JP2014232734A - 発光装置、照明装置および車両用前照灯 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の一形態について図1〜図5に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
まず、本発明の技術的思想について、図2を参照しつつ説明する。図2は、励起光の空間光強度分布のタイプを示す図である。
ここでは、本発明の発光装置または照明装置として、自動車用の走行用前照灯(ハイビーム)の配光特性基準を満たすヘッドランプ(車両用前照灯)1を例に挙げて説明する。ただし、本発明の照明装置は、すれ違い用前照灯(ロービーム)であってもよく、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、商業用照明装置、屋外照明装置を挙げることができる。
レーザ素子2は、励起光を出射する励起光源として機能する発光素子であり、例えば、半導体レーザである。厳密に解釈すれば、レーザ素子2が備えるレーザチップ21(図1参照)が励起光源であるともいえる。このレーザ素子2は、レーザ光のエネルギー強度分布を内部での多重反射によりトップハット分布に変換する光学ロッド23(第1光学部材)を備えている。レーザ素子2の構成の詳細については後述する。
レンズ3は、レーザ素子2の光学ロッド23から出射されたレーザ光を発光部4に対して照射する第2光学部材であり、当該レーザ光のスポットの大きさを制御して発光部4に照射する。
発光部4は、レーザ素子2から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発するものであり、レーザ光を受けて発光する蛍光体(蛍光物質)を含んでいる。具体的には、発光部4は、封止材の内部に蛍光体が分散されているもの、または蛍光体を固めたものである。発光部4は、レーザ光を蛍光に変換するため、波長変換素子であると言える。
パラボラミラー5は、発光部4が発生させた蛍光を反射し、所定の立体角内を進む光線束(照明光)を形成する投光部材の一例である。このパラボラミラー5は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
金属ベース7は、発光部4を支持する板状の支持部材であり、金属(例えば、アルミニウムや銅)からなっている。それゆえ、金属ベース7は熱伝導性が高く、発光部4の発熱を効率的に放熱することができる。
フィン8は、金属ベース7を冷却する冷却部(放熱機構)として機能する。このフィン8は、複数の放熱板を有するものであり、大気との接触面積を増加させることにより放熱効率を高めている。金属ベース7を冷却する冷却部は、冷却(放熱)機能を有するものであればく、ヒートパイプ、水冷方式や、空冷方式のものであってもよい。
図1は、本実施形態に係るレーザ素子2の構成を示す概略図である。図1に示すように、レーザ素子2は、レーザチップ(励起光源)21、サブマウント22、光学ロッド23、AR(Anti Reflection)コート膜24、キャップ25、ステム26およびリード端子27を備えている。
レーザチップ21は、励起光としてのレーザ光を出射するチップ形状の半導体レーザ素子である。レーザチップ21の構成(例えば、半導体層の材質)は特に限定されない。レーザチップ21はサブマウント22に固定されており、サブマウント22はステム26に固定されている。
光学ロッド23は、レーザチップ21から出射されたレーザ光のエネルギー強度分布をトップハット分布に変換する光学部材(第1光学部材)である。この光学ロッド23は、レーザ光を受光する入射面23aおよびレーザ光を出射する出射面23bを備えている。入射面23aは、光学ロッド23の一方の端部に形成されており、出射面23bは、光学ロッド23の他方の端部に形成されている。
キャップ25は、レーザチップ21等の部材を封入または封止するための部材である。特に、キャップ25によって、レーザチップ21と光学ロッド23との相対位置が固定される。キャップ25の内側は空洞になっていてもよく、樹脂または低融点ガラス等の物質によって充填されていてもよい。また、キャップ25の全体を低融点ガラスで形成してもよい。
ヘッドランプ1では、レーザチップ21から出射されたレーザ光の空間エネルギー強度分布をトップハット形状に変換する光学ロッド23がレーザ素子2に設けられている。そして、トップハット形状のレーザ光がレンズ3を介して発光部4のレーザ光照射面4aに照射される。
本発明の他の実施形態について図6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。
図6は、ヘッドランプ1に適用可能な別のレーザ素子20の構成を示す概略図である。レーザ素子20では、光学ロッド23の側面にアルミニウムコート28が施されている。
本発明の他の実施形態について図7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および2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。
図7は、ヘッドランプ1に適用可能な別のレーザ素子40の構成を示す概略図である。レーザ素子40は、光学ロッド23に代えて第1光学部材29を備えている。本実施形態における第1光学部材29は、反射面である内面29cを複数有する中空部材である。
レーザ素子40では、レーザチップ21から出射されるレーザ光を、第1光学部材29に通すことにより、当該レーザ光の空間光強度分布をトップハット形状の分布に変換することができる。
本発明の他の実施形態について図8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1〜3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。
図8は、ヘッドランプ1に適用可能な別のレーザ素子50の構成を示す概略図である。レーザ素子50は、光学ロッド23に代えてマルチモードファイバ(第1光学部材)31を備えている。マルチモードファイバ31は、光ファイバ中を伝搬する光のモードが複数ある光ファイバであり、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、例えば、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、例えば、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。
レーザ素子50では、レーザチップ21から出射されるレーザ光を、マルチモードファイバ31に通すことにより、当該レーザ光の空間光強度分布をトップハット形状の分布に変換することができる。
本発明の他の実施形態について図9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1〜4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。
図9は、ヘッドランプ1に適用可能な別のレーザ素子60の構成を示す概略図である。レーザ素子60は、光学ロッド23に代えて第1レンズ(第1光学部材)32および第2レンズ(第1光学部材)33を備えている。
レーザ素子60では、レーザチップ21から出射されるレーザ光の空間光強度分布を、第1レンズ32および第2レンズ33によって、トップハット形状の分布に変換することができる。
本発明は上述した各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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。
2 レーザ素子(励起光源)
3 レンズ(第2光学部材)
4 発光部
20 レーザ素子(励起光源)
21 レーザチップ(励起光源)
23 光学ロッド(第1光学部材)
23a 入射面
23b 出射面
24 ARコート膜(反射防止構造)
29 第1光学部材
29a 入射端部
29b 出射端部
29c 内面
24a ARコート膜(反射防止膜)
31 マルチモードファイバ(第1光学部材)
31a 入射面
31b 出射面
32 第1レンズ(第1光学部材)
33 第2レンズ(第1光学部材)
40 レーザ素子(励起光源)
41 レーザ光スポット
50 レーザ素子(励起光源)
60 レーザ素子(励起光源)
Claims (6)
- 励起光源から出射された励起光を透過するとともに、当該励起光を出射する出射面を有している第1光学部材と、
上記出射面から出射された上記励起光を受けて蛍光を発する発光部と、
上記出射面と上記発光部との間に位置する第2光学部材と、を備え、
上記出射面と上記励起光のスポットとが光学的共役関係にあることを特徴とする発光装置。 - 上記出射面において上記励起光が透過する領域は、少なくとも1つの直線状の縁部を有していることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 上記出射面は、平面状であることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。
- 上記第1光学部材は、マルチモードファイバまたは光学ロッドであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置を含むことを特徴とする照明装置。
- 請求項5に記載の照明装置を含むことを特徴とする車両用前照灯。
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