(57)【要約】光照明デバイス（２０）は、アンクラッドでフレキシブルなポリウレタン・ファイバ（１２）から形成されるライト・ガイド（１０）を備えており、ファイバ（１２）は、透明ポリウレタン領域（１４）および隣接する着色ポリウレタン領域（１６）を備える。デバイスは、ライト・ガイドの少なくとも一端に結合される少なくとも１つの照明モジュール（２２）を備えており、照明モジュールは、ライト・ガイドを照明するための少なくとも１つの光源（２４）を備えている。
2009508306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンクラッドでフレキシブルなポリウレタン・ファイバから形成されるライト・ガイドであって、前記ファイバは透明ポリウレタン領域および隣接する着色ポリウレタン領域を備える、ライト・ガイドと、
ライト・ガイドの少なくとも一端に結合される少なくとも１つの照明モジュールであって、前記ライト・ガイドを照明するための少なくとも１つの光源を備える、照明モジュールと
を備える光照明デバイス。
【請求項２】
前記着色ポリウレタン領域は前記ファイバの内部領域を形成し、前記透明ポリウレタン領域は前記ファイバの外部領域を形成する、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項３】
前記照明モジュールは前記ライト・ガイドの両端に結合される、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つの光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項５】
前記照明モジュールの少なくとも１つの光源は１つまたは複数の色彩を発光する、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項６】
前記照明モジュールは、前記少なくとも１つの光源から発光して、ある色彩範囲を繰り返させる、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項７】
第１の光源からの発光は、前記照明モジュールの１つまたは複数の第２以上の光源からの発光と同期する、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項８】
前記ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、前記ファイバの前記着色領域は前記ファイバの前記透明領域と同軸である、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項９】
前記ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、前記ファイバの前記着色領域は前記ファイバの前記透明領域のオフセットされている、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項１０】
前記ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、前記ファイバの前記着色領域の前記オフセットが変化する、請求項９に記載の光照明デバイス。
【請求項１１】
前記ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、前記ファイバの前記着色領域の断面形状は前記ファイバの前記透明領域と同じである、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項１２】
前記ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、前記ファイバの前記着色領域の断面形状は前記ファイバの前記透明領域とは異なる、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項１３】
前記ファイバの前記着色領域および／または透明領域は光拡散粒子を含む、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項１４】
前記ファイバの前記着色領域は単一の色彩である、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項１５】
前記ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、前記ファイバの前記着色領域は色彩が変化する、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項１６】
前記ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、前記ファイバの前記着色領域はパターニングされている、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項１７】
前記ファイバの前記着色ポリウレタン領域には、１つまたは複数の蛍光染料を用いて実現される、１つまたは複数の色彩が含まれる、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項１８】
前記１つまたは複数の蛍光染料は、ペリレンテトラカーボン酸に基づく、請求項１７に記載の光照明デバイス。
【請求項１９】
前記光照明デバイスは、装身具、ブレスレット、ネックレス、ヘッドバンド、靴ひも、玩具、おもちゃ、縄跳び用の縄、フラ・フープ、体操用具のうちの１つである、請求項１に記載の光照明デバイス。
【請求項２０】
アンクラッドでフレキシブルなポリウレタン・ファイバから形成されるライト・ガイドであって、前記ファイバは透明ポリウレタン領域および隣接する着色ポリウレタン領域を備える、ライト・ガイド。
【請求項２１】
前記透明ポリウレタン領域および隣接する前記着色ポリウレタン領域は、実質的に平面状の共押出しストリップである、請求項１８に記載のライト・ガイド。
【請求項２２】
前記透明ポリウレタン領域の断面積は、前記着色ポリウレタン領域の断面積よりも大きい、請求項１８に記載のライト・ガイド。
【請求項２３】
前記着色ポリウレタン領域は、実質的に平面状のストリップであり、隣接する前記透明ポリウレタン領域は、成形された断面を備える、請求項２０に記載のライト・ガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルな光ファイバまたはライト・ガイドに関する。詳細には、本発明は、ポリウレタンから形成されるライト・ガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
幅広い用途において光ファイバが用いられている。これらの用途の大部分において、光ファイバを用いる理由はその光伝送特性のためである。たとえば、レーザ源から出されるコヒーレント光放射は、適切な光ファイバに沿って数百キロメートルも伝送できることが知られている。
【０００３】
通信用途以外の光ファイバの用途として、家庭用品（たとえば複数のファイバを備えたランプ）、および新規物品（たとえば照明ブレスレット、ネックレス、靴ひも）などが見出されている。出願人の同時継続中の特許出願の１つでは、最大で約１メートルの距離に渡って著しい側方散乱が生じるアンクラッドでフレキシブルなポリウレタン・ファイバから形成されたライト・ガイドについて説明している。
【０００４】
それでもなお、他の分野と同様に、このような物品のユーザは常に、新しくてもっと興味深い形態を探しており、そのため、新規な光ファイバを用いた用途がさらに求められている。
【０００５】
本明細書では、用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、または同様の用語は、排他的包含を意味することが意図されている。すなわち、要素のリストを含む方法、システム、または装置には、これらの要素が含まれるだけでなく、リストに載っていない他の要素が含まれていてもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来のウレタン・ライト・ガイドと比べて、照明された時の照明効果が向上したフレキシブルなライト・ガイドを提供することである。
それ以上の目的が以下の説明から明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの形態（この形態は唯一の形態である必要はなく、また実際に最も広い形態である必要もないが）では、本発明は、アンクラッドでフレキシブルなポリウレタン・ファイバから形成されるライト・ガイドであって、前記ファイバは、透明ポリウレタン領域および隣接する着色ポリウレタン領域を備える、ライト・ガイドに関する。
【０００８】
選択肢として、透明ポリウレタン領域および隣接する着色ポリウレタン領域は、実質的に平面状の共押出し成形ストリップである。
選択肢として、透明ポリウレタン領域の断面積は着色ポリウレタン領域の断面積よりも大きい。
【０００９】
選択肢として、着色ポリウレタン領域は実質的に平面状のストリップであり、隣接する透明ポリウレタン領域は、成形された断面を備える。
別の形態では、本発明は、アンクラッドでフレキシブルなポリウレタン・ファイバから形成されるライト・ガイドであって、前記ファイバは透明ポリウレタン領域および隣接する着色ポリウレタン領域を備える、ライト・ガイドと、ライト・ガイドの少なくとも一端に結合される少なくとも１つの照明モジュールであって、ライト・ガイドを照明するための少なくとも１つの光源を備える照明モジュールと、を備える光照明デバイスに関する。
【００１０】
好適には、着色ポリウレタン領域は内部領域ファイバを形成し、透明ポリウレタン領域はファイバの外部領域を形成する。
好適には、光照明デバイスは次のうちの１つである。装身具（たとえば（これらに限定されないが）、ブレスレット、ネックレス、ヘッドバンド、もしくは靴ひも）、玩具またはおもちゃ（たとえば、縄跳び用の縄、フラ・フープ、体操用具）などである。
【００１１】
好適には、照明モジュールはライト・ガイドの両端に結合されている。
好ましくは、少なくとも１つの光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
好適には、照明モジュールは１つまたは複数の色彩を発光する。
【００１２】
好適には、照明モジュールは、少なくとも１つの光源から発光して、ある色彩範囲を繰り返させる。
好適には、第１の光源からの発光は、照明モジュールの１つまたは複数の第２以上の光源からの発光と同期する。
【００１３】
好適には、ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、ファイバの着色領域は透明領域と同軸である。
選択肢として、ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、ファイバの着色領域はファイバの透明領域にオフセットされる。オフセットは、ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って変化していてもよい。
【００１４】
選択肢として、ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、ファイバの着色領域の断面形状はファイバの透明領域と同じかまたは異なる。
好適には、ファイバの着色領域は、単一の色彩であるかまたはファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って色彩が変化する。
【００１５】
好適には、ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って、ファイバの着色領域はパターニングされている。
本発明のこれ以上の特徴が以下の詳細な説明から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
単に一例として、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して以下で十分に説明する。
図１を参照すると、本発明の実施形態による、アンクラッドでフレキシブルなポリウレタン・ファイバ１２から形成される側方散乱ライト・ガイド１０が提供される。ファイバ１２は、透明ポリウレタン領域１４および隣接する着色ポリウレタン領域１６を備える。図１に示す実施形態では、着色ポリウレタン領域１６はファイバの内部領域を形成し、透明ポリウレタン領域１４はファイバの外部領域を形成する。
【００１７】
ライト・ガイド１０は、ファイバ１２の全長に渡って光を側方散乱する。発明者の知見によれば、ファイバ１２の長手方向に沿って減衰が生じるが、その減衰は、着色ポリウレタン領域１６の方が透明ポリウレタン領域１４よりも小さく、着色ポリウレタン領域１６を設けたことで、フレキシブルなポリウレタン・ライト・ガイドの光漏れ特性が向上し、その結果、ファイバ１２は、多くの新規用途において有用なものとなる。
【００１８】
ライト・ガイド１０は通常、既知の押出し成形技術を用いて押出し成形されるが、ロッドまたはシートの形態で形成することもできる。一実施形態では、透明ポリウレタン領域１４および着色ポリウレタン領域１６は、共押出し成形される。ほとんどの用途において、細長いファイバが好ましい。一実施形態によれば、押出し成形条件を、従来の押出し成形パラメータにより、過剰に速くなるようにかまたは過剰に遅くなるように設定する。この結果、押出し成形されたガイドは多少黄変するとともに、ガイド中の不完全性による散乱が生じる。加えて、光がガイドからその長さに渡って漏れるように、ガイドをアンクラッド状態で用いる。代替的な実施形態では、押出し成形条件を、不純物の発生が防止されるか少なくとも最小限になるように設定する。この実施形態の場合には、ライト・ガイド中の側方散乱は、光拡散粒子または「散光器」粒子を、透明ポリウレタン領域１４および／または着色ポリウレタン領域１６中に導入することによって実現することができる。これについては、出願人の以前の国際特許出願ＷＯ０２／０９５２８９に開示されている。
【００１９】
ライト・ガイド１０の典型的な長さは、数メートル程度以下である。典型的な直径は、最大で約１０ミリメートルであり、１００ミクロン程度に小さくすることができる。図２に、図１に示すライト・ガイドの断面図を示す。図では、ファイバの透明ポリウレタン外部領域１４と着色ポリウレタン内部領域１６との相対寸法を示している。ライト・ガイド１０のこの実施形態では、透明ポリウレタン外部領域１４の直径は約７ミリメートルであり、着色ポリウレタン内部領域１６の直径は、約１ミリメートルである。しかし次のことを理解されたい。代替的な実施形態では、内部および外部領域の直径を変えることができ、また内部領域１６の直径は、外部領域１４の直径の１００％を下回る任意のパーセンテージとすることができる。
【００２０】
一実施形態では、ファイバ１０の長さの少なくとも一部に沿って、ファイバの着色した内部領域１６は、透明な外部領域１４と同じ形状および同軸である。図２に示すように、一実施形態では、内部および外部領域１６および１４は両方とも円形の断面である。あるいは、内部および／または外部領域１６、１４は、異なる形状に押出し成形することができる。たとえば、外部領域は円形の断面のままであっても良く、内部領域１６は、たとえば星形に押出し成形することができる。その結果、面白い照明効果を出してライト・ガイド１０の美的魅力を高めることができる。別の実施形態では、内部領域１６が外部領域１４のオフセットされており、それらが同軸でないようにすることができる。いくつかの実施形態では、オフセットをファイバの長手方向に沿って変えて、着色した内部領域１６が例えばらせん状の効果を出すようにすることができる。
【００２１】
図６Ａを参照して、さらなる実施形態では、側方散乱ライト・ガイド１０は、透明ポリウレタンからなる薄くて矩形の実質的に平面のストリップ形状の透明領域１４と、着色ポリウレタンからなる隣接する共押出し成形された薄くて矩形の実質的に平面のストリップ形状の着色領域１６とを備える。あるいは、透明ポリウレタン領域１４の断面積は着色ポリウレタン領域１６の断面積よりも大きい。たとえば、透明領域１４は、四角形の断面か（図６Ｂに示す）もしくは半球の断面か（図６Ｃに示す）または何らかの他の形状を有し、着色ポリウレタン領域１６は、共押出し成形された薄くて矩形の実質的に平面状のストリップである。
【００２２】
ファイバの着色領域１６は、任意の色彩または色彩の組み合わせとすることができる。色彩の組み合わせには、任意の蛍光色もしくは発光色またはそれらの組み合わせが含まれる。色彩は、好適であれば任意の染料または着色剤を用いて実現される。例えば、ペリレンテトラカーボン酸に由来するかもしくはそれに基づく染料、たとえばルモゲン（Ｌｕｍｏｇｅｎ）（登録商標）染料（ＢＡＳＦグループから販売）または他の染料、たとえばＥＰ７７０１着色剤（イーガー・プラスチックス（ＥａｇｅｒＰｌａｓｔｉｃｓ）社（米国）から販売）は、好適である。なぜならば、それらは、鮮やかな色彩が実現でき、使いやすく、臭いおよび毒性がなく、また耐光性が高いからである。一実施形態によれば、着色領域１６は、ファイバの長さに沿って単一で一定の色彩である。あるいは、色彩は、ファイバの長手方向の少なくとも一部に沿って変化する。色彩変化は、急激であってもよいし徐々であってもよい。あるいは、ファイバの着色領域１６は、ファイバの長さの少なくとも一部に沿ってパターニングされている。
【００２３】
図３を参照して、ライト・ガイド１０の１つの特定の用途は、光照明デバイス２０が、ライト・ガイド１０と、ライト・ガイド１０が結合される少なくとも１つの照明モジュール２２とを備える場合である。照明モジュール２２は、ライト・ガイド１０を照明するための少なくとも１つの光源２４と、電源２７と、スイッチ２８とを備える。図３には単純化した回路を示しており、図５に完全な回路２６の例を示す。ほとんどの用途において、光源２４は発光ダイオード（ＬＥＤ）である。これは当該技術分野で知られていることである。当業者であれば分かるように、他の光源も可能であるが、大部分の用途では適していないと考えられる。その原因は、たとえば、それらのサイズおよび／または消費電力である。
【００２４】
この実施形態では、光照明デバイス２０は、新規物品、たとえばネックレスまたはブレスレットなど（図３に示すように）であるが、ライト・ガイド１０の両端は照明モジュール２２に結合され、照明モジュール２２は２つ以上の光源２４を備え、少なくとも１つの光源は、ライト・ガイド１０の各端部と位置合わせされている。
【００２５】
図４を参照して、代替的な実施形態では、光照明デバイス２０は、玩具またはおもちゃたとえば縄跳び用の縄である。この実施形態では、光照明デバイス２０は一対の照明モジュール２２を備え、これらは縄跳び用の縄の取っ手部分を形成し、ライト・ガイド１０は縄跳び用の縄のロープ部分を形成する。ライト・ガイド１０の一端は、照明モジュール２２の一方に結合され、ライト・ガイド１０の他端は、第２の照明モジュール２２に結合される。この実施形態では、各照明モジュール２２は、単一の光源２４（ライト・ガイド１０の対応する端部と位置合わせされている）と、電源２７と、スイッチ２８とを備えている。当然のことながら、複数の光源２４を各照明モジュール２２内に設けることもできる。
【００２６】
一実施形態では、照明モジュール２２は、図５に示すような既知の回路２６を備える。回路２６は、ＬＥＤ（Ｄ１およびＤ２）の形態の２つの光源２４と、４．５Ｖ電源（３個の１．５ＶのＬＲ４４ボタン電池または同様のもので与えられる）とを備える。回路２６では、Ｒ１は３３Ｋの１／４Ｗ抵抗器であり、Ｒ２およびＲ３は、４７Ｒの１／４Ｗ抵抗器である。Ｃ１は１０μＦ２５Ｖの電解コンデンサであり、Ｑ１はＢＣ５６０の４５Ｖ１００ｍＡ・ＰＮＰトランジスタであり、Ｑ２はＢＣ３３７の４５Ｖ８００ｍＡ・ＮＰＮトランジスタであり、回路２６によってＬＥＤ（Ｄ１およびＤ２）は交互に点滅する。当業者であれば分かるように、電源は約２〜４．５Ｖで変えることができ、回路２６の構成部品は、点滅周波数、ＬＥＤの相対的なオン／オフ時間、およびＬＥＤから発せられる色彩が変わるように、または光源２４からの発光が望ましい任意の方法で同期するように、変えることができる。たとえば、回路２６を、ＬＥＤがある範囲の色彩を発光して、この色彩が所定の順番でまたはランダムに繰り返されるように、変更することができる。また回路２６は、回路が始動および停止できるようにするためのスイッチ２８を備えていても言い。
【００２７】
縄跳び用の縄の例の場合、一実施形態によれば、第１の照明モジュール２２からの発光を、第２の照明モジュール２２からの発光と同期させて、魅力的な効果を生み出す。
本発明の種々の実施形態では、照明モジュール２２を、密封されたユニットにして、子供が小さい部品（たとえば電池またはＬＥＤ）を取り外して喉に詰まらせるような危険または他の障害が起きることを防ぐ。密封されたユニットによって、内部の構成部品も保護される。
【００２８】
またライト・ガイド１０は、キャスト・シートとして作製することもできるし、異なる連続形状に押出し成形することもできる。このような形状はたとえば、楕円形、星形、または容易に軌道内へスライドする複雑な形状である。
【００２９】
本発明は、独特の輝きまたはサイド照明を発光するフレキシブルなライト・ガイドが必要とされる新規用途において多くの利用が考えられる。このような用途としては以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。装飾品（たとえばネックレス、ブレスレット、およびハンド・バッグ）、玩具、ゲーム、およびおもちゃ（たとえば縄跳び用の縄、フラ・フープ用品、および体操用具）、履物（靴紐を含む）、衣類用織物に織られたもの、安全衣料（たとえばバイク・ヘルメットおよび安全帽）。
【００３０】
以上のように、本発明では、透明ポリウレタン領域１４が隣接の着色ポリウレタン領域１６を有することによって、従来のウレタン・ライト・ガイドと比べて、照明された時の側方散乱照明効果が向上する。本発明のウレタン・ライト・ガイド１０および照明モジュール２２は、堅固で耐久性がある。これは、多くの用途（特に子供用玩具、衣類、および安全衣料）にとって望ましい特性である。本発明のライト・ガイド１０は、小さな半径を有するように曲げることが、亀裂もしくは破壊を伴うことなくまたその光伝送および光散乱特性を失うことなく可能である。
【００３１】
本明細書の全体を通して、その目的は、本発明をいずれか一つの実施形態または特徴の特定の集合に限定することなく、本発明を説明することであった。当業者であれば、特定の実施形態からの変形に思い至ることもあるだろうが、その変形もやはり本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態によるライト・ガイドの長さを示す図である。
【図２】図１のライト・ガイドの断面線２−２を通る断面図を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による光照明デバイスを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による光照明デバイスを示す図である。
【図５】図２に示す光照明デバイスの照明モジュールの実施形態に適した回路の例を示す図である。
【図６Ａ】本発明の他の実施形態によるライト・ガイドの代替的な実施形態を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の他の実施形態によるライト・ガイドの代替的な実施形態を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の他の実施形態によるライト・ガイドの代替的な実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
2009508306.tif 000008
【図６Ｂ】
2009508306.tif 000009
【図６Ｃ】
2009508306.tif 000010
【国際調査報告】
2009508306.tif 000011
2009508306.tif 000012
2009508306.tif 000013