目前市场上的手机数码相机大多是选用30万像素vga格式的cmos镜头,100万至200万像素的cmos镜头选用已经成为当前手机设计的主流。为了给手机数码相机拍照时补光,闪光灯也就成了手机的必需品。
闪光灯是拍照的辅助工具,它是摄影光源的一种,当拍照时,周围环境的自然光源(日光)或人工光源(灯光等)不足的时候,闪光灯就成了弥补这一不足的机动光源。各种相机内置或外加的万次闪光灯,最通用的都是通过振荡电路和变压器升压,经大电容器储存能量,在需要的瞬间释放并感应出高压,激发惰性气体发出脉冲光源,从而获得极强的瞬时功率。
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、120-250ma的电流就可使其发出2000mcd—7500mcd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。
flash led的选用
led闪光灯的选用第一要点就是高亮度和能通过大电流, led发光的亮度与通过电流成正比。用在手机键盘的led,其使用电流大约是7-12ma,其亮度大约是20-40mcd;用在stn-lcd屏背光的led ,其使用电流大约是14-20ma,其亮度大约是100-1000mcd;而用作闪光灯的led,其使用电流大约是120-250ma,其亮度大约是2000-7500mcd;由此可见,手机上不同用途的led,其性能也是完全不同的。
闪光灯用flash led选用的主要技术参数是:
1) 亮度(iv),目前产品能达到最高亮度大约是7500mcd ;
2) 脉冲峰值电流(ifp),一般要求100-400 ma ;
3) 封装,当然是越小越好,一般是5.2x5.2x2.5mm。
随着led技术的突飞猛进,用作闪光灯的flash led 技术参数提高很快,早期的flash led为了提高其亮度是在一个芯片封装中放入5颗管芯,随着单颗管芯亮度的不断提高,分别出现4颗、3颗,乃至2颗管芯。
实现白光的led是基于氮化镓(gan)蓝光led技术,led闪光灯目前都是一颗led闪光灯安装几个蓝色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闪光灯内几颗led管芯并联使用,所以需要较大的工作电流。
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的主要技术参数是亮度(iv)、视角(θ)、前向电压(vf)、前向电流(if)、功耗(pd)、峰值电流(ifp)、管芯数量和外形尺寸。表1是常用flash led性能表。
flash led的亮度(iv)与通过的峰值电流(ifp)成正比。
表1 常用flash led性能表
flash led驱动电路设计
手机数码相机的低压闪光灯电路设计本着高效、低成本、占地面积小的原则来选择flash led的驱动ic。要求这颗驱动ic能在低电压下输出150-300ma电流,周边使用的器件要少,这样可以有效的减少pcb板的面积。要将手机锂电池不稳定的低电压转换成4-5v稳定的和能输出150-300ma电流的flash led驱动工作源,就目前的ic来说,有二种原理的ic可以考虑,一种是借助于电感器的升压电路(图),一种借助于电容器升压的电荷泵电路(图6)。它们的实验pcb板图如图7,左面是借助于电容器升压的电荷泵电路实验pcb板,右面是借助于电感器的升压电路实验pcb板,为了演示方便,实验pcb板用按钮替代触发ic。选用电容器升压的电荷泵电路比较经济实惠,pcb板上除了电荷泵和flash led二颗ic外,只需要三个电容器、二个电阻器和一个0.5a电流的mosfet,占用pcb板面积较小;选用电感器的升压电路,除了升压和flash led二颗ic外,还需要一个电感器、一个肖特基二极管和数个电容器、电阻器。从手机的特殊应用来思考,手机的lcd显示屏和照相机镜头、闪光灯都位于手机的上方,与手机的射频电路靠得很近,因此如何防止幅射和串扰更显十分重要。
图 借助于电容器升压的电荷泵
结论
手机数码相机用低压闪光灯电路设计关键是选好高亮度的flash led和能节省能源以及生产成本的驱动ic,综上所述,slmw250 flash led 和电荷泵ic升压电路是比较理想的选择。
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