発光装置、照明装置および車両用前照灯
【課題】発光部の熱を有効に利用する。
【解決手段】ヘッドランプ１は、レーザ光を出射する半導体レーザ３と、半導体レーザ３から出射された励起光により発光する発光部７と、発光部７の熱を受け取る熱伝導部材１３とを備えている。熱伝導部材１３は、熱伝導部材１３が受け取った発光部７の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されている。
【解決手段】ヘッドランプ１は、レーザ光を出射する半導体レーザ３と、半導体レーザ３から出射された励起光により発光する発光部７と、発光部７の熱を受け取る熱伝導部材１３とを備えている。熱伝導部材１３は、熱伝導部材１３が受け取った発光部７の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高輝度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車両用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光源として発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）や半導体レーザ（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することによって発生する蛍光を照明光として用い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に開示された灯具がある。この灯具では、高輝度光源を実現するために、励起光源として半導体レーザを用いている。半導体レーザから発振されるレーザ光は、コヒーレントな光であるため、指向性が強く、当該レーザ光を励起光として無駄なく集光し、利用することができる。このような半導体レーザを励起光源として用いた発光装置（ＬＤ発光装置と称する）を車両用ヘッドランプに好適に適用することができる。励起光源として半導体レーザを用いることにより、ＬＥＤでは実現し得なかった高輝度の光源を実現できる。
【０００４】
このようなレーザ光を励起光として用いた場合、微小な発光部、すなわち微小な体積の発光部において、発光部に照射されて吸収される励起光のうちの、蛍光体により蛍光に変換されること無く熱に変換されてしまう成分が、発光部の温度を容易に上昇させ、その結果、発光部の特性低下や熱による損傷を引き起こしてしまう。
【０００５】
この問題を解決するために特許文献２の発明では、波長変換部材（発光部に相当）に熱的に接続された透光性で板状の熱伝導部材を設け、この熱伝導部材により波長変換部材の発熱を軽減している。
【０００６】
また、特許文献３の発明では、波長変換部材を円筒形状のフェルールで保持し、このフェルールにワイヤ状の熱伝導部材を熱的に接続することにより波長変換部材の発熱を軽減している。
【０００７】
また、特許文献４の発明では、光変換部材（発光部に相当）の、半導体発光素子が位置する側に、冷媒が流れる流路を有する放熱部材を設け、光変換部材を冷却している。
【０００８】
なお、光源としての高出力ＬＥＤチップの表面に透光性のヒートシンクを熱的に接続し、高出力ＬＥＤチップを冷却する構成が特許文献５に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１５００４１号公報（２００５年６月９日公開）
【特許文献２】特開２００７−２７６８８号公報（２００７年２月１日公開）
【特許文献３】特開２００７−３３５５１４号公報（２００７年１２月２７日公開）
【特許文献４】特開２００５−２９４１８５号公報（２００５年１０月２０日公開）
【特許文献５】特表２００９−５１３００３号公報（２００９年３月２６日公表）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記従来の構成では、発光部を冷却することに重きが置かれており、発光部の熱を利用するという技術的思想は、上記特許文献には全く開示されていない。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、発光部の熱を有効に利用できる発光装置および車両用前照灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、励起光を出射する励起光源と、上記励起光源から出射された励起光により発光する発光部と、上記発光部と熱の伝導が可能なように接続された第１熱伝導部材とを備え、上記第１熱伝導部材は、当該第１熱伝導部材が受け取った上記発光部の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、励起光を受けて発光部が発光するときに、励起光の一部が蛍光に変換させずに熱となり発光部の温度が上昇する。この熱は、発光部と熱の伝導が可能なように接続された第１熱伝導部材に伝えられた後に、他の部材に伝導され、利用される。例えば、結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解、または融雪のために利用される。
【００１４】
それゆえ、発光部の熱を有効利用でき、融雪等のために別途エネルギーを消費する必要がなくなる。
【００１５】
また、上記第１熱伝導部材は、上記発光部における上記励起光が照射される面である励起光照射面の側に配置され、上記励起光を透過するものであることが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、第１熱伝導部材は、発光部の励起光照射面の側に配置され、発光部の熱を吸収することにより発光部を冷却する。この第１熱伝導部材は透光性であるため、励起光は当該第１熱伝導部材を透過して発光部に到達できる。発光部のうち、励起光照射面が最も発熱するため、第１熱伝導部材を励起光照射面の側に配置することにより効果的に発光部を冷却できる。
【００１７】
また、上記第１熱伝導部材が受け取った熱は反射鏡に伝導されることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、発光部の熱が第１熱伝導部材を介して反射鏡に伝導され、反射鏡が暖められる。それゆえ、反射鏡表面の結露（または凍結）を防止または除去できる。
【００１９】
また、反射鏡の開口部に設けられ、照明光としての上記発光部の蛍光を透過する第１透光部材をさらに備え、上記第１熱伝導部材が受け取った熱は上記第１透光部材に伝導されることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、発光部の熱によって第１透光部材が暖められる。この第１透光部材は、反射鏡の開口部に設けられ、照明光を透過することにより発光装置の外部へ出射するものである。第１透光部材が暖められることにより、第１透光部材の結露の防止等を行うことができる。
【００２１】
また、上記発光装置を備える車両用前照灯も本発明の技術的範囲に含まれる。この車両用前照灯では、発光部の熱を利用することにより、車両用前照灯の結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解、または融雪を行うことができる。
【００２２】
また、上記車両用前照灯は、上記発光装置が出射した照明光を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射する第２透光部材と、上記第１熱伝導部材が受け取った熱を第２透光部材に伝導する第２熱伝導部材とをさらに備えることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、車両用前照灯に第２透光部材が設けられており、発光装置から出射された照明光は、第２透光部材を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射される。この第２透光部材は、第２熱伝導部材を介して第１熱伝導部材と熱の授受が可能なように接続されており、第１熱伝導部材が受け取った発光部の熱は第２透光部材に伝導される。そのため、発光部の熱によって第２透光部材を暖めることができる。
【００２４】
それゆえ、第２透光部材の結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解、または融雪を行うことができ、発光部の熱を有効利用できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光を出射する励起光源と、上記励起光源から出射された励起光により発光する発光部と、上記発光部と熱の伝導が可能なように接続された第１熱伝導部材とを備え、上記第１熱伝導部材は、当該第１熱伝導部材が受け取った上記発光部の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されている構成である。
【００２６】
それゆえ、発光部の熱を有効利用でき、融雪等のために別途エネルギーを消費する必要がなくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドランプの構成を示す断面図である。
【図２】上記ヘッドランプが備える発光部と熱伝導部材とが接着層によって接着されている構造を示す図である。
【図３】拡散剤の好ましい一例を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、半導体レーザの回路図を模式的に示したものであり、（ｂ）は、半導体レーザの基本構造を示す斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、固定部の変形例を示す図である。
【図６】上記発光部の変更例を示す断面図である。
【図７】上記ヘッドランプが備える発光部および熱伝導部材の具体例を示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ここでは、本発明の照明装置の一例として、自動車用のヘッドランプ（発光装置、照明装置、車両用前照灯）１を例に挙げて説明する。ただし、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、街灯、信号機を挙げることができる。
【００２９】
また、ヘッドランプ１は、走行用前照灯（ハイビーム）の配光特性基準を満たしていてもよいし、すれ違い用前照灯（ロービーム）の配光特性基準を満たしていてもよい。
【００３０】
（ヘッドランプ１の構成）
まず、図１を参照しながら、ヘッドランプ１の構成について説明する。図１は、ヘッドランプ１の構成を示す断面図である。同図に示すように、ヘッドランプ１は、半導体レーザアレイ２と、非球面レンズ４と、光ファイバー５と、フェルール６と、発光部７と、反射鏡８と、透明板（第１透光部材）９と、ハウジング１０と、エクステンション１１と、レンズ（第２透光部材）１２と、熱伝導部材（第１熱伝導部材）１３と接着層１５とを備えている。接着層１５は熱伝導部材１３と発光部７との間隙に充填される間隙層として機能する。また、図２に示すように、接着層１５には拡散剤１６が含まれている。図２は、発光部７と熱伝導部材１３とが接着層１５によって接着されている構造を示す図である。
【００３１】
（半導体レーザアレイ２／半導体レーザ３）
半導体レーザアレイ２は、励起光を出射する励起光源として機能し、複数の半導体レーザ（励起光源）３を基板上に備えるものである。半導体レーザ３のそれぞれから励起光としてのレーザ光が発振される。なお、励起光源として複数の半導体レーザ３を用いる必要は必ずしもなく、半導体レーザ３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、複数の半導体レーザ３を用いる方が容易である。
【００３２】
半導体レーザ３は、１チップに１つの発光点を有するものであり、例えば、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振し、出力１．０Ｗ、動作電圧５Ｖ、電流０．６Ａのものであり、直径５．６ｍｍのパッケージに封入されているものである。半導体レーザ３が発振するレーザ光は、４０５ｎｍに限定されず、３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有するレーザ光であればよい。
【００３３】
なお、３８０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振する良質な短波長用の半導体レーザを作製することが可能であれば、本実施の形態の半導体レーザ３として、３８０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振するように設計された半導体レーザを用いることも可能である。
【００３４】
また、本実施形態では、励起光源として半導体レーザを用いたが、半導体レーザの代わりに、発光ダイオードを用いることも可能である。
【００３５】
（非球面レンズ４）
非球面レンズ４は、半導体レーザ３から発振されたレーザ光（励起光）を、光ファイバー５の一方の端部である入射端部５ｂに入射させるためのレンズである。例えば、非球面レンズ４として、アルプス電気製のＦＬＫＮ１ ４０５を用いることができる。上述の機能を有するレンズであれば、非球面レンズ４の形状および材質は特に限定されないが、４０５ｎｍ近傍の透過率が高く、かつ耐熱性のよい材料であることが好ましい。
【００３６】
（光ファイバー５）
（光ファイバー５の配置）
光ファイバー５は、半導体レーザ３が発振したレーザ光を発光部７へと導く導光部材であり、複数の光ファイバーの束である。この光ファイバー５は、上記レーザ光を受け取る複数の入射端部５ｂと、入射端部５ｂから入射したレーザ光を出射する複数の出射端部５ａとを有している。複数の出射端部５ａは、発光部７のレーザ光照射面（励起光照射面）７ａにおける互いに異なる領域に対してレーザ光を出射する。
【００３７】
例えば、複数の光ファイバー５の出射端部５ａは、レーザ光照射面７ａに対して平行な平面において並んで配置されている。このような配置により、出射端部５ａから出射されるレーザ光の光強度分布における最も光強度が大きいところ（各レーザ光がレーザ光照射面７ａに形成する照射領域の中央部分（最大光強度部分））が、発光部７のレーザ光照射面７ａの互いに異なる部分に対して出射されるため、発光部７のレーザ光照射面７ａに対してレーザ光を２次元平面的に分散して照射することができる。
【００３８】
それゆえ、発光部７にレーザ光が局所的に照射されることにより、発光部７の一部が著しく劣化することを防止できる。
【００３９】
なお、光ファイバー５は複数の光ファイバーの束（すなわち複数の出射端部５ａを備えた構成）である必要は必ずしもなく、出射端部５ａは１つであってもよい。
【００４０】
また、出射端部５ａは、レーザ光照射面７ａに接触していてもよいし、僅かに間隔をおいて配置されてもよい。特に、出射端部５ａがレーザ光照射面７ａと間隔をおいて配置される場合、その間隔は、出射端部５ａから出射され円錐状に拡がるレーザ光が、レーザ光照射面７ａに全て照射されるように定められることが好ましい。
【００４１】
（光ファイバー５の材質および構造）
光ファイバー５は、中芯のコアを、当該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った２層構造をしている。コアは、レーザ光の吸収損失がほとんどない石英ガラス（酸化ケイ素）を主成分とするものであり、クラッドは、コアよりも屈折率の低い石英ガラスまたは合成樹脂材料を主成分とするものである。例えば、光ファイバー５は、コアの径が２００μｍ、クラッドの径が２４０μｍ、開口数ＮＡが０．２２の石英製のものであるが、光ファイバー５の構造、太さおよび材質は上述のものに限定されず、光ファイバー５の長軸方向に対して垂直な断面は矩形であってもよい。
【００４２】
また、光ファイバー５は、可撓性を有しているため、出射端部５ａの、発光部７のレーザ光照射面７ａに対する配置を容易に変えることができる。それゆえ、発光部７のレーザ光照射面７ａの形状に沿って出射端部５ａを配置することができ、レーザ光を発光部７のレーザ光照射面７ａの全面にわたってマイルドに照射することができる。
【００４３】
また、光ファイバー５は、可撓性を有しているため、半導体レーザ３と発光部７との相対位置関係を容易に変更できる。また、光ファイバー５の長さを調整することにより、半導体レーザ３を発光部７から離れた位置に設置することができる。
【００４４】
それゆえ、半導体レーザ３を、冷却しやすい位置または交換しやすい位置に設置できるなど、ヘッドランプ１の設計自由度を高めることができる。すなわち、入射端部５ｂと出射端部５ａとの位置関係を容易に変更することができ、半導体レーザ３と発光部７との位置関係を容易に変更することができるので、ヘッドランプ１の設計自由度を高めることができる。
【００４５】
なお、導光部材として光ファイバー以外の部材、または光ファイバーと他の部材とを組み合わせたものを用いてもよい。例えば、レーザ光の入射端部と出射端部とを有する円錐台形状（または角錐台形状）の導光部材を１つまたは複数用いてもよい。
【００４６】
（フェルール６）
フェルール６は、光ファイバー５の複数の出射端部５ａを発光部７のレーザ光照射面に対して所定のパターンで保持する。このフェルール６は、出射端部５ａを挿入するための孔が所定のパターンで形成されているものでもよいし、上部と下部とに分離できるものであり、上部および下部の接合面にそれぞれ形成された溝によって出射端部５ａを挟み込むものでもよい。
【００４７】
このフェルール６は、反射鏡８から延出する棒状または筒状の部材などによって反射鏡８に対して固定されていてもよいし、熱伝導部材１３に対して固定されていてもよい。フェルール６の材質は、特に限定されず、例えばステンレススチールである。また、１つの発光部７に対して、複数のフェルール６を配置してもよい。
【００４８】
なお、光ファイバー５の出射端部５ａが１つの場合には、フェルール６を省略することも可能である。ただし、出射端部５ａのレーザ光照射面７ａに対する相対位置を正確に固定するために、フェルール６を設けることが好ましい。
【００４９】
（発光部７）
（発光部７の組成）
発光部（波長変換部材）７は、出射端部５ａから出射されたレーザ光を受けて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７は、蛍光体保持物質（封止材）としてのシリコーン樹脂の内部に蛍光体が分散されているものである。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、１０：１程度である。また、発光部７は、蛍光体を押し固めたものであってもよい。蛍光体保持物質は、シリコーン樹脂等の樹脂材料に限定されず、いわゆる有機無機ハイブリッドガラスや無機ガラスであってもよい。
【００５０】
上記蛍光体は、例えば、酸窒化物系のものであり、青色、緑色および赤色に発光する蛍光体のいずれか１つ以上がシリコーン樹脂に分散されている。半導体レーザ３は、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振するため、発光部７に当該レーザ光が照射されると複数の色が混合され白色光が発生する。それゆえ、発光部７は、波長変換材料であるといえる。
【００５１】
なお、半導体レーザ３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、上記蛍光体は、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。
【００５２】
（蛍光体の種類）
発光部７は、酸窒化物系蛍光体またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体を含んでいることが好ましい。これらの材料は、半導体レーザ３から発せられた極めて強いレーザ光（出力および光密度）に対しての耐性が高く、レーザ照明光源に最適である。
【００５３】
代表的な酸窒化物系蛍光体として、サイアロン蛍光体と通称されるものがある。サイアロン蛍光体とは、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。窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）および希土類元素などを固溶させて作ることができる。
【００５４】
一方、半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つは、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、その粒子径をナノメータサイズに変更することにより、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点である。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）。
【００５５】
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、この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。
【００５６】
さらに、上述したように、発光寿命が短いため、レーザ光の吸収と蛍光体の発光とを素早く繰り返すことができる。その結果、強いレーザ光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱を低減させることができる。
【００５７】
よって、発光部７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。
【００５８】
（発光部７の形状・サイズ）
発光部７の形状および大きさは、例えば、直径３．２ｍｍおよび厚さ１ｍｍの円柱形状であり、出射端部５ａから出射されたレーザ光を、当該円柱の底面であるレーザ光照射面７ａにおいて受光する。
【００５９】
また、発光部７は、円柱形状でなく、直方体であってもよい。例えば、３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの直方体である。この場合、半導体レーザ３からのレーザ光を受けるレーザ光照射面の面積は、３ｍｍ２である。日本国内で法的に規定されている車両用ヘッドランプの配光パターン（配光分布）は、鉛直方向に狭く、水平方向に広いため、発光部７の形状を、水平方向に対して横長（断面略長方形形状）にすることにより、上記配光パターンを実現しやすくなる。
【００６０】
ここで必要とされる発光部７の厚みは、発光部７における蛍光体保持物質と蛍光体との割合に従って変化する。発光部７における蛍光体の含有量が多くなれば、レーザ光が白色光に変換される効率が高まるため発光部７の厚みを薄くできる。発光部７を薄くすれば熱伝導部材１３への放熱効果も高まる効果があるが、あまり薄くするとレーザ光が蛍光に変換されず外部に放射される恐れがあり、蛍光体での励起光の吸収の観点からすると発光部の厚みは蛍光体の粒径の少なくとも１０倍以上あることが好ましい。この観点からするとナノ粒子蛍光体を用いた場合の発光部の厚みは０．０１μｍ以上であればよいことになるが、封止材中への分散等、製造プロセスの容易性を考慮すると１０μｍ以上、すなわち０．０１ｍｍ以上が好ましい。逆に厚くしすぎると反射鏡８の焦点からのずれが大きくなり配光パターンがぼけてしまう。
【００６１】
このため酸窒化物蛍光体を用いた発光部７の厚みとしては、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下が好ましい。ただし、蛍光体の含有量を極端に多くした場合（典型的には蛍光体が１００％）、厚みの下限はこの限りではない。
【００６２】
さらに、発光部７のレーザ光照射面７ａは、平面である必要は必ずしもなく、曲面であってもよい。ただし、レーザ光の反射を抑えるためには、レーザ光照射面７ａはレーザ光の光軸に対して垂直な平面であることが好ましい。
【００６３】
また、発光部７は、図１および図２に示すように、熱伝導部材１３の面のうち、レーザ光が照射される側とは反対側の面に接着層１５によって固定されている。
【００６４】
（反射鏡８）
反射鏡８は、発光部７から出射した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成するものである。すなわち、反射鏡８は、発光部７からの光を反射することにより、ヘッドランプ１の前方へ進む光線束を形成する。この反射鏡８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。
【００６５】
（透明板９）
透明板９は、反射鏡８の開口部に設けられ、照明光としての発光部７の蛍光を透過する透明な樹脂板である。この透明板９を、半導体レーザ３からのレーザ光を遮断するとともに、発光部７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。発光部７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、透明板９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。
【００６６】
また、透明板９は、熱伝導部材１３と共に、発光部７を固定するために用いられてもよい。すなわち、発光部７を熱伝導部材１３と透明板９とで挟持してもよい。この場合、透明板９は、発光部７と熱伝導部材１３との相対位置関係を固定する固定部として機能する。発光部７を熱伝導部材１３と透明板９とで挟持することにより、接着層１５の接着力が弱い場合でも発光部７の位置をより確実に固定できる。
【００６７】
このとき、透明板９が、発光部７よりも高い熱伝導率を有しているもの（例えば、発光部を構成する封止材がシリコーン樹脂の場合に、ガラス）であれば、透明板９による発光部７の冷却効果を得ることができる。
【００６８】
なお、発光部７を熱伝導部材１３のみで固定する場合には、透明板９を省略することも可能である。
【００６９】
（ハウジング１０）
ハウジング１０は、ヘッドランプ１の本体を形成しており、反射鏡８等を収納している。光ファイバー５は、このハウジング１０を貫いており、半導体レーザアレイ２は、ハウジング１０の外部に設置される。半導体レーザアレイ２は、レーザ光の発振時に発熱するが、ハウジング１０の外部に設置することにより半導体レーザアレイ２を効率良く冷却することが可能となる。したがって、半導体レーザアレイ２から発生する熱による、発光部７の特性劣化や熱的損傷等が防止される。
【００７０】
また、半導体レーザ３は、万一故障した時のことを考慮すると、交換しやすい位置に設置することが好ましい。これらの点を考慮しなければ、半導体レーザアレイ２をハウジング１０の内部に収納してもよい。
【００７１】
（エクステンション１１）
エクステンション１１は、反射鏡８の前方の側部に設けられており、ヘッドランプ１の内部構造を隠して、ヘッドランプ１の見栄えを良くするとともに、反射鏡８と車体との一体感を高めている。このエクステンション１１も反射鏡８と同様に金属薄膜がその表面に形成された部材である。
【００７２】
（レンズ１２）
レンズ１２は、ハウジング１０の開口部に設けられており、ヘッドランプ１を密封している。発光部７が発生し、反射鏡８によって反射された光は、レンズ１２を通ってヘッドランプ１の前方へ出射される。すなわち、レンズ１２は、照明光としての発光部７の蛍光を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射する透光部材である。
【００７３】
（熱伝導部材１３）
熱伝導部材（高熱伝導部材）１３は、発光部７における励起光が照射される面であるレーザ光照射面（励起光照射面）７ａの側に配置され、発光部７の熱を受け取る透光性の部材であり、発光部７と熱的に（すなわち、熱エネルギーの授受が可能なように）接続されている。具体的には、発光部７と熱伝導部材１３とは、図２に示すように、接着層（間隙層）１５によって接着されている。図２は、発光部７が接着層１５によって熱伝導部材１３に接着されている状態を示す図である。
【００７４】
熱伝導部材１３は、板状の部材であり、その一方の端部が発光部７のレーザ光照射面７ａ熱的に接触しており、他方の端部が反射鏡８に接続されている。すなわち、熱伝導部材１３は、受け取った発光部７の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されている。
【００７５】
熱伝導部材１３は、このような形状および接続形態を有することで、微小な発光部７を発光部固定位置で保持しつつ、発光部７から発生する熱を反射鏡８に伝導する。この構成により、反射鏡８が暖められ、反射鏡８の表面の結露が防止または除去される。
【００７６】
なお、熱伝導部材１３は、発光部７によって暖められるため、熱伝導部材１３そのものが結露した場合でも、その結露（くもり）が除去される。
【００７７】
熱伝導部材１３の熱を効率良く反射鏡８の全体に伝えるためには、反射鏡８を金属によって形成することが好ましい。ただし、軽量化を図るために反射鏡８を樹脂で形成する場合には、熱伝導部材１３の熱を反射鏡８の表面全体に伝えるために、反射鏡８の表面に熱伝導部材１３と熱的に接続された金属線を設けてもよい。
【００７８】
発光部７の熱を効率良く伝導するために、熱伝導部材１３の熱伝導率は、２０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。また、半導体レーザ３から出射されたレーザ光は、熱伝導部材１３を透過して発光部７に到達する。そのため、熱伝導部材１３は、透光性の優れた材質からなるものであることが好ましい。
【００７９】
これらの点を考慮して、熱伝導部材１３の材質としては、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）やマグネシア（ＭｇＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）が好ましい。これらの材料を用いることにより、熱伝導率２０Ｗ／ｍＫ以上を実現できる。
【００８０】
また、図２において符号１３ｃで示す熱伝導部材１３の厚み（熱伝導部材１３における、レーザ光照射面７ａの側に位置する第１面１３ａと当該第１面１３ａと対向する第２面１３ｂとの間の厚み）は、０．３ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下が好ましい。０．３ｍｍよりも薄いと発光部７の放熱を十分にできず、発光部７が劣化してしまう可能性がある。また、３．０ｍｍを超えるような厚みにすると、照射されたレーザ光の熱伝導部材１３における吸収が大きくなり、励起光の利用効率が顕著に下がる。
【００８１】
熱伝導部材１３を適切な厚みで発光部７に当接させることにより、特に発光部７での発熱が１Ｗを超えるような極めて強いレーザ光を照射しても、その発熱が迅速且つ効率的に放熱され、発光部７が損傷（劣化）してしまうことを防止できる。
【００８２】
なお、熱伝導部材１３は、折れ曲がりのない板状のものであってもよいし、折れ曲がった部分や湾曲した部分を有していてもよい。ただし、発光部７が接着される部分は、接着の安定性の観点から平面（板状）である方が好ましい。
【００８３】
（熱伝導部材１３の変更例）
熱伝導部材１３は、透光性を有する部分（透光部）と透光性を有さない部分（遮光部）とを有していてもよい。この構成の場合、透光部は発光部７のレーザ光照射面７ａを覆うように配置され、遮光部はその外側に配置される。
【００８４】
遮光部は、金属（例えば銅やアルミ）の放熱パーツであってもよいし、アルミや銀その他、照明光を反射させる効果のある膜が透光性部材の表面に形成されているものであってもよい。
【００８５】
（接着層１５）
接着層１５は、熱伝導部材１３とレーザ光照射面７ａとの間の隙間を埋める接着剤の層である。発光部７に含まれる蛍光体の大きさは直径１〜２０μｍ前後であり、例えばサファイアからなる研磨された熱伝導部材１３の表面に発光部７を当接させれば、比較的大きな隙間が生じる。熱伝導部材１３と発光部７のレーザ光照射面７ａとの間に接着層１５を設けることにより、この隙間を埋めることができる。これにより、熱伝導部材１３とレーザ光照射面７ａとの接触面積が実質的に増える。そのため、熱伝導部材１３の熱吸収効率を高めることができる。このとき接着層１５が、発光部７と同等か、それよりも高い熱伝導率を有していれば、熱伝導部材１３の熱吸収効率をさらに高めることができる。
【００８６】
また、接着層１５は、発光部７と熱伝導部材１３との熱膨張率の差を吸収する柔軟性（または粘性）を有していることが好ましい。発光部７が発熱した場合、発光部７と熱伝導部材１３とでは熱膨張率が異なるため、その熱膨張率の差によって発光部７が熱伝導部材１３から剥離する可能性がある。
【００８７】
接着層１５が熱伝導部材との熱膨張率の差を吸収する柔軟性（または粘性）を有していれば、発光部７の発熱により当該発光部７が熱伝導部材１３から剥離することを防止できる。
【００８８】
接着層１５の一例として、アーデル社製の可視光重合型光学用接着剤エピカコール(Epixacolle)ＥＰ４３３を挙げることができる。この製品の熱伝導率は開示されていないが、アクリル系接着剤であることから、０．１〜０．３Ｗ／ｍＫ程度と考えられる。
【００８９】
また、接着層１５の厚み（熱伝導部材１３とレーザ光照射面７ａとの間の厚み）は、１μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。接着層１５の厚みを１μｍ以上、３０μｍ以下にすることにより、接着層１５の熱伝導率が発光部７の熱伝導率よりも低い場合でも、接着層１５の熱抵抗を小さくでき、発光部７において生じた熱を、接着層１５を介して熱伝導部材１３に効率良く伝えることができる。例えば、接着層１５の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫであり、かつ接着層１５の厚みが０．１ｍｍの場合と、接着層１５の熱伝導率が０．２Ｗ／ｍＫであり、かつ接着層１５の厚みが２０μｍ（＝０．０２ｍｍ）の場合とでは、熱抵抗は、結果的に同じになる。
【００９０】
（拡散剤１６）
接着層１５には拡散剤１６が含まれていてもよい。レーザ光はコヒーレントな光であり、発光部７において蛍光に変換または拡散されずにそのまま外部に放射されると人体に害を及ぼす可能性がある。接着層１５に拡散剤１６を含めることにより、光ファイバー５から出射されたレーザ光が拡散される。
【００９１】
それゆえ、発光部７においてレーザ光が全て蛍光に変換または拡散されない事態が生じても、予めレーザ光を拡散剤１６によって拡散しておくことで、コヒーレントな光が外部にもれる可能性を低減できる。
【００９２】
拡散剤１６の好ましい材質として、ＳｉＯ２ビーズ（真球形状、粒径：数ｎｍ〜数μｍ、０．１％〜数％接着層１５に混合させる）、Ａｌ２Ｏ３ビーズ、ダイヤモンドビーズ等を挙げることができる。拡散剤１６が多すぎると発光部７に到達するレーザ光が低減してしまうため、拡散剤１６の量は、接着層１５の１ｇあたり１ｍｇ〜３０ｍｇ程度が好ましい。
【００９３】
なお、このような無機物の透明体を混合させることにより、接着層１５の熱伝導率を向上させる効果も得られる。ＳｉＯ２は、アクリル系樹脂よりも高い１．３８Ｗ／ｍＫであり、ダイヤモンド粒子を用いれば熱伝導率は８００〜２０００Ｗ／ｍＫと非常に高いため、結果的に接着層１５の熱伝導率を大幅に向上させることができる。
【００９４】
（間隙層と発光部７との材質の組み合わせ）
上述のように、接着層１５は、発光部７と同等か、それよりも高い熱伝導率を有していることが好ましい。接着層１５は、本発明の間隙層のうち、接着剤を含むものであるため、ここでは間隙層という上位概念の表現を用いて、その材質の一例を説明する。
【００９５】
間隙層および発光部７の材質の一例を表１に示す。これらの例の中には、間隙層の熱伝導率を高めるために拡散剤１６と同様の材質からなる高熱伝導フィラー（高熱伝導性添加材）を間隙層に含めているものもある。高熱伝導フィラーとは、熱伝導性の高い材質を含む透光性の粒子である。
【００９６】
以下の説明では、高熱伝導フィラーのうち、樹脂よりも熱伝導率が高いものを高熱伝導フィラーＡと称し、高熱伝導フィラーＡのうち、ガラスよりも熱伝導率が高いものを高熱伝導フィラーＢと称する。
【００９７】
高熱伝導フィラーＡに属する材料の例としては、ＳｉＯ２ビーズ、Ａｌ２Ｏ３ビーズ、ダイヤモンドビーズ等を挙げることができる。高熱伝導フィラーＢに属する材料の例としては、Ａｌ２Ｏ３ビーズ、ダイヤモンドビーズ等を挙げることができる。
【００９８】
【表１】
【００９９】
例えば、間隙層をアクリル系接着剤で形成し、発光部７の封止材として樹脂系の材料（例えば、エポキシ、シリコーン、ＨＢＧ（ＨｙＢｒｉｄ Ｇｌａｓｓ；有機無機ハイブリッドガラス）））を用いれば、間隙層の熱伝導率は、発光部７と同等となる。
【０１００】
また、間隙層の熱伝導率が、発光部７の熱伝導率よりも高くなる組み合わせとして、例えば次の２タイプを挙げることができる。
【０１０１】
（１）発光部７の封止材が樹脂系の材料であるときは、間隙層として、アクリル系接着剤、高熱伝導フィラーＡを混練したアクリル系接着剤、ガラスペースト（典型的には低融点ガラスを用いたもの）、または高熱伝導フィラーＡまたはＢを混練したガラスペーストを使用できる。
【０１０２】
この場合、高熱伝導フィラーＡとして、アクリル系接着剤よりも高熱伝導である、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ程度のＳｉＯ２（シリカ）ビーズ、熱伝導率が２０〜４０Ｗ／ｍＫ程度のＡｌ２Ｏ３（サファイア）ビーズ、熱伝導率が１０００〜２０００Ｗ／ｍＫ程度のダイヤモンドビーズを用いることができる。
【０１０３】
（２）発光部７の封止材が無機ガラスのときは、間隙層としては、低融点ガラス等を用いたガラスペースト、もしくはガラスペーストに高熱伝導フィラーＢを混ぜたものを使用できる。
【０１０４】
低融点ガラスを用いると言えども、融かして接着するためには少なくとも４００℃程度以上には加熱する必要があるため、高熱伝導フィラーは、使用するガラスペーストの溶融温度程度では、溶けたり、変質したりしないことが要求される。
【０１０５】
前述した高熱伝導フィラーの一例である、ＳｉＯ２ビーズ（シリカ）の融点は１７１３℃、Ａｌ２Ｏ３ビーズの融点は２０３０℃、ダイヤモンドの融点は３５５０℃あるため、低融点ガラスの溶融温度程度では融けたり変質したりすることはない。
【０１０６】
（１）〜（２）のいずれの場合も、間隙層の熱伝導率が発光部の熱伝導率よりも高くなるように、間隙層に混ぜる高熱伝導フィラーを選択すればよい。
【０１０７】
ただし、間隙層の熱伝導率は、混ぜる高熱伝導フィラーの材質だけではなく、その濃度にも依存する。例えば、きわめて微量のダイヤモンドペーストを混合させたときよりも、サファイアビーズを比較的多量に混合させたときの方が、熱伝導率が高くなる。それゆえ、間隙層に混合させる高熱伝導フィラーの材質および量を調整することで、間隙層の熱伝導率を調整すればよい。
【０１０８】
また、複数種類の高熱伝導フィラーを間隙層に混合させてもよい。
【０１０９】
（熱抵抗について）
上述の説明では、熱伝導率に注目して各部材の材質について説明したが、熱抵抗という観点から本発明を捉えることもできる。
【０１１０】
本明細書中における熱抵抗とは、次の（１）式で表され、熱の伝わり難さを示す数値である。
【０１１１】
熱抵抗＝（１／熱伝導率）・（放熱経路の長さ／放熱断面積）・・・（１）
他のパラメータが同じであれば、熱伝導率が高まると熱抵抗は低下する。それゆえ、発光部７および間隙層の熱伝導率を高めることは、これらの部材の熱抵抗を低下させることになる。
【０１１２】
熱抵抗を低下させる方法として、熱伝導率を高める以外にも、放熱面積（他の部材との接合面積）を増加させる、当該部材の厚みを低下させるなどの方法を用いることができる。
【０１１３】
なお、熱抵抗とは、熱の伝わり難さを示す数値であればよく、（１）式によって規定した以外の熱抵抗の概念を本発明に適用してもよい。
【０１１４】
（拡散剤１６の形状）
また、上述の説明では、高熱伝導フィラーの例としてＳｉＯ２ビーズ等を挙げたが、高熱伝導フィラーは、球状である必要はなく、棒状や不定形であっても構わない。ただし、間隙層の厚みを制御するという観点からは、径が揃った真球であることが好ましい。
【０１１５】
図３は、拡散剤１６の好ましい一例を示す断面図である。同図に示すように、拡散剤１６は、所定の直径を有するほぼ球状（好ましくは、真球）の粒子であり、発光部７と熱伝導部材１３との間の距離を一定に維持するとともに、熱伝導部材１３および発光部７に接触することにより、発光部７の熱を熱伝導部材１３に伝導する役割を有している。
【０１１６】
この拡散剤１６は、熱伝導部材１３と発光部７との間において一層のみ存在していることが好ましく、拡散剤１６の間に間隙材（接着剤またはガラスペースト等）が充填されている。このような拡散剤１６を設けることにより、間隙材が熱伝導率の低いアクリル系接着剤等の材質からなるものであっても、発光部７の熱を熱伝導部材１３に効率良く伝導することができる。
【０１１７】
なお、熱伝導部材１３と発光部７との間の距離が一定に保たれるのであれば、拡散剤１６が複数の層を形成していてもよい。
【０１１８】
（半導体レーザ３の構造）
次に、半導体レーザ３の基本構造について説明する。図４（ａ）は、半導体レーザ３の回路図を模式的に示したものであり、図４（ｂ）は、半導体レーザ３の基本構造を示す斜視図である。同図に示すように、半導体レーザ３は、カソード電極２３、基板２２、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極２１がこの順に積層された構成である。
【０１１９】
基板２２は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の青色〜紫外の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板の他の例として、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＣ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂおよびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２およびＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、並びに、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体のいずれかの材料が用いられる。
【０１２０】
アノード電極２１は、クラッド層１１２を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。
【０１２１】
カソード電極２３は、基板２２の下部から、クラッド層１１３を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極２１・カソード電極２３に順方向バイアスをかけて行う。
【０１２２】
活性層１１１は、クラッド層１１３及びクラッド層１１２で挟まれた構造になっている。
【０１２３】
また、活性層１１１およびクラッド層の材料としては、青色〜紫外の励起光を得る為にはＡｌＩｎＧａＮから成る混晶半導体が用いられる。一般に半導体レーザの活性層・クラッド層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂを主たる組成とする混晶半導体が用いられ、そのような構成としても良い。また、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体によって構成されていてもよい。
【０１２４】
また、活性層１１１は、注入された電流により発光が生じる領域であり、クラッド層１１２及びクラッド層１１３との屈折率差により、発光した光が活性層１１１内に閉じ込められる。
【０１２５】
さらに、活性層１１１には、誘導放出によって増幅される光を閉じ込めるために互いに対向して設けられる表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が形成されており、この表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が鏡の役割を果す。
【０１２６】
ただし、完全に光を反射する鏡とは異なり、誘導放出によって増幅される光の一部は、活性層１１１の表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５（本実施の形態では、便宜上表側へき開面１１４とする）から出射され、励起光Ｌ０となる。なお、活性層１１１は、多層量子井戸構造を形成していてもよい。
【０１２７】
なお、表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、レーザ発振のための反射膜（図示せず）が形成されており、表側へき開面１１４と裏側へき開面１１５との反射率に差を設けることで、低反射率端面である、例えば、表側へき開面１１４より励起光Ｌ０の大部分を発光点１０３から照射されるようにすることができる。
【０１２８】
クラッド層１１３・クラッド層１１２は、ｎ型およびｐ型それぞれのＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、及びＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、並びに、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体のいずれの半導体によって構成されていてもよく、順方向バイアスをアノード電極２１及びカソード電極２３に印加することで活性層１１１に電流を注入できるようになっている。
【０１２９】
クラッド層１１３・クラッド層１１２および活性層１１１などの各半導体層との膜形成については、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。各金属層の膜形成については、真空蒸着法やメッキ法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。
【０１３０】
（発光部７の発光原理）
次に、半導体レーザ３から発振されたレーザ光による蛍光体の発光原理について説明する。
【０１３１】
まず、半導体レーザ３から発振されたレーザ光が発光部７に含まれる蛍光体に照射されることにより、蛍光体内に存在する電子が低エネルギー状態から高エネルギー状態（励起状態）に励起される。
【０１３２】
その後、この励起状態は不安定であるため、蛍光体内の電子のエネルギー状態は、一定時間後にもとの低エネルギー状態（基底準位のエネルギー状態または励起準位と基底準位との間の準安定準位のエネルギー状態）に遷移する。
【０１３３】
このように、高エネルギー状態に励起された電子が、低エネルギー状態に遷移することによって蛍光体が発光する。
【０１３４】
白色光は、等色の原理を満たす３つの色の混色、または補色の関係を満たす２つの色の混色で構成でき、この原理・関係に基づき、半導体レーザから発振されたレーザ光の色と蛍光体が発する光の色とを、上述のように組み合わせることにより白色光を発生させることができる。
【０１３５】
（固定部の変更例）
上述の説明では、発光部７の熱伝導部材１３に対する相対位置を固定する固定部として、透明板９を例に挙げたが、上記固定部は透明板９である必要はなく、発光部７のレーザ光照射面７ａと対向する面（蛍光出射面と称する）の少なくとも一部に圧接する圧接面と、当該圧接面と熱伝導部材１３との相対位置関係を固定する当接面固定部とを備えるものであればよい。
【０１３６】
圧接面と熱伝導部材１３との相対位置が固定されており、その圧接面が発光部７の蛍光出射面に圧接する（多少の圧力をかけて蛍光出射面に接する）ことにより、発光部７を熱伝導部材１３に対して固定できる。
【０１３７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、固定部の変形例を示す図である。固定部として、例えば、図５（ａ）に示すように、発光部７が円柱形状の場合には、発光部７の蛍光出射面と接する面を有し、熱伝導部材１３に接続（接着または溶接）されている円筒形状の中空部材２０ａや、図５（ｂ）に示すように、発光部７が直方体または立方体である場合には、直方体または立方体の中空部材２０ｂを用いてもよい。ただし、中空部材２０ａ・２０ｂにおいて、熱伝導部材１３に接続される側の面は開口している。
【０１３８】
また、図５（ｃ）に示すように、固定部２０ｃの、蛍光出射面と接する面の一部（特に中央部）が開口していてもよい。この構成により、発光部７から出射される蛍光が固定部に吸収されることで当該蛍光をロスすることを防止できる。固定部は、透光性の部材であることが好ましいが、上記中央部が開口していれば、透光性のない物質（例えば、金属）で固定部を形成してもよい。
【０１３９】
また、固定部として複数のワイヤを用い、これらワイヤの一方の端部を発光部７に接続し、他方の端部を熱伝導部材１３に接続してもよい。
【０１４０】
（熱伝導部材１３の変更例）
熱伝導部材１３を、反射鏡８ではなく透明板９に接続してもよい。この構成により、発光部７の熱は熱伝導部材１３を介して透明板９に伝導される。透明板９をガラスによって形成すれば、熱伝導部材１３から熱を効率良く受け取ることができる。
【０１４１】
熱伝導部材１３と透明板９との接続様式は特に限定されない。例えば、熱伝導部材１３を円柱形状や立方体などの中空を有する立体形状として形成し、発光部７を覆う形で熱伝導部材１３を透明板９に接続してもよい。すなわち、熱伝導部材１３は、発光部７のレーザ光照射面と熱伝導が可能なように接触するとともにレーザ光を透過する励起光透過面と、当該励起光透過面と透明板９との相対位置関係を固定する励起光透過面固定部とを有していてもよい。
【０１４２】
（発光部７の変更例）
図６は、発光部７の変更例を示す断面図である。図６に示すように、発光部７および接着層１５の側面に反射膜１７を形成してもよい。この反射膜１７は、接着層１５の外側表面（発光部７および熱伝導部材１３と接していない表面）の少なくとも一部を覆う光反射性の膜であり、例えば、金属薄膜（例えば、アルミニウム薄膜）である。
【０１４３】
接着層１５が拡散剤１６を含んでいるため、レーザ光が拡散剤１６によって拡散されることで、発光部７に向かわずに、接着層１５の側面からもれるレーザ光（迷光と称する）が発生する。反射膜１７を接着層１５の側面に設けることによって、上記迷光が反射膜１７に反射し、接着層１５の内部にとどまる。それゆえ、レーザ光の利用効率を高めることができる。
【０１４４】
なお、反射膜１７は、少なくとも接着層１５の側面を覆えばよく、発光部７の側面をも覆う必要はかならずしもない。しかし、発光部７の側面を反射膜１７で覆うことにより、反射膜１７による発光部７の冷却効果を得ることができる。反射膜１７を発光部７よりも熱伝導性の高い物質で形成することにより、この効果を高めることができる。
【０１４５】
なお、図２に示すように、反射膜１７を接着層１５の側面のみならず発光部７の側面にも設けてもよい。この構成により、反射膜１７によっても発光部７の冷却効果を得ることができる。反射膜１７を発光部７よりも熱伝導性の高い物質で形成することにより、この効果を高めることができる。
【０１４６】
また、発光部７を熱伝導部材１３に対して物理的な力で接触させてもよい。その場合には、接着層１５を設ける必要は必ずしもない。
【０１４７】
（ヘッドランプ１の効果）
発光部７をハイパワーのレーザ光で励起すると、発光部７が激しく劣化する。発光部７の劣化は、発光部７に含まれる蛍光体そのものの劣化とともに、蛍光体を取り囲む封止材（例えば、シリコーン樹脂）の劣化によって主に引き起こされる。上述のサイアロン蛍光体は、レーザ光が照射されると６０〜８０％の効率で光を発生させるが、残りは熱となって放出される。この熱によって蛍光体を取り囲む物質が劣化すると考えられる。
【０１４８】
ヘッドランプ１では、熱伝導部材１３が、発光部７の励起光照射面の側に配置され、発光部７の熱を吸収することにより発光部７を冷却する。発光部７のうち、励起光照射面が最も発熱するため、熱伝導部材１３を励起光照射面と熱的に接続することにより効果的に発光部７を冷却できる。
【０１４９】
これにより、レーザ光を励起光源とした超高輝度な光源としてのヘッドランプの寿命を延ばし、その信頼性を高めることができる。
【０１５０】
そして、熱伝導部材１３が発光部７から受け取った熱は、ヘッドランプ１の内部（特に反射鏡８の表面）における結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解のために利用される。
【０１５１】
それゆえ、発光部７の熱を有効利用でき、結露の防止等のために別途エネルギーを消費する必要がなくなり、ヘッドランプ１の消費電力を低減できる。
【実施例】
【０１５２】
次に本発明の一実施例について図７を用いて説明する。図７は、発光部７および熱伝導部材１３の具体例を示す図である。
【０１５３】
発光部７として、封止材中に酸窒化物系蛍光体（Caα−SiAlON:CeおよびCASN:Eu）を分散させた波長変換部材を用いた。この発光部７は、直径３ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円盤状のものである。
【０１５４】
熱伝導部材１３として、厚さ０．５ｍｍのサファイア板（熱伝導率：４２Ｗ／ｍＫ）を用い、この熱伝導部材１３にアーデル社製の可視光重合型光学用接着剤エピカコール(Epixacolle)ＥＰ４３３を接着層１５として用いて発光部７を接着した。この状態が図７に示されている。
【０１５５】
Caα−SiAlON:CeとCASN:Euとで作製した発光部の場合、励起光を照明光（蛍光）に変換する効率は、約７０％である。１０Ｗの励起光を照射するとそのうち３Ｗは照明光に変換されず熱に変わる。
【０１５６】
蛍光体を封止する封止材の熱伝導率は、シリコーン樹脂や有機無機ハイブリッドガラスで０．１〜０．２Ｗ／ｍＫ程度、無機ガラスで１〜２Ｗ／ｍＫ程度である。例えば、熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫの３ｍｍ×３ｍｍ×厚さ１ｍｍの発熱体の３ｍｍ×３ｍｍ平面で１Ｗの発熱があり、上記発熱体が外部と熱的に絶縁されている場合を熱シミュレーションにより計算すると、発熱体の温度は５００℃以上（５５５．６℃）になる。
【０１５７】
ちなみに、熱伝導率２Ｗ／ｍＫの封止材を用いると同じ大きさ・同じ発熱量の発熱体であっても温度上昇は５５．６℃となる。すなわち、封止材の熱伝導率は非常に重要である。また、封止材の熱伝導率は２Ｗ／ｍＫのまま、発熱体のサイズを３ｍｍ×１ｍｍ×厚さ１ｍｍとすると、温度上昇は１６６．７℃となる。それゆえ、輝度を高くするために発光部７のサイズを小さくすればするほど、同じ発熱量でも温度上昇が激しくなり、発光部７に負担がかかるようになる。
【０１５８】
これに対して、上述の発熱体（３ｍｍ×３ｍｍ×厚さ１ｍｍ、熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）に熱伝導率４０Ｗ／ｍＫの熱伝導板（３ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）を熱的に接着した場合には、発熱体の温度上昇は１７０℃程度に抑えられる。熱伝導板の厚みを０．５ｍｍから１．０ｍｍとすることによって温度上昇は半分の８５℃程度に抑制できる。さらに、発熱体の厚みを１ｍｍからより薄い方向にもっていくことによっても、熱伝導板への放熱性が向上するため、なお一層、発熱体の温度上昇を低下させることができる。
【０１５９】
蛍光体発光部の温度を凡そ２００℃程度以下にし、さらに、蛍光体として、酸窒化物系蛍光体またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体を用いることによって、特に発光部７での発熱が１Ｗを超えるような極めて強い励起光を照射しても、その発熱がはややか且つ効率的に放熱され、発光部７が損傷（劣化）してしまうことを防止できるようになる。
【０１６０】
また、この発光部７を構成する封止材としては、有機無機ハイブリッドガラス、または無機ガラスが好ましく、シリコーン樹脂を使用する場合は、熱シミュレーションを厳密に行い温度上昇を１５０℃程度以下に抑えることが好ましい。有機無機ハイブリッドガラスであれば温度は２５０℃から３００℃程度まで許容される。また、無機ガラスであれば５００℃以上でも問題ない。
【０１６１】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。図８は、本発明の別の実施形態に係るヘッドランプ３０の構成を示す概略図である。
【０１６２】
本実施形態のヘッドランプ３０においては、熱伝導部材１３の、反射鏡８と接続されている一方の端部は反射鏡８から延出しており、当該端部にヒートパイプ（第２熱伝導部材）１４が接続されている。
【０１６３】
ヒートパイプ１４は、銅などの熱伝導性の高い金属性のパイプの内部に作動液を封入したものである。作動液を毛細管現象によって迅速に移動させるために、ヒートパイプ１４の内部に毛細管を設けてもよい。
【０１６４】
このヒートパイプ１４の他方の端部は、エクステンション１１に設けられた開口部を通ってレンズ１２への熱の伝導が可能なようにレンズ１２に接続されている。
【０１６５】
このヒートパイプ１４によって、熱伝導部材１３が受け取った発光部７の熱は、レンズ１２に伝導され、レンズ１２が暖められるとともに発光部７の熱が外気に放熱される。
【０１６６】
レンズ１２は、外気に直接さらされており、寒冷地ではレンズ１２に雪が付着することがある。ヘッドランプ３０では、発光部７の熱によってレンズ１２が暖められるため、レンズ１２に付着した雪を溶かすことができる。別の熱源を利用してレンズ１２に付着した雪を溶かすこともできるが、発光部７の熱を利用することによって、エネルギーを節約することができる。
【０１６７】
熱伝導部材１３の熱をレンズ１２に伝達する熱伝導部材は、ヒートパイプに限定されず、例えば金属性の細線であってもよい。
【０１６８】
（その他の変更例）
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。
【０１６９】
例えば、励起光源として高出力のＬＥＤを用いてもよい。この場合には、４５０ｎｍの波長の光（青色）を出射するＬＥＤと、黄色の蛍光体、または緑色および赤色の蛍光体とを組み合わせることにより白色光を出射する発光装置を実現できる。
【０１７０】
また、励起光源として、半導体レーザ以外の固体レーザを用いてもよい。ただし、半導体レーザを用いる方が、励起光源を小型化できるため好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明は、高輝度で長寿命な発光装置や照明装置、特に車両用等のヘッドランプに適用することができる。
【符号の説明】
【０１７２】
１ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２ 半導体レーザアレイ（励起光源）
３ 半導体レーザ（励起光源）
７ 発光部
７ａ レーザ光照射面（励起光照射面）
８ 反射鏡
９ 透明板（第１透光部材）
１２ レンズ（第２透光部材）
１３ 熱伝導部材
１４ ヒートパイプ（第２熱伝導部材）
３０ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高輝度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車両用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光源として発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）や半導体レーザ（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することによって発生する蛍光を照明光として用い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に開示された灯具がある。この灯具では、高輝度光源を実現するために、励起光源として半導体レーザを用いている。半導体レーザから発振されるレーザ光は、コヒーレントな光であるため、指向性が強く、当該レーザ光を励起光として無駄なく集光し、利用することができる。このような半導体レーザを励起光源として用いた発光装置（ＬＤ発光装置と称する）を車両用ヘッドランプに好適に適用することができる。励起光源として半導体レーザを用いることにより、ＬＥＤでは実現し得なかった高輝度の光源を実現できる。
【０００４】
このようなレーザ光を励起光として用いた場合、微小な発光部、すなわち微小な体積の発光部において、発光部に照射されて吸収される励起光のうちの、蛍光体により蛍光に変換されること無く熱に変換されてしまう成分が、発光部の温度を容易に上昇させ、その結果、発光部の特性低下や熱による損傷を引き起こしてしまう。
【０００５】
この問題を解決するために特許文献２の発明では、波長変換部材（発光部に相当）に熱的に接続された透光性で板状の熱伝導部材を設け、この熱伝導部材により波長変換部材の発熱を軽減している。
【０００６】
また、特許文献３の発明では、波長変換部材を円筒形状のフェルールで保持し、このフェルールにワイヤ状の熱伝導部材を熱的に接続することにより波長変換部材の発熱を軽減している。
【０００７】
また、特許文献４の発明では、光変換部材（発光部に相当）の、半導体発光素子が位置する側に、冷媒が流れる流路を有する放熱部材を設け、光変換部材を冷却している。
【０００８】
なお、光源としての高出力ＬＥＤチップの表面に透光性のヒートシンクを熱的に接続し、高出力ＬＥＤチップを冷却する構成が特許文献５に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１５００４１号公報（２００５年６月９日公開）
【特許文献２】特開２００７−２７６８８号公報（２００７年２月１日公開）
【特許文献３】特開２００７−３３５５１４号公報（２００７年１２月２７日公開）
【特許文献４】特開２００５−２９４１８５号公報（２００５年１０月２０日公開）
【特許文献５】特表２００９−５１３００３号公報（２００９年３月２６日公表）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記従来の構成では、発光部を冷却することに重きが置かれており、発光部の熱を利用するという技術的思想は、上記特許文献には全く開示されていない。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、発光部の熱を有効に利用できる発光装置および車両用前照灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、励起光を出射する励起光源と、上記励起光源から出射された励起光により発光する発光部と、上記発光部と熱の伝導が可能なように接続された第１熱伝導部材とを備え、上記第１熱伝導部材は、当該第１熱伝導部材が受け取った上記発光部の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、励起光を受けて発光部が発光するときに、励起光の一部が蛍光に変換させずに熱となり発光部の温度が上昇する。この熱は、発光部と熱の伝導が可能なように接続された第１熱伝導部材に伝えられた後に、他の部材に伝導され、利用される。例えば、結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解、または融雪のために利用される。
【００１４】
それゆえ、発光部の熱を有効利用でき、融雪等のために別途エネルギーを消費する必要がなくなる。
【００１５】
また、上記第１熱伝導部材は、上記発光部における上記励起光が照射される面である励起光照射面の側に配置され、上記励起光を透過するものであることが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、第１熱伝導部材は、発光部の励起光照射面の側に配置され、発光部の熱を吸収することにより発光部を冷却する。この第１熱伝導部材は透光性であるため、励起光は当該第１熱伝導部材を透過して発光部に到達できる。発光部のうち、励起光照射面が最も発熱するため、第１熱伝導部材を励起光照射面の側に配置することにより効果的に発光部を冷却できる。
【００１７】
また、上記第１熱伝導部材が受け取った熱は反射鏡に伝導されることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、発光部の熱が第１熱伝導部材を介して反射鏡に伝導され、反射鏡が暖められる。それゆえ、反射鏡表面の結露（または凍結）を防止または除去できる。
【００１９】
また、反射鏡の開口部に設けられ、照明光としての上記発光部の蛍光を透過する第１透光部材をさらに備え、上記第１熱伝導部材が受け取った熱は上記第１透光部材に伝導されることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、発光部の熱によって第１透光部材が暖められる。この第１透光部材は、反射鏡の開口部に設けられ、照明光を透過することにより発光装置の外部へ出射するものである。第１透光部材が暖められることにより、第１透光部材の結露の防止等を行うことができる。
【００２１】
また、上記発光装置を備える車両用前照灯も本発明の技術的範囲に含まれる。この車両用前照灯では、発光部の熱を利用することにより、車両用前照灯の結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解、または融雪を行うことができる。
【００２２】
また、上記車両用前照灯は、上記発光装置が出射した照明光を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射する第２透光部材と、上記第１熱伝導部材が受け取った熱を第２透光部材に伝導する第２熱伝導部材とをさらに備えることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、車両用前照灯に第２透光部材が設けられており、発光装置から出射された照明光は、第２透光部材を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射される。この第２透光部材は、第２熱伝導部材を介して第１熱伝導部材と熱の授受が可能なように接続されており、第１熱伝導部材が受け取った発光部の熱は第２透光部材に伝導される。そのため、発光部の熱によって第２透光部材を暖めることができる。
【００２４】
それゆえ、第２透光部材の結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解、または融雪を行うことができ、発光部の熱を有効利用できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光を出射する励起光源と、上記励起光源から出射された励起光により発光する発光部と、上記発光部と熱の伝導が可能なように接続された第１熱伝導部材とを備え、上記第１熱伝導部材は、当該第１熱伝導部材が受け取った上記発光部の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されている構成である。
【００２６】
それゆえ、発光部の熱を有効利用でき、融雪等のために別途エネルギーを消費する必要がなくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドランプの構成を示す断面図である。
【図２】上記ヘッドランプが備える発光部と熱伝導部材とが接着層によって接着されている構造を示す図である。
【図３】拡散剤の好ましい一例を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、半導体レーザの回路図を模式的に示したものであり、（ｂ）は、半導体レーザの基本構造を示す斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、固定部の変形例を示す図である。
【図６】上記発光部の変更例を示す断面図である。
【図７】上記ヘッドランプが備える発光部および熱伝導部材の具体例を示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ここでは、本発明の照明装置の一例として、自動車用のヘッドランプ（発光装置、照明装置、車両用前照灯）１を例に挙げて説明する。ただし、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、街灯、信号機を挙げることができる。
【００２９】
また、ヘッドランプ１は、走行用前照灯（ハイビーム）の配光特性基準を満たしていてもよいし、すれ違い用前照灯（ロービーム）の配光特性基準を満たしていてもよい。
【００３０】
（ヘッドランプ１の構成）
まず、図１を参照しながら、ヘッドランプ１の構成について説明する。図１は、ヘッドランプ１の構成を示す断面図である。同図に示すように、ヘッドランプ１は、半導体レーザアレイ２と、非球面レンズ４と、光ファイバー５と、フェルール６と、発光部７と、反射鏡８と、透明板（第１透光部材）９と、ハウジング１０と、エクステンション１１と、レンズ（第２透光部材）１２と、熱伝導部材（第１熱伝導部材）１３と接着層１５とを備えている。接着層１５は熱伝導部材１３と発光部７との間隙に充填される間隙層として機能する。また、図２に示すように、接着層１５には拡散剤１６が含まれている。図２は、発光部７と熱伝導部材１３とが接着層１５によって接着されている構造を示す図である。
【００３１】
（半導体レーザアレイ２／半導体レーザ３）
半導体レーザアレイ２は、励起光を出射する励起光源として機能し、複数の半導体レーザ（励起光源）３を基板上に備えるものである。半導体レーザ３のそれぞれから励起光としてのレーザ光が発振される。なお、励起光源として複数の半導体レーザ３を用いる必要は必ずしもなく、半導体レーザ３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、複数の半導体レーザ３を用いる方が容易である。
【００３２】
半導体レーザ３は、１チップに１つの発光点を有するものであり、例えば、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振し、出力１．０Ｗ、動作電圧５Ｖ、電流０．６Ａのものであり、直径５．６ｍｍのパッケージに封入されているものである。半導体レーザ３が発振するレーザ光は、４０５ｎｍに限定されず、３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有するレーザ光であればよい。
【００３３】
なお、３８０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振する良質な短波長用の半導体レーザを作製することが可能であれば、本実施の形態の半導体レーザ３として、３８０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振するように設計された半導体レーザを用いることも可能である。
【００３４】
また、本実施形態では、励起光源として半導体レーザを用いたが、半導体レーザの代わりに、発光ダイオードを用いることも可能である。
【００３５】
（非球面レンズ４）
非球面レンズ４は、半導体レーザ３から発振されたレーザ光（励起光）を、光ファイバー５の一方の端部である入射端部５ｂに入射させるためのレンズである。例えば、非球面レンズ４として、アルプス電気製のＦＬＫＮ１ ４０５を用いることができる。上述の機能を有するレンズであれば、非球面レンズ４の形状および材質は特に限定されないが、４０５ｎｍ近傍の透過率が高く、かつ耐熱性のよい材料であることが好ましい。
【００３６】
（光ファイバー５）
（光ファイバー５の配置）
光ファイバー５は、半導体レーザ３が発振したレーザ光を発光部７へと導く導光部材であり、複数の光ファイバーの束である。この光ファイバー５は、上記レーザ光を受け取る複数の入射端部５ｂと、入射端部５ｂから入射したレーザ光を出射する複数の出射端部５ａとを有している。複数の出射端部５ａは、発光部７のレーザ光照射面（励起光照射面）７ａにおける互いに異なる領域に対してレーザ光を出射する。
【００３７】
例えば、複数の光ファイバー５の出射端部５ａは、レーザ光照射面７ａに対して平行な平面において並んで配置されている。このような配置により、出射端部５ａから出射されるレーザ光の光強度分布における最も光強度が大きいところ（各レーザ光がレーザ光照射面７ａに形成する照射領域の中央部分（最大光強度部分））が、発光部７のレーザ光照射面７ａの互いに異なる部分に対して出射されるため、発光部７のレーザ光照射面７ａに対してレーザ光を２次元平面的に分散して照射することができる。
【００３８】
それゆえ、発光部７にレーザ光が局所的に照射されることにより、発光部７の一部が著しく劣化することを防止できる。
【００３９】
なお、光ファイバー５は複数の光ファイバーの束（すなわち複数の出射端部５ａを備えた構成）である必要は必ずしもなく、出射端部５ａは１つであってもよい。
【００４０】
また、出射端部５ａは、レーザ光照射面７ａに接触していてもよいし、僅かに間隔をおいて配置されてもよい。特に、出射端部５ａがレーザ光照射面７ａと間隔をおいて配置される場合、その間隔は、出射端部５ａから出射され円錐状に拡がるレーザ光が、レーザ光照射面７ａに全て照射されるように定められることが好ましい。
【００４１】
（光ファイバー５の材質および構造）
光ファイバー５は、中芯のコアを、当該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った２層構造をしている。コアは、レーザ光の吸収損失がほとんどない石英ガラス（酸化ケイ素）を主成分とするものであり、クラッドは、コアよりも屈折率の低い石英ガラスまたは合成樹脂材料を主成分とするものである。例えば、光ファイバー５は、コアの径が２００μｍ、クラッドの径が２４０μｍ、開口数ＮＡが０．２２の石英製のものであるが、光ファイバー５の構造、太さおよび材質は上述のものに限定されず、光ファイバー５の長軸方向に対して垂直な断面は矩形であってもよい。
【００４２】
また、光ファイバー５は、可撓性を有しているため、出射端部５ａの、発光部７のレーザ光照射面７ａに対する配置を容易に変えることができる。それゆえ、発光部７のレーザ光照射面７ａの形状に沿って出射端部５ａを配置することができ、レーザ光を発光部７のレーザ光照射面７ａの全面にわたってマイルドに照射することができる。
【００４３】
また、光ファイバー５は、可撓性を有しているため、半導体レーザ３と発光部７との相対位置関係を容易に変更できる。また、光ファイバー５の長さを調整することにより、半導体レーザ３を発光部７から離れた位置に設置することができる。
【００４４】
それゆえ、半導体レーザ３を、冷却しやすい位置または交換しやすい位置に設置できるなど、ヘッドランプ１の設計自由度を高めることができる。すなわち、入射端部５ｂと出射端部５ａとの位置関係を容易に変更することができ、半導体レーザ３と発光部７との位置関係を容易に変更することができるので、ヘッドランプ１の設計自由度を高めることができる。
【００４５】
なお、導光部材として光ファイバー以外の部材、または光ファイバーと他の部材とを組み合わせたものを用いてもよい。例えば、レーザ光の入射端部と出射端部とを有する円錐台形状（または角錐台形状）の導光部材を１つまたは複数用いてもよい。
【００４６】
（フェルール６）
フェルール６は、光ファイバー５の複数の出射端部５ａを発光部７のレーザ光照射面に対して所定のパターンで保持する。このフェルール６は、出射端部５ａを挿入するための孔が所定のパターンで形成されているものでもよいし、上部と下部とに分離できるものであり、上部および下部の接合面にそれぞれ形成された溝によって出射端部５ａを挟み込むものでもよい。
【００４７】
このフェルール６は、反射鏡８から延出する棒状または筒状の部材などによって反射鏡８に対して固定されていてもよいし、熱伝導部材１３に対して固定されていてもよい。フェルール６の材質は、特に限定されず、例えばステンレススチールである。また、１つの発光部７に対して、複数のフェルール６を配置してもよい。
【００４８】
なお、光ファイバー５の出射端部５ａが１つの場合には、フェルール６を省略することも可能である。ただし、出射端部５ａのレーザ光照射面７ａに対する相対位置を正確に固定するために、フェルール６を設けることが好ましい。
【００４９】
（発光部７）
（発光部７の組成）
発光部（波長変換部材）７は、出射端部５ａから出射されたレーザ光を受けて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７は、蛍光体保持物質（封止材）としてのシリコーン樹脂の内部に蛍光体が分散されているものである。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、１０：１程度である。また、発光部７は、蛍光体を押し固めたものであってもよい。蛍光体保持物質は、シリコーン樹脂等の樹脂材料に限定されず、いわゆる有機無機ハイブリッドガラスや無機ガラスであってもよい。
【００５０】
上記蛍光体は、例えば、酸窒化物系のものであり、青色、緑色および赤色に発光する蛍光体のいずれか１つ以上がシリコーン樹脂に分散されている。半導体レーザ３は、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振するため、発光部７に当該レーザ光が照射されると複数の色が混合され白色光が発生する。それゆえ、発光部７は、波長変換材料であるといえる。
【００５１】
なお、半導体レーザ３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、上記蛍光体は、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。
【００５２】
（蛍光体の種類）
発光部７は、酸窒化物系蛍光体またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体を含んでいることが好ましい。これらの材料は、半導体レーザ３から発せられた極めて強いレーザ光（出力および光密度）に対しての耐性が高く、レーザ照明光源に最適である。
【００５３】
代表的な酸窒化物系蛍光体として、サイアロン蛍光体と通称されるものがある。サイアロン蛍光体とは、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。窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）および希土類元素などを固溶させて作ることができる。
【００５４】
一方、半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つは、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、その粒子径をナノメータサイズに変更することにより、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点である。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）。
【００５５】
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、この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。
【００５６】
さらに、上述したように、発光寿命が短いため、レーザ光の吸収と蛍光体の発光とを素早く繰り返すことができる。その結果、強いレーザ光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱を低減させることができる。
【００５７】
よって、発光部７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。
【００５８】
（発光部７の形状・サイズ）
発光部７の形状および大きさは、例えば、直径３．２ｍｍおよび厚さ１ｍｍの円柱形状であり、出射端部５ａから出射されたレーザ光を、当該円柱の底面であるレーザ光照射面７ａにおいて受光する。
【００５９】
また、発光部７は、円柱形状でなく、直方体であってもよい。例えば、３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの直方体である。この場合、半導体レーザ３からのレーザ光を受けるレーザ光照射面の面積は、３ｍｍ２である。日本国内で法的に規定されている車両用ヘッドランプの配光パターン（配光分布）は、鉛直方向に狭く、水平方向に広いため、発光部７の形状を、水平方向に対して横長（断面略長方形形状）にすることにより、上記配光パターンを実現しやすくなる。
【００６０】
ここで必要とされる発光部７の厚みは、発光部７における蛍光体保持物質と蛍光体との割合に従って変化する。発光部７における蛍光体の含有量が多くなれば、レーザ光が白色光に変換される効率が高まるため発光部７の厚みを薄くできる。発光部７を薄くすれば熱伝導部材１３への放熱効果も高まる効果があるが、あまり薄くするとレーザ光が蛍光に変換されず外部に放射される恐れがあり、蛍光体での励起光の吸収の観点からすると発光部の厚みは蛍光体の粒径の少なくとも１０倍以上あることが好ましい。この観点からするとナノ粒子蛍光体を用いた場合の発光部の厚みは０．０１μｍ以上であればよいことになるが、封止材中への分散等、製造プロセスの容易性を考慮すると１０μｍ以上、すなわち０．０１ｍｍ以上が好ましい。逆に厚くしすぎると反射鏡８の焦点からのずれが大きくなり配光パターンがぼけてしまう。
【００６１】
このため酸窒化物蛍光体を用いた発光部７の厚みとしては、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下が好ましい。ただし、蛍光体の含有量を極端に多くした場合（典型的には蛍光体が１００％）、厚みの下限はこの限りではない。
【００６２】
さらに、発光部７のレーザ光照射面７ａは、平面である必要は必ずしもなく、曲面であってもよい。ただし、レーザ光の反射を抑えるためには、レーザ光照射面７ａはレーザ光の光軸に対して垂直な平面であることが好ましい。
【００６３】
また、発光部７は、図１および図２に示すように、熱伝導部材１３の面のうち、レーザ光が照射される側とは反対側の面に接着層１５によって固定されている。
【００６４】
（反射鏡８）
反射鏡８は、発光部７から出射した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成するものである。すなわち、反射鏡８は、発光部７からの光を反射することにより、ヘッドランプ１の前方へ進む光線束を形成する。この反射鏡８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。
【００６５】
（透明板９）
透明板９は、反射鏡８の開口部に設けられ、照明光としての発光部７の蛍光を透過する透明な樹脂板である。この透明板９を、半導体レーザ３からのレーザ光を遮断するとともに、発光部７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。発光部７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、透明板９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。
【００６６】
また、透明板９は、熱伝導部材１３と共に、発光部７を固定するために用いられてもよい。すなわち、発光部７を熱伝導部材１３と透明板９とで挟持してもよい。この場合、透明板９は、発光部７と熱伝導部材１３との相対位置関係を固定する固定部として機能する。発光部７を熱伝導部材１３と透明板９とで挟持することにより、接着層１５の接着力が弱い場合でも発光部７の位置をより確実に固定できる。
【００６７】
このとき、透明板９が、発光部７よりも高い熱伝導率を有しているもの（例えば、発光部を構成する封止材がシリコーン樹脂の場合に、ガラス）であれば、透明板９による発光部７の冷却効果を得ることができる。
【００６８】
なお、発光部７を熱伝導部材１３のみで固定する場合には、透明板９を省略することも可能である。
【００６９】
（ハウジング１０）
ハウジング１０は、ヘッドランプ１の本体を形成しており、反射鏡８等を収納している。光ファイバー５は、このハウジング１０を貫いており、半導体レーザアレイ２は、ハウジング１０の外部に設置される。半導体レーザアレイ２は、レーザ光の発振時に発熱するが、ハウジング１０の外部に設置することにより半導体レーザアレイ２を効率良く冷却することが可能となる。したがって、半導体レーザアレイ２から発生する熱による、発光部７の特性劣化や熱的損傷等が防止される。
【００７０】
また、半導体レーザ３は、万一故障した時のことを考慮すると、交換しやすい位置に設置することが好ましい。これらの点を考慮しなければ、半導体レーザアレイ２をハウジング１０の内部に収納してもよい。
【００７１】
（エクステンション１１）
エクステンション１１は、反射鏡８の前方の側部に設けられており、ヘッドランプ１の内部構造を隠して、ヘッドランプ１の見栄えを良くするとともに、反射鏡８と車体との一体感を高めている。このエクステンション１１も反射鏡８と同様に金属薄膜がその表面に形成された部材である。
【００７２】
（レンズ１２）
レンズ１２は、ハウジング１０の開口部に設けられており、ヘッドランプ１を密封している。発光部７が発生し、反射鏡８によって反射された光は、レンズ１２を通ってヘッドランプ１の前方へ出射される。すなわち、レンズ１２は、照明光としての発光部７の蛍光を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射する透光部材である。
【００７３】
（熱伝導部材１３）
熱伝導部材（高熱伝導部材）１３は、発光部７における励起光が照射される面であるレーザ光照射面（励起光照射面）７ａの側に配置され、発光部７の熱を受け取る透光性の部材であり、発光部７と熱的に（すなわち、熱エネルギーの授受が可能なように）接続されている。具体的には、発光部７と熱伝導部材１３とは、図２に示すように、接着層（間隙層）１５によって接着されている。図２は、発光部７が接着層１５によって熱伝導部材１３に接着されている状態を示す図である。
【００７４】
熱伝導部材１３は、板状の部材であり、その一方の端部が発光部７のレーザ光照射面７ａ熱的に接触しており、他方の端部が反射鏡８に接続されている。すなわち、熱伝導部材１３は、受け取った発光部７の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されている。
【００７５】
熱伝導部材１３は、このような形状および接続形態を有することで、微小な発光部７を発光部固定位置で保持しつつ、発光部７から発生する熱を反射鏡８に伝導する。この構成により、反射鏡８が暖められ、反射鏡８の表面の結露が防止または除去される。
【００７６】
なお、熱伝導部材１３は、発光部７によって暖められるため、熱伝導部材１３そのものが結露した場合でも、その結露（くもり）が除去される。
【００７７】
熱伝導部材１３の熱を効率良く反射鏡８の全体に伝えるためには、反射鏡８を金属によって形成することが好ましい。ただし、軽量化を図るために反射鏡８を樹脂で形成する場合には、熱伝導部材１３の熱を反射鏡８の表面全体に伝えるために、反射鏡８の表面に熱伝導部材１３と熱的に接続された金属線を設けてもよい。
【００７８】
発光部７の熱を効率良く伝導するために、熱伝導部材１３の熱伝導率は、２０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。また、半導体レーザ３から出射されたレーザ光は、熱伝導部材１３を透過して発光部７に到達する。そのため、熱伝導部材１３は、透光性の優れた材質からなるものであることが好ましい。
【００７９】
これらの点を考慮して、熱伝導部材１３の材質としては、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）やマグネシア（ＭｇＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）が好ましい。これらの材料を用いることにより、熱伝導率２０Ｗ／ｍＫ以上を実現できる。
【００８０】
また、図２において符号１３ｃで示す熱伝導部材１３の厚み（熱伝導部材１３における、レーザ光照射面７ａの側に位置する第１面１３ａと当該第１面１３ａと対向する第２面１３ｂとの間の厚み）は、０．３ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下が好ましい。０．３ｍｍよりも薄いと発光部７の放熱を十分にできず、発光部７が劣化してしまう可能性がある。また、３．０ｍｍを超えるような厚みにすると、照射されたレーザ光の熱伝導部材１３における吸収が大きくなり、励起光の利用効率が顕著に下がる。
【００８１】
熱伝導部材１３を適切な厚みで発光部７に当接させることにより、特に発光部７での発熱が１Ｗを超えるような極めて強いレーザ光を照射しても、その発熱が迅速且つ効率的に放熱され、発光部７が損傷（劣化）してしまうことを防止できる。
【００８２】
なお、熱伝導部材１３は、折れ曲がりのない板状のものであってもよいし、折れ曲がった部分や湾曲した部分を有していてもよい。ただし、発光部７が接着される部分は、接着の安定性の観点から平面（板状）である方が好ましい。
【００８３】
（熱伝導部材１３の変更例）
熱伝導部材１３は、透光性を有する部分（透光部）と透光性を有さない部分（遮光部）とを有していてもよい。この構成の場合、透光部は発光部７のレーザ光照射面７ａを覆うように配置され、遮光部はその外側に配置される。
【００８４】
遮光部は、金属（例えば銅やアルミ）の放熱パーツであってもよいし、アルミや銀その他、照明光を反射させる効果のある膜が透光性部材の表面に形成されているものであってもよい。
【００８５】
（接着層１５）
接着層１５は、熱伝導部材１３とレーザ光照射面７ａとの間の隙間を埋める接着剤の層である。発光部７に含まれる蛍光体の大きさは直径１〜２０μｍ前後であり、例えばサファイアからなる研磨された熱伝導部材１３の表面に発光部７を当接させれば、比較的大きな隙間が生じる。熱伝導部材１３と発光部７のレーザ光照射面７ａとの間に接着層１５を設けることにより、この隙間を埋めることができる。これにより、熱伝導部材１３とレーザ光照射面７ａとの接触面積が実質的に増える。そのため、熱伝導部材１３の熱吸収効率を高めることができる。このとき接着層１５が、発光部７と同等か、それよりも高い熱伝導率を有していれば、熱伝導部材１３の熱吸収効率をさらに高めることができる。
【００８６】
また、接着層１５は、発光部７と熱伝導部材１３との熱膨張率の差を吸収する柔軟性（または粘性）を有していることが好ましい。発光部７が発熱した場合、発光部７と熱伝導部材１３とでは熱膨張率が異なるため、その熱膨張率の差によって発光部７が熱伝導部材１３から剥離する可能性がある。
【００８７】
接着層１５が熱伝導部材との熱膨張率の差を吸収する柔軟性（または粘性）を有していれば、発光部７の発熱により当該発光部７が熱伝導部材１３から剥離することを防止できる。
【００８８】
接着層１５の一例として、アーデル社製の可視光重合型光学用接着剤エピカコール(Epixacolle)ＥＰ４３３を挙げることができる。この製品の熱伝導率は開示されていないが、アクリル系接着剤であることから、０．１〜０．３Ｗ／ｍＫ程度と考えられる。
【００８９】
また、接着層１５の厚み（熱伝導部材１３とレーザ光照射面７ａとの間の厚み）は、１μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。接着層１５の厚みを１μｍ以上、３０μｍ以下にすることにより、接着層１５の熱伝導率が発光部７の熱伝導率よりも低い場合でも、接着層１５の熱抵抗を小さくでき、発光部７において生じた熱を、接着層１５を介して熱伝導部材１３に効率良く伝えることができる。例えば、接着層１５の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫであり、かつ接着層１５の厚みが０．１ｍｍの場合と、接着層１５の熱伝導率が０．２Ｗ／ｍＫであり、かつ接着層１５の厚みが２０μｍ（＝０．０２ｍｍ）の場合とでは、熱抵抗は、結果的に同じになる。
【００９０】
（拡散剤１６）
接着層１５には拡散剤１６が含まれていてもよい。レーザ光はコヒーレントな光であり、発光部７において蛍光に変換または拡散されずにそのまま外部に放射されると人体に害を及ぼす可能性がある。接着層１５に拡散剤１６を含めることにより、光ファイバー５から出射されたレーザ光が拡散される。
【００９１】
それゆえ、発光部７においてレーザ光が全て蛍光に変換または拡散されない事態が生じても、予めレーザ光を拡散剤１６によって拡散しておくことで、コヒーレントな光が外部にもれる可能性を低減できる。
【００９２】
拡散剤１６の好ましい材質として、ＳｉＯ２ビーズ（真球形状、粒径：数ｎｍ〜数μｍ、０．１％〜数％接着層１５に混合させる）、Ａｌ２Ｏ３ビーズ、ダイヤモンドビーズ等を挙げることができる。拡散剤１６が多すぎると発光部７に到達するレーザ光が低減してしまうため、拡散剤１６の量は、接着層１５の１ｇあたり１ｍｇ〜３０ｍｇ程度が好ましい。
【００９３】
なお、このような無機物の透明体を混合させることにより、接着層１５の熱伝導率を向上させる効果も得られる。ＳｉＯ２は、アクリル系樹脂よりも高い１．３８Ｗ／ｍＫであり、ダイヤモンド粒子を用いれば熱伝導率は８００〜２０００Ｗ／ｍＫと非常に高いため、結果的に接着層１５の熱伝導率を大幅に向上させることができる。
【００９４】
（間隙層と発光部７との材質の組み合わせ）
上述のように、接着層１５は、発光部７と同等か、それよりも高い熱伝導率を有していることが好ましい。接着層１５は、本発明の間隙層のうち、接着剤を含むものであるため、ここでは間隙層という上位概念の表現を用いて、その材質の一例を説明する。
【００９５】
間隙層および発光部７の材質の一例を表１に示す。これらの例の中には、間隙層の熱伝導率を高めるために拡散剤１６と同様の材質からなる高熱伝導フィラー（高熱伝導性添加材）を間隙層に含めているものもある。高熱伝導フィラーとは、熱伝導性の高い材質を含む透光性の粒子である。
【００９６】
以下の説明では、高熱伝導フィラーのうち、樹脂よりも熱伝導率が高いものを高熱伝導フィラーＡと称し、高熱伝導フィラーＡのうち、ガラスよりも熱伝導率が高いものを高熱伝導フィラーＢと称する。
【００９７】
高熱伝導フィラーＡに属する材料の例としては、ＳｉＯ２ビーズ、Ａｌ２Ｏ３ビーズ、ダイヤモンドビーズ等を挙げることができる。高熱伝導フィラーＢに属する材料の例としては、Ａｌ２Ｏ３ビーズ、ダイヤモンドビーズ等を挙げることができる。
【００９８】
【表１】
【００９９】
例えば、間隙層をアクリル系接着剤で形成し、発光部７の封止材として樹脂系の材料（例えば、エポキシ、シリコーン、ＨＢＧ（ＨｙＢｒｉｄ Ｇｌａｓｓ；有機無機ハイブリッドガラス）））を用いれば、間隙層の熱伝導率は、発光部７と同等となる。
【０１００】
また、間隙層の熱伝導率が、発光部７の熱伝導率よりも高くなる組み合わせとして、例えば次の２タイプを挙げることができる。
【０１０１】
（１）発光部７の封止材が樹脂系の材料であるときは、間隙層として、アクリル系接着剤、高熱伝導フィラーＡを混練したアクリル系接着剤、ガラスペースト（典型的には低融点ガラスを用いたもの）、または高熱伝導フィラーＡまたはＢを混練したガラスペーストを使用できる。
【０１０２】
この場合、高熱伝導フィラーＡとして、アクリル系接着剤よりも高熱伝導である、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ程度のＳｉＯ２（シリカ）ビーズ、熱伝導率が２０〜４０Ｗ／ｍＫ程度のＡｌ２Ｏ３（サファイア）ビーズ、熱伝導率が１０００〜２０００Ｗ／ｍＫ程度のダイヤモンドビーズを用いることができる。
【０１０３】
（２）発光部７の封止材が無機ガラスのときは、間隙層としては、低融点ガラス等を用いたガラスペースト、もしくはガラスペーストに高熱伝導フィラーＢを混ぜたものを使用できる。
【０１０４】
低融点ガラスを用いると言えども、融かして接着するためには少なくとも４００℃程度以上には加熱する必要があるため、高熱伝導フィラーは、使用するガラスペーストの溶融温度程度では、溶けたり、変質したりしないことが要求される。
【０１０５】
前述した高熱伝導フィラーの一例である、ＳｉＯ２ビーズ（シリカ）の融点は１７１３℃、Ａｌ２Ｏ３ビーズの融点は２０３０℃、ダイヤモンドの融点は３５５０℃あるため、低融点ガラスの溶融温度程度では融けたり変質したりすることはない。
【０１０６】
（１）〜（２）のいずれの場合も、間隙層の熱伝導率が発光部の熱伝導率よりも高くなるように、間隙層に混ぜる高熱伝導フィラーを選択すればよい。
【０１０７】
ただし、間隙層の熱伝導率は、混ぜる高熱伝導フィラーの材質だけではなく、その濃度にも依存する。例えば、きわめて微量のダイヤモンドペーストを混合させたときよりも、サファイアビーズを比較的多量に混合させたときの方が、熱伝導率が高くなる。それゆえ、間隙層に混合させる高熱伝導フィラーの材質および量を調整することで、間隙層の熱伝導率を調整すればよい。
【０１０８】
また、複数種類の高熱伝導フィラーを間隙層に混合させてもよい。
【０１０９】
（熱抵抗について）
上述の説明では、熱伝導率に注目して各部材の材質について説明したが、熱抵抗という観点から本発明を捉えることもできる。
【０１１０】
本明細書中における熱抵抗とは、次の（１）式で表され、熱の伝わり難さを示す数値である。
【０１１１】
熱抵抗＝（１／熱伝導率）・（放熱経路の長さ／放熱断面積）・・・（１）
他のパラメータが同じであれば、熱伝導率が高まると熱抵抗は低下する。それゆえ、発光部７および間隙層の熱伝導率を高めることは、これらの部材の熱抵抗を低下させることになる。
【０１１２】
熱抵抗を低下させる方法として、熱伝導率を高める以外にも、放熱面積（他の部材との接合面積）を増加させる、当該部材の厚みを低下させるなどの方法を用いることができる。
【０１１３】
なお、熱抵抗とは、熱の伝わり難さを示す数値であればよく、（１）式によって規定した以外の熱抵抗の概念を本発明に適用してもよい。
【０１１４】
（拡散剤１６の形状）
また、上述の説明では、高熱伝導フィラーの例としてＳｉＯ２ビーズ等を挙げたが、高熱伝導フィラーは、球状である必要はなく、棒状や不定形であっても構わない。ただし、間隙層の厚みを制御するという観点からは、径が揃った真球であることが好ましい。
【０１１５】
図３は、拡散剤１６の好ましい一例を示す断面図である。同図に示すように、拡散剤１６は、所定の直径を有するほぼ球状（好ましくは、真球）の粒子であり、発光部７と熱伝導部材１３との間の距離を一定に維持するとともに、熱伝導部材１３および発光部７に接触することにより、発光部７の熱を熱伝導部材１３に伝導する役割を有している。
【０１１６】
この拡散剤１６は、熱伝導部材１３と発光部７との間において一層のみ存在していることが好ましく、拡散剤１６の間に間隙材（接着剤またはガラスペースト等）が充填されている。このような拡散剤１６を設けることにより、間隙材が熱伝導率の低いアクリル系接着剤等の材質からなるものであっても、発光部７の熱を熱伝導部材１３に効率良く伝導することができる。
【０１１７】
なお、熱伝導部材１３と発光部７との間の距離が一定に保たれるのであれば、拡散剤１６が複数の層を形成していてもよい。
【０１１８】
（半導体レーザ３の構造）
次に、半導体レーザ３の基本構造について説明する。図４（ａ）は、半導体レーザ３の回路図を模式的に示したものであり、図４（ｂ）は、半導体レーザ３の基本構造を示す斜視図である。同図に示すように、半導体レーザ３は、カソード電極２３、基板２２、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極２１がこの順に積層された構成である。
【０１１９】
基板２２は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の青色〜紫外の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板の他の例として、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＣ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂおよびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２およびＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、並びに、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体のいずれかの材料が用いられる。
【０１２０】
アノード電極２１は、クラッド層１１２を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。
【０１２１】
カソード電極２３は、基板２２の下部から、クラッド層１１３を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極２１・カソード電極２３に順方向バイアスをかけて行う。
【０１２２】
活性層１１１は、クラッド層１１３及びクラッド層１１２で挟まれた構造になっている。
【０１２３】
また、活性層１１１およびクラッド層の材料としては、青色〜紫外の励起光を得る為にはＡｌＩｎＧａＮから成る混晶半導体が用いられる。一般に半導体レーザの活性層・クラッド層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂを主たる組成とする混晶半導体が用いられ、そのような構成としても良い。また、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体によって構成されていてもよい。
【０１２４】
また、活性層１１１は、注入された電流により発光が生じる領域であり、クラッド層１１２及びクラッド層１１３との屈折率差により、発光した光が活性層１１１内に閉じ込められる。
【０１２５】
さらに、活性層１１１には、誘導放出によって増幅される光を閉じ込めるために互いに対向して設けられる表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が形成されており、この表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が鏡の役割を果す。
【０１２６】
ただし、完全に光を反射する鏡とは異なり、誘導放出によって増幅される光の一部は、活性層１１１の表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５（本実施の形態では、便宜上表側へき開面１１４とする）から出射され、励起光Ｌ０となる。なお、活性層１１１は、多層量子井戸構造を形成していてもよい。
【０１２７】
なお、表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、レーザ発振のための反射膜（図示せず）が形成されており、表側へき開面１１４と裏側へき開面１１５との反射率に差を設けることで、低反射率端面である、例えば、表側へき開面１１４より励起光Ｌ０の大部分を発光点１０３から照射されるようにすることができる。
【０１２８】
クラッド層１１３・クラッド層１１２は、ｎ型およびｐ型それぞれのＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、及びＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、並びに、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体のいずれの半導体によって構成されていてもよく、順方向バイアスをアノード電極２１及びカソード電極２３に印加することで活性層１１１に電流を注入できるようになっている。
【０１２９】
クラッド層１１３・クラッド層１１２および活性層１１１などの各半導体層との膜形成については、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。各金属層の膜形成については、真空蒸着法やメッキ法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。
【０１３０】
（発光部７の発光原理）
次に、半導体レーザ３から発振されたレーザ光による蛍光体の発光原理について説明する。
【０１３１】
まず、半導体レーザ３から発振されたレーザ光が発光部７に含まれる蛍光体に照射されることにより、蛍光体内に存在する電子が低エネルギー状態から高エネルギー状態（励起状態）に励起される。
【０１３２】
その後、この励起状態は不安定であるため、蛍光体内の電子のエネルギー状態は、一定時間後にもとの低エネルギー状態（基底準位のエネルギー状態または励起準位と基底準位との間の準安定準位のエネルギー状態）に遷移する。
【０１３３】
このように、高エネルギー状態に励起された電子が、低エネルギー状態に遷移することによって蛍光体が発光する。
【０１３４】
白色光は、等色の原理を満たす３つの色の混色、または補色の関係を満たす２つの色の混色で構成でき、この原理・関係に基づき、半導体レーザから発振されたレーザ光の色と蛍光体が発する光の色とを、上述のように組み合わせることにより白色光を発生させることができる。
【０１３５】
（固定部の変更例）
上述の説明では、発光部７の熱伝導部材１３に対する相対位置を固定する固定部として、透明板９を例に挙げたが、上記固定部は透明板９である必要はなく、発光部７のレーザ光照射面７ａと対向する面（蛍光出射面と称する）の少なくとも一部に圧接する圧接面と、当該圧接面と熱伝導部材１３との相対位置関係を固定する当接面固定部とを備えるものであればよい。
【０１３６】
圧接面と熱伝導部材１３との相対位置が固定されており、その圧接面が発光部７の蛍光出射面に圧接する（多少の圧力をかけて蛍光出射面に接する）ことにより、発光部７を熱伝導部材１３に対して固定できる。
【０１３７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、固定部の変形例を示す図である。固定部として、例えば、図５（ａ）に示すように、発光部７が円柱形状の場合には、発光部７の蛍光出射面と接する面を有し、熱伝導部材１３に接続（接着または溶接）されている円筒形状の中空部材２０ａや、図５（ｂ）に示すように、発光部７が直方体または立方体である場合には、直方体または立方体の中空部材２０ｂを用いてもよい。ただし、中空部材２０ａ・２０ｂにおいて、熱伝導部材１３に接続される側の面は開口している。
【０１３８】
また、図５（ｃ）に示すように、固定部２０ｃの、蛍光出射面と接する面の一部（特に中央部）が開口していてもよい。この構成により、発光部７から出射される蛍光が固定部に吸収されることで当該蛍光をロスすることを防止できる。固定部は、透光性の部材であることが好ましいが、上記中央部が開口していれば、透光性のない物質（例えば、金属）で固定部を形成してもよい。
【０１３９】
また、固定部として複数のワイヤを用い、これらワイヤの一方の端部を発光部７に接続し、他方の端部を熱伝導部材１３に接続してもよい。
【０１４０】
（熱伝導部材１３の変更例）
熱伝導部材１３を、反射鏡８ではなく透明板９に接続してもよい。この構成により、発光部７の熱は熱伝導部材１３を介して透明板９に伝導される。透明板９をガラスによって形成すれば、熱伝導部材１３から熱を効率良く受け取ることができる。
【０１４１】
熱伝導部材１３と透明板９との接続様式は特に限定されない。例えば、熱伝導部材１３を円柱形状や立方体などの中空を有する立体形状として形成し、発光部７を覆う形で熱伝導部材１３を透明板９に接続してもよい。すなわち、熱伝導部材１３は、発光部７のレーザ光照射面と熱伝導が可能なように接触するとともにレーザ光を透過する励起光透過面と、当該励起光透過面と透明板９との相対位置関係を固定する励起光透過面固定部とを有していてもよい。
【０１４２】
（発光部７の変更例）
図６は、発光部７の変更例を示す断面図である。図６に示すように、発光部７および接着層１５の側面に反射膜１７を形成してもよい。この反射膜１７は、接着層１５の外側表面（発光部７および熱伝導部材１３と接していない表面）の少なくとも一部を覆う光反射性の膜であり、例えば、金属薄膜（例えば、アルミニウム薄膜）である。
【０１４３】
接着層１５が拡散剤１６を含んでいるため、レーザ光が拡散剤１６によって拡散されることで、発光部７に向かわずに、接着層１５の側面からもれるレーザ光（迷光と称する）が発生する。反射膜１７を接着層１５の側面に設けることによって、上記迷光が反射膜１７に反射し、接着層１５の内部にとどまる。それゆえ、レーザ光の利用効率を高めることができる。
【０１４４】
なお、反射膜１７は、少なくとも接着層１５の側面を覆えばよく、発光部７の側面をも覆う必要はかならずしもない。しかし、発光部７の側面を反射膜１７で覆うことにより、反射膜１７による発光部７の冷却効果を得ることができる。反射膜１７を発光部７よりも熱伝導性の高い物質で形成することにより、この効果を高めることができる。
【０１４５】
なお、図２に示すように、反射膜１７を接着層１５の側面のみならず発光部７の側面にも設けてもよい。この構成により、反射膜１７によっても発光部７の冷却効果を得ることができる。反射膜１７を発光部７よりも熱伝導性の高い物質で形成することにより、この効果を高めることができる。
【０１４６】
また、発光部７を熱伝導部材１３に対して物理的な力で接触させてもよい。その場合には、接着層１５を設ける必要は必ずしもない。
【０１４７】
（ヘッドランプ１の効果）
発光部７をハイパワーのレーザ光で励起すると、発光部７が激しく劣化する。発光部７の劣化は、発光部７に含まれる蛍光体そのものの劣化とともに、蛍光体を取り囲む封止材（例えば、シリコーン樹脂）の劣化によって主に引き起こされる。上述のサイアロン蛍光体は、レーザ光が照射されると６０〜８０％の効率で光を発生させるが、残りは熱となって放出される。この熱によって蛍光体を取り囲む物質が劣化すると考えられる。
【０１４８】
ヘッドランプ１では、熱伝導部材１３が、発光部７の励起光照射面の側に配置され、発光部７の熱を吸収することにより発光部７を冷却する。発光部７のうち、励起光照射面が最も発熱するため、熱伝導部材１３を励起光照射面と熱的に接続することにより効果的に発光部７を冷却できる。
【０１４９】
これにより、レーザ光を励起光源とした超高輝度な光源としてのヘッドランプの寿命を延ばし、その信頼性を高めることができる。
【０１５０】
そして、熱伝導部材１３が発光部７から受け取った熱は、ヘッドランプ１の内部（特に反射鏡８の表面）における結露の防止または除去、または、凍結の防止または融解のために利用される。
【０１５１】
それゆえ、発光部７の熱を有効利用でき、結露の防止等のために別途エネルギーを消費する必要がなくなり、ヘッドランプ１の消費電力を低減できる。
【実施例】
【０１５２】
次に本発明の一実施例について図７を用いて説明する。図７は、発光部７および熱伝導部材１３の具体例を示す図である。
【０１５３】
発光部７として、封止材中に酸窒化物系蛍光体（Caα−SiAlON:CeおよびCASN:Eu）を分散させた波長変換部材を用いた。この発光部７は、直径３ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円盤状のものである。
【０１５４】
熱伝導部材１３として、厚さ０．５ｍｍのサファイア板（熱伝導率：４２Ｗ／ｍＫ）を用い、この熱伝導部材１３にアーデル社製の可視光重合型光学用接着剤エピカコール(Epixacolle)ＥＰ４３３を接着層１５として用いて発光部７を接着した。この状態が図７に示されている。
【０１５５】
Caα−SiAlON:CeとCASN:Euとで作製した発光部の場合、励起光を照明光（蛍光）に変換する効率は、約７０％である。１０Ｗの励起光を照射するとそのうち３Ｗは照明光に変換されず熱に変わる。
【０１５６】
蛍光体を封止する封止材の熱伝導率は、シリコーン樹脂や有機無機ハイブリッドガラスで０．１〜０．２Ｗ／ｍＫ程度、無機ガラスで１〜２Ｗ／ｍＫ程度である。例えば、熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫの３ｍｍ×３ｍｍ×厚さ１ｍｍの発熱体の３ｍｍ×３ｍｍ平面で１Ｗの発熱があり、上記発熱体が外部と熱的に絶縁されている場合を熱シミュレーションにより計算すると、発熱体の温度は５００℃以上（５５５．６℃）になる。
【０１５７】
ちなみに、熱伝導率２Ｗ／ｍＫの封止材を用いると同じ大きさ・同じ発熱量の発熱体であっても温度上昇は５５．６℃となる。すなわち、封止材の熱伝導率は非常に重要である。また、封止材の熱伝導率は２Ｗ／ｍＫのまま、発熱体のサイズを３ｍｍ×１ｍｍ×厚さ１ｍｍとすると、温度上昇は１６６．７℃となる。それゆえ、輝度を高くするために発光部７のサイズを小さくすればするほど、同じ発熱量でも温度上昇が激しくなり、発光部７に負担がかかるようになる。
【０１５８】
これに対して、上述の発熱体（３ｍｍ×３ｍｍ×厚さ１ｍｍ、熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）に熱伝導率４０Ｗ／ｍＫの熱伝導板（３ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）を熱的に接着した場合には、発熱体の温度上昇は１７０℃程度に抑えられる。熱伝導板の厚みを０．５ｍｍから１．０ｍｍとすることによって温度上昇は半分の８５℃程度に抑制できる。さらに、発熱体の厚みを１ｍｍからより薄い方向にもっていくことによっても、熱伝導板への放熱性が向上するため、なお一層、発熱体の温度上昇を低下させることができる。
【０１５９】
蛍光体発光部の温度を凡そ２００℃程度以下にし、さらに、蛍光体として、酸窒化物系蛍光体またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体を用いることによって、特に発光部７での発熱が１Ｗを超えるような極めて強い励起光を照射しても、その発熱がはややか且つ効率的に放熱され、発光部７が損傷（劣化）してしまうことを防止できるようになる。
【０１６０】
また、この発光部７を構成する封止材としては、有機無機ハイブリッドガラス、または無機ガラスが好ましく、シリコーン樹脂を使用する場合は、熱シミュレーションを厳密に行い温度上昇を１５０℃程度以下に抑えることが好ましい。有機無機ハイブリッドガラスであれば温度は２５０℃から３００℃程度まで許容される。また、無機ガラスであれば５００℃以上でも問題ない。
【０１６１】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。図８は、本発明の別の実施形態に係るヘッドランプ３０の構成を示す概略図である。
【０１６２】
本実施形態のヘッドランプ３０においては、熱伝導部材１３の、反射鏡８と接続されている一方の端部は反射鏡８から延出しており、当該端部にヒートパイプ（第２熱伝導部材）１４が接続されている。
【０１６３】
ヒートパイプ１４は、銅などの熱伝導性の高い金属性のパイプの内部に作動液を封入したものである。作動液を毛細管現象によって迅速に移動させるために、ヒートパイプ１４の内部に毛細管を設けてもよい。
【０１６４】
このヒートパイプ１４の他方の端部は、エクステンション１１に設けられた開口部を通ってレンズ１２への熱の伝導が可能なようにレンズ１２に接続されている。
【０１６５】
このヒートパイプ１４によって、熱伝導部材１３が受け取った発光部７の熱は、レンズ１２に伝導され、レンズ１２が暖められるとともに発光部７の熱が外気に放熱される。
【０１６６】
レンズ１２は、外気に直接さらされており、寒冷地ではレンズ１２に雪が付着することがある。ヘッドランプ３０では、発光部７の熱によってレンズ１２が暖められるため、レンズ１２に付着した雪を溶かすことができる。別の熱源を利用してレンズ１２に付着した雪を溶かすこともできるが、発光部７の熱を利用することによって、エネルギーを節約することができる。
【０１６７】
熱伝導部材１３の熱をレンズ１２に伝達する熱伝導部材は、ヒートパイプに限定されず、例えば金属性の細線であってもよい。
【０１６８】
（その他の変更例）
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。
【０１６９】
例えば、励起光源として高出力のＬＥＤを用いてもよい。この場合には、４５０ｎｍの波長の光（青色）を出射するＬＥＤと、黄色の蛍光体、または緑色および赤色の蛍光体とを組み合わせることにより白色光を出射する発光装置を実現できる。
【０１７０】
また、励起光源として、半導体レーザ以外の固体レーザを用いてもよい。ただし、半導体レーザを用いる方が、励起光源を小型化できるため好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明は、高輝度で長寿命な発光装置や照明装置、特に車両用等のヘッドランプに適用することができる。
【符号の説明】
【０１７２】
１ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２ 半導体レーザアレイ（励起光源）
３ 半導体レーザ（励起光源）
７ 発光部
７ａ レーザ光照射面（励起光照射面）
８ 反射鏡
９ 透明板（第１透光部材）
１２ レンズ（第２透光部材）
１３ 熱伝導部材
１４ ヒートパイプ（第２熱伝導部材）
３０ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する励起光源と、
上記励起光源から出射された励起光により発光する発光部と、
上記発光部と熱の伝導が可能なように接続された第１熱伝導部材とを備え、
上記第１熱伝導部材は、当該第１熱伝導部材が受け取った上記発光部の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記第１熱伝導部材は、上記発光部における上記励起光が照射される面である励起光照射面の側に配置され、上記励起光を透過するものであ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】
上記第１熱伝導部材が受け取った熱は反射鏡に伝導され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】
反射鏡の開口部に設けられ、照明光としての上記発光部の蛍光を透過する第１透光部材をさらに備え、
上記第１熱伝導部材が受け取った熱は上記第１透光部材に伝導され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５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置を備えることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項６】
上記発光装置が出射した照明光を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射する第２透光部材と、
上記第１熱伝導部材が受け取った熱を第２透光部材に伝導する第２熱伝導部材とをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用前照灯。
【請求項１】
励起光を出射する励起光源と、
上記励起光源から出射された励起光により発光する発光部と、
上記発光部と熱の伝導が可能なように接続された第１熱伝導部材とを備え、
上記第１熱伝導部材は、当該第１熱伝導部材が受け取った上記発光部の熱を他の部材に伝導し、利用できるように配設されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記第１熱伝導部材は、上記発光部における上記励起光が照射される面である励起光照射面の側に配置され、上記励起光を透過するものであ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】
上記第１熱伝導部材が受け取った熱は反射鏡に伝導され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】
反射鏡の開口部に設けられ、照明光としての上記発光部の蛍光を透過する第１透光部材をさらに備え、
上記第１熱伝導部材が受け取った熱は上記第１透光部材に伝導され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５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置を備えることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項６】
上記発光装置が出射した照明光を透過することにより車両用前照灯の外部へ出射する第２透光部材と、
上記第１熱伝導部材が受け取った熱を第２透光部材に伝導する第２熱伝導部材とをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用前照灯。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５９４５３（Ｐ２０１２−５９４５３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９９５９（Ｐ２０１０−１９９９５９）
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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