自动调光式闪光灯是在通用闪光灯的基础上增加了测光元件及闪光控制电路。自动调光式闪光灯前面有一测光孔，内装有测光元件，可接收从被摄主体反射回来的光线。当闪光距离不同时，被摄主体所接受的闪光照度值必不相同。闪光距离愈远，接受的闪光照度必然愈低(与距离的平方成反比)，此时闪光灯测光孔所接受的反光照度也就愈低。实际上闪光灯每次的闪光强度都是一样的，只有通过改变闪光持续时间，才能有效地控制闪光量。测光元件则根据反射回来的闪光来控制闪光持续时间的长短，以达到正确曝光的目的。
控制闪光持续时间的工作原理是这样的：当测光元件测出足够亮度时，则通过控制电路来阻止整流充电电路中的大电解电容继续向闪光灯管放电。阻止的方法有两种，一种是直接将电解电容旁路泄放，即电解电容向另一个回路放电，而不通过闪光灯管。在向闪光灯管放电时，该放电回路是断开的，一旦闪光足够，该回路导通。所以这种控制方式称为"旁路式"或"并联式"。旁路式的优点是电路简单，但最大的不足是将电容上多余的能量全部放完，白白地浪费掉，因此费电和回充电时间(回电时间)较长。
另一种控制方式是"截流式"或"串联式"。在闪光放电回路中接入可控硅(闸流管)元件，在闪光阶段，该可控硅处于导通状态。当闪光亮度足够时，控制电路会使可控硅处于阻断状态，达到控制闪光的目的。截流式的优点是电容上多余的能量仍得以保留，因此省电和回电时间短，有利于快速拍摄。目前大多数价格稍高些的闪光灯(尤其是闪光指数大的)都是采用截流式控制方式。
大多数闪光灯内用于控制闪光持续时间的元件是可控硅，最近有一些(如美能达的3200i) 则采用了绝缘门双极晶体管(IGBT)作为控制元件，其灵敏度高于可控硅，能更准确和快速地控制闪光持续时间，对填充式闪光极为有利。
自动调光式闪光灯一般有几档不同性质的自动档，可任意选择。如将照相机的标准镜头的光圈调至 f/4，再将自动调光闪光灯调至f/4自动档， 只要被摄主体在闪光灯的闪光范围内，均可以自动地获得正确的曝光。自动调光式闪光灯测光元件的工作方式与照相机的"外测光"类似，对于不同焦距的镜头均以一种方式工作，所以对闪光的控制是不精确的。若镜头的焦距长于50毫米时，这类闪光灯有时则会出现曝光不足的现象。自动调光式闪光灯也称为"非TTL自动闪光灯"。
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