監(jiān)控技術正在快步從標清進入高清時代，然而高清攝像機對攝像時的照度有更高的要求，需要在夜間或者光線昏暗的環(huán)境進行補光，以取得清晰的攝像效果。LED(發(fā)光二極管)燈對高清監(jiān)控攝像系統(tǒng)配套補光具有天然的優(yōu)勢。
LED是半導體發(fā)光器件，光開關速度很快，在微秒數(shù)量級，可以與攝像機快門同步，實現(xiàn)只在快門攝像時LED發(fā)光，進行補光，在快門關閉時滅光，實現(xiàn)與攝像同步的頻閃。LED還具有使用壽命長的特點，減少燈的維護和更換。當然，LED還節(jié)能，能以較低的功耗，達到照明補光的效果。
目前監(jiān)控集成商或工程商基本不生產(chǎn)補光燈具，少部分廠商制作燈具，要外購基本LED器件，但缺乏光學設計專長;而LED封裝廠商又不了解特種照明產(chǎn)品光學設計要求;傳統(tǒng)燈具生產(chǎn)廠商對LED特性又不熟悉,對熱的處理和電的控制能力不強。很多廠商或工程商都嘗試當光照度達不到要求時盲目地通過提高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)控市場光的需求分析
道路監(jiān)控攝像機要在夜間清楚拍攝車牌照，一方面要求攝像機強光抑制指標要好，可以有效抑制迎面的強光，使車牌照較清晰地被捕捉到，畫面真實完整;另一方面要求給物體進行補光。一個背光補償技術的好壞，是直接關系到是否能清晰看清車牌，能否使后端視頻檢測和分析系統(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償?shù)谋O(jiān)控攝像機，同時還需要增加一個補光燈具。戶外車輛除了車輛燈具本身發(fā)出來的光(該光線是對攝像有害的)，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的光線是很少的，這就需要增加補光燈具來增加照射物體的亮度來滿足攝像機對光線的要求。
市場主流智能交通集成商對補光燈具的照度要求目前分類較多，沒有統(tǒng)一標準，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，實際需求光型角度為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，實際需求光型角度為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計，利用反光碗小角度聚光的優(yōu)勢，和透鏡對光的分布來達到的光效利用，又可同時在需求的范圍內(nèi)達到光照均勻的效果。
LED配光設計
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)，達到射燈的效果，需要結(jié)合反射和聚光兩次光學設計才能達到對光的效利用。理論的簡單推論，只有小于47.5%的光能夠被利用，下面分析一下我們的設計和達到的效果。
反光碗設計
直接出來的光有60% 需要通過反光碗反射回來。對反光碗的深度，曲面，光潔度等進行設計。
透鏡設計
對反射回來的光和直射出來的光進行設計，達到單車道10度的聚光要求，和雙車道20度的聚光要求，考慮出光要在一個矩形有效窗口內(nèi)。
光學效果模擬
筆者對設計的光學系統(tǒng)還進行了分布分析，圖3是光學CAE分析結(jié)果。
光強度的實際測量比較
采用遠方620角度光強儀對單個LED配光模塊實際光強進行角分布測量。
另外，筆者實地測量一個集合32顆LED配光模塊的單車道燈，20米實測結(jié)果為107Lux，光利用效率約為35%。還實地測量一個集合32顆LED配光模塊的雙車道燈，20米實測結(jié)果數(shù)據(jù)45Lux，光利用效率約為30%。這些結(jié)果與設計模擬結(jié)果非常接近，達到了設計的要求。理論值可達47.5%，還有提高光利用率的可能，但需要更加細致的分析、設計和選料等工作。
電流控制設計
頻閃燈特點是LED燈在攝像機拍攝時才亮燈補光，一般攝像機是以每秒8-25幀拍攝錄像圖片的，LED頻閃燈會在接到攝像機信號時，與其快門同步亮燈，保證在攝像瞬間有足夠的補光，得到清晰的圖片。LED燈與攝像快門的同步就非常關鍵。市面上的攝像機提供給補光燈具的信號主要有： TTL電平信號、485信號、開關量信號和電平跟隨信號等幾種， 電路控制板上要有能承接這些信號的能力。
一般攝像機攝像是8-25幀，若直接按照這個頻率來做頻閃補光，人們會感覺很晃眼。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，甚至達到80HZ，人眼基本感覺不到閃爍現(xiàn)象。控制板需要在與攝像機同步的同時，還要增加頻閃頻率，達到不閃的效果。
頻閃燈是為環(huán)境照度不夠時進行補光的，在強光下不需要使用?？梢蕴砑右粋€光敏控制，使得燈只在較暗時才閃亮補光，平時不亮。這樣減少了燈的使用時間，可以節(jié)省大量電能，也大大延長了補光的使用壽命(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防雷等級要求、滿足IP65的防水等級要求、滿足安裝的結(jié)構要求，以及壽命使用要求等。
結(jié)語
隨著智能交通的發(fā)展，電子的功能正在不斷提高，常用的氣體放電閃光燈因為本身器件性能問題無法實現(xiàn)毫秒級連續(xù)閃爍，并給行人，駕駛員以及周圍環(huán)境民眾帶來不適;而LED頻閃以其低亮度不晃眼，采用*數(shù)字控制電路，實現(xiàn)了極短時間內(nèi)高能量發(fā)光，使燈的發(fā)光時間與攝像機曝光時間達到的結(jié)合，滿足在各種光線條件下，輔助攝像系統(tǒng)實現(xiàn)對車輛和駕駛員最清晰的拍照要求，并限度的減少對駕駛員和周邊居民的干擾和影響。新型LED智能頻閃技術更加節(jié)能、環(huán)保，其頻閃燈具有高壽命，補光均勻，防炫目，防浪涌等眾多優(yōu)點。在LED發(fā)光芯片亮度不斷提高的技術背景下，智能頻閃燈將會逐步替代傳統(tǒng)的氣體放電燈，實現(xiàn)整體電子系統(tǒng)方案的重大革新。
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