? ? 【城銘科技0755-88896577】監(jiān)控技術(shù)正在快步從標(biāo)清進(jìn)入高清時(shí)代,，然而高清攝像機(jī)對(duì)攝像時(shí)的照度有更高的要求，需要在夜間或者光線昏暗的環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)光,，以取得清晰的攝像效果。LED(發(fā)光二極管)燈對(duì)高清監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)配套補(bǔ)光具有天然的優(yōu)勢(shì),。
? ??LED是半導(dǎo)體發(fā)光器件,，光開(kāi)關(guān)速度很快,，在微秒數(shù)量級(jí)，可以與攝像機(jī)快門(mén)同步,，實(shí)現(xiàn)只在快門(mén)攝像時(shí)LED發(fā)光,，進(jìn)行補(bǔ)光，在快門(mén)關(guān)閉時(shí)滅光,，實(shí)現(xiàn)與攝像同步的頻閃。LED還具有使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),，減少燈的維護(hù)和更換,。當(dāng)然，LED還節(jié)能,，能以較低的功耗,，達(dá)到照明補(bǔ)光的效果。
? ??目前監(jiān)控集成商或工程商基本不生產(chǎn)補(bǔ)光燈具,，少部分廠商制作燈具,，要外購(gòu)基本LED器件，但缺乏光學(xué)設(shè)計(jì)專長(zhǎng);而LED封裝廠商又不了解特種照明產(chǎn)品光學(xué)設(shè)計(jì)要求;傳統(tǒng)燈具生產(chǎn)廠商對(duì)LED特性又不熟悉,對(duì)熱的處理和電的控制能力不強(qiáng),。很多廠商或工程商都嘗試當(dāng)光照度達(dá)不到要求時(shí)盲目地通過(guò)提高LED功率上做文章,，結(jié)果是LED壽命大受影響，直至損壞LED,。
? ??監(jiān)控市場(chǎng)光的需求分析
? ??道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)要在夜間清楚拍攝車牌照,，一方面要求攝像機(jī)強(qiáng)光抑制指標(biāo)要好，可以有效抑制迎面的強(qiáng)光,，使車牌照較清晰地被捕捉到,，畫(huà)面真實(shí)完整;另一方面要求給物體進(jìn)行補(bǔ)光。一個(gè)背光補(bǔ)償技術(shù)的好壞,，是直接關(guān)系到是否能清晰看清車牌,，能否使后端視頻檢測(cè)和分析系統(tǒng)給出正確的判斷結(jié)果。照片的清楚程度取決于選擇具有背光補(bǔ)償?shù)谋O(jiān)控?cái)z像機(jī),，同時(shí)還需要增加一個(gè)補(bǔ)光燈具,。戶外車輛除了車輛燈具本身發(fā)出來(lái)的光(該光線是對(duì)攝像有害的)，另外就是環(huán)境本身光線,，環(huán)境光在車輛上漫反射到攝像機(jī)的光線是很少的,，這就需要增加補(bǔ)光燈具來(lái)增加照射物體的亮度來(lái)滿足攝像機(jī)對(duì)光線的要求。
? ??市場(chǎng)主流智能交通集成商對(duì)補(bǔ)光燈具的照度要求目前分類較多,，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),，都要求在20米左右能照清楚物體。大致可以分為兩類：一類為17米到20米的距離,，需要的照度為100Lux;另外一類是20米到23米的距離,，照度要求達(dá)到200Lux,。
? ??單車道的情況下，即燈在高度6米,，距離20米,，車道寬3.5米時(shí)，實(shí)際需求光型角度為9.58度,，如圖1,。
圖1
雙車道的情況下，即高度6米,，距離20米,，雙車道寬7米時(shí)，實(shí)際需求光型角度為19度,，如圖2,。
圖2
? ??上述二種方案可采用反光碗加透鏡的組合方式設(shè)計(jì)，利用反光碗小角度聚光的優(yōu)勢(shì),，和透鏡對(duì)光的分布來(lái)達(dá)到最大的光效利用,，又可同時(shí)在需求的范圍內(nèi)達(dá)到光照均勻的最佳效果。
LED配光設(shè)計(jì)
? ??大功率封裝的LED發(fā)光燈珠一般發(fā)光分布為瑯勃型,，光是均勻四射的,。要將光線聚集在10度以內(nèi)，達(dá)到射燈的效果,，需要結(jié)合反射和聚光兩次光學(xué)設(shè)計(jì)才能達(dá)到對(duì)光的最有效利用,。理論的簡(jiǎn)單推論，只有小于47.5%的光能夠被利用,，下面分析一下我們的設(shè)計(jì)和達(dá)到的效果,。
? ??反光碗設(shè)計(jì)
? ??直接出來(lái)的光有60% 需要通過(guò)反光碗反射回來(lái)。對(duì)反光碗的深度,，曲面,，光潔度等進(jìn)行設(shè)計(jì)。
? ??透鏡設(shè)計(jì)
? ??對(duì)反射回來(lái)的光和直射出來(lái)的光進(jìn)行設(shè)計(jì),，達(dá)到單車道10度的聚光要求,，和雙車道20度的聚光要求，考慮出光要在一個(gè)矩形有效窗口內(nèi),。
? ??光學(xué)效果模擬
? ??筆者對(duì)設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)還進(jìn)行了分布分析,，圖3是光學(xué)CAE分析結(jié)果。
? ??光強(qiáng)度的實(shí)際測(cè)量比較
? ??采用遠(yuǎn)方620角度光強(qiáng)儀對(duì)單個(gè)LED配光模塊實(shí)際光強(qiáng)進(jìn)行角分布測(cè)量,。
? ??另外,，筆者實(shí)地測(cè)量一個(gè)集合32顆LED配光模塊的單車道燈，20米實(shí)測(cè)結(jié)果為107Lux，光利用效率約為35%,。還實(shí)地測(cè)量一個(gè)集合32顆LED配光模塊的雙車道燈,，20米實(shí)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)45Lux，光利用效率約為30%,。這些結(jié)果與設(shè)計(jì)模擬結(jié)果非常接近,，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。理論值最高可達(dá)47.5%,，還有提高光利用率的可能,，但需要更加細(xì)致的分析、設(shè)計(jì)和選料等工作,。
? ??電流控制設(shè)計(jì)
? ??頻閃燈特點(diǎn)是LED燈在攝像機(jī)拍攝時(shí)才亮燈補(bǔ)光,，一般攝像機(jī)是以每秒8-25幀拍攝錄像圖片的，LED頻閃燈會(huì)在接到攝像機(jī)信號(hào)時(shí),，與其快門(mén)同步亮燈，保證在攝像瞬間有足夠的補(bǔ)光,，得到清晰的圖片,。LED燈與攝像快門(mén)的同步就非常關(guān)鍵。市面上的攝像機(jī)提供給補(bǔ)光燈具的信號(hào)主要有： TTL電平信號(hào),、485信號(hào),、開(kāi)關(guān)量信號(hào)和電平跟隨信號(hào)等幾種， 電路控制板上要有能承接這些信號(hào)的能力,。
? ??一般攝像機(jī)攝像是8-25幀,，若直接按照這個(gè)頻率來(lái)做頻閃補(bǔ)光，人們會(huì)感覺(jué)很晃眼,。為了保證燈具不晃眼,，一般需要保證閃爍頻率維持在50HZ以上，甚至達(dá)到80HZ,，人眼基本感覺(jué)不到閃爍現(xiàn)象,。控制板需要在與攝像機(jī)同步的同時(shí),，還要增加頻閃頻率,，達(dá)到不閃的效果。
頻閃燈是為環(huán)境照度不夠時(shí)進(jìn)行補(bǔ)光的,，在強(qiáng)光下不需要使用,。可以添加一個(gè)光敏控制,，使得燈只在較暗時(shí)才閃亮補(bǔ)光,，平時(shí)不亮。這樣減少了燈的使用時(shí)間,，可以節(jié)省大量電能,，也大大延長(zhǎng)了補(bǔ)光的使用壽命(圖4),。
? ??除了LED配光模塊和控制電路外，LED頻閃燈還要符合GB17626.5防雷等級(jí)要求,、滿足IP65的防水等級(jí)要求,、滿足安裝的結(jié)構(gòu)要求，以及壽命使用要求等,。
? ??結(jié)語(yǔ)
? ??隨著智能交通的發(fā)展,，電子警察的功能正在不斷提高，常用的氣體放電閃光燈因?yàn)楸旧砥骷阅軉?wèn)題無(wú)法實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)連續(xù)閃爍,，并給行人,，駕駛員以及周圍環(huán)境民眾帶來(lái)不適;而LED頻閃以其低亮度不晃眼，采用獨(dú)特?cái)?shù)字控制電路,，實(shí)現(xiàn)了極短時(shí)間內(nèi)高能量發(fā)光,，使燈的發(fā)光時(shí)間與攝像機(jī)曝光時(shí)間達(dá)到最完美的結(jié)合，滿足在各種光線條件下,，輔助攝像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛和駕駛員最清晰的拍照要求,，并最大限度的減少對(duì)駕駛員和周邊居民的干擾和影響。新型LED智能頻閃技術(shù)更加節(jié)能,、環(huán)保,，其頻閃燈具有高壽命，補(bǔ)光均勻,，防炫目,，防浪涌等眾多優(yōu)點(diǎn)。在LED發(fā)光芯片亮度不斷提高的技術(shù)背景下,，智能頻閃燈將會(huì)逐步替代傳統(tǒng)的氣體放電燈,，實(shí)現(xiàn)整體電子警察系統(tǒng)方案的重大革新。
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