JP2024022575A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 円形や正方形などの形状の光取出面から効率的に光を取り出すことのできる発光装置を実現する。【解決手段】 第1の光を出射する第1半導体レーザ素子と、第1半導体レーザ素子に近い順に、少なくとも4つの光反射面が連結して設けられた第1光反射部材と、第2の光を出射する第2半導体レーザ素子と、第2半導体レーザ素子に近い順に、少なくとも4つの光反射面が連結して設けられた第2光反射部材と、反射された第1の光と反射された第2の光が入射する入射面を有する波長変換部材と、を備え、入射面における第1の光及び第2の光の速軸方向の光強度分布は、各半導体レーザ素子のファーフィールドパターンにおける速軸方向の光強度分布よりも均一化されており、入射面において第1の光と第2の光が合わさった状態で、入射面上の0.5mm四方の領域内に、第1の光の光出力と第2の光の光出力の和の93%以上が照射される、発光装置。【選択図】 図3

Description

本発明は、発光装置に関する。
特許文献1には、半導体レーザ素子と、それぞれ傾斜角が異なる3つの領域を有する光反射面が設けられた光反射部と、蛍光部と、を備える発光装置が開示されている。この発光装置では、半導体レーザ素子から出射された光が、光反射面によって反射され、蛍光部へと照射される。また、光反射面の3つの領域によって、蛍光部に照射される光の光強度分布がより均一に近付くように光が反射される。
特開2019-36638
発光装置の光取出面を、円形や正方形といった長短のない形状に近付けたいというニーズがある。
実施形態に開示される発光装置は、速軸方向の拡がり角が15度以上90度未満であり、遅軸方向の拡がり角が0度を超え8度以下である第1の光を出射する第1半導体レーザ素子と、前記第1半導体レーザ素子に近い順に、少なくとも4つの光反射面が連結して設けられた第1光反射部材と、速軸方向の拡がり角が15度以上90度未満であり、遅軸方向の拡がり角が0度を超え8度以下である第2の光を出射する第2半導体レーザ素子と、前記第2半導体レーザ素子に近い順に、少なくとも4つの光反射面が連結して設けられた第2光反射部材と、前記第1光反射部材によって反射された前記第1の光と前記第2光反射部材によって反射された前記第2の光が入射する入射面を有する波長変換部材と、を備え、前記第1半導体レーザ素子から出射された前記第1の光の主要部分であって、前記第1光反射部材に照射される光は全て、前記第1光反射部材の前記4つの光反射面に照射され、前記第2半導体レーザ素子から出射された前記第2の光の主要部分であって、前記第2光反射部材に照射される光は全て、前記第2光反射部材の前記4つの光反射面に照射され、前記入射面における前記第1の光の速軸方向の光強度分布は、前記第1半導体レーザ素子のファーフィールドパターンにおける速軸方向の光強度分布よりも均一化されており、前記入射面における前記第2の光の速軸方向の光強度分布は、前記第2半導体レーザ素子のファーフィールドパターンにおける速軸方向の光強度分布よりも均一化されており、前記入射面において前記第1の光と第2の光が合わさった状態で、前記入射面上の0.5mm四方の領域内に、前記第1の光の光出力と前記第2の光の光出力の和の93%以上が照射される。
実施形態によって開示される1または複数の発明の少なくとも一つを実施することにより、円形や正方形などの形状の光取出面から効率的に光を取り出すことのできる発光装置を実現できる。
図1は、実施形態に係る発光装置の斜視図である。 図2は、図1に対応する上面図である。 図3は、図2のIII-III線における発光装置の断面図である。 図4Aは、実施形態に係る発光装置の内部構造を説明するための上面図である。 図4Bは、実施形態に係る発光装置の半導体レーザ素子、光反射部材、波長変換部材の位置関係を示す拡大上面図である。 図5Aは、実施形態に係る第1半導体レーザ素子から出射された光の速軸方向のFFPである。 図5Bは、実施形態に係る第1半導体レーザ素子から出射された光の遅軸方向のFFPである。 図5Cは、実施形態に係る第2半導体レーザ素子から出射された光の速軸方向のFFPである。 図5Dは、実施形態に係る第2半導体レーザ素子から出射された光の遅軸方向のFFPである。 図6は、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における合成光の光強度分布をシミュレーションした図である。 図7Aは、図6のX方向における光強度分布を示す図である。 図7Bは、図6のY方向における光強度分布を示す図である。 図8Aは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第1の光の光強度分布をシミュレーションした図である。 図8Bは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第2の光の光強度分布をシミュレーションした図である。 図9Aは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第1の光の第1部分光の光強度分布をシミュレーションして測定した図である。 図9Bは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第2の光の第1部分光の光強度分布をシミュレーションした図である。 図10Aは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第1の光の第2部分光の光強度分布をシミュレーションした図である。 図10Bは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第2の光の第2部分光の光強度分布をシミュレーションした図である。 図11Aは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第1の光の第3部分光の光強度分布をシミュレーションした図である。 図11Bは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第2の光の第3部分光の光強度分布をシミュレーションした図である。 図12Aは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第1の光の第4部分光の光強度分布をシミュレーションした図である。 図12Bは、実施形態に係る発光装置において、波長変換部材の入射面における第2の光の第4部分光の光強度分布をシミュレーションした図である。
本明細書または特許請求の範囲において、三角形や四角形などの多角形に関しては、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含めて、多角形と呼ぶものとする。また、隅(辺の端)に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に、多角形と呼ぶものとする。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、本明細書及び特許請求の範囲で記載される“多角形”の解釈に含まれるものとする。
また、多角形に限らず、台形や円形や凹凸など、特定の形状を表す言葉についても同様である。また、その形状を形成する各辺を扱う場合も同様である。つまり、ある辺において、隅や中間部分に加工が施されていたとしても、“辺”の解釈には加工された部分も含まれる。なお、部分的な加工のない“多角形”や“辺”を、加工された形状と区別する場合は“厳密な”を付して、例えば、“厳密な四角形”などと記載するものとする。
また、本明細書または特許請求の範囲において、上下、左右、表裏、前後、手前と奥などの記載は、相対的な位置、向き、方向などの関係を述べるに過ぎず、使用時における関係と一致していなくてもよい。
また、図面においてX方向、Y方向、及び、Z方向などの方向を、矢印を用いて示すことがある。この矢印の方向は、同じ実施形態に係る複数の図面間で整合が取られている。
また、本明細書において、例えば構成要素などを説明するときに「部材」や「部」と記載することがある。「部材」は、物理的に単体で扱う対象を指すものとする。物理的に単体で扱う対象とは、製造の工程で一つの部品として扱われる対象ということもできる。一方で、「部」は、物理的に単体で扱われなくてもよい対象を指すものとする。例えば、1つの部材の一部を部分的に捉えるときに「部」が用いられる。
なお、上述の「部材」と「部」の書き分けは、均等論の解釈において権利範囲を意識的に限定するという意思を示すものではない。つまり、特許請求の範囲において「部材」と記載された構成要素があったとしても、そのことのみを以って、この構成要素を物理的に単体で扱うことが本発明の適用に必要不可欠であると出願人が認識しているわけではない。
また、本明細書または特許請求の範囲において、ある構成要素が複数あり、それぞれを区別して表現する場合に、その構成要素の頭に“第1”、“第2”と付記して区別することがある。また、本明細書と特許請求の範囲とで区別する対象が異なる場合があり得る。そのため、特許請求の範囲において本明細書と同一の付記がされた構成要素が記載されていても、この構成要素によって特定される対象が、本明細書と特許請求の範囲との間で一致しないことがあり得る。
例えば、本明細書において“第1”、“第2”、“第3”と付記されて区別される構成要素があり、本明細書において“第1”及び“第3”が付記された構成要素を特許請求の範囲に記載する場合に、見易さの観点から特許請求の範囲においては“第1”、“第2”と付記して構成要素を区別することがある。この場合、特許請求の範囲において“第1”、“第2”と付記された構成要素はそれぞれ、本明細書において“第1”“第3”と付記された構成要素を指すことになる。なお、このルールの適用対象は構成要素に限らず、その他の対象に対しても、合理的かつ柔軟に適用される。
以下に、本発明を実施するための形態を説明する。またさらに、図面を参照しながら、本発明を実施するための具体的な形態を説明する。なお、本発明を実施するための形態は、この具体的な形態に限定されない。つまり、図示される実施形態は、本発明が実現される唯一の形態ではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、理解の便宜を図るために誇張していることがある。
<実施形態>
図1乃至図12Bは、実施形態に係る発光装置1を説明するための図である。図1は、発光装置1の斜視図である。図2は、発光装置1の上面図である。図3は、図2のIII-III線における発光装置1の断面図である。図4Aは、発光装置1の内部構造を説明するための上面図である。図4Bは、発光装置1における半導体レーザ素子20、光反射部材40、及び、波長変換部材81の配置を示す拡大上面図である。図4Bでは、上面視で波長変換部材81が位置する領域をハッチングで記している。また、4つの仮想直線L1,L2,L3,L4をそれぞれ点線で記している。図5A及び図5Bはそれぞれ、第1半導体レーザ素子20Aから出射された光の速軸方向及び遅軸方向のFFPである。図5C及び図5Dは、第2半導体レーザ素子20Bから出射された光の速軸方向及び遅軸方向のFFPである。図6は、発光装置1において、波長変換部材81の入射面83における合成光の光強度分布をシミュレーションした図である。図7Aは、図6のX方向における光強度分布を示す図である。図7Bは、図6のX方向における光強度分布を示す図である。図8Aは、発光装置1において、波長変換部材81の入射面83における第1の光の光強度分布をシミュレーションした図である。図8Bは、発光装置1において、波長変換部材81の入射面83における第2の光の光強度分布をシミュレーションした図である。図9A、図10A、図11A、及び、図12Aは順に、波長変換部材81の入射面83における第1の光の第1部分光、第2部分光、第3部分光、及び、第4部分光の光強度分布をシミュレーションした図である。図9B、図10B、図11B、及び、図12Bは順に、波長変換部材81の入射面83における第2の光の第1部分光、第2部分光、第3部分光、及び、第4部分光の光強度分布をシミュレーションした図である。
発光装置1の構成要素には、基体10、複数の半導体レーザ素子20、1または複数のサブマウント30、複数の光反射部材40、波長変換部材81、透光性部材82、及び、遮光部材90が含まれる。また、発光装置1は、さらに他の構成要素を有していてもよい。
次に、各構成要素について説明する。
(基体10)
基体10は、上面11、実装面12、下面13、1または複数の内側面14、及び、1または複数の外側面15を有している。基体10は、上方から下方に向かって窪んだ凹形状を有する。また、基体10は、上面視における外形が矩形である。
実装面12は、他の構成要素が配置される実装面である。また、実装面12は、上面11と同じ側を向いており、上面11と下面13の間にある。また、上面11及び実装面12には、それぞれ1または複数の金属膜が設けられる。
基体10は、セラミックスを主材料として形成することができる。例えば、セラミックスとして、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素を用いることができる。なお、セラミックスに限らず、絶縁性を有する他の材料を主材料に用いて形成してもよい。
(半導体レーザ素子20)
半導体レーザ素子20は、光を出射する光出射面を有する。半導体レーザ素子20は、上面、下面、複数の側面を有する。半導体レーザ素子20の側面が、光出射面となる。半導体レーザ素子20は、側面から側方に光を出射する。
半導体レーザ素子20の上面の形状は、長辺と短辺を有する矩形である。この矩形の短辺を含む側面が、光出射面となり得る。なお、半導体レーザ素子20の上面の形状は、矩形でなくてもよい。
半導体レーザ素子20は、光の発光ピーク波長が、320nm~530nmの範囲、典型的には、430nm~480nmの範囲にある光を出射する。このような光を出射する半導体レーザ素子20としては、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、GaN、InGaN、及びAlGaNを用いることができる。なお、半導体レーザ素子20から出射される光は、このような波長範囲に限らなくてよい。
半導体レーザ素子20はレーザ光を出射する。拡がりを有する発散光が半導体レーザ素子20の光出射面(出射端面)から出射される。半導体レーザ素子20から出射される光は、光の光出射面と平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン(以下「FFP」という。)を形成する。FFPとは、光出射面から離れた位置における出射光の形状や光強度分布である。
ここで、FFPの楕円形状の中心を通る光、言い換えると、FFPの光強度分布においてピーク強度の光を、光軸を進む光、あるいは、光軸を通る光と呼ぶものとする。また、FFPの光強度分布において、ピーク強度値に対して1/e以上の強度を有する光を、主要部分の光と呼ぶものとする。
半導体レーザ素子20から出射される光のFFPの形状は、光の光出射面と平行な面において、積層方向の方が、積層方向に垂直な方向よりも長い楕円形状である。積層方向とは、半導体レーザ素子20において活性層を含む複数の半導体層が積層される方向のことである。積層方向に垂直な方向は、半導体層の面方向ということもできる。また、FFPの楕円形状の長径方向を半導体レーザ素子20の速軸方向、短径方向を半導体レーザ素子20の遅軸方向ということもできる。
FFPの光強度分布に基づきピーク光強度の1/eの光強度の光が拡がる角度を、半導体レーザ素子20の光の拡がり角とする。光の拡がり角は、ピーク光強度の1/eの光強度の他に、例えば、ピーク光強度の半値の光強度から求められることもある。本明細書の説明において、単に「光の拡がり角」というときは、ピーク光強度の1/eの光強度における光の拡がり角を指すものとする。なお、速軸方向の拡がり角の方が、遅軸方向の拡がり角よりも大きいといえる。
半導体レーザ素子20から出射される光の速軸方向の拡がり角は、15度以上90度未満となり得る。また、この光の遅軸方向の拡がり角は0度を超え8度以下となり得る。なお、光の拡がり角の角度は、光軸に対する角度で示すものとする。
(サブマウント30)
サブマウント30は、下面、上面、及び、1または複数の側面を有する。また、サブマウント30は上下方向の幅が最も小さい。また、サブマウント30は、直方体の形状で構成される。なお、形状は直方体に限らなくてよい。サブマウント30は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いて形成される。なお、他の材料を用いてもよい。
(光反射部材40)
光反射部材40は、光を反射する複数の光反射面41を有する。光反射部材40は、少なくとも4つの光反射面41を有する。これら4つの光反射面41は連結して設けられている。これら4つの光反射面41を区別するときは、第1光反射面41A、第2光反射面41B、第3光反射面41C,及び、第4光反射面41Dと呼ぶ。各光反射面41は、照射された光のピーク波長における光反射率が90%以上となり得る。ここでの光反射率は100%以下あるいは100%未満とすることができる。
光反射部材40は、下面を有する。また、光反射面41は、光反射部材40の下面に対して傾斜している。光反射面41は、平面である。光反射面41の傾斜角とは、光反射部材40の下面に対する光反射面41の傾斜角を指すものとする。4つの光反射面41A,41B,41C,41Dは、互いに異なる傾斜角を有する。
4つの光反射面41A,41B,41C,41Dのうち、第1光反射面41Aが最も下方に位置し、第4光反射面41Dが最も上方に位置する。第1光反射面41Aと第2光反射面41Bが連結し、第2光反射面41Bと第3光反射面41Cが連結し、第3光反射面41Cと第4光反射面41Dが連結することで、4つの光反射面41A,41B,41C,41Dが連結して設けられる。
各光反射面41において、傾斜方向の光反射面41の長さを、光反射面41の幅と呼ぶものとする。4つの光反射面41A,41B,41C,41Dは、より下方に位置する光反射面41ほど、光反射面41の幅が小さい。ここで、光反射部材40の下面に平行な仮想平面を光反射面41と交差させたときの交線を通る方向を光反射面41の平行方向というものとする。各光反射面41において、光反射面41の平行方向は、光反射面41の傾斜方向に垂直である。以降、光反射面41の平行方向を第1方向、傾斜方向を第2方向と呼ぶものとする。なお、傾斜角の異なる光反射面41同士の第2方向は異なる。
各光反射面41の傾斜角は、10度以上80度以下の範囲にある。第1光反射面41Aの傾斜角(以降、第1傾斜角と呼ぶ。)は、20度以上35度以下としてもよい。第2光反射面41Bの傾斜角(以降、第2傾斜角と呼ぶ。)は、30度以上45度以下としてもよい。第3光反射面41Cの傾斜角(以降、第3傾斜角と呼ぶ。)は、45度以上60度以下としてもよい。第4光反射面41Dの傾斜角(以降、第4傾斜角と呼ぶ。)は、55度以上70度以下としてもよい。
第1傾斜角と第2傾斜角の差は、8度以上14度以下となり得る。第2傾斜角と第3傾斜角の差は、9度以上15度以下となり得る。第3傾斜角と第4傾斜角の差は、10度以上16度以下となり得る。
第1傾斜角と第2傾斜角の差の方が、第2傾斜角と第3傾斜角の差よりも小さい。第2傾斜角と第3傾斜角の差は、第1傾斜角と第2傾斜角の差よりも0.5度以上3度以下で大きい。第2傾斜角と第3傾斜角の差の方が、第3傾斜角と第4傾斜角の差よりも小さい。第3傾斜角と第4傾斜角の差は、第2傾斜角と第3傾斜角の差よりも0.5度以上3度以下で大きい。
光反射部材40は、その外形を形成する主材料に、ガラスや金属などを用いることができる。主材料は熱に強い材料がよく、例えば、石英若しくはBK7(硼珪酸ガラス)等のガラス、アルミニウム等の金属、又はSiを用いることができる。また、光反射面は、例えば、Ag、Al等の金属やTa/SiO、TiO/SiO、Nb/SiO等の誘電体多層膜を用いて形成することができる。
(波長変換部材81)
波長変換部材81は、上面と、下面と、1または複数の側面とを有する。波長変換部材81は、光が入射する入射面83を有する。また、波長変換部材81は、光を出射する出射面84を有する。出射面84は、入射面83の反対側にある。図示される波長変換部材81では、波長変換部材81の下面が入射面83となり、波長変換部材81の上面が出射面84となっている。
波長変換部材81は、入射面83及び出射面84を有する波長変換部811と、波長変換部811を囲む包囲部812とを有する。包囲部812は、入射面83に垂直な方向からみた平面視で入射面83を囲う第1面85を有する。また、包囲部812は、出射面84に垂直な方向からみた平面視で出射面84を囲う第2面86を有する。包囲部812は、波長変換部材81の入射面83及び出射面84を有していない。
包囲部812の内側面と波長変換部811の側面とが接しており、波長変換部811の1または複数の側面が包囲部812によって囲われる。包囲部812の1または複数の外側面が波長変換部材81の1または複数の側面に相当する。
波長変換部材81は、蛍光体を含有する。波長変換部811は、この蛍光体を含有している。また、包囲部812には、蛍光体は含有されていない。
入射面83の外形は、正方形である。なお、ここでの正方形は、正方形における互いに垂直な2つの辺の長さの比率が95%以上105%以下である場合を含む。また、ここでの垂直は、5度以内の差を含む。なお、入射面83の外形は正方形でなくてもよい。入射面83の外形は、第1辺と第1辺に垂直な第2辺とを有する矩形であり、第1辺の長さが第2辺の長さの1.0倍以上1.5倍以下であってもよい。入射面83は、一辺が0.75mmの正方形からはみ出ない大きさであってもよい。あるいは、入射面83は、一辺が0.55mmの正方形からはみ出ない大きさであってもよい。
出射面84の外形は、正方形である。なお、ここでの正方形は、正方形における互いに垂直な2つの辺の長さの比率が95%以上105%以下である場合を含む。なお、出射面84の外形は正方形でなくてもよい。出射面84の外形は、入射面83の外形と同一である。なお、出射面84の外形は、入射面83の外形と同一でなくてもよい。出射面84は、一辺が0.75mmの正方形からはみ出ない大きさであってもよい。あるいは、出射面84は、一辺が0.55mmの正方形からはみ出ない大きさであってもよい。
波長変換部材81において、波長変換部811と包囲部812とは、一体的に形成されている。波長変換部811及び包囲部812は、光の照射により分解されにくい無機材料を主材料に用いて形成することができる。なお、無機材料でなくてもよい。
波長変換部811と包囲部812とを一体的に焼結した一体焼結体で、波長変換部材81は形成されている。このような一体焼結体は、例えば、焼結体等の成形品からなる波長変換部811と、包囲部812を形成する粉粒の材料と、を一体的に成形して焼結し、波長変換部材81の母材を形成することができる。焼結には、例えば、常圧焼結法、放電プラズマ焼結法(SPS法)やホットプレス焼結法(HP法)等を用いることができる。
波長変換部811は、入射した光を異なる波長の光に変換する。また、波長変換部811は、異なる波長に変換した光を出射する。また、入射した光の一部は、波長変換部811によって変換されずに波長変換部811から出射する。
波長変換部811は、セラミックスを主材料とし、蛍光体を含有させて形成することができる。これに限らず、ガラスを主材料としてもよい。またあるいは、蛍光体単体の多結晶や、蛍光体の単結晶で形成するなどしてもよい。
例えば、波長変換部811の主材料にセラミックスを用いる場合、蛍光体と酸化アルミニウム等の透光性材料とを焼結させて形成することができる。蛍光体の含有量は、セラミックスの総体積に対して0.05体積%~50体積%とすることができる。また例えば、蛍光体の紛体を焼結させた、実質的に蛍光体のみからなるセラミックスを用いてもよい。
蛍光体としては、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-Al23-SiO2)、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)、αサイアロン蛍光体、βサイアロン蛍光体等が挙げられる。なかでも、耐熱性が良好であり、青色の励起光と組み合わせて白色光の発光が可能となる蛍光体であるYAG蛍光体を用いることが好ましい。
包囲部812は、直方体の平板の中央部分に貫通孔が設けられた形状である。貫通孔を塞ぐように波長変換部811が設けられる。包囲部812は、セラミックスを主材料に用いて形成することができる。また、これに限らず、金属や、セラミックスと金属の複合体などを用いてもよい。
(透光性部材82)
透光性部材82は、下面と、上面と、1または複数の側面とを有する。また、透光性部材82は、光を透過する透光性を有する。ここで、透光性とは、光に対する透過率が80%以上であることとする。また、透光性部材82は、直方体の平板形状で形成される母材を有する。なお、形状は直方体に限らない。
透光性部材82は、サファイアを主材料に用いて形成することができる。サファイアは、比較的透過率が高く、比較的強度も高い材料である。なお、主材料には、サファイアの他に、例えば、石英、炭化ケイ素、又は、ガラス等を用いることもできる。
(遮光部材90)
遮光部材90は、遮光性を有する樹脂によって形成される。ここで、遮光性とは光を透過しない性質を示し、光を遮る性質の他、吸収する性質や反射する性質などを利用して、遮光性を実現してもよい。例えば、樹脂に、光拡散材及び/又は光吸収材等のフィラーを含有させることで形成できる。
遮光部材90を形成する樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、BTレジン等が挙げられる。また、光吸収性のフィラーとしては、カーボンブラック等の暗色系の顔料等が挙げられる。
(発光装置1)
次に、発光装置1について説明する。
発光装置1において、複数の半導体レーザ素子20が基体10の実装面12に配置される。複数の半導体レーザ素子20はそれぞれ、サブマウント30を介して実装面12に配置される。
複数の半導体レーザ素子20には、第1半導体レーザ素子20A及び第2半導体レーザ素子20Bが含まれる。第1半導体レーザ素子20Aの光出射面と第2半導体レーザ素子20Bの光出射面は平行である。なお、ここでの平行は、±5度の差を含む。
第2半導体レーザ素子20Bは、第1半導体レーザ素子20Aの光出射面を通り、この光出射面に垂直な第1仮想直線L1上には配置されない。第1半導体レーザ素子20Aは、第2半導体レーザ素子20Bの光出射面を通り、この光出射面に垂直な第2仮想直線L2上には配置されない。第1仮想直線L1と第2仮想直線L2は平行である。なお、ここでの平行は、±5度の差を含む。
発光装置1において、複数の光反射部材40が基体10の実装面12に配置される。各光反射部材40の下面が基体10に接合される。実装面12に対する光反射面41の傾斜角は、光反射部材40の下面に対する光反射面41の傾斜角と同じである。ここでの「同じ」は、接合に際して実装面12と光反射部材40の下面が平行にならなかった場合の平行からのずれを含む。
複数の光反射部材40には、第1光反射部材40A及び第2光反射部材40Bが含まれる。第1光反射部材40Aは、第1半導体レーザ素子20Aから出射された光(以下、第1の光と呼ぶ。)を反射する。第2光反射部材40Bは、第2半導体レーザ素子20Bから出射された光(以下、第2の光と呼ぶ。)を反射する。第1光反射部材40Aは第1仮想直線L1上に配置され、第2光反射部材40Bは第2仮想直線L2上に配置される。
上面視で、第1光反射部材40Aの第1方向及び第2方向はいずれも、第1仮想直線L1に対して垂直でも平行でもない。上面視で、第2光反射部材40Bの第1方向及び第2方向はいずれも、第2仮想直線L2に対して垂直でも平行でもない。
上面視で、第1半導体レーザ素子20A及び第1光反射部材40Aと、第2半導体レーザ素子20B及び第2光反射部材40Bとは、対称配置となっている。第1半導体レーザ素子20Aと第2半導体レーザ素子20Bの同じ箇所を結ぶ仮想直線と、第1光反射部材40Aと第2光反射部材40Bの同じ箇所を結ぶ仮想直線とが交わる点を中心に、これらは点対称に配置されている。
第1光反射部材40Aは、第1半導体レーザ素子20Aから近い順に第1光反射面41A、第2光反射面41B、第3光反射面41C、及び、第4光反射面41Dが位置するように配置される。従って、第1光反射部材40Aの4つの光反射面41A,41B,41C,41Dは、第1半導体レーザ素子20Aから遠い光反射面41ほど光反射面の幅が大きいと言える。
第2光反射部材40Bは、第2半導体レーザ素子20Bから近い順に第1光反射面41A、第2光反射面41B、第3光反射面41C、及び、第4光反射面41Dが位置するように配置される。従って、第2光反射部材40Bの4つの光反射面41A,41B,41C,41Dは、第2半導体レーザ素子20Bから遠い光反射面41ほど光反射面の幅が大きいと言える。なお、第1光反射部材40Aの第1光反射面41A、第2光反射面41B、第3光反射面41C、及び、第4光反射面41Dと区別するために、第2光反射部材40Bの第1光反射面41A、第2光反射面41B、第3光反射面41C、及び、第4光反射面41Dをそれぞれ、第5光反射面、第6光反射面、第7光反射面、及び、第8光反射面と呼んでもよい。
第1半導体レーザ素子20Aから出射された光の主要部分であって、第1光反射部材40Aに照射される光は全て、第1光反射部材40Aの4つの光反射面41A,41B,41C,41Dに照射される。第2半導体レーザ素子20Bから出射された光の主要部分であって、第2光反射部材40Bに照射される光は全て、第2光反射部材40Bの4つの光反射面41A,41B,41C,41Dに照射される。
発光装置1において、波長変換部材81が基体10の上に配置される。波長変換部材81は基体10によって支持される。波長変換部材81は、透光性部材82を介して、基体10に固定される。透光性部材82が基体10と接合し、波長変換部材81は透光性部材と接合する。なお、透光性部材82を介さず、波長変換部材81を基体10に接合させてもよい。波長変換部材81は、実装面12の上方に位置する。また、波長変換部材81は、複数の半導体レーザ素子20及び複数の光反射部材40の上方に位置する。
波長変換部材81の入射面83は、上面視で、第1半導体レーザ素子20Aの光出射面上のある点と第2半導体レーザ素子20Bの光出射面上のある点を結ぶ仮想直線が通過する位置に配置される。入射面83は、上面視で、第1半導体レーザ素子20Aの光出射面に平行で、この光出射面を通る仮想直線L3と、第2半導体レーザ素子20Bの光出射面に平行で、この光出射面を通る仮想直線L4と、第1仮想直線L1と、第2仮想直線L2とに囲まれる四角形の領域内に収まるように配置される。
波長変換部材81の出射面84は、上面視で、第1半導体レーザ素子20Aの光出射面上のある点と第2半導体レーザ素子20Bの光出射面上のある点を結ぶ仮想直線が通過する位置に配置される。出射面84は、上面視で、仮想直線L3と、仮想直線L4と、第1仮想直線L1と、第2仮想直線L2とに囲まれる四角形の領域内に収まるように配置される。
第1光反射部材40Aによって反射された第1の光と第2光反射部材40Bによって反射された第2の光は入射面83に入射する。複数の半導体レーザ素子20のそれぞれから出射された光は入射面83に入射する。複数の半導体レーザ素子20のそれぞれから出射された光の主要部分が入射面83に入射する。
波長変換部材81の入射面83に入射した光に基づき、波長変換された光が出射面84から出射される。また、入射面83に入射した光の一部は、波長変換されずに波長変換部材81を通過し、出射面84から出射され得る。例えば、発光装置1は、半導体レーザ素子20から出射された青色の光が入射面83に入射し、その一部が波長変換部材81において黄色の光に波長変換され、青色光と黄色光が混ざった白色光を出射面84から出射することができる。波長変換部材81の出射面84は、発光装置1の光取出面ということができる。
各光反射部材40は、波長変換部811に入射するように半導体レーザ素子20から出射された光を反射する。半導体レーザ素子20から出射された光の主要部分のうちの95%以上が波長変換部811に入射する。包囲部812の第1面85は、入射した光のほとんどを遮光し、第2面86から出射されないようにする。例えば、包囲部812は、第1面85に入射した光の90%以上を遮光する。
図8A及び図8Bに例示されるように、各半導体レーザ素子20から出射された光は、光反射部材40により反射されることで、入射面83に照射される光の分布形状がより矩形に近い形状となる(これを第1特性と呼ぶものとする。)。また、図8A及び図8Bに示されるように、各半導体レーザ素子20から出射された光は、光反射部材40により反射されることで、より均一化されて入射面83に照射される(これを第2特性と呼ぶものとする。)。
第1特性を満たすことで、より矩形に近い形状(矩形そのものも含む。)の入射面83に光を効率的に入射させることができる。第2特性を満たすことで、波長変換部材81における光の変換効率の低下の抑制、または、波長変換部材81から出射される光の発光強度のむらの低減に寄与することができる。
図8A及び図8Bに示される光の分布形状は、やや湾曲しているが、FFPの楕円形状よりは矩形に近い形状といえる。また、この分布形状を包含する最小の矩形(以下、包含矩形と呼ぶ。)において互いに垂直な二辺のうち、一方の辺(以下、第3辺と呼ぶ。)に平行な方向の光強度分布は、FFPの速軸方向の光強度分布と比べてより均一化されていることがわかる。ここで、第3辺は、半導体レーザ素子20から出射された光のうちFFPの速軸方向の両端を通る部分の2本の光(それぞれ第1端光及び第2端光と呼ぶ。)がそれぞれ入射面83に照射される点を結ぶ第3仮想直線に対し、より平行に近い辺である。「より平行に近い」とは、二辺のうち、仮想直線と辺のなす角がより0度に近いことをいうものとする。また、第3仮想直線に平行な方向を、入射面83における光の速軸方向と定義し、簡便的に仮想速軸方向と呼ぶものとする。なお、包含矩形は、主要部分の光であって4つの光反射面41A,41B,41C,41Dによって反射された光に基づいて特定することができる。
なお、FFPの速軸方向の両端を通る部分の光に代えて、FFPの速軸方向に関しFFPの中心からプラス方向とマイナス方向の両方向において存在するピーク強度値の半値の光強度の光に基づいて第3仮想直線を求めてもよい。
第2特性は、半導体レーザ素子20から出射された光に関し、仮想速軸方向の光強度分布が、半導体レーザ素子20のFFPにおける速軸方向の光強度分布よりも均一化されていることと言うこともできる。
ここで、第2特性に係る「より均一化された状態」を、光強度分布において、ピーク光強度の1/eの光強度を示す両端の幅に対する、ピーク光強度の80%の光強度を示す両端の幅の割合に基づき定義してもよい。
例えば、入射面83に照射される光におけるこの割合が、半導体レーザ素子20のFFPにおけるこの割合よりも、20%以上高いことを、第2特性に係る「より均一化された状態」としてもよい。また例えば、入射面83に照射される光におけるこの割合が、半導体レーザ素子20のFFPにおけるこの割合よりも、40%以上高いことを、第2特性に係る「より均一化された状態」としてもよい。
また例えば、入射面83に照射される光におけるこの割合が、50%以上であることを、第2特性に係る「より均一化された状態」としてもよい。また例えば、入射面83に照射される光におけるこの割合が、70%以上であることを、第2特性に係る「より均一化された状態」としてもよい。また例えば、入射面83に照射される光におけるこの割合が、90%以上であることを、第2特性に係る「より均一化された状態」としてもよい。
図示される発光装置1では、第3仮想直線と第3辺は平行である。従って、入射面83における光の遅軸方向と、包含矩形の二辺のうちの他方の辺(以下、第4辺と呼ぶ。)は平行である。また、入射面83の第1辺と、この第3辺とが平行である。従って、入射面83の第2辺と第4辺とが平行である。
発光装置1において、第1辺と第3辺が平行であるか否かにかかわらず、第1辺と第3仮想直線とは平行となり得る。第2辺と第4辺が平行であるか否かにかかわらず、第2辺と第3仮想直線とは垂直となり得る。
第1の光の入射面83での分布形状に基づく包含矩形において、第3辺の長さは第4辺の長さの1.0倍以上1.5倍以下である。好ましくは1.0倍以上1.3倍以下である。これにより、入射面83をより長短のない形状に形成することができ、発光装置の光取出面を長短のない形状に近付けることができる。
第2の光の入射面83での分布形状に基づく包含矩形において、第3辺の長さは第4辺の長さの1.0倍以上1.5倍以下である。好ましくは1.0倍以上1.3倍以下である。これにより、入射面83をより長短のない形状に形成することができ、発光装置の光取出面を長短のない形状に近付けることができる。
入射面83において第1の光および第2の光が合わさった状態の光(以下、合成光と呼ぶ。)に関し、合成光の分布形状に基づく包含矩形において、第3辺の長さは第4辺の長さの1.0倍以上1.5倍以下である。好ましくは1.0倍以上1.2倍以下である。これにより、入射面83の形状をより長短のない形状に近付けることができ、発光装置の光取出面を長短のない形状に近付けることができる。
例えば、半導体レーザ素子20から出射される楕円形状の光を扱う場合、均一性を要求しつつ、長短のない形状に近い入射面及び光取出面を設けようとすると、光反射面の数によって、長短の無い形状にどの程度近付けられるかが異なる。例えば、本発明者がシミュレーションを行ったところ、発光装置1の半導体レーザ素子20と同じ半導体レーザ素子を用いて、光反射部材を特開2019-36638に例示されるようなそれぞれが平面の3つの光反射面で構成した場合、第3辺の長さは第4辺の長さの2倍以上となり、1.5倍以下の形状とすることが困難であった。
発光装置1において、入射面83上の0.5mm四方の領域内に、合成光の光出力[W](第1の光の光出力[W]と第2の光の光出力[W]の和)の93%以上が照射される。これにより、発光装置の光取出面を長短のない形状に近付けることができる。また、0.5mm四方の領域に効率的に光を取り込むことができ、0.5mm程度四方の小さいサイズの光取出面から光を出射させることができる。なお、入射面83及び出射面84のサイズは0.5mm四方より大きくてもよい。
より多くの光が入射面83上の0.5mm四方の領域内に照射されることが好ましい。発光装置1は、入射面83上の0.5mm四方の領域内に、合成光の光出力[W](第1の光の光出力[W]と第2の光の光出力[W]の和)の95%以上を照射させることができる。あるいは、発光装置1は、入射面83上の0.5mm四方の領域内に、合成光の光出力[W](第1の光の光出力[W]と第2の光の光出力[W]の和)の98%以上を照射させることができる。
発光装置1によれば、特開2019-36638に例示されるようなそれぞれが平面の3つの光反射面で構成される場合に1.0mm四方の領域に取り込むことのできる光出力を0.5mm四方の領域に取り込むことができる。
なお、各半導体レーザ素子20の全てが、これら2つの特性を満たしていなくてもよい。例えば、第1半導体レーザ素子20A及び第2半導体レーザ素子20Bは少なくとも第1特性を満たし得る。また例えば、第1半導体レーザ素子20A及び第2半導体レーザ素子20Bは少なくとも第2特性を満たし得る。また例えば、第1半導体レーザ素子20Aは少なくとも第1特性を満たし、第2半導体レーザ素子20Bは少なくとも第2特性を満たし得る。図示される発光装置1では、第1半導体レーザ素子20A及び第2半導体レーザ素子20Bはいずれも、第1特性及び第2特性を満たしている。
発光装置1では、第1傾斜角と第2傾斜角の差と、第2傾斜角と第3傾斜角の差とが、3度以下の差に収まっていることで、より小さな領域内で第2特性を満たすことができる。また同様に、第2傾斜角と第3傾斜角の差と、第3傾斜角と第4傾斜角の差とが、3度以下の差に収まっていることで、より小さな領域内で第2特性を満たすことができる。
ここで、4つの光反射面41A,41B,41C,41Dによって反射され入射面83に照射される光のうち、第1光反射面41Aによって反射され入射面83に照射される部分を第1部分光、第2光反射面41Bによって反射され入射面83に照射される部分を第2部分光、第3光反射面41Cによって反射され入射面83に照射される部分を第3部分光、第4光反射面41Dによって反射され入射面83に照射される部分を第4部分光と呼ぶものとする。
第1部分光の光出力[W]は、半導体レーザ素子20から出射された光の光出力[W]の5%以上20%以下となり得る。第2部分光の光出力[W]は、半導体レーザ素子20から出射された光の光出力[W]の30%以上45%以下となり得る。第3部分光の光出力[W]は、半導体レーザ素子20から出射された光の光出力[W]の30%以上45%以下となり得る。第4部分光の光出力[W]は、半導体レーザ素子20から出射された光の光出力[W]の5%以上20%以下となり得る。
第1の光における主要部分の光のうち第1部分光が入射面83に照射される領域(以下、第1領域と呼ぶ。)と、第2の光における主要部分の光のうち第1部分光が入射面83に照射される領域とが重なる面積は、第1領域の面積の0%以上60%以下となり得る。あるいは、この重なる面積は、第1領域の面積の0%以上40%以下となり得る。
第1の光における主要部分の光のうち第2部分光が入射面83に照射される領域(以下、第2領域と呼ぶ。)と、第2の光における主要部分の光のうち第2部分光が入射面83に照射される領域とが重なる面積は、第2領域の面積の75%以上100%未満となり得る。あるいは、この重なる面積は、第2領域の面積の90%以上100%未満となり得る。
第1の光における主要部分の光のうち第3部分光が入射面83に照射される領域(以下、第3領域と呼ぶ。)と、第2の光における主要部分の光のうち第3部分光が入射面83に照射される領域とが重なる面積は、第3領域の面積の75%以上100%未満となり得る。あるいは、この重なる面積は、第3領域の面積の90%以上100%未満となり得る。また、この重なる面積は、第2領域の面積の90%以上100%未満となり得る。
第1の光における主要部分の光のうち第4部分光が入射面83に照射される領域(以下、第4領域と呼ぶ。)と、第2の光における主要部分の光のうち第4部分光が入射面83に照射される領域とが重なる面積は、第4領域の面積の0%以上60%以下となり得る。あるいは、この重なる面積は、第4領域の面積の0%以上40%以下となり得る。また、この重なる面積は、第1領域の面積の0%以上40%以下となり得る。
このように,発光装置1では、入射面83において第1の光と第2の光が重なる面積に関し、第1部分光同士が重なる面積は、第2部分光同士が重なる面積よりも小さい。また、第4部分光同士が重なる面積は、第3部分光同士が重なる面積よりも小さい。
第1半導体レーザ素子20A、第2半導体レーザ素子20B、第1光反射部材40A、及び、第2光反射部材40Bの配置の対称性から、第1半導体レーザ素子20Aと第2半導体レーザ素子20Bの第1部分光同士も入射面83において対称性のある分布となる。これは第2部分光同士、第3部分光同士、及び、第4部分光同士についても同様である。なお、ここでの対称性は、厳密な意味での対称に限定されない。また、第1部分光と第4部分光は、第2部分光や第3部分光と比べて、光強度の低い光であり、FFPの光強度分布からもわかるように、光の拡がる角度の変化に対する光強度の変化も緩やかである。このように、対称性と光の強度分布の性質を考慮すると、第1部分光や第4部分光は、重なる面積の割合が大きすぎない方が、第1部分光の合成光の均一性や第4部分光の合成光の均一性が向上し得る。一方で、第2部分光や第3部分光は、重なる面積の割合を大きくすることで、第2部分光の合成光の均一性や第3部分光の合成光の均一性が向上し得る。
このことは、第1部分光や第4部分光の分布形状が、矩形よりも三角形に近いことと、第2部分光や第3部分光の分布形状が、三角形よりも矩形に近いことが影響し得る。光強度の変化が緩やかであるならば、重ね過ぎないという方法の他に、なるべく全部を重ねるという方法も考え得るが、対称性を考慮すると、三角形は、なるべく全部を重ね合わせるという方法に適さないことがある。
第1の光の第1部分光の入射面83における分布形状を包含する最小の三角形(以下、包含三角形)は、直角三角形に近い形状である。また、この包含三角形は、第1の光に基づく包含矩形の第3辺と第4辺を有する直角三角形に近い形状である。このような分布形状であることで、第1半導体レーザ素子20Aの第1部分光と第2半導体レーザ素子20Bの第1部分光を重ね過ぎないように入射面83に照射させて、第1部分光の合成光の均一性が向上され得る。具体的には、この包含三角形において、第3辺と最も平行に近い辺と、第4辺と最も平行に近い辺とが成す角度が75度以上105度以下であり、かつ。包含三角形における3つの内角のうちこの角度が最も大きい、という条件が満たされる。なお、第2の光の第1部分光、第1の光の第4部分光、及び、第2の光の第4部分光も、同様の条件を満たし得る。
発光装置1において、複数の半導体レーザ素子20は、発光装置1の閉空間に配置される。基体10と透光性部材82とが接合して、この閉空間が出来上がる。透光性部材82は蓋部材としての役割を果たすことができる。図示される発光装置1の例では、この閉空間は気密封止された状態で形成される。気密封止されることで、半導体レーザ素子の光出射面に有機物等が集塵することを抑制できる。
発光装置1において、遮光部材90が、基体10と波長変換部材81の隙間を埋めるようにして形成される。遮光部材90は、例えば、熱硬化性の樹脂を流し込み、これを熱で硬化させることで形成できる。遮光部材90を設けることで、光取出面以外からの光の漏れを抑制する。
遮光部材90は、波長変換部材81の上面には達さない。これにより、光取出面である波長変換部811を避けつつ、隙間を埋めるようにして遮光部材90を設けることができ、光取出面以外からの光の漏れを低減することができる。
以上、本発明に係る実施形態を説明してきたが、本発明に係る発光装置は、実施形態の発光装置に厳密に限定されるものではない。つまり、本発明は、実施形態により開示された発光装置の外形や構造に限定されなければ実現できないものではない。本発明は、全ての構成要素を必要十分に備えることを必須とせずに適用され得るものである。例えば、特許請求の範囲に、実施形態により開示された発光装置の構成要素の一部が記載されていなかった場合、その一部の構成要素については、代替、省略、形状の変形、材料の変更などの当業者による設計の自由度を認め、その上で特許請求の範囲に記載された発明が適用されることを特定するものである。
本明細書でこれまで説明してきた内容を通し、以下の技術事項が開示される。
(項1)
速軸方向の拡がり角が15度以上90度未満であり、遅軸方向の拡がり角が0度を超え8度以下である第1の光を出射する第1半導体レーザ素子と、
前記第1半導体レーザ素子に近い順に、少なくとも4つの光反射面が連結して設けられた第1光反射部材と、
速軸方向の拡がり角が15度以上90度未満であり、遅軸方向の拡がり角が0度を超え8度以下である第2の光を出射する第2半導体レーザ素子と、
前記第2半導体レーザ素子に近い順に、少なくとも4つの光反射面が連結して設けられた第2光反射部材と、
前記第1光反射部材によって反射された前記第1の光と前記第2光反射部材によって反射された前記第2の光が入射する入射面を有する波長変換部材と、
を備え、
前記第1半導体レーザ素子から出射された前記第1の光の主要部分であって、前記第1光反射部材に照射される光は全て、前記第1光反射部材の前記4つの光反射面に照射され、
前記第2半導体レーザ素子から出射された前記第2の光の主要部分であって、前記第2光反射部材に照射される光は全て、前記第2光反射部材の前記4つの光反射面に照射され、
前記入射面における前記第1の光の速軸方向の光強度分布は、前記第1半導体レーザ素子のファーフィールドパターンにおける速軸方向の光強度分布よりも均一化されており、
前記入射面における前記第2の光の速軸方向の光強度分布は、前記第2半導体レーザ素子のファーフィールドパターンにおける速軸方向の光強度分布よりも均一化されており、
前記入射面において前記第1の光と第2の光が合わさった状態で、前記入射面上の0.5mm四方の領域内に、前記第1の光の光出力と前記第2の光の光出力の和の93%以上が照射される、発光装置。
(項2)
前記第1光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面において、前記第1半導体レーザ素子から遠い光反射面ほど光反射面の幅が大きく、
前記第2光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面において、前記第2半導体レーザ素子から遠い光反射面ほど光反射面の幅が大きい項1に記載の発光装置。
(項3)
前記第1光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面は、前記第1半導体レーザ素子から近い順に、第1光反射面、第2光反射面、第3光反射面、及び、第4光反射面を有しており、
前記第1光反射面の傾斜角と、前記第2光反射面の傾斜角の差は、8度以上14度以下であり、
前記第2光反射面の傾斜角と、前記第3光反射面の傾斜角の差は、9度以上15度以下であり、
前記第3光反射面の傾斜角と、前記第4光反射面の傾斜角の差は、10度以上16度以下である、項1または項2に記載の発光装置。
(項4)
前記第1光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面は、前記第1半導体レーザ素子から近い順に、第1光反射面、第2光反射面、第3光反射面、及び、第4光反射面を有しており、
前記第1光反射面の傾斜角と前記第2光反射面の傾斜角の差の方が、前記第2光反射面の傾斜角と前記第3光反射面の傾斜角の差よりも小さい、項1乃至項3のいずれか一項に記載の発光装置。
(項5)
前記波長変換部材は、
前記入射面と、前記入射面の反対側にある出射面とを有し、蛍光体を含有する波長変換部と、
前記入射面に垂直な方向からみた平面視で前記入射面を囲う第1面と、前記出射面に垂直な方向からみた平面視で前記出射面を囲う第2面と、を有する包囲部と、
を備え、
前記入射面は、0.75mmの正方形からはみ出ない大きさである、項1乃至項4のいずれか一項に記載の発光装置。
(項6)
前記入射面の外形は、第1辺と前記第1辺に垂直な第2辺とを有する矩形であり、第1辺の長さは第2辺の長さの1.0倍以上1.5倍以下である、項1乃至項5のいずれか一項に記載の発光装置。
(項7)
前記第1半導体レーザ素子から出射される前記第1の光のファーフィールドパターンにおいて速軸方向の両端を通る第1端光及び第2端光がそれぞれ前記入射面に照射される点と点を結んだ仮想直線は、前記第1辺と平行である、項6に記載の発光装置。
(項8)
前記第1光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面は、前記第1半導体レーザ素子から近い順に、第1光反射面、第2光反射面、第3光反射面、及び、第4光反射面を有しており、
前記第2光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面は、前記第1半導体レーザ素子から近い順に、第5光反射面、第6光反射面、第7光反射面、及び、第8光反射面を有しており、
前記第1の光における主要部分の光のうち、前記第1光反射面に反射された部分の光が前記入射面に照射される第1領域と、前記第2の光における主要部分の光のうち、前記第5光反射面に反射された部分の光が前記入射面に照射される領域とが重なる面積は、前記第1領域の面積の0%以上60%以下である、項1乃至項7のいずれか一項に記載の発光装置。
(項9)
前記第1の光における主要部分の光のうち、前記第2光反射面に反射された部分の光が前記入射面に照射される第2領域と、前記第2の光における主要部分の光のうち、前記第6光反射面に反射された部分の光が前記入射面に照射される領域とが重なる面積は、前記第2領域の面積の75%以上100%未満である、項8に記載の発光装置。
実施形態に記載の発光装置は、車載ヘッドライト、ヘッドマウントディスプレイ、照明、プロジェクタ、ディスプレイ等に使用することができる。
1 発光装置
10 基体
11 上面
12 実装面
13 下面
14 内側面
15 外側面
20 半導体レーザ素子
20A 第1半導体レーザ素子
20B 第2半導体レーザ素子
30 サブマウント
40 光反射部材
40A 第1光反射部材
40B 第2光反射部材
41 光反射面
41A 第1光反射面
41B 第2光反射面
41C 第3光反射面
41D 第4光反射面
81 波長変換部材
83 入射面
84 出射面
85 第1面
86 第2面
811 波長変換部
812 包囲部
82 透光性部材
90 遮光部材

Claims (9)

  1. 速軸方向の拡がり角が15度以上90度未満であり、遅軸方向の拡がり角が0度を超え8度以下である第1の光を出射する第1半導体レーザ素子と、
    前記第1半導体レーザ素子に近い順に、少なくとも4つの光反射面が連結して設けられた第1光反射部材と、
    速軸方向の拡がり角が15度以上90度未満であり、遅軸方向の拡がり角が0度を超え8度以下である第2の光を出射する第2半導体レーザ素子と、
    前記第2半導体レーザ素子に近い順に、少なくとも4つの光反射面が連結して設けられた第2光反射部材と、
    前記第1光反射部材によって反射された前記第1の光と前記第2光反射部材によって反射された前記第2の光が入射する入射面を有する波長変換部材と、
    を備え、
    前記第1半導体レーザ素子から出射された前記第1の光の主要部分であって、前記第1光反射部材に照射される光は全て、前記第1光反射部材の前記4つの光反射面に照射され、
    前記第2半導体レーザ素子から出射された前記第2の光の主要部分であって、前記第2光反射部材に照射される光は全て、前記第2光反射部材の前記4つの光反射面に照射され、
    前記入射面における前記第1の光の速軸方向の光強度分布は、前記第1半導体レーザ素子のファーフィールドパターンにおける速軸方向の光強度分布よりも均一化されており、
    前記入射面における前記第2の光の速軸方向の光強度分布は、前記第2半導体レーザ素子のファーフィールドパターンにおける速軸方向の光強度分布よりも均一化されており、
    前記入射面において前記第1の光と第2の光が合わさった状態で、前記入射面上の0.5mm四方の領域内に、前記第1の光の光出力と前記第2の光の光出力の和の93%以上が照射される、発光装置。
  2. 前記第1光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面において、前記第1半導体レーザ素子から遠い光反射面ほど光反射面の幅が大きく、
    前記第2光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面において、前記第2半導体レーザ素子から遠い光反射面ほど光反射面の幅が大きい請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記第1光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面は、前記第1半導体レーザ素子から近い順に、第1光反射面、第2光反射面、第3光反射面、及び、第4光反射面を有しており、
    前記第1光反射面の傾斜角と、前記第2光反射面の傾斜角の差は、8度以上14度以下であり、
    前記第2光反射面の傾斜角と、前記第3光反射面の傾斜角の差は、9度以上15度以下であり、
    前記第3光反射面の傾斜角と、前記第4光反射面の傾斜角の差は、10度以上16度以下である、請求項1に記載の発光装置。
  4. 前記第1光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面は、前記第1半導体レーザ素子から近い順に、第1光反射面、第2光反射面、第3光反射面、及び、第4光反射面を有しており、
    前記第1光反射面の傾斜角と前記第2光反射面の傾斜角の差の方が、前記第2光反射面の傾斜角と前記第3光反射面の傾斜角の差よりも小さい、請求項1に記載の発光装置。
  5. 前記波長変換部材は、
    前記入射面と、前記入射面の反対側にある出射面とを有し、蛍光体を含有する波長変換部と、
    前記入射面に垂直な方向からみた平面視で前記入射面を囲う第1面と、前記出射面に垂直な方向からみた平面視で前記出射面を囲う第2面と、を有する包囲部と、
    を備え、
    前記入射面は、一辺が0.75mmの正方形からはみ出ない大きさである、請求項1に記載の発光装置。
  6. 前記入射面の外形は、第1辺と前記第1辺に垂直な第2辺とを有する矩形であり、第1辺の長さは第2辺の長さの1.0倍以上1.5倍以下である、請求項5に記載の発光装置。
  7. 前記第1半導体レーザ素子から出射される前記第1の光のファーフィールドパターンにおいて速軸方向の両端を通る第1端光及び第2端光がそれぞれ前記入射面に照射される点と点を結んだ仮想直線は、前記第1辺と平行である、請求項6に記載の発光装置。
  8. 前記第1光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面は、前記第1半導体レーザ素子から近い順に、第1光反射面、第2光反射面、第3光反射面、及び、第4光反射面を有しており、
    前記第2光反射部材の前記少なくとも4つの光反射面は、前記第1半導体レーザ素子から近い順に、第5光反射面、第6光反射面、第7光反射面、及び、第8光反射面を有しており、
    前記第1の光における主要部分の光のうち、前記第1光反射面に反射された部分の光が前記入射面に照射される第1領域と、前記第2の光における主要部分の光のうち、前記第5光反射面に反射された部分の光が前記入射面に照射される領域とが重なる面積は、前記第1領域の面積の0%以上60%以下である、請求項1に記載の発光装置。
  9. 前記第1の光における主要部分の光のうち、前記第2光反射面に反射された部分の光が前記入射面に照射される第2領域と、前記第2の光における主要部分の光のうち、前記第6光反射面に反射された部分の光が前記入射面に照射される領域とが重なる面積は、前記第2領域の面積の75%以上100%未満である、請求項8に記載の発光装置。
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