JP2017216362A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1Aは実施形態1に係る発光装置1の模式的断面図であり、図1Bは図1A中の支持体40、蛍光部材50、及び放熱部材60を拡大して示す図である。図1A及び図1Bに示すように、発光装置1は、半導体レーザ素子10と、半導体レーザ素子10の上方に配置され、半導体レーザ素子10の出射光を通過させる貫通孔Yを備えた支持体40と、貫通孔Y内に配置され、半導体レーザ素子10の出射光により励起され出射光とは異なる波長の光を発する蛍光体を含む蛍光部材50と、基部62と、基部62から貫通孔Y内に突出する凸状部64と、を有する透光性の放熱部材60と、を備えている。ここで、貫通孔Yは、下方から上方に向かって開口幅が大きくなっている。また放熱部材60は、凸状部64の上面にて蛍光部材50の下面と接合されている。さらに、放熱部材60は、基部62の上面にて支持体40の下面と接合されている。
半導体レーザ素子10には、例えば420nm〜470nmの範囲内に発振ピーク波長を有する半導体レーザ素子を用いることができる。本実施形態により蛍光部材50の放熱性を向上させれば、例えば、出力が2.0W以上、好ましくは2.0W〜5.0Wの範囲にある高出力なレーザ光を蛍光部材50に照射する場合であっても、安定した光学特性で発光装置1を動作させることができる。
包囲部材30は、半導体レーザ素子10の周囲を包囲する部材であり、半導体レーザ素子10の出射光を通過させる開口部Xを有している。放熱部材60の下面と包囲部材30の上面とは接触しており、支持体40の下面と包囲部材30の上面とは放熱部材60を介して接合されている。支持体40の熱を放熱部材60へ逃がし、さらにその熱を包囲部材30に逃がす放熱経路を確保することで、蛍光部材50の放熱性をさらに向上させることができる。包囲部材30にはSUSやコバールなどを用いることができる。
支持体40は半導体レーザ素子10の上方に配置される。支持体40には、例えば、高反射性を有するセラミック、または貫通孔Yの内壁に反射膜が形成された金属部材を用いることができる。これらを支持体40として用いれば、蛍光部材50からの光を貫通孔Yの内壁で反射させやすくなるため、発光装置1の光取り出し効率をさらに向上させることができる。
蛍光部材50は貫通孔Y内に配置される。したがって、蛍光部材50の側方には貫通孔Yの内壁が位置している。このように蛍光部材50の側方に貫通孔Yの内壁が位置することにより、蛍光部材50からの光を貫通孔Yの内壁で反射して、発光装置1の光取り出し効率を向上させることができる。
放熱部材60は、基部62と、基部62から貫通孔Y内に突出する凸状部64と、を有しており、半導体レーザ素子からの光に対して透光性を有する部材である。放熱部材60には透光性を有するサファイアやマグネシアなどを用いることができるが、比較的高い放熱性を有するサファイアを用いることが好ましい。放熱部材60の厚みとしては、200μm以上1000μm以下程度とすることができる。放熱部材60の厚みを200μm以上とすることで、放熱部材60の放熱性を高め、より一層、蛍光部材50の放熱性を高めることができる。また放熱部材60の厚みを1000μm以下とすることで、放熱部材60の側方に向かう光の伝搬を低減して、より一層、発光装置1の光取り出し効率を高めることができる。
図2Aは実施形態2に係る発光装置2の模式的断面図であり、図2Bは図2A中の支持体40、蛍光部材50、及び放熱部材60を拡大して示す図である。図2A及び図2Bに示すように、発光装置2は、第2接合面Bが断面視において凹凸を有する点で、第2接合面Bが断面視において直線状である実施形態1に係る発光装置1と相違する。実施形態2によれば、第2接合面Bが断面視において直線状である場合よりも、基部62と支持体40の下面との接合面積(第2接合面Bの面積)を増加させることができる。そのため、蛍光部材50の熱を支持体40を介して間接的に放熱部材60へ逃がす放熱経路(第2接合面Bを介する放熱経路)において、より効果的に放熱を行い、蛍光部材50の放熱性をさらに向上させることができる。
図3Aは実施形態3に係る発光装置3の模式的断面図であり、図3Bは図3A中の支持体40、蛍光部材50、及び放熱部材60を拡大して示す図である。図3A及び図3Bに示すように、発光装置3は、蛍光部材50が、凸状部64の上面に接合して配置される第1蛍光部材52と、側面が貫通孔Yの内壁に支持され、下面の一部が第1蛍光部材52と接合して配置される第2蛍光部材54と、を有する点で、実施形態1に係る発光装置1と相違する。また、発光装置3は、貫通孔Y内において、第1蛍光部材52の側方に第1蛍光部材52より屈折率の低い低屈折率部70が存在する点で、発光装置1と相違する。低屈折率部70は、第1蛍光部材52よりも低い屈折率を有する部分であり、好ましくは支持体40と第1蛍光部材52の双方よりも低い屈折率を有する部分である。ここで、第1蛍光部材52の屈折率とは、蛍光部材52の表面に主に露出する部材の屈折率である。低屈折率部70は、例えば空気であることが好ましい。
10 半導体レーザ素子
20 ヒートシンク
21 ステム
22 リード端子
30 包囲部材
40 支持体
50 蛍光部材
52 第1蛍光部材
54 第2蛍光部材
60 放熱部材
62 基部
64 凸状部
70 低屈折率部
A 第1接合面
B 第2接合面
X 開口部
Y 貫通孔
Claims (5)
- 半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子の上方に配置され、前記半導体レーザ素子の出射光を通過させる貫通孔を備えた支持体と、
前記貫通孔内に配置され、前記半導体レーザ素子の出射光により励起され前記出射光とは異なる波長の光を発する蛍光体を含む蛍光部材と、
基部と、前記基部から前記貫通孔内に突出する凸状部と、を有する透光性の放熱部材と、を備え、
前記貫通孔は、下方から上方に向かって開口幅が大きくなっており、
前記放熱部材は、前記凸状部の上面にて前記蛍光部材の下面と接合されており、前記基部の上面にて前記支持体の下面と接合されている発光装置。 - 前記貫通孔内における前記蛍光部材の側方に前記蛍光部材より屈折率の低い低屈折率部が存在する請求項1に記載の発光装置。
- 前記低屈折率部は空気である請求項2に記載の発光装置。
- 前記蛍光部材は、
前記凸状部の上面に接合して配置される第1蛍光部材と、
側面が前記貫通孔の内壁に支持され、下面の一部が前記第1蛍光部材と接合して配置される第2蛍光部材と、を有し、
前記第1蛍光部材の側方に前記低屈折率部が存在する請求項2又は3に記載の発光装置。 - 前記半導体レーザ素子の周囲を包囲し、前記半導体レーザ素子の出射光を通過させる開口部を有する包囲部材を備え、
前記支持体の下面と前記包囲部材の上面とは、前記放熱部材を介して接合されている請求項1から4のいずれか一項に記載の発光装置。
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