JP5527862B2

JP5527862B2 - 高導光性照明器具

Info

Publication number: JP5527862B2
Application number: JP2012532726A
Authority: JP
Inventors: 恭司林田; 俊幸小林
Original assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-09-06
Also published as: WO2012032564A1; JPWO2012032564A1

Description

本発明は、照明器具の改良、更に詳しくは、高い透明性を有し光の伝導距離が長く、かつ、耐熱性にも優れ、しかも、低消費電力で自由度の高いレイアウトを形成することもできる高導光性照明器具に関するものである。

周知のとおり、長尺の発光体を備えた照明器具としては、蛍光灯やネオン管が多く用いられているが、最近では、透明性を有するプラスチック製の長尺部材を用いて、その端部から光を入射することによって、この長尺部材を全体的に発光させるものがある。

従来、かかる照明器具に使用される長尺部材（導光部材、光電送体）としては、屈折率の高い非晶質コア材の外周に屈折率の低いクラッド材を被覆してコア・クラッドの二重構造に構成したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このような光電送体にあっては、二重構造を採用しているために、製造の手間がかかってコストが増大してしまうという問題がある。また、これらの２層の部材間の境界部分においては、不可避的に光学的歪みが生じてしまうという問題があった。

また、従来の導光部材に使用されているスチレン系エラストマーやエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン系エラストマーなどのプラスチック材料は、ポリマーの結晶が大きいため（μｍレベル（＝１０^−６ｍ））、特に波長の短い青い光は吸収または散乱されてしまい、透明性が低くて光の伝導距離が小さくなり、また、耐熱性も乏しいことから、十分な性能を得ることができなかった。

特開２００４−３６１８３１号公報（第５−１２頁、図１）

本発明は、従来の照明器具に上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、高い透明性を有し光の伝導距離が長く、かつ、耐熱性にも優れ、しかも、低消費電力で自由度の高いレイアウトを形成することもできる高導光性照明器具を提供することにある。

本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。

即ち、本発明は、透明性および可撓性を有するプラスチック製の長尺の導光部材１の少なくとも一方の端部には光源２が配設されており、この光源２の光を導光部材１の端部から入射することによって、当該導光部材１内に光を伝送して、導光部材１の外側面を発光可能な照明器具であって、
前記導光部材１を、メタロセン触媒を用いて生成したショアーＡ硬度６０〜９０、密度８６０〜８７５ｋｇ／ｍ３、融解ピーク温度１３０〜１７０℃、及びヘイズ値１５％未満のポリプロピレン樹脂を押出成形して軟質状態に冷却硬化して形成すると共に、押出成形後の冷却速度を増減して可撓性及び硬度が調節し、
更に前記ポリプロピレン樹脂については、可撓性を有する非晶成分１ｂによる躯体部分の内部において、結晶成分１ａによる網目状の結合構造を形成して、かつ、この結晶成分１ａの幅サイズを少なくとも可視光線の波長未満にするという技術的手段を採用したことによって、高導光性照明器具を完成させた。

また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、導光部材１の結晶成分１ａの融点を１４０℃以上にするという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、導光部材１の断面を中実の円形にするという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、導光部材１の外周面に凸条11を複数形成するという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、光源２を発光ダイオードにするという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、光源２から発射される光をレーザ光線にするという技術的手段を採用した。

本発明にあっては、透明性および可撓性を有するプラスチック製の長尺の導光部材の少なくとも一方の端部には光源を配設して、この光源の光を導光部材の端部から入射することによって、当該導光部材内に光を伝送して、導光部材の外側面を発光可能な照明器具であって、前記導光部材を、ポリオレフィン系エラストマー材料を押出成形して軟質状態に冷却硬化して形成して、
このポリオレフィン系エラストマー材料を、可撓性を有する非晶成分による躯体部分の内部において、この結晶成分による網目状の結合構造を形成して、かつ、結晶成分の幅サイズを少なくとも可視光線の波長未満にすることによって、高い透明性を有し光の伝導距離が長く、かつ、耐熱性にも優れ、しかも、低消費電力で自由度の高いレイアウトを形成することもできる。

また、本発明の導光部材に使用するプラスチック材料は、基本構造が炭化水素基であって、可塑剤を含まないため、光吸収がほとんどない。更にまた、導光部材には結晶成分が少なく、しかも、結晶構造がナノサイズ（１０〜５０ｎｍ：ｎｍ＝１０^−９ｍ）であるため、ミー散乱が発生しにくい。

このように、導光部材の網状構造における結晶成分の幅サイズが、可視光線の波長（約４００ｎｍ）よりも小さいため、大半の可視光線は散乱されずに透過し、レイリー散乱がほとんど生じず、短波長成分の散乱もほとんどない。

更にまた、導光部材の製造にあたり、適宜、メタロセン触媒を用いることにより、高い透明性を得ることができる。更にまた、可塑剤を使用しないため衛生的であると共に、非架橋のためにリサイクルにも対応することができる。また、青色の短い波長（４５０〜５００ｎｍ）に対しても優れた導光性を呈することができる。

更に、１００％のポリオレフィンにすることにより、良好な耐候性および色相安定性を得ることができることから、照明器具としての実用的利用価値は頗る高いものがあると云える。

本発明の実施形態の照明装置を表わす概略説明図である。本発明の実施形態の導光部材の構造を表わす拡大概略説明図である。本発明の実施形態の照明装置の一使用例を表わす全体斜視図である。本発明の実施形態の導光部材の変形例を表わす説明断面図である。本発明の実施形態の導光部材の変形例を表わす説明断面図である。

本発明を実施するための形態を、具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると、次のとおりである。

本発明の実施形態を図１から図４に基づいて説明する。図１中、符号１で指示するものは導光部材であり、また、符号２で指示するものは光源である。

しかして、本実施形態の照明器具を構成するにあっては、まず、透明性および可撓性を有するプラスチック製の長尺の導光部材１の少なくとも一方の端部（本実施形態では片方）には光源２を配設する。

本実施形態では、この光源２には、発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用し、赤、緑、青、白色などを適宜選択することができる。なお、光源２から発射される光をより直進性の高いレーザ光線にすることもできる。

まず、前記導光部材１は、ポリオレフィン系エラストマー材料を公知の押出成形機を用いて押出成形して、軟質状態に冷却硬化して形成する。本実施形態では、導光部材１の断面を中実の円形にするとともに、この導光部材１の外周面に凸条11を複数形成することができ（本実施形態では等間隔）、外側に向けて光を乱反射させることができ、視認性を向上させることができる。

このポリオレフィン系エラストマー材料は、図２の概略図に示すように、可撓性を有する非晶成分１ｂによる躯体部分の内部において、結晶成分１ａによる網目状の結合構造が形成されており、かつ、結晶成分１ａの幅サイズが少なくとも可視光線の波長（約４００ｎｍ）未満である。

このような物性を示すためには、高い透明度が出るように結晶構造をナノオーダーで制御する必要があるが、本実施形態では、導光部材１のポリオレフィン系エラストマー材料を、メタロセン触媒を用いて生成したポリプロピレンを採用することができる。また、押出成形機のダイから押し出されてきた成形品を冷却する速度を増減することによって、可撓性および硬度を調節する。

本実施形態では、導光部材１の結晶成分１ａの融点を１４０℃以上にすることができ、照明器具として高温下でも使用することができる。

また、本実施形態では、導光部材１のポリオレフィン系エラストマー材料が、下記（ａ）〜（ｄ）
（ａ）ショアーＡ硬度６０〜９０
（ｂ）密度８６０〜８７５ｋｇ／ｍ^３
（ｃ）融解ピーク温度１３０〜１７０℃
（ｄ）ヘイズ値１５％未満
の条件の少なくとも一つを満足するようにすることができ、特に、これら全てを満足することが好ましい。なお、これらのパラメータの定義および測定方法の詳細は以下のとおりである。

（ａ）ショアーＡ硬度について
１９０℃に設定した油圧式熱プレス成形機を用いて５分間余熱した後、２分間加圧し、すぐに２０℃に設定した冷却槽で４分間冷却して３ｍｍ厚みのプレスシートを作成した。これを２３℃±２℃の環境下で７２時間保管した後、Ａ型測定器を用い、押針接触後直ちに目盛りを読み取った（ＡＳＴＭＤ−２２４０に準拠)。

（ｂ）密度について
１９０℃に設定した油圧式熱プレス成形機を用いて５分間余熱した後、２分間加圧し、すぐに２０℃に設定した冷却槽で４分間冷却して３ｍｍ厚みのプレスシートを作成した。このシートから採取したサンプルを用いてＡＳＴＭＤ１５０５に準拠する方法で測定した。

（ｃ）融点（融解ピーク）について
パーキンエルマー社製のＤＳＣ（Differential-scanning-calorimetry：示差走査熱量測定）測定装置を用い、以下の手順で得られたＤＳＣ曲線を解析して融点を決定した。
試料を（ｉ）２００℃で５分間保持した後、（ｉｉ）２０℃／分で−２０℃まで降温し、次いで（ｉｉｉ）２０℃／分で２００℃まで昇温した。（ｉｉｉ）で得られたＤＳＣ曲線において、最大吸熱値を示す温度を融点とした。

（ｄ）ヘイズ値について
１９０℃に設定した油圧式熱プレス成形機を用いて５分間余熱した後、２分間加圧し、すぐに２０℃に設定した冷却槽で４分間冷却して２ｍｍ厚みのプレスシートを作成した。これを２３℃で７２時間静置した後、日本電色工業社製のデジタル濁度計（ＮＤＨ−２０００）を用いてシクロヘキサノール溶液中でＣ光源による拡散透過光量及びＣ光源による全透過光量を測定し、下式によりヘイズ値（内部ヘイズ）を測定した。
ヘイズ値（％）＝１００×（拡散透過光量）／（全透過光量）

そして、前記光源２の光を導光部材１の端部から入射することによって、当該導光部材１内に光を伝送して、導光部材１の外側面を発光させることができる。

以上のように構成した照明器具は、例えば、図３に示すような建設工事現場のバリケードのポール部分に巻き付けることによって、夜間でも確実に注意喚起することができる。また、各種ディスプレイや標識、ガイド部材、装飾品、オブジェなど、多岐に亙る照明手段やバックライトとして活用することができる。

本発明は、概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、導光部材１の断面形状は、中実のものに限らず中空の筒型のものや平板状であっても良いし、外周面に形成した凸条の形状も適宜変更することができる（図４参照）。また、中空筒型であって内部に凸条を有するものや、半円状、カマボコ状のものであっても良い（図５参照）。

また、光源２は導光部材１の両端に配設したり、発光する色彩を変更したり、点滅させたりすることもでき、これら何れのものも本発明の技術的範囲に属する。

１導光部材
１ａ結晶成分
１ｂ非晶成分
11 凸条
２光源

Claims

透明性および可撓性を有するプラスチック製の長尺の導光部材（１）の少なくとも一方の端部には光源（２）が配設されており、この光源（２）の光を導光部材（１）の端部から入射することによって、当該導光部材（１）内に光を伝送して、導光部材（１）の外側面を発光可能な照明器具であって、
前記導光部材（１）は、メタロセン触媒を用いて生成したショアーＡ硬度６０〜９０、密度８６０〜８７５ｋｇ／ｍ３、融解ピーク温度１３０〜１７０℃、及びヘイズ値１５％未満のポリプロピレン樹脂を押出成形して軟質状態に冷却硬化して形成されると共に、押出成形後の冷却速度によって可撓性及び硬度が調節されており、
更に前記ポリプロピレン樹脂は、可撓性を有する非晶成分（１ｂ）による躯体部分の内部において、結晶成分（１ａ）による網目状の結合構造が形成されており、かつ、この結晶成分（１ａ）の幅サイズが少なくとも可視光線の波長未満であることを特徴とする高導光性照明器具。
導光部材（１）の結晶成分（１ａ）の融点が１４０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の高導光性照明器具。
導光部材（１）の断面が中実の円形であることを特徴とする請求項１または２に記載の高導光性照明器具。
導光部材（１）の外周面に凸条（11）が複数形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の高導光性照明器具。
光源（２）が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の高導光性照明器具。
光源（２）から発射される光がレーザ光線であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の高導光性照明器具。