JP2007180415A - Light-emitting device - Google Patents

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Takehiro Shiomoto
武弘 塩本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device available as a general illuminating light source that uses a semiconductor laser chip, by enhancing a radiation property of light emitted from the semiconductor laser chip so as to be spread uniformly. <P>SOLUTION: Scattered light, emitted from a semiconductor chip and having a predetermined wavelength and an elliptical cross section, is converted into a light of a wavelength that is different from the predetermined wavelength by a wavelength converting member, after adjusting the cross-sectional shape of the scattered light using the arrangement of at least one of a barrel-like lens and a planar concave lens. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、発光装置に関し、詳しくは半導体レーザを利用した発光装置に関するものである。   The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a light emitting device using a semiconductor laser.

この発明に関する従来技術としては、以下の2つの発明が挙げられる。
これらの従来技術はいずれも、半導体発光素子の出射光を励起光として蛍光体が長波長の光を生成することにより、白色光を発する発光装置に関する技術である。
特許第2927279号 特開2004‐140185号
The following two inventions are listed as conventional techniques related to this invention.
Each of these conventional technologies is a technology related to a light emitting device that emits white light by using a light emitted from a semiconductor light emitting element as excitation light to generate light having a long wavelength.
Japanese Patent No. 2927279 JP 2004-140185 A

LEDを用いた発光装置は、近年、信号機や計器盤の表示などにおいて従来の電球に代わる発光装置として利用されはじめており、また、一般家庭用の照明器具などにも利用されつつある。   In recent years, light-emitting devices using LEDs have begun to be used as light-emitting devices that replace conventional light bulbs in display of traffic lights and instrument panels, and are also being used in lighting equipment for general households.

しかし、LEDチップは出力が数mWから10mW程度までの範囲でこれ以上大きい出力を得ることは難しい。これに対し、半導体レーザチップは、30mW〜10WとLEDチップと比べて大きな出力を得ることができる。
半導体レーザチップは高出力という利点を備えている反面、光の放射パターンは活性層に対して平行な方向は広がり方が狭く、垂直な方向は広がり方が大きくなっており、光強度のムラが生じるという問題点があった。
However, it is difficult for the LED chip to obtain an output larger than this in the range of several mW to about 10 mW. On the other hand, the semiconductor laser chip can obtain a large output of 30 mW to 10 W compared with the LED chip.
While the semiconductor laser chip has the advantage of high output, the light radiation pattern is narrower in the direction parallel to the active layer and narrower in the direction perpendicular to the active layer. There was a problem that occurred.

この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、半導体レーザチップから出射される光の放射特性を均等に広がるように改善することにより、半導体レーザチップを用いた一般的な照明用光源として利用可能な発光装置を提供するものである。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances. By improving the radiation characteristics of light emitted from a semiconductor laser chip so as to spread uniformly, a general semiconductor laser chip is used. A light-emitting device that can be used as a light source for illumination is provided.

この発明は、所定波長を有し断面が楕円形の拡散光を出射する半導体レーザチップと、拡散光の断面形状を調整するレンズと、調整された光を受けて所定波長と異なる波長の光に変換して出射する波長変換部材とを少なくとも備え、前記レンズが、拡散光の断面の長径を短くするように配置されたかまぼこ型レンズと、拡散光の断面の短径を長くするように配置された平凹レンズの少なくとも一方であることを特徴とする発光装置を提供するものである。   The present invention provides a semiconductor laser chip that emits diffused light having a predetermined wavelength and an elliptical cross section, a lens that adjusts the cross-sectional shape of the diffused light, and receives light that has been adjusted into light having a wavelength different from the predetermined wavelength. A wavelength conversion member that converts and emits at least, and the lens is disposed so as to shorten the major axis of the cross section of the diffused light, and is disposed so as to increase the minor axis of the cross section of the diffused light. The present invention provides a light emitting device characterized by being at least one of plano-concave lenses.

この発明によれば、半導体レーザチップから出射される所定波長で断面が楕円形の拡散光を、かまぼこ型レンズと平凹レンズの少なくとも一方の配置により拡散光の断面形状を調整したうえで波長変換部材により所定波長と異なる波長の光に変換するので、半導体レーザチップから出射される光の放射特性を均等に広がるように改善することができる。   According to the present invention, the wavelength conversion member is obtained by adjusting the cross-sectional shape of the diffused light emitted from the semiconductor laser chip and having an elliptical cross section at a predetermined wavelength by adjusting at least one of the kamaboko lens and the plano-concave lens. Therefore, it is possible to improve the radiation characteristic of the light emitted from the semiconductor laser chip so as to spread evenly.

この発明による、発光装置は、所定波長を有し断面が楕円形の拡散光を出射する半導体レーザチップと、拡散光の断面形状を調整するレンズと、調整された光を受けて所定波長と異なる波長の光に変換して出射する波長変換部材とを少なくとも備え、前記レンズが、拡散光の断面の長径を短くするように配置されたかまぼこ型レンズと、拡散光の断面の短径を長くするように配置された平凹レンズの少なくとも一方であることを特徴とする。   A light-emitting device according to the present invention has a semiconductor laser chip that emits diffused light having a predetermined wavelength and an elliptical cross section, a lens that adjusts the cross-sectional shape of the diffused light, and the adjusted light that is different from the predetermined wavelength At least a wavelength conversion member that converts the light into a wavelength and emits the light, and the lens is arranged so as to shorten the long diameter of the cross section of the diffused light, and the short diameter of the cross section of the diffused light is increased. It is characterized by being at least one of the plano-concave lenses arrange | positioned in this way.

この発明による発光装置において半導体レーザチップとは、発光原理にエレクトロルミネセンス(EL)効果を利用し、順方向に電圧を加えた際に発生する光を劈開面等により共振させレーザ発振を生じさせる半導体であればよい。半導体の構造としては、特に限定するものではないが、例えば、PN接合、ダブルへテロ構造、量子井戸構造等がある。 In the light emitting device according to the present invention, the semiconductor laser chip uses the electroluminescence (EL) effect in the light emission principle, and resonates light generated when a voltage is applied in the forward direction by a cleavage plane or the like to generate laser oscillation. Any semiconductor may be used. The semiconductor structure is not particularly limited, and examples thereof include a PN junction, a double hetero structure, and a quantum well structure.

レンズは、断面が楕円形の拡散光を調整できるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、かまぼこ型レンズと平凹レンズが挙げられる。
かまぼこ型レンズとは、かまぼこ形状をした凸型シリンドリカルレンズを示し、また、平凹レンズとは、凹型シリンドリカルレンズを示す。
The lens is not particularly limited as long as it can adjust the diffused light having an elliptical cross section, and examples thereof include a kamaboko lens and a plano-concave lens.
The kamaboko lens indicates a convex cylindrical lens having a kamaboko shape, and the plano-concave lens indicates a concave cylindrical lens.

波長変換部材とは、受けた光を励起光として受けた光と異なる波長の光を生成する物質を含んだ部材であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、蛍光体などの物質が混練された、または、塗布された光透過性を有する部材が挙げられる。
波長変換部材は、半導体レーザチップが出射した光を励起光として、励起光である半導体レーザチップの発光波長と異なる波長の光を生成してもよく、生成された光はレーザ光のようなコヒーレンスを有さなくてもよい。また、波長変換部材は半導体レーザチップから出射されるレーザ光のコヒーレンスを低下させる機能を有していてもよい。
波長変換部材は、例えば、半導体レーザチップを気密封止するパッケージの窓の部材に塗布されてもよいし、窓の部材に混練されてもよい。
なお、この発明による発光装置は、前記の半導体レーザチップとレンズと波長変換部材以外の部材を含んでいてもよい。
The wavelength conversion member is not particularly limited as long as it is a member containing a substance that generates light having a wavelength different from that of light received as excitation light. For example, a substance such as a phosphor May be kneaded or coated light-transmitting members.
The wavelength conversion member may generate light having a wavelength different from the emission wavelength of the semiconductor laser chip, which is excitation light, using light emitted from the semiconductor laser chip as excitation light, and the generated light is coherence like laser light. It is not necessary to have. The wavelength conversion member may have a function of reducing the coherence of the laser light emitted from the semiconductor laser chip.
For example, the wavelength conversion member may be applied to a window member of a package that hermetically seals the semiconductor laser chip, or may be kneaded to the window member.
The light emitting device according to the present invention may include a member other than the semiconductor laser chip, the lens, and the wavelength conversion member.

この発明による発光装置において、レンズは拡散光断面を円形に近似させるかまぼこ型レンズでもよい。
このような構成によれば、半導体レーザチップから出射される楕円形の拡散光の長径を短くして、拡散光の断面を円形に近似することができる。
In the light emitting device according to the present invention, the lens may be a kamaboko type lens that approximates a diffused light section to a circle.
According to such a configuration, the major axis of the elliptical diffused light emitted from the semiconductor laser chip can be shortened to approximate the cross section of the diffused light to a circle.

この発明による発光装置において、レンズは拡散光断面を円形に近似させる平凹レンズでもよい。
このような構成によれば、半導体レーザチップから出射される楕円形の拡散光の短径を長くして、拡散光の断面を円形に近似することができる。
In the light emitting device according to the present invention, the lens may be a plano-concave lens that approximates a circular cross section of the diffused light.
According to such a configuration, the minor axis of the elliptical diffused light emitted from the semiconductor laser chip can be lengthened, and the cross section of the diffused light can be approximated to a circle.

この発明による発光装置において、半導体レーザチップはP型電極とN型電極を有し、そのPN接合面に対して平行で、かつ、反対向きの2方向に紫乃至青色のレーザ光を出射する端面発光型のレーザチップであってもよい。
ここで紫乃至青色のレーザ光とは、例えば、320〜480nmの波長を有するレーザ光が挙げられる。
なお、半導体レーザチップの材料や接合構造等については、前記波長のレーザ光を出射できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、材料としては、窒化ガリウム(GaN)や窒化インジウムガリウム(InGaN)等が挙げられ、また、接合構造としては、ダブルへテロ結合や量子井戸型等が挙げられる。
In the light emitting device according to the present invention, the semiconductor laser chip has a P-type electrode and an N-type electrode, and is parallel to the PN junction surface and emits purple to blue laser light in two opposite directions. A light emitting laser chip may be used.
Here, the purple to blue laser light includes, for example, laser light having a wavelength of 320 to 480 nm.
The material and the junction structure of the semiconductor laser chip are not particularly limited as long as the laser beam having the above wavelength can be emitted. Examples of the material include gallium nitride (GaN) and indium gallium nitride. (InGaN) etc. are mentioned, As a junction structure, a double hetero coupling, a quantum well type, etc. are mentioned.

この発明による発光装置において、半導体レーザチップは、レーザ光を出射する2つの端面を有し、そのうち波長変換部材に面した側の端面反射率が20%以下と設定され、反対側の端面反射率が60%以上と設定されてもよい。
このような構成によれば、波長変換部材の側のレーザ光出力をより高くすることができ、より明るい発光装置の製造が可能になる。
なお、ここで端面反射率とは、半導体レーザチップの劈開面の反射率等が挙げられる。反射率はコーティング材の材質や厚み、複数素材の多層構成によって調整することが出来る。
In the light emitting device according to the present invention, the semiconductor laser chip has two end faces for emitting laser light, of which the end face reflectance on the side facing the wavelength conversion member is set to 20% or less, and the end face reflectance on the opposite side is set. May be set to 60% or more.
According to such a configuration, the laser light output on the wavelength conversion member side can be further increased, and a brighter light emitting device can be manufactured.
Here, the end face reflectivity includes the reflectivity of the cleavage plane of the semiconductor laser chip. The reflectance can be adjusted by the material and thickness of the coating material and the multilayer structure of a plurality of materials.

この発明による発光装置において、波長変換部材は、半導体レーザチップより出射されるレーザ光によって励起され、レーザ光の波長よりも長い波長の光を生成してもよい。
このような構成によれば、紫乃至青色のレーザ光に励起された波長変換部材が、例えば、部材に用いられる物質により黄色や緑色や青色や赤色等の、レーザ光の波長より長波長の光を発することができる。
In the light emitting device according to the present invention, the wavelength conversion member may be excited by laser light emitted from the semiconductor laser chip and generate light having a wavelength longer than the wavelength of the laser light.
According to such a configuration, the wavelength conversion member excited by the purple to blue laser light is, for example, light having a wavelength longer than the wavelength of the laser light, such as yellow, green, blue, or red, depending on the material used for the member. Can be issued.

この場合、波長変換部材に用いられる物質は、基体、付活体および融剤からなる。
基体は、例えば、亜鉛、カドミウム、マグネシウム、シリコン、イットリウム等の希土類元素等の酸化物、硫化物、珪酸塩、バナジン酸塩等の無機蛍光体、または、フルオレセイン、エオシン、油類(鉱物油)等の有機蛍光体から選択される。
付活体は、例えば、銀、銅、マンガン、クロム、ユウロビウム、亜鉛、アルミニウム、鉛、リン、砒素、金等から選択される。
融剤は、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、炭酸マグネシウム、塩化バリウム等から選択される。
In this case, the substance used for the wavelength conversion member includes a base, an activator, and a flux.
The substrate is, for example, an oxide such as a rare earth element such as zinc, cadmium, magnesium, silicon, yttrium, an inorganic phosphor such as sulfide, silicate, vanadate, or fluorescein, eosin, oils (mineral oil) Are selected from organic phosphors.
The activator is selected from, for example, silver, copper, manganese, chromium, eurobium, zinc, aluminum, lead, phosphorus, arsenic, gold and the like.
The flux is selected from, for example, sodium chloride, potassium chloride, magnesium carbonate, barium chloride and the like.

この発明による発光装置において、波長変換部材は、半導体レーザチップより出射されるレーザ光によって励起され、白色の可視光を生成してもよい。
このような構成によれば、半導体レーザチップを用いて白色光を発する発光装置を製作することが可能になる。
In the light emitting device according to the present invention, the wavelength conversion member may be excited by laser light emitted from the semiconductor laser chip to generate white visible light.
According to such a configuration, it becomes possible to manufacture a light emitting device that emits white light using a semiconductor laser chip.

なお、ここでレーザ光に励起されて白色光を発する波長変換部材に用いられる蛍光体とは、特に限定されるものではないが、例えばセリウムで付活されたYAG(イットリウム、アルミニウム、ガーネット)系黄色蛍光体で、具体的にはY3Al512:Ce,Y3(Al0.6Ga0.4512:Ceまたは、Y3(Al0.5Ga0.5512:Ceなどが挙げられる。 Here, the phosphor used in the wavelength conversion member that emits white light when excited by the laser light is not particularly limited. For example, a YAG (yttrium, aluminum, garnet) activated by cerium is used. A yellow phosphor, specifically Y 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 3 (Al 0.6 Ga 0.4 ) 5 O 12 : Ce or Y 3 (Al 0.5 Ga 0.5 ) 5 O 12 : Ce. .

また、この発明は、複数の発光装置が、一定方向に光が出射されるように等間隔で直線状あるいは格子状に配置され、光透過性保護板で覆われ、光透過性保護板に対する拡散光の照射領域が互いに接触するように隣接する照明用光源を提供するものである。
このような構成によれば、かまぼこ型レンズや平凹レンズにより拡散光の断面を円形に近似されることで拡散光の放射角を調整された複数の発光装置を、直線状あるいは格子状に配列することにより、より広い面において明るく発光ムラの少ない光源を製作することが可能になる。
なお、この発明による照明用光源において、光透過性保護板は、複数の発光装置を覆って光を透過させるものであればよく、材質や色等において特に限定されるものではない。
Further, according to the present invention, a plurality of light emitting devices are arranged in a straight line or a lattice at equal intervals so that light is emitted in a certain direction, covered with a light transmissive protective plate, and diffused with respect to the light transmissive protective plate. Provided are illumination light sources adjacent to each other so that the light irradiation areas are in contact with each other.
According to such a configuration, a plurality of light emitting devices in which the diffused light emission angle is adjusted by approximating the cross section of the diffused light to a circular shape by a kamaboko lens or a plano-concave lens are arranged in a straight line or a lattice pattern. This makes it possible to produce a light source that is brighter and has less light emission unevenness on a wider surface.
In the illumination light source according to the present invention, the light-transmitting protective plate is not particularly limited in terms of material, color, etc. as long as it covers a plurality of light emitting devices and transmits light.

この発明による照明用光源において、隣接する複数の発光装置が密接に配置されてもよい。
このような構成によれば、より明るい発光面を有する光源を製作できる。
なお、ここでいう密接な配置とは、隣接する複数の発光装置が互いに接触するような配置のみを示すのではなく、物理的・電気的に接触しない程度に接近した配置も含まれる。
In the illumination light source according to the present invention, a plurality of adjacent light emitting devices may be closely arranged.
According to such a configuration, a light source having a brighter light emitting surface can be manufactured.
Note that the close arrangement here means not only an arrangement in which a plurality of adjacent light-emitting devices are in contact with each other, but also an arrangement close to the extent that they are not in physical and electrical contact.

また、この発明は、所定波長を有し断面が楕円形の拡散光を出射する複数の半導体レーザチップと、複数の半導体レーザチップが出射する拡散光を受けて所定波長と異なる波長の光に変換して出射する波長変換部材とを少なくとも備え、前記半導体レーザチップは1列に、または平行な複数列に配置され、波長変換部材に対する照射領域が互いに接触して、照射領域の短径部分が一直線上に連続して並べられてなる照明用光源を提供するものである。
このような構成によれば、複数の半導体レーザチップから出射されるレーザ光が共通の波長変換部材に受けられるため、発光ムラが少ない面光源を製作することができる。
In addition, the present invention receives a plurality of semiconductor laser chips that emit diffused light having a predetermined wavelength and an elliptical cross section, and receives the diffused light emitted from the plurality of semiconductor laser chips and converts the light to a wavelength different from the predetermined wavelength. The semiconductor laser chips are arranged in a single row or in a plurality of parallel rows, the irradiation regions with respect to the wavelength conversion member are in contact with each other, and the short diameter portion of the irradiation region is straight. An illumination light source arranged continuously on a line is provided.
According to such a configuration, since the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser chips is received by the common wavelength conversion member, a surface light source with less light emission unevenness can be manufactured.

この発明による照明用光源において、複数の半導体レーザチップが格子状に配置されてもよい。
このような構成によれば、発光ムラの少ない面光源を効率よく製作することができる。
In the illumination light source according to the present invention, a plurality of semiconductor laser chips may be arranged in a lattice pattern.
According to such a configuration, a surface light source with little light emission unevenness can be efficiently manufactured.

この発明による照明用光源において、半導体レーザチップが紫乃至青色のレーザ光を出射し、波長変換部材が紫乃至青色のレーザ光に励起されて長波長の光を生成して、白色の可視光を発してもよい。
このような構成によれば、共通の波長変換部材が、複数の半導体レーザチップから出射される紫乃至青色のレーザ光に励起されて、広い範囲で白色の可視光を発するので、発光ムラの少ない広い面積の白色光源を製作することができ、多くの利用可能性を有する。
In the illumination light source according to the present invention, the semiconductor laser chip emits purple to blue laser light, and the wavelength conversion member is excited by the purple to blue laser light to generate long-wavelength light. It may be emitted.
According to such a configuration, the common wavelength conversion member is excited by the violet to blue laser light emitted from the plurality of semiconductor laser chips and emits white visible light in a wide range, so there is little emission unevenness. A white light source with a large area can be manufactured and has many possibilities.

以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

(実施例1)
図1は実施例1による半導体レーザ発光装置の外観を示す斜視図である。図2は
実施例1による半導体レーザ発光装置の構造を説明するために図1の斜視図の一部を切り取って内部を示した図である。
Example 1
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a semiconductor laser light emitting device according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a part cut out from the perspective view of FIG. 1 for explaining the structure of the semiconductor laser light emitting device according to the first embodiment.

図2に示されるように半導体レーザ発光装置100において、半導体レーザチップ1はP型電極が金属線10によりリードピン7と、またN型電極はサブマウント5、金属線10およびステム12を介してコモンリードピン8と電気的に接続されている。
フォトダイオードチップ6はN型電極が金属線10によりもう一方のリードピン7と、またP型電極はステム12を介してコモンリードピン8と電気的に接続されている。
2つのリードピン7はステム12と電気的に直結しないように絶縁体のハーメチックガラス9を介して半導体レーザ発光装置100と接着している。
半導体レーザチップ1のレーザ光出射側にはかまぼこ型レンズ2が載置されている。
半導体レーザチップ1、かまぼこ型レンズ2、フォトダイオートチップ6等は、光透過性保護板3を備えたキャン11およびステム12により気密封止されている。
光透過性保護板3には蛍光層4が形成されている。
光透過性保護板3は絶縁体のハーメチックガラス9を介してキャン11に接着されている。
ハーメチックガラス9は、パッケージ内の気密性を保つ機能も有する。
As shown in FIG. 2, in the semiconductor laser light emitting device 100, the semiconductor laser chip 1 has a P-type electrode connected to a lead pin 7 with a metal wire 10, and an N-type electrode connected to a common via a submount 5, a metal wire 10 and a stem 12. The lead pin 8 is electrically connected.
In the photodiode chip 6, the N-type electrode is electrically connected to the other lead pin 7 by the metal wire 10, and the P-type electrode is electrically connected to the common lead pin 8 through the stem 12.
The two lead pins 7 are bonded to the semiconductor laser light emitting device 100 via an insulating hermetic glass 9 so as not to be directly electrically connected to the stem 12.
A kamaboko lens 2 is placed on the laser beam emitting side of the semiconductor laser chip 1.
The semiconductor laser chip 1, the kamaboko type lens 2, the photo die auto chip 6, and the like are hermetically sealed by a can 11 and a stem 12 provided with a light-transmitting protective plate 3.
A fluorescent layer 4 is formed on the light-transmissive protective plate 3.
The light-transmitting protective plate 3 is bonded to the can 11 via an insulating hermetic glass 9.
The hermetic glass 9 also has a function of keeping hermeticity in the package.

半導体レーザチップ1は、かまぼこ型レンズ2が載置された面および反対側の面が劈開面となっており、当該2つの劈開面の活性層からレーザ光が出射される。
半導体レーザチップ1は320nm〜480nmの波長の紫乃至青色のレーザ光を発する。
レーザ発振するチップ端面については,かまぼこ型レンズ2が載置された端面の反射率を20%以下と低くして、また、反対側を60%以上と高くすることによって、かまぼこ型レンズ2が載置された端面の有効放射パワーを強めている。
フォトダイオードチップ6は、半導体レーザチップ1の出力を検出するために、半導体レーザチップ1の、かまぼこ型レンズ2が載置された側と反対側の端面の延長線上に設置されている。
In the semiconductor laser chip 1, the surface on which the kamaboko lens 2 is placed and the opposite surface are cleaved surfaces, and laser light is emitted from the active layers of the two cleaved surfaces.
The semiconductor laser chip 1 emits violet to blue laser light having a wavelength of 320 nm to 480 nm.
With respect to the chip end face which oscillates, the reflectivity of the end face on which the kamaboko lens 2 is placed is lowered to 20% or less, and the opposite side is raised to 60% or more so that the kamaboko lens 2 is placed. The effective radiation power of the placed end face is strengthened.
In order to detect the output of the semiconductor laser chip 1, the photodiode chip 6 is installed on an extension line of the end surface of the semiconductor laser chip 1 opposite to the side on which the kamaboko lens 2 is placed.

半導体レーザチップ1から出射されるレーザ光の放射パターンは、断面形状が楕円形の拡散光となっており、活性層に対して垂直方向の広がり方が大きく、また活性層に対して水平方向の広がり方が小さくなっている。
なお、活性層は図示されていないが、半導体レーザチップ1を形成する層であり、半導体レーザチップ1と金属線10とが接続された面およびサブマウント5と接触している面と平行な層である。活性層においてレーザ発振が行われる。
照明用の光源として用いる場合、拡散光が円形状に拡がる方が望ましい。そのため、かまぼこ型レンズ(凸型シリンドリカルレンズ)2を半導体レーザチップ1のレーザ光出射面に載置し、活性層と垂直方向に広がるレーザ光を屈折させて断面形状の長径部分を短くすることにより拡散光を円形に近似させる。
The radiation pattern of the laser light emitted from the semiconductor laser chip 1 is diffused light having an elliptical cross-sectional shape, and is greatly spread in the vertical direction with respect to the active layer, and is also in the horizontal direction with respect to the active layer. The way of spreading is getting smaller.
Although not shown, the active layer is a layer that forms the semiconductor laser chip 1, and is a layer parallel to the surface where the semiconductor laser chip 1 and the metal wire 10 are connected and the surface that is in contact with the submount 5. It is. Laser oscillation is performed in the active layer.
When used as a light source for illumination, it is desirable that the diffused light spreads in a circular shape. Therefore, by placing a kamaboko type lens (convex cylindrical lens) 2 on the laser light emitting surface of the semiconductor laser chip 1 and refracting the laser light spreading in the direction perpendicular to the active layer to shorten the long diameter portion of the cross-sectional shape. The diffuse light is approximated to a circle.

かまぼこ型レンズ2によって断面形状が円形に近似したレーザ光は、蛍光層4で波長変換され可視光として外部に放射される。
蛍光層にはセリウムで付活されたYAG(イットリウム、アルミニウム、ガーネット)系黄色蛍光体で、具体的にはY3Al512:Ce,Y3(Al0.6Ga0.4512:Ceまたは、Y3(Al0.5Ga0.5512:Ceなどを用いる。
蛍光層4は半導体レーザチップ1が出射する紫乃至青色のレーザ光を励起光として、励起光より長波長の黄色の光を生成する。蛍光層4が生成する光はコヒーレンスを有することはない。
蛍光層4の蛍光体により紫乃至青色のレーザ光のコヒーレンスは低下され、その結果蛍光層4は白色の可視光を発する。
以上のとおり、半導体レーザチップ1から出射された紫乃至青色のレーザ光は、かまぼこ型レンズ2によって拡散光の断面形状を調整され、光透過性保護板3に形成された蛍光層4に放射されることにより、断面形状が円形に近似した白色の光が外部に放射される。これにより照明用光源として用いるのに適切な発光装置を製作することが可能になる。
The laser beam whose cross-sectional shape approximates a circle by the kamaboko lens 2 is wavelength-converted by the fluorescent layer 4 and is emitted to the outside as visible light.
The fluorescent layer is a YAG (yttrium, aluminum, garnet) yellow phosphor activated by cerium, specifically Y 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 3 (Al 0.6 Ga 0.4 ) 5 O 12 : Ce. Alternatively, Y 3 (Al 0.5 Ga 0.5 ) 5 O 12 : Ce or the like is used.
The fluorescent layer 4 generates violet or blue laser light emitted from the semiconductor laser chip 1 as excitation light and generates yellow light having a longer wavelength than the excitation light. The light generated by the fluorescent layer 4 has no coherence.
The coherence of the violet to blue laser light is reduced by the phosphor of the fluorescent layer 4, and as a result, the fluorescent layer 4 emits white visible light.
As described above, the purple to blue laser light emitted from the semiconductor laser chip 1 is radiated to the fluorescent layer 4 formed on the light-transmissive protective plate 3 after the cross-sectional shape of the diffused light is adjusted by the kamaboko lens 2. As a result, white light whose cross-sectional shape approximates a circle is emitted to the outside. This makes it possible to manufacture a light-emitting device suitable for use as an illumination light source.

(実施例2)
図1は実施例2による半導体レーザ発光装置の外観を示す斜視図である。図3は実施例2による半導体レーザ発光装置の構造を説明するために図1の斜視図の一部を切り取って内部を示した図である。実施例2の半導体レーザ発光装置は、その外観においては実施例1のものと同一である。
(Example 2)
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a semiconductor laser light emitting device according to a second embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a part cut out from the perspective view of FIG. 1 for explaining the structure of the semiconductor laser light emitting device according to the second embodiment. The semiconductor laser light emitting device of Example 2 is the same as that of Example 1 in appearance.

図3に示されるように半導体レーザ発光装置200において、半導体レーザチップ1はP型電極が金属線10によりリードピン7と、またN型電極はサブマウント5、金属線10およびステム12を介してコモンリードピン8と電気的に接続されている。
フォトダイオードチップ6はN型電極が金属線10によりもう一方のリードピン7と、またP型電極はステム12を介してコモンリードピン8と電気的に接続されている。
2つのリードピン7はステム12と電気的に直結しないように絶縁体のハーメチックガラス9を介して半導体レーザ発光装置200と接着している。
半導体レーザチップ1のレーザ光出射側には平凹レンズ13が載置されている。
半導体レーザチップ1、平凹レンズ13、フォトダイオートチップ6等は、光透過性保護板3を備えたキャン11およびステム12により気密封止されている。
光透過性保護板3には蛍光層4が形成されている。
光透過性保護板3は絶縁体のハーメチックガラス9を介してキャン11に接着されている。
As shown in FIG. 3, in the semiconductor laser light emitting device 200, the semiconductor laser chip 1 has a P-type electrode connected to the lead pin 7 by the metal wire 10, and an N-type electrode connected to the common via the submount 5, the metal wire 10 and the stem 12. The lead pin 8 is electrically connected.
In the photodiode chip 6, the N-type electrode is electrically connected to the other lead pin 7 by the metal wire 10, and the P-type electrode is electrically connected to the common lead pin 8 through the stem 12.
The two lead pins 7 are bonded to the semiconductor laser light emitting device 200 through an insulating hermetic glass 9 so as not to be directly electrically connected to the stem 12.
A plano-concave lens 13 is placed on the laser light emitting side of the semiconductor laser chip 1.
The semiconductor laser chip 1, the plano-concave lens 13, the photo die auto chip 6 and the like are hermetically sealed by a can 11 and a stem 12 provided with a light-transmitting protective plate 3.
A fluorescent layer 4 is formed on the light-transmissive protective plate 3.
The light-transmitting protective plate 3 is bonded to the can 11 via an insulating hermetic glass 9.

実施例2と前述の実施例1との構造上の相違点は、実施例1における半導体レーザチップ1に載置されたかまぼこ型レンズ2が、実施例2においては平凹レンズ(凹型シリンドリカルレンズ)13に替わったことのみである。
半導体レーザチップ1から出射される断面形状が楕円形の拡散光は、半導体レーザチップ1のレーザ光出射面に載置された平凹レンズ13により屈折して断面形状の短径が長くなることにより、断面形状が円形に近似する。
前記以外は実施例1と同様に、平凹レンズ13により円形に近似するように断面形状を調整された拡散光は、光透過性保護板3に形成された蛍光層4に放射されることにより、断面形状が円形に近似した白色の光が外部に放射される。これにより照明用光源として用いるのに適切な発光装置を製作することが可能になる。
The structural difference between the second embodiment and the first embodiment described above is that the kamaboko lens 2 placed on the semiconductor laser chip 1 in the first embodiment is a plano-concave lens (concave cylindrical lens) 13 in the second embodiment. It was only replaced with.
The diffused light having an elliptical cross-sectional shape emitted from the semiconductor laser chip 1 is refracted by the plano-concave lens 13 placed on the laser light emitting surface of the semiconductor laser chip 1, and the short axis of the cross-sectional shape becomes long. The cross-sectional shape approximates a circle.
Except for the above, the diffused light whose cross-sectional shape is adjusted so as to approximate a circular shape by the plano-concave lens 13 is radiated to the fluorescent layer 4 formed on the light-transmitting protective plate 3, as in Example 1. White light whose cross-sectional shape approximates a circle is emitted to the outside. This makes it possible to manufacture a light-emitting device suitable for use as an illumination light source.

さらに、平凹レンズとかまぼこ型レンズを組み合わせた変形例を図14を用いて説明する。
図14は、平凹レンズ13aの凹部側にかまぼこ型レンズ2aを載置した例を説明する図である。なお、図14は半導体レーザチップ1上の平凹レンズ13aおよびかまぼこ型レンズ2aの配置形態を説明する図であるため、その他の部分は図示していない。
Further, a modified example in which a plano-concave lens and a kamaboko type lens are combined will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a diagram for explaining an example in which the kamaboko lens 2a is placed on the concave side of the plano-concave lens 13a. FIG. 14 is a diagram for explaining the arrangement of the plano-concave lens 13a and the kamaboko lens 2a on the semiconductor laser chip 1, and the other portions are not shown.

前述の実施例1によるかまぼこ型レンズ2のみでは、拡散光の断面形状を円形に近似させる程までに長径部分を短くできない場合、および、実施例2の平凹レンズ13のみでは、拡散光の断面形状を円形に近似させる程までに短径部分を長くできない場合には、図14に示されるように平凹レンズ13aとかまぼこ型レンズ2aを組み合わせて半導体レーザチップ1の光出射面に設置する。
平凹レンズ13aとかまぼこ型レンズ2aとの組み合わせにより、半導体レーザチップ1から出射される楕円形の拡散光の長径部分と短径部分の両方を調整することが可能になり、拡散光を円形に近似させるための選択肢が充実する。
なお、図14に示される変形例において、かまぼこ型レンズ2aおよび平凹レンズ13aは、実施例1および2で用いられるかまぼこ型レンズ2および平凹レンズ13と異なる屈折率のレンズを用いてもよい。
In the case of the kamaboko type lens 2 according to the first embodiment only, the long diameter portion cannot be shortened to such an extent that the cross sectional shape of the diffused light is approximated to a circle. When the short diameter portion cannot be made long enough to approximate the circle, the plano-concave lens 13a and the kamaboko lens 2a are combined and placed on the light emitting surface of the semiconductor laser chip 1 as shown in FIG.
By combining the plano-concave lens 13a and the kamaboko type lens 2a, it becomes possible to adjust both the long diameter part and the short diameter part of the elliptical diffused light emitted from the semiconductor laser chip 1, and approximate the diffused light to a circular shape. There are plenty of options for making it happen.
In the modification shown in FIG. 14, the kamaboko lens 2a and the plano-concave lens 13a may be lenses having different refractive indexes from those of the kamaboko lens 2 and the plano-concave lens 13 used in the first and second embodiments.

(実施例3)
図4は実施例3による、実施例1の半導体レーザ発光装置100等で構成された照明用光源を光放射面側から示した図である。図5は実施例3による照明用光源の側面図である。図6は図4の複数の半導体レーザ発光装置100から光透過性保護板に放射された光の断面形状を示した図である。
(Example 3)
FIG. 4 is a view showing an illumination light source constituted by the semiconductor laser light emitting device 100 of the first embodiment and the like from the light emitting surface side according to the third embodiment. FIG. 5 is a side view of the illumination light source according to the third embodiment. FIG. 6 is a view showing a cross-sectional shape of light emitted from the plurality of semiconductor laser light emitting devices 100 of FIG. 4 to the light-transmissive protective plate.

図4に示されるように、照明用光源300は、実施例1による複数の半導体レーザ発光装置100を格子状に配置したものと、これら複数の半導体レーザ発光装置100を覆う光透過性保護板14等で構成されている(前記以外の構成部品については図示せず)。また、図5の側面図に示されるように、それぞれの半導体レーザ発光装置100は、一定方向に光が出射されるよう傾かずに基板19に配置されている。   As shown in FIG. 4, the illumination light source 300 includes a plurality of semiconductor laser light emitting devices 100 according to the first embodiment arranged in a lattice pattern, and a light-transmissive protective plate 14 that covers the plurality of semiconductor laser light emitting devices 100. Etc. (components other than the above are not shown). Further, as shown in the side view of FIG. 5, each semiconductor laser light emitting device 100 is arranged on the substrate 19 without tilting so that light is emitted in a certain direction.

図4に示される、それぞれの半導体レーザ発光装置100は、図1に示される半導体レーザ発光装置100を光放射面側から見た状態を示すものである。それぞれが配置されている角度等を把握し易いように蛍光層4、光透過性保護板3および金属線10等を省略して示してある。
光透過性保護板14は、光透過性のあるものであればよく、特に材質や色等は限定されるものではない。
Each semiconductor laser light emitting device 100 shown in FIG. 4 shows the semiconductor laser light emitting device 100 shown in FIG. 1 as viewed from the light emitting surface side. The fluorescent layer 4, the light-transmitting protective plate 3, the metal wire 10 and the like are omitted so as to make it easy to grasp the angles at which they are arranged.
The light-transmitting protection plate 14 may be any light-transmitting plate, and the material, color, etc. are not particularly limited.

図6に示されるように、格子状に配置された複数の半導体レーザ発光装置100から光透過性保護板14に放射された拡散光は、それぞれの断面形状が円形に近似しており、かつ隣り合う断面がお互いに近接するように配置されている。このように複数の半導体レーザ発光装置100を格子状に配置することにより、発光ムラの少ない照明用光源を製作することが可能になる。
各半導体レーザ発光装置100は、かまぼこ型レンズ2により拡散光の断面形状が円形に近似するように調整されているので、同じ間隔に配置さえすればよく、図4のように全ての半導体レーザ発光装置100が、光放射面側からみて内部の半導体レーザチップ1が平行になるように配置される必要はない。
As shown in FIG. 6, the diffused light emitted from the plurality of semiconductor laser light emitting devices 100 arranged in a lattice shape to the light-transmissive protective plate 14 has a cross-sectional shape that approximates a circle and is adjacent to each other. The matching sections are arranged so as to be close to each other. By arranging a plurality of semiconductor laser light emitting devices 100 in a lattice shape in this way, it is possible to manufacture an illumination light source with little emission unevenness.
Since each semiconductor laser light emitting device 100 is adjusted by the kamaboko lens 2 so that the cross-sectional shape of the diffused light approximates a circle, it is only necessary to arrange them at the same interval. As shown in FIG. The apparatus 100 does not have to be arranged so that the internal semiconductor laser chip 1 is parallel when viewed from the light emitting surface side.

なお、本実施例3の照明用光源300において、半導体レーザ発光装置100の代わりに実施例2における半導体レーザ発光装置200を用いてもよい。
この場合、円形に近似する拡散光の断面の直径は、半導体レーザ発光装置100の拡散光の直径よりも大きくなるため、半導体レーザ発光装置200が配置される間隔は図3における各半導体レーザ発光装置100の間隔よりも広くなってもよい。
In the illumination light source 300 according to the third embodiment, the semiconductor laser light emitting device 200 according to the second embodiment may be used instead of the semiconductor laser light emitting device 100.
In this case, since the diameter of the cross section of the diffused light that approximates a circle is larger than the diameter of the diffused light of the semiconductor laser light emitting device 100, the intervals at which the semiconductor laser light emitting devices 200 are arranged are each semiconductor laser light emitting device in FIG. It may be wider than 100 intervals.

(実施例4)
図7は実施例4による、実施例1の半導体レーザ発光装置100で構成された照明用光源を光放射面側から示した図である。
Example 4
FIG. 7 is a view showing an illumination light source constituted by the semiconductor laser light emitting device 100 of Example 1 from the light emitting surface side according to Example 4. FIG.

図7に示されるように、照明用光源400は、実施例1による複数の半導体レーザ発光装置100を格子状に配置したものと、これら複数の半導体レーザ発光装置100を覆う光透過性保護板15等で構成されている(前記以外の構成部品については図示せず)。   As illustrated in FIG. 7, the illumination light source 400 includes a plurality of semiconductor laser light emitting devices 100 according to the first embodiment arranged in a lattice pattern, and a light-transmissive protective plate 15 that covers the plurality of semiconductor laser light emitting devices 100. Etc. (components other than the above are not shown).

実施例4の照明用光源400は、前述の実施例3の照明用光源300における格子状に配置された複数の半導体レーザ発光装置100を、物理的に接触しない程度まで互いに接近させた照明用光源である。
図7のように、複数の半導体レーザ発光装置100を互いに接近させることにより、更に発光ムラが少なく明るい照明用光源を製作することが可能になる。
各半導体レーザ発光装置100は、かまぼこ型レンズにより拡散光の断面形状が円形に近似するように調整されているので、同じ間隔に配置さえすればよく、図5のように全ての半導体レーザ発光装置100が、光放射面側からみて内部の半導体レーザチップ1が平行になるように同じ角度で配置される必要はない。
The illumination light source 400 of the fourth embodiment is an illumination light source in which a plurality of semiconductor laser light emitting devices 100 arranged in a grid pattern in the illumination light source 300 of the above-described third embodiment are brought close to each other to the extent that they are not physically contacted. It is.
As shown in FIG. 7, by bringing a plurality of semiconductor laser light emitting devices 100 closer to each other, it is possible to manufacture a bright illumination light source with less emission unevenness.
Each semiconductor laser light emitting device 100 is adjusted so that the cross-sectional shape of the diffused light approximates a circular shape by the kamaboko type lens, so it is only necessary to arrange them at the same interval. As shown in FIG. 100 need not be arranged at the same angle so that the internal semiconductor laser chip 1 is parallel when viewed from the light emitting surface side.

なお、本実施例4の照明用光源400において、半導体レーザ発光装置100の代わりに実施例2における半導体レーザ発光装置200を用いてもよい。   In the illumination light source 400 according to the fourth embodiment, the semiconductor laser light emitting device 200 according to the second embodiment may be used instead of the semiconductor laser light emitting device 100.

(実施例5)
図8は実施例5による、照明用光源を光放射面側から示した図である。図9は図8の複数の半導体レーザ装置から光透過性保護板に放射された光の断面形状を示した図である。
(Example 5)
FIG. 8 is a diagram showing an illumination light source from the light emitting surface side according to the fifth embodiment. FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional shape of light emitted from the plurality of semiconductor laser devices of FIG. 8 to the light-transmissive protective plate.

図8に示されるように、照明用光源600は、実施例1における半導体レーザ照明装置100の構造からかまぼこ型レンズ2と蛍光層4を取り去った構造の複数の半導体レーザ装置500を等間隔に一列に配置したものと、これら複数の半導体レーザ装置500を覆う光透過性保護板16等から構成されている(前記以外の構成部品については図示せず)。
なお光透過性保護板16には全面にわたり均一に蛍光層が設けられている(蛍光層は図示せず)。
As shown in FIG. 8, in the illumination light source 600, a plurality of semiconductor laser devices 500 having a structure in which the kamaboko lens 2 and the fluorescent layer 4 are removed from the structure of the semiconductor laser illuminating device 100 in the first embodiment are arranged in a line at equal intervals. And a light-transmitting protective plate 16 covering the plurality of semiconductor laser devices 500 (other components are not shown).
The light-transmitting protective plate 16 is provided with a uniform fluorescent layer over the entire surface (the fluorescent layer is not shown).

それぞれの半導体レーザ装置500は、図1の斜視図に示される半導体レーザ発光装置100からかまぼこ型レンズ2および蛍光層4を取り去ったものを光放射面側から見た状態を示すものである。なお、それぞれが配置されている角度等を把握し易いように光透過性保護板3および金属線10等を省略して示してある。
半導体レーザ装置500は紫乃至青色のレーザ光を外部に放射する。
光透過性保護板16に設けられた蛍光層は、半導体レーザ装置500が出射する紫乃至青色のレーザ光を励起光として、励起光より長波長の黄色の光を生成する。蛍光層が生成する光はコヒーレンスを有することはない。蛍光層の蛍光体により紫乃至青色のレーザ光のコヒーレンスは低下される。その結果蛍光層が設けられた光透過性保護板16は白色の可視光を発する。
Each semiconductor laser device 500 shows a state in which the kamaboko lens 2 and the fluorescent layer 4 are removed from the semiconductor laser light emitting device 100 shown in the perspective view of FIG. It should be noted that the light-transmitting protective plate 3 and the metal wire 10 are omitted so as to make it easier to grasp the angle at which each is disposed.
The semiconductor laser device 500 emits purple or blue laser light to the outside.
The fluorescent layer provided on the light-transmitting protection plate 16 generates yellow light having a wavelength longer than that of the excitation light using the purple to blue laser light emitted from the semiconductor laser device 500 as the excitation light. The light generated by the fluorescent layer has no coherence. The coherence of the violet to blue laser light is reduced by the phosphor in the phosphor layer. As a result, the light-transmissive protective plate 16 provided with the fluorescent layer emits white visible light.

半導体レーザ装置500から光透過性保護板16に放射されたレーザ光は、活性層に対して垂直方向に長く、平行方向に短い楕円形の断面形状となっている。
このような放射特性を有する半導体レーザ装置500を、図9のように断面形状の短径部分が一直線上に連続して並ぶように配置することで、光透過性保護板16に設けられた蛍光層から発光ムラの少ない白色の可視光が放射される。
以上のように、断面形状の長径部分と短径部分の長さの差を利用した、列の垂直方向にも広く放射可能な、発光ムラの少ない照明用光源を製作することが可能になる。
The laser light emitted from the semiconductor laser device 500 to the light-transmissive protective plate 16 has an elliptical cross-sectional shape that is long in the vertical direction with respect to the active layer and short in the parallel direction.
The semiconductor laser device 500 having such radiation characteristics is arranged so that the minor axis portions of the cross-sectional shape are continuously arranged in a straight line as shown in FIG. White visible light with little emission unevenness is emitted from the layer.
As described above, it is possible to manufacture an illumination light source that can radiate widely in the vertical direction of a column and has little unevenness of light emission using the difference between the lengths of the major axis portion and the minor axis portion of the cross-sectional shape.

(実施例6)
図10は実施例6による、照明用光源を光放射面側から示した図である。図11は図10の複数の半導体レーザ装置から光透過性保護板に放射された光の断面形状を示した図である。
(Example 6)
FIG. 10 is a view showing an illumination light source from the light emitting surface side according to the sixth embodiment. FIG. 11 is a view showing a cross-sectional shape of light emitted from the plurality of semiconductor laser devices of FIG. 10 to the light-transmitting protective plate.

図10に示されるように、照明用光源700は、実施例5における一列の半導体レーザ装置500を平行な複数列に配置したものと、これら複数の半導体レーザ装置500を覆う光透過性保護板17等から構成されている(前記以外の構成部品については図示せず)。
なお光透過性保護板17には全面にわたり均一に蛍光層が設けられている(蛍光層は図示せず)。
As shown in FIG. 10, the illumination light source 700 includes the semiconductor laser devices 500 arranged in a row in Example 5 arranged in a plurality of parallel rows, and the light-transmissive protective plate 17 covering the plurality of semiconductor laser devices 500. Etc. (components other than the above are not shown).
The light-transmitting protective plate 17 is provided with a uniform fluorescent layer over the entire surface (the fluorescent layer is not shown).

半導体レーザ装置500から光透過性保護板17に放射されたレーザ光は、活性層に対して垂直方向に長く、平行方向に短い楕円形の断面形状となっている。
このような放射特性を有する半導体レーザ装置500を、平行な複数列に構成されるように、かつ、図11のように光透過性保護板17に対する断面形状が互いに接触して、各列の断面形状の短径部分が一直線上に連続して並ぶように配置することにより光透過性保護板17に設けられた蛍光層から発光ムラの少ない白色の可視光が放射される。
以上のように、断面形状の長径部分と短径部分の長さの差を利用した、より広い面に渡って発光ムラの少ない照明用光源を製作することが可能になる。
The laser light emitted from the semiconductor laser device 500 to the light-transmissive protective plate 17 has an elliptical cross-sectional shape that is long in the vertical direction and short in the parallel direction with respect to the active layer.
The semiconductor laser devices 500 having such radiation characteristics are configured in a plurality of parallel rows, and the cross-sectional shapes with respect to the light-transmissive protective plate 17 are in contact with each other as shown in FIG. By arranging the short-diameter portions of the shape so as to be continuously arranged in a straight line, white visible light with little uneven emission is emitted from the fluorescent layer provided on the light-transmitting protective plate 17.
As described above, it is possible to manufacture an illumination light source with less light emission unevenness over a wider surface using the difference between the lengths of the major axis portion and the minor axis portion of the cross-sectional shape.

(実施例7)
図12は実施例7による、照明用光源を光放射面側から示した図である。図13は図12の複数の半導体レーザ装置から光透過性保護板に放射された光の断面形状を示した図である。
(Example 7)
FIG. 12 is a view showing the illumination light source from the light emitting surface side according to the seventh embodiment. FIG. 13 is a view showing a cross-sectional shape of light emitted from the plurality of semiconductor laser devices of FIG. 12 to the light-transmitting protective plate.

図12に示されるように、照明用光源800は、実施例5における複数の半導体レーザ装置500を格子状に配置したものと、これら複数の半導体レーザ装置500を覆う光透過性保護板18等から構成されている(前記以外の構成部品については図示せず)。
なお光透過性保護板18には全面にわたり均一に蛍光層が設けられている(蛍光層は図示せず)。
As shown in FIG. 12, the illumination light source 800 includes a plurality of semiconductor laser devices 500 according to the fifth embodiment arranged in a lattice pattern, a light-transmissive protective plate 18 that covers the plurality of semiconductor laser devices 500, and the like. (It is not shown about components other than the above.).
The light-transmissive protective plate 18 is provided with a uniform fluorescent layer over the entire surface (the fluorescent layer is not shown).

半導体レーザ装置500から光透過性保護板18に放射されたレーザ光は、活性層に対して垂直方向に長く、平行方向に短い楕円形の断面形状となっている。
このような放射特性を有する半導体レーザ装置500を格子状に、かつ、図13のように光透過性保護板18に対する断面形状が互いに接触するように配置することにより、光透過性保護板18に設けられた蛍光層から発光ムラの少ない白色の可視光が放射される。
以上のように、簡単な配置により断面形状の長径部分と短径部分の長さの差を利用した、より広い面に渡って発光ムラの少ない照明用光源を製作することが可能になる。
The laser light emitted from the semiconductor laser device 500 to the light-transmissive protective plate 18 has an elliptical cross-sectional shape that is long in the vertical direction with respect to the active layer and short in the parallel direction.
The semiconductor laser device 500 having such a radiation characteristic is arranged in a lattice shape so that the cross-sectional shapes with respect to the light transmissive protective plate 18 are in contact with each other as shown in FIG. White visible light with little uneven emission is emitted from the provided fluorescent layer.
As described above, it is possible to manufacture an illumination light source with less unevenness of light emission over a wider surface by using the difference between the length of the major axis and the minor axis of the cross-sectional shape with a simple arrangement.

この発明の実施例1および2による半導体レーザ発光装置の斜視図である。1 is a perspective view of a semiconductor laser light emitting device according to embodiments 1 and 2 of the present invention. FIG. この発明の実施例1による半導体レーザ発光装置の構造を説明するために図1の斜視図の一部を切り取った図である。FIG. 2 is a partial cutaway view of FIG. 1 for explaining the structure of the semiconductor laser light emitting device according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施例2による半導体レーザ発光装置の構造を説明するために図1の斜視図の一部を切り取った図である。FIG. 3 is a partial cutaway view of FIG. 1 for explaining the structure of a semiconductor laser light emitting device according to Embodiment 2 of the present invention. この発明の実施例3による照明用光源を光放射面の側から見た平面図である。It is the top view which looked at the light source for illumination by Example 3 of this invention from the light emission surface side. この発明の実施例3による照明用光源の側面図である。It is a side view of the light source for illumination by Example 3 of this invention. この発明の実施例3による、図4の複数の半導体レーザ発光装置から光透過性保護板に放射された光の断面形状を示した図である。It is the figure which showed the cross-sectional shape of the light radiated | emitted from the some semiconductor laser light-emitting device of FIG. 4 to the light-transmissive protective board by Example 3 of this invention. この発明の実施例4による照明用光源を光放射面の側から見た平面図である。It is the top view which looked at the light source for illumination by Example 4 of this invention from the light emission surface side. この発明の実施例5による照明用光源を光放射面の側から見た平面図である。It is the top view which looked at the light source for illumination by Example 5 of this invention from the light emission surface side. この発明の実施例5による、図8の複数の半導体レーザ装置から光透過性保護板に放射された光の断面形状を示した図である。It is the figure which showed the cross-sectional shape of the light radiated | emitted from the several semiconductor laser apparatus of FIG. 8 to the light transmissive protection board by Example 5 of this invention. この発明の実施例6による照明用光源を光放射面の側から見た平面図である。It is the top view which looked at the light source for illumination by Example 6 of this invention from the light emission surface side. この発明の実施例6による、図10の複数の半導体レーザ装置から光透過性保護板に放射された光の断面形状を示した図である。It is the figure which showed the cross-sectional shape of the light radiated | emitted from the some semiconductor laser apparatus of FIG. この発明の実施例7による照明用光源を光放射面の側から見た平面図である。It is the top view which looked at the light source for illumination by Example 7 of this invention from the light emission surface side. この発明の実施例7による、図12の複数の半導体レーザ装置から光透過性保護板に放射された光の断面形状を示した図である。It is the figure which showed the cross-sectional shape of the light radiated | emitted from the several semiconductor laser apparatus of FIG. 12 to the light transmissive protection board by Example 7 of this invention. この発明の実施例1および2の変形例による、半導体レーザ発光装置内の、半導体レーザチップ上のレンズの配置形態を示した図である。It is the figure which showed the arrangement | positioning form of the lens on a semiconductor laser chip in the semiconductor laser light-emitting device by the modification of Example 1 and 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・・・半導体レーザチップ
2,2a・・・かまぼこ型レンズ
3,14,15,16,17,18・・・光透過性保護板
4・・・・・・蛍光層
5・・・・・・サブマウント
6・・・・・・フォトダイオードチップ
7・・・・・・リードピン
8・・・・・・コモンリードピン
9・・・・・・ハーメチックガラス
10・・・・・金属線
11・・・・・キャン
12・・・・・ステム
13,13a・・平凹レンズ
19・・・・・基板
100,200・・半導体レーザ発光装置
300,400,600,700,800・・照明用光源
500・・・・半導体レーザ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser chip 2, 2a ... Kamaboko type lens 3, 14, 15, 16, 17, 18 ... Light-transmitting protective plate 4 .... Fluorescent layer 5 .... ··· Submount 6 ··· Photodiode chip 7 ··· Lead pin 8 ··· Common lead pin 9 ··· Hermetic glass 10 ··· Metal wire DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Can 12 ... Stem 13,13a ... Plano-concave lens 19 ... Substrate 100, 200 ... Semiconductor laser light emitting device 300, 400, 600, 700, 800 ... For illumination Light source 500... Semiconductor laser device

Claims (12)

所定波長を有し断面が楕円形の拡散光を出射する半導体レーザチップと、拡散光の断面形状を調整するレンズと、調整された光を受けて所定波長と異なる波長の光に変換して出射する波長変換部材とを少なくとも備え、前記レンズが、拡散光の断面の長径を短くするように配置されたかまぼこ型レンズと、拡散光の断面の短径を長くするように配置された平凹レンズの少なくとも一方であることを特徴とする発光装置。   A semiconductor laser chip that emits diffused light having a predetermined wavelength and an elliptical cross section, a lens that adjusts the cross-sectional shape of the diffused light, and receives the adjusted light and converts it into light having a wavelength different from the predetermined wavelength. A kamaboko-shaped lens disposed so as to shorten the long diameter of the cross section of the diffused light, and a plano-concave lens disposed so as to increase the short diameter of the cross section of the diffused light. At least one of the light-emitting devices. 前記レンズが拡散光断面を円形に近似させるかまぼこ型レンズである請求項1に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 1, wherein the lens is a semi-cylindrical lens that approximates a diffused light cross section to a circle. 前記レンズが拡散光断面を円形に近似させる平凹レンズである請求項1に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 1, wherein the lens is a plano-concave lens that approximates a diffused light section to a circle. 前記半導体レーザチップはP型電極とN型電極を有し、そのPN接合面に対して平行で、かつ、反対向きの2方向に紫乃至青色のレーザ光を出射する端面発光型のレーザチップであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光装置。   The semiconductor laser chip is an edge-emitting laser chip that has a P-type electrode and an N-type electrode, emits purple to blue laser light in two opposite directions parallel to the PN junction surface. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is provided. 前記半導体レーザチップは、レーザ光を出射する2つの端面を有し、そのうち波長変換部材に面した側の端面反射率が20%以下と設定され、反対側の端面反射率が60%以上と設定されることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。   The semiconductor laser chip has two end faces for emitting laser light, of which the end face reflectance on the side facing the wavelength conversion member is set to 20% or less, and the opposite end face reflectance is set to 60% or more. The light-emitting device according to claim 4. 前記波長変換部材は、前記半導体レーザチップより出射されるレーザ光によって励起され、レーザ光の波長よりも長い波長の光を生成することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の発光装置。   The said wavelength conversion member is excited by the laser beam radiate | emitted from the said semiconductor laser chip | tip, and produces | generates the light of a wavelength longer than the wavelength of a laser beam. Light-emitting device. 前記波長変換部材は、前記半導体レーザチップより出射されるレーザ光によって励起され、白色の可視光を生成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein the wavelength conversion member is excited by laser light emitted from the semiconductor laser chip to generate white visible light. 複数の発光装置を備え、前記複数の発光装置が一定方向に光が出射されるように等間隔で直線状あるいは格子状に配置され、光透過性保護板で覆われ、光透過性保護板に対する拡散光の照射領域が互いに接触するように隣接し、各発光装置が請求項1〜7のいずれか1つに記載の発光装置である照明用光源。   A plurality of light emitting devices, wherein the plurality of light emitting devices are arranged in a straight line or a lattice at equal intervals so that light is emitted in a fixed direction, covered with a light transmissive protective plate, The light source for illumination which adjoins so that the irradiation area | region of a diffused light may mutually contact, and each light-emitting device is a light-emitting device as described in any one of Claims 1-7. 隣接する複数の発光装置が密接に配置される請求項8に記載の照明用光源。   The illumination light source according to claim 8, wherein a plurality of adjacent light emitting devices are closely arranged. 所定波長を有し断面が楕円形の拡散光を出射する複数の半導体レーザチップと、複数の半導体レーザチップが出射する拡散光を受けて所定波長と異なる波長の光に変換して出射する波長変換部材とを少なくとも備え、前記半導体レーザチップは1列に、または平行な複数列に配置され、波長変換部材に対する照射領域が互いに接触して、照射領域の短径部分が一直線上に連続して並べられてなることを特徴とする照明用光源。   A plurality of semiconductor laser chips that emit diffused light having a predetermined wavelength and an elliptical cross section, and wavelength conversion that receives the diffused light emitted by the plurality of semiconductor laser chips, converts the light into light having a wavelength different from the predetermined wavelength, and emits the light The semiconductor laser chips are arranged in one row or in a plurality of parallel rows, the irradiation regions for the wavelength conversion member are in contact with each other, and the short diameter portions of the irradiation regions are continuously arranged in a straight line. A light source for illumination characterized by being made. 前記半導体レーザチップが格子状に配置される請求項10に記載の照明用光源。   The illumination light source according to claim 10, wherein the semiconductor laser chips are arranged in a grid pattern. 前記半導体レーザチップが紫乃至青色のレーザ光を出射し、波長変換部材が紫乃至青色のレーザ光に励起されて長波長の光を生成して、白色の可視光を発することを特徴とする請求項10または11に記載の照明用光源。   The semiconductor laser chip emits violet to blue laser light, and the wavelength conversion member is excited by the violet to blue laser light to generate long wavelength light to emit white visible light. Item 12. The illumination light source according to Item 10 or 11.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009105125A (en) * 2007-10-22 2009-05-14 Nichia Corp Semiconductor laser device
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