JPH1166928A - 線状発光体 - Google Patents

線状発光体

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JPH1166928A
JPH1166928A JP9241892A JP24189297A JPH1166928A JP H1166928 A JPH1166928 A JP H1166928A JP 9241892 A JP9241892 A JP 9241892A JP 24189297 A JP24189297 A JP 24189297A JP H1166928 A JPH1166928 A JP H1166928A
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Japan
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light
clad
light source
transmission tube
reflecting layer
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JP9241892A
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Minoru Ishiharada
石原田  稔
Hideo Sugiyama
秀夫 杉山
Tatsuo Terahama
龍雄 寺浜
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Bridgestone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中や雨、或いは雪のかかる場所や爆発の虞
れのある環境下でも問題なく使用でき、しかも小電力で
も十分な側面発光が得られ、さらにコンパクトで設置場
所に制約が少ない。 【解決手段】 透明なコア材とこのコア材よりも屈折率
の小さなクラッド材とよりなる発光手段である光伝送チ
ューブ1と、光伝送チューブ1の長さ方向の少なくとも
一端部に防水状態で配設させた光源2と、光源2を点灯
させる駆動装置3とを有し、光源2から入射した光を光
伝送チューブ1の長さ方向側面から出射させる。

Description

【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関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、数メートル程度の長さに亘り線状
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】しかしながら、この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、或いは雪のかかる個所では使
用することができず、しかも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虞れのある
場所では、使用できなかった。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るから熟練を要し、その結果
コストの増大を招いていた。しかも、消費電力が1m当
たり数十W程度と大きいから、長時間に亘り使用する場
合には、商用電源を利用できる場所でなければ使用でき
なかった。
【0004】そこで、これらの問題を全て解決するもの
として、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が提案されている。即ちこ
れは、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から、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。
【0005】
【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、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で、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
制限されている。
【0006】そこで、この発明は、上記した事情に鑑
み、水中や雨、或いは雪のかかる場所や爆発の虞れのあ
る環境下でも問題なく使用でき、しかも小電力でも十分
な側面発光が得られ、さらにコンパクトで設置場所に制
約が少ない線状発光体を提供することを目的とするもの
である。
【0007】
【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、透明なコア材とこのコア材よりも屈折率の
小さなクラッド材とよりなる発光手段である光伝送チュ
ーブと、この光伝送チューブの長さ方向の少なくとも一
端部に防水状態で配設された光源と、この光源を点灯さ
せる駆動装置とを有し、前記光源から入射した光を光伝
送チューブの長さ方向側面から出射させるものである。
【0008】また、この請求項1に記載の発明は、請求
項1において、光伝送チューブが、クラッドとコアとの
間にクラッドの長さ方向に沿って帯状に光反射層を有す
るものである。
【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
明に係る線状発光体は、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、駆動装置3と
を有する。
【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2〜30m
m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(P
TFE)、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、SB
S、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、Al2 3 、Ti
2 、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、0.1〜30μ
m、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3を覆うだけでもよく、或い
は図4に示すように、光反射層3より大きく一側部側に
延出して光放射部5を残すようにクラッド1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。例えば、線状発光体を踏切の停止
線に設置する場合には、通常は黄色に発光させ、電車が
通過する直前及び通過中には赤色に発光させて通過者に
注意を喚起させるように発光色を変更可能に構成しても
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、
一端部が適宜のジョイント部材20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
ジョイント部材20を介してこの光伝送チューブ1と一
体に固定される。なお、光源2側と駆動装置3との間
は、ゴム、ビニール、ポリエチレンなど被覆された配線
コード30で配線されている。またジョイント部材20
は、配線コード30と光源2との接続個所での絶縁を図
るために、及び水や水蒸気、或いは可燃性ガスや液体の
侵入を防ぐために、ポッテイング材21、例えばエポキ
シ樹脂、シリコーンゴム等の材料で充填される。なお、
配線コードには、保護や防水のために、金属や樹脂製の
フレキシブル管、或いはゴムやプラスチックパイプ中に
通すこともできる。
【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】駆動装置3は、光源への給電を行うための
ものであり、バッテリ、太陽電池、DC/AC電源等の
電源からLEDを点灯するための直流電源を発生する電
気回路(抵抗やトランジスタ、定電流ダイオードなどか
らなる)を設けている。なお、この駆動装置自体に、太
陽電池や2次電源(バッテリ)を埋蔵してあってもよい
し、別に分けてもよい。また、この駆動装置3の配線コ
ード30引出し部分は適宜のシール材を設けており、十
分に防水性を持たせてある。
【0029】次に、この発明に係る線状発光体の幾つか
の実施例(実験例1及び2)と比較例との比較実験につ
いて以下に説明する。なお、ここで、実験例1は、MM
A(メタクリル酸メチル)60重量部、LMA(メタク
リル酸ラウリル)40重量部、BPO(ベンゾイルパー
オキサイド)0.05重量部からなるモノマー溶液(コ
ア形成用溶液、比重0.92)に、散乱粒子として平均
粒径12ミクロンで比重1.32のシリコーン樹脂粒子
(東芝シリコーン製)をモノマー溶液100重量部に対
し、0.15重量部分散させ、これを外径6mm、内径5
mm、長さ1.5mmのFEPチューブ内に注入し、両端を
封止し、水平状態に2時間放置して、このFEPチュー
ブの内面下部に上記粒子を沈降させた。この状態を崩さ
ないようにして65℃の温浴槽に置き、両端からそれぞ
れ3.5kg/cm2 の圧力を加えながら3時間重合、固形
化した。
【0030】得られた光伝送チューブは、上記粒子から
なる光反射層がコア表面部にチューブの長さ方向に沿っ
て帯状に形成されていた。ここで得られた30cm長の光
伝送チューブの一方の端面には厚さ1mm、外径6mmの鏡
面加工されたステンレス板を透明エポキシ接着剤により
接着し、反射板を形成した。もう一方の端面には緑色の
LED(日亜化学製NSPG50)をアルミ製ジョイン
トを用い接続固定した。LEDの端子にはリード線をハ
ンダ付けし、その露出部はシリコーンゴム系接着剤で封
止して線状発光体を得た。LEDに20mAの電流を流
した時の側面輝度を表1に示す。比較例1に比べ輝度が
高いことが認められる。この時の消費電力は0.06W
であった。上記で得られた線状発光体を水中に6ヶ月浸
漬したが漏電などの問題はなく初期と同じ発光特性が得
られた。
【0031】また、実験例2には、本願発明に係る高反
射性樹脂(帝人製バンライトLD−1000R)を用
い、図8又は図9に示すようなチャンネル15(又は1
6)を形成して実施例1の光伝送チューブ1をこのチャ
ンネル15(又は16)に嵌め込んだ(チャンネル自体
が反射性を示す)。また、比較例とは、実験例1と同様
の方法で形成してあるが、散乱粒子を配合していない点
で実験例1と異なる構成となっている。これらのものに
ついて、光伝送チューブの光入射端からの特定距離離間
した場所での側面輝度について測定した結果を以下の表
1に示す。
【0032】
【表1】
【0033】この表1からわかるように、チャンネルの
反射性保護層14を設けた実験例2ものが側面輝度が一
番高く、次いで光反射層13を設けた実験例1が側面輝
度が高く、これら光反射層13や反射性保護層14を設
けていない比較例が一番側面輝度が低いことがわかる。
【0034】次に、この発明に係る線状発光体の適用例
について説明する。この線状発光体の光伝送チューブ1
を、例えば図10に示すように、標識4の外周面を縁取
るように囲設すれば、夜間等での交通安全に寄与するこ
とができる。また、図11に示すようにトンネル(この
他に、例えば地下道、ビルや病院などの建造物の廊下、
映画館やホール等の公共施設での非難誘導等として)の
側壁5に沿って光伝送チューブ1を取り付けてもよい。
この場合には、光源の駆動用として商用電源を使用して
もよいが、停電時にはバッテリで駆動できるように構成
してある。このバッテリを使用する場合には、白熱灯や
蛍光灯では点灯時間が例えば数十分程度と短いが、光源
としてLEDを用いたから、長時間の点灯が実現でき
る。しかも、ライン状の発光のために、誘導経路を直ち
に目で直観的に確認できるから、安全でスムースな誘導
動作が実現できる。
【0035】また、図12に示すように階段の各蹴上げ
面6の上縁部等に設け、特に夜間等での階段の踏み外し
による落下事故を有効に防止することもできる。また、
非常階段などに設置すれば、夜間などの非常時に階段を
容易に確認でき、非難誘導を安全、確実に行うことがで
きる。また、図13に示すように、看板7の縁取りとし
て、光伝送チューブ1を周設したり、図14に示すよう
に、セグメント方式の表示盤4′に設ける最高速度の数
字等として各桁7本の光伝送チューブ1を部分的に消灯
可能に取り付ける(速度表示を可変とする)ようにして
もよい。なお、セグメントの数を増やすことによって、
文字表示(さらに変更表示)も可能である。
【0036】さらに、図15に示すように、車内8Aの
側面に光伝送チューブ1を設置して間接照明を行った
り、図16に示すように、ドア8Bの内壁面下部等に光
伝送チューブ1を設置してフットライトとしたり、図1
7に示すように、車体リア面8Cに設置して車幅灯とし
たり、図18に示すように、路上での停止を後方の走行
車両に知らせる停止表示板9の三角形部分を光伝送チュ
ーブ1で構成してもよい。
【0037】さらに、この発明に係る線状発光体の適用
対象としては、以下のようなものが考えられる。 (1) 光表札 (2) 夜間工事の誘導棒 (3) 光るステッキ (4) 光剣( スポーツ用及び玩具用) (5) テントのロープに懸架させ夜間の躓き、転倒防止。 (6) 水槽等のデイスプレイ (7) プールのコース表示や装飾 (8) 海上ブイ、桟橋、堤防、マリンホースの視認性向上 (9) 踏切遮断機 (10)踏切スパーン線、高架、駐車場入口等の高さ制限位
置をライン状に光らせた安全表示機。
【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、透明なコア材とこのコア材よりも屈折率の小さな
クラッド材とよりなる発光手段である光伝送チューブ
と、光伝送チューブの長さ方向の少なくとも一端部に防
水状態で配設させた光源と、光源を点灯させる駆動装置
とを有し、光源から入射した光を光伝送チューブの長さ
方向側面から出射させるように構成したから、換言すれ
ば、光源と駆動装置とを分離して屋外や水中に配置する
ことができるように光源部分は防水状態で光伝送チュー
ブと一体化させたから、水中や雨、或いは雪のかかる場
所や爆発の虞れのある環境下でも問題なく使用できる。
しかも小電力でも十分な側面発光が得られ、さらにコン
パクトで設置場所に制約が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る線状発光体を示す概略構成図。
【図2】光伝送チューブを示す側断面図。
【図3】同縦断面図。
【図4】光伝送チューブの変形例を示す縦断面図。
【図5】光伝送チューブの他の変形例を示す説明図。
【図6】さらに光伝送チューブの他の変形例を示す説明
図。
【図7】反射性保護層を設けた光伝送チューブの縦断面
図。
【図8】チャンネルに取り付けた光伝送チューブ縦断面
図。
【図9】他のチャンネルに取り付けた光伝送チューブ縦
断面図。
【図10】この発明に係る線状発光体を適用した標識を
示す説明図。
【図11】誘導路に適用した状態を示す説明図。
【図12】階段に適用した状態を示す説明図。
【図13】看板に適用した状態を示す説明図。
【図14】セグメント方式の表示盤を示す説明図。
【図15】車内に取り付けた状態を示す説明図。
【図16】ドアに取り付けた状態を示す説明図。
【図17】車体側面に車幅灯として設けた状態を示す説
明図。
【図18】トランクに設けた停止表示板に取り付けた状
態を示す説明図。
【符号の説明】
1 光伝送チューブ 11 管状クラッド 12 透明コア 13 光反射層 14 反射性保護層 2 光源 3 光源装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明なコア材とこのコア材よりも屈折率
    の小さなクラッド材とよりなる発光手段である光伝送チ
    ューブと、 この光伝送チューブの長さ方向の少なくとも一端部に防
    水状態で配設させた光源と、 この光源を点灯させる駆動装置とを有し、前記光源から
    入射した光を光伝送チューブの長さ方向側面から出射さ
    せることを特徴とする線状発光体。
  2. 【請求項2】 光伝送チューブが、クラッドとコアとの
    間にクラッドの長さ方向に沿って帯状に光反射層を有す
    ることを特徴とする請求項1に記載の線状発光体。
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