JPWO2018092846A1 - 発光装置、電子機器、照明装置および車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

高い効率で発光し信頼性に優れた発光装置を得る。発光装置は、発光部材（５０）と、冷媒（４）と、筐体（２）とを備える、発光部材（５０）は、光を照射されて発光する蛍光体を含む第１面（５０ａ）と、当該第１面（５０ａ）と異なる第２面（５０ｂ）とを含む。冷媒（４）は、発光部材（５０）を冷却する。筐体（２）は、冷媒（４）を保持する保持部（６０）を含む。筐体（２）の表面には保持部（６０）と繋がる開口部（５１）が形成される。発光部材（５０）は、第２面（５０ｂ）が開口部（５１）を塞ぐように、筐体（２）に接続されている。

Description

この発明は、発光装置、電子機器、照明装置および車両用前照灯に関し、より特定的には、蛍光体を用いた発光装置、電子機器、照明装置および車両用前照灯に関する。

従来、蛍光体を含む発光部材に光を当てて蛍光発光を得る発光装置が知られている。たとえば、特開２０１１−０７７０５６号公報では、円盤の辺縁部付近に蛍光体を塗布し回転させ、そこに青色光を当てることで蛍光発光を得る発光装置が開示されている。また、特開２００３−２９５３１９号公報では、放物反射面を有する反射鏡の焦点に配置された蛍光体にレーザ光を集光して照射し、当該蛍光体から放出された光を反射鏡により反射して所望の方向に光を出射する発光装置が開示されている。

特開２０１１−０７７０５６号公報 特開２００３−２９５３１９号公報

上述の発光装置では、レーザ光源等の光源からの励起光を蛍光体に集中させて、当該蛍光体を発光させる。このような発光装置においては、蛍光体に励起光が集中して照射されることで局所的な発熱が発生し、当該蛍光体の冷却は困難であった。

特許文献１に開示された発光装置は、蛍光体での光の集中による発熱を抑制するために、円盤を高速で回転させる。しかし、このような構成の発光装置では、当該円板を回転させるためのモータ、およびそれに付随する電源回路等も必要である。そのため、このような発光装置は部品点数が多く、構造が複雑であった。さらに、円盤を回転させる際には騒音が発生する。また、上述したモータ等の部品には寿命があるため、蛍光体などの発光部材の信頼性を改善した場合においても、モータ等の部品の寿命が発光装置の寿命を制約していた。

特許文献２に開示された発光装置は、レーザ光を蛍光体に集光させる構造であるが、蛍光体の冷却が困難である。そのため、蛍光体の温度上昇に起因する温度消光と呼ばれる効率低下が発生する。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、蛍光体への光集中により発生した熱を単純な構造により放熱することにより、高い効率で発光し信頼性に優れた発光装置を得ることを目的とする。また、上記発光装置を備えた高効率および長寿命な電子機器を得ることを目的とする。また、上記発光装置を備えた高効率および長寿命な照明装置および車両用前照灯を得ることを目的とする。

本開示に従った発光装置は、発光部材と、冷媒と、筐体とを備える、発光部材は、光を照射されて発光する蛍光体を含む第１面と、当該第１面と異なる第２面とを含む。冷媒は、発光部材を冷却する。筐体は、冷媒を保持する保持部を含む。筐体の表面には保持部と繋がる開口部が形成される。発光部材は、第２面が開口部を塞ぐように、筐体に接続されている。

本開示に従った電子機器は、上記発光装置と、光源とを備える。光源は、発光装置における発光部材の第１面に光を照射する。

上記によれば、発光部材の第１面に光を照射して蛍光体を発光させることができると同時に、保持部に保持された冷媒が開口部を介して発光部材を第２面側から冷却できる。このため、蛍光体への光の集中により発生した熱を単純な構造により放熱することにより、高い効率で発光し信頼性に優れた発光装置を得ることができる。また、特許文献１に示すような複雑な冷却構造が不要となり、例えば前照灯などの車両用の照明装置や、屋外用のスポットライトなどの照明装置に適用可能な信頼性に優れた発光装置が実現できる。

本発明の実施の形態１に係る発光装置の斜視模式図である。 図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。 図１に示した発光装置を電子機器に搭載する場合の、電子機器の部分模式図である。 図３に示した電子機器における発光装置の制御を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態１の第１変形例に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態１の第２変形例に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態２に係る発光装置の断面模式図である。 図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。 本発明の実施の形態２の第１変形例に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態２の第２変形例に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態２の第３変形例に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態３に係る発光装置の基本構成を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態３に係る発光装置の第１の構成例を説明するための斜視模式図である。 本発明の実施の形態３に係る発光装置の第２の構成例を説明するための斜視模式図である。 本発明の実施の形態３に係る発光装置の第３の構成例を説明するための斜視模式図である。 本発明の実施の形態４に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態５に係る発光装置の斜視模式図である。 図１７の線分ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩにおける断面模式図である。 本発明の実施の形態６に係る発光装置の断面模式図である。 図１９に示した発光装置を搭載した電子機器における発光装置の制御を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態７に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態８に係る電子機器の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態９に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態９の第１変形例に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態９の第２変形例に係る発光装置の断面斜視模式図である。 本発明の実施の形態９の第３変形例に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態９の第４変形例に係る発光装置の断面模式図である。 本発明の実施の形態１０に係る車両用前照灯の断面模式図である。 本発明の実施の形態１１に係るスポットライトの断面模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

実施の形態１．
＜発光装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る、発光装置の斜視模式図である。図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける発光装置の断面模式図である。

図１および図２に示すように、発光装置１００は、発光板１を含む発光部材５０、筐体としての冷却液封入部２、冷媒としての冷却液４、および温度センサ３を主に備える。冷却液封入部２の内部は冷却液を保持する保持部６０となっている。異なる観点から言えば、発光装置１００は、発光部材５０と、冷媒としての冷却液４と、筐体としての冷却液封入部２とを備える、発光部材５０は、光を照射されて発光する蛍光体を含む第１面５０ａと、当該第１面５０ａと異なる第２面５０ｂとを含む。冷却液４は、発光部材５０を冷却する。冷却液封入部２は、冷却液４を保持する保持部６０を含む。冷却液封入部２の表面には保持部６０と繋がる開口部５１が形成される。発光部材５０は、第２面５０ｂが開口部５１を塞ぐように、冷却液封入部２に接続されている。

発光部材５０は、発光板１と反射層５と金属層６とを主に含む。発光板１は、発光層励起光を受けて異なる波長の光を発する蛍光体を、セラミクスや、ガラス等の無機材料に混ぜて固めたものである。この発光板１は、第１面である表面と、当該表面と反対側に位置する裏面とを含む。発光板１の裏面には光を反射する反射層５や、反射層５を保護する層（図示せず）が設けられている。反射層５は、反射率の高い材料層であれば任意の材料層を用いることができる。たとえば、反射層５として、発光板１に接着した反射率の高い白色金属箔、あるいは銀やアルミニウム等を発光板１の裏面に蒸着した蒸着層を用いることができる。

さらに、反射層５上には発光部材５０の裏面である第２面５０ｂを構成する金属層６が形成されている。金属層６は、冷却液封入部２と発光部材５０との接合を容易にするために設けられている。金属材料からなる接合部材７により発光部材５０が冷却液封入部２に接続されている。たとえば、ロウ付けやはんだ付けで発光部材５０と冷却液封入部２とが接合されている。つまり、接合部材７は、発光部材５０の金属層６の一部を、筐体としての冷却液封入部２の表面における開口部５１を囲む領域と接合する。なお、金属層６と反射層５とは同一の材料により構成されていてもよい。また、接合部材７は、樹脂製の接着剤でも良い。

冷却液４は、水、エタノール、エチレングリコール、フッ素系液、あるいはそれらの混合物を用いることができる。冷却液４は冷却液封入部２の保持部６０に封入されている。冷却液４は、保持部６０において開口部５１を覆うとともに開口部５１より鉛直方向における上側に位置する領域にまで達するように、保持部６０の内部に配置されている。この冷却液封入部２の内部空間である保持部６０には圧力調整のために空間が設けられている。この空間には窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。つまり、保持部６０の内部は、冷却液４が満たされた部分と、不活性ガスが封入された部分とからなる。発光部材５０では発光板１の発光面である第１面が発光装置１００の外側に位置する。また、発光部材５０の裏面である第２面側、つまり金属層６の表面は開口部５１を介して冷却液４に直に接するように配置される。つまり発光部材５０は冷却液封入部２の開口部５１を塞ぐように取り付けられている。

温度センサ３は、冷却液封入部２に設置されている。温度センサ３は、開口部５１と隣接する位置に配置されている。また、異なる観点から言えば、温度センサ３は、開口部５１と重力方向において並ぶように配置されている。

＜発光装置の動作＞
発光装置１００では、発光部材５０の第１面５０ａにレーザ光などの励起光が照射されることで蛍光発光により発生した光が出射される。また、このとき発光部材５０の温度が光の照射により上昇する。このような発光部材５０の熱は冷却液４に伝達される。冷却液４からは冷却液封入部２の壁面を介して外部へ熱が放出される。この結果、発光部材５０の温度上昇を抑制できる。

＜電子機器における発光装置の搭載部の構成および動作＞
図３は、本発明の実施の形態１による発光装置を車両用前照灯、プロジェクタ、照明装置などの電子機器に搭載する場合の構成例を示す部分模式図である。図４は、図３に示した電子機器における発光装置の制御を説明するためのブロック図である。

図３および図４に示す電子機器は、レーザ光源８、レンズ９ａ〜９ｃ、ダイクロイックミラー１０、上記発光装置１００を主に備える。電子機器では、複数の発光点を持つレーザ光源８の近傍に、当該発光点からの光を直線に変えるレンズ９ａが配置されている。レンズ９ａから見てレーザ光源８と反対側にダイクロイックミラー１０が配置されている。ダイクロイックミラー１０は励起光となるレーザ光の波長帯のみを選択的に反射する鏡である。発光装置１００の近傍には、レンズ９ｂが配置されている。レンズ９ｂは、ダイクロイックミラー１０において反射された励起光としてのレーザ光を発光部材５０に集光させる機能を有する。さらに、レンズ９ｂは、発光部材５０での蛍光発光により発生した光を出射方向に導く機能を有する。また、ダイクロイックミラー１０から見てレンズ９ｂと反対側にレンズ９ｃが配置されている。

上記のような構成の電子機器において、レーザ光源８から発生したレーザ光は、図３中の実線で示す光の経路１１に示すように、レンズ９ａにより同一方向の光となり、ダイクロイックミラー１０により反射される。反射した所定の波長帯のレーザ光である励起光は、レンズ９ｂにより発光部材５０の表面に集光する。発光部材５０の表面では、発光板１（図２参照）に含まれる蛍光体より蛍光発光した、励起光より長波長の光（以下、出射光とも呼ぶ）が発生する。この出射光は図３中の点線で示す蛍光発光した光の経路１２に示すように、レンズ９ｂを通して再びダイクロイックミラー１０に戻る。ここで、出射光は励起光と波長が異なるため、ダイクロイックミラー１０を通過して直進する。その後、当該出射光はレンズ９ｃに入射する。

このようにして、レーザ光源８による励起光は発光部材５０により波長が変換されて外部に出射光として照射される。発光部材５０の発光板１（図３参照）に含まれる蛍光体の種類や配合を調整し、出射光の波長を変えることができる。このようにして、ＬＥＤや半導体レーザ光源では高効率化が難しい緑色光を発生させたり、自然光に近いスペクトルを有する光を発生させたりすることが可能になる。

発光部材５０の蛍光体に励起光が照射されると、励起光と蛍光のエネルギー差により発生する損失に起因する発熱や、材料そのものに対する光吸収に起因し、励起光が照射された部分の温度が上昇する。照射部分の発熱は発光部材５０の裏面に伝導し、当該裏面に直接接触している冷却液４の温度が上昇する。この温度上昇により、保持部６０内部の冷却液４に対流が生じ、当該裏面に新たな冷却液４が接触する。この新たな冷却液４へ発光部材５０の裏面からさらに熱が伝わる。このような現象が繰り返されることで、発光部材５０の裏面の温度を低減させることができる。さらに、発光部材５０の温度上昇が進み、一定以上の温度になると、発光部材５０の裏面に接触する冷却液４の温度が当該冷却液４の沸点に到達し、裏面近傍で気泡が発生する。発生した気泡は重力方向と逆の方向に移動するため、冷却液４の対流が促進される。冷却液封入部２の保持部６０の上部の空間には気体が集まり、当該気体は冷却液封入部２の壁部を介した外部との熱交換により冷却される。この結果、気化していた冷却液が液化する。このように保持部６０の上部で冷却され、液化した冷却液４は、再度発光部材５０を冷却する冷媒として作用する。

上記のような動作により、発光部材５０の裏面は、冷却液４の沸点に近い温度に維持される。発光部材５０に照射される励起光の光量を増やすにつれ、冷却液４が沸騰する速度も増大するが、冷却液４の対流も同時に促進されるので、発光部材５０の温度上昇を抑制することが出来る。この対流により冷却液４が発光部材５０の裏面に供給されている間は、冷却液４の温度は沸点を越えることがない。そのため、励起光の光量を増大させた場合に、発光部材５０の温度上昇は冷却液４の沸点付近の一定範囲内に保たれる。例えば、冷却液４に水を用い、あらかじめ冷却液封入部２の内部である保持部６０を減圧しておく。この場合、加熱時に冷却液封入部２の保持部６０の内圧が０．１ＭＰａに到達した場合の水の沸点は１００℃である。このため、発光部材５０の温度は（発熱量）×（発光部材５０と冷却液４との間の熱抵抗）となり、背面に冷却液４が存在する限りは発光部材５０の裏面の表面温度は１００℃近辺に保たれる。この減圧時の圧力を調整することにより、発光板１が損傷しない温度となるような発光装置を設計できる。

なお、さらに励起光の光量が増大し、冷却液４の沸騰現象が核沸騰状態からから膜沸騰状態に遷移した場合は、発光部材５０の裏面である第２面５０ｂ（図２参照）に直接接触する冷却液４が失われ、発光部材５０の温度が急速に上昇してしまう。そこで、上述した発光装置１００では、温度センサ３を取りつけ、冷却液封入部２の温度を測定可能としている。この場合、冷却液封入部２の温度が一定値に達した時点で、励起光の光量を低減または光照射を停止する事で、上記のような発光部材５０の温度の急上昇を抑制できる。

このような制御は、たとえば図４に示すように発光装置１００の温度センサ３とレーザ光源８とに接続された制御部４０を備えた電子機器により実現できる。具体的には、制御部４０に温度センサ３からの温度測定データが入力される（測定工程）。そして、当該測定工程において入力された温度測定データが、基準値を超えたかどうかの判別が制御部４０で行われる（判断工程）。当該判断工程において、温度測定データが基準値を超えていないと判断された場合、再度上記測定工程および判断工程が一定の時間間隔で繰り返される。一方、判断工程において、温度測定データが基準値を超えたと判断された場合、レーザ光源８からの光の光量を低減する、あるいはレーザ光源８からのレーザ光の発振を停止する、といった制御が実施される。

＜発光装置の作用効果＞
上述した発光装置１００では、発光部材５０の第２面５０ｂである裏面に冷媒としての冷却液４が直接接触して当該発光部材５０を冷却できる。具体的には、発光部材５０の温度をたとえば冷却液４の沸点近傍に保つことができ、発光部材５０の過加熱を抑制できるので発光装置１００の信頼性を確保できる。

また、上記発光装置１００において、発光部材５０は、図２に示すように、第２面５０ｂを構成する金属層６を含む。発光装置１００は、接合部材７をさらに備えている。接合部材７は、発光部材５０の金属層６の一部を、筐体としての冷却液封入部２の表面における開口部５１を囲む領域と接合している。この場合、接合部材７により発光部材５０の第２面５０ｂの一部を、冷却液封入部２の開口部５１を囲む領域と接合しているので、発光部材５０と冷却液封入部２との接合部における冷却液４の漏洩を抑制できる。

上記発光装置では、冷却液４は、図２に示すように、保持部６０において開口部５１を覆うとともに開口部５１より重力方向における上側に位置する領域にまで達するように、保持部６０の内部に配置されている。つまり、冷却液４の液面が開口部５１より十分に高い位置に有る。そのため、発光部材５０の第２面５０ｂである裏面の温度が上昇し、当該第２面５０ｂ近傍で冷却液が沸騰、揮発しても、発光部材５０の第２面５０ｂへ十分に新たな冷却液４を供給できる。したがって、発光部材５０においてレーザ光などが照射される照射部（集光部とも呼ぶ）から発生する熱を、第２面５０ｂを介して冷却液４に確実に伝えることができる。つまり、冷却液４により発光部材５０を沸騰冷却するときに、第２面５０ｂに接触する冷却液４が消失することを抑制し、発光部材５０の安定した冷却が可能になる。

上記発光装置１００は、図１に示すように冷却液封入部２に設置された温度センサ３を備えている。温度センサ３は、開口部５１と隣接する位置に配置されている。また、異なる観点から言えば、温度センサ３は、開口部５１と重力方向において並ぶように配置されている。つまり、温度センサ３は発光部材５０近傍に取り付けている。この場合、冷却液封入部２の保持部６０内部における冷却液４の沸騰状態を検出することができる。そのため、冷却液４により発光部材５０を沸騰冷却する時に、発光部材５０の第２面５０ｂである裏面に接触する冷却液４が消失することを抑制し、発光部材５０の安定した冷却が可能になる。

＜発光装置の第１変形例の構成および作用効果＞
図５は、本発明の実施の形態１の第１変形例に係る発光装置の断面模式図である。図５に示した発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置１００と同様の構成を備えるが、冷却液封入部２の外部に放熱部材の一例である放熱用フィン１３を備える点が、図１および図２に示した発光装置１００と異なっている。なお、放熱用フィン１３に替えて、他の構成の放熱部材を冷却液封入部２の外周面に接続してもよい。

このような構成の発光装置によっても、図１および図２に示した発光装置と同様の効果を得ることができる。さらに、放熱用フィン１３により例示される放熱部材を冷却液封入部２の外周に接続することで、冷却液４の熱を冷却液封入部２の壁部および当該放熱用フィン１３を介して効率的に外部に放出できる。そのため、冷却液４の温度上昇を抑制でき、発光部材５０を冷却する能力を高めることができる。

＜発光装置の第２変形例の構成および作用効果＞
図６は、本発明の実施の形態１の第２変形例に係る発光装置の断面模式図である。図６に示した発光装置は、基本的には図５に示した発光装置と同様の構成を備えるが、冷却液封入部２の保持部６０の内壁面に接続された熱伝達部材の一例であるフィン３３を備える点が、図５に示した発光装置と異なっている。なお、フィン３３に替えて、他の構成の熱伝達部材を保持部６０の内壁面に接続してもよい。

このような構成の発光装置によっても、図５に示した発光装置と同様の効果を得ることができる。さらに、フィン３３により例示される熱伝達部材を冷却液封入部２の保持部６０の内壁面に接続することで、冷却液４または保持部６０の内部の気体と冷却液封入部２との接触面積を増やすことができる。このため、冷却液４の熱をフィン３３、冷却液封入部２の壁部および放熱用フィン１３を介して効率的に外部に放出できる。そのため、冷却液４の温度上昇を抑制でき、発光部材５０を冷却する能力を高めることができる。

なお、発光装置において、発光部材５０は複数設けてもよい。たとえば、発光部材５０を複数準備し、冷却液封入部２に複数の開口部５１を形成して当該開口部５１を塞ぐように複数の発光部材５０を配置してもよい。このとき、異なる種類の蛍光体を含む発光部材５０を発光装置に設置してもよい。このようにすれば、複数の発光部材５０からそれぞれ異なる色の蛍光を発生させることができる。つまり、複数の発光色を出射することが可能な発光装置を実現できる。

また、発光部材５０の発光板１では、第１面５０ａにおいて蛍光体を円形や四角形等の図形を描くように配置してもよい。このように蛍光体の配置を調整することで、発光部の形状を調整できる。

実施の形態２．
＜発光装置の構成＞
図７は、本発明の実施の形態２に係る発光装置の断面模式図である。図８は、図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。

図７および図８に示した発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置１００と同様の構成を備えるが、第１放熱部材１４を備えている点が図１および図２に示した発光装置と異なっている。第１放熱部材１４は、発光部材５０の裏面である第２面５０ｂに接続されるとともに、開口部５１を介して保持部６０の内部に突出し冷媒としての冷却液４と接触している。第１放熱部材１４は、保持部６０の内部に位置する第１凹凸構造部としてのフィン構造を含む。フィン構造を構成する複数のフィンは、相対的に大きな表面積を有する主面が、重力方向に対して垂直な水平方向に伸びるように配置されている。冷却液４は常に第１放熱部材１４のフィン構造に接するように、保持部６０内に充填されている。

第１放熱部材１４は、任意の材料により構成され得るが、たとえば銅、アルミニウムなどの金属、あるいは窒化珪素等のセラミックス材料で形成されていてもよい。第１放熱部材１４は、発光部材５０の第２面５０ｂにたとえば接着剤を用いて取り付けられている。接着剤としては熱伝導性を有する接着剤を用いることが望ましい。なお、第１放熱部材１４を発光部材５０に固定する方法としては、上記のような接着剤を用いる方法に代えて、他の任意の方法を用いることができる。たとえば、発光部材５０と第１放熱部材１４のいずれか一方にネジ溝部を形成し、いずれか他方にネジ部を形成し、当該ネジ部をネジ溝部にねじ込んでネジ構造による接続部を形成してもよい。

また、第１放熱部材１４は、上記のように発光部材５０と別部材として準備してもよいが、発光部材５０の第２面５０ｂ側を加工して凹凸構造を形成し、当該凹凸構造を第１放熱部材１４としてもよい。また、図７および図８では、第１凹凸構造部としてフィン構造を示したが、他の任意の構造を第１凹凸構造として採用してもよい。たとえば、フィンに代えて、円柱や角柱等の柱状の構造、または円錐や角錐などの凸構造を第１凹凸構造部として第１放熱部材１４に形成してもよい。

＜発光装置の動作および作用効果＞
図７および図８に示した発光装置は、基本的に図１および図２に示した発光装置と同様の効果を奏する。また、図７および図８に示した発光装置では、発光部材５０の温度が上昇した場合、発光部材５０の第２面５０ｂから第１放熱部材１４に熱が伝導し、当該第１放熱部材１４の温度が上昇する。ここで、第１放熱部材１４が形成されていることにより、当該第１放熱部材１４が形成されていない場合に比べて、光照射により発生した熱が発光部材５０から冷却液４に伝達する伝熱経路の面積が増大する。このため、発光板１と冷却液４の間の熱抵抗が小さくなる。また、異なる観点から言えば、第１放熱部材１４が第１凹凸構造部としてのフィン構造を有することで、第１放熱部材１４と冷却液４との接触面積が増大している。そのため、第１放熱部材１４を介して発光部材５０から冷却液４への熱の伝達効率を高めることができる。このため、発光部材５０を冷却液４により冷却する時に、発光部材５０と冷却液４との間の温度差を低減でき、発光部材５０の温度を実施の形態１に係る発光装置より低減できる。

＜発光装置の第１変形例の構成および作用効果＞
図９は、本発明の実施の形態２の第１変形例に係る発光装置の断面模式図である。図９は、図８に対応し、重力方向と垂直な平面（水平面）での発光装置の断面を示している。

図９に示した発光装置は、基本的には図７および図８に示した発光装置と同様の構成を備えるが、第１放熱部材１４のフィン構造を構成している複数のフィンの配置が図７および図８に示した発光装置と異なっている。図９に示した発光装置では、フィンの主面が重力方向に沿った方向に伸びるように、複数のフィンが形成されている。このようにすれば、冷却液４が第１放熱部材１４の表面において沸騰して形成された気泡が、重力方向の上方へ向かって移動するときに、当該フィンが気泡の移動の妨げになり難い。つまり、当該気泡を速やかに上方へ移動させることができるので、第１放熱部材１４の表面への冷却液４の供給が滞ることが無い。

なお、図９ではフィンの主面が重力方向に沿って延びるように当該フィンが形成されているが、フィンの主面の方向は重力方向に対して所定の角度を持って傾斜していてもよい。たとえば、当該所定の角度は０°超え４５°以下であってもよい。当該角度の上限は４０°でもよく、３０°でもよく、２０°でもよい。当該角度の下限は２°でもよく、５°でもよく、１０°でもよい。

＜発光装置の第２変形例の構成および作用効果＞
図１０は、本発明の実施の形態２の第２変形例に係る発光装置の断面模式図である。図１０は図７に対応する。

図１０に示した発光装置は、基本的には図９に示した発光装置と同様の構成を備えるが、第２放熱部材２４を備える点が図９に示した発光装置と異なる。第２放熱部材２４は、保持部６０の内壁面に接続される。第２放熱部材２４は第２凹凸構造部としてのフィン構造を含む。第２放熱部材２４は、図１０に示すように冷却液４の液面より下に配置されている。このような構成により、図９に示した発光装置と同様の効果を得られるとともに、発光部材５０から冷却液封入部２に伝達された熱を、第２放熱部材２４を介して冷却液４に効率的に伝えることができる。

なお、ここで上記第１凹凸構造部および第２凹凸構造部とは、表面に凸部または凹部が形成された構造を意味する。凸部にはフィンなどに代表される板状の凸部や柱状の凸部など任意の形状の凸部が含まれる。また、凹部には平面形状が円形状や多角形状の凹部、および線状の溝が含まれる。

＜発光装置の第３変形例の構成および作用効果＞
図１１は、本発明の実施の形態２の第３変形例に係る発光装置の断面模式図である。図１１は図９に対応する。

図１１に示した発光装置は、基本的には図１０に示した発光装置と同様の構成を備えるが、第２放熱部材の配置が異なっている。すなわち、図１０では、第１放熱部材１４と対向するように第２放熱部材２４が配置されていたが、図１１に示した発光装置では、開口部５１が形成された冷却液封入部２の壁の内側に、第１放熱部材１４と並ぶように形成されている。また、他の第２放熱部材２６は、開口部５１が形成された冷却液封入部２の壁と交差する他の壁に形成されている。第２放熱部材２５、２６は、第２凹凸構造部としてのフィン構造を有しており、基本的に図１０に示した第２放熱部材２４と同様の構成を備える。このような構造によっても、図１０に示した発光装置と同様の効果を得ることができる。すなわち、発光部材５０から冷却液封入部２に伝達された熱を、第２放熱部材２５、２６を介して冷却液４に効率的に伝えることができる。

なお、上述した実施の形態２に係る発光装置において、実施の形態１の図５や図６に示した放熱用のフィン１３やフィン３３などを設置してもよい。また、上述した実施の形態２に係る発光装置において、実施の形態１に係る発光装置と同様に、発光部材５０を複数配置してもよく、蛍光体の形状や配置を調整してもよい。

実施の形態３．
＜発光装置の基本構成＞
図１２は、本発明の実施の形態３に係る発光装置の基本構成を説明するための断面模式図である。図１２は、図２に対応し、保持部６０が循環流路を構成しており、当該循環流路における冷却液４の流れを模式的に表している。

図１２に示した発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置と同様の構成を備えるが、保持部６０が循環流路を構成している点が異なっている。つまり、図１２に示した発光装置において、保持部６０は、冷却液４を流通させることが可能な循環流路を含む。異なる観点から言えば、保持部６０では、冷却液４の流路がループ形状になっている。開口部５１は流路の一部に繋がるように設けられている。つまり、保持部６０はループ状の流路になっており、発光部材５０はその流路の中で冷却液４と常に接する場所に取り付けられている。開口部５１は当該流路において冷却液４が常時蓄積された状態となった位置に繋がるように形成されている。なお、第２面５０ｂに接触するように、実施の形態２に示したような第１放熱部材１４が形成されていてもよい。

＜発光装置の動作および作用効果＞
上記のような構成とすることで、図１および図２に示した発光装置と同様の効果を得られるとともに、発光部材５０の第２面５０ｂで冷却液４が沸騰した場合に、当該冷却液４が循環流路を循環することができる。

具体的には、実施の形態１と同様に発光部材５０に励起光が照射されると、励起光と蛍光のエネルギー差により発生する損失に起因する発熱や、材料そのものに対する光吸収に起因し、発光部材５０の温度が上昇する。発光部材５０の発熱は発光部材の第２面５０ｂに伝導し、裏面に直接接触している冷却液４の温度が上昇する。この温度上昇により、保持部６０の流路内において冷却液４の対流が生じる。このため、第２面５０ｂに新たな冷却液４が順次供給されるので、発光部材５０の第２面５０ｂの温度を低減させることができる。また、実施の形態１で説明したように、沸騰現象により冷却液４の移動が促進される。このとき、保持部６０はループ状の流路なっているため、対流する冷却液４は当該流路を周回するように流れる。冷却液４は流路を流れる間に冷却され、発光部材５０の第２面５０ｂに接する位置に戻った時にはその温度が低下している。したがって、発光部材５０の温度を低く保つことが可能になる。

ここで、実施の形態１の構造では、冷却液封入部２を拡大した場合には発光部材５０からの距離が遠い箇所では冷却液４の対流が少なくなる。しかし、上述した実施の形態３に係る発光装置では、冷却液封入部２を大きくして保持部６０の容積を大きくした場合においても、冷却液４を保持部６０全体で効率的に対流させることが可能になる。そのため、発光部材５０におけるより大きな発熱量に対応できる。

＜発光装置の第１の構成例および作用効果＞
図１３は、本発明の実施の形態３に係る発光装置の第１の構成例を説明するための斜視模式図である。図１３に示した発光装置は、基本的には図１２に示した発光装置と同様の構成を備えるが、保持部６０に含まれる循環流路の形状が図１２に示した発光装置と異なっている。図１３に示した発光装置では、循環流路が重力方向に沿って延びる直線部と、当該直線部の両端に接続され、複数のコーナー部を含み蛇行するように延びる蛇行部とを含む。直線部の重力方向における下方に面するように、発光部材５０が配置されている。異なる観点から言えば、冷却液４の循環流路は重力方向と水平方向とを含む平面方向であって、発光部材５０の第２面５０ｂ（図１２参照）に沿った面内に拡大している。温度センサ３は循環流路に面する位置に配置されている。

このような構成によっても、図１２に示した発光装置と同様の効果を得ることができる。さらに、循環流路の流路長さが蛇行部を形成することで延長されているので、十分な量の冷却液４（図１２参照）流路内に保持することができる。

＜発光装置の第２の構成例および作用効果＞
図１４は、本発明の実施の形態３に係る発光装置の第２の構成例を説明するための斜視模式図である。図１４に示した発光装置は、基本的には図１３に示した発光装置と同様の構成を備えるが、保持部６０に含まれる循環流路の形状、および発光部材５０の数が図１３に示した発光装置と異なっている。図１４に示した発光装置では、循環流路の直線部が複数本、並列に並ぶように配置され、それぞれが蛇行部と接続されている。そして複数の直線部のそれぞれの下部に、発光部材５０が配置されている。異なる観点から言えば、発光装置は、１つの発光部材５０に加えて、少なくとも１つの他の発光部材５０を備える。少なくとも１つの他の発光部材５０は、図１２に示した発光部材５０と同様の構成を備える。以下、他の発光部材５０の構成を図１２を参照しながら説明する。少なくとも１つの他の発光部材５０は、光を照射されて発光する蛍光体を含む第３面５０ａと、第３面と異なる第４面５０ｂとを含む。冷却液封入部２の表面には、保持部６０と繋がる少なくとも１つの他の開口部５１が形成される。なお、図１４においては、当該他の開口部は他の発光部材５０と重なる位置に配置されている。少なくとも１つの他の発光部材５０は、第４面５０ｂが少なくとも１つの他の開口部５１を塞ぐように、冷却液封入部２に接続される。循環流路は、開口部５１および少なくとも１つの他の開口部を並列につなぐように形成されている。

この場合、複数の発光部材５０の裏面に接触する冷却液４（図１２参照）の量を安定させることができる。

＜発光装置の第３の構成例および作用効果＞
図１５は、本発明の実施の形態３に係る発光装置の第３の構成例を説明するための斜視模式図である。図１５に示した発光装置は、基本的には図１４に示した発光装置と同様の構成を備えるが、発光部材５０の配置および循環流路の形状が図１４に示した発光装置と異なっている。複数の発光部材５０は、循環流路の直線部に沿って並ぶように配置されている。複数の発光部材５０は、重力方向に沿って縦に並ぶように配置されている。循環流路の形状は、図１３に示した発光装置の循環流路の形状と同様である。

異なる観点から言えば、発光装置は、１つの発光部材５０に加えて、少なくとも１つの他の発光部材５０を備える。少なくとも１つの他の発光部材５０は、図１２に示した発光部材５０と同様の構成を備える。以下、図１４に示した発光装置と同様に、他の発光部材５０の構成を図１２を参照しながら説明する。少なくとも１つの他の発光部材５０は、光を照射されて発光する蛍光体を含む第３面５０ａと、第３面と異なる第４面５０ｂとを含む。冷却液封入部２の表面には、保持部６０と繋がる少なくとも１つの他の開口部５１が形成される。なお、図１５においても、図１４と同様に、当該他の開口部は他の発光部材５０と重なる位置に配置されている。少なくとも１つの他の発光部材５０は、第４面５０ｂが少なくとも１つの他の開口部５１を塞ぐように、冷却液封入部２に接続される。循環流路は、開口部５１および少なくとも１つの他の開口部を直列につなぐように形成されている。

この場合、発光部材５０が複数配置される構成において、当該複数の発光部材５０を冷却液４（図１２参照）により効率的に冷却できる。

なお、上述した実施の形態３に係る発光装置において、実施の形態１の図５や図６に示した放熱用のフィン１３やフィン３３などを設置してもよい。また、上述した実施の形態３に係る発光装置において、実施の形態１に係る発光装置と同様に、蛍光体の形状や配置を調整してもよい。また、上述した実施の形態３に係る発光装置において、実施の形態２に示したような第１放熱部材１４をそれぞれの発光部材５０に対して接続してもよく、第２放熱部材２４〜２６を配置してもよい。

また、上記発光装置において、上記少なくとも１つの他の発光部材５０は、第４面５０ｂを構成する他の金属層６を含んでいてもよい。発光装置は、上記他の金属層６の一部を、筐体としての冷却液封入部２の表面における少なくとも１つの他の開口部５１を囲む領域と接合する接合部材７をさらに備えていてもよい。上記発光装置において、冷却液４は、保持部６０において少なくとも１つの他の開口部５１より重力方向における上側に位置する領域にまで達するように、保持部６０の内部に配置されていてもよい。

実施の形態４．
＜発光装置の構成＞
図１６は、本発明の実施の形態４に係る発光装置の断面模式図である。図１６に示した発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置と同様の構成を備えるが、保持部６０の内部において冷却液４を開口部５１に向けて流動させる駆動部材としてのポンプ１５を備える点が図１および図２に示した発光装置と異なっている。図１６に示すように、冷却液封入部２には冷却液４の吐出部１６と吸入部１７とが設けられている。発光部材５０は吐出部１６から吐出された冷却液４が衝突する箇所に取り付けられている。吐出部１６と吸入部１７と保持部６０の内部とを繋ぐループ経路には、ポンプ１５が取り付けられている。つまり、吐出部１６と吸入部１７とにポンプ１５が接続されている。ポンプ１５より吐出された冷却液４は吐出部１６を介して発光部材５０の裏面に開口部５１を介して衝突する。

＜発光装置の動作および作用効果＞
図１６に示した発光装置では、実施の形態１と同様に発光部材５０に励起光が照射されると、励起光と蛍光のエネルギー差により発生する損失に起因する発熱や、発光部材５０の材料に対する光吸収に起因し、励起光が照射された部分の温度が上昇する。この時、ポンプ１５から冷却液４が吐出部１６を介して発光部材５０の裏面に当たるように流れる。このため、発光部材５０の裏面に接触する冷却液４の流れが促進され、発光部材５０と冷却液４との間の熱抵抗は実施の形態１の構造に比べて少なくなる。つまり、開口部５１を介して発光部材５０へ冷却液４を強制的に供給できるので、発光部材５０から冷却液４への熱伝達を促進できる。そのため、発光部材５０の温度をより低減できる。

なお、上述した実施の形態４に係る発光装置において、実施の形態１の図５や図６に示した放熱用のフィン１３やフィン３３などを設置してもよい。また、上述した実施の形態４に係る発光装置において、実施の形態１に係る発光装置と同様に、蛍光体の形状や配置を調整してもよく、実施の形態３と同様に保持部６０に循環流路を形成してもよく、発光部材５０を複数配置してもよい。また、複数の発光部材５０を図１４や図１５に示すように並列または直列に配置してもよい。また、上述した実施の形態４に係る発光装置において、実施の形態２に示したような第１放熱部材１４や第２放熱部材２４〜２６を配置してもよい。

実施の形態５．
＜発光装置の構成＞
図１７は、本発明の実施の形態５に係る発光装置の斜視模式図である。図１８は、図１７の線分ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩにおける断面模式図である。図１７および図１８に示した発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置と同様の構成を備えるが、冷却液封入部２の構成、発光部材５０の配置、軸流ファン１８および放熱用フィン１３が追加されている点が、図１および図２に示した発光装置と異なっている。図１７および図１８に示した発光装置において、冷却液封入部２は軸流ファン１８の回転軸の延長上に軸を持つ円筒形をしている。冷却液封入部２は矢印３０で示す重力方向における上面２ａと下面２ｂ、当該上面２ａと下面２ｂとを繋ぐ側面とを含む。冷却液封入部２の上面２ａには軸流ファン１８が設置されている。冷却液封入部２の下面２ｂには開口部５１が形成され、当該開口部５１を塞ぐように発光部材５０が配置されている。発光部材５０の構成および開口部５１を塞ぐように接合部材７により冷却液封入部２に接続された接続部の構成は、図１および図２に示した発光装置と同様である。冷却液封入部２の側面には軸流ファン１８から流れる風の流れの方向に溝ができるように放熱用フィン１３が形成されている。

上述した発光装置の特徴的な構成を異なる観点から言えば、発光装置において、冷却液封入部２は、矢印３０で示す重力方向における上面２ａと、当該上面２ａとは反対側に位置する下面２ｂとを有する。冷却液封入部２の下面２ｂに開口部５１が形成される。発光装置は、冷却液封入部２の上面２ａ上に配置された送風ファンとしての軸流ファン１８をさらに備える。冷却液封入部２は、重力方向に長軸を有する円筒形状である。

＜発光装置の動作および作用効果＞
上述した発光装置では、発光部材５０の蛍光体に励起光が照射され、発生した熱は冷却液４に伝達される。この時、軸流ファン１８を動作させると、冷却液封入部２の表面、特に放熱用フィン１３と外気との間の熱伝達が促進される。このことで、保持部６０内部の冷却液４は冷却される。円筒状の冷却液封入部２の軸の方向を重力方向とすれば、冷却液４中の温度差による対流が発生し、発光部材５０の冷却はより促進される。また、冷却液４は保持部６０の底面に滞留するために、発光部材５０の第２面５０ｂにおける冷却液４の沸騰状態が続いても、発光部材５０の第２面５０ｂに接触する冷却液４が失われる可能性は低い。なお、円筒状の冷却液封入部２の軸は、冷却液４の液面より下に発光部材５０の第２面５０ｂが配置されるような形状であれば、水平に設置しても良い。

このように、軸流ファン１８の回転軸に沿って冷却液封入部２を配置することで、軸流ファン１８による気流を使って冷却液４と外気との間の熱抵抗を低減できる。このため、実施の形態１に係る発光装置に比べて、発光する光量を増やすことが可能になる。つまり、発光部材５０における発熱量が増大した場合においても、冷却液封入部２の外側に気流を発生させて効率的に冷却液４を冷却できる。すなわち、小型で高効率な発光装置とすることができる。

また、冷却液封入部２を押出成形等により形成することで、冷却液４を封入するための保持部６０である円筒状空間と、冷却液封入部２の表面の放熱用フィン１３を同時に形成できる。このため、冷却液封入部２を安価に製作できる。なお、冷却液封入部２の内壁側にも、円筒軸に沿った方向に伸びる凹凸形状を設けて、冷却液４と冷却液封入部２の熱伝達を促進するようにしてもよい。このような凹凸形状も、上述した押出成形等により容易に形成できる。

さらに、円筒形の冷却液封入部２を回転軸周りに回転させてもよい。このようにすれば、冷却液封入部２の内部の冷却液４を撹拌できる。また、上記発光装置において、冷却液封入部２は、回転軸を中心にして回転可能に構成されている。発光部材５０の第１面５０ａは、回転軸と重ならない部分を含む。この場合、発光部材５０に集光する励起光の照射位置を回転軸から離すことで、発光部材５０上の発熱する箇所を分散することができる。異なる観点から言えば、発光部材５０の第１面５０ａにおいて回転軸と重ならない部分にレーザ光などの光を照射して発光させることができる。この場合、第１面５０ａにおいて回転軸と重ならない部分を発光点とすることができる。当該発光点は、冷却液封入部２が回転することにより、第１面５０ａ上を移動する。このため、光を照射することで発熱する箇所である発光点が一点に集中することを抑制できる。さらに、冷却液封入部２の回転により、保持部６０内部の冷媒としての冷却液４を撹拌させることができるため、発光部材５０を効果的に冷却液４により冷却できる。このため、発光部材５０の温度を低減できる。なお、他の実施の形態に係る発光装置においても、冷却液封入部２を回転軸周りに回転可能に構成してもよい。また、他の実施の形態において、発光部材５０の第１面５０ａは、回転軸と重ならない部分を含むようにしてもよい。

実施の形態６．
＜発光装置の構成＞
図１９は、本発明の実施の形態６に係る発光装置の断面模式図である。図２０は、図１９に示した発光装置を搭載した電子機器における発光装置の制御を説明するためのブロック図である。図１９に示した発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置１００と同様の構成を備えるが、冷却液封入部２に接続された熱電素子１９を備える点が、図１および図２に示した発光装置１００と異なっている。熱電素子１９は、冷却液封入部２において冷却液４の液面より上に配置されていてもよいが、冷却液４の液面より下に配置してもよい。

＜発光装置の動作および作用効果＞
図１９に示した発光装置では、発光部材５０に励起光が照射され、発光部材５０において発生した熱により冷却液４が加熱される。加熱された冷却液４は沸騰現象により気化する。熱電素子１９は通電により冷却液封入部２の一端を冷却する。冷却液封入部２の冷却された壁面に接触することで、気化していた冷却液４が冷却され再度液化する。このように冷却液４は発光部材５０近傍で気化し、熱電素子１９近辺で液化することで、保持部６０内部を上下方向に循環する。熱電素子１９の外側には熱電素子１９より発生する熱を放熱する手段が取り付けられていてもよい。

上述した実施の形態１〜５では周辺の空気により冷却液４を冷却していたが、本実施の形態６では熱電素子１９を冷却液封入部２に配置して冷却液４を冷却することにより、冷却液４を周囲温度より低温に冷却することが可能になる。この結果、冷却液４により発光部材５０を十分に冷却することができる。

なお、熱電素子１９が接触している箇所の冷却液封入部２の内壁は熱伝達を促進するために溝形状やフィン構造などの凹凸構造になっていても良い。

また、上述した発光装置と図３に示すようなレーザ光源８とを搭載した電子機器において、図２０に示すように制御部４０がレーザ光源８、発光装置の温度センサ３、熱電素子１９に接続されていてもよい。この場合、たとえば温度センサ３からの温度測定データに基づき、発光部材５０の温度が十分低く維持されるように、レーザ光源８の出力や熱電素子１９のＯＮ／ＯＦＦなどの運転状態を制御部４０により制御することができる。

また、上述した実施の形態６に係る発光装置において、実施の形態１の図５や図６に示した放熱用のフィン１３やフィン３３などを設置してもよい。また、上述した実施の形態６に係る発光装置において、実施の形態１に係る発光装置と同様に、蛍光体の形状や配置を調整してもよく、実施の形態３と同様に保持部６０に循環流路を形成してもよく、発光部材５０を複数配置してもよい。また、複数の発光部材５０を図１４や図１５に示すように並列または直列に配置してもよい。また、上述した実施の形態６に係る発光装置において、実施の形態２に示したような第１放熱部材１４や第２放熱部材２４〜２６を配置してもよい。

実施の形態７．
＜発光装置の構成＞
図２１は、本発明の実施の形態７に係る発光装置の断面模式図である。図２１に示す発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置と同様の構成を備えるが、発光部材５０の配置および開口部５１の形状が図１および図２に示した発光装置と異なっている。図２１に示した発光装置では、発光部材５０は冷却液４が滞留する冷却液封入部２の下部に配置されており、冷却液封入部２の開口部５１は冷却液４が発光部材５０の裏面である第２面５０ｂに接するように冷却液封入部２の最下部に設けられている。また、冷却液封入部２における開口部５１の内周側面５１ａは発光部材５０に向けて矢印３０に示す方向に対して傾斜して形成されている。このため、発光装置に加速度がかかったり、発光部材５０の発光面である第１面５０ａが矢印３０で示す重力方向に対して傾くように姿勢が変化したりしても、常に発光部材５０の第２面５０ｂに冷却液４が滞留するように作られている。異なる観点から言えば、上記発光装置において、冷却液封入部２は、重力方向における上面２ａと、前記上面２ａとは反対側に位置する下面２ｂとを有する。冷却液封入部２の下面２ｂに開口部５１が形成される。上面２ａに近づくにつれて開口部５１の幅が広くなるように、開口部５１の内周側面５１ａは矢印３０で示す重力方向に対して傾斜している。

＜発光装置の動作および作用効果＞
上述した発光装置では、発光部材５０に励起光が照射され、発生した熱により冷却液４が加熱される。加熱された冷却液４は沸騰現象により気化する。実施の形態１同様に、冷却液４は冷却液封入部２の外部と熱交換し、気化した冷却液４は液化する。発光部材５０は実施１の形態１と同様に冷却液封入部２に接合されている。発光部材５０の第２面５０ｂは直接冷却液４に接するように、発光装置の下部に取り付けられている。このため、液体に戻った冷却液４は重力により発光部材５０の周辺に戻る。

この構造により、発光装置の姿勢の変化や、発光部材５０の加熱の促進により冷却液４に気泡が発生した場合においても、発光部材の第２面５０ｂへの冷却液４の速やかな供給が可能となる。異なる観点から言えば、発光部材５０は冷却液封入部２の下面２ｂに配置され、開口部５１の内周側面５１ａに対応する冷却液封入部２の一部の壁面は、開口部５１の外部に向けて傾斜して形成されている。そのため、発光装置の姿勢が変化して、冷却液封入部２の下面２ｂが水平方向からある程度傾いても、常に発光部材５０の第２面５０ｂ上に冷却液４が滞留する。

この場合、冷却液４により発光部材５０を冷却するときに、発光部材５０の第２面５０ｂに接触する冷却液４が失われることを抑制できる。

また、上述した実施の形態７に係る発光装置において、実施の形態１の図５や図６に示した放熱用のフィン１３やフィン３３などを設置してもよい。また、上述した実施の形態７に係る発光装置において、実施の形態１に係る発光装置と同様に、蛍光体の形状や配置を調整してもよく、実施の形態３と同様に保持部６０に循環流路を形成してもよく、発光部材５０を複数配置してもよい。また、複数の発光部材５０を図１４や図１５に示すように並列または直列に配置してもよい。また、上述した実施の形態７に係る発光装置において、実施の形態２に示したような第１放熱部材１４や第２放熱部材２４〜２６を配置してもよい。

実施の形態８．
＜電子機器の構成および作用効果＞
図２２は、本発明の実施の形態８に係る電子機器の構成を説明するためのブロック図である。図２２に示す電子機器２００は、たとえばプロジェクタであって、制御部４０と、光源としての発光装置１００と、表示出力部１１０と、電源１２０と、入出力部１３０とを主に備える。発光装置１００としては、上述した実施の形態１〜７のいずれかに係る発光装置を用いることができる。制御部４０は、上記発光装置１００と、表示出力部１１０と、電源１２０と、入出力部１３０とに接続されている。発光装置１００はたとえば図３に示したようなレーザ光源などとともに光源を構成する。表示出力部１１０は、光源からの光を用いて外部に所定の画像などを投影する。電源１２０は、制御部４０、上記レーザ光源などに電力を供給する。入出力部１３０は外部とデータなどの入出力を行う。異なる観点から言えば、電子機器２００は、上記発光装置１００と、光源としてのレーザ光源８とを備える。レーザ光源８は、図３に例示されるように発光装置１００における発光部材５０の第１面５０ａに光を照射する。

このようにすれば、高効率かつ高信頼性の発光装置１００を用いることで、高効率かつ高信頼性で長寿命の電子機器２００を得ることができる。

実施の形態９．
＜電子機器の構成および作用効果＞
図２３は、本発明の実施の形態９に係る発光装置の断面模式図である。図２３に示した発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置１００と同様の構成を備えるが、金属層６の冷却液４側の表面上に配置された保護層２７を備える点が、図１および図２に示した発光装置１００と異なっている。異なる観点から言えば、発光部材５０の第２面５０ｂ上に保護層２７が形成されている。保護層２７は、金属層６の冷却液４側の表面（第２面５０ｂ）において接合部材７と接続された外周部に囲まれた領域を覆うように形成されている。保護層２７の材料としては、任意の材料を用いることができるが、たとえば窒化珪素等の無機材料、ポリイミドやシリコーン等の樹脂材料などの有機材料を用いることができる。保護層２７の材料として有機材料を用いる場合、当該有機材料は耐熱性を有することが好ましい。耐熱性を有する有機材料とは、連続使用温度が１４０℃以上の有機物である。金属層６から冷却液４への放熱性を考慮し、この保護層２７の膜厚はできるだけ薄いものが望ましい。たとえば、保護層２７の膜厚は１ｎｍ以上１μｍ以下としてもよい。この場合、保護層２７は蒸着膜であってもよい。また、保護層２７の膜厚は１μｍ以上２００μｍ以下としてもよい。この場合、保護層２７は塗布膜であってもよい。

上記のような構成の発光装置では、基本的に図１および図２に示した発光装置１００と同様の効果を得ることができる。また、例えば接合部材７をはんだなどの金属とし、接合部材７と金属層６との接合部に冷却液４が存在した場合は、金属層６と接合部材７との間での標準電極電位の差異による電気化学反応の発生が懸念される。しかし、保護層２７により金属層６の表面を覆うことにより、上述した接合部に冷却液４が接触することを防止できる。この結果、上記電気化学反応による金属層６の損傷が抑制される。また、製造工程において接合部材７を溶融させて金属層６に接合する場合は、予め保護層２７を金属層６の表面の中央部を覆うように設けていることで、接合部材７が保護層２７の周囲に額縁状に配置される。この結果、発光板１の最も温度が上昇する中央部の裏面側と冷却液４との間に接合部材７が入り込まない構造を作ることができる。

図２４、図２６および図２７は、本発明の実施の形態９の第１、第３、第４変形例に係る発光装置の断面模式図である。図２５は、本発明の実施の形態９の第２変形例に係る発光装置の断面斜視模式図である。

図２４に示した発光装置は、基本的には図２３に示した発光装置と同様の構成を備えるが、発光板１の表面側に金属層６ａが形成されている点、および接合部材７が金属層６の表面から発光部材５０の端面を介し発光板１の表面上にまで延在している点が、図２３に示した発光装置と異なっている。図２４に示した発光装置では、発光板１の表面の外周部を覆うように金属層６ａが配置されている。接合部材７は、金属層６ａ上の領域にまで延びるように形成されている。このような接合部材７の構成は、たとえば以下のような方法により形成できる。すなわち、接合部材７の材料としてはんだなどの金属を用い、当該接合部材７を加熱して、発光部材５０の端面上を覆うように流動させる。この結果、接合部材７が発光部材５０の端面上を濡れ広がり、金属層６ａ上にまで到達することで、図２４に示す接合部材７の構造を得ることができる。

上記のような構成の発光装置では、基本的に図２３に示した発光装置と同様の効果を得ることができる。さらに、発光板１の周囲を接合部材７により強固に固定することができる。この結果、発光板１と冷却液封入部２との接合の信頼性を高めることができる。

図２５に示した発光装置は、基本的には図２４に示した発光装置と同様の構成を備えるが、接合部材７の外周部の形状が図２４に示した発光装置と異なっている。なお、図２５では、反射層５、金属層６、６ａの厚さが発光板１の厚さより相対的に薄いことから、反射層５および金属層６、６ａは図示されていない。図２５に示した発光装置では、接合部材７の外周部７ａの厚さが発光板１から離れるにつれて薄くなっている。異なる観点から言えば、接合部材７の外周部７ａの表面は冷却液封入部２の表面に対して傾斜している。接合部材７の外周部の表面は、冷却液封入部２の表面側に凹んだ局面状となっている。また、図２５に示した発光装置では、保護層２７の外周端部が接合部材７と接触するとともに冷却液封入部２の表面と重なる位置にまで延びている。

上記のような構成の発光装置では、基本的に図２４に示した発光装置と同様の効果を得ることができる。さらに、発光板１の周囲を接合部材７によりさらに強固に固定することができる。

図２６に示した発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置１００と同様の構成を備えるが、金属層６の形状が図１および図２に示した発光装置１００と異なっている。図２６に示した発光装置では、金属層６が反射層５の外周部上のみに形成されている。異なる観点から言えば、金属層６は反射層５の表面の中央部を囲む額縁状に形成されている。つまり、発光部材５０は、第２面５０ｂを構成するとともに第２面５０ｂの周縁部にのみ位置する金属層６を含む。接合部材７は、発光部材５０の金属層６を、筐体としての冷却液封入部２の表面における開口部５１を囲む領域と接合する。反射層５において金属層６が形成された表面の中央部は冷却液封入部２の内周側に露出し、冷却液４と接触している。

上記のような構成の発光装置では、基本的には図１および図２に示した発光装置１００と同様の効果を得ることができる。さらに、図２６に示した発光装置では、金属層６が反射層５の表面の外周部上のみに形成されている。そのため、接合部材７が当該金属層６と接合されるときに、当該接合部材７が反射層５の表面の中央部にまで広がることを抑制できる。これは、反射層５の表面に対する接合部材７の濡れ性が金属層６に対する接合部材７の濡れ性より劣っているためである。

図２７に示した発光装置は、基本的には図１および図２に示した発光装置１００と同様の構成を備えるが、発光部材５０の端面を覆う保護部材としての保護樹脂２８が形成されている点が図１および図２に示した発光装置１００と異なっている。図２７に示した発光装置では、発光部材５０の端面を覆うとともに冷却液封入部２の表面に接続された保護樹脂２８が形成されている。保護樹脂２８の表面は冷却液封入部２の表面に対して傾斜している。冷却液封入部２の表面に沿った方向における保護樹脂２８の幅は、発光部材５０の発光板１側から冷却液封入部２の表面に近付くにつれて広くなっている。なお、保護樹脂２８の材料としては、たとえばアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などを用いることができる。

上記のような構成の発光装置では、基本的には図１および図２に示した発光装置１００と同様の効果を得ることができる。さらに、図２７に示した発光装置では、保護樹脂２８によって接合部材７を補強することができる。

なお、図２３〜図２７に示した本実施の形態に係る発光装置の発光部材５０周囲の構造は、実施の形態１〜８のいずれかの発光装置における発光部材５０の周囲の構造に適用してもよい。

実施の形態１０．
＜車両用前照灯の構成＞
図２８は、本発明の実施の形態１０に係る車両用前照灯の断面模式図である。図２８に示した車両用前照灯３００は、レーザ光源８、レンズ９ａ〜９ｃ、ダイクロイックミラー１０、上記発光装置１００、照明装置筺体３１、および透明カバー３２を主に備える。レーザ光源８、レンズ９ａ〜９ｃ、ダイクロイックミラー１０および上記発光装置１００の構成は、図３に示した電子機器における構成と同様である。車両用前照灯３００では、上述した各部材が照明装置筺体３１に設置されている。具体的には、発光装置１００とレーザ光源８とが照明装置筺体３１の同じ壁面上に固定されている。レンズ９ｂ、９ｃおよびダイクロイックミラー１０は図示しない支持部材を介して照明装置筺体３１に取り付けられている。照明装置筺体３１に固定されたレーザ光源８、レンズ９ａ〜９ｃ、ダイクロイックミラー１０および発光装置１００を覆うように透明カバー３２が照明装置筺体３１と接続されている。異なる観点から言えば、車両用前照灯３００は、発光装置１００と、発光装置１００における発光部材５０の第１面に光を照射する光源としてのレーザ光源８とを備える。

なお、図２８では照明装置筺体３１の断面形状がＬ字状となっているが、照明装置筺体３１の形状は任意の形状とすることができる。発光装置１００については、実施の形態１〜９のいずれかの発光装置を適用できる。照明装置筺体３１と透明カバー３２とにより囲まれた空間に上記レーザ光源８、レンズ９ａ〜９ｃ、ダイクロイックミラー１０および発光装置１００が配置されている。レーザ光源８からの光は最終的にレンズ９ｃから透明カバー３２を投下して外部へ照射される。

照明装置筺体３１の材料は任意の材料を用いることができる。照明装置筺体３１の材料として熱伝導性の高い材料、たとえば金属を用いた場合、発光装置１００から熱を外部へ放散させる放熱部材として照明装置筺体３１を機能させることができる。なお、照明装置筺体３１のうち発光装置１００が接続された部分のみを金属など熱伝導性のよい材料により構成し、他の部分を樹脂などの相対的に熱伝導性に劣る材料により構成してもよい。

＜車両用前照灯の作用効果＞
図２８に示した車両用前照灯３００では、冷却液４により発光板１を冷却しているので、発光板１においてレーザ光が集光している面積を小さくできる。例えばレーザ光が集光している面積を１ｍｍ^２以下にすることができる。このため、同等の光量のＬＥＤ光源に比べて発光面積が小さい光源を作ることができる。したがって、車両用前照灯３００から前方に射出される光の角度範囲を狭くすることが可能になる。この結果、同等の光量のＬＥＤ光源に比べて遠方まで光が届く車両用前照灯３００が得られる。

なお、図２８に示した構成では、車両用前照灯３００からの光の照射方向を調整するためには、たとえば車両に対する照明装置筺体３１の取り付け角度を調整すればよい。しかし、用途に応じて、車両用前照灯３００に、レンズ９ｃおよびダイクロイックミラー１０の少なくともいずれか一方に関して、照明装置筺体３１に対する角度を調整する機構を取り付けても良い。この場合、レンズ９ｃおよびダイクロイックミラー１０の少なくともいずれかの角度を調整することで光の照射方向を調整できる。

実施の形態１１．
＜スポットライトの構成および作用効果＞
図２９は、本発明の実施の形態１１に係る照明装置の一例としてのスポットライトの断面模式図である。図２９に示したスポットライト４００は、レーザ光源８、レンズ９ａ〜９ｃ、ダイクロイックミラー１０、上記発光装置１００、および照明装置筺体４１を主に備える。レーザ光源８、レンズ９ａ〜９ｃ、ダイクロイックミラー１０および上記発光装置１００の構成は、図３に示した電子機器における構成と同様である。上述した各部材が照明装置筺体４１に設置されている。具体的には、発光装置１００とレーザ光源８とが照明装置筺体４１の同じ壁面上に固定されている。レンズ９ｂ、９ｃおよびダイクロイックミラー１０は図示しない支持部材を介して照明装置筺体４１に取り付けられている。照明装置筺体４１は開口部を有するカップ状の形状を有する。開口部にはレンズ９ｃが固定されている。異なる観点から言えば、スポットライト４００は、発光装置１００と、発光装置１００における発光部材５０の第１面に光を照射する光源としてのレーザ光源８とを備える。

なお、図２９では照明装置筺体４１の外形は、円柱状、角柱状など任意の形状とすることができる。発光装置１００については、実施の形態１〜９のいずれかの発光装置を適用できる。図２９に示すように照明装置筺体４１とレンズ９ｃとにより囲まれた空間に上記レーザ光源８、レンズ９ａ、９ｂ、ダイクロイックミラー１０および発光装置１００が配置されている。レーザ光源８からの光は最終的にレンズ９ｃから外部へ照射される。

図２９では照明装置筺体４１の開口部にレンズ９ｃが固定されているが、当該開口部を透明部材により覆ってもよい。この場合、当該透明部材と照明装置筺体４１とにより囲まれる領域にレーザ光源８、レンズ９ａ〜９ｃ、ダイクロイックミラー１０および発光装置１００を配置してもよい。

照明装置筺体４１の材料は任意の材料を用いることができる。照明装置筺体４１の材料としてたとえば金属を用いた場合、発光装置１００から熱を外部へ放散させる放熱部材として照明装置筺体４１を機能させることができる。なお、照明装置筺体４１のうち発光装置１００が接続された部分のみを金属など熱伝導性のよい材料により構成し、他の部分を樹脂などの相対的に熱伝導性に劣る材料により構成してもよい。

図２９に示したスポットライト４００では、冷却液４により発光板１を冷却しているので、図２８に示した車両用前照灯３００と同様に発光板１においてレーザ光が集光している面積を小さくできる。このため、同等の光量のＬＥＤ光源に比べて発光面積が小さい光源を作ることができる。したがって、スポットライト４００から射出される光の角度範囲を狭くすることが可能になる。この結果、同等の光量のＬＥＤ光源に比べて遠方まで光が届くスポットライト４００が得られる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 発光板、２ 冷却液封入部、２ａ 上面、２ｂ 下面、３ 温度センサ、４ 冷却液、５ 反射層、６，６ａ 金属層、７ 接合部材、７ａ 外周部、８ レーザ光源、９ａ，９ｂ，９ｃ レンズ、１０ ダイクロイックミラー、１１，１２ 経路、１３ 放熱用フィン、３３ フィン、１４ 第１放熱部材、１５ ポンプ、１６ 吐出部、１７ 吸入部、１８ 軸流ファン、１９ 熱電素子、２４，２５，２６ 第２放熱部材、２７ 保護層、２８ 保護樹脂、３０ 矢印、３１，４１ 照明装置筺体、３２ 透明カバー、４０ 制御部、５０ 発光部材、５０ａ 第１面，第３面、５０ｂ 第２面，第４面、５１ 開口部、５１ａ 内周側面、６０ 保持部、１００ 発光装置、１１０ 表示出力部、１２０ 電源、１３０ 入出力部、２００ 電子機器、３００ 車両用前照灯、４００ スポットライト。

図２５に示した発光装置は、基本的には図２４に示した発光装置と同様の構成を備えるが、接合部材７の外周部の形状が図２４に示した発光装置と異なっている。なお、図２５では、反射層５、金属層６、６ａの厚さが発光板１の厚さより相対的に薄いことから、反射層５および金属層６、６ａは図示されていない。図２５に示した発光装置では、接合部材７の外周部７ａの厚さが発光板１から離れるにつれて薄くなっている。異なる観点から言えば、接合部材７の外周部７ａの表面は冷却液封入部２の表面に対して傾斜している。接合部材７の外周部の表面は、冷却液封入部２の表面側に凹んだ曲面状となっている。また、図２５に示した発光装置では、保護層２７の外周端部が接合部材７と接触するとともに冷却液封入部２の表面と重なる位置にまで延びている。

なお、図２８では照明装置筺体３１の断面形状がＬ字状となっているが、照明装置筺体３１の形状は任意の形状とすることができる。発光装置１００については、実施の形態１〜９のいずれかの発光装置を適用できる。照明装置筺体３１と透明カバー３２とにより囲まれた空間に上記レーザ光源８、レンズ９ａ〜９ｃ、ダイクロイックミラー１０および発光装置１００が配置されている。レーザ光源８からの光は最終的にレンズ９ｃから透明カバー３２を透過して外部へ照射される。

Claims (19)

1. 光を照射されて発光する蛍光体を含む第１面と、前記第１面と異なる第２面とを含む発光部材と、
   前記発光部材を冷却する冷媒と、
   前記冷媒を保持する保持部を含む筐体とを備え、
   前記筐体の表面には前記保持部と繋がる開口部が形成され、
   前記発光部材は、前記第２面が前記開口部を塞ぐように、前記筐体に接続されている、発光装置。
2. 前記発光部材は、前記第２面を構成する金属層を含み、
   前記発光部材の前記金属層の一部を、前記筐体の前記表面における前記開口部を囲む領域と接合する接合部材をさらに備える、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記発光部材は、前記第２面を構成するとともに前記第２面の周縁部にのみ位置する金属層を含み、
   前記発光部材の前記金属層を、前記筐体の前記表面における前記開口部を囲む領域と接合する接合部材をさらに備える、請求項１に記載の発光装置。
4. 前記冷媒は、前記保持部において前記開口部を覆うとともに、前記開口部より重力方向における上側に位置する領域にまで達するように、前記保持部の内部に配置されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記筐体に設置された温度センサを備える、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記第２面に接続されるとともに、前記開口部を介して前記保持部の内部に突出し前記冷媒と接触する第１放熱部材を備え、
   前記第１放熱部材は、前記保持部の内部に位置する第１凹凸構造部を含む、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記保持部の内壁面に接続された第２放熱部材を備え、
   前記第２放熱部材は第２凹凸構造部を含む、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記保持部は、前記冷媒を流通させることが可能な循環流路を含む、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 光を照射されて発光する蛍光体を含む第３面と、前記第３面と異なる第４面とを含む少なくとも１つの他の発光部材を備え、
   前記筐体の表面には、前記保持部と繋がる少なくとも１つの他の開口部が形成され、
   前記少なくとも１つの他の発光部材は、前記第４面が前記少なくとも１つの他の開口部を塞ぐように、前記筐体に接続され、
   前記循環流路は、前記開口部および前記少なくとも１つの他の開口部を直列につなぐように形成されている、請求項８に記載の発光装置。
10. 光を照射されて発光する蛍光体を含む第３面と、前記第３面と異なる第４面とを含む少なくとも１つの他の発光部材を備え、
    前記筐体の表面には、前記保持部と繋がる少なくとも１つの他の開口部が形成され、
    前記少なくとも１つの他の発光部材は、前記第４面が前記少なくとも１つの他の開口部を塞ぐように、前記筐体に接続され、
    前記循環流路は、前記開口部および前記少なくとも１つの他の開口部を並列につなぐように形成されている、請求項８に記載の発光装置。
11. 前記保持部の内部において、前記冷媒を前記開口部に向けて流動させる駆動部材をさらに備える、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の発光装置。
12. 前記筐体は、重力方向における上面と、前記上面とは反対側に位置する下面とを有し、
    前記筐体の前記下面に前記開口部が形成され、
    前記筐体の前記上面上に配置された送風ファンをさらに備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
13. 前記筐体は、重力方向における上面と、前記上面とは反対側に位置する下面とを有し、
    前記筐体の前記下面に前記開口部が形成され、
    前記上面に近づくにつれて前記開口部の幅が広くなるように、前記開口部の内周側面は前記重力方向に対して傾斜している、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
14. 前記筐体は、回転軸を中心にして回転可能に構成されており、
    前記発光部材の前記第１面は、前記回転軸と重ならない部分を含む、請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の発光装置。
15. 前記筐体に接続された熱電素子を備える、請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の発光装置。
16. 前記発光部材の前記第２面上に形成された保護層を備える、請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の発光装置。
17. 請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の発光装置と、
    前記発光装置における前記発光部材の前記第１面に光を照射する光源とを備える、電子機器。
18. 請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の発光装置と、
    前記発光装置における前記発光部材の前記第１面に光を照射する光源とを備える、車両用前照灯。
19. 請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の発光装置と、
    前記発光装置における前記発光部材の前記第１面に光を照射する光源とを備える、照明装置。