JP2015094790A - 閃光発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 キセノン放電管を使用した閃光発光装置において、キセノン放電管を含む発光部が高精度に位置決めされて配線基板に実装され、高精度に被写体を照明することができる閃光発光装置を提供する。
【解決手段】 閃光発光装置８００において、発光部７００におけるキセノン放電管７０１の第１〜第３電極７０３，７０４，７０２に接続される第１〜第３リード線７０３Ａ，７０４Ａ，７０２Ａが、配線基板８０１に形成された溝部８０１Ｄ内に一主面側から貫通した第１〜第３貫通孔８０１Ａ，８０１Ｂ，８０１Ｃに挿入された状態で、発光部７００が配線基板８０１に実装されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、キセノン放電管を使用した閃光発光装置に関する。

近年、スマートフォンなどの携帯端末装置は、被写体を撮影するためのカメラ機能を有する装置が普及している。このような携帯端末装置は、夜間などの暗所での撮影時の照明光源として、光量が１０Ｗ程度の発光ダイオード（Light Emitting Diode：略称ＬＥＤ）を備えている。

照明光源としてＬＥＤを備える携帯端末装置は、撮影時にＬＥＤを発光させて被写体を照明したとしても、光量が小さく、明るさが不十分であるという課題がある。

一方、デジタルスチルカメラなどに搭載されている、光量が１００ｋＷ程度のキセノン放電管を備えた閃光発光装置は、必要十分の光量を出す必要から、コンデンサ容量が数十μＦ程度のアルミ電解コンデンサを必要としている。なお、このアルミ電解コンデンサによる蓄積電荷を放出させ、キセノン放電管を放電させて閃光を発生させるように構成されている。

アルミ電解コンデンサは、高容量かつ高耐電圧特性を有するので、キセノン放電管を閃光発光させるための主コンデンサとしては適しているが、サイズが大きいものであるので、小型・薄型化が要求される携帯端末装置に搭載するのは困難である。

このような問題点を解決する技術として、特許文献１には、キセノン放電管を閃光発光させるための主コンデンサとして、複数のチップ型コンデンサを並列接続した構造体を用いる技術が開示されている。

特開２００４−１７１８２０号公報

携帯端末装置に搭載することを想定すると、閃光発光装置は、キセノン放電管を含む発光部および主コンデンサなどの各部品が配線基板に実装された構造体となる。このような閃光発光装置が搭載された携帯端末装置を用いて被写体を照明しながら撮影する場合、高精度に被写体を照明するためには、放電によって発光するキセノン放電管を含む発光部が高精度に位置決めされて配線基板に実装されている必要がある。特許文献１には、キセノン放電管を含む発光部を、高精度に位置決めして配線基板に実装するための構成については、何ら記載されていない。

携帯端末装置に搭載された状態の閃光発光装置において、発光部は、携帯端末装置の筐体に形成される開口から発光面が露出するように配置される必要があるけれども、発光部が高精度に位置決めされて配線基板に実装されていない場合には、少なくとも発光面の一部が筐体の開口から露出しないおそれがある。この場合には、高精度に被写体を照明することができない。

本発明の目的は、キセノン放電管を使用した閃光発光装置において、キセノン放電管を含む発光部が高精度に位置決めされて配線基板に実装され、高精度に被写体を照明することができる閃光発光装置を提供することである。

本発明は、放電によって発光する発光部であって、
キセノンガスが封入された筒状のキセノン放電管と、
前記キセノン放電管の一端に配設される第１電極と、
前記キセノン放電管の他端に配設される第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間において、前記キセノン放電管の外周面に対向して配設される第３電極と、
一端部が前記第１電極に接続される第１リード線と、
一端部が前記第２電極に接続される第２リード線と、
一端部が前記第３電極に接続される第３リード線と、を有する発光部と、
前記発光部が実装される配線基板であって、
一主面上に前記発光部が配置され、他主面に凹状の溝部が形成されるとともに、前記第１〜第３リード線がそれぞれ挿入される、一主面から前記溝部内に貫通した第１〜第３貫通孔が形成された基板本体と、
前記基板本体に形成され、前記第１リード線と接続される第１配線導体と、
前記基板本体に形成され、前記第２リード線と接続される第２配線導体と、
前記基板本体に形成され、前記第３リード線と接続される第３配線導体と、を有する配線基板と、
前記配線基板に実装され、所定の電源の電源電圧を昇圧する昇圧回路部と、
前記配線基板に実装され、前記昇圧回路部によって昇圧された電圧が印加されて充電される主コンデンサであって、前記第１配線導体と接続される主コンデンサと、
前記配線基板に実装され、前記発光部の発光制御を行う発光制御回路部であって、前記第２配線導体と接続される発光制御回路部と、
前記配線基板に実装され、前記キセノン放電管に封入されるキセノンガスを励起させて発光を開始させるための、トリガ電圧を発生させるトリガ電圧発生回路部であって、前記第３配線導体と接続されるトリガ電圧発生回路部と、を備えることを特徴とする閃光発光装置である。

また本発明の閃光発光装置において、前記主コンデンサは、
複数の誘電体層と複数の内部電極とが交互に積層された積層体と、
前記積層体の側面に設けられ、前記複数の内部電極にそれぞれ電気的に接続された外部電極と、を備える積層コンデンサであることを特徴とする。

また本発明の閃光発光装置では、前記配線基板において、前記第１〜第３配線導体は、前記基板本体の前記一主面上に形成され、
前記昇圧回路部、前記主コンデンサ、前記発光制御回路部および前記トリガ電圧発生回路部は、前記基板本体の前記一主面上に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、発光部におけるキセノン放電管の第１〜第３電極に接続される第１〜第３リード線が、配線基板における基板本体に形成された溝部内に一主面側から貫通した第１〜第３貫通孔に挿入された状態で、発光部が配線基板に実装されているので、発光部が高精度に位置決めされて配線基板に実装されている。したがって、本発明の閃光発光装置は、高精度に被写体を照明することができる。

本発明の一実施形態に係る閃光発光装置８００の構成を模式的に示す図である。 閃光発光装置８００における各部品の配線基板８０１に対する配置を示す図である。 閃光発光装置８００の回路図である。 閃光発光装置８００における発光部７００の近傍を拡大して示す分解斜視図である。 配線基板８０１の貫通孔に対する発光部７００のリード線の挿入状態を、配線基板８０１の他主面側から平面視した図である。 積層コンデンサ１００の構成を示す図である。 積層コンデンサ１００において、積層体１の内部に埋設される電極の構成を示す図である。 積層コンデンサ１００内の電荷分布の状態を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る閃光発光装置８００の構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は閃光発光装置８００を発光部７００の反対側から見た斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す閃光発光装置８００を切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。図２は、閃光発光装置８００における各部品の配線基板８０１に対する配置を示す図である。図３は、閃光発光装置８００の回路図である。図４は、閃光発光装置８００における発光部７００の近傍を拡大して示す分解斜視図である。図５は、配線基板８０１の貫通孔に対する発光部７００のリード線の挿入状態を、配線基板８０１の他主面側から平面視した図である。

閃光発光装置８００は、被写体を撮影するためのカメラ機能を有するスマートフォンなどの携帯端末装置において、夜間などの暗所での撮影時の照明光源として備えられる装置である。閃光発光装置８００は、放電によって発光する発光部７００と、配線基板８０１と、所定の電源の電源電圧を昇圧する昇圧回路部と、昇圧回路部によって昇圧された電圧が印加されて充電される主コンデンサ１００と、発光部７００の発光制御を行う発光制御回路部と、トリガ電圧を発生させるトリガ電圧発生回路部とを備える。なお、前記昇圧回路部は、昇圧トランス２０１およびダイオード３０１などによって構成される。前記発光制御回路部は、半導体スイッチング素子である絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、「ＩＧＢＴ」という）５０１、動作安定用コンデンサ１０４およびダイオード３０２などによって構成される。前記トリガ電圧発生回路部は、トリガコンデンサ１０３およびトリガトランス２０２などによって構成される。

発光部７００は、透光性を有する筐体内に収容され、直線状に延びる筒状の硬質ガラス管内にキセノンガスが封入されたキセノン放電管７０１と、キセノン放電管７０１の一端に配設される第１電極７０３と、キセノン放電管７０１の他端に配設される第２電極７０４と、第１電極７０３と第２電極７０４との間において、キセノン放電管７０１の外周面に対向して配設される第３電極７０２と、一端部が第１電極７０３に接続される第１リード線７０３Ａと、一端部が第２電極７０４に接続される第２リード線７０４Ａと、一端部が第３電極７０２に接続される第３リード線７０２Ａと、を含んで構成される。

発光部７００においてキセノン放電管７０１は、主コンデンサ１００による蓄積電荷によって発光（閃光を発生）し、このキセノン放電管７０１で発生した光は、筐体の一主面に形成された発光面７００Ａから外部に出射され、これによって被写体を照明することができる。

主コンデンサ１００は、特に限定されるものではないけれども、高容量かつ高耐電圧特性を有するという観点から、積層コンデンサであることが好ましい。以下では、主コンデンサ１００を「積層コンデンサ１００」という。

積層コンデンサ１００は、複数の誘電体層と複数の内部電極とが交互に積層された積層体と、該積層体の側面に設けられ、前記複数の内部電極にそれぞれ電気的に接続された外部電極と、を備えるコンデンサである。以下では、内部電極として、複数の電極部分に分割された分割構造を有する容量電極および浮遊電極を備える積層コンデンサを例に挙げて、本実施形態の積層コンデンサ１００について説明する。

図６は、積層コンデンサ１００の構成を示す図である。図６（ａ）は積層コンデンサ１００の外観を示す斜視図であり、図６（ｂ）は積層コンデンサ１００の断面図である。図７は、積層体１の内部に埋設される電極の構成を示す図である。図７（ａ）は積層体１を積層方向に平面透視したときの容量電極３の平面図であり、図７（ｂ）は積層体１を積層方向に平面透視したときの浮遊電極４の平面図であり、図７（ｃ）は容量電極３および浮遊電極４の積層状態を示す分解斜視図である。図８は、積層コンデンサ１００内の電荷分布の状態を示す図である。

本実施形態の積層コンデンサ１００は、複数の誘電体層５が積層されて成る積層体１と、該積層体１の内部で各誘電体層５を挟んで交互に配設された複数の容量電極３および浮遊電極４と、該積層体１の側面に設けられ、各容量電極３と電気的に接続され、かつ各浮遊電極４と電気的に絶縁された、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂとを備える。なお、以下では、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂを総称するときには、「外部電極２」という。

積層体１において、誘電体層５は、積層方向に平面視したときの形状が長方形である。積層体１の内部で誘電体層５を挟んで交互に配設された各容量電極３および浮遊電極４は、積層方向に平面視したときの形状が、誘電体層５と同様に、長方形である。これらの容量電極３および浮遊電極４が内部に埋設され、複数の誘電体層５が複数積層されて成る積層体１は、全体として直方体状に形成されている。積層体１において、誘電体層５の積層数は、積層コンデンサ１００を高容量化できるという点で、１００層〜１０００層である。なお、以下では、容量電極３、浮遊電極４および誘電体層５の長辺が延びる方向を「長辺方向Ｘ」と称し、長辺方向Ｘに直交する、容量電極３、浮遊電極４および誘電体層５の短辺が延びる方向を「短辺方向Ｙ」と称し、長辺方向Ｘおよび短辺方向Ｙに直交する、積層体１における誘電体層５が積層される方向を「積層方向Ｚ」と称する。

本実施形態では、積層体１において、長辺方向Ｘの長さは３ｍｍ〜２０ｍｍであり、短辺方向Ｙの長さは２ｍｍ〜２０ｍｍであり、積層方向Ｚの長さは１ｍｍ〜２ｍｍである。

外部電極２において、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂは、それぞれ２５０μｍ〜１０００μｍの厚みで、積層体１の積層方向Ｚに延びる側面に、積層方向Ｚにわたって形成されている。ここで、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂの厚みとは、長辺方向Ｘに延びる寸法を示す。第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂを構成する材料としては、たとえば、ニッケル、銅、銀、パラジウムなどの金属を主成分とする導体材料が用いられる。

本実施形態では、第１外部電極部分２ａは、積層体１の長辺方向Ｘ一方側の側面に設けられ、第２外部電極部分２ｂは、積層体１の長辺方向Ｘ他方側の側面に設けられている。そして、第１外部電極部分２ａは、後述する容量電極３における複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃのそれぞれに電気的に接続されている。また、第２外部電極部分２ｂは、第１外部電極部分２ａと電気的に絶縁され、容量電極３における複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれに電気的に接続されている。

誘電体層５は、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体磁器を用いることができ、たとえば、チタン酸バリウムに酸化マグネシウム、希土類元素（ＲＥ）の酸化物および酸化マンガンなどが固溶した結晶粒子から構成されている誘電体磁器を例示することができる。なお、誘電体磁器の種類としては上述したものだけに限らず、チタン酸バリウムにカルシウムやストロンチウムなどの元素を固溶させたものやこれらの誘電体材料を複合化させたものなど他の誘電体磁器を用いることもできる。

誘電体層５の厚みは、２μｍ〜１０μｍである。また、誘電体層５は、長辺方向Ｘの長さが２７００μｍ〜１９５００μｍであり、短辺方向Ｙの長さが１７００μｍ〜１９８００μｍである。なお、誘電体層５の厚みは、高耐電圧特性を持たせるために２μｍ以上であって、静電容量を高めるため、ならびに製品厚みの抑制のために１０μｍ以下である。

なお、本実施形態の積層コンデンサ１００においては、容量電極３および浮遊電極４により挟まれて静電容量が得られる有効層として機能する誘電体層５に対し、容量電極３および浮遊電極４により挟まれることがなく積層体１の積層方向Ｚの両主面側にそれぞれ配置される誘電体層５は、保護層として機能する。

容量電極３および浮遊電極４は、０．４μｍ〜２μｍの厚みに形成された、電荷を蓄えて静電容量を得るための内部電極である。また、容量電極３および浮遊電極４は、積層方向Ｚに平面視したときの大きさが誘電体層５と同じであり、具体的には、長辺方向Ｘの長さが２３００μｍ〜１８９００μｍであり、短辺方向Ｙの長さが１３００μｍ〜６５００μｍである。

容量電極３および浮遊電極４を構成する材料としては、たとえば、ニッケル、銅、ニッケル−銅、銀−パラジウムなどの金属を主成分とする導体材料が用いられる。

本実施形態の積層コンデンサ１００は、図８に示すように、誘電体層５を挟んで電荷を蓄える容量電極３および浮遊電極４が複数形成されることにより大きな静電容量が得られ、かつ小型化が容易なコンデンサとすることができる。

容量電極３は、図７（ａ）に示すように、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃから成る第１容量電極部３１と、第１容量電極部３１と電気的に絶縁されるとともに、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃから成る第２容量電極部３２とを含んで構成される。

容量電極３において、第１容量電極部３１と第２容量電極部３２とは、互いに長辺方向Ｘに離間して設けられ、第１容量電極部３１が長辺方向Ｘ一端部側に配置され、第２容量電極部３２が長辺方向Ｘ他端部側に配置される。第１容量電極部３１と第２容量電極部３２との長辺方向Ｘに関する離間距離は、たとえば、１００μｍ〜１０００μｍである。

また、容量電極３の第１容量電極部３１を構成する複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、それぞれ、積層方向Ｚに平面視したときの形状が長方形であり、短辺方向Ｙに間隔をあけて整列して配置されている。複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ間の短辺方向Ｙに関する間隔は、たとえば、３０μｍ〜３００μｍである。また、容量電極３の第２容量電極部３２を構成する複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、それぞれ、積層方向Ｚに平面視したときの形状が長方形であり、短辺方向Ｙに間隔をあけて整列して配置されている。複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃ間の短辺方向Ｙに関する間隔は、たとえば、３０μｍ〜３００μｍである。

長方形の形状に形成される複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、および、複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、それぞれ、同一の形状かつ大きさである。また、複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、および、複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃの長辺が延びる方向は、容量電極３の長辺方向Ｘに平行である。また、複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、および、複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、長辺方向Ｘの長さが１０００μｍ〜１００００μｍであり、短辺方向Ｙの長さが５００μｍ〜６５００μｍである。

また、容量電極３において、複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、それぞれ、長辺方向Ｘ中央部から一端部にわたって形成されており、その長辺方向Ｘ一端部側の端面が積層体１の長辺方向Ｘ一端部側の側面から露出して、第１外部電極部分２ａと電気的に接続されている。また、容量電極３において、複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、それぞれ、長辺方向Ｘ中央部から他端部にわたって形成されており、その長辺方向Ｘ他端部側の端面が積層体１の長辺方向Ｘ他端部側の側面から露出して、第２外部電極部分２ｂと電気的に接続されている。

浮遊電極４は、図７（ｂ）に示すように、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃから成る。

浮遊電極４を構成する複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、積層方向Ｚに平面視したときの形状が長方形であり、短辺方向Ｙに間隔をあけて整列して配置されている。複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃ間の短辺方向Ｙに関する間隔は、たとえば、３０μｍ〜３００μｍである。

長方形の形状に形成される複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、同一の形状かつ大きさである。また、複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃの長辺が延びる方向は、浮遊電極４の長辺方向Ｘに平行である。また、複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、長辺方向Ｘの長さが２３００μｍ〜１８９００μｍであり、短辺方向Ｙの長さが５００μｍ〜６５００μｍである。

また、浮遊電極４において、複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、長辺方向Ｘ一端部から他端部にわたって形成されている。ただし、複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、長辺方向Ｘ一端部側の端面、および長辺方向Ｘ他端部側の端面が、積層体１の側面から露出してはおらず、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂと電気的に絶縁されている。

次に、本実施形態の積層コンデンサ１００を製造する方法について説明する。まず、誘電体層５を形成する誘電体磁器の原料を準備する。誘電体磁器の主成分として、チタニア系酸化物、ジルコン酸系酸化物等が挙げられる。チタン酸バリウムを主成分とする焼結体を用いる場合、たとえば、チタン酸バリウム粉末に対して、所定量の酸化マグネシウム粉末、希土類元素の酸化物粉末および酸化マンガン粉末を配合し、さらに、必要に応じて所望の誘電特性を維持できる範囲で焼結助剤としてガラス粉末を添加して素原料粉末を得る。

次に、上記の素原料粉末に有機ビヒクルを加えてセラミックスラリを調製し、次いで、ドクターブレード法またはダイコータ法などのシート成形法を用いてセラミックグリーンシートを形成する。セラミックグリーンシートの厚みは誘電体層５の高容量化のための薄層化と、高絶縁性を維持するという点で２．５μｍ〜１５μｍが好ましい。

次に、得られたセラミックグリーンシートの主面上に矩形状の電極パターンを０．５μｍ〜３．５μｍの厚みで印刷して形成する。なお、電極パターンとなる導体ペーストは、ニッケル、銅、またはこれらの合金粉末を主成分金属とし、これに共材としてのセラミック粉末を混合し、有機バインダ、溶剤および分散剤を添加して調製する。

次に、電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを所望枚数重ね、その上下に電極パターンを形成していないセラミックグリーンシートをさらに複数枚、上下層が同じ枚数になるように重ねて、仮積層体を形成する。仮積層体における電極パターンは、長手方向に半パターンずつずらしてある。このような積層工法により、切断後に、容量電極３を形成するための、第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対応する電極パターンと、浮遊電極４を形成するための、浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃに対応する電極パターンとが形成されたものとなる。

次に、仮積層体を上記仮積層時の温度圧力よりも高温、高圧の条件にてプレスを行い、セラミックグリーンシートと電極パターンとが強固に密着された積層構造体を形成する。

次に、この積層構造体を、予め定めるカットラインに沿って切断し、その後、所定の雰囲気下、温度条件で焼成して積層体１を形成する。焼成条件としては、昇温速度を５〜３００℃／ｈとして、脱脂を５００℃までの温度範囲で行い、次いで、昇温速度を２５〜１０００℃／ｈとして、水素−窒素の混合ガスの還元雰囲気中にて１１００〜１３００℃の範囲で０．５〜４時間焼成する。さらに、焼成後の試料に対して、酸化雰囲気中、９００〜１１００℃で再酸化処理を行う。

次に、この積層体１の対向する長辺方向Ｘの側面に、外部電極ペーストを塗布して焼付けを行い、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂが形成される。また、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂの表面には、実装性を高めるためにメッキ膜が形成される。

本実施形態の積層コンデンサ１００は、誘電体層５を挟んで交互に積層される内部電極としての容量電極３と浮遊電極４とが、誘電体層５の一主面の全面にわたって形成されているのではなく、特徴的な構造を有している。具体的には、容量電極３は、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃから成る第１容量電極部３１と、第１容量電極部３１と電気的に絶縁されるとともに、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃから成る第２容量電極部３２とを有する。また、浮遊電極４は、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃから成る。

上記のように構成される本実施形態の積層コンデンサ１００では、容量電極３がバランスよく誘電体層５の一主面にばらばらに配列されていることで、焼成時に容量電極３と誘電体層５の材料の違いによって発生する応力を分散することができる。その結果、積層コンデンサ１００を製造するときの焼成時に「反り」や「デラミ」が発生することを効果的に低減することができる。したがって、積層コンデンサ１００は、高容量かつ高耐電圧特性を有し、閃光発光装置８００におけるキセノン放電管７０１を閃光発光させるための主コンデンサとして使用可能なものとなる。

次に、図３の回路図を用いて、閃光発光装置８００の構成および動作を説明する。昇圧トランス２０１の１次電圧は外部からの給電、或いは制御ＩＣ６０１からの給電が可能となっており、昇圧後の２次電圧はダイオード３０１で整流される。そして、積層コンデンサ１００に充電されると同時に抵抗４０４，４０５にて分圧された電圧値が、制御ＩＣ６０１の端子６０１ｆで確認される。

ＤＣ−ＤＣコンバータでは、制御ＩＣ６０１の端子６０１ｇを制御することで発振を開始する。なお、前記発振起動信号は、コントローラ９００より制御ＩＣ６０１の端子６０１ａに入力される。この制御ＩＣ６０１に入力された発振起動信号がＤＣ−ＤＣコンバータに入力されることになる。ＤＣ−ＤＣコンバータに発振起動信号が入力されると、携帯端末装置に備えられる電池電源などの直流電源ＤＣより供給される直流電流が昇圧トランス２０１に入力されて、発振の開始となる。

ＤＣ−ＤＣコンバータの発振によって直流電源電圧が昇圧トランス２０１により昇圧され、その出力電流がダイオード３０１で整流される。したがって、この整流用ダイオード３０１により整流された整流電流よって、積層コンデンサ１００が充電される。

積層コンデンサ１００は、蓄積電荷をキセノン放電管７０１を通して放出し、キセノン放電管７０１を放電させて閃光を発生させる。

キセノン放電管７０１は、トリガ電圧発生回路部によって励起電圧が第３電極７０２に印加されて発光始動される。

トリガ電圧発生回路部は、コントローラ９００より発せられた信号を制御ＩＣ６０１の端子６０１ｃで受ける。そして、制御ＩＣ６０１の端子６０１ｄより出力される発光制御信号が、ＩＧＢＴ５０１のゲートに入力されることによって、このＩＧＢＴ５０１が導通し、トリガコンデンサ１０３の充電電荷がダイオード３０２とトリガトランス２０２の一次コイルに放電する。これによって、トリガトランス２０２の二次コイルに発生した高電圧がキセノン放電管７０１の第３電極７０２に印加され、キセノン放電管７０１が積層コンデンサ１００の蓄積電荷を受けて放電して発光始動する。なお、動作安定用コンデンサ１０４は、ダイオード３０２の動作を安定させるためのものである。

また、抵抗４０６，４０７は、制御ＩＣ６０１の端子６０１ｄのドライバ出力とＩＧＢＴ５０１の入力仕様に合わせ調整することができる。

積層コンデンサ１００がキセノン放電管７０１を発光させることが可能な所定の電圧まで充電されると、レディ信号が制御ＩＣ６０１ｂよりコントローラ９００へ送られ、所望のタイミングでコントローラ９００より制御ＩＣ６０１の端子６０１ｃへ発光命令信号を出力する。

本実施形態の閃光発光装置８００は、高容量かつ高耐電圧特性を有する積層コンデンサ１００を備えているので、該積層コンデンサ１００による蓄積電荷を放出させ、キセノン放電管７０１を放電させて閃光を発生させることができる。このような閃光発光装置８００は、キセノン放電管７０１を閃光発光させるための主コンデンサとして、アルミ電解コンデンサに比べて極めてサイズの小さい積層コンデンサ１００を備えているので、小型化・薄型化が要求されるスマートフォンなどの携帯端末装置に好適である。

次に、図２を用いて閃光発光装置８００における各電子部品の配置、および各電子部品間の配線導体の接続状態を説明するとともに、図４，５を用いて閃光発光装置８００において特徴的な、配線基板８０１とキセノン放電管７０１を備える発光部７００との配線接続構造について説明する。

配線基板８０１は、矩形平板状に形成され、一主面上に発光部７００が配置される基板本体（以下、基板本体を「配線基板８０１」という場合がある）と、第１配線導体である配線導体Ｌ１、第２配線導体である配線導体Ｌ３、および第３配線導体である配線導体Ｌ２を少なくとも含む複数の配線導体Ｌ１〜Ｌ２３と、によって構成される。なお、閃光発光装置８００において、閃光発光装置８００を構成する発光部７００以外の各電子部品は、配線基板８０１の内部あるいは他主面上に配置されていてもよいけれども、本実施形態では、発光部７００が配置される一主面上に配置されて、樹脂封止材８０２によって樹脂封止されている。また、各配線導体Ｌ１〜Ｌ２３は、配線基板８０１の内部あるいは他主面上に形成されていてもよいけれども、本実施形態では、発光部７００が配置される一主面上に形成されている。

配線基板８０１には、発光部７００が配置された一主面とは反対側の他主面から一主面に向かって凹んだ凹状の溝部８０１Ｄと、一主面から溝部８０１Ｄ内に貫通し、発光部７００の第１リード線７０３Ａ、第２リード線７０４Ａおよび第３リード線７０２Ａがそれぞれ挿入される第１貫通孔８０１Ａ、第２貫通孔８０１Ｂおよび第３貫通孔８０１Ｃが形成されている。

より詳細には、溝部８０１Ｄは、矩形平板状に形成される配線基板８０１の、発光部７００が沿って配置される１つの辺（以下、「第１の辺」という）から所定の距離離間し、かつ、第１の辺に隣接し、積層コンデンサ１００が沿って配置される第２の辺から所定の距離離間し、さらに、第２の辺に対向する第３の辺から所定の距離離間した位置において、第１の辺に平行に直線状に延びて形成される。すなわち、溝部８０１Ｄは、配線基板８０１の周縁端まで延びて形成されているのではなく、配線基板８０１の他主面の周縁端よりも内側において、一主面に向かって凹んで形成されている。これによって、配線基板８０１に溝部８０１Ｄに沿った亀裂が発生するのを防止し、配線基板８０１の強度を確保することができる。なお、溝部８０１Ｄは、配線基板８０１の他主面側に開口する開口形状が、第１の辺に平行に直線状に延びる長方形状である。

また、第１貫通孔８０１Ａ、第２貫通孔８０１Ｂおよび第３貫通孔８０１Ｃは、それぞれ、溝部８０１Ｄ内において、第１の辺の延在方向に、第１貫通孔８０１Ａ、第３貫通孔８０１Ｃ、第２貫通孔８０１Ｂの順に形成される。なお、第１貫通孔８０１Ａは第１リード線７０３Ａに対応し、第２貫通孔８０１Ｂは第２リード線７０４Ａに対応し、第３貫通孔８０１Ｃは第３リード線７０２Ａに対応する。

また、第１貫通孔８０１Ａ、第２貫通孔８０１Ｂおよび第３貫通孔８０１Ｃは、同一の形状かつ大きさに形成される。第１貫通孔８０１Ａ、第２貫通孔８０１Ｂおよび第３貫通孔８０１Ｃの、一主面の上方から平面視した形状は、特に限定されるものではなく、円形状、矩形状、三角形状などが挙げられ、本実施形態では円形状である。

配線基板８０１の大きさが、例えば、第１の辺の長さＤ１が２４ｍｍであり、第１の辺に隣接する第２の辺の長さＤ２が２０ｍｍであり、厚みＤ３が１．２ｍｍであるのに対して、溝部８０１Ｄの大きさは、第１の辺の延在方向に対応する長さＤ４が１７ｍｍ〜１８ｍｍであり、第２の辺の延在方向に対応する長さＤ５が６ｍｍ〜８ｍｍであり、厚み方向に対応する長さＤ６が０．４ｍｍ〜０．８ｍｍである。

また、溝部８０１Ｄの、配線基板８０１の周縁端からの離間距離は、第１の辺からの離間距離Ｄ１３が２ｍｍ〜１０ｍｍであり、第２の辺からの離間距離Ｄ７が２．５ｍｍ〜３．５ｍｍであり、第３の辺からの離間距離Ｄ８が２．５ｍｍ〜３．５ｍｍである。

さらにまた、溝部８０１Ｄ内で、配線基板８０１の第１の辺の延在方向一端（第２の辺側）から他端（第３の辺側）に向かって、第１貫通孔８０１Ａ、第３貫通孔８０１Ｃ、第２貫通孔８０１Ｂの順に形成される各貫通孔において、溝部８０１Ｄの、第２の辺側の内側面から第１貫通孔８０１Ａの中心までの距離Ｄ９は、１．５ｍｍ〜２．５ｍｍであり、溝部８０１Ｄの、第３の辺側の内側面から第２貫通孔８０１Ｂの中心までの距離Ｄ１０は、１．５ｍｍ〜２．５ｍｍである。また、第１貫通孔８０１Ａの中心から第３貫通孔８０１Ｃの中心までの距離Ｄ１１は、６ｍｍ〜８ｍｍであり、第３貫通孔８０１Ｃの中心から第２貫通孔８０１Ｂの中心までの距離Ｄ１２は、６ｍｍ〜８ｍｍである。

また、図５に示すように、第１貫通孔８０１Ａ、第２貫通孔８０１Ｂおよび第３貫通孔８０１Ｃの周面には、めっき法などによって形成された導電層８０３が形成されている。そして、発光部７００の第１リード線７０３Ａは、第１貫通孔８０１Ａに挿入されて、前記導電層８０３と接触するように、半田８０４によって第１貫通孔８０１Ａに対して固定されている。発光部７００の第２リード線７０４Ａは、第２貫通孔８０１Ｂに挿入されて、前記導電層８０３と接触するように、半田８０４によって第２貫通孔８０１Ｂに対して固定されている。発光部７００の第３リード線７０２Ａは、第３貫通孔８０１Ｃに挿入されて、前記導電層８０３と接触するように、半田８０４によって第３貫通孔８０１Ｃに対して固定されている。

ここで、第１〜第３リード線７０３Ａ，７０４Ａ，７０２Ａが半田８０４によって第１〜第３貫通孔８０１Ａ，８０１Ｂ，８０１Ｃに固定された状態において、半田８０４は、配線基板８０１に形成される溝部８０１Ｄから外方に突出しないように、溝部８０１Ｄ内に収容されている。また、第１〜第３貫通孔８０１Ａ，８０１Ｂ，８０１Ｃに挿入された第１〜第３リード線７０３Ａ，７０４Ａ，７０２Ａは、溝部８０１Ｄから外方に突出せず、溝部８０１Ｄ内に収容されるように、切断処理がなされている。これによって、たとえば、携帯端末装置のマザーボードに、配線基板８０１の他主面が接触するように閃光発光装置８００を実装する場合、第１〜第３リード線７０３Ａ，７０４Ａ，７０２Ａが邪魔になるのを防止することができる。

配線基板８０１の一主面上に形成された、第１配線導体である配線導体Ｌ１は、第１貫通孔８０１Ａに挿入された第１リード線７０３Ａと電気的に接続される。また、配線基板８０１の一主面上に形成された、第２配線導体である配線導体Ｌ３は、第２貫通孔８０１Ｂに挿入された第２リード線７０４Ａと電気的に接続される。また、配線基板８０１の一主面上に形成された、第３配線導体である配線導体Ｌ２は、第３貫通孔８０１Ｃに挿入された第３リード線７０２Ａと電気的に接続される。

第１配線導体である配線導体Ｌ１には、積層コンデンサ１００が電気的に接続されており、これによって、積層コンデンサ１００は、配線導体Ｌ１を介して発光部７００の第１リード線７０３Ａと接続される。また、第２配線導体である配線導体Ｌ３には、発光制御回路部の一部を成す動作安定用コンデンサ１０４が電気的に接続されており、これによって、動作安定用コンデンサ１０４は、配線導体Ｌ３を介して発光部７００の第２リード線７０４Ａと接続される。また、第３配線導体である配線導体Ｌ２には、トリガ電圧発生回路部の一部を成すトリガトランス２０２が電気的に接続されており、これによって、トリガトランス２０２は、配線導体Ｌ２を介して発光部７００の第３リード線７０２Ａと接続される。

本実施形態の閃光発光装置８００では、発光部７００におけるキセノン放電管７０１の第１〜第３電極７０３，７０４，７０２に接続される第１〜第３リード線７０３Ａ，７０４Ａ，７０２Ａが、配線基板８０１に形成された溝部８０１Ｄ内に一主面側から貫通した第１〜第３貫通孔８０１Ａ，８０１Ｂ，８０１Ｃに挿入された状態で、発光部７００が配線基板８０１に実装されているので、発光部７００が高精度に位置決めされて配線基板８０１に実装されている。したがって、本実施形態の閃光発光装置８００は、高精度に被写体を照明することができる。

また、本実施形態の閃光発光装置８００では、配線基板８０１の一主面上において、第１の辺に沿って発光部７００が配置され、第２の辺に沿って積層コンデンサ１００が配置されている。また、積層コンデンサ１００に隣接した位置において、前記第１の辺に対向する第４の辺に沿って、昇圧トランス２０１が配置されている。また、発光部７００に隣接して、トリガトランス２０２が配置されている。また、昇圧トランス２０１に隣接して、制御ＩＣ６０１が配置されている。

そして、昇圧トランス２０１とともにＤＣ−ＤＣコンバータを構成するダイオード３０１、抵抗４０１およびコンデンサ１０２が、昇圧トランス２０１の周囲に配置されている。また、トリガトランス２０２とともにトリガ電圧発生回路部を構成する電子部品、発光制御回路部を構成する一部の電子部品であるトリガコンデンサ１０３、ダイオード３０２、充電抵抗４０２、抵抗４０３および動作安定用コンデンサ１０４が、トリガトランス２０２の周囲に配置されている。また、発光制御回路部として機能する、レディ信号発生回路および発振停止回路を構成するＩＧＢＴ５０１、および抵抗４０６，４０７が、制御ＩＣ６０１に隣接して配置されている。

図２における配線導体Ｌ１〜Ｌ２３は、配線長を短くするために、配線基板８０１の一主面上に形成されている。特に、発光部７００の第１リード線７０３Ａと電気的に接続される、積層コンデンサ１００との間の配線導体Ｌ１、第３リード線７０２Ａと電気的に接続される、トリガトランス２０２との間の配線導体Ｌ２、第２リード線７０４Ａと電気的に接続される、動作安定用コンデンサ１０４との間の配線導体Ｌ３は直線状の最短経路で接続する。

また、動作安定用コンデンサ１０４と電気的に接続される、抵抗４０３との間の配線導体Ｌ４、ダイオード３０２との間の配線導体Ｌ５は直線状の最短経路で接続する。さらに、積層コンデンサ１００と電気的に接続される、ダイオード３０１との間の配線導体Ｌ６は直線状の最短経路で接続する。また、ダイオード３０１と電気的に接続される、昇圧トランス２０１との間の配線導体Ｌ１２も直線状の最短経路で接続する。かかる箇所は、昇圧トランスの２次側であって、高電圧でスイッチング動作を行う必要があることから、配線導体における寄生容量やインピーダンスを小さくし、エネルギー損失を抑えることができ、キセノン放電管７０１を良好に作動させることができる。

１００ 積層コンデンサ
７００ 発光部
７０１ キセノン放電管
７０２ 第３電極
７０２Ａ 第３リード線
７０３ 第１電極
７０３Ａ 第１リード線
７０４ 第２電極
７０４Ａ 第２リード線
８００ 閃光発光装置
８０１ 配線基板
８０１Ａ 第１貫通孔
８０１Ｂ 第２貫通孔
８０１Ｃ 第３貫通孔
８０１Ｄ 溝部

Claims (3)

1. 放電によって発光する発光部であって、
   キセノンガスが封入された筒状のキセノン放電管と、
   前記キセノン放電管の一端に配設される第１電極と、
   前記キセノン放電管の他端に配設される第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間において、前記キセノン放電管の外周面に対向して配設される第３電極と、
   一端部が前記第１電極に接続される第１リード線と、
   一端部が前記第２電極に接続される第２リード線と、
   一端部が前記第３電極に接続される第３リード線と、を有する発光部と、
   前記発光部が実装される配線基板であって、
   一主面上に前記発光部が配置され、他主面に凹状の溝部が形成されるとともに、前記第１〜第３リード線がそれぞれ挿入される、一主面から前記溝部内に貫通した第１〜第３貫通孔が形成された基板本体と、
   前記基板本体に形成され、前記第１リード線と接続される第１配線導体と、
   前記基板本体に形成され、前記第２リード線と接続される第２配線導体と、
   前記基板本体に形成され、前記第３リード線と接続される第３配線導体と、を有する配線基板と、
   前記配線基板に実装され、所定の電源の電源電圧を昇圧する昇圧回路部と、
   前記配線基板に実装され、前記昇圧回路部によって昇圧された電圧が印加されて充電される主コンデンサであって、前記第１配線導体と接続される主コンデンサと、
   前記配線基板に実装され、前記発光部の発光制御を行う発光制御回路部であって、前記第２配線導体と接続される発光制御回路部と、
   前記配線基板に実装され、前記キセノン放電管に封入されるキセノンガスを励起させて発光を開始させるための、トリガ電圧を発生させるトリガ電圧発生回路部であって、前記第３配線導体と接続されるトリガ電圧発生回路部と、を備えることを特徴とする閃光発光装置。
2. 前記主コンデンサは、
   複数の誘電体層と複数の内部電極とが交互に積層された積層体と、
   前記積層体の側面に設けられ、前記複数の内部電極にそれぞれ電気的に接続された外部電極と、を備える積層コンデンサであることを特徴とする請求項１に記載の閃光発光装置。
3. 前記配線基板において、前記第１〜第３配線導体は、前記基板本体の前記一主面上に形成され、
   前記昇圧回路部、前記主コンデンサ、前記発光制御回路部および前記トリガ電圧発生回路部は、前記基板本体の前記一主面上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の閃光発光装置。

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