JP6189661B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体発光装置に関するものであり、詳しくは、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出射したレーザ光を拡散する光拡散部材と、光拡散部材からの拡散レーザ光を波長変換する波長変換部材とを備えた半導体発光装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more specifically, a semiconductor laser element, a light diffusion member that diffuses laser light emitted from the semiconductor laser element, and a wavelength conversion that converts the wavelength of the diffusion laser light from the light diffusion member. The present invention relates to a semiconductor light emitting device including a member.
従来、この種の半導体発光装置としては、例えば、特許文献1に「半導体レーザ装置」として開示された、図11に示す構造のものがある。 Conventionally, as this type of semiconductor light emitting device, for example, there is one having a structure shown in FIG.
それは、リード80を有する円盤状のステム81にブロック部82が設けられ、ブロック部82の側面に半導体レーザ素子83が固定されている。ステム81の上面には、ブロック部82及びブロック部82に固定された半導体レーザ素子83を覆うように、ステム81の上面の周縁近傍から垂直方向に延びる円筒状のキャップ84が設けられている。
The
キャップ84の上部には開口部85が設けられていると共に、開口部85を上側から覆うように接合層86を介してガラス部材87が載設され、ガラス部材87の上には波長選択性を有する反射膜88を挟んで波長変換部材89が載設された構造となっている。
An
これにより、半導体レーザ素子83から出射されたレーザ光は、キャップ84の開口部85を通過した後に反射膜88を透過して波長変換部材89に入射し、波長変換部材89で波長変換された光と波長変換されない光(レーザ光)とが波長変換部材89から出射してその出射光の混色(加法混色)による混色(加法混色)光が得られる。
As a result, the laser light emitted from the
このとき、波長変換部材89で波長変換された光(散乱光)は、その一部がキャップ84の方向に向かうが、その多くはキャップ84に到達する前に反射膜88によって反射されて反射光が半導体レーザ装置90の出射光として寄与し、それにより半導体レーザ装置90の光取り出し効率が高まることになる。
At this time, a part of the light (scattered light) converted in wavelength by the
ところで、上記特許文献1に開示された半導体レーザ装置90は、キャップ84(特に、キャップ84の開口部85)に対して波長変換部材89の直接的あるいは間接的な位置決め手段が設けられていない。そのため、製造工程において、キャップ84に対する波長変換部材89の位置ずれが生じて、波長変換部材89の中心が開口部85の中心からずれた位置に位置した場合、換言すると、波長変換部材89の中心がレーザ光の光軸上からずれた位置に位置した場合、波長変換部材89に照射されたレーザ光は、波長変換部材89に対して中心からずれた位置に照射される。そのため、波長変換部材89に入射したレーザ光の面方向の強度分布は一様とはならず、半導体レーザ装置90からの出射光は輝度ムラ及び色度ムラを有するものとなる。
Incidentally, the
また、同様に、キャップ84に対する波長変換部材89の位置ずれが生じて、開口部85に波長変換部材89で覆われない部分が生じた場合、開口部85を通過したレーザ光の一部は、波長変換部材89に入射することなくそのまま、あるいはガラス部材87及び反射膜88のいずれか一方又は両方を透過した後、外部に向けて出射されることになる。そのため、半導体レーザ装置90からの出射光は、部分的にレーザ光の色相成分の多い部分が生じて色度ムラを有するものとなる。
Similarly, when the position shift of the
また、波長変換部材89は含有する蛍光体が光散乱性を有しているため、波長変換部材89を通らないで外部に向けて出射した光は散乱光とはならない。そのため、この半導体レーザ装置90を照明装置や表示装置の光源として用いた場合、観視者の目に対する安全性(アイセーフティ)を損なう恐れがある。
Further, since the phosphor contained in the
更に、製造工程において、キャップ84にガラス部材87を接合する接合層86が開口部85内のレーザ光の光路上にはみ出した場合、レーザ光がその部分に当たって光路が乱れたりあるいは遮られてレーザ光の強度分布が偏った分布となり、半導体レーザ装置90からの出射光が輝度ムラ及び色度ムラを有するものとなる。
Furthermore, in the manufacturing process, when the
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出射したレーザ光を拡散する光拡散部材と、光拡散部材からの拡散レーザ光を波長変換する波長変換部材とを備え、出射光が均一な輝度分布及び色度分布を有すると共に観視者に対するアイセーフティを確実に確保することができる半導体発光装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to provide a semiconductor laser element, a light diffusing member for diffusing laser light emitted from the semiconductor laser element, and a diffusion from the light diffusing member. An object of the present invention is to provide a semiconductor light-emitting device that includes a wavelength conversion member that converts the wavelength of laser light, and in which emitted light has a uniform luminance distribution and chromaticity distribution and can reliably ensure eye safety for a viewer. .
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、貫通孔を有する基台と、前記貫通孔を塞ぐように前記基台に配置された、光拡散部材及び波長変換部材を有する導光体と、出射光が前記貫通孔に向けて出射されるように配置された半導体レーザ素子と、前記導光体を構成する前記光拡散部材及び前記波長変換部材の夫々の側面を一体に覆う光拡散反射部材と、を備え、前記導光体は、半導体レーザ側に前記光拡散部材が位置し、光出射側に前記波長変換部材が位置し、前記光出射側の光出射面は平面であり、前記光拡散部材は、半導体レーザに対向する側の面の中央部に前記半導体レーザ側に突出する球状の凸部と、前記凸部の周囲に平面部を有しており、前記凸部を前記貫通孔に嵌合した状態で前記平面部が前記基台上面であって、前記貫通孔の周囲に固定されており、前記凸部に前記半導体レーザ素子からの出射光が照射されることを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 of the present invention includes a base having a through hole, a light diffusing member and a wavelength converter disposed on the base so as to close the through hole. A light guide having a member , a semiconductor laser element disposed so that emitted light is emitted toward the through-hole, and side surfaces of the light diffusion member and the wavelength conversion member constituting the light guide A light diffusing and reflecting member that integrally covers the light guide, wherein the light guide has the light diffusing member located on the semiconductor laser side, the wavelength converting member located on the light emitting side, and the light emitting side light emitting side. The surface is a flat surface, and the light diffusing member has a spherical convex portion projecting toward the semiconductor laser side at a central portion of the surface facing the semiconductor laser, and a flat portion around the convex portion. The planar portion is on the base in a state where the convex portion is fitted in the through hole. A is, is fixed to the periphery of the through hole, the light emitted from the semiconductor laser element to the protruding portion is characterized in that the irradiation.
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記凸部の高さは、前記貫通孔の長さ以下であることを特徴とするものである。
The invention described in
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1又は請求項2のいずれかにおいて、前記凸部は、前記貫通孔の長手方向に垂直な断面における中心位置に位置することを特徴とするものである。
Further, in the invention described in
本発明の半導体発光装置は、凸部を有する光拡散部材と波長変換部材とで構成された導光体を、貫通孔を有する基台に凸部を貫通孔に嵌めた状態で配置し、半導体レーザから出射したレーザ光が導光体を構成する光拡散部材の凸部から入射することにより、波長変換部材からレーザ光とは異なる色相の拡散光が出射するようにした。 A semiconductor light emitting device according to the present invention includes a light guide body constituted by a light diffusing member having a convex portion and a wavelength conversion member, and a semiconductor substrate in which the convex portion is fitted in the through hole on the base having the through hole. The laser light emitted from the laser is incident from the convex portion of the light diffusing member constituting the light guide, so that the diffused light having a hue different from that of the laser light is emitted from the wavelength conversion member.
その結果、半導体発光装置からは、輝度が高く且つ均一な輝度分布及び色度分布を有する出射光を得ることができた。 As a result, it was possible to obtain emitted light having high luminance and uniform luminance distribution and chromaticity distribution from the semiconductor light emitting device.
以下、この発明の好適な実施形態を図1〜図10を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10 (the same parts are denoted by the same reference numerals). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.
図1は本実施形態の半導体発光装置の平面図、図2は図1のA−A断面図である。 FIG. 1 is a plan view of the semiconductor light emitting device of this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
本実施形態の半導体発光装置5は、図1及び図2に示すように、フランジ部11を有する筒状の第1のホルダ10の内部下部に、青色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子2を備えた半導体レーザ1が挿着され、内部上部に半導体レーザ1から出射したレーザ光を集光する凸レンズ状の集光レンズ3が配設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor light-
第1のホルダ10の上面12上には、該第1のホルダ10の周縁部から該周縁部に沿って立ち上がる円環状の第2のホルダ20が載設されていると同時に下部外側面を第2のホルダ20の内側面に抱持された円筒状の第3のホルダ30が配設されている。第3のホルダ30の内部は、半導体レーザ1から出射されたレーザ光が通過するレーザ光路31となる。
On the
第3のホルダ30の上端部には、波長変換モジュール70が設けられている。
A
波長変換モジュール70は、底部41に貫通孔42を有する有底開口の円形の第4のホルダ40を有しており、該底部41が第3のホルダ30の上端部に支持固定されている。第4のホルダ40はアルミニウム、ステンレス等の金属材料からなり、貫通孔42の内側面は、粗面化が施されて凹凸面から光拡散反射面44が形成されている。
The
第4のホルダ40の開口内部の中央部には、半導体レーザ1から出射されたレーザ光を受けて該レーザ光を拡散光に変換して出射する光拡散部材52と、光拡散部材52から出射した拡散光を受けて該拡散光の波長とは異なる波長の光に変換して出射する波長変換部材60とが、熱伝導が良好で且つ透明な接着剤(図示せず)で貼り合わされて一体化された円盤状の導光体50が配設されている。この場合、接着剤は、例えば、シリコーン樹脂が用いられる。
A
光拡散部材52は、例えば、焼成条件などによって光拡散性を持つように成形したAl2O3からなるセラミックであり、波長変換部材60は、例えば、Al2O3 に、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)にセリウム(Ce)を添加したYAG/Ceの蛍光体粒子が用いられる。YAG/Ceの蛍光体粒子は、黄色光よりも短波長の光、例えば、青色光に励起されて黄色光に波長変換する黄色蛍光体粒子である。なお、光拡散部材52は、透明な樹脂に光拡散粒子が混入・分散されたもので形成されてもよい。また、波長変換部材60は、透明な樹脂に蛍光体粒子が混入・分散されたもので形成されてもよい。
The
導光体50は、半導体レーザ1側に光拡散部材52が位置し、光拡散部材52は半導体レーザ1に対向する側の面の中央部に該半導体レーザ1側に突出する球状の凸部53を有しており、この凸部53を第4のホルダ40の底部41の貫通孔42に嵌合した状態で平面部54が第4のホルダ40の底部41の内面に接着剤65を介して接着固定されている。この場合、接着剤65は、例えば、シリコーン樹脂が用いられる。
In the
第4のホルダ40の底部41の貫通孔42に嵌合された、光拡散部材52の凸部53は、全体が貫通孔42内に収容されて該貫通孔42から突出することのない高さに設定されている。光拡散部材52の凸部53、半導体レーザ素子2及び集光レンズ3は、夫々の光軸が同一直線(X)上に位置するように配置されている。
The
また、凸部53は、貫通孔42の長手方向に垂直な断面における中心位置に位置している。
Further, the
第4のホルダ40の側壁部43と導光体50との隙間には、導光体50の周囲を覆うように光拡散反射部材67が充填されている。光拡散反射部材67は、導光体50を構成する光拡散部材52及び波長変換部材60の夫々の側面を一体に覆うと共に、波長変換部材60の上面(光出射面)62にかからないように且つ側壁部43から溢れ出ないように充填されている。
A light
光拡散反射部材67は、例えば、透明なシリコーン樹脂に、例えば、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、窒化硼素(B2O3)、窒化アルミニウム(AlN)等からなる高反射部材が混入・分散されている。
The light
次に、上述の波長変換モジュール70の製造方法について、図3(a)〜(d)を参照して説明する。
Next, a method for manufacturing the above-described
まず、図3(a)の導光体作製工程において、Al2O3 よりなる光拡散部材52と、Al2O3 にイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)にセリウム(Ce)を添加したYAG/Ceの蛍光体粒子が混入・拡散されてなる波長変換部材60とを、熱伝導性が良好なシリコーン樹脂(図示せず)により接着し、シリコーン樹脂を100℃で1時間の加熱硬化条件で仮硬化後に150℃で2時間の加熱硬化条件で本硬化を行って導光体50を作製する。
First, the light guide body preparing step of FIG. 3 (a), was added and the
次に、図3(b)の接着剤塗布工程において、第4のホルダ40の底部41上面の、貫通孔42の周囲に均一な厚みで、熱伝導性が良好なシリコーン樹脂からなる接着剤65を塗布する。
Next, in the adhesive application step of FIG. 3B, an adhesive 65 made of a silicone resin having a uniform thickness around the through
次に、図3(c)の導光体接着工程において、導光体50を第4のホルダ40の開口部45に移動し、光拡散部材52の凸部53を第4のホルダ40の底部41の貫通孔42に嵌合させた状態で接着剤65上に載置・接着し、シリコーン樹脂65を100℃で1時間の加熱硬化条件で仮硬化後に150℃で2時間の加熱硬化条件で本硬化を行う。
Next, in the light guide bonding process of FIG. 3C, the
最後に、図3(d)の光拡散反射部材充填工程において、第4のホルダ40の側壁部43と導光体50との隙間に、シリコーン樹脂に高反射部材の酸化チタン(TiO2)が混入・分散されてなる光拡散反射部材67を充填し、シリコーン樹脂を150℃で4時間の加熱硬化条件で硬化を行う。
Finally, in the light diffusing and reflecting member filling step of FIG. 3D, titanium oxide (TiO 2 ), which is a highly reflective member, is placed on the silicone resin in the gap between the
次に、上記構成の半導体発光装置についての光学的な説明を、図4を参照して詳細に行なう。 Next, an optical description of the semiconductor light emitting device having the above-described configuration will be given in detail with reference to FIG.
まず、半導体レーザ素子2で発振して半導体レーザ1から出射された青色レーザ光(以下、「レーザ光」と略称する)は、上方に位置する集光レンズ3内を導光されて出射光(L)が集光しながら第3のホルダ30のレーザ光路31内を光拡散部材52の凸部53に向けて進み、凸部53の光入射面55から光拡散部材52内に入射する。
First, blue laser light (hereinafter abbreviated as “laser light”) oscillated by the
光拡散部材52内に入射したレーザ光は、そのほとんど(L1)が光拡散部材52に混入された光拡散粒子で拡散されてその拡散光が凸部53と反対側の平面(光出射面)56から出射し、出射された拡散レーザ光が接着剤(図示せず)を透過して波長変換部材60の下面(光入射面)61の全面に亘って均一な強度分布で照射される。
Most of the laser light (L1) incident on the
波長変換部材60の光入射面61に照射された拡散レーザ光は、該光入射面61から波長変換部材60内に入射し、入射光の一部はレーザ光(青色光)がそのまま波長変換部材60内を透過して上面(光出射面)62から外部に向けて出射され、一部は波長変換部材60に混入された蛍光体(黄色蛍光体)粒子を励起して波長変換された、青色光の補色光となる黄色光が光出射面62から外部に向けて出射される。そして、光出射面62から外部に向けて出射された青色拡散光と黄色拡散光の加法混色によって白色拡散光を得ることができる。
The diffused laser light applied to the
なお、半導体レーザ1から出射して光拡散部材52内に入射して光拡散部材52に混入・分散された光拡散粒子で拡散された拡散レーザ光は、光拡散部材52の側面57方向にも向かうもの(L2)もある。その場合、光拡散部材52の側面57は、導光体50の周囲を覆うように充填された光拡散反射部材67によって覆われており、光拡散部材52の側面57に到達した拡散レーザ光は、光拡散部材52の側面57と接する光拡散反射部材67の接触面及びその近傍で反射されて反射光が光拡散部材52側に戻る。光拡散部材52内に戻った拡散レーザ光は、その一部が光拡散部材52の光出射面56から出射して接着剤を透過して波長変換部材60の光入射面61から波長変換部材60内に入射し、波長変換部材60の光出射面62から青色拡散光と黄色拡散光として外部に向けて出射されて加法混色により白色拡散光が得られる。
The diffused laser light emitted from the semiconductor laser 1 and incident on the
また、光拡散部材52から出射して接着剤を介して波長変換部材60内に入射した拡散レーザ光は、直接波長変換部材60の側面63に向かうものもある。同時に、拡散レーザ光に励起された黄色蛍光体粒子で波長変換された黄色光も波長変換部材60の側面63に向かうものもある。その場合、直接波長変換部材60の側面63に到達したレーザ光(青色レーザ光)及び黄色拡散光は、波長変換部材60の側面63と接する光拡散反射部材67の接触面及びその近傍で反射されて反射光が波長変換部材60側に戻り、夫々の一部が波長変換部材60の光出射面62から青色拡散光と黄色拡散光として外部に向けて出射されて加法混色により白色拡散光が得られる。
Further, the diffused laser light emitted from the
このように、光拡散部材52及び波長変換部材60からなる導光体50の周囲に、該導光体50の周囲を覆うように光拡散反射部材67を充填することにより、導光体50を構成する光拡散部材52及び波長変換部材60の夫々の側方に向かう光も半導体発光装置の出射光として寄与することができる。
As described above, the
その結果、半導体レーザ1から出射したレーザ光の利用効率が高まり、半導体発光装置からは高輝度の出射光を得ることができる。 As a result, the utilization efficiency of the laser light emitted from the semiconductor laser 1 is increased, and high-luminance outgoing light can be obtained from the semiconductor light emitting device.
また、半導体発光装置からは、レーザ光の光路中に配設された光拡散部材52及び波長変換部材60の夫々の光入出射面(55、56)、(61、62)のいずれにも光拡散処理を施すことなく、光拡散部材52に混入・分散された光拡散粒子によって拡散されたレーザ光(青色拡散レーザ光)によって青色の拡散光と黄色の拡散光の加法混色による白色の拡散光を得ることができる。
Further, the semiconductor light emitting device emits light to each of the light incident / exit surfaces (55, 56) and (61, 62) of the
そのため、光拡散部材52及び波長変換部材60の夫々の光入出射面(55、56)、(61、62)のいずれかに拡散処理を施した場合に生じる、光拡散特性が拡散処理を施した面の拡散処理状態に依存するといったことがなく、半導体発光装置からは、均一な光拡散特性に基づく均一な輝度分布及び色度分布を有する出射光を得ることができる。
For this reason, the light diffusion characteristics generated when the diffusion process is performed on any of the light incident / exit surfaces (55, 56), (61, 62) of the
また、光拡散部材52には、半導体レーザ1側に突出し且つ第4のホルダ40の貫通孔42に嵌合した球状の凸部53を有しており、光拡散部材52の最も肉厚の厚い部分の凸部53から、半導体レーザから出射されたレーザ光を入射させるようにしている。
The
そのため、光拡散部材52の、レーザ光が入射する光入射面55から拡散レーザ光が出射する光出射面56までの光路長を長く取ることができ、光拡散性が高まって輝度分布及び色度分布の均一性に寄与するものとなる。しかも、光路長の長大化に寄与する凸部53が第4のホルダ40の貫通孔42内に収容されているため、光拡散部材52全体の肉厚を厚くすることなく光路長の長大化を図ることができる。
Therefore, the light path length of the
ところで、半導体レーザ1から出射して光拡散部材52の凸部53の光入射面55に照射されたレーザ光(L)は、主に光入射面55から光拡散部材52内に入射するが、一部、光入射面55で反射される光もある。
By the way, the laser light (L) emitted from the semiconductor laser 1 and applied to the
その場合、図5(レーザ光の反射に係わる説明図)に示すように、凸部53が、第4のホルダ40の底部41の貫通孔42から突出している場合、凸部53の光入射面55による反射光(L5)は、そのまま光拡散部材52外の範囲(A)の方向に向かい、半導体発光装置の出射光に寄与するものとはならない。
In this case, as shown in FIG. 5 (an explanatory diagram relating to the reflection of laser light), when the
それに対し、図6(レーザ光の反射に係わる説明図)に示すように、凸部53全体が、第4のホルダ40の底部41の貫通孔42内に完全に収まっている場合、光入射面55による反射光(L5)のうち(B)の範囲に向かう光は、凸部53の側方に位置する、第4のホルダ40の底部41の貫通孔42の内側面の光拡散反射面44に照射され、照射光が光拡散反射面44で拡散反射されてその一部が光拡散部材52内に戻り、半導体発光装置の出射光として寄与するものとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 6 (an explanatory diagram relating to the reflection of laser light), when the entire
従って、光拡散部材52の凸部53の高さは、第4のホルダ40の底部41の貫通孔42の長さ以下とすることが好ましい。なお、凸部53の高さの最小値は、製造時に成形可能な最小の高さとなる5μmとすることが好ましい。
Therefore, the height of the
また、第4のホルダ40の側壁部43と導光体50との隙間に光拡散反射部材67が充填されているため、導光体50を構成する光拡散部材52及び波長変換部材60から夫々の側面57、63側に向かう光は、各側面57、63と接する光拡散反射部材67の接触面及びその近傍で反射されて反射光が夫々光拡散部材52及び波長変換部材60側に戻り、それによって、光拡散反射部材67への光り漏れが遮断されて該光拡散反射部材67内に入射するする光はほとんどない(図4参照)。
Further, since the light
そのため、半導体発光装置の出射光は波長変換部材60のみから出射されて波長変換部材60の周囲からは出射されず、輝度が高く且つ均一な輝度分布及び色度分布を有する出射光を得ることができる。
Therefore, the emitted light of the semiconductor light emitting device is emitted only from the
次に、半導体発光装置についての構造的な特徴について説明する。 Next, structural features of the semiconductor light emitting device will be described.
導光体50を構成する光拡散部材52に凸部53を設け、導光体50を第4のホルダ40の底部41に接着剤65を介して接着固定するに際し、この凸部53を第4のホルダ40の底部41の貫通孔42に嵌合させることにより、第4のホルダ40の底部41に対して導光体50の位置合わせを容易に且つ正確に行うことができるようにした。
When the
その結果、第4のホルダ40に対して導光体50を装着するための装着装置において、複雑な位置合わせ機構を必要とすることがなく、安価な装置によって良好な作業性を確保することができるため製造コストの低減に寄与するものとなる。
As a result, in the mounting device for mounting the
また、接着剤65は、導光体50を第4のホルダ40の底部41に装着する際に、導光体50の第4のホルダ40の底部41側への押圧移動によって押し潰されて光拡散部材52の平面部54に沿って広がるが、凸部53側への広がりは該凸部53の立ち上がり部分で堰き止められてそれ以上凸部53の表面上を広がることはない。
Further, when the
そのため、接着剤65がレーザ光の光路上に位置することはなく、光路を乱したりあるいは遮ってレーザ光の強度分布を偏った分布とするといったようなことがなく、半導体発光装置からの出射光が輝度ムラ及び色度ムラを有するものとはならない。 For this reason, the adhesive 65 is not positioned on the optical path of the laser light, and the optical path is not disturbed or blocked to make the laser light intensity distribution uneven. The incident light does not have luminance unevenness and chromaticity unevenness.
同時に、接着剤65がレーザ光を受けて黒化することにより、半導体レーザ1から出射して光拡散部材52から波長変換部材60に入射するレーザ光の入射効率が低下して半導体発光装置からの出射光の出射効率を低下させる、といった不具合を生じることもない。
At the same time, since the adhesive 65 receives the laser light and becomes black, the incident efficiency of the laser light that is emitted from the semiconductor laser 1 and incident on the
なお、導光体を構成する光拡散部材の、接着剤を介して第4のホルダの底部に装着する側の面が、全面に亘って平坦面で構成された従来の光拡散部材の場合、導光体を第4のホルダの底部に装着する際の位置ずれによって所定の位置よりずれた位置に装着する可能性がある。その場合、図7(導光体の位置ずれに係わる説明図)にあるように、半導体レーザから出射して第4のホルダ140の底部141の貫通孔142を通過して光拡散部材152に照射されたレーザ光(L10)は、光拡散部材152に対して中心からずれた位置に照射される。そのため、光拡散部材152内に入射したレーザ光の面方向の強度分布は一様とはならず、半導体発光装置からの出射光は色バラツキを有するものとなる。
In the case of a conventional light diffusing member in which the surface of the light diffusing member that constitutes the light guide is mounted on the bottom of the fourth holder via an adhesive, the entire surface is a flat surface. There is a possibility that the light guide is mounted at a position shifted from a predetermined position due to a position shift when the light guide is mounted on the bottom of the fourth holder. In this case, as shown in FIG. 7 (an explanatory diagram relating to the positional deviation of the light guide), the
また、第4のホルダ140の底部141に対する導光体150の位置ずれは、図8(導光体の位置ずれに係わる説明図)にあるように、それに伴って接着剤165が、第4のホルダ140の底部141の貫通孔142内のレーザ光(L10)の光路上にはみ出す恐れを有している。その場合、接着剤165がレーザ光(L10)を受けて黒化する(Cの部分)ことにより、半導体レーザから出射して光拡散部材152に入射するレーザ光の入射効率が低下して半導体発光装置からの出射光の出射効率を低下させことになる。
Further, as shown in FIG. 8 (an explanatory diagram relating to the positional deviation of the light guide), the positional deviation of the
更に、導光体の極端に大きな位置ずれによって第4のホルダの底部の貫通孔が露出した場合、貫通孔の露出した部分から出射した、半導体レーザからの直接光が、観視者の目に対する安全性(アイセーフティ)を損なう恐れがある(本説明については図示していない)。 Furthermore, when the through hole at the bottom of the fourth holder is exposed due to an extremely large displacement of the light guide, direct light from the semiconductor laser emitted from the exposed part of the through hole is directed to the viewer's eyes. There is a risk of impairing safety (eye safety) (this explanation is not shown).
そこで、第4のホルダの底部に対する導光体の位置ずれに起因する上記問題の発生を回避するために、第4のホルダの底部に対する導光体の装着工程に、導光体の位置合わせ機構を有する装着装置を導入することが考えられるが、装置が高価格化して製造コストを上昇させる要因となる。 Therefore, in order to avoid the occurrence of the above-mentioned problem due to the positional deviation of the light guide with respect to the bottom of the fourth holder, the light guide alignment mechanism is included in the mounting process of the light guide with respect to the bottom of the fourth holder. Although it is conceivable to introduce a mounting apparatus having the above, the price of the apparatus becomes high and the manufacturing cost increases.
これに対し、本願発明の半導体発光装置は、導光体の、接着剤を介して第4のホルダの底部に装着する側の面に凸部を設けることにより、全面に亘って平坦面とした従来の半導体発光装置が有する問題点を解決するものとなっている。 On the other hand, the semiconductor light-emitting device of the present invention has a flat surface over the entire surface by providing a convex portion on the surface of the light guide that is attached to the bottom of the fourth holder via an adhesive. It solves the problems of conventional semiconductor light emitting devices.
なお、第4のホルダ40の底部41の貫通孔42の長手方向に垂直な方向の断面形状と、導光体50を構成する光拡散部材52の凸部53の底面との形状は、同一形状であることが好ましい。同時に、凸部53は、上記本実施形態における球状以外に、上面が底面と同一形状であることが好ましい。具体的には、例えば、図9(凸部の形状に係わる説明図)に示すような、上面53aと底面53bの寸法が同一の柱状の凸部53、あるいは図10(凸部の形状に係わる説明図)に示すような、上面53aが底面53bよりも寸法が小さい錐台状の凸部53が挙げられる。
The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the through
また、第4のホルダ40の底部41の貫通孔42の長手方向に垂直な方向の断面形状は、上記本実施形態における円状に限られるものではなく、半導体発光装置から出射される出射光に求められる輝度分布に応じて適宜設定される。
In addition, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the through
1… 半導体レーザ
2… 半導体レーザ素子
3… 集光レンズ
5… 半導体発光装置
10… 第1のホルダ
11… フランジ部
12… 上面
20… 第2のホルダ
30… 第3のホルダ
31… レーザ光路
40… 第4のホルダ
41… 底部
42… 貫通孔
43… 側壁部
44… 光拡散反射面
45… 開口部
50… 導光体
52… 光拡散部材
53… 凸部
53a… 上面
53b… 底面
54… 平面部
55… 光入射面
56… 光出射面
57… 側面
60… 波長変換部材
61… 光入射面
62… 光出射面
63… 側面
65… 接着剤
67… 光拡散反射部材
70… 波長変換モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
前記貫通孔を塞ぐように前記基台に配置された、光拡散部材及び波長変換部材を有する導光体と、
出射光が前記貫通孔に向けて出射されるように配置された半導体レーザ素子と、
前記導光体を構成する前記光拡散部材及び前記波長変換部材の夫々の側面を一体に覆う光拡散反射部材と、
を備え、
前記導光体は、半導体レーザ側に前記光拡散部材が位置し、光出射側に前記波長変換部材が位置し、前記光出射側の光出射面は平面であり、
前記光拡散部材は、半導体レーザに対向する側の面の中央部に前記半導体レーザ側に突出する球状の凸部と、前記凸部の周囲に平面部を有しており、
前記凸部を前記貫通孔に嵌合した状態で前記平面部が前記基台上面であって、前記貫通孔の周囲に固定されており、
前記凸部に前記半導体レーザ素子からの出射光が照射されることを特徴とする半導体発光装置。 A base having a through hole;
A light guide having a light diffusing member and a wavelength converting member disposed on the base so as to close the through-hole;
A semiconductor laser element arranged so that emitted light is emitted toward the through hole;
A light diffusing and reflecting member integrally covering the respective side surfaces of the light diffusing member and the wavelength converting member constituting the light guide;
With
In the light guide, the light diffusion member is located on the semiconductor laser side, the wavelength conversion member is located on the light emission side, and the light emission surface on the light emission side is a plane,
The light diffusing member has a spherical convex portion protruding to the semiconductor laser side at a central portion of the surface facing the semiconductor laser, and a flat portion around the convex portion,
In the state where the convex portion is fitted in the through hole, the flat surface portion is the upper surface of the base, and is fixed around the through hole,
A semiconductor light emitting device characterized in that the convex portion is irradiated with light emitted from the semiconductor laser element.
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