DE102023120450A1

DE102023120450A1 - Lichtemittierende vorrichtung

Info

Publication number: DE102023120450A1
Application number: DE102023120450.5A
Authority: DE
Inventors: Tadayuki Kitajima
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2022-08-05
Filing date: 2023-08-01
Publication date: 2024-02-08
Also published as: JP2024022575A; US20240047934A1

Abstract

Eine lichtemittierende Vorrichtung enthält erste und zweite Halbleiterlaserelemente, die dazu konfiguriert sind, jeweils erstes und zweites Licht zu emittieren, erste und zweite lichtreflektierende Bauteile, die jeweils mindestens vier lichtreflektierende Oberflächen aufweisen, und ein Wellenlängenumwandlungsbauteil, das eine Einfallsoberfläche enthält, auf die das reflektierte erste Licht und das reflektierte zweite Licht einfällt. Lichtintensitätsverteilungen in der schnellachsigen Richtung der ersten und zweiten Lichter auf der Einfallsoberfläche sind gleichförmiger als Lichtintensitätsverteilungen in einer schnellachsigen Richtung eines Fernfeldmusters jedes der ersten und zweiten Halbleiterlaserelemente. In einem Zustand, in dem die ersten und zweiten Lichter auf der Einfallsoberfläche kombiniert sind, werden 93% oder mehr einer Summe von Lichtausgaben der ersten und zweiten Lichter zu einer Region von einem 0,5 mm Quadrat auf der Einfallsoberfläche emittiert.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2019-36638 offenbart eine lichtemittierende Vorrichtung, die ein Halbleiterlaserelement, ein lichtreflektierendes Bauteil, das mit einer lichtreflektierenden Oberfläche versehen ist, die drei Regionen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln enthält, und einen fluoreszierenden Bereich enthält.
In dieser lichtemittierenden Vorrichtung wird von dem Halbleiterlaserelement emittiertes Licht von der lichtreflektierenden Oberfläche reflektiert und zu dem fluoreszierenden Bereich emittiert. Darüber hinaus wird das Licht von den drei Regionen der lichtreflektierenden Oberfläche derart reflektiert, dass eine Lichtintensitätsverteilung des zum fluoreszierenden Bereich emittierten Lichts annähernd gleichförmig wird.
ÜBERSICHT
Es besteht eine Notwendigkeit, eine Form einer Lichtextraktionsoberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung näher an eine nicht-verlängerte Form wie einen Kreis oder ein Quadrat herzustellen.
Eine lichtemittierende Vorrichtung, die in der Ausführungsform offenbart ist, enthält ein erstes Halbleiterlaserelement, ein erstes lichtreflektierendes Bauteil, ein zweites Halbleiterlaserelement, ein zweites lichtreflektierendes Bauteil und ein Wellenlängenumwandlungsbauteil. Das erste Halbleiterlaserelement ist dazu konfiguriert, erstes Licht zu emittieren, das einen Divergenzwinkel von 15 Grad oder mehr und weniger als 90 Grad in einer schnellachsigen Richtung und einen Divergenzwinkel von mehr als 0 Grad und 8 Grad oder weniger in einer langsamachsigen Richtung aufweist. Das erste lichtreflektierende Bauteil weist mindestens vier lichtreflektierende Oberflächen auf, die in einer Reihenfolge der Nähe zu dem ersten Halbleiterlaserelement angeordnet sind. Das zweite Halbleiterlaserelement ist dazu konfiguriert, zweites Licht zu emittieren, das einen Divergenzwinkel von 15 Grad oder mehr und weniger als 90 Grad in einer schnellachsigen Richtung und einen Divergenzwinkel von mehr als 0 Grad und 8 Grad oder weniger in einer langsamachsigen Richtung aufweist. Das zweite lichtreflektierende Bauteil weist mindestens vier lichtreflektierende Oberflächen auf, die in einer Reihenfolge der Nähe zum zweiten Halbleiterlaserelement angeordnet sind. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil weist eine Einfallsoberfläche auf, auf die das erste Licht, das von dem ersten lichtreflektierenden Bauteil reflektiert wird, und das zweite Licht, das von dem zweiten lichtreflektierenden Bauteil reflektiert wird, einfallen. Jeder Teil eines Hauptanteils des von dem ersten Halbleiterlaserelement emittierten ersten Lichts wird von mindestens einer der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des ersten lichtreflektierenden Bauteils reflektiert. JederTeil eines Hauptanteils des von dem zweiten Halbleiterlaserelement emittierten zweiten Lichts wird von mindestens einer der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des zweiten lichtreflektierenden Bauteils reflektiert. Eine Lichtintensitätsverteilung in der schnellachsigen Richtung des ersten Lichts auf der einfallenden Oberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils ist gleichmäßiger als eine Lichtintensitätsverteilung in einer schnellachsigen Richtung eines Fernfeldmusters des ersten Halbleiterlaserelements. Eine Lichtintensitätsverteilung in der schnellachsigen Richtung des zweiten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils ist gleichförmiger als eine Lichtintensitätsverteilung in einer schnellachsigen Richtung eines Fernfeldmusters des zweiten Halbleiterlaserelements. In einem Zustand, in dem das erste Licht und das zweite Licht auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils kombiniert werden, werden 93% oder mehr einer Summe einer Lichtausgabe des ersten Lichts und einer Lichtausgabe des zweiten Lichts in eine Region eines 0,5 mm Quadrats auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils emittiert.
Durch eine Implementierung von mindestens einer von einer oder mehreren durch die Ausführungsformen offenbarten Offenbarungen kann eine lichtemittierende Vorrichtung hergestellt werden, die Licht von einer Lichtextraktionsoberfläche effizient extrahieren kann, die eine kreisförmige oder quadratische Form aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine schematische Draufsicht entsprechend 1.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht der lichtemittierenden Vorrichtung entlang der Linie III-III in 2.
4A ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung einer inneren Struktur der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform.
4B ist eine vergrößerte schematische Draufsicht, die eine positionelle Beziehung zwischen einem Halbleiterlaserelement, einem lichtreflektierenden Bauteil und einem Wellenlängenumwandlungsbauteil der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt.
5A ist ein FFP in einer schnellachsigen Richtung von Licht, das von einem ersten Halbleiterlaserelement gemäß der Ausführungsform emittiert wird.
5B ist ein FFP in einer langsamachsigen Richtung des von dem ersten Halbleiterlaserelement gemäß der Ausführungsform emittierten Lichts.
5C ist ein FFP in einer schnellachsigen Richtung von Licht, das von einem zweiten Halbleiterlaserelement gemäß der Ausführungsform emittiert wird.
5D ist ein FFP in einer langsamachsigen Richtung des von dem zweiten Halbleiterlaserelement gemäß der Ausführungsform emittierten Lichts.
6 ist eine Ansicht, die eine Simulation einer Lichtintensitätsverteilung von kombiniertem Licht auf einer Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
7A ist ein Graph, der die Lichtintensitätsverteilung in der X-Richtung von 6 zeigt.
7B ist ein Graph, der die Lichtintensitätsverteilung in der Y-Richtung von 6 zeigt.
8A ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung von erstem Licht auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
8B ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung von zweitem Licht auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
9A ist eine Ansicht, die durch Simulieren und Messen der Lichtintensitätsverteilung von erstem Teillicht des ersten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform erhalten wird.
9B ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung des ersten Teillichts des zweiten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
10A ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung von zweitem Teillicht des ersten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
10B ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung des zweiten Teillichts des zweiten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
11A ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung von drittem Teillicht des ersten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
11B ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung des dritten Teillichts des zweiten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
12A ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung von viertem Teillicht des ersten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
12B ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung des vierten Teillichts des zweiten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGEN
In dieser Spezifikation oder den Ansprüchen werden Polygone wie Dreiecke und Vierecke, einschließlich Formen, bei denen die Ecken des Polygons abgerundet, abgeschrägt, gefast oder gekehlt sind, als Polygone bezeichnet. Eine Form, die erhalten wird, indem nicht nur die Ecken (Enden von Seiten), sondern auch ein zwischenliegender Bereich einer Seite bearbeitet wird, wird ebenfalls als Polygon bezeichnet. Das heißt, dass eine Form, die teilweise bearbeitet wird, während sie als Basis eine polygonale Form behält, in der Interpretation von „Polygon“ enthalten ist, die in dieser Spezifikation und den Ansprüchen beschrieben wird.
Das Gleiche gilt nicht nur für Polygone, sondern auch für Wörter, die spezifische Formen wie Trapeze, Kreise, Vorsprünge und Aussparungen darstellen. Dasselbe gilt, wenn es um jede Seite geht, die diese Form bildet. Das heißt, selbst wenn eine Bearbeitung an einer Ecke oder einem zwischenliegenden Bereich einer bestimmten Seite durchgeführt wird, enthält die Interpretation von „Seite“ den bearbeiteten Bereich. Wenn ein „Polygon“ oder eine „Seite“, die nicht teilweise bearbeitet wurde, von einer bearbeiteten Form unterschieden werden soll, wird der Beschreibung ein „exaktes“ hinzugefügt, wie z.B. in „exaktes Viereck“.
Darüber hinaus werden in dieser Spezifikation oder den Ansprüchen Beschreibungen wie oben und unten, links und rechts, vorne und hinten, vorher und nachher, nah und fern und dergleichen lediglich zur Beschreibung der relativen Beziehung von Positionen, Orientierungen, Richtungen und dergleichen verwendet, und die Ausdrücke müssen nicht mit einer tatsächlichen Beziehung zum Zeitpunkt der Verwendung übereinstimmen.
In den Zeichnungen können Richtungen wie eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung unter Verwendung von Pfeilen angegeben werden. Die Richtungen der Pfeile sind über mehrere Zeichnungen derselben Ausführungsform hinweg konsistent.
Der Begriff „Bauteil“ oder „Bereich“ kann in dieser Spezifikation verwendet werden, um eine Komponente oder dergleichen zu beschreiben. Der Begriff „Bauteil“ bezieht sich auf ein physisch allein behandeltes Objekt. Das allein physisch behandelte Objekt kann ein Objekt sein, das als ein Teil in einem Herstellungsschritt behandelt wird. Andererseits bezieht sich der Begriff „Bereich“ auf ein Objekt, das physisch nicht allein behandelt werden muss. Der Begriff „Bereich“ wird zum Beispiel verwendet, wenn ein Teil eines Bauteils teilweise betrachtet wird.
Die oben beschriebene Unterscheidung zwischen „Bauteil“ und „Bereich“ deutet nicht auf eine Absicht hin, den Umfang von Rechten bei der Auslegung der Lehre von den Äquivalenten bewusst zu limitieren. Das heißt, selbst wenn in den Ansprüchen eine Komponente als „Bauteil“ beschrieben wird, bedeutet dies nicht, dass der Anmelder anerkennt, dass die physische Behandlung des Bauteils allein wesentlich für die Anwendung der vorliegenden Offenbarung ist.
Wenn es in dieser Spezifikation und den Ansprüchen eine Mehrzahl von Komponenten gibt und diese Komponenten separat angegeben werden sollen, können die Komponenten durch Hinzufügen der Begriffe „erste“ und „zweite“ am Anfang des Namens der Komponente unterschieden werden. Die zu unterscheidenden Objekte können sich zwischen dieser Spezifikation und den Ansprüchen unterscheiden. Selbst wenn eine Komponente in den Ansprüchen mit demselben Begriff bezeichnet wird wie in dieser Spezifikation, ist das durch diese Komponente bezeichnete Objekt in dieser Spezifikation und in den Ansprüchen in einigen Fällen nicht dasselbe.
Zum Beispiel, wenn es Komponenten gibt, die durch die Bezeichnungen „erste“, „zweite“ und „dritte“ in dieser Spezifikation unterschieden werden, und wenn Komponenten, die in dieser Spezifikation mit den Begriffen „erste“ und „dritte“ bezeichnet werden, in den Ansprüchen beschrieben werden, können diese Komponenten zum besseren Verständnis durch die Bezeichnung „erste“ und „zweite“ in den Ansprüchen unterschieden werden. In diesem Fall beziehen sich die Komponenten, die in den Ansprüchen als „erste“ und „zweite“ bezeichnet werden, auf die Komponenten, die in dieser Spezifikation als „erste“ bzw. „dritte“ bezeichnet werden. Diese Regel gilt nicht nur für Komponenten, sondern auch für andere Objekte in einer vernünftigen und flexiblen Weise.
Ausführungsformen für die Implementierung der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden beschrieben. Spezifische Ausführungsformen für die Implementierung der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ausführungsformen zur Implementierung der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die spezifischen Ausführungsformen limitiert. Das heißt, die dargestellten Ausführungsformen sind nicht die einzige Form, in der die vorliegende Offenbarung realisiert wird. Größen, positionelle Beziehungen und dergleichen von Bauteilen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, können manchmal übertrieben dargestellt sein, um das Verständnis zu erleichtern.
Ausführungsform
1 bis 12B sind Ansichten zur Beschreibung einer lichtemittierenden Vorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht der lichtemittierenden Vorrichtung 1. 2 ist eine schematische Draufsicht der lichtemittierenden Vorrichtung 1. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entlang der Linie III-III in 2. 4A ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung einer inneren Struktur der lichtemittierenden Vorrichtung 1. 4B ist eine vergrößerte schematische Draufsicht, die eine Anordnung eines Halbleiterlaserelements 20, eines lichtreflektierenden Bauteils 40 und eines Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 in der lichtemittierenden Vorrichtung 1 darstellt. In 4B ist eine Region, in der das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 in einer Draufsicht lokalisiert ist, durch eine Schraffur gekennzeichnet. Vier virtuelle gerade Linien L1, L2, L3 und L4 sind durch gepunktete Linien gekennzeichnet. 5A und 5B zeigen FFPs von Licht, das von einem ersten Halbleiterlaserelement 20A in einer schnellachsigen Richtung bzw. in einer langsamachsigen Richtung emittiert wird. 5C und 5D zeigen FFPs von Licht, das von einem zweiten Halbleiterlaserelement 20B in einer schnellachsigen Richtung bzw. in einer langsamachsigen Richtung emittiert wird. 6 ist eine Ansicht, die eine Simulation einer Lichtintensitätsverteilung von kombiniertem Licht auf einer Einfallsoberfläche 83 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 in der lichtemittierenden Vorrichtung 1 zeigt. 7A ist eine Ansicht, die die Lichtintensitätsverteilung in der X-Richtung von 6 zeigt. 7B ist eine Ansicht, die die Lichtintensitätsverteilung in der Y-Richtung von 6 zeigt. 8A ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung von erstem Licht auf der Einfallsoberfläche 83 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 in der lichtemittierenden Vorrichtung 1 zeigt. 8B ist eine Ansicht, die eine Simulation der Lichtintensitätsverteilung von zweitem Licht auf der Einfallsoberfläche 83 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 in der lichtemittierenden Vorrichtung 1 zeigt. 9A, 10A, 11A und 12A sind Ansichten, die Simulationen der Lichtintensitätsverteilungen von erstem Teillicht, zweitem Teillicht, drittem Teillicht und viertem Teillicht des ersten Lichts auf der Einfallsoberfläche 83 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 zeigen. 9B, 10B, 11B und 12B sind Ansichten, die Simulationen der Lichtintensitätsverteilungen von erstem Teillicht, zweitem Teillicht, drittem Teillicht bzw. viertem Teillicht des zweiten Lichts auf der Einfallsoberfläche 83 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 zeigen.
Komponenten der lichtemittierenden Vorrichtung 1 enthalten eine Basis 10, eine Mehrzahl von Halbleiterlaserelementen 20, einen oder mehrere Submounts 30, eine Mehrzahl von lichtreflektierenden Bauteilen 40, das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81, ein lichtdurchlässiges Bauteil 82 und ein lichtblockierendes Bauteil 90. Die lichtemittierende Vorrichtung 1 kann ferner weitere Komponenten enthalten.
Nachfolgend wird jede Komponente beschrieben.
Basis 10
Die Basis 10 enthält eine obere Oberfläche 11, eine Befestigungsoberfläche 12, eine untere Oberfläche 13, eine oder mehrere innere laterale Oberflächen 14 und eine oder mehrere äußere laterale Oberflächen 15. Die Basis 10 weist eine ausgesparte Form auf, die von oben nach unten ausgespart ist. Die Basis 10 weist in einer Draufsicht eine rechteckige äußere Form auf.
Die Befestigungsoberfläche 12 ist eine Befestigungsoberfläche, auf der Komponenten angeordnet sind. Die Befestigungsoberfläche 12 ist der gleichen Seite zugewandt wie die obere Oberfläche 11 und ist zwischen der oberen Oberfläche 11 und der unteren Oberfläche 13 lokalisiert. Ferner sind auf jeder der oberen Oberfläche 11 und der Befestigungsoberfläche 12 ein oder mehrere Metallfilme vorgesehen.
Die Basis 10 kann aus einer Keramik als Hauptmaterial gebildet werden. Zum Beispiel können Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid als die Keramik verwendet werden. Ein Hauptmaterial der Basis 10 ist nicht auf die Keramik limitiert, und jedes andere Material, das eine isolierende Eigenschaft aufweist, kann als das Hauptmaterial verwendet werden.
Halbleiterlaserelement 20
Das Halbleiterlaserelement 20 weist eine lichtemittierende Oberfläche auf, von der Licht emittiert wird. Das Halbleiterlaserelement 20 weist eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Mehrzahl von lateralen Oberflächen auf. Die laterale Oberfläche des Halbleiterlaserelements 20 dient als eine lichtemittierende Oberfläche. Das Halbleiterlaserelement 20 emittiert Licht lateral von der lateralen Oberfläche.
Eine Form der oberen Oberfläche des Halbleiterlaserelements 20 ist ein Rechteck, das lange Seiten und kurze Seiten aufweist. Die laterale Oberfläche, die die kurze Seite dieses Rechtecks enthält, kann die lichtemittierende Oberfläche sein. Die Form der oberen Oberfläche des Halbleiterlaserelements 20 muss nicht ein Rechteck sein.
Das Halbleiterlaserelement 20 emittiert Licht, das Emissionspeak-Wellenlängen in einem Bereich von 320 nm bis 530 nm aufweist, typischerweise in einem Bereich von 430 nm bis 480 nm. Ein Beispiel des Halbleiterlaserelements 20, das ein solches Licht emittiert, ist ein Halbleiterlaserelement, das einen Nitrid-Halbleiter enthält. Als Nitrid-Halbleiter können zum Beispiel GaN, InGaN und AlGaN verwendet werden. Das von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierte Licht muss nicht auf einen solchen Wellenlängenbereich begrenzt sein.
Das Halbleiterlaserelement 20 emittiert Laserlicht. Divergentes Licht, das streut, wird von einer lichtemittierenden Oberfläche (Emissionsendoberfläche) des Halbleiterlaserelements 20 emittiert. Das von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierte Licht bildet ein Fernfeldmuster (im Folgenden als „FFP“ bezeichnet) mit einer elliptischen Form in einer Ebene, die parallel zur lichtemittierenden Oberfläche des Lichts ist. Das FFP zeigt eine Form und eine Lichtintensitätsverteilung des emittierten Lichts an einer von der lichtemittierenden Oberfläche separierten Position an.
Hier wird Licht, das durch das Zentrum der elliptischen Form des FFP läuft, mit anderen Worten, Licht, das eine Peak-Intensität in der Lichtintensitätsverteilung des FFP aufweist, als Licht bezeichnet, das sich entlang einer optischen Achse fortbewegt oder Licht, das durch eine optische Achse läuft. Basierend auf der Lichtintensitätsverteilung des FFP wird Licht, das eine Intensität von 1/e² oder mehr in Bezug auf einen Peak-Intensitätswert aufweist, als ein Hauptanteil des Lichts bezeichnet.
Die Form des FFP des von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierten Lichts ist eine elliptische Form, bei der das Licht in einer Schichtrichtung länger ist als in einer Richtung orthogonal zur Schichtrichtung in der Ebene parallel zur lichtemittierenden Oberfläche des Lichts. Die Schichtungsrichtung ist eine Richtung, in der eine Mehrzahl von Halbleiterschichten, die eine aktive Schicht enthalten, in dem Halbleiterlaserelement 20 geschichtet sind. Die Richtung orthogonal zur Schichtungsrichtung kann auch als eine Ebenenrichtung der Halbleiterschicht bezeichnet werden. Ein langer Durchmesser der elliptischen Form des FFP kann auch als eine schnellachsige Richtung des Halbleiterlaserelements 20 bezeichnet werden, und ein kurzer Durchmesser der elliptischen Form des FFP kann auch als eine langsamachsige Richtung des Halbleiterlaserelements 20 bezeichnet werden.
Basierend auf der Lichtintensitätsverteilung des FFP wird ein Winkel, in dem sich Licht mit einer Lichtintensität von 1/e² einer Peak-Lichtintensität streut, als Divergenzwinkel von Licht des Halbleiterlaserelements 20 bezeichnet. Zum Beispiel kann ein Divergenzwinkel von Licht auch basierend auf der Lichtintensität bestimmt werden, die die Hälfte der Peak-Lichtintensität beträgt, und nicht basierend auf der Lichtintensität von 1/e² der Peak-Lichtintensität. In der Beschreibung in dieser Spezifikation bezieht sich der Begriff „Divergenzwinkel von Licht“ selbst auf einen Divergenzwinkel von Licht bei der Lichtintensität von 1/e² der Peak-Lichtintensität. Es kann gesagt werden, dass der Divergenzwinkel in der schnellachsigen Richtung größer ist als der Divergenzwinkel in der langsamachsigen Richtung.
Der Divergenzwinkel in der schnellachsigen Richtung des von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierten Lichts kann 15 Grad oder mehr und weniger als 90 Grad betragen. Darüber hinaus kann der Divergenzwinkel des Lichts in der langsamachsigen Richtung mehr als 0 Grad und 8 Grad oder weniger betragen. Der Winkel des Divergenzwinkels von Licht wird durch einen Winkel in Bezug auf die optische Achse repräsentiert.
Submount 30
Der Submount 30 enthält eine untere Oberfläche, eine obere Oberfläche und eine oder mehrere laterale Oberflächen. Der Submount 30 weist die geringste Breite in einer vertikalen Richtung auf. Der Submount 30 ist in einer rechteckigen Parallelepiped Form ausgebildet. Die Form muss nicht auf ein rechteckiges Parallelepiped limitiert sein. Der Submount 30 wird unter Verwendung von z.B. Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid oder Siliziumkarbid gebildet. Es können auch andere Materialien verwendet werden.
Lichtreflektierendes Bauteil 40
Das lichtreflektierende Bauteil 40 weist eine Mehrzahl von lichtreflektierenden Oberflächen 41 auf, die Licht reflektieren. Das lichtreflektierende Bauteil 40 weist mindestens vier lichtreflektierende Oberflächen 41 auf. Diese vier lichtreflektierenden Oberflächen 41 sind sequentiell miteinander verbunden. Wenn diese vier lichtreflektierenden Oberflächen 41 voneinander unterschieden werden, werden sie als eine erste lichtreflektierende Oberfläche 41A, eine zweite lichtreflektierende Oberfläche 41B, eine dritte lichtreflektierende Oberfläche 41C und eine vierte lichtreflektierende Oberfläche 41D bezeichnet. Jede der lichtreflektierenden Oberflächen 41 kann einen Reflexionsgrad von 90% oder mehr bei der Peak-Wellenlänge des emittierten Lichts aufweisen. Der Lichtreflexionsgrad kann 100% oder weniger betragen oder auch weniger als 100%.
Das lichtreflektierende Bauteil 40 weist eine untere Oberfläche auf. Die lichtreflektierende Oberfläche 41 ist in Bezug auf die untere Oberfläche des lichtreflektierenden Bauteils 40 geneigt. Die lichtreflektierende Oberfläche 41 ist eine flache Oberfläche. Der Neigungswinkel der lichtreflektierenden Oberfläche 41 bezieht sich auf einen Neigungswinkel der lichtreflektierenden Oberfläche 41 in Bezug auf die untere Oberfläche des lichtreflektierenden Bauteils 40. Die vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C und 41D weisen voneinander verschiedene Neigungswinkel auf.
Von den vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C und 41D ist die erste lichtreflektierende Oberfläche 41A an der niedrigsten Position lokalisiert, und die vierte lichtreflektierende Oberfläche 41D ist an der höchsten Position lokalisiert. Die erste lichtreflektierende Oberfläche 41A und die zweite lichtreflektierende Oberfläche 41B sind miteinander verbunden, die zweite lichtreflektierende Oberfläche 41B und die dritte lichtreflektierende Oberfläche 41C sind miteinander verbunden, und die dritte lichtreflektierende Oberfläche 41C und die vierte lichtreflektierende Oberfläche 41D sind miteinander verbunden, wodurch die vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C und 41D verbunden und vorgesehen sind.
In jeder der lichtreflektierenden Oberflächen 41 wird eine Länge der lichtreflektierenden Oberfläche 41 in einer Neigungsrichtung als Breite der lichtreflektierenden Oberfläche 41 bezeichnet. Bei den vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C und 41D ist die Breite der lichtreflektierenden Oberfläche 41 kleiner, da die lichtreflektierende Oberfläche 41 in einer niedrigeren Position lokalisiert ist. Hier wird eine Richtung, die durch eine Schnittlinie verläuft, wenn eine virtuelle Ebene parallel zur unteren Oberfläche des lichtreflektierenden Bauteils 40 die lichtreflektierende Oberfläche 41 schneidet, als parallele Richtung der lichtreflektierenden Oberfläche 41 bezeichnet. Bei jeder der lichtreflektierenden Oberflächen 41 ist die parallele Richtung der lichtreflektierenden Oberfläche 41 orthogonal zur Neigungsrichtung der lichtreflektierenden Oberfläche 41. Im Folgenden wird die parallele Richtung der lichtreflektierenden Oberfläche 41 als eine erste Richtung bezeichnet, und die geneigte Richtung der lichtreflektierenden Oberfläche 41 wird als eine zweite Richtung bezeichnet. Die zweiten Richtungen der lichtreflektierenden Oberflächen 41, die unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen, sind voneinander verschieden.
Der Neigungswinkel jeder der lichtreflektierenden Oberflächen 41 liegt in einem Bereich von 10 Grad bis 80 Grad. Der Neigungswinkel der ersten lichtreflektierenden Oberfläche 41A (im Folgenden als erster Neigungswinkel bezeichnet) kann in einem Bereich von 20 Grad bis 35 Grad liegen. Der Neigungswinkel der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche 41B (im Folgenden als zweiter Neigungswinkel bezeichnet) kann in einem Bereich von 30 Grad bis 45 Grad liegen. Der Neigungswinkel der dritten lichtreflektierenden Oberfläche 41C (im Folgenden als dritter Neigungswinkel bezeichnet) kann in einem Bereich von 45 Grad bis 60 Grad liegen. Der Neigungswinkel der vierten lichtreflektierenden Oberfläche 41D (im Folgenden als vierter Neigungswinkel bezeichnet) kann in einem Bereich von 55 Grad bis 70 Grad liegen.
Eine Differenz zwischen dem ersten Neigungswinkel und dem zweiten Neigungswinkel kann in einem Bereich von 8 Grad bis 14 Grad liegen. Eine Differenz zwischen dem zweiten Neigungswinkel und dem dritten Neigungswinkel kann in einem Bereich von 9 Grad bis 15 Grad liegen. Eine Differenz zwischen dem dritten Neigungswinkel und dem vierten Neigungswinkel kann in einem Bereich von 10 Grad bis 16 Grad liegen.
Die Differenz zwischen dem ersten Neigungswinkel und dem zweiten Neigungswinkel ist kleiner als die Differenz zwischen dem zweiten Neigungswinkel und dem dritten Neigungswinkel. Die Differenz zwischen dem zweiten Neigungswinkel und dem dritten Neigungswinkel ist größer als die Differenz zwischen dem ersten Neigungswinkel und dem zweiten Neigungswinkel um einen Bereich von 0,5 Grad bis 3 Grad. Die Differenz zwischen dem zweiten Neigungswinkel und dem dritten Neigungswinkel ist kleiner als die Differenz zwischen dem dritten Neigungswinkel und dem vierten Neigungswinkel. Die Differenz zwischen dem dritten Neigungswinkel und dem vierten Neigungswinkel ist größer als die Differenz zwischen dem zweiten Neigungswinkel und dem dritten Neigungswinkel um einen Bereich von 0,5 Grad bis 3 Grad.
Für das lichtreflektierende Bauteil 40 kann Glas, Metall oder dergleichen als ein Hauptmaterial einer äußeren Form davon verwendet werden. Das Hauptmaterial ist vorzugsweise ein hitzebeständiges Material, zum Beispiel Glas wie Quarz oder BK7 (Borosilikatglas), ein Metall wie Aluminium oder Si. Die lichtreflektierende Oberfläche kann beispielsweise unter Verwendung eines Metalls wie Ag oder Al oder eines dielektrischen mehrschichtigen Films aus Ta₂O₅/SiO₂, TiO₂/SiO₂, Nb₂O₅/SiO₂ oder dergleichen gebildet werden.
Wellenlängenumwandlungsbauteil 81
Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 weist eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine oder mehrere laterale Oberflächen auf. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 weist eine Einfallsoberfläche 83 auf, auf die Licht einfällt. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 weist eine Emissionsoberfläche 84 auf, von der Licht austritt. Die Emissionsoberfläche 84 liegt der Einfallsoberfläche 83 gegenüber. In dem dargestellten Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 dient die untere Oberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 als die Einfallsoberfläche 83, und die obere Oberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 dient als die Emissionsoberfläche 84.
Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 enthält: einen Wellenlängenumwandlungsbereich 811, der die Einfallsoberfläche 83 und die Emissionsoberfläche 84 aufweist; und einen umgebenden Bereich 812, der den Wellenlängenumwandlungsbereich 811 umgibt. Der umgebende Bereich 812 weist eine erste Oberfläche 85 auf, die die Einfallsoberfläche 83 in einer Draufsicht umgibt, gesehen aus einer Richtung orthogonal zur Einfallsoberfläche 83. Der umgebende Bereich 812 weist eine zweite Oberfläche 86 auf, die die Emissionsoberfläche 84 in einer Draufsicht umgibt, gesehen aus einer Richtung orthogonal zur Emissionsoberfläche 84. Der umgebende Bereich 812 enthält nicht die Einfallsoberfläche 83 und die Emissionsoberfläche 84 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81.
Die innere laterale Oberfläche des umgebenden Bereichs 812 ist in Kontakt mit der lateralen Oberfläche des Wellenlängenumwandlungsbereichs 811, und eine oder mehrere laterale Oberflächen des Wellenlängenumwandlungsbereichs 811 sind von dem umgebenden Bereich 812 umgeben. Eine oder mehrere äußere laterale Oberflächen des umgebenden Bereichs 812 entsprechen einer oder mehreren lateralen Oberflächen des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81.
Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 enthält einen Leuchtstoff. Der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 enthält den Leuchtstoff. Der umgebende Bereich 812 enthält keinen Leuchtstoff.
Die äußere Form der Einfallsoberfläche 83 ist ein Quadrat. Das Quadrat enthält hier den Fall, in dem ein Verhältnis der Längen von zwei Seiten, die im Quadrat orthogonal zueinander sind, in einem Bereich von 95% bis 105% liegt. Der Begriff „orthogonal“ enthält eine Toleranz von 5 Grad oder weniger. Die äußere Form der Einfallsoberfläche 83 muss nicht unbedingt ein Quadrat sein. Die äußere Form der Einfallsoberfläche 83 kann ein Rechteck sein, das eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, die orthogonal zur ersten Seite ist, und eine Länge der ersten Seite kann im Bereich des 1,0- bis 1,5-fachen einer Länge der zweiten Seite sein. Die Einfallsoberfläche 83 kann eine derartige Größe aufweisen, dass sie nicht von einem 0,75 mm Quadrat hervorsteht. Alternativ kann die Einfallsoberfläche 83 eine derartige Größe aufweisen, dass sie nicht von einem 0,55 mm Quadrat hervorsteht.
Die äußere Oberfläche der Emissionsoberfläche 84 ist ein Quadrat. Das Quadrat enthält hier den Fall, in dem ein Verhältnis der Längen von zwei Seiten, die im Quadrat orthogonal zueinander sind, in einem Bereich von 95% bis 105% liegt. Die äußere Form der Emissionsoberfläche 84 muss nicht ein Quadrat sein. Die äußere Form der Emissionsoberfläche 84 ist die gleiche wie die äußere Form der Einfallsoberfläche 83. Die äußere Form der Emissionsoberfläche 84 muss nicht die gleiche sein wie die äußere Form der Einfallsoberfläche 83. Die Emissionsoberfläche 84 kann eine derartige Größe aufweisen, dass sie nicht von einem 0,75 mm Quadrat hervorsteht. Alternativ kann die Emissionsoberfläche 84 eine derartige Größe aufweisen, dass sie nicht von einem 0,55 mm Quadrat hervorsteht.
In dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 sind der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 und der umgebende Bereich 812 monolithisch gebildet. Der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 und der umgebende Bereich 812 können unter Verwendung eines anorganischen Materials als ein Hauptmaterial gebildet werden, das durch Lichtbestrahlung nicht leicht zersetzt wird. Das Material muss nicht ein anorganisches Material sein.
Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 ist aus einem monolithisch gesinterten Körper gebildet, bei dem der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 und der umgebende Bereich 812 monolithisch gesintert sind. Solch ein monolithisch gesinterter Körper kann das Basismaterial des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 bilden, wenn das Wellenlängenumwandlungsbauteil 811, das aus einem geformten Produkt wie einem gesinterten Bauteil gebildet wird, und ein Material aus Pulverpartikeln, das den umgebenden Bereich 812 bildet, monolithisch geformt und gesintert werden, zum Beispiel. Für das Sintern kann zum Beispiel ein Atmosphärendruck-Sinterverfahren, ein Funkenplasma-Sinterverfahren (SPS-Verfahren), ein Heißpress-Sinterverfahren (HP-Verfahren) oder dergleichen verwendet werden.
Der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 wandelt das einfallende Licht in Licht um, das eine andere Wellenlänge aufweist. Der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 emittiert Licht, dessen Wellenlänge in eine andere Wellenlänge umgewandelt wurde. Ein Teil des einfallenden Lichts wird vom Wellenlängenumwandlungsbereich 811 emittiert, ohne vom Wellenlängenumwandlungsbereich 811 umgewandelt zu werden.
Der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 kann unter Verwendung der Keramik als ein Hauptmaterial gebildet werden und einen Leuchtstoff enthalten. Alternativ kann Glas als das Hauptmaterial verwendet werden. Alternativ kann der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 unter Verwendung eines Polykristalls aus einer einfachen Substanz eines Leuchtstoffs oder eines Einkristalls eines Leuchtstoffs gebildet werden.
Zum Beispiel, wenn eine Keramik als das Hauptmaterial des Wellenlängenumwandlungsbereichs 811 verwendet wird, kann der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 durch Sintern eines Leuchtstoffs und eines lichtdurchlässigen Materials wie Aluminiumoxid gebildet werden. Der Anteil des Leuchtstoffs kann in Bezug auf das Gesamtvolumen der Keramik in einem Bereich von 0,05 Vol% bis 50 Vol% liegen. Ferner kann zum Beispiel eine Keramik verwendet werden, die im Wesentlichen nur aus einem Leuchtstoff gebildet wird, der durch Sintern von Pulver des Leuchtstoffs erhalten wird.
Beispiele des Leuchtstoffs enthalten Cer-aktiviertes Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), Cer-aktiviertes Lutetium-Aluminium-Granat (LAG), Europium- und/oder Chromaktiviertes stickstoffhaltiges Kalzium-Aluminosilikat (CaO-Al₂O₃-SiO₂), Europium-aktiviertes Silikat ((Sr, Ba)₂SiO₄), α-SiAlON-Leuchtstoff und β-SiAION-Leuchtstoff. Insbesondere ist es bevorzugt, einen YAG-Leuchtstoff zu verwenden, der eine gute Hitzebeständigkeit aufweist und weißes Licht in Kombination mit blauem Anregungslicht emittieren kann.
Der umgebende Bereich 812 weist eine Form auf, in der ein Durchgangsloch in einem zentralen Bereich einer rechteckigen, parallelepipedischen flachen Platte gebildet wird. Der Wellenlängenumwandlungsbereich 811 ist zum Verschließen des Durchgangslochs vorgesehen. Der umgebende Bereich 812 kann unter Verwendung einer Keramik als ein Hauptmaterial gebildet werden. Eine solche Limitierung ist nicht beabsichtigt, und es kann auch ein Metall, ein Verbundwerkstoff aus einer Keramik und einem Metall oder dergleichen verwendet werden.
Lichtdurchlässiges Bauteil 82
Das lichtdurchlässige Bauteil 82 weist eine untere Oberfläche, eine obere Oberfläche und eine oder mehrere laterale Oberflächen auf. Das lichtdurchlässige Bauteil 82 ist lichtdurchlässig. Hier bedeutet „lichtdurchlässig“, dass die Lichtdurchlässigkeit 80% oder mehr beträgt. Das lichtdurchlässige Bauteil 82 enthält ein Basismaterial, das in einer rechteckigen, parallelepipedischen, flachen Plattenform gebildet ist. Die Form ist nicht auf ein rechteckiges Parallelepiped limitiert.
Das lichtdurchlässige Bauteil 82 kann unter Verwendung von Saphir als ein Hauptmaterial gebildet werden. Saphir ist ein Material mit relativ hoher Durchlässigkeit und relativ hoher Festigkeit. Neben Saphir können beispielsweise auch Quarz, Siliziumkarbid, Glas oder dergleichen als das Hauptmaterial verwendet werden.
Lichtblockierendes Bauteil 90
Das lichtblockierende Bauteil 90 ist aus einem Harz gebildet, das eine lichtblockierende Eigenschaft aufweist. Die lichtblockierende Eigenschaft bezeichnet eine Eigenschaft, im Wesentlichen kein Licht durchzulassen und kann unter Verwendung einer lichtabsorbierenden Eigenschaft, einer lichtreflektierenden Eigenschaft oder dergleichen erhalten werden, die von der lichtblockierenden Eigenschaft verschieden ist. Das lichtblockierende Bauteil 90 kann z.B. durch Zugabe eines Füllstoffs wie eines lichtstreuenden Materials und/oder eines lichtabsorbierenden Materials in Harz gebildet werden.
Beispiele für das Harz, das das lichtblockierende Bauteil 90 bildet, enthalten ein Epoxidharz, ein Silikonharz, ein Acrylatharz, ein Urethanharz, ein Phenolharz und ein BT-Harz. Beispiele für den lichtabsorbierenden Füllstoff enthalten dunkle Farbpigmente wie z.B. Kohlenstoffschwarz.
Lichtemittierende Vorrichtung 1
Nachfolgend wird die lichtemittierende Vorrichtung 1 beschrieben.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 1 ist die Mehrzahl von Halbleiterlaserelementen 20 auf der Befestigungsoberfläche 12 der Basis 10 angeordnet. Jedes der Mehrzahl von Halbleiterlaserelementen 20 ist auf der Befestigungsoberfläche 12 angeordnet, wobei sich der Submount 30 dazwischen befindet.
Die Mehrzahl von Halbleiterlaserelementen 20 enthält das erste Halbleiterlaserelement 20A und das zweite Halbleiterlaserelement 20B. Die lichtemittierende Oberfläche des ersten Halbleiterlaserelements 20A und die lichtemittierende Oberfläche des zweiten Halbleiterlaserelements 20B sind parallel zueinander. Der Begriff parallel enthält hier eine Toleranz von ±5 Grad.
Das zweite Halbleiterlaserelement 20B ist nicht auf der ersten virtuellen geraden Linie L1 angeordnet, die durch die lichtemittierende Oberfläche des ersten Halbleiterlaserelements 20A verläuft und senkrecht zu dieser lichtemittierenden Oberfläche steht. Das erste Halbleiterlaserelement 20A ist nicht auf einer zweiten virtuellen geraden Linie L2 angeordnet, die durch die lichtemittierende Oberfläche des zweiten Halbleiterlaserelements 20B verläuft und senkrecht zu dieser lichtemittierenden Oberfläche steht. Die erste virtuelle gerade Linie L1 und die zweite virtuelle gerade Linie L2 sind parallel zueinander. Der Begriff parallel enthält hier eine Toleranz von ±5 Grad.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 1 ist die Mehrzahl von lichtreflektierenden Bauteilen 40 auf der Befestigungsoberfläche 12 des Basisbauteils 10 angeordnet. Die untere Oberfläche jedes der lichtreflektierenden Bauteile 40 ist mit der Basis 10 verbunden. Der Neigungswinkel der lichtreflektierenden Oberfläche 41 in Bezug auf die Befestigungsoberfläche 12 ist der gleiche wie der Neigungswinkel der lichtreflektierenden Oberfläche 41 in Bezug auf die untere Oberfläche des lichtreflektierenden Bauteils 40. Hier enthält „gleich“ eine Abweichung von der Parallelität in einem Fall, in dem die Befestigungsoberfläche 12 und die untere Oberfläche des lichtreflektierenden Bauteils 40 zum Zeitpunkt des Zusammenfügens nicht parallel zueinander sind.
Die Mehrzahl von lichtreflektierenden Bauteilen 40 enthält ein erstes lichtreflektierendes Bauteil 40A und ein zweites lichtreflektierendes Bauteil 40B. Das erste lichtreflektierende Bauteil 40A reflektiert Licht, das von dem ersten Halbleiterlaserelement 20A emittiert wird (im Folgenden als erstes Licht bezeichnet). Das zweite lichtreflektierende Bauteil 40B reflektiert Licht, das von dem zweiten Halbleiterlaserelement 20B emittiert wird (im Folgenden als zweites Licht bezeichnet). Das erste lichtreflektierende Bauteil 40A ist auf der ersten virtuellen geraden Linie L1 angeordnet, und das zweite lichtreflektierende Bauteil 40B ist auf der zweiten virtuellen geraden Linie L2 angeordnet.
In einer Draufsicht sind die erste Richtung und die zweite Richtung des ersten lichtreflektierenden Bauteils 40A weder orthogonal noch parallel zu der ersten virtuellen geraden Linie L1. In einer Draufsicht sind die erste Richtung und die zweite Richtung des zweiten lichtreflektierenden Bauteils 40B weder orthogonal noch parallel zu der zweiten virtuellen geraden Linie L2.
In einer Draufsicht sind das erste Halbleiterlaserelement 20A und das erste lichtreflektierende Bauteil 40A sowie das zweite Halbleiterlaserelement 20B und das zweite lichtreflektierende Bauteil 40B symmetrisch angeordnet. Diese sind punktsymmetrisch in Bezug auf einen Punkt angeordnet, an dem sich (i) eine virtuelle gerade Linie, die die gleichen Bereiche des ersten Halbleiterlaserelements 20A und des zweiten Halbleiterlaserelements 20B verbindet, und (ii) eine virtuelle gerade Linie, die die gleichen Bereiche des ersten lichtreflektierenden Bauteils 40A und des zweiten lichtreflektierenden Bauteils 40B verbindet, schneiden.
Das erste lichtreflektierende Bauteil 40A ist derart angeordnet, dass die erste lichtreflektierende Oberfläche 41A, die zweite lichtreflektierende Oberfläche 41B, die dritte lichtreflektierende Oberfläche 41C und die vierte lichtreflektierende Oberfläche 41D in dieser Reihenfolge näher an dem ersten Halbleiterlaserelement 20A lokalisiert sind. Daher kann man für die vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C und 41D des ersten lichtreflektierenden Bauteils 40A sagen, dass die Breite der lichtreflektierenden Oberfläche größer ist, je weiter entfernt die lichtreflektierende Oberfläche 41 von dem ersten Halbleiterlaserelement 20A positioniert ist.
Das zweite lichtreflektierende Bauteil 40B ist derart angeordnet, dass die erste lichtreflektierende Oberfläche 41A, die zweite lichtreflektierende Oberfläche 41B, die dritte lichtreflektierende Oberfläche 41C und die vierte lichtreflektierende Oberfläche 41D in dieser Reihenfolge näher an dem zweiten Halbleiterlaserelement 20B lokalisiert sind. Daher kann für die vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C und 41D des zweiten lichtreflektierenden Bauteils 40B gesagt werden, dass die Breite der lichtreflektierenden Oberfläche größer ist, je weiter entfernt die lichtreflektierende Oberfläche 41 von dem zweiten Halbleiterlaserelement 20B positioniert ist. Die erste lichtreflektierende Oberfläche 41A, die zweite lichtreflektierende Oberfläche 41B, die dritte lichtreflektierende Oberfläche 41C und die vierte lichtreflektierende Oberfläche 41D des zweiten lichtreflektierenden Bauteils 40B können als eine fünfte lichtreflektierende Oberfläche, eine sechste lichtreflektierende Oberfläche, eine siebte lichtreflektierende Oberfläche bzw. eine achte lichtreflektierende Oberfläche bezeichnet werden, um sie von der ersten lichtreflektierenden Oberfläche 41A, der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche 41B, der dritten lichtreflektierenden Oberfläche 41C und der vierten lichtreflektierenden Oberfläche 41D des ersten lichtreflektierenden Bauteils 40A zu unterscheiden.
Jeder Teil des Hauptanteils des von dem ersten Halbleiterlaserelement 20A emittierten Lichts wird von mindestens einer der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C und 41D des ersten lichtreflektierenden Bauteils 40A reflektiert. Jeder Teil des Hauptanteils des von dem zweiten Halbleiterlaserelement 20B emittierten Lichts wird von mindestens einer der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C, 41D des zweiten lichtreflektierenden Bauteils 40B reflektiert.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 1 ist das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 auf der Basis 10 angeordnet. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 wird von der Basis 10 getragen. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 ist an der Basis 10 fixiert, wobei das lichtdurchlässige Bauteil 82 dazwischen angeordnet ist. Das lichtdurchlässige Bauteil 82 ist mit der Basis 10 verbunden, und das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 ist mit dem lichtdurchlässigen Bauteil 82 verbunden. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 kann mit der Basis 10 verbunden sein, ohne dass das lichtdurchlässige Bauteil 82 dazwischen angeordnet ist. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 ist oberhalb der Befestigungsoberfläche 12 lokalisiert. Das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 ist oberhalb der Mehrzahl von Halbleiterlaserelementen 20 und der Mehrzahl von lichtreflektierenden Bauteilen 40 lokalisiert.
Die Einfallsoberfläche 83 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 ist an einer Position lokalisiert, durch die eine virtuelle gerade Linie, die einen Punkt auf der lichtemittierenden Oberfläche des ersten Halbleiterlaserelements 20A und einen Punkt auf der lichtemittierenden Oberfläche des zweiten Halbleiterlaserelements 20B verbindet, in einer Draufsicht durchläuft. Die Einfallsoberfläche 83 ist so lokalisiert, dass sie in eine viereckige Region passt, die in einer Draufsicht umgeben ist von einer virtuellen geraden Linie L3, die parallel zur lichtemittierenden Oberfläche des ersten Halbleiterlaserelements 20A verläuft und diese lichtemittierende Oberfläche durchläuft, einer virtuellen geraden Linie L4, die parallel zur lichtemittierenden Oberfläche des zweiten Halbleiterlaserelements 20B verläuft und diese lichtemittierende Oberfläche durchläuft, der ersten virtuellen geraden Linie L1 und der zweiten virtuellen geraden Linie L2.
Die Emissionsoberfläche 84 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 ist an einer Position lokalisiert, durch die eine virtuelle gerade Linie, die einen Punkt auf der lichtemittierenden Oberfläche des ersten Halbleiterlaserelements 20A und einen Punkt auf der lichtemittierenden Oberfläche des zweiten Halbleiterlaserelements 20B verbindet, in einer Draufsicht hindurchläuft. Die Emissionsoberfläche 84 ist so lokalisiert, dass sie in eine viereckige Region passt, die von der virtuellen geraden Linie L3, der virtuellen geraden Linie L4, der ersten virtuellen geraden Linie L1 und der zweiten virtuellen geraden Linie L2 in der Draufsicht umgeben ist.
Das erste Licht, das von dem ersten lichtreflektierenden Bauteil 40A reflektiert wird, und das zweite Licht, das von dem zweiten lichtreflektierenden Bauteil 40B reflektiert wird, fallen auf die Einfallsoberfläche 83 ein. Licht, das von jedem der Mehrzahl von Halbleiterlaserelementen 20 emittiert wird, fällt auf die Einfallsoberfläche 83 ein. Der Hauptanteil des von jedem der Mehrzahl von Halbleiterlaserelementen 20 emittierten Lichts fällt auf die Einfallsoberfläche 83 ein.
Licht, das durch Wellenlängenumwandlung des auf die Einfallsoberfläche 83 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 einfallenden Lichts erhalten wird, wird von der Emissionsoberfläche 84 emittiert. Ein Teil des auf die Einfallsoberfläche 83 einfallenden Lichts kann das Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 durchlaufen, ohne einer Wellenlängenumwandlung unterzogen zu werden, und kann von der Emissionsoberfläche 84 emittiert werden. Zum Beispiel fällt in der lichtemittierenden Vorrichtung 1 blaues Licht, das von dem Halbleiterlaserelement 20 emittiert wird, auf die Einfallsoberfläche 83 ein, ein Teil des blauen Lichts wird in dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 einer Wellenlängenumwandlung in gelbes Licht unterzogen, und weißes Licht, in dem das blaue Licht und das gelbe Licht gemischt sind, kann von der Emissionsoberfläche 84 emittiert werden. Die Emissionsoberfläche 84 des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 kann als eine Lichtextrahierungsoberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 1 bezeichnet werden.
Jedes der lichtreflektierenden Bauteile 40 reflektiert das von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierte Licht derart, dass das Licht auf den Wellenlängenumwandlungsbereich 811 einfällt. 95% oder mehr des Hauptanteils des von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierten Lichts fällt auf den Wellenlängenumwandlungsbereich 811 ein. Die erste Oberfläche 85 des umgebenden Bereichs 812 blockiert den größten Teil des einfallenden Lichts derart, dass das einfallende Licht nicht von der zweiten Oberfläche 86 emittiert wird. Zum Beispiel blockiert der umgebende Bereich 812 90% oder mehr des auf die erste Oberfläche 85 einfallenden Lichts.
Wie in 8A und 8B beispielhaft gezeigt, wird das von jedem der Halbleiterlaserelemente 20 emittierte Licht von dem lichtreflektierenden Bauteil 40 so reflektiert, dass die Verteilungsform des zur Einfallsoberfläche 83 emittierten Lichts eine Form annimmt, die einem Rechteck näherkommt (als erste Charakteristik bezeichnet). Ferner wird, wie in den 8A und 8B gezeigt, das von jedem der Halbleiterlaserelemente 20 emittierte Licht von dem lichtreflektierenden Bauteil 40 reflektiert, wodurch es gleichförmiger wird und zur Einfallsoberfläche 83 emittiert wird (als zweite Charakteristik bezeichnet).
Durch Erfüllung der ersten Charakteristik kann Licht effizient auf die Einfallsoberfläche 83 einfallen, mit einer Form, die einem Rechteck näherkommt (einschließlich eines Rechtecks selbst). Durch Erfüllung der zweiten Charakteristik ist es möglich, zur Unterdrückung einer Abnahme der Lichtumwandlungseffizienz des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81 oder zur Reduktion von Ungleichmäßigkeiten in der Emissionsintensität des von dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 emittierten Lichts beizutragen.
Die in 8A und 8B gezeigten Lichtverteilungsformen sind leicht gekrümmt, aber es kann gesagt werden, dass sie näher an einem Rechteck liegen als an der elliptischen Form des FFP. Es ist zu erkennen, dass die Lichtintensitätsverteilung in einer Richtung parallel zu einer Seite (im Folgenden als dritte Seite bezeichnet) von zwei zueinander orthogonalen Seiten in einem minimalen Rechteck (im Folgenden als umschließendes Rechteck bezeichnet), das die Verteilungsform enthält, gleichförmiger ist als die Lichtintensitätsverteilung in der schnellachsigen Richtung des FFP. Hier ist die dritte Seite eine Seite, die eher parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer dritten virtuellen geraden Linie ist, die Punkte auf der Einfallsoberfläche 83 verbindet, auf die zwei Lichtpfade (bezeichnet als erstes Endlicht, das durch einen Lichtpfad einfällt, und zweites Endlicht, das durch den anderen Lichtpfad einfällt) von Bereichen, die durch beide Enden in der schnellachsigen Richtung des FFP des vom Halbleiterlaserelement 20 emittierten Lichts verlaufen, emittiert werden. Der Begriff „paralleler“ oder „im Wesentlichen parallel“ bedeutet, dass der von der virtuellen geraden Linie und einer der zwei Seiten gebildete Winkel näher bei 0 Grad liegt. Eine Richtung, die parallel zur dritten virtuellen geraden Linie ist, ist als schnellachsige Richtung von Licht auf der Einfallsoberfläche 83 definiert und wird einfach als virtuelle schnellachsige Richtung bezeichnet. Das umschließende Rechteck kann basierend auf dem Licht spezifiziert werden, das den Hauptanteil des Lichts darstellt und von den vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C und 41D reflektiert wird.
Die dritte virtuelle gerade Linie kann basierend auf Licht erhalten werden, das eine Lichtintensität von einem halben Wert des Peak-Intensitätswerts aufweist, der sowohl in der Plusrichtung als auch in der Minusrichtung der schnellachsigen Richtung des FFP vom Zentrum des FFP aus existiert, anstatt des Lichts des Bereichs, der durch beide Enden in der schnellachsigen Richtung des FFP verläuft.
Es kann auch gesagt werden, dass die zweite Charakteristik darin besteht, dass die Lichtintensitätsverteilung in der virtuellen schnellachsigen Richtung des von dem/den Halbleiterlaserelement(en) 20 emittierten Lichts gleichförmiger ist als die Lichtintensitätsverteilung in der schnellachsigen Richtung des/der FFP(s) des/der Halbleiterlaserelement(e) 20 ist.
Hier kann der „gleichförmigere Zustand“ in der zweiten Charakteristik basierend auf dem Verhältnis der Breite über beide Enden, die die Lichtintensität von 80% der Peak-Lichtintensität anzeigt, zur Breite über beide Enden, die die Lichtintensität von 1/e² der Peak-Lichtintensität in der Lichtintensitätsverteilung anzeigt, definiert werden.
Zum Beispiel kann ein Zustand, in dem das Verhältnis in dem zur Einfallsoberfläche 83 emittierten Licht um 20% oder mehr höher ist als das Verhältnis im FFP des Halbleiterlaserelements 20, der „gleichförmigere Zustand“ in der zweiten Charakteristik sein. Ferner kann z.B. ein Zustand, in dem das Verhältnis in dem zur Einfallsoberfläche 83 emittierten Licht um 40% oder mehr höher ist als das Verhältnis im FFP des Halbleiterlaserelements 20, der „gleichförmigere Zustand“ in der zweiten Charakteristik sein.
Zum Beispiel kann ein Zustand, in dem das Verhältnis in dem zur Einfallsoberfläche 83 emittierten Licht 50% oder mehr beträgt, der „gleichförmigere Zustand“ in der zweiten Charakteristik sein. Zum Beispiel kann ein Zustand, in dem das Verhältnis in dem zur Einfallsoberfläche 83 emittierten Licht 70% oder mehr beträgt, der „gleichförmigere Zustand“ in der zweiten Charakteristik sein. Zum Beispiel kann ein Zustand, in dem das Verhältnis in dem zur Einfallsoberfläche 83 emittierten Licht 90% oder mehr beträgt, der „gleichförmigere Zustand“ in der zweiten Charakteristik sein.
In der dargestellten lichtemittierenden Vorrichtung 1 ist die dritte virtuelle gerade Linie parallel zu der dritten Seite. Daher ist die langsamachsige Richtung von Licht auf der Einfallsoberfläche 83 parallel zu der anderen Seite (im Folgenden als eine vierte Seite bezeichnet) der zwei Seiten des einschließenden Rechtecks. Ferner ist die erste Seite der Einfallsoberfläche 83 parallel zu der dritten Seite. Daher sind die zweite Seite und die vierte Seite der Einfallsoberfläche 83 parallel zueinander.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 1 können die erste Seite und die dritte virtuelle gerade Linie parallel zueinander sein, unabhängig davon, ob die erste Seite und die dritte Seite parallel zueinander sind oder nicht. Die zweite Seite und die dritte virtuelle gerade Linie können orthogonal zueinander sein, unabhängig davon, ob die zweite Seite und die vierte Seite parallel zueinander sind oder nicht.
In dem umschließenden Rechteck, basierend auf der Verteilungsform des ersten Lichts auf der Einfallsoberfläche 83, liegt die Länge der dritten Seite in einem Bereich vom 1,0-bis 1,5-fachen, vorzugsweise vom 1,0- bis 1,3-fachen der Länge der vierten Seite. Als Resultat kann die Einfallsoberfläche 83 in einer Form gebildet werden, die näher an einer nicht verlängerten Form liegt, und die Lichtextraktionsoberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung kann näher an eine nicht verlängerte Form hergestellt werden.
In dem umschließenden Rechteck, basierend auf der Verteilungsform des zweiten Lichts auf der Einfallsoberfläche 83, liegt die Länge der dritten Seite in einem Bereich vom 1,0-bis 1,5-fachen, vorzugsweise vom 1,0- bis 1,3-fachen der Länge der vierten Seite. Als Resultat kann die Einfallsoberfläche 83 in einer Form gebildet werden, die näher an einer nicht-verlängerten Form liegt, und die Lichtextraktionsoberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung kann näher an eine nicht-verlängerte Form hergestellt werden.
In Bezug auf Licht in einem Zustand, in dem das erste Licht und das zweite Licht auf der Einfallsoberfläche 83 kombiniert werden (im Folgenden als kombiniertes Licht bezeichnet), liegt die Länge der dritten Seite in einem Bereich vom 1,0- bis zum 1,5-fachen, vorzugsweise vom 1,0- bis zum 1,2-fachen der Länge der vierten Seite in dem umschließenden Rechteck basierend auf der Verteilungsform des kombinierten Lichts. Als Resultat kann die Form der Einfallsoberfläche 83 näher an eine nicht-verlängerte Form hergestellt werden, und die Lichtextraktionsoberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung kann näher an eine nicht-verlängerte Form hergestellt werden.
Zum Beispiel variiert in einem Fall, in dem Licht mit einer elliptischen Form, das von dem Halbleiterlaserelement 20 emittiert wird, gehandhabt wird, wenn eine Einfallsoberfläche und eine Lichtextraktionsoberfläche mit einer Form nahe einer nicht-verlängerten Form vorhanden sind, während Gleichförmigkeit erforderlich ist, der Grad der Nähe zu der nicht-verlängerten Form in Abhängigkeit von der Anzahl der lichtreflektierenden Oberflächen. Zum Beispiel ist, als ein Resultat einer Simulation der vorliegenden Erfinder, wenn das gleiche Halbleiterlaserelement wie das Halbleiterlaserelement 20 der lichtemittierenden Vorrichtung 1 in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird und das lichtreflektierende Bauteil drei lichtreflektierende Oberflächen aufweist, von denen jede eine flache Oberfläche ist, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2019-36638 beschrieben, die Länge der dritten Seite doppelt so lang oder länger als die Länge der vierten Seite ist, und es ist schwierig, die Länge der dritten Seite 1,5 mal oder weniger lang als die Länge der vierten Seite herzustellen.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 1 werden 93% oder mehr der Lichtausgabe [W] des kombinierten Lichts (die Summe der Lichtausgabe [W] des ersten Lichts und der Lichtausgabe [W] des zweiten Lichts) zu einer Region eines 0,5 mm im Quadrat auf der Einfallsoberfläche 83 emittiert. Dadurch kann die Lichtextraktionsoberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 1 näher an eine nicht verlängerte Form hergestellt werden. Außerdem kann das Licht effizient in einer Region von 0,5 mm im Quadrat aufgenommen werden, und das Licht kann von der Lichtextraktionsoberfläche emittiert werden, die eine geringe Größe von etwa 0,5 mm im Quadrat aufweist. Die Größe der Einfallsoberfläche 83 und der Emissionsoberfläche 84 kann größer als 0,5 mm im Quadrat sein.
Es ist bevorzugt, dass eine größere Lichtmenge zur Region von 0,5 mm im Quadrat auf der Einfallsoberfläche 83 emittiert wird. In der lichtemittierenden Vorrichtung 1 können 95% oder mehr der Lichtausgabe [W] des kombinierten Lichts (die Summe der Lichtausgabe [W] des ersten Lichts und der Lichtausgabe [W] des zweiten Lichts) zu der Region von 0,5 mm im Quadrat auf der Einfallsoberfläche 83 emittiert werden. Alternativ können in der lichtemittierenden Vorrichtung 1 98% oder mehr der Lichtausgabe [W] des kombinierten Lichts (die Summe der Lichtausgabe [W] des ersten Lichts und der Lichtausgabe [W] des zweiten Lichts) zu der Region von 0,5 mm im Quadrat auf der Einfallsoberfläche 83 emittiert werden.
Gemäß der lichtemittierenden Vorrichtung 1 kann die Lichtausgabe, die in die Region von 1,0 mm im Quadrat genommen werden würde, wenn das lichtreflektierende Bauteil drei flache lichtreflektierende Oberflächen aufweist, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2019-36638 beschrieben, in der Region von 0,5 mm im Quadrat genommen werden.
Nicht alle Halbleiterlaserelemente 20 müssen diese zwei Charakteristika erfüllen. Zum Beispiel können das erste Halbleiterlaserelement 20A und das zweite Halbleiterlaserelement 20B zumindest die erste Charakteristik erfüllen. Zum Beispiel können das erste Halbleiterlaserelement 20A und das zweite Halbleiterlaserelement 20B mindestens die zweite Charakteristik erfüllen. Zum Beispiel kann das erste Halbleiterlaserelement 20A mindestens die erste Charakteristik erfüllen, und das zweite Halbleiterlaserelement 20B kann mindestens die zweite Charakteristik erfüllen. In der dargestellten lichtemittierenden Vorrichtung 1 erfüllen sowohl das erste Halbleiterlaserelement 20A als auch das zweite Halbleiterlaserelement 20B die erste Charakteristik und die zweite Charakteristik.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 1 beträgt die Differenz zwischen dem ersten Neigungswinkel und dem zweiten Neigungswinkel und die Differenz zwischen dem zweiten Neigungswinkel und dem dritten Neigungswinkel jeweils 3 Grad oder weniger, wodurch die zweite Charakteristik in einer kleineren Region erfüllt werden kann. In ähnlicher Weise betragen die Differenz zwischen dem zweiten Neigungswinkel und dem dritten Neigungswinkel und die Differenz zwischen dem dritten Neigungswinkel und dem vierten Neigungswinkel jeweils 3 Grad oder weniger, wodurch die zweite Charakteristik in einer kleineren Region erfüllt werden kann.
Von dem Licht, das von den vier lichtreflektierenden Oberflächen 41A, 41B, 41C und 41D reflektiert und auf die Einfallsoberfläche 83 emittiert wird, wird ein Teil, der von der ersten lichtreflektierenden Oberfläche 41A reflektiert und auf die Einfallsoberfläche 83 emittiert wird, als erstes Teillicht bezeichnet, ein Teil, der von der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche 41B reflektiert und auf die Einfallsoberfläche 83 emittiert wird, wird als zweites Teillicht bezeichnet, ein Teil, der von der dritten lichtreflektierenden Oberfläche 41C reflektiert und auf die Einfallsoberfläche 83 emittiert wird, wird als drittes Teillicht bezeichnet, und ein Teil, der von der vierten lichtreflektierenden Oberfläche 41D reflektiert und auf die Einfallsoberfläche 83 emittiert wird, wird als viertes Teillicht bezeichnet.
Die Lichtausgabe [W] des ersten Teillichtes kann in einem Bereich von 5% bis 20% der Lichtausgabe [W] des von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierten Lichtes liegen. Die Lichtausgabe [W] des zweiten Teillichtes kann in einem Bereich von 30% bis 45% der Lichtausgabe [W] des von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierten Lichtes liegen. Die Lichtausgabe [W] des dritten Teillichtes kann in einem Bereich von 30% bis 45% der Lichtausgabe [W] des von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierten Lichtes liegen. Die Lichtausgabe [W] des vierten Teillichtes kann in einem Bereich von 5% bis 20% der Lichtausgabe [W] des von dem Halbleiterlaserelement 20 emittierten Lichtes liegen.
Ein Gebiet einer Überlappung zwischen einer Region (im Folgenden als erste Region bezeichnet) der Einfallsoberfläche 83, die mit dem ersten Teillicht des Hauptanteils des ersten Lichts bestrahlt wird, und einer Region der Einfallsoberfläche 83, die mit dem ersten Teillicht des Hauptanteils des zweiten Lichts bestrahlt wird, kann in einem Bereich von 0% bis 60% des Gebiets der ersten Region liegen. Alternativ kann das Gebiet der Überlappung in einem Bereich von 0% bis 40% des Gebiets der ersten Region liegen.
Ein Gebiet einer Überlappung zwischen einer Region (im Folgenden als zweite Region bezeichnet) der Einfallsoberfläche 83, die mit dem zweiten Teillicht des Hauptanteils des ersten Lichts bestrahlt wird, und einer Region der Einfallsoberfläche 83, die mit dem zweiten Teillicht des Hauptanteils des zweiten Lichts bestrahlt wird, kann 75% oder mehr und weniger als 100% des Gebietes der zweiten Region betragen. Alternativ kann das Gebiet der Überlappung 90% oder mehr und weniger als 100% des Gebiets der zweiten Region betragen.
Ein Gebiet einer Überlappung zwischen einer Region (im Folgenden als dritte Region bezeichnet) der Einfallsoberfläche 83, die mit dem dritten Teillicht des Hauptanteils des ersten Lichts bestrahlt wird, und einer Region der Einfallsoberfläche 83, die mit dem dritten Teillicht des Hauptanteils des zweiten Lichts bestrahlt wird, kann 75% oder mehr und weniger als 100% des Gebiets der dritten Region betragen. Alternativ kann das Gebiet der Überlappung 90% oder mehr und weniger als 100% des Gebietes der dritten Region betragen. Außerdem kann das Gebiet der Überlappung 90% oder mehr und weniger als 100% des Gebietes der zweiten Region betragen.
Ein Gebiet einer Überlappung zwischen einer Region (im Folgenden als vierte Region bezeichnet) der Einfallsoberfläche 83, die mit dem vierten Teillicht des Hauptanteils des ersten Lichts bestrahlt wird, und einer Region der Einfallsoberfläche 83, die mit dem vierten Teillicht des Hauptanteils des zweiten Lichts bestrahlt wird, kann in einem Bereich von 0% bis 60% des Gebiets der vierten Region liegen. Alternativ kann das Gebiet der Überlappung in einem Bereich von 0% bis 40% des Gebiets der vierten Region liegen. Außerdem kann das Gebiet der Überlappung in einem Bereich von 0% bis 40% des Gebiets der ersten Region liegen.
Wie oben beschrieben, ist in der lichtemittierenden Vorrichtung 1, in Bezug auf das Gebiet einer Überlappung zwischen dem ersten Licht und dem zweiten Licht auf der Einfallsoberfläche 83, das Gebiet einer Überlappung zwischen den ersten Teillichtern kleiner als das Gebiet einer Überlappung zwischen den zweiten Teillichtern. Ferner ist das Gebiet einer Überlappung zwischen den vierten Teillichtern kleiner als das Gebiet einer Überlappung zwischen den dritten Teillichtern.
Aufgrund der Symmetrie der Anordnung des ersten Halbleiterlaserelements 20A, des zweiten Halbleiterlaserelements 20B, des ersten lichtreflektierenden Bauteils 40A und des zweiten lichtreflektierenden Bauteils 40B weisen das erste Teillicht des ersten Halbleiterlaserelements 20A und das erste Teillicht des zweiten Halbleiterlaserelements 20B ebenfalls symmetrische Verteilungen auf der Einfallsoberfläche 83 auf. Dasselbe gilt für die zweiten Teillichter, die dritten Teillichter und die vierten Teillichter. Der Begriff Symmetrie ist hier nicht auf Symmetrie im engeren Sinne limitiert. Das erste Teillicht und das vierte Teillicht weisen eine geringere Lichtintensität auf als das zweite Teillicht und das dritte Teillicht, und wie aus der Lichtintensitätsverteilung des FFP ersichtlich ist, erfolgt die Änderung der Lichtintensität in Bezug auf die Änderung des Winkels, in dem das Licht gestreut wird, graduell. Auf diese Weise kann unter Berücksichtigung der Symmetrie und der Eigenschaft der Lichtintensitätsverteilung die Gleichförmigkeit des kombinierten Lichts der ersten Teillichter und die Gleichförmigkeit des kombinierten Lichts der vierten Teillichter verbessert werden, wenn das Verhältnis des Gebiets einer Überlappung zwischen den ersten Teillichtern und das Verhältnis des Gebiets einer Überlappung zwischen den vierten Teillichtern nicht zu hoch ist. Andererseits kann die Gleichförmigkeit des kombinierten Lichts der zweiten Teillichter und die Gleichförmigkeit des kombinierten Lichts der dritten Teillichter verbessert werden, indem das Verhältnis des Gebiets einer Überlappung zwischen den zweiten Teillichtern und das Verhältnis des Gebiets einer Überlappung zwischen den dritten Teillichtern erhöht wird.
Dies kann durch die Tatsache beeinflusst werden, dass die Verteilungsformen des ersten Teillichtes und des vierten Teillichtes näher an einem Dreieck als an einem Rechteck und die Verteilungsformen des zweiten Teillichtes und des dritten Teillichtes näher an einem Rechteck als an einem Dreieck liegen. Wenn die Änderung der Lichtintensität graduell ist, ist es möglich, ein Verfahren einzusetzen, bei dem sich die Lichter so vollständig wie möglich überlappen, neben einem Verfahren, bei dem sich die Lichter nicht zu sehr überlappen, aber in Anbetracht der Symmetrie ist ein Dreieck nicht für das Verfahren geeignet, bei dem sich die Lichter so vollständig wie möglich überlappen.
Das kleinste Dreieck, das die Verteilungsform des ersten Teillichts des ersten Lichts auf der Einfallsoberfläche 83 umschließt (im Folgenden als umschließendes Dreieck bezeichnet), hat eine Form, die einem rechtwinkligen Dreieck nahe kommt. Ferner weist das umschließende Dreieck eine Form nahe einem rechtwinkligen Dreieck auf, das die dritte Seite und die vierte Seite des auf dem ersten Licht basierenden umschließenden Rechtecks aufweist. Bei einer solchen Verteilungsform werden das erste Teillicht des ersten Halbleiterlaserelements 20A und das erste Teillicht des zweiten Halbleiterlaserelements 20B so auf die Einfallsoberfläche 83 emittiert, dass sie sich nicht zu sehr überlappen, wodurch die Gleichförmigkeit des kombinierten Lichts der ersten Teillichter verbessert werden kann. Insbesondere ist die folgende Bedingung erfüllt: Im umschließenden Dreieck liegt der Winkel, der von der Seite, die am ehesten parallel zur dritten Seite ist, und der Seite, die am ehesten parallel zur vierten Seite ist, gebildet wird, in einem Bereich von 75 Grad bis 105 Grad, und dieser Winkel ist der größte unter den drei Innenwinkeln im umschließenden Dreieck. Das erste Teillicht des zweiten Lichts, das vierte Teillicht des ersten Lichts und das vierte Teillicht des zweiten Lichts können ebenfalls ähnliche Bedingungen erfüllen.
Die Mehrzahl von Halbleiterlaserelementen 20 ist in einem geschlossenen Raum der lichtemittierenden Vorrichtung 1 angeordnet. Der geschlossene Raum wird durch die Verbindung der Basis 10 und des lichtdurchlässigen Bauteils 82 gebildet. Das lichtdurchlässige Bauteil 82 kann als Deckelbauteil dienen. In dem dargestellten Beispiel der lichtemittierenden Vorrichtung 1 ist der geschlossene Raum in einem hermetisch abgedichteten Zustand gebildet. Wenn der geschlossene Raum hermetisch abgedichtet ist, ist es möglich, eine Ansammlung von organischen Stoffen und dergleichen auf der lichtemittierenden Oberfläche des Halbleiterlaserelements zu verhindern.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 1 wird das lichtblockierende Bauteil 90 gebildet, das den Spalt zwischen der Basis 10 und dem Wellenlängenumwandlungsbauteil 81 ausfüllt. Das lichtblockierende Bauteil 90 kann z.B. durch Gießen eines wärmehärtenden Harzes und Aushärten des Harzes mit Wärme gebildet werden. Indem das lichtblockierende Bauteil 90 vorgesehen ist, wird ein Austreten von Licht von einem anderen Ort als der Lichtextraktionsoberfläche unterdrückt.
Das lichtblockierende Bauteil 90 erreicht nicht die obere Oberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils 81. Dementsprechend ist es möglich, ein lichtblockierendes Bauteil 90 vorzusehen, das den Spalt füllt, während der Wellenlängenumwandlungsbereich 811, der die Lichtextraktionsoberfläche darstellt, vermieden wird, und es ist möglich, das Austreten von Licht von einem anderen Ort als dem Lichtextraktionsbereich zu reduzieren.
Obwohl die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht streng auf die lichtemittierenden Vorrichtungen der Ausführungsformen beschränkt. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung kann erhalten werden, ohne auf die äußere Form oder Struktur der lichtemittierenden Vorrichtung der einzelnen Ausführungsformen beschränkt zu sein. Die vorliegende Erfindung kann angewandt werden, ohne dass alle Komponenten vorgesehen sein müssen. Beispielsweise ist in einem Fall, in dem einige der Komponenten der durch die Ausführungsformen offenbarten lichtemittierenden Vorrichtung nicht in den Ansprüchen angegeben sind, dem Fachmann ein gewisser Freiheitsgrad bei der Gestaltung, wie z.B. Substitutionen, Auslassungen, Änderungen der Form und Materialänderungen für diese Komponenten, erlaubt, und dann wird die in den Ansprüchen angegebene Erfindung auf diese Komponenten angewendet.
Die lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß den Ausführungsformen können für einen Fahrzeugscheinwerfer, ein am Kopf befestigtes Display, eine Beleuchtung, einen Projektor, ein Display und dergleichen verwendet werden.

Claims

Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein erstes Halbleiterlaserelement, das dazu konfiguriert ist, ein erstes Licht zu emittieren, das einen Divergenzwinkel von 15 Grad oder mehr und weniger als 90 Grad in einer schnellachsigen Richtung und einen Divergenzwinkel von mehr als 0 Grad und 8 Grad oder weniger in einer langsamachsigen Richtung aufweist; ein erstes lichtreflektierendes Bauteil, das mindestens vier lichtreflektierende Oberflächen aufweist, die in einer Reihenfolge der Nähe zu dem ersten Halbleiterlaserelement nacheinander verbunden sind; ein zweites Halbleiterlaserelement, das dazu konfiguriert ist, zweites Licht zu emittieren, das einen Divergenzwinkel von 15 Grad oder mehr und weniger als 90 Grad in einer schnellachsigen Richtung und einen Divergenzwinkel von mehr als 0 Grad und 8 Grad oder weniger in einer langsamachsigen Richtung aufweist; ein zweites lichtreflektierendes Bauteil, das mindestens vier lichtreflektierende Oberflächen aufweist, die in einer Reihenfolge der Nähe zu dem zweiten Halbleiterlaserelement nacheinander verbunden sind; und ein Wellenlängenumwandlungsbauteil, das eine Einfallsoberfläche aufweist, auf die das erste Licht, das von dem ersten lichtreflektierenden Bauteil reflektiert wird, und das zweite Licht, das von dem zweiten lichtreflektierenden Bauteil reflektiert wird, einfallen, wobei jeder Teil eines Hauptanteils des von dem ersten Halbleiterlaserelement emittierten ersten Lichts von mindestens einer der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des ersten lichtreflektierenden Bauteils reflektiert wird, jeder Teil eines Hauptanteils des von dem zweiten Halbleiterlaserelement emittierten zweiten Lichts von mindestens einer der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des zweiten lichtreflektierenden Bauteils reflektiert wird, eine Lichtintensitätsverteilung in der schnellachsigen Richtung des ersten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils gleichförmiger ist als eine Lichtintensitätsverteilung in einer schnellachsigen Richtung eines Fernfeldmusters des ersten Halbleiterlaserelements, eine Lichtintensitätsverteilung in der schnellachsigen Richtung des zweiten Lichts auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils gleichförmiger ist als eine Lichtintensitätsverteilung in einer schnellachsigen Richtung eines Fernfeldmusters des zweiten Halbleiterlaserelements, und in einem Zustand, wo das erste Licht und das zweite Licht auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils kombiniert werden, 93% oder mehr einer Summe einer Lichtausgabe des ersten Lichts und einer Lichtausgabe des zweiten Lichts in eine Region eines 0,5 mm Quadrats auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils emittiert wird.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei je weiter eine der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des ersten lichtreflektierenden Bauteils von dem ersten Halbleiterlaserelement entfernt ist, desto größer ist eine Breite der einen der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des ersten lichtreflektierenden Bauteils, und je weiter eine der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des zweiten lichtreflektierenden Bauteils entfernt ist, desto größer ist eine Breite der einen der mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des zweiten lichtreflektierenden Bauteils.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des ersten lichtreflektierenden Bauteils eine erste lichtreflektierende Oberfläche, eine zweite lichtreflektierende Oberfläche, eine dritte lichtreflektierende Oberfläche und eine vierte lichtreflektierende Oberfläche in der Reihenfolge der Nähe zu dem ersten Halbleiterlaserelement aufweisen, jede der ersten lichtreflektierenden Oberfläche, der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche, der dritten lichtreflektierenden Oberfläche und der vierten lichtreflektierenden Oberfläche in Bezug auf eine untere Oberfläche des lichtreflektierenden Bauteils geneigt ist, eine Differenz zwischen einem Neigungswinkel der ersten lichtreflektierenden Oberfläche und einem Neigungswinkel der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche in einem Bereich von 8 Grad bis 14 Grad liegt, eine Differenz zwischen dem Neigungswinkel der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche und einem Neigungswinkel der dritten lichtreflektierenden Oberfläche in einem Bereich von 9 Grad bis 15 Grad liegt, und eine Differenz zwischen dem Neigungswinkel der dritten lichtreflektierenden Oberfläche und einem Neigungswinkel der vierten lichtreflektierenden Oberfläche in einem Bereich von 10 Grad bis 16 Grad liegt.
Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des ersten lichtreflektierenden Bauteils eine erste lichtreflektierende Oberfläche, eine zweite lichtreflektierende Oberfläche, eine dritte lichtreflektierende Oberfläche und eine vierte lichtreflektierende Oberfläche in der Reihenfolge der Nähe zu dem ersten Halbleiterlaserelement aufweisen, jede der ersten lichtreflektierenden Oberfläche, der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche, der dritten lichtreflektierenden Oberfläche und der vierten lichtreflektierenden Oberfläche in Bezug auf eine untere Oberfläche des lichtreflektierenden Bauteils geneigt ist, und eine Differenz zwischen einem Neigungswinkel der ersten lichtreflektierenden Oberfläche und einem Neigungswinkel der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche kleiner ist als eine Differenz zwischen dem Neigungswinkel der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche und einem Neigungswinkel der dritten lichtreflektierenden Oberfläche.
Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Wellenlängenumwandlungsbauteil enthält einen Wellenlängenumwandlungsbereich, der die Einfallsoberfläche und eine der Einfallsoberfläche gegenüberliegende Emissionsoberfläche aufweist, wobei der Wellenlängenumwandlungsbereich einen Leuchtstoff enthält, und einen umgebenden Bereich, der eine erste Oberfläche, die die Einfallsoberfläche in einer Draufsicht aus einer Richtung orthogonal zu der Einfallsoberfläche gesehen umgibt, und eine zweite Oberfläche aufweist, die die Emissionsoberfläche in einer Draufsicht aus einer Richtung orthogonal zur Emissionsoberfläche gesehen umgibt, und die Einfallsoberfläche nicht aus einem 0,75 mm Quadrat in der Draufsicht hervorsteht.
Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine äußere Form der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils ein Rechteck ist, das eine erste Seite und eine zweite Seite orthogonal zu der ersten Seite aufweist, und eine Länge der ersten Seite in einem Bereich vom 1,0-fachen bis zum 1,5-fachen einer Länge der zweiten Seite liegt.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine virtuelle gerade Linie, die Punkte auf der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils verbindet, zu denen erstes Endlicht und zweites Endlicht emittiert wird, die durch beide Enden in einer schnellachsigen Richtung eines Fernfeldmusters des von dem ersten Halbleiterlaserelement emittierten ersten Lichts hindurchlaufen, im Wesentlichen parallel zu der ersten Seite ist.
Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des ersten lichtreflektierenden Bauteils eine erste lichtreflektierende Oberfläche, eine zweite lichtreflektierende Oberfläche, eine dritte lichtreflektierende Oberfläche und eine vierte lichtreflektierende Oberfläche in der Reihenfolge der Nähe zu dem ersten Halbleiterlaserelement aufweisen, die mindestens vier lichtreflektierenden Oberflächen des zweiten lichtreflektierenden Bauteils eine fünfte lichtreflektierende Oberfläche, eine sechste lichtreflektierende Oberfläche, eine siebte lichtreflektierende Oberfläche und eine achte lichtreflektierende Oberfläche in der Reihenfolge der Nähe zu dem zweiten Halbleiterlaserelement aufweisen, und ein Gebiet einer Überlappung zwischen einer ersten Region der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils, das mit einem Teil des Hauptanteils des ersten Lichts bestrahlt wird, das von der ersten lichtreflektierenden Oberfläche reflektiert wird, und einer Region der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils, das mit einem Teil des Hauptanteils des zweiten Lichts bestrahlt wird, das von der fünften lichtreflektierenden Oberfläche reflektiert wird, in einem Bereich von 0 % bis 60 % eines Gebiets der ersten Region liegt.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Gebiet einer Überlappung zwischen einer zweiten Region der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils, das mit einem Teil des Hauptanteils des ersten Lichts bestrahlt wird, das von der zweiten lichtreflektierenden Oberfläche reflektiert wird, und einer Region der Einfallsoberfläche des Wellenlängenumwandlungsbauteils, das mit einem Teil des Hauptanteils des zweiten Lichts bestrahlt wird, das von der sechsten lichtreflektierenden Oberfläche reflektiert wird, 75 % oder mehr und weniger als 100 % des Gebiets der zweiten Region beträgt.