(57)【要約】【課題】電子機器などを省エネルギー化する。【解決手段】負荷駆動装置１００は、主電源４からの電気信号Ｓ３を受け、負荷２を駆動する。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１は、負荷駆動装置１００内において、および／または負荷２が発生する熱を電気信号に変換する。昇圧回路２０は、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１からの電気信号Ｓ１を昇圧する。電力合成回路３０は、主電源４からの電気信号Ｓ３と昇圧回路２０からの電気信号Ｓ２を合成する。駆動部４０は、電力合成回路３０から出力される電気信号Ｓ４を受け、負荷２に電力を供給する。【選択図】図１
2014006699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源からの電気信号を受け、負荷を駆動する負荷駆動装置であって、
前記負荷駆動装置内において発生し、および／または前記負荷が発生する熱を電気信号に変換するエネルギーハーベスト素子と、
前記エネルギーハーベスト素子からの電気信号を昇圧する昇圧回路と、
前記主電源からの電気信号と前記昇圧回路からの電気信号を合成する電力合成回路と、
前記合成回路から出力される電気信号を受け、前記負荷に電力を供給する駆動部と、
を備えることを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項２】
前記負荷はプロセッサであり、前記エネルギーハーベスト素子は、前記プロセッサが発生する熱を電気信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
【請求項３】
プロセッサと、
前記プロセッサを負荷として駆動する請求項１に記載の負荷駆動装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
商用交流電源からの交流電圧を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
蓄電手段と、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を受け、前記蓄電手段を充電する降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記蓄電手段の電圧を昇圧する昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータと、
それぞれが、熱を電気信号に変換する、少なくともひとつのエネルギーハーベスト素子と、
を備え、
前記少なくともひとつのエネルギーハーベスト素子からの電気信号を、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ、前記降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記ＤＣ／ＡＣコンバータと、の少なくともひとつに電力として回収可能に構成されることを特徴とする電源システム。
【請求項５】
外部の主電源からの電気信号を受ける電源端子と、
前記主電源からの電気信号を電源として動作する回路ブロックを有する半導体チップと、
前記半導体チップ上に集積化され、あるいはそれと個別に設けられ、前記回路ブロックが発生する熱を電気信号に変換するエネルギーハーベスト素子と、
を備え、
前記半導体チップは、前記エネルギーハーベスト素子からの電気信号を、電力の一部として利用可能に構成されることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項６】
主電源からの電気信号を受け、光源を駆動する負荷駆動装置であって、
前記光源が発生する光の一部を電気信号に変換するエネルギーハーベスト素子と、
前記エネルギーハーベスト素子からの電気信号を昇圧する昇圧回路と、
前記主電源からの電気信号と前記昇圧回路からの電気信号を合成する電力合成回路と、
前記合成回路から出力される電気信号を受け、前記光源に電力を供給する駆動部と、
を備えることを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項７】
前記光源は、蛍光灯であることを特徴とする請求項６に記載の負荷駆動装置。
【請求項８】
前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項６に記載の負荷駆動装置。
【請求項９】
光源と、
前記光源を駆動する請求項６に記載の負荷駆動装置と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
光源と、
前記光源を駆動する請求項６に記載の負荷駆動装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
主電源からの電気信号を受け、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する負荷に電力を供給する負荷駆動装置であって、
前記負荷駆動装置内において発生し、および／または前記負荷が発生する振動を電気信号に変換するエネルギーハーベスト素子と、
前記エネルギーハーベスト素子からの電気信号を昇圧する昇圧回路と、
前記主電源からの電気信号と前記昇圧回路からの電気信号を合成する電力合成回路と、
前記合成回路から出力される電気信号を受け、前記負荷に電力を供給する駆動部と、
を備えることを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項１２】
前記負荷はモータであることを特徴とする請求項１１に記載の負荷駆動装置。
【請求項１３】
モータと、
前記モータを負荷として駆動する請求項１１に記載の負荷駆動装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
車輪に動力を伝達するモータと、
前記モータを負荷として駆動する請求項１１に記載の負荷駆動装置と、
を備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーハーベスト素子の利用技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーハーベスト素子は、環境発電素子とも称され、光、熱、振動などを、電力信号に変換することにより発電する。現在のところ、このようなエネルギーハーベスト素子は、高所、遠隔地、人体内をはじめとするさまざまな箇所の状態をモニタするための無線センサーなどに利用されている。
【０００３】
たとえば温度測定用の無線センサーは、温度を測定する温度センサーと、温度センサーにより測定された温度データを、外部に送信するための無線ユニットと、を含む。無線ユニットを動作させるためには電源が必要とされるところ、電源として電池を利用すると電池の交換などのメンテナンスが必要となることから、無線センサーでは、電力源としてエネルギーハーベスト素子が好適に利用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、現状ではエネルギーハーベスト素子は、電池や商用電源が利用できない状況下においてのみ利用されており、すなわち、エネルギーハーベスト素子が主たる電源となる状況下での利用が促進されている。
【０００５】
本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、電池や商用電源が利用可能な状況下において、エネルギーハーベスト素子を用いることにより、電子機器などの省エネルギー化を実現する技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、主電源からの電気信号を受け、負荷を駆動する負荷駆動装置に関する。負荷駆動装置は、負荷駆動装置内において発生し、および／または負荷が発生する熱を電気信号に変換するエネルギーハーベスト素子と、エネルギーハーベスト素子からの電気信号を昇圧する昇圧回路と、主電源からの電気信号と昇圧回路からの電気信号を合成する電力合成回路と、合成回路から出力される電気信号を受け、負荷に電力を供給する駆動部と、を備える。
【０００７】
負荷を駆動する際に、負荷駆動装置あるいは負荷が発生する熱は損失である。この態様によれば、この熱をエネルギーハーベスト素子により電気信号に変換し、負荷の駆動に再利用することにより、消費電力を低減できる。
【０００８】
負荷はプロセッサであってもよい。エネルギーハーベスト素子は、プロセッサが発生する熱を電気信号に変換してもよい。
近年のプロセッサの消費電力は非常に大きく、その発熱量も大きいことから、プロセッサの熱を回収して、プロセッサを駆動するための電力として再利用することにより、電子機器の消費電力を低減できる。
【０００９】
本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、プロセッサと、プロセッサを負荷として駆動する上述の負荷駆動装置と、を備えてもよい。
【００１０】
本発明の別の態様は、電源システムである。この電源システムは、商用交流電源からの交流電圧を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、蓄電手段と、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を受け、蓄電手段を充電する降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、蓄電手段の電圧を昇圧する昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータと、それぞれが、熱を電気信号に変換する、少なくともひとつのエネルギーハーベスト素子と、を備える。電源システムは、少なくともひとつのエネルギーハーベスト素子からの電気信号が、ＡＣ／ＤＣコンバータ、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、蓄電手段、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣコンバータと、の少なくともひとつに電力として回収可能に構成される。
【００１１】
この態様によると、電源システムにおいて発生する熱をエネルギーハーベスト素子により電気信号に変換し、負荷の駆動に再利用することにより、消費電力を低減できる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様は、半導体モジュールである。この半導体モジュールは、外部の主電源からの電気信号を受ける電源端子と、主電源からの電気信号を電源として動作する回路ブロックを有する半導体チップと、半導体チップ上に集積化され、あるいはそれと個別に設けられ、回路ブロックが発生する熱を電気信号に変換するエネルギーハーベスト素子と、を備える。半導体チップは、エネルギーハーベスト素子からの電気信号を、電力の一部として利用可能に構成される。
【００１３】
この態様によると、半導体モジュールのパッケージ内で生ずる熱を、その内部で電力として再利用することにより、主電源から供給すべき消費電力を低減できる。加えて、熱を電気エネルギーに変換するため、パッケージの発熱を低減することができる。これにより、エネルギーハーベスト素子を用いない場合に比べて、パッケージの許容損失が同じ条件下において、回路ブロックに大電流を流すことができる。
【００１４】
回路ブロックは、オーディオ用アンプであってもよい。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、主電源からの電気信号を受け、光源を駆動する負荷駆動装置に関する。負荷駆動装置は、光源が発生する光の一部を電気信号に変換するエネルギーハーベスト素子と、エネルギーハーベスト素子からの電気信号を昇圧する昇圧回路と、主電源からの電気信号と昇圧回路からの電気信号を合成する電力合成回路と、合成回路から出力される電気信号を受け、光源に電力を供給する駆動部と、を備える。
【００１６】
この態様によると、光源が発生する光のうち、有効に利用されない一部をエネルギーハーベスト素子によって電気エネルギーに変換し、光源の駆動に再利用することにより、消費電力を低減できる。
【００１７】
光源は、蛍光灯であってもよい。また光源は、発光ダイオードであってもよい。
【００１８】
本発明の別の態様は、照明装置に関する。照明装置は、光源と、光源を駆動する上述の負荷駆動装置と、を備える。
【００１９】
本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、光源と、光源を駆動する上述の負荷駆動装置と、を備える。
【００２０】
本発明のさらに別の態様は、主電源からの電気信号を受け、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する負荷に電力を供給する負荷駆動装置に関する。負荷駆動装置は、負荷駆動装置内において発生し、および／または負荷が発生する振動を電気信号に変換するエネルギーハーベスト素子と、エネルギーハーベスト素子からの電気信号を昇圧する昇圧回路と、主電源からの電気信号と昇圧回路からの電気信号を合成する電力合成回路と、合成回路から出力される電気信号を受け、負荷に電力を供給する駆動部と、を備える。
【００２１】
この態様によると、負荷が発生する振動を電気エネルギーに変換し、負荷の駆動に再利用することにより、消費電力を低減できる。
【００２２】
負荷はモータであってもよい。
【００２３】
本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、モータと、モータを負荷として駆動する上述の負荷駆動装置と、を備える。
【００２４】
本発明の別の態様は、車両に関する。車両は、車輪に動力を伝達するモータと、モータを負荷として駆動する上述の負荷駆動装置と、を備える。
【００２５】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のある態様によれば、消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施の形態に係る負荷駆動装置を備える電子機器を示す回路図である。
【図２】電子機器の具体例を示す斜視図である。
【図３】昇圧回路の構成例を示す回路図である。
【図４】第２の実施の形態に係る電源システムを示すブロック図である。
【図５】実施の形態に係る半導体モジュールの構成を示す図である。
【図６】第４の実施の形態に係る負荷駆動装置を備える電子機器もしくは照明装置を示す回路図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、照明装置および電子機器を示す図である。
【図８】第５の実施の形態に係る負荷駆動装置を備える電子機器もしくは車両の構成を示す回路図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、車両および電子機器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２９】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る負荷駆動装置１００を備える電子機器１を示す回路図である。図２は、電子機器１の具体例を示す斜視図である。電子機器１は、たとえば携帯電話端末やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、デジタルカメラ、ゲーム端末などである。
【００３１】
負荷駆動装置１００は、主電源４からの電気信号を受け、負荷２を駆動する。たとえば負荷２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などである。もっとも負荷２の種類は特に限定されず、モータや発光素子、アナログアンプなど、発熱量の大きい負荷であればよい。
【００３２】
主電源４は、（i）電池や、（ii）電池および電池電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータの組み合わせ、（iii）商用電源と、商用交流電圧を直流電圧に変換するインバータの組み合わせなどである。
【００３３】
負荷駆動装置１００は、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、昇圧回路２０、電力合成回路３０、駆動部４０を備える。図２に示すように、負荷２、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、電源管理回路１０、駆動部４０、は、電子機器１の筐体に内蔵される。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１は、負荷２であるＣＰＵと熱的に強く結合可能な箇所に配置される。
【００３４】
エネルギーハーベスト素子ＥＨ１は、負荷駆動装置１００内において、および／または負荷が発生する熱、主として負荷２が発生する熱１０２を電気信号Ｓ１に変換する。このようなエネルギーハーベスト素子ＥＨ１としてはペルチェ素子などを用いることができる。
【００３５】
昇圧回路２０は、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１からの電気信号Ｓ１の電圧レベルを昇圧する。図３は、昇圧回路２０の構成例を示す回路図である。昇圧回路２０は、昇圧型のスイッチングレギュレータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）であり、インダクタＬ１、キャパシタＣ１、ダイオードＤ１、スイッチングトランジスタＭ１、制御回路２２を備える。制御回路２２には、電気信号Ｓ２あるいはＳ４の電圧レベルおよび／または電流量を示す検出信号Ｓ５がフィードバックされている。制御回路２２は、検出信号Ｓ５の値が、所定の目標値と一致するようにデューティ比が調節されるパルス信号を生成し、このパルス信号にもとづいてスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。制御回路２２の構成は特に限定されず、電圧モード、平均電流モード、ピーク電流モード、ヒステリシス制御方式など、さまざまな形式の回路を利用できる。
【００３６】
図１に戻る。電力合成回路３０は、主電源４からの電気信号Ｓ２と、昇圧回路２０からの電気信号Ｓ３を合成する。たとえば電力合成回路３０は、カソードが共通に接続され、それぞれのアノードに電気信号Ｓ２、Ｓ３が入力される。電力合成回路３０により合成された電気信号Ｓ４は、駆動部４０へと入力される。
【００３７】
駆動部４０は、電力合成回路３０からの電気信号Ｓ４を受け、負荷２に電力を供給する。負荷２がＣＰＵなどのプロセッサである場合、負荷２に対して電源電圧Ｓ４を供給する電源回路が駆動部４０に相当する。
【００３８】
負荷２がモータである場合、モータ駆動回路が駆動部４０に対応し、負荷２が発光素子である場合、その駆動回路が駆動部４０に対応する。
【００３９】
昇圧回路２０および電力合成回路３０は、ひとつの半導体基板上に、電源管理回路１０として集積化されてもよい。電源管理回路１０にはさらに、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１が集積化されてもよい。
【００４０】
以上が電子機器１の構成である。続いてその動作を説明する。
【００４１】
負荷２を駆動する際に、負荷駆動装置１００あるいは負荷２が発生する熱は損失である。図１の負荷駆動装置１００によれば、この熱をエネルギーハーベスト素子ＥＨ１により電気信号Ｓ１に変換し、負荷の駆動に再利用することにより、消費電力を低減できる。
【００４２】
特に負荷２が、ＣＰＵやＧＰＵなどのプロセッサである場合、その消費電力は非常に大きく、その発熱量も大きい。このような電子機器において、プロセッサの熱を回収して、プロセッサを駆動するための電力として再利用することにより、電子機器の消費電力を低減できる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係る電源システム２００を示すブロック図である。
電源システム２００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０８、蓄電手段２１０および複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１〜ＥＨ５を備える。
電源システム２００は、商用交流電源６からの交流電圧Ｖａｃを受け、図示しない負荷に電力を供給する。負荷は、テレビや冷蔵庫などの家電製品である。
【００４４】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、交流電圧Ｖａｃを直流電圧Ｖｄｃに変換する。蓄電手段２１０は、リチウムイオン電池などの２次電池や、電気二重層キャパシタなどである。降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２からの直流電圧Ｖｄｃを降圧し、蓄電手段２１０を充電する。
【００４５】
昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６は、蓄電手段２１０の電圧を昇圧する。ＤＣ／ＡＣコンバータ２０８は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６の出力電圧を交流に変換する。
【００４６】
エネルギーハーベスト素子ＥＨ１〜ＥＨ５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０８、蓄電手段２１０ごとに設けられている。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１〜ＥＨ５はそれぞれ、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０８、蓄電手段２１０が発生する熱を、電気信号に変換する。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１〜ＥＨ５のうち、いくつかは省略してもよい。
【００４７】
エネルギーハーベスト素子ＥＨ１〜ＥＨ５が出力する電気信号は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４、蓄電手段２１０、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０８と、の少なくともひとつに電力として回収可能となっている。ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０８に対してエネルギーを回収することは、エネルギーハーベスト素子ＥＨが発生する電気信号を、それぞれのスイッチングトランジスタを駆動する駆動回路の電力（電源）の一部として利用することも含まれる。
【００４８】
たとえば、各エネルギーハーベスト素子が発生した電気信号は、そのエネルギーハーベスト素子に熱を与えた回路ブロックに対して回収してもよい。
あるいは、あるエネルギーハーベスト素子が発生した電気信号は、そのエネルギーハーベスト素子に熱を与えた回路ブロック以外の回路ブロックに回収してもよい。たとえば、いくつかのエネルギーハーベスト素子ＥＨ１〜ＥＨ５からの電気信号を合成し、蓄電手段２１０に回収するように構成してもよい。
【００４９】
電力を回収するために、図１に示した負荷駆動装置１００を好適に使用することができ、図１の負荷２が、図４のＡＣ／ＤＣコンバータ２０２、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０８、蓄電手段２１０のいずれかに相当する。
【００５０】
図４の電源システム２００によれば、電力を伝送する過程で発生する熱をエネルギーハーベスト素子ＥＨ１〜ＥＨ５により電気信号に変換し、負荷の駆動に再利用することにより、消費電力を低減できる。
【００５１】
（第３の実施の形態）
図５は、実施の形態に係る半導体モジュール３００の構成を示す図である。半導体モジュール３００は、電源端子３０２、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、半導体チップ３０４を備える。
【００５２】
電源端子３０２には、外部の主電源４からの電気信号、すなわち電源電圧が供給される。主電源４は、電池であってもよいし、ＤＣ／ＤＣコンバータやチャージポンプ回路、リニアレギュレータ、ＡＣアダプタなどの電源回路であってもよい。
【００５３】
半導体チップ３０４は、主電源４からの電気信号Ｓ３を電源として動作する回路ブロック３０６を備える。回路ブロック３０６は、オーディオ用アンプであってもよい。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１は、半導体チップ３０４と熱的に結合されており、半導体チップ３０４が発生する熱を電気信号Ｓ１に変換する。
【００５４】
半導体チップ３０４は、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１からの電気信号Ｓ１を、電力の一部として利用可能に構成される。たとえば半導体チップ３０４には、図１の電源管理回路１０が内蔵されてもよい。電源管理回路１０により生成された電気信号Ｓ４は、直接、あるいは図示しない電源回路を介して、回路ブロック３０６に電源として供給される。
【００５５】
図５の半導体モジュール３００によれば、半導体モジュール３００のパッケージ内で生ずる熱を、その内部で電力として再利用することができる。その結果、主電源４から供給すべき消費電力を低減できる。
加えて、熱を電気エネルギーに変換するため、パッケージの発熱を低減することができ、さらには、エネルギーハーベスト素子を用いない場合に比べて、パッケージの許容損失が同じ条件下において、回路ブロック３０６に大電流を流すことができる。
【００５６】
（第４の実施の形態）
図６は、第４の実施の形態に係る負荷駆動装置４００を備える電子機器もしくは照明装置（以下、照明装置３と総称する）を示す回路図である。図７（ａ）、（ｂ）は、照明装置および電子機器を示す図である。
【００５７】
照明装置３は、光源５および負荷駆動装置４００を備える。光源５は、たとえば蛍光灯あるいは発光ダイオードである。負荷駆動装置４００は、主電源４からの電気信号Ｓ３を受け、光源５を駆動する。負荷駆動装置４００の基本的な構成は図１の負荷駆動装置１００と同様であり、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、電源管理回路１０、駆動部４０を備える。
【００５８】
エネルギーハーベスト素子ＥＨ１は、光源５が発生する光４０２のうち、有効に利用されていない一部を電気信号Ｓ１に変換する。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１は、たとえば太陽電池である。昇圧回路２０は、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１からの電気信号Ｓ１を昇圧する。電力合成回路３０は、主電源４からの電気信号Ｓ３と昇圧回路２０からの電気信号Ｓ２を合成する。図６の電力合成回路３０には、電気信号Ｓ４を安定化するための蓄電手段３２が設けられる。蓄電手段３２は、２次電池、電気二重層キャパシタ、あるいは平滑コンデンサである。蓄電手段３２は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。駆動部４０は、電力合成回路３０からの電気信号Ｓ４を受け、光源５に電力を供給する。
【００５９】
図７（ａ）の照明装置は、筐体内に光源５および負荷駆動装置４００が内蔵される。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２は、筐体の外側（もしくは内側）の光源５が発生する光の一部を受光可能な箇所に配置される。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２が発生した電気信号Ｓ１は、負荷駆動装置４００の電力合成回路３０において、主電源（不図示）からの電気信号と合成され、光源５の駆動に利用される。
【００６０】
図７（ｂ）の電子機器は、液晶ディスプレイパネル４１０と、複数の光源５、負荷駆動装置４００を備える。光源５は液晶ディスプレイパネル４１０のバックライトである。複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２は、光源５からの光を受光可能な箇所に配置される。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２が発生した電気信号Ｓ１は、負荷駆動装置４００の電力合成回路３０において、主電源（不図示）からの電気信号と合成され、光源５の駆動に利用される。
【００６１】
第４の実施の形態に係る負荷駆動装置４００によれば、光源５が発生する光のうち、有効に利用されない一部をエネルギーハーベスト素子ＥＨによって電気エネルギーに変換し、光源５の駆動に再利用することにより、消費電力を低減できる。
【００６２】
（第５の実施の形態）
図８は、第５の実施の形態に係る負荷駆動装置５００を備える電子機器もしくは車両（以下、電子機器７と総称する）の構成を示す回路図である。図９（ａ）、（ｂ）は、車両および電子機器を示す図である。
【００６３】
図８の負荷駆動装置５００の構成は、図１の負荷駆動装置１００と同様に構成される。本実施の形態において負荷２は、駆動部４０からの電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。たとえば負荷２はモータである。負荷２の機械的な運動にともない、電子機器７には、不要な振動５０２が発生する。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１は、振動５０２を電気信号Ｓ１に変換する。昇圧回路２０、電力合成回路３０、駆動部４０の機能は、図１のそれらと同様である。
【００６４】
図９（ａ）の車両７は電気自動車あるいはハイブリッドカーであり、主電源４としてリチウムイオン電池などの蓄電手段が搭載される。負荷２であるモータは、車輪に動力を伝達する。負荷駆動装置５００は、主電源４からの電気信号Ｓ３を受け、負荷２を駆動する。
【００６５】
図９（ｂ）の電子機器７は、たとえば電動ドリルや電動歯ブラシである。負荷２であるモータは、ドリル、あるいはブラシを回転させ、あるいは振動させる。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１は、不要な振動を電気エネルギーに変換する。負荷駆動装置５００は、負荷２であるモータの回転を制御する。
【００６６】
図８の負荷駆動装置５００によれば、負荷２が発生する振動を電気エネルギーに変換し、負荷２の駆動に再利用することにより、消費電力を低減できる。
【００６７】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…電子機器、１００…負荷駆動装置、２…負荷、４…主電源、３…照明機器、５…光源、ＥＨ…エネルギーハーベスト素子、１０…電源管理回路、２０…昇圧回路、３０…電力合成回路、３２…蓄電手段、４０…駆動部、Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、２００…電源システム、２０２…ＡＣ／ＤＣコンバータ、２０４…降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０６…昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０８…ＤＣ／ＡＣコンバータ、２１０…蓄電手段、３００…半導体モジュール、３０２…電源端子、３０４…半導体チップ、３０６…回路ブロック、４００…負荷駆動装置、４１０…液晶ディスプレイパネル、５００…負荷駆動装置。
【図１】
2014006699.tif 000003
【図２】
2014006699.tif 000004
【図３】
2014006699.tif 000005
【図４】
2014006699.tif 000006
【図５】
2014006699.tif 000007
【図６】
2014006699.tif 000008
【図７】
2014006699.tif 000009
【図８】
2014006699.tif 000010
【図９】
2014006699.tif 000011