JP2014110173A - 発光装置及び車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】透光性部材が脱落するのを防止するとともに、透光性部材が脆化するのを（その結果、透光性部材が損傷するのを）を抑制することが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】表面３２と、その反対側の裏面３４と、表面３２と裏面３４とを貫通する第１貫通穴Ｈ１と、を含むベース部２６と、第１貫通穴Ｈ１を覆った状態で表面３２に固定された透光性部材１２と、第１貫通穴Ｈ１を通過し、透光性部材１２を照射する光を放出する半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの光を集光して、透光性部材１２を局所的に照射する光学系と、透光性部材１２から放出される光が通過する第２貫通穴Ｈ２を含み、かつ、弾性を有する箔体２０であって、透光性部材１２の一部が第２貫通穴Ｈ２から露出した状態で、第２貫通穴Ｈ２の周囲とベース部２６との間に透光性部材１２を挟持する箔体２０と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光装置に係り、特に、半導体発光素子（例えば、半導体レーザー光源）と透光性部材とを組み合わせた構造の発光装置及び車両用灯具に関する。
従来、半導体発光素子（例えば、半導体レーザー光源）と透光性部材とを組み合わせた構造の発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図１２に示すように、特許文献１に記載の発光装置２００は、半導体レーザー光源２１０、半導体レーザー光源２１０から離間した位置に配置された透光性部材２２０（蛍光体）、半導体レーザー光源２１０と透光性部材２２０との間に配置された集光レンズ２３０、半導体レーザー光源２１０と透光性部材２２０と集光レンズ２３０とを保持するホルダ２４０等を備えている。
特許文献１に記載の発光装置２００においては、半導体レーザー光源２１０からのレーザー光は、集光レンズ２３０で集光されて貫通穴２４２を通過し、当該貫通穴２４２の上に配置された透光性部材２２０を局所的に照射する。レーザー光が照射された透光性部材２２０は、これを透過する半導体レーザー光源２１０からのレーザー光と半導体レーザー光源２１０からのレーザー光で励起されて放出される光（発光）とを放出する。透光性部材２２０は、これが脱落してレーザー光が直接外部へ出射されるのを防止する観点から、固定部材２５０により強固に固定されている。
特開２０１０−１６５８３４号公報
しかしながら、上記構成の発光装置２００においては、透光性部材２２０が脱落するのを防止することが可能となるものの、局所的に照射される半導体レーザー光源からのレーザー光に起因して発生する熱により、透光性部材２２０、固定部材２５０が膨張収縮を繰り返すため、透光性部材２２０、固定部材２５０が脆化しやすい（その結果、透光性部材が損傷しやすい）という問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、透光性部材が脱落するのを防止するとともに、局所的に照射される半導体発光素子（例えば、半導体レーザー光源）からの光に起因して発生する熱により、透光性部材が膨張収縮を繰り返し、これに起因して、透光性部材が脆化するのを（その結果、透光性部材が損傷するのを）を抑制することが可能な発光装置及びこれを用いた車両用灯具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、表面と、その反対側の裏面と、前記表面と裏面とを貫通する第１貫通穴と、を含むベース部と、前記第１貫通穴を覆った状態で前記表面に固定された透光性部材と、前記第１貫通穴を通過し、前記透光性部材を照射する光を放出する半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの光を集光して、前記透光性部材を局所的に照射する光学系と、前記透光性部材から放出される光が通過する第２貫通穴を含み、かつ、弾性を有する箔体であって、前記透光性部材の一部が前記第２貫通穴から露出した状態で、前記第２貫通穴の周囲と前記ベース部との間に前記透光性部材を挟持する箔体と、を備えている。
請求項１に記載の発明によれば、次の利点を生ずる。
第１に、透光性部材が脱落するのを防止することが可能となる。これは、箔体（第２貫通穴の周囲）とベース部との間に透光性部材を挟持していることによるものである。
第２に、局所的に照射される半導体発光素子（例えば、半導体レーザー光源）からの光に起因して発生する熱により、透光性部材が膨張収縮を繰り返し、これに起因して、透光性部材が脆化するのを（その結果、透光性部材が損傷するのを）抑制することが可能となる。これは、透光性部材を挟持（固定）する部材を、弾性を有する箔体としたことによるものである。
すなわち、仮に、透光性部材を挟持（固定）する部材を、弾性を有さない部材（又は弾性をほとんど有さない部材）とし、透光性部材を強固に固定すると、透光性部材が膨張収縮する都度、透光性部材に応力が加わる結果、透光性部材が脆化しやすくなる（その結果、透光性部材が損傷しやすくなる）。
これに対して、請求項１に記載の発明では、透光性部材を挟持（固定）する部材が弾性を有する箔体であり、透光性部材が膨張収縮する都度、膨張収縮に追従して箔体が弾性変形するため、透光性部材に応力が加わるのを抑制できる。その結果、透光性部材が脆化するのを（その結果、透光性部材が損傷するのを）抑制することが可能となる。
第３に、光取り出し効率を高めることが可能となる。これは、透光性部材を挟持（固定）する部材を、厚みを実質的に無視できる箔体としたことによるものである。
すなわち、仮に、透光性部材を挟持（固定）する部材を、一定以上の厚みがある部材とすると、透光性部材から第２貫通穴を通って放出される光の一部が、当該第２貫通穴の内壁で遮光される結果、光取り出し効率が低下する。
これに対して、請求項１に記載の発明では、透光性部材を挟持（固定）する部材を、厚みを実質的に無視できる箔体としたため、透光性部材から第２貫通穴を通って放出される光の一部が、当該第２貫通穴の内壁でほとんど遮光されない。その結果、光取り出し効率を高めることが可能となる。
第４に、第２貫通穴の形状を任意の形状とすることが可能となる。これは、第２貫通穴が形成される部材を、加工が容易な箔体としたことによるものである。
第５に、第２貫通穴の形状によって輪郭が規定される任意の形状の発光面（第２貫通穴から露出した透光性部材の一部により構成される）を形成することが可能となる。
例えば、求められる配光パターンの形状、サイズ等に応じて、第２貫通穴の形状を適宜の形状とすることで、所定配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターン）に適した形状の発光面を容易に形成することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記透光性部材の側面の少なくとも一部を覆う高反射率部材をさらに備えている。
請求項２に記載の発明によれば、光取出し効率が向上する。これは、透光性部材の側面が高反射率部材で覆われているため、透光性部材の側面から出射する光が、当該高反射率部材で反射されて透光性部材に再度入射することによるものである。
また、透光性部材の側面が強固に固定されず、弾性のある高反射率部材（例えば、白樹脂）で覆われており、透光性部材が膨張収縮する都度、膨張収縮に追従して高反射率部材（例えば、白樹脂）が弾性変形するため、透光性部材に応力が加わるのを抑制できる。その結果、透光性部材が脆化するのを（その結果、透光性部材が損傷するのを）抑制することが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記高反射率部材は、白樹脂である。
請求項３に記載の発明によれば、光取出し効率が向上する。これは、透光性部材の側面が白樹脂で覆われているため、透光性部材の側面から出射する光が、当該白樹脂で反射されて透光性部材に再度入射することによるものである。
また、透光性部材の側面が強固に固定されず、弾性のある白樹脂で覆われており、透光性部材が膨張収縮する都度、膨張収縮に追従して白樹脂が弾性変形するため、透光性部材に応力が加わるのを抑制できる。その結果、透光性部材が脆化するのを（その結果、透光性部材が損傷するのを）抑制することが可能となる。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記表面は、前記第１貫通穴が開口した底面を含む凹部を含み、前記透光性部材は、前記第１貫通穴を覆った状態で前記凹部の底面に固定されており、前記高反射率部材は、前記凹部の内壁及び底面と、前記透光性部材の側面と、前記箔体と、で囲われたスペース内に配置されている。
請求項４に記載の発明によれば、局所的に照射される半導体発光素子（例えば、半導体レーザー光源）からの光に起因して発生する熱により、高反射率部材（例えば、白樹脂）が膨張収縮する都度、膨張収縮に追従して箔体が弾性変形するため、透光性部材をしっかり保持することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、前記透光性部材は、拡散層と波長変換層とを含む波長変換部材であり、前記拡散層は、前記第１貫通穴を覆った状態で前記表面に固定された第１の面とその反対側の第２の面とを含み、前記第１の面を照射する前記半導体発光素子からの光を拡散して、前記第２の面から拡散光として出射する層であり、前記波長変換層は、前記第２の面に接合された第３の面とその反対側の第４の面とを含み、前記第３の面に入射する前記拡散光を波長変換して、前記第４の面から出射する層である。
請求項５に記載の発明によれば、輝度飽和や温度消光に起因する効率の低下を抑制することが可能となる。これは、光学系（例えば、集光レンズ）で集光された半導体発光素子からの光が、局所的な光として波長変換層へ入射するのではなく、拡散層で拡散されて輝度分布が略均一の拡散光として波長変換層へ入射することによるものである。
なお、輝度飽和とは、光（例えば、半導体レーザー光源からのレーザー光）のエネルギー密度が一定の値を超えた場合に、蛍光強度が光（例えば、半導体レーザー光源からのレーザー光）のエネルギー密度の増加に伴って高くならない現象のことをいい、温度消光とは、半導体レーザー光源の様に高いエネルギー密度で励起した場合、光（例えば、半導体レーザー光源からのレーザー光）に起因する熱で蛍光体自体の効率が低下する現象のことをいう。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の発明において、前記箔体は、金属箔である。
請求項６に記載の発明によれば、相対的に熱伝導率が高い金属箔を用いることで、局所的に照射される半導体発光素子（例えば、半導体レーザー光源）からの光に起因して発生する熱の放熱経路を確保することが可能となる。これにより、蛍光体励起効率を高めることが可能となる。
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の発明において、前記箔体は、前記第２開口を通過する光を制御する反射面を含む。
請求項７に記載の発明によれば、第２開口を通過する光を目的の方向へ配光制御して、目的の配光パターンを形成することが可能となる。
請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記拡散層の厚みは、前記第２の面から出射する拡散光の輝度分布が略均一となる厚みに設定されている。
請求項８に記載の発明によれば、輝度むらの改善が可能となる。これは、光学系（例えば、集光レンズ）で集光された半導体発光素子からの光が、局所的な光として波長変換層へ入射するのではなく、拡散層で拡散されて輝度分布が略均一の拡散光として波長変換層へ入射することによるものである。
なお、半導体発光素子からの光を集光して、透光性部材を局所的に照射する光学系は、半導体発光素子からの光を集光して、透光性部材を局所的に照射する集光レンズを含む光学系であってもよいし、あるいは、半導体発光素子からの光を集光する集光レンズと、集光レンズで集光された半導体発光素子からの光を導光して、透光性部材を局所的に照射するライトガイドと、を含む光学系であってもよい。
本発明は、車両用灯具の発明として、次のように特定することもできる。
請求項１から１０のいずれかに記載の発光装置と、前記発光装置からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系と、を備えることを特徴とする車両用灯具。
本発明によれば、透光性部材が脱落するのを防止するとともに、局所的に照射される半導体発光素子（例えば、半導体レーザー光源）からの光に起因して発生する熱により、透光性部材が膨張収縮を繰り返し、これに起因して、透光性部材が脆化するのを（その結果、透光性部材が損傷するのを）を抑制することが可能な発光装置及びこれを用いた車両用灯具を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態である発光装置１０（箔体２０省略）の斜視図である。 発光装置１０の縦断面図である。 第１貫通穴Ｈ１付近の拡大部分断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、厚みｈが異なる３つの拡散層３６それぞれの下面３６ａ（中心）を、集光レンズ１６で集光されたレーザー光で局所的（スポット的）に照射した場合の、拡散層３６の上面３６ｂから出射する拡散光の輝度分布である。 発光装置１０（変形例）の縦断面図である。 発光装置１０の上面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、箔体２０に形成された第２貫通穴Ｈ２の例である。 （ａ）〜（ｅ）は、箔体２０の変形例である。 発光装置１０（変形例）の縦断面図である。 発光装置１０からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系として、投影レンズ５２を備えたいわゆるダイレクトプロジェクション型（直射型とも称される）の車両用灯具５０の構成例である。 発光装置１０からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系として、反射面６２、シェード６４及び投影レンズ６６を備えたいわゆるプロジェクタ型の車両用灯具６０の構成例である。 従来の発光装置の断面図である。
以下、本発明の一実施形態である発光装置について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態である発光装置１０（箔体２０省略）の斜視図、図２は縦断面図、図３は第１貫通穴Ｈ１付近の拡大部分断面図である。
図１〜図３に示すように、発光装置１０は、透光性部材１２、半導体発光素子１４、集光レンズ１６、高反射率部材１８、箔体２０、これらを保持するホルダ（第１ホルダ２２、第２ホルダ４０）等を備えている。
第１ホルダ２２は、ステンレス等の金属製で、図２に示すように、円筒型の筒部２４、その上部開口端を閉塞する円形のベース部２６、筒部２４の上部外周に設けられたフランジ部２８等を含んでいる。
図３に示すように、ベース部２６は、凹部３０を含む表面３２と、その反対側の裏面３４と、表面３２（凹部３０の底面３０ａ）と裏面３４とを貫通する第１貫通穴Ｈ１と、を含んでいる。
透光性部材１２は、拡散層３６（拡散板とも称される）と波長変換層３８とを含む波長変換部材である。なお、拡散層３６を省略し、透光性部材１２全体を波長変換層３８で構成してもよい。
拡散層３６は、第１貫通穴Ｈ１を覆った状態で表面３２（凹部３０の底面３０ａ）に固定された下面３６ａ（本発明の第１の面に相当）とその反対側の上面３６ｂ（本発明の第２の面に相当）とを含み、下面３６ａ（本発明の第１の面に相当）を局所的に（スポット的に）照射する半導体発光素子１４からの光（本実施形態では、レーザー光）を拡散して、上面３６ｂ（本発明の第２の面に相当）から拡散光として出射する層である。
例えば、拡散層３６は、セリウムＣｅ等の付活剤（発光中心とも称される）が導入されていないＹＡＧ（例えば２５％）とアルミナＡｌ２Ｏ３（例えば７５％）との複合体（例えば、焼結体）からなる矩形板状の層（例えば、０．４ｍｍ×０．８ｍｍの矩形で、厚みが３００〜４００μｍ）である。
透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）と表面３２（凹部３０の底面３０ａ）とは、例えば、透明な接着剤（例えば、シリコーンや低融点ガラス）で接着されている。拡散層３６の下面３６ａの一部は、貫通穴Ｈ１から露出している。
拡散層３６は、その下面３６ａを局所的に照射する半導体発光素子１４からの光を拡散して、上面３６ｂから拡散光として出射する層であればよく、その形状は上記に限定されない。
例えば、拡散層３６は、円柱状の層（例えば、Φ０．４〜０．８ｍｍ）であってもよいし、直方体状の層（例えば、短手０．３〜０．６ｍｍ、長手０．６〜２．０ｍｍ）であってもよいし、それ以外の形状の層であってもよい。
また、拡散層３６は、その下面３６ａを局所的に照射する半導体発光素子１４からの光を拡散して、上面３６ｂから拡散光として出射する層であればよく、その材料は上記に限定されない。
例えば、拡散層３６は、ＹＡＧとガラスとの複合体からなる層であってもよいし、気泡を分散させたアルミナＡｌ２Ｏ３（又はガラス）からなる層であってもよいし、その他の材料からなる層であってもよい。
拡散層３６の厚みは、次の観点から、３００〜４００μｍとされている。
本出願の発明者は、拡散層３６の厚みｈ（図３参照）を厚くすることで、拡散層３６の上面３６ｂから出射する拡散光の輝度むらが改善されて、輝度分布が均一（又は略均一）になることを確認した。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、厚みｈが異なる３つの拡散層３６それぞれの下面３６ａ（中心）を、集光レンズ１６で集光されたレーザー光で局所的（スポット的）に照射した場合の、拡散層３６の上面３６ｂから出射する拡散光の輝度分布を表している。拡散層３６はセリウムＣｅ等の付活剤が導入されていないＹＡＧ（２５％）とアルミナＡｌ２Ｏ３（７５％）との複合体（サイズが０．４ｍｍ×０．８ｍｍの矩形板状）を用い、集光レンズ１６で集光された半導体発光素子１４からのレーザー光のスポットサイズが、長手が約１００μｍ、短手が約２０〜３０μｍの楕円形状となるように調整した。拡散層３６の側面は、高反射率部材（白樹脂）で覆われている。
図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照すると、拡散層３６の厚みｈが、１００μｍ（図４（ａ）参照）→２００μｍ（図４（ｂ）参照）→４００μｍ（図４（ｃ）参照）のように、厚くなるに従って輝度むらが次第に改善され、厚みｈ＝４００μｍで輝度分布が均一（又は略均一）となることが分かる。これは、拡散層３６の厚みｈが厚くなると、集光レンズ１６で集光されたレーザー光（及びレーザー光による発光）の拡散層３６内での散乱回数（ＹＡＧとアルミナＡｌ２Ｏ３との屈折率との違いによる散乱回数）が増えて均一化され、この均一化されたレーザー光（及びレーザー光による発光）が拡散層３６の上面３６ｂから出射することによるものである。
以上のように、拡散層３６の厚みｈを厚くすることで、拡散層３６の上面３６ｂから出射する拡散光の輝度むらが改善されて輝度分布が均一（又は略均一）になることが分かる。
上記知見に基づき、拡散層３６の厚みｈは、拡散層３６の上面３６ｂから出射する拡散光の輝度分布が均一（又は略均一）となる厚み（本実施形態では、厚みｈ＝３００〜４００μｍ）に設定されている。なお、拡散層３６の厚みｈは、拡散効果が得られるのであれば、３００〜４００μｍに限定されず、これ以外の範囲であってもよい。
上記構成の拡散層３６によれば、輝度飽和や温度消光に起因する効率の低下を抑制することが可能となる。これは、集光レンズ１６で集光された半導体発光素子１４からの光（本実施形態ではレーザー光）が、局所的な光として波長変換層３８（下面３８ａ）へ入射するのではなく、拡散層３６で拡散されて輝度分布が略均一の拡散光として波長変換層３８（下面３８ａ）へ入射することによるものである。
図３に示すように、波長変換層３８は、拡散層３６の上面３６ｂに接合された下面３８ａ（本発明の第３の面に相当）とその反対側の上面３８ｂ（本発明の第４の面に相当）とを含み、下面３８ａに入射する拡散層３６からの拡散光を波長変換して、上面３８ｂから出射する層である。
例えば、波長変換層３８は、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとアルミナＡｌ２Ｏ３との複合体（例えば、焼結体）からなる矩形板状の層（例えば、０．４ｍｍ×０．８ｍｍの矩形で、厚みが８０μｍ）である。
拡散層３６と波長変換層３８とは、拡散層３６の上面３６ｂと波長変換層３８の下面３８ａとが面接触した状態で固定（接合）されている。例えば、拡散層３６、波長変換層３８がいずれもセラミック製である場合には、拡散層３６（上面３６ｂ）と波長変換層３８（下面３８ａ）とは、拡散層３６の上面３６ｂと波長変換層３８の下面３８ａとが面接触した状態で高温硬化させることで、固定（接合）される。一方、波長変換層３８がガラス蛍光体層である場合には、拡散層３６（上面３６ｂ）と波長変換層３８（下面３８ａ）とは、拡散層３６の上面３６ｂと波長変換層３８の下面３８ａとが面接触した状態で硬化させることで、固定（接合）される。
波長変換層３８は、その下面３８ａに入射する拡散層３６からの拡散光を波長変換して、上面３８ｂから出射する層であればよく、その形状は上記に限定されない。
例えば、波長変換層３８は、円柱状の層（例えば、Φ０．４〜０．８ｍｍ）であってもよいし、直方体状の層（例えば、短手０．３〜０．６ｍｍ、長手０．６〜２．０ｍｍ）であってもよいし、それ以外の形状の層であってもよい。
また、波長変換層３８は、その下面３８ａに入射する拡散層３６からの拡散光を波長変換して、上面３８ｂから出射する層であればよく、その材料は上記に限定されない。
例えば、波長変換層３８は、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとガラスバインダーとの複合体からなる層であってもよいし、その他の材料からなる層であってもよい。
図３に示すように、高反射率部材１８は、例えば、白樹脂等の高反射率部材で、凹部３０（底面３０ａ及び内壁３０ｂ）と、透光性部材１２（側面１２ａ）と、箔体２０と、で囲われたスペース内に配置されている。高反射率部材１８は、例えば、ディスペンサにより、当該スペース内に、透光性部材１２の上面（波長変換層３８の上面３８ｂ）と面一となるまで充填されて、透光性部材１２の側面１２ａの少なくとも一部を覆っている。これにより、光取出し効率が向上する。これは、透光性部材１２の側面１２ａが高反射率部材１８で覆われているため、透光性部材１２の側面１２ａから出射する光が、当該高反射率部材１８で反射されて透光性部材１２に再度入射することによるものである。その結果、透光性部材１２の側面１２ａが高反射率部材１８で覆われていない場合と比べ、光取出し効率が向上する。なお、光取出し効率の向上が求められない場合等には、高反射率部材１８を省略してもよい。
高反射率部材１８は、上記スペース内に脱落し難い状態で保持される。これは、高反射率部材１８が、ヘッド部側凹部３０の内壁３０ｂ及び底面３０ａ、並びに、透光性部材１２の側面１２ａに密着していることによるものである。
高反射率部材１８は、透光性部材１２の側面１２ａの少なくとも一部を覆っていればよく、上記スペース内の全域にわたって充填されていてもよいし（図３参照）、当該スペースの一部に充填されていてもよい（図５参照）。
また、透光性部材１２の側面１２ａが強固に固定されず、弾性のある高反射率部材１８（例えば、白樹脂）で覆われており、透光性部材１２が膨張収縮する都度、膨張収縮に追従して高反射率部材１８（例えば、白樹脂）が弾性変形するため、透光性部材１２に応力が加わるのを抑制できる。その結果、透光性部材１２が脆化するのを（その結果、透光性部材１２が損傷するのを）抑制することが可能となる。
図３に示すように、凹部３０は、箔体２０で覆われている。
図６は、発光装置１０の上面図である。
図３、図６に示すように、箔体２０は、透光性部材１２（波長変換層３８の上面３８ｂ）から放出される光が通過する第２貫通穴Ｈ２を含み、かつ、皿バネのように弾性（バネ性）を有する箔体であって、透光性部材１２（波長変換層３８の上面３８ｂ）の一部が第２貫通穴Ｈ２から露出した状態で、第２貫通穴Ｈ２の周囲とベース部２６（凹部３０の底面３０ａ）との間に透光性部材１２を挟持している（図３参照）。
例えば、箔体２０は、ステンレス箔やこれよりも熱伝導率が高い銅箔やアルミ箔等の金属箔である。箔体２０は、０．０１ｍｍよりも厚みが薄いと、弾性がほとんど無くなくなる。一方、厚みが０．１ｍｍよりも厚いと、透光性部材１２から箔体２０の第２貫通穴Ｈ２を通って放出される光の一部が、当該第２貫通穴Ｈ２の内壁で遮光される結果、光取り出し効率が低下する。したがって、箔体２０の厚みは、０．０１〜０．１ｍｍが望ましく、０．０１〜０．０５ｍｍがより望ましい。
箔体２０として、相対的に熱伝導率が高い金属箔（例えば、銅箔やアルミ箔等）を用いることで、局所的に照射される半導体発光素子１４からの光に起因して発生する熱の放熱経路を確保することが可能となる。これにより、蛍光体励起効率を高めることが可能となる。
箔体２０とベース部２６とは、例えば、溶接（抵抗溶接又はＹＡＧ溶接等）で固定されている。抵抗溶接は、箔体２０のうち外周縁よりも内側とベース部２６と溶接する際に用いられる。図３、図６は、箔体２０のうち外周縁よりも内側（環状部分）とベース部２６（表面３２）とを、抵抗溶接で固定した例で、図３、図６中の符号Ａは、抵抗溶接による溶接跡を表している。一方、ＹＡＧ溶接は、箔体２０のうち外周縁とベース部２６とを溶接する際に用いられる。
上記のように溶接された箔体２０は、透光性部材１２（波長変換層３８の上面３８ｂのうち外周付近）及び高反射率部材１８に常温で密着している（図３参照）。
上記構成の箔体２０によれば、局所的に照射される半導体発光素子１４（例えば、半導体レーザー光源）からの光に起因して発生する熱により、高反射率部材１８（例えば、白樹脂）が膨張収縮する都度、膨張収縮に追従して弾性変形するため、透光性部材１２をしっかり保持することができる。
箔体２０は、弾性を有するものであればよく、上記に限定されない。例えば、箔体２０は、金属箔以外の、熱伝導率が極めて高いグラファイトシートであってもよいし、その他の材料からなる箔であってもよい。
箔体２０は、その全域にわたって同じ厚みであってもよいし、部分的に厚みが異なっていてもよい。例えば、箔体２０のうち溶接される部分の厚みが、それ以外の部分より厚くなっていてもよい。このようにすれば、溶接しろをより多く確保できるため、箔体２０とベース部２６とを、より強固に溶接（固定）することが可能となる。
あるいは、箔体２０のうち貫通穴Ｈ２の周囲（透光性部材１２を押さえる部分）の厚みが、それ以外の部分より厚くなっていてもよい。あるいは、箔体２０のうち弾性を持たせたい部分の厚みが、それ以外の部分より薄くなっていてもよい。
箔体２０は、例えば、次のようにして製造される。
まず、圧延された金属箔（例えば、ステンレス箔）を製造する。金属箔の厚みは、０．０１〜０．１ｍｍが望ましく、０．０１〜０．０５ｍｍがより望ましい。
次に、その圧延された金属箔を、所定の形状に切断加工する。例えば、ベース部２６の形状（例えば、円形）にあわせて、円形の形状に切断加工する。
次に、その所定の形状に切断加工された金属箔に、所望の形状の第２貫通穴Ｈ２を、例えば、プレス打ち抜きにより形成する。
以上のようにして、第２貫通穴Ｈ２を含む箔体２０が製造される。
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、箔体２０に形成された第２貫通穴Ｈ２の例である。
第２貫通穴Ｈ２の形状を任意の形状（例えば、図７（ａ）〜図７（ｃ）参照）とすることで、当該第２貫通穴Ｈ２の形状によって輪郭が規定される任意の形状の発光面（第２貫通穴Ｈ２から露出した波長変換層３８の上面３８ｂの一部により構成される）を形成することが可能となる。
例えば、求められる配光パターンの形状やサイズ等に応じて、第２貫通穴Ｈ２の形状を適宜の形状（例えば、図７（ａ）〜図７（ｃ）参照）とすることで、所定配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターン）に適した形状の発光面を容易に形成することができる。
図７（ａ）は、一般的なプロジェクタ型車両用前照灯等に用いられている横長矩形の発光面と同等の発光面を構成するため、第２貫通穴Ｈ２の形状を、横長の矩形形状とした例である。
図７（ｂ）は、上縁にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成するのに適した発光面を構成するため、第２貫通穴Ｈ２の形状を、一方の長辺がカットオフラインに対応する段差部を含む横長の矩形形状とした例である。
図７（ｃ）は、第２貫通穴Ｈ２の形状を、一方の長辺と他方の長辺がそれぞれ切欠部を含む横長の矩形形状とした例である。
第２貫通穴Ｈ２の形状は、上記に限定されず、例えば、円形、楕円、又は、それ以外の各種の形状であってもよい。
図８（ａ）〜図８（ｅ）は、箔体２０の変形例である。
箔体２０は、図３、図８（ａ）に示すように、平坦な形状に限定されず、例えば、図８（ｂ）に示すように、箔体２０の第２貫通穴Ｈ２の周囲に対してプレス加工や絞り加工を施し、当該箔体２０の第２貫通穴Ｈ２の周囲を凸形状（又は凹形状）としてもよい。
このようにすれば、透光性部材１２を、その側面１２ａから挟持することが可能となる。
また、箔体２０は、図８（ｃ）、図８（ｄ）に示すように、その第２開口Ｈ２を通過する光を制御する反射面２０ａを含んでいてもよい。このようにすれば、第２開口Ｈ２を通過する光を目的の方向へ配光制御して、目的の配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターン）を形成することが可能となる。
図８（ｃ）、図８（ｄ）は、箔体２０と反射面２０ａとを一体的に構成した例で、箔体２０（金属箔）の第２開口Ｈ２周囲に連続する部分に対して曲げ加工を施すことで、第２開口Ｈ２周囲に、第２開口Ｈ２を通過する光を制御する反射面２０ａを形成した例である。なお、反射率を高めるため、反射面２０ａとして用いる部分に対して、鏡面処理（例えば、アルミ蒸着）を施してもよいし、別のミラー部材を接着等で貼り付けてもよい。
また、箔体２０は、弾性を高めるため、図８（ｅ）に示すように、湾曲部（例えば、蛇腹状に湾曲した部分）を含む形状であってもよい。
第２ホルダ４０は、ステンレス等の金属製で、図２に示すように、円筒型の筒部４２、筒部４２の上部外周に設けられた上フランジ部４４、筒部４２の下部外周に設けられた下フランジ部４６等を含んでいる。
第１ホルダ２２は、その筒部２４が第２ホルダ４０の筒部４２の上端開口から当該筒部４２内に挿入されて、第１ホルダ２２のフランジ部２８と第２ホルダ４０の筒部４２の上端面とが当接した状態で、第２ホルダ４０に固定されている。
半導体発光素子１４は、第１貫通穴Ｈ１を通過し、透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）を照射する光を放出する半導体発光素子で、例えば、発光波長が青系（４５０ｎｍ程度）のレーザーダイオード（ＬＤ）等の半導体レーザー光源である。本実施形態では、半導体発光素子１４は、図２に示すように、パッケージ化されて、キャンタイプの半導体レーザー光源１４Ａを構成している。
半導体発光素子１４は、レーザーダイオードに限られず、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。半導体発光素子１４の発光波長は、青系（４５０ｎｍ程度）に限定されず、例えば、近紫外域（４０５ｎｍ程度）であってもよい。半導体発光素子１４の発光波長が近紫外域（４０５ｎｍ程度）の場合、波長変換層３８として、青、緑、赤の３色の蛍光体、もしくは、青、黄色の２色の蛍光体が用いられる。
半導体レーザー光源１４Ａは、第２ホルダ４０の筒部４２の下端開口から当該筒部４２内に挿入されて、半導体レーザー光源１４Ａのフランジ部１４Ａ１と筒部４２の段差部４２ａとが当接した状態で、第２ホルダ４０に固定されている。
集光レンズ１６は、半導体発光素子１４からの光を集光して、透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）を局所的に照射する光学系で、第２ホルダ４０に保持されて、透光性部材１２と半導体発光素子１４との間に配置されている。
上記構成の発光装置１０においては、半導体発光素子１４からの光は、集光レンズ１６で集光されて第１貫通穴Ｈ１を通過し、半導体発光素子１４から離間した位置に配置された透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）を局所的（スポット的）に照射する。スポットサイズは、例えば、長手が約１００μｍ、短手が約２０〜３０μｍの楕円形状に調整されている。透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）を局所的（スポット的）に照射する光は、拡散層３６内部で拡散されて、拡散層３６の上面３６ｂから輝度分布が均一（又は略均一）の拡散光として出射し、波長変換層３８の下面３８ａに入射する。
拡散層３６からの拡散光が入射した波長変換層３８は、これを透過する拡散層３６からの拡散光と拡散層３６からの拡散光で励起されて放出される光（発光）との混色による白色光を放出する。この白色光は、箔体２０に形成された第２貫通穴Ｈ２を通過して、外部に取り出される。
以上説明したように、本実施形態の発光装置１０によれば、次の利点を生ずる。
第１に、仮に、透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）と表面３２（凹部３０の底面３０ａ）とを接着する接着剤等が劣化したとしても、透光性部材１２が脱落するのを防止することが可能となる。これは、箔体２０（第２貫通穴Ｈ２の周囲）とベース部２６との間に透光性部材１２を挟持している（図２参照）ことによるものである。
第２に、局所的に照射される半導体発光素子１４（例えば、半導体レーザー光源）からの光に起因して発生する熱により、透光性部材１２が膨張収縮を繰り返し、これに起因して、透光性部材１２が脆化するのを（その結果、透光性部材１２が損傷するのを）抑制することが可能となる。これは、透光性部材１２を挟持（固定）する部材を、弾性を有する箔体２０としたことによるものである。
すなわち、仮に、透光性部材１２を挟持（固定）する部材を、弾性を有さない部材（又は弾性をほとんど有さない部材）とし、透光性部材１２を強固に固定すると、透光性部材１２が膨張収縮する都度、透光性部材１２に応力が加わる結果、透光性部材１２が脆化しやすくなる（その結果、透光性部材１２が損傷しやすくなる）。
これに対して、本実施形態の発光装置１０では、透光性部材１２を挟持（固定）する部材が弾性を有する箔体２０であり、透光性部材１２が膨張収縮する都度、膨張収縮に追従して箔体２０が弾性変形するため、透光性部材１２に応力が加わるのを抑制できる。その結果、透光性部材１２が脆化するのを（その結果、透光性部材１２が損傷するのを）抑制することが可能となる。
第３に、光取り出し効率を高めることが可能となる。これは、透光性部材１２を挟持（固定）する部材を、厚みを実質的に無視できる箔体２０としたことによるものである。
すなわち、仮に、透光性部材１２を挟持（固定）する部材を、一定以上の厚みがある部材とすると、透光性部材１２から第２貫通穴Ｈ２を通って放出される光の一部が、当該第２貫通穴Ｈ２の内壁で遮光される結果、光取り出し効率が低下する。
これに対して、本実施形態の発光装置１０では、透光性部材１２を挟持（固定）する部材を、厚みを実質的に無視できる箔体２０としたため、透光性部材１２から第２貫通穴Ｈ２を通って放出される光の一部が、当該第２貫通穴Ｈ２の内壁でほとんど遮光されない。その結果、光取り出し効率を高めることが可能となる。
第４に、第２貫通穴Ｈ２の形状を任意の形状とすることが可能となる。これは、第２貫通穴Ｈ２が形成される部材を、加工が容易な箔体２０としたことによるものである。
第５に、第２貫通穴Ｈ２の形状によって輪郭が規定される任意の形状の発光面（第２貫通穴Ｈ２から露出した波長変換層３８の上面３８ｂの一部により構成される）を形成することが可能となる。
例えば、求められる配光パターンの形状、サイズ等に応じて、第２貫通穴Ｈ２の形状を適宜の形状（例えば、図７（ａ）から図７（ｃ）参照）とすることで、所定配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターン）に適した形状の発光面を容易に形成することができる。
次に、変形例について説明する。
図９は、発光装置１０（変形例）の縦断面図である。
上記実施形態では、半導体発光素子１４からの光を集光して、透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）を局所的に照射する光学系として、集光レンズ１６（図２参照）を説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、半導体発光素子１４からの光を集光して、透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）を局所的に照射する光学系として、集光レンズ１６に代えて、図９に示すように、半導体発光素子１４からの光を集光する集光レンズ１６と、集光レンズ１６で集光された半導体発光素子１４からの光を導光して、透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）を局所的に照射するライトガイド４８と、を含む光学系を用いてもよい。
ライトガイド４８は、例えば、中心部のコア（例えば、コア径：０．２ｍｍ）とその周囲を覆うクラッド（いずれも図示せず）とを含む光ファイバである。コアは、クラッドと比較して屈折率が高い。したがって、ライトガイド４８の一端面４８ａからライトガイド４８内に導入されたレーザー光（集光レンズ１６で集光された半導体発光素子１４からのレーザー光）は、コアとクラッドとの境界の全反射を利用してコア内部に閉じこめられた状態でライトガイド４８の他端面４８ｂまで導光されて、当該他端面４８ｂから出射して、半導体発光素子１４から離間した位置に配置された透光性部材１２（拡散層３６の下面３６ａ）を局所的に照射する。
拡散層３６の下面３６ａを局所的（スポット的）に照射する光は、拡散層３６内部で拡散されて、拡散層３６の上面３６ｂから輝度分布が均一（又は略均一）の拡散光として出射し、波長変換層３８の下面３８ａに入射する。
拡散層３６からの拡散光が入射した波長変換層３８は、これを透過する拡散層３６からの拡散光と拡散層３６からの拡散光で励起されて放出される光（発光）との混色による白色光を放出する。この白色光は、箔体２０の第２貫通穴Ｈ２を通過して、外部に取り出される。
本変形例の発光装置１０によっても、上記実施形態と同様の効果を奏することが可能となる。
次に、上記構成の発光装置１０を用いた車両用灯具（例えば、車両用前照灯）の例について説明する。
図１０は、発光装置１０からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系として投影レンズ５２を用いた、いわゆるダイレクトプロジェクション型（直射型とも称される）の車両用灯具５０の例である。投影レンズ５２、その後方に配置された発光装置１０はホルダ５４によって、所定の位置関係となるように保持されている。
図１１は、発光装置１０からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系として反射面６２、シェード６４及び投影レンズ６６を用いた、いわゆるプロジェクタ型の車両用灯具６０の例である。反射面６２、シェード６４、投影レンズ６６及び発光装置１０は、ホルダ６８によって、所定の位置関係となるように保持されている。
なお、発光装置１０は、車両用灯具以外、例えば、投光機、屋内照明、屋外照明、プロジェクター用光源としても用いることができる。
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
１０…発光装置、１２…透光性部材、１４…半導体発光素子、１６…集光レンズ、１８…高反射率部材、２０…箔体、２０ａ…反射面、２２…第１ホルダ、２４…筒部、２６…ベース部、２８…フランジ部、３０…凹部、３２…表面、３４…裏面、３６…拡散層、３８…波長変換層、４０…第２ホルダ、４２…筒部、４４…上フランジ部、４６…下フランジ部、４８…ライトガイド、５０…車両用灯具、５２…投影レンズ、５４…ホルダ、６０…車両用灯具、６２…反射面、６４…シェード、６６…投影レンズ

Claims (11)

  1. 表面と、その反対側の裏面と、前記表面と裏面とを貫通する第１貫通穴と、を含むベース部と、
    前記第１貫通穴を覆った状態で前記表面に固定された透光性部材と、
    前記第１貫通穴を通過し、前記透光性部材を照射する光を放出する半導体発光素子と、
    前記半導体発光素子からの光を集光して、前記透光性部材を局所的に照射する光学系と、
    前記透光性部材から放出される光が通過する第２貫通穴を含み、かつ、弾性を有する箔体であって、前記透光性部材の一部が前記第２貫通穴から露出した状態で、前記第２貫通穴の周囲と前記ベース部との間に前記透光性部材を挟持する箔体と、
    を備えた発光装置。
  2. 前記透光性部材の側面の少なくとも一部を覆う高反射率部材をさらに備えた請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記高反射率部材は、白樹脂である請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記表面は、前記第１貫通穴が開口した底面を含む凹部を含み、
    前記透光性部材は、前記第１貫通穴を覆った状態で前記凹部の底面に固定されており、
    前記高反射率部材は、前記凹部の内壁及び底面と、前記透光性部材の側面と、前記箔体と、で囲われたスペース内に配置されている請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
  5. 前記透光性部材は、拡散層と波長変換層とを含む波長変換部材であり、
    前記拡散層は、前記第１貫通穴を覆った状態で前記表面に固定された第１の面とその反対側の第２の面とを含み、前記第１の面を照射する前記半導体発光素子からの光を拡散して、前記第２の面から拡散光として出射する層であり、
    前記波長変換層は、前記第２の面に接合された第３の面とその反対側の第４の面とを含み、前記第３の面に入射する前記拡散光を波長変換して、前記第４の面から出射する層である請求項１から４のいずれかに記載の発光装置。
  6. 前記箔体は、金属箔である請求項１から５のいずれかに記載の発光装置。
  7. 前記箔体は、前記第２開口を通過する光を制御する反射面を含む請求項１から６のいずれかに記載の発光装置。
  8. 前記拡散層の厚みは、前記第２の面から出射する拡散光の輝度分布が略均一となる厚みに設定されている請求項５に記載の発光装置。
  9. 前記光学系は、前記半導体発光素子からの光を集光して、前記第１貫通穴を通過させて、前記透光性部材を局所的に照射する集光レンズを含む請求項１から８のいずれかに記載の発光装置。
  10. 前記光学系は、前記半導体発光素子からの光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された前記半導体発光素子からの光を導光して、前記透光性部材を局所的に照射するライトガイドと、を含む請求項１から８のいずれかに記載の発光装置。
  11. 請求項１から１０のいずれかに記載の発光装置と、
    前記発光装置からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系と、を備えることを特徴とする車両用灯具。
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