線状発光体ユニット及びこれに使用する連結ブロック

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【発明の名称】	線状発光体ユニット及びこれに使用する連結ブロック
【発明者】	【氏名】福山博【氏名】寺浜龍雄【氏名】石原田稔【氏名】杉山秀夫
【要約】	【課題】多数箇所での発光を行う場合にも半田こてなどを使用せずに極く簡単に設置・接続できるとともに、小電力でも十分な側面発光が得られ、しかもコンパクトで設置場所に制約が少なく、文字等を表示するのに好適な各種形状での発光を行うことができる。【解決手段】線状発光用の光伝送チューブ１の端部に光源２を備えるとともに、この光源２への電力供給用のコネクタ３を備え、コネクタ３を電源側のソケット４に着脱自在に嵌合することによって各光伝送チューブ１を発光させるように構成した。

【特許請求の範囲】
【請求項１】線状発光用の光伝送チューブの端部に光源を備えるとともに、この光源への電力供給用のコネクタを備え、前記コネクタを電源側のソケットに着脱自在に嵌合することによって前記各光伝送チューブを発光させるように構成したことを特徴とする線状発光体ユニット。
【請求項２】コネクタを光伝送チューブの両端部に設け、複数の光伝送チューブを互いに直列接続させたことを特徴とする請求項１に記載の線状発光体ユニット。
【請求項３】少なくとも３個以上の面数を有する立体であって、複数の線状発光体のコネクタをまとめて取り付けてこれらの線状発光体への給電を行う複数のソケットを前記各面に設けたことを特徴とする連結ブロック。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐水性、耐環境性に優れ、低消費電力での駆動が可能な線状発光体に係り、特に側面発光による電飾イルミネーション、電光文字、道路標識、教材、玩具などの各種幅広い分野への適用が可能な線状発光体ユニット及びこれに使用する連結ブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、線状の発光が得られる発光体としては、ネオン管や蛍光管等が知られている。
【０００３】また、可撓性チューブに透明コア液或いは柔軟な透明ポリマーを充填した光伝送チューブやプラスチック光ファイバーを撚り合わせたものも提案されている。即ちこれは、光源から出射される光を線状の光伝送チューブ等に入射させ、この光伝送チューブ等の側面から光を出射・発光させるものであり、水中や屋外、或いは爆発の虞れのある環境でも使用でき、しかも破損の危険性もなく、さらにガラス細工等の複雑で面倒な加工が不要であり、施工性も良好である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような光伝送チューブ等は、ある程度の長さに亘って発光させる場合には側面での発光効率が低く、輝度を上げるには高電力光源が必要である。そこで、かりに短尺の光伝送チューブとこれに合わせた専用の光源を個別に使用すれば、小電力でも十分な側面発光が得られるものでありその点では問題ないが、例えばある程度の長さや多数の箇所を発光させる場合には、多数本の光伝送チューブを必要とするから、そのため各光伝送チューブ毎に光源と電源側との間に行う電気的接続が煩雑であり、また、故障等により光源を交換する際にも半田こて作業等を伴うから、電気的な接続が厄介である。
【０００５】この発明は、上記した事情に鑑み、多数箇所での発光を行う場合にも半田こてなどを使用せずに極く簡単に設置・接続できるとともに、小電力でも十分な側面発光が得られ、しかもコンパクトで設置場所に制約が少なく、文字等を表示するのに好適な各種形状での発光を行うことができる線状発光体ユニット及びこれに使用する連結ブロックを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、この請求項１に記載の発明は、線状発光用の光伝送チューブの端部に光源を備えるとともに、この光源への電力供給用のコネクタを備え、前記コネクタを電源側のソケットに着脱自在にに嵌合することによって前記各光伝送チューブを発光させるように構成したものである。
【０００７】また、この請求項２に記載の発明は、請求項１において、コネクタを光伝送チューブの両端部に設け、複数の光伝送チューブを互いに直列接続させたものである。
【０００８】また、この請求項３に記載の発明は、請求項１において、少なくとも３個以上の面数を有する立体であって、複数の線状発光体のコネクタをまとめて取り付けてこれらの線状発光体への給電を行う複数のソケットを前記各面に設けたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参照しながら説明する。図１はこの発明の第１実施例に係る線状発光体ユニットを示すものであり、この線状発光体ユニットは、発光手段である（光反射層を形成した）光伝送チューブ１と、光源２と、コネクタ３とを備えている。なお、図中符号４はソケットを示す。
【００１０】光伝送チューブ１は、図２に示すように、透明な管状クラッド１１と、このクラッド１１より高屈折率の透明コア１２と、クラッド１１の他側部側の内面とコア１１との間に設けた光反射層１３とから構成されている。また、さらに、この光反射層１３を覆ってクラッド１１の他側部外表面には反射性保護層１４を形成しており、さらに反射効率を高めている。なお、この光伝送チューブ１のコア径は特に制限されないが、例えば光源２として１個のＬＥＤを使用する場合には２～３０ｍｍ程度であるが特に４～１５ｍｍ、また長さは０．１～５ｍ程度特に０．２～２ｍが好ましい。なおまた光反射層としては、コア表面から若干内部に侵入した状態で光反射層をクラッドの長さ方向に帯状に形成してもよい。
【００１１】ここで、上記管状クラッド１１を形成する材料（クラッド材）としては、プラスチックやエラストマーなどのように可撓性を有し、チューブ状に成形可能で、屈折率の低い材料を用いることが好ましい。その具体例としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリエチレン－ポリビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン－ブタジエン共重合体、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、アクリロニトリル－ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。
【００１２】この中でも屈折率が低いシリコーン系ポリマーやフッ素系ポリマーが特に好ましく、具体的にはポリジメチルシロキサンポリマー、ポリメチルフェニルシロキサンポリマー、フルオロシリコーンポリマー等のシリコーン系ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン－六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン－パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、フッ化ビニリデン－三フッ化塩化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン－六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン－六フッ化プロピレン－四フッ化エチレン三元共重合体、四フッ化エチレンプロピレンゴム、フッ素系熱可塑性エラストマーなどが挙げられ、とりわけフッ素系ポリマーが好ましい。これらの材料は単独で又は２種以上をブレンドして用いることができる。
【００１３】一方、透明コア１２を形成する材料（コア材）としては、固体状のものが好ましく、（メタ）アクリル系ポリマー、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコーンゴム、エチリデンノルボルネンポリマー、ＳＢＳ、ＳＩＳ、ＳＥＢＳ（スチレン－エチレン－ブタジエン－スチレンブロックポリマー）などが挙げられ、中でも（メタ）アクリル系ポリマーが好ましい。
【００１４】（メタ）アクリル系ポリマーとしては、アクリル酸及びメタクリル酸並びにこれらの一価アルコールとのエステルから選ばれる１種のモノマーを重合してなるホモポリマー、或いは２種以上のモノマーを共重合してなるコポリマーが挙げられる。この場合、一価アルコールとしては、炭素数１～２２のものを挙げることができる。中でも、アクリル酸及びメタクリル酸並びにこれらと低級アルコール（炭素数１～５、好ましくは１～３、最も好ましくは１）とのエステルから選ばれるモノマーと、下記一般式（１）で示されるモノマーとの共重合体を用いることが、柔軟性乃至は可撓性に優れ、光透過性にも優れたものであることから好ましい。
【００１５】
【化１】

【００１６】式中、Ｒ¹は水素原子又はメチル基、Ｒ²は炭素数８～２０、好ましくは１０～１６、より好ましくは１２～１４のアルキル基であり、これら高級アルキル基は、単独アルキル基であっても混合アルキル基であってもよいが、最も好ましくは炭素数１２と１３との混合アルキル基である。この場合、炭素数１２のアルキル基のものと炭素数１３のアルキル基のものとの割合は、重量比として通常２０：８０～８０：２０、特に４０：６０～６０：４０であることが好ましい。上記アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの低級アルコールエステルから選ばれるモノマーと、上記式（１）のモノマーとの共重合割合は適宜選定されるが、重量比として５：９５～７９：２１、特に３０：７０～６５：３５であることが好ましい。
【００１７】なお、上記コア１２の直径は特に制限されないが、通常２～３０mm、特に５～１５mmである。
【００１８】上記光反射層１３は、光を散乱する散乱性粒子より形成することが好ましい。この場合、散乱性粒子としては、例えばシリコーン樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子等の有機ポリマー粒子、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂等の金属酸化物粒子、ＢａＳＯ₄等の硫酸塩粒子、ＣａＣＯ₃等の炭酸塩粒子などが挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上併用して使用することができる。
【００１９】上記粒子の平均粒径は、０．１～３０μｍ、特に１～１５μｍが好ましく、３０μｍより大きいと後述する光伝送チューブの製造方法に従った場合、コア液をクラッドチューブに注入する途中で沈殿し易く、不利を伴う場合がある。
【００２０】上記光反射層１３の厚さは特に制限されないが、１０～２００μｍ、特に５０～１００μｍとすることが好適である。薄すぎると反射される光が少なくなるため輝度が低くなり、厚すぎると反射される光が多くなり輝度が高くなるが、これは光源から近距離の場合で、更に光源から離れた所では逆に輝度が低くなる不利を伴う場合がある。
【００２１】反射性保護層１４は、上記光反射層１３から光が漏れた場合において、この光を外部に透過させないものであればよく、またこの場合、この漏れた光を吸収せず、反射させるものが好ましく、具体的には、銀、アルミニウム等の金属箔や金属シート、反射テープ、蒸着テープ或いは光を散乱する上記したような散乱性粒子を分散した塗膜などを用いることができる。
【００２２】この場合、この反射性保護層１４は、図３に示したように、光反射層１３を覆うだけでもよく、或いは図４に示すように、光反射層１３より大きく一側部側に延出して光放射部１５を残すようにクラッド１１の外面に形成してもよい。
【００２３】上記光伝送チューブ１は、上記モノマーを含むコア形成用溶液中に上記散乱性粒子を分散させ、これをクラッド１１を形成すべきクラッドチューブに入れ、両端を封止した状態でクラッドチューブをほぼ３０分～４８時間水平に置いて、上記コア１２形成用溶液に分散した粒子を沈降させる。また場合により、遠心分離等を行ってもよい。その後、粒子が沈降した状態のまま上記モノマーを重合、硬化することにより、この粒子からなる光反射層１３がクラッド１１とコア１２との間、場合によっては更にコア表面からコア内部に若干侵入した状態に形成された光伝送チューブ１が得られるものである。
【００２４】この場合、モノマーの重合法は特に制限されないが、一般的にはｔ－ブチルヒドロパーオキサイド、ジ－ｔ－ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジミリスチルパーオキシジカーボネート、ｔ－ブチルパーオキシアセテート、ｔ－ブチルパーオキシ（２－エチルヘキサノエート）、クミルパーオキシオクトエートなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンニトリルなどのアゾ化合物等の重合開始剤を添加し、５０～１２０℃で１～２０時間重合させる方法を採用することができる。この際、上記クラッドチューブの一端又は両端から上記コア形成用溶液を加圧しながら重合することが、コアに気泡等を生じさせないことから推奨される。
【００２５】光源２は、光伝送チューブ１の長さ方向の少なくとも一端部に配設されており（この実施例では左端部のみ）、ＬＥＤ（発光ダイオード）が使用されている。この発光ダイオードの発光色は、赤、青、緑、黄、橙、白等であるが、目的に応じて適宜選択使用することができる。また、このＬＥＤの設置個数は、１個でもよいし、複数個設置して光量を増大させてもよい。この場合、一方側端部から入射させてもよいし、両端部から入射させてもよい。両端部から入射させれば、より均一に高輝度に発光させることができる。また、このＬＥＤの発光色についても同様であり、単色でもよいし、複数色で発光させてもよい。このＬＥＤの発光方式は常時点灯でも、点滅でもよい。
【００２６】なお、構造的には、光伝送チューブ１は、一端部が適宜のコネクタ３に接着若しくは加締めによって固定される。また、ＬＥＤを用いた光源２もコネクタ３を介してこの光伝送チューブ１と一体に固定される。
【００２７】また、このような光伝送チューブの構造としては、この他に例えば図５に示すように、チューブ保護の目的で、透明な樹脂パイプ１０Ａ等に挿入したり、図６に示すように、光伝送チューブの保護と線条発光体全体のシールのために、透明な熱収縮チューブ１０Ｂを被せることも可能である。さらに、図７に示すように、光伝送チューブ１の外周面の一部に、例えばステンレスや金、銀などの金属材料を蒸着したり、スパッタリング、メッキした反射テープを取り付けたり、反射塗料を塗布したり、金属箔を設けたり、酸化チタンなどの反射粒子をコーテイングしたり、顔料を含有したビニルテープを使用して光反射層１６を設けてもよい。また、図８又は図９に示すように、光伝送チューブに固定用チャンネル１７又は１８を取り付けるとともに、このチャンネル１７又は１８に反射機能（反射性保護層として機能する）を設けてもよい。このチャンネルには、アルミニュム、ステンレス等の金属材料で形成したり、高反射性微粒子（粉体）を充填・混練したプラスチック又はエラストマーを使用してもよい。
【００２８】コネクタ３は、筒状の本体がマイナス接点３１を、また中心部に突出するプラグがプラス接点３２を構成しており（いずれも良導体である金属であって、一定の強度を有するものを使用）、これらの接点間はショートせぬように適宜の絶縁体３３（例えばゴム）で絶縁（封止）されている。また、この絶縁体３３は、外部から雨水の進入を阻止する防水材としても機能している。なお、このコネクタ３のマイナス接点３１はＬＥＤ２のマイナス端子２１に、またコネクタ３のプラス接点３２はＬＥＤ２のプラス端子２２にそれぞれしっかりと電気的に接続（例えば半田で）されている。
【００２９】ソケット４は、コネクタ３を差し込むことができる略円筒状のものから構成されており、筒状の本体がマイナス接点４１を、またこのマイナス接点４１に絶縁体４３を介して内挿・固着されたリング体がプラス接点４２を構成している。このソケット４のマイナス接点４１はコネクタ３のマイナス接点３１と接触・導通してＬＥＤ２のマイナス端子２１と電気的接続が図られ、またソケット４のプラス接点４２はコネクタ３のプラス接点４２と接触・導通してＬＥＤ２のプラス端子２２と電気的接続が図られる。また、このソケット４の各接点は、それぞれ電源との配線がなされている。なお、このソケット４にコネクタ３を差し込むことによって、電気的な接続を図るばかりでなく、機械的にも確実に固定させるため、ソケット４とコネクタ３とは、接点どうしが嵌合されるようになっている。
【００３０】従って、例えば予め多数のソケット４を光源と電気的に接続しておけば、光伝送チューブ１と一体のコネクタ３をこれらの各ソケット４にそれぞれ差し込むだけで、簡単に多数の線状発光を行わせることができる。また、例えば図１０に示すように、各ソケット４どうしを物理的に接触させ（１箇所のソケット４のマイナス側のみを電源５のマイナスに接続）てあれば、配線は各ソケット４のプラス側のみわたりを取る（１箇所のソケット４のプラス側のみを電源５のプラスに接続）だけでよい。また、故障時や別の発光色のものに交換するには、コネクタ３と一体の光源２や光伝送チューブ１をまるごと交換して差し込み直せばよい。
【００３１】次に、この発明の他の実施例について説明する。図１１及び図１２に示す第２実施例の線状発光体ユニットは、発光手段である（光反射層を形成した）光伝送チューブ１の両端に、光源２と、コネクタ３Ａ、３Ｂとを有する。なお、光伝送チューブ１と、ソケット４と、電源５とは先の第１実施例と同様のものであるが、光伝送チューブ１の発光部位とならない裏面側には両側の各同極接点どうしを電気的に接続する配線１９が一対設けてある。
【００３２】コネクタ３Ａは先の第１実施例のものと同様のもの（雄型コネクタ）であり、図１１において左端部側に設置されており、コネクタ３Ｂに嵌合するようになっている。
【００３３】コネクタ３Ｂは、図１３に示すように、コネクタ３Ａのマイナス接点３１Ａに嵌合するマイナス接点３１Ｂと、コネクタ３Ａのプラス接点３２Ａに嵌挿するプラス接点３２Ｂとを設けている（雌型コネクタ）。
【００３４】従って、この実施例では、線状発光体ユニットの各コネクタ（即ち、雄型３Ａと雌型３Ｂ）の嵌合によって、線状に連続的に接続させれば、図１４に示すように互いに電源５と並列に接続され、長尺のライン発光を実現できる。
【００３５】次に、この発明に係る連結ブロックについて図１５を参照しながら説明する。この実施例の連結ブロック６は、正六面体（立方体）の形状を有するものであり、５面（残りの１面には電源との接続用のケーブル６０を接続してある）には先の第１実施例のソケット４（図１参照）と同様の構成のものが一部埋設されている。また、この連結ブロック６に使用する線状発光体としては、第１実施例のもの（図１に示す片側にコネクタを有するタイプ）が使用されている。
【００３６】この連結ブロック６は、絶縁体で形成されており、各面に設けたソケット４の各接点はそれぞれケーブル６０と結線されている。また、この連結ブロックとしては、この６面体の他に、例えば正４面体、正８面体、正１２面体、正２０面体等の正多面体やその他の多面体等を形成してもよい。また、この実施例では、電源を別に設けてケーブルで接続してあるが、バッテリ等を内蔵したり、一部の面に太陽電池を貼着させてもよい。
【００３７】従って、この実施例によれば、図１６に示すように、一つの連結ブロック６に最大５本もの線状発光体ユニットを接続して発光させることができる。また、例えば図１７に示すように、両側にコネクタ３Ａ（雄型）を有する線状発光体ユニットを使用すれば、図１８に示すように、線状発光体ユニットを立体的に多数接続させることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によれば、線状発光用の光伝送チューブの端部に光源を備えるとともに、この光源への電力供給用のコネクタを備え、コネクタを電源側のソケットに着脱自在に嵌合することによって各光伝送チューブを発光させるように構成したから、多数箇所での発光を行う場合にも半田こてなどを使用せずに極く簡単に線状発光体ユニットを設置・接続できるとともに、小電力でも十分な側面発光が得られ、しかもコンパクトで設置場所に制約が少なく手済む。
【００３９】また、この発明によれば、少なくとも３個以上の面数を有する立体であって、複数の線状発光体のコネクタをまとめて取り付けてこれらの線状発光体への給電を行う複数のソケットを前記各面に設けた連結ブロックを使用すれば、各面のソケットに線状発光体ユニットを差し込んで設置・接続できるから、文字等を表示するのに好適な各種形状での発光を自在に行うことができる。

【出願人】	【識別番号】０００００５２７８【氏名又は名称】株式会社ブリヂストン
【出願日】	平成９年（１９９７）８月２２日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】増田竹夫
【公開番号】	特開平１１－６６９２９
【公開日】	平成１１年（１９９９）３月９日
【出願番号】	特願平９－２４１８９４