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課題

暗所において明るく感じさせて高い視認性を与え、かつ疲労感を与えにくい光を発する光源LED装置及び発光表示構造を提供する。

解決手段

CIE1931の色度図座標において、無彩色を示す座標W(0.33,0.33)とスペクトル軌跡上の480nmの座標B(0.091,0.133)と、560nmの座標G(0.373,0.624)とを結ぶ線分WB及び線分WGとスペクトル軌跡に囲まれる領域における、色純度が2〜50の領域に含まれ、かつ、波長領域480〜540nmにおいて連続した分光波長が占める面積が380〜780nmの光源全体の分光波長面積に対して15%以上である光を発する光源を用いる。

概要

背景

従来、作業時の疲労感を低減したり、視認性を向上させたりする照明として、波長を考慮したLED素子を含む照明装置が知られていた。例えば、下記特許文献1は、快適性を向上して作業時の疲労感を低減できるLED素子の発光により照明光出射して照明を行う照明装置として、照明光のスペクトルの400nmから800nmの面積に対して、600nmから700nmの面積が30%以上70%以下であるとともに、400nmから500nmの面積が20%以下であり、照明光のスペクトルが600nmから700nmの間に最大値を有し、該最大値に対して500nmから600nmのスペクトルの最大値が70%以下である照明装置を開示する。

また、下記特許文献2は、高演色性を維持しつつ、白さ感を高めて視認性の向上を図ることができる照明装置として、580nm〜630nmの範囲にピーク波長を有し、そのピーク波長における半値幅が120nm〜175nmの範囲とされるとともにJIS Z9112に規定される電球色LEDと、450nm〜480nmの範囲にピーク波長を有する青色LEDと、500nm〜530nmの範囲にピーク波長を有する緑色LEDと、を有するLED光源を備えたことを特徴とする照明装置を開示する。

また、例えば、下記特許文献3は、リラクゼーション効果の高い光色をもつ、白熱電球蛍光ランプLED照明装置、および、照明器具として、2種以上の発光ダイオード(LED)を有したLED照明装置であって、発光ダイオードの一つは、主波長発光帯域が380nmから505nmまでであり、発光ダイオードの他の一つは、主波長の発光帯域が575nmから780nmまでであり、発光ダイオードが発光して得られる放射光の光色の色度点は、CIE1976u’v’色度図上で(u’,v’)=(0.33,0.485),(0.31,0.517),(0.28,0.51),(0.265,0.5),(0.259,0.491),(0.253,0.465),(0.305,0.47)を直線で結んだ境界線に囲まれた色度範囲内に存在する、LED照明装置を開示している。

概要

暗所において明るく感じさせて高い視認性を与え、かつ疲労感を与えにくい光を発する光源LED装置及び発光表示構造を提供する。CIE1931の色度座標において、無彩色を示す座標W(0.33,0.33)とスペクトル軌跡上の480nmの座標B(0.091,0.133)と、560nmの座標G(0.373,0.624)とを結ぶ線分WB及び線分WGとスペクトル軌跡に囲まれる領域における、色純度が2〜50の領域に含まれ、かつ、波長領域480〜540nmにおいて連続した分光波長が占める面積が380〜780nmの光源全体の分光波長面積に対して15%以上である光を発する光源を用いる。

目的

本発明は、暗所において明るく感じさせて高い視認性を与え、かつ疲労感を与えにくい光を発する光源、LED装置及び発光表示構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

CIE1931の色度図座標において、無彩色を示す座標W(0.33,0.33)とスペクトル軌跡上の480nmの座標B(0.091,0.133)と、560nmの座標G(0.373,0.624)とを結ぶ線分WB及び線分WGとスペクトル軌跡に囲まれる領域における、色純度が2〜50の領域に含まれ、かつ、波長領域480〜540nmにおいて連続した分光波長が占める面積が380〜780nmの光源全体の分光波長面積に対して15%以上である光を発することを特徴とする光源。

請求項2

波長領域480〜540nmにおいて連続した分光波長が占める面積が380〜780nmの光源全体の分光波長面積に対して15〜68%である光を発する請求項1に記載の光源。

請求項3

前記色純度が5〜40の領域に含まれる色を発する請求項1または2に記載の光源。

請求項4

LED装置を含む光源であって、前記光の連続スペクトルにおける分光分布が、380nm〜780nmの光源全体の分光波長面積に対して、380〜480nmの面積が15〜30%、481〜560nmの面積が25〜62%、561〜640nmの面積が9〜35%、641〜780nmの面積が1〜10%である、請求項1〜3の何れか1項に記載の光源。

請求項5

前記光の分光分布において、420〜480nmの範囲に最大発光強度を示す第1のピークを有し、481〜680nmの範囲に前記最大発光強度に対して40〜65%の発光強度を示す第2のピークをさらに有する請求項4に記載の光源。

請求項6

前記光の分光分布において、641〜780nmの面積に対する481〜560nmの面積比が2〜4である請求項5に記載の光源。

請求項7

前記光の分光分布において、前記第1のピークと前記第2のピークの間に、前記第1のピークの発光強度に対して、18〜40%の発光強度を示す谷を有する請求項5または6に記載の光源。

請求項8

前記光源が、420〜480nmの範囲に発光ピーク波長を有するLED素子と、520〜590nmの範囲に蛍光ピーク波長を有するYAG蛍光体及び470〜560nmの範囲に蛍光ピーク波長を有する緑色蛍光体から選ばれる少なくとも一種蛍光体とを含む請求項1〜7の何れか1項に記載の光源。

請求項9

600〜780nmの範囲に蛍光ピーク波長を有する赤色蛍光体を含有しない請求項8に記載の光源。

請求項10

前記LED素子と前記LED素子の発光の波長を波長変換する蛍光体層とを備え、前記蛍光体層が、前記YAG蛍光体及び前記緑色蛍光体から選ばれる少なくとも一種の蛍光体を含む、蛍光体層付LED装置である請求項8または9に記載の光源。

請求項11

前記LED素子と前記LED素子を封止する透明樹脂封止材とを備えるLED装置本体と、前記透明樹脂封止材を覆う前記蛍光体層とを備える請求項10に記載の光源。

請求項12

発光表示用光源であり、表示部輝度が0.5〜300cd/m2である請求項1〜11の何れか1項に記載の光源。

請求項13

発光表示用光源である請求項1〜12の何れか1項に記載の光源に用いるLED装置。

請求項14

表示部と、前記表示部の周囲の背景部とを備え、前記表示部が請求項1〜12の何れか1項に記載の光源の発光による表示をし、前記表示部の輝度が前記背景部の輝度より30%以上高いことを特徴とする発光表示構造

請求項15

前記背景部が非発光部である請求項14に記載の発光表示構造。

請求項16

前記背景部が表面を間接照明または直接照明される請求項14または15に記載の発光表示構造。

請求項17

表示させるための光の透光部を備えた表示部と光を遮光する背景部とからなる表示パネルと、表示パネルの表示面と反対側に配置されたバックライト光源を備え、前記バックライト光源が請求項1〜12の何れか1項に記載の光源であることを特徴とする発光表示構造。

請求項18

動体運転部のインストルメントパネルである請求項17に記載の発光表示構造。

請求項19

請求項14〜16の何れか1項に記載の発光表示構造の前記光源に用いられるLED装置。

技術分野

0001

本発明は、疲労感を与えにくい光を発する光源LED装置、及び発光表示構造に関する。

背景技術

0002

従来、作業時の疲労感を低減したり、視認性を向上させたりする照明として、波長を考慮したLED素子を含む照明装置が知られていた。例えば、下記特許文献1は、快適性を向上して作業時の疲労感を低減できるLED素子の発光により照明光出射して照明を行う照明装置として、照明光のスペクトルの400nmから800nmの面積に対して、600nmから700nmの面積が30%以上70%以下であるとともに、400nmから500nmの面積が20%以下であり、照明光のスペクトルが600nmから700nmの間に最大値を有し、該最大値に対して500nmから600nmのスペクトルの最大値が70%以下である照明装置を開示する。

0003

また、下記特許文献2は、高演色性を維持しつつ、白さ感を高めて視認性の向上を図ることができる照明装置として、580nm〜630nmの範囲にピーク波長を有し、そのピーク波長における半値幅が120nm〜175nmの範囲とされるとともにJIS Z9112に規定される電球色LEDと、450nm〜480nmの範囲にピーク波長を有する青色LEDと、500nm〜530nmの範囲にピーク波長を有する緑色LEDと、を有するLED光源を備えたことを特徴とする照明装置を開示する。

0004

また、例えば、下記特許文献3は、リラクゼーション効果の高い光色をもつ、白熱電球蛍光ランプLED照明装置、および、照明器具として、2種以上の発光ダイオード(LED)を有したLED照明装置であって、発光ダイオードの一つは、主波長発光帯域が380nmから505nmまでであり、発光ダイオードの他の一つは、主波長の発光帯域が575nmから780nmまでであり、発光ダイオードが発光して得られる放射光の光色の色度点は、CIE1976u’v’色度図上で(u’,v’)=(0.33,0.485),(0.31,0.517),(0.28,0.51),(0.265,0.5),(0.259,0.491),(0.253,0.465),(0.305,0.47)を直線で結んだ境界線に囲まれた色度範囲内に存在する、LED照明装置を開示している。

先行技術

0005

特開2013−171689号公報
特開2013−258037号公報
特開2003−257224号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上述した技術は何れも作業環境あるいは生活環境において物体を照らし、物体から反射した光による物体色を見ながら作業する際に用いられるような照明光に関する技術であり、光源そのものが見つめられる照明装置ではない。

0007

従来、光が直接見つめられる光源、例えば、発光表示用の光源の場合、視認性が高く、疲れにくく、暗所でも輝度が高く感じる光に関してはこれまで研究されていなかった。具体的には、例えば、自動車インストルメントパネルに用いられるような、輝度の低いまたは遮光性背景文字や図形や記号を発光表示させる発光表示構造においては、発光表示を視認することにより疲労感が蓄積されることが懸念されていた。従来、自動車のインストルメントパネルのような発光表示構造において、高視認性を有し、かつ疲労感を低減させる光源は知られていなかった。

0008

本発明は、暗所において明るく感じさせて高い視認性を与え、かつ疲労感を与えにくい光を発する光源、LED装置及び発光表示構造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

0009

本発明の一局面は、CIE1931の色度図座標において、無彩色を示す座標W(0.33,0.33)とスペクトル軌跡上の480nmの座標B(0.091,0.133)と、560nmの座標G(0.373,0.624)とを結ぶ線分WB及び線分WGとスペクトル軌跡に囲まれる領域における、色純度が2〜50の領域に含まれ、波長領域480〜540nmにおいて連続した分光波長が占める面積が380〜780nmの光源全体の分光波長面積に対して15%以上、好ましくは15〜68%である光を発する光源である。このような光源は、暗所において明るく感じさせて高い視認性を与え、かつ疲労感を与えにくい発光をする。この範囲の光源を得るためには、LED装置に限らず有機EL、蛍光灯、白熱電球と分光波長を調整する要素としてカラーフィルターとを組み合わせて波長を選択してもよい。

0010

また、光源は、色純度が5〜40の領域に含まれる光を発することが、さらに視認性に優れる点から好ましい。

0011

また、光の分光分布が、380nm〜780nmの光源全体の分光波長面積に対して、380〜480nmの面積が15〜30%、481〜560nmの面積が25〜62%、561〜640nmの面積が9〜35%、641〜780nmの面積が1〜10%であることが、視認性にさらに優れる点から好ましい。

0012

また、光の分光分布において、420〜480nmの範囲に最大発光強度を示す第1のピークを有し、481〜680nmの範囲に最大発光強度に対して40〜65%の発光強度を示す第2のピークをさらに有することが、視認性にさらに優れる点から好ましい。この場合、第1のピークと第2のピークの間に、第1のピークの発光強度に対して、18〜40%の発光強度を示す谷を有することが、さらに疲労感を与えにくい発光をする点から好ましい。

0013

また、光の分光分布において、641〜780nmの面積に対する481〜560nmの面積比が2〜4であることが、視認性にさらに優れる点から好ましい。

0014

光源としては、420〜480nmの範囲に発光ピーク波長を有するLED素子と、520〜590nmの範囲に蛍光ピーク波長を有するYAG蛍光体及び470〜560nmの範囲に蛍光ピーク波長を有する緑色蛍光体から選ばれる少なくとも一種蛍光体と、を含むLED装置であることが、上述した光源を製造しやすい点から好ましい。この場合、600〜780nmの範囲に蛍光ピーク波長を有する赤色蛍光体を含有しないことが、疲労感をとくに感じさせない発光になる点からさらに好ましい。

0015

光源がLED装置である場合、LED素子とLED素子の発光の波長を波長変換する蛍光体層とを備え、蛍光体層が、YAG蛍光体及び緑色蛍光体から選ばれる少なくとも一種の蛍光体を含む、蛍光体層付LED装置であることが、色再現性に優れる点から好ましい。とくには、LED素子とLED素子を封止する透明樹脂封止材とを備えるLED装置本体と、透明樹脂封止材を覆う蛍光体層とを備えることが、汎用青色LED装置をLED装置本体として用いることができるためにコスト性に優れる点から好ましい。

0016

上述した光源は、発光表示用光源として好ましく用いられる。

0017

また、本発明の他の一局面は、表示部と、表示部の周囲の背景部とを備え、表示部が上述した何れかの光源の発光による表示をし、表示部の輝度が背景部の輝度より30%以上高い発光表示構造である。表示部の輝度は0.5〜300cd/m2の範囲内が好ましい範囲であり、このような発光表示構造は、インストルメントパネルのように文字や図形や記号等の情報を発光表示させる場合において、高いコントラストを示し、暗所において明るく感じさせ、高い視認性を有し、かつ疲労感を与えにくい。

0018

また、背景部が非発光部であることが、視認性の点からさらに好ましい。

0019

また、背景部が表面を間接照明または直接照明されることが、背景部上の情報を視認し易くなる点からさらに好ましい。

0020

また、表示させるための光の透光部を備えた表示部と光を遮光する遮光性の背景部とからなる表示パネルと、表示パネルの表示面と反対側に配置されたバックライト光源とを備え、バックライト光源が上記何れかの光源である発光表示構造である。このような発光表示構造によれば、インストルメントパネルのように背景に文字や図形や記号を発光表示させる場合において、表示部と非発光で遮光性の背景部とが面一の発光表示構造となるので、高視認性を維持し易くなる。いわゆる携帯電話液晶表示装置のバックライト光源などに好ましく用いられる。

0021

本発明の発光表示構造は、自動車、船舶航空機等の移動体運転部の発光表示機能のついた、いわゆる照光スイッチ・ボタンメーター、インストルメントパネルに好ましく用いられる。各発光表示装置の輝度としては、照光スイッチ・ボタンの場合1〜15cd/m2、メーターの場合20〜200cd/m2、インストルメントパネルの場合100〜200cd/m2が好ましい。作業者の夜間の運転や操縦に対して極めて有用である。

0022

また、本発明の光源は、疲労感を調整し得る光源として用いることもできる。例えば、積極的に疲労感を与える赤色光成分青色光成分を調整することにより、睡眠誘導する光源としたり、脳と体覚醒する光源としたりすることができる。また、反対に長時間の作業においても疲労しにくい本発明の光源の波長分布とすることが出来る。

発明の効果

0023

本発明によれば、暗所において明るく感じさせて高い視認性を与え、かつ疲労感を与えにくい発光をする光源、LED装置及び発光表示構造が得られる。

図面の簡単な説明

0024

図1は、実施形態の光源の発光色を説明するためのCIE1931の色度図である。
図2は、実施形態のLED装置10の模式図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B’断面における断面図である。
図3Aは、図4においてCIE1931の色度図上に表された各点の各蛍光体を被せたキャップ付LED装置の分光分布の一部を示す。
図3Bは、図4においてCIE1931の色度図上に表された各点の各蛍光体を被せたキャップ付LED装置の分光分布の一部を示す。
図4は、実施例で得られた各蛍光体キャップを被せたキャップ付LED装置の発光色のCIE1931の色度図上の座標である。

0025

以下、本発明の光源、LED装置、及び発光表示構造の好ましい実施形態を説明する。本実施形態の光源は、CIE1931の色度図の座標において、無彩色を示す座標W(0.33,0.33)とスペクトル軌跡上の480nmの座標B(0.091,0.133)と、560nmの座標G(0.373,0.624)とを結ぶ線分WB及び線分WGとスペクトル軌跡に囲まれる領域における、色純度が2〜50の領域に含まれ、かつ、波長領域480〜540nmにおいて連続した分光波長が占める面積が380〜780nmの光源全体の分光波長面積に対して15%以上を有する光を発する光源である。このような光源の発光は、暗所において明るく感じ、高い視認性を有し、かつ疲労感を与えにくい。なお、光源の色座標はJISZ8701に準拠して測定され、例えば、分光放射輝度計(コニカミノルタ製CS−2000A)により測定される。

0026

ここで、色純度50とは、図1に示すように、CIE1931の色度図の座標において、無彩色を示す座標Wとスペクトル軌跡上の480nmの座標Bから560nmの座標Gまでの各点とを結ぶ線分の50%の長さの点を結んで形成される、スペクトル軌跡に対する50%の相似形で囲まれた領域を意味する。なお、色純度100とはスペクトル軌跡上の色である。その他の色純度も同様にスペクトル軌跡に対する各割合の相似形で囲まれた領域で表現される。光源の色純度が50を超えた場合には、疲労感を与えにくいが視認性が低下する。色純度は5〜40、さらに好ましくは5〜20が疲労感の与えにくさと視認性の良好さのバランスに優れる点から好ましい。

0027

暗所視標準比視感度とは国際照明委員会(CIE)において、暗所でのヒトの比視感度の平均から世界標準となる比視感度を定めたものである。本発明では、暗所視標準比視感度中において、視感効率の高い480〜540nmの波長領域において光源の連続した分光波長が占める面積が、380〜780nmの光源全体の分光波長領域に対して15%以上、好ましくは18%以上である光源であることが、暗所での視認性の点から好ましい。なお、上限は68%、さらには51%であることが好ましい。

0028

また、本実施形態の光源が発光する光は、横軸に波長、縦軸相対発光強度をとった連続スペクトルにおいて、380nmから780nmの波長領域において、分光分布が、380nmから780nmの面積に対して、380〜480nmの面積が15〜30%、さらには24〜27%、481〜560nmの面積が25〜62%、さらには30〜35%、561〜640nmの面積が9〜35%、さらには30〜33%、641〜780nmの面積が1〜10%、さらには5〜10%であることが好ましい。これら面積の範囲は、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、驚くべきことに光源がこのような光を発する場合には、疲労感の与えにくさと視認性の良好さのバランスにさらに優れることを見出した。380〜480nmは紫外青色波長領域、481〜560nmは緑色波長領域であり、561〜640nmは黄色波長領域であり、641〜780nmは赤〜赤外波長領域である。

0029

さらに、上記分光分布において、641〜780nmの面積に対する481〜560nmの面積比が2〜4であることが、視認性にとくに優れる点から好ましい。641〜780nmの面積に対する481〜560nmの面積比が小さすぎる場合には疲労感を与えにくい効果が低減する傾向があり、大きすぎる場合には視認性が低下する傾向がある。

0030

また、光の分光分布においては、420〜480nmの範囲に最大発光強度を示す第1のピークを有し、481〜680nmの範囲に最大発光強度に対して40〜65%の発光強度を示す第2のピークをさらに有することが好ましい。第2のピークの発光強度が第1のピークよりも低すぎる場合には青味が増す傾向があり、高すぎる場合には白味が低下する傾向がある。

0031

また、光の分光分布においては、上記第1のピークと上記第2のピークとの間に、第1のピークの発光強度に対して、18〜40%の発光強度を示す谷を有することが好ましい。第1のピークと第2のピークとの間の谷の発光強度が、低すぎる場合には、疲労感を与えにくい効果が低減する傾向がある。また、高すぎる場合には製造することが困難になる傾向がある。

0032

以下、本実施形態の光源の代表例として、LED装置を用いた光源を例に挙げて、詳しく説明する。なお、本実施形態ではLED装置を用いた光源について詳しく説明するが、光源の形態としてはLED装置を用いたものに限られず、有機EL,蛍光灯,白熱電球等の発光を、分光波長を調整する要素としてカラーフィルター等と組み合わせて構成してもよい。

0033

図2は、本実施形態のLED装置10の模式図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B’断面における断面図である。図2(a)及び図2(b)に示すように、本実施形態のLED装置10は、LED装置本体5を蛍光体3(3Y,3G)及び必要に応じて配合されるその他の光色調整剤3X,を含有する蛍光体シート(蛍光体層)である蛍光体キャップ9で覆うように形成された構成体である。

0034

図2(b)に示すように、LED装置本体5は、420〜480nmの範囲に発光ピーク波長を有する青色LED素子1と、青色LED素子1を収容する収容凹部2aを備えるパッケージ部材2と、収容凹部2aに収容された青色LED素子1を封止する透明樹脂封止材4とを備える、いわゆるパッケージ型LED発光装置である。収容凹部2aの内側面には、銀メッキである反射膜7が形成されている。青色LED素子1の一方の電極リード2bに接続され、青色LED素子1の他方の電極は金線6によりワイヤーボンディングされてリード2cに接続されて、各リード2b,2cが外部へ延出されている。このようなLED装置本体5においては、透明樹脂封止材4の上面が発光面になる。そして、LED装置本体5の透明樹脂封止材4の上面の発光面を覆うように蛍光体キャップ9が装着されている。

0035

青色LED素子1は、420nm〜480nmの青色領域に発光ピーク波長を有する、青色LEDチップである。青色LED素子の具体例としては、例えば、GaN系等の素子が挙げられる。また、透明樹脂封止材4は、収容凹部2aに収容された青色LED素子1を封止して密封する。透明樹脂封止材を形成する透明樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂エポキシ樹脂アクリル樹脂等が挙げられる。本実施形態のLED装置本体は、いわゆる砲弾型、パッケージ型、チップオンボード型(COBタイプ)などを含み、LED素子が420nm〜480nmに発光ピークのあるものであれば、形状を問わず利用できる。

0036

蛍光体キャップ9は、520〜590nmの範囲に蛍光ピーク波長を有するYAG蛍光体3Y、及び470〜560nmの範囲に蛍光ピーク波長を有する緑色蛍光体3Gから選ばれる少なくとも一種の蛍光体と、必要に応じて配合されるその他の光色調整剤3Xとを、光透過性樹脂に配合した蛍光体シートをキャップ状に成形した成形体である。光透過性樹脂の具体例としては、例えば、シリコーンゴムシリコーンエラストマー)やシリコーンレジン等が例示される。蛍光体シートは、キャップ状の蛍光体キャップであるが、蛍光体キャップの代わりに、平板シート状であってもよく、LED装置本体と離れていても密着していてもよい。また、蛍光体層としては、青色LEDチップ表面に形成されたり、透明樹脂封止材4の部材内または表面に形成されたりした膜状であってもよい。とくに蛍光体層が、透明樹脂封止材4の表面に形成された膜状である場合、蛍光体層に配合される蛍光体や光色調整剤の配合量や、分光波長や発光強度の微調整、LED装置の製造が容易になるため好ましい。

0037

YAG蛍光体3Yは、青色LED素子1の発光により励起されて、520〜590nmの範囲にピーク波長を有する黄色光を発する。また、緑色蛍光体3Gは、青色LED素子1の発光により励起されて、470〜560nmの範囲にピーク波長を有する緑色光を発する。緑色蛍光体の具体例としては、例えば、シリケート系緑色蛍光体、LuAG系緑色蛍光体、アルミネート系緑色蛍光体、β−SiAlON:Eu等のサイアロン系緑色蛍光体が挙げられる。

0038

また、蛍光体キャップ9には、LED装置10の発光色及び発光する光のスペクトルを調整するために、必要に応じてその他の光色調整剤3Xが配合されていてもよい。その他の光色調整剤3Xとしては、青色LED素子1の発光により励起されて、600〜780nmの範囲にピーク波長を有する赤色光を発する、赤色蛍光体が挙げられる。赤色蛍光体は、演色性を上げるために650nm以上の波長領域の曲線の形状をコントロールするために用いられ得るが、赤色蛍光体を用いると疲労感の増す光となるので、疲労感の低減の観点からは含有しないことが好ましい。赤色蛍光体の具体例としては、例えば、窒化物系赤色蛍光体、シリケート系赤色蛍光体、CaAlSiN3:Eu等のカズン系赤色蛍光体、サイアロン系赤色蛍光体、等が挙げられる。

0039

また、その他の光色調整剤3Xとしては着色剤も挙げられる。着色剤は蛍光発光せず、所定の波長の光を吸収することにより発光色を調整するための成分として用いられる。このような着色剤の具体例としては、例えば、緑色顔料として、クロムグリーン酸化クロムピグメントグリーンBマラカイトグリーンレーキファナルイエローグリーンG、フタロシアニングリーン等の有機または無機顔料が挙げられる。

0040

また、光源全体の輝度を調節するために、酸化チタンタルク硫酸バリウム白色顔料カーボンブラックなどの黒色顔料を併用することができる。また、シリカ炭酸カルシウムなどを光拡散材として併用できる。これらの材料は、蛍光体と混合しても、区別して層状にして用いてもよい。

0041

本発明の実施形態として、蛍光体を含有するキャップをLED発光装置に被せて用いているが、420nm〜480nmに発光ピークのあるLED素子を用いてLED素子上に蛍光体を含有する蛍光体シートを載置し、封止材でLED素子と蛍光体シートを封止してLED装置としてもよい。

0042

このような、本実施形態の光源は、その光を凝視するような文字や図形や記号などの情報を光で表示する、発光が直接目に入るような発光表示する用途に用いられることが特に好ましい。

0043

この光源は、発光表示用に適した光源となる。発光表示構造として、表示部と、表示部以外の背景部とを備え、表示部が光源により表示される。この光源は好ましくはLED装置の発光によるもので、表示部の輝度が背景部の輝度より30%以上高い状態で、光を出射するよう設けられることが好ましい。また、背景部は発光しても発光しなくてもよいが、発光しない方が好ましい。さらに背景部が黒色または黒色系であることが好ましい。背景部の下に光源を用いる場合、部分的に透光部と遮光部を設けることが好ましい。

0044

背景部が非発光の場合、目盛りなど若干の付随情報を載せる場合があるので、所望により背景部表面を間接照明または直接照明されることが好ましい。

0045

発光表示構造は、背景部が黒色、灰色、または単色の発光しない盤状で、その上に発光を伴う表示部が配される構造であってもよい。背景部は必要に応じて若干の目盛や記号などが記載され、発光表示部がその目盛を指針する形態でもよい。背景部は、更に、部分的に透光部を有し、盤の裏側に光源があり、光源からの光が透過する構造であってもよい。盤の裏側にある光源も本発明の光源であることが好ましい。

0046

また、表示させるための光の透光部を備えた表示部と光を遮光する遮光性の背景部とからなる表示パネルと、表示パネルの表示面とは反対側に配置されたバックライト光源とを備え、バックライト光源が上記何れかの光源である発光表示構造が好ましい。

0047

このような発光表示構造によれば、インストルメントパネルのように背景に文字や図形や記号を発光表示させる場合において、表示部と非発光で遮光性の背景部とが面一の発光表示構造となり、複雑な形状とならず、高視認性を維持し易くなる。

0048

発光表示構造は、作業員監視作業をする自動制御室等に配列した発光表示機能の付いた、いわゆる照光スイッチ、照光ボタン、メーターや表示パネル、自動車、航空機や、船舶、自動二輪車含む移動体の運転部のインストルメントパネルに用いることが好ましい。特に、夜間の暗い環境下で長時間、運転や操縦作業を要する自動車、航空機、船舶などのインストルメントパネルに有用である。

0049

また、光源は、疲労感を調整し得る光源として用いることもできる。例えば、積極的に疲労感を与える赤色光成分や青色成分を調整することにより、睡眠を誘導する光源としたり、脳と体を覚醒する光源としたりすることができる。また、反対に長時間の作業においても疲労しにくい本発明の光源の波長分布とすることが出来る。

0050

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明の範囲は、実施例に何ら限定されるものではない。

0051

はじめに、本実施例で用いた文字提示装置のバックライト光源として用いた実施例1〜9及び比較例1〜6、8のキャップ付LED装置について以下にまとめて説明する。

0052

実施例1〜9及び比較例1〜6、8のキャップ付LED装置は、青色LED装置に各種蛍光体キャップを被せて製造した。青色LED装置としては、ピーク波長450nmで波長435〜480nmの範囲に発光スペクトルを有し、色座標(0.143,0.033)に位置する青色光を発光する青色LED装置(日亜化学工業(株)製「NSSC063A」)を用いた。蛍光体キャップとしては、シリコーンゴムにYAG蛍光体(日亜化学工業(株)製「YAG蛍光体(ピーク波長:555nm)」)、緑色蛍光体(日亜化学工業(株)製「シリケート系蛍光体(ピーク波長:520nm)」、「LuAG系蛍光体(ピーク波長:525nm)」)、赤色蛍光体(日亜化学工業(株)製「CASN系蛍光体(ピーク波長:630nm)」)の各蛍光体を所定の配合比率で均一に分散させて得られた厚さ0.3mmの蛍光体キャップを用いて、表1記載の発光特性を持つ光源を得た。各蛍光体キャップを被せたキャップ付LED装置の発光特性を表1に示す。また、各蛍光体キャップを被せたキャップ付LED装置のスペクトルを図3A及び図3Bに示す。また、図4に各蛍光体キャップを被せたキャップ付LED装置の発光色のCIE1931の色度図上の座標を示す。比較例7は日亜化学工業(株)製「青色LED(465nm)」とBIVAR社製「SM0805BGC(550nm)」を合成した光源を用いて、表1記載の発光特性を持つ光源を得た。比較例7の合成波長LED装置のスペクトルも図3Aに示す。また、比較例7の合成波長LED装置の発光色のCIE1931の色度図上の座標も図4に示す。

0053

なお、発光スペクトルは、分光放射輝度計(コニカミノルタ製CS−2000A)を用いて測定した。

0054

0055

次に表1に示したキャップ付LED装置をバックライト光源として用いた、文字提示装置について説明する。表1において380〜780nmにおける分光波長の面積を100とした際に、暗所視標準比視感度曲線において、視感効率の高い波長領域480〜540nmにおいて連続した分光波長が占める面積との比率をSとする。また、420〜480nmの範囲に最大発光強度を示す第1のピークの発光強度をλp1、481〜680nmの範囲に前記最大発光強度に対して40〜65%の発光強度を示す第2のピークの発光強度をλp2、第2のピークと第2のピークの間の谷を示す発光強度をλvとする。

0056

JIS規格による用紙サイズA4の発光面を有するトレース台((株)Too製のピクチャートレーサーPT404W)を準備した。そしてトレース台の内部に標準装備されたバックライト光源であるLED光源を撤去し、それに代えて、上述した各キャップ付LED装置を実装し、各トレース台の輝度はメーター照明を想定し、30cd/m2に調整した。一方、厚さ2mmのソーダガラス板に黒色の遮光塗料を塗布することにより遮光膜を形成し、形成された遮光膜にMSゴシック体でフォントサイズ10.5の文字で54列45行の日本語文章レーザー加工で彫り込むことにより、文字の部分の遮光膜を除去して文字部分から発光する文字透光部を形成した。そして、上述したトレース台の発光面に上記文字透光部を形成したガラス板を載置することにより、文字提示装置を作成した。

0057

そして、各キャップ付LED装置をバックライト光源として用いた上述した文字提示装置を用いて、被験者に日本語文章の文字を読ませたときの、文字の視認性及び疲労感の評価を次のような方法によって評価した。なお、被験者には、実験の目的を伝えていない。

0058

被験者は、年齢が21から24歳の男性10名であった。また、被験者全員が、裸眼常用眼鏡、または、コンタクトを着用したときに両眼視力1.0以上であり、色覚の異常もなかった。常用眼鏡、または、コンタクトを着用している被験者には、それらを装着させて行った。

0059

〈実験概要
次の順に実験を行った。上述した各LED装置をバックライト光源とする文字提示装置を準備した。実験室に一対の椅子を配置し、椅子に被験者を座らせた。眼精疲労自覚症状自覚症調べのアンケート回答してもらった。まず、被験者を暗室で椅子に座らせ、フリッカー値測定を行った。その後にウェアラブル光トポグラフィ装置の取り付けを行った。暗室にて1分間の安静時間を保持させ、安静時間経過後に、LED装置をバックライト光源とする文字提示装置を点灯させた。そして、文字提示装置に日本語文章を提示し、被験者に10分間黙読させた。その後、1分間の安静時間を保持させた。そして、被験者に対して、暗室で椅子に座らせ、フリッカー値測定を行った後に、視認性、眼精疲労自覚症状、自覚症調べのアンケートに回答してもらった。なお、実験には基準白色をバックライト光源とする文字提示装置を用いた測定と、評価するLED装置をバックライト光源とする文字提示装置を用いた測定を行い、これを1試行の実験とした。次の文字提示装置による試験を開始するまでの間には、疲労を回復させるために、15分間間隔をあけた。前記の実験を繰り返して下記の項目の評価を実施した。実験詳細を下記に示す。

0060

実験室の一般照明の下で被験者に眼精疲労の自覚症状、及びぼやけ感の自覚症状について以下のようなアンケートを実施した。

0061

(眼精疲労の自覚症状)
実験前と実験後に、各被験者に眼精疲労の自覚症状を、日本産業衛生学会・産業疲労研究所発行の「新装産業疲労ハンドブック」pp.362-363(1995)の記載に基づき、下記表2に示す基準に従って主観評価させた。各被験者に主観的疲労感を判定させ、表2で15つの評価項目の実験前のスコアの合計から実験後のスコアの合計を引くことで差分を評価した。

0062

0063

(ぼやけ感の自覚症状)
実験前と実験後に、日本産業衛生学会産業疲労研究会発行(2002年)の下記表3に示す「自覚症しらべ」を用いて、各被験者に主観的疲労感を判定させ、表3で丸印をつけた「ぼやけ感」の5つの評価項目の実験前のスコアの合計から実験後のスコアの合計を引くことで差分を評価した。

0064

0065

被験者を暗室で椅子に座らせたままフリッカー値測定による臨界融合頻度の測定を行った。なお、フリッカー値測定による臨界融合頻度の測定は次のようにして行われた。

0066

(フリッカー値測定による臨界融合頻度の測定)
労研デジタルフリッカー値測定器RDF-1(柴田科学(株) 製)を用いて、1分間の安静時間の前後に臨界融合頻度[Hz]を順逆3回測定し、平均値を求め、実験前後の差分から評価した。疲労することにより臨界融合頻度は低下を示す。

0067

被験者の頭部に、近赤外線分光法(NIRS)を用いたウェアラブル光トポグラフィ装置(日立ハイテクノロジーズ(株)製 WOT-220)を国際10-20法に則り、Fp1とFp2の中間である前頭前野内側部へ電極を装着し、NIRSによる前頭前野内側部の酸素化ヘモグロビン(以下oxyHbという)濃度の変化信号計測を開始した。なお、NIRSによる、前頭前野内側部のoxyHb濃度の変化信号の計測は次のようにして行われた。

0068

(NIRSによる、前頭前野内側部のoxyHb濃度の変化信号の計測)
近赤外線分光法(NIRS)を用いたウェアラブル光トポグラフィ装置により、oxyHbの変化濃度を測定した。具体的には、ウェアラブル光トポグラフィ装置を用いて被験者の頭皮上から脳に近赤外光(約700〜約1500nm)を当て、oxyHb濃度の変化信号を計測し平均値として算出することで、脳賦活変化を観察した。また、oxyHb濃度は前頭前野内側部が疲労時にoxyHb濃度の低下により脳賦活反応の低下を示す。

0069

(文字提示装置による実験)
文字提示前のフリッカー値測定後、暗室で1分間の安静時間を保持させた後、文字提示装置のバックライト光源を点灯させた。そして、被験者に文字提示装置の発光面に配置された日本語文章を10分間黙読させた。その後、1分間の安静時間を保持させた。

0070

視認性評価
実験後のフリッカー値測定の後に、室内の照明を点灯させ、文字の見やすさを下記表4に示す基準に従って主観評価させた。

0071

0072

さらに、眼精疲労の自覚症状、及びぼやけ感の自覚症状についてのアンケートも実施した。そして、被験者の疲労を回復させるために15分間明室休止時間を確保した。

0073

以下の基準で判定した。
A:基準白色より優れていた
B:基準白色と同等
C:基準白色より劣っていた

0074

以上の結果を基準白色を基準として表1に示す。

0075

図4におけるLED装置の発光色のうち、実施例1〜9のキャップ付LED装置の発光は、無彩色を示す座標W(0.33,0.33)とスペクトル軌跡上の480nmの座標B(0.091,0.133)と、560nmの座標G(0.373,0.624)とを結ぶ線分WB及び線分WGとスペクトル軌跡に囲まれる領域における、色純度が2〜50の領域に含まれる。実施例1及び実施例5のキャップ付LED装置の発光は、線分WB及び線分WGと、スペクトル軌跡に囲まれる領域における、色純度が20以下の領域に含まれ、視認性が良好であった。また、実施例1のキャップ付LED装置の発光は、さらに眼精疲労の耐性にも優れていた。実施例5のキャップ付LED装置の発光は、色純度が17.7であり、実施例1のキャップ付LED装置の色純度7.4より大きいため、実施例1のキャップ付LED装置の発光に比べて視認性がやや劣っていた。比較例2の基準白色のキャップ付LED装置の発光は、視認性が向上し、眼精疲労は基準白色と同等に維持されているが、赤色蛍光体を用いているために、他の評価(ぼやけ感、臨界融合頻度の低下、脳賦活)が劣っていた。実施例2のキャップ付LED装置の発光は、色純度が47.3と、50に近いので、視認性も眼精疲労も基準白色と同等である。しかし、380−480nmの波長分布の割合が多いため、臨界融合頻度の低下は優れていた。実施例3のキャップ付LED装置の発光は、視認性も眼精疲労も基準白色と同等であった。しかし、481−560nmの波長分布の割合が多いため脳賦活が優れていた。実施例4のキャップ付LED装置の発光は、視認性も眼精疲労も基準白色と同等であった。しかし、380−480nmの波長分布の割合が多いため、臨界融合頻度の低下は優れていた。

0076

比較例3及び比較例4のキャップ付LED装置の発光は色純度が50を超えており、比較例1の基準白色のキャップ付LED装置の発光に比べて視認性が低下した。また、比較例5のキャップ付LED装置の発光は主波長480nm未満であり、眼精疲労が大きく、暗所視標準比視感度において、視感効率の高い480〜540nmにおける面積の含有比も低かった。また、比較例6のキャップ付LED装置の発光は主波長560nmを超え、眼精疲労が大きかった。比較例7の合成波長LED装置の発光は波長が連続ではなく暗所視標準比視感度において、視感効率の高い480〜540nmにおける面積の含有比も15%未満であるため視認性及び脳賦活が低下した。

実施例

0077

また、光の連続スペクトルにおける分光分布が、380nm〜780nmの面積に対して、380〜480nmの面積が15〜30%、481〜560nmの面積が25〜62%、561〜640nmの面積が9〜35%、641〜780nmの面積が1〜10%である、実施例1,5,6,8のキャップ付LED装置の発光は各評価の2つ以上がAの判定であり、高い視認性と疲労感を与えにくい特性のバランスに優れていた。とくに、色純度が5〜20である実施例1,5のキャップ付きLED装置の発光は各評価の3つ以上がAの判定であり、より高い視認性と疲労感を与えにくい特性のバランスに優れていた。

0078

1LED素子
2パッケージ部材
2a収容凹部
2b,2cリード
3蛍光体
3YYAG蛍光体
3G緑色蛍光体
3X 光色調整剤
4 透明樹脂封止材
5LED装置本体
6金線
7反射膜
9蛍光体キャップ
10 LED装置

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