移动电话中的白色LED闪光灯
2004年10月A版
最近推出的高端移动电话几乎都内置有分辨率达兆像素级的照相机。为了帮助用户在较暗的环境中拍照,还需要额外的照明设备。使用类似数码静止相机中的标准闪光灯解决方案几乎毫无吸引力,因为这种闪光灯通常体积太大,很难装入小尺寸外壳中,而小尺寸却是移动电话最重要的因素。最近推出的高功率LED常常用于汽车应用中,它们为上述问题提供了富有吸引力的解决方案。由于LED可方便地内置于小型封装中,也不需要高电压,因此整个闪光灯解决方案可非常节约成本及空间。此外,相同的LED只需以较小电流保持更长时间的照明,即可用作手电照明或电影光源。为了得到所需的白光,通常使用白色LED。遗憾的是,这些白色LED达到所需的LED电流通常需要3.6V至3.8V的正向电压,因此无法直接在单节锂离子电池下工作,而移动电话通常采用的却又都是单节锂离子电池。
图1 直接LED电流控制拓扑中的升压转换器
图2 电流控制的LED电源的启动波形
图3 电压控制的LED电源
通常LED的发光特性很大程度上取决于LED所用的半导体材料,因此不同的制造部件就会带来LED特性的差异。发光通常取决于LED电流,发光与LED电流之比是随制造而变化的主要参数之一。因此,通常将相似的电流到光转换比将LED预先分选为不同的组。在这些LED组中,LED正向电压会有所变化。为了在照相时用LED作为光源照亮周围场景,必须在影像传感器工作的同时产生光脉冲。为了优化系统功耗与散热,LED 的接通时间应尽可能短,因此应做到与影像传感器同步。通常使用100ms或更长的光脉冲,这取决于LED的发光功能以及影像传感器与闪光灯如何协同工作。因此,我们要解决两个问题。一是必须控制LED电流,二是应能实现光脉冲与影像传感器的同步。
设计直接控制LED电流的简单电路可能是我们的首选。对于使用不同供应商提供的LED,该方法提供了高度的灵活性。电流调节需要电流测量,测量LED电流最简单而且最便宜的方法就是使用与LED串联的分流电阻,这样转换器所需的总输出电压就是二极管正向电压与分流电阻压降之和。为了保证电路的简单便宜,分流电阻的设计最好使电阻上的压降与所选转换器的反馈电压相同。为了尽可能减小损耗,希望分流电阻的压降最小,因为更高的电压只会增大损耗。由于二极管正向电压与分流电阻的压降之和通常高于移动电话的电池电压,因此应使用升压转换器。假定我们在例子中使用反馈电压为500mV的转换器,则需要4.1V至4.3V的总输出电压。图1显示了该电路的可能设计样式。
