JP6812168B2 - 照明装置 - Google Patents

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照明装置に係り、特に複数の線状発光体を均一に発光できるものに関する。

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１〜９などが挙げられる。

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 特開２０１４−１９１２２１公報：クラベ 特開２０１５−４６３０４公報：クラベ

昨今においては、光源としてＬＥＤが普及しており、特にチップ型ＬＥＤは回路基板と一体化したものが主流となっており、照明装置の小型化に寄与している。このような回路基板と一体化したＬＥＤ光源は、筐体内に配置され、その筐体に光伝送体が嵌入されて接続され照明装置とされる。このように小型化されたことによって、照明装置は様々な用途、態様で使用されるようこととなっている。例えば、光源に接続される線状光伝送体を１本のみでなく複数本として、１つの光源から複数個所の照明を行うことも考えられている。その際には、複数の線状光伝送体の発光にムラが生じることなく、均一に発光することが要求されている。

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、特に複数の光伝送体を均一に発光することが可能な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、本発明による照明装置は、光源と、基部光伝送体と、複数の線状光伝送体と、嵌入口が形成された筐体を有する照明装置であって、上記光源が上記筐体内に配置され、上記基部光伝送体が上記筐体の嵌入口内に配置され、上記複数の線状光伝送体のそれぞれの一端がともに上記筐体の嵌入口に嵌入されていることを特徴とするものである。
また、上記基部光伝送体及び上記線状光伝送体が、チューブ状クラッド材と、該クラッド材に収容され該クラッド材よりも屈折率の高いコア材とからなることが考えられる。
また、上記光源と上記基部光伝送体とが光透過性充填材を介して接続されており、上記基部光伝送体と上記線状光伝送体とが光透過性充填材を介して接続されていることが考えられる。
また、上記光透過性充填材と、上記基部状光伝送体における上記光透過性充填材と接する部分の少なくとも一部が、同系の材料からなり、上記光透過性充填材と、上記線状光伝送体における上記光透過性充填材と接する部分の少なくとも一部が、同系の材料からなることが考えられる。
また、上記光透過性充填材が、上記筐体内に充填されることで、上記光源が筐体内に固定保持されることが考えられる。

本発明によれば、光源からの光が基部光伝送体を介して各線状光伝送体に導入されることとなり、それによって各線状光伝送体を均一に発光させることができる。
特に、光源、基部光伝送体、及び、線状光伝送体の間が光透過性充填材を介して接続されていれば、耐水性を高めることができる。また、温度差が生じたとしても光源表面や光伝送体端面が結露することがなく、結露による光量低下を防止することができる。また、光伝送体端面の微細な凹凸が光透過性充填材によって埋められ、光伝送体端面での光の乱反射がなくなり、発光の光量を増加させることができる。

本実施の形態による照明装置を示す斜視図である。 本実施の形態による照明装置を示す他の面の斜視図である。 本実施の形態による照明装置の要部を示す断面図である。 本実施の形態による照明装置の使用形態を示す斜視図である。 本実施の形態による照明装置の使用形態を示す断面図である。 他の実施の形態による照明装置の要部を示す断面図である。

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。なお、本実施の形態では、便宜上、「上」「下」「左」「右」等の説明をすることがあるが、これらの方向については任意に設定できる。図１は照明装置の斜視図、図２は照明装置の図１とは異なる面の斜視図、図３は光源と線状光伝送体の接続状態を示す照明装置の要部の断面図で図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ´断面図、図４は照明装置を他部材に取り付けた状態を示す斜視図、図５は照明装置を他部材に取り付けた状態を示す断面図で図４におけるＶ−Ｖ´断面図である。

図１〜３に示すように、内部に光源１１が配置される筐体１があり、筐体１の正面には、線状光伝送体を嵌入・保持して接続するための嵌入口３が内径４．８ｍｍの円形状で形成されており、嵌入口３の内面には、線状光伝送体を保持するためのリブ状の突起が形成されている。また、筐体１の両側面には、他部材に係止するための係止部５が形成されている。

図３に示すように、このような筐体１の内部には光源１１が配置される。光源１１としては、ＬＥＤが好ましく使用され、本実施の形態においては、回路基板と一体化した白色のチップ型ＬＥＤを使用した。勿論、他の光源を使用しても構わない。筐体１は、正面部及び上下左右側面部を構成するパーツと、背面部を構成するパーツが別パーツとなっており、内部に光源１１を配置した後に、背面部を構成するパーツが嵌め込まれる構造となっている。なお、光源１１に接続されるリード線２３は、筐体１の底面に形成されたリード線引出穴（図示しない）から引き出されることになる。

筐体１の嵌入口３内に配置される基部光伝送体１３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。この基部光伝送体１３は、嵌入口３の形状に適合するよう直径５ｍｍ、長さ２．５ｍｍの円筒形状のものであり、円筒形上のコア材の周上にクラッド材が形成された構成のものとした。勿論、基部光伝送体１３としては、上記のようなコア−クラッドの構造のものでなく、他の形態のものを使用しても構わない。

本実施の形態では線状光伝送体を２本使用している。筐体１の嵌入口３内に嵌入される線状光伝送体１５，１７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。このコア材又はクラッド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。この線状光伝送体１５，１７の直径は、ともに２．０ｍｍとした。勿論、他の形態の線状光伝送体を使用しても構わない。

本実施の形態による照明装置の組立は、以下のように行った。まず、筐体１の内部に光源１１を配置する。次いで、筐体１の嵌入口２の奥部に基部光伝送体１３を配置する。嵌入口２における開口部側に、線状光伝送体１５，１７と嵌入口２との隙間を埋めるべく、外径４．８ｍｍ、肉厚０．４ｍｍの熱可塑性エラストマーからなるスペーサチューブ３１を配置する。そして、嵌入口２に２本の線状光伝送体１５，１７を嵌入するとともに、嵌入口２の一部と線状光伝送体１５，１７の一部を共に覆うように熱収縮チューブ３３を被せ、この熱収縮チューブ３３を加熱して収縮させて、筐体１と線状光伝送体１５，１７を固定した。

このようにして、筐体１と、光源１１と、基部光伝送体１３と、線状光伝送体１５，１７とからなる照明装置が得られる。この照明装置は、図４，５に示すようにして、他部材２１に取り付けられる。本実施の形態における他部材２１は、厚さ２ｍｍ平面板に方形の孔を形成した形状のものであり、筐体１をこの孔に差し込むとともに、係止部５を構成する突起間に他部材２１を嵌め込むことで、筐体１と他部材２１が係合されることになる。

また、本実施の形態においては、嵌入口３の下部が他部材２１に接するようになっている。これにより、筐体１と他部材２１の支持が係止部５のみでなく、嵌入口３でもなされ、筐体１と他部材２１の固定がより安定するとともに、線状光伝送体１５，１７の位置決めも容易となる。

上記のようにして得られた筐体１と、光源１１と、基部光伝送体１３と、線状光伝送体１５，１７とからなる照明装置について、線状光伝送体１５，１７の長さを５４０ｍｍとし、照度及び色温度を測定した。照度及び色温度は、線状光伝送体における光源側の端面を基点として、基点より２７２.５ｍｍにおける位置の側面の照度及び色温度を色差照度計によって測定した。また、基部光伝送体１３を使用しないもの比較の形態とし、合わせてこれらの試験を行った。これら試験結果を表１に示す。なお、表１において、線状光伝送体１５をＡ、線状光伝送体１７をＢと示してある。

表１に示すように、本実施の形態は、照度及び色温度の両方において、２本の線状光伝送体１５，１７でほぼ差異がなく、均一な発光がなされていた。これに対し比較の形態は、線状光伝送体１５（表１中のＡ）の照度について、線状光伝送体１７（表１中のＢ）よりも明らかに大きい値となっており、均一な発光とはいえなかった。また、色温度についても、本実施の形態は、２本の線状光伝送体１５，１７で差異がなく、均一な発光がなされていた。これに対し比較の形態は、線状光伝送体１５（表１中のＡ）と線状光伝送体１７（表１中のＢ）とで明らかに色温度が異なっており、目視でも白色の線状光伝送体１５（表１中のＡ）と黄色がかった線状光伝送体１７（表１中のＢ）というように異なる色の発光であることが確認された。

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、筐体１の外観形状は、上記実施の形態の形状に限られず、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。筐体１の材質についても、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、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、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種々の材料が使用でき、注型加工、射出加工、切削加工、塑性加工等、種々の加工方法によって成形すればよい。

嵌入口３についても、円形状に限定されない。例えば、三角形、四角形等の多角形、半円形、楕円形のような各種異形形状なども考えられる。嵌入口３の形状は、基部光伝送体１３や線状光伝送体１５，１７の形状に適合することが好ましい。また、嵌入口３の内面は、平滑なものであっても構わないが、上記実施の形態のように、突起を形成することが好ましく、奥行き方向に連続したリブ状の突起の他、スパイラル状の突起、周状に連続した突起、角錐形状の複数の突起、いわゆるカエシ形状の突起等、種々の形状の突起が考えられる。また、奥に行くに従って狭くなるようなテーパーとしても良い。

また、基部光伝送体１３や線状光伝送体１５，１７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。基部光伝送体１３や線状光伝送体１５，１７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、線状光伝送体１５，１７が傷付きにくくなる。また、線状光伝送体１５，１７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。上記のように、基部光伝送体１３の外形は、嵌入口３の形状に適合するものであることが好ましい。また、線状光伝送体１５，１７の外形に制限はないが、嵌入口３に嵌入しやすいものであることが好ましい。また、線状光伝送体１５，１７について微粒子を分散させず、端面のみから発光するようにした線状光伝送体を使用することも考えられる。勿論、線状光伝送体は、上記実施の形態のような２本のもののみでなく、３本以上の複数本となっても構わない。

また、光源１１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。上記実施の形態では回路基板と一体化した光源１１を使用したが、筐体１の外部に回路基板を設置し、リード線２３を介して光源１１と接続することも考えられる。また、小型電池も併せて筐体１の内部に配置し、リード線引出孔を廃した形態も考えられる。

光源１１、基部光伝送体１３、及び、線状光伝送体１５，１７は、図６に示すように、光透過性充填材１９を介して接続されることが考えられる。この光透過性充填材１９は、例えば、予め筐体１内に充填しておく、基部光伝送体１３の両端部に塗布した状態で基部光伝送体１３を嵌入口３に嵌入し配置した後に線状光伝送体１５，１７を嵌入する、基部光伝送体１３の片端部に塗布した状態で基部光伝送体１３を嵌入口３に嵌入し配置した後に線状光伝送体１５，１７を嵌入して線状光伝送体１５，１７と嵌入口３の隙間から光透過性充填材１９を充填する、といった方法で形成することができる。特に、筐体１内全体に光透過性充填材１９が充填され、光源１１が筐体１内に固定保持されていれば、光源１１が完全に防水されることになり、更に耐久性が向上することとなるため好ましい。

光透過性充填材１９としては、種々の透明樹脂が使用できる。但し、ただ単に光源１１と基部光伝送体１３の間や基部光伝送体１３と線状光伝送体１５，１７の間に塊状の光透過性充填材１９を挟み込むだけでは充分な効果を得ることは困難である。特に、基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７と光透過性充填材１４の界面が重要であり、基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７と光透過性充填材１４が隙間なく密着していることが好ましい。特に、基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７に光透過性充填材１９が充分に濡れた状態、または、基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７が光透過性充填材１９に充分に濡れた状態で接続されて構成されることが好ましい。光源１１と基部光伝送体１３の接続、及び、基部光伝送体１３と線状光伝送体１５，１７の接続という点で、接着性を有するものを使用することが好ましい。このようなものとして、例えば、透明ウレタン系接着剤、透明アクリル系接着剤、透明エポキシ系接着剤等が好ましく使用できる。また、溶融した各種透明樹脂を筐体１内に流し込むことも考えられる。特に、光透過性充填材１９と、基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７における光透過性充填材１９と接する部分の少なくとも一部が、同系の材料からなることが好ましい。基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７が、チューブ状クラッド材と、該クラッド材に収容され該クラッド材よりも屈折率の高いコア材とからなる場合は、コア材と、光透過性充填材１９が、同系の材料からなることが好ましい。これにより、基部光伝送体１３や線状光伝送体１５，１７と光透過性充填材１９が良好に接着することとなり、更に耐久性を向上させることができる。また、基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７の屈折率が、光透過性充填材１９の屈折率と同じか又は光透過性充填材１９の屈折率よりも高いことが好ましい。ここで、基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７の屈折率とは、基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７の実際に光が伝送する部分における屈折率のことであり、基部光伝送体１３や線状光伝送体１５，１７が、チューブ状クラッド材と、該クラッド材に収容されるコア材とからなる場合、コア材の屈折率のことを示す。これにより、光透過性充填材１９から基部光伝送体１３及び線状光伝送体１５，１７に入射する際、光の角度が、線状光伝送体１５，１７の長さ方向と平行に近くなるように屈折することになるので、光源１１の近傍のみが強く発光することなく、光源１１から遠い箇所でも充分な光量が得られ、均一な発光がなされることになる。なお、使用状況等によっては、上記実施の形態のように、光透過性充填材１９について、全く使用しないことも考えられるし、一部のみ、例えば、基部光伝送体１３と線状光伝送体１５，１７の接続のみに光透過性充填材１９を使用するなども考えられる。

また、筐体１、スペーサチューブ３１、熱収縮チューブ３３については、基部光伝送体１３や線状光伝送体１５，１７に接する部分について、白色にしたり、メッキ処理を施したり、鏡面加工を施したりするように、光の吸収を抑えることが考えられる。これにより、線状光伝送体の照度を向上させることができる。

以上説明したとおり、本発明による照明装置は、特に複数の線状発光体を均一に発光できるものである。この照明装置は、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・夜間用漁具・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 筐体
３ 嵌入口
１１ 光源
１３ 基部光伝送体
１５，１７ 線状光伝送体
１９ 光透過性充填材

Claims (7)

1. 光源と、基部光伝送体と、複数の線状光伝送体と、嵌入口が形成された筐体を有する照明装置であって、
   上記光源が上記筐体内に配置され、上記基部光伝送体が上記筐体の嵌入口内に配置され、上記複数の線状光伝送体のそれぞれの一端がともに上記筐体の嵌入口に嵌入されており、
   上記嵌入口の一部と上記複数の線状光伝送体の一部を共に覆うように熱収縮チューブが被せられていることを特徴とする照明装置。
2. 上記複数の線状光伝送体と上記嵌入口との間にスペーサチューブが配置されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 上記筐体、上記熱収縮チューブ又は上記スペーサチューブにおける上記基部光伝送体又は上記線状光伝送体に接する部分が白色であることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
4. 上記基部光伝送体及び上記線状光伝送体が、チューブ状クラッド材と、該クラッド材に収容され該クラッド材よりも屈折率の高いコア材とからなることを特徴とする請求項１〜請求項３何れか記載の照明装置。
5. 上記光源と上記基部光伝送体とが光透過性充填材を介して接続されており、上記基部光伝送体と上記線状光伝送体とが光透過性充填材を介して接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項４何れか記載の照明装置。
6. 上記光透過性充填材と、上記基部光伝送体における上記光透過性充填材と接する部分の少なくとも一部が、同系の材料からなり、上記光透過性充填材と、上記線状光伝送体における上記光透過性充填材と接する部分の少なくとも一部が、同系の材料からなることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
7. 上記光透過性充填材が、上記筐体内に充填されることで、上記光源が筐体内に固定保持されることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の照明装置。
   

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