设计思路介绍

我非常喜欢在室外拍摄人像，但如果想把人拍的唯美，一定程度的背光，逆光肯定会难免的出现。这种时候就需要新的光源来为模特的侧面和正面进行补光。常见的可以外置引闪的闪光灯非常昂贵，而如果是常亮的补光灯的话，又会非常巨大，还需要单独的电池来供电。因此我非常需要一个体积小，亮度高的光源，方便外出携带。

一是既然要方便携带，那么就要考虑供电如何便携。再多带一块电池显然过于麻烦，因此我们可以试用充电宝来进行供电。

第二是既然是USB供电，那么必然需要升压电路，这样才能驱动串联灯组。

第三是LED是半导体元件，需要外围电路来限制电流。一般使用电阻来完成。但如果需要大功率高亮LED，电流可能会比较大，使用电阻的话电阻能耗会过高，发热严重，因此我们还需要恒流电路。

第四是高亮LED灯组工作时会产生大量的热，因此需要解决散热问题。

方案框图和原理图介绍

设计这样一款灯，需要考虑几个方面：

首先，使用充电宝取电，为了减少升压幅度，满足大功率输出，这里需要使用支持快充协议的充电宝，同时需要一个诱骗器，就可以从充电宝获得12V电压输出。

灯珠我使用的是高亮2835LED，8串一起使用，也就意味着最低的导通电压也需要有24V，这就需要用到恒流升压电路。

单排LED肯定不够亮，一般使用的都是LED矩阵。大量的LED发热会非常严重，为了散热好，我选择使用铝基板来做PCB，这样的话走线就仅能单面走线，对布线提出了更高的要求。同时，我还准备了一块主动散热片，就是散热片上带一个12V风扇，可以贴在铝基板上辅助散热。

指定厂商元器件简单介绍

由于这个创意并未用到任何的MCU，因此我打算使用罗姆半导体的电阻来完成这个项目。

那么下面就参考罗姆半导体的官方资料，简单介绍一下电阻：

要使LED（发光二极体）发光，需要限制流经电路的电流，使施加于LED的电压值变为适当的值（约2V）。如图1-(a)所示，只是直接连接1 Cell干电池（约1.5V）时，因电压不足而无法发光。

另外，如图1-(b)所示，当串联连接2 Cell乾电池时，会使施加于LED的电压过高（约3V），并会流经过电流，从而导致LED损坏。因此，如图1-(C)所示，如果在LED和乾电池之间连接1颗电阻，透过控制电阻，流经适当的电流，则施加于LED的电压值就会变为适当的值（约2V），使LED和乾电池都能正常工作。可见电阻具有透过限制电流的流动来使电路平稳运作的功能，是电路中不可或缺的元件之一。

原理图介绍

在这么大功率的应用下，肯定不会使用上面介绍的限流电阻方案。因此电阻在本项目中是用来设置恒流电流使用的。

单路8颗LED，总共12路。为什么会这么设计，这是基于对驱动芯片SY7200计算得到的。这颗芯片可以升压至最高30V，也就是对于3V LED来说，串联电阻不得多于10个，因此8个是比较保守的选择。

另外这颗芯片可以支持2A的电流输出，一个灯珠是1W，当然不可能全部用完。按照一般LED单颗电流150mA的电流计算，2A可以支持13路LED并联。因此这里选12路。此时我们用电阻配置输出为150*12=1800mA，可以计算出单灯珠大约实际功率约为450mW，96颗灯珠共计43.2W，还是非常可观的。这不但对散热提出较高的要求，对充电宝和诱骗器也提出了较高的要求。因为充电宝输出按标准12V计算，输出电流会高达3.6A。

PCB设计介绍及遇到的问题和解决方法

PCB上所有大功率走线都做了加粗处理。电路板空白处打了两个孔，方便如果有需要的话可以用来固定。

实际测试后，我发些贴了一半的LED亮度就非常非常可观，发热也同样非常可观，即使加上主动散热也拿不住，因此我做了一点点修改，先看下实际焊接好的电路板：

首先我去掉了一半的灯珠，这样发热部分也可以稍微远离一点控制区域；另外就是减小限流值。因为经过测试我发现，亮度，发热和电流三者并不是成线性关系的，在电流逐渐增大的过程中，一开始亮度会快速增加，此时电流的效率非常高；但在到达一定亮度后，再增加电流，发热会大大增加，但亮度增加却微乎其微。这也让我意识到标注1W的LED并不会比0.5W亮很多，而仅仅是可以承受更大的发热。相同封装的LED最佳工作电流其实都差不多。因此我改了限流电阻，因为手上并没有那么小的电阻，因此我用两个电阻立起来搭桥实现了更大的电阻。

关键代码及说明

这个芯片的EN引脚支持使用PWM控制，因此我们可以使用arduino来调整它的亮度。也可以用Arduino来触发闪光功能。当然，由于我EN引脚上增加了上拉电阻，因此如果没有arduino控制，直接插上电，也是可以直接点亮使用的。

我写了个程序，可以用电位器来控制照明亮度，通过按钮来进行闪光操作。闪光会延迟三秒触发，在这三秒中LED会低亮度闪三下作为提醒。其中电位器接A2，按钮接A4。A0和A1我是分别作为电位器和按钮的GND和VCC使用的。PWM输出接D11引脚。

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(A0, OUTPUT);
  digitalWrite(A0, LOW);
  pinMode(A1, OUTPUT);
  digitalWrite(A1, HIGH);
  pinMode(A4, INPUT_PULLUP);
  pinMode(11, OUTPUT);
}


void loop() {
  bool button = digitalRead(A4);
  byte brightness = map(constrain(analogRead(A2), 10, 1010), 10, 1010, 0, 255);
  Serial.print(button);
  Serial.print("  ");
  Serial.println(brightness);
  analogWrite(11, brightness);
  if (button == 0) {
    for (byte i = 0; i < 3; i++) {
      analogWrite(11, 1);
      delay(100);
      analogWrite(11, 0);
      delay(900);
    }
    analogWrite(11, 255);
    delay(1000);
    analogWrite(11, 0);
  }
  delay(1);
}

功能展示图及说明

安装完散热器，插上风扇后是这样的：

插上电后，可以让摄像机忽略所有室内其他光源。当然在室外使用也绰绰有余。

下面这张照片就是我在正常室内光线下用手机拍摄的，可以看到在强打光下，环境光都已不再被曝光。

心得体会

通过参加这类活动，在解决自己面临的问题的同时，还能学到不少知识。我觉得这类活动非常有意义，希望可以多多举办。