JPH11265499A

JPH11265499A - Ｌｅｄ表示器及びｌｅｄ信号灯

Info

Publication number: JPH11265499A
Application number: JP587699A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Yoshida; 寛和吉田
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 1999-09-28
Anticipated expiration: 2019-01-12
Also published as: JP3080229B2

Abstract

(57)【要約】【課題】屋外などにおいて太陽光が照射されても、比較
的簡単な構成でファントム状態における輝度を低下させ
ることができるＬＥＤ表示器を提供するものである。【解決手段】複数の発光ダイオードが配置されたＬＥＤ
表示器に関し、ＬＥＤ表示器の発光観測面側から視て複
数の発光ダイオード間に直接照射された太陽光やＬＥＤ
によって反射された間接光などを効率よく吸収する植毛
加工部３００を有するＬＥＤ表示器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の発光ダイオー
ドを発光させることにより、信号灯などの各種光源等に
利用されるＬＥＤ表示器に係わり、特に比較的簡単な構
成でファントム状態の輝度が低く、信頼性、且つ量産性
に優れたＬＥＤ表示器及びＬＥＤ信号灯を提供すること
にある。

【０００２】

【従来技術】今日、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）がそれ
ぞれ発光可能な発光ダイオード、や発光素子と蛍光体と
の組み合わせにより白色など種々の発光色を高輝度に発
光可能な発光ダイオードが開発された。発光ダイオード
（以下、ＬＥＤともいう）は、固体素子であるため振動
に強く、低消費電力且つ長寿命であり高速駆動が可能な
どの駆動特性に優れる。そのため、信号灯用の光源やフ
ルカラーＬＥＤディスプレイなどに応用されつつある。

【０００３】発光ダイオードを利用した車両用や歩行用
のＬＥＤ式交通（鉄道用を含む）信号灯は、ランプを利
用した信号灯と異なり西日など低角度から入射した光
が、反射鏡に反射されることが極めて少ない。そのた
め、外来光により点灯していない信号灯まで点灯してい
るように見える疑似着色点灯がなく、視認性に優れたＬ
ＥＤ信号灯として注目を浴びている。具体的には、信号
灯の灯箱の中に表面に設けられたレンズ状パネル付きケ
ースと、ケース内にレンズ外形とほぼ等しい大きさの基
板が駆動回路と共に配置されている、回路基板上には点
灯時に発光パターンが円状に見えるように配置された数
百個程度の発光ダイオードが配置されている。こうした
ＬＥＤ信号灯を利用することによりランプを用いた信号
灯にはない上述の優れた特性を持つことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、複数の発光ダ
イオードの表面において、反射・散乱する光も多く存在
する。ＬＥＤが複数設けられているゆえに、ＬＥＤ間の
反射・散乱がファントム状態における輝度に大きく影響
する傾向にある（なお、ここでファントムとは太陽光が
光学ユニットに入射して、消灯時にその光学ユニットが
点灯されているかの如く視認された状態をいう。）。こ
れらの不都合を防止するため、光源となる複数のＬＥＤ
を発光観測面側が黒色や艶消しの暗色系に着色した回路
基板上に配設して形成する。或いはＬＥＤ上にクリアス
モークなどの光透過率の低いレンズ状パネルを取り付け
る。外来光を遮光するため、各発光ダイオードにルーバ
ーなどの庇を持った信号灯とすることなどが考えられる
が、十分な視認性を得ることができない。

【０００５】より具体的には、ＬＥＤ表示器は外部に配
置され直接強太陽光が照射される。特に、信号灯１００
では、より遠方まで視認できるよう一般に集光レンズ１
０３が配置されている。そのため、図２の如くＬＥＤ信
号灯の発光観測面の垂直に対し、ある程度の角度を持っ
た外光であっても、レンズ状パネル１０３を介して、よ
り回路基板２０６の垂直方向に向かう光の成分が増加す
ることとなる。

【０００６】垂直成分の多い光はＬＥＤ間において視認
者に対する鏡面反射等が増える。そのため、ＬＥＤ１０
２を配置させる回路基板２０６表面を艶消しの黒色など
に着色するだけでは十分な視認性を得ることができな
い。また、ＬＥＤ１０２上に光透過率の低いスモークの
レンズ状パネルを取り付けると、反射光を低減できる。
しかし、ＬＥＤの発光をも低下することとなる。さら
に、庇による場合は、遮光できる角度は限られており遮
光角を大きくすると視認できる範囲が極端に狭くなると
いう問題を生ずる。したがって、高品位のＬＥＤ表示器
が求められる現在においては、上記ＬＥＤ表示器の構成
では十分ではなく、視認性に優れ、よりファントム状態
における輝度が低いＬＥＤ表示器の開発が求められる。
本発明は上記問題点を解決するＬＥＤ表示器及びＬＥＤ
信号灯を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は種々の実験の
結果、複数のＬＥＤが配置されるＬＥＤ表示器において
は、視認者側に反射するＬＥＤ間の反射・散乱光を抑制
することが最も効率的にファントム状態の輝度を低減で
きること及び、ＬＥＤ間の反射・散乱光の抑制には植毛
加工（フロッキー加工）が最も優れていることを見出し
本発明を成すに至った。

【０００８】即ち、本発明は、複数の発光ダイオード
(１０２)を所望の形状に配置したＬＥＤ表示器である。
特に、複数の発光ダイオード(１０２)間の発光観測面側
平面上に植毛加工部(１０１)を有するＬＥＤ表示器であ
る。これにより、発光観測面と略垂直方向の西日など発
光観測面に垂直に近い直接光が照射されても効率よく反
射光を抑制することができる。また、植毛加工部はあら
ゆる角度の光に対して効率よく吸収することができるた
め、各発光ダイオードの表面で反射・散乱された光を効
率よく植毛加工部で吸収することができる。

【０００９】本発明の請求項２に記載のＬＥＤ表示器
は、複数の発光ダイオード(１０２)を所望の形状に配置
したＬＥＤ表示器である。複数の発光ダイオード(１０
２)が配置される回路基板上に植毛加工部(１０１)を有
する。これにより、上記効果に加えて比較的簡単な構成
で視認性を向上させ得ることができる。

【００１０】本発明の請求項３に記載のＬＥＤ表示器
は、発光ダイオードが配列された回路基板(３０５)と略
平行に配置されると共に開口部において発光ダイオード
の少なくとも一部を嵌合する遮光部材を構成する平板状
パネルと、該平板状パネル上に設けられた植毛加工部
(３００)とを有する。これにより、上記効果に加え、Ｌ
ＥＤに遮光部材をはめ合わせるだけで簡単に、ファント
ム状態の輝度が低いＬＥＤ表示器を形成することができ
る。また、発光ダイオード自体が固定されるため設置時
等のＬＥＤの傾斜バラツキを抑制することもできる。ま
た、回路基板に固定された各ＬＥＤから放出される放射
光の角度と、外部から入射される入射光に対する遮光部
材の角度を異ならせることにより、より視認性の高いＬ
ＥＤ表示器とすることもできる。

【００１１】本発明の請求項４に記載のＬＥＤ表示器
は、複数の発光ダイオード(１０２)間に設けられた充填
剤上に植毛加工部(１０１)を有する。これにより、比較
的簡単な構成で視認性に優れたＬＥＤ表示装置とするこ
とができる。

【００１２】本発明の請求項５に記載のＬＥＤ表示器
は、植毛加工部を構成する繊維中に暗色系の着色剤が含
有されている。これにより、屋外など太陽光が直接長時
間照射される場合においても、脱色劣化が少なくより信
頼性の高いＬＥＤ表示器とすることができる。したがっ
て、視認性が変化しにくいＬＥＤ表示器とすることがで
きる。

【００１３】本発明の請求項６に記載のＬＥＤ表示器
は、表面にレンズ状パネル（１０３）を有するＬＥＤユ
ニット（１０６）内に、各々がモールドレンズ（３０
３）を有する複数の発光ダイオード(１０２)を所望の形
状に配置し、各々の発光ダイオードを点灯せしめること
により信号灯表示するＬＥＤ信号灯である。特に、発光
観測面側から視て前記複数の発光ダイオード(１０２)間
に植毛加工部(１０１)を有するＬＥＤ信号灯である。こ
れにより、発光観測面と略垂直方向の西日など発光観測
面に垂直に近い直接光が集光され照射されても効率よく
反射光を抑制することができる。また、植毛加工部はあ
らゆる角度の光に対して効率よく吸収することができる
ため、各ＬＥＤの表面で反射・散乱された光を効率よく
植毛加工部で吸収することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に本発明のＬＥＤ表示器の１
種であるＬＥＤ信号灯の模式的斜視図を、図２にそのＸ
Ｘ断面における断面図を示す。また、図３に発光ダイオ
ード近傍の模式的部分拡大断面図を示す。図１のＬＥＤ
信号灯１００には、内部に配置された発光ダイオード１
０２などに直接光が照射され難いように庇１０５が設け
られている。また、発光ダイオード１０２や内部回路を
保護するため、表面側に透光性レンズ状パネル１０３を
有し略密閉状態にされたＬＥＤユニット１０６が配置さ
れている。ＬＥＤユニット１０６内には、矢印状、円状
や歩行者の形など所望の形状に発光ダイオード１０２が
複数配列された回路基板２０６が配置されている。

【００１５】また、ＬＥＤ１０２が配置される回路基板
２０６の一方（少なくとも発光観測面側）を暗色系に着
色すると共に他方に各ＬＥＤ１０２と電気的に接続させ
る導電性パターン（不示図）が形成されている。回路基
板２０６に配置された発光ダイオード１０１を駆動させ
るため、回路基板は交流電源と接続されるダイオードブ
リッジ回路などが配置された駆動基板２０７と電気的に
接続されている。また、発光ダイオード１０２はより正
面光度を向上させるため、ＬＥＤチップ３０２が樹脂で
覆われたモールドレンズ３０３を有している。又、複数
の発光ダイオード１０２間には、回路基板２０６と略平
行に設けられた暗色系の板状遮光部材１０１が設けられ
ている。さらに、発光観測面側平面として遮光部材１０
１上に植毛加工部１０１が設けられている。このＬＥＤ
信号灯に電力を供給することで信号灯表示を行うことが
できる。また、このＬＥＤ信号灯は点灯時のみならず消
灯時においても、外来光の影響を受けることが極めて少
なく視認性の優れた信号灯とすることができる。以下、
本発明の具体的実施例を詳述するがこれのみに限られな
いことはいうまでもない。

【００１６】

【実施例】（実施例１）ＬＥＤユニット内に配置される
回路基板には銅箔が所望のパターン状に形成されたガラ
スエポキシ樹脂を用いて形成させてある。回路基板には
３３０個のＬＥＤが発光観測面側から見て円状に視認さ
れるように配置されてある。ＬＥＤ１０２を回路基板２
０６上に配置させるため、ＬＥＤ１０２が配置された回
路基板２０６をフロー半田装置に通す。これにより回路
基板２０６上の導電性パターンとＬＥＤ１０２とを電気
的に接続させると共に比較的簡単に固定させることがで
きる。なお、道路交通用の場合、発光観測面側から視て
円状、矢印形状などに配置させることができる。同様に
鉄道信号用などの場合、丸印、×印やドットマトリック
ス状など所望の形状に配置させることもできる。

【００１７】配置されるＬＥＤ１０２は、ＬＥＤ信号灯
が発光する発光色に応じて種々選択することができる。
道路交通用では、青色系（青紫色、青色や青緑色、黄色
など）が高輝度に発光可能なＬＥＤチップとして発光層
に窒化物半導体（Ｉｎ_XＧａ_YＡｌ_1-X-YＮ、０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）を好適に用いることがで
きる。同様に、鉄道用などのＬＥＤ表示器においては、
青色系などが発光可能なＬＥＤチップと、このＬＥＤか
らの発光波長により励起されて青色系と補色関係となる
蛍光を発光する蛍光体により、白色系など混色光が発光
可能なＬＥＤを好適に利用することもできる。

【００１８】ＬＥＤ１０２の構造自体は、ＬＥＤチップ
が先端に配置されたリードフレームを持ち、ＬＥＤチッ
プが配置されたリードフレームの先端が砲弾型などのモ
ールドレンズに被覆されたＬＥＤを用いることができ
る。同様に、キャビティ内部にＬＥＤチップを配置させ
たチップタイプＬＥＤなど所望に応じて種々の形態を用
いることもできる。なお、外来光及び外来光の反射・散
乱はＬＥＤ近傍にありＬＥＤ間であって、ＬＥＤの発光
方向と略垂直な平面に照射され易い。そのため、モール
ドレンズを有するＬＥＤにおいて、顕著な効果が生ずる
傾向にある。

【００１９】より具体的なＬＥＤの構造として図３で
は、マウントリード３０６上に発光層が少なくともＩｎ
とＧａを含有する窒化物半導体からなるＬＥＤチップ３
０２をマウント部材であるエポキシ樹脂を用いてマウン
トさせる。また、上述の半導体などからなるＬＥＤチッ
プ３０２の正極及び負極の各電極とマウントリード３０
６やインナーリード３０７と金線３０４などのワイヤに
よってワイヤーボンディングさせている。ＬＥＤチップ
３０２を含むリード端子の先端をエポキシ樹脂などで被
覆させ、レンズ効果を有する凸型モールド部材３０３を
有する発光ダイオードとなる。

【００２０】次に、ＬＥＤユニットの外形に合わせ発光
観測面側から見て円状のパネルであり、表面に複数の貫
通孔を有する遮光部材の基体をＡＢＳ樹脂により形成さ
せた。遮光部材に設けられた貫通孔は、回路基板上に配
置されたＬＥＤと合わせている。貫通孔を通してＬＥＤ
からの光を外部に放出させることができる。なお、レン
ズ効果を有する凸型モールド部材を遮光部材の貫通孔と
嵌合させることで効率よく発光させることができる。同
様に、ＬＥＤの固定を行うことができ比較的簡単な構成
で各ＬＥＤの指向特性を揃えることもできる。遮光部材
１０１の基体３０１として、具体的にはＡＢＳ樹脂など
の各種耐候性に高い樹脂やステンレス、アルミニウム等
の金属や合金などによって好適に形成させることができ
る。

【００２１】形成させた基体の発光観測面側となる表面
にメラミン樹脂を塗布させる。続いて、予め黒色顔料を
繊維状のフロックを直流高電圧により帯電飛翔させてパ
ネルの表面に植毛加工部を形成させた。こうして、遮光
部材の基体上に植毛加工部を形成させることができる。

【００２２】植毛加工用の接着剤としては、アクリル系
やエポキシ系などのスチレン・アクリル樹脂、メラミン
樹脂、アクリル・ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂や
ポリアミド樹脂などが好適に挙げられる。また、フロッ
クも１種類だけでなく２種類以上を混合させて用いるこ
ともできる。フロックとなる繊維材料としては、各ＬＥ
Ｄによって反射・散乱された光を効率よく吸収できると
共に比較的簡単に形成できるものが好ましい。具体的繊
維材料としては、ナイロン、ポリエステル、レーヨンや
綿が挙げられる。また、黒色や紺など光の吸収が多い暗
色系の着色は予め繊維内に着色剤を含有させてもよい
し、繊維状になったものの表面に着色加工させても良
い。なお、本出願人の実験においては、予め着色剤を含
有させたポリエステルフロックを用いて植毛加工を施し
たものは、５００時間及び１０００時間の耐候性試験後
においても変質していなかった。

【００２３】しかしながら、形成させた繊維に後染めさ
せたフロックを用いて植毛加工部を形成させたものは、
同様の耐候試験において５００時間で既に脱色してい
た。このことから予め着色剤が含有された合成繊維をフ
ロックとして用いた植毛加工部が優れていることが分か
る。ＬＥＤ表示器の表面は太陽光などに照射されるため
に劣化による視認性低下は顕著な差となる。特に、ＬＥ
Ｄ自体にモールドレンズを有する場合は、モールドレン
ズのレンズ光により外来光の照射角度によっては集光さ
れて植毛加工部に光が照射される。そのため、劣化が顕
著に現れる場合があると考えられる。

【００２４】また、ＬＥＤ信号用のフロックとしてはナ
イロンやポリエステルのフロックで１から３デニールの
ものが好適に用いることができる。よりファントム状態
の輝度を低下させるためには毛先の長い方が好ましく、
具体的には０．３ｍｍから３ｍｍのフロック３００を用
いることが望ましい。特にナイロンやポリエステルは弾
性回復力に優れているため、設置時の押圧で部分的に輝
度が高くなる部分が少なく好ましい。また、フロックは
形状が直線状のストレートフロックと変形したベンディ
ングフロックが挙げられ、所望により種々選択させるこ
とができる。

【００２５】なお、植毛加工部３０３となる繊維である
フロック自体を暗色系に着色させる他に、遮光部材の基
体３０１自体にも暗色系に着色させてあることが望まし
い。

【００２６】さらに、遮光部材１０１を利用しない場合
は、回路基板２０６に直接接着加工させ植毛加工部とす
ることもできる。さらに、ＬＥＤ１０２間の放熱を均一
にするため各ＬＥＤ１０２及び回路基板２０６間にシリ
コン樹脂などを充填剤として好適に充填させる場合は、
充填剤（不示図）上に直接加工させ植毛加工部とするこ
ともできる。

【００２７】こうして形成された遮光部材１０１の貫通
孔をＬＥＤ１０２のモールドレンズと嵌合して固定させ
る。回路基板と駆動回路とを電気的に接続させた後、表
面側にレンズ状パネルを有するＬＥＤユニット内に収納
させる。こうしてたＬＥＤユニットを用いて信号灯を構
成することができる。形成されたＬＥＤ信号灯は、比較
的簡単な構成でファントム状態の輝度が低い信号灯１０
０を形成させることができる。

【００２８】なお、窒化物半導体など静電気に比較的弱
いＬＥＤチップを利用する場合は、植毛加工された遮光
部材３０１や回路基板３０５をアースに接続させておい
てもよい。特に、遮光部材３０１として樹脂を利用した
場合は、設置時などにＬＥＤ１０２の静電破壊が生じや
すく完全に電気的に中立とさせるかアースと接続させて
あることが望ましい。

【００２９】（比較例１）本発明の効果を実証するため
に、植毛加工させず、発光観測面側表面を艶消しの黒色
着色とさせた遮光部材を用いた以外は本発明と同様にし
て信号灯を形成させた。比較のための信号灯と、本発明
の遮光部材に植毛加工された信号灯とのフャントム状態
の輝度で調べた。ファントム状態における輝度の具体的
測定条件は、約８．８ｍ離れた正面に観測光を配置させ
ると共に正面から１０度ずれた位置に疑似太陽光として
メタルハライドランプを照射し、信号灯に３０００ｌｘ
が照射されるように配置させた。この状態での測定の結
果、本発明の信号灯ではファントム状態の輝度が２４．
５ｎｉｔであったのに対し、比較のための信号灯は５４
０ｎｉｔもあった。これにより、比較のために示したＬ
ＥＤ信号灯に比べて、本発明のＬＥＤ信号灯は視認性に
優れていることがわかる。

【００３０】なお、本発明において、ＬＥＤ信号灯につ
いて詳述したが、ＬＥＤディスプレイにおいても同様に
視認性が向上し得ることはいうまでもない。ＬＥＤディ
スプレイの場合、一般にＬＥＤディスプレイ自体が密閉
されていない。そのため、ＬＥＤが配置された回路基板
及びそれを保持する筐体との間に外部から水分などが浸
入し内部回路が破壊されないようにＬＥＤ間にシリコー
ンゴムなどの充填剤で封止してある。本発明をＬＥＤデ
ィスプレイに応用する場合、植毛加工をこの充填剤上に
施すことにより構成することができる。例えば、充填剤
上に接着剤を塗布した後、植毛加工させることが考えら
れる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、比較的簡単な構成によ
り、信号機の正面から直射光等が照射されたときでもフ
ァントム状態の輝度が低いＬＥＤ表示器やＬＥＤ信号灯
を構成することができる。特に、西日など直射光が照射
される割合が大きい場合に顕著な効果がある。また、砲
弾型などのＬＥＤはリードによって半田付けされてい
る。そのため、ＬＥＤ装置の取り付け時に各ＬＥＤに加
重がかかるとリードフレームが部分的に曲がり所望の配
向特性を得ることができない場合がある。しかしなが
ら、遮光部材でＬＥＤを嵌合させることで各ＬＥＤを固
定させ配向特性のずれを抑制させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のＬＥＤ表示器を信号灯に利用し
た模式的斜視図である。

【図２】図２は本発明の効果を説明する図１の信号灯の
ＸＸ断面における模式的断面図である。

【図３】図３は本発明の植毛加工部を示す模式図的拡大
断面図である。

【符号の説明】

１００・・・ＬＥＤ信号灯１０１・・・遮光部材１０２・・・発光ダイオード１０３・・・レンズ状パネル１０４・・・灯箱１０５・・・庇１０６・・・ＬＥＤユニット２０６・・・回路基板２０７・・・ＬＥＤを駆動させる駆動回路３００・・・植毛加工部３０１・・・遮光部材の基体３０２・・・ＬＥＤチップ３０３・・・モールド部材３０４・・・ワイヤー３０５・・・回路基板３０６・・・マウントリード３０７・・・インナーリード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の発光ダイオード(１０２)を所望の
形状に配置したＬＥＤ表示器であって、前記複数の発光
ダイオード(１０２)間の発光観測面側平面上に植毛加工
部(１０１)を有することを特徴とするＬＥＤ表示器。
【請求項２】複数の発光ダイオード(１０２)を所望の
形状に配置したＬＥＤ表示器であって、前記複数の発光
ダイオード(１０２)が配置される回路基板（２０６）上
に植毛加工部(１０１)を有することを特徴とするＬＥＤ
表示器。
【請求項３】複数の発光ダイオード(１０２)を所望の
形状に配置したＬＥＤ表示器であって、前記発光ダイオ
ードが配列された回路基板(３０５)と略平行に配置され
ると共に開口部において発光ダイオードの少なくとも一
部を嵌合する遮光部材を構成する平板状パネル（３０
１）と、該平板状パネル上に設けられた植毛加工部(３
００)とを有することを特徴とするＬＥＤ表示器。
【請求項４】複数の発光ダイオード(１０２)を所望の
形状に配置したＬＥＤ表示器であって、前記複数の発光
ダイオード(１０２)間に設けられた充填剤上に植毛加工
部(１０１)を有することを特徴とするＬＥＤ表示器。
【請求項５】前記植毛加工部（３００）を構成する繊
維中に暗色系の着色剤が含有されている請求項１から４
に記載のＬＥＤ表示器。
【請求項６】表面にレンズ状パネル（１０３）を有す
るＬＥＤユニット（１０６）内に、各々がモールドレン
ズ（３０３）を有する複数の発光ダイオード(１０２)を
所望の形状に配置し、各々の発光ダイオードを点灯せし
めることにより信号灯表示するＬＥＤ信号灯であって、
発光観測面側から視て前記複数の発光ダイオード(１０
２)間に植毛加工部(１０１)を有することを特徴とする
ＬＥＤ信号灯。