专利名称：发光装置、照明装置以及车辆用前照灯的制作方法
技术领域：
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：
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 Diode)以及半导体激光器(LD:Laser Diode)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。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。[现有技术文献]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
[本发明所要解决的课题]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。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。然而这样的问题，凭专利文献I的发明是无法解决的。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。[用以解决课题的技术方案]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。[本发明的效果]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。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。
图1是本发明一实施方式中的激光元件的结构概略图。图2是激励光的光强度空间分布的类型图。图3是本发明一实施方式中的前灯的概略结构的截面图。图4是发光部的激光照射面上的激光点的形状例图。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。图6是本发明其他实施方式中的激光元件的结构概略图。图7是本发明另一实施方式中的激光元件的结构概略图。图8是本发明又一实施方式中的激光元件的结构概略图。图9是本发明又一实施方式中的激光元件的结构概略图。[附图标记说明]I 前灯2 激光元件(激励光源)3 透镜(第2光学部件)4 发光部20 激光元件(激励光源)21 激光芯片(激励光源)23 光学棒(第I光学部件)23a 入射面23b 出射面24 AR覆膜(防反射构造体)29 第I光学部件29a 入射端部29b 出射端部29c 内面24a AR覆膜(防反射膜)31 多模光纤(第I光学部件)31a 入射面31b 出射面32 第I透镜(第I光学部件)33 第2透镜(第I光学部件)40 激光元件(激励光源)41 激光点50 激光元件(激励光源)60 激光元件(激励光源)
具体实施例方式〔实施方式I〕以下根据图1 图5来说明本发明的一实施方式。
〈本发明的技术思想〉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。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。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。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。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。由于未能转换成突光的激励光会转为热能，因此随着激励光密度的提高，突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)。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。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。而通过照射平顶型分布的激励光，便能解决这一问题。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。<前灯I的结构>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。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。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。
(激光元件2)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。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。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。作为前灯I的激励光源，可以米用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。(透镜3)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。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。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。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。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。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。(发光部4)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。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。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。
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。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。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。(抛物面反射镜5)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。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。即，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。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的突光从窗部6漏出。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。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。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。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。(金属衬底7)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。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。(散热槽8)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。<激光元件2的详细内容>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 lection:抗反射)覆膜24、盖子25、管座26、以及引线端子27。(激光芯片21等)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。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。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。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。(光学棒23)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。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。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。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。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。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。
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。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。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。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。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。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。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。这个技术思想也能适用于后述的第I光学部件29、多模光纤31。以往，为了实现特定的配光图案，均是用掩模(遮光板)或反射镜阻挡片来遮挡一部分照明光的。然而这种方案会导致照明光的损失。通过将出射面23b的形状设计成与期望的配光特性相对应的形状，便不会出现照明光的损失，并实现期望的配光特性。(盖子25)盖子25是用以封包或封装激光芯片21等部件的部件。尤其是，盖子25用以固定激光芯片21与光学棒23之间的相对位置。盖子25的内侧可以是空洞，也可以充填有树脂或低熔点玻璃等物质。另外，盖子25整体也可以用低熔点玻璃来形成。〈前灯I的效果〉在前灯I中，针对激光元件2而设有光学棒23，该光学棒23将激光芯片21射出的激光的空间能量强度分布转变成平顶型分布。而后，平顶型分布的激光经由透镜3而照向发光部4的激光照射面4a。由此，激光以几乎均匀的光强度，照射到激光照射面4a。其结果是能防止因激光照射面4a的一部分受激光照射而局部升温，且导致该部位中的荧光体的转换效率下降。在高斯分布型的光强度空间分布中，激光照射面4a上的照射范围是自激光照射强度高的区域起，连续地延续到激光照射强度低的区域的。因此，受激光激励的部位与未受激光激励的部位之间的对比度较低。与此相比，通过向发光部4的激光照射面4a照射平顶型光强度空间分布的激光，便能提高受激光激励的部位与未受激光激励的部位之间的对比度。因此能容易地进行前灯I的光学设计，且能有效地利用光束。另外，根据照向发光部4的激光的照射方向与发光部4射出的荧光的出射方向之间的关系，发光部4可分为2种类型。激光元件2射出的激光照射到发光部4的激光照射面4a后，所得的荧光若主要射向激光照射面4a的反侧，则将该类发光部在本发明中称为“透射型发光部”。在采用了透射型发光部的方案中，例如发光部4配置在具有开口的基板上，照在发光部4上的激光转换成荧光后，该荧光主要从与激光元件2的所处侧相反的一侧射出。就透射型发光部而言，激光在发光部4的内部发生漫射，从而光强度空间分布得以扩大。因此，有时也未必一定要设置用于实现平顶型光强度空间分布的光学部件。但即使不设置该光学部件，所维持的仍是高斯分布状的光强度空间分布，这并不代表实现了平顶型光强度空间分布。另一方面，激光元件2射出的激光照射到发光部4后，所得的荧光若主要射向激光元件2所处的一侧，则将该类发光部在本发明中称为“反射型发光部”。在图3所示的反射型发光部4中，就以发光部4所载置的平面(金属衬底7的顶面)来分出两个空间而言，发光部4发出的荧光的最强分布区域包含在发光部4上受激光照射的激光照射面4a所处的那一空间内。通过在发光部4与第I光学部件即光学棒23之间设计出间隙，便能实现反射型发光部。另外，关于反射型发光部，预计其一部分激光也会穿透发光部4。但即使有这种情况，若荧光主要是射向激光元件2所在的一侧，便仍称为反射型发光部。如上所述，在透射型发光部中，预计光强度空间分布会随着激光的漫射而扩大。因此，通过使本发明一实施方式的发光装置具有反射型发光部，就能加深本发明的技术意义。但本发明也可以以实现平顶型光强度空间分布为目的，而采用具有透射型发光部的发光装置。另外，在透射型发光部中，激光在穿过发光部4时会发生散射，因此有时难以形成具有期望形状的激光点41。因此，若需要将出射面23b的形状设计成与期望的配光特性相对应的形状，则相比于具备透射型发光部的方案，本发明优选实现为具有反射型发光部的发光装置。〔实施方式2〕以下根据图6来说明本发明的其他实施方式。关于与实施方式I相同的部件，赋予其同一标记，并省略说明。在本实施方式中，前灯I具备了取代激光元件2的激光元件20。其他结构均与实施方式I相同。<激光元件20的结构>图6是能适用于前灯I的其他激光元件20的结构概略图。在激光元件20中，光学棒23的侧面上包覆有铝膜28。因此能防止激光在穿过光学棒23内部时从光学棒23的侧面漏出。包覆在光学棒23侧面上的膜并不限于是铝膜，也可以是由其他高反射率材料构成的反射膜。〔实施方式3〕以下根据图7来说明本发明的其他实施方式。关于与实施方式I及2相同的部件，赋予其同一标记，并省略说明。
在本实施方式中，前灯I具备了取代激光元件2的激光元件40。其他结构均与实施方式I及2相同。<激光元件40的结构>图7是能适用于前灯I的其他激光元件40的结构概略图。激光元件40具备了取代光学棒23的第I光学部件29。本实施方式中的第I光学部件29是中空部件，其具有多个作为反射面的内面29c。本实施方式中的第I光学部件29的材料以及构造并无特别限定，例如可以是形成有多个镜面的中空方柱(例如四方柱)。该第I光学部件29的长度例是20mm，出射端部29b的边长例如是0.4mm。但第I光学部件29的长度及截面积并不限定于此。激光从第I光学部件29的一方的端部即入射端部29a射入。射入的激光一边被第I光学部件29的内面29c反射，一边前进，最后从另一方的端部即出射端部29b射出。从出射端部29b射出的激光受到透镜3的控制。通过设置透镜3，第I光学部件29的出射端部29b与照射到发光部4的激励光的光点便构成了光学共轭关系。因此，从出射端部29b射出的激光通过透镜3而以良好的效率照至发光部4的激光照射面4a。另外，通过设置透镜3，便能容易地对照射在发光部4上的激励光的光点尺寸进行控制。从激光芯片21的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,但其在第I光学部件29内部经反复反射而会转变成平顶型光强度空间分布的光。出射端部29b位于盖子25的内侧。从出射端部29b射出的激光穿过设置在盖子25上的盖玻片30，而射到激光元件40的外部。在出射端部29b与盖玻片30之间配设有AR覆膜24a。通过设置AR覆膜24a，便能防止激光被盖玻片30的表面反射回第I光学部件29的内部，从而能防止出射效率的下降。<激光元件40的效果>在激光元件40中，通过使从激光芯片21射出的激光穿过第I光学部件29，便能将该激光的光强度空间分布转变成平顶型分布。其结果是，激光几乎能以均匀的光强度照在激光照射面4a上，从而能防止荧光体的转换效率因激光的热量而下降。另外，由于能在激光几乎不从第I光学部件29漏出的情况下传送该激光，因此能
提高能量效率。另外，第I光学部件29与激光之间的光学结合的容许度非常大，因此无需严密的校准，且还具有抗震性强的优点。〔实施方式4〕以下根据图8来说明本发明的其他实施方式。关于与实施方式I 3相同的部件，赋予其同一标记，并省略说明。在本实施方式中，前灯I具备了取代激光元件2的激光元件50。其他结构均与实施方式I 3相同。<激光元件50的结构>图8是能适用于前灯I的其他激光元件50的结构概略图。激光元件50具备了取代光学棒23的多模光纤(第I光学部件)31。多模光纤31是传送的光的模式有多个的光纤。其中心的纤芯被折射率低于该纤芯的包层所包覆，从而成为双层构造。纤芯的主成分例如是几乎无激光吸收损耗的石英玻璃(氧化硅)。包层的主成分例如是折射率低于纤芯的石英玻璃或合成树脂材料。多模光纤31的长度例如为20mm，其口径例如为0.4mm。但多模光纤31的长度以及粗细并不限定于此。激光从位于多模光纤31的一方端部的入射面31a射入。射入的激光一边在多模光纤31的纤芯内进行反射，一边前进，最后从位于另一方端部的出射面31b射出。从出射面31b射出的激光受到透镜3的控制。通过设置透镜3，多模光纤的出射面31b与照射到发光部4的激励光的光点便构成了光学共轭关系。因此，能以良好的效率使从出射面31b射出的激光照向发光部4的激光照射面4a。另外，通过设置透镜3，能容易地对照射在发光部4上的激励光的光点尺寸进行控制。从激光芯片21的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,但其在多模光纤31的纤芯内部经反复反射而会转变成平顶型光强度空间分布的光。另外，与激光元件2同样，多模光纤31的入射面31a上也可以设置AR覆膜24。<激光元件50的效果>在激光元件50中，从激光芯片21射出的激光穿过多模光纤31，从而该激光的光强度空间分布能转变成平顶型分布。其结果是，激光几乎能以均匀的光强度照在激光照射面4a上，从而能防止荧光体的转换效率因激光的热量而下降。另外，与米用光学棒23或第I光学部件29 ( —般选用IOmm 20mm)的方案相比，采用多模光纤31时，能容易地形成较长(例如是Im 5m)的光学部件。若采用较长的光学部件，则激光在该光学部件内部的反射次数就会增加，从而强度分布能得到均匀化，由此能实现分布更为均匀的平顶型光强度空间分布。此外，还有能提高激光元件的配置自由度的利点。〔实施方式5〕以下根据图9来说明本发明的其他实施方式。关于与实施方式I 4相同的部件，赋予其同一标记，并省略说明。在本实施方式中，前灯I具备了取代激光元件2的激光元件60。其他结构均与实施方式I 4相同。<激光元件60的结构>图9是能适用于前灯I的其他激光元件60的结构概略图。激光元件60具备了第I透镜(第I光学部件)32以及第2透镜(第I光学部件)33，以取代光学棒23。第I透镜32将激光芯片21射出的激光聚集到第2透镜33的主面上，而第2透镜33使第I透镜32所聚集的激光照射到发光部4的激光照射面4a。也就是构成如下的光学配置:激光芯片21的出射端面与第2透镜33介由第I透镜32而构成共轭关系，而第I透镜32与发光部4介由第2透镜33而构成共轭关系。第I透镜32通过由低熔点玻璃构成的固定部34而固定在盖子25上，第2透镜33通过由低熔点玻璃构成的固定部35而固定在盖子25上。但固定第I透镜32以及第2透镜33的固定方法并不限于上述的方法，可以是任意的方法。第I透镜32以及第2透镜33也可以是凸透镜组。封装于激光元件60的透镜的数量并不限于是2个，也可以是3个以上。另外，第2透镜33也可以处于激光元件60的外部。S卩，在构成第I光学部件的多个透镜当中，一部分透镜可以配置在激光元件60的内部，而剩下的透镜可以配置在激光元件60的外部。在设置有第I透镜32以及第2透镜33的结构中，未必一定要设置透镜3。至于是否要设置透镜3，可以视第I透镜32以及第2透镜33的透镜特性以及配置情况来定。另外，第2透镜33可以与第I透镜32大小相同，也可以比第I透镜32大。<激光元件60的效果>在激光元件60中，通过第I透镜32以及第2透镜33，激光芯片21射出的激光的光强度空间分布便能转变成平顶型分布。其结果是，激光几乎能以均匀的光强度照在激光照射面4a上，从而能防止荧光体的转换效率因激光的热量而下降。另外，与使用光学棒23等的方案相比，通过将第I透镜32以及第2透镜33用作第1光学部件，便能实现廉价的激光元件以及前灯I。(总结)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。在上述方案中，照射到发光部的激励光的能量强度分布为平顶型分布。所谓“平顶型分布”是指能量强度分布几乎呈均等的分布。因此，能防止发光部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。其结果是能提高从激励光向荧光的转换效率。此外还能提高受激励的部分与未受激励的部分之间的对比度，因此能容易地进行光学设计。另外，作为优选:上述光学装置还具备将上述激励光的能量强度分布转变成平顶型分布的第I光学部件。通过上述方案，例如当从激励光源射出的激励光的能量强度分布为高斯分布时，能通过第I光学部件来将该能量强度分布转变成平顶型分布。另外，在上述第I光学部件与上述发光部之间优选有间隙。通过上述方案，当从第I光学部件射出的激励光照射到发光部时，能朝激励光的入射侧射出荧光，从而能实现上述的“反射型发光部”。另外，作为优选:上述发光装置还具备投射部件，上述投射部件使包括从上述发光部获得的荧光在内的照明光投射向期望的方向。另外，上述投射部件也可以是反射器。通过上述方案，能朝期望的方向投射包括从发光部获得的荧光在内的照明光。另夕卜，发光部受到平顶型能量强度分布的激励光的激励后，发出平顶型能量强度分布的荧光。若用投射部件来投射该荧光，便几乎能全部利用发光部发出的荧光光束，从而能实现高效率的投射系统。
在此，如果用高斯分布的激励光来激励发光部，那么发光部上被与高斯分布的底域相对应的激励光成分所激励的部位，就无法发出光束充足的荧光。而与上述底域相对应的光成分所激发出的荧光却无法有效利用，从而成为杂散光。另外，作为优选:上述发光装置还具备第2光学部件，上述第2光学部件对从上述第I光学部件射出的激励光的光点尺寸进行控制且使该激励光照射至上述发光部。通过上述方案，能对照射至发光部的激励光的光点尺寸进行控制，因此能改变照明光的照射范围。另外，作为优选:上述第I光学部件具有供激励光射出的出射面；上述出射面的形状为多边形。在上述方案中，光学部件的出射面的形状为多边形(例如四边形)，因此在将多个光学部件或多个激励光光点以彼此邻接的方式配置时，能减小光学部件彼此间或激励光光点彼此间的间隙。另外，作为优选:上述第I光学部件具有供激励光射出的出射面；上述出射面的形状与期望的配光图案相对应。在上述方案中，通过将上述出射面的形状设计成与期望的配光图案相对应的形状，便能将照明光的配光图案控制成期望的图案。另外，上述第I光学部件可以包括多模光纤、光学棒、或具备作为内面的反射面的中空部件。通过上述方案，例如当从激励光源射出的激励光的能量强度分布为高斯分布时，能通过第I光学部件来将该能量强度分布转变成平顶型分布。另外，作为优选:上述第I光学部件包括第I透镜以及第2透镜；上述激励光源与上述第2透镜介由上述第I透镜而构成共轭关系；上述第I透镜与上述发光部介由上述第2透镜而构成共轭关系。通过上述方案，能容易地对照射至发光部的激励光的光点尺寸进行控制。另外，作为优选:上述第I光学部件具有受上述激励光照射的入射面；上述入射面上设有防反射构造体。在上述方案中，光学部件的入射面上设有防反射构造体(例如防反射膜(AR覆膜))，因此能防止激励光被入射面反射。其结果是能降低激励光射入光学部件时所出现的损耗。另外，作为优选:对于以上述发光部所载置的平面来分出的两个空间而言，上述发光部发出的荧光的最强分布区域包含在上述发光部上受上述激励光照射的面的所在空间内。在上述方案中，荧光射向激励光的入射侧(此结构在本发明中称“反射型发光部”)。若荧光是主要射向与受激励光照射的发光部的面相反的一侧(此结构在本发明中称“透射型发光部”)，那么在激励光穿过发光部时，虽然发出的热量会分散，但能量强度分布也会扩大。而反射型发光部就不存在该问题。因此尤其优选结合反射型发光部来使用上述光学部件。具备上述发光装置的车辆用前照灯、以及具备上述发光装置的照明装置也包含在本发明的技术范围内。
另外，作为优选:上述发光装置还具备将上述激励光的能量强度分布转变成平顶型分布的第I光学部件；上述第I光学部件具有供激励光射出的出射面；上述出射面的形状与车辆用前照灯类中的对向行驶灯的配光图案相对应。通过上述方案，能使车辆用前照灯的配光图案与法定的近光灯的配光图案相吻
口 ο(附记事项)本发明并不限于上述各实施方式，可以根据权利要求所示的范围进行各种变更，适当地组合不同实施方式中各自揭示的技术方案而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。例如，也可以用复眼透镜来形成平顶型的激光分布。复眼透镜是多个透镜(双凸透镜或单凸透镜)以矩阵方式配置而成的透镜。[产业上的利用可能性]本发明能适用于发光装置、照明装置等，尤其能适用于车辆等的前灯。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于: 具备发光部，所述发光部吸收激励光源射出的激励光而发出突光； 照射到所述发光部的激励光的能量强度分布为平顶型分布。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于: 还具备将所述激励光的能量强度分布转变成平顶型分布的第I光学部件。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于: 在所述第I光学部件与所述发光部之间有间隙。
4.根据权利要求1 3中任 一项所述的发光装置，其特征在于: 还具备投射部件，所述投射部件使包括从所述发光部获得的荧光在内的照明光投射向期望的方向。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于: 所述投射部件是反射器。
6.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于: 还具备第2光学部件，所述第2光学部件对从所述第I光学部件射出的激励光的光点尺寸进行控制且使该激励光照射至所述发光部。
7.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于: 所述第I光学部件具有供激励光射出的出射面； 所述出射面的形状为多边形。
8.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于: 所述第I光学部件具有供激励光射出的出射面； 所述出射面的形状与期望的配光图案相对应。
9.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于: 所述第I光学部件包括多模光纤、光学棒、或具备作为内面的反射面的中空部件。
10.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于: 所述第I光学部件包括第I透镜以及第2透镜； 所述激励光源与所述第2透镜介由所述第I透镜而构成共轭关系； 所述第I透镜与所述发光部介由所述第2透镜而构成共轭关系。
11.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于: 所述第I光学部件具有受所述激励光照射的入射面； 所述入射面上设有防反射构造体。
12.根据权利要求1 3中任一项所述的发光装置，其特征在于: 对于以所述发光部所载置的平面来分出的两个空间而言，所述发光部发出的荧光的最强分布区域包含在所述发光部上受所述激励光照射的面的所处空间内。
13.—种车辆用前照灯，其特征在于: 具备权利要求1 3中任一项所述的发光装置。
14.根据权利要求13所述的车辆用前照灯，其特征在于: 所述发光装置还具备将所述激励光的能量强度分布转变成平顶型分布的第I光学部件； 所述第I光学部件具有供激励光射出的出射面；所述出射面的形状与车辆用前照灯类中的对向行驶灯的配光图案相对应。
15.一种照明装置，其特征在于:具备权利要求1 3中任一项所述的发光装置。
全文摘要
本发明的前灯(1)具备了吸收激光元件(2)射出的激励光而发出荧光的发光部(4)，照射到发光部(4)的激励光的能量强度分布为平顶型分布。
文档编号F21V9/10GK103216774SQ201310012838
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月14日 优先权日2012年1月18日
发明者高平宜幸, 高桥幸司, 前村要介, 贵岛洋史 申请人:夏普株式会社