(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-22
(45)【発行日】2024-01-30
(54)【発明の名称】光源ユニット、及び照明装置
(51)【国際特許分類】
F21S 2/00 20160101AFI20240123BHJP
F21V 5/00 20180101ALI20240123BHJP
F21V 7/06 20060101ALI20240123BHJP
F21V 9/35 20180101ALI20240123BHJP
F21V 15/01 20060101ALI20240123BHJP
F21V 17/00 20060101ALI20240123BHJP
F21V 19/00 20060101ALI20240123BHJP
F21V 23/00 20150101ALI20240123BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20240123BHJP
【ＦＩ】
F21S2/00 311
F21S2/00 320
F21S2/00 340
F21V5/00 510
F21V7/06 100
F21V9/35
F21V15/01 360
F21V15/01 510
F21V17/00 200
F21V19/00 170
F21V19/00 211
F21V23/00 160
F21Y115:30
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019134692
(22)【出願日】2019-07-22
(65)【公開番号】P2021018945
(43)【公開日】2021-02-15
【審査請求日】2022-05-26
(73)【特許権者】
【識別番号】723014807
【氏名又は名称】岩崎電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001081
【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】東藤 毅
(72)【発明者】
【氏名】門馬 友香
(72)【発明者】
【氏名】安藤 香代子
【審査官】河村 勝也
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／０１７８６４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－０９８１６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６０－０８７４０４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１７－１６８２３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２５６８６０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２１Ｓ ２／００
Ｆ２１Ｖ ５／００
Ｆ２１Ｖ ７／０６
Ｆ２１Ｖ ９／３５
Ｆ２１Ｖ １５／０１
Ｆ２１Ｖ １７／００
Ｆ２１Ｖ １９／００
Ｆ２１Ｖ ２３／００
Ｆ２１Ｙ １１５／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザー光を放射する複数のレーザー半導体と、前記レーザー半導体の各々が取り付けられる金属製の金属ベースと、を備え、
前記金属ベースは、前記レーザー半導体の各々を位置決めし、前記レーザー光の照射方向に応じた姿勢で保持する取付孔部が形成される光源ユニットであって、
前記レーザー半導体から延びるリード部材が、前記取付孔部の中を前記金属ベースに非接触の状態で延び、前記レーザー半導体を点灯するための直流電力の高電圧側ライン、及び低電圧側ラインにつながるリード線にそれぞれ結線され、
当該光源ユニットが組み込まれる装置の点灯回路に高電圧を印加する絶縁耐圧試験において前記レーザー半導体の損傷を防止可能に、組み込まれる前記装置の筐体と前記金属ベースとの間を電気的に絶縁する絶縁板を備えると共に、前記金属ベースは、前記直流電力の高電圧側、又は低電圧側の電位に維持される、
ことを特徴とする光源ユニット。
【請求項2】
前記レーザー半導体は、金属製の板状のベース部を有し、
当該ベース部が前記取付孔部に接触状態で取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項3】
前記複数のレーザー半導体の各々にはレーザー光を制御するレンズが設けられ、前記レンズの裏面が前記取付孔部を塞ぎ、前記取付孔部の周囲に面接触することを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
【請求項4】
前記金属ベースは、前記装置に組み込まれる他の光源ユニットの金属ベースと等電位に維持される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光源ユニット。
【請求項5】
前記直流電力の高電位側、又は低電位側のいずれかのラインが前記金属ベースに接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光源ユニット。
【請求項6】
前記金属ベースの裏面内に、前記リード線が収められるリード線収容凹部が設けられており、
当該リード線収容凹部が前記絶縁板によって閉じられている、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかのいずれかに記載の光源ユニット。
【請求項7】
請求項１から６のいずれかに記載の光源ユニットと、前記光源ユニットのレーザー光によって励起され、蛍光を発する蛍光体と、
前記蛍光を反射する反射面と、を備え、
前記反射面で反射した光によって照明する
ことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源ユニット、及び照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複数のレーザー光を励起光として蛍光体に励起し、励起によって蛍光体から放射される蛍光を反射面で反射して照明に用いる照明装置が知られている。この種の照明装置では、レーザー光の光源に半導体レーザーが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－１６６０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
レーザー光は指向性が高いため、照明装置の組立において各半導体レーザーが適切な位置に固定されていないと、レーザー光が蛍光体に入射せず、比較的目立つ漏れ光となり易い。
【0005】
本発明は、各半導体レーザーを適切な位置に簡単に位置決めできる光源ユニット、及び照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、レーザー光を放射する複数のレーザー半導体と、前記レーザー半導体の各々が取り付けられる金属製の金属ベースと、を備え、前記金属ベースは、前記レーザー半導体の各々を位置決めし、前記レーザー光の照射方向に応じた姿勢で保持する取付孔部が形成される光源ユニットであって、前記レーザー半導体から延びるリード部材が、前記取付孔部の中を前記金属ベースに非接触の状態で延び、前記レーザー半導体を点灯するための直流電力の高電圧側ライン、及び低電圧側ラインにつながるリード線にそれぞれ結線され、当該光源ユニットが組み込まれる装置の点灯回路に高電圧を印加する絶縁耐圧試験において前記レーザー半導体の損傷を防止可能に、組み込まれる前記装置の筐体と前記金属ベースとの間を電気的に絶縁する絶縁板を備えると共に、前記金属ベースは、前記直流電力の高電圧側、又は低電圧側の電位に維持される、ことを特徴とする光源ユニットを提供する。
【0007】
本発明は、上記光源ユニットにおいて、前記レーザー半導体は、金属製の板状のベース部を有し、当該ベース部が前記取付孔部に接触状態で取り付けられる、ことを特徴とする。
【0008】
本発明は、上記光源ユニットにおいて、前記複数のレーザー半導体の各々にはレーザー光を制御するレンズが設けられ、前記レンズの裏面が前記取付孔部を塞ぎ、前記取付孔部の周囲に面接触することを特徴とする。
【0010】
本発明は、上記光源ユニットにおいて、前記金属ベースは、前記装置に組み込まれる他の光源ユニットの金属ベースと等電位に維持される、ことを特徴とする。
【0011】
本発明は、上記光源ユニットにおいて、前記直流電力の高電位側、又は低電位側のいずれかのラインが前記金属ベースに接続されることを特徴とする。
【0012】
本発明は、上記光源ユニットにおいて、前記金属ベースの裏面内に、前記リード線が収められるリード線収容凹部が設けられており、当該リード線収容凹部が前記絶縁板によって閉じられている、ことを特徴とする。
【0014】
本発明は、上記のいずれかの光源ユニットと、前記光源ユニットのレーザー光によって励起され、蛍光を発する蛍光体と、前記蛍光を反射する反射面と、を備え、前記反射面で反射した光によって照明することを特徴とする照明装置を提供する。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、各半導体レーザーを適切な位置に簡単に位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施形態に係る投光装置の全体構成を示す斜視図である。
【図2】投光装置の背面側を視た斜視図である。
【図3】投光装置の正面図である。
【図5】前面カバー、及びレーザー光遮光ユニットと、片方の反射鏡とを外した状態の投光装置の内部構成を示す斜視図である。
【図7】金属ベース、セラミックプレート、及び光学プレート板を分解して示す図である。
【図8】光源ユニットの構成を示す斜視図である。
【図9】光源ユニットの平面図である。
【図10】光源ユニットの側面図である。
【図12】レーザーダイオードの構成を示す透視図である。
【図13】レーザーダイオードの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下では、照明装置の一態様として、景観照明に好適に用いられる投光装置を例示する。
【0018】
図１は本実施形態に係る投光装置１の全体構成を示す斜視図であり、図２は投光装置１の背面側を視た斜視図である。また図３は投光装置１の正面図である。
投光装置１は、図１から図３に示すように、照明光を出射する略箱型の装置本体２と、当該装置本体２を支持する取付アーム４と、を備える。取付アーム４は、装置本体２の両側面を挟んで支持するアーム部５と、このアーム部５に設けられた固定片６とを備え、この固定片６が投光装置１の設置箇所に固定される。アーム部５は装置本体２を回動可能（傾動自在）に支持し、これにより装置本体２の取付角度が変更自在に成されている。
投光装置１は、図１から図３に示すように、照明光を出射する略箱型の装置本体２と、当該装置本体２を支持する取付アーム４と、を備える。取付アーム４は、装置本体２の両側面を挟んで支持するアーム部５と、このアーム部５に設けられた固定片６とを備え、この固定片６が投光装置１の設置箇所に固定される。アーム部５は装置本体２を回動可能（傾動自在）に支持し、これにより装置本体２の取付角度が変更自在に成されている。
【0019】
装置本体２は、正面（前面とも言う）が開口した略箱型の筐体８を有する。筐体８は、熱伝導率が高い材料である金属（例えばアルミニウム）を用いたダイキャスト成型によって形成されており、図２に示すように、その背面には、多数の放熱フィン１４が一体成型で形成されている。
【0020】
筐体８の正面開口の縁部にはフランジ１０が形成され、図１、及び図３に示すように、このフランジ１０に前面カバー１２が固定されている。前面カバー１２は、透明材料（例えばガラスや透明樹脂など）から形成された略矩形の板状を成し、その表面１２Ａには、照明光を出射する出射領域１６を除いて、シルク印刷（シルクスクリーン印刷とも呼ばれる）により遮光性を得る塗装（本実施形態では黒色インクの塗装）が施されている。
【0021】
図３に示すように、出射領域１６は正面視円形を成す透明な領域であり、この出射領域１６を通して、光束断面が円形の略平行光であり白色の光が照明光として装置本体２から出射される。本実施形態の投光装置１では、２つの出射領域１６が前面カバー１２に横並びに設けられており、それぞれの出射領域１６から略平行光の照明光が出射される。
【0022】
図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面線における概略構成を示す図である。図５は、前面カバー１２、及びレーザー光遮光ユニット１６０と、片方の反射鏡２４と、を外した状態の投光装置１の内部構成を示す斜視図である。図6は、図４に示された光源ユニット２０の拡大図である。
本実施形態の投光装置１は、蛍光体２２を励起する青色のレーザー光と、当該レーザー光によって励起されて生じた黄色の蛍光との混合によって白色光を得る装置である。具体的には、装置本体２は、図４に示すように、光源ユニット２０と、蛍光体２２と、反射鏡２４と、レーザー光遮光ユニット１６０と、を備え、これらが出射領域１６ごとに設けられている。
本実施形態の投光装置１は、蛍光体２２を励起する青色のレーザー光と、当該レーザー光によって励起されて生じた黄色の蛍光との混合によって白色光を得る装置である。具体的には、装置本体２は、図４に示すように、光源ユニット２０と、蛍光体２２と、反射鏡２４と、レーザー光遮光ユニット１６０と、を備え、これらが出射領域１６ごとに設けられている。
【0023】
光源ユニット２０は、青色のレーザー光を蛍光体２２に照射するユニットである。蛍光体２２は、レーザー光の照射によって励起され黄色の蛍光を反射鏡２４に向けて放射する部材である。本実施形態の蛍光体２２には、ＬＡＧ系の蛍光体粒子をスカンジウム等からなる無機バインダーに混合して生成された極薄い膜状体（ＬＡＧ－Ｓｃ）が用いられている。かかる蛍光体２２は印刷によって蛍光体保持部２７の表面に形成されている。なお、蛍光体２２としてはＹＡＧ－Ｃｅ単結晶などを用いることもできる。
反射鏡２４は、焦点ｆからの光を光軸Ｋに平行な平行光に平行光化する放物反射面２４Ａを有する反射型の光学部材である。そして、この放物反射面２４Ａの焦点ｆに蛍光体２２が放物反射面２４Ａと対向配置されている。具体的には、装置本体２は、図４に示すように、蛍光体２２を保持する蛍光体保持部２７を有した棒状の蛍光体保持バー２８を備えている。蛍光体保持部２７の蛍光体２２（より正確には、後述する平面反射面２７Ａ）が焦点ｆに位置し、かつ光軸Ｋの直交方向に延びる姿勢で筐体８に蛍光体保持バー２８が固定されている。
反射鏡２４は、焦点ｆからの光を光軸Ｋに平行な平行光に平行光化する放物反射面２４Ａを有する反射型の光学部材である。そして、この放物反射面２４Ａの焦点ｆに蛍光体２２が放物反射面２４Ａと対向配置されている。具体的には、装置本体２は、図４に示すように、蛍光体２２を保持する蛍光体保持部２７を有した棒状の蛍光体保持バー２８を備えている。蛍光体保持部２７の蛍光体２２（より正確には、後述する平面反射面２７Ａ）が焦点ｆに位置し、かつ光軸Ｋの直交方向に延びる姿勢で筐体８に蛍光体保持バー２８が固定されている。
【0024】
蛍光体保持部２７は、図４に示すように、蛍光体２２を保持する面が平らな平面反射面２７Ａに形成されており、蛍光体２２に入射したレーザー光を、この平面反射面２７Ａが放物反射面２４Ａに向けて反射する。これにより、蛍光体２２からは放物反射面２４Ａに向けて、蛍光、及びレーザー光との混合光である白色光が略ランバーシアン分布で放射される。そして、この白色光が放物反射面２４Ａに入射することで、放物反射面２４Ａの光軸Ｋに平行な光に平行光化され、前面カバー１２の出射領域１６を通って照明光として装置本体２から出射される。
【0025】
光源ユニット２０は、光軸Ｋの周りから複数のレーザー光を蛍光体２２に照射するものであり、図５に示すように、複数（図示例では１２個）のレーザー光源ユニット３０と、金属ベース３２と、セラミックプレート３３と、を備えている。
レーザー光源ユニット３０は、配光制御されたレーザー光を放射するユニットである。
金属ベース３２は、レーザー光源ユニット３０が組み付けられる部材であり、平面視矩形板状を成し、図６に示すように、筐体８の底面８Ａに固定された取付板としての光学プレート３４に、セラミックプレート３３を間に挟んで、その四隅が固定具３７によって取り付け固定される。
レーザー光源ユニット３０は、配光制御されたレーザー光を放射するユニットである。
金属ベース３２は、レーザー光源ユニット３０が組み付けられる部材であり、平面視矩形板状を成し、図６に示すように、筐体８の底面８Ａに固定された取付板としての光学プレート３４に、セラミックプレート３３を間に挟んで、その四隅が固定具３７によって取り付け固定される。
【0026】
金属ベース３２、及び光学プレート３４はいずれも、例えばアルミニウム等の高熱伝導性材料から形成されている。レーザー光源ユニット３０の発熱による熱量は、セラミックプレート３３、及び光学プレート３４を介して筐体８に伝わり、筐体８の背面の放熱フィン１４からスムーズに放熱される。また光学プレート３４の表面には、図５に示すように、光源ユニット２０を起点に放射状に延び、レーザー光源ユニット３０の発熱による熱量を当該起点から遠方に輸送する多数本のヒートパイプ３５が配設されている。これらヒートパイプ３５によって筐体８の広範囲に熱量が伝えられるので、放熱効率が高められる。
【0027】
図７は、金属ベース３２、セラミックプレート３３、及び光学プレート３４を分解して示す図である。
セラミックプレート３３は、光源ユニット２０の金属ベース３２の裏面の全面を覆う大きさの矩形の板材であり、当該裏面に接着剤などで貼設されている。このセラミックプレート３３は、金属ベース３２と筐体８とを電気的に絶縁する絶縁材として機能する。さらに、このセラミックプレート３３は、投光装置１に設定された所望の放熱性能を実現するために必要な熱量を金属ベース３２から筐体８へ伝達可能な高熱伝導性を有した材料（例えばアルミナなど）で形成されている。なお、電気的絶縁性、及び高熱伝導性を有した適宜の絶縁材をセラミックプレート３３の代わりに用いてもよい。
セラミックプレート３３は、光源ユニット２０の金属ベース３２の裏面の全面を覆う大きさの矩形の板材であり、当該裏面に接着剤などで貼設されている。このセラミックプレート３３は、金属ベース３２と筐体８とを電気的に絶縁する絶縁材として機能する。さらに、このセラミックプレート３３は、投光装置１に設定された所望の放熱性能を実現するために必要な熱量を金属ベース３２から筐体８へ伝達可能な高熱伝導性を有した材料（例えばアルミナなど）で形成されている。なお、電気的絶縁性、及び高熱伝導性を有した適宜の絶縁材をセラミックプレート３３の代わりに用いてもよい。
【0028】
レーザー光遮光ユニット１６０は、漏れ光成分を遮光するユニットである。漏れ光成分は、レーザー光源ユニット３０から出射されたレーザー光のうち、蛍光体２２から外れた成分であり、レーザー光源ユニット３０のばらつきや、後述する貫通孔４６における反射、回折等に起因して生じた非平行光である。
【0029】
レーザー光遮光ユニット１６０は、前掲図３に示すように、ハニカム構造体１６１を備える。かかるハニカム構造体１６１は、図４に示すように、光軸Ｋに平行に延びる多数の筒状体１６３（本実施形態では断面正六角形）を同一面上（本実施形態では、放物反射面２４Ａの開口端面２９上）に隙間無く並べ、各筒状体１６３の側面に反射防止処理が施された構造体である。レーザー光遮光ユニット１６０を照明光が通過する際には、非平行光である漏れ光成分が各筒状体１６３の側面に入射することで遮光される。
【0030】
図８は光源ユニット２０の構成を示す斜視図であり、図９は光源ユニット２０の平面図である。また図１０は光源ユニット２０の側面図であり、図１１は図９のＸＩ－ＸＩ断面図である。
レーザー光源ユニット３０は、図１１に示すように、レーザー光を出力するレーザー半導体であるレーザーダイオード３６と、レーザー光を制御するレンズ３８と、を備える。
レンズ３８は、樹脂材、又はガラス材から形成され、凸レンズの一種であるバイコーニックレンズであり、図８に示すように、レーザー光を放物反射面２４Ａの焦点ｆに所定のスポット形状で集光する。さらに当該レンズ３８は、レーザーダイオード３６から出射されたレーザー光の光束断面形状を蛍光体２２に照射される際に、真円や正方形形状などの形状（当該蛍光体２２の平面視形状に応じた形状）に近づくように整形する機能を有する。
レーザー光源ユニット３０は、図１１に示すように、レーザー光を出力するレーザー半導体であるレーザーダイオード３６と、レーザー光を制御するレンズ３８と、を備える。
レンズ３８は、樹脂材、又はガラス材から形成され、凸レンズの一種であるバイコーニックレンズであり、図８に示すように、レーザー光を放物反射面２４Ａの焦点ｆに所定のスポット形状で集光する。さらに当該レンズ３８は、レーザーダイオード３６から出射されたレーザー光の光束断面形状を蛍光体２２に照射される際に、真円や正方形形状などの形状（当該蛍光体２２の平面視形状に応じた形状）に近づくように整形する機能を有する。
【0031】
図１２はレーザーダイオード３６の構成を示す透視図であり、図１３はレーザーダイオード３６の断面図である。
これらの図に示すように、レーザーダイオード３６は、略円板状のベース部５０と、当該ベース部５０の上面に設けられた台座部５２と、当該台座部５２を覆って密封するケース部５４と、レーザー光を放射する素子であるＬＤチップ５６（図１３）と、を備えている。ＬＤチップ５６は台座部５２の側面に取り付けられており、当該台座部５２がヒートシンクとして機能し、ＬＤチップ５６の発熱による熱量を吸収することでＬＤチップ５６の温度上昇が抑えられる。
これらの図に示すように、レーザーダイオード３６は、略円板状のベース部５０と、当該ベース部５０の上面に設けられた台座部５２と、当該台座部５２を覆って密封するケース部５４と、レーザー光を放射する素子であるＬＤチップ５６（図１３）と、を備えている。ＬＤチップ５６は台座部５２の側面に取り付けられており、当該台座部５２がヒートシンクとして機能し、ＬＤチップ５６の発熱による熱量を吸収することでＬＤチップ５６の温度上昇が抑えられる。
【0032】
図１２に示すように、ベース部５０には、底面側から内部に２本のリード部材５８、５９が貫通し、一方のリード部材５８の先端５８ＡがＬＤチップ５６の対向位置に配置され、その先端５８ＡとＬＤチップ５６とが導電性のワイヤ５３で電気的に接続されている。
少なくともベース部５０、及び台座部５２は導電性を有する材料（本実施形態では金属）で成型され、また他方のリード部材５９は、これらベース部５０、及び台座部５２と電気的に接続されることで、これらが等電位に維持されるようになっている。そしてリード部材５８、５９の間の電位差がＬＤチップ５６に与えられることで、当該ＬＤチップ５６がケース部５４の上面５４Ａに向けてレーザー光を放射する。
少なくともベース部５０、及び台座部５２は導電性を有する材料（本実施形態では金属）で成型され、また他方のリード部材５９は、これらベース部５０、及び台座部５２と電気的に接続されることで、これらが等電位に維持されるようになっている。そしてリード部材５８、５９の間の電位差がＬＤチップ５６に与えられることで、当該ＬＤチップ５６がケース部５４の上面５４Ａに向けてレーザー光を放射する。
【0033】
図１２に示すように、ケース部５４は略円筒状を成し、その内部には不活性ガス等の適宜の気体が充填されている。ケース部５４の上面５４Ａの中央部には、所定の大きさの平面視円形の出射開口５５が形成され、その出射開口５５には透明なカバー部材５７が嵌め込まれており、ＬＤチップ５６が放射するレーザー光が出射開口５５から出射される。
そして、レーザーダイオード３６のケース部５４の上面５４Ａに上記レンズ３８が固定され、出射開口５５から出射されたレーザー光がレンズ３８に直接入射し、当該レンズ３８によって配光制御される。
そして、レーザーダイオード３６のケース部５４の上面５４Ａに上記レンズ３８が固定され、出射開口５５から出射されたレーザー光がレンズ３８に直接入射し、当該レンズ３８によって配光制御される。
【0034】
前掲図８に示すように、金属ベース３２は、その表面がカップ状に凹み、その凹みの周面に、図１１に示すように、レーザー光源ユニット３０が嵌め込まれる複数の取付孔部４０が光軸Ｋの周りに略等間隔に形成されている。それぞれの取付孔部４０は、焦点ｆからみた場合に、各レーザー光源ユニット３０を同じ入射角及び同じ距離に配置するように形成されている。本実施形態では、焦点ｆからみて各レーザー光源ユニット３０は放物反射面２４Ａの裏側に配置されており、前掲図６に示すように、この放物反射面２４Ａには、各レーザー光源ユニット３０のレーザー光を通すための貫通孔４６が設けられている。本実施形態では、各レーザー光は、蛍光体２２に入射する際の光軸Ｋに対する入射角は、少なくともゼロ度よりも大きな所定の角度（本実施形態では３０度）に設定されている。
【0035】
本実施形態では、取付孔部４０にレーザー光源ユニット３０のベース部５０が嵌め込み固定され、これらのレーザー光源ユニット３０が金属ベース３２の表面の正確な位置に位置決めされ、かつ、レーザー光が焦点ｆを指向する姿勢で保持されるようになっている。具体的には、取付孔部４０は、図１１に示すように、円筒状の嵌込部４０Ａと、嵌込部４０Ａよりも縮径した連通部４０Ｂと、を有し、レーザーダイオード３６のベース部５０が嵌込部４０Ａに嵌め込まれる。またレンズ３８の裏面が取付孔部４０を塞ぎ、この取付孔部４０の周りの金属ベース３２の表面に面接触する。この面接触によりレーザー光源ユニット３０の姿勢が適切に維持される。さらに当該レンズ３８が押さえ板４２によって金属ベース３２に押さえ付けられることで、レーザー光源ユニット３０が取付孔部４０から脱落不能に成される。
かかる構成により、複数のレーザー光源ユニット３０のそれぞれが適切な位置に、適切な姿勢で保持され、また投光装置１の運搬時や使用時の振動による位置ズレも抑えられる。
かかる構成により、複数のレーザー光源ユニット３０のそれぞれが適切な位置に、適切な姿勢で保持され、また投光装置１の運搬時や使用時の振動による位置ズレも抑えられる。
【0036】
また、レーザーダイオード３６の固定状態においては、ベース部５０の周面、及び底面が嵌込部４０Ａと接触し、レーザーダイオード３６の発熱による熱量が金属ベース３２に効率良く伝達される。
【0037】
また、図１１に示すように、それぞれの取付孔部４０の連通部４０Ｂは、金属ベース３２の裏面に形成されたリード線収容凹部６３に連通する。リード線収容凹部６３は、レーザーダイオード３６を配線するリード線６４、６５を収める凹みであり、その開放端が上記セラミックプレート３３によって塞がれるとともに、図８に示すように、金属ベース３２の側面のリード線引出孔６９に連通し、当該リード線引出孔６９からリード線６４が引き出される。
それぞれの取付孔部４０では、図１１に示すように、レーザーダイオード３６の各リード部材５８、５９が連通部４０Ｂの中を金属ベース３２に非接触の状態で延びてリード線収容凹部６３まで入り込み、そこでリード線６４、６５に結線される。各レーザーダイオード３６は、リード線６４、６５によって電気的に直列に接続されており、これらリード線６４、６５が、図８に示すように、直流電力源の直流電力を伝送する点灯用電力ライン７０の高電位側ライン７１、及び低電位側ライン７２のそれぞれに結線されている。
それぞれの取付孔部４０では、図１１に示すように、レーザーダイオード３６の各リード部材５８、５９が連通部４０Ｂの中を金属ベース３２に非接触の状態で延びてリード線収容凹部６３まで入り込み、そこでリード線６４、６５に結線される。各レーザーダイオード３６は、リード線６４、６５によって電気的に直列に接続されており、これらリード線６４、６５が、図８に示すように、直流電力源の直流電力を伝送する点灯用電力ライン７０の高電位側ライン７１、及び低電位側ライン７２のそれぞれに結線されている。
【0038】
ところで、レーザー光源ユニット３０が金属ベース３２に取り付けられると、レーザーダイオード３６のベース部５０の全周が金属ベース３２の取付孔部４０と接触した状態となる。上述の通り、レーザーダイオード３６は、少なくともベース部５０、及び台座部５２が金属で成型され導通状態であるため、これらベース部５０、及び台座部５２は金属ベース３２と略等電位に維持される。なお、本実施形態では、レーザーダイオード３６のケース部５４も金属によって形成されており、ベース部５０などと等電位に維持されるようになっている。
【0039】
金属ベース３２を筐体８に直接、固定した場合、放熱性には優れるが、この状態で、投光装置１の点灯回路に高電圧を印加する絶縁耐圧試験を行うと、ＬＤチップ５６が損傷を受け、レーザーダイオード３６が破壊される。これは、ＬＤチップ５６に定格よりも過大な電流、電圧が印加されると損傷を受けるからであり、金属ベース３２を通して台座部５２は筐体８と等電位であるため、絶縁耐圧試験においてＬＤチップ５６と台座部５２（またはベース部５０、ケース部５４）との間で絶縁破壊を起こし、試験電圧がＬＤチップ５６と台座部５２の間に直接、印加されたからである。
そこで、絶縁耐圧試験に伴うレーザーダイオード３６の破壊を防止する手法として、金属ベース３２と筐体８の間を絶縁する構成が考えられる。
そこで、絶縁耐圧試験に伴うレーザーダイオード３６の破壊を防止する手法として、金属ベース３２と筐体８の間を絶縁する構成が考えられる。
【0040】
金属ベース３２の裏面は、上述の通り、絶縁材であるセラミックプレート３３で覆われているため、金属ベース３２と、筐体８（より正確には光学プレート３４）との間は、セラミックプレート３３によって電気的に絶縁された構成となっている。
しかしながら、発明者は、この構成において絶縁耐圧試験を行うと、金属ベース３２を筐体８に直接、固定した場合と同様にレーザーダイオード３６の損傷が発生する、との知見を得た。
すなわち、絶縁材であるセラミックプレート３３には金属ベース３２から光学プレート３４への熱伝導を高めるために薄い（板厚１ｍｍ）のプレートが用いられており、金属ベース３２と光学プレート３４の間にセラミックプレート３３による浮遊容量が生じる。本実施形態では、金属ベース３２の底面積が約９０００ｍｍ２であるため、約０．７μＦの浮遊容量が発生している。
そして、この状態で絶縁耐圧試験が行われると、浮遊容量により金属ベース３２と筐体８の間での絶縁性能が低下し、ＬＤチップ５６と台座部５２の間に電圧が印加されるため、レーザーダイオード３６の損傷が発生する。
しかしながら、発明者は、この構成において絶縁耐圧試験を行うと、金属ベース３２を筐体８に直接、固定した場合と同様にレーザーダイオード３６の損傷が発生する、との知見を得た。
すなわち、絶縁材であるセラミックプレート３３には金属ベース３２から光学プレート３４への熱伝導を高めるために薄い（板厚１ｍｍ）のプレートが用いられており、金属ベース３２と光学プレート３４の間にセラミックプレート３３による浮遊容量が生じる。本実施形態では、金属ベース３２の底面積が約９０００ｍｍ２であるため、約０．７μＦの浮遊容量が発生している。
そして、この状態で絶縁耐圧試験が行われると、浮遊容量により金属ベース３２と筐体８の間での絶縁性能が低下し、ＬＤチップ５６と台座部５２の間に電圧が印加されるため、レーザーダイオード３６の損傷が発生する。
【0041】
そこで、本実施形態では、光源ユニット２０に接続される点灯用電力ライン７０の高電位側ライン７１、又は低電位側ライン７２が、金属ベース３２に電気的に予め接続されている。具体的には、図８に示すように、金属ベース３２の表面には、結線端止部８０が設けられている。結線端止部８０には、高電位側ライン７１、又は低電位側ライン７２（本実施形態では高電位側ライン７１）と、各レーザーダイオード３６を繋ぐリード線６４又はリード線６５（本実施形態ではリード線６４）とが結線される。この結線端止部８０は、高電位側ライン７１、又は低電位側ライン７２と、リード線６４又はリード線６５とを導通状態で結線する結線具８１を有し、この結線具８１が金属などの導電性を有する材料で形成され、金属ベース３２に固定されることで、結線具８１を介して金属ベース３２が高電位側ライン７１、又は低電位側ライン７２に電気的に接続される。
【0042】
結線具８１によって、金属ベース３２が点灯用電力ライン７０の高電位側ライン７１、又は低電位側ライン７２に電気的に接続されることで、ＬＤチップ５６と台座部５２が等電位に保たれるため、絶縁耐圧試験においてＬＤチップ５６と台座部５２の間に電位差が生じることがないので、ＬＤチップ５６の損傷を防止できる。
【0043】
なお、セラミックプレート３３が厚いほど絶縁性は高くなるものの、金属ベース３２から光学プレート３４への熱伝導が阻害されるため、セラミックプレート３３の熱伝導率にもよるが、概ね２ｍｍ以下であることが好ましい。
【0044】
なお、本実施形態の投光装置１では、上述のように、複数（本実施形態では２つ）の光源ユニット２０が筐体８に設けられている。この場合、各光源ユニット２０が備える金属ベース３２のそれぞれは等電位に維持されることが好ましい。複数の金属ベース３２が等電位に維持されることで、レーザーダイオード３６の駆動中に、２つ以上の金属ベース３２をユーザが同時に触れた場合でも、それらの金属ベース３２の電位差による感電を回避できる。
各光源ユニット２０の金属ベース３２を等電位に維持する構成としては次のような構成が挙げられる。すなわち、光源ユニット２０ごとに点灯用電力ライン７０を備える場合、全ての金属ベース３２を高電位側ライン７１、または低電位側ライン７２に接続する構成、或いは、複数の光源ユニット２０を並列に接続し高電位側ライン７１、または低電位側ライン７２に接続されたひとつの金属ベース３２と他の金属ベースを３２接続する構成などである。
各光源ユニット２０の金属ベース３２を等電位に維持する構成としては次のような構成が挙げられる。すなわち、光源ユニット２０ごとに点灯用電力ライン７０を備える場合、全ての金属ベース３２を高電位側ライン７１、または低電位側ライン７２に接続する構成、或いは、複数の光源ユニット２０を並列に接続し高電位側ライン７１、または低電位側ライン７２に接続されたひとつの金属ベース３２と他の金属ベースを３２接続する構成などである。
【0045】
本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
【0046】
本実施形態の投光装置１では、光源ユニット２０の金属ベース３２に、複数のレーザー光源ユニット３０の各々を位置決めし、レーザー光の照射方向に応じた姿勢で保持する取付孔部４０が形成されている。
これにより、複数のレーザー光源ユニット３０のそれぞれが適切な位置に、適切な姿勢で保持され、また投光装置１の運搬時や使用時の振動による位置ズレも抑えられる。
これにより、複数のレーザー光源ユニット３０のそれぞれが適切な位置に、適切な姿勢で保持され、また投光装置１の運搬時や使用時の振動による位置ズレも抑えられる。
【0047】
本実施形態の投光装置１では、光源ユニット２０が備えるレーザーダイオード３６は、金属製の板状のベース部５０を有し、当該ベース部５０が取付孔部４０に接触状態で取り付けられるので、レーザーダイオード３６の発熱による熱量を効率良く金属ベース３２に伝え放熱することができる。
【0048】
本実施形態の投光装置１では、レンズ３８の裏面が取付孔部４０を塞ぎ、当該取付孔部４０の周囲に面接触する。この面接触状態により光源ユニット２０の姿勢が適切に維持される。
【0049】
本実施形態の投光装置１では、組み込まれる装置の筐体８と金属ベース３２との間を電気的に絶縁するセラミックプレート３３を備え、金属ベース３２は、レーザー光源ユニット３０を点灯するための点灯用電力ライン７０の高電圧側、又は低電圧側の電位に維持される。
これにより、筐体８と金属ベース３２の間をセラミックプレート３３によって絶縁しつつ、当該セラミックプレート３３の浮遊容量によるレーザーダイオード３６への電位の影響が抑えられる。したがって、各レーザーダイオード３６にあっては、絶縁耐圧試験において点灯回路に加えられる電位の大きさにかかわらず、金属ベース３２を通じてベース部５０、及び台座部５２の電位が点灯用電力ライン７０の高電位側、又は低電位側の電位に維持されるので、台座部５２とＬＤチップが等電位に保たれることからＬＤチップ５６に過度な電圧が加えられることがなく、過度な電圧によって当該ＬＤチップ５６がダメージを受けることを確実に防止できる。
これにより、筐体８と金属ベース３２の間をセラミックプレート３３によって絶縁しつつ、当該セラミックプレート３３の浮遊容量によるレーザーダイオード３６への電位の影響が抑えられる。したがって、各レーザーダイオード３６にあっては、絶縁耐圧試験において点灯回路に加えられる電位の大きさにかかわらず、金属ベース３２を通じてベース部５０、及び台座部５２の電位が点灯用電力ライン７０の高電位側、又は低電位側の電位に維持されるので、台座部５２とＬＤチップが等電位に保たれることからＬＤチップ５６に過度な電圧が加えられることがなく、過度な電圧によって当該ＬＤチップ５６がダメージを受けることを確実に防止できる。
【0050】
本実施形態の投光装置１では、金属ベース３２の裏面内に、複数のレーザー光源ユニット３０を直列に接続するリード線６４、６５が収められるリード線収容凹部６３が設けられており、当該リード線収容凹部６３がセラミックプレート３３によって閉じられている。
これにより、筐体８への光源ユニット２０の取付時にリード線６４、６５が邪魔になることがない。
これにより、筐体８への光源ユニット２０の取付時にリード線６４、６５が邪魔になることがない。
【0051】
本実施形態の投光装置１では、取付孔部４０は、リード線収容凹部６３に連通する連通部４０Ｂを有し、レーザーダイオード３６から延びるリード部材５８、５９が連通部４０Ｂの中を金属ベース３２に非接触状態で延び、リード線収容凹部６３に収められたリード線６４、６５と結線される。
これにより、レーザーダイオード３６のリード部材５８、５９が露出することなく、金属ベース３２の中で保護できる。
これにより、レーザーダイオード３６のリード部材５８、５９が露出することなく、金属ベース３２の中で保護できる。
【0052】
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
【0053】
例えば本発明は、投光装置１に限らず、各種の照明装置に適用することができる。
【符号の説明】
【0054】
１ 投光装置（照明装置）
２ 装置本体
８ 筐体
２０ 光源ユニット
２２ 蛍光体
２４ 反射鏡
３０ レーザー光源ユニット
３２ 金属ベース
３３ セラミックプレート（絶縁板）
３４ 光学プレート
３６ レーザーダイオード（レーザー半導体）
３８ レンズ
４０ 取付孔部
４０Ａ 嵌込部
４０Ｂ 連通部
５０ ベース部
５２ 台座部
５３ ワイヤ
５４ ケース部
５６ ＬＤチップ
５７ カバー部材
５８、５９ リード部材
６３ リード線収容凹部
６４、６５ リード線
６９ リード線引出孔
７０ 点灯用電力ライン
７１ 高電位側ライン
７２ 低電位側ライン
８０ 結線端止部
８１ 結線具
Ｋ 光軸
ｆ 焦点
２ 装置本体
８ 筐体
２０ 光源ユニット
２２ 蛍光体
２４ 反射鏡
３０ レーザー光源ユニット
３２ 金属ベース
３３ セラミックプレート（絶縁板）
３４ 光学プレート
３６ レーザーダイオード（レーザー半導体）
３８ レンズ
４０ 取付孔部
４０Ａ 嵌込部
４０Ｂ 連通部
５０ ベース部
５２ 台座部
５３ ワイヤ
５４ ケース部
５６ ＬＤチップ
５７ カバー部材
５８、５９ リード部材
６３ リード線収容凹部
６４、６５ リード線
６９ リード線引出孔
７０ 点灯用電力ライン
７１ 高電位側ライン
７２ 低電位側ライン
８０ 結線端止部
８１ 結線具
Ｋ 光軸
ｆ 焦点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】