JP5432384B2

JP5432384B2 - Ｌｅｄのフラッシュ生成装置およびｌｅｄのフラッシュ生成方法

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Description

本発明は、ＬＥＤのフラッシュ生成装置およびＬＥＤのフラッシュ生成方法に関する。より詳細には、電源から大容量コンデンサに充電し、充電されたエネルギーによってＬＥＤのフラッシュを生成させるフラッシュ生成装置およびフラッシュ生成方法に関する。

特許文献１に、ＬＥＤのフラッシュ発光装置が開示されている。図１を参照して、特許文献１の図６および図７に示された主要な部分を概略的に説明する。電池に蓄えられたエネルギーを定電流・定電圧充電回路９１０によって大容量コンデンサ９２０に充電し、大容量コンデンサ９２０に蓄えられたエネルギーをフラッシュＬＥＤ用昇圧定電流回路９３０によって昇圧する。昇圧したエネルギーを、負荷であるＬＥＤに供給する。

特開２００７−１２１７５５号公報

特許文献１記載の技術では、大容量コンデンサ９２０に対して、定電流・定電圧充電回路９１０により充電を行う。そのため、大容量コンデンサ９２０の充電電圧が低い場合、定電流・定電圧充電回路９１０において生じるエネルギーのロスが大きくなる。具体的には、電池の電圧が３．７Ｖで、大容量コンデンサ９２０の充電電圧が１Ｖであって、定電流・定電圧充電回路９１０の電流が０．５Ａの場合、定電流・定電圧充電回路９１０で生じるロスは（３．７−１）×０．５＝１．３５Ｗとなる。

また、定電流・定電圧充電回路９１０およびフラッシュＬＥＤ用昇圧定電流回路９３０の両方の回路が必要になるため、システム面積の増大等が避けられない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギーのロスが小さく、かつ、回路を形成するシステム面積も小さい、ＬＥＤのフラッシュ生成装置を提供することにある。

本発明の１つの態様は、ＬＥＤのフラッシュ生成装置において、入力電源と、コンデンサと、前記コンデンサに接続された誘導素子と、前記入力電源から前記誘導素子へのパス、および、グランドから前記誘導素子へのパスを交互に形成し、前記入力電源のエネルギーを降圧して、前記コンデンサに充電すると共に、前記コンデンサ、前記誘導素子から前記ＬＥＤへのパスを形成して、前記コンデンサに充電されたエネルギーを昇圧した後、前記ＬＥＤに出力するよう構成されたスイッチング回路とを備え、前記スイッチング回路は、第１の端子、第２の端子、第３の端子および第４の端子を有し、前記入力電源は、前記第１の端子に接続され、前記誘導素子は、前記コンデンサと前記第２の端子との間に接続され、前記ＬＥＤは、前記第３の端子に接続され、前記第４の端子は、前記グラウンドに接続され、前記スイッチング回路は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の第１のパスを形成し、前記第２の端子と第４の端子との間の第２のパスを形成し、前記第２の端子と前記第３の端子との間の第３のパスを形成し、前記誘導素子と前記第１のパスと前記第２のパスとが、降圧回路を構成し、前記誘導素子と前記第２のパスと前記第３のパスとが、昇圧回路を構成することを特徴とするＬＥＤのフラッシュ生成装置である。

好ましくは、前記スイッチング回路は、前記第１のパスおよび前記第２のパスを相補的に導通して、前記誘導素子とともに降圧動作を行い、前記第２のパスおよび前記第３のパスを相補的に導通して、前記誘導素子とともに昇圧動作を行うことができる。

また、前記スイッチング回路は、前記降圧動作を行う間は前記第３のパスを遮断し、前記昇圧動作を行う間は前記第１のパスを遮断することもできる。

好ましくは、前記第２のパスは、前記誘導素子と前記グラウンドとの間に接続されたトランジスタを含むことができる。

また、前記第１のパスは、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されたトランジスタを含むことができる。

さらに、前記第３のパスは、前記第２の端子と前記第３の端子との間に接続されたダイオードを含むことができる。

本発明のもう１つの態様は、ＬＥＤのフラッシュ生成方法であって、入力電源から誘導素子、誘導素子に接続されたコンデンサへのパスを形成して、前記入力電源のエネルギーを降圧した後、前記コンデンサに充電するステップと、前記コンデンサ、前記誘導素子から前記ＬＥＤへのパスを形成して、前記コンデンサに充電されたエネルギーを昇圧した後、前記ＬＥＤに出力するステップと、を備えたことを特徴とするＬＥＤのフラッシュ生成方法である。

また、本発明の別の態様は、ＬＥＤのフラッシュ生成装置において、入力電源と、コンデンサと、前記入力電源と前記コンデンサの一端との間に接続され、一端が前記コンデンサに接続された誘導素子を含む降圧回路と、前記コンデンサの前記一端と前記ＬＥＤの一端との間に接続され、前記誘導素子を含む昇圧回路と、を備え、前記誘導素子は、前記降圧回路および前記昇圧回路の両方の構成素子であることを特徴とするフラッシュ生成装置である。

さらに、本発明の別の態様は、ＬＥＤのフラッシュ駆動回路において、コントロール回路と、前記コントロール回路が出力する駆動信号によってスイッチングが制御される第１のトランジスタと、前記コントロール回路とグラウンドとの間に接続された定電流源と、前記第１のトランジスタの一端に設けられ、入力電源に接続するための第１の端子と、前記第１のトランジスタの他端に設けられ、昇圧回路に接続するための第２の端子と、第２のトランジスタのスイッチングを駆動信号により制御するための第３の端子と、前記定電流源をＬＥＤと接続するための第４の端子と、を備え、一端がコンデンサに接続された誘導素子と、一端が前記誘導素子に接続され、他端がグラウンドに接続された前記第２のトランジスタとが、前記昇圧回路の一部であることを特徴とするＬＥＤのフラッシュ駆動回路である。

本発明に係るフラッシュ生成装置においては、同一の誘電素子を降圧回路および昇圧回路の両方の構成素子とすることができる。これによって、定電流・定電圧充電回路および昇圧回路がそれぞれ独立して存在していた従来のフラッシュ生成装置と比較して、システム面積を大幅に小さくすることができる。さらに、本発明に係るフラッシュ生成装置においては、入力電源から降圧回路を介して大容量コンデンサに充電する。このため、定電流・定電圧充電回路を介して大容量コンデンサに充電をしていた従来のフラッシュ生成装置と比較して、エネルギーロスを抑えることができる。

図１は、従来のフラッシュ発光装置の構成を示す図である。図２は、本発明のＬＥＤのフラッシュ生成装置の構成を示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係る、ＬＥＤのフラッシュ生成装置の構成を示す図である。図４は、本発明の一実施形態に係る、ＬＥＤのフラッシュ生成装置のコントロール回路の構成例を示す図である。図５は、本発明の一実施形態に係る、ＬＥＤのフラッシュ生成装置の動作（充電時）を説明するための図である。図６は、本発明の一実施形態に係る、ＬＥＤのフラッシュ生成装置の動作（充電時）を説明するための図である。図７は、本発明の一実施形態に係る、ＬＥＤのフラッシュ生成装置の動作（放電時）を説明するための図である。図８は、本発明の一実施形態に係る、ＬＥＤのフラッシュ生成装置の動作（放電時）を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜フラッシュ生成装置＞
図２は、本発明のＬＥＤのフラッシュ生成装置の構成を示す図である。

フラッシュ生成装置１は、入力電源ＶＩＮと、大容量コンデンサ２０と、大容量コンデンサ２０に接続された誘導素子Ｌと、スイッチング回路４０とを備える。スイッチング回路４０によって、以下のように降圧および昇圧の動作に応じてパスが形成される。入力電源ＶＩＮから、誘導素子Ｌおよび大容量コンデンサ２０へ至るパス（第１のパス）を形成し、入力電源ＶＩＮのエネルギーを降圧する。降圧された電圧によって、大容量コンデンサ２０に充電する。また、大容量コンデンサ２０および誘導素子ＬからＬＥＤへ至るパス（第２のパス）を形成し、大容量コンデンサ２０に充電されたエネルギーを昇圧する。昇圧をした後で、ＬＥＤにエネルギーを出力する。

ＬＥＤは、一端がスイッチング回路４０に接続され、他端が定電流源１２０に接続されている。

スイッチング回路４０は、降圧動作を行うときに、入力電源ＶＩＮから誘導素子Ｌおよび大容量コンデンサ２０へ至るパス（第１のパス）を形成して、入力電源ＶＩＮのエネルギーを誘導素子Ｌに入力して降圧し、そのエネルギーを大容量コンデンサ２０に充電する。

また、スイッチング回路４０は、昇圧動作を行うときに、大容量コンデンサ２０および降圧動作に使用したのと同一の誘導素子ＬからＬＥＤへ至るパス（第２のパス）を形成して、大容量コンデンサ２０に充電されたエネルギーを誘導素子Ｌに入力して昇圧し、そのエネルギーをＬＥＤに出力する。

ここで、スイッチング回路４０によって形成されるパスは、静的に直流的なパスが形成されるだけではなく、誘導素子Ｌに関連するエネルギーを伝達できる経路が形成されることを意味していることに留意されたい。図５〜図８とともに後に詳述するように、本発明のフラッシュ生成装置では、誘導素子ＬはＤＣ／ＤＣコンバータの一部として機能するため、上述のパスの一部は、オン／オフを繰り返し行うように動作する。したがって、上述のパスも断続的に開閉されるよう動作することになる。

フラッシュ生成装置１においては、このように誘導素子Ｌに入力されるエネルギーの方向が双方向に設定できるようなパスをスイッチング回路４０が形成する。このスイッチング回路４０の構成によって、降圧動作および昇圧動作の両方を、１つの誘導素子Ｌ用いて行うことができる。このため、１つの共用の回路素子を利用して異なる２つの動作を行うことができるので、システム面積を小さくできるという効果を奏する。

本発明のフラッシュ生成装置は、誘導素子を用いて降圧動作および昇圧動作を行うものであり低損失であるため、エネルギーのロスを小さくすることもできる。

図３は、本発明の一実施形態に係る、ＬＥＤのフラッシュ生成装置の構成を示す図である。

図３のフラッシュ生成装置１では、誘導素子Ｌと、スイッチング回路４０における、入力電源ＶＩＮから誘導素子Ｌの他端（大容量コンデンサ２０の反対側の端）に至るまでのパスと、誘導素子Ｌの他端からグラウンドに至るまでのパスとによって、降圧回路１０が構成されている。

また、フラッシュ生成装置１では、誘導素子Ｌと、スイッチング回路４０における、誘導素子Ｌの他端からグラウンドに至るまでのパスと、誘導素子Ｌの他端からＬＥＤに至るまでのパスとによって、昇圧回路３０が構成されている。

フラッシュ生成装置１では、入力電源ＶＩＮと誘導素子Ｌの他端との間のパスが形成されて、入力電源ＶＩＮからのエネルギーを誘導素子Ｌに入力され、そのエネルギーが大容量コンデンサ２０に充電される。また、フラッシュ生成装置１では、大容量コンデンサ２０に充電されたエネルギーが誘導素子Ｌに充電され、誘導素子Ｌの他端とＬＥＤとの間のパスが形成されて、そのエネルギーがＬＥＤに放電される。

このように、本実施形態のフラッシュ生成装置１は、誘導素子Ｌに入力電源ＶＩＮからエネルギーを入力するパス（第１のパス）と、誘導素子ＬからＬＥＤにエネルギーを出力するパス（第２のパス）を形成する。大容量コンデンサ２０にエネルギーを充電するときと放電するときとで、誘導素子Ｌに流れる電流の向きが逆になる。これによって、誘導素子Ｌを、降圧回路１０および昇圧回路３０の両方の機能を持つ１つの構成素子として共有化することができる。１つの共用素子を利用して異なる機能を行うことができるので、システム面積を小さくすることができる。

本発明のフラッシュ生成装置は、降圧回路１０に誘導素子を用いたものであり低損失であるため、エネルギーのロスを小さくすることもできる。

また、本実施形態に係るフラッシュ生成装置１は、入力電源ＶＩＮと誘導素子Ｌの他端（大容量コンデンサ２０の反対の端）との間に第１のトランジスタＭ１が接続されており、入力電源ＶＩＮと誘導素子の他端との間のパスが構成される。また、誘導素子Ｌの他端とグラウンドとの間に第２のトランジスタＭ２が接続されており、誘導素子Ｌの他端とグラウンドとの間のパスが構成される。さらに、誘導素子Ｌの他端とＬＥＤとの間にダイオードＤ１が接続されており、誘導素子Ｌの他端とＬＥＤとの間のパスが構成される。上述のように２つのトランジスタＭ１、Ｍ２のオン／オフを利用して、入力電源ＶＩＮと誘導素子Ｌの他端との間、誘導素子Ｌの他端とグラウンドとの間、誘導素子ＬとＬＥＤとの間をそれぞれ選択的に導通することができる。

上述の構成では、誘導素子Ｌの他端とグラウンドとの間に第２のトランジスタＭ２を接続することによって、第２のトランジスタＭ２を降圧回路１０および昇圧回路３０の両方の構成素子として共有化することができる。誘導素子Ｌに加えて、第２のトランジスタＭ２も共用化することによって、さらに、システム面積を小さくすることができる。

図１に示した定電流・定電圧充電回路９１０および昇圧回路９３０がそれぞれ独立して構成されていた従来技術のフラッシュ生成装置と比較して、本発明のフラッシュ生成装置１は、システム面積をさらに大幅に小さくすることが可能になる。

なお、本実施形態に係るフラッシュ生成装置１は、大容量コンデンサ２０を充放電するためのフラッシュ駆動回路１００も備えている。構成は異なるものの、特許文献１のフラッシュ発光装置においても、大容量コンデンサ９２０を充放電するための制御回路Ｅを（定電流・定電圧充電回路９１０内に）備える点は同じである。本実施形態に特有の、誘導素子Ｌおよび第２のトランジスタＭ２も共用化する構成によって、従来技術と比べてシステムを構成する回路部品の面積の大幅な縮小をすることができる。

本実施形態に係るフラッシュ生成装置１は、降圧回路１０において、第１のトランジスタＭ１、第２のトランジスタＭ２がそれぞれＰチャネルＭＯＳトランジスタ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタであるが、それぞれＮチャネルＭＯＳトランジスタ、ＰチャネルＭＯＳトランジスタであっても良い。この場合、第１のトランジスタＭ１、第２のトランジスタＭ２のゲートに与えられる駆動信号の極性はそれぞれ逆になる。

また、本実施形態に係るフラッシュ生成装置１は、昇圧回路３０において、誘導素子Ｌの他端とＬＥＤとの間のパスがダイオードＤ１となっている。しかしながら、ダイオードＤ１に限定されず、トランジスタであっても良い。この場合、ダイオードＤ１に替わるトランジスタが、降圧回路１０が動作するときオフして、昇圧回路３０が動作するとき、第２のトランジスタＭ２と相補的にオンオフするような駆動信号を、各ゲートに与えれば良い。

詳細は後述するが、図３に示したフラッシュ生成装置１は、入力電源ＶＩＮから降圧回路１０を介して大容量コンデンサ２０に充電する。このため、定電流・定電圧充電回路９１０を介して大容量コンデンサ９２０に充電をしていた従来のフラッシュ生成装置と比較して、エネルギーロスの抑制が可能となる。

本明細書において「大容量コンデンサ」とは、電気二重層コンデンサ、スーパーコンデンサ、ウルトラコンデンサなどの容量値が大きいコンデンサであり、０．１Ｆ以上１００００Ｆ以下のコンデンサであることが好ましい。

また、これまでＬＥＤの他端とグラウンドとの間に定電流源１２０が接続されている例を挙げて説明してきたが、ＬＥＤを定電圧で駆動することも可能である。ＬＥＤを大電流で駆動する場合には、ＬＥＤの推奨最大電流以上に電流が流れて寿命が短縮することを避けるため、定電流駆動することが好ましい。
＜フラッシュ駆動回路＞

次に、フラッシュ駆動回路１００の構成および動作について説明する。フラッシュ駆動回路１００は、コントロール回路１１０と、コントロール回路１１０が出力する駆動信号によってスイッチングが制御される第１のトランジスタＭ１と、コントロール回路１１０とグラウンドとの間に接続された定電流源１２０とを備える。加えて、フラッシュ駆動回路１００は、以下に述べる６つの端子を備えている。すなわち、第１のトランジスタＭ１の一端に設けられ、入力電源ＶＩＮに接続するための第１の端子Ｎ１と、第１のトランジスタＭ１の他端に設けられ、昇圧回路３０に接続するための第２の端子Ｎ２と、降圧回路１０および昇圧回路３０に共通の構成素子である第２のトランジスタＭ２のスイッチングを駆動信号により制御するための第３の端子Ｎ３と、定電流源１２０をＬＥＤと接続するための第４の端子Ｎ４と、コントロール回路１１０を大容量コンデンサ２０と接続して、大容量コンデンサ２０の電圧をコントロール回路１１０にフィードバックするための第５の端子Ｎ５と、コントロール回路１１０をＬＥＤと接続して、ＬＥＤの電圧をコントロール回路１１０にフィードバックするための第６の端子Ｎ６とを備える。

フラッシュ生成装置１に関してこれまでは、降圧回路１０および昇圧回路３０が、同一の共通のトランジスタ（具体的には、第２のトランジスタＭ２）および誘導素子（具体的には、誘導素子Ｌ）をその構成要素として含むという視点で説明してきた。しかし、別の視点から説明することもできる。降圧回路１０は、昇圧回路３０の一部である当該第２のトランジスタＭ２および誘導素子Ｌに、第１のトランジスタＭ１を加えた構成と見ることもできる。

フラッシュ生成装置１において、降圧回路１０は、フラッシュ駆動回路１００のコントロール回路１１０からの駆動信号によって降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する。さらに、昇圧回路３０は、フラッシュ駆動回路１００のコントロール回路１１０からの異なる駆動信号によって昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する。

このようなフラッシュ生成装置の構成および動作により、フラッシュ駆動回路１００は、昇圧回路３０を動作させることができる。さらに、フラッシュ駆動回路１００は、昇圧回路３０の一部である誘導素子Ｌおよび第２のトランジスタＭ２と、第１のトランジスタＭ１とによって構成される降圧回路１０を動作させることができる。

図４は、本発明の一実施形態に係る、ＬＥＤのフラッシュ生成装置のコントロール回路１１０の構成例を示す図である。

コントロール回路１１０は、第５の端子Ｎ５とグラウンドとの間に直列接続され、大容量コンデンサ２０の電圧を分圧して分圧電圧を共通接続部より出力する抵抗Ｒ１およびＲ２と、分圧電圧と基準電圧ＶＲＥＦ１との差を増幅して誤差電圧を出力する誤差増幅回路ＡＭＰ１と、三角波を出力する発振回路ＯＳＣと、誤差増幅回路ＡＭＰ１が出力する誤差電圧と三角波を比較してＰＷＭ信号を出力する比較回路ＣＭＰ１と、第４の端子の電圧と基準電圧ＶＲＥＦ２との差を増幅して誤差電圧を出力する誤差増幅回路ＡＭＰ２と、誤差増幅回路ＡＭＰ２が出力する誤差電圧と三角波とを比較してＰＷＭ信号を出力する比較回路ＣＭＰ２と、大容量コンデンサ２０の電圧と出力電圧と比較回路ＣＰＭ１およびＣＭＰ２が出力するＰＷＭ信号とをそれぞれ入力して第１のトランジスタＭ１および第２のトランジスタＭ２のスイッチングをそれぞれ制御する駆動信号を出力するドライブ回路１３０とを備える。

基準電圧ＶＲＥＦ１は、大容量コンデンサ２０の所望の電圧に対応した電圧であり、基準電圧ＶＲＥＦ２は、所望の出力電圧に対応しておりＬＥＤに適切なバイアス電圧がかかるようにするための電圧である。

比較回路ＣＭＰ１が出力するＰＷＭ信号は、入力電源ＶＩＮを降圧するための信号であり、比較回路ＣＭＰ２が出力するＰＷＭ信号は、大容量コンデンサ２０の電圧を昇圧するための信号である。

ドライブ回路１３０は、入力電源ＶＩＮの電圧を降圧して大容量コンデンサ２０を充電するときに、比較回路ＣＭＰ１が出力するＰＷＭ信号を選択して、第１のトランジスタＭ１および第２のトランジスタＭ２にこのＰＷＭ信号を出力する。このとき、第１のトランジスタＭ１および第２のトランジスタＭ２は、ＰＷＭ信号のデューティに応じて相補的にオンオフされる。

ドライブ回路１３０は、大容量コンデンサ２０の電圧を昇圧してＬＥＤに出力電圧を出力するときに、比較回路ＣＭＰ２が出力するＰＷＭ信号を選択して、第２のトランジスタＭ２にこのＰＷＭ信号出力し、ハイレベルの信号を第１のトランジスタＭ１に出力する。このとき、第２のトランジスタＭ２は、ＰＷＭ信号のデューティに応じてオンオフされる。ＰチャネルＭＯＳトランジスタでありハイレベルの信号が入力されるため、第１のトランジスタＭ１はオフする。

ドライブ回路１３０は、第５の端子Ｎ５より大容量コンデンサ２０の電圧を監視して、その充電電圧が所望の充電レベルより低いときに降圧動作が行われるように、比較回路ＣＭＰ１が出力するＰＷＭ信号を選択する。さらに、大容量コンデンサ２０が耐圧を超えないような制御も行う。また、ドライブ回路１３０は、比較回路ＣＭＰ２の出力電圧を選択して第４の端子Ｎ４のＬＥＤのカソード電圧を監視し、その電圧が基準電圧ＶＲＥＦ２より低いときは出力電圧を上げ、その電圧が基準電圧ＶＲＥＦ２より高いときは出力電圧を下げながら昇圧動作が行われるよう制御する。ドライブ回路１３０は、第６の端子Ｎ６より出力電圧を監視して過電圧時に第１のトランジスタＭ１および第２のトランジスタＭ２をオフして昇圧動作を停止する。
＜動作説明＞

図５から図８を参照しながら、本発明の一実施形態に係るＬＥＤのフラッシュ生成装置の動作例を説明する。

まず、入力電源ＶＩＮから、降圧回路１０を介して大容量コンデンサ２０に電力を充電する動作を説明する。図３のフラッシュ駆動回路１００の場合、第１のトランジスタＭ１および第２のトランジスタＭ２を相補的にオンオフすることによって、入力電圧を降圧して大容量コンデンサ２０に充電をする。このとき、ダイオードＤ１は、両端の電圧が閾値より低くオフするため、誘導素子Ｌの他端とＬＥＤとの間のパスは遮断される。

図５は、本発明の一実施形態に係る、ＬＥＤのフラッシュ生成装置の充電時の動作を説明するための図である。図５に示すように、降圧回路１０は、フラッシュ駆動回路１００により、第１のトランジスタＭ１をオンして、第２のトランジスタＭ２をオフする。入力電源ＶＩＮから、第１のトランジスタＭ１および誘導素子Ｌを通じて大容量コンデンサ２０に電流が流れ、誘導素子Ｌにエネルギーが充電される。このときの電流のパスを破線矢印で示す。

降圧回路１０は、入力電源ＶＩＮと誘導素子Ｌとの間のパスを導通して、誘導素子Ｌとグラウンドとの間のパスを遮断して誘導素子Ｌにエネルギーを充電する。

図６は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤのフラッシュ生成装置の充電時の動作を説明するための別の図である。図６に示すように、降圧回路１０は、フラッシュ駆動回路１００によって、第１のトランジスタＭ１をオフして、第２のトランジスタＭ２をオンする。そして、グラウンドより第２のトランジスタＭ２および誘導素子Ｌを通じて大容量コンデンサ２０に電流が流れる。このときの電流のパスを破線矢印で示す。

このとき、降圧回路１０は、入力電源ＶＩＮおよび誘導素子Ｌの間のパスを遮断し、かつ、誘導素子Ｌおよびグラウンドの間のパスを導通して、誘導素子Ｌに充電されたエネルギーが大容量コンデンサ２０に充電される。

第１のトランジスタＭ１および第２のトランジスタＭ２が相補的にオンオフする動作が繰り返され、上述の図５および図６の状態が交互に繰り返される。

すなわち、入力電源ＶＩＮおよび誘導素子Ｌの間のパスと、誘導素子Ｌおよびグラウンドの間のパスとが相補的に導通する動作が繰り返さる。誘導素子Ｌへのエネルギーの充放電が繰り返されて、大容量コンデンサ２０に入力電源ＶＩＮを降圧したエネルギーが充電される。

また、第５の端子Ｎ５から大容量コンデンサ２０の充電状態をコントロール回路１１０にフィードバックすることによって、大容量コンデンサ２０が所望の充電レベルに到達したら第１のトランジスタＭ１のスイッチングを停止し、充電動作を終了させる。

誘導素子Ｌを用いて、降圧回路１０が大容量コンデンサ２０にエネルギーを充電することによって、エネルギーロスを抑制することができる。

上述のように、本発明のフラッシュ生成装置は、誘導素子Ｌを用いた降圧回路１０を介して大容量コンデンサ２０への充電を行うことによって、従来の定電流・定電圧充電回路９１０を用いた装置に比べてエネルギーのロスが大幅に少なくなる。具体的には、電源電圧＝３．７Ｖ、入力電源ＶＩＮから供給する平均電流＝０．５Ａ、降圧回路１０の効率＝８０％の場合に、従来技術の定電流・定電圧充電回路９１０による充電で発生するエネルギーロス、および、本発明に係る降圧回路１０による充電で発生するエネルギーロスは、下記表１の通りとなる。

注）
全エネルギー
＝電源電圧×電源から供給する平均電流
定電流・定電圧充電回路使用時のロス
＝（電源電圧−コンデンサ電圧）×電源から供給する平均電流
降圧回路使用時のロス
＝全エネルギー×（１−降圧回路の効率）
表１より、本発明のフラッシュ生成装置は、エネルギーのロスが大幅に少ないことがわかる。

また、従来方法の場合、大容量コンデンサ９２０への充電電流も０．５Ａとなるが、降圧回路１０の場合、
大容量コンデンサへの充電電流
＝電源から供給する平均電流×電源電圧×降圧回路の効率／大容量コンデンサ電圧
となるので、大容量コンデンサへの充電電流は、下記表２の通りとなる。

つまり、電源から供給する平均電流が同じ場合、定電流・定電圧充電回路９１０を介して大容量コンデンサ９２０に充電していた従来のフラッシュ生成装置と比較して、降圧回路１０を介して大容量コンデンサ２０に充電する本発明に係るフラッシュ生成装置１では、大容量コンデンサ２０へより多く充電電流を供給することできる。したがって、充電時間も大幅に短縮することができる。

次に、大容量コンデンサ２０に充電された電力を、昇圧回路３０を用いて昇圧し、負荷であるＬＥＤに供給する動作を説明する。図３にしめした回路の場合、第２のトランジスタＭ２をスイッチングし、第１のトランジスタＭ１をオフにすることによって、大容量コンデンサ２０の電圧を昇圧してＬＥＤに供給することが可能である。このとき、入力電源と誘導素子Ｌの他端との間のパスは遮断される。

図７は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤのフラッシュ生成装置の放電時の動作を説明するための図である。図７に示すように、昇圧回路３０は、フラッシュ駆動回路１００により、第２のトランジスタＭ２をオンする。そして、大容量コンデンサ２０より誘導素子Ｌを通じてグラウンドに電流が流れ、誘導素子Ｌにエネルギーが充電される。このときの電流のパスを破線矢印で示す。また、このとき出力コンデンサＣＯＵＴに蓄えられているエネルギーがＬＥＤに放電されることより、ＬＥＤには電流が流れる。

つまり、昇圧回路３０は、誘導素子Ｌおよびグラウンドの間のパスを導通して誘導素子Ｌにエネルギーを充電する。

図８は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤのフラッシュ生成装置の放電時の動作を説明するための別の図である。図８に示すように、昇圧回路３０は、フラッシュ駆動回路１００によって、第２のトランジスタＭ２をオフする。そして、大容量コンデンサ２０より誘導素子ＬおよびダイオードＤ１を通じて、ＬＥＤおよび出力コンデンサＣＯＵＴに電流が流れる。このときの電流のパスを破線矢印で示す。

つまり、昇圧回路３０は、誘導素子Ｌとグラウンドとの間のパスを遮断して、誘導素子ＬとＬＥＤとの間のパスを導通することで、誘導素子Ｌに充電されたエネルギーをＬＥＤに供給する。

第２のトランジスタＭ２がオンオフする動作が繰り返され、図７および図８の状態が交互に繰り返される。

すなわち、誘導素子Ｌおよびグラウンドの間のパスが導通および遮断される動作が繰り返されて、誘導素子Ｌへのエネルギーの充放電が繰り返される。そして、ＬＥＤに大容量コンデンサ２０の電圧を昇圧した電圧が供給されて、ＬＥＤはフラッシュを生成する。

本発明のフラッシュ生成装置は、上述した構成および動作により、エネルギーのロスが小さく、かつ、システム面積も小さくすることができる。

本発明は、ＬＥＤによってフラッシュを生成するフラッシュ生成装置に利用できる。

１フラッシュ生成装置
１０降圧回路
２０大容量コンデンサ
３０昇圧回路
４０スイッチング回路
１００フラッシュ駆動回路
１１０コントロール回路
１２０定電流源
ＶＩＮ入力電源
Ｍ１第１のトランジスタ
Ｍ２第２のトランジスタ
Ｌ誘導素子
Ｎ１第１の端子
Ｎ２第２の端子
Ｎ３第３の端子
Ｎ４第４の端子
Ｎ５第５の端子
Ｎ６第６の端子
Ｒ１、Ｒ２抵抗
ＡＭＰ１、ＡＭＰ２誤差増幅回路
ＣＭＰ１、ＣＭＰ２比較回路
ＯＳＣ発振回路
１３０ドライブ回路

Claims

ＬＥＤのフラッシュ生成装置において、
入力電源と、
コンデンサと、
前記コンデンサに接続された誘導素子と、
前記入力電源から前記誘導素子へのパス、および、グランドから前記誘導素子へのパスを交互に形成し、前記入力電源のエネルギーを降圧して、前記コンデンサに充電すると共に、前記コンデンサ、前記誘導素子から前記ＬＥＤへのパスを形成して、前記コンデンサに充電されたエネルギーを昇圧した後、前記ＬＥＤに出力するよう構成されたスイッチング回路と
を備え、
前記スイッチング回路は、第１の端子、第２の端子、第３の端子および第４の端子を有し、
前記入力電源は、前記第１の端子に接続され、
前記誘導素子は、前記コンデンサと前記第２の端子との間に接続され、
前記ＬＥＤは、前記第３の端子に接続され、
前記第４の端子は、前記グラウンドに接続され、
前記スイッチング回路は、
前記第１の端子と前記第２の端子との間の第１のパスを形成し、前記第２の端子と第４の端子との間の第２のパスを形成し、前記第２の端子と前記第３の端子との間の第３のパスを形成し、
前記誘導素子と前記第１のパスと前記第２のパスとが、降圧回路を構成し、前記誘導素子と前記第２のパスと前記第３のパスとが、昇圧回路を構成することを特徴とするＬＥＤのフラッシュ生成装置。
前記スイッチング回路は、
前記第１のパスおよび前記第２のパスを相補的に導通して、前記誘導素子とともに降圧動作を行い、前記第２のパスおよび前記第３のパスを相補的に導通して、前記誘導素子とともに昇圧動作を行うことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤのフラッシュ生成装置。
前記スイッチング回路は、
前記降圧動作を行う間は前記第３のパスを遮断し、前記昇圧動作を行う間は前記第１のパスを遮断することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤのフラッシュ生成装置。
前記第２のパスは、
前記誘導素子と前記グラウンドとの間に接続されたトランジスタを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤのフラッシュ生成装置。
前記第１のパスは、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されたトランジスタを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＥＤのフラッシュ生成装置。
前記第３のパスは、
前記第２の端子と前記第３の端子との間に接続されたダイオードを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤのフラッシュ生成装置。
ＬＥＤのフラッシュ駆動回路において、
コントロール回路と、
前記コントロール回路が出力する駆動信号によってスイッチングが制御される第１のトランジスタと、
前記コントロール回路とグラウンドとの間に接続された定電流源と、
前記第１のトランジスタの一端に設けられ、入力電源に接続するための第１の端子と、
前記第１のトランジスタの他端に設けられ、昇圧回路に接続するための第２の端子と、
第２のトランジスタのスイッチングを駆動信号により制御するための第３の端子と、
前記定電流源をＬＥＤと接続するための第４の端子と、
を備え、
一端がコンデンサに接続された誘導素子と、一端が前記誘導素子に接続され、他端がグラウンドに接続された前記第２のトランジスタとが、前記昇圧回路の一部であることを特徴とするＬＥＤのフラッシュ駆動回路。