(57)【要約】  本発明の発光性の細長い素子（１０）は、長手軸（Ｘ）に沿って整列された、光ファイバ（２０）および少なくとも光注入器（３０）を備え、光源（４０）および光源（４０）を光ファイバ（２０）に連結する結合アセンブリ（５０）を備える。素子（１０）は、光源（４０）が単一のＬＥＤ（４１）を備え、結合アセンブリ（５０）はその狭い方の端部（５４１）がＬＥＤ（４１）の周囲に取り付けられ、その広い方の端部（５４２）が光ファイバ（２０）に向かって開口されている漏斗形状の反射スクリーン（５４）を備えることを特徴とする。きわめて少ない電力消費の比較的長い発光性素子（１０）の製作が可能である。
2007533102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸（Ｘ）に沿って整列された、光ファイバ（２０）の入力端部と、光源（４０）および該光源（４０）を前記光ファイバ（２０）に連結する結合アセンブリ（５０）を有する少なくとも光注入器（３０）と、を備える発光性の細長い素子であって、前記光源（４０）は単一のＬＥＤ（４１）を備え、前記結合アセンブリ（５０）は、前記ＬＥＤ（４１）の周囲に取り付けられた狭い方の端部（５４１）と、前記光ファイバ（２０）に向かって開口している広い方の端部（５４２）とを有する漏斗形状の反射スクリーン（５４）を備えることを特徴とする発光性の細長い素子。
【請求項２】
前記反射スクリーン（５４）は放物面の一部の形状を有する、請求項１に記載の発光性の細長い素子。
【請求項３】
前記反射スクリーン（５４）の前記広い方の端部（５４２）は、前記狭い方の端部（５４１）の直径の１．３〜３倍の直径を有し、前記発光性の細長い素子（１０）の前記軸（Ｘ）に沿った前記反射体（５４）の長さは、前記狭い方の端部（５４１）の直径の１．０〜２．５倍である、請求項２に記載の発光性の細長い素子。
【請求項４】
前記反射スクリーン（５４）の形状および寸法は、前記ＬＥＤ（４１）によって発せられ前記反射スクリーン（５４）によって反射される光ビーム（Ｂ）が、前記発光性の細長い素子（１０）の前記軸（Ｘ）と所定の角度（α）以下である角度を成すようになっている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光性の細長い素子。
【請求項５】
前記所定の角度（α）は約８°である、請求項４に記載の発光性の細長い素子。
【請求項６】
前記反射スクリーン（５４）は薄い金属シートから作製される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光性の細長い素子。
【請求項７】
前記反射スクリーン（５４）はアルミニウムから作製される、請求項６に記載の発光性の細長い素子。
【請求項８】
前記反射スクリーン（５４）は適切な支持材の上に適用される反射フィルムから作製される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光性の細長い素子。
【請求項９】
前記結合アセンブリ（５０）は、
−内部円筒形の空洞（５１２）を有する中空の本体（５１）であって、前記空洞（５１２）の中に提供された前記ＬＥＤ（４１）を前記空洞（５１２）の基部（５１３）の中心で支持する中空の本体（５１）と、
−前記空洞（５１２）に合致する外部円筒形側面（５５１）と、前記反射スクリーン（５４）の前記広い方の端部（５４２）と係合する内部円錐形側面（５５２）と、を有するリング状のブッシング（５５）と、
−前記空洞（５１２）の前記基部（５１３）に向かって前記ブッシング（５５）を圧迫し、それにより前記ＬＥＤ（４１）の周囲に前記反射スクリーン（５４）を保持する圧力手段（５６）と、
を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光性の細長い素子。
【請求項１０】
前記圧力手段は、前記本体（５１）の前記空洞（５１２）に螺合し、前記ブッシング（５５）に対して押圧する、前記結合アセンブリ（５０）のスリーブ本体（５６）を備える、請求項９に記載の発光性の細長い素子。
【請求項１１】
前記結合アセンブリ（５０）は水密性である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光性の細長い素子。
【請求項１２】
前記結合アセンブリ（５０）は、前記ＬＥＤ（４１）によって生成される熱を放散するための放熱手段（５１５）を備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光性の細長い素子。
【請求項１３】
前記本体（５１）は、前記本体（５１）の前記空洞（５１２）の前記基部（５１３）に隣接するフィン部分（５１５）を有する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の発光性の細長い素子。
【請求項１４】
前記光ファイバ（２０）は、可視光の波長帯にわたる光を伝送するように適合されたコア径の大きいプラスチック光ファイバである、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光性の細長い素子。
【請求項１５】
前記ファイバ（２０）は少なくとも１ｍ長である、請求項１４に記載の発光性の細長い素子。
【請求項１６】
前記ファイバ（２０）は少なくとも９ｍ長である、請求項１５に記載の発光性の細長い素子。
【請求項１７】
前記光ファイバ（２０）の両側の端部に１個ずつある、２個の前記光注入器（３０）を備える請求項１〜１６のいずれか１項に記載の発光性の細長い素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光性の細長い素子、すなわち容易に見ることができる程度に十分であるが、周囲の環境を照らすためには実質的に不十分であるように、全方向において光の量を制限して放射する細長い素子に関する。そのような素子は、特に道路標識、路面表示、店看板、装飾看板、安全標識などの任意の種類の看板および表示に有用である。
【背景技術】
【０００２】
最も一般的な発光性の細長い素子は一般に、蛍光灯に基づいており、任意の所望の直線パターンに整形することができ、任意の所望の色を呈することができる。
【０００３】
ごく最近、光導波路、たとえば、低コスト光ファイバ、特に可視光の波長帯にわたる光を伝送するように適合させたコア径の大きいプラスチック光ファイバに基づくこの種の素子もまた知られている。プラスチック光ファイバは比較的容易に整形することができ、対応する光源に連結すれば任意の所望の色を呈することができる。さらに、プラスチック光ファイバは、蛍光灯よりさらに丈夫な構造を特徴とするほか、厳しい環境状態に耐える能力も蛍光灯より優れている。その反面、これらの素子は、高価であり、エネルギ消費が大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、低コストのファイバ型発光性の細長い素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本目的は、請求項１に記載の素子によって実現される。好ましい任意の特徴については、従属項に記載される。
【０００６】
本発明の発光性の細長い素子は、長手軸に沿って整列された、光ファイバの入力端部および少なくとも光注入器を備え、光源および光源を光ファイバに連結する結合アセンブリを備える発光性の細長い素子であり、光源は単一のＬＥＤ（発光ダイオード）を備え、結合アセンブリはその狭い方の端部がＬＥＤの周囲に取り付けられ、その広い方の端部が光ファイバに向かって開口されている漏斗形状の反射スクリーンを備えることを特徴とする。ＬＥＤは廉価でエネルギを節約する光源であり、ＬＥＤの電力が１Ｗ程度の低い場合であっても、ＬＥＤのヘッドの真上に配置される反射スクリーンによって発せられた光が集光され、偏向される場合には、発光性の細長い素子のファイバ用の光を提供するのに適切であることが分かっている。
【０００７】
素子は結合アセンブリの中に直線的な長手軸を有するが、長手軸は結合アセンブリからファイバおよびその任意の屈曲部に従うことを留意すべきである。
【０００８】
原則的には、光ファイバは、どのような種類であってもよい。しかし、低コストであることが好ましい実施形態では、光ファイバは、可視光の波長帯にわたる光を伝送するように適合させたコア径の大きいプラスチックファイバである。この種のファイバは、米国ミネソタ州セントポールのスリーエム（３Ｍ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ））製の商標名「３Ｍ  ＨＬ  高輝度ライトファイバ（３Ｍ  ＨＬ  Ｈｉｇｈ  Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｂｒｅ）」、たとえばＬＦ１２０ＨＬファイバまたはＬＦ７０ＨＬファイバで市販されているファイバのいずれかである。
【０００９】
反射スクリーンは、実質的に凹面であり、放物面の形状、すなわち発光性の細長い素子の軸と一致する軸を中心にした放物線の回転によって生成される立体を有することが好ましい。放物面形状により、ＬＥＤによって発せられた光ビームの偏向の制御をよりよくすることができる。
【００１０】
反射スクリーンの広い方の端部は、狭い方の端部の直径の１．３〜３倍の直径を有することが好ましく、狭い方の端部の直径の約２倍であれば最も好ましい。発光性の細長い素子の軸に沿った反射体の長さは、狭い方の端部の直径の１．０〜２．５倍であればさらに好ましく、約１．７倍であれば最も好ましい。
【００１１】
反射スクリーンの正確な幾何形状がいかなるものであろうと、その形状および寸法は、ＬＥＤによって発せられ、反射スクリーンによって反射される光ビームが発光性の細長い素子の軸と角度を成し、この角度が用いられるファイバに左右される所定の角度以下、好ましくはこの所定の角度に略等しいようになっている。上記の種類の「３Ｍ  高輝度ライトファイバ（３Ｍ  Ｈｉｇｈ  Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｂｒｅ）」のファイバが用いられる場合には、所定の角度は８°である。実際には、そのような所定の角度より実質的に小さい角度でファイバに入射する光ビームは、ファイバの中に伝搬され、光の最小の部分のみがファイバから散乱される状態で、その中に進み続けることができる。
【００１２】
反射スクリーンは、薄い金属シートから作製されることが好ましく、アルミニウムであればさらに好ましい。アルミニウムは実際には、きわめて高い表面反射率を呈することができ、所望の形状に機械加工することが比較的容易である。スクリーンの反射面用の他の適切な材料としては、高い反射率を有する金属化ポリマーフィルムおよび非金属化ポリマーフィルムが挙げられる。具体的な金属化ポリマーフィルムは、アルミニウム蒸着ポリエステルフィルムである。具体的な非金属化ポリマーフィルムは、米国ミネソタ州セントポールのスリーエム（３Ｍ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ））から入手可能な「ビキュイテイ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）」ＥＳＲ（強化鏡面反射体（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ））である。スクリーンの反射面は、入射光の８０％超を反射することが好ましく、９０％超を反射すればさらに好ましく、入射光の約９５％超を反射すれば最も好ましい。反射フィルムが用いられる場合には、そのようなフィルムは適切な支持材の上に適用されることは明白である。
【００１３】
結合アセンブリは、
−内部円筒形空洞を有する中空の本体を備え、ＬＥＤが空洞の中に提供され、上記の空洞の基部の中心で支持され、
−円筒形空洞に合致する外部円筒形側面と、反射スクリーンの広い方の端部と係合するための内部円錐形側面と、を有するリング状のブッシングと、
−空洞の基部に向かってブッシングを圧迫し、それによりＬＥＤの周囲に反射スクリーンを保持する圧力手段と、を備えることが好ましい。
【００１４】
圧力手段は、結合アセンブリのスリーブ本体を備え、本体の円筒形空洞に螺合し、ブッシングに対して押圧している状態であることがさらに好ましい。
【００１５】
この簡素な構造により、反射スクリーンを容易かつ正確かつ安定に位置決めすることが可能となる。その構造のおかげで、結合アセンブリは容易に水密性に形成しやすく、屋外用途または侵襲性の環境状態下の用途において、長期にわたってより良好な作業状態を確保することがさらに好ましい。
【００１６】
結合アセンブリは、放熱手段を備え、ＬＥＤによって生じた熱を放散し、より良好な作業状態を確保することが好ましい。そのような手段は、本体の空洞の上記の基部に隣接する本体のフィン部分を備えることができることが好ましい。このように、十分な熱が簡素な立体構造によって放散される。
【００１７】
比較的短いファイバの場合には、本発明の発光性の細長い素子は、ファイバの一端に１つのみの光注入器を備え、したがって１つのみの光源および１つの結合アセンブリを備える。ファイバがさらに長い場合には、発光性の細長い素子は、２つの光注入器を備え、光注入器は光ファイバの各端部に１つずつあり、素子はさらに均一な明るさを有することが好ましい。
【００１８】
実施例を考慮し、包含されている図面を参照すれば、本発明のさらなる特徴および利点は、本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細から明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面の図１において、発光性の細長い素子１０が示されており、この発光性の細長い素子１０はコア径の大きいプラスチック光ファイバ２０を備え、薄いクラッディング２２によって覆われている大きなコア２１を有する（図２参照）。適切なファイバ２０の一例は、ＬＦ１２０ＨＬ  ３Ｍ  高輝度ライトファイバ（ＬＦ１２０ＨＬ  ３Ｍ  Ｈｉｇｈ  Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｂｒｅ）（米国ミネソタ州セントポールのスリーエム（３Ｍ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ））から市販されている）であり、このファイバは、１ｍｍ厚のクラッディング２２によって覆われた直径１２ｍｍのコア２１を有し、結果として全体の直径が約１４ｍｍとなる。クラッディング２２の屈折率はコア２１の屈折率より低いため、この構造物は光ファイバとして機能することができ、所定の角度αより小さい角度でクラッディング２２に当たる光ビームをコア２１の中に維持することができる。ファイバ２０は、５〜１０ｍ長であり、所望の配置構成または標識に基づき、比較的自由に整形するのに十分なほど可撓性である。図１は、一例に過ぎないが、簡素な配置構成（建物における扉の輪郭を際立たせるのに有用である）を示している。本発明による素子を用いて他の直線状の標識を形成することができるばかりでなく、より複雑な標識を形成するために本発明の複数の素子を共に用いてもよいことは明白である。当然のことながら、あらゆる光ファイバと同様に、曲げ半径はファイバの光学特性を確実に保持するほど十分に大きくすることを徹底することに注意を払わなければならない。
【００２０】
ファイバ２０の２つの端部のそれぞれに、素子１０は光注入器３０を備え、光注入器３０は光源４０および結合アセンブリ５０（図２〜図４参照）を備える。結合アセンブリ５０は本体５１を有し、本体５１は実質的に中空であり、内部の円筒形空洞５１２および実質的に円形の基部５１３を有する。
【００２１】
光源４０は、基部５１３の中心に取り付けられ、その発光ヘッド４１１が空洞５１２の中に面する単一の低電力ＬＥＤ４１と、本体５１から出て、ケーブル保護スリーブ５３によって保護され、本体５１に連結される電力供給ケーブル４２と、を備える。本体５１とスリーブ５３との間の有効な封止を確実にするために、本体５１およびスリーブ５３は図面ではそれぞれ５１４および５３４の番号が付けられた合致するねじ山を備え、その間にＯリングガスケット５２が取り付けられる。スリーブ５３とケーブル４２との間の有効な封止を確実にするために、スリーブ５３は、スリーブ５３の上に螺合されるリングキャップ５３２によって押圧される円錐状のゴムガスケット５３１を備える。キャップ５３２がスリーブ５３に螺着されると、その内部の円錐形状が、円錐状のゴムガスケット５３１をケーブル４２に対して圧迫し、光注入器３０に対してケーブル４２を保持して封止する。
【００２２】
本体５１は、ＬＥＤ４１およびその供給ケーブル４２が取り付けられる本体５１の領域の周囲に形成されるリング状のフィン５１５を備え、これらの素子によって生成される熱を放散する。
【００２３】
空洞５１２の中には、反射スクリーン５４がＬＥＤ４１の上および周囲、特にその発光ヘッド４１１の周囲に取り付けられる。反射スクリーン５４は、狭い方の開口端部５４１および広い方の開口端部５４２を有する漏斗形状である。この反射スクリーン５４は、軸Ｘの周囲に放物線の一部の回転によって形成される立体の形状、特にＸを軸として有する放物面の一部の形状を有する。スクリーン５４は、反射性金属、たとえばアルミニウムなどの薄いシートによって作製される。
【００２４】
反射スクリーンの広い方の端部５４２は、狭い方の端部５４１の直径の１．３〜３倍、好ましくは約２倍の直径を有し、軸Ｘに沿った反射体の長さは、狭い方の端部の直径の１．０〜２．５倍、好ましくは約１．７倍である。
【００２５】
反射スクリーン５４は、リング状のブッシング５５によって空洞５１２の中で所定の位置に堅固であるが、細心の注意を払って保持され、ブッシング５５は、円筒形空洞５１２に合致する外部円筒形側面５５１と、反射スクリーン５４の広い方の端部５４２と係合し、スクリーン５４をＬＥＤ４１のヘッド４１１に対して押圧する円錐形側面５５２と、を有する。押圧作用が実際に、反射スクリーン５４の薄い構造によって必要とされるほど細心の注意を払うことを確実にするために、ブッシング５５は正確な軸長さで形成されることから、完全に押し付けられると、ブッシング５５が基部５１３に対して当接するようになっている。
【００２６】
結合アセンブリ５０はまた、スリーブ本体５６を備え、スリーブ本体５６は、ブッシング５５を反射スクリーン５４に対して押圧して、直角で横断方向に切断されたファイバ２０をブッシング５５の外側端面に対して保持することを狙いとする。
【００２７】
ブッシング５５への押圧作用を確実にし、本体５１とスリーブ本体５６との間の有効な封止も確実にするために、本体５１およびスリーブ本体５６は図面ではそれぞれ５１６および５６６の番号が付けられている合致するねじ山を備え、その間にＯリングガスケット５７が取り付けられる。したがって、スリーブ本体５６は、ブッシング５５用の圧力手段として作用する。
【００２８】
ファイバ２０がスリーブ本体５６によって有効に把持されることを確実にし、スリーブ本体５６とファイバ２０との間の有効な封止も確実にするために、スリーブ本体５６は、スリーブ本体５６の上に螺合されるリングキャップ５６２によって押圧される円錐状のゴムガスケット５６１を備える。キャップ５６２がスリーブ本体５６に螺合されると、その内部の円錐形状が、円錐状のゴムガスケット５６１をファイバ２０に対して圧迫し、光注入器３０に対してファイバを把持し、ブッシング５５に対して当接した状態で保持する。ガスケット５６１はまた、ファイバ２０と光注入器３０との間の封止も確実にする。
【００２９】
図６に概略的に示されているように、ＬＥＤ４１のヘッド４１１によって発せられる光ビームＢは、反射スクリーン５４に当たり、軸Ｘに対して角度αでファイバ２０に向かって反射される。反射スクリーン５４の形状は、角度αを可能な限り８°付近で維持するような形状である。ファイバ２０が上述した種類のものである場合には、これは、ファイバ２０に一旦入射した光ビームＢが、光ビームＢはクラッディング２２に入射するとすぐに、そこから出射せずに、ファイバ２０から出射する前に、クラッディング２２で複数回の内部反射を行うことができることを保証する角度である。このように、ＬＥＤ４１によって発せられたすべての光は、ファイバ２０の中に効率的に注入され、したがって、ファイバ２０を発光物体にするために利用することができる。８°より大きい角度αは、光ビームがクラッディング２２に最初に入射したときに、ファイバ２０を出射する結果となると推測される。他方、角度αが小さければ小さいほど、反射スクリーン５４の実際の構成のほか、その正確な位置決めがさらに困難になるが、実質的に８°未満の角度αの場合には、ファイバから散乱する光の確率は実質的に減少する。
【００３０】
図面を参照して上述した構成を利用し、それぞれがわずか１Ｗの電力消費の２つの簡素なＬＥＤ（または短いファイバ構造の場合には単一のＬＥＤであってもよい）およびきわめて廉価で丈夫なコア径の大きい光ファイバを用いて、１０ｍまたはさらに長い細長い発光素子を製作することが可能である。したがって、この構造は、以前は用いることができなかった多くの場合、たとえば路面表示において、細長い発光素子の実際の使用を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の発光性の細長い素子の概略図である。
【図２】図１の素子の部品の詳細な斜視図であり、結合アセンブリを示す。
【図３】部分的に分離した部品に関する図２の結合アセンブリの長手方向断面図である。
【図４】図３の結合アセンブリの斜視図である。
【図５】図２〜図４の結合アセンブリの反射スクリーンの斜視図である。
【図６】図２〜図４の結合アセンブリの長手方向断面図の概略的な詳細を示す。
【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６】
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【国際調査報告】
2007533102.tif 000009
2007533102.tif 000010
2007533102.tif 000011