高亮度LED的低壓閃光燈方案

　　閃光燈是一個(gè)用途非常廣泛的輔助工具。以高亮度LED為閃光燈源的低壓閃光燈的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的閃光燈帶來(lái)一個(gè)革命性的變化。低壓閃光燈不需要振蕩電路、不需要升壓變壓器和儲(chǔ)能大電容器，F(xiàn)lash LED只需要3.5—4.5V的直流電壓、100mA的電流就可使其發(fā)出2000mcd—3000mcd的高亮度光線，照亮需要輔助光的被攝主體。LED低壓閃光燈電路簡(jiǎn)單、高效、省電、低成本、占PCB面積特小，特別適用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和手持設(shè)備，因此將贏得整個(gè)手持影像產(chǎn)品市場(chǎng)的青睞。

　　高壓閃光燈電路

　　目前常用的閃光燈電路大多是高壓閃光燈電路，它由振蕩電路、升壓變壓器、儲(chǔ)能大電容器、高壓線圈、惰性氣體閃光燈組成，典型電路圖如圖1。

　　低壓閃光燈方案

　　低壓閃光燈的電路十分經(jīng)濟(jì)，主要由升壓、穩(wěn)壓的電荷泵、Flash LED(LED閃光燈)、閃光控制開(kāi)關(guān)組成。如圖2所示。

　　低壓閃光燈優(yōu)勢(shì)

　　? 低壓閃光燈電路簡(jiǎn)單、高效、省電、低成本、占PCB面積特小;

　　? 具備多種閃光燈模式，即自動(dòng)閃光、脈沖閃光、連續(xù)單閃光、消除紅眼閃光，還可作為DVC的照明;

　　? 整個(gè)電路主要由電荷泵和Flsah LED組成;

　　? 不需要高壓，省去升壓變壓器和儲(chǔ)能大電容器;

　　? 高亮度SMD Flsah LED發(fā)光能達(dá)2000-5000mcd;

　　? SMD Flsah LED功耗低、不發(fā)熱、長(zhǎng)壽命;

　　? 電容式電荷泵轉(zhuǎn)換效率高、周邊器件少;

　　? 電荷泵具有SHDN輸入端，可接受主機(jī)的控制信號(hào)，自動(dòng)操作;

　　? 所有器件均超小封裝，占地面積小，安裝成本低;

　　? 適用于手機(jī)、DSC、DVC;

　　? 適合帶拍照功能手機(jī)，保護(hù)被拍照人隱私需要。

　　手機(jī)相機(jī)閃光燈典型電路

　　手機(jī)照相機(jī)的分辨率為20—100萬(wàn)像素，由于手機(jī)的體積都比較小，因此它所能給予安裝閃光燈的空間也十分有限，F(xiàn)lash LED的幾何尺寸是5X6X2.5mm，以后將會(huì)有3X3X2mm的更小封裝，電荷泵是SOT-23封裝，都是Mini型的，剛好能滿足手機(jī)設(shè)計(jì)的要求。

　　圖3是100-200mA峰值電流的手機(jī)照相機(jī)閃光燈電路圖，它用一顆AAT3110IGU-4.5V的電容式電荷泵，將手機(jī)鋰電池的電壓升壓并穩(wěn)壓至4.5V，向一顆EL-61-25UWC Flash LED提供4.5V工作電壓、100-200mA峰值電流，F(xiàn)DG335N MOSFET作為閃光開(kāi)關(guān)，峰值電流經(jīng)它形成回路。電荷泵的輸入濾波電容器為10uF，輸出濾波電容器為4.7uF，儲(chǔ)能電容器為1uF，均選用等效串聯(lián)電阻(ESR)小的X7R、X5R陶瓷電容器。RB為Flash LED平衡電阻，RF為峰值電流調(diào)節(jié)電阻，改變這個(gè)電阻可以設(shè)定峰值電流的大小，見(jiàn)表1 AAT3110IGU-4.5V峰值Flash LED電流試驗(yàn)表所示。圖3為閃光前后Flash LED的電流變化圖。

　　數(shù)碼相機(jī)閃光燈典型電路

　　增加Flash LED的數(shù)量可以滿足數(shù)碼相機(jī)對(duì)閃光亮度和閃光距離的不同要求，圖4是能提供300-400mA電流的數(shù)碼相機(jī)閃光燈典型電路。一顆AAT3110IGU-4.5V電荷泵只能提供200mA峰值電流(最大IF=250mA/ 100ms)，因此需要二顆AAT3110IGU-4.5V電荷泵并聯(lián)才能輸出400mA峰值電流;一顆Flash LED的IFP是100mA，因此400mA峰值電流能驅(qū)動(dòng)四顆Flash LED。二顆AAT3110共享CIN 和COUT，可節(jié)省PCB空間和成本，第二顆AAT3110 (B) 和閃光門控制共用同一個(gè)信號(hào)，閃光停閃期間，二極管組成閃光門的RC泄放延遲電路。

LED閃光燈

　　LED閃光燈目前都是一顆LED閃光燈安裝五個(gè)藍(lán)色LED管芯加上黃磷濾色鏡的結(jié)構(gòu)原理來(lái)發(fā)出白光的，這也是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方案;用一顆RGB(紅綠藍(lán))三色管芯LED也是可以合成白光，但一顆RGB LED比一顆LED閃光燈價(jià)格貴，紅綠藍(lán)三色要分別調(diào)控亮度才能合成白光，使用成本較高，只有在需要調(diào)節(jié)閃光色溫和多彩的高級(jí)方案中才選用。

　　LED閃光燈都帶反光罩和透鏡，因此在幾米的距離內(nèi)能提供均衡的光線。

　　Flash LED的外形圖和電路圖符號(hào)如圖5所示。Flash LED的主要技術(shù)參數(shù)是亮度(IV)、視角、前向電壓(VF)、前向電流(IF)、功耗(Pd)、峰值電流IF(Peak)、外形尺寸。表2是常用Flash LED性能表。

　　電容式電荷泵

　　低壓閃光燈Flash LED要其發(fā)出耀眼的白光，必需供給其恒定的電壓和較大的電流，為了減少升壓器件的工作頻率對(duì)RF的影響，一般選用以電容器為電能傳遞中間體的電容式電荷泵;電容式電荷泵的效率按其升壓方法分有倍頻和分?jǐn)?shù)倍頻二種，前者效率約90%，后者效率約93-95%，效率的計(jì)算與輸入、輸出的電壓有關(guān);電容式電荷泵的開(kāi)關(guān)工作頻越高其所需的濾波電容器容量也越小，對(duì)RF的干擾也越小;電容式電荷泵按其輸出分有恒壓輸出、恒流輸出;對(duì)Flash LED驅(qū)動(dòng)一般采用并聯(lián)恒壓、大電流瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)方案。