JP2011029432A - 発光装置およびそれを備えた照明装置 - Google Patents

発光装置およびそれを備えた照明装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2011029432A
JP2011029432A JP2009174173A JP2009174173A JP2011029432A JP 2011029432 A JP2011029432 A JP 2011029432A JP 2009174173 A JP2009174173 A JP 2009174173A JP 2009174173 A JP2009174173 A JP 2009174173A JP 2011029432 A JP2011029432 A JP 2011029432A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
heat pipe
conversion member
heat
emitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009174173A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiko Kishimoto
克彦 岸本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2009174173A priority Critical patent/JP2011029432A/ja
Publication of JP2011029432A publication Critical patent/JP2011029432A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

【課題】光変換部材の熱的な劣化により寿命が短くなることを抑制することが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】この発光装置1は、半導体レーザ素子2a(半導体レーザ装置2)から出射された光を導光する光ファイバ4と、光ファイバ4により導光された光の少なくとも一部を異なる波長を有する光に変換する光変換部材5と、光変換部材5で発生する熱を放熱するヒートパイプ6とを備える。光ファイバ4は、ヒートパイプ6を貫通して光変換部材5に臨設しており、光変換部材5は、ヒートパイプ6に当接している。
【選択図】図1

Description

この発明は、発光装置およびそれを備えた照明装置に関し、特に、導光部材を含む発光装置およびそれを備えた照明装置に関する。
従来、導光部材を備えた発光装置が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。上記特許文献1には、半導体レーザ素子や発光ダイオードなどからなる半導体発光素子(発光素子)と、半導体発光素子から出射された光を導光する光ファイバ(導光部材)と、光ファイバにより導光された光の少なくとも一部を異なる波長を有する光に変換する発光部(光変換部材)とを備えた半導体光源装置(発光装置)が開示されている。
この半導体光源装置では、発光部を励起させるための光源として半導体レーザ素子や発光ダイオードなどからなる半導体発光素子を用いるとともに、小径の発光部を備えているため、他の光源装置(発光装置)、例えばハロゲンランプなどを用いる場合に比べて、発光装置から出射される光の輝度を高くすることが可能である。
なお、本明細書中において、「輝度」とは、輝きの強さを表す心理的物理量であり、光度を光源の面積で除したものをいう。
また、上記特許文献2には、レーザダイオードなどからなる光源(発光素子)と、光源から出射された光を導光する導光部材と、導光部材により導光された光の少なくとも一部を異なる波長を有する光に変換する波長変換部材(光変換部材)と、波長変換部材を保持する保持部材と、保持部材に熱的に接続された熱伝導部材とを備えた発光装置が開示されている。
この発光装置では、上記特許文献1の半導体光源装置と同様に、発光装置から出射される光の輝度を高くすることが可能である。
また、この発光装置では、波長変換部材を保持する保持部材に熱的に接続するように、熱伝導部材を設けることによって、光源からの光が照射されることにより波長変換部材に発生する熱を、ある程度放熱させることが開示されている。
特開2007−95809号公報 特開2007−335514号公報
しかしながら、上記特許文献1による半導体光源装置(発光装置)では、半導体発光素子(発光素子)から出射された光が光ファイバ(導光部材)に導光され発光部(光変換部材)に照射された場合、発光部のうちの光が照射された部分が、局所的に発熱し劣化(変色や変形)する場合がある。このため、半導体光源装置の寿命が短くなるという問題点がある。
なお、発光部で発生した熱を放熱させるために、例えば発光部全体を放熱させるための放熱部材を設けたとしても、発光部は光が照射された部分が局所的に発熱するので、発光部が劣化(変色や変形)するのを抑制するのは困難である。
また、上記特許文献2による発光装置では、上記特許文献1による半導体光源装置と同様、光源から出射された光が導光部材に導光され波長変換部材に照射された場合、波長変換部材のうちの光が照射された部分が、局所的に発熱する。
熱伝導部材が、例えば金属ワイヤにより形成されている場合、熱伝導部材(金属ワイヤ)の熱伝導率は、波長変換部材の発熱量に対して十分に大きくないので、波長変換部材で発生した熱を十分に放熱させるのは困難である。このため、波長変換部材が劣化(変色や変形)し、発光装置の寿命が短くなるという問題点がある。
なお、上記特許文献1および2の何れにおいても、その発光装置の具体的な使用器具、使用形態および構造については開示されておらず、一般的な使用可能性について触れているに過ぎずない。特に、上記特許文献2においては、波長変換部材で発生した熱を放熱させることについては開示されているものの、使用器具、使用形態、および、これに好適な放熱構造については、やはり開示がなく、一般的な放熱の形態が示されているだけである。例えば、波長変換部材からの放熱は、導光部材を固定するための保持部材を介して熱伝導部材に伝導することにより行っており、パイプ状の熱伝導部材の場合には、波長変換部材の厚さよりも相当厚い保持部材を用い、この保持部材に接して熱伝導部材を設けている。従って、波長変換部材で発生した熱は、必ず保持部材を介して熱伝導部材に伝達されるので、熱伝導部材として極めて熱伝導率が高い部材を使用しても、保持部材が介在するため、波長変換部材で発生した熱を効率よく放熱させるのは困難である。また、波長変換部材で発生した熱の放熱は、保持部材の外面から行われる一方、波長変換部材のうち、導光部材により導光された光が照射され、高温となる部分は、保持部材の外面から特に離れているので、波長変換部材が劣化(変色や変形)し易く、発光装置の寿命が短くなるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、光変換部材の熱的な劣化により寿命が短くなることを抑制することが可能な発光装置および照明装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による発光装置は、発光素子と、発光素子から出射された光を導光する導光部材と、導光部材により導光された光が照射され、導光された光の少なくとも一部を異なる波長を有する光に変換する光変換部材と、光変換部材で発生する熱を放熱するヒートパイプとを備え、導光部材は、ヒートパイプを貫通して光変換部材に臨設しており、光変換部材は、ヒートパイプに当接している。
この第1の局面による発光装置では、上記のように、光変換部材をヒートパイプに当接させることによって、発光素子からの光が光変換部材に照射され、光変換部材の光照射領域が局所的に発熱した場合に、光変換部材で発生した熱を、直接的にヒートパイプに伝達させることができる。従って、熱輸送量の極めて多いヒートパイプにより、光変換部材から効率よく放熱させることができるので、光変換部材が劣化(変色や変形)するのを抑制することができ、発光装置の寿命が短くなるのを抑制することができる。つまり、ヒートパイプは、吸熱部材と導光部材の支持部材とを兼用しているから、従来のように導光部材の保持部材(支持部材)を別途設け、この保持部材に対して例えば熱伝導部材を接する構造に比して、熱伝導効率を大幅に向上させることができる。
また、第1の局面による発光装置では、光変換部材をヒートパイプに当接させるので、例えば光変換部材全体を覆う放熱用の部材を設ける場合に比べて、光変換部材周辺が大型化すること、延いては発光装置が大型化することを抑制することができる。従って、小型でより高輝度な発光装置を実現することができる。
また、第1の局面による発光装置では、上記のように、光源として発光素子を用いるとともに、光変換部材を設けることによって、発光部(光変換部材)を小さくすることができるので、光源として、例えばハロゲンランプなどを用いる場合に比べて、発光装置から出射される光の輝度を高くすることができるとともに、光源の消費電力を低減することができる。これにより、発光装置を小型化することができるとともに、発光装置の消費電力を低減することができる。
また、第1の局面による発光装置では、上記のように、発光素子から出射された光を導光する導光部材を設けることによって、発光素子を光変換部材から遠ざけて配置した場合にも、発光素子から出射される光を光変換部材に照射させることができる。これにより、熱源となる発光素子を、例えば放熱しやすい位置に配置することができる。
また、第1の局面による発光装置では、光変換部材をヒートパイプに固定すれば、ヒートパイプ自体を光変換部材の支持手段に兼用することが可能である。すなわち、光変換部材を、発光装置の所定の位置に保持することができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、光変換部材の導光部材により導光された光が照射される光照射領域近傍は、ヒートパイプに当接している。このように構成すれば、光変換部材で発生した熱を、光照射領域近傍から直接的にヒートパイプに伝達させることができる。これにより、熱輸送量の極めて多いヒートパイプにより、光変換部材の光照射領域近傍からさらに効率よく放熱させることができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、ヒートパイプの光変換部材側の端部は、ヒートパイプの延びる方向と垂直な方向に、ヒートパイプの中央部よりも大きい外形を有するように形成されている。このように構成すれば、ヒートパイプを小径化した場合であっても、光変換部材が固定されるヒートパイプの部分(光変換部材側の端部)を所定の大きさとすることができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、ヒートパイプは、パイプ本体と、パイプ本体の内面に沿って配置されたウィックとを含み、ウィックの内側の部分には、中空部が形成されており、導光部材は、ヒートパイプの中空部を通過するように配置されている。このように構成すれば、導光部材を、容易に、ヒートパイプに挿入させることができる。なお、導光部材の直径を中空部の内径よりも小さくするほど、ヒートパイプの放熱性(熱輸送量)が低下するのを抑制することができる。
上記ヒートパイプがパイプ本体とウィックとを含む発光装置において、好ましくは、ヒートパイプは、パイプ本体の端部においてパイプ本体と導光部材との隙間を封止するシール部材をさらに含む。このように構成すれば、導光部材をヒートパイプに挿入させる場合にも、ヒートパイプの気密性を保持することができる。すなわち、ヒートパイプ内に封入される作動液がヒートパイプの外部に漏れるのを抑制することができる。これにより、ヒートパイプの放熱性が低下するのをより抑制することができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、光変換部材は、光照射領域の全周にわたって、ヒートパイプに当接されている。このように構成すれば、光変換部材の光照射領域で発生した熱を、ヒートパイプにより、より効率よく放熱させることができる。その結果、光変換部材が劣化(変色や変形)するのをより抑制することができるので、発光装置の寿命が短くなるのをより抑制することができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、光変換部材は、ヒートパイプの端面上に固定されている。このように構成すれば、光変換部材をヒートパイプの、例えば外周面上に固定する場合に比べて、ヒートパイプの軸方向(延びる方向)と垂直な方向に、光変換部材が突出するのを抑制することができる。これにより、発光装置が大型化するのをより抑制することができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、光変換部材は、導電性接着層を介してヒートパイプに接着されている。このように構成すれば、光変換部材を、容易に、ヒートパイプに固定することができる。また、導電性接着層は、通常、非導電性の接着層に比べて熱伝導率が高いので、光変換部材を、導電性接着層を介してヒートパイプに接着することによって、光変換部材の光照射領域で発生した熱を、導電性接着層を介して、より効率よくヒートパイプに伝達させることができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、光変換部材は、ヒートパイプに直接接触するように固定されている。このように構成すれば、光変換部材の光照射領域で発生した熱を、光変換部材から直接ヒートパイプに伝達させることができるので、光変換部材の光照射領域で発生した熱を、ヒートパイプにより、さらに効率よく放熱させることができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、発光素子は、半導体レーザ素子を含む。このように、光源として半導体レーザ素子を用いることによって、光源として、例えば発光ダイオードを用いる場合に比べて、光源から出射される光の出力をより高くすることができるとともに、光源と導光部材との光の結合効率をより高めることが出来るので、より強い光で光変換部材を励起することができる。これにより、より小型で、より強力な発光装置を実現することができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、導光部材は、光ファイバを含む。このように構成すれば、発光素子から出射された光を容易に導光させることができる。また、光ファイバは湾曲可能であるので、発光素子を、ヒートパイプや光変換部材に対して任意の位置に配置することができる。これにより、発光装置の設計自由度を向上させることができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、光変換部材は、酸窒化物系の蛍光体を含む。このように構成すれば、光変換部材の耐熱性を向上させることができるので、光変換部材が熱により劣化(変色や変形)するのをより抑制することができる。これにより、光の出力が高い発光素子を光源として用いる場合に、発光装置の寿命が短くなるのをより抑制することができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、光変換部材は、III−V族の
化合物半導体からなるナノ粒子蛍光体を含む。上記半導体ナノ粒子蛍光体の発光寿命は、10ナノ秒程度であり、通常の希土類を発光中心とする蛍光体材料の発光寿命に比べて5桁も小さい。そのため励起光の吸収と蛍光の発光とを素早く繰り返すことができるので、強い励起光に対して高い変換効率を保つことができる。したがって、蛍光体からの発熱が低減され、光変換部材が熱により劣化(変色や変形)するのをより抑制することができる。これにより、光の出力が高い発光素子を光源として用いる場合に、発光装置の寿命が短くなるのをより抑制することができる。
上記第1の局面による発光装置において、好ましくは、ヒートパイプの光変換部材側とは反対側の部分の熱を放熱させるための放熱部材をさらに備える。このように構成すれば、光変換部材からヒートパイプに伝達された熱を、ヒートパイプの光変換部材側とは反対側の部分から効率よく放熱させることができるので、光変換部材で発生する熱をより効率よく放熱させることができる。
上記放熱部材を備える発光装置において、好ましくは、放熱部材は、送風機、放熱フィン、放熱板、および、ペルチェ素子のうちの少なくとも1つを含む。このように構成すれば、ヒートパイプの光変換部材側とは反対側の部分の熱を、容易に効率よく放熱させることができる。
この発明の第2の局面による照明装置は、上記の構成の発光装置を備える。このように構成すれば、光変換部材の熱的な劣化により寿命が短くなることを抑制することが可能な照明装置を得ることができる。
上記第2の局面による照明装置において、好ましくは、光変換部材で変換された光を特定方向に反射するための反射部材を備え、ヒートパイプは、光変換部材を反射部材に対して所定の位置に支持する。このように構成すれば、光変換部材を所定の位置に支持する支持手段を別途設ける必要がなく、構成を簡素化することができる。
上記反射部材を備える照明装置において、好ましくは、反射部材の反射面は、放物面であり、ヒートパイプは、反射部材の放物面の焦点位置に光変換部材を位置させており、ヒートパイプのパイプ部は、光変換部材の外径に比べて細い。このように構成すれば、ヒートパイプのパイプ部は、光変換部材の外径に比べて小さく、かつ、細い導光部材の外径よりも若干太いだけであるので、照明装置における遮光にはほとんどならず、照明の邪魔にはならない。
上記反射部材の反射面は放物面である照明装置において、好ましくは、ヒートパイプは、放物面の頂点から反射部材の内側に突出している。このように構成すれば、ヒートパイプの反射光に対する影響(遮光)をより低減することができる。
上記反射部材を備える照明装置において、好ましくは、反射部材は、熱を放熱する機能を有し、ヒートパイプの光変換部材側とは反対側の部分は、反射部材に熱的に接続されている。このように構成すれば、光変換部材で発生する熱をより効率よく放熱させることができる。
以上のように、本発明によれば、光変換部材の熱的な劣化により寿命が短くなることを抑制することが可能な発光装置および照明装置を容易に得ることができる。
本発明の一実施形態による発光装置を用いた照明装置の構造を概略的に示した図である。 図1に示した本発明の一実施形態による発光装置の半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。 図1に示した本発明の一実施形態による発光装置の半導体レーザ装置および放熱部材の構造を示した断面図である。 図1に示した本発明の一実施形態による発光装置のヒートパイプの構造を示した断面図である。 図1に示した本発明の一実施形態による発光装置のヒートパイプ周辺の構造を示した斜視図である。 図1に示した本発明の一実施形態による発光装置のヒートパイプ周辺の構造を示した断面図である。 図1に示した本発明の一実施形態による発光装置のヒートパイプと光ファイバとの隙間を封止するシール構造を説明するための断面図である。 本発明の第1変形例による発光装置のヒートパイプ周辺の構造を示した斜視図である。 本発明の第2変形例による発光装置のヒートパイプ周辺の構造を示した斜視図である。 本発明の第3変形例による発光装置の光変換部材周辺の構造を示した断面図である。 本発明の第4変形例による発光装置の光変換部材周辺の構造を示した断面図である。 本発明の第5変形例による発光装置のクリップの構造を示した斜視図である。 本発明の第6変形例による発光装置の光変換部材周辺の構造を示した断面図である。 本発明の第7変形例による発光装置のヒートパイプと光ファイバとの隙間を封止するシール構造を説明するための断面図である。 本発明の第8変形例による発光装置のヒートパイプと光ファイバとの隙間を封止するシール構造を説明するための断面図である。 本発明の第9変形例による発光装置のヒートパイプおよび光ファイバの構造を示した断面図である。 本発明の第10変形例による発光装置のヒートパイプおよび光ファイバの構造を示した正面図である。 ヒートパイプと光ファイバとの隙間にシール部材を設けない場合のヒートパイプおよび光ファイバの構造を示した正面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1〜図7を参照して、本発明の一実施形態による発光装置の構造について説明する。
本発明の一実施形態による発光装置1は、図1に示すように、半導体レーザ素子2a(図2参照)を含む半導体レーザ装置2と、半導体レーザ装置2(半導体レーザ素子2a)で発生した熱を放熱するための放熱部材3と、半導体レーザ素子2aから出射(発振)された光を導光する光ファイバ4と、光ファイバ4により導光された光が照射される光変換部材5と、光変換部材5で発生する熱を放熱するためのヒートパイプ6と、ヒートパイプ6の熱を放熱するための放熱部材7とを備えている。反射部材8は、光変換部材5により変換された光を特定方向に反射する凹部8aを有するもので、例えば金属製の放物面鏡である。また、反射部材8の焦点位置に光変換部材5が配置されており、反射部材8と発光装置1とによって、照明装置が構成されている。この照明装置は、例えば、車両用前照灯などに用いられる。なお、半導体レーザ素子2aは、本発明の「発光素子」の一例であり、光ファイバ4は、本発明の「導光部材」の一例である。
半導体レーザ装置2は、図2に示すように、光源として機能する半導体レーザ素子2aと、半導体レーザ素子2aが搭載されるステム2bと、ステム2bに固定された2つの外部端子2cと、ステム2b上に取り付けられた金属製の円筒部2dと、半導体レーザ素子2aから出射された光(レーザ光)を集光する集光レンズ2eと、円筒部2dの開口端に取り付けられた蓋部材2fとによって構成されている。
半導体レーザ素子2aの裏面は、導電性を有する接着材(図示せず)により、ステム2bに固定されている。そして、半導体レーザ素子2aの裏面は、導電性を有する接着材(図示せず)を介して、一方の外部端子2cに電気的に接続されている。また、半導体レーザ素子2aの上面は、金属線(図示せず)を介して、他方の外部端子2cに電気的に接続されている。
また、半導体レーザ素子2aは、例えば約450nm以下の波長を有する光(レーザ光)を発振する。具体的には、半導体レーザ素子2aは、例えば青色光、青紫色光または紫外光のレーザ光を発振する機能を有する。なお、青色光のレーザ光は、約450nm付近に中心波長を有するレーザ光であり、青紫色光のレーザ光は、約405nm付近に中心波長を有するレーザ光である。また、紫外光のレーザ光は、約10nm以上約380nm(約360nm〜約400nm)以下のいずれかに中心波長を有するレーザ光である。
ステム2bは、円筒部2dよりも大きい直径(外径)を有する。また、ステム2bは、図3に示すように、金属板9と放熱部材3とに挟み込まれた状態で、ネジ20を用いて、放熱部材3に固定されている。また、外部端子2c(図2参照)は、放熱部材3の端子ソケット(図示せず)に挿入されている。
このような構造においては、ステム2bと放熱部材3との間に、放熱グリース(図示せず)を塗布しておいてもよい。このように構成すれば、半導体レーザ装置2(半導体レーザ素子2a)の放熱性をより向上させることが可能である。
また、放熱部材3は、例えば、放熱フィン、放熱板(放熱ブロック)およびペルチェ素子などを用いてもよい。
集光レンズ2eは、半導体レーザ素子2aから出射された光(レーザ光)を光ファイバ4の光入射端面4aに集光する機能を有する形状であればよい。すなわち、集光レンズ2eは、例えば、両面(光入射面および光出射面)が凸状であってもよいし、片面(光入射面または光出射面)のみが凸状であってもよい。なお、集光レンズ2eを設けることによって、半導体レーザ素子2aから出射される光の利用効率を向上させることが可能である。
また、集光レンズ2eは、半導体レーザ素子2aおよび光ファイバ4から離れた状態で配置してもよいし、半導体レーザ素子2aまたは光ファイバ4に接触するように配置してもよい。
蓋部材2fには、光ファイバ4が挿入される挿入穴2gが形成されている。そして、蓋部材2fにより、光ファイバ4の光入射端面4a側の部分が保持されている。
なお、図2および図3に示した光ファイバ4の半導体レーザ装置2に対する取付構造は、ピグテイル型と呼ばれる構造であり、光ファイバ4と半導体レーザ装置2とが一体的に形成されている。
図1に示すように、光ファイバ4は、例えばプラスチックなどにより形成されており、湾曲可能である。なお、光ファイバ4は、例えば石英ガラスを用いて形成されていてもよい。また、光ファイバ4は、例えば、約0.2mm〜約1.0mmの直径(D1)(図2参照)を有する。
また、光ファイバ4は、図2に示すように、中心部に配置されるコア4bと、コア4bの周囲を覆うクラッド4cと、クラッド4cの周囲を覆う被覆層4dとによって構成されている。このコア4bは、クラッド4cよりも高い屈折率を有する。これにより、光入射端面4aに入射した光(レーザ光)は、全反射しながら光ファイバ4内を伝搬する。
ここで、本実施形態では、図1に示すように、光ファイバ4の光出射端面4e(図4参照)側の部分は、ヒートパイプ6を貫通している。
また、光ファイバ4の光出射端面4eは、図4に示すように、ヒートパイプ6の後述する蓋部材6eの外側面6kと同一平面上に配置されている。なお、光ファイバ4の光出射端面4eは、ヒートパイプ6の蓋部材6eの内側面6lよりも外側に配置されていれば、蓋部材6eの外側面6kよりも外側に配置されていてもよいし、蓋部材6eの外側面6kよりも内側に配置されていてもよい。この蓋部材6eは、光ファイバ4の端部を位置決めし、固定する役割を兼ねているので、光ファイバ4を位置決めし固定するための支持部材を別途設ける必要がない。
光変換部材5は、図5および図6に示すように、蓋部材6eに設けられており、光ファイバ4の光出射端面4e(図6参照)が臨設している。また、光変換部材5は、光出射端面4eから出射された光(レーザ光)が略中央部分を照射する位置に配置されている。なお、臨設には、光出射端面4eが光変換部材5と接して設けられる構成も含まれる。また、図4〜図6では、図面簡略化のため、反射部材8を省略している。
また、光変換部材5は、ヒートパイプ6の後述するパイプ本体6aの蓋部材6eと略同じ大きさの直径(D2)を有する、例えば円柱形状に形成されている。
また、本実施形態では、光変換部材5は、ヒートパイプ6の後述するパイプ本体6aの蓋部材6eの外側面6k(図6参照)上に固定されている。すなわち、光変換部材5は、ヒートパイプ6の蓋部材6eの外側面6kに当接されている。具体的には、図6に示すように、光変換部材5と蓋部材6eの外側面6kとの間には、導電性接着層10が設けられている。この導電性接着層10は、金属微粒子などを含有した、例えばアクリル系やエポキシ系、あるいはシリコーン系の樹脂などにより形成されている。また、蓋部材6eの厚さは、光変換部材5の厚さに比してかなり薄くなっている。なお、外側面6kは、本発明の「ヒートパイプの端面」の一例である。
また、図6では、光変換部材5のヒートパイプ6側の面、および、蓋部材6eの外側面6kは、平坦面に形成されているが、光変換部材5のヒートパイプ6側の面や、蓋部材6eの外側面6kに凹凸形状を形成してもよい。このように構成すれば、光変換部材5のヒートパイプ6側の面や、蓋部材6eの外側面6kの面積が増加するので、光変換部材5とヒートパイプ6との間の熱伝導効率をより向上させることが可能である。また、凹凸形状を形成する方法としては、例えばサンドブラスト法を用いてもよい。
また、本実施形態では、導電性接着層10には、光ファイバ4の直径(D1)と略同じ大きさの内径を有する開口部10aが形成されている。これにより、光変換部材5の光が照射される光照射領域S近傍は、光照射領域Sの全周にわたって、蓋部材6eの外側面6k上に固定されている。
また、光変換部材5の外周面上には、光変換部材5に係合する係合部11bと、ヒートパイプ6の蓋部材6eに係合する係合部11bとを有するクリップ11が2つ設けられている。これにより、光変換部材5をヒートパイプ6に、より強固に固定することが可能である。なお、クリップ11の材質は特に限定されないが、クリップ11は金属や樹脂により容易に形成することが可能である。
また、光変換部材5は、半導体レーザ素子2aから出射され光ファイバ4により導光された光(レーザ光)の少なくとも一部を、異なる波長を有する光に変換し出射(発光)する機能を有する。具体的には、光変換部材5は、半導体レーザ素子2aからの光の一部を、黄色光や、青色光、赤色光および緑色光などに変換し出射する機能を有する。そして、光変換部材5から出射される光が混色されることによって、例えば白色光が得られる。
このような光変換部材5は、例えば、透光性部材と、透光性部材内に分散された粒子状の蛍光体とにより形成することが可能である。この透光性部材は、例えば樹脂により形成してもよい。
また、蛍光体は、半導体レーザ素子2aからの光の少なくとも一部を異なる波長を有する光に変換することが可能であれば特に限定されないが、サイアロンなどの酸窒化物系の材料により形成することが好ましい。蛍光体をサイアロンなどの酸窒化物系の材料により形成すれば、蛍光体(光変換部材5)の耐熱性を向上させることが可能であるので、蛍光体(光変換部材5)が熱により劣化(変色や変形)するのを抑制することが可能である。
蛍光体の別の好適な例としては、III−V族の化合物半導体からなるナノメータサイ
ズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体を用いることもできる。同一の化合物半導体(例えばインジウムリン:InP)を用いても、その粒子径を変更させることにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることができることが半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つである。なお、照射する光の波長は、当該半導体ナノ粒子蛍光体の吸収のピーク波長よりも短ければ良いので、上記青紫光に限られず紫外光でも良い。また、赤色に発光する半導体ナノ粒子蛍光体に対しては、青色光でも緑色光でも良い。
また、半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体ベースであるので蛍光寿命が短く、励起光のパワーを素早く蛍光として放射できるのでハイパワーの励起光に対して耐性が強いという特徴もある。これは、上記半導体ナノ粒子蛍光体の発光寿命が、10ナノ秒程度であり、希土類を発光中心とする通常の蛍光体材料の発光寿命に比べて5桁も小さいためである。発光寿命が短いため、励起光の吸収と蛍光の発光とを素早く繰り返すことができる。その結果、強い励起光に対して高い変換効率を保つことができ、蛍光体からの発熱が低減される。よって、光変換部材5が熱により劣化(変色や変形)するのをより抑制することができる。これにより、光の出力が高い半導体レーザ素子2aを光源として用いる場合に、発光装置1の寿命が短くなるのをより抑制することができる。
ヒートパイプ6は、図4に示すように、パイプ本体6aと、パイプ本体6aの内面に沿って配置されたウィック6bと、パイプ本体6a内に封入された作動液(図示せず)とを含んでいる。
このウィック6bは、毛細管作用を有する微細繊維により形成されている。なお、ウィック6bは、網状の材料や多孔質の材料などにより形成してもよい。
また、ウィック6bの内側の部分には、光ファイバ4の直径(D1)(図6参照)よりも大きい内径(D3)を有する中空部6cが形成されており、光ファイバ4は、中空部6cを通過するように配置されている。
また、パイプ本体6aの材質は特に限定されないが、パイプ本体6aは金属により形成するのが好ましい。パイプ本体6aを金属により形成することによって、ヒートパイプ6の気密性を容易に保持することが可能である。また、パイプ本体6aを金属により形成すれば、パイプ本体6aの熱伝導率を高くすることが可能であるので、ヒートパイプ6の放熱性を向上させることが可能である。
また、パイプ本体6aは、円筒部6dと、円筒部6dの開口端を塞ぐ蓋部材6eおよび6fとを含んでいる。この円筒部6dは、例えば、約2mmの直径と、約10mm〜約20mmの長さとを有するように形成されている。
また、円筒部6dと蓋部材6eおよび6fとは、ヒートパイプ6の気密性を保持するために、例えば溶接などにより固定されている。
蓋部材6eおよび6fの各々には、光ファイバ4が挿入される開口部6gが形成されている。この開口部6gには、図7に示すように、内周面に沿って、例えば1つの凹部6hが形成されている。そして、凹部6hには、光ファイバ4と蓋部材6eまたは6f(図4参照)との隙間を封止するシール部材6iが設けられている。なお、円筒部6dは、本発明の「ヒートパイプの中央部」および「パイプ部」の一例である。また、蓋部材6eは、本発明の「光変換部材側の端部」および「パイプ本体の端部」の一例であり、蓋部材6fは、本発明の「パイプ本体の端部」の一例である。
このシール部材6iは、エラストマーと呼ばれる弾力性を有する合成ゴムや、金属製のガスケットなどにより形成してもよい。また、金属製のガスケットとしては、アルミニウムなどからなるヘリコフレックス(フランス国CEFILAC社の商品名)や、ステンレスなどからなるOリングを用いてもよい。
また、開口部6gに取り付けられたシール部材6iに光ファイバ4を挿入した後、蓋部材6eおよび6fを軽くかしめることによって、ヒートパイプ6の気密性が保持されている。なお、開口部6gに取り付けられたシール部材6iに光ファイバ4を挿入した状態で、ヒートパイプ6の気密性が十分保持されていれば、蓋部材6eおよび6fをかしめなくてもよい。
また、図4に示すように、パイプ本体部6aの蓋部材6eは、円柱形状(円盤形状)に形成されているとともに、ヒートパイプ6の延びる方向と垂直な方向に、円筒部6dよりも大きい直径(外形)を有するように形成されている。また、パイプ本体6aの蓋部材6fも、蓋部材6eと同様に、円筒部6dよりも大きい外形を有するように形成されている。すなわち、蓋部材6eおよび6fは、円筒部6dの外周面から径方向(ヒートパイプ6の軸方向と垂直な方向)に突出するように形成されている。また、蓋部材6fには、複数のネジ挿入穴6jが形成されている。そして、蓋部材6fは、図6に示すように、ネジ21を用いて、放熱部材7に固定されている。
このような構造においては、蓋部材6fと放熱部材7との間に、放熱グリース(図示せず)を塗布しておいてもよい。このように構成すれば、ヒートパイプ6の放熱性をより向上させることが可能である。
また、放熱部材7は、例えば、放熱フィン、放熱板(放熱ブロック)およびペルチェ素子などを用いてもよい。
上記のようなヒートパイプ6では、光変換部材5の光照射領域Sで発生した熱は、光照射領域S近傍から導電性接着層10を介してパイプ本体6aの蓋部材6eに伝達される。そして、その熱が作動液(図示せず)に伝達されるとともに、作動液が蒸発する。この蒸気(蒸発した作動液)は、ヒートパイプ6の放熱部材7側に移動し、パイプ本体6aの蓋部材6fに熱を伝達(放熱)する。そして、蓋部材6fに伝達された熱は、放熱部材7により放熱される。
また、蒸気(蒸発した作動液)は、パイプ本体6aの蓋部材6fに熱を伝達(放熱)することによって、凝縮し液体(作動液)に戻る。そして、作動液はウィック6bの毛細管作用により蓋部材6e側に移動する。このサイクルによって、光変換部材5で発生した熱は、ヒートパイプ6を介して放熱部材7から放熱される。
図1に示すように、反射部材8の凹部8aの反射面(内面)は、光を反射する機能を有する鏡面に形成されている。また、反射部材8の凹部8aの反射面は、例えば、放物面であってもよいし、楕円面の一部であってもよい。また、凹部8aの反射面は、上下方向や左右方向に非対称な面であってもよい。なお、反射部材8の凹部8aの反射面(内面)は、光を反射する機能を有していれば、鏡面でなくてもよい。
また、反射部材8は、光変換部材5から出射した光を所定の方向に導く(反射する)機能を有する。
また、反射部材8の凹部8aの反射面(放物面)の頂点には、ヒートパイプ6が挿入される挿入孔8bが形成されている。そして、ヒートパイプ6は、反射部材8の凹部8aの反射面(放物面)の頂点から反射部材8の凹部8aの内側に突出している。また、反射部材8は、例えば、約30mmの直径を有するように形成されている。
また、反射部材8と、ヒートパイプ6の蓋部材6f(図4参照)とが互いに固定されていてもよい。このように構成すれば、ヒートパイプ6により、光変換部材5を、反射部材8の凹部8a内の所定の位置(例えば、反射部材8の反射面の焦点位置)に保持することが可能である。
また、反射部材8は、放熱性を有するように、金属などにより形成されていてもよいし、表面に金属層が形成された部材により形成されていてもよい。この場合、反射部材8をヒートパイプ6に固定または接触させることによって、光変換部材5で発生した熱を、反射部材8からも放熱させることが可能である。
本実施形態では、上記のように、光変換部材5の光照射領域S近傍を、ヒートパイプ6に直接的に固定させる。これにより、半導体レーザ素子2aからの光が光変換部材5に照射され、光変換部材5の光照射領域Sが局所的に発熱した場合に、光変換部材5の光照射領域Sで発生した熱を、光変換部材5の光照射領域S近傍から直接的にヒートパイプ6に伝達させることができる。したがって、熱輸送量の極めて多いヒートパイプ6により、光変換部材5の光照射領域S近傍から効率よく放熱させることができる。その結果、光変換部材5が劣化(変色や変形)するのを抑制することができるので、発光装置1の寿命が短くなるのを抑制することができる。つまり、ヒートパイプ6は、吸熱部材と光ファイバ4の支持部材とを兼用しているので、従来のように導光部材の保持部材(支持部材)を別途設け、この保持部材に対して例えば熱伝導部材を接する構造に比べて、熱伝導効率を大幅に向上させることができるとともに、構造を簡素化することができる。なお、本実施形態のように、光変換部材5とヒートパイプ6との間に導電性接着層10が設けられている場合であっても、導電性接着層10は十分に薄いので、光変換部材5で発生した熱がヒートパイプ6に伝達されにくくなるのを十分に抑制することができ、放熱性が低下することはない。
また、本実施形態では、上記のように、光変換部材5の光照射領域S近傍をヒートパイプ6に固定するので、例えば光変換部材5全体を覆う放熱用の部材を設ける場合に比べて、光変換部材5周辺が大型化するのを抑制することができる。これにより、発光装置1が大型化するのを抑制することができるとともに、発光装置1から出射される光の輝度を高めることができる。
また、本実施形態では、上記のように、光ファイバ4を、ヒートパイプ6に貫通させることによって、ヒートパイプ6を、容易に、光変換部材5の光照射領域S近傍に固定することができる。これにより、ヒートパイプ6により、光変換部材5の光照射領域Sで局所的に発生した熱を、容易に効率よく放熱させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、発光部(光変換部材5)を励起させるための光源として半導体レーザ素子2aを用いるとともに、小径の光変換部材5を備えているため、他の光源装置(発光装置)、例えばハロゲンランプなどを用いる場合に比べて、発光装置1から出射される光の輝度を高くすることができるとともに、光源(半導体レーザ素子2a)の消費電力を低減することができる。これにより、発光装置1を小型化することができるとともに、発光装置1の消費電力を低減することができる。
また、本実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子2aから出射された光を導光する光ファイバ4を設けることによって、半導体レーザ素子2aを光変換部材5から遠ざけて配置した場合にも、半導体レーザ素子2aから出射される光を光変換部材5に照射させることができる。これにより、熱源となる半導体レーザ素子2aを、容易に放熱部材3に取り付けることができる。
また、本実施形態では、上記のように、光変換部材5をヒートパイプ6に固定することによって、ヒートパイプ6自体を光変換部材5の支持手段に兼用することができる。すなわち、光変換部材5を、発光装置1の所定の位置(例えば、反射部材8の反射面の焦点位置)に保持することができる。なお、光ファイバ4のみにより光変換部材5を固定した場合、光変換部材5が振動などにより位置ずれするのを抑制するのは困難であり、光変換部材5を発光装置1の所定の位置に保持するのが困難である。
また、本実施形態では、上記のように、ヒートパイプ6の蓋部材6eを、ヒートパイプ6の延びる方向と垂直な方向に、円筒部6dよりも大きい直径(外形)を有するように形成することによって、ヒートパイプ6を小径化した場合であっても、光変換部材5が固定される蓋部材6eを所定の大きさとすることができる。これにより、光変換部材5を、強固に蓋部材6eに固定することができる。
また、本実施形態では、上記のように、光ファイバ4を、ヒートパイプ6の中空部6cを通過するように配置することによって、光ファイバ4を、容易に、ヒートパイプ6に貫通させることができる。なお、本実施形態では、光ファイバ4の直径(D1)をヒートパイプ6の中空部6cの内径(D3)よりも小さくしているので、ヒートパイプ6内の蒸気(蒸発した作動液)が中空部6c内で移動しにくくなるのを抑制することができる。これにより、ヒートパイプ6の放熱性(熱輸送量)が低下するのを容易に抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、パイプ本体6aと光ファイバ4との隙間を封止するシール部材6iを設けることによって、光ファイバ4をヒートパイプ6に貫通させる場合にも、ヒートパイプ6の気密性を保持することができる。すなわち、ヒートパイプ6内に封入される作動液がヒートパイプ6の外部に漏れるのを抑制することができる。これにより、ヒートパイプ6の放熱性が低下するのをより抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、光変換部材5の光照射領域S近傍を、光照射領域Sの全周にわたって、ヒートパイプ6に固定することによって、光変換部材5の光照射領域Sで発生した熱を、ヒートパイプ6により、より効率よく放熱させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、光変換部材5の光照射領域S近傍を、蓋部材6eの外側面6k上に固定することによって、ヒートパイプ6の軸方向(延びる方向)と垂直な方向に、光変換部材5が突出するのを抑制することができる。これにより、発光装置1が大型化するのをより抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、光変換部材5の光照射領域S近傍を、導電性接着層10を介してヒートパイプ6に接着している。導電性接着層10は、通常、非導電性の接着層に比べて熱伝導率が高いので、光変換部材5の光照射領域Sで発生した熱を、導電性接着層10を介して、より効率よくヒートパイプ6に伝達させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、光源として半導体レーザ素子2aを用いることによって、光源として、例えば発光ダイオードを用いる場合に比べて、光源から出射される光の出力をより高くすることができるとともに、半導体レーザ素子2aと光ファイバ4との光の結合効率をより高めることが出来るので、より強い光で光変換部材5を励起することができるようになる。これにより、より小型で、より強力な発光装置1を実現することができる。その結果、光源(半導体レーザ素子2a)および発光装置1をより小型化することができる。
また、本実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子2aから出射された光を導光するために、湾曲可能な光ファイバ4を設けている。これにより、半導体レーザ素子2aを、ヒートパイプ6や光変換部材5に対して任意の位置に配置することができるので、発光装置1の設計自由度を向上させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、ヒートパイプ6の熱を放熱させるための放熱部材7を設けることによって、光変換部材5からヒートパイプ6に伝達された熱を効率よく放熱させることができる。これにより、光変換部材5で発生する熱をより効率よく放熱させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、円筒部6dの直径を、例えば約2mmにした場合、円筒部6dは、光変換部材5の外径に比べて小さく、かつ、細い光ファイバ4の外径よりも若干太いだけであるので、照明装置における遮光にはほとんどならず、照明の邪魔にはならない。また、照明装置を軽量化することもできる。
また、本実施形態では、上記のように、ヒートパイプ6を、放物面の頂点から反射部材8の凹部8aの内側に突出させることによって、ヒートパイプ6の反射光に対する影響(遮光)をより低減することができる。
なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
例えば、本発明の発光装置は、インジケータランプ(表示灯)、イルミネーション、プロジェクタまたはレーザポインタや、その他の各種発光装置に適用可能である。また、本発明の発光装置は、車両用前照灯以外に、表示装置用のバックライト、室内用照明装置または内視鏡用照明装置や、その他の各種照明装置にも適用可能である。
また、本発明の発光装置の半導体レーザ素子は、高出力型の半導体レーザ素子であっても、低出力型の半導体レーザ素子であってもよい。
また、上記実施形態では、発光素子として半導体レーザ素子を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、発光素子として、半導体レーザ素子以外の、例えば発光ダイオードなどを用いてもよい。
また、上記実施形態では、導光部材として光ファイバを用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、光を導光する機能を有していれば、光ファイバ以外の部材を用いてもよい。
また、上記実施形態では、図4および図5などを用いて、ヒートパイプが直線状に形成されている状態を示したが、本発明はこれに限らず、図8に示した本発明の第1変形例のように、ヒートパイプ36を湾曲させて用いてもよい。
また、上記実施形態では、光ファイバを、ヒートパイプの両端に設けられた蓋部材を通過するように、ヒートパイプに貫通させる例について示したが、本発明はこれに限らず、図9に示した本発明の第2変形例のように構成してもよい。すなわち、ヒートパイプ46の円筒部46dに開口部(図示せず)を設けるとともに、光ファイバ4を、円筒部46dの開口部(図示せず)を通過するように、ヒートパイプ46に貫通させてもよい。
また、上記実施形態では、ヒートパイプおよび半導体レーザ装置に放熱フィン、放熱板(放熱ブロック)およびペルチェ素子などの放熱部材を取り付けた例について示したが、本発明はこれに限らず、ヒートパイプおよび半導体レーザ装置に放熱部材を取り付けなくてもよい。すなわち、送風機などの放熱部材を、ヒートパイプおよび半導体レーザ装置から離れた位置に配置してもよい。また、放熱フィン、放熱板(放熱ブロック)およびペルチェ素子などの放熱部材と、送風機などの放熱部材とを併用してもよい。
また、上記実施形態では、ヒートパイプの熱を放熱させるための放熱部材と、半導体レーザ装置(半導体レーザ素子)の熱を放熱させるための放熱部材とを別体で設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、ヒートパイプおよび半導体レーザ装置(半導体レーザ素子)の熱を、同一の放熱部材を用いて放熱させてもよい。このように構成すれば、発光装置が大型化するのをより抑制することができる。
また、上記実施形態では、光変換部材とヒートパイプとの間に、導電性接着層を設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、非導電性の接着層を設けてもよい。この場合、接着層は、熱伝導率が高い程好ましい。
また、上記実施形態では、導電性接着層およびクリップを用いて、光変換部材とヒートパイプとを固定した例について示したが、本発明はこれに限らず、図10に示した本発明の第3変形例のように、導電性接着層を用いることなく、クリップ11のみを用いて、光変換部材5とヒートパイプ6とを固定してもよい。この場合、光変換部材5の光照射領域S近傍を、ヒートパイプ6に直接接触させることができるので、光変換部材5の光照射領域Sで発生した熱を、光変換部材5の光照射領域S近傍から直接ヒートパイプ6に伝達させることができる。これにより、光変換部材5の光照射領域Sで発生した熱を、ヒートパイプ6により、さらに効率よく放熱させることができる。また、図11に示した本発明の第4変形例のように、クリップを用いることなく、導電性接着層10のみを用いて、光変換部材5とヒートパイプ6とを固定してもよい。この場合、蓋部材6eおよび光変換部材5を、円筒部6dと略同じ大きさの直径を有するように形成してもよい。
また、上記実施形態では、光変換部材とヒートパイプとを固定するためのクリップを2つ用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、クリップを、1つ、または、3つ以上用いてもよい。クリップを1つだけ用いる場合、例えば、図12に示した本発明の第5変形例のように、複数の爪部41aが設けられたクリップ41を用いてもよい。
また、上記実施形態では、光変換部材を円柱形状に形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、光変換部材を、円柱形状以外の形状に形成してもよい。この場合、図13に示した本発明の第6変形例のように、光変換部材35を、例えば半球形状に形成してもよい。
また、上記実施形態では、光変換部材を、透光性部材と、透光性部材内に分散された蛍光体とにより形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、光変換部材を、蛍光体のみにより形成してもよい。
また、上記実施形態では、光ファイバと蓋部材(パイプ本体)との隙間を1つのシール部材を用いて封止した例について示したが、本発明はこれに限らず、図14に示した本発明の第7変形例のように、蓋部材56eの開口部56gに複数(2つ)の凹部56hを形成し、複数(2つ)の凹部56hの各々にシール部材6iを取り付けてもよい。このように構成すれば、ヒートパイプの気密性をより向上させることができる。
また、上記実施形態では、光ファイバと蓋部材(パイプ本体)との隙間を、例えばOリングからなるシール部材を用いて封止した例について示したが、本発明はこれに限らず、図15に示した本発明の第8変形例のように、ウィルソンシール構造により、光ファイバと蓋部材との隙間を封止してもよい。具体的には、図15に示すように、蓋部材66eの開口部66gに凹部66hを形成し、凹部66hにエラストマーからなるシート状(円盤状)のシール部材66iを取り付ける。このシール部材66iは、1つであってもよいし、2つであってもよい。また、シール部材66iを2つ用いる場合は、2つのシール部材66iの間に、真空グリースを充填する。このように構成すれば、ヒートパイプの気密性をより向上させることができる。
また、上記実施形態では、1つの円筒部を用いて構成されたヒートパイプに光ファイバを挿入し、光ファイバと蓋部材との隙間にシール部材を配置した例について説明したが、本発明はこれに限らず、図16に示した本発明の第9変形例や、図17に示した本発明の第10変形例のように構成してもよい。具体的には、図16に示すように、円筒部76aと、円筒部76aよりも小さい直径(外形)を有するとともに円筒部76aの内部に配置される円筒部76bと、円筒部76aおよび76bの端部に固定される蓋部材76cとを用いてヒートパイプ76を形成する。すなわち、ヒートパイプ76自体を、円筒形状に形成する。そして、円筒部76bの内部に光ファイバ4を挿入する。このように構成すれば、ヒートパイプ76の気密性が低下することがなく、光ファイバ4と蓋部材76cとの隙間にシール部材を設ける必要がない。
また、図17に示すように、ヒートパイプ86の筒部86aの外周面に、ヒートパイプ86の延びる方向に沿って凹部86bを設け、ヒートパイプ86を貫通するように、筒部86aの凹部86b内に光ファイバ4を配置してもよい。この場合にも、ヒートパイプ86の気密性が低下することがなく、光ファイバ4とヒートパイプ86との隙間にシール部材を設ける必要がない。
また、光ファイバとヒートパイプ(蓋部材)との隙間にシール部材を設けない構造として、図18に示した構造にしてもよい。具体的には、図18に示すように、ヒートパイプ96の延びる方向に沿うように、ヒートパイプ96の円筒部96aの外周面上に光ファイバ4を配置してもよい。
なお、図17や図18に示すように構成した場合であっても、光変換部材の光照射領域近傍をヒートパイプに当接させることができるので、光変換部材が劣化(変色や変形)するのを抑制することができる。
また、上記実施形態では、光変換部材がヒートパイプに固定されている場合について示したが、本発明はこれに限らず、光変換部材は、ヒートパイプに固定されていなくても当接されていればよい。この場合、光変換部材を支持する部材を別途設けてもよい。
また、上記実施形態では、光変換部材がヒートパイプのみにより支持されている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、光変換部材やヒートパイプを支持する部材を別途設けてもよい。
また、上記実施形態では、図6に示したように、光変換部材と光ファイバとが接触していない例について説明したが、本発明はこれに限らず、光ファイバが十分な耐熱性を有していれば、光変換部材と光ファイバとが接触していてもよい。
また、上記実施形態では、光変換部材を、反射部材の凹部内に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、光変換部材を、反射部材の凹部の外側に配置してもよい。
また、上記実施形態では、パイプ本体の光変換部材が固定される部分に、蓋部材を設けた例について説明したが、本発明はこれに限らず、光変換部材が固定される部分(蓋部材)とパイプ部(円筒部)とが一体的に形成されたパイプ本体を用いてもよい。この場合、パイプ本体の光変換部材が固定される部分の直径を、パイプ部の直径よりも大きくしてもよい。
また、上記実施形態では、光変換部材をヒートパイプの蓋部材に固定した例について説明したが、本発明はこれに限らず、光変換部材を、例えば円筒部の外周面に固定してもよい。この場合、円筒部に、光ファイバが挿入される挿入穴を設けてもよい。
また、上記実施形態では、光変換部材のヒートパイプ側の面が、例えば平坦面に形成されている例について説明したが、本発明はこれに限らず、光変換部材のヒートパイプ側の面に凹部を設けてもよい。この場合、凹部内に光ファイバの光出射端面が位置するように、光ファイバを配置してもよい。
また、上記実施形態では、光ファイバと半導体レーザ装置とを、ピグテイル型に構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、光ファイバと半導体レーザ装置とを、互いに分離可能なコネクタ型(レセプタクル型)に構成してもよい。
また、上記実施形態では、光変換部材から出射される光が混色されることによって白色光が得られるように、半導体レーザ素子および光変換部材を構成する例について示したが、本発明はこれに限らず、白色光以外の光が得られるように、半導体レーザ素子および光変換部材を構成してもよい。
また、上記実施形態では、約450nm以下の波長を有する光(青色光、青紫色光または紫外光のレーザ光)を出射する半導体レーザ素子を用いる例について示したが、本発明はこれに限らず、約450nmよりも大きい波長を有する光(レーザ光)を出射する半導体レーザ素子を用いてもよい。
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子と光ファイバとの間に、集光レンズを設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子と光ファイバとの間に集光レンズを設けなくてもよい。
また、上記実施形態では、金属板を用いて、半導体レーザ装置を放熱部材に取り付けた例について示したが、本発明はこれに限らず、例えばステムにネジ挿入穴を設け、金属板を用いずに、半導体レーザ装置(ステム)を放熱部材に取り付けてもよい。
1 発光装置(照明装置)
2a 半導体レーザ素子(発光素子)
4 光ファイバ(導光部材)
5、35 光変換部材
6、36、46、76 ヒートパイプ
6a パイプ本体
6b ウィック
6c 中空部
6d、76a 円筒部(ヒートパイプの中央部、パイプ部)
6e、56e、66e、76c 蓋部材(光変換部材側の端部、パイプ本体の端部)
6f 蓋部材(パイプ本体の端部)
6i、66i シール部材
6k 外側面(ヒートパイプの端面)
7 放熱部材
10 導電性接着層
S 光照射領域

Claims (20)

  1. 発光素子と、
    前記発光素子から出射された光を導光する導光部材と、
    前記導光部材により導光された光が照射され、前記導光された光の少なくとも一部を異なる波長を有する光に変換する光変換部材と、
    前記光変換部材で発生する熱を放熱するヒートパイプとを備え、
    前記導光部材は、前記ヒートパイプを貫通して前記光変換部材に臨設しており、
    前記光変換部材は、前記ヒートパイプに当接していることを特徴とする発光装置。
  2. 前記光変換部材の前記導光部材により導光された光が照射される光照射領域近傍は、前記ヒートパイプに当接していることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記ヒートパイプの前記光変換部材側の端部は、前記ヒートパイプの延びる方向と垂直な方向に、前記ヒートパイプの中央部よりも大きい外形を有するように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。
  4. 前記ヒートパイプは、パイプ本体と、前記パイプ本体の内面に沿って配置されたウィックとを含み、
    前記ウィックの内側の部分には、中空部が形成されており、
    前記導光部材は、前記ヒートパイプの中空部を通過するように配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置。
  5. 前記ヒートパイプは、前記パイプ本体の端部において前記パイプ本体と前記導光部材との隙間を封止するシール部材をさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
  6. 前記光変換部材は、前記光照射領域の全周にわたって、前記ヒートパイプに当接されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光装置。
  7. 前記光変換部材は、前記ヒートパイプの端面上に固定されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光装置。
  8. 前記光変換部材は、導電性接着層を介して前記ヒートパイプに接着されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置。
  9. 前記光変換部材は、前記ヒートパイプに直接接触するように固定されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置。
  10. 前記発光素子は、半導体レーザ素子を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の発光装置。
  11. 前記導光部材は、光ファイバを含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の発光装置。
  12. 前記光変換部材は、酸窒化物系の蛍光体を含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の発光装置。
  13. 前記光変換部材は、III−V族の化合物半導体からなるナノ粒子蛍光体を含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の発光装置。
  14. 前記ヒートパイプの前記光変換部材側とは反対側の部分の熱を放熱させるための放熱部材をさらに備えることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の発光装置。
  15. 前記放熱部材は、送風機、放熱フィン、放熱板、および、ペルチェ素子のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項14に記載の発光装置。
  16. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。
  17. 前記光変換部材で変換された光を特定方向に反射するための反射部材を備え、
    前記ヒートパイプは、前記光変換部材を前記反射部材に対して所定の位置に支持することを特徴とする請求項16に記載の照明装置。
  18. 前記反射部材の反射面は、放物面であり、
    前記ヒートパイプは、前記反射部材の放物面の焦点位置に前記光変換部材を位置させており、
    前記ヒートパイプのパイプ部は、前記光変換部材の外径に比べて細いことを特徴とする請求項17に記載の照明装置。
  19. 前記ヒートパイプは、前記放物面の頂点から前記反射部材の内側に突出していることを特徴とする請求項18に記載の照明装置。
  20. 前記反射部材は、熱を放熱する機能を有し、
    前記ヒートパイプの前記光変換部材側とは反対側の部分は、前記反射部材に熱的に接続されていることを特徴とする請求項17〜19のいずれか1項に記載の照明装置。
JP2009174173A 2009-07-27 2009-07-27 発光装置およびそれを備えた照明装置 Pending JP2011029432A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009174173A JP2011029432A (ja) 2009-07-27 2009-07-27 発光装置およびそれを備えた照明装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009174173A JP2011029432A (ja) 2009-07-27 2009-07-27 発光装置およびそれを備えた照明装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011029432A true JP2011029432A (ja) 2011-02-10

Family

ID=43637834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009174173A Pending JP2011029432A (ja) 2009-07-27 2009-07-27 発光装置およびそれを備えた照明装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011029432A (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5021089B1 (ja) * 2011-06-21 2012-09-05 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、車両用前照灯、プロジェクタ、および、発光装置の製造方法
WO2012121343A1 (ja) * 2011-03-08 2012-09-13 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、車両用前照灯、プロジェクタおよび発光装置の製造方法
WO2012124587A1 (ja) * 2011-03-16 2012-09-20 シャープ株式会社 波長変換部材およびその製造方法、ならびに、発光装置、照明装置および前照灯
JP2012190555A (ja) * 2011-03-08 2012-10-04 Sharp Corp 焼結発光体、発光装置、照明装置、車両用前照灯、及び焼結発光体の作製方法
JP2012193283A (ja) * 2011-03-16 2012-10-11 Sharp Corp 発光体、発光装置、照明装置および前照灯
JP2012226986A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Stanley Electric Co Ltd 光源装置および照明装置
JP2013004480A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Sharp Corp 発光装置、照明装置、車両用前照灯
WO2013069494A1 (ja) * 2011-11-07 2013-05-16 オリンパス株式会社 光源装置
WO2015098258A1 (ja) * 2013-12-25 2015-07-02 シャープ株式会社 発光装置
EP2840302A3 (en) * 2011-12-20 2015-12-09 Stanley Electric Co., Ltd. Light emitting device, vehicle light and vehicle

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57204009A (en) * 1981-06-10 1982-12-14 Fuji Photo Optical Co Ltd Radiator for optical fiber bundle for illumination
JPS61124904A (ja) * 1984-11-22 1986-06-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光パワ−伝送用導光装置
JP2003515899A (ja) * 1999-12-03 2003-05-07 クリー・ライティング・カンパニー 固体ランプ
JP2004111355A (ja) * 2002-06-10 2004-04-08 Lumileds Lighting Us Llc 軸線方向led光源
JP2004354495A (ja) * 2003-05-27 2004-12-16 Nec Viewtechnology Ltd 光源装置
JP2006179450A (ja) * 2004-11-29 2006-07-06 Sharp Corp 光源装置及び投影型画像表示装置
JP2007027688A (ja) * 2005-06-13 2007-02-01 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置
JP2007088282A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Mitsubishi Electric Corp 周辺機器及び電子機器
JP2007335514A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置
JP2009088531A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh 光源

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57204009A (en) * 1981-06-10 1982-12-14 Fuji Photo Optical Co Ltd Radiator for optical fiber bundle for illumination
JPS61124904A (ja) * 1984-11-22 1986-06-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光パワ−伝送用導光装置
JP2003515899A (ja) * 1999-12-03 2003-05-07 クリー・ライティング・カンパニー 固体ランプ
JP2004111355A (ja) * 2002-06-10 2004-04-08 Lumileds Lighting Us Llc 軸線方向led光源
JP2004354495A (ja) * 2003-05-27 2004-12-16 Nec Viewtechnology Ltd 光源装置
JP2006179450A (ja) * 2004-11-29 2006-07-06 Sharp Corp 光源装置及び投影型画像表示装置
JP2007027688A (ja) * 2005-06-13 2007-02-01 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置
JP2007088282A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Mitsubishi Electric Corp 周辺機器及び電子機器
JP2007335514A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置
JP2009088531A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh 光源

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9346395B2 (en) 2011-03-08 2016-05-24 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting apparatus, illumination system, vehicle headlamp, projector, and method for manufacturing light-emitting apparatus
WO2012121343A1 (ja) * 2011-03-08 2012-09-13 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、車両用前照灯、プロジェクタおよび発光装置の製造方法
JP2012190555A (ja) * 2011-03-08 2012-10-04 Sharp Corp 焼結発光体、発光装置、照明装置、車両用前照灯、及び焼結発光体の作製方法
WO2012124587A1 (ja) * 2011-03-16 2012-09-20 シャープ株式会社 波長変換部材およびその製造方法、ならびに、発光装置、照明装置および前照灯
JP2012193283A (ja) * 2011-03-16 2012-10-11 Sharp Corp 発光体、発光装置、照明装置および前照灯
JP2012226986A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Stanley Electric Co Ltd 光源装置および照明装置
JP2013004480A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Sharp Corp 発光装置、照明装置、車両用前照灯
JP5021089B1 (ja) * 2011-06-21 2012-09-05 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、車両用前照灯、プロジェクタ、および、発光装置の製造方法
WO2013069494A1 (ja) * 2011-11-07 2013-05-16 オリンパス株式会社 光源装置
JP2013098150A (ja) * 2011-11-07 2013-05-20 Olympus Corp 光源装置
EP2840302A3 (en) * 2011-12-20 2015-12-09 Stanley Electric Co., Ltd. Light emitting device, vehicle light and vehicle
US9335017B2 (en) 2011-12-20 2016-05-10 Stanley Electric Co., Ltd. Light emitting device that can realize reduction in thickness of vehicle light fitting, vehicle light fitting using the light emitting device and vehicle provided with the vehicle light
WO2015098258A1 (ja) * 2013-12-25 2015-07-02 シャープ株式会社 発光装置
JPWO2015098258A1 (ja) * 2013-12-25 2017-03-23 シャープ株式会社 発光装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011029432A (ja) 発光装置およびそれを備えた照明装置
US10060580B2 (en) Light emitting device
JP5323998B2 (ja) 蛍光体、励起光源、光学システム、およびヒートシンクを備えた照明器具
JP5259791B2 (ja) 発光装置、車両用前照灯、照明装置、及び車両
KR101834893B1 (ko) 레이저 응용을 위한 램프
JP5487077B2 (ja) 発光装置、車両用前照灯および照明装置
JP5336564B2 (ja) 発光装置、照明装置、車両用前照灯および車両
JP6890287B2 (ja) 照明器具
US20120106127A1 (en) Light emitting device
JP2011054759A (ja) 波長変換部材の保持部材とその製造方法、波長変換部材の放熱構造、発光装置
JP2013026162A (ja) 照明装置、および車両用前照灯
JP2012109201A (ja) 発光装置、車両用前照灯、照明装置およびレーザ素子
JP5254418B2 (ja) 照明装置および前照灯
JP2012109400A (ja) 発光素子、発光装置および発光素子の製造方法
JP2011249348A (ja) 固体ランプ
JP6271216B2 (ja) 発光ユニットおよび照明装置
JP2013109928A (ja) 照明装置、車両用前照灯、およびダウンライト
JP2007035426A (ja) 照明器具
JP5994537B2 (ja) 発光バルブ及び車両用灯具
JP6125666B2 (ja) 発光装置
JP5840179B2 (ja) 発光装置
WO2017043121A1 (ja) 発光装置および照明装置
JP2014170758A (ja) 照明装置、および車両用前照灯
JP2017069110A (ja) 照明装置
JP2012004090A (ja) 発光ダイオード照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130219

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130418

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130514