(57)【要約】【課題】導光体と発光素子とを樹脂を使わずに光学的に結合できるようにする。さらに、発光色を刻々と変化させたり、点滅させたりが簡単にできるようにする。【解決手段】基台１１にホルダー部材１２と搭載板１３を設けて導光体１０の入射面１７とＬＥＤ１４とを対向させて取り付け、遮光カバー１５で被うようにする。こうすることで、導光体１０とＬＥＤ１４とを光学的に結合し、取り付けに不要な熱が加わらないようにする。また、遮光カバー１５を外せば、ＬＥＤ１４の取替、交換や処分の際の分別もできるようにする。さらに、搭載板１３のＬＥＤ１４を赤、青、緑のＬＥＤとし、それらの点灯を制御するコントローラ１６を備えることで、簡単に発色光を刻々と変化させたり、点滅させたりできるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの外側に設けたクラッドとの間に、伝播する光の一部を軸と直角な方向に放射する反射層を形成した棒状の導光体と、その導光体を取り付ける長尺状の基台とからなり、前記基台の両端に、棒状の導光体を挿通する貫通孔を設けたホルダー部材と、そのホルダー部材の外側に発光素子を取り付けた搭載板を備え、前記搭載板に取り付けた発光素子の発光部がホルダー部材の貫通孔に挿通した導光体端面の入射面と対向するようにすると共に、前記両端部のホルダー部材と搭載板間を遮光カバーで被うようにしたライン型イルミネーション。
【請求項２】
上記搭載板の発光素子を赤、青、緑のＬＥＤとし、その赤、青、緑のＬＥＤの点灯をそれぞれ個別に制御するコントローラを備えた請求項１に記載のライン型イルミネーション。
【請求項３】
上記コントローラが赤、青、緑の各ＬＥＤを点灯するパルスのデューティー比を個別に制御し、導光体の発光色をコントロールするようにした請求項２に記載のライン型イルミネーション。
【請求項４】
上記導光体の表面あるいは内部に模様を形成した請求項１乃至３のいずれかに記載のライン型イルミネーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、棒状の導光体を使用したライン型イルミネーションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ライン（棒）状のイルミネーションとして用いることのできるものの一つとしてネオン管がある。ところが、ネオン管は、放電に高電圧を必要とするため、感電や漏電の危険性がある。しかも、ネオン管は、薄いガラス管を使用するので、耐衝撃性も弱い。そのため、ネオン管に替わるものとして、例えば、（特許文献１）に、図９に示すような発光体が提案されている。
【０００３】
この発光体は、光ファイバと似た構造をした長さＬの導光体１と、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる発光素子２とで構成されている。
【０００４】
導光体１は、ポリスチレンまたはポリカーボネートなどからなるコア３の回りをアクリル系ポリマーからなるクラッド４で覆って、そのコア３の外側に設けたクラッド４との間に、ＴｉＯｘ粒子を分散させた反射層５を形成し、その反射層５で伝播する光の一部を軸と直角な方向に放射するようにした棒状のものである。
【０００５】
また、この棒状の導光体１は、両方の端面を入射面６として発光素子２を取り付けるようにしてある。この発光素子（以下、ＬＥＤ）２には、赤色のものを使用しており、前記ＬＥＤ２は樹脂７を介して入射面６に光学的に結合させてある。
【０００６】
このような発光体では、ＬＥＤ２から導光体１の内部に導入された光は、先にも述べたように、コア内を伝播しながらその一部が反射層で反射された放射光として軸と直角方向へ（外部へ）散乱するようになっている。
【特許文献１】特開２００４−３４１１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の発光体では、導光体とＬＥＤを樹脂で結合するので、例えば、樹脂によるモールドだと組立てに専用の金型などが必要でコストがかかる。また、樹脂で固めてしまうので、ＬＥＤが故障した場合に取替えることができなかったり、使用環境に応じてＬＥＤを色の違うものや光量の大きなものに取替えできなかったり、処分する際に分別できない問題もある。さらに、モールド加工の際の熱により導光体やＬＥＤを傷めてしまうことも考えられる。
【０００８】
また、上記の発光体では、赤色のＬＥＤを使用しているので、発光素子を、青、緑などのＬＥＤと取替えて、青、緑以外の光も点灯させれば、ネオン管の代替品として使用できるが、さらに、ネオンサインの表示のようにするためには、発光色を刻々と変化させたり、点滅させたりが簡単にできるようにする必要がある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、導光体と発光素子とを樹脂を使わずに光学的に結合できるようにすることである。また、その際、ネオンサインの表示のように、発光色を刻々と変化させたり、点滅させたりが簡単にできるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明では、コアの外側に設けたクラッドとの間に、伝播する光の一部を軸と直角な方向に放射する反射層を形成した棒状の導光体と、その導光体を取り付ける長尺状の基台とからなり、前記基台の両端に、棒状の導光体を挿通する貫通孔を設けたホルダー部材と、そのホルダー部材の外側に発光素子を取り付けた搭載板を備え、前記搭載板に取り付けた発光素子の発光部がホルダー部材の貫通孔に挿通した導光体端面の入射面と対向するようにすると共に、前記両端部のホルダー部材と搭載板間を遮光カバーで被うようにした構成を採用したのである。
【００１１】
このような構成を採用することにより、棒状の導光体は、基台の両端に設けたホルダー部材の貫通孔に挿通することで支持される。このとき、ホルダー部材に支持された導光体の端面の入射面は、ホルダー部材の外側に設けた搭載板に取り付けた発光素子の発光部と対向するので、対向する入射面は発光部からの光を受け入れて導光体内に導入する。こうして導入された発光素子からの光は、コア内を伝播しながらその一部が反射層で部分的に反射されて放射光として軸と直角方向へ（外部へ）散乱する。その際、遮光カバーは、基台端部のホルダー部材と搭載板を被って導光体内への外光の進入を排除し、発光素子から入射面への光の入射を確実なものとする。このように、基台にホルダー部材と搭載板を設けて導光体と発光素子を取り付け、遮光カバーで被うようにして、導光体と発光素子の取り付け時に、不要な熱が加わらないようにする。また、遮光カバーを外せば、搭載板の発光素子を取替えることができるので、発光素子の故障や発光素子の交換や処分の際の分別にも対処できる。
【００１２】
また、このとき、搭載板の発光素子を赤、青、緑のＬＥＤとし、その赤、青、緑のＬＥＤの点灯をそれぞれ個別に制御するコントローラを備えた構成を採用することができる。
【００１３】
このような構成を採用することにより、赤、青、緑のＬＥＤの点灯を組合せることで、発色光を刻々と変化させたり、点滅させたりが簡単にできる。
【００１４】
また、このとき、コントローラが赤、青、緑の各ＬＥＤを点灯するパルスのデューティー比を個別に制御し、導光体の発光色をコントロールするようにした構成を採用することができる。
【００１５】
このような構成を採用することにより、点灯パルスのデューティー比を変えることでＬＥＤの輝度を変え、輝度を変えたＬＥＤを組み合わせることで、多色化を図るのである。
【００１６】
また、このとき、導光体の表面あるいは内部に模様を形成した構成を採用すれば、色の表示のみならず、模様の表示もできる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、上記のような構成を採用することにより、導光体や発光素子に不要な熱が加わらないようにできる。また、発光素子の取替えや分別ができる。さらに、ネオンサインの表示のように、発色光を刻々と変化させたり、点滅させたりが簡単にできる。さらに、模様の表示もできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、この形態のライン型イルミネーションは、棒状の導光体１０と、前記導光体１０を取り付ける長尺状の基台１１と、ホルダー部材１２と、搭載板１３と、発光素子１４と、遮光カバー１５と、コントローラ１６とで構成されている。
【００２０】
導光体１０は、アクリル系樹脂で形成したコア１０ａの外側に、コア１０ａと同様にアクリル系樹脂で形成したクラッド１０ｂを設け、そのコア１０ａとクラッド１０ｂとの間に、伝播する光の一部を軸と直角な方向に放射する反射層１０ｃをアクリル系樹脂で形成した円柱型のもので、その両端面は、光の入射面１７となっている。なお、この形態では、導光体１０を円柱状としたが、この形状に限定されるものではない。コア１０ａの外側にクラッド１０ｂを設けたものであれば、角柱など別の形状のものであってもかまわない。
【００２１】
基台１１は、図２に示すように、例えばＣ型のアルミチャンネル材１８を使用したもので、前記チャンネル材１８の中央部分（両端を除く）に、断面がＭ型の受け材１９を被せて導光体１０を載せるようにしてある。また、導光体１０を載せた基台１１の両端に、ホルダー部材１２と搭載板１３を取り付けるようになっている。
【００２２】
ホルダー部材１２と搭載板１３は、この形態では、図２のように、アルミ板をコの字型に折り曲げて形成してある。すなわち、コの字に折り曲げた一方をホルダー部材１２として貫通孔２０を設けて導光体１０を挿通するようにし、折り曲げた他方を搭載板１３としてネジ孔を設け発光素子１４を取り付けた基板２１を固定するようにしてある。また、このホルダー部材１２と搭載板１３の上部は多角形に形成し、その多角形に形成した上部の幅をチャンネル材のＣ型の開口の外寸と同じにしてある。そうすることで、両サイドがチャンネル材と係合する（引っ掛かる）ようにしてある。一方、ホルダー部材１２と搭載板１３の下部及びその下部を連結するコの字の真中の部分は、その幅をチャンネル材１８のＣ型の開口の内寸と同じにして、前記開口に嵌入できるようにしてある。その結果、前記（両端の）開口に、ホルダー部材１２側を内側にして（搭載板を外側にして）嵌入すると、ホルダー部材１２と搭載板１３が開口にガイドされて軸方向に整列する。そして、後述のようにホルダー部材１２の貫通孔２０に導光体１０を挿通すると、図１（ｂ）のように、導光体１０の軸と発光素子１４の軸とが一致して、発光素子１４の発光部２２を導光体１０の入射面１７と対向させることができるようになっている。
【００２３】
なお、この形態では、ホルダー部材１２と搭載板１３を一体に成型したが、これに限定されるものではない。ホルダー部材１２と搭載板１３は、別体なものとして基台１１に取り付けるようにしても良いことは明らかである。
【００２４】
発光素子（以下ＬＥＤ）１４は、この形態では、例えば、側面に入出力ピンを設けたＰＬＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｌｅａｄｅｄ  Ｃｈｉｐ  Ｃａｒｒｉｅｒ）パッケージの中に、赤、青、緑の３色のＬＥＤチップを備えた３色発光チップＬＥＤあるいはフルカラーＬＥＤと言われるものを使用している。この前記ＬＥＤ１４は、前述のとおり基板２１に取り付けて、図２のように、搭載板１３に取り付ける。搭載板１３に取り付けたＬＥＤ１４は、ＬＥＤチップごとに点灯ができて、全部のＬＥＤチップを点灯すると、白色光を出力するというものである。
【００２５】
遮光カバー１５は、例えば、ホルダー部材１２から搭載板１３に達するのに十分な長さのアルミ板を折り曲げて、図２のような形状にしたものである。すなわち、ホルダー部材１２と搭載板１３に被さる形状に形成したもので、図２のように、ホルダー部材１２と搭載板１３の間にネジ止めし、両者の間を被うようにしてある。このような遮光カバー１５を取り付けることにより、導光体１０の入射面１７への外光の影響を排除し、ＬＥＤ１４からの光の入射を確実なものとするのである。
【００２６】
コントローラ１６は、図３に示すように、マイクロコントローラ２５と出力用のスイッチングトランジスタ２６とで構成されており、図１（ａ）のように基台１１の内部に設けられている。
【００２７】
マイクロコントローラ２５は、一般に、「Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ」と言われるもので、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）、Ｉ／Ｏポートなどを1チップに収容し、ＲＯＭに書き込んだプログラムに従って作動するようになっている。
【００２８】
すなわち、この形態では、プログラムで各Ｉ／Ｏポート出力に接続したスイッチングトランジスタ２６の出力パルスのオン／オフ時間を個別に制御し、各スイッチングトランジスタ２６に接続した赤、青、緑のＬＥＤ１４で複数の色の光を発光させる。
【００２９】
例えば、複数のタイマをプログラムで設けて、スイッチングトランジスタ２６をオン／オフするスイチッングパルスを発生させるのである。そして、その際、タイマでもって、図４に示すように、前記トランジスタ２６をオン／オフする１サイクルＴ中のパルス３０のデューティー比を変えるのである（例えばループを発生させてタイムアップ時間を任意に設定すればよい）（ＰＷＭ制御）。こうすることで、赤、青、緑のＬＥＤ１４の輝度を個別に制御して、光の３原色の比率を変えることにより、複数の色の発光ができるようにしてある。
【００３０】
なお、この形態では、例えば、１サイクルＴ中のスイッチングパルスを６４分割して出力できるようにプログラムを構成してあるが、分割数は６４に限定されるものではない。分割数は多くすれば、チラツキを少なくして色の変化がスムースにできるので、使用環境に即して適宜設定されるものである。
【００３１】
この形態は、上記のように構成されており、このイルミネーションでは、基台１１にホルダー部材１２と搭載板１３を取り付けて、導光体１０とＬＥＤ１４を取り付け、遮光カバー１５で被うことで組立てる。そのため、組立て時に、導光体１０とＬＥＤ１４に樹脂モールドをするときのような不要な熱が加わらない。また、遮光カバー１５を外せば、搭載板１２のＬＥＤ１４を取替えることができるので、故障したＬＥＤ１４を交換したり、特性の違うＬＥＤ１４に交換したり、取外して処分の際の分別にも対処できる。
【００３２】
一方、使用に際しては、図１（ａ）のように、コネクター２７を介して接続したＡＣアダプターから給電する。すると、給電されたコントローラ１６のマイクロコントローラ２５が作動して、基台１１の両端部の搭載板１３に取り付けたＬＥＤ１４を点灯する。そして、点灯したＬＥＤ１４の点灯光が、対向する入射面１７から導光体１０内へ入射する。このとき、基台１１の端部のホルダー部材１２と搭載板１３を被う遮光カバー１５が導光体１０への外光の影響を排除し、ＬＥＤ１４からの光の入射を確実なものとする。また、導光体１０の内部へ導入された光は、コア１０ａの内部を伝播しながらその一部が反射層１０ｃで反射し、放射光として散乱し、導光体１０を光らせる。
【００３３】
このようにして点灯したイルミネーションは、例えば、図５の符号Ａで示す部分のように、ＬＥＤ１４の中の青色チップと、赤色チップを点灯（Ｌ）し、青色チップの点灯パルスのデューティー比を図６のように、０から徐々に増加すると、ＬＥＤ１４は、桃色から白色へと徐々に光の色を変化させる。次に、青色のチップを点灯状態としたままで、緑と赤のチップのデューティー比を徐々に減少させて消灯すると、イルミネーションは、白色から青色へと徐々に光の色を変化させる。さらに、青色のチップを点灯し、赤色のチップを消灯したままで、緑色のチップのデューティー比を増加させて、青色から水色へ徐々に光の色を変化させる。このように各々のＬＥＤチップのデューティー比を変えることで、例えば、桃色→白色→青色→水色→緑色→黄色→赤色→桃色→・・・・と図５のように次々と光の色を変化させることができる。この光の変化はプログラムで自由に変更できるので、発色光を刻々と変化させたり、点滅させたりが簡単にできる。
【実施例１】
【００３４】
この実施例１は、図７と図８に示すように、例えば、導光体１０に、文字、絵、シンボル、図柄などの模様（サイン）３５を形成したものについて述べる。
【００３５】
図６（ａ）のものは、図６（ｂ）に示すように、導光体１０の内部に模様３５を形成したもので、導光体１０の表面からレーザビームを照射して、図６（ｂ）のように、導光体１０の内部に（例えば、コアとクラッド境界が好ましいがそれ以外でも可）焦点を合わせて模様を描いたものである。このようにして、模様３５の部分を熱変性させて屈折率を変えることで、光の模様を表示できるようにしたものである。
【００３６】
図７（ａ）は、導光体１０の表面にレーザビームを照射して、図７（ｂ）のように模様３５を描いたもので、このように表面に模様３５を描くことでも光の模様３５を表示できることを示したものである。
【００３７】
他の構成や作用効果については、実施形態と同じなので説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）実施形態の一部切欠き正面図、（ｂ）（ａ）の要部の横断面図
【図２】図１（ｂ）の分解斜視図
【図３】実施形態の回路ブロック図
【図４】実施形態の作用説明図
【図５】実施形態の作用説明図
【図６】実施形態の作用説明図
【図７】（ａ）実施例１の平面図、（ｂ）（ａ）の正面図
【図８】（ａ）実施例１の他の態様を示す平面図、（ｂ）（ａ）の正面図
【図９】従来例の斜視図
【符号の説明】
【００３９】
１０  導光体
１０ａ  コア
１０ｂ  クラッド
１０ｃ  反射層
１１  基台
１２  ホルダー部材  
１３  搭載板
１４  ＬＥＤ
１５  遮光カバー
１６  コントローラ
１７  入射面
２０  貫通孔
２１  基板
３５  模様
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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