JP2017098169A - 発光装置および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】機械的強度の低下を防止した反射鏡により光の利用効率を高めた発光装置、およびその発光装置を備えた照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、半導体レーザ素子1と、半導体レーザ素子1から出射されたレーザ光51の照射により蛍光61を発生する蛍光体8と、蛍光61を反射する反射鏡6とを備えている。反射鏡6は、凹部が形成されたガラス体4と、凹部に形成された光学機能層5とを有している。半導体レーザ素子1から出射されたレーザ光51が、ガラス体4及び光学機能層5を透過して、蛍光体8に照射され、蛍光体8から発生した蛍光61が、光学機能層5で反射される。
【選択図】図3
【解決手段】照明装置は、半導体レーザ素子1と、半導体レーザ素子1から出射されたレーザ光51の照射により蛍光61を発生する蛍光体8と、蛍光61を反射する反射鏡6とを備えている。反射鏡6は、凹部が形成されたガラス体4と、凹部に形成された光学機能層5とを有している。半導体レーザ素子1から出射されたレーザ光51が、ガラス体4及び光学機能層5を透過して、蛍光体8に照射され、蛍光体8から発生した蛍光61が、光学機能層5で反射される。
【選択図】図3
Description
本発明は、レーザ光源からの光を蛍光体に照射し、蛍光体から発生した蛍光を照明光として利用する発光装置、および発光装置からの照射光を用いるヘッドライトやスポット照明等の照明装置に関する。
近年、半導体レーザ素子からのレーザ光を蛍光体に照射し、波長変換された蛍光を照明光として利用する発光装置の技術開発が盛んに行なわれている。このような発光装置としては、従来、特許文献1に示されているようなものが提案されている。以下、その従来の発光装置について、図11を用いて説明する。
この従来の発光装置では、半導体レーザ素子1001から出射されたレーザ光1002はレンズ1003で集光され、反射鏡1004の一部に形成された光通過口1005を通って、蛍光体1006に照射される。蛍光体1006は蛍光1007を発生し、蛍光1007は、反射鏡1004で反射されて、所定の方向を照らす。蛍光体1006は熱伝導性の高い金属ベース1008に取り付けられている。金属ベース1008は蛍光体1006で発生した熱の放熱を行い、蛍光体1006を冷却する。反射鏡1004は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。一方、蛍光1007は全方向に放射されるため、その一部の蛍光1009は光通過口1005へ向かう。蛍光1009が反射鏡1004の外部に漏れると発光の利用効率が低下する。これを防ぐため、反射鏡1004には多層膜フィルタ1010が取り付けてある。この多層膜フィルタ1010は、レーザ光1002を透過させ、蛍光1009を反射させる機能を有するダイクロイックフィルターである。このため、光通過口1005に向かう蛍光1009は多層膜フィルタ1010により反射され、所定方向に向かう。これにより、光の利用効率が高くなる。
しかしながら、上記従来の発光装置では、反射鏡1004の一部に光通過口1005となる開口が形成されており、その部分での機械的強度が低下するため、その部分に外部応力が加わると、反射鏡1004が歪み、反射鏡1004による反射光が所定方向から移動し、所定の光分布で被照射物を照らすことができないという問題が起こりやすいという欠点がある。特に、このような半導体レーザ素子と蛍光体を用いた発光装置では、半導体レーザ素子の点光源性を活かすため、LEDと蛍光体を用いた発光装置や、ハロゲンランプを用いた発光装置と比べて、反射鏡の形状は厳密な光学設計に基づき小型化や薄型化が図られており、反射鏡の僅かな形状の変化により上記の問題が起こる。
例えば、このような従来の発光装置をヘッドライト等の車輌用灯具に用いた場合、交通事故や接触事故等の衝撃で外部応力が反射鏡に加わると、反射鏡が容易に変形してしまい、夜間運転時の前方照射や視界確保が正しく行なわれないという問題が起こる。また、このような従来の発光装置を屋外照明などに用いた場合、夏冬の温度差により生じる応力により照射位置がずれ、所望の場所が照らされないという問題が起こる。
本発明は上記の問題を鑑みなされたものであり、機械的強度の低下を防止した反射鏡により光の利用効率を高めた発光装置、およびその発光装置を備えた照明装置を提供するものである。
本発明に係る発光装置は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光の照射により蛍光を発生する蛍光体と、蛍光を反射する反射鏡とを備え、反射鏡は、凹部が形成された透明体と、凹部に形成された光学機能層とを有し、レーザ光源から出射されたレーザ光が、透明体及び光学機能層を透過して、蛍光体に照射され、蛍光体から発生した蛍光が、光学機能層で反射されることを特徴とする。
このような構成の発光装置では、レーザ光源から出射されたレーザ光が反射鏡を透過する部分は開口ではなく透明体であるため、レーザ光の透過部分での機械的強度の低下が抑制される。また、蛍光体から発生した蛍光は、反射鏡の光学機能層で反射されるため、光の利用効率が高められる。
本発明に係る発光装置は、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長が、425nm以下の短波長であることが好ましい。
この場合、光学機能層を、425nm以下の短波長のレーザ光を透過させ、425nmより長波長の白色における青色成分の光を反射させるように設計することにより、反射鏡により白色蛍光を効率よく反射させることができる。
本発明に係る発光装置は、光学機能層が誘電体多層膜で構成されていることが好ましい。
この場合、誘電体多層膜を透過する光の波長と反射する光の波長とを、誘電体多層膜の光学長(各層の膜厚×各層の屈折率)により設計することができる。
本発明に係る発光装置は、蛍光体を保持する蛍光体支持部を更に備え、蛍光体支持部と光学機能層との間に、遮熱部を有することが好ましい。
この場合、蛍光体で発生した熱の光学機能層への伝導が遮熱部により抑制されるため、光学機能層の熱による悪影響が防止される。例えば、光学機能層が誘電体多層膜により構成されている場合においても、遮熱部により熱の伝導が抑制されるため、誘電体多層膜の屈折率や反射、透過特性の温度依存性によって光学機能層の透過・反射特性が所望の設計から外れることが防止される。
本発明に係る発光装置は、透明体には、レーザ光源からのレーザ光を入射する部分以外の領域に、レーザ光の波長の光を吸収する光吸収層が形成されていることが好ましい。
この場合、蛍光体に照射されたレーザ光が、蛍光体で反射され反射鏡に向かったとしても、そのレーザ光は光吸収層で吸収されるため、迷光となることが防止される。
本発明に係る発光装置は、反射鏡には、前記光学機能層に接して、均熱層が設けられていることが好ましい。
この場合、レーザ光源や蛍光体等からの熱が光学機能層に伝わっても、均熱層により広範囲に分散されるため、光学機能層の温度変化による光学特性の変化を抑えることができる。
本発明に係る発光装置は、レーザ光源が2つ以上配備されていることが好ましい。
この場合、外部に照射される照明光を明るくしたり、あるいは照明領域を広げたりすることができる。
本発明に係る発光装置は、透明体における前記レーザ光の入射面に、レーザ光の波長に対して低反射または無反射の部分が形成されていることが好ましい。
この場合、レーザ光は損失が少なく透明体に入射し、蛍光体に照射される。
本発明に係る発光装置は、透明体には、レーザ光源からのレーザ光の入射面に、レーザ光を無反射化、集光、分岐またはそれらを複合する機能部分が形成されていることが好ましい。
この場合、透明体と前記機能部分との間には空間が存在しないため、空気/透明体の界面での界面反射等の光の損失がなく、レーザ光を無反射化、集光または分岐等して、蛍光体に効率良く照射することが出来る。
本発明に係る照明装置は、上記の発光装置を備えることを特徴とする。
このような構成の照明装置では、発光装置での機械的強度が強く、光の利用効率が高くなる。
本発明によれば、機械的強度の高い反射鏡により光の利用効率を高めた発光装置、および照明装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。
図1は本発明の実施形態1に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。
実施形態1の発光装置は、図1に示すように、半導体レーザ素子1(レーザ光源)と、ヒートシンク2と、集光レンズ3と、ガラス体4(透明体)及びダイクロイックフィルター5(光学機能層)からなる反射鏡6と、蛍光体支持部7と、蛍光体8と、筐体10と、を備えている。
半導体レーザ素子1は、ピーク波長が405nmの青紫光のレーザ光を出射するInGaN系の半導体レーザ素子である。ヒートシンク2は、アルミニウムからなる部材であり、一端に半導体レーザ素子1が固定されている。半導体レーザ素子1からは、ヒートシンク2とは反対側にレーザ光が出射される。
集光レンズ3は、石英からなり、半導体レーザ素子1のレーザ光の出射側に配置されている。半導体レーザ素子1から出射されたレーザ光は、集光レンズ3により集光される。集光レンズ3は、入射したレーザ光を集光するだけでなく、ビーム整形(例えばトップハット型照射分布に整形)する機能を併せ持つマイクロレンズ等の単数または複数の光学部品群により構成してもよい。
ガラス体4は405nmの波長帯の光を透過する石英等のガラス材料からなる直方体の部材で、レーザ光源1とは反対側の面に回転放物面形状の凹部20が形成されている。ガラス体4の凹部20の表面には、ダイクロイックフィルター5が形成されている。ダイクロイックフィルター5は、SiO2層とTiO2層との多層膜からなる。
蛍光体支持部7は、ガラス体4の凹部20を覆うように配置された板状の部材で、凹部20側の面に蛍光体8が取り付けられている。蛍光体8は、凹部20の放物面の焦点位置に配置されている。蛍光体支持部7は、GaN基板、SiC基板、AlN基板、ダイアモンド基板等の高熱伝導な基板からなり、405nmのレーザ光を反射するとともに蛍光体8から発生する蛍光波長に対しては透明である。なお、蛍光体支持部7は、レーザ光を反射し、蛍光を透過するダイクロイックフィルターにより形成してもよい。
蛍光体8の蛍光材料は、青色発光用SMS(Sr3MgSi2O8:Eu2+)蛍光材料と、黄色発光用BSSON((Ba,Sr)Si2O2N2:Eu2+)蛍光材料との混合体である。なお、青色発光と黄色発光の合成光が人間には白色で見える。
筐体10はアルミニウムよりなり、内部が空洞である筒状の第1部10Aと、第1部10Aよりも内径が大きい空洞である第2部10Bとに構成されている。第2部10Bの空洞は、一方が第1部10Aの空洞と繋がっており、他方が外部に照明光を照射するための開口となっている。第2部10Bの外側面には放熱フィン9が形成されている。
筐体10の第1部10Aの内部には、半導体レーザ素子1からのレーザ光が第2部10Bに向かって出射する向きに、ヒートシンク2が固定されており、さらに半導体レーザ素子1より第2部10B側に、集光レンズ3が固定されている。
筐体10の第2部10Bの内部には、ガラス体4とダイクロイックフィルター5とからなる反射鏡6が固定されている。凹部20は、第2部10Bの照明光照射用の開口を向くガラス体4の面に形成されている。
筐体10の第2部10Bの照明光照射用の開口側の端部11には、蛍光体支持部7が凹部20の開口を塞ぐように固定されている。蛍光体支持部7は、第2部10Bの端部11と直接接触している。一方、蛍光体支持部7と、ガラス体4及びダイクロイックフィルター5との間には、熱伝導率が低いポリテトラフルオロエチレンからなる遮熱部12が別部材として挟み込まれている。また、ガラス体4の外面には、第2部10Bの内面との間の部分に、光吸収層13が形成されている。光吸収層13は、ガラス体4の半導体レーザ素子1からのレーザ光の入射部分には形成されていない。光吸収層13は多結晶シリコンからなり、半導体レーザ素子1のレーザ光の波長である405nmの光を吸収する。なお、本実施形態では、光吸収層13は、ガラス体4の外面に形成されているが、第2部10Bの内面のガラス体4との間の部分に形成されてもよい。
ガラス体4は、第1部10Aの空洞と繋がる部分を塞いでおり、その塞いでいる部分には、SiO2層とTiO2層とからなる低反射膜14が形成されている。低反射膜14は、半導体レーザ素子1からの出射光がガラス体4に入射する際の反射を抑制する。なお、低反射膜14を設ける代わりに、ガラス体4のレーザ光入射部分に波長オーダの凹凸を形成することにより低反射化を行ってもよい。
次に、ダイクロイックフィルター5の特性と半導体レーザ素子1の発振波長の関係について説明する。人間の視感度を図2(a)に示す。人間は波長425nm以下の光の視感度が極めて小さい。そこで、本実施形態では、半導体レーザ素子1の発振波長を425nm以下(本実施形態では405nm)に設定し、ダイクロイックフィルター5の透過特性を、図2(b)に示すように波長425nm未満の光を透過し、425nm以上の光を透過しない(すなわち、反射する)ように設計した。ダイクロイックフィルター5は、半導体レーザ素子1からレーザ光を透過し、かつ、蛍光体8で発生した可視光は損失なく反射する。このため、ダイクロイックフィルター5による光の利用効率の低下は起こらない。なお、仮に波長445〜450nm付近の青色レーザ光を光源に用い、黄色蛍光体を用いる場合、照射光が白色であるためには、この青色レーザ光も反射鏡により所定方向に放射されなければならない。つまり、反射鏡は、青色光を透過し、かつ、反射させるという相反設計が必要になり、効率の高い発光装置は実現できない。
以下、図3を用いて本実施形態の発光装置の動作について説明する。
図3(a)に示すように、半導体レーザ素子1から出射した青紫色のレーザ光51は集光レンズ3により発散光から収束光に整形された後、低反射膜14を通過して反射鏡6に向かう。反射鏡6に入射したレーザ光51はガラス体4に入射する。ガラス体4に入射したレーザ光51は、ダイクロイックフィルター5を透過して蛍光体8に照射される。この時、半導体レーザ素子1の無効電力(投入電力−光出力)による発熱は、ヒートシンク2から筐体10を伝熱し、放熱フィン9から放熱される。
蛍光体8に照射されたレーザ光51は、蛍光体8で吸収されて青色光と黄色光に変換され、それらの合成である白色の蛍光となる。図3(b)に示すように、蛍光体8より発生した白色蛍光61は反射鏡6に向かい、ダイクロイックフィルター5で反射され、蛍光体支持部7を透過して、白色の照明光62として発光装置の外部に放射され、被照射面を照らす。
一方、図3(a)に示すように、蛍光体8に吸収されなかったレーザ光52は、反射鏡6に向かい、ダイクロイックフィルター5及びガラス体4を透過して、光吸収層13で吸収される。光吸収層13で吸収されたレーザ光52は、熱に変わり筐体10から放熱フィン9を通って外部に排熱される。
また、蛍光体8より発生した熱は、蛍光体支持部7から筐体10に、端部11を通って伝わり、放熱フィン9から外部に放熱される。蛍光体支持部7とダイクロイックフィルター5との間には遮熱部12が介在しているため、蛍光体8で発生した熱は、直接、ダイクロイックフィルター5に伝わらない。このため、ダイクロイックフィルター5を形成する各層の温度ムラ、言い換えれば、屈折率分布の不均一を抑制することができ、ダイクロイックフィルター5が所望の反射/透過特性を得ることができる。
実施形態1の発光装置では、反射鏡6は、半導体レーザ素子1から出射され蛍光体8に向かうレーザ光51が通過する部分がガラス体4で構成されているため、機械的強度が強い。また、蛍光体8で発生した蛍光61は、反射鏡6の光学機能層5で反射され、所望の位置に向けて効率よく照射される。
(実施形態2)
図4は本発明の実施形態2に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
図4は本発明の実施形態2に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
実施形態2の発光装置では、筐体10の第1部10Aが第2部10Bの側方に設けられている。第1部10Aの内部には、実施形態1と同様、半導体レーザ素子1、ヒートシンク2、集光レンズ3が配備されている。第2部10Bの一方の側面は、内面の法線が蛍光体8を向く方向に傾斜しており、その傾斜側面に第1部10Aが形成されている。これにより、半導体レーザ素子1からは蛍光体8に向かってレーザ光が出射される。ガラス体4は第2部10Bの傾斜した側面の内面に沿うように傾斜している側面を有する。ガラス体4の第1部10Aの空洞との境の部分には、低反射膜14が設けられている。
実施形態2の発光装置では、半導体レーザ素子1から出射されたレーザ光は、ガラス体4の傾斜した側面から反射鏡6に入射し、ガラス体4及びダイクロイックフィルター5を透過して、蛍光体8に照射される。蛍光体8に照射されたレーザ光は、実施形態1と同様、白色の蛍光となり、ダイクロイックフィルター5で反射され、蛍光体支持部7を透過して外部に放射される。
実施形態2の発光装置では、反射鏡6は、半導体レーザ素子1から出射され蛍光体8に向かうレーザ光が通過する部分がガラス体4で構成されているため、機械的強度が強い。また、蛍光体8で発生した蛍光は、反射鏡6の光学機能層5で反射され、所望の位置に向けて効率よく照射される。
また、実施形態2の発光装置では、筐体10の第1部10Aを第2部10Bの側方に配備されているため、半導体レーザ素子1の取り付け部分が背面側(白色蛍光の外部への放射方向とは反対側)には無く、装置全体の薄型化が図れる。
(実施形態3)
図5は本発明の実施形態3に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
図5は本発明の実施形態3に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
実施形態3の発光装置では、筐体10は、3個の第1部101A、102A、103Aと、1個の第2部10Bとからなる。第1部101A、102A、103Aは、第2部10Bの背面の1箇所と側面の2箇所に夫々設けられている。第1部101A、102A、103Aの内部には夫々、実施形態1と同様、半導体レーザ素子1、ヒートシンク2、集光レンズ3が配備されている。第2部10Bの第1部102A、103Aが形成されている側面は、法線が蛍光体8を向く方向に傾斜しており、これにより、第1部102A、103A内の半導体レーザ素子1からは蛍光体8に向かってレーザ光が出射される。ガラス体4の側面は、第2部10Bの傾斜した側面に沿うように傾斜している。ガラス体4の第1部101A、102A、103Aの空洞との境の部分には夫々、低反射膜14、14,14が設けられている。
実施形態3の発光装置では、第1部101A、102A、103Aの内部に配備された3個の半導体レーザ素子1、1、1から出射されたレーザ光は、ガラス体4の背面及び側面から反射鏡6に入射し、ガラス体4及びダイクロイックフィルター5を透過し、蛍光体8に照射される。蛍光体8に照射されたレーザ光は、実施形態1、2と同様に、白色の蛍光となり、ダイクロイックフィルター5で反射されて、蛍光体支持部7を透過して外部に放射される。
実施形態3の発光装置では、反射鏡6は、3個の半導体レーザ素子1、1、1から出射され蛍光体8に向かうレーザ光が通過する部分がガラス体4で構成されているため、機械的強度が強い。また、蛍光体8で発生した蛍光は、反射鏡6の光学機能層5で反射され、所望の位置に向けて効率よく照射される。
また、実施形態3の発光装置では、複数の半導体レーザ素子1、1、1からのレーザ光を蛍光体8に照射するため、蛍光体8から生じる白色蛍光の光強度が増える。また、個々の半導体レーザ素子1、1、1を低出力することにより、半導体レーザ素子の寿命を延ばすことが可能となる。また、各半導体レーザ素子1、1、1から出射されるレーザ光の蛍光体8での照射分布を互いにずらすことにより、レーザ光を蛍光体に均一照射することが可能となる。なお、一般に半導体レーザ素子単体ではガウス分布状の照射になり、中心部の輝度が高く、周囲は低くなるため、均一照射のためには、集光レンズに工夫が必要であるが、この実施形態3では、集光レンズに工夫を施すことなく、複数の半導体レーザ素子1、1、1からのレーザ光を蛍光体8に均一照射することが出来る。また、3個の半導体レーザ素子1、1、1を同時に使用するのではなく、順次使用することにより、発光装置としての寿命を延ばすことも出来る。
(実施形態4)
図6は本発明の実施形態4に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
図6は本発明の実施形態4に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
実施形態4の発光装置では、ダイクロイックフィルター5とガラス体4の間には、半導体レーザ素子1からのレーザ光が通過する部分を除く領域に、高熱伝導均熱層15が設けられている。高熱伝導均熱層15は、熱伝導率が高く、光透過率も高い材料であるグラフェンよりなる。高熱伝導均熱層15により、ダイクロイックフィルター5での局所的な発熱を抑制することができ、ダイクロイックフィルター5での光の反射/透過の均一性が良くなる。なお、本実施形態4では、ダイクロイックフィルター5とガラス体4との間に高熱伝導均熱層15を形成したが、ダイクロイックフィルター5の表面に高熱伝導均熱層を形成してもよい。また、ダイクロイックフィルター5を構成する層の少なくとも一つに、高熱伝導材料の層を用いてもよい。また、ここでは、高熱伝導均熱層15の材料としてグラフェンを用いたが、他の高熱伝導率材料、例えばAlN、ダイアモンドなどを用いてもよい。
(実施形態5)
図7は本発明の実施形態5に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
図7は本発明の実施形態5に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
実施形態5の発光装置では、第1実施形態の集光レンズ3に代わり、ガラス体4のレーザ光を入射する面に、半導体レーザ素子1からのレーザ光を蛍光体8に集光させる機能を有する素子が形成されている、具体的には、図7(a)の形態では、フレネルレンズ21が形成されており、図7(b)の形態では、凸レンズ22が形成されている。
この実施形態5では、フレネルレンズ21または凸レンズ22がガラス体4に直接形成されており、ガラス体4とフレネルレンズ21との間、ガラス体4と凸レンズ22との間には、何れの場合も空気が介在していないため、光学素子と空気との界面による光の反射損失は小さく、レーザ光の利用効率が向上する。
(実施形態6)
図8は本発明の実施形態6に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
図8は本発明の実施形態6に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態1と同一部分には図1と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
実施形態6の発光装置では、筐体10が2個の第1部10Aa、10Abが第2部10Bの背面側に形成されており、第1部10Aa、10Ab内には夫々、半導体レーザ素子1a、1bとヒートシンク2a、2bと集光レンズ3a、3bが配備されている。ガラス体41は第1部10Aa、10Abの各々に対応する位置に夫々、凹部20a、20bが形成されており、各凹部20a、20bにはダイクロイックフィルター5a、5bが形成されている。すなわち、第1部10Aa、10Abの各々に対応して、反射鏡6a、6bが形成されている。蛍光体支持部71は、凹部20a、20bを塞いでおり、各反射鏡6a、6bに対向する位置に蛍光体8a、8bが取り付けられている。
この実施形態6の発光装置では、第1部10Aaの半導体レーザ素子1aから出射されたレーザ光は、蛍光体8aで白色蛍光となり、反射鏡6aで反射され、外部に照射される。また、第1部10Bbの半導体レーザ素子1bから出射されたレーザ光は、蛍光体8bで白色蛍光となり、反射鏡6bで反射され、外部に照射される。すなわち、この実施形態6の発光装置は、蛍光体8aからの白色蛍光を利用した発光部分と、蛍光体8bからの白色蛍光を利用した発光部分とを有する。
実施形態6の発光装置では、反射鏡6a、6bは、半導体レーザ素子1a、1bから出射され蛍光体8a、8bに向かうレーザ光が通過する部分がガラス体41で構成されているため、機械的強度が強い。また、蛍光体8a、8bで発生した蛍光は、反射鏡6a、6bの光学機能層5a、5bで反射され、所望の位置に向けて効率よく照射される。
この実施形態6の発光装置では、凹部20a、20bは同じ形状でもいが、互いの形状を異ならせることにより、照射方向、または照射分布に違いを持たせることにより広い範囲での照射が可能となる。また、一個のガラス体41に2個の反射鏡6a、6bが形成されているため、反射鏡6a、6bの相対位置は固定される。従って、外部から衝撃などが加わっても2個の反射鏡6a、6bからの照射光の相対位置は変わることがなく、機械的強度が強い。なお、この実施形態では、発光部分の構成を2個としたが、3個以上の構成であってもよい。
(実施形態7)
図9は本発明の実施形態7に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態6と同一部分には図8と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
図9は本発明の実施形態7に係る発光装置の概略構成を示す断面図であり、実施形態6と同一部分には図8と同一符号を付し、その説明は実施形態1の説明を援用する。
上記の実施形態6では、2個の半導体レーザ素子からのレーザ光を利用する構成としたが、実施形態7の発光装置は、1個の半導体レーザ素子からの光を利用する構成である。ガラス体41のレーザ光の入射部分には、集光レンズに代わり、回折格子であるホログラム23が形成されている。ホログラム23は、半導体レーザ素子1から出射されたレーザ光53を、2つのレーザ光54a、54bに分岐し、2個の蛍光体8a、8bに照射する。この実施形態7の発光装置においても、蛍光体8aからの白色蛍光を利用した発光部分と、蛍光体8bからの白色蛍光を利用した発光部分とを有する。また、レーザ光源が1個の半導体レーザ素子1で構成されているため、半導体レーザ素子の駆動回路を簡略化できる。なお、ホログラム23の分岐数を増やすことにより、3個以上の半導体レーザ素子を有する構成にすることもできる。
(実施形態8)
実施形態8は、本発明の発光措置を備えた照明装置の一例であり、車輌用灯具(ヘッドライト)である。図10は実施形態8の車輌用灯具の概略構成を示す図である。
実施形態8は、本発明の発光措置を備えた照明装置の一例であり、車輌用灯具(ヘッドライト)である。図10は実施形態8の車輌用灯具の概略構成を示す図である。
1台の車輌には、形状が対称である一組のヘッドライトが左右に搭載されている。一つのヘッドライトには、2個の発光装置201、202が固定具203内に設置されている。発光装置201、202は何れも上記の実施形態1の構成を有する発光装置であり、反射鏡の形状(凹部形状)を互いに異なる設計とすることにより、発光装置201が遠方照射用、発光装置202が広範囲照射用となるように最適化されている。発光装置201、202の半導体レーザ素子には、駆動回路204、205によって、所望の電流、電圧が印加される。駆動回路204、205は制御回路206によって、ON/OFF制御や駆動電流量の制御が行われる。制御回路206には、運転者または自動運転装置から、視界を確保するために必要な指示が出される。
実施形態8の照明装置では、点光源である半導体レーザ素子を用いているため、ハロゲンランプやLEDを用いた照明装置に比べ反射鏡を小さくすることが出来、小型化、薄型化、軽量化に適している。さらに、発光装置201、202が本発明の構成を有するため、機械的強度を劣化させることなく、高効率な車輌用灯具を実現できる。
本実施形態では、発光装置201、202を実施形態1の構成としたが、実施形態2〜7のような本発明の他の実施形態の構成でもよい。また、この実施形態では車輌用灯具を例に説明したが、建造物の照明機器にも本発明は適用可能である。
本発明は、ヘッドランプ等の車輌用照明、工場や体育館でのスポット照明や店舗照明等の産業用照明に適用することができ、これらにおける光の利用効率を高めることができる。
1 半導体レーザ素子(レーザ光源)
4,41 ガラス体(透明体)
5 ダイクロイックフィルター(光学機能層)
6,6a,6b 反射鏡
7,7a,7b,71 蛍光体支持部
8,8a,8b 蛍光体
12 遮熱部
13 光吸収層
14 低反射膜
15 高熱伝導均熱層
21 フレネルレンズ(レーザ光を集光する機能部分)
22 凸レンズ(レーザ光を集光する機能部分)
23 ホログラム(レーザ光を分岐する機能部分)
51,52,53,54a,54b レーザ光
61 蛍光
201,202 発光装置
4,41 ガラス体(透明体)
5 ダイクロイックフィルター(光学機能層)
6,6a,6b 反射鏡
7,7a,7b,71 蛍光体支持部
8,8a,8b 蛍光体
12 遮熱部
13 光吸収層
14 低反射膜
15 高熱伝導均熱層
21 フレネルレンズ(レーザ光を集光する機能部分)
22 凸レンズ(レーザ光を集光する機能部分)
23 ホログラム(レーザ光を分岐する機能部分)
51,52,53,54a,54b レーザ光
61 蛍光
201,202 発光装置
Claims (10)
- レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の照射により蛍光を発生する蛍光体と、
前記蛍光を反射する反射鏡と
を備え、
前記反射鏡は、凹部が形成された透明体と、前記凹部に形成された光学機能層とを有し、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光は、前記透明体及び前記光学機能層を透過して、前記蛍光体に照射され、
前記蛍光体から発生した蛍光は、前記光学機能層で反射されることを特徴とする発光装置。 - 前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長は、425nm以下の短波長であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記光学機能層は、誘電体多層膜で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。
- 前記蛍光体を保持する蛍光体支持部を更に備え、
前記蛍光体支持部と前記光学機能層との間に、遮熱部を有す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。 - 前記透明体には、前記レーザ光源からのレーザ光を入射する部分以外の領域に、前記レーザ光の波長の光を吸収する光吸収層が形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記反射鏡には、前記光学機能層に接して、均熱層が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記レーザ光源が2つ以上配備されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記透明体における前記レーザ光の入射面に、前記レーザ光の波長に対して低反射または無反射の部分が形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記透明体には、前記レーザ光源からのレーザ光の入射面に、前記レーザ光を無反射化、集光、分岐またはそれらを複合する機能部分が形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 請求項1〜9に記載のいずれか1項に記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015231275A JP2017098169A (ja) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | 発光装置および照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2017098169A true JP2017098169A (ja) | 2017-06-01 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2017098169A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019022078A1 (ja) * | 2017-07-25 | 2019-01-31 | 大日本印刷株式会社 | 照明装置 |
JP2021018945A (ja) * | 2019-07-22 | 2021-02-15 | 岩崎電気株式会社 | 光源ユニット、及び照明装置 |
WO2023071060A1 (zh) * | 2021-10-26 | 2023-05-04 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种激光光源装置及光源系统 |
-
2015
- 2015-11-27 JP JP2015231275A patent/JP2017098169A/ja active Pending
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JP6508580B1 (ja) * | 2017-07-25 | 2019-05-08 | 大日本印刷株式会社 | 照明装置 |
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JP7423924B2 (ja) | 2019-07-22 | 2024-01-30 | 岩崎電気株式会社 | 光源ユニット、及び照明装置 |
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