Flash: LED x Xenônio

Incluir um sistema de flash em um smartphone está longe de ser uma tarefa simples, já que, além de muito compactos, os smartphones possuem uma limitação crônica com relação ao consumo de energia. Isso obrigou os fabricantes a procurarem soluções alternativas, já que de nada adiantaria um smartphone com um flash poderoso, mas que pesasse 300 gramas e tivesse uma bateria suficiente para apenas 20 fotos.

A solução mais simples para o problema é simplesmente não incluir flash algum, usando em seu lugar ajustes via software, destinados a melhorar (na medida do possível) a qualidade das fotos com pouca luz. Essa abordagem foi adotada na primeira geração de aparelhos, mas os resultados não eram muito animadores.

A tentativa seguinte foi incluir LEDs convencionais de iluminação, como os usados em luzes e lanternas. Os LEDs consomem pouca energia e podem ser usados continuamente, inclusive permitindo usar o smartphone como lanterna. Eles também são úteis ao gravar vídeos (nos modelos onde o LED pode ficar aceso continuamente); o grande problema é que a luz emitida é fraca demais para tirar fotos nítidas em ambientes pouco iluminados.

Os LEDs são o tipo de flash mais barato, mais compacto e mais simples de implementar, o que faz com que esta seja de longe a tecnologia mais usada. Os atuais já são relativamente poderosos, apesar do tamanho reduzido.

O LED usado no Nokia 6120 Classic, por exemplo, possui uma potência de nada menos do que 2 watts. Para reduzir o stress sobre a bateria, ele utiliza um pequeno capacitor, que acumula energia (recebendo uma corrente de 400 mA durante alguns segundos) e a descarrega de uma vez na hora de acionar o flash. Isso torna necessário um intervalo mínimo de 5 segundos entre os disparos, para que o sistema tenha tempo de recarregar o capacitor.

A capacidade de emissão de luz do LED é diretamente proporcional à sua área de emissão (o círculo amarelo), de forma que você pode ter uma idéia da sua potência como flash simplesmente comparando o tamanho com o de outros aparelhos que já tenha visto em ação. Um bom exemplo é o “flash” do Motorola Q, que utiliza dois leds minúsculos, que servem, na melhor das hipóteses, como lanterna:

Em seguida, temos os aparelhos com flash de xenônio, o mesmo tipo de flash usado em câmeras fotográficas tradicionais. O flash é baseado no uso de um tubo com o gás xenônio, que emite uma luz muito mais forte do que qualquer LED, por um espaço de tempo muito curto (em torno de um décimo de milisegundo), o que permite tirar fotos com cores mais vivas. A diferença é maior em ambientes com pouca ou nenhuma luz, onde os flashes de xenônio realmente se sobressaem.

A intensidade da luz emitida pelo flash de xenônio é proporcional ao comprimento do tubo, que é, por sua vez, também proporcional ao tamanho do módulo e ao volume de energia consumida. Isso limita os smartphones aos flashes com tubos mais compactos, que geram pouca luz em relação às câmeras dedicadas, como no caso do Nokia N82:

A desvantagem dos flashes de xenônio é que eles são mais volumosos, o que impede seu uso nos aparelhos mais compactos. Além do flash propriamente dito, é necessário incluir um ou dois capacitores eletrolíticos (o mesmo tipo usado em placas-mãe) de 55 mm, e outros circuitos necessários para gerar o pulso de alta tensão usado pela lâmpada, o que resulta em um conjunto relativamente volumoso. Eles também consomem mais energia, o que leva a um ciclo vicioso de baterias maiores e aparelhos maiores. Temos aqui um exemplo de módulo de câmera com flash de xenônio, veja que os capacitores e o refletor adicionam um grande volume:

Como o tubo de xenônio não pode ficar aceso continuamente, ele também não serve como luz de iluminação ao gravar vídeos, como é possível em muitos aparelhos com LEDs. Isso tem levado alguns fabricantes a incluírem leds de iluminação em conjunto com o flash de xenônio, o que acaba aumentando os custos.

Como um meio-termo, temos modelos com flash dual-LED, como o Nokia N96, onde são usados dois LEDs (cada um alimentado por um capacitor independente), de forma a aumentar a emissão de luz. Dois LEDs naturalmente emitem mais luz do que um, o que melhora a qualidade das fotos, embora eles ainda não sejam capazes de atingir o pico de luminosidade oferecido por um flash de xenônio:

A principal característica que diferencia os flashes usados nos aparelhos atuais dos usados nos aparelhos da geração passada (que mais pareciam lanternas), é o uso de LEDs de alta corrente (também conhecidos como LUXEON, que é o nome comercial para os LEDs fabricados pela Philips), onde um LED de alto brilho é combinado com um super-capacitor, que libera a carga rapidamente quando o flash é disparado, gerando um disparo de curta duração, porém com uma intensidade muito maior.

A grande diferença entre os dois tipos de capacitores é que o capacitor eletrolítico dos flashes de xenônio armazena uma grande quantidade de energia devido ao uso de uma tensão muito elevada (330 volts), enquanto o super-capacitor utiliza apenas de 2.3 a 5.5 volts e armazena muita energia graças à sua alta capacitância.

Essa combinação permite gerar uma luz muito mais intensa que um LED convencional (em alguns casos se aproximando da luz emitida por um flash de xenônio), sem a necessidade de incluir um capacitor eletrolítico e os circuitos de alta-tensão, o que os torna quase ideais para uso nos smartphones mais compactos. Diferente dos capacitores eletrolíticos, os super-capacitores são bastante finos, com 2 mm de espessura, ou menos:

A principal característica dos LEDs de alta corrente, é que neles a luz é emitida com uma grande intensidade, porém com uma duração bastante curta (sinal do uso do super-capacitor), em vez de o LED ficar aceso continuamente como nos aparelhos antigos.

Em geral, o flash é capaz de operar também no “torch mode” (modo lanterna), onde ele fica aceso continuamente, porém com baixa intensidade, como um LED convencional. Este modo é usado durante filmagem de vídeos e pode ser ativado também por softwares como o S60SpotOn (veja mais detalhes no capítulo 4), que permitem usar o smartphone como lanterna.