JP2010165834A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子を覆い、半導体発光素子からの光が通過する貫通孔を有するホルダと、ホルダの貫通孔の上に配置される透光性部材と、を備え、透光性部材は、透光性部材が挿入される内孔を有し、内孔の一端に透光性部材を係止可能な、開口部を有する係止部が設けられてなる固定部材に係止されており、ホルダの上に、固定部材を包囲するスリーブが設けられており、固定部材は、スリーブに固定されている。
【選択図】 図2
Description
従来の第2の発光装置は、取り出し窓730の表面に塗布により蛍光物質層735を形成しているため、蛍光物質層735が剥離してしまうおそれがある。また、取り出し窓730をキャン720の中心に単に取り付けているだけであるため、取り出し窓が容易に脱落したり、取り付け方法によっては発光効率が悪くなったりするという問題がある。また、蛍光物質層735を介して半導体発光素子710の光を外部に放出する場合、蛍光物質層735が光に起因する熱により劣化してしまい、光を十分に外部に取り出すことができなくなる等の問題も有している。
そこで、本発明は、透光性部材を強固に固定することが可能な構成を有する発光装置を提供するとともに、半導体発光素子からの出射光を効率良く外部へ取り出すことができる発光装置を提供することを目的とする。
図1は、本発明の第1実施形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。図3は、本発明の第1実施形態に係る発光装置の一部を拡大した概略断面図である。
半導体発光素子110は、例えば、接着材や放熱部材を介して、ステム112に載置される。ステム112は、略円盤形状のステム底部113と、ステム底部113の上面の略中央に直立して配設される柱状のステム柱体114と、を有する。ステム底部113の上面及び下面(上面と反対の面)には、外部電源との接続に使用するリード115が突出している。半導体発光素子110は、ステム柱体114の側面に固定され、ワイヤー等の導電部材を介して電気的にリード115と接続されている。ステム底部113の上面には、半導体発光素子110をステム柱体114とともに覆うキャップ116が連接される。キャップ116は、ステム底部113側が開口するカップ状を成しており、その上面の略中央部分に、半導体発光素子110からの出射光が通過する窓部117が形成されている。
ホルダ120は、略円筒形状を成しており、互いに対向する上面と下面とを有している。ホルダ120の貫通孔122は、ホルダ120の上面の中央部から下面に貫通している。ホルダ120の貫通孔122は、半導体発光素子110を覆うキャップ116の外径よりも大きい内径を有しており、半導体発光素子110及びキャップ116を包含するようにホルダ120の下面側がステム底部113に固定される。ホルダ120の貫通孔122の内部にはレンズ125を備えている。レンズ125は、半導体発光素子110を覆うキャップ116と透光性部材130との間に配置される。半導体発光素子110から出射される光は、レンズ125によって集光され、透光性部材130に照射される。
ホルダ120の上面と透光性部材130との間には、透光性部材130を支持する支持部材140が設けられている。支持部材140は、略円柱形状を成している。支持部材140は、ホルダ120の貫通孔122を覆うようにホルダ120の上面に配置される。支持部材140の略中央部には、半導体発光素子110からの光を通過させる貫通孔142が設けられている。この支持部材の貫通孔142を塞ぐように、透光性部材130が支持部材140の上に配置される。半導体発光素子110から出射される光は、この貫通孔142を通過して透光性部材130に入射する。なお、支持部材140は省略してもよい。本実施形態において、透光性部材130は略円錐台と円柱状を組み合わせた形状である。
本実施の形態に係る発光装置は、透光性部材130を係止する固定部材150を備えている。固定部材150は、透光性部材130が挿入される内孔152を有し、内孔152の一端に透光性部材130を係止可能な、開口部156を有する係止部154が設けられてなる。係止部154は、透光性部材130の最大径よりも小さくしている。これにより、光の遮蔽による光の取り出し効率の低下を抑えながら、透光性部材の脱落を防止することができる。
ホルダ120の上には、固定部材150を包囲するスリーブ160が設けられている。スリーブ160は略円筒形状を成しており、ホルダ120の上面において、貫通孔122の周縁部に連結されている。ホルダ120及びスリーブ160は、異部材とは限らない。両者は同一部材とすることも可能であり、これにより製品の部品点数を削減することができる。また、各々が複数の部材により構成されていてもよい。支持部材140の外径は、スリーブ160の内径と略同一であることが好ましい。支持部材140はスリーブ160内に嵌合されている。これにより、支持部材140の径方向のがたつきを抑えることができる。また、固定部材150の外径は、スリーブの内径と略同一であることが好ましい。固定部材150は、スリーブ160の内孔に嵌合されており、係止部154が固定部材の内孔152に挿入された透光性部材130に接触している。
固定部材150は、係止部154が透光性部材130に接触した状態において、スリーブ160に対して固定されている。透光性部材130は、支持部材140とともにホルダ120の上面と固定部材150の係止部154によって挟持されている。固定部材150は、透光性部材130を係止部154によってホルダ120側に押圧した状態で、スリーブ160に固定されていることが好ましい。固定部材150は、取り外し可能とするため隙間や凹凸、ネジ形状を設けていてもよい。ただし、固定強度を高めるためスリーブ160と固定部材150とはYAG溶接等により固定することが好ましい。本実施の形態においては、スリーブの外側からYAGレーザを照射することにより、スリーブの側面から固定部材に達する溶接痕170が形成されている。透光性部材に生じる熱を、溶接痕を介して外部に放出することができる。また、スリーブ160の上面は、固定部材150の上面と略同一の高さであることが好ましい。これにより、固定部材150が脱落し難い構造とすることができる。
固定部材150の内孔152の長さは、透光性部材130の公差を考慮して略同一の長さか、少し短めに設定することが好ましい。この結果、固定部材150をスリーブ160内に嵌合させた時に、固定部材150の下面と支持部材140の上面との間に空隙部175が存在する場合がある。この時、透光性部材130は、上面側の一部が固定部材150の内孔152に挿入されている。透光性部材130の下面側は、固定部材150の内孔152から固定部材150の下面よりも下に突出している。固定部材150の下面は、支持部材140の上面に対して空隙部175が存在するように離間した状態で対面している。
ホルダは、半導体発光素子が内蔵されたキャップ及びステムの周囲を囲むものである。ホルダの内孔には、ステム底部が固定される。また、ホルダの内孔には、レンズを固定することができる。
スリーブは、ホルダの上に配置される支持部材、透光性部材及び固定部材を包囲するように構成され、スリーブの下面がホルダの上面と、例えば溶接により接合される。スリーブの内孔には、固定部材が固定される。スリーブは、固定部材を外部から保護する役割を備えている。
スリーブの内径は、支持部材、透光性部材及び固定部材を内部に配置することができる大きさであれば特に限定されない。スリーブの内径が固定部材の外径と略同一であれば、固定部材を嵌合して固定することができるので好ましい。
スリーブの上面は、固定部材の上面と略同一の高さであることが好ましい。これにより、固定部材が脱落し難い構造とすることができる。また、スリーブの上面は、固定部材の上面からわずかに突出していてもよい。これにより、本発明の発光装置の使用形態に応じて、固定部材やスリーブの先端にライトガイド等の光学部材を取り付ける場合、効率よくかつ安定して光を導光することができる。
固定部材は、透光性部材を固定するためのものである。固定部材は、透光性部材を挿入する内孔を有し、内孔の一端に透光性部材を係止可能な、開口部を有する係止部が設けられている。固定部材の開口部は、透光性部材からの光を所望の光学特性を持たせて外部に放出することができる。
保護膜は、光透過率の高い材料で形成されることが好ましい。これにより、反射部材で反射した光を効率良く、外部へ取り出すことができる。具体的には、ZnO、SiO、SiO2、Al2O3、ITO、MgF2、Nb2O5、TiO2、ZrO2、AlNガラス、セラミックス(ZrO2、Al2O3、AlN、GaN、SiN等)、樹脂(シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等)等又はこれらの組み合わせが挙げられる。
また、保護膜は、第2の透光部材及び第1の透光部材とキャップとの接着に寄与することもできる。これにより、第2の透光部材及び第1の透光部材のキャップへの密着強度を向上させることができる。
なお、保護膜の厚みは特に限定されないが、例えば、貫通孔内を塞がないように、反射部材の全て覆うように形成することが好ましい。
本発明の固定部材や支持部材は、ホルダに対して着脱可能であるため、このような反射部材や保護膜の形成を、ホルダ単位ではなく、ホルダとは独立した部材である固定部材や支持部材に対して行うことができる。
固定部材とスリーブとは接続部分を嵌合する形状とすることができるほか、固定部材とスリーブに雄ネジと雌ネジを設けるネジ式、固定部材とスリーブに凹凸を設ける嵌め込み式などを採ることができる。また、固定強度を上げるために、固定部材とスリーブとを溶接固定若しくは接着材固定する接合方法もある。溶接固定は、例えばYAGレーザ溶接で、固定部材とスリーブとの一部を溶かし、溶接固定するものである。
溶接固定の場合、レーザに起因する熱が周辺部材に伝達されやすい。例えば、固定部材の内孔や下面を他の部材と溶接固定しようとすると、溶接時に発生する熱により透光性部材が劣化したり変色したりするおそれがある。本発明においては、透光性部材から遠い位置となる固定部材の外側面を溶接固定するため、透光性部材の劣化や変色を防止することができる。
固定部材とスリーブとを固定する位置は、両者が接触若しくは近接している面内において、透光性部材に近い領域であることが好ましい。これにより、透光性部材で生じた熱を固定部材からスリーブへ効率よく伝導する放熱経路を確保することができる。また、放熱性を高めるため、固定部材とスリーブとの間に、例えば銀などのように熱伝導率の高い部材を介して溶接することが好ましい。
YAG溶接の場合、スリーブの外側からYAGレーザを照射することにより、スリーブの側面から固定部材に達する溶接痕が形成される。溶接痕は、スリーブの側面から固定部材と透光性部材の接触部に向けて形成されていることが好ましい。透光性部材に近接するように溶接痕を形成することにより、透光性部材で生じた熱を、溶接痕を介して効率よく外部へ放出することができるため、透光性部材の劣化を防止することができる。また、固定部材の内孔には溶接痕が残らないため、透光性部材の光が溶接痕に入射することにより生じる光の損失を抑制することができる。
支持部材は、スリーブの内部において、ホルダと透光性部材との間に設けられる。支持部材は、略円柱状を呈し、略中央にホルダ側から透光性部材側へ通じる貫通孔が形成されている。半導体発光素子から出射され、ホルダの貫通孔内を通過してきた光は、支持部材の貫通孔を通過して透光性部材側へ出射される。支持部材は、透光性部材を支持するとともに、透光性部材からの戻り光を反射させる機能を有している。
支持部材の厚みは、特に限定されないが、用いる半導体発光素子やレンズの特性、ホルダの構造及び大きさ等によって適宜調整することができる。支持部材の直径(又は幅)は、少なくともホルダの貫通孔の直径よりも大きく、スリーブの内孔の直径と同じ若しくはそれよりも小さい。支持部材の直径(又は幅)は、スリーブの内孔の直径と略同一であることが好ましい。これにより、スリーブ内において支持部材の径方向のがたつきを抑えることができる。
また、透光性部材からの光を十分に反射させるためには、半導体発光素子からの光の出射方向における支持部材の投影面積が、透光性部材の投影面積と同じ若しくはそれよりも大きくなるように調整することが好ましい。
また、支持部材の貫通孔の傾斜部の領域が、略円錐台形状をなすもの、つまり、ホルダ側から透光性部材側に向かって内径が小さくなるものでもよい。このような形状の貫通孔を備えることで、透光性部材からホルダの方向へ逆戻りする光を、支持部材によって反射させることができる。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。また、透光性部材と支持部材との接触面積が増加するため、放熱性をさらに高めることができる。
透光性部材は、半導体発光素子からの光を透過して、外部に光を放出させるためのものである。本実施形態において、透光性部材は略円錐台と円柱状を組み合わせた形状となっている。透光性部材の形状は、特に限定されず、種々の形状を採用することができる。例えば、円錐台形状、平凸レンズ状、平板状、円盤形状、球状、楕円球状、半球状、半楕円球形状等又はこれらの組み合わせが挙げられる。
このような透光性部材の材料としては、半導体発光素子や波長変換部材及び拡散部材からの光を吸収しにくい部材を用いるのが好ましい。具体的には、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、低融点ガラス、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などとしてもよいし、アルミナ等のセラミック材を用いることができる。
波長変換部材は、半導体発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し、吸収した光を異なる波長に変換することができるものである。つまり、波長変換部材により波長変換された光と、半導体発光素子からの光との混色光を外部に取り出すことが可能となる。
さらに、波長変換部材は、透光性部材に含有させる他、半導体発光素子からの光が照射されるように半導体発光素子の近傍に設けることもできる。
このような波長変換部材の材料としては、例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。
拡散部材は、半導体発光素子および波長変換部材からの光を拡散することができれば良く、半導体発光素子の発光波長や透光性部材の屈折率などにより適宜選択することができる。このような拡散部材の材料としては、SiO2、Al2O3、SiN、MgO、Si3O2、SiC、AlN、ダイヤモンド、Ag、Al、Au、Cu、W、Mg等が挙げられる。
半導体発光素子としては発光ダイオード、半導体レーザ素子など種々のものが利用できる。半導体レーザ光は指向性が高いため、光を一方向へ導波しやすい。したがって、半導体レーザ素子からの出射光を高効率で発光装置の外部へ取り出すことが可能となる。また、青色系半導体レーザ素子であれば、III族窒化物半導体より形成されるのが好まし
い。
特に、半導体レーザは発光ダイオードに比較して光密度が高いので、半導体レーザを用いると発光装置としての輝度は容易に向上するものの、光密度が高いゆえに透光性部材が局所的に発熱し、劣化、変色しやすい。本願発明は、熱による透光性部材や周辺部材への悪影響を大幅に軽減することができるので、発光素子として半導体レーザを用いる場合に特に効果的である。
キャップは、特に限定されないが、熱伝導率が高い材料で形成されていることが好ましく、例えば、Ni−Fe合金、コバール、Ni、Co、Fe、真鍮等種々の材料を用いることができる。通常、キャップは、半導体発光素子とは離間され、半導体発光素子を被覆するとともに、ステムに、抵抗溶接や半田付け等で接着される。従って、プロジェクションを用いた抵抗溶接が可能であるFe−Ni合金、Ni、コバール等によって形成されていることが好ましい。また、キャップは、酸化等の劣化を防止するため、例えば、Ni、Ag等のメッキ等が施されてもよい。
キャップの形状は、特に限定されるものではなく、例えば、有底の筒型(円柱又は多角
形柱等)又は錐台型(円錐台又は多角形錐台等)、ドーム型及びこれらの変形形状等、種
々の形状が挙げられる。
本発明の発光装置では、半導体発光素子と支持部材との間に、レンズが設けられていていることが好ましい。
レンズは、半導体発光素子から射出された光が、支持部材の入射部に集光される限り、どのような形状でもよく、半導体発光素子と支持部材との間に、複数枚並べて配置してもよい。レンズは、無機ガラス、樹脂等により形成することができ、なかでも、無機ガラスが好ましい。半導体発光素子と支持部材との間にレンズを備え、レンズを介して半導体発光素子から射出された光を支持部材へ導出することができることにより、半導体発光素子から射出する光を集光させ、効率よく支持部材に導出することができる。なお、レンズには、蛍光物質等の波長変換部材として機能する材料を含有させてもよい。これにより、レンズ機能により、波長変換された励起光が、確実に射出部に集光されるため、色バラツキを解消することができ、レンズの製造によって波長変換部材をも同時に製造することができるために、波長変換部材の製造コストを抑えることができる。
図5は、本発明の発光装置におけるスペーサの配置例を示す概略断面図である。ホルダ120とスリーブ160及び支持部材140との間には、スペーサ180を設けることができる。スペーサ180は、半導体発光素子110又はレンズ125からの光の集光点と支持部材140との距離を調節するためのものである。スペーサ180は、ホルダ120の上面に溶接等により固定される。また、スペーサ180を用いる場合、スリーブ160及び支持部材140は、ホルダ120の上にスペーサ180を介して配置されることになる。尚、本明細書において、位置構成などでいう「上」とは、基体の必ずしも上面に接触して形成される場合に限られず、離間して基体の上方に形成される場合、すなわち基体との間に他の介在物が存在する場合も包含する意味で使用する。
スペーサ180の厚みは、用いる半導体発光素子110やレンズ125の特性、ホルダ120やスリーブ160の構造及び大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、レンズ125で集光される半導体発光素子110の光の焦点の位置が支持部材140の貫通孔142の入光側の端部に略一致するようにスペーサ180の厚みを調整すると、半導体発光素子110からの光を効率よく支持部材140の貫通孔142に入射させることができるとともに、支持部材140の貫通孔142の入光側の径を小さくすることができる。これにより、一端支持部材140の貫通孔142に進入した光が、再びホルダ120側へ逆戻りすることを防止することができる。スペーサ180を用いることにより、半導体発光素子110と支持部材140との距離の調節を、ホルダ120単位ではなく、ホルダ120とは独立した部材であるスペーサ180単位で行うことができる。
図6は、第2実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。図7は、第2実施形態に係る発光装置の一部を拡大した概略断面図である。本実施形態に係る発光装置は、前述した第1実施形態の発光装置と比べて、支持部材と固定部材の構成が異なる。なお、共通する構造については説明を省略する部分もある。
半導体発光素子110は、ステム112に載置される。ステム112には、半導体発光素子110を覆うキャップ116が連接される。キャップ116は、上面の略中央部分に、半導体発光素子110からの出射光が通過する窓部117が形成されている。
ホルダ120は、略円筒形状を成しており、互いに対向する上面と下面とを有している。ホルダ120の貫通孔122は、ホルダ120の上面の中央部から下面に貫通している。ホルダ120は、半導体発光素子110及びキャップ116を包含するようにステム底部113に固定される。
ホルダ120の上面と透光性部材130との間には、透光性部材130を支持する支持部材140が設けられている。支持部材140の略中央部には、半導体発光素子110からの光を通過させる貫通孔142が設けられている。この支持部材の貫通孔142を塞ぐように、透光性部材130が支持部材140の上に配置される。本実施形態において、透光性部材130は略円錐台と円柱状を組み合わせた形状である。
本実施の形態に係る発光装置は、透光性部材130を係止する固定部材150を備えている。固定部材150は、透光性部材130が挿入される内孔152を有し、内孔152の一端に透光性部材130を支持部材140とともに係止可能な、開口部156を有する係止部154が設けられてなる。係止部154は、透光性部材130の最大径よりも小さくしている。
ホルダ120の上には、支持部材140及び固定部材150を包囲するスリーブ160が設けられている。スリーブ160は略円筒形状を成しており、ホルダ120の貫通孔122の周縁部に連結されている。
本実施形態では、透光性部材130の側面は、固定部材150の内孔152によって覆われている。固定部材150の下面は、支持部材140の基部146の上面に対して空隙部175が存在するように離間した状態で対面している。これにより、透光性部材130の側面方向には空隙部175が存在せず、透光性部材130の下面よりも下方の位置に空隙部175が存在するようになる。したがって、半導体発光素子110からの光が透光性部材130に入射し、透光性部材130の前方面および側面に光が放射された時、半導体発光素子110からの光を効率よく外部へ取り出し、発光強度を向上させることが可能になる。
図8は、第3実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。図9は、第3実施形態に係る発光装置の一部を拡大した概略断面図である。本実施形態に係る発光装置は、前述した第1実施形態の発光装置と比べて、支持部材、固定部材、及びスリーブの構成が異なる。なお、共通する構造については説明を省略する部分もある。
半導体発光素子110は、ステム112に載置される。ステム112には、半導体発光素子110を覆うキャップ116が連接される。キャップ116は、上面の略中央部分に、半導体発光素子110からの出射光が通過する窓部117が形成されている。
ホルダ120は、略円筒形状を成しており、互いに対向する上面と下面とを有している。ホルダ120の貫通孔122は、ホルダ120の上面の中央部から下面に貫通している。ホルダ120は、半導体発光素子110及びキャップ116を包含するようにステム底部113に固定される。
ホルダ120の上には、スリーブ160が設けられている。スリーブ160は略円筒形状を成しており、ホルダ120の上面の貫通孔122の周縁部に連結されている。本実施の形態において、スリーブ160の内孔162は、内部で径が変わる段差部162cを有している。この段差部162cからスリーブの下面側を第1の内孔162aとし、段差部162cからスリーブの上面側を第2の内孔162bとする。第1の内孔162aの径は、第2の内孔162bの径よりも小さく形成されている。
図10は、第4実施形態に係る発光装置の一部を拡大した概略断面図である。本実施形態に係る発光装置は、前述した第1実施形態の発光装置と比べて、透光性部材、支持部材、及び固定部材の構成が異なる。なお、共通する構造については説明を省略する部分もある。
半導体発光素子110は、ステム112に載置される。ステム112には、半導体発光素子110を覆うキャップ116が連接される。キャップ116は、上面の略中央部分に、半導体発光素子110からの出射光が通過する窓部117が形成されている。
ホルダ120は、略円筒形状を成しており、互いに対向する上面と下面とを有している。ホルダ120の貫通孔122は、ホルダ120の上面の中央部から下面に貫通している。ホルダ120は、半導体発光素子110及びキャップ116を包含するようにステム底部113に固定される。
ホルダ120の上面と透光性部材130との間には、透光性部材130を支持する支持部材140が設けられている。支持部材140は、ホルダの上に配置される基部144と、基部144の上面から突出する突出部146とから構成される。突出部146の突出した上面は、透光性部材130と略同一の径を有している。基部144及び突出部146は、ともに円盤形状を成している。基部144及び突出部146の中心軸は略同一であり、その中心部に貫通孔142が設けられている。この貫通孔142を塞ぐように、透光性部材130が支持部材140の上に配置される。本実施形態において、透光性部材130は円柱状を成している。
透光性部材130は、固定部材150に係止される。固定部材150は、透光性部材130が挿入される内孔152を有し、内孔152の一端に透光性部材130を支持部材140とともに係止可能な、開口部156を有する係止部154が設けられてなる。係止部154は、透光性部材130の最大径よりも小さくしている。
ホルダ120の上には、支持部材140及び固定部材150を包囲するスリーブ160が設けられている。スリーブ160は略円筒形状を成しており、ホルダ120の上面の貫通孔122の周縁部に連結されている。
図11は、第5実施形態に係る発光装置の一部を拡大した概略断面図である。本実施形態に係る発光装置は、前述した第1実施形態の発光装置と比べて、支持部材と固定部材の構成が異なる。なお、共通する構造については説明を省略する部分もある。
半導体発光素子110は、ステム112に載置される。ステム112には、半導体発光素子110を覆うキャップ116が連接される。キャップ116は、上面の略中央部分に、半導体発光素子110からの出射光が通過する窓部117が形成されている。
ホルダ120は、略円筒形状を成しており、互いに対向する上面と下面とを有している。ホルダ120の貫通孔122は、ホルダ120の上面の中央部から下面に貫通している。ホルダ120は、半導体発光素子110及びキャップ116を包含するようにステム底部113に固定される。
ホルダ120の上面と透光性部材130との間には、透光性部材130を支持する支持部材140が設けられている。支持部材140は、ホルダの上に配置される基部144と、基部144の上面から突出する突出部146とから構成される。突出部146の突出した上面は、透光性部材130の最大径と略同一の径を有している。基部144及び突出部146は、ともに円盤形状を成している。基部144及び突出部146の中心軸は略同一であり、その中心部に貫通孔142が設けられている。この貫通孔142を塞ぐように、透光性部材130が支持部材140の突出部146の上に配置される。本実施形態において、透光性部材130は略円錐台と円柱状を組み合わせた形状である。
透光性部材130は、固定部材150に係止される。固定部材150は、透光性部材130が挿入される内孔152を有し、内孔152の一端に透光性部材130を支持部材140とともに係止可能な、開口部156を有する係止部154が設けられてなる。係止部154は、透光性部材130の最大径よりも小さくしている。透光性部材130は、支持部材140とともにホルダ120の上面と固定部材150の係止部154によって挟持されている。固定部材150は、透光性部材130を係止部154によってホルダ120側に押圧した状態で、スリーブ160に固定されていることが好ましい。
ホルダ120の上には、支持部材140及び固定部材150を包囲するスリーブ160が設けられている。スリーブ160は略円筒形状を成しており、ホルダ120の貫通孔122の周縁部に連結されている。
限定されないことは言うまでもない。
図8は、実施例1に係る発光装置を示す概略断面図である。図9は、実施例1に係る発光装置の一部を拡大した概略断面図である。
実施例1に係る発光装置100は、半導体発光素子110と、半導体発光素子110を覆い、半導体発光素子110からの光が通過する貫通孔122を有するホルダ120と、ホルダ120の貫通孔122の上に配置される透光性部材130と、透光性部材130を係止する固定部材150と、を備える発光装置である。
半導体発光素子110としては、発光ピーク波長が445nmのGaN系の半導体レーザ素子を用いる。
ステム112は、ステム底部113とステム柱体114とリード115により構成される。ステム底部113、ステム柱体114は、それぞれ鉄(Fe)、銅(Cu)を主成分とするものを使用する。リード115は、低融点ガラスによってステム底部113に固定される。半導体発光素子110はステム柱体114に載置しており、半導体発光素子110とリード115とはワイヤを介して電気的に接続している。
キャップ116は、円筒の上端が環状の上面により被覆された形状を有しており、このキャップ116には、半導体発光素子110の光出射面に対向する部位に、半導体発光素子110からの出射光が通過する円形の窓部117が形成されている。キャップ116はコバールを使用する。
ホルダ120の上には、スペーサ180が設けられている。スペーサ180は、内孔182を有する円筒形状を成している。スペーサ180の直径は、5.6mmであり、スペーサ180の内孔182の直径は1.4mmである。スペーサ180の厚みは、レンズ125で集光される半導体発光素子110の光の焦点の位置が、スペーサ180の上に配置される支持部材140の内孔142の入光側に略一致するように調整する。
スペーサ180の上には、スリーブ160が設けられている。スリーブ160は内孔162を有する円筒形状を成している。スリーブ160の内孔162は、スリーブ160の下面側に位置する第1の内孔162aと、第1の内孔162aに連通してスリーブの上面側に位置し、第1の内孔162aよりも径が大きい第2の内孔162bと、を有する。第1の内孔162aと第2の内孔162bの間は、内径差による段差部162cとなっている。第1の内孔162aの径は1.4mmであり、第2の内孔162bの径は2.5mmである。
ホルダ120、スペーサ180、及びスリーブ160は、ステンレスを主成分とするものを使用し、ホルダ120とスペーサ180、及びスペーサ180とスリーブ160をYAG溶接により固定する。
110 半導体発光素子
112 ステム
113 ステム底部
114 ステム柱体
115 リード
116 キャップ
117 窓部
120 ホルダ
122 ホルダの貫通孔
125 レンズ
130 透光性部材
140 支持部材
142 支持部材の貫通孔
143 光透過部材
144 支持部材の基部
146 支持部材の突出部
150 固定部材
152 固定部材の内孔
154 係止部
156 係止部の開口部
156a 係止部の開口部の入光側
156b 係止部の開口部の出光側
160 スリーブ
162 スリーブの内孔
162a 第1の内孔
162b 第2の内孔
162c 段差部
170 溶接痕
175 空隙部
180 スペーサ
182 スペーサの内孔
600 発光装置
610 半導体レーザ
612 ヘッダー
620a 内側のキャン
620b 外側のキャン
625 レンズ
630 ガラス窓
640 光ファイバ
700 発光装置
710 半導体発光素子
712 ステム
720 キャン
730 取り出し窓
735 蛍光物質層
Claims (5)
- 半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を覆い、前記半導体発光素子からの光が通過する貫通孔を有するホルダと、
前記ホルダの貫通孔の上に配置される透光性部材と、を備える発光装置であって、
前記透光性部材は、前記透光性部材が挿入される内孔を有し、該内孔の一端に前記透光性部材を係止可能な、開口部を有する係止部が設けられてなる固定部材に係止されており、
前記ホルダの上に、前記固定部材を包囲するスリーブが設けられており、
前記固定部材は、前記スリーブに固定されていることを特徴とする発光装置。 - 前記スリーブの上面は、前記固定部材の上面と略同一の高さであることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記スリーブの側面から固定部材に達する溶接痕が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記ホルダの上面と前記透光性部材との間に支持部材を有し、前記透光性部材と前記支持部材の少なくとも一部が、前記固定部材の内孔に嵌合されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記支持部材は、前記ホルダの上に配置され、前記スリーブに嵌合される基部と、前記基部の上面から突出し、前記固定部材の内孔に嵌合される突出部と、を有することを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
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