JP5172987B2 - 発光装置、照明装置および前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、励起光の照射により蛍光を発生する蛍光体を含む発光体を備えた発光装置などに関する。

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発生した励起光を、蛍光体を含む発光体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の一例として特許文献１に開示された発光装置がある。この発光装置は、基台と、半導体レーザ素子（以下、単に「半導体レーザ」という）と、拡散部材と、波長変換部材（以下、単に「発光体」という）とを備える。なお、上記の基台は、底面と内壁とを持つ凹部を有している。半導体レーザは、その光軸が上記の基台における凹部の内壁に向くように配置されている。拡散部材は、半導体レーザの光軸上に配置されている。発光体は、半導体レーザの光軸上ではなく、凹部の開口方向に対して拡散部材と距離を隔てて配置されている。これにより、上記の発光装置は、装置の外部に放射される照明光の安全性を高めている。

特開２００９−１７０７２３号公報（２００９年０７月３０日公開）

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、拡散部材にレーザ光（励起光）を照射することによって生じた散乱光を発光体に間接的に照射している。また、発光体は、半導体レーザの光軸上に配置されておらず、凹部の開口方向に対して拡散部材と距離を隔てて配置されている。このため、発光体に照射されない散乱光が多く生じるため、発光体に対する励起光の照射効率が著しく低下してしまうという問題点がある。

よって、発光体に対する励起光の照射効率の低下を抑制するためには、半導体レーザから発生するレーザ光をそのまま発光体に向けて照射することが好ましい。

ところで、半導体レーザから発生するレーザ光の強度分布は、所定の拡がりをもち、ほぼガウシアン分布となることが知られている。よって、レーザ光のスポットの裾の部分の強度は、最大強度部分から距離が離れるに従って急激に小さくなる。

このため、半導体レーザから発生するレーザ光を発光体に向けて照射したときのスポットのサイズを発光体のサイズ以下とすると、発光体の照射面におけるレーザ光の強度分布に大きなムラが生じる可能性がある。そうすると、発光体の照射面の一部にレーザ光の強度が集中し、発光体の劣化が促進されてしまう可能性がある。

一方、上述のように、半導体レーザから発生するレーザ光を発光体に向けて照射したときのスポットのサイズを発光体のサイズ以下とするためには、装置を構成する光学系に高い工作精度が要求される。このため、装置の設計の自由度が低くなってしまうという問題点もある。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、発光体の劣化を抑制しつつ、装置の設計の自由度を高くすることが可能な発光装置などを提供することにある。

本発明の発光装置は、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の照射により蛍光を発する発光体とを備え、上記発光体に向けて上記励起光が照射されるときのスポットの面積が、当該励起光が照射される側から上記発光体を見たときの当該発光体の面積よりも大きいことを特徴とする。

ここで、励起光源から発生する励起光の強度分布は、所定の拡がりをもち、ほぼガウシアン分布となることが知られている。よって、励起光のスポットの裾の部分の強度は、最大強度部分から距離が離れるに従って急激に小さくなる。

このため、励起光源から発生する励起光を発光体に向けて照射したときのスポットの面積を、当該励起光が照射される側から発光体を見たときの発光体の面積（射影の面積）以下とすると、発光体の照射面における励起光の強度分布に大きなムラが生じる可能性がある。そうすると、発光体の照射面の一部に励起光の強度が集中し、発光体の劣化が促進されてしまう可能性がある。

そこで、本発明の上記の構成では、発光体に向けて励起光が照射されるときのスポットの面積を、当該励起光が照射される側から発光体を見たときの発光体の断面の面積よりも大きくしている。このため、上記レーザ光のスポットの面積を上記発光体の断面の面積以下とする場合と比較して、励起光が照射される発光体の照射面における励起光の強度分布に生じるムラを小さくできる。このため、発光体の照射面の一部に励起光の強度が集中せず、照射面の全域に亘って励起光がマイルドに照射されるので、発光体の劣化を抑制することができる。

また、上記の構成では、上記励起光のスポットの面積を、上記発光体の断面の面積よりも大きくするだけで良いので、上記レーザ光のスポットの面積を上記発光体の面積以下とする場合と比較して、装置を構成する光学系に高い工作精度は要求されない。また、これにより、装置の設計の自由度も高くなる。

以上より、本発明の上記の構成によれば、発光体の劣化を抑制しつつ、装置の設計の自由度を高くすることができる。

なお、上記特許文献１の技術は、半導体レーザ（励起光源）から出射した励起光が直接に発光体に向けて照射される構成ではないため、発光体に向けて励起光が照射されるときのスポットの面積について議論する余地はない。

また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記発光体の上記励起光が照射される照射面の外側に照射される励起光を少なくとも拡散する拡散部をさらに備えていても良い。

上記の構成によれば、拡散部の光拡散作用により、発光装置の色度ばらつきを抑制することができる。

なお、「照射面の外側に照射される励起光を少なくとも拡散する」とは、照射面の外側に照射される励起光を拡散し、かつ、照射面の全部または一部に向かって照射される励起光を拡散する場合も含まれることを意味する。

また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記励起光のスポットの面積に対する上記発光体の断面の面積の比が、１／４以上、２／３以下であることが好ましい。

励起光のスポットの面積に対する発光体の断面の面積の比が、１／４よりも小さくなると、発光体に対する励起光の照射効率が低くなり過ぎる。

一方、励起光のスポットの面積に対する発光体の断面の面積の比が、２／３よりも大きくなると、発光体の励起光が照射される照射面におけるレーザ光の強度分布に大きなムラが生じてしまう。

また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記励起光源は、青色領域の励起光を出射し、上記発光体は、黄色領域の蛍光を発する黄色発光蛍光体を含んでいても良い。

上記の構成によれば、発光装置から放射される照明光が発光効率の高い（擬似）白色光となる。

また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記励起光源は、青色領域の励起光を出射し、上記発光体は、緑色領域の蛍光を発する緑色発光蛍光体と、赤色領域の蛍光を発する赤色発光蛍光体とを含んでいても良い。

上記の構成によれば、発光体から発生する照明光が演色性の良い白色光となる。また、上記青色領域の励起光と黄色発光蛍光体との組合せよりも演色性が良く、かつ発光体の発光効率の低下も抑制される。

また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記発光体に生じた熱を拡散させる熱伝導性基板を備え、上記発光体の上記励起光が照射される照射面の側が、上記熱伝導性基板によって保持されていても良い。

上記の構成では、熱伝導性基板が発光体に生じた熱を拡散させる。このため、発光体の劣化を抑制することができる。

また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記励起光を反射する反射部材を備え、上記発光体の上記励起光が照射される照射面と対向する側が、上記反射部材によって保持されていても良い。

上記の構成によれば、発光体を透過し、反射部材で反射した励起光が再度発光体を励起するので、励起光をそのまま透過させる形態と比較して、励起光の照射方向に対する発光体の厚さを１／２にしても、十分な発光効率が得られる。

また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記励起光源が複数存在しており、上記励起光源のそれぞれから出射される励起光を上記発光体に導光する導光部材を備えていても良い。

これにより、複数の励起光源のそれぞれから出射される励起光を発光体に導光できるので、高光束および高輝度の発光装置を実現できる。また、導光部材の長さ（入射端部と出射端部との距離）を必要に応じて変更することにより、励起光源と発光体とを任意の距離で分離することできる。したがって、発光装置の設計自由度を高めることができる。

また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記導光部材の上記発光体に近い方の断面積は、上記励起光源に近い方の断面積よりも小さくなっていても良い。

上記の構成によれば、導光部材の発光体に近い方の断面積を小さくすることにより、発光体の小型化が可能となる。

また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記導光部材は、少なくとも１つの入射端部で、上記複数の励起光源が出射した励起光を受け取り、当該入射端部から入射した励起光を複数の出射端部のそれぞれから出射し、上記発光体は、上記出射端部のそれぞれから出射された励起光を受けて蛍光を発しても良い。

上記構成によれば、例えば、導光部材のそれぞれの出射端部から出射される励起光を、発光体の互いに異なる領域に対して照射することが可能となる。換言すれば、複数の導光部のそれぞれの出射端部からの励起光は、発光体に対して分散して照射される。

それゆえ、励起光が発光体の一箇所に集中的に照射されることによって発光体が著しく劣化する可能性を低減でき、出射する光の光束を低下させることなくより長寿命の発光装置を実現することができる。また、発光体に照射する励起光の強度を低下させる必要がないため、発光装置の光束のみならず、輝度を大きくすることができる。従って、小型で高輝度な発光装置を実現できる。

また、本発明の照明装置は、上記の発光装置を備えていても良い。

また、本発明の前照灯は、上記の発光装置と、上記発光体から発した蛍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、を備えていても良い。

これにより、所定の立体角内を進む光線束を装置の外部へ放射する前照灯を実現することができる。

本発明の発光装置は、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の照射により蛍光を発する発光体とを備え、上記発光体に向けて上記励起光が照射されるときのスポットの面積が、当該励起光が照射される側から上記発光体を見たときの当該発光体の面積よりも大きい構成である。

それゆえ、発光体の劣化を抑制しつつ、装置の設計の自由度を高くすることができる。

本発明の一実施形態であるヘッドランプ（透過型）の概要構成を示す片側断面図である。 （ａ）は、上記ヘッドランプに関し、基板、発光体および拡散部のそれぞれの配置方法の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、上記配置方法の他の一例を示す断面図であり、（ｃ）は、上記配置方法のさらに他の一例を示す断面図であり、（ｄ）は、上記配置方法のさらに他の一例を示す断面図であり、（ｅ）は、上記配置方法のさらに他の一例を示す断面図である。 （ａ）は、上記ヘッドランプに関し、励起光源の一例（ＬＥＤ）の回路図であり、（ｂ）は、上記ＬＥＤの外観を示す正面図であり、（ｃ）は、上記励起光源の他の一例（ＬＤ）の回路図であり、（ｂ）は、上記ＬＤの外観を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態であるヘッドランプ（反射型）の概要構成を示す片側断面図である。 （ａ）は、比較例のヘッドランプ（透過型）の概要構成を示す片側断面図であり、（ｂ）は、レーザ光のスポットの中心（Ｏ）からの距離（ｒ）と、レーザ光の強度との関係を示す分布図である。 本発明のさらに他の実施形態であ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。 上記レーザダウンライトが備える光ファイバーの出射端部（フェルール）と発光部との位置関係の一例を示す図である。 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。

本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すれば、次の通りである。以下の特定の項目で説明する構成以外の構成については、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の項目で説明されている場合は、その構成と同じである。また、説明の便宜上、各項目に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。

以下では、本発明の一実施形態として、ヘッドランプ（発光装置，照明装置，前照灯）１０およびヘッドランプ（発光装置，照明装置，前照灯）２０を例に挙げて説明する。

なお、以下で説明するヘッドランプ１０および２０の各形態は、いずれも前照灯の発光装置部（発光部）として説明するが、本発明を具現化した形態はこれらの形態に限られず、前照灯以外の照明装置の発光部などにも適用することができる。

〔１．ヘッドランプ１０の構成〕
まず、図１に基づき、本発明の一実施形態であるヘッドランプ１０について説明する。図１は、ヘッドランプ１０の概要構成を示す片側断面図である。

図１に示すように、ヘッドランプ１０は、透光性基板（熱伝導性基板）１、発光体２、拡散部材（拡散部）３、パラボラ型反射鏡（反射鏡）４、基板５、励起光源ユニット（励起光源）６、ネジ７Ｌ，７Ｒ、光学部材８を備える。

＜透光性基板１＞
本実施形態の透光性基板１は、折れ曲がりのない平板状の部材であり、少なくとも４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの発振波長のレーザ光（励起光）に対して透光性を有している。

また、透光性基板１は、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み０．５ｍｍのＡｌ_２Ｏ_３（サファイア）基板である。なお、図１に示す透光性基板１の外径は、拡散部材３の外径よりも大きいが、拡散部材３の外径と同程度であっても良い。

透光性基板１のレーザ光が入射される側の表面ＳＵＦ１に対向する表面ＳＵＦ２の側には、発光体２が配置され、発光体２と熱的に（すなわち、熱エネルギーの授受が可能なように）接続されている。なお、本実施形態では、透光性基板１と発光体２とは、接着剤を用いて接合（接着）されているものとして説明するが、透光性基板１と発光体２との接合方法は、接着に限られず、例えば、融着などであっても良い。

また、接着剤としては、いわゆる有機系の接着剤や、ガラスペースト接着剤が好適であるが、これに限られない。

透光性基板１は、以上のような構成、形状、および、発光体２との接続形態を有することで、発光体２を表面ＳＵＦ２で固定（保持）しつつ、透光性基板１を介して、発光体２から発生する熱を外部に放熱することができるので、発光体２の冷却効率が向上する。

透光性基板１の熱伝導率は、発光体２の熱を効率良く逃がすために、２０Ｗ／ｍＫ（ワット／メートル・ケルビン）以上であることが好ましい。この場合、透光性基板１は、発光体２（１Ｗ／ｍＫ程度）よりも約２０倍も高い熱伝導率を有しており、発光体２において生じた熱を効率良く吸収することにより発光体２を冷却できる。

また、発光体２を励起するレーザ光は、透光性基板１越しに発光体２および拡散部材３に照射されるようになっている。すなわち、透光性基板１の表面ＳＵＦ１に入射したレーザ光は、透光性基板１を透過して発光体２に到達する。そのため、透光性基板１は、透光性の優れた材質からなるものであることが好ましい。

以上の点を考慮すると、透光性基板１の材質としては、上述したサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）の他、マグネシア（ＭｇＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）が好ましい。これらの材料を用いることにより、熱伝導率２０Ｗ／ｍＫ以上を実現できる。

しかしながら、透光性基板１の材質は、以上の材質に限られず、例えば、ガラス（石英）などであっても良い。

但し、マグネシアは、潮解性をもつため、透光性基板１の構成材料としてマグネシアを選択する場合は、透光性基板１の周囲を乾燥空気で満たすことが好ましい。例えば、図示しない筐体に透光性基板１を格納して乾燥空気で満たして密封するか、後述するパラボラ型反射鏡４および光学部材８の内部、または、ハーフパラボラ型反射鏡（反射鏡）４ｈ、熱伝導部材４ｐおよび光学部材８の内部に格納して乾燥空気を満たして密封する。これにより、潮解性により透光性基板１が損傷することを防止することができる。

また、図１に示す透光性基板１の厚さ（表面ＳＵＦ１と表面ＳＵＦ２との間の距離）は、０．２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。

透光性基板１の厚さが、０．２ｍｍ以上であれば、発光体２の放熱を十分にでき、発光体２の劣化を防止できる。

一方、透光性基板１の厚さが、１．０ｍｍを超えると、発光体２に向けて照射されたレーザ光が、透光性基板１において吸収される率が大きくなり、レーザ光の利用効率が下がってしまう。

また、透光性基板１を適切な厚さで発光体２に接合させることにより、特に発光体２での発熱が１Ｗ（ワット）を超えるような極めて強いレーザ光を照射しても、その発熱が迅速、かつ、効率的に放熱され、発光体２が損傷（劣化）してしまうことを防止できる。

なお、上述したように、透光性基板１は、折れ曲がりのない平板状のものであって良いが、折れ曲がった部分や湾曲した部分を有していてもよい。ただし、透光性基板１と発光体２とを接着する場合、発光体２が接着される部分は、接着の安定性の観点から平面（板状）であることが好ましい。

＜発光体２＞
（発光体の組成）
次に、発光体２は、レーザ光が照射されることにより蛍光を発生するものであり、レーザ光を受けて蛍光を発生する蛍光体を含んでいる。より、具体的には、発光体２は、封止材としての低融点の無機ガラス（ｎ＝１．７６０）の内部に蛍光体が分散されている。

本実施形態では、上記蛍光体として、Intematix社製のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（NYAG4454）を用いたが、蛍光体の種類は、これに限定されない。なお、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、Ｃｅで賦活したイットリウム（Ｙ）−アルミニウム（Ａｌ）−ガーネット（Garnet）蛍光体である。このIntematix社製のＹＡＧ：蛍光体は、外部量子効率が９０％、発光ピーク波長（以下、単に「ピーク波長」という）は５５８ｎｍ（黄色）、色度点はｘ＝０．４４４、ｙ＝０．５３６であり、４３０ｎｍから４９０ｎｍの励起光で良好に励起される。

なお、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、一般に５５０ｎｍ付近（５５０ｎｍよりも若干長波長側）に発光ピークが存在するブロードな発光スペクトルをもつ。

発光体２は、上記ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を低融点ガラスに分散させて製造する。上記ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体と低融点ガラスとの配合比は、３０：１００程度であるが、このような割合に限られるものではない。また、発光体２は、蛍光体を押し固めたものであってもよい。

封止材は、本実施形態の無機ガラスに限定されず、いわゆる有機無機ハイブリッドガラスや、シリコーン樹脂等の樹脂材料であってもよい。

なお、透光性基板１と発光体２との屈折率差Δｎは、０．３５以下であることが好ましい。

封止材としてシリコーン樹脂等の樹脂材料を選択した場合、発光体２の屈折率は１．５程度（下限）であり、仮に上記ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を１００％用いて発光体２を作製した場合、発光体２の屈折率は２．０程度である。

一方、透光性基板１として、サファイアやマグネシア、窒化ガリウム、スピネルを採用した場合の屈折率は、凡そ１．５〜２程度の範囲内にある。そこで、想定される、発光体２および透光性基板１の屈折率が、共に１．５〜２．０程度であるとすると、一方の屈折率が１．５であるとき、屈折率差Δｎが０．３５（すなわち、他方の屈折率が１．８５）であればその界面での反射率Ｒは１％となる。

また、一方の屈折率が２．０の時、屈折率差Δｎが０．３５（すなわち、他方の屈折率は１．６５）であれば、その反射率Ｒは０．９２％となる。

よって、透光性基板１と発光体２との屈折率差Δｎが、０．３５以下であれば、透光性基板１と発光体２との間の界面の反射率Ｒを１％以下にすることができる。

次に、透光性基板１の屈折率は、１．６５以上であることが好ましい。上述したように、発光体２の屈折率の上限が２．０であるとすると、透光性基板１の屈折率が１．６５以上であれば、屈折率＝１．５〜２．０の発光体２に対して屈折率差Δｎ≦０．３５を満たすことができる。

なお、本実施形態で、発光体２の封止材として無機ガラスを用いたのは、その屈折率（１．７６０）が、サファイアからなる透光性基板１の屈折率（＝１．７８５）に非常に近いため、両者の界面では反射がほとんど発生しないからである。なお、サファイアと無機ガラスとの界面の反射率は０．００５％とほぼゼロである。

よって、発光体２に対するレーザ光の照射効率がさらに向上する。なお、本実施形態の透光性基板１に用いられるサファイアと発光体２に用いられる無機ガラスとの、それぞれの物理的特性について纏めると、以下の表のようになる。

（発光体の種類）
次に、一般に、照明光として用いられる白色光または擬似白色光は、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つの色の混色などで実現できる。この等色または補色の原理・関係に基づき、例えば、本実施形態のヘッドランプ１０では、後述する励起光源ユニット６から出射される青色のレーザ光と、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（黄色発光蛍光体）との組合せ（補色の関係を満たす２つの色の混色）で擬似白色を実現している。

しかしながら、発光体２に含まれる蛍光体は、本実施形態のようにＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（黄色発光蛍光体）の１種類のみに限定されず、複数種類であっても良い。

例えば、発光体２が後述する緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体との組合せを含んでいれば、青色のレーザ光との混色で白色光を実現できる。

なお、黄色発光蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する蛍光を発生する蛍光体である。緑色発光蛍光体とは、５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する蛍光を発生する蛍光体である。赤色発光蛍光体とは、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する蛍光を発生する蛍光体である。

（黄色発光蛍光体）
黄色発光蛍光体の具体例としては、本実施形態のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体や、Ｅｕ^２＋がドープされたＣａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体などが挙げられる。Ｃａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体は、近紫外から青色の励起光によりピーク波長が約５８０ｎｍの強い発光を示す。

（緑色発光蛍光体）
緑色発光蛍光体の具体例としては、各種の窒化物系または酸窒化物系の蛍光体が挙げられる。これら窒化物系または酸窒化物系の蛍光体は耐熱性に優れ、高い発光効率で安定した材料であるので、耐熱性に優れ、高い発光効率で安定した発光体２を実現できる。

例えば、緑色に発光する酸窒化物系蛍光体として、Ｅｕ^２＋がドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体、Ｃｅ^３＋がドープされたＣａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ蛍光体などが挙げられる。β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体は、近紫外から青色（３５０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下）の励起光によりピーク波長が約５４０ｎｍの強い発光を示す。この蛍光体の発光スペクトル半値幅は約５５ｎｍである。また、Ｃａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ蛍光体は、近紫外から青色の励起光によりピーク波長が約５１０ｎｍの強い発光を示す。

なお、上記のα−ＳｉＡｌＯＮおよびβ−ＳｉＡｌＯＮ（サイアロン）は、いわゆるサイアロン蛍光体（酸窒化物系蛍光体）であり、窒化ケイ素と同様に、結晶構造によりα型とβ型とがある。特に、α−サイアロンは，一般式Ｓｉ_{１２−（ｍ＋ｎ）}Ａｌ_{（ｍ＋ｎ）}Ｏ_ｎＮ_１６−ｎ（ｍ＋ｎ＜１２，０＜ｍ ，ｎ＜１１；ｍ ，ｎは整数）であらわされる２８原子からなる単位構造の中に２箇所の空隙があり、ここに各種金属を侵入固溶させることが可能である。希土類元素を固溶させることで蛍光体になる。カルシウム（Ｃａ）とユーロピウム（Ｅｕ）とを固溶させると、上記のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体よりも長波長の黄色から橙色の範囲で発光する特性の良い蛍光体が得られる。

また、サイアロン蛍光体は、近紫外から青色の（３５０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下）の光で励起可能であり、白色ＬＥＤ用の蛍光体などに適している。

（赤色発光蛍光体）
赤色発光蛍光体の具体例としては、各種の窒化物系の蛍光体が挙げられる。

例えば、窒化物系の蛍光体としては、Ｅｕ^２＋がドープされたＣａＡｌＳｉＮ_３：蛍光体（ＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体）、Ｅｕ^２＋がドープされたＳｒＣａＡｌＳｉＮ_３蛍光体（ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体）などが挙げられる。これらの窒化物系の蛍光体は、上述した酸窒化物蛍光体と組合せることにより、演色性をより高めることができる。

ＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体は、励起波長が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍのとき、赤色の蛍光を発し、そのピーク波長は６５０ｎｍであり、その発光効率は７３％である。また、ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体は、励起波長が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍのとき、赤色の蛍光を発し、そのピーク波長は６３０ｎｍであり、その発光効率は７０％である。

これらの赤色発光蛍光体を用いることにより、演色性が非常に良い白色光を実現することができる。また、赤色発光蛍光体であれば、その白色光を照射する対象物が赤色である場合に、その対象物の視認性を高めることができる。交通標識の背景色として、赤色、黄色および青色が用いられているため、ヘッドランプ１０が備える発光体２に赤色発光蛍光体を用いることは、背景色が赤色の交通標識を視認する上で有効である。

また、赤色に発光する窒化物系蛍光体の例としては、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ等のＥｕ賦活窒化物蛍光体や（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｃｅ等のＣｅ賦活窒化物蛍光体などが挙げられる。

（ナノ粒子蛍光体について）
次に、その他の蛍光体の例として、ナノ粒子蛍光体について説明する。ナノ粒子蛍光体の構成材料である半導体物質の典型は、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物、Ｓｉ、Ｇｅ等の４Ｂ族元素、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物である。半導体ナノ粒子は半導体材料からなる、直径１〜１０ｎｍ程度の粒子を指し、１個のナノ粒子に含まれる原子数は１０^２〜１０^４個である。量子サイズ効果により、バルク（目で見える大きさの塊）の半導体とは異なる波長の光を吸収・発光する。例えば、間接遷移型のため、通常では発光しないＳｉについてもナノ粒子化することによって発光させることができる。

量子サイズ効果とは、粒子が小さくなるにつれて材料中の電子の状態が変わって、より短い波長の光を吸収したり放出したりする現象のことである。特に直径１０ｎｍ以下の粒子について顕著に見られることが多い。

すなわち、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、その粒径をｎｍオーダのサイズに変更することにより、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、ナノ粒子蛍光体は、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、このナノ粒子蛍光体の発光寿命が１０ｎｓ（ナノ秒）程度と、希土類を発光中心とする通常の希土類賦活蛍光体に比べて５桁も小さいためである。

さらに、上述したように、発光寿命が短いため、励起光の吸収と蛍光体の発光を素早く繰り返すことができる。その結果、強いレーザ光に対しても高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱を低減させることができる。

よって、発光体２に含まれる蛍光体をナノ粒子蛍光体とすることにより、発光体２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、光出力が高い発光素子を光源として用いる場合に、本実施形態のヘッドランプ１０や、後述するヘッドランプ２０の寿命が短くなるのをより抑制することができる。

なお、発光体２の劣化は、発光体２に含まれる蛍光体の封止材（例えば、シリコーン樹脂）の劣化が主な原因であると考えられる。例えば、上述のサイアロン蛍光体や窒化物蛍光体は、レーザ光が照射されると６０〜８０％の効率で蛍光を発生させるが、残りは熱となって放出される。この熱によって封止材が劣化すると考えられる。

従って、封止材としては、熱耐性の高い封止材が好ましい。熱耐性の高い封止材としては、例えば、ガラスなどが例示できる。

ナノ粒子蛍光体の例としては、Ｓｉからなる半導体ナノ粒子（以下、Ｓｉナノ粒子という）を挙示することができる。Ｓｉナノ粒子は、粒径が１．９ｎｍ程度で青紫色〜青色（ピーク波長は４２０ｎｍ付近）の蛍光を発する。また、粒径が２．５ｎｍ前後で緑色（ピーク波長は５００ｎｍ付近）の蛍光を発する。さらに、粒径が３．３ｎｍ程度で赤色（ピーク波長は７２０ｎｍ付近）の蛍光を発する。

（Ｓｉナノ粒子の製造方法）
次に、Ｓｉナノ粒子を例にとり、ナノ粒子蛍光体の製造方法について説明する。なお、ナノ粒子蛍光体の製造方法は、ここで記載する方法に限定されない。

Ｓｉナノ粒子は、例えば、以下の（１）〜（４）のような化学エッチング法を用いて製造することができる。
（１）シリコンウエハなどを粉砕し、Ｓｉを粒径５０ｎｍ程度の粉末にする。
（２）粉末にしたＳｉを溶媒中（例えば、純水＋メタノール）に入れ、さらにフッ酸（ＨＦ）および硝酸（ＨＮＯ_３）の混合液を加える。
（３）（２）の溶液に超音波振動を加える。これにより、粉末状態のＳｉがエッチングされる。粒径に応じてエッチング時間を制御する。
（４）フィルタ（ＰＶＤＦメンブレンフィルターなど）で（３）のエッチング後の溶液をろ過する。これにより、所望のサイズのＳｉナノ粒子を得ることができる。

なお、その他のナノ粒子蛍光体も同様に製造することができる。

（発光体２の形状・サイズ）
次に、発光体２のサイズは、１．５ｍｍ（縦の長さａ）×４ｍｍ（横の長さｂ）×０．５ｍｍ（奥行き）であり、その形状は、本実施形態では、直方体形状である。レーザ光が照射される発光体２の照射面（断面）ＳＵＦ４の面積は、６ｍｍ^２である。なお、発光体２は、直方体でなく、円柱形状であってもよい。例えば、後述するレーザダウンライト（発光装置，照明装置）２００では、発光体２の形状を底面が直径１ｃｍの円形である円柱形状としている。

ここで必要とされる発光体２の厚さは、発光体２における蛍光体と封止材との割合に従って変化する。発光体２における蛍光体の含有量が多くなれば、ある含有量まではレーザ光が白色光に変換される効率が高まるため発光体２の厚さを薄くできる。発光体２を薄くすれば透光性基板１への放熱効果も高まる効果があるが、あまり薄くするとレーザ光が蛍光に変換されず外部に放射される恐れがあり、蛍光体でのレーザ光の吸収の観点からすると発光体２の厚さは蛍光体の粒径の少なくとも１０倍以上あることが好ましい。この観点からするとナノ粒子蛍光体を用いた場合の発光体２の厚さは０．０１μｍ以上であればよいことになるが、封止材中への分散等、製造プロセスの容易性を考慮すると１０μｍ以上、すなわち０．０１ｍｍ以上が好ましい。

一方、発光体２に含まれる蛍光体として上記の酸窒化物蛍光体を用いた場合の発光体２の厚みとしては、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下が好ましい。但し、蛍光体の含有量を極端に多くした場合（典型的には蛍光体が１００％）、厚さの下限はこの限りではない。

＜拡散部材３＞
次に、発光体２の周囲には、隙間なく同じ奥行きの拡散部材（拡散部）３が設けられている。拡散部材３は、発光体２の照射面ＳＵＦ４の外側に照射されるレーザ光を少なくとも拡散することが好ましい。

上記の構成によれば、発光体２に当たらなかったレーザ光は、拡散部材３で拡散・散乱されるのでアイセーフを実現できる。また、拡散部材３の光拡散作用により、ヘッドランプ１０の色度ばらつきを抑制することができる。

なお、後述するように、レーザ光のスポットの面積に対する発光体２の照射面ＳＵＦ４の面積の比は、１／４以上、２／３以下であることが好ましい。よって、本実施形態では、レーザ光のスポットの面積は、最大限６ｍｍ^２×４＝２４ｍｍ^２であり、レーザ光を単一の円形のスポットで照射する場合は、スポット径Ｒ（直径）は、５．５３ｍｍである。

よって、本実施形態では、レーザ光のスポット形状が単一の円形である場合は、拡散部材３の外径は、縦・横ともに少なくとも５．５３ｍｍ以上であることが好ましい。但し、ここでは、照射面ＳＵＦ４の形状が縦と横で長さが異なっている点については無視している。

ここで、レーザ光のスポットの径と、照射面ＳＵＦ４の径との関係についてもう少し厳密に検討する。

まず、レーザ光のスポットの形状および発光体２の照射面ＳＵＦ４の形状が、ともに、真円または正方形である場合について考える。また、ここでは、スポットの径（正方形の場合は、一辺の長さ）と、照射面ＳＵＦ４の径（正方形の場合は、一辺の長さ）との関係について説明する。

ここで、レーザ光のスポットの中心が、照射面ＳＵＦ４の中心とほぼ一致しているものと仮定する。

このとき、スポットの径に対する照射面ＳＵＦ４の径の比は、１／２以上、√（２／３）以下であることが好ましい。

一方、レーザ光のスポットの形状および発光体２の照射面ＳＵＦ４の形状が、真円や正方形と異なり、最大径および最小径のような少なくとも長さの異なる２つの径を定義できるような形状である場合について考える。また、ここでは、スポットの形状の最大径・最小径と、照射面ＳＵＦ４の形状の最大径・最小径との関係について説明する。

まず、発光体２の照射面ＳＵＦ４の径のうち、その径が最大となる方向の径を「照射面ＳＵＦ４の最大径」と呼び、その径が最小となる方向の径を「照射面ＳＵＦ４の最小径」と呼ぶ。また、レーザ光のスポットの径のうち、その径が最大となる方向の径を「スポットの最大径」と呼び、その径が最小となる方向の径を「スポットの最小径」と呼ぶ。

ここで、レーザ光のスポットの中心が、照射面ＳＵＦ４の中心とほぼ一致しており、レーザ光のスポットの長手方向（最大径をとる方向）と照射面ＳＵＦ４の長手方向（最大径をとる方向）とが互いに一致している場合について考える。

このとき、スポットの最大径に対する照射面ＳＵＦ４の最大径の比が、１／２以上、√（２／３）以下であることが好ましい。また、スポット径の最小径に対する照射面ＳＵＦ４の最小径の比も、１／２以上、√（２／３）以下であることが好ましい。

なお、本実施形態では、照射面ＳＵＦ４の形状は、矩形であり、最大径は、４ｍｍ、最小径は、１．５ｍｍである。一方、レーザ光のスポットは、単一の円形（その径はＲ）である。この場合、レーザ光のスポットは、最大径と最小径とが一致していると考えれば良い。そうすると、スポットの径Ｒに対する照射面ＳＵＦ４の最大径（４ｍｍ）の比は、１／２以上、√（２／３）以下であることが好ましいから、スポットの径Ｒは、４．９０ｍｍ以上、８．０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、スポットの径Ｒに対する照射面ＳＵＦ４の最小径（１．５ｍｍ）の比は、１／２以上、√（２／３）以下であることが好ましいから、スポットの径Ｒは、１．８４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。但し、レーザ光のスポットの中心が、照射面ＳＵＦ４の中心とほぼ一致しているものとした。以上より、拡散部材３の外径は、縦３．０ｍｍ以上、横８．０ｍｍ以上であることが好ましい。

次に、レーザ光のスポットの中心が、照射面ＳＵＦ４の中心とほぼ一致しており、レーザ光のスポットの長手方向（最大径をとる方向）と照射面ＳＵＦ４の短手方向（最小径をとる方向）とが互いに一致している場合について考える。

このとき、スポットの最大径に対する照射面ＳＵＦ４の最小径の比が、１／２以上、√（２／３）以下であることが好ましい。また、スポット径の最小径に対する照射面ＳＵＦ４の最大径の比は、１／２以上、√（２／３）以下であることが好ましい。

例えば、レーザ光のスポット形状をレンズや絞り等を使って矩形にした場合、レーザ光のスポットの矩形の中心は、本実施形態の照射面ＳＵＦ４における矩形の中心とほぼ一致していることが好ましい。また、この場合、レーザ光のスポットの長手方向の径は、照射面ＳＵＦ４の最大径（ここでは、４ｍｍ）の√（３／２）倍以上、２倍以下、すなわち、４．９０ｍｍ以上、８．０ｍｍ以下であることが好ましい。一方、レーザ光のスポットの短手方向の径は、照射面ＳＵＦ４の最小径（ここでは、１．５ｍｍ）の√（３／２）倍以上、２倍以下、すなわち、１．８４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。以上より、拡散部材３の外径は、やはり縦３．０ｍｍ以上、横８．０ｍｍ以上であることが好ましいと見積もれる。

次に、レーザ光のスポットが単一のスポットではない場合の例として直方体形状の発光体２（照射面ＳＵＦ４は矩形）に対して、レーザ光のスポット形状が複数の円を互いに横方向（照射面ＳＵＦ４における矩形の長手方向）に並べたような形状であるような場合について考える。この場合、少なくともレーザ光のスポットの各円の直径が、照射面ＳＵＦ４の最小径（ここでは、１．５ｍｍ）の√（３／２）倍以上、２倍以下、すなわち、１．８４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。但し、レーザ光のスポットの各円の中心は、照射面ＳＵＦ４における矩形の長手方向の対称軸上またはその近傍に位置しているものとする。また、拡散部材３の外径は、３．０ｍｍ以上であることが好ましいと見積もれる。

上記の拡散部材３は、上記の低融点ガラス中に、アエロジルやＡｌ_２Ｏ_３の微粉末（１０ｎｍ〜５μｍ程度）が重量比１０〜３０％程度混合されたものである。上記の発光体２と拡散部材３は、上記の透光性基板１に接着される。なお、発光体２（拡散部材３）と透光性基板１との接合方法は、接着に限られず、例えば、融着などでも良い。

なお、「照射面ＳＵＦ４の外側に照射されるレーザ光を少なくとも拡散する」とは、照射面ＳＵＦの外側に照射されるレーザ光を拡散し、かつ、照射面ＳＵＦ４の全部または一部に向かって照射されるレーザ光を拡散する場合も含まれることを意味する。

次に、図２（ａ）〜（ｅ）に基づき、上記の「照射面ＳＵＦ４の外側に照射されるレーザ光を少なくとも拡散する」という条件を満たす透光性基板１、発光体２および拡散部材３の配置方法のバリエーションについて説明する。

図２（ａ）〜（ｅ）は、上記ヘッドランプに関し、透光性基板１、発光体２および拡散部材３の配置方法のバリエーションを示す断面図である。

図２（ａ）に示す例では、透光性基板１上の中央付近に発光体２が接着されている。また、拡散部材（拡散部）３ａは、発光体２の周囲を横から取り囲んでいる。なお、発光体２の上部中央付近には、拡散部材３ａは存在していない。すなわち、発光体２の上部の拡散部材３ａの中央付近は、開口となっている。このケースでは、発光体２の照射面ＳＵＦ４全体に亘って、導光部材９から出射されるレーザ光の光路上には、拡散部材３ａが存在しない。よって、このケースでは、照射面ＳＵＦ４の外側に照射されるレーザ光のみが拡散部材３ａによって散乱され、照射面ＳＵＦ４の全部または一部に向かって照射されるレーザ光はすべて発光体２に照射される。

図２（ｂ）に示す例では、透光性基板１上に拡散部材（拡散部）３ｂが接合されている。また、拡散部材３ｂの中央付近は、開口となっている。また、発光体２は、拡散部材３ｂの開口を覆うように配置されている。このケースでは、発光体２の照射面ＳＵＦ４の外縁では、導光部材９から出射されるレーザ光の光路上に、拡散部材３ｂが存在する。よって、このケースでは、照射面ＳＵＦ４の外側に照射されるレーザ光が拡散部材３ｂによって散乱されるだけでなく、照射面ＳＵＦ４の一部（外縁）に向かって照射されるレーザ光が拡散部材３ｂに当たって散乱される。

図２（ｃ）に示す例では、透光性基板１、拡散部材（拡散部）３ｃおよび発光体２が、この順で積層されている。なお、発光体２は、拡散部材３ｃの上面の中央付近に接合されている。このケースでは、発光体２の照射面ＳＵＦ４全体に亘って、導光部材９から出射されるレーザ光の光路上に、拡散部材３ｃが存在する。よって、このケースでは、照射面ＳＵＦ４の外側に照射されるレーザ光が拡散部材３によって散乱されるだけでなく、照射面ＳＵＦ４の全部に向かって照射されるレーザ光が拡散部材３ｃに当たって散乱される。

但し、このケースでは、発光体２と拡散部材３ｃとが接合されている（発光体２と拡散部材３ｃとが距離を隔てていない）ため、上記特許文献１に記載の技術と比較して、発光体２に対する励起光の照射効率は高いと考えられる。

なお、図２（ｂ）および図２（ｃ）の形態では、透光性基板１と発光体２とが接合されていないため、発光体２に生じる熱の透光性基板１による放熱効果は得られにくくなる。しかしながら、これらの形態のように、透光性基板１と発光体２とが接合されていない形態も本発明の範疇に含まれる。

図２（ｄ）に示す例では、透光性基板１、発光体２および拡散部材（拡散部）３ｄが、この順で積層されている。なお、発光体２は、拡散部材３ｄの下面の中央付近に接合されている。このケースでは、発光体２の照射面ＳＵＦ４全体に亘って、導光部材９から出射されるレーザ光の光路上には、拡散部材３ｄが存在しない。よって、このケースでは、照射面ＳＵＦ４の外側に照射されるレーザ光が拡散部材３ｄによって散乱され、照射面ＳＵＦ４の全部または一部に向かって照射されるレーザ光はすべて発光体２に照射される。なお、発光体２を透過した励起光は、拡散部材３ｄによって散乱されると考えられる。

図２（ｅ）に示す例では、透光性基板１上に発光体２が接合されている。また、発光体２の横および上部は、拡散部材（拡散部）３ｅで覆われている。このケースでは、発光体２の照射面ＳＵＦ４全体に亘って、導光部材９から出射されるレーザ光の光路上には、拡散部材３ｅが存在しない。よって、このケースでは、照射面ＳＵＦ４の外側に照射されるレーザ光が拡散部材３ｅによって散乱され、照射面ＳＵＦ４の全部または一部に向かって照射されるレーザ光はすべて発光体２に照射される。なお、発光体２を透過した励起光は、拡散部材３ｅによって散乱されると考えられる。

＜パラボラ型反射鏡４＞
次に、パラボラ型反射鏡４は、発光体２からの蛍光または拡散部材３で散乱された散乱光を反射する光反射凹面ＳＵＦ３を有し、発光体２から発生した蛍光または拡散部材３で散乱された散乱光を、光反射凹面ＳＵＦ３で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。

本実施形態の光反射凹面ＳＵＦ３の形状は、いわゆる回転放物面を採用しているため、図１に示すように、光軸（回転軸）を含む平面によって切断された断面形状は、放物線（パラボラ）となる。

また、光反射凹面ＳＵＦ３における回転放物面の底には、矩形の嵌合孔が形成されており、透光性基板１は、上記嵌合孔に嵌合されている。

パラボラ型反射鏡４の材質については特に問われないが、反射率を考えると銅やＳＵＳ（ステンレス鋼）を用いて反射鏡を作製した後、銀メッキおよびクロメートコートなどを施すことが好ましい。その他、パラボラ型反射鏡４を、アルミニウムを用いて作製し、酸化防止膜を表面に付与してもよいし、樹脂性のパラボラ型反射鏡４本体の表面に金属薄膜を形成してもよい。

＜基板５＞
次に、基板５は、励起光源ユニット６における導光部材９の出射端部９ｂ側が挿通される挿通口が形成された板状の部材であり、この基板５に対してパラボラ型反射鏡４がネジ７Ｌ，７Ｒによって固定されている。導光部材９の出射端部９ｂの中心と発光体２の照射面ＳＵＦ４の中心とはほぼ一致している。そのため、導光部材９から出射したレーザ光は、透光性基板１の表面ＳＵＦ１に入射し、透光性基板１の内部を透過して、表面ＳＵＦ１に対向する表面ＳＵＦ２に接合された発光体２または拡散部材３に到達する。

これにより、レーザ光が、発光体２の内部を透過し、その透過光が発光体２に含まれる蛍光体粒子によって散乱されるので、透過光がパラボラ型反射鏡４内で拡散される。また、透光性基板１を透過したレーザ光の一部は、拡散部材３で散乱され散乱光となる。基板５の材質は特に問われないが、鉄、銅などの金属を例示することができる。

＜励起光源ユニット６＞
次に、図１に示すように、励起光源ユニット６は、合計３つのＬＤチップ（励起光源）１１と、導光部材９とが直方体形状のハウジング（筐体）に収納されたものである。

なお、ＬＤチップ１１の固定方法や配線方法については、従来の固定方法や配線方法を利用すれば良いので、ここでは説明を省略する。

（ＬＤチップ１１）
本実施形態のＬＤチップ１１は、1個当たり１．６Ｗ（電流値：１．２Ａ、電圧値：４．７Ｖ）、発振波長：４５０ｎｍ、φ９ｍｍの金属パッケージ（ステム）に実装されている。なお、ＬＤチップ１１の発振波長は、４５０ｎｍに限られず、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の青色領域の波長であれば良い。励起光源ユニット６全体としては、出力は、４．８Ｗ程度である。

これにより、単純計算で合計３つのＬＤチップ１１の合計の光束が、光源全体の光束となるので、単一のＬＤチップ１１のみを用いる場合と比較して光源全体の光束を約４倍程度大きくすることができる。但し、ＬＤチップ１１の性能は均等であるものとする。

なお、本実施形態では、ＬＤチップ１１の数は３つとしているが、ＬＤチップ１１の数はこれに限られず、１、２または４つ以上のいずれであっても良い。

なお、励起光源としては、本実施形態のＬＤチップ１１のように単一の発光点をもつ１チップ１ストライプ型の半導体レーザチップであっても良いし、複数の発光点をもつ１チップ複数ストライプ型の半導体レーザチップであっても良い。

また、励起光源は、本実施形態のＬＤチップ１１のようにコヒーレントな励起光（レーザ光）を発生するものであっても良いし、後述するＬＥＤチップ（励起光源）１３０のようにインコヒーレントな励起光（ＥＬ光；Electro-luminescence light）を発生するものであっても良い。

また、励起光源を複数用いる場合、ＬＤまたはＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤおよびＬＥＤを混在させても良い。

なお、ＬＤチップ１１から発生するレーザ光を青色光（発振波長；４５０ｎｍ）としているのは、発光体２の照射面ＳＵＦ４をはみ出し（または、照射面ＳＵＦ４に当たらず）、拡散部材３に入射して散乱された散乱光を照明光として利用するためである。

（導光部材９）
次に、導光部材９は、入射端部（励起光源に近い方）９ａから入射した各レーザ光を反射する光反射側面で囲まれた囲繞構造を有していると共に、出射端部（発光体に近い方）９ｂの断面積は、入射端部９ａの断面積よりも小さくなっており、入射端部９ａから入射した各レーザ光を、光反射側面の囲繞構造により出射端部９ｂに導光する。

また、励起光源ユニット６の発光体２に近い側の側面には、嵌挿口が設けられており、導光部材９の出射端部９ｂ側は、励起光源ユニット６の内側から外側に向けて嵌挿され、嵌挿口の周囲の上記側面との接続部が接着剤などで固定される。

なお、本実施形態の導光部材９は、全体が四角錐台形状の筒形をなしており、出射端部９ｂの断面（開口）は、１ｍｍ×３ｍｍの矩形であり、入射端部９ａの断面（開口）は、１０ｍｍ×３０ｍｍの矩形である。すなわち、出射端部９ｂの断面積は、入射端部９ａの断面積よりも小さくなっている。なお、導光部材の形状は四角錐台形状に限られず、四角錐台形状以外の多角錐台形状、円錐台形状、楕円錐台形状など様々な形状を採用することができる。また、入射端部９ａから出射端部９ｂまでの距離は、２５ｍｍである。

上記の導光部材９によれば、囲繞構造により、入射端部９ａから入射した各レーザ光を、入射端部９ａの断面積よりも小さい断面積を有する出射端部９ｂに導光する、すなわち、各レーザ光を、出射端部９ｂに集光することができる。

なお、導光部材９は、ＢＫ（ボロシリケート・クラウン）７、石英ガラス、アクリル樹脂その他の透明素材で構成する。

以上の構成によれば、出射端部９ｂの面積および発光体２のサイズを共に小さくすることにより、励起光源ユニット６に含まれるＬＤチップ１１の数に応じた高輝度・高光束の光を発生する発光体２の小型化が可能となる。ここで、囲繞構造は、各ＬＤチップ１１から発生する各レーザ光のすべての光路の周囲を取り囲むように構成する。

また、各レーザ光は、囲繞構造に１回だけ反射して出射端部９ｂに導光される場合、囲繞構造に複数回反射して出射端部９ｂに導光される場合、囲繞構造に１回も反射することなく出射端部９ｂに導光される場合のいずれかの光路で導光される。

なお、本実施形態では、導光部材９は、入射端部９ａおよび出射端部９ｂがそれぞれ開口を為す囲繞構造を有する構成（筒状の構成）として説明した。しかしながら、導光部材９を屈折率が１よりも高い材料で構成し、囲繞構造を有さない構成（筒状でない構成）としても良い。これにより、導光部材９の空気（屈折率＝１）との境界面にレーザ光を反射する光反射側面などを特に形成しなくても、ある角度以上で入射する光は屈折率の異なる界面で全反射を起こす。このため、導光部材９の材料を選択するだけで、導光部材９中でレーザ光を導光させることができるようになるので、導光部材９の作製が容易となる。このような材料としては、ＢＫ（ボロシリケート・クラウン）７を例示することができ、その屈折率は、１．５２である。

＜本発明の特徴的構成＞
次に、図５（ａ）に示す比較例のヘッドランプ１００および図５（ｂ）に基づき、本発明の特徴的構成について説明する。

図５（ａ）は、比較例のヘッドランプ１００（透過型）の概要構成を示す片側断面図である。また、図５（ｂ）は、レーザ光のスポットの中心（Ｏ）からの距離（ｒ）と、レーザ光の強度との関係を示す分布図である。

図５（ａ）に示すヘッドランプ１００は、ヘッドランプ１０の導光部材９が導光部材９’に置換されている点が、ヘッドランプ１０と異なっている。

図５（ｂ）の光強度分布Ｃで示されるように、半導体レーザから発生するレーザ光の強度分布は、所定の拡がりをもち、ほぼガウシアン分布となることが知られている。すなわち、レーザ光のスポットの裾の部分の強度は、最大強度部分（中心Ｏ付近）からの距離ｒが大きくなるに従って急激に小さくなる。なお、このような事情は、複数のＬＤチップ１１から出射される各レーザ光を導光部材９（または導光部材９’）にて導光する上記の励起光源ユニット６についてもほぼ当てはまる。

このため、図５（ａ）のヘッドランプ１００のように、励起光源ユニット６から出射されるレーザ光の光路上に発光体２を配置し、励起光源ユニット６から発生するレーザ光を発光体２の照射面ＳＵＦ４に向けて照射したときのレーザ光のスポットの面積（または、スポット径Ｒ’）を、レーザ光が照射される側から発光体２を見たときの、発光体２の面積（照射面ＳＵＦ４の面積、または、縦の長さａあるいは横の長さｂ）以下とすると、発光体２の照射面ＳＵＦ４におけるレーザ光の強度分布に大きなムラが生じる可能性がある。そうすると、発光体２の照射面ＳＵＦ４の一部にレーザ光の強度が集中し、発光体２の劣化が促進されてしまう可能性がある。

一方、上述のように、励起光源ユニット６の光路上に発光体２を配置し、上記レーザ光のスポットの面積（または、スポット径Ｒ’）を、レーザ光が照射される側から発光体２を見たときの、発光体２の面積（照射面ＳＵＦ４の面積、または、縦の長さａあるいは横の長さｂ）以下とするためには、ヘッドランプ１００を構成する光学系（特に導光部材９’の出射端部９ｂ’の形状およびサイズや、出射端部９ｂ’と発光体２の照射面ＳＵＦ４との距離など）に高い工作精度が要求される。このため、ヘッドランプ１００の設計の自由度が低くなってしまうという問題点もある。

本発明の発明者は、この状況に鑑み、図１に示す本実施形態のヘッドランプ１０（または、後述する図４に示すヘッドランプ２０）の開発を進めた。つまり、ヘッドランプ１０（またはヘッドランプ２０）は、レーザ光を出射する励起光源ユニット６と、励起光源ユニット６から出射されたレーザ光の照射により蛍光を発する発光体２とを備え、発光体２に向けてレーザ光が照射されるときのスポットの面積（またはその径Ｒ）が、レーザ光が照射される側から発光体２を見たときの、発光体２の面積（照射面ＳＵＦ４の面積、または、縦の長さａあるいは横の長さｂ）よりも大きいヘッドランプ１０（またはヘッドランプ２０）である。

また、本発明の特徴的構成は、別の観点では、発光体２（の照射面ＳＵＦ４）のサイズを超える領域にレーザ光を照射させる点にあると言っても良い。

本発明の発明者は、以上のような構成により、発光体２の劣化を抑制しつつ、ヘッドランプ１０（またはヘッドランプ２０）の設計の自由度を高くすることができると考えた。

すなわち、ヘッドランプ１０（またはヘッドランプ２０）では、発光体２に向けてレーザ光が照射されるときのスポットの面積（または、スポット径Ｒ）が、レーザ光が照射される側から発光体２を見たときの発光体２の面積（照射面ＳＵＦ４の面積、または、縦の長さａあるいは横の長さｂ）よりも大きい。このため、レーザ光のスポットの面積（または、スポット径Ｒ）を発光体２の面積（照射面ＳＵＦ４の面積、または、縦の長さａあるいは横の長さｂ）以下とする場合と比較して、レーザ光が照射される発光体２の照射面ＳＵＦ４に対するレーザ光の強度分布に生じるムラを小さくできる。このため、発光体２の照射面ＳＵＦ４の一部にレーザ光の強度が集中せず、照射面ＳＵＦ４の全域に亘ってレーザ光がマイルドに照射されるので、発光体２の劣化を抑制することができる。

また、上記の構成では、レーザ光のスポットの面積（または、スポット径Ｒ）を、レーザ光が照射される側から発光体２を見たときの発光体２の面積（照射面ＳＵＦ４の面積、または、縦の長さａあるいは横の長さｂ）よりも大きくするだけで良いので、上記レーザ光のスポットの面積（または、スポット径Ｒ）を発光体２の面積（照射面ＳＵＦ４の面積、または、縦の長さａあるいは横の長さｂ）以下とする場合と比較して、ヘッドランプ１０および２０を構成する光学系（特に導光部材９の出射端部９ｂの形状およびサイズや、出射端部９ｂと発光体２の照射面ＳＵＦ４との距離など）に高い工作精度は要求されない。また、これにより、ヘッドランプ１０（またはヘッドランプ２０）の設計の自由度も高くなる。

以上より、ヘッドランプ１０（またはヘッドランプ２０）によれば、発光体２の劣化を抑制しつつ、ヘッドランプ１０（またはヘッドランプ２０）の設計の自由度を高くすることができる。

なお、レーザ光のスポットの面積に対する発光体２の照射面ＳＵＦ４の面積の比は、１／４以上、２／３以下であることが好ましい。上記の比が、１／４よりも小さくなると、発光体２に対するレーザ光の照射効率が低くなり過ぎるからである。

一方、上記の励起光の比が、２／３よりも大きくなると、発光体２のレーザ光が照射される照射面ＳＵＦ４におけるレーザ光の強度分布に大きなムラが生じてしまう。

例えば、本実施形態のヘッドランプ１０（またはヘッドランプ２０）では、照射面ＳＵＦ４（または照射面ＳＵＦ４’）の面積＝６ｍｍ^２であるから、照射面ＳＵＦ４（または照射面ＳＵＦ４’）を含む平面でのレーザ光のスポットの面積は、４×６ｍｍ^２＝２４ｍｍ^２（スポット径Ｒ（直径）≒５．５３ｍｍ）以下であることが好ましい。

また、別の観点では、図５（ｂ）に示すような光強度分布Ｃにおいて、積分強度の５０％以下が漏れ光（発光体２の照射面ＳＵＦ４に当たらず、拡散部材３に当たる光）となることが好ましい。

＜光学部材８＞
次に、光学部材８は、パラボラ型反射鏡４の光反射凹面ＳＵＦ３の開口部に設けられており、ヘッドランプ１０を密封している。発光体２から発生した蛍光、拡散部材３で散乱された散乱光、もしくは、パラボラ型反射鏡４によって反射された蛍光または散乱光は、光学部材８を通ってヘッドランプ１０の前方へ出射される。

光学部材８は、本実施形態では、凸レンズ形状を有し、レンズ機能を有する構造としているが、凸レンズ形状のみならず、凹レンズ形状を有しても良い。また、光学部材８は、必ずしもレンズ機能を有する構造とする必要はなく、発光体２から発生した蛍光、拡散部材３で散乱された散乱光、もしくは、光反射凹面ＳＵＦ３で反射した蛍光または散乱光を透過する透光性を少なくとも有していれば良い。

発光体２を透過するコヒーレントなレーザ光は、発光体２に含まれる蛍光体を励起して蛍光に変換されるか、蛍光体で散乱され、その発光点サイズが十分に拡大される。しかし、何らかの原因で発光点サイズが拡大されない場合も考えられる。このような場合でも、光学部材８によってレーザ光を遮断することにより、発光点サイズが小さく人体の眼に対して危険なレーザ光が外部に漏れることを防止できる。

〔２．励起光源の概要構成について〕
次に、図３（ａ）〜（ｄ）に基づき、励起光源の具体例について説明する。

図３（ａ）は、励起光源の一例であるＬＥＤランプ（励起光源）１３の回路図であり、図３（ｂ）は、ＬＥＤランプ１３の外観を示す正面図であり、図３（ｃ）は、励起光源の他の例であるＬＤチップ１１の回路図であり、図３（ｂ）は、ＬＤチップ１１の外観を示す斜視図である。

図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤランプ１３は、アノード１４とカソード１５に接続されたＬＥＤチップ（励起光源）１３０が、エポキシ樹脂キャップ１６によって封じこめられた構成である。

図３（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ１３０は、ｐ型半導体１３１とｎ型半導体１３２とをｐｎ接合し、ｐ型電極１３３にアノード１４が接続され、ｎ型電極１３４にカソード１５が接続される。なお、ＬＤチップ１１は、抵抗Ｒを介して電源Ｅと接続されている。

また、アノード１４とカソード１５とを電源Ｅに接続することにより、回路が構成され、電源ＥからＬＥＤチップ１３０に電力が供給されることによってｐｎ接合附近からインコヒーレントな励起光を発生する。

ＬＥＤチップ１３０の材料としては、発光色が赤色となるＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰなど、発光色が橙色となるＧａＡｓＰ、発色光が黄色となるＧａＡｓＰ、ＧａＰ、発光色が緑となるＧａＰ、発光色が青色となるＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体が例示できる。

なお、ＬＥＤチップ１３０は、約２Ｖ〜４Ｖ程度の低電圧で動作し、小型軽量で、応答速度が速い、長寿命で、低コストといった特徴がある。

次に、ＬＤチップ１１の構成を説明する。図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、ＬＤチップ１１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としては、その他には、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およびクラッド層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およびクラッド層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（レーザ光）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出来る。

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。

〔３．ヘッドランプ２０の構成〕
次に、図４に基づき、本発明の他の実施形態であるヘッドランプ２０について説明する。図４は、ヘッドランプ２０の概要構成を示す片側断面図である。

図４に示すように、ヘッドランプ２０は、上述した透光性基板１に替えて反射部材１’を備え、上述した発光体２、上述した拡散部材３、上述した励起光源ユニット６の他、ハーフパラボラ型反射鏡（反射鏡）４ｈおよび熱伝導部材（反射部材）４ｐ、並びに、上述した光学部材８を備える。

なお、本実施形態で説明する構成以外の構成については、ほぼ上述したとおりであるので、ここでは、反射部材１’、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈ、熱伝導部材４ｐ、および、励起光源ユニット６についてのみ説明する。

＜反射部材１’＞
反射部材１’は、発光体２を透過するレーザ光を反射する部材であり、その構成材料は、金属が好ましい。また、反射部材１’は、発光体２のレーザ光が照射される表面ＳＵＦ４’と対向する側に接合される。これにより、発光体２は反射部材１’によって保持される。

上記の構成によれば、発光体２を透過し、反射部材１’で反射したレーザ光が再度発光体２を励起するので、レーザ光をそのまま透過させる形態と比較して、レーザ光の照射方向に対する発光体２の厚さを１／２にしても、十分な発光効率が得られる。

＜ハーフパラボラ型反射鏡４ｈ＞
ハーフパラボラ型反射鏡４ｈは、上述したパラボラ型反射鏡４を、光軸（回転軸）を含む平面によって半分に切断した形状を有している以外は、上述したパラボラ型反射鏡４と同じである。

＜熱伝導部材４ｐ＞
図４に示すように、反射部材１’の表面ＳＵＦ１側が、熱伝導部材４ｐに接合される。

熱伝導部材４ｐの構成材料は、反射部材１’に生じる熱を拡散させる熱伝導性を有するものであれば、どのような材料であっても良いが、金属またはセラミックスが好ましい。

金属は、熱伝導率が高いのでより熱伝導部材４ｐの放熱効果が期待できる。

＜励起光源ユニット６＞
また、本実施形態のヘッドランプ２０では、励起光源ユニット６における導光部材９の出射端部９ｂから出射されたレーザ光が、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈの外面に設けられた窓部（または開口）を通して発光体２の照射面ＳＵＦ４’側に向けて（左斜め上側から右斜め下側に向けて）照射されている点で、ヘッドランプ１０と異なる。

〔４．レーザダウンライト２００の構成〕
本発明のさらに他の実施形態について図６〜図１１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、ＬＤチップ１１から出射したレーザ光を発光体２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６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７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８は、レーザダウンライト２００の断面図である。

レーザダウンライト２００（発光ユニット２１０）は、図７および図８に示すように、天板４００に光ファイバー束（導光部材）２１５を通す小さな穴４０２だけを開け、発光ユニット２１０の薄型・軽量という特長を活かして、強力な粘着テープ等を使って天板４００に貼り付けられている。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。なお、発光体２が移動可能な構成であれば、発光ユニット２１０が天板４００に埋設されていてもよい。

レーザダウンライト２００は、照明光を出射する発光ユニット２１０と、光ファイバー束２１５を介して発光ユニット２１０へレーザ光を供給する励起光源ユニット（励起光源）６ａとを含んでいる。励起光源ユニット６ａ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。このように励起光源ユニット６ａの位置を自由に決定できるのは、励起光源ユニット６ａと発光ユニット２１０とが光ファイバー束２１５によって接続されているからである。この光ファイバー束２１５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８に示すように、透光性基板１、発光体２、拡散部材３、支持部材６１、支持部材駆動部６２、筐体２１１、透光板２１３、光ファイバー束２１５およびフェルール２１７を備えている。

（発光体２）
本実施形態では、発光体２は、底面が直径１ｃｍの円柱形状である。なお、発光体２の厚さや構成材料などについては、上述したとおりなので、ここでは説明を省略する。

（支持部材６１）
支持部材６１は、底面が直径１ｃｍの円形をした円柱形状の発光体２を含む透光性基板１を支持するものであり、支持部材駆動部６２の駆動に連動して透光性基板１をレーザ光の光軸方向に移動可能なものである。支持部材６１が移動することにより、発光体２の位置を変化させることができる。その結果、光ファイバー束２１５の３つの出射端部２１５ａから出射された各レーザ光の光路幅が出射端部２１５ａからの距離に比例して大きくなる（あるいは小さくなる）場合に、各レーザ光のスポットの大きさを変化させることができる。

また、支持部材６１は、支持部材駆動部６２のギアと接触するように設けられており、その接触する表面にはギアと噛み合うように溝が設けられている。これにより、支持部材６１は、支持部材駆動部６２の駆動に従った移動が可能となる。なお、ギアに連動して動作するのであれば、支持部材６１の表面がどのような形状になっていてもよく、また特に加工されていなくてもよい。また、上述した理由から、支持部材６１の駆動範囲は、３つの出射端部２１５ａから出射された各レーザ光のスポット径Ｒに対する照射面ＳＵＦ４の最小径（ここでは１ｃｍ）の比が１／２以上、√（２／３）以下の値をとるような範囲に設定することが好ましい。すなわち、支持部材６１の駆動範囲は、発光体２の照射面ＳＵＦ４を含む平面上における上記各レーザ光のスポット径Ｒ（直径）が、１．２４ｃｍ以上、２．００ｃｍ以下の値をとるような範囲に設定することが好ましい。

支持部材６１の材質は特に問わないが、支持部材６１がその移動により後述する筐体２１１（凹部２１２）の内部に挿入されることを考慮すれば、透光性基板１と同様、透光性を有する材質であることが好ましい。また、支持部材６１の形状は、平板状であっても棒状であってもよい。さらに、支持部材６１が透光性基板１と一体に形成されていてもよい。

なお、本実施形態では、レーザ光の光軸方向に支持部材６１が移動するものとして説明するが、レーザ光のスポットの大きさを自在に変化させることが可能であれば、必ずしも光軸方向に移動させる必要はない。

（支持部材駆動部６２）
次に、支持部材駆動部６２は、支持部材６１をレーザ光の光軸方向へ移動させるためのものであり、例えば、ステッピングモータおよびギアからなり、支持部材６１毎に設けられている。ギアは、その表面が支持部材６１に接触するように、また、その回転軸が支持部材６１の移動方向と垂直な方向となるように設けられている。ギアは、支持部材６１に対して１つであっても、複数の組合せからなっていてもよい。また、ステッピングモータは、その回転をギアに伝播できるように設けられていればよい。

支持部材駆動部６２では、所定の駆動制御部（不図示）から駆動指示を受けると、ステッピングモータが駆動され、ギアが回転する。ギアと支持部材６１とが接触して設けられているため、ギアの回転力が支持部材６１に伝播され、支持部材６１をレーザ光の光軸方向に移動させる。

なお、発光体２をレーザ光の光軸方向と垂直な方向に移動させる場合には、例えば支持部材駆動部６２のギアを、レーザ光の光軸と垂直な透光性基板１の表面に接触させてもよい。この場合、その表面にはギアと噛み合うように溝が設けられ、また、支持部材６１を設ける必要がない。

このように、支持部材駆動部６２は、支持部材６１を介して発光体２と光ファイバー束２１５の出射端部２１５ａとの距離を変化させることにより、レーザ光の発光体２に対する照射光量を変化させ、また発光体２に照射されず直接照明光となるレーザ光の光量を変化させることができる。つまり、照明光に含まれる蛍光の光量とレーザ光の光量とのバランスを変化させることができるので、照明光の色温度を変化させることができる。

換言すれば、支持部材駆動部６２は、ＬＤチップ１１から出射されるレーザ光のうちの発光体２によって蛍光に変換されないレーザ光の割合（以降、変換割合と称する）を変化させる。この変換割合を変化させ、蛍光に変換されないレーザ光の光量を変化させることにより、照明光に対する蛍光の割合が変化するので、照明光の色温度を変化させることができる。

次に、筐体２１１には、凹部２１２が形成されている。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、この凹部２１２の底面付近で、上述した駆動機構により、発光体２の位置を変化させて、光ファイバー束２１５の３つの出射端部２１５ａから出射された各レーザ光のスポットの大きさを変化させることが可能な位置に、発光体２および拡散部材３を備えた透光性基板１が配置されている。上述したように発光体２の位置の変化は、支持部材駆動部６２が、支持部材６１を介して、発光体２を備えた透光性基板１をレーザ光の光軸方向に移動させることにより実現する。この移動の実現のために、筐体２１１には、支持部材６１を収納できる収納部２１８が形成されている。

また、筐体２１１には光ファイバー束２１５を通す小さな穴２１９が開けられており、この穴２１９を通って光ファイバー束２１５が発光体２の近傍まで延びている。これにより、ＬＤチップ１１が出射したレーザ光は、光ファイバー束２１５を介して、発光体２に照射される。また、光ファイバー束２１５の出射端部２１５ａは、フェルール２１７によって保持されている。なお、光ファイバー束２１５およびフェルール２１７については後述する。

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り、発光体２の蛍光は、透光板２１３を透して照明光として出射される。

この透光板２１３は、ＬＤチップ１１からのレーザ光を遮断するとともに、発光体２においてレーザ光を変換することにより生成されたインコヒーレント光を透過する材質で形成することが好ましい。

発光体２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、透光板２１３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、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。

図６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、発光体２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。

（励起光源ユニット６ａの構成）
励起光源ユニット６ａは、３つのＬＤチップ１１、光ファイバー束２１５、および、３つの非球面レンズ２１６を備えている。

光ファイバー束２１５の一方の端部である入射端部２１５ｂは、励起光源ユニット６ａに接続されており、ＬＤチップ１１から発振されたレーザ光は、非球面レンズ２１６を介して光ファイバー束２１５の入射端部２１５ｂに入射される。

非球面レンズ２１６は、ＬＤチップ１１から発振されたレーザ光（励起光）を、光ファイバー束２１５の一方の端部である入射端部２１５ｂに入射させるためのレンズである。例えば、非球面レンズ２１６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２１６の形状および材質は特に限定されないが、４５０ｎｍ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。

図８では、励起光源ユニット６ａの内部に、ＬＤチップ１１および非球面レンズ２１６がそれぞれ３つずつ備えられ、それぞれの非球面レンズ２１６から延びる光ファイバーの束が１つの発光ユニット２１０に導かれている。すなわち、図８では、３つのＬＤチップ１１と３つの非球面レンズ２１６とからなる１セットの光源が、１つの発光ユニット２１０用の光源として機能している。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の束を１つの励起光源ユニット６ａに導いてもよい。この場合、１つの励起光源ユニット６ａに上記の１セットの光源が複数収納されることになり、励起光源ユニット６ａは集中電源ボックスとして機能する。

（光ファイバー束２１５およびフェルール２１７）
光ファイバー束２１５は、ＬＤチップ１１が発振したレーザ光を発光体２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。この光ファイバー束２１５は、ＬＤチップ１１から出射されたレーザ光を受け取る入射端部２１５ｂと、これらの入射端部から入射したレーザ光を出射する出射端部２１５ａとを有する光ファイバーを含んでいる。

図９は、光ファイバー束２１５の複数の出射端部２１５ａと発光体２との距離が最も近くなったときの出射端部２１５ａと発光体２との位置関係を示す図である。このとき、同図に示すように、複数の出射端部２１５ａは、発光体２のレーザ光照射面（受光面）２０１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。この構成により、発光体２にレーザ光が局所的に照射されないので、発光体２の一部が著しく劣化することを防止できる。なお、図９では、透光性基板１および拡散部材３については図示を省略している。

光ファイバー束２１５を構成する光ファイバーは、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、光ファイバー束２１５を構成する光ファイバーは、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、光ファイバーの長軸方向に対して垂直な断面は矩形であってもよい。

また、図８に示すように、フェルール２１７は、光ファイバー束２１５の複数の出射端部２１５ａを透光性基板１（発光体２のレーザ光照射面２０１および拡散部材３の受光面）に対して所定のパターンで保持する。このフェルール２１７は、出射端部２１５ａ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２１５ａを挟み込むものでもよい。

このフェルール２１７は、筐体２１１から延出する棒状または筒状の部材などによって発光ユニット２１０に対して固定されていればよい。フェルール２１７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。

（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６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、発光体２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合せ）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１０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、天板裏側のスペースもほとんど必要ないために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１１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、励起光源ユニット６ａをユーザの手が容易に届く所（高さ）に設置できるため、ＬＤチップ１１が故障した場合でも、手軽にＬＤチップ１１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束２１５を１つの励起光源ユニット６ａに導くことにより、複数のＬＤチップ１１を一括管理できる。そのため、複数のＬＤチップ１１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（ルーメン）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。

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ＬＤチップ１１を少なくとも１つ備える励起光源ユニット６ａと、発光体２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とを備える。そして、支持部材駆動部６２が支持部材６１を介して発光体２の位置を変化させることにより、ＬＤチップ１１から出射されるレーザ光のうちの発光体２によって蛍光に変換されないレーザ光の割合を変化させる。これにより、照明光に対する蛍光の割合が変化するので、照明光の色温度を変化させることが可能なレーザダウンライト２００を実現できる。

また、例えば、光ファイバー束２１５の複数の出射端部２１５ａのそれぞれから出射されるレーザ光を、発光体２の照射面ＳＵＦ４の互いに異なる領域に対して照射することが可能となる。換言すれば、光ファイバー束２１５の複数の出射端部２１５ａのそれぞれからのレーザ光は、発光体２に対して分散して照射される。

それゆえ、レーザ光が発光体２の一箇所に集中的に照射されることによって発光体２が著しく劣化する可能性を低減でき、出射する光の光束を低下させることなくより長寿命のレーザダウンライト２００を実現することができる。また、発光体２に照射するレーザ光の強度を低下させる必要がないため、レーザダウンライト２００の光束のみならず、輝度を大きくすることができる。従って、小型で高輝度なレーザダウンライト２００を実現できる。

また、本発明は、以下のように表現することもできる。

すなわち、本発明のレーザ照明光源（発光装置，照明装置，前照灯）は、蛍光体発光部（発光体）と、励起光源である半導体レーザと、からなるレーザ照明光源に関し、励起光照射エリアとして、蛍光体発光部のサイズを超える領域に励起光を照射させて（励起光照射エリアの面積＞蛍光体発光部の照射面の面積）も良い。

また、本発明のレーザ照明光源は、励起光源としては青色半導体レーザを用い、蛍光体としては、黄色に発光する黄色発光蛍光体、もしくは緑色に発光する緑色発光蛍光体と赤色に発光する赤色発光蛍光体とを組合せても良い。

また、本発明のレーザ照明光源は、透過型であっても良いし、反射型であっても良い。また、反射型の場合、拡散部材の下に反射部材が設けられていても良い。

ここで、黄色発光蛍光体を用いる場合を例にとって説明すると、上記の構成を採用することで、黄色発光蛍光体が存在する領域について、励起光を透過させる必要が無くなる（もちろん透過させてもよい）ため、蛍光体の励起効率だけを考慮した濃度・厚み設計ができ、発光装置としての効率を向上させることができるようになる。

また、黄色発光蛍光体の照射面の全面に亘って励起光を照射できる（言い換えれば、蛍光体発光部に対して局所的に励起光が集中してしまうことがない）。したがって、蛍光体の一部分だけ負担（励起）が強くなることがないので、蛍光体発光部の効率を最大限高められる。

さらに、励起光源から放射される励起光はどうしても強度分布を有する（典型的にはガウス分布の形状だと言われる）。本発明のレーザ照明光源の上記構成であれば、そのような励起光の強度分布のうち、周辺の強度が急激に落ちる部分を蛍光体に当てないようにできる。すなわち、より一様に蛍光体発光部を励起することができるようになるので、発光装置全体としての発光効率が向上する。逆に言えば、従来の発光装置では、どうしても照射される励起光スポットの周辺部分の励起光強度は低くなってしまっていた。

また、本発明のレーザ照明光源の上記構成であれば、蛍光体発光部に当たらなかった励起光（レーザ光）は、拡散部材で拡散・散乱されるのでアイセーフを実現できる。

また、本発明のレーザ照明光源の上記構成であれば、励起光の照射光学系の設計に余裕度がでるため、発光装置のコストダウンが可能となる。例えば、蛍光体発光部の全域にむらなく励起光を当て、しかも蛍光体発光部の存在しない領域には励起光ができるだけ当たらないようにするには、光学系の設計をきっちりと行い、工作精度の良い部品を使って、きっちりと組みたてる必要がある。しかしながら、本発明のレーザ照明光源は、励起光は蛍光体発光部が存在する領域からはみ出すことが前提であるので、装置の各部における設計の自由度が高まる。

〔付記事項〕
なお、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合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。

本発明は、発光装置および照明装置などに適用することができる。例えば、自動車用のヘッドランプ、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）のヘッドランプや、その他の照明装置に適用することができる。また、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、家庭用照明器具などにも適用することができる。

１ 透光性基板（熱伝導性基板）
１’ 反射部材
２ 発光体
３，３ａ〜３ｅ 拡散部材（拡散部）
４ パラボラ型反射鏡（反射鏡）
４ｈ ハーフパラボラ型反射鏡（反射鏡）
４ｐ 熱伝導部材
５ 基板
６ 励起光源ユニット（励起光源）
６ａ 励起光源ユニット（励起光源）
７Ｌ，７Ｒ ネジ
８ 光学部材
９ 導光部材
９’ 導光部材
９ａ 入射端部（励起光源に近い方）
９ａ’ 入射端部
９ｂ 出射端部（発光体に近い方）
９ｂ’ 出射端部
１０ ヘッドランプ（発光装置，照明装置，前照灯）
１１ ＬＤチップ（励起光源）
２０ ヘッドランプ（発光装置，照明装置，前照灯）
２００ レーザダウンライト（発光装置，照明装置）
２１５ 光ファイバー束（導光部材）
Ｃ 光強度分布
Ｒ，Ｒ’ スポット径
ａ，ｂ 長さ
ＳＵＦ１ 表面
ＳＵＦ２ 表面
ＳＵＦ３ 光反射凹面
ＳＵＦ４ 照射面
１００ ヘッドランプ

Claims (11)

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の照射により蛍光を発する発光体と、
   上記発光体の上記励起光が照射される照射面の外側に照射される励起光を少なくとも拡散する拡散部と、を備え、
   上記発光体に向けて上記励起光が照射されるときのスポットの面積が、当該励起光が照射される側から上記発光体を見たときの当該発光体の面積よりも大きいことを特徴とする発光装置。
2. 上記励起光のスポットの面積に対する上記発光体の断面の面積の比が、１／４以上、２／３以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 上記励起光源は、青色領域の励起光を出射し、
   上記発光体は、黄色領域の蛍光を発する黄色発光蛍光体を含む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. 上記励起光源は、青色領域の励起光を出射し、
   上記発光体は、緑色領域の蛍光を発する緑色発光蛍光体と、赤色領域の蛍光を発する赤色発光蛍光体とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
5. 上記発光体に生じた熱を拡散させる熱伝導性基板を備え、
   上記発光体の上記励起光が照射される照射面の側が、上記熱伝導性基板によって保持されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の発光装置。
6. 上記励起光を反射する反射部材を備え、
   上記発光体の上記励起光が照射される照射面と対向する側が、上記反射部材によって保持されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の発光装置。
7. 上記励起光源が複数存在しており、
   上記励起光源のそれぞれから出射される励起光を上記発光体に導光する導光部材を備えていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の発光装置。
8. 上記導光部材の上記発光体に近い方の断面積は、上記励起光源に近い方の断面積よりも小さくなっていることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
9. 上記導光部材は、少なくとも１つの入射端部で、上記複数の励起光源が出射した励起光を受け取り、当該入射端部から入射した励起光を複数の出射端部のそれぞれから出射し、
   上記発光体は、上記出射端部のそれぞれから出射された励起光を受けて蛍光を発することを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
10. 請求項１から９までのいずれか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。
11. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の発光装置と、
    上記発光体から発した蛍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、を備えることを特徴とする前照灯。

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