JP6511766B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
発光装置に関する。
発光素子から出射した光と蛍光体から出射する光とを組み合わせることによって所望の波長の光を取り出すことができる発光装置が知られている（特許文献１参照）。
しかしながら、この種の発光装置においては、蛍光体の発熱が大きくなると排熱が追いつかずに蛍光体の発光効率が低下してしまうという問題があった。また、発光素子から出射した光のすべてが蛍光体を含有する波長変換部を通過するために、蛍光体による吸収や散乱により発光装置の外への光取り出し効率が低下するという問題もあった。
上記課題は、例えば、次の手段により解決することができる。
発光素子と、前記発光素子から離間して設けられるとともに、前記発光素子の光が入射する側とは反対側であって前記発光素子の光が照射される範囲内に複数の凹部を有する透光性部材と、前記複数の凹部内に設けられた蛍光体含有部材と、を備え、透光性部材に入射した光の一部は蛍光体含有部材間を通り抜けて蛍光体含有部材を通ることなく透光性部材から出射可能であることを特徴とする発光装置。
上記した発光装置によれば、蛍光体含有部材の下方と側方の双方から蛍光体で生じた熱を放熱することが可能となるため、蛍光体の発光効率低下を防止することができる。また、透光性部材に入射した光の一部は蛍光体含有部材間を通り抜けて蛍光体含有部材を通ることなく透光性部材から出射するため、蛍光体による光の損失を抑制して発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。
［実施形態１に係る発光装置］
図１Ａは実施形態１に係る発光装置の模式的平面図であり、図１Ｂは実施形態１に係る発光装置の模式的断面図（図１Ａ中のＡ−Ａ断面図）である。また、図１Ｃは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的平面図（その１）であり、図１Ｄは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的断面図（その１）である。図１Ａから図１Ｄに示すように、実施形態１に係る発光装置は、発光素子１０と、発光素子１０から離間して設けられるとともに、発光素子１０の光が入射する側とは反対側であって発光素子１０の光が照射される範囲内に複数の凹部Ｘを有する透光性部材２０と、複数の凹部Ｘ内に設けられた蛍光体含有部材３０と、を備え、透光性部材２０に入射した光の一部は蛍光体含有部材３０間を通り抜けて蛍光体含有部材３０を通ることなく透光性部材２０から出射可能である発光装置である。実施形態１によれば、発光素子１０から出射した光により蛍光体が励起されて発光し、発光素子１０からの光と蛍光体からの光との混合光（例えば白色光）が得られる。以下、詳細に説明する。
図１Ａは実施形態１に係る発光装置の模式的平面図であり、図１Ｂは実施形態１に係る発光装置の模式的断面図（図１Ａ中のＡ−Ａ断面図）である。また、図１Ｃは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的平面図（その１）であり、図１Ｄは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的断面図（その１）である。図１Ａから図１Ｄに示すように、実施形態１に係る発光装置は、発光素子１０と、発光素子１０から離間して設けられるとともに、発光素子１０の光が入射する側とは反対側であって発光素子１０の光が照射される範囲内に複数の凹部Ｘを有する透光性部材２０と、複数の凹部Ｘ内に設けられた蛍光体含有部材３０と、を備え、透光性部材２０に入射した光の一部は蛍光体含有部材３０間を通り抜けて蛍光体含有部材３０を通ることなく透光性部材２０から出射可能である発光装置である。実施形態１によれば、発光素子１０から出射した光により蛍光体が励起されて発光し、発光素子１０からの光と蛍光体からの光との混合光（例えば白色光）が得られる。以下、詳細に説明する。
（発光素子１０）
発光素子１０としては、半導体レーザ素子や発光ダイオード素子などを用いることができる。半導体レーザ素子や発光ダイオード素子などとしては、例えば、窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子や発光ダイオード素子などを用いることができる。なお、一般に、レーザ光は光密度が高く蛍光体が高温になりやすいため、蛍光体の発光効率低下は、発光素子１０として半導体レーザ素子を用いる場合に特に効果的に防止される。発光素子１０は単数でもよく複数でもよい。
発光素子１０としては、半導体レーザ素子や発光ダイオード素子などを用いることができる。半導体レーザ素子や発光ダイオード素子などとしては、例えば、窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子や発光ダイオード素子などを用いることができる。なお、一般に、レーザ光は光密度が高く蛍光体が高温になりやすいため、蛍光体の発光効率低下は、発光素子１０として半導体レーザ素子を用いる場合に特に効果的に防止される。発光素子１０は単数でもよく複数でもよい。
（透光性部材２０）
透光性部材２０は、発光素子１０から離間して設けられる。より具体的に説明すると、透光性部材２０は、キャップ７０が有する窓部７０ａに設けられている。透光性部材２０を発光素子１０から離間して設けることにより、発光素子１０で生じた熱の蛍光体含有部材３０への伝搬が抑制されるとともに、蛍光体含有部材３０で生じた熱の発光素子１０への伝搬が抑制される。なお、本実施形態においては、発光素子１０の上方に透光性部材２０が配置され、透光性部材２０の上面に複数の凹部Ｘが形成されている。
透光性部材２０は、発光素子１０から離間して設けられる。より具体的に説明すると、透光性部材２０は、キャップ７０が有する窓部７０ａに設けられている。透光性部材２０を発光素子１０から離間して設けることにより、発光素子１０で生じた熱の蛍光体含有部材３０への伝搬が抑制されるとともに、蛍光体含有部材３０で生じた熱の発光素子１０への伝搬が抑制される。なお、本実施形態においては、発光素子１０の上方に透光性部材２０が配置され、透光性部材２０の上面に複数の凹部Ｘが形成されている。
透光性部材２０は複数の凹部Ｘを有しているが、複数の凹部Ｘは、発光素子１０の光が入射する側とは反対側に設けられる。これにより、蛍光体含有部材３０で生じた熱が効率的に放熱される。すなわち、蛍光体含有部材３０においては、発光素子１０からの光が入射する部分（光が入射する側の領域）において最も光密度が高くなるため、蛍光体含有部材３０に含有される蛍光体の発熱は、発光素子１０からの光が入射する側に近い領域においてほど大きくなる傾向にある。したがって、上述の構成とすれば、蛍光体含有部材３０において発熱が最大となる部分（すなわち、光が入射する部分）に接して透光性部材２０を設けることができるため、効率的に放熱することができる。また、発光素子１０の光が入射する側に複数の凹部Ｘを設けてこれに蛍光体含有部材３０を設けると、蛍光体含有部材３０が発光素子１０に近づくため、発光素子１０と透光性部材２０との間に熱が溜まりやすくなり、蛍光体含有部材３０で生じた熱を効率的に放熱し難くなるが、発光素子１０の光が入射する側とは反対側に複数の凹部Ｘを設ければ、蛍光体含有部材３０が発光素子１０から遠ざかるため、発光素子１０と透光性部材２０との間に熱が溜まり難くなり、蛍光体含有部材３０で生じた熱を効率的に放熱することができる。
凹部Ｘは発光素子１０の光が照射される範囲内に複数設けられる。蛍光体の発熱量は、発光素子１０の光が照射される範囲において特に多くなるため、この範囲内に凹部Ｘを複数設ければ、蛍光体含有部材３０と透光性部材２０との接触面積を十分に拡大させ、効率的に熱引きをすることができる。凹部Ｘの幅Ｗは、例えば１０〜１００μｍ程度とすることができる。また、凹部Ｘのピッチ（凹部Ｘの中心間の距離Ｄ）は、例えば凹部Ｘの幅の２倍程度とすることができる。凹部Ｘの深さは、例えば１０〜１００μｍ程度とすることができる。蛍光体粒子として粒径が１０μｍ以上など大粒径の粒子を用いる場合は、凹部Ｘの深さは例えば５０μｍ以上とすることができる。また、凹部Ｘを深く設けると透光性部材２０が割れるおそれがあるため、凹部Ｘの深さは透光性部材２０の厚みの半分よりも浅いことが好ましい。
複数の凹部Ｘは、平面視において規則的に、凹部Ｘ間の間隔が等しくなる（ほぼ等しくなる場合を含む。）よう配置することが好ましい。このようにすれば、蛍光体含有部材３０がほぼ等間隔に分布し、その間から発光素子１０の光を通過させることができるため、効率的に発光素子１０の光が取り出されやすくなり、また色ムラを低減しやすい。なお、本実施形態では、上記配置の一例として、複数の凹部Ｘがドット状に配置される形態について説明する。複数の凹部Ｘをドット状に配置すれば、透光性部材２０と蛍光体含有部材３０の接触面積を大きくしやすくなるため、放熱性を向上させる。
凹部Ｘは、例えばドリルを用いた方法やウェットエッチングなどにより形成することができる。ドリル等により凹部Ｘの表面を粗面に形成すれば、透光性部材２０と蛍光体含有部材３０の界面における全反射を抑制できる。
透光性部材２０は、発光素子１０の光が入射する側に逆テーパー状（透光性部材２０の下面が上面よりも小さくなるように傾斜した形状）の傾斜面Ｓを有していることが好ましい。このようにすれば、蛍光体含有部材３０から発光素子１０へ向かう光（戻り光）を傾斜面Ｓにて透光性部材２０の上面方向に反射せることができるため、発光装置からより効率的に光を取り出すことが可能となる。透光性部材２０の側面すべてが傾斜面Ｓでもよいが、凹部Ｘを透光性部材２０の外縁付近まで形成する場合は、例えば、上面側の側面は上面に対してほぼ垂直な垂直面Ｐとし、下面側のみを傾斜面Ｓとすることが好ましい。なお、発光素子１０として半導体レーザ素子を用いる場合には、レーザ光の光軸に平行な線と傾斜面Ｓとで成す角がレーザ光の広がり角（半角）よりも大きくなるように傾斜面Ｓの角度を設定することが特に好ましい。半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が傾斜面Ｓに照射されるとレーザ光の一部が反射される一方で残りの一部は吸収されるが、上記の構成とすることで、レーザ光を傾斜面Ｓに直接照射することなく透光性部材２０から取り出すことが可能となり、レーザ光の吸収の機会を減らすことができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
透光性部材２０としては、蛍光体を含有せず、少なくとも発光素子１０の発光に対して透光性である部材を用いることができる。また、透光性部材２０は、蛍光体含有部材３０中の蛍光体よりも高い伝導率を有する部材か、もしくは蛍光体含有部材３０が透光性の母材やバインダ粒子等を含有する場合は蛍光体及び透光性の母材又はバインダ粒子の少なくともいずれか一方よりも高い熱伝導率を有する部材であることが好ましい。さらに好ましくは蛍光体及び透光性の母材又はバインダ粒子のいずれよりも高い熱伝導率を有する部材とする。具体的には、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）やマグネシア（ＭｇＯ）などを用いることができる。
（蛍光体含有部材３０）
蛍光体含有部材３０は、複数の凹部Ｘ内に設けられ、複数の凹部Ｘ間における透光性部材２０の上面には設けられない。これにより、透光性部材２０に入射した光の一部が蛍光体含有部材３０間を通り抜けて蛍光体含有部材３０を通ることなく透光性部材２０から出射可能になる。蛍光体含有部材３０は複数の凹部Ｘの内面に接触していることが好ましい。このようにすれば、蛍光体含有部材３０で生じた熱をより効率的に放熱することができる。また、蛍光体含有部材３０は凹部Ｘの下端から上端まで充填されていることが好ましい。このようにすれば、凹部Ｘの一部のみに充填されている場合と比較して蛍光体含有部材３０と透光性部材２０の接触面積を大きくすることができるので、蛍光体含有部材３０からの放熱をより効果的に行うことができる。
蛍光体含有部材３０は、複数の凹部Ｘ内に設けられ、複数の凹部Ｘ間における透光性部材２０の上面には設けられない。これにより、透光性部材２０に入射した光の一部が蛍光体含有部材３０間を通り抜けて蛍光体含有部材３０を通ることなく透光性部材２０から出射可能になる。蛍光体含有部材３０は複数の凹部Ｘの内面に接触していることが好ましい。このようにすれば、蛍光体含有部材３０で生じた熱をより効率的に放熱することができる。また、蛍光体含有部材３０は凹部Ｘの下端から上端まで充填されていることが好ましい。このようにすれば、凹部Ｘの一部のみに充填されている場合と比較して蛍光体含有部材３０と透光性部材２０の接触面積を大きくすることができるので、蛍光体含有部材３０からの放熱をより効果的に行うことができる。
蛍光体含有部材３０としては、蛍光体を含有する透光性の部材を用いることができる。蛍光体含有部材３０は、発光素子１０および蛍光体からの光に対して透光性の母材（例：ガラス、サファイア）中に蛍光体が分散されたものでもよく、蛍光体の粒子同士が微小なバインダ粒子等により結着された焼結体でもよい。蛍光体としては発光素子１０の発光を波長変換するものを用いることができ、ＹＡＧ等の黄色蛍光体やＣＡＳＮ等の赤色蛍光体などを用いることができる。蛍光体含有部材３０には、２種以上の蛍光体が混合されていてもよい。
蛍光体含有部材３０は、例えば次の（１）から（４）のいずれかの方法により作製することができる。（１）透光性部材２０における複数の凹部Ｘに蛍光体を塗布した後、あるいは蛍光体の粉を充填した後、焼結する。焼結には、例えばＣＩＰ（Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ：冷間等方圧加圧）及びＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ：熱間等方圧加圧）を用いることができる。これに限らず、放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）、常圧焼結、反応焼結、ホットプレスなどによっても焼結することができる。（２）蛍光体を無機材料に混ぜた後、複数の凹部Ｘを有する透光性部材２０に印刷する。（３）蛍光体と無機材料を混ぜた粉を透光性部材２０上に塗布し、余分な蛍光体を研削及び／又は研磨により除去する。（４）蛍光体を樹脂に混ぜたものを複数の凹部Ｘ内に充填し、樹脂を硬化させる。なお、発光素子１０として窒化物半導体からなる半導体レーザ素子を用いる場合は、蛍光体含有部材３０に樹脂を用いないことが好ましい。樹脂がレーザ光により焼ける等して変色する場合があるからである。
（光拡散部材８０）
透光性部材２０の光出射側（上面）には光拡散部材８０を設けることが好ましい。このようにすれば色ムラを低減することができる。また、この場合、光拡散部材８０は透光性部材２０の光出射面に接していることが好ましい。このようにすれば、蛍光体含有部材３０で生じた熱が光拡散部材８０からも放熱されるようになり、より一層、蛍光体の発光効率低下を防止することができる。光拡散部材８０の厚みは、色ムラを低減できる程度に厚くすることが好ましく、例えば蛍光体含有部材３０の厚みよりも大きくすることができる。光拡散部材８０としては、発光素子１０および蛍光体含有部材３０からの光に対して透光性を有する樹脂等を母材として用い、この母材中に母材とは屈折率の異なるＴｉＯ２等の拡散粒子を分散させた部材や、透光性を有するシリカ（ＳｉＯ２）等の酸化物の焼結体などを用いることができるほか、熱伝導率に優れた例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やマグネシア（ＭｇＯ）などを用いることができる。
透光性部材２０の光出射側（上面）には光拡散部材８０を設けることが好ましい。このようにすれば色ムラを低減することができる。また、この場合、光拡散部材８０は透光性部材２０の光出射面に接していることが好ましい。このようにすれば、蛍光体含有部材３０で生じた熱が光拡散部材８０からも放熱されるようになり、より一層、蛍光体の発光効率低下を防止することができる。光拡散部材８０の厚みは、色ムラを低減できる程度に厚くすることが好ましく、例えば蛍光体含有部材３０の厚みよりも大きくすることができる。光拡散部材８０としては、発光素子１０および蛍光体含有部材３０からの光に対して透光性を有する樹脂等を母材として用い、この母材中に母材とは屈折率の異なるＴｉＯ２等の拡散粒子を分散させた部材や、透光性を有するシリカ（ＳｉＯ２）等の酸化物の焼結体などを用いることができるほか、熱伝導率に優れた例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やマグネシア（ＭｇＯ）などを用いることができる。
（フィルター９０）
透光性部材２０の光入射側（下面）には、発光素子１０から出射した光を透過する一方で、蛍光体含有部材３０から出射した光を反射するフィルター９０を設けることが好ましい。このようにすれば、蛍光体含有部材３０から発光素子１０へ向かう光（戻り光）をフィルター９０で透光性部材２０の上面方向に反射させることができるため、発光装置からより効率的に光を取り出すことが可能となる。このようなフィルター９０としては、蛍光体の波長変換光に対する反射率が、発光素子１０の発光波長に対する反射率よりも高いバンドパスフィルターを用いることができる。例えば、蛍光体の波長変換光に対する反射率が８０％以上であり、発光素子１０の発光波長に対する反射率が１０％以下であるバンドパスフィルターを用いる。フィルター９０としては、例えば、ＳｉＯ２やＴｉＯ２などの誘電体膜を複数積層した誘電体多層膜を用いることができ、それぞれの波長に対する反射率は誘電体膜の材料や膜厚により制御することができる。
透光性部材２０の光入射側（下面）には、発光素子１０から出射した光を透過する一方で、蛍光体含有部材３０から出射した光を反射するフィルター９０を設けることが好ましい。このようにすれば、蛍光体含有部材３０から発光素子１０へ向かう光（戻り光）をフィルター９０で透光性部材２０の上面方向に反射させることができるため、発光装置からより効率的に光を取り出すことが可能となる。このようなフィルター９０としては、蛍光体の波長変換光に対する反射率が、発光素子１０の発光波長に対する反射率よりも高いバンドパスフィルターを用いることができる。例えば、蛍光体の波長変換光に対する反射率が８０％以上であり、発光素子１０の発光波長に対する反射率が１０％以下であるバンドパスフィルターを用いる。フィルター９０としては、例えば、ＳｉＯ２やＴｉＯ２などの誘電体膜を複数積層した誘電体多層膜を用いることができ、それぞれの波長に対する反射率は誘電体膜の材料や膜厚により制御することができる。
フィルター９０は、発光素子１０への戻り光を低減する目的で設けるため、蛍光体含有部材３０と発光素子１０との間に設けられる。このとき、蛍光体含有部材３０にフィルター９０を直接設けると、所望の反射率が得られにくく、発光効率が低下することがある。また、フィルター９０の材料が誘電体であれば蛍光体含有部材３０から十分に放熱できない。しかし、本実施形態の発光装置であれば、フィルター９０を蛍光体含有部材３０ではなく透光性部材２０に設けることができるため、このような問題はない。
（その他）
発光素子１０は、台座４０上のサブマウント５０に載置される。また、発光素子１０はワイヤー等を介して電極６０から給電される。発光素子１０は窓部７０ａを有するキャップ７０によって覆われており、発光素子１０から出射した光は、キャップ７０が有する窓部７０ａを通ってキャップ７０の外部に取り出される。台座４０やサブマウント５０としては、銅、真鍮、タングステン、アルミニウム、銅・タングステン合金などを用いることが好ましい。また、キャップ７０としては、金属（ステンレス、銅、真鍮、コバール、アルミニウム、銀等）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ＣｕＷ、Ｃｕダイヤモンド、ダイヤモンドなどを用いることができる。台座４０およびキャップ７０は、それぞれ筒状や円盤状などにすることができるが、発光素子１０を保護できる形状であれば特に限定されない。
発光素子１０は、台座４０上のサブマウント５０に載置される。また、発光素子１０はワイヤー等を介して電極６０から給電される。発光素子１０は窓部７０ａを有するキャップ７０によって覆われており、発光素子１０から出射した光は、キャップ７０が有する窓部７０ａを通ってキャップ７０の外部に取り出される。台座４０やサブマウント５０としては、銅、真鍮、タングステン、アルミニウム、銅・タングステン合金などを用いることが好ましい。また、キャップ７０としては、金属（ステンレス、銅、真鍮、コバール、アルミニウム、銀等）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ＣｕＷ、Ｃｕダイヤモンド、ダイヤモンドなどを用いることができる。台座４０およびキャップ７０は、それぞれ筒状や円盤状などにすることができるが、発光素子１０を保護できる形状であれば特に限定されない。
以上説明した実施形態１に係る発光装置によれば、蛍光体含有部材３０の下方と側方の双方から蛍光体で生じた熱を放熱することが可能となるため、蛍光体の発光効率低下を防止することができる。また、透光性部材２０に入射した光の一部が蛍光体含有部材３０間を通り抜けて蛍光体含有部材３０を通ることなく透光性部材２０から出射するため、蛍光体による光の損失を抑制して発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。
［発光装置の平面形状がメッシュ状になるよう複数の凹部Ｘが配置される例］
図２Ａは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的平面図（その２）であり、図２Ｂは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的断面図（その２）である。図２Ａ、図２Ｂに示すように、複数の凹部Ｘはメッシュ状に配置されてもよい。このようにしても複数の凹部Ｘがドット状に配置される場合と同様に、蛍光体の発光効率低下を防止することができるとともに、発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。なお、図２Ａ、図２Ｂに示した複数の凹部Ｘがメッシュ状に配置された発光装置は、見方を変えると、複数の凸部Ｙがドット状に配置された発光装置と捉えることができる。この場合、蛍光体含有部材３０は複数の凸部Ｙ間に設けられることになる。このような見方をしても、透光性部材２０に入射した光の一部が蛍光体含有部材３０間を通り抜けて蛍光体含有部材３０を通ることなく透光性部材２０から出射可能であることに変わりはない。
図２Ａは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的平面図（その２）であり、図２Ｂは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的断面図（その２）である。図２Ａ、図２Ｂに示すように、複数の凹部Ｘはメッシュ状に配置されてもよい。このようにしても複数の凹部Ｘがドット状に配置される場合と同様に、蛍光体の発光効率低下を防止することができるとともに、発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。なお、図２Ａ、図２Ｂに示した複数の凹部Ｘがメッシュ状に配置された発光装置は、見方を変えると、複数の凸部Ｙがドット状に配置された発光装置と捉えることができる。この場合、蛍光体含有部材３０は複数の凸部Ｙ間に設けられることになる。このような見方をしても、透光性部材２０に入射した光の一部が蛍光体含有部材３０間を通り抜けて蛍光体含有部材３０を通ることなく透光性部材２０から出射可能であることに変わりはない。
［発光装置の平面形状がストライプ状になるよう複数の凹部Ｘが配置される例］
図３Ａは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的平面図（その３）であり、図３Ｂは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的断面図（その３）である。図３Ａ、図３Ｂに示すように、複数の凹部Ｘはストライプ状に配置されてもよい。このようにしても複数の凹部Ｘがドット状に配置される場合と同様に、蛍光体の発光効率低下を防止することができるとともに、発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。なお、図３Ａ、図３Ｂに示した複数の凹部Ｘがストライプ状に配置された発光装置は、見方を変えると、複数の凸部Ｙがストライプ状に配置された発光装置と捉えることができる。この場合、蛍光体含有部材３０は複数の凸部Ｙ間に設けられることになる。このような見方をしても、透光性部材２０に入射した光の一部が蛍光体含有部材３０間を通り抜けて蛍光体含有部材３０を通ることなく透光性部材２０から出射可能であることに変わりはない。ストライプ状に配置された複数の凹部Ｘや凸部Ｙは、ダイサーなどを用いて透光性部材２０の表面に格子状の溝を設けることで簡便に形成することができる。
図３Ａは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的平面図（その３）であり、図３Ｂは透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的断面図（その３）である。図３Ａ、図３Ｂに示すように、複数の凹部Ｘはストライプ状に配置されてもよい。このようにしても複数の凹部Ｘがドット状に配置される場合と同様に、蛍光体の発光効率低下を防止することができるとともに、発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。なお、図３Ａ、図３Ｂに示した複数の凹部Ｘがストライプ状に配置された発光装置は、見方を変えると、複数の凸部Ｙがストライプ状に配置された発光装置と捉えることができる。この場合、蛍光体含有部材３０は複数の凸部Ｙ間に設けられることになる。このような見方をしても、透光性部材２０に入射した光の一部が蛍光体含有部材３０間を通り抜けて蛍光体含有部材３０を通ることなく透光性部材２０から出射可能であることに変わりはない。ストライプ状に配置された複数の凹部Ｘや凸部Ｙは、ダイサーなどを用いて透光性部材２０の表面に格子状の溝を設けることで簡便に形成することができる。
［複数の凹部Ｘの断面形状のその他の例］
図４、図５、図６、及び図７は、それぞれ、透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的断面図（その４）、（その５）、（その６）、及び（その７）である。複数の凹部Ｘの断面形状は、図１Ｄ、図２Ｂ、図３Ｂに示すように矩形状にしてもよいし、図４に示すようにＶ字状（逆三角形状）にしてもよいし、図５に示すように半円状にしてもよいし、図６に示すように底のみが逆三角形状であって両側面が平行（ほぼ平行を含む。）となる形状にしてもよいし、図７に示すように底のみが三角形状であって両側面が平行（ほぼ平行を含む。）となる形状にしてもよい。これらによっても、複数の凹部Ｘの断面形状が矩形状である場合と同様に、蛍光体の発光効率低下を防止することができるとともに、発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。なお、図６や図７に示すように、複数の凹部Ｘの断面形状を底のみが逆三角形状または三角形状であって両側面がほぼ平行となる形状にすれば、矩形状の場合よりも凹部Ｘの表面積を増やすことができ、放熱性が向上する。
図４、図５、図６、及び図７は、それぞれ、透光性部材及び蛍光体含有部材を拡大して示す模式的断面図（その４）、（その５）、（その６）、及び（その７）である。複数の凹部Ｘの断面形状は、図１Ｄ、図２Ｂ、図３Ｂに示すように矩形状にしてもよいし、図４に示すようにＶ字状（逆三角形状）にしてもよいし、図５に示すように半円状にしてもよいし、図６に示すように底のみが逆三角形状であって両側面が平行（ほぼ平行を含む。）となる形状にしてもよいし、図７に示すように底のみが三角形状であって両側面が平行（ほぼ平行を含む。）となる形状にしてもよい。これらによっても、複数の凹部Ｘの断面形状が矩形状である場合と同様に、蛍光体の発光効率低下を防止することができるとともに、発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。なお、図６や図７に示すように、複数の凹部Ｘの断面形状を底のみが逆三角形状または三角形状であって両側面がほぼ平行となる形状にすれば、矩形状の場合よりも凹部Ｘの表面積を増やすことができ、放熱性が向上する。
なお、上述のとおり、複数の凹部Ｘが形成された形状は、見方を変えると、複数の凸部Ｙが形成された形状であるとも言える。このような見方をする場合、上記した複数の凹部Ｘの断面形状は、複数の凸部Ｙ間の断面形状と読み替えて理解することができる。すなわち、複数の凸部Ｙ間の断面形状は、例えば、図１Ｄ、図２Ｂ、図３Ｂに示すように矩形状であってもよいほか、図４に示すようにＶ字状（逆三角形状）であってもよいし、図５に示すように半円状であってもよいし、図６に示すように底のみが逆三角形状であって両側面が平行（ほぼ平行を含む。）となる形状にしてもよいし、図７に示すように底のみが三角形状であって両側面が平行（ほぼ平行を含む。）となる形状にしてもよい。
［実施形態２に係る発光装置］
図８Ａは実施形態２に係る発光装置の模式的平面図であり、図８Ｂは実施形態２に係る発光装置の模式的断面図である。図８Ａ、図８Ｂに示すように、実施形態２に係る発光装置では、発光素子１０が、パッケージ１００に収容され、また封止樹脂１１０により封止される。実施形態２においては、封止樹脂１１０の上面に上述した透光性部材２０が設けられる。透光性部材２０や蛍光体含有部材３０の構成は実施形態１の場合と同様である。実施形態２に係る発光装置によっても、実施形態１に係る発光装置と同様に、蛍光体の発光効率低下を防止することができるとともに、発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。なお、パッケージ１００としては樹脂パッケージやセラミックパッケージなどを用いることができる。また、封止樹脂１１０としてはシリコン樹脂など透光性の樹脂を用いることができる。
図８Ａは実施形態２に係る発光装置の模式的平面図であり、図８Ｂは実施形態２に係る発光装置の模式的断面図である。図８Ａ、図８Ｂに示すように、実施形態２に係る発光装置では、発光素子１０が、パッケージ１００に収容され、また封止樹脂１１０により封止される。実施形態２においては、封止樹脂１１０の上面に上述した透光性部材２０が設けられる。透光性部材２０や蛍光体含有部材３０の構成は実施形態１の場合と同様である。実施形態２に係る発光装置によっても、実施形態１に係る発光装置と同様に、蛍光体の発光効率低下を防止することができるとともに、発光装置全体の発光効率低下を防止することができる。なお、パッケージ１００としては樹脂パッケージやセラミックパッケージなどを用いることができる。また、封止樹脂１１０としてはシリコン樹脂など透光性の樹脂を用いることができる。
以上、実施形態について説明したが、これらの説明は一例に関するものであり、特許請求の範囲に記載された構成を何ら限定するものではない。
１０ 発光素子
２０ 透光性部材
３０ 蛍光体含有部材
４０ 台座
５０ サブマウント
６０ 電極
７０ キャップ
８０ 光拡散部材
９０ フィルター
１００ パッケージ
１１０ 封止樹脂
Ｘ 凹部
Ｙ 凸部
Ｗ 凹部の幅
Ｄ 凹部の中心間の距離
Ｓ 傾斜面
Ｐ 垂直面
２０ 透光性部材
３０ 蛍光体含有部材
４０ 台座
５０ サブマウント
６０ 電極
７０ キャップ
８０ 光拡散部材
９０ フィルター
１００ パッケージ
１１０ 封止樹脂
Ｘ 凹部
Ｙ 凸部
Ｗ 凹部の幅
Ｄ 凹部の中心間の距離
Ｓ 傾斜面
Ｐ 垂直面
Claims (10)
- 半導体レーザ素子である発光素子と、
前記発光素子から離間して設けられるとともに、前記発光素子の光が入射する側とは反対側であって前記発光素子の光が照射される範囲内に複数の凹部を有する透光性部材と、
前記複数の凹部内に設けられ、蛍光体と透光性の母材又はバインダ粒子とを有する蛍光体含有部材と、を備え、
前記透光性部材に入射した光の一部は前記蛍光体含有部材間を通り抜けて前記蛍光体含有部材を通ることなく前記透光性部材から出射可能であり、
前記透光性部材は、前記蛍光体及び前記透光性の母材又は前記バインダ粒子のいずれよりも高い熱伝導率を有し、
前記透光性部材は、前記発光素子の光が入射する側に逆テーパー状の傾斜面を有し、前記発光素子からのレーザ光の光軸に平行な線と前記傾斜面とで成す角は、前記発光素子からのレーザ光の広がり角よりも大きいことを特徴とする発光装置。 - 前記複数の凹部の断面形状は、矩形状、Ｖ字状、または半円状であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記複数の凹部はドット状に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
- 前記凹部の幅は１０〜１００μｍである請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記凹部の深さは前記透光性部材の厚みの半分よりも浅い請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
- 半導体レーザ素子である発光素子と、
前記発光素子から離間して設けられるとともに、前記発光素子の光が入射する側とは反対側であって前記発光素子の光が照射される範囲内に複数の凸部を有する透光性部材と、
前記複数の凸部間に設けられ、蛍光体と透光性の母材又はバインダ粒子とを有する蛍光体含有部材と、を備え、
前記透光性部材に入射した光の一部は前記蛍光体含有部材間を通り抜けて前記蛍光体含有部材を通ることなく前記透光性部材から出射可能であり、
前記透光性部材は、前記蛍光体及び前記透光性の母材又は前記バインダ粒子のいずれよりも高い熱伝導率を有し、
前記透光性部材は、前記発光素子の光が入射する側に逆テーパー状の傾斜面を有し、前記発光素子からのレーザ光の光軸に平行な線と前記傾斜面とで成す角は、前記発光素子からのレーザ光の広がり角よりも大きいことを特徴とする発光装置。 - 前記複数の凸部間の断面形状は、矩形状、Ｖ字状、または半円状であることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
- 前記複数の凸部はドット状に配置されたことを特徴とする請求項６または７に記載の発光装置。
- 前記透光性部材の光出射側に光拡散部材が設けられており、
前記光拡散部材は前記透光性部材の光出射面に接しており、
前記透光性部材の光入射側にフィルターが設けられており、
前記フィルターは、前記発光素子から出射した光を透過する一方、前記蛍光体含有部材から出射した光を反射する、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記透光性部材は、サファイアまたはマグネシアからなる請求項１から９のいずれか１項に記載の発光装置。
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