專利名稱：車(chē)輛用前照燈及照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以設(shè)計(jì)得比現(xiàn)有的燈具小的車(chē)輛用前照燈，特別是涉及行駛用的前 照燈。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為激發(fā)光源使用發(fā)光二極管(LED =Light Emitting Diode)和半導(dǎo)體激 光器(LD =Laser Diode)等的半導(dǎo)體發(fā)光元件，將通過(guò)從這些激發(fā)光源產(chǎn)生的激發(fā)光照射 到含有熒光體的發(fā)光部所發(fā)生的熒光用作照明光的發(fā)光裝置的研究盛行。作為涉及這樣的發(fā)光裝置的技術(shù)的例子，有專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的燈具。在該燈具 中，為了實(shí)現(xiàn)高亮度光源，作為激發(fā)光源使用半導(dǎo)體激光器。由半導(dǎo)體激光器所振蕩的激光 是相干光，因此指向性強(qiáng)，以該激光作為激發(fā)光就能夠精確地聚光并加以利用。以這樣的半 導(dǎo)體激光器作為激發(fā)光源所使用的發(fā)光裝置就能夠適合應(yīng)用于車(chē)輛用前照燈。還有，作為通過(guò)對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料照射紅外線而使該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料發(fā)出可見(jiàn)光的技 術(shù)的例子，有專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的燈具。該燈具中在凹面鏡的焦點(diǎn)位置設(shè)有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料， 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的可視光由凹面鏡反射，從而發(fā)揮作為光源的功能。專利文獻(xiàn)2的在凹 面鏡的焦點(diǎn)位置設(shè)置波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的結(jié)構(gòu)，被專利文獻(xiàn)1的燈具中的拋物反射面或橢圓反 射面與熒光體的設(shè)置所應(yīng)用。另外，作為與上述發(fā)光裝置相關(guān)的技術(shù)的例子，有專利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的燈具。在該 燈具的發(fā)光部除了使用藍(lán)色、綠色和紅色的熒光體以外，還使用黃色的熒光體，由此實(shí)現(xiàn)顯 色性良好的發(fā)光裝置。還有，專利文獻(xiàn)3的燈具能夠發(fā)出光通量為12001m(流明)左右且 亮度為25cd/mm2左右這樣具有同鹵素?zé)粢粯拥墓馔?、亮度和顯色性的光。還有，作為使用非相干的白色LED來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛用前照燈的技術(shù)的例子，有非專利 文獻(xiàn)1所公開(kāi)的車(chē)輛用前照燈。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本公開(kāi)專利公報(bào)“特開(kāi)2005-150041號(hào)公報(bào)(2005年6月9日公 開(kāi))”專利文獻(xiàn)2日本公開(kāi)專利公報(bào)“特開(kāi)平7-318998號(hào)公報(bào)(1995年12月8日公 開(kāi))”專利文獻(xiàn)3日本公開(kāi)專利公報(bào)“特開(kāi)2007-294754號(hào)公報(bào)(2007年11月8日公 開(kāi))”非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1佐々木勝，「白色LED們自動(dòng)車(chē)照明、O応用」(“白色LED的 汽車(chē)照明上的應(yīng)用”)，応用物理學(xué)會(huì)誌(應(yīng)用物理學(xué)會(huì)刊)，2005年，第74卷，第11號(hào)， P.1463-1466但是，在專利文獻(xiàn)1中，關(guān)于若某種程度的激光被輸出并照射發(fā)光部則將會(huì)有什
3么程度的光通量的非相干光被出射的內(nèi)容完全沒(méi)有公開(kāi)。因此，為了實(shí)現(xiàn)出射一定光度的 光的燈具，有關(guān)光學(xué)系統(tǒng)(凹面鏡和設(shè)于凹面鏡上的透鏡)的大小能夠減小到哪種程度這 一點(diǎn)不清楚。即，在專利文獻(xiàn)1中，有關(guān)出射非相干光的部分的光學(xué)系統(tǒng)面積(凹面鏡的開(kāi) 口部(開(kāi)口面)的面積或設(shè)于開(kāi)口部附近的透鏡的面積)能夠減少到什么程度這一點(diǎn)完全 沒(méi)有觸及。還有，這里所謂的一定的光度，是指例如日本國(guó)內(nèi)法所規(guī)定的車(chē)輛用的遠(yuǎn)光燈的 最高光度點(diǎn)的光度，現(xiàn)在規(guī)定為，每一盞燈為四5000 112500cd (坎)，并且一臺(tái)車(chē)輛的燈 具O盞或4盞)的最大光度的合計(jì)不超過(guò)225000cd。另外，在專利文獻(xiàn)3中，關(guān)于實(shí)現(xiàn)亮度比25cd/mm2大的燈具沒(méi)有觸及。因此，在專 利文獻(xiàn)3中，沒(méi)有設(shè)想通過(guò)實(shí)現(xiàn)高亮度的燈具來(lái)謀求燈具的小型化。還有，專利文獻(xiàn)3的燈 具是涉及發(fā)光部所使用的熒光體的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)的是發(fā)光效率和顯色性的提高。另外，本發(fā)明 者們發(fā)現(xiàn)，在燈具的小型化上最重要的因素是亮度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題而做，其目的在于，提供一種可以設(shè)計(jì)得比現(xiàn)有的燈具 小的車(chē)輛用前照燈。本發(fā)明的車(chē)輛用前照燈，其特征在于，為了解決上述問(wèn)題而具有如下出射激發(fā)光 的激發(fā)光源；接收從上述激發(fā)光源出射的激發(fā)光而發(fā)光的發(fā)光部；反射上述發(fā)光部出射的 光的反射鏡，上述發(fā)光部的亮度比25cd/mm2大，上述反射鏡的與出射到該車(chē)輛用前照燈裝 置的外部的光的行進(jìn)方向相垂直的開(kāi)口面的面積比2000mm2小。例如，在使用現(xiàn)有的鹵素?zé)糇鳛檐?chē)輛用前照燈，發(fā)出例如日本國(guó)內(nèi)法所規(guī)定的行 駛用前照燈的最高光度點(diǎn)的光度范圍O9500 112500cd)中的最小值附近的光度的光的 情況下，不能使開(kāi)口面的面積比2000mm2小的可能性存在。另一方面，本發(fā)明的車(chē)輛用前照 燈中，因?yàn)榘l(fā)光部的亮度比鹵素?zé)羲軌驅(qū)崿F(xiàn)的最大亮度的25cd/mm2大，所以即使開(kāi)口面 的面積比2000mm2小，也能夠確實(shí)地出射滿足上述光度范圍的光。另外，例如雖然也有亮度75cd/mm2的HID (高強(qiáng)度氣體放電Highhtensity Discharge)燈，但該HID燈存在瞬間點(diǎn)燈性不夠優(yōu)異的課題。因此，HID燈不適合要求瞬間 點(diǎn)燈性的車(chē)輛用前照燈(例如行駛用前照燈)。因此，本發(fā)明的車(chē)輛用前照燈在考慮實(shí)用性的基礎(chǔ)上，能夠設(shè)計(jì)得比現(xiàn)有的燈具 (照明裝置)小。即，能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有的燈具小的車(chē)輛用前照燈。本發(fā)明的車(chē)輛用前照燈，如上構(gòu)成為具有出射激發(fā)光的激發(fā)光源、接收從上述激 發(fā)光源出射的激發(fā)光而發(fā)光的發(fā)光部、反射上述發(fā)光部出射的光的反射鏡，上述發(fā)光部的 亮度比25cd/mm2大，上述反射鏡的與出射到自裝置的外部的光的行進(jìn)方向相垂直的開(kāi)口面 的面積比2000mm2小。因此，其所起到的效果是，在考慮到實(shí)用性的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有的燈具小的 車(chē)輛用前照燈。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的前照燈的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的變形例的前照燈的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的另一變形例的前照燈的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示使用了各光源的車(chē)輛(汽車(chē))用前照燈的亮度和該前照燈的光學(xué)系統(tǒng) 面積的關(guān)系的圖。圖5(a)是模式化地表示半導(dǎo)體激光器的電路圖的圖，(b)是表示半導(dǎo)體激光器的 基本構(gòu)造的立體圖。圖6是表示本發(fā)明的其他方式的前照燈的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖7是表示本發(fā)明的其他方式的前照燈具有的光纖的出射端部和發(fā)光部的位置 關(guān)系的圖。圖8是表示發(fā)光部的定位方法的變更例的剖面圖。圖9(a)是表示汽車(chē)用的近光燈用前照燈所要求的配光性能的圖，(b)是表示近光 燈用前照燈的配光性能標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的照度的圖。符號(hào)說(shuō)明Ula前照燈(車(chē)輛用前照燈，行駛用前照燈)3半導(dǎo)體激光器(激發(fā)光源)7發(fā)光部8反射鏡8a、8b、8c、8d 開(kāi)口面
具體實(shí)施例方式[實(shí)施方式1]如果基于圖1 圖3說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式則如下。在此，作為本發(fā)明的車(chē)輛用 前照燈和照明裝置的一例，舉例說(shuō)明滿足汽車(chē)用的行駛用前照燈(遠(yuǎn)光燈)的配光性能標(biāo) 準(zhǔn)的前照燈1。但是，本發(fā)明的照明裝置如果是滿足上述行駛用前照燈的配光性能標(biāo)準(zhǔn)同 樣的配光標(biāo)準(zhǔn)性能的照明裝置，則也可以被實(shí)現(xiàn)為汽車(chē)以外的車(chē)輛、移動(dòng)物體(例如人、船 舶、飛機(jī)、潛艇、火箭等)的照明裝置。(前照燈1的結(jié)構(gòu))首先，使用圖1對(duì)于本實(shí)施方式的前照燈1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本實(shí)施 方式的前照燈1的概略結(jié)構(gòu)的圖。該前照燈1是用于實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有的前照燈小得多的前照燈 的結(jié)構(gòu)的一例。如同圖所示，前照燈1具有半導(dǎo)體激光器(激發(fā)光源)3、非球面透鏡4、角錐臺(tái)狀 光學(xué)構(gòu)件(導(dǎo)光部)21、發(fā)光部7、反射鏡8和透明板9。由半導(dǎo)體激光器3、角錐臺(tái)狀光學(xué) 構(gòu)件21和發(fā)光部7形成發(fā)光裝置的基本構(gòu)造。還有，前照燈1與實(shí)施方式2的前照燈Ia —樣，具有外殼10、增設(shè)件 (extension) 11和透鏡12，但在圖1中省略圖示。另外，在本實(shí)施方式中，是以角錐臺(tái)狀光 學(xué)構(gòu)件21為例進(jìn)行說(shuō)明，但光學(xué)構(gòu)件的形狀并不限于此，圓錐臺(tái)狀、橢圓錐臺(tái)等各種形狀 都能夠采用。還有，光學(xué)構(gòu)件為圓錐臺(tái)狀時(shí)的具體的結(jié)構(gòu)作為前照燈1的變形例稍后闡述。半導(dǎo)體激光器3作為出射激發(fā)光的激發(fā)光源發(fā)揮作用，通過(guò)配備在基板上而形成 半導(dǎo)體激光器陣列也可。分別由半導(dǎo)體激光器3振蕩激光(激發(fā)光)。
半導(dǎo)體激光器3在一個(gè)芯片上具有6個(gè)發(fā)光點(diǎn)(6條)，例如是振蕩405nm(藍(lán)紫 色)的激光、輸出功率4. 0W、工作電壓5V、電流2. 67A這樣的器件，且被封入直徑9mm的封 裝。半導(dǎo)體激光器3振蕩的激光并不限定為405nm，只要是在380nm以上、470nm以下的波 長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值波長(zhǎng)的激光即可；在振蕩藍(lán)紫色和接近這一顏色的激光時(shí)，使其波長(zhǎng)為 400nm以上、420nm以下即可。這時(shí)，前照燈1中容易選定用于生成白色光的發(fā)光部7的材 料(熒光體材料)及能夠制造。還有，如果可以制作振蕩小于380nm的波長(zhǎng)的激光的優(yōu)質(zhì) 的短波長(zhǎng)用的半導(dǎo)體激光器，則作為本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器3，也可以使用設(shè)計(jì)為振蕩 小于380nm的波長(zhǎng)的激光的半導(dǎo)體激光器。如圖1所示，因?yàn)檠b配有3個(gè)半導(dǎo)體激光器3，所以作為半導(dǎo)體激光器3整體的輸 出功率為12W，消耗功率為40W( = 5VX2.67AX3個(gè))。還有，作為激發(fā)光源未必需要使用 多個(gè)半導(dǎo)體激光器3，也可以只使用一個(gè)半導(dǎo)體激光器3。但是，為了得到高輸出功率的激 光，優(yōu)選使用多個(gè)半導(dǎo)體激光器3。非球面透鏡4是用于使從各半導(dǎo)體激光器3振蕩的激光(激發(fā)光)入射到作為角 錐臺(tái)狀的光學(xué)構(gòu)件21的一方的端部的光入射面211的透鏡。例如，作為非球面透鏡4，能夠 使用阿爾卑斯(7^:/7)電氣制的FLKN1405。如果具有上述的功能的透鏡，則非球面透 鏡4的形狀和材質(zhì)則沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選405nm鄰域的透射率高且耐熱性良好的材料。角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21是使半導(dǎo)體激光器3振蕩的激光會(huì)聚并向發(fā)光部7 (發(fā)光部 7的激光照射面7a)引導(dǎo)的導(dǎo)光構(gòu)件，經(jīng)由非球面透鏡4與半導(dǎo)體激光器3進(jìn)行光耦合。角 錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21具有接收半導(dǎo)體激光器3出射的激光的光入射面(入射端部)211、和 將從該光入射面211入射的激光向發(fā)光部7出射的光出射面(出射端部)212。由此，半導(dǎo)體激光器3和發(fā)光部7將角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21夾隔，因此能夠?qū)雽?dǎo) 體激光器3遠(yuǎn)離發(fā)光部7地設(shè)置。因此，例如能夠?qū)雽?dǎo)體激光器3設(shè)置在容易冷卻的位 置或容易更換的位置等，能夠提高前照燈1的設(shè)計(jì)自由度。還有，角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21的底面(激發(fā)光入射端211)和半導(dǎo)體激光器3能夠 充分近地設(shè)置時(shí)，不設(shè)置非球面透鏡4也可的情況存在。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，前照燈1的構(gòu)造 得到進(jìn)一步簡(jiǎn)單化，并且使激發(fā)光衰減的要素被消除了一個(gè)，就能夠使效率進(jìn)一步提高。非球面透鏡4和角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21的耦合效率(從半導(dǎo)體激光器3出射的激 光的強(qiáng)度設(shè)為1時(shí)，從角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21的光出射面212出射的激光的強(qiáng)度)為90%。 因此，若從半導(dǎo)體激光器3出射的12W的激光通過(guò)非球面透鏡4和角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21，則 從光出射面212出射的激光為10. 8W。角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21中，具有由對(duì)從光入射面211入射的各激光進(jìn)行反射的角錐 臺(tái)側(cè)面213所包圍的圍繞構(gòu)造，并且光出射面212的截面積比光入射面211的截面積小。角 錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21將從光入射面211入射的各激光經(jīng)由角錐臺(tái)側(cè)面213引導(dǎo)至光出射面 212。還有，角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21由石英玻璃、丙烯酸樹(shù)脂或其他透明原材料構(gòu)成。另外， 光入射面211是平面形狀也可、是曲面形狀也可。經(jīng)由該角錐臺(tái)側(cè)面213，能夠?qū)墓馊肷涿?11入射的各激光引導(dǎo)至具有比光入 射面211的截面積小的截面積的光出射面212，即能夠?qū)⒏骷す鈺?huì)聚到光出射面212。另外，在角錐臺(tái)側(cè)面213的另一端，形成有將引導(dǎo)的各激光分散照射到發(fā)光部7的 激光照射面7a的光出射面212。光出射面212構(gòu)造為，使在相對(duì)于該光出射面212鉛垂的方向上具有軸的平凸柱面透鏡(Plane ConvexCylindrical Lenses)與之一體化。還有，在本實(shí)施方式中，雖然是使光出射面212與柱面透鏡一體化的構(gòu)造(即，光 出射面212為曲面形狀)，但并不限于此，也可以另行具有。這種情況下，將柱面透鏡設(shè)于光 出射面212和發(fā)光部7之間。另外，這時(shí)的光出射面212可以為平面形狀，也可以為曲面形 狀；在為曲面形狀的情況下，不限于凸透鏡形狀，也可以是凹透鏡形狀或?qū)⑼雇哥R和凹透鏡 加以組合的形狀。另外，該透鏡形狀也可以為球面、非球面、圓筒狀等。此外，根據(jù)情況，也 可以在平坦的光出射面的狀態(tài)下使發(fā)光部7緊貼設(shè)置。另外，各激光按以下任意一種情況的光路被導(dǎo)光由角錐臺(tái)側(cè)面213反射一次而 被引導(dǎo)到光出射面212 ；由角錐臺(tái)側(cè)面213多次反射而被引導(dǎo)到光出射面212 ；不由角錐臺(tái) 側(cè)面213反射一次就被引導(dǎo)到光出射面212。發(fā)光部7是接收從光出射面212出射的激光而發(fā)光的部件，且含有接收激光而發(fā) 光的熒光體。具體來(lái)說(shuō)，發(fā)光部7是在作為熒光體保持物質(zhì)的硅氧樹(shù)脂中分散有熒光體的 部件。硅氧樹(shù)脂和熒光體的比率為10 1左右。另外，發(fā)光部7也可以是填充了熒光體的 部件。熒光體保持物質(zhì)并不限定為硅氧樹(shù)脂，也可以是所謂的有機(jī)無(wú)機(jī)混合玻璃或無(wú)機(jī)玻
^^ ο上述熒光體為氧氮化物系的，且在硅氧樹(shù)脂中分散有藍(lán)色、綠色和紅色的熒光體。 半導(dǎo)體激光器3振蕩405nm(藍(lán)紫色)的激光，因此在發(fā)光部7若照射該激光則發(fā)生白色光。 因此，發(fā)光部7稱為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。還有，半導(dǎo)體激光器3也可以是振蕩出450nm(藍(lán)色)的激光(或在440nm以上、 490nm以下的波長(zhǎng)范圍具有峰值波長(zhǎng)的所謂“藍(lán)色”鄰域的激光)的器件，這時(shí)，上述熒光體 是黃色的熒光體或綠色的熒光體和紅色的熒光體的混合物。換言之，半導(dǎo)體激光器3也可 以出射在440nm以上、490nm以下的波長(zhǎng)范圍具有峰值波長(zhǎng)的激發(fā)光，這時(shí)，能夠?qū)⒂糜谏?成白色光的發(fā)光部的材料(熒光體材料)容易地選定和制造。還有，所謂黃色的熒光體，就 是發(fā)出在560nm以上、590nm以下的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值波長(zhǎng)的光的熒光體。所謂綠色的熒 光體，就是發(fā)出在510nm以上、560nm以下的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值波長(zhǎng)的光的熒光體。所謂 紅色的熒光體，就是發(fā)出在600nm以上、680nm以下的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值波長(zhǎng)的光的熒光 體。上述熒光體優(yōu)選是被通稱為氧氮化物熒光體的。氧氮化物熒光體代表性的有賽 隆熒光體。所謂賽隆就是氮化硅的硅原子的一部分被置換為鋁原子、氮原子的一部分被置 換為氧原子的物質(zhì)。賽隆熒光體能夠通過(guò)在氮化硅(Si3N4)中使氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅 (SiO2)和稀土類(lèi)元素等固溶來(lái)制作。作為熒光體的其他的適合的例子，能夠例示使用了 III-V族化合物半導(dǎo)體的納米 尺寸的粒子的半導(dǎo)體納米粒子熒光體。半導(dǎo)體納米粒子熒光體的特征之一是如下這一點(diǎn)即使使用同一化合物半導(dǎo)體 (例如磷化銦^nP)，通過(guò)改變?cè)摿Ｗ又睆剑材軌蚪柚孔映叽缧?yīng)而使發(fā)光色產(chǎn)生變 化。例如，InP其粒子尺寸為3 4nm左右時(shí)發(fā)光呈紅色(在此粒子尺寸由透射型電子顯 微鏡(TEM)進(jìn)行評(píng)價(jià))。另外，該半導(dǎo)體納米粒子熒光體還具有如下特征因?yàn)槭前雽?dǎo)體基，所以熒光壽命 短，因?yàn)槟軌驅(qū)⒓ぐl(fā)光的功率快速作為熒光放射，所以對(duì)于大功率的激發(fā)光耐受性強(qiáng)。這是由于，該半導(dǎo)體納米粒子熒光體的發(fā)光壽命為10納秒左右，相比以稀土類(lèi)為發(fā)光中心的通 常的熒光體材料小五位數(shù)。此外，如上述因?yàn)榘l(fā)光壽命短，所以能夠快速重復(fù)激光的吸收和熒光體的發(fā)光。其 結(jié)果是，能夠?qū)τ趶?qiáng)的激光保持高效率，能夠降低來(lái)自熒光體的發(fā)熱。因此，能夠進(jìn)一步抑制發(fā)光部7因熱所致的劣化(變色和變形)。由此，使用光的 輸出功率高的發(fā)光元件作為光源時(shí)，能夠進(jìn)一步抑制發(fā)光裝置(關(guān)于基本構(gòu)造后述)的壽 命變短。發(fā)光部7的形狀和大小例如為3mmX ImmX Imm的長(zhǎng)方體。這時(shí)，接收來(lái)自半導(dǎo)體 激光器3的激光之激光照射面7a(與光出射面212對(duì)向的發(fā)光部7的激光的光接收面)的 面積為3mm2。因?yàn)槿毡緡?guó)內(nèi)法律上規(guī)定的車(chē)輛用前照燈的配光圖案(配光分布)在鉛垂方 向上窄且在水平方向上寬，所以發(fā)光部7的形狀成為相對(duì)于水平方向?yàn)闄M寬(截面近長(zhǎng)方 形的形狀)，就容易實(shí)現(xiàn)上述配光圖案。就發(fā)光部7而言，不是長(zhǎng)方體也可，而是激光照射 面7a為橢圓的筒狀也可。另外，激光照射面7a并非一定需要為平面、是曲面也可。但是， 為了抑制激光的反射，優(yōu)選激光照射面7a為相對(duì)于激光的光軸垂直的平面。此外，激光照 射面7a的面積優(yōu)選為1 3mm2。發(fā)光部7按照在透明板9的內(nèi)側(cè)(光出射面212位于的一側(cè))的面、且與光出射 面212對(duì)向的位置并且處于反射鏡8的焦點(diǎn)位置(或其鄰域)的方式被固定。發(fā)光部7的 位置的固定方法并不限于該方法，也可以利用從反射鏡8延伸的棒狀或筒狀的構(gòu)件來(lái)固定 發(fā)光部7的位置。如此，前照燈1中，從光出射面212出射的激光在激光照射面7a沿水平方向擴(kuò)散 地照射，因此遍及發(fā)光部7所含的熒光體的整體，低能量狀態(tài)的電子被高效率地激發(fā)成高 能量狀態(tài)。由此，從光出射面212出射的激光不會(huì)集中照射到激光照射面7a上的一點(diǎn)，而是 經(jīng)由角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件21使之分散照射到激光照射面7a上，因此，能夠防止從各半導(dǎo)體激 光器3出射的激光在同一點(diǎn)集中照射而使發(fā)光部7劣化。因此，能夠提供可以實(shí)現(xiàn)高光通 量、高亮度且長(zhǎng)壽命的前照燈1。反射鏡8通過(guò)將從發(fā)光部7出射的非相干光(以下僅稱為“光”)反射而形成在既 定的立體角內(nèi)行進(jìn)的光束。即，反射鏡8通過(guò)將來(lái)自發(fā)光部7的光反射而形成向前照燈1 的前方行進(jìn)的光束。該反射鏡8例如是在其表面形成有金屬薄膜的曲面形狀(杯狀)的構(gòu) 件，在反射的光的行進(jìn)方向上有開(kāi)口。另外，在本實(shí)施方式中，反射鏡8為半球狀，其中心為焦點(diǎn)位置。此外，反射鏡8的 開(kāi)口部具有在相對(duì)于由反射鏡8反射的光的行進(jìn)方向垂直的平面(反射鏡8的垂直于被出 射到前照燈1(自裝置)的外部的光的進(jìn)行方向的平面)的、且包含反射鏡8的中心的開(kāi)口 面8a。此外，開(kāi)口面8a的面積在300mm2以上，比2000mm2小(開(kāi)口面8a的直徑(光學(xué)系 統(tǒng)直徑)為19.5mm以上、比50mm小)。即，從反射鏡8反射的光從所出射的方向(車(chē)輛的 正前方)看時(shí)的反射鏡8的大小，為300mm2以上且比2000mm2小。還有，在此雖然開(kāi)口面8a 的面積的上限值(接近上限的值)為2000mm2，但更優(yōu)選為1500mm2 (直徑43. 7mm)。另外， 雖然開(kāi)口面8a的下限值為300mm2，但更優(yōu)選為500mm2 (直徑25. 2mm)。其理由后述。另外，本實(shí)施方式中，以開(kāi)口面8a的形狀為圓形狀為例進(jìn)行了說(shuō)明，但只要滿足上述面積并非限 定為圓形狀即可。透明板9是覆蓋反射鏡8的開(kāi)口部的透明的樹(shù)脂板、且保持發(fā)光部7。該透明板9 優(yōu)選由如下材料形成其隔斷來(lái)自半導(dǎo)體激光器3的激光、并且透過(guò)在發(fā)光部7通過(guò)激光的 轉(zhuǎn)換所生成的白色光(非相干光)，并且也能夠使用樹(shù)脂板以外的無(wú)機(jī)玻璃板等。經(jīng)由發(fā)光 部7，相干性的激光其大部分被轉(zhuǎn)換成非相干性的白光。但是，也要考慮因某種原因而有一 部分激光未被轉(zhuǎn)換的情況。在這樣的情況下，通過(guò)利用透明板9隔斷激光，能夠防止激光泄 漏到外部。還有，在不期望這樣的效果、且利用透明板9以外的構(gòu)件保持發(fā)光部7時(shí)，可以 省略透明板9。如上，來(lái)自半導(dǎo)體激光器3的高輸出功率的激光照射到發(fā)光部7，發(fā)光部7能夠接 收該激光，因此能夠?qū)崿F(xiàn)從發(fā)光部7放射的光通量約20001m并且發(fā)光部7的亮度為IOOcd/ mm2這樣的高亮度、高光通量的前照燈1。[前照燈1的變形例(其一)]接著，基于圖2對(duì)于前照燈1的變形例進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示本實(shí)施方式的變形 例的前照燈1的概略結(jié)構(gòu)的圖。還有，對(duì)于與上述的前照燈1同樣的結(jié)構(gòu)省略說(shuō)明。如同圖所示，前照燈1具有半導(dǎo)體激光器3、非球面透鏡4、圓錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件(導(dǎo) 光部)22、發(fā)光部7、反射鏡8和透明板9。由半導(dǎo)體激光器3、圓錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件22和發(fā)光 部7形成發(fā)光裝置的基本構(gòu)造。就半導(dǎo)體激光器3而言，在一個(gè)芯片上具有10個(gè)發(fā)光點(diǎn)(10條)，例如振蕩 405nm(藍(lán)紫色)的激光，輸出功率11. 2W，工作電壓5V，電流6. 4A，且被封入直徑9mm的封 裝。另外，封裝中所封入的半導(dǎo)體激光器3為一個(gè)，上述輸出時(shí)的消耗功率為32W。非球面透鏡4是用于使從各半導(dǎo)體激光器3振蕩的激光(激發(fā)光)入射到作為圓 錐臺(tái)狀的光學(xué)構(gòu)件22的一方的端部的光入射面221的透鏡。在本實(shí)施方式中，作為非球面 透鏡4使用棒狀透鏡。角錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件22是將半導(dǎo)體激光器3振蕩的激光會(huì)聚并向發(fā)光部7 (激光照 射面7a)引導(dǎo)的導(dǎo)光構(gòu)件，經(jīng)由非球面透鏡4與半導(dǎo)體激光器3進(jìn)行光耦合。圓錐臺(tái)狀光 學(xué)構(gòu)件22具有接收半導(dǎo)體激光器3出射的激光的光入射面(入射端部)221、和將從該光 入射面221入射的激光向發(fā)光部7出射的光出射面(出射端部)222。圓錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件22是前端細(xì)的圓錐形的石英(SiO2)制導(dǎo)光構(gòu)件(折射率 1.45)。另外，光入射面221(底面)的直徑為10mm，光出射面222(頂部)的直徑為2mm。 此外，在圓錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件22的側(cè)面，涂覆有折射率1. 35的熱塑性氟樹(shù)脂(聚四氟乙烯 PTFE)。還有，光入射面221和光出射面222的形狀與光入射面211和光出射面212同樣， 可以為平面形狀，也可以為曲面形狀。另外，圓錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件22按照將FFP (Far Field Pattern 遠(yuǎn)場(chǎng)圖形)的長(zhǎng)寬 比盡可能接近正圓的方式被修正。在此，所謂FFP是指從激光光源的發(fā)光點(diǎn)離開(kāi)的面的光 的強(qiáng)度分布。通常，半導(dǎo)體激光器3和端面發(fā)光型二極管這樣的半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的 激光，由于衍射現(xiàn)象而使活性層的發(fā)光強(qiáng)度分布的角度擴(kuò)展，其FFP為橢圓形。因此，為了 使FFP接近正圓就需要進(jìn)行修正。非球面透鏡4和橢圓臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件22的耦合效率(從半導(dǎo)體激光器3出射的激光
9的強(qiáng)度設(shè)為1時(shí)，從圓錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件22的光出射面222出射的激光的強(qiáng)度)為90%。因 此，從半導(dǎo)體激光器3出射的11. 2W的激光，若通過(guò)非球面透鏡4和圓錐臺(tái)狀光學(xué)構(gòu)件22， 則從光出射面222出射的激光約為10W。發(fā)光部7是接收從光出射面222出射的激光而發(fā)光部件、且含有上述的熒光體。另 外，發(fā)光部7是直徑1.95mm、厚Imm的圓柱形。如上，在變形例中，來(lái)自半導(dǎo)體激光器3的高輸出功率的激光被照射到發(fā)光部7， 發(fā)光部7能夠接收該激光。因此，在該變形例中，也能夠?qū)崿F(xiàn)從發(fā)光部7放射的光通量約 16001m并且發(fā)光部7的亮度為80cd/mm2的高亮度、高光通量的前照燈1 (圖2)。[前照燈1的變形例(其二)]接著，基于圖3對(duì)于前照燈1的另一變形例進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示本實(shí)施方式的 另一變形例的前照燈1的概略結(jié)構(gòu)的圖。還有，對(duì)于與上述的前照燈1同樣的結(jié)構(gòu)省略說(shuō) 明。如同圖所示，前照燈1具有半導(dǎo)體激光器3、光導(dǎo)管(導(dǎo)光部)23、發(fā)光部7、反射 鏡8和透明板9。由半導(dǎo)體激光器3、光導(dǎo)管23和發(fā)光部7形成發(fā)光裝置的基本構(gòu)造。就半導(dǎo)體激光器3而言，在一個(gè)芯片上具有5個(gè)發(fā)光點(diǎn)(5條)，例如振蕩405nm(藍(lán) 紫色)的激光，輸出功率3. 3W，工作電壓5V，電流1.22A，并且被封入直徑9mm的封裝。如 圖3所示，因?yàn)檠b配有3個(gè)半導(dǎo)體激光器3，所以作為半導(dǎo)體激光器3整體的輸出功率大約 10W，消耗功率為 33. 3W( = 5VX2. 22AX3 個(gè))。光導(dǎo)管23是將半導(dǎo)體激光器3振蕩的激光會(huì)聚并向發(fā)光部7 (激光照射面7a)引 導(dǎo)的導(dǎo)光構(gòu)件。光導(dǎo)管23按每個(gè)半導(dǎo)體激光器3所設(shè)置，與半導(dǎo)體激光器3進(jìn)行光耦合。 光導(dǎo)管23具有接收半導(dǎo)體激光器3出射的激光的光入射面(入射端部)231、和將從該光 入射面231入射的激光向發(fā)光部7出射的光出射面(出射端部)232。與上述的導(dǎo)光構(gòu)件一 樣，因?yàn)楣獬錾涿?32的截面積比光入射面231的截面積小，所以能夠?qū)陌雽?dǎo)體激光器3 出射的激光會(huì)聚到光出射面232上。另外如圖示，3個(gè)光導(dǎo)管23按照使各光出射面232對(duì)齊排成一橫列的方式固定，也 可以與激光照射面7a接觸地配置，也可以稍留有間隔地配置。光導(dǎo)管23是由熱塑性氟樹(shù)脂(聚四氟乙烯PTFE)構(gòu)成的前端細(xì)的圓錐形的管， 其內(nèi)部填充有熱硬化性丙烯酸樹(shù)脂(甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂)。PTFE的折射率為1. 35，甲基 丙烯酸甲酯樹(shù)脂的折射率為1. 49。再有，光入射面231的直徑是7mm，光出射面232的直徑 是1mm。另外，光入射面231和光出射面232的形狀與光入射面211和光出射面212 —樣， 可以為平面形狀，也可以為曲面形狀。另外，光導(dǎo)管23的耦合效率(從半導(dǎo)體激光器3出射的激光的強(qiáng)度設(shè)為1時(shí)，從 光導(dǎo)管23的光出射面232出射的激光的強(qiáng)度)為90%。因此，從半導(dǎo)體激光器3出射的 3. 3ff(約10W)的激光，若通過(guò)光導(dǎo)管23，則從光出射面232出射的激光約為3W(9W)。如上，在另一個(gè)變形例中，來(lái)自半導(dǎo)體激光器3的高輸出功率的激光照射到發(fā)光 部7，發(fā)光部7也能夠接收該激光。因此，在該變形例中，能夠?qū)崿F(xiàn)從發(fā)光部7放射的光通量 約18001m并且發(fā)光部7的亮度為80cd/mm2的高亮度、高光通量的前照燈1 (圖3)。[關(guān)于半導(dǎo)體激光器3的輸出功率值的范圍]接著，對(duì)于半導(dǎo)體激光器3的輸出功率值的范圍進(jìn)行說(shuō)明。前照燈1如上述，滿足遠(yuǎn)光燈的配光性能。另外，現(xiàn)在的日本國(guó)內(nèi)法所規(guī)定的車(chē)輛用遠(yuǎn)光燈的最高光度點(diǎn)的光度 被規(guī)定為295000 112500cd (每1盞燈)。在該光度范圍內(nèi)所實(shí)現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)面積(開(kāi)口 面8a的面積)和所需要的光源亮度(發(fā)光部7的亮度)為以下表1所示的關(guān)系。
表1
權(quán)利要求
1.一種車(chē)輛用前照燈，其特征在于， 具有激發(fā)光源，其出射激發(fā)光；發(fā)光部，其接收從所述激發(fā)光源出射的激發(fā)光而發(fā)光；和 反射鏡，其將所述發(fā)光部出射的光反射， 并且，所述發(fā)光部的亮度比25cd/mm2大，所述反射鏡的與出射到該車(chē)輛用前照燈裝置的外部的光的行進(jìn)方向相垂直的開(kāi)口面 的面積比2000mm2小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用前照燈，其特征在于， 所述發(fā)光部的亮度比75cd/mm2大，所述開(kāi)口面的面積比1500mm2小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用前照燈，其特征在于， 所述開(kāi)口面的面積在IOOmm2以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用前照燈，其特征在于，所述激發(fā)光源出射在400nm以上、420nm以下的波長(zhǎng)范圍具有峰值波長(zhǎng)的激發(fā)光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用前照燈，其特征在于，所述激發(fā)光源出射在440nm以上、490nm以下的波長(zhǎng)范圍具有峰值波長(zhǎng)的激發(fā)光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的車(chē)輛用前照燈，其特征在于， 是車(chē)輛的行駛用前照燈。
7.一種照明裝置，其特征在于， 具有激發(fā)光源，其出射激發(fā)光；發(fā)光部，其接收從所述激發(fā)光源出射的激發(fā)光而發(fā)光；和 反射鏡，其將所述發(fā)光部出射的光反射， 并且，所述發(fā)光部的亮度比25cd/mm2大，所述反射鏡的與出射到該照明裝置的外部的光的行進(jìn)方向相垂直的開(kāi)口面的面積比 2000mm2 小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車(chē)輛用前照燈及照明裝置。前照燈(1)具有出射激光的半導(dǎo)體激光器(3)、接收從半導(dǎo)體激光器(3)出射的激光而發(fā)光的發(fā)光部(7)、反射由發(fā)光部(7)出射的光的反射鏡(8)。在前照燈(1)中，發(fā)光部(7)的亮度比25cd/mm2大，反射鏡(8)的在與出射到前照燈(1)的外部的非相干光的行進(jìn)方向相垂直的開(kāi)口面(8a)的面積比2000mm2小。
文檔編號(hào)F21V7/00GK102121651SQ20101059812
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者岸本克彥, 河西秀典 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社