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红外LED在闭路电视摄像系统的设计应用

电子设计 2019-03-15 08:08 次阅读

在当今日益注重安全的世界中,闭路电视摄像机市场正在全球范围内不断扩展。高级IP视频等技术正在推动网络系统和物联网的发展。卓越的压缩标准和更快的图像处理正在扩大应用潜力。无论是用于访问控制,入侵者警报还是一般犯罪预防,在隐蔽或半隐蔽模式,室内或室外,闭路电视广泛用于消费/私营部门,零售和工业场所,以及公共,公民和政府建筑适用于民用和军用应用。

在夜视和低光照下录制时,红外LED是关键部件。例如,红外LED照明器模块是当今大多数CCTV摄像机系统的重要组成部分,通常与复杂的图像增强和控制电子功能相结合。重要的是,现代红外LED比前几代技术更先进,更可靠,寿命更长。

本文将考虑用于闭路电视摄像系统时红外LED的选择标准和设计限制,特别是对于此类应用。作为访问控制。例如,所需的范围可以从几米到100米或更多。高功率器件可提供更高的光输出,并提供各种发射角度。具体应用将确定IR LED所需的参数组合。例如,远距离照明需要高功率和窄锥体;广角设备更适合近场可见性应用。

市场增长

根据ReportLinker提供的报告,截至2014年底,全球闭路电视市场估计价值235亿美元。收入据预测,基于IP的网络视频系统去年首次超过传统模拟闭路电视摄像机。报告强调,对技术先进监控的需求增加,包括基于云的视频监控服务,以及重要的反恐分析,正在推动增长。

IHS Research的另一份报告估计到2018年视频监控设备和存储市场价值将达到280亿美元。同样,据报道,从模拟到网络监控摄像机的迁移推动增长。

在这个市场中,访问控制是一个不断增长的应用程序部门,2012年价值30亿美元,预计到2017年将增长到42亿美元。智能建筑正在引领向基于IP的访问控制视频监控的过渡据一家领先的央视供应商称。提取视频数据的能力,结合设计多功能性,易于配置和远程访问数据,表明网络视频克服了以前在模拟系统中认可的限制,并促进了与其他安全机制的集成。

A techNavio发布的报告,可从Global Information获得,涵盖2014 - 2019年全球视频监控市场,预测此期间复合年增长率为24.08%。报告确定的关键市场驱动因素是对高分辨率图像质量的需求。诸如H.264压缩标准,先进的相机内图像处理和宽屏HDTV监视器等技术相结合,可满足这一需求。同时,IP视频网络被证明是一个引人注目的解决方案,因为它可以提高功能和性能,远程访问数据,并促进数据分析,报告总结道。

夜间光源

近红外光谱的范围为700 nm至1050 nm左右。红外LED被证明是夜视应用中使用的CCTV摄像机的有用光源,其光照水平非常低。两种最常用的波长以850 nm和940 nm为中心。光谱发射范围与标准光电二极管,光电晶体管或具有扩展红外灵敏度的CCD和CMOS相机的灵敏度范围很好地匹配。

OsRam Opto SeMIconductors的应用笔记题为“用于照明应用的高功率发射器”,为使用红外照明的相机系统提供了有用的介绍和一般设计指南。在操作中,来自物体的反射或散射光由CCD或CMOS相机检测,其产生模拟或数字信号。为了确保可以进一步分析的高质量信号,需要高输出信号和低噪声水平。在变化的光线条件下,信噪比会显着下降,需要额外的人造光来改善图像质量。

人眼可以看到红外光源,最高可达780 nm左右,高强度光源可以辨认为微弱的红光,达到850 nm左右。这些低波长设备用于半隐蔽应用中的闭路电视摄像机。对于隐蔽操作以及要避免光污染的应用,更高波长的设备是首选。但是,较少的相机对940 nm光源敏感,照明范围可能更短。

红外LED可用于覆盖几米到200米或更远的范围。一般而言,对于较长距离,需要具有窄光束角度的装置,从而产生长光锥。对于人员识别和访问控制应用,典型的范围为5到10米。红外LED的发射角度可以窄至5°,宽度可以达到150°。

近年来,红外LED已经变得更加强大,功率效率更高,范围更广工作在900 mW或更高的型号。这对于长距离照明至关重要,并为IP网络系统提供更好的图像质量。中档设备的功率为600 mW,而适用于遥控器等应用的标准低功率二极管的功率为250 mW。对于低功率器件,电压要求通常为1.2至1.7 V,对于高功率发射器,电压要求高达3 V.高强度应用越来越需要高达1A的直流电流。必须进一步考虑光源的辐射强度(以mW/sr测量)和物体的反射率,通常以μW/cm 测量。辐射强度表示立体角区段内的光输出,因此定义了光束的强度。

Osram应用笔记中提供了有关特定应用所需的光强度和功率输出数量的计算指南。

多个发射器可用于提供所需的光输出。新技术允许开发更小,更高功率的发射器,并且多芯片和堆叠发射器阵列在非常小的封装中实现高强度IR照明源。然而,热管理和功耗是必须仔细考虑的重要设计问题。

红外LED在闭路电视摄像系统的设计应用

图1:相机系统的视场(FOV)。

在实践中,设计师还需要考虑典型的物体尺寸,与相机的距离以及所需的图像分辨率,光学相机系统的属性(传感器尺寸,物镜)及其视野(FOV)。见上面的图1。来自二极管的发光模式需要尽可能地匹配相机FOV。如果光束角太窄,则不是所有目标都可以被充分照射。如果太宽,相机可能无法检测到一些反射光,从而降低了图像质量。可能需要考虑辅助镜头以确保IR LED正确照亮相机所需的视野。 LEDiL等公司提供的产品范围广泛,适合各种制造商的设备。

实现所需的信噪比取决于相机中使用的CCD/CMOS芯片的光谱灵敏度和量子效率曲线和整合时间。

典型设备

虽然有许多制造商用于闭路电视摄像机应用的850和940纳米红色LED,包括Everlight和VISHAY,但欧司朗提供了一个最广泛的范围,模型涵盖宽范围的功率输出,辐射强度和发射角度,以及多种封装选项。

Oslon Black SFH4715A 850 nm红外LED是欧司朗高功率,小型封装器件的典型代表,是CCTV应用的理想选择。功率输出为800 mW,光束角为90°,可用于照亮100米外的物体,具体取决于所用外部光学元件的类型。该范围内还有850 nm SFH4715S,正向电压为2.9 V,半角为45°。两者都具有320 mW/sr的辐射强度。

红外LED在闭路电视摄像系统的设计应用

图2:欧司朗的Oslon Black SFH4725S采用黑色封装,专为真正的秘密监视操作而设计。

隐蔽应用中,940 nm器件更为合适。欧司朗提供Oslon Black SFH4725S系列,输出电流为1A时光输出为980 mW。正向电压为2.75 V. SFH 4725S在90°发射角下的辐射强度为450 mW/sr,在被监控区域提供卓越的照明。该器件采用Osram的Nanostack技术,在单个芯片中具有两个发射中心。这有效地减少了光输出所需的器件数量。此外,包含在黑色包装中,该设备完全隐藏在相机镜头后面。

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BU323Z NPN达林顿双极功率晶体管

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BU323Z NPN达林顿双极功率晶体管

BSS138 50V N沟道逻辑电平增强模式场效应晶体管

信息该N沟道增强模式场效应晶体管采用飞兆专有的高单元密度DMOS技术生产。 这款产品旨在最大限度地降低导通阻抗,同时提供稳固、可靠、快速的开关性能。 BSS138特别适合低压、低电流应用(如小型伺服电机控制、功率MOSFET栅极驱动器)以及其他开关应用中。 0.22 A, 50 V. R = 3.5 Ω @ V = 10 V. R = 6.0 Ω @ V = 4.5 V 高密度单元设计可实现极低的 R。 坚固而可靠。 紧凑型工业标准SOT-23表面贴装封装。...
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BSS138 50V N沟道逻辑电平增强模式场效应晶体管

BSS123 N沟道逻辑电平增强模式场效应晶体管

信息该 N 沟道增强模式场效应晶体管采用飞兆专有的高单元密度 DMOS 技术生产。 这款产品专为最大限度地降低通态电阻并提供耐用、可靠的快速开关性能而设计。 BSS123 特别适合于小型伺服电动机控制、功率MOSFET栅极驱动器等低电压、低电流应用,以及其他开关应用。0.17 A, 100 V, R = 6 Ω @ V = 10 V0.17 A, 100 V, R = 10 Ω @ V = 4.5 V高密度单元设计可实现极低的 R坚固而可靠紧凑的工业标准 SOT-23 表面贴装封装...
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BSS123 N沟道逻辑电平增强模式场效应晶体管

BSP52 NPN双极达林顿晶体管

信息此NPN双极达林顿晶体管设计用于开关应用,如打印锤,继电器,电磁阀和灯驱动器。该器件采用SOT-223封装,专为中等功率表面贴装应用而设计。 SOT-223封装可使用波峰焊或回流焊进行焊接。形成的引线吸收焊接过程中的热应力,消除模具损坏的可能性 12 mm卷带和卷盘使用BSP52T1订购7英寸/ 1000单元卷轴使用BSP52T3订购13英寸/ 4000单位卷轴 PNP补充是BSP62T1 无铅封装可用 用于汽车和其他应用的S和NSV前缀需要独特的站点和控制变更要求; AECQ101合格且PPAP能力 电路图、引脚图和封装图...
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BSP52 NPN双极达林顿晶体管

BSP50 NPN达林顿晶体管

信息BSP50 该器件设计用于在集电极电流达 500 mA 的情况下需要极高电流增益的应用。 采用工艺03设计。
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BSP50 NPN达林顿晶体管

4N38M 6引脚DIP高BVceo光电晶体管输出光电耦合器

信息4N38M、H11D1M、H11D3M 和 MOC8204M 都是耦合至光隔离器的光电晶体管类型。 一个砷化镓红外发光二极管与一个高压NPN硅光电二极管耦合。 该器件提供标准塑封6引脚双列直插封装。高电压:MOC8204M, BV= 400 VH11D1M, BV= 300 VH11D3M, BV= 200 V安全和法规认证:UL1577,4170 VAC(1 分钟)DIN-EN/IEC60747-5-5,850 V 峰值工作绝缘电压
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4N38M 6引脚DIP高BVceo光电晶体管输出光电耦合器

4N37M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

信息该通用光电耦合器包含砷化镓红外线发光二极管,该二极管驱动6引脚双列直插封装中的硅光电晶体管。 通过UL认证(文件编号E90700,卷2) VDE认证(文件编号102497)– 添加选项V(例如,4N25VM)
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4N37M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

4N36M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

信息该通用光电耦合器包含砷化镓红外线发光二极管,该二极管驱动6引脚双列直插封装中的硅光电晶体管。 通过UL认证(文件编号E90700,卷2) VDE认证(文件编号102497)– 添加选项V(例如,4N25VM)
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4N36M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

4N35M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

信息该通用光电耦合器包含砷化镓红外线发光二极管,该二极管驱动6引脚双列直插封装中的硅光电晶体管。 通过UL认证(文件编号E90700,卷2) VDE认证(文件编号102497)– 添加选项V(例如,4N25VM)
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4N35M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

4N25M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

信息通用光电耦合器包含一个砷化镓红外发光二极管,用于驱动硅光敏晶体管,采用标准塑料六引脚双列封装。IF = 10 mA、VCE = 10 V 时的最小电流传输比: 4N27M 和 4N28M 为 10% 4N25M 和 4N26M 为 20% 4N35M、4N36M 和 4N37M 为 100%安全和法规认证: UL1577、4,170 VACRMS(1 分钟) DIN-EN/IEC60747-5-5,850 V 峰值工作绝缘电压
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4N25M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

4N28M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

信息该通用光电耦合器包含砷化镓红外线发光二极管,该二极管驱动6引脚双列直插封装中的硅光电晶体管。 通过UL认证(文件编号E90700,卷2) VDE认证(文件编号102497)– 添加选项V(例如,4N25VM)
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4N28M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

4N26M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

信息该通用光电耦合器包含砷化镓红外线发光二极管,该二极管驱动6引脚双列直插封装中的硅光电晶体管。IF = 10 mA、VCE = 10 V 时的最小电流传输比: 4N27M 和 4N28M 为 10% 4N25M 和 4N26M 为 20% 4N35M、4N36M 和 4N37M 为 100%安全和法规认证: UL1577、4,170 VACRMS(1 分钟) DIN-EN/IEC60747-5-5,850 V 峰值工作绝缘电压
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4N26M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

4N27M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

信息该通用光电耦合器包含砷化镓红外线发光二极管,该二极管驱动6引脚双列直插封装中的硅光电晶体管。AC-DC商用电源消费型设备工业级电机
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4N27M 6引脚DIP封装光电晶体管输出光电耦合器

55GN01MA RF晶体管,10V,70mA,fT = 5.5GHz,NPN单MCP

信息 55GN01MA是射频晶体管,10V,70mA,fT = 5.5GHz,NPN单MCP用于UHF宽带低噪声放大器应用。 高截止频率:fT = 5.5GHz典型 高增益:正向传输增益= 10dB典型值(f = 1GHz)
发表于 04-18 19:37 29次 阅读
55GN01MA RF晶体管,10V,70mA,fT = 5.5GHz,NPN单MCP

55GN01FA RF晶体管,10V,70mA,fT = 5.5GHz,NPN单SSFP

信息 55GN01FA是射频晶体管,10V,70mA,fT = 5.5GHz,NPN单SSFP,用于UHF宽带低噪声放大器应用。 高截止频率:fT = 5.5GHz(典型值) 高增益。前向传输增益= 19dB(典型值)[f = 400MHz] 超小型封装允许应用集小 无卤素合规。
发表于 04-18 19:37 31次 阅读
55GN01FA RF晶体管,10V,70mA,fT = 5.5GHz,NPN单SSFP

50A02CH 双极晶体管,-50V,-0.5A,低VCE(sat),PNP单

信息 50A02CH是双极晶体管,-50V,-0.5A,低VCE(sat),PNP单用于低频通用放大器应用。 高集电极电流能力 低集电极至发射极饱和电压(电阻): RCE(sat)typ =210mΩ[IC = 0.5A,IB = 50mA] 低导通电阻(Ron) 无铅,无卤素且符合RoHS标准
发表于 04-18 19:37 30次 阅读
50A02CH 双极晶体管,-50V,-0.5A,低VCE(sat),PNP单