发光装置、照明装置以及车辆用前照灯的制作方法_2

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[0076]通过改变透镜3的曲面设计或改变透镜3与发光部4之间的距离,便能改变照射在发光部4的激光照射面4a上的激光点的尺寸。
[0077]该透镜3例如是凸透镜。对每个激光元件2均配设有透镜3。通过规定透镜3与激光元件2之间的位置关系,来使光学棒23的出射面23b位于透镜3的一方的焦点位置上。通过规定透镜3与发光部4之间的位置关系,来使发光部4的激光照射面4a位于透镜3的另一方的焦点位置上。
[0078]如后述的,自光学棒23射出的激光具有平顶型的光强度空间分布。透镜3使该激光照向发光部4。
[0079]也可以不使用透镜3,而是将凹面镜等用作前灯I具备的第2光学部件。第2光学部件只要能控制激光的光点尺寸即可,其无特别限定。
[0080](发光部4)
[0081]发光部4吸收从激光元件2射出的激光而发出荧光,其包含吸收激光而发光的荧光体(荧光物质)。具体为,发光部4是在封装材的内部散布有荧光体的部件,或是型压在一起的荧光体。发光部4由于能将激光转换成荧光,因此也称波长转换元件。
[0082]该发光部4配置在金属衬底7上,且几乎位于抛物面反射镜5的焦点位置上。因此,从发光部4射出的荧光被抛物面反射镜5的反射曲面反射,由此光路得到控制。发光部4的激光照射面4a上也可以形成防止激光反射的防反射构造体。
[0083]作为发光部4中的荧光体,例如可以采用氧氮化物荧光体(例如塞隆荧光体)、氮化物荧光体(例如CASN(CaAlSiN3)荧光体)、或II1-V族化合物型半导体纳米颗粒荧光体(例如磷化铟(InP))。但发光部4的荧光体并不限于是上述例举的荧光体,也可以是其他荧光体。
[0084]按照日本法规,前灯的照明光必须是色度落在规定范围内的白光。因此发光部4中含有选定的荧光体,以使照明光达到规定的白色。
[0085]例如,通过使发光部4含有蓝光、绿光以及红光的荧光体,且向发光部4照射405nm的激光,便能产生白光。另外,通过使发光部4含有黄光荧光体(或,绿光荧光体及红光荧光体),且向发光部4照射450nm(蓝色)的激光(或,峰值波长落在440nm以上490nm以下的波长范围内的所谓的近蓝激光),便也能获得白光。
[0086]发光部4的封装材料例如可以是玻璃材料(无机玻璃、有机无机混成玻璃)、硅酮树脂等树脂材料。作为玻璃材料,可以采用低熔点玻璃。封装材料优选具有高透明性。若激光为高功率输出,则封装材料优选具有高耐热性。
[0087](抛物面反射镜5)
[0088]抛物面反射镜5是用以反射发光部4发出的荧光,并形成出在规定立体角内前进的光束(照明光)的一例投射部件。该抛物面反射镜5例如可以是表面上形成有金属薄膜的部件,其也可以是金属制部件。
[0089]抛物面反射镜5的反射面包含下述局部抛物面的至少一部分。S卩,使抛物线以其对称轴为旋转轴来旋转而获得曲面(抛物面),然后以该旋转轴的所在平面将该曲面切开,从而获得局部抛物面,抛物面反射镜5的反射面就包含了该局部抛物面的至少一部分。
[0090]另外,激光元件2配置在抛物面反射镜5的外部。抛物面反射镜5上形成有供激光透射或穿过的窗部6。该窗部6可以是开口部,也可以包含能供激光透射的透明部件。例如,可以将设有能供激光透射且能反射白光(发光部4的荧光)的滤光片的透明板,作为窗部6。通过该方案,便能防止发光部4的荧光从窗部6漏出。
[0091]可以设置供多个激光元件2共用的I个窗部6,也可以设置分别与各激光元件2对应的多个窗部6。
[0092]抛物面反射镜5的一部分也可以包含非抛物面部分。本发明一实施方式的发光装置所具有的反射镜(反射器)可以包含:具有封闭圆形开口部的抛物面反射镜、或该反射镜的一部分。另外,上述反射镜并不限于是抛物面反射镜,也可以是椭圆面反射镜、自由曲面反射镜、复合面反射镜等。
[0093]作为将包含发光部4发出的荧光在内的照明光投射至期望方向的投射部件,可以采用透镜。该透镜是使荧光透射且折射,从而将荧光投射向规定的投射方向的光学系统。
[0094]发光部4受到平顶型能量强度分布的激光的激励后,发出平顶型能量强度分布的荧光。若用上述投光部件(例如抛物面反射镜5)来投射该荧光,便几乎能全部利用发光部4发出的荧光光束,从而能实现高效率的投射系统。
[0095](金属衬底7)
[0096]金属衬底7是支撑发光部4的板状支撑部件,其由金属(例如铝、铜等)构成。因此,金属衬底7具有高热传导率,能有效地释放发光部4发出的热。
[0097]支撑发光部4的部件并不限于是金属部件,其也可以是含有金属以外的高热传导率物质(碳化硅、氮化铝等)的部件。但金属衬底7的与发光部4相抵接的表面优选具备反射面的功能。上述表面为反射面时,射入发光部4的激光照射面4a的激光被转换成荧光后,产生的荧光便被该反射面反射而能照向抛物面反射镜5。另外,还能通过上述反射面来反射射入发光部4的激光照射面4a的激光,从而使激光重返发光部4的内部来转换成荧光。
[0098](散热槽8)
[0099]散热槽8作为冷却金属衬底7的冷却部(散热机构)而发挥功能。该散热槽8具有多个散热片,以增加与空气的接触面积,从而提高散热效率。冷却金属衬底7的冷却部只要具有冷却(散热)功能即可,其可以是散热管,或是水冷却式、空气冷却式的部件。
[0100]<激光元件2的详细内容〉
[0101]图1是本实施方式的激光元件2的结构的概略图。如图1所示,激光元件2具备激光芯片(激励光源)21、副支架22、光学棒23、AR (Anti Ref lect1n:抗反射)覆膜24、盖子25、管座26、以及引线端子27。
[0102](激光芯片21等)
[0103]激光芯片21是芯片状的半导体激光元件,其射出作为激励光的激光。激光芯片21的结构(例如半导体层的材料)并无特别限定。激光芯片21固定在副支架22上,副支架22固定在管座26上。
[0104]副支架22具备散热器的功能,以散出激光芯片21驱动时发生的热。因此将氮化铝及SiC这些高热传导率材料用作副支架22。
[0105]关于用于构成管座26的材料,可以采用镀金的铁、或镀金的铜等。从散去激光芯片21驱动时发生的热的观点而言,优选管座26也由高热传导率的金属构成。
[0106]引线端子27介由金细线(未图示)而与激光芯片21相连。外部的电源经由这些布线来向激光芯片21供电。
[0107](光学棒23)
[0108]光学棒23是将激光芯片21射出的激光的能量强度分布转变成平顶型分布的光学部件(第I光学部件)。该光学棒23具备受激光照射的入射面23a、以及供激光射出的出射面23b。入射面23a形成在光学棒23的一方的端部,而出射面23b形成在光学棒23的另一方的端部。
[0109]入射面23a配置在激光芯片21的发光点附近,自发光点射出的激光从入射面23a射入光学棒23的内部。
[0110]自发光点射出的激光起先是高斯分布型光强度空间分布的光,但其在穿过光学棒23内部的期间,经数次反射而会转变成平顶型光强度空间分布的光。
[0111]出射面23b所在的出射端部贯穿出盖子25,而延伸到激光元件2的外部。出射面23b配置在透镜3的一方的焦点位置上,因此自出射面23b射出的激光经由透镜3而被有效地照向发光部4的激光照射面4a。
[0112]另外,入射面23a上配设有防反射膜即AR覆膜(防反射构造体)24。因此能防止激光在入射面23a上反射,从而能降低激光在射入光学棒23内部时所发生的损失。也可以在出射面23b上设置AR覆膜24。在此,AR覆膜24仅是防反射构造体的一个例子。入射面23a上也可以设置具有蛾眼构造等的其他防反射构造体。
[0113]出射面23b所在的出射端部未必得一定要延伸到激光元件2的外部,也可以将出射面23b容纳进盖子25的内部,并在盖子25上设置供出射面23b所射出的激光穿出的盖玻片(窗部)。至于出射面23b所在的出射端部是否延伸到激光元件2的外部,这取决于在将激光转变成平顶型光强度空间分布的光时所需要的光学棒23的长度。
[0114]在图1所不的例中,光学棒23的长度为20mm,棒径为0.4mm。但光学棒23的尺寸并不限定于此。
[0115]图4是发光部4的激光照射面4a上的激光点41的形状例图。光学棒23例如是四角柱状,其出射面23b为四边形(例如长方形、正方形等)。激光点41的形状所反应的是出射面23b的形状。因此,通过改变出射面23b的形状,便能将激光点41的形状控制成期望的形状。
[0116]若要将多个光学棒23或多个激光点41以彼此邻接的方式配置,那么通过将光学棒23的出射面23b的形状设计成多角形,便能减小光学棒23彼此间或激光点彼此间的间隙。其结果是能提高激光的照射密度,并能进行有效的照射。
[0117]图5的(a)以及(b)是发光部4的激光照射面4a上的激光点41的其他形状例图。如图5的(a)所示,可以将出射面23b设计成较复杂的多角形,从而使得激光点41也成为较复杂的多角形。另外,如图5的(b)所示,激光点41的形状中也可以含弯曲部和角部。
[0118]自前灯I射出的照明光的照明光点具有与发光部4上的激光聚光点41的形状相对应的形状。
[0119]图5的(a)以及(b)所示的激光点41具有与对向行驶用前照灯(近光灯)的配光特性相对应的形状。通过将激光点41的形状(换而言之,即出射面23b的形状)控制成与上述配光特性相对应的形状,便能实现与对向行驶用前照灯(近光灯)的配光特性相对应的配光图案。
[0120]也就是说,光学棒23具有供激光射出的出射面23b,而出射面23b的形状与期望的配光图案相对应。这
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