JP5053418B2 - 発光装置、照明装置および車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、励起光が蛍光体に照射されることによって発生する蛍光を照明光として利用する発光装置、当該発光装置を備えた照明装置および車両用前照灯に関するものである。

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、蛍光体を含む発光部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発光装置の研究が盛んになってきている。

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に開示された灯具および特許文献２に開示された面実装型ＬＥＤ素子がある。特許文献１の灯具では、励起光源として半導体レーザを、特許文献２の面実装型ＬＥＤ素子では、励起光源としてＬＥＤを用いている。

特開２００４−２００５３１号公報（２００４年７月１５日公開） 特開２００５−１５００４１号公報（２００５年６月９日公開）

蛍光体を含む微小な発光部を高出力、高いパワー密度の励起光で励起すると、発光部の劣化（特性変動、寿命低下）を引き起こすという問題が生ずることを本発明の発明者は見出した。発光部に含まれる蛍光体は、その発光効率が５０〜９０％程度のものが多く使用される。この場合、励起光のエネルギーの１０〜５０％は、蛍光に変わらず発熱成分となる。例えば、１Ｗの励起光を照射すると、０．１Ｗ〜０．５Ｗが熱に変わることになる。このような発熱が、非常に小さな発光部で局所的に発生すると、その部分の温度は急激に上昇して発光部の特性変動（例えば、明るさ低下、色度変動など）および寿命低下などを引き起こす原因となる。

特許文献１には、蛍光体を低融点ガラスに分散させた発光部の周囲に低融点ガラスを充填する構成が記載されている。また、特許文献２には、ガラスや樹脂などの光透過部材を蛍光体の周囲に充填する構成が記載されている。しかし、これらの文献には、蛍光体を含む発光部を積極的に冷却することの必要性は記載されていない。

発光部をガラスや樹脂などの物質で覆うことにより、図らずとも発光部を冷却する効果は多少得られる。ガラスの熱伝導率（１．０Ｗ／ｍＫ前後）は、空気の熱伝導率（０．０２６１４Ｗ／ｍＫ、２７℃、常圧下）よりも高いため、発光部をガラスで覆うことにより、発光部の熱が周囲のガラスに伝わることにより発光部の温度上昇が抑制されるためである。

しかしながら、発光部をガラスや樹脂等の固体で覆った場合には、短時間であれば発光部の冷却効果は得られるが、長時間発光させた場合には、ガラスや樹脂の温度が上昇し、発光部を十分に冷却できない可能性がある。特に、発光部を樹脂で覆った場合には、その樹脂が熱により変性および変色し、照明光の質および量が低下する可能性が高い。

また、発光部の発熱を抑えるためには、発光部に照射する励起光の強さ（単位：ワット）を小さくすればよい。しかし、この方法では、発光部から出射される光の量（光束）が低下してしまい、発光装置として要求される光度を実現することができない可能性がある。

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、励起光を受けて発光する発光部を備える発光装置であって、発光部を効率良く冷却することができる発光装置および当該発光装置を備える照明装置、車両用前照灯を提供することにある。

本発明に係る発光装置は、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、上記励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部と、上記発光部を冷却する冷却液を貯留する冷却液貯留容器とを備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、励起光源から出射された励起光を受けて発光部が発光する。このとき、励起光を受けることで発光部は発熱する。冷却液貯留容器は、発光部を冷却する冷却液を貯留する。すなわち、冷却液貯留容器に貯留された冷却液によって発光部が冷却される。

冷却液は、発光部の熱によって対流するか、人為的に攪拌または循環させることができるため、発光部に接する冷却液を交換することができる。それゆえ、冷却液を用いることによって、発光部を効率良く冷却することができる。

また、上記発光装置は、上記発光部から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反射鏡と、上記反射鏡に取り付けられ、上記光線束を透過する透光板とをさらに備え、上記反射鏡と上記透光板とによって上記冷却液貯留容器の少なくとも一部が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、発光部から出射した光が反射鏡に反射されることで所定の立体角内を進む光線束が出射される。この反射鏡と、当該反射鏡に取り付けられた透光板とによって冷却液貯留容器の少なくとも一部が形成される。

それゆえ、反射鏡の内部を冷却液で満たすことができ、反射鏡の内部に配された発光部を冷却液で冷却することができる。

また、上記冷却液貯留容器には、上記冷却液が流入する流入口と、上記冷却液を排出する排出口とが形成されていることが好ましい。

上記の構成により、排出口から冷却液を排出し、流入口から冷却液を注入することにより冷却液貯留容器内の冷却液を入れ替えることができる。例えば、排出口から冷却液を排出し、排出された冷却液を再び流入口から注入することにより、冷却液を循環させることができる。

それゆえ、発光部の周囲の熱せられた冷却液を、熱せられていない冷却液に交換することによって冷却効率を高めることができる。

また、上記発光装置は、上記排出口から排出された冷却液を、上記流入口を通して上記冷却液貯留容器に還流させるポンプをさらに備えることが好ましい。

上記の構成により、冷却液貯留容器内の冷却液をポンプにより、流入口から冷却液を供
給することにより排出口から押し出された冷却液を、再び流入口から冷却液貯留容器に供給することができる。それゆえ、冷却液貯留容器内の冷却液を循環させることができる。

また、上記反射鏡は、上記冷却液の熱を逃がす放熱部を備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、反射鏡に設けられた放熱部から冷却液の熱が逃がされる。それゆえ、発光部の熱により温められた冷却液を冷却することができる。

また、上記発光装置を備える照明装置および車両用前照灯も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光を出射する励起光源と、上記励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部と、上記発光部を冷却する冷却液を貯留する冷却液貯留容器とを備える構成である。

それゆえ、冷却液によって発光部を効率良く冷却することができ、発光部の劣化を防止することができる。

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。 （ａ）は半導体レーザの回路図を模式的に示す図であり、（ｂ）は半導体レーザの基本構造を示す斜視図である。 本発明の別の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。 冷却液循環システムの構成を示す概略図である。 本発明の別の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。 反射鏡を冷却するための構成の一例を示す図である。 反射鏡を冷却するための構成の別の例を示す図である。 本発明のさらに別の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。 導光部材の変更例を示す斜視図である。 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。 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。 上記レーザダウンライトの断面図である。 上記ＬＥＤダウンライトが設置された天井の断面図である。 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。 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。

〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図２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（レーザ照明光源）の一例として、自動車用のヘッドランプ（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、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。

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。

（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（保持部）６、発光部７、反射鏡８、透明板（透光部）９、ハウジング１０、エクステンション１１およびレンズ１２を備えている。半導体レーザアレイ２、光ファイバー５、発光部７および反射鏡８によって発光装置の基本構造が形成されている。

（励起光源）
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（半導体レーザ素子）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。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。

半導体レーザ３は、例えば、１チップに１つの発光点を有するものであり、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、３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ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。なお、３８０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振する良質な短波長用の半導体レーザを作製することが可能であれば、本実施の形態の半導体レーザ３として、３８０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振するように設計された半導体レーザを用いることも可能である。また、半導体レーザ３として、１チップに複数の発光点を有するものを用いてもよい。

（非球面レンズ４）
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が、４０５ｎｍ近傍の透過率が高く、かつ耐熱性のよい材料であることが好ましい。

（光ファイバー５）
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。出射端部５ａは、発光部７のレーザ光が照射される面であるレーザ光照射面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。

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。

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。

（フェルール６）
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に対して位置決めするための固定具である。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。

このフェルール６は、反射鏡８から延出する棒状または筒状の部材などによって反射鏡８に対して固定されていればよい。フェルール６の材質は、特に限定されず、例えばステンレススチールである。また、１つの発光部７に対して、複数のフェルール６を配置してもよい。

（発光部７）
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。発光部７に照射されるレーザ光の光出力は、１Ｗ以上、３０Ｗ以下であり、発光部７のレーザ光照射面におけるレーザ光の光密度（照射密度）は、１Ｗ／ｍｍ^２以上、１ＫＷ／ｍｍ^２以下であることが好ましい。この範囲の光出力および照射密度であれば、ヘッドランプとして十分な光束の照明光を出射できるとともに、高出力のレーザ光により発光部７が顕著に劣化することを防止できる。

このような光出力または照射密度のレーザ光を発光部７に照射すれば、発光部７が顕著に発熱する。それゆえ、発光部７の劣化を防止するために発光部７を冷却することが好ましい。

この発光部７は、蛍光体保持物質（封止材）の内部に蛍光体が分散されているものである。封止材と蛍光体との割合は、１０：１程度である。封止材は、樹脂材料、有機／無機ハイブリッドガラスまたは無機ガラス材料を用いることが好ましい。樹脂材料は液体成分に対するバリア性が高いものが好ましい。

発光部７は、図１に示すように、透明板９の外側（フェルール６が位置する側とは反対側）の面において、反射鏡８のほぼ焦点位置であって、出射端部５ａと対向する位置に固定されている。出射端部５ａから出射されたレーザ光は、透明板９を透過して発光部７に照射される。

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の面積は、３ｍｍ^２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。ただし、発光部７は、必ずしも直方体でなくてもよく、円柱形状であってもよい。また、レーザ光照射面は、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。

また、発光部７のレーザ光照射面と当該レーザ光照射面に対向する発光面との間の厚みは１ｍｍでなくともよい。上記厚みは、レーザ光が発光部７において全て白色光に変換されるか、またはレーザ光が発光部７において十分に散乱される厚みであればよい。つまり、人体の特に眼に対して有害なコヒーレント光の強度が、眼に対して安全なレベルにまで低くなるか、あるいは、無害なインコヒーレント光に変換されるだけの厚みを発光部７が有していればよい。

ここで必要とされる発光部７の厚みは、発光部７における蛍光体保持物質と蛍光体との割合に従って変化する。発光部７における蛍光体の含有量が多くなれば、レーザ光が白色光に変換される効率が高まるため発光部７の厚みを薄くできる。

（蛍光体の種類）
発光部７に含まれる蛍光体は、酸窒化物系の蛍光体または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であり、青色、緑色および赤色の蛍光体が蛍光体保持物質に分散されている。

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。

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。換言すれば、半導体レーザ３は、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する励起光を出射してもよく、この場合、白色光を生成するための発光部の材料（蛍光体材料）を容易に選定および製造できる。なお、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。

酸窒化物系蛍光体としては、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）蛍光体と通称されるものが好ましい。サイアロン蛍光体とは、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り、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）および希土類元素などを固溶させて作ることができる。

蛍光体の別の好適な例である半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つは、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点である。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、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、発光部７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。

（反射鏡８）
反射鏡８は、開口部を有し、発光部７から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し、上記開口部から出射するものである。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。この反射鏡８は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された曲面形状（カップ形状）の部材または金属からなるカップ形状の部材である。

（透明板９）
透明板９は、反射鏡８に取り付けられ、発光部７の蛍光が反射鏡８に反射することによって形成される光線束をヘッドランプ１の前方へと透過する。透明板９として、透明な樹脂板や、無機ガラス板等を使用できる。

上述のように、透明板９の外側表面に発光部７が接着されており、反射鏡８と透明板９とによって、発光部７を冷却する冷却液を貯留する冷却液貯留容器の少なくとも一部が形成される。

（その他の部材）
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。

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部材である。

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が発生し、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。

（冷却の原理）
反射鏡８と透明板９とによって規定される空間８０に冷却液７１が貯留される。発熱した発光部７によって、その近傍の冷却液７１は熱せられて上昇し、熱せられていない冷却液７１が発光部７の近傍に移動する。このような対流現象が発生するため、発光部７を効率良く冷却できる。なお、冷却液７１全体の熱量は、発光部７が発熱し続ける限り増加すると考えられるため、後述するように冷却液７１を冷却することが好ましい。

冷却液７１は、純水であってもよいが、水よりも沸点を高くするため、熱伝導率を高めるため、金属の腐敗を防止するため、または冬季の凍結を防止するために各種の添加剤を含む溶液であることが好ましい。上記添加剤として、エチレングリコール、プロピレング
リコール、または冷却性能を低下させる泡の発生を防ぐ消泡剤などを用いることができる。また、冷却液７１として透明オイルの類を用いてもよい。

ただし、冷却液７１は、基本的に無色透明であることが好ましい。冷却液７１の透明度が低下すれば、発光部７から発せられる蛍光がヘッドランプ１の外部に出射される効率が低下するからである。また、冷却液７１が着色している場合には、ヘッドランプ１の照明光が法律で規定された白色とならない可能性が生じる。

逆の考え方をすれば、本発明の照明装置をヘッドランプ以外に適用する場合には、冷却液７１を意図的に所望の色に着色することで、照明光の色を設定することも可能である。

（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２（ａ）は、半導体レーザ３の回路図を模式的に示したものであり、図２（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。

基板１８は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の青色〜紫外の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板の他の例として、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_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＣｒＯ_２およびＣｅＯ_２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かの材料が用いられる。

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。

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。

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。

また、活性層１１１およびクラッド層の材料としては、青色〜紫外の励起光を得る為にはＡｌＩｎＧａＮから成る混晶半導体が用いられる。一般に半導体レーザの活性層・クラッド層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂを主たる組成とする混晶半導体が用いられ、そのような構成としても良い。また、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体によって構成されていてもよい。

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。

さらに、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。

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、活性層１１１の表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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^２である。

（ヘッドランプ１の効果）
発光部をハイパワーのレーザ光、高光密度のレーザ光で励起すると、発光部が激しく劣
化（特性変動、寿命低下）することを本発明の発明者は見出した。励起光としてＬＥＤからの出射光を用いても、ハイパワーでかつ、高光密度であれば同様の問題が生じると考えられる。発光部の劣化は、発光部に含まれる蛍光体そのものの劣化とともに、蛍光体を取り囲む封止材の劣化によって主に引き起こされる。上述のサイアロン蛍光体は、レーザ光が照射されると６０〜８０％の効率で光を発生させるが、残りは熱となって放出される。この熱によって蛍光体および当該蛍光体を取り囲む封止材が劣化すると考えられる。

ヘッドランプ１では、反射鏡８の内部を冷却液７１で満たすことによって発光部７を冷却している。それゆえ、レーザ光が照射されることによって発熱する発光部７を効果的に冷却でき、発光部７の劣化を防止できる。このとき、発光部７から出射される光の光束を低下させずに発光部７の劣化を防止でき、ヘッドランプに要求される輝度を実現しつつ、長寿命でより信頼性に優れたヘッドランプ１を実現できる。

さらに、発光部７が長寿命になることにより、発光部７を取り替えるための手間および費用を削減することができる。

また、水を初めとする透明液体は、屈折率が空気よりも大きい。例えば水の屈折率は１．３３であり、エタノールの屈折率は１．３６程度である。このように空気よりも屈折率が大きな物質で発光部７が納められた反射鏡８の内部を充填することにより、反射鏡８の方向に向かう光線を増やすことができる。照明光としての光の出射方向を制御できるのは反射鏡８に向かう光線のみであるため、反射鏡８の方向に向かう光線を増やすことにより、照明光として利用できる光を増やすことができる。そのため、空気よりも屈折率が大きな物質で反射鏡８の内部を充填することにより、空気が充填された状態に比べて光の利用効率を向上させることができる。

また、半導体レーザ３も発熱するため、空冷等によって半導体レーザ３を冷却することが好ましい。導光部材として光ファイバー５を用いることで、半導体レーザ３を冷却しやすい位置または交換しやすい位置に設置できるなど、ヘッドランプ１の設計自由度を高めることができる。なお、半導体レーザ３を冷却する装置と冷却液７１を冷却する装置とを共通化してもよい。

本発明では高輝度光源が実現できるため、自ずと反射鏡８は小型となる。したがって、充填する冷却液７１の量も少なくて済むというメリットがある。

（変更例）
ヘッドランプ１の励起光源として、１つのチップに複数の発光点を有する半導体レーザを用いてもよい。例えば、半導体レーザは、１つのチップに５つの発光点を有しているものであってもよい。

このような半導体レーザを用いる場合には、半導体レーザの発光点が存在する面と対向する位置にロッド状レンズを配置する。このロッド状レンズによって、各発光点から発振されるレーザ光を光ファイバー５の入射端部へ入射させる。発光点のそれぞれに非球面レンズ４を設けてもよいが、ロッド状レンズを用いることにより半導体レーザの構成を簡単にすることができる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図３〜４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。

（ヘッドランプ１００の構成）
図３は、本実施の形態のヘッドランプ１００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１００は、冷却液７１を循環させ、冷却するシステムを有している。

（発光部７）
本実施形態では、発光部７は、図３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、反射鏡８のほぼ焦点位置であって、出射端部５ａと対向する位置に固定されている。なお、発光部７は、反射鏡８から延出する棒状または筒状の部材によって固定されてもよい。出射端部５ａから出射されたレーザ光は、直接（透明板９を介さずに）発光部７に照射される。

（反射鏡８）
反射鏡８は、ヘッドランプ１が備えるものとほぼ同様のものであるが、冷却液７１を排出する排出口８１と、冷却液７１が流入する流入口８２とが形成されている点が異なっている。これら排出口８１および流入口８２にチューブ１３が接続されており、チューブ１３を通って冷却液７１が循環する。

（透明板９）
透明板９は、反射鏡８の開口部をふさぐ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く、樹脂板以外に無機ガラス板等も使用できる。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。

反射鏡８と透明板９とによって、発光部７を冷却する冷却液を貯留する冷却液貯留容器の少なくとも一部が形成される。この冷却液貯留容器は、発光部７の少なくとも一部に対して、当該発光部７を冷却する冷却液７１が接するように当該冷却液７１を貯留するものである。

（冷却液７１）
反射鏡８と透明板９とによって規定される空間８０に冷却液７１が貯留される。この冷却液７１は、純水であってもよいが、水よりも沸点を高くするため、熱伝導率を高めるため、金属の腐敗を防止するため、または冬季の凍結を防止するために各種の添加剤を含む溶液であることが好ましい。上記添加剤として、エチレングリコール、プロピレングリコール、または冷却性能を低下させる泡の発生を防ぐ消泡剤などを用いることができる。また、冷却液７１として透明オイルの類を用いてもよい。

ただし、冷却液７１は、基本的に無色透明であることが好ましい。冷却液７１の透明度が低下すれば、発光部７から発せられる蛍光がヘッドランプ１の外部に出射される効率が低下するからである。また、冷却液７１が着色している場合には、ヘッドランプ１の照明光が法律で規定された白色とならない可能性が生じる。

逆の考え方をすれば、本発明の照明装置をヘッドランプ以外に適用する場合には、冷却液７１を意図的に所望の色に着色することで、照明光の色を設定することも可能である。

（冷却液７１の循環システム）
図４は、冷却液７１を循環させるシステムの構成を示す概略図である。反射鏡８に形成された排出口８１および流入口８２にチューブ１３が接続されており、排出口８１から延
びるチューブ１３によって形成される冷却液７１の循環経路は、最終的に流入口８２まで連通している。空間８０に貯留された冷却液７１は、小型のポンプ１４の駆動力により、チューブ１３を通ってラジエター２０へ移動し、ラジエター２０によって冷却された後、空間８０内へ還流する。

チューブ１３は、冷却液７１が流れる循環経路を形成するものであれば、どのようなものでもよいが、ヘッドランプ１の設置を容易にするという観点から可撓性を有するものが好ましい。

排出口８１は、反射鏡８において発光部７よりも上側に設けられ、流入口８２は、発光部７よりも下側に設けられている。このような配置にすることにより、発光部７の熱により熱せられて上昇する冷却液７１を、排出口８１から効率良く排出することができる。

ポンプ１４は、排出口８１から排出された冷却液７１を、流入口８２を通して空間８０に還流させるものであり、循環経路における冷却液７１の流れを生じさせる循環装置であるとも言える。冷却液７１を循環させることができる装置であれば、ポンプ１４としてどのような装置を用いてもよい。

ラジエター２０は、冷却液７１を冷却する冷却装置である。このラジエター２０は、冷却液７１が流入する流入口２１、冷却液７１を排出する排出口２２、流入口２１と排出口２２との間における冷却液７１の移動経路に並列して設けられた、複数の細管２３を備えている。細管２３のそれぞれには、当該細管２３を流れる冷却液７１の熱を外部に逃がすためのフィン２４が設けられている。

ラジエター２０、特に細管２３およびフィン２４は、熱伝導性の良い金属で形成されており、冷却液７１が複数の細管２３を流れることによって、冷却液７１の熱がフィン２４を介して大気中へ逃がされる。より冷却効果を高めるために、細管２３に対して送風するファンを設けてもよいし、ラジエター２０に自動車の走行時に生じる風を当てることでラジエター２０を冷却してもよい。

ポンプ１４およびラジエター２０の位置関係は、図４に示すものに限定されず、どちらが冷却液７１の流れの上流に配置されていてもよい。また、ポンプ１４およびラジエター２０は、ハウジング１０の内部に配置されていてもよいし、外部に配置されていてもよい。

（ヘッドランプ１００の効果）
ヘッドランプ１００では、反射鏡８の外部へ連通する経路を介して冷却液７１を循環させることで冷却液７１による冷却効果を高めることができる。それゆえ、冷却液貯留容器としての反射鏡８および透明板９によって形成される空間の大きさが小さい場合（すなわち、冷却液７１の貯留量が少ない場合）でも、発光部７を効率良く冷却できる。

〔実施の形態３〕
本発明の他の実施形態について図５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５は、本実施の形態のヘッドランプ１１０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１１０では、反射鏡８に排出口８１および流入口８２は形成されておらず、空間８０に冷却液７１が密封されている。その代わりに、反射鏡８に冷却液７１を冷却するためのフィン（放熱部）８３が設けられている。

発熱した発光部７によって、その周囲の冷却液７１は熱せられて上昇し、熱せられていない冷却液７１が発光部７の周囲に移動する。このような対流現象が発生するため、冷却液７１を循環装置によって循環させる必要は必ずしもない。ただし、この場合には、冷却液７１全体の熱量は、発光部７が発熱し続ける限り増加すると考えられるため、冷却液７１を冷却することが好ましい。

そのために、ヘッドランプ３０では、反射鏡８を熱伝導性の良い部材（例えば、金属）で形成し、この反射鏡８の外側表面に、冷却液７１から伝わった反射鏡８の熱を大気中に逃がすためのフィン８３を設けている。

図６は、フィン８３の配置様式を示す概略図である。同図に示すように、複数のフィン８３が反射鏡８の外側表面に放射状に形成されている。フィン８３の役割は、反射鏡８の外側の表面積を増大させ、冷却液７１の熱を大気へ逃がす効率を高めることにある。そのため、この役割を担う部材であれば、放熱部としてフィン８３以外の部材を用いてもよい。例えば、放熱部として複数のロッドなどの突起物を反射鏡８の外側表面に形成してもよい。

図７は、反射鏡８を冷却水で冷却する方法の一例を示す図である。同図に示すように、反射鏡８の外側表面に、冷却液７１とは異なる系統の冷却液を循環させるための冷却管８４を配し、この冷却管８４に冷却液を流すことで反射鏡８を冷却してもよい。

また、反射鏡８を冷却する方法として、反射鏡８に風を当てる空冷方式を採用してもよい。この場合、反射鏡８に送風する送風機を冷却装置として設ければよい。また、ペルチェ素子のような冷却装置によって反射鏡８を冷却してもよい。

このように、自然冷却によって反射鏡８を冷却してもよいし、冷却装置によって強制的に反射鏡８を冷却してもよい。

（変更例）
ヘッドランプ１１０は、冷却液７１を攪拌するための攪拌装置を備えていてもよい。例えば、冷却液７１を攪拌する回転部材を反射鏡８の内部に設けてもよい。この回転部材は、複数の羽根を有するものであってもよいし、棒状のものであってもよい。回転部材を回転させる回転軸を通すための穴を反射鏡８に開けることを避けるために、磁性を有する回転棒を、反射鏡８の外部から磁力によって回転させてもよい。

〔実施の形態４〕
本発明のさらに別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、本発明のさらに別の実施形態に係るヘッドランプ１２０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１２０において発光部７は、反射鏡８の中心部を貫いて延びる筒状部１５の先端に固定されている。この場合には、筒状部１５の内部に光ファイバー５を通すことができる。

さらに、この筒状部１５の内部に冷却液７１を貯留してもよい。この構成では、筒状部１５が冷却液を貯留する冷却液貯留容器として機能する。筒状部１５の容積は小さいため、空間８０ではなく、筒状部１５に冷却液７１を貯留する場合には、ヘッドランプ１における循環システムと同様の循環システムで筒状部１５内の冷却液７１を循環させることが
好ましい。もちろん、空間８０および筒状部１５の両方に冷却液７１を貯留してもよい。

発光部７で最も温度が上昇する部分は、レーザ光が照射される部分（レーザ光照射面）であるため、筒状部１５に冷却液を貯留する構成でも、レーザ光照射面を冷却することにより発光部７の温度を低下させることができる。

また、筒状部１５を熱伝導性の良い金属によって形成すれば、筒状部１５による発光部７の冷却効果も得られる。

〔実施の形態５〕
本発明のさらに別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、本実施形態のヘッドランプ１３０の構成を示す斜視図である。同図に示すように、導光部材として光ファイバー５の代わりに導光部５０を設けてもよい。その他の構成は、ヘッドランプ１・１００・１１０と同様である。

導光部５０は、半導体レーザ３が発振したレーザ光を集光して発光部７（発光部７のレーザ光照射面）へと導く円錐台状の導光部材であり、非球面レンズ４を介して半導体レーザ３と光学的に結合している。導光部５０は、半導体レーザ３が出射したレーザ光を受光する光入射面５０ａ（入射端部）と当該光入射面５０ａにおいて受光したレーザ光を発光部７へ出射する光出射面５０ｂ（出射端部）とを有している。

光出射面５０ｂの面積は、光入射面５０ａの面積よりも小さい。そのため、光入射面５０ａから入射した各レーザ光は、導光部５０の側面に反射しつつ前進することにより収束されて光出射面５０ｂから出射される。

導光部５０は、ＢＫ７、石英ガラス、アクリル樹脂その他の透明素材で構成する。また、光入射面５０ａおよび光出射面５０ｂは、平面形状であっても曲面形状であってもよい。

なお、導光部５０は、角錐台状であってもよく、半導体レーザ３からのレーザ光を発光部７に導くものであればよい。また、導光部５０を設けずに、半導体レーザ３からのレーザ光を非球面レンズ４を介して、または直接に発光部７に照射してもよい。

〔実施の形態６〕
本発明の他の実施形態について図１０〜図１５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１〜５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。

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。

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。

図１０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１１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
１２は、レーザダウンライト２００の断面図である。図１０〜図１２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。

（発光ユニット２１０の構成）
発光ユニット２１０は、図１２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（透光部）２１３を備えている。

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。

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。

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。

凹部２１２と透光板２１３とによって規定される空間に冷却液７１が貯留されている。レーザダウンライト２００では、ヘッドランプほどの光束は必要ではない場合が多いため、ヘッドランプ１が備えている循環システムは、必ずしも必要ではない。筐体２１１を熱伝導性の良い部材（例えば、アルミニウムなどの金属）で形成することにより、冷却液７１を冷却できると考えられる。

冷却液７１を循環させ、冷却する場合には、複数の発光ユニット２１０に共通の循環・冷却システム（例えば、ラジエータ２０、ポンプ１４）を設けることで、レーザダウンライト２００の設置スペースを節約できる。

図１０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。

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。

（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。

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。

図１２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。

（レーザダウンライト２００の設置方法の変更例）
図１３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。

（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１０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。

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。

図１４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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図１５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。

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。

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。

（その他の変更例）
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。

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、励起光源として、半導体レーザ以外の固体レーザを用いてもよい。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。

本発明は、高輝度で長寿命な発光装置、特に車両用等のヘッドランプに適用することができる。

１ ヘッドランプ（発光装置、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）
７ 発光部
８ 反射鏡
９ 透明板（透光部）
１４ ポンプ
７１ 冷却液
８１ 排出口
８２ 流入口
１００ ヘッドランプ（発光装置、照明装置）
１１０ ヘッドランプ（発光装置、照明装置）
１２０ ヘッドランプ（発光装置、照明装置）
１３０ ヘッドランプ（発光装置、照明装置）
２００ レーザダウンライト（照明装置）
２１３ 透光板（透光部）

Claims (7)

1. 励起光を出射する励起光源と、
   上記励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部と、
   上記発光部を冷却する冷却液を貯留する冷却液貯留容器とを備え、
   上記励起光の光密度は、上記発光部が上記励起光を受ける励起光照射面において１Ｗ／ｍｍ ^２ 以上、１ＫＷ／ｍｍ ^２ 以下であることを特徴とする発光装置。
2. 上記発光部から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反射鏡と、
   上記反射鏡に取り付けられ、上記光線束を透過する透光板とをさらに備え、
   上記反射鏡と上記透光板とによって上記冷却液貯留容器の少なくとも一部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 上記冷却液貯留容器には、上記冷却液が流入する流入口と、上記冷却液を排出する排出口とが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 上記排出口から排出された冷却液を、上記流入口を通して上記冷却液貯留容器に還流させるポンプをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 上記反射鏡は、上記冷却液の熱を逃がす放熱部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
6. 請求項１〜５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。
7. 請求項１〜５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車両用前照灯。

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