在當今日益注重安全的世界中，閉路電視攝像機市場正在全球范圍內不斷擴展。高級IP視頻等技術正在推動網絡系統和物聯網的發展。卓越的壓縮標準和更快的圖像處理正在擴大應用潛力。無論是用于訪問控制，入侵者警報還是一般犯罪預防，在隱蔽或半隱蔽模式，室內或室外，閉路電視廣泛用于消費/私營部門，零售和工業場所，以及公共，公民和政府建筑適用于民用和軍用應用。

在夜視和低光照下錄制時，紅外LED是關鍵部件。例如，紅外LED照明器模塊是當今大多數CCTV攝像機系統的重要組成部分，通常與復雜的圖像增強和控制電子功能相結合。重要的是，現代紅外LED比前幾代技術更先進，更可靠，壽命更長。

本文將考慮用于閉路電視攝像系統時紅外LED的選擇標準和設計限制，特別是對于此類應用。作為訪問控制。例如，所需的范圍可以從幾米到100米或更多。高功率器件可提供更高的光輸出，并提供各種發射角度。具體應用將確定IR LED所需的參數組合。例如，遠距離照明需要高功率和窄錐體;廣角設備更適合近場可見性應用。

市場增長

根據ReportLinker提供的報告，截至2014年底，全球閉路電視市場估計價值235億美元。收入據預測，基于IP的網絡視頻系統去年首次超過傳統模擬閉路電視攝像機。報告強調，對技術先進監控的需求增加，包括基于云的視頻監控服務，以及重要的反恐分析，正在推動增長。

IHS Research的另一份報告估計到2018年視頻監控設備和存儲市場價值將達到280億美元。同樣，據報道，從模擬到網絡監控攝像機的遷移推動增長。

在這個市場中，訪問控制是一個不斷增長的應用程序部門，2012年價值30億美元，預計到2017年將增長到42億美元。智能建筑正在引領向基于IP的訪問控制視頻監控的過渡據一家領先的央視供應商稱。提取視頻數據的能力，結合設計多功能性，易于配置和遠程訪問數據，表明網絡視頻克服了以前在模擬系統中認可的限制，并促進了與其他安全機制的集成。

A TechNavio發布的報告，可從Global Information獲得，涵蓋2014 - 2019年全球視頻監控市場，預測此期間復合年增長率為24.08％。報告確定的關鍵市場驅動因素是對高分辨率圖像質量的需求。諸如H.264壓縮標準，先進的相機內圖像處理和寬屏HDTV監視器等技術相結合，可滿足這一需求。同時，IP視頻網絡被證明是一個引人注目的解決方案，因為它可以提高功能和性能，遠程訪問數據，并促進數據分析，報告總結道。

夜間光源

近紅外光譜的范圍為700 nm至1050 nm左右。紅外LED被證明是夜視應用中使用的CCTV攝像機的有用光源，其光照水平非常低。兩種最常用的波長以850 nm和940 nm為中心。光譜發射范圍與標準光電二極管，光電晶體管或具有擴展紅外靈敏度的CCD和CMOS相機的靈敏度范圍很好地匹配。

Osram Opto Semiconductors的應用筆記題為“用于照明應用的高功率發射器”，為使用紅外照明的相機系統提供了有用的介紹和一般設計指南。在操作中，來自物體的反射或散射光由CCD或CMOS相機檢測，其產生模擬或數字信號。為了確保可以進一步分析的高質量信號，需要高輸出信號和低噪聲水平。在變化的光線條件下，信噪比會顯著下降，需要額外的人造光來改善圖像質量。

人眼可以看到紅外光源，最高可達780 nm左右，高強度光源可以辨認為微弱的紅光，達到850 nm左右。這些低波長設備用于半隱蔽應用中的閉路電視攝像機。對于隱蔽操作以及要避免光污染的應用，更高波長的設備是首選。但是，較少的相機對940 nm光源敏感，照明范圍可能更短。

紅外LED可用于覆蓋幾米到200米或更遠的范圍。一般而言，對于較長距離，需要具有窄光束角度的裝置，從而產生長光錐。對于人員識別和訪問控制應用，典型的范圍為5到10米。紅外LED的發射角度可以窄至5°，寬度可以達到150°。

近年來，紅外LED已經變得更加強大，功率效率更高，范圍更廣工作在900 mW或更高的型號。這對于長距離照明至關重要，并為IP網絡系統提供更好的圖像質量。中檔設備的功率為600 mW，而適用于遙控器等應用的標準低功率二極管的功率為250 mW。對于低功率器件，電壓要求通常為1.2至1.7 V，對于高功率發射器，電壓要求高達3 V.高強度應用越來越需要高達1A的直流電流。必須進一步考慮光源的輻射強度（以mW/sr測量）和物體的反射率，通常以μW/cm 測量。輻射強度表示立體角區段內的光輸出，因此定義了光束的強度。

Osram應用筆記中提供了有關特定應用所需的光強度和功率輸出數量的計算指南。

多個發射器可用于提供所需的光輸出。新技術允許開發更小，更高功率的發射器，并且多芯片和堆疊發射器陣列在非常小的封裝中實現高強度IR照明源。然而，熱管理和功耗是必須仔細考慮的重要設計問題。

圖1：相機系統的視場（FOV）。

在實踐中，設計師還需要考慮典型的物體尺寸，與相機的距離以及所需的圖像分辨率，光學相機系統的屬性（傳感器尺寸，物鏡）及其視野（FOV）。見上面的圖1。來自二極管的發光模式需要盡可能地匹配相機FOV。如果光束角太窄，則不是所有目標都可以被充分照射。如果太寬，相機可能無法檢測到一些反射光，從而降低了圖像質量。可能需要考慮輔助鏡頭以確保IR LED正確照亮相機所需的視野。 LEDiL等公司提供的產品范圍廣泛，適合各種制造商的設備。

實現所需的信噪比取決于相機中使用的CCD/CMOS芯片的光譜靈敏度和量子效率曲線和整合時間。

典型設備

雖然有許多制造商用于閉路電視攝像機應用的850和940納米紅色LED，包括Everlight和Vishay，但歐司朗提供了一個最廣泛的范圍，模型涵蓋寬范圍的功率輸出，輻射強度和發射角度，以及多種封裝選項。

Oslon Black SFH4715A 850 nm紅外LED是歐司朗高功率，小型封裝器件的典型代表，是CCTV應用的理想選擇。功率輸出為800 mW，光束角為90°，可用于照亮100米外的物體，具體取決于所用外部光學元件的類型。該范圍內還有850 nm SFH4715S，正向電壓為2.9 V，半角為45°。兩者都具有320 mW/sr的輻射強度。

圖2：歐司朗的Oslon Black SFH4725S采用黑色封裝，專為真正的秘密監視操作而設計。

隱蔽應用中，940 nm器件更為合適。歐司朗提供Oslon Black SFH4725S系列，輸出電流為1A時光輸出為980 mW。正向電壓為2.75 V. SFH 4725S在90°發射角下的輻射強度為450 mW/sr，在被監控區域提供卓越的照明。該器件采用Osram的Nanostack技術，在單個芯片中具有兩個發射中心。這有效地減少了光輸出所需的器件數量。此外，包含在黑色包裝中，該設備完全隱藏在相機鏡頭后面。