JPH06151081A - ストロボ電源の昇圧方法、およびストロボ電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池の直流出力を交流変換して昇圧トランス
を作動させ、昇圧トランスの交流出力を整流して、スト
ロボ発光用の高電圧エネルギ−を出力コンデンサに蓄積
するストロボ電源回路に関し、電池の本数を増したり、
特殊な電池を使用することなく、短時間でストロボ発光
用の高電圧エネルギ−を蓄積できるストロボ電源回路を
提供することを目的としている。 【構成】 電池１０の直流出力を交流に変換する交流変
換回路２０と、変換された低電圧の交流出力を昇圧する
昇圧トランス３０と、該昇圧トランス３０の交流出力を
整流して出力コンデンサ５０に蓄積する直流変換回路４
０と、を有するストロボ電源回路において、前記昇圧ト
ランス３０における１次側と２次側の少なくとも一方に
１つ以上の中間タップ３１、３２を設け、かつ、前記出
力コンデンサ５０の蓄積電圧の昇圧過程に定めた複数の
段階で前記昇圧トランス３０のタップ切り替えを制御す
る制御回路６０を設ける構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池の直流出力を交流
変換して昇圧トランスを作動し、この昇圧トランスの交
流出力を整流して、ストロボ発光用の高電圧エネルギ−
を出力コンデンサに蓄積する形式のストロボ電源回路に
関し、写真撮影時の照明、光信号の発信等に用いるスト
ロボ装置に採用される。

【０００２】

【従来の技術】カメラに内蔵されたストロボ装置、ある
いは、カメラに装着される携帯用ストロボ装置は、電池
の直流出力を交流変換して昇圧トランスを作動し、この
昇圧トランスの交流出力を整流して、ストロボ発光用の
高電圧エネルギ−を出力コンデンサに蓄積する形式のス
トロボ電源回路を備える。ストロボ電源回路は、１．５
〜１５Ｖの電池出力を用いて、ストロボ発光素子（例え
ばキセノン放電管）を作動させて十分な光量が得られる
３００Ｖ以上の高電圧を出力コンデンサに蓄積する。ス
トロボ電源回路は、最初の起動後あるいはストロボ発光
素子の発光後、ストロボ発光素子の１回の発光で瞬時に
費やされる高電圧エネルギ−を１〜３０秒間かけてゆっ
くりと蓄積する。

【０００３】このようなストロボ電源回路の動作は、例
えば、起動用スイッチを操作すると出力コンデンサに充
電が開始され、充電電圧が３００Ｖ以上の規格値に達す
ると発光可能ランプが点灯するものである。そして、こ
の状態でストロボ装置にトリガ−入力がなされると、ス
トロボ装置のトリガ−回路が作動して、キセノン放電管
に瞬時の高電圧が印加される。これにより、放電状態が
開始され、出力コンデンサに充電された３００Ｖ以上の
高電圧エネルギ−がキセノン放電管内に開放されて、放
電による強いストロボ発光がキセノン放電管から放出さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ストロボ電源回路にお
けるストロボ発光素子の１回の発光に必要な高電圧エネ
ルギ−の蓄積時間は短いほうが望ましい。蓄積時間が短
かくて済めば、最初の起動後、あるいはストロボ発光素
子の発光後、短時間のうちに次の発光が可能になり、写
真撮影であれば、シャッタ−チャンスを蓄積時間のため
に逸することがなくなる。また、光信号の発信であれ
ば、複数の信号を連続して送る通信をより短時間で完了
できる。

【０００５】ストロボ電源回路における蓄積時間を短縮
するために、従来、電池を多数直列に接続して巻き数比
の小さな昇圧トランスを作動させたり、大電流を取り出
しても出力電圧があまり低下しないリチウム電池等を使
用して充電期間に供給する電力を実質的に増加する試み
が行なわれている。しかし、電池の本数を増すとストロ
ボ装置が大型化、重量化して携帯性が損なわれ、リチウ
ム電池等の特殊な電池は高価につく問題がある。

【０００６】本発明は、電池の本数を増したり、特殊な
電池を使用することなく、ストロボ電源回路における蓄
積時間を短縮でき、ストロボ装置の小型軽量化、携帯性
向上に寄与でき、しかも電池の寿命も改善されるストロ
ボ電源の昇圧方法、および、この方法を用いたストロボ
電源回路を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１のストロボ電源
回路は、電池の直流出力を交流変換して昇圧トランスを
作動し、該昇圧トランスの交流出力を整流して、ストロ
ボ発光用の高電圧エネルギ−を出力コンデンサに蓄積す
るストロボ電源の昇圧方法において、それぞれ巻き数比
の異なる複数種類の昇圧トランスを用い、該複数種類の
昇圧トランスをその巻き数比の小さいものから順に切り
替えて、前記出力コンデンサの蓄積電圧を段階的に高め
る方法である。

【０００８】請求項２のストロボ電源回路を図１に模式
的に示す。図１において、請求項２のストロボ電源回路
は、電池１０の直流出力を交流に変換する交流変換回路
２０と、変換された低電圧の交流出力を昇圧する昇圧ト
ランス３０と、該昇圧トランス３０の交流出力を整流し
て出力コンデンサ５０に蓄積する直流変換回路４０と、
を有するストロボ電源回路において、前記昇圧トランス
３０における１次側と２次側の少なくとも一方に１つ以
上の中間タップ３１、３２を設け、かつ、前記出力コン
デンサ５０の蓄積電圧の昇圧過程に定めた複数の段階で
前記昇圧トランス３０のタップ切り替えを制御する制御
回路６０を設けたものである。

【０００９】請求項３のストロボ電源回路は、請求項２
のストロボ電源回路において、前記制御回路が、目標と
する蓄積電圧までの間に予め定めた１つ以上の電圧基準
値を蓄積する蓄積回路と、前記出力コンデンサにおける
蓄積電圧を検知する検知回路と、該検知回路が検知した
昇圧過程の蓄積電圧を前記蓄積回路の基準値に比較し
て、該基準値を１つ越えるごとに前記昇圧トランスのタ
ップ切り替えを遂行する比較回路とを含むものである。

【００１０】請求項４のストロボ電源回路は、請求項２
のストロボ電源回路において、前記制御回路が、１つ以
上の時間間隔を蓄積する蓄積回路と、最初の起動後ある
いはストロボ発光素子の発光後に時間計測を開始して、
前記蓄積回路の時間間隔を１つ越えるごとに前記昇圧ト
ランスのタップ切り替えを遂行する比較回路とを含むも
のである。

【００１１】請求項５のストロボ電源回路は、請求項４
のストロボ電源回路において、前記蓄積回路が充電開始
後の電池の出力電圧に応じて異なる時間間隔を設定し、
該電池の出力電圧が低い場合には、高い場合よりも長い
時間間隔を設定する設定回路を含むものである。

【００１２】請求項６のストロボ電源回路は、請求項２
のストロボ電源回路において、前記中間タップを前記昇
圧トランスの１次側に設けるとともに、前記制御回路
が、前記出力コンデンサにおける蓄積電圧を検知する検
知回路と、該検知回路が検知した昇圧過程の蓄積電圧に
基づいて前記昇圧トランスのタップ切り替えを指定する
切替指定回路とを含むものである。

【００１３】

【作用】請求項１のストロボ電源の昇圧方法では、それ
ぞれ巻き数比の異なる複数種類の昇圧トランスをその巻
き数比の小さいものから順に使用して、出力コンデンサ
の昇圧過程で段階的に巻き数比の大きなものに切り替
え、出力コンデンサの蓄積電圧が低い間は専ら巻き数比
の小さい昇圧トランスを作動させ、出力コンデンサの蓄
積電圧が十分に高くなった後に、最終的な高い巻き数比
の昇圧トランスを作動させる。

【００１４】これにより、それぞれの巻き数比の昇圧ト
ランスを出力コンデンサの充電に単独で使用した際の昇
圧過程に含まれる効率の高い部分を選択的にリレ−し
て、出力コンデンサの充電の全段階を通じて効率の高い
直流交流変換と昇圧を獲得できる。また、出力コンデン
サの蓄積電圧の低い初期段階を、高い巻き数比の昇圧ト
ランスが充電している場合に顕著となる、過電流の取り
出しによる電池の出力電圧の低下、および、電池自身の
発熱による無駄な電力消費が抑制される。

【００１５】請求項２のストロボ電源回路は、請求項１
のストロボ電源の昇圧方法を利用したストロボ電源回路
のうち、巻き数比の異なる複数種類の昇圧トランスが単
一のトランスのタップ切り替えによって実現される形式
のものである。

【００１６】請求項２のストロボ電源回路では、制御回
路が昇圧トランスのタップ切り替えを制御する。制御回
路は、出力コンデンサの充電の初期段階では、巻き数比
の小さな状態で昇圧トランスを作動させ、出力コンデン
サの充電の進行とともに、順次、巻き数比の大きい状態
で昇圧トランスを作動させ、出力コンデンサの充電の最
終段階では、最終的な最大巻き数比の状態で昇圧トラン
スを作動させる。

【００１７】制御回路におけるタップ切り替え時期の判
別方法は、目標とする電圧に至る昇圧過程における出力
コンデンサの充電進度を、(a) 出力コンデンサの蓄積電
圧を検知して直接的に判別する方法以外にも(b) 充電開
始後の経過時間で間接的に推定する方法、すなわち、充
電開始後の時間を計測して、予め定めた適当な時間間隔
に達した段階でタップ切り替えを遂行する方法とがあ
る。

【００１８】請求項３のストロボ電源回路は、目標とす
る電圧に至る昇圧過程における出力コンデンサの充電進
度を、(a) 出力コンデンサの蓄積電圧を検知して直接的
に判別するものである。目標とする蓄積電圧までの間
に、中間タップの数だけ電圧基準値を設定できる。そし
て、出力コンデンサにおける蓄積電圧を検知して、蓄積
電圧が電圧基準値を１つ越えるごとに昇圧トランスのタ
ップを切り替える。これにより、昇圧トランスを実質的
に巻き数比の大きなものに転換する。

【００１９】請求項４のストロボ電源回路では、目標と
する電圧に至る昇圧過程における出力コンデンサの充電
進度を、(b) 充電開始後の経過時間を用いて間接的に推
定しており、中間タップの切替えは、経過時間を評価し
て実施される。目標とする蓄積電圧までの間に中間タッ
プの数だけ時間間隔を設定できる。そして、充電開始後
の経過時間を計測して、経過時間がこれらの時間間隔を
１つ越えるごとに昇圧トランスのタップを切り替える。
これにより、昇圧トランスを実質的に巻き数比の大きな
ものに転換する。従って、二次側（高電圧側）の蓄積電
圧を直接測定する回路を設ける必要がない。

【００２０】請求項５のストロボ電源回路では、電池の
消耗に伴う出力電圧の低下によって出力コンデンサの充
電進度が遅れても、設定回路で設定時間を補正すること
によって、適正な蓄積電圧で昇圧トランスのタップを切
り替えが行なえる。

【００２１】電池は一般的に新品の場合や充電直後には
起電力が高いが、放電の進行とともに起電力が下がり、
単位時間当たりに取り出される電力が低下する。従っ
て、充電開始直後の負荷状態で電池の出力電圧を検知
し、電池の出力電圧が低くて出力コンデンサの充電進度
が遅れそうな場合には、電池の出力電圧が高い場合より
も長い時間間隔を設定する。これにより、電池が消耗し
ても、切り替え時の二次側（高圧側）の電圧がほぼ一定
になる。

【００２２】請求項６のストロボ電源回路では、二次側
（高圧側）の電圧を直接測定して切り替え時期を識別
し、一次側の中間タップを切り替えて昇圧トランスの巻
数比を変更する。検知回路は二次側（高圧側）の電圧を
直接測定して、予め定めた基準電圧（充電進度の設定
値）に比較して、両者が一致すると切替指定回路に信号
を送出して切り替えを実施させる。

【００２３】

【実施例】図２は第１実施例のストロボ電源回路の回路
図、図３は図２のストロボ電源回路における昇圧曲線の
線図である。ここでは、目標とする電圧に至る昇圧過程
における出力コンデンサの充電進度を、出力コンデンサ
の蓄積電圧を検知して直接的に判別し、昇圧トランス
を、中間タップを用いた巻き数比２００の状態にして充
電を開始し、蓄積電圧が電圧基準値１４０Ｖに達すると
両端のタップを用いた巻き数４５０の状態に転換して、
この状態で出力コンデンサを目標とする３００Ｖまで充
電する。

【００２４】図２において、定格電圧１．５Ｖの電池１
０から取り出した直流出力を交流に変換する交流変換回
路２０は、出力コンデンサ５０を通じた２次側信号のフ
ィ−ドバックでトランジスタ２１のＯＮ−ＯＦＦを繰り
返させる自励発振型のものである。直流変換回路４０は
ダイオ−ド４２、４３からなり、昇圧トランス３０の交
流出力を整流して出力コンデンサ５０に蓄積する。

【００２５】昇圧トランス３０の２次側には、中間タッ
プ３１が１つ設けられ、接地側の端子３５と中間タップ
３１を使用した場合、昇圧トランス３０の巻き数比ｎは
１３３となり、一方、両端の端子３３、３５を使用した
場合、昇圧トランス３０の巻き数比ｎは３００となる。

【００２６】制御回路６０は、トランジスタ６１、６
２、６３、６４、ツェナ−電圧１４０Ｖのツェナ−ダイ
オ−ド６５等を含み、出力コンデンサ５０の蓄積電圧の
昇圧過程に定めた電圧基準値を境にして、昇圧トランス
３０を、中間タップ３１を使用した状態から高電圧側タ
ップ３３を使用した状態に切り替える。

【００２７】このように構成されたストロボ電源回路で
は、出力コンデンサ５０の蓄積電圧が１４０Ｖ未満の間
は、トランジスタ６４がＯＦＦ、トランジスタ６３がＯ
Ｎに保たれ、トランジスタ６３を通じてトランジスタ６
１のベ−ス電流を流してトランジスタ６１がＯＮされ
る。このとき、出力コンデンサ５０は、中間タップ３１
およびダイオ−ド４３からトランジスタ６１を通じた直
流電流で充電される。

【００２８】一方、出力コンデンサ５０の蓄積電圧が１
４０Ｖに達すると、ツェナ−ダイオ−ド６５を通じてト
ランジスタ６４にベ−ス電流が供給されてＯＮとなり、
トランジスタ６３は、ベ−ス電流が遮断されてＯＦＦと
なる。従って、トランジスタ６２が新たにＯＮとなる一
方でトランジスタ６１がＯＦＦとなる。これ以後、出力
コンデンサ５０は、高電圧側タップ３３およびダイオ−
ド４２からトランジスタ６２を通じた直流電流で充電さ
れる。

【００２９】図３において、曲線Ａは、図２のストロボ
電源回路による１４０Ｖでタップ切り替えを行なった昇
圧曲線である。これに対して、曲線Ｂは、図２のストロ
ボ電源回路でトランジスタ６２を短絡し、トランジスタ
６１を開放した状態、すなわち、昇圧トランス３０を両
端のタップによる巻き数比ｎが３００の状態で出力コン
デンサ５０を充電した場合の昇圧曲線、一方、曲線Ｃ
は、トランジスタ６１を短絡し、トランジスタ６２を開
放した状態、すなわち、昇圧トランス３０を中間タップ
３１による巻き数比ｎが１３３の状態で出力コンデンサ
５０を充電した場合の昇圧曲線である。

【００３０】図２のストロボ電源回路によれば、巻き数
比ｎが３００の状態で最初から最後まで充電した場合に
比較して、０．９秒短縮された約５秒で目的とする３０
０Ｖの充電が完了する。すなわち、１８％充電時間が短
縮される。

【００３１】ところで、図２のストロボ電源回路では、
出力コンデンサ５０の両端の電圧が３００Ｖを越えた以
降も、充電がそのまま継続されて、最終的には４５０Ｖ
程度にも達する。この充電を３００Ｖに留める１つの方
法は、出力コンデンサ５０の両端に充電電圧の検知回路
を設け、例えば、３２０Ｖに達したら、電池１０からの
電力供給を遮断し、その後、自然放電で３００Ｖまで下
がったら電池１０からの電力供給を再開して３２０Ｖま
で再充電するサイクルを繰り返させる方法である。

【００３２】また、充電を３００Ｖに留める別の方法
は、昇圧トランス３０に巻き数比３００に相当する中間
タップを追加して、巻き数比４５０の状態で３００Ｖに
達したら、昇圧トランス３０をこのタップに切り替え
て、充電継続しても３００Ｖで飽和させる方法である。
この別の方法によれば、昇圧トランスの出力飽和電圧に
よって最終電圧を制御する形式のストロボ電源回路にお
ける充電時間を著しく短縮できる。何故なら、昇圧曲線
は指数関数的に飽和電圧に接近するので、飽和電圧に達
するまでにはかなりの時間を費やすからである。

【００３３】次に、本発明によって充電時間が短縮され
る理由を説明する。

【００３４】図４はストロボ電源回路の１例の回路図、
図５は図４のストロボ電源回路における昇圧曲線の線図
である。図４中、(a) は回路図、(b) は二次側から見た
等価回路図である。

【００３５】図４において、ストロボ電源回路は、トラ
ンスＴ１の２次側の交流信号をフィ−ドバックして１次
側に交流を発生する自励発振回路型のものである。

【００３６】電池１０は、起電力Ｅ、内部抵抗Ｒi （１
次側のその他の抵抗成分も含む）を有し、電池１０から
取り出された直流電流は、トランジスタＱ１でＯＮ−Ｏ
ＦＦされて電圧Ｖi 、電流Ｉi の交流信号に変換され
る。１次側の交流信号は、巻き数比ｎのトランスＴi に
よって、２次側の電圧Ｖ₀ 、電流Ｉ₀ の交流信号に変換
され、その後、ダイオ−ドＤ１で整流されて出力コンデ
ンサＣ１に蓄積される。

【００３７】トランジスタＱ１は、抵抗Ｒ１を通じたベ
−ス電流でＯＮされるが、トランスＴ１の１次側と２次
側の巻き線方向が逆向きなため、トランジスタＱ１にコ
レクタ電流が流れると２次側からのフィ−ドバックによ
ってベ−ス電流を喪失し、瞬時にＯＦＦする。そして、
トランジスタＱ１がＯＦＦすると、２次側からのフィ−
ドバックが消失し、抵抗Ｒ１を通じたベ−ス電流でトラ
ンジスタＱ１は再びＯＮされる。これを繰り返して自励
発振が継続する。

【００３８】ここで、トランスＴ１の１次側に供給する
電力は、２次側に蓄えられる電力に等しく、２次側の電
圧Ｖ₀ は１次側の電圧Ｖi のｎ倍だから、 Ｉi Ｖi ＝Ｉ₀ Ｖ₀ Ｖ₀ ＝ｎ・Ｖi Ｉ₀ ＝Ｉi ／ｎ である。このとき、２次側から見た１次側の等価抵抗を
Ｒ₀ ＝Ｖ₀ ／Ｉ₀ と置けば、 Ｒ₀ ＝Ｖ₀ ／Ｉ₀ ＝ｎＶi ／（Ｉi ／ｎ） ＝ｎ² （Ｖi ／Ｉi ） ＝ｎ² Ｒi である。従って、(a) の回路図は、起電力ｎＥを有し
て、昇圧トランスの接続形式や発信形式とは無関係な
(b) の等価回路に置き換えられる。そして、このときの
コンデンサＣ１の充電電圧Ｖは、その容量をＣと置け
ば、 Ｖ ＝ｎＥ（１−ｅ^-t/rc ） (1) ｒ＝ｎ² Ｒi で表わされる。

【００３９】図５において、ｎＥがそれぞれ、１５０、
２００、３００、３３０、４５０の場合の(1) 式の曲線
を示す。

【００４０】これらの曲線から、２次電圧が低いうちは
巻き数比ｎが小さい方が充電スロ−プは大きく、電圧が
高くなるにつれて巻き数比ｎが大きい方が充電スロ−プ
は大きい。従って、充電電圧が低いうちは、小さな巻き
数比ｎのトランスを用い、充電電圧が高くなるにつれ
て、順次大きな巻き数比ｎのトランスに切り替えて充電
を行なうことによって、合計の充電時間を短縮できるこ
とになる。

【００４１】次に、(a) 巻き数比ｎ₁ ＝７０で１５０Ｖ
まで充電した後に、巻き数比ｎ₃ ＝１４０に切り替えて
３００Ｖまで充電を行った場合と、(b) 巻き数比ｎ₂ ＝
１２０で最初から最後まで充電を行った場合とについ
て、昇圧の所要時間と消費電力を比較する。ここでは、
電池電圧Ｅ＝３Ｖ、電池の内部抵抗Ｒ_i （１次側のその
他の抵抗成分も含む）＝０．６Ω、コンデンサＣ１の容
量Ｃ₁ ＝１６０μＦとしており、巻き数比ｎ₁ 、ｎ₂ 、
ｎ₃ に対する最終電圧は、それぞれ、ｎ₁ Ｅ＝２１０
Ｖ、ｎ₂ Ｅ＝３６０Ｖ、ｎ₃ Ｅ＝４２０Ｖである。

【００４２】図４(b) の等価回路のループ方程式、 ｎＥ＝ｎ² Ｒ_i Ｉ＋（１／Ｃ）∫Ｉｄｔ を解くと、電流ＩおよびコンデンサＣ１の端子電圧Ｖ
は、それぞれ、 Ｉ ＝（ｎＥ／ｎ² Ｒ_i ）ｅ^-t/rc ｒ＝ｎ² Ｒi Ｖ ＝ｎＥ（１−ｅ^-t/rc ） である。

【００４３】ここで、巻き数比ｎ₁ ＝７０の場合につい
て、数値を代入すると、 Ｉ₁ ＝（２１０／７０² ＊０．６）ｅ^-2.125t Ｖ₁ ＝２１０＊（１−ｅ^-2.125t ） となり、端子電圧Ｖが１５０Ｖになるまでの所要時間ｔ
₁ は、０．５８９秒となる。また、この期間の電池の消
費電力Ｕ₁ 、充電効率η₁ は、それぞれ、 Ｕ₁ ＝２１０＊∫Ｉ₁ ｄｔ＝５．０３７ 〔Ｊ〕 η₁ ＝０．３５７ である。ここで、充電効率ηは、消費電力Ｕに対するコ
ンデンサＣ１に実際に蓄えたエネルギーＵ_C の割合を示
し、 η ＝Ｕ_C ／Ｕ＝（１／２）ＣＶ² ／Ｕ ＝１．８〔Ｊ〕／Ｕ として演算される。

【００４４】一方、巻き数比ｎ₂ ＝１２０の場合につい
て、数値を代入すると、 Ｉ₂ ＝（３６０／１２０² ＊０．６）ｅ^-0.723t Ｖ₂ ＝３６０＊（１−ｅ^-0.723t ） となり、端子電圧Ｖが１５０Ｖになるまでの所要時間ｔ
₂ は、０．７４５秒となる。また、この期間の電池の消
費電力Ｕ₂ 、充電効率η₂ は、それぞれ、 Ｕ₂ ＝３６０＊∫Ｉ₂ ｄｔ＝８．６９７ 〔Ｊ〕 η₂ ＝０．２０８ である。

【００４５】すなわち、１５０Ｖまでの昇圧を巻き数比
ｎ₁ ＝７０のトランスで実施させることにより、１５０
Ｖまでの昇圧における消費電力を４２％削減して、効率
を７１％高め得る。

【００４６】次に、１５０Ｖで巻き数比ｎ₁ ＝７０から
巻き数比ｎ₃ ＝１４０に切り替えて３００Ｖまで昇圧さ
せた場合の合計の所要時間ｔ_a は、 ｔ_a ＝ｔ₁ ＋ｔ₃ ＝０．５８９＋（２．３５９−０．８３２） ＝２．１１６ 〔秒〕 である。また、このときの消費電力Ｕ_a および充電効率
η_a は、それぞれ、 Ｕ_a ＝Ｕ₁ ＋Ｕ₃ ＝５．０３７＋１０．０８４ ＝１５．１２１ 〔Ｊ〕 η_a ＝０．４７６ である。

【００４７】一方、３００Ｖの最初から最後まで巻き数
比ｎ₂ ＝１２０で昇圧させた場合の所要時間ｔ_b は、 ｔ_b ＝２．４７０ 〔秒〕 である。また、このときの消費電力Ｕ_b および充電効率
η_b は、それぞれ、 Ｕ_b ＝３６０＊∫Ｉ₂ ｄｔ＝１７．２６７ 〔Ｊ〕 η_b ＝０．４１６ である。

【００４８】すなわち、１５０Ｖで巻き数比ｎ₁ ＝７０
から巻き数比ｎ₃ ＝１４０に切り替えた場合、最初から
最後まで巻き数比ｎ₂ ＝１２０とした場合に比較して、
所要時間を１４％短縮できるとともに、消費電力を１３
％削減して、効率を１４％高め得る。

【００４９】ここでは、１５０Ｖで巻き数比ｎ₃ ＝１４
０に切り替えたため、全体の消費電力の削減は１３％に
留まったが、１５０Ｖで巻き数比ｎ₃ ＝１２０に切り替
えれば、巻き数比ｎ₁ ＝７０による１５０Ｖまでの消費
電力の削減量がそのまま節約される。ただし、昇圧の所
要時間の削減量は小さくなる。

【００５０】すなわち、消費電力の削減（乾電池寿命の
改善）と昇圧の所要時間の削減のいずれを主目的とする
かに応じて、切り替える巻き数比の組み合わせと、切り
替えるタイミング（電圧）を適正に調整すればよい。

【００５１】図６は、第２実施例のストロボ装置の回路
図である。ここでは、ストロボ電源とともに、トリガ−
回路およびキセノン管が図示される。また、他励発振型
の交流変換が行なわれ、トランスの１次側のタップの切
り替えがタイマ−回路によって制御される。

【００５２】図６において、定格電圧１．５Ｖの電池１
０から取り出した直流出力を交流に変換する交流変換回
路２０は、発振回路２６の出力に同期させてトランジス
タ６６（６８）のＯＮ−ＯＦＦを繰り返させる他励発振
型のものである。直流変換回路４０はダイオ−ド４５か
らなり、昇圧トランス３０の交流出力を整流して出力コ
ンデンサ５０に蓄積する。

【００５３】昇圧トランス３０の１次側には、中間タッ
プ３８が１つ設けられ、接地側の端子３９と中間タップ
３１を使用した場合の巻き数比と、両端の端子３７、３
９を使用した場合の巻き数比ｎは３００となる。

【００５４】制御回路６０は、トランジスタ６６、６
７、切替回路６９を含み、タイマ−回路７２から信号が
入力された時点で、発振回路２６との接続をトランジス
タ６７からトランジスタ−６６に切り替える。

【００５５】電圧検知回路７１は、ストロボ電源回路が
起動されて数秒後の電池１０の出力電圧を抵抗７３、７
４を介して検知し、この出力電圧に応じた時間間隔をタ
イマ−回路に設定する。タイマ−回路は、ストロボ電源
回路が起動される同時に時間計測を開始し、電圧検知回
路を通じて設定された時間間隔に一致すると、切替回路
６９に切り替え指示の信号を出力する。

【００５６】トリガ−回路８０は、スイッチ８３が閉じ
られると、抵抗８１を通じてコンデンサ８２に充電した
直流電圧を用いてトランス８４を作動させ、キセノン管
９０にパルス状の高電圧を印加する。

【００５７】このように構成されたストロボ電源回路で
は、ストロボ電源回路が起動されて数秒後の電池１０の
出力電圧に応じて設定された時間間隔に達するまでは、
トランジスタ６８が発振回路２６に同期してＯＮ−ＯＦ
Ｆを繰り返して、電池１０の直流出力を交流変換する一
方、トランジスタ６６はＯＦＦに保たれる。このとき、
トランス３０は小さい巻き数比ｎの状態で作動し、大き
い巻き数比ｎの場合よりも急速に出力コンデンサ５０の
充電電圧を高める。

【００５８】一方、ストロボ電源回路が起動されて時間
間隔に達した以降は、トランジスタ６６が発振回路２６
に同期してＯＮ−ＯＦＦを繰り返して、電池１０の直流
出力を交流変換する一方、トランジスタ６８はＯＦＦに
保たれる。このとき、トランス３０は大きい巻き数比ｎ
の状態で作動し、小さい巻き数比ｎの場合には到達でき
なかった高い領域にまで出力コンデンサ５０の充電電圧
を高める。

【００５９】そして、出力コンデンサ５０の充電が完了
した状態で、操作者がスイッチ８３を閉じると、高電圧
が印加されたキセノン管９０内で放電状態が開始され、
出力コンデンサ５０に蓄積された電気エネルギ−を瞬間
的に費やして、キセノン管９０からは強い光が放射され
る。

【００６０】図７は、第３実施例のストロボ装置の回路
図である。図中、図６の第２実施例と共通する構成部品
には、図６と同一の符号を付して詳細な説明を省略す
る。ここでは、自励発振型の交流変換が行なわれ、出力
コンデンサの充電進度（二次側の電圧を直接測定して、
トランスの１次側のタップを切り替える。

【００６１】図７において、電池１０から取り出した直
流出力を交流に変換する交流変換回路は、昇圧トランス
９０のタップ９５、９６から取り出した起電力をフィー
ドバックして、トランジスタ１０１、１０３、１０５に
ＯＮ−ＯＦＦを繰り返させる自励発振型である。直流変
換回路４０は、昇圧トランス９０の交流出力を整流して
出力コンデンサ５０に蓄積する。

【００６２】昇圧トランス９０の１次側には、２つの中
間タップ９２、９３が設けらる。中間タップ９３を用い
た場合の昇圧トランス９０の巻き数比と、中間タップ９
２を用いた場合の昇圧トランス９０の巻き数比は、端子
９４を共通にして昇圧トランス９０を端子９１で使用し
た場合の巻き数比の、それぞれ２倍、３倍に定めてあ
る。

【００６３】ダーリントン接続されたＰＮＰトランジス
タ１０１、１０２は、トランジスタ１０２が０Ｎされて
いる場合について、昇圧トランス９０のタップ９５、９
６から取り出した起電力の正帰還によって昇圧トランス
９０の端子９１に対する印加電圧を発振状態にする。Ｐ
ＮＰトランジスタ１０３、１０４は、同様に、トランジ
スタ１０４が０Ｎされている場合について、昇圧トラン
ス９０の端子９５、９６から取り出した起電力の正帰還
によって昇圧トランス９０の端子９２に対する印加電圧
を発振状態にする。ＰＮＰトランジスタ１０５、１０６
は、同様に、トランジスタ１０６が０Ｎされている場合
について、昇圧トランス９０の端子９５、９６から取り
出した起電力の正帰還によって昇圧トランス９０の端子
９３に対する印加電圧を発振状態にする。

【００６４】例えば、切替指定回路７６によってトラン
ジスタ１０２のベースが０Ｎされている場合、外乱等で
トランジスタ１０１にわずかな電流が流れると、端子９
１にわずかな正電圧が印加されて昇圧トランス９０の一
次側を電流が流れ始め、端子９５、９６間には、端子９
６を正にする起電力が発生する。従って、端子９５は負
電位となってトランジスタ１０２を流れる電流を増し、
トランジスタ１０１を通じて端子９１に流れ込む電流を
著しく増加させる。

【００６５】一方、端子９１に流れ込む電流が増加して
いる間は、昇圧トランス９０の端子９５、９６の起電力
がトランジスタ１０１に正帰還をかけ続けるが、端子９
１に流れ込む電流が飽和すると、端子９５、９６間の起
電力が消滅して、トランジスタ１０１を通じて端子９１
に流れ込む電流を一転して減少させる。

【００６６】そして、端子９１に流れ込む電流の減少
は、端子９５、９６間に逆向きの起電力を発生して、ト
ランジスタ１０２を完全にＯＦＦさせてトランジスタ１
０１を遮断状態にする。その後、トランジスタ１０１の
遮断で昇圧トランス９０の一次側の印加電圧が０になる
と、端子９５、９６間の起電力も消滅して抵抗９７を通
じてトランジスタ１０２に電流が流れ始めて再びトラン
ジスタ１０１を通じて昇圧トランス９０の一次側に電圧
が印加され始める。

【００６７】識別回路７７は、出力コンデンサ５０に並
列に接続された分割抵抗７８、７９の中間点から取り出
した電圧信号をＡ／Ｄ変換してデジタル電圧値とし、予
め定めた２段階のデジタル設定値に比較する。そして、
その比較結果を切替指定回路７６に２ビット信号で送出
する。すなわち、デジタル電圧値が低いデジタル設定値
に満たない場合には０・０、低いデジタル設定値と高い
デジタル設定値の中間ならば０・１、高いデジタル設定
値を越えると１・１を送出する。

【００６８】切替指定回路７６は、識別回路７７からの
２ビット信号に基づいて、トランジスタ１０２、１０
４、１０６のいずれか１つをそのベース電圧を接地電位
にすることによってＯＮ状態にし、他の２つをそのベー
ス電圧を電池１０の出力電圧にすることによってＯＦＦ
状態にする。

【００６９】すなわち、識別回路７７からの２ビット信
号が０・０ならば、トランジスタ１０２をＯＮして、昇
圧トランス９０の一次側を端子９１、９４間として、昇
圧トランス９０の巻き線比を最小に設定し、０・１なら
ば、トランジスタ１０４をＯＮして、昇圧トランス９０
の一次側を端子９２、９４間として、昇圧トランス９０
の巻き線比を２倍に設定し、１・１ならば、トランジス
タ１０６をＯＮして、昇圧トランス９０の一次側を端子
９３、９４間として、昇圧トランス９０の巻き線比を３
倍の最大に設定する。

【００７０】第３実施例では、分割抵抗７８、７９の中
間点から取り出した電圧信号をＡ／Ｄ変換して２段階の
デジタル設定値に比較したが、第１実施例のようにコン
パレータを利用してそのままアナログ比較する構成とし
てもよい。ツエナーダイオードや定電圧の抵抗分割によ
る基準電圧に対して、分割抵抗７８、７９の中間点から
取り出した電圧信号をアナログ比較してタップ切替え時
期を定める。

【００７１】

【発明の効果】請求項１のストロボ電源の昇圧方法によ
れば、充電の初期段階における電力消費が少なくて済
み、出力コンデンサの１回の充電を通じて電池から取り
出される合計の電力を大幅に節約できる。

【００７２】出力コンデンサの充電電圧が低い段階で高
い巻き数比の昇圧トランスを用いる場合、電池から大電
流を取り出すことになり、電池の持つ取り出し電流−出
力電圧の特性から電池の出力電圧が低下して、電池から
取り出される電力を減少させてしまい、電池の起電力を
専ら電池自身の発熱に消費してしまう結果となる。換言
すれば、巻き数比の大きな昇圧トランスは、充電電圧が
低い段階では、１次側のインピ−ダンスが低過ぎる。

【００７３】請求項１のストロボ電源の昇圧方法は、こ
れに対して、巻き数比の大きな昇圧トランスを充電の最
終段階でのみ使用し、巻き数比の大きな昇圧トランスを
必ずしも使用する必要のない充電の初期段階では、１次
側のインピ−ダンスが大きくて電池から余り電流を取り
出さずに済む巻き数比の小さい昇圧トランスを作動させ
る。従って、充電の初期段階における電池の電圧低下が
小さくて済み、電池の起電力を電池自身の発熱に無駄に
費やすことなく、電池から高い電力を継続的に取り出し
得る。従って、出力コンデンサの１回の充電に要する充
電時間が短縮されると同時に、電池の限られたエネルギ
−を効率的に利用でき、目標電圧に至る１回の昇圧に要
する消費電力を節約でき、電池寿命を通じて可能な出力
コンデンサの充電回数（電池寿命を通じた可能なストロ
ボ発光回数）が増す。

【００７４】請求項１のストロボ電源の昇圧方法によれ
ば、電池の本数が少なくても、大容量の電池を使用しな
くても、また、大電流を取り出しても出力電圧の低下し
ない特殊な電池を使用しなくても、ストロボ電源回路に
おける蓄積時間を短縮でき、同時に電池寿命も改善され
る。そして、必要な電池の容量や本数が少なくて済め
ば、当然、ストロボ装置の小型軽量化が容易になり、携
帯性や操作性の向上にも寄与できる。

【００７５】請求項２のストロボ電源回路によれば、ス
トロボ電源回路において電池の次にかさばり、重量も大
きな昇圧トランスが１個で済むため、ストロボ装置の小
型軽量化が容易になり、携帯性向上にも寄与できる。

【００７６】請求項３のストロボ電源回路は、出力コン
デンサの充電進度を直接的に判別するから、寿命末期で
電池の出力電圧が低下した場合でも、出力電圧が高かっ
た頃と同じ充電電圧で昇圧トランスのタップ切り替えを
実行でき、タップ切り替え時期を誤ることがない。

【００７７】請求項４のストロボ電源回路によれば、充
電電圧の計測に伴う負荷を出力コンデンサの両端に接続
する必要がなく、電池の電力を費やして出力コンデンサ
に蓄えた電気エネルギ−をこの負荷によって費やさずに
済むから、充電電圧を計測する場合に比較して電池の寿
命が増す。

【００７８】請求項５のストロボ電源回路によれば、電
池の消耗に伴って出力電圧が低下した場合でも、補正さ
れた時間間隔によって、ほぼ適正な蓄積電圧で昇圧トラ
ンスのタップ切り替えを実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のストロボ電源回路の説明図である。

【図２】第１実施例のストロボ電源回路の回路図であ
る。

【図３】図２のストロボ電源回路における昇圧曲線の線
図である。

【図４】ストロボ電源回路の説明図である。

【図５】図４のストロボ電源回路における昇圧曲線の線
図である。

【図６】第２実施例のストロボ電源回路の回路図であ
る。

【図７】第３実施例のストロボ電源回路の回路図であ
る。

【符号の説明】

１０ 電池 ２０ 交流変換回路 ３０ トランス ３１ 中間タップ ３２ 中間タップ ４０ 直流変換回路 ５０ 出力コンデンサ ６０ 制御回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池の直流出力を交流変換して昇圧トラ
   ンスを作動し、該昇圧トランスの交流出力を整流して、
   ストロボ発光用の高電圧エネルギ−を出力コンデンサに
   蓄積するストロボ電源の昇圧方法において、それぞれ巻
   き数比の異なる複数種類の昇圧トランスを用い、該複数
   種類の昇圧トランスをその巻き数比の小さいものから順
   に切り替えて、前記出力コンデンサの蓄積電圧を段階的
   に高めることを特長とするストロボ電源の昇圧方法。
2. 【請求項２】 電池（１０）の直流出力を交流に変換す
   る交流変換回路（２０）と、変換された低電圧の交流出
   力を昇圧する昇圧トランス（３０）と、該昇圧トランス
   の交流出力を整流して出力コンデンサ（５０）に蓄積す
   る直流変換回路（４０）と、を有するストロボ電源回路
   において、前記昇圧トランス（３０）における１次側と
   ２次側の少なくとも一方に１つ以上の中間タップ（３
   １、３２）を設け、かつ、前記出力コンデンサ（５０）
   の蓄積電圧の昇圧過程に定めた複数の段階で前記昇圧ト
   ランス（３０）のタップ切り替えを制御する制御回路
   （６０）を設けたことを特長とするストロボ電源回路。
3. 【請求項３】 請求項２のストロボ電源回路において、
   前記制御回路が、目標とする蓄積電圧までの間に予め定
   めた１つ以上の電圧基準値を蓄積する蓄積回路と、前記
   出力コンデンサにおける蓄積電圧を検知する検知回路
   と、該検知回路が検知した昇圧過程の蓄積電圧を前記蓄
   積回路の基準値に比較して、該基準値を１つ越えるごと
   に前記昇圧トランスのタップ切り替えを遂行する比較回
   路とを含むことを特長とするストロボ電源回路。
4. 【請求項４】 請求項２のストロボ電源回路において、
   前記制御回路が、１つ以上の時間間隔を蓄積する蓄積回
   路と、最初の起動後あるいはストロボ発光素子の発光後
   に時間計測を開始して、前記蓄積回路の時間間隔を１つ
   越えるごとに前記昇圧トランスのタップ切り替えを遂行
   する比較回路とを含むことを特長とするストロボ電源回
   路。
5. 【請求項５】 請求項４のストロボ電源回路において、
   前記蓄積回路が充電開始後の電池の出力電圧に応じて異
   なる時間間隔を設定し、該電池の出力電圧が低い場合に
   は、高い場合よりも長い時間間隔を設定する設定回路を
   含むことを特長とするストロボ電源回路。
6. 【請求項６】 請求項２のストロボ電源回路において、
   前記中間タップを前記昇圧トランスの１次側に設けると
   ともに、前記制御回路が、前記出力コンデンサにおける
   蓄積電圧を検知する検知回路と、該検知回路が検知した
   昇圧過程の蓄積電圧に基づいて前記昇圧トランスのタッ
   プ切り替えを指定する切替指定回路とを含むことを特長
   とするストロボ電源回路。