低壓閃光燈方案

摘要：本文介紹了手機和數(shù)碼相機用低壓閃光燈方案、主要器件，以及設計選用要求。
　　關鍵詞：低壓閃光燈FlashLED電荷泵
　　
　　閃光燈是一個用途非常廣泛的輔助工具，它是攝影光源的一種，當拍照時，周圍環(huán)境的自然光源（日光）或人工光源（燈光等）不足的時候，閃光燈就成了彌補這一不足的機動光源。各種相機內置或外加的萬次閃光燈，最通用的都是通過振蕩和變壓器升壓，經(jīng)電容器儲存能量，在需要的瞬間釋放并感應出高壓，激發(fā)惰性氣體發(fā)出脈沖光源，從而獲得極強的瞬時功率。
　　
　　以高亮度LED為閃光燈源的低壓閃光燈的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的閃光燈帶來一個革命性的變化。低壓閃光燈不需要振蕩電路、不需要升壓變壓器和儲能大電容器，F(xiàn)lashLED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低壓閃光燈電路簡單、高效、省電、低成本、占PCB面積特小，特別適用于手機、數(shù)碼相機和手持設備，因此將贏得整個手持影像產品市場的青睞。
　　
　　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，主要由升壓、穩(wěn)壓的電荷泵、FlashLED(LED閃光燈)、閃光控制開關組成。如圖2所示。
　　
　　
　　
　　低壓閃光燈優(yōu)勢
　　
　　•低壓閃光燈電路簡單、高效、省電、低成本、占PCB面積特�。�
　　•具備多種閃光燈模式，即自動閃光、脈沖閃光、連續(xù)單閃光、消除紅眼閃光，還可作為DVC的照明；
　　•整個電路主要由電荷泵和FlsahLED組成；
　　•不需要高壓，省去升壓變壓器和儲能大電容器；
　　•高亮度SMDFlsahLED發(fā)光能達2000-5000mcd；
　　•SMDFlsahLED功耗低、不發(fā)熱、長壽命；
　　•電容式電荷泵轉換效率高、周邊器件少；
　　•電荷泵具有SHDN輸入端，可接受主機的控制信號，自動操作；
　　•所有器件均超小封裝，占地面積小，安裝成本低；
　　•適用于手機、DSC、DVC；
　　•適合帶拍照功能手機，保護被拍照人隱私需要。
　　
　　手機相機閃光燈典型電路
　　
　　手機照相機的分辨率為20—100萬像素，由于手機的體積都比較小，因此它所能給予安裝閃光燈的空間也十分有限，F(xiàn)lashLED的幾何尺寸是5X6X2.5mm，以后將會有3X3X2mm的更小封裝，電荷泵是SOT-23封裝，都是Mini型的，剛好能滿足手機設計的要求。
　　
　　圖3是100-200mA峰值電流的手機照相機閃光燈電路圖，它用一顆AAT3110IGU-4.5V的電容式電荷泵，將手機鋰電池的電壓升壓并穩(wěn)壓至4.5V，向一顆EL-61-25UWCFlashLED提供4.5V工作電壓、100-200mA峰值電流，F(xiàn)DG335NMOSFET作為閃光開關，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FlashLED平衡電阻，RF為峰值電流調節(jié)電阻，改變這個電阻可以設定峰值電流的大小，見表1AAT3110IGU-4.5V峰值FlashLED電流試驗表所示。圖3為閃光前后FlashLED的電流變化圖。
　　
　　
　　
　　數(shù)碼相機閃光燈典型電路
　　
　　增加FlashLED的數(shù)量可以滿足數(shù)碼相機對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FlashLED的IFP是100mA，因此400mA峰值電流能驅動四顆FlashLED。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信號，閃光停閃期間，二極管組成閃光門的RC泄放延遲電路。
　　
　　
　　
　　
　　
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　　nbsp;LED閃光燈
　　
　　LED閃光燈目前都是一顆LED閃光燈安裝五個藍色LED管芯加上黃磷濾色鏡的結構原理來發(fā)出白光的，這也是最經(jīng)濟實用的方案；用一顆RGB（紅綠藍）三色管芯LED也是可以合成白光，但一顆RGBLED比一顆LED閃光燈價格貴，紅綠藍三色要分別調控亮度才能合成白光，使用成本較高，只有在需要調節(jié)閃光色溫和多彩的高級方案中才選用。
　　
　　LED閃光燈都帶反光罩和透鏡，因此在幾米的距離內能提供均衡的光線。
　　
　　FlashLED的外形圖和電路圖符號如圖5所示。FlashLED的主要技術參數(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FlashLED性能表。
　　
　　電容式電荷泵
　　
　　低壓閃光燈FlashLED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數(shù)倍頻二種，前者效率約90%，后者效率約93-95%，效率的計算與輸入、輸出的電壓有關；電容式電荷泵的開關工作頻越高其所需的濾波電容器容量也越小，對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FlashLED驅動一般采用并聯(lián)恒壓、大電流瞬時驅動方案。
　　
　　
　　

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