Как сделать инфракрасный фонарь своими руками? Обзор готовых моделей

Немного истории. Эволюция развития фонаря начинается ещё с Античных времён. Вначале для освещения в тёмном помещении использовали факелы. Через некоторое время стали использовать свечи, керосиновую лампу, стержневые лампы, лампы накаливания. С появлением сухих батарей стали разрабатывать ручные фонари разной конструкции. Все эти осветители излучали видимый свет.

Постоянное совершенствование технологий в электронной технике привело к возможности освещать предметы (объекты) инфракрасным светом, невидимым человеческим глазом, но видимый сенсором прибора ночного видения. Это позволяет скрывать от окружающих наблюдение за нужным объектом в темноте или при слабом естественном освещении. На рис. 1 показан диапазон спектра частот, излучаемых солнцем.

Солнечный спектр
Рис. 1. Излучаемый Солнечный спектр

Для улучшения видимости этих объектов сенсором ПНВ применяется инфракрасный фонарь или прожектор. Внешний вид инфракрасного фонарика мало чем отличается от обычного. Разница будет в источнике света осветителя. Так, в обычном используются светодиоды, излучающие видимый свет, длина волны (λ) которого находится в диапазоне от 0,4 до 0,7 микрометра, а в ИК-осветителе λ = 0,7–1 мкм.

Использование ИК-фонарей в видеонаблюдении

Надо понимать, что электронно-оптический преобразователь (ЭОП) фотокамеры устроен куда проще нашего зрения. Он реагирует только на силу отражённого света от объекта. Если нет света, то нет и изображения. Для получения изображения необходим определённый уровень освещённости наблюдаемого объекта. Современные ЭОП начинают видеть при освещённости от 0,0005 люкса. На рис. 2 изображены снимки с инфракрасной подсветкой и без неё (для сравнения).

Снимки в темноте
Рис. 2. Снимки без подсветки и с ИК-подсветкой

В дневное время источником света является солнце, свет которого содержит весь известный спектр частот. В тёмное время для видеонаблюдения требуется освещение видимым или невидимым светом. С видимой подсветкой всё понятно, для скрытной применяются инфракрасные фонари. ИК-подсветка используется в основном совместно с приборами ночного видения. К ним относятся:

  • монокуляр,
  • очки ночного видения (НВ),
  • бинокль НВ,
  • прицелы НВ,
  • двухканальный монокуляр,
  • комбинированные и специальные приборы.

На рис. 3 изображён монокуляр ночного видения в разрезе с указанием составляющих деталей.

Монокуляр в разрезе
Рис. 3. Монокуляр ночного видения в разрезе
к содержанию ↑

Основные характеристики

Рассмотрим технические характеристики ИК-подсветки:

  • длина волны (λ),
  • тип излучателя,
  • рефлектор (отражатель),
  • выходная мощность,
  • угол излучения,
  • рабочая дальность,
  • режимы,
  • питание,
  • время работы,
  • рабочая температура,
  • крепление,
  • габариты,
  • материал,
  • цвет,
  • вес.

На рис. 4 показаны основные детали камеры видеонаблюдения с внутренней инфракрасной подсветкой.

Видеокамера с ИК-подсветкой
Рис. 4. Видеокамера для видеонаблюдения с ИК-подсветкой 

Для надёжной работы задан начальный диапазон частоты инфракрасного спектра, то есть после частоты красного цвета. Чёткой границы нет. Выбрано 4 диапазона:

  • 730–750 нм,
  • 830–850 нм,
  • 870–880 нм,
  • 930–950 нм.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
Важно отметить, что с увеличением длины волны падает мощность излучения и уменьшается чувствительность ЭОП. Для подсветки на дальнем расстоянии рекомендуется применять излучатели на 830–850 нм, а на ближнее — 930–950 нм. Есть ещё одна тонкость. В диапазоне излучения 730–750 нм, в рефлекторе фонаря появляется слабое красное свечение. Некоторые животные реагируют на это свечение.

В качестве источника излучения применяются ИК-светодиоды и лазерные инфракрасные диоды. Светодиоды излучают спектр частот, то есть создают мягкое излучение, а лазерные дают более жёсткое излучение. Выпускаются лазерные излучатели с внутренней оптической системой. Такие излучатели формируют узкий луч.

Рефлектор предназначен для образования светового пучка. Геометрический размер его представляет собой равнобедренный треугольник с вершиной у источника света. Угол раскрыва определяется на уровне 0,5 по оси. Средний угол раскрыва составляет 40–80 градусов (угловых). Важно понимать, что с увеличением угла расхождения лучей расстояние подсветки уменьшается, а мощность прожектора в основном определяет не дальность, а площадь освещения. На рис. 5 показаны внешние подсветки разного вида.

Как сделать инфракрасный фонарь своими руками? Обзор готовых моделей
Рис. 5. ИК-подсветки для видеонаблюдения

В дорогих моделях есть подстройка светового пятна. Рефлектор может быть как металлическим, так и пластмассовым и соответствовать требуемой жаропрочности. Инфракрасные диоды при работе нагреваются. Чем больше их мощность, тем больше нагрев. Поверхность рефлектора бывает текстурированная или гладкая. Спереди от рефлектора находится линза, которая защищает рефлектор и инфракрасный диод от окружающей среды. Изготавливается из стекла или пластмассы.

Мощность излучателей используется от милливатт до десятков ватт.

В пункте «режим» указаны возможные варианты работы. Например, в подсветке типа «хамелеон» возможны варианты:

  • строб;
  • маячок;
  • SOS;
  • регулировка излучения: высокое, среднее, низкое, минимальное;
  • дистанционное управление.

Для крепления ИК-фонарика к приборам ночного видения используют разнообразные типы приспособлений. Самые распространённые из них — рельсовые планки Weaver и Picatinny, переходники для штативного гнезда с резьбой ¼, стринги для шлема или головы, универсальное крепление под стрелковое оружие. Разница между планками будет в ширине прорези. У планки Вивера = 0,180″, а у Пикатинни = 0,206″, а между центрами – 0,394″ и глубина — 0,118″.

К корпусу предъявляются жёсткие требования. Он должен быть лёгким, ударопрочным, водонепроницаемым. Выдерживать отдачу ружья. В основном выполняется из анодированного высококачественного алюминиевого сплава, так как он работает в жёстких погодных условиях.

Преимущества и недостатки

К достоинствам можно отнести:

  • ИК-излучение безопасно для человека и окружающей среды.
  • Обеспечивает незаметное освещение охраняемого объекта.
  • Использование внешней подсветки улучшает качество изображения. Её можно располагать в любом