CN104976587A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供光学特性的稳定性与散热性优异的发光装置。该发光装置具备：半导体激光元件；盖，其覆盖所述半导体激光元件，且具备用于使来自所述半导体激光元件的光通过的贯通孔；以及波长转换构件，其设于所述盖的贯通孔内，且发出波长与来自所述半导体激光元件的光的波长不同的光，其中，所述盖具备由陶瓷构成的第一构件和由金属材料构成的第二构件，所述贯通孔具有贯穿所述第一构件的第一贯通孔和贯穿所述第二构件的第二贯通孔，所述波长转换构件设置于所述第二构件。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及发光装置。
背景技术
以往，提出了在覆盖半导体发光元件(半导体激光元件)的盖主体(盖)的贯通孔中配置含有波长转换物质的透光体(波长转换构件)的半导体发光装置(发光装置)(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-153617号公报
发明内容
本发明提供一种光学特性的稳定性与散热性比上述现有的发光装置优异的发光装置。
解决方案
本发明的发光装置具备：半导体激光元件；盖，其覆盖所述半导体激光元件，且具备用于使来自所述半导体激光元件的光通过的贯通孔；波长转换构件，其设于所述盖的贯通孔内，且发出波长与来自所述半导体激光元件的光的波长不同的光，其特征在于，所述盖具备由陶瓷构成的第一构件和由金属材料构成的第二构件，所述贯通孔具有贯穿所述第一构件的第一贯通孔和贯穿所述第二构件的第二贯通孔，所述波长转换构件设置于所述第二构件。
发明效果
能够提供一种光学特性的稳定性与散热性优异的发光装置。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的发光装置的示意图(波长转换构件的下表面与第二构件接触的实施例)，(a)是整体图，(b)是将(a)中的虚线所包围的部分放大后的图。
图2是实施方式1所涉及的发光装置的示意图(在波长转换构件的下表面与第二构件之间夹有金属构件的实施例)，(a)是整体图，(b)是将(a)中的虚线所包围的部分放大后的图。
图3是实施方式1所涉及的发光装置的示意图(波长转换构件的侧面与第一构件分离的实施例)，(a)是整体图，(b)是将(a)中的虚线所包围的部分放大后的图。
图4是实施方式2所涉及的发光装置的示意图(波长转换构件的侧面与第二构件接触的实施例)，(a)是整体图，(b)是将(a)中的虚线所包围的部分放大后的图。
图5是实施方式2所涉及的发光装置的示意图(在波长转换构件的侧面与第二构件之间夹有金属构件的实施例)，(a)是整体图，(b)是将(a)中的虚线所包围的部分放大后的图。
图6是示出贯通孔的俯视观察下的形状的一例的示意图，(a)示出贯通孔的形状在俯视观察下呈圆形的情况的一例，(b)示出贯通孔的形状在俯视观察下呈矩形的情况的一例。
图7是示出波长转换构件为多层构造的情况的一例的示意图，(a)是实施方式2所涉及的发光装置的整体图，(b)是将(a)中的虚线所包围的部分放大后的图。
附图标记说明如下：
10  半导体激光元件
20  散热片
21  杆
22  引线
30  盖
30a 贯通孔
31  第一构件
31a 第一贯通孔
32  第二构件
32a 第二贯通孔
33  支承体
34  第三构件
40  波长转换构件
40a 波长转换构件
40b 波长转换构件
50  金属构件
60  荧光体
100 发光装置
200 发光装置
X   台阶部
具体实施方式
[实施方式1所涉及的发光装置100]
如图1～图3所示，实施方式1所涉及的发光装置100具备：半导体激光元件10；盖30，其覆盖半导体激光元件10，且具备用于使来自半导体激光元件10的光通过的贯通孔30a；以及波长转换构件40，其设于盖30的贯通孔30a内，且发出波长与来自半导体激光元件10的光的波长不同的光，其中，盖30具备由陶瓷构成的第一构件31和由金属材料构成的第二构件32，贯通孔30a具有贯穿第一构件31的第一贯通孔31a和贯穿第二构件32的第二贯通孔32a，波长转换构件40设置于第二构件32。以下，依次进行说明。
(半导体激光元件10)
作为半导体激光元件10，可以使用激光二极管等。作为激光二极管，例如可以使用在300nm～600nm的范围内具有发光峰值波长、且优选在420nm～470nm的范围内具有发光峰值波长的激光二极管。在使用在300nm～600nm的范围内具有发光峰值波长的激光二极管作为半导体激光元件10的情况下，例如通过将氧化铝(Al2O3)用作陶瓷且将铜用作金属材料，能够使陶瓷的反射率高于金属材料的反射率。此外，在使用在420nm～470nm的范围内具有发光峰值波长的激光二极管作为半导体激光元件10的情况下，除了起到与在300nm～600nm的范围内具有发光峰值波长的情况相同的效果以外，通过将YAG系荧光体等用作波长转换构件40，并使来自半导体激光元件10的光(例：蓝色系、紫色系等)与来自波长转换构件40(例：YAG系荧光体等)的光组合，具有能够容易地获取白色光的效果。
半导体激光元件10载置于散热片20上。作为散热片20，优选使用热传导性优异的构件，例如铜、铝、黄铜等。散热片20被固定在板状的杆21上。半导体激光元件10经由电线等导电构件而与引线22连接。
(盖30)
盖30覆盖半导体激光元件10，且具备用于使来自半导体激光元件10的光通过的贯通孔30a。从半导体激光元件10射出的光通过盖30所具备的贯通孔30a而向盖30的外部导出。贯通孔30a的形状并没有特别地限定，例如，如图6(a)、图6(b)所示，可以设为在俯视观察下呈圆形、矩形等。
盖30具备由陶瓷构成的第一构件31和由金属材料构成的第二构件32。通过使用由陶瓷构成的第一构件31，能够抑制因氧化、硫化等而导致的反射率的降低，从而获得稳定的光学特性。另外，通过使用由金属材料构成的第二构件32，能够将在波长转换构件40中产生的热量高效地向盖30的外部散热。第一构件31与第二构件32也可以是多层构造。
作为陶瓷，例如可以使用氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)等。作为金属材料，可以使用热传导率为100W·m-1·K-1以上的构件(例如：铜、铝、黄铜)。第一构件31也可以在实质上仅由陶瓷构成的程度内包括陶瓷以外的构件。同样，第二构件32也可以在实质上仅由金属材料构成的程度内包括金属材料以外的构件。
陶瓷对来自半导体激光元件10的光的反射率虽然也可以低于金属材料的反射率，但优选高于金属材料的反射率。例如，优选陶瓷对来自半导体激光元件10的光的反射率是金属材料对来自半导体激光元件10的光的反射率的160％以上，更优选为170％以上，进一步优选为180％以上。陶瓷对来自半导体激光元件10的光的反射率为70％以上，优选为80％以上，进一步优选为90％以上。
贯通孔30a具有贯穿第一构件31的第一贯通孔31a和贯穿第二构件32的第二贯通孔32a。第一贯通孔31a与第二贯通孔32a的形状并没有特别地限定，例如，优选将第二构件32设置在比第一构件31靠半导体激光元件10侧的位置，使第二贯通孔32a的开口直径小于第一贯通孔31a的开口直径。如此一来，在贯通孔30a内，第二贯通孔32a的内壁面位于比第一贯通孔31a的内壁面靠内侧的位置，第二构件32向贯通孔30a内突出，因此能够通过第二构件32的上表面支承波长转换构件40的下表面。因此，容易将波长转换构件40设于贯通孔30a，并且能够使波长转换构件40以比较大的接触面积与第二构件32接触。需要说明的是，波长转换构件40的下表面既可以由第二构件32的上表面直接支承(参照图1、3)，也可以隔着金属构件50而被支承(参照图2)。作为金属构件50，可以使用Au-Sn等的共晶接合材料。通过使用上述材料作为金属构件50，能够在不损失散热性的前提下使波长转换构件40与第二构件32接合。
第一贯通孔31a与第二贯通孔32a也可以形成为随着从半导体激光元件10侧朝向盖30外而开口直径变大(参照图3)。如此一来，利用第一贯通孔31a与第二贯通孔32a中至少任一方的倾斜的内壁面，能够朝向盖30外高效地反射光，因此能够维持更稳定的光学特性。
盖30也可以具备支承第二构件32的下表面的外周的圆筒状的支承体33。支承体33被固定在例如杆21上。从散热性的观点出发，优选支承体33由金属形成。第二构件32与支承体33例如能够通过YAG激光焊接等进行固定。在半导体激光元件10与盖30的贯通孔30a之间，也可以设置对来自半导体激光元件10的光进行聚光的透镜等构件。
(波长转换构件40)
波长转换构件40设于盖30的贯通孔30a内，且发出波长与来自半导体激光元件10的光的波长不同的光。作为波长转换构件40，例如，可以使用含有被来自半导体激光元件10的光激发的荧光体60的烧结体、透光性树脂或者玻璃等。在该情况下，利用射入波长转换构件40的来自半导体激光元件10的光来激发烧结体中或者透光性树脂中的荧光体60，从被激发后的该荧光体60发出波长与来自半导体激光元件10的光的波长不同的光。
烧结体例如优选使用氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)等陶瓷。通过使用陶瓷，能够抑制因荧光体60的发热而导致的波长转换构件40的变形等，因此能够获得稳定的光学特性。
作为荧光体60，例如，能够单独使用或者组合使用钇铝石榴石系荧光体(YAG系荧光体)、镥铝石榴石系荧光体(LAG系荧光体)、铽铝石榴石系荧光体(TAG系荧光体)以及硅基氮氧化物(sialon)系荧光体等。
波长转换构件40例如也可以含有氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)等粒状的光散射构件。如此一来，能够使来自半导体激光元件10的光在波长转换构件40中散射，因此，能够抑制从发光装置100获取的光的色彩不均。
波长转换构件40的形状并没有特别地限定，例如可以是圆柱状、四棱柱状、圆锥台形状等。
波长转换构件40设置于第二构件32。作为波长转换构件40设置于第二构件32的方式的一例，例如，可以举出波长转换构件40与第二构件32接触的方式(参照图1、3)、波长转换构件40与接触于第二构件32的金属构件50接触的方式(参照图2)。通过将波长转换构件40设置于第二构件32，在波长转换构件40产生的热量经由第二构件32向盖30的外侧高效地散热。
波长转换构件40既可以与第一构件31接触(参照图1、2)，也可以不与第一构件31接触(参照图3)。作为波长转换构件40与第一构件31接触的情况的一例，例如，可以举出波长转换构件40的形状与第一构件31的第一贯通孔31a的形状相同(除了完全相同的形状的情况以外，还包括形状在可称作误差的程度内不同的情况。)的情况。另外，在制造方面难以将波长转换构件40的形状形成为与第一贯通孔31a的形状相同的情况下，也可以用透光性的构件填埋波长转换构件40与第一贯通孔31a的内壁面之间的间隙。例如，优选利用通过溅射、CVD、蒸镀、原子层沉积法、溶胶-凝胶法等形成的氧化铝(Al2O3)、透光性的树脂等来填埋波长转换构件40与第一构件31的内壁面之间的间隙。尤其优选通过原子层沉积法、溶胶-凝胶法形成氧化铝(Al2O3)、透光性的树脂，能够容易地填埋间隙。如此一来，波长转换构件40与第一构件31之间的紧贴性提高，由此散热路线增加，从而能够提高散热性。
也可以在贯穿第二构件32的第二贯通孔32a的内壁面上设置由陶瓷构成的第三构件34。如此一来，能够利用由陶瓷构成的第三构件34对从波长转换构件40的下表面趋向半导体激光元件10侧的光(例如：在波长转换构件40的下表面、波长转换构件40的内部被反射后的光)进行反射，再次射入波长转换构件40。作为第三构件34，优选使用与上述的第一构件31相同的构件(由相同的材料构成的陶瓷)，以实现来自半导体激光元件10的光的反射。
在将第三构件34设置于第二构件32的内壁面的情况下，优选将使第三构件34嵌合于第二构件32的内壁面的阶梯差等嵌合部X设置在第三构件34与第二构件32的内壁面上。如此一来，容易进行第二构件32的内壁面处的第三构件34的定位，并且能够提高第二构件32的内壁面与第三构件34的紧贴性。
第三构件34也可以与第二构件32的内壁面接触。
如以上说明那样，根据实施方式1所涉及的发光装置100，盖30具备由陶瓷构成的第一构件31和由金属材料构成的第二构件32，贯通孔30a具有贯穿第一构件31的第一贯通孔31a和贯穿第二构件32的第二贯通孔32a，波长转换构件40设置于第二构件32。因此，能够提供光学特性的稳定性与散热性优异的发光装置。
[实施方式2所涉及的发光装置200]
如图4、图5所示，实施方式2所涉及的发光装置200与波长转换构件40的“下表面”设置于第二构件32的实施方式1所涉及的发光装置100的不同之处在于，波长转换构件40的“侧面”设置于第二构件32。根据实施方式2，与实施方式1相同，也能够提供光学特性的稳定性与散热性优异的发光装置。
如图4、图5所示，能够将波长转换构件40与第一构件31的第一贯通孔31a设为相同的形状(除了完全相同的形状的情况以外，还包括形状在可称作误差的程度内不同的情况。)。由此，容易将波长转换构件40的侧面设置于第二构件32。需要说明的是，在制造方面难以将波长转换构件40的形状形成为与第二贯通孔32a的形状相同的情况下，也可以用透光性的构件填埋波长转换构件40的侧面与第二贯通孔32a的内壁面之间的间隙。例如，优选利用通过溅射、CVD、蒸镀、原子层沉积法、溶胶-凝胶法等形成的氧化铝(Al2O3)、透光性的树脂等来填埋波长转换构件40的侧面与第二贯通孔32a的内壁面之间的间隙，使波长转换构件40的侧面与第二贯通孔32a的内壁面接触。尤其优选通过原子层沉积法、溶胶-凝胶法形成氧化铝(Al2O3)、透光性的树脂，能够容易地填埋间隙。如此一来，由于波长转换构件40的侧面与第二构件32之间的紧贴性提高，散热路线增加，因此能够提高散热性。
波长转换构件40可以是多层构造，例如，如图7所示，由烧结体构成的波长转换构件40a与由玻璃构成的波长转换构件40b也可以构成为从半导体激光元件10侧依次设置。在该情况下，由玻璃构成的波长转换构件40b可以含有荧光体60，以便将从发光装置200射出的光修正为所希望的色调，也可以含有例如红色系的荧光体。通过采用上述结构，能够维持发光装置200的散热性，并且能够调节发光装置200的色调。需要说明的是，在图7中，作为一例，示出了实施方式2所涉及的发光装置中的波长转换构件40为多层构造的方式，但波长转换构件40为多层构造的方式并不局限于实施方式2，波长转换构件40在实施方式1、其他方式中均可以是多层构造。
以上，虽然对上述实施方式进行了说明，但上述说明仅是一例，权利要求书所记载的结构完全不受上述说明限定。

Claims (10)

1.一种发光装置，具备：半导体激光元件；盖，其覆盖所述半导体激光元件，且具备用于使来自所述半导体激光元件的光通过的贯通孔；以及波长转换构件，其设于所述盖的贯通孔内，且发出波长与来自所述半导体激光元件的光的波长不同的光，
其特征在于，
所述盖具备由陶瓷构成的第一构件和由金属材料构成的第二构件，
所述贯通孔具有贯穿所述第一构件的第一贯通孔和贯穿所述第二构件的第二贯通孔，
所述波长转换构件设置于所述第二构件。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述第二构件设置在比所述第一构件靠所述半导体激光元件侧的位置，
所述第二贯通孔的开口直径小于所述第一贯通孔的开口直径，
所述波长转换构件的下表面与所述第二构件的上表面接触。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述第一贯通孔与所述第二贯通孔形成为随着从所述半导体激光元件侧朝向所述盖外而开口直径变大，所述第一贯通孔与所述第二贯通孔中至少任一方的内壁面形成为倾斜面
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
在所述第二贯通孔的内壁面上设有由陶瓷构成的第三构件。
5.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，
在所述第二贯通孔的内壁面上设有由陶瓷构成的第三构件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述陶瓷对来自所述半导体激光元件的光的反射率为70％以上。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述波长转换构件隔着金属构件而设置于所述第二构件。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述金属材料的热传导率为100W·m-1·K-1以上。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述第三构件由与所述第一构件相同的构件构成。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述波长转换构件为多层构造。
CN201510104446.3A 2014-04-09 2015-03-10 发光装置 Active CN104976587B (zh)

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