車輛用前照燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種車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方向相垂直的開口面(8a)的面積比2000mm2小。
【專利說明】車輛用前照燈
[0001]本申請是 申請人:于2010年12月15日提出的申請?zhí)枮?01010598124.6的、發(fā)明名稱為車輛用前照燈及照明裝置的申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及可以設(shè)計得比現(xiàn)有的燈具小的車輛用前照燈，特別是涉及行駛用的前照燈。

【背景技術(shù)】
[0003]近年來,作為激發(fā)光源使用發(fā)光二極管(LED:Light Emitting D1de)和半導(dǎo)體激光器(LD=Laser D1de)等的半導(dǎo)體發(fā)光元件，將通過從這些激發(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。
[0004]作為涉及這樣的發(fā)光裝置的技術(shù)的例子，有專利文獻I所公開的燈具。在該燈具中，為了實現(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，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)用于車輛用前照燈。
[0005]還有，作為通過對波長轉(zhuǎn)換材料照射紅外線而使該波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出可見光的技術(shù)的例子，有專利文獻2所公開的燈具。該燈具中在凹面鏡的焦點位置設(shè)有波長轉(zhuǎn)換材料，波長轉(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2的在凹面鏡的焦點位置設(shè)置波長轉(zhuǎn)換材料的結(jié)構(gòu)，被專利文獻I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。
[0006] 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3所公開的燈具。在該燈具的發(fā)光部除了使用藍色、綠色和紅色的熒光體以外，還使用黃色的熒光體，由此實現(xiàn)顯色性良好的發(fā)光裝置。還有，專利文獻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。
[0007]還有，作為使用非相干的白色LED來實現(xiàn)車輛用前照燈的技術(shù)的例子，有非專利文獻I所公開的車輛用前照燈。
[0008]【先行技術(shù)文獻】
[0009]【專利文獻】
[0010]【專利文獻I】日本公開專利公報“特開2005-150041號公報(2005年6月9日公開)，，
[0011]【專利文獻2】日本公開專利公報“特開平7-318998號公報(1995年12月8日公開)，，
[0012]【專利文獻3】日本公開專利公報“特開2007-294754號公報(2007年11月8日公開)，，
[0013]【非專利文獻】
[0014]【非專利文獻I】佐々木勝，「白色LED仍自動車照明~用」(“白色LED的汽車照明上的應(yīng)用”)，応用物理學(xué)會誌(應(yīng)用物理學(xué)會刊)，2005年，第74卷，第11號，P.1463-1466
[0015]但是，在專利文獻I中，關(guān)于若某種程度的激光被輸出并照射發(fā)光部則將會有什么程度的光通量的非相干光被出射的內(nèi)容完全沒有公開。因此，為了實現(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不清楚。即，在專利文獻I中，有關(guān)出射非相干光的部分的光學(xué)系統(tǒng)面積(凹面鏡的開口部(開口面)的面積或設(shè)于開口部附近的透鏡的面積)能夠減少到什么程度這一點完全沒有觸及。
[0016]還有，這里所謂的一定的光度，是指例如日本國內(nèi)法所規(guī)定的車輛用的遠光燈的最高光度點的光度，現(xiàn)在規(guī)定為，每一盞燈為295000?112500cd (坎)，并且一臺車輛的燈具(2盞或4盞)的最大光度的合計不超過225000cd。
[0017]另外，在專利文獻3中，關(guān)于實現(xiàn)亮度比25cd/mm2大的燈具沒有觸及。因此，在專利文獻3中，沒有設(shè)想通過實現(xiàn)高亮度的燈具來謀求燈具的小型化。還有，專利文獻3的燈具是涉及發(fā)光部所使用的熒光體的發(fā)明，實現(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】

[0018]本發(fā)明為了解決上述問題而做，其目的在于，提供一種可以設(shè)計得比現(xiàn)有的燈具小的車輛用前照燈。
[0019]本發(fā)明的車輛用前照燈，其特征在于，為了解決上述問題而具有如下: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輛用前照燈裝置的外部的光的行進方向相垂直的開口面的面積比2000mm2小。
[0020]例如，在使用現(xiàn)有的鹵素?zé)糇鳛檐囕v用前照燈，發(fā)出例如日本國內(nèi)法所規(guī)定的行駛用前照燈的最高光度點的光度范圍(29500?112500cd)中的最小值附近的光度的光的情況下，不能使開口面的面積比2000mm2小的可能性存在。另一方面，本發(fā)明的車輛用前照燈中，因為發(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，所以即使開口面的面積比2000mm2小，也能夠確實地出射滿足上述光度范圍的光。
[0021]另外，例如雖然也有亮度75cd/mm2的HID(高強度氣體放電High IntensityDischarge)燈，但該HID燈存在瞬間點燈性不夠優(yōu)異的課題。因此，HID燈不適合要求瞬間點燈性的車輛用前照燈(例如行駛用前照燈)。
[0022]因此，本發(fā)明的車輛用前照燈在考慮實用性的基礎(chǔ)上，能夠設(shè)計得比現(xiàn)有的燈具(照明裝置)小。即，能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有的燈具小的車輛用前照燈。
[0023]本發(fā)明的車輛用前照燈，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方向相垂直的開口面的面積比2000mm2小。
[0024]因此，其所起到的效果是，在考慮到實用性的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有的燈具小的車輛用前照燈。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的前照燈的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖2是表示作為本發(fā)明的一實施方式的變形例的前照燈的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖3是表示作為本發(fā)明的一實施方式的另一變形例的前照燈的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖4是表示使用了各光源的車輛(汽車)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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]圖8是表示發(fā)光部的定位方法的變更例的剖面圖。
[0033]圖9(a)是表示汽車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。
[0034]【符號說明】
[0035]Ula前照燈(車輛用前照燈，行駛用前照燈)
[0036]3半導(dǎo)體激光器(激發(fā)光源)
[0037] 7發(fā)光部
[0038]8反射鏡
[0039]8a、8b、8c、8d 開口面

【具體實施方式】
[0040][實施方式I]
[0041]如果基于圖1~圖3說明本發(fā)明的一個方式則如下。在此，作為本發(fā)明的車輛用前照燈和照明裝置的一例，舉例說明滿足汽車用的行駛用前照燈(遠光燈)的配光性能標(biāo)準(zhǔn)的前照燈I。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，則也可以被實現(xiàn)為汽車以外的車輛、移動物體(例如人、船舶、飛機、潛艇、火箭等)的照明裝置。
[0042](前照燈I的結(jié)構(gòu))
[0043]首先，使用圖1對于本實施方式的前照燈I的結(jié)構(gòu)進行說明。圖1是表示本實施方式的前照燈I的概略結(jié)構(gòu)的圖。該前照燈I是用于實現(xiàn)比現(xiàn)有的前照燈小得多的前照燈的結(jié)構(gòu)的一例。
[0044]如同圖所示，前照燈I具有半導(dǎo)體激光器(激發(fā)光源)3、非球面透鏡4、角錐臺狀光學(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。
[0045]還有，前照燈I與實施方式2的前照燈Ia —樣，具有外殼10、增設(shè)件(extens1n) 11和透鏡12，但在圖1中省略圖示。另外，在本實施方式中，是以角錐臺狀光學(xué)構(gòu)件21為例進行說明，但光學(xué)構(gòu)件的形狀并不限于此，圓錐臺狀、橢圓錐臺等各種形狀都能夠采用。還有，光學(xué)構(gòu)件為圓錐臺狀時的具體的結(jié)構(gòu)作為前照燈I的變形例稍后闡述。
[0046]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)。
[0047]半導(dǎo)體激光器3在一個芯片上具有6個發(fā)光點(6條)，例如是振蕩405nm(藍紫色)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以下的波長范圍內(nèi)具有峰值波長的激光即可；在振蕩藍紫色和接近這一顏色的激光時，使其波長為400nm以上、420nm以下即可。這時，前照燈I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的波長的激光的優(yōu)質(zhì)的短波長用的半導(dǎo)體激光器，則作為本實施方式的半導(dǎo)體激光器3，也可以使用設(shè)計為振蕩小于380nm的波長的激光的半導(dǎo)體激光器。
[0048]如圖1所示，因為裝配有3個半導(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)。還有，作為激發(fā)光源未必需要使用多個半導(dǎo)體激光器3，也可以只使用一個半導(dǎo)體激光器3。但是，為了得到高輸出功率的激光，優(yōu)選使用多個半導(dǎo)體激光器3。
[0049]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 )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。
[0050]角錐臺狀光學(xué)構(gòu)件21是使半導(dǎo)體激光器3振蕩的激光會聚并向發(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進行光耦合。角錐臺狀光學(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。
[0051]由此，半導(dǎo)體激光器3和發(fā)光部7將角錐臺狀光學(xué)構(gòu)件21夾隔，因此能夠?qū)雽?dǎo)體激光器3遠離發(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I的設(shè)計自由度。
[0052]還有，角錐臺狀光學(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，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I的構(gòu)造得到進一步簡單化，并且使激發(fā)光衰減的要素被消除了一個，就能夠使效率進一步提高。
[0053]非球面透鏡4和角錐臺狀光學(xué)構(gòu)件21的耦合效率(從半導(dǎo)體激光器3出射的激光的強度設(shè)為I時，從角錐臺狀光學(xué)構(gòu)件21的光出射面212出射的激光的強度)為90%。因此，若從半導(dǎo)體激光器3出射的12W的激光通過非球面透鏡4和角錐臺狀光學(xué)構(gòu)件21，則從光出射面212出射的激光為10.8W。
[0054]角錐臺狀光學(xué)構(gòu)件21中，具有由對從光入射面211入射的各激光進行反射的角錐臺側(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)由角錐臺側(cè)面213引導(dǎo)至光出射面212。還有，角錐臺狀光學(xué)構(gòu)件21由石英玻璃、丙烯酸樹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。
[0055]經(jīng)由該角錐臺側(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鄣焦獬錾涿?12。
[0056]另外，在角錐臺側(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，使在相對于該光出射面212鉛垂的方向上具有軸的平凸柱面透鏡(Plane Convex Cylindrical Lenses)與之一體化。
[0057]還有，在本實施方式中，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。
[0058]另外，各激光按以下任意一種情況的光路被導(dǎo)光:由角錐臺側(cè)面213反射一次而被引導(dǎo)到光出射面212 ;由角錐臺側(cè)面213多次反射而被引導(dǎo)到光出射面212 ;不由角錐臺側(cè)面213反射一次就被引導(dǎo)到光出射面212。
[0059]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。具體來說，發(fā)光部7是在作為熒光體保持物質(zhì)的硅氧樹脂中分散有熒光體的部件。硅氧樹脂和熒光體的比率為10: I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)并不限定為硅氧樹脂，也可以是所謂的有機無機混合玻璃或無機玻
3? ο
[0060]上述熒光體為氧氮化物系的，且在硅氧樹脂中分散有藍色、綠色和紅色的熒光體。半導(dǎo)體激光器3振蕩405nm(藍紫色)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稱為波長轉(zhuǎn)換材料。
[0061]還有，半導(dǎo)體激光器3也可以是振蕩出450nm(藍色)的激光(或在440nm以上、490nm以下的波長范圍具有峰值波長的所謂“藍色”鄰域的激光)的器件，這時，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以下的波長范圍具有峰值波長的激發(fā)光，這時，能夠?qū)⒂糜谏砂咨獾陌l(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以下的波長范圍內(nèi)具有峰值波長的光的熒光體。所謂綠色的熒光體，就是發(fā)出在510nm以上、560nm以下的波長范圍內(nèi)具有峰值波長的光的熒光體。所謂紅色的熒光體，就是發(fā)出在600nm以上、680nm以下的波長范圍內(nèi)具有峰值波長的光的熒光體。
[0062]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在氮化硅(Si3N4)中使氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(S12)和稀土類元素等固溶來制作。
[0063]作為熒光體的其他的適合的例子，能夠例示使用了 II1-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。
[0064]半導(dǎo)體納米粒子熒光體的特征之一是如下這一點:即使使用同一化合物半導(dǎo)體(例如磷化銦:InP)，通過改變該粒子直徑，也能夠借助量子尺寸效應(yīng)而使發(fā)光色產(chǎn)生變化。例如，InP其粒子尺寸為3~4nm左右時發(fā)光呈紅色(在此粒子尺寸由透射型電子顯微鏡(TEM)進行評價)。
[0065]另外，該半導(dǎo)體納米粒子熒光體還具有如下特征:因為是半導(dǎo)體基，所以熒光壽命短，因為能夠?qū)⒓ぐl(fā)光的功率快速作為熒光放射，所以對于大功率的激發(fā)光耐受性強。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，相比以稀土類為發(fā)光中心的通常的熒光體材料小五位數(shù)。
[0066]此外，如上述因為發(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趶姷募す獗３指咝?，能夠降低來自熒光體的發(fā)熱。
[0067]因此，能夠進一步抑制發(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，能夠進一步抑制發(fā)光裝置(關(guān)于基本構(gòu)造后述)的壽命變短。
[0068]發(fā)光部7的形狀和大小例如為3mmX ImmX Imm的長方體。這時，接收來自半導(dǎo)體激光器3的激光之激光照射面7a(與光出射面212對向的發(fā)光部7的激光的光接收面)的面積為3_2。因為日本國內(nèi)法律上規(guī)定的車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的形狀成為相對于水平方向為橫寬(截面近長方形的形狀)，就容易實現(xiàn)上述配光圖案。就發(fā)光部7而言，不是長方體也可，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I?3mm2。
[0069]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對向的位置并且處于反射鏡8的焦點位置(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)件來固定發(fā)光部7的位置。
[0070]如此，前照燈I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)。
[0071]由此，從光出射面212出射的激光不會集中照射到激光照射面7a上的一點，而是經(jīng)由角錐臺狀光學(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集中照射而使發(fā)光部7劣化。因此，能夠提供可以實現(xiàn)高光通量、高亮度且長壽命的前照燈I。
[0072]反射鏡8通過將從發(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)行進的光束。即，反射鏡8通過將來自發(fā)光部7的光反射而形成向前照燈I的前方行進的光束。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，在反射的光的行進方向上有開口。
[0073]另外，在本實施方式中，反射鏡8為半球狀，其中心為焦點位置。此外，反射鏡8的開口部具有在相對于由反射鏡8反射的光的行進方向垂直的平面(反射鏡8的垂直于被出射到前照燈1(自裝置)的外部的光的進行方向的平面)的、且包含反射鏡8的中心的開口面8a。
[0074]此外，開口面8a的面積在300mm2以上，比2000mm2小(開口面8a的直徑(光學(xué)系統(tǒng)直徑)為19.5mm以上、比50mm小)。S卩，從反射鏡8反射的光從所出射的方向(車輛的正前方)看時的反射鏡8的大小，為300mm2以上且比2000mm2小。還有，在此雖然開口面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，本實施方式中，以開口面8a的形狀為圓形狀為例進行了說明，但只要滿足上述面積并非限定為圓形狀即可。
[0075]透明板9是覆蓋反射鏡8的開口部的透明的樹脂板、且保持發(fā)光部7。該透明板9優(yōu)選由如下材料形成:其隔斷來自半導(dǎo)體激光器3的激光、并且透過在發(fā)光部7通過激光的轉(zhuǎn)換所生成的白色光(非相干光)，并且也能夠使用樹脂板以外的無機玻璃板等。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，可以省略透明板9。
[0076]如上，來自半導(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10cd/mm2這樣的高亮度、高光通量的前照燈I。
[0077][前照燈I的變形例(其一)]
[0078]接著，基于圖2對于前照燈I的變形例進行說明。圖2是表示本實施方式的變形例的前照燈I的概略結(jié)構(gòu)的圖。還有，對于與上述的前照燈I同樣的結(jié)構(gòu)省略說明。
[0079]如同圖所示，前照燈I具有半導(dǎo)體激光器3、非球面透鏡4、圓錐臺狀光學(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。
[0080]就半導(dǎo)體激光器3而言，在一個芯片上具有10個發(fā)光點(10條)，例如振蕩405nm(藍紫色)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，上述輸出時的消耗功率為32W。
[0081]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。在本實施方式中，作為非球面透鏡4使用棒狀透鏡。
[0082]角錐臺狀光學(xué)構(gòu)件22是將半導(dǎo)體激光器3振蕩的激光會聚并向發(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進行光耦合。圓錐臺狀光學(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。
[0083]圓錐臺狀光學(xué)構(gòu)件22是前端細的圓錐形的石英(S12)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。
[0084]另外，圓錐臺狀光學(xué)構(gòu)件22按照將FFP(Far Field Pattern:遠場圖形)的長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)光點離開的面的光的強度分布。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)光強度分布的角度擴展，其FFP為橢圓形。因此，為了使FFP接近正圓就需要進行修正。
[0085]非球面透鏡4和橢圓臺狀光學(xué)構(gòu)件22的耦合效率(從半導(dǎo)體激光器3出射的激光的強度設(shè)為I時，從圓錐臺狀光學(xué)構(gòu)件22的光出射面222出射的激光的強度)為90%。因此，從半導(dǎo)體激光器3出射的11.2W的激光，若通過非球面透鏡4和圓錐臺狀光學(xué)構(gòu)件22，則從光出射面222出射的激光約為10W。
[0086]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。另夕卜，發(fā)光部7是直徑1.95_、厚1_的圓柱形。
[0087]如上，在變形例中，來自半導(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I (圖2)。
[0088][前照燈I的變形例(其二)]
[0089]接著，基于圖3對于前照燈I的另一變形例進行說明。圖3是表示本實施方式的另一變形例的前照燈I的概略結(jié)構(gòu)的圖。還有，對于與上述的前照燈I同樣的結(jié)構(gòu)省略說明。
[0090]如同圖所示，前照燈I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。
[0091]就半導(dǎo)體激光器3而言,在一個芯片上具有5個發(fā)光點(5條)，例如振蕩405nm(藍紫色)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，因為裝配有3個半導(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)。
[0092]光導(dǎo)管23是將半導(dǎo)體激光器3振蕩的激光會聚并向發(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按每個半導(dǎo)體激光器3所設(shè)置，與半導(dǎo)體激光器3進行光耦合。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，因為光出射面232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出射的激光會聚到光出射面232上。
[0093]另外如圖不，3個光導(dǎo)管23按照使各光出射面232對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。
[0094]光導(dǎo)管23是由熱塑性氟樹脂(聚四氟乙烯:PTFE)構(gòu)成的前端細的圓錐形的管，其內(nèi)部填充有熱硬化性丙烯酸樹脂(甲基丙烯酸甲酯樹脂)。PTFE的折射率為1.35，甲基丙烯酸甲酯樹脂的折射率為1.49。再有，光入射面231的直徑是7_，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。
[0095]另外，光導(dǎo)管23的耦合效率(從半導(dǎo)體激光器3出射的激光的強度設(shè)為I時，從光導(dǎo)管23的光出射面232出射的激光的強度)為90%。因此，從半導(dǎo)體激光器3出射的
3.3ff(約10W)的激光，若通過光導(dǎo)管23，則從光出射面232出射的激光約為3W(9W)。
[0096]如上，在另一個變形例中，來自半導(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I (圖3)。
[0097][關(guān)于半導(dǎo)體激光器3的輸出功率值的范圍]
[0098]接著，對于半導(dǎo)體激光器3的輸出功率值的范圍進行說明。前照燈I如上述，滿足遠光燈的配光性能。另外，現(xiàn)在的日本國內(nèi)法所規(guī)定的車輛用遠光燈的最高光度點的光度被規(guī)定為295000~112500cd(每I盞燈)。在該光度范圍內(nèi)所實現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)面積(開口面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。
[0099]【表1】
[0100]

【權(quán)利要求】
1.一種車輛用前照燈，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 投光部，其將所述發(fā)光部出射的光進行投射， 并且，所述發(fā)光部的亮度比75cd/mm2大， 所述投光部包括:將所述發(fā)光部出射的光聚集的反射鏡、和將所聚集的光進行投射的凸透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用前照燈，其特征在于， 所述車輛用前照燈還具有:將激發(fā)光從所述激發(fā)光源向所述發(fā)光部進行引導(dǎo)的光學(xué)元件， 所述發(fā)光部的光接收面按照與所述光學(xué)元件不接觸的方式接收所述激發(fā)光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛用前照燈，其特征在于， 所述光學(xué)元件包括光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的車輛用前照燈，其特征在于， 所述車輛用前照燈還具有:保持所述發(fā)光部的保持部， 所述發(fā)光部僅在與所述光接收面接近的表面由所述保持部保持。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的車輛用前照燈，其特征在于， 所述車輛用前照燈還具有:使所述反射鏡和所述凸透鏡得以連接的筒狀透鏡架。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的車輛用前照燈，其特征在于， 在所述發(fā)光部和所述凸透鏡之間，設(shè)置有遮光板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的車輛用前照燈，其特征在于， 所述發(fā)光部是與近光燈用前照燈的配光形狀所對應(yīng)的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛用前照燈，其特征在于， 所述激發(fā)光是激光，且該激光經(jīng)由光纖向所述發(fā)光部的近旁導(dǎo)入。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的車輛用前照燈，其特征在于， 所述凸透鏡從其前面觀看時的面積在300mm2以上且小于2000mm2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的車輛用前照燈，其特征在于， 所述凸透鏡從其前面觀看時的面積在500mm2以上且小于1500mm2。
【文檔編號】F21V17/00GK104075217SQ201410314747
【公開日】2014年10月1日 申請日期: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 申請人:夏普株式會社