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【発明の名称】 線状発光体
【発明者】 【氏名】田澤 晴列

【氏名】杉山 秀夫

【氏名】田沼 逸夫
【要約】 【課題】周方向の出射光の角度分布が最適化され、側周面から光をロスなく高指向性で放射できる高性能な線状発光体を提供する。

【解決手段】少なくとも一端に光入射部を有し、軸方向に沿った周側面上に該光入射部からの入射光を反射する光反射溝を有する透光性棒状体を少なくとも有してなる線状発光体において、前記線状発光体の軸方向に直交する軸と、前記光反射溝における光入射面とのなす角度θ（度）が、３０≦θ≦６０であることを特徴とする線状発光体である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも一端に光入射部を有し、軸方向に沿った周側面上に該光入射部からの入射光を反射する光反射溝を有する透光性棒状体を少なくとも有してなる線状発光体において、前記線状発光体の軸方向に直交する軸と、前記光反射溝における光入射面とのなす角度θ（度）が、３０≦θ≦６０であることを特徴とする線状発光体。
【請求項２】 角度θ（度）が、光入射部からの距離が長くなるに従い漸次大きくなる請求項１に記載の線状発光体。
【請求項３】 光反射溝がＶ字形状及び逆円錐形状のいずれかである請求項１又は２に記載の線状発光体。
【請求項４】 線状発光体が、前記透光性棒状体よりも低屈折率であって該透光性棒状体を被覆する透光性クラッドを有してなる請求項１乃至３のいずれかに記載の線状発光体。
【請求項５】 光反射溝と対向する方向における該光反射溝からの反射光の輝度が５００ｃｄ／ｍ２以上である請求項１乃至４のいずれかに記載の線状発光体。
【請求項６】 軸方向に直交する方向の断面における、光反射溝側と対向する側の形状が真円形の一部及び楕円形の一部のいずれかである請求項１乃至５のいずれかに記載の線状発光体。
【請求項７】 透光性棒状体における光入射部に光を照射する発光体を有する請求項１乃至６のいずれかに記載の線状発光体。
【請求項８】 車両用燈具として使用される請求項１乃至７のいずれかに記載の線状発光体。
【請求項９】 多色である請求項１乃至８のいずれかに記載の線状発光体。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、側周面から光をロスなく高指向性で放射可能な線状発光体に関し、特に室内燈、車両のテールランプ等の車両用燈具として好適な線状発光体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、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。これらネオン管や蛍光管は高電圧を必要とし、感電や漏電の危険性があるため、例えば、水中や雨のかかる場所、又は雪のかかる個所では使用することができず、しかも、ネオン管や蛍光管はガラス管で形成されているので、人や車等が物理的に衝突して破損するおそれのある場所では、使用することができなかった。また、曲面状に彎曲させるような恰好で使用する場合には、その曲率に合わせたガラス細工を行う必要があり、熟練を要し、その結果コストの増大を招いていた。更に、ネオン管や蛍光管は消費電力が１ｍ当たり数十Ｗ程度と大きいため、長時間に亘って使用する場合には、商用電源を利用できる場所でなければ使用できないという問題点があった。
【０００３】近年、これらの問題を解決するものとして、可撓性チューブに透明コア液又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が提案されている。
【０００４】即ち、上記提案は、光源から出射される光を光伝送チューブ等に入射させ、数十ｍの長尺に亘りチューブ側面から光を出射させるものであり、光源と発光部とを分離できるため、水中や屋外、或いは爆発のおそれのある環境でも使用でき、しかも、破損の危険性もなく、また、ガラス細工等の複雑で面倒な加工が不要であり、施工性も良好なものである。
【０００５】しかしながら、このような光伝送チューブ等は、数十ｍ程度の長さに亘って発光させるもので、側面の発光効率が低く、輝度を上げるには５０〜２５０Ｗ程度の高電力光源が必要である。また、側面発光を目的として水中や屋外或いは爆発の虞れのある環境で使用するには光源の防護対策が必要となり、これに伴って光源装置自体が大型化し、収納場所が大幅に制限されてしまうという問題がある。
【０００６】一方、側周面から光を放射させるようにした線状発光体として、管状クラッドと、該管状クラッドの構成材料よりも高屈折率の材料で構成されるコアとを備え、該管状クラッドとコアとの間に該管状クラッドの長さ方向に沿って帯状の反射層を形成し、前記コアを通る光を該反射層で反射・散乱させて該反射層形成側と反対側の管状クラッド側周面から放出させるようにした光伝送チューブが近年注目されている。また、この線状発光体の側周面からの発光量を長手方向で均一にするため、該帯状の反射層の幅を長さ方向で変化させることも知られている（特開２０００−３９５１９号公報）。
【０００７】前記光伝送チューブでは、反射層を管状クラッドとコアとの間にチューブの長さ方向に沿って帯状に形成してあり、光量の最も多いコア内部を通る強い光がこの帯状の反射層で反射され、該反射層と反対側のチューブ側周面から指向性の高い強い光として放出される結果、著しく輝度が高くなり、非常に明るいものとなる。
【０００８】しかしながら、従来の光伝送チューブよりなる線状発光体にあっては、反射層の反射効率が高いために、光伝送体の周面からの発光効率がやや低く、また、輝度視野角特性がやや劣り、反射層を設けても、軸方向の指向性を備えつつ、かつ輝度を向上させるには限界があり、著しく高い輝度が要求される分野（又は製品）への応用が困難であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような状況下、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、光反射溝の光反射面角度を適正化することにより、特に軸方向の出射光の角度分布が最適化され、側周面から光を高指向性で放射することができる高品質な線状発光体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達成するため、下記の線状発光体を提供する。
【００１１】請求項１の発明は、少なくとも一端に光入射部を有し、軸方向に沿った周側面上に該光入射部からの入射光を反射する光反射溝を有する透光性棒状体を少なくとも有してなる線状発光体において、前記線状発光体の軸方向に直交する軸と、前記光反射溝における光入射面とのなす角度θ（度）が、３０≦θ≦６０であることを特徴とする線状発光体である。請求項２の発明は、角度θ（度）が、光入射部からの距離が長くなるに従い漸次大きくなる請求項１に記載の線状発光体である。請求項３の発明は、光反射溝がＶ字形状及び逆円錐形状のいずれかである請求項１又は２に記載の線状発光体。請求項４の発明は、線状発光体が、前記透光性棒状体よりも低屈折率であって該透光性棒状体を被覆する透光性クラッドを有してなる請求項１乃至３のいずれかに記載の線状発光体である。請求項５の発明は、光反射溝と対向する方向における該光反射溝からの反射光の輝度が５００ｃｄ／ｍ２以上である請求項１乃至４のいずれかに記載の線状発光体である。請求項６の発明は、軸方向に直交する方向の断面における、光反射溝側と対向する側の形状が真円形の一部及び楕円形の一部のいずれかである請求項１乃至５のいずれかに記載の線状発光体である。請求項７の発明は、透光性棒状体における光入射部に光を照射する発光体を有する請求項１乃至６のいずれかに記載の線状発光体である。請求項８の発明は、車両用燈具として使用される請求項１乃至７のいずれかに記載の線状発光体である。請求項９の発明は、多色である請求項１乃至８のいずれかに記載の線状発光体である。
【００１２】本発明によれば、少なくとも一端に光入射部を有し、軸方向に沿った周側面上に該光入射部からの入射光を反射する光反射溝を有する透光性棒状体を少なくとも有し、前記線状発光体の軸方向に直交する軸と、前記光反射溝における光入射面とのなす角度θ（度）を３０≦θ≦６０の範囲とすることにより、軸方向の出射光の角度分布が最適化され、軸方向に略直角な高指向性のライン状の強い光が得られると共に、安全性、耐熱性、耐候性、コストパフォーマンスに優れた線状発光体が得られるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参照して更に詳しく説明する。図１は、線状発光体の一例を示す概略断面図であり、この線状発光体１０は、透光性棒状体１と、この透光性棒状体１の長手方向の一端に設けられた反射体７と、他端に対面配置されたＬＥＤ等の光源１２を備えている。なお、１５はハウジングである。
【００１４】この線状発光体１０においては、透光性棒状体１の一端にのみ光源１２（発光体）が設けられており、この場合は、他端面に反射体７を設けることが好ましい。なお、本発明においては、透光性棒状体１の両端に光源を設けることもできる。
【００１５】前記透光性棒状体１の軸方向に直交する方向の断面における、光反射溝側と対向する側（レンズ部分）の形状は、線状発光体の用途、目的などに応じて適宜選定することができるが、真円形の一部及び楕円形の一部のいずれかであることが好ましい。
【００１６】前記透光性棒状体１は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができるが、少なくとも一端に光入射部を有する透光性棒状体１と、該透光性棒状体１よりも低屈折率であって該透光性棒状体を被覆する透光性クラッド３とを有してなるものが好ましい。
【００１７】この透光性棒状体１の外周面には、図２に示したように、光入射部からの入射光を反射する光反射溝８が所定間隔離間して多数設けられている。この光反射溝８は、透光性棒状体１に達するようにクラッド３を貫いて設けられている。
【００１８】前記線状発光体の光反射溝８は、図３に示したように、透光性棒状体１の軸方向に直交する軸と、前記光反射溝における光入射面８ａとのなす角度θ（度）が、３０≦θ≦６０であり、好ましくは４０≦θ≦６０、より好ましくは４５≦θ≦５５であることが好ましい。前記角度θが小さすぎると、出射光の分布が光源側に偏ってしまい、一方、大きすぎると、光源の他端側に出射光の分布が偏り、いずれの場合も指向性が低下し、輝度が低くなり、本発明の目的を達成できない。
【００１９】前記光反射溝８の断面形状は、Ｖ字形状又は逆円錐形状であることが好ましいが、必ずしも法線方向において左右対称形状である必要はなく、光入射部からの距離、光源の配置数などに応じて適宜断面形状を調整することが好ましい。
【００２０】即ち、透光性棒状体の一端に光源を設けた場合には、角度θ（度）が光入射部からの距離が長くなるに従い漸次大きくなる（光反射溝の光入射面が光源からの距離が遠くなるほど傾斜して行く）ことが好ましく、これにより、線状発光体の長手方向の発光光量分布が均等化される。
【００２１】従って、光反射溝の断面形状が法線方向において左右対称形状であれば、光反射溝の頂角は、前記角度θの２倍となるが、上述したように、光反射溝の光反射面と法線とのなす角θが異なる場合も含まれる（この場合、頂角は角度θの２倍とはならない）。なお、光反射溝の頂角は好ましくは６０度〜１２０度、特に９０度〜１１０度の範囲であることが好ましい。
【００２２】また、透光性棒状体の両端に光源を設けた場合には、透光性棒状体の中央部へ行くほど光反射溝の光入射面が傾斜して行くことが好ましく、これにより、線状発光体の長手方向の発光光量分布が均等化される。
【００２３】前記光反射溝８は、通常は、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、透光性棒状体１の軸方向の法線位置に来るように形成されるが、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、透光性棒状体１の軸方向の法線から多少角度を持つように形成することもできる。なお、前記光反射溝８は、図示を省略しているが、図５（Ａ），（Ｂ）と逆方向に角度を持たせても構わない。
【００２４】本発明にあっては、図６に示したように、片側にＬＥＤ等の光源１２を配置した場合には、光反射溝８の配置密度を光源１２から遠ざかるほど高くすることが好ましい。このようにすれば、線状発光体の長手方向の発光光量分布が均等化され易い。
【００２５】また、図７に示したように、両端にＬＥＤ等の光源１２，１２を配置した場合には、線状発光体の中央部へいくほど光反射溝８の配置密度を高くすることが好ましく、このようにすることにより、線状発光体の長手方向の発光光量分布が均等化され易い。
【００２６】前記光反射溝の幅は、特に制限されないが、２〜８ｍｍ、溝の深さは０．１〜５ｍｍであることが好ましい。この場合、片側にＬＥＤ等の光源を配置した場合には、光源から遠ざかるほど光反射溝幅を広く、かつ溝深さを深くすることが好ましい。また、両端にＬＥＤ等の光源を配置した場合には、線状発光体の中央部へいくほど光反射溝幅を広く、かつ溝深さを深くすることが好ましい。更に、溝間隔は、溝の光源からの位置、光源の強さ、光源を一端に設けるか或いは両端に設けるか、透光性棒状体の長さなどの条件により異なるが、通常０．２〜４ｍｍであることが好ましい。
【００２７】前記光反射溝は、成形金型の表面に光反射溝に対応する凸部を放電加工などにより作製し、透光性棒状体を押出成形時に形成することができる。また、直接研削により形成することもできる。
【００２８】このように構成された線状発光体にあっては、光源からの光が透光性棒状体の左端面から入った光は、光反射溝によって散乱されて線状発光体の側周面からロスが少なく、効率よく側面放射され、光反射溝と対向する方向における該光反射溝からの反射光の輝度が５００ｃｄ／ｍ２以上、好ましくは６００ｃｄ／ｍ２以上、より好ましくは８００ｃｄ／ｍ２以上の高輝度が達成し得る。
【００２９】ここで、透光性棒状体を構成する材料には、透光性クラッドを構成する材料（クラッド材）よりも屈折率が高い透明材料が用いられ、一般的には、プラスチック、エラストマーなどから目的に応じて適宜選択使用される。
【００３０】具体的には、透光性棒状体を構成する材料としては、固体状のものが好ましく、例えば、ポリスチレン、スチレン・メチルメタクリレート共重合体、（メタ）アクリル樹脂、ポリメチルペンテン、アリルグリコールカーボネート樹脂、スピラン樹脂、アモルファスポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリアリルサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ジアリルフタレート、フッ素樹脂、ポリエステルカーボネート、ノルボルネン系樹脂（ＡＲＴＯＮ）、脂環式アクリル樹脂（オプトレッツ）、シリコーン樹脂、アクリルゴム、シリコーンゴムなどの透明材料が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３１】前記クラッド材としては、透光性棒状体よりも屈折率の低い透明材料の中から選択することができ、プラスチックやエラストマーなどの有機材料が挙げられる。
【００３２】グラッド材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチル（メタ）アクリレート、フッ化ポリメチル（メタ）アクリレート、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、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（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、これらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３３】上記透光性棒状体を構成する材料及びクラッド材のうち、透明性、屈折率等の光学特性、加工性などの面から、コア材としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、スチレン−（メタ）アクリル共重合体（ＭＳポリマー）などが好ましく、また、クラッド材としては、（メタ）アクリル系ポリマーなどが好ましい。
【００３４】透光性棒状体１の直径は、特に制限されないが、通常２〜３０ｍｍ程度、特に５〜１５ｍｍ程度であることが好ましい。また、透光性クラッド３の肉厚は通常０．０５〜４ｍｍ、特に０．２〜２ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３５】このような線状発光体の透光性棒状体を製造する方法としては、特に制限されず、常法により、透光性棒状体材料及びクラッド材を押出機に導入し、透光性棒状体材料を円柱状に、かつクラッド材を上記透光性棒状体を覆うチューブ状に同時に押出す、押出成形法などにより製造することができる。
【００３６】本発明の線状発光体は、光源に用いるＬＥＤの色を変えることにより、様々な色に発光させることができ、多色化が可能である。例えばＲＧＢ３色ＬＥＤを用いると、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）、黄（Ｒ＋Ｇ）、紫（Ｒ＋Ｂ）、コバルトブルー（Ｇ＋Ｂ）の７色の色替えが可能である。
【００３７】本発明の線状発光体は、上述したように、周方向の出射光の角度分布が最適化され、側周面から光をロスなく高指向性で放射することができると共に、安全性、耐熱性、耐候性、コストパフォーマンスに優れたライン状の発光体が実現できるので、ネオン管代替（例えば、ゲーム機、パチンコなど）、建築照明部品（例えば、階段、手すりの照明、浴槽の手すりなど）、道路資材（例えば、道路標識、看板、停止線、道路鋲など）、自動車部品（例えば、ドア、ステップ、テールランプ、サイドミラー、室内外の照明など）、おもちゃなどに幅広く用いることができる。これらの中でも、自動車部品に好適である。
【００３８】前記自動車部品への使用例として、例えば、下記図８〜図２０に示すものが挙げられる。図８及び図９は、自動車のヘッドライド２０の側面に透光性棒状体１を含む線状発光体１０を配置したものである。これによれば、線状発光体１０は多色表示可能であり、点滅させることによりウインカーとしての役割を果たすことも可能である。なお、図９中１２は光源、１５はハウジングである。
【００３９】図１０及び図１１は、自動車の折り畳み式サイドミラー２１の裏側に透光性棒状体１を含む線状発光体１０を配置したものである。これによれば、デザイン性に優れ、線状発光体が多色表示可能であるため、点滅させることによりウインカーとしての役割を果たすことも可能である。なお、図１１中１２は光源、１５はハウジングである。
【００４０】図１２及び図１３は、自動車のバックライト２２に透光性棒状体１を含む線状発光体１０を３本配置したものである。透光性棒状体１は自由に湾曲させることが可能であるため、車体の形に合わせてスムーズに取り付けることができる。なお、図１３中１２は光源、１５はハウジングである。
【００４１】図１４〜図１６は、自動車のヘッドライト２３にリング状に形成した透光性棒状体１を含む線状発光体１０を配置したものである。図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、リング状の透光性棒状体１の両端部に内部に光源１２を備えたソケット１５を取り付けている。また、図１６（Ａ），（Ｂ）に示したように、リング状の透光性棒状体１の径方向の２箇所にカット部を形成し、該カット部に光源１２を配置している。なお、図１５，１６中１２は光源、１５はハウジングである。
【００４２】図１７及び図１８は、ワゴン車の異形ヘッドライト２３に透光性棒状体１を含む線状発光体１０を３本配置したものである。透光性棒状体１は自由に湾曲させることが可能であるため、車体の形に合わせてスムーズに取り付けることができる。なお、図１８中１２は光源、１５はハウジングである。
【００４３】図１９及び図２０は、車の後部に取り付けたハイマウントストップランプ３０を示し、図１９は、従来のランプ式のハイマウントストップランプ３０である。図２０は、線状発光体１０をハイマウントストップランプとして取り付けた状態を示す斜視図である。なお、図中３１は窓ガラスである。図２０に示した本発明の線状発光体１０をハイマウントストップランプに用いると従来のストップランプに比べて突出部がなくなり、スペースをとらず、デザイン的にも優れたものである。
【００４４】以上、本発明の線状発光体について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、例えば、透光性棒状体の外周面の長手方向に沿って光反射層を設けてもよく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更しても差支えない。
【００４５】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００４６】〔実施例１、比較例１，２〕２００ｔ型射出成形機を用いて、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）ペレットを、φ１４ｍｍ、長さ２０ｃｍの内面の一部に長さ方向に沿って光反射層形成用の凸部を有するロッド用金型内に、スクリュー温度２２０〜２４０℃、金型温度６０℃で射出成形し、透光性棒状体を作製した。
【００４７】得られた透光性棒状体の外周面には、溝幅５ｍｍ、溝深さ０．５ｍｍ、溝間隔３．５ｍｍ、溝数５７個のＶ字状溝が軸方向に均等に形成されている。なお、溝角度は頂角で表しているが、この頂角の１／２が線状発光体の軸方向に直交する軸と、前記光反射溝における光入射面とのなす角度θ（度）となる。
【００４８】得られた透光性棒状体につき、光源としてＬＥＤ（赤色、ＨＰＷＴ−ＤＨ００）を４個用い、片側から入射し、２９番目の溝位置（光源側から１０ｃｍ）の溝角の変化による輝度視野角特性について、視野角を発光面の正面（０度）から±６０度まで変えたときの発光面の輝度（ｃｄ／ｍ２）をミノルタ色彩色度計ＣＳ１００を用いて測定した。結果を表１及び図２１に示す。
【００４９】また、軸方向（長さ方向）の輝度分布（側面輝度）について、光源としてＬＥＤ（赤色、ＨＰＷＴ−ＤＨ００）を４個用い、両端から入射し、視野角０度での発光面の輝度（ｃｄ／ｍ２）をミノルタ色彩色差計ＣＳ１００を用いて測定した。結果を表２及び図２２に示す。なお、比較例１として、溝及び白線（反射防止層；ＳＧ１００、ＴｉＯ２を３３．３質量％含有アクリルウレタン系塗料）を設けないもの、比較例２として、溝を設けず、白線（反射防止層）を設けたものについて同様に測定した。
【００５０】
【表１】

【００５１】
【表２】

【００５２】〔実施例２、比較例３，４〕光反射溝として、Ｖ字状溝の代わりに逆円錐状溝を用いた以外は、実施例１と同様にして溝角の変化による輝度視野角特性、側面輝度を測定した。結果を表３，４及び図２３，２４に示す。逆円錐形状溝は、溝幅３．０〜４．０ｍｍ、溝深さ０．５ｍｍ、溝間隔３．５ｍｍである。なお、溝角度は頂角で表しているが、この頂角の１／２が線状発光体の軸方向に直交する軸と、前記光反射溝における光入射面とのなす角度θ（度）となる。
【００５３】
【表３】

【００５４】
【表４】

【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、軸方向の出射光の角度分布が最適化され、軸方向に略直角な高指向性のライン状の強い光が得られると共に、安全性、耐熱性、耐候性、コストパフォーマンスに優れた、特に室内燈、車両のテールランプ等の車両用燈具として好適な線状発光体が得られる。
【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１４年４月２日（２００２．４．２）
【代理人】 【識別番号】１００１０７５１５
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一 （外２名）
【公開番号】 特開２００２−３６７４０４（Ｐ２００２−３６７４０４Ａ）
【公開日】 平成１４年１２月２０日（２００２．１２．２０）
【出願番号】 特願２００２−９９９５１（Ｐ２００２−９９９５１）