高亮度LED的低压闪光灯方案

　　闪光灯是一个用途非常广泛的辅助工具。以高亮度LED为闪光灯源的低压闪光灯的出现，给传统的闪光灯带来一个革命性的变化。低压闪光灯不需要振荡电路、不需要升压变压器和储能大电容器，Flash LED只需要3.5—4.5V的直流电压、100mA的电流就可使其发出2000mcd—3000mcd的高亮度光线，照亮需要辅助光的被摄主体。LED低压闪光灯电路简单、高效、省电、低成本、占PCB面积特小，特别适用于手机、数码相机和手持设备，因此将赢得整个手持影像产品市场的青睐。

　　高压闪光灯电路

　　目前常用的闪光灯电路大多是高压闪光灯电路，它由振荡电路、升压变压器、储能大电容器、高压线圈、惰性气体闪光灯组成，典型电路图如图1。

　　

 

　　低压闪光灯方案

　　低压闪光灯的电路十分经济，主要由升压、稳压的电荷泵、Flash LED(LED闪光灯)、闪光控制开关组成。如图2所示。

　　

 

　　低压闪光灯优势

　　• 低压闪光灯电路简单、高效、省电、低成本、占PCB面积特小;

　　• 具备多种闪光灯模式，即自动闪光、脉冲闪光、连续单闪光、消除红眼闪光，还可作为DVC的照明;

　　• 整个电路主要由电荷泵和Flsah LED组成;

　　• 不需要高压，省去升压变压器和储能大电容器;

　　• 高亮度SMD Flsah LED发光能达2000-5000mcd;

　　• SMD Flsah LED功耗低、不发热、长寿命;

　　• 电容式电荷泵转换效率高、周边器件少;

　　• 电荷泵具有SHDN输入端，可接受主机的控制信号，自动操作;

　　• 所有器件均超小封装，占地面积小，安装成本低;

　　• 适用于手机、DSC、DVC;

　　• 适合带拍照功能手机，保护被拍照人隐私需要。

　　手机相机闪光灯典型电路

　　手机照相机的分辨率为20—100万像素，由于手机的体积都比较小，因此它所能给予安装闪光灯的空间也十分有限，Flash LED的几何尺寸是5X6X2.5mm，以后将会有3X3X2mm的更小封装，电荷泵是SOT-23封装，都是Mini型的，刚好能满足手机设计的要求。

　　图3是100-200mA峰值电流的手机照相机闪光灯电路图，它用一颗AAT3110IGU-4.5V的电容式电荷泵，将手机锂电池的电压升压并稳压至4.5V，向一颗EL-61-25UWC Flash LED提供4.5V工作电压、100-200mA峰值电流，FDG335N MOSFET作为闪光开关，峰值电流经它形成回路。电荷泵的输入滤波电容器为10uF，输出滤波电容器为4.7uF，储能电容器为1uF，均选用等效串联电阻(ESR)小的X7R、X5R陶瓷电容器。RB为Flash LED平衡电阻，RF为峰值电流调节电阻，改变这个电阻可以设定峰值电流的大小，见表1 AAT3110IGU-4.5V峰值Flash LED电流试验表所示。图3为闪光前后Flash LED的电流变化图。

　　

 

　　数码相机闪光灯典型电路

　　增加Flash LED的数量可以满足数码相机对闪光亮度和闪光距离的不同要求，图4是能提供300-400mA电流的数码相机闪光灯典型电路。一颗AAT3110IGU-4.5V电荷泵只能提供200mA峰值电流(最大IF=250mA/ 100ms)，因此需要二颗AAT3110IGU-4.5V电荷泵并联才能输出400mA峰值电流;一颗Flash LED的IFP是100mA，因此400mA峰值电流能驱动四颗Flash LED。二颗AAT3110共享CIN 和COUT，可节省PCB空间和成本，第二颗AAT3110 (B) 和闪光门控制共用同一个信号，闪光停闪期间，二极管组成闪光门的RC泄放延迟电路。

　　

 

　　

 

　　LED闪光灯

　　LED闪光灯目前都是一颗LED闪光灯安装五个蓝色LED管芯加上黄磷滤色镜的结构原理来发出白光的，这也是最经济实用的方案;用一颗RGB(红绿蓝)三色管芯LED也是可以合成白光，但一颗RGB LED比一颗LED闪光灯价格贵，红绿蓝三色要分别调控亮度才能合成白光，使用成本较高，只有在需要调节闪光色温和多彩的高级方案中才选用。

　　LED闪光灯都带反光罩和透镜，因此在几米的距离内能提供均衡的光线。

　　Flash LED的外形图和电路图符号如图5所示。Flash LED的主要技术参数是亮度(IV)、视角、前向电压(VF)、前向电流(IF)、功耗(Pd)、峰值电流IF(Peak)、外形尺寸。表2是常用Flash LED性能表。

　　电容式电荷泵

　　低压闪光灯Flash LED要其发出耀眼的白光，必需供给其恒定的电压和较大的电流，为了减少升压器件的工作频率对RF的影响，一般选用以电容器为电能传递中间体的电容式电荷泵;电容式电荷泵的效率按其升压方法分有倍频和分数倍频二种，前者效率约90%，后者效率约93-95%，效率的计算与输入、输出的电压有关;电容式电荷泵的开关工作频越高其所需的滤波电容器容量也越小，对RF的干扰也越小;电容式电荷泵按其输出分有恒压输出、恒流输出;对Flash LED驱动一般采用并联恒压、大电流瞬时驱动方案。