JP5425024B2 - Vehicle headlamp - Google Patents

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Description

本発明は、高輝度光源として機能する発光装置並びに、当該発光装置を備えた車両用前照灯に関するものである。   The present invention relates to a light-emitting device that functions as a high-intensity light source, and a vehicle headlamp including the light-emitting 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。   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 units including phosphors. Research on light-emitting devices that use fluorescence generated by the above as 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に開示された灯具がある。この灯具では、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。励起光源として半導体レーザを用いることにより、LEDでは実現し得なかった高輝度の光源を実現できる。   An example of a technique related to such a light emitting device is a lamp disclosed in Patent Document 1. In this lamp, 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. By using a semiconductor laser as an excitation light source, a high-intensity light source that cannot be realized with an LED can be realized.

このようなレーザ光を励起光として用いた場合、微小な発光部、すなわち微小な体積の発光部において、発光部に照射されて吸収される励起光のうちの、蛍光体により蛍光に変換されること無く熱に変換されてしまう成分が、発光部の温度を容易に上昇させ、その結果、発光部の特性低下や熱による損傷を引き起こしてしまう。   When such a laser beam is used as excitation light, a minute light emitting part, that is, a light emitting part with a minute volume, is converted into fluorescence by a phosphor out of excitation light irradiated to the light emitting part and absorbed. The component that is converted into heat without any problem easily raises the temperature of the light emitting part, and as a result, the characteristics of the light emitting part are deteriorated or damaged by heat.

この問題を解決するために特許文献2の発明では、波長変換部材(発光部に相当)に熱的に接続された透光性で板状の熱伝導部材を設け、この熱伝導部材により波長変換部材の発熱を軽減している。   In order to solve this problem, in the invention of Patent Document 2, a translucent plate-like heat conductive member thermally connected to a wavelength conversion member (corresponding to a light emitting portion) is provided, and wavelength conversion is performed by this heat conductive member. Reduces heat generation of members.

また、特許文献3の発明では、波長変換部材を円筒形状のフェルールで保持し、このフェルールにワイヤ状の熱伝導部材を熱的に接続することにより波長変換部材の発熱を軽減している。   In the invention of Patent Document 3, the wavelength conversion member is held by a cylindrical ferrule, and a wire-like heat conduction member is thermally connected to the ferrule to reduce heat generation of the wavelength conversion member.

また、特許文献4の発明では、光変換部材(発光部に相当)の、半導体発光素子が位置する側に、冷媒が流れる流路を有する放熱部材を設け、光変換部材を冷却している。   Further, in the invention of Patent Document 4, a heat radiating member having a flow path through which a coolant flows is provided on the side of the light conversion member (corresponding to the light emitting portion) where the semiconductor light emitting element is located, thereby cooling the light conversion member.

なお、光源としての高出力LEDチップの表面に透光性のヒートシンクを熱的に接続し、高出力LEDチップを冷却する構成が特許文献5に開示されている。   Note that Patent Document 5 discloses a configuration in which a light-transmitting heat sink is thermally connected to the surface of a high-power LED chip as a light source to cool the high-power LED chip.

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2007−27688号公報(2007年2月1日公開)JP 2007-27688 A (published February 1, 2007) 特開2007−335514号公報(2007年12月27日公開)JP 2007-335514 A (released on December 27, 2007) 特開2005−294185号公報(2005年10月20日公開)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-294185 (released on October 20, 2005) 特表2009−513003号公報(2009年3月26日公表)Special table 2009-513003 publication (announced March 26, 2009)

ところが、上記従来の構成では、発光部を冷却することに重きが置かれており、発光部の熱を利用するという技術的思想は、上記特許文献には全く開示されていない。   However, in the conventional configuration described above, emphasis is placed on cooling the light emitting unit, and the technical idea of utilizing the heat of the light emitting unit is not disclosed in the above patent document.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、発光部の熱を有効に利用できる発光装置および車両用前照灯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 a light-emitting device and a vehicle headlamp that can effectively use the heat of the light-emitting portion.

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により発光する発光部と、上記発光部と熱の伝導が可能なように接続された第1熱伝導部材とを備え、上記第1熱伝導部材は、当該第1熱伝導部材が受け取った上記発光部の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a light-emitting device according to the present invention has an excitation light source that emits excitation light, a light-emitting unit that emits light by excitation light emitted from the excitation light source, and heat conduction with the light-emitting unit. A first heat conducting member connected as possible, wherein the first heat conducting member conducts the heat of the light emitting part received by the first heat conducting member to another member for use. It is characterized by being arranged.

上記の構成によれば、励起光を受けて発光部が発光するときに、励起光の一部が蛍光に変換させずに熱となり発光部の温度が上昇する。この熱は、発光部と熱の伝導が可能なように接続された第1熱伝導部材に伝えられた後に、他の部材に伝導され、利用される。例えば、結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解、または融雪のために利用される。   According to the above configuration, when the light emitting unit emits light upon receiving excitation light, a part of the excitation light becomes heat without being converted into fluorescence, and the temperature of the light emitting unit rises. This heat is transmitted to the first heat conducting member connected to the light emitting portion so as to be able to conduct heat, and then conducted to other members for use. For example, it is used for preventing or removing condensation, preventing or thawing freezing, or melting snow.

それゆえ、発光部の熱を有効利用でき、融雪等のために別途エネルギーを消費する必要がなくなる。   Therefore, the heat of the light emitting part can be effectively used, and it is not necessary to consume additional energy for melting snow or the like.

また、上記第1熱伝導部材は、上記発光部における上記励起光が照射される面である励起光照射面の側に配置され、上記励起光を透過するものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said 1st heat conductive member is arrange | positioned at the side of the excitation light irradiation surface which is a surface where the said excitation light in the said light emission part is irradiated, and permeate | transmits the said excitation light.

上記の構成によれば、第1熱伝導部材は、発光部の励起光照射面の側に配置され、発光部の熱を吸収することにより発光部を冷却する。この第1熱伝導部材は透光性であるため、励起光は当該第1熱伝導部材を透過して発光部に到達できる。発光部のうち、励起光照射面が最も発熱するため、第1熱伝導部材を励起光照射面の側に配置することにより効果的に発光部を冷却できる。   According to said structure, a 1st heat conductive member is arrange | positioned at the excitation light irradiation surface side of a light emission part, and cools a light emission part by absorbing the heat | fever of a light emission part. Since this 1st heat conductive member is translucent, excitation light can permeate | transmit the said 1st heat conductive member, and can reach | attain a light emission part. Since the excitation light irradiation surface generates the most heat among the light emission units, the light emission unit can be effectively cooled by arranging the first heat conductive member on the excitation light irradiation surface side.

また、上記第1熱伝導部材が受け取った熱は反射鏡に伝導されることが好ましい。   The heat received by the first heat conducting member is preferably conducted to the reflecting mirror.

上記の構成によれば、発光部の熱が第1熱伝導部材を介して反射鏡に伝導され、反射鏡が暖められる。それゆえ、反射鏡表面の結露(または凍結)を防止または除去できる。   According to said structure, the heat | fever of a light emission part is conducted to a reflective mirror via a 1st heat conductive member, and a reflective mirror is warmed. Therefore, condensation (or freezing) on the reflecting mirror surface can be prevented or removed.

また、反射鏡の開口部に設けられ、照明光としての上記発光部の蛍光を透過する第1透光部材をさらに備え、上記第1熱伝導部材が受け取った熱は上記第1透光部材に伝導されることが好ましい。   In addition, a first light transmissive member that is provided in the opening of the reflecting mirror and transmits the fluorescence of the light emitting unit as illumination light is further provided, and the heat received by the first heat conducting member is transmitted to the first light transmissive member. Preferably it is conducted.

上記の構成によれば、発光部の熱によって第1透光部材が暖められる。この第1透光部材は、反射鏡の開口部に設けられ、照明光を透過することにより発光装置の外部へ出射するものである。第1透光部材が暖められることにより、第1透光部材の結露の防止等を行うことができる。   According to said structure, a 1st translucent member is warmed with the heat | fever of a light emission part. The first light transmissive member is provided in the opening of the reflecting mirror and emits the illumination light to the outside of the light emitting device. By heating the first light transmissive member, it is possible to prevent condensation of the first light transmissive member.

また、上記発光装置を備える車両用前照灯も本発明の技術的範囲に含まれる。この車両用前照灯では、発光部の熱を利用することにより、車両用前照灯の結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解、または融雪を行うことができる。   Moreover, the vehicle headlamp provided with the said light-emitting device is also contained in the technical scope of this invention. In this vehicle headlamp, by using the heat of the light emitting section, condensation or prevention, freezing prevention or melting, or snow melting of the vehicle headlamp can be performed.

また、上記車両用前照灯は、上記発光装置が出射した照明光を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射する第2透光部材と、上記第1熱伝導部材が受け取った熱を第2透光部材に伝導する第2熱伝導部材とをさらに備えることが好ましい。   The vehicle headlamp includes a second light-transmitting member that is emitted to the outside of the vehicle headlamp by transmitting the illumination light emitted from the light-emitting device, and the heat received by the first heat conducting member. It is preferable to further comprise a second heat conducting member that conducts the light to the second light transmissive member.

上記の構成によれば、車両用前照灯に第2透光部材が設けられており、発光装置から出射された照明光は、第2透光部材を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射される。この第2透光部材は、第2熱伝導部材を介して第1熱伝導部材と熱の授受が可能なように接続されており、第1熱伝導部材が受け取った発光部の熱は第2透光部材に伝導される。そのため、発光部の熱によって第2透光部材を暖めることができる。   According to said structure, the 2nd light transmission member is provided in the vehicle headlamp, and the illumination light radiate | emitted from the light-emitting device permeate | transmits the 2nd light transmission member, and thereby the vehicle headlamp It is emitted to the outside. The second light transmitting member is connected to the first heat conducting member via the second heat conducting member so as to be able to transfer heat, and the heat of the light emitting unit received by the first heat conducting member is the second heat conducting member. Conducted to the translucent member. Therefore, the second light transmissive member can be warmed by the heat of the light emitting unit.

それゆえ、第2透光部材の結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解、または融雪を行うことができ、発光部の熱を有効利用できる。   Therefore, it is possible to prevent or remove condensation of the second light transmissive member, to prevent or thaw freezing, or to melt snow, and to effectively use the heat of the light emitting unit.

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により発光する発光部と、上記発光部と熱の伝導が可能なように接続された第1熱伝導部材とを備え、上記第1熱伝導部材は、当該第1熱伝導部材が受け取った上記発光部の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されている構成である。   As described above, the light-emitting device according to the present invention enables excitation light source that emits excitation light, a light-emitting unit that emits light by excitation light emitted from the excitation light source, and heat conduction with the light-emitting unit. A first heat conduction member connected to the first heat conduction member, wherein the first heat conduction member conducts the heat of the light emitting part received by the first heat conduction member to another member and can be used. It is the composition which is.

それゆえ、発光部の熱を有効利用でき、融雪等のために別途エネルギーを消費する必要がなくなるという効果を奏する。   Therefore, the heat of the light emitting part can be effectively used, and there is an effect that it is not necessary to separately consume energy for melting snow or the like.

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. 上記ヘッドランプが備える発光部と熱伝導部材とが接着層によって接着されている構造を示す図である。It is a figure which shows the structure where the light emission part with which the said headlamp is equipped, and the heat conductive member are adhere | attached by the contact bonding layer. 拡散剤の好ましい一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a preferable example of a diffusing agent. (a)は、半導体レーザの回路図を模式的に示したものであり、(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 schematic diagram showing a circuit diagram of a semiconductor laser, and (b) is a perspective view showing a basic structure of the semiconductor laser. (a)〜(c)は、固定部の変形例を示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the modification of a fixing | fixed part. 上記発光部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 said light emission part. 上記ヘッドランプが備える発光部および熱伝導部材の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the light emission part with which the said headlamp is provided, and a heat conductive member. 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概略図である。It is the schematic which shows the structure of the headlamp which concerns on another embodiment of this invention.

〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1〜図6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(発光装置、照明装置、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、街灯、信号機を挙げることができる。
[Embodiment 1]
The following describes one embodiment of the present invention with reference to FIGS. Here, as an example of the illumination device of the present invention, an automotive headlamp (light emitting device, illumination device, vehicle headlamp) 1 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 streetlight, and a traffic light.

また、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。   Further, 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)
まず、図1を参照しながら、ヘッドランプ1の構成について説明する。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2と、非球面レンズ4と、光ファイバー5と、フェルール6と、発光部7と、反射鏡8と、透明板(第1透光部材)9と、ハウジング10と、エクステンション11と、レンズ(第2透光部材)12と、熱伝導部材(第1熱伝導部材)13と接着層15とを備えている。接着層15は熱伝導部材13と発光部7との間隙に充填される間隙層として機能する。また、図2に示すように、接着層15には拡散剤16が含まれている。図2は、発光部7と熱伝導部材13とが接着層15によって接着されている構造を示す図である。
(Configuration of headlamp 1)
First, the configuration of the headlamp 1 will be described with reference to FIG. 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 2, an aspherical lens 4, an optical fiber 5, a ferrule 6, a light emitting unit 7, a reflecting mirror 8, a transparent plate (first translucent member). ) 9, a housing 10, an extension 11, a lens (second translucent member) 12, a heat conducting member (first heat conducting member) 13, and an adhesive layer 15. The adhesive layer 15 functions as a gap layer that fills the gap between the heat conducting member 13 and the light emitting unit 7. Further, as shown in FIG. 2, the adhesive layer 15 includes a diffusing agent 16. FIG. 2 is a view showing a structure in which the light emitting unit 7 and the heat conducting member 13 are bonded by the adhesive layer 15.

(半導体レーザアレイ2/半導体レーザ3)
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(励起光源)3を基板上に備えるものである。半導体レーザ3のそれぞれから励起光としての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が、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を用いる方が容易である。
(Semiconductor laser array 2 / semiconductor laser 3)
The semiconductor laser array 2 functions as an excitation light source that emits excitation light, and includes a plurality of semiconductor lasers (excitation light sources) 3 on a substrate. Laser light as excitation light is oscillated from each of the semiconductor lasers 3. It is not always necessary to use a plurality of semiconductor lasers 3 as an 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. Easy.

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、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。   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 380 nm to 470 nm.

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。   If a high-quality short-wavelength semiconductor laser that oscillates laser light having a wavelength smaller than 380 nm can be manufactured, the laser light having a wavelength smaller than 380 nm is oscillated as the semiconductor laser 3 of the present embodiment. It is also possible to use a semiconductor laser designed as described above.

また、本実施形態では、励起光源として半導体レーザを用いたが、半導体レーザの代わりに、発光ダイオードを用いることも可能である。   In this embodiment, the semiconductor laser is used as the excitation light source. However, a light emitting diode can be used instead of the semiconductor laser.

(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。
(Aspherical lens 4)
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. The shape and material of the aspherical lens 4 are not particularly limited as long as the lens has the above function, but it is preferably a material having a high transmittance near 405 nm and a good heat resistance.

(光ファイバー5)
(光ファイバー5の配置)
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(励起光照射面)7a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。
(Optical fiber 5)
(Disposition of optical fiber 5)
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 (excitation light irradiation surface) 7 a of the light emitting unit 7.

例えば、複数の光ファイバー5の出射端部5aは、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る。このような配置により、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(各レーザ光がレーザ光照射面7aに形成する照射領域の中央部分(最大光強度部分))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るため、発光部7のレーザ光照射面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。   For example, the emission end portions 5a of the plurality of optical fibers 5 are arranged side by side in a plane parallel to the laser light irradiation surface 7a. With such an arrangement, the light intensity distribution in the light intensity distribution of the laser light emitted from the emission end portion 5a is the highest (the central portion of the irradiation region (the maximum light intensity portion formed by each laser light on the laser light irradiation surface 7a). )) Is emitted to different portions of the laser light irradiation surface 7a of the light emitting portion 7, and therefore, the laser light irradiation surface 7a of the light emitting portion 7 is irradiated in a two-dimensionally distributed manner. be able to.

それゆえ、発光部7にレーザ光が局所的に照射されることにより、発光部7の一部が著しく劣化することを防止できる。   Therefore, it is possible to prevent a part of the light emitting unit 7 from being significantly deteriorated by locally irradiating the light emitting unit 7 with the laser light.

なお、光ファイバー5は複数の光ファイバーの束(すなわち複数の出射端部5aを備えた構成)である必要は必ずしもなく、出射端部5aは1つであってもよい。   The optical fiber 5 does not necessarily have to be a bundle of a plurality of optical fibers (that is, a configuration including a plurality of emission end portions 5a), and there may be one emission end portion 5a.

また、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、僅かに間隔をおいて配置されてもよい。特に、出射端部5aがレーザ光照射面7aと間隔をおいて配置される場合、その間隔は、出射端部5aから出射され円錐状に拡がるレーザ光が、レーザ光照射面7aに全て照射されるように定められることが好ましい。   Further, the emission end portion 5a may be in contact with the laser light irradiation surface 7a, or may be disposed at a slight interval. In particular, when the emission end 5a is spaced from the laser light irradiation surface 7a, the laser light emitted from the emission end 5a and spreading in a conical shape is irradiated to the laser light irradiation surface 7a. It is preferable to be determined as follows.

(光ファイバー5の材質および構造)
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。
(Material and structure of optical fiber 5)
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.

また、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、発光部7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、発光部7のレーザ光照射面7aの形状に沿って出射端部5aを配置することができ、レーザ光を発光部7のレーザ光照射面7aの全面にわたってマイルドに照射することができる。   Moreover, since the optical fiber 5 has flexibility, the arrangement | positioning with respect to the laser beam irradiation surface 7a of the light emission part 7 of the light emission part 5a can be changed easily. Therefore, the emission end portion 5a can be arranged along the shape of the laser light irradiation surface 7a of the light emitting portion 7, and the laser light can be mildly irradiated over the entire surface of the laser light irradiation surface 7a of the light emitting portion 7. .

また、光ファイバー5は、可撓性を有しているため、半導体レーザ3と発光部7との相対位置関係を容易に変更できる。また、光ファイバー5の長さを調整することにより、半導体レーザ3を発光部7から離れた位置に設置することができる。   Moreover, since the optical fiber 5 has flexibility, the relative positional relationship between the semiconductor laser 3 and the light emitting unit 7 can be easily changed. Further, by adjusting the length of the optical fiber 5, the semiconductor laser 3 can be installed at a position away from the light emitting unit 7.

それゆえ、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。すなわち、入射端部5bと出射端部5aとの位置関係を容易に変更することができ、半導体レーザ3と発光部7との位置関係を容易に変更することができるので、ヘッドランプ1の設計自由度を高めることができる。   Therefore, the degree of freedom in designing the headlamp 1 can be increased, for example, the semiconductor laser 3 can be installed at a position where it can be easily cooled or replaced. That is, the positional relationship between the incident end portion 5b and the emitting end portion 5a can be easily changed, and the positional relationship between the semiconductor laser 3 and the light emitting portion 7 can be easily changed. The degree of freedom can be increased.

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。例えば、レーザ光の入射端部と出射端部とを有する円錐台形状(または角錐台形状)の導光部材を1つまたは複数用いてもよい。   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. For example, one or a plurality of light guide members having a truncated cone shape (or a truncated pyramid shape) having a laser beam incident end and an emission end may be used.

(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。
(Ferrule 6)
The ferrule 6 holds the plurality of emission end portions 5 a of the optical fiber 5 in a predetermined pattern with respect to the laser light irradiation surface 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.

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てもよいし、熱伝導部材13に対して固定されていてもよい。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。   The ferrule 6 may be fixed to the reflecting mirror 8 by a rod-like or cylindrical member extending from the reflecting mirror 8 or may be fixed to the heat conducting member 13. The material of the ferrule 6 is not specifically limited, For example, it is stainless steel. A plurality of ferrules 6 may be arranged for one light emitting unit 7.

なお、光ファイバー5の出射端部5aが1つの場合には、フェルール6を省略することも可能である。ただし、出射端部5aのレーザ光照射面7aに対する相対位置を正確に固定するために、フェルール6を設けることが好ましい。   In addition, when the output end part 5a of the optical fiber 5 is one, the ferrule 6 can be omitted. However, it is preferable to provide the ferrule 6 in order to accurately fix the relative position of the emission end portion 5a to the laser light irradiation surface 7a.

(発光部7)
(発光部7の組成)
発光部(波長変換部材)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(封止材)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、シリコーン樹脂等の樹脂材料に限定されず、いわゆる有機無機ハイブリッドガラスや無機ガラスであってもよい。
(Light Emitting Unit 7)
(Composition of light-emitting part 7)
The light emitting part (wavelength converting member) 7 emits light upon receiving the laser light emitted from the emission end part 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 (sealing material). 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 a resin material such as a silicone resin, and may be so-called organic-inorganic hybrid glass or inorganic glass.

上記蛍光体は、例えば、酸窒化物系のものであり、青色、緑色および赤色に発光する蛍光体のいずれか1つ以上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複数の色が混合され白色光が発生する。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, for example, an oxynitride type, and any one or more of phosphors emitting blue, green, and red light are dispersed in a silicone resin. Since the semiconductor laser 3 oscillates 405 nm (blue-violet) laser light, a plurality of colors are mixed and 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.

(蛍光体の種類)
発光部7は、酸窒化物系蛍光体またはIII−V族化合物半導体ナノ粒子蛍光体を含んでいることが好ましい。これらの材料は、半導体レーザ3から発せられた極めて強いレーザ光(出力および光密度)に対しての耐性が高く、レーザ照明光源に最適である。
(Type of phosphor)
The light emitting part 7 preferably contains an oxynitride phosphor or a III-V compound semiconductor nanoparticle phosphor. These materials are highly resistant to extremely strong laser light (output and light density) emitted from the semiconductor laser 3, and are optimal for a laser illumination light source.

代表的な酸窒化物系蛍光体として、サイアロン蛍光体と通称されるものがある。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る。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。 As a typical oxynitride phosphor, there is a so-called sialon phosphor. A sialon phosphor is a substance in which part of silicon atoms in silicon nitride is replaced with aluminum atoms and part of nitrogen atoms is replaced with oxygen atoms. It 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 ).

一方、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、その粒子径をナノメータ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)。   On the other hand, one of the features 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 to nanometer size. It is a point that can be changed. 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)).

また、この半導体ナノ粒子蛍光体は、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。   In addition, since this semiconductor nanoparticle phosphor is semiconductor-based, it has a short fluorescence lifetime and can emit the excitation light power as fluorescence quickly, 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 as the emission center.

さらに、上述したように、発光寿命が短いため、レーザ光の吸収と蛍光体の発光と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。   Furthermore, as described above, since the emission lifetime is short, the absorption of the laser beam and the emission of the phosphor can be quickly repeated. As a result, high efficiency can be maintained with respect to strong laser light, and heat generation from the phosphor can be reduced.

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。   Therefore, it can suppress more that the light emission part 7 deteriorates (discoloration or deformation | transformation) with a heat | fever. 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・サイズ)
発光部7の形状および大きさは、例えば、直径3.2mmおよび厚さ1mmの円柱形状であり、出射端部5aから出射されたレーザ光を、当該円柱の底面であるレーザ光照射面7aにおいて受光する。
(Shape and size of light-emitting part 7)
The shape and size of the light emitting unit 7 are, for example, a cylindrical shape having a diameter of 3.2 mm and a thickness of 1 mm, and the laser light emitted from the emission end 5a is applied to the laser light irradiation surface 7a that is the bottom surface of the cylinder. Receive light.

また、発光部7は、円柱形状でなく、直方体であってもよい。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。 Moreover, the light emission part 7 may not be a column shape but a rectangular parallelepiped. For example, it is a rectangular parallelepiped of 3 mm × 1 mm × 1 mm. In this case, the area of the laser light irradiation surface 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.

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。発光部7を薄くすれば熱伝導部材13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、蛍光体での励起光の吸収の観点からすると発光部の厚み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部の厚みは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。逆に厚くしすぎると反射鏡8の焦点からのずれが大きくなり配光パターンがぼけてしまう。   The required thickness of the light emitting unit 7 varies according to the ratio of the phosphor holding substance and the phosphor in the light emitting unit 7. If the phosphor content in the light emitting unit 7 is increased, the efficiency of conversion of laser light into white light is increased, so that the thickness of the light emitting unit 7 can be reduced. If the light emitting portion 7 is made thin, the heat dissipation effect to the heat conducting member 13 is also enhanced. However, if the light emitting portion 7 is made too thin, there is a possibility that the laser light is not converted into fluorescence and emitted outside, and absorption of excitation light by the phosphor From this point of view, the thickness of the light emitting part is preferably at least 10 times the particle size of the phosphor. From this point of view, the thickness of the light-emitting portion when using the nanoparticle phosphor should be 0.01 μm or more, but considering the ease of the manufacturing process such as dispersion in the sealing material, it is 10 μm or more. That is, 0.01 mm or more is preferable. On the other hand, if the thickness is too thick, a deviation from the focal point of the reflecting mirror 8 becomes large and the light distribution pattern is blurred.

このため酸窒化物蛍光体を用いた発光部7の厚みとしては、0.2mm以上、2mm以下が好ましい。ただし、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%)、厚みの下限はこの限りではない。   For this reason, as thickness of the light emission part 7 using an oxynitride fluorescent substance, 0.2 mm or more and 2 mm or less are preferable. However, when the content of the phosphor is extremely increased (typically 100% of the phosphor), the lower limit of the thickness is not limited to this.

さらに、発光部7のレーザ光照射面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、レーザ光の反射を抑えるためには、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。   Furthermore, the laser light irradiation surface 7a of the light emitting unit 7 is not necessarily a flat surface, and may be a curved surface. However, in order to suppress 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および図2に示すように、熱伝導部材13の面のうち、レーザ光が照射される側とは反対側の面に接着層15によって固定されている。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting unit 7 is fixed to the surface of the heat conducting member 13 opposite to the side irradiated with the laser light by an adhesive layer 15.

(反射鏡8)
反射鏡8は、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)の部材である。
(Reflector 8)
The reflecting mirror 8 reflects the light emitted from the light emitting unit 7 to form a light beam 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. The reflecting mirror 8 is, for example, a curved (cup-shaped) member having a metal thin film formed on the surface thereof.

(透明板9)
透明板9は、反射鏡8の開口部に設けられ、照明光としての発光部7の蛍光を透過する透明な樹脂板である。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。
(Transparent plate 9)
The transparent plate 9 is a transparent resin plate that is provided in the opening of the reflecting mirror 8 and transmits the fluorescence of the light emitting unit 7 as illumination light. 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.

また、透明板9は、熱伝導部材13と共に、発光部7を固定するために用いられてもよい。すなわち、発光部7を熱伝導部材13と透明板9とで挟持してもよい。この場合、透明板9は、発光部7と熱伝導部材13との相対位置関係を固定する固定部として機能する。発光部7を熱伝導部材13と透明板9とで挟持することにより、接着層15の接着力が弱い場合でも発光部7の位置をより確実に固定できる。   The transparent plate 9 may be used together with the heat conducting member 13 to fix the light emitting unit 7. That is, the light emitting unit 7 may be sandwiched between the heat conducting member 13 and the transparent plate 9. In this case, the transparent plate 9 functions as a fixing unit that fixes the relative positional relationship between the light emitting unit 7 and the heat conducting member 13. By sandwiching the light emitting part 7 between the heat conducting member 13 and the transparent plate 9, the position of the light emitting part 7 can be more reliably fixed even when the adhesive force of the adhesive layer 15 is weak.

このとき、透明板9が、発光部7よりも高い熱伝導率を有しているもの(例えば、発光部を構成する封止材がシリコーン樹脂の場合に、ガラス)であれば、透明板9による発光部7の冷却効果を得ることができる。   At this time, if the transparent plate 9 has a higher thermal conductivity than the light emitting portion 7 (for example, glass when the sealing material constituting the light emitting portion is a silicone resin), the transparent plate 9 The cooling effect of the light emitting part 7 can be obtained.

なお、発光部7を熱伝導部材13のみで固定する場合には、透明板9を省略することも可能である。   In addition, when fixing the light emission part 7 only with the heat conductive member 13, the transparent plate 9 is also omissible.

(ハウジング10)
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。したがって、半導体レーザアレイ2から発生する熱による、発光部7の特性劣化や熱的損傷等が防止される。
(Housing 10)
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. Therefore, deterioration of characteristics and thermal damage of the light emitting unit 7 due to heat generated from the semiconductor laser array 2 are prevented.

また、半導体レーザ3は、万一故障した時のことを考慮すると、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。   Further, considering the case where the semiconductor laser 3 has failed, it is preferable to install the semiconductor laser 3 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)
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、ヘッドランプ1の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。
(Extension 11)
The extension 11 is provided on the front side of the reflecting mirror 8 to hide the internal structure of the headlamp 1 to improve the appearance of the headlamp 1 and enhance the sense of unity between the reflecting mirror 8 and the vehicle body. Yes. The extension 11 is also a member having a metal thin film formed on the surface thereof, like the reflecting mirror 8.

(レンズ12)
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。すなわち、レンズ12は、照明光としての発光部7の蛍光を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射する透光部材である。
(Lens 12)
The lens 12 is provided in the opening of the housing 10 and seals the headlamp 1. The light generated by 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. That is, the lens 12 is a translucent member that is emitted to the outside of the vehicle headlamp by transmitting the fluorescence of the light emitting unit 7 as illumination light.

(熱伝導部材13)
熱伝導部材(高熱伝導部材)13は、発光部7における励起光が照射される面であるレーザ光照射面(励起光照射面)7aの側に配置され、発光部7の熱を受け取る透光性の部材であり、発光部7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。具体的には、発光部7と熱伝導部材13とは、図2に示すように、接着層(間隙層)15によって接着されている。図2は、発光部7が接着層15によって熱伝導部材13に接着されている状態を示す図である。
(Heat conduction member 13)
The heat conduction member (high heat conduction member) 13 is disposed on the side of the laser light irradiation surface (excitation light irradiation surface) 7 a that is the surface irradiated with the excitation light in the light emitting unit 7, and transmits light that receives the heat of the light emitting unit 7. And is thermally connected to the light-emitting portion 7 (that is, to be able to exchange heat energy). Specifically, the light emitting section 7 and the heat conducting member 13 are bonded together by an adhesive layer (gap layer) 15 as shown in FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a state where the light emitting unit 7 is bonded to the heat conducting member 13 by the adhesive layer 15.

熱伝導部材13は、板状の部材であり、その一方の端部が発光部7のレーザ光照射面7a熱的に接触しており、他方の端部が反射鏡8に接続されている。すなわち、熱伝導部材13は、受け取った発光部7の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されている。   The heat conducting member 13 is a plate-like member, one end of which is in thermal contact with the laser light irradiation surface 7 a of the light emitting unit 7, and the other end is connected to the reflecting mirror 8. That is, the heat conducting member 13 is disposed so that the heat of the light emitting unit 7 received can be conducted to other members and used.

熱伝導部材13は、このような形状および接続形態を有することで、微小な発光部7を発光部固定位置で保持しつつ、発光部7から発生する熱を反射鏡8に伝導する。この構成により、反射鏡8が暖められ、反射鏡8の表面の結露が防止または除去される。   The heat conducting member 13 has such a shape and connection form, and conducts heat generated from the light emitting unit 7 to the reflecting mirror 8 while holding the minute light emitting unit 7 at the light emitting unit fixing position. With this configuration, the reflecting mirror 8 is warmed, and condensation on the surface of the reflecting mirror 8 is prevented or removed.

なお、熱伝導部材13は、発光部7によって暖められるため、熱伝導部材13そのものが結露した場合でも、その結露(くもり)が除去される。   In addition, since the heat conductive member 13 is warmed by the light emission part 7, even when the heat conductive member 13 itself condenses, the dew condensation (cloudy) is removed.

熱伝導部材13の熱を効率良く反射鏡8の全体に伝えるためには、反射鏡8を金属によって形成することが好ましい。ただし、軽量化を図るために反射鏡8を樹脂で形成する場合には、熱伝導部材13の熱を反射鏡8の表面全体に伝えるために、反射鏡8の表面に熱伝導部材13と熱的に接続された金属線を設けてもよい。   In order to efficiently transmit the heat of the heat conducting member 13 to the entire reflecting mirror 8, the reflecting mirror 8 is preferably formed of metal. However, when the reflecting mirror 8 is formed of resin in order to reduce the weight, the heat conducting member 13 and the heat are formed on the surface of the reflecting mirror 8 in order to transmit the heat of the heat conducting member 13 to the entire surface of the reflecting mirror 8. An electrically connected metal wire may be provided.

発光部7の熱を効率良く伝導するために、熱伝導部材13の熱伝導率は、20W/mK以上であることが好ましい。また、半導体レーザ3から出射されたレーザ光は、熱伝導部材13を透過して発光部7に到達する。そのため、熱伝導部材13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。   In order to conduct the heat of the light emitting unit 7 efficiently, the thermal conductivity of the heat conducting member 13 is preferably 20 W / mK or more. Further, the laser light emitted from the semiconductor laser 3 passes through the heat conducting member 13 and reaches the light emitting unit 7. Therefore, it is preferable that the heat conductive member 13 is made of a material having excellent translucency.

これらの点を考慮して、熱伝導部材13の材質としては、サファイア(Al)やマグネシア(MgO)、窒化ガリウム(GaN)、スピネル(MgAl)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。 Considering these points, the material of the heat conducting member 13 is preferably sapphire (Al 2 O 3 ), magnesia (MgO), gallium nitride (GaN), or spinel (MgAl 2 O 4 ). By using these materials, a thermal conductivity of 20 W / mK or more can be realized.

また、図2において符号13cで示す熱伝導部材13の厚み(熱伝導部材13における、レーザ光照射面7aの側に位置する第1面13aと当該第1面13aと対向する第2面13bとの間の厚み)は、0.3mm以上、3.0mm以下が好ましい。0.3mmよりも薄いと発光部7の放熱を十分にできず、発光部7が劣化してしまう可能性がある。また、3.0mmを超えるような厚みにすると、照射されたレーザ光の熱伝導部材13における吸収が大きくなり、励起光の利用効率が顕著に下がる。   Further, the thickness of the heat conducting member 13 indicated by reference numeral 13c in FIG. 2 (a first surface 13a located on the laser beam irradiation surface 7a side of the heat conducting member 13 and a second surface 13b facing the first surface 13a) Is preferably 0.3 mm or more and 3.0 mm or less. If the thickness is less than 0.3 mm, the light emitting unit 7 cannot sufficiently dissipate heat, and the light emitting unit 7 may be deteriorated. On the other hand, when the thickness exceeds 3.0 mm, the absorption of the irradiated laser light in the heat conducting member 13 is increased, and the utilization efficiency of the excitation light is significantly reduced.

熱伝導部材13を適切な厚みで発光部7に当接させることにより、特に発光部7での発熱が1Wを超えるような極めて強いレーザ光を照射しても、その発熱が迅速且つ効率的に放熱され、発光部7が損傷(劣化)してしまうことを防止できる。   By bringing the heat conducting member 13 into contact with the light emitting portion 7 with an appropriate thickness, even when an extremely strong laser beam that emits more than 1 W is generated particularly in the light emitting portion 7, the heat generation is quick and efficient. It is possible to prevent heat emission and damage (deterioration) of the light emitting unit 7.

なお、熱伝導部材13は、折れ曲がりのない板状のものであってもよいし、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、発光部7が接着される部分は、接着の安定性の観点から平面(板状)である方が好ましい。   In addition, the heat conductive member 13 may be a plate-shaped member that is not bent, or may have a bent part or a curved part. However, the portion to which the light emitting portion 7 is bonded is preferably flat (plate-shaped) from the viewpoint of adhesion stability.

(熱伝導部材13の変更例)
熱伝導部材13は、透光性を有する部分(透光部)と透光性を有さない部分(遮光部)とを有していてもよい。この構成の場合、透光部は発光部7のレーザ光照射面7aを覆うように配置され、遮光部はその外側に配置される。
(Modification example of heat conduction member 13)
The heat conductive member 13 may have a portion having a light transmitting property (light transmitting portion) and a portion having no light transmitting property (light shielding portion). In the case of this configuration, the light transmitting part is disposed so as to cover the laser light irradiation surface 7a of the light emitting part 7, and the light shielding part is disposed outside thereof.

遮光部は、金属(例えば銅やアルミ)の放熱パーツであってもよいし、アルミや銀その他、照明光を反射させる効果のある膜が透光性部材の表面に形成されているものであってもよい。   The light shielding part may be a heat radiating part of metal (for example, copper or aluminum), or aluminum, silver, or other film that has an effect of reflecting illumination light is formed on the surface of the translucent member. May be.

(接着層15)
接着層15は、熱伝導部材13とレーザ光照射面7aとの間の隙間を埋める接着剤の層である。発光部7に含まれる蛍光体の大きさは直径1〜20μm前後であり、例えばサファイアからなる研磨された熱伝導部材13の表面に発光部7を当接させれば、比較的大きな隙間が生じる。熱伝導部材13と発光部7のレーザ光照射面7aとの間に接着層15を設けることにより、この隙間を埋めることができる。これにより、熱伝導部材13とレーザ光照射面7aとの接触面積が実質的に増える。そのため、熱伝導部材13の熱吸収効率を高めることができる。このとき接着層15が、発光部7と同等か、それよりも高い熱伝導率を有していれば、熱伝導部材13の熱吸収効率をさらに高めることができる。
(Adhesive layer 15)
The adhesive layer 15 is an adhesive layer that fills the gap between the heat conducting member 13 and the laser light irradiation surface 7a. The size of the phosphor contained in the light emitting part 7 is about 1 to 20 μm in diameter. If the light emitting part 7 is brought into contact with the surface of the thermally conductive member 13 made of sapphire, for example, a relatively large gap is generated. . By providing the adhesive layer 15 between the heat conducting member 13 and the laser light irradiation surface 7 a of the light emitting unit 7, this gap can be filled. This substantially increases the contact area between the heat conducting member 13 and the laser light irradiation surface 7a. Therefore, the heat absorption efficiency of the heat conducting member 13 can be increased. At this time, if the adhesive layer 15 has a thermal conductivity equal to or higher than that of the light emitting portion 7, the heat absorption efficiency of the heat conducting member 13 can be further increased.

また、接着層15は、発光部7と熱伝導部材13との熱膨張率の差を吸収する柔軟性(または粘性)を有していることが好ましい。発光部7が発熱した場合、発光部7と熱伝導部材13とでは熱膨張率が異なるため、その熱膨張率の差によって発光部7が熱伝導部材13から剥離する可能性がある。   The adhesive layer 15 preferably has flexibility (or viscosity) that absorbs the difference in thermal expansion coefficient between the light emitting unit 7 and the heat conducting member 13. When the light emitting unit 7 generates heat, the light emitting unit 7 and the heat conducting member 13 have different coefficients of thermal expansion. Therefore, the light emitting unit 7 may be separated from the heat conducting member 13 due to the difference in the coefficient of thermal expansion.

接着層15が熱伝導部材との熱膨張率の差を吸収する柔軟性(または粘性)を有していれば、発光部7の発熱により当該発光部7が熱伝導部材13から剥離することを防止できる。   If the adhesive layer 15 has flexibility (or viscosity) that absorbs the difference in thermal expansion coefficient with the heat conducting member, the light emitting unit 7 is peeled off from the heat conducting member 13 due to heat generated by the light emitting unit 7. Can be prevented.

接着層15の一例として、アーデル社製の可視光重合型光学用接着剤エピカコール(Epixacolle)EP433を挙げることができる。この製品の熱伝導率は開示されていないが、アクリル系接着剤であることから、0.1〜0.3W/mK程度と考えられる。   As an example of the adhesive layer 15, mention may be made of Epicacolle EP433, a visible light polymerization type optical adhesive made by Adel. Although the thermal conductivity of this product is not disclosed, it is considered to be about 0.1 to 0.3 W / mK because it is an acrylic adhesive.

また、接着層15の厚み(熱伝導部材13とレーザ光照射面7aとの間の厚み)は、1μm以上、30μm以下であることが好ましい。接着層15の厚みを1μm以上、30μm以下にすることにより、接着層15の熱伝導率が発光部7の熱伝導率よりも低い場合でも、接着層15の熱抵抗を小さくでき、発光部7において生じた熱を、接着層15を介して熱伝導部材13に効率良く伝えることができる。例えば、接着層15の熱伝導率が1W/mKであり、かつ接着層15の厚みが0.1mmの場合と、接着層15の熱伝導率が0.2W/mKであり、かつ接着層15の厚みが20μm(=0.02mm)の場合とでは、熱抵抗は、結果的に同じになる。   The thickness of the adhesive layer 15 (thickness between the heat conducting member 13 and the laser light irradiation surface 7a) is preferably 1 μm or more and 30 μm or less. By setting the thickness of the adhesive layer 15 to 1 μm or more and 30 μm or less, even when the thermal conductivity of the adhesive layer 15 is lower than the thermal conductivity of the light emitting unit 7, the thermal resistance of the adhesive layer 15 can be reduced, and the light emitting unit 7 The heat generated in can be efficiently transferred to the heat conducting member 13 through the adhesive layer 15. For example, when the thermal conductivity of the adhesive layer 15 is 1 W / mK and the thickness of the adhesive layer 15 is 0.1 mm, the thermal conductivity of the adhesive layer 15 is 0.2 W / mK, and the adhesive layer 15 As a result, the thermal resistance is the same when the thickness is 20 μm (= 0.02 mm).

(拡散剤16)
接着層15には拡散剤16が含まれていてもよい。レーザ光はコヒーレントな光であり、発光部7において蛍光に変換または拡散されずにそのまま外部に放射されると人体に害を及ぼす可能性がある。接着層15に拡散剤16を含めることにより、光ファイバー5から出射されたレーザ光が拡散される。
(Diffusion agent 16)
The adhesive layer 15 may include a diffusing agent 16. The laser light is coherent light, and if it is radiated to the outside as it is without being converted or diffused into fluorescence in the light emitting unit 7, there is a possibility of harming the human body. By including the diffusing agent 16 in the adhesive layer 15, the laser light emitted from the optical fiber 5 is diffused.

それゆえ、発光部7においてレーザ光が全て蛍光に変換または拡散されない事態が生じても、予めレーザ光を拡散剤16によって拡散しておくことで、コヒーレントな光が外部にもれる可能性を低減できる。   Therefore, even if a situation occurs in which the laser light is not completely converted or diffused into the fluorescent light in the light emitting unit 7, the possibility of coherent light leaking to the outside is reduced by previously diffusing the laser light with the diffusing agent 16. it can.

拡散剤16の好ましい材質として、SiOビーズ(真球形状、粒径:数nm〜数μm、0.1%〜数%接着層15に混合させる)、Alビーズ、ダイヤモンドビーズ等を挙げることができる。拡散剤16が多すぎると発光部7に到達するレーザ光が低減してしまうため、拡散剤16の量は、接着層15の1gあたり1mg〜30mg程度が好ましい。 Preferred materials for the diffusing agent 16 include SiO 2 beads (true spherical shape, particle size: several nm to several μm, mixed in 0.1% to several% adhesive layer 15), Al 2 O 3 beads, diamond beads, and the like. Can be mentioned. If the amount of the diffusing agent 16 is too large, the amount of the laser light reaching the light emitting portion 7 is reduced. Therefore, the amount of the diffusing agent 16 is preferably about 1 mg to 30 mg per 1 g of the adhesive layer 15.

なお、このような無機物の透明体を混合させることにより、接着層15の熱伝導率を向上させる効果も得られる。SiOは、アクリル系樹脂よりも高い1.38W/mKであり、ダイヤモンド粒子を用いれば熱伝導率は800〜2000W/mKと非常に高いため、結果的に接着層15の熱伝導率を大幅に向上させることができる。 In addition, the effect which improves the heat conductivity of the contact bonding layer 15 is also acquired by mixing such an inorganic transparent body. SiO 2 is 1.38 W / mK, which is higher than that of acrylic resin. If diamond particles are used, the thermal conductivity is as high as 800 to 2000 W / mK. As a result, the thermal conductivity of the adhesive layer 15 is greatly increased. Can be improved.

(間隙層と発光部7との材質の組み合わせ)
上述のように、接着層15は、発光部7と同等か、それよりも高い熱伝導率を有していることが好ましい。接着層15は、本発明の間隙層のうち、接着剤を含むものであるため、ここでは間隙層という上位概念の表現を用いて、その材質の一例を説明する。
(Combination of material of gap layer and light emitting part 7)
As described above, the adhesive layer 15 preferably has a thermal conductivity equal to or higher than that of the light emitting portion 7. Since the adhesive layer 15 includes an adhesive among the gap layers of the present invention, an example of the material thereof will be described using the expression of the superordinate concept of the gap layer.

間隙層および発光部7の材質の一例を表1に示す。これらの例の中には、間隙層の熱伝導率を高めるために拡散剤16と同様の材質からなる高熱伝導フィラー(高熱伝導性添加材)を間隙層に含めているものもある。高熱伝導フィラーとは、熱伝導性の高い材質を含む透光性の粒子である。   An example of the material of the gap layer and the light emitting portion 7 is shown in Table 1. In some of these examples, in order to increase the thermal conductivity of the gap layer, a high thermal conductive filler (high thermal conductivity additive) made of the same material as that of the diffusing agent 16 is included in the gap layer. The high thermal conductive filler is a translucent particle containing a material having high thermal conductivity.

以下の説明では、高熱伝導フィラーのうち、樹脂よりも熱伝導率が高いものを高熱伝導フィラーAと称し、高熱伝導フィラーAのうち、ガラスよりも熱伝導率が高いものを高熱伝導フィラーBと称する。   In the following description, a high thermal conductivity filler having a higher thermal conductivity than a resin is referred to as a high thermal conductivity filler A, and a high thermal conductivity filler A having a higher thermal conductivity than glass is referred to as a high thermal conductivity filler B. Called.

高熱伝導フィラーAに属する材料の例としては、SiOビーズ、Alビーズ、ダイヤモンドビーズ等を挙げることができる。高熱伝導フィラーBに属する材料の例としては、Alビーズ、ダイヤモンドビーズ等を挙げることができる。 Examples of the material belonging to the high thermal conductive filler A include SiO 2 beads, Al 2 O 3 beads, diamond beads and the like. Examples of the material belonging to the high thermal conductive filler B include Al 2 O 3 beads and diamond beads.

例えば、間隙層をアクリル系接着剤で形成し、発光部7の封止材として樹脂系の材料(例えば、エポキシ、シリコーン、HBG(HyBrid Glass;有機無機ハイブリッドガラス)))を用いれば、間隙層の熱伝導率は、発光部7と同等となる。   For example, if the gap layer is formed of an acrylic adhesive, and a resin-based material (for example, epoxy, silicone, HBG (HyBrid Glass)) is used as the sealing material for the light-emitting portion 7, the gap layer The thermal conductivity is equal to that of the light emitting unit 7.

また、間隙層の熱伝導率が、発光部7の熱伝導率よりも高くなる組み合わせとして、例えば次の2タイプを挙げることができる。   Further, examples of the combination in which the thermal conductivity of the gap layer is higher than the thermal conductivity of the light emitting unit 7 include the following two types.

(1)発光部7の封止材が樹脂系の材料であるときは、間隙層として、アクリル系接着剤、高熱伝導フィラーAを混練したアクリル系接着剤、ガラスペースト(典型的には低融点ガラスを用いたもの)、または高熱伝導フィラーAまたはBを混練したガラスペーストを使用できる。   (1) When the sealing material of the light emitting portion 7 is a resin material, an acrylic adhesive, an acrylic adhesive kneaded with a high thermal conductive filler A, a glass paste (typically a low melting point) as a gap layer Glass paste using glass), or glass paste kneaded with the high thermal conductive filler A or B can be used.

この場合、高熱伝導フィラーAとして、アクリル系接着剤よりも高熱伝導である、熱伝導率が1W/mK程度のSiO(シリカ)ビーズ、熱伝導率が20〜40W/mK程度のAl(サファイア)ビーズ、熱伝導率が1000〜2000W/mK程度のダイヤモンドビーズを用いることができる。 In this case, SiO 2 (silica) beads having a thermal conductivity of about 1 W / mK and Al 2 O having a thermal conductivity of about 20 to 40 W / mK are used as the high thermal conductivity filler A. 3 (sapphire) beads, diamond beads having a thermal conductivity of about 1000 to 2000 W / mK can be used.

(2)発光部7の封止材が無機ガラスのときは、間隙層としては、低融点ガラス等を用いたガラスペースト、もしくはガラスペーストに高熱伝導フィラーBを混ぜたものを使用できる。   (2) When the sealing material of the light emitting portion 7 is inorganic glass, as the gap layer, a glass paste using a low melting point glass or the like, or a glass paste in which a high thermal conductive filler B is mixed can be used.

低融点ガラスを用いると言えども、融かして接着するためには少なくとも400℃程度以上には加熱する必要があるため、高熱伝導フィラーは、使用するガラスペーストの溶融温度程度では、溶けたり、変質したりしないことが要求される。   Even if low melting point glass is used, in order to melt and bond, it is necessary to heat at least about 400 ° C. or higher, so the high thermal conductive filler melts at the melting temperature of the glass paste used, It is required not to be altered.

前述した高熱伝導フィラーの一例である、SiOビーズ(シリカ)の融点は1713℃、Alビーズの融点は2030℃、ダイヤモンドの融点は3550℃あるため、低融点ガラスの溶融温度程度では融けたり変質したりすることはない。 Since the melting point of SiO 2 beads (silica), which is an example of the above-mentioned high thermal conductive filler, is 1713 ° C., the melting point of Al 2 O 3 beads is 2030 ° C., and the melting point of diamond is 3550 ° C. There is no melting or alteration.

(1)〜(2)のいずれの場合も、間隙層の熱伝導率が発光部の熱伝導率よりも高くなるように、間隙層に混ぜる高熱伝導フィラーを選択すればよい。   In any case of (1) to (2), a high thermal conductive filler to be mixed in the gap layer may be selected so that the thermal conductivity of the gap layer is higher than the thermal conductivity of the light emitting part.

ただし、間隙層の熱伝導率は、混ぜる高熱伝導フィラーの材質だけではなく、その濃度にも依存する。例えば、きわめて微量のダイヤモンドペーストを混合させたときよりも、サファイアビーズを比較的多量に混合させたときの方が、熱伝導率が高くなる。それゆえ、間隙層に混合させる高熱伝導フィラーの材質および量を調整することで、間隙層の熱伝導率を調整すればよい。   However, the thermal conductivity of the gap layer depends not only on the material of the high thermal conductive filler to be mixed but also on its concentration. For example, the thermal conductivity is higher when a relatively large amount of sapphire beads are mixed than when a very small amount of diamond paste is mixed. Therefore, the thermal conductivity of the gap layer may be adjusted by adjusting the material and amount of the high thermal conductive filler to be mixed in the gap layer.

また、複数種類の高熱伝導フィラーを間隙層に混合させてもよい。   A plurality of types of high thermal conductive fillers may be mixed in the gap layer.

(熱抵抗について)
上述の説明では、熱伝導率に注目して各部材の材質について説明したが、熱抵抗という観点から本発明を捉えることもできる。
(About thermal resistance)
In the above description, the material of each member has been described focusing on the thermal conductivity, but the present invention can also be understood from the viewpoint of thermal resistance.

本明細書中における熱抵抗とは、次の(1)式で表され、熱の伝わり難さを示す数値である。   The thermal resistance in this specification is a numerical value represented by the following formula (1) and indicating the difficulty of heat transfer.

熱抵抗=(1/熱伝導率)・(放熱経路の長さ/放熱断面積)・・・(1)
他のパラメータが同じであれば、熱伝導率が高まると熱抵抗は低下する。それゆえ、発光部7および間隙層の熱伝導率を高めることは、これらの部材の熱抵抗を低下させることになる。
Thermal resistance = (1 / thermal conductivity) · (length of heat dissipation path / heat dissipation cross-sectional area) (1)
If the other parameters are the same, the thermal resistance decreases as the thermal conductivity increases. Therefore, increasing the thermal conductivity of the light-emitting portion 7 and the gap layer decreases the thermal resistance of these members.

熱抵抗を低下させる方法として、熱伝導率を高める以外にも、放熱面積(他の部材との接合面積)を増加させる、当該部材の厚みを低下させるなどの方法を用いることができる。   As a method for reducing the thermal resistance, in addition to increasing the thermal conductivity, a method of increasing the heat radiation area (joint area with other members) or reducing the thickness of the member can be used.

なお、熱抵抗とは、熱の伝わり難さを示す数値であればよく、(1)式によって規定した以外の熱抵抗の概念を本発明に適用してもよい。   The thermal resistance may be a numerical value indicating difficulty in transferring heat, and a concept of thermal resistance other than that defined by the equation (1) may be applied to the present invention.

(拡散剤16の形状)
また、上述の説明では、高熱伝導フィラーの例としてSiOビーズ等を挙げたが、高熱伝導フィラーは、球状である必要はなく、棒状や不定形であっても構わない。ただし、間隙層の厚みを制御するという観点からは、径が揃った真球であることが好ましい。
(Shape of diffusing agent 16)
In the above description, SiO 2 beads and the like are given as examples of the high thermal conductive filler. However, the high thermal conductive filler does not have to be spherical, and may be rod-shaped or indefinite. However, from the viewpoint of controlling the thickness of the gap layer, a true sphere having a uniform diameter is preferable.

図3は、拡散剤16の好ましい一例を示す断面図である。同図に示すように、拡散剤16は、所定の直径を有するほぼ球状(好ましくは、真球)の粒子であり、発光部7と熱伝導部材13との間の距離を一定に維持するとともに、熱伝導部材13および発光部7に接触することにより、発光部7の熱を熱伝導部材13に伝導する役割を有している。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a preferred example of the diffusing agent 16. As shown in the figure, the diffusing agent 16 is a substantially spherical (preferably true sphere) particle having a predetermined diameter, and maintains a constant distance between the light emitting portion 7 and the heat conducting member 13. The heat conducting member 13 and the light emitting unit 7 are brought into contact with each other to conduct heat of the light emitting unit 7 to the heat conducting member 13.

この拡散剤16は、熱伝導部材13と発光部7との間において一層のみ存在していることが好ましく、拡散剤16の間に間隙材(接着剤またはガラスペースト等)が充填されている。このような拡散剤16を設けることにより、間隙材が熱伝導率の低いアクリル系接着剤等の材質からなるものであっても、発光部7の熱を熱伝導部材13に効率良く伝導することができる。   The diffusing agent 16 is preferably present only in one layer between the heat conducting member 13 and the light emitting portion 7, and a gap material (adhesive or glass paste or the like) is filled between the diffusing agents 16. By providing such a diffusing agent 16, even if the gap material is made of a material such as an acrylic adhesive having a low thermal conductivity, the heat of the light emitting portion 7 can be efficiently conducted to the heat conducting member 13. Can do.

なお、熱伝導部材13と発光部7との間の距離が一定に保たれるのであれば、拡散剤16が複数の層を形成していてもよい。   Note that the diffusing agent 16 may form a plurality of layers as long as the distance between the heat conducting member 13 and the light emitting unit 7 is kept constant.

(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4(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4(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23、基板22、クラッド層113、活性層111、クラッド層112、アノード電極21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. 4A schematically shows a circuit diagram of the semiconductor laser 3, and FIG. 4B 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 23, a substrate 22, a clad layer 113, an active layer 111, a clad layer 112, and an anode electrode 21 are laminated in this order.

基板22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、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かの材料が用いられる。 The substrate 22 is a semiconductor substrate, and it is preferable to use GaN, sapphire, or SiC in order to obtain blue to ultraviolet excitation light for exciting the phosphor as in the present application. In general, as other examples of a substrate for a semiconductor laser, a group IV semiconductor represented by a group IV semiconductor such as Si, Ge and SiC, GaAs, GaP, InP, AlAs, GaN, InN, InSb, GaSb and AlN Group V compound semiconductors, Group II-VI compound semiconductors such as ZnTe, ZeSe, ZnS and ZnO, oxide insulators such as ZnO, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , CrO 2 and CeO 2 , and SiN Any material of the nitride insulator is used.

アノード電極21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 21 is for injecting a current into the active layer 111 through the cladding layer 112.

カソード電極23は、基板22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21・カソード電極23に順方向バイアスをかけて行う。   The cathode electrode 23 is for injecting current into the active layer 111 from the lower part of the substrate 22 through the clad layer 113. The current is injected by applying a forward bias to the anode electrode 21 and the cathode electrode 23.

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。   As the material for the active layer 111 and the cladding layer, a mixed crystal semiconductor made of AlInGaN is used to obtain blue to ultraviolet excitation light. Generally, a mixed crystal semiconductor mainly composed of Al, Ga, In, As, P, N, and Sb is used as an active layer / cladding layer of a semiconductor laser, and such a configuration may be used. Moreover, you may be comprised by II-VI group compound semiconductors, such as Zn, Mg, S, Se, Te, and ZnO.

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.

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。   Further, the active layer 111 is formed with 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, and the front side cleaved surface 114 and the back side cleaved surface 115. 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、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。   However, unlike a mirror that completely reflects light, a part of the light amplified by stimulated emission is obtained by cleaving the front side cleaved surface 114 and the back side cleaved surface 115 of the active layer 111 (in this embodiment, the front side cleaved surface 114 for convenience. And 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21及びカソード電極23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, or any other II-VI compound semiconductor, and by applying a forward bias to the anode electrode 21 and the cathode electrode 23, 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.

(固定部の変更例)
上述の説明では、発光部7の熱伝導部材13に対する相対位置を固定する固定部として、透明板9を例に挙げたが、上記固定部は透明板9である必要はなく、発光部7のレーザ光照射面7aと対向する面(蛍光出射面と称する)の少なくとも一部に圧接する圧接面と、当該圧接面と熱伝導部材13との相対位置関係を固定する当接面固定部とを備えるものであればよい。
(Example of changing the fixed part)
In the above description, the transparent plate 9 is taken as an example of the fixing unit that fixes the relative position of the light emitting unit 7 to the heat conducting member 13. However, the fixing unit does not have to be the transparent plate 9. A pressure contact surface that is in pressure contact with at least a part of a surface (referred to as a fluorescence emission surface) facing the laser light irradiation surface 7a, and a contact surface fixing portion that fixes a relative positional relationship between the pressure contact surface and the heat conducting member 13. It only has to be provided.

圧接面と熱伝導部材13との相対位置が固定されており、その圧接面が発光部7の蛍光出射面に圧接する(多少の圧力をかけて蛍光出射面に接する)ことにより、発光部7を熱伝導部材13に対して固定できる。   The relative position between the pressure contact surface and the heat conducting member 13 is fixed, and the pressure contact surface is in pressure contact with the fluorescence emission surface of the light emitting portion 7 (applying a certain pressure to contact the fluorescence emission surface), whereby the light emission portion 7. Can be fixed to the heat conducting member 13.

図5(a)〜(c)は、固定部の変形例を示す図である。固定部として、例えば、図5(a)に示すように、発光部7が円柱形状の場合には、発光部7の蛍光出射面と接する面を有し、熱伝導部材13に接続(接着または溶接)されている円筒形状の中空部材20aや、図5(b)に示すように、発光部7が直方体または立方体である場合には、直方体または立方体の中空部材20bを用いてもよい。ただし、中空部材20a・20bにおいて、熱伝導部材13に接続される側の面は開口している。   FIGS. 5A to 5C are diagrams showing a modification of the fixing portion. For example, as shown in FIG. 5A, as the fixing portion, when the light emitting portion 7 has a cylindrical shape, the fixing portion has a surface in contact with the fluorescence emitting surface of the light emitting portion 7 and is connected (adhered or bonded) to the heat conducting member 13. When the light emitting part 7 is a rectangular parallelepiped or a cube as shown in FIG. 5B, a rectangular hollow or a hollow member 20b having a rectangular parallelepiped or a cube may be used. However, in the hollow members 20a and 20b, the surface connected to the heat conducting member 13 is open.

また、図5(c)に示すように、固定部20cの、蛍光出射面と接する面の一部(特に中央部)が開口していてもよい。この構成により、発光部7から出射される蛍光が固定部に吸収されることで当該蛍光をロスすることを防止できる。固定部は、透光性の部材であることが好ましいが、上記中央部が開口していれば、透光性のない物質(例えば、金属)で固定部を形成してもよい。   Moreover, as shown in FIG.5 (c), a part (especially center part) of the surface which contact | abuts the fluorescence emission surface of the fixing | fixed part 20c may open. With this configuration, it is possible to prevent the fluorescence emitted from the light emitting unit 7 from being lost by being absorbed by the fixed unit. The fixing portion is preferably a translucent member, but the fixing portion may be formed of a non-translucent substance (for example, metal) as long as the central portion is open.

また、固定部として複数のワイヤを用い、これらワイヤの一方の端部を発光部7に接続し、他方の端部を熱伝導部材13に接続してもよい。   Alternatively, a plurality of wires may be used as the fixing portion, and one end portion of these wires may be connected to the light emitting portion 7 and the other end portion may be connected to the heat conducting member 13.

(熱伝導部材13の変更例)
熱伝導部材13を、反射鏡8ではなく透明板9に接続してもよい。この構成により、発光部7の熱は熱伝導部材13を介して透明板9に伝導される。透明板9をガラスによって形成すれば、熱伝導部材13から熱を効率良く受け取ることができる。
(Modification example of heat conduction member 13)
The heat conducting member 13 may be connected to the transparent plate 9 instead of the reflecting mirror 8. With this configuration, the heat of the light emitting unit 7 is conducted to the transparent plate 9 through the heat conducting member 13. If the transparent plate 9 is made of glass, heat can be efficiently received from the heat conducting member 13.

熱伝導部材13と透明板9との接続様式は特に限定されない。例えば、熱伝導部材13を円柱形状や立方体などの中空を有する立体形状として形成し、発光部7を覆う形で熱伝導部材13を透明板9に接続してもよい。すなわち、熱伝導部材13は、発光部7のレーザ光照射面と熱伝導が可能なように接触するとともにレーザ光を透過する励起光透過面と、当該励起光透過面と透明板9との相対位置関係を固定する励起光透過面固定部とを有していてもよい。   The connection mode between the heat conducting member 13 and the transparent plate 9 is not particularly limited. For example, the heat conductive member 13 may be formed as a three-dimensional shape having a hollow shape such as a cylindrical shape or a cube, and the heat conductive member 13 may be connected to the transparent plate 9 so as to cover the light emitting portion 7. That is, the heat conducting member 13 is in contact with the laser light irradiation surface of the light emitting unit 7 so as to be able to conduct heat and transmits the laser light, and the relative relationship between the excitation light transmitting surface and the transparent plate 9. An excitation light transmitting surface fixing portion that fixes the positional relationship may be included.

(発光部7の変更例)
図6は、発光部7の変更例を示す断面図である。図6に示すように、発光部7および接着層15の側面に反射膜17を形成してもよい。この反射膜17は、接着層15の外側表面(発光部7および熱伝導部材13と接していない表面)の少なくとも一部を覆う光反射性の膜であり、例えば、金属薄膜(例えば、アルミニウム薄膜)である。
(Modification example of the light emitting unit 7)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modified example of the light emitting unit 7. As shown in FIG. 6, a reflective film 17 may be formed on the side surfaces of the light emitting unit 7 and the adhesive layer 15. The reflective film 17 is a light-reflective film that covers at least a part of the outer surface of the adhesive layer 15 (the surface not in contact with the light emitting unit 7 and the heat conducting member 13). For example, a metal thin film (for example, an aluminum thin film) ).

接着層15が拡散剤16を含んでいるため、レーザ光が拡散剤16によって拡散されることで、発光部7に向かわずに、接着層15の側面からもれるレーザ光(迷光と称する)が発生する。反射膜17を接着層15の側面に設けることによって、上記迷光が反射膜17に反射し、接着層15の内部にとどまる。それゆえ、レーザ光の利用効率を高めることができる。   Since the adhesive layer 15 includes the diffusing agent 16, the laser light is diffused by the diffusing agent 16, so that the laser light (referred to as stray light) leaks from the side surface of the adhesive layer 15 without going to the light emitting portion 7. Occur. By providing the reflective film 17 on the side surface of the adhesive layer 15, the stray light is reflected by the reflective film 17 and stays inside the adhesive layer 15. Therefore, the utilization efficiency of laser light can be increased.

なお、反射膜17は、少なくとも接着層15の側面を覆えばよく、発光部7の側面をも覆う必要はかならずしもない。しかし、発光部7の側面を反射膜17で覆うことにより、反射膜17による発光部7の冷却効果を得ることができる。反射膜17を発光部7よりも熱伝導性の高い物質で形成することにより、この効果を高めることができる。   The reflective film 17 only needs to cover at least the side surface of the adhesive layer 15, and it is not always necessary to cover the side surface of the light emitting unit 7. However, the cooling effect of the light emitting unit 7 by the reflective film 17 can be obtained by covering the side surface of the light emitting unit 7 with the reflective film 17. This effect can be enhanced by forming the reflective film 17 with a material having higher thermal conductivity than the light emitting portion 7.

なお、図2に示すように、反射膜17を接着層15の側面のみならず発光部7の側面にも設けてもよい。この構成により、反射膜17によっても発光部7の冷却効果を得ることができる。反射膜17を発光部7よりも熱伝導性の高い物質で形成することにより、この効果を高めることができる。   As shown in FIG. 2, the reflective film 17 may be provided not only on the side surface of the adhesive layer 15 but also on the side surface of the light emitting unit 7. With this configuration, the cooling effect of the light emitting unit 7 can also be obtained by the reflective film 17. This effect can be enhanced by forming the reflective film 17 with a material having higher thermal conductivity than the light emitting portion 7.

また、発光部7を熱伝導部材13に対して物理的な力で接触させてもよい。その場合には、接着層15を設ける必要は必ずしもない。   Further, the light emitting unit 7 may be brought into contact with the heat conducting member 13 with a physical force. In that case, it is not always necessary to provide the adhesive layer 15.

(ヘッドランプ1の効果)
発光部7をハイパワーのレーザ光で励起すると、発光部7が激しく劣化する。発光部7の劣化は、発光部7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(例えば、シリコーン樹脂)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を取り囲む物質が劣化すると考えられる。
(Effect of headlamp 1)
When the light emitting unit 7 is excited with high-power laser light, the light emitting unit 7 is severely deteriorated. The deterioration of the light emitting unit 7 is mainly caused by the deterioration of the phosphor itself included in the light emitting unit 7 and the deterioration of the sealing material (for example, silicone resin) surrounding the phosphor. The sialon phosphor described above generates light with an efficiency of 60 to 80% when irradiated with laser light, but the rest is emitted as heat. It is considered that the material surrounding the phosphor is deteriorated by this heat.

ヘッドランプ1では、熱伝導部材13が、発光部7の励起光照射面の側に配置され、発光部7の熱を吸収することにより発光部7を冷却する。発光部7のうち、励起光照射面が最も発熱するため、熱伝導部材13を励起光照射面と熱的に接続することにより効果的に発光部7を冷却できる。   In the headlamp 1, the heat conducting member 13 is disposed on the excitation light irradiation surface side of the light emitting unit 7, and cools the light emitting unit 7 by absorbing the heat of the light emitting unit 7. Since the excitation light irradiation surface of the light emission unit 7 generates the most heat, the light emission unit 7 can be effectively cooled by thermally connecting the heat conducting member 13 to the excitation light irradiation surface.

これにより、レーザ光を励起光源とした超高輝度な光源としてのヘッドランプの寿命を延ばし、その信頼性を高めることができる。   Thereby, the lifetime of the headlamp as an ultra-bright light source using laser light as an excitation light source can be extended, and its reliability can be improved.

そして、熱伝導部材13が発光部7から受け取った熱は、ヘッドランプ1の内部(特に反射鏡8の表面)における結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解のために利用される。   The heat received by the heat conducting member 13 from the light emitting unit 7 is used for preventing or removing condensation in the headlamp 1 (particularly the surface of the reflecting mirror 8), or preventing or melting the freezing.

それゆえ、発光部7の熱を有効利用でき、結露の防止等のために別途エネルギーを消費する必要がなくなり、ヘッドランプ1の消費電力を低減できる。   Therefore, the heat of the light emitting unit 7 can be effectively used, and it is not necessary to separately consume energy for preventing condensation and the power consumption of the headlamp 1 can be reduced.

次に本発明の一実施例について図7を用いて説明する。図7は、発光部7および熱伝導部材13の具体例を示す図である。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a specific example of the light emitting unit 7 and the heat conducting member 13.

発光部7として、封止材中に酸窒化物系蛍光体(Caα−SiAlON:CeおよびCASN:Eu)を分散させた波長変換部材を用いた。この発光部7は、直径3mm、厚さ1.5mmの円盤状のものである。   As the light emitting portion 7, a wavelength conversion member in which an oxynitride phosphor (Caα-SiAlON: Ce and CASN: Eu) is dispersed in a sealing material is used. The light emitting portion 7 is a disc-shaped member having a diameter of 3 mm and a thickness of 1.5 mm.

熱伝導部材13として、厚さ0.5mmのサファイア板(熱伝導率:42W/mK)を用い、この熱伝導部材13にアーデル社製の可視光重合型光学用接着剤エピカコール(Epixacolle)EP433を接着層15として用いて発光部7を接着した。この状態が図7に示されている。   A sapphire plate having a thickness of 0.5 mm (thermal conductivity: 42 W / mK) is used as the heat conductive member 13, and the visible light polymerization type optical adhesive Epicacoll EP433 made by Adel is used for the heat conductive member 13. The light emitting part 7 was adhered using the adhesive layer 15. This state is shown in FIG.

Caα−SiAlON:CeとCASN:Euとで作製した発光部の場合、励起光を照明光(蛍光)に変換する効率は、約70%である。10Wの励起光を照射するとそのうち3Wは照明光に変換されず熱に変わる。   In the case of a light emitting part made of Caα-SiAlON: Ce and CASN: Eu, the efficiency of converting excitation light into illumination light (fluorescence) is about 70%. When 10 W of excitation light is irradiated, 3 W of that is converted into heat without being converted into illumination light.

蛍光体を封止する封止材の熱伝導率は、シリコーン樹脂や有機無機ハイブリッドガラスで0.1〜0.2W/mK程度、無機ガラスで1〜2W/mK程度である。例えば、熱伝導率0.2W/mKの3mm×3mm×厚さ1mmの発熱体の3mm×3mm平面で1Wの発熱があり、上記発熱体が外部と熱的に絶縁されている場合を熱シミュレーションにより計算すると、発熱体の温度は500℃以上(555.6℃)になる。   The thermal conductivity of the sealing material for sealing the phosphor is about 0.1 to 0.2 W / mK for silicone resin and organic-inorganic hybrid glass, and about 1 to 2 W / mK for inorganic glass. For example, a thermal simulation in which a heat generating element having a thermal conductivity of 0.2 W / mK has a heat generation of 1 W on a 3 mm × 3 mm plane of a heating element of 3 mm × 3 mm × thickness 1 mm, and the heating element is thermally insulated from the outside. , The temperature of the heating element is 500 ° C. or higher (555.6 ° C.).

ちなみに、熱伝導率2W/mKの封止材を用いると同じ大きさ・同じ発熱量の発熱体であっても温度上昇は55.6℃となる。すなわち、封止材の熱伝導率は非常に重要である。また、封止材の熱伝導率は2W/mKのまま、発熱体のサイズを3mm×1mm×厚さ1mmとすると、温度上昇は166.7℃となる。それゆえ、輝度を高くするために発光部7のサイズを小さくすればするほど、同じ発熱量でも温度上昇が激しくなり、発光部7に負担がかかるようになる。   Incidentally, if a sealing material having a thermal conductivity of 2 W / mK is used, the temperature rise will be 55.6 ° C. even if the heating element has the same size and the same heating value. That is, the thermal conductivity of the encapsulant is very important. If the heat conductivity of the encapsulant is 2 W / mK and the size of the heating element is 3 mm × 1 mm × thickness 1 mm, the temperature rise is 166.7 ° C. Therefore, the smaller the size of the light emitting unit 7 in order to increase the luminance, the more the temperature rises even with the same amount of heat generation, and the light emitting unit 7 is burdened.

これに対して、上述の発熱体(3mm×3mm×厚さ1mm、熱伝導率0.2W/mK)に熱伝導率40W/mKの熱伝導板(3mm×10mm×厚さ0.5mm)を熱的に接着した場合には、発熱体の温度上昇は170℃程度に抑えられる。熱伝導板の厚みを0.5mmから1.0mmとすることによって温度上昇は半分の85℃程度に抑制できる。さらに、発熱体の厚みを1mmからより薄い方向にもっていくことによっても、熱伝導板への放熱性が向上するため、なお一層、発熱体の温度上昇を低下させることができる。   On the other hand, a heat conduction plate (3 mm × 10 mm × thickness 0.5 mm) having a heat conductivity of 40 W / mK is applied to the above-described heating element (3 mm × 3 mm × thickness 1 mm, heat conductivity 0.2 W / mK). When thermally bonded, the temperature rise of the heating element can be suppressed to about 170 ° C. By setting the thickness of the heat conductive plate to 0.5 mm to 1.0 mm, the temperature rise can be suppressed to about 85 ° C., which is half. Furthermore, since the heat dissipation to the heat conductive plate is improved by reducing the thickness of the heating element from 1 mm, the temperature rise of the heating element can be further reduced.

蛍光体発光部の温度を凡そ200℃程度以下にし、さらに、蛍光体として、酸窒化物系蛍光体またはIII−V族化合物半導体ナノ粒子蛍光体を用いることによって、特に発光部7での発熱が1Wを超えるような極めて強い励起光を照射しても、その発熱がはややか且つ効率的に放熱され、発光部7が損傷(劣化)してしまうことを防止できるようになる。   When the temperature of the phosphor light emitting part is set to about 200 ° C. or less, and an oxynitride phosphor or a group III-V compound semiconductor nanoparticle phosphor is used as the phosphor, heat is generated particularly in the light emitting part 7. Even if extremely strong excitation light exceeding 1 W is irradiated, the heat is quickly and efficiently dissipated, and the light emitting section 7 can be prevented from being damaged (deteriorated).

また、この発光部7を構成する封止材としては、有機無機ハイブリッドガラス、または無機ガラスが好ましく、シリコーン樹脂を使用する場合は、熱シミュレーションを厳密に行い温度上昇を150℃程度以下に抑えることが好ましい。有機無機ハイブリッドガラスであれば温度は250℃から300℃程度まで許容される。また、無機ガラスであれば500℃以上でも問題ない。   Moreover, as a sealing material which comprises this light emission part 7, organic-inorganic hybrid glass or inorganic glass is preferable, and when using a silicone resin, a thermal simulation is strictly performed and temperature rise is suppressed to about 150 ° C. or less. Is preferred. In the case of organic-inorganic hybrid glass, the temperature is allowed to be about 250 ° C. to about 300 ° C. Moreover, if it is inorganic glass, even if it is 500 degreeC or more, there is no problem.

〔実施の形態2〕
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、本発明の別の実施形態に係るヘッドランプ30の構成を示す概略図である。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. In addition, about the member similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. FIG. 8 is a schematic view showing a configuration of a headlamp 30 according to another embodiment of the present invention.

本実施形態のヘッドランプ30においては、熱伝導部材13の、反射鏡8と接続されている一方の端部は反射鏡8から延出しており、当該端部にヒートパイプ(第2熱伝導部材)14が接続されている。   In the headlamp 30 of the present embodiment, one end portion of the heat conducting member 13 connected to the reflecting mirror 8 extends from the reflecting mirror 8, and a heat pipe (second heat conducting member) is connected to the end portion. ) 14 is connected.

ヒートパイプ14は、銅などの熱伝導性の高い金属性のパイプの内部に作動液を封入したものである。作動液を毛細管現象によって迅速に移動させるために、ヒートパイプ14の内部に毛細管を設けてもよい。   The heat pipe 14 is obtained by enclosing a working fluid in a metallic pipe having high thermal conductivity such as copper. In order to move the working fluid quickly by capillary action, a capillary tube may be provided inside the heat pipe 14.

このヒートパイプ14の他方の端部は、エクステンション11に設けられた開口部を通ってレンズ12への熱の伝導が可能なようにレンズ12に接続されている。   The other end of the heat pipe 14 is connected to the lens 12 so that heat can be conducted to the lens 12 through an opening provided in the extension 11.

このヒートパイプ14によって、熱伝導部材13が受け取った発光部7の熱は、レンズ12に伝導され、レンズ12が暖められるとともに発光部7の熱が外気に放熱される。   The heat pipe 14 transfers the heat of the light emitting unit 7 received by the heat conducting member 13 to the lens 12, warms the lens 12 and radiates the heat of the light emitting unit 7 to the outside air.

レンズ12は、外気に直接さらされており、寒冷地ではレンズ12に雪が付着することがある。ヘッドランプ30では、発光部7の熱によってレンズ12が暖められるため、レンズ12に付着した雪を溶かすことができる。別の熱源を利用してレンズ12に付着した雪を溶かすこともできるが、発光部7の熱を利用することによって、エネルギーを節約することができる。   The lens 12 is directly exposed to the outside air, and snow may adhere to the lens 12 in a cold region. In the headlamp 30, since the lens 12 is warmed by the heat of the light emitting unit 7, snow attached to the lens 12 can be melted. Although snow attached to the lens 12 can be melted by using another heat source, energy can be saved by using the heat of the light emitting unit 7.

熱伝導部材13の熱をレンズ12に伝達する熱伝導部材は、ヒートパイプに限定されず、例えば金属性の細線であってもよい。   The heat conductive member that transmits the heat of the heat conductive member 13 to the lens 12 is not limited to a heat pipe, and may be, for example, a metallic thin wire.

(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。
(Other changes)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is 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。   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.

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。   A solid-state laser other than the semiconductor laser may be used as the excitation light source. However, it is preferable to use a semiconductor laser because the excitation light source can be reduced in size.

本発明は、高輝度で長寿命な発光装置や照明装置、特に車両用等のヘッドランプに適用することができる。   The present invention can be applied to a light-emitting device and a lighting device that have a high luminance and a long service life, particularly a headlamp for a vehicle.

1 ヘッドランプ(発光装置、車両用前照灯)
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
7a レーザ光照射面(励起光照射面)
8 反射鏡
9 透明板(第1透光部材)
12 レンズ(第2透光部材)
13 熱伝導部材
14 ヒートパイプ(第2熱伝導部材)
30 ヘッドランプ(発光装置、車両用前照灯)
1 Headlamp (light emitting device, vehicle headlamp)
2 Semiconductor laser array (excitation light source)
3 Semiconductor laser (excitation light source)
7 Light emitting part 7a Laser light irradiation surface (excitation light irradiation surface)
8 Reflector 9 Transparent plate (first translucent member)
12 Lens (second translucent member)
13 heat conduction member 14 heat pipe (second heat conduction member)
30 Headlamp (light emitting device, vehicle headlamp)

Claims (2)

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により発光する発光部と、
上記発光部と熱の伝導が可能なように接続された第1熱伝導部材とを備え、
上記第1熱伝導部材は、当該第1熱伝導部材が受け取った上記発光部の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されており、
上記第1熱伝導部材は、上記発光部における上記励起光が照射される面である励起光照射面の側に配置され、上記励起光を透過するものであり、
上記第1熱伝導部材が受け取った熱は反射鏡に伝導され、
上記第1熱伝導部材と上記発光部との間の隙間を埋める間隙層をさらに備え、
上記間隙層は、熱伝導性粒子を含み、
上記熱伝導性粒子は所定の直径を有するとともに層を形成しており、当該層が上記発光部および上記第1熱伝導部材に接触することにより、上記発光部と上記第1熱伝導部材との間の距離を一定に維持する発光装置を備える車両用前照灯であって、
上記発光装置が出射した照明光を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射する第2透光部材と、
上記第1熱伝導部材が受け取った熱を第2透光部材に伝導する第2熱伝導部材とをさらに備えることを特徴とする車両用前照灯。
An excitation light source that emits excitation light;
A light emitting unit that emits light by excitation light emitted from the excitation light source;
A first heat conducting member connected to the light-emitting part so as to allow heat conduction;
The first heat conducting member is disposed so that the heat of the light emitting part received by the first heat conducting member can be conducted to other members and used.
The first heat conducting member is disposed on the side of the excitation light irradiation surface that is the surface irradiated with the excitation light in the light emitting unit, and transmits the excitation light.
The heat received by the first heat conducting member is conducted to the reflecting mirror,
A gap layer that fills a gap between the first heat conducting member and the light emitting unit;
The gap layer is seen containing a thermally conductive particles,
The thermally conductive particles have a predetermined diameter and form a layer, and the layer comes into contact with the light emitting unit and the first heat conducting member, thereby forming the light emitting unit and the first heat conducting member. A vehicle headlamp equipped with a light emitting device that maintains a constant distance between ,
A second translucent member that emits the illumination light emitted by the light emitting device to the outside of the vehicle headlamp;
A vehicle headlamp, further comprising: a second heat conducting member that conducts heat received by the first heat conducting member to the second light transmissive member.
上記間隙層は、接着剤の層、またはガラスペーストであることを特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。   The vehicle headlamp according to claim 1, wherein the gap layer is an adhesive layer or a glass paste.
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