Инфракрасное освещение для камер видеонаблюдения

Драйвер филаментной лампочки Томича

Использование светодиодного принципа требует установки драйвера, расположенного внутри цоколя. Назначение устройства — снижение тока из сети до параметра, безопасного для светодиодных элементов.

Драйвер состоит из следующих элементов:

1. Предохранитель.
2. Выпрямитель диодного моста.
3. Сглаживающие конденсаторы.
4. Микросхема импульсного токового регулятора с дополнительными компонентами. В состав схемы входит диод, дроссель, сопротивление ВЧ конденсатор.

Особый интерес заслуживает схема драйвера. В фазном проводе установлен предохранитель F1, вместо которого можно поставить сопротивление до 20 Ом до 1 Вт мощности.

Также в элементы схемы входит:

• диодный мост для выпрямления тока на напряжение 400 — 1000 В, DB1;
• конденсатор для сглаживания пульсаций на выходе DB1, E2;
• дополнительная емкость для подачи напряжения на схему, E1;
• драйвер устройства, благодаря которому работает вся цепь, SM7315P;
• емкость для фильтрации пульсаций на выходе, E3;
• токовый датчик для корректировки силы тока в цепи источников света, R1 (чем выше сопротивление, тем ниже ток);
• сопротивление для снижения тока на преобразователе, R2;
• диод, обеспечивающий функционирование преобразователя, D1;
• накопительная индуктивность для преобразования напряжения, L

По сути, элементы D1, L1 и транзисторный ключ формируют типовую схему импульсного преобразователя.

Почему мигает светодиодная лампа, причины, способы устранения

Достоинства и недостатки ламп

Обогрев террариума

Плюсы

• простота и удобство эксплуатации: достаточно вкрутить светильник в обычный патрон;
• быстрый нагрев;
• бесшумность;
• безопасность и экологичность;
• возможность точечного обогрева нужного предмета (например, замки машины зимой);
• удобство для сезонного обогрева (например, балкона);
• небольшие размеры.

Минусы

• необходимость периодической замены ламп в ИК-обогревателе;
• высокая цена электричества (в сравнении с газом и твердым топливом);
• опасность повреждения стеклом при нарушении целостности стеклянной колбы;
• хрупкость стеклянной колбы: для защиты используются металлические решетки.
• сильный нагрев колбы во время работы.

Типы инфракрасных прожекторов

Все ИК излучатели, обеспечивающие нормальную работу видеокамер, можно разделить на три группы:

• Прожекторы ближнего действия
• Прожекторы среднего радиуса
• Дальнобойные прожекторы

Прожекторы первой группы обеспечивают инфракрасную подсветку на расстоянии до 10-15 метров. Они используются в помещениях, где применение обычного освещения не желательно. Это могут быть больницы, офисы, отделения банков, места содержания заключённых и другие учреждения.

Благодаря углу обзора, который выбирается в пределах 160 градусов, такие устройства подсвечивают большую территорию. Уличный ИК прожектор дальнего действия выдаёт относительно узкий пучок света, способный осветить объект на расстоянии до 300 метров. При этом угол обзора у них небольшой и не превышает 60 градусов.

Известные бренды и производители

Вполне естественно, что современный рынок представляет большое количество различных фирм, производящих инфракрасную пленку. Рассмотрим несколько известных вариантов:

Зебра

Один из лучших примеров отечественного производителя. Нагреватель пленочного типа изготавливается в Челябинске. Это удобный материал для выполнения монтажа. Одна упаковка нагревателя содержит 15 квадратных метров ленточного материала, который легко кроится на необходимые отрезки. Шаг раскроя – от 0.6 до 6 м. При выполнении самостоятельного монтажа это очень удобно, так как нанести разметку и разрезать материал можно по требуемой длине на месте проведения работ. Для самостоятельного обустройства теплого пола инфракрасной пленкой, в наборе имеется все необходимое для выполнения работ.

Caleo

Фирма из Южной Кореи считается второй по популярности в России. Инфракрасная пленка для теплого пола от этого производителя сочетает в себе хорошее качество и невысокую цену. Имеется один значительный недостаток – повышенная хрупкость и склонность к деформациям. По этой причине монтаж материала следует выполнять аккуратно. Фирма производит инфракрасную пленку для обогрева толщиной 0,4 см, мощностью 180-220 Вт.

Rexva

Эта компания находится в Южной Корее, производит греющую инфракрасную пленку с мощностью до 350 Вт, шириной рулонов 50, 80 и 100 метров.  Производитель использует в конструкции антиискровую сетку, материал отличается надежностью, устойчивостью к поломкам.

Heat Plus

Производитель изготавливает надежную пленку для теплого пола с гарантией до 15 лет. Ширина рулонов 0,5-0,8 м, толщина материала — 0,4 см, мощность 150-220 Вт. Есть в ассортименте компании и более «мощные» пленки для открытых террас и лоджий с энергопотреблением до 400 Вт.

Monocrystal

Сверхтонкая поверхность, излучающая инфракрасные лучи. Роль нагревательных элементов выполняют черные полоски графита, запаянные в полиэтиленовый материал и воспринимающие напряжение от медного проводника. Система отличается хорошей эффективностью и минимальным энергетическим потреблением.

Что такое инфракрасная пленка?Плюсы и минусы материала

Обогрев ик пленкой возможен как для всего дома, так и локально (чаще на балконе, кухне или ванной комнате). Принцип действия ее основывается на излучении длинноволновых инфракрасных волн, которое нагревает все имеющиеся в помещении твердые поверхности, которые в свою очередь греют воздух.

Достоинства и особенности ик пленки:

• простота и оперативность монтажа;
• отсутствие необходимости обустройства стяжки – сверху пленочного покрытия сразу укладывают ламинат, плитку или ковролин;
• не увеличивает высоту помещения;
• надежность материала, экономия почти 20 % электрической энергии по сравнению с другими системами отопления;
• возможность установки регулятора нагрева;
• способность устранять малоприятные запахи;
• инфракрасная пленка не сушит воздух, влажность остается на одном уровне;
• материал не дает аллергического эффекта.

Из минусов можно выделить только зависимость работы инфракрасной пленки от электричества, это неудобно, если дома постоянные скачки напряжения. В такой ситуации нужно дополнительно установить защитное реле напряжения.

Типы ИК освещения

В зависимости от рассматриваемых параметров, инфракрасная подсветка классифицируется по нескольким системам:

1. Типу светоисточника.
2. Конструкционным особенностям.
3. Длине волны.
4. Дальности действия.
5. Исполнению оптической системы.

По виду источника излучения приборы ИК подсветки делятся на две разновидности:

Конструкция первых схожа со стандартными ламповыми прожекторами. Среди их главных достоинств особо выделяются – низкое энергопотребление, долговечность, пожаробезопасность и неприхотливость ухода. Второй тип – в качестве источника содержат лампу. Он в свою очередь также разделяется на два подвида:

1. Непосредственно излучающие в инфракрасном диапазоне. В основе применяется лампочка накаливания с поверхностью, покрытой специальным составом, пропускающим излучение только в диапазоне длин волн порядка 720-800 нм.
2. Со светофильтром, ограничивающим проход света свыше 950 нм. Главный недостаток – большой расход энергии (до 0,5 кВт/ч) и малый радиус действия.

Вообще, хотя ламповые системы ИК-подсветки и дешевле светодиодных аналогов, они весьма энергозатратны и недолговечны – лампочку приходится регулярно менять.

По конструкционным признакам ИК-подсветка бывает:

1. Встроенной. Объединена в одном корпусе с камерой слежения. Характеризуется компактностью, а также тем, что ее не надо настраивать под объектив. Недостатки – небольшая мощность, вероятность засветки изображения, особенно объектов, покрытых светоотражающим слоем, а также ложное срабатывание детектора движения из-за излишнего внимания к ИК-светодиоду насекомых в теплое время года.
2. Внешней. Решает многие проблемы ИК-подсветки встроенного типа. С ее помощью можно делать любой угол освещения, выбирать прибор по мощности и дальности действия и площади покрытия – осветительные пластины, прожектора, фонари и т. д. Минусы – необходимость приобретать для камеры отдельное устройство, устанавливать и настраивать его, что требует дополнительного времени, опыта и сноровки.

По диапазонам длин волн приборы ИК-подсветки разделяются на следующие категории:

Невидимое инфракрасное излучение характерно для приборов освещения, работающих при длине волны свыше 880 нм – все, что ниже находится в области зрительного восприятия. У этой особенности есть и плюсы, и минусы. Для обширной, а, следовательно, и максимально дальней подсветки требуется мощный прибор с диапазоном порядка 780-820 нм. Однако на близком расстоянии излучатель заметен благодаря фоновому красному свечению. Поэтому накоротке применяют устройства, функционирующие в незаметном, хотя и менее слабом сегменте спектра – от 850 до 950 нм.

Все устройства для ИК-подсветки разделяются по дистанции на три группы:

1. Короткого действия – до 10 метров. Устанавливается на лестничных площадках, в домофонах, видеоглазках, в системах дежурной подсветки и скрытом видеонаблюдении.
2. Средней дальности – 20-60 м. Используются для подсветки кинотеатров, ночных заведений, придомовых территориях.
3. Дальнобойные – до 0,35 км. Применяется на больших охраняемых площадях, на улицах, скверах и дорогах.

Устройства для ИК-подсветки в сочетании с различными светоисточниками оснащаются разными видами оптических систем – обычные лампочки, фонари, прожекторы, плафоны.

Обратите внимание! ИК-излучение безопасно для человека и окружающего пространства. На его основе применяется не только подсветка для видеонаблюдения в темное время года, но и приборы обогрева

Однако ввиду того, что спектральная чувствительность глаза человека находится за пределами этого диапазона длин волн, адаптивное сужение зрачка не срабатывает. Поэтому не рекомендуется напрямую долго смотреть на инфракрасный источник, особенно при его высокой мощности.

Эксперимент

На фото 1 приведен счетверенный стоп-кадр, полученный телекамерой цветного изображения (color), камерой «день/ночь» без ИК-чувствительности (dn), камерой с постоянной ИК-чувствительностью (dn ir) и камерой с подвижным управляемым ИК-фильтром (dn cut). Освещение в измерительной камере производится лампами накаливания. Отчетливо заметны искажения цвета в камере с постоянной ИК-чувствительностью. Примечательно, что особенно подвержены изменению цвета синтетические материалы.

На фото 2 приведен стоп-кадр, полученный аналогичными камерами при минимальной освещенности. Все три камеры «день/ночь» перешли в черно-белый режим. Однако видно, что контрастность и яркость изображений цветной камеры и камеры «день/ночь» без ИК-чувствительности практически идентичны и явно уступают камерам с расширенным в область ИК спектральным диапазоном чувствительности.

Естественно, только камеры «день/ночь» с ИК-чувствительностью могут работать с ИК-подсветкой. Однако реальная чувствительность в области ИК, а уже тем более на конкретной длине волны ИК-осветителя, остается для потребителя «тайной за семью печатями». Отчасти и поэтому тоже такой популярностью пользуются телекамеры цветного изображения «день/ночь» со встроенной ИК-подсветкой. В таком случае производитель сообщает (если, конечно, это правда), на какой дальности можно вести наблюдение.

Если же вы применяете отдельный ИК-осветитель с телекамерой цветного изображения «день/ночь», вам не избежать «проб», а может быть «и ошибок». Причем, как правило, несколько мифические данные о ночной чувствительности в люксах здесь не помогут, поскольку ИК-излучение в люксах не нормируется. Для иллюстрации этой ситуации на фото 3 приведен стоп-кадр упомянутых выше камер при предельно малой освещенности от ламп накаливания.

Очевидно, что камера с постоянной ИК-чувствительностью имеет существенно меньшую интегральную чувствительность в сравнении с камерой ICR (cut). С другой стороны, при освещении ИК-осветителем с длиной 930 нм изображения этих камер практически идентичны, что представлено на фото 4. К сожалению, нам никогда не известны даже относительные спектральные характеристики чувствительности камер «день/ночь». И в данном случае информация производителей сенсоров нам помочь не в состоянии, поскольку весьма редко распространяется на ИК-диапазон в сравнении с черно-белыми сенсорами.

На рис. 1 (см. стр. 72) приведена спектральная характеристика чувствительности одной из самых популярных сейчас CCD-матриц – SONY Super HAD II, которая, как мы видим, нормируется только в видимом диапазоне.

Естественно, ее можно интерполировать в область ИК, учитывая ход аналогичных характеристик черно-белых сенсоров. Но мы же не знаем, какие фильтры использует производитель. Ведь даже камеры с ICR имеют порой серьезную чувствительность в области ИК. Очевидно этот «тренд» обусловлен стремлением вытянуть большую чувствительность в цветном (дневном) режиме.

Как подключить

Подключение инфракрасного светодиода ничем не отличается от подключения обычного светоизлучающего. И тот, и другой включаются в цепь постоянного тока через ограничивающий резистор, обеспечивающий номинальный рабочий ток прибора. Ну и не стоит забывать, что инфракрасный светодиод – прибор полярный, поэтому на его анод нужно обязательно подавать «плюс», а на катод – «минус». При этом место включения резистора в цепь роли не играет.

Для того чтобы рассчитать номинал токоограничивающего резистора, необходимо знать:

• падение напряжения на светодиоде при прямом включении (есть в паспорте);
• номинальный рабочий ток светодиода (есть в паспорте);
• величину питающего напряжения.

Сам же расчет исключительно прост. Из напряжения питания вычитаем напряжение падения на полупроводнике и находим напряжение падения на резисторе:

U = Uпит. – Uпадения на светодиоде

Теперь рассчитываем номинал резистора, который обеспечит нужный нам ток через цепь, воспользовавшись законом Ома:

R = U/ I

где:

• R – искомое сопротивление резистора в Омах;
• U – падение напряжения на резисторе (см. первую формулу) в вольтах;
• I – номинальный ток через светодиод в амперах.

Если светодиод относительно мощный, то вместо резистора используется драйвер – электронный стабилизатор тока. Понадобится драйвер и в том случае, если питающее напряжение нестабильно.

Важно! Драйвер должен обеспечивать точно такой же или меньший ток, на который рассчитан конкретный светодиод

В нижней части рисунка указано соответствие номинала резистора необходимому току.

Достоинства и недостатки

Давайте посмотрим, чем хороши и плохи инфракрасные лампы. Начнем с положительных черт:

Среди всех видов обогрева помещений инфракрасное является самым безопасным и экологичным.

• Полная бесшумность работы – в отличие от тепловых пушек, ИК-излучение распространяется без помощи вентиляторов и со скоростью света;
• Максимальный КПД – как у практически всех электрических отопительных приборов, он приближается к 100% (но не достигает этого показателя в силу определенных законов физики);
• Простейшая установка – достаточно вкрутить инфракрасную лампу в патрон и щелкнуть выключателем;
• Возможность точечного обогрева – это актуально для животных, содержащихся в небольших клетках и загонах;
• Предельная компактность – традиционная инфракрасная лампа мощностью 500 Вт занимает места не больше чем обычная лампочка накаливания;
• Экологическая чистота – ИК-лампы не сжигают кислород и не выделяют в воздух каких-либо газов.

Есть и некоторые минусы:

• Высокая температура колб – можно получить серьезные ожоги;
• Дискомфорт при длительном нахождении в зоне действия ламп – здесь чаще всего сказывается несоблюдение норм эксплуатации;
• Высокое потребление электроэнергии – это характерно для любых электрических отопительных приборов.

Минусы не самые страшные, ими можно пренебречь, если соблюдать правила эксплуатации.

Несмотря на недостатки, инфракрасные лампы продолжают оставаться востребованным отопительным оборудованием – в них нуждаются сельхозработники, разводчики домашней птицы и скота, также они находят свое применение в обогреве открытых площадок.

27.10.2020

Ирина Кузьмина / автор статьи

Имеет высшее образование. Участвовала в составлении книг для публикации “Уход за собой – выработай привычку” . Профессионально занимается корректурой.

Написано статей

7

Уличная камера ночного видеонаблюдения (с ИК подсветкой)

Уличная камера с ИК подсветкой обеспечивает круглосуточный контроль за территорией вне помещения. Территория эта может быть от нескольких квадратных метров, до нескольких десятков квадратных метров.

Характеристики уличной камеры ночного видеонаблюдения

Основным преимуществом уличной камеры является устойчивость устройства к внешним факторам. К таким факторам можно отнести:

• Мороз. При помощи специального дополнительно корпуса, устройство подогревается, тем самым расширяя температурный диапазон.
• Жара. Специальный дополнительный корпус применяется и при высоких температурах, только в этом случае, корпус оснащён радиаторами для теплоотвода или элементами охлаждения.
• Механические повреждения. Уличные камеры зачастую оснащены противоударным корпусом, так называемым антивандальным корпусом. Способен выдерживать падающие с крыш сосульки, кирпичи. Для увеличения прочности, может быть помещён в специальный защитный кожух, выдерживающий даже выстрел из пистолета.
• Дождь. Град. Любая уличная камера по умолчанию должна обладать защитой от атмосферных явлений, таких как дождь, снег, туман и т.д.

Защитный кожух для уличной камеры с ИК подсветкой

• Термокожух. Охлаждает камеру с помощью разных средств (вода, вентилятор, радиатор теплоотвода и др.) или нагревает с помощью специальных нагревательных элементов. Изготавливается из полимерных материалов или металла.
• Гермокожух. Герметичный короб, способный защитить камеру видеонаблюдения от дождя, пыли, насекомых. Чаще всего изготовлен из пластмассы.
• Антивандальный (ударопрочный) кожух. Предназначен для защиты видеозаписывающего устройства от механических повреждений. Изготовлен из металлического корпуса или металлических сплавов.

Как выбрать степень защиты для уличной камеры ночного видеонаблюдения

Степень защиты определяется по такому параметру: Например, производителем указано, что класс защиты IP 65 (IP означает Ingress Protection Rating, с англ. степень защиты от проникновения), это говорит о пыленепроницаемом корпусе (цифра «6») и защитой от струй воды, падающей под любым углом (цифра «5»).

Таблица, обозначающая степень защиты от механических повреждений. Обозначается как IK (Impact Protection, с англ. защита от ударов).

Какую подсветку выбрать, от каких факторов это зависит

Чтобы принять решение, надо учесть условия использования, место расположения телевизора или монитора, а также несколько дополнительных рекомендаций:

1. Варианты с тонким корпусом подойдут для ограниченного пространства, а также для прямого крепления на стене. Этот тип используют там, где толщина имеет значение и желательно выбирать модель потоньше.
2. Если телевизор будет располагаться на кронштейне под наклоном, лучше выбирать изделия с прямой подсветкой. Дело в том, что со временем корпус может немного деформироваться, что при боковой подсветке приведет к нарушению нормального освещения матрицы.
3. При выборе варианта с боковым расположением диодов стоит проверять экран на засветы еще при покупке. Лучше всего включить синий цвет, на нем сильнее всего видно любые проблемы.

Лучше отдавать предпочтение только известным компаниям с хорошей репутацией.

Подобрать тип светодиодной подсветки в телевизоре или мониторе несложно, если разобраться в особенностях каждого варианта и учесть характер использования оборудования. Главное – приобретать технику известных производителей, только так можно гарантировать, что заявленные характеристики не будут отличаться от фактических.

RGBW и RGBWW светодиодные ленты

Для достижения лучшего качества белого цвета цветной светодиодной лентой помимо трехцветных светодиодов на ленты стали устанавливать дополнительные белые светодиоды, который управлялись по отдельному каналу. Такие светодиодные ленты маркируются как RGBW. Белый светодиод в таких лентах имеет цветовую температуру порядка 6000К. Причем остается возможность включения белого света путем комбинации всех цветов или отдельным каналом белыми светодиодами.

Белые светодиоды могут устанавливаться поочередно с RGB светодиодами, но для достижения лучшего качества чаще всего такие ленты имеют два ряда светодиодов, один RGB, другой белые светодиоды 5050. В последнее время на ленты RGBW все чаще стали устанавливать новые светодиоды, на которых помимо трех цветных кристаллов имеется и кристалл белого светодиода.

Но на этом не остановились, и добавили еще один светодиод с теплым белым светом с цветовой температурой в пределах 2900K. Такую светодиодную ленту маркируют RGBWW. Самый простой способ реализации заключается в установке помимо отдельного холодного белого светодиода еще одного теплого белого светодиода. Сейчас встречаются даже комбинированные белые светодиоды, способные излучать как белый, так и теплый белый свет, и комбинированные светодиоды с пятью кристаллами.

Применение белого и теплого белого светодиода позволяет более точно установить требуемый оттенок белого света, и к тому же получить его большую яркость.

Что такое RGB светодиодная лент?

RGB светодиодная лента – это светодиодная лента на основе гибкой печатной платы, на которой установлены трехцветные (цветные) RGB светодиоды, благодаря которым светодиодная лента может испускать практически любой цвет и оттенок.

Чем отличаются RGB светодиодные ленты от обычных светодиодных лент?

RGB светодиодные ленты отличаются от обычных монохромных LED лент установленными светодиодами, методом подключения и управления, а также возможностью в любое время включать любой оттенок цвета. Для их подключения и управления цветом требуется установка специального управляющего драйвера.

Где используются RGB светодиодные ленты?

RGB светодиодные ленты могут использоваться наравне с обычными монохромными светодиодными лентами, имея при этом ряд преимуществ перед ними. Но в большинстве случаев RGB LED ленты применяются для декоративной подсветки в помещениях.

Что такое RGBW и RGBWW светодиодные ленты?

RGBW и RGBWW светодиодные ленты – это все те же RGB светодиодные ленты, но с некоторыми модификациями. В RGBW светодиодных лентах имеется дополнительные белые светодиоды с цветовой температурой около 6000К, которые управляются по отдельному каналу. RGBWW светодиодные ленты помимо белого холодного светодиода имеют еще и теплый белый светодиоды с цветовой температурой около 2900К.

Принцип действия такого оборудования

Каждый реализуемый на рынке инфракрасный прожектор работает в невидимом для глаза человека спектре. Это излучение имеет длину волн 700-900 нанометров.

Стоит отметить, что камера видеонаблюдения спокойно снимает происходящее при этом освещении. Она способна передавать на экран монитора качественную картинку даже в условиях полнейшей темноты.

Злоумышленник, который не знает о наличии камер и инфракрасного излучения, не догадывается о том, что его снимают. Такая особенность является весьма важным фактором в функционировании эффективной охранной системы. Человек, наблюдающий за происходящим на экране монитора, сразу же обнаружит преступника. Охранник незамедлительно вызовет полицию, которая обезвредит злоумышленника.

Достоинства инфракрасных прожекторов

В настоящее время на рынке предлагается оборудование, созданное на базе световых диодов. Оно имеет ряд преимуществ перед устаревшими моделями, основными элементами которых являются классические лампы. Достоинства:

• Надежность использования.
• Длительный срок эксплуатации.
• Безопасность.
• Высокие экологические показатели.
• Экономичность.

Светодиодные инфракрасные прожекторы потребляют небольшое количество электрической энергии. Это дает возможность существенно снизить расходы, связанные с эксплуатацией оборудования. Ориентировочный срок работы ИК-прожекторов составляет порядка 100 тысяч часов. Потребность в замене оборудования может возникнуть только через 20-30 лет. Срок зависит от условий эксплуатации и времени устройства в сутки.

Световые диоды неприхотливы в обслуживании, не боятся случайных механических воздействий. Они располагаются в специальном защитном корпусе, который полностью герметичен. Внутрь него не попадет влага и пыль.

Старые прожекторы на лампах наносят вред организму человека. Излучение, создаваемое световыми диодами, полностью безопасно и безвредно. Рабочая температура диода составляет порядка восьмидесяти градусов Цельсия (не более). Это значительно увеличивает пожарную безопасность ИК-прожекторов.

Основные выводы

ИК-подсветка применяется для улучшения параметров видеосъемки в условиях плохой освещенности или абсолютной темноты. Применяемые приборы классифицируются по ряду признаков:

1. Разновидности светоисточника.
2. Особенностям конструкции.
3. Длине излучаемой волны.
4. Дальнобойности.
5. Типу оптической системы.

ИК-подсветка применяется с целью создания лучших условий видеосъемки, обеспечения скрытого освещения, повышения функциональности видеоаналитики, улучшения передачи базы данных и оптимизации работы мегапиксельных камер. Самым распространенным видом приборов является прожектор. По типу выполняемых задач может быть встроенным, с постоянным излучением, импульсным, периметральным. Его применение позволяет снизить энергопотребление, улучшить равномерность подсветки, повысить детализацию предметов и увеличить дальность функционирования датчика движения. Изготовить его можно своими руками на базе импульсного генератора NE555.