(57)【要約】【課題】波長変換層の温度上昇が抑制され、高輝度化が容易な固体照明装置を提供する。【解決手段】固体照明装置は、青紫色〜青色波長範囲のレーザー光を放出可能な半導体レーザーと、熱伝導部と、波長変換層と、を有する。波長変換層は、第１および第２の面を含み、厚さｔ１（ｍ）、面積Ｓ（ｍ２）、熱伝導率σ１（Ｗｍ−１Ｋ−１）を有し、第２の面に照射されたレーザー光の光束を吸収して波長変換光を放出するとともに発熱を生じるレーザー光の光束を吸収して波長変換光を放出するとともに発熱を生じる。波長変換層により多重反射または多重散乱された散乱光と波長変換光との混合光の第２の面上の発光面垂直輝度をＬｖ（ｃｄ・ｍ−２）とし、波長変換層の発熱量を光束で除した熱変換効率をηｔｈ（Ｗ・ｌｍ−１）とするとき、Ｌｖ≧４０×１０６および（ｔ１／σ１）×ηｔｈ≦２×１０−６／π（ｍ２・Ｋ・ｌｍ−１）が成り立つ。【選択図】図１
2014022160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青紫色〜青色波長範囲のレーザー光を放出可能な半導体レーザーと、
熱伝導部と、
前記熱伝導部に接着された第１の面と前記第１の面とは反対の側の第２の面とを含み、厚さｔ１（ｍ）、面積Ｓ（ｍ２）、および熱伝導率σ１（Ｗｍ−１Ｋ−１）を有する波長変換層であって、前記第２の面に照射された前記レーザー光の光束を吸収して波長変換光を放出するとともに発熱を生じる波長変換層と、
を備え、
前記波長変換層は前記レーザー光を多重反射または多重散乱により散乱光とし、
前記散乱光と前記波長変換光との混合光の前記第２の面上の発光面垂直輝度をＬｖ（ｃｄ・ｍ−２）とし、
前記波長変換層の発熱量を前記光束で除した熱変換効率をηｔｈ（Ｗ・ｌｍ−１）とするとき、下記式
【数８】
2014022160.tif 000012
および
【数９】
2014022160.tif 000013
を満たす固体照明装置。
【請求項２】
前記レーザー光を導光する導光棒をさらに備え、
前記熱伝導部は、透光性を有する絶縁材からなる管の形状を有し、
前記波長変換層は、前記管の内壁に設けられかつ前記導光棒を囲み、
前記混合光は、前記管の外縁から放射状に放出される請求項１記載の固体照明装置。
【請求項３】
青紫色〜青色波長範囲のレーザー光を放出可能な半導体レーザーと、
熱伝導部と、
第１の面と前記第１の面とは反対の側の第２の面とを含み、厚さｔ１（ｍ）、面積Ｓ（ｍ２）、および熱伝導率σ１（Ｗｍ−１Ｋ−１）を有する波長変換層であって、前記第１の面は前記熱伝導部に接着され、前記第２の面に照射された前記レーザー光の光束を吸収して波長変換光を放出するとともに発熱量を生じる波長変換層と、
前記波長変換層と前記熱伝導部との間に設けられ、厚さｔ２、面積Ｓ、熱伝導率σ２を有する反射層と、
を備え、
前記波長変換層は前記レーザー光を多重反射または多重散乱により散乱光とし、
前記散乱光と前記波長変換光との混合光の前記第２の面上の発光面垂直輝度をＬｖ（ｃｄ・ｍ−２）とし、
前記発熱量を前記光束で除した熱変換効率をηｔｈ（Ｗ・ｌｍ−１）とするとき、下記式
【数８】
2014022160.tif 000014
および
【数１０】
2014022160.tif 000015
を満たす固体照明装置。
【請求項４】
前記半導体レーザーと前記波長変換層との間に設けられ、前記レーザー光を導光する導光部と、
前記波長変換層を覆うように前記熱伝導部の上面に設けられ、前記導光部から放出された前記レーザー光を導光し前記波長変換層に向けて放出する光学部と、    
をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【請求項５】
前記導光部は、複数の光ファイバーを含む請求項４記載の固体照明装置。
【請求項６】
前記光学部は、前記レーザー光を導光しつつ多重散乱または多重反射により散乱し放出する請求項４記載の固体照明装置。
【請求項７】
前記波長変換層を覆うように前記熱伝導部の上面に設けられ、前記半導体レーザーから放出された前記レーザー光が直接導入される光学部をさらに備え、
前記光学部に導入された前記レーザー光は、前記光学部内を導光されて前記波長変換層を照射する請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【請求項８】
前記レーザー光は、前記光学部内を導光されつつ多重散乱または多重反射により散乱され放出される請求項７記載の固体照明装置。  
【請求項９】
前記波長変換層は、複数の波長変換光を放出する請求項１〜８のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【請求項１０】
前記半導体レーザーは、複数のレーザー素子を含む請求項１〜９のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体発光素子を用いた白色固体照明（ＳＳＬ：Solid  State  lighting）装置は、ＬＥＤ（Light   Emitting  Diode)が主流である。
【０００３】
この場合、蛍光体を有する白色発光部がＬＥＤチップを覆うように設けられると、ＬＥＤチップの放熱と給電のための基板が必要である。もし、白色発光部が光学系のみで構成されれば、発熱も少なく、小型軽量化され、照明装置のデザインの自由度を高めることができる。
【０００４】
そのためには、たとえば、青紫色〜青色の波長範囲の高輝度固体発光素子からの出力を光ファイバーなどに効率よく結合させ、離間した蛍光体に照射して白色発光を得る構造とすればよい。
【０００５】
この場合、ＬＥＤよりもビーム広がり角が狭い半導体レーザー素子（ＬＤ：Laser  Diode)  を用いると、光ファイバーに効率よく光結合することができる。
【０００６】
ＬＤを用いて蛍光体を励起する白色照明装置の場合、ＬＤにおける発熱は蛍光体とは離間した放熱経路により排出できる。このため、発光部では蛍光体のみの発熱に限られる。従って、ＬＥＤを用いた白色照明装置よりも、放熱性を遙かに高めることができる。しかし、より高輝度で発光させたい場合、蛍光体の発熱により蛍光体自身が劣化することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４８２３３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
波長変換層の温度上昇が抑制され、高輝度化が容易な固体照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の固体照明装置は、青紫色〜青色波長範囲のレーザー光を放出可能な半導体レーザーと、熱伝導部と、波長変換層と、を有する。前記波長変換層は、前記熱伝導部に接着された第１の面および前記第１の面とは反対の側となる第２の面とを含み、厚さｔ１（ｍ）、面積Ｓ（ｍ２）、および熱伝導率σ１（Ｗｍ−１Ｋ−１）を有する。前記波長変換層は、前記第２の面に照射された前記レーザー光の光束を吸収して波長変換光を放出するとともに発熱を生じる。前記波長変換層は前記レーザー光を多重反射または多重散乱により散乱光とする。前記散乱光と前記波長変換光との混合光の前記第２の面上の発光面垂直輝度をＬｖ（ｃｄ・ｍ−２）とし、前記波長変換層の発熱量を前記光束で除した熱変換効率をηｔｈ（Ｗ・ｌｍ−１）とするとき、下記式
【数８】
2014022160.tif 000003
および
【数９】
2014022160.tif 000004
が成り立つ。
【発明の効果】
【００１０】
波長変換層の温度上昇が抑制され、高輝度化が容易な固体照明装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態にかかる固体照明装置の発光部の部分模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図２】図２（ａ）は第２の実施形態にかかる固体照明装置の発光部の部分模式斜視図、図２（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、である。
【図３】第３の実施形態にかかる固体照明装置の発光部の模式斜視図である。
【図４】本実施形態の発光部を有する固体照明装置の模式斜視図である。
【図５】図５（ａ）は光学部を有する発光部の模式斜視図、図５（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った模式断面図、である。
【図６】図６（ａ）は第４の実施形態にかかる固体照明装置の発光部の模式斜視図、図６（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿った模式断面図、である。
【図７】図７（ａ）は第５の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図７（ｂ）はＥ−Ｅ線に沿った模式断面図、である。
【図８】固体照明装置の応用例の一例であるプロジェクタの構成を示す模式図である。
【図９】プロジェクタの機能を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
図１（ａ）は第１の実施形態にかかる固体照明装置の発光部の部分模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
固体照明装置は、青紫色〜青色波長範囲（４０５〜４９０ｎｍ）のレーザー光を放出可能な半導体レーザー（ＬＤ）１１と、熱伝導部３４と、波長変換層３２と、を有する。波長変換層３２は、熱伝導部３４と接着された第１の面３２ａと、第１の面３２ａとは反対の側の第２の面（波長変換層の発光面）３２ｂと、を含む。
【００１３】
レーザー光は、蛍光体などを含む波長変換層３２を照射し、波長変換光として、レーザー光に波長よりも長い波長（たとえば、５４０〜５７０ｎｍ）の黄色光を放出する。波長変換層３２により多重反射または多重散乱された散乱光と波長変換光とは、混合されて白色光となる。
【００１４】
波長変換層３２は、熱伝導率をσ１、厚さをt１ 、で表すものとする。図１（ｂ）に表すように、レーザー光を吸収した波長変換層３２で生じた熱は、波長変換層３２から熱伝導部３４を流れる熱流ＨＦとなり外部に排出されるモデルを仮定する。
【００１５】
波長変換層３２の第２の面３２ｂの重心Ｐ１の直下であり、波長変換層３２の第１の面３２ａと接する熱伝導部３４の表面の点Ｐ２の温度は、一般的な照明の雰囲気温度の最大値、もしくは一般的な電気製品の放熱部の温度の最大値、である６０℃以下とする。また、波長変換層３２が蛍光体を含むものとすると、波長変換層３２の第２の面３２ｂの重心Ｐ１の温度は、１４０℃を最大値とする。これは、シリコーン樹脂の劣化限界値でもあり、蛍光体の変換効率を維持できる限界値でもある。つまり、熱伝導部３４からの温度上昇ΔＴの許容値は、８０℃であるものとする。たとえば、波長変換層３２が円であると、その重心Ｐ１は円の中心である。
【００１６】
このようなモデルにおいて、物理パラメータの記号を以下のように定義する。
Lｖ：波長変換層（の発光面）垂直方向輝度(ｃｄ・ｍ−２)
Ｆ：全光束（ルーメン：ｌｍ）
Ｓ：波長変換層の面積（ｍ２）
ｔ１：波長変換層の厚さ（ｍ）
σ１：波長変換層の熱伝導率（Ｗｍ−１Ｋ−１）
Ｒｔｈ：熱抵抗（ＫＷ−１）
Ｐｔｈ：波長変換層の発熱量（Ｗ）
ηｔｈ：熱変換効率（Ｗｌｍ−１）
ΔＴ：波長変換層表面の温度上昇（Ｋ）
【００１７】
また、発光面垂直方向輝度Ｌｖと全光束Ｆとの関係は、式（１）で表される。
【００１８】
Ｌｖ＝Ｆ／πＳ        式（１）
【００１９】
大光量用途の全光束の仕様から、蛍光体と標準的な色度を考慮して、発熱量が決まる。また、熱変換効率ηｔｈは、光束あたりの熱パワーに変換される係数を表し、波長変換層３２の効率と入射パワーの何割が波長変換層３２で吸収されるかが、そのときの光束で決まる。これらの関係は、式（２）で表される。
【００２０】
Ｐｔｈ＝ηｔｈ×Ｆ          式（２）
【００２１】
このとき、波長変換層３２の温度上昇ΔＴは、第２の面３２ｂの重心Ｐ１と重心Ｐ１の直下の熱伝導部３４の表面の点Ｐ２との温度差であり、式（３）で表すものとする。なお、Ｒｔｈ（ＫＷ−１）は、波長変換層３２の熱抵抗を表す。
【００２２】
【数１】
2014022160.tif 000005
【００２３】
式（１）〜式（３）から、式（４）の関係が成り立つ。
【００２４】
【数２】
2014022160.tif 000006
【００２５】
式（４）は、波長変換層３２の温度上昇ΔＴの許容値を決定すれば、波長変換層３２の厚さｔ１と熱伝導率σ１との比は、発光面垂直輝度Ｌｖと波長変換層３２の熱変換効率ηｔｈとだけに依存することを表している。すなわち、波長変換層３２の厚さｔ１と熱伝導率σ１との比は、波長変換層３２の面積Ｓ、全光束Ｆおよび波長変換層３２の発熱量Ｐｔｈに依存しない。  
【００２６】
式（４）は、たとえば、次のような重要な示唆を与える。灯具の光学構造を小さくするには、波長変換層３２の面積Ｓを小さくすることが必要である。大光量で、そのような構造を実現するには、必然的に発光面垂直輝度Ｌｖを高くすることが必要にある。この場合、式（４）から波長変換層３２の厚さｔ１を小さくし、かつ波長変換層３２の熱伝導率σ１が高い材料を用いればよいことを示唆する。
【００２７】
大光量の高輝度ＬＥＤは、おおむね１ｍｍ×１ｍｍのチップ上に波長変換層が設けられている。これ以上のチップサイズとしても、高電流密度での発光効率が低下するドループ（ｄｒｏｏｐ）現象のため、略１２５ルーメン（ｌｍ）の光束値を得ることが困難である。この時の発光面垂直輝度Ｌｖは略４０Ｍｃｄ・ｍ−２である。これでは、大光量でかつ一灯の発光面積の小さい固体照明装置を得ることは困難である。これに対して、第１の実施形態では広がり角の狭いＬＤを用いかつ波長変換層３２の発光面積Ｓを小さくすることにより、一灯当たりの発光面垂直輝度Ｌｖは、４０Ｍｃｄ・ｍ−２以上とすることが容易にできる。すなわち、第１の実施形態では、発光面垂直輝度Ｌｖは、式（５）で表す範囲とする。
【００２８】
【数３】
2014022160.tif 000007
【００２９】
また、発光面垂直輝度Ｌｖを４０Ｍｃｄ・ｍ−２以上、かつ温度上昇ΔＴの許容値を８０℃とすると、式（４）の右辺は、式（６）で表す範囲とすることが好ましい。
【００３０】
【数４】
2014022160.tif 000008
【００３１】
この結果、たとえば、波長変換材としてＹＡＧ（Yttrium Alminum  Garnet)などからなる黄色蛍光体を用い、白色の色度（ＣＩＥ１９３１で、（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．３３、０．３３））を考えると、ηｔｈ＝１０−３Ｗ・ｌｍ−１となる。波長変換層３２が蛍光体とその下方に設けられたシリコーン層σ１＝０．１６Ｗｍ−１Ｋ−１）とを含むものとすると、シリコーン層の厚さは略０．１ｍｍ以下とすればよい。また、波長変換層３２が蛍光体とその下方に設けられたガラス層（σ１＝１Ｗｍ−１Ｋ−１）とを含むものとすると、ガラス層の厚さは略０．６３ｍｍ以下とすればよいことがわかる。
【００３２】
なお、実際には、波長変換層３２は、シリコーン層やガラス層に蛍光体粒子などが分散配置されているので、その熱伝導率と密度とを考慮してその厚さを決めるとよい。このようにして、波長変換層３２を構成するシリコーンなどの樹脂の劣化を抑制し、かつ波長変換層３２の変換効率を維持し発光面垂直輝度Ｌｖを高めることができる。
【００３３】
図２（ａ）は第２の実施形態にかかる固体照明装置の発光部の部分模式斜視図、図２（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、である。
第２の実施形態では、波長変換層３２と熱伝導部３４との間に設けられた反射層３５と、熱伝導部３４の外部に取り付けられた放熱体７２と、がさらに設けられている。また、複数のＬＤ（１１ａ〜１１ｅ）から複数のレーザー光が波長変換層３２に向けてそれぞれ放出される。なお、波長変換層３２が赤色や緑色蛍光体などを含むものとすると、演色性を高めることが容易となる。
【００３４】
熱伝導部３４が金属である場合、青紫色〜青色光の波長範囲において反射率が低下することがある。熱伝導率が波長変換層３２の熱伝導率よりも高く、かつ波長変換層３２と接する面の反射率が熱伝導部３４の反射率よりも高い反射層３５を設けると、波長変換層３２の第２の面３２ｂの側で光取り出し率を高めつつ、熱を熱伝導部３４へ排出することが容易となる。
【００３５】
反射層３５の熱伝導率をσ２、その厚さをｔ２、とすると、式（７）が成り立つ。
【００３６】
【数５】
2014022160.tif 000009
【００３７】
また、式（１）、（２）、（７）から、式（８）が成り立つ。なお、Ｒｔｈ（ＫＷ−１）は、波長変換層３２と反射層３５との積層体の熱抵抗を表す。
【００３８】
【数６】
2014022160.tif 000010
【００３９】
第１の実施形態のように、発光面垂直輝度Ｌｖを式（５）で表す４０Ｍｃｄ・ｍ−２以上、かつ温度上昇ΔＴの許容値を８０℃とすると、式（８）の右辺は、式（９）で表す範囲とすることが好ましい。
【数７】
2014022160.tif 000011
【００４０】
この結果、波長変換層３２を構成するシリコーンなどの樹脂の劣化を抑制し、かつ波長変換材の変換効率を維持し発光面垂直輝度Ｌｖを高めることができる。
【００４１】
図３は、第３の実施形態にかかる固体照明装置の発光部の模式斜視図である。
レーザー光は、光ファイバー２４（２４ａ〜２４ｅ）を用いて導光してもよい。この場合、光ファイバー２４の一方の端部にレーザー光を導入し、ＬＤから離間した光ファイバー２４の他方の端部から波長変換層３２へ向かって直接照射することができる。または、波長変換層３２の上部に設けられた光学部へ光ファイバー２４からレーザー光を導入し、光学部内を導光したのち波長変換層３２を照射することもできる。これらのようにすると、コヒーレントなレーザー光を多重散乱または多重反射し散乱光として外部に放出することができる。また、複数のレーザー光が波長変換層３２の表面の異なる領域をそれぞれ照射すると、より均一に波長変換光を生成することができる。
【００４２】
図４は、図１〜３に表した発光部を有する固体照明装置の模式斜視図である。
固体照明装置５は、光源部１０と、導光部２０と、発光部３０と、を有している。光源部（ライトエンジン）１０は、ＬＤ１１と、駆動回路１２と、を有する。ＬＤ１１は、窒化物系半導体材料からなり、青紫色〜青色の波長範囲のレーザー光を放出する。ＬＤ１１のチップの端面の発光点は１０μｍ以下のサイズであり、その放射角(ビーム広がり角:beam divergence)も２５度×４０度程度と狭い。このため、ＬＤ１１と、光ファイバー２４と、を効率良く光結合させることができる。
【００４３】
駆動回路１２は、ＬＤ１１に所定の電圧または電流を供給する。また、所定の光出力となるような制御回路を有することもできる。さらに、戻り光ＲＬ１（破線）を検出し、たとえば、異常を検出した場合にＬＤ１１の駆動を停止する機能を有することもできる。
【００４４】
導光部２０は、コネクタ２６を介してレーザー光Ｇ１を発光部３０へ伝送する。この場合、導光部２０は、光ファイバー２４を含むことができる。光ファイバー２４は複数のファイバーを含み、複数のレーザー光をそれぞれ伝送してもよい。
【００４５】
発光部３０は、熱伝導部３４と、波長変換層３２と、を有する。なお、図４のように、発光部３０は、光学部３９をさらに有することができる。この場合、光学部３９に入射したレーザー光Ｇ１は導光されたのち波長変換層３２を照射する。波長変換光は、光学部３９から外部に放出される。また、レーザー光は、多重散乱または多重反射により、青紫色〜青色光の散乱光となる。その散乱光と波長変換光との混合光ＧＴは、波長変換層３２の上方へ放出される。
【００４６】
なお、図４のように、発光部３０と、光ファイバー２４と、の間にコネクタ２６を設けると、発光部３０と光源１０との接続を容易にすることができる。
【００４７】
図５（ａ）は光学部を有する発光部の模式斜視図、図５（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った模式断面図、である。
光学部３９は、たとえば、波長変換層３２の上部を覆うように設けることができる。光ファイバー２４を用いて光学部３９にレーザー光を導入する場合、光ファイバー２４の一方の端部にフェルール２９を設けることができる。他方、熱伝導部３４には、たとえば、波長変換層３２を囲むように複数の貫通穴３４ｃを設け、フェルール２９を貫通孔３４ｃに挿入する。光学部３９へ導入されたレーザー光ｇ１は、光学部３９の内部を導光されて波長変換層３２を照射する。なお、レーザー光ｇ１は、光学部３９の側面から入射してもよい。このように、光学部３９を設けると、波長変換層３２を均一に照射することが容易となり、かつ波長変換層３２を封止してその劣化を抑制できる。
【００４８】
図６（ａ）は第４の実施形態にかかる固体照明装置の発光部の模式斜視図、図６（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿った模式断面図、である。
第４の実施形態では、熱伝導部７０は、熱伝導率が高くかつ透光性を有する絶縁材からなり、管の形状を有する。波長変換層３３は、管状の熱伝導部７０の内壁７０ａに設けられる。熱伝導部７０の一方の端部は、放熱体７２に接着されている。また、レーザー光Ｂは、熱伝導部７０の中心軸に沿って設けられた導光棒７４内を導かれつつ径方向に放出される。さらに、導光棒７４の表面７４ａにフロスト処理などによる粗面を設けると、レーザー光Ｂは多重散乱され、インコヒーレントな散乱光になる。混合光は、管状の熱伝導部７０の外縁７０ｅから放射状に放出される。
【００４９】
熱伝導部７０の肉厚ｔ３を波長変換層３３の厚さｔ１よりも大きくすると、波長変換層３３で生じた熱は、熱伝導部７０と、放熱体７２と、を流れる熱流ＨＦにより外部に排出される。第４の実施形態では、波長変換層３３の径方向の厚さをｔ１とする。また、熱伝導部７０の内壁７０ａの面積をＳとする。面積Ｓは，管の内周Ｌ１と熱伝導部７０の高さＨとを用いると、Ｌ１×Ｈで表される。
【００５０】
このような形状とし、さらに式（５）および式（６）を満たすことにより、波長変換層３３を構成するシリコーンなどの樹脂の劣化を抑制し、かつ波長変換層３３の変換効率を維持し発光面垂直輝度Ｌｖを高めることができる。また、熱伝導部７０から径方向に混合光ＧＴを放射状に放出することができる。
【００５１】
図７（ａ）は第５の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図７（ｂ）はＥ−Ｅ線に沿った模式断面図、である。
図７（ａ）に表すように、ＬＤ１１から放出されたレーザー光は、光ファイバー２４の一方の端部２４ａと光結合し、他方の端部２４ｂ近傍に配置した光学部７６に導入される。
【００５２】
図７（ｂ）に表すように、光学部７６の下面には、厚さがｔ１、熱伝導率がσ１の波長変換層３２が設けられる。また、波長変換層の下面には、厚さがｔ２、熱伝導率がσ２の反射層３５が設けられている。さらに、反射層３５は、たとえば、熱伝導部３４に接着されている。このようにすると、光学部７６は、混合光ＧＴを光学部７６の外縁方向に放射状に放出可能な線状照明装置となる。この場合、式（５）および式（９）を満たすことにより、波長変換層３２を構成するシリコーンなどの樹脂の劣化を抑制し、かつ波長変換層３２の変換効率を維持し、発光面垂直輝度Ｌｖを高めることができる。
【００５３】
図８は、固体照明装置の応用例の一例であるプロジェクタの構成を示す模式図である。
発熱の大きいＬＤと、駆動回路と、は、光源部１０に収納されている。光ファイバー２４などにより、光源部１０と接続された発光部３０は、大光量高輝度発光が可能であるにもかかわらず、小型軽量で低発熱とできる。光源部１０を、たとえば、机の下などに設置すれば、机上は広くなり、冷却ファンによる排熱や騒音を抑制できる。
【００５４】
映像をスクリーン６４に投影する投影部６０には、発光部の前に液晶デバイスなどからなるシャッターが設けられる。液晶デバイスは、消費電力が低いので、発熱は少ない。また、マイクロ波でワイアレス給電する場合、光ファイバー２４には光信号伝送用のコネクタを設ければよい。もちろん、電気信号伝送用のコネクタを設けることもできる。発光部３０は自在に首の角度を調整できるように、自在パイプの中に光ファイバー束を通すと、照射位置の調整がワンタッチで可能である。
【００５５】
図９は、プロジェクタの機能を示すブロック図である。
プロジェクタは、投影部６０と、固体照明装置５と、掃引信号駆動部７１と、戻り光センサー部７３と、映像信号駆動部７２と、を有する。投影部６０は、映像部６３と、掃引光学部６１と、外部信号センサー部６２と、を有する。また、映像部６３は、液晶シャッターを有してもよい。
【００５６】
光源部１０から放出されたレーザー光Ｇ１は、光ファイバー２４内を伝搬し、発光部３０へ入射する。発光部３０から放出された白色光ＷＬは、映像部６３に対するバックライトとして作用する。また、光源部１０は、掃引光学部６１へレーザー光Ｇ２を伝送することができる。
【００５７】
光学部３９からの戻り光ＲＬ１は、戻り光センサー部７３へ入射する。戻り光ＲＬ１は、発光部３０で反射されたレーザー光および波長変換光を含む。たとえば、戻り光の黄色光成分の強度が、青色光成分の強度に対して低下した場合、戻り光センサー部７３がこの低下を検出し、光源部１０内に設けられたＬＤの駆動を停止することができる。すなわち、固体照明装置５は、放出光が異常モードになったことを検出する自己診断機能を有するので、青色光などが過剰に放出されることを防ぎ安全を確保することができる。  
【００５８】
映像部６３には、映像信号駆動部７２からの映像信号Ｓ１が入力され、スクリーン６４に向けて映像を投影する。また、掃引光学部６１へは、掃引信号駆動部７１からの掃引信号Ｓ２が入力される。
【００５９】
また、信号伝送系を光のみにする場合、高出力レーザーの出力の一部を利用して発光ヘッド側で光発電を行い、制御信号用電力も光ファイバーなどで伝送することも可能である。
【００６０】
第１〜第５の実施形態にかかる固体照明装置５は、波長変換層の温度上昇が抑制され、高輝度・大光量白色光を放出可能である。また、レーザー光を光ファイバーケーブルで照明の発光部まで導光させる照明システムとしたことで、ＬＥＤや、フィラメント電球・ＨＩＤランプなどを用いた照明システムと異なり照明の発光部近傍に電気配線する必要がなくなる。その結果として、これまで、設置・配線に防水防爆対策や、特殊装備の着用を必要とする環境箇所・電気配線が困難な箇所などに広く用いることができる。たとえば、舞台照明の場合、プロジェクションやスポット照明に使用できる。この場合、微小発光部のローカル部分の色や輝度を調光でき、分解能は低いが演出としては大きな効果が得られる。
【００６１】
発光部の発熱が大きい照明装置の場合、スポットやプロジェクション型の舞台照明とレーザー光掃引による演出とは、別の大型装置を用いる必要があった。これに対して、第１〜第５の実施形態によれば、１台の小型ヘッドを用いて、両方の機能を実現することができる。このため、舞台やスタジオのコンセプトを大きく変えることができ、その効果は大きい。
【００６２】
また、外部信号光センサー部６２が赤外線などの外部光信号を検出すると、光源部１０に向けて、赤外線や電気などの信号ＲＬ２を伝送し、ＬＤのオンまたはオフに制御することができる。このような固体照明装置は、防爆設備用照明や画像録画可能な防犯照明などとして用いることができる。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１１  半導体レーザー（ＬＤ）、２０  導光部、２４  光ファイバー、３０  発光部、３２、３３  波長変換層、３４  熱伝導部、３５  反射層、３９、７６  光学部、７０  熱伝導部（絶縁体）、７２  放熱体、７４  導光棒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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