JP2010122336A - ストロボ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードを採用しても、回路全体を小型化することが可能なストロボ回路を提供する。
【解決手段】ストロボ回路１は、電池Ｂの電圧を昇圧する昇圧回路２と、電池Ｂからの電流を通電状態と遮断状態とに切り替えるスイッチ回路３と、スイッチ回路３からの電流を充電する電気二重層コンデンサ５と、電気二重層コンデンサ５の充電電圧を監視し、充電完了時にスイッチ回路３へ遮断を通知する電圧監視回路４と、電気二重層コンデンサ５からの電流により点灯する発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２と、電気二重層コンデンサ５からの電流を発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２へ供給する定電流回路７とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ストロボに発光ダイオードを使用したストロボ回路に関する。

デジタルスチルカメラでは、屋内や、夜間、日陰での撮影に、不足する照度を補うためにストロボが使用される。このストロボによる撮影は、例えば特許文献１に記載されているように、キセノン放電管の発光によるものが知られている。

この特許文献１に記載のストロボ回路電源切換回路は、ストロボ装置を点灯させるための乾電池の電圧を検出し、検出された電圧が所定の電圧以下になったことに応じて、乾電池からの電力供給を充電可能な携帯電話機で通話するための電力を供給するリチウムイオン電池からの電力供給に切換えてキセノン放電管を点灯させるものである。
特開２００３−３２４６４１号公報

しかし、キセノン放電管は占有体積が大きく、このキセノン放電管を放電させるための充電素子として使用される電界コンデンサもかなり大型のものが必要である。従って、キセノン放電管によるストロボ発光は、回路の占有体積の点からデジタルスチルカメラでは採用できても小型化、薄型化の要求が高く厳しいカメラ付き携帯電話では採用できない。

また、デジタルスチルカメラでも小型化が進む一方であり、その要求は益々高いものとなっているので、できれば小型化が可能なものが望ましい。

キセノン放電管に比べて発光ダイオードは、小さく、最近では大電流を流すことが可能な高輝度なものも開発されているので、装置全体の小型化を図るには好適な発光手段である。しかし、発光ダイオードは、キセノン放電管のような放電現象による発光ではなく、電流を流すことで点灯するものなので、相当量の電流が必要である。

この電流を電解コンデンサで賄おうとすれば、更に大きな電解コンデンサが必要となるので、小型化の阻害要因となってしまう。

そこで本発明は、発光ダイオードを採用しても、回路全体を小型化することが可能なストロボ回路を提供することを目的とする。

本発明のストロボ回路は、電源からの電流を通電状態と遮断状態とに切り替えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路からの電流を充電する電気二重層コンデンサと、前記電気二重層コンデンサの充電電圧を監視し、充電完了時に前記スイッチ回路へ遮断を通知する電圧監視回路と、前記電気二重層コンデンサからの電流により点灯する発光ダイオードとを備えたことを特徴とする。

本発明のストロボ回路は、発光ダイオードへ大電流を供給するために、小型で大容量、かつ低抵抗の電気二重層コンデンサを使用しているので、光源に発光ダイオードを採用しても、回路全体を小型化することが可能である。

本願の第１の発明は、電源からの電流を通電状態と遮断状態とに切り替えるスイッチ回路と、スイッチ回路からの電流を充電する電気二重層コンデンサと、電気二重層コンデンサの充電電圧を監視し、充電完了時にスイッチ回路へ遮断を通知する電圧監視回路と、電気二重層コンデンサからの電流により点灯する発光ダイオードとを備えたことを特徴としたものである。

本発明のストロボ回路は、電源からの電流は、スイッチ回路を介して電気二重層コンデンサへ充電され、発光ダイオードを点灯させるものである。この電気二重層コンデンサへの電流は、電圧監視回路により充電電圧が測定され、充電完了時にスイッチ回路へ遮断が通知される。この遮断の通知によりスイッチ回路は、電気二重層コンデンサへの充電を停止される。そして、発光するときには電気二重層コンデンサから発光ダイオードへ大電流が供給される。電気二重層コンデンサは、電極と電解液との界面に形成される電気二重層を利用するもので、単位面積当たりの容量が大きく、急速な充放電が可能である。従って、光源に発光ダイオードを使用しても、電気二重層コンデンサを電流供給源とすることで、小型化を図ることができる。

本願の第２の発明は、第１の発明において、電池の電圧を昇圧する昇圧回路が設けられていることを特徴としたものである。

第２の発明においては、電池のそのままの電圧で電気二重層コンデンサを充電すると、電池の電圧値では発光ダイオードに所定の順方向電流が流せない場合があるが、電池の電圧を昇圧する昇圧回路を設けることにより、電池の電圧より高い電圧で電気二重層コンデンサを充電することができるので、発光ダイオードを所定の順方向電流で発光させることができる。

本願の第３の発明は、第１または第２の発明において、電気二重層コンデンサからの電流を発光ダイオードへ供給する定電流回路が設けられていることを特徴としたものである。

第３の発明においては、定電流回路が設けられていることで、電気二重層コンデンサから発光ダイオードへの電流を安定した状態で供給することができる。従って、電気二重層コンデンサの放電が進み、徐々に電圧が低下しても、所定の電流を流し続けることができるので、発光ダイオードの発光をある期間、安定したものとすることができる。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係るストロボ回路を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るストロボ回路を示す図である。図２は、電気二重層コンデンサの外観を示す図である。

本実施の形態に係るストロボ回路は、電池を電源とし、発光ダイオードをストロボとして発光させて、夜間や日陰などの照度が不足するときの撮影に光量を補うために使用され、携帯電話やデジタルスチルカメラに設けられるものである。

図１に示すようにストロボ回路１は、昇圧回路２と、スイッチ回路３と、電圧監視回路４と、電気二重層コンデンサ５と、電圧分割回路６と、定電流回路７と、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２とを備えている。

昇圧回路２は、電池Ｂの電圧を昇圧して出力するＤＣ−ＤＣコンバータである。本実施の形態では、電池Ｂとして電圧が２．７Ｖ〜４．２Ｖの範囲のリチウムイオン電池を使用しており、昇圧回路２はこの電圧を５．５Ｖまで上昇させて出力する。

昇圧回路２の出力にはスイッチ回路３が設けられている。このスイッチ回路３は、電圧監視回路４からの通知により昇圧回路２からの電流を通電状態としたり、遮断状態としたりするものである。

スイッチ回路３は遮断状態となったときに、出力インピーダンスがハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）状態となり、電気二重層コンデンサ５と切り離された状態となる。

電圧監視回路４は、電気二重層コンデンサ５の充電電圧を監視する。電圧監視回路４はスイッチ回路３へ、約５Ｖ以下であれば通電を指示し、約５Ｖ以上となれば遮断を指示する。

電気二重層コンデンサ５は、スイッチ回路３からの充電電流によって充電される蓄電装置である。本実施の形態では、容量が０．５μＦのものである。本実施の形態では、図２に示すように長手方向が２５ｍｍ、短手方向が１８．５ｍｍ、厚みが３．５ｍｍに形成された薄板状のものを使用しているが、他の形状のものでもよい。しかし、このストロボ回路１が組み込まれる携帯電話やデジタルスチルカメラをより薄くするためには二重層コンデンサ５は薄板状のものが望ましい。この電気二重層コンデンサ５は、内部にて２つのコンデンサ（第１コンデンサ５１，第２コンデンサ５２）が直列接続された構成で、それぞれの電極に接続可能な端子ａ〜ｃが設けられている。

電圧分割回路６は、スイッチ回路３からの電源線（端子ａ）と、グランド線（端子ｃ）とに接続され、分割した電圧を電気二重層コンデンサ５の端子ｂに印加する機能を備えている。本実施の形態では、電圧分割回路６はスイッチ回路３から出力される電圧の１／２が端子ｂに印加されるように形成されている。

定電流回路７は、電流源として機能するもので、４Ｖ〜５．５Ｖの入力電圧で動作し、最大で約４Ａの電流を供給することができるものである。この供給は、ストロボ（発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２）の発光を指示する発光指示信号により開始される。

発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２は、発光素子を樹脂で封止した表面実装型の白色ＬＥＤである。本実施の形態では、青色に発光する発光素子を使用すると共に、発光素子を封止する樹脂に、発光素子からの光に励起され波長変換した光を発光する蛍光体を含有させている。

発光素子が青色に発光するものなので、蛍光体を青色の補色となる黄色に発光するものとすることで、青色と黄色とが混色して白色とすることができる。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係るストロボ回路１の動作を図面に基づいて説明する。

電気二重層コンデンサ５は、初期段階では充電されていない。従って、電気二重層コンデンサ５の充電電圧は、電圧監視回路４が監視する所定電圧より低いので、スイッチ回路３に通電が指示されている。

スイッチ回路３が通電状態となっていることで、電池Ｂからの電流が昇圧回路２により昇圧される。発光ダイオードＬＥＤ１，２は順方向電流が４Ａであれば５Ｖ必要であるが、電池Ｂが２．７Ｖ〜４．２Ｖである。

従って、昇圧回路２により電池Ｂの電圧を昇圧することで、所望とする発光ダイオードＬＥＤ１，２の順方向電流を流すことができる。

電池Ｂからの電流はスイッチ回路３を介して電気二重層コンデンサ５へ流れ込む。このとき、第１コンデンサ５１に対する端子ａ，ｂ間には、電圧分割回路６から充電電圧の１／２が印加される。また、第２コンデンサ５２に対する端子ｂ，ｃ間には、電圧分割回路６から充電電圧の１／２が印加される。電圧分割回路６により充電電圧を分割した電圧を、電気二重層コンデンサ５を構成する複数のコンデンサにそれぞれ印加することで、それぞれのコンデンサの耐圧が低くても、十分な充電を行うことができる。

従って、電気二重層コンデンサ５は、小型の割に大容量であるので、十分な量の電荷を蓄積することができる。なお、電圧分割回路６の分割比については、電気二重層コンデンサ５を構成するコンデンサの数や、それぞれのコンデンサの耐圧に応じて適宜決定することができる。

電気二重層コンデンサ５の充電電圧が約５Ｖとなると、電圧監視回路４はスイッチ回路３に対して遮断を指示することで、スイッチ回路３は遮断状態となる共に出力インピーダンスがハイインピーダンス状態となって電気二重層コンデンサ５から切り離された状態となる。これにより電気二重層コンデンサ５の充電は完了する。

発光指示信号により定電流回路７へストロボの発光の指示があると、定電流回路７は電気二重層コンデンサ５からの電流を発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２へ流し始める。

定電流回路７は、入力電圧が４Ｖ〜５．５Ｖの間、約４Ａの電流を安定して流し続けることで、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を約３０ｍｓの間、発光させることができる。電気二重層コンデンサ５が放電により４Ｖを下回ると、定電流回路７からの電流は減衰し始め、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２は徐々に暗くなることで滅灯状態となる。

このように、ストロボ回路１は、放電現象とは異なり、発光させるために大電流を供給し続ける必要がある発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を使用しても、電気二重層コンデンサ５を使用しているので、必要な光量で発光させることができる。

また、ストロボ回路１は、キセノン放電管によるストロボ回路と比較して、体積の大きな部品としてキセノン放電管が発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２に、電解コンデンサが電気二重層コンデンサ５へ変わることで、約４０％の小型化を図ることができる。従って、光源に発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を採用しても、回路全体を小型化することが可能である。

なお、本実施の形態のストロボ回路１は、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２の順方向電流である４Ａに対応させて電池Ｂの電圧を５．５Ｖまで昇圧回路２にて昇圧している。しかし、更に高輝度化を図った発光ダイオードであれば、順方向電流として４Ａより多く電流を流すことが必要となり、昇圧回路２にて昇圧される電圧が不足するおそれがある。その場合には充電電圧として５．５Ｖより更に高い電圧に昇圧する昇圧回路とすることで対応することが可能である。また、充電電圧を高くすることで、電気二重層コンデンサ５の耐圧に対応できなくなった場合には、複数の電気二重層コンデンサ５を更に直列接続して、電圧分割回路６にて電気二重層コンデンサ５の数に応じた等分割された電圧を印加して充電することで対応することが可能である。

また、本実施の形態のストロボ回路１は、電源として電池Ｂを使用しているが、ＡＣアダプタを介して直流を供給するような回路にも適用することができる。

本発明は、発光ダイオードを採用しても、回路全体を小型化することが可能なので、ストロボに発光ダイオードを使用したストロボ回路に好適である。

本発明の実施の形態に係るストロボ回路を示す図 電気二重層コンデンサの外観を示す図

符号の説明

１ ストロボ回路
２ 昇圧回路
３ スイッチ回路
４ 電圧監視回路
５ 電気二重層コンデンサ
６ 電圧分割回路
７ 定電流回路
５１ 第１コンデンサ
５２ 第２コンデンサ
Ｂ 電池
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２ 発光ダイオード
ａ〜ｃ 端子

Claims (3)

1. 電源からの電流を通電状態と遮断状態とに切り替えるスイッチ回路と、
   前記スイッチ回路からの電流を充電する電気二重層コンデンサと、
   前記電気二重層コンデンサの充電電圧を監視し、充電完了時に前記スイッチ回路へ遮断を通知する電圧監視回路と、
   前記電気二重層コンデンサからの電流により点灯する発光ダイオードと
   を備えたことを特徴とするストロボ回路。
2. 前記電源の電圧を昇圧する昇圧回路が設けられている請求項１記載のストロボ回路。
3. 前記電気二重層コンデンサからの電流を前記発光ダイオードへ供給する定電流回路が設けられている請求項１または２記載のストロボ回路。

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