大功率白光LED閃光燈

移動電話、PDA與一般的可攜式設(shè)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(chǎn)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(guān)鍵。本文將探討如何提升閃光燈功能，并展示一完整的設(shè)計方案，以說明如何驅(qū)動大功率白光LED。

閃光燈
可攜式裝置的功能整合，例如結(jié)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(shù)字視頻廣播等，都是最新的行動電話所內(nèi)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(nèi)建了大多數(shù)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(zhì)攝影相機模組。過去，由于相機模組的影像解析度相當?shù)?，因此它?jīng)常被當作簡單的玩具，但現(xiàn)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(shù)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(nèi)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(yīng)用。

早期內(nèi)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(jié)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(chǎn)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(xiàn)閃光燈的不同方法。

實現(xiàn)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(gòu)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(chǎn)生的可見光會從正極流向負極?？赏高^觸發(fā)電極來實現(xiàn)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(zhì)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(shù)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(yīng)用。

此外，由于氙氣閃光燈管及其附加的驅(qū)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(shè)計，這些因素都限制了閃光燈在移動電話中的應(yīng)用。

針對上述原因，移動電話制造商逐漸轉(zhuǎn)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(qū)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(nèi)，這些手機通常內(nèi)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(qū)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(zhuǎn)換器或電荷幫浦（Charge Pump）來驅(qū)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。