JPH1184135A

JPH1184135A - 照明装置

Info

Publication number: JPH1184135A
Application number: JP24885497A
Authority: JP
Inventors: Mitsuki Hirano; 光樹平野; Tomiya Abe; 富也阿部; Fumikata Nakahigashi; 文賢中東; Yoshikazu Hayakawa; 良和早川; Masanori Matsumoto; 雅則松本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】発光部での高電圧電源や機械的保護が不要で
発熱が無く、装飾用にも用いることができる照明装置を
提供する。【解決手段】光源２から光ファイバ３を介して導光棒
５に入射した光が導光棒５の長手方向に対して垂直な方
向に出射するので、光源２と導光棒５とを離すことがで
き、導光棒５での高電圧電源や機械的保護が不要とな
り、発熱の問題を考慮する必要のない線光源が得られ
る。また、導光棒５に色素が配合された拡散塗料４が塗
布されている場合には、拡散塗料４が色フィルタとして
機能するので装飾用にも用いることができる。さらに、
導光棒本体５ａの表面にサンドブラスト加工が施されて
いてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置に関し、
特に光源と、光源からの光を伝送する光ファイバと、光
ファイバに接続され光を側面から発光する導光棒とを備
えた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】照明装置としての線発光光源には蛍光灯
が用いられ、バックライト用光源には冷陰極管が用いら
れ、装飾用光源としてはネオン管等が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の照明装置は光源から発生する熱の処理や発光部付近で
高電圧電源を必要とし、発光部の機械的保護を必要とす
る等の問題がある。それらの問題を解決するために光フ
ァイバを用いた照明装置が提案されているが、光ファイ
バ先端から出射する光による照明では、その発光面積が
小さいため十分な照度を確保するためには発光部での輝
度を大きくする必要がある。また、光ファイバによる照
明ではその形状から線光源を実現することが困難である
という問題があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、発光部での高電圧電源や機械的保護が不要で発熱が
無く、装飾用にも用いることができる照明装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光源と、光源からの光を伝送する光ファイ
バと、光ファイバに接続され光を側面から発光する導光
棒とを備えた照明装置において、上記導光棒には長手方
向から入射した光が導光棒の長手方向に対して垂直な方
向に発光するように拡散塗料が塗布され、かつその拡散
塗料に色素が配合されているものである。

【０００６】上記構成に加え本発明は、光ファイバが合
成樹脂コアの光ファイバであるのが好ましい。

【０００７】上記構成に加え本発明は、光ファイバが単
芯であるのが好ましい。

【０００８】上記構成に加え本発明は、導光棒に導光棒
の材料より屈折率の低い透明樹脂からなるクラッド層が
被覆され、そのクラッド層の表面には光拡散シートが被
覆されているのが好ましい。

【０００９】また、本発明は、光源と、光源からの光を
伝送する光ファイバと、光ファイバに接続され光を側面
から発光する導光棒とを備えた照明装置において、導光
棒が透明樹脂或いは透明ガラスからなり、光ファイバか
ら導光棒の長手方向に入射した光が長手方向に対して垂
直な方向に発光するように加工されているものである。

【００１０】上記構成に加え本発明は、導光棒の表面に
光を散乱させるための傷が施されているのが好ましい。

【００１１】上記構成に加え本発明は、導光棒の表面に
施されている傷がサンドブラストによるものであるのが
好ましい。

【００１２】上記構成に加え本発明は、サンドブラスト
の投射材の粒径が２００μｍ以上であるのが好ましい。

【００１３】上記構成によって、光源から光ファイバを
介して導光棒に入射した光が導光棒の長手方向に対して
垂直な方向に出射するので、光源と発光部とを離すこと
ができ、発光部での高電圧電源や機械的保護が不要とな
り、発熱の問題を考慮する必要がない。また色素が配合
された拡散塗料が塗布されている場合にはフィルタとし
て機能するので装飾用にも用いることができる。

【００１４】すなわち、光ファイバを用いることにより
光源と発光部としての導光棒とを離すことができるの
で、電気を直接用いることが困難な水中照明や火気厳禁
地域での照明を容易に行うことができる。光ファイバか
ら高輝度で直接利用するには困難な光を、導光棒を利用
することにより高効率に低輝度な線光源に変えることが
できる。装飾用途としてネオン管の代わりに用いる場
合、拡散塗料の色素を変えることにより発光色を変える
ことができる。光源が寿命の場合にはネオン管のように
それ自体を交換する必要があるが、光源だけを交換すれ
ばよい。導光棒としてアクリル樹脂やシリコーン樹脂を
用いることにより熱加工等により形状を容易に変えるこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１６】図１は本発明の照明装置の一実施の形態を
示す概念図である。

【００１７】照明装置１は、主に光源２と、光源２から
の光を一端（図では下端）から他端（図では上端）へ伝
送する光ファイバ３と、光ファイバ３の他端に接続され
た導光棒５とで構成されている。導光棒５は、導光棒本
体５ａと、導光棒本体５ａの長手方向から入射した光が
長手方向に対して垂直な方向（図では下向き）に発光す
るように導光棒本体５ａの側面に部分的に拡散塗料が塗
布された拡散塗料部４とで構成されている。その拡散塗
料には色素が配合されており、導光棒５の端面（図では
左端）には反射鏡６が取付けられている。

【００１８】光源２からの光は光ファイバ３を介して導
光棒本体５ａ内を伝搬し、長手方向に対して垂直な方向
に出射する（矢印Ｌ１）。

【００１９】照明装置１は、このように構成したこと
で、光源２を導光棒（発光部）５から離すことができ、
電気を直接用いることが困難な水中照明や火気厳禁地域
での照明が容易に行うことができる。従来のように光フ
ァイバから高輝度で直接利用するには困難な光を、この
ような導光棒を利用した照明装置１を用いることにより
高効率に低輝度な線光源に変えることができる。また、
装飾用途としてネオン管の代わりに用いる場合、拡散塗
料の色素を変えることにより発光色を変えることができ
る。

【００２０】

【実施例】図２（ａ）は本発明の照明装置に用いられる
導光棒の一実施例を示す平面図であり、図２（ｂ）は図
２（ａ）の概観斜視図である。

【００２１】導光棒７は、導光棒本体５ａと、導光棒本
体５ａの側面に部分的（帯状）に塗布された拡散塗料８
ｂとで構成されている。尚、８ａは拡散塗料が塗布され
ていない部分を示す。

【００２２】導光棒本体５ａの材質としては、透明性に
優れたものであれば特に限定はされず、ガラス、樹脂製
のものが用いられる。ここでガラス製のものは、樹脂性
のものに比べて光透過性が高く、導光棒が長いときに有
効である。それ以外では軽量性、加工性、取り扱い性、
曲げ性等の点で樹脂製のものが有効であり、特に透明性
の点ではアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリス
チレン樹脂等が挙げられる。また、この導光棒は端面か
ら入射した光を側面に出射するために表面加工処理が施
されている。その加工は拡散塗料で適当な形状の模様を
形成することであり、表面加工処理により光が散乱して
導光棒の側面から帯状に出射する。側面からの出射光の
発光強度を長手方向で均一にするためには前述した表面
加工を入射部から遠ざかるに従って密にする必要があ
り、長手方向に変化する模様を組むことにより側面発光
強度比を一定にすることができる。

【００２３】ところで、図２（ａ）、（ｂ）に示した導
光棒を照明用として蛍光灯等の代替に使用する場合には
発光部の模様（拡散塗料８の模様）がそのまま発光する
ために完全な線光源ではない。

【００２４】このため、完全な線光源とするには、発光
部表面に光拡散シートを貼る必要があるが、光拡散シー
トを発光部表面に直接貼った場合には、光拡散シートと
発光部表面との界面で拡散が生じ、必要としない方向へ
の光散乱が発生して損失となる。

【００２５】そこで、発光部表面に導光棒本体の材料よ
り低屈折率のクラッドを被覆し、その外側に光拡散シー
トを被覆することにより、塗布された拡散塗料によって
散乱された光のみが導光棒の外部へ出射させることがで
きる。その光を光拡散シートを通すことにより、発光部
の模様が直接見えずに蛍光灯のような輝度斑のない線光
源が得られる。

【００２６】ここで、導光棒からの光の出射色を変える
方法としては３つの方法が考えられる。１つ目は光源に
色フィルタを装着し、光が導光棒に入射する前に着色す
る方法、２つ目は導光棒に塗布する拡散塗料に着色する
方法、３つ目は導光棒から出射した光を色フィルタを通
して着色する方法である。

【００２７】１つ目の方法では１つの光源から数本の光
ファイバを分岐して使用する場合、全ての光ファイバか
らの出射光が同じ色になり、それぞれ別の色を使用する
ことができない。また、３つ目の方法では導光棒からの
出射部分に色フィルタを必要とするため部品数が多くな
る。２つ目の方法では１つ目、３つ目の問題点を解決す
ることができる。

【００２８】図３（ａ）は本発明の照明装置に用いられ
る導光棒の他の実施例を示す平面図、図３（ｂ）は図３
（ａ）の概観斜視図、図３（ｃ）は図３（ａ）の断面図
である。

【００２９】図３（ａ）において、４ａは拡散塗料が塗
布されていない部分、４ｂは青色の拡散塗料が塗布され
た部分、４ｃは緑色の拡散塗料が塗布された部分を示
す。導光棒本体５ａには導光棒本体５ａの材料より屈折
率の低いクラッド層１３が被覆されている。クラッド層
１３の表面は光拡散シート１４で被覆されている。

【００３０】図１に示す光源２からの光を光ファイバ３
を介して図３に示す導光棒５まで伝送すると、図３に示
すような拡散塗料分布（色と密度）を持った導光棒５に
より光の伝送方向（導光棒５の長手方向）と垂直な方向
（矢印Ｌ１方向）へ出射する。

【００３１】導光棒５内を伝搬する光は、拡散塗料部４
のうち拡散塗料が塗布されていない部分４ａでは通常の
光ファイバと同じ原理により全反射し、青色の拡散塗料
が塗布されている部分４ｂでは（理想的には）反射方向
全面に均一に拡散し対面から光拡散シート１４を通し導
光棒５の外側へ青色光として出射する。同様に、緑色の
拡散塗料が塗布されている部分４ｃでは緑色の光が出射
する。

【００３２】また、導光棒５の長手方向に沿って均一な
発光強度の光を出射するには拡散塗料４ｂｂ，４ｃｃの
密度を変化させる必要があり、本実施例では図３に示す
ような分布とした。

【００３３】ここで、導光棒本体５ａの先端での拡散塗
料４ｂｂ，４ｃｃの塗布面積密度を小さくしているの
は、導光棒本体５ａの先端からの反射光を考慮したため
であり、このような方法をとることにより、導光棒５か
らの発光輝度がより均一になる。

【００３４】次に具体的な数値を挙げて説明するが、こ
れに限定されるものではない。

【００３５】図１に示す光源２としてはハロゲンランプ
（１００Ｗ）を用いた。光ファイバ３としては、コア材
がシリコーンゴム樹脂（屈折率１．５０）、クラッド材
がテトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン
共重合体（屈折率１．３４）、コア径／クラッド径が１
０ｍｍ／１２ｍｍ、長さ２ｍのものを用いた。

【００３６】図３に示す導光棒本体５ａとして材料にポ
リメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ屈折率１．４
９）、長さ３０ｃｍ、外径１０ｍｍのものを用いた。拡
散塗料４としてはＴｉＯ₂と青色色素との混合物とＴｉ
Ｏ₂と緑色色素との混合物とを用いた。導光棒本体５ａ
には導光棒本体５ａの材料より低屈折率のクラッド層１
３が被覆され、そのクラッド材としては、テトラフルオ
ロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（屈折
率１．３４）を用いた。

【００３７】図５は本発明の照明装置の他の実施例を示
す概念図である。

【００３８】図１に示した実施の形態との相違点は、導
光棒本体５ａの表面に拡散塗料が塗布される代わりに、
光ファイバ３から導光棒本体５ａの長手方向に入射した
光が長手方向に対して垂直な方向（矢印Ｌ２）に発光す
るように加工されている点である。

【００３９】この照明装置２０は、光源２と、光源２か
らの光を一端（図では下端）から他端（図では左端）へ
伝送する光ファイバ３と、光ファイバ３の他端に接続さ
れると共に、透明樹脂或いは透明ガラスからなり、光フ
ァイバ３から導光棒本体５ａの長手方向に入射した光が
長手方向に対して垂直な方向（矢印Ｌ２方向）に発光す
るように加工されている導光棒２１とで構成されてい
る。このような照明装置２０においても図１に示した照
明装置１と同様の効果が得られる。

【００４０】表１は導光棒での拡散方法と平均輝度との
関係を示す。

【００４１】尚、拡散方法としてサンドブラストを用
い、粒径を２００μｍとした場合を実施例１とし、粒径
を４００μｍとした場合を実施例２とし、粒径を７５μ
ｍとした場合を比較例１とし、拡散方法として拡散塗料
を用いた場合を比較例２とする。

【００４２】

【表１】

【００４３】同表より、導光棒の表面に拡散塗料を塗布
するより粒径が２００μｍ以上のサンドブラストを用い
る方が平均輝度が高いことが分かる。

【００４４】ここで、照明装置に用いた材料について記
す。光源２としてはメタルハライドランプ（６０Ｗ）を
用い、光ファイバ３のコア材としてはシリコーンゴム樹
脂（屈折率１．５０）、クラッド材としてはテトラフル
オロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（屈
折率１．３４）を用いた。光ファイバ３のコア径／クラ
ッド径を１０ｍｍ／１２ｍｍとし、長さを２ｍとした。
導光棒２１の材料としてはポリメチルメタアクリレート
（ＰＭＭＡ、屈折率１．４９）を用い、形状を長さ３０
ｃｍ、外径１０ｍｍの円柱状とした。

【００４５】導光棒２１としては、前述と同様に透明性
に優れたものであれば特に限定はされず、ガラス、樹脂
製のものが用いられる。ここでガラス製のものは、樹脂
性のものに比べて光透過性が高く、導光棒が長いときに
有効である。それ以外では軽量性、加工性、取り扱い
性、曲げ性等の点で樹脂製のものが有効であり、特に透
明性の点ではアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポ
リスチレン樹脂等が挙げられる。また、この導光棒は端
面から入射した光を側面に出射するために表面加工が施
されている。その加工法としては、前述した拡散塗料を
塗布する他、表面に傷をつける方法があり、後者の方が
拡散効率がよい。導光棒の表面に傷をつける方法として
は量産性の点でサンドブラストがよく、拡散効率の点で
粒径が２００μｍ以上のガラスを用いるのが好ましい。
導光棒の側面からの出射光の発光強度を長手方向で均一
にするためには前述した加工を入射部から遠ざけるに従
って密にする必要があり、長手方向に変化する模様を形
成することにより側面発光強度比を一定にすることがで
きる。

【００４６】また使用する光ファイバ３は光源２との高
効率な光結合の観点から単芯、かつ、コア径の大きいも
のが好ましい。また取り扱い性の面から柔軟なものが望
ましく合成樹脂光ファイバが適していると考えられ、コ
ア径としては２ｍｍ以上３０ｍｍ以下が曲げ性等の点か
ら適している。さらに光源の熱からの信頼性の観点から
合成樹脂製コア光ファイバとして耐熱性が高く柔軟なシ
リコーンコア光ファイバが適している。さらに光源の熱
からの信頼性の観点から合成樹脂製コア光ファイバとし
て耐熱性が高く柔軟なシリコーンコア光ファイバが適し
ている。またシリコーンコア光ファイバのクラッドとし
ては、耐熱性に富んだフッ素系樹脂であるポリテトラフ
ルオロエチレン若しくはテトラフルオロエチレン／ヘキ
サフルオロプロピレン共重合体、エチレン／テトラフル
オロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン／ビニ
リデンフルオロライド共重合体、テトラフルオロエチレ
ン／ヘキサフルオロプロピレン／ビニリデンフルオロラ
イド共重合体が好ましい。

【００４７】尚、上述した実施例では光源としてハロゲ
ンランプを用いたが、これに限定されるものではなく、
メタルハライドランプ太陽光を用いてもよく、光ファイ
バには、光源からの光の取り込み性がよければ樹脂製の
光ファイバに限らずガラスのバンドルファイバでもよ
い。導光棒の形状としては円柱に限らず楕円柱、四角
柱、五角柱等の角柱でもよく、直線状に限らず蛍光灯の
ように円形でもよく、ネオン管のように屈折部が存在し
ていてもよい。導光棒の材料としてはポリカーボネイト
樹脂、シリコーン樹脂、ガラス等でもよく、拡散塗料の
材料としては、酸化チタンの他に酸化マグネシウム、酸
化亜鉛でもよく、拡散塗料に混合する色素は青色、緑色
に限らず赤色、黄色でも他の色でもよい。拡散塗料の塗
布分布は図４（ａ）に示すような斑点状に限らず千鳥模
様状でも市松模様状でもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００４９】導光棒に色素が配合された拡散塗料を塗布
するか或いは導光棒の表面を加工することにより、発光
部での高電圧電源や機械的保護が不要で発熱が無く、装
飾用にも用いることができる照明装置の提供を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明装置の一実施の形態を示す概念図
である。

【図２】（ａ）は本発明の照明装置に用いられる導光棒
の一実施例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の概観
斜視図である。

【図３】（ａ）は本発明の照明装置に用いられる導光棒
の他の実施例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の概観斜視
図、（ｃ）は（ａ）の断面図である。

【図４】本発明の照明装置の他の実施例を示す概念図で
ある。

【図５】本発明の照明装置の他の実施例を示す概念図で
ある。

【符号の説明】

２光源３光ファイバ４拡散塗料部５導光棒５ａ導光棒本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者早川良和茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内 (72)発明者松本雅則茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、光源からの光を伝送する光ファ
イバと、光ファイバに接続され光を側面から発光する導
光棒とを備えた照明装置において、該導光棒には長手方
向から入射した光が導光棒の長手方向に対して垂直な方
向に発光するように拡散塗料が塗布され、かつその拡散
塗料に色素が配合されていることを特徴とする照明装
置。
【請求項２】上記光ファイバが合成樹脂コアの光ファ
イバである請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】上記光ファイバが単芯である請求項２に
記載の照明装置。
【請求項４】上記導光棒に導光棒の材料より屈折率の
低い透明樹脂からなるクラッド層が被覆され、そのクラ
ッド層の表面には光拡散シートが被覆されている請求項
３に記載の照明装置。
【請求項５】光源と、光源からの光を伝送する光ファ
イバと、光ファイバに接続され光を側面から発光する導
光棒とを備えた照明装置において、該導光棒が透明樹脂
或いは透明ガラスからなり、上記光ファイバから導光棒
の長手方向に入射した光が長手方向に対して垂直な方向
に発光するように加工されていることを特徴とする照明
装置。
【請求項６】上記導光棒の表面に光を散乱させるため
の傷が施されている請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】上記導光棒の表面に施されている傷がサ
ンドブラストによるものである請求項６に記載の照明装
置。
【請求項８】上記サンドブラストの投射材の粒径が２
００μｍ以上である請求項７に記載の照明装置。