(57)【要約】【課題】本発明は、装置規模の不要な増大を招くことなく、発光ダイオードを静電破壊から適切に保護することが可能な発光ダイオード駆動装置、及び、これを用いた空気清浄機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る発光ダイオード駆動装置は、制御信号に応じて点消灯制御される発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３を搭載した操作基板２００と、制御信号を生成するマイコン３０３を搭載した制御基板３００と、を有して成る発光ダイオード駆動装置であって、操作基板２００は、外部端子と発光ダイオードＬＥＤ３との間に介在する形で、制御信号に応じて発光ダイオードＬＥＤ３の駆動電流を生成する駆動素子（トランジスタＴｒ３ｂ）を配置して成る構成とされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号に応じて点消灯制御される発光ダイオードを搭載した第１基板と、前記制御信号を生成する制御部を搭載した第２基板と、を有して成る発光ダイオード駆動装置であって、第１基板は、外部端子と前記発光ダイオードとの間に介在する形で、前記制御信号に応じて前記発光ダイオードの駆動電流を生成する駆動素子を配置して成ることを特徴とする発光ダイオード駆動装置。
【請求項２】
前記駆動素子は、第１基板に搭載された複数の発光ダイオードのうち、自身よりも低耐圧素子についてのみ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項３】
前記低耐圧素子は、窒化ガリウム系の発光ダイオードであることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発光ダイオード駆動装置と、前記発光ダイオードをインジケータランプとする操作パネルと、を有して成る空気清浄機であって、第２基板は、前記操作パネルの直下に配置されていることを特徴とする空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード駆動装置、及び、これを用いた空気清浄機に関するものであり、特に、発光ダイオードを静電破壊から保護するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、発光ダイオード駆動装置の一従来例を示す回路図である。
【０００３】
図５（ａ）に示すように、従来の発光ダイオード駆動装置では、制御部ＣＴＲＬ、駆動部ＤＲＶ（トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２）、駆動電流制限用の抵抗Ｒ１〜Ｒ２、並びに、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２が、いずれも単一の基板Ａ上に搭載されていた。
【０００４】
このような構成であれば、基板Ａを取り扱う際に、静電サージなどの意図しない高電圧が発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２に直接印加されるおそれは少ないので、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２の静電破壊保護に関しては、さほど注意を払う必要がなかった。
【０００５】
一方、単一の基板Ａに種々の回路を搭載していくと、その設置スペースが大きくなり、配置レイアウトに制約を生じる。そのため、電気機器をデザインする上で、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２の配置レイアウトの自由度を高めたい場合には、図５（ｂ）に示すように、制御部ＣＴＲＬや駆動部ＤＲＶが搭載された大型の基板Ａから、抵抗Ｒ１〜Ｒ２や発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２を搭載した小型の基板Ｂを分離独立して設ける構成が採用されていた。
【０００６】
しかしながら、図５（ｂ）に示した構成では、図５（ａ）に示した構成と異なり、外部端子から抵抗Ｒ１〜Ｒ２を介して、静電サージなどの意図しない高電圧が発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２に印加されるおそれがあった。
【０００７】
そのため、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２として、数千［Ｖ］の電圧印加にも耐え得る高耐圧素子を用いるのであれば格別、数十［Ｖ］の電圧印加で破壊に至る低耐圧素子（例えば、高輝度タイプの窒化ガリウム（ＧａＮ）系素子）を用いる場合には、その静電破壊保護に関して、細心の注意を払う必要があった。
【０００８】
なお、上記に関連する従来技術としては、ツェナダイオードを用いた静電保護回路のほか、例えば、特許文献１の保護回路を挙げることができる。特許文献１では、図６に示すように、抵抗Ｒを半導体レーザ装置ＬＤと直列に接続し、この抵抗Ｒを挟んだ両側に、それぞれ第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２を半導体レーザ装置ＬＤと並列に接続して、コンデンサＣ１、Ｃ２と抵抗Ｒをπ型に配置して成る半導体レーザ装置の保護回路が開示・提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−５０８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
確かに、特許文献１の従来技術を用いれば、高い静電耐圧を得ることが可能であるが、反面、保護対象となる素子毎に２つずつコンデンサを設ける必要があるため、基板の大型化やコストアップを招くおそれがあった。特に、電気機器のインジケータランプなどに用いられる発光ダイオードの配設個数は、通常、半導体レーザ装置の配設個数よりも多いため、上記の課題が顕在化すると考えられる。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑み、装置規模の不要な増大を招くことなく、発光ダイオードを静電破壊から適切に保護することが可能な発光ダイオード駆動装置、及び、これを用いた空気清浄機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明に係る発光ダイオード駆動装置は、制御信号に応じて点消灯制御される発光ダイオードを搭載した第１基板と、前記制御信号を生成する制御部を搭載した第２基板と、を有して成る発光ダイオード駆動装置であって、第１基板は、外部端子と前記発光ダイオードとの間に介在する形で、前記制御信号に応じて前記発光ダイオードの駆動電流を生成する駆動素子を配置して成る構成（第１の構成）とされている。
【００１３】
なお、上記第１の構成から成る発光ダイオード駆動装置において、前記駆動素子は、第１基板に搭載された複数の発光ダイオードのうち、自身よりも低耐圧素子についてのみ配置されている構成（第２の構成）にするとよい。
【００１４】
より具体的には、上記第２の構成から成る発光ダイオード駆動装置において、前記低耐圧素子は、窒化ガリウム系の発光ダイオードである構成（第３の構成）とされている。
【００１５】
また、本発明に係る空気清浄機は、上記第１〜第３いずれかの構成から成る発光ダイオード駆動装置と、前記発光ダイオードをインジケータランプとする操作パネルと、を有して成る空気清浄機であって、第２基板が前記操作パネルの直下に配置されている構成（第４の構成）とされている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、装置規模の不要な増大を招くことなく、発光ダイオードを静電破壊から適切に保護することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、空気清浄機に搭載される電源装置に本発明を適用した場合を例に挙げて、詳細な説明を行う。
【００１８】
図１は、本発明に係る空気清浄機の外観を示す斜視図である。
【００１９】
本図に示すように、空気清浄機１は、ベース１１の支持により本体部１０が立設されている。本体部１０の前面は、前面パネル１２により覆われている。本体部１０と前面パネル１２との隙間により、室内の空気を取り込むための側面吸気口１３が形成されている。本体部１０の上部には、第１吹出口１４ａが設けられるとともに、斜め上方に屈曲して前方に開口する第２吹出口１４ｂが設けられている。また、本体部１０の上部には、ユーザが操作を行うための操作パネル１５が設けられている。
【００２０】
図２は、操作パネル１５の一例を示す正面図である。
【００２１】
本図に示すように、操作パネル１５には、種々のユーザ操作（イオン入／切、チャイルドロック入／切、空気清浄運転切換、イオンシャワー入／切、加湿運転切換、リセット、及び、運転入／切）を受け付けるスイッチ群（図中では四角枠で描写）のほかに、機器の動作状態（イオン入／切状態、チャイルドロック入／切状態、空気清浄運転状態、イオンシャワー運転状態、加湿運転状態、給水時期、加湿フィルタの交換時期、室内清浄度（クリーンサイン）、及び、クラスタ状態（通常モード／除菌シャワーモード））を示すインジケータランプ群（図中では丸枠で描写）が設けられている。
【００２２】
図３は、空気清浄機１の内部構造を示す側面断面図（縦断面図）であり、本図（ａ）は加湿なしの場合、本図（ｂ）は加湿ありの場合を各々示している。なお、図中の太い矢印は、空気清浄機１の吸排気経路を示すものである。
【００２３】
本体部１０内には、室内空気の吸排気を行うための送風ユニット１００が設けられている。送風ユニット１００は、前面と下面が遮蔽され、背面と上面が開口されたユニット筐体内に、軸方向に吸気して周方向に排気するファンモータ１０１を備えている。ファンモータ１０１の吸気側は、ユニット筐体の背面開口部を介して、送風ユニット１００の背面側を上下方向に延びる背面通風路２２に連通されている。一方、ファンモータ１０１の排気側は、ユニット筐体の上面開口部を介して、第１吹出口１４ａ及び第２吹出口１４ｂに至る排気風路２３に連通されている。
【００２４】
前面パネル１２と送風ユニット１００（ユニット筐体前面）との間には、空気清浄用フィルタユニット１６が着脱自在に設けられている。なお、空気清浄用フィルタユニット１６としては、例えば、所定の枠体内に、空気の吸込み側から順に、吸気中の大きな塵埃を捕集するプレフィルタ、活性炭等を用いて吸気の脱臭を行う脱臭フィルタ、及び、吸気中の微細な塵埃を捕集する集塵フィルタを組み込んだ３層構造のユニットが考えられる。
【００２５】
空気清浄用フィルタユニット１６を通過した空気は、本体部１０の下方に設けられた吸気風路２１、並びに、加湿ユニット１７に向けて流入される。吸気風路２１の経路途中には、風路切換部材（ダンパー）１８が設けられており、図３（ａ）に示すように、吸気風路２１を導通して、流入空気を吸気風路２１経由で背面風路２２へ直接導くか、或いは、図３（ｂ）に示すように、吸気風路２１を遮蔽して、流入空気を加湿ユニット１７経由で背面風路２２へ導くかを切り換えることができるようになっている。
【００２６】
加湿ユニット１７は、水タンク１７ａ（図１を参照）、トレイ１７ｂ、及び、加湿フィルタ１７ｃにより構成されている。水タンク１７ａは、加湿用の水を貯えておく手段であり、本体部１０の側部に着脱可能に立設されている。トレイ１７ｂは、水タンク１７ａから供給される水を貯えておく手段である。加湿フィルタ１７ｃは、トレイ１７ｂに浸漬される吸水性を有した吸水材から成り、前後方向にジグザグに折曲した屏風状に形成されている。これにより、加湿フィルタ１７ｃは、トレイ１７ｂ内の水を吸い上げて保水する。従って、図３（ｂ）に示すように、流入空気が加湿ユニット１７経由で背面風路２２へ導かれる場合には、加湿フィルタ１７ｃに保水された水分がこれを通過する流入空気に取り込まれ、加湿された空気が背面風路２２に流入することになる。
【００２７】
なお、空気清浄用フィルタユニット１６は、送風ユニット１００（ユニット筐体前面）と所定の空間を隔てる形で装着されている。このような空間を設けることにより、空気清浄用フィルタユニット１６を通過した空気を吸気風路２１や加湿ユニット１７に向けてスムーズに流入させることができるので、圧力損失や騒音を低減することが可能となる。
【００２８】
一方、排気風路２３には、プラスイオンとマイナスイオンを放出して室内の殺菌や臭い除去を行ったり、マイナスイオンのみを室内に放出してリラクゼーション効果を得るためのイオン発生装置１９が設けられている。このように、第１吹出口１４ａ及び第２吹出口１４ｂと送風ユニット１００との間に、イオン発生装置１９を配置することにより、送風ユニット１００との衝突によるイオンの消滅を防止することができる。なお、イオンを発生する電極のみを排気風路２３に面して配置し、イオン発生装置１９自体（電源部など）については、別の位置に配置してもよい。
【００２９】
なお、図１や図３には図示されていないが、空気清浄機１には、上記構成要素のほかにも、室内の温度や湿度を検知する温度・湿度センサ、機器の前方に人がいるか否かを検知する人体センサ、室内の塵埃の量が所定量よりも多いか否かを検知する埃センサ、及び、室内の臭い成分の量が所定量よりも多いか否かを検知する臭いセンサが設けられている。
【００３０】
次に、上記構成から成る空気清浄機１の電気系統について、詳細な説明を行う。
【００３１】
図４は、空気清浄機１における送風ユニット、操作基板、及び、制御基板の電気的接続関係を示すブロック図である。
【００３２】
送風ユニット１００は、モータ電圧Ｖｍ（例えばＤＣ１４１［Ｖ］）を動作電圧として回転駆動されるファンモータ１０１のほかに、ファンモータ１０１の駆動制御や回転速度検出を行うモータ制御回路（本図ではいずれも不図示）を有して成る。
【００３３】
操作基板２００は、操作パネル１５のスイッチ群２０１やインジケータランプ群２０２（本図では発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３のみを代表的に描写）を搭載した小型の基板であり、操作パネル１５の直下に設けられている（図３を参照）。このように、比較的大きな設置スペースを要し、配置レイアウトの制約が大きい制御基板３００から、小型の操作基板２００を分離独立して設けることにより、操作パネル１５の配置レイアウト（延いては、空気清浄機１のトータルデザイン）の自由度を高めることが可能となる。
【００３４】
なお、操作基板２００における発光ダイオードの静電破壊対策については、後ほど詳細な説明を行うことにする。
【００３５】
制御基板３００は、交流／直流変換回路３０１と、直流／直流変換回路３０２と、マイコン３０３と、ドライバ回路３０４と、を有して成る。
【００３６】
交流／直流変換回路３０１は、トランスや全波整流器を用いて、商用電源４００から供給される交流電圧（ＡＣ１００［Ｖ］、５０／６０［Ｈｚ］）を所望の直流電圧（例えばＤＣ１４１［Ｖ］）に変換する手段である。なお、交流／直流変換回路３０１にて生成された直流電圧は、先述のモータ電圧Ｖｍとして、送風ユニット１００（ファンモータ１０１）に供給される。
【００３７】
直流／直流変換回路３０２は、交流／直流変換回路３０１で得られた直流電圧を降圧することで、操作基板２００や制御基板３００の電源電圧Ｖｃｃ（例えばＤＣ５［Ｖ］）を生成する手段である。また、直流／直流変換回路３０２は、上記した電源電圧Ｖｃｃを生成する機能だけでなく、送風ユニット１００のモータ制御回路に供給される電源電圧（例えばＤＣ１５［Ｖ］）を別系統で生成する機能も具備している。
【００３８】
マイコン３０３は、空気清浄機１各部の動作を統括制御する手段である。例えば、マイコン３０３は、操作基板２００のスイッチ群２０１から入力されるユーザ操作信号（操作パネル１５で受け付けられたユーザ操作）に応じて、操作基板２００のインジケータランプ群２０２を構成する発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３の点消灯制御を行うための制御信号を生成する。また、図３で示した風路切換部材１８やイオン発生装置１９の動作についても、マイコン３０３が統括的に制御する。
【００３９】
ドライバ回路３０４は、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＴｒ１と、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３ａと、を有して成り、マイコン３０３からの制御信号に応じて発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３への電流供給を行う手段として機能する。なお、ドライバ回路３０４を構成するトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３ａは、各々１０００［Ｖ］程度の耐圧を有しており、マイコン３０３の制御信号出力ポートに静電サージが直接伝播することを防ぐ静電破壊保護手段としても機能する。
【００４０】
続いて、操作基板２００における発光ダイオードの静電破壊対策について、詳細な説明を行う。
【００４１】
本実施形態では、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２として、各々３０００［Ｖ］程度の耐圧を持つ高耐圧素子が用いられている。一方、発光ダイオードＬＥＤ３としては、８０［Ｖ］程度の耐圧しか持たない低耐圧素子（本実施形態では、高輝度タイプの窒化ガリウム（ＧａＮ）系素子）が用いられている。従って、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２については格別、発光ダイオードＬＥＤ３については、その静電破壊保護が重要となる。
【００４２】
以下では、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２と発光ダイオードＬＥＤ３とを対比しながら、発光ダイオードＬＥＤ３の静電破壊対策について、具体的に説明する。
【００４３】
発光ダイオードＬＥＤ１は、カソードが接地ラインに共通接続されたカソードコモン形式とされており、そのアノードは、駆動電流制限用の抵抗Ｒ１を介して、ドライバ回路３０４を構成するトランジスタＴｒ１のコレクタに接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタは、電源電圧Ｖｃｃが印加される電源ラインに接続されている。トランジスタＴｒ１のベースは、マイコン３０３の制御信号出力ポートに接続されている。
【００４４】
なお、トランジスタＴｒ１は、ベース電位が低いほど大きなベース電流が流れて、その導通度が大きくなる。従って、トランジスタＴｒ１のベース電位が低いほど、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動電流は大きくなり、逆に、ベース電位が高いほど、発光ダイオードＬＥＤ１の駆動電流は小さくなる。
【００４５】
発光ダイオードＬＥＤ２は、アノードが電源ラインに共通接続されたアノードコモン形式とされており、そのカソードは、駆動電流制限用の抵抗Ｒ２を介して、ドライバ回路３０４を構成するトランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。トランジスタＴｒ２のエミッタは、接地ラインに接続されている。トランジスタＴｒ２のベースは、マイコン３０３の制御信号出力ポートに接続されている。
【００４６】
なお、トランジスタＴｒ２は、ベース電位が高いほど大きなベース電流が流れて、その導通度が大きくなる。従って、トランジスタＴｒ２のベース電位が高いほど、発光ダイオードＬＥＤ２の駆動電流は大きくなり、逆に、ベース電位が低いほど、発光ダイオードＬＥＤ２の駆動電流は小さくなる。
【００４７】
発光ダイオードＬＥＤ３は、カソードが接地ラインに共通接続されたカソードコモン形式とされており、そのアノードは、駆動電流制限用の抵抗Ｒ３を介して、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＴｒ３ｂのコレクタに接続されている。トランジスタＴｒ３ｂのエミッタは、電源ラインに接続されている。トランジスタＴｒ３ｂのベースは、ドライバ回路３０４を構成するトランジスタＴｒ３ａのコレクタに接続されている。トランジスタＴｒ３ａのエミッタは、接地ラインに接続されている。トランジスタＴｒ３ａのベースは、マイコン３０３の制御信号出力ポートに接続されている。
【００４８】
なお、トランジスタＴｒ３ａは、ベース電位が高いほど大きなベース電流が流れて、その導通度が大きくなる。従って、トランジスタＴｒ３ａのベース電位が高いほど、トランジスタＴｒ３ｂのベース電流が大きくなり、その導通度が大きくなるので、発光ダイオードＬＥＤ３の駆動電流は大きくなる。逆に、トランジスタＴｒ３ａのベース電位が低いほど、トランジスタＴｒ３ｂのベース電流が小さくなり、その導通度が小さくなるので、発光ダイオードＬＥＤ３の駆動電流は小さくなる。
【００４９】
上記したように、本実施形態の空気清浄機１において、操作基板２００は、外部端子と発光ダイオードＬＥＤ３との間に介在する形で、制御信号に応じて発光ダイオードＬＥＤ３の駆動電流を生成する駆動素子（トランジスタＴｒ３ｂ）を配置して成る構成とされている。なお、トランジスタＴｒ３ｂは、ドライバ回路３０４のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３ａと同様、１０００［Ｖ］程度の耐圧を有している。
【００５０】
このように、ツェナダイオードやコンデンサなどを用いて静電耐圧レベルを引き上げる従来方式ではなく、回路構成上、静電サージなどの過大電圧が印加される箇所に、高耐圧の駆動素子を配置する構成であれば、発光ダイオードＬＥＤ３に静電サージが直接伝播することを防ぐことができるので、装置規模の不要な増大を招くことなく、発光ダイオードＬＥＤ３を静電破壊から適切に保護することが可能となる。
【００５１】
また、操作基板２００側に設ける駆動素子は、操作基板２００に搭載された複数の発光ダイオードのうち、自身よりも低耐圧素子（本実施形態では、高輝度タイプの窒化ガリウム（ＧａＮ）系の発光ダイオードＬＥＤ３）についてのみ配置するとよい。このような構成とすることにより、操作基板２００側に設けられる駆動素子の個数を抑えることができるので、操作基板２００の設置面積の不要な増大を回避することが可能となり、配置レイアウトの自由度を損なわずに済む。
【００５２】
なお、上記の実施形態では、空気清浄機に搭載される発光ダイオード駆動装置に本発明を適用した場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、その他の電気機器に搭載される発光ダイオード駆動装置にも広く適用することが可能である。
【００５３】
また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００５４】
例えば、発光ダイオードの個数やカソードコモン／アノードコモンについては、上記の実施形態に限定されるものではない。また、駆動素子として、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタとｎｐｎ型バイポーラトランジスタのいずれを用いるかについても、上記の実施形態に限定されるものではなく、マイコン３０３の制御信号の論理や発光ダイオードのカソードコモン／アノードコモンに応じて、適宜選択すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る発光ダイオード駆動装置は、例えば、フィルタを有して塵埃を捕集し、室内にイオンを送出する空気清浄機や空気調和機のインジケータランプとして用いられる発光ダイオードの駆動手段として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】は、本発明に係る空気清浄機１の外観を示す斜視図である。
【図２】は、操作パネル１５の一例を示す正面図である。
【図３】は、空気清浄機１の内部構造を示す側面断面図（縦断面図）である。
【図４】は、空気清浄機１における送風ユニット１００、操作基板２００、及び、制御基板３００の電気的接続関係を示すブロック図である。
【図５】は、発光ダイオード駆動装置の一従来例を示す回路図である。
【図６】は、静電保護回路の一従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    空気清浄機
１０    本体部
１１    ベース
１２    前面パネル
１３    側面吸気口
１４ａ    第１吹出口
１４ｂ    第２吹出口
１５    操作パネル
１６    空気清浄用フィルタユニット
１７    加湿ユニット
１７ａ    水タンク
１７ｂ    トレイ
１７ｃ    加湿フィルタ
１８    風路切換部材（ダンパー）
１９    イオン発生装置
２１    吸気風路
２２    背面通風路
２３    排気風路
１００    送風ユニット
１０１    ファンモータ
２００    操作基板
２０１    スイッチ群
２０２    インジケータランプ群
３００    制御基板
３０１    交流／直流変換回路（ＡＣ／ＤＣ）
３０２    直流／直流変換回路（ＤＣ／ＤＣ）
３０３    マイコン
３０４    ドライバ回路
４００    商用交流電源
Ｔｒ１、Ｔｒ３ｂ    ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ
Ｔｒ２、Ｔｒ３ａ    ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ２    発光ダイオード（高耐圧素子）
ＬＥＤ３    発光ダイオード（低耐圧素子）
Ｒ１〜Ｒ３    抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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