红外接收头High Power IRED于补光系统应用介绍

1、High Power IRED 介绍

在地球上充满了各种波长的电磁波，人眼可见的电磁波谱即所谓的可见(色)光，其波长 为380~770nm，超过770nm的波长即定义为红外线(Infrared )。

一般红外发射二极管(Infrared Emitting Diode，IRED)的连续最大顺向电流(If)约65mA， 而High Power IRED连续最大的顺向电流达1000mA以上。

较大的额定顺向电流具有以下优势：

.顺向电流越大，IRED发射的辐射强度(Radiant Intensity)就越强

.辐射强度越强，设计时所需的IRED颗数就越少

需注意的是顺向电流越大，High Power IRED的功耗就会越大，而造成High Power IRED 组件温度提升，这可能会让组件烧坏，建议要增加散热片(heat sink)来降低组件温度。

High Power IRED于补光系统的应用

High Power IRED可以应用在很多电子相关产品，例如监视器、人脸识别技术或汽车驾驶 人状态侦测等。这些应用都会受环境光影响，因此需要补光系统辅助以提升影像质量，为避免 补光时造成眼睛不适，通常会选择人眼看不见的红外线作为补光系统的光源。下面将说明如何 根据High Power IRED的特性设计补光系统，并分析所需High Power IRED颗数以取得质量 较佳的影像。

850nm vs 940nm IRED

High Power IRED常用的波长分别为850nm和940nm，而一般监控系统常使用850nm IRED，虽然850nm IRED仍在红外波长的范畴，但在高功率时还是会产生人眼可以看见的红曝 （red glow）。因850nm IRED不意味着只会发射850nm波长的红外线，而是指辐射强度峰 值是在850nm，远离850nm的波长，强度虽会慢慢减弱，但在可见光波长段内辐射强度到还 没有到0，所以人眼还是可以看到红曝。假如使用者不希望红曝出现，建议使用940nm波长 的IRED，因该类型的IRED在可见光的波长辐射强度几乎为0。

在相同顺向电流下940nm IRED的功耗比850nm IRED还要低。但940nm IRED的辐射 强度比850nm IRED的辐射强度弱大约30~40%，而辐射强度值较高代表物体反射到相机的 辐射率也较高。当使用940nm IRED作为光源时，影像亮度会比使用850nm IRED时还要暗。 另外一般相机对940nm的敏感度比850nm差，假设一般相机在波长为940nm下的敏感度是 850nm的一半，那使用940nm IRED至少需要2倍功率才能达到与850nm IRED相同的成像 质量，下列图表为850nm IRED VS 940nm IRED的比较图。

选择适合的 High Power IRED

除了 IRED的波长特性，相机的视角(Angle of View，AOV )跟IRED发光角度(View Angle; 201/2 )也非常重要，在设计上这两个角度要尽量一致。View Angle太小，会造成物体 边缘受到的辐射照度不足，导致影像的边缘不清楚；View Angle太大，则会使有些物体边缘的 反射超出相机的AOV而造成相机侦测不到。

计算相机垂直AOV算式如下

为图像传感器(Camera Sensor)的长度

计算相机水平AOV算式如下

AOVH°“tai = 2tanT

W为图像传感器(Camera Sensor)的宽度

/•为焦距

假设图像传感器长度为4.04mm宽度为5.37mm和相机固定焦距为2.7mm，计算垂直 与水平AOV如下

4.04 \

AOV_Verticai = 2 tan^-1 hf^yy）七 64Degree « ± 37 Degree
一"5.37 \

AOV_H0ri_Zontai = 2tan^-1 t^yy）七 90Degree黑土 45 Degree

接近垂直与水平AOV角度会推荐View Angle ±45 Degree的High Power IRED如亿光 HIR-C19D-1N90。

2.3 High Power IRED 数量计算

为了不让相机受环境亮度影响导致影像质量不好，IRED架设的数量就非常关键，透过下 列公式可计算所需IRED颗数。

备注：为简化计算，以下均假设物表面体为Lambertian Surface且忽略IRED与相机之 间摆放角度差，实际使用时需要进行微调。

最终相机辐照度如下