JP6061130B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置に係り、特に、半導体発光素子（例えば、半導体レーザー光源）と波長変換部材（例えば、蛍光体）とを組み合わせた構造の発光装置に関する。
従来、半導体レーザー光源と蛍光体とを組み合わせた構造の発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図８に示すように、特許文献１に記載の発光装置２００は、半導体レーザー光源２１０、半導体レーザー光源２１０から離間した位置に配置された蛍光体２２０、半導体レーザー光源２１０と蛍光体２２０との間に配置された集光レンズ２３０、半導体レーザー光源２１０と蛍光体２２０と集光レンズ２３０とを保持するホルダ２４０等を備えている。
特許文献１に記載の発光装置２００においては、半導体レーザー光源２１０からのレーザー光は、集光レンズ２３０で集光されてホルダ２４０の貫通穴を通過し、当該貫通穴の上に配置された蛍光体２２０をスポット的に照射する。レーザー光が照射された蛍光体２２０は、これを透過する半導体レーザー光源２１０からのレーザー光と半導体レーザー光源２１０からのレーザー光で励起されて放出される光（発光）とを放出する。
しかしながら、半導体レーザー光源からのレーザー光は発光ダイオードと比較して光密度が高く、集光レンズ２３０で集光されたこの高密度のレーザー光が、スポット的に蛍光体２２０を照射すると、局所的に輝度飽和や温度消光（熱消光とも称される）が発生し、効率が低下するという問題がある。
図９は、このことを説明するためのグラフで、蛍光体の一方の面に対して、集光レンズで集光された半導体レーザー光源からのレーザー光を、励起密度を変えてスポット的に照射した場合のＲＦ効率（励起出力に対する光源の出力の割合）を示している。なお、蛍光体はφ４ｍｍの円盤型でセラミック製のものを用い、集光レンズで集光されたレーザー光のスポットサイズが、長手が約１００μｍ、短手が約２０〜３０μｍの楕円形状となるように調整されている。
図９を参照すると、励起密度（ＬＤ出力密度）が小さいほどＲＦ効率が高く、励起密度が一定の値（閾値Ｔ）を超えると、急速にＲＦ効率が低下することが分かる。これは、励起密度が高くなると、蛍光体の輝度飽和が起こり、効率が低下することに加えて、発生する熱量が増加する結果、温度消光が起こり、効率が低下することによるものである。すなわち、蛍光体は、励起密度が一定の値（閾値Ｔ）を超えると、蛍光体の発光効率低下による熱エネルギーの増加によって、発光効率の低下が加速し、ＲＦ効率の大幅な低下が発生する。なお、励起密度によるＲＦ効率の低下や急速なＲＦ効率低下の閾値Ｔは、蛍光体の材料や蛍光体の熱引きなどによっても変化する。
なお、輝度飽和とは、半導体レーザー光源からのレーザー光のエネルギー密度が一定の値を超えた場合に、蛍光強度がレーザー光のエネルギー密度の増加に伴って高くならない現象のことをいい、温度消光とは、半導体レーザー光源のように高いエネルギー密度で励起した場合、半導体レーザー光源からのレーザー光に起因する熱で蛍光体自体の効率が低下する現象のことをいう（例えば、特許文献２参照）。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高密度のレーザー光を集光してスポット的に照射した場合に局所的に発生する輝度飽和や温度消光を改善し、当該局所的な輝度飽和や温度消光に起因する効率の低下を抑制することが可能な発光装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、励起光を放出する励起光源と、第１の面とその反対側の第２の面とを含み、前記第１の面を照射する励起光を拡散して、前記第２の面から拡散光として出射する拡散層と、前記第２の面に接合された第３の面とその反対側の第４の面とを含み、前記第２の面に入射する励起光を波長変換して、前記前記第４の面から出射する波長変換層と、を含む波長変換部材と、前記励起光源からの励起光を集光して、前記第１の面をスポット的に照射する光学系と、を備えており、前記拡散層の厚みは、前記第２の面から出射する拡散光の輝度分布が局所的に高い部分を生じない厚みに設定されていることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、次の利点を生ずる。
第１に、高密度のレーザー光を集光してスポット的に照射した場合に局所的に発生する輝度飽和や温度消光を改善し、当該局所的な輝度飽和や温度消光に起因する効率の低下を抑制することが可能となる。これは、従来のように、励起光源からの励起光が、光学系で集光されてスポット的な光として波長変換層へ入射するのではなく、拡散層で拡散されて輝度分布が局所的に高い部分を生じない拡散光として波長変換層へ入射することによるものである。
第２に、色むらの改善が可能となる。これも、従来のように、励起光源からの励起光が、光学系で集光されてスポット的な光として波長変換層へ入射するのではなく、拡散層で拡散されて輝度分布が局所的に高い部分を生じない拡散光として波長変換層へ入射することによるものである。
第３に、光取出し効率の向上、高効率化が可能となる。これは、上記のように拡散層を用いて色むらを改善しているため、波長変換層の薄膜化が可能となることによるものである。仮に、拡散層を用いることなく、励起光源からの励起光を拡散させて色むらを改善しようとすると、波長変換層をある程度の厚みにしなければならず、その結果、励起光による発光が波長変換層内で拡散されて、光取出し効率が低下する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の面のうち前記光学系で集光された前記励起光源からの励起光が照射される領域以外の領域が反射手段で覆われていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、光取出し効率がさらに向上する。これは、拡散層の第１の面のうち、光学系で集光された励起光源からの励起光が照射される領域以外の領域が、反射手段で覆われており、拡散層の第１の面から出射する光が、当該反射手段で反射されて拡散層に再度入射することによるものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記波長変換部材の側面が反射手段で覆われていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、光取出し効率がさらに向上する。これは、波長変換部材の側面（拡散層の側面及び波長変換層の側面）が反射手段で覆われており、波長変換部材の側面から出射する光が、当該反射手段で反射されて波長変換部材に再度入射することによるものである。
なお、励起光源からの励起光を集光して、第１の面をスポット的に照射する光学系は、前記励起光源からの励起光を集光して、前記第１の面の中心をスポット的に照射する集光レンズを含む光学系であってもよいし、あるいは、前記励起光源からの励起光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された前記励起光源からの励起光を導光して、前記第１の面の中心をスポット的に照射するライトガイドと、を含む光学系であってもよい。
本発明は、車両用灯具の発明として、次のように特定することもできる。
請求項１から５のいずれかに記載の発光装置と、前記発光装置からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系と、を備えることを特徴とする車両用灯具。
本発明によれば、高密度のレーザー光を集光してスポット的に照射した場合に局所的に発生する輝度飽和や温度消光を改善し、当該局所的な輝度飽和や温度消光に起因する効率の低下を抑制することが可能な発光装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の一実施形態である発光装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、発光装置１０をその光軸ＡＸ１０（中心軸）を含む鉛直面で切断した断面図である。
図１に示すように、発光装置１０は、波長変換部材１２、励起光源１４、集光レンズ１６、これら各要素を保持するホルダ（第１ホルダ１８、第２ホルダ２０、第３ホルダ２２）等を備えている。
第１ホルダ１８は、波長変換部材１２を保持するための部材で、ステンレスやアルミ等の金属製円筒型の筒部２４、その上部開口端を閉塞する上面２６等を含んでいる。上面２６の中心には、その厚み方向に貫通した貫通穴２８が形成されている。
図２は、貫通穴２８付近の拡大図である。
図２に示すように、貫通穴２８は、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光Ｒａｙが通過する貫通穴で、集光レンズ１６側の小径部２８ａとその反対側の大径部２８ｂとを含んでいる。小径部２８ａと大径部２８ｂとの間には段差部２８ｃが形成されている。段差部２８ｃには、ＡｇやＡｌ等の反射膜２８ｄが形成されている。この反射膜２８ｄは、波長変換部材１２によって発生した光や、拡散した光のうち、下方向へ向かう光を反射して拡散層３０に再度入射させるために用いられる。
小径部２８ａは、例えば、断面が円形（Φ０．１〜０．３ｍｍ程度）の貫通穴である。なお、小径部２８ａは、断面が円形の貫通穴に限られず、断面が矩形又は楕円の貫通穴であってもよい。
図３は、貫通穴２８（変形例）付近の拡大図である。図３に示すように、小径部２８ａは、下方に向かうに従って径が徐々に大きくなるテーパ形状の開口であってもよい。このようにすれば、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光Ｒａｙが小径部２８ａで遮られないため、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光Ｒａｙを、効率よく拡散層３０（下面３０ａ）へ入射させることが可能となる。
波長変換部材１２は、大径部２８ｂに挿入されて、透明な接着剤（例えば、シリコーンや低融点ガラス）等の公知の手段により、第１ホルダ１８に固定されている。
波長変換部材１２は、拡散層３０と波長変換層３２とを含んでいる。波長変換部材１２の側面（すなわち、拡散層３０の側面３０ｃ及び波長変換層３２の側面３２ｃ）は大径部２８ｂの内壁で囲われている。
拡散層３０は、図２に示すように、段差部２８ｃ（反射膜２８ｄ）に面接触した下面３０ａとその反対側の上面３０ｂとを含む矩形板状（例えば、０．４ｍｍ×０．８ｍｍで、厚みが３００〜４００μｍの矩形板状）の層である。
貫通穴２８（小径部２８ａ）は、波長変換部材１２（拡散層３０）よりも小径とされており、拡散層３０の下面３０ａと段差部２８ｃとが面接触している。これにより、波長変換部材１２から第１ホルダ１８への熱引きが可能となる。
拡散層３０と波長変換層３２は、拡散層３０の上面３０ｂと波長変換層３２の下面３２ａとが面接触した状態で固定（接合）されている。拡散層３０の下面３０ａの中央は小径部２８ａから露出し、波長変換層３２の上面３２ｂは大径部２８ｂから露出している。
拡散層３０の下面３０ａのうち小径部２８ａから露出した領域には、ＡＲコート等の反射防止処理を施すのが望ましい。このようにすれば、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光Ｒａｙを、効率的に拡散層３０（下面３０ａ）へ入射させることが可能となる。
拡散層３０は、下面３０ａを照射する励起光を拡散して、上面３０ｂから拡散光として出射する層であればよく、その材料は特に限定されない。例えば、拡散層３０は、セリウムＣｅ等の付活剤（発光中心とも称される）が導入されていないＹＡＧ（例えば２５％）とアルミナＡｌ２Ｏ３（例えば７５％）との複合体（例えば、焼結体）からなる層であってもよいし、ＹＡＧとガラスとの複合体からなる層であってもよいし、気泡を分散させたアルミナＡｌ２Ｏ３（又はガラス）からなる層であってもよいし、その他の材料からなる層であってもよい。なお、拡散層３０は、熱引き向上（放熱性改善）の観点から、熱伝導率がより高い材料（例えば、ガラスよりもアルミナＡｌ２Ｏ３）を用いるのが望ましい。
本実施形態では、拡散層３０として、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されていないＹＡＧ（例えば２５％）とアルミナＡｌ２Ｏ３（例えば７５％）との複合体からなる層（例えば、０．４ｍｍ×０．８ｍｍで、厚みが３００〜４００μｍの矩形板状）を用いている。
なお、拡散層３０は、矩形板状に限定されず、Φ０．４〜０．８ｍｍの円柱、短手０．３〜０．６ｍｍで長手０．６〜２．０ｍｍの直方体等であってもよい。
本出願の発明者は、拡散層３０の厚みを厚くすることで、拡散層３０の上面３０ｂから出射する拡散光の輝度むらが改善されて輝度分布が局所的に高い部分を生じないことを確認した。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、厚みｈが異なる拡散層３０（拡散板）それぞれの下面３０ａの中心を、集光レンズ１６で集光された同質の励起光でスポット的に照射した場合の、拡散層３０の上面３０ｂから出射する拡散光の輝度分布を表している。なお、拡散層３０はセリウムＣｅ等の付活剤が導入されていないＹＡＧ（２５％）とアルミナＡｌ２Ｏ３（７５％）との複合体（０．４ｍｍ×０．８ｍｍの矩形板状）を用い、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光のスポットサイズが、長手が約１００μｍ、短手が約２０〜３０μｍの楕円形状となるように調整されている。拡散層３０の側面は、硬化性反射材３４で覆われている。
図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照すると、拡散層３０の厚みｈが、１００μｍ（図４（ａ）参照）→２００μｍ（図４（ｂ）参照）→４００μｍ（図４（ｃ）参照）のように、厚くなるに従って輝度むらが次第に改善され、厚みｈ＝４００μｍで輝度分布が均一（又は略均一）となることが分かる。これは、拡散層３０の厚みｈが厚くなると、集光レンズ１６で集光された励起光（及び励起光による発光）の拡散層３０内での散乱回数（ＹＡＧとアルミナＡｌ２Ｏ３との屈折率との違いによる散乱回数）が増えて均一化され、この均一化された励起光（及び励起光による発光）が拡散層３０の上面３０ｂから出射することによるものである。
以上のように、拡散層３０の厚みｈを厚くすることで、拡散層３０の上面３０ｂから出射する拡散光の輝度むらが改善されて輝度分布が局所的に高い部分を生じないことが分かる。
上記知見に基づき、拡散層３０の厚みｈは、拡散層３０の上面３０ｂから出射する拡散光の輝度分布が局所的に高い部分を生じない厚み（本実施形態では、厚みｈ＝３００〜４００μｍ）に設定されている。なお、拡散層の厚みｈは、その拡散度に応じて、５０〜５００μｍの範囲で設定するのが望ましい。
波長変換層３２は、図２に示すように、拡散層３０の上面３０ｂに面接触した下面３２ａとその反対側の上面３２ｂとを含む矩形板状（例えば、０．４ｍｍ×０．８ｍｍで、厚みが８０μｍの矩形板状）の層である。
波長変換層３２（蛍光体層）は、下面３２ａに入射する励起光を波長変換して、上面３２ｂから出射する層であればよく、その材料は特に限定されない。例えば、波長変換層３２は、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとアルミナＡｌ２Ｏ３との複合体（例えば、焼結体）からなる層であってもよいし、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとガラスバインダーとの複合体であってもよいし、その他の材料からなる層であってもよい。
本実施形態では、波長変換層３２として、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとアルミナＡｌ２Ｏ３との複合体からなる層（０．４ｍｍ×０．８ｍｍで、厚みが８０μｍの矩形板状）を用いている。なお、波長変換層３２の厚みは、５０〜２００μｍの範囲で設定するのが望ましい。
なお、波長変換層３２は、矩形板状に限定されず、Φ０．４〜０．８ｍｍの円柱、短手０．３〜０．６ｍｍで長手０．６〜２．０ｍｍの直方体等であってもよい。
拡散層３０と波長変換層３２は、拡散層３０の上面３０ｂと波長変換層３２の下面３２ａとが面接触した状態で固定（接合）されている。例えば、拡散層３０、波長変換層３２がいずれもセラミック製である場合には、拡散層３０の上面３０ｂと波長変換層３２の下面３２ａとが面接触した状態で高温硬化させることで、両者を接合することが可能である。一方、波長変換層３２がガラス蛍光体層である場合には、拡散層３０の上面３０ｂと波長変換層３２の下面３２ａとが面接触した状態で硬化させることで、両者を接合することが可能である。
波長変換部材１２がセラミック製の場合、その製造方法から加工公差が発生し、筐体（第１ホルダ１８）と密着するような寸法で作成することは難しく、加工、成形の公差に起因して、波長変換部材１２の側面（すなわち、拡散層３０の側面３０ｃ及び波長変換層３２の側面３２ｃ）と大径部２８ｂの内壁との間に隙間Ｓが発生する（図２参照）。
この隙間Ｓには、硬化性反射材３４（例えば、酸化チタンやアルミナ、Ａｇ等を含むモールド材）が充填されている。これにより、光取出し効率が向上する。これは、波長変換部材１２の側面が、隙間Ｓに充填された硬化性反射材３４で覆われるため、波長変換部材１２の側面から出射する光が、当該反射材３４で反射されて波長変換部材１２に再度入射することによるものである。その結果、硬化性反射材３４を充填しない場合と比べ、光取出し効率が向上する。
また、光利用効率が向上する。これは、隙間Ｓに充填された硬化性反射材３４により、波長変換層３２と金属筐体（第１ホルダ１８）との密着性が強化されるため、波長変換部材１２の側面から第１ホルダ１８への熱引きが向上することによるものである。その結果、硬化性反射材３４を充填しない場合と比べ、光利用効率が向上する。
第２ホルダ２０は、第１ホルダ１８を保持するための部材で、ステンレスやアルミ等の金属製円筒型の筒部２０ａを含んでいる。
第１ホルダ１８は、その下部が第２ホルダ２０の上部に嵌合している。
第１ホルダ１８と第２ホルダ２０とは、次のようにして固定されている。
まず、第１ホルダ１８を、第２ホルダ２０に対して光軸ＡＸ１０方向（Ｚ方向）に移動させて、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光が光軸ＡＸ１０方向（Ｚ方向）にずれることなく、波長変換部材１２（拡散層３０の下面３０ａ）をスポット的に精度良く照射する位置に位置決めする。そして、その位置において、第１ホルダ１８と第２ホルダ２０とを、ＹＡＧ溶接、接着等の手段で固定する。
第３ホルダ２２は、第２ホルダ２０、励起光源１４及び集光レンズ１６を保持するための部材で、ステンレスやアルミ等の金属製円筒型の筒部３６、筒部３６の下部外周に設けられたフランジ部３８、筒部３６の上部開口端を閉塞する上面４０等を含んでいる。上面４０の中心には、その厚み方向に貫通した貫通穴４２が形成されている。貫通穴４２は、励起光源１４からの励起光が通過する貫通穴で、集光レンズ１６は、貫通穴４２内に挿入されて、接着剤等の公知の手段により、第３ホルダ２２に固定されている。
励起光源１４は、その励起光が貫通穴４２を通過するように、その発光面を貫通穴４２の下部開口端（集光レンズ１６）に対向させた状態で、接着剤や溶接等の公知の手段により、第３ホルダ２２に固定されている。
励起光源１４は、励起光を発生する励起光源で、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザーダイオード）等の半導体発光素子が望ましく、特に、光利用効率の観点から、ＬＤが望ましい。ＬＥＤと比較して光密度が高い高密度のＬＤを用いることで、高輝度の白色光源（発光装置）を実現することが可能となる。本実施形態では、励起光源１４として、発光波長が４５０ｎｍ程度のＬＤを用いている。ＬＤは、例えば、CAN PKGにパッケージングされている。なお、励起光源１４は、発光波長が４５０ｎｍ程度のＬＤに限定されず、例えば、近紫外発光（４０５ｎｍ）のＬＤであってもよい。この場合、波長変換層３２として、青、緑、赤の３色の蛍光体、もしくは、青、黄色の２色の蛍光体が用いられる。
第２ホルダ２０と第３ホルダ２２とは、次のようにして固定されている。
まず、第２ホルダ２０の下部開口端が第３ホルダ２２の上面４０に当接した状態で当該第２ホルダ２０を、第３ホルダ２２に対して図１中ＸＹ方向（但しＹ方向は、紙面に直交する方向）に移動させて、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光が図１中ＸＹ方向にずれることなく波長変換部材１２（拡散層３０の下面３０ａの中心）をスポット的に精度良く照射する位置に位置決めする。そして、その位置において、第２ホルダ２０と第３ホルダ２２とを、ＹＡＧ溶接、接着等の公知の手段で固定する。
上記構成の発光装置１０によれば、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光がＸＹ方向及びＺ方向にずれることなく波長変換部材１２（拡散層３０の下面３０ａの中心）をスポット的に精度良く照射することが可能な（その結果、波長変換部材１２から放出される光の出力が最大となる）発光装置を構成することが可能となる。
励起光源１４からの励起光は、集光レンズ１６で集光されて貫通穴２８（小径部２８ａ）を通過し、励起光源１４から離間した位置に配置された波長変換部材１２（拡散層３０の下面３０ａの中心）をスポット的に照射する。スポットサイズは、例えば、長手が約１００μｍ、短手が約２０〜３０μｍの楕円形状に調整されている。拡散層３０の下面３０ａの中心をスポット的に照射する励起光は、拡散層３０内部で拡散されて、拡散層３０の上面３０ｂから輝度分布が局所的に高い部分を生じない拡散光として出射し、波長変換層３２の下面３２ａに入射する（図２参照）。
拡散層３０の上面３０ｂから出射する拡散光が入射した波長変換層３２は、これを透過する励起光源１４からの励起光と励起光源１４からの励起光による発光との混色による白色光（疑似白色光）を放出する。
上記構成の発光装置１０によれば、次の利点を生ずる。
第１に、高密度のレーザー光を集光してスポット的に照射した場合に局所的に発生する輝度飽和や温度消光を改善し、当該局所的な輝度飽和や温度消光に起因する効率の低下を抑制することが可能となる。これは、従来のように、励起光源１４からの励起光が、光学系（集光レンズ１６）で集光されてスポット的な光として波長変換層３２へ入射するのではなく、拡散層３０で拡散されて輝度分布が局所的に高い部分を生じない拡散光として波長変換層３２へ入射することによるものである。
第２に、色むらの改善が可能となる。これも、従来のように、励起光源１４からの励起光が、光学系（集光レンズ１６）で集光されてスポット的な光として波長変換層３２へ入射するのではなく、拡散層３０で拡散されて輝度分布が局所的に高い部分を生じない拡散光として波長変換層３２へ入射することによるものである。
第３に、光取出し効率の向上、高効率化が可能となる。これは、上記のように拡散層３０を用いて色むらを改善しているため、波長変換層３２の薄膜化が可能となることによるものである。仮に、拡散層３０を用いることなく、励起光源１４からの励起光を拡散させて色むらを改善しようとすると、波長変換層３２をある程度の厚みにしなければならず、その結果、励起光による発光が波長変換層３２内で拡散されて、光取出し効率が低下する。
第４に、段差部２８ｃに形成されたＡｇやＡｌ等の反射膜２８ｄの作用により、光取り出し効率がさらに向上する。これは、拡散層３０の下面３０ａのうち、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光が照射される領域以外の領域が、反射膜２８ｄで覆われており（図２参照）、拡散層３０の下面３０ａから出射する光が、当該反射膜２８ｄで反射されて拡散層３０に再度入射することによるものである。
第５に、硬化性反射材３４の作用により、光取り出し効率がさらに向上する。これは、波長変換部材１２の側面（すなわち、拡散層３０の側面３０ｃ及び波長変換層３２の側面３２ｃ）が、硬化性反射材３４で覆われており（図２参照）、波長変換部材１２の側面から出射する光が、当該反射材３４で反射されて波長変換部材１２に再度入射することによるものである。
次に、変形例について説明する。
拡散層３０は、図３に示すように、下方に向かうに従って径が徐々に小さくなるテーパ形状の層であってもよい。このようにすれば、拡散層３０で拡散された励起光等がテーパ面を覆う硬化性反射材３４で上面３０ｂに向けて反射されるため、光取出し効率が向上する。
また、波長変換部材１２の側面（すなわち、拡散層３０の側面３０ｃ及び波長変換層３２の側面３２ｃ）にＡｇやＡｌ等を蒸着することにより、当該側面を反射膜で覆ってもよい。このようにすれば、光取出し効率をさらに向上させることが可能となる。
図５は、発光装置１０（変形例）の断面図である。
励起光源１４からの励起光を集光して、拡散層３０の下面３０ａの中心をスポット的に照射する光学系として、集光レンズ１６に代えて、図５に示すように、励起光源１４からの励起光を集光する集光レンズ１６、集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光を導光して、拡散層３０の下面３０ａの中心をスポット的に照射するライトガイド４４を含む光学系を用いてもよい。ライトガイド４４は、例えば、中心部のコア（例えば、コア径：０．２ｍｍ）とその周囲を覆うクラッド（いずれも図示せず）とを含む光ファイバである。コアは、クラッドと比較して屈折率が高い。したがって、ライトガイド４４の一端面４４ａからライトガイド４４内に導入された励起光（集光レンズ１６で集光された励起光源１４からの励起光）は、コアとクラッドとの境界の全反射を利用してコア内部に閉じこめられた状態でライトガイド４４の他端面４４ｂまで導光されて、当該他端面４４ｂから出射して、励起光源１４から離間した位置に配置された波長変換部材１２（拡散層３０の下面３０ａの中心）をスポット的に照射する。
拡散層３０の下面３０ａの中心をスポット的に照射する励起光は、拡散層３０内部で拡散されて、拡散層３０の上面３０ｂから輝度分布が局所的に高い部分を生じない拡散光として出射し、波長変換層３２の下面３２ａに入射する。
拡散層３０の上面３０ｂから出射する拡散光が入射した波長変換層３２は、これを透過する励起光源１４からの励起光と励起光源１４からの励起光による発光との混色による白色光（疑似白色光）を放出する。
本変形例の発光装置１０によっても、上記実施形態と同様の効果を奏することが可能となる。
次に、上記構成の発光装置１０を用いた車両用灯具の例について説明する。
図６は、発光装置１０からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系として投影レンズ５２を用いた、いわゆるダイレクトプロジェクション型（直射型とも称される）の車両用灯具５０の例である。投影レンズ５２、発光装置１０はホルダ５４によって、所定の位置関係となるように保持されている。
図７は、発光装置１０からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系として反射面６２、シェード６４及び投影レンズ６６を用いた、いわゆるプロジェクタ型の車両用灯具６０の例である。反射面６２、シェード６４及び投影レンズ６６は、ホルダ６８によって、所定の位置関係となるように保持されている。
上記のように、車両用灯具５０、６０の光源として高輝度な発光装置１０を用いることにより、車両用灯具５０、６０の小型化、遠方視認性の向上が可能となる。また、複数の光学ユニットと車両用灯具５０、６０とを組み合わせて車両用前照灯を構成する場合、車両用灯具５０、６０を、スポット配光を形成するように構成することで、遠方視認性の向上が可能となる。
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
１０…発光装置、１２…波長変換部材、１４…励起光源、１６…集光レンズ、１８…第１ホルダ、２０…第２ホルダ、２２…第３ホルダ、２４…筒部、２６…上面、２８…貫通穴、２８ａ…小径部、２８ｂ…大径部、２８ｃ…段差部、２８ｄ…反射膜、３０…拡散層、３０ａ…下面、３０ｂ…上面、３０ｃ…側面、３２…波長変換層、３２ａ…下面、３２ｂ…上面、３２ｃ…側面、３４…硬化性反射材、３６…筒部、３８…フランジ部、４０…上面、４２…貫通穴、４４…ライトガイド、４４ａ…一端面、４４ｂ…他端面、５０…車両用灯具、５２…投影レンズ、５４…ホルダ、６０…車両用灯具、６２…反射面、６４…シェード、６６…投影レンズ、６８…ホルダ
Claims (6)
- 励起光を放出する励起光源と、
第１の面とその反対側の第２の面とを含み、前記第１の面を照射する励起光を拡散して、前記第２の面から拡散光として出射する板状の拡散層と、前記第２の面に接合された第３の面とその反対側の第４の面とを含み、前記第３の面に入射する励起光を波長変換して、前記第４の面から出射する板状の波長変換層と、を含む波長変換部材と、
前記励起光源からの励起光を集光して、前記第１の面をスポット的に照射する光学系と、前記拡散層と前記波長変換層を保持するホルダと、を備えており、
前記ホルダは、前記光学系側に小径の貫通穴のある小径部と、その反対側に大径の貫通穴のある大径部とが形成され、前記小径部と前記大径部との間には段差部が形成されており、
前記拡散層は、前記第１の面が前記小径部を覆うように前記段差部に面接触され、
前記波長変換層の前記第４の面が前記大径部から露出され、
前記拡散層の側面及び前記波長変換層の側面と前記大径部の内壁との間の隙間には、硬化性反射材が充填され、
前記拡散層の厚みは、５０〜５００μｍの範囲に設定されていることを特徴とする発光装置。 - 前記第１の面のうち前記光学系で集光された前記励起光源からの励起光が照射される領域以外の領域が反射手段で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記拡散層及び前記波長変換層は、矩形板状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
- 前記光学系は、前記励起光源からの励起光を集光して、前記第１の面の中心をスポット的に照射する集光レンズを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
- 前記光学系は、前記励起光源からの励起光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された前記励起光源からの励起光を導光して、前記第１の面の中心をスポット的に照射するライトガイドと、を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
- 請求項１から５のいずれかに記載の発光装置と、
前記発光装置からの光を制御して、車両前方を照射するように構成された光学系と、を備えることを特徴とする車両用灯具。
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