JP2024050476A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 安価、少部品、あるいは、簡便な製造工程で製造できる発光装置を実現する。【解決手段】 半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出射された光が入射する側面である光入射面と、半導体レーザ素子から出射された光に基づき波長変換した光を出射する上面である光出射面と、を有する波長変換部と、波長変換部の光入射面及び光出射面が含まれない表面に設けられる反射部と、を有する波長変換部材と、半導体レーザ素子及び波長変換部材が配置される配置領域を有し、内部空間を形成するパッケージと、を備え、波長変換部材は、半導体レーザ素子が配置される位置から第1方向に離れた位置に配置され、光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子に最も近い辺から第1方向に向かって、第1方向に垂直な第2方向の幅が狭くなる第1領域を有した形状である、発光装置。【選択図】 図2

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、半導体レーザ素子から出社される光を上方に向けて反射する反射体と、反射体によって反射された光が通過する透光体と、透光体から出射された光が入射する波長変換部材と、を備える発光装置が開示されている。
特開2019-53130
半導体レーザ素子と波長変換部材を備える発光装置であって、より安価に製造できる発光装置を実現する。
または、上記と代替的あるいは併合的に、半導体レーザ素子と波長変換部材を備える発光装置であって、より部品点数の少ない構成の発光装置を実現する。
または、上記と代替的あるいは併合的に、半導体レーザ素子と波長変換部材を備える発光装置であって、より簡便な製造工程で製造可能な発光装置を実現する。
一実施形態に開示される発光装置は、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射された光が入射する側面である光入射面と、前記半導体レーザ素子から出射された光に基づき波長変換した光を出射する上面である光出射面と、を有する波長変換部と、前記波長変換部の前記光入射面及び光出射面が含まれない表面に設けられ、前記波長変換部に入射した前記半導体レーザ素子からの光及び前記波長変換部により波長変換された光を反射する反射部と、を有する波長変換部材と、前記半導体レーザ素子及び前記波長変換部材が配置される配置領域を有し、前記半導体レーザ素子及び前記波長変換部材が配置される内部空間を形成するパッケージと、を備え、前記波長変換部材は、前記半導体レーザ素子が配置される位置から第1方向に離れた位置に配置され、前記光出射面は、前記光出射面に垂直な平面視で、前記半導体レーザ素子に最も近い辺から前記第1方向に向かって、前記第1方向に垂直な第2方向の幅が狭くなる第1領域を有した形状である。
実施形態に開示される1または複数の発明の少なくとも一つにおいて、上記課題の少なくとも一つを解決する発光装置が実現される。
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のII-II断面線における断面図である。 図3Aは、実施形態に係る第一例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図3Bは、実施形態に係る第一例の波長変換部材の六面図である。 図3Cは、実施形態に係る第一例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図3Dは、実施形態に係る第一例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図4Aは、実施形態に係る第二例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図4Bは、実施形態に係る第二例の波長変換部材の六面図である。 図4Cは、実施形態に係る第二例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図4Dは、実施形態に係る第二例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図5Aは、実施形態に係る第三例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図5Bは、実施形態に係る第三例の波長変換部材の六面図である。 図5Cは、実施形態に係る第三例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図5Dは、実施形態に係る第三例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図6Aは、実施形態に係る第四例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図6Bは、実施形態に係る第四例の波長変換部材の六面図である。 図6Cは、実施形態に係る第四例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図6Dは、実施形態に係る第四例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図7Aは、実施形態に係る第五例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図7Bは、実施形態に係る第五例の波長変換部材の六面図である。 図7Cは、実施形態に係る第五例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図7Dは、実施形態に係る第五例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図8Aは、実施形態に係る第六例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図8Bは、実施形態に係る第六例の波長変換部材の六面図である。 図8Cは、実施形態に係る第六例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図8Dは、実施形態に係る第六例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図9Aは、実施形態に係る第七例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図9Bは、実施形態に係る第七例の波長変換部材の六面図である。 図9Cは、実施形態に係る第七例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図9Dは、実施形態に係る第七例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図10Aは、実施形態に係る第八例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図10Bは、実施形態に係る第八例の波長変換部材の六面図である。 図10Cは、実施形態に係る第八例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図10Dは、実施形態に係る第八例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図11Aは、実施形態に係る第九例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図11Bは、実施形態に係る第九例の波長変換部材の六面図である。 図11Cは、実施形態に係る第九例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図11Dは、実施形態に係る第九例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図12Aは、実施形態に係る第十例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図12Bは、実施形態に係る第十例の波長変換部材の六面図である。 図12Cは、実施形態に係る第十例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図12Dは、実施形態に係る第十例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図13Aは、実施形態に係る第十一例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図13Bは、実施形態に係る第十一例の波長変換部材の六面図である。 図13Cは、実施形態に係る第十一例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図13Dは、実施形態に係る第十一例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図14Aは、実施形態に係る第十二例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図14Bは、実施形態に係る第十二例の波長変換部材の六面図である。 図14Cは、実施形態に係る第十二例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図14Dは、実施形態に係る第十二例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図15Aは、実施形態に係る第十三例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図15Bは、実施形態に係る第十三例の波長変換部材の六面図である。 図15Cは、実施形態に係る第十三例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図15Dは、実施形態に係る第十三例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図16Aは、変形例に係る第十四例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図16Bは、変形例に係る第十四例の波長変換部材の六面図である。 図16Cは、変形例に係る第十四例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図16Dは、変形例に係る第十四例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図17Aは、変形例に係る第十五例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図17Bは、変形例に係る第十五例の波長変換部材の六面図である。 図17Cは、変形例に係る第十五例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図17Dは、変形例に係る第十五例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。 図18Aは、変形例に係る第十六例の波長変換部材を上方から見た斜視図である。 図18Bは、変形例に係る第十六例の波長変換部材の六面図である。 図18Cは、変形例に係る第十六例の波長変換部材を備える発光装置を上方から見た斜視図である。 図18Dは、変形例に係る第十六例の波長変換部材を備える発光装置の六面図である。
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(上方/下方)、左右、表裏、前後(前方/後方)、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、図面においてX、Y、及び、Zが記されている矢印の方向を正方向、これと反対の方向を負方向とする。例えば、矢印の先にXが記されている方向は、X方向であり、かつ、正方向である。なお、X方向であり、かつ、正方向である方向を、「Xの正方向」と呼ぶものとし、これと反対の方向を「Xの負方向」と呼ぶものとする。Y方向、及び、Z方向についても同様である。
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や、複数の部材をまとめて一つの対象として捉えるときなどに「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>
実施形態に係る発光装置1を説明する。図1乃至図18Dは、発光装置1の例示的な一形態を説明するための図面である。図1は、発光装置1の斜視図である。図2は、図1のII-II断面線における断面図である。図3A乃至図3Dは、波長変換部材40の第一例である波長変換部材40Aを備える発光装置1を説明するための図である。図4A乃至図4Dは、波長変換部材40の第二例である波長変換部材40Bを備える発光装置1を説明するための図である。図5A乃至図5Dは、波長変換部材40の第三例である波長変換部材40Cを備える発光装置1を説明するための図である。図6A乃至図6Dは、波長変換部材40の第四例である波長変換部材40Dを備える発光装置1を説明するための図である。図7A乃至図7Dは、波長変換部材40の第五例である波長変換部材40Eを備える発光装置1を説明するための図である。図8A乃至図8Dは、波長変換部材40の第六例である波長変換部材40Fを備える発光装置1を説明するための図である。図9A乃至図9Dは、波長変換部材40の第七例である波長変換部材40Gを備える発光装置1を説明するための図である。図10A乃至図10Dは、波長変換部材40の第八例である波長変換部材40Hを備える発光装置1を説明するための図である。図11A乃至図11Dは、波長変換部材40の第九例である波長変換部材40Iを備える発光装置1を説明するための図である。図12A乃至図12Dは、波長変換部材40の第十例である波長変換部材40Jを備える発光装置1を説明するための図である。図13A乃至図13Dは、波長変換部材40の第十一例である波長変換部材40Kを備える発光装置1を説明するための図である。図14A乃至図14Dは、波長変換部材40の第十二例である波長変換部材40Lを備える発光装置1を説明するための図である。図15A乃至図15Dは、波長変換部材40の第十三例である波長変換部材40Mを備える発光装置1を説明するための図である。図16A乃至図16Dは、波長変換部材40の第十四例である波長変換部材40Nを備える、変形例の発光装置1を説明するための図である。図17乃至図17Dは、波長変換部材40の第十五例である波長変換部材40Pを備える、変形例の発光装置1を説明するための図である。図18A乃至図18Dは、波長変換部材40の第十六例である波長変換部材40Qを備える、変形例の発光装置1を説明するための図である。なお、図1を除き、発光装置1は、透光部及び遮光膜を有する蓋部17の表面から透過して見える状態で図示している。また、六面図については、実物の大きさと同一ではないが、部材同士の大小関係や位置関係は誇張せずに記してある。また、六面図については、正面図を矢印F1、背面図を矢印F2、平面図を矢印F3、底面図を矢印F4、右側面図を矢印F5、左側面図を矢印F6で指し示している。
発光装置1は、複数の構成要素を備えている。複数の構成要素には、パッケージ10、半導体レーザ素子20、サブマウント30、及び、波長変換部材40、が含まれる。なお、発光装置1は、この他にも構成要素を備えていてよい。また、発光装置1は、ここで挙げた複数の構成要素の一部を備えていなくてもよい。
まず、各構成要素について説明する。
(パッケージ10)
パッケージ10は、基部14と枠部15と蓋部17とを有する。パッケージ10は、例えば、基部14及び枠部15を構成する基部材と、蓋部17を構成する蓋部材とを備える。なお、基部材は、基部14を構成する実装部材と、枠部15を構成する枠部材が接合されて形成されてもよい。あるいは、パッケージ10は、基部14を構成する基部材と、枠部15及び蓋部17を構成する蓋部材とを備えてもよい。
パッケージ10は、内部に閉空間が形成されている。この内部空間(内部に形成される閉空間)は、封止された空間である。また、この内部空間は、所定の雰囲気で気密された状態で封止された空間である。
パッケージ10は、他の構成要素が配置される配置領域を有する。配置領域は、パッケージ10の上面に設けられる。この配置領域は、必ずしも同一平面上に設けられていなくてよいが、同じ面側(ここでは上面側)に設けられる領域である。
例えば、実装部材の主材料は金属、または、金属を含む複合物である。例えば、実装部材の主材料は銅である。また例えば、枠部材の主材料はセラミックスである。例えば、枠部材の主材料は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、または、酸化アルミニウムのいずれかである。また例えば、蓋部材の主材料は、例えば、石英、炭化ケイ素、サファイア、又は、ガラスのいずれかである。なお、基部14及び枠部15を同じ材料を用いて一体的に形成する場合、基部材の主材料はセラミックスである。
ここで、主材料とは、対象となる形成物において、重量または体積が最も多くの割合を占める材料をいうものとする。なお、1つの材料から対象となる形成物が形成される場合には、その材料が主材料である。つまり、ある材料が主材料であるとは、その材料の占める割合が100%となり得ることを含む。
(半導体レーザ素子20)
半導体レーザ素子20は、光を出射する出射端面を有する。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側面が、出射端面となる。上面視における半導体レーザ素子20の外形は、長辺と短辺を有する矩形である。この外形は、矩形でなくてもよい。
半導体レーザ素子20には、例えば、青色の光を出射する半導体レーザ素子を採用することができる。ここでの青色の光は、その発光ピーク波長が420nm~494nmの範囲内にある光をいうものとする。なお、半導体レーザ素子20に、その他の色の光を出射する半導体レーザ素子を採用してもよい。半導体レーザ素子20に、発光ピーク波長が、320nm~530nmの範囲にある光を出射する半導体レーザを採用してもよい。
半導体レーザ素子20は、例えば、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子である。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。
ここで、半導体レーザ素子から出射される光について説明する。半導体レーザ素子から出射される光(レーザ光)は拡がりを有する。半導体レーザ素子から出射される光は、光の出射端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、出射端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。
半導体レーザ素子から出射される光のFFPの形状は、光の出射端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の速軸方向、短径方向を半導体レーザ素子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、半導体レーザ素子の光の拡がり角とする。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「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には、例えば、遅軸方向の拡がり角が2度から30度にある半導体レーザ素子を採用することができる。半導体レーザ素子20には、例えば、速軸方向の拡がり角が5度から120度にある半導体レーザ素子を採用することができる。
(サブマウント30)
サブマウント30は、上面、及び、下面を有する。サブマウント30は、直方体の形状で構成される。サブマウント30は、上面視で、長辺及び短辺を有する矩形の外形を有する。サブマウント30は、上下方向の幅が最も小さい。サブマウント30の上下方向の幅は、50μm以上1000μm以下とすることができる。なお、サブマウント30の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することができる。
(波長変換部材40)
波長変換部材40は、波長変換部41と反射部43とを有する。波長変換部材40において、波長変換部41の一部の表面が反射部43に覆われ、他の部分の表面が反射部43に覆われない。
波長変換部41は、上面42Aと、下面42Bと、1または複数の側面42とを有する。波長変換部材40において、波長変換部41の上面42Aは反射部43に覆われない。波長変換部材40において、1または複数の側面42は、一部が反射部43に覆われ、他の部分が反射部43に覆われない。1または複数の側面42の反射部43に覆われる部分は反射部43と接する。
波長変換部41は、光入射面と、光出射面と、を有する。波長変換部41において、1または複数の側面42のうち、反射部43に覆われない領域が光入射面となり得る。波長変換部41において、上面42Aのうち、反射部43に覆われない領域が光出射面となり得る。反射部43は、波長変換部41の光入射面及び光出射面が含まれない表面に設けられる。
例えば、全領域が反射部43に覆われていない1の側面42が光入射面となり得る。また例えば、一部の領域が反射部43に覆われている1の側面42における反射部43に覆われていない領域が光入射面となり得る。また例えば、これらの側面42を選択的に複数合わせた、反射部43に覆われていない一つの領域が光入射面となり得る。
波長変換部41の下面42Bは、反射部43に覆われない。なお、下面42Bは、反射部43に覆われてもよい。
波長変換部41において、1または複数の側面42のうち、光入射面と反対側に位置する領域は反射部43に覆われる。波長変換部41において、1または複数の側面42のうち、光入射面から続く領域は反射部43に覆われる。波長変換部41において、1または複数の側面42のうち、光入射面と交わる全ての側面42が反射部43に覆われる。波長変換部41において、1または複数の側面42のうち、光入射面以外の全ての領域が反射部43に覆われる。
波長変換部材40の表面上で、光入射面と光出射面は接続しない。つまり、波長変換部41は一つの部材で形成され得るが、波長変換部材40の表面上では、光入射面と光出射面は直接繋がっていない。波長変換部材40の表面上で、反射部43が光入射面と光出射面を離隔している。
反射部43は、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、この光出射面の全周を囲う。波長変換部41の光入射面に垂直な平面視で、光入射面の上端は、上面42Aよりも下方に位置する。
反射部43は、波長変換部41の光入射面と面一で、少なくとも側方に広がる側面を有する。また、この側面は、波長変換部41の光入射面と面一で、光入射面の上方に広がり得る。なお、ここでいう側方は、図示される発光装置1におけるY方向と同じ方向である。反射部43は、光入射面よりも側方に突出した凸部を有する。凸部は、光入射面の上方に形成される。凸部は、光入射面の上端と光出射面の上端の間に形成される。さらに、凸部の一部は、光入射面の上端よりも下方に、または、光出射面の上端よりも上方に形成され得る。
波長変換部41の光出射面と光入射面は、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)を通り光出射面に垂直で、かつ、光入射面を貫くような仮想線が存在するという関係を満たす。
波長変換部41は、蛍光体を含む。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)、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)SiO)、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、YAG蛍光体は、耐熱性が良好である。
波長変換部41には、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好ましい。波長変換部41の主材料は、例えば、セラミックスである。なお、主材料は、セラミックスに限らなくてよい。また、波長変換部41は、蛍光体の単結晶で形成されてもよい。セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、又は酸化マグネシウムが挙げられる。
波長変換部41は、例えば、セラミックスを主材料に用いて形成される。また例えば、波長変換部41は焼結体である。波長変換部41は、例えば、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。
反射部43の主材料は、例えば、セラミックスである。主材料に用いられるセラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、又は酸化マグネシウム等が挙げられる。反射部43は、例えば、セラミックスを主材料に用いて形成される。また例えば、反射部43は焼結体である。
波長変換部材40は、例えば、波長変換部41と反射部43が一体的に焼結して形成することができる。なお、反射部43は、セラミックスを主材料としなくてもよい。例えば、反射部43は、金属を主材料とした金属膜、または、誘電体層を積層して多層膜に形成した誘電体多層膜で構成することもできる。主材料に用いられる金属には、例えば、銀、アルミニウム等が挙げられる。また、誘電体層としては、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、酸化タンタル等を採用することができる。
次に、上述した構成要素を備える発光装置1について説明する。
(発光装置1)
発光装置1において、半導体レーザ素子20が、パッケージ10の内部空間に配置される。半導体レーザ素子20は、パッケージ10の基部14に配置される。半導体レーザ素子20は、パッケージ10の配置領域に配置される。
半導体レーザ素子20は、出射端面から側方に進む光を出射する。半導体レーザ素子20は、出射端面から第1方向に進む光を出射する。半導体レーザ素子20から出射される、光軸を進む光は、第1方向に進む光となり得る。図示される発光装置において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
半導体レーザ素子20は、サブマウント30を介して、パッケージ10に実装される。サブマウント30が、パッケージ10の上面(配置領域)と接合し、サブマウント30の上に半導体レーザ素子20が配置される。サブマウント30を介することで、半導体レーザ素子20の発光点を高くすることができる。
発光装置1において、波長変換部材40が、パッケージ10の内部空間に配置される。波長変換部材40は、パッケージ10の配置領域に配置される。波長変換部材40は、半導体レーザ素子20が配置される位置から第1方向に離れた位置に配置される。波長変換部材40は、光入射面が、半導体レーザ素子20の出射端面と対向する向きで配置される。なお、上面視で、波長変換部材40の凸部45は部分的に半導体レーザ素子20と重なり得る。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の半導体レーザ素子20に最も近い点を通り、第2方向に平行な仮想線よりも第1方向に離れた領域に包含される。なお、第2方向は、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で第1方向に垂直な方向である。図示される発光装置において、第2方向は、Y方向と同じ方向である。
半導体レーザ素子20は、出射端面から波長変換部材40へと進む光を出射する。半導体レーザ素子20から出射された光が、光入射面に入射する。半導体レーザ素子20から出射される主要部分の光は、光入射面において、光入射面の外縁に包含される。波長変換部41は、半導体レーザ素子20から出射された光に基づき、波長変換した光を発する。波長変換部41は、波長変換した光を光出射面から出射する。
波長変換部材40の光入射面は、第2方向の最大幅よりも第3方向の最大幅の方が大きい形状である。半導体レーザ素子20から出射される主要部分の光は、第1方向に垂直な平面上で、第2方向よりも、第3方向に長い形状を有するのが好ましい。なお、第2方向と第3方向は互いに直交する。図示される発光装置において、第3方向は、Z方向と同じ方向である。例えば、半導体レーザ素子20から出射される光のFFPの速軸方向を第3方向と同じ方向にし、遅軸方向を第2方向と同じ方向にする。これにより、波長変換部41の光入射面から出射される光を抑え、波長変換部材40の光出射面から効率的に光を出力することができる。
なお、波長変換部材40の光入射面は、第2方向の最大幅よりも第3方向の最大幅の方が小さい形状であってもよい。例えば、波長変換部材40の第3方向の長さを調整したり、光出射面の大きさを調整したりすることで、このような形状の調整が可能である。この場合、半導体レーザ素子20から出射される主要部分の光は、第1方向に垂直な平面上で、第3方向よりも、第2方向に長い形状を有するのが好ましい。例えば、半導体レーザ素子20から出射される光のFFPの速軸方向を第2方向と同じ方向にし、遅軸方向を第3方向と同じ方向にする。これにより、波長変換部41の光入射面から出射される光を抑え、波長変換部材40の光出射面から効率的に光を出力することができる。
波長変換部材40の光出射面からは、半導体レーザ素子20からの光または波長変換部41により波長変換された光が出射される。光出射面から、波長変換された光のみを出射することもできるが、例えば、半導体レーザ素子20から出射される青色の光と、波長変換部41に含まれる蛍光体によって発せられる黄色の蛍光を合わせて出射させることで、白色の光を出射させることができる。
波長変換部材40の光出射面から出射された光は、パッケージ10を通過し、パッケージ10の外部へと出射される。波長変換部材40の光出射面から出射された光は、パッケージ10の蓋部17を通過して上方へと出射される。このように、側面に光入射面を有し、上面に光出射面を有する波長変換部材を用いることで、ミラーと波長変換部材で構成するよりも部品点数を少なくすることができる。また、ミラーをパッケージ内に実装し、パッケージの上に波長変換部材を実装するよりも、製造工程を簡便にすることができる。また、より安価に発光装置を製造できる。
また、半導体レーザ素子20からは、光が側方に出射されるため、半導体レーザ素子20からのレーザ光が直接パッケージ10の蓋部17から出射されない構造で発光装置を製造することができる。そのため、レーザ光を利用した発光装置としての安全性を高めることができる。
反射部43は、半導体レーザ素子20から出射され波長変換部41に入射した光及び波長変換部41により波長変換された光を反射する。波長変換部41のうち、反射部43に覆われている領域において波長変換部41から反射部43へと入射する光は、反射部43に反射され、波長変換部41へと戻される。これにより、光入射面または光出射面以外から光が出射されることを抑制し、光出射面から効率的に光を出力させている。
発光装置1において、パッケージ10の下面に垂直な方向に関し、半導体レーザ素子20の上面からパッケージ10の蓋部17の下面までの長さは、波長変換部材40の幅よりも小さい。このような条件を満たすことで、パッケージ10に実装されていた波長変換部材40がパッケージ10から外れてしまった場合も、波長変換部材40の移動範囲を制限することができ、発光装置1の安全性向上に寄与することができる。
パッケージ10は、半導体レーザ素子20から出射される光と同じ波長範囲の光を遮光する遮光部を有している。また、パッケージ10は、波長変換部材40の光出射面から出射された光を透過させて外部に出射させる透光部を有している。例えば、遮光部は、パッケージ10の枠部15に設けられる。また例えば、透光部は、パッケージ10の蓋部17に設けられる。
発光装置1において、遮光部は、半導体レーザ素子20の出射端面から出射された主要部分の光に関し、この出射端面から最も上方に向かって出射され波長変換部材40に入射するまでの光路の延長線上には配置されなくてよい。
発光装置1において、透光部は、主要部分の光に関し、半導体レーザ素子20の出射端面から最も上方に向かって出射され波長変換部材40に入射するまでの光路の延長線上であって、延長線が遮光部と交わるよりも手前の線分上に配置されてもよい。
発光装置1において、パッケージ10の蓋部17には、蓋部17の上面あるいは下面において、透光部を囲う遮光膜が設けられる。この遮光膜は、蓋部17の上面あるいは下面において、透光部を除く全領域に設けられる。これにより、パッケージ10の所望の領域から光を出射させると共に、他の領域から光が出射されることを抑えることができる。なお、図示される発光装置1では、遮光膜は、蓋部17の下面に設けられている。
発光装置1において、上面視で、波長変換部41の光出射面は、蓋部17の遮光膜と重ならない。発光装置1において、上面視で、反射部43の上面は、蓋部17の遮光膜と部分的に重なる。発光装置1において、上面視で、波長変換部材40の外縁は、蓋部17の遮光膜と部分的に重なる。なお、発光装置1において、上面視で、波長変換部材40の外縁の全部が、蓋部17の遮光膜と重なってもよい。あるいは、発光装置1において、上面視で、波長変換部材40の外縁の全部が、蓋部17の遮光膜と重ならなくてもよい。
ここで、発光装置1が備える波長変換部材40の例として、波長変換部材40A~波長変換部材40Qまでを挙げる。また、各例の波長変換部材40を備える発光装置1について説明する。
(波長変換部材40Aを備える発光装置1)
図3A乃至図3Dは、波長変換部材40Aに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が狭くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、三角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅と同じである。
半導体レーザ素子20からの光軸を通る光が波長変換部41の光入射面に入射する点を通る位置での、波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Bを備える発光装置1)
図4A乃至図4Dは、波長変換部材40Bに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が狭くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、四角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅と同じである。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
半導体レーザ素子20からの光軸を通る光が波長変換部41の光入射面に入射する点を通る位置での、波長変換部41の光入射面の第2方向の幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形が光出射面と同じ形状であり、上面よりも下面の方が小さい錐台状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Cを備える発光装置1)
図5A乃至図5Dは、波長変換部材40Cに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が狭くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、四角形の形状である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形が光出射面と同じ形状であり、上面よりも下面の方が小さい錐台状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Dを備える発光装置1)
図6A乃至図6Dは、波長変換部材40Dに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、四角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最小幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最小幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも大きい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも60%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも60%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形が光出射面と同じ形状であり、上面よりも下面の方が大きい錐台状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Eを備える発光装置1)
図7A乃至図7Dは、波長変換部材40Eに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、四角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅と同じである。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅と同じである。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最小幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅と同じである。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最小幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅と同じである。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Fを備える発光装置1)
図8A乃至図8Dは、波長変換部材40Fに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、四角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形が光出射面と同じ形状であり、上面よりも下面の方が小さい錐台状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Gを備える発光装置1)
図9A乃至図9Dは、波長変換部材40Gに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、円形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Hを備える発光装置1)
図10A乃至図10Dは、波長変換部材40Hに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、円形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、円形である。
(波長変換部材40Iを備える発光装置1)
図11A乃至図11Dは、波長変換部材40Iに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、六角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Jを備える発光装置1)
図12A乃至図12Dは、波長変換部材40Jに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、三角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Kを備える発光装置1)
図13A乃至図13Dは、波長変換部材40Kに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、三角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、三角形である。
(波長変換部材40Lを備える発光装置1)
図14A乃至図14Dは、波長変換部材40Lに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、四角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅と同じである。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
半導体レーザ素子20からの光軸を通る光が波長変換部41の光入射面に入射する点を通る位置での、波長変換部41の光入射面の第2方向の幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Mを備える発光装置1)
図15A乃至図15Dは、波長変換部材40Mに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、四角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形が光出射面と同じ形状であり、上面よりも下面の方が小さい錐台状の波長変換部を下面側から上面に達しないようにハーフダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
以上、発明に係る各実施形態を説明してきたが、波長変換部材40を、以下の波長変換部材40N~40Qに代えてもよい。以下に、波長変換部材40Nを備える変形例の発光装置1、波長変換部材40Pを備える変形例の発光装置1、及び、波長変換部材40Qを備える変形例の発光装置1を説明する。
(波長変換部材40Nを備える発光装置1)
図16A乃至図16Dは、波長変換部材40Nに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、四角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形が光出射面と同じ形状であり、上面よりも下面の方が小さい錐台状の波長変換部を下面側から斜め外側に向かうようにダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Pを備える発光装置1)
図17A乃至図17Dは、波長変換部材40Pに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が広くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、六角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から斜め外側に向かうようにダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
(波長変換部材40Aを備える発光装置1)
図18A乃至図18Dは、波長変換部材40Qに関する図である。波長変換部41の光出射面は、光出射面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い辺から第1方向に向かって、第2方向の幅が狭くなる第1領域を有した形状である。光出射面の形状を調整することで、発光装置から出射される光の分布を調整できる。また、波長変換部41の光出射面は、三角形の形状である。なお、図示される波長変換部材40において、第1方向は、Xの正方向と同じ方向である。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最小幅よりも大きい。
波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅と同じである。
半導体レーザ素子20からの光軸を通る光が波長変換部41の光入射面に入射する点を通る位置での、波長変換部41の光入射面の第2方向の最大幅は、波長変換部41の光出射面の第1領域における第2方向の最大幅よりも小さい。
波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、光出射面の外縁の内側(外縁は含まない)に包含される。また、波長変換部41の光出射面に垂直な平面視で、波長変換部41の光入射面の少なくとも80%以上の領域が、第1領域の内側(第1領域の外縁は含まない)に包含される。このような形状は、例えば、上面と下面の形状が光出射面と同じ形状である柱状の波長変換部を下面側から斜め外側に向かうようにダイシングすることでできるため、簡便に製造できる。
反射部43の上面の外縁形状は、この上面に垂直な平面視で、半導体レーザ素子20に最も近い点から第1方向に向かって、第2方向の幅が一定である第2領域を有した形状である。反射部43の上面の外縁形状は、四角形である。
以上、本発明に係る各実施形態を説明してきたが、本発明に係る発光装置は、各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、各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)
半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子から出射された光が入射する側面である光入射面と、前記半導体レーザ素子から出射された光に基づき波長変換した光を出射する上面である光出射面と、を有する波長変換部と、前記波長変換部の前記光入射面及び光出射面が含まれない表面に設けられ、前記波長変換部に入射した前記半導体レーザ素子からの光及び前記波長変換部により波長変換された光を反射する反射部と、を有する波長変換部材と、
前記半導体レーザ素子及び前記波長変換部材が配置される配置領域を有し、前記半導体レーザ素子及び前記波長変換部材が配置される内部空間を形成するパッケージと、
を備え、
前記波長変換部材は、前記半導体レーザ素子が配置される位置から第1方向に離れた位置に配置され、
前記光出射面は、前記光出射面に垂直な平面視で、前記半導体レーザ素子に最も近い辺から前記第1方向に向かって、前記第1方向に垂直な第2方向の幅が狭くなる第1領域を有した形状である、発光装置。
(項2)
前記光出射面に垂直な平面視で、前記光入射面の少なくとも80%以上の領域が、前記光出射面の前記半導体レーザ素子に最も近い点を通り前記第2方向に平行な仮想線よりも前記第1方向に離れた領域に包含される、項1に記載の発光装置。
(項3)
前記光出射面に垂直な平面視で、前記光入射面の少なくとも80%以上の領域が、前記光出射面の外縁の内側に包含される、項2に記載の発光装置。
(項4)
前記光出射面に垂直な平面視で、前記光入射面の少なくとも80%以上の領域が、前記第1領域の内側に包含される、項3に記載の発光装置。
(項5)
前記光入射面の前記第2方向の最大幅は、前記光出射面の前記第1領域における前記第2方向の最小幅よりも大きい、項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置。
(項6)
前記光入射面の前記第2方向の最大幅は、前記光出射面の前記第1領域における前記第2方向の最大幅と同じである、項1乃至項5のいずれか一項に記載の発光装置。
(項7)
前記光入射面は、前記第2方向の最大幅よりも、前記第1方向及び第2方向に垂直な第3方向の最大幅の方が大きい形状である、項1乃至項6のいずれか一項に記載の発光装置。
(項8)
前記光出射面は、三角形または四角形の形状である、項1乃至項7のいずれか一項に記載の発光装置。
(項9)
前記光入射面の前記第2方向の最大幅は、前記光出射面の前記第1領域における前記第2方向の最小幅と同じである、項1乃至項4のいずれか一項に記載の発光装置。
(項10)
前記光入射面の前記第2方向の最大幅は、前記光出射面の前記第1領域における前記第2方向の最小幅よりも小さい、項1乃至項4のいずれか一項に記載の発光装置。
各実施形態に記載の発光装置は、スマートライトや間接照明などの照明器具、車載ヘッドライト、ヘッドマウントディスプレイ、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 パッケージ
14 基部
15 枠部
17 蓋部
20 半導体レーザ素子
30 サブマウント
40 波長変換部材
41 波長変換部
42 側面
42A 上面
42B 下面
43 反射部

Claims (10)

  1. 半導体レーザ素子と、
    前記半導体レーザ素子から出射された光が入射する側面である光入射面と、前記半導体レーザ素子から出射された光に基づき波長変換した光を出射する上面である光出射面と、を有する波長変換部と、前記波長変換部の前記光入射面及び光出射面が含まれない表面に設けられ、前記波長変換部に入射した前記半導体レーザ素子からの光及び前記波長変換部により波長変換された光を反射する反射部と、を有する波長変換部材と、
    前記半導体レーザ素子及び前記波長変換部材が配置される配置領域を有し、前記半導体レーザ素子及び前記波長変換部材が配置される内部空間を形成するパッケージと、
    を備え、
    前記波長変換部材は、前記半導体レーザ素子が配置される位置から第1方向に離れた位置に配置され、
    前記光出射面は、前記光出射面に垂直な平面視で、前記半導体レーザ素子に最も近い辺から前記第1方向に向かって、前記第1方向に垂直な第2方向の幅が狭くなる第1領域を有した形状である、発光装置。
  2. 前記光出射面に垂直な平面視で、前記光入射面の少なくとも80%以上の領域が、前記光出射面の前記半導体レーザ素子に最も近い点を通り前記第2方向に平行な仮想線よりも前記第1方向に離れた領域に包含される、請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記光出射面に垂直な平面視で、前記光入射面の少なくとも80%以上の領域が、前記光出射面の外縁の内側に包含される、請求項2に記載の発光装置。
  4. 前記光出射面に垂直な平面視で、前記光入射面の少なくとも80%以上の領域が、前記第1領域の内側に包含される、請求項3に記載の発光装置。
  5. 前記光入射面の前記第2方向の最大幅は、前記光出射面の前記第1領域における前記第2方向の最小幅よりも大きい、請求項1に記載の発光装置。
  6. 前記光入射面の前記第2方向の最大幅は、前記光出射面の前記第1領域における前記第2方向の最大幅と同じである、請求項5に記載の発光装置。
  7. 前記光入射面は、前記第2方向の最大幅よりも、前記第1方向及び第2方向に垂直な第3方向の最大幅の方が大きい形状である、請求項6に記載の発光装置。
  8. 前記光出射面は、三角形または四角形の形状である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の発光装置。
  9. 前記光入射面の前記第2方向の最大幅は、前記光出射面の前記第1領域における前記第2方向の最小幅と同じである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置。
  10. 前記光入射面の前記第2方向の最大幅は、前記光出射面の前記第1領域における前記第2方向の最小幅よりも小さい、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置。
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