(57)【要約】【課題】発光部の劣化を抑制することが可能な発光装置を提供する。【解決手段】ヘッドランプ１は、レーザ素子２から出射されたレーザ光を受けて発光する発光部４を備え、発光部４の取付位置または取付角度を変えることにより、発光部４におけるレーザ光の照射位置を変化させることが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、
上記発光部の取付位置または取付角度を変えることにより、上記発光部における上記励起光の照射位置を変化させることが可能であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、
上記発光部は、動作装置の往復運動によって変位されることにより、上記発光部における上記励起光の照射位置を変化させることが可能であることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、
上記発光部は、交換可能に配設されることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
上記発光部を支持する支持部材を備え、
上記発光部は、上記支持部材を取り替えることにより、新たな発光部に交換されることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
上記発光部において発光した光を反射する反射鏡を備え、
上記励起光は、上記反射鏡の焦点位置またはその近傍に照射されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
上記励起光源は、レーザ光を出射するレーザ光源であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
上記発光部は、上記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を少なくとも含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置を含むことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置を含むことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光部の劣化を抑制することが可能な発光装置、車両用前照灯、及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）等の半導体発光素子を用い、これらの励起光源から生じた励起光を、蛍光体を含む発光部に照射してインコヒーレントな照明光を発生させる発光装置の研究が盛んになってきている。
【０００３】
このような発光装置に関する技術の例として特許文献１が開示されている。
【０００４】
特許文献１の光源装置は、短波長のレーザ光を出射するレーザダイオードと、該レーザダイオードからのレーザ光を平行光線束とするコリメータと、該コリメータからの平行光線束のレーザ光を集光するコンデンサと、該コンデンサで集光したレーザ光を吸収し自然放出光を放出する蛍光体とを有する。これにより、特許文献１の光源装置では、光量が大きいレーザ光が蛍光体によって吸収作用を受け、蛍光体から蛍光を自然放出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９５３１９号公報（平成１５年１０月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術には次のような問題がある。
【０００７】
特許文献１における反射鏡（リフレクタ）の焦点位置近傍に載置された蛍光部をレーザ等で励起することで発光部からの発光を利用する投光器では、レーザ光の照射が集中する焦点位置近傍に蛍光部の劣化が生じやすい。そして、その劣化によって蛍光部から出射される蛍光の光量が減少するといった問題を生じる。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、発光部の劣化を抑制することが可能な発光装置、車両用前照灯、及び照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、上記発光部の取付位置または取付角度を変えることにより、上記発光部における上記励起光の照射位置を変化させることが可能であることを特徴としている。
【００１０】
一般に、発光部は、反射鏡の焦点位置における部分が最も強く励起される。そのため、従来の発光装置は、長期間使用されると、焦点位置およびその近傍における発光部の劣化が生じるケースが見受けられた。そして、従来の発光装置は、発光部が固定されるものであったため、その発光部の劣化に対処することができず、したがって、長期間の使用に適さないという問題があった。
【００１１】
この点、本発明に係る発光装置は、発光部の取付位置または取付角度を変えることにより、発光部における励起光の照射位置を変化させることが可能である。
【００１２】
したがって、本発明に係る発光装置は、発光部に劣化が生じる前に、あるいは発光装置の性能劣化が僅かにでも認められることを契機として、励起光の発光部における照射位置を変化させることで発光部の劣化を抑えることを可能とする。これにより、発光部の使用可能期間が延びるため、本発明に係る発光装置は、長期間の使用が可能となる。
【００１３】
ここで、本発明に係る発光装置は、発光部の取付位置を変えることで上記照射位置を変化させることができる。つまり、本発明に係る発光装置は、発光部の取付位置を複数有することにより上記照射位置を変化させることができる。あるいは、本発明に係る発光装置は、発光部の取付角度を変えることにより、上記照射位置を変化させることができる。つまり、本発明に係る発光装置は、発光部の取付角度を変えることが可能な構造を有することで上記照射位置を変化させることができる。
【００１４】
それゆえ、本発明に係る発光装置は、極めてシンプルな構造により発光装置の長寿命化を実現することができる。
【００１５】
本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、上記発光部は、動作装置の往復運動によって変位されることにより、上記発光部における上記励起光の照射位置を変化させることが可能であることを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、本発明に係る発光装置では、発光部は、動作装置の往復運動によって変位される。そして、発光部が変位されることにより、励起光の発光部における照射位置が変化するため、発光部の劣化を抑えることができる。
【００１７】
上記往復運動は、特定の機構によって行われるものに限らず、クランク機構やピストン機構などの一般的な機器、装置等を用いてよい。
【００１８】
また、本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、上記発光部は、交換可能に配設されることを特徴としている。
【００１９】
本発明に係る発光装置では、発光部は交換可能に配設される。
【００２０】
したがって、本発明に係る発光装置は、発光部の劣化が生じる前に、あるいは発光装置の性能劣化が僅かにでも認められることを契機として、励起光の発光部における照射位置を変化させることで発光部の劣化を抑えることを可能とする。
【００２１】
また、本発明に係る発光装置では、上記発光部を支持する支持部材を備え、上記発光部は、上記支持部材を取り替えることにより、新たな発光部に交換される構成であってよい。
【００２２】
一般に、発光装置では、発光部は支持部材によって支持されている。この点、本発明に係る発光装置は、支持部材を取り替えることにより新しい発光部への交換することができるため、より迅速かつ容易に、また、現実的な使用態様に即して発光部の交換を実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係る発光装置では、上記発光部において発光した光を反射する反射鏡を備え、上記励起光は、上記反射鏡の焦点位置またはその近傍に照射される構成であってよい。
【００２４】
上記構成によれば、励起光の照射位置は、反射鏡の焦点位置またはその近傍に位置する。そのため、励起光の照射位置が固定された状態において、励起光の照射位置に対して発光部が相対的に移動（変位）することで、励起光の発光部における照射位置が変化することにより、発光部の劣化を抑えることができる。
【００２５】
また、本発明に係る発光装置では、上記励起光源は、レーザ光を出射するレーザ光源である構成であってよい。
【００２６】
励起光がレーザ光である場合、発光部は、レーザ光源から発せられた高い出力および光密度のレーザ光による劣化を受けやすい。そのため、本発明に係る発光装置は、特に励起光源がレーザ光である場合に、発光部の劣化が抑えられるという効果を発揮することができる。
【００２７】
また、本発明に係る発光装置では、上記発光部は、上記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を少なくとも含む構成であってよい。
【００２８】
また、本発明に係る車両用前照灯は、上記の発光装置を含む構成であってよい。
【００２９】
また、本発明に係る照明装置は、上記の発光装置を含む構成であってよい。
【００３０】
本発明に係る発光装置は、車両用前照灯や照明装置などに好適に適用することができる。これにより、例えば本発明に係る発光装置を車両用前照灯に適用した場合、長期間にわたって使用可能な車両用前照灯を実現することができ、上記従来の課題を容易に解決することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、上記発光部の取付位置または取付角度を変えることにより、上記発光部における上記励起光の照射位置を変化させることが可能であるという構成である。
【００３２】
また、本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、上記発光部は、動作装置の往復運動によって変位されることにより、上記発光部における上記励起光の照射位置を変化させることが可能であるという構成である。
【００３３】
また、本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、上記発光部は、交換可能に配設される構成である。
【００３４】
それゆえ、本発明に係る発光装置は、発光部の劣化を抑制することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドランプの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すヘッドランプ１の概略上面図を示す。
【図３】パラボラミラーの回転放物面を示す概念図である。
【図４】（ａ）はパラボラミラーの上面図、（ｂ）はパラボラミラーの正面図、（ｃ）はパラボラミラーの側面図である。
【図５】自動車におけるヘッドランプの配設方向を示す概念図である。
【図６】本実施の形態に係る他のヘッドランプの概略上面図を示し、（ａ）はヘッドランプが第１の位置に配設されている状態を、（ｂ）はヘッドランプが第２の位置に配設されている状態を、（ｃ）はヘッドランプが第３の位置に配設されている状態を、（ｄ）はヘッドランプ２００が第４の位置に配設されている状態を示す。
【図７】発光部を金属ベースに取り付ける構成を示す図であり、（ａ）は、金属ベースの第１の位置に発光部を取り付ける構成を、（ｂ）は、金属ベースの第２の位置に発光部を取り付ける構成を、それぞれ説明するための図である。
【図８】発光部の取り付け角度が変更される様子を示す図である。
【図９】本実施の形態に係る他のヘッドランプの概略上面図を示す。
【図１０】本実施の形態に係る他のヘッドランプの側面図を示す。
【図１１】本実施の形態に係る他のヘッドランプの概略上面図を示す。
【図１２】本実施の形態に係る他のヘッドランプの概略上面図を示す。
【図１３】本実施の形態に係る他のヘッドランプにおける発光部の往復運動を実現するクランク機構を説明するための図である。
【図１４】反射型ヘッドランプの概略側面図を示す。
【図１５】透過型ヘッドランプの概略側面図を示す。
【図１６】金属部材を使用しない、反射型ヘッドランプの概略側面図を示す。
【図１７】透明部材を使用しない、透過型ヘッドランプの概略側面図を示す。
【図１８】本実施の形態に係る他のヘッドランプの側面図を示す。
【図１９】本実施の形態に係る他のヘッドランプの概略上面図であり、レーザ素子が発光部に対して３方向からレーザ光を照射する様子を示す図である。
【図２０】上部に発光部が塗布された金属部材が金属ベースに取り付けられた様子を示す図である。
【図２１】金属部材が金属ベースから取り外された様子を示す図である。
【図２２】発光部の交換をネジにより行う方法を説明するための図である。
【図２３】発光部の交換を嵌めこみにより行う方法を説明するための図である。
【図２４】発光部の交換をバネを介して行う方法を説明するための図である。
【図２５】本実施の形態に係る他のヘッドランプの概略上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照しつつ、本実施の形態に係るヘッドランプ１等について説明する。なお、以下ではヘッドランプについて主に説明しているが、ヘッドランプは本願発明を適用する照明装置の一例であり、本願を任意の照明装置に適用可能であることは言うまでもない。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００３７】
本発明の実施の一形態について図１等に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３８】
〔ヘッドランプ１の構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係るヘッドランプ１の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、ヘッドランプ１は、レーザ素子（励起光源）２、レンズ３、発光部４、パラボラミラー（反射鏡）５、金属ベース７、およびフィン８を備えている。
【００３９】
（レーザ素子２）
レーザ素子２は、励起光を出射する励起光源として機能する発光素子である。このレーザ素子２は、複数設けられていてもよい。この場合、複数のレーザ素子２のそれぞれから励起光としてのレーザ光が発振される。レーザ素子２を１つのみ用いてもよいが、高出力のレーザ光を得るためには、複数のレーザ素子２を用いる方が容易である。
【００４０】
レーザ素子２は、１チップに１つの発光点を有するものであってもよく、１チップに複数の発光点を有するものであってもよい。レーザ素子２のレーザ光の波長は、例えば、４０５ｎｍ（青紫色）または４５０ｎｍ（青色）であるが、これらに限定されず、発光部４に含める蛍光体の種類に応じて適宜選択されればよい。
【００４１】
また、励起光源として、レーザ素子の代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることも可能である。
【００４２】
（レンズ３）
レンズ３は、レーザ素子２から出射したレーザ光が発光部４に適切に照射されるように、当該レーザ光の照射範囲を調節（例えば、拡大）するためのレンズであり、レーザ素子２のそれぞれに配設されている。
【００４３】
（発光部４）
発光部４は、レーザ素子２から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発するものであり、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４は、封止材の内部に蛍光体が分散されているもの、または蛍光体を固めたものである。発光部４は、レーザ光を蛍光に変換するため、波長変換素子であると言える。
【００４４】
この発光部４は、金属ベース７の上、かつ、パラボラミラー５の焦点位置を含むように配置されており、その様子が図２に示されている。図２は、図１に示すヘッドランプ１の概略上面図を示す。同図に示すように、発光部４は、金属ベース７の上部であって、パラボラミラー５の焦点位置（図中の点Ｐ）を含むように配置されている。そのため、発光部４から出射した蛍光は、パラボラミラー５の反射曲面に反射することで、その光路が制御される。
【００４５】
発光部４の蛍光体として、例えば、酸窒化物系蛍光体（例えば、サイアロン蛍光体）またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体（例えば、インジュウムリン：ＩｎＰ）を用いることができる。これらの蛍光体は、レーザ素子２から発せられた高い出力（および／または光密度）のレーザ光に対しての熱耐性が高く、レーザ照明光源に最適である。ただし、発光部４の蛍光体は、上述のものに限定されず、窒化物蛍光体など、その他の蛍光体であってもよい。
【００４６】
また、ヘッドランプの照明光は、所定の範囲の色度を有する白色にしなければならないことが、法律により規定されている。そのため、発光部４には、照明光が白色となるように選択された蛍光体が含まれている。
【００４７】
例えば、青色、緑色および赤色の蛍光体を発光部４に含め、４０５ｎｍのレーザ光を照射すると白色光が発生する。または、黄色の蛍光体（または緑色および赤色の蛍光体）を発光部４に含め、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）を照射することでも白色光が得られる。
【００４８】
発光部４の封止材は、例えば、ガラス材（無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス）、シリコーン樹脂等の樹脂材料である。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。封止材は、透明性の高いものが好ましく、レーザ光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。
【００４９】
（反射鏡（パラボラミラー５））
パラボラミラー５は、発光部４が発生させた蛍光を反射し、所定の立体角内を進む光線束（照明光）を形成する。このパラボラミラー５は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
【００５０】
図３は、パラボラミラー５の回転放物面を示す概念図であり、図４（ａ）はパラボラミラー５の上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、説明図面をわかりやすく例示するよう直方体の部材の内部をくり抜くことでパラボラミラー５を形成した例を示している。
【００５１】
図３に示すように、パラボラミラー５は、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面（放物曲面）を、上記回転軸を含む平面で切断することによって得られる部分曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいる。図４（ａ）および（ｃ）において、符号５ａで示す曲線が放物曲面を示している。また、図４（ｂ）に示すように、パラボラミラー５を正面から見た場合、その開口部５ｂ（照明光の出口）は半円である。
【００５２】
また、レーザ素子２は、パラボラミラー５の外部に配置されており、パラボラミラー５には、レーザ光を透過または通過させる窓部６が形成されている。この窓部６は、開口部であってもよいし、レーザ光を透過可能な透明部材を含むものであってもよい。例えば、レーザ光を透過し、白色光（発光部４の蛍光）を反射するフィルターを設けた透明板を窓部６として設けてもよい。この構成では、発光部４の蛍光が窓部６から漏れることを防止できる。
【００５３】
窓部６は、複数のレーザ素子２に共通のものが１つ設けられていてもよいし、各レーザ素子２に対応した複数の窓部６が設けられていてもよい。
【００５４】
なお、パラボラミラー５の一部にパラボラではない部分を含めてもよい。また、反射鏡は、閉じた円形の開口部を有するパラボラミラーまたはその一部を含むものであってもよい。また、反射鏡は、パラボラミラーに限定されず、楕円面ミラーや自由曲面ミラーであってもよい。すなわち、反射鏡は、回転軸を中心として図形（楕円、円、放物線）を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
【００５５】
（金属ベース７）
金属ベース７は、発光部４を支持する板状の支持部材であり、金属（例えば、銅や鉄）からなっている。それゆえ、金属ベース７は熱伝導性が高く、発光部４の発熱を効率的に放熱することができる。なお、発光部４を支持する部材は、金属からなるものに限定されず、金属以外の熱伝導性が高い物質（ガラス、サファイアなど）を含む部材でもよい。ただし、発光部４と当接する金属ベース７の表面は反射面として機能することが好ましい。上記表面が反射面であることにより、発光部４の上面から入射したレーザ光が蛍光に変換された後に、当該反射面で反射させてパラボラミラー５へ向かわせることができる。または、発光部４の上面から入射したレーザ光を上記反射面で反射させて、再度発光部４の内部に向かわせて蛍光に変換することができる。
【００５６】
金属ベース７は、パラボラミラー５によって覆われているため、金属ベース７は、パラボラミラー５の反射曲面（放物曲面）と対向する面を有していると言える。金属ベース７の発光部４が設けられている側の表面は、パラボラミラー５の回転放物面の回転軸と概ね平行であり、当該回転軸を概ね含んでいることが好ましい。
【００５７】
（フィン８）
フィン８は、金属ベース７を冷却する冷却部（放熱機構）として機能する。このフィン８は、複数の放熱板を有するものであり、大気との接触面積を増加させることにより放熱効率を高めている。金属ベース７を冷却する冷却部は、冷却（放熱）機能を有するものであればよく、ヒートパイプ、水冷方式や、空冷方式のものであってもよい。
【００５８】
〔ヘッドランプ１の配設方法〕
図５は、ヘッドランプ１を自動車（車両）１０の前照灯に適用した場合の、ヘッドランプ１の配設方向を示す概念図である。図５に示すように、ヘッドランプ１は、パラボラミラー５が鉛直下側に位置するように自動車１０のヘッドに配設されてもよい。この配設方法では、上述のパラボラミラー５の投光特性により、自動車１０の正面が明るく照らされるとともに、自動車１０の前方下側も適度に照らしている。
【００５９】
なお、ヘッドランプ１を自動車用の走行用前照灯（ハイビーム）に適用してもよいし、すれ違い用前照灯（ロービーム）に適用してもよい。また、自動車１０の走行中に、走行状態に応じて、発光部４の照射面に照射されるレーザ光の光強度分布の制御を行ってよい。これにより、自動車１０の走行中に任意の投光パターンにより投光することができ、ユーザの利便性を高めることができる。
【００６０】
〔本発明の適用例〕
本発明の発光装置は、車両用前照灯のみならず、その他の照明装置に適用されてもよい。本発明の照明装置の一例として、ダウンライトを挙げることができる。ダウンライトは、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る。その他にも、本発明の照明装置は、車両以外の移動物体（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、サーチライト、プロジェクタ、ダウンライト以外の室内照明器具（スタンドランプなど）として実現されてもよい。
【００６１】
〔配設位置の移動が可能な発光部４〕
次に、本実施形態の一実施例であるヘッドランプ２００について、図６等を参照して説明する。なお、図１等により説明したのと同じ内容についてはその説明を省略する。
【００６２】
図６は、ヘッドランプ２００の概略上面図を示す。このうち、図６（ａ）はヘッドランプ２００が第１の位置に配設されている状態を、図６（ｂ）はヘッドランプ２００が第２の位置に配設されている状態を示す。また、図６（ｃ）はヘッドランプ２００が第３の位置に配設されている状態を、図６（ｄ）はヘッドランプ２００が第４の位置に配設されている状態を示す。また、図中の点Ｐはパラボラミラー５の焦点位置を示し、発光部４の各角に記載されている番号（１〜４）は、正方形に形成された発光部４の各角の角番号を示す。
【００６３】
図示するように、図６（ａ）では、焦点位置Ｐは発光部４の角１の近傍に位置する。図６（ｂ）では、焦点位置Ｐは発光部４の角４の近傍に位置する。図６（ｃ）では、焦点位置Ｐは発光部４の角３の近傍に位置する。図６（ｄ）では、焦点位置Ｐは発光部４の角２の近傍に位置する。つまり、ヘッドランプ２００では、発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置Ｐを含む位置に配設されるものの、その取り付け位置は、図中の破線で示される領域内を移動（変位）可能に形成されている。この構成は、例えば図６（ａ）〜図６（ｄ）に示す発光部４の４つの位置（第１〜第４の位置）それぞれで発光部４をネジ留め可能とすることで実現される。
【００６４】
発光部４を金属ベース７に取り付ける構成を図７（ａ）、図７（ｂ）に示す。図７は、発光部４を金属ベース７に取り付ける構成を示す図であり、図７（ａ）は、金属ベース７の第１の位置に発光部４を取り付ける構成を、図７（ｂ）は、金属ベース７の第２の位置に発光部４を取り付ける構成を、それぞれ説明するための図である。
【００６５】
図６を用いて説明した構成によれば、発光部４は、金属ベース７の破線で示す領域内を移動（変位）可能に配設される。この構成により、パラボラミラー５の焦点位置が発光部４の一箇所に集中することが回避されるため、発光部４の劣化を抑えることができ、その結果、ヘッドランプ２００の長期間の使用が可能となる。
【００６６】
なお、図６では、発光部４が正方形であるものとして説明している。しかしながら、発光部の形状は、正方形に限られず、例えば、円形、多角形、星型、矩形等の種々の形状であってよい。
【００６７】
また、特にヘッドランプ２００を自動車用のヘッドランプとして使用する場合には、例えば車検時、定期点検時において、発光部４の取り付け位置を定期的にシフトさせる運用とする。これにより、発光部４におけるレーザの励起位置を変更でき、経年使用による明るさの減少を気にすることなく使用でき、また、夜間の安全な運転を支援することが可能となる。
【００６８】
なお、発光部４の取り付け位置の移動は手動による方法に限定されず、一定時間経過後取り付け位置を移動させる取り付け位置移動部により自動で移動させるなど、機械等により自動に移動させる方法でもよい。
【００６９】
さらに、図６を参照して説明したヘッドランプ２００では、発光部４を新品と交換するまでに、少なくとも４回の取り付け位置の変更が可能であり、それまではヘッドランプ２００の光量を低下させることなく使用し続けることができる。したがって、ユーザは、図２２等を参照して説明するヘッドランプ９５０（後述）と比べてより長期間、光量の低下を伴うことなくヘッドランプ２００を使用することができる。
【００７０】
なお、図６では、発光部４の取り付け位置は４箇所であるものとして説明している。しかしながら、上記取り付け位置は、４箇所に限られず、幾つであってもよい。そして、その取り付け位置の数が増えるほど、ユーザは、より長期間、光量の低下を伴うことなくヘッドランプ２００を使用することができる。
【００７１】
次に、配設位置の移動が可能な発光部４を実現する他の構成を図８により説明する。図８は、正方形状の発光部４の取付角度が変更される様子を示す図である。
【００７２】
ここで、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す発光部４を左に９０度回転したときの様子を示す。図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示す発光部４を左に９０度回転したときの様子を示す。図８（ｄ）は、図８（ｃ）に示す発光部４を左に９０度回転したときの様子を示す。このように、発光部４の取り付け角度を変更（変位）することによって、パラボラミラー５の焦点位置が発光部４の一箇所に集中することが回避されるため、発光部４の劣化を抑えることができ、その結果、ヘッドランプの長期間の使用が可能となる。
【００７３】
なお、図８では、発光部４が正方形であるものとして説明している。しかしながら、発光部の形状は、正方形に限られず、例えば、円形、多角形、星型、矩形等の種々の形状であってよい。
【００７４】
また、図８では、発光部４は、発光部４を取り付ける金属ベース７の取付面に平行に回転している。しかしながら、発光部は上記取付面に対して完全に平行に回転する必要はなく、発光部４の照射面において、レーザ光の照射位置が変化するように（レーザ光の照射位置が発光部４上の異なる位置となるように）回転すればよい。
【００７５】
また、特に上記ヘッドランプを自動車用のヘッドランプとして使用する場合には、例えば車検時、定期点検時において、発光部４の取り付け角度を定期的にシフトさせる運用とする。これにより、発光部４におけるレーザの励起位置を変更でき、経年使用による明るさの減少を気にすることなく使用でき、また、夜間の安全な運転を支援することが可能となる。
【００７６】
なお、発光部４の取り付け位置の移動は手動による方法に限定されず、一定時間経過後取り付け位置を移動させる取り付け位置移動部により自動で移動させるなど、機械等により自動に移動させる方法でもよい。
【００７７】
〔移動自在な発光部４〕
次に、本実施形態の一実施例であるヘッドランプ３００について、図９等を参照して説明する。なお、図１等により説明したのと同じ内容についてはその説明を省略する。
【００７８】
図９は、ヘッドランプ３００の概略上面図を示す。ヘッドランプ３００では、環状の発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置Ｐを含む位置に配設されている。また、発光部４を支持する金属部材は、図示しないモータに接続されており、そのモータの動作を受けて図中矢印の方向に回転（変位）する。
【００７９】
上記構成を、図１０により具体的に説明する。図１０は、ヘッドランプ３００の側面図を示す。ヘッドランプ３００では、金属ベース７の上部に金属部材（支持部材）１６が配設されている。そして、その金属部材１６は発光部４を支持している。また、金属ベース７の下方にはモータ（動作装置）３０が配設されており、そのモータ３０は、金属部材１６に接続している。そのため、金属部材１６は、モータ３０が動作することで、図９の矢印の方向に回転する。回転速度は必ずしも速くなくてよく、例えば１〜２００Ｈｚ程度の速度でよい。
【００８０】
ヘッドランプ３００は、上記構成を備えることにより以下の効果を奏する。具体的には、ヘッドランプ３００では、発光部４は、モータ３０の動作を受けて常に回転する金属ベース７に支持されている。したがって、パラボラミラー５の焦点位置が発光部４の一箇所に集中することなく分散されることになるため、発光部の劣化が抑えられ、ヘッドランプ３００を長期間使用することが可能となる。
【００８１】
このヘッドランプ３００を自動車用のヘッドランプとして使用すると、発光部４の特定の位置が劣化することがなくなるため、経年使用による明るさの減少が極めて遅くなり、夜間の安全な運転を支援することが可能となる。
【００８２】
次に、本実施形態の一実施例であるヘッドランプ４００について、図１１等を参照して説明する。なお、図１等により説明したのと同じ内容についてはその説明を省略する。
【００８３】
図１１は、ヘッドランプ４００の概略上面図を示す。また、図１２は、ヘッドランプ５００の概略上面図を示す。図１１に示すように、ヘッドランプ４００では、発光部４は図面左右方向に往復運動（変位）する。また、ヘッドランプ５００では、発光部４は図面上下方向に往復運動する。この動作を、図１３により説明する。
【００８４】
図１３は、ヘッドランプ４００またはヘッドランプ５００における発光部４の往復運動を実現するクランク機構４０を説明するための図である。
【００８５】
クランク機構４０は、クランク・ディスク４１と、スライダ４２と、連接棒４３とを備える。クランク・ディスク４１は、例えばヘッドランプ４００またはヘッドランプ５００の電源と連動して回転運動が行われる。そして、そのクランク・ディスク４１の回転運動が、連接棒４３を介して、スライダ４２に伝達される。このとき、クランク・ディスク４１の回転運動は、往復運動としてスライダ４２に伝達される。そのため、スライダ４２に発光部４を連結することにより、クランク・ディスク４１の往復運動を発光部４の横方向または縦方向への往復運動とすることができる。
【００８６】
ヘッドランプ４００およびヘッドランプ５００は、上記構成により、レーザ素子２から出射される励起光の照射位置を発光部４の一箇所に集中させることなく分散させることができるため、発光部４の劣化を抑えることができ、長期間使用を実現することができる。
【００８７】
なお、モータ３０、クランク機構４０による実施例を説明したが、本実施形態はこれら実施例に限定されない。例えば、発光部４を載置する金属ベースそのものが振動する実施例も考えられる。また、発光部４が、不定の方向に振動するバネ等によって金属ベース７に固定されており、そのバネの作用によって不定の方向に発光部４が移動する、といった実施例も考えられる。また、プログラム制御によって発光部４の移動を精密に制御して、発光部４の照射面上のほぼ全面にわたってレーザ光を均一に照射する実施例も考えられる。つまり、本実施形態には、レーザ素子２から出射される励起光の照射位置を発光部４の一箇所に集中させることなく分散させるという同様の技術的思想を有する種々の実施例が含まれる。
【００８８】
〔反射型・透過型ヘッドランプについて〕
これまでの説明では、ヘッドランプは、パラボラミラー５が配設されている側から発光部４に対してレーザ光を照射する発光部の構成（本願ではこれを「反射型発光部」と称する。）を備えたヘッドランプに関するものであった。本実施形態では、反射型発光部を備えたヘッドランプを反射型ヘッドランプと称する。反射型ヘッドランプでは、パラボラミラー５が配設されている側から発光部４に対してレーザ光が照射され、それにより、発光部４は、レーザ光の照射面において蛍光を発する。そして、蛍光部４から発生した蛍光は、パラボラミラー５で反射して、ヘッドランプの外部に照射される。
【００８９】
しかしながら、本実施形態は、パラボラミラー５が配設されている側とは反対側から、発光部４に対してレーザ光が照射される発光部の構成（本願ではこれを「透過型発光部」と称する。）を備えたヘッドランプにも適用することができる。本実施形態では、透過型発光部を備えたヘッドランプを透過型ヘッドランプと称する。透過型ヘッドランプでは、パラボラミラー５が配設されている側とは反対側から、発光部４に対してレーザ光が照射される。それにより、発光部４は、レーザ光の照射面と反対側の面（パラボラミラー５に対向する側の面）において蛍光を発する。そして、蛍光部４から発生した蛍光は、パラボラミラー５で反射して、ヘッドランプの外部に照射される。
【００９０】
また、本実施形態は、金属部材１６上に発光部４を設ける構成に限られず、金属部材１６を備えていない構成や、透過型発光部の構成において、透明部材（支持部材）２５上に発光部４を設ける構成も含む。これらの実施例を図１４〜図１７により説明する。
【００９１】
図１４は、反射型ヘッドランプ９５０の概略側面図を示す。図１５は、透過型ヘッドランプ６００の概略側面図を示す。また、図１６は、金属部材を使用しない、反射型ヘッドランプ７００の概略側面図を示す。図１７は、透明部材を使用しない、透過型ヘッドランプ８００の概略側面図を示す。
【００９２】
図１５のヘッドランプ６００では、発光部４は、透明部材２５上に設けられている。透明部材２５は、熱伝導性が優れ、レーザの波長に対する透過性が高い材料が好ましい。透明部材２５の一例としてガラスが挙げられる。そして、金属ベース７には開口５０が形成されており、レーザ光が、その開口５０を通って、透明部材２５を透過して発光部４に照射される。
【００９３】
図１６のヘッドランプ７００は、反射型ヘッドランプであって、発光部４は金属ベース７上に直接配設されている。
【００９４】
図１７のヘッドランプ８００では、発光部４は、透明部材２５を介することなく、金属ベース７上に直接配設されている。そして、レーザ光は、金属ベース７に形成された開口５０を通って発光部４に照射される。
【００９５】
図１６、図１７の発光部４は、蛍光体をプレート状に焼き固めることにより作製されており、バネや押さえ治具により金属ベース７に固定される。あるいは、発光部４は、図示しないモータ３０やクランク機構４０などに接続される構成であってもよい。これにより、発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置を含むように配設され、レーザ光が照射される発光部４の面である照射面とパラボラミラー５の焦点位置との相対的な位置関係を変化させることが可能となる。
【００９６】
さらに、本実施形態は、反射型ヘッドランプおよび透過型ヘッドランプの何れのタイプであっても、適用することができる。さらに、本実施形態に係るヘッドランプでは、金属部材１６および透明部材２５の有無にかかわらず、発光性能を維持した装置を提供することができる。そのため、発光部４を長期間使用することが可能となる。
【００９７】
〔交換可能な発光部４〕
次に、本実施形態の一実施例であるヘッドランプ９５０について、図１８等を参照して説明する。なお、図１等により説明したのと同じ内容についてはその説明を省略する。
【００９８】
図１８は、本実施の形態に係るヘッドランプ９６０の側面図を示す。ヘッドランプ９６０は、レーザ素子２を３個有する。３つのレーザ素子２はそれぞれ、９ｍｍΦの金属パッケージに実装されており、波長４０５ｎｍ、２Ｗのレーザ光を出力する。そして、レーザ素子２は、発光部４に対して３方向からレーザ光を照射する。このとき、レーザ素子２から出射されたレーザ光は、集光レンズ３を通して、発光部４上の１ｍｍΦのエリアに集光される。
【００９９】
図１９は、ヘッドランプ９６０の概略上面図であり、レーザ素子２が発光部４に対して３方向からレーザ光を照射する様子を示す図である。図面の上側から、レーザ素子２ａ、レーザ素子２ｂ、及びレーザ素子２ｃがその順序で配設されている。そして、レーザ素子２ａ、レーザ素子２ｂ、及びレーザ素子２ｃは、発光部４に対して、発光部４上の１ｍｍΦのエリア（図中、発光部４の環状部）にレーザ光を集中的に照射する。
【０１００】
パラボラミラー５は、樹脂製パラボラミラーの内面にアルミニウムがコーティングされたものであり、前面開口部は半径３０ｍｍの半円形であり、奥行きは３０ｍｍである。
【０１０１】
発光部４は、白色で発光するように３種類のＲＧＢ蛍光体が混合されている。このとき、赤色蛍光体は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕであり、緑色蛍光体は、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕであり、青色蛍光体は（ＢａＳｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕで構成されている。また、発光部４の厚さは０．１ｍｍの薄膜状に形成されており、上記蛍光体の粉末が、透明樹脂に混ぜられて金属ベース７の表面に塗布されている。発光部４は、パラボラミラー５の焦点が、レーザ光が照射される発光部４の面である照射面の中心位置近傍となるように配置されている。つまり、レーザ素子２は、パラボラミラー５の焦点位置に相当する部分をレーザ光で励起する。
【０１０２】
さらに、発光部４は、照射面の延長線（図中のＬで示す線）がパラボラミラー５の開口部の最外部と交わるように、金属ベース７の表面に対して一定の角度を有するように傾けて配置されている。これにより、金属ベース７の外部から発光部４における発光点が直視されなくなるため、外部から見たときのギラツキや幻惑等が抑制される。また、これにより、発光部４から出射される蛍光を、効率的かつ無駄なくパラボラミラー５で反射することができる。
【０１０３】
金属ベース７は、アルミニウム等の放熱効率の高い材質からなり、この金属ベース７がレーザおよび発光部４による熱を放熱する役割も果たす。
【０１０４】
さらに、ヘッドランプ９６０は、一定の使用期間を経過した発光部４を、新しい発光部４と交換可能に構成されている。そのことを、図２０、図２１により説明する。
【０１０５】
図２０は、上部に発光部４が塗布された金属部材（支持部材）１５が金属ベース７に取り付けられた様子を示す図である。また、図２１は、金属部材１５が金属ベース７から取り外された様子を示す図である。
【０１０６】
各図に示すように、発光部４は、発光部４が塗布された金属部材１５とともに金属ベース７から容易に取り外しができ、かつ、新しい金属部材１５と交換可能な構成で実現されている。このように、一定期間使用（点灯）するごとに新品の発光部４（発光部４が塗布された金属部材１５）を交換可能な構成とすることで、ヘッドランプ９６０は、その明るさの減少を補填しつつ、長期間使用することができる。
【０１０７】
なお、金属部材１５の材質は特に限定されないが、金属部材１５が取り付けられる金属ベース７と同じ材質であることが好ましい。これにより、異なる種類の金属材料が電気的に接触して発生しうる異種金属接触腐食を防ぐことができる。
【０１０８】
次に、交換可能な発光部４を実現する他の構成である発光部４のみを交換する構成を図２２により説明する、図２２は、発光部４の交換をネジにより行う方法を説明するための図である。
【０１０９】
同図に示すように、発光部４は、板状の金属部材１６上に載置されている。その金属部材１６は、金属ベース７に形成された凹部に嵌め込まれ、ネジ１７ａおよびネジ１７ｂにより金属ベース７に固定される。なお、金属部材１６は、金属ベース７に対して、ネジ留めとともに、あるいはネジ留めの代わりに、接着剤での接着、半田付けにより取り付けられてもよい。上記構成によれば、発光部を容易に交換することができる。
【０１１０】
次に、交換可能な発光部４を実現する他の構成を図２３により説明する、図２３は、発光部４の交換を嵌めこみにより行う方法を説明するための図である。
【０１１１】
同図に示すように、発光部４は、棒状の金属部材１８上で支持されている。その金属部材１８は、金属ベース７に形成された開口部に嵌め込まれ（あるいは、ねじ込まれ）、金属ベース７に固定される。なお、金属部材１８は、金属ベース７に対して、嵌め込みとともに、あるいは嵌め込みの代わりに、接着剤での接着、半田付けにより取り付けられてもよい。上記構成によれば、発光部を容易に交換することができる。
【０１１２】
次に、交換可能な発光部４を実現する他の構成を図２４により説明する、図２４は、発光部４の交換をバネを介して行う方法を説明するための図である。
【０１１３】
同図に示すように、発光部４は、板状の金属部材１６上に支持されている。その金属部材１６は、金属ベース７に形成された凹部に嵌め込まれ、バネ１９ａおよびバネ１９ｂを用いたバネ押さえにより金属ベース７に固定されている。金属部材１６は、金属ベース７に対して、バネ押さえとともに、あるいはバネ押さえの代わりに、接着剤での接着、半田付け、嵌め込みにより取り付けられてもよい。上記構成によれば、発光部を容易に交換することができる。
【０１１４】
以上、図２２〜図２４により説明した構成によれば、発光部４は、金属ベース７から容易に取り外しができ、かつ、新しい発光部と交換することができる。
【０１１５】
また、このヘッドランプ９５０を自動車用のヘッドランプとして使用する場合には、例えば車検時、定期点検時に発光部４を新しい発光部と交換する運用を行うことにより、経年使用による明るさの減少を気にすることなく使用でき、また、夜間の安全な運転を支援することもできる。さらに、ユーザの好みにより、蛍光部材の色味（色温度）を規制範囲内で自由に選択して取り付け(交換)することもできる。
【０１１６】
なお、発光部４を新しい発光部と交換することが可能な構成は、当然に、上記説明した構成に限られず、他の構成で実現されてもよい。
【０１１７】
〔変形例〕
さらに、本実施形態に含まれる種々のバリエーションを説明する。
【０１１８】
ヘッドランプ１等では、反射鏡としてパラボラミラー５が使用されるものとして説明している。しかしながら、本実施形態では、反射鏡の形状は限定されない。例えば、反射鏡は、円形ミラー、楕円ミラー、自由曲面型のミラー、マルチファセットなどを使用することができる。また、投光手段としてプロジェクションレンズを用いてもよい。
【０１１９】
また、本実施形態では、レーザ素子２で発生するレーザの波長、集光方法も限定されない。例えば、レーザ光の波長は、４０５ｎｍに限定されず４５０ｎｍ等であってよい。さらに、レーザの集光方法は、レンズ集光、楔型導光パーツ、凹面鏡集光などであってよい。また、本実施形態では、蛍光体の種類、発光部の形状、発光部からの発光色も限定されない。
【０１２０】
その一例を図２５により説明する。図２５は、ヘッドランプ９７０の概略上面図を示す。
【０１２１】
ヘッドランプ９７０では、レーザ素子２を２個有する（図面では-１つのみ記載）。２つのレーザ素子２はそれぞれ、９ｍｍΦの金属パッケージに実装されており、波長４０５ｎｍ、２Ｗのレーザ光を出力する。このとき、レーザ素子２から出射されたレーザ光は、集光レンズ３を通して、発光部４上の１ｍｍΦのエリアに集光される。
【０１２２】
リフレクタ６０は、樹脂製パラボラミラーの内面にアルミニウムがコーティングされてたものであり、前面開口部は直径５０ｍｍの円形であり、奥行きは１３ｍｍである。
【０１２３】
発光部４は、白色で発光するように３種類のＲＧＢ蛍光体が混合されている。このとき、赤色蛍光体は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕであり、緑色蛍光体は、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕであり、青色蛍光体は（ＢａＳｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕで構成されている。また、発光部４の厚さは２ｍｍΦ×０．１ｍｍの薄膜状に形成されており、上記蛍光体の粉末が、透明樹脂に混ぜられて金属ベース７の表面に塗布されている。発光部４は、リフレクタ６０の焦点が、レーザ光が照射される発光部４の面である照射面の中心位置近傍となるように配置されている。つまり、レーザ素子２は、リフレクタ６０の焦点位置に相当する部分をレーザ光で励起する。なお、発光部４は図示しない金属部材上に設けられており、金属部材は、金属支柱７０に設けられている。また、窓部６から発光部４の照射面までの奥行きは１２ｍｍである。また、その金属支柱７０は、リフレクタ６０に支持されており、発光部４からの熱を逃がす役割を果たしている。
【０１２４】
ヘッドランプ９７０では、金属部材が設けられた金属支柱７０を交換可能な構成とし、一定期間経過ごとに交換する運用とすることにより、発光部４の劣化による影響を受けることなく長期間の使用を可能としている。
【０１２５】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、発光部の劣化を抑制することが可能な発光装置に関し、特に、車両用前照灯、及び照明装置に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１    ヘッドランプ
２    レーザ素子（励起光源）
３    集光レンズ
４    発光部
５    パラボラミラー（反射鏡）
７    金属ベース
８    フィン
１５、１６、１８  金属部材（支持部材）
２５  透明部材（支持部材）
１７ａ、１７ｂ  ネジ
１９ａ、１９ｂ  バネ
３０  モータ（動作装置）
４０  クランク機構（動作装置）
６０  リフレクタ
７０  金属支柱（支持部材）
Ｐ    焦点位置
【図１】
2013004481.tif 000003
【図２】
2013004481.tif 000004
【図３】
2013004481.tif 000005
【図４】
2013004481.tif 000006
【図５】
2013004481.tif 000007
【図６】
2013004481.tif 000008
【図７】
2013004481.tif 000009
【図８】
2013004481.tif 000010
【図９】
2013004481.tif 000011
【図１０】
2013004481.tif 000012
【図１１】
2013004481.tif 000013
【図１２】
2013004481.tif 000014
【図１３】
2013004481.tif 000015
【図１４】
2013004481.tif 000016
【図１５】
2013004481.tif 000017
【図１６】
2013004481.tif 000018
【図１７】
2013004481.tif 000019
【図１８】
2013004481.tif 000020
【図１９】
2013004481.tif 000021
【図２０】
2013004481.tif 000022
【図２１】
2013004481.tif 000023
【図２２】
2013004481.tif 000024
【図２３】
2013004481.tif 000025
【図２４】
2013004481.tif 000026
【図２５】
2013004481.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月27日(2012.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、
上記発光部は、交換可能に配設されることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記発光部を支持する支持部材を備え、
上記発光部は、上記支持部材を取り替えることにより、新たな発光部に交換され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】
励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部を備え、
上記発光部の取付位置または取付角度を変えることにより、上記発光部における上記励起光の照射位置を変化させることが可能であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
上記励起光源は、レーザ光を出射するレーザ光源であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
上記発光部において発光した光を反射する反射鏡を備え、
上記励起光は、上記反射鏡の焦点位置またはその近傍に照射されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
上記発光部は、上記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を少なくとも含むことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の発光装置を含むことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項８】
請求項１から６の何れか１項に記載の発光装置を含むことを特徴とする照明装置。