智能型DC-DC轉換器驅動大功率白光LED閃光燈

移動電話、PDA與一般的可攜式設備都必須在小尺寸的限制中滿足持續(xù)增加的功能需求。整合了影像與視頻的相機正成為可攜式產品最流行的功能需求。而支援相機的閃光燈功能則是決定效能與功耗的關鍵。本文將探討如何提升閃光燈功能，并展示一完整的設計方案，以說明如何驅動大功率白光LED。

閃光燈 可攜式裝置的功能整合，例如結合PDA與移動電話等等功能，是當前正在發(fā)生的最新趨勢。時至今日，若無法為原本僅能用于接收及發(fā)話的移動電話以及一些「史前時代」的終端裝置添加新功能的話，則整合將是非常難以達成的目標。這包括MP3/MP4播放器；有線（USB與USB-OTG）；紅外線（IrDA）、藍芽、Wi-Fi、GPS等無線連接；以及最近熱門的數字視頻廣播等，都是最新的行動電話所內建的主要、且極具吸引力的功能。 然而，目前每一種最新款的手機，幾乎都已內建了大多數的通用功能，例如可獲取靜態(tài)影像或搭載視訊電話通話功能的高品質攝影相機模組。過去，由于相機模組的影像解析度相當低，因此它經常被當作簡單的玩具，但現在，相機模組的精密度大幅提升，在影像解析度上已直逼最先進的數字相機。由于相機模組需要能夠在低照明環(huán)境下操作的光源，加上最新的高解析度相機需要更高的流明與亮度，因此，內建的閃光燈功能提供了重要功能，并推動了整體相機模組的應用。 早期內建在移動電話中的閃光燈僅僅提供娛樂型閃光燈功能，因為它們提供的拍攝結果幾乎與沒有閃光燈相同。為了支援最新的高解析度相機，讓最終產品能吸引并滿足終端用戶的需求，其照明功能必須獲得更佳的決定性攝影效能。本文接著將探討兩種實現閃光燈的不同方法。

實現閃光燈功能 目前閃光燈照明共有兩種選擇： (1)閃光燈； (2)LEDs。 (圖一)為一個閃光燈模型。其燈炮是由一個充滿氙氣的玻璃外殼構成。當電極被觸發(fā)時，其正極與負極都會注滿氣體，而非連接到燈泡表面。 當氙氣的電氣阻抗降到極低值的時候，由大量電流產生的可見光會從正極流向負極?？赏高^觸發(fā)電極來實現這項功能。該功能提供了高達千伏的高電壓峰值，從而將氙氣離子化，并使其成為低阻抗狀態(tài)。

此閃光燈具備高品質影像效能所需的杰出特性。其輸出的光照非常密集，而且很容易擴散到廣大區(qū)域中。此外，由于閃光燈的色溫大約為5500～6000°K，這與自然光的溫度非常接近，因此無需做任何色彩校正。

另一方面，由于輸出的光照牽涉到非常高的能級（energy level），在正極上通常需要數百伏特，因此需要一些時間來升高電池電壓，以符合行動電話的供電需求。

連續(xù)兩次時間范圍為1～5秒的閃光功能，所需之標準充電時間是依照輸入功率、電容值、充電電路特性與所需能源等項目而定。閃光燈的照度可能僅僅是能讓閃光燈成為靜態(tài)影像閃光燈良好解決方案的脈沖，但并不適合視訊應用。

此外，由于氙氣閃光燈管及其附加的驅動電路對具有空間限制的行動電話來說，是相當占空間的；同時，由于觸發(fā)氙氣需要更高且更危險的電壓，以提供足夠的能源總量來輸出光照，因此必須使用一個精確但昂貴的設計，這些因素都限制了閃光燈在移動電話中的應用。

針對上述原因，移動電話制造商逐漸轉向采用白光LED做為閃光燈的光源。

LED可提供連續(xù)光照，因此相當適合在低照明條件下做為視頻電話的閃光燈光源，另外，LED所需的驅動電路也相當簡單，而且較閃光燈泡便宜許多。

入門級的照相手機解析度通常在次百萬（sub-Mega）畫素范圍內，這些手機通常內建照明能力相對較低的標準白光LED。正因為如此，無論是串聯(lián)或是并聯(lián)的多個標準白光LED，都必須提供能獲取影像的最低限度光源，否則所拍攝的影像會幾乎看不見而無法使用。

標準的白光LED具備從3.2V～4.5V的標準前向電壓，而驅動它們的單一電源通常在充飽電時電壓范圍會達到4.2V；而在放電時則會降低至2.8V～2.7V的鋰離子電池。

標準的白光LED通常使用步進式（升壓）DC-DC轉換器或電荷幫浦（Charge Pump）來驅動。兩種解決方案都必須控制穿過LED的前向電流，而此一前向電流與照明強度成正比。本文接著將同時探討上述兩種方法。