JP2014239080A - Light emission device, lighting device, and vehicular headlamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源として機能する発光装置および当該発光装置を備えた照明装置、並びに、前記発光装置又は前記照明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 light source, a lighting device including the light emitting device, and a vehicle headlamp including the light emitting device or the lighting device.
車両用前照灯においては、安全上の観点から、複雑な配光特性が要求される。 In vehicle headlamps, complicated light distribution characteristics are required from the viewpoint of safety.
このような複雑な配光特性を高い精度で実現するための光学系の設計においては、光源自体の大きさが小さい方が好ましい場合がある。 In designing an optical system for realizing such a complicated light distribution characteristic with high accuracy, it may be preferable that the size of the light source itself is small.
しかしながら、従来から車両用前照灯に使用されている光源としてのハロゲンランプやＨＩＤ（High Intensity discharge）ランプでは、その光源自体のサイズが大きいので、光学系の設計が複雑化し、適切な配光特性を実現することが困難な場合がある。 However, in halogen lamps and HID (High Intensity discharge) lamps that are conventionally used for vehicle headlamps, the size of the light source itself is large, which complicates the design of the optical system and provides an appropriate light distribution. It may be difficult to achieve the characteristics.
一方、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた従来の車両用前照灯では、白色ＬＥＤランプに光学系を設けた複数の光源装置の組合せによって、所望の配光特性を実現するものが存在している。 On the other hand, some conventional vehicle headlamps using white LEDs (Light Emitting Diodes) realize desired light distribution characteristics by combining a plurality of light source devices provided with an optical system in a white LED lamp. ing.
このような車両用前照灯又は光源装置に関する技術の一例として特許文献１に開示された車両用前照灯がある。
As an example of a technique related to such a vehicle headlamp or a light source device, there is a vehicle headlamp disclosed in
この特許文献１に開示された車両用前照灯では、レーザ光源を複数設け、異なる方向から１つの蛍光体に光を照射することにより、所望の配光特性を実現している。
In the vehicle headlamp disclosed in
また、従来の車両用前照灯又は光源装置に関する技術の他の例として特許文献２に開示された光源装置がある。
Another example of a technique related to a conventional vehicle headlamp or light source device is a light source device disclosed in
この特許文献２に開示された光源装置では、凹面鏡、該凹面鏡の焦点に設置された１つの蛍光体、及び鏡面側から蛍光体に赤外光を照射する照射部を備えることで、光源装置の小型化を実現している。
The light source device disclosed in
しかしながら、前記従来の車両用前照灯では、基本的に１つの光源から発生する光を利用して所望の配光特性を実現しようとするものであるため、上述したように反射鏡又はレンズ等の光学系の複雑化を招いてしまうという問題点がある。 However, the conventional vehicle headlamp basically attempts to realize a desired light distribution characteristic by using light generated from one light source. There is a problem that the optical system becomes complicated.
一方、上述した白色ＬＥＤに光学系を設けた複数の光源装置によって、所望の配光特性を実現する車両用前照灯では、光源装置を複数使用しているため、車両用前照灯全体が複雑化して大型化し、重量の増大や、コストアップを招いてしまうという問題点がある。 On the other hand, in the vehicle headlamp that realizes a desired light distribution characteristic by the plurality of light source devices provided with the optical system in the white LED described above, a plurality of light source devices are used. There is a problem in that it becomes complicated and large, increasing the weight and increasing the cost.
一方、特許文献２に開示された光源装置では、光源装置の小型化という観点は考慮されているものの、複雑な配光特性を実現するための具体的方法等については、全く開示されていない。
On the other hand, in the light source device disclosed in
本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、簡単な構成で所望の配光特性を実現する発光装置などを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device that achieves desired light distribution characteristics with a simple configuration.
本発明の一実施形態の発光装置は、励起光を発生する複数の励起光源と、励起光が照射されることにより光を発生する複数の発光部と、前記複数の発光部から発生した光を投光する一つの投光部とを有し、前記複数の発光部は、前記一つの投光部に対する相対的な位置がそれぞれ異なっている。 A light-emitting device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of excitation light sources that generate excitation light, a plurality of light-emitting units that generate light when irradiated with excitation light, and light generated from the plurality of light-emitting units. The plurality of light emitting units have different relative positions with respect to the one light projecting unit.
簡単な構成で所望の配光特性を実現する発光装置などを提供することができる。 A light emitting device or the like that achieves desired light distribution characteristics with a simple configuration can be provided.
本発明の一実施形態について図１〜図１０（ｃ）に基づいて説明すれば、次の通りである。以下の特定の項目で説明すること以外の構成は、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の項目で説明する構成と同じである。また、説明の便宜上、各項目に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10C. Configurations other than those described in the following specific items may be omitted as necessary, but are the same as the configurations described in other items. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in each item are given the same reference numerals, and the explanation thereof is omitted as appropriate.
なお、以下で説明する発光装置（照明装置，車両用前照灯）１１０、発光装置（照明装置，車両用前照灯）１２０、発光装置（照明装置，車両用前照灯）１４０及びロービーム用照明装置（発光装置，照明装置，車両用前照灯）１５０などの各形態は、いずれも、主として照明装置又は車両用前照灯の発光装置部に関して説明するが、本発明を具現化した形態はこれらの形態に限られず、照明装置又は車両用前照灯以外の灯具及び照明器具などの発光装置部としても適用することができる。 In addition, the light-emitting device (lighting device, vehicle headlight) 110, the light-emitting device (lighting device, vehicle headlight) 120, the light-emitting device (lighting device, vehicle headlight) 140, and low beam described below will be described. Each form of the lighting device (light emitting device, lighting device, vehicle headlamp) 150 and the like will be described mainly with respect to the light emitting device portion of the lighting device or the vehicle headlamp, but the embodiment embodying the present invention. Is not limited to these forms, and can also be applied as a light-emitting device unit such as a lighting device or a lighting fixture other than a lighting device or a vehicle headlamp.
〔１．発光装置の概要構成について〕
まず、図１に基づき、本発明の一実施形態である発光装置１１０の概要構成について説明する。
[1. (Outline configuration of light emitting device)
First, a schematic configuration of a
図１は、本発明の一実施形態である発光装置１１０の概要構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a
図１に示すように、発光装置１１０は、インコヒーレント光（光）Ｌ１を発生するものであり、レーザダイオード群（励起光源）１０、導光部（導光部材）２０、及び３つの円筒状発光体（発光部）４０を備える。
As shown in FIG. 1, the
また、レーザダイオード群１０は、３個のＬＤチップ（励起光源）１０１を含んでおり、ＬＤチップ１０１は、３個の発光点（励起光源）１０２を有する１チップ３ストライプの半導体レーザ素子であり、光出力３．０Ｗ、動作電圧５Ｖ、電流１．７Ａで、径５．６ｍｍのステムに実装されている。
The
また、発光点１０２から発生するレーザ光（励起光）Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍである。
The oscillation wavelength of the laser light (excitation light) L0 generated from the
なお、発光点１０２から発生するレーザ光Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍに限られず、青紫色領域又は青色領域（３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）の発振波長を有するものであれば良い。
Note that the oscillation wavelength of the laser light L0 generated from the
また、現在の技術では波長３８０ｎｍ以下の良質な短波長レーザを作るのは困難であるが、将来的には３８０ｎｍ以下で発振するように設計されたＬＤチップ１０１も光源として採用しても良い。
Moreover, although it is difficult to produce a high-quality short wavelength laser with a wavelength of 380 nm or less with the current technology, an
このＬＤチップ１０１を３個用いて９Ｗで出力させたときの消費電力は計２５．５Ｗである。
The power consumption when 3
これにより、単純計算で合計３つのＬＤチップ１０１の合計の光束が、光源全体の光束となるので、単一のＬＤチップ１０１のみを用いる場合と比較して光源全体の光束を約３倍程度大きくすることができる。但し、ＬＤチップ１０１の性能は均等であるものとする。
As a result, the total luminous flux of a total of three
なお、本実施形態では、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数は３つとしているが、ＬＤチップ１０１の数はこれに限られず、１〜２つ又は４つ以上のいずれであっても良い。
In this embodiment, the number of
また、励起光源は、本実施形態のＬＤチップ１０１のように複数の励起光源（発光点１０２）を一体化した１チップ複数ストライプの固体素子光源であっても良いし、以下説明するＬＤチップ１１のように１チップ１ストライプの固体素子光源であっても良い。
Further, the excitation light source may be a one-chip, multiple-striped solid element light source in which a plurality of excitation light sources (light emitting points 102) are integrated as in the
さらに、励起光源は、光の利用効率の低下を抑える観点からは、本実施形態のＬＤチップ１０１のようにコヒーレントなレーザ光Ｌ０を発生するものが好ましいが、後述するＬＥＤランプ（励起光源）１３のようにインコヒーレントな励起光を発生するものであっても良い。
Further, the excitation light source is preferably one that generates coherent laser light L0 like the
また、複数の励起光源は、ＬＤ又はＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤ及びＬＥＤを混在させたものであっても良い。 Further, the plurality of excitation light sources may be composed of only LDs or LEDs, or may be a mixture of LDs and LEDs.
次に、導光部２０は、レーザダイオード群１０から発生した各レーザ光Ｌ０を、複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光するようになっている。
Next, the
なお、「複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光する」するとは、レーザダイオード群１０から発生した各レーザ光Ｌ０が導光されない円筒状発光体４０が生じないように、レーザ光Ｌ０を複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光することを意味する。
Note that “guide the light to each of the plurality of cylindrical
よって、光の利用効率の低下を防止しつつ、レーザダイオード群１０から発生した各レーザ光Ｌ０を、複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光させることが可能となる。
Therefore, it is possible to guide each laser beam L0 generated from the
また、円筒状発光体４０から発生するインコヒーレント光Ｌ１を適宜変換するための導光部２０以外の光学系（例えば、以下で説明する反射鏡９０又は投影レンズ１００等）を、レーザダイオード群１０と複数の円筒状発光体４０との光学的な結合と無関係な要素とすることができる。
Further, an optical system other than the
よって、導光部２０以外の光学系が、レーザダイオード群１０と複数の円筒状発光体４０との光学的結合に影響しないので、その分だけレーザ光Ｌ０の利用効率の低下を防止することができる。
Therefore, since the optical system other than the
ところで、上述したように、従来のハロゲンランプ・ＨＩＤランプなどのランプ光源を用いた車両用前照灯では、レンズと反射鏡からなる一光学系内の所望の位置に、複数のランプ光源を設置することが困難であった。 By the way, as described above, in a vehicle headlamp using a conventional lamp light source such as a halogen lamp / HID lamp, a plurality of lamp light sources are installed at desired positions in one optical system including a lens and a reflecting mirror. It was difficult to do.
本実施形態の発光装置１１０では、上述したように、レーザダイオード群１０と複数の円筒状発光体４０とを別々の構成要素とし、これらを導光部２０を介して光学的に結合しているので、レーザダイオード群１０（ＬＤチップ１０１）のサイズと、複数の円筒状発光体４０のサイズとは無関係となる。よって、３つの円筒状発光体４０のそれぞれのサイズを小さくすることが可能である。
In the
また、このように円筒状発光体４０のサイズを小さくすることが可能なため、発光装置１１０自体の小型化が可能となると共に、小型化した発光装置１１０内に複数の円筒状発光体４０を備えることが可能となる。よって、複数の円筒状発光体４０のそれぞれの配光特性を適宜組合せることにより、所望の配光特性を実現することが可能となる。
In addition, since the size of the
以上より、レーザ光Ｌ０の利用効率の低下を抑制しつつ所望の配光特性を実現し、かつ小型化が可能な発光装置１１０を提供することができる。
As described above, it is possible to provide the
また、導光部２０を介して、レーザダイオード群１０と、円筒状発光体４０とを任意の間隔で空間的に分離することができるので、レーザダイオード群１０で発生する熱の影響により、円筒状発光体４０が劣化してしまうことを防止することができる。
In addition, since the
次に、ＬＤチップ１０１の各発光点１０２から発振されるレーザ光Ｌ０は、コヒーレントな光であるため、指向性が強く、発光装置１１０は、導光部２０により、レーザ光Ｌ０を励起光として無駄なく集光し、利用することができる。
Next, since the laser light L0 oscillated from each
そのため、非常に小さな円筒状発光体４０を形成することができ、その結果、小型の発光装置１１０を実現できる。
Therefore, a very small cylindrical
よって、例えば、このようなＬＤチップ１０１を励起光源として用いた発光装置１１０を各種照明器具などに適用することにより、各種照明器具などを小型化できるなど、種々のメリットが生まれる。
Therefore, for example, by applying the
なお、図１に示す導光部２０は、レーザ光Ｌ０を複数の円筒状発光体４０のそれぞれにどの様に導光するかについては、具体的に記載していない。
1 does not specifically describe how the laser light L0 is guided to each of the plurality of cylindrical
しかしながら、導光部２０の具体例としては、大きく分けて、４つの形態が例示できる。
However, specific examples of the
第１の形態は、導光部２０を一端から他端までの断面積がほぼ一定で分岐の存在しない複数の導光部材で構成する場合である。
The first form is a case where the
例えば、導光部２０として、以下で説明する複数の光ファイバー（導光部，導光部材）２１や複数の円筒状導光部材（導光部，導光部材）２３などを用いる場合である。
For example, as the
第２の形態は、導光部２０を他端の断面積が一端の断面積よりも小さい、分岐の存在しない複数の導光部材で構成する場合である。
A 2nd form is a case where the
例えば、導光部２０として、以下で説明する円錐台状集光部材（導光部，導光部材）２４などを用いる場合である。
For example, as the
第３の形態は、導光部２０を一端から他端までの断面積がほぼ一定で分岐が存在する少なくとも１つの導光部材で構成する場合である。
The third form is a case where the
例えば、導光部２０として、以下で説明する少なくとも１つの分岐型光ファイバー（導光部，導光部材）２２などを用いる場合である。
For example, as the
第４の形態は、導光部２０を他端の断面積が一端の断面積よりも小さい、分岐が存在する少なくとも１つの導光部材で構成する場合である。
A 4th form is a case where the
例えば、導光部２０として、分岐が存在する、少なくとも１つの他端の断面積が一端の断面積よりも小さい導光管（導光部，導光部材）などを用いる場合である。
For example, a case where a light guide tube (light guide portion, light guide member) or the like in which at least one other cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of one end is used as the
なお、導光部２０のより具体的な形態については後ほど説明する。
A more specific form of the
次に、円筒状発光体４０は、レーザ光Ｌ０が照射されると、インコヒーレント光Ｌ１を発生する。すなわち、円筒状発光体４０は、少なくともレーザ光Ｌ０が照射されることによりインコヒーレント光Ｌ１を発生する蛍光体を含んでいる。
Next, the
また、本実施形態の発光装置１１０は、複数の円筒状発光体４０のそれぞれから発生した光を反射する光反射凹面を有する反射鏡（不図示）を備えており、複数の円筒状発光体４０が、上述した光反射凹面の内部に配置されている。
In addition, the
さらに、これらの複数の発光部の形状、サイズ、配列状態、輝度、光束などの各要素を適宜変更することで、所望の配光特性を実現することが可能となる。 Furthermore, desired light distribution characteristics can be realized by appropriately changing each element such as the shape, size, arrangement state, brightness, and luminous flux of the plurality of light emitting units.
よって、光反射凹面の内部に複数の発光部を配置するという簡単な構成で所望の配光特性を実現することが可能となる。 Therefore, it is possible to realize desired light distribution characteristics with a simple configuration in which a plurality of light emitting units are arranged inside the light reflecting concave surface.
円筒状発光体４０の大きさ及び形状は、本実施形態では、直径１．９５ｍｍ、厚み１ｍｍであり、円盤状（円筒状）の形態をしている。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態の円筒状発光体４０のように、３つの発光部の形状やサイズを、それぞれ同一としても良いし、異ならせても良い。また、３つの発光部のうち、１つの発光部の形状やサイズだけ異ならせても良い。
In addition, like the cylindrical
また、発光部の形状としては、この他、例えば、後述する直方体状発光体（発光部）４２、楕円筒状発光体（発光部）４３及び三角柱状発光体（発光部）４４のように、直方体状、楕円筒状、三角柱状など様々な形状を採用することができる。 In addition, as the shape of the light emitting part, for example, a rectangular parallelepiped light emitting body (light emitting part) 42, an elliptic cylindrical light emitting body (light emitting part) 43, and a triangular prism light emitting body (light emitting part) 44 described later, Various shapes such as a rectangular parallelepiped shape, an elliptic cylinder shape, and a triangular prism shape can be employed.
ここで、円筒状発光体４０は、上述したように、少なくとも蛍光体を含んでいるが、単一種の蛍光体のみで構成されていても良いし、複数種の蛍光体で構成されていても良い。
Here, as described above, the
また、円筒状発光体４０は、単一種又は複数種の蛍光体を適当な分散媒に分散させて構成しても良い。分散媒は固体が好ましいが、光透過性のある円筒状の容器に蛍光体を封じ込めるような場合には、分散媒を液体としても良い。
In addition, the cylindrical
分散媒としては、透光性の樹脂材料が好ましく、シリコーン樹脂が例示できる。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、重量比で１０：１程度とする。なお、分散媒は、シリコーン樹脂に限定されず、無機ガラス材料をはじめとするガラス材料であってもよいし、有機・無機ハイブリッド材料であっても良い。 As the dispersion medium, a translucent resin material is preferable, and a silicone resin can be exemplified. The ratio between the silicone resin and the phosphor is about 10: 1 by weight. The dispersion medium is not limited to a silicone resin, and may be a glass material including an inorganic glass material, or an organic / inorganic hybrid material.
また、蛍光体としては、サイアロン蛍光体（酸窒化物系蛍光体）若しくはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体が好ましいが、セリウム（Ｃｅ）で賦活したイットリウム（Ｙ）−アルミニウム（Ａｌ）−ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体などを用いても良い。 The phosphor is preferably a sialon phosphor (oxynitride phosphor) or a III-V compound semiconductor nanoparticle phosphor, but yttrium (Y) -aluminum (Al)-activated with cerium (Ce). A garnet (YAG: Ce) phosphor or the like may be used.
ここで、サイアロンは、窒化ケイ素と同様に、結晶構造によりα型とβ型とがある。特に、α−サイアロンは、一般式Ｓｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ（ｍ＋ｎ＜１２，０＜ｍ ，ｎ＜１１；ｍ ，ｎは整数）であらわされる２８原子からなる単位構造の中に２箇所の空隙があり、ここに各種金属を侵入固溶させることが可能である。希土類元素を固溶させることで、蛍光体になる。カルシウム（Ｃａ）とユーロピウム（Ｅｕ）とを固溶させると、ＹＡＧ：Ｃｅよりも長波長の黄色から橙色の範囲で発光する特性の良い蛍光体が得られる。 Here, sialon has α type and β type depending on the crystal structure like silicon nitride. In particular, alpha-sialon has the general formula Si 12- (m + n) Al (m + n) O n N 16-n (m + n <12,0 <m, n <11; m, n is an integer) from 28 atom represented by There are two voids in the unit structure, and various metals can enter and dissolve therein. A phosphor is obtained by dissolving a rare earth element. When calcium (Ca) and europium (Eu) are dissolved, a phosphor having excellent characteristics of emitting light in a yellow to orange range with a longer wavelength than YAG: Ce can be obtained.
また、サイアロン蛍光体は、青紫領域若しくは青色領域（３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）の光で励起可能であり，白色ＬＥＤ用の蛍光体などに適している。 Further, the sialon phosphor can be excited by light in a blue-violet region or a blue region (380 nm or more and 490 nm or less), and is suitable for a phosphor for a white LED.
次に、サイアロン蛍光体の合成手順を示す。組成は、一般式ＣａｐＳｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ：Ｅｕｑ（ｐ ，ｑは、それぞれＣａ，Ｅｕの固溶量、ｍ＋ｎ＜１２，０＜ｍ ，ｎ＜１１；ｍ，ｎは整数）で表される。あらかじめ実験によりＣａの固溶量ｐとＥｕの固溶量ｑの最適値を求め，ｍおよびｎは電荷の中性を保つ条件などから決定する。 Next, a procedure for synthesizing a sialon phosphor will be described. The composition of the general formula Ca p Si 12- (m + n ) Al (m + n) O n N 16-n: Eu q (p, q are each Ca, solid solution amount of Eu, m + n <12,0 < m, n <11; m and n are integers). The optimum values of the solid solution amount p of Ca and the solid solution amount q of Eu are obtained in advance by experiments, and m and n are determined based on conditions for maintaining the neutrality of the charge.
また、出発原料として窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）の各粉末を用い、秤量・混合した後に焼結温度１７００℃で窒素ガス加圧焼結を行う。その後、これを粉末に崩せば、サイアロン蛍光体を得ることができる。 Further, powders of silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN), calcium carbonate (CaCO 3 ), and europium oxide (Eu 2 O 3 ) are used as starting materials, and after weighing and mixing, sintering temperature 1700 Perform nitrogen gas pressure sintering at ℃. Then, if this is broken into powder, a sialon phosphor can be obtained.
サイアロン蛍光体は、レーザ光Ｌ０に対する劣化耐性が強い蛍光体である。よって、理論的には、円筒状発光体４０をサイアロン蛍光体のみで構成すれば、劣化をより効果的に防止することができる。
The sialon phosphor is a phosphor having a strong deterioration resistance against the laser beam L0. Therefore, theoretically, if the cylindrical light-emitting
また、蛍光体の別の好適な例としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体を例示することができる。 Moreover, as another suitable example of fluorescent substance, the semiconductor nanoparticle fluorescent substance using the nanometer-sized particle | grains of a III-V group compound semiconductor can be illustrated.
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）。 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 is changed by the quantum size effect by changing the particle diameter to nanometer size. It is a point that can be. 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、円筒状発光体４０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励起光源として用いる場合に、本実施形態の発光装置１１０、後述する発光装置１２０、発光装置１４０及びロービーム用照明装置１５０などの寿命が短くなるのをより抑制することができる。
Therefore, it is possible to further suppress the deterioration (discoloration or deformation) of the
なお、円筒状発光体４０の劣化は、円筒状発光体４０に含まれる蛍光体の分散媒（例えば、シリコーン樹脂）の劣化が原因であると考えられる。すなわち、上述のサイアロン蛍光体は、レーザ光Ｌ０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。この熱によって分散媒が劣化すると考えられる。
The deterioration of the
よって、円筒状発光体４０の温度は、円筒状発光体４０の劣化の防止の観点からは、１００度（セルシウス温度）以下に抑えることが好ましい。
Therefore, from the viewpoint of preventing deterioration of the
また、分散媒としては、熱耐性の高い分散媒が好ましい。熱耐性の高い分散媒としては、例えば、ガラスなどが例示できる。 Moreover, as a dispersion medium, a dispersion medium with high heat resistance is preferable. Examples of the dispersion medium having high heat resistance include glass.
ところで、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ることが知られているが、この等色または補色の原理に基づきＬＤチップ１０１から発振されたレーザ光Ｌ０の色と蛍光体が発する光の色とを適切に選択することにより発光装置１１０の円筒状発光体４０から白色光を発生させることができる。
By the way, it is known that white light can be composed of a mixed color of three colors satisfying the principle of equal colors, or a mixed color of two colors satisfying the relationship of complementary colors. White light can be generated from the
例えば、発光装置１１０のインコヒーレント光Ｌ１を白色とするには、１つの方法は、励起光として青紫色領域の発振波長（３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ未満）のレーザ光を用い、蛍光体として青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の組合せを採用すれば良い。
For example, in order to make the incoherent light L1 of the
また、もう１つの方法は、励起光として青色領域の発振波長（４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）のレーザ光、黄色蛍光体又は緑色蛍光体＋赤色蛍光体のいずれかの組合せを採用すれば良い。 Another method may employ a combination of laser light having an oscillation wavelength (440 nm or more and 490 nm or less) in the blue region, yellow phosphor, or green phosphor + red phosphor as excitation light.
さらに、励起光源として青色領域の発振波長（４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）のＬＥＤ光、蛍光体として黄色蛍光体又は緑色蛍光体＋赤色蛍光体のいずれかの組合せを採用すれば良い。 Further, LED light having an oscillation wavelength (440 nm or more and 490 nm or less) in the blue region may be used as the excitation light source, and any combination of yellow phosphor or green phosphor + red phosphor may be employed as the phosphor.
なお、黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の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以下の波長を有する光を発する蛍光体である。 The yellow phosphor is a phosphor that emits light having a wavelength of 560 nm to 590 nm. The green phosphor is a phosphor that emits light having a wavelength of 510 nm or more and 560 nm or less. The red phosphor is a phosphor that emits light having a wavelength of 600 nm or more and 680 nm or less.
ここで、後述する実験結果によれば、単純計算で１Ｗのレーザ光源１つ当たりの、円筒状発光体４０から発光するインコヒーレント光Ｌ１の光束は、約１５０ｌｍ（ルーメン）程度である。
Here, according to the experimental results to be described later, the luminous flux of the incoherent light L1 emitted from the cylindrical
よって、３個の発光点１０２（３．０Ｗ）によるインコヒーレント光Ｌ１の光束は、４５０ｌｍ程度となる。ここで、ＬＤチップ１０１に対する導光部２０の光結合効率は１００％と仮定した。
Therefore, the luminous flux of the incoherent light L1 from the three light emitting points 102 (3.0 W) is about 450 lm. Here, it is assumed that the optical coupling efficiency of the
３つの円筒状発光体４０のそれぞれからほぼ同程度の光束が出射されると仮定すると、発光装置１１０全体としては、約４５０×３＝１３５０ｌｍ程度と見積もれる。
Assuming that approximately the same luminous flux is emitted from each of the three cylindrical
これは、後述する高出力の白色ＬＥＤの４００〜５００ｌｍ程度と比較して３倍程度の値であり、７００〜１５００ｌｍの光束を実現するハロゲンランプに近い値であることが分かる。 This is a value about three times that of a high-power white LED, which will be described later, about 400 to 500 lm, and is close to a halogen lamp that realizes a luminous flux of 700 to 1500 lm.
以上によれば、高光束を実現することができる発光装置１１０を提供することができる。
Based on the above, it is possible to provide the
〔２．励起光源の概要構成について〕
次に、図２（ａ）〜（ｄ）に基づき、励起光源の具体例について説明する。
[2. Overview of the excitation light source configuration)
Next, a specific example of the excitation light source will be described with reference to FIGS.
図２（ａ）は、励起光源の一例であるＬＥＤランプ１３の回路図であり、図２（ｂ）は、ＬＥＤランプ１３の概観を示す正面図であり、図２（ｃ）は、励起光源の他の例であるＬＤチップ（励起光源）１１の回路図であり、図２（ｂ）は、ＬＤチップ１１の概観を示す模式図である。
2A is a circuit diagram of an
図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤランプ１３は、アノード１４とカソード１５に接続されたＬＥＤチップ１３０が、エポキシ樹脂キャップ１６によって封じこめられた構成である。
As shown in FIG. 2B, the
図２（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ１３０は、ｐ型半導体１３１とｎ型半導体１３２とをｐｎ接合し、ｐ型電極１３３にカソード１５が接続され、ｎ型電極１３４にアノード１４が接続される。なお、ＬＤチップ１０１は、抵抗Ｒを介して電源Ｅと接続されている。
As shown in FIG. 2A, the
また、アノード１４とカソード１５とを電源Ｅに接続することにより、回路が構成され、電源ＥからＬＥＤチップ１３０に電力が供給されることによってｐｎ接合附近からインコヒーレントな励起光を発生する。
Further, by connecting the
ＬＥＤチップ１３０の材料としては、発光色が赤色となるＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰなど、発光色が橙色となるＧａＡｓＰ、発色光が黄色となるＧａＡｓＰ、ＧａＰ、発光色が緑となるＧａＰ、発光色が青色となるＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体が例示できる。
The material of the
なお、ＬＥＤチップ１３０は、約２Ｖ〜４Ｖ程度の低電圧で動作し、小型軽量で、応答速度が速い、長寿命で、低コストといった特徴がある。
The
次に、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ＬＤチップ１１は、カソード電極１９、基板１８、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極１７がこの順に積層された構成である。
Next, as shown in FIGS. 2C and 2D, the
基板１８は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の青色〜紫外の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板としては、その他には、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＣ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂおよびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２およびＣｅＯ２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
アノード電極１７は、クラッド層１１２を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。
The
カソード電極１９は、基板１８の下部から、クラッド層１１３を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極１７・カソード電極１９に順方向バイアスをかけて行う。
The
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
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
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
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
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
なお、表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、レーザ発振のための反射膜（図示せず）が形成されており、表側へき開面１１４と裏側へき開面１１５との反射率に差を設けることで、低反射率端面である、例えば、表側へき開面１１４より励起光Ｌ０の大部分を発光点１０３から照射されるようにすることが出来る。
Note that a reflective film (not shown) for laser oscillation is formed on the back side cleaved
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
〔３．励起光源と発光部との結合形態〕
次に、図３（ａ）〜（ｃ）に基づき、本発明の発光装置に関し、励起光源と発光部との結合形態について説明する。
[3. (Combined form of excitation light source and light emitting part)
Next, based on FIGS. 3A to 3C, a coupling form of the excitation light source and the light emitting unit will be described with respect to the light emitting device of the present invention.
図３（ａ）〜（ｃ）では、ＬＤチップ１０１が、それぞれ、３つ、２つ、５つ存在している場合を示している。なお、ＬＤチップ１０１の数は、１つであっても良いし、複数であっても良い。
3A to 3C show cases where there are three, two, and five
また、上述した導光部２０の具体例である導光部材の一例として光ファイバー２１、分岐型光ファイバー２２を示しているが、これに限られず、後述する円筒状導光部材２３や円錐台状集光部材２４などのように導光管のようなものを採用しても良い。
Moreover, although the
なお、楕円筒状発光体４１は、長径３ｍｍ、短径１ｍｍ、厚み１ｍｍであり、楕円筒状の形態をしている。
In addition, the elliptic cylindrical light-emitting
また、図３（ａ）〜（ｃ）に示した各実施形態では、複数の発光部（円筒状発光体４０又は楕円筒状発光体４１）のそれぞれから発生した光を反射する光反射凹面を有する反射鏡（不図示）を備えており、複数の発光部が、上述した光反射凹面の内部に配置されているものとする。
Moreover, in each embodiment shown to Fig.3 (a)-(c), the light reflection concave surface which reflects the light emitted from each of several light emission parts (The cylindrical light-emitting
これにより、これらの複数の発光部の形状、サイズ、配列状態、輝度、光束などの各要素を適宜変更することで、所望の配光特性を実現することが可能となる。 Accordingly, desired light distribution characteristics can be realized by appropriately changing each element such as the shape, size, arrangement state, luminance, and luminous flux of the plurality of light emitting units.
よって、光反射凹面の内部に複数の発光部を配置するという簡単な構成で所望の配光特性を実現することが可能となる。 Therefore, it is possible to realize desired light distribution characteristics with a simple configuration in which a plurality of light emitting units are arranged inside the light reflecting concave surface.
図３（ｃ）に示す円筒状発光体４０と楕円筒状発光体４１のように、本実施形態で説明した例のように、複数の発光部のうち、少なくとも１つの発光部の形状が、他の発光部の形状と異なっていても良い。
Like the cylindrical light-emitting
このように、各発光部の形状を異ならせることによって、各発光部が発生する光の配光パターンの明暗境界を定めるカットラインの形状などの、各発光部からの光の配光パターンを異ならせることができる。 In this way, by changing the shape of each light emitting part, the light distribution pattern of the light from each light emitting part, such as the shape of the cut line that defines the light / dark boundary of the light distribution pattern of light generated by each light emitting part, is different. Can be made.
よって、本実施形態で説明した例のように、複数の発光部のそれぞれの各発光部の形状を適宜調整することにより、所望の配光パターンを実現することができる。 Therefore, as in the example described in the present embodiment, a desired light distribution pattern can be realized by appropriately adjusting the shape of each light emitting unit of the plurality of light emitting units.
また、図３（ｃ）に示す円筒状発光体４０と楕円筒状発光体４１のように、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記複数の発光部のうち、少なくとも１つの発光部のサイズが、他の発光部のサイズと異なっていても良い。
Further, like the
ところで、ある発光部のサイズが点光源とみなせる程小さい場合、その発光部からは、発光部の形状による影響を受けない等方的な光が発生する。 When the size of a light emitting unit is small enough to be regarded as a point light source, isotropic light is generated from the light emitting unit without being affected by the shape of the light emitting unit.
例えば、円筒状発光体４０は、楕円筒状発光体４１よりも小さく、その発光部からは、発光部の形状による影響を受けない等方的な光が発生する。
For example, the cylindrical light-emitting
一方、ある発光部のサイズが点光源とみなせない程の大きさを持つ場合、その発光部からの光は、発光部の形状による影響を受けた、上述の等方的な光よりも対称性の低い配光パターンの光が発生する。 On the other hand, when the size of a certain light emitting part is so large that it cannot be regarded as a point light source, the light from the light emitting part is more symmetrical than the above-mentioned isotropic light affected by the shape of the light emitting part. Light with a low light distribution pattern is generated.
例えば、楕円筒状発光体４１は、円筒状発光体４０よりも大きく、発光部の楕円形状による影響を受けた、上述の等方的な光よりも対称性の低い配光パターンの光が発生する。
For example, the elliptical
よって、本実施形態で説明した例のように、各発光部のサイズを異ならせることによって、各発光部の配光パターンを異ならせることができる。 Therefore, as in the example described in this embodiment, the light distribution pattern of each light emitting unit can be made different by changing the size of each light emitting unit.
次に、図３（ａ）及び（ｃ）に示す光ファイバー２１は、レーザ光Ｌ０を反射するコアとクラッドとの境界面（光反射側面）で囲まれた囲繞構造を有し、ＬＤチップ１０１のいずれかが発生したレーザ光Ｌ０を１つの一端から入射させると共に、１つの他端から３つの円筒状発光体４０のいずれかに導光している。すなわち、光ファイバー２１は、後述する分岐型光ファイバー２２と異なり、分岐が存在していない光ファイバーである。
Next, the
よって、レーザ光Ｌ０を反射するコアとクラッドとの境界面により、レーザ光Ｌ０が逃げるのを防ぐことができるので、レーザ光Ｌ０の利用効率の低下を防止しつつ、ＬＤチップ１０１から発生したレーザ光Ｌ０を、複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光させることが可能となる。
Therefore, since the laser beam L0 can be prevented from escaping by the boundary surface between the core and the clad that reflects the laser beam L0, the laser generated from the
光ファイバー２１は、コア径２００μｍ、クラッド径２４０μｍ、開口数ＮＡ＝０．２２の石英製の光ファイバーである。
The
なお、図３（ａ）では、ＬＤチップ１０１と同数の３本の光ファイバー２１が存在している様子を示しており、図３（ｃ）では、ＬＤチップ１０１と同数の５本の光ファイバー２１が存在している様子を示している。
3A shows a state in which the same number of three
一方、図３（ｂ）に示す分岐型光ファイバー２２は、レーザ光Ｌ０を反射するコアとクラッドとの境界面で囲まれた囲繞構造を有し、１つのＬＤチップ１０１が発生したレーザ光Ｌ０を１つの一端から入射させると共に、２つの他端から２つの円筒状発光体４０のそれぞれに導光している。すなわち、分岐型光ファイバー２２は、導光されるレーザ光Ｌ０の光路を２分割する分岐Ｄが存在している。
On the other hand, the branched
よって、レーザ光Ｌ０を反射するコアとクラッドとの境界面により、レーザ光Ｌ０が逃げるのを防ぐことができるので、レーザ光Ｌ０の利用効率の低下を防止しつつ、ＬＤチップ１０１から発生したレーザ光Ｌ０を、複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光させることが可能となる。
Therefore, since the laser beam L0 can be prevented from escaping by the boundary surface between the core and the clad that reflects the laser beam L0, the laser generated from the
分岐型光ファイバー２２は、コア径２００μｍ、クラッド径２４０μｍ、開口数ＮＡ＝０．２２の石英製の光ファイバーである。
The branched
以上のように、複数の光ファイバー２１や分岐型光ファイバー２２を用いるという簡便な方法で、レーザ光Ｌ０の利用効率の低下を防止しつつ、複数のＬＤチップ１０１と複数の円筒状発光体４０とを光学的に結合することができる。
As described above, a plurality of
また、光ファイバー２１や分岐型光ファイバー２２の太さと数にも拠るが、通常、複数の光ファイバー２１や分岐型光ファイバー２２を束ねてもその厚さはそれ程大きくならない。
Further, although depending on the thickness and number of the
よって、ＬＤチップ１０１と円筒状発光体４０の間に別の光学系（不図示）が存在し、その光学系に穴を空けて複数の光ファイバー２１や分岐型光ファイバー２２の束を通す必要がある場合などでも、その光学系に、多数の穴や、大きな穴を空けなくて済むので、その光学系の機能の劣化を防ぐことができる。但し、光学系の穴に、分岐型光ファイバー２２の束を通す場合には、分岐Ｄの存在に注意する。
Therefore, another optical system (not shown) exists between the
次に、励起光源と発光部との結合形態について詳細に説明する。励起光源と発光部との結合形態、すなわち、光ファイバー２１や分岐型光ファイバー２２を用いて複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光するパターンとしては、以下のパターンが例示できる。
Next, the coupling | bonding form of an excitation light source and a light emission part is demonstrated in detail. Examples of the coupling form of the excitation light source and the light emitting unit, that is, the patterns guided to each of the plurality of cylindrical
まず、第１のパターンは、複数の円筒状発光体４０と同数の光ファイバーを用意できる場合であり、ＬＤチップ１０１から円筒状発光体４０に対して一意対応で光学的に結合するパターンである。
First, the first pattern is a case where the same number of optical fibers as the plurality of cylindrical
ここで、「一意対応」には、ＬＤチップ１０１と円筒状発光体４０との対応関係が、図３（ａ）に示すように、「ＬＤチップ１１から円筒状発光体４０への一対一対応のみである場合」や、図３（ｃ）に示すように、「ＬＤチップ１０１から円筒状発光体４０への多対一対応（図では三対一対応）と一対一対応との組合せである場合」が含まれる。
Here, in “unique correspondence”, the correspondence relationship between the
また、「一意対応」には、その他、「ＬＤチップ１０１から円筒状発光体４０への多対一対応のみである場合」（不図示）のいずれの場合も含まれる。
In addition, the “unique correspondence” includes any case of “when there is only a many-to-one correspondence from the
なお、「一意対応」では、特定のＬＤチップ１０１は、必ず１つの円筒状発光体４０と、光ファイバー２１を介して光学的に結合され、このＬＤチップ１０１が、その他の円筒状発光体４０と光ファイバー２１を介して光学的に結合することは無いものとする。
In the “unique correspondence”, a
例えば、図３（ｃ）に示す例では、ＬＤチップ１０１が５つ存在し、発光部が円筒状発光体４０の２つと楕円筒状発光体４３の１つの計３つ存在し、２つの円筒状発光体４０のそれぞれは、１つのＬＤチップ１０１と一対一対応で光学的に結合され、楕円筒状発光体４３は、残りの３つのＬＤチップ１０１と三対一対応で光学的に結合されることになる。
For example, in the example shown in FIG. 3C, there are five
すなわち、円筒状発光体４０又は楕円筒状発光体４３のいずれか１つの発光部が、５つの励起光源と五対一対応で光学的に結合され、他の発光部が、どのＬＤチップ１０１とも光学的に結合されないような場合などは「一意対応」に含まれない。
That is, any one light emitting portion of the cylindrical
次に、第２のパターンは、図３（ｂ）に示すように、複数の円筒状発光体４０の数よりも光ファイバーの数が少ない場合であり、以下のようなパターンである。
Next, as shown in FIG. 3B, the second pattern is a case where the number of optical fibers is smaller than the number of cylindrical light-emitting
なお、光ファイバーの数が少ない場合とは、言い換えれば、複数の円筒状発光体４０の数よりもＬＤチップ１０１の数が少なくＬＤチップ１０１の数と同数だけ光ファイバーを用意しても、光学的に結合されない円筒状発光体４０が生じてしまう場合である。
Note that the case where the number of optical fibers is small means that the number of
すなわち、このような場合には、分岐型光ファイバー２２のように、導光されるレーザ光Ｌ０の光路を分割する分岐Ｄが存在していることが必要である。
That is, in such a case, it is necessary that there is a branch D that divides the optical path of the laser light L0 to be guided, like the branched
これにより、上述したように複数の円筒状発光体４０の数よりも光ファイバーの数が少ない場合でも、光学的に結合されない円筒状発光体４０の数だけ、光ファイバーを分岐させることで、光学的に結合されない円筒状発光体４０が生じないようにすることができる。
As a result, even when the number of optical fibers is smaller than the number of the plurality of cylindrical
なお、光ファイバーを分岐させる方法には、１つの光ファイバーだけ分岐させる方法の他、図３（ｂ）に示すように、２以上の光ファイバーのそれぞれ分岐させる方法が含まれる。 In addition to the method of branching only one optical fiber, the method of branching the optical fiber includes a method of branching two or more optical fibers, respectively, as shown in FIG.
また、１つの光ファイバーでは、図３（ｂ）に示すように、導光されるレーザ光Ｌ０の光路を２分割しても良いし、３以上分割しても良い。 Further, in one optical fiber, as shown in FIG. 3B, the optical path of the guided laser beam L0 may be divided into two or more than three.
以上の、第１のパターン及び第２のパターンのいずれかによれば、ＬＤチップ１０１から発生したレーザ光Ｌ０が導光されない円筒状発光体４０や楕円筒状発光体４３が生じないようにすることができる。
According to either the first pattern or the second pattern described above, the cylindrical
次に、図３（ｃ）に示す例では、円筒状発光体４０は、１つのＬＤチップ１０１と一対一対応で光学的に結合しているが、楕円筒状発光体４１は、１つのＬＤチップ１０１と三対一対応で光学的に結合している。
Next, in the example shown in FIG. 3C, the
よって、楕円筒状発光体４１に照射されるレーザ光Ｌ０の光出力は、円筒状発光体４０に照射されるレーザ光Ｌ０の光出力の約３倍となる。
Therefore, the light output of the laser light L0 irradiated to the elliptical
このように、各発光部に照射されるレーザ光Ｌ０の光出力を異ならせることによって、複数の発光部のそれぞれの光束や輝度を異ならせることができる。 In this way, by changing the light output of the laser light L0 applied to each light emitting unit, it is possible to vary the light flux and the luminance of each of the plurality of light emitting units.
よって、複数の発光部のそれぞれの光束や輝度を適宜調整することにより、所望の配光特性を実現することができる。 Therefore, desired light distribution characteristics can be realized by appropriately adjusting the luminous flux and luminance of each of the plurality of light emitting units.
〔４．発光装置の具体例について（その１）〕
次に、図４（ａ）に基づき、本発明の他の実施形態である発光装置１２０の概要構成について説明する。
[4. Specific Example of Light Emitting Device (Part 1)]
Next, a schematic configuration of a
図４（ａ）は、導光部２０の一例として、円筒形状をなした、３つの円筒状導光部材２３を採用した発光装置１２０の構成を示している。
FIG. 4A shows a configuration of a
なお、本実施形態では、３つの円筒状導光部材２３を採用したが、複数であれば円筒状導光部材２３を幾つ用いても良い。
In the present embodiment, three cylindrical
また、本実施形態では、円筒状導光部材２３を例にとって説明するが、各導光部材の形状はこれに限られず、多角柱状など様々な形状を採用することができる。
In the present embodiment, the cylindrical
図４（ａ）に示すように、発光装置１２０は、インコヒーレント光Ｌ１を発生するものであり、レーザダイオード群１０、３つの円筒状導光部材２３、及び３つの円筒状発光体４０を備える。
As shown in FIG. 4A, the
レーザダイオード群１０は、上述したように、３個のＬＤチップ１０１を含んでおり、ＬＤチップ１０１は、３個の発光点１０２を有する１チップ３ストライプの半導体レーザ素子である。
As described above, the
なお、本実施形態では、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数は３つとしているが、ＬＤチップ１０１の数はこれに限られず、１〜２つ又は４つ以上のいずれであっても良い。
In this embodiment, the number of
また、本実施形態では、円筒状発光体４０の数は、ＬＤチップ１０１の数と同数であるが、ＬＤチップ１０１の数より少なくても良い。但しこの場合、少なくとも１本の円筒状導光部材２３を分岐させる必要がある。
In the present embodiment, the number of cylindrical
次に、円筒状導光部材２３は、円筒形状をなしており、光入射面（一端）２３１から入射したレーザ光Ｌ０を反射する円筒側面（光反射側面，囲繞構造）２３３で囲まれた囲繞構造を有している。
Next, the cylindrical
よって、レーザ光Ｌ０を反射する光反射側面で囲まれた円筒側面２３３により、レーザ光Ｌ０が逃げるのを防ぐことができるので、レーザ光Ｌ０の利用効率の低下を防止しつつ、ＬＤチップ１０１から発生したレーザ光Ｌ０を、複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光させることが可能となる。円筒状導光部材２３は、石英（ＳｉＯ２）製であり、屈折率は、１．４５である。なお、円筒状導光部材２３の材質としては、石英の他、ＢＫ（ボロシリケート・クラウン）７等の光学ガラスやエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの透明樹脂を使用することができる。
Therefore, the
また、円筒側面２３３には、屈折率１．３５のフッ素系樹脂（ポリテトラフロオロエチレン）がコーティングされており、ＬＤチップ１０１の円筒状導光部材２３に対する光結合効率は９０％である。よって、３つのＬＤチップ１０１の光出力が９Ｗの時、３つの円筒状発光体４０には約８Ｗのレーザ光が照射される。なお、円筒側面２３３にコーティングする素材としては、円筒状導光部材２３よりも低屈折率の素材であればよく、空気に直接接していてもよい。
The
光入射面２３１は円形状をなしており、その径は２ｍｍ程度であり、一方、光照射面（他端）２３２も円形状をなしており、その径は２ｍｍ程度である。
The
すなわち、本実施形態では、光入射面２３１の断面積は、光照射面２３２の断面積と等しくなっており、光入射面２３１から入射したレーザ光Ｌ０を、円筒側面２３３により、光照射面２３２に導光する。
That is, in this embodiment, the cross-sectional area of the
ここで、円筒状導光部材２３は、ＬＤチップ１０１から発生するレーザ光Ｌ０の光路の周囲を取り囲む（囲繞）ように構成する。
Here, the cylindrical
「囲繞構造」の例としては、本実施形態のような円筒側面の他、多角柱側面などが例示できる。 Examples of the “go structure” include a cylindrical side surface as well as a cylindrical side surface as in the present embodiment.
以上の構成によれば、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０を複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光することができる。なお、円筒状発光体４０は、上述したものと同じである。
According to the above configuration, each laser beam L0 generated from the plurality of
また、本実施形態の円筒状発光体４０のように、３つの発光部の形状やサイズを、それぞれ同一としても良いし、異ならせても良い。また、３つの発光部のうち、１つの発光部の形状やサイズだけ異ならせても良い。
Further, like the
発光部の形状としては、この他、例えば、後述する直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のように、直方体状、楕円筒状、三角柱状など様々な形状を採用することができる。
As the shape of the light emitting portion, various shapes such as a rectangular parallelepiped shape, an elliptic cylindrical shape, and a triangular prism shape such as a rectangular parallelepiped
発光部に含まれる蛍光体としては、上述したサイアロン蛍光体若しくはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体が好ましいが、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体などを用いても良い。 As the phosphor contained in the light emitting part, the above-described sialon phosphor or III-V compound semiconductor nanoparticle phosphor is preferable, but a YAG: Ce phosphor or the like may be used.
発光装置１２０のインコヒーレント光Ｌ１を白色とするには、上述した方法と同じ方法を採用すれば良い。
In order to make the incoherent light L1 of the
次に、本実施形態の発光装置１２０は、複数の円筒状発光体４０のそれぞれから発生した光を反射する光反射凹面を有する断面が円形状の反射鏡９０を備えており、複数の円筒状発光体４０が、上述した光反射凹面の内部に配置されている。
Next, the
さらに、これらの複数の発光部の形状、サイズ、配列状態、輝度、光束などの各要素を適宜変更することで、所望の配光特性を実現することが可能となる。 Furthermore, desired light distribution characteristics can be realized by appropriately changing each element such as the shape, size, arrangement state, brightness, and luminous flux of the plurality of light emitting units.
よって、反射鏡９０の光反射凹面の内部に複数の円筒状発光体４０を配置するという簡単な構成で所望の配光特性を実現することが可能となる。
Therefore, it is possible to achieve desired light distribution characteristics with a simple configuration in which a plurality of cylindrical
また、発光装置１２０は、投影レンズ１００を備えている。
The
投影レンズ１００は、反射鏡９０の開口部に設けられている。また、円筒状発光体４０から発生し、反射鏡９０によって反射された光は、投影レンズ１００を通って発光装置１２０の前方へ出射される。
The
ここで、後述する実験結果によれば、単純計算で１Ｗのレーザ光源１つ当たりの、円筒状発光体４０から発光するインコヒーレント光Ｌ１の光束は、約１５０ｌｍ（ルーメン）程度である。
Here, according to the experimental results to be described later, the luminous flux of the incoherent light L1 emitted from the cylindrical
よって、３個の発光点１０２（３．０Ｗ）によるインコヒーレント光Ｌ１の光束は、４５０×０．９＝４０５ｌｍ程度となる。ここで、ＬＤチップ１０１に対する導光部２０の光結合効率は９０％と仮定した。
Therefore, the luminous flux of the incoherent light L1 from the three light emitting points 102 (3.0 W) is about 450 × 0.9 = 405 lm. Here, the optical coupling efficiency of the
３つの円筒状発光体４０のそれぞれからほぼ同程度の光束が出射されると仮定すると、発光装置１２０全体としては、約４０５×３＝１２１５ｌｍ程度と見積もれる。
Assuming that approximately the same luminous flux is emitted from each of the three cylindrical
これは、後述する高出力の白色ＬＥＤの４００〜５００ｌｍ程度と比較して３倍程度の値であり、７００〜１５００ｌｍの光束を実現するハロゲンランプに近い値であることが分かる。 This is a value about three times that of a high-power white LED, which will be described later, about 400 to 500 lm, and is close to a halogen lamp that realizes a luminous flux of 700 to 1500 lm.
以上によれば、高光束を実現することができる発光装置１２０を提供することができる。
Based on the above, it is possible to provide the
〔５．発光装置の具体例について（その２）〕
次に、図４（ｂ）に基づき、本発明のさらに他の実施形態である発光装置１４０の概要構成について説明する。
[5. Specific Example of Light Emitting Device (Part 2)]
Next, based on FIG.4 (b), the schematic structure of the light-emitting
図４（ｂ）は、導光部２０の一例として、先細りの円柱形状をなした、３つの円錐台状集光部材２４を採用した発光装置１４０の構成を示している。
FIG. 4B shows a configuration of a
なお、本実施形態では、３つの円錐台状集光部材２４を採用したが、複数であれば円錐台状集光部材２４を幾つ用いても良い。
In the present embodiment, the three truncated cone-shaped
また、本実施形態では、円錐台状集光部材２４を例にとって説明するが、導光部材の形状はこれに限られず、楕円錐台、角錐台状など様々な形状を採用することができる。
In the present embodiment, the truncated cone-shaped condensing
図４（ｂ）に示すように、発光装置１４０は、インコヒーレント光Ｌ１を発生するものであり、レーザダイオード群１０、３つの円錐台状集光部材２４、及び３つの円筒状発光体４０を備える。
As shown in FIG. 4B, the
レーザダイオード群１０は、上述したように、３個のＬＤチップ１０１を含んでおり、ＬＤチップ１０１は、上述したものと同じである。
As described above, the
なお、本実施形態では、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数は３つとしているが、ＬＤチップ１０１の数はこれに限られず、１〜２つ又は４つ以上のいずれであっても良い。
In this embodiment, the number of
また、本実施形態では、円錐台状集光部材２４の数は、ＬＤチップ１０１の数と同数であるが、ＬＤチップ１０１の数より少なくても良い。但しこの場合、少なくとも１本の円錐台状集光部材２４を分岐させる必要がある。
In the present embodiment, the number of truncated
次に、円錐台状集光部材２４は、それぞれ先細りの円柱形状をなしており、光入射面（一端）２４１から入射したレーザ光Ｌ０を反射する円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）２４３で囲まれた囲繞構造を有している。
Next, the truncated cone-shaped condensing
よって、レーザ光Ｌ０を反射する光反射側面で囲まれた円錐台側面２４３により、レーザ光Ｌ０が逃げるのを防ぐことができるので、レーザ光Ｌ０の利用効率の低下を防止しつつ、ＬＤチップ１０１から発生したレーザ光Ｌ０を、複数の円筒状発光体４０のそれぞれに導光させることが可能となる。
Therefore, the
円錐台状集光部材２４は、ＢＫ７製であり、屈折率は、１．５１９である。
The
また、円筒側面２３３は、直接空気と接しており、ＬＤチップ１０１の円筒状導光部材２３に対する光結合効率は９０％である。よって、３つのＬＤチップ１０１の光出力が９Ｗの時、３つの円筒状発光体４０には約８Ｗのレーザ光が照射される。
Further, the
光入射面２４１は円形状をなしており、その径は７ｍｍ程度であり、一方、光照射面（他端）２４２も円形状をなしており、その径は２ｍｍ程度である。
The
すなわち、光照射面２４２の断面積は、光入射面２４１の断面積よりも小さくなっており、光入射面２４１から入射したレーザ光Ｌ０を、円錐台側面２４３により、光照射面２４２に導光する。
That is, the cross-sectional area of the
ここで、円錐台側面２４３は、ＬＤチップ１０１から発生するレーザ光Ｌ０の光路の周囲を取り囲む（囲繞）ように構成する。
Here, the truncated
「囲繞構造」の例としては、本実施形態のような円錐台側面の他、楕円錐台側面や角錐台側面のような錐台側面が例示できる。 As an example of the “go structure”, a frustum side surface such as an elliptic frustum side surface and a frustum side surface can be exemplified in addition to the frustum side surface as in the present embodiment.
これにより、光入射面２４１から入射したレーザ光Ｌ０を、光入射面２４１の断面積よりも小さい断面積を有する光照射面２４２に導光する、すなわち、レーザ光Ｌ０を、光照射面２４２に集光することができる。
Thus, the laser light L0 incident from the
よって、円錐台状集光部材２４の光照射面２４２の断面積を小さくすることにより、その円錐台状集光部材２４に対応する円筒状発光体４０のさらなる小型化が可能となる。
Therefore, by reducing the cross-sectional area of the
次に、円筒状発光体４０は、上述したものと同じである。
Next, the
なお、本実施形態の円筒状発光体４０のように、３つの発光部の形状やサイズを、それぞれ同一としても良いし、異ならせても良い。また、３つの発光部のうち、１つの発光部の形状やサイズだけ異ならせても良い。
In addition, like the cylindrical
また、発光部の形状としては、例えば、後述する直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のように、直方体状、楕円筒状、三角柱状など様々な形状を採用することができる。
In addition, as the shape of the light emitting portion, various shapes such as a rectangular parallelepiped shape, an elliptic cylindrical shape, and a triangular prism shape, such as a rectangular parallelepiped
発光部に含まれる蛍光体としては、上述したサイアロン蛍光体若しくはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体が好ましいが、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体などを用いても良い。 As the phosphor contained in the light emitting part, the above-described sialon phosphor or III-V compound semiconductor nanoparticle phosphor is preferable, but a YAG: Ce phosphor or the like may be used.
発光装置１４０のインコヒーレント光Ｌ１を白色とするには、上述した方法と同じ方法を採用すれば良い。
In order to make the incoherent light L1 of the
次に、本実施形態の発光装置１４０は、複数の円筒状発光体４０のそれぞれから発生した光を反射する光反射凹面を有する断面が円形状の反射鏡９０を備えており、複数の円筒状発光体４０が、上述した光反射凹面の内部に配置されている。
Next, the
さらに、これらの複数の発光部の形状、サイズ、配列状態、輝度、光束などの各要素を適宜変更することで、所望の配光特性を実現することが可能となる。 Furthermore, desired light distribution characteristics can be realized by appropriately changing each element such as the shape, size, arrangement state, brightness, and luminous flux of the plurality of light emitting units.
よって、反射鏡９０の光反射凹面の内部に複数の円筒状発光体４０を配置するという簡単な構成で所望の配光特性を実現することが可能となる。
Therefore, it is possible to achieve desired light distribution characteristics with a simple configuration in which a plurality of cylindrical
また、発光装置１４０は、投影レンズ１００を備えている。
The
投影レンズ１００は、反射鏡９０の開口部に設けられている。また、円筒状発光体４０から発生し、反射鏡９０によって反射された光は、投影レンズ１００を通って発光装置１４０の前方へ出射される。
The
ここで、後述する実験結果によれば、単純計算で１Ｗのレーザ光源１つ当たりの、円筒状発光体４０から発光するインコヒーレント光Ｌ１の光束は、約１５０ｌｍ（ルーメン）程度である。
Here, according to the experimental results to be described later, the luminous flux of the incoherent light L1 emitted from the cylindrical
よって、３個の発光点１０２（３．０Ｗ）によるインコヒーレント光Ｌ１の光束は、４５０×０．９＝４０５ｌｍ程度となる。ここで、ＬＤチップ１０１に対する導光部２０の光結合効率は９０％と仮定した。
Therefore, the luminous flux of the incoherent light L1 from the three light emitting points 102 (3.0 W) is about 450 × 0.9 = 405 lm. Here, the optical coupling efficiency of the
３つの円筒状発光体４０のそれぞれからほぼ同程度の光束が出射されると仮定すると、発光装置１４０全体としては、約４０５×３＝１２１５ｌｍ程度と見積もれる。
Assuming that approximately the same luminous flux is emitted from each of the three cylindrical
これは、後述する高出力の白色ＬＥＤの４００〜５００ｌｍ程度と比較して３倍程度の値であり、７００〜１５００ｌｍの光束を実現するハロゲンランプに近い値であることが分かる。 This is a value about three times that of a high-power white LED, which will be described later, about 400 to 500 lm, and is close to a halogen lamp that realizes a luminous flux of 700 to 1500 lm.
以上によれば、高光束を実現することができる発光装置１４０を提供することができる。
Based on the above, it is possible to provide the
〔６．ロービームに適した発光部及び反射鏡の選定について〕
次に、図５（ａ）〜図６（ｃ）に基づき、ハイビーム／ロービームに適した発光部及び反射鏡の選定方法について説明する。
[6. (Selection of light emitting part and reflector suitable for low beam)
Next, based on FIG. 5A to FIG. 6C, a method of selecting a light emitting unit and a reflecting mirror suitable for high beam / low beam will be described.
まず、図５（ａ）は、自動車用ヘッドランプに要求される配光パターンを示す模式図である。 First, FIG. 5A is a schematic diagram showing a light distribution pattern required for an automobile headlamp.
図５（ａ）に示すように、ヘッドランプに要求される配光パターンには、ロービームに要求される配光パターンとハイビームに要求される配光パターンとの２種類がある。 As shown in FIG. 5A, there are two types of light distribution patterns required for the headlamp: a light distribution pattern required for the low beam and a light distribution pattern required for the high beam.
図５（ａ）に示すスクリーン配光は、ヘッドランプに正対させた鉛直なスクリーンに照射される光の照度分布である。正面方向の最も明るい部分をホットゾーンと呼び、この部分の光度が遠方への到達距離を決定する。 The screen light distribution shown in FIG. 5A is an illuminance distribution of light irradiated on a vertical screen facing the headlamp. The brightest part in the front direction is called a hot zone, and the luminous intensity of this part determines the distance to reach far away.
また、ロービームでは、対向車へのグレア（まぶしさ）を抑制するために、水平線の上下で大きな明暗差が要求される。 In addition, the low beam requires a large contrast between the upper and lower sides of the horizon in order to suppress glare on the oncoming vehicle.
図５（ｂ）は、自動車用ヘッドランプのロービームに要求される配光特性を示す図である。 FIG.5 (b) is a figure which shows the light distribution characteristic requested | required of the low beam of the headlamp for motor vehicles.
次に、ハイビームに適した発光部及び反射鏡の形態について説明する。 Next, the form of the light emitting part and the reflecting mirror suitable for the high beam will be described.
まず、図５（ａ）に示すように、車両用ヘッドランプ（ハイビーム）の配光パターンは、鉛直方向に狭く、左右に広く、発光部の形状は、水平方向に対して横長であることが望ましい。 First, as shown in FIG. 5 (a), the light distribution pattern of the vehicle headlamp (high beam) is narrow in the vertical direction and wide in the left and right, and the shape of the light emitting portion is horizontally long in the horizontal direction. desirable.
このような横長の配光パターンを実現するためには、以下で説明する２つの形態が考えられる。 In order to realize such a horizontally long light distribution pattern, two forms described below can be considered.
まず、第１の形態は、図６（ａ）に示すように、断面形状が円形状の反射鏡９０と、水平方向に対して横長の直方体状発光体４２を組合せた形態である。
First, as shown in FIG. 6A, the first form is a form in which a reflecting
次に、第２の形態は、図６（ｂ）に示すように、断面形状が楕円形状の反射鏡９１と、円筒状発光体４０を組合せた形態である。
Next, as shown in FIG. 6B, the second form is a form in which a reflecting
このような２つの形態について、横長の配光パターンで照射できる能力（光学系の効率）についてシミュレーション計算を行ったところ、第１の形態の方が、第２の形態よりも能力が高いことが分かった。 For these two forms, when simulation calculation was performed on the ability to irradiate with a horizontally long light distribution pattern (efficiency of the optical system), the ability of the first form is higher than that of the second form. I understood.
これは、従来の車両用前照灯のように、反射鏡の形状等を工夫するよりも、発光部の形状を工夫したほうが、所望の配光パターンを実現するのに有利であることを示している。 This indicates that it is more advantageous to devise the shape of the light emitting part than to devise the shape of the reflector, etc., as in the case of conventional vehicle headlamps, to achieve a desired light distribution pattern. ing.
以上より、ハイビームに適した発光部及び反射鏡は、第１の形態（図６（ａ））であることが好ましい。 From the above, it is preferable that the light emitting unit and the reflecting mirror suitable for the high beam are in the first form (FIG. 6A).
次に、図５（ｂ）及び図６（ｃ）に基づき、ロービームに適した発光部及び反射鏡の形態の一例について説明する。 Next, based on FIG. 5B and FIG. 6C, an example of the configuration of the light emitting unit and the reflecting mirror suitable for the low beam will be described.
まず、図５（ｂ）に示すように斜線領域Ｉと領域ＩＶとの境界、斜線領域ＩＩＩと領域ＩＶとの境界にロービーム特有の配光パターンの明暗境界を定めるカットラインが形成されている。このロービームに要求される配光特性では、水平線の上下で大きな明暗差が要求されている。 First, as shown in FIG. 5B, cut lines that define the light / dark boundary of the light distribution pattern peculiar to the low beam are formed at the boundary between the hatched region I and the region IV and at the boundary between the hatched region III and the region IV. In the light distribution characteristics required for this low beam, a large difference in brightness is required above and below the horizon.
そこで、図５（ｂ）に示す配光パターンを１８０度回転させ、その配光パターンのカットラインの形状に基づいて選択した、図６（ｃ）に示すロービームに適した発光部及び反射鏡の形態の一例について説明する。 Therefore, the light distribution pattern shown in FIG. 5B is rotated by 180 degrees, and the light emitting unit and the reflecting mirror suitable for the low beam shown in FIG. 6C are selected based on the shape of the cut line of the light distribution pattern. An example of the form will be described.
なお、図５（ｂ）に示す配光パターンを１８０度回転させたのは、インコヒーレント光Ｌ１が投射される際には、上下左右が反転することを考慮したものである。 The reason why the light distribution pattern shown in FIG. 5B is rotated by 180 degrees is that the up, down, left and right are reversed when the incoherent light L1 is projected.
図６（ｃ）は、ロービーム用の発光部と反射鏡の一例を示す模式図である。なお、図では、発光部の形状、サイズ、配置などをかなり誇張して示している。 FIG. 6C is a schematic diagram illustrating an example of a light emitting unit for low beam and a reflecting mirror. In the figure, the shape, size, arrangement, and the like of the light emitting portion are shown in a considerably exaggerated manner.
実際は、図で示すよりも、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４は、反射鏡９０の極中心Ｏ附近に近接して配置することが好ましい。
Actually, it is preferable that the rectangular
図６（ｃ）に示すように、鉛直方向の断面が水平方向に長い矩形形状の直方体状発光体４２と、鉛直方向の断面が水平方向に長い略楕円形状の楕円筒状発光体４３と、鉛直方向の断面が三角形状の三角柱状発光体４４とを備えている。
As shown in FIG. 6 (c), a
ここで、水平方向に長い直方体状発光体４２及び楕円筒状発光体４３を選択し、直方体状発光体４２と、楕円筒状発光体４３と、三角柱状発光体４４とをこの順で、左から右へｘ軸（水平方向）に沿って、配列しているのは、全体として横長の配光パターンであるので、上述した第１の形態を考慮した結果である。
Here, the
このような直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４の組合せにより、水平方向長い照射範囲を有する光を配光することができる。
By such a combination of the rectangular
また、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のように、各発光部の形状を異ならせることによって、各発光部が発生する光の配光パターンの明暗境界を定めるカットラインの形状などの、各発光部からの光の配光パターンを異ならせることができる。
Further, by changing the shape of each light emitting part, such as the rectangular parallelepiped
よって、複数の発光部のそれぞれの各発光部の形状を適宜調整することにより、所望の配光パターンを実現することができる。 Therefore, a desired light distribution pattern can be realized by appropriately adjusting the shape of each light emitting portion of the plurality of light emitting portions.
なお、本実施形態では、ロービームに要求される配光パターンを考慮して、楕円筒状発光体４３は、主として走行車線を照らすためのインコヒーレント光Ｌ１を発するものであり、若干横長の楕円筒形状を採用している。
In the present embodiment, in consideration of the light distribution pattern required for the low beam, the elliptical
また、三角柱状発光体４４は、路側、歩道側を照らすためのインコヒーレント光Ｌ１を発するものであり、略三角柱形状を採用している。
Further, the triangular prism-shaped
さらに、直方体状発光体４２は、対向車線側かつ水平線より下側を照らすためのインコヒーレント光Ｌ１を発するものであり、横長の略直方体形状を採用している。
Furthermore, the rectangular
〔７．ロービーム用照明装置の具体例について〕
次に、図７に基づき、本発明のさらに他の実施形態であるロービーム用照明装置（発光装置，照明装置）１５０の概要構成について説明する。
[7. Specific examples of low beam lighting devices)
Next, a schematic configuration of a low beam illumination device (light emitting device, illumination device) 150, which is still another embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG.
図７は、導光部２０として複数の光ファイバー２１及び第１レンズ（分散照射部，凸面を有する凸レンズ状曲面）３２、第２レンズ（分散照射部，凸面を有する凸レンズ状曲面）３３、第３レンズ（分散照射部，凸面を有する凸レンズ状曲面）３４の組合せを採用したロービーム用照明装置１５０の構成を示す模式図である。
FIG. 7 shows a plurality of
なお、本実施形態では、第１レンズ３２、第２レンズ３３及び第３レンズ３４のいずれも軸に垂直な断面形状が略楕円形状の凸レンズを採用しているが、必要に応じて、レンズ（又はレンズ状曲面）の形状としては、凹レンズ（又は凹レンズ状曲面）を採用しても良い。
In the present embodiment, all of the
また、凸レンズと凹レンズとを適宜組合せたレンズ（又はレンズ状曲面）を採用しても良い。なお、レンズ状曲面等の具体的な選定方法等については、後述する。 Further, a lens (or a lens-like curved surface) in which a convex lens and a concave lens are appropriately combined may be employed. A specific method for selecting a lens-shaped curved surface will be described later.
図７に示すように、ロービーム用照明装置１５０は、ＬＤチップ（励起光源）１００１、ロッド状レンズ５０、固定持具６０、合計５本の光ファイバー２１、フェルール７０、第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３４、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３、三角柱状発光体４４、反射鏡９０及び投影レンズ１００を備える構成である。
As shown in FIG. 7, the low
なお、図７では、フェルール７０、第１レンズ３２、第２レンズ３３、第３レンズ３４、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のサイズは、かなり誇張して示しているが、実際は、反射鏡９０及び投影レンズ１００と比較してかなり小さい。
In FIG. 7, the sizes of the
ＬＤチップ１００１は、１チップ５ストライプ、すなわち、発光点（励起光源）１００２を５つ持った単一（１チップ）の半導体レーザである。
The
また、それぞれの発光点１００２の出力は１Ｗ、ＬＤチップ１００１の１チップから放射される光の総和は５Ｗである。ストライプ間隔は０．４ｍｍである。
The output of each
このように、励起光源群をＬＤチップ１００１で構成すれば、それぞれの発光点１００２が、コヒーレントなレーザ光Ｌ０を発生する。よって、コヒーレントなレーザ光Ｌ０は、インコヒーレントな励起光と比較して、指向性が強いので、光束の損失を最小限に抑えつつ複数の光ファイバー２１の集まりである入射端（一端）２２１に入射させることができる。
As described above, when the excitation light source group is configured by the
また、１チップ５ストライプのＬＤチップ１００１によれば、単一のＬＤチップ１００１が、５つの発光点１００２を持つように構成するので、ＬＤチップ１００１のサイズを小さくすることができる。
In addition, according to the
また、５つの発光点１００２を持つ単一のＬＤチップ１００１を量産すれば、単一のレーザ光出射端を持つ１チップ１ストライプのＬＤチップ１１を５つ生産するよりも、生産コストを低減させることができる。
Further, mass production of a
なお、本実施形態では、励起光源として発光点１００２を５つ持った１チップ５ストライプの半導体レーザを用いているが、発光点１００２の数は、これに限られず、必要に応じて２〜４つとしても良く、また、６以上設けても良い。
In this embodiment, a one-chip five-stripe semiconductor laser having five light emitting
また、励起光源の例としては、ＬＤチップ１００１や上述したＬＤチップ１０１のように、複数の励起光源（発光点１００２や発光点１０２）を一体化したものであっても良いし、上述した複数の１チップ１ストライプのＬＤチップ１１が空間的に分離して存在しているものであっても良い。
In addition, as an example of the excitation light source, a plurality of excitation light sources (
なお、励起光源を複数のＬＤチップ１１で構成した場合には、ＬＤチップ１１毎に非球面レンズ（導光部材：例えば、アルプス電気製ＦＬＫＮ１ ４０５：不図示）を設けてレーザ光Ｌ０をコリメートし、対応する光ファイバー２１の一端から入射させれば良い。上述の機能を有するレンズであれば、非球面レンズ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。
When the excitation light source is composed of a plurality of
また、励起光源は、ＬＤのようにコヒーレントなレーザ光Ｌ０を発生するものであっても良いし、ＬＥＤのようにインコヒーレントな励起光を発生するものであっても良い。 Further, the excitation light source may generate a coherent laser beam L0 like an LD, or may generate an incoherent excitation beam like an LED.
また、複数の励起光源は、ＬＤ又はＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤ及びＬＥＤを混在させたものであっても良い。 Further, the plurality of excitation light sources may be composed of only LDs or LEDs, or may be a mixture of LDs and LEDs.
ＬＤチップ１００１の５つの発光点１００２から発生した各レーザ光Ｌ０は、ロッド状レンズ５０によってコリメートされ、入射端２２１に入射する。
Each
ロッド状レンズ５０の紙面に対して手前側には、０．４ｍｍピッチで光ファイバー２１が５本、配置されている。
Five
光ファイバー２１は、コア径２００μｍ、クラッド径２４０μｍ、開口数ＮＡ＝０．２２の石英製の光ファイバーである。
The
固定持具６０は、０．４ｍｍピッチの溝が切られており、入射端２２１を固定し、光ファイバー２１のピッチ間隔が保持されている。
The fixed
なお、本実施形態では、断面が円形の光ファイバー２１を導光部材として用いているが、断面が円形に限らず、正三角形、平行四辺形（正方形・長方形を含む）、及び正六角形など様々な形状を採用しても良い。この光ファイバー２１の一端の集まりは、入射端２２１となっている。
In the present embodiment, the
また、光ファイバー２１の他端は、フェルール７０に形成された３つの貫通孔に嵌挿された光ファイバー２１の他端の集まりである出射端２２２を形成している。なお、フェルール７０の材質は特に限定されず、例えばステンレス・スティールである。
In addition, the other end of the
次に、ＬＤチップ１００１の３つの発光点１００２から発生した３つのレーザ光Ｌ０は、３本の光ファイバー２１を介してフェルール７０の中央の出射端２２２に導光される。
Next, the three
また、ＬＤチップ１００１の残りの２つの発光点１００２から発生した２つのレーザ光Ｌ０は、それぞれ１本の光ファイバー２１を介してフェルール７０の両端の出射端２２２に導光される。
In addition, the two laser lights L0 generated from the remaining two light emitting
次に、出射端２２２から出射した各レーザ光Ｌ０は、第１レンズ３２を介して三角柱状発光体４４に、第２レンズ３３を介して楕円筒状発光体４３に、第３レンズ３４を介して直方体状発光体４２のそれぞれに分散して照射される。
Next, each laser beam L0 emitted from the
直方体状発光体４２の大きさは、横×縦×高さ＝２ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ程度である。
The size of the rectangular parallelepiped light-emitting
また、楕円筒状発光体４３は、長径×短径×高さ＝２ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ程度である。
The elliptical
さらに、三角柱状発光体４４は、三角形の底辺×三角形の高さ×厚み＝１ｍｍ×１.５ｍｍ×１ｍｍ程度である。
Further, the triangular prism-shaped
また、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれは、上述したように、単一種の蛍光体のみで構成されていても良いし、複数種の蛍光体で構成されていても良い。
Further, as described above, each of the rectangular
また、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれは、単一種又は複数種の蛍光体を適当な分散媒に分散させて構成しても良い。分散媒は固体が好ましいが、光透過性のある直方体状の容器に蛍光体を封じ込めるような場合には、分散媒を液体としても良い。
In addition, each of the rectangular
分散媒としては、透光性の樹脂材料が好ましく、シリコーン樹脂が例示できる。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、重量比で１０：１程度とする。なお、分散媒は、シリコーン樹脂に限定されず、無機ガラス材料をはじめとするガラス材料であってもよいし、有機・無機ハイブリッド材料であっても良い。 As the dispersion medium, a translucent resin material is preferable, and a silicone resin can be exemplified. The ratio between the silicone resin and the phosphor is about 10: 1 by weight. The dispersion medium is not limited to a silicone resin, and may be a glass material including an inorganic glass material, or an organic / inorganic hybrid material.
直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれの材料は、上述したサイアロン蛍光体が好ましい。
The materials of the rectangular
また、蛍光体の別の好適な例としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体を例示することができる。 Moreover, as another suitable example of fluorescent substance, the semiconductor nanoparticle fluorescent substance using the nanometer-sized particle | grains of a III-V group compound semiconductor can be illustrated.
次に、本実施形態のロービーム用照明装置１５０は、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれから発生した光を反射する光反射凹面を有する断面が円形状の反射鏡９０を備えており、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４が、上述した光反射凹面の内部に配置されている。
Next, in the low
さらに、これらの複数の発光部の形状、サイズ、配列状態、輝度、光束などの各要素を適宜変更することで、所望の配光特性を実現することが可能となる。 Furthermore, desired light distribution characteristics can be realized by appropriately changing each element such as the shape, size, arrangement state, brightness, and luminous flux of the plurality of light emitting units.
よって、反射鏡９０の光反射凹面の内部に直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４を配置するという簡単な構成で所望の配光特性を実現することが可能となる。
Therefore, it is possible to achieve desired light distribution characteristics with a simple configuration in which the rectangular
また、ロービーム用照明装置１５０は、投影レンズ１００を備えている。投影レンズ１００は、反射鏡９０の開口部に設けられている。
The low
次に、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４から発生したインコヒーレント光Ｌ１は、反射鏡９０によって反射され、投影レンズ１００を通ってロービーム用照明装置１５０の前方に進む。
Next, the incoherent light L1 generated from the
以上のように、ロービーム用照明装置１５０では、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれに、各レーザ光Ｌ０が分散して照射されるため、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれに含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。
As described above, in the low-
よって、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれからムラなくインコヒーレント光Ｌ１が発生するので、ロービームに要求される配光特性を実現することができる。
Therefore, since the incoherent light L1 is generated from each of the rectangular
すなわち、複数の光ファイバー２１を用いて、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれとＬＤチップ１００１とを光学的に結合しているので、発光点１００２からの光の利用効率の低下を抑えることができる。
That is, since the
また、複数の光ファイバー２１を用いて、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれとＬＤチップ１００１とを光学的に結合しているので、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３及び三角柱状発光体４４のそれぞれの小型化が実現できる。
In addition, since the
また、ロービームに要求される配光パターンを考慮して、楕円筒状発光体４３に対応する励起光源を最もハイパワーとし、３Ｗ程度としている。一方、直方体状発光体４２及び三角柱状発光体４４に対応する励起光源は、それぞれ１Ｗ程度としている。
In consideration of the light distribution pattern required for the low beam, the excitation light source corresponding to the elliptical
これにより、各励起光源の光出力を異ならせることによって、複数の発光部のそれぞれの光束や輝度を異ならせることができる。 Thereby, the light flux and brightness | luminance of a some light emission part can be varied by varying the light output of each excitation light source.
よって、複数の発光部のそれぞれの光束や輝度を適宜調整することにより、ロービームに要求される配光特性を実現することができる。 Therefore, the light distribution characteristics required for the low beam can be realized by appropriately adjusting the luminous flux and luminance of each of the plurality of light emitting units.
以上によれば、励起光源からの励起光の利用効率の低下を抑えつつ、ロービームに要求される配光特性を実現し、かつ小型のロービーム用照明装置１５０を提供することができる。
Based on the above, it is possible to provide a small low-
次に、後述する実験結果によれば、単純計算で１Ｗのレーザ光源１つ当たりの、円筒状発光体４０から発光するインコヒーレント光Ｌ１の光束は、約１５０ｌｍ（ルーメン）程度である。
Next, according to the experimental results described later, the luminous flux of the incoherent light L1 emitted from the
そこで、直方体状発光体４２、楕円筒状発光体４３、及び三角柱状発光体４４についても同程度であると仮定してロービーム用照明装置１５０の光束を概算した結果を示す。
Therefore, the result of the approximate calculation of the light beam of the low
まず、５個の発光点１００２（５．０Ｗ）によるインコヒーレント光Ｌ１の光束は、７５０×０．９＝６７５ｌｍ程度となる。ここで、ＬＤチップ１０１に対する光ファイバー２１の光結合効率は９０％と仮定した。
First, the luminous flux of the incoherent light L1 from the five light emitting points 1002 (5.0 W) is about 750 × 0.9 = 675 lm. Here, the optical coupling efficiency of the
これは、後述する高出力の白色ＬＥＤの４００〜５００ｌｍ程度よりも大きい値であり、７００〜１５００ｌｍの光束を実現するハロゲンランプに近い値であることが分かる。 This is a value larger than about 400 to 500 lm of a high-power white LED described later, and is close to a halogen lamp that realizes a luminous flux of 700 to 1500 lm.
以上によれば、高光束を実現することができるロービーム用照明装置１５０を提供することができる。
According to the above, it is possible to provide the low
〔８．レンズ状曲面の選定方法〕
次に、図８（ａ）〜（ｆ）に基づき、導光部材からの出射光の照射範囲とレンズ状曲面の選定方法との関係について説明する。
[8. (Lens-shaped curved surface selection method)
Next, based on FIGS. 8A to 8F, the relationship between the irradiation range of the emitted light from the light guide member and the method for selecting the lens-shaped curved surface will be described.
まず、図８（ａ）に示すようにＬＤチップ１０１（先端部の大きな直方体の上にある小さな直方体）を水平に設置した時、ＬＤチップ１０１から放射されるレーザ光Ｌ０は、縦（鉛直方向）に長く、横（水平方向）に短い楕円錐状となる光出射傾向を示す。
First, as shown in FIG. 8A, when the LD chip 101 (a small rectangular parallelepiped on a large rectangular parallelepiped at the tip) is installed horizontally, the laser light L0 emitted from the
すなわち、ＬＤチップ１０１から放射されるレーザ光Ｌ０は、縦横比（アスペクト比）が非常に大きい（例えば、水平方向で５度、垂直方向で３０度）。
That is, the laser light L0 emitted from the
一方、図８（ｂ）に示すように直方体状発光体４２は、鉛直方向に短く、水平方向に長い直方体形状である。
On the other hand, as shown in FIG. 8B, the rectangular
そうすると、直方体状発光体４２の発光効率を高くするためには、縦に長い楕円錐状に広がるレーザ光Ｌ０を、鉛直方向に短く水平方向に長いレーザ光Ｌ０に変換する光学部品等が必要となる。
Then, in order to increase the light emission efficiency of the rectangular
次に、導光部材として上述した円錐台状集光部材２４を採用したときの光出射傾向につい説明する。
Next, the light emission tendency when the above-described truncated conical condensing
まず、図８（ｃ）に示す状態は、凸レンズ状曲面（分散照射部，凸面を有する凸レンズ）３０が存在しない場合の円錐台状集光部材２４の出射光の光出射傾向のパターンとして、光照射面２４２（図４（ｂ）参照、以下同様）の水平方向の幅が比較的大きくレーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４２の水平方向の幅より大きい場合を示している。
First, the state shown in FIG. 8C is a light emitting tendency pattern of the light emitted from the truncated cone-shaped condensing
このような場合としては、直方体状発光体４２の水平方向の幅よりも光照射面２４２の水平方向の幅が大きい場合などが好例である。
As such a case, a case where the horizontal width of the
また、光照射面２４２の水平方向の幅が直方体状発光体４２の水平方向の幅よりも小さい場合でも、円錐台状集光部材２４の形状によっては、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４２の水平方向の幅より大きくなる場合が生じうる。
Even when the horizontal width of the
例えば、光照射面２４２が平坦な面で構成されている場合、光照射面２４２から出射されるレーザ光Ｌ０は、通常平行光であることはあり得ず、若干なりとも拡がって出射される。また、導光部材として光ファイバー２１を用いる場合でも、光ファイバー２１は全反射を利用していることから、やはり若干なりとも拡がって出射される。
For example, when the
よって、光照射面２４２の水平方向の幅と直方体状発光体４２の水平方向の幅の大小関係のみならず、光照射面２４２から直方体状発光体４２までの距離が離れていれば（離して直方体状発光体４２を設置すれば）、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４２の水平方向の幅より大きくなり得る。
Therefore, not only the magnitude relationship between the horizontal width of the
次に、図８（ｅ）に示す状態は、凹レンズ状曲面（分散照射部，凹面を有する凹レンズ）３１が存在しない場合の円錐台状集光部材２４の出射光の光出射傾向のパターンとして、光照射面２４２の水平方向の幅が比較的小さくレーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４２の幅より小さい場合を示している。
Next, the state shown in FIG. 8E is a pattern of the light emission tendency of the emitted light of the truncated cone-shaped condensing
このような場合としては、直方体状発光体４２の水平方向の幅よりも光照射面２４２の水平方向の幅が極端に小さい場合などが好例である。
An example of such a case is a case where the horizontal width of the
また、直方体状発光体４２の水平方向の幅よりも光照射面２４２の水平方向の幅が極端に小さくなくても、直方体状発光体４２の水平方向の幅が光照射面２４２の水平方向の幅と同程度の大きさである場合に円錐台状集光部材２４の光学設計を工夫することによって光照射面２４２から出射されるレーザ光Ｌ０がほぼ平行光となった場合などにも、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４２の水平方向の幅より小さくなり得る。
In addition, even if the horizontal width of the
ここで、図８（ｄ）に示す凸レンズ状曲面３０は、鉛直方向（紙面の表裏方向）に軸を持ち、凸部を直方体状発光体４２側に向けた凸レンズ状曲面であり、レーザ光Ｌ０の直方体状発光体４２に対する水平方向の拡がりを小さくする機能を有する。
Here, the convex lens-shaped
よって、図８（ｃ）に示すようにレーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４２の水平方向の幅より大きい場合は、円錐台状集光部材２４と、直方体状発光体４２の間に、凸レンズ状曲面３０を設ければ良い。
Therefore, as shown in FIG. 8C, when the horizontal spread of the laser light L0 is larger than the horizontal width of the rectangular
一方、図８（ｆ）に示す凹レンズ状曲面３１は、鉛直方向に軸を持ち、凹部を直方体状発光体４２側に向けた凹レンズ状曲面であり、レーザ光Ｌ０の直方体状発光体４２に対する水平方向の拡がりを大きくする機能を有する。
On the other hand, the concave lens-shaped
よって、図８（ｅ）に示すようにレーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４２の水平方向の幅より小さい場合は、円錐台状集光部材２４と、直方体状発光体４２の間に、凹レンズ状曲面３１を設ければ良い。
Therefore, as shown in FIG. 8E, when the horizontal spread of the laser beam L0 is smaller than the horizontal width of the rectangular
なお、上述した例の他、発光部の形状に応じて、任意の軸を持つ凹面及び凸面を有する複合レンズ状曲面、任意の軸を持つ凸面及び凸面を有する複合レンズ状曲面、任意の軸を持つ凹面及び凹面を有する複合レンズ状曲面などを採用しても良い。 In addition to the example described above, depending on the shape of the light emitting unit, a compound lens-like curved surface having a concave surface and a convex surface having an arbitrary axis, a compound lens-like curved surface having a convex surface and a convex surface having an arbitrary axis, and an arbitrary axis You may employ | adopt the compound lens-like curved surface which has a concave surface and a concave surface.
これにより、発光部の形状に応じて適切なレンズ状曲面（又は複合レンズ状曲面）を採用することで、光学系全体の部品点数を少なくし、光学系全体のサイズを小さくしつつ、発光部の形状に応じて発光部の発光効率を高めることができる。 Accordingly, by adopting an appropriate lens-shaped curved surface (or compound lens-shaped curved surface) according to the shape of the light emitting unit, the number of parts of the entire optical system is reduced, and the size of the entire optical system is reduced. The light emission efficiency of the light emitting part can be increased according to the shape of the light source.
その他、ＧＲＩＮレンズ（Gradient Index lens：屈折率勾配変化型レンズ）を光照射面２４２（図４（ｂ）参照）に接合させても良い。 In addition, a GRIN lens (Gradient Index lens) may be bonded to the light irradiation surface 242 (see FIG. 4B).
なお、ＧＲＩＮレンズは、レンズが凸又は凹の形状をしていなくても、レンズ内部の屈折率勾配によってレンズ作用が生じるレンズである。 The GRIN lens is a lens that produces a lens action due to a refractive index gradient inside the lens even if the lens is not convex or concave.
よって、ＧＲＩＮレンズを用いれば、例えば、ＧＲＩＮレンズの端面を平面としたままでレンズ作用を生じさせることができるので、ＧＲＩＮレンズの端面に直方体状発光体４２を隙間無く接合させることができる。
Therefore, when the GRIN lens is used, for example, a lens action can be generated while the end surface of the GRIN lens is kept flat, so that the rectangular parallelepiped light-emitting
これにより、発光部に照射されないレーザ光Ｌ０を低減できるので、直方体状発光体４２の発光効率をより向上させることができる。
Thereby, since the laser beam L0 not irradiated to the light emitting part can be reduced, the light emission efficiency of the rectangular
〔９．発光装置の配光特性について〕
次に、１チップ１ストライプの半導体レーザ（発振波長は、４０５ｎｍ）であるＬＤチップ１１を１０個用いて発光装置（以下、試作例という）を試作し、実験を行った。それぞれのＬＤチップ１１の光出力は、１．０Ｗ、動作電圧は、５Ｖ、電流は０．６Ａである。また、発光部として円筒状発光体４０を採用した。
[9. (Light distribution characteristics of light-emitting device)
Next, a light-emitting device (hereinafter referred to as a prototype) was prototyped using ten
さらに、各ＬＤチップ１１からのレーザ光Ｌ０のすべては、円筒状発光体４０に直接照射されるものとして光結合効率を１００％程度とする。
Further, it is assumed that all of the laser light L0 from each
この試作例にて、配光特性について調べたところ、円筒状発光体４０からは１５００ｌｍ（ルーメン）程度の光束が放射された。
When the light distribution characteristics were examined in this prototype, a luminous flux of about 1500 lm (lumen) was emitted from the
また、このときの円筒状発光体４０の輝度は、５７．２Ｍｃｄ／ｍ２（メガカンデラ毎平方メートル）程度であった。
Moreover, the brightness | luminance of the cylindrical light-emitting
この実験結果より、単純計算で、ＬＤチップ１１の１個当たりの光束は、約１５０ｌｍであるから、例えば、１４個以上のＬＤチップ１１を用いれば、円筒状発光体４０は、約２０００ｌｍを超えることが可能であると分かる。
From this experimental result, the light flux per
また、１７個のＬＤチップ１１を用いれば、現実には光の放射は等方的ではないため正確な値の算出は困難であるが、発光点から等方的に光が放射されるとして、単純計算で、光度（単位立体角当たりの光束）＝１５０×１７（ｌｍ）／４π≒２５５０（ｌｍ）／４／３．１４≒２０３（ｃｄ）であり、実効口径面積を２．９８ｍｍ２程度、光学系の透過率を０．７とすると、輝度≒２０３（ｃｄ）／０．７／２．９８（ｍｍ２）≒９７．３（ｃｄ／ｍｍ２）≒９７（Ｍｃｄ／ｍ２）程度となることが分かる。
Further, if 17
なお、ＬＤチップ１１の数を調整して同様な実験を行ったところ、実際に、円筒状発光体４０及び直方体状発光体４２は、２０００ｌｍを超える高光束、１００Ｍｃｄ／ｍ２を超える高輝度の実現が可能であることが分かった（このような高輝度・高光束の発光装置のことを以下、単に「レーザ照明」という）。
In addition, when the same experiment was performed by adjusting the number of
〔１０．発光装置と従来のランプとの配光特性の比較〕
次に、図９〜図１０（ｃ）に基づき、上述したレーザ照明と従来のランプとの配光特性の比較結果について説明する。
[10. Comparison of light distribution characteristics between light emitting device and conventional lamp)
Next, based on FIG. 9 to FIG. 10C, a comparison result of the light distribution characteristics between the laser illumination described above and the conventional lamp will be described.
図９は、自動車用のヘッドランプに必要なレンズ直径をランプの種類で比較した様子を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a state in which lens diameters required for automobile headlamps are compared by lamp type.
図９に示すように市販のハロゲンランプの輝度は、２５Ｍｃｄ／ｍ２（メガカンデラ毎平方メートル）程度であり、ＨＩＤランプの輝度は、８０Ｍｃｄ／ｍ２程度である。 As shown in FIG. 9, the luminance of a commercially available halogen lamp is about 25 Mcd / m 2 (mega candela per square meter), and the luminance of the HID lamp is about 80 Mcd / m 2 .
一方、上述したレーザ照明では、１００Ｍｃｄ／ｍ２程度の高輝度の実現が可能なので、図９に示すように、ハロゲンランプの４倍程度、ＨＩＤランプを超える高輝度を実現することができることが分かる。 On the other hand, since the above-described laser illumination can achieve a high luminance of about 100 Mcd / m 2 , as shown in FIG. 9, it can be seen that a high luminance exceeding the HID lamp can be realized about four times as much as the halogen lamp. .
すなわち、円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４２）が発生するインコヒーレント光Ｌ１の輝度は、８０Ｍｃｄ／ｍ２以上であることが好ましい。 That is, the luminance of the incoherent light L1 generated by the cylindrical light emitter 40 (or the rectangular parallelepiped light emitter 42) is preferably 80 Mcd / m 2 or more.
また、ハロゲンランプは、通常自動車のハイビーム用のヘッドランプに用いられているが、レーザ照明では、例えば、上述した円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４２）を用いることによって、ハロゲンランプよりも口面積サイズの小さい円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４２）でもハロゲンランプの４倍程度の高輝度を実現できるので、ハイビーム用のヘッドランプの前方に設置するレンズの面積を１／４に縮小することが可能である。 In addition, halogen lamps are usually used for high beam headlamps of automobiles, but in laser illumination, for example, by using the above-described cylindrical light emitter 40 (or cuboid light emitter 42), a halogen lamp is used. In addition, since the cylindrical light emitter 40 (or rectangular light emitter 42) having a small mouth area size can achieve a brightness about four times that of a halogen lamp, the area of the lens installed in front of the high beam headlamp can be reduced to 1 /. It is possible to reduce it to 4.
なお、ハロゲンランプの発光フィラメントのサイズは、横×縦×高さ＝５ｍｍ×１．５ｍｍ×１．５ｍｍ程度である。 In addition, the size of the light emitting filament of the halogen lamp is about horizontal × vertical × height = 5 mm × 1.5 mm × 1.5 mm.
次に、図１０（ａ）は、ランプの種類でその性能を比較した図であり、図１０（ｂ）は、従来の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図であり、図１０（ｃ）は、レーザ照明を用いた場合の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図である。 Next, FIG. 10A is a diagram comparing the performance of each type of lamp, and FIG. 10B is a diagram illustrating an example of an external configuration of a conventional automotive headlamp. (c) is a figure which shows an example of the external appearance structure of the headlamp for motor vehicles at the time of using a laser illumination.
まず、図１０（ａ）に示すように、市販の高出力の白色ＬＥＤの光束は、１モジュールあたり４００〜５００ｌｍ程度が上限であり、車載用のハロゲンランプの光束は、７００〜１５００ｌｍ程度（普通乗用車用のハロゲンランプで通常１０００ｌｍ程度）であり、ＨＩＤランプの光束は、３２００ｌｍ程度である。 First, as shown in FIG. 10A, the upper limit of the luminous flux of a commercially available high-power white LED is about 400 to 500 lm per module, and the luminous flux of an in-vehicle halogen lamp is about 700 to 1500 lm (normally The halogen lamp for passenger cars is usually about 1000 lm), and the luminous flux of the HID lamp is about 3200 lm.
ただし、ＨＩＤランプはその構造・形状から３２００ｌｍ全ての光束を全て前照灯の照射光に利用することが困難である。実効的には２０００ｌｍ以下の光束しか利用できていないとされる。また、光学系の設計が困難であるという問題点がある。 However, it is difficult for the HID lamp to use all the light flux of 3200 lm for the irradiation light of the headlamp because of its structure and shape. Effectively, only a luminous flux of 2000 lm or less can be used. In addition, there is a problem that it is difficult to design an optical system.
一方、実施例のレーザ照明では、２０００ｌｍを超える高光束の実現が可能なので、白色ＬＥＤの４〜５倍程度、ハロゲンランプを超えＨＩＤランプに近い高光束（実効的にはＨＩＤランプを超える高光束）を実現することができる。 On the other hand, since the laser illumination of the embodiment can realize a high luminous flux exceeding 2000 lm, the luminous flux is about 4 to 5 times that of the white LED and is close to the HID lamp beyond the halogen lamp (effectively high luminous flux exceeding the HID lamp). ) Can be realized.
すなわち、円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４２）が発生するインコヒーレント光Ｌ１の光束が１５００ｌｍ以上、３２００ｌｍ以下であることが好ましい。 That is, it is preferable that the luminous flux of the incoherent light L1 generated by the cylindrical light emitter 40 (or the rectangular parallelepiped light emitter 42) is 1500 lm or more and 3200 lm or less.
また、白色ＬＥＤは、通常自動車のロービーム用のヘッドランプに用いられているが、実施例のレーザ照明によれば、例えば、１灯で白色ＬＥＤの４〜５灯分の高光束を実現することができる。 Moreover, although white LED is normally used for the headlamp for low beams of a motor vehicle, according to the laser illumination of an Example, a high luminous flux for 4-5 lights of white LED is implement | achieved by one lamp, for example. Can do.
以上の検討結果から図１０（ｂ）が、従来のヘッドランプの大きさを示しているものとすると、実施例のレーザ照明によれば、例えば、図１０（ｃ）に示すように、ハイビーム用及びロービーム用のヘッドランプのそれぞれは、１灯ずつで済み、また、ハイビーム用及びロービーム用のヘッドランプの前方に設置されるレンズの面積もかなり小さくすることが可能である。 From the above examination results, assuming that FIG. 10B shows the size of the conventional headlamp, according to the laser illumination of the embodiment, for example, as shown in FIG. Each of the headlamps for the low beam and the low beam only requires one lamp, and the area of the lens installed in front of the headlamps for the high beam and the low beam can be considerably reduced.
また、図１０（ａ）に示すように、レーザ照明では、継続使用による寿命が１００００時間程度であり、白色ＬＥＤと同程度の長寿命となっている。 Moreover, as shown to Fig.10 (a), in laser illumination, the lifetime by continuous use is about 10000 hours, and has a long lifetime comparable as white LED.
よって、高輝度・高光束かつ長寿命を実現できる発光装置１１０、発光装置１２０、発光装置１４０などを提供することができる。
Thus, the light-emitting
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。 The present invention can also be expressed as follows.
本発明の発光装置は、前記課題を解決するために、励起光を発生する励起光源と、励起光が照射されることにより光を発生する複数の発光部と、前記励起光源から発生した励起光を前記複数の発光部のそれぞれに導光する導光部と、前記複数の発光部のそれぞれから発生した光を反射する光反射凹面を有する反射鏡とを備えており、前記複数の発光部が、前記光反射凹面の内部に配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a light-emitting device of the present invention includes an excitation light source that generates excitation light, a plurality of light emitting units that generate light when irradiated with excitation light, and excitation light generated from the excitation light source. A light guide unit that guides light to each of the plurality of light emitting units, and a reflecting mirror having a light reflecting concave surface that reflects light generated from each of the plurality of light emitting units. It is arranged inside the light reflecting concave surface.
前記構成によれば、励起光源は、励起光を発生するようになっている。 According to the above configuration, the excitation light source generates excitation light.
また、前記構成によれば、発光部は、複数存在しており、それぞれの発光部は、励起光が照射されることにより光を発生するようになっている。よって、これらの発光部は、少なくとも励起光が照射されることにより光を発生する蛍光体を含んでいる。 Moreover, according to the said structure, there exist multiple light emission parts, and each light emission part generate | occur | produces light by irradiating excitation light. Therefore, these light emitting units include a phosphor that generates light when irradiated with at least excitation light.
また、前記構成によれば、導光部は、励起光源から発生した励起光を前記複数の発光部のそれぞれに導光するようになっている。 Moreover, according to the said structure, the light guide part guides the excitation light which generate | occur | produced from the excitation light source to each of these light emitting parts.
ところで、従来のハロゲンランプ・ＨＩＤランプ（以下、単に「ランプ光源」という）を用いた車両用前照灯では、ランプ光源そのもののサイズが大きく、また、ランプ光源からの発熱を外部に逃がすための放熱部を、ランプ光源の近傍に直接設置する必要があるため、例えば、車両用前照灯内部の、特にレンズと反射鏡からなる一光学系内の所望の位置に、複数のランプ光源を設置することが困難であった。 By the way, in a vehicle headlamp using a conventional halogen lamp / HID lamp (hereinafter simply referred to as “lamp light source”), the size of the lamp light source itself is large, and heat generated from the lamp light source is released to the outside. Since it is necessary to install the heat dissipation part directly in the vicinity of the lamp light source, for example, a plurality of lamp light sources are installed in a desired position in an optical system composed of a lens and a reflecting mirror, for example, inside a vehicle headlamp. It was difficult to do.
本発明の発光装置では、上述したように、励起光源と複数の発光部とを別々の構成要素とし、これらを、導光部を介して光学的に結合しているので、励起光源のサイズと、複数の発光部のサイズとは無関係となる。よって、発光部のそれぞれのサイズを小さくすることが可能である。 In the light emitting device of the present invention, as described above, the excitation light source and the plurality of light emitting units are separate constituent elements, and these are optically coupled via the light guide unit. This is independent of the size of the plurality of light emitting units. Therefore, it is possible to reduce the size of each light emitting unit.
また、このように発光部のサイズを小さくすることが可能なため、発光装置自体の小型化が可能となると共に、小型化した発光装置内に複数の発光部を備えることが可能となる。 In addition, since the size of the light emitting unit can be reduced in this way, the light emitting device itself can be downsized, and a plurality of light emitting units can be provided in the downsized light emitting device.
よって、上述した白色ＬＥＤに光学系を設けた複数の光源装置（発光装置）によって、所望の配光特性を実現する車両用前照灯のように、所望の配光特性を実現するために発光装置を複数使用する必要が無く、単一の発光装置をそのまま車両用前照灯として用いれば良いので、車両用前照灯全体が複雑化して大型化し、重量の増大や、コストアップを招いてしまうということは無い。 Therefore, the light source device (light emitting device) provided with the optical system in the white LED described above emits light for realizing the desired light distribution characteristic like a vehicle headlamp that realizes the desired light distribution characteristic. There is no need to use multiple devices, and a single light-emitting device can be used as it is as a vehicle headlamp. As a result, the entire vehicle headlamp becomes complicated and large, resulting in an increase in weight and cost. There is no end to it.
また、前記構成によれば、複数の発光部のそれぞれから発生した光を反射する光反射凹面を有する反射鏡を備えており、複数の発光部が、光反射凹面の内部に配置されている。 Moreover, according to the said structure, the reflecting mirror which has the light reflection concave surface which reflects the light which each generate | occur | produced from the some light emission part is provided, and the some light emission part is arrange | positioned inside the light reflection concave surface.
さらに、これらの複数の発光部の形状、サイズ、配列状態、輝度、光束などの各要素を適宜変更することで、所望の配光特性を実現することが可能となる。 Furthermore, desired light distribution characteristics can be realized by appropriately changing each element such as the shape, size, arrangement state, brightness, and luminous flux of the plurality of light emitting units.
よって、光反射凹面の内部に複数の発光部を配置するという簡単な構成で所望の配光特性を実現することが可能となる。 Therefore, it is possible to realize desired light distribution characteristics with a simple configuration in which a plurality of light emitting units are arranged inside the light reflecting concave surface.
以上より、簡単な構成で所望の配光特性を実現する発光装置を提供することができる。 As described above, a light-emitting device that achieves desired light distribution characteristics with a simple configuration can be provided.
ここで、「複数の発光部のそれぞれに導光する」するとは、励起光源から発生した励起光が導光されない発光部が生じないように、励起光を複数の発光部のそれぞれに導光することを意味する。 Here, “guide the light to each of the plurality of light emitting units” refers to guiding the excitation light to each of the plurality of light emitting units so that a light emitting unit in which the excitation light generated from the excitation light source is not guided is generated. Means that.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記複数の発光部のうち、少なくとも１つの発光部の形状が、他の発光部の形状と異なっていても良い。 In the light emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the shape of at least one light emitting unit among the plurality of light emitting units may be different from the shape of the other light emitting units.
前記構成によれば、各発光部の形状を異ならせることによって、各発光部が発生する光の配光パターンの明暗境界を定めるカットラインの形状などの、各発光部からの光の配光パターンを異ならせることができる。 According to the said structure, the light distribution pattern of the light from each light emission part, such as the shape of the cut line which defines the light-dark boundary of the light distribution pattern of the light which each light emission part produces by changing the shape of each light emission part Can be different.
よって、複数の発光部のそれぞれの各発光部の形状を適宜調整することにより、所望の配光パターンを実現することができる。 Therefore, a desired light distribution pattern can be realized by appropriately adjusting the shape of each light emitting portion of the plurality of light emitting portions.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記複数の発光部のうち、少なくとも１つの発光部のサイズが、他の発光部のサイズと異なっていても良い。 In the light emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the size of at least one light emitting unit among the plurality of light emitting units may be different from the sizes of the other light emitting units.
ところで、ある発光部のサイズが点光源とみなせる程小さい場合、その発光部からは、発光部の形状による影響を受けない等方的な光が発生する。 When the size of a light emitting unit is small enough to be regarded as a point light source, isotropic light is generated from the light emitting unit without being affected by the shape of the light emitting unit.
一方、ある発光部のサイズが点光源とみなせない程の大きさを持つ場合、その発光部からの光は、発光部の形状による影響を受けた、前記等方的な光よりも対称性の低い配光パターンの光が発生する。 On the other hand, when the size of a certain light emitting part has a size that cannot be regarded as a point light source, the light from the light emitting part is more symmetrical than the isotropic light affected by the shape of the light emitting part. Light with a low light distribution pattern is generated.
よって、前記構成によれば、各発光部のサイズを異ならせることによって、各発光部の配光パターンを異ならせることができる。 Therefore, according to the said structure, the light distribution pattern of each light emission part can be varied by varying the size of each light emission part.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記複数の発光部が、水平方向に沿って配列されていても良い。 Further, in the light emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the plurality of light emitting units may be arranged along the horizontal direction.
前記構成によれば、水平方向に沿って配列された複数の発光部により、水平方向長い照射範囲を有する光を配光することができる。 According to the said structure, the light which has the irradiation range long in a horizontal direction can be distributed by the several light emission part arranged along the horizontal direction.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記複数の発光部のそれぞれの形状、サイズ、及び配置が、自動車用のロービームの配光特性に合せて設定されていても良い。 In the light emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the shape, size, and arrangement of each of the plurality of light emitting units may be set in accordance with the light distribution characteristics of a low beam for automobiles.
前記構成によれば、単体で、自動車用のロービームの配光特性を実現できる発光装置を提供することができる。 According to the said structure, the light-emitting device which can implement | achieve the light distribution characteristic of the low beam for motor vehicles alone can be provided.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記励起光源が複数存在しており、前記導光部は、励起光を反射する光反射側面で囲まれた囲繞構造を有していると共に、一端から入射した励起光を、前記囲繞構造により他端に導光する少なくとも１つの導光部材を含んでいても良い。 In addition to the above configuration, the light-emitting device of the present invention includes a plurality of the excitation light sources, and the light guide unit has a surrounding structure surrounded by a light reflection side surface that reflects the excitation light. In addition, at least one light guide member that guides the excitation light incident from one end to the other end by the surrounding structure may be included.
ところで、前記従来の車両用前照灯では、光学系の複雑化に伴い、光源から発する励起光の利用効率が低下してしまうという問題点がある。 By the way, the conventional vehicle headlamp has a problem that the use efficiency of the excitation light emitted from the light source is reduced as the optical system becomes complicated.
しかしながら、前記構成によれば、導光部は、励起光を反射する光反射側面で囲まれた囲繞構造を有していると共に、一端から入射した励起光を、前記囲繞構造により、他端に導光するようになっている。 However, according to the above-described configuration, the light guide unit has the surrounding structure surrounded by the light reflection side surface that reflects the excitation light, and the excitation light incident from one end is transmitted to the other end by the surrounding structure. It is designed to guide light.
よって、励起光を反射する光反射側面で囲まれた囲繞構造により、励起光が逃げるのを防ぐことができるので、励起光の利用効率の低下を防止しつつ、励起光源から発生した励起光を、複数の発光部のそれぞれに導光させることが可能となる。 Therefore, the surrounding structure surrounded by the light reflection side surface that reflects the excitation light can prevent the excitation light from escaping, so that the excitation light generated from the excitation light source can be reduced while preventing the use efficiency of the excitation light from being lowered. The light can be guided to each of the plurality of light emitting units.
また、前記構成によれば、発光部から発生する光を適宜変換するための導光部以外の光学系（例えば、反射鏡又はレンズ等）を、励起光源と複数の発光部との光学的結合と無関係な要素とすることができる。 Moreover, according to the said structure, optical systems (for example, a reflective mirror or a lens) other than the light guide part for converting the light which generate | occur | produces from a light emission part suitably are optically coupled with an excitation light source and several light emission parts. It can be an unrelated element.
よって、導光部以外の光学系が、励起光源と複数の発光部との光学的結合に影響しないので、その分だけ励起光の利用効率の低下を防止することができる。 Accordingly, since the optical system other than the light guide unit does not affect the optical coupling between the excitation light source and the plurality of light emitting units, it is possible to prevent the use efficiency of the excitation light from being lowered correspondingly.
さらに、前記構成によれば、少なくとも１つの導光部材を用いるという簡便な方法で、励起光の利用効率の低下を防止しつつ、複数の励起光源と複数の発光部とを光学的に結合することができる。 Further, according to the above configuration, the plurality of excitation light sources and the plurality of light emitting units are optically coupled with a simple method of using at least one light guide member while preventing a decrease in the use efficiency of the excitation light. be able to.
ここで、「複数の励起光源」は、ＬＤ又はＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤ及びＬＥＤを混在させたものであっても良い。 Here, the “plurality of excitation light sources” may be composed of only LDs or LEDs, or may be a mixture of LDs and LEDs.
また、「囲繞」とは、励起光源から発生する励起光の光路の周囲を取り囲むことである。 Further, “go” means surrounding the optical path of the excitation light generated from the excitation light source.
次に、「囲繞構造により他端に導光する」場合には、光反射側面に１回だけ反射して他端に導光する場合、光反射側面に複数回反射して他端に導光する場合、光反射側面に１回も反射することなく他端に導光する場合のいずれの場合も含まれる。 Next, in the case of “guided to the other end by the surrounding structure”, when reflected to the light reflecting side surface once and guided to the other end, reflected to the light reflecting side surface multiple times and guided to the other end. In this case, any case where light is guided to the other end without being reflected once on the light reflecting side surface is included.
本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記少なくとも１つの導光部材には、導光される励起光の光路を分割する分岐が存在していても良い。 In the light emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the at least one light guide member may include a branch that divides the optical path of the guided excitation light.
前記構成によれば、複数の発光部の数よりも導光部材の数が少ない場合でも、光学的に結合されない発光部の数だけ、導光部材を分岐させることで、光学的に結合されない発光部が生じないようにすることができる。 According to the above configuration, even when the number of the light guide members is smaller than the number of the plurality of light emitting units, the light emission that is not optically coupled by branching the light guide members by the number of the light emitting units that are not optically coupled. It is possible to prevent the part from occurring.
なお、導光部材を分岐させる方法には、１つの導光部材だけ分岐させる方法の他、２以上の導光部材をそれぞれ分岐させる方法が含まれる。 The method of branching the light guide member includes a method of branching only one light guide member and a method of branching two or more light guide members.
また、１つの導光部材では、導光される励起光の光路を２分割しても良いし、３以上分割しても良い。 Further, in one light guide member, the optical path of the guided excitation light may be divided into two, or may be divided into three or more.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記励起光源のいずれかの光出力が、他の励起光源の光出力と異なっていても良い。 In the light emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the light output of any of the excitation light sources may be different from the light output of other excitation light sources.
前記構成によれば、各励起光源の光出力を異ならせることによって、複数の発光部のそれぞれの光束や輝度を異ならせることができる。 According to the said structure, each light beam and brightness | luminance of a some light emission part can be varied by varying the light output of each excitation light source.
よって、複数の発光部のそれぞれの光束や輝度を適宜調整することにより、所望の配光特性を実現することができる。 Therefore, desired light distribution characteristics can be realized by appropriately adjusting the luminous flux and luminance of each of the plurality of light emitting units.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記少なくとも１つの導光部材の、前記他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっていても良い。 In the light emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the cross-sectional area of the other end of the at least one light guide member may be smaller than the cross-sectional area of the one end.
前記構成によれば、囲繞構造により、少なくとも１つの導光部材の一端から入射した励起光を、前記一端の断面積よりも小さい断面積を有する導光部材の他端に導光する、すなわち、励起光を、少なくとも１つの導光部材の他端に集光させることができる。 According to the above configuration, the surrounding light guides excitation light incident from one end of at least one light guide member to the other end of the light guide member having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the one end, that is, The excitation light can be condensed on the other end of the at least one light guide member.
よって、少なくとも１つの導光部材の他端の断面積を小さくすることにより、その導光部材に対応する発光部のさらなる小型化が可能となる。 Therefore, by reducing the cross-sectional area of the other end of at least one light guide member, the light emitting unit corresponding to the light guide member can be further reduced in size.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光部は、前記少なくとも１つの導光部材によって導光された励起光を前記複数の発光部のいずれかに分散して照射する分散照射部を備えていても良い。 In the light emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the light guide unit irradiates the excitation light guided by the at least one light guide member in a dispersed manner to any of the plurality of light emitting units. You may provide the dispersion | distribution irradiation part.
前記構成によれば、分散照射部から対応する発光部に励起光が分散して照射されるため、発光部に含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。 According to the above configuration, since the excitation light is dispersed and irradiated from the dispersed irradiation unit to the corresponding light emitting unit, electrons in the low energy state are efficiently converted into the high energy state over the entire phosphor included in the light emitting unit. Excited.
よって、その発光部からムラなくインコヒーレントな光が発生するので、発光部の高輝度化を実現することができる。 Therefore, since the incoherent light is generated from the light emitting portion without unevenness, it is possible to realize high luminance of the light emitting portion.
また、前記構成によれば、励起光を発光部の一点に集中して照射せず、分散照射部を介して発光部に分散して照射するので、励起光が同一点に集中して照射されることによって発光部が劣化してしまうことを防止することができる。 In addition, according to the above configuration, the excitation light is not concentrated and irradiated on one point of the light emitting unit, but is distributed and irradiated on the light emitting unit via the distributed irradiation unit, so that the excitation light is concentrated and irradiated on the same point. As a result, it is possible to prevent the light emitting portion from deteriorating.
ここで、「分散して照射」とは、発光部の一部をピンポイントで励起しないように励起光を、発光部が劣化しない程度の強度で所定の光照射領域の全体に亘って照射することである。なお、発光部が劣化しない程度の強度であれば、励起光が照射される際の光強度分布の強弱はある程度はあっても良い。 Here, “dispersed and irradiated” refers to irradiating excitation light over the entire predetermined light irradiation area with such an intensity that the light emitting part does not deteriorate so as not to excite a part of the light emitting part pinpoint. That is. Note that the intensity of the light intensity distribution when the excitation light is applied may be somewhat strong as long as the light emitting portion does not deteriorate.
なお、「光の分散」は、１つの光からプリズムなどで複数の色相を持つ複数の光に分離することを意味する場合があるが、本願明細書では、このような意味で「分散」という用語を用いないこととする。 “Dispersion of light” may mean that a single light is separated into a plurality of lights having a plurality of hues by a prism or the like. In this specification, the term “dispersion” is used. Terminology will not be used.
また、「分散して照射」は、励起光の照射範囲のサイズと発光部のサイズとが同程度の場合のように照射範囲の照射面積をほぼ一定に保ちつつ、発光部に励起光を照射しても良く、励起光の照射範囲のサイズよりも発光部のサイズが大きい場合のように照射範囲の照射面積を拡げつつ発光部に励起光を照射しても良い。また、励起光の照射範囲のサイズよりも発光部のサイズが小さい場合のように照射範囲の照射面積を縮小しつつ発光部に励起光を照射しても良い。 “Dispersed and irradiated” means that the light emitting part is irradiated with the excitation light while the irradiation area of the light emitting part is kept almost constant, as in the case where the size of the light emitting part is approximately the same as the size of the light emitting part. Alternatively, the light emitting part may be irradiated with the excitation light while expanding the irradiation area of the light emitting part as in the case where the size of the light emitting part is larger than the size of the excitation light irradiation range. Further, the light emitting unit may be irradiated with the excitation light while reducing the irradiation area of the light emitting unit as in the case where the size of the light emitting unit is smaller than the size of the excitation light irradiation range.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記分散照射部は、前記複数の発光部のうちのいずれかに対して凹面を有する凹レンズ状曲面であっても良い。 Moreover, in the light emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the dispersion irradiation unit may be a concave lens-like curved surface having a concave surface with respect to any of the plurality of light emitting units.
前記構成によれば、前記分散照射部を、複数の発光部のうちのいずれかに対して凹面を有する凹レンズ状曲面で構成すれば、励起光の拡がりが、その発光部のサイズよりも小さくなる場合であっても、その発光部のサイズに合せて、励起光を分散させて発光部に照射させることができる。 According to the said structure, if the said dispersion | distribution irradiation part is comprised by the concave lens-like curved surface which has a concave surface with respect to either of several light emission parts, the expansion of excitation light will become smaller than the size of the light emission part. Even if it is a case, according to the size of the light emission part, excitation light can be disperse | distributed and can be irradiated to a light emission part.
よって、その発光部のサイズに合せて励起光が分散して照射されるようにすることができる。 Therefore, the excitation light can be distributed and irradiated in accordance with the size of the light emitting portion.
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記分散照射部は、前記複数の発光部のうちのいずれかに対して凸面を有する凸レンズ状曲面であっても良い。 In the light-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the dispersion irradiation unit may be a convex lens-shaped curved surface having a convex surface with respect to any of the plurality of light-emitting units.
前記構成によれば、前記分散照射部を、複数の発光部のうちのいずれかに対して凸面を有する凸レンズ状曲面で構成すれば、励起光の拡がりが、その発光部のサイズよりも大きくなる場合であっても、その発光部のサイズに合せて、励起光を分散させて発光部に照射させることができる。 According to the said structure, if the said dispersion | distribution irradiation part is comprised by the convex lens-like curved surface which has a convex surface with respect to either of several light emission parts, the expansion of excitation light will become larger than the size of the light emission part. Even if it is a case, according to the size of the light emission part, excitation light can be disperse | distributed and can be irradiated to a light emission part.
よって、その発光部のサイズに合せて励起光が分散して照射されるようにすることができる。 Therefore, the excitation light can be distributed and irradiated in accordance with the size of the light emitting portion.
また、本発明の照明装置は、前記構成に加えて、前記発光装置のいずれかを備えていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the illuminating device of this invention is provided with either of the said light-emitting devices in addition to the said structure.
これにより、簡単な構成で所望の配光特性を実現する照明装置を提供することができる。 Thereby, the illuminating device which implement | achieves a desired light distribution characteristic with a simple structure can be provided.
また、本発明の車両用前照灯は、前記構成に加えて、前記発光装置のいずれかを備えていることが好ましい。 Moreover, the vehicle headlamp according to the present invention preferably includes any one of the light emitting devices in addition to the above configuration.
これにより、簡単な構成で所望の配光特性を実現する車両用前照灯を提供することができる。 Thereby, the vehicle headlamp which implement | achieves a desired light distribution characteristic with simple structure can be provided.
本発明のレーザ照明装置（発光装置）は、複数の蛍光体発光部（発光部）と、前記蛍光体発光部それぞれに励起光を導光するために一端に蛍光体発光部が光学的に結合された導光部材と、前記導光部材の他端に半導体レーザからなる励起光源とを有し、前記複数の蛍光体発光部が一光学系内（自装置内）に納められていることを特徴とする。 The laser illumination device (light-emitting device) of the present invention has a plurality of phosphor light-emitting units (light-emitting units) and a phosphor light-emitting unit optically coupled to one end to guide excitation light to each of the phosphor light-emitting units. The light guide member and an excitation light source made of a semiconductor laser at the other end of the light guide member, and the plurality of phosphor light emitting units are housed in one optical system (in the device itself). Features.
ここで前記導光部材は、蛍光体発光部と励起光源を一対一に結合させても良く、複数の蛍光体発光部に対して一つの励起光源が結合される様、途中で分岐させてもよい。結果として、励起光源は一つでも複数でもよい。 Here, the light guide member may have a phosphor light emitting unit and an excitation light source coupled one-to-one, or may be branched in the middle so that one excitation light source is coupled to a plurality of phosphor light emitting units. Good. As a result, there may be one or more excitation light sources.
すなわち、本発明のレーザ照明装置は、励起光源と蛍光体発光部とを導光部材を用いることによって空間的に分離して設置できるようにし、かつ、蛍光体発光部の大きさを小さくできることを利用して、小型光学系内の最適箇所に複数の蛍光体発光部を設置するものである。 That is, the laser illuminating device of the present invention enables the excitation light source and the phosphor light emitting unit to be spatially separated by using a light guide member, and can reduce the size of the phosphor light emitting unit. Utilizing this, a plurality of phosphor light emitting units are installed at the optimum locations in the small optical system.
これにより、例えば、自動車のすれ違い用前照灯等のように複雑な配光特性を要求される照明装置に対して、複数の光学系を組合せることなく、単一の小型光学系一つであっても最適な配光特性を実現できるようになる。 Thus, for example, for a lighting device that requires a complicated light distribution characteristic such as a headlight for passing cars, a single small optical system can be used without combining a plurality of optical systems. Even if it exists, the optimal light distribution characteristic can be realized.
以上より、光源から放射される光の利用効率を上げ、かつ小型・軽量な発光装置であっても複雑な配光特性を実現できるレーザ照明装置を提供することができる。 As described above, it is possible to provide a laser illuminating device that can increase the utilization efficiency of light emitted from a light source and can realize complicated light distribution characteristics even with a small and lightweight light emitting device.
なお、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合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、複雑な配光特性を要する発光装置、該発光装置を備えた照明装置、灯具、及び照明器具に広く適用することができる。特に車両用等のヘッドランプへの適用が好適である。 The present invention can be widely applied to a light-emitting device that requires complicated light distribution characteristics, a lighting device including the light-emitting device, a lamp, and a lighting fixture. In particular, application to a headlamp for a vehicle or the like is preferable.
１０ レーザダイオード群（励起光源）
１１ ＬＤチップ（励起光源）
１３ ＬＥＤランプ（励起光源）
２０ 導光部（導光部材）
２１ 光ファイバー（導光部，導光部材）
２２ 分岐型光ファイバー（導光部，導光部材）
２３ 円筒状導光部材（導光部，導光部材）
２４ 円錐台状集光部材（導光部，導光部材）
３０ 凸レンズ状曲面（分散照射部，凸面を有する凸レンズ状曲面）
３１ 凹レンズ状曲面（分散照射部，凹面を有する凹レンズ状曲面）
３２ 第１レンズ（分散照射部，凸面を有する凸レンズ状曲面）
３３ 第２レンズ（分散照射部，凸面を有する凸レンズ状曲面）
３４ 第３レンズ（分散照射部，凸面を有する凸レンズ状曲面）
４０ 円筒状発光体（発光部）
４１ 楕円筒状発光体（発光部）
４２ 直方体状発光体（発光部）
４３ 楕円筒状発光体（発光部）
４４ 三角柱状発光体（発光部）
１０１ ＬＤチップ（励起光源）
１０２ 発光点（励起光源）
１１０，１２０，１４０ 発光装置（照明装置，車両用前照灯）
１３０ ＬＥＤチップ（励起光源）
１５０ ロービーム用照明装置（発光装置，照明装置，車両用前照灯）
２２１ 入射端（一端）
２２２ 出射端（他端）
２３１ 光入射面（一端）
２３２ 光照射面（他端）
２３３ 円筒側面（光反射側面，囲繞構造）
２４１ 光入射面（一端）
２４２ 光照射面（他端）
２４３ 円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）
Ｄ 分岐
Ｌ０ レーザ光（励起光）
Ｌ１ インコヒーレント光（光）
10 Laser diode group (excitation light source)
11 LD chip (excitation light source)
13 LED lamp (excitation light source)
20 Light guide (light guide member)
21 Optical fiber (light guide part, light guide member)
22 Branch type optical fiber (light guide part, light guide member)
23 Cylindrical light guide member (light guide part, light guide member)
24 frustoconical light condensing member (light guide part, light guide member)
30 Convex lens-shaped curved surface (dispersed irradiation part, convex lens-shaped curved surface with convex surface)
31 Concave lens-shaped curved surface (dispersed irradiation part, concave lens-shaped curved surface with concave surface)
32 1st lens (dispersion irradiation part, convex lens-like curved surface having a convex surface)
33 Second lens (dispersed irradiation part, convex lens-like curved surface with convex surface)
34 3rd lens (dispersion irradiation part, convex lens-like curved surface with convex surface)
40 Cylindrical light emitter (light emitting part)
41 Elliptical cylindrical light emitter (light emitting part)
42 Cuboid light emitter (light emitting part)
43 Elliptical cylindrical light emitter (light emitting part)
44 Triangular prism light emitter (light emitting part)
101 LD chip (excitation light source)
102 Emission point (excitation light source)
110, 120, 140 Light emitting device (lighting device, vehicle headlamp)
130 LED chip (excitation light source)
150 Low beam lighting device (light emitting device, lighting device, vehicle headlamp)
221 Incident end (one end)
222 Output end (other end)
231 Light incident surface (one end)
232 Light irradiation surface (other end)
233 Cylindrical side (light reflecting side, go structure)
241 Light incident surface (one end)
242 Light irradiation surface (other end)
243 frustoconical side (light reflecting side, go structure)
D branch L0 Laser light (excitation light)
L1 Incoherent light (light)
Claims (7)
励起光が照射されることにより光を発生する複数の発光部と、
前記複数の発光部から発生した光を投光する一つの投光部とを有し、
前記複数の発光部は、前記一つの投光部に対する相対的な位置がそれぞれ異なることを特徴とする発光装置。 A plurality of excitation light sources for generating excitation light;
A plurality of light emitting units that generate light when irradiated with excitation light; and
One light projecting unit that projects light generated from the plurality of light emitting units,
The light emitting device, wherein the plurality of light emitting units have different relative positions with respect to the one light projecting unit.
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|---|---|---|---|---|
| JP2007258019A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Nichia Chem Ind Ltd | Light-emitting device |
| JP2009277734A (en) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Olympus Corp | Semiconductor light source device |
| WO2010001589A1 (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | パナソニック株式会社 | Guiding device |
| JP2010519696A (en) * | 2007-02-21 | 2010-06-03 | マグナ インターナショナル インコーポレイテッド | LED device for world approval |
| JP2012009355A (en) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Sharp Corp | Light-emitting device, lighting device, and vehicular headlight |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007258019A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Nichia Chem Ind Ltd | Light-emitting device |
| JP2010519696A (en) * | 2007-02-21 | 2010-06-03 | マグナ インターナショナル インコーポレイテッド | LED device for world approval |
| JP2009277734A (en) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Olympus Corp | Semiconductor light source device |
| WO2010001589A1 (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | パナソニック株式会社 | Guiding device |
| JP2012009355A (en) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Sharp Corp | Light-emitting device, lighting device, and vehicular headlight |
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