JP2017085036A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、且つ、安全性の高い発光装置を提供する。
【解決手段】上方に開口した凹部を有する基体１０と、凹部の底面に配置される半導体レーザ素子２０と、凹部の底面１１に配置され、半導体レーザ素子の光を反射する反射部材３０と、反射部材からの光を波長変換する波長変換部材４４と、波長変換部材からの光を透過する透光性部材５２を有し、凹部の開口を塞ぐ蓋体５０と、を備え、基体の凹部は、基体の上面の内縁から下方に延びた第１内側面と、第１内側面に繋がる底面と、上方から見て底面と異なる領域に位置し、第１内側面に繋がり且つ底面よりも上方に位置する載置面と、底面と載置面とを繋ぐ第２内側面と、を有し、波長変換部材は載置面に固定される。
【選択図】図１Ｃ

Description

本開示は発光装置に関する。

従来、キャップ、波長変換部材、レーザ素子、及び台座を備える発光装置が提案された（特許文献１参照）。

特開２０１４−１５４７２３号公報

しかしながら、上記従来の発光装置には、より小型の発光装置にできる余地がある。また、従来の発光装置では、波長変換部材が振動などを受けてキャップから外れてしまうと、レーザ素子から出射されたレーザ光が波長変換部材を介することなく発光装置の外部へそのまま出てしまう虞がある。

上記の課題は例えば次の手段により解決することができる。上方に開口した凹部を有する基体と、前記凹部の底面に配置される半導体レーザ素子と、前記凹部の底面に配置され、前記半導体レーザ素子の光を反射する反射部材と、前記反射部材からの光を波長変換する波長変換部材と、前記波長変換部材からの光を透過する透光性部材を有し、前記凹部の開口を塞ぐ蓋体と、を備え、前記基体の凹部は、前記基体の上面の内縁から下方に延びた第１内側面と、前記第１内側面に繋がる前記底面と、上方から見て前記底面と異なる領域に位置し、前記第１内側面に繋がり且つ前記底面よりも上方に位置する載置面と、前記底面と前記載置面とを繋ぐ第２内側面と、を有し、前記波長変換部材は前記載置面に固定される発光装置。

上記の発光装置によれば、小型で、且つ、安全性の高い発光装置を提供することができる。

実施形態１に係る発光装置を示す模式的斜視図である。 実施形態１に係る発光装置を示す模式的上面図である。 図１Ｂ中のＡ−Ａ断面図である。 実施形態１に係る発光装置を示す模式的斜視図（蓋体の図示を省略）である。 実施形態１に係る発光装置を示す模式的上面図（蓋体の図示を省略）である。 実施形態１に係る発光装置を示す模式的斜視図（蓋体と波長変換部材の図示を省略）である。 図３Ａ中のＰで示した部分を拡大して示す図である。 実施形態１に係る発光装置を示す模式的上面図（蓋体と波長変換部材の図示を省略）である。 図３Ｃ中のＢ−Ｂ断面図である。 実施形態２に係る発光装置を示す模式的斜視図（蓋体と波長変換部材の図示を省略）である。 図４Ａ中のＱで示した部分を拡大して示す図である。 実施形態２に係る発光装置を示す模式的上面図（蓋体と波長変換部材の図示を省略）である。 図４Ｃ中のＣ−Ｃ断面図である。

［実施形態１に係る発光装置］
図１Ａから図１Ｃは実施形態１に係る発光装置を示す模式図であり、図１Ａは模式的斜視図、図１Ｂは模式的上面図、図１Ｃは図１Ｂ中のＡ−Ａ断面図である。また、図２Ａ及び図２Ｂは実施形態１に係る発光装置を示す模式図（蓋体の図示を省略）であり、図２Ａは模式的斜視図、図２Ｂは模式的上面図である。また、図３Ａから図３Ｄは実施形態１に係る発光装置を示す模式図（蓋体と波長変換部材の図示を省略）であり、図３Ａは模式的斜視図、図３Ｂは図３Ａ中のＰで示した部分を拡大して示す図、図３Ｃは模式的上面図、図３Ｄは図３Ｃ中のＢ−Ｂ断面図である。

これらの図に示すように、実施形態１に係る発光装置１は、上方に開口した凹部１０ａを有する基体１０と、凹部１０ａの底面１１に配置される半導体レーザ素子２０と、凹部１０ａの底面１１に配置され、半導体レーザ素子２０の光を反射する反射部材３０と、反射部材３０からの光を波長変換する波長変換部材４０と、波長変換部材４０からの光を透過する透光性部材５２を有し、凹部１０ａの開口を塞ぐ蓋体５０と、を備え、基体１０の凹部１０ａは、基体１０の上面の内縁から下方に延びた第１内側面１４と、第１内側面１４に繋がる底面１１と、上方から見て底面１１と異なる領域に位置し、第１内側面１４に繋がり且つ底面１１よりも上方に位置する載置面１２と、底面１１と載置面１２とを繋ぐ第２内側面１５と、を有し、波長変換部材４０は載置面１２に固定される発光装置である。

（発光装置１）
発光装置１は例えばＳＭＤ型ＬＤパッケージである。ここで、ＳＭＤ型とは表面実装型のことであり、ＬＤとはレーザダイオードのことである。ＳＭＤ型ＬＤパッケージは車載ヘッドライトやプロジェクタなどに利用することができる。

（基体１０）
基体１０は上方に開口した凹部１０ａを有している。基体１０の上面の外縁は、上方から見て、４つの辺を有する四角形状であることが好ましい。このようにすれば、当該外縁が上方から見て直線的に配置されるため、シーム溶接により蓋体５０と基体１０とを接合しやすくなる。なお、ここでいう「基体１０の上面」とは、「基体１０の最も上方にある面」をさす。つまり、図２Ａでは、ハッチングを入れている面が基体１０の上面となる。四角形状は一例であり、基体１０の上面の外縁の形状は特に限定されない。

基体１０は、例えば、凹部１０ａを有する基体本体と、基体本体の上面に設けられ蓋体５０が固定される金属と、内部配線と、を有している。基体本体は、基体１０の耐食性を向上させるべく、例えば、窒化アルミニウムや酸化アルミニウムなどのセラミックから構成されていることが好ましい。金属は例えば鉄を主成分とする。金属は、その上面が上記した「基体１０の最も上方にある面」となるよう、凹部１０ａを囲んで基体本体の上面に銀ロウなどで固定されている。金属が基体本体の上面に配置されていることにより、蓋体５０を基体１０に溶接で固定することが可能となるため、半導体レーザ素子２０の気密封止が容易となる。なお、本実施形態の基体１０は、基体本体として窒化アルミニウムを用い、金属としてコバールを用いている。内部配線は例えば銅からなる。内部配線は、基体本体に埋め込まれており、後述する接続面１３に配置される金属膜１８と外部電極８１、８２とを電気的に接続する。

（凹部１０ａ）
凹部１０ａは、基体１０の上面の内縁ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２（換言すると凹部１０ａが有する開口の外縁）から下方に延びた第１内側面１４と、第１内側面１４に繋がる底面１１と、上方から見て底面１１と異なる領域に位置し、第１内側面１４に繋がり且つ底面１１よりも上方に位置する載置面１２と、底面１１と載置面１２とを繋ぐ第２内側面１５と、を有している。

底面１１には半導体レーザ素子２０等が配置されるため、底面１１を必要以上に小さくすることはできない。ここで、発光装置１では、載置面１２は、上方から見て、基体１０の上面の内縁の一部（すなわち「ｘ１＋ｘ２＋ｙ１＋ｙ２」の一部）に沿って設けられている。これにより、底面１１の面積が同じで且つ基体１０の上面の内縁の全域（すなわち「ｘ１＋ｘ２＋ｙ１＋ｙ２」）に沿って載置面１２が設けられる場合と比較して、上方から見た凹部１０ａのサイズを小さくすることができるので、装置全体を小型化することができる。以下において、第１内側面１４のうち、「基体１０の上面の内縁から下方に延びて底面１１に繋がる領域」を「第１領域１４ａ」ともいい、「基体１０の上面の内縁から下方に延びて載置面１２に繋がる領域」を「第２領域１４ｂ」ともいう。

基体１０の上面の内縁が上方から見て４つの辺を有する四角形状である場合、載置面１２は、上方から見て、当該四角形が有する４つの辺のうち１つの辺の全領域または一部領域、２つの辺の全領域または一部領域、あるいは３つの辺の全領域または一部領域に沿って位置する。本実施形態では、図３Ａ、図３Ｃに示すように、基体１０の上面の内縁は、上方から見て、２つの長辺ｙ１、ｙ２と２つの短辺ｘ１、ｘ２とを有する四角形状である。載置面１２は、上方から見て、当該四角形が有する４つの辺ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２のうち１つの短辺ｘ１及び２つの長辺ｙ１、ｙ２に沿って位置している。第１内側面１４は４つの面（ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２からそれぞれ下方に延びる面）からなる。これら４つの面のうち、１つの面が第１領域１４ａに相当し、３つの面が第２領域１４ｂに相当する。つまり、３つの辺ｘ１、ｙ１、ｙ２からそれぞれ下方に延びる面（第２領域１４ｂ）は載置面１２と繋がり、１つの辺ｘ２から下方に延びる面（第１領域１４ａ）は底面１１に繋がる。

載置面１２が４つの辺ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２のうち３つの辺ｘ１、ｙ１、ｙ２に沿って位置する場合には、載置面１２が４つ辺ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２のうちの１つの辺や２つの辺に沿って位置する場合よりも、波長変換部材４０と載置面１２の接続面積が拡大するため、波長変換部材４０で生じた熱を載置面１２を介して効率的に排熱することができる。また、波長変換部材４０の３辺が載置面１２に固定されるため、安定して波長変換部材４０を載置面１２に実装することができる。

載置面１２が４つの辺ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２のうち３つの辺ｘ１、ｙ１、ｙ２に沿って位置する場合、載置面１２は、上方から見て、当該３つの辺ｘ１、ｙ１、ｙ２のうち対向する２つの辺ｙ１、ｙ２の一部領域に沿って設けられているのが好ましい。つまり、上方から見て、載置面１２が位置する３つの辺ｘ１、ｙ１、ｙ２のうち対向する２つの辺ｙ１、ｙ２は、載置面１２に沿う部分と底面１１に沿う部分とを備える。このとき、底面１１に沿う部分は半導体レーザ素子２０の側方に位置している。こうすることで、半導体レーザ素子２０の側方にワイヤを接続する領域（例：後述する接続面１３）を確保することができるため、半導体レーザ素子２０の光反射面を第１領域１４ａに近接して配置することができる。

載置面１２は底面１１と平行であることが好ましい。このようにすれば、載置面１２に固定される波長変換部材４０と凹部１０ａの底面１１とが平行になるため、反射部材３０で反射されたレーザ光を波長変換部材４０に対して容易に照射することができる。

上方から見た載置面１２の幅は、波長変換部材４０と載置面１２の接続面積を十分に確保するとの観点から、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましい。一方で、上方から見た載置面１２の幅は、発光装置１の小型化の観点から、３ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、上方から見た載置面１２の幅とは、上方から見て、凹部１０ａの上面の内縁から凹部１０ａの内側に伸びる距離のうち最短距離をさす。

（接続面１３）
凹部１０ａは接続面１３と第３内側面１６と第４内側面１７とを有してもよい。ここで、接続面１３は上方からみて底面１１及び載置面１２と異なる領域に位置している。また、接続面１３は第１内側面１４に繋がっている。さらに、接続面１３は底面１１よりも上方で且つ載置面１２よりも下方に位置している。第３内側面１６は、半導体レーザ素子２０の側面に面し、底面１１と接続面１３を繋いでいる。第３内側面１６は第２内側面１５と一平面で繋がっている。第４内側面１７は接続面１３と載置面１２とを繋いでいる。半導体レーザ素子２０と接続面１３とはワイヤを介して接続される。接続面１３は底面１１よりも上方で且つ載置面１２よりも下方に位置しているため、ワイヤが波長変換部材４０に干渉する（当たる）ことは防止される。

基体１０の上面の内縁が、上方から見て、４つの辺ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２を有する四角形状である場合、接続面１３は、上方から見て、載置面１２が位置している辺（２つ以上の辺に位置している場合には少なくも１つの辺。本実施形態では２つの辺ｙ１、ｙ２とする。）に位置していることが好ましい。つまり、載置面１２が位置している辺ｘ１、ｙ１、ｙ２を含む第１内側面１４は、第２領域１４ｂと、基体１０の上面の内縁と接続面１３とを繋ぐ第３領域１４ｃと、を備え、第２領域１４ｂと第３領域１４ｃとは一平面で繋がっている。このようにすれば、載置面１２と接続面１３が位置していない部分（すなわち第１領域１４ａ）に沿った領域を底面１１の一部として利用することができるため、半導体レーザ素子２０等を配置するために必要となる底面１１の面積を確保することができる。したがって、発光装置１全体のサイズを拡大させることなく、凹部１０ａ内に半導体レーザ素子２０等を配置することができる。

本実施形態では、図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃに示すように、基体１０の上面の内縁のうち、２つの長辺ｙ１、ｙ２に沿って載置面１２と接続面１３とがそれぞれ位置している。つまり、第１内側面１４が４つの面（ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２からそれぞれ下方に延びる面）からなり、１つの短辺ｘ１の全領域から下方に延びる面（第２領域１４ｂ）と載置面１２とが繋がっており、２つの長辺ｙ１、ｙ２の一部領域から下方に延びる面（第２領域１４ｂ）と載置面１２とが繋がっており、２つの長辺ｙ１、ｙ２の残りの領域から下方に延びる領域（第３領域１４ｃ）と接続面１３とが繋がっており、１つの短辺ｘ２の一部領域から下方に延びる面（第３領域１４ｃ）と接続面１３とが繋がっており、１つの短辺ｘ２の残りの領域から下方に延びる面（第１領域１４ａ）と底面１１とが繋がっている。

接続面１３の高さは半導体レーザ素子２０の上面の高さと同等であることが好ましい。このようにすれば、ワイヤの長さを短くすることができるため、ワイヤによる半導体レーザ素子２０と接続面１３との接続が容易になる。また、ワイヤの電気抵抗を小さくすることができる。なお、ここでいう「同等」には、高さが完全に同じである場合のほか、高さが実質的に同じである場合（例：接続面１３の高さが半導体レーザ素子２０の上面の高さから±０．５ｍｍ程度の範囲にある場合）が含まれる。

接続面１３には金属膜１８を配置することができる。この場合、接続面１３は金属膜１８を介してワイヤに接続される。金属膜１８は、例えば、金、銀、アルミニウム、チタン、白金、ニッケル、パラジウム等の金属を含んで構成することができる。本実施形態では金により金属膜１８を構成している。

（半導体レーザ素子２０）
半導体レーザ素子２０は凹部１０ａの底面１１に配置される。半導体レーザ素子２０から出射した光は、凹部１０ａの底面１１に対して実質的に平行な方向に進行し、反射部材３０により凹部１０ａの底面１１に対して実質的に垂直な方向に反射される。

半導体レーザ素子２０には各種の半導体レーザ素子を用いることができるが、本実施形態に係る発光装置１は、半導体レーザ素子２０が窒化物半導体からなる場合に特に好ましく適用することができる。窒化物半導体からなる半導体レーザ素子は、発振波長が紫外域に比較的近く、光出射面において特に光密度が高く有機物等を集塵しやすい。しかしながら、本実施形態に係る発光装置１によれば、基体１０と蓋体５０とを溶接で固定し気密性を高めることができる。したがって、上記の集塵を効果的に防止することができる。

半導体レーザ素子２０は、光出射面と、光出射面の反対側にある光反射面と、光出射面と光反射面とを繋ぐ側面と、を有している。ここで、光反射面は、第１領域１４ａに面していることが好ましい。つまり、上方から見て、四角形が有する４つの辺ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２のうち載置面１２（凹部１０ａが接続面１３を有する場合は載置面１２及び接続面１３）が位置していない１つの辺ｘ２の一部領域に面していることが好ましい。半導体レーザ素子２０の光反射面と凹部１０ａの第１内側面１４との間に位置する領域は何も部材が配置されない領域である。したがって、上記のように構成し、光反射面が凹部１０ａの第１内側面１４に近接するよう半導体レーザ素子２０を凹部１０ａ内に配置すれば、発光装置１を小型化することができる。なお、半導体レーザ素子２０の光反射面と第１領域１４ａとの最短距離は、半導体レーザ素子２０の実装領域の確保のために、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることがより好ましい。一方で、発光装置１の小型化のために、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。

特に限定されるわけではないが、本実施形態では、凹部１０ａの底面１１にサブマウント７０が配置され、サブマウント７０に半導体レーザ素子２０が配置されている。このようにすれば、半導体レーザ素子２０を凹部１０ａの底面１１に直接配置する場合よりも半導体レーザ素子２０の光出射面を凹部１０ａの底面１１から離すことができる。したがって、半導体レーザ素子２０からの光が凹部１０ａの底面１１に当たるのを抑制することができる。サブマウント７０としては例えば窒化アルミニウムや炭化珪素等を用いることができる。なお、半導体レーザ素子２０を凹部１０ａの底面１１に直接配置することもできる。

（反射部材３０）
反射部材３０は、凹部１０ａの底面１１に配置され、半導体レーザ素子２０からの光を反射する部材である。反射部材３０には、例えば、三角柱や四角錐台などの形状をした光学ガラスの斜面に、反射膜が設けられた部材を用いることができる。凹部１０ａの底面１１と反射部材３０（光学ガラス）の斜面の角度は例えば約４５度である。なお、これらは一例であり、反射部材３０の構成は特に限定されない。

反射部材３０は凹部１０ａの中心に配置されており、波長変換部材４０は反射部材３０の斜面の直上に配置されている。発光装置１を小型化すると凹部１０ａの大きさが小さくなるため、波長変換部材４０により波長変換された光が凹部１０ａの内壁に当たりやすくなる。しかし、上記のように反射部材３０と波長変換部材４０を配置すれば、これを抑制することができる。なお、これらは一例であり、反射部材３０や波長変換部材４０の配置は特に限定されない。

反射部材３０の数は限定されない。後述する実施形態２では、２つの半導体レーザ素子２０から出射された光を１つの反射部材３０で反射しているが、半導体レーザ素子２０の数に応じて２つの反射部材３０を設けてもよい。

（波長変換部材４０）
波長変換部材４０は、載置面１２に固定され、反射部材３０からの光を波長変換する部材である。波長変換部材４０は、貫通孔４２ａを備える保持部材４２と、貫通孔４２ａ内に配置される蛍光体含有部材４４と、を有することが好ましい。蛍光体含有部材４４で生じた熱は保持部材４２を介して効率的に排熱される。

保持部材４２には、蛍光体含有部材４４からの排熱を考慮して、熱伝導率の高い材料を用いるのが好ましい。このような材料の一例としては、例えば、銅、銅合金、鉄若しくは鉄合金等を含む金属又は窒化アルミニウム若しくは酸化アルミニウム等を含むセラミックなどを挙げることができる。

保持部材４２は、半導体レーザ素子２０が発振するレーザ光を反射及び／又は吸収可能な部材であることが好ましい。このようにすれば、波長変換部材４０が載置面１２から外れて波長変換部材４０の位置がずれたとしても、レーザ光を保持部材４２で反射及び／又は吸収することができる。したがって、外部にレーザ光が漏れることを防止できる。

蛍光体含有部材４４には、蛍光体そのものを焼結させたものを用いてもよいし、蛍光体に焼結助剤を添加して焼結させたものを用いてもよい。

蛍光体は公知の材料から選択することができるが、半導体レーザ素子２０と組み合わせて白色光が得られるような材料を選択するのが好ましい。例えば、半導体レーザ素子２０から青色光が出射される場合には、半導体レーザ素子２０の出射光を励起光として黄色光を発する蛍光体を用いることができる。黄色光を発する蛍光体としては、ＹＡＧ系の蛍光体が挙げられる。また、半導体レーザ素子２０から青色光よりも短波の光（例えば紫外光等）が出射される場合には、青色、緑色及び赤色の各色を発光する蛍光体を用いることができる。

焼結助剤としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又は酸化チタン等を用いることができる。なかでも酸化アルミニウムを用いることが特に好ましい。酸化アルミニウムは融点が高く、熱や光に対する耐性が高いからである。

上方から見て、波長変換部材４０の幅は凹部１０ａの幅の２分の１よりも大きく、且つ、波長変換部材４０の長さは凹部１０ａの長さの２分の１よりも長いことが好ましい。このようにすれば、波長変換部材４０が外れて波長変換部材４０の位置がずれたとしても、レーザ光が発光装置１の外部に直接出射されるのを抑制することができる。なお、ここでいう幅とは図１Ｂの左右方向における長さを指し、長さとは図１Ｂの上下方向における長さを指す。

波長変換部材４０は、上方から見て、凹部１０ａの６０％以上を覆う大きさであることが好ましく、７５％以上を覆う大きさであることがより好ましく、凹部１０ａの大きさと同等であることがさらに好ましい。凹部１０ａの６０％や７５％以上を覆う大きさであれば、半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光が波長変換部材４０を介することなく発光装置１の外部へ漏れ出てしまうことを抑制できる。また、凹部１０ａの大きさと同等である場合には、たとえ波長変換部材４０が蓋体５０により封止された凹部１０ａ内で最大限傾いたとしてもレーザ光の光路を必ず遮ることができるため、レーザ光が直接外部に取り出されることを確実に防止することができる。なお、ここでいう「同等」には、波長変換部材４０の大きさが凹部１０ａの大きさと厳密に同じである場合のほか、両者が実質的に同じである場合も含まれる。ただし、厳密に同じとなるよう設計すると、製造時の精度ズレにより凹部１０ａよりも大きくなり、波長変換部材４０を凹部１０ａ内に配置することができなる虞がある。したがって、波長変換部材４０は、凹部１０ａと実質的には同じ大きさではあるが、凹部１０ａよりもやや小さい大きさ（例：凹部１０ａの９５％程度を覆う大きさ）であることが好ましい。

蛍光体含有部材４４からの光が保持部材４２で吸収されるのを抑制するために、保持部材４２と蛍光体含有部材４４の間に銀又はアルミニウム等を含む反射膜を設けてもよい。また、波長変換部材４０の下面に、半導体レーザ素子２０からの光を透過し、蛍光体含有部材４４からの蛍光を反射するフィルタを設けてもよい。こうすることで、波長変換された光を反射して取り出すことができるため、光取り出し効率を向上させることができる。フィルタとしては、酸化ケイ素、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン等の少なくとも２つを含む誘電体を積層した誘電体多層膜を用いることができる。また、波長変換部材４０からの放熱面積を増やすために、波長変換部材４０の下面にガラス、石英、又はサファイア等の透光体を設けてもよい。

（蓋体５０）
蓋体５０は凹部１０ａの開口を塞ぐように基体１０の上面に固定されており、波長変換部材４０を基体１０の凹部１０ａ内に留める役割を果たす。また、基体１０と蓋体５０とにより発光装置１は気密封止されている。

蓋体５０は波長変換部材４０からの光を透過する透光性部材５２を有している。透光性部材５２にはガラスなどを用いることができる。

波長変換部材４０と蓋体５０とが接触すると波長変換部材４０で生じる熱により蓋体５０に応力がかかり発光装置１の気密封止が破壊されるおそれがある。したがって、波長変換部材４０の上面と蓋体５０の下面との最短距離は、０．０２ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることがより好ましい。一方で、波長変換部材４０が外れた際にレーザ光が発光装置１の外部へ直接出射されるのを抑制するために、波長変換部材４０の上面と蓋体５０の下面との最短距離は、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．２５ｍｍ以下であることがより好ましい。

蓋体５０は貫通孔５４ａを備える保持部材５４を有していることが好ましい。貫通孔５４ａの光入射側における開口面積は、貫通孔４２ａの光出射側における開口面積よりも大きい。透光性部材５２は、蓋体５０の保持部材５４の貫通孔５４ａを塞ぐように、蓋体５０の保持部材５４の貫通孔５４ａの内側、又は蓋体５０の保持部材５４の波長変換部材４０側とは反対側の面に固定される。このようにすれば、波長変換部材４０の上面と蓋体５０の下面とを近接させることができるため、波長変換部材４０からの光を透光性部材５２から取り出しやすくなる。保持部材５４にはコバール等を含む金属などを用いることができる。

蓋体５０が透光性部材５２のみからなる場合は、共晶材料により蓋体５０を基体１０に固定することができる。蓋体５０が透光性部材５２と保持部材５４とを有する場合は、溶接により基体１０と保持部材５４とを固定することができる。溶接による場合は、透光性部材５２と基体１０とを確実に固定することができるため、発光装置１が振動などの衝撃を受けた場合においても蓋体５０が基体１０から外れ難い発光装置１を提供することができる。

保持部材５４は、凹部５４ｂを有し、且つ、蓋体５０の凹部５４ｂの一部が基体１０の凹部１０ａ内に位置するように基体１０の上面に固定されていることが好ましい。この場合、保持部材５４の貫通孔５４ａは保持部材５４が有する凹部５４ｂの底面に設けられ、透光性部材５２は蓋体５０の凹部５４ａ内に配置される。このようにすれば、発光装置１の外部にある部材が透光性部材５２に接触しにくくなるため、透光性部材５２の損傷を低減することができる。また、波長変換部材４０と透光性部材５２とを近づけることができるため、透光性部材５２を通過する波長変換部材４０からの光を増やし、波長変換部材４０からの光の取り出し効率を高めることができる。

本実施形態では、保持部材５４が中心に向かって延伸してから屈曲して下方に伸び、さらに屈曲して中心に向かって延伸するような形状を有することにより、保持部材５４の凹部５４ａが形成されている。こうすることで、基体１０と保持部材５４との熱膨張率差により生じる応力を保持部材５４の下方に伸びる領域で軽減することができるため、保持部材５４の塑性変形や透光性部材５２の破損を抑制することができる。

発光装置１は、基体１０の上側に外部と電気的に接続するための外部電極８１、８２を有する。外部電極８１、８２は、基体１０が有する内部配線により金属膜１８と電気的に接続されている。本実施形態では、上方から見て、外部電極８１、８２と接続面１３とが、基体１０の上面の内縁を挟んで近接して配置されている。すなわち、外部電極８１、８２と接続面１３とは、上方から見て、凹部１０ａの外側であるか内側であるかの違いはあるものの、いずれも、基体１０の上面の内縁の近傍（具体的には長辺ｙ１、ｙ２の近傍）に配置されている。このようにすれば、外部電極８１、８２と接続面１３との間の距離が短くなるため、内部配線を短くして、配線抵抗を低減することができる。

外部電極８１、８２は、上方から見て、基体１０の外縁よりも外側に出ないように設けることができる。これにより、発光装置１の大型化を抑制することができる。本実施形態では、上方から見て、外部電極８１、８２が基体１０の外縁よりも外側に出ないように、基体１０の外縁と、外部電極８１、８２の外縁の一部を一致させている。

外部電極８１、８２は、基体１０の上面よりも低い位置に配置されていることが好ましい。このようにすれば、保持部材５４の実装ずれが生じた場合でも外部電極８１、８２と保持部材５４とが接触しにくくなるため、保持部材５４が導電性を有する場合であっても、保持部材５４を介して、外部電極８１と外部電極８２が短絡してしまうことを抑制することができる。なお、本実施形態では、基体の凹部１０ａの底面１１が外部電極８１、８２よりも低い位置に形成されている。これにより、基体の凹部１０ａの底面１１から基体１０の下面までの距離を短くすることができるため、半導体レーザ素子２０で生じる熱を排熱しやすくなる。

外部電極８１、８２としては、例えば、金属膜を用いることができる。金属膜は、例えば、金、銀、アルミニウム、チタン、白金、ニッケル、パラジウムを含んで構成することができる。外部電極８１、８２としての金属膜は、好ましくは接続面１３に配置された金属膜１８と同じ材料を用いる。こうすることで、外部電極８１、８２及び金属膜１８をまとめて形成することができるため、製造が容易となる。

本実施形態において、発光装置１は、上方から見て矩形状である。発光装置１の一辺の長さは、放熱のために、５ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であることがより好ましい。一方で、発光装置１の一辺の長さは、発光装置１の小型化のために、２５ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、基体１０の上面の内縁のうち長辺ｙ１、ｙ２の長さは、半導体レーザ素子２０等の部材を載置するために、１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。一方で、基体１０の上面の内縁のうち長辺ｙ１、ｙ２の長さは、発光装置１の大型化抑制のために、１５ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがより好ましい。

以上説明した実施形態１に係る発光装置１によれば、小型で、且つ、波長変換部材４０が外れにくい発光装置を提供することができる。したがって、小型でありながら、振動などの衝撃に強く、安全性が高い発光装置を提供することができる。このような発光装置は例えば車載ヘッドライトに適している。

［実施形態２に係る発光装置２］
図４Ａから図４Ｄは実施形態２に係る発光装置を示す模式図（蓋体と波長変換部材の図示を省略）であり、図４Ａは模式的斜視図、図４Ｂは図４Ａ中のＱで示した部分を拡大して示す図、図４Ｃは模式的上面図、図４Ｄは図４Ｃ中のＣ−Ｃ断面図である。図４Ａから図４Ｄに示すように、実施形態２に係る発光装置２は、複数の半導体レーザ素子２０を備え、複数の半導体レーザ素子２０からの光を集光するようにレンズ６０が配置されている点で、１つの半導体レーザ素子２０を備える実施形態１に係る発光装置１と相違する。実施形態２に係る発光装置２によれば、発光装置の大型化を抑制しつつ、高輝度な発光装置とすることができる。

本実施形態において、複数の半導体レーザ素子２０は、各々の光出射面が同一面上に位置するよう、光軸と垂直な方向に並んで配置されている。レンズ６０はレーザ光を反射部材３０に向かって集光できるものであれば特に限定されないが、本実施形態ではコリメートレンズ６０を用いてレーザ光を集光している。なお、本実施形態では、１つの半導体レーザ素子２０に対して１つのレンズ６０を設けているが、複数の半導体レーザ素子２０に対して１つのレンズ６０を用いてもよい。

以上、実施形態について説明したが、これらの説明は特許請求の範囲に記載された構成を何ら限定するものではない。

１、２ 発光装置
１０ 基体
１０ａ 凹部
１１ 底面
１２ 載置面
１３ 接続面
１４ 第１内側面
１４ａ 第１領域
１４ｂ 第２領域
１４ｃ 第３領域
１５ 第２内側面
１６ 第３内側面
１７ 第４内側面
１８ 金属膜
２０ 半導体レーザ素子
３０ 反射部材
４０ 波長変換部材
４２ 保持部材
４２ａ 貫通孔
４４ 蛍光体含有部材
５０ 蓋体
５２ 透光性部材
５４ 保持部材
５４ａ 貫通孔
５４ｂ 凹部
６０ レンズ
７０ サブマウント
８１、８２ 外部電極

Claims (9)

1. 上方に開口した凹部を有する基体と、
   前記凹部の底面に配置される半導体レーザ素子と、
   前記凹部の底面に配置され、前記半導体レーザ素子の光を反射する反射部材と、
   前記反射部材からの光を波長変換する波長変換部材と、
   前記波長変換部材からの光を透過する透光性部材を有し、前記凹部の開口を塞ぐ蓋体と、を備え、
   前記基体の凹部は、
   前記基体の上面の内縁から下方に延びた第１内側面と、
   前記第１内側面に繋がる前記底面と、
   上方から見て前記底面と異なる領域に位置し、前記第１内側面に繋がり且つ前記底面よりも上方に位置する載置面と、
   前記底面と前記載置面とを繋ぐ第２内側面と、
   を有し、
   前記波長変換部材は前記載置面に固定される発光装置。
2. 前記波長変換部材は、
   貫通孔を備える保持部材と、
   前記貫通孔内に配置される蛍光体含有部材と、
   を有する請求項１に記載の発光装置。
3. 前記基体の上面の内縁は、上方から見て、４つの辺を有する四角形状であり、
   前記載置面は、上方から見て、前記四角形が有する４つの辺のうち３つの辺に沿って位置している請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記半導体レーザ素子は、
   光出射面と、
   前記光出射面の反対側にある光反射面と、
   前記光出射面と前記光反射面とを繋ぐ側面と、
   を有し、
   前記光反射面は、前記四角形が有する４つの辺のうち前記載置面が位置していない１つの辺に面している請求項３に記載の発光装置。
5. 前記基体の凹部は、
   上方から見て前記底面及び前記載置面と異なる領域に位置し、前記第１内側面と繋がり、前記底面よりも上方で且つ前記載置面よりも下方に位置する接続面と、
   前記底面と前記接続面とを繋ぐ第３内側面と、
   を有し、
   前記第３内側面は、前記半導体レーザ素子の側面に面しており、
   前記半導体レーザ素子と前記接続面はワイヤを介して接続されている請求項４に記載の発光装置。
6. 前記接続面の高さは前記半導体レーザ素子の上面の高さと同等である請求項５に記載の発光装置。
7. 前記蓋体は貫通孔を備える保持部材を有し、
   前記透光性部材は、前記蓋体の保持部材の貫通孔を塞ぐように、前記蓋体の保持部材の貫通孔の内側、又は前記蓋体の保持部材の前記波長変換部材側とは反対側の面に固定されている請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記蓋体の保持部材は、凹部を有するとともに、前記蓋体の凹部の一部が前記基体の凹部内に位置するように前記基体の上面に固定されており、
   前記蓋体の保持部材の貫通孔は前記蓋体の保持部材が有する凹部の底面に設けられ、
   前記透光性部材は前記蓋体の凹部内に配置されている、
   請求項７に記載の発光装置。
9. 前記波長変換部材は、上方から見て、前記基体の凹部と同等の大きさである請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置。

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