发光装置、照明装置以及车辆用前照灯的制作方法
【专利说明】发光装置、照明装置以及车辆用前照灯
[0001]本申请是申请人于2013年01月14日提出的申请号为201310012838.8的、发明名称为发光装置、照明装置以及车辆用前照灯的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种利用荧光体被激励光照射所产生的荧光的发光装置、照明装置以及车辆用前照灯。
【背景技术】
[0003]近年，有一种发光装置正得到广泛研究。在该发光装置中，发光二极管(LED =LightEmitting D1de)以及半导体激光器(LD:Laser D1de)等半导体发光元件被用作激励光源，这些激励光源产生的激励光照向含荧光体的发光部而产生用作照明光的荧光。
[0004]作为此类发光装置的一个例子，有专利文献I中揭示的车辆用灯具。在该车辆用灯具中，LED模块或LD模块被用作激励光源，激励光照向直径0.5mm以下的小点状的荧光体而产生白光。
[0005][现有技术文献]
[0006]专利文献1:日本国专利申请公开公报“特开2004-241142号公报” ；2004年8月26日公开。
【发明内容】
[0007][本发明所要解决的课题]
[0008]然而，荧光体的转换效率最多也不过90%左右，而未能转换成荧光的激励光便会转为热能。因此，随着激励光密度的增高，荧光体的温度上升，这便会导致荧光体的转换效率下降。
[0009]尤其是当用高斯光束状的激励光(例如激光)来进行激励时，存在以下问题:由于激励时会出现被光束的峰域(顶端)部分照射的区域、以及被光束的底域部分照射的区域，所以被光束的峰域部分照射的区域的转换效率较低，这导致整体上的转换效率下降。
[0010]然而这样的问题，凭专利文献I的发明是无法解决的。
[0011]本发明是为解决上述课题而研发的，目的在于提供一种能防止因激励光的热量而导致荧光体转换效率下降的发光装置。
[0012][用以解决课题的技术方案]
[0013]为解决上述的课题，本发明的一个实施方式中的发光装置的特征在于:具备发光部，上述发光部吸收激励光源射出的激励光而发出荧光；照射到上述发光部的激励光的能量强度分布为平顶型分布。
[0014][本发明的效果]
[0015]如上所述，本发明的发光装置具备吸收激励光源射出的激励光而发出荧光的发光部，照射到上述发光部的激励光的能量强度分布为平顶型分布。
[0016]因此本发明的效果在于:发光部不会局部性地受到高能量强度的激励光的激励，从而能降低因局部性高温而导致温度猝灭的可能性。
【附图说明】
[0017]图1是本发明一实施方式中的激光元件的结构概略图。
[0018]图2是激励光的光强度空间分布的类型图。
[0019]图3是本发明一实施方式中的前灯的概略结构的截面图。
[0020]图4是发光部的激光照射面上的激光点的形状例图。
[0021]图5的(a)以及(b)是发光部的激光照射面上的激光点的其他形状例图。
[0022]图6是本发明其他实施方式中的激光元件的结构概略图。
[0023]图7是本发明另一实施方式中的激光元件的结构概略图。
[0024]图8是本发明又一实施方式中的激光元件的结构概略图。
[0025]图9是本发明又一实施方式中的激光元件的结构概略图。
[0026][附图标记说明]
[0027]I 前灯
[0028]2 激光元件(激励光源)
[0029]3 透镜(第2光学部件)
[0030]4 发光部
[0031]20激光元件(激励光源)
[0032]21激光芯片(激励光源)
[0033]23光学棒(第I光学部件)
[0034]23a入射面
[0035]23b出射面
[0036]24 AR覆膜(防反射构造体)
[0037]29第I光学部件
[0038]29a入射端部
[0039]29b出射端部
[0040]29c 内面
[0041]24a AR覆膜(防反射膜)
[0042]31多模光纤(第I光学部件)
[0043]31a入射面
[0044]31b出射面
[0045]32第I透镜(第I光学部件)
[0046]33第2透镜(第I光学部件)
[0047]40激光元件(激励光源)
[0048]41激光点
[0049]50激光元件(激励光源)
[0050]60激光元件(激励光源)
【具体实施方式】
[0051]〔实施方式I〕
[0052]以下根据图1?图5来说明本发明的一实施方式。
[0053]<本发明的技术思想>
[0054]首先，参照图2来说明本发明的技术思想。图2是激励光的光强度空间分布的类型图。
[0055]在聚光光学系统中，聚光点的尺寸取决于激励光源的发散角和激励光源的尺寸。因此激励光源的尺寸在聚光光学系统中是很重要的。
[0056]将半导体激光器用作激励光源时，半导体激光器射出的激光的光强度空间分布一般呈高斯分布(图2中最左侧的光束类型)。高斯分布中，被光束的峰域(顶端)部分照射的区域的能量强度，不同于被光束的底域部分照射的区域的能量强度。
[0057]相比之下，其他光强度空间分布例如有“平顶(tpo-hat)型分布”(图2中央的光束类型)。所谓“平顶型分布”是指，激励光在其所照射的面上的能量强度分布几乎呈均等的分布。
[0058]高斯分布中，在光量相同且光束宽度相同的情况下，被激励光的峰域部分照射的区域上的光强度比“平顶型分布”时的光强度高5倍。
[0059]由于未能转换成荧光的激励光会转为热能，因此随着激励光密度的提高，荧光体的温度也会上升。若荧光体的温度上升，则会因温度猝灭而导致荧光体的转换效率下降。因此，在照射呈高斯分布的激励光时，被峰域部分照射的区域就可能发生转换效率的下降，从而导致整体上的转换效率下降。其结果是，获得的全部荧光束有可能反而比用“平顶型分布”的激励光来照射时还低(变暗)。
[0060]为解决该问题，在本发明中，将平顶型分布的光束作为照向含荧光体的发光部的激励光，由此来防止因激励光的热量而导致荧光体的转换效率下降。
[0061]另外，高斯光束的曲线中由于拖带有底部，因此受激励的部分与未受激励的部分之间的对比度较低，因此存在光学设计难且无法在光学上利用底域部分的光成分的问题。
[0062]而通过照射平顶型分布的激励光，便能解决这一问题。
[0063]另外，将高斯型分布的光束强度换算成平顶型分布的光束强度，并取相同的光束宽来进行了比较(图2中最右侧的光束类型)，结果发现换算后的放射光束反而降低到了换算前的60%。而且此时，所要的光源尺寸上大出的部分所射出的激励光，会在聚光光学系统中成为杂散光，导致发生不必要的成像。这就需要额外地设置用以遮断杂散光的狭缝等光学部件。出于这些理由，优选照射平顶型分布的激励光。
[0064]<前灯I的结构>
[0065]在此，以满足机动车行驶用前照灯(远光灯)的配光特性基准的前灯(车辆用前照灯)I为例，对本发明一实施方式中的发光装置或照明装置进行说明。但本发明一实施方式中的照明装置也可以是对向行驶用前照灯(近光灯)，还可以用作机动车以外的车辆/移动物(例如人、船舶、飞机、潜艇、火箭等)的前灯，也可以用作其他照明装置。关于其他照明装置，例如有探照灯、投影器、家用照明器具、商业用照明装置、室外照明装置。
[0066]图3是本发明一实施方式中的前灯(车辆用前照灯)I的概略结构的截面图。如图3所示，前灯I具备激光元件(激励光源)2、透镜(第2光学部件)3、发光部4、抛物面反射镜(投射部件、反射器(reflector)) 5、金属衬底7、散热槽8。
[0067]在前灯I中，来自激光元件2的激励光照在发光部4上而产生荧光，该荧光被用作照明光。该前灯I中，照向发光部4的激励光的能量强度分布为平顶型分布。
[0068](激光元件2)
[0069]激光元件2是作为射出激励光的激励光源来发挥功能的发光元件，其例如是半导体激光器。严密而言，也可以说激光元件2所具备的激光芯片21 (参照图1)才是激励光源。该激光元件2具有光学棒23 (第I光学部件)，该光学棒23通过其内部的多重反射而将激光的能量强度分布转变成平顶型分布。激光元件2的详细结构将后述。
[0070]激光元件2可以设有多个。此时，多个激光元件2各自激振出作为激励光的激光。可以仅使用I个激光元件2，但为了获得高输出的激光，较容易的方法是使用多个激光元件2。
[0071]另外，在激光元件2中，I个芯片可以具有I的发光点，也可以具有多个发光点。激光元件2的激光的波长例如为405nm(蓝紫色)或450nm(蓝色)，但并不限定于此，可以按照发光部4所含的荧光体的种类来适当选择波长。
[0072]作为前灯I的激励光源，可以采用LED。但相比于LED，半导体激光器相对于光学棒23的耦合效率较好，因此优选将半导体激光器用作激励光源。
[0073](透镜3)
[0074]透镜3是使自激光元件2的光学棒23射出的激光照向发光部4的第2光学部件，其用以调整该激光的光点尺寸，并使该激光照向发光部4。
[0075]通过设置透镜3，便能使光学棒23的出射面23b与照向发光部4的激励光的光点构成光学共轭关系，从而能容易地控制照向发光部4的激励光的光点尺寸。