(57)【要約】【課題】高輝度かつ高光束で発光が可能な光源を実現することができる。【解決手段】レーザ光を出射するレーザ光源１０１と、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光が照射される被照射面を有し、当該被照射面上におけるレーザ光の照射により発光する発光部１０６とを備え、発光部１０６の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度は、０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１００Ｗ／ｍｍ２以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光が照射される被照射面を有し、当該被照射面上におけるレーザ光の照射により発光する発光部と
を備え、
前記発光部の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度は、０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１００Ｗ／ｍｍ２以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、レーザ光を出射する出射端面を有し、
前記出射端面は、ドライエアに接触していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記レーザ光源を収納すると共に、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記発光部の被照射面に照射させる筐体をさらに備え、
前記筐体の内部は、ドライエアにより封止されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光部は、蛍光体保持部材と、前記蛍光体保持部材に分散されており、レーザ光が照射されることにより発光する蛍光体と、からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体は、ＣＡＳＮ：Ｅｕ、ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ、Ｃａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ、ＪＥＭのうちの少なくとも１つである酸窒化物蛍光体、または、半導体ナノ粒子蛍光体であることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体保持部材は、有機高分子部材からなり、
前記発光部の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度は、０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１０Ｗ／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項４または５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記有機高分子部材は、主鎖がシロキ酸結合しており、側鎖が有機基の化学構造を有することを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記有機高分子部材は、側鎖がメチル基（ＣＨ３−）のシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記ドライエアの露点温度は、−３０℃以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記筐体は、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を透過させるための透過部を有し、
前記透過部は、有機高分子部材からなることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記レーザ光源の発振波長は、４００ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記レーザ光源の発振波長は、４４０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置を光源として用いることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置を光源として用いることを特徴とする車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高輝度かつ高光束の光源として機能する発光装置並びに、当該発光装置を備えた照明装置および車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギーや、環境有害物質の不使用を推進するため、新たな発光装置の開発と実用化が急ピッチで進んでいる。半導体発光素子と蛍光体を組み合わせたり、有機ＥＬ材料を使ったりした発光装置は、先ず、従来の白熱電球に比べて発光効率に優れている。日本国内においてはＪＩＳ  Ｚ８１１３によって光源効率（光源が発する全光束を、その光源の消費電力で除した値）が規定されており、上記のような発光装置はその光源効率が非常に高い。さらに、蛍光灯に比べて水銀等の環境有害物質を含まない等、種々の利点を有している。
【０００３】
このうち、半導体発光素子として青色で発光する発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を用い、黄色に発光する蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤは、発光効率でも蛍光灯を上回るようなものも開発され、明るさ、効率、コスト等の面で最も実用化が進んでいるといってよい。
【０００４】
ただし、白色ＬＥＤは輝度（単位：ｃｄ／ｍｍ２）をより一層向上させることが難しいという側面がある。単なる明るさの向上であれば複数の白色ＬＥＤを並べることにより実現できる。しかし、輝度は単位面積当たりの光度であることから、前述した複数光源の足し合わせでは輝度を向上させることができない。
【０００５】
したがって、輝度向上のためには、単位面積当たりの光度を増加させるべく、１素子あたりの投入電力をより高めなければならない。しかし、ＬＥＤ素子自体の発熱の問題もあって、現状は既に限界に近い。
【０００６】
そうした中、半導体レーザを光源に使用し、そのレーザ光の照射により蛍光体を高輝度で発光させるという白色ＬＤ（Laser Diode）の取り組みもある。（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００７】
輝度は、一般に、遠方を照らす必要がある車両用前照灯（ヘッドランプ）やプロジェクターといった照明装置に搭載される光源等において、最も重要なパラメータとなる。高輝度の光源を用いることによって、ヘッドランプやプロジェクターを構成する光学系の大きさをより小さくすることができるためである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】応用物理  第７４巻第１１号（２００５）ｐｐ．１４２３−１４３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の発光装置である白色ＬＥＤや白色ＬＤを、このようなヘッドランプやプロジェクターに適した光源として用いることは困難であった。従来の白色ＬＥＤや白色ＬＤでは、次に述べるように、高輝度と高光束とを両立できないという課題があったからである。
【００１０】
すなわち、白色ＬＥＤでは１素子当たりの光束は１００ｌｍ（ルーメン）を超えるようなものが既に市販されており、それを複数個集積することにより、更に大きな光束を得ることが可能である。しかし、前述した通り、輝度に関しては、これ以上向上させることはかなりの困難を伴う。
【００１１】
一方、白色ＬＤは、高輝度化は実現できているが１素子から照射することのできる光束が高々１００ｌｍ程度であり、例えばヘッドランプ用に実用化されているハロゲンランプやＨＩＤランプが照射可能な光束値（数１００ｌｍ〜１５００ｌｍ程度）に遠く及ばなかった。
【００１２】
上記課題に鑑み、本発明は、高輝度かつ高光束で発光が可能な光源を実現することができる発光装置並びに、当該発光装置を備えた照明装置および車両用前照灯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が照射される被照射面を有し、当該被照射面上におけるレーザ光の照射により発光する発光部とを備え、前記発光部の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度は、０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１００Ｗ／ｍｍ２以下である。
【００１４】
上記の発光装置では、発光部の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度が０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１００Ｗ／ｍｍ２以下であるので、発光部を劣化させることなく、発光部による発光を高パワーで行うことができるので、高輝度、かつ、高光束で発光可能な発光装置を実現することができる。
【００１５】
ここで、「パワー密度」とは、レーザ光源から出射し、発光部に照射されるレーザ光の出力を発光部の被照射面積で除した値のことである。
【００１６】
なお、発光部の発光効率が５０％程度しかなかった場合、上記の「０．１Ｗ／ｍｍ２以上」は、１Ｗ／ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００１７】
例えば、レーザ光源の出力が例えば１Ｗあったとしても、発光部の発光効率が５０％程度であれば、発光部による発光の出力は０．５Ｗにしかならない。発光部による発光出力が０．５Ｗしかないと、発光部から放出される全光束は、ヘッドランプやプロジェクターに適した光源に必要な１００ｌｍを超えることはできない。このため、上記の場合には、発光部の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度が１．０Ｗ／ｍｍ２以上であることが必要となる。
【００１８】
前記レーザ光源は、レーザ光を出射する出射端面を有し、前記出射端面は、ドライエアに接触していることが好ましい。
【００１９】
この場合、レーザ光源の出射端面がドライエアに接触しているため、高出力のレーザ光を出射させても、レーザ光源の駆動電圧が安定し、高出力のレーザ光が出射可能となる。
【００２０】
前記レーザ光源を収納すると共に、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記発光部の被照射面に照射させる筐体をさらに備え、前記筐体の内部は、ドライエアにより封止されていることが好ましい。
【００２１】
この場合、レーザ光源がドライエアにより封止された筐体内に収納されているので、レーザ光源が長期にわたって高出力のレーザ光を安定して出射することが可能となる。
【００２２】
前記発光部は、蛍光体保持部材と、前記蛍光体保持部材に分散されており、レーザ光が照射されることにより発光する蛍光体と、からなることが好ましく、前記蛍光体は、ＣＡＳＮ：Ｅｕ、ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ、Ｃａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ、ＪＥＭのうちの少なくとも１つである酸窒化物蛍光体、または、半導体ナノ粒子蛍光体であることが好ましい。
【００２３】
この場合、高いパワー密度のレーザ光に対して高い発光効率と信頼性を維持できるようになり、高輝度、かつ、高光束な発光装置を実現することができる。
【００２４】
なお、ＣＡＳＮ：Ｅｕとは、ＣａＡｌＳｉＮ：Ｅｕのことであり、ＳＣＡＳＮ：Ｅｕとは、ＳｒＣａＡｌＳｉＮ：Ｅｕのことであり、ＪＥＭとは、ＬａＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅのことであって、「Ｃａ」はカルシウムを、「Ｓｉ」はケイ素を、「Ａｌ」はアルミニウムを、「Ｏ」は酸素を、「Ｎ」は窒素を、「Ｃｅ」はセリウムを、「Ｅｕ」はユウロピウムを示す。また、α−ＳｉＡｌＯＮ、β−ＳｉＡｌＯＮの「α−」、「β−」は、結晶構造の違いを表し、それぞれ低温安定相α型と、高温安定相β型を示す。
【００２５】
前記蛍光体保持部材は、有機高分子部材からなり、前記発光部の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度は、０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１０Ｗ／ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００２６】
この場合、蛍光体保持部材に有機高分子部材を用いることにより、蛍光体保持部材でのレーザ光の吸収損失を低下させることができる。その結果、発光部の発光効率が向上する。
【００２７】
ただし、発光部の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度は、発光部の蛍光体保持部材である有機高分子部材の耐熱性の観点から、その上限値として１０Ｗ／ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００２８】
また、蛍光体保持部材に有機高分子部材を用いた場合、次のような効果も得ることができる。
【００２９】
有機高分子部材は常温で液体状であるものが多く、比較的低温（例えば、１００〜２５０℃）で加熱するだけで硬化する。このため、蛍光体保持部材の硬化に用いる金型に高耐熱性が不要となり、金型に利用できる材料の幅が広がる。このため、金型を任意の形状に作製できるので、多種多様な形状を持つ発光部を作製することができる。
【００３０】
なお、たとえば、低温焼成タイプのシリコーン樹脂であれば１００℃、通常のシリコーン樹脂であれば１５０〜１８０℃程度、有機無機ハイブリッド材料であれば１５０〜２５０℃程度の温度によって、それぞれ硬化させることができる。
【００３１】
また、蛍光体保持部材にガラスを用いた場合であれば、その流動性を出すために少なくとも４００〜５００℃程度の高温でガラスを加熱する高温プロセスが必須となる。高温プロセスの存在は、発光部を製造する上でその作業効率を大きく低下させる要因となる。これに対し、蛍光体保持部材に有機高分子部材を用いれば、このような高温プロセスは不要となり、発光部の製造プロセスの作業効率を向上させ、ひいては発光部の製造コストを低減することができる。
【００３２】
前記有機高分子部材は、主鎖がシロキ酸結合しており、側鎖が有機基の化学構造を有することが好ましい。
【００３３】
この場合、高いパワー密度のレーザ光に対して耐性が強くなり、高い信頼性を有する高輝度、かつ、高光束な発光装置を実現することができる。
【００３４】
前記有機高分子部材は、側鎖がメチル基（ＣＨ３−）のシリコーン樹脂であることが好ましい。
【００３５】
この場合、可視光波長域に特異な吸収がないシリコーン樹脂を有機高分子部材として使用することで、発光部のより高い信頼性を得ることができる。
【００３６】
前記ドライエアの露点温度は、−３０℃以下であることが好ましい。
【００３７】
この場合、露点温度が−３０℃以下のドライエアを用いることで、レーザ光源の動作時信頼性を向上させることができる。具体的には、レーザ光源の動作電圧変動が抑制でき、長期間にわたって安定した励起光を出力させることができる。
【００３８】
前記筐体は、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を透過させるための透過部を有し、前記透過部は、有機高分子部材からなることが好ましい。
【００３９】
この場合、レーザ光が透過部を透過する際、レーザ光のパワー損失を低減することができる。その結果、より発光効率のよい高輝度、かつ、高光束の発光装置を実現することができる。
【００４０】
前記レーザ光源の発振波長は、４００ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
この場合、４００ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下のレーザ光を使用しているので、レーザ光が発光部で別の波長の光に変換されず、発光部の外部に放射された場合でも、４００ｎｍよりも短い光で発現する皮膚障害の発生がなく、また、視感度が低い４２０ｎｍ以下であることにより、発光部からの発光に対して演色性を損ねることが少ない。また、前記酸窒化物蛍光体として上述した酸窒化物蛍光体群（ＣＡＳＮ：Ｅｕ、ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ、Ｃａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ、ＪＥＭ）を用いた場合、酸窒化物蛍光体群に対し高い吸収率を持つため、高効率な高輝度、かつ、高光束な発光装置を実現することができる。
【００４２】
前記レーザ光源の発振波長は、４４０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
この場合、青色の波長域である４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下のレーザ光で発光部に発光させるので、ストークスロス（励起波長−蛍光波長の差に起因するエネルギーロス）が少なくし、より高効率で発光部を発光させることができる。したがって、発光効率のよい高輝度、かつ、高光束な発光装置を実現することができる。
【００４４】
本発明に係る照明装置は、上記の発光装置を光源として用いる。
【００４５】
上記の照明装置が車両用前照灯の場合には、高輝度、かつ、高光度な発光装置を用いているので、従来のハロゲンランプやＨＩＤランプを使用した前照灯に比べて、消費電力を削減することができる。さらに、高輝度であることから光学系を小型化でき、機器からの発熱の少なさの面からも小型化を進められることができる。その結果、従来の前照灯に比べてデザイン自由度が大幅に向上させることができる。
【００４６】
また、上記の照明装置がプロジェクターである場合には、水銀ランプやキセノンランプを光源に用いた従来のプロジェクターに対して、より小型で、低消費電力、かつ、高輝度、高光束な発光装置を光源に使用しているので、プロジェクターのさらなる小型化、低消費電力化が実現できる。
【００４７】
本発明に係る車両用前照灯は、上記の発光装置を光源として用いる。
【００４８】
上記の車両用前照灯の場合には、高輝度、かつ、高光度な発光装置を用いているので、従来のハロゲンランプやＨＩＤランプを使用した前照灯に比べて、消費電力を削減することができる。さらに、高輝度であることから光学系を小型化でき、機器からの発熱の少なさの面からも小型化を進められることができる。その結果、従来の前照灯に比べてデザイン自由度が大幅に向上させることができる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明に係る発光装置は、以上のように、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が照射される被照射面を有し、当該被照射面上におけるレーザ光の照射により発光する発光部とを備え、前記発光部の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度は、０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１００Ｗ／ｍｍ２以下である構成である。
【００５０】
それゆえ、高輝度かつ高光束で発光が可能な光源を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置の概略構成を示す側断面である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光装置のレーザ光源として用いられたＧａＮ系半導体レーザの概略構造を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る発光装置を用いた車両用前照灯の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る発光装置を用いたプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るレーザダウンライトが備える発光ユニットおよび従来のＬＥＤダウンライトの外観を示す概略図である。
【図６】上記レーザダウンライトが設置された天井の断面図である。
【図７】上記レーザダウンライトの断面図である。
【図８】上記レーザダウンライトの設置方法の変更例を示す断面図である。
【図９】上記ＬＥＤダウンライトが設置された天井の断面図である。
【図１０】上記レーザダウンライトおよび上記ＬＥＤダウンライトのスペックを比較するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施の形態における構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る発光装置及び照明装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００５３】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１および図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５４】
（発光装置１０の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置１０の概略構成を示す側断面である。発光装置１０は、図１に示すように、レーザ光源１０１と、ステムブロック１０２と、ステム１０３と、キャップ１０４と、キャップガラス（透過部）１０５と、発光部１０６と、電極リード線１０７ａおよび１０７ｂと、を備えている。
【００５５】
レーザ光源１０１は、レーザ光を出射するための劈開端面である前端面（出射端面）１０１ａと、前端面１０１ａの反対側に位置する劈開端面である後端面１０１ｂと、を有しており、前端面１０１ａと後端面１０１ｂとは、レーザ発振するための共振器を構成している。この共振器の共振方向は、ステムブロック１０２の長手方向に一致している。
【００５６】
レーザ光源１０１は、例えば単一波長帯域もしくは複数波長帯域の半導体レーザまたは半導体レーザ励起固体レーザを用いることができ、例えば公知のＧａＮ（窒化ガリウム）系半導体レーザを用いることができる。レーザ光源１０１から出射されるレーザ光は、発光部１０６を励起するための励起光となる。
【００５７】
レーザ光源１０１としてＧａＮ系半導体レーザを用いた場合、４０５ｎｍ（青紫色）の波長により発振させ、１０Ｗの出力パワーを持つレーザ光が出射可能である。なお、以下では、レーザ光源１０１としてＧａＮ系半導体レーザを用いた場合を例として説明する。このＧａＮ系半導体レーザの具体的な構造については、後述する。
【００５８】
ステムブロック１０２およびステム１０３は、例えば銅等の導電性材料からなる。レーザ光源１０１は、ステムブロック１０２上に搭載されている。
【００５９】
ステムブロック１０２は、レーザ光源１０１のステムブロック１０２側の主面に配置された下部電極（図示省略）と電気的に接続されている。そして、ステムブロック１０２とステム１０３とは一体に形成されており、レーザ光源１０１の上記の下部電極と電極リード線１０７ａとは、ステムブロック１０２およびステム１０３を通して、電気的に接続されている。
【００６０】
また、ステムブロック１０２とステム１０３とは一体に形成されていることから、レーザ光源１０１における発熱が、ステムブロック１０２を通して、ステム１０３から効率よく放熱されている。
【００６１】
ステム１０３には挿入穴（図示省略）が設けられており、その挿入穴に電極リード線１０７ａの一端が挿入されている。ステム１０３と電極リード線１０７ａとは、電気的に接続されている。
【００６２】
また、ステム１０３には貫通穴が設けられており、その貫通穴を通して電極リード線１０７ｂの一端がステム１０３を貫通している。ステム１０３と電極リード線１０７ｂとは、電気的に絶縁されている。このようなステム１０３と電極リード線１０７ｂとの電気的な絶縁状態は、ステム１０３と電極リード線１０７ｂとの間に例えば絶縁性樹脂１０８を挟み込むことにより実現することができる。
【００６３】
キャップ１０４は、レーザ光源１０１およびレーザ光源１０１を搭載するステムブロック１０２を取り囲むように、ステム１０３上に配置されている。そして、キャップ１０４には、レーザ光源１０１から出射されるレーザ光を、キャップ１０４の外部に取り出すためのレーザ光出射口が設けられている。このレーザ光出射口は、レーザ光源１０１の前端面１０１ａに対向するように形成されている。
【００６４】
また、キャップ１０４は、ステム１０３およびキャップガラス１０５と共に、レーザ光源１０１およびステムブロック１０２を収納し、封止するための筐体を構成している。すなわち、レーザ光源１０１およびステムブロック１０２は、ステム１０３、キャップ１０４およびキャップガラス１０５によって封止された筐体内の空間Ａに配置されることになる。
【００６５】
さらに、この空間Ａには、ドライエア（乾燥空気）が封入されている。そして、このドライエアの露点温度は−３５℃である。
【００６６】
キャップガラス１０５は、レーザ光源１０１の前端面１０１ａに対向するように配置されている。そして、キャップガラス１０５は、キャップ１０４のレーザ光出射口を塞いでいる。キャップガラス１０５は、レーザ光源１０１の前端面１０１ａから出射されるレーザ光を透過させており、キャップガラス１０５を透過したレーザ光が発光部１０６を照射する。
【００６７】
キャップガラス１０５は、レーザ光源１０１から出射されるレーザ光を透過するものであり、例えば公知のレーザ光を透過させる石英等を用いることができる。
【００６８】
電極リード線１０７ａは、ステム１０３と電気的に接続されたグランド用電極である。電極リード線１０７ａの一端がステム１０３に挿入されている。一方、電極リード線１０７ｂは、レーザ光源１０１のステムブロック１０２側とは反対側の主面上に配置された上部電極（図示省略）と電気的に接続された半導体レーザ駆動用電極である。電極リード線１０７ｂの一端は、ステム１０３と絶縁されながら、ステム１０３を貫通し、空間Ａ内に突出している。そして、電極リード線１０７ｂの一端とレーザ光源１０１の上部電極とは、例えばＡｕワイヤー１０９を通して電気的に接続されている。
【００６９】
電極リード線１０７ａおよび電極リード線１０７ｂの各々の他端は共に、例えばレーザ駆動回路１１０に接続されている。レーザ駆動回路１１０は、電極リード線１０７ａと電極リード線１０７ｂとの間に連続的に、あるいは、間欠的に、所定の電位差を印加することで、レーザ光源１０１の上部電極と下部電極との間に、レーザ光源１０１を駆動するための駆動電流を注入する。
【００７０】
発光部１０６は、キャップガラス１０５上に配置されている。発光部１０６は、レーザ光源１０１の前端面１０１ａと対向し、レーザ光源１０１から出射されるレーザ光が照射される、発光部１０６の底部に位置する被照射面を有している。
【００７１】
また、発光部１０６は、被照射面にレーザ光が照射されることで発光するものであり、レーザ光を受けて発光する蛍光体を含んでいる。具体的には、発光部１０６は、例えばシリコーン樹脂からなる蛍光体保持物質（蛍光体保持部材）１０６ａの内部に蛍光体１０６ｂが分散されているものである。蛍光体保持物質１０６ａと蛍光体１０６ｂとの割合は、１０：１程度である。また、発光部１０６は、蛍光体１０６ｂを押し固めたものであってもよい。蛍光体保持物質１０６ａは、シリコーン樹脂に限定されず、ガラスであってもよい。
【００７２】
蛍光体１０６ｂは、酸窒化物系のものであり、青色、緑色および赤色の蛍光体を含み、蛍光体保持物質１０６ａに分散されている。レーザ光源１０１にＧａＮ系半導体レーザを用いた場合であれば、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振するため、発光部１０６に当該レーザ光が照射されると白色光が発生する。それゆえ、発光部１０６は、波長変換材料であるといえる。
【００７３】
なお、レーザ光源１０１は、４５０ｎｍ（青色）のレーザ光（または、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する、いわゆる「青色」近傍のレーザ光）を発振するものでもよく、この場合には、蛍光体１０６ｂは、黄色の蛍光体、または緑色の蛍光体と赤色の蛍光体との混合物である。黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。緑色の蛍光体とは、５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。赤色の蛍光体とは、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。
【００７４】
蛍光体１０６ｂは、サイアロン蛍光体と通称されるものが好ましい。サイアロンとは、窒化ケイ素のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質である。サイアロン蛍光体は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）および希土類元素等を固溶させて作ることができる。
【００７５】
蛍光体１０６ｂの別の好適な例としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体を用いることもできる。同一の化合物半導体（例えばインジュウムリン：ＩｎＰ）を用いても、その粒子径を変更させることにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることができることが半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つである（例えばＩｎＰでは、粒子サイズが３〜４ｎｍ程度のときに赤色に発光する。ここで、粒子サイズは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて評価した。）。
【００７６】
また、この半導体ナノ粒子蛍光体は半導体ベースであるので蛍光寿命が短く、励起光のパワーを素早く蛍光として放射できるのでハイパワーの励起光に対して耐性が強いという特徴もある。これは、半導体ナノ粒子蛍光体の発光寿命が１０ナノ秒程度と、希土類を発光中心とする通常の蛍光体材料に比べて５桁も小さいためである。発光寿命が短いため、励起光の吸収と蛍光の発光とを素早く繰り返すことができる。その結果、強い励起光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱が低減される。よって、光変換部材が熱により劣化（変色や変形）するのをより抑制することができる。これにより、光の出力が高い発光素子を光源として用いる場合に、発光装置の寿命が短くなるのをより抑制することができる。
【００７７】
例えば、発光部１０６は、有機高分子部材であるシリコーン樹脂（信越化学製Ｘ３２−２７１２−Ａ／Ｂ）に、Ｃａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ蛍光体とＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体とを３：１に分散させ、加熱硬化、成型してなるものを用いることができる。
【００７８】
このＣａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ蛍光体は、４０５ｎｍ付近の波長を有する光で励起され、青緑色の蛍光を示す蛍光体である。また、ＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体は、同じく、４０５ｎｍ付近の波長を有する光で励起され、赤色の蛍光を示す蛍光体である。これら２つの蛍光体を上記の割合で配合し、分散させた発光部１０６は、ＧａＮ系半導体レーザであるレーザ光源１０１から出射されるレーザ光により励起され、白色に発光する。
【００７９】
レーザ光源１０１の前端面１０１ａから出射されるレーザ光は、キャップガラス１０５を透過して、発光部１０６の底部に位置する被照射面に照射されている。
【００８０】
ここで、キャップ１０４のステム１０３からの高さを２．５ｍｍと設定した場合、レーザ光源１０１の前端面１０１ａから発光部１０６の被照射面に照射されるレーザ光の出力パワーの密度（Ｗ／ｍｍ２）は、発光部１０６の被照射面上において、０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１０Ｗ／ｍｍ２以下となっている。
【００８１】
このとき、レーザ光源１０１の前端面１０１ａから発光部１０６の被照射面までの距離Ｂは１．０ｍｍであり、発光部１０６の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度は５Ｗ／ｍｍ２であった。
【００８２】
また、レーザ駆動回路１１０からレーザ光源１０１に投入される投入電力が３５Ｗの時、レーザ光源１０１から１０Ｗのレーザ光が出力され、その時の発光部１０６から放出される白色の全光束は１８００ｌｍ、輝度は１００ｃｄ／ｍｍ２であった。また、平均演色評価数Ｒａは９４、赤色に関する特殊演色評価数Ｒ９は９５であった。
【００８３】
レーザ光源１０１は、ドライエアが封入されている空間Ａ内に保持されているので、長期にわたって高出力のレーザ光を安定して出射することが可能となる。上述したように、本実施の形態では、−３５℃の露点温度を持つドライエアを用いたが、露点温度が−３０℃以下のドライエアであれば、レーザ光源１０１としてＧａＮ系半導体レーザを用いた場合でも、長期間、高出力で安定動作させることが可能である。
【００８４】
また、発光部１０６の蛍光体保持物質１０６ａ中に分散された蛍光体１０６ｂである酸窒化物蛍光体の母材であるＳｉＡｌＯＮ（サイアロン）は、超硬質セラミック材料として知られている。本実施の形態では、これ利用して蛍光体材料化した酸窒化物蛍光体を発光部１０６に用いているため、発光部１０６の被照射面上において、０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１０Ｗ／ｍｍ２以下というパワー密度を持つ、非常に高出力なレーザ光で励起しても、発光部１０６が劣化することがない。このことによって、ハロゲンランプの寿命を大幅に超える数１０００時間に渡って、高輝度と高光束が維持できる発光装置１０を実現することができる。
【００８５】
発光部１０６の被照射面上におけるパワー密度が０．１Ｗ／ｍｍ２に満たないレーザ光で発光部１０６を励起した場合、２０ｃｄ／ｍｍ２を超える高輝度発光を実現することができない。
【００８６】
なぜなら、ハロゲンランプと同程度の輝度（２０ｃｄ／ｍｍ２）、あるいはそれ以上の輝度を実現するには、発光部１０６の被照射面上におけるパワー密度が０．１Ｗ／ｍｍ２以上必要となるからである。
【００８７】
なお、レーザ光を集光する等により、発光部１０６の被照射面上におけるレーザ光のパワー密度を０．１Ｗ／ｍｍ２以上とすることは可能である。しかしながら、レーザ光のパワー自体が小さいと（例えば０．５Ｗ以下）、発光部１０６から放出される全光束を１００ｌｍ以上とすることができない。したがって、高光束を実現するためには発光部１０６の被照射面上におけるレーザ光のパワーとしては、０．５Ｗ以上であることが好ましい。
【００８８】
一方、発光部１０６の被照射面上におけるパワー密度が１０Ｗ／ｍｍ２を超えるようなレーザ光で発光部１０６を長時間励起し続けた場合、発光部１０６を構成する蛍光体保持物質１０６ａである有機高分子部材が分解・燃焼してしまうことがある。このため、発光部１０６の被照射面上におけるパワー密度を１０Ｗ／ｍｍ２以下とし、蛍光体保持物質１０６ａである有機高分子部材の分解・燃焼を防止している。
【００８９】
なお、蛍光体保持物質１０６ａに、上で述べたようなシリコーン樹脂等の有機高分子部材に代えて、ガラス等の無機部材を用いてもよい。ガラス等の無機部材は、有機高分子部材よりも高い耐熱性を持っている。この場合、蛍光体保持物質１０６ａである無機部材の劣化等を防止するには、発光部１０６の被照射面上におけるパワー密度を１００Ｗ／ｍｍ２以下とすればよい。
【００９０】
本実施の形態では、酸窒化物蛍光体材料としてＣａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ蛍光体とＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体を用いたが、それ以外に、ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体、ＪＥＭ蛍光体を用いた場合においても高出力なレーザ光に対する高い信頼性が実現できる。例えば、青色に発光するＪＥＭ蛍光体と、緑色のβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体、赤色のＣＡＳＮ蛍光体を組み合わせて、ＲＧＢ三原色の発光を高輝度・高光束で実現させることもできる。このとき、β―ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体に代えてＣａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ蛍光体を用いることもできる。
【００９１】
また、これらの蛍光体を分散させる有機高分子部材としては、その主鎖がシロキ酸結合しており、その側鎖が有機基の化学構造を有しているものを用いると、高出力のレーザ光に対する耐性がより高くなる。
【００９２】
特に、側鎖がメチル基（ＣＨ３−）のシリコーン樹脂を用いると、可視光波長域に特異な吸収がないために高い信頼性を実現できるようになる。本実施の形態でも、酸窒化物蛍光体を分散させる有機高分子部材にはシリコーン樹脂を用いている。
【００９３】
本実施の形態の変形例として、キャップガラス１０５に代えて、酸窒化物蛍光体を分散させた有機高分子部材を用いることができる。この場合、キャップガラス１０５によるレーザ光（励起光）の吸収損失が無くなるので、さらに発光効率のよい高輝度、高光束な発光装置を実現することができる。
【００９４】
なお、この際には、封入したドライエアが逃げないよう、また外部から水分の浸入が無いよう、有機高分子部材の材料としては、ガス・水分を透過しにくいものを選択することが重要である。
【００９５】
本実施の形態では、レーザ光源１０１として、発振波長が４０５ｎｍのＧａＮ系半導体レーザを用いたが、発光部１０６の励起光源としては、発振波長が４００ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下のＧａＮ系半導体レーザを用いることが好ましい。
【００９６】
半導体レーザ光源は、非常に鋭い単一波長で発振するので、４００ｎｍ以上で発振させることによって、皮膚障害の原因となるＵＶ−Ａ光（〜４００ｎｍ）を含まないようにすることができる。また、４２０ｎｍ以下で発振させることによって、この波長域は視感度が非常に低いので、演色性に悪影響を与えにくい。さらに、この波長域において、前述の酸窒化物蛍光体は高い吸収率を持つというメリットもある。
【００９７】
また、ＧａＮ系半導体レーザの発振波長は、４４０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下であってもよい。
【００９８】
青色の波長域である４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の励起光で蛍光体を励起させることによって、前述した４００ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の励起光に比べてストークスロス（励起波長−蛍光波長の差に起因するエネルギーロス）を少なくできる。したがって、より高効率で蛍光体を発光させることができるため、発光効率のよい高輝度、かつ、高光束な発光装置を実現することができる。
【００９９】
（ＧａＮ系半導体レーザ２０の具体的な構造）
次に、図１のレーザ光源１０１として用いられるＧａＮ系半導体レーザ２０の具体的な構造について説明する。図２は、このＧａＮ系半導体レーザ２０の概略構造を示す断面図である。なお、図２は、図１の発光装置１０の設置されたレーザ光源１０１の前端面１０１ａ側から見た時における、ＧａＮ系半導体レーザ２０が持つ１つのリッジストライプ部の概略構成を示す断面図である。ＧａＮ系半導体レーザ２０は、このようなリッジストライプを１０個有するアレイ型の構造を有している。
【０１００】
このＧａＮ系半導体レーザ２０に用いられる「窒化物半導体層」はＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）の式で表される窒化物半導体結晶を含む。ここで、「Ａｌ」はアルミニウムを、「Ｇａ」はガリウムを、「Ｉｎ」はインジウムを、「Ｎ」は窒素を示す。また、「ｘ」はアルミニウムの含有比率を、「ｙ」はガリウムの含有比率を、「ｚ」はインジウムの含有比率を示す。また、窒化物半導体層を構成する窒化物半導体結晶が六方晶である場合には、窒化物半導体層中の窒素元素のうち、１０％以下の窒素元素が砒素、リンおよびアンチモンのうち少なくとも１種の元素に置換されていてもよい。
【０１０１】
さらに、以下において、ＡｌｘＧａｙＮ（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＝１）の式で表される窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層を「ＡｌＧａＮ層」と略記する。また、窒化物半導体層には、例えば、ケイ素、酸素、塩素、硫黄、セレン、炭素、ゲルマニウム、亜鉛、カドミウム、マグネシウムおよびベリリウムのうち、少なくとも１種がドーピングされることで、窒化物半導体層がｐ型またはｎ型のいずれかの導電型を有するものとしてもよい。特に、ｐ型不純物としては、マグネシウムを用いるものがよい。このような窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層を備えたＧａＮ系半導体レーザ２０の一構成例を図２の断面図を参照して説明する。
【０１０２】
ＧａＮ系半導体レーザ２０は、ｎ型ＧａＮ基板２０１の表面上には、厚さ０．５μｍのｎ型ＧａＮ層２０２と、厚さ２μｍのｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ下部クラッド層２０３と、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮガイド層２０４と、厚さ２０ｎｍのＧａＮ下部隣接層２０５と、アンドープのＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ井戸層（厚さ：４ｎｍ）とアンドープのＧａＮ障壁層（厚さ：８ｎｍ）とが積層された活性層２０６と、厚さ５０ｎｍのＧａＮ上部隣接層２０７と、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層２０８と、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ上部クラッド層２０９と、０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層２１０と、がこの順で形成されている。
【０１０３】
そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１０及び絶縁層２１２上には、ｐ側電極２１３が形成されている。このｐ側電極２１３は、図１のレーザ光源１０１の上部電極に相当するものである。一方、ｎ型ＧａＮ基板２０１の裏面上には、ｎ側電極２１１が形成されている。このｎ側電極２１１は、図１のレーザ光源１０１の下部電極に相当するものである。
【０１０４】
このようにして各層が積層されたＧａＮ系半導体レーザ２０では、上部クラッド層２０９とコンタクト層２１０は、共振器方向に延伸したストライプ状に形成されており、リッジストライプ型導波路を構成している。この上部クラッド層２０９とコンタクト層２１０におけるストライプ状に形成された部分を、以下「リッジストライプ」とする。
【０１０５】
そして、上部クラッド層２０９とコンタクト層２１０におけるリッジストライプ以外の部分は、絶縁層２１２で埋め込まれ、電流狭窄を実現している。本実施形態では、上部クラッド層２０９とコンタクト層２１０におけるリッジストライプの幅を約７．０μｍとし、ＧａＮ系半導体レーザ２０の共振器長は６００μｍとした。
【０１０６】
このリッジストライプを備えたＧａＮ系半導体レーザ２０の前端面に、アルミナによるＡＲコーティングを施すとともに、後端面に、アルミナとチタニアの交互積層膜によるＨＲコーティングを施す。なお、前記のように積層された各層において、ｐ型の層にはｐドープ不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）が１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３濃度で含有されている。このマグネシウムの含有量は、例えば、上部クラッド層２０９とコンタクト層２１０において、４×１０１９ｃｍ−３である。
【０１０７】
また、活性層２０６は、アンドープのＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ井戸層（厚さ：４ｎｍ）とアンドープのＧａＮ障壁層（厚さ：８ｎｍ）とが、井戸層、障壁層、井戸層、障壁層、井戸層の順で形成された多重量子井戸構造（井戸数３）である。この活性層２０６を構成する井戸層および障壁層をこのように構成することで、障壁層は井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きくなるような組成とする。
【０１０８】
また、ｐ側電極２１３は、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１０に接する側から順番に積層された第１層２１４（Ｐｄ／Ｍｏ層）、第２層２１５（バリア層）、第３層２１６（パッド）の３層からなる。ここで、第２層２１５および第３層２１６は、絶縁層２１２上にも形成される。バリア層となる第２層２１５は、絶縁層２１２に対して密着性がよいことが好ましい。また、第１層２１４の内のＰｄ層は、ｐ型窒化物半導体にオーミック接触するための層である。このｐ側電極２１３を構成する第１層２１４、第２層２１５および第３層２１６は、電子ビーム（ＥＢ）真空蒸着法の他、高周波スパッタリング法等の成膜法によって形成される。
【０１０９】
このような構成のＧａＮ系半導体レーザ２０は、公知の窒化物半導体の結晶成長方法で作製できる。すなわち、各窒化物半導体層は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法：Metal Organic Chemical Vapor Deposition method）により積層され、ドライエッチングを用いたエッチング処理により、上部クラッド層２０９とコンタクト層２１０におけるリッジストライプ構造が形成される。このように窒化物半導体層を積層する際の窒化物半導体結晶の成長方法としてＭＯＣＶＤ法を用いた場合、キャリアガスやＶ族原料ガスに水素が含まれるため、窒化物半導体結晶内にも水素が取り込まれる。
【０１１０】
それに対して、窒化物半導体結晶の成長方法として分子ビームエピタキシ法（ＭＢＥ法：Molecular Beam Epitaxy method）が用いられることもあるが、この場合もＶ族原料としてアンモニア等が使用されると、やはり窒化物半導体結晶内に水素が取り込まれる。
【０１１１】
また、ＧａＮ系半導体レーザ２０の発振波長は、４００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下とした。
【０１１２】
なお、図２の構成のＧａＮ系半導体レーザ２０は一例であって、各窒化物半導体層の膜厚、リッジストライプの幅、リッジストライプの数、および共振器長について前述の値に限られるものではない。また、例えば、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１０を省略して、上部クラッド層２０９がコンタクト層を兼ねるようにしてもよい。また、活性層２０６を構成する井戸層および障壁層を、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）、ＩｎＧａＡｌＮ、ＧａＮ１−ｘＡｓｘ（０＜ｘ＜１）、ＧａＮ１−ｘＰｘ（０＜ｘ＜１）、またはこれらの化合物等の窒化物半導体で形成するものとしてもよい。また、発振閾値を引き下げる目的から、ＧａＮ系半導体レーザ２０の活性層の井戸数は２〜４の多重量子井戸構造（ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造）とすることが好ましいが、単一量子井戸構造（ＳＱＷ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造）としてもよい。この場合、前述した構成例における井戸層に挟まれる障壁層は存在しない。
【０１１３】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施の形態は、上記の実施の形態１の発光装置を用いた照明装置の具体例である車両用前照灯に係る実施の形態である。図３は、本実施の形態に係る車両用前照灯３０の概略構成を示す図である。
【０１１４】
車両用前照灯３０は、上記の実施の形態１の発光装置３０１と、発光装置３０１から放射される白色光を反射するための反射鏡３０２と、投影レンズ３０３と、発光装置３０１を固定するための支持体３０４と、すれ違いビーム用のカットラインを形成するための遮光板３０５と、を備えている。
【０１１５】
反射鏡３０２は、発光装置３０１の発光部１０６から出射した光を反射することにより、車両用前照灯３０の前方に向かわせる。この反射鏡３０２は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された曲面形状（カップ形状）の部材である。
【０１１６】
発光装置３０１の発光部１０６の蛍光体１０６ｂには、上記の実施の形態１で使用したＣａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ蛍光体とＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体を用いている。この２つの蛍光体を組み合わせた発光部１０６は、上記の実施の形態１で説明したように、演色性が非常に優れており、夜間走行時の道路標識や路上の対象物の識別性をより高めることができる。
【０１１７】
また、車両用前照灯３０は、高輝度と高光束を両立しているために前照灯を構成する光学系である反射鏡３０２や投影レンズ３０３の大きさ（光学系実効面積：前方から見た時の光学系の大きさ）を小さくできるというメリットがある。具体的には、車両用前照灯３０では、前方から見た時の投影レンズ（円形）３０３の直径は２０ｍｍであって、その時の光度はロービーム用前照灯として十分な値である２００００ｃｄである。
【０１１８】
車両用前照灯３０の発光装置３０１の輝度は１００ｃｄ／ｍｍ２、光束が１８００ｌｍであるので、反射鏡３０２と投影レンズ３０３でのロス（３５％）を勘案しても、前述のように非常に小さな光学系でありながら明るい車両用前照灯が得られた。
【０１１９】
なお、本実施の形態の車両用前照灯３０をハイビーム用前照灯として用いることももちろん可能である。ハイビームとして必要十分とされる１０００００ｃｄを得るのに必要な光学系実効面積から求めた投影レンズ径は４４ｍｍである。
【０１２０】
このように、車両用前照灯３０は、従来の車両用前照灯に比べてより小型化が図れ、かつ低消費電力、高演色性であるという特徴を有する。
【０１２１】
同じ程度の高輝度・高光束を有するＨＩＤランプでは、点灯後しばらくしないと最大光度にならないという欠点がある。それに対し、本実施の形態の車両用前照灯では、点灯直後から最大光度が得られ、消灯・再点灯も瞬時に行えるという特徴も有する。これは夜間の前照灯点灯直後や、トンネル等に突入直後の視認性を多いに向上できるというメリットがある。
【０１２２】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施形態について図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施の形態は、上記の実施の形態１の発光装置を用いた照明装置の具体例であるプロジェクターに係る実施の形態である。図４は、本実施の形態に係るプロジェクター４０の概略構成を示す図である。
【０１２３】
プロジェクター４０は、発光装置４０１と、集光レンズ４０４と、反射鏡４０５と、集光レンズ４０６と、偏光板４０８、液晶パネル４０９及び偏光板４１０からなる表示パネル４０７と、液晶パネル４０９を駆動する液晶駆動回路４１１と、凸レンズ４１３、凹レンズ４１４及び凸レンズ４１５からなる投射レンズ４１２と、を備えている。
【０１２４】
ここで、本実施の形態の発光装置４０１と上記の実施の形態１の発光装置１０とは、以下の点が異なっている。すなわち、発光装置４０１では、上記の実施の形態１とは異なり、レーザ光源を収納する筐体４０２と発光部４０３との間のレーザ光の光路上に集光レンズ４０４が配置されている。
【０１２５】
発光部４０３は、反射鏡４０５の焦点位置に保持されており、発光部４０３の秘照射面におけるレーザ光のパワー密度が１Ｗ／ｍｍ２となるような焦点距離の集光レンズ４０４を選択、設置している。
【０１２６】
さらに、発光部４０３の蛍光体は、青色の蛍光を発するＪＥＭ蛍光体と、鋭いピーク（狭い半値幅）の緑色の蛍光を発するβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体と、赤色の蛍光を発するＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体とが分散されている。
【０１２７】
ここで用いた緑色蛍光体であるβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体は、発光ピークにおける半値幅が４５ｎｍである。このことによって、プロジェクターの色再現域を広げることに貢献している。
【０１２８】
このような構成により、発光装置４０１は消費電力３５Ｗで、輝度８０ｃｄ／ｍｍ２、全光束１６００ｌｍを実現し、画像表示装置の色再現性を表す指標として一般的に用いられるＮＴＳＣ比でも、９５％以上とすることができた。
【０１２９】
プロジェクター４０は、光源部分が超小型で低消費電力なため、水銀ランプやキセノンランプを光源に用いた従来のプロジェクターに対して、圧倒的に小型で、低消費電力とすることができた。低消費電力であるために、機器からの発熱も大幅に低減され、その結果として不快な騒音を発する大きな放熱ファンが不要となり、プロジェクターの商品性が向上するというメリットもある。
【０１３０】
さらに、高輝度、高光束な発光装置を光源として使用しているので、超小型でありながら明るい空間でも十分に実用的なプロジェクター４０を実現することができる。
【０１３１】
なお、本実施の形態においても、発光装置４０１のＧａＮ系半導体レーザとして、発振波長が４４０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下のものを用いることができる。このとき、ＪＥＭ蛍光体を用いず、緑色および赤色の蛍光体粒子によって散乱され、非コヒーレント光化されたＧａＮ系半導体レーザからの青色光をプロジェクションとして用いる。
【０１３２】
このような構成とすることによって、発光ピークにおける半値幅が狭いβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体に加えて、青色光も単色（単一波長）化できるので、プロジェクターの色再現域を更に広げることができるようになる。
【０１３３】
なお、本実施の形態においては、液晶パネルと偏光板を用いたプロジェクターの構成例を開示したが、本発明は、もちろんこれに限定されるものではない。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いたＤＬＰ（Digital Light Processing）方式の投射型プロジェクターの光源にも好適に使用することができる。
【０１３４】
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施形態について図５〜図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施の形態は、上記の実施の形態１の発光装置を用いた照明装置の具体例であるレーザダウンライトに係る実施の形態である。図７は、本実施の形態に係るレーザダウンライト５００の断面図である。
【０１３５】
図７に示すように、レーザダウンライト５００は、家屋、乗物などの構造物の天井に設置される照明装置であり、レーザ光源５２１から出射したレーザ光を発光部５１３に照射することによって発生する蛍光を照明光として用いるものである。
【０１３６】
なお、レーザダウンライト５００と同様の構成を有する照明装置を、構造物の側壁または床に設置してもよく、上記照明装置の設置場所は特に限定されない。
【０１３７】
図５は、発光ユニット５１０および従来のＬＥＤダウンライト６００の外観を示す概略図である。図６は、レーザダウンライト５００が設置された天井の断面図である。図５〜図７に示すように、レーザダウンライト５００は、天板７００に埋設され、照明光を出射する発光ユニット５１０と、光ファイバー５２３を介して発光ユニット５１０へレーザ光を供給するＬＤ光源ユニット５２０とを含んでいる。
【０１３８】
ＬＤ光源ユニット５２０は、天井には設置されておらず、ユーザが容易に触れることができる位置（例えば、家屋の側壁）に設置されている。このようにＬＤ光源ユニット５２０の位置を自由に決定できるのは、ＬＤ光源ユニット５２０と発光ユニット５１０とが光ファイバー５２３によって接続されているからである。この光ファイバー５２３は、天板７００と断熱材７０１との間の隙間に配置されている。光ファイバー５２３は、その一方の端部である入射端部がＬＤ光源ユニット５２０側に配置され、その他方の端部である出射端部が発光ユニット５１０側に配置されている。
【０１３９】
（発光ユニット５１０の構成）
発光ユニット５１０は、図７に示すように、筐体５１１、光ファイバー５２３、発光部５１３および透光板５１４を備えている。
【０１４０】
筐体５１１には、凹部５１２が形成されており、この凹部５１２の底面に発光部５１３が配置されている。凹部５１２の表面には、金属薄膜が形成されており、凹部５１２は反射鏡として機能する。
【０１４１】
また、筐体５１１には、光ファイバー５２３を通すための通路５１５が形成されており、この通路５１５を通って光ファイバー５２３が発光部５１３まで延びている。光ファイバー５２３の出射端部から出射されるレーザ光が持つ、発光部５１３の被照射面上におけるパワー密度は、上記の実施の形態１で述べた値と同様である。
【０１４２】
透光板５１４は、凹部５１２の開口部をふさぐように配置された透明または半透明の板である。この透光板５１４は、キャップガラス１０５と同様の機能を有するものであり、発光部５１３の蛍光は、透光板５１４を透して照明光として出射される。透光板５１４は、筐体５１１に対して取外し可能であってもよく、省略されてもよい。
【０１４３】
透光板５１４は、凹部５１２の開口部を塞ぐように配置された透明または半透明の板である。この透光板５１４は、レーザ光源５２１が発する光の外部への進路方向に設けられており、レーザ光源５２１からのレーザ光を遮断するとともに、発光部５１３においてレーザ光を変換することにより生成された白色光（インコヒーレントな光）を透過する材質で形成することが好ましい。
【０１４４】
発光部５１３によって、コヒーレントなレーザ光はそのほとんどがインコヒーレントな白色光に変換される。しかし、何らかの原因でレーザ光の一部が変換されない場合も考えられる。このような場合でも、透光板５１４によってレーザ光を遮断することにより、レーザ光が外部に漏れることを防止できる。
【０１４５】
図５では、発光ユニット５１０は、円形の外縁を有しているが、発光ユニット５１０の形状（より厳密には、筐体５１１の形状）は特に限定されない。
【０１４６】
なお、ダウンライトでは、ヘッドランプの場合とは異なり、理想的な点光源は要求されず、発光点が１つというレベルで十分である。それゆえ、発光部５１３の形状、大きさおよび配置に関する制約は、ヘッドランプの場合よりも少ない。
【０１４７】
（ＬＤ光源ユニット５２０の構成）
ＬＤ光源ユニット５２０は、レーザ光源５２１、非球面レンズ５２２および光ファイバー５２３を備えている。
【０１４８】
光ファイバー５２３の一方の端部である入射端部は、ＬＤ光源ユニット５２０に接続されており、レーザ光源５２１から発振されたレーザ光は、非球面レンズ５２２を介して光ファイバー５２３の入射端部に入射される。
【０１４９】
図７に示すＬＤ光源ユニット５２０の内部には、レーザ光源５２１および非球面レンズ５２２が一対のみ示されているが、発光ユニット５１０が複数存在する場合には、発光ユニット５１０からそれぞれ延びる光ファイバー５２３の束を１つのＬＤ光源ユニット５２０に導いてもよい。この場合、１つのＬＤ光源ユニット５２０に複数のレーザ光源５２１と非球面レンズ５２２との対（または、複数のレーザ光源５２１と１つのロッド状レンズとの対）が収納されることになり、ＬＤ光源ユニット５２０は集中電源ボックスとして機能する。
【０１５０】
（レーザダウンライト５００の設置方法の変更例）
図８は、レーザダウンライト５００の設置方法の変更例を示す断面図である。同図に示すように、レーザダウンライト５００の設置方法の変形例として、天板７００には光ファイバー５２３を通す小さな穴７０２だけを開け、薄型・軽量の特長を活かしてレーザダウンライト本体（発光ユニット５１０）を天板７００に貼り付けるということもできる。この場合、レーザダウンライト５００の設置に係る制約が小さくなり、また工事費用が大幅に削減できるというメリットがある。
【０１５１】
（レーザダウンライト５００と従来のＬＥＤダウンライト６００との比較）
従来のＬＥＤダウンライト６００は、図５に示すように、複数の透光板６０１を備えており、各透光板６０１からそれぞれ照明光が出射される。すなわち、ＬＥＤダウンライト６００において発光点は複数存在している。ＬＥＤダウンライト６００において発光点が複数存在しているのは、個々の発光点から出射される光の光束が比較的小さいため、複数の発光点を設けなければ照明光として十分な光束の光が得られないためである。
【０１５２】
これに対して、レーザダウンライト５００は、高光束の照明装置であるため、発光点は１つでもよい。それゆえ、照明光による陰影がきれいに出るという効果が得られる。また、発光部５１３の蛍光体を高演色蛍光体（例えば、数種類の酸窒化物蛍光体の組み合わせ）にすることにより、照明光の演色性を高めることができる。
【０１５３】
図９は、ＬＥＤダウンライト６００が設置された天井の断面図である。同図に示すように、ＬＥＤダウンライト６００では、ＬＥＤチップ、電源および冷却ユニットを収納した筐体６０２が天板７００に埋設されている。筐体６０２は比較的大きなものであり、筐体６０２が配置されている部分の断熱材７０１には、筐体６０２の形状に沿った凹部が形成される。筐体６０２から電源ライン６０３が延びており、この電源ライン６０３はコンセント（不図示）につながっている。
【０１５４】
このような構成では、次のような問題が生じる。まず、天板７００と断熱材７０１との間に発熱源である光源（ＬＥＤチップ）および電源が存在しているため、ＬＥＤダウンライト６００を使用することにより天井の温度が上がり、部屋の冷房効率が低下するという問題が生じる。
【０１５５】
また、ＬＥＤダウンライト６００では、光源ごとに電源および冷却ユニットが必要であり、トータルのコストが増大するという問題が生じる。
【０１５６】
また、筐体６０２は比較的大きなものであるため、天板７００と断熱材７０１との間の隙間にＬＥＤダウンライト６００を配置することが困難な場合が多いという問題が生じる。
【０１５７】
これに対して、レーザダウンライト５００では、発光ユニット５１０には、大きな発熱源は含まれていないため、部屋の冷房効率を低下させることはない。その結果、部屋の冷房コストの増大を避けることができる。
【０１５８】
また、発光ユニット５１０ごとに電源および冷却ユニットを設ける必要がないため、レーザダウンライト５００を小型および薄型にすることができる。その結果、レーザダウンライト５００を設置するためのスペースの制約が小さくなり、既存の住宅への設置が容易になる。
【０１５９】
また、レーザダウンライト５００は、小型および薄型であるため、上述したように、発光ユニット５１０を天板７００の表面に設置することができ、ＬＥＤダウンライト６００よりも設置に係る制約を小さくすることができるとともに工事費用を大幅に削減できる。
【０１６０】
図１０は、レーザダウンライト５００およびＬＥＤダウンライト６００のスペックを比較するための図である。同図に示すように、レーザダウンライト５００は、その一例では、ＬＥＤダウンライト６００に比べて体積は９４％減少し、質量は８６％減少する。
【０１６１】
また、ＬＤ光源ユニット５２０をユーザの手が容易に届く所に設置できるため、レーザ光源５２１が故障した場合でも、手軽にレーザ光源５２１を交換できる。また、複数の発光ユニット５１０から延びる光ファイバー５２３を１つのＬＤ光源ユニット５２０に導くことにより、複数のレーザ光源５２１を一括管理できる。そのため、複数のレーザ光源５２１を交換する場合でも、その交換が容易にできる。
【０１６２】
なお、ＬＥＤダウンライト６００において、高演色蛍光体を用いたタイプの場合、消費電力１０Ｗで約５００ｌｍの光束が出射できるが、同じ明るさの光をレーザダウンライト５００で実現するためには、３．３Ｗの光出力が必要である。この光出力は、ＬＤ効率が３５％であれば、消費電力１０Ｗに相当し、ＬＥＤダウンライト６００の消費電力も１０Ｗであるため、消費電力では、両者の間に顕著な差は見られない。それゆえ、レーザダウンライト５００では、ＬＥＤダウンライト６００と同じ消費電力で、上述の種々のメリットが得られることになる。
【０１６３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１６４】
例えば、本発明の照明装置は、自動車以外の車両・移動物体（例えば、人間・船舶・航空機・潜水艇・ロケットなど）のヘッドランプとして実現されてもよいし、その他の照明装置として実現されてもよい。その他の照明装置として、例えば、サーチライト、プロジェクター、家庭用照明器具を挙げることができる。
【０１６５】
なお、本発明は、以下のようにも表現することができる。すなわち、本発明に係る固体点光源は、酸窒化物蛍光体が有機高分子部材に分散されており、レーザ光出射端面がドライエアに接しているＧａＮ系半導体レーザを用いて、前記有機高分子部材を前記ＧａＮ系半導体レーザから出射されるパワー密度０．１Ｗ／ｍｍ２以上、１０Ｗ／ｍｍ２以下のレーザ光により励起して発光させる。
【０１６６】
前記ＧａＮ系半導体レーザが、前記ドライエアを封止するステム内に保持され、前記ステムのレーザ光取り出し部から出射されたレーザ光が、前記有機高分子部材に照射されることが好ましい。
【０１６７】
前記酸窒化物蛍光体は、ＣＡＳＮ：Ｅｕ、ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ、Ｃａα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ、ＪＥＭからなる群から選択される少なくとも一種類の酸窒化物蛍光体であることが好ましい。
【０１６８】
前記有機高分子部材は、主鎖がシロキ酸結合しており、側鎖が有機基の化学構造を有することが好ましい。
【０１６９】
前記有機高分子部材は、側鎖がメチル基（ＣＨ３−）のシリコーン樹脂であることが好ましい。
【０１７０】
前記ドライエアは、露点温度が−３０℃以下であることが好ましい。
【０１７１】
前記ＧａＮ系半導体レーザが、前記ドライエアを封止するステム内に保持され、前記ステムのレーザ光取り出し部が、前記有機高分子部材によって密閉されていることが好ましい。
【０１７２】
前記ＧａＮ系半導体レーザは、発振波長が４００ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１７３】
前記ＧａＮ系半導体レーザは、発振波長が４４０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１７４】
本発明に係る車両用前照灯は、上記の固体点光源を用いた車両用前照灯である。
【０１７５】
本発明に係るプロジェクターは、上記の固体点光源を用いたプロジェクターである。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
本発明は、高輝度かつ高光束で発光が可能な光源として機能する発光装置を備えた照明装置に関し、特に車両用等のヘッドランプに好適に使用することができる。
【符号の説明】
【０１７７】
１０、３０１、４０１    発光装置
２０    ＧａＮ系半導体レーザ
３０    車両用前照灯
４０    プロジェクター
１０１、５２１    レーザ光源
１０１ａ    前端面（出射端面）
１０１ｂ    後端面
１０２    ステムブロック
１０３    ステム
１０４    キャップ
１０５    キャップガラス
１０６、４０３、５１３    発光部
１０６ａ    蛍光体保持物質（蛍光体保持部材、有機高分子部材）
１０６ｂ    蛍光体
１０７ａ、１０７ｂ    電極リード線
１０８    絶縁性樹脂
１０９    Ａｕワイヤー
１１０    レーザ駆動回路
２０１    ｎ型ＧａＮ基板
２０２    ｎ型ＧａＮ層
２０３    ｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ下部クラッド層
２０４    ｎ型ＧａＮガイド層
２０５    ＧａＮ下部隣接層
２０６    活性層
２０７    ＧａＮ上部隣接層
２０８    ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層
２０９    ｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ上部クラッド層
２１０    ｐ型ＧａＮコンタクト層
２１１    ｎ側電極
２１２    絶縁層
２１３    ｐ側電極
２１４    第１層
２１５    第２層
２１６    第３層
３０２、４０５    反射鏡
３０３    投影レンズ
３０４    支持体
３０５    遮光板
４０２、５１１、６０２    筐体
４０４、４０６    集光レンズ
４０７    表示パネル
４０８、４１０    偏光板
４０９    液晶パネル
４１１    液晶駆動回路
４１２    投射レンズ
４１３、４１５    凸レンズ
４１４    凹レンズ
４１６    スクリーン
５００    レーザダウンライト
５１０    発光ユニット
５１２    凹部
５１４、６０１    透光板
５１５    通路
５２０    ＬＤ光源ユニット
５２２    非球面レンズ
５２３    光ファイバー
６００    ＬＥＤダウンライト
６０３    電源ライン
７００    天板
７０１    断熱材
【図１】
2011243369.tif 000003
【図２】
2011243369.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011243369.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011243369.tif 000008
【図７】
2011243369.tif 000009
【図８】
2011243369.tif 000010
【図９】
2011243369.tif 000011
【図１０】
2011243369.tif 000012