(57)【要約】      （修正有）【課題】回路の簡素化，機器の小型化，長時間動作，充電時間の短縮を可能とするキャパシタ利用のレーザーポインタ等の電子機器を提供する。【解決手段】充電するときは、レーザポインタ１０のＵＳＢコネクタ２０をノートパソコン１４などのＵＳＢポートにＵＳＢケーブル１２で接続し、リチウムイオンキャパシタ２６を急速充電する。スイッチ２８をＯＮとすると、リチウムイオンキャパシタ２６からレーザ駆動部３０に電力が供給され、発光部３２が駆動されて、レーザ光が出力される。リチウムイオンキャパシタ２６は、動作電圧が２．２Ｖ〜４Ｖと高く、大量の電荷を蓄積でき、かつ、自己放電が少ないので、レーザダイオードを長時間駆動することができ、バランス回路が不要となり、レーザポインタの小型化を図ることができる。【選択図】図１
0003191782.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタに蓄積された電荷を利用して駆動される電子機器であって、
前記キャパシタとして、電気化学キャパシタを直列接続することなく使用したことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記電気化学キャパシタとして、リチウムイオンキャパシタを使用したことを特徴する請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記電子機器が、ＵＳＢ電源の電圧で動作可能な機器であって、
前記電子機器がＵＳＢポートに接続されているときは、該ＵＳＢポートから供給される電力によって前記電気化学キャパシタを充電しつつ、前記ＵＳＢポートもしくは前記電気化学キャパシタから供給される電力によって前記電子機器を駆動し、
前記電子機器がＵＳＢポートに接続されていないときは、前記電気化学キャパシタから供給される電力によって前記電子機器を駆動することを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器。
【請求項４】
前記電子機器が半導体発光素子を有することを特徴とする請求項１，２，３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記半導体発光素子が、波長６５０ｎｍ以下で発光することを特徴とする請求項４記載の電子機器。
【請求項６】
前記半導体発光素子がレーザダイオードであることを特徴とする請求項４又は５記載の電子機器。
【請求項７】
前記半導体発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項４又は５記載の電子機器。
【請求項８】
前記電子機器がレーザポインタであることを特徴とする請求項６記載の電子機器。
【請求項９】
前記電子機器がワイヤレス光学マウス，懐中電灯，発光機能つきキーホルダー，のいずれかであることを特徴とする請求項７記載の電子機器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、電源としてキャパシタを利用する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源としてキャパシタを利用する電子機器としては、例えば、下記特許文献に記載のレーザポインタがある。まず、特許文献１記載のレーザポインタは、プレゼンテーション等の最中に電源機能停止により突然レーザ光が照射されなくなったときでも早急に対応してプレゼンテーション等の継続を可能にすることを目的としたもので、電源部に電気二重層キャパシタを備えたことを特徴としている。特許文献２記載のレーザポインタは、長時間使用できることを目的としたもので、レーザポインタ本体の第２電気二重層コンデンサを、補助電源部の第１電気二重層コンデンサに充電された電気エネルギーを使用して充電することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０９７３１公報
【特許文献２】特開２０１０−２５０２公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、レーザポインタでよく使用されている赤色レーザダイオードの動作電圧は１．８Ｖ〜２．５Ｖであり、緑色レーザダイオードの動作電圧は２．４Ｖ〜３．３Ｖである。一方、電気二重層キャパシタの最大動作電圧は約２．５Ｖである。従って、レーザダイオードを一つの電気二重層キャパシタで駆動しようとすると、電気二重層キャパシタの最大動作電圧とレーザダイオードの動作電圧の差が小さいために、動作時間が短くなる。そこで、電気二重層キャパシタを２個直列接続して、レーザダイオードとの動作電圧の差を大きくする方法がある。
【０００５】
しかしながら、そのような直列接続の方法では、次のような課題がある。
(1)直列接続された２個の電気二重層キャパシタを均等に充電するために、バランス回路が必要となる。
(2)レーザポインタの形状が大きくなってしまう。
(3)電気二重層キャパシタ全体の容量が小さくなる。従って、電気二重層キャパシタを２個使うにもかかわらず、レーザポインタの動作時間が長くない。
(4)電気二重層キャパシタの場合、自己放電により蓄積電荷がなくなるので、長期間放置すると、次にレーザポインタを使用するときの充電時間が長くなってしまう。
【０００６】
本考案は、かかる点に着目したもので、回路の簡素化，機器の小型化，長時間動作，充電時間の短縮を可能とするキャパシタ利用の電子機器を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本考案は、キャパシタに蓄積された電荷を利用して駆動される電子機器であって、前記キャパシタとして、電気化学キャパシタを、直列接続することなく使用したことを特徴とする。主要な形態の一つは、前記電気化学キャパシタとして、リチウムイオンキャパシタを使用したことを特徴する。他の形態の一つは、前記電子機器が、ＵＳＢ電源の電圧で動作可能な機器であって、前記電子機器がＵＳＢポートに接続されているときは、該ＵＳＢポートから供給される電力によって前記電気化学キャパシタを充電しつつ、前記ＵＳＢポートもしくは前記電気化学キャパシタから供給される電力によって前記電子機器を駆動し、前記電子機器がＵＳＢポートに接続されていないときは、前記電気化学キャパシタから供給される電力によって前記電子機器を駆動することを特徴とする。
【０００８】
更に他の形態によれば、前記電子機器が半導体発光素子を有することを特徴とする。更に他の形態では、前記半導体発光素子が、波長６５０ｎｍ以下で発光すること，あるいは、レーザダイオード又は発光ダイオードであることを特徴とする。また、前記電子機器としては、レーザポインタ，ワイヤレス光学マウス，懐中電灯，発光機能つきキーホルダー，のいずれかであることを特徴とする。本考案の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になるであろう。
【考案の効果】
【０００９】
本考案によれば、リチウムイオンキャパシタのような電気化学キャパシタを直列接続することなく使用することとしたので、バランス回路が不要となり、電子機器の小型化を図ることができる。また、従来よりも短時間の充電で、長時間の動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案のレーザポインタの構成を示す図である。(A)は電気的構成を示すブロック図，(B)は外観を示す斜視図である。
【図２】本考案と従来の電気二重層キャパシタを１個使用する場合を比較して示す図である。(A)は本考案の場合の充電・駆動時の等価回路，(B)は従来の場合の充電・駆動時の等価回路，(C)は動作時間を示すグラフである。
【図３】本考案と従来の電気二重層キャパシタを２個使用する場合を比較して示す図である。(A)は本考案の場合の充電・駆動時の等価回路，(B)は従来の場合の充電・駆動時の等価回路，(C)は動作時間を示すグラフである。
【図４】本考案のレーザポインタの他の構成を示すブロック図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、本考案を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
最初に、図１〜図３を参照しながら、本考案の実施例１について説明する。図１(A)には、本実施例のレーザポインタの電気的な構成が示されており、図１(B)には外観が示されている。これらの図において、レーザポインタ１０の入力側にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタ２０が設けられている。ＵＳＢコネクタ２０の出力側は、充電制御部２２に接続されており、充電制御部２２には、充電状態表示部２４が付属している。充電制御部２２の制御出力側はリチウムイオンキャパシタ２６に接続されており、これによってリチウムイオンキャパシタ２６の充電が行われるようになっている。リチウムイオンキャパシタ２６の出力側は、スイッチ２８を介してレーザ駆動部３０に接続されており、レーザ駆動部３０は発光部３２に接続されている。
【００１３】
これらのうち、ＵＳＢコネクタ２０は、ＵＳＢケーブル１２によってノートパソコン１４のＵＳＢポートに接続されており、これによって充電用の電力が供給されるようになっている。充電制御部２２は、リチウムイオンキャパシタ２６に対する充電制御（電圧変換）を行うための回路で、その充電の様子は充電状態表示部に表示されるようになっている。スイッチ２８は、リチウムイオンキャパシタ２６に蓄積されている電力の出力のＯＮ，ＯＦＦを行うためのものである。レーザ駆動部３０は、半導体レーザ発光素子による発光部３２を駆動してレーザ光を出力するための回路である。
【００１４】
ＵＳＢコネクタ２０は、レーザポインタ１０の後端側に設けられており、発光部３２は先端側に設けられている。充電制御部２２，スイッチ２８，レーザ駆動部３０は、いずれも回路基板４０上に設けられている。
【００１５】
上述したように、本実施例では、電気化学キャパシタであるリチウムイオンキャパシタ２６が使用される。リチウムイオンキャパシタ２６は、正極側と負極側で充放電の原理が異なっており、電気二重層キャパシタの正極とリチウムイオン電池の負極とを組み合わせた構造となっている。正極側では、電気二重層と同様の物理的な作用で充放電が行われ、負極側では、リチウムの化学反応によって充放電が行われる。本実施例では、リチウムイオンキャパシタ２６を１個用いているのみであるため、複数のキャパシタに均等に充電するためのバランス回路は不要である。
【００１６】
次に、本実施例の作用を説明する。レーザポインタ１０を使用するときは、図１(B)に示すように、レーザポインタ１０のＵＳＢコネクタ２０をノートパソコン１４などのＵＳＢポートにＵＳＢケーブル１２で接続し、その電源である５Ｖによってリチウムイオンキャパシタ２６を充電する。ＵＳＢポートの最大定格電流で充電を行うことで、およそ１分間程度の超急速充電が可能である。更に、リチウムイオンキャパシタ２６は、その許容充電電流が大きいので、ＵＳＢ３．０の規格になると、約２０秒での充電が可能になる。ノートパソコン１４からＵＳＢコネクタ２０に供給された電力は、充電制御部２２を介してリチウムイオンキャパシタ２６に供給されて充電される。このとき、充電状態表示部２４にその様子が表示される。
【００１７】
レーザポインタ１０を使用するときは、スイッチ２８をＯＮとする。これにより、リチウムイオンキャパシタ２６からレーザ駆動部３０に電力が供給され、発光部３２が駆動されて、レーザ光が出力される。図２(A)には、充電・駆動時の等価回路が示されている。図示の例は、発光部３２の動作電圧が１．８Ｖ，動作電流が３０ｍＡの場合である。リチウムイオンキャパシタ２６の動作電圧範囲が２．２〜３．８Ｖであることから、充電制御部２２は、出力３．８Ｖの定電圧源として動作する。なお、駆動時において、ＵＳＢケーブル１２が接続されているときは、ノートパソコン１４のＵＳＢポートから電力がリチウムイオンキャパシタ２６に供給されて充電され、このリチウムイオンキャパシタ２６から発光部３２に駆動用の電力が供給される。
【００１８】
次に、以上のような本実施例の動作時間を、電気二重層キャパシタを使用した場合と比較する。図２(B)には、電気二重層キャパシタ５０を１個使用した場合の充電・駆動時の等価回路が示されており、前記図２(A)に対応するものである。電気二重層キャパシタ５０の動作電圧範囲が０〜２．５Ｖであることから、充電制御部２２は出力２．５Ｖの定電圧源として動作する。
【００１９】
図２(A)，(B)について、キャパシタ容量とレーザポインタの動作時間を比較したところ、図２(C)に示すような結果が得られた。このグラフに示すように、リチウムイオンキャパシタ２６，電気二重層キャパシタ５０のいずれであっても、キャパシタ容量が大きいほどレーザポインタの動作時間は長くなる。しかし、同一のキャパシタ容量であれば、リチウムイオンキャパシタ２６は、電気二重層キャパシタ５０の２倍以上の動作時間が得られることが分かる。
【００２０】
図３(B)には、２個の電気二重層キャパシタ５０Ａ，５０Ｂを使用した場合の充電・駆動時の回路構成が示されている。この例では、電気二重層キャパシタ５０Ａ，５０Ｂを直列に接続しており、それらを均等に充電するため、抵抗６０Ａ，６０Ｂによるバランス回路が設けられている。なお、図３(A)は、前記図２(A)と同じである。
【００２１】
図３(A)，(B)について、キャパシタ容量とレーザポインタの動作時間を比較したところ、図３(C)に示すような結果が得られた。このグラフに示すように、両者はほぼ重なっており、リチウムイオンキャパシタ２６を１個使用するのみで、電気二重層キャパシタ５０Ａ，５０Ｂを２個使用してかつバランス回路を設けた場合に匹敵する性能が得られていることが分かる。
【００２２】
以上のように、本実施例によれば、動作電圧が２．２Ｖ〜４Ｖと高く、大量の電荷を蓄積でき、かつ、自己放電の少ないリチウムイオンキャパシタ２６を使用して発光部３２であるレーザダイオードを駆動することとしたので、次のような効果が得られる。
(1)キャパシタを直列接続することなくレーザダイオードを駆動することができるので、バランス回路が不要となり、レーザポインタの小型化・軽量化を図ることができる。
(2)短持間の充電で、長時間の動作が可能となる。
(3)リチウムイオン電池を使用する場合と比較して、熱暴走が起こしにくく、安全性が高い。
(4)長時間駆動して、リチウムイオンキャパシタ２６の出力電圧が発光部３２の順方向降下電圧Ｖｆ以下になると、電流が流れなくなるので、過放電によるリチウムイオンキャパシタ２６の劣化は妨げられるようになる。
【実施例２】
【００２３】
次に、図４を参照しながら、本考案の実施例２について説明する。本実施例のレーザポインタ１００では、充電・供給制御部１０２が設けられており、これが、リチウムイオンキャパシタ２６，スイッチ２８，及び充電状態表示部２４にそれぞれ接続されている。前記実施例では、ＵＳＢケーブル１２が接続されているときは、ノートパソコン１４のＵＳＢポートから電力がリチウムイオンキャパシタ２６に供給されて充電され、このリチウムイオンキャパシタ２６から発光部３２に駆動用の電力が供給されるが、本実施例では、ノートパソコン１４のＵＳＢポートから電力がリチウムイオンキャパシタ２６に供給されて充電される点は同じであるが、リチウムイオンキャパシタ２６の代わりに、ＵＳＢポートから発光部３２に駆動用の電力が供給される。なお、ＵＳＢケーブル１２が接続されていないときは、前記実施例と同様に、リチウムイオンキャパシタ２６から発光部３２に駆動用の電力が供給される。このような制御が充電・供給制御部１０２によって行われる。
【００２４】
なお、本考案は、上述した実施例に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、ＵＳＢケーブル１２を使用してレーザポインタ１０とノートパソコン１４を接続したが、ＵＳＢコネクタ２０を直接パソコン側のＵＳＢポートに直接接続できるコネクタ形状とし、ＵＳＢケーブル１２を不要としてもよい。なお、ＵＳＢケーブル１２を接続した状態でレーザポインタ１０を使用すれば、ノートパソコン１４側から電力が供給されているので、連続使用が可能であるが、ＵＳＢケーブル１２がないときは、リチウムイオンキャパシタ２６に充電された電荷量によって動作時間が制限される。
(2)前記実施例では、レーザダイオードに電力を供給する場合を示したが、通常の発光ダイオードにも適用可能である。また、前記実施例は、電子機器としてレーザポインタに適用した場合を示したが、携帯型のオーディオプレーヤ，ボイスレコーダ，ラジオ，ワイヤレス光学マウス，懐中電灯，発光機能つきキーホルダーなどの各種の電子機器に適用可能である。主電源のみならず、予備電源として使用してもよい。
(3)前記実施例では、プレゼンテーションなど、レーザポインタがパソコンとともに利用される機会が多いことから、ＵＳＢを電源とする場合を示したが、公知の各種のものを電源として使用してよい。
(4)レーザポインタの場合、赤色レーザダイオードの動作電圧は１．８Ｖ〜２．５Ｖであり、緑色レーザダイオードの動作電圧は２．４Ｖ〜３．３Ｖである。一方、リチウムイオンキャパシタ２６の出力電圧は、上述したように２．２Ｖ〜４Ｖである。従って、赤，緑のいずれにも、直列接続することなく適用可能であるが、赤色レーザダイオードに適用すれば、より長時間の安定した動作を確保することができ、好適である。
(5)前記実施例では、リチウムイオンキャパシタ２６を１個のみ使用したが、複数個のリチウムイオンキャパシタ２６を並列接続すれば、更に長時間の使用が可能となる。並列接続では、バランス回路は不要であり、回路の複雑化を招くことはない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本考案によれば、リチウムイオンキャパシタを使用することによって、回路構成の簡素化，装置の小型化，長時間動作，充電時間の短縮を図ることができ、レーザポインタなどの電子機器に好適である。
【符号の説明】
【００２６】
１０：レーザポインタ
１２：ＵＳＢケーブル
１４：ノートパソコン
２０：ＵＳＢコネクタ
２２：充電制御部
２４：充電状態表示部
２６：リチウムイオンキャパシタ
２８：スイッチ
３０：レーザ駆動部
３２：発光部
４０：回路基板
５０，５０Ａ，５０Ｂ：電気二重層キャパシタ
６０Ａ，６０Ｂ：抵抗
１００：レーザポインタ
１０２：充電・供給制御部
【図１】
0003191782.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003191782.tif 000006