高亮度LED的低壓閃光燈方案

　　閃光燈是一個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，給傳統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，Flash LED只需要3.5—4.5V的直流電壓、100mA的電流就可使其發出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濟，主要由升壓、穩壓的電荷泵、Flash LED(LED閃光燈)、閃光控制開關組成。如圖2所示。

　　低壓閃光燈優勢

　　? 低壓閃光燈電路簡單、高效、省電、低成本、占PCB面積特小;

　　? 具備多種閃光燈模式，即自動閃光、脈沖閃光、連續單閃光、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Flsah LED組成;

　　? 不需要高壓，省去升壓變壓器和儲能大電容器;

　　? 高亮度SMD Flsah LED發光能達2000-5000mcd;

　　? SMD Flsah LED功耗低、不發熱、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，Flash LED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，FDG335N MOSFET作為閃光開關，峰值電流經它形成回路。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為峰值電流調節電阻，改變這個電阻可以設定峰值電流的大小，見表1 AAT3110IGU-4.5V峰值Flash LED電流試驗表所示。圖3為閃光前后Flash LED的電流變化圖。

　　數碼相機閃光燈典型電路

　　增加Flash LED的數量可以滿足數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峰值電流能驅動四顆Flash LED。二顆AAT3110共享CIN 和COUT，可節省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。

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出白光的，這也是最經濟實用的方案;用一顆RGB(紅綠藍)三色管芯LED也是可以合成白光，但一顆RGB LED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。

　　Flash LED的外形圖和電路圖符號如圖5所示。Flash LED的主要技術參數是亮度(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Flash LED驅動一般采用并聯恒壓、大電流瞬時驅動方案。