JP2018060719A - 線状ライトガイド、照明装置、線状ライトガイドの取り付け構造 - Google Patents
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Abstract
Description
(第1実施形態)
以下、本発明の実施の形態にかかる線状ライトガイド1について説明する。図1は線状ライトガイド1の分解斜視図であり、図2は線状ライトガイド1の組立斜視図であり、図3は、線状ライトガイド1の長手方向に垂直な断面図である。
コア2aとクラッド2bの界面を粗面化して凹凸を形成する方法としては、ホットスタンピング法、超音波スタンピング法、ブラスト形成法、あるいはエッチング法など公知の方法を用いて、コア2aとクラッド2bの界面を粗面化して凹凸を形成した側面発光型プラスチック光ファイバが得られる。
コア2aの外周のクラッド2bとの間に光拡散層を設けたプラスチック光ファイバであってもよく、あるいはクラッド2bに微細な拡散材を分散させたプラスチック光ファイバであってもよい。
クラッド2bに無機光拡散材を分散した拡散層を形成する方法としては、クラッド2bに1〜5μm程度の粒径の酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、タルク等の無機光拡散材を添加することができる。また、シリコン樹脂などの有機微粒子を添加することもできる。
また、側面発光型光ファイバ3として、側面発光型ガラス光ファイバを用いることもできる。この場合には、積極的に光ファイバ表面から発光させるため、光ファイバ内でコア2aからクラッド2bに光を散乱させるナノ構造を光ファイバ内に導入したり、コア2aとクラッド2bの界面に幾何学的凹凸構造を設けることが考えられる。
また、側面発光型光ファイバ3として、側面発光型プラスチック光ファイバを用いる場合には、側面発光型プラスチック光ファイバの端面に、予め端面処理が施されることが望ましい。また、光を側面発光型プラスチック光ファイバに効率的に入射させるためには、側面発光型プラスチック光ファイバの光源側の端面に、基材と屈折率の異なる層を設けることにより、設けた層の表面での反射光と基材との界面での反射光の位相を逆転させて打ち消し合わせることにより反射光を軽減する公知の反射防止膜を形成してもよい。また、僅かに光源と側面発光型プラスチック光ファイバ端面における光軸をずらして光接続しても良い。
なお、側面発光型発光体として透明樹脂の丸棒材を用いてもよい。透明樹脂の丸棒材を用いることで、側面発光型発光体のコストを大幅に低減することが可能になる。なお、透明樹脂の丸棒材には、アクリル樹脂を用いることが好ましいが、PET樹脂やPC樹脂を用いることもできる。
次に、可撓性樹脂シート5について説明する。可撓性樹脂シート5は、側面発光型光ファイバ3の外面形状に対応する形状にあらかじめ成形される。可撓性樹脂シート5は、例えば、マイクロ発泡樹脂シート(多数の微細気泡を有する多孔質部材)から形成される。可撓性樹脂シート5は、光反射特性とクッション性を有する材料からなる。
可撓性樹脂シート5はシート表面近傍の未発泡層と未発泡層の間に発泡層を有するマイクロ発泡樹脂シートであり、未発泡層を除く発泡層の気泡数密度が109〜1015個/cm3の範囲であることが望ましい。ここで、発泡層の気泡数密度が109〜1015個/cm3の範囲とするのは、気泡数密度が109個/cm3未満であると反射率が低下し、1015cm3個を超えると、光が透過するため、反射率が低下するためである。
マイクロ発泡樹脂シートは、未発泡層の厚さが厚いと剛性が高くなり成形が困難になるので、マイクロ発泡樹脂シートの未発泡層の厚さは薄い方が望ましい。そのため、未発泡層の厚さは薄い方が望ましく10〜35μmの範囲、望ましくは10〜25μmであることが好ましい。
なお、本発明で適用される可撓性樹脂シートとしては、上述したマイクロ発泡樹脂シートに限られず、例えば、無機粒子を含む延伸ポリエステルシート、または、ポリエステルに非相溶な樹脂を含むポリエステルシートを延伸することで、内部に微細気泡を形成したフィルム状の樹脂シートであってもよい。このように、無機物を分散させた樹脂シートを延伸加工することによって、微細な空孔を形成することができる。この場合には、樹脂フィルムが十分な剛性を有しないため、前述した接着を行うことが望ましい。
図4は、第2の実施形態における透明樹脂の丸棒材4を用いた線状ライトガイド11の長手方向に垂直な断面図を示す。図4では、側面発光型光ファイバ3の代わりに、光透過性の透明樹脂の丸棒材4を側面発光型発光体として用い、側面発光型発光体の被覆部7が可撓性樹脂シート5で覆われる構造を有する。
次に、第3の実施形態について説明する。図5(a)は、線状ライトガイド10の斜視図であり、図5(b)は、線状ライトガイド10の長手方向に垂直な断面図である。線状ライトガイド10は、線状ライトガイド1とほぼ同様の構成であるが、側面発光型光ファイバ3等がケース13に収容される点で異なる。
次に、第4の実施形態について説明する。図7(a)は、透明樹脂の丸棒材を用いた線状ライトガイド11aの斜視図であり、図7(b)は、透明樹脂の丸棒材4を用いた線状ライトガイド11aの長手方向に垂直な断面図である。線状ライトガイド11aは、線状ライトガイド10とほぼ同様の構成であるが、透明樹脂の丸棒材4が側面発光型光ファイバ3の代わりにケース13に収容され、透明樹脂の丸棒材4の外周の可撓性樹脂シート5で被覆される被覆部7に光透過性を有する接着剤6が塗布される点で異なる。
次に、第5の実施形態について説明する。図9(a)は、線状ライトガイド10bの斜視図である。線状ライトガイド10bは、線状ライトガイド1とほぼ同様の構成であるが、平板状取付け部15が設けられる点で異なる。可撓性樹脂シート5の側端部は、両側に開くように折り曲げられる。すなわち、可撓性樹脂シート5の少なくとも一部が、側面発光型発光体の長手方向に略垂直にフランジ状に折り曲げられて平板状取付け部15が形成されている。
次に、第6の実施形態について説明する。図10(a)は、線状ライトガイド10dの斜視図であり、図10(b)は断面図である。線状ライトガイド10dは、線状ライトガイド10a等とほぼ同様の構成であるが、ケース13に取り付け孔19が設けられる点で異なる。
次に、照明装置について説明する。図13(a)は、照明装置30を示す概念図である。照明装置30は、線状ライトガイド10と、光源31等から構成される。なお、以下の説明では、線状ライトガイド10を用いる例について説明するが、他の線状ライトガイド1等も適用が可能である。
側面発光型光ファイバとしては、PMMA製の側面発光型プラスチック光ファイバを用いた。具体的には、住友3M社製 レイミルキーフレックス(商品名)(Φ3.5mm±0.2mm)を用いた。なお、コアは、特殊アクリル樹脂製であり、クラッドはフッ素系樹脂製である。
実施例1に対して、可撓性樹脂シートを用いない点以外は、実施例1と同一の構成とした。
実施例1の側面発光型光ファイバに代えて、多心プラスチック光ファイバを用いた。その他の条件は実施例1と同様とした。海部(各コアのまわりを囲む樹脂)をフッ化ビニリデン樹脂とし、クラッドはフッ化メタクリレート重合体のフッ化物ポリマーを使用した。なお、コアの光ファイバ断面における占有率は80%であった。コアとクラッドの間には光取り出し効率を高めるため、光拡散材を用いたものを使用した。
実施例1の側面発光型光ファイバに代えて、PMMA製の棒材を用いた。可撓性樹脂シートは、PMMA製の棒材の外周の円周方向の一部を覆うように、縦添え巻した。また、実施例3においては、LED光源としては、波長635nmのピーク電流約5mWの赤色LEDを用い、PMMA製の棒材からの光の取り出し効率を向上させるため、PMMA製の棒材と可撓性樹脂シートを透明接着剤で接着した他は、実施例1と同様の条件とした。
実施例1の可撓性樹脂シートに代えて、ポリエステルに無機粒子を添加した東レ社製の延伸したポリエステルフィルムに衝撃吸収性を有する樹脂シートを貼り付けた複合樹脂シートを用いた。酸化アルミニウム板での反射率が全反射率で95%、拡散反射率95%のものを用いた。
実施例1の側面発光型光ファイバに蛍光体微粒子を分散させた。なお、蛍光体微粒子は、460nm青色LEDを緑色に演色するために、Ca3Sc2Si3O12を使用した。同様に、460nm青色LEDを黄色に演色するために、Y3Al5O12を使用した。それぞれの蛍光体微粒子が分散された線状ライトガイドをそれぞれ用いて評価した。
実施例1の線状ライトガイドを互いに複数本併設して接着して、ケースに収納して図6に示すような線状ライトガイドを形成した。なお、LED光源としては、白色LEDを用いた。
2a………コア
2b………クラッド
3………側面発光型光ファイバ
4………透明樹脂の丸棒材
5………可撓性樹脂シート
6………接着剤
7………被覆部
9………開口部
12………爪状突起
13………ケース
15………平板状取付け部
17、19………取り付け孔
23………フランジ状取付け部
25………線状ライトガイドの取り付け構造
26………隙間
27………インストルメントパネル
28………カバー
29………ガーニッシュ
30、30a、30b、30c、30d………照明装置
31………光源
32………空間
33………反射膜
35………レンズ
37………光反射性部材
Claims (32)
- 側面発光型発光体の外周表面の円周方向の一部が、可撓性樹脂シートで被覆された被覆部と、前記可撓性樹脂シートで被覆されずに前記側面発光型発光体の外周表面が露出する開口部と、を具備し、
前記可撓性樹脂シートは、光反射特性とクッション性を有する材料からなり、
前記被覆部および前記開口部は、それぞれ前記側面発光型発光体の長手方向に平行に連続して形成され、前記被覆部は、前記側面発光型発光体の外周における円周方向の半周を超えるように形成され、前記開口部は、前記側面発光型発光体の外周における円周方向の半周未満の長さに形成されていることを特徴とする線状ライトガイド。 - 前記側面発光型発光体は、側面発光型プラスチック光ファイバあるいは側面発光型ガラス光ファイバであることを特徴とする請求項1記載の線状ライトガイド。
- 前記側面発光型発光体には、青色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、または赤色蛍光体のいずれかの蛍光体微粒子が分散していることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記側面発光型発光体としての前記側面発光型プラスチック光ファイバあるいは前記側面発光型ガラス光ファイバのいずれかと前記可撓性樹脂シートとが前記被覆部で光透過性を有する接着剤で接着されていていることを特徴とする請求項2記載の線状ライトガイド。
- 前記側面発光型発光体は、断面略円形の透明樹脂の丸棒材であり、前記側面発光型発光体と前記可撓性樹脂シートとが前記被覆部で光透過性を有する接着剤により接着されていることを特徴とする請求項1に記載の線状ライトガイド。
- 前記光透過性を有する接着剤は、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系のいずれかの透明接着剤からなることを特徴とする請求項5に記載の線状ライトガイド。
- 前記透明樹脂の丸棒材には、青色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、または赤色蛍光体のいずれかの蛍光体微粒子が分散していることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の線状ライトガイド。
- 前記透明樹脂の丸棒材は、着色された透明樹脂の丸棒材であることを特徴とする請求項5または請求項6記載の線状ライトガイド。
- 前記側面発光型発光体の前記開口部の表面が粗面化されていることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記可撓性樹脂シートは、波長450〜650nmの可視光に対する光学特性として、全反射率が90%以上、拡散反射率が90%以上であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記側面発光型発光体の外周表面における前記被覆部の被覆率は、60%以上80%以下であることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記可撓性樹脂シートは、微細気泡を有するPET樹脂、PC樹脂、難燃PC樹脂、またはアクリル樹脂のいずれかからなる熱可塑性のマイクロ発泡樹脂シートであることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記可撓性樹脂シートは、前記可撓性樹脂シートのシート表面近傍の未発泡層と未発泡層の間に発泡層を有するマイクロ発泡樹脂からなり、前記未発泡層を除く部分の気泡数密度が109〜1015個/cm3の範囲であり、平均気泡径が0.5〜20μmの範囲であることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記可撓性樹脂シートの厚さは、0.2〜1.2mmで、さらに前記未発泡層の厚さは、10〜35μmの範囲であることを特徴とする請求項13記載の線状ライトガイド。
- 前記被覆部は、熱ロールにより成形された前記可撓性樹脂シートが巻き付けられて形成されたものであるか、あるいは所定深さの互いに平行な線状の複数の切込みを設けた前記可撓性樹脂シートを前記側面発光型発光体の長手方向に平行に前記切込みの方向を合わせて切り込みの形成面と反対面を巻き付けることで形成されたものであるかのいずれかであることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記可撓性樹脂シートは、ポリエステルに少なくとも無機粒子を含む樹脂フィルムか、あるいはポリエステルに非相溶な樹脂を含む樹脂フィルムが延伸されて、内部に微細気泡を有する樹脂フィルムに、衝撃吸収性を有する軟質樹脂シートが貼り付けられて構成されることを特徴とする請求項1に記載の線状ライトガイド。
- 前記側面発光型発光体は、少なくとも長手方向の一部に曲がり部を有していることを特徴とする請求項1から請求項16のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記被覆部がマイクロ発泡樹脂シートで形成されている場合の光学特性として、直線部の拡散反射率に対する曲り部の拡散反射率の差異が±2%以内であることを特徴とする請求項17に記載の線状ライトガイド。
- 前記可撓性樹脂シートの少なくとも一部が、前記側面発光型発光体の長手方向に略垂直にフランジ状に折り曲げられて平板状取付け部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項17のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記側面発光型発光体および前記可撓性樹脂シートが、ケースに収納され、前記被覆部が前記ケースによって外周から覆われることを特徴とする請求項1から請求項17のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記側面発光型発光体が複数本併設された状態でケースに収納されていることを特徴とする請求項1から請求項20のいずれかに記載の線状ライトガイド。
- 前記ケースには、フランジ状取付け部が形成されているか、または前記ケースに取り付け孔が形成されていることを特徴とする請求項20または請求項21に記載の線状ライトガイド。
- 請求項1から請求項22のいずれかに記載の線状ライトガイドと、光源と、を具備し、
前記側面発光型発光体の長手方向の一方の端面から、前記側面発光型発光体の光軸にあわせて、前記光源によって所定波長の光を入射し、前記開口部から光を取り出すことが可能であることを特徴とする照明装置。 - 請求項1から請求項22のいずれかに記載の線状ライトガイドと、光源と、を具備し、
前記側面発光型発光体の長手方向の両方の端面から、前記側面発光型発光体の光軸にあわせて、前記光源によって所定波長の光を入射し、前記開口部から光を取り出すことが可能であることを特徴とする照明装置。 - 前記側面発光型発光体の端面と前記光源とを接触させて直接光接続することを特徴とする請求項23または請求項24に記載の照明装置。
- 前記側面発光型発光体の端面と前記光源との間にレンズが配置され、レンズを介して光接続することを特徴とする請求項23または請求項24に記載の照明装置。
- 前記光源と前記側面発光型発光体の端部および前記光源から前記側面発光型発光体の端部に及ぶ接続部が、光反射性部材で覆われていることを特徴とする請求項23から請求項26のいずれかに記載の照明装置。
- 前記照明装置が装飾用照明装置、視認用誘導用照明装置、自動車内装用照明装置、鉄道車輌用照明装置あるいは航空機用照明装置のいずれかであることを特徴とする請求項23から請求項27のいずれかに記載の照明装置。
- 請求項19に記載の線状ライトガイドが、前記平板状取付け部によって、構造部材の取り付け部に取り付けられることを特徴とする線状ライトガイドの取り付け構造。
- 請求項22に記載の線状ライトガイドが、前記フランジ状取付け部あるいは前記ケースに形成された取り付け孔によって、構造部材の取り付け部に取り付けられることを特徴とする線状ライトガイドの取り付け構造。
- 前記線状ライトガイドの取り付け構造が、自動車のガーニッシュ用の取り付け構造であり、インストルメントパネル、ガーニシュ、およびカバーが作る空間に前記線状ライトガイドが固定され、ガーニッシュ用の樹脂パネルの隙間から光が取り出されることを特徴とする請求項29または請求項30のいずれかに記載の線状ライトガイドの取り付け構造。
- 請求項20に記載の線状ライトガイドが、インストルメントパネル、ガーニシュ、およびカバーが作る空間に固定された自動車のガーニッシュ用の取り付け構造であって、前記インストルメントパネルと前記カバーの内面に形成された爪状突起によって、前記インストルメントパネル、前記ガーニシュ、および前記カバーの各部材により光取り出し部側に形成される前記空間に前記線状ライトガイドが固定され、ガーニッシュ用の樹脂パネルの隙間から光が取り出されることを特徴とする線状ライトガイドの取り付け構造。
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