JP2008251685A - Light-emitting device and light generating module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を備えた発光装置及び発光モジュールに関する。 The present invention relates to a light emitting device and a light emitting module including a light emitting element.
発光素子と蛍光体を組み合わせた発光装置(光源装置)が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照。)。蛍光体は、発光素子から発せられた励起光を吸収して励起光とは異なる波長の光を放射する。 A light emitting device (light source device) that combines a light emitting element and a phosphor has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3). The phosphor absorbs excitation light emitted from the light emitting element and emits light having a wavelength different from that of the excitation light.
特許文献1には、光ファイバを励起光の導波路として用い、光ファイバの先端に蛍光体を付加した構造を備えている光源装置が記載されている。 Patent Document 1 describes a light source device having a structure in which an optical fiber is used as a waveguide for excitation light and a phosphor is added to the tip of the optical fiber.
また、特許文献2には、レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、半導体レーザからのレーザ光を拡散するレンズと、拡散レンズからのレーザ光を可視光に変換する蛍光体とを備えている照明用光源装置が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 includes a semiconductor laser element that outputs laser light, a lens that diffuses laser light from the semiconductor laser, and a phosphor that converts laser light from the diffusion lens into visible light. A light source device for use is described.
更に、特許文献3には、蛍光体の励起光を放射する発光素子と蛍光体を分散させた分散体を備えた、光取り出し効率が高い発光装置が提案されている。 Furthermore, Patent Document 3 proposes a light emitting device having a high light extraction efficiency, which includes a light emitting element that emits phosphor excitation light and a dispersion in which the phosphor is dispersed.
発光素子の発光照射パターンはチップ平面方向に対して垂直に広がる特徴がある。このため、従来の発光素子のマウントを行う手法では、ヒートシンクの一方の側面と発光素子の一方の発光する端面(発光面)とが一致するもしくは発光面が突出するようにマウントを行い、発光面から発せられる励起光をヒートシンクが遮らないようにしていた。そして、この励起光を光ディスクの読み取りや書き込みなどに使っていた。他方の発光面には高反射コートを行い、光を出さないか、もしくはわずかに出し、モニター用に用いていた。 The light emission pattern of the light emitting element is characterized by spreading perpendicular to the chip plane direction. For this reason, in the conventional method of mounting a light emitting element, mounting is performed such that one side surface of the heat sink and one light emitting end surface (light emitting surface) of the light emitting element coincide with each other or the light emitting surface protrudes. The heat sink was made not to block the excitation light emitted from. And this excitation light was used for reading and writing of the optical disk. The other light-emitting surface was coated with a high reflection so that it did not emit light or was slightly emitted and used for monitoring.
ここで、一方の発光面からの発光のみ利用するよりも、両発光面からの発光を利用した方が一発光面あたりの光密度を低下させることができる。発光素子の劣化は発光面の突然劣化によるものが知られており、両発光面からの発光を利用することは端面劣化等に対して有利である。しかしながら、発光素子をヒートシンクに設置した場合、ヒートシンクの側面と一致していない側の発光面からの光がヒートシンクにあたり、通常ヒートシンクの反射率が低いためにヒートシンクで吸収が生じ、光のロスが生じる。したがって、効率よく光を取り出すことができない問題がある。
本発明の目的は、効率よく光を取り出すことができる発光装置及び発光モジュールを提供することである。 The objective of this invention is providing the light-emitting device and light-emitting module which can take out light efficiently.
本願発明の一態様によれば、(イ)互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光を発する第1の発光素子と、(ロ)第1の発光素子が配置された底面と、第1及び第2の端面にそれぞれ対向し、励起光をそれぞれ反射する第1及び第2の側面とを有する凹部を有する第1の反射体と、(ハ)励起光に励起されて蛍光を発する蛍光体とを備え、(ニ)第1及び第2の側面のそれぞれが、底面から外側に向かって、底面に連続する凹面部、この凹面部に連続する凸面部、及びこの凸面部に連続する凹面部を有する発光装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, (a) a first light emitting element that emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces facing each other, and (b) a first light emitting element is disposed. A first reflector having a concave portion having a bottom surface and a first and second side surfaces respectively opposed to the first and second end surfaces and reflecting the excitation light; and (c) excited by the excitation light. (D) each of the first and second side faces outward from the bottom surface toward the outside, a concave surface portion that continues to the bottom surface, a convex surface portion that continues to the concave surface portion, and this convex surface There is provided a light emitting device having a concave portion continuous with the portion.
本願発明の他の態様によれば、(イ)互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光を発する第1の発光素子と、(ロ)第1の発光素子が配置された底面と、第1及び第2の端面にそれぞれ対向し、励起光をそれぞれ反射する第1及び第2の側面とを有する凹部を有する第1の反射体とを備え、(ハ)第1及び第2の側面のそれぞれが、底面から外側に向かって、底面に連続する凹面部、この凹面部に連続する凸面部、及びこの凸面部に連続する凹面部を有する発光モジュールが提供される。 According to another aspect of the present invention, (a) a first light emitting element that emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces facing each other, and (b) a first light emitting element is disposed. And a first reflector having a recess facing the first and second end faces and having first and second side faces respectively reflecting the excitation light, and (c) a first In addition, a light emitting module is provided in which each of the second side surfaces has a concave surface portion that is continuous with the bottom surface, a convex surface portion that is continuous with the concave surface portion, and a concave surface portion that is continuous with the convex surface portion.
本願発明の他の態様によれば、(イ)ヒートシンクと、(ロ)ヒートシンク上に配置され、互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光を発する発光素子と、(ハ)ヒートシンク上で第1及び第2の端面の両側に配置され励起光を反射する反射膜とを備える発光モジュールが提供される。 According to another aspect of the present invention, (a) a heat sink, and (b) a light emitting element that is arranged on the heat sink and emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces facing each other; C) A light emitting module is provided that includes a reflective film that is disposed on both sides of the first and second end faces on the heat sink and reflects excitation light.
本願発明の他の態様によれば、(イ)ヒートシンクと、(ロ)ヒートシンク上に配置され、中央部が周辺部よりも厚い半田層と、(ハ)中央部上に配置され、互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光を発する発光素子とを備える発光モジュールが提供される。 According to another aspect of the present invention, (a) a heat sink, (b) a solder layer disposed on the heat sink, and having a central portion thicker than the peripheral portion, and (c) disposed on the central portion and facing each other. There is provided a light emitting module including a light emitting element that emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces.
本願発明の他の態様によれば、(イ)ヒートシンクと、(ロ)ヒートシンク上に配置され、互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光を発する発光素子と、(ハ)ヒートシンク上で第1及び第2の端面の両側に配置された低屈折率層と、(ニ)低屈折率層上に配置された高屈折率層とを備える発光モジュールが提供される。 According to another aspect of the present invention, (a) a heat sink, and (b) a light emitting element that is arranged on the heat sink and emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces facing each other; C) A light emitting module is provided that includes a low refractive index layer disposed on both sides of the first and second end faces on a heat sink, and (d) a high refractive index layer disposed on the low refractive index layer.
本発明によれば、効率よく光を取り出すことができる発光装置及び発光モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light-emitting device and light-emitting module which can take out light efficiently can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る発光装置は、図1に示すように、互いに対向する2つ(第1及び第2)の端面から、互いに逆方向に励起光L11を発する第1の発光素子2aと、第1の発光素子2aが配置された底面10aと、発光する第1及び第2の端面にそれぞれ対向し、励起光をそれぞれ反射する第1及び第2の側面とを有する凹部を有する第1の反射体1aとを備える発光モジュールを有する。第1の側面は、底面10aから外側に向かって、底面10aに連続する凹面部11a、凹面部11aに連続する凸面部12a、及び凸面部12aに連続する凹面部13aを有する。第2の側面は、底面10aから外側に向かって、底面10aに連続する凹面部11b、凹面部11bに連続する凸面部12b、及び凸面部12bに連続する凹面部13bを有する。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the light emitting device according to the first embodiment of the present invention is configured to emit a first excitation light L11 in opposite directions from two opposite end faces (first and second). A concave portion having a
第1の発光素子2aには、約430nm以下の波長領域の青から紫外の発光ピーク波長を有する発光素子が用いられる。具体的には、発光層(活性層)として、III−V族化合物半導体である窒化アルミニウムガリウムインジウム(AlGaInN)、あるいはII−VI族化合物半導体である酸化マグネシウム亜鉛(MgZnO)等を用いた半導体レーザダイオードや発光ダイオードが用いられる。
As the first
例えば、発光層として用いるIII−V族化合物半導体は、Al、Ga、Inの中の少なくとも一つを含む窒化物半導体である。具体的にはAlxGayIn(1−x−y)N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦(x+y)≦1)と表すことができ、AlN、GaN、及びInNの2元系、AlxGa(1−x)N(0<x<1)、AlxIn(1−x)N(0<x<1)、及びGayIn(1−y)N (0<y<1)の3元系、更にすべてを含む4元系のいずれも含まれる。Al及びGaの組成x、yに基いて、紫外から青までの範囲の発光ピーク波長が決定される。また、III族元素の一部をホウ素(B)、タリウム(Tl)等に置換することができる。更に、V族元素のNの一部をリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等に置換することができる。 For example, the group III-V compound semiconductor used as the light emitting layer is a nitride semiconductor containing at least one of Al, Ga, and In. Specifically, it can be expressed as Al x Ga y In (1-xy) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ (x + y) ≦ 1), AlN, GaN, and InN A binary system of Al x Ga (1-x) N (0 <x <1), Al x In (1-x) N (0 <x <1), and Ga y In (1-y) N ( A ternary system of 0 <y <1) and a quaternary system including all of them are included. The emission peak wavelength in the range from ultraviolet to blue is determined based on the composition x, y of Al and Ga. Further, a part of the group III element can be substituted with boron (B), thallium (Tl), or the like. Furthermore, a part of N of the group V element can be substituted with phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), or the like.
同様に、発光層として用いるII−VI族化合物半導体は、Mg及びZnを少なくとも一つ含む酸化物半導体である。具体的にはMgzZn(1−z)O(0≦z≦1)と表され、Mgの組成zに基いて紫外領域の発光ピーク波長が決定される。 Similarly, the II-VI group compound semiconductor used for the light emitting layer is an oxide semiconductor containing at least one of Mg and Zn. Specifically, it is expressed as Mg z Zn (1-z) 2 O (0 ≦ z ≦ 1), and the emission peak wavelength in the ultraviolet region is determined based on the Mg composition z.
図2は、第1の発光素子2aとして使用可能な端面発光型AlGaInN系レーザダイオードの一例を示している。図2に示すように、AlGaInN系レーザダイオードは、n型GaN基板100上に、n型GaNバッファ層101、n型AlGaNクラッド層102、n型GaN光ガイド層103、GaInN発光層104、p型GaN光ガイド層105、p型AlGaNクラッド層106、p型GaNコンタクト層107のそれぞれを順次積層した構造である。p型コンタクト層107のリッジ側面及びp型クラッド層106の表面には絶縁膜108が設けられる。p側電極109が、p型コンタクト層107及び絶縁膜108の表面に設けられる。n側電極110が、n型基板100の裏面に設けられる。
FIG. 2 shows an example of an edge-emitting AlGaInN laser diode that can be used as the first
図3及び図4は、第1の発光素子2aとして使用可能な端面発光型MgZnOレーザダイオードの一例を示している。図3に示すMgZnOレーザダイオードでは、酸化亜鉛(ZnO)基板130が用いられる。一方、図4に示すMgZnOレーザダイオードではSi基板140が用いられる。
3 and 4 show an example of an edge-emitting MgZnO laser diode that can be used as the first
図3に示すMgZnOレーザダイオードは、酸化亜鉛(ZnO)基板130、金属反射層131、p型MgZnOクラッド層132、i型MgZnO発光層133、n型MgZnOクラッド層134、n型MgZnOコンタクト層135のそれぞれを積層した構造である。n型コンタクト層135には、n側電極136が設けられる。基板130にはp側電極137が設けられる。
The MgZnO laser diode shown in FIG. 3 includes a zinc oxide (ZnO)
図4に示すMgZnOレーザダイオードは、Si基板140、ZnOバッファ層141、p型MgZnOクラッド層142、MgZnO発光層143、n型MgZnOクラッド層144のそれぞれを積層した構造である。n型クラッド層144には酸化インジウムスズ(ITO)電極層145を介してn側電極146が設けられる。p型クラッド層142にはITO電極層147を介してp側電極148が設けられる。
The MgZnO laser diode shown in FIG. 4 has a structure in which an
図1に示した第1の反射体1aは、基体3と、基体3の表面を覆う反射膜4を備える。基体3としては、熱伝導性に優れた材料を用いることが望ましい。例えば、AlN、アルミナ(Al2O3)、銅(Cu)、窒化ボロン(BN)、プラスチック、セラミックス、及びダイアモンド等が使用可能である。こうした材料からなる基体3を用いることによって、第1の発光素子2aの動作により発生する熱を効率よく放出することができる。
The
反射膜4としては、励起光L11に対する反射率が約80%以上、望ましくは約90%以上の金属膜や誘電体多層膜DBRを用いることができる。反射率金属膜の場合、Al、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)等の金属が用いられる。誘電体多層膜の場合、Si、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、Al、タンタル(Ta)、チタニウム(Ti)等の酸化物及び窒化物等が用いられる。基体3が樹脂の場合、その表面に金属コーティングを行うので、基体3の劣化を防止することができる。 As the reflective film 4, a metal film or a dielectric multilayer film DBR having a reflectivity with respect to the excitation light L11 of about 80% or more, desirably about 90% or more can be used. In the case of a reflectance metal film, metals such as Al, gold (Au), silver (Ag), and palladium (Pd) are used. In the case of the dielectric multilayer film, oxides and nitrides such as Si, zirconium (Zr), hafnium (Hf), Al, tantalum (Ta), and titanium (Ti) are used. When the substrate 3 is a resin, the surface thereof is coated with a metal, so that the substrate 3 can be prevented from being deteriorated.
第1の発光素子2aの電極と外部電源とは図示を省略したボンディングワイヤにより接続されている。ボンディングワイヤには、抵抗値が小さくかつ可視光の吸収率が小さい材料を用いることが望ましい。例えば、Auワイヤを用いることができる。あるいは、Pt等の貴金属とAuとを組み合わせたワイヤを用いても良い。
The electrode of the first
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る発光装置の概略斜視図を示し、図6は、図5のA方向からみた断面図を示す。図5及び図6に示すように、第1の反射体1aによる励起光L11の反射方向に第2の反射体1bが配置されている。第2の反射体1bの構造は、図1に示した第1の反射体1aの構造と実質的に同様である。即ち、第2の反射体1bが、底面及び底面と連続する第1及び第2の側面を有する。そして、第2の反射体1bの第1及び第2の側面のそれぞれが、第2の反射体1bの凹部の底面から外側に向かって、底面に連続する凹面部、この凹面部に連続する凸面部、及びこの凸面部に連続する凹面部を有する。
FIG. 5 shows a schematic perspective view of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows a cross-sectional view seen from the direction A of FIG. As shown in FIG.5 and FIG.6, the
第2の反射体1bが有する凹部の底面に第2の発光素子2bが配置されている。第2の発光素子2bは、互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光L21を発光する。第2の発光素子2bの第1及び第2の端面は、第2の反射体1bの第1及び第2の側面とそれぞれ対向する。第2の反射体1bの第1及び第2の側面は、励起光L21をそれぞれ反射する。第2の発光素子2bの構造は第1の発光素子2aの構造と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。第1及び第2の反射体1a,1bの間には透明基材31が配置されている。透明基材31中には、反射鏡41が第1の反射体1aの凹部の底面10aに対して傾斜して配置されている。反射鏡41上には蛍光体42が配置されている。透明基材31の表面には半透過膜33が配置されている。
The 2nd
透明基材31として、励起光L11,L21の透過性が高く、かつ耐熱性の高い任意の材料を用いることができる。例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等が使用可能である。特に、入手し易く取り扱いやすく、しかも安価であることから、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂が好適である。また、樹脂以外でも、ガラス、焼結体、セラミックス構造体等を用いることができる。
As the
反射鏡41としては、励起光L11,L21に対する反射率が約80%以上、望ましくは約90%以上の金属膜や誘電体多層膜DBRを用いることができる。反射率金属膜の場合、Al、Au、Ag、Pd等の金属が用いられる。誘電体多層膜の場合、Si、Zr、Hf、Al、Ta、Ti等の酸化物及び窒化物等が用いられる。
As the reflecting
蛍光体42は、励起光L11,L21に励起されて蛍光L12,L22を発する。蛍光体42として、紫外から青色までの波長領域の光を吸収して可視光を放射する材料が用いられる。例えば、珪酸塩系蛍光体材料、アルミン酸塩蛍光体材料、窒化物系蛍光体材料、硫化物系蛍光体材料、酸硫化物系蛍光体材料、YAG系蛍光体材料、硼酸塩系蛍光体材料、燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料、燐酸塩系蛍光体、及びハロリン酸塩系蛍光体材料等の蛍光体材料を使用することができる。
The
(1)珪酸塩系蛍光体材料:(Sr(1−x−y−z)BaxCayEuz)2SiwO(2+2w)(0≦x<1、0≦y<1、0.05≦z≦0.2、0.90≦w≦1.10)
ここで、珪酸塩系蛍光体材料としては、x=0.19、y=0、z=0.05、w=1.0の組成が望ましい。珪酸塩蛍光体材料は、結晶構造を安定化したり、発光強度を高めるために、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、及びカルシウム(Ca)の一部をMg及びZnの少なくともいずれか一方に置き換えても良い。
(1) Silicate-based phosphor material: (Sr (1-xyz) Ba x Ca y Eu z ) 2 Si w O (2 + 2w) (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0. 05 ≦ z ≦ 0.2, 0.90 ≦ w ≦ 1.10)
Here, as the silicate phosphor material, a composition of x = 0.19, y = 0, z = 0.05, w = 1.0 is desirable. Silicate phosphor material replaces part of strontium (Sr), barium (Ba), and calcium (Ca) with at least one of Mg and Zn in order to stabilize the crystal structure and increase the emission intensity. May be.
他の組成比の珪酸塩系蛍光体材料として、MSiO3、MSiO4、M2SiO3、M2SiO5、及びM4Si2O8(MはSr、Ba、Ca、Mg、Be、Zn、及びYから選択される少なくとも1つの元素)が使用可能である。更に、珪酸塩系蛍光体材料は、発光色を制御するために、Siの一部をゲルマニウム(Ge)に置き換えても良い(例えば、(Sr(1−x−y−z)BaxCayEuz)2(Si(1−u)Geu)O4)。また、Ti、鉛(Pb)、マンガン(Mn)、ヒ素(As)、Al、プラセオジム(Pr)、テルビウム(Tb)、及びセリウム(Ce)から選択される少なくとも1つの元素が、賦活剤として含有されていても良い。 Examples of silicate phosphor materials having other composition ratios include MSiO 3 , MSiO 4 , M 2 SiO 3 , M 2 SiO 5 , and M 4 Si 2 O 8 (M is Sr, Ba, Ca, Mg, Be, Zn). And at least one element selected from Y) can be used. Further, in the silicate phosphor material, a part of Si may be replaced with germanium (Ge) in order to control the emission color (for example, (Sr (1-xyz) Ba x Ca y eu z) 2 (Si (1 -u) Ge u) O 4). Further, at least one element selected from Ti, lead (Pb), manganese (Mn), arsenic (As), Al, praseodymium (Pr), terbium (Tb), and cerium (Ce) is contained as an activator. May be.
(2)アルミン酸塩系蛍光体材料:M2Al10O17(但し、Mは、Ba、Sr、Mg、Zn、及びCaから選択される少なくとも1つの元素)
賦活剤として、ユーロピウム(Eu)及びMnの少なくとも1つを含む。
(2) Aluminate-based phosphor material: M 2 Al 10 O 17 (where M is at least one element selected from Ba, Sr, Mg, Zn, and Ca)
As an activator, at least one of europium (Eu) and Mn is included.
他の組成比のアルミン酸塩系蛍光体材料としては、MAl2O4、MAl4O17、MAl8O13、MAl12O19、M2Al10O17、M2Al11O19、M3Al5O12、M3Al16O27、及びM4Al5O12(MはBa、Sr、Ca、Mg、Be及びZnから選択される少なくとも1つの元素)が使用可能である。また、Mn、ジスプロシウム(Dy)、Tb、ネオジウム(Nd)、及びCeから選択される少なくとも1つの元素が、賦活剤として含有されていても良い。 Examples of aluminate phosphor materials having other composition ratios include MAl 2 O 4 , MAl 4 O 17 , MAl 8 O 13 , MAl 12 O 19 , M 2 Al 10 O 17 , M 2 Al 11 O 19 , M 3 Al 5 O 12 , M 3 Al 16 O 27 , and M 4 Al 5 O 12 (M is at least one element selected from Ba, Sr, Ca, Mg, Be, and Zn) can be used. Moreover, at least one element selected from Mn, dysprosium (Dy), Tb, neodymium (Nd), and Ce may be contained as an activator.
(3)窒化物系蛍光体材料(主にシリコンナイトライド系蛍光体材料):LxSiyN(2x/3+4y/3):Eu、又はLxSiyOzN(2x/3+4y/3−2z/3):Eu(LはSr、Ca、Sr及びCaから選択される少なくとも1つの元素)
x=2かつy=5、又はx=1かつy=7であることが望ましいが、x及びyは、任意の値とすることができる。
(3) Nitride-based phosphor material (mainly silicon nitride-based phosphor material): L x Si y N (2x / 3 + 4y / 3) : Eu or L x Si y O z N (2x / 3 + 4y / 3) -2z / 3) : Eu (L is at least one element selected from Sr, Ca, Sr and Ca)
Although it is desirable that x = 2 and y = 5, or x = 1 and y = 7, x and y can be arbitrary values.
具体的には、Mnが賦活剤として添加された(SrxCa(1−x))2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ca2Si5N8:Eu、SrxCa(1−x)Si7N10:Eu、SrSi7N10:Eu、CaSi7N10:Eu等の蛍光体材料を使用することが望ましい。これらの蛍光体材料には、Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、クロム(Cr)、及びニッケル(Ni)から選ばれる少なくとも1つの元素が含有されていても良い。また、Ce,Pr、Tb、Nd、及びランタン(La)から選ばれる少なくとも1つの元素が、賦活剤として含有されていても良い。 Specifically, Mn is added as an activator (Sr x Ca (1-x )) 2 Si 5 N 8: Eu, Sr 2 Si 5 N 8: Eu, Ca 2 Si 5 N 8: Eu, Sr It is desirable to use a phosphor material such as x Ca (1-x) Si 7 N 10 : Eu, SrSi 7 N 10 : Eu, CaSi 7 N 10 : Eu. These phosphor materials may contain at least one element selected from Mg, Sr, Ca, Ba, Zn, B, Al, Cu, Mn, chromium (Cr), and nickel (Ni). . Moreover, at least one element selected from Ce, Pr, Tb, Nd, and lanthanum (La) may be contained as an activator.
(4)硫化物系蛍光体材料:(Zn(1−x)Cdx)S:M(Mは、Cu、塩素(Cl)、Ag、Al、鉄(Fe)、Cu、Ni、及びZnから選択される少なくとも1つの元素、xは0≦x≦1を満足する数値)
イオウ(S)は、セレン(Se)及びテルル(Te)の少なくともいずれかを置き換えても良い。
(4) Sulfide-based phosphor material: (Zn (1-x) Cd x ) S: M (M is from Cu, chlorine (Cl), Ag, Al, iron (Fe), Cu, Ni, and Zn) At least one selected element, x is a numerical value satisfying 0 ≦ x ≦ 1)
Sulfur (S) may replace at least one of selenium (Se) and tellurium (Te).
(5)酸硫化物蛍光体材料:(Ln(1−x)Eux)O2S(Lnはスカンジウム(Sc)、Y、La、ガドリニウム(Gd)、及びルテチウム(Lu)から選ばれる少なくとも1つの元素、xは0≦x≦1を満足する数値)
Tb、Pr、Mg、Ti、Nb、Ta、Ga、サマリウム(Sm)、及びツリウム(Tm)の少なくともいずれかが、賦活剤として含有されていても良い。
(5) Oxysulfide phosphor material: (Ln (1-x) Eu x ) O 2 S (Ln is at least one selected from scandium (Sc), Y, La, gadolinium (Gd), and lutetium (Lu)) Two elements, x is a numerical value satisfying 0 ≦ x ≦ 1)
At least one of Tb, Pr, Mg, Ti, Nb, Ta, Ga, samarium (Sm), and thulium (Tm) may be contained as an activator.
(6)YAG系蛍光体材料:(Y(1−x−y−z)GdxLaySmz)3(Al(1−v)Gav)5O12:Ce,Eu(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1.0≦v≦1)
CrおよびTbの少なくとも一種が、賦活剤として含有されていても良い。
(6) YAG-based phosphor materials: (Y (1-x- y-z) Gd x La y Sm z) 3 (Al (1-v) Ga v) 5 O 12: Ce, Eu (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1.0 ≦ v ≦ 1)
At least one of Cr and Tb may be contained as an activator.
(7)硼酸塩系蛍光体材料:MBO3:Eu(MはY、La、Gd、Lu、及びInから選択される少なくとも1つの元素)
賦活剤として、Tbが含有されていても良い。
(7) Borate phosphor material: MBO 3 : Eu (M is at least one element selected from Y, La, Gd, Lu, and In)
Tb may be contained as an activator.
他の組成比の硼酸塩系蛍光体材料として、Cd2B2O5:Mn、(Ce,Gd,Tb)MgB5O10:Mn、GdMgB5O10:Ce,Tbなどが使用可能である。 Cd 2 B 2 O 5 : Mn, (Ce, Gd, Tb) MgB 5 O 10 : Mn, GdMgB 5 O 10 : Ce, Tb, etc. can be used as borate phosphor materials having other composition ratios. .
(8)燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料:2(M(1−x)M’x)O・aP2O5・bB2O3(MはMg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選ばれる少なくとも1つの元素、M’はEu、Mn、Sn、Fe、及びCrから選択される少なくとも1つの元素、x、a、bは0.001≦x≦0.5、0≦a≦2、0≦b≦3、0.3<(a+b)を満足する数値)
(9)燐酸塩系蛍光体:(Sr(1−x)Bax)3(PO4)2:Eu、又は(Sr(1−x)Bax)2P2O7:Eu、Sn
Ti及びCuのいずれか一方が、賦活剤として含有されていても良い。
(8) Phosphate borate phosphor material: 2 (M (1-x) M ′ x ) O.aP 2 O 5 .bB 2 O 3 (M is selected from Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn) At least one element, M ′ is at least one element selected from Eu, Mn, Sn, Fe, and Cr, x, a, b are 0.001 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ a ≦ 2, Numerical values satisfying 0 ≦ b ≦ 3 and 0.3 <(a + b))
(9) Phosphate-based phosphor: (Sr (1-x) Ba x ) 3 (PO 4 ) 2 : Eu or (Sr (1-x) Ba x ) 2 P 2 O 7 : Eu, Sn
Either one of Ti and Cu may be contained as an activator.
(10)ハロリン酸塩系蛍光体材料:(M(1−x)Eux)10(PO4)6Cl2、又は(M(1−x)Eux)5(PO4)3Cl(MはBa、Sr、Ca、Mg、及びCdから選ばれる少なくとも1つの元素、xは0≦x≦1を満足する数値)
Clの少なくとも一部を、フッ素(F)に置き換えても良い。また、Sb及びMnの少なくとも1つが、賦活剤として含有されていても良い。
(10) Halophosphate phosphor material: (M (1-x) Eu x ) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 or (M (1-x) Eu x ) 5 (PO 4 ) 3 Cl (M Is at least one element selected from Ba, Sr, Ca, Mg, and Cd, and x is a numerical value satisfying 0 ≦ x ≦ 1)
At least a part of Cl may be replaced with fluorine (F). Further, at least one of Sb and Mn may be contained as an activator.
上記の蛍光体材料を適宜選択することにより、青色蛍光体、黄色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体又は白色蛍光体として使用することができる。また、蛍光体材料を複数種組み合わせることで、中間色を発光する蛍光体を形成することができる。白色蛍光体を形成する場合、光の三原色の赤緑青(RGB)のそれぞれに対応する色の蛍光体材料を組み合わせるか、もしくは青と黄色のような補色関係にある色の組み合わせを用いればよい。 By appropriately selecting the above phosphor material, it can be used as a blue phosphor, a yellow phosphor, a green phosphor, a red phosphor or a white phosphor. Moreover, the fluorescent substance which light-emits an intermediate color can be formed by combining multiple types of fluorescent material. When the white phosphor is formed, phosphor materials having colors corresponding to the three primary colors of light, red, green, and blue (RGB) may be combined, or a combination of colors having a complementary color relationship such as blue and yellow may be used.
例えば、RGBのそれぞれに対応する色の蛍光体材料を透明基材に混合してRGBそれぞれに対応する薄膜を形成する。これらの薄膜を重ね合わせることによって、白色光を放射する蛍光体42が得られる。また、RGBの蛍光体材料を一層の透明基材に混合して白色光を放射する蛍光体42が得られる。効率と色合いの安定度を求める場合は、蛍光体多層膜または1層の各蛍光体を並べて配置し、望まれる発光になるように光を照射することが望ましい。蛍光体42の作成の簡易さに重点を置く場合は、蛍光体を混合する構造が望ましい。
For example, a phosphor material having a color corresponding to each of RGB is mixed with a transparent base material to form a thin film corresponding to each of RGB. By superposing these thin films, a
蛍光体42として、例えば青色としてアパタイト(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu、黄色としてSOSE(Sr2SiO4:Eu)の2種類の蛍光体を励起して白色を作成しても良い。この場合、青色LEDを用いて黄色蛍光体を励起し白色を発光させるもので問題となっているような、視感度が低い青色の強度が強い場合に白色を見続けて目に障害を起こすような心配がない。また、レーザの強度が強くなった場合でも青色の蛍光体42と黄色の蛍光体42は同じ割合で強度が強くなるために青が極端に強くなることはないため目に障害を与えにくい。
As the
或いは、蛍光体42として、青色としてアパタイト、黄緑色としてSOSE、赤色としてCASN(CaAlSiN3:Eu)を用い、この3種類の蛍光体42を励起して白色を作成しても良い。この場合、演色性のよい照明が可能となる。なお、蛍光体42の一部は、励起光L11,L21に対して透明であり、励起光L11,L21を散乱する機能も有する。
Alternatively, the
半透過膜33は、蛍光体42から放出された蛍光L12,L22を透過するのに対して、第1及び第2の発光素子2a,2bから発せられた励起光L11,L21を吸収するので、励起光L11,L21の外部漏れを防止することができる。半透過膜33としては、例えばTiOxの酸素の欠損したxが2より小さい層が使用可能である。励起光L11,L21の漏れがこの装置からでくる光すべてで1mW以下になるように膜厚を300nm程度に制御してある。半透過膜33としては多層膜を採用しても良く、例えば、励起光L11,L21を反射するSiO2とZrOを3組重ねた構造でそれぞれの厚さはそれぞれの膜の屈折率での励起光L11,L21の1/4波長になるように設定してある。
The
本発明の実施の形態に係る発光装置において、第1及び第2の発光素子2a,2bの電極間に動作電圧を印加して、励起光(レーザ光)L11,L21を発振させる。第1及び第2の反射体1a,1bは、第1及び第2の発光素子2a,2bから発せられた励起光L11,L21をそれぞれ反射する。励起光L11,L21は、透明基材31中を伝達して蛍光体42に届く。蛍光体42は、励起光L11,L21を吸収し、波長変換して蛍光(可視光)L12,L22を等方的に発光する。反射鏡41は、蛍光L12,L22を上方へ反射する。半透過膜33は、励起光L11,L21を吸収し、蛍光L12,L22を外部へ放出する。蛍光体42により吸収されなかった励起光L11,L21の一部は、対向する第1及び第2の反射体1a,1bで反射して透明基材31に再度入射するか、第1及び第2の発光素子2a,2bの端面で反射して透明基材31へ再度入射する。
In the light emitting device according to the embodiment of the present invention, an operating voltage is applied between the electrodes of the first and second
本発明の第1の実施の形態に係る発光装置によれば、第1及び第2の反射体1a,1bにより第1及び第2の発光素子2a,2bのそれぞれの第1及び第2の端面からの発光を反射することができるので、効率良く光を取り出すことができる。
According to the light emitting device according to the first embodiment of the present invention, the first and second end faces of the first and second
ここで、第1及び第2の反射体1a,1bの断面が放物曲面状の場合、図7に破線で示すように、第1及び第2の発光素子2a,2bから発せられた励起光L11,L21による発光照射パターンはガウス関数型の分布をしており、中央部の光強度が相対的に高くなり、光強度にばらつきが生じる場合がある。この発光照射パターンを用いて蛍光体を励起すると強度の分布差が大きくなり、強度が高い励起をしようとすると中心付近の蛍光体の変換効率が低下する。これに対して、本発明の第1の実施の形態に係る発光装置によれば、第1の反射体1aの凹部の側面が凹面部11a,11b、凸面部12a,12b及び凹面部13a,13bを有し、凹面部11a,11b、凸面部12a,12b及び凹面部13a,13bが励起光L11を反射してそれぞれ異なる方向に分散させる。第2の反射体1bも第1の反射体1aと同様に、第2の発光素子2bからの励起光L21を凹面部、凸面部及び凹面部によりそれぞれ異なる方向に反射し、分散させる。この結果、図7に実線で示すように、均一(ハットトップ形状)の光強度パターンを実現できる。
Here, when the cross sections of the first and
また、第1及び第2の発光素子2a,2b、第1及び第2の反射体1a,1b及び透明基材31は互いに強固に接合されているが、第1及び第2の発光素子2a,2bと透明基材31との接合強度が、第1及び第2の発光素子2a,2bと第1及び第2の反射体1a,1bとの接合強度より小さい。このため、発光装置を分解するときに、第1及び第2の発光素子2a,2bと外部電源とを結ぶボンディングワイヤが透明基材31側に付着し切断されるため、励起光L11,L21が直接漏れることを防止できる。また、発光装置を故意に分解して第1及び第2の発光素子2a,2bを取り出そうとしても、第1及び第2の発光素子2a,2bへのボンディングワイヤが切断されるために分解後は第1及び第2の発光素子2a,2bを動作させることができないので、第1及び第2の発光素子2a,2bの転用等を防止できる。
The first and second
また、透明基材31を挟んで互いに対向する位置に第1及び第2の発光素子2a,2bが配置されているので、一方の第1の発光素子2aから発せられた励起光L11が伝播している間に強度が低下するような長い透明基材31の場合でも、強度が低下した分を他方の第2の発光素子2bから発せられた励起光L21で補うことが可能となる。
Further, since the first and second
更に、透明基材31を挟んで互いに対向する位置に第1及び第2の反射体1a,1bが配置されているので、蛍光体42で吸収されなかった励起光L11,L21の一部を外部に漏らすことなく再び透明基材31に戻すことができ、安全に効率よく可視光を取り出すことができる。
Further, since the first and
なお、図8に示すように、反射鏡41及び蛍光体42が階段状であっても良い。蛍光体42は、第1及び第2の発光素子2a,2bから発せられた励起光L11,L21を波長変換して等方的に蛍光を放出する。反射鏡41が階段状の場合には、第1及び第2の発光素子2a,2bの放射角度に対する強度依存性に対応して、階段の水平部分の広さを調整することにより、均一な発光を得ることができる。
In addition, as shown in FIG. 8, the
また、図9(a)に示すように、透明基材31の平面形状が円形であっても良い。透明基材31の断面は、図8に示した構造と同様に階段状である。透明基材31の外周には複数の発光素子2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2hと第1の反射体1aが設置されている。第1の反射体1aにより透明基材31の周囲を囲んでいるので、複数の発光素子2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2hから発せられた励起光L11,L21が外周から漏れないようになっている。階段状の反射鏡41上に蛍光体42が設置されている。図9(a)に示すように円形の透明基材31に複数の発光素子2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2hを設置することで、大面積の発光モジュールを持ち且つ明るさが均等な照明が可能となる。
Moreover, as shown to Fig.9 (a), the planar shape of the
更に、図9(b)に示すように、複数の発光素子2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2hの間には、複数の反射体3a,3b,3c,3d,3e,3f,3gが配置されていても良い。反射体3aは、反射体1a上に発光素子2a,2cに挟まれるように配置されている。発光素子2aの発光する端面と対向する第1の側面と、発光素子2cの発光する端面と対向する第2の側面を有する。反射体3aの第1の側面は、凹面部31a、凹面部31aに連続する凸面部32a、及び凸面部32aに連続する凹面部33aを有する。反射体3aの第2の側面は、凹面部31b、凹面部31bに連続する凸面部32b、及び凸面部32bに連続する凹面部33bを有する。反射体3b,3c,3d,3e,3f,3gは、反射体3aと同様の構造である。
Furthermore, as shown in FIG. 9B, a plurality of
次に、本発明の第1の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する。成型加工によりAlN等の基体3を作製し、基体3の表面にAu等の反射膜4を成膜することにより、第1及び第2の反射体1a,1bを形成する。第1及び第2の反射体1a,1b上に第1及び第2の発光素子2a,2bのマウントを行う。その後、ボンディングワイヤ(図示省略)により第1及び第2の発光素子2a,2bの電極(図示省略)と外部電源との間を電気的に接続する。他方、反射鏡41を用意して、反射鏡41の表面に蛍光体42を成膜する。蛍光体42が成膜された反射鏡41を第1及び第2の反射体1a,1b間に配置して、第1及び第2の反射体1a,1b間を透明基材31で充填する。その後、透明基材31の上面に半透過膜33を成膜する。
Next, a method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment of the invention will be described. A base 3 made of AlN or the like is produced by molding, and a reflective film 4 made of Au or the like is formed on the surface of the base 3 to form the first and
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る発光装置は、図10に示すように、第1の反射体1aと、第1の反射体1a上に配置された第1の発光素子2aと、第1の反射体1aと対向して配置された第2の反射体1bと、第2の反射体1b上に配置された第2の発光素子2bと、第1及び第2の反射体1a,1bの間に配置された透明基材31と、透明基材31中に分散配置された蛍光体32とを備える。第1の発光素子2a及び第1の反射体1aと、第2の発光素子2b及び第2の反射体1bとは、互いに90°回転させた位置関係にある。なお、第1の発光素子2a及び第1の反射体1aと、第2の発光素子2b及び第2の反射体1bとを90°回転させた位置関係が好ましいが、90°以外の角度で回転させた位置関係にあっても良い。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 10, the light-emitting device according to the second embodiment of the present invention includes a
図11は、図10のB方向からみた断面図を示す。図11に示すように、透明基材31の上面、下面及び側面は、半透過膜33で被覆されている。蛍光体32から放出された蛍光L13,L14は、半透過膜33の上面、下面及び側面から外部へ放出される。ここで、図12に白丸で示すように、透明基材31中の蛍光体32の濃度分布を変化させ、第1及び第2の反射体1a,1bから離れ、且つ第1及び第2の発光素子2a,2bの中間部に近づくにしたがい濃度を高くしている。
11 shows a cross-sectional view as seen from the direction B of FIG. As shown in FIG. 11, the upper surface, the lower surface, and the side surface of the
第1及び第2の発光素子2a,2bが互いに対向する方向に垂直な面において、第1及び第2の発光素子2a,2bが互いに異なる方向に励起光L11,L21をそれぞれ発する。第1及び第2の発光素子2a,2bから発せられた励起光L11,L21の強度は透明基材31中の蛍光体32により散乱吸収され徐々に弱まっていく。このため、均一な蛍光体濃度の場合、図13に黒丸で示すように、第1及び第2の発光素子2a,2bから離れるにしたがって蛍光体32の発光が弱くなる。
On the surface perpendicular to the direction in which the first and second
これに対して、本発明の第2の実施の形態に係る発光装置によれば、図12に示すように、第1及び第2の発光素子2a,2bの近傍の濃度と比較して、第1及び第2の発光素子2a,2bから離れ且つ第1及び第2の発光素子2a,2bの中間部に近づくにしたがい濃度が高くなるように蛍光体32の透明基材31に対する濃度比を変化させることにより、均一に発光させることができる。
On the other hand, according to the light emitting device according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12, compared with the concentration in the vicinity of the first and second
また、第1の発光素子2a及び第1の反射体1aと、第2の発光素子2b及び第2の反射体1bとは、互いに90°回転させた位置関係にあり、第1及び第2の発光素子2a,2bが互いに対向する方向に垂直な面において、第1及び第2の発光素子2a,2bが互いに異なる方向に励起光L11,L21をそれぞれ発するので、透明基材31中に配置された蛍光体32の励起を均一に行うことができる。
Further, the first
本発明の第2の実施の形態に係る発光装置の製造方法としては、第1及び第2の反射体1a,1bを成形する。第1及び第2の反射体1a,1bに、第1及び第2の発光素子2a,2bのマウントをそれぞれ行う。透明基材31中に、第1及び第2の発光素子2a,2bの近傍では濃度が低く、離れるにしたがい濃度が高くなるように濃度を変えて蛍光体32を分散させ、蛍光体32を分散させた透明基材31を第1及び第2の反射体1a,1bの間に充填する。
As a method for manufacturing a light emitting device according to the second embodiment of the present invention, the first and
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係る発光装置は、図14に示すように、ヒートシンク51と、ヒートシンク51上に配置されたサブマウント52と、サブマウント52上に配置された発光素子(半導体レーザチップ)53と、サブマウント52上で発光素子53の第1及び第2の端面の両側に配置された一対の平坦な反射膜54a,54bを備える。発光素子53の周囲には、図示を省略するが、本発明の第1及び第2の実施の形態において説明したような蛍光体を分散させた透明基材が配置されている。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 14, the light emitting device according to the third embodiment of the present invention includes a
発光素子53は、互いに対向する第1及び第2の端面から互いに逆方向に励起光L31を発光する端面発光型の発光素子である。反射膜54a,54bは、発光素子53の第1及び第2の端面の幅よりも広い幅を有する。ヒートシンク51は十分な熱容量を得られる程度の大きさが必要である。ヒートシンク51と発光素子53との間に熱伝導率の高い材料でできたサブマウント52を用いると発光素子53の熱を発光素子53近傍で広げることができ、熱抵抗が低下する。サブマウント52の材料としては、AlN等が使用可能である。反射膜54a,54bとしては、誘電体多層膜や金属膜が使用可能である。誘電体多層膜はレーザの波長にあわせて設計することにより高反射率が得られる。
The light-emitting
発光素子53から発せられた励起光L31は反射膜54a,54bにより反射され、図示を省略した蛍光体に導かれる。蛍光体が励起光L31の波長を変換して可視光を出力する。他の構成は、第1の実施の形態の発光装置の構成と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
The excitation light L31 emitted from the
本発明の第3の実施の形態に係る発光装置によれば、端面劣化により素子寿命が律則している場合には、発光素子53の両発光面から励起光L31を取り出すことで、一発光面あたりから出力する光密度が低減するので、長寿命化を図ることができる。
According to the light emitting device according to the third embodiment of the present invention, when the element lifetime is regulated by end face deterioration, one light emission is obtained by extracting the excitation light L31 from both light emitting surfaces of the
また、発光素子53の発光面方向に反射膜54a,54bを有することにより、発光素子53からの発光を反射膜54a,54bで反射するので、サブマウント52に光が吸収されることなく効率よく光を取り出すことができる。また、反射膜54a,54bは、発光素子53の第1及び第2の端面の幅よりも広い幅を有するので、より効率的に励起光L31を反射することができる。
In addition, since the
本発明の第3の実施の形態に係る発光装置を製造方法としては、図15に示すように、発光素子53より大きいサブマウント52の中央に発光素子53をマウントし、発光素子53の発光面の近傍且つサブマウント52の表面上に一対の反射膜54a,54bを選択的に形成する。ここで、反射膜54a,54bは、発光素子53の第1及び第2の端面の幅よりも広い幅を有するように形成される。その後、ヒートシンク51にサブマウント52を取り付ければ、図14に示した発光装置を実現可能となる。
As a manufacturing method of the light emitting device according to the third embodiment of the present invention, the
なお、発光素子53及び反射膜54a,54bをサブマウント52を挟んでヒートシンク51上に配置したが、発光素子53及び反射膜54a,54bをヒートシンク51上に直接配置しても良い。
Although the
(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態に係る発光装置は、図16に示すように、ヒートシンク51と、ヒートシンク51上に配置されたサブマウント52と、サブマウント52上に配置され中央部が周辺部よりも厚い半田層55と、半田層55の中央部上に配置された端面発光型の発光素子53とを備える。半田層55はサブマウント52全面に形成されている。半田層55は、発光素子53直下の発光素子53と接している領域(中央部)の膜厚が、発光素子53の周辺部の膜厚より厚い。発光素子53の周囲には、図示を省略するが、本発明の第1及び第2の実施の形態において説明したような透明基材及び蛍光体が配置されている。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 16, the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention includes a
半田層55の表面は反射率が80%程度以上である。半田層55の材料としては、例えばAg、Al、Inを含み、Agを80wt%以上、Inを15%wt以上含有するAg系半田が使用可能である。他の構成は、本発明の第1の実施の形態に係る発光装置の構成と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
The surface of the
本発明の第4の実施の形態に係る発光装置によれば、発光素子53直下の半田層55が厚いので、発光素子53の第1及び第2の端面から発せられた励起光L41が半田層55により遮られることなく効率的に光を取り出すことができる。
In the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention, since the
更に、半田層55の反射率が高いので、発光素子53から発せられた励起光L41がサブマウント52に吸収されることなく効率的に、本発明の第1及び第2の実施の形態において説明したような蛍光体に導くことが可能となる。
Furthermore, since the reflectance of the
本発明の第4の実施の形態に係る発光装置の製造方法としては、まず、図17に示すように、サブマウント52上に半田層55を形成する。図18に示すように、温度を上げて半田層55を溶融させた後、発光素子53を半田層55に一度接触させる。その後、図19に示すように、発光素子53を4μm程度上方向に引っ張り上げて、図19に示すように半田層55が表面張力で発光素子53について引きあがってきた時点で温度を下げ、半田層55をその形状を保ったまま固定すれば良い。その後、サブマウント52をヒートシンク51にマウントすれば、図16に示した発光装置を実現可能となる。
As a method for manufacturing a light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention, first, a
なお、発光素子53をサブマウント52を挟んでヒートシンク51上に配置したが、発光素子53をヒートシンク51上に直接配置しても良い。
Although the
(第5の実施の形態)
本発明の第5の実施の形態に係る発光装置は、図20に示すように、サブマウント52と、サブマウント52上に形成された半田層55と、半田層55上に配置された端面発光型の発光素子53と、サブマウント52上に配置された低屈折率層56a,56bと、低屈折率層56a,56b上に配置された高屈折率層57a,57bを備える。低屈折率層56a,56bの水平レベルが、半田層55の水平レベルよりも高い。
(Fifth embodiment)
As shown in FIG. 20, the light emitting device according to the fifth embodiment of the present invention includes a
低屈折率層56a,56bとしては、低屈折率の樹脂又は誘電体が使用可能である。高屈折率層57a,57bとしては、高屈折率の樹脂又は誘電体が使用可能である。 As the low refractive index layers 56a and 56b, a low refractive index resin or dielectric can be used. As the high refractive index layers 57a and 57b, a high refractive index resin or dielectric can be used.
半田層55の部分は発光する端面間隔と10μm以内で寸法が一致しており、且つ、低屈折率層56a,56bの膜厚が半田層55より厚くなっている。発光素子53の周囲には、図示を省略するが、本発明の第1及び第2の実施の形態において説明したような透明基材及び蛍光体が配置されている。他の構成は、実施の形態の発光装置の構成と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
The portion of the
本発明の第5の実施の形態によれば、低屈折率層56a,56b及び高屈折率層57a,57bを膜厚及び屈折率を調整して積層することにより、発光素子53の端面から発せられた励起光L51を反射して、本発明の第1及び第2の実施の形態において説明したような蛍光体に効率よく照射することが可能となる。
According to the fifth embodiment of the present invention, the low refractive index layers 56a and 56b and the high refractive index layers 57a and 57b are stacked by adjusting the film thickness and the refractive index, thereby emitting from the end face of the
本発明の第5の実施の形態に係る発光装置の製造方法としては、図21に示すようにサブマウント52上に低屈折率層56a,56bを形成する。引き続き、図22に示すように、サブマウント52上に低屈折率層56a,56bよりも水平レベルが低くなるように半田層55を形成する。その後、図23に示すように、温度を上げて発光素子53を半田層55と接触させて、その後冷却しマウントを行う。このとき、低屈折率層56a,56bと半田層55との段差により、自動的にアライメントが行われるので、位置精度よく組み立てが可能である。図24に示すように、低屈折率層56a,56b上に高屈折率層57a,57bを発光素子53の発光する第1及び第2の端面部分に接触するように形成する。
As a method for manufacturing a light emitting device according to the fifth embodiment of the present invention, low refractive index layers 56a and 56b are formed on a
なお、発光素子53、低屈折率層56a,56b、高屈折率層57a,57b、及び半田層55をサブマウント52を挟んでヒートシンク51上に配置したが、ヒートシンク51上に直接配置しても良い。
The
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the embodiment. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
本発明の実施の形態においては、白色光を放射する蛍光体を用いた発光装置を示している。しかし、白色光に限定されず、他の色の可視光を放射する蛍光体を用いても良い。例えば、赤、橙、黄、黄緑、緑、青緑、青、紫、白等の可視光を放射する蛍光体を用途に応じて用いることができる。 In the embodiment of the present invention, a light emitting device using a phosphor emitting white light is shown. However, the phosphor is not limited to white light, and a phosphor that emits visible light of another color may be used. For example, phosphors that emit visible light such as red, orange, yellow, yellow-green, green, blue-green, blue, purple, and white can be used depending on the application.
また、本発明の実施の形態に係る発光装置の用途として、一般照明器具、業務用照明器具、又はテレビジョン若しくはパーソナルコンピュータの液晶表示装置のバックライト、又は自動車、自動二輪車若しくは自転車のライト等に使用することができる。 In addition, as a use of the light-emitting device according to the embodiment of the present invention, as a general lighting fixture, a commercial lighting fixture, a backlight of a liquid crystal display device of a television or a personal computer, or a light of an automobile, a motorcycle or a bicycle, etc. Can be used.
また、本発明の実施の形態に係る発光装置で用いる発光素子として、端面発光型を説明したが、面発光型の発光素子を使用しても良い。 Further, although the edge-emitting type light emitting element has been described as the light emitting element used in the light emitting device according to the embodiment of the present invention, a surface emitting type light emitting element may be used.
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
1a,1b,3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g…反射体
2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h…発光素子
3…基体
4…反射膜
10a…底面
11a,11b,13a,13b,31a,31b,33a,33b…凹面部
12a,12b,32a,32b…凸面部
31…透明基材
32…蛍光体
33…半透過膜
41…反射鏡
42…蛍光体
51…ヒートシンク
52…サブマウント
53…発光素子
54a,54b…反射体
54a,54b…反射膜
55…半田層
56a,56b…低屈折率層
57a,57b…高屈折率層
100…基板
100…n型基板
101…バッファ層
102…クラッド層
103…光ガイド層
104…GaInN発光層
105…光ガイド層
106…クラッド層
106…p型クラッド層
107…コンタクト層
107…p型コンタクト層
108…絶縁膜
109…p側電極
110…n側電極
130…基板
131…金属反射層
132…クラッド層
133…発光層
134…クラッド層
135…コンタクト層
135…n型コンタクト層
136…n側電極
137…p側電極
140…サファイア基板
141…ZnOバッファ層
142…p型クラッド層
143…MgZnO発光層
144…n型クラッド層
145…電極層
146…n側電極
147…ITO電極層
148…p側電極
1a, 1b, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g ...
Claims (17)
前記第1の発光素子が配置された底面と、前記第1及び第2の端面にそれぞれ対向し、前記励起光をそれぞれ反射する第1及び第2の側面とを有する凹部を有する第1の反射体と、
前記励起光に励起されて蛍光を発する蛍光体とを備え、
前記第1及び第2の側面のそれぞれが、前記底面から外側に向かって、該底面に連続する凹面部、該凹面部に連続する凸面部、及び該凸面部に連続する凹面部を有することを特徴とする発光装置。 A first light emitting element that emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces facing each other;
A first reflection having a concave portion having a bottom surface on which the first light emitting element is disposed, and first and second side surfaces respectively opposed to the first and second end surfaces and reflecting the excitation light. Body,
A phosphor that emits fluorescence when excited by the excitation light,
Each of the first and second side surfaces has, from the bottom surface to the outside, a concave surface portion that continues to the bottom surface, a convex surface portion that continues to the concave surface portion, and a concave surface portion that continues to the convex surface portion. A light emitting device characterized.
該凹部の底面上に、互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光を発する第2の発光素子を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。 The second reflector has a recess;
3. The light emitting device according to claim 2, further comprising a second light emitting element that emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces facing each other on the bottom surface of the concave portion.
前記第2の反射体の前記第1及び第2の側面のそれぞれが、前記第2の反射体の前記凹部の前記底面から外側に向かって、該底面に連続する凹面部、該凹面部に連続する凸面部、及び該凸面部に連続する凹面部を有することを特徴とする請求項3に記載の発光装置。 The concave portion of the second reflector has first and second side surfaces respectively facing the first and second end faces of the second light emitting element and reflecting the excitation light;
Each of the first and second side surfaces of the second reflector is continuous from the bottom surface to the outside of the concave portion of the second reflector, and is continuous with the concave surface portion. The light emitting device according to claim 3, further comprising: a convex surface portion that has a concave surface portion that continues to the convex surface portion.
前記第1の発光素子が配置された底面と、前記第1及び第2の端面にそれぞれ対向し、前記励起光をそれぞれ反射する第1及び第2の側面とを有する凹部を有する第1の反射体とを備え、
前記第1及び第2の側面のそれぞれが、前記底面から外側に向かって、前記底面に連続する凹面部、該凹面部に連続する凸面部、及び該凸面部に連続する凹面部を有することを特徴とする発光モジュール。 A first light emitting element that emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces facing each other;
A first reflection having a concave portion having a bottom surface on which the first light emitting element is disposed, and first and second side surfaces respectively opposed to the first and second end surfaces and reflecting the excitation light. With body,
Each of the first and second side surfaces has, from the bottom surface to the outside, a concave surface portion that continues to the bottom surface, a convex surface portion that continues to the concave surface portion, and a concave surface portion that continues to the convex surface portion. The light emitting module is characterized.
前記ヒートシンク上に配置され、互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光を発する発光素子と、
前記ヒートシンク上で前記第1及び第2の端面の両側に配置され前記励起光を反射する反射膜
とを備えることを特徴とする発光モジュール。 A heat sink,
A light emitting element that is disposed on the heat sink and emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces facing each other;
A light emitting module comprising: a reflection film disposed on both sides of the first and second end faces on the heat sink and reflecting the excitation light.
前記ヒートシンク上に配置され、中央部が周辺部よりも厚い半田層と、
前記中央部上に配置され、互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光を発する発光素子
とを備えることを特徴とする発光モジュール。 A heat sink,
A solder layer disposed on the heat sink, the central part being thicker than the peripheral part;
A light emitting module comprising: a light emitting element that is disposed on the central portion and emits excitation light in opposite directions from first and second end faces facing each other.
前記ヒートシンク上に配置され、互いに対向する第1及び第2の端面から、互いに逆方向に励起光を発する発光素子と、
前記ヒートシンク上で前記第1及び第2の端面の両側に配置された低屈折率層と、
前記低屈折率層上に配置された高屈折率層
とを備えることを特徴とする発光モジュール。 A heat sink,
A light emitting element that is disposed on the heat sink and emits excitation light in opposite directions from the first and second end faces facing each other;
A low refractive index layer disposed on both sides of the first and second end faces on the heat sink;
A light emitting module comprising: a high refractive index layer disposed on the low refractive index layer.
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