JP5410335B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、色覚障害者にも視認することができる発光装置に関する。

従来、光源として用いられてきた蛍光灯又は白熱灯などに比べて、省電力かつ長寿命であるという理由で、ＬＥＤが光源として注目を浴びており、各種インジケータ、照光スイッチ、バックライト光源、イルミネーション光源、アミューズメント機器の装飾など、広い分野で使用されるようになった。

このようなＬＥＤ（発光装置）は、用途に合わせて、青色、緑色、赤色、白色など所要の色を発光することができる。また、１つのパッケージで複数の色を発光することができる発光装置についても開発が進められている。

例えば、リードの一端にチップ台（ボンディング領域）を設け、そのチップ台に青色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ及び緑色ＬＥＤチップを搭載し、各ＬＥＤチップを透明エポキシ樹脂で保護した砲弾型のＬＥＤランプが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２３５６２４号公報

特許文献１に開示された三色ＬＥＤランプでは、各ＬＥＤチップに流れる電流を個別に制御することで、様々な発光色を得ることができる。健常者であれば、これらの様々な色を認識することができるものの、色覚障害者にとっては、認識しにくい、あるいは認識することができない色が存在する。

色覚障害の大多数は、赤視物質の遺伝子に変異を生じた第１色覚障害（第１色盲）か、緑視物質の遺伝子に変異を生じた第２色覚障害（第２色盲）であり、赤視物質又は緑視物質のどちらの機能が失われても、緑〜赤の波長域で色の差を感じにくいという似た症状になるため、赤緑色覚障害と総称されている。

赤緑色覚障害は、緑〜赤の波長域において、明度が類似した色を見分けること（対象物の色識別）が困難になっている。特に、光の波長域において、黄緑〜黄の波長域を中心に左右（短波長側と長波長側）の色がほぼ同一に見えており、「緑と赤」、「黄緑と黄」の差を区別して認識することが困難となっている。このため、色覚障害者にも認識することができる色を発光する発光装置が望まれていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、色覚障害者にも認識することができる発光装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る発光装置は、ドミナント波長が６００〜６１５ｎｍの範囲の橙色光を発する橙色発光素子と、ドミナント波長が５００〜５１０ｎｍの範囲の青緑色光を発する青緑色発光素子と、前記橙色発光素子及び青緑色発光素子を封止する封止部とを備え、ｘｙ色度図において前記橙色光の点及び青緑色光を結ぶ線分が、赤色の点及び緑色の点を結ぶ混同色線と平行にならないようにしてあることを特徴とする。

第２発明に係る発光装置は、第１発明において、青色光を発する青色発光素子をさらに備え、前記封止部は、前記青色発光素子を封止してあることを特徴とする。

第３発明に係る発光装置は、第２発明において、前記青色発光素子は、ドミナント波長が４５５〜４７５ｎｍの範囲であることを特徴とする。

第１発明にあっては、橙色光を発する橙色発光素子と、青緑色光を発する青緑色発光素子と、橙色発光素子及び青緑色発光素子を封止する封止部とを備える。赤視物質の遺伝子に変異を生じた第１色覚障害を有する色覚障害者の比視感度曲線によれば、赤色（例えば、６２０ｎｍ程度の波長）に比較して橙色（例えば、６０７ｎｍ程度の波長）の場合が、約３〜４倍感度がよいので、色覚障害者は、赤色を認識しにくい、あるいは認識することができない場合でも、橙色は認識しやすい。橙色発光素子を備えることにより、赤色発光素子を備える場合よりも視認性を向上させることができる。

また、赤視物質の遺伝子に変異を生じた第１色覚障害又は緑視物質の遺伝子に変異を生じた第２色覚障害を有する色覚障害者は、色の区別が困難な色同士が存在する混同色線が、色度図において緑色から赤色に亘って存在する。青緑色発光素子と橙色発光素子とを１つのパッケージとする（封止部で封止する）ことで、緑色に代えて青緑色、赤色に代えて橙色の光を発することができ、発光装置から放射する光は、混同線上にないため、色覚障害者にとって認識しやすくなる。

また、橙色発光素子は、ドミナント波長（人間が目で見たときに感じる単波長に相当）が６００〜６１５ｎｍの範囲であり、青緑色発光素子は、ドミナント波長が５００〜５１０ｎｍの範囲である。ドミナント波長が６００〜６１５ｎｍであれば、従来の赤色発光素子（６２０ｎｍ）と異なる色を発光することができる。また、ドミナント波長が５００〜５１０ｎｍであれば、従来の緑色発光素子（５２０ｎｍ）と異なる色を発光することができる。これにより、赤色の発光を避けるとともに、色度図において赤色から緑色に亘って存在する混同色線から離れた位置での発光色が可能となり、色覚障害者にとって認識しやすくなる。

第２発明にあっては、青色光を発する青色発光素子をさらに備え、封止部は、青色発光素子を封止してある。これにより、色度図において、橙色、青緑色及び青色の３点を結んだ三角形の内部の任意の色を発光することができる。この場合、当該三角形の一辺は、橙色と青緑色とを結んだ直線となり、色度図において、赤色から緑色を結ぶ直線にほぼ近似する混同線から離れるとともに傾きが異なる（混同色線と平行ではない）ので、色覚障害者にとって視認しやすい様々な色を発光することができる。また、赤色に代えて橙色の光を発することができるので、色覚障害者にとって認識しやすくなる。

第３発明にあっては、青色発光素子は、ドミナント波長が４５５〜４７５ｎｍの範囲である。これにより、色覚障害者にとって視認しやすい様々な色を発光することができる。

第１発明によれば、橙色発光素子を備えることにより、赤色発光素子を備える場合よりも視認性を向上させることができる。また、緑色に代えて青緑色、赤色に代えて橙色の光を発することができ、発光装置から放射する光は、混同線上にないため、色覚障害者にとって認識しやすくなる。

第２発明によれば、赤色の発光を避けるとともに、色度図において赤色から緑色に亘って存在する混同色線から離れた位置での発光色が可能となり、色覚障害者にとって認識しやすくなる。

第３発明によれば、色覚障害者にとって視認しやすい様々な色を発光することができる。また、赤色に代えて橙色の光を発することができるので、色覚障害者にとって認識しやすくなる。

第４発明によれば、色覚障害者にとって視認しやすい様々な色を発光することができる。

第５発明によれば、橙色発光素子を備えることにより、赤色発光素子を備える場合よりも視認性を向上させることができる。

第６発明によれば、赤色の発光を避けて、色覚障害者にとって認識しやすくなる。

本実施の形態に係る発光装置の構成の一例を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 第１色覚障害（第１色盲）の混同線の一例を示す説明図である。 第２色覚障害（第２色盲）の混同線の一例を示す説明図である。 従来の発光ダイオードの発光色の一例を示す説明図である。 本実施の形態の発光装置の発光色の一例を示す説明図である。 本実施の形態の発光装置の発光色の他の例を示す説明図である。 実施の形態２の発光装置の構成の一例を示す平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 実施の形態２の発光装置の発光色の一例を示す説明図である。 実施の形態３の発光装置の発光色の一例を示す説明図である。 実施の形態４の発光装置の発光色の一例を示す説明図である。

実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る発光装置５０の構成の一例を示す平面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。発光装置５０は、例えば、発光ダイオードモジュールである。図１において、１はセラミック又はガラスエポキシ樹脂等からなる矩形状の基板である。基板１の一側面には、適長離隔して、外部回路に接続するための電極１１、３１、２１を設けている。また、基板１の前述の一側面と反対側の面には、電極１１、３１、２１に対応させて電極１２、３２、２２を設けている。電極１１、１２、電極３１、３２、及び電極２１、２２それぞれは一対をなし、一方には所定の電圧が印加され、他方は接地レベルに接続される。

基板１の中央付近には、橙色光を発する橙色発光素子としての橙色ＬＥＤチップ１０、青緑色光を発する青緑色発光素子としての青緑色ＬＥＤチップ２０、青色光を発する青色発光素子としての青色ＬＥＤチップ３０を実装してある。橙色ＬＥＤチップ１０は、金線１３により電極１１、１２にボンディングされている。青緑色ＬＥＤチップ２０は、金線２３により電極２１、２２にボンディングされている。青色ＬＥＤチップ３０は、金線３３により電極３１、３２にボンディングされている。

橙色ＬＥＤチップ１０は、ＡｌＩＧａＰ系化合物半導体を発光層として有し、例えば、ドミナント波長（人間が目で見たときに感じる単波長に相当）が６００ｎｍ〜６１５ｎｍの範囲である。また、青緑色ＬＥＤチップ２０は、ＧａＮ系化合物半導体を発光層として有し、例えば、ドミナント波長が５００ｎｍ〜５１０ｎｍの範囲である。また、青色ＬＥＤチップ３０は、ＧａＮ系化合物半導体を発光層として有し、例えば、ドミナント波長が４５５ｎｍ〜４７５ｎｍの範囲である。なお、基板１の形状、基板１上の各ＬＥＤチップの配置や個数は一例であって、図１の例に限定されるものではない。

図２に示すように、基板１の上側外周には、各ＬＥＤチップを封止するための封止部２を枡状に周設してある。封止部２の内側側面は、各ＬＥＤチップからの光を反射する反射部３を形成している。封止部２の内側は、光透過性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）４０などを充填してあり、光透過性樹脂４０により、基板１上に実装された橙色ＬＥＤチップ１０、青緑色ＬＥＤチップ２０、青色ＬＥＤチップ３０を封止している。

封止用の光透過性樹脂４０としては、例えば、エポキシ樹脂、あるいは、エポキシ樹脂にシリコーン樹脂を混合したものを用いることができる。また、封止用樹脂は、液体状でもよく、粉末状の固体であってもよい。

また、橙色ＬＥＤチップ１０、青緑色ＬＥＤチップ２０、及び青色ＬＥＤチップ３０を備えるので、各ＬＥＤチップに流れる電流を調整することにより、色温度を調整することが可能となる。なお、予め各ＬＥＤチップに適宜の抵抗素子を直列に接続して発光ダイオードモジュールとしてパッケージ化することで、各ＬＥＤチップに流れる電流は、適宜設定することができ、所望の発光色を得ることができる。

図３は第１色覚障害（第１色盲）の混同線の一例を示す説明図であり、図４は第２色覚障害（第２色盲）の混同線の一例を示す説明図である。第１色覚障害（第１色盲）は、赤視物質の遺伝子に変異を生じ、第２色覚障害（第２色盲）は、緑視物質の遺伝子に変異を生じたものである。図３は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で第１色覚障害者が同じ色に感じられる色をプロットしたものである。また、図４は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で第２色覚障害者が同じ色に感じられる色をプロットしたものである。このプロットした点を結んだものが色覚障害者にとって同じ色に混同して見える色同士が存在する混同色線である。

図３、図４に示すように、ｘｙ色度図上には、多数の混同色線を引くことができる。図３、図４からわかるように、混同色線は、赤と緑軸にほぼ平行に存在し、放射状に分布している。図３に示すように、第１色覚障害（第１色盲）の場合は、各混同色線は赤色光の付近に交差する点があり、また、図４に示すように、第２色覚障害（第２色盲）の場合は、各混同色線は仮想の点で交差する。

図５は従来の発光ダイオードの発光色の一例を示す説明図である。図５に示すように、従来、赤色、橙色、黄色、緑色、白色、青緑色、青色など様々な単色を発光することができる発光ダイオードがある。これらの中で、赤色、橙色、黄色、緑色の各発光ダイオードが発する光それぞれは、ｘｙ色度図において、混同色線上又はその近傍に位置しているので、色覚障害者（第１色盲、第２色盲）には、すべて同じような色に見えるため異なる色と認識することが困難であった。

図６は本実施の形態の発光装置５０の発光色の一例を示す説明図である。図６中、実線で示す三角形（点Ｏ、Ｃ、Ｂを頂点とする三角形）の範囲が、本実施の形態の発光装置５０が発光できる色の範囲を示す。また、比較例として、破線で示す三角形（点Ｒ、Ｇ、Ｂを頂点とする三角形）の範囲が、従来の三色ＬＥＤ（赤色、緑色、青色の各ＬＥＤチップ）が発光できる色の範囲を示す。従来の赤色ＬＥＤは、例えば、波長が６２０ｎｍ付近であり、緑色ＬＥＤは、例えば、波長が５２０ｎｍ付近であり、青色ＬＥＤは、波長が４７０ｎｍ付近である。また、図６では、第１色覚障害（第１色盲）の場合の混同色線も記載している。

図６に示すように、従来の三色ＬＥＤの場合には、赤色ＬＥＤが発する赤色の点Ｒと、緑色ＬＥＤが発する緑色の点Ｇとを結ぶ直線ＲＧが、混同色線とほぼ平行に存在するため、色覚障害者にとって、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤから発せられる光を区別して見分けることが困難であった。

これに対して、本実施の形態の発光装置５０では、１つのパッケージに、橙色ＬＥＤチップ１０が発する橙色の点Ｏ、青緑色ＬＥＤチップ２０が発する青緑色の点Ｃ、青色ＬＥＤチップ３０が発する青色の点Ｂを頂点とする三角形の範囲内の色を発光する。そして、橙色ＬＥＤチップ１０が発する橙色の点Ｏと、青緑色ＬＥＤチップ２０が発する青緑色の点Ｃとを結ぶ直線ＯＣは、混同色線とは平行にならず、混同色線から離れた位置の光を発するので、色覚障害者は、橙色ＬＥＤチップ１０が発する橙色と、青緑色ＬＥＤチップ２０が発する青緑色とを区別して認識することができる。また、色覚障害者は、青色ＬＥＤチップ３０が発する光については問題なく認識することができるので、橙色ＬＥＤチップ１０が発する橙色の点Ｏ、青緑色ＬＥＤチップ２０が発する青緑色の点Ｃ、青色ＬＥＤチップ３０が発する青色の点Ｂを頂点とする三角形の範囲内の色を認識することができる。

このように、ｘｙ色度図において、赤色の座標位置と緑色の座標位置とを結ぶ直線は、第１色覚障害（第１色盲）の混同色線とほぼ平行となる。そこで、ｘｙ色度図において、２つのＬＥＤチップの発光色を示す座標位置を結ぶ直線が混同色線と平行にならないように、ＬＥＤチップの発光色を赤色及び緑色と異なる発光色とすることで、色覚障害者にも認識することができる発光色を得ることができる。

図７は本実施の形態の発光装置５０の発光色の他の例を示す説明図である。図７は図６と異なり、第２色覚障害（第２色盲）の場合の混同色線を記載している。図７の場合も図６と同様に、橙色ＬＥＤチップ１０が発する橙色の点Ｏと、青緑色ＬＥＤチップ２０が発する青緑色の点Ｃとを結ぶ直線ＯＣは、混同色線とは平行にならず、混同色線から離れた位置の光を発するので、色覚障害者は、橙色ＬＥＤチップ１０が発する橙色と、青緑色ＬＥＤチップ２０が発する青緑色とを区別して認識することができる。また、色覚障害者は、青色ＬＥＤチップ３０が発する光については問題なく認識することができるので、橙色ＬＥＤチップ１０が発する橙色の点Ｏ、青緑色ＬＥＤチップ２０が発する青緑色の点Ｃ、青色ＬＥＤチップ３０が発する青色の点Ｂを頂点とする三角形の範囲内の色を認識することができる。

このように、ｘｙ色度図において、赤色の座標位置と緑色の座標位置とを結ぶ直線は、第２色覚障害（第２色盲）の混同色線とほぼ平行となる。そこで、ｘｙ色度図において、２つのＬＥＤチップの発光色を示す座標位置を結ぶ直線が混同色線と平行にならないように、ＬＥＤチップの発光色を赤色及び緑色と異なる発光色とすることで、色覚障害者にも認識することができる発光色を得ることができる。

また、赤視物質の遺伝子に変異を生じた第１色覚障害を有する色覚障害者の比視感度曲線によれば、赤色（例えば、６２０ｎｍ程度の波長）に比較して橙色（例えば、６０７ｎｍ程度の波長）の場合が、約３〜４倍感度がよいので、色覚障害者は、赤色を認識しにくい、あるいは認識することができない場合でも、橙色は認識しやすい。橙色ＬＥＤチップ１０を備えることにより、赤色ＬＥＤを備える場合よりも視認性を向上させることができる。

赤色ＬＥＤのドミナント波長は、６１１ｎｍ〜６３１ｎｍの範囲にあり、一般的なドミナント波長は、６２０ｎｍ付近である。赤色に代えて赤色とは異なる橙色の発光色を有する橙色ＬＥＤチップ１０のドミナント波長は、第１色覚障害を有する色覚障害者の比視感度曲線での感度を高めつつ、赤色に近い発光色を得る必要があるので、６００ｎｍ〜６１５ｎｍの範囲内にあることが好ましい。

また、緑色ＬＥＤのドミナント波長は、５１５ｎｍ〜５３５ｎｍの範囲にあり、一般的なドミナント波長は、５２０ｎｍ付近である。緑色に代えて緑色とは異なる青緑色の発光色を有する青緑色ＬＥＤチップ２０のドミナント波長は、４９５ｎｍ〜５１０ｎｍの範囲内であればよい。さらに、青緑色ＬＥＤチップ２０のドミナント波長を５００ｎｍ〜５１０ｎｍの範囲内にすれば、ｘｙ色度図での橙色の座標位置と青緑色の座標位置とを結ぶ直線が混同色線と平行になることなく、緑色に近い発光色を得ることができる。

実施の形態２
上述の実施の形態１では、１つのパッケージに、橙色ＬＥＤチップ１０、青緑色ＬＥＤチップ２０、及び青色ＬＥＤチップ３０の３つを実装する構成であったが、これに限定されるものではなく、２種類のＬＥＤチップを実装する構成でもよい。

図８は実施の形態２の発光装置６０の構成の一例を示す平面図であり、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。図８に示すように、セラミック又はガラスエポキシ樹脂等からなる矩形状の基板１の一側面には、適長離隔して、外部回路に接続するための電極１１、２１を設けている。また、基板１の前述の一側面と反対側の面には、電極１１、２１に対応させて電極１２、２２を設けている。電極１１、１２、及び電極２１、２２それぞれは一対をなし、一方には所定の電圧が印加され、他方は接地レベルに接続される。

基板１の中央付近には、橙色発光素子としての橙色ＬＥＤチップ１０、青緑色発光素子としての青緑色ＬＥＤチップ２０を実装してある。橙色ＬＥＤチップ１０は、金線１３により電極１１、１２にボンディングされている。青緑色ＬＥＤチップ２０は、金線２３により電極２１、２２にボンディングされている。

橙色ＬＥＤチップ１０は、ＡｌＩＧａＰ系化合物半導体を発光層として有し、例えば、ドミナント波長が６００ｎｍ〜６１５ｎｍの範囲である。また、青緑色ＬＥＤチップ２０は、ＧａＮ系化合物半導体を発光層として有し、例えば、ドミナント波長が５００ｎｍ〜５１０ｎｍの範囲である。

図９に示すように、基板１の上側外周には、各ＬＥＤチップを封止するための封止部２を枡状に周設してある。封止部２の内側側面は、各ＬＥＤチップからの光を反射する反射部３を形成している。封止部２の内側は、光透過性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）４０などを充填してあり、光透過性樹脂４０により、基板１上に実装された橙色ＬＥＤチップ１０、青緑色ＬＥＤチップ２０を封止している。

図１０は実施の形態２の発光装置６０の発光色の一例を示す説明図である。図１０に示すように、１つのパッケージに、橙色ＬＥＤチップ１０及び青緑色ＬＥＤチップ２０を備えることにより、橙色ＬＥＤチップ１０が発する橙色の点Ｏと、青緑色ＬＥＤチップ２０が発する青緑色の点Ｃとを結ぶ直線ＯＣは、混同色線とは平行にならず、混同色線から離れた位置の光を発するので、色覚障害者は、橙色ＬＥＤチップ１０が発する橙色と、青緑色ＬＥＤチップ２０が発する青緑色とを区別して認識することができる。

赤視物質の遺伝子に変異を生じた第１色覚障害を有する色覚障害者の比視感度曲線によれば、赤色（例えば、６２０ｎｍ程度の波長）に比較して橙色（例えば、６０７ｎｍ程度の波長）の場合が、約３〜４倍感度がよいので、色覚障害者は、赤色を認識しにくい、あるいは認識することができない場合でも、橙色は認識しやすい。橙色ＬＥＤチップ１０を備えることにより、赤色ＬＥＤを備える場合よりも視認性を向上させることができる。

また、赤視物質の遺伝子に変異を生じた第１色覚障害又は緑視物質の遺伝子に変異を生じた第２色覚障害を有する色覚障害者は、色の区別が困難な色同士が存在する混同色線が、色度図において緑色から赤色に亘って存在する。橙色ＬＥＤチップ１０及び青緑色ＬＥＤチップ２０を１つのパッケージとする（封止部で封止する）ことで、緑色に代えて青緑色、赤色に代えて橙色の光を発することができ、発光装置６０から放射する光は、混同線上にないため、色覚障害者にとって色の差異が認識しやすくなる。

実施の形態３
上述の実施の形態２では、橙色ＬＥＤチップ１０及び青緑色ＬＥＤチップ２０を１つのパッケージとして封止する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、橙色ＬＥＤチップ１０及び青色ＬＥＤチップ３０を１つのパッケージとして封止する構成でもよい。

図１１は実施の形態３の発光装置の発光色の一例を示す説明図である。実施の形態３の発光装置は、１つのパッケージに、橙色ＬＥＤチップ１０及び青色ＬＥＤチップ３０を備える。赤視物質の遺伝子に変異を生じた第１色覚障害を有する色覚障害者の比視感度曲線によれば、赤色（例えば、６２０ｎｍ程度の波長）に比較して橙色（例えば、６０７ｎｍ程度の波長）の場合が、約３〜４倍感度がよいので、色覚障害者は、赤色を認識しにくい、あるいは認識することができない場合でも、橙色は認識しやすい。橙色ＬＥＤチップ１０を備えることにより、赤色ＬＥＤを備える場合よりも視認性を向上させることができる。

また、橙色ＬＥＤチップ１０は、ドミナント波長が６００〜６１５ｎｍの範囲であり、青色ＬＥＤチップ３０は、ドミナント波長が４５５〜４７５ｎｍの範囲である。ドミナント波長が６００〜６１５ｎｍであれば、従来の赤色ＬＥＤ（６２０ｎｍ）と異なる色を発光することができる。これにより、赤色の発光を避けて、色覚障害者にとって認識しやすくなる。

実施の形態４
実施の形態４は、青緑色ＬＥＤチップ２０及び青色ＬＥＤチップ３０を１つのパッケージとして封止する構成である。図１２は実施の形態４の発光装置の発光色の一例を示す説明図である。従来の青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤとを組み合わせた場合に比べて、美しい水色を再現することができる。

２ 封止部（封止部）
１０ 橙色ＬＥＤチップ
２０ 青緑色ＬＥＤチップ
３０ 青色ＬＥＤチップ
４０ 光透過性樹脂（封止部）

Claims (3)

1. ドミナント波長が６００〜６１５ｎｍの範囲の橙色光を発する橙色発光素子と、
   ドミナント波長が５００〜５１０ｎｍの範囲の青緑色光を発する青緑色発光素子と、
   前記橙色発光素子及び青緑色発光素子を封止する封止部と
   を備え、
   ｘｙ色度図において前記橙色光の点及び青緑色光を結ぶ線分が、赤色の点及び緑色の点を結ぶ混同色線と平行にならないようにしてあることを特徴とする発光装置。
2. 青色光を発する青色発光素子をさらに備え、
   前記封止部は、
   前記青色発光素子を封止してあることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記青色発光素子は、
   ドミナント波長が４５５〜４７５ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。

Images