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手机数码相机的低压闪光灯设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:本文介绍了手机数码相机用低压闪光灯电路设计、主要器件选用要求。
  
  关键词:低压闪光灯FlashLED电荷泵
  
  手机的周边设计是增加手机附加功能、增加手机的卖点、增加手机的新的利润主要方法。每年推出的数百种新款手机,无非是增加或改变了手机的外观形状和颜色、键盘灯和显示屏的颜色和亮度、声音重现的方式和质量、铃声和弦的变化、附加拍照功能或能上网、接收电视和电台、MP3播放等等。手机增加数码相机功能几乎成了手机新设计方案的必然趋势,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,FlashLED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。
  
  FlashLED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FlashLED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100-400mA;
  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FlashLED技术参数提高很快,早期的FlashLED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。FlashLED的外形图如图1。
  
  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RGBLED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。电路图符号如图2。
  LED闪光灯都带反光罩和透镜如图3,因此在几米的距离内能提供均衡的光线。
  
  FlashLED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FlashLED性能表。
  
  FlashLED的亮度(IV)与通过的峰值电流(IFP)成正比,IV与IFP关系见图4。
  
  
  
  
  表1常用
  
  
  
  FlashLED性能表
  
  
  参数
  
  符号
  
  SLMW250
  
  SLMW350
  
  LWH1033
  
  

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