JPH08248901A - Led信号灯 - Google Patents

Led信号灯

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JPH08248901A
JPH08248901A JP4804095A JP4804095A JPH08248901A JP H08248901 A JPH08248901 A JP H08248901A JP 4804095 A JP4804095 A JP 4804095A JP 4804095 A JP4804095 A JP 4804095A JP H08248901 A JPH08248901 A JP H08248901A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 不純物をドープした窒化物半導体を発光中心
とした半値幅の広いLED素子を単一の発光部とするL
ED信号灯において、そのLED素子の半値幅を狭くし
て視認性を良くすると同時に、単一発光部に太陽光が照
射されても疑似点灯が発生しないLED信号灯を実現す
る。 【構成】 LED素子の発光観測面側にはそのLED素
子12の発光の一部を吸収する着色フィルター13が設
けられ、一方、LED素子の周囲には前記着色フィルタ
ーの補色となる光反射体20が設けられ、LED素子不
点灯時、前記単一発光部に太陽光が照射された時、その
発光部全体が無彩色21に観察される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はLED(発光ダイオー
ド)を用いた信号灯に係り、特に窒化物半導体(InX
AlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よりなる
LED信号灯に関する。
【0002】
【従来の技術】窒化物半導体はバンドギャップは1.9
5eV〜6.0eVまであり、紫外〜赤色の発光素子の
材料として従来より注目されている。最近、この窒化物
半導体を用いた青色LED、青緑色LEDが実用化さ
れ、既にフルカラーディスプレイ、LED信号灯等に採
用されている。特にLED信号灯に採用されたことによ
り、従来の電球信号灯に比べ、寿命は10倍以上長くな
り、太陽光が直接信号灯に照射されても、疑似点灯の問
題がなくなったので、交通分野では非常に役立ってい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】現在、青緑色の信号灯
に採用されているLED素子はInGaNを活性層とす
るダブルへテロ構造の窒化物半導体の積層体よりなる。
この活性層には不純物としてSiとZnとがドープされ
て、これらの不純物が発光中心とされている。不純物を
発光中心とする窒化物半導体LEDは半値幅がおよそ7
0nmと広いため、発光色が白っぽく見えるという欠点
がある。発光色の半値幅が広いと、太陽光のように強い
光が照射されると、発光色が識別しにくくなる。
【0004】この欠点を補うためLED素子の発光観測
面側に着色フィルターを設け、素子の発光色を一部吸収
させて色補正を行う技術がある。しかしながら、この技
術を信号灯に採用すると疑似点灯の問題が再び発生す
る。つまり、LED不点灯時に信号灯に太陽光が直接照
射された際、着色フィルターが太陽光の光を反射して、
あたかも不点灯のLEDが点灯しているかのような状態
に観察されてしまう。
【0005】信号灯では太陽光が発光部に直接照射され
ても、緑色、黄色、赤色各色が明確に視認でき、さらに
疑似点灯がないことが必須要件である。従って本発明は
このような事情を鑑み成されたものであって、その目的
とするところは、不純物をドープした窒化物半導体を発
光中心とした半値幅の広いLED素子を単一の発光部と
するLED信号灯において、そのLED素子の半値幅を
狭くして視認性を良くすると同時に、単一発光部に太陽
光が照射されても疑似点灯が発生しないLED信号灯を
実現することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のLED信号灯
は、不純物を発光中心とする窒化物半導体よりなるLE
D素子が設置されて、単一発光部とされたLED信号灯
において、前記LED素子の発光観測面側にはそのLE
D素子の発光の一部を吸収する着色フィルターが設けら
れ、一方、LED素子の周囲には前記着色フィルターの
補色となる光反射体が設けられ、LED素子不点灯時、
前記単一発光部に白色光が照射された時、その発光部全
体が無彩色に観察されることを特徴とする。本発明にお
いて無彩色とは白色、灰色、黒色を指す。
【0007】本発明のLED信号灯において、LED素
子の発光観測面側に設ける着色フィルターは、窒化物半
導体素子の発光色の一部を吸収し、目的とする色調に合
致するような着色フィルターを選択、あるいは樹脂を着
色すれば良い。またフィルター色に関してもコントラス
トを考慮して適宜選択できる。
【0008】着色フィルターはLED素子を発光観測面
側に設けられていればよく、例えばLED素子をモール
ドした樹脂中に混入することにより実現可能である。ま
た、透明な樹脂でモールドされたLEDの発光観測面側
に着色フィルターを設けてもよい。さらにまた、チップ
LEDを発光素子とする場合、チップをモールドした樹
脂中に着色フィルターを設けることもできるし、透明な
樹脂でモールドしたチップLEDの発光観測面側に着色
フィルターを設けることも可能である。
【0009】一方、LED素子の周囲に設ける光反射体
は、着色フィルターの補色となって、LED不点灯時に
全体が無彩色に観察されるものを選択する。但し、光反
射体を複数個設けた場合、一個一個の光反射体の色は着
色フィルターの補色に相当しなくても、光反射体全体が
着色フィルターの補色に相当して、LED不点灯時に発
光部全体が無彩色に観察できるようであれば、本発明の
範囲内とする。
【0010】光反射体はLED素子の形状、状態に応じ
て自由に形成することができる。例えばLED素子が緑
色に着色された樹脂でレンズ状にモールドされて、発光
部に設置されている場合、赤色に着色された樹脂で同じ
くレンズ状にモールドされた発光しない赤色反射体と、
青色に着色された樹脂で同じくレンズ状にモールドされ
た発光しない青色反射体とを、前記緑色LED素子の周
囲に配置することにより実現できる。またチップLED
素子を用いた場合は、チップLEDを緑色の樹脂でモー
ルドした後、チップLED素子を設置した基板の周囲を
例えば赤紫、紫色で着色することにより光反射体を形成
することができる。
【0011】最も好ましい態様としては前記単一発光部
が、緑色を有する着色フィルターが設けられた緑色LE
D素子よりなり、さらにその緑色LED素子の周囲に青
色光を反射する光反射体と、赤色光を反射する光反射体
とが設けられている。簡単に言うと、LED素子の発光
観測面側に、所定の色調(法定色調)を満足できる緑色
フィルターを設け、その周囲に赤色反射体と青色反射体
を配置することにより、緑色信号灯不点灯時にその緑色
信号を無彩色にする。
【0012】次に、本発明のLED信号灯は前記LED
素子と前記光反射体との間にさらに黒色体が設けられて
いることを特徴とする。この黒色体を設けることにより
外光を吸収し、LEDのコントラストを上げることがで
きる。黒色体は例えば樹脂でモールドされたLEDを用
いる場合には、LEDを設置する基板を黒色樹脂で塗布
することによって実現できる。またチップLEDを用い
る場合、チップLEDを設置する基板の表面に、着色フ
ィルターの補色となる光反射体を塗布すると共に、光反
射体を塗布した位置と別の位置を黒色に塗布することに
よって実現できる。
【0013】
【作用】不純物がドープされた窒化物半導体を発光中心
とするLED素子の半値幅は一般に70nm以上ある。
そこで、このLED素子の発光観測面側に半値幅を狭く
し、さらに色補正を行う目的で着色フィルターを設ける
と、所定の基準に合致した色を忠実に再現することが可
能となる。
【0014】ところが発光するLED素子に着色フィル
ターを形成したために、信号灯に太陽光が直接照射され
ると、着色フィルターが太陽光を反射して、不点灯にも
かかわらずあたかも発光しているかのように見えてしま
う。そこでLEDの着色フィルターの補色となるように
着色された光反射体をLED素子の周囲に設けることに
より、LED不点灯時に太陽光が照射されても、無彩色
に見えるので、他の発光色と見間違うことがない。
【0015】さらに、LEDと光反射体との間を黒色と
するとコントラストが上がるので、さらに視認性が向上
する。
【0016】
【実施例】
[実施例1]SiとZnとがドープされたInGaN活
性層を、n型とp型のAlGaNクラッド層で挟んだダ
ブルへテロ構造の青緑色LEDチップを用意する。この
LEDチップの発光スペクトルは図1の破線aに示して
おり、およそ490nm付近に発光ピークを有し、半値
幅が80nm近くあるLEDチップである。
【0017】このLEDチップを一対のリードフレーム
に載置した後、図1のbの実線に示す透過率曲線を有す
る染料が混入されたエポキシ樹脂で、5mmφのレンズ
状にモールドして緑色LED(G)を作製する。この着
色フィルターはおよそ510nm付近の波長を透過し
て、470nm以下の波長をカットする作用がある。着
色フィルターが設けられた緑色LEDの発光スペクトル
を図1の破線cに示す。このように着色フィルターを設
けることにより、短波長成分がカットされて半値幅がお
よそ50nmと狭くなり、さらに発光ピークが500n
m付近に変化する。さらに、色度においても、CIE、
x−y色度図で、着色フィルターを設ける前はx=0.
20、y=0.37であったものが、着色フィルターを
設けることにより、x=0.20、y=0.54とy値
が大きくなり、色度においても緑色信号灯を十分満足す
るものとなる。
【0018】次に、赤色染料を含むエポキシ樹脂で発光
チップを載置していないリードフレームをレンズ状にモ
ールドした赤色反射体(R)と、青色染料を含むエポキ
シ樹脂で発光チップを載置していないリードフレームを
同じくレンズ状にモールドした青色反射体(B)とを作
製する。
【0019】以上のようにして得られた発光する緑色L
ED(G)と、発光せず赤色光を反射する赤色反射体
(R)と、発光せず青色光を反射する青色反射体(B)
とを、予め黒色の樹脂で表面が被覆された配線基板1上
に、図2に示すように設置する。なお図2はLED信号
灯の緑色発光部の一部を示す平面図であり、発光部を観
測面側からみた状態を示している。
【0020】このLED信号灯の緑色発光部を不点灯の
状態で2m離れた位置から見ると、発光部全体が灰色〜
黒色に観測され、さらに太陽光が直接照射された状態に
おいても、濃い灰色に観測された。さらにまた、緑色L
EDを点灯した状態においても、色純度が良く、またコ
ントラストが良くなっているので視認性に優れた信号灯
を実現できた。
【0021】[実施例2]実施例1と同一の青緑色LE
Dチップ12をアルミナよりなる基板11のキャビティ
ー内に設置して、電極を接続した後、実施例1と同一の
透過率曲線を有するフィルター物質が混入された樹脂よ
りなる着色フィルター13でキャビティー内を封止す
る。
【0022】次にキャビティー以外の基板11の表面を
赤紫色のペーストよりなる光反射体20で塗布し、別の
表面をカーボンブラックを含む黒色ペーストよりなる黒
色体21で交互に塗布する。塗布後の基板11の模式的
な断面図を図3に示す。
【0023】以上のようにして得られた基板11を信号
灯の緑色発光部に設置したところ、LED不点灯の状態
で、1m離れた位置からみても、発光部は同様に黒色に
観測され、さらに太陽光が直接照射された状態において
も、濃い灰色に観測された。さらにまた、緑色LEDを
点灯した状態においても、色純度が良く、またコントラ
ストが良くなっているので視認性に優れた信号灯を実現
できた。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明のLED信号
灯は太陽光が直接照射された状態においても、疑似点灯
のような状態となることがないので、信頼性に優れた信
号灯を提供できる。また実施例では青緑色LED素子に
ついてのみ説明したが、最初に述べたように窒化物半導
体は理論的には紫外〜赤色まで発光させることが可能で
あるので、近い将来、黄色LED素子、赤色LED素子
が実現された場合でも、本発明が適用可能であることは
言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一LED信号灯に使用するLED素
子の発光スペクトルと、着色フィルターの透過率曲線
と、着色フィルター設置後の発光スペクトルとを示す
図。
【図2】 本発明の一LED信号灯の発光部の一部を示
す平面図。
【図3】 本発明の一LED信号灯の基板の構造を示す
模式的な断面図。
【符号の説明】
1・・・・配線基板 11・・・・基板 12・・・・LEDチップ 13・・・・着色フィルター 20・・・・光反射体 21・・・・黒色体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物を発光中心とする窒化物半導体よ
    りなるLED素子が設置されて、単一発光部とされたL
    ED信号灯において、前記LED素子の発光観測面側に
    はそのLED素子の発光の一部を吸収する着色フィルタ
    ーが設けられ、一方、LED素子の周囲には前記着色フ
    ィルターの補色となる光反射体が設けられ、LED素子
    不点灯時、前記単一発光部に白色光が照射された時、そ
    の発光部全体が無彩色に観察されることを特徴とするL
    ED信号灯。
  2. 【請求項2】 前記LED素子と前記光反射体との間に
    さらに黒色体が設けられていることを特徴とする請求項
    1に記載のLED信号灯。
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