在照相手機中實現 LED 閃光燈
如今, ‘ 標準的 ' 照相手機 能提供 1,280 x 1,024 畫素解析度以實現 130 萬畫素的影像大小。現在很多先進的照相手機提供了 1,600 x 1,200 畫素的影像,約 200 萬畫素影像大小,而且還能拍攝視訊短片及使用可插拔的記憶卡,在某些產品中還整合了自動對焦和其它相機功能。
結果是如今照相手機被當成 ‘ 正式的 ' 數位相機使用,且消費者期望能夠在低光照亮度條件下拍攝高品質照片,因此增加一個照明光源且不會很快耗盡手機電池的需求開始出現。
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目前有兩種數位相機閃光燈可供選擇:氙氣閃光燈管和 白光 LED 。氙氣閃光燈由於具有高亮度和白色的特點,因而廣泛用於獨立的數位相機。白光 LED 照明則是大多數照相手機的選擇。表 1 比較了這兩種閃光燈。
LED 是一種電流驅動元件,其光輸出是由通過的正向電流決定。 LED 的激發速度快過任何其他光源,包括氙氣閃光燈,它具有很短的上升時間,範圍在 10ns 到 100ns 之間。現在,白光 LED 的發光品質已經能夠與冷白色螢光燈媲美,其色彩表現指數接近 85 。
在大多數情況下, LED 的最大光輸出受其能承受的最大平均正向電流限制,該最大平均電流主要取決於 LED 晶片 / 封裝的功耗水準以及它所附著的散熱片的散熱性能。在閃光燈應用中,可以用佔空比很小的脈衝電流來驅動 LED 。這使得在實際脈衝期間電流以及電流產生的光輸出顯著增加,同時仍然保持 LED 的平均電流水準和功耗在其安全額定值內。圖 1 是 LED 閃光燈在照相手機中的整合範例。
為照相手機閃光燈選擇 LED
儘管在閃光燈 LED 領域沒有封裝和電氣上的標準,但是製造商為相機閃光燈應用定義了很多 LED 零組件。當要在照相手機中進行 LED 閃光燈設計時,需要考慮的準則是: 1. 光學特性; 2. 電路設計簡易性和靈活性; 3. 脈衝調變功能; 4. 可以有效串聯以得到更高光輸出; 5. 散熱考慮; 6. 製造和裝配考慮,特別是 LED 模組與照相手機使用的製造製程的相容性。
目前在照相手機中使用的大多數數位相機模組具有 50 到 60 度的視角,需要至少 3 到 5lux 的亮度以獲得好的照片。因此,一個光照角度為 50 到 80 度的照相閃光燈是最佳選擇。光照角度超過 80 度將造成一部份光線落到相機覆蓋區域之外,因而降低 LED 光輸出的利用率。相反,一個具有更小光照角度的閃光燈可能導致拍攝的照片邊角出現暗區。
現在市場上供應的大多數用於相機閃光燈的 LED 組件都具有很寬的照明角度。透過二級光學組件可以對該角度進行精細調整,然而這些光學組件有兩個主要缺點。首先,由於轉換效率的原因,二級光學組件將造成大約 12% 的光損耗;其次,使用二級光學組件增加了照相手機的成本、佔用了額外的空間並使製造製程與設計過程複雜化。