激光红外技术在安防行业中应用的困惑

时间：2013-06-04 【转载】阅读

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激光红外技术作为在安防行业应用最早的红外技术之一，至今已经有10年的历史，激光技术的使用主要集中于森林防火、油田和边防监控等特定场所，使用量相比普通红外非常小，未对安防行业造成较大影响。那么激光红外是否适合在安防行业大规模应用呢?又是什么原因阻碍激光红外技术无法在安防行业大规模应用?
　　LED红外灯优势
　　LED红外技术从2000年开始应用于安防行业，已有12年历史，目前虽然市场上出现了阵列红外和点阵红外等衍生产品，但普通的LED红外产品仍占据了大部分的红外市场，是什么原因让普通LED红外产品在安防行业如此成功，笔者试做分析。
　　安防行业发展初期，人们发现需要夜视监控时，首先的红外产品是卤素灯。在使用卤素灯的过程中，发现卤素灯的体积较大，功耗也较大，一般从100多瓦到1000多瓦，工作温度高达800℃以上，产品易损坏，使用寿命在1500小时左右，每两月就要更换一次，这么短的使用寿命，迫使人们去寻找更好的替代光源。
　　卤素红外灯的寿命短、体积大、功耗大、价格高等缺点注定其要被安防行业淘汰。在这种情况下，LED红外发射管就被引入到安防行业中，其优势如下。
　　·LED红外管的使用寿命达到6000小时(如果处理得好，工艺水平高可达6000小时，小厂出的产品使用寿命在3000小时左右)，使用寿命是卤素灯的4倍;
　　·LED红外管的价格非常低，根据规格不同、质量不同，价格从几毛到几块钱，最早的红外摄像机一般使用6颗LED红外灯，成本不会超过20元。而卤素灯据说价格从几百元到几千元不等，其价格是LED红外管的几十倍;
　　·LED红外管体积小，广泛使用产品的体积一般为￠6、￠8，方便应用于红外摄像机，而卤素灯的体积一般为了￠10×185mm,工作温度800℃以上，不管是从体积还是温度上都无法应用在红外摄像机上。
　　LED红外灯相比卤素灯在寿命、体积、功耗、价格等方面具有绝对的优势，所以LED红外技术得以在安防行业迅速应用，几乎占领了全部的红外市场。
　　LED红外灯的局限
　　安防发展初期监控主要集中在室内短距离，随着安防行业的发展，监控已经从室内走到了室外，从短距离发展到室外远距离。在这状况下，简单的增加LED红外灯数量达到远距离或在恶劣环境下的监控要求，造成了LED红外产品的体积越来越大，此情况下，照明距离并未因红外灯数量的增加，体积的增大达到预期的效果，有效照明距离始终无法突破50米的限制。
　　由于LED红外灯的电光转换效率仍在20%以下，大部分的电转换为热量，在灯管数量不断增加的情况下，产品发热量也越来越大，红外机的温度达到了80℃，甚至100℃以上，在高温下，LED芯片、摄像机和封装LED的环氧树脂都容易加速老化，使红外摄像机的使用寿命大大缩短，让对红外摄像机看好的用户大失所望。
　　另外，由于LED红外灯生产门槛较低，这给手工作坊的滋生开辟了沃土，于是三两个人租个小房间，在毫无检测设备的情况下开始了LED红外灯或红外摄像机的生产。在利润最大化的驱使下，质量成为了空谈。手工作坊出的低廉产品，绝大地冲击着正规厂家利益，使得正规厂家市场份额逐渐减少。迫于竞争压力，一些正规厂家只能压缩成本，导致产品质量整体下降，市场处于白热化的恶性竞争中。
　　这时有正规厂家也看到了市场机会，推出了技术门槛较高的激光夜视技术，在这样的大环境下，激光夜视应时而生。
　　激光夜视技术
　　激光夜视的优势
　　激光夜视技术在安防行业应用具有什么优势呢?请看激光红外的技术指标。
　　·电光转换率：激光的电光转换效率达到60%以上，是LED红外技术的3倍以上;
　　·激光管功率：单芯片的激光管功率高达17W以上，可以实现几公里范围内的照明;
　　·发热量小：激光管的电光转换效率达到了60%以上，发热量在40%以下;
　　·激光管寿命：由于发光效率高，发热量小，采用金属封装，激光管的无光衰使用寿命长达1.5万小时;
　　·激光体积小：由于激光管采用单芯片发光管，所以体积可做得较小，且不影响发光亮度。
　　激光具备的优势弥补了LED红外灯存在的缺陷，但是现实却是从激光产品出现至今的十年来，激光技术只在某些特定的领域被使用，成为了一个边缘化产品，成了高高在上的“贵族“。
　　激光夜视存在的问题
　　先来了解一下激光产品，激光产品的进入门槛较高，生产工艺复杂，要求产品必须在无尘车间生产，才能保证质量。此外，高可靠性激光产品的生产还需要一批专业的激光技术人员，经过长期的实践积累，才能保证产品的高稳定性和长寿命。
　　封装好的LED产品即可使用，但封装好的激光管却不能直接使用，激光红外照明还需要经过一个“匀化”处理的过程，让激光投射到物体上是一个面，而不能形成一个点。即半导体激光器的光束在垂直截面上能量的分布是不均匀的，呈高斯分布，中间强，到边缘逐渐变弱，或者呈明暗条纹状分布。故直接使用半导体激光器作为照明光源效果是不可取的(目前市面上也出现非专业激光灯厂家，出现了山寨版激光灯，问题多多，也使得用户对激光红外灯产生负面印象)。需要把这种呈高斯分布的光均匀投射到物体上去，这个技术称为激光“匀化”技术，目前国内能够掌握激光匀化技术的只有几家企业。
　　由于以上原因，一些小企业生产的激光产品存在诸多问题，如寿命只有三个月等，由此也败坏了激光产品的名声，产生误解，认定激光不合适在安防行业使用。
　　现在，激光在安防行业应用量非常小，也未引起激光行业的注意，认为进入安防行业会得不偿失，所以到目前为止除了一两家专业夜视激光厂家外，并无一家真正的激光企业涉足安防。
　　激光夜视需突破的瓶颈
　　1、正视存在问题
　　目前进入安防行业的激光企业的客户对该产品存在很大误解。如安防行业用户希望根据摄像机镜头的视场角确定红外灯角度，以消除手电筒现象，而激光生产企业做出的产品角度非常小，如深圳某企业生产的50米激光灯角度只有10度，而红外摄像机通常会配8MM的镜头，视场角接近40度，在夜视监控中有手电筒现象，起不到监控作用，这些让安防行业对激光产品大失所望。且激光产品体积过大，供电不配套等，很难适应安防的应用。
　　部分生产激光产品的企业认定激光是个特殊产品，不可能大规模使用，所以抱着几十倍的高额利润不放，超出了绝大部分客户的承受能力。且这些企业拒绝与安防企业共享激光技术，也导致安防企业无法快速获得技术和产品。
　　2、观念需要改变
　　除了传统的激光产品给人留下的缺陷外，也有部分对激光的误解。认为激光对人体有辐射伤害等，其实激光在人们生活中随处可见，比如激光复印机、打印机，超市收银台上的激光扫描器等，都已证明对人体无伤害，而且效果好，寿命长。
　　激光是点状光源，在没有经过处理的情况，对人是有影响的，如要成为产品都需经过匀化扩束处理，使能量分布在一个比较大的范围内，单位面积的激光能量非常小，自然对人没有任何影响。
　　目前还出现一种新说法，认为激光在扩束过程中，速度较慢，需要经过4~5秒的时间，影响正常使用。这也是对激光使用上的误解，为保证激光器的使用寿命，一般激光产品都有电路延时启动，激光灯根据照明距离的远近都需要1~5秒的启动时间，并非激光扩束需要这么长的时间。
　　未来发展
　　2008年的数据显示，红外摄像机全年销售了350万台，每年以30%的速度在增长。激光红外技术在安防行业的应用具备较多优势，如何在安防行业迅速、大规模的应用?激光红外技术应该在产品的效果、配套性和价格方面有突破性的进展，才能占领市场，否则激光在安防行业永远只能是“镜中花，水中月”，成为渐行渐远的“过路客”。
　　笔者已经看到了安防行业的杭州海康威视公司、天津天地伟业公司等一批龙头企业在尝试使用激光红外技术，未来激光红外技术是否会大规模在安防行业应用，还要看这些激光产品的厂家的认识和具体做法。