道路高清監(jiān)控LED補(bǔ)光燈市場(chǎng)分析

道路監(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)快門同步，實(shí)現(xiàn)只在快門攝像時(shí)LED發(fā)光，進(jìn)行補(bǔ)光，在快門關(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.

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.

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?？刂瓢逍枰谂c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。

深圳市博陽(yáng)光電科技有限公司