JP2021022741A - 光部品及び発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
案されている(特許文献1〜3)。これらの発光装置は、貫通孔を有する支持部材と、貫
通孔を塞いで配置された第2透光部材とを備える光部品を有し、光源からの光は第2透光
部材を介して出射される。また、支持部材に反射膜を設けることにより、光取出し効率を
向上させている。
ドの高光出力及び高輝度がより一層要求されている。
本発明の目的は、レーザダイオードを光源として用いた発光装置を製造するために、さ
らなる高光出力及び高輝度を実現することができる光部品及びその製造方法、これを用い
た発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
貫通孔を有する支持部材と、
前記貫通孔の内壁に形成された第1透光部材と、
光入射面と光出射面と外周側面とを有し、前記貫通孔の中に配置された第2透光部材と
を備え、
前記第2透光部材の外周側面が、前記貫通孔の内壁に、前記第1透光部材による融着に
よって固定されたことを特徴とする。
入射開口部と出射開口部を有する貫通孔が形成された支持部材を準備し、
前記光入射面と光出射面と外周側面とを有する第2透光部材を準備し、
前記貫通孔の内壁に第1透光部材を形成し、
前記第2透光部材の外周側面を、前記貫通孔の内壁に、前記第1透光部材による融着に
よって固定する工程を含む。
上述した製造方法による光部品を、半導体レーザ素子と接続することを含む。
できる。また、この光部品は、長期間の使用においても劣化が生じにくく、長期間にわた
って、高品質を維持することができる。
つ確実に、製造コストの上昇を招くことなく、高品質の光部品を製造することができる。
ながら、長期にわたってその品質を維持することができる高い信頼性を得ることができ、
簡便かつ高品質の製品を確実に製造することができる。
る光部品及びその製造方法、発光装置及びその製造方法は、本発明の技術思想を具体化す
るためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。ま
た、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用
可能である。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していること
がある。
〔光部品〕
この実施形態の光部品10は、図1Aに示すように、主として、支持部材11と、第1
透光部材12と、第2透光部材13とを備える。また、支持部材11の上面において、第
2透光部材13を被覆する第3透光部材14をさらに備えることが好ましい。さらに、第
1透光部材12、第3透光部材14及び支持部材11の1以上の上面及び/又は下面にお
いて、機能膜を備えていてもよい。
支持部材11は、第2透光部材13を支持するための部材であって、光を吸収しにくい
、反射性の材料からなることが好ましい。ここで反射性とは、用いる光源、例えばレーザ
ダイオードから出射される光を50%以上反射する材料、60%以上、70%又は80%
以上反射する材料が好ましい。
良好とは、20℃における熱伝導率が数W/m・k以上のものが好ましく、10W/m・
k以上、25W/m・k以上がより好ましく、50W/m・k以上がさらに好ましい。
支持部材11は、耐熱性の良好な材料からなることが好ましい。ここで、耐熱性が良好
とは、融点が数百℃以上のものが好ましく、1000℃以上がより好ましく、1500℃
以上がさらに好ましい。
、酸化チタン、酸化タンタル、サーメット等のセラミックス、タングステン、タンタル、
モリブデン、コバール等の高融点金属、これらの複合体などが挙げられる。なかでも、酸
化アルミニウムを含む材料により形成されたものが好ましい。
ニウムを、70重量%程度含有し、これにジルコニア0.数〜30重量%程度を含有する
ものが挙げられる。さらに、この材料に、イットリア、カルシア、マグネシア、セリアの
いずれか1種以上を焼結助剤として、0.1〜2重量%程度含有してもよいし、可塑剤、
溶剤等を添加したものを用いてもよい。
持するための貫通孔11aを備えるものであれば、どのような形状でもよい。例えば、平
板状であってもよいし、筐体形状、蓋体形状、フェルール様形状等、種々の形状が挙げら
れる。
支持部材11の大きさ及び厚みは、使用目的、意図する作用/効果によって、適宜設定
することができる。なかでも、放熱性及び/又は強度を考慮すると、0.20mm程度以
上の厚みを有することが好ましい。
ウム含有アルミナ(約24%のジルコニウムを含有する)によって形成されている。ここ
での支持部材11の大きさは、直径が4.0mmの円柱状であり、厚みは0.67mmで
ある。
支持部材11は、光を通過させるための貫通孔11aを備える。
支持部材11において、貫通孔11aの形状は特に限定されず、光の進行方向Xに対し
て一定の幅又は径を有する内壁によって形成されていてもよいし、光の進行方向Xに拡が
る内壁によって形成されていてもよいし、これらが組み合わせられた形状でもよい。光の
進行方向Xにおける拡がりは、傾斜的又は段階的のいずれでもよい。
このような形状とすることにより、入射した光の戻り光を貫通孔の内壁によって反射させ
て、光出射側に効率的に取り出すことができる。
もよいが、特に円形又は略円形が好ましい。用いる光源からの光の形状に一致させるため
である。支持部材11における貫通孔11aの形状は、柱状、錐形状又はこれらを組み合
わせた形状であるものが好ましい。
光を1本以上通過させることができる大きさであればよい。具体的には、レーザダイオー
ドの種類にもよるが、直径又は幅が0.10〜5.0mmの範囲とすることが好ましい。
ただし、光の進行方向Xに必ずしも一定の直径又は幅でなくてもよい。貫通孔11aの長
さは、用いる支持部材11の大きさにより適宜設定することができる。例えば、0.20
〜10mm程度が挙げられる。
0.20mmであり、光出射側の孔の直径は、0.65mmである。貫通孔の長さは、支
持部材11の厚みと等しい。
支持部材11は、少なくとも、貫通孔11aの内壁に第1透光部材12を有する。第1
透光部材12は、支持部材の上面(光出射側)及び/又は下面(光入射側)に形成されて
いてもよい。
第1透光部材12は、貫通孔の内壁と、後述する第2透光部材とを融着するために利用
される。そのために、貫通孔11aの内壁に膜状、薄膜状に配置されていることが好まし
い。
い。また別の観点から、透光性部材の融点よりも、軟化点が低いものが好ましい。さらに
、貫通孔の内壁に形成されるものであるため、光の吸収が小さいもの、光透過率のよいも
のが好ましい。例えば、第1透光部材12は、融点が1200℃程度以下のものが好まし
く、1000℃程度以下のものがより好ましく、850℃程度以下又は830℃程度以下
のものがさらに好ましい。軟化点は、1150℃程度以下のものが好ましく、950℃程
度以下のものがより好ましく、850℃程度以下のものがさらに好ましい。光透過率は、
用いる光源、例えばレーザダイオードから出射される光を50%以上、60%以上、70
%又は80%以上を透過するものが好ましい。特に、第1透光部材12は、一旦溶融し、
支持部材11と、後述する第2透光部材13とを密着させるために機能することから、溶
融し、再度固化した後においてその組成が変化せずに、同じかつ高い光透過率を維持でき
る材料によって形成することが好ましい。
、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ソーダガラス、鉛ガラスなどのガラスからなる
ものが好ましい。
ホウケイ酸ガラスは、一般には、二酸化ケイ素(SiO2)を主成分とし、さらに酸化
ホウ素(無水ホウ酸)(B2O3)などの成分を含むガラスである。ホウケイ酸ガラスと
しては、公知のホウケイ酸ガラスのいずれをも用いることができる。ホウ珪酸ガラスの軟
化点は、通常500℃〜1000℃であり、好ましくは500℃〜900℃である。
ソーダ石灰ガラスは、一般には、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化ナトリウム(Na2
O)および/または炭酸カルシウム(CaCO3)を主成分とするガラスを意味する。公
知のソーダ石灰ガラスのいずれをも用いることができる。ソーダ石灰ガラスの軟化点は、
通常600℃〜800℃であり、好ましくは700℃〜800℃である。
よび/または酸化カリウム(K2O)を主成分とするガラスを意味する。公知のソーダガ
ラスのいずれをも用いることができる。ソーダガラスの軟化点は、通常500℃〜800
℃であり、好ましくは600℃〜800℃である。
鉛ガラスは、一般には、二酸化ケイ素(SiO2)および酸化鉛(PbO)を主成分と
するガラスを意味する。公知の鉛ガラスのいずれをも用いることができる。鉛ガラスの軟
化点は、通常300℃〜600℃であり、好ましくは500℃〜600℃である。
により固定するために用いられる。よって、第1透光部材は、支持部材及び後述する第2
透光部材を構成する材料よりも融点及び/又は軟化点が低いものが好ましい。このような
第1透光部材を備えることにより、第2透光部材を支持部材に固定することができる。よ
って、第2透光部材による溶融又は軟化等によって支持部材に固定する必要がなくなるた
め、第2透光部材の材料として高い耐熱性を有する材料を用いることができる。その結果
、より高出力の光源に対して、光学特性が安定した第2透光部材を用いることが可能とな
る。
光部材12を溶融させることができるために、光部品を構成する部材、特に第2透光部材
への熱負荷を低減させることができ、光学特性を安定して発揮させることができる。その
結果、高いレベルで安定した光出力特性を得ることができる。
さらに、第1透光部材12の溶融によって、支持部材11の貫通孔11a内に、後述す
る第2透光部材13を隙間なく固定することができるため、第2透光部材13において生
じた熱を、隙間に埋め込まれ、第2透光部材13及び支持部材11に密着した第1透光部
材12を介して、効率的に支持部材に逃がすことができる。つまり、第2透光部材13で
発生する又は第2透光部材13に負荷される熱を第2透光部材13の側面から、支持部材
に逃がすことができ、効率的に放熱することができる。
01〜5μm程度が挙げられ、0.05〜3μm程度が好ましい。なお、第1透光部材1
2が支持部材11の上面に形成される場合には、例えば、貫通孔の内壁上よりも厚膜で形
成されていてもよい。
が6.0μm、貫通孔11aの内壁上の厚みが1.0μmに形成されている。第1透光部
材12の軟化点は820℃であり、450nmの光の光透過率が90%以上である。
支持部材11の貫通孔11aの中には、第2透光部材13が配置されている。
第2透光部材13は、光入射面13aと、光出射面13bと、外周側面13cとを有し
ている。外周側面13cは、例えば、第2透光部材13の光出射面13b側が又は光入射
面13a側が、貫通孔11aの内壁に接触するような形状であってもよいが、貫通孔11
aの形状に一致した形状、つまり、外周側面13cのより大きい面積で、貫通孔11aの
内壁に接触するような形状であることが好ましい。
定されているが、上述した形状であることにより、支持部材11との密着性をより確実に
行うことができ、第2透光部材13に照射される光による発熱を効果的に支持部材11側
に逃がすことができる。
なかでも、第2透光部材は、光入射面13aから光出射面13bに向かって拡がる形状
を有することがより好ましい。言い換えると、第2透光部材13は、貫通孔11の錐台形
状の傾斜面に一致する又は略一致する、外周側面13cを有していることが好ましい。さ
らに言い換えると、光入射面13a及び/又は光出射面13bに平行な(後述する光軸に
垂直な)断面積、垂直な断面積又は第2透光部材の径が、光入射面13aから光出射面1
3bに向かって大きくなることが好ましい。
しいが、いずれか一方又は双方が上又は下に凹又は凸面を有していてもよい。この凹凸は
段階的でも傾斜的でもよい。なかでも、光入射面13a及び光出射面13bは、光源から
の光の進行方向を示す軸線、すなわち光軸に対して、それぞれ垂直に配置されることが好
ましい。
る。例えば、平面視において、レーザダイオードから出射される光を1本以上通過させる
ことができる大きさであればよい。具体的には、レーザダイオードの種類にもよるが、直
径又は幅が0.10〜3.0mmの範囲とすることが好ましい。ただし、光の進行方向X
に必ずしも一定の直径又は幅でなくてもよい。第2透光部材13の厚みは、用いる支持部
材11の大きさにより適宜設定することができる。例えば、0.20〜10mm程度が挙
げられる。これによって、第2透光部材13の外周側面13cが支持部材11と接触する
ことによって効果的な放熱効果を発揮させることができる。
えば、光透過率は、用いる光源、例えばレーザダイオードから出射される光を50%以上
、60%以上、70%又は80%以上を透過するものが好ましい。また、高出力の光が照
射しても、変質等しない耐光性及び耐熱性の良好な材料によって形成されているものが好
ましい。例えば、融点が1000℃〜3000℃のものが挙げられ、1300℃〜250
0℃が好ましく、1500℃〜2000℃がより好ましい。
ミナ又はサファイア等の酸化アルミニウム(Al2O3、融点:約1900℃〜2100
℃)、石英ガラス等の二酸化ケイ素(SiO2、融点:約1500℃〜1700℃)、酸
化ジルコニウム(ZrO2、融点:約2600℃〜2800℃)、酸化バリウム(BaO
、融点:1800℃〜2000℃)、酸化チタン(TiO2、融点:1700℃〜190
0℃)、酸化イットリウム(Y2O3、融点:2425℃)、窒化ケイ素(Si3N4、
融点:1900℃)、窒化アルミニウム(AlN、融点:2200℃)、炭化ケイ素(S
iC、融点:2730℃)等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて
用いてもよい。なかでも、透光性が良好であり、融点、熱伝導性及び拡散性等の観点から
、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素を含むものが好ましく、酸化アルミニウムを含むもの
がより好ましい。
第2透光部材は、単一の材料又は複数の材料によって単層構造でも積層構造でもよい。
により第2透光部材が高温になった場合でも、第2透光部材自体が融解することを抑制す
ることができ、ひいては第2透光部材の変形及び変色を回避することができる。よって、
長期間、光学特性を劣化させることなく維持することができる。また、熱伝導率に優れる
ものを用いることにより、光源に起因する熱を効率よく放出することができる。
と同等であってもよいし、低くても、高くてもよい。なかでも、高いことが好ましい。
源から出射される光の波長を変換することができ、典型的には、光源からの光と、波長変
換された光との混色光を外部に放出することができる。
して、公知のもののいずれをも用いることができる。具体的には、セリウムで賦活された
イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)、セリウムで賦活されたルテチウム
・アルミニウム・ガーネット(LAG)、ユウロピウム及び/又はクロムで賦活された窒
素含有アルミノ珪酸カルシウム(CaO−Al2O3−SiO2)、ユウロピウムで賦活
されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)、βサイアロン蛍光体、KSF系蛍光体
(K2SiF6:Mn)などが挙げられる。なかでも、耐熱性を有する蛍光体を用いるこ
とが好ましい。
白色系)を出射する発光装置、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する
発光装置とすることができる。特に、青色発光素子に組み合わせて白色発光させる蛍光体
としては、青色で励起されて黄色のブロードな発光を示す蛍光体を用いることが望ましい
。
ZOZN8−Z:Eu、Lu3Al5O12:Ce、BaMgAl10O17:Eu、B
aMgAl10O17:Eu,Mn、(Zn,Cd)Zn:Cu、(Sr,Ca)10(
PO4)6Cl2:Eu,Mn、(Sr,Ca)2Si5N8:Eu、CaAlSiBx
N3+x:Eu、K2SiF6:Mn及びCaAlSiN3:Euなどの蛍光体を所望の
色調に適した組み合わせや配合比で用いて、演色性や色再現性を調整することもできる。
蛍光体は、単層構造の第2透光部材において、組み合わせて用いてもよいし、積層構造
の第2透光部材に、それぞれ異なる蛍光体を含有させてもよい。
粒径(メジアン径)が10μm以上、12μm以上であるものが好ましい。また、平均粒
径が50μm以下、30μm以下、25μm以下であるものが好ましい。平均粒径は、例
えば、F.S.S.S.No(Fisher Sub Sieve Sizer’s No)
における空気透過法で得られる粒径を指す。このように、比較的大きな平均粒径を有する
ことにより、光源による光による発熱を低減させることができ、さらに第2透光部材から
の熱の放出を容易とすることができる。
ことが好ましく、1重量%〜15重量%がより好ましい。含有量を0.05重量%以上と
することにより、蛍光体が光源からの光を十分に波長変換できる。
2透光部材を構成する材料に対して、融点が高いか、屈折率差があればよい。光散乱材と
しては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタンなどを使用することができ
る。また、光散乱材の含有量は、特に限定されず、例えば、使用する第2透光部材の材料
よりも少ない量とすることができる。
、機能性膜が形成されていてもよい。例えば反射防止層(AR層)などが形成されていて
もよい。これらの層は、当該分野で公知の材料によって単層又は積層構造で配置すること
ができる。
て11重量%含有された酸化アルミニウム(融点:約1900℃〜2100℃)によって
形成されている。第2透光部材13は、その上面の直径0.50mmであり、下面の直径
が0.30mmであり、厚みが0.30mmである。第2透光部材13は、第1透光部材
12が溶融することにより、第2透光部材13と支持部材11とを密着させており、第2
透光部材13自体は、溶融していない。
少なくとも第2透光部材の光出射面を被覆するように、第3透光部材が配置されている
ことが好ましい。一実施形態では、第3透光部材は、第2透光部材13の光出射面13b
から支持部材11上に配置された第1透光部材12を跨いで、これらを被覆するように配
置されている。
第3透光部材14は、上述したような透光性を有する材料によって形成されていること
が好ましい。例えば、第1透光部材12で例示した材料の中から選択することができる。
第3透光部材は、第1透光部材よりも融点が同等でもよいし、低いものでもよいし、高
いものでもよい。
また、第3透光部材は、第2透光部材13よりも融点が低いものが好ましい。
さらに、第3透光部材は、支持部材11よりも融点が低いものが好ましい。
持部材11に固定することができる。
第3透光部材14としては、融着(溶融)で形成されているものが好ましい。融着で形成
することにより、第3透光部材と第2透光部材とのあいだに、空隙(エアギャップ)等が
形成されにくく、つまりは、第3透光部材と第2透光部材とのあいだを密着性よく、また
接触面積を大きく確保することができる。
ことが好ましい。これによって、第2透光部材を通過した光を均一化させることができる
とともに、色調整を行うこともできる。また、蛍光体の種類によって、第2透光部材を構
成する材料との相溶性等が良好でない、第2透光部材の製造において劣化するなどが起こ
り得る場合には、第2透光部材への蛍光体の含有に代えて、第3透光部材14に蛍光体を
含有させることにより、あるいは、第2透光部材への光散乱材又はフィラーの含有に代え
て、第3透光部材14に光散乱材又はフィラーを含有させることにより、より一層光学特
性を安定させることが可能となる。また、第2透光部材における局所的な透過率の悪化を
抑制しつつ、比較的多くの光散乱材又はフィラーを第3透光部材に用いることができる。
さらに、光の密度が低下した状態で光を第2透光部材の蛍光体に当てることができるため
、蛍光体の発熱の軽減および出射光の色むらを改善することができる。また、第3透光部
材が、第2透光部材に入射する光及び/又は第2透光部材から出射する光を所望の色調に
補正することができる。
第3透光部材14における蛍光体及び/又は光拡散材の含有量は、例えば、全第3透光
部材の重量に対して、それぞれ、1.0〜20重量%が挙げられ、2.0〜10重量%が
好ましい。
第3透光部材14の厚みは、例えば、数〜数百μm程度が挙げられる。
量に対して4.0重量%で含有した、ガラスによって形成されている。その厚みは、0.
2μmである。
第3透光部材14の表面は、第1透光部材12の表面と面一か、第1透光部材12の表
面よりも若干高い位置に配置されている。
機能性膜としては、光の透過性、反射性、熱伝導性等に好適に機能し得る膜であれば特
に限定されるものではなく、例えば、ショートパスフィルター、ロングパスフィルター、
放熱部材等が挙げられる。これらは、その機能によって、光の出射面側、入射面側、光の
進行に沿って、光の進行に交差して配置することができる。
この実施形態の光部品10の製造方法は、図1B〜1Eに示すように、以下の工程を含
む。
(a)入射開口部と出射開口部を有する貫通孔が形成された支持部材を準備し、
(b)光入射面と光出射面と外周側面とを有する第2透光部材を準備し、
(c)貫通孔の内壁に第1透光部材を形成し、
(d)第2透光部材の外周側面を、貫通孔の内壁に、第1透光部材による融着によって
固定する工程。
工程(a)〜(c)はどのような順序で行ってもよい。
工程(d)の後、任意に、(e)第2透光部材の光出射面から第1透光部材を跨いで被
覆する第3透光部材を形成する工程を行ってもよい。
さらに、(f)第3透光部材、第1透光部材及び支持部材の1以上の上面及び/又は下
面を研磨等してもよい。
支持部材となる材料によるセラミックスを準備する。図1Bに示すように、この板状の
セラミックスを切削することにより、適当な大きさに加工し、一方向に幅広となる貫通孔
11aを形成する。貫通孔11aの形成は、当該分野で公知の方法によって行うことがで
きる。例えば、研削や金型により形成する。
合、酸化アルミニウムを70〜95重量部、ジルコニアを5.0〜30重量部に、イット
リア、カルシア、マグネシア、セリアのいずれか1種以上を0.1〜2.0重量部を混合
し、所定の厚さのシート状のセラミックグリーンシートとする。そして、セラミックグリ
ーンシートを金型により所定の形状に形成し、約1550℃程度で焼成し形成する。
第2透光部材となる材料による平板を準備する。この第2透光部材となる材料には、蛍
光体と、任意に光散乱材又はフィラーが含有されていてもよい。
主成分とする材料に、任意に添加剤、蛍光体、光拡散剤等を添加して混合し、得られた混
合物を、固体圧縮焼結法等によって焼結する方法が挙げられる。
具体的には、得られた混合物をグラファイト製焼結型に充填し、ON−OFF直流パル
ス電圧・電流を利用して大電流を投入し、火花放電現象により瞬間に発生する放電プラズ
マ(高温プラズマ:瞬間的に数千〜1万℃の高温度場が粒子間に生じる)の高エネルギー
を、焼結型及び材料に直接印加して、加圧しながら焼結する放電プラズマ焼結法が挙げら
れる。
その後、適当な大きさ、適当な外周側面となるように、研削法により加工する(図1D
中、13参照)。
図1Cに示すように、支持部材11の貫通孔11aの内壁に第1透光部材12を形成す
る。貫通孔11aの内壁の一部又は全部に第1透光部材12を形成するのであれば、支持
部材の上面等にも形成されてもよい。
第1透光部材12は、例えば、ゾルゲル法、スピンコート法、スパッタ法等の公知の方
法によって支持部材11の適所に形成することができる。なかでも、スパッタ法により形
成することが好ましい。
例えば、ホウケイ酸ガラスからなるターゲットを用い、スパッタ装置により、スパッタ
して成膜する方法が挙げられる。
図1Dに示すように、内壁の表面に第1透光部材12が形成された支持部材11の貫通
孔11a内に、貫通孔11aの形状に沿って、第2透光部材13を配置する。その後、加
熱を伴う処理により、第2透光部材13と支持部材11とが第1透光部材12を介して接
触している部位において、第1透光部材12を溶融させる。
ここでの加熱は、第1透光部材の融点(又は軟化点)以上の温度であり、かつ第2透光
部材の融点以下の温度で行う。具体的には、750〜850℃程度の温度に加熱する方法
が挙げられる。特に、支持部材が、ジルコニア含有酸化アルミナにより形成され、第2透
光部材が酸化アルミナにより形成されている場合には、820〜830℃程度の温度に加
熱することにより、第2透光部材及び支持部材は溶融せず、第1透光部材のみが軟化又は
溶融するために、第2透光部材及び支持部材の接触面にわたって延び、隙間を埋め込んで
、第2透光部材及び支持部材を融着することができる。
加熱処理は、例えば、支持部材を電気炉内で行うことが好ましい。
密着し、これらを冷却することにより第1透光部材が硬化して、第2透光部材を支持部材
の貫通孔内に固定させることができる。
支持部材への位置あわせを行うことなく、再現性よく両者を融着することができる。また
、第2透光部材の外周側面を利用した大面積での支持部材への融着、固定が実現できるた
め、第2透光部材を強固に支持部材に固定することができるとともに、密着性が良好であ
ることに起因して、第2透光部材での熱を支持部材に効率的に伝搬して放散させることが
できる。その結果、この光部品が利用される発光装置の放熱性を一層向上させることがで
きる。
第2透光部材を支持部材に固定した後、図1Eに示すように、任意に、第2透光部材1
3を第3透光部材14で被覆するように、第3透光部材14を形成してもよい。
第3透光部材14は、例えば、支持部材11における光出射側の貫通孔11aの大きさ
よりも若干大きな大きさに成形又は加工し、これを、第2透光部材13の光出射面から第
1透光部材12また跨ぐように配置し、加熱を伴う処理を行い、第3透光部材14を溶融
させる。あるいは、光出射面と同等の大きさの第3透光部材14を用いてもよい。
この場合、第3透光部材14の溶融とともに、支持部材11の表面に形成された第1透
光部材12がともに溶融させてもよい。
第3透光部材14を溶融させた後、第3透光部材14を支持部材11に押圧することに
より、両者は密着し、これらを冷却することにより第3透光部材14が硬化して、支持部
材11及び/又は第2透光部材13に固定させることができる。
2を跨ぐ位置又は第2透光部材13の光出射面に、スパッタ法、ゾルゲル法、蒸着、AL
D法等を利用して、部分的に第3透光部材14を形成してもよい。
、第3透光部材の体積を調整する。第3透光部材に、蛍光体及び/又は光散乱材又はフィ
ラーを含有している場合、体積を調整することによって、第2透光部材を通過した光の均
一化の調整及び/または色調整を行うことができる。この研磨によって、支持部材11上
に残存する第1透光部材12とともに第3透光部材14が除去され、第3透光部材14と
支持部材11との上面を略面一としてもよい。あるいは、残存する第1透光部材12と第
3透光部材14との上面を略面一としてもよい。また、第3透光性部材14を固定した後
、その上面を凹凸に荒らしてもよい。
この実施形態の光部品20は、図2に示すように、主として、支持部材21と、第1透
光部材12と、第2透光部材13と、第3透光部材14と、機能膜として適用する発光装
置における発光素子の出射光の波長と同等又は短波長の光を透過し、それよりも長波長の
光を反射するフィルター26とを備える。
フィルター26は、当該分野で公知の材料によって形成されたもののいずれをも用いる
ことができる。
図2では、フィルター26は、第2透光部材13の光入射面側において、第2透光部材
13と支持部材11とに接触して配置されている。
そのために、第3透光部材14形成した後、例えば、支持部材11の下面を研磨し、ス
パッタ法を用いてフィルター26を形成する。無機接着、蒸着等を用いてもよい。
成することができる。
用することができるため、光部材として、所望の波長の光のみを選択的に効率的に取り出
すことが可能となる。
この実施形態の光部品30は、図3に示すように、主として、支持部材31と、第1透
光部材12と、第2透光部材13と、第3透光部材14と、フィルター26と、放熱部材
37とを備える。
放熱部材としては、透光性材料であり、耐熱性が良好なものであれば特に限定されず、
第1透光部材、第2透光部材、第3透光部材で例示したもの、サファイア等のいずれをも
用いることができる。
そのために、フィルター26に、例えば、低融点ガラスを用いて接着する。
上述した構成以外は、実質的に光部材10及び光部品20と同様であり、実質的に同様
の製造方法で形成することができる。
光のみを選択的に効率的に取り出すことを実現しつつ、フィルター26が、支持部材11
のみならず、その反対側からも全面で熱引きされ、放熱性を向上させることができる。
実施形態3の変形例として、この実施形態の光部品40は、図4に示すように、図3の
光部品30と同様に、主として、支持部材31と、第1透光部材12と、第2透光部材1
3と、第3透光部材14と、フィルター26と、放熱部材37とを備える。フィルター2
6と第2透光部材13とを離間させてもよい。
具体的には、実施形態2において、第3透光部材14を形成した後、支持部材11の下
面を研磨しないで、その下面にスパッタ法等を利用してフィルター26を形成する。フィ
ルター26は、第2透光部材13の光入射面側において、第2透光部材13と離間し、支
持部材11に接触して配置される。
この実施形態の光部品50は、図5に示すように、支持部材41における貫通孔41a
が、段階的及び傾斜的に、光の進行方向に向かって広がる形状となっている以外、実質的
に光部品10と同様の構成を有し、実質的に同様の製造方法で形成することができる。
射面の一部においても支持部材11に密着することができるため、より強固な固定を実現
し、より放熱性を向上させることができる。
この実施形態の発光装置60は、上述したいずれかの光部品を、光源などを組み合わせ
ることにより作製される。つまり、光部品を、光源と接続することによって製造すること
ができる。この場合、半導体レーザ素子との直接的な接続を意味するものではなく、光源
から出射される光を、光部品の支持部材の第2透光部材に当てるように光学的に結合させ
ることを意味する。
、つまりレーザダイオード67と、光部品としての支持部材61とを備える。
光源としては、レーザダイオードのみならず、発光ダイオード等の種々のものが利用で
きる
制限なく使用することができる。例えば、300nm〜500nm、好ましくは400n
m〜470nm、より好ましくは420nm〜470nmに発光ピーク波長を有するもの
を用いることができる。典型的には、端面発光型のLDを使用することができる。LDと
しては、高出力のものを用いることができ、例えば、1つのLDにおいて、1W〜100
Wの出力のものを用いることができる。また、LDは、1個のみならず、複数個のLDを
使用することによりさらに高出力のものとしてもよい。2個以上のLDを用いる場合には
、それらの波長は、同じ波長帯であってもよいし、あるいは異なっていても、重複してい
てもよい。
この発光装置60は、上述したとおり、熱に強い特性を有する光部品を備えるため、高
出力のLDを採用する場合に特に効果的である。
壁に第1透光部材62によって融着された第2透光部材63を備え、第2透光部材63上
から第1透光部材62の上にわたって、第3透光部材64が固定されている。この構成以
外は、実質的に光部品10と同様の構成である。
る。光部品としての支持部材61は、内部空間65を含んで、ステム70によって密閉さ
れている。ステム70には、外部電力と電気的に接続するための複数のリード69がそれ
ぞれステム70に設けた複数の貫通孔を通して配置されている。貫通孔は、低融点ガラス
などの材料から構成される封止材68でさらに密閉することができる。レーザダイオード
1は、ワイヤー等の導電部材を介してリード69と電気的に接続されている。
レーザダイオード67と支持部材61、特に、第2透光部材63との間には、例えば、
レーザ光を集光させることのできるレンズなどの部材を設けてもよい。
出射された光が、入射光16として、支持部材61の貫通孔を通って、第2透光部材63
に照射され、第3透光部材64を介して、出射光17として、出射される。
これによって、第2透光部材13で所望の光に波長変換することができ、かつ、第2透
光部材63を通過した光を均一化させて、色調整することもできる。
また、長時間の光照射においても、光部品自体を劣化、変質させることなく、長期にわ
たって、均一な光質特性を維持/向上させることができる。
また、支持部材11においては、光の進行方向に、従来用いられていたような銀含有の
被覆膜が存在しないため、高出力の光を長期間にわたって光の取り出し効率を低減させる
ことなく、維持することができる。さらに、第2透光部材及び/又は第3透光部材に蛍光
体が含有されている場合においても、これら透光部材の放熱性を向上させていることから
、蛍光体に悪影響を与えることなく、光質特性を維持することができる。
別の発光装置として、光源と、光源からの光を集光させるレンズと、光源からの光を光
ファイバに接続させるためのコネクタと、光ファイバと、光ファイバの先端部分を保持す
る先端部材と、先端部材と接続された光部品とをこの順に連結させたものが挙げられる。
この発光装置では、光源からの光の一部が、光ファイバにより、光部品に導入され、最終
的に、光源からの光と、蛍光体の光との混色光を取り出すことができる。
レイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告、行き先案内等の各種
表示装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等にお
ける画像読取装置、プロジェクタ装置の各種照明などに利用することができる。
11、61 支持部材
11a 貫通孔
12、62 第1透光部材
13、63 第2透光部材
13a 光入射面
13b 光出射面
13c 外周側面
14、64 第3透光部材
16 入射光
17 出射光
26 フィルター
37 放熱部材
60 発光装置
65 内部空間
66 ヒートシンク
67 レーザダイオード
68 封止材
69 リード
70 ステム
Claims (15)
- 入射開口部と出射開口部とを有する貫通孔が形成された支持部材と、
前記貫通孔の内壁に形成された第1透光部材と、
光入射面と光出射面と外周側面とを有し、前記貫通孔の中に配置された第2透光部材と
を備え、
前記第2透光部材の外周側面が、前記貫通孔の内壁に、前記第1透光部材による融着に
よって固定され、
前記第1透光部材は、前記第2透光部材の外周側面に接する領域の厚みよりも、前記第
2透光部材の外周側面に接しない領域の厚みの方が大きい光部品。 - 前記第1透光部材は、前記貫通孔の内壁において、前記入射開口部から出射開口部にわ
たって形成されている請求項1に記載の光部品。 - 前記第2透光部材は、蛍光体を含む請求項1または2に記載の光部品。
- 前記貫通孔は、光の進行方向に拡がる内壁を有する請求項1〜3のいずれか1つに記載
の光部品。 - 前記第2透光部材は、前記光入射面から光出射面にむけて、広がる形状となっている請
求項4に記載の光部品。 - さらに、前記第2透光部材の光出射面を被覆する第3透光部材を有する請求項1〜5の
いずれか1つに記載の光部品。 - さらに、前記支持部材の下方に放熱部材を有する請求項1〜6のいずれか1つに記載の
光部品。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載の光部品と、半導体レーザ素子とを含む発光装置。
- 入射開口部と出射開口部とを有する貫通孔が形成された支持部材を準備し、
光入射面と光出射面と外周側面とを有する第2透光部材を準備し、
前記貫通孔の内壁に第1透光部材を形成し、
前記第2透光部材の外周側面を、前記貫通孔の内壁に、前記第1透光部材による融着に
よって固定する工程を含み、
前記第1透光部材は、前記第2透光部材の外周側面に接する領域の厚みよりも、前記第
2透光部材の外周側面に接しない領域の厚みの方が大きい光部品の製造方法。 - 前記第1透光部材を、少なくとも、前記貫通孔の内壁において、前記入射開口部から出
射開口部にわたって形成する工程を含む請求項9に記載の光部品の製造方法。 - さらに、前記第2透光部材の光出射面を被覆する第3透光部材を形成する工程を含む請
求項9または10に記載の光部品の製造方法。 - 前記第1透光部材を、前記支持部材の上面にも形成し、前記第3透光部材を形成後、前
記第1透光部材の少なくとも一部と、前記第3透光部材の一部を除去する工程を含む請求
項11に記載の光部品の製造方法。 - さらに、第3透光部材を形成後、前記支持部材の出射開口部側から前記第3透光部材を
研磨する工程を含む請求項11または12に記載の光部品の製造方法。 - さらに、前記支持部材の下方に、放熱部材を配置する工程を含む請求項9〜13のいず
れか1つに記載の光部品の製造方法。 - 請求項9〜14のいずれか1つに記載の製造方法による光部品を、半導体レーザ素子と
接続する発光装置の製造方法。
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