專利名稱：投光單元和投光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投光單元和投光裝置，尤其涉及一種包括熒光部件的投光單元和投光裝置，激光照射到該熒光部件。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，公知的是投光裝置包括熒光部件，激光照射到該熒光部件(例如，請(qǐng)參見(jiàn)文獻(xiàn) WO 2007/105647)。在前述文獻(xiàn)WO 2007/105647(第11和12頁(yè)和圖3)中，公開(kāi)的光發(fā)射裝置(投光裝置)包括激光二極管(激光發(fā)生器)；光收集透鏡，其形成有用于收集從激光二極管發(fā)射的激光的雙凸透鏡；和熒光部件，來(lái)自光收集透鏡的激光照射到該熒光部件。在該光發(fā)射裝置中，從激光二極管發(fā)射的激光被光收集透鏡收集，并且被照射到熒光部件。然后，激光在波長(zhǎng)上被熒光部件轉(zhuǎn)換成熒光，并且該熒光被發(fā)射到外部。 然而，本申請(qǐng)的發(fā)明人全面地檢查了 WO 2007/105647的光發(fā)射裝置，并且因此發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題。具體地，如圖38所示，當(dāng)激光通過(guò)光收集透鏡1002照射到熒光部件1003時(shí)，熒光部件1003的照射表面1003a的部分(例如，光收集點(diǎn)P1001)出現(xiàn)在激光的光密度過(guò)分地增加的部分。當(dāng)光密度在熒光部件1003的照射表面1003a上過(guò)分地增加時(shí)，包含在熒光部件1003中的熒光體和粘合劑很可能被加熱退化，或者經(jīng)歷光導(dǎo)致的化學(xué)反應(yīng)而退化。一種減少熒光部件1003的照射表面1003a的光密度過(guò)分地增加的部分的產(chǎn)生的方法是從激光的光收集點(diǎn)P1001 (參見(jiàn)圖38)轉(zhuǎn)移熒光部件1003的照射表面1003a，如圖39所示。然而，如圖40所示，激光的光強(qiáng)度分布不均勻，而是以高斯分布形狀形成。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使當(dāng)照射表面1003a從激光的光收集點(diǎn)P1001轉(zhuǎn)移，但是還可以產(chǎn)生照射表面1003a的光密度過(guò)分地增加的部分。當(dāng)振動(dòng)時(shí)，老化劣化等導(dǎo)致激光二極管1001、光收集透鏡1002或熒光部件1003的移位，熒光部件1003的照射表面1003a上的光密度變化非常大。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，光密度過(guò)分增加的部分的產(chǎn)生取決于移位的方向。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于前述問(wèn)題，提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種投光單元和投光裝置，其能夠減少熒光部件上光密度過(guò)分地增加的部分的產(chǎn)生。為了實(shí)現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種在預(yù)定方向上投射光的投光單元，該投光單元包括光收集部件，所述光收集部件包括激光進(jìn)入的光入射表面；和光出射表面，激光從光出射表面射出，所述光出射表面的面積小于光入射表面的面積；突光部件，所述突光部件包括照射表面，從光收集部件射出的激光照射到所述照射表面，所述熒光部件將所述激光的至少一部分轉(zhuǎn)換成熒光，并且所述熒光部件從照射表面主要發(fā)射熒光；和投光部件，所述投光部件投射從熒光部件射出的熒光，其中所述光收集部件具有在所述光收集部件內(nèi)改變進(jìn)入光入射表面的激光的行進(jìn)方向并將該激光引導(dǎo)到光出射表面的功能，并且所述光收集部件的光出射表面設(shè)置成與熒光部件的照射表面相距預(yù)定距離。術(shù)語(yǔ)“從照射表面主要發(fā)射熒光”是指從熒光部件發(fā)射的熒光的大約90%或更多是從照射表面發(fā)射的情況，并且包括激光在照射表面的附近轉(zhuǎn)換成熒光并且該熒光從照射表面發(fā)射的情況，以及熒光部件的后表面(與照射表面相反的側(cè)上的表面)直接附接到反射表面并且實(shí)際上沒(méi)有熒光從該后表面發(fā)射的情況。在本發(fā)明的投光單元中，如前所述，光收集部件設(shè)置成包括激光進(jìn)入的光入射表面；和激光從其射出的光出射表面，所述光出射表面的面積小于光入射表面的面積，并且所述光收集部件具有在其內(nèi)改變進(jìn)入光入射表面的激光的行進(jìn)方向并將該激光引導(dǎo)到光出射表面的功能。這樣，進(jìn)入光入射表面的激光在光收集部件內(nèi)行進(jìn)，同時(shí)行進(jìn)的方向被改變，并且以均勻的光強(qiáng)度分布從光出射表面射出。 因?yàn)楣馐占考墓獬錾浔砻娴拿娣e小于光入射表面的面積，因此已被收集的激光從光出射表面射出。所述光收集部件的光出射表面設(shè)置成與熒光部件的照射表面相距預(yù)定距離，因此能夠減少?gòu)臒晒獠考恼丈浔砻姘l(fā)射的光進(jìn)入(返回)到光收集部件的光出射表面。優(yōu)選地,在該投光單元中,所述投光部件包括反射部件，所述反射部件具有反射從熒光部件射出的熒光的第一反射表面。由于此結(jié)構(gòu)，能夠?qū)臒晒獠考l(fā)射的光(熒光)的大部分從反射部件反射出。換言之，從熒光部件發(fā)射的光的大部分能夠通過(guò)反射部件控制。因此，能夠有效地照亮期望的區(qū)域。優(yōu)選地，在投光單元中，所述光收集部件還包括第二反射表面，所述第二反射表面反射進(jìn)入光入射表面的激光并將該激光引導(dǎo)到光出射表面。由于此結(jié)構(gòu)，能夠在光收集部件內(nèi)容易地改變進(jìn)入光入射表面的激光的行進(jìn)方向并將該激光引導(dǎo)光出射表面。因此，能夠容易地以均勻的光強(qiáng)度分布從光出射表面發(fā)射激光。優(yōu)選地，在投光單元，所述光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線傾斜。因?yàn)閺耐还獠考l(fā)射的光的光強(qiáng)度在照射表面的法線方向上最高，因此光收集部件相對(duì)于突光部件的照射表面的法線傾斜，并且因此能夠更加多地減少?gòu)臒晒獠考恼丈浔砻姘l(fā)射的光進(jìn)入光收集部件的光出射表面。這樣，能夠減少光的利用效率的降低。優(yōu)選地，在這樣情況中，所述光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線、朝向與所述預(yù)定方向相反的一側(cè)傾斜。在此結(jié)構(gòu)中，當(dāng)投光部件包括例如反射部件時(shí)，能夠減少?gòu)姆瓷洳考瓷涑龅牟⒃陬A(yù)定方向上行進(jìn)的光進(jìn)入到光收集部件。換言之，能夠在反射部件的反射光的光路上減少光收集部件的配置。因此，能夠更多地減少光的利用效率的下降。優(yōu)選地，在投光單元中，所述光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線傾斜，所述光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線的傾斜角度等于或大于10度但等于或小于30度。優(yōu)選地，在投光單元中，所述熒光部件的照射表面相對(duì)于所述預(yù)定方向、朝向與投光方向相反的一側(cè)傾斜。在此結(jié)構(gòu)中，當(dāng)投光部件包括例如反射部件時(shí)，能夠減少?gòu)臒晒獠考l(fā)射的光直接發(fā)射到外部，而沒(méi)有光通過(guò)反射部件。換言之，能夠減少不受反射部件控制的光的量。這樣，能夠減少到達(dá)期望的區(qū)域的光的量的下降。優(yōu)選地，在該情況中，還包括附接部件，所述附接部件包括附接表面，所述熒光部件附接到所述附接表面，并且所述附接表面相對(duì)于所述預(yù)定方向、朝向與所述投光方向相反的一側(cè)傾斜。在此結(jié)構(gòu)中，例如，能夠容易地使熒光部件的照射表面相對(duì)于預(yù)定方向朝向與投光方向相反的一側(cè)傾斜，即使熒光部件的厚度是均勻的。因?yàn)闊晒獠考梢孕纬蔀槭沟盟鼈兊暮穸茸兊镁鶆颍軌蛉菀椎刂圃鞜晒獠考?。?yōu)選地，在投光單元中，所述熒光部件的照射表面相對(duì)于所述預(yù)定方向、朝向與所述投光方向相反的一側(cè)傾斜，所述熒光部件的照射表面相對(duì)于所述預(yù)定方向的傾斜角度大于0度但等于或小于30度。 優(yōu)選地，在投光單元中，所述熒光部件包含熒光體，并且所述熒光體在所述熒光部件中的體積占有率為90%或更大。在此結(jié)構(gòu)中，即使熒光部件的厚度小，也能夠減少熒光部件所透射的激光，并且有效地將激光轉(zhuǎn)換成熒光。照射到熒光部件的激光在熒光部件的照射表面的附近更容易轉(zhuǎn)換成熒光。因此，能夠從熒光部件的照射表面容易地和主要地發(fā)射熒光。優(yōu)選地，在投光單元中，從所述熒光部件射出的熒光的光強(qiáng)度分布是朗伯分布。在此結(jié)構(gòu)中，從突光部件射出的突光的光強(qiáng)度在照射表面的法線方向上很大，并且在平行于 照射表面的方向上光強(qiáng)度變成幾乎為零。因此，能夠減少?gòu)臒晒獠考l(fā)射的光直接發(fā)射到外部，而沒(méi)有光穿過(guò)反射部件。換言之，能夠減少不受投光部件控制的光的量。這樣，能夠減少到達(dá)期望的區(qū)域的光的量的下降。優(yōu)選地，在從熒光部件發(fā)射的熒光的光強(qiáng)度分布為朗伯分布的投光單元中，所述熒光部件的厚度是所述照射表面的總尺寸的十分之一或更小。由于此結(jié)構(gòu)，能夠容易地使從熒光部件發(fā)射的熒光的光強(qiáng)度分布為朗伯分布?！翱偝叽纭笔侵咐鐖A的直徑、橢圓的長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度或短軸的長(zhǎng)度、或矩形的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度或短邊的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，在從熒光部件發(fā)射的熒光的光強(qiáng)度分布為朗伯分布的投光單元中，所述熒光部件的照射表面充分地大于照射到照射表面的激光的光點(diǎn)區(qū)域。由于此結(jié)構(gòu)，能夠容易地使從熒光部件發(fā)射的熒光的光強(qiáng)度分布為朗伯分布。優(yōu)選地，在投光單元中，還包括金屬附接部件，所述熒光部件附接到所述金屬附接部件。在此結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槟軌蛴行У叵晒獠考a(chǎn)生的熱量，因此熒光部件的溫度的增加能夠減小。因此，能夠減小熒光部件受熱退化和熒光部件的光發(fā)射效率的降低。優(yōu)選地，在投光單元中，所述熒光部件包括照射區(qū)域，所述激光照射到所述照射區(qū)域，并且所述照射區(qū)域在與所述預(yù)定方向相交的方向上是不對(duì)稱的。由于此結(jié)構(gòu)，能夠容易地將從投光單元發(fā)射的光的光投射圖案的形狀形成為在與所述預(yù)定方向相交的方向上是不對(duì)稱的。優(yōu)選地，在投光單元中，所述投光部件的焦點(diǎn)布置在所述照射區(qū)域的邊緣部分中。由于此結(jié)構(gòu)，能夠在從投光單元發(fā)射的光的光投射圖案的、與投光部件的焦點(diǎn)布置在其上的照射區(qū)域的邊緣部分對(duì)應(yīng)的部分中快速地切換光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域。優(yōu)選地，在投光部件的焦點(diǎn)布置在照射區(qū)域的邊緣部分中的投光單元中，所述投光單元用作汽車(chē)的前照燈，并且所述投光部件的焦點(diǎn)布置在照射區(qū)域的、光投射圖案的分界線投射在其上的邊緣部分中。由于此結(jié)構(gòu)，能夠在分界線中快速地切換光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域，其特別有效。在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求的保護(hù)范圍中，分界線是指短焦距光(超車(chē)前照燈(passing headlight))的光投射圖案的光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域的劃分線。在分界線中要求快速地切換光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域。優(yōu)選地，在用作汽車(chē)的前照燈的投光單元中，所述投光部件的焦點(diǎn)布置在照射區(qū)域的、光投射圖案的彎肘點(diǎn)(elbow point)投射在其上的位置中。由于此結(jié)構(gòu)，能夠在彎肘點(diǎn)的附近快速地切換光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域，其更加有效。還能夠最大化地增亮彎肘點(diǎn)附近。換言之，能夠最大化地增亮汽車(chē)的直接前方區(qū)域。在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求的保護(hù)范圍中，彎肘點(diǎn)是指短焦距光(超車(chē)前照燈)的左半部分和右半部分的分界線的相交點(diǎn)。優(yōu)選地，在投光單元中，所述光出射表面在與所述預(yù)定方向相交的方向上是不對(duì)稱的。由于此結(jié)構(gòu)，因?yàn)槟軌蚴篃晒獠考恼丈鋮^(qū)域的形狀形成為在與所述預(yù)定方向相交的方向上是不對(duì)稱的，因此能夠容易將從投光單元發(fā)射的光的光投射圖案的形狀形成為在
與所述預(yù)定方向相交的方向上是不對(duì)稱的。優(yōu)選地，在光出射表面在與所述預(yù)定方向相交的方向上是不對(duì)稱的投光單元中，所述投光單元用作汽車(chē)的前照燈，并且所述光出射表面形成的形狀對(duì)應(yīng)于超車(chē)前照燈的光投射圖案。由于此結(jié)構(gòu)，能夠容易地實(shí)現(xiàn)用于超車(chē)前照燈所需的光投射圖案。優(yōu)選地，在投光部件包括反射部件的投光單元中，所述第一反射表面形成為包括拋物面和橢圓面中的任一個(gè)的至少一部分。由于此結(jié)構(gòu)，能夠容易地將從投光單元發(fā)射的光(照明光)轉(zhuǎn)換成平行光，或能夠通過(guò)將熒光部件設(shè)置在第一反射表面的焦點(diǎn)中容易地收集光。優(yōu)選地，在該情況中，其中所述第一反射表面以一形狀形成，所述形狀是通過(guò)用與一軸線相交的平面和與該軸線平行的平面分割拋物面和橢圓面中的任一個(gè)獲得的，所述軸線連接第一反射表面的焦點(diǎn)和頂點(diǎn)。由于此結(jié)構(gòu)，能夠減小反射部件和投光單元的尺寸。優(yōu)選地，在第一反射表面形成為包括拋物面和橢圓面中的任一個(gè)的至少一部分的投光單元中，所述投光部件包括反射部件和透過(guò)熒光的透鏡，所述第一反射表面形成為包括橢圓面的一部分，所述熒光部件包括激光照射到其上的照射區(qū)域，所述第一反射表面的第一焦點(diǎn)布置在所述照射區(qū)域中，并且所述第一反射表面的第二焦點(diǎn)和所述透鏡的焦點(diǎn)彼此重合。在此結(jié)構(gòu)中，從照射區(qū)域發(fā)射的光從第一反射表面發(fā)射出，穿過(guò)第一反射表面的第二焦點(diǎn)，并且投射到透鏡上。這里，因?yàn)榈谝环瓷浔砻娴牡诙裹c(diǎn)與透鏡的焦點(diǎn)重合，照射區(qū)域的形狀容易地反射在透鏡形成的光投射圖案上。當(dāng)使用透鏡投射光時(shí)，與使用反射部件投射光而沒(méi)有提供透鏡的情況相比，照射區(qū)域的形狀更容易地反射在光投射圖案上。提供了反射部件，因此與沒(méi)有提供反射部件的情況相比，能夠使用更大量的從熒光部件發(fā)射的光作為照明光。這樣，能夠提高光的利用效率。在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求的保護(hù)范圍中，第一焦點(diǎn)是指更靠近第一反射表面的頂點(diǎn)的焦點(diǎn)，并且第二焦點(diǎn)是指離第一反射表面的頂點(diǎn)更遠(yuǎn)的焦點(diǎn)。優(yōu)選地，在投光單元中，所述投光部件包括透射從熒光部件射出的熒光的透鏡，所述熒光部件包括激光照射到其上的照射區(qū)域，并且所述透鏡的焦點(diǎn)布置在所述照射區(qū)域中。在此結(jié)構(gòu)中，照射區(qū)域的形狀容易地反射在透鏡形成的光投射圖案上。當(dāng)使用透鏡投射光時(shí)，與使用反射部件投射光而沒(méi)有提供透鏡的情況相比，照射區(qū)域的形狀更容易地反射在光投射圖案上。
優(yōu)選地，在投光單元中，所述光收集部件的與其引導(dǎo)光的方向垂直的橫截面的角部被倒角。在此結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槟軌驕p少激光在光收集部件的角部上的散射，因此能夠減少激光從光收集部件的泄漏。因此能夠提高激光的利用效率。優(yōu)選地，在投光單元中，從多個(gè)激光發(fā)生器發(fā)射的激光進(jìn)入光收集部件的光入射表面。由于該光收集部件，能夠容易地收集從多個(gè)激光發(fā)生器發(fā)射的激光。因此，當(dāng)多個(gè)激光發(fā)生器用作光源時(shí)，使用前述的光收集部件特別地有效。
優(yōu)選地，在投光單元中，所述光收集部件的光出射表面設(shè)置成與熒光部件的照射表面相距一距離，該距離等于或大于0. 3mm但等于或小于I. 1mm。本發(fā)明的投光裝置包括如前述構(gòu)造的投光單元和激光發(fā)生器，所述激光發(fā)生器發(fā)射激光到投光單元的光收集部件。


圖I是顯示包括根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的投光單元的投光裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的投光單元的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的激光發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器元件和散熱器的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器元件的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光收集部件附接到激光發(fā)生裝置的狀態(tài)的立體圖；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的從半導(dǎo)體激光器元件發(fā)射的激光的圖；圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光收集部件的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光收集部件的結(jié)構(gòu)的上部視圖；圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光收集部件的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的進(jìn)入光收集部件的激光的行進(jìn)的側(cè)視圖；圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的進(jìn)入光收集部件的激光的行進(jìn)的上部視圖；圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器元件的配置方向的變化的上部視圖；圖14是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光收集部件的變化的上部視圖；圖15是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光收集部件的變化的立體圖；圖16是顯示圖15的光收集部件的光出射表面的前視圖；圖17是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光收集部件的變化的立體圖；圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光收集部件的光出射表面上的激光的光強(qiáng)度分布的圖；圖19是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的熒光部件的附近的結(jié)構(gòu)的圖；圖20是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的激光僅照射到熒光部件的中心部分的狀態(tài)的立體圖；圖21是顯不根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的從突光部件發(fā)射的突光的光強(qiáng)度分布的圖；圖22是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的熒光部件的厚度形成為照射表面的總尺寸的十分之一或更小并且激光照射到整個(gè)熒光部件的狀態(tài)的圖；圖23是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的反射部件的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖24是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的反射部件的結(jié)構(gòu)的前視圖；圖25是顯示試驗(yàn)的圖，該試驗(yàn)已經(jīng)執(zhí)行，用于確定光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線的優(yōu)化傾斜角度；圖26是顯示光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線的傾斜角度與最大照 明點(diǎn)的亮度之間的關(guān)系的圖；圖27是顯示試驗(yàn)的圖，該試驗(yàn)已經(jīng)執(zhí)行，用于確定熒光部件的照射表面相對(duì)于投光方向的優(yōu)化傾斜角度；圖28是顯示熒光部件的照射表面相對(duì)于投光方向的傾斜角度與最大照明點(diǎn)的亮度之間的關(guān)系的圖；圖29是顯示從光收集部件的光出射表面到熒光部件的照射表面的距離與最大照明點(diǎn)的亮度之間的關(guān)系的圖；圖30是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的投光裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖31是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光收集部件的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖32是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的熒光部件的照射區(qū)域的圖；圖33是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的投光裝置的前方25m的光投射圖案的圖；圖34是顯示汽車(chē)的短焦距光(low beam)所需的光投射圖案的圖；圖35是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的投光裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖36是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一變化的投光裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖37是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二變化的投光裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖38是顯示當(dāng)激光通過(guò)光收集透鏡照射到熒光部件時(shí)發(fā)生的問(wèn)題的圖；圖39是顯示當(dāng)激光通過(guò)光收集透鏡照射到熒光部件時(shí)發(fā)生的問(wèn)題的圖；和圖40是顯示照射表面上的激光的光強(qiáng)度分布的圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照

本發(fā)明的實(shí)施例。為了容易理解，即使在剖視圖中也可以不進(jìn)行陰影，甚至在剖視圖之外的圖中也可以進(jìn)行陰影。(第一實(shí)施例)將參照附圖I至24首先說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的投光裝置I的結(jié)構(gòu)。為了容易顯示，可以顯示數(shù)量減少的半導(dǎo)體激光器元件11。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的投光裝置I是用作例如前照燈的投光裝置，該前照燈照射汽車(chē)等的前方區(qū)域。如圖I和2所示，投光裝置I包括用作激光源(激發(fā)光源)的激光發(fā)生裝置10和使用從激光發(fā)生裝置10發(fā)射的激光并因此在預(yù)定方向(A方向)上投射該光的投光單元20。在圖2中，為了容易理解，投光單元20的附接部分24b、過(guò)濾部件25和支撐板26沒(méi)有顯示，稍后將說(shuō)明。如圖3所示，激光發(fā)生裝置10包括多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件11 (激光發(fā)生器)、半導(dǎo)體激光器元件11安裝在其上的散熱器12和保持這些部件的金屬保持部件13。散熱器12形成有例如由氮化鋁制成的平板，并且焊接到保持部件13的底部表面。如圖4所示，散熱器12具有例如大約15mm的寬度(W12)，大約Imm的厚度(T12)和大約2mm的深度(L12)。在散熱器12的安裝表面上，形成細(xì)長(zhǎng)的電極圖案12a和12b。在電極圖案12a上，多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件11直線地對(duì)齊和安裝。在本實(shí)施例中，例如，13個(gè)半導(dǎo)體激光器元件11沿大約IOmm的寬度(W12a)安裝和布置。寬度(W12a)優(yōu)選地小于投光單元20的光收集部件21的光入射表面21a的寬度(W21a)(參見(jiàn)圖9)，稍后將對(duì)其說(shuō)明。半導(dǎo)體激光器元件11例如是板面型激光器(board area type laser),并且發(fā)射用作激發(fā)光的激光。半導(dǎo)體激光器元件11被配置成發(fā)射藍(lán)紫激光，該藍(lán)紫激光的中心波長(zhǎng) 例如為大約405nm。如圖5所示，半導(dǎo)體激光器元件11具有例如大約200 y m的寬度(Wll)，大約IOOiim的厚度(Tll)和大約IOOOiim的長(zhǎng)度(L11)。半導(dǎo)體激光器元件11包括基板11a，該基板Ila由n-型GaN形成并且具有大約100 的厚度，并且該半導(dǎo)體激光器元件11包括依序形成在基板Ila上的以下各層具有大約0. 5 ii m的厚度并且由n-型GaN形成的緩沖層I Ib ;具有大約2 u m的厚度并且由n_型Alaci5Gaa95N 形成的下部包覆層 Ilc ;由 InGaN 多量井(InGaN multiple quantum well)形成的有源層Ild ;和(在最厚部分)具有大約0. 5 ii m的厚度并且由P-型Alatl5Gaa95N形成的上部包覆層lie。在上部包覆層lie的預(yù)定位置中，形成有凸脊，該凸脊在Z方向(半導(dǎo)體激光器元件Ii的長(zhǎng)度方向)上延伸。在該凸脊上，形成接觸層Iif和電極Hg，該接觸層Iif具有大約0. Iym的厚度并且由p-型GaN形成，該電極Ilg由Pd形成。由Si02形成的絕緣膜Ilh形成為覆蓋上部包覆層lie的上表面以及接觸層Ilf和電極Ilg的側(cè)表面。在絕緣膜Ilh上的預(yù)定區(qū)域上，形成墊式電極lli，該墊式電極Ili覆蓋凸脊并且與電極Ilg電阻接觸。在基板Ila的下表面上,形成后表面電極llj，該后表面電極Ilj由Hf/Al形成。如圖4所示，每個(gè)半導(dǎo)體激光器元件11的墊式電極Ili通過(guò)Au線14電連接到散熱器12的電極圖案12b。每個(gè)半導(dǎo)體激光器元件11的后表面電極Ilj (參見(jiàn)圖5)通過(guò)未圖示的焊接層等電連接到電極圖案12a。半導(dǎo)體激光器元件11的光發(fā)射部分llk(參見(jiàn)圖7)的寬度由上部包覆層Ile的凸脊寬度(圖5的Wlla)確定；該凸脊寬度設(shè)定成例如7 y m。在此情況中，光發(fā)射部分Ilk的寬度為大約7iim。如圖3所示，保持部件13形成盒形，以便在激光的發(fā)射側(cè)上具有開(kāi)口部分。用于將電力供應(yīng)到半導(dǎo)體激光器元件11的電極插針15a和15b插到保持部件13中。電極插針15a和15b利用金屬線16分別電連接到散熱器12的電極圖案12a和12b。未圖示的玻璃板附接到保持部件13的開(kāi)口部分。惰性氣體密封到保持部件13中。散熱片等(未圖示)可以設(shè)置在保持部件13中，例如，保持部件13可以被冷卻。如圖6所示，投光單元20的光收集部件21 (稍后將說(shuō)明)通過(guò)透明粘結(jié)層固定到玻璃板的預(yù)定位置。因此，從多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件11發(fā)射的激光進(jìn)入光收集部件21。當(dāng)在半導(dǎo)體激光器元件11的墊式電極Ili和后表面電極Ilj之間施加直流電時(shí)，如圖7所示，在X方向(半導(dǎo)體激光器元件11的寬度方向)和Y方向(半導(dǎo)體激光器元件11的厚度方向)兩者上都延伸成橢圓形的激光從光發(fā)射部分Ilk發(fā)射。投射在垂直于激光的行進(jìn)方向(Z方向)的XY平面上的橢圓形光的光強(qiáng)度分布在X方向和Y方向上都是高斯分布。光強(qiáng)度分布在X方向上的一半最大值(0 X)處的全寬是大約10° ,在Y方向上的一半最大值(Qy)處的全寬是大約20° ;激光的張角(spread angle)在Y方向上大約是在X方向上的兩倍大。因此，激光行進(jìn)并擴(kuò)張，因此，X方向?yàn)槎梯S方向，Y方向?yàn)殚L(zhǎng)軸方向。當(dāng)大約57W的電力供應(yīng)到激光發(fā)生裝置10時(shí)，激光發(fā)生裝置10的輸出是大約9. 4W。這里，投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度為大約1501ux(lx);通過(guò)稍后說(shuō)明的反射部件23發(fā)射到外部的激光的光通量為大約533流明(Im)。如圖I所示，投光單元20設(shè)置在激光發(fā)生裝置10(半導(dǎo)體激光器元件11)的激光發(fā)射側(cè)上。投光單元20包括光收集部件21，該光收集部件21收集和引導(dǎo)來(lái)自激光發(fā)生裝置10的激光；熒光部件22，該熒光部件22將從光收集部件21發(fā)射的激光的至少一部分轉(zhuǎn)換成熒光并且發(fā)射該熒光；反射部件23 (投光部件)，該反射部件23在預(yù)定方向(A方向)上反射從熒光部件22發(fā)射的熒光；附接部件24，熒光部件22固定到該附接部件24 ;和過(guò)濾部件25，該過(guò)濾部件25設(shè)置在反射部件23的開(kāi)口部分中。光收集部件21形成有半透明部件。光收集部件21的材料的示例包括例如玻璃，例如硼硅冕光學(xué)玻璃(BK7)、人造水晶和樹(shù)脂。如圖8所示，光收集部件21包括光入射表面21a,從多個(gè)半導(dǎo)體激光器兀件11發(fā)射的激光進(jìn)入該光入射表面21a ;光出射表面21b,激光通過(guò)該光出射表面21b射出；設(shè)置在光入射表面21a和光出射表面21b之間的上部表面21c ;下部表面21d ;和一對(duì)側(cè)表面21e。上部表面21c、下部表面21d和一對(duì)側(cè)表面21e是本發(fā)明的“第二反射表面”的示例。光入射表面21a形成為例如大致矩形平坦表面。光出射表面21b形成為例如大致方形(矩形)平坦表面，并且其面積小于光入射表面21a的面積。具體地,如圖9和10所示，光入射表面21a具有大約2. 24mm的高度(H21a)和大約11. Omm的寬度(W21a)。光出射表面21b具有大約I. 03mm的高度(H21b)和大約I. 03mm的寬度(W21b)。換言之，光收集部件21在寬度方向和厚度方向上均逐漸變細(xì)。在光入射表面21a和光出射表面21b上，可以形成未圖示的AR(抗反射)膜。光出射表面21b可以形成為磨砂的玻璃形粗糙表面，或者可以形成為所謂的蛀眼形。在此情況中，通過(guò)光出射表面21b從光收集部件21的內(nèi)部到外部的激光的提取效率顯著提高。如果光出射表面21b是平表面，當(dāng)激光到達(dá)光收集部件21內(nèi)的光出射表面21b時(shí)，激光從光出射表面21b的內(nèi)側(cè)反射出，結(jié)果不能提取到外部的激光分量產(chǎn)生。相反，光出射表面21b形成為磨砂的玻璃形粗糙表面或形成為所謂的蛀眼形，因此能夠有效地提取光到外部，因?yàn)閺墓獬錾浔砻?1b的內(nèi)側(cè)的反射被降低。上部表面21c和下部表面21d形成為相同的形狀；一對(duì)側(cè)表面21e形成為相同的形狀。上部表面21c、下部表面21d和一對(duì)側(cè)表面21e具有大約50mm的長(zhǎng)度(L21)。上部表面21c和下部表面21d相對(duì)于光入射表面21a的角度(0 21c和0 21d)大于側(cè)表面21e相對(duì)于光入射表面21a的角度(0 21e)?，F(xiàn)在將簡(jiǎn)要說(shuō)明已經(jīng)進(jìn)入光收集部件21的激光行進(jìn)。如圖11和12所示，從半導(dǎo)體激光器元件11發(fā)射的激光行進(jìn)同時(shí)在長(zhǎng)軸方向和短軸方向上擴(kuò)張，并且進(jìn)入光收集部、件21的光入射表面21a。然后,激光重復(fù)地從上部表面21c、下部表面21d和一對(duì)側(cè)表面21e全反射，并且因此被引導(dǎo)同時(shí)被收集到光出射表面21b，并且從光出射表面21b射出到外部。換言之，光收集部件21具有在光收集部件21內(nèi)改變進(jìn)入光入射表面21a的激光行進(jìn)方向和引導(dǎo)該激光到光出射表面21b的功能。因?yàn)閺陌雽?dǎo)體激光器元件11發(fā)射的激光在長(zhǎng)軸的方向上的擴(kuò)張角(spread angle)大于在短軸方向上的擴(kuò)張角，因此，全反射條件不太可能由上部表面21c和下部表面21d所滿足。因此,上部表面21c和下部表面21d相對(duì)于光入射表面21a的角度(Q 21c和0 21d)(參見(jiàn)圖10)大于側(cè)表面21e相對(duì)于光入射表面21a的角度(0 21e)(參見(jiàn)圖9)，并且因此上部表面21c和下部表面21d不滿足全反射條件的程度會(huì)被降低。如圖13所示，半導(dǎo)體激光器元件11被配置成使得激光的發(fā)射方向(激光的光軸的方向)面對(duì)光收集部件21的光出射表面21b的中心附近，全反射條件更可能由側(cè)表面21e所滿足，其是特別有效的。當(dāng)半導(dǎo)體激光器元件11被配置成使得激光的發(fā)射方向面對(duì)光出射表面21b的中心附近時(shí),如圖14所不,光入射表面21a可以形成為使得激光的發(fā)射方向垂直于光入射表面21a。因此，能夠減少激光進(jìn)入光收集部件21的效率的降低。
如圖15-17所示，光收集部件21的邊緣可以被倒角。具體地，垂直于其中光由光收集部件21引導(dǎo)的方向的橫截面可以是矩形的，該矩形具有被倒角的角部。在此情況中，如圖15和16所示，例如，邊緣(橫截面的角部)可以被倒角(CO. 3_)。如圖17所示，光收集部件21的邊緣可以是倒圓角，使得光出射表面21b是大致圓形的。光收集部件21引導(dǎo)光的方向是光收集部件21從光入射表面21a的中心延伸到光出射表面21b的中心的方向。如圖18所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在光收集部件21的光出射表面21b上的激光的光強(qiáng)度分布是均勻的。換言之，從光出射表面21b發(fā)射的激光的光強(qiáng)度分布不是高斯分布。如圖19所示，光收集部件21的中心軸線021相對(duì)于熒光部件22的照射表面22a的法線P22(稍后說(shuō)明)、朝向B方向(與投光方向(預(yù)定方向，A方向)相反的一側(cè))傾斜僅一角度a I (例如30度)，該角度a I等于或大于10度但等于或小于30度。在光收集部件21的光出射表面21b和熒光部件22的照射表面22a之間，形成有間隙(間隔)。具體地，光收集部件21的光出射表面21b設(shè)置成與熒光部件22的照射表面22a相距一距離Dl (預(yù)定距離)，該距離Dl等于或大于大約0. 3mm但等于或小于I. 1mm。光收集部件21的中心軸線021是穿過(guò)光入射表面21a的中心和光出射表面21b的中心的軸線，并且該軸線垂直于光入射表面21a和光出射表面21b。投光方向是指光沿其行進(jìn)到例如投光裝置I的前方25m的區(qū)域的方向，并且該區(qū)域最期望被照明，即，例如，光沿其行進(jìn)到反射表面23a的開(kāi)口的中心的前方25m的最大照明點(diǎn)的方向。在本實(shí)施例中，投光方向是指平行于附接部件24的上部表面24a(稍后說(shuō)明)的方向，并且該方向垂直于反射部件23的開(kāi)口表面(A方向側(cè)上的邊緣表面)。熒光部件22具有照射表面22a，激光照射到該照射表面22a。熒光部件22的后表面(在與照射表面22a相反側(cè)上的表面)與鋁形成的支撐板26接觸。熒光部件22通過(guò)例如電泳沉積在支撐板26而被形成。支撐板26具有大約IOmm的寬度(總尺寸)，大約IOmm的長(zhǎng)度(總尺寸)和大約Imm的厚度。熒光部件22具有大約IOmm的寬度，大約IOmm的長(zhǎng)度和大約0. Imm的均勻厚度。如圖20所示，通過(guò)光收集部件21收集的激光照射到熒光部件22的照射表面22a的中心部分。這樣，因?yàn)楣馐占考?1的光出射表面21b具有大約
I.03mm的高度(H21b)和大約I. 03mm的寬度(W21b)，因此激光照射的并且是照射表面22a的中心部分的區(qū)域?yàn)榇蠹s2mm平方，結(jié)果該面積充分地小于熒光部件22的面積并由激光激發(fā)。因此，從熒光部件22發(fā)射的熒光的光強(qiáng)度分布是朗伯分布，如圖21所示。另一方面，也可以使用僅具有對(duì)應(yīng)于激光照射面積的面積的熒光部件22。例如，可以使用配置成如圖22所示的熒光部件22。這里，熒光部件22的厚度被設(shè)定成熒光部件22的總尺寸(直徑)的十分之一或更小。當(dāng)熒光部件22的厚度充分地小于總尺寸時(shí)，從側(cè)表面發(fā)射的光的量充分地小于從照射表面22a發(fā)射的熒光的量。因此，從熒光部件22發(fā)射的熒光主要地從照射表面22a發(fā)射，并且從熒光部件22發(fā)射的熒光的光強(qiáng)度分布為朗伯分布，如圖21所示。如前所述，照射表面22a形成為充分地大于激光的光點(diǎn)區(qū)域或熒光部件22的厚度形成為照射表面22a的總尺寸的十分之一或更小，因此從熒光部件22發(fā)射的熒光的光強(qiáng)度分布可以容易地是朗伯分布，結(jié)果，可以限制熒光的光強(qiáng)度分布，并且可以提高熒光的利用效率?！晒獠考?2形成有三種類型的熒光體粒子，該三種類型的熒光體粒子將例如藍(lán)紫光(激發(fā)光)轉(zhuǎn)換成紅光、綠光和藍(lán)光并且發(fā)射它們。將藍(lán)紫光轉(zhuǎn)換成紅光的熒光體的示例為CaAlSiN3:Eu。將藍(lán)紫光轉(zhuǎn)換成綠光的熒光體的示例為0_SiAlON:Eu。將藍(lán)紫光轉(zhuǎn)換成藍(lán)光的熒光體的示例為(Ba，Sr)MgAlltlO17:Eu。這些熒光體通過(guò)無(wú)機(jī)粘結(jié)劑(例如硅石或TiO2)連接。通過(guò)混合該熒光獲得白光，即，混合從熒光部件22發(fā)射的紅光、綠光和藍(lán)光。紅光是中心波長(zhǎng)為例如大約640nm的光；綠光是中心波長(zhǎng)為例如大約520nm的光。藍(lán)光是中心波長(zhǎng)為例如大約450nm的光。熒光部件22包含高密度的熒光體。具體地，熒光部件22中的熒光體的體積占有率為大約90%或更高。熒光部件22包含大約90重量百分比或更高的熒光體。因此，即使當(dāng)熒光部件22的厚度較小，也能夠減少激光通過(guò)熒光部件22透過(guò)，并且能夠有效地將該激光轉(zhuǎn)換成熒光。此外，已進(jìn)入熒光部件22的照射表面22a的激光更可能在照射表面22a的附近被轉(zhuǎn)換成熒光，并且該熒光更可能從照射表面22a射出。前述體積占有率和質(zhì)量百分比優(yōu)選地為大約99%或更高。如圖I所示,熒光部件22設(shè)置在包括反射部件23的反射表面23a(第一反射表面)的焦點(diǎn)F23的區(qū)域；熒光部件22的照射表面22a的中心與反射表面23a的焦點(diǎn)F23基本重合。熒光部件22可以設(shè)置在反射部件23的反射表面23a的焦點(diǎn)F23附近。如圖19所不,反射部件23的照射表面22a相對(duì)于投光方向(A方向)、朝向B方向傾斜僅一角度0 I (例如，大約27度)，該角度P I大約0度但等于或小于30度。如圖23所示，反射部件23的反射表面23a設(shè)置成面對(duì)熒光部件22的照射表面22a。反射表面23a形成為包括例如拋物面的一部分。具體地，反射表面23a形成為使得拋物面被垂直(相交)于連接頂點(diǎn)V23和焦點(diǎn)F23的軸線的平面分割，并且被平行于連接頂點(diǎn)V23和焦點(diǎn)F23的軸線的平面分割。如圖23和24所示，反射表面23a具有大約30mm的深度(在B方向上的長(zhǎng)度)，并且在投光方向(A方向)上觀看時(shí)形成半徑大約30mm的大致半圓形形狀。反射表面23a還具有將來(lái)自突光部件22的光轉(zhuǎn)換成平行光并在預(yù)定方向(A方向)上反射該平行光的功能。然而，在實(shí)際中，因?yàn)榧す庠谡丈浔砻?2a上的光點(diǎn)區(qū)域(照明區(qū)域)具有預(yù)定尺寸，因此從反射部件23發(fā)射的光不是完美的平行光；然而，在本說(shuō)明書(shū)中，為了容易說(shuō)明，可以給出平行光是從反射部件23發(fā)射出的說(shuō)明。穿透孔23b形成在反射部件23的相對(duì)于熒光部件22的中心在B方向上延伸的部分中。光收集部件21的頂部插入穿過(guò)穿透孔23b。反射部件23可以由金屬形成或可以通過(guò)在樹(shù)脂的表面上提供反射膜形成。附接部件24固定到反射部件23。附接部件24的上部表面24a優(yōu)選地形成為具有反射光的功能。附接部件24由金屬形成，例如Al或Cu，具有滿意的熱傳導(dǎo)率，并且具有散發(fā)熒光部件22產(chǎn)生的熱量的功能。用于固定熒光部件22和支撐板26的附接部分24b與附接部件24的上部表面24a整體地形成。如圖19所示，附接部分24b的附接表面24c相對(duì)于投光方向(A方向)、朝向B方向傾斜僅一角度(=角度P I)，該角度大于0度但等于
或小于30度。散熱片(未圖示)優(yōu)選地設(shè)置在附接部件24的下部表面上。如圖I所示，在反射部件23的開(kāi)口部分(在A方向的末端部分)中，過(guò)濾部件25設(shè)置成阻擋(吸收或反射)激發(fā)光(波長(zhǎng)為大約405nm的光)，并且使利用熒光部件22轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)而獲得的熒光(紅光、綠光和藍(lán)光)透過(guò)。具體地，過(guò)濾部件25吸收波長(zhǎng)為例如大約418nm或更小的光,并且讓波長(zhǎng)大于大約418nm的光透過(guò)。過(guò)濾部件25可以用由IsuzuGlass Co.，Ltd制造的“ITY-418”或玻璃材料例如“L42”形成，其吸收波長(zhǎng)大約為420nm或更小的光，讓波長(zhǎng)大于大約420nm的光透過(guò),并且由HOYACorporation制造。參照?qǐng)D25和26，現(xiàn)在將說(shuō)明光收集部件21的中心軸線021為何相對(duì)于熒光部件22的照射表面22a的法線P22傾斜等于或大約10度但等于或小于30度的角度的原因。本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行了以下試驗(yàn)，用于確定光收集部件21的中心軸線021相對(duì)于熒光部件22的照射表面22a的法線P22的最優(yōu)傾斜角。在該試驗(yàn)中，如圖25所示，熒光部件22設(shè)置成使得照射表面22a平行于投光方向(A方向)，并且光收集部件21的中心軸線021相對(duì)于照射表面22a的法線P22傾斜僅a I ( = 0度至75度)，并且通過(guò)模擬確定投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度。其結(jié)果顯不在圖26中。如圖26所示，在光收集部件21的中心軸線021相對(duì)于照射表面22a的法線P22的傾斜角a I為大約10度至大約30度時(shí)，投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度為最高。這可能是因?yàn)橐韵略?。?dāng)傾斜角a I變成大約30度或更大時(shí)，激光在照射表面22a上的光點(diǎn)區(qū)域變得更大。因此，更大量的光被在從反射表面23a的焦點(diǎn)F23移位的位置處激發(fā)并且發(fā)射，因此投射成平行光的量降低。這樣，投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度可能降低。另一方面，當(dāng)傾斜角a I變成大約10度或更小(接近0度)時(shí)，在從熒光部件22發(fā)射的光中，進(jìn)入(返回到)光收集部件21的光增加，因此到達(dá)反射表面23a的光的量減少。因此，從反射表面23a投射的光的量就減少，并且因此投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度可能降低?？紤]到上述結(jié)果，光收集部件21的中心軸線021相對(duì)于熒光部件22的照射表面22a的法線P22傾斜等于或大于10度但等于或小于30度的角度。下面將說(shuō)明光收集部件21的中心軸線021為何相對(duì)于照射表面22a的法線P22在B方向(與投光方向相反的一側(cè))上傾斜的原因。當(dāng)光收集部件21的中心軸線021相對(duì)于照射表面22a的法線P22在A方向上傾斜時(shí)，光收集部件21設(shè)置在從反射表面23a反射的光的光路上。這樣，從反射表面23a反射的光的一部分進(jìn)入光收集部件21，并且因此光的利用效率降低。參照?qǐng)D27和28，現(xiàn)在將說(shuō)明熒光部件22的照射表面22a為何相對(duì)于投光方向(A方向)傾斜僅大于0度但等于或小于30度的角度的原因。本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行了以下試驗(yàn)，用于確定突光部件22的照射表面22a相對(duì)于投光方向(A方向)的最優(yōu)傾斜角。在該試驗(yàn)中，如圖27所示，光收集部件21的傾斜角a I設(shè)定為75度，并且熒光部件22的照射表面22a相對(duì)于投光方向(A方向)傾斜角度P I ( = 0度至60度)，并且通過(guò)模擬確定投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度。結(jié)果顯示在圖28中。如圖28所示，當(dāng)光收集部件21的照射表面22a相對(duì)于投光方向(A方向)的傾斜角@ I為0度至大約30度時(shí)，投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度增加。具體地，當(dāng)傾斜角P I為0度時(shí)，最大照明點(diǎn)的亮度最高；當(dāng)傾斜角P I增加時(shí)，最大照明點(diǎn)的亮度趨向于降低。當(dāng)傾斜角P I為大約30度或更小時(shí)，與傾斜角P I為0度的情況相比，亮度的降低僅減少大約10%。
為何隨傾斜角P I的增加最大照明點(diǎn)的亮度降低的原因可能為如下。在反射表面23a中，頂點(diǎn)V23(參見(jiàn)圖23)周?chē)那瘦^大，該曲率朝向開(kāi)口部分降低。如果激光的光點(diǎn)區(qū)域小到足以看成一點(diǎn)，反射表面23a的頂點(diǎn)V23周?chē)瓷涞墓夂烷_(kāi)口部分周?chē)瓷涞墓舛急晦D(zhuǎn)換成平行光。然而，在實(shí)際中，光點(diǎn)區(qū)域具有具體尺寸(例如，02mm)，因此光也從相對(duì)于反射表面23a的焦點(diǎn)F23稍微移位的位置發(fā)射并被反射表面23a反射。這里，因?yàn)轫旤c(diǎn)V23周?chē)那瘦^大，因此與開(kāi)口部分周?chē)瓷涞墓庀啾?，頂點(diǎn)V23周?chē)瓷涞墓獠蝗菀邹D(zhuǎn)換成平行光，并且不容易到達(dá)最大照明點(diǎn)。那么，隨傾斜角P I的增加，反射表面23a的開(kāi)口部分周?chē)瓷涞墓獾牧拷档?，結(jié)果最大照明點(diǎn)的亮度可能降低。然而，當(dāng)傾斜角0 I降低時(shí)，直接發(fā)射到外部而不穿過(guò)反射部件22的光的量增加。換言之，能夠受反射部件22控制的光的量降低。因此，投光裝置I的前方預(yù)定范圍的亮度被集體降低。考慮到前述結(jié)果，傾斜角P I優(yōu)選地為大于0度但等于或小于30度。參照?qǐng)D19和29，現(xiàn)在將說(shuō)明光收集部件21的光出射表面21b為何設(shè)置成與熒光部件22的照射表面22a相距等于或大于大約0. 3mm但等于或小于I. Imm的距離的原因。本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行了以下試驗(yàn)，用于確定從光收集部件21的光出射表面21b到熒光部件22的照射表面22a的最優(yōu)距離。在該試驗(yàn)中，如圖19所示，光收集部件21的傾斜角a I設(shè)定為30度，并且熒光部件22的傾斜角P I設(shè)定為27度，并且通過(guò)模擬確定投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度。結(jié)果顯示在圖29中。如圖29所示，當(dāng)從光收集部件21的光出射表面21b到熒光部件22的照射表面22a的距離Dl等于或大于大約0. 3mm但等于或小于大約I. Imm時(shí),最大照明點(diǎn)的亮度最高。當(dāng)距離Dl等于或大于大約0. 3mm但等于或小于大約I. Imm時(shí)，亮度的降低僅減少大約10%。當(dāng)距離Dl小于大約0. 3mm或大于大約I. Imm時(shí)，最大照明點(diǎn)的亮度降低的原因可能為以下。當(dāng)距離Dl降低時(shí)，在從熒光部件22發(fā)射的光中，進(jìn)入(返回到)光收集部件21的光的量增加，結(jié)果到達(dá)反射表面23a的光的量減少。因此，從反射表面23a投射的光的量就減少，并且因此投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度可能降低。當(dāng)距離Dl增加時(shí)，激光在照射表面22a上的光點(diǎn)區(qū)域就更大。因此，在從反射表面23a的焦點(diǎn)F23移位的位置處激發(fā)和發(fā)射的光的量就增加，并且因此投射成平行光的量就降低。這樣，投光裝置I的前方25m的最大照明點(diǎn)的亮度可能降低?？紤]到前述結(jié)果，光收集部件21的光出射表面21b設(shè)置成與熒光部件22的照射表面22a相距等于或大于大約0. 3mm但等于或小于I. Imm的距離。在本實(shí)施例中，如前所述，提供了激光進(jìn)入的光入射表面21a、面積小于光入射表面21a并且射出激光的光出射表面21b和光收集部件21，所述光收集部件21包括反射進(jìn)入光入射表面21a的激光并引導(dǎo)該激光到光出射表面21b的上部表面21c、下部表面2Id和一對(duì)側(cè)表面21e。這樣，已進(jìn)入光入射表面21a的激光在光收集部件21內(nèi)行進(jìn)，同時(shí)被上部表面21c、下部表面21d和一對(duì)側(cè)表面21e反射,并且以均勻的光強(qiáng)度分布從光出射表面21b射出。換言之，從光出射表面21b射出的激光的光強(qiáng)度分布不是高斯分布。因此，能夠減少熒光部件22的照射表面22a上光密度過(guò)分地增加的部分的產(chǎn)生。這樣， 能夠減少熒光部件22中包括的熒光體和粘結(jié)劑受熱退化和由于光導(dǎo)致的化學(xué)反應(yīng)而退化。與光收集透鏡等不同，在光收集部件21中，沒(méi)有焦點(diǎn)(光收集點(diǎn))。換言之，從光收集部件21發(fā)射的激光不收集到一點(diǎn)。因此，即使當(dāng)老化退化等導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器元件
11、光收集部件21或熒光部件22移位時(shí)，也能夠減少熒光部件22的照射表面22a上的光密度的顯著變化。因此，能夠減少熒光部件22中光密度過(guò)分地增加的部分的產(chǎn)生。即使當(dāng)半導(dǎo)體激光器元件11相對(duì)于光收集部件21移位時(shí)，激光在照射表面22a上的點(diǎn)位置(照射位置)變化很小。因此，因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器元件11不需要相對(duì)于光收集部件21精確地定位，因此能夠容易地組裝投光裝置I。如前所述，主要地從照射表面22a發(fā)射熒光的熒光部件22被提供，因此從熒光部件22發(fā)射的大部分的光(熒光)能夠反射離開(kāi)反射部件23。換言之，從熒光部件22發(fā)射的光的大部分能夠受到反射部件23的控制。因此，能夠有效地照亮期望的區(qū)域。因?yàn)楣馐占考?1的光出射表面21b的面積小于光入射表面21a的面積，因此已收集的激光從光出射表面21b射出。這樣，因?yàn)榧す庠跓晒獠考?2的照射表面22a上的光點(diǎn)區(qū)域能夠被減小，因此能夠減小熒光部件22的光發(fā)射區(qū)域。因此，能夠有效地照亮期望的區(qū)域。光收集部件21的光出射表面21b設(shè)置成與熒光部件22的照射表面22a相距預(yù)定距離D1，因此能夠減少?gòu)臒晒獠考?2的照射表面22a發(fā)射的光進(jìn)入(返回到)光收集部件21的光出射表面21b。因此，能夠減少光利用效率的降低。如前所述，光收集部件21相對(duì)于熒光部件22的照射表面22a的法線P22傾斜。因?yàn)閺臒晒獠考?2在法線方向上發(fā)射的光的光強(qiáng)度最高，因此光收集部件21相對(duì)于熒光部件22的照射表面22a的法線P22傾斜，并且因此能夠更加多地減少?gòu)臒晒獠考?2的照射表面22a發(fā)射的光進(jìn)入光收集部件21的光出射表面21b。這樣，能夠更多地減少光利用效率的降低。如前所述，光收集部件21相對(duì)于熒光部件22的照射表面22a的法線P22在B方向上傾斜。因此，能夠減少?gòu)姆瓷洳考?3反射的并且在預(yù)定方向(A方向)上行進(jìn)到光收集部件21的光。換言之，能夠在被反射部件23反射的光的光路上減少光收集部件21的配置。因此，能夠更多地減少光利用效率的降低。如前所述，突光部件22的照射表面22a相對(duì)于預(yù)定方向(A方向)在B方向上傾斜。因此，能夠減少?gòu)臒晒獠考?2發(fā)射的光直接發(fā)射到外部，而沒(méi)有光穿過(guò)反射部件23。換言之，能夠減少不受反射部件23控制的光的量。這樣，能夠減少到達(dá)期望的區(qū)域的光的量的降低。如前所述，附接表面24c相對(duì)于預(yù)定方向(A方向)在B方向上傾斜，并且因此能夠容易地使突光部件22的照射表面22a相對(duì)于預(yù)定方向(A方向)在B方向上傾斜，即使熒光部件22和支撐板26在厚度上是均勻的。因?yàn)闊晒獠考?2和支撐板26形成為使得它們的厚度變得均勻，因此能夠容易地制造熒光部件22和支撐板26。如前所述，熒光體在熒光部件22中的體積占有率設(shè)定為90%或更高，因此能夠減少被熒光部件22透射的激光，即使當(dāng)熒光部件22的厚度很小時(shí)，結(jié)果能夠有效地將激光轉(zhuǎn)換成熒光。照射到熒光部件22的激光更容易在熒光部件22的照射表面22a附近被轉(zhuǎn)換成熒光。因此，能夠從熒光部件22的照射表面22a容易地和主要地發(fā)射熒光。如前所述，從突光部件22發(fā)射的突光的光強(qiáng)度分布是朗伯分布。因此,從突光部件22發(fā)射的光的光強(qiáng)度在照射表面22a的法線方向上很大，并且在平行于照射表面22a的 方向上的光強(qiáng)度變成基本為零。因此，能夠更多地減少?gòu)臒晒獠考?2發(fā)射的光直接發(fā)射到外部，而沒(méi)有光穿過(guò)反射部件23。如前所述，熒光部件22的厚度為照射表面22a的總尺寸(寬度，長(zhǎng)度)的十分之一或更小。此外，熒光部件22的照射表面22a充分地大于照射到照射表面22a的激光的光點(diǎn)區(qū)域。因此，從熒光部件22發(fā)射的熒光的光強(qiáng)度分布可以容易地為朗伯分布。如前所述，熒光部件22附接到金屬附接部件24，因此能夠有效地散發(fā)由熒光部件22產(chǎn)生的熱量。因此，因?yàn)闊晒獠考?2的溫度的增加可以減小，因此能夠減少熒光部件22受熱的退化和熒光部件22的光發(fā)射效率的降低。如前所述，反射表面23a形成為包括拋物面的一部分。這樣，熒光部件22定位在反射表面23a的焦點(diǎn)F23中，因此能夠容易地將從投光單元20發(fā)射的光(照明光)轉(zhuǎn)換成平行光。如前所述，反射表面23a形成為使得拋物面被與連接焦點(diǎn)F23和頂點(diǎn)V23的軸線相交的平面分割，并且被平行于連接焦點(diǎn)F23和頂點(diǎn)V23的軸線的平面分割。因此，能夠減少反射部件23和投光單元20的尺寸。如前所述，光收集部件21的垂直于其引導(dǎo)光的方向的橫截面形成為具有倒角的角部的矩形，因此能夠減少激光在光收集部件21的邊緣(橫截面的角部)的散射。這樣，能夠減少激光從光收集部件21的泄漏，因此能夠提高激光的利用效率。利用前述光收集部件21，能夠容易地收集從多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件11發(fā)射的激光。因此，當(dāng)多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件11用作光源時(shí)，前述光收集部件21的使用特別有效。如前所述，光收集部件21相對(duì)于熒光部件22的照射表面22a的法線P22傾斜等于或大于10度但等于或小于30度的角度。因此，能夠增加在期望的區(qū)域中的最大照明點(diǎn)的亮度。如前所述，光收集部件21的光出射表面21b設(shè)置成與熒光部件22的照射表面22a相距等于或大于0. 3mm但等于或小于I. Imm的距離Dl。因此，能夠增加在期望的區(qū)域中的最大照明點(diǎn)的売度。如前所述，熒光部件22的照射表面22a相對(duì)于預(yù)定方向(A方向)傾斜的角度3 I大于0度但等于或小于30度。因此，能夠不僅減少期望的區(qū)域中最大照明點(diǎn)的亮度的降低，而且能夠減少期望的區(qū)域中亮度的全面降低。(第二實(shí)施例)現(xiàn)在將參照?qǐng)D30-34說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的投光裝置101的結(jié)構(gòu)。如圖30所示，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的投光裝置101包括投光裝置120、光收集部件21、熒光部件22、反射部件23、支撐熒光部件22的支撐部件127和透過(guò)熒光然后投射熒光的透鏡130 (投光部件)。在本實(shí)施例的光收集部件21，如圖31所示，光入射表面21a形成為矩形。與前述實(shí)施例不同，光出射表面21b在左/右方向上不對(duì)稱地形成，并且以與短焦距光(超車(chē)前照燈)的光投射圖案P對(duì)應(yīng)的形狀形成。具體地，光入射表面21a具有大約3mm的高度(H21a)和大約IOmm的寬度(W21a)。光出射表面21b形成為使得上右部分被切去，并且因此左側(cè)和右側(cè)的高度不同。左邊是指在汽車(chē)行駛的方向上看的左側(cè)(與C方向相反的一側(cè))；它是圖31中的右邊。右邊是指在汽車(chē)行駛的方向上看的右側(cè)(C方向上的一側(cè))；它是圖31中 的左邊。光出射表面21b的左部分具有大約I. 9mm的高度(HL21b)，并且右部分具有大約I. 5mm的高度(HR21b)。下部表面21d在光出射表面21b側(cè)上的末端部分具有大約6mm的寬度(W21d)。圖31的W21e是大約3mm的寬度；W21f是大約2. 6mm的寬度。W21g是大約0. 4mm的寬度。如在第一實(shí)施例中，根據(jù)本實(shí)施例，激光在光收集部件21的光出射表面21b上的光強(qiáng)度分布是均勻的。如圖30所示，光收集部件21的光出射表面21b設(shè)置成與熒光部件22的照射表面22a相距預(yù)定距離。光收集部件21的中心軸線設(shè)置成與熒光部件22的照射表面22a垂直。熒光部件22設(shè)置在包括反射部件23的反射表面23a的第一焦點(diǎn)F23a的區(qū)域中。突光部件22的照射表面22a設(shè)置成與投光方向(A方向)垂直。突光部件22設(shè)置在棒形支撐部件127上，該棒形支撐部件127由例如金屬形成。例如，通過(guò)將包含熒光體的樹(shù)脂涂覆到支撐部件127上并硬化它來(lái)形成熒光部件22。支撐部件127固定到反射部件23的反射表面23a。支撐部件127可以由例如透射從熒光部件22發(fā)射的光的玻璃、樹(shù)脂等形成。在本實(shí)施例中，當(dāng)激光照射到熒光部件22，熒光部件22的照射區(qū)域S在左/右方向上是不對(duì)稱的，如圖32所示。具體地，如具有光收集部件21的光出射表面21b，照射區(qū)域S形成為使得短焦距光(超車(chē)前照燈)的光投射圖案P是投射圖像，并且成形為上右部分被切除。在照射區(qū)域S中，線Sml和Sm2和點(diǎn)Se形成為使得光投射圖案P的分界線Ml和M2和彎肘點(diǎn)E(稍后說(shuō)明)是投射圖像。線Sml和Sm2是照射區(qū)域S的邊緣部分的部分。點(diǎn)Se是線Sml和Sm2的交點(diǎn)。如圖30所示，反射部件23的反射表面23a形成為包括橢圓面的部分。具體地，通過(guò)用垂直(相交)于連接第一焦點(diǎn)F23a和第二焦點(diǎn)F23b的軸線的平面分割橢圓面來(lái)獲得反射表面23a形成的形狀。反射表面23a具有大約30mm的深度(在B方向上的長(zhǎng)度)，并且當(dāng)在投光方向(A方向)上看時(shí)形成為半徑大約15mm的圓形。反射部件23的反射表面23a的第一焦點(diǎn)F23a設(shè)置成與熒光部件22的照射區(qū)域S的點(diǎn)Se (線Sml和Sm2的交點(diǎn))基本重合。換言之，第一焦點(diǎn)F23a設(shè)置在照射區(qū)域S的光投射圖案P的彎肘點(diǎn)E(稍后說(shuō)明)被投射的位置中。透鏡130設(shè)置在反射部件23的前方。透鏡130具有大約15mm的半徑。透鏡130的焦點(diǎn)F130與反射部件23的反射表面23a的第二焦點(diǎn)F23b基本重合。透鏡130可以是平凸透鏡、雙凸透鏡或其它形狀的透鏡。在本實(shí)施例中，從熒光部件22的照射區(qū)域S發(fā)射的光被反射部件23的反射表面23a反射，穿過(guò)反射表面23a的第二焦點(diǎn)F23b，并且被透鏡130投射。然后，如圖33所示，投光裝置101前方25m的光投射圖案P具有被照射區(qū)域S反射的形狀。具體地，光投射圖案P不在上右方向上延伸，并且在左/右方向(水平方向)和向下方向上延伸。在該光投射圖案P中， 光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域被分界線Ml和M2快速地切換，并且照明光不照射到分界線Ml和M2上方的區(qū)域。具體地，光投射圖案P以上右部被切除的形狀形成。因此，能夠減少給駛來(lái)的汽車(chē)的駕駛員施加閃耀光。在彎肘點(diǎn)(分界線Ml和M2的交點(diǎn))E的附近的區(qū)域RlOl (汽車(chē)直接前方區(qū)域)的亮度最高；當(dāng)區(qū)域遠(yuǎn)離區(qū)域RlOl時(shí)，亮度會(huì)降低。具體地，區(qū)域R101、R102和R103的亮度依此次序降低。相反地，在汽車(chē)在左邊行駛的國(guó)家，例如日本，如圖34所示，汽車(chē)的短焦距光需要具有通過(guò)切割上右部分獲得的光投射圖案P。分界線Ml和M2需要快速地切換光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域，以便不給駛來(lái)的汽車(chē)的駕駛員施加閃耀光。如前所述，在本實(shí)施例的投光裝置101中，需用作汽車(chē)的短焦距光的光投射圖案P是完全地滿足的。第二實(shí)施例的其它部分的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同。在本實(shí)施例中，如前所述，光出射表面21b在左/右方向上是不對(duì)稱的。這樣，照射區(qū)域S能夠在左/右方向上容易地成為不對(duì)稱，并且因此光投射圖案P能夠在左/右方向上容易地成為不對(duì)稱。在本實(shí)施例中，如前所述，反射部件23的反射表面23a的第一焦點(diǎn)F23a設(shè)置在線Sml和Sm2上，線Sml和Sm2是照射區(qū)域S的光投射圖案P的分界線Ml和M2被投射的部分。這樣，通過(guò)分界線Ml和M2快速地切換光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域，其特別有效。如前所述，反射部件23的反射表面23a的第一焦點(diǎn)F23a設(shè)置在照射區(qū)域S的光投射圖案P的彎肘點(diǎn)E被投射的位置中。這樣，能夠在彎肘點(diǎn)E的附近快速地切換光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域，其更有效。還能夠最大化地增亮彎肘點(diǎn)E的附近。換言之，能夠最大化地增亮汽車(chē)直接前方的區(qū)域(區(qū)域R101)。第一焦點(diǎn)F23a設(shè)置在照射區(qū)域S的彎肘點(diǎn)E被投射的位置(照射區(qū)域S在左/右方向上的中心位置)中，因此能夠形成光投射圖案P的下部分，使得該下部分在左/右方向上大致對(duì)稱。如前所述，從照射區(qū)域S發(fā)射的光被反射表面23a反射，穿過(guò)反射表面23a的第二焦點(diǎn)F23b，并且被透鏡130投射。這里，因?yàn)榉瓷浔砻?3a的第二焦點(diǎn)F23b與透鏡130的焦點(diǎn)F130重合，因此透鏡130形成的光投射圖案P是通過(guò)投射照射區(qū)域S的形狀獲得的圖案。與光通過(guò)反射部件23投射而不提供透鏡130的情況相比，當(dāng)使用透鏡130投射光時(shí)，照射區(qū)域S的形狀更容易反射在光投射圖案P上。與用透鏡130投射光而不提供反射部件23的情況相比，提供反射部件23，因此能夠利用更大量的從熒光部件22發(fā)射的光作為照明光。這樣，能夠提高光的利用效率。第二實(shí)施例的其它效果與第一實(shí)施例相同。(第三實(shí)施例)現(xiàn)在將參照?qǐng)D35說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的投光裝置201的結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的投光裝置201中，如圖35所示，反射部件23用前述第一實(shí)施例的反射部件23形成。如在第二實(shí)施例中，反射部件23的反射表面23a的焦點(diǎn)F23設(shè)置成與熒光部件22的照射區(qū)域S的點(diǎn)Se (線Sml和Sm2的交點(diǎn))基本重合。本實(shí)施例的光收集部件21用前述第二實(shí)施例的光收集部件21形成。在本實(shí)施例中，從熒光部件22的照射區(qū)域S發(fā)射的光通過(guò)被反射部件23的反射表面23a反射而被投射。 第三實(shí)施例中的其它部分與第一實(shí)施例相同。第三實(shí)施例中的其它效果與第一和第二實(shí)施例相同。應(yīng)當(dāng)考慮到本文公開(kāi)的實(shí)施例在所有方面是示意性的，而不是限制性的。本發(fā)明的保護(hù)范圍不是用前述實(shí)施例的說(shuō)明來(lái)限制，而是通過(guò)權(quán)利要求的范圍來(lái)限制；本發(fā)明的保護(hù)范圍包括與權(quán)利要求的范圍等同的裝置和保護(hù)范圍內(nèi)的所有變化。例如，盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的投光裝置用作汽車(chē)的前照燈的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。本發(fā)明的投光裝置可以用作飛機(jī)、船、機(jī)器人、摩托車(chē)或自行車(chē)或其它行駛裝置的前照燈。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的投光裝置應(yīng)用于前照燈的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。本發(fā)明的投光裝置可以應(yīng)用于頂棚里向下照射的小聚光燈、聚光燈或其它投光裝置。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)激發(fā)光轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例，激發(fā)光可以轉(zhuǎn)換成不同于可見(jiàn)光的光。例如，當(dāng)激發(fā)光轉(zhuǎn)換成紅外光時(shí)，能夠應(yīng)用于安全CCD攝像機(jī)等的夜間照明裝置。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)激發(fā)光源(半導(dǎo)體激光器元件)和熒光部件被配置成發(fā)射白色光的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。激發(fā)光源和熒光部件可以配置成發(fā)射不同于白光的光。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)半導(dǎo)體激光器元件用作發(fā)射激光的激光發(fā)生器的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例，并且可以使用不同于半導(dǎo)體激光器元件的激光發(fā)生器。前述實(shí)施例中描述的數(shù)值是示例，這些數(shù)值不受限制。從本發(fā)明的前述實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器元件發(fā)射的激光的波長(zhǎng)的中心波長(zhǎng)和形成熒光部件的熒光體的類型可以適當(dāng)變化。例如，通過(guò)使用發(fā)射中心波長(zhǎng)為大約450nm的藍(lán)色激光的半導(dǎo)體激光器元件和將藍(lán)色激光的部分轉(zhuǎn)換成黃色光的熒光體，可以獲得白光。在此情況中，阻擋激發(fā)光的過(guò)濾部件可以省略。將藍(lán)色激光轉(zhuǎn)換成黃色光的熒光體的示例為(YnyGdxCey) 3A15012 (0. I彡x彡0. 55，0. 01彡y彡0. 4)。本發(fā)明不局限于前面已描述的，并且從半導(dǎo)體激光器元件發(fā)射的激光的中心波長(zhǎng)可以在從紫外光到可見(jiàn)光的范圍內(nèi)自由選擇。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)反射部件的反射表面由拋物面的部分或橢圓面的部分形成的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。反射表面可以用形成有大量的彎曲表面(例如，拋物面)的多反射器和其中連續(xù)地設(shè)置大量微平表面的自由彎曲表面反射器等形成。、
盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)分開(kāi)地設(shè)置附接部件的反射部件的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例，并且附接部件的反射部件可以整體地形成。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件用作激發(fā)光源的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。可以使用一個(gè)半導(dǎo)體激光器元件作為激發(fā)光源。集成多個(gè)光發(fā)射部分的所謂的半導(dǎo)體激光器陣列可以用作激發(fā)光源。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)光收集部件固定到激光發(fā)生裝置的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。光收集部件可以固定到反射部件、附接部件、支撐板或熒光部件。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)在光收集部件的光出射表面和熒光部件的照射表面之間形成間隙(間隔)的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。樹(shù)脂、玻璃等可以設(shè)置在光收集部件的光出射表面和熒光部件的照射表面之間；光收集部件的反射表面的內(nèi) 部可以填充樹(shù)脂、玻璃等。在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)激光在熒光部件的照射表面的附近轉(zhuǎn)換成熒光并從照射表面發(fā)射的示例進(jìn)行了說(shuō)明。換言之，盡管已經(jīng)對(duì)激光好熒光不到達(dá)熒光部件的后表面的一側(cè)的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。與熒光部件的后表面接觸的支撐板的表面可以形成有反射表面，使得實(shí)際上沒(méi)有熒光從熒光部件的后表面發(fā)射。在此情況中，熒光體不需要具有如前面的實(shí)施例所描述的高密度。然而，當(dāng)激光不到達(dá)熒光部件的后表面的一側(cè)并在照射表面的附近轉(zhuǎn)換成熒光時(shí)，光發(fā)射效率很高。因此，熒光體優(yōu)選地具有高
山/又o盡管在第一和第三實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)熒光部件形成在支撐板的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。例如，熒光部件可以直接形成在附接部件的附接部分上。例如，與支撐板和附接部分對(duì)應(yīng)的部分可以用熒光部件形成，而不提供支撐板和附接部分。然而，在此情況中，因?yàn)闊晒獠考暮穸仍黾?，因此散熱減少，熒光部件的厚度優(yōu)選地通過(guò)提供附接部分來(lái)減小。盡管在第一和第三實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線、朝向與投光方向相反的一側(cè)傾斜的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。光收集部件可以相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線在其它方向上傾斜。例如，熒光部件的照射表面可以是圓形的、橢圓形的、方形的、矩形的或多邊形的。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)光收集部件的光出射表面用平坦表面形成的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此情況，光出射表面可以用不同于平坦表面的表面形成。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)投光方向例如是水平方向的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此情況，投光方向不必是水平方向。盡管在第一和第三實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)附接部件的上部表面是水平的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此情況，附接部件的上部表面不必是水平的。盡管在第一和第三實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)反射部件的開(kāi)口表面垂直于投光方向的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此情況。反射部件的開(kāi)口表面不必垂直于投光方向。反射部件的開(kāi)口表面可以例如是彎曲表面(不平的表面)。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)進(jìn)入光收集部件的光入射表面的激光被第二反射表面反射(上部表面、底部表面和側(cè)表面)并被引導(dǎo)到光出射表面的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。例如，光收集部件形成為使得如同分級(jí)指數(shù)光纖，從內(nèi)部向外部折射率平滑地或臺(tái)階地降低，因此激光的行進(jìn)方向在光收集部件內(nèi)改變，結(jié)果激光可以引導(dǎo)到光出射表面。盡管，例如在第二實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)在投光方向(A方向)上觀看時(shí)反射部件23的反射表面23a形成為圓形的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。例如，如同具有圖36所示的本發(fā)明的第一變化的投光裝置301，反射部件23的反射表面23a可以形成為包括橢圓面的部分，并且還形成為在投光方向上觀看時(shí)為大致的半圓形。在該投光裝置301中，如在第二實(shí)施例中，反射部件23的反射表面23a的第一焦點(diǎn)F23a設(shè)置成與熒光部件22的照射區(qū)域S的點(diǎn)Se基本重合。透鏡130的焦點(diǎn)F130和反射部件23的反射表面23a的第二焦點(diǎn)F23b彼此基本重合。透鏡130的上部分可以省略。盡管在前述實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)在投光方向(A方向)上觀看時(shí)反射部件23的反射表面23a形成為圓形的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。例如，如同具有圖37
所示的本發(fā)明的第二變化的投光裝置401，激光可以從透鏡130側(cè)照射到熒光部件22，并且從熒光部件22的照射表面22a發(fā)射的光可以被透鏡130投射，而不使用反射部件23。透鏡130的焦點(diǎn)F130設(shè)置在照射區(qū)域S中。由于此結(jié)構(gòu)，照射區(qū)域S的形狀容易地反射在由透鏡130形成的光投射圖案P上。與用反射部件23投射光而不提供透鏡130的情況相比，當(dāng)用透鏡130投射光時(shí)，照射區(qū)域S的形狀容易地反射在光投射圖案P上。盡管在第二和第三實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)不使用遮光板、通過(guò)切割上右部分來(lái)獲得形成光投射圖案的形狀的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。例如，遮光板可以設(shè)置在反射部件(或熒光部件)和透鏡之間。由于此結(jié)構(gòu)，能夠在光投射圖案的邊緣部分中更快速地切換光亮區(qū)域和黑暗區(qū)域或者獲得更復(fù)雜的光投射圖案。因?yàn)槿缭诘诙偷谌龑?shí)施例中，光收集部件的光出射表面以對(duì)應(yīng)于光投射圖案的形狀形成，因此能夠預(yù)先設(shè)定照射區(qū)域和光投射圖案的形狀，被遮光板阻擋的光的量可以減少。因此，能夠減少光的利用效率的降低。盡管在第二和第三實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)在左側(cè)駕駛的國(guó)家(例如日本)的使用情況中、具有切割的上右部分的光投射圖案的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于此示例。在右側(cè)駕駛的國(guó)家的使用情況中，光收集部件的光出射表面的形狀在左/右方向上是反向的，因此能夠獲得上左部分被切割的光投射圖案。通過(guò)適當(dāng)?shù)亟M合獲得的結(jié)構(gòu)、實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和前述變化例也包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在預(yù)定方向上投射光的投光單元，所述投光單元包括 光收集部件，所述光收集部件包括激光進(jìn)入的光入射表面；和光出射表面，激光從光出射表面射出，所述光出射表面的面積小于光入射表面的面積； 熒光部件，所述熒光部件包括照射表面，從光收集部件射出的激光照射到所述照射表面，所述熒光部件將所述激光的至少一部分轉(zhuǎn)換成熒光，并且所述熒光部件從照射表面主要發(fā)射熒光；和 投光部件，所述投光部件投射從熒光部件射出的熒光， 其中所述光收集部件具有在所述光收集部件內(nèi)改變進(jìn)入光入射表面的激光的行進(jìn)方向并將該激光引導(dǎo)到光出射表面的功能，并且 所述光收集部件的光出射表面設(shè)置成與熒光部件的照射表面相距預(yù)定距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中所述投光部件包括反射部件，所述反射部件具有反射從熒光部件射出的熒光的第一反射表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的投光單元， 其中所述投光部件還包括第二反射表面，所述第二反射表面反射進(jìn)入光入射表面的激光并將該激光引導(dǎo)到光出射表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中所述光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線傾斜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投光單元， 其中所述光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線、朝向與所述預(yù)定方向相反的一側(cè)傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的投光單元， 其中所述光收集部件相對(duì)于熒光部件的照射表面的法線的傾斜角度等于或大于10度但等于或小于30度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中所述突光部件的照射表面相對(duì)于所述預(yù)定方向、朝向與投光方向相反的一側(cè)傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投光單元，還包括 附接部件，所述附接部件包括附接表面，所述熒光部件附接到所述附接表面， 其中所述附接表面相對(duì)于所述預(yù)定方向、朝向與所述投光方向相反的一側(cè)傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的投光單元， 其中所述熒光部件的照射表面相對(duì)于所述預(yù)定方向的傾斜角度大于O度但等于或小于30度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中所述熒光部件包含熒光體，并且 所述熒光體在所述熒光部件中的體積占有率為90%或更大。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中從所述熒光部件射出的熒光的光強(qiáng)度分布是朗伯分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的投光單元，其中所述熒光部件的厚度是所述照射表面的總尺寸的十分之一或更小。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的投光單元， 其中所述熒光部件的照射表面充分地大于照射到照射表面的激光的光點(diǎn)區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元，還包括 金屬附接部件，所述熒光部件附接到所述金屬附接部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中所述熒光部件包括照射區(qū)域，所述激光照射到所述照射區(qū)域，并且 所述照射區(qū)域在與所述預(yù)定方向相交的方向上是不對(duì)稱的。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中所述熒光部件包括照射區(qū)域，所述激光照射到所述照射區(qū)域，并且 所述投光部件的焦點(diǎn)布置在所述照射區(qū)域的邊緣部分中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投光單元， 其中所述投光單元用作汽車(chē)的前照燈，并且 所述投光部件的焦點(diǎn)布置在照射區(qū)域的、光投射圖案的分界線投射在其上的邊緣部分中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的投光單元， 其中所述投光部件的焦點(diǎn)布置在照射區(qū)域的、光投射圖案的彎肘點(diǎn)投射在其上的位置中。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中所述光出射表面在與所述預(yù)定方向相交的方向上是不對(duì)稱的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的投光單元， 其中所述投光單元用作汽車(chē)的前照燈，并且 所述光出射表面以與超車(chē)前照燈的光投射圖案對(duì)應(yīng)的形狀形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投光單元， 其中所述第一反射表面形成為包括拋物面和橢圓面中的任一個(gè)的至少一部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的投光單元， 其中所述第一反射表面以一形狀形成，所述形狀是通過(guò)用與一軸線相交的平面和與該軸線平行的平面分割拋物面和橢圓面中的任一個(gè)獲得的，所述軸線連接第一反射表面的焦點(diǎn)和頂點(diǎn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的投光單元， 其中所述投光部件包括所述反射部件和透過(guò)熒光的透鏡， 所述第一反射表面形成為包括橢圓面的一部分， 所述熒光部件包括激光照射到其上的照射區(qū)域， 所述第一反射表面的第一焦點(diǎn)布置在所述照射區(qū)域中，并且 所述第一反射表面的第二焦點(diǎn)和所述透鏡的焦點(diǎn)彼此重合。
24.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中所述投光部件包括透射從熒光部件射出的熒光的透鏡， 所述熒光部件包括激光照射到其上的照射區(qū)域，并且 所述透鏡的焦點(diǎn)布置在所述照射區(qū)域中。
25.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中垂直于引導(dǎo)所述光收集部件所沿的方向的橫截面的角部被倒角。
26.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中從多個(gè)激光發(fā)生器發(fā)射的激光進(jìn)入光收集部件的光入射表面。
27.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投光單元， 其中所述光收集部件的光出射表面設(shè)置成與熒光部件的照射表面相距一距離，該距離等于或大于O. 3mm但等于或小于I. 1mm。
28.一種投光裝置，包括 權(quán)利要求I所述的投光單元；和 激光發(fā)生器，所述激光發(fā)生器發(fā)射激光到投光單元的光收集部件。
全文摘要
提供一種投光單元，其能夠減少熒光部件上光密度過(guò)分增加的部分的產(chǎn)生。該投光單元包括光收集部件，所述光收集部件包括光入射表面和光出射表面，所述光出射表面的面積小于光入射表面的面積；熒光部件，所述熒光部件包括照射表面，從光收集部件射出的激光照射到所述照射表面，并且所述熒光部件從照射表面主要發(fā)射熒光；和投光部件，所述投光部件投射熒光。所述光收集部件的光出射表面設(shè)置成與熒光部件的照射表面相距預(yù)定距離。
文檔編號(hào)F21V7/00GK102759014SQ20121012065
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者前村要介, 高平宜幸, 高橋幸司 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社