JP6018843B2

JP6018843B2 - 光伝送体の保持構造及び照明装置

Info

Publication number: JP6018843B2
Application number: JP2012189625A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　英治; 英治伊藤
Original assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Current assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP2013083350A

Description

本発明は、例えば、携帯電話、カーオーディオ、パチンコ台、スロット台、車両室内、犬の首輪、キッチンの足元、交通標識、洗面台、シャワー、浴槽の湯温表示機、ＯＡ機器のバックライト等の照明用として好適な光伝送体の保持構造及び照明装置に係り、特に、簡単な作業で光伝送体の固定保持が可能であるとともに、光の損失を最小限とした状態で、確実に光伝送体が固定保持されるものに関する。

従来より、コア及びクラッドからなり、長さ方向の少なくとも一端から入射された光を端面または周方向（側面）から出射させる光伝送体と、この光伝送体を固定保持するための保持部材と、光源とを組合せた照明装置が種々提案されている。関連する技術として、例えば、特許文献１〜６などが挙げられる。

また、光伝送体と保持部材による光伝送体の保持構造として、例えば、特許文献７が挙げられる。この特許文献７による保持部材は、異なる中心軸の２つのリング部が連結部で連結されており、この２つのリング部に光伝送体を挿通することにより、連結部の弾性力によって光伝送体がせん断力を受け、保持される構造となっている。

特許第３９７４１１２号公報：クラベ特許第４２０３９８５号公報：クラベ特許第４０４０４７７号公報：クラベ特許第４２９９７７６号公報：クラベ特開２００２−３６７４０３公報：ブリヂストン特開平７−１９８９５１号公報：ブリヂストン特開２００９−２７５８０２公報：ニフコ

しかしながら、上記のように、特許文献７による光伝送体の保持構造は、光伝送体に常時せん断力が加わっていることになるため、光伝送体が徐々に変形していってしまう恐れがあった。また、特に柔軟な光伝送体を使用した場合、２つのリング部の中心軸が一致するに至らないことになり、光伝送体が屈曲した状態で保持されることとなる。光伝送体は、コア部とクラッド部の境界部で全反射を繰り返すことによって光を伝送するものであるため、屈曲部では全反射をせずに漏れてしまう光が増加することになる。したがって、保持部材内で屈曲されるということは、光の損失の点で非常に不利なものとなる。

また、一般的な保持部材として、内面に突起を形成し、この突起を光伝送体に食い込ませることによって光伝送体を保持する構造のものも知られている。しかし、このような保持部材は、突起の食い込みによって光伝送体に傷を付けてしまい、その傷によって光が漏れてしまうこととなる。一方で、このような突起の食い込みによる光伝送体の傷を避けるため、先端を平坦にして集中荷重が加わらないようにした突起で光伝送体を押圧し固定保持するものも知られている。しかしながら、これらのようなものは、冷熱サイクルにより光伝送体が膨張・収縮変形した際、突起の押圧はこの変形に追従しないため、充分な押圧を加えることができなくなり、光伝送体が抜けてしまうことがあった。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、特に、簡単な作業で光伝送体の固定保持が可能であるとともに、光の損失を最小限とした状態で、確実に光伝送体が固定保持される光伝送体の保持構造及び照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく、本発明による光伝送体の保持構造は、線状の光伝送体と、該光伝送体が嵌入される保持部材とからなる光伝送体保持構造であって、上記保持部材が、内面に弾性体からなる突片を有し、上記光伝送体を上記保持部材に嵌入することにより、上記突片が嵌入方向に傾倒するものであって、上記突片が、内周に放射状の切込みが形成された環状板からなり、該環状板の外周にも放射状の切込みが形成されていることを特徴とするものである。
又、上記環状板における内周の切込みと、上記環状板における外周の切込みとが、同一直線状に存在しないように入れ違いに形成されていることが考えられる。
本発明による照明装置は、上記の光伝送体の保持構造を有する照明装置であって、上記光伝送体における上記保持部材に嵌入される側の端部に配置された光源を備えたものである。

本発明によれば、突片が光伝送体の嵌入方向に傾倒することによって、突片がカエシとして機能するため、光伝送体が抜けることなく、確実に固定保持されることになる。この際、突片の光伝送体への食い込みは最小限に抑えられ、また、光伝送体が屈曲を受けることもないため、光の損失は最小限のものとなる。また、光伝送体の固定保持の作業は、光伝送体を保持部材へ嵌入するのみであり、非常に簡単な作業で固定保持をすることができる。また、突片の弾性により、継続的に光伝送体に押圧が加わって固定保持されることから、例えば、冷熱サイクルを受けた場合にも、光伝送体の熱膨張・収縮に対して突片が追従して押圧するため、光伝送体が抜けてしまうことなく、確実に固定保持されることとなる。

本発明による保持部材を示す斜視図である。第一の実施の形態による保持部材を示す断面図である。第一の実施の形態による照明装置を示す断面図である。第一の実施の形態における突片を示す斜視図である。第二の実施の形態による保持部材を示す断面図である。第二の実施の形態による照明装置を示す断面図である。他の実施の形態における突片を示す斜視図である。他の実施の形態における突片を示す斜視図である。他の実施の形態における突片を示す斜視図である。比較の形態における突片を示す斜視図である。

以下、図面を使用して本発明の第一の実施の形態を説明する。本実施の形態における保持部材１は、図１及び２に示すように、略円筒体の形状であり、一端に光伝送体２を嵌入するための開口部が設けられる。保持部材１の内面には、溝が形成されており、この溝に、図４に示すような、内周に放射状の切込みが形成された環状板が配置され、この環状板が突片１ａとして機能することになる。この突片１ａとしての環状板は、最小内径８．５ｍｍのものを使用した。このような環状板の他の態様としては、例えば、図７，８に示すようなものも考えられる。保持部材１における突片１ａの奥部側には、空間部１ｂが形成されており、突片１ａは、この空間部１ｂに傾倒することになる。この空間部１ｂが突片１ａを適度に収納できるものでないと、突片１ａの傾倒が充分になされず、光伝送体２に突片１ａが必要以上に食い込むことになり、光伝送体２に傷が付いてしまうことになる。

また、保持部材１開口部の奥部には、光源３としてＬＥＤ基板が配置され、この光源３のリード線３ａは、保持部材１における光伝送体を嵌入するための開口部と反対側の端より導出されることとなる。このリード線３ａの導出のために、保持部材１には孔が形成されているが、リード線３ａに加わる引張力が光源に加わらないように、この孔は屈曲したものとなっている。

一方、光伝送体２としては、種々のものが使用できるが、本実施の形態では、フッ素樹脂からなるクラッド材と、該クラッド材よりも屈折率の高い透明エラストマーからなるコア材とからなるものを使用した。このコア材には微粒子が分散されており、この微粒子によって入射した光が散乱し、光伝送体の側面より光が出射することとなる。この光伝送体２の直径は、１０ｍｍとした。

この光伝送体２を、保持部材１の開口部から嵌入した状態を図３に示す。光伝送体２の嵌入により、突片１ａは内径を拡径しながら奥部方向に傾倒し、光伝送体２を固定保持することとなる。また、光伝送体２の端部は、光源３に近接して固定される。

このようにして得られた照明装置について、光伝送体２の引抜強度の測定、光量の測定を行った。引抜強度の測定は、光伝送体２を長さ２００ｍｍに切断し、この光伝送体２の端部にプッシュプルゲージ（バネばかり）を接続し、光伝送体２の長手方向に引張ることによって行った。４９Ｎの荷重で引抜けなかったものを合格、４９Ｎの荷重で引抜けたり光伝送体２の位置にずれが生じたりしたものを不合格とした。光量の測定は、光伝送体２を長さ２００ｍｍに切断し、端面からの出射光量を光量計にて測定した。また、この照明装置について、耐熱性、耐寒性、耐振動性、耐ヒートショック性についても確認した。耐熱性は、照明装置を８０℃の雰囲気中に２４０時間放置し、その後に上記同様に引抜強度と光量の測定を行った。耐寒性は、照明装置を−３０℃の雰囲気中に２４０時間放置し、その後に上記同様に引抜強度と光量の測定を行った。耐振動性は、照明装置に振動周波数５〜４００Ｈｚ、掃引時間１０分、最大振幅０．４ｍｍ、加速度５Ｇで４時間の振動を加えた後、上記同様に引抜強度と光量の測定を行った。耐ヒートショック性は、照明装置に−３０℃で５分、８０℃で５分のヒートショックを１０回繰り返した後、上記同様に引抜強度と光量の測定を行った。また、比較の形態として、突片１ａを形成する環状板として、図１０に示すようなものを使用したものについて、上記実施の形態と同様に各種の測定を行った。なお、比較の形態で使用した環状板は、最小内径が９．２ｍｍのもので、弾性変形しない剛性体のものである。これらの結果はまとめて表１に示す。

表１に示すように、本実施の形態による照明装置は、充分な引抜強度を有しており、冷熱サイクル後にも引抜強度の低下はなかった。また、光量についても充分なものであり、ヒートショック後にも光量の低下はなかった。また、耐熱性、耐寒性及び耐振動性についても充分なものであった。一方、比較の形態による照明装置は、初期の引抜強度こそ十分なものであったが、ヒートショック後には明らかに引抜強度が低下し、１２．７Ｎの荷重で引抜かれてしまった。これはヒートショックにおける光伝送体の膨張、収縮に剛性体である環状体が追従できず、繰り返しの加熱、冷却によって伝送体と環状体の間に歪が発生し、双方の密着力が落ちたためであると考えられる。また、比較の形態ではヒートショック後に光量も低下しているが、これも同様の理由で光伝送体２の端面と光源３の間隔が初期状態よりも開いてしまったことにより光量が低下したと考えられる。

次いで、本発明の第二の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記第一の実施の形態において、突片１ａの形態を変更したものである。図５に示すように、突片１ａは、固定部材１の開口部内壁に一体的に形成されている。突片１ａの個数は４とし、対向する突片１ａ間の距離は８．５ｍｍとした。

このような保持部材１について、開口部から光伝送体２を嵌入した状態を図６に示す。光伝送体２の嵌入により、突片１ａは奥部方向に傾倒し、光伝送体２を固定保持することとなる。また、光伝送体２の端部は、光源３に近接して固定される。

上記第一、第二の実施の形態のように、突片１ａが光伝送体２の嵌入方向に傾倒することによって、突片１ａがカエシとして機能するため、光伝送体２が抜けることなく、確実に固定保持されることになる。この際、突片１ａの光伝送体２への食い込みは最小限に抑えられ、また、光伝送体２が屈曲を受けることもないため、光の損失は最小限のものとなる。また、光伝送体２の固定保持の作業は、光伝送体２を保持部材１へ嵌入するのみであり、非常に簡単な作業で固定保持をすることができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、保持部材１の外観形状は、略円筒体に限られず、様々な形状が考えられ、照明装置としての配置箇所や用途によって、種々設計すればよい。保持部材１の成形にあたっては、全体を一体的に形成しても良いし、複数部分に分割して形成し、それらを組立てるものであっても良い。突片１ａの形状についても、光伝送体２の嵌入により嵌入方向に傾倒するものであれば限定されず、突片１ａの個数についても、状況に応じて適宜設計すればよい。

また、保持部材１や突片１ａの材質についても、適宜設計すればよい。保持部材１としては、例えば、セラミックス、鉄系合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、真鍮、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニリデンなど、注型加工、射出加工、切削加工、塑性加工が可能なものであればなんでも良い。但し、突片１ａは弾性変形するよう構成することが必要である。また、特に、上記第二の実施の形態のように、突片１ａが一体的に形成されている場合は、保持部材１全体として弾性変形する材料を使用することが必要となる。

具体的な突片１ａの態様として、例えば、例えば、図７や図８に示すような部材を保持部材の突片１ａとして使用することも考えられる。このような場合、突片１ａの材料として、上記した各種の金属材料、合成樹脂材料や、ゴム材料、熱可塑性エラストマーなどの弾性変形する材料が使用可能である。また、突片１ａの材料として、ゴム材料や熱可塑性エラストマー材料などの伸縮性に優れたものを使用する場合は、図９に示すような、光伝送体の外径よりも若干小さい径の孔が形成された板材を突片１ａとすることも可能である。この図９のような突片１ａであれば、外部からの水の浸入が突片１ａで遮断されるため、光源３が水濡れにより損傷することを防止できる。

また、光伝送体２の材料についても、使用用途や使用環境等により適宜設計すればよい。光伝送体２としては、クラッド材と、このクラッド材よりも屈折率の高い材料からなるコア材から構成されたものが、光伝送特性に優れ好ましい。この場合、クラッド材の材料として、耐薬品性が高く、充分な強度を有するフッ素樹脂を使用することが好ましい。クラッド材の材料としてフッ素樹脂を使用すれば、突片１ａの材料として硬いものを使用しても、光伝送体２が傷付きにくくなる。また、光伝送体２のクラッド材の外周に、保護被覆を形成することも考えられる。この保護被覆も充分な強度を有する材料であり、透明な材料であることが好ましい。また、この保護被覆について、円筒形状以外の、例えば、断面四角形状や断面三角形状、或いは、他部材に固定するための突起を有する形状等、種々の形状にすることも考えられる。また、光源３についても、ＬＥＤの他、使用用途、使用環境、必要な光量、発光色等に応じて適宜選定すればよい。

以上説明したとおり、本発明による光伝送体の保持構造は、簡単な作業で光伝送体の固定保持が可能であるとともに、光の損失を最小限とした状態で、確実に光伝送体が固定保持されるものである。この光伝送体の保持構造を有する照明装置は、例えば、携帯電話・デジタルカメラ・腕時計・カーオーディオ・カーナビゲーション・パチンコ台・スロット台・自動販売機・車両室内外・犬の首輪・キッチン・交通標識・洗面台・シャワー・浴槽の湯温表示機・ＯＡ機器・家庭用電気製品・光学機器・各種建材・階段・手すり・電車のホーム・屋外看板等のイルミネーションや照明、液晶表示部のバックライト等の照明用として好適に使用することができる。

１保持部材
１ａ突片
２光伝送体
３光源

Claims

線状の光伝送体と、該光伝送体が嵌入される保持部材とからなる光伝送体保持構造であって、
上記保持部材が、内面に弾性体からなる突片を有し、上記光伝送体を上記保持部材に嵌入することにより、上記突片が嵌入方向に傾倒するものであって、
上記突片が、内周に放射状の切込みが形成された環状板からなり、該環状板の外周にも放射状の切込みが形成されており、上記環状板における内周の切込みと、上記環状板における外周の切込みとが、同一直線状に存在しないように入れ違いに形成されていることを特徴とする光伝送体の保持構造。
請求項１記載の光伝送体の保持構造を有する照明装置であって、上記光伝送体における上記保持部材に嵌入される側の端部に配置された光源を備えた照明装置。