大功率白光LED闪光灯

移动电话、PDA与一般的可携式设备都必须在小尺寸的限制中满足持续增加的功能需求。整合了影像与视频的相机正成为可携式产品最流行的功能需求。而支援相机的闪光灯功能则是决定效能与功耗的关键。本文将探讨如何提升闪光灯功能，并展示一完整的设计方案，以说明如何驱动大功率白光LED。

闪光灯
可携式装置的功能整合，例如结合PDA与移动电话等等功能，是当前正在发生的最新趋势。时至今日，若无法为原本仅能用于接收及发话的移动电话以及一些「史前时代」的终端装置添加新功能的话，则整合将是非常难以达成的目标。这包括MP3/MP4播放器；有线（USB与USB-OTG）；红外线（IrDA）、蓝芽、Wi-Fi、GPS等无线连接；以及最近热门的数字视频广播等，都是最新的行动电话所内建的主要、且极具吸引力的功能。

然而，目前每一种最新款的手机，几乎都已内建了大多数的通用功能，例如可获取静态影像或搭载视讯电话通话功能的高品质摄影相机模组。过去，由于相机模组的影像解析度相当低，因此它经常被当作简单的玩具，但现在，相机模组的精密度大幅提升，在影像解析度上已直逼最先进的数字相机。由于相机模组需要能够在低照明环境下操作的光源，加上最新的高解析度相机需要更高的流明与亮度，因此，内建的闪光灯功能提供了重要功能，并推动了整体相机模组的应用。

早期内建在移动电话中的闪光灯仅仅提供娱乐型闪光灯功能，因为它们提供的拍摄结果几乎与没有闪光灯相同。为了支援最新的高解析度相机，让最终产品能吸引并满足终端用户的需求，其照明功能必须获得更佳的决定性摄影效能。本文接着将探讨两种实现闪光灯的不同方法。
 
实现闪光灯功能
目前闪光灯照明共有两种选择：
(1)闪光灯；
(2)LEDs。
(图一)为一个闪光灯模型。其灯炮是由一个充满氙气的玻璃外壳构成。当电极被触发时，其正极与负极都会注满气体，而非连接到灯泡表面。

当氙气的电气阻抗降到极低值的时候，由大量电流产生的可见光会从正极流向负极。可透过触发电极来实现这项功能。该功能提供了高达千伏的高电压峰值，从而将氙气离子化，并使其成为低阻抗状态。

此闪光灯具备高品质影像效能所需的杰出特性。其输出的光照非常密集，而且很容易扩散到广大区域中。此外，由于闪光灯的色温大约为5500～6000°K，这与自然光的温度非常接近，因此无需做任何色彩校正。

另一方面，由于输出的光照牵涉到非常高的能级（energy level），在正极上通常需要数百伏特，因此需要一些时间来升高电池电压，以符合行动电话的供电需求。

连续两次时间范围为1～5秒的闪光功能，所需之标准充电时间是依照输入功率、电容值、充电电路特性与所需能源等项目而定。闪光灯的照度可能仅仅是能让闪光灯成为静态影像闪光灯良好解决方案的脉冲，但并不适合视讯应用。

此外，由于氙气闪光灯管及其附加的驱动电路对具有空间限制的行动电话来说，是相当占空间的；同时，由于触发氙气需要更高且更危险的电压，以提供足够的能源总量来输出光照，因此必须使用一个精确但昂贵的设计，这些因素都限制了闪光灯在移动电话中的应用。

针对上述原因，移动电话制造商逐渐转向采用白光LED做为闪光灯的光源。

LED可提供连续光照，因此相当适合在低照明条件下做为视频电话的闪光灯光源，另外，LED所需的驱动电路也相当简单，而且较闪光灯泡便宜许多。

入门级的照相手机解析度通常在次百万（sub-Mega）画素范围内，这些手机通常内建照明能力相对较低的标准白光LED。正因为如此，无论是串联或是并联的多个标准白光LED，都必须提供能获取影像的最低限度光源，否则所拍摄的影像会几乎看不见而无法使用。

标准的白光LED具备从3.2V～4.5V的标准前向电压，而驱动它们的单一电源通常在充饱电时电压范围会达到4.2V；而在放电时则会降低至2.8V～2.7V的锂离子电池。

标准的白光LED通常使用步进式（升压）DC-DC转换器或电荷帮浦（Charge Pump）来驱动。两种解决方案都必须控制穿过LED的前向电流，而此一前向电流与照明强度成正比。本文接着将同时探讨上述两种方法。