JP2003141904A

JP2003141904A - 線状発光体

Info

Publication number: JP2003141904A
Application number: JP2001338347A
Authority: JP
Inventors: Noboru Sekine; 関根　　登
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】単層構造の線状発光体において紫外線劣化に
対する対策を講じることにより、屋外等の紫外線に晒さ
れる場所で使用した場合に、初期だけでなく紫外線劣化
後においても高い光伝達効率を保持することのできる線
状発光体を提供する。【解決手段】透明な柱状導光体２と、長手方向に沿っ
て少なくとも１本の帯状光反射層３とを備える線状発光
体１である。柱状導光体２の少なくとも一端部に配設さ
れた光源から入射する光を柱状導光体２の長さ方向側面
から出射させる線状発光体１である。柱状導光体２の側
周面の表層部領域４の、少なくとも光射出面に、紫外線
遮蔽剤または紫外線吸収剤を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、端部から入射した
光を側面から出射することにより指向性を持って発光す
る線状発光体（以下、単に「発光体」とも称する）に関
し、詳しくは、初期特性はもとより、紫外線劣化後にお
いても端部まで良好な発光状態を維持することができ、
屋外での使用にも適した線状発光体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、数ｍの長さにわたり発光が得
られる発光体としては、ネオン管や蛍光管などが用いら
れてきた。しかし、これらネオン管や蛍光管は、発光に
高電圧を必要とするために、例えば、水中や、雨、雪に
晒される場所などでは、感電や漏電等の危険性があるた
めに使用することができず、また、ガラス管で形成され
ているために耐衝撃性に難があり、人や車などの物体が
接触しやすい場所での使用にも問題があった。

【０００３】そこで、上記のような問題を生じない発光
体として、可撓性チューブに透明コア液や柔軟な透明ポ
リマーが充填されて表層とコア層とからなる二層構造に
形成された線状発光体（光伝送チューブ）や、ガラスや
樹脂等の透明材料からなるロッド状導光体を用いた単層
構造の線状発光体などが提案されている。これらは、光
源から放射される光をその一端から入射させ、数十ｍの
長さにわたってチューブ側面から光を出射させるもので
あり、光源と発光部分とが分離可能で、破損の危険性も
ないことから、水中や屋外、爆発の恐れのある環境等に
おいても使用することができ、また、ガラス細工などの
複雑な加工が不要であることから、製造が容易で、加工
性や施工性も良好であるという利点を有するものであ
る。

【０００４】かかる線状発光体において光を側面発光さ
せる場合には、単層または二層構造のいずれについて
も、透明性に優れた材料を用いることが重要となる。特
に、二層構造の線状発光体の場合には、コア層を表層よ
りも屈折率の高い材料にて形成するため、透明性に優れ
た樹脂材料、例えば、屈折率が約１．６のポリスチレン
（ＰＳ）、約１．４９のポリメチルメタクリレート（Ｐ
ＭＭＡ）、および約１．５９のポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）の組合せでは、２層の屈折率の差は小さくなる。

【０００５】このような発光体に対し、レーザー光等の
高指向性の光源ではなく発光ダイオード（ＬＥＤ）等の
一般的な光源を使って様々な入射角を持つ光を入射させ
た場合、長さ方向の光伝達は非常に非効率となる。２層
間の屈折率の差が小さいことから、その界面で全反射す
る光が少なくなり、即ち、伝播する光の減衰率が高くな
るためである。この長さ方向の光伝達効率の点では、表
層とコア層との二層構造からなるものよりも、単層構造
のものの方が、空気層（屈折率：約１）と樹脂材料との
屈折率の差が大きくなる分有利であり、より先端まで明
るい線状導光体を形成し得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透明樹
脂材料は、いずれも紫外線を受け続けると曇りを生じ、
透明性が悪化してしまうという難点を有するため、屋外
などでの実使用を考えた場合には、耐環境性の点で問題
が生ずる。二層構造の発光体では、表層に紫外線遮蔽剤
または紫外線吸収剤を配合した樹脂を使用することによ
り劣化を防止することが可能であるが、紫外線吸収剤等
配合の透明樹脂はそれ自体透明性が悪いため、二層構造
におけるコア層や単層構造の構成材料には用いることが
できない。従って、単層構造の線状導光体は、初期の光
伝達効率は良くても、紫外線劣化とともに性能が低下し
てしまうという問題点を有していた。

【０００７】そこで本発明の目的は、上記問題を解消し
て、単層構造の線状発光体において紫外線劣化に対する
対策を講じることにより、屋外等の紫外線に晒される場
所で使用した場合に、初期だけでなく紫外線劣化後にお
いても高い光伝達効率を保持することのできる線状発光
体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることに
より上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成
するに至った。即ち、本発明は下記に示す通りである。

【０００９】〈１〉透明な柱状導光体と、長手方向に沿
って少なくとも１本の帯状光反射層とを備える線状発光
体であって、該柱状導光体の少なくとも一端部に配設さ
れた光源から入射する光を該柱状導光体の長さ方向側面
から出射させる線状発光体において、前記柱状導光体の
側周面の表層部領域の、少なくとも光射出面に、紫外線
遮蔽剤または紫外線吸収剤を含有することを特徴とする
線状発光体である。

【００１０】〈２〉前記〈１〉の線状発光体において、
前記紫外線遮蔽剤または紫外線吸収剤が、前記柱状導光
体の側周面の表層部領域の全周にわたり含有されている
線状発光体である。

【００１１】〈３〉前記〈１〉または〈２〉の線状発光
体において、前記帯状光反射層が、着色樹脂層の形成、
光反射性材料を含む被膜の形成または前記柱状導光体に
対する凹凸形状の付与により設けられている線状発光体
である。

【００１２】〈４〉前記〈１〉〜〈３〉のいずれかの線
状発光体において、前記柱状導光体の長手方向に直交す
る切断面が円形状またはかまぼこ状である線状発光体で
ある。

【００１３】〈５〉前記〈１〉〜〈４〉のいずれかの線
状発光体において、前記表層部領域の厚みと前記柱状導
光体の線径との比率が、１：１０〜１：２００の範囲内
である線状発光体である。

【００１４】〈６〉前記〈１〉〜〈５〉のいずれかの線
状発光体において、前記柱状導光体がポリメチルメタア
クリレートからなる線状発光体である。

【００１５】前記〈１〉、特には〈２〉の発明により、
柱状導光体のコア領域を、紫外線遮蔽剤または紫外線吸
収剤を含有させた表層部領域により保護することで、発
光体が紫外線を受けた際にもかかるコア領域の劣化を適
切に抑制することができるとともに、単層構造における
利点を活かすことができる。即ち、初期および紫外線劣
化後の双方において、ＬＥＤなどの低指向性の光源を用
いた場合でも高い光伝達率を発揮し得る高性能の線状発
光体を実現することができる。また、前記〈３〉または
〈４〉の発明により、指向性の高い高輝度の帯状の光を
線状発光体から良好に出射することが可能となる。さら
に、前記〈５〉の発明により、紫外線吸収剤等配合の透
明樹脂からなる表層部領域を、対紫外線劣化防止と光の
減衰抑制との双方の観点から最適にすることができ、光
伝達効率の低下を最小限に抑えつつ、紫外線劣化防止を
適切に図ることが可能となる。さらにまた、前記〈６〉
の発明により、発光体としての性能をより適切に向上す
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。図１は、本発明の線状発光体の好
適例の断面図であり、夫々（イ）は長手方向に直交する
方向、（ロ）は長手方向に平行な方向の断面を示す。こ
の線状発光体１は、透明な柱状導光体２と、長手方向に
沿って少なくとも１本の帯状光反射層３とを備えてお
り、柱状導光体２の長手方向の一端部に配設された光源
６から入射する光を、柱状導光体２の側面にその長手方
向に沿って形成された帯状光反射層３に反射させて長手
方向側面から出射させるものである。

【００１７】本発明の線状発光体１は、柱状導光体２の
側周面の表層部領域４に、紫外線遮蔽剤または紫外線吸
収剤を含有する。従って、柱状導光体１は、図示するよ
うに、実質的に表層部領域４とコア領域５との二層構造
を有することになり、紫外線に晒される屋外等で使用し
た場合においても、紫外線遮蔽剤または紫外線吸収剤を
含有する表層部領域４によりコア領域５が適切に保護さ
れ、光を伝達するコア領域５の透明性を長期にわたり良
好に保持することができる。これにより、先端まで明る
い発光特性を長期間発揮することのできる線状発光体１
が実現できる。

【００１８】また、柱状導光体２は、実質的に二層構造
を有する一方、全体が同種の透明材料、即ち媒質によっ
て形成されているため、光の伝達特性の観点からは単層
構造を有するといえる。従って、空気層（屈折率≒１）
と透明樹脂媒質との屈折率の差が大きいという単層構造
の発光体における特質により、ＬＥＤなどの一般的な光
源を使って様々な入射角を持つ光を入射させた場合で
も、より先端まで光が届く線状発光体となる。

【００１９】紫外線遮蔽剤または紫外線吸収剤は、柱状
導光体２の側周面の表層部領域４の、少なくとも光射出
面に含有させて、コア領域５を紫外線劣化から保護する
ことが必要であるが、好適には、図示するように、側周
面の全周にわたり含有させる。紫外線遮蔽剤や紫外線吸
収剤を配合した透明樹脂はそれ自体透明性が悪くなる
が、本発明の構造ではかかる部分は表層部領域４のみに
限られるため、発光体の長さ方向における光の透過性の
低下を最小限に留めることができる。

【００２０】表層部領域の設け方の他の例を図４に示
す。図示する線状発光体３１は、表層部領域３４を、柱
状導光体３２の側周面の光射出面、即ち、紫外線を受け
る部分のみに設けて、コア領域３５を保護している。こ
の場合、紫外線遮蔽剤または紫外線吸収剤により透明性
が低下する部分をより狭い範囲に抑えることができるた
め、光の透過性の低下をより小さく抑えることができる
利点がある。

【００２１】表層部領域の厚みと柱状導光体の線径との
比率は、１：１０〜１：２００、特には１：２０〜１：
１００の範囲内とすることが好ましい。この範囲よりも
厚みが小さいと十分な耐紫外線性を得ることができず、
一方、この範囲よりも厚みが大きいと長さ方向における
光透過性が低くなり、いずれも好ましくない。

【００２２】本発明に使用する紫外線遮蔽剤および紫外
線吸収剤としては、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、
ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系などの有
機化合物系のもの、または、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化ア
ルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などの金属酸化物や、炭酸カル
シウム（ＣａＣＯ₃）などの炭酸化合物等が挙げられ
る。

【００２３】かかる紫外線遮蔽剤または紫外線吸収剤の
表層部領域４に対する配合量は、０．１〜１重量％とす
ることが好ましい。この範囲よりも少ないと十分な耐紫
外線性が得られず、一方、この範囲よりも多いと成型性
を損なうおそれがある。

【００２４】本発明において、柱状導光体２を構成する
材料としては、屈折率が高い透明材料が用いられ、プラ
スチック、エラストマーなどの中から目的に応じて適宜
選択することができる。柱状導光体の構成材料の具体例
としては、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメ
タクリレート共重合体、メタクリル樹脂、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（ＰＣ）、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、
シリコーンゴム等の透明材料が挙げられる。特に、優れ
た透明性を有するとの観点から、ＰＳ、ポリメチルメタ
クリレート（ＰＭＭＡ）、ＰＣ、ＰＣとＰＭＭＡとの共
重合体などが好ましく、より好ましくはＰＭＭＡを使用
する。

【００２５】本発明に係る柱状導光体２の直径には特に
制限はないが、直径は通常の場合２〜２０ｍｍ、特には
３〜１４ｍｍであり、用途に応じ適宜選定すればよい。

【００２６】図１中に示す帯状光反射層３は、柱状導光
体２の構成材料との多層押出しにより形成される着色樹
脂層として設けられている。かかる着色樹脂層は、柱状
導光体２の一部を白色等で着色して不透明化することに
より形成することができ、具体的には、例えば、上述の
柱状導光体２の透明材料中に、白色顔料や散乱材、例え
ば、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、
ガラス微粉末やガラスバルーンなどの無機化合物粒子、
ミクロエアーセル等の１種又は２種以上を混入すること
により形成する。

【００２７】反射効率に加えて同時押出し加工性等を考
慮した場合には、これら白色顔料や散乱材の粒子の平均
粒径は０．１〜２００μｍ程度、特には１〜５０μｍ程
度であることが好ましく、また、帯状光反射層３中の含
有量は０．５〜２０重量％程度、特には１〜１０重量％
程度であることが好ましい。

【００２８】帯状光反射層３の厚みは特に制限されない
が、１０〜２００μｍ、特には５０〜１００μｍとする
ことが好適である。厚みが薄すぎると、反射される光が
少なくなるため輝度が低くなってしまう一方、厚みが厚
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あって、さらに光源から
離れたところでは逆に輝度が低くなる不利益を伴う場合
がある。

【００２９】図２は、本発明の線状発光体における帯状
光反射層の他の形成手法を示すものであり、（イ）およ
び（ロ）は夫々、発光体１１の長手方向に直交する方向
および長手方向に平行な方向の断面図、また、（ハ）は
斜視図である。図２に示す帯状光反射層１３は、柱状導
光体１２の側面にその長手方向に沿って凹凸形状を設け
ることにより形成されている。このように、柱状導光体
１２の側面に凹凸による反射層を形成することによって
も、前述の場合と同様に、ＬＥＤ等の光源から入射した
光をこの帯状光反射層１３の凹凸に反射させて長手方向
側面から高輝度にて出射させることができる。

【００３０】図３は、帯状光反射層の更に他の形成手法
を示すものであり、（イ）および（ロ）は夫々、発光体
２１の長手方向に直交する方向および長手方向に平行な
方向の断面図である。図３に示す帯状光反射層２３は、
柱状導光体２２の側面にその長手方向に沿って光反射性
材料、例えば、前述の白色顔料または散乱材を含む塗料
の印刷、または白色テープ等の粘着体の貼り付けなどに
より被膜を形成することにより形成される。また、図２
に示す手法と図３に示す手法とは、併用して帯状光反射
層を形成してもよく、この場合は、図２に示すように形
成した凹凸形状の表面上に、さらに、白色顔料等を含む
塗料の印刷または白色テープ等の貼り付けなどにより被
膜を形成すればよい。なお、図４中の符号３３で示す帯
状光反射層についても図３に示す帯状光反射層２３の場
合と同様の手法で形成することができる。

【００３１】帯状光反射層２３に用いる白色顔料や散乱
材としては、前述した着色樹脂層に用いるのと同様のも
の、例えば、シリコーン樹脂粒子やポリスチレン樹脂粒
子等の透明有機樹脂粒子、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂
等の金属酸化物粒子、ＢａＳＯ₄等の硫酸塩粒子、Ｃａ
ＣＯ₃等の炭酸塩粒子、ガラス微粉末やガラスバルーン
などの無機化合物粒子、ミクロエアーセル等が挙げら
れ、これらの１種を単独で又は２種以上を併用して使用
することができる。

【００３２】反射効率に加えて塗料の印刷性等を考慮し
た場合には、これら白色顔料や散乱材の粒子の平均粒径
は０．０１〜２０μｍ程度、特には０．０５〜１μｍ程
度であることが好ましく、また、帯状光反射層２３中の
含有量は０．５〜５０重量％程度、特には３〜２０重量
％程度であることが好ましい。

【００３３】なお、塗料としては、アクリル樹脂、ウレ
タン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、或いはアク
リル系、ゴム系、エラストマー系等の粘着剤をバインダ
ーとするものを用いることができる。

【００３４】帯状光反射層２３は、このような光反射材
含有塗料をオフセット印刷、グラビヤ印刷、凸版印刷、
パッド印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の
印刷方式を採用して、好ましくは柱状導光体２２の押出
成形工程において、インライン方式で印刷することによ
り形成する。印刷された帯状光反射層２３の厚さは、過
度に薄いと光反射効率が十分でなく、逆に、過度に厚く
ても、光反射効率には大差がないにもかかわらず印刷コ
ストの高騰や帯状光反射層２３の剥離の問題が生じてく
るため、これらを勘案して適切に選択するのが好まし
い。通常は、２０〜２００μｍ程度の厚さとすることが
好適である。

【００３５】上述のようにして形成される帯状光反射層
の幅（周方向長さ）は、例えば、柱状導光体の外周（全
周）長さの３〜５０％、好ましくは５〜２０％程度とす
るが、この範囲外であってもよく、特に制限されない。
柱状導光体に帯状光反射層を形成することにより、ＬＥ
Ｄ等の光源から柱状導光体内に入射した光は、帯状光反
射層で反射され、柱状導光体から高輝度の側面発光とし
て出射される。

【００３６】なお、本発明においては、帯状光反射層
は、柱状導光体の側面にその長手方向に沿って複数本形
成せしめてもよく、例えば、図５に示す線状導光体４１
のように、帯状光反射層４３を、表層部領域４４および
コア領域４５を有する柱状導光体４２の側面にその長手
方向に沿って３本設け、光源から入射した光をこれら帯
状光反射層４３に反射させ、帯状光反射層４３の間隙か
ら３方向に光を出射させてもよい。

【００３７】また、柱状導光体の長手方向に直交する切
断面は円形状に限定されず、例えば、図６に示す線状発
光体５１のようにかまぼこ状の断面形状を有していても
よく、この場合、表層部領域５４およびコア領域５５を
有するかまぼこ状の柱状導光体５２の底面に帯状光反射
層５３を形成し、これにより柱状導光体５２から高輝度
の側面発光を得ることができる。

【００３８】本発明の線状発光体の製造に際しては、例
えば、図１に示す構造とする場合には、例えば、３台の
押出機を用い、コア領域５の透明材料、着色樹脂層とし
ての帯状光反射層３の白色顔料含有の透明材料、およ
び、表層部領域４の紫外線遮蔽剤または紫外線吸収剤含
有の透明材料を金型に導入して、コア領域５を円柱状
に、帯状光反射層３をこのコア領域５の外周面上に帯状
に、さらに、表層部領域４をコア領域５および帯状光反
射層３を覆うチューブ状に、同時に押し出せばよい。即
ち１つの金型（口金）に３台の押出機を接続して、金型
内で各材料を溶融状態にて合流させ、溶融状態で押出
し、冷却することで、図示するような３層構造の線状発
光体を成型することができる。

【００３９】上記の方法によれば、配合等の異なる３種
の材料を同時に押し出し、３種の機能を持った積層構造
体を一度に成形することができ、成形速度が速く、しか
も各材料が軟化状態で積層されるため、各層間の密着性
にも優れた線状発光体を効率的に製造することが可能で
ある。

【００４０】また、図３〜６に示す線状発光体について
も、金型における材料の合流のさせ方や金型形状を工夫
することにより同様に製造することができ、例えば、図
５に示す３個の帯状光反射層４３を設ける場合には、上
記の押出成形方法において、３種材料を合わせる金型構
造を工夫することにより同様に押し出しすることができ
る。図２に示す線状発光体の場合には、インジェクショ
ン成型では表層をきれいに作ることが難しいため、例え
ば、本押出成型後に、半溶融状態で、製品に歯車等を押
し付けることにより凹凸を形成し、その後冷却固化させ
る方法などを用いることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、単層構造の線状発光体において紫外線劣化に対する
対策を講じることにより、屋外等の紫外線に晒される場
所で使用した場合にも、長期にわたり高い光伝達効率を
保持することのできる高性能の線状発光体を実現するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の線状発光体の一実施の形態を示す断面
図である。

【図２】本発明の線状発光体の他の実施の形態を示す断
面図および斜視図である。

【図３】本発明の線状発光体の更に他の実施の形態を示
す断面図である。

【図４】本発明の線状発光体の更に他の実施の形態を示
す断面図である。

【図５】本発明の線状発光体の更に他の実施の形態を示
す断面図である。

【図６】本発明の線状発光体の更に他の実施の形態を示
す断面図である。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１，４１，５１線状発光体２，１２，２２，３２，４２，５２柱状導光体３，１３，２３，３３，４３，５３帯状光反射層４，１４，２４，３４，４４，５４表層部領域５，１５，２５，３５，４５，５５コア領域６光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な柱状導光体と、長手方向に沿って
少なくとも１本の帯状光反射層とを備える線状発光体で
あって、該柱状導光体の少なくとも一端部に配設された
光源から入射する光を該柱状導光体の長さ方向側面から
出射させる線状発光体において、前記柱状導光体の側周面の表層部領域の、少なくとも光
射出面に、紫外線遮蔽剤または紫外線吸収剤を含有する
ことを特徴とする線状発光体。
【請求項２】前記紫外線遮蔽剤または紫外線吸収剤
が、前記柱状導光体の側周面の表層部領域の全周にわた
り含有されている請求項１記載の線状発光体。
【請求項３】前記帯状光反射層が、着色樹脂層の形
成、光反射性材料を含む被膜の形成または前記柱状導光
体に対する凹凸形状の付与により設けられている請求項
１または２記載の線状発光体。
【請求項４】前記柱状導光体の長手方向に直交する切
断面が円形状またはかまぼこ状である請求項１〜３のう
ちいずれか一項記載の線状発光体。
【請求項５】前記表層部領域の厚みと前記柱状導光体
の線径との比率が、１：１０〜１：２００の範囲内であ
る請求項１〜４のうちいずれか一項記載の線状発光体。
【請求項６】前記柱状導光体がポリメチルメタアクリ
レートからなる請求項１〜５のうちいずれか一項記載の
線状発光体。