如何選擇白光LED閃燈驅動器

光輸出的優化

LED閃燈驅動器的光輸出優化牽涉兩個主要因素(假如包括成本便是三個)：手機圖像處理器要求的光照度，以及有多少的功率可以用來作照明?就一個給定的輸入功率預算而言，有三個途徑可提高閃燈的亮度以幫助設計人員達到所需的照明要求，這就是LED的選擇、LED電流驅動和LED配置，它們在閃燈LED驅動器優化上均扮演舉足輕重的角色。

選擇LED

如上述所提及的第一個優化元素，就是要選擇一個具有高發光效率的LED。一個具備較高光效的LED可在一個給定的功率下放射出更大的光通量(流明)。在一個給定的電流下，發光效率等如LED光通量除以LED驅動電流與順向電壓的乘積。光通量曲線可以在大部份的LED制造商所提供的規格表中找到1。
當選擇LED時，手機設計人員不要只單單考慮LED的光學性能，而必須同時考慮LED的尺寸和成本，以及務求將LED光照度提升到最高的鏡片復雜度。

提高驅動電流

選好LED之后，第２個可增加光輸出的途徑是提升實際的驅動電流。使用圖2中的光通量曲線，可以發現當二極管電流從500mA提升到1A時會大概會有30流明的光輸出量增加。可是，增加二極管電流也會帶來一些反效果。假如將二極管電流增大一倍，所增加的二極管電流和順向電壓便會導致LED的功率增加超過一倍，而這種LED功率提升，會使系統對輸入功率的要求提高。圖3表示出順向電流對LED順向電壓的影響。

為了增強LED驅動器電流系統內部的優化，必須先建立輸入電流的預估值。一旦計算出最低輸入電壓和最大輸入電流的值后，便可從LED順向電壓對LED電流的曲線(圖3)找出數據，以進一步計算出閃燈LED驅動器的最大允許驅動電流。
算式3
POUT CONV IIN VIN = ILED VLED + VFEEDBACK
例子
VIN = 3.2V, IIN = 1.5A,CONV = 85% VFEEDBACK = 350mV
輸入功率 = 4.8W，最大輸出功率 = 4.08W
從圖中的曲線可見，在3.6V 和 1A 電流下的LED所產生的輸出功率等如3.95W (PLED + PFEEDBACK) ，這數值與最大允許值非常接近。

配置

假如選用的已經是具備有高光通量和高光效的LED，但在閃燈電流優化之后仍達不到所需的光照度，那么只要在設計中加入第２個或第３個LED便可將目標拉近。再次參看光通量對LED電流的曲線(圖2)，可以發現曲線并不是完全的線性。由兩個只用一半閃燈電流操作的LED所產生出來的光通量，將比一個以全閃燈電流操作的LED所能產生的更多。此外，兩個在一半閃燈電流下操作的LED之總功率也較一個全閃燈電流操作的更低。如此一來，便可在既定的輸入功率預算內為兩個LED提供更大的總輸出電流。這兩個LED可以用并列或串行的配置方式來驅動。

例子

下列3種配置的VFB均為350Mv，而且同樣可產生73流明。
1 LED @ 1A: POUT = (3.6 1A) + (1A 350mV) = 4.08W
2 LEDs @ 350mA(并列l):POUT = (3.3V 2 350mA) + (350mA 350mV2) = 2.56W
2 LEDs @ 350mA(串行):POUT = (3.3V 2 350mA) + (350mA 350mV) = 2.43W
下列３種配置的VFB均為350Mv，而且它們的輸出功率均很接近。
1 LED@1A:POUT = (3.6 1A) + (1A 350mV) = 4.08W 73 流明
2 LEDs@525mA(并列):POUT = (3.425V 2 525mA) + (525mA 350mV2) = 3.96W 90 流明
2 LEDs@550mA(串行):POUT = (3.45V 2 550mA) + (550mA350mV) = 3.99W 94 流明

當驅動兩個LED時，串行配置比起并列配置具有更多的優點。將兩個LED以串行方式驅動可確保流經兩個閃燈LED的電流均一致。在并列配置中，兩個電流源與LED電流的典型匹配性為1％～3%。但大部份的閃燈驅動器只有一個電流汲入(current sink)，如果硬把兩個LED連接到單一個電流源/電流汲入時，LED順向電壓的失配便會導致嚴重的LED電流失配。要解決這個問題，便需加入一個串行鎖流電阻器。可是，為LED加入串聯電阻會同時減低輸出電流的預算和降低可使用的閃燈電流量，以致出來的閃光較弱。此外，假如串行和并列配置中的LED電流是一樣，驅動兩個串聯的LED還可將由電流控制元素(電阻器或電流汲入)所造成的輸出功率耗散減少一半(PFB-Series = ILED VFB and PFB-Parallel = ILED VFB2)。

總結

為手機系統加入白光LED照相機閃燈會牽涉很多設計選擇，而在決定閃燈所能占用的電路板空間時，也間接決定了將選用的拓樸結構。此外，傳輸和閃燈啟動接腳之類的功能可讓其他的子系統協助處理某些電流管理工作和閃燈定時，從而減輕電池和微控制器/處理器的工作壓力。再者，高光學效率的LED配合高效的升壓轉換器可有助提升閃燈系統的光照度。假如單一個LED不足以在昏暗的環境下提供足夠的照明，可在設計中加入第二個LED來解決亮度不足的問題。在選擇LED閃燈驅動器時，應在設計初期考慮上述的問題，只要及早解決這些問題，所有煩惱都可一掃而空。