(57)【要約】【課題】従来技術のＬＥＤ点灯装置の構成では、インダクタ等を含む昇圧回路を用いているため、回路規模が大きいという問題があった。昇圧回路は、通常インダクタ等を含むＤＣ−ＤＣコンバータまたはチャージポンプで構成される。インダクタは、昇圧回路における周波数に対応したインダクタンス値および十分な電流許容量を持つ必要があり、インダクタ素子自体の低背化および小型化には限度がある。ディスクリート部品のインダクタの使用を余儀なくされ、ＬＥＤ点灯装置の回路規模を小さくする点で障害となっていた。【解決手段】本発明のＬＥＤ点灯装置では、従来技術で使用されていた、インダクタを含む昇圧回路を使用しない。代わりに、昇圧回路の機能を、スイッチ部によって実現する。スイッチ部は、大容量コンデンサの充電時および放電時の間で、コンデンサへの充放電に関係する電流経路を切り替える。スイッチ部はインダクタを含まず、従来技術のＬＥＤ点灯装置と比べて、その回路規模を大幅に小さくできる。【選択図】図２
2014082183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を降圧する降圧回路と、
前記降圧回路が降圧した電圧を一方の端子に入力してエネルギーを充電し、前記一方の端子からＬＥＤに前記エネルギーを放電するコンデンサと、
前記エネルギーを充電するときに、前記降圧回路、前記一方の端子、前記コンデンサの他方の端子、および第１の電圧を有する第１の電圧端子の順に電流が流れるような第１の電流経路を形成し、
前記エネルギーを放電するときに、前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を有する第２の電圧端子、前記他方の端子、前記一方の端子、および前記ＬＥＤの順に電流が流れるような第２の電流経路を形成するスイッチ部と
を備えたことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記第２の電圧は、前記入力電圧であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記第１の電圧は、グラウンド電圧であることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
前記スイッチ部は、
前記他方の端子と前記第１の電圧端子との間に接続される第１のスイッチと、
前記他方の端子と前記第２の電圧端子との間に接続され、前記第１のスイッチと相補的にオンオフする第２のスイッチと
によって構成されることを特徴とする請求項２または３に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
前記スイッチ部は、
前記他方の端子と前記第１の電圧端子との間、または、前記他方の端子と前記第２の電圧端子との間を接続する３端子スイッチによって構成されることを特徴とする請求項２または３に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
前記第２の電圧は、前記降圧回路の出力電圧であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
前記第１の電圧は、グラウンド電圧であることを特徴とする請求項１または６に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
前記スイッチ部は、
前記一方の端子と前記第２の電圧端子との間に接続される第１のスイッチと、
前記他方の端子と前記第２の電圧端子との間に接続され、前記第１のスイッチと相補的にオンオフする第２のスイッチと、
前記他方の端子と前記第１の電圧端子との間に接続され、前記第２のスイッチと相補的にオンオフする第３のスイッチと
によって構成されることを特徴とする請求項６または７に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
前記スイッチ部は、
前記一方の端子と前記第２の電圧端子との間に接続される第１のスイッチと、
前記他方の端子と前記第２の電圧端子との間、または、前記他方の端子と前記第１の電圧端子との間を接続する３端子スイッチによって構成されることを特徴とする請求項６または７に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１０】
前記ＬＥＤに直列接続される電流源をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１１】
入力電圧を降圧する降圧回路およびコンデンサを少なくとも含むＬＥＤ点灯回路によってＬＥＤを点灯する方法において、
前記降圧回路、前記コンデンサの一方の端子、前記コンデンサの他方の端子、および第１の電圧を有する第１の電圧端子の順に電流が流れるような第１の電流経路を形成するステップと、
前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を有する第２の電圧端子、前記他方の端子、前記一方の端子、およびＬＥＤの順に電流が流れるような第２の電流経路を形成するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記第２の電圧は、前記入力電圧であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の電圧は、前記降圧回路の出力電圧であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の電圧は、グラウンド電圧であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ点灯装置およびＬＥＤ点灯方法に関する。より詳細には、電源から大容量コンデンサにエネルギーを充電し、充電されたエネルギーによってＬＥＤを点灯させるＬＥＤ点灯装置およびＬＥＤ点灯方法に関する。
【０００２】
近年、デジタルカメラは一般に広く浸透している。さらに、携帯電話やスマートフォンなどの各種移動通信端末機には、小型デジタルカメラを内蔵されている。このようなデジタルカメラおよび移動通信端末機用カメラなどには、夜間撮影を可能とするために十分な光量を提供するフラッシュが共に内蔵されている。フラッシュを実現するためのデバイスとしてＬＥＤが広く使用されている。
【０００３】
図１は、特許文献１に開示されている従来技術のＬＥＤ点灯装置の構成を示した図である。図１に示したＬＥＤ点灯装置１０は、デジタルカメラ等のフラッシュを生成する。本装置によって、ＬＥＤを高輝度で点灯することができる。
【０００４】
従来技術のＬＥＤ点灯装置は、入力電圧Ｖｉｎを生成する電池１に蓄えられたエネルギーを降圧回路２によって大容量コンデンサ４に充電し、大容量コンデンサ４に蓄えられたエネルギーを昇圧回路３によって昇圧する。昇圧したエネルギーを、負荷であるＬＥＤ５に供給する。ＬＥＤ５への印加電圧が閾値電圧を越えると、ＬＥＤ５が点灯する。一般に、降圧回路２および昇圧回路３は、それぞれインダクタ等を含むＤＣ−ＤＣコンバータで構成される。大容量コンデンサ４は、例えば、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静電容量値が大きなコンデンサであり、大きなエネルギーを充電できる。
【０００５】
ＬＥＤ５を高輝度で点灯するためには、ＬＥＤ５に高電圧を印加しなければならない。電池１からの入力電圧Ｖｉｎを昇圧回路２によって直接昇圧しようとすると、電池１などの入力電源の最大電流供給量を超えてしまい、ＬＥＤ５を高輝度で点灯させるだけの十分な電流量を供給できない場合がある。そこで、図１に示したような構成により、降圧回路２によって大容量コンデンサ４にエネルギーを一旦充電してから、その後、昇圧回路３によってＬＥＤへの印加電圧を昇圧した状態で、充電したエネルギーをＬＥＤ５に放電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２１７５５号公報
【発明の概要】
【０００７】
しかしながら、図１に示したＬＥＤ点灯装置の構成では、インダクタ等を含む昇圧回路３を用いているため、回路規模が大きいという問題があった。昇圧回路３は、通常インダクタ等を含むＤＣ−ＤＣコンバータまたはチャージポンプで構成される。インダクタは、昇圧回路における動作周波数に対応したインダクタンス値および十分な電流許容量を持つ必要があり、インダクタ素子自体の低背化および小型化には限度がある。また半導体ＩＣの中には、一般に、非常に小さいインダクタンス値のインダクタ素子しか集積化することができない。ディスクリート部品のインダクタの使用を余儀なくされ、ＬＥＤ点灯装置の回路規模を小さくする点で障害となっていた。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、回路規模が小さいＬＥＤ点灯装置およびＬＥＤ点灯方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、入力電圧を降圧する降圧回路と、前記降圧回路が降圧した電圧を一方の端子に入力してエネルギーを充電し、前記一方の端子からＬＥＤに前記エネルギーを放電するコンデンサと、前記エネルギーを充電するときに、前記降圧回路、前記一方の端子、前記コンデンサの他方の端子、および第１の電圧を有する第１の電圧端子の順に電流が流れるような第１の電流経路を形成し、前記エネルギーを放電するときに、前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を有する第２の電圧端子、前記他方の端子、前記一方の端子、および前記ＬＥＤの順に電流が流れるような第２の電流経路を形成するスイッチ部とを備えたことを特徴とするＬＥＤ点灯装置である。コンデンサの一方の端子は、図３、５、８、９、１１、１４のａ点に相当し、コンデンサの他方の端子は、ｂ点に相当する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１のＬＥＤ点灯装置であって、前記第２の電圧は、前記入力電圧であることを特徴とする。このＬＥＤ点灯装置は、実施例１および２を含む第１の構成に対応する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のＬＥＤ点灯装置であって、前記第１の電圧は、グラウンド電圧であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３のＬＥＤ点灯装置であって、前記スイッチ部は、前記他方の端子と前記第１の電圧端子との間に接続される第１のスイッチと、前記他方の端子と前記第２の電圧端子との間に接続され、前記第１のスイッチと相補的にオンオフする第２のスイッチとによって構成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２または３のＬＥＤ点灯装置であって、前記スイッチ部は、前記他方の端子と前記第１の電圧端子との間、または、前記他方の端子と前記第２の電圧端子との間を接続する３端子スイッチによって構成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１のＬＥＤ点灯装置であって、前記第２の電圧は、前記降圧回路の出力電圧であることを特徴とする。このＬＥＤ点灯装置は、実施例３および４を含む第２の構成に対応する。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１または６のＬＥＤ点灯装置であって、前記第１の電圧は、グラウンド電圧であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７のＬＥＤ点灯装置であって、前記スイッチ部は、前記一方の端子と前記第２の電圧端子との間に接続される第１のスイッチと、前記他方の端子と前記第２の電圧端子との間に接続され、前記第１のスイッチと相補的にオンオフする第２のスイッチと、前記他方の端子と前記第１の電圧端子との間に接続され、前記第２のスイッチと相補的にオンオフする第３のスイッチとによって構成されることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項６または７のＬＥＤ点灯装置であって、前記スイッチ部は、前記一方の端子と前記第２の電圧端子との間に接続される第１のスイッチと、前記他方の端子と前記第２の電圧端子との間、または、前記他方の端子と前記第１の電圧端子との間を接続する３端子スイッチによって構成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９いずれかのＬＥＤ点灯装置であって、前記ＬＥＤに直列接続される電流源をさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、入力電圧を降圧する降圧回路およびコンデンサを少なくとも含むＬＥＤ点灯回路によってＬＥＤを点灯する方法において、前記降圧回路、前記コンデンサの一方の端子、前記コンデンサの他方の端子、および第１の電圧を有する第１の電圧端子の順に電流が流れるような第１の電流経路を形成するステップと、前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を有する第２の電圧端子、前記他方の端子、前記一方の端子、およびＬＥＤの順に電流が流れるような第２の電流経路を形成するステップとを備えることを特徴とする方法である。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１の方法であって、前記第２の電圧は、前記入力電圧であることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１の方法であって、前記第２の電圧は、前記降圧回路の出力電圧であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１乃至１３いずれかの方法であって、前記第１の電圧は、グラウンド電圧であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＬＥＤへのエネルギーの放電を、昇圧回路を用いずに、スイッチだけで実現するため、ＬＥＤ点灯装置の回路規模を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、従来技術のＬＥＤ点灯装置の構成を示した図である。
【図２】図２は、本発明のＬＥＤ点灯装置の構成を示す概念図である。
【図３】図３は、本発明のＬＥＤ点灯装置の第１の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明のＬＥＤ点灯装置の第１の構成におけるコンデンサに関する電流経路を説明する図である。
【図５】図５は、本発明のＬＥＤ点灯装置のより具体的な実施例１の構成を示す図である。
【図６】図６は、スイッチ部の具体的な構成を示した図である。
【図７】図７は、実施例１のＬＥＤ点灯装置の降圧回路の構成を示した図である。
【図８】図８は、本発明の実施例２のＬＥＤ点灯装置の構成を示した図である。
【図９】図９は、本発明のＬＥＤ点灯装置の第２の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明のＬＥＤ点灯装置の第２の構成におけるコンデンサに関する電流経路を説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例３のＬＥＤ点灯装置の構成を示した図である。
【図１２】図１２は、実施例３のＬＥＤ点灯装置におけるスイッチ部の具体的な構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例３のＬＥＤ点灯装置における降圧回路の具体的構成を示した図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例４のＬＥＤ点灯装置の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明のＬＥＤ点灯装置では、従来技術で使用されていた、インダクタを含む昇圧回路を使用しない。代わりに、昇圧回路の機能を、スイッチ部によって実現する。スイッチ部は、大容量コンデンサの充電時および放電時の間で、コンデンサへの充放電に関係する電流経路を切り替える。スイッチ部は、インダクタを含まず、従来技術のＬＥＤ点灯装置とくらべて、大幅に回路規模を小さくできる。最初に、本発明の基本的な概念を説明する。
【００２６】
図２は、本発明のＬＥＤ点灯装置の基本構成を示す概念図である。本発明のＬＥＤ点灯装置２０は、電池１などから供給される入力電圧Ｖｉｎを降圧する降圧回路２と、一方の端子（ａ点）が降圧回路２の出力およびＬＥＤ５に結合されるコンデンサ４と、スイッチ部６とを備えている。
【００２７】
降圧回路２が降圧した電圧は、コンデンサ４の一方の端子に入力されてエネルギーを充電し、同じく一方の端子からＬＥＤ５へエネルギーが放電される。
【００２８】
スイッチ部６は、コンデンサ４の一方の端子、コンデンサ４の他方の端子、第１の電圧端子および第２の電圧端子ならびに降圧回路２の出力に接続されている。
【００２９】
スイッチ部６は、エネルギーを充電するときに、降圧回路２、コンデンサ４の一方の端子、コンデンサ４の他方の端子、および第１の電圧を有する第１の電圧端子の順に電流が流れるような第１の電流経路を形成する。また、エネルギーを放電するときに、第１の電圧よりも高い第２の電圧を有する第２の電圧端子、コンデンサ４の他方の端子、コンデンサ４の一方の端子、およびＬＥＤの順に電流が流れるような第２の電流経路を形成する。
【００３０】
上述のように、本発明のＬＥＤ点灯装置は、スイッチ部６により電流経路を切り替えることだけによって、コンデンサ４へエネルギーを充電する動作、および、ＬＥＤ５への印加電圧であるＶｏｕｔ値を上昇させてＬＥＤ５へエネルギーを放電する動作を実現している。つまり、ＬＥＤを点灯するためのエネルギーのＬＥＤへの放電を、インダクタを含む昇圧回路を用いずに、スイッチ部だけによって実現している。
【００３１】
図２に示すように、本発明のＬＥＤ点灯装置は、インダクタを含まないスイッチ部だけによって、昇圧回路の機能を実現しているため、従来技術のＬＥＤ点灯装置と比べて回路規模を小さく抑えることができる。以下、スイッチ部６の構成をより具体化した形態について、詳細に説明をする。
【００３２】
１．本発明のＬＥＤ点灯装置の第１の構成
図３は、本発明のＬＥＤ点灯装置のより具体的な第１の構成を示す図であり、図２のＬＥＤ点灯装置にけるスイッチ部の構成をより具体化したものである。本発明のＬＥＤ点灯装置３０は、電池１などから供給される入力電圧Ｖｉｎを降圧する降圧回路２と、一方の端子（ａ点）が降圧回路２の出力およびＬＥＤ５に結合されるコンデンサ４と、スイッチ部６とを備えている。特に、スイッチ部６は、図２における第２の電圧端子が入力電圧Ｖｉｎの入力端子となり、降圧回路２の出力とコンデンサ４の一方の端子が導通したものとなっている。
【００３３】
スイッチ部６は、入力電圧Ｖｉｎの入力端子と、コンデンサ４の他方の端子（ｂ点）である低電圧側ノードＶＢと、グラウンド端子とに接続されている。コンデンサ４の一方の端子（ａ点）である高電圧側ノードおよびＬＥＤ５との間には、電流源７が接続されている。電流源７は、コンデンサ４に充電されたエネルギーをＬＥＤ５に放電するときに、ＬＥＤ５に安定した電流を供給するためのものである。特にカメラのフラッシュ等の高輝度の光を生成するときに、ＬＥＤ５に安定した電流を供給することができるため、ＬＥＤ５に電流源７が直列接続されていることが好ましい。ただし、ＬＥＤ５に対して高電圧が掛かれば高輝度な光を得ることができるので、電流源７が無い場合でも動作できる。上述のスイッチ部６によって形成される電流経路について、次に説明する。
【００３４】
図４は、本発明のＬＥＤ点灯装置の第１の構成におけるコンデンサに関する電流経路を説明する図である。図４の（ａ）はコンデンサの充電時の電流経路を説明する図であり、（ｂ）はコンデンサの放電時の電流経路を説明する図である。図４の（ａ）を参照すれば、スイッチ部６は、コンデンサ４を充電する時、降圧回路２、コンデンサ４の一方の端子（ａ点）、コンデンサＣの他方の端子（ｂ点）、およびグラウンド電圧（第１の電圧）を有するグラウンド端子（第１の電圧端子）の順に電流が流れるような電流経路４１を形成して、コンデンサ４にエネルギーを充電する。一方、図４の（ｂ）を参照すれば、コンデンサ４を放電する時、スイッチ部は、グラウンド電圧よりも高い入力電圧Ｖｉｎ（第２の電圧）を有する入力端子（第２の電圧端子）、コンデンサ４の他方の端子（ｂ点）、コンデンサ４の一方の端子（ａ点）、およびＬＥＤ５の順に電流が流れるような電流経路４２を形成して、ＬＥＤ５にエネルギーを放電する。
【００３５】
より具体的には、コンデンサ４にエネルギーを充電するときには、スイッチ部６は、ＶＢ点（ＶＢノード）をグラウンドに接続する。そして、降圧回路２が入力電圧Ｖｉｎを降圧してコンデンサ４を充電する。
【００３６】
コンデンサ４に充電されたエネルギーをＬＥＤ５に放電するときには、スイッチ部６は、ＶＢ点をグラウンドから切り離して、電池１からの入力電圧Ｖｉｎの入力端子に接続する。このとき、ＶＢ点の電圧はＶｉｎとなり、ＬＥＤへの印加電圧である出力電圧Ｖｏｕｔは、充電時の電圧に対して持ち上がる。そして、Ｖｉｎのエネルギーおよびコンデンサ４に充電されたエネルギーが、ＬＥＤ５に放電されて、ＬＥＤ５が点灯する。
【００３７】
上述のように、本発明のＬＥＤ点灯装置の第１の構成は、スイッチ部６による電流経路を切り替えることだけによって、コンデンサ４へエネルギーを充電する動作、および、ＬＥＤ５への印加電圧であるＶｏｕｔ値を上昇させてＬＥＤ５へエネルギーを放電する動作を実現している。つまり、ＬＥＤを点灯するためのエネルギーのＬＥＤへの放電を、インダクタを含む昇圧回路を用いずに、スイッチ部だけによって実現している。
【００３８】
したがって、本発明のＬＥＤ点灯装置の第１の構成は、昇圧回路の機能を、インダクタを含まないスイッチ部だけによって実現しているため、従来技術のＬＥＤ点灯装置と比べて回路規模を小さく抑えることができる。
【００３９】
また、本発明のＬＥＤ点灯装置の第１の構成では、スイッチ部が放電時の電流経路を形成した時点で、出力電圧が入力電圧よりも十分高くなり、エネルギーがＬＥＤに放電されるため、直ちにＬＥＤを点灯することができる。これに対し、従来技術のＬＥＤ点灯装置は、コンデンサに蓄えられたエネルギーを昇圧するのに時間を要するため、直ちにＬＥＤを点灯することができない。
【００４０】
スイッチ部６は、充電時にＶＢ点をグラウンド（０Ｖ）とは異なる電圧を有する端子に接続し、放電時にＶＢ点を電池からの入力電圧Ｖｉｎとは異なる電圧を有する端子に接続しても良い。このとき、充電時にＶＢ点を接続する端子の電圧よりも、放電時にＶＢ点を接続する端子の電圧が高ければ、放電時に、ＬＥＤへの印加電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させてＬＥＤを点灯できる。好ましくは、充電時のＶＢ点の電圧をグラウンド電圧に、および、放電時のＶＢ点の電圧を入力電圧Ｖｉｎにすれば、別途新たな電圧端子を備える必要がない。このため、既存の電圧を共通して利用することによって、回路規模を小さくできる。以下、本発明のＬＥＤ点灯装置の第１の構成のさらに具体的な実施例について説明をする。
【実施例１】
【００４１】
図５は、本発明のＬＥＤ点灯装置のより具体的な実施例１の構成を示す図である。本実施例のＬＥＤ点灯装置５０では、電池１などの入力電源から出力される入力電圧Ｖｉｎを降圧する降圧回路２と、降圧回路２の出力に一方の端子（ａ点）が接続され、他方の端子（ｂ点）の電圧ＶＢを降圧回路２にフィードバックするように接続されたコンデンサ４と、スイッチ部５１と、スイッチ部５１中のスイッチを切り替える制御信号ＣＯＮＴ１、ＣＯＮＴ２を発生するロジック回路５２を備えている。スイッチ部５１は、入力電圧Ｖｉｎ、コンデンサ４の他方の端子（ｂ点）およびグラウンドに接続されている。
【００４２】
コンデンサ４の一方の端子（ａ点）およびグラウンドの間には、電流源７とＬＥＤ５が直列接続されている。コンデンサ４は、例えば電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）、スーパーコンデンサなどの大容量コンデンサとすることができる。大容量コンデンサを用いることによって、フラッシュを生成するのに必要なエネルギーを十分に蓄えることができる。ロジック回路５２は、周知のゲート回路によって構成できる。
【００４３】
図６は、本実施例のＬＥＤ点灯装置のスイッチ部の具体的な構成例を示す図である。スイッチ部６０は、入力電圧Ｖｉｎの入力端子とコンデンサの他方の端子（ｂ点）との間に接続された第１のスイッチ（ＳＷ１）６１と、コンデンサの他方の端子（ｂ点）とグラウンドとの間に接続された第２のスイッチ（ＳＷ２）６２とで構成される。第１のスイッチ６１および第２のスイッチ６２には、それぞれ制御信号ＣＯＮＴ１およびＣＯＮＴ２が入力される。ロジック回路５２から、スイッチ部５１中の第１のスイッチ６１のオンオフを制御する制御信号ＣＯＮＴ１と、第２のスイッチ６２のオンオフを制御する制御信号ＣＯＮＴ２が入力される。制御信号ＣＯＮＴ１および制御信号ＣＯＮＴ２は、互いに逆極性の信号であり、第１のスイッチ６１および第２のスイッチ６２を相補的にオンオフする信号である。
【００４４】
本実施例のＬＥＤ点灯装置でも、図４で説明したのと同様の動作によって、コンデンサの充電時および放電時で、コンデンサの充放電に関して異なる電流経路が形成される。充電時には、スイッチ部５１は、降圧回路２からコンデンサ４を介してグラウンド端子へ至る電流経路を形成して、コンデンサＣにエネルギーを充電する。放電時には、グラウンド電圧よりも高い電圧値を持つ、入力電圧Ｖｉｎの入力端子からコンデンサ４を介してＬＥＤ５へ至る電流経路を形成して、ＬＥＤにエネルギーを放電することができる。
【００４５】
図７は、本実施例のＬＥＤ点灯装置の降圧回路の構成例を示した図である。降圧回路７０は、スイッチ（ＳＷ３）７１、ダイオード７３、インダクタ７２、三角波発生器７６、比較器７４、エラーアンプ７５および電圧源Ｖｒｅｆ７７を備えている。スイッチ７１は、Ｖｉｎ入力端子とダイオード７３のカソードとの間に接続される。ダイオード７３は、アノードがグラウンドに接続され、カソードがインダクタ７２の一方の端子に接続される。インダクタ７２の他方の端子は出力端子Ｖｏｕｔ、すなわちコンデンサ４の一方（ａ点）の端子に接続される。
【００４６】
エラーアンプ７５には、コンデンサ４の他方の端子（ｂ点）の電圧ＶＢと、電圧源７７が生成する基準電圧Ｖｒｅｆとが入力され、これらの２つの電圧の差に応じた誤差電圧を出力する。基準電圧Ｖｒｅｆは、コンデンサＣの充電時に、コンデンサＣに流れる電流が所定の電流値となるように制御するための電圧であり、所定の電流に応じた電圧である。
【００４７】
充電時には、スイッチ部６０の第２のスイッチ（ＳＷ２）６２を経由して電流が流れ、第２のスイッチ６２の両端には電圧ＶＢが発生する。この電圧ＶＢは、第２のスイッチ６２のオン抵抗と第２のスイッチ６２に流れる電流に依存する。電圧ＶＢを降圧回路７０への帰還電圧として利用して、電圧ＶＢが基準電圧Ｖｒｅｆと一致するように、フィードバック制御することで、コンデンサ４に流れる電流を所定の電流値にすることができる。比較器７４は、エラーアンプ７５の出力と、三角波発生器７６が出力する三角波とを比較して、スイッチ（ＳＷ３）７１を間欠的にオンオフするＰＷＭ信号を出力する。
【００４８】
大容量コンデンサ４へ定電流で充電するため、ＶＢ端子の電圧を一定にする必要ある。このために、エラーアンプ７５によってＶＢ端子の電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ電圧と比較し、誤差出力を得る。さらにエラーアンプ７５からの誤差出力と、三角波発生器７６によって生成した三角波信号と比較し、その比較出力によりスイッチ（ＳＷ３）７１のオンオフを制御する。スイッチ７１のオンオフのデューティを変化させることによって、Ｖｏｕｔの電圧を制御する。
【００４９】
具体的な動作例として、充電電流が少なくなる場合を考える。このときは、ＶＢ点の電位は下がり、電圧ＶＢ ＜ 基準電圧Ｖｒｅｆとなる。ＶＢ点がエラーアンプ７５の反転端子に入力されているとすると、エラーアンプ７５の出力は高くなる。そして、比較器７４の出力がハイ（Ｈ）となる時間が長くなり、スイッチ（ＳＷ３）７１のオン時間が長くなる。これにより、Ｖｉｎ入力端子、スイッチ（ＳＷ３）７１、インダクタ７２、出力電圧Ｖｏｕｔへの電流パスが形成される時間がより長くなり、Ｖｏｕｔ電圧を上げることとなる。Ｖｏｕｔ電圧を上げることより、充電電流が増加して、ＶＢ点の電位も上がり、フィードバック制御が達成されることとなる。
【００５０】
一方、充電電流が多くなる場合を考える。このときは、ＶＢ点の電位は上がり、電圧ＶＢ ＞ 基準電圧Ｖｒｅｆとなり、エラーアンプ７５の出力は低くなる。そして、比較器７４の出力がロー（Ｌ）となる時間が長くなり、スイッチ（ＳＷ３）７１のオフ時間が長くなる。これにより、ＧＮＤ、インダクタ７２、出力Ｖｏｕｔへの電流パスが形成される時間がより長くなり、Ｖｏｕｔ電圧を下げることとなる。Ｖｏｕｔ電圧を下げることより、充電電流が減少して、ＶＢ点の電位も下がり、フィードバック制御が達成されることとなる。
【００５１】
上記のいずれかの動作によって、スイッチ（ＳＷ３）７１のオンオフのデューティを制御でき、Ｖｉｎ端子の電圧を降圧しながら、定電流で大容量コンデンサ４へ充電することができる。
【００５２】
本実施形態のＬＥＤ点灯装置５０の動作についてさらに説明する。まず、コンデンサ４にエネルギーを充電するときには、制御電圧ＣＯＮＴ１＝０、制御電圧ＣＯＮＴ２＝１とする。ただし、第１のスイッチ（ＳＷ１）６１および第２のスイッチ（ＳＷ２）６２は、それぞれ０（ロー）が入力されるとオフとなり、１（ハイ）が入力されるとオンとなるものとする。このとき、第１のスイッチ（ＳＷ１）６１がオフとなり、第２のスイッチ（ＳＷ２）６２がオンとなる。図５のＶＢ点は第２のスイッチ（ＳＷ２）６２によってグラウンドと繋がれることとなり、降圧回路２によって降圧された電圧がコンデンサ４に印加されて、エネルギーがコンデンサ４に充電される。
【００５３】
このとき形成される電流経路は、Ｖｉｎ入力端子から、降圧回路２、大容量コンデンサ４、ＶＢ点、第２のスイッチ（ＳＷ２）６２を経てグラウンドに至る経路となる。
【００５４】
次に、コンデンサ４からエネルギーをＬＥＤに放電するときには、制御電圧ＣＯＮＴ１＝１、制御電圧ＣＯＮＴ２＝０とする。このとき、第１のスイッチ（ＳＷ１）６１がオンとなり、第２のスイッチ（ＳＷ２）６２がオフとなる。コンデンサ４の他方（ｂ点）の端子は第２のスイッチ（ＳＷ２）６２がオフすることよってグラウンドと切り離され、第１のスイッチ（ＳＷ１）６１がオンすることより入力電圧Ｖｉｎと繋がることになる。入力電圧Ｖｉｎと大容量コンデンサ４の他方の端子（ｂ点）とを繋ぐことにより、次式の関係が成り立つ。
Ｖｏｕｔ電圧  ＝  入力電圧Ｖｉｎ  ＋  コンデンサ両端電圧      式（１）
上式より、Ｖｏｕｔの電圧はＶｉｎより十分高くなり、ＬＥＤの闘値を越えることが可能となる。電流源７によって所定の電流値でＬＥＤを点灯することができる。上述の動作によって、ＬＥＤへ供給される出力電圧Ｖｏｕｔは充電時の電圧よりも高くなり、電流源７が動作できる電圧となり、Ｖｉｎのエネルギーおよび大容量コンデンサ４に蓄えているエネルギーをＬＥＤ５に放出する。
【００５５】
放電時に形成される電流経路は、Ｖｉｎ入力端子から、第１のスイッチ（ＳＷ１）６１、ＶＢ点、大容量コンデンサ４、電流源７およびＬＥＤ５を経てグラウンドに至る経路となる。
【００５６】
本発明のＬＥＤ点灯装置の上述の充電時および放電時の一連の動作は、ＬＥＤ点灯装置におけるＬＥＤ点灯方法としても記述することができる。すなわち、入力電圧Ｖｉｎを降圧する降圧回路およびコンデンサを少なくとも含むＬＥＤ点灯回路によってＬＥＤを点灯する方法において、以下の２つのステップからなる。すなわち、前記降圧回路、前記コンデンサの一方の端子（ａ点）、前記コンデンサの他方の端子（ｂ点）、および第１の電圧を有する第１の電圧端子の順に電流が流れるような第１の電流経路を形成するステップと、前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を有する第２の電圧端子、前記他方の端子、前記一方の端子、およびＬＥＤの順に電流が流れるような第２の電流経路を形成するステップとを備えることを特徴とする方法である。ここで、第２の電圧は、前記入力電圧であり、第１の電圧は、グラウンド電圧とすることができる。
【００５７】
以上説明をした構成および動作により、本実施形態のＬＥＤ点灯装置５０は、エネルギーのＬＥＤへの放電を、インダクタを含む昇圧回路を用いずに、スイッチだけで実現することができる。インダクタを必要としないため、昇圧回路の回路規模を小さく抑えることができる。
【００５８】
また、本実施例のＬＥＤ点灯装置５０は、スイッチ部が放電時の電流経路を形成した時点で、出力電圧が入力電圧よりも十分高くなり、エネルギーがＬＥＤに放電されるため、直ちにＬＥＤを点灯することができる。
【実施例２】
【００５９】
図８は、本発明の実施例２のＬＥＤ点灯装置の構成を示す図である。本実施例のＬＥＤ点灯装置８０では、電池１などの入力電源からの入力電圧Ｖｉｎを降圧する降圧回路２と、降圧回路２の出力に一方の端子（ａ点）が接続され、他方の端子（ｂ点）の電圧ＶＢを降圧回路にフィードバックするように接続されたコンデンサ４と、入力電源とコンデンサ４の他方の端子（ｂ点）との間またはコンデンサ４の他方の端子（ｂ点）とグラウンドとの間を接続する三端子スイッチ８１と、三端子スイッチ８１を切り替える制御信号ＣＯＮＴを発生するロジック回路８２とを備えている。
【００６０】
さらに、コンデンサ４の一方の端子（ａ点）とグラウンドとの間には、電流源７とＬＥＤ５が直列接続されている。コンデンサ４は、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）、スーパーコンデンサなどの大容量コンデンサとすることができる。大容量コンデンサを用いることによって、カメラのフラッシュを生成するのに必要なエネルギーを簡単に蓄えることができる。ロジック回路８２は、周知のゲート回路によって構成できる。
【００６１】
本実施例のＬＥＤ点灯装置は、実施例１のＬＥＤ点灯装置と比べてスイッチ部の構成に差異があるだけで、概ね実施例１と同様に以下のように動作する。コンデンサへの充電時は、制御信号ＣＯＮＴ＝０となり、ＶＢ点はグラウンドに接続されて、大容量コンデンサ４へエネルギーの充電を行う。このときの電流経路は、Ｖｉｎ入力端子から、降圧回路２、大容量コンデンサ４、ＶＢ点、三端子スイッチ８１を経て、グラウンドに至る経路となる。一方、コンデンサから放電時は、制御信号ＣＯＮＴ＝１となり、ＶＢ点は入力電圧Ｖｉｎと接続されて、Ｖｉｎから大容量コンデンサ４を経由し、ＬＥＤへエネルギーの放電を行う。そして、ＬＥＤは、点灯する。このときの電流経路は、Ｖｉｎ入力端子から、三端子スイッチ８１、ＶＢ点、大容量コンデンサ４および電流源７を経て、ＬＥＤ７に至る経路となる。
【００６２】
本実施形例のＬＥＤ点灯装置は、充電時の電流パスと放電時の電流パスとを切り替えるスイッチ部として、実施例１のようにスイッチを２つ設けることなく、１つの３端子スイッチ８１のみで実現しているため、極めて構成が簡易である。本実施例でも、エネルギーのＬＥＤへの放電を、インダクタを含む昇圧回路を用いずに、３端子スイッチだけで実現することができる。インダクタを必要としないため、昇圧回路の回路規模を小さく抑えることができる。
【００６３】
また、本実施例のＬＥＤ点灯装置も、スイッチ部が放電時の電流経路を形成した時点で、出力電圧が入力電圧よりも十分高くなり、エネルギーがＬＥＤに放電されるため、直ちにＬＥＤを点灯することができる。
【００６４】
２．本発明のＬＥＤ点灯装置の第２の構成
次に、図３に示した第１の構成とは異なるスイッチ回路および周辺の構成による、本発明のＬＥＤ点灯装置のより具体的な第２の構成について説明する。第２の構成は、コンデンサＣからＬＥＤへ放電する時にも、降圧回路が動作している点で、降圧回路がバイパスされる第１の構成と大きく相違している。
【００６５】
図９は、本発明のＬＥＤ点灯装置のより具体的な第２の構成を示す図である。図２のＬＥＤ点灯装置のスイッチ部およびその周辺の構成をより具体化した別の構成例を示すものである。本発明のＬＥＤ点灯装置は、電池１などから供給される入力電圧Ｖｉｎを降圧する降圧回路２と、一方の端子（ａ点）がＬＥＤ５に結合されるコンデンサ４と、スイッチ部６とを備えている。本構成のスイッチ部６は、図２における第２の電圧端子が降圧回路の出力に一致する構成としたものである。
【００６６】
スイッチ部６は、降圧回路２の出力と、コンデンサ４の一方の端子（ａ点）および他方の端子（ｂ点）と、グラウンドに接続されている。コンデンサ４の一方の端子（ａ点）である高電圧側ノードおよび電流源７との間には、ＬＥＤ５が接続されている。電流源７は、コンデンサ４に充電されたエネルギーをＬＥＤ５に放電するときに、ＬＥＤ５に安定した電流を供給するためのものである。特にカメラのフラッシュ等の高輝度の光を生成するときに、ＬＥＤ５に安定した電流を供給することができるため、ＬＥＤ５に電流源７が直列接続されていることが好ましい。ただし、ＬＥＤ５に対して高電圧が掛かれば高輝度な光を得ることができるので、電流源７が無い場合でも動作できる。次に、上述のスイッチ部６によって形成される電流経路について説明する。
【００６７】
図１０は、本発明のＬＥＤ点灯装置の第２の構成におけるコンデンサに関する電流経路を説明する図である。図１０の（ａ）はコンデンサの充電時の電流経路を説明する図であり、（ｂ）はコンデンサの放電時の電流経路を説明する図である。図１０の（ａ）を参照すれば、スイッチ部６は、コンデンサ４を充電する時、降圧回路２、コンデンサ４の一方の端子（ａ点）、コンデンサＣの他方の端子（ｂ点）、およびグラウンド電圧（第１の電圧）を有するグラウンド端子（第１の電圧端子）の順に電流が流れるような電流経路１０１を形成して、コンデンサ４にエネルギーを充電する。一方、図１０の（ｂ）を参照すれば、コンデンサ４を放電する時、スイッチ部６は、グラウンド電圧よりも高い電圧（第２の電圧）を有する降圧回路２の出力（第２の電圧端子）、コンデンサ４の他方の端子（ｂ点）、コンデンサ４の一方の端子（ａ点）、およびＬＥＤ５の順に電流が流れるような電流経路１０２を形成して、ＬＥＤ５にエネルギーを放電する。
【００６８】
より具体的には、コンデンサ４にエネルギーを充電するときには、スイッチ部６は、ａ点を降圧回路６の出力に接続し、ｂ点をグラウンドに接続する。そして、降圧回路２が入力電圧Ｖｉｎを降圧してコンデンサ４を充電する。
【００６９】
コンデンサ４に充電されたエネルギーをＬＥＤ５に放電するときには、スイッチ部６は、ａ点を降圧回路６の出力から切り離し、ｂ点をグラウンドから切り離す。さらに、ｂ点を降圧回路６の出力に接続する。このとき、ｂ点の電圧は充電時のグラウンド電位よりも高くなり、ＬＥＤ５への印加電圧である出力電圧Ｖｏｕｔも、充電時の電圧に対して持ち上がる。そして、Ｖｉｎのエネルギーおよびコンデンサ４に充電されたエネルギーが、ＬＥＤ５に放電されて、ＬＥＤ５が点灯する。
【００７０】
上述のように、本発明のＬＥＤ点灯装置の第２の構成は、スイッチ部６による電流経路を切り替えることだけによって、コンデンサ４へエネルギーを充電する動作、および、ＬＥＤ５への印加電圧であるＶｏｕｔ値を上昇させてＬＥＤ５へエネルギーを放電する動作を実現している。つまり、ＬＥＤを点灯するためのエネルギーのＬＥＤへの放電を、インダクタを含む昇圧回路を用いずに、スイッチ部だけによって実現している。
【００７１】
したがって、本発明のＬＥＤ点灯装置の第２の構成は、昇圧回路の機能を、インダクタを含まないスイッチ部６だけによって実現しているため、従来技術のＬＥＤ点灯装置と比べて回路規模を小さく抑えることができる。
【００７２】
また、本発明のＬＥＤ点灯装置の第２の構成では、スイッチ部が放電時の電流経路を形成した時点で、出力電圧が入力電圧よりも十分高くなり、エネルギーがＬＥＤに放電されるため、直ちにＬＥＤを点灯することができる。これに対し、従来技術のＬＥＤ点灯装置は、コンデンサに蓄えられたエネルギーを昇圧するのに時間を要するため、直ちにＬＥＤを点灯することができない。
【００７３】
スイッチ部６は、充電時にＶＢ点をグラウンド（０Ｖ）とは異なる電圧を有する端子に接続し、放電時にＶＢ点を電池からの入力電圧Ｖｉｎとは異なる電圧を有する端子に接続しても良い。このとき、充電時にＶＢ点を接続する端子の電圧よりも、放電時にＶＢ点を接続する端子の電圧が高ければ、放電時に、ＬＥＤへの印加電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させてＬＥＤを点灯できる。好ましくは、充電時のＶＢ点の電圧をグラウンド電圧に、および、放電時のＶＢ点の電圧を降圧回路の出力電圧とすれば、別途新たな電圧端子を備える必要がない。このため、既存の電圧を共通して利用することによって、回路規模を小さくできる。以下、本発明のＬＥＤ点灯装置の第２の構成のさらに具体的な実施例について説明をする。
【実施例３】
【００７４】
図１１は、本発明の実施例３のＬＥＤ点灯装置の構成を示した図である。本実施例では、入力電源１が出力する入力電圧Ｖｉｎを入力して、入力電圧Ｖｉｎを降圧する降圧回路２と、降圧回路２よりエネルギーを充電し、充電したエネルギーをＬＥＤ５に放電する大容量コンデンサ４と、エネルギーを充電するときに、ａ点および降圧回路２の出力の間、ｂ点およびグラウンドの間を接続し、エネルギーを放電するときに、ａ点および降圧回路２の出力の間ならびにｂ点およびグラウンドの間を切り離し、さらにｂ点を降圧回路２の出力に接続するスイッチ部６と、スイッチ部６の中のスイッチを切り替える制御信号ＣＯＮＴ１およびＣＯＮＴ２を発生するロジック回路１１１を備えている。さらに、グラウンドとＬＥＤ５のカソード端子との間には、電流源７が接続されている。また、コンデンサ４は、電気二重層コンデンサ、スーパーコンデンサ、リチウムキャパシタなどの大容量コンデンサである。大容量コンデンサを用いることによって、フラッシュを生成するのに必要なエネルギーを簡単に蓄えることができる。ロジック回路１１１は、周知のゲート回路によって構成できる。
【００７５】
図１２は、本発明の実施例３のＬＥＤ点灯装置におけるスイッチ部の具体的な構成を示す図である。以下の説明では、括弧（）内に、図１２におけるスイッチ部１２０の各端子名を示している。スイッチ部１２０は、入力端子（ＤＣＤＣｏｕｔ）とコンデンサ４の一方の端子（Ｖｏｕｔ）との間に接続された第１のスイッチ（ＳＷ１）と、入力端子とコンデンサ４の他方の端子（ＶＡ）との間に接続された第２のスイッチ（ＳＷ２）と、コンデンサ４の他方の端子（ＶＡ）とグラウンド（ＧＮＤ）との間に接続された第３のスイッチ（ＳＷ３）で構成される。ＳＷ１およびＳＷ３は制御信号ＣＯＮＴ１によって制御され、ＳＷ２は制御信号ＣＯＮＴ２によって制御される。図１１に示したロジック回路１１１から、スイッチ部１２０のＳＷ１およびＳＷ３のオンオフを制御する制御信号ＣＯＮＴ１、ならびに、ＳＷ２のオンオフを制御する制御信号ＣＯＮＴ２が入力される。制御信号ＣＯＮＴ１および制御信号ＣＯＮＴ２は、お互いに逆極性の信号であり、ＳＷ１およびＳＷ３が同時に連動してオンオフされる。またＳＷ２は、ＳＷ１およびＳＷ３と相補的にオンオフされる。
【００７６】
上述の構成によって、スイッチ部１２０は、図１０の（ａ）に示したように、降圧回路２の出力（ＤＣＤＣｏｕｔ）からコンデンサ４の一方の端子（ａ点）、コンデンサ４の他方の端子（ｂ点）を経てグラウンドに至る電流経路１０１を形成し、コンデンサ４にエネルギーを充電する。また、図１０の（ｂ）に示したように、降圧回路２の出力（ＤＣＤＣｏｕｔ）からコンデンサ４の他方の端子（ｂ点）、コンデンサ４の一方の端子（ａ点）を経てＬＥＤ５に至る電流経路１０２を形成し、コンデンサ４からＬＥＤ５へエネルギーを放電することができる。
【００７７】
図１３は、本発明の実施例３のＬＥＤ点灯装置における降圧回路の具体的な構成を示した図である。降圧回路１３０は、第４のスイッチ７１（ＳＷ４）、ダイオード７３、インダクタ７２、三角波発生器７６、比較器７４、エラーアンプ７５、電圧源Ｖｒｅｆ７７、セレクター回路７８を備えている。
【００７８】
スイッチＳＷ４（７１）は、入力端子（Ｖｉｎ）とダイオード７３のカソード端子との間に接続される。ダイオード７３は、アノード端子がグラウンドに接続され、カソード端子がインダクタ７２の一方の端子に接続される。インダクタ７２の他方の端子は出力端子（ＤＣＤＣｏｕｔ）であり、この出力端子はコンデンサ４の一方の端子（ａ点）とＬＥＤ５のアノード端子に接続される。エラーアンプ７５の一方の入力には、セレクター回路７８の出力が接続される。セレクター回路７８の一方の入力端子（ＶＡ）は、コンデンサ４の他方の端子（ｂ点）に接続される。セレクター回路７８の他方の入力端子（ＶＢ）は、ＬＥＤ５のカソード端子および電流源７に接続される。エラーアンプ７５の他方の入力には、電圧源Ｖｒｅｆ７７が接続される。エラーアンプ７５は、コンデンサ４の他方の端子の電圧ＶＡまたはＬＥＤ５を駆動する電流源７の電圧ＶＢと、基準電圧Ｖｒｅｆとの差に応じた誤差電圧を生成する。
【００７９】
ここで、基準電圧Ｖｒｅｆは、コンデンサ４を充電する時にコンデンサ４に流れる電流が所定の電流値となるように制御するための基準電圧となり、また、ＬＥＤを点灯する時にＬＥＤに流れる電流が所定の電流値となるように制御するための基準電圧ともなる。図１２を再び参照すれば、充電時には、ＳＷ３に電流が流れ、ＳＷ３の両端には電圧ＶＡが発生する。この電圧ＶＡは、ＳＷ３のオン抵抗およびＳＷ３に流れる電流に依存するため、ＶＡがＶｒｅｆと一致するように、フィードバック制御することで、コンデンサ４に流れる電流を所定の電流値にするこができる。
【００８０】
また、放電時すなわちＬＥＤ５を点灯する時には、電流源７に電流が流れ、電流源７の両端には電圧ＶＢが発生する。この電圧ＶＢは、電流源７を流れる電流に依存するため、ＶＢがＶｒｅｆと一致するように、フィードバック制御することで、ＬＥＤに流れる電流を所定の電流値にすることができる。比較器７４は、エラーアンプ７５の出力と、三角発生器７６が出力する三角波とを比較して、ＳＷ４を間欠的にオンオフするＰＷＭ信号を出力する。
【００８１】
つまり、大容量コンデンサ４へ定電流で充電するため、ＶＡ端子の電圧を一定にする必要があり、エラーアンプ７５によってＶＡ端子の電圧と内部設定したＶｒｅｆ電圧とを比較する。エラーアンプ７５の比較出力と、三角発生器７６より生成した三角波と比較し、その比較出力によりＳＷ４のオンオフを制御することで、Ｖｏｕｔ(ＤＣＤＣＯｕｔ)の電圧を制御する。また、ＬＥＤ５を定電流で点灯するため、ＶＢ端子の電圧を一定にする必要があり、エラーアンプ７５によってＶＢ端子の電圧と内部設定したＶｒｅｆ電圧とを比較する。エラーアンプ７５の比較出力と、三角発生器より生成した三角波と比較し、その比較出力によりＳＷ４のオンオフを制御することで、Ｖｏｕｔ(ＤＣＤＣｏｕｔ)の電圧を制御する。次に、降圧回路１３０のより具体的な動作について説明する。
【００８２】
（１）充電時の動作
コンデンサ４に充電する動作の場合、充電電流が少なくなると、ＶＡ電圧＜設定したＶｒｅｆ電圧の状態が生じる。このとき、エラーアンプ７５の出力は高くなり、比較器７４の出力がハイ（Ｈ）となる時間が長くなって、ＳＷ４のオン時間が長くなる。これによって、ＶｉｎからＳＷ４、インダクタ７２、スイッチ部１２０を経由して出力電圧Ｖｏｕｔに至る電流パスが形成される時間は長くなり、Ｖｏｕｔ電圧を上げることになる。Ｖｏｕｔ電圧が上がることによって、ＶＡの電圧も上昇する。
【００８３】
逆に、充電電流が多くなると、ＶＡ電圧＞設定したＶｒｅｆ電圧 の状態が生じる。このとき、エラーアンプ７５の出力が低くなり、比較器７４の出力がロー（Ｌ）となる時間が長くなり、ＳＷ４のオフ時間が長くなる。これによって、ＧＮＤからダイオード７３を経由してインダクタ７２、出力Ｖｏｕｔに至る電流パスが形成される時間は長くなり、Ｖｏｕｔ電圧を下げることになる。Ｖｏｕｔ電圧が下がることによって、ＶＡの電圧も下降する。上記の２つの動作によって、大容量コンデンサ４へ定電流で充電が行われる。
【００８４】
（２）放電時の動作
コンデンサ４を放電しＬＥＤ５を点灯する動作の場合、点灯電流が少なくなると、ＶＢ電圧＜設定したＶｒｅｆ電圧 の状態が生じる。このとき、エラーアンプ７５の出力が高くなり、比較器７４の出力がハイ（Ｈ）となる時間が長くなって、ＳＷ４のオン時間が長くなる。これによって、ＶｉｎからＳＷ４、インダクタ７２、スイッチ部１２０を経由して出力電圧Ｖｏｕｔに至る電流パスが形成される時間は長くなり、Ｖｏｕｔ電圧を上げることになる。Ｖｏｕｔ電圧が上がることによって、ＶＢの電圧も上昇する。
【００８５】
逆に、点灯電流が多くなると、ＶＢ電圧＞設定したＶｒｅｆ電圧 の状態が生じる。このとき、エラーアンプ７５の出力が低くなり、比較器７４の出力がロー（Ｌ）となる時間が長くなって、ＳＷ４のオフ時間が長くなる。これによって、ＧＮＤからダイオード７３を経由してインダクタ７２、出力Ｖｏｕｔに至る電流パスが形成される時間は長くなり、Ｖｏｕｔ電圧を下げることになる。Ｖｏｕｔ電圧が下がることによって、ＶＢの電圧も下降する。上記の２つの動作を交互に繰り返すことによって、降圧回路１３０は、ＳＷ４のオンオフのデューティを制御可能となる。
【００８６】
上述の（１）充電時の動作および（２）放電時の動作で説明した降圧回路１３０ならびにスイッチ部１２０の動作により、Ｖｉｎ端子の電圧を降圧しながら、定電流で大容量コンデンサ４へ充電すること、および、定電流でＬＥＤ５を点灯することができる。
【００８７】
放電時に降圧回路がバイパスされる実施例１および実施例２の場合とは異なり、本実施例のＬＥＤ点灯装置は、放電時でも降圧回路２が動作している。その変換効率を１００％と仮定すると、降圧回路２の入力電圧、入力電流、出力電圧、および出力電流の間には、次式（２）の関係が成り立つ。
（入力電圧）×（入力電流）＝（出力電圧）×（出力電流）      式（２）
【００８８】
したがって、放電時においても降圧回路２が動作しているため、実施例１および実施例２と比べて、放電時における電池１から引かれる電流がより小さく、コンデンサ４へより大きな電流を出力することができる。つまり、放電時にコンデンサ４に供給する単位時間当たりの電荷量を多くすることができる。このため、実施例３のＬＥＤ点灯装置は、実施例１および実施例２の構成と比べて、ＬＥＤの点灯時間をより長くすることができる。
【実施例４】
【００８９】
図１４は、本発明の実施例４のＬＥＤ点灯装置の構成を示した図である。図９に示した本発明のＬＥＤ点灯装置の第２の構成をより具体化したもので、実施例３とはスイッチ部６の中の構成が異なる。具体的には、実施例３（図１２）におけるＳＷ２およびＳＷ３が、本実施例の３端子スイッチ（ＳＷ５）に置き換えられ、さらにＳＷ１およびＳＷ５がロジック回路１４１から単一の制御信号ＣＯＮＴによって制御される点で、実施例３の構成と相違する。実施例２の構成と同様に、２つのスイッチの代わりに３端子スイッチを用いて、単一の制御信号ＣＯＮＴによってオンオフ制御することができるので、回路規模がより小さくなる。
【００９０】
図１４に示した本実施例のＬＥＤ点灯装置１４０も、図１１に示した実施例３の構成と同様に、放電時においても降圧回路２が動作している。このため、実施例１および実施例２と比べて、放電時における電池１から引かれる電流がより小さく、コンデンサ４へより大きな電流を出力することができる。つまり、放電時に、コンデンサ４に供給する単位時間当たりの電荷量を多くすることができる。このため、実施例４のＬＥＤ点灯装置は、実施例１および実施例２の構成と比べて、ＬＥＤの点灯時間をより長くすることができる。
【００９１】
以上詳細に述べてきたように、本発明のＬＥＤ点灯装置およびＬＥＤ点灯方法によれば、ＬＥＤへのエネルギーの放電を、昇圧回路を用いずに、スイッチだけで実現するため、ＬＥＤ点灯装置の回路規模を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、一般的にデジタルカメラ、携帯電話やスマートフォンなどに利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  電池
２、７０、１３０  降圧回路
３  昇圧回路
４  コンデンサ
５  ＬＥＤ
６、５１、６０、８１、１２０  スイッチ部
７  電流源
１０、３０、４０、８０、９０、１１０、１４０  ＬＥＤ点灯装置
５２、８２、１１１、１４１  ロジック回路
６１、６２、７１  スイッチ    
７２  インダクタ
７５  エラーアンプ
７６  三角波発生器
７７  基準電圧  
【図１】
2014082183.tif 000003
【図２】
2014082183.tif 000004
【図３】
2014082183.tif 000005
【図４】
2014082183.tif 000006
【図５】
2014082183.tif 000007
【図６】
2014082183.tif 000008
【図７】
2014082183.tif 000009
【図８】
2014082183.tif 000010
【図９】
2014082183.tif 000011
【図１０】
2014082183.tif 000012
【図１１】
2014082183.tif 000013
【図１２】
2014082183.tif 000014
【図１３】
2014082183.tif 000015
【図１４】
2014082183.tif 000016