JP2014157842A - Lighting device, vehicular headlight - Google Patents

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Katsuhiko Kishimoto
克彦 岸本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a headlamp that is excellent in usability and made compact and lightweight.SOLUTION: The lighting device comprises: a semiconductor laser (2) for emitting a laser beam; a light emitting part (7) for receiving the laser beam and emitting light in a wavelength range from visible light to near-infrared light; and resin-made light projecting parts (8, 12) for projecting the light emitted by the light emitting part (7) to the outside of the device. The semiconductor laser (2) is provided so as to be separated from the light projecting parts (8, 12).

Description

本発明は、高輝度光源として機能する発光装置を備えた照明装置および当該照明装置を備えた車両用ヘッドライトに関する。   The present invention relates to an illumination device including a light emitting device that functions as a high-intensity light source, and a vehicle headlight including the illumination device.

近年、励起光源として発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)や半導体レーザ(LD;Laser Diode)等の半導体発光素子を用い、これらの励起光源から生じた励起光を、蛍光物質を含む発光部に照射してインコヒーレントな照明光を発生させる発光装置の研究が盛んになってきている。   In recent years, semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (LDs) are used as excitation light sources, and excitation light generated from these excitation light sources is emitted to light emitting parts containing fluorescent materials. Accordingly, research on light-emitting devices that generate incoherent illumination light has become active.

このような発光装置に関する技術の例として特許文献1および2に開示された灯具がある。これらの灯具では、高輝度光源を実現するために、励起光源として半導体レーザを用いている。半導体レーザから発振されるレーザ光は、コヒーレントな光であるため、指向性が強く、当該レーザ光を励起光として無駄なく集光し、利用することができる。このような半導体レーザを励起光源として用いた発光装置(LD発光装置と称する)を車両用ヘッドランプに好適に適用することができる。   Examples of techniques relating to such a light emitting device include lamps disclosed in Patent Documents 1 and 2. In these lamps, a semiconductor laser is used as an excitation light source in order to realize a high-intensity light source. Since the laser light oscillated from the semiconductor laser is coherent light, the directivity is strong, and the laser light can be condensed and used as excitation light without waste. A light-emitting device using such a semiconductor laser as an excitation light source (referred to as an LD light-emitting device) can be suitably applied to a vehicle headlamp.

一方、インコヒーレントな白色LEDを用いて車両用ヘッドランプを実現する技術の例としては、非特許文献1および2に開示された車両用ヘッドランプがある。   On the other hand, as an example of a technique for realizing a vehicle headlamp using an incoherent white LED, there are vehicle headlamps disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2.

非特許文献1には、車両用ヘッドランプの発光部から発生する光の配光パターン(配光分布)を、鉛直方向に狭く、水平方向に広くすることが記載されている。   Non-Patent Document 1 describes that a light distribution pattern (light distribution) of light generated from a light emitting unit of a vehicle headlamp is narrow in the vertical direction and wide in the horizontal direction.

非特許文献2には、使用する光学部品を樹脂製にすることで、軽量化及びデザイン性を考慮した車両用LEDヘッドランプが記載されている。   Non-Patent Document 2 describes an LED headlamp for a vehicle that takes into consideration weight reduction and design by making an optical component to be used made of resin.

さらに、特許文献3〜5には、LEDあるいはLDを励起光源として用いた自転車用ライトが記載されている。その自転車用ライトでは、励起光源が、レンズ作用を有する樹脂製等のバルク型レンズの内部に配設されている。   Furthermore, Patent Documents 3 to 5 describe bicycle lights using LEDs or LDs as excitation light sources. In the bicycle light, the excitation light source is disposed inside a bulk lens made of resin having a lens action.

特開2005−150041号公報(2005年6月9日公開)JP 2005-150041 A (released on June 9, 2005) 特開2003−295319号公報(2003年10月15日公開)JP 2003-295319 A (published on October 15, 2003) 特開2002−225762号公報(2002年8月14日公開)JP 2002-225762 A (released on August 14, 2002) 特開2002−231023号公報(2002年8月16日公開)JP 2002-231023 A (released on August 16, 2002) 特開2009−1277号公報(2009年1月8日公開)JP 2009-1277 A (published January 8, 2009)

佐々木 勝、「白色LEDの自動車照明への応用」、応用物理学会誌、2005年、第74巻、第11号、p.1463―1466Masaru Sasaki, “Application of White LED to Automotive Lighting”, Journal of Applied Physics, 2005, Vol. 74, No. 11, p. 1463-1466 スタンレー電気株式会社、「高出力LEDの自動車ヘッドランプへの応用」、第5回窒化物半導体応用研究会、2009年5月29日発表資料Stanley Electric Co., Ltd., “Application of High Power LEDs to Automotive Headlamps”, 5th Nitride Semiconductor Application Study Group, May 29, 2009

ところが、一般的に、そのような発光装置を備えた車両用ヘッドランプ等の照明装置は、発光部が出射した光を反射する反射ミラー、及び集光ミラーが、金属材料、無機ガラス等で形成されており、特許文献1、2、及び非特許文献1に記載の照明装置もその例外ではない。従って、反射ミラー、集光ミラーが金属材料等であるがゆえに、照明装置は、高重量化・高価格化を余儀なくされ、その利用性はユーザにとって十分に高いものではなかった。   However, in general, in a lighting device such as a vehicle headlamp equipped with such a light emitting device, a reflecting mirror that reflects light emitted from the light emitting unit and a condensing mirror are formed of a metal material, inorganic glass, or the like. The lighting devices described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 are no exception. Therefore, since the reflecting mirror and the condensing mirror are made of a metal material or the like, the illuminating device has to be increased in weight and price, and its usability is not sufficiently high for the user.

非特許文献2では、LEDヘッドランプの光学部品を樹脂材料で形成する旨記載されている。しかしながら、非特許文献2は、その旨を記載するに留まっており、励起光源と発光部とを組み合わせた構成において、いかに樹脂材料を使用するか、いかに照明装置自体の小型化、軽量化等を実現するか、といった点にまで説明が及んでいない。   Non-Patent Document 2 describes that an optical component of an LED headlamp is formed of a resin material. However, Non-Patent Document 2 only describes that, and how to use a resin material in a configuration in which an excitation light source and a light emitting unit are combined, how to reduce the size and weight of the lighting device itself, and so on. There is no explanation for whether it will be realized.

特許文献3に記載の自転車用ライトは発光部を備えていない。加えて、励起光源(LEDあるいはLD)全体が樹脂製等のバルク型レンズの内部に配設されている。従って、特許文献3は、励起光源と発光部とを組み合わせた場合に、照明装置の小型化・軽量化を考慮した最適設計のための、発光部の位置決め、あるいは、励起光源、発光部、及びバルク型レンズのレイアウトといった技術的事項を何ら開示するものではない。   The bicycle light described in Patent Document 3 does not include a light emitting unit. In addition, the entire excitation light source (LED or LD) is disposed inside a bulk lens made of resin or the like. Therefore, Patent Document 3 discloses that when an excitation light source and a light emitting unit are combined, the positioning of the light emitting unit or the excitation light source, the light emitting unit, and It does not disclose any technical matters such as bulk lens layout.

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、利用性に優れ、小型化・軽量化を実現する照明装置および当該照明装置を備えた車両用ヘッドライトを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an illuminating device that is excellent in usability, realizes a reduction in size and weight, and a vehicle headlight including the illuminating device. There is.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る照明装置は、
レーザ光を出射する半導体レーザと、
上記レーザ光を受けて、可視光線から近赤外線の波長範囲内の光を発する発光部と、
上記発光部が発した光を装置外部へ投射する樹脂製の光投射部材と、を備え、
上記半導体レーザは、上記光投射部材から離間して設けられる。
In order to solve the above problems, a lighting device according to one embodiment of the present invention includes:
A semiconductor laser that emits laser light;
A light emitting unit that receives the laser light and emits light in a wavelength range from visible light to near infrared; and
A light projection member made of resin that projects the light emitted by the light emitting unit to the outside of the device,
The semiconductor laser is provided apart from the light projection member.

本発明の一態様に係る照明装置は、以上のように、
レーザ光を出射する半導体レーザと、
上記レーザ光を受けて、可視光線から近赤外線の波長範囲内の光を発する発光部と、
上記発光部が発した光を装置外部へ投射する樹脂製の光投射部材と、を備え、
上記半導体レーザは、上記光投射部材から離間して設けられる。
The lighting device according to one embodiment of the present invention is as described above.
A semiconductor laser that emits laser light;
A light emitting unit that receives the laser light and emits light in a wavelength range from visible light to near infrared; and
A light projection member made of resin that projects the light emitted by the light emitting unit to the outside of the device,
The semiconductor laser is provided apart from the light projection member.

本発明の一実施形態に係るヘッドランプの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the headlamp which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るヘッドランプが備える光ファイバーの出射端部と発光部との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the emission end part and light emission part of an optical fiber with which the headlamp which concerns on one Embodiment of this invention is provided. 発光部の位置決め方法の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a change of the positioning method of a light emission part. (a)および(b)は、光ファイバーの複数の出射端部を、発光部のレーザ光照射面に対して配置するパターンの一例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows an example of the pattern which arrange | positions the several output end part of an optical fiber with respect to the laser beam irradiation surface of a light emission part. (a)は光ファイバーの出射端部から出射されるレーザ光の光強度分布を示す図であり、(b)は、複数のレーザ光照射領域の位置関係を示す図である。(A) is a figure which shows light intensity distribution of the laser beam radiate | emitted from the output end part of an optical fiber, (b) is a figure which shows the positional relationship of several laser beam irradiation area | region. (a)は半導体レーザの回路図であり、(b)は半導体レーザの基本構造を示す斜視図である。(A) is a circuit diagram of a semiconductor laser, (b) is a perspective view showing the basic structure of a semiconductor laser. 各種材料の熱伝導率を示す図である。It is a figure which shows the heat conductivity of various materials. 本発明の一実施形態に係るレーザダウンライトが備える発光ユニットおよび従来のLEDダウンライトの外観を示す概略図である。It is the schematic which shows the external appearance of the light emission unit with which the laser downlight which concerns on one Embodiment of this invention is equipped, and the conventional LED downlight. 上記レーザダウンライトが設置された天井の断面図である。It is sectional drawing of the ceiling in which the said laser downlight was installed. 上記レーザダウンライトの断面図である。It is sectional drawing of the said laser downlight. 上記レーザダウンライトの設置方法の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a change of the installation method of the said laser downlight. 上記LEDダウンライトが設置された天井の断面図である。It is sectional drawing of the ceiling in which the said LED downlight was installed. 上記レーザダウンライトおよび上記LEDダウンライトのスペックを比較するための図である。It is a figure for comparing the specifications of the laser downlight and the LED downlight.

〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1〜図7に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ここでは、本発明の照明装置の一例として、自動車用のヘッドランプ1を例に挙げて説明する。ただし、本発明の照明装置は、自動車以外の車両・移動物体(例えば、人間・船舶・航空機・潜水艇・ロケットなど)のヘッドランプとして実現されてもよいし、その他の照明装置として実現されてもよい。その他の照明装置として、例えば、サーチライト、プロジェクター、家庭用照明器具を挙げることができる。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, as an example of the lighting device of the present invention, a headlamp 1 for an automobile will be described as an example. However, the lighting device of the present invention may be realized as a headlamp of a vehicle other than an automobile or a moving object (for example, a human, a ship, an aircraft, a submersible craft, a rocket), or may be realized as another lighting device. Also good. Examples of other lighting devices include a searchlight, a projector, and a home lighting device.

ヘッドランプ1は、走行用前照灯(ハイビーム)の配光特性基準を満たしていてもよいし、すれ違い用前照灯(ロービーム)の配光特性基準を満たしていてもよい。   The headlamp 1 may satisfy the light distribution characteristic standard of the traveling headlamp (high beam), or may satisfy the light distribution characteristic standard of the passing headlamp (low beam).

(ヘッドランプ1の構成)
図1は、ヘッドランプ1の構成を示す断面図である。同図に示すように、ヘッドランプ1は、半導体レーザアレイ(励起光源)2、非球面レンズ4、光ファイバー(導光部)5、フェルール6、発光部7、反射鏡8、透明板9、ハウジング10、エクステンション11およびレンズ(透明部材)12を備えている。半導体レーザアレイ2、光ファイバー5、フェルール6および発光部7によって発光装置の基本構造が形成されている。
(Configuration of headlamp 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the headlamp 1. As shown in the figure, the headlamp 1 includes a semiconductor laser array (excitation light source) 2, an aspherical lens 4, an optical fiber (light guide part) 5, a ferrule 6, a light emitting part 7, a reflecting mirror 8, a transparent plate 9, and a housing. 10, an extension 11 and a lens (transparent member) 12. The semiconductor laser array 2, the optical fiber 5, the ferrule 6 and the light emitting unit 7 form a basic structure of the light emitting device.

半導体レーザアレイ2は、励起光を出射する励起光源として機能し、複数の半導体レーザ3を基板上に備えるものである。半導体レーザ3のそれぞれからレーザ光が発振される。なお、励起光源として複数の半導体レーザ3を用いる必要は必ずしもなく、半導体レーザ3を1つのみ用いてもよい。しかし、高出力のレーザ光を得るためには、複数の半導体レーザ3を用いることが好ましい。   The semiconductor laser array 2 functions as an excitation light source that emits excitation light, and includes a plurality of semiconductor lasers 3 on a substrate. Laser light is oscillated from each of the semiconductor lasers 3. It is not always necessary to use a plurality of semiconductor lasers 3 as the excitation light source, and only one semiconductor laser 3 may be used. However, in order to obtain a high-power laser beam, it is preferable to use a plurality of semiconductor lasers 3.

半導体レーザ3は、1チップに1つの発光点を有するものであり、例えば、405nm(青紫色)のレーザ光を発振し、出力1.0W、動作電圧5V、電流0.6Aのものであり、直径5.6mmのパッケージに封入されているものである。半導体レーザ3が発振するレーザ光は、405nmに限定されず、400nm以上420nm以下の波長範囲にピーク波長を有するレーザ光であればよい。   The semiconductor laser 3 has one light emitting point in one chip, for example, oscillates a laser beam of 405 nm (blue violet), has an output of 1.0 W, an operating voltage of 5 V, and a current of 0.6 A. It is enclosed in a package with a diameter of 5.6 mm. The laser light oscillated by the semiconductor laser 3 is not limited to 405 nm, and may be any laser light having a peak wavelength in a wavelength range of 400 nm to 420 nm.

非球面レンズ4は、半導体レーザ3から発振されたレーザ光(励起光)を、光ファイバー5の一方の端部である入射端部5bに入射させるためのレンズである。例えば、非球面レンズ4として、アルプス電気製のFLKN1 405を用いることができる。上述の機能を有するレンズであれば、非球面レンズ4の形状および材質は特に限定されない。   The aspherical lens 4 is a lens for causing laser light (excitation light) oscillated from the semiconductor laser 3 to enter an incident end 5 b that is one end of the optical fiber 5. For example, as the aspheric lens 4, FLKN1 405 manufactured by Alps Electric can be used. If it is a lens which has the above-mentioned function, the shape and material of the aspherical lens 4 will not be specifically limited.

光ファイバー5は、半導体レーザ3が発振したレーザ光を発光部7へと導く導光部材であり、複数の光ファイバーの束である。この光ファイバー5は、上記レーザ光を受け取る複数の入射端部5bと、入射端部5bから入射したレーザ光を出射する複数の出射端部5aとを有している。複数の出射端部5aは、発光部7のレーザ光照射面(受光面)7a(図2参照)における互いに異なる領域に対してレーザ光を出射する。換言すれば、複数の出射端部5aは、発光部7の互いに異なる部分に対してレーザ光を出射する。出射端部5aは、レーザ光照射面7aに接触していてもよいし、僅かに間隔を置いて配置されてもよい。   The optical fiber 5 is a light guide member that guides the laser light oscillated by the semiconductor laser 3 to the light emitting unit 7 and is a bundle of a plurality of optical fibers. The optical fiber 5 has a plurality of incident end portions 5b that receive the laser light and a plurality of emission end portions 5a that emit the laser light incident from the incident end portion 5b. The plurality of emission end portions 5 a emit laser beams to different regions on the laser beam irradiation surface (light receiving surface) 7 a (see FIG. 2) of the light emitting unit 7. In other words, the plurality of emission end portions 5 a emit laser beams to different portions of the light emitting unit 7. The emission end portion 5a may be in contact with the laser light irradiation surface 7a or may be disposed at a slight interval.

光ファイバー5は、中芯のコアを、当該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った2層構造をしている。コアは、レーザ光の吸収損失がほとんどない石英ガラス(酸化ケイ素)を主成分とするものであり、クラッドは、コアよりも屈折率の低い石英ガラスまたは合成樹脂材料を主成分とするものである。例えば、光ファイバー5は、コアの径が200μm、クラッドの径が240μm、開口数NAが0.22の石英製のものであるが、光ファイバー5の構造、太さおよび材質は上述のものに限定されず、光ファイバー5の長軸方向に対して垂直な断面は矩形であってもよい。   The optical fiber 5 has a two-layer structure in which an inner core is covered with a clad having a refractive index lower than that of the core. The core is mainly composed of quartz glass (silicon oxide) having almost no absorption loss of laser light, and the clad is composed mainly of quartz glass or a synthetic resin material having a refractive index lower than that of the core. . For example, the optical fiber 5 is made of quartz having a core diameter of 200 μm, a cladding diameter of 240 μm, and a numerical aperture NA of 0.22. However, the structure, thickness, and material of the optical fiber 5 are limited to those described above. Instead, the cross section perpendicular to the long axis direction of the optical fiber 5 may be rectangular.

なお、導光部材として光ファイバー以外の部材、または光ファイバーと他の部材とを組み合わせたものを用いてもよい。この導光部材は、半導体レーザ3が発振したレーザ光を受け取る少なくとも1つの入射端部と当該入射端部から入射したレーザ光を出射する複数の出射端部とを有するものであればよい。例えば、少なくとも1つの入射端部を有する入射部、および複数の出射端部を有する出射部を光ファイバーとは別の部材として形成し、これら入射部および出射部を光ファイバーの両端部に接続してもよい。   In addition, you may use what combined members other than an optical fiber, or an optical fiber and another member as a light guide member. The light guide member only needs to have at least one incident end that receives laser light oscillated by the semiconductor laser 3 and a plurality of emission ends that emit laser light incident from the incident end. For example, an incident part having at least one incident end part and an emitting part having a plurality of outgoing end parts may be formed as members different from the optical fiber, and the incident part and the outgoing part may be connected to both ends of the optical fiber. Good.

図2は、出射端部5aと発光部7との位置関係を示す図である。同図に示すように、フェルール6は、光ファイバー5の複数の出射端部5aを発光部7のレーザ光照射面7aに対して所定のパターンで保持する。このフェルール6は、出射端部5aを挿入するための孔が所定のパターンで形成されているものでもよいし、上部と下部とに分離できるものであり、上部および下部の接合面にそれぞれ形成された溝によって出射端部5aを挟み込むものでもよい。フェルール6の材質は、特に限定されず、例えば合成樹脂である。なお、図2では、便宜上、出射端部5aを3つ示しているが、出射端部5aの数は3つに限定されない。   FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between the emission end portion 5 a and the light emitting portion 7. As shown in the figure, the ferrule 6 holds a plurality of emission end portions 5 a of the optical fiber 5 in a predetermined pattern with respect to the laser light irradiation surface 7 a of the light emitting unit 7. The ferrule 6 may be formed with holes for inserting the emission end portion 5a in a predetermined pattern, and can be separated into an upper part and a lower part, and is formed on the upper and lower joint surfaces, respectively. The exit end portion 5a may be sandwiched by a groove. The material of the ferrule 6 is not specifically limited, For example, it is a synthetic resin. In FIG. 2, for convenience, three emission end portions 5a are shown, but the number of emission end portions 5a is not limited to three.

発光部7は、出射端部5aから出射されたレーザ光を受けて発光するものであり、レーザ光を受けて発光する蛍光体を含んでいる。具体的には、発光部7は、蛍光体保持物質としてのシリコーン樹脂の内部に蛍光体が分散されているものである。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、10:1程度である。また、発光部7は、蛍光体を押し固めたものであってもよい。蛍光体保持物質は、シリコーン樹脂に限定されず、無機ガラスまたは有機無機ハイブリッドガラスであってもよい。   The light emitting section 7 emits light upon receiving the laser light emitted from the emission end 5a, and includes a phosphor that emits light upon receiving the laser light. Specifically, the light emitting unit 7 is a phosphor in which a phosphor is dispersed inside a silicone resin as a phosphor holding substance. The ratio of silicone resin to phosphor is about 10: 1. In addition, the light emitting unit 7 may be formed by pressing a fluorescent material. The phosphor holding substance is not limited to silicone resin, and may be inorganic glass or organic-inorganic hybrid glass.

上記蛍光体は、酸窒化物系のものであり、青色、緑色および赤色の蛍光体がシリコーン樹脂に分散されている。半導体レーザ3は、405nm(青紫色)のレーザ光を発振するため、発光部7に当該レーザ光が照射されると白色光が発生する。それゆえ、発光部7は、波長変換材料であるといえる。   The phosphor is of an oxynitride type, and blue, green and red phosphors are dispersed in a silicone resin. Since the semiconductor laser 3 oscillates 405 nm (blue-violet) laser light, white light is generated when the light emitting unit 7 is irradiated with the laser light. Therefore, it can be said that the light emitting portion 7 is a wavelength conversion material.

なお、半導体レーザ3は、450nm(青色)のレーザ光(または、440nm以上490nm以下の波長範囲にピーク波長を有する、いわゆる「青色」近傍のレーザ光)を発振するものでもよく、この場合には、上記蛍光体は、黄色の蛍光体、または緑色の蛍光体と赤色の蛍光体との混合物である。黄色の蛍光体とは、560nm以上590nm以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。緑色の蛍光体とは、510nm以上560nm以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。赤色の蛍光体とは、600nm以上680nm以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。   The semiconductor laser 3 may oscillate a 450 nm (blue) laser beam (or a so-called “blue” laser beam having a peak wavelength in a wavelength range of 440 nm to 490 nm). The phosphor is a yellow phosphor or a mixture of a green phosphor and a red phosphor. A yellow phosphor is a phosphor that emits light having a peak wavelength in a wavelength range of 560 nm to 590 nm. The green phosphor is a phosphor that emits light having a peak wavelength in a wavelength range of 510 nm or more and 560 nm or less. The red phosphor is a phosphor that emits light having a peak wavelength in a wavelength range of 600 nm to 680 nm.

上記蛍光体は、サイアロン蛍光体と通称されるものが好ましい。サイアロンとは、窒化ケイ素のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質である。サイアロン蛍光体は、窒化ケイ素(Si)にアルミナ(Al)、シリカ(SiO)および希土類元素などを固溶させて作ることができる。 The phosphor is preferably a so-called sialon phosphor. Sialon is a substance in which a part of silicon atoms in silicon nitride is replaced with aluminum atoms and a part of nitrogen atoms is replaced with oxygen atoms. The sialon phosphor can be made by dissolving alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), rare earth elements, and the like in silicon nitride (Si 3 N 4 ).

蛍光体の別の好適な例としては、III−V族化合物半導体の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(例えばインジュウムリン: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。(例えばInPでは、粒子サイズが3〜4nm程度のときに赤色に発光する。ここで、粒子サイズは透過型電子顕微鏡(TEM)にて評価した。)
また、この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ナノ秒程度と、希土類を発光中心とする通常の蛍光体材料に比べて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。
As another suitable example of the phosphor, a semiconductor nanoparticle phosphor using nanometer-sized particles of a III-V compound semiconductor can also be used. One of the characteristics of semiconductor nanoparticle phosphors is that even if the same compound semiconductor (for example, indium phosphorus: InP) is used, the emission color can be changed by the quantum size effect by changing the particle diameter. is there. (For example, InP emits red light when the particle size is about 3 to 4 nm. Here, the particle size was evaluated with a transmission electron microscope (TEM).)
In addition, since this phosphor is semiconductor-based, it has a short fluorescence lifetime, and can quickly radiate excitation light power as fluorescence, so that it is highly resistant to high-power excitation light. This is because the emission lifetime of the semiconductor nanoparticle phosphor is about 10 nanoseconds, which is five orders of magnitude smaller than that of a normal phosphor material having a rare earth-based emission center. Since the emission lifetime is short, absorption of excitation light and emission of fluorescence can be repeated quickly. As a result, high efficiency can be maintained against strong excitation light, and heat generation from the phosphor is reduced. Therefore, it is possible to further suppress the light conversion member from being deteriorated (discolored or deformed) by heat. Thereby, when using the light emitting element with a high light output as a light source, it can suppress more that the lifetime of a light-emitting device becomes short.

発光部7の形状および大きさは、例えば、3mm×1mm×1mmの直方体である。この場合、半導体レーザ3からのレーザ光を受けるレーザ光照射面7aの面積は、3mmである。日本国内で法的に規定されている車両用ヘッドランプの配光パターン(配光分布)は、鉛直方向に狭く、水平方向に広いため、発光部7の形状を、水平方向に対して横長(断面略長方形形状)にすることにより、上記配光パターンを実現しやすくなる。発光部7は、直方体でなくてもよく、レーザ光照射面7aが楕円である筒状であってもよい。また、レーザ光照射面7aは、平面である必要は必ずしもなく、曲面であってもよい。ただし、レーザ光の反射を制御するためには、レーザ光照射面7aは、レーザ光の光軸に対して垂直な平面であることが好ましい。 The shape and size of the light emitting unit 7 are, for example, a rectangular parallelepiped of 3 mm × 1 mm × 1 mm. In this case, the area of the laser light irradiation surface 7a that receives the laser light from the semiconductor laser 3 is 3 mm 2 . The light distribution pattern (light distribution) of a vehicle headlamp that is legally regulated in Japan is narrow in the vertical direction and wide in the horizontal direction. By making the cross section substantially rectangular), the light distribution pattern can be easily realized. The light emitting unit 7 does not have to be a rectangular parallelepiped, and may have a cylindrical shape whose laser light irradiation surface 7a is an ellipse. Further, the laser light irradiation surface 7a is not necessarily a flat surface, and may be a curved surface. However, in order to control the reflection of the laser beam, the laser beam irradiation surface 7a is preferably a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam.

また、発光部7は、図1に示すように、透明板9の内側(出射端部5aが位置する側)の面において、出射端部5aと対向する位置に固定されている。発光部7の位置の固定方法は、この方法に限定されず、反射鏡8から延出する棒状または筒状の高熱伝導部材によって発光部7の位置を固定してもよい。なお、反射鏡(光投射部材)8およびレンズ(光投射部材)12の光学的焦点位置に発光部7を配置すれば、発光部7から出射される光をより効率よく外部に投射することができる。   Moreover, as shown in FIG. 1, the light emission part 7 is being fixed to the position inside the transparent plate 9 (the side in which the output end part 5a is located) facing the output end part 5a. The method for fixing the position of the light emitting unit 7 is not limited to this method, and the position of the light emitting unit 7 may be fixed by a rod-like or cylindrical high heat conductive member extending from the reflecting mirror 8. In addition, if the light emission part 7 is arrange | positioned in the optical focus position of the reflective mirror (light projection member) 8 and the lens (light projection member) 12, the light radiate | emitted from the light emission part 7 can be more efficiently projected outside. it can.

反射鏡8は、発光部7が出射した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成するものである。すなわち、反射鏡8は、発光部7からの光を反射することにより、ヘッドランプ1の前方へ進む光線束を形成する。   The reflecting mirror 8 reflects the light emitted from the light emitting unit 7 to form a light bundle that travels within a predetermined solid angle. That is, the reflecting mirror 8 reflects the light from the light emitting unit 7 to form a light beam that travels forward of the headlamp 1.

本実施の形態では、反射鏡8は樹脂材料で形成されている。反射鏡8を樹脂材料で形成することが可能な理由は次のとおりである。つまり、半導体レーザ3が出射するレーザ光の波長域は可視光域であり、レーザ光を受けて発光部7が発光する光の波長域は可視光域から近赤外域であるため、反射鏡8が反射する光も可視光から近赤外域となる。従って、反射鏡8が反射する光には、被照射物の温度を上昇させる波長域である遠赤外線(熱線)、あるいは、樹脂を退色・変質させる波長域である紫外線は含まれない。そのような理由から、反射鏡8を樹脂材料で形成することができる。なお、後述のレンズ12も、同様の理由により樹脂材料で形成可能である。   In the present embodiment, the reflecting mirror 8 is formed of a resin material. The reason why the reflecting mirror 8 can be formed of a resin material is as follows. That is, the wavelength range of the laser light emitted from the semiconductor laser 3 is the visible light range, and the wavelength range of the light emitted from the light emitting unit 7 upon receiving the laser light is from the visible light range to the near infrared range. The reflected light also changes from visible light to the near infrared region. Therefore, the light reflected by the reflecting mirror 8 does not include far-infrared rays (heat rays) that is a wavelength region that raises the temperature of the object to be irradiated, or ultraviolet rays that are wavelength regions that cause the resin to fade or change quality. For such a reason, the reflecting mirror 8 can be formed of a resin material. The lens 12 described later can also be formed of a resin material for the same reason.

このように、反射鏡8を形成する樹脂材料は、高温や紫外線に対する耐性を高くする必要がないため、種々のタイプの樹脂材料を使用することができる。従って、反射鏡8として使用される樹脂材料は、熱可塑性樹脂であっても、あるいは熱硬化性樹脂であってもよく、また透光性を有していなくてもよい。   Thus, since the resin material forming the reflecting mirror 8 does not need to have high resistance to high temperatures and ultraviolet rays, various types of resin materials can be used. Therefore, the resin material used as the reflecting mirror 8 may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or may not have translucency.

ここで、熱可塑性樹脂は、耐熱性の違いにより、汎用樹脂、汎用エンジニアリング樹脂、及びスーパーエンジニアリング樹脂に大別される。汎用樹脂は、熱変形温度100℃未満、引っ張り強さ500kgf/cm未満、耐衝撃5kgf.cm/cm未満という特性を有する。汎用エンジニアリング樹脂は、熱変形温度100℃以上、引っ張り強さ500kgf/cm以上、耐衝撃5kgf.cm/cm以上という特性を有する。スーパーエンジニアリング樹脂は、汎用エンジニアリング樹脂よりさらに高い熱変形温度150℃以上にも長期間使用できるという特性を有する。 Here, thermoplastic resins are roughly classified into general-purpose resins, general-purpose engineering resins, and super-engineering resins depending on the difference in heat resistance. The general-purpose resin has characteristics such as a heat distortion temperature of less than 100 ° C., a tensile strength of less than 500 kgf / cm 2 , and an impact resistance of less than 5 kgf.cm/cm. The general-purpose engineering resin has characteristics such as a heat distortion temperature of 100 ° C. or more, a tensile strength of 500 kgf / cm 2 or more, and an impact resistance of 5 kgf.cm/cm or more. The super engineering resin has a characteristic that it can be used for a long period of time at a heat deformation temperature of 150 ° C. or higher, which is higher than that of the general-purpose engineering resin.

ヘッドランプ1では、耐熱性を考慮する必要がないため、反射鏡8を形成する樹脂材料は、汎用樹脂、汎用エンジニアリング樹脂、あるいはスーパーエンジニアリング樹脂の何れであってもよい。なかでも、汎用樹脂は、樹脂価格が比較的安く加工もしやいため、四大汎用樹脂と呼ばれるポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)などは特に好適に採用できる。   In the headlamp 1, since it is not necessary to consider heat resistance, the resin material forming the reflecting mirror 8 may be any of general-purpose resin, general-purpose engineering resin, and super-engineering resin. Among them, general-purpose resins are comparatively inexpensive and easy to process, so polyethylene (PE), polypropylene (PP), vinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), etc., which are called four major general-purpose resins, can be particularly preferably employed. .

一方、熱硬化性樹脂は、線状の3次元構造の高分子であり、加熱すると軟化し、化学反応により固化する性質を持つ。そして、一度加熱して固化した熱硬化性樹脂は、再度加熱しても溶解することがない。熱硬化性樹脂の例として、フェノール樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリウレタン(PU)、シリコーン樹脂などが挙げられる。   On the other hand, a thermosetting resin is a polymer having a linear three-dimensional structure, and has a property of softening when heated and solidifying by a chemical reaction. And the thermosetting resin once solidified by heating does not dissolve even if heated again. Examples of thermosetting resins include phenolic resin (PF), epoxy resin (EP), polyurethane (PU), and silicone resin.

なお、用途に応じて、反射鏡8の樹脂材料を選択することが好ましい。例えば、ヘッドランプ1が車載用ヘッドライトとして使用される場合、エンジンルーム内の温度上昇を考慮して樹脂材料を選択する必要がある。   In addition, it is preferable to select the resin material of the reflecting mirror 8 according to a use. For example, when the headlamp 1 is used as an in-vehicle headlight, it is necessary to select a resin material in consideration of a temperature rise in the engine room.

また、反射鏡8の光反射面にはアルミ蒸着等による鏡面加工が施されており、発光部7が発した光がレンズ12に向かって反射する。例えば、反射鏡8をABS樹脂で射出成形し、光の反射面にアルミメッキを蒸着する例が挙げられる。   Further, the light reflecting surface of the reflecting mirror 8 is mirror-finished by aluminum vapor deposition or the like, and the light emitted from the light emitting unit 7 is reflected toward the lens 12. For example, an example in which the reflecting mirror 8 is injection-molded with ABS resin and aluminum plating is vapor-deposited on the light reflecting surface can be given.

続いて、半導体レーザ3と反射鏡8について説明する。図1に示すように、本実施の形態では、ヘッドランプ1を作動させた時に最も発熱する部分である半導体レーザ3は、反射鏡8から離間して載置されている。つまり、図示のように、半導体レーザ3は、反射鏡8とレンズ12とで囲まれた空間(反射空間)の外部に設けられており、半導体レーザ3で発生した熱が反射鏡8に及ぶことがないよう、互いの位置関係が調整されている。これは、半導体レーザ3が発射したレーザ光を発光部7へと導く光ファイバー5を適宜設計することで、つまり、導光部の長さ等を適宜調節することで、半導体レーザ3を反射鏡8から離間した位置(つまり、冷却しやすい位置)に設置することが可能となる。このようにして、半導体レーザ3から発生した熱が樹脂製の反射鏡8に及ばない位置に、半導体レーザ3と反射鏡8との位置関係を適宜調節することができる。   Next, the semiconductor laser 3 and the reflecting mirror 8 will be described. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the semiconductor laser 3, which is the part that generates the most heat when the headlamp 1 is operated, is placed away from the reflecting mirror 8. That is, as shown in the figure, the semiconductor laser 3 is provided outside a space (reflection space) surrounded by the reflecting mirror 8 and the lens 12, and heat generated by the semiconductor laser 3 reaches the reflecting mirror 8. The mutual positional relationship is adjusted so that there is not. This is because the optical fiber 5 that guides the laser light emitted from the semiconductor laser 3 to the light emitting unit 7 is appropriately designed, that is, the length of the light guide unit is adjusted as appropriate, so that the semiconductor laser 3 is reflected by the reflecting mirror 8. It becomes possible to install in the position away from (that is, the position where it is easy to cool). In this way, the positional relationship between the semiconductor laser 3 and the reflecting mirror 8 can be adjusted as appropriate to a position where the heat generated from the semiconductor laser 3 does not reach the reflecting mirror 8 made of resin.

透明板9は、反射鏡8の開口部を覆う透明な樹脂板であり、発光部7を保持している。この透明板9を、半導体レーザ3からのレーザ光を遮断するとともに、発光部7においてレーザ光を変換することにより生成された白色光(インコヒーレントな光)を透過する材質で形成することが好ましい。発光部7によってコヒーレントなレーザ光は、そのほとんどがインコヒーレントな白色光に変換される。しかし、何らかの原因でレーザ光の一部が変換されない場合も考えられる。このような場合でも、透明板9によってレーザ光を遮断することにより、レーザ光が外部に漏れることを防止できる。なお、このような効果を期待せず、かつ透明板9以外の部材によって発光部7を保持する場合には、透明板9を省略することが可能である。   The transparent plate 9 is a transparent resin plate that covers the opening of the reflecting mirror 8, and holds the light emitting unit 7. The transparent plate 9 is preferably formed of a material that blocks the laser light from the semiconductor laser 3 and transmits white light (incoherent light) generated by converting the laser light in the light emitting unit 7. . Most of the coherent laser light is converted into incoherent white light by the light emitting unit 7. However, there may be a case where a part of the laser beam is not converted for some reason. Even in such a case, the laser beam can be prevented from leaking to the outside by blocking the laser beam with the transparent plate 9. In addition, when such an effect is not expected and the light emitting unit 7 is held by a member other than the transparent plate 9, the transparent plate 9 can be omitted.

ハウジング10は、ヘッドランプ1の本体を形成しており、反射鏡8等を収納している。光ファイバー5は、このハウジング10を貫いており、半導体レーザアレイ2は、ハウジング10の外部に設置される。半導体レーザアレイ2は、レーザ光の発振時に発熱するが、ハウジング10の外部に設置することにより半導体レーザアレイ2を効率良く冷却することが可能となる。また、半導体レーザ3は、故障する可能性があるため、交換しやすい位置に設置することが好ましい。これらの点を考慮しなければ、半導体レーザアレイ2をハウジング10の内部に収納してもよい。   The housing 10 forms the main body of the headlamp 1 and houses the reflecting mirror 8 and the like. The optical fiber 5 passes through the housing 10, and the semiconductor laser array 2 is installed outside the housing 10. The semiconductor laser array 2 generates heat when the laser light is oscillated, but the semiconductor laser array 2 can be efficiently cooled by being installed outside the housing 10. Moreover, since the semiconductor laser 3 may break down, it is preferable to install it at a position where it can be easily replaced. If these points are not taken into consideration, the semiconductor laser array 2 may be accommodated in the housing 10.

エクステンション11は、反射鏡8の前方の側部に設けられており、ヘッドランプ1の内部構造を隠して見栄えを良くするとともに、反射鏡8と車体との一体感を高めている。このエクステンション11も反射鏡8と同様に金属薄膜がその表面に形成された樹脂材料で形成してもよい。   The extension 11 is provided on the front side of the reflecting mirror 8 to improve the appearance by concealing the internal structure of the headlamp 1 and enhance the sense of unity between the reflecting mirror 8 and the vehicle body. The extension 11 may also be formed of a resin material having a metal thin film formed on the surface thereof, like the reflecting mirror 8.

レンズ12は、ハウジング10の開口部に設けられており、ヘッドランプ1を密封している。発光部7において発生し、反射鏡8によって反射された光は、レンズ12を通ってヘッドランプ1の前方へ出射される。   The lens 12 is provided in the opening of the housing 10 and seals the headlamp 1. The light generated in the light emitting unit 7 and reflected by the reflecting mirror 8 is emitted to the front of the headlamp 1 through the lens 12.

レンズ12は、反射鏡8と同様に樹脂材料で形成され、かつ、透光性を有する樹脂材料、つまり非結晶樹脂によって形成されている。非結晶樹脂とは、分子主鎖に無秩序に側鎖が付いているものや、枝分かれや架橋があり、無定形状態にある高分子樹脂のことを言う。 無定形状態には硬いガラス状態と柔らかいゴム状態などがあり、通常透明性に優れた特性を有するものが多い。   The lens 12 is formed of a resin material as in the case of the reflecting mirror 8, and is formed of a resin material having translucency, that is, an amorphous resin. An amorphous resin refers to a polymer resin in which the molecular main chain is randomly attached with side chains, or a polymer resin that is branched or cross-linked and is in an amorphous state. The amorphous state includes a hard glass state and a soft rubber state, and many of them usually have excellent transparency.

非結晶樹脂の例として、熱可塑性樹脂では、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル/スチレン樹脂(AS)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂(ABS)、メタクリル樹脂(PMMA)、塩化ビニル(PVC)などが挙げられる。特に、アクリル樹脂(メタクリル樹脂PMMAのこと)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂(硬度の高いレジンタイプ)、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、有機無機ハイブリッドガラスなどを好適に用いることができる。   Examples of amorphous resins include thermoplastic resins such as polystyrene (PS), acrylonitrile / styrene resin (AS), acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS), methacrylic resin (PMMA), and vinyl chloride (PVC). . In particular, acrylic resin (methacrylic resin PMMA), epoxy resin, silicone resin (resin type with high hardness), polyethylene terephthalate, polycarbonate, organic-inorganic hybrid glass, and the like can be suitably used.

図3は、発光部7の位置決め方法の変更例を示す断面図である。同図に示すように、反射鏡8の中心部を貫いて延びる高熱伝導部材からなる筒状部15の先端に発光部7を固定してもよい。この場合には、筒状部15の内部に光ファイバー5の出射端部5aを通すことができるが、必ずしもそのようにする必要はない。例えば、筒状部15は、図3に記載された方向と垂直に、つまり、図面に対して垂直な方向に配設され、光ファイバー5が反射鏡8の中心部を貫くように設けられてもよい。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modified example of the positioning method of the light emitting unit 7. As shown in the figure, the light emitting portion 7 may be fixed to the tip of a cylindrical portion 15 made of a high heat conductive member extending through the central portion of the reflecting mirror 8. In this case, the emission end portion 5a of the optical fiber 5 can be passed through the cylindrical portion 15, but it is not always necessary to do so. For example, the cylindrical portion 15 may be arranged perpendicular to the direction described in FIG. 3, that is, in a direction perpendicular to the drawing, and the optical fiber 5 may be provided so as to penetrate the central portion of the reflecting mirror 8. Good.

なお、筒状部15は、熱伝導率の高い材料で形成されることが好ましい。これにより、筒状部15の一部が反射空間(反射鏡8とレンズ12とで囲まれた空間)の外部に突出していれば、発光部7で発生する熱が効率的に反射空間の外部に放熱される。高熱伝導部材を形成する材料としては、図7に示される熱伝導率の高い材料、例えば、ジルコニア、酸化チタン、Ag、Cu、AlN(窒化アルミ)、Al等が挙げられる。また、図7に記載されていない材料であってもよく、例えばグラファイトなども高熱伝導部材を形成する材料として好適に採用することができる。   In addition, it is preferable that the cylindrical part 15 is formed with a material with high heat conductivity. Thereby, if a part of the cylindrical portion 15 protrudes outside the reflection space (the space surrounded by the reflecting mirror 8 and the lens 12), the heat generated in the light emitting portion 7 is efficiently outside the reflection space. Heat is dissipated. Examples of the material for forming the high thermal conductive member include materials having high thermal conductivity shown in FIG. 7, such as zirconia, titanium oxide, Ag, Cu, AlN (aluminum nitride), and Al. Moreover, the material which is not described in FIG. 7 may be sufficient, for example, graphite etc. can be employ | adopted suitably as a material which forms a high heat conductive member.

(出射端部5aの配置様式)
図4(a)および(b)は、光ファイバー5の複数の出射端部5aを、発光部7のレーザ光照射面7aに対して配置するパターンの一例を示す図である。同図では、出射端部5aがレーザ光照射面7aに接触している(または対向している)位置を円で示している。同図(a)に示すように、発光部7のレーザ光照射面7aは、長軸を有しており、複数の出射端部5aの少なくとも一部は、上記長軸に沿って配列させてもよい。具体的には、出射端部5aを5本ずつ2段に密に配置してもよい。この構成により、水平方向に長い発光部7を効率良く励起することができる。
(Arrangement style of emission end 5a)
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating an example of a pattern in which a plurality of emission end portions 5 a of the optical fiber 5 are arranged with respect to the laser light irradiation surface 7 a of the light emitting unit 7. In the figure, the position where the emission end portion 5a is in contact with (or is opposed to) the laser beam irradiation surface 7a is indicated by a circle. As shown in FIG. 6A, the laser light irradiation surface 7a of the light emitting unit 7 has a long axis, and at least a part of the plurality of emission end portions 5a is arranged along the long axis. Also good. Specifically, five exit end portions 5a may be densely arranged in two stages. With this configuration, the light emitting unit 7 that is long in the horizontal direction can be excited efficiently.

また、同図(b)に示すように、レーザ光照射面7aの中央部のみ出射端部5aを3段に配置してもよい。すなわち、発光部7のレーザ光照射面7aに対して配置された複数の出射端部5aの密度は、レーザ光照射面7aにおいて偏っている。この構成により、発光部7の中央部(出射端部5aの密度が高い部分)が他の部分よりも強く光るため、ヘッドランプ1によって照射される領域の中央部の照度を高めることができる。   Further, as shown in FIG. 5B, the emission end 5a may be arranged in three stages only at the center of the laser light irradiation surface 7a. That is, the density of the plurality of emission end portions 5a arranged with respect to the laser light irradiation surface 7a of the light emitting unit 7 is biased in the laser light irradiation surface 7a. With this configuration, the central portion of the light-emitting portion 7 (the portion where the density of the emission end portion 5a is high) shines stronger than the other portions, so that the illuminance at the central portion of the region irradiated by the headlamp 1 can be increased.

また、発光部7のレーザ光照射面7aの全面に対して複数の出射端部5aがマトリクス状に配置されてもよい。この構成によれば、発光部7を効率良く、ムラなく励起することができる。   Further, a plurality of emission end portions 5a may be arranged in a matrix with respect to the entire surface of the laser light irradiation surface 7a of the light emitting unit 7. According to this configuration, the light emitting unit 7 can be excited efficiently and without unevenness.

(レーザ光照射領域の位置関係)
1つの出射端部5aから出射されたレーザ光が、発光部7のレーザ光照射面7aに照射された領域をレーザ光照射領域と称する。光ファイバー5は、複数の出射端部5aを有しているため、レーザ光照射領域も複数形成される。図5(a)は光ファイバー5の出射端部5aから出射されるレーザ光の光強度分布を示す図であり、図5(b)は、複数のレーザ光照射領域の位置関係を示す図である。図5(a)では、光ファイバー5を構成する光ファイバー51の出射端部5aから出射されるレーザ光の光強度分布を曲線21で示し、光ファイバー52の出射端部5aから出射されるレーザ光の光強度分布を曲線22で示している。図5(a)のグラフの横軸は光ファイバー5の位置を示し、縦軸は、レーザ光照射面7aに照射されたレーザ光の光強度を示している。
(Positional relationship of laser light irradiation area)
A region where the laser beam emitted from one emitting end 5a is irradiated on the laser beam irradiation surface 7a of the light emitting unit 7 is referred to as a laser beam irradiation region. Since the optical fiber 5 has a plurality of emission end portions 5a, a plurality of laser light irradiation regions are also formed. FIG. 5A is a diagram showing a light intensity distribution of laser light emitted from the emission end portion 5a of the optical fiber 5, and FIG. 5B is a diagram showing a positional relationship between a plurality of laser light irradiation regions. . In FIG. 5A, the light intensity distribution of the laser light emitted from the emission end 5a of the optical fiber 51 constituting the optical fiber 5 is indicated by a curve 21, and the light of the laser light emitted from the emission end 5a of the optical fiber 52 is shown. The intensity distribution is shown by a curve 22. The horizontal axis of the graph in FIG. 5A indicates the position of the optical fiber 5, and the vertical axis indicates the light intensity of the laser light irradiated on the laser light irradiation surface 7a.

図5(a)に示すように、1つの出射端部5aから出射されたレーザ光は、所定の角度で広がりつつレーザ光照射面7aに到達する。そのため、光ファイバー51・52の出射端部5aが、レーザ光照射面7aに対して平行な平面において並んで配置されていたとしても、図5(b)に示すように、これら出射端部5aからのレーザ光によって形成されるレーザ光照射領域23・24が、互いに重なることがある。   As shown in FIG. 5A, the laser light emitted from one emitting end 5a reaches the laser light irradiation surface 7a while spreading at a predetermined angle. Therefore, even if the emission end portions 5a of the optical fibers 51 and 52 are arranged side by side in a plane parallel to the laser light irradiation surface 7a, as shown in FIG. The laser beam irradiation regions 23 and 24 formed by the laser beam may overlap each other.

このような場合でも、出射端部5aから出射されるレーザ光の光強度分布における最も光強度が大きいところ(図5(a)に示す中心軸21a・22aの近傍)が、発光部7のレーザ光照射面7aの互いに異なる部分に対して出射されれば、レーザ光照射面7aに対してレーザ光を2次元平面的に分散して照射することができる。   Even in such a case, the place where the light intensity is the highest in the light intensity distribution of the laser light emitted from the emission end 5a (near the central axes 21a and 22a shown in FIG. 5A) is the laser of the light emitting section 7. If the light is emitted to different portions of the light irradiation surface 7a, the laser light irradiation surface 7a can be irradiated in a two-dimensionally distributed manner.

すなわち、複数の出射端部5aのうちの1つから出射されたレーザ光が発光部7に照射されることによって形成される投影像において最も光強度が大きい部分である最大光強度部分(レーザ光照射領域の中央部分)の位置が、他の出射端部5aに由来する投影像の最大光強度部分の位置と異なっていればよい。それゆえ、レーザ光照射領域を互いに完全に分離する必要は必ずしもない。   That is, the maximum light intensity portion (laser light) which is the portion having the highest light intensity in the projection image formed by irradiating the light emitting portion 7 with the laser light emitted from one of the plurality of emission end portions 5a. The position of the central portion of the irradiation region may be different from the position of the maximum light intensity portion of the projection image derived from the other emission end 5a. Therefore, it is not always necessary to completely separate the laser light irradiation regions from each other.

(半導体レーザ3の構造)
次に半導体レーザ3の基本構造について説明する。図6(a)は、半導体レーザ3の回路図であり、図6(b)は、半導体レーザ3の基本構造を示す斜視図である。同図に示すように、半導体レーザ3は、カソード電極19、基板18、クラッド層113、活性層111、クラッド層112、アノード電極17がこの順に積層された構成である。
(Structure of semiconductor laser 3)
Next, the basic structure of the semiconductor laser 3 will be described. FIG. 6A is a circuit diagram of the semiconductor laser 3, and FIG. 6B is a perspective view showing the basic structure of the semiconductor laser 3. As shown in the figure, the semiconductor laser 3 has a configuration in which a cathode electrode 19, a substrate 18, a cladding layer 113, an active layer 111, a cladding layer 112, and an anode electrode 17 are laminated in this order.

基板18は、半導体基板であり、一般的には、化合半導体であるGaAsやGaNが用いられているが、Si、GeおよびSiC等のIV属半導体、GaAs、GaP、InP、AlAs、GaN、InN、InSb、GaSbおよびAlNに代表されるIII−V属化合物半導体、ZnTe、ZeSe、ZnSおよびZnO等のII−VI属化合物半導体、ZnO、Al、SiO、TiO、CrOおよびCeO等の酸化物絶縁体、並びに、SiNなどの窒化物絶縁体のいずれの半導体で構成されていてもよい。特に基板18は、窒化物半導体が好ましい。 The substrate 18 is a semiconductor substrate, and generally a compound semiconductor such as GaAs or GaN is used, but a group IV semiconductor such as Si, Ge and SiC, GaAs, GaP, InP, AlAs, GaN, InN III-V compound semiconductors typified by InSb, GaSb and AlN, II-VI compound semiconductors such as ZnTe, ZeSe, ZnS and ZnO, ZnO, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , CrO 2 and CeO It may be composed of any semiconductor such as an oxide insulator such as 2 and a nitride insulator such as SiN. In particular, the substrate 18 is preferably a nitride semiconductor.

アノード電極17は、クラッド層112を介して活性層111に電流を注入するためのものである。   The anode electrode 17 is for injecting current into the active layer 111 through the cladding layer 112.

カソード電極19は、基板18の下部から、クラッド層113を介して活性層111に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極17・カソード電極19に順方向バイアスをかけて行う。   The cathode electrode 19 is for injecting current into the active layer 111 from the lower part of the substrate 18 through the clad layer 113. The current is injected by applying a forward bias to the anode electrode 17 and the cathode electrode 19.

活性層111は、クラッド層113及びクラッド層112で挟まれた構造になっている。   The active layer 111 has a structure sandwiched between the clad layer 113 and the clad layer 112.

また、活性層111の材料としては、アンドープのGaAs、GaP、InP、AlAs、GaN、InN、InSb、GaSbおよびAlNに代表されるIII−V属化合物半導体、並びに、ZnTe、ZeSe、ZnSおよびZnO等のII−VI属化合物半導体のいずれの半導体によって構成されていてもよい。   The material of the active layer 111 includes undoped GaAs, GaP, InP, AlAs, GaN, InN, InSb, GaSb, and AlN group III-V compound semiconductors, ZnTe, ZeSe, ZnS, and ZnO. It may be composed of any of the II-VI compound semiconductors.

また、活性層111は、注入された電流により発光が生じる領域であり、クラッド層112及びクラッド層113との屈折率差により、発光した光が活性層111内に閉じ込められる。   The active layer 111 is a region where light emission is caused by the injected current, and the emitted light is confined in the active layer 111 due to a difference in refractive index between the cladding layer 112 and the cladding layer 113.

また、活性層111は、注入された電流により発光が生じる領域であり、クラッド層112及びクラッド層113との屈折率差により、発光した光が活性層111内に閉じ込められる。   The active layer 111 is a region where light emission is caused by the injected current, and the emitted light is confined in the active layer 111 due to a difference in refractive index between the cladding layer 112 and the cladding layer 113.

なお、活性層111には、誘導放出によって増幅される光を閉じ込めるために互いに対向して設けられる表側へき開面114・裏側へき開面115が形成されており、この表側へき開面114・裏側へき開面115が鏡の役割を果す。   The active layer 111 has a front side cleaved surface 114 and a back side cleaved surface 115 provided to face each other in order to confine light amplified by stimulated emission. The front side cleaved surface 114 and the back side cleaved surface 115 are formed. Plays the role of a mirror.

ただし、完全に光を反射する鏡とは異なり、誘導放出によって増幅される光の一部は、ある程度増幅されると、活性層111の表側へき開面114・裏側へき開面115のうちのどちらか一方(本実施の形態では、便宜上表側へき開面114とする)から出射され、励起光L0となる。なお、活性層111は、多層量子井戸構造を形成していてもよい。   However, unlike a mirror that completely reflects light, when a part of the light amplified by stimulated emission is amplified to some extent, either the front side cleavage surface 114 or the back side cleavage surface 115 of the active layer 111 is selected. (In this embodiment, it is emitted from the front side cleavage surface 114 for the sake of convenience) and becomes the excitation light L0. Note that the active layer 111 may form a multilayer quantum well structure.

なお、表側へき開面114と対向する裏側へき開面115には、レーザ発振のための反射膜(図示せず)が形成されており、表側へき開面114と裏側へき開面115との反射率に差を設けることで、低反射率端面である、例えば、表側へき開面114より励起光L0の大部分を発光点103から照射されるようにすることができる。   Note that a reflective film (not shown) for laser oscillation is formed on the back side cleaved surface 115 opposite to the front side cleaved surface 114, and the difference in reflectance between the front side cleaved surface 114 and the back side cleaved surface 115 is different. By providing, for example, most of the excitation light L0 can be emitted from the light emitting point 103 from the front-side cleavage surface 114 which is a low reflectance end face.

クラッド層113・クラッド層112は、n型およびp型それぞれのGaAs、GaP、InP、AlAs、GaN、InN、InSb、GaSb、及びAlNに代表されるIII−V属化合物半導体、並びに、ZnTe、ZeSe、ZnSおよびZnO等のII−VI属化合物半導体のいずれの半導体によって構成されていてもよく、順方向バイアスをアノード電極17及びカソード電極19に印加することで活性層111に電流を注入できるようになっている。   The clad layer 113 and the clad layer 112 are made of n-type and p-type GaAs, GaP, InP, AlAs, GaN, InN, InSb, GaSb, and AlN group III-V compound semiconductors, and ZnTe, ZeSe. , ZnS, ZnO, and other II-VI group compound semiconductors, and by applying a forward bias to the anode electrode 17 and the cathode electrode 19, current can be injected into the active layer 111. It has become.

クラッド層113・クラッド層112および活性層111などの各半導体層との膜形成については、MOCVD(有機金属化学気相成長)法やMBE(分子線エピタキシー)法、CVD(化学気相成長)法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。各金属層の膜形成については、真空蒸着法やメッキ法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。   As for film formation with each semiconductor layer such as the clad layer 113, the clad layer 112, and the active layer 111, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method, MBE (molecular beam epitaxy) method, CVD (chemical vapor deposition) method. The film can be formed using a general film forming method such as a laser ablation method or a sputtering method. The film formation of each metal layer can be configured using a general film forming method such as a vacuum deposition method, a plating method, a laser ablation method, or a sputtering method.

(発光部7の発光原理)
次に、半導体レーザ3から発振されたレーザ光による蛍光体の発光原理について説明する。
(Light emission principle of the light emitting unit 7)
Next, the light emission principle of the phosphor by the laser light oscillated from the semiconductor laser 3 will be described.

まず、半導体レーザ3から発振されたレーザ光が発光部7に含まれる蛍光体に照射されることにより、蛍光体内に存在する電子が低エネルギー状態から高エネルギー状態(励起状態)に励起される。   First, the laser light oscillated from the semiconductor laser 3 is irradiated onto the phosphor included in the light emitting unit 7, whereby electrons existing in the phosphor are excited from a low energy state to a high energy state (excited state).

その後、この励起状態は不安定であるため、蛍光体内の電子のエネルギー状態は、一定時間後にもとの低エネルギー状態(基底準位のエネルギー状態または励起準位と基底準位との間の準安定準位のエネルギー状態)に遷移する。   Since this excited state is unstable, the energy state of the electrons in the phosphor is changed to the original low energy state after a certain time (the energy state of the ground level or the level between the excited level and the ground level). Transition to a stable level energy state).

このように、高エネルギー状態に励起された電子が、低エネルギー状態に遷移することによって蛍光体が発光する。   In this way, the phosphors emit light when electrons excited to the high energy state transition to the low energy state.

白色光は、等色の原理を満たす3つの色の混色、または補色の関係を満たす2つの色の混色で構成でき、この原理・関係に基づき、半導体レーザから発振されたレーザ光の色と蛍光体が発する光の色とを、上述のように組み合わせることにより白色光を発生させることができる。   White light can be composed of a mixture of three colors that satisfy the principle of equal colors, or a mixture of two colors that satisfy the relationship of complementary colors, and based on this principle and relationship, the color and fluorescence of laser light oscillated from a semiconductor laser. White light can be generated by combining the color of light emitted by the body as described above.

上述の半導体レーザ3を10個設け、各半導体レーザ3から405nmのレーザ光を受けた場合、発光部7から1500ルーメンの光束が放射される。この場合の輝度は80カンデラ/mmである。 When ten semiconductor lasers 3 are provided and a laser beam of 405 nm is received from each of the semiconductor lasers 3, a luminous flux of 1500 lumen is emitted from the light emitting unit 7. The brightness in this case is 80 candela / mm 2 .

(反射鏡等が樹脂製であることによる効果)
従来の照明装置では、ランプから照射される紫外線、及びランプが発生する熱が樹脂の変形・変性を誘発することから、照明装置の構成部材である反射鏡、レンズには金属材料が使用されていた。そのため、照明装置の高重量化・高価格化が進み、そのことが装置の利用性を低下させる要因となっていた。
(Effect of reflecting mirror made of resin)
In the conventional lighting device, the ultraviolet rays irradiated from the lamp and the heat generated by the lamp induce deformation and modification of the resin. Therefore, a metal material is used for the reflecting mirror and lens that are components of the lighting device. It was. For this reason, the lighting device has been increased in weight and price, which has been a factor in reducing the usability of the device.

その問題を考慮して、本願発明者らは、ヘッドランプ1の光源として励起光源(半導体レーザ3)を使用すること、及び、反射鏡8およびレンズ12に樹脂材料を使用することを見出した。半導体レーザ3が出射するレーザ光の波長域が可視光域であり、レーザ光を受けて発光部7が発光する光の波長域は可視光域から近赤外域であるため、反射鏡8が反射する光、及びレンズ12を透過する光の波長域も可視光から近赤外域となる。従って、被照射物の温度を上昇させる波長域である遠赤外線(熱線)、あるいは、樹脂を退色・変質させる波長域である紫外線を含まれない光が、反射鏡8で反射され、かつレンズ12を透過することになる。従って、反射鏡8およびレンズ12を樹脂材料で形成したとしても、時間の経過に伴う樹脂材料の成分劣化等の問題を確実に回避することができる。   In consideration of the problem, the present inventors have found that the excitation light source (semiconductor laser 3) is used as the light source of the headlamp 1 and that the resin material is used for the reflecting mirror 8 and the lens 12. The wavelength range of the laser light emitted from the semiconductor laser 3 is the visible light range, and the wavelength range of the light emitted from the light emitting unit 7 upon receiving the laser light is from the visible light range to the near infrared range. The wavelength range of the light to be transmitted and the light transmitted through the lens 12 also changes from visible light to the near infrared range. Therefore, far-infrared rays (heat rays), which is a wavelength region that raises the temperature of the irradiated object, or light that does not contain ultraviolet rays, which is a wavelength region that fades or denatures the resin, is reflected by the reflecting mirror 8 and the lens 12. Will be transmitted. Therefore, even if the reflecting mirror 8 and the lens 12 are formed of a resin material, problems such as component deterioration of the resin material over time can be reliably avoided.

そして、樹脂材料を使用することで、次のようなメリットを享受することができる。つまり、樹脂材料を使用することにより、樹脂材料の軽量・安価という特徴をそのままヘッドランプ1の軽量化・低価格化につなげることができる。加えて、樹脂材料の特性である加工性の高さを活かして、ヘッドランプ1のデザイン性を高めることができる。そのような数々の利点が相俟って、ユーザにとってヘッドランプ1の利用性を高めることができる。   And the following merit can be enjoyed by using a resin material. That is, by using the resin material, the light weight and low cost characteristics of the resin material can be directly connected to the weight reduction and price reduction of the headlamp 1. In addition, the design of the headlamp 1 can be enhanced by taking advantage of the high workability that is a characteristic of the resin material. Combined with such many advantages, the usability of the headlamp 1 can be enhanced for the user.

さらに、ヘッドランプ1では、半導体レーザ3は、反射鏡8とレンズ12とで囲まれた反射空間の外部に設けられている。これにより、次のような効果を奏することができる。   Further, in the headlamp 1, the semiconductor laser 3 is provided outside the reflection space surrounded by the reflecting mirror 8 and the lens 12. Thereby, the following effects can be produced.

具体的には、反射鏡8とレンズ12とで囲まれた反射空間の外部に半導体レーザ3を設けることにより、反射空間の内部に半導体レーザ3を設ける場合と比べて、反射空間に求められる容積を小さくすることができる。つまり、半導体レーザ3を反射空間の外部に設けることにより、反射鏡8及びレンズ12の小型化が進み、それに伴い、反射鏡8及びレンズ12のさらなる軽量化を達成できる。その結果、ヘッドランプ1の小型化・軽量化をさらに実現することができる。加えて、樹脂材料の使用量が減るため、ヘッドランプ1のさらなる低価格化というメリットをも享受できる。   Specifically, by providing the semiconductor laser 3 outside the reflection space surrounded by the reflecting mirror 8 and the lens 12, the volume required for the reflection space compared to the case where the semiconductor laser 3 is provided inside the reflection space. Can be reduced. That is, by providing the semiconductor laser 3 outside the reflection space, the size of the reflecting mirror 8 and the lens 12 is reduced, and accordingly, the weight of the reflecting mirror 8 and the lens 12 can be further reduced. As a result, the headlamp 1 can be further reduced in size and weight. In addition, since the amount of the resin material used is reduced, the advantage of further cost reduction of the headlamp 1 can be enjoyed.

なお、半導体レーザ3から発生する熱が樹脂製の反射鏡8に及ぼす影響を懸念する声もある。これについては、半導体レーザ3が発射したレーザ光を発光部7へと導く光ファイバー5を適宜設計することで、つまり、動光部の長さ等を適宜調節することで、半導体レーザ3を反射鏡8から離間した位置(つまり、冷却しやすい位置)に設置すればよい。これにより、半導体レーザ3から発生した熱が樹脂製の反射鏡8に影響を及ぼす事態を回避することができる。また、光ファイバー5の長さ等を適宜調節可能にしておけば、半導体レーザ3を交換しやすい位置に設置することもできるため、ヘッドランプ1の設計自由度をさらに高めることができる。   There are also voices concerned about the influence of heat generated from the semiconductor laser 3 on the resin-made reflecting mirror 8. With respect to this, by appropriately designing the optical fiber 5 that guides the laser light emitted from the semiconductor laser 3 to the light emitting unit 7, that is, by appropriately adjusting the length of the moving light unit and the like, What is necessary is just to install in the position away from 8 (namely, position which is easy to cool). Thereby, the situation where the heat generated from the semiconductor laser 3 affects the reflecting mirror 8 made of resin can be avoided. Further, if the length of the optical fiber 5 and the like can be adjusted as appropriate, the semiconductor laser 3 can be installed at a position where it can be easily replaced, so that the design flexibility of the headlamp 1 can be further increased.

また、ヘッドランプ1には次のような効果が認められる。具体的には、ヘッドランプ1では、高熱伝導部材からなる筒状部15の先端に発光部7を固定することができる。これにより、発光部7で発生する熱を筒状部15を介して反射空間の外部に効率的に放熱することができ、自らが発生する熱により発光部7が不具合を起こすといった問題を未然に防止しうる。   The headlamp 1 has the following effects. Specifically, in the headlamp 1, the light emitting part 7 can be fixed to the tip of the cylindrical part 15 made of a highly heat conductive member. Thereby, the heat generated in the light emitting unit 7 can be efficiently radiated to the outside of the reflection space via the cylindrical portion 15, and the problem that the light emitting unit 7 causes a malfunction due to the heat generated by itself can be obviated. It can be prevented.

さらに、反射鏡8、及びレンズ12の材料として樹脂材料を使用できるため、射出成形により反射鏡8、及びレンズ12を成形することができる。従って、微細に形成された金型を利用することができるため、より小型化・軽量化されたヘッドランプ1を実現することが可能となる。   Furthermore, since a resin material can be used as the material of the reflecting mirror 8 and the lens 12, the reflecting mirror 8 and the lens 12 can be molded by injection molding. Therefore, since a finely formed mold can be used, it is possible to realize a headlamp 1 that is further reduced in size and weight.

なお、ヘッドランプ1を好適に車両用ヘッドライトに適用することもできる。車両用のヘッドライトは、走行用前照灯(ハイビーム)の配光特性基準、及び、すれ違い用前照灯(ロービーム)の配光特性基準等を満足する必要がある。この点、ヘッドランプ1は、半導体レーザ3が高輝度・高光束を特徴とするものであり、また、上述したように、ヘッドランプ1は、利用性に優れ、小型かつ軽量化を実現しているため、特に車両用ヘッドライトに好適に適用することができる。そして、要求される配光特性に合わせて、単純曲面ではないレンズ12を適宜製造することも可能である。   The headlamp 1 can also be suitably applied to a vehicle headlight. A headlight for a vehicle needs to satisfy the light distribution characteristic standard of a traveling headlamp (high beam), the light distribution characteristic standard of a low-pass headlight, and the like. In this respect, the headlamp 1 is characterized in that the semiconductor laser 3 is characterized by high brightness and high luminous flux. As described above, the headlamp 1 is excellent in usability, and is small and light. Therefore, it can be suitably applied to a vehicle headlight. And it is also possible to manufacture the lens 12 which is not a simple curved surface suitably according to the required light distribution characteristic.

さらに、次のような理由により、ヘッドランプ1を好適に車両用ヘッドライトに適用することもできる。具体的には、ヘッドランプ1は、利用性に優れ、かつ小型化・軽量化を実現している。従って、ヘッドランプ1を車両用ヘッドライトに適用した場合、その利用性の高さ、及び小型化されているがゆえに、車両の設計自由度を大幅に高めることができる。しかも、樹脂材料を使って軽量化も実現しているため、車両の燃費も改善される。このようなヘッドランプ1は、昨今の環境意識の高まりを背景として、より好適に車両用ヘッドライトに適用することができる。   Furthermore, the headlamp 1 can also be suitably applied to a vehicle headlight for the following reasons. Specifically, the headlamp 1 is excellent in usability, and realizes a reduction in size and weight. Therefore, when the headlamp 1 is applied to a vehicle headlight, the degree of freedom in designing the vehicle can be greatly increased because of its high usability and miniaturization. Moreover, since the weight is reduced by using a resin material, the fuel efficiency of the vehicle is also improved. Such a headlamp 1 can be more suitably applied to a vehicle headlight against the background of the recent increase in environmental awareness.

(半導体レーザ3を使用することの効果)
従来、照明装置の光源として、LED、ハロゲンランプ、HIDランプ(高輝度放電灯)などが使用されている。
(Effect of using semiconductor laser 3)
Conventionally, LEDs, halogen lamps, HID lamps (high-intensity discharge lamps), and the like are used as light sources for lighting devices.

しかしながら、これらの光源には種々の課題や問題点が指摘されている。例えば、現状のLED、あるいはハロゲンランプは、1灯あたりの輝度・光束が小さく、自動車用ヘッドライトなど用途によっては複数灯を必要とする。従って、そのような場合には、照明装置に使用される集光レンズの面積、あるいは光源の取り付け領域を大きくする必要が生じるなど、照明装置が必然的に大型化する。また、HIDランプは、60〜80cd/cmと高い輝度を発揮するものの、発光のためにはガラス管と2本の放電用電極が必須であり、照明装置の小型化には不向きである。しかも、HIDランプは、光学系と組み合わせた時に輝度の高さを発揮する構成とすることが困難であるという問題がある。具体的には、発光点の近くまで2本の電極が延びてきており、また、雰囲気ガスを封じ込めるためにガラス管が必要なため、光学系(反射鏡、レンズ)と組み合わせた際に影となる部分ができてしまい、HIDランプの特徴である高輝度を十分に活かすことができないという問題がある。 However, various problems and problems have been pointed out with these light sources. For example, current LEDs or halogen lamps have low luminance and luminous flux per lamp, and require a plurality of lamps depending on the application such as a headlight for an automobile. Therefore, in such a case, the lighting device inevitably increases in size, for example, because it is necessary to increase the area of the condensing lens used in the lighting device or the mounting area of the light source. In addition, although the HID lamp exhibits high luminance of 60 to 80 cd / cm 2 , a glass tube and two discharge electrodes are essential for light emission, and is not suitable for downsizing of the lighting device. Moreover, the HID lamp has a problem that it is difficult to achieve a configuration that exhibits high brightness when combined with an optical system. Specifically, two electrodes are extended to the vicinity of the light emitting point, and a glass tube is required to contain the atmospheric gas. Therefore, when combined with an optical system (reflecting mirror, lens), shadows appear. Therefore, there is a problem that the high brightness, which is a feature of the HID lamp, cannot be fully utilized.

この点、半導体レーザ(LD)と蛍光体とを組み合わせた高輝度光源を照明装置に使用することにより、上記各問題点を有効に解決しうる。すなわち、LDと蛍光体とを組み合わせることで、(a)LDゆえに、超小型でありながら高輝度・高光束を実現でき、(b)LDの発光方法ゆえに、無駄なく励起光を発光部7に照射することができ、(c)高輝度ゆえにヘッドランプの光学系面積を小さくすることができ、それにより照明装置の小型化を実現することもでき、(d)発光部7が、半導体レーザ3によって出射された励起光をコヒーレントからインコヒーレントな光に変換することで、人の目に優しい(アイセーフな)照明装置を実現することができる。   In this regard, the above-mentioned problems can be effectively solved by using a high-intensity light source combining a semiconductor laser (LD) and a phosphor for an illumination device. That is, by combining the LD and the phosphor, (a) because of the LD, it is possible to realize high luminance and high luminous flux while being ultra-compact, and (b) because the LD emits light, the excitation light can be transmitted to the light emitting unit 7 without waste. (C) Because of the high brightness, the optical system area of the headlamp can be reduced, thereby making it possible to reduce the size of the illuminating device. (D) The light emitting unit 7 is provided with the semiconductor laser 3. By converting the excitation light emitted by the light from coherent to incoherent light, it is possible to realize a lighting device that is gentle to the human eye (eye-safe).

〔実施の形態2〕
本発明の他の実施形態について図8〜図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態1と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, about the member similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

ここでは、本発明の照明装置の一例としてのレーザダウンライト200について説明する。レーザダウンライト200は、家屋、乗物などの構造物の天井に設置される照明装置であり、半導体レーザ3から出射したレーザ光を発光部7に照射することによって発生する蛍光を照明光として用いるものである。   Here, the laser downlight 200 as an example of the illuminating device of this invention is demonstrated. The laser downlight 200 is an illumination device installed on the ceiling of a structure such as a house or a vehicle, and uses fluorescence generated by irradiating the light emitting unit 7 with laser light emitted from the semiconductor laser 3 as illumination light. It is.

なお、レーザダウンライト200と同様の構成を有する照明装置を、構造物の側壁または床に設置してもよく、上記照明装置の設置場所は特に限定されない。   Note that an illuminating device having the same configuration as that of the laser downlight 200 may be installed on the side wall or floor of the structure, and the installation location of the illuminating device is not particularly limited.

図8は、発光ユニット210および従来のLEDダウンライト300の外観を示す概略図である。図9は、レーザダウンライト200が設置された天井の断面図である。図10は、レーザダウンライト200の断面図である。図8〜図10に示すように、レーザダウンライト200は、天板400に埋設され、照明光を出射する発光ユニット210と、光ファイバー5を介して発光ユニット210へレーザ光を供給するLD光源ユニット220とを含んでいる。LD光源ユニット220は、天井には設置されておらず、ユーザが容易に触れることができる位置(例えば、家屋の側壁)に設置されている。このようにLD光源ユニット220の位置を自由に決定できるのは、LD光源ユニット220と発光ユニット210とが光ファイバー5によって接続されているからである。この光ファイバー5は、天板400と断熱材401との間の隙間に配置されている。   FIG. 8 is a schematic view showing the appearance of the light emitting unit 210 and the conventional LED downlight 300. FIG. 9 is a cross-sectional view of the ceiling where the laser downlight 200 is installed. FIG. 10 is a cross-sectional view of the laser downlight 200. As shown in FIGS. 8 to 10, the laser downlight 200 is embedded in the top plate 400 and emits illumination light, and an LD light source unit that supplies laser light to the light emitting unit 210 via the optical fiber 5. 220. The LD light source unit 220 is not installed on the ceiling, but is installed at a position where the user can easily touch it (for example, a side wall of a house). The position of the LD light source unit 220 can be freely determined in this way because the LD light source unit 220 and the light emitting unit 210 are connected by the optical fiber 5. The optical fiber 5 is disposed in a gap between the top plate 400 and the heat insulating material 401.

(発光ユニット210の構成)
発光ユニット210は、図10に示すように、筐体211、光ファイバー5、発光部7および透光板213を備えている。
(Configuration of light emitting unit 210)
As shown in FIG. 10, the light emitting unit 210 includes a housing 211, an optical fiber 5, a light emitting unit 7, and a light transmitting plate 213.

筐体211には、凹部212が形成されており、この凹部212の底面に発光部7が配置されている。凹部212の表面には、金属薄膜が形成されており、凹部212は反射鏡として機能する。   A recess 212 is formed in the housing 211, and the light emitting unit 7 is disposed on the bottom surface of the recess 212. A metal thin film is formed on the surface of the recess 212, and the recess 212 functions as a reflecting mirror.

また、筐体211には、光ファイバー5を通すための通路214が形成されており、この通路214を通って光ファイバー5が発光部7まで延びている。光ファイバー5の出射端部5aと発光部7との位置関係は上述したものと同様である。   In addition, a passage 214 for passing the optical fiber 5 is formed in the casing 211, and the optical fiber 5 extends to the light emitting unit 7 through the passage 214. The positional relationship between the emission end portion 5a of the optical fiber 5 and the light emitting portion 7 is the same as described above.

透光板213は、凹部212の開口部をふさぐように配置された透明または半透明の板である。この透光板213は、透明板9と同様の機能を有するものであり、発光部7の蛍光は、透光板213を透して照明光として出射される。透光板213は、筐体211に対して取外し可能であってもよく、省略されてもよい。   The translucent plate 213 is a transparent or translucent plate disposed so as to close the opening of the recess 212. The translucent plate 213 has a function similar to that of the transparent plate 9, and the fluorescence of the light emitting unit 7 is emitted as illumination light through the translucent plate 213. The translucent plate 213 may be removable from the housing 211 or may be omitted.

図8では、発光ユニット210は、円形の外縁を有しているが、発光ユニット210の形状(より厳密には、筐体211の形状)は特に限定されない。   In FIG. 8, the light emitting unit 210 has a circular outer edge, but the shape of the light emitting unit 210 (more strictly, the shape of the housing 211) is not particularly limited.

なお、ダウンライトでは、ヘッドランプの場合とは異なり、理想的な点光源は要求されず、発光点が1つというレベルで十分である。それゆえ、発光部7の形状、大きさおよび配置に関する制約は、ヘッドランプの場合よりも少ない。   In the downlight, unlike a headlamp, an ideal point light source is not required, and a level of one light emitting point is sufficient. Therefore, there are fewer restrictions on the shape, size and arrangement of the light emitting section 7 than in the case of the headlamp.

(LD光源ユニット220の構成)
LD光源ユニット220は、半導体レーザ3、非球面レンズ4および光ファイバー5を備えている。
(Configuration of LD light source unit 220)
The LD light source unit 220 includes a semiconductor laser 3, an aspheric lens 4, and an optical fiber 5.

光ファイバー5の一方の端部である入射端部5bは、LD光源ユニット220に接続されており、半導体レーザ3から発振されたレーザ光は、非球面レンズ4を介して光ファイバー5の入射端部5bに入射される。   The incident end 5b, which is one end of the optical fiber 5, is connected to the LD light source unit 220, and the laser light oscillated from the semiconductor laser 3 is incident on the incident end 5b of the optical fiber 5 via the aspherical lens 4. Is incident on.

図10に示すLD光源ユニット220の内部には、半導体レーザ3および非球面レンズ4が一対のみ示されているが、発光ユニット210が複数存在する場合には、発光ユニット210からそれぞれ延びる光ファイバー5の束を1つのLD光源ユニット220に導いてもよい。この場合、1つのLD光源ユニット220に複数の半導体レーザ3と非球面レンズ4との対(または、複数の半導体レーザ3と1つのロッド状レンズ32との対)が収納されることになり、LD光源ユニット220は集中電源ボックスとして機能する。   Only one pair of the semiconductor laser 3 and the aspherical lens 4 is shown inside the LD light source unit 220 shown in FIG. 10, but when there are a plurality of light emitting units 210, the optical fibers 5 extending from the light emitting units 210 respectively. The bundle may be guided to one LD light source unit 220. In this case, a pair of a plurality of semiconductor lasers 3 and an aspheric lens 4 (or a pair of a plurality of semiconductor lasers 3 and one rod-shaped lens 32) is accommodated in one LD light source unit 220. The LD light source unit 220 functions as a central power supply box.

(レーザダウンライト200の設置方法の変更例)
図11は、レーザダウンライト200の設置方法の変更例を示す断面図である。同図に示すように、レーザダウンライト200の設置方法の変形例として、天板400には光ファイバー5を通す小さな穴402だけを開け、薄型・軽量の特長を活かしてレーザダウンライト本体(発光ユニット210)を天板400に貼り付けるということもできる。この場合、レーザダウンライト200の設置に係る制約が小さくなり、また工事費用が大幅に削減できるというメリットがある。
(Example of changing the installation method of the laser downlight 200)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modified example of the installation method of the laser downlight 200. As shown in the figure, as a modified example of the installation method of the laser downlight 200, only a small hole 402 through which the optical fiber 5 passes is formed in the top plate 400, and the laser downlight main body (light emitting unit) is utilized by taking advantage of the thin and light weight. 210) may be attached to the top board 400. In this case, there are advantages that restrictions on installation of the laser downlight 200 are reduced, and that construction costs can be significantly reduced.

(レーザダウンライト200と従来のLEDダウンライト300との比較)
従来のLEDダウンライト300は、図8に示すように、複数の透光板301を備えており、各透光板301からそれぞれ照明光が出射される。すなわち、LEDダウンライト300において発光点は複数存在している。LEDダウンライト300において発光点が複数存在しているのは、個々の発光点から出射される光の光束が比較的小さいため、複数の発光点を設けなければ照明光として十分な光束の光が得られないためである。
(Comparison between laser downlight 200 and conventional LED downlight 300)
As shown in FIG. 8, the conventional LED downlight 300 includes a plurality of light transmitting plates 301, and illumination light is emitted from each light transmitting plate 301. That is, the LED downlight 300 has a plurality of light emitting points. The LED downlight 300 has a plurality of light emitting points because the light flux of light emitted from each light emitting point is relatively small. Therefore, if a plurality of light emitting points are not provided, light having a sufficient light flux as illumination light is provided. This is because it cannot be obtained.

これに対して、レーザダウンライト200は、高光束の照明装置であるため、発光点は1つでもよい。それゆえ、照明光による陰影がきれいに出るという効果が得られる。また、発光部7の蛍光体を高演色蛍光体(例えば、数種類の酸窒化物蛍光体の組み合わせ)にすることにより、照明光の演色性を高めることができる。   On the other hand, since the laser downlight 200 is an illumination device with a high luminous flux, the number of emission points may be one. Therefore, it is possible to obtain an effect that the shadow caused by the illumination light is clearly displayed. Moreover, the color rendering property of illumination light can be improved by making the phosphor of the light emitting portion 7 a high color rendering phosphor (for example, a combination of several kinds of oxynitride phosphors).

図12は、LEDダウンライト300が設置された天井の断面図である。同図に示すように、LEDダウンライト300では、LEDチップ、電源および冷却ユニットを収納した筐体302が天板400に埋設されている。筐体302は比較的大きなものであり、筐体302が配置されている部分の断熱材401には、筐体302の形状に沿った凹部が形成される。筐体302から電源ライン303が延びており、この電源ライン303はコンセント(不図示)につながっている。   FIG. 12 is a cross-sectional view of the ceiling where the LED downlight 300 is installed. As shown in the figure, in the LED downlight 300, a casing 302 that houses an LED chip, a power source, and a cooling unit is embedded in the top plate 400. The housing 302 is relatively large, and a recess along the shape of the housing 302 is formed in a portion of the heat insulating material 401 where the housing 302 is disposed. A power line 303 extends from the housing 302, and the power line 303 is connected to an outlet (not shown).

このような構成では、次のような問題が生じる。まず、天板400と断熱材401との間に発熱源である光源(LEDチップ)および電源が存在しているため、LEDダウンライト300を使用することにより天井の温度が上がり、部屋の冷房効率が低下するという問題が生じる。   Such a configuration causes the following problems. First, since there is a light source (LED chip) and a power source that are heat sources between the top plate 400 and the heat insulating material 401, the use of the LED downlight 300 raises the ceiling temperature, and the cooling efficiency of the room. Problem arises.

また、LEDダウンライト300では、光源ごとに電源および冷却ユニットが必要であり、トータルのコストが増大するという問題が生じる。   Further, the LED downlight 300 requires a power source and a cooling unit for each light source, which causes a problem that the total cost increases.

また、筐体302は比較的大きなものであるため、天板400と断熱材401との間の隙間にLEDダウンライト300を配置することが困難な場合が多いという問題が生じる。   Moreover, since the housing | casing 302 is comparatively large, the problem that it is often difficult to arrange | position the LED downlight 300 in the clearance gap between the top plate 400 and the heat insulating material 401 arises.

これに対して、レーザダウンライト200では、発光ユニット210には、大きな発熱源は含まれていないため、部屋の冷房効率を低下させることはない。その結果、部屋の冷房コストの増大を避けることができる。   On the other hand, in the laser downlight 200, since the light emitting unit 210 does not include a large heat source, the cooling efficiency of the room is not reduced. As a result, an increase in room cooling costs can be avoided.

また、発光ユニット210ごとに電源および冷却ユニットを設ける必要がないため、レーザダウンライト200を小型および薄型にすることができる。その結果、レーザダウンライト200を設置するためのスペースの制約が小さくなり、既存の住宅への設置が容易になる。   Further, since it is not necessary to provide a power source and a cooling unit for each light emitting unit 210, the laser downlight 200 can be reduced in size and thickness. As a result, the space restriction for installing the laser downlight 200 is reduced, and installation in an existing house is facilitated.

なお、レーザダウンライト200の変形例として、図13に示すように天井には光ファイバーを通す小さな穴だけを開け、薄型・軽量の特長を活かしてレーザダウンライト本体は天井に貼り付けるということもできる。この場合、設置に係る制約が小さくなり、また工事費用が大幅に削減できるというメリットがある。   As a modification of the laser downlight 200, as shown in FIG. 13, only a small hole through which an optical fiber can be passed is formed in the ceiling, and the laser downlight main body can be affixed to the ceiling taking advantage of the thin and lightweight features. . In this case, there are merits that restrictions on installation are reduced and construction costs can be significantly reduced.

また、レーザダウンライト200は、小型および薄型であるため、上述したように、発光ユニット210を天板400の表面に設置することができ、LEDダウンライト300よりも設置に係る制約を小さくすることができるとともに工事費用を大幅に削減できる。   Further, since the laser downlight 200 is small and thin, as described above, the light emitting unit 210 can be installed on the surface of the top plate 400, and the installation restrictions are made smaller than those of the LED downlight 300. As well as drastically reducing construction costs.

図13は、レーザダウンライト200およびLEDダウンライト300のスペックを比較するための図である。同図に示すように、レーザダウンライト200は、その一例では、LEDダウンライト300に比べて体積は94%減少し、質量は86%減少する。   FIG. 13 is a diagram for comparing the specifications of the laser downlight 200 and the LED downlight 300. As shown in the figure, in the laser downlight 200, in one example, the volume is reduced by 94% and the mass is reduced by 86% compared to the LED downlight 300.

また、LD光源ユニット220をユーザの手が容易に届く所に設置できるため、半導体レーザ3が故障した場合でも、手軽に半導体レーザ3を交換できる。また、複数の発光ユニット210から延びる光ファイバー5を1つのLD光源ユニット220に導くことにより、複数の半導体レーザ3を一括管理できる。そのため、複数の半導体レーザ3を交換する場合でも、その交換が容易にできる。   Further, since the LD light source unit 220 can be installed in a place where the user can easily reach, the semiconductor laser 3 can be easily replaced even if the semiconductor laser 3 breaks down. Further, by guiding the optical fibers 5 extending from the plurality of light emitting units 210 to one LD light source unit 220, the plurality of semiconductor lasers 3 can be collectively managed. Therefore, even when a plurality of semiconductor lasers 3 are replaced, the replacement can be easily performed.

なお、LEDダウンライト300において、高演色蛍光体を用いたタイプの場合、消費電力10Wで約500lmの光束が出射できるが、同じ明るさの光をレーザダウンライト200で実現するためには、3.3Wの光出力が必要である。この光出力は、LD効率が35%であれば、消費電力10Wに相当し、LEDダウンライト300の消費電力も10Wであるため、消費電力では、両者の間に顕著な差は見られない。それゆえ、レーザダウンライト200では、LEDダウンライト300と同じ消費電力で、上述の種々のメリットが得られることになる。   In the case of a type using a high color rendering phosphor in the LED downlight 300, a light beam of about 500 lm can be emitted with a power consumption of 10 W, but in order to realize the light of the same brightness with the laser downlight 200, 3 .3W light output is required. If the LD efficiency is 35%, this light output corresponds to power consumption of 10 W, and the power consumption of the LED downlight 300 is also 10 W. Therefore, there is no significant difference in power consumption between the two. Therefore, in the laser downlight 200, the above-described various advantages can be obtained with the same power consumption as that of the LED downlight 300.

以上のように、レーザダウンライト200は、レーザ光を出射する半導体レーザ2を少なくとも1つ備える光源ユニット220と、発光部7および反射鏡としての凹部212を備える少なくとも1つの発光ユニット210と、発光ユニット210のそれぞれへ上記レーザ光を導く光ファイバー5とを含んでいる。   As described above, the laser downlight 200 includes the light source unit 220 including at least one semiconductor laser 2 that emits laser light, the light emitting unit 7 and the at least one light emitting unit 210 including the concave portion 212 as a reflecting mirror, and light emission. And an optical fiber 5 for guiding the laser beam to each of the units 210.

光ファイバー5の複数の出射端部5bは、発光ユニット210が備える1つの発光部7に対して複数配置されており、複数配置された出射端部5bから出射されるレーザ光がそれぞれ有する光強度分布における最も光強度の大きい部分が、配置の対象となる発光部7の互いに異なる部分に対して照射される。   A plurality of emission end portions 5b of the optical fiber 5 are arranged with respect to one light emitting unit 7 included in the light emitting unit 210, and light intensity distributions respectively possessed by laser beams emitted from the plurality of arranged emission end portions 5b. The portion with the highest light intensity is irradiated to the different portions of the light emitting units 7 to be arranged.

それゆえ、レーザダウンライト200において、レーザ光が発光部7の一箇所に集中的に照射されることによって発光部7が著しく劣化する可能性を低減できる。その結果、長寿命のレーザダウンライト200を実現できる。   Therefore, in the laser downlight 200, it is possible to reduce the possibility that the light emitting unit 7 is significantly deteriorated by irradiating the laser light to one place of the light emitting unit 7 in a concentrated manner. As a result, a long-life laser downlight 200 can be realized.

(その他の効果)
光ファイバー5は、可撓性を有しているため、出射端部5aのレーザ光照射面7aに対する配置を容易に変えることができる。それゆえ、レーザ光照射面7aの形状に沿って出射端部5aを配置することができ、レーザ光をレーザ光照射面7aの全面にわたってマイルドに照射することができる。
(Other effects)
Since the optical fiber 5 has flexibility, the arrangement of the emission end portion 5a with respect to the laser light irradiation surface 7a can be easily changed. Therefore, the emission end portion 5a can be arranged along the shape of the laser beam irradiation surface 7a, and the laser beam can be irradiated mildly over the entire surface of the laser beam irradiation surface 7a.

また、発光部7のレーザ光照射面7aに対する複数の出射端部5aの配置様式を設定することにより、発光部7からの光によって照らされる領域の照度を、当該領域内において変化させることができる。   Moreover, by setting the arrangement pattern of the plurality of emission end portions 5a with respect to the laser light irradiation surface 7a of the light emitting unit 7, the illuminance of the region illuminated by the light from the light emitting unit 7 can be changed in the region. .

(本発明の別の表現)
なお、本発明は、以下のように表現してもよい。
(Another expression of the present invention)
The present invention may be expressed as follows.

本発明に係る発光装置(高輝度光源)は、高出力の発振が可能な半導体レーザからなる励起光源と、前記励起光源からの励起光により発光する発光部を有している。   The light-emitting device (high-intensity light source) according to the present invention has an excitation light source composed of a semiconductor laser capable of high-power oscillation and a light-emitting unit that emits light by excitation light from the excitation light source.

さらに、本発明に係る発光装置は、励起光源としては、半導体レーザだけでなく、高出力発光ダイオードでもよい。   Furthermore, in the light emitting device according to the present invention, the excitation light source may be not only a semiconductor laser but also a high output light emitting diode.

さらに、本発明に係る発光装置は、一つの励起光源に対して一つのレーザ光出射端を持つような半導体レーザだけでなく、一つの励起光源に対して複数のレーザ光出射端を持つ半導体レーザであってもよい。   Furthermore, the light emitting device according to the present invention is not only a semiconductor laser having one laser beam emitting end for one excitation light source, but also a semiconductor laser having a plurality of laser beam emitting ends for one excitation light source. It may be.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

例えば、励起光源として高出力のLEDを用いてもよい。この場合には、450nmの波長の光(青色)を出射するLEDと、黄色の蛍光体、または緑色および赤色の蛍光体とを組み合わせることにより白色光を出射する発光装置を実現できる。また、将来的に高輝度・高光束のLEDが開発された場合には、当然に本発明に係る照明装置に好適に適用することもできる。   For example, a high-power LED may be used as the excitation light source. In this case, a light emitting device that emits white light can be realized by combining an LED that emits light having a wavelength of 450 nm (blue) and a yellow phosphor or green and red phosphors. In addition, when an LED with high luminance and high luminous flux is developed in the future, it can naturally be suitably applied to the lighting device according to the present invention.

また、励起光源として、半導体レーザ以外の固体レーザ、例えば高出力の発振が可能な発光ダイオードを用いてもよい。ただし、半導体レーザを用いる方が、励起光源を小型化できるため好ましい。   As the excitation light source, a solid-state laser other than a semiconductor laser, for example, a light emitting diode capable of high-power oscillation may be used. However, it is preferable to use a semiconductor laser because the excitation light source can be reduced in size.

(本発明の別の表現)
本発明の一態様は、以下のようにも表現できる。
(Another expression of the present invention)
One embodiment of the present invention can also be expressed as follows.

すなわち、本発明の一態様に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、励起光を出射する励起光源と、上記励起光源が出射した励起光を受け取る入射端部と当該入射端部から入射した励起光を出射する出射端部とを有する導光部と、上記出射端部から出射された励起光を受けて、可視光線から近赤外線の波長域における光を発する発光部と、を備えた発光装置と、上記発光部が出射した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する樹脂製の反射鏡と、上記光線束の進む方向に形成された開口部を覆う部材であって、上記光線束が透過する樹脂製の透明部材と、を備え、上記励起光源は、上記反射鏡と上記透明部材とで囲まれた反射空間の外部に設けられる。   That is, an illumination device according to one embodiment of the present invention includes an excitation light source that emits excitation light, an incident end that receives excitation light emitted from the excitation light source, and the incident end. A light guide unit having an exit end that emits incident excitation light; and a light emitting unit that receives the excitation light emitted from the exit end and emits light in a wavelength range from visible light to near infrared. A light-emitting device, a resin-made reflecting mirror that forms a light bundle that travels within a predetermined solid angle by reflecting light emitted from the light-emitting section, and an opening formed in the direction in which the light bundle travels A transparent member made of resin through which the light beam passes, and the excitation light source is provided outside a reflection space surrounded by the reflecting mirror and the transparent member.

上記の構成によれば、励起光源が出射した励起光は、導光部の入射端部に入り、導光部の出射端部から出射される。この励起光が発光部に照射されると当該発光部が発光する。そして、発光部が出射した光は反射鏡によって反射され、反射鏡が反射した光線束は、透明部材を透過する。   According to said structure, the excitation light which the excitation light source radiate | emitted enters the incident end part of a light guide part, and is radiate | emitted from the output end part of a light guide part. When the excitation light is applied to the light emitting part, the light emitting part emits light. The light emitted from the light emitting unit is reflected by the reflecting mirror, and the light beam reflected by the reflecting mirror is transmitted through the transparent member.

ここで、発光部が発光する光の波長域は可視光線から近赤外線の波長域であるため、反射鏡が反射する光、及び透明部材を透過する光の波長域も可視光から近赤外域となる。従って、被照射物の温度を上昇させる波長域である遠赤外線(熱線)、あるいは、樹脂を退色・変質させる波長域である紫外線を含まれない光が、反射鏡で反射され、かつ透明部材を透過することになる。従って、反射鏡および透明部材を樹脂材料で形成したとしても、時間の経過に伴う樹脂材料の成分劣化等の問題を確実に回避することができる。   Here, since the wavelength range of the light emitted from the light emitting unit is the visible to near-infrared wavelength range, the wavelength of the light reflected by the reflecting mirror and the light transmitted through the transparent member is also changed from the visible light to the near-infrared range. Become. Therefore, far-infrared rays (heat rays), which is the wavelength range that raises the temperature of the object to be irradiated, or light that does not contain ultraviolet rays, which is the wavelength range that fades or denatures the resin, is reflected by the reflecting mirror and It will be transparent. Therefore, even if the reflecting mirror and the transparent member are formed of a resin material, problems such as component deterioration of the resin material over time can be reliably avoided.

そして、樹脂材料を使用することで、次のようなメリットを享受することができる。つまり、樹脂材料を使用することにより、樹脂材料の軽量・安価という特徴をそのまま照明装置の軽量化・低価格化につなげることができる。加えて、樹脂材料の特性である加工性の高さを活かして、照明装置のデザイン性を高めることができる。そのような数々の利点が相俟って、ユーザにとって照明装置の利用性を高めることができる。   And the following merit can be enjoyed by using a resin material. That is, by using a resin material, the light weight and low cost characteristics of the resin material can be directly connected to the weight reduction and price reduction of the lighting device. In addition, it is possible to enhance the design of the lighting device by taking advantage of the high workability that is a characteristic of the resin material. Combined with such many advantages, the usability of the lighting device can be enhanced for the user.

さらに、本発明の一態様に係る照明装置では、励起光源は、反射鏡と透明部材とで囲まれた反射空間の外部に設けられている。これにより、次のような効果が得られる。   Furthermore, in the lighting device according to one embodiment of the present invention, the excitation light source is provided outside the reflection space surrounded by the reflecting mirror and the transparent member. Thereby, the following effects are obtained.

具体的には、反射鏡と透明部材とで囲まれた反射空間の外部に励起光源を設けることにより、反射空間の内部に励起光源を設ける場合と比べて、反射空間に必要な容積を小さくすることができる。つまり、励起光源を反射空間の外部に設けることにより、反射鏡及び透明部材の小型化が進み、それに伴い、反射鏡及び透明部材のさらなる軽量化を達成できる。その結果、照明装置の小型化・軽量化をさらに実現することができる。加えて、樹脂材料の使用量が減るため、照明装置のさらなる低価格化というメリットをも享受できる。   Specifically, by providing the excitation light source outside the reflection space surrounded by the reflecting mirror and the transparent member, the volume required for the reflection space is reduced compared to the case where the excitation light source is provided inside the reflection space. be able to. That is, by providing the excitation light source outside the reflecting space, the reflecting mirror and the transparent member can be miniaturized, and accordingly, the reflector and the transparent member can be further reduced in weight. As a result, it is possible to further reduce the size and weight of the lighting device. In addition, since the amount of resin material used is reduced, it is possible to enjoy the merit of further reducing the price of the lighting device.

なお、励起光源から発生する熱が樹脂製の反射鏡に及ぼす影響を懸念する声もある。これについては、励起光源が発射した励起光を発光部へと導く導光部を適宜設計することで、つまり、導光部の長さ等を適宜調節することで、励起光源を反射鏡から離間した位置(つまり、冷却しやすい位置)に設置すればよい。これにより、励起光源から発生した熱が樹脂製の反射鏡に影響を及ぼすことを回避することができる。また、導光部の長さ等を適宜調節可能にしておけば、励起光源を交換しやすい位置に設置することもできるため、照明装置の設計自由度をさらに高めることができる。   There are voices concerned about the effect of heat generated from the excitation light source on the resin reflector. For this, by appropriately designing the light guide that guides the excitation light emitted by the excitation light source to the light emitting part, that is, by appropriately adjusting the length of the light guide, etc., the excitation light source is separated from the reflector. What is necessary is just to install in the position (that is, the position which is easy to cool). Thereby, it can avoid that the heat which generate | occur | produced from the excitation light source affects the resin-made reflecting mirrors. In addition, if the length of the light guide unit and the like can be adjusted as appropriate, the excitation light source can be installed at a position where it can be easily exchanged, so that the degree of freedom in designing the illumination device can be further increased.

このようにして、利用性に優れ、小型化・軽量化を実現した照明装置をユーザに提供することができる。   In this way, it is possible to provide a user with a lighting device that is excellent in usability and has been reduced in size and weight.

また、上記発光部は、上記反射空間の内部において、熱伝導率の高い高熱伝導部材によって保持されており、上記高熱伝導部材の一部は、上記反射空間の外部に突出していることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said light emission part is hold | maintained by the high heat conductive member with high heat conductivity inside the said reflective space, and a part of said high heat conductive member protrudes outside the said reflective space.

上記構成を備えることにより、発光部で発生する熱は、高熱伝導部材を介して反射空間の外部に効率的に放熱される。それゆえ、発光部から発生した熱が反射空間内に蓄積し、発光部に不具合が生じるといった問題を未然に防止することができる。   By providing the above configuration, the heat generated in the light emitting unit is efficiently radiated to the outside of the reflection space via the high thermal conductive member. Therefore, it is possible to prevent a problem in which heat generated from the light emitting unit accumulates in the reflection space and a problem occurs in the light emitting unit.

また、上記反射鏡は、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポチスチレン、アクリルニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂から選択される少なくとも1つの樹脂により形成され、上記透明部材は、ポリスチレン、アクリルニトリル/スチレン、アクリルニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート、有機無機ハイブリッドガラスから選択される少なくとも1つの樹脂により形成されることが好ましい。   The reflecting mirror is formed of at least one resin selected from polyethylene, polypropylene, vinyl chloride, pothistyrene, acrylonitrile / butadiene / styrene resin, phenol resin, epoxy resin, polyurethane resin, silicone resin, and the transparent member. Is preferably formed of at least one resin selected from polystyrene, acrylonitrile / styrene, acrylonitrile / butadiene / styrene resin, methacrylic resin, polyethylene terephthalate, epoxy resin, silicone resin, polycarbonate, and organic-inorganic hybrid glass. .

上述したように、反射鏡を形成する樹脂材料は、高温や紫外線に対する耐性を高くする必要がない。従って、反射鏡を形成する樹脂材料として、汎用樹脂、汎用エンジニアリング樹脂、スーパーエンジニアリング樹脂の何れでも採用しうる。なかでも、汎用樹脂は樹脂価格が比較的安く加工もしやすいため、四大汎用樹脂と呼ばれるポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)は好適に採用することができる。   As described above, the resin material forming the reflecting mirror does not need to have high resistance to high temperatures and ultraviolet rays. Therefore, any of general-purpose resin, general-purpose engineering resin, and super-engineering resin can be adopted as the resin material for forming the reflecting mirror. Among them, since general-purpose resins are relatively inexpensive and easy to process, polyethylene (PE), polypropylene (PP), vinyl chloride (PVC), and polystyrene (PS), which are called four major general-purpose resins, can be suitably used. it can.

また、透明部材の材料としては、透光性を有する樹脂材料、つまり非結晶樹脂によって形成されるため、ポリスチレン、アクリルニトリル/スチレン、アクリルニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート、有機無機ハイブリッドガラスなどを好適に採用することができる。   Also, as the material of the transparent member, since it is formed of a resin material having translucency, that is, an amorphous resin, polystyrene, acrylonitrile / styrene, acrylonitrile / butadiene / styrene resin, methacrylic resin, polyethylene terephthalate, epoxy resin Silicone resin, polycarbonate, organic-inorganic hybrid glass, and the like can be suitably used.

また、上記何れかの照明装置を車両用ヘッドライトに適用することもできる。   Also, any one of the above lighting devices can be applied to a vehicle headlight.

上述したように、本発明の一態様照明装置は、利用性に優れ、かつ小型化・軽量化を実現している。従って、本発明の一態様に係る照明装置を車両用ヘッドライトに適用した場合、その利用性の高さ、及び小型化されているがゆえに、車両の設計自由度を大幅に高めることができる。しかも、樹脂材料を使って軽量化も実現しているため、車両の燃費も改善される。このような照明装置は、昨今の環境意識の高まりを背景として、より好適に車両用ヘッドライトに適用することができる。   As described above, the lighting device of one embodiment of the present invention is excellent in usability and achieves a reduction in size and weight. Therefore, when the lighting device according to one embodiment of the present invention is applied to a headlight for a vehicle, the degree of freedom in design of the vehicle can be significantly increased because of its high usability and miniaturization. Moreover, since the weight is reduced by using a resin material, the fuel efficiency of the vehicle is also improved. Such a lighting device can be more suitably applied to a vehicle headlight against the background of the recent increase in environmental awareness.

本発明の一態様に係る照明装置は、以上のように、励起光を出射する励起光源と、上記励起光源が出射した励起光を受け取る入射端部と当該入射端部から入射した励起光を出射する出射端部とを有する導光部と、上記出射端部から出射された励起光を受けて、可視光線から近赤外線の波長域における光を発する発光部と、を備えた発光装置と、上記発光部が出射した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する樹脂製の反射鏡と、上記光線束の進む方向に形成された開口部を覆う部材であって、上記光線束が透過する樹脂製の透明部材と、を備え、上記励起光源は、上記反射鏡と上記透明部材とで囲まれた反射空間の外部に設けられる構成である。   As described above, an illumination device according to one embodiment of the present invention emits excitation light that emits excitation light, an incident end that receives excitation light emitted from the excitation light source, and emits excitation light that is incident from the incident end. A light-emitting device comprising: a light-guiding unit having a light-exiting end; and a light-emitting unit that receives excitation light emitted from the light-emitting end and emits light in a wavelength range of near-infrared from visible light; and Reflecting the light emitted from the light emitting unit, a resin-made reflecting mirror that forms a light bundle that travels within a predetermined solid angle, and a member that covers the opening formed in the direction in which the light bundle travels, A transparent member made of resin through which the light beam passes, and the excitation light source is provided outside a reflection space surrounded by the reflecting mirror and the transparent member.

それゆえ、利用性に優れ、小型化・軽量化を実現した照明装置をユーザに提供することができる。   Therefore, it is possible to provide a user with a lighting device that is excellent in usability and has been reduced in size and weight.

本発明は、高輝度光源として機能する発光装置を備えた照明装置に関し、特に車両用等のヘッドランプに好適に使用することができる。   The present invention relates to an illuminating device including a light emitting device that functions as a high-intensity light source, and can be suitably used particularly for a headlamp for a vehicle or the like.

1 ヘッドランプ(照明装置)
2 半導体レーザアレイ(励起光源)
3 半導体レーザ(励起光源)
5 光ファイバー(導光部)
5a 出射端部
5b 入射端部
6 フェルール
7 発光部
7a レーザ光照射面
8 反射鏡
11 エクステンション
12 レンズ(透明部材)
30 半導体レーザ(励起光源)
200 レーザダウンライト(照明装置)
1 Headlamp (lighting device)
2 Semiconductor laser array (excitation light source)
3 Semiconductor laser (excitation light source)
5 Optical fiber (light guide)
5a Emission end portion 5b Incident end portion 6 Ferrule 7 Light emitting portion 7a Laser light irradiation surface 8 Reflecting mirror 11 Extension 12 Lens (transparent member)
30 Semiconductor laser (excitation light source)
200 Laser downlight (lighting device)

Claims (5)

レーザ光を出射する半導体レーザと、
上記レーザ光を受けて、可視光線から近赤外線の波長範囲内の光を発する発光部と、
上記発光部が発した光を装置外部へ投射する樹脂製の光投射部材と、を備え、
上記半導体レーザは、上記光投射部材から離間して設けられることを特徴とする照明装置。
A semiconductor laser that emits laser light;
A light emitting unit that receives the laser light and emits light in a wavelength range from visible light to near infrared; and
A light projection member made of resin that projects the light emitted by the light emitting unit to the outside of the device,
The illumination device, wherein the semiconductor laser is provided apart from the light projection member.
上記半導体レーザは、当該半導体レーザで発生した熱が上記光投射部材に及ばない位置に設けられることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。   The illumination device according to claim 1, wherein the semiconductor laser is provided at a position where heat generated by the semiconductor laser does not reach the light projection member. 上記半導体レーザが出射したレーザ光を上記発光部へ導光する光ファイバーを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。   The illumination device according to claim 1, further comprising an optical fiber that guides laser light emitted from the semiconductor laser to the light emitting unit. 上記レーザ光の波長は400nm以上であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の照明装置。   The illuminating device according to any one of claims 1 to 3, wherein a wavelength of the laser beam is 400 nm or more. 請求項1から4の何れか1項に記載の照明装置を備えた車両用ヘッドライト。   The vehicle headlight provided with the illuminating device of any one of Claim 1 to 4.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048695A (en) * 2005-08-12 2007-02-22 Koito Mfg Co Ltd Headlight for vehicle
JP2009541950A (en) * 2006-06-26 2009-11-26 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Light emitting device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048695A (en) * 2005-08-12 2007-02-22 Koito Mfg Co Ltd Headlight for vehicle
JP2009541950A (en) * 2006-06-26 2009-11-26 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Light emitting device

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