JP2020194916A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1Aは、本開示の例示的な実施形態における発光装置100を模式的に示す斜視図である。図1Aでは、説明の便宜上、枠体60とカバー70とが分離された状態で記載されているが、実際には、枠体60とカバー70とは接合されている。図1Aに示す発光装置100は、気密封止されたパッケージでもある。図1Bは、図1Aから、枠体60およびカバー70の記載を省略した図である。図1Cは、図1Aに示す発光装置100のYZ平面における断面図である。
基板10は、複数のレーザ素子から発せられた熱を速やかに外部に放出するため、熱伝導度が比較的高い材料から形成されていていることが望ましい。基板10の熱伝導度は、例えば20W/mK以上である。このような材料には、例えば、Cu、Al、Fe、Ni、Moなどの金属、または、AlN、SiCなどのセラミックがある。熱伝導度をより高くするために、この材料から形成された基板10の主面10sの少なくとも一部には、Au、Ag、または、Alなどにより、めっきが施されていてもよい。一例として、銅または銅合金から形成された基板10の主面10sに、金めっきが施されている。
凸部20はX方向に延びている。なお、第1レーザ素子30aおよび第2レーザ素子30bの数がそれぞれ少なければ、凸部20は、X方向に沿って延びる必要はない。凸部20は、上面20s、上面20sと交わるX方向に平行な2つの側面、および上面20sと交わるY方向に平行な2つの側面を有する。なお、2つの側面の両方が必ずしも特定方向に平行である必要はない。また、側面の面形状は、平面形状を有していてもよいし、曲面形状を有していてもよい。また、2つの側面が、同じ面形状を有していてもよいし、異なる面形状を有していてもよい。また、主面10s上に凸部20が配されてもよいし、凸部20が基板10の一部として主面10s上に形成されてもよい。光学部材40を凸部20の上面20sに容易に設けるため、凸部20の上面20sのX方向における長さは、例えば3mm以上20mm以下であり、凸部20の上面20sのY方向における幅は、例えば2mm以上10mm以下であることが好ましい。なお、上限の値は、発光装置100の小型化を考慮した値である。一方、光学部材40を低い位置に設けるためには、凸部20のZ方向における高さは、例えば3mm以下であることが好ましい。これにより、発光装置100の小型化が可能になる。
第1レーザ素子30aおよび第2レーザ素子30bの数は、それぞれ4つであるが、この数に限定されない。第1レーザ素子30aおよび第2レーザ素子30bの数は、それぞれ少なくとも1つであればよい。ただし、小型の発光装置という観点からすると、第1レーザ素子30aおよび第2レーザ素子30bの数を、それぞれ、例えば8つ以下にすることも考えられる。複数の第1レーザ素子30aにおける隣接する任意の2つのレーザ素子の中心間距離、および複数の第2レーザ素子30bにおける隣接する任意の2つのレーザ素子の中心間距離は、それぞれ例えば0.85mm以上である。これにより、互いのレーザ素子が及ぼす発熱の影響を低減することができる。一方で、発光装置100の小型化を考えれば、中心間距離は、それぞれ例えば2.5mm以下であることが好ましい。なお、複数の第1レーザ素子30a、および複数の第2レーザ素子30bが並ぶ間隔は、等間隔でなくてもよい。
光学部材40は、平面領域を有し、この平面領域が凸部20の上面20sとの接合領域となる。光学部材40と凸部20との接合には、例えば、有機溶剤を含む金属接合材を使用することができる。また、上面視で、光学部材40の重心は、この平面領域内にある。これにより、光学部材40を凸部20の上面20s上に安定して設けることができる。その結果、発光装置100の使用時において、光学部材40と凸部20とが剥がれにくくなる。
後述する配線のために、主面10s上に、一対の第1電極パッド50a、および一対の第2電極パッド50bが設けられる。一対の第1電極パッド50a、および一対の第2電極パッド50bの位置は、特に限定されない。一対の第1電極パッド50a、および一対の第2電極パッド50bは、必ずしも設けなくてもよい。
発光装置100は、主要な構成部品に加えて、枠体60と、一対の第1リード62aと、一対の第2リード62bとをさらに備える。
カバー70は、透光性であり、主面10sに対向する位置において枠体60の枠を覆う。これにより、発光装置100において、第1レーザ素子30aおよび第2レーザ素子30bを気密封止された空間に配置することができる。また、外部の物体が発光装置100のパッケージ内部に配された構成部品に接触して、発光装置100が破壊されることを防ぐことができる。カバー70は、例えば、ガラス、サファイア、セラミック、および樹脂からなる群から選択される少なくとも1つから形成されていてもよい。カバー70は、レーザ光の波長を変換する機能、または、レーザ光を発散する機能を有していてもよい。枠体60の枠とカバー70とは、例えば、金属溶接によって接合され得る。これにより、第1レーザ素子30aおよび第2レーザ素子30bの少なくとも一方から短波長のレーザ光が出射されても、前述した集塵が生じる可能性は低くなる。カバー70のZ方向における厚さは、例えば0.05mm以上0.2mm以下である。光学部材40は、枠体60による枠の内側、かつ、主面10sとカバー70との間に位置する。これにより、発光装置100の薄膜化が可能になる。
蓋体80の周辺部80pは、枠体60の枠に支持されている。蓋体80の中央部80cは、蓋体80の周辺部80pよりも主面10sに向かって窪んでいる。蓋体80の中央部80cは、光学部材40の上方に位置する。蓋体80の中央部80cが、X方向、Y方向、およびZ方向において枠体60内に収まるように、枠体60の枠は、図1Aから図1Cに示す枠体60の枠よりも、Z方向において高くなっている。蓋体80は、上面視で、中央部80cにおいて、光学部材40のうち、第1レンズ部42aおよび第2レンズ部42bを少なくとも含む1つの開口を有する。蓋体80は、中央部80cにおいて、1つの開口を塞ぐ単一の透光性部材82を含む。蓋体80のうち周辺部80pと中央部80cとを繋ぐZ方向に平行な壁により、温度変化に伴い枠体60が変形しても、透光性部材82に加わる応力を緩和することができる。その結果、透光性部材82は破壊されにくくなる。蓋体80のうち、透光性部材82以外の部分は、蓋体80と線膨張係数の近い材料で形成されるのが好ましい。例えば、NiとFeの合金などがある。なお、枠体60と同じ材料から形成されていてもよい。透光性部材82は、カバー70と同じ材料から形成されていてもよい。枠体60の枠と蓋体80との接合については、枠体60の枠とカバー70との接合について説明した通りである。
次に、本開示の発光装置の変形例を説明する。以下において、図1Aから図1E、および図2に示す例と重複する説明は、省略することがある。
8つのスポットが環状に連なった形状を有する。発光装置130では、第2の変形例における発光装置120と比べて、より多くの光を集めて出射させることができる。
本開示の発光装置は、プロジェクタに利用することができる。同じ色のレーザ光を出射する第1レーザ素子30aおよび第2レーザ素子30bにより、発光装置から単色のレーザ光が出射される。赤色のレーザ光を出射する発光装置、緑色のレーザ光を出射する発光装置、および青色のレーザ光を出射する発光装置を備えるプロジェクタにより、白色を含む可視光の任意の色のレーザ光を実現することができる。
10s 主面
20 凸部
20a 第1凸部
20as 第1凸部の上面
20b 第2凸部
20bs 第2凸部の上面
20s 凸部の上面
22a 第1反射部
22b 第2反射部
22c 第3反射部
22d 第4反射部
30a 第1レーザ素子
30b 第2レーザ素子
30c 第3レーザ素子
30d 第4レーザ素子
32a 第1サブマウント
32b 第2サブマウント
34a 第1レーザ素子用の電極パッド
34b 第2レーザ素子用の電極パッド
40 光学部材
40a 第1光学部材
40b 第2光学部材
42 第2レンズ部
42a 第1レンズ部
42b 第2レンズ部
42c 第3レンズ部
42d 第4レンズ部
50a 第1電極パッド
50b 第2電極パッド
50c 第3電極パッド
60 枠体
62a 第1リード
62b 第2リード
62c 第3リード
70 カバー
80 蓋体
90 ワイヤ
100、110、120、130、140 発光装置
Claims (13)
- 主面を有する基板と、
前記主面上で上面および前記上面と交わる2つの側面を有し、一方の側面は第1反射部を有し、他方の側面は第2反射部を有する、第1凸部と、
前記主面において、前記第1凸部を基準として、前記第1反射部の側に位置し、前記第1反射部にレーザ光を出射する少なくとも1つの第1レーザ素子と、
前記主面において、前記第1凸部を基準として、前記第2反射部の側に位置し、前記第2反射部にレーザ光を出射する少なくとも1つの第2レーザ素子と、
前記第1凸部の前記上面に支持される第1光学部材と、
を備え、
前記第1光学部材は、前記第1反射部の上に位置する第1レンズ部、および前記第2反射部の上に位置する第2レンズ部を有する、
発光装置。 - 前記第1凸部は、前記主面に沿って延び、
前記第1凸部は、上面の長手方向に沿って、前記一方の側面に前記第1反射部を、前記他方の側面に前記第2反射部を有し、
前記少なくとも1つの第1レーザ素子は、前記長手方向に沿って並ぶ複数の第1レーザ素子であり、
前記少なくとも1つの第2レーザ素子は、前記長手方向に沿って並ぶ複数の第2レーザ素子であり、
前記第1レンズ部は、前記複数の第1レーザ素子のそれぞれに対応したレンズを有する第1レンズアレイであり、
前記第2レンズ部は、前記複数の第2レーザ素子のそれぞれに対応したレンズを有する第2レンズアレイである、
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1光学部材の重心は、上面視で、前記第1凸部の前記上面と重なる、
請求項1または2に記載の発光装置。 - 前記主面から上方に延びる側面による枠を形成する枠体と、
前記主面に対向する位置で、前記枠体による枠を覆うカバーと、
を備え、
前記第1光学部材は、前記枠体による枠の内側、かつ、前記主面と前記カバーとの間に位置し、
前記第1レーザ素子および前記第2レーザ素子からのレーザ光が前記カバーを透過する、
請求項1から3のいずれかに記載の発光装置。 - 前記主面上で枠を形成する枠体と、
前記枠体の枠を形成する側面を貫通し、前記少なくとも1つの第1レーザ素子の電気的な接続に利用される一対の第1リードと、
前記枠体の枠を形成する側面を貫通し、前記少なくとも1つの第2レーザ素子の電気的な接続に利用される一対の第2リードと、
を備え、
請求項1から3のいずれかに記載の発光装置。 - 前記第1凸部と前記第1光学部材とは、金属を含む接合材で接合されている、
請求項1から5のいずれかに記載の発光装置。 - 前記第1凸部の上面の長手方向における長さは、3mm以上20mm以下であり、
前記第1凸部の上面の幅は、2mm以上10mm以下である、
請求項2に記載の発光装置。 - 前記第1凸部の高さは、3mm以下である、
請求項1から7のいずれかに記載の発光装置。 - 前記複数の第1レーザ素子における隣接する任意の2つの第1レーザ素子の中心間距離、および前記複数の第2レーザ素子における隣接する任意の2つの第2レーザ素子の中心間距離は、それぞれ0.85mm以上である、
請求項2に記載の発光装置。 - 前記主面上に位置し、上面、および、当該上面と交わる2つの側面を有し、一方の側面は第3反射部を有し、他方の側面は第4反射部を有する、第2凸部と、
前記主面において、前記第2凸部を基準として、前記第3反射部の側に位置し、前記第3反射部にレーザ光を出射する少なくとも1つの第3レーザ素子と、
前記主面において、前記第2凸部を基準として、前記第4反射部の側に位置し、前記第4反射部にレーザ光を出射する少なくとも1つの第4レーザ素子と、
前記第2凸部の上面に支持される第2光学部材と、
をさらに備え、
前記第2光学部材は、前記第3反射部の上に位置する第3レンズ部、および前記第4反射部の上に位置する第4レンズ部を有し、
前記少なくとも1つの第3レーザ素子は、前記第1凸部と前記第2凸部との間に位置する、
請求項1から9のいずれかに記載の発光装置。 - 前記第2凸部は、前記主面に沿って延び、
前記第2凸部は、上面の長手方向に沿って、前記一方の側面に前記第3反射部を、前記他方の側面に前記第4反射部を有し、
前記少なくとも1つの第3レーザ素子は、前記第2凸部の上面の長手方向に沿って並ぶ複数の第3レーザ素子であり、
前記少なくとも1つの第4レーザ素子は、前記第2凸部の上面の長手方向に沿って並ぶ複数の第4レーザ素子であり、
前記第3レンズ部は、前記複数の第3レーザ素子のそれぞれに対応したレンズを有する第3レンズアレイであり、
前記第4レンズ部は、前記複数の第4レーザ素子のそれぞれに対応したレンズを有する第4レンズアレイである、
請求項10に記載の発光装置。 - 前記枠体の枠を形成する側面を貫通し、前記少なくとも1つの第4レーザ素子の電気的な接続に利用される一対の第3リードを備え、
前記一対の第2リードは、前記第1凸部を基準として前記第2反射部の側であり、かつ、前記第2凸部を境界として前記第3反射部の側で、前記対向する2つの側面を貫通し、前記少なくとも1つの第2レーザ素子および第3レーザ素子の電気的な接続に利用される、
請求項5に従属する請求項10または11に記載の発光装置。 - 主面を有する基板と、
前記主面上で上面および前記上面と交わる2つの側面を有し、2つの側面の一方に第1反射部を有する第1凸部と、
前記主面上で上面および前記上面と交わる2つの側面を有し、2つの側面の一方に第2反射部を有する第2凸部と、
前記主面上の前記第1凸部と前記第2凸部との間に位置し、前記第1反射部にレーザ光を出射する少なくとも1つの第1レーザ素子と、
前記主面上の前記第1凸部と前記第2凸部との間に位置し、前記第2反射部にレーザ光を出射する少なくとも1つの第2レーザ素子と、
前記第1凸部の上面および前記第2凸部の上面によって支持される光学部材と、
を備え、
前記第1凸部および第2凸部は、前記第1反射部と前記第2反射部とが対向するようにして、前記主面上に位置し、
前記光学部材は、前記第1反射部の上に位置する第1レンズ部、および前記第2反射部の上に位置する第2レンズ部を有する、
発光装置。
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