基于一種EDLC作為輔助電源的LED閃光電路設(shè)計(jì)

前言

近年來(lái)由于對(duì)LED的性能發(fā)展和節(jié)能的日益關(guān)注，LED被用于照明、超薄電視機(jī)的背光等等各種各樣的用途，今后更有望作為各種設(shè)備的光源而被廣泛應(yīng)用。其中高亮度LED可用作為相機(jī)攝影用的光源。如今，像智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等便攜式設(shè)備中都安裝了高亮度的攝影用光源LED，作為動(dòng)畫(huà)攝影時(shí)的火炬之光以及靜止攝影時(shí)的閃光被使用。由于LED今后性能的不斷提高，可能會(huì)被更廣泛的用于拍攝場(chǎng)景。

LED閃光及課題

LED具有這一特征，由控制通過(guò)的電流量及時(shí)間來(lái)調(diào)整其自身亮度。因此適用于拍攝場(chǎng)景，使得廣泛應(yīng)用靜止攝影時(shí)的閃光和動(dòng)態(tài)攝影時(shí)的火炬之光成為可能。

圖1（左）為一般的LED閃光電路結(jié)構(gòu)。LED的電源為電池，因此流入LED的電流為電池的性能所制約。因此明亮度也受到制約。為了配合LED性能的提高及攝影的情況，則需要更明亮的發(fā)光，因此必須大電流流向LED。在此，圖1（右）為電氣雙層電容器（EDLC）作為輔助電源來(lái)使用的電路結(jié)構(gòu)。在這一電路中，電池?zé)o法提供的大電流可以由EDLC來(lái)提供，因此與電池的限制無(wú)關(guān)，LED也能更明亮的發(fā)光。

圖1：LED閃光的電路結(jié)構(gòu)（左：無(wú)EDLC、右：使用了EDLC）

圖2中EDLC作為輔助電源，顯示了8A的電流流入LED時(shí)的數(shù)據(jù)。得出的結(jié)果是超過(guò)了1，000lux的亮度。

圖2：使用了EDLC，大電流（8A）驅(qū)動(dòng)LED時(shí)的發(fā)光特性

最適合LED閃光系統(tǒng)的村田制作所的EDLC

為了在極短的時(shí)間內(nèi)向LED提供大電流，作為輔助電源被使用的充電粒子的特性要求容量大、內(nèi)部電阻低。此外，為了在不同環(huán)境下能提供穩(wěn)定的電流，在大溫度范圍內(nèi)內(nèi)部電阻低且穩(wěn)定也是必要條件。

EDLC可能實(shí)現(xiàn)大容量，因?yàn)樵砩喜粫?huì)有化學(xué)反應(yīng)的蓄電構(gòu)造與電池相比能夠減少內(nèi)部電阻。村田制作所的EDLC不論電極材料還是構(gòu)造都是最適合的，雖然是小型、超薄的輕包裝，卻在大溫度范圍下實(shí)現(xiàn)了低電阻（數(shù)十mΩ），以及大容量的電容器。因此，使大電流A在大溫度范圍內(nèi)能低損耗放電。為此，可以在數(shù)十毫秒到數(shù)百毫秒間向LED提供一般手提設(shè)備的電池難以提供的超過(guò)2A的大電流。（參考圖3）

圖3：放電特性 （2.7V/700mF/30mΩ產(chǎn)品）

表1為村田制作所的EDLC產(chǎn)品一覽，圖4為使用了我公司EDLC的LEDflach演示板。這個(gè)系統(tǒng)能在33毫秒內(nèi)向LED提供最大為8A的大電流。（可控制在2A-8A/10-60毫秒）

圖4：使用了EDLC的LED閃光演示板

今后的發(fā)展

作為智能手機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)中攝影用燈的LED被廣泛使用。這些機(jī)器中EDLC用作LED的輔助電源，能實(shí)現(xiàn)更明亮的閃光。另一方面，數(shù)碼相機(jī)使用了疝氣管閃光系統(tǒng)，具有易控制、省電省空間的特征，有望替代LED。至今為止，能通較大電流的電路系統(tǒng)、高發(fā)光率的LED都需要大容量和低電阻的EDLC。

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