專利名稱：照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明裝置，通過(guò)利用來(lái)自激光照射裝置的激光照射熒光物質(zhì)來(lái)激 勵(lì)熒光物質(zhì)，以發(fā)出用作照明光的可見(jiàn)光。
背景技術(shù)：
通常，已經(jīng)提出了有關(guān)使用激光發(fā)送和接收信號(hào)的通信裝置的安全措施，以避免 由發(fā)射到發(fā)射機(jī)外部的具有高相干性的光引起對(duì)于人眼的危險(xiǎn)。以在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003-258353中描述的紅外通信模塊為例，在紅外通 信模塊的發(fā)送裝置所用的光源裝置中，將包括動(dòng)態(tài)光散射系統(tǒng)的流體或膨脹凝膠(swollen gel)(包括光散射系統(tǒng)的區(qū)域)放置在從半導(dǎo)體激光器元件發(fā)出的光的光路中，從而當(dāng)從 半導(dǎo)體激光器元件發(fā)出的光通過(guò)包括動(dòng)態(tài)光散射系統(tǒng)的區(qū)域時(shí)，由于動(dòng)態(tài)多重光散射(布 朗運(yùn)動(dòng))將具有高相干性的光轉(zhuǎn)換為對(duì)人無(wú)害的非相干光。作為另一示例，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2006-352105描述了一種光發(fā)送裝置，其中 將包括用于散射激光的光散射顆粒在內(nèi)的光散射構(gòu)件放置在從半導(dǎo)體激光器元件發(fā)出的 光的光路中，使得從半導(dǎo)體激光器元件發(fā)出的光在通過(guò)光散射構(gòu)件時(shí)被散射，從而將具有 高相干性的光轉(zhuǎn)換為對(duì)人無(wú)害的非相干光。另外，還提出了一種照明裝置，通過(guò)以來(lái)自激光照射裝置的激光照射熒光物質(zhì)來(lái) 激勵(lì)熒光物質(zhì)以發(fā)射可見(jiàn)光、并且通過(guò)反射鏡將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換為平行光線用作照明光(參見(jiàn) 日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003495319)。同樣，在這種照明裝置中，具有高相干性的光可能泄 露到外部而導(dǎo)致所謂的傷害眼睛的風(fēng)險(xiǎn)。作為防止熒光物質(zhì)不能完全吸收激光并且透射一 部分激光的情況的對(duì)策，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003-295319描述了這樣一種結(jié)構(gòu)，其中將 副反射鏡放置在熒光物質(zhì)的前面，使得透射通過(guò)熒光物質(zhì)的激光被副反射鏡反射而重新進(jìn) 入熒光物質(zhì)，并且因此被熒光物質(zhì)完全吸收。在以來(lái)自激光照射裝置的激光照射熒光物質(zhì)來(lái)激勵(lì)熒光物質(zhì)發(fā)射可見(jiàn)光從而用 作照明光的照明裝置中，如果用作熒光物質(zhì)的激勵(lì)光、具有高相干性的激光泄露，則對(duì)于人 眼的風(fēng)險(xiǎn)較高?？赡艿脑蛟谟?1)由于部件隨時(shí)間的變化/變形、外部壓力或碰撞等， 激光照射裝置的光學(xué)元件變得不對(duì)準(zhǔn)；( 由于部件隨時(shí)間的變化/變形、外部壓力或碰撞 等，熒光物質(zhì)位置移動(dòng)；以及C3)激光沒(méi)有被熒光物質(zhì)完全吸收，并且一部分激光透射通過(guò) 熒光物質(zhì)。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003-258353和2006-352105均涉及通信裝置。因此，將包 括動(dòng)態(tài)光散射系統(tǒng)的區(qū)域或者光散射構(gòu)件放置為與作為光源的半導(dǎo)體激光器元件接觸或 者與半導(dǎo)體激光器元件集成就足夠了。然而，在照明裝置中，以從半導(dǎo)體激光器元件發(fā)出的 激光照射熒光物質(zhì)以激勵(lì)熒光物質(zhì)，并且因此應(yīng)該考慮與熒光物質(zhì)之間的位置關(guān)系。在這 一點(diǎn)上，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003-258353和2006-352105并沒(méi)有提供這種知識(shí)。另外，盡管為了解決上述原因(3)，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003495319描述了使 用副反射鏡的結(jié)構(gòu)，其中透射通過(guò)熒光物質(zhì)的激光被副反射鏡反射重新進(jìn)入熒光物質(zhì)，但是并沒(méi)有考慮上述原因(1)和O)的情況。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，做出了本發(fā)明，并且因此本發(fā)明的目的在于以低成本提供一種照 明裝置，該照明裝置通過(guò)減小從激光照射裝置發(fā)出的激光的相干性，能夠確保對(duì)眼睛的安 全性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種照明裝置，通過(guò)利用來(lái)自激光照射裝 置的激光照射熒光物質(zhì)來(lái)激勵(lì)熒光物質(zhì)，以發(fā)出用作照明光的可見(jiàn)光，該照明裝置包括激 光的光軸上以及光軸周圍的光散射材料。利用光散射材料的這種布置，光散射材料透射激光，以按照隨機(jī)方向散射光，并且 減小激光的相干性，從而防止具有高相干性的光泄露到外部。另外，將光散射材料放置到激 光的光軸上和周圍，使得即使在激光的光軸或者熒光物質(zhì)位置移動(dòng)時(shí)激光也必定會(huì)透射通 過(guò)光散射材料，從而增加安全性。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，激光在激勵(lì)熒光物質(zhì)之后透射 通過(guò)光散射材料。利用這種結(jié)構(gòu)，激光激勵(lì)熒光物質(zhì)減小相干性，然后透射通過(guò)光散射材 料，沿隨機(jī)方向散射并且進(jìn)一步減小了相干性，從而防止了具有高相干性的光泄露到外部。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，激光在透射通過(guò)光散射材料之 后激勵(lì)熒光物質(zhì)。利用這種結(jié)構(gòu)，激光透射通過(guò)光散射材料，沿隨機(jī)方向散射以減小相干 性，然后激勵(lì)熒光物質(zhì)以進(jìn)一步減小相干性，從而防止了具有高相干性的光泄露到外部。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，將光散射材料和熒光物質(zhì)彼此 分離地放置。利用這種結(jié)構(gòu)，激光通過(guò)光散射材料，并且在激勵(lì)熒光物質(zhì)之前發(fā)射到空間 中。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，將光散射材料和熒光物質(zhì)彼此 緊密接觸地放置。利用這種結(jié)構(gòu)，激光通過(guò)光散射材料，并且激勵(lì)熒光物質(zhì)而不會(huì)發(fā)射到空 間中。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，光散射材料的表面具有尺寸上 小于激光波長(zhǎng)的凸起和凹陷。利用這種結(jié)構(gòu)，可以抑制在光散射材料的表面上反射的激光。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，將熒光物質(zhì)放置在金屬板上。利 用這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)使用金屬板可以積極地耗散從熒光物質(zhì)產(chǎn)生的熱。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，激光照射裝置包括多個(gè)半導(dǎo)體 激光器元件，用于發(fā)出激光；以及聚光構(gòu)件，用于將從多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件中每一個(gè)發(fā)出 的激光收集到熒光物質(zhì)上。利用這種結(jié)構(gòu)，可以增加激光的亮度，從而增加照明裝置的亮 度。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，激光照射裝置包括光源，用于 發(fā)出激光；以及光導(dǎo)構(gòu)件，用于將從光源發(fā)出的激光引導(dǎo)至熒光物質(zhì)；將光散射材料放置 為與光導(dǎo)構(gòu)件的輸出端緊密接觸。利用這種結(jié)構(gòu)，集成了光導(dǎo)構(gòu)件和光散射材料。因此，即使當(dāng)熒光物質(zhì)位置移動(dòng) 時(shí)，從光導(dǎo)構(gòu)件發(fā)出的激光必然會(huì)透射通過(guò)光散射材料。結(jié)果，可以可靠地防止從光源發(fā)出 的激光在維持高相干性的同時(shí)泄露到外部。
另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，將熒光物質(zhì)放置為與光散射材 料的外側(cè)緊密接觸。利用這種結(jié)構(gòu)，集成了光導(dǎo)構(gòu)件、光散射材料和熒光物質(zhì)。因此，即使當(dāng)熒光物質(zhì) 位置移動(dòng)時(shí)，激光的光軸跟隨熒光物質(zhì)的位移，并且因此光導(dǎo)構(gòu)件和光散射材料也移動(dòng)位 置。結(jié)果，從光導(dǎo)構(gòu)件發(fā)出的激光必然會(huì)透射通過(guò)光散射材料，并且激勵(lì)熒光物質(zhì)。因此， 可以更加可靠地防止從光源發(fā)出的激光在維持高相干性的同時(shí)泄露到外部。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，光散射材料是其中散布了光散 射顆粒的玻璃或樹(shù)脂。利用這種結(jié)構(gòu)，由于作為散布介質(zhì)的玻璃或樹(shù)脂與作為散布體的光 散射顆粒之間的折射率差，從激光照射裝置發(fā)出的激光被折射和散射，并且以隨機(jī)相位出 射到外部，從而減小了相干性。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，光散射材料包括其中散布光散 射顆粒的流體和用于容納流體的透明容器。利用這種結(jié)構(gòu)，流體中的光散射顆粒利用布朗 運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間擺動(dòng)，這在利用動(dòng)態(tài)波動(dòng)減小激光的相干性方面是有效的。另外根據(jù)本發(fā)明，在如上所述配置的照明裝置中，使得透明容器緊密接觸熒光物 質(zhì)。利用這種結(jié)構(gòu)，從被激勵(lì)的熒光物質(zhì)產(chǎn)生的熱作為熱能通過(guò)透明容器傳送到流體，從而 促進(jìn)了流體中光散射顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)。另外根據(jù)本發(fā)明，如上所述配置的照明裝置還包括流體的循環(huán)路徑；以及泵，設(shè) 置在循環(huán)路徑途中。利用這種結(jié)構(gòu)，由于流動(dòng)，循環(huán)通過(guò)循環(huán)路徑的流體的局部折射率隨時(shí) 間波動(dòng)，干擾了通過(guò)光散射材料的激光的相位，這在減小激光的相干性方面是有效的。另 外，利用與熒光物質(zhì)緊密接觸的透明容器，從熒光物質(zhì)產(chǎn)生的熱可以通過(guò)循環(huán)流體傳送，同 時(shí)獲得了冷卻熒光物質(zhì)的效果。根據(jù)本發(fā)明，光散射材料透射激光，按照隨機(jī)方向散射光并且減小了激光的相干 性，從而防止了具有高相干性的光泄露到外部。另外，將光散射材料放置在激光的光軸上以 及周圍。因此，即使當(dāng)激光的光軸或者熒光物質(zhì)位置移動(dòng)時(shí)，激光必然會(huì)透射通過(guò)光散射材 料。結(jié)果，可以低成本提供能夠確保眼睛安全的照明裝置。


圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖4是示出了在根據(jù)第三實(shí)施例的照明裝置中使用的光散射材料的透視圖。圖5是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖6是示出了在根據(jù)第四實(shí)施例的照明裝置中使用的光散射材料的透視圖。圖7是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖8是由圖7的虛線包圍的部分(部分P)的放大圖。圖9是沿圖8的χ-χ線得到的截面圖。圖10是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖11是由圖10的虛線包圍的部分(部分Q)的放大圖。圖12是沿圖11的y-y線得到的截面圖。
圖13是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖14是示出了根據(jù)第七實(shí)施例的照明裝置中的熒光物質(zhì)單元的側(cè)視截面圖。圖15A是熒光物質(zhì)單元的側(cè)視截面圖，示出了光散射材料對(duì)于用來(lái)激勵(lì)熒光物質(zhì) 的光的效果，以及圖15B是熒光物質(zhì)單元的側(cè)視截面圖，示出了光散射材料對(duì)于從熒光物 質(zhì)發(fā)出的光的效果。圖16是熒光物質(zhì)單元的側(cè)視截面圖，示出了金屬板和光散射材料對(duì)于從熒光物 質(zhì)產(chǎn)生的熱的效果。圖17是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。
具體實(shí)施例方式隨后將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。<第一實(shí)施例>參考圖1，描述了本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1是示意性地示出根據(jù)第一實(shí)施例的照 明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的照明裝置(由1表示)包括激光照射裝置2、以來(lái)自激 光照射裝置2的激光照射的熒光物質(zhì)3以及放置在激光的光軸L上以及光軸L周圍的光散 射材料4。照明裝置1通過(guò)激光激勵(lì)熒光物質(zhì)3，以將激光轉(zhuǎn)換為用作照明光的可見(jiàn)光(例 如，白光)。例如，照明裝置1用作汽車前照燈。反射鏡5具有用于將由熒光物質(zhì)3轉(zhuǎn)換的可見(jiàn)光向前反射(向圖1頁(yè)面的右側(cè)) 的凹部5a，并且反射鏡5例如是由金屬制成的拋物面鏡。在反射鏡5的頂點(diǎn)周圍的區(qū)域中 形成多個(gè)(在該實(shí)施例中是3個(gè))通孔5b，以允許來(lái)自反射鏡5外部的激光通過(guò)通孔恥 照射凹部如中的熒光物質(zhì)3。可選地，可以通過(guò)用具有較高反射率的金屬薄膜(例如銀或 鋁)涂覆由樹(shù)脂制成的主體來(lái)獲得反射鏡5。涂覆不需要覆蓋主體的整個(gè)表面，但是需要至 少覆蓋構(gòu)成凹部fe的表面(反射表面)。激光照射裝置2包括多個(gè)(在該實(shí)施例中是三個(gè))半導(dǎo)體激光器元件加，用于 發(fā)射激光；以及多個(gè)準(zhǔn)直透鏡2b，與半導(dǎo)體激光器元件加相應(yīng)地設(shè)置，用于將從半導(dǎo)體激 光器元件加發(fā)出的激光轉(zhuǎn)換成平行光線。當(dāng)半導(dǎo)體激光器元件加直接發(fā)出令人滿意的平 行光線時(shí)，不必設(shè)置準(zhǔn)直透鏡2b。在本申請(qǐng)中，激光的“光軸”并不意味著實(shí)際發(fā)出的激光的軌跡，而是意味著從激 光照射裝置2發(fā)出的激光的軌跡延伸的線。另外，“準(zhǔn)直器”是光學(xué)儀器的生產(chǎn)和調(diào)整所用 的光學(xué)元件，用來(lái)產(chǎn)生平行光線。另外，“熒光物質(zhì)”意味著通過(guò)按照某種方式將熒光材料的 顆粒處理成體材料形式或者將熒光材料的顆粒散布到體材料中而獲得的產(chǎn)品，例如將熒光 材料的顆?；旌系讲Ａ?shù)脂等中并且固化混合物，將熒光材料的顆?；旌系秸澈蟿┲胁⑶?涂覆混合物，或者通過(guò)燒結(jié)或者擠壓來(lái)固化熒光材料的顆粒。在該實(shí)施例中，例如，使用三個(gè)半導(dǎo)體激光器元件加(總輸出3W)，每一個(gè)半導(dǎo)體 激光器元件均具有IW的輸出，且發(fā)出具有405nm波長(zhǎng)的激光(藍(lán)紫光)，并且通過(guò)準(zhǔn)直透 鏡2b將激光轉(zhuǎn)換為平行光線，使得這三束平行光線在熒光物質(zhì)3的后表面上交叉。這樣， 可以用具有高亮度的激光集中照射熒光物質(zhì)3，來(lái)激勵(lì)熒光物質(zhì)3。例如，熒光物質(zhì)可以是Ce3+-激活α -SiAlON和CaAlSiN3 = Eu2+的復(fù)合材料。熒光物
6質(zhì)3的外形理想地是關(guān)于中心軸對(duì)稱的形狀，并且可以采用圓柱狀、紡錘狀和方柱狀等。當(dāng) 熒光物質(zhì)3被具有405nm波長(zhǎng)的藍(lán)紫激光激勵(lì)時(shí)，前一種材料發(fā)出藍(lán)綠光而后一種材料發(fā) 出紅光，它們混合在一起從而發(fā)出白色的熒光。通過(guò)固定裝置(未示出)將熒光物質(zhì)3固 定到反射鏡5的凹部fe的焦點(diǎn)處，使得通過(guò)反射鏡5將來(lái)自熒光物質(zhì)3的熒光向前投射。通過(guò)裝配到反射鏡5，附上由透明樹(shù)脂制成的、用于覆蓋反射鏡5的前端面的蓋子 6。蓋子6具有防止灰塵等進(jìn)入反射鏡5的功能。優(yōu)選地，蓋子6的形狀是與反射鏡5的前 端面的圓周相對(duì)應(yīng)的圓盤(pán)。然而，本發(fā)明不局限于此，并且可以采用任意形狀。光散射材料4是本發(fā)明的特征要素，功能是沿隨機(jī)方向散射光并減小激光的相干 性。用粘合劑將光散射材料4附著到蓋子6的背面，以便定位于熒光物質(zhì)3的前面。通 過(guò)光散射材料4的這種位置，激光激勵(lì)熒光物質(zhì)3減小相干性，并且然后透射通過(guò)光散射材 料4以沿隨機(jī)方向散射并且進(jìn)一步減小相干性。因此，防止具有高相干性的光泄露到外部。 粘合劑可以是固化之后透明的已知粘合劑?？蛇x地，可以通過(guò)粘合劑將光散射材料4附著 到蓋子6的前表面。蓋子6兼具保持光散射材料4的功能，并且因此不需要用于保持光散 射材料4的部件。因此，可以避免用于保持光散射材料4的部件在反射鏡5的凹部fe上投 射不必要的陰影從而阻礙照明的缺點(diǎn)。另外，將光散射材料4定位為其有效部分位于激光的光軸L上以及光軸L周圍。通 過(guò)光散射材料4的這種位置，即使當(dāng)激光的光軸L或熒光物質(zhì)3位置移動(dòng)時(shí)，也可以避免激 光在維持高相干性的同時(shí)泄露到外部。因此，可以以低成本提供能夠確保眼睛安全性的照 明裝置1。優(yōu)選地，光散射材料4的外形是關(guān)于中心軸對(duì)稱的，以便覆蓋激光的光軸L或者熒 光物質(zhì)3在與中心軸垂直的平面上沿任意方向的位移，例如可以采用圓盤(pán)狀、方板狀等。光 散射材料4與中心軸垂直的截面的面積應(yīng)該大于等于熒光物質(zhì)3與中心軸垂直的截面，以 便覆蓋超出激光的光軸L之外的熒光物質(zhì)3的位移，并且優(yōu)選地，截面面積的大小使得當(dāng)從 前面觀看照明裝置1時(shí)，熒光物質(zhì)3隱藏在光散射材料4的內(nèi)部。在該實(shí)施例中，將光散射顆粒以高濃度均勻地散布到其中的玻璃用作光散射材料 4。氧化硅顆粒(直接1微米)可以適于用作光散射顆粒。將這種光散射顆粒散布在熔融 的玻璃基材中，并且在模具中凝固為所需形狀，從而產(chǎn)生光散射材料4。例如，光散射顆粒和 玻璃基材的重量比是30%。利用這種光散射材料4，由于玻璃和氧化硅顆粒之間的折射率 差，從激光照射裝置2發(fā)出的激光被折射和散射，導(dǎo)致激光以隨機(jī)相位出射到外部，并且因 此減小了相干性。如圖1所示，可以將用于吸收具有405nm波長(zhǎng)的激光且透射白光的濾波器7設(shè)置 在蓋子6的外表面上。濾波器7確保通過(guò)光散射材料4減小激光的相干性。沒(méi)有散射材料 4的情況下99%的激光由濾波器7吸收，而1 %的激光不可避免地泄露到外部。例如，3W的 激光輸出導(dǎo)致30mW的泄露，當(dāng)激光在維持高相干性的同時(shí)泄露時(shí)是危險(xiǎn)的。在該實(shí)施例 中，將光散射材料4定位在濾波器7后邊。因此，激光透射通過(guò)光散射材料4被散射并充分 地減小了相干性，然后通過(guò)濾波器7。這種所謂的雙重安全措施可以百分百地防止激光的泄露。〈第二實(shí)施例〉
接下來(lái)參考圖2描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖2是示意性地示出根據(jù)第二實(shí)施例 的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置中，與圖1中所示根據(jù)第一實(shí) 施例的照明裝置中的部件類似的部件以相同的參考符號(hào)表示，并且省略其詳細(xì)描述。根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置(由1表示)包括反射鏡5前端處圓周內(nèi)側(cè)的透鏡8， 來(lái)代替第一實(shí)施例的照明裝置1的蓋子6。透鏡8不但具有控制待投射的熒光的立體角的 功能，而且具有用于防止灰塵等進(jìn)入反射鏡5的蓋子功能。圖2中示出了凸透鏡作為透鏡 8的示例。然而應(yīng)該注意的是，取決于照明裝置的用途和目的，可以使用凹透鏡或者其他這 種透鏡。與第一實(shí)施例類似，激光照射裝置2包括多個(gè)(在該實(shí)施例中是5個(gè))半導(dǎo)體激 光器元件加，用于發(fā)出激光；以及多個(gè)準(zhǔn)直透鏡2b，與半導(dǎo)體激光器元件加相應(yīng)設(shè)置，用于 將從半導(dǎo)體激光器元件加發(fā)出的激光轉(zhuǎn)換為平行光線。當(dāng)半導(dǎo)體激光器元件加直接發(fā)出 令人滿意的平行光線時(shí)，不必設(shè)置準(zhǔn)直透鏡2b。在該實(shí)施例中，例如使用5個(gè)半導(dǎo)體激光器元件加(總輸出2. 5W)，每一個(gè)半導(dǎo)體 激光器元件具有0. 5W輸出且發(fā)出具有450nm波長(zhǎng)的激光(藍(lán)光)，并且通過(guò)準(zhǔn)直透鏡2b將 激光轉(zhuǎn)換為平行光線，使得這五束平行光線在熒光物質(zhì)3的后表面上交叉。這樣，可以用具 有高亮度的激光集中照射熒光物質(zhì)3，來(lái)激勵(lì)熒光物質(zhì)3。在反射鏡5的頂點(diǎn)周圍的區(qū)域中形成多個(gè)(在該實(shí)施例中是5個(gè))通孔5b，以允 許來(lái)自反射鏡5外部的激光通過(guò)通孔恥照射凹部fe中的熒光物質(zhì)3。例如，熒光物質(zhì)3的材料可以是(Y，GcO3Al5O12:Ce。熒光物質(zhì)3的外形理想地是關(guān) 于中心軸對(duì)稱的形狀，并且可以采用圓柱狀、紡錘狀、方柱狀等。當(dāng)熒光物質(zhì)3被具有450nm 波長(zhǎng)的藍(lán)激光激勵(lì)時(shí)，材料發(fā)出黃光與多余的藍(lán)光混合，從而發(fā)出白色的熒光。通過(guò)固定裝 置(未示出)將熒光物質(zhì)3固定到反射鏡5的凹部fe中的焦點(diǎn)處，使得通過(guò)反射鏡5將來(lái) 自熒光物質(zhì)3的熒光向前投射。用粘合劑將光散射材料4附著到透鏡8的背面，以定位于熒光物質(zhì)3前面處于激 光光軸L上以及光軸L周圍。粘合劑可以是固化后透明的已知粘合劑。可選地，可以通過(guò) 粘合劑將光散射材料4附著到透鏡8的前表面上。透鏡8兼具保持光散射材料4的功能， 因此不需要用于保持光散射材料4的部件。因此，可以避免用于保持光散射材料4的部件 在反射鏡5的凹部fe上投射不必要的陰影從而阻礙照明的缺點(diǎn)。在該實(shí)施例中，將光散射顆粒以高濃度均勻地散布到其中的樹(shù)脂用作光散射材料 4。具體地，可以適當(dāng)?shù)厥褂闷渲猩⒉加醒趸侇w粒(直徑2微米)的硅樹(shù)脂。將這種光散 射顆粒散布在熔融的玻璃基材中，并且在模具中凝固為所需形狀，從而產(chǎn)生光散射材料4。 例如，光散射顆粒和玻璃基材的重量比是30%。利用這種光散射材料4，由于玻璃和氧化鈦 顆粒之間的折射率差，從激光照射裝置2發(fā)出的激光被折射和散射，導(dǎo)致激光以隨機(jī)相位 出射到外部，并且因此減小了相干性。根據(jù)該實(shí)施例的光散射材料4，由于硅樹(shù)脂和氧化鈦顆粒之間的折射率差，從激光 照射裝置2發(fā)出的激光被折射和散射，導(dǎo)致激光以隨機(jī)相位出射到外部，并且因此減小了 相干性。與第一實(shí)施例類似，可以將具有吸收激光功能的濾波器設(shè)置在透鏡8的前表面 上。
<第三實(shí)施例>接下來(lái)參考圖3和圖4描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖3是示意性地示出根據(jù)第三 實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖，圖4是示出了在照明裝置中使用的光散射材料的透 視圖。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置中，與圖1中所示根據(jù)第一實(shí)施例的照明裝置的部件類 似的部件由相同的參考符號(hào)表示，并且省略其詳細(xì)描述。在該實(shí)施例中，激光照射裝置2包括多個(gè)(在該實(shí)施例中是3個(gè))半導(dǎo)體激光器 元件加，用于發(fā)出激光；多個(gè)準(zhǔn)直透鏡2b，與半導(dǎo)體激光器元件加相應(yīng)設(shè)置，用于將從半導(dǎo) 體激光器元件加發(fā)出的激光轉(zhuǎn)換為平行光線；以及會(huì)聚透鏡2c，與半導(dǎo)體激光器元件加 和準(zhǔn)直透鏡2b相應(yīng)設(shè)置，用于收集轉(zhuǎn)換為平行光線的激光。當(dāng)半導(dǎo)體激光器元件加直接 發(fā)出令人滿意的平行光線時(shí)，不必設(shè)置準(zhǔn)直透鏡2b。在該實(shí)施例的激光照射裝置2中，會(huì)聚透鏡2c收集激光，并且因此激光在透射通 過(guò)會(huì)聚透鏡2c之后不再是平行光線，而是會(huì)聚到熒光物質(zhì)的光線。與上述實(shí)施例不同，照 射熒光物質(zhì)的激光不是平行光線。因此，如果激光通過(guò)熒光物質(zhì)，那么激光將發(fā)散。在本申 請(qǐng)中，即使當(dāng)在這種情況下激光不是平行光線時(shí)，仍以詞語(yǔ)“光軸”廣義地表達(dá)相干光發(fā)散 的范圍。在包括反射鏡5頂點(diǎn)以及在其周圍的區(qū)域中形成通孔5b，以允許來(lái)自反射鏡5外 部的激光通過(guò)通孔恥照射凹部fe中的熒光物質(zhì)3。在該實(shí)施例中，如圖3和圖4所示，光散射材料4包括其中散布了光散射顆粒的流 體如和用于容納流體如的透明容器4b。例如，可以適當(dāng)?shù)厥褂冒邼舛妊趸桀w粒的 硅油(silicone oil)作為其中散布光散射顆粒的流體如?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂脠A盤(pán)狀的透明 玻璃容器作為透明容器4b。將光散射材料4定位于由W表示的相干光發(fā)散的范圍中及其周圍，并且位于熒光 物質(zhì)3前面，使得透明容器4b與熒光物質(zhì)3的前表面緊密接觸。對(duì)于透明容器4b和熒光 物質(zhì)3之間的緊密接觸，優(yōu)選地是使用粘合劑以便不會(huì)在反射鏡5的凹部fe中投射不必要 的陰影。粘合劑可以是固化后透明的已知粘合劑。根據(jù)該實(shí)施例的光散射材料4，流體如中的光散射顆?？梢岳貌祭蔬\(yùn)動(dòng)隨時(shí)間 擺動(dòng)，這在利用動(dòng)態(tài)波動(dòng)減小通過(guò)光散射材料4的激光的相干性方面是有效的。利用與熒 光物質(zhì)3緊密接觸的透明容器4b，將從受激熒光物質(zhì)3發(fā)出的熱作為熱能通過(guò)透明容器4b 傳遞到流體如，從而促進(jìn)了流體如中的光散射顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)。與第一實(shí)施例類似，可以將蓋子設(shè)置在反射鏡5的前端面上，并且還可以將用于 吸收激光的濾波器設(shè)置在蓋子上。〈第四實(shí)施例〉接下來(lái)參考圖5和圖6描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。圖5是示意性地示出根據(jù)第四 實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖，圖6是示出了在照明裝置中使用的光散射材料的透 視圖。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置中，與圖3和4所示根據(jù)第三實(shí)施例的照明裝置的部件 類似的部件由相同的參考符號(hào)表示，并且省略其詳細(xì)描述。與第三實(shí)施例類似，激光照射裝置2包括多個(gè)(在該實(shí)施例中是3個(gè))半導(dǎo)體激 光器元件加，用于發(fā)出激光；多個(gè)準(zhǔn)直透鏡2b，與半導(dǎo)體激光器元件加相應(yīng)設(shè)置，用于將從 半導(dǎo)體激光器元件加發(fā)出的激光轉(zhuǎn)換為平行光線；以及會(huì)聚透鏡2c，與半導(dǎo)體激光器元件2a和準(zhǔn)直透鏡2b相應(yīng)設(shè)置，用于收集轉(zhuǎn)換為平行光線的激光。當(dāng)半導(dǎo)體激光器元件加直 接發(fā)出令人滿意的平行光線時(shí)，不必設(shè)置準(zhǔn)直透鏡2b。在該實(shí)施例的激光照射裝置2中，會(huì)聚透鏡2c收集激光，并且因此激光在透射通 過(guò)會(huì)聚透鏡2c之后不再是平行光線，而是會(huì)聚到熒光物質(zhì)的光線。與上述實(shí)施例不同，照 射熒光物質(zhì)的激光不是平行光線。因此，如果激光通過(guò)熒光物質(zhì)，那么激光將發(fā)散。在本申 請(qǐng)中，即使在這種情況下激光不是平行光線時(shí)，仍以詞語(yǔ)“光軸”廣義地表達(dá)相干光發(fā)散的 范圍。與第三實(shí)施例類似，如圖5和圖6所示，光散射材料4包括其中散布了光散射顆粒 的流體如和用于容納流體如的透明容器4b。例如，可以適當(dāng)?shù)厥褂冒邼舛妊趸桀w 粒的硅油作為其中散布光散射顆粒的流體如?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂脠A盤(pán)狀的透明玻璃容器作為 透明容器4b。將光散射材料4定位于由W表示的相干光發(fā)散的范圍中及其周圍，并且位于熒光 物質(zhì)3前面，使得透明容器4b與熒光物質(zhì)3的前表面緊密接觸。對(duì)于透明容器4b和熒光 物質(zhì)3之間的緊密接觸，優(yōu)選地是使用粘合劑以便不會(huì)在反射鏡5的凹部fe中投射不必要 的陰影。粘合劑可以是固化后透明的已知粘合劑在該實(shí)施例中，如圖5所示，構(gòu)成閉合回路的管道9與透明容器4b的上端和下端 相連，從而形成流體如的循環(huán)路徑。另外，將作為動(dòng)力源的泵10設(shè)置在循環(huán)路徑途中，使 得泵10驅(qū)動(dòng)流體如在循環(huán)路徑中循環(huán)。根據(jù)該實(shí)施例的光散射材料4，由于通過(guò)循環(huán)路徑9循環(huán)的流體如的流動(dòng)，流體 4a中的光散射顆粒在局部折射率上隨時(shí)間波動(dòng)，干擾了通過(guò)光散射材料4的激光的相位， 這在減小激光相干性方面是有效的。另外，利用與熒光物質(zhì)3緊密接觸的透明容器4b，從熒 光物質(zhì)3產(chǎn)生的熱可以通過(guò)循環(huán)硅油傳送，同時(shí)獲得冷卻熒光物質(zhì)3的效果。因此，可以抑 制熒光物質(zhì)3隨時(shí)間的變化以延長(zhǎng)壽命。與第一實(shí)施例類似，可以將蓋子設(shè)置在反射鏡5的前端面上，并且還可以將用于 吸收激光的濾波器設(shè)置在蓋子上。<第五實(shí)施例>接下來(lái)參考圖7至圖9描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。圖7是示意性地示出根據(jù)第五 實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖，圖8是由圖7的虛線包圍的部分(部分P)的放大圖， 圖9是沿圖8的X-X線得到的截面圖。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置中，與圖1和圖2所示 根據(jù)第一實(shí)施例的照明裝置的部件類似的部件由相同的參考符號(hào)表示，并且省略其詳細(xì)描 述。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置1中，激光照射裝置2包括多個(gè)(在圖7的實(shí)施例中 是3個(gè))半導(dǎo)體激光器元件(光源)2a，用于發(fā)出激光；多個(gè)準(zhǔn)直透鏡2b，與半導(dǎo)體激光器 元件加相應(yīng)設(shè)置，用于將從半導(dǎo)體激光器元件加發(fā)出的激光轉(zhuǎn)換為平行光線；以及光纖 2d，與半導(dǎo)體激光器元件加和準(zhǔn)直透鏡2b相應(yīng)設(shè)置，用于引導(dǎo)和發(fā)射轉(zhuǎn)換為平行光線的激 光。光纖2d是光導(dǎo)構(gòu)件的示例，光導(dǎo)構(gòu)件用于將從半導(dǎo)體激光器元件加發(fā)出的激光引導(dǎo) 和發(fā)射到熒光物質(zhì)3，并且光導(dǎo)構(gòu)件不局限于光纖。如圖8和9所示，光纖2d可以是已知結(jié)構(gòu)的光纖，包括核心處的纖芯2e和覆蓋纖 芯加外圍的包層2f。在光纖2d的這種結(jié)構(gòu)中，在從纖芯加的一端(輸入端)進(jìn)入之后，激光在纖芯加和包層2f之間的邊界處反射的同時(shí)在纖芯加內(nèi)傳播，從纖芯加的另一端 (輸出端)發(fā)射。如圖8所示，將光散射材料4放置為與光纖2d的輸出端緊密接觸，以便將其定位 于熒光物質(zhì)3后面(圖7的頁(yè)面左側(cè))。利用光散射材料的這種結(jié)構(gòu)，激光透射通過(guò)光散射 材料4，按照隨機(jī)方向散射并且減小了相干性，然后激勵(lì)熒光物質(zhì)3。因此，如果由于部件隨 時(shí)間的變化或變形、外部壓力或碰撞等而導(dǎo)致激光照射裝置的光學(xué)元件變得不對(duì)準(zhǔn)，或者 如果由于部件隨時(shí)間的變化或變形、外部壓力或碰撞等而導(dǎo)致熒光物質(zhì)位置移動(dòng)，來(lái)自半 導(dǎo)體激光器的激勵(lì)光相干性較低，并且因此防止了具有高相干性的光泄露到外部。對(duì)于光纖2d和光散射材料4之間的緊密接觸，優(yōu)選地是使用由金屬制成的金屬箍 (ferrule) 120在圖8中，為了描述方便，將三根光纖2d示出為在輸出端處垂直排列，但是 實(shí)際上如圖9所示，通過(guò)圓柱形金屬箍12將光纖2d盡可能靠近地捆扎在一起，以當(dāng)沿截面 線x-x觀看時(shí)形成一捆。通過(guò)這樣將光散射材料4與光纖2d集成，可以將光纖2d固定到 將光從半導(dǎo)體激光器元件加可靠地引導(dǎo)到熒光物質(zhì)3的位置，并且同時(shí)，可以將光散射材 料4固定到從光纖2d發(fā)出的激光必定通過(guò)光散射材料4的位置。將光散射材料4定位為其有效部分位于激光的光軸L上以及在光軸L周圍。在該 實(shí)施例中，激光的“光軸”是由從每一光纖2d的輸出端處的中心軸延伸的線所表示的線，并 且光軸不必與所發(fā)出的激光實(shí)際占據(jù)的軌跡相一致。應(yīng)該注意的是，通過(guò)固定裝置(未示出)將凹面的副反射鏡11固定在反射鏡5的 凹部fe中熒光物質(zhì)3的前面。副反射鏡11是半球形鏡。這樣，可以通過(guò)副反射鏡11將從 熒光物質(zhì)3向前發(fā)射的熒光反射回?zé)晒馕镔|(zhì)3，并且因此可以再利用沿與反射鏡5相反的方 向發(fā)射的熒光。優(yōu)選地，副反射鏡11尺寸較小，以便盡可能不阻礙從反射鏡5投射的光。在該實(shí)施例中，將光散射材料4放置為與在反射鏡5的凹部fe中的焦點(diǎn)處保持的 熒光物質(zhì)3相分離。因此，從光纖2d發(fā)出的激光通過(guò)光散射材料4，并且在激勵(lì)熒光物質(zhì)3 之前發(fā)射到空間中。如上述實(shí)施例所述，光散射材料4可以適當(dāng)?shù)厥菑钠渲猩⒉脊馍⑸漕w粒的玻璃或 樹(shù)脂中選擇的材料，或者是包含其中散布光散射顆粒的流體的透明容器。通過(guò)光纖2d傳播的光基本上保持與從半導(dǎo)體激光器元件加發(fā)出的激光的相干性 相當(dāng)?shù)母呦喔尚?，但是可以通過(guò)透射過(guò)光散射材料4來(lái)減小相干性。激光在減小相干性之 后不會(huì)改變波長(zhǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器元件加的數(shù)目和光散射材料4的長(zhǎng)度可以抑制亮 度的減小。因此，可以用激光照射設(shè)置在光散射材料4外部的熒光物質(zhì)3以發(fā)射足夠亮度 的光。根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置，作為光導(dǎo)構(gòu)件的柔性光纖2d用于將從作為光源的半 導(dǎo)體激光器元件加發(fā)出的激光引導(dǎo)至熒光物質(zhì)3。因此，與其中使用會(huì)聚透鏡來(lái)將激光收 集到熒光物質(zhì)3上的第一至第四實(shí)施例的情況相比較，優(yōu)點(diǎn)在于不要求光學(xué)元件的精確位 置對(duì)準(zhǔn)。另外，在設(shè)計(jì)照明裝置時(shí)，增加了布置半導(dǎo)體激光器元件加的靈活性，從而擴(kuò)展了 照明裝置的應(yīng)用如遠(yuǎn)程照明。應(yīng)該注意的是，與第一實(shí)施例類似，可以將蓋子設(shè)置在反射鏡5的前端面上，并且 還可以將用于吸收激光的濾波器設(shè)置在蓋子上。〈第六實(shí)施例〉
接下來(lái)參考圖10至圖12描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。圖10是示意性地示出根據(jù) 第六實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖，圖11是由圖10的虛線包圍的部分(部分Q)的 放大圖，圖12是沿圖11的y_y線得到的截面圖。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置中，與圖7至 圖9所示根據(jù)第五實(shí)施例的照明裝置的部件類似的部件由相同的參考符號(hào)表示，并且省略 其詳細(xì)描述。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置1中，與第五實(shí)施例類似，激光照射裝置2包括多個(gè) (在圖10的實(shí)施例中是3個(gè))半導(dǎo)體激光器元件(光源)2a，用于發(fā)出激光；多個(gè)準(zhǔn)直透鏡 2b，與半導(dǎo)體激光器元件加相應(yīng)設(shè)置，用于將從半導(dǎo)體激光器元件加發(fā)出的激光轉(zhuǎn)換為平 行光線；以及光纖2d，與半導(dǎo)體激光器元件加和準(zhǔn)直透鏡2b相應(yīng)設(shè)置，用于引導(dǎo)和發(fā)射轉(zhuǎn) 換為平行光線的激光。光纖2d是光導(dǎo)構(gòu)件的示例，光導(dǎo)構(gòu)件用于將從半導(dǎo)體激光器元件加 發(fā)出的激光引導(dǎo)和發(fā)射到熒光物質(zhì)3，并且光導(dǎo)構(gòu)件不局限于光纖。如圖11和12所示，在反射鏡5的凹部fe的焦點(diǎn)處保持的熒光物質(zhì)3在背部中央 包括與光散射材料4的外形相對(duì)應(yīng)的腔體部分3a。將腔體部分3a的軸向長(zhǎng)度設(shè)置為大于 光散射材料4的軸向長(zhǎng)度。如圖10和11所示，將光散射材料4放置為與光纖2d的輸出端緊密接觸。通過(guò)將 光散射材料4保持為與光纖2d的輸出端緊密接觸、然后將光散射材料4和光纖2d插入到 熒光物質(zhì)3的腔體部分3a中，來(lái)完成光纖2d和光散射材料4的固定。如圖11所示，覆蓋 光散射材料4的熒光物質(zhì)3的外形希望是球形，使得可以沿所有方向向周圍發(fā)射熒光。然 而，外形可以是關(guān)于中心軸對(duì)稱的形狀，并且例如可以采用圓柱狀、方柱狀等。應(yīng)該注意的是，在該實(shí)施例中，光散射材料4相對(duì)于熒光物質(zhì)3的前后位置關(guān)系可 能看起來(lái)不清楚，但是考慮到光散射材料4在激勵(lì)熒光物質(zhì)3之前減小激光相干性的功能， 與第五實(shí)施例類似，可以將光散射材料4看作是定位于熒光物質(zhì)3后面。在該實(shí)施例中，將光散射材料4放置為與在反射鏡5的凹部fe中的焦點(diǎn)處保持的 熒光物質(zhì)3緊密接觸。因此，從光纖2d發(fā)出的激光通過(guò)光散射材料4，并且激勵(lì)熒光物質(zhì) 3，而不會(huì)發(fā)射到空間中。另外，由于熒光物質(zhì)3覆蓋從光散射材料4的外圍表面到前表面 的較寬范圍，整個(gè)激光可以照射熒光物質(zhì)3。如上述實(shí)施例所述，光散射材料4可以適當(dāng)?shù)厥瞧渲猩⒉剂斯馍⑸漕w粒的玻璃或 樹(shù)脂，或者是包含其中散布了光散射顆粒的流體的透明容器。根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置，集成了光纖2d、光散射材料4和熒光物質(zhì)3。因此，即 使當(dāng)熒光物質(zhì)3位置移動(dòng)時(shí)，激光的光軸L跟隨熒光物質(zhì)3的位移，并且因此光纖2d和光 散射材料4d也移動(dòng)位置。結(jié)果，從光纖2d發(fā)出的激光必然透射通過(guò)光散射材料4，并且激 勵(lì)熒光物質(zhì)3，從而可靠地防止了從半導(dǎo)體激光器元件加發(fā)出的激光在維持高相干性的同 時(shí)泄露到外部。另外采用了這樣一種結(jié)構(gòu)，其中如果熒光物質(zhì)3由于部件隨時(shí)間的變化或 變形、外部壓力或碰撞等而退化或損耗時(shí)，通過(guò)在光纖2d的輸出端處設(shè)置的光散射材料4 可靠地減小了激光的相干性，從而防止了具有高相干性的光泄露到外部?！吹谄邔?shí)施例〉接下來(lái)參考圖13至16描述本發(fā)明的第七實(shí)施例。圖13是示意性地示出根據(jù)第 七實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。圖14是示出了第七實(shí)施例的照明裝置中所包括 的熒光物質(zhì)單元的側(cè)視截面圖。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置中，與圖7至圖9所示根據(jù)第五實(shí)施例的照明裝置的部件類似的部件由相同的參考符號(hào)表示，并且省略其詳細(xì)描述。在該實(shí)施例中，如圖13所示，將具有深凹部fe的拋物面鏡用作反射鏡5。具有深 凹部fe的拋物面鏡具有焦點(diǎn)更靠近頂點(diǎn)的特征。這一特征提供以下優(yōu)點(diǎn)即使當(dāng)熒光物質(zhì) 3位于反射鏡5的頂點(diǎn)附近時(shí)，也可以有效地提取平行光線。特別地，當(dāng)熒光物質(zhì)3位于反 射鏡5的頂點(diǎn)處時(shí)，可以通過(guò)反射鏡5本身保持熒光物質(zhì)3，從而不需要單獨(dú)的保持構(gòu)件，并 且不會(huì)在凹部fe中投射不必要的陰影。另一個(gè)特征是反射表面從頂點(diǎn)急劇地上升。這種特征提供以下優(yōu)點(diǎn)可以拉長(zhǎng)反 射鏡5的外形。拉長(zhǎng)的反射鏡5具有的側(cè)表面部分的傾斜與中心軸Z近似平行，并且因此 在允許激光從側(cè)表面外部以銳角入射角進(jìn)入到頂點(diǎn)時(shí)是有用的。這樣，與其中在熒光物質(zhì) 3后面形成穿過(guò)反射鏡5的通孔恥的第一至第六實(shí)施例不同(參見(jiàn)圖1、2、3、5、7和10)， 在該實(shí)施例中，如圖13所示，在熒光物質(zhì)3前面形成了通孔恥。在反射鏡5的頂點(diǎn)處以及頂點(diǎn)周圍打開(kāi)圓形安裝孔5c，并且將下面將要描述的熒 光物質(zhì)單元14如圖所示安裝到安裝孔5c，其中熒光物質(zhì)單元14通過(guò)在金屬板13上集成熒 光物質(zhì)3和光散射材料4而獲得。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置1中，放置在反射鏡5外部的激光照射裝置2包括多 個(gè)(例如10個(gè))半導(dǎo)體激光器元件(光源)2a，用于發(fā)出激光；多個(gè)準(zhǔn)直透鏡2b，與半導(dǎo)體 激光器元件加相應(yīng)設(shè)置，用于將從半導(dǎo)體激光器元件加發(fā)出的激光轉(zhuǎn)換為平行光線；多根 光纖2d，與半導(dǎo)體激光器元件加和準(zhǔn)直透鏡2b相應(yīng)設(shè)置，用于引導(dǎo)和發(fā)射轉(zhuǎn)換為平行光線 的激光；會(huì)聚透鏡加，用于將從多根光纖2d發(fā)出的多個(gè)激光束收集為平行光線；以及反射 器2f，用于反射所收集的光。當(dāng)半導(dǎo)體激光器元件加直接發(fā)出令人滿意的平行光線時(shí)，不 必設(shè)置準(zhǔn)直透鏡2b。將會(huì)聚透鏡2e放置為與從成捆的光纖2d的輸出端發(fā)出的激光的光軸Ll成直角。 將反射器2f相對(duì)于反射鏡5中的通孔恥定位于前部。設(shè)置反射器2f與垂直軸的傾角(由 圖13中的參考符號(hào)α表示)，使得所反射的激光的光軸L2穿過(guò)反射鏡5中的通孔恥指向 反射鏡5的頂點(diǎn)。將熒光物質(zhì)3固定到金屬板13上，并且將光散射材料4形成為覆蓋熒光物質(zhì)3表 面的層。在該實(shí)施例中，將熒光物質(zhì)3和光散射材料4集成地設(shè)置在金屬板13上的這種結(jié) 構(gòu)稱作熒光物質(zhì)單元(由符號(hào)14表示)。接下來(lái)，參考圖14具體描述熒光物質(zhì)單元14的結(jié)構(gòu)?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂弥T如銅或鋁之類的具有良好導(dǎo)熱性的金屬作為金屬板13的材 料。金屬板13可以采用諸如圓形或矩形之類的任意平面形狀，其厚度沒(méi)有特殊限制。然 而，因?yàn)榻饘侔?3具有傳導(dǎo)從熒光物質(zhì)3產(chǎn)生的熱并且將熱耗散到空氣中的功能，金屬板 13需要具有一定的面積和厚度。另外，優(yōu)選地，提高金屬板13的放置了熒光物質(zhì)3的表面 的反射率(例如，鏡面精加工)，使得可以反射和再利用從熒光物質(zhì)3發(fā)射到金屬板13的熒 光。可以適當(dāng)?shù)厥褂闷渲芯鶆蛏⒉忌鲜鰺晒獠牧戏勰┑耐该鳂?shù)脂作為熒光物質(zhì)3的 材料。透明樹(shù)脂可以適當(dāng)?shù)厥荱V-固化粘合劑。例如，熒光材料和透明樹(shù)脂的重量比是 30%。在該實(shí)施例中，將其中混合了熒光材料粉末的粘合劑涂覆到金屬板13上并且進(jìn)行固 化。例如，熒光物質(zhì)直徑為3mm，厚度為0.2mm。應(yīng)該注意的是，熒光物質(zhì)3可以采用任意外形如圓柱狀或圓錐狀。然而在該實(shí)施例中，希望采用的形狀至少具有用作固定表面的表面， 因?yàn)樾枰獙晒馕镔|(zhì)3固定到金屬板13上。光散射材料4可以適當(dāng)?shù)厥遣ＡЩ?，在玻璃基材中?0%的重量比均勻地散布 了具有1至50 μ m直徑的氧化鈦顆粒作為光散射顆粒。將光散射材料4放置為熒光物質(zhì)3 的整個(gè)表面(在圓柱狀的情況下，是上表面和側(cè)表面)上的層。例如，將光散射材料4的層 厚設(shè)置為0. 5mm。在該實(shí)施例中，如圖13所示，激光從形成為熒光物質(zhì)3表面上的層的光散射材料 4的外部進(jìn)入熒光物質(zhì)3以激勵(lì)熒光物質(zhì)3，熒光物質(zhì)3發(fā)出熒光，熒光從光散射材料4的 表面提取。因此，光散射材料4的表面對(duì)于激光和熒光理想地是非反射的。因此如圖14所 示，在光散射材料4的整個(gè)表面上形成用于減小表面反射的微小凸起和凹陷如。需要設(shè)置凸起和凹陷如的尺寸，使得平面內(nèi)任意兩個(gè)相鄰?fù)蛊鹬g的距離(兩個(gè) 相鄰凹陷之間的距離)(在下文中稱作“凸起和凹陷的間隔”，并且在圖14中用參考符號(hào)ρ 表示)以及凸起的高度(凹陷的深度)(在圖14中由參考符號(hào)h表示)比激光和熒光的波 長(zhǎng)小。通過(guò)在光散射材料4的表面上形成尺寸小于波長(zhǎng)的這種凸起和凹陷結(jié)構(gòu)，可以在光 散射材料4表面處將光散射材料內(nèi)部和外部介質(zhì)(在該實(shí)施例中分別是玻璃和空氣)之間 的折射率變化調(diào)節(jié)為適度變化，從而幾乎不會(huì)發(fā)生表面反射。在該實(shí)施例中，凸起和凹陷的間隔(ρ)是約lOOnm，凸起采用約150nm的高度(h)。 同時(shí)，激光的光譜在405nm處具有單獨(dú)的強(qiáng)峰，熒光的光譜具有420nm至SOOnm的較寬波長(zhǎng) 范圍。因此，凸起和凹陷4c尺寸的上述示例相對(duì)于激光和熒光的波長(zhǎng)足夠小?？梢园凑找?guī)則的間隔(圖14的ρ和h的維度均勻)形成或者隨機(jī)(圖14的ρ和 h的維度非均勻)形成凸起和凹陷4c。由于凸起和凹陷的間隔非常小，按照規(guī)則的間隔形 成凸起和凹陷比隨機(jī)形成凸起和凹陷更加易于實(shí)現(xiàn)具有對(duì)激光和熒光非反射的所需特性 的結(jié)構(gòu)?？梢允褂酶鞣N方法來(lái)生產(chǎn)這種熒光物質(zhì)單元14，并且可以采用以下方法作為示 例。具體地，將其中混合了熒光材料粉末的UV-固化粘合劑涂覆到金屬板13上，以便形成 所需形狀(在該實(shí)施例中是圓柱狀)。然后，用紫外光線照射UV-固化樹(shù)脂來(lái)進(jìn)行固化。利 用這種方法，容易形成將具有所需形狀的熒光物質(zhì)3固定到金屬板13上的結(jié)構(gòu)。然后，將 低熔點(diǎn)玻璃粉末和氧化鈦粉末放到熒光物質(zhì)3的暴露表面上，并且加熱到600°C來(lái)熔融玻 璃，并且當(dāng)玻璃流擴(kuò)散到整個(gè)表面上時(shí)停止加熱以使玻璃凝固。利用這種方法，易于形成將 光散射材料4形成為熒光物質(zhì)3表面上的層的結(jié)構(gòu)。將如上構(gòu)建的熒光物質(zhì)單元14固定到反射鏡5上，使得如圖13所示，將熒光物質(zhì) 部分從反射鏡5后面插入到安裝孔5c中，并且金屬板13的表面配置為與反射鏡5的中心 軸Z實(shí)質(zhì)上正交?？梢酝ㄟ^(guò)用粘合劑將熒光物質(zhì)部分裝配或者附著到安裝孔5c、或者通過(guò) 使用諸如螺釘之類的固定構(gòu)件將金屬板部分固定到反射鏡5的外表面部分，來(lái)將熒光物質(zhì) 單元14固定到反射鏡5。在該實(shí)施例中，如在第五和第六實(shí)施例中那樣(參見(jiàn)圖7和圖10)，激光在透射通 過(guò)光散射材料4之后激勵(lì)熒光物質(zhì)3。接下來(lái)參考圖15A、15B和16，描述熒光物質(zhì)單元14的效果。圖15A是該實(shí)施例的 熒光物質(zhì)單元的側(cè)視截面圖，示出了光散射材料對(duì)于用來(lái)激勵(lì)熒光物質(zhì)的光(在下文中有
14時(shí)也稱作“激勵(lì)光”)的效果，圖15B是示出了光散射材料對(duì)于從熒光物質(zhì)發(fā)出的光(在下 文中有時(shí)也稱作“熒光”)的效果的側(cè)視截面圖。圖16是該實(shí)施例的熒光物質(zhì)單元的側(cè)視 截面圖，示出了金屬板和光散射材料對(duì)于從熒光物質(zhì)產(chǎn)生的熱的效果。如圖15A的箭頭Al所示，調(diào)節(jié)激光(在該實(shí)施例中，具有405nm波長(zhǎng)的藍(lán)紫激光) 的方向，使其光軸實(shí)質(zhì)上碰撞熒光物質(zhì)3的上表面中心。由于將光散射材料14形成為熒光 物質(zhì)3表面上的層，激光不會(huì)直接進(jìn)入熒光物質(zhì)3，而是從光散射材料4的表面進(jìn)入內(nèi)部。 在這種情況下，由于在光散射材料4的表面上設(shè)置的尺寸小于激光波長(zhǎng)(S卩，圖14的維度ρ 和h小于激光的波長(zhǎng))的凸起和凹陷4c，激光幾乎不會(huì)在光散射材料4的表面上反射(反 射率小于0. 1 % )，并且實(shí)質(zhì)上全部進(jìn)入光散射材料4內(nèi)部。在進(jìn)入光散射材料4內(nèi)部之后，如圖15A的箭頭A2所示，激光被光散射材料4中 的散射顆粒散射，然后進(jìn)入熒光物質(zhì)3。在這種情況下，利用散布在光散射材料4中的尺寸 大于波長(zhǎng)的光散射顆粒(氧化鈦顆粒)，將進(jìn)入光散射材料4內(nèi)部的激光多次散射。這減小 了激光的相干性。這種散射的激勵(lì)光減小了相干性，但是維持了原始激光的波長(zhǎng)。因此，激 勵(lì)光進(jìn)入熒光物質(zhì)3以激勵(lì)熒光物質(zhì)3中的熒光材料。熒光物質(zhì)3被激光激勵(lì)，發(fā)出白色的熒光。此時(shí)，如圖15B所示，如同激勵(lì)光的情 況，通過(guò)光散射材料4中的光散射顆粒將白色的熒光多次散射。散射的熒光到達(dá)在熒光物 質(zhì)3的上表面和側(cè)表面上設(shè)置的光散射材料4的表面。傳播到熒光物質(zhì)3的底部表面的熒 光大多數(shù)被金屬板13反射，并且也到達(dá)光散射材料4的表面。在這種情況下，由于光散射 材料4的表面上設(shè)置的尺寸小于激光波長(zhǎng)(即，圖14的維度ρ和h小于激光的波長(zhǎng))的凸 起和凹陷4c，熒光幾乎不會(huì)在光散射材料4的表面上反射(反射率小于0. 1 % )，并且實(shí) 質(zhì)上全部發(fā)射到光散射材料4外部。發(fā)出的熒光被反射鏡5反射(參見(jiàn)圖13)以作為平行 光線向前投射。同時(shí)，受激勵(lì)的熒光物質(zhì)3產(chǎn)生非常高密度的熱。尤其是當(dāng)照明裝置1是為了獲 得高亮度時(shí)，熒光物質(zhì)3需要足夠小到能看作是點(diǎn)光源。然而在這種情況下，小熒光物質(zhì)3 可以達(dá)到幾百攝氏度的溫度，因此需要散熱結(jié)構(gòu)來(lái)有效地耗散熒光物質(zhì)3的熱。在該實(shí)施例中，如圖16所示，熒光物質(zhì)3的底部表面與具有良好導(dǎo)熱性的金屬板 13熱接觸。因此，如圖16的箭頭Bl所示，熒光物質(zhì)3的熱傳導(dǎo)至金屬板13，以便從金屬板 13的表面有效地耗散到空氣中。另外，如果覆蓋熒光物質(zhì)3表面的光散射材料4的熱導(dǎo)率 沒(méi)有金屬高，但比空氣高。因此如箭頭B2所示，熒光物質(zhì)3的一部分熱也傳導(dǎo)到光散射材 料4，以通過(guò)光散射材料4耗散掉。換句話說(shuō)，光散射材料4對(duì)于熒光物質(zhì)3的散熱有貢獻(xiàn)。 熒光物質(zhì)3形成的足夠薄，以避免在其中堆積熱，因此可以有效地將熱從熒光物質(zhì)3的表面 傳導(dǎo)至金屬板13和光散射材料4。根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置，激光在激勵(lì)熒光物質(zhì)3之前進(jìn)入具有微小凸起和凹陷 4c的光散射材料4。因此，除了以上在第一至第六實(shí)施例中所述的通過(guò)光散射材料4中的 光散射顆粒的散射效應(yīng)來(lái)減小相干性的效果之外，可以抑制在光散射材料4的表面處反射 的激光。因此，可靠地防止了激光的泄露，從而大大增加了對(duì)眼睛的安全性。如圖13所示， 激光相對(duì)于中心軸Z傾斜進(jìn)入。然而，由于尺寸明顯大于熒光物質(zhì)3的光散射材料4覆蓋 熒光物質(zhì)3，即使當(dāng)激光照射裝置2變得不對(duì)準(zhǔn)、且激光的光軸L2位移一定程度時(shí)，激光被 反射鏡5直接反射而原樣出射到外部的可能性較小。
另外，根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置，通過(guò)使用金屬板13，將從熒光物質(zhì)3產(chǎn)生的熱積 極地耗散掉。因此，可以抑制熒光物質(zhì)3隨時(shí)間的退化或燒灼。此外，將金屬板13暴露到 反射鏡5外部的空間，以避免在凹部fe中堆積熱，這在使用如圖13所示的具有深凹部fe 的反射鏡5的情況下是合適的。另外，根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置，其中使用將熒光物質(zhì)3與光散射材料4集成到金 屬板13上的熒光物質(zhì)單元14，這增加了處理光散射材料4的便利性。此外，可以將這些部 件按單元拆分，以節(jié)省交換這些部件的時(shí)間和精力?！吹诎藢?shí)施例〉接下來(lái)參考圖17描述本發(fā)明的第八實(shí)施例。圖17是示意性地示出根據(jù)第八實(shí)施 例的照明裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視截面圖。在根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置中，與圖16所示根據(jù)第七實(shí) 施例的照明裝置的部件類似的部件由相同的參考符號(hào)表示，并且省略其詳細(xì)描述。在該實(shí)施例中，如圖17所示，通過(guò)沿穿過(guò)中心軸Z的平面將拋物面鏡(參見(jiàn)圖13) 一分為二獲得具有如此形狀的半反射器。半反射器具有反射表面的一半面積。然而，當(dāng)由 具有通過(guò)中心軸Z的平面的板狀支架(參見(jiàn)圖17的金屬板1 支撐反射鏡5時(shí)，焦點(diǎn)位于 支架上。因此，易于將熒光物質(zhì)3支撐在焦點(diǎn)處而無(wú)需使用單獨(dú)的保持構(gòu)件。在該實(shí)施例 中，將構(gòu)成熒光物質(zhì)單元14的金屬板13用作支架。根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置，可以將熒光物質(zhì)3放置到反射鏡5的焦點(diǎn)處，從而改善 平行光線的利用效率。這對(duì)于產(chǎn)生長(zhǎng)距離傳播而不發(fā)散的小光通量的束狀光是有效的，尤 其是在具有深凹部fe的拋物面鏡的情況下。另外，根據(jù)該實(shí)施例的照明裝置，構(gòu)成熒光物質(zhì)單元14的金屬板13可以具有較大 的表面積而不會(huì)增加裝置的尺寸，從而改進(jìn)了熒光物質(zhì)3的散熱效率。在上文中，已經(jīng)參考具體實(shí)施例描述了根據(jù)本發(fā)明的照明裝置。然而，本發(fā)明并不 依賴于半導(dǎo)體激光器元件的類型、波長(zhǎng)、輸出、熒光物質(zhì)的類型、熒光的波長(zhǎng)或者將激光引 導(dǎo)至熒光物質(zhì)的方式。例如，在上述實(shí)施例中，統(tǒng)一地使用具有相同本征波長(zhǎng)的多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件。 然而，可以組合地使用具有不同本征波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器元件，以實(shí)現(xiàn)所要求的照明光色 調(diào)。例如，對(duì)于半導(dǎo)體激光器元件可以使用405nm(藍(lán)紫光)和650nm(紅光)的兩種類型 本征波長(zhǎng)，并且將SiAlON(藍(lán)綠光)用于熒光物質(zhì)。在這種情況下，具有405nm波長(zhǎng)的激光 激勵(lì)SiAlON熒光物質(zhì)以發(fā)射藍(lán)綠光，并且以發(fā)出650nm波長(zhǎng)的光的半導(dǎo)體激光器元件來(lái)補(bǔ) 充較弱的紅光。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，通過(guò)利用來(lái)自激光照射裝置的激光，照射熒光物質(zhì)，來(lái)激勵(lì)熒光物 質(zhì)，以發(fā)出用作照明光的可見(jiàn)光，該照明裝置包括激光的光軸上以及光軸周圍的光散射材 料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，激光在激勵(lì)熒光物質(zhì)之后透射通過(guò)光散射 材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，激光在透射通過(guò)光散射材料之后激勵(lì)熒光 物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中，將光散射材料和熒光物質(zhì)彼此分離地放置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中，將光散射材料和熒光物質(zhì)彼此緊密接觸地放置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中，光散射材料的表面具有尺寸上小于激光波 長(zhǎng)的凸起和凹陷。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明裝置，其中，將熒光物質(zhì)放置在金屬板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明裝置，其中，光散射材料的表面具有尺寸上小于激光波 長(zhǎng)的凸起和凹陷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，激光照射裝置包括多個(gè)半導(dǎo)體激光器元 件，用于發(fā)出激光；以及聚光構(gòu)件，用于將從所述多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件中每一個(gè)發(fā)出的激 光收集到熒光物質(zhì)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中，激光照射裝置包括光源，用于發(fā)出激光；以及光導(dǎo)構(gòu)件，用于將從光源發(fā)出的 激光引導(dǎo)至熒光物質(zhì)；以及其中，將光散射材料放置為與光導(dǎo)構(gòu)件的輸出端緊密接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明裝置，其中，將熒光物質(zhì)放置為與光散射材料的外部 緊密接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，光散射材料包括其中散布了光散射顆粒的 玻璃或樹(shù)脂。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，光散射材料包括其中散布光散射顆粒的流 體和用于容納所述流體的透明容器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，其中，使透明容器緊密接觸熒光物質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，還包括所述流體的循環(huán)路徑；以及泵，設(shè)置在 循環(huán)路徑途中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明裝置，還包括所述流體的循環(huán)路徑；以及泵，設(shè)置在 循環(huán)路徑途中。
全文摘要
提出了一種照明裝置，能夠減小從激光照射裝置發(fā)出的激光的相干性，以低成本確保對(duì)于眼睛的安全性。在該照明裝置中，通過(guò)利用來(lái)自激光照射裝置的激光照射熒光物質(zhì)，來(lái)激勵(lì)熒光物質(zhì)，以發(fā)出用作照明光的可見(jiàn)光，將光散射材料放置到激光的光軸上以及光軸周圍。
文檔編號(hào)F21K99/00GK102109099SQ201010566778
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者河西秀典, 高橋幸司 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社