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可拍照手机的LED闪光灯实现方案
发布时间:2015-12-08 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]如今照相手机被作为正式的数码相机使用，使用者希望在低照度情况下也能拍摄出高质量的照片，因而照相手机中需要增加一个照明光源。白光LED作为相机闪光灯在照相手机中应用广泛。本文详细讨论了在照相手机中设计白光LED时的各种考虑因素。文章描述了白光LED驱动电路的串联和并联工作模式，并以安华高科技的HSMW-C830/C850闪光灯模块为例讨论了具体的电路设计方法。
如今“标准的”可拍照手机能提供640×480像素分辨率以实现30万像素的图像大小。在2004年初，当时最先进的可拍照模压电感器手机提供了1,600×1,200像素的图像—&一体电感器mdash;大约200万像素图像大小，而且还能拍摄视频短片及使用可插拔的存储卡，在某些产品中还集成了自动对焦和其它相机功能。某制造商宣布在2005年推出700万像素的可拍照手机。
结果是如今可拍照手机被当成“正式的”数码相机使用，并且消费者期望能够在低光照亮度的条件下拍摄高质量的照片，因此增加一个照明光源并且不会很快耗尽手机电池的需求开始出现。
现在有两种数码相机闪光灯可供选择：氙气闪光灯管和白光LED。氙气闪光灯由于具有高亮度和白色光的特点，因而广泛用于胶卷相机和独立的数码相机。而大多数可拍照手机则选择了白光LED照明。表1比较了这两种闪光灯。
表1：氙气闪光灯与LED闪光灯的比较
LED是电流驱动器件，其光输出由通过的正向电流决定。LED的频闪速度要快于任何其他光源，包括氙气闪光灯，它具有很短的上升时间，范围在10~100ns之间。现在白光LED的照明质量可与冷白色荧光灯媲美，色彩表现指数接近85。
在多数情况下电感器厂家，LED的最大光输出受其能承受的最大平均正向电流限制，该最大平均电流主要取决于LED芯片/封装的功耗水平以及它所附着的散热片的散热性能。在闪光灯应用中，可以用占空比很小的脉冲电流来驱动LED。这使得在实际脉冲期间电扁平型电感流以及电流产生的光输出显著增加，同时仍然保持LED的平均电流水平和功耗在其安全额定值内。
与氙气闪光灯相比，LED闪光灯具有更低的功耗，而且驱动电路所占空间很小。此外驱动LED闪光灯不会产生很大的电磁干扰(EMI)。这些优点促成了LED闪光灯在可拍照手机中的应用。而且同一个LED闪光灯还能用作连续的光源，这使得其可用于视频应用以及手电筒功能。
为可拍照手机闪光灯应用选择LED
尽管在闪光灯LED领域没有封装和电子上的标准，但是制造商为相机闪光灯应用定义了很多LED零组件。当要在可拍照手机中进行LED闪光灯设计时，需要考虑的准则是：
1. 光学特性；
2. 电子设计简易性和灵活性；
3. 脉冲调制功能；
4. 可以有效级联以得到更高光输出；
5. 散热考虑；
6. 制造和装配考虑。特别是LED模块与可拍照手机使用的制造工艺的兼容性。
光学特性
当前在可拍照手机中使用的大多数数码相机模块具有50~60°的视角，需要至少3到5勒克斯(Lux)的亮度以获得好的照片。因此，一个光照角度为50~80°的照相闪光灯是最佳选择。光照角度超过80°将造成一部分光线落到相机覆盖区域之外，从而降低LED光输出的利用率。相反，一个具有更小光照角度的闪光灯可能导致拍摄的照片边角出现暗区。
现在市场上供应的大多数用于相机闪光灯的LED组件都具有很宽的照明角度。通过二级光学组件可以对该角度进行精细调整，然而这些光学组件有两个主要缺点。首先，由于转换效率的原因，二级光学组件将造成大约12%的光损耗；其次，使用二级光学组件增加了可拍照手机的成本、占用了额外的空间并使制造工艺与设计过程复杂化。
就安华高科技制造的LED闪光灯模块来说，其弧形设计使LED发出的光集中，形成一个60°的朗伯(Lambertian)辐射模式，从而使得落在典型的相机视场内的光输出强度最大化。
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