WO2013051296A1 - 集合線状照明装置およびその駆動方法、並びに灯具 - Google Patents

集合線状照明装置およびその駆動方法、並びに灯具 Download PDF

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linear
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順一 木下
敦 平家
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ハリソン東芝ライティング株式会社
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    • G02F1/133628—Illuminating devices with cooling means

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a collective linear illumination device, a method of driving the same, and a lamp.
  • LEDs Light-emitting devices
  • the LED is a discrete light emitting element.
  • the array light source is, by its nature, granular light emission, is unnatural in appearance, and the glare of granular light emission is stimulating to the eye.
  • the headlamp unit when applying an LED to a headlamp of a car, the headlamp unit needs a heat sink or fin for heat radiation, and a reflector or lens for controlling light distribution characteristics is also needed. . For this reason, the weight and size of the headlamp unit increase.
  • Patent No. 3434726 gazette
  • a collective linear illumination device capable of easily controlling light distribution characteristics, achieving high brightness, and reducing size and weight, a method of driving the same, and a lamp.
  • the grouped linear lighting device includes a light source that emits a laser beam, and a plurality of light emitting units.
  • Each of the plurality of light emitting units has a linear light guide having an incident surface on which the laser light emitted from the light source is incident, and an emission surface on which the incident laser light is emitted, The light emitted from the output face of each of the linear light guides can be emitted as illumination light.
  • the plurality of light emitting units are either arranged along a straight line, arranged along a curve, or arranged in a broken line.
  • the method of driving the collective linear illumination device further includes a control unit capable of controlling the light source, and the control unit adjusts the intensity of the laser light incident on each of the plurality of light emitting units.
  • the control unit adjusts the light distribution characteristic of the illumination light emitted from the plurality of light emitting units using the above-described collective linear illumination device.
  • the lamp of the embodiment further includes a control unit capable of controlling the light source, and the control unit is capable of adjusting the intensity of the laser beam incident on each of the plurality of light emitting units.
  • the light distribution characteristic of the illumination light can be controlled by the control unit.
  • a collective linear illumination device capable of easily controlling light distribution characteristics, achieving high brightness, and reducing size and weight, a method of driving the same, and a lamp.
  • FIG.2 (a) is a model perspective view of the group linear illumination device concerning 1st Embodiment
  • FIG.2 (b) is a partial model perspective view
  • Fig.3 (a) is a model perspective view of the group linear illumination device concerning 2nd Embodiment
  • FIG.3 (b) is a model perspective view of a light emission unit
  • Fig.4 (a) is a model perspective view of a light emission unit
  • FIG.4 (b) is a model perspective view of the group linear illumination device concerning 3rd Embodiment using this.
  • 5 (a) is a schematic perspective view of the light emitting unit
  • FIG.4 (a) is a schematic perspective view of the light emitting unit
  • FIG. 5 (b) is a schematic perspective view of the light emitting unit with the lens and the heat sink attached
  • FIG. 5 (c) is a fourth collective wire illumination using it
  • FIG. 6 (a) is a schematic cross-sectional view of the light emitting unit
  • FIG. 6 (b) is a schematic perspective view of a collective linear illumination device in which the light emitting units are arranged along a straight line
  • FIG. 6 (c) is a phosphor and light in the groove
  • FIG. 6 (d) is a collective linear illumination device provided with a lens
  • FIG. 7 (a) is a schematic perspective view of the grouped linear illumination device according to the sixth embodiment
  • FIG. 7 (b) is a schematic cross-sectional view along the line AA. It is a model perspective view of the group linear illumination device concerning 7th Embodiment.
  • Fig.9 (a) is a model perspective view of a collective linear illuminating device which sweeps a laser beam and it injects into a linear light guide
  • FIG.9 (b) is the partial model perspective view of the modification.
  • It is a model perspective view of the back light light source for image displays which applies a collective linear illumination device. It is a schematic diagram explaining the application example of the backlight light source of an image display apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the grouped linear illumination device according to the first embodiment.
  • the collective linear illumination device includes a light source 10 made of a semiconductor laser, a plurality of light emitting units 60 a, 60 b and 60 c, and an optical fiber 20.
  • the light emitting unit 60 at least includes the linear light guide 30. After the linear light guide 30 propagates the inside of the optical fiber 20, the laser light 10 a from the light source 10 enters the linear light guide 30. A portion of the laser light 10 a is emitted upward from the side surface of the light guide 30. In FIG. 1, three light emitting units 60a, 60b, and 60c are arranged in a broken line shape as viewed from above.
  • the number of light emitting units 60 is not limited to three, and may be, for example, 2 to 20, depending on the requirements for the lighting device.
  • the light emitting units 60 can be arranged along a straight line, arranged along a curve, or arranged in a broken line, as viewed from above.
  • the light emitting unit 60 can achieve high brightness by including the light source 10 that emits the laser light 10 a with a narrow light spread angle and the linear light guide 30 with a narrow width. Further, by controlling the drive of each of the plurality of light emitting units 60, the light distribution of the collective linear illumination device 90 can be made to have a desired characteristic.
  • FIG.2 (a) is a model perspective view of the group linear illumination device concerning 1st Embodiment
  • FIG.2 (b) is a partial model perspective view.
  • the light emitting unit 60 may further include a reflector 40 made of metal or the like.
  • the linear light guide 30 can be reliably disposed.
  • the inner wall of the groove 60a is a mirror surface, the light reflectance can be increased.
  • the linear light guide 30 is made of, for example, a material such as glass or transparent resin.
  • the cross section of the linear light guide 30 can be rectangular, circular, elliptical, polygonal, or the like.
  • the light emitting unit 60 can provide the wavelength conversion layer 32 in the vicinity of the linear light guide 30.
  • the wavelength conversion layer 32 can be provided, for example, in contact with the lower surface 30c of the linear light guide 30, as shown in FIG. 2 (b). A part of the laser light 10 a propagated in the linear light guide 30 passes through the lower surface 30 c and enters the wavelength conversion layer 32. If the wavelength conversion layer 32 is made of a phosphor, it absorbs the laser beam 10a and emits wavelength conversion light of a wavelength longer than the wavelength of the laser beam 10a.
  • the wavelength-converted light g2 directed upward is emitted from the emission surface 30b to the outside. Also, the wavelength-converted light traveling toward the reflector 40 is reflected by the inclined inner wall of the reflector 40, bent upward, and emitted from the emission surface 30b (g2).
  • a part of the light not absorbed by the wavelength conversion layer 32 in the laser light 10a is directly or reflected by the reflector 40, bent upward further, and emitted from the emission surface 30b (g1).
  • the illumination light G generated by combining the laser light g1 and the wavelength conversion light g2 is emitted upward.
  • the size of the light emitting point of the laser beam 10a is, for example, 1 ⁇ m or less in the thickness direction of the light emitting layer and around 10 ⁇ m in the horizontal direction of the light emitting layer, which is smaller than that of the LED.
  • the half width in the vertical direction with respect to the light emitting layer of the semiconductor laser is in the range of 15 to 20 degrees
  • the half width in the horizontal direction is approximately 5 degrees, etc., and has sharp directivity. Therefore, the light can be efficiently incident on the narrow incident surface 30 a of the linear light guide 30.
  • the semiconductor laser is made of InGaN / GaN based material. If the laser beam 10a from the semiconductor laser is in the wavelength range of blue-violet to blue light and the wavelength conversion layer 32 contains a yellow phosphor, white light can be obtained as the illumination light G.
  • the laser light 10a In order to emit the illumination light G having high output and high luminance from the collective linear illumination device 90, it is necessary to make the laser light 10a have high output. For this reason, the generated heat in the light source 10 is increased. If the light source 10 is in the vicinity of the light emitting unit 60, the temperature of the wavelength conversion layer 32 rises, and the light intensity of the wavelength conversion light decreases.
  • the light source 10 and the light emitting unit 60 are coupled to the light source 10 via the optical fiber 20.
  • the wavelength conversion layer 32 is made of a phosphor, it absorbs heat and generates heat, but since it is distributed linearly, it is likely to be dissipated from the reflector 40. In addition, the heat conduction is small since it is separated from the light source. For this reason, the temperature rise of the light emission unit 60 vicinity can be suppressed.
  • the optical fiber 20 and the linear light guide 30 can be optically coupled to each other through insertion, adhesion with silicone or the like, a slight gap or a translucent material provided in the middle.
  • the optical system for controlling the light distribution characteristic can be made smaller.
  • the optical system is a convex lens, its radius can be reduced. That is, the collective linear illumination device 90 according to the present embodiment can be a compact and lightweight white illumination light source and lamp with low heat generation, which comprises a thin light guide, a thin phosphor, and a small optical system.
  • LD Laser Diode
  • the LD chip does not have a droop, light output for several LED chips can be obtained from one element smaller than the LED. That is, high output can be achieved with a small number of elements. If the number of elements is small, cost reduction is facilitated.
  • FIG.3 (a) is a model perspective view of the group linear illumination device concerning 2nd Embodiment
  • FIG.3 (b) is a model perspective view of a light emission unit.
  • the linear light guide 30 is a tip (broken line area) of the core of the optical fiber 20.
  • a wavelength conversion layer 32 made of phosphor or the like is provided in at least a partial region of the outer edge.
  • the wavelength conversion layer 32 provided so as to cover the outer edge of the core is disposed in the groove 40a.
  • the illumination light G is emitted from the light emitting units 60a, 60b, 60c.
  • the optical fiber 20 is a linear light guide 30, the light emitting unit 60 can be shaped along a gentle curve. In this case, the light emitting units 60a, 60b, 60c, etc. may be arranged along a curve as viewed from above.
  • FIG.4 (a) is a model perspective view of a light emission unit
  • FIG.4 (b) is a model perspective view of the group linear illumination device concerning 3rd Embodiment using this.
  • the cladding is removed and the exposed core region is made a linear light guide 30.
  • the wavelength conversion layer 32 is provided in contact with the outer edge of the core. The wavelength-converted light emitted from the wavelength conversion layer 32 and the laser light having passed through the wavelength conversion layer 32 are combined to become irradiation light G.
  • the reflectors 40 are superimposed on each other so as not to block the upper side of the wavelength conversion layer 32.
  • the luminance distribution can be made flat by overlapping so that the distance between the wavelength conversion layers 32 becomes short.
  • the light emitting units 60a, 60b, 60c, 60d and 60e are arranged along a straight line.
  • FIG. 5 (a) is a schematic perspective view of the light emitting unit
  • FIG. 5 (b) is a schematic perspective view of the light emitting unit with the lens and the heat sink attached
  • FIG. 5 (c) is a fourth collective wire illumination using it It is a model perspective view of an apparatus.
  • the tip of the optical fiber 20 removes the cladding and is disposed in the groove 40a. Further, for example, silicone mixed with phosphor and light diffusing agent is applied and cured.
  • the thickness of the reflector 40 can be, for example, 1 cm or less.
  • the heat sink 70 when the heat sink 70 is attached to the area where the reflectors 40 do not overlap, the heat generated in the phosphor can be dissipated by absorbing the laser beam 10a.
  • the heat sink 70 is provided with a recess 70a, and is optically coupled to the light source 10 through the optical fiber 20 of the light emitting unit 60 connected. If a lens 80 made of resin, for example, is disposed above the reflector 40, the light distribution angle can be controlled. If the cross section of the lens 80 is convex, the illumination light G can be condensed to have high brightness.
  • FIG. 6 (a) is a schematic cross-sectional view of the light emitting unit
  • FIG. 6 (b) is a schematic perspective view of a collective linear illumination device in which the light emitting units are arranged along a straight line
  • FIG. 6 (c) is a phosphor and light in the groove
  • FIG. 6 (d) is a collective linear illumination device provided with a lens.
  • the optical fiber 20 is bent and disposed in the groove 40 a of the reflector 40.
  • the horizontal portion of the optical fiber 20 is polished to expose the core 20c or to remove the cladding.
  • a plurality of light emitting units 60 are connected as shown in FIG. Subsequently, the optical fiber 20 is covered with silicone mixed with a phosphor and a light diffusing agent, and cured. In this way, a collective linear illumination device 90 with a flat surface is obtained. Further, as shown in FIG. 6D, when the convex lens 80 is disposed on the reflector 40, the spread angle can be narrowed.
  • FIG. 7 (a) is a schematic perspective view of a collective linear illumination device according to a sixth embodiment
  • FIG. 7 (b) is a schematic cross-sectional view along the line AA.
  • the linear light guide 30 is in the form of a transparent pipe and has a through hole 30 d inside.
  • the first end 20 a of the optical fiber 20 can be optically coupled to the light source 10.
  • the second end 20 b of the optical fiber 20 can be optically coupled to the linear light guide 30.
  • the second end 20 b of the optical fiber 20 is inserted into, for example, one of the through holes 30 d of the linear light guide 30.
  • the wavelength conversion layer 32 is provided on the other of the through holes 30 d.
  • the incident surface of the linear light guide 30 is a surface represented by a chain line 30e in FIG. 7B.
  • the laser light 10 a propagates in the linear light guide 30 and is incident on the wavelength conversion layer 32.
  • the wavelength-converted light is emitted from the exit surface 30 b directly or after being reflected by the inner wall of the reflector 40.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of a grouped linear illumination device according to a seventh embodiment.
  • the collective linear illumination device 91 is capable of housing the control unit 92 capable of driving the light source 10, the heat radiating body 96 capable of dissipating the heat generated by the light source 10 and the control unit 92, the control unit 92 and the light source 10; And a housing 94 to which the heat sink 96 can be attached to the bottom surface 94a.
  • the light emitting unit 60 and the casing 94 with a large amount of generated heat can be separated, and the wavelength conversion efficiency can be enhanced.
  • the light emitting unit 60 can emit illumination light without an electric circuit.
  • the light source 10 of FIG. 8 may be composed of a plurality of light sources.
  • the control unit 92 can drive a plurality of light sources independently. In this way, laser light from independently driven light sources is incident on the respective linear light guides 30. By this driving method, the plurality of light emitting units 60 can selectively emit light.
  • a front illumination light source in which a headlight of a car and a winker lamp are integrated or a rear illumination light source in which a stop lamp and a winker lamp are integrated can be realized.
  • the first light emitting unit is used as a blinker lamp as amber color (ie amber or yellow red) and the second light emitting unit is used as a headlight as white light.
  • the first light emitting unit is used as an amber color as a blinker lamp and the second light emitting unit as a red light as a stop lamp.
  • Amber color can be emitted, for example, from a phosphor that has absorbed blue light.
  • red light can be emitted by diffusing light from the red laser at the diffusion surface.
  • ECE Economic Commission for Europe
  • SAE Society of Automotive Engineers
  • control unit 92 can control at least one of the plurality of light emitting units 60 to emit no light.
  • the non-emission unit serves as a non-emission area between two-color emission or acts as a backup unit or the like.
  • the non-light emitting area can be realized when the connection arrangement is performed.
  • FIG.9 (a) is a model perspective view of a collective linear illuminating device which sweeps a laser beam and it injects into a linear light guide
  • FIG.9 (b) is the partial model perspective view of the modification.
  • the laser light 10a from the light source 10 can be selectively made incident on the optical fiber 20 by sweeping.
  • an optical element such as a polygon mirror or MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) is provided between the light source 10 and the first end 20a, and the optical path of the laser beam 10a is changed, the respective first ends It becomes easy to sweep the part 20a.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the wavelength conversion layer 32 is provided at the tip of the linear light guide 30.
  • the laser beam 10a is sequentially swept on the incident surface 30a of the linear light guide 30 by the polygon mirror M rotating about an axis.
  • the optical path of the laser beam 10a can also be switched using MEMS or the like instead of the polygon mirror M.
  • the laser beam 10a can be a combination of a plurality of laser beams.
  • the first to sixth collective linear illumination devices 90 can be used, for example, for lamps such as automobile headlamps that require high-intensity white light sources.
  • the following problems occur. That is, it is necessary to increase the chip area of the high-brightness LED chip in order to prevent heat dissipation, low resistance, and output reduction in high current density operation called droop.
  • the high brightness LED chip generally has an area of 1 mm square or more, an optical system for obtaining a light distribution necessary for the headlamp, for example, a reflecting mirror or a lens becomes large.
  • the white light emitting portion of the LED also has a high temperature.
  • HID utilizing arc discharge has an inner tube at 400 ° C.
  • halogen bulbs also have high filament temperature.
  • Both LED chips and phosphors generate heat.
  • heat generation is increased by the square of current, so that high brightness LEDs have a problem of heat dissipation. Therefore, when the LED is applied to a headlamp, the headlamp unit needs a heat sink and fins for heat radiation, and the weight and size increase.
  • the AFS Adaptive Front-Lighting System: adaptive front lighting system
  • AFS Adaptive Front-Lighting System: adaptive front lighting system
  • the control unit 92 can switch the light distribution direction of the illumination light G to the high (H) beam mode or the low (L) beam mode by selectively turning on the collective linear illumination device 90. .
  • the control unit 92 can control the on / off of the plurality of light emitting units 60 to change the light distribution characteristic. For example, by turning on / off the illumination lights G1 to G5 from the five light emitting units 60, the lighting width of the headlamp can be controlled.
  • independent light sources can be controlled to control the light intensity incident on each light emitting unit 60. In this way, AFS is easily possible.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of a backlight source for an image display device to which a collective linear illumination device is applied.
  • the back light source (Light Bar) includes a collective linear illumination device 90, a thin light guide plate 82, a back frame 86, and an optical sheet 84.
  • a liquid crystal panel is provided on the optical sheet 84.
  • the thin and continuous linear light emitting area can efficiently inject light to the side surface of the thin light guide plate 82.
  • the housing 94 can be disposed apart from the light guide plate 82.
  • the control unit can also be arranged separately from the light guide 82.
  • the drive signal can be transmitted wirelessly, and a thin wall-mounted TV can be realized.
  • a green or red phosphor excited by a blue LD may be used, or the respective LD outputs of RGB may be input sequentially to an optical fiber.
  • SYMBOLS 10 light source 10a laser beam, 20 optical fiber, 30 linear light guide, 32 wavelength conversion layer, 40 reflector, 40a groove part, 60, 60a, 60b, 60c, 60d, 60e, light emitting unit, 80 lens, 90, 91 group Linear illumination device, 92 control unit, 94 case, 96 heat sink, G illumination light

Abstract

　集合線状照明装置は、レーザー光を放出する光源と、複数の発光ユニットと、を備える。前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記光源から放出される前記レーザー光が入射される入射面と、前記入射したレーザー光を出射する出射面と、を有する線状導光体を有し、前記線状導光体のそれぞれの前記出射面から放出される光を照明光として放出可能である。前記複数の発光ユニットは、直線に沿って配置されるか、曲線に沿って配置されるか、折れ線状に配置されるか、のいずれかである。

Description

集合線状照明装置およびその駆動方法、並びに灯具
　本発明の実施形態は、集合線状照明装置およびその駆動方法、並びに灯具に関する。
　照明装置用の固体発光素子(light-emitting devices for solid-state lighting applications)は、ＬＥＤ(light emitting diode)が主流である。ＬＥＤは、discreteな発光素子である。従って、線状照明装置を実現するには、ＬＥＤを並べたアレイ光源の形式となる。アレイ光源はその性質上、粒状発光となり、見た目が不自然であり、粒状発光のぎらつき感が目に刺激的である。
　また、粒々感を軽減して、できるだけ均一な発光を目指す場合は、高密度アレイにするので、素子数が多くなる。素子数が多ければ、コストが高くなり、特性の揃ったＬＥＤ素子を選別する必要もある。
　たとえば、ＬＥＤを自動車のヘッドランプに応用する場合は、ヘッドランプユニットに放熱のためのヒートシンクやフィンが必要になり、また、配光特性を制御するための反射鏡やレンズなども必要とされる。このため、ヘッドランプユニットの重量もサイズも大きくなる。
特許第３４３４７２６号公報
　配光特性制御、高輝度化、小型・軽量化が容易な集合線状照明装置およびその駆動方法、並びに灯具を提供する。
　実施形態の集合線状照明装置は、集合線状照明装置は、レーザー光を放出する光源と、複数の発光ユニットと、を備える。前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記光源から放出される前記レーザー光が入射される入射面と、前記入射したレーザー光を出射する出射面と、を有する線状導光体を有し、前記線状導光体のそれぞれの前記出射面から放出される光を照明光として放出可能である。前記複数の発光ユニットは、直線に沿って配置されるか、曲線に沿って配置されるか、折れ線状に配置されるか、のいずれかである。
　また、実施形態の集合線状照明装置の駆動方法は、前記光源を制御可能な制御部をさらに備え、前記制御部は、前記複数の発光ユニットのそれぞれに入射される前記レーザー光の強度を調節可能である上記の集合線状照明装置を用い、前記複数の発光ユニットから放出される前記照明光の配光特性を前記制御部により調整する。
　また、実施形態の灯具は、前記光源を制御可能な制御部をさらに備え、前記制御部は、前記複数の発光ユニットのそれぞれに入射される前記レーザー光の強度を調節可能である上記の集合線状照明装置を備え、前記照明光の配光特性は、前記制御部により制御可能である。
　配光特性制御、高輝度化、小型・軽量化が容易な集合線状照明装置およびその駆動方法、並びに灯具を提供する。
第１の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図である。 図２（ａ）は第１の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図、図２（ｂ）は部分模式斜視図、である。 図３（ａ）は第２の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図、図３（ｂ）は発光ユニットの模式斜視図、である。 図４（ａ）は発光ユニットの模式斜視図、図４（ｂ）はこれを用いた第３の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図、である。 図５（ａ）は発光ユニットの模式斜視図、図５（ｂ）はレンズおよび放熱板を取り付けた発光ユニットの模式斜視図、図５（ｃ）はこれを用いた第４の集合線状照明装置の模式斜視図、である。 図６（ａ）は発光ユニットの模式断面図、図６（ｂ）は発光ユニットを直線に沿って配置した集合線状照明装置の模式斜視図、図６（ｃ）は溝部に蛍光体および光拡散剤を塗布した集合線状照明装置、図６（ｄ）はレンズを配設した集合線状照明装置、である。 図７（ａ）は第６の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図、図７（ｂ）はＡ－Ａ線に沿った模式断面図、である。 第７の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図である。 図９（ａ）は、レーザー光を掃引して線状導光体へ入射する集合線状照明装置の模式斜視図、図９（ｂ）はその変形例の部分模式斜視図、である。 集合線状照明装置を応用した画像表示装置用バックライト光源の模式斜視図である。画像表示装置のバックライト光源の応用例を説明する模式図である。
　以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
　図１は、第１の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図である。
　集合線状照明装置は、半導体レーザーからなる光源１０と、複数の発光ユニット６０ａと、６０ｂ、６０ｃ、光ファイバー２０と、を有している。
　発光ユニット６０は、線状導光体３０を少なくとも有する。線状導光体３０は、光源１０からのレーザー光１０ａは、光ファイバー２０内を伝搬したのち、線状導光体３０へ入射する。レーザー光１０ａの一部は、導光体３０の側面から上方へ放出される。図１において、３つの発光ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃが、上方から見て、折れ線状に配置されている。
　発光ユニット６０の数は、３つに限定されず、照明装置に対する要求に応じて、たとえば、２～２０などとすることができる。また、発光ユニット６０は、上方からみて、直線に沿って配置されるか、曲線に沿って配置されるか、折れ線状に配置されるか、のいずれかとすることができる。
　発光ユニット６０は、光広がり角が狭いレーザー光１０ａを放出する光源１０および幅が狭い線状導光体３０を有することにより、高輝度とすることができる。また、複数の発光ユニット６０の駆動をそれぞれ制御することにより、集合線状照明装置９０の配光を所望の特性とすることができる。
　図２（ａ）は第１の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図、図２（ｂ）は部分模式斜視図、である。
　発光ユニット６０は、金属などからなるリフレクタ４０をさらに有してもよい。リフレクタ４０に溝部６０ａを設けると、線状導光体３０を確実に配設することができる。また、溝部６０ａの内壁をミラー面とすると、光反射率を高めることができる。また、線状導光体３０は、たとえば、ガラスや透明樹脂などの材料からなるものとする。さらに、線状導光体３０の断面は、矩形、円形、楕円形、多角形、などとすることができる。
　また、発光ユニット６０は、線状導光体３０の近傍に波長変換層３２を設けることができる。波長変換層３２は、図２（ｂ）のように、たとえば、線状導光体３０の下面３０ｃに接するように設けることができる。線状導光体３０内を伝搬したレーザー光１０ａのうちの一部は、下面３０ｃを通り抜け、波長変換層３２に入射する。もし、波長変換層３２が蛍光体からなるものとすると、レーザー光１０ａを吸収して、レーザー光１０ａの波長よりも長い波長の波長変換光を放出する。
　上方に向かった波長変換光ｇ２は、出射面３０ｂから外部に放出される。また、リフレクタ４０へ向かった波長変換光は、リフレクタ４０の傾斜した内壁で反射され、上方に曲げられ出射面３０ｂから放出される（ｇ２）。
　他方、レーザー光１０ａのうち、波長変換層３２に吸収されなかった光の一部は、直接またはリフレクタ４０で反射されさらに上方に曲げられて出射面３０ｂから放出される（ｇ１）。レーザー光ｇ１と、波長変換光ｇ２と、が合成されて生成された照明光Ｇが上方へ向かって放出される。
　なお、レーザー光１０ａの発光点のサイズは、たとえば、発光層の厚さ方向に１μｍ以下、発光層の水平方向に１０μｍ近傍であり、ＬＥＤと比較して小さい。また、半導体レーザの発光層に対して垂直方向の半値半角が、１５～２０度の範囲、水平方向の半値半角が略５度、などであり鋭い指向性を有する。このため、線状導光体３０の狭い入射面３０ａに効率よく入射可能である。
　半導体レーザーが、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系材料からなるものとする。半導体レーザーからのレーザー光１０ａが青紫～青色光の波長範囲であり、波長変換層３２が黄色蛍光体を含むものとすると、照明光Ｇとして、白色光を得ることができる。
　集合線状照明装置９０から高出力かつ高輝度である照明光Ｇを放出するためには、レーザー光１０ａを高出力とすることが必要である。このため、光源１０における発生熱は増大する。もし、光源１０が発光ユニット６０の近傍であると、波長変換層３２の温度が上昇し、波長変換光の光強度が低下する。
　第１の実施形態では、光源１０と発光ユニット６０とは、光ファイバー２０を介して光源１０と結合される。波長変換層３２が蛍光体からなるものとすると、レーザー光を吸収して発熱するが、線状に分布しているのでリフレクタ４０から放熱されやすい。また、光源から離間しているので、熱伝導は小さい。このため、発光ユニット６０近傍の温度上昇が抑制できる。光ファイバー２０と線状導光体３０とは、挿入、シリコーンなどによる接着、僅かな空隙や中間に設けられた透光性材料などを介して光結合することができる。
　本実施形態によれば、ツブツブ感を緩和し、連続的で自然な白色発光を実現できる。線状導光体３０の出射面３０ｂの幅を細くすることで、配光特性を制御する光学系を小さくできる。たとえば、光学系が凸レンズである場合、その半径を小さくすることができる。つまり、本実施形態の集合線状照明装置９０は、細い導光体と細い蛍光体と小さな光学系からなる、発熱の少ない小型・軽量の白色照明光源および灯具とすることができる。
　また、白色発光領域には回路基板等の電気的配線を設ける必要がないので、取扱いが容易で、堅固で、かつ低コストにできる。また、ＬＤ（Laser　Diode)は高出力化が容易な素子である。さらに、ＬＤチップはｄｒｏｏｐがないので、ＬＥＤより小さい一個の素子からＬＥＤチップの数個分の光出力が得られる。つまり、少ない素子数で高出力化が可能である。素子数が少なければ、コスト低減が容易となる。
　図３（ａ）は第２の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図、図３（ｂ）は発光ユニットの模式斜視図、である。
　第２の実施形態では、線状導光体３０は、光ファイバー２０のコアの先端部（破線領域）とする。コアの先端部において、外縁の少なくとも一部の領域に、蛍光体などからなる波長変換層３２が設けられる。また、図３（ｂ）のように、コアの外縁を覆うように設けられた波長変換層３２は、溝部４０ａ内に配設される。このようにして、照明光Ｇが発光ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃから放出される。光ファイバー２０を線状導光体３０であると、発光ユニット６０を緩やかな曲線に沿った形状とすることができる。この場合、発光ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃなどは、上方から見て曲線に沿って配置されてもよい。
　図４（ａ）は発光ユニットの模式斜視図、図４（ｂ）はこれを用いた第３の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図、である。
　光ファイバー２０の先端部において、クラッドを除去し露出したコア領域を線状導光体３０とする。波長変換層３２は、コアの外縁に接して設けられる。波長変換層３２から放出された波長変換光と、波長変換層３２を通り抜けたレーザー光は合成され、照射光Ｇとなる。
　図４（ｂ）において、波長変換層３２の上方を遮らないようにリフレクタ４０を互いに重ね合わせる。この場合、波長変換層３２の間の距離が短くなるように重ねることにより、輝度分布を平坦にすることができる。上方からみて、発光ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅは、直線に沿って配置されている。
　図５（ａ）は発光ユニットの模式斜視図、図５（ｂ）はレンズおよび放熱板を取り付けた発光ユニットの模式斜視図、図５（ｃ）はこれを用いた第４の集合線状照明装置の模式斜視図、である。
　光ファイバー２０の先端部は、クラッドを除去し、溝部４０ａ内に配設される。さらにたとえば、蛍光体および光拡散剤が混合されたシリコーンが塗布され、硬化される。リフレクタ４０の厚さは、たとえば１ｃｍ以下とすることができる。
　さらに、図５（ｂ）のように、リフレクタ４０が重ならない領域に放熱板７０を取り付けると、レーザー光１０ａを吸収することにより蛍光体に生じた熱を放散できる。放熱板７０には凹部７０ａを設け、連結された発光ユニット６０の光ファイバー２０を通し光源１０と光結合する。リフレクタ４０の上方に、たとえば、樹脂などからなるレンズ８０を配設すると、配光角を制御することができる。もし、レンズ８０の断面を凸状にすると、照明光Ｇを集光し高輝度とすることができる。
　図６（ａ）は発光ユニットの模式断面図、図６（ｂ）は発光ユニットを直線に沿って配置した集合線状照明装置の模式斜視図、図６（ｃ）は溝部に蛍光体および光拡散剤を塗布した集合線状照明装置、図６（ｄ）はレンズを配設した集合線状照明装置、である。
　図６（ａ）のように、光ファイバー２０は、折り曲げられ、リフレクタ４０の溝部４０ａに配設される。光ファイバー２０の水平部分を研磨してコア２０cを露出するか、またはクラッドを除去する。
　図６（ｂ）のように、複数の発光ユニット６０を連結する。続いて、光ファイバー２０を蛍光体および光拡散剤が混合されたシリコーンなどで覆い、硬化する。このようにすると、表面が平坦な集合線状照明装置９０となる。さらに、図６（ｄ）のように、リフレクタ４０の上に、凸レンズ８０を配設すると、広がり角を狭くできる。
　図７（ａ）は第６の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図、図７（ｂ）はＡ－Ａ線の沿った模式断面図、である。
　線状導光体３０は、透明パイプ状とし、内部に貫通孔３０ｄを有する。光ファイバー２０の第１の端部２０ａは光源１０と光結合可能である。また。光ファイバ２０の第２の端部２０ｂは線状導光体３０と光結合可能である。光ファイバー２０の第２の端部２０ｂは、たとえば、線状導光体３０の貫通孔３０ｄの一方に介挿される。貫通孔３０ｄの他方には、波長変換層３２が設けられる。
　この場合、線状導光体３０の入射面は、図７（ｂ）に鎖線３０ｅで表す面とする。レーザー光１０ａは線状導光体３０内を伝搬し、波長変換層３２に入射する。波長変換光は、直接、またはリフレクタ４０の内壁により反射されたのち、出射面３０ｂから放出される。
　図８は、第７の実施形態にかかる集合線状照明装置の模式斜視図である。
　集合線状照明装置９１は、光源１０を駆動可能な制御部９２と、光源１０および制御部９２で生じた熱を放散可能な放熱体９６と、制御部９２および光源１０を収納可能であり、底面９４ａに放熱体９６が取り付け可能な筐体９４と、をさらに有する。
　このようにすると、発光ユニット６０と、発生熱の大きい筐体９４とを分離でき、波長変換効率を高めることができる。また、発光ユニット６０は、電気回路がなくても、照明光を放出できる。
　図８の光源１０は、複数の光源からなるものとすることができる。この場合、制御部９２は複数の光源を独立に駆動できる。このようにして、独立に駆動された光源からのレーザー光は、それぞれの線状導光体３０へ入射される。この駆動方法により、複数の発光ユニット６０を選択的に発光させることができる。
　この結果、たとえば、自動車のヘッドライトとウインカーランプとを一体化したフロント照明光源やストップランプとウインカーランプとを一体化したリア照明用光源が可能となる。フロント照明の場合、第１の発光ユニットはアンバー色（すなわち、琥珀色または黄赤色）としてウインカーランプとして用い、第２の発光ユニットは白色光としてヘッドライトとして用いる。他方、リア照明の場合、第１の発光ユニットはアンバー色としてウインカーランプとして用い、第２の発光ユニットは赤色光としてストップランプとして用いることが可能である。
　アンバー色は、たとえば、青色光を吸収した蛍光体から放出可能である。また、赤色光は、赤色レーザーからの光を拡散面で拡散して放出可能である。なお、たとえばＥＣＥ（Economic　Commission　for　Europe)およびＳＡＥ（Society　of　Automotive　Engineers)のアンバー規格は、色度図において、式（１）～（３）の範囲で示される。

　　limit　towards　green：　ｙ≦ｘ－0.120　　　式（１）
　　limit　towards　red：　　ｙ≧0.390　　　　　式（２）
　　limit　towards　white：　ｙ≧0.709－0.670ｘ　式（３）
　
　また、制御部９２は、複数の発光ユニット６０のうちの少なくとも１つを無発光とするように制御できる。無発光のユニットは、２色発光の間の無発光領域としたり、バックアップ用の予備ユニットなどとして作用する。あるいは、少なくとも１つの発光ユニットの発光領域の長さを他の発光ユニットの発光領域の長さよりも短くすると、連結配置した場合に無発光領域を実現できる。
　図９（ａ）は、レーザー光を掃引して線状導光体へ入射する集合線状照明装置の模式斜視図、図９（ｂ）はその変形例の部分模式斜視図、である。
　図９（ａ）において、光源１０からのレーザー光１０ａを、掃引により、光ファイバー２０に選択的に入射させることができる。この場合、光源１０と第１の端部２０ａとの間に、たとえばポリゴンミラーやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanicaｌ　Systems)などの光学要素を設けレーザー光１０ａの光路を変化させると、それぞれの第１の端部２０ａを掃引することが容易となる。
　図９（ｂ）において、線状導光体３０の先端部には波長変換層３２が設けられている。レーザー光１０ａは、軸の周りを回転するポリゴンミラーＭにより、線状導光体３０の入射面３０ａ上を順次掃引される。なお、ポリゴンミラーＭの代わりに、ＭＥＭＳなどを用いて、レーザー光１０ａの光路を切り替えることもできる。さらに、レーザー光１０ａは、複数のレーザー光を合成したものとすることができる。
　第１～第６の集合線状照明装置９０は、たとえば、高輝度の白色光源が必要な自動車のヘッドランプなどの灯具に利用することができる。
　もし、高輝度ＬＥＤを複数並べた白色光源を用いた自動車用ヘッドランプの場合、次のような問題を生じる。すなわち、高輝度のＬＥＤチップは放熱と低抵抗、さらにｄｒｏｏｐと呼ばれる高電流密度動作での出力低下を防ぐために、チップ面積を大きくする必要がある。通常、高輝度ＬＥＤチップは、一般に１ｍｍ角以上の面積であるため、ヘッドランプに必要な配光を得るための光学系、たとえば反射鏡やレンズは大きなものとなる。
　また、ＨＩＤ（High Intensity　Discharge)ランプ/ハロゲン電球の場合のように、ＬＥＤも白色発光部が高温になる。たとえば、アーク放電を利用するＨＩＤは内管が４００℃であり、ハロゲン電球もフィラメントは高温である。ＬＥＤもＬＥＤチップと蛍光体の両方が発熱する。固体発光素子は、電流の自乗で発熱が増えるため、高輝度ＬＥＤは放熱が課題となる。したがって、ＬＥＤをヘッドランプに応用する場合は、ヘッドランプユニットに放熱のためのヒートシンクやフィンが必要になり、重量もサイズも大きくなる。
　このため、重量もサイズも大きいＬＥＤヘッドランプは、ヘッドランプの配光をステアリング方向に向け、進行方向に光を照射し視認性向上を図ったＡＦＳ(Adaptive Front-Lighting System：アダプティブ・フロント ライティング システム) などに用いることは困難である。
　これに対して、本実施形態では、たとえば、光軸が異なる２つの集合線状照明装置９０を配置することができる。この場合、制御部９２は、集合線状照明装置９０を選択的にオンすることにより、照明光Ｇの配光方向をハイ（Ｈ）ビームモード、またはロー（Ｌ）ビームモードに切り替えることができる。また、制御部９２は、複数の発光ユニット６０のオン・オフを制御し配光特性を変化することができる。たとえば、５つの発光ユニット６０からの照明光Ｇ１～Ｇ５のオン・オフにより、ヘッドランプの点灯幅を制御可能である。または、独立の光源を制御し、それぞれの発光ユニット６０へ入射する光強度を制御可能である。このようにして、ＡＦＳが容易に可能となる。
　図１０は、集合線状照明装置を応用した画像表示装置用バックライト光源の模式斜視図である。
　バックライト光源（Light　Bar)は、集合線状照明装置９０と、薄い導光板８２と、バックフレーム８６と、光学シート８４と、を有する。光学シート８４に上には、たとえば液晶パネルが設けられる。
　すなわち、細くて連続的な線状発光領域は、薄い導光板８２の側面に効率よく光を入射可能である。また、筐体９４は、導光板８２から離間して配置できる。たとえば画像表示装置が液晶表示装置の場合、その制御部も導光体８２から離間して配置できる。こ場合、駆動信号を無線で送信することができ、薄型壁掛ＴＶなどが実現できる。この場合、青色ＬＤにより励起する緑、赤色蛍光体を用いてもよいし、ＲＧＢのそれぞれのＬＤ出力を順次に、または合成して光ファイバーに入力してもよい。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０　光源、１０ａ　レーザー光、２０　光ファイバー、３０　線状導光体、３２　波長変換層、４０　リフレクタ、４０ａ　溝部、６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、発光ユニット、８０　レンズ、９０、９１　集合線状照明装置、９２　制御部、９４　筐体、９６　放熱体、Ｇ　照明光

Claims (15)

  1. 　レーザー光を放出する光源と、
    　複数の発光ユニットであって、前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記光源から放出される前記レーザー光が入射される入射面と、前記入射したレーザー光を出射する出射面と、を有する線状導光体を有し、前記線状導光体のそれぞれの前記出射面から放出される光を照明光として放出可能な、複数の発光ユニットと、
    　を備え、
    　前記複数の発光ユニットは、直線に沿って配置されるか、曲線に沿って配置されるか、折れ線状に配置されるか、のいずれかであることを特徴とする集合線状照明装置。
  2. 　複数の光ファイバーであって、前記複数の光ファイバーのそれぞれは、前記光源からのレーザー光が入射される第１の端部と、前記第１の端部に入射された前記レーザー光を出射する第２の端部と、を有する、複数の光ファイバーをさらに備え、
    　前記複数の光ファイバーのそれぞれは、前記光源と、前記複数の発光ユニットの前記線状導光体のそれぞれの前記入射面と、のあいだに設けられたことを特徴とする請求項１記載の集合線状照明装置。
  3. 　前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記線状導光体を配設可能な溝部が設けられたリフレクタを有することを特徴とする請求項１記載の集合線状照明装置。
  4. 　前記複数の発光ユニットの前記それぞれは、前記溝部内において前記線状導光体に沿って設けられかつ前記レーザー光を吸収して波長変換光を放出する波長変換層をさらに有し、
    　前記リフレクタは、前記レーザー光と前記波長変換光を反射可能であり、
    　前記レーザー光と前記波長変換光は、前記出射面から放出されて前記照明光を生成することを特徴とする請求項３記載の集合線状照明装置。
  5. 　前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記線状導光体を配設可能な溝部が設けられたリフレクタを有し、
    　前記複数の光ファイバーのそれぞれの前記第２の端部は、前記溝部内に配設されたことを特徴とする請求項２記載の集合線状照明装置。
  6. 　前記複数の発光ユニットの前記それぞれは、前記溝部内において前記線状導光体に沿って設けられかつ前記レーザー光を吸収して波長変換光を放出する波長変換層をさらに有し、
    　前記リフレクタは、前記レーザー光と前記波長変換光を反射可能であり、
    　前記レーザー光と前記波長変換光は、前記出射面から放出されて前記照明光を生成し、
    　前記線状導光体は、貫通孔を有し、
    　前記貫通孔の一方には、前記複数の光ファイバ－のそれぞれの前記第２の端部が挿入され、
    　前記貫通孔の他方には、前記波長変換層が設けられたことを特徴とする請求項５記載の集合線状照明装置。
  7. 　前記波長変換層は、前記複数の光ファイバーのそれぞれが有するコアの外縁に接して設けられたことを特徴とする請求項６記載の集合線状照明装置。
  8. 　前記複数の発光ユニットのうちの第１の発光ユニットは、アンバー色を放出し、
    　前記複数の発光ユニットのうちの第２の発光ユニットは、赤色光または白色光を放出することを特徴とする請求項１記載の集合線状照明装置。
  9. 　前記光源は、独立に駆動可能な複数のレーザー素子を有し、
    　前記複数の発光ユニットのそれぞれには、前記複数のレーザー素子のそれぞれからのレーザー光が入射されることを特徴とする請求項１記載の集合線状照明装置。
  10. 　前記光源は、レーザー素子と、前記レーザー素子から放出されたレーザー光の光路を変化させる光学要素と、を有し、
    　前記レーザー素子から放出された前記レーザー光の光路を前記光学要素により変化させることにより、前記複数の発光ユニットが有する前記線状導光体のそれぞれに前記レーザー光を選択的に入射させることを特徴とする請求項１記載の集合線状照明装置。
  11. 　前記光源を制御可能な制御部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記複数の発光ユニットのうちの少なくとも１つを無発光であるように制御可能であることを特徴とする請求項１記載の集合線状照明装置。
  12. 　前記光源を制御可能な制御部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記複数の発光ユニットのそれぞれに入射される前記レーザー光の強度を調節可能であることを特徴とする請求項１記載の集合線状照明装置。
  13. 　前記光源で生じた熱を放散可能な放熱体と、
    　前記光源を収納可能であり、底面に前記放熱体が取り付けられた筐体と、
    　をさらに備えたことを特徴とする請求項１２記載の集合線状照明装置。
  14. 　請求項１２記載の集合線状照明装置を用い、
    　前記複数の発光ユニットから放出される前記照明光の配光特性を前記制御部により調整することを特徴とする集合線状照明装置の駆動方法。
  15. 　請求項１２記載の集合線状照明装置を備え、
    　前記照明光の配光特性は、前記制御部により制御可能であることを特徴とする灯具。
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