Everlight 億光High Power IRED 於補光系統應用介紹

  1. High Power IRED 介紹

在地球上充滿了各種波長的電磁波，人眼可見的電磁波譜即所謂的可見（色）光，其波長 為 380~770nm，超過 770nm 的波長即定義為紅外線（Infrared）。 

                      圖 1. 電磁波波長分類

一般紅外發射二極體（Infrared Emitting Diode，IRED）的連續最大順向電流（I_F）約 65mA， 而 High Power IRED 連續最大的順向電流達 1000mA 以上。 

較大的額定順向電流具有以下優勢：

  1. 順向電流越大，IRED 發射的輻射強度（Radiant Intensity）就越強.
  2. 輻射強度越強，設計時所需的 IRED 顆數就越少需注意的是順向電流越大，High Power IRED 的功耗就會越大，而造成 High Power IRED 元件溫度提升，
      這可能會讓元件燒壞，建議要增加散熱片（heat sink）來降低元件溫度。 

 2. High Power IRED 於補光系統的應用

      High Power IRED 可以應用在很多電子相關產品，例如監視器、人臉識別技術或汽車駕駛 人狀態偵測等。這些應用都會受環境光影響，因此需要補光系統輔助以提升影像品質，為避免 補光時造成眼睛不適，通常會選擇人眼看不見的紅外線作為補光系統的光源。下面將說明如何 根據 High Power IRED 的特性設計補光系統，並分析所需 High Power IRED 顆數以取得品質 較佳的影像。  

      2.1 850nm vs 940nm IRED 
     High Power IRED  較常用的波長分別為 850nm 和 940nm，而一般監控系統常使用 850nm IRED，雖然 850nm IRED 仍在紅外波長的範疇，但在高功率時還是會產生人眼可以看 見的紅曝（red glow）。因 850nm IRED 不意味著只會發射 850nm 波長的紅外線，而是指輻 射強度峰值是在 850nm，遠離 850nm的波長，強度雖會慢慢減弱，但在可見光波長段內輻射 強度到還沒有到 0，所以人眼還是可以看到紅曝。假如使用者不希望紅曝出現，建議使用 940nm 波長的 IRED，因該類型的 IRED 在可見光的波長輻射強度幾乎為 0。 

     

                                                 圖 2. 850nm VS 940nm

     在相同順向電流下 940nm IRED 的功耗比 850nm IRED 還要低。但 940nm IRED 的輻射 強度比 850nm IRED 的輻射強度弱大約 30~40%，而輻射強度值較高代表物體反射到相機的 輻射率也較高。當使用 940nm IRED 作為光源時，影像亮度會比使用 850nm IRED 時還要暗。 另外一般相機對 940nm 的敏感度較850nm 差，假設一般相機在波長為 940nm 下的敏感度是 850nm 的一半，那使用 940nm IRED 至少需要 2 倍功率才能達到與 850nm IRED 相同的成像品質，下列圖表為 850nm IRED VS 940nm IRED 的比較圖。 

                    

                                              圖 3. 850nm VS 940nm  比較圖 

    2.2 選擇適合的 High Power IRED   

          除了 IRED 的波長特性，相機的視角（Angle of View，AOV）跟 IRED 發光角度（View  Angle; 2?_1/2）也非常重要，在設計上這兩個角度要盡量一致。

          View Angle 太小，會造成物體 邊緣受到的輻射照度不足，導致影像的邊緣不清楚；View Angle 太大，則會使有些物體邊緣的 反射超出相機的 AOV
          而造成相機偵測不到。 

         

                                               圖 4. IRED View Angle 與相機 AOV 示意圖 

詳細文檔可以參考連結網頁 

Q / A  問與答

Q1. 什麼是IRED 發射的輻射強度?

Ans: IRED（紅外發光二極管）的輻射強度指的是單位立體角內的輻射功率，通常以瓦特每立體角（W/sr）為單位來表示。這個量度用來描述IRED在特定方向上發射的能量強度。

Q2. High Power IRED 於補光系統的應用?

Ans: 高功率紅外發光二極管（High Power IRED）在補光系統中的應用非常廣泛，特別是在夜視監控和攝影領域。這些IRED可以提供強大的紅外光源，增強在低光或無光環境下的可見度。以下是一些具體應用：

1. 夜視監控：高功率IRED常用於監控攝像機的補光燈，提供清晰的夜間影像。
2. 攝影補光：在攝影中，IRED可以用來補充紅外光，改善拍攝效果，特別是在低光環境下。
3. 工業檢測：在工業自動化中，IRED用於檢測系統，幫助識別和檢測物體。

Q3. 何謂 IR LED 順向電流?

Ans: IR LED（紅外發光二極管）的順向電流（Forward Current）是指當電壓施加在二極管的正向偏壓時，通過二極管的電流。這個電流使LED發光，並且其大小會影響LED的亮度和發光效率。

當施加的電壓超過LED的正向電壓（通常稱為障壁電壓）時，順向電流會迅速增加，導致LED發光。這個電流需要根據LED的規格來設定，以避免過大的電流損壞LED。

Q4. 何謂相機的視角（Angle of View，AOV）

Ans: 相機的視角（Angle of View, AOV）是指相機鏡頭能夠捕捉到的影像範圍，通常以角度來表示。視角可以分為水平視角、垂直視角和對角線視角。

視角的大小主要取決於鏡頭的焦距和相機感光元件的尺寸。焦距越短，視角越大；焦距越長，視角越小。例如，廣角鏡頭具有較短的焦距，因此能夠捕捉更廣泛的場景，而長焦鏡頭則相反。

這個概念在攝影中非常重要，因為它影響了照片的構圖和視覺效果。

Q5. 視角（View Angle）太大會有什麼問題?

Ans: 視角（View Angle）太大可能會導致以下幾個問題：

1. 影像失真：當視角過大時，影像可能會出現變形或失真，特別是在顯示器的邊緣部分。
2. 色彩偏移：從極端角度觀看螢幕時，顏色可能會發生變化，導致色彩不準確。
3. 對比度降低：視角過大會使對比度降低，影響影像的清晰度和細節呈現。
4. 亮度不均：在大視角下，螢幕的亮度可能會不均勻，導致某些部分看起來較暗或較亮。

這些問題會影響觀看體驗，特別是在需要高精度顯示的應用中，如專業攝影、設計和醫療影像等。