JP2023003953A - Lighting device - Google Patents

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皓紀 光野
Akinori Mitsuno
聡 松葉
Satoshi Matsuba
健二 平本
Kenji Hiramoto
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Abstract

To provide a lighting device using an illumination plastic optical fiber that can efficiently acquire lateral plane light emission.SOLUTION: A lighting device includes: a core 1 made of a wire having flexibility; and an illumination plastic optical fiber 2 wound around the core 1 spirally.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は照光プラスチック光ファイバを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to an illumination device using an illuminated plastic optical fiber.

光伝送用に使用されているプラスチック光ファイバは、透明樹脂からなるコア(内層)とクラッド(外層)とが同心円状の真円形に構成される。このような構成からなるプラスチック光ファイバは、一端から入射した光がコアとクラッドとの界面で全反射を繰り返しながら他端部に効率よく伝達されるため、医療用の内視鏡、工業用および自動車用の光伝送材などの用途に使用されている。これらは、一端から入光した光を途中で漏光させることなく他端に伝達する手段として使用されているものであり、プラスチック光ファイバを心材に対し螺旋状に巻くことで、伸縮性に優れた伝送体として用いる方法が提案されている。(特許文献1,2)。これをプラスチック光ファイバの長手方向の一部(側面)から漏光させて線状発光体として機能させることができれば、屋内外の照明用途、ネオンサインや電光表示の代替用途、その他装飾用途など、更にはセンサー用途などに展開することができる。 A plastic optical fiber used for optical transmission has a core (inner layer) and a clad (outer layer) made of a transparent resin, which are concentrically formed into perfect circles. A plastic optical fiber having such a structure efficiently transmits light incident from one end to the other end while repeating total reflection at the interface between the core and the clad. It is used for applications such as optical transmission materials for automobiles. These are used as a means of transmitting light that enters from one end to the other end without leaking in the middle. A method of using it as a transmitter has been proposed. (Patent Documents 1 and 2). If it is possible to make this light leak from a part (side surface) of the plastic optical fiber in the longitudinal direction and function as a linear light emitter, it can be used for indoor and outdoor lighting, as an alternative to neon signs and electronic displays, and for other decorative purposes. can be used for sensor applications.

このような側面発光用のプラスチック光ファイバ(照光プラスチック光ファイバ)として、例えば、コア、クラッドの界面に光反射層を形成した照光プラスチック光ファイバが提案されている(例えば、特許文献3参照)。 As such a plastic optical fiber for side emission (illumination plastic optical fiber), for example, an illumination plastic optical fiber in which a light reflecting layer is formed at the interface between a core and a clad has been proposed (see, for example, Patent Document 3).

特開2014-144319号公報JP 2014-144319 A 特開2007-175049号公報JP 2007-175049 A 特開2000-39518号公報JP-A-2000-39518

しかし、特許文献3に記載されているような光反射層を設ける方法では、ファイバ全体から均一な発光を得られない。照光プラスチック光ファイバを用いてより明るく、かつ均一な側面発光を得るには、ファイバ全体を均一に湾曲させることが重要である。 However, with the method of providing a light reflecting layer as described in Patent Document 3, uniform light emission cannot be obtained from the entire fiber. In order to obtain brighter and more uniform side emission with an illuminated plastic optical fiber, it is important to have a uniform curvature throughout the fiber.

そこで、本発明は効率的に側面発光が得られる照光プラスチック光ファイバを用いた照明装置を提供する。 Accordingly, the present invention provides an illumination device using an illumination plastic optical fiber capable of efficiently obtaining side emission.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。即ち、
柔軟性を有する線材を心材とし、心材の周りに照光プラスチック光ファイバがらせん状に巻回されていることを特徴とする照明装置である。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations. Namely
The lighting device is characterized by having a flexible wire material as a core material, and an illuminating plastic optical fiber spirally wound around the core material.

本発明によれば、効率的な側面発光を有する照明装置を得ることができる。 According to the present invention, a lighting device with efficient side emission can be obtained.

本発明の実施の携帯にかかる照明装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a portable lighting device according to an embodiment of the present invention; FIG.

まず、心材について説明する。心材として用いる線材は、照明装置の取り扱い性を向上する為に柔軟性を有する必要がある。ここで柔軟性を有するとは、任意の方向に対し容易に曲げ・ひねりを加えることができ、かつ降伏・破断を起こさないような特性を示すことを言い、曲げ弾性率が10~4000MPaであることを言う。柔軟性を有する心材としては、ポリウレタン系繊維、ポリオレフィン系繊維、天然ゴム系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維などを挙げることができるが、コア・クラッドを有するプラスチック光ファイバを心材とすることが好ましい。心材をプラスチック光ファイバとすることで、心材内部にも光を通すことが可能となり、側面発光型の導光路として使用することができる。 First, the heartwood will be explained. A wire rod used as a core material needs to have flexibility in order to improve the handleability of the lighting device. Having flexibility here means that it can be easily bent and twisted in any direction and exhibits characteristics that do not cause yield or breakage, and has a bending elastic modulus of 10 to 4000 MPa. Say things. Examples of flexible core materials include polyurethane fibers, polyolefin fibers, natural rubber fibers, polyamide fibers, polyester fibers, etc. Plastic optical fibers having a core and a clad may be used as the core material. preferable. By using a plastic optical fiber as the core material, it becomes possible to transmit light inside the core material, and it can be used as a side emission type light guide path.

心材をプラスチック光ファイバとする場合、コアと第1クラッド、第2クラッドの3層構造からなり、その第1クラッドは、第1クラッドを構成する樹脂のモノマー成分の総量を100重量%としたとき、ヘキサフルオロプロピレン 10~30重量%、テトラフルオロエチレン 45~75重量%、弗化ビニリデン 10~35重量%、パーフルオロアルキルビニルエーテル類 1~10重量%、から得られる共重合体からなることが好ましい。また、弗素組成重量率は70~74%であることがさらに好ましい。この範囲の組成とすることで、プラスチック光ファイバの開口数(NA)を0.60~0.65とすることが簡便にでき、コア/クラッド界面での臨界角が大きいために曲げによる光量損失を小さくすることができる。また、PMMAを代表とするコア材料への密着性が良好であり、耐屈曲性などの機械特性、低粘着性、耐熱性を両立したバランス良いプラスチック光ファイバ特性が得られる。 When the core material is a plastic optical fiber, it has a three-layer structure consisting of a core, a first clad, and a second clad. , 10 to 30% by weight of hexafluoropropylene, 45 to 75% by weight of tetrafluoroethylene, 10 to 35% by weight of vinylidene fluoride, and 1 to 10% by weight of perfluoroalkyl vinyl ethers. . Further, it is more preferable that the fluorine composition weight percentage is 70 to 74%. By setting the composition in this range, the numerical aperture (NA) of the plastic optical fiber can be easily set to 0.60 to 0.65, and the critical angle at the core/cladding interface is large, so the light amount loss due to bending is can be made smaller. In addition, the adhesiveness to the core material represented by PMMA is good, and well-balanced plastic optical fiber properties are obtained in which mechanical properties such as bending resistance, low adhesiveness, and heat resistance are compatible.

また、第2クラッドは、第2クラッドを構成する樹脂を得るモノマー成分の総量を100重量%としたとき、エチレン10~35重量%、テトラフルオロエチレン45~69重量%、ヘキサフルオロプロピレン5~15重量%、及び、下記一般式(1)で示されるフルオロビニル化合物0.01~10重量%から得られる共重合体であることが好ましい。
CH=CX(CF (1)
(式中、Xはフッ素原子又は水素原子を示し、Xはフッ素原子、水素原子又は炭素原子を示し、nは1~10の整数である。)
より好ましくは、CH=CF(CFHで示されるフルオロビニル化合物0.01~10重量%を共重合成分とする共重合体を含有することである。第2クラッドは好ましくは係る共重合体から実質的に構成されることが好ましい。
Further, the second clad contains 10 to 35% by weight of ethylene, 45 to 69% by weight of tetrafluoroethylene, and 5 to 15% by weight of hexafluoropropylene when the total amount of monomer components for obtaining the resin constituting the second clad is 100% by weight. It is preferably a copolymer obtained from 0.01 to 10% by weight of a fluorovinyl compound represented by the following general formula (1).
CH2 = CX1(CF2)nX2 ( 1 )
(In the formula, X 1 represents a fluorine atom or a hydrogen atom, X 2 represents a fluorine atom, a hydrogen atom or a carbon atom, and n is an integer of 1 to 10.)
More preferably, it contains a copolymer containing 0.01 to 10% by weight of a fluorovinyl compound represented by CH 2 =CF(CF 2 ) 3 H as a copolymerization component. The second cladding is preferably substantially composed of such a copolymer.

上記の第2クラッドにおいて、エチレンが10重量%未満の場合、成形安定性が低下する場合がある。35重量%を超える場合、結晶性が高くなり、透明性が低下し、伝送特性が低下する場合がある。エチレンの割合は11~30重量%が好ましい。テトラフルオロエチレンが45重量%未満の場合、成形安定性が低下する場合がある。69重量%を超える場合、結晶性が高くなり、透明性が低下し、伝送特性が低下する場合がある。また、融点が高くなり、光ファイバの紡糸温度付近での流動性が低下する場合がある。ヘキサフルオロプロピレンが5重量%未満の場合、柔軟性が低下し、曲げ損失が低下する場合がある。15重量%を超える場合、粘着性が増すため、加工性が低下する場合がある。 If the ethylene content of the second clad is less than 10% by weight, the molding stability may deteriorate. If it exceeds 35% by weight, the crystallinity may increase, the transparency may decrease, and the transmission characteristics may deteriorate. The proportion of ethylene is preferably 11 to 30% by weight. If the tetrafluoroethylene content is less than 45% by weight, molding stability may deteriorate. If it exceeds 69% by weight, crystallinity may increase, transparency may decrease, and transmission characteristics may deteriorate. In addition, the melting point increases, and the fluidity near the spinning temperature of the optical fiber may decrease. If the hexafluoropropylene content is less than 5% by weight, the flexibility may decrease and the bending loss may decrease. If it exceeds 15% by weight, the workability may deteriorate due to increased stickiness.

特に、コアのメチルメタクリレートを主成分とする(共)重合体への密着性や耐熱性に優れた特性を付与するために、上記の式(1)で示されるフルオロビニル化合物を0.01~10重量%含有することが望ましい。一方、他の共重合成分の含有量との関係から、その含有量は10重量%以下であることが望ましい。 In particular, in order to impart excellent adhesion and heat resistance to the core (co)polymer mainly composed of methyl methacrylate, the amount of the fluorovinyl compound represented by the above formula (1) is 0.01 to 0.01. It is desirable to contain 10% by weight. On the other hand, the content is desirably 10% by weight or less in view of the content of other copolymer components.

次に、照光プラスチック光ファイバについて説明する。照光プラスチック光ファイバ(以下、光ファイバと省略する場合がある)は、コア(内層)とクラッド(外層)の透明な樹脂から形成された2層構造を有し、径方向の断面は円形状である。 Next, the illuminated plastic optical fiber will be described. Illuminated plastic optical fibers (hereinafter sometimes abbreviated as optical fibers) have a two-layer structure consisting of a core (inner layer) and a clad (outer layer) made of transparent resin, and have a circular cross section in the radial direction. be.

コアに用いる透明樹脂としては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メチルメタクリレートを主成分とする共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリオルガノシロキサン(シリコーン)、ノルボルネン等を挙げることができ、なかでも特にポリメチルメタクリレートは透明性、屈折率、曲げ特性、耐熱性において照光プラスチック光ファイバとして好ましい樹脂である。 Examples of the transparent resin used for the core include polymethyl methacrylate (PMMA), a copolymer containing methyl methacrylate as a main component, polystyrene, polycarbonate, polyorganosiloxane (silicone), norbornene, and the like. Methacrylate is a preferred resin for illumination plastic optical fibers in terms of transparency, refractive index, bending properties, and heat resistance.

また、クラッドに用いる透明樹脂としては、フッ化ビニリデンを90質量%~100質量%含む重合成分を重合して得られる重合体であって、その結晶化度が45%~52%であることが好ましい。フッ化ビニリデンが90質量%以上であると、結晶性を有する共重合体となりやすく、好ましくは100質量%である。フッ化ビニリデンを100質量%とすれば、後述する結晶化度が得られやすくなる。フッ化ビニリデンを90質量%~100質量%含む重合成分としては、フッ化ビニリデン単体、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロアセトンなどフッ化ビニリデンを含む共重合体が合成される重合成分が挙げられる。共重合体の場合は、共重合体のフッ化ビニリデン成分の質量換算の割合が90質量%~100質量%である。フッ化ビニリデンを90質量%~100質量%含む重合成分を重合して得られる重合体をクラッドとして用いた場合、フッ化ビニリデンは高結晶性の樹脂であるため、光ファイバのコアとクラッドの界面や、クラッド内の非晶域と結晶域との界面で、光の散乱が起こりやすくなると考えられ、その結果、ファイバ側面からの発光が増大するため好ましい。また、本発明に用いられるフッ化ビニリデンの結晶化度が45%以上であれば、光の拡散効果が大きくなり、ファイバ側面からの発光効果が増大するため好ましく、46%以上がより好ましい。また、フッ化ビニリデンの結晶化度が52%以下であれば、有効に側面からの発光を得られるため、また、側面からの発光が得られる、光ファイバの長手方向の距離を延長することができるため好ましく、50%以下がより好ましい。 The transparent resin used for the clad is a polymer obtained by polymerizing a polymerization component containing 90% to 100% by mass of vinylidene fluoride, and has a crystallinity of 45% to 52%. preferable. When the vinylidene fluoride content is 90% by mass or more, the copolymer tends to have crystallinity, and the vinylidene fluoride content is preferably 100% by mass. When vinylidene fluoride is 100% by mass, it becomes easier to obtain the degree of crystallinity described later. Polymerization components containing 90% by mass to 100% by mass of vinylidene fluoride include vinylidene fluoride alone, vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene, vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene, vinylidene fluoride/hexafluoroacetone, and the like. Polymerization components from which copolymers containing vinylidene fluoride are synthesized. In the case of a copolymer, the proportion of the vinylidene fluoride component in the copolymer in terms of mass is 90% by mass to 100% by mass. When a polymer obtained by polymerizing a polymer component containing 90% by mass to 100% by mass of vinylidene fluoride is used as the clad, since vinylidene fluoride is a highly crystalline resin, the interface between the core and the clad of the optical fiber Also, it is considered that light scattering is likely to occur at the interface between the amorphous region and the crystalline region in the clad, and as a result, light emission from the side surface of the fiber increases, which is preferable. In addition, when the crystallinity of vinylidene fluoride used in the present invention is 45% or more, the light diffusion effect increases, and the light emission effect from the side surface of the fiber increases, which is preferable, and 46% or more is more preferable. In addition, if the crystallinity of vinylidene fluoride is 52% or less, light emission from the side surface can be effectively obtained, and the length of the optical fiber in the longitudinal direction at which light emission from the side surface can be obtained can be extended. It is preferable because it is possible, and 50% or less is more preferable.

また、クラッド層の厚みは、2.0μm~15.0μmであることが好ましい。2.0μm以上の場合はコアとクラッドとの界面で全反射でき、より好ましくは2.5μm以上である。また、15.0μm以下の場合は、クラッド内での吸収が抑えられ、側面発光を有する長手方向の長さが向上される。より好ましくは10.0μm以下である。さらに好ましくは7.5μm以下である。 Also, the thickness of the clad layer is preferably 2.0 μm to 15.0 μm. When the thickness is 2.0 μm or more, total reflection can occur at the interface between the core and the clad, and the thickness is more preferably 2.5 μm or more. In addition, when the thickness is 15.0 μm or less, the absorption in the clad is suppressed, and the length in the longitudinal direction with side emission is improved. More preferably, it is 10.0 μm or less. More preferably, it is 7.5 μm or less.

また、照光プラスチック光ファイバに用いるクラッドのメルトフローレート(以下、MFRと略記することがある。)値は、5~100g/10分(条件:温度230℃、荷重3.8kg、オリフィス径2mm、長さ8mm)であることが好ましい。より好ましいMFRの範囲は、10~100g/10分である。MFRを上記範囲とすることで押出が容易となり、紡糸が円滑に進む。また、コア層との密着性を適度に保つことができ、偏心が良好となり、照光プラスチック光ファイバの外径変動を抑制することができる。 The melt flow rate (hereinafter sometimes abbreviated as MFR) of the clad used for the illumination plastic optical fiber is 5 to 100 g/10 minutes (conditions: temperature 230° C., load 3.8 kg, orifice diameter 2 mm, length 8 mm). A more preferred MFR range is 10 to 100 g/10 min. By setting the MFR within the above range, extrusion becomes easy and spinning proceeds smoothly. In addition, the adhesion to the core layer can be properly maintained, the eccentricity can be improved, and the fluctuation of the outer diameter of the illumination plastic optical fiber can be suppressed.

照光プラスチック光ファイバの直径は、400μm以下であることが好ましい。400μm以下であると、柔軟性に富み、取扱いやすく、複雑な形状の発光が可能となる。また、400μm以下であると、円周長が小さくなるため、側面からの漏れが減って、透光損失が良くなり、逆に、側面発光を有する長手方向の長さが向上する。より好ましくは300μm以下である。一方、照光プラスチック光ファイバの直径の下限については特に制限するものではないが、生産効率性の観点から、100μm以上であることが好ましい。
また、巻回する照光プラスチック光ファイバの直径は、心材のファイバ直径より小さことが好ましい。心材より径を小さくすることで、心材に対し容易に巻回することができる。
The diameter of the illuminating plastic optical fiber is preferably 400 μm or less. When it is 400 μm or less, it is highly flexible, easy to handle, and can emit light with a complicated shape. Further, when the thickness is 400 μm or less, the circumferential length becomes small, so the leakage from the side surface is reduced, the light transmission loss is improved, and conversely, the length in the longitudinal direction with side emission is improved. More preferably, it is 300 µm or less. On the other hand, although the lower limit of the diameter of the illumination plastic optical fiber is not particularly limited, it is preferably 100 μm or more from the viewpoint of production efficiency.
Also, the diameter of the wound illuminating plastic optical fiber is preferably smaller than the fiber diameter of the core material. By making the diameter smaller than the core material, it can be easily wound around the core material.

図1に、本発明の実施の形態に係る照明装置の模式図を示す。本照明装置は心材1と照光プラスチック光ファイバ2を有する。らせん状に巻回する際照光プラスチック光ファイバと心材の垂直方向のなすリード角θは、10度以上50度以下であることが好ましい。10度以上であることで巻回後も心材の柔軟性を損ねることがなく、また、50度以下であることで側面発光の光量を十分に確保することができる。より好ましくは15度以上、さらに好ましくは20度以上である。らせん状に巻回する方法としては、手巻きや製紐機など任意の方法が挙げられる。 FIG. 1 shows a schematic diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention. The illumination device comprises a core material 1 and an illuminating plastic optical fiber 2 . It is preferable that the lead angle θ between the illuminating plastic optical fiber and the core member in the vertical direction when spirally wound is 10 degrees or more and 50 degrees or less. When the angle is 10 degrees or more, the flexibility of the core material is not impaired even after winding, and when the angle is 50 degrees or less, a sufficient amount of side emission can be ensured. It is more preferably 15 degrees or more, and still more preferably 20 degrees or more. As a method of spirally winding, any method such as manual winding or a string making machine can be used.

本発明による照明装置は、医療用内視鏡照明、眼科手術用照明、カテーテル用照明、顕微鏡照明、壁面装飾用照明、室内照明等の用途に好適に用いることができる。特に、広い照射範囲が求められ、暗所で取り扱う場合が多い内視鏡用途、眼科手術用途、カテーテルの用途に好適である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The lighting device according to the present invention can be suitably used for applications such as medical endoscope lighting, ophthalmic surgery lighting, catheter lighting, microscope lighting, wall decoration lighting, and room lighting. In particular, it is suitable for endoscope applications, ophthalmic surgery applications, and catheter applications, which require a wide irradiation range and are often handled in the dark.

以下、本発明を実施例により、更に詳細に説明する。なお、各実施例および比較例において用いたコア材料、クラッド材料および各実施例および比較例により作製した光ファイバの評価は、以下の方法により行った。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The core materials and clad materials used in each example and comparative example and the optical fibers produced in each example and comparative example were evaluated by the following methods.

クラッド材料の組成比:固体19F NMR(Bruker社製AVANCE NEO 400)やFT-IR(Bio-Rad Digilab製FT-IR)を用いて求めた。 Composition ratio of clad material: Determined using solid 19 F NMR (AVANCE NEO 400 manufactured by Bruker) and FT-IR (FT-IR manufactured by Bio-Rad Digilab).

ファイバ直径:各実施例および比較例により作製した光ファイバから無作為に選択した5箇所について延伸方向に対し垂直に切断し、コア・クラッドの界面が観察できるように断面を研磨した後、デジタルマイクロスコープ VHX-7000(Keyence製)を用いて拡大観察した。拡大観察の倍率は、10~200倍の間で、断面が全て視野範囲に入り界面が観察できる範囲を選択した。断面において、光ファイバの直径を測定した。5断面についてそれぞれ直径を測定し、その平均値を算出した。 Fiber diameter: five randomly selected optical fibers were cut perpendicularly to the drawing direction, and the cross section was polished so that the interface between the core and the clad could be observed. Magnified observation was performed using a scope VHX-7000 (manufactured by Keyence). Magnification of the magnified observation was selected from a range of 10 to 200 times, and a range in which the entire cross section was within the field of view and the interface could be observed. The diameter of the optical fiber was measured in cross section. The diameter was measured for each of the 5 cross sections, and the average value was calculated.

曲げ弾性率:ASTM D790(2010年度)に準拠して測定した。試験片のサイズは127mm×13mm×3.1mmとした。ASTM D790の測定単位はkg/cmとし、応力-曲げ変位曲線において応力印加初期のもっとも傾斜が大きくなった箇所での傾き、すなわち当該箇所での接線から曲げ弾性率を求めた。コア材の曲げ弾性率を心材ファイバの曲げ弾性率として評価した。 Flexural modulus: Measured according to ASTM D790 (2010). The size of the test piece was 127 mm x 13 mm x 3.1 mm. The measurement unit of ASTM D790 is kg/cm 2 , and the flexural modulus was obtained from the slope of the stress-bending displacement curve at the point where the slope becomes the largest at the initial stage of stress application, ie, the tangent line at that point. The flexural modulus of the core material was evaluated as the flexural modulus of the core fiber.

側面発光:照光プラスチック光ファイバの側面発光について、巻回していない状態の明るさを3とし、1~5の5段階で相対的に比較した(1:暗い、5:明るい)。 Side emission: Regarding the side emission of the illumination plastic optical fiber, the brightness in the unwound state was set to 3, and relative comparison was made on a scale of 1 to 5 (1: dark, 5: bright).

実施例で用いた共重合体の原料となるモノマーの略号は以下のとおりである。
2F:フッ化ビニリデン
4F:テトラフルオロエチレン
6F:ヘキサフルオロプロピレン
FVE:ヘプタフルオロビニルエーテル。
The abbreviations of the monomers used as raw materials for the copolymers used in the examples are as follows.
2F: Vinylidene fluoride 4F: Tetrafluoroethylene 6F: Hexafluoropropylene
FVE: heptafluorovinyl ether.

[実施例1]
クラッド材として、表1に示す組成のVDFホモポリマ(屈折率:1.420、MFR22g/10分)を、複合紡糸機に供給した。さらに、連続魂状重合によって製造したPMMA(屈折率1.492)をコア材として複合紡糸機に供給して、コアとクラッドを芯鞘複合溶融紡糸し、ファイバ径250μm(コア径240μm、クラッド厚5.0μm)の照光プラスチック光ファイバを得た。また、心材には、第1のクラッド材として表1の共重合比の弗化ビニリデン(2F)/テトラフルオロエチレン(4F)/ヘキサフルオロプロピレン(6F)/ヘプタフルオロプロピルビニルエーテル共重合体(屈折率1.360、弗素含有率71.7%)を、第2のクラッド材として、表1の共重合比のエチレン/テトラフルオロエチレン(4F)/ヘキサフルオロプロピレン(6F)/フルオロビニル化合物の共重合体(カーボネート基含有)(屈折率1.385)を複合紡糸機に供給し、さらに、連続魂状重合によって製造したPMMA(屈折率1.492)をコア材として複合紡糸機に供給して、240℃にてコア、クラッドを芯鞘複合溶融紡糸し、得られたファイバ径1000μm(コア径980μm、第1クラッド厚5.0μm、第2クラッド厚5.0μm)のベアファイバを用いた。長さ1mの心材に対し照光プラスチック光ファイバをリード角30度、ピッチ2mmとなるように均一なピッチで巻回し、接着剤を用いて照光プラスチック光ファイバの両端部を心材と接着し照明装置を得た。白色LEDを照明装置に接続し、得られた照明装置は、照光プラスチック光ファイバ単体で用いるよりも側面発光が大きく、また、心材の光ファイバ先端からの光照射も可能であった。
[Example 1]
As a clad material, a VDF homopolymer (refractive index: 1.420, MFR: 22 g/10 min) having the composition shown in Table 1 was supplied to the composite spinning machine. Furthermore, PMMA (refractive index 1.492) produced by continuous concentric polymerization is supplied as a core material to a composite spinning machine, and the core and clad are core-sheath composite melt-spun to obtain a fiber diameter of 250 μm (core diameter: 240 μm, clad thickness: 5.0 μm) illuminated plastic optical fiber was obtained. In addition, the core material is a vinylidene fluoride (2F)/tetrafluoroethylene (4F)/hexafluoropropylene (6F)/heptafluoropropyl vinyl ether copolymer having a copolymerization ratio shown in Table 1 as a first clad material (refractive index 1.360, fluorine content 71.7%) was used as the second clad material, and the copolymerization ratio of ethylene/tetrafluoroethylene (4F)/hexafluoropropylene (6F)/fluorovinyl compound in Table 1 was used. The combined (containing carbonate group) (refractive index 1.385) is supplied to the composite spinning machine, and PMMA (refractive index 1.492) produced by continuous concentric polymerization is supplied to the composite spinning machine as a core material, A bare fiber having a fiber diameter of 1000 μm (a core diameter of 980 μm, a first clad thickness of 5.0 μm and a second clad thickness of 5.0 μm) obtained by core-sheath composite melt spinning of the core and the clad at 240° C. was used. The illuminating plastic optical fiber is wound around a 1 m long core material at a uniform pitch so that the lead angle is 30 degrees and the pitch is 2 mm. Obtained. The lighting device obtained by connecting the white LED to the lighting device had a larger side emission than the single lighting plastic optical fiber, and it was possible to irradiate the light from the tip of the optical fiber of the core material.

[実施例2]
心材に直径1000μmのポリメチルメタクリレート繊維のみを用いたこと以外は実施例1と同様にして照明装置を得た。実施例1同様に、照光プラスチック光ファイバの側面発光は大きくなった。
[Example 2]
A lighting device was obtained in the same manner as in Example 1, except that only polymethyl methacrylate fibers with a diameter of 1000 μm were used for the core material. As in Example 1, the side emission of the illuminated plastic optical fiber increased.

[実施例3]
心材のファイバ径を200μm(コア径180μm、クラッド厚5.0μm)にしたこと以外は実施例1と同様にして照明装置を得た。十分な側面発光が得られたが、巻回処理が困難であった。
[Example 3]
A lighting device was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fiber diameter of the core material was 200 μm (core diameter 180 μm, clad thickness 5.0 μm). Sufficient side emission was obtained, but the winding process was difficult.

[実施例4]
巻回のリード角を10度に変更したこと以外は実施例1と同様にして照明装置を得た。十分な側面発光が得られたが、心材の柔軟性を損なうものであり、巻回処理は困難であった。
[Example 4]
A lighting device was obtained in the same manner as in Example 1, except that the winding lead angle was changed to 10 degrees. Sufficient lateral light emission was obtained, but the flexibility of the core material was impaired, and the winding process was difficult.

[実施例5]
巻回のリード角を70度に変更したこと以外は実施例1と同様にして照明装置を得た。側面発光は実施例1より弱いものであった。
[Example 5]
A lighting device was obtained in the same manner as in Example 1, except that the winding lead angle was changed to 70 degrees. Side emission was weaker than in Example 1.

[比較例1]
実施例1と同様にして照光プラスチック光ファイバを得た。心材は用いず、端部に白色LEDを接続し光を照射した。
[Comparative Example 1]
An illuminated plastic optical fiber was obtained in the same manner as in Example 1. No core material was used, and a white LED was connected to the end to irradiate light.

Figure 2023003953000002
Figure 2023003953000002

1:心材
2:照光プラスチック光ファイバ
θ:リード角
1: core material 2: illuminated plastic optical fiber θ: lead angle

Claims (10)

柔軟性を有する線材を心材とし、心材の周りに照光プラスチック光ファイバがらせん状に巻回されていることを特徴とする照明装置。 What is claimed is: 1. A lighting device comprising a flexible wire as a core material, and an illumination plastic optical fiber spirally wound around the core material. 心材にプラスチック光ファイバを有する請求項1に記載の照明装置。 2. The illumination device of claim 1, comprising plastic optical fibers in the core. 前記照光プラスチック光ファイバの直径が、芯材の直径より小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。 3. The lighting device according to claim 1, wherein the diameter of the illuminating plastic optical fiber is smaller than the diameter of the core. 前記照光プラスチック光ファイバと心材の垂直方向のなすリード角θが、10度以上50度以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の照明装置。 4. The illuminating device according to claim 1, wherein a lead angle θ between the illuminating plastic optical fiber and the core member in the vertical direction is 10 degrees or more and 50 degrees or less. 前記心材プラスチック光ファイバがコアと第1クラッド、第2クラッドの3層構造からなるプラスチック光ファイバであって、第2クラッドが
エチレン10~35重量%
テトラフルオロエチレン45~69重量%
ヘキサフルオロプロピレン20~45重量%および、次式(1)
CH=CX(CF)nX (1)
(式中、Xはフッ素原子又は水素原子を示し、Xはフッ素原子、水素原子又は炭素原子を示し、nは1~10の整数である。)
で示されるフルオロビニル化合物0.01~10重量%を共重合成分とする共重合体からなる請求項2~4のいずれかに記載の照明装置。
The core material plastic optical fiber is a plastic optical fiber having a three-layer structure of a core, a first clad, and a second clad, and the second clad is ethylene of 10 to 35% by weight.
Tetrafluoroethylene 45-69% by weight
Hexafluoropropylene 20 to 45% by weight and the following formula (1)
CH2 =CX1(CF2) nX2 ( 1 )
(In the formula, X 1 represents a fluorine atom or a hydrogen atom, X 2 represents a fluorine atom, a hydrogen atom or a carbon atom, and n is an integer of 1 to 10.)
5. The lighting device according to any one of claims 2 to 4, comprising a copolymer containing 0.01 to 10% by weight of a fluorovinyl compound represented by: as a copolymer component.
前記心材プラスチック光ファイバの第1クラッドが
ヘキサフルオロプロピレン10~30重量%、
テトラフルオロエチレン45~75重量%、
弗化ビニリデン10~35重量%、および
パーフルオロアルキルビニルエーテル類1~10重量%
を共重合成分とする共重合体からなることを特徴とする請求項2~5のいずれかに記載の照明装置。
10 to 30% by weight of hexafluoropropylene in the first clad of the core plastic optical fiber;
45 to 75% by weight of tetrafluoroethylene,
10-35% by weight of vinylidene fluoride and 1-10% by weight of perfluoroalkyl vinyl ethers
6. The lighting device according to any one of claims 2 to 5, characterized in that it is made of a copolymer containing as a copolymer component.
前記照光プラスチック光ファイバのクラッドがフッ化ビニリデンを90重量%以上含む重合体からなることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の照明装置。 7. The illumination device according to claim 1, wherein the cladding of said illumination plastic optical fiber is made of a polymer containing 90% by weight or more of vinylidene fluoride. 請求項1~7のいずれかに記載の照明装置を有する生体内照明用機器。 An in-vivo illumination device comprising the illumination device according to any one of claims 1 to 7. 請求項1~7いずれかに記載の照明装置を眼科手術用照明として有する眼科手術照明用プローブ。 An illumination probe for ophthalmic surgery, comprising the illumination device according to any one of claims 1 to 7 as illumination for ophthalmic surgery. 請求項1~7のいずれかに記載の照明装置をカテーテル用照明または光センサーとして有する血管用カテーテル。 A blood vessel catheter having the illumination device according to any one of claims 1 to 7 as a catheter illumination or an optical sensor.
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