CN108604609A - 波长变换元件以及光源装置 - Google Patents

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Abstract

波长变换元件(100)具备:基体(5)、被配置在基体(5)的表面的至少一部分的板状或膜状的波长变换部件(4)、被集成在基体(5)且包括由p型半导体以及n型半导体构成的p‑n结的受光部(6)。

Description

波长变换元件以及光源装置
技术领域
本申请涉及波长变换元件以及采用了该波长变换元件的光源装置。
背景技术
在采用了以半导体激光元件等半导体发光元件构成的半导体发光装置的光源装置中,为了射出高光通量的光,可以将从半导体发光装置射出的光照射到波长变换元件,并有效地利用在波长变换元件射出的光。
另外,在上述光源装置中需要对从半导体发光元件射出的高光通量的光进行抑制,以使该光不会由波长变换元件散射,而直接射出到外部。为此,提出了对光源装置的发光状态进行检测的系统。
以下参照图21,对专利文献1中公开的以往的光源装置进行说明。
图21是示出以往的光源装置1001的构成的概略图。
以往的光源装置1001具备:射出激光的半导体激光元件1002;荧光体1004,将从半导体激光元件1002射出的激光的至少一部分变换为非相干光;以及安全装置(光检测器1011、控制部1009),对相干激光向外部的射出进行抑制。
光检测器1011的受光元件1008接受的光为,来自被配置在反射部件1005的凹部1005a的荧光体1004的光之中的、透过光学滤波器1007的波长大约比500nm大的光。在因荧光体1004的损伤或欠缺等而导致激光被直接射出到外部的状态(光变换异常)的情况下,会出现受光元件1008的输出降低,从而在控制部1009的判断部1009a会判断为规定值以下。驱动电路1010在从控制部1009的控制信号发生部1009b接受到示出判断结果的信号的情况下,停止半导体激光元件1002的驱动。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1 日本 特开2011-66069号公报
然而,由于从波长变换部件(荧光体)射出的荧光的射出方向是不规则的,因此对于波长变换部件(荧光体)的发光状态的微小变化则不容易检测到。
例如,在专利文献1公开的光源装置1001,荧光体1004与受光元件1008的距离较远。因此,在光源装置1001,关于荧光体的脱落以及破损这种故障的最终阶段是能够判别的,但是在荧光体内部的一部分发生裂缝等这种故障的初期阶段则不能进行检测。
发明内容
本申请为了解决这种课题,目的在于提供一种能够正确地检测波长变换部件的状态的波长变换元件以及具备该波长变换元件的光源装置。
为了解决上述课题,本申请所涉及的波长变换元件具备:基体、被配置在所述基体的表面的至少一部分的板状或膜状的波长变换部件、以及集成在所述基体且包括由p型半导体以及n型半导体构成的p-n结的受光部。
通过此构成,通过在配置了波长变换部件的基体集成包括p-n结的受光部,从而受光部能够在波长变换部件的附近对从波长变换部件射出的光进行检测。因此,受光部能够正确地对波长变换部件的微小的变化进行检测。
并且,在本申请所涉及的波长变换元件,所述受光部也可以接受向所述基体入射的光。
通过此构成,受光部能够在波长变换部件的附近对从波长变换部件向基体射出的光进行检测。因此,能够正确地对波长变换部件的微小的变化进行检测。
并且也可以是,在本申请所涉及的波长变换元件,所述波长变换部件与所述表面垂直的方向的厚度,比所述波长变换部件与所述表面平行的方向的最大宽度小。
通过此构成,能够对波长变换部件所生成的光之中的在波长变换部件的内部的伝播距离短的光进行检测。这种光的强度对波长变换部件的微小的变化敏感。因此,通过以上的构成,能够更加正确地对波长变换部件的状态进行检测。
并且也可以是,在本申请所涉及的波长变换元件中进一步具备被配置在所述波长变换部件与所述基体之间的光学滤波器,且该光学滤波器对从所述波长变换部件射出的光进行反射。
通过此构成,能够将从波长变换部件射出的光之中的、向基体伝播的光高效地射出到波长变换元件的外部。
并且也可以是,在本申请所涉及的波长变换元件,所述光学滤波器包括金属膜或电介质多层膜。
通过此构成,能够容易地形成光学滤波器。
并且,在本申请所涉及的波长变换元件,所述p型半导体以及所述n型半导体可以是掺杂了杂质的硅。
通过此构成,能够容易地制造受光部。
并且也可以是,在本申请所涉及的波长变换元件,所述受光部被配置在所述基体的内部、或所述基体与所述波长变换部件之间。
通过此构成,由于能够缩短波长变换部件与受光部的距离,因此能够正确地对波长变换部件的微小的变化进行检测。
并且也可以是,在本申请所涉及的波长变换元件,所述基体具备多个所述受光部。
通过此构成,能够正确地对入射到波长变换部件的光的位置进行检测。
并且也可以是,在本申请所涉及的波长变换元件中,在对所述表面进行平面视时,所述受光部被配置在所述波长变换部件的周围。
通过此构成,能够正确地对入射到波长变换部件的周边的光的信息进行检测。例如,在来自发光装置的光照射向波长变换元件的情况下,通过来自发光装置的光的照射位置出现偏差,从而会有不入射到波长变换部件,而入射到波长变换部件的周边的情况。在这种情况下,在该构成中能够正确地对照射位置的偏差进行检测。
并且也可以是,在本申请所涉及的波长变换元件,在对所述表面进行平面视时,受光部被配置在所述波长变换部件的周缘。
通过此构成,能够检测来自发光装置的光照射到波长变换部件的位置,且能够减少受光部的区域。
并且也可以是,在本申请所涉及的波长变换元件中,所述波长变换部件具有多个区域。
通过此构成,能够容易地构成具有多个发光区域的波长变换部件。
并且,本申请所涉及的光源装置具备上述波长变换元件、以及射出向所述波长变换元件照射的光的发光装置。
通过此构成,光源装置能够实现与上述波长变换元件相同的效果。
并且也可以是,在本申请所涉及的光源装置中,所述发光装置射出激光。
通过此构成,由于在波长变换元件入射指向性高的激光,因此能够提高受光部针对波长变换部件的状态的微小的变化的灵敏度。
并且也可以是,在本申请所涉及的光源装置进一步具备使从所述发光装置射出的光的光程变动的光学系统。
通过此构成,能够使来自发光装置的射出光照射到波长变换部件的所希望的位置。并且,通过使来自发光装置的射出光扫描,能够从光源装置射出规定的配光模式的射出光。
通过本申请,能够提供一种能够正确地检测波长变换部件的状态的波长变换元件以及具备该波长变换元件的光源装置。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的光源装置的构成的概略截面图。
图2是示出被搭载于实施方式1所涉及的光源装置的波长变换元件的构成的概略截面图。
图3A是用于说明实施方式1所涉及的波长变换元件的工作的一个例子的概略截面图。
图3B是用于说明实施方式1所涉及的波长变换元件的工作的其他的一个例子的概略截面图。
图3C是用于说明实施方式1所涉及的波长变换元件的工作又一个其他的例子的概略截面图。
图4是在模式上示出实施方式1所涉及的光源装置、以及使光源装置工作的控制部的电路方框图。
图5是示出实施方式1的变形例1所涉及的波长变换元件的构成的概略截面图。
图6是示出实施方式1的变形例2所涉及的波长变换元件的构成的概略截面图。
图7是示出实施方式2所涉及的波长变换元件的构成的概略截面图。
图8是示出实施方式2所涉及的波长变换元件的外观的斜视图。
图9是示出实施方式2所涉及的光源装置的构成的概略截面图。
图10是示出实施方式3所涉及的光源装置的构成的概略截面图。
图11是在模式上示出实施方式3所涉及的光源装置以及用于驱动光源装置的控制部的电路方框图。
图12是示出实施方式3所涉及的光源装置以及控制部中的控制的算法的流程图。
图13是示出被输入到实施方式3所涉及的光源装置的驱动信号的一个例子的时间相依性的图表。
图14是在模式上表示实施方式3的变形例1所涉及的光源装置的斜视图。
图15是示出实施方式3的变形例1所涉及的光源装置的应用例子的概略图。
图16是示出实施方式3的变形例2所涉及的波长变换元件的构成的概略截面图。
图17是示出实施方式3的变形例3所涉及的波长变换元件的构成的概略截面图。
图18是示出实施方式4所涉及的光源装置的构成的概略截面图。
图19是示出实施方式4所涉及的波长变换元件的构成的概略截面图。
图20是示出实施方式5所涉及的波长变换元件的构成的概略截面图。
图21是示出以往的光源装置的构成的概略图。
具体实施方式
以下参照附图对本申请的实施方式进行说明。另外,以下将要说明的实施方式均为示出本申请的一个具体例子。因此,以下的实施方式所示的数值、构成要素、构成要素的配置位置、连接方式、以及工序(步骤)、工序的顺序等均为一个例子,其主旨并非是对本申请进行限定。因此,对于以下的实施方式的构成要素之中没有记载在示出本申请的最上位概念的技术方案中的构成要素,作为任意的构成要素来说明。
(实施方式1)
以下参照图1以及图2对实施方式1中的光源装置进行说明。
图1是示出本实施方式所涉及的光源装置101的构成的概略截面图。
图2是示出被搭载在本实施方式所涉及的光源装置101的波长变换元件100的构成的概略截面图。
[基本构成]
首先,对本实施方式所涉及的光源装置101以及波长变换元件100的基本构成进行说明。另外,以下将要说明的基本构成在以下的各个实施方式中相同,因此在以下的各个实施方式的说明中省略关于以下的基本构成的说明。
如图1所示,光源装置101具备:波长变换元件100、以及使光照射到波长变换元件100的发光装置1。光源装置101进一步具备聚光光学系统3。光源装置101将从发光装置1射出的光照射到波长变换部件4,将从波长变换部件4射出的光作为光源装置101的射出光90来射出。
波长变换元件100是由来自发光装置1的光照射并对该光的至少一部分进行波长变换后射出的元件,具备:基体5、波长变换部件4、以及受光部6。
基体5是被配置有波长变换部件4、且被集成了受光部6的部件。基体5的形状没有特殊的限定,例如可以是板状。
波长变换部件4是被配置在基体5的表面的至少一部分、且呈板状或膜状的波长变换部件。波长变换部件4是包含至少一种以上的荧光体材料的部件,例如对波长380nm至490nm的光进行吸收,射出在波长420nm至780nm之间的可见光区域具有峰值波长的荧光。
波长变换部件4例如至少包含射出波长500nm至650nm之间的黄色光至红色光的荧光体材料。波长变换部件4所包含的荧光体材料例如有铈(Ce)激活的钇铝石榴石系的荧光体材料。
受光部6被集成于基体5,包括由p型半导体以及n型半导体构成的p-n结。受光部6接受入射到基体5的光。
发光装置1是射出向波长变换元件100照射的光的装置。发光装置1例如具备半导体发光元件10。半导体发光元件10例如是具备由氮化物半导体构成的发光层的氮化物半导体发光元件。半导体发光元件10例如是形成有光波导的半导体激光二极管元件。从半导体发光元件10射出的射出光11例如是峰值波长为380nm至490nm之间的近接于紫外线至蓝色的波长的光。
射出光11例如是从半导体激光二极管元件射出的激光。
聚光光学系统3例如是针对凸透镜、凹反射透镜等光学元件包括了一个以上的光学系统,使射出光11的至少一部分聚光到波长变换部件4的表面的至少一部分。
射出光90是从波长变换部件4射出的光。射出光90中包括射出光11的至少一部分由波长变换部件4被波长变换后的光。更具体而言,从被照射了射出光11的波长变换部件4射出第一射出光91和第二射出光92,所述第一射出光91是射出光11的一部分被散射的光,所述第二射出光92是射出光11的其他的一部分被吸收以及被波长变换的光。例如,第一射出光91为蓝色光,第二射出光92为黄色光。即,从波长变换部件4射出混合了第一射出光91与第二射出光92的白光的射出光90。
[详细构成]
接着,对本实施方式所涉及的波长变换元件100以及光源装置101的详细构成进行说明。
<波长变换元件>
波长变换元件100具备:基体5;被配置在基体5的表面的至少一部分的板状或膜状的波长变换部件4;以及被集成在基体5且包括由p型半导体以及n型半导体构成的p-n结的受光部6。
基体5的构成中例如被形成有第一半导体22和第二半导体23,所述第一半导体22是具有第一传导型的硅(Si),所述第二半导体23是被配置在第一半导体22的波长变换部件4一侧的、具有与第一传导型不同的传导型即第二传导型的硅。例如,第一传导型以及第二传导型分别是n型以及p型。这样,能够容易地制造受光部6。另外,第一传导型以及第二传导型也可以分别是p型以及n型。
更具体而言,第一半导体22例如是外形为纵3mm、横3mm、厚度300μm的n型硅基板。第二半导体23通过在第一半导体22的表面注入p型掺杂物而被形成。
在第一半导体22与第二半导体23之间,形成包括p-n结的受光部6。在受光部6形成耗尽层。
被形成在第一半导体22与第二半导体23的界面的受光部6的距离表面的深度,是基于在第二半导体23的光的入射长度来设计的。例如,在接受波长为420nm至650nm的光的情况下,受光部6被配置在从第二半导体23的表面的深度为0.1μm至10μm之间的位置。
在基体5的第二半导体23侧形成有保护膜35,该保护膜35例如是厚度为0.1μm至10μm之间的硅氧化膜。保护膜35是用于抑制第一半导体22以及第二半导体23的劣化的膜。保护膜35不是波长变换元件100的必须的构成要素。在保护膜35的表面的一部分或全部形成有例如由镍、铝、钛、铂、金等金属构成的第二电极33。并且,在第二半导体23的表面的一部分设置开口部,第二半导体23与第二电极33电连接。
另外,在与基体5的第二半导体23相反一侧(即,图2的下侧)的第一半导体22的表面形成有例如由镍、铝、钛、铂、金等金属构成的第一电极32,第一电极32与第一半导体22电连接。
波长变换部件4是包含一种以上的荧光体材料的部件,被形成在保护膜35以及第二电极33的至少一方的表面。
更具体而言,波长变换部件4是通过平均粒径D50为5μm的Ce激活的(Gd,Y,Lu)3(Al,Ga)5O12荧光体粒子与硅的混合膏被涂布在基体5的表面,并通过固化来形成的。
波长变换部件4例如被形成在基体5的配置了波长变换部件4的主面中,比该主面小一圈的区域内。波长变换部件4的厚度例如为10μm至150μm。波长变换部件4的厚度根据从波长变换部件射出的射出光90的色温、从射出光11向射出光90的变换效率等而被适宜地设定。
波长变换元件100通过焊锡、导电膏等导电性部件、或金属导线等与外部的电路电连接。在本实施方式中,如图2所示,第二电极33通过金属导线37与外部连接。
<光源装置>
如图1所示,光源装置101具备波长变换元件100、以及发光装置1。波长变换元件100以及发光装置1由没有图示的保持部件保持。
在本实施方式中,光源装置101进一步具备聚光光学系统3、以及外部连接单元80。
发光装置1例如具备作为TO-CAN(镭射二极体模组)的封装体12、以及被安装在封装体12的半导体发光元件10。封装体12具备作为将电力施加到半导体发光元件10的布线的引脚13a以及13b。封装体12具备对半导体发光元件10进行封装的外壳15。外壳15具备透光部件16。透光部件16例如由玻璃构成。
发光装置1例如射出峰值波长为450nm的蓝色激光的射出光11。射出光11透过透光部件16,射出到发光装置1的外部。
发光装置1的引脚13a以及13b分别与布线70a以及70b连接。布线70a以及70b例如是在聚酰亚胺等基膜上以铜箔等来形成布线的柔性印刷电路板(Flexible PrintedCircuits)。
布线70a以及70b与外部连接单元80连接。外部连接单元80例如是连接器。
在本实施方式所涉及的光源装置101,聚光光学系统3为凸透镜,将射出光11聚光到波长变换元件100。
并且,在本实施方式中,如图1所示,在从波长变换元件100射出的射出光90的光程上例如配置投光部件120,该投光部件120是具有高数值孔径的非球面凸透镜。据此,能够调整光源装置101的配光特性。
[工作]
<工作的概要>
接着,参照附图对本实施方式所涉及的波长变换元件100的工作的概要进行说明。
图3A是用于说明本实施方式所涉及的波长变换元件100的工作的一个例子的概略截面图。
图3B是用于说明本实施方式所涉及的波长变换元件100的工作的其他的一个例子的概略截面图。
图3C是用于说明本实施方式所涉及的波长变换元件100的工作的另外的一个其他的例子的概略截面图。
如以上所述,光源装置101通过聚光光学系统3对从发光装置1射出的射出光11进行聚光,并照射到波长变换元件100的波长变换部件4。从由射出光11照射的波长变换部件4射出作为白光的射出光90。
在本实施方式中,射出光11照射到被配置在受光部6的上部的波长变换部件4。
此时,如图3A~图3C所示,从波长变换部件4也向基体5一侧射出光。
射出到基体5一侧的光之中、透过保护膜35或第二电极33的射出光90b的一部分,入射到基体5的包括耗尽层的受光部6。
入射到受光部6的光通过光电转换而生成电子-空穴对。在第一电极32以及第二电极33被施加用于向p-n结施加逆偏压的电压。在本实施方式中,第一电极32以及第二电极33分别被施加正电压以及负电压。因此,在受光部6生成的电子以及空穴分别从第一电极32以及第二电极33经由布线70c以及70d而到达外部连接单元80。而且,电子以及空穴从外部连接单元80被送到光源装置101的外部。
根据从受光部6输出的信号(即光电流),能够对波长变换部件4的状态进行检测。而且,基于该检测出的结果,能够进行发光装置1的工作控制。例如,在来自受光部6的光电流急剧上升的情况下,判断为波长变换部件4有可能破损或脱离,则能够使发光装置1的工作停止。这样,能够抑制相干射出光11不被散射而直接射出到光源装置101的外部。
<电路构成>
接着,参照附图对用于使本实施方式所涉及的光源装置101工作的控制部的电路构成进行说明。
图4是在模式上示出本实施方式所涉及的光源装置101、以及用于使光源装置101工作的控制部140的电路方框图。
如图4所示,光源装置101具备:半导体发光元件10、光检测器20、以及外部连接单元80。
在此,光检测器20是具备受光部6、第一电极32、以及第二电极33的光电二极管。
外部连接单元80具备:阳极端子C1、阴极端子C2、第一端子C3、以及第二端子C4。
半导体发光元件10的阳极电极被连接到外部连接单元80的阳极端子C1,半导体发光元件10的阴极电极被连接到外部连接单元80的阴极端子C2。并且,光检测器20的阴极电极被连接到外部连接单元80的第一端子C3,光检测器20的阳极电极被连接到外部连接单元80的第二端子C4。
光源装置101的外部连接单元80通过外部布线81与控制部140连接。
光源装置101由例如作为电池的电源部160、例如作为中央控制电路的外部电路150、以及控制部140来驱动。即,电源部160、外部电路150以及控制部140构成光源装置101的驱动部。
电源部160为了对控制部140进行驱动而供给电力。
外部电路150与控制部140例如进行通信。据此,外部电路150可以获得来自控制部140的信息,也可以向控制部140发出指示。
控制部140为了驱动半导体发光元件10,而经由阳极端子C1以及阴极端子C2,将规定的电流Iop供给到半导体发光元件10。
并且,控制部140为了检测来自光检测器20的光电流,而通过第二端子C4接受该光电流。
控制部140具备微控制器141、第一降压变换器142、以及第二降压变换器143。控制部140进一步具备:电阻元件132、A/D变换器144、I/0接口148、以及检测电阻146。
微控制器141是根据来自光检测器20的光电流以及来自外部电路150的信号,对供给到半导体发光元件10的电流Iop进行控制的电路。
第一降压变换器142是用于将电流Iop供给到半导体发光元件10的回扫式变换器(Buck converter)。
第二降压变换器143是用于生成施加到光检测器20的电源电压Vcc的回扫式变换器。
电阻元件132是用于得到与从光检测器20输出的光电流对应的电压值的电阻元件。
A/D变换器144是将与来自光检测器20的光电流对应的电压值变换为数字信号的变换器。
I/O接口148是用于与外部电路150之间进行通信的接口。
检测电阻146是用于获得与从第一降压变换器142供给到半导体发光元件10的电流Iop对应的电压的电阻元件。
本实施方式所涉及的光源装置101以及控制部140通过以上这种电路构成来对半导体发光元件10的工作进行控制。
<工作的详细>
接着,参照图4等对本实施方式所涉及的光源装置101以及控制部140的工作进行详细的说明。
作为本实施方式所涉及的光源装置101的适用例子,对以光源装置101为机动车等车辆的前照灯的例子进行说明。首先,例如通过启动车辆的引擎,来进行光源装置101的工作准备。据此,电力(电压VB)从电源部160供给到控制部140,由第二降压变换器143生成电源电压Vcc。
接着,规定的指示信号从外部电路150经由I/0接口148被发送到微控制器141,电流Iop从第一降压变换器142经由外部布线81流入到外部连接单元80的阳极端子C1。
向阳极端子C1供给的电流Iop从外部布线81被供给到外部连接单元80。并且,如图1所示,电流Iop由布线70a以及70b被传递到引脚13a以及13b,并由没有图示的金属导线供给到半导体发光元件10。据此,射出光11从半导体发光元件10射出。
从发光装置1的半导体发光元件10射出的射出光11经由聚光光学系统3,入射到波长变换元件100的波长变换部件4。
波长变换部件4对射出光11的一部分进行散射,并射出第一射出光91。并且,波长变换部件4吸收射出光11的一部分,并射出第二射出光92。
射出光90是第一射出光91与第二射出光92混合的光。例如,在第一射出光91为蓝色光,第二射出光92为黄色光的情况下,作为白光的射出光90从光源装置101射出。
此时,如图3A所示,射出光90b的一部分入射到受光部6。在受光部6接受的光通过光电转换而成为光电流,被输入到控制部140。被输入到控制部140的光电流通过电阻元件132而成为电压信号,被输入到微控制器141。
<不良模式>
接着对从本实施方式所涉及的光源装置101不能输出正常的射出光90的不良模式中的光源装置101的工作进行说明。
射出光11由于被聚光到波长变换部件4,因此在波长变换部件4的局部被射入强度大的光。为此,在波长变换部件4会有局部性的、且急剧的温度上升。由于这种温度上升,则会发生图3B所示的局部性的材料变质部4x的情况、以及发生图3C所示的局部性的裂缝4y的情况等。
首先,对在本实施方式所涉及的光源装置101进行图3B所示的材料变质部4x的检测时的工作进行说明。
如以前所述,波长变换部件4的厚度例如是10μm至150μm左右。并且,保护膜35的厚度例如是0.1μm至10μm左右。
并且,受光部6被配置在从基体5的表面的深度例如为0.1μm至10μm之间的规定的位置。
另外,推测材料变质部4x发生在波长变换部件4的光强度大、且温度最高的表面部分。为此,通过将受光部6配置在射出光90的光程的外部,也即与材料变质部4x的距离近的位置,从而能够将波长变换部件4的微小的变化作为射出光90b的变化来正确地检测。并且,由于受光部6被配置在射出光90的光程的外部,因此,不会由受光部6妨碍射出光90的伝播。
在本实施方式中,例如能够将受光部6配置在从波长变换部件4的表面170μm以下的位置。
同样,在对图3C所示的裂缝4y的发生进行检测的情况下,也是通过将受光部6配置到离裂缝4y近的位置,从而能够将波长变换部件4的微小的变化作为射出光90b的变化来进行正确地检测。
在上述的构成中,射出光90b的光量作为光电流从光源装置101输出,由电阻元件132以及A/D变换器144被信号变换,并输出到微控制器141。
在微控制器141对该信号进行判断,在波长变换部件4出现不良状况的情况下,通过由微控制器141对第一降压变换器142进行控制,来使电流Iop成为0,并使半导体发光元件10的工作停止。
[效果]
如以上所示,在本实施方式所涉及的波长变换元件100,使包括p-n结的受光部6集成在配置了波长变换部件4的基体5。据此,受光部6能够在波长变换部件4的附近来从检测波长变换部件4射出的光。因此,受光部6能够正确地检测波长变换部件4的微小的变化。
并且,在本实施方式中,受光部6能够在波长变换部件4的附近,对从波长变换部件4向基体5射出的光进行检测。因此,能够对波长变换部件4的微小的变化进行正确地检测。
并且,在本实施方式中,由于波长变换部件4与基体5的主面垂直的方向的厚度,比波长变换部件4与该主面平行的方向的最大宽度小,因此,受光部6能够对由波长变换部件4生成的光之中的、在波长变换部件4的内部的伝播距离短的光进行检测。这样的光的强度对波长变换部件4的微小的变化比较敏感。因此,能够通过受光部6对波长变换部件4的状态进行更正确地检测。
并且,在本实施方式中,由于受光部6被配置在基体5的内部,因此能够缩短波长变换部件4与受光部6的距离。为此,能够对波长变换部件4的微小的变化正确地进行检测。
并且,本实施方式所涉及的光源装置101具备波长变换元件100、以及射出向波长变换元件100照射的光的发光装置。据此,光源装置101能够实现与波长变换元件100同样的效果。
并且,在本实施方式所涉及的光源装置101,发光装置1射出激光。据此,由于在波长变换元件100有指向性高的激光入射,因此能够提高受光部6针对波长变换部件4的状态的微小的变化的敏感度。
(实施方式1的变形例1)
接着,对实施方式1的变形例1所涉及的波长变换元件进行说明。在本变形例所涉及的波长变换元件中与实施方式1所涉及的波长变换元件100的不同之处是,在波长变换部件4与基体5之间具备光学滤波器。以下参照附图,以本变形例所涉及的波长变换元件与实施方式1所涉及的波长变换元件100的不同之处为中心进行说明。
图5示出了本变形例所涉及的波长变换元件100a的构成的概略截面图。
如图5所示,本变形例所涉及的波长变换元件100a具备被配置在波长变换部件4与基体5之间,对从波长变换部件4射出的光进行反射的光学滤波器。
光学滤波器40例如是银合金等金属膜、电介质多层膜、或组合了这双方的膜。通过此构成,能够自由设计反射率的光学滤波器40能够容易地形成在波长变换部件4与基体5之间。
光学滤波器40对射出光11、以及从波长变换部件4射出的被波长变换的光(荧光)的至少一方的波长的光进行反射。据此,从波长变换部件4射出的光之中向基体5伝播的光能够高效地射出到波长变换元件100a的外部,从而能够使从波长变换部件4入射向受光部6的光成为所需的最小限度。
例如,光学滤波器40被设计成,对射出光11的波长的光、以及从波长变换部件4射出的被波长变换的光的至少一方的波长的光的95%的光进行反射。此时,能够使从波长变换部件4朝向受光部6的光中仅5%的光透过光学滤波器40,并使其入射到受光部6。此时,通过调整形成受光部的第一半导体22以及第二半导体23的厚度与掺杂物的量,从而能够配置仅以少量的光量就能够有充分的灵敏度的受光部6。另外,上述的光学滤波器40的反射率为一个例子,也可以优选高的反射率,例如设计成以80%至99.9%的任一个比例来对光进行反射。通过此构成,不仅能够使从波长变换元件100a射出的光的光通量增大,而且能够使所定的射出光入射到受光部6,从而能够对波长变换部件4的状态的微小的变化进行检测。
并且,在本变形例中,在基体5,例如通过将n掺杂物注入到作为p型硅基板的基板21,从而形成作为n型硅区域的第一半导体22。于是,形成注入了高浓度n掺杂物的作为n+区域的第三半导体24,且形成注入了p型掺杂物的作为p层的第二半导体23。第一电极32与第三半导体24电连接。在第二半导体23的表面形成保护膜35,第二半导体23与第二电极33电连接。
在基体5,从被形成在配置了波长变换部件4一侧的主面的第一电极32和第二电极33,通过金属导线36以及37布线到外部。
通过上述构成,由于能够仅在基体5的一方的主面上布线,因此能够通过引线接合等来容易地布线。
另外,在上述的构成中,光学滤波器40可以通过例如将1μm以下的TiO2微粒子的白色微粒子混合到硅等透明材料后涂布并固化来构成。
(实施方式1的变形例2)
接着,对实施方式1的变形例2所涉及的波长变换元件进行说明。本变形例所涉及的波长变换元件在被封装之处与实施方式1所涉及的波长变换元件100不同。以下针对本变形例所涉及的波长变换元件,参照附图以与实施方式1所涉及的波长变换元件100的不同之处为中心进行说明。
图6是示出本变形例所涉及的波长变换元件100b的构成的概略截面图。
如图6所示,在本变形例所涉及的波长变换元件100b,基体5由粘着层45而被固定在封装体50。
在封装体50,在绝缘部件52埋入第一端子55、第二端子56以及第三端子57。
绝缘部件52例如由塑料构成。第一端子55、第二端子56以及第三端子57例如是在铜的表面进行喷镀处理的端子。
第一端子55以及第二端子56用于与封装体外部连接的布线。
被设置在基体5的第一电极32与第一端子55由金属导线36连接。被设置在基体5的第二电极33与第二端子56由金属导线37连接。
通过上述的构成,本变形例所涉及的波长变换元件100在光源装置101的制造时等能够容易地处理。
(实施方式2)
接着,对实施方式2所涉及的波长变换元件以及光源装置进行说明。本实施方式所涉及的波长变换元件在具备多个受光部之处与实施方式1所涉及的波长变换元件100不同。以下,针对本实施方式所涉及的波长变换元件以及光源装置,以与实施方式1所涉及的波长变换元件100以及光源装置101的不同之处为中心进行说明。
[波长变换元件]
首先,参照附图对本实施方式所涉及的波长变换元件进行说明。
图7是示出本实施方式所涉及的波长变换元件200的构成的概略截面图。
图8是示出本实施方式所涉及的波长变换元件200的外观的斜视图。另外,在图8中示出了没有配置波长变换部件4等的状态下的波长变换元件200的外观的概略图。并且,图7是与图8的VII-VII截面对应的截面图。
如图7所示,波长变换元件200具有多个受光部6a~6e,在多个受光部6a~6e的上部配置波长变换部件4。
在图7所示的截面,波长变换元件200具备五个受光部6a~6e。
如图8所示,在本实施方式中,波长变换元件200具备15个受光部,该15个受光部位于基体5的中央部附近,在横方向上为5列、纵方向上为3列。并且,在基体5的周边部分,以围着受光部的方式形成有18个电极。此时,在18个电极之中,3个是与纵方向3列的受光部对应的共享阴极电极,剩余的15个是15个受光部每一个的阳极电极。
多个受光部6a~6e例如是通过按照形成了第二半导体23a~23e等的区域,向作为n型硅的第一半导体22注入p型掺杂物而形成的。
并且,在波长变换元件200与实施方式1的变形例1同样,在波长变换部件4与基体5之间形成光学滤波器40。光学滤波器40也有对配置了波长变换部件4的基体5上的面进行平坦化的效果。光学滤波器40例如以银合金等金属膜、电介质多层膜、将白色微粒子混合到透明材料而形成的膜、或对这些进行组合而形成的膜来构成。
[光源装置]
接着,参照附图对本实施方式所涉及的光源装置进行说明。
图9是示出本实施方式所涉及的光源装置201的构成的概略截面图。
如图9所示,光源装置201具备波长变换元件200、以及发光装置1。波长变换元件200以及发光装置1由没有图示的保持部件保持。
在本实施方式中,光源装置201进一步具备:聚光光学系统3、外部连接单元80、第一布线基板71、以及第二布线基板72。
发光装置1的引脚13a以及13b与第一布线基板71连接。
第一布线基板71例如是在塑料等基底基板上由铜箔等形成布线的印刷电路板。
在第一布线基板71例如安装作为连接器的外部连接单元80。
在本实施方式所涉及的光源装置201,聚光光学系统3由凸透镜3a和凹状的反射面3b组合而成,将射出光11聚光到波长变换元件200。
波长变换元件200的第一端子55、第二端子56与第二布线基板72连接。
第二布线基板72例如是在聚酰亚胺等基膜上以铜箔等形成了布线的柔性印刷电路板。
第二布线基板72与第一布线基板71电连接。
[工作]
接着,对本实施方式所涉及的光源装置201的工作进行说明。
光源装置201使从发光装置1射出的射出光11由聚光光学系统3聚光,并照射向波长变换元件200的波长变换部件4。从照射了射出光11的波长变换部件4中射出作为白光的射出光90。
此时,从波长变换部件4向基体5一侧也射出光,光入射到多个受光部的每一个。
入射到多个受光部的每一个的光通过光电转换,而生成电子-空穴对。在多个受光部的每一个生成的电子以及空穴分别从封装体50,经由第二布线基板72以及外部连接单元80被发送到外部。
在本实施方式中,能够根据来自多个受光部的信号,对波长变换部件4的状态进行检测。
并且,通过对来自多个受光部的信号进行比较,从而能够对射出光11入射到波长变换部件4的位置的信息进行检测。
为此,通过聚光光学系统3的凹状的反射面3b等位置出现偏差,据此能够正确地检测到射出光11入射到波长变换部件4的位置的偏差。
(实施方式3)
接着,对实施方式3所涉及的光源装置进行说明。本实施方式所涉及的光源装置在具备使从发光装置1射出的光的光程变动的光学系统之处,与实施方式2所涉及的光源装置201不同。以下针对本实施方式所涉及的光源装置,以与实施方式2所涉及的光源装置201的不同之处为中心进行说明。
[光源装置]
首先,参照附图对本实施方式所涉及的光源装置的构成进行说明。
图10是示出本实施方式所涉及的光源装置301的构成的概略截面图。
在本实施方式中,聚光光学系统3的一部分的光学元件为可动型。即,本实施方式所涉及的光源装置301具备使从发光装置1射出光11的光程变动的光学系统。据此,能够使来自发光装置1的射出光11照射到波长变换部件4的所希望的位置。并且,通过使来自发光装置1的射出光11扫描,从而能够从光源装置301射出规定的配光模式的射出光。
聚光光学系统3由凸透镜3a、以及可动型的反射面3b构成。
并且,波长变换元件200具备基体5与波长变换部件4,基体5与波长变换部件4位于封装体50内。波长变换元件200被安装到第二布线基板72。波长变换元件200通过外部连接单元82,经由外部布线83与外部的电路连接。并且,反射面3b经由轴527与驱动部538连接。
驱动部538与外部布线84连接,从外部向驱动部538供给电力。根据该电力,反射面3b利用静电力、磁力等而被驱动。
通过此构成,能够将射出光11照射到波长变换部件4的规定的位置。并且,能够扫描射出光11的照射位置。
具体而言,在反射面3b为位置3b1时,射出光11作为射出光54a被反射,而照射到波长变换部件4的位置351。
并且,在反射面3b为位置3b2时,射出光11作为射出光54b被反射,而照射到波长变换部件4的位置352。
而且,在本实施方式中,也能够通过波长变换元件200的多个受光部,对射出光11在波长变换部件4的位置进行检测。
例如,在射出光11在波长变换部件4上的位置为位置351的情况下,由于位置351正下方的受光部接受的光量多,因此从该受光部输出的光电流多。
并且,在射出光11在波长变换部件4上的位置为位置352的情况下,位置352正下方的受光部接受的光量多。
[电路构成]
接着,参照附图对使本实施方式所涉及的光源装置301工作的控制部的电路构成进行说明。
图11在模式上示出了本实施方式所涉及的光源装置301以及用于驱动光源装置301的控制部140的电路方框图。
如图11所示,光源装置301具备:半导体发光元件10、光检测器20a~20e、外部连接单元80和82、以及驱动部538。
在此,光检测器20a~20e是分别具备受光部6a~6e、第一电极32、以及第二电极33的光电二极管。另外,在图11为了简化,而仅示出了所有的光检测器之中的5个光检测器20a~20e。
光源装置301的外部连接单元80以及82分别由外部布线81以及83,与控制部140连接。并且,驱动部538由外部布线84与控制部140连接。
本实施方式所涉及的控制部140与实施方式1同样,具备:微控制器141、第一降压变换器142、第二降压变换器143、电阻元件132、A/D变换器144、I/O接口148、以及检测电阻146。本实施方式所涉及的控制部140还具备驱动电路145。
驱动电路145是用于使驱动部538工作的电路,根据来自微控制器141的控制信号,使驱动部538工作。
通过光源装置301以及控制部140具备以上这种构成,从而控制部140能够对光源装置301的半导体发光元件10以及驱动部538的工作进行控制。
[工作]
接着,参照附图对本实施方式所涉及的光源装置301以及控制部140的工作进行说明。
图12是示出本实施方式所涉及的光源装置301以及控制部140的控制的算法的流程图。
图13是示出被输入到本实施方式所涉及的光源装置301的驱动信号的一个例子的时间相依性的图表。图13的图表(a)是示出从驱动电路145向驱动部538施加的电压的时间相依性的图表。图13的图表(b)是示出从第一降压变换器142供给到半导体发光元件10的电流的时间相依性的图表。
作为本实施方式所涉及的光源装置301的适用例子,对将光源装置301用作机动车等车辆的前照灯的例子进行说明。首先,例如通过使车辆的引擎启动,来进行光源装置301的工作准备。据此,电力从电源部160供给到控制部140,由第二降压变换器143生成电源电压Vcc。
接着,从外部电路150向微控制器141发送示出规定的投光模式的指示信号。
微控制器141对该指示信号进行运算,将对驱动电路145进行控制的控制信号输出到驱动电路145。据此,使用于驱动反射面3b的驱动部538工作。
在驱动部538被施加例如图13的图表(a)所示的正弦波等周期性的电压信号。
在图13的图表(a)所示的例子中,在驱动部538以规定的周期(2TACT),被施加有从-GACT至+GACT的电压。
在本实施方式所涉及的光源装置301,来自半导体发光元件10的射出光11向波长变换部件4的照射位置进行如下的移动,即从波长变换部件4的规定的周边部向中央部、从中央部向其他的周边部、从该其他的周边部向中央部、从中央部向该规定的周边部移动。在本实施方式中,如图13的图表(a)所示,射出光11在被施加到驱动部538的电压取极值时,则被照射到波长变换部件4的周边区域。
在本实施方式中,虽然以驱动部538进行一维的工作(线性工作)为例进行说明,但是并非受此所限。作为驱动部538,也可以采用执行二维的工作的执行机构。据此,由于能够提高向波长变换部件4的照射模式的自由度,因此能够提高从波长变换部件4射出的射出光的配光模式的自由度。
接着,微控制器141使第一降压变换器142工作,从第一降压变换器142流出的规定的电流Iop(t)经由外部布线81,流入到发光装置1的半导体发光元件10。在本实施方式中,电流Iop(t)是峰值GLD的脉冲状的电流。电流Iop(t)以与被施加到驱动部538的电压的周期(2TACT)为相同的周期(2TLD)而被调制。即,电流Iop(t)与被施加到驱动部538的电压同步。
光源装置301以及控制部140通过具备上述构成,从而能够根据图12所示的算法,接收来自波长变换元件200的信号,对该信号进行运算,并反馈到驱动部538,这样,能够正确地控制射出光11向波长变换部件4的照射位置。以下,对图12所示的算法进行说明。
首先,配光模式从外部电路150输入到控制部140(S10)。作为配光模式,具体而言是示出波长变换部件4中的射出光11所照射的位置(发光位置)、与该位置上的发光强度的关系的信息。在此,发光强度是指射出光11的强度,即与供给到半导体发光元件10的电流量对应的参数。
接着,控制部140使驱动部538工作(S12)。
而且,控制部140通过向半导体发光元件10供给电流,从而使激光工作(S14)。即,控制部140使半导体发光元件10发光。
在此,控制部140通过处理来自波长变换元件200的多个光检测器的信号,从而获得示出多个光检测器的每一个的位置与从各个光检测器输出的信号强度的关系的信息(S16)。
接着,根据在步骤S16得到的信息,来判断来自多个光检测器的信号的妥当性(S18)。即,判断从多个光检测器得到的信号是否与被输入到控制部140的配光模式对应。控制部140在判断为来自多个光检测器的信号妥当的情况下(S18的“是”),则移向基于下一个配光模式的控制(S40)。另外,控制部140在没有判断为来自多个光检测器的信号妥当的情况下(S18的“否”),则判断发光强度上是否有偏差(S20)。
在此,控制部140在判断为发光强度上有偏差的情况下(S20的“是”),按照该偏差对与供给到半导体发光元件10的电流的增益值进行修正(S22),并返回到步骤S14。另外,控制部140在没有判断为发光强度上有偏差的情况下(S20的“否”),判断发光位置上是否有偏差(S24)。
在此,控制部140在没有判断为发光位置上有偏差的情况下(S24的“否”),则判断为是不能修正的状态,进行错误显示、且停止工作(S42)。
另外,控制部140在判断为发光位置上有偏差的情况下(S24的“是”),则对发光定时上是否有偏差进行判断(S26)。
在此,控制部140在判断为发光定时上有偏差的情况下(S26的“是”),则将供给到半导体发光元件10的电流的波形在时间轴方向上进行修正(S28),并返回到步骤S14。另外,控制部140在没有判断为发光定时上有偏差的情况下(S26的“否”),则判断驱动部538进行的扫描上是否有偏差(S30)。
在此,控制部140在判断为驱动部538进行的扫描上有偏差的情况下(S30的“是”),则修正与被施加到驱动部538的电压对应的增益值(S32),并返回到步骤S12。另外,控制部140在没有判断为驱动部538进行的扫描上有偏差的情况下(S30的“否”),则判断为是不能修正的状态,进行错误显示、且停止工作(S44)。
如以上所述,通过由驱动部538积极地驱动凹状的反射面3b,以使射出光11向波长变换部件4的照射位置发生变化,从而能够使来自光源装置301的射出光的照射位置发生变化。
即使在这种情况下,由于在多个光检测器也能够正确地掌握射出光11向波长变换部件4的照射位置(发光位置),从而能够正确地控制来自光源装置301的射出光的位置。
(实施方式3的变形例1)
接着,利用附图对实施方式3的变形例1所涉及的光源装置进行说明。本变形例的光源装置的构成几乎与图10所示的光源装置301相同。
图14是在模式上示出本变形例所涉及的光源装置301a的一部分的斜视图,尤其对反射面3b以及轴527的实施形态进行更详细地说明。
在本变形例中,如图14所示,在从波长变换元件200的波长变换部件4射出光的光程上配置投光部件120,该投光部件120例如是具有高数值孔径的非球面凸透镜。
通过此构成,从而能够射出与波长变换元件200的发光模式对应的模式的射出光。
在本实施方式中,反射面3b能够向x方向以及y方向这两个方向(即,正交的两个方向)倾斜。更具体而言,反射面3b以及轴527利用微机电系统技术而被形成。例如,可微小转动的反射面3b被构成为,以轴527X作为x方向的轴,以轴527Y作为y方向的轴,例如被保持在硅基板等基板的上空。通过此构成,能够使反射面3b以轴527Y为中心进行微小转动,使射出光11在x方向上扫描。并且,在使反射面3b以轴527X为中心进行微小转动时,能够使射出光11在y方向上扫描。
在半导体发光元件10通过控制部140被供给例如图13的图表(b)所示的电流。
转换为反射面3b的驱动部538的轴527Y的转动力的电压是通过控制部140而施加的例如图13的图表(a)所示的驱动电压。
此时,在波长变换部件4形成射出光模式112,射出具有与该模式对应的模式的射出光90。
另外,沿着图14所示的波长变换部件4的中心线115的光强度分布,以图13的图表(b)所示的电流供给定时而生成。
在本实施方式中,射出光90以配光模式111入射到投光部件120。并且,通过投光部件120,能够以投光模式110使照射光照射到离光源装置301远的位置。
并且,投光模式110能够通过由微控制器141对控制部140的驱动电路145以及第一降压变换器142进行控制,来调整所希望的模式以及亮度。
参照图15对活用该功能的应用例子进行说明。
图15是示出本变形例所涉及的光源装置301a的应用例子的概略图。
在图15中,在车辆99搭载了本变形例所涉及的光源装置301,以用作行驶时的前照灯。在夜间的高速路等,从安全的角度来看,希望利用行驶用前照灯来尽可能地照射远方。然而,在与对面车199会车时,若照射远方的行驶用前照灯点灯,则对面车199的驾驶人会感到刺眼,而妨碍驾驶人的视野。因此,在与对面车199会车时,一般是关掉行驶用前照灯,而仅使会车用前照灯点灯。
然而,在仅使会车用前照灯点灯时,会车用前照灯的到达距离短。并且,按照对面车的有无来切换行驶用前照灯与会车用前照灯的操作会给驾驶人带来麻烦。
于是,在本应用例中,通过没有图示的传感器等来检测对面车199的位置信息,并根据该信息,从而能够以图15所示的投光模式110,来照射避开对面车199的行驶用前照灯。
并且,作为本变形例所涉及的光源装置301a的其他的应用例子,可以将光源装置301a配置在车辆99的后方,以图15所示的投光模式210的模式来投光。据此,能够向在车辆99的后方行驶的车辆提示信息。在本应用例中,作为波长变换部件4,例如采用峰值波长为615nm的荧光体,并且通过抑制从光源装置301a射出的射出光11的波长的成分,从而能够用作车辆99的尾灯。
(实施方式3的变形例2)
接着,参照附图对实施方式3的变形例2所涉及的波长变换元件进行说明。
图16是示出本变形例所涉及的波长变换元件300a的构成的概略截面图。
如图16所示,在本变形例所涉及的波长变换元件300a,在对配置了波长变换部件4的基体5的表面进行平面视时,多个受光部6a以及6b被配置在波长变换部件4的周缘部。
如图13的图表(a)所示,在利用可动型的反射面3b来使射出光11进行扫描的情况下,射出光11以一定的周期照射到周边部。
另外,针对可动型的反射面3b的倾斜量,通过对被施加到用于驱动反射面3b的驱动部的电压的极值进行调整,从而能够调整该倾斜量。
此时,受光部6a以及6b被配置在波长变换部件4的想要扫描的区域的端部。
并且,射出光11的扫描位置是利用波长变换部件4的周缘的受光部6a和6b算出的。例如,在反射面3b的倾斜量不足的情况下,在多个受光部6a以及6b的至少一部分,光电流降低。这样,通过被配置在波长变换部件4的周缘的多个受光部6a以及6b,能够检测射出光11的扫描位置。
并且,通过此构成,与受光部被设置在基体5的与波长变换部件4相对的所有区域相比,能够减小受光部区域。即,在本变形例所涉及的波长变换元件,能够检测来自发光装置1的光向波长变换部件4的位置,并且能够减小受光部区域。
(实施方式3的变形例3)
接着,参照附图对实施方式3的变形例3所涉及的波长变换元件进行说明。
图17是示出本变形例所涉及的波长变换元件300b的构成的概略截面图。
如图17所示,在本变形例所涉及的波长变换元件300b,在对配置了波长变换部件4的基体5的表面进行平面视时,多个受光部6a以及6b被配置在波长变换部件4的周围。即,在对该表面进行平面视时,多个受光部6a以及6b被配置在波长变换部件4的外侧且波长变换部件4的附近。
本变形例所涉及的波长变换元件300b实现与实施方式3的变形例2所涉及的波长变换元件300a同样的效果。而且,通过本变形例所涉及的波长变换元件300b,将受光部6a以及6b配置到波长变换部件4的周围,从而能够提高波长变换部件4的下部(即,波长变换部件4与基体5之间)的反射膜的构成的设计自由度。例如,在本变形例所涉及的波长变换元件300b,由于在波长变换部件4的正下方没有受光部,因此可以在波长变换部件的下部有选择地配置反射率几乎为100%的光学滤波器40。
(实施方式4)
接着,对实施方式4所涉及的波长变换元件以及具备该波长变换元件的光源装置进行说明。本实施方式所涉及的波长变换元件在波长变换部件具备多个波长变换区域之处,与实施方式3所涉及的波长变换元件200不同。以下,对本实施方式所涉及的波长变换元件以及光源装置,以与实施方式3的不同之处为中心,参照附图进行说明。
图18是示出本实施方式所涉及的光源装置301c的构成的概略截面图。
图19是示出本实施方式所涉及的波长变换元件300c的构成的概略截面图。
在本实施方式所涉及的光源装置301c,与实施方式3相同的光学系统被固定在支持部件320。
支持部件320的一方的面为散热面320b,在相反一方的面被固定发光装置1和波长变换元件300c。
聚光光学系统3由凸透镜3a、以及可动型的反射面3b构成。
凸透镜3a被固定在发光装置1的封装体。
发光装置1在封装体搭载具有光波导10a的半导体发光元件10,由金属的外壳15密封。此时,在外壳15的开口部,凸透镜3a以低熔点玻璃等固定。
反射面3b例如是微机电系统,经由轴527与驱动部538连接。
驱动部538与外部布线84连接,将电力从外部供给到驱动部538。通过该电力,反射面3b能够以静电力、磁力等转动。
驱动部538由保持部324保持,在针对支持部件320调整位置后被固定。
并且,在波长变换元件300c,在封装体50内具备基体5和波长变换部件4。波长变换元件300c被安装在第二布线基板72,与第一布线基板71电连接。
如图19所示,在波长变换元件300c的基体5形成多个受光部6a~6e。
而且,波长变换部件4被分为多个波长变换区域4a~4e,以分别与多个受光部6a~6e对应的方式而被配置。在彼此相邻的波长变换区域之间配置光的透过率低的隔离部件204。隔离部件204例如由混合了二氧化钛粒子的硅树脂构成。
在上述构成中,能够将射出光11照射到波长变换部件4的规定的位置,并能够使该照射位置变化。
具体而言,如图18所示,在反射面3b位于位置3b1时,射出光11经由反射面3b而作为射出光51a被反射,从而照射到波长变换部件4的位置351。
并且,在反射面3b位于位置3b2时,射出光11经由反射面3b而作为射出光51b被反射,从而照射到波长变换部件4的位置352。
此时,由于配置了与多个受光部6a~6e对应的波长变换区域4a~4e,因此,各个受光部不容易收到被配置在与该受光部相邻的其他的受光部的上部的波长变换区域的射出光。
因此,能够按照每个波长变换区域来正确地接收照射到波长变换部件4的射出光的信息。
并且,在本实施方式所涉及的波长变换元件300c,能够容易地构成具有多个发光区域的波长变换部件。
(实施方式5)
接着,对实施方式5所涉及的波长变换元件进行说明。本实施方式所涉及的波长变换元件在受光部被设置在基体的外部之处与实施方式1所涉及的波长变换元件100不同。关于以下的本实施方式所涉及的波长变换元件,以与实施方式1所涉及的波长变换元件100的不同之处为中心,参照附图进行说明。
图20是示出本实施方式所涉及的波长变换元件400的构成的概略截面图。
如图20所示,本实施方式所涉及的波长变换元件400具备:基体5、在基体5的表面的至少一部分上配置的板状或膜状的波长变换部件4、被集成在基体5且包括由第一半导体22以及第二半导体23构成的p-n结的受光部6。在本实施方式中,受光部6没有被配置在基体5的内部或基体5与波长变换部件4之间,基体5具备与波长变换部件4进行光学连接的光波导5a。受光部6被配置在基体5的配置了波长变换部件4的表面,与光波导5a进行光学连接,被配置在波长变换部件4的附近。
波长变换元件400进一步具备:第一电极32a~32c、第二电极33a~33c、保护膜35、光学滤波器40、以及反射膜432。
在本实施方式中,基体5也可以不具备第一半导体以及第二半导体。但是,基体5具备光波导5a,该光波导5a将来自波长变换部件4的光不借助空间而传播到受光部或受光部的附近。即,来自波长变换部件4的光不经由空间而入射到基体5的内部并传播。此时,优选为基体5对波长变换部件4发生的热进行传递并扩散,这样能够抑制波长变换部件4的温度上升。因此,基体5优选为例如由对被入射的光的波长透过率高、且热传导率高的蓝宝石等透明基板构成。于是,透明基板形成被夹在光学滤波器40以及反射膜432之间的光波导5a,该光波导5a使从波长变换部件4放射的、不经由空间而入射到透明基板、且在透明基板中传播的光的波长的一部分或全部反射。
光学滤波器40是被形成在基体5的配置了波长变换部件4的表面的膜。因此,从波长变换部件4朝向基体5的光经过光学滤波器40,入射到基体内部。光学滤波器40例如具备与实施方式1的变形例1所涉及的光学滤波器40相同的材料和构成。即,光学滤波器40被设计成,使仅有微量的从波长变换部件4透过到基体5、且从基体内部向光学滤波器40的光以高的反射率来反射。在光学滤波器40,为了便于光从波长变换部件4向受光部6的传播,除了可以进行折射率以及膜厚的调整以外,还可以进行模式形成。并且,光学滤波器40为了使光的传播变得简单,也可以被构成为使向表面的入射角增大,来提高反射率。
反射膜432是使入射到基体5的光反射的膜。反射膜432例如是银合金等金属膜、电介质多层膜、或对这双方进行了组合的膜。
第一电极32c以及第二电极33c是被配置在基体5的与保护膜35上的波长变换部件4的配置位置不同的位置的电极。第一电极32c以及第二电极33c以彼此不接触的方式而被配置。第一电极32c以及第二电极33c分别以与实施方式1所涉及的第一电极32以及第二电极33相同的材料构成。
在本实施方式中,第一半导体22、第二半导体23以及受光部6被配置在基体5的表面上,且与第一电极32c以及第二电极33c对应的位置。即,第一半导体22、第二半导体23以及受光部6被配置在基体5的配置了波长变换部件4的表面上,且是与波长变换部件4的配置位置不同的位置,与被配置在波长变换部件4的配置位置的光波导5a进行光学连接。
第二半导体23被形成在第一半导体22的基体5一侧的表面。
受光部6包括第一半导体22以及第二半导体23构成的p-n结。
保护膜35是被形成在第一半导体22以及第二半导体23的基体5一侧的表面的保护膜。保护膜35具备与实施方式1所涉及的保护膜35相同的构成。
第一电极32a以及第二电极33a分别被配置在第一半导体22以及第二半导体23的基体5一侧,分别与第一半导体22以及第二半导体23电连接。第一电极32a以及第二电极33a例如由镍、铝、钛、铂、金等金属构成。
第一电极32b是与第一电极32a和第一电极32c电连接的导电性部件。第二电极33b是与第二电极33a和第二电极33c电连接的导电性部件。第一电极32b以及第二电极33b例如由焊锡等构成。
本实施方式所涉及的波长变换元件400通过具备以上这种构成,因此如图20的箭头所示,从波长变换部件4射出的射出光的一部分入射到被配置在基体5的波长变换部件4的正下方的光波导5a,由光学滤波器40与反射膜432反射。于是,受光部6接受入射到基体5的光波导5a的光的至少一部分。
此时,在本实施方式所涉及的波长变换元件400,在配置了波长变换部件4的基体5设置光波导5a,包括p-n结的受光部6被集成,而且受光部6与波长变换部件4和光波导5a为光学连接。据此,受光部6实质上能够在波长变换部件4的附近对从波长变换部件4射出的光进行检测。因此,受光部6能够正确地对波长变换部件4的微小的变化进行检测。
并且,在本实施方式中,受光部6能够在从波长变换部件4向基体5射出的光不会在波长变换部件被散射的状态下来对该进行检测。因此,能够正确地对波长变换部件4的微小的变化进行检测。
并且,在本实施方式中,由于波长变换部件4在与基体5的主面垂直的方向的厚度,比波长变换部件4与该主面平行的方向的最大宽度小,因此,受光部6能够对波长变换部件4所生成的光之中、在波长变换部件4的内部的伝播距离短的光进行检测。这种光的强度对波长变换部件4的微小的变化敏感。因此,由受光部6能够更正确地对波长变换部件4的状态进行检测。
并且,在本实施方式中,由于受光部6利用基体5所具备的光波导5a而被配置在基体5的表面,因此,能够更加自由地对波长变换元件400的受光部6的配置进行设定。这样,对波长变换部件4的微小的变化能够正确地进行检测。
据此,与上述各个实施方式所涉及的各个波长变换元件同样,本实施方式所涉及的波长变换元件400能够正确地对波长变换部件4的微小的变化进行检测。
另外,为了使入射到基体5的光之中的入射到受光部6的光的量增大,也可以减少被配置在受光部6与基体5之间的对光进行反射或吸收的部件。例如,在对配置了受光部6的基体5的表面进行平面视时,可以在配置了受光部6的区域内设置进行反射且没有配置第一电极以及第二电极的区域。并且,在对该表面进行平面视时,也可以在配置了受光部6的区域内设置没有配置光学滤波器40的区域。并且,在本实施方式中,对受光部6被配置在与波长变换部件4为相同一侧的基体5的表面的构成进行了说明,但是并非受此所限,即使配置在与波长变换部件4相反一侧的基体5的面且与该面接触,也能够实现相同的效果。
(其他的变形例)
以上基于实施方式以及变形例对本申请所涉及的波长变换元件以及光源装置进行了说明,本申请并非受上述的实施方式以及变形例所限。例如针对各个实施方式以及变形例执行本领域技术人员所能够想到的各种变形而得到的形态、以及在不脱离本申请的主旨的范围内对各个实施方式以及变形例中的构成要素以及功能进行任意地组合而实现的形态均包含在本申请内。
例如,受光部6也可以配置在波长变换部件4与基体5之间。例如,膜状的受光部6可以配置在波长变换部件4与基体5之间。
即使在这种构成中,由于也能够缩短波长变换部件4与受光部6的距离,因此能够正确地对波长变换部件4的微小的变化进行检测。
本申请能够适用于在投影显示装置等显示器领域、或车辆用照明、产业用照明、医疗用照明等照明领域所使用的波长变换元件以及光源装置。
符号说明
1 发光装置
3 聚光光学系统
3a 凸透镜
3b 反射面
4 波长变换部件
4a、4b、4c、4d、4e 波长变换区域
4x 材料变质部
4y 裂缝
5 基体
6、6a、6b、6c、6d、6e 受光部
10 半导体发光元件
11、51a、51b、54a、54b、90、90b 射出光
20、20a、20b、20c、20d、20e 光检测器
21 基板
22 第一半导体
23、23a、23b、23c、23d、23e 第二半导体
24 第三半导体
32、32a、32b、32c 第一电极
33、33a、33b、33c 第二电极
35 保护膜
36、37 金属导线
40 光学滤波器
55 第一端子
56 第二端子
57 第三端子
71 第一布线基板
72 第二布线基板
80、82 外部连接单元
81、83、84 外部布线
91 第一射出光
92 第二射出光
99 车辆
100、100a、100b、200、300a、300b、300c、400 波长变换元件
101、101a、101b、201、301、301a、301c 光源装置
110、210 投光模式
111 配光模式
112 射出光模式
115 中心线
120 投光部件
132 电阻元件
140 控制部
142 第一降压变换器
143 第二降压变换器
144 A/D变换器
145 驱动电路
146 检测电阻
148 I/O接口
150 外部电路
160 电源部
199 对面车
204 隔离部件
320 支持部件
320b 散热面
324 保持部
432 反射膜
527 轴
538 驱动部

Claims (14)

1.一种波长变换元件,具备:
基体;
板状或膜状的波长变换部件,被配置在所述基体的表面的至少一部分上;以及
受光部,被集成在所述基体,且包括由p型半导体以及n型半导体构成的p-n结。
2.如权利要求1所述的波长变换元件,
所述受光部接受入射到所述基体的光。
3.如权利要求1或2所述的波长变换元件,
所述波长变换部件与所述表面垂直的方向的厚度,比所述波长变换部件与所述表面平行的方向的最大宽度小。
4.如权利要求1至3的任一项所述的波长变换元件,
所述波长变换元件进一步具备光学滤波器,该光学滤波器被配置在所述波长变换部件与所述基体之间,对从所述波长变换部件射出的光进行反射。
5.如权利要求4所述的波长变换元件,
所述光学滤波器包括金属膜或电介质多层膜。
6.如权利要求1至5的任一项所述的波长变换元件,
所述p型半导体以及所述n型半导体是掺杂了杂质的硅。
7.如权利要求1至6的任一项所述的波长变换元件,
所述受光部被配置在所述基体的内部或所述基体与所述波长变换部件之间。
8.如权利要求1至7的任一项所述的波长变换元件,
所述基体具备多个所述受光部。
9.如权利要求1至8的任一项所述的波长变换元件,
在对所述表面进行平面视时,所述受光部被配置在所述波长变换部件的周围。
10.如权利要求1至8的任一项所述的波长变换元件,
在对所述表面进行平面视时,所述受光部被配置在所述波长变换部件的周缘。
11.如权利要求1至10的任一项所述的波长变换元件,
所述波长变换部件具备多个波长变换区域。
12.一种光源装置,具备:
权利要求1至11的任一项所述的波长变换元件;以及
发光装置,射出向所述波长变换元件照射的光。
13.如权利要求12所述的光源装置,
所述发光装置射出激光。
14.如权利要求12或13所述的光源装置,
所述光源装置还具备光学系统,该光学系统使从所述发光装置射出的光的光程变动。
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