JP6638575B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置に関する。
半導体レーザ素子と波長変換部材とを組み合わせた発光装置が知られている。特許文献１では、半導体レーザ素子の上方に配置された波長変換部材が落下しないようにするために、波長変換部材は係止部材によって押圧された状態で固定されている。
しかし、従来の発光装置では、波長変換部材又は係止部材の寸法が設計値からずれた場合に固定が困難となることがある。さらには、係止部材が波長変換部材を直接押さえる構造であるため、波長変換部材からの光の一部が係止部材等に吸収され、発光装置の発光強度が低下する虞がある。
本開示は、以下の発明を含む。
基体と、前記基体に実装されたレーザ素子と、前記レーザ素子が出射するレーザ光の光路上に配置された蛍光部材と、光反射性の内壁を有する貫通孔が設けられており、前記貫通孔に前記蛍光部材が固定された保持部材と、前記保持部材を挟持する第１固定部材及び第２固定部材と、を備え、
前記第１固定部材は、前記保持部材の前記レーザ素子側の面である第１面に接触する第１接触面を有し、
前記第２固定部材は、前記保持部材の前記第１面とは反対の側の第２面に接触する第２接触面を有し、
前記第１接触面と前記第２接触面とは、前記貫通孔から遠ざかるほど距離が小さくなるように配置されており、
前記保持部材の周囲には、前記保持部材と前記第１固定部材と前記第２固定部材とに囲まれた空間があることを特徴とする発光装置。
基体と、前記基体に実装されたレーザ素子と、前記レーザ素子が出射するレーザ光の光路上に配置された蛍光部材と、光反射性の内壁を有する貫通孔が設けられており、前記貫通孔に前記蛍光部材が固定された保持部材と、前記保持部材を挟持する第１固定部材及び第２固定部材と、を備え、
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前記第２固定部材は、前記保持部材の前記第１面とは反対の側の第２面に接触する第２接触面を有し、
前記第１接触面と前記第２接触面とは、前記貫通孔から遠ざかるほど距離が小さくなるように配置されており、
前記保持部材の周囲には、前記保持部材と前記第１固定部材と前記第２固定部材とに囲まれた空間があることを特徴とする発光装置。
これにより、発光強度の低下を抑えることができ、且つ、量産性に優れた発光装置とすることができる。
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、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。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。
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る発光装置１を示す模式的な斜視図である。図２では、発光装置１の内部構造を理解しやすくするために、一部の部材を切断した状態で示す。図１及び図２に示すように、発光装置１は、基体１１と、レーザ素子１２と、蛍光部材１３と、保持部材１４と、第１固定部材１５と、第２固定部材１６と、を有する。レーザ素子１２は基体１１に実装されており、レーザ素子１２が出射するレーザ光の光路上に蛍光部材１３が配置されている。
図３Ａ〜図３Ｃは、第１固定部材１５、第２固定部材１６、保持部材１４及び蛍光部材１３を示す模式的な断面図である。図３Ｂは図３Ａの部分拡大図であり、図３Ｃは図３Ａの分解図である。図３Ａ〜図３Ｃに示すように、保持部材１４には光反射性の内壁を有する貫通孔１４ｅが設けられており、貫通孔１４ｅに蛍光部材１３が固定されている。第１固定部材１５及び第２固定部材１６は保持部材１４を挟持している。第１固定部材１５は、保持部材１４のレーザ素子１２側の面である第１面１４Ａに接触する第１接触面１５Ａを有する。第２固定部材１６は、保持部材１４の第１面１４Ａとは反対の側の第２面１４Ｂに接触する第２接触面１６Ａを有する。第１接触面１５Ａと第２接触面１６Ａとは、貫通孔１４ｅから遠ざかるほど距離が小さくなるように配置されている。なお、第１接触面１５Ａと第２接触面１６Ａとの距離とは、第１接触面１５Ａに対して垂直な方向（図３Ａ〜図３Ｃにおける上下方向）における長さを指す。そして、図３Ｂに示すように、保持部材１４の周囲には、保持部材１４と第１固定部材１５と第２固定部材１６とに囲まれた空間Ｓがある。
発光装置１では、蛍光部材１３は保持部材１４の貫通孔１４ｅに固定され、蛍光部材１３でなく保持部材１４が第１固定部材１５及び第２固定部材１６によって挟持されている。よって、蛍光部材１３からの光が第１固定部材１５及び第２固定部材１６によって吸収されることがない。さらに、空間Ｓは蛍光部材１３から離れた位置にあるので、蛍光部材１３からの光が空間Ｓに留まることもない。このような理由により、発光装置１では、蛍光部材１３からの光を効率よく外部に取り出すことができる。
また、各部材の寸法誤差を完全になくすことは困難であるため、製造時には、例えば、保持部材１４の幅（図３Ａにおける左右方向の長さ）が設計値よりも大きくなる場合がある。発光装置１では、このような場合であっても保持部材１４の側面が接触しない程度に、第１固定部材１５及び第２固定部材１６を保持部材１４の側面から離間させる。すなわち、保持部材１４の周囲に空間Ｓが存在する構造とする。これにより、保持部材１４の幅等に設計値からの寸法誤差が生じたとしても、保持部材１４を第１固定部材１５及び第２固定部材１６によって挟持することが可能である。
なお、空間Ｓが存在することによって保持部材１４の位置ずれ（図３Ａの左右方向へのずれ）の発生が懸念されるが、このような位置ずれは、第１接触面１５Ａ及び第２接触面１６Ａを有することにより抑制可能である。第１固定部材１５の第１接触面１５Ａと第２固定部材１６の第２接触面１６Ａとは、貫通孔１４ｅから遠ざかるほど距離が小さくなるように形成されている。これにより、保持部材１４等の寸法が設計値からずれたとしても、第１接触面１５Ａと第２接触面１６Ａとを、実際の各部材の寸法に応じた位置で保持部材１４に接触させることができ、且つ、保持部材１４の幅方向への移動を制限することができる。このように、保持部材１４の位置ずれが生じ難い、すなわち蛍光部材１３がレーザ素子１２が出射するレーザ光の光路上から外れ難いことにより、レーザ光を蛍光部材１３に確実に照射させることができる。
つまり、空間Ｓを設けるとともに、第１接触面１５Ａと第２接触面１６Ａとを貫通孔１４ｅから遠ざかるほど距離が小さくなるように形成することで、量産性に優れた発光装置とすることができる。
（第１固定部材１５）
第１固定部材１５は、第２固定部材１６とともに保持部材１４を挟持するための部材である。図１及び図２に示すように、第１固定部材１５は保持部材１４のレーザ素子１２側に配置されている。
第１固定部材１５は、第２固定部材１６とともに保持部材１４を挟持するための部材である。図１及び図２に示すように、第１固定部材１５は保持部材１４のレーザ素子１２側に配置されている。
第１固定部材１５は、レーザ素子１２が出射するレーザ光を遮らないように配置されている。すなわち、第１固定部材１５は保持部材１４の貫通孔１４ｅを塞がないように配置されている。第１固定部材１５は、例えば筒状である。第１固定部材１５には貫通孔１４ｅよりも幅が大きな貫通孔１５ｃを設けることができ、このような貫通孔１５ｃは貫通孔１４ｅと連結される。この場合、レーザ光は貫通孔１５ｃを通過して蛍光部材１３に照射される。図３Ｃに示すように、貫通孔１５ｃは、レーザ素子１２側の開口から他方の開口に向かって幅が小さくなる傾斜部を有することができる。これにより、レンズ（後述する透光性部１７ｂ）によって集光されるレーザ素子１２からの光が蛍光部材１３で散乱等したとしても、散乱等した光を再度出射側（図３Ａの上方）に反射させることができる。
第１固定部材１５は、保持部材１４と接触する第１接触面１５Ａを有する。第１接触面１５Ａと第１面１４Ａとの接触面積は、第１面１４Ａの面積の２０％以上であることが好ましい。これにより、第１固定部材１５及び第２固定部材１６の挟持によって保持部材１４にかかる負荷を分散させることができるため、保持部材１４に亀裂等が入り難い。また、第１接触面１５Ａと第１面１４Ａとの接触面積は、例えば第１面１４Ａの９５％以下とする。第１接触面１５Ａは、平面視形状が、略円環状等の環状であることが好ましい。これによって、保持部材１４を安定して固定することができる。なお、平面視とは、発光装置１の光取り出し側を上方としたときの上面視と等しい。
第１固定部材１５はさらに、外側面１５Ｂを有することができる。外側面１５Ｂは、第１接触面１５Ａと非平行な面であり、例えば第１接触面１５Ａに対して略垂直な面である。図３Ｃに示すように、平坦な第１接触面１５Ａから連続して平坦な外側面１５Ｂを配置することができる。発光装置１において、第１接触面１５Ａは、第１固定部材１５の表面のうち最も上側に位置する面である。したがって、図３Ａに示すように、保持部材１４の側方に第１固定部材１５は配置されておらず、第２固定部材１６のみが配置されている。
図２及び図３Ａに示すように、第１固定部材１５は、レーザ素子１２側よりも保持部材１４側においてその幅が狭い形状とすることができる。これにより、レーザ素子１２側の表面を後述するキャップ１７に接合させやすい。また、平面視において第２固定部材１６の外縁が第１固定部材１５の外縁より外側に位置しないように配置することが可能である。平面視において、第１固定部材１５の外縁は例えばキャップ１７の外縁よりも内側に位置する。平面視における第１固定部材１５の外縁の形状は、例えば円形状である。
第１固定部材１５の材料は、例えば金属である。後述するように第２固定部材１４は第１固定部材１５に対して溶接により固定することが好ましく、第１固定部材１５の材料は溶接が可能な材料であることが好ましい。溶接により、２つの部材の接合部分が連続性を有して一体化される。このような材料としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅからなる群より選択される一種を含む金属が挙げられる。なかでもＦｅを主成分とする材料からなることが好ましく、ステンレス鋼、コバール、又はＦｅ−Ｎｉ合金からなるものがより好ましい。
（第２固定部材１６）
第２固定部材１６は、図１及び図２に示すように、その一部が保持部材１４の光取り出し側に配置されている。第２固定部材１６は、蛍光部材１３からの光を遮らないように配置されている。すなわち、第２固定部材１６は保持部材１４の貫通孔１４ｅを塞がないように配置されている。平面視における蛍光部材１３から第２固定部材１６までの最短距離は、例えば０．５ｍｍ以上とする。第２固定部材１６は、例えば筒状である。この場合、第２固定部材１６には貫通孔１４ｅよりも幅が大きな貫通孔１６ｃが設けられており、貫通孔１６ｃと貫通孔１４ｅとが連結されている。図３Ｃに示すように、貫通孔１６ｃは、下方となるレーザ素子１２側の開口から上方となる他方の開口に向かって幅が小さくなる傾斜部を有することができる。
第２固定部材１６は、図１及び図２に示すように、その一部が保持部材１４の光取り出し側に配置されている。第２固定部材１６は、蛍光部材１３からの光を遮らないように配置されている。すなわち、第２固定部材１６は保持部材１４の貫通孔１４ｅを塞がないように配置されている。平面視における蛍光部材１３から第２固定部材１６までの最短距離は、例えば０．５ｍｍ以上とする。第２固定部材１６は、例えば筒状である。この場合、第２固定部材１６には貫通孔１４ｅよりも幅が大きな貫通孔１６ｃが設けられており、貫通孔１６ｃと貫通孔１４ｅとが連結されている。図３Ｃに示すように、貫通孔１６ｃは、下方となるレーザ素子１２側の開口から上方となる他方の開口に向かって幅が小さくなる傾斜部を有することができる。
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、第２固定部材１６は、保持部材１４と接触する第２接触面１６Ａを有する。第２接触面１６Ａの平面視形状は、略円環状等の環状であることが好ましい。これによって、保持部材１４を安定して固定することができる。第２接触面１６Ａの面積は例えば１〜１３ｍｍ２程度とする。また、図３Ａに示すような保持部材１４の厚み方向の断面視において、第２接触面１６Ａの長さは例えば０．１〜１．５ｍｍ程度とする。図３Ｂに示すように、第２接触面１６Ａは、その一部が保持部材１４よりも外側（蛍光部材１３から遠ざかる側）にまで延長されている。これにより、保持部材１４等の寸法に設計値からのずれが生じた場合であっても第２接触面１６Ａによって保持部材１４を確実に押さえることができる。
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、第２固定部材１６は、第１固定部材１５の外側面１５Ｂに沿って延伸して外側面１５Ｂに固定される固定面１６Ｂを有することができる。さらに、この場合、第２固定部材１６の固定面１６Ｂ以外の表面は第１固定部材１６及び基体１１から離間していることが好ましい。これにより、第２固定部材１６の固定時において第２固定部材１６を外側面１５Ｂに沿った方向（図３Ｃにおける上下方向）に位置調整可能である。したがって、保持部材１４等の寸法に設計値からのずれが生じた場合であっても、第２固定部材１６を外側面１５Ｂに沿った方向（図３Ｃにおける上下方向）に調整することで、保持部材１４を確実に固定することができる。
第２固定部材１６は、固定面１６Ｂにおいて、第１固定部材１５に対して溶接されていることが好ましい。これにより、第１固定部材１５と第２固定部材１６とを強固に固定することができる。また、このように蛍光部材１３から離れた位置で溶接を行うことにより、溶接時に発生するガスに起因する蛍光部材１３の表面への異物の付着を抑制可能であるという利点もある。固定面１６Ｂは、外側面１５Ｂと例えば３〜１６ｍｍ２程度の面積で接触する。また、図３Ａに示すような保持部材１４の厚み方向の断面視において、固定面１６Ｂの長さは例えば０．２〜２．０ｍｍ程度とする。固定面１６Ｂは、第２接触面１６Ａから連続する面とすることができる。固定面１６Ｂを保持部材１４と接触しない位置に配置することで、空間Ｓを形成することができる。この場合の空間Ｓの幅は、固定面１６Ｂと保持部材１４との離間距離と等しい。
例えば、第２固定部材１６に円形の開口を有する貫通孔１６ｃを設け、保持部材１４の平面視における外縁形状を円形状とする。この場合、貫通孔１６ｃの内壁のうち、保持部材１４の外径よりも大きな内径を有する領域を固定面１６Ｂとする。また、貫通孔１６ｃの内壁のうち、固定面１６Ｂから連続し、最小の内径が保持部材１４の外径よりも小さくなるようにテーパー状に傾斜した領域を第２接触面１６Ａとする。平面視における第２固定部材１６の外縁の形状は、例えば円形状である。
第２固定部材１６の材料は、例えば金属である。第１固定部材１５と同様に、第２固定部材１６の材料は第１固定部材１５と溶接可能な材料であることが好ましく、第２固定部材１６の材料は上述した第１固定部材１５の材料群から選択することができる。
（保持部材１４）
保持部材１４は、第１固定部材１５及び第２固定部材１６によって挟持されており、蛍光部材１３が固定される貫通孔１４ｅが設けられている。貫通孔１４ｅの開口の上面視形状は例えば円形とする。レーザ素子１２が出射するレーザ光のビーム形状は略楕円形状であるため、貫通孔１４ｅの形状は、円柱状、円錐台状、又はこれらを組み合わせた形状が適している。貫通孔１４ｅの大きさはレーザ素子１２が出射するレーザ光が通過可能な大きさである。例えば、直径が０．１〜６．５ｍｍの範囲内の円錐台状の貫通孔１４ｅとすることができる。貫通孔１４ｅの形状は、好ましくは、レーザ光入射側から光取り出し側に向かって、すなわち下方から上方に向かって広がる形状とする。こうすることで、蛍光部材１３の発光等を、貫通孔１４ｅの内壁において反射させて上方へ取り出すことができ、光の取出し効率を向上させることができる。なお、下方とはレーザ素子１２が出射するレーザ光が入射する側を指し、上方とは発光装置１の光取り出し側を指す。
保持部材１４は、第１固定部材１５及び第２固定部材１６によって挟持されており、蛍光部材１３が固定される貫通孔１４ｅが設けられている。貫通孔１４ｅの開口の上面視形状は例えば円形とする。レーザ素子１２が出射するレーザ光のビーム形状は略楕円形状であるため、貫通孔１４ｅの形状は、円柱状、円錐台状、又はこれらを組み合わせた形状が適している。貫通孔１４ｅの大きさはレーザ素子１２が出射するレーザ光が通過可能な大きさである。例えば、直径が０．１〜６．５ｍｍの範囲内の円錐台状の貫通孔１４ｅとすることができる。貫通孔１４ｅの形状は、好ましくは、レーザ光入射側から光取り出し側に向かって、すなわち下方から上方に向かって広がる形状とする。こうすることで、蛍光部材１３の発光等を、貫通孔１４ｅの内壁において反射させて上方へ取り出すことができ、光の取出し効率を向上させることができる。なお、下方とはレーザ素子１２が出射するレーザ光が入射する側を指し、上方とは発光装置１の光取り出し側を指す。
貫通孔１４ｅの内壁は光反射性の材料からなる。例えば、保持部材１４の全体を光反射性の材料によって構成する。また、保持部材１４の主要材料に貫通孔を設け、その貫通孔の内壁に主要材料よりも高反射率の光反射膜を設けて、これを貫通孔１４ｅの内壁としてもよい。光反射膜は、例えば金属膜である。貫通孔１４ｅの内壁は、蛍光部材１３からの光に対する反射率が６０％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上とする。蛍光部材１３からの光とは、蛍光部材１３に含有される蛍光体の発する蛍光及びその励起光の少なくとも一方を指し、典型的には両方である。
図３Ｃに示すように、保持部材１４は第１面１４Ａ及び第２面１４Ｂを有する。第１面１４Ａと第２面１４Ｂとは、貫通孔１４ｅに近づくほど距離が大きくなるように配置されている。なお、第１面１４Ａと第２面１４Ｂとの距離とは、第１面１４Ａに対して垂直な方向（図３Ｃにおける上下方向）における距離を指す。第２面１４Ｂが第１面１４Ａと平行である場合には第２面１４Ｂの終端部（保持部材の上側の角）で第２接触面１６Ａと接触することになるため、第２接触面１６Ａとの接触面積が限られる。一方、図３Ｃに示すように第２面１４Ｂが第２接触面１６Ａと同様の傾斜面であれば、第２接触面１６Ａとの接触面積を拡大することができる。したがって、保持部材１４が破損しにくい発光装置１を得ることができる。例えば、第２面１４Ｂの第１面１４Ａに対する傾斜角度は、第２接触面１６Ａの第１接触面１５Ａに対する傾斜角度と実質的に等しい。
平面視において、保持部材１４の外縁が、第１接触面１５Ａの外縁及び第２接触面１６Ａの外縁の両方よりも内側に位置するように各部材を配置する。これにより、保持部材１４の周囲に空間Ｓが存在する構造となる。空間Ｓは保持部材１４の全周囲に存在することが好ましく、すなわち保持部材１４の外縁のすべてが、第１接触面１５Ａの外縁及び第２接触面１６Ａの外縁の両方よりも内側に位置するように各部材を配置することが好ましい。これにより、より確実に保持部材１４等の寸法の設計値からのずれを許容することができる。空間Ｓの幅、すなわち保持部材１４と第２固定部材１６との最短離間距離は、０．０２ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、保持部材１４等の寸法の設計値からのずれに対する許容度を向上させることができ、歩留りをさらに向上させることができる。また、空間Ｓの幅は１．２ｍｍ以下とすることができ、これにより発光装置１の幅の増大を抑制することができる。第１固定部材１５及び第２固定部材１６を用いることで接着剤を使用せずに保持部材１４を固定することが可能であるため、空間Ｓは、典型的には空気等の気体で満たされている。
図３Ｃに示すように、保持部材１４は第３面１４Ｃを有してよい。第３面１４Ｃは、第１面１４Ａ及び第２面１４Ｂと非平行であって、第１面１４Ａから第２面１４Ｂまでを繋ぐ面である。この場合、図３Ｂに示すように、保持部材１４の周囲には、第３面１４Ｃと第１接触面１５Ａと固定面１６Ｂと第２接触面１６Ａとに囲まれた空間Ｓがある。保持部材１４の外周部を、このような第３面１４Ｃを有する面取りされた形状とすることにより、外周部が破損しにくいという利点がある。
さらに、保持部材１４は、図３Ｃに示すように、第４面１４Ｄを有することができる。第４面１４Ｄは、貫通孔１４ｅの光取り出し側の端部から第２面１４Ｂまでを繋ぐ面である。貫通孔１４ｅと第２面１４Ｂとが直接接続されている場合であれば、貫通孔１４ｅの側方における保持部材１４の幅は上方に向かうほど小さくなる。このような場合と比較して、第４面１４Ｄを有する保持部材１４であれば、貫通孔１４ａの上端付近における保持部材１４の幅を大きくすることができる。つまり、第１固定部材１５と第２国定部材１６とで挟持される領域として一定以上の面積を確保することができるので、蛍光部材１３からの熱を主として第１固定部材１５に放散しやすくすることができる。第４面１４Ｄは第２固定部材１６と非接触とすることができ、第４面１４Ｄは例えば第１面１４Ａと実質的に平行である。平面視において、第４面１４Ｄは少なくともその大部分が第２固定部材１６から露出している。第２固定部材１６の最上面の高さと、保持部材１４の最上面の高さは、例えば実質的に同程度である。
保持部材１４の材料としては、セラミックス、金属、又は、セラミックス及び金属の複合体などが挙げられ、例えばセラミックスを用いる。セラミックスとしては、高熱伝導率で反射率の高い酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムを用いることが好ましい。保持部材１４の厚みは、強度を考慮すると、０．２ｍｍ以上の厚みを有することが好ましく、発光装置の小型化を考慮すると、２ｍｍ以下の厚みを有することが好ましい。
（蛍光部材１３）
蛍光部材１３は、励起光によって蛍光を発する蛍光体を含有する。励起光とは、レーザ素子１２が出射する光である。蛍光部材１３としては、例えば、透光性の母材に蛍光体が分散されたものが挙げられる。レーザ光による集塵を抑制するために、透光性の母材は無機材料が好ましい。無機材料としては、酸化アルミニウム、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。蛍光部材１３は蛍光体の材料の単結晶でもよい。蛍光体としては、レーザ素子１２からのレーザ光を吸収して、異なる波長の光に波長変換するものが選択される。例えば、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）、αサイアロン蛍光体、βサイアロン蛍光体などが挙げられる。なかでも、耐熱性を有するＹＡＧ蛍光体を用いることが好ましい。
蛍光部材１３は、励起光によって蛍光を発する蛍光体を含有する。励起光とは、レーザ素子１２が出射する光である。蛍光部材１３としては、例えば、透光性の母材に蛍光体が分散されたものが挙げられる。レーザ光による集塵を抑制するために、透光性の母材は無機材料が好ましい。無機材料としては、酸化アルミニウム、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。蛍光部材１３は蛍光体の材料の単結晶でもよい。蛍光体としては、レーザ素子１２からのレーザ光を吸収して、異なる波長の光に波長変換するものが選択される。例えば、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）、αサイアロン蛍光体、βサイアロン蛍光体などが挙げられる。なかでも、耐熱性を有するＹＡＧ蛍光体を用いることが好ましい。
蛍光部材１３の厚みは、例えば、０．０１ｍｍ〜１ｍｍ程度とすることができ、好ましくは０．０５ｍｍ〜０．８ｍｍ程度とすることができる。蛍光部材１３は、同じ又は異なる組成の材料の積層構造であってもよい。例えば、レーザ素子１２として青色レーザ光を発振する半導体レーザ素子を用い、蛍光部材１３として、セリウムで賦活されたＹＡＧ蛍光体と酸化アルミニウムとの焼結体と、赤色発光の蛍光体を含有したガラスとを積層したもの用いる。これにより、演色性に優れた白色光を得ることができる。蛍光部材１３の上面は、保持部材１４の上面と略一致するか、それよりも下方に位置することが好ましい。これにより、蛍光部材１３から側方に光が広がらなくなるため、高輝度の発光装置１を得ることができる。
（レーザ素子１２）
レーザ素子１２は、レーザ光を発振する素子である。レーザ素子１２は、ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層とをこの順に含む半導体積層体を有する。レーザ素子１２は、例えば、３００ｎｍ〜６００ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するレーザ光を発振する。青色レーザ光を発振するレーザ素子１２としては、ＧａＮ等の窒化物半導体の積層体を有するものが挙げられる。
レーザ素子１２は、レーザ光を発振する素子である。レーザ素子１２は、ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層とをこの順に含む半導体積層体を有する。レーザ素子１２は、例えば、３００ｎｍ〜６００ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するレーザ光を発振する。青色レーザ光を発振するレーザ素子１２としては、ＧａＮ等の窒化物半導体の積層体を有するものが挙げられる。
（基体１１）
基体１１は、レーザ素子１２を適所に実装するために用いられる。基体１１において、少なくとも後述するキャップ１７と接する部分は金属により構成することが好ましい。これにより、基体１１とキャップ１７とを溶接により固定することができるため、基体１１とキャップ１７とを確実に固定することができる。基体１１は、例えば金属からなる。基体１１は、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅからなる群より選択される一種を含んで構成することができる。なかでもＦｅを主成分とする材料からなることが好ましく、ステンレス鋼、コバール、又はＦｅ−Ｎｉ合金が挙げられる。
基体１１は、レーザ素子１２を適所に実装するために用いられる。基体１１において、少なくとも後述するキャップ１７と接する部分は金属により構成することが好ましい。これにより、基体１１とキャップ１７とを溶接により固定することができるため、基体１１とキャップ１７とを確実に固定することができる。基体１１は、例えば金属からなる。基体１１は、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅからなる群より選択される一種を含んで構成することができる。なかでもＦｅを主成分とする材料からなることが好ましく、ステンレス鋼、コバール、又はＦｅ−Ｎｉ合金が挙げられる。
基体１１の平面形状は例えば略円形状である。図２に示すように、基体１１は、光取り出し側となる上方に向かって突出した凸部を有することができる。この凸部の側面に直接又はサブマウント２０を介してレーザ素子１２を実装することができる。レーザ素子１２が基体１１に実装されるとは、このようにサブマウント２０を介して実装することを含む。サブマウント２０としては、窒化アルミニウム又は炭化珪素等を用いることができる。レーザ素子１２は、例えばワイヤ１９によってリード端子１８と電気的に接続する。リード端子１８は基体１１を上下方向に貫通し、基体１１の下面から突出した部分が外部電源と電気的に接続される。
（キャップ１７）
発光装置１は、さらに、レーザ素子１２を気密封止するように基体１１に固定されたキャップ１７を有することが好ましい。これにより、レーザ素子１２が発振するレーザ光による集塵を、レーザ素子１２の周囲の気密封止空間内において低減することができる。第１固定部材１５と保持部材１４の間や、保持部材１４と蛍光部材１３の間等には隙間が生じやすいため、キャップ１７と基体１１によって気密封止された空間を形成し、第１固定部材１５等はその上に配置することが好ましい。集塵は、レーザ素子１２の発振するレーザ光が３００〜６００ｎｍ程度の比較的短波長域の範囲に発振ピーク波長を有する場合に発生しやすい。例えば青色レーザ光を発振するレーザ素子１２であれば集塵が発生しやすいため、キャップ１７を用いてレーザ素子１２を気密封止することが好ましい。
発光装置１は、さらに、レーザ素子１２を気密封止するように基体１１に固定されたキャップ１７を有することが好ましい。これにより、レーザ素子１２が発振するレーザ光による集塵を、レーザ素子１２の周囲の気密封止空間内において低減することができる。第１固定部材１５と保持部材１４の間や、保持部材１４と蛍光部材１３の間等には隙間が生じやすいため、キャップ１７と基体１１によって気密封止された空間を形成し、第１固定部材１５等はその上に配置することが好ましい。集塵は、レーザ素子１２の発振するレーザ光が３００〜６００ｎｍ程度の比較的短波長域の範囲に発振ピーク波長を有する場合に発生しやすい。例えば青色レーザ光を発振するレーザ素子１２であれば集塵が発生しやすいため、キャップ１７を用いてレーザ素子１２を気密封止することが好ましい。
基体１１とキャップ１７とは、例えば溶接によって固定される。この場合、基体１１及びキャップ１７それぞれにおいて、少なくとも溶接される部分は溶接可能な金属材料で構成されている。溶接可能な金属材料は上述のとおりである。キャップ１７は、本体部１７ａと透光性部１７ｂとを有することができる。本体部１７ａは、例えば金属材料からなる筒状又は蓋状の部材である。本体部１７ａは、その下面が基体１１に溶接等で固定され、その上部には貫通孔が設けられている。その貫通孔に透光性部１７ｂが固定されており、透光性部１７ｂは、レーザ素子１２が出射するレーザ光の光路上に配置され、レーザ光を透過させる部材である。透光性部１７ｂは、例えばレンズ等の蛍光体を含まない透明体である。
図２に示すように、発光装置１では、第１固定部材１５はキャップ１７の上面に、キャップ１７の上面からはみ出さないように接合されている。これにより、発光装置１をモジュールに組み込む際等における発光装置１の取扱いの容易性を、第１固定部材１５及び第２固定部材１６を有さない発光装置と同程度とすることができる。すなわち、第１固定部材１５及び第２固定部材１６を有さない発光装置の場合、発光装置の向きを決定するための位置決め部を基体に設け、これによって発光装置の向きを決定している。位置決め部とは、例えば、平面視において基体の外縁形状が部分的に内側に凹となっている部分である。仮に、平面視において第１固定部材１５又は第２固定部材１６がキャップ１７よりも大きい場合には、基体１１の位置決め部が第１固定部材１５又は第２固定部材１６に被覆されるため、発光装置１の向きの決定が困難となる。そこで、図２に示すように、発光装置１では第１固定部材１５をキャップ１７の表面に接合する。これにより、基体１１の位置決め部を使用して発光装置１の向きを決定することができる。
１ 発光装置
１１ 基体
１２ レーザ素子
１３ 蛍光部材
１４ 保持部材
１４Ａ 第１面
１４Ｂ 第２面
１４Ｃ 第３面
１４Ｄ 第４面
１４ｅ 貫通孔
１５ 第１固定部材
１５Ａ 第１接触面
１５Ｂ 外側面
１５ｃ 貫通孔
１６ 第２固定部材
１６Ａ 第２接触面
１６Ｂ 固定面
１６ｃ 貫通孔
１７ キャップ
１７ａ 本体部
１７ｂ 透光性部
１８ リード端子
１９ ワイヤ
２０ サブマウント
Ｓ 空間
１１ 基体
１２ レーザ素子
１３ 蛍光部材
１４ 保持部材
１４Ａ 第１面
１４Ｂ 第２面
１４Ｃ 第３面
１４Ｄ 第４面
１４ｅ 貫通孔
１５ 第１固定部材
１５Ａ 第１接触面
１５Ｂ 外側面
１５ｃ 貫通孔
１６ 第２固定部材
１６Ａ 第２接触面
１６Ｂ 固定面
１６ｃ 貫通孔
１７ キャップ
１７ａ 本体部
１７ｂ 透光性部
１８ リード端子
１９ ワイヤ
２０ サブマウント
Ｓ 空間
Claims (6)
- 基体と、
前記基体に実装されたレーザ素子と、
前記レーザ素子が出射するレーザ光の光路上に配置された蛍光部材と、
光反射性の内壁を有する貫通孔が設けられており、前記貫通孔に前記蛍光部材が固定された保持部材と、
前記保持部材を挟持する第１固定部材及び第２固定部材と、を備え、
前記第１固定部材は、前記保持部材の前記レーザ素子側の面である第１面に接触する第１接触面を有し、
前記第２固定部材は、前記保持部材の前記第１面とは反対の側の第２面に接触する第２接触面を有し、
前記第１接触面と前記第２接触面とは、前記貫通孔から遠ざかるほど距離が小さくなるように配置されており、
前記保持部材の周囲には、前記保持部材と前記第１固定部材と前記第２固定部材とに囲まれた空間があることを特徴とする発光装置。 - 前記第２固定部材は、前記第１固定部材の外側面に固定される固定面を有し、
前記第２固定部材の前記固定面以外の表面は、前記第１固定部材及び前記基体から離間していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。 - 前記第２固定部材は、前記固定面において、前記第１固定部材に溶接されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
- 前記保持部材の前記第１面と前記第２面とは、前記貫通孔に近づくほど距離が大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記保持部材は、前記第１面及び前記第２面と非平行であって、前記第１面から前記第２面までを繋ぐ第３面を有し、
前記保持部材の周囲には、前記第３面と前記第１固定部材と前記第２固定部材とに囲まれた空間があることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記レーザ素子を気密封止するように前記基体に固定されたキャップをさらに備え、
前記キャップに前記第１固定部材が接合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
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