JP6705462B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関する。
複数の半導体レーザ素子と、複数の光反射面を含む光反射部と、光反射部の上方に配置された蛍光部と、蛍光部の側方に設けられた遮光部と、を含む発光装置が知られている（例えば、特許文献１の図２７参照。）。
特表２０１２−５１２５０８
このような発光装置においては、蛍光部の下面に照射される放射光の光強度が、中心部においてその周囲よりも高くなる。この場合は、蛍光部において、放射光の中心部が照射された領域の発熱量が大きくなることにより、蛍光部の変換効率が低下するおそれがある。また、蛍光部から取り出される光の発光強度にむらが生じるおそれがある。
本発明の一形態に係る発光装置は、基体と、前記基体の上面に配置された、第１放射光を発する第１半導体レーザ素子と、前記基体の上面に配置された、前記第１放射光を上方に向けて反射する第１光反射部と、前記第１放射光が照射される下面と、光取出し面となる上面と、を有する蛍光部と、前記蛍光部の側方を取り囲むように設けられた遮光部と、を備える。また、前記第１光反射部は、前記第１放射光の一部が照射される第１領域と、前記第１領域よりも前記第１半導体レーザ素子から離れた位置に設けられ、前記第１放射光の他の一部が照射される第２領域と、を含み、前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１領域で反射された光のうちの前記第２領域に近い側で反射された光と前記第２領域で反射された光のうちの前記第１領域に近い側で反射された光とが、前記蛍光部の下面に達するまでに交わり、前記蛍光部の下面における照射領域の両端部に照射されるように形成されている。
上記の発光装置によれば、蛍光部の変換効率の低下を低減するとともに、蛍光部から取り出される光の発光強度のむらを低減した発光装置とすることができる。
図１は、第１実施形態に係る発光装置の斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る発光装置の上面図である。 図３は、図２のIII−IIIにおける断面図である。 図４は、第１実施形態に係る発光装置に含まれる第１光反射部の斜視図である。 図５は、第１実施形態に係る発光装置における基体の凹部の内部を説明するための図である。 図６は、第１実施形態に係る発光装置において、第１半導体レーザ素子から放射された第１放射光が第１光反射部で反射されて蛍光部の下面に照射されるまでの第１放射光の行路を説明するための図である。 図７は、光強度を均一に近づけて蛍光部に光を照射した場合の蛍光部の発光強度分布を測定したデータである。 図８は、第２実施形態に係る発光装置の斜視図である。 図９は、第２実施形態に係る発光装置の上面図である。 図１０は、第２実施形態に係る発光装置における基体の凹部の内部を説明するための図である。 図１１は、図１０の点線枠内の拡大図である。 図１２は、蛍光部の下面に照射される第１放射光及び第２放射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１３は、図１２のXIII-XIIIを結ぶ直線における光強度分布を示す図である。 図１４は、蛍光部の下面に照射される第１放射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１５は、第３実施形態に係る発光装置の斜視図である。 図１６は、第３実施形態に係る発光装置の上面図である。 図１７は、第３実施形態に係る発光装置の凹部の内側を説明するための上面図である。 図１８は、図１６のXVIII-XVIIIにおける端面図である。
本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら以下に説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。本明細書では、発光装置からの光の取出し側（図３の上側）を上方といい、反対側（図３の下側）を下方という。
＜第１実施形態＞
図１に第１実施形態に係る発光装置２００の斜視図を示し、図２に発光装置２００の上面図を示し、図３に図２のIII−IIIにおける断面図を示す。また、図４は発光装置２００に含まれる第１光反射部２１の斜視図であり、図５は基体５０の凹部の内部を説明するための上面図であり、図６は第１半導体レーザ素子１１（以下、「半導体レーザ素子」を「ＬＤ素子」ともいう。）から照射された第１放射光が第１光反射部２１で反射されて蛍光部３０の下面に照射されるまでの第１放射光の行路を示す模式図である。
図１〜図６に示すように、発光装置２００は、基体５０と、基体５０の上面に配置された、第１放射光を発する第１ＬＤ素子１１と、基体５０の上面に配置された、第１放射光を上方に向けて反射する第１光反射部２１と、第１放射光が照射される下面と、光取出し面となる上面と、を有する蛍光部３０と、蛍光部３０の側方を取り囲むように設けられた遮光部４０と、を備える。第１光反射部２１は、第１放射光の一部が照射される第１領域２１ａと、第１領域２１ａよりも第１ＬＤ素子１１から離れた位置に設けられ、第１放射光の他の一部が照射される第２領域２１ｂと、を含み、第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂは、第１領域２１ａで反射された光のうちの第２領域２１ｂに近い側で反射された光と第２領域２１ｂで反射された光のうちの第１領域２１ａに近い側で反射された光とが、蛍光部３０の下面に達するまでに交わり、蛍光部３０の下面における照射領域の両端部に照射されるように形成されている。
発光装置２００によれば、蛍光部３０の変換効率の低下を低減しながら、蛍光部３０から取り出される光の発光強度のむらを低減することができると考えられる。以下で詳細を説明する。
従来の発光装置では、第１ＬＤ素子からの光は、蛍光部の下面において、照射領域における中心部の光強度が中心部から遠い部分（照射領域の外縁近傍）の光強度よりも高い。従来の発光装置は、例えば、ＬＤ素子から放射された放射光を４５度傾斜させた光反射面で反射させて蛍光部の下面に照射している。このとき、光強度分布が維持されたまま蛍光部の下面に照射される。この場合は、光強度の高い領域における蛍光部の発熱量が周囲の発熱量に比べて多くなることにより、蛍光部の変換効率の低下が生じる。また、蛍光部に照射される放射光の強度の違いに起因して、蛍光部から取り出される光の強度にむらが生じる可能性がある。
そこで発光装置２００においては、蛍光部３０の下面の照射領域（１以上のＬＤ素子からの放射光が照射される領域）において、照射領域の中心における第１放射光の強度が照射領域の端部の光強度に比べて高くなりすぎないようにしている。具体的には、図６に示すように、第１光反射部２１に第１領域２１ａと第２領域２１ｂとを設け、第１領域２１ａで反射された光のうちの光強度の高い光（図６に示す第１領域２１ａの左端近傍で反射された光）と第２領域２１ｂで反射された光のうちの光強度の高い光（図６に示す第２領域２１ｂの右端近傍で反射された光）とが、蛍光部３０の下面に当たる前に交差し、照射領域における遮光部４０に近い側に照射されるように、第１光反射部２１は構成されている。これにより、蛍光部３０の照射領域において、その中心の発光強度が高くなりすぎることを抑制することができるため、蛍光部３０の変換効率の低下を低減しながら、蛍光部３０における発光強度のむらを低減した発光装置とすることができると考えられる。ここでは、第１ＬＤ素子１１から出射された光のうちの光強度の高い領域（ここでいう「光強度の高い領域」とは、ファーフィールドパターン（ＦＦＰ）において、光強度が一番低いところを０％とし光強度が一番高いところを１００％とした場合の７０％以上の光強度の部分をさす）が第１領域２１ａと第２領域２１ｂとの界面に照射されるように、第１ＬＤ素子１１が配置されている。なお、ここでいうＦＦＰとは、第１ＬＤ素子１１の光出射面からある程度離れており且つ光出射面と平行な面において放射光の光強度分布を測定したものであり、例えば、ピーク強度値の１／ｅ２等の任意の強度における形状として特定される。
以下、発光装置２００の構成要素について説明する。
（基体５０）
基体５０は、第１ＬＤ素子１１を実装するものである。ここでは、凹部が設けられた基体５０を用い、凹部の内側において基体５０の上面（凹部の底面となる第１上面）に第１ＬＤ素子１１が配置されている。
基体５０の凹部は、第１上面、第１上面よりも上方で且つ凹部の内側に位置する第２上面と、を有する。つまり、凹部は、第１上面から階段状に、１段目の第２上面と、２段目の第３上面と、を有する。そして、第１上面、第２上面、及び第３上面は、基体５０の下面に対して実質的に平行である。第２上面には、透光性の材料からなる蓋体８０が配置されており、蓋体８０の上面に蛍光部３０及び遮光部４０が固定されている。なお、基体５０として第２上面を有しないものを用いてもよい。この場合は、基体５０の第３上面に相当する面に蓋体８０が配置される。
図５に示すように、凹部が設けられた基体５０は、絶縁体からなる本体部５１と、基体５０の第３上面及び第１上面において本体部５１から露出した配線部５２ａ、５２ｂと、基体５０の第３上面及び第１上面において本体部５１から露出し、サーミスタ１００と電気的に接続される第２配線部５３ａ、５３ｂと、第２上面において本体部５１から露出したメタライズ部と、を有する。外部と電気的に接続する配線部５２ａ、５２ｂや第２配線部５３ａ、５３ｂを本体部５１の下面以外の面から露出させることにより、基体５０の下面の全面をヒートシンク等の放熱部材に実装する面とすることができるため、発光装置で生じる熱を放熱部材に発散させやすくなる。
本体部５１には、セラミックスを主成分とするものを用いることができる。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、窒化ケイ素、又は炭化ケイ素が挙げられ、排熱性の観点から、窒化アルミニウムを主成分とする本体部５１を用いることが好ましい。配線部５２ａ、５２ｂ及び第２配線部５３ａ、５３ｂには、金、銀、アルミニウム、パラジウム等の金属材料を用いることができ、メタライズ部には金等の金属材料を用いることができる。
なお、基体５０としては、基部と基部の上面に配置された枠部とを備えるものを用いてもよい。この場合は、基部の上面で且つ枠部の内側に第１ＬＤ素子１１が配置される。また、基体５０として基部と枠部とを備えるものを用いる場合は、配線部５２ａ、５２ｂは、発光装置の放熱性を考慮して、枠部の外側において基部の上面に設けられることが好ましい。
（第１半導体レーザ素子１１）
第１ＬＤ素子１１の第１放射光は、第１ＬＤ素子１１の光出射面と平行な面において、活性層を含む複数の半導体層の積層方向の長さがそれに垂直な方向の長さよりも長い、楕円形状のＦＦＰを有する。第１ＬＤ素子１１は、その光出射面が基体５０の下面と垂直であり、ＦＦＰの楕円形の長手方向が基体５０の下面と垂直になるように配置されている。これにより、第１ＬＤ素子１１における面積の大きな面を基体５０の下面と平行に配置することができるため、第１ＬＤ素子１１で生じる熱を基体５０やヒートシンクに発散しやすくなる。なお、ここでいう「垂直」には、実装時のずれ程度の傾きは含まれることとする。例えば、±１０度程度の傾きは含まれる。
第１ＬＤ素子１１としては、発光ピーク波長が、３２０ｎｍ〜５３０ｎｍの範囲内、典型的には、４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲内にあるものを用いることができる。前述の範囲のＬＤ素子は、比較的高エネルギーの放射光を発するため、蛍光部３０の変換効率の低下が生じやすく、発光強度むら低減の効果が顕著となるためである。前述の範囲のＬＤ素子としては、例えば、窒化物半導体を含む材料を用いることが好ましく、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＧａＮの少なくとも１つを含むものが挙げられる。
第１ＬＤ素子１１は、第１サブマウント６１を介して基体５０に実装されている。これにより、第１ＬＤ素子１１の光出射面における発光点から基体５０における第１ＬＤ素子１１の実装面（図３では、凹部の第１上面）までの距離を第１サブマウント６１の厚み分だけ大きくすることができるため、第１ＬＤ素子１１の放射光を効率よく第１光反射部２１に照射することができる。第１ＬＤ素子１１は、Ａｕ−Ｓｎ等の導電層を用いて第１サブマウント６１に固定することができる。
第１サブマウント６１としては、基体５０の熱膨張率と第１ＬＤ素子１１の熱膨張率との間の熱膨張率を有するものを用いることが好ましい。これにより、第１ＬＤ素子１１の剥がれや、第１サブマウント６１の剥がれを抑制することができる。第１ＬＤ素子１１として窒化物半導体を含む材料を用いる場合は、第１サブマウント６１として、例えば、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いることができる。
第１ＬＤ素子１１は、ワイヤ７０（金属細線）により、基体５０の配線部５２ａ、５２ｂと電気的に接続されている。
ここでは、１つの基体に１つのＬＤ素子が配置されているが、複数のＬＤ素子が配置されていてもよい。複数のＬＤ素子が配置される場合は、蛍光部の下面の照射領域に照射される光の全体において、中心部における光の強度が端部における光の強度よりも高くなりすぎないようにする。
（第１光反射部２１）
第１光反射部２１は、第１ＬＤ素子１１からの第１放射光を蛍光部３０に向けて反射するものである。発光装置２００のように、第１ＬＤ素子１１からの第１放射光を第１光反射部２１で反射させることにより、透過型のレンズで第１放射光の発光強度を均等にする場合に比較して、発光装置２００の厚み（図３の上下方向における長さ）を小さくしながら、蛍光部３０の照射領域に照射される第１放射光において、中心部の光強度が高くなりすぎることを抑制することができる。
第１光反射部２１としては、主材が石英若しくはＢＫ７等のガラス、又はアルミニウム等の金属等の熱に強い材料からなり、光反射面が金属、誘電体多層膜等の反射率の高い材料からなるものを用いることができる。
第１光反射部２１は、図６に示すように、第１放射光の一部が照射される第１領域２１ａと、第１領域２１ａよりも第１ＬＤ素子１１から離れた位置に設けられ、第１放射光の他の一部が照射される第２領域２１ｂと、を含む。そして、第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂは、第１領域２１ａで反射された光のうちの第２領域２１ｂに近い側で反射された光と第２領域２１ｂで反射された光のうちの第１領域２１ａに近い側で反射された光とが、蛍光部３０の下面に達するまでに交わり、蛍光部３０の下面における照射領域の両端部に照射されるように形成されている。
第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂは、蛍光部３０の下面における照射領域において、遮光部４０に近い側の光強度が中心における光強度よりも高くなるようにすることが好ましい。つまり、蛍光部３０の下面における照射領域において、長手方向の両端部における光強度が中央部における光強度よりも高いことが好ましい。蛍光部の照射領域における第１放射光の光強度を均一に近づけて照射し、蛍光部の上面側から光強度分布を測定した写真を図７に示す。図７からわかるように、光強度を均一に近づけた第１放射光を蛍光部に照射したとしても、遮光部に近い側（蛍光部の周縁部）から取り出される光の強度が遮光部から遠い側（蛍光部の中心部）から取り出される光の強度に比べて低くなった。これは、遮光部近傍における光が遮光部で反射され、中心部に集中することにより起こると考えられる。これに対して、遮光部４０に近い領域における放射光の光強度を高くすることにより、蛍光部３０から取り出される光の強度を均等に近づけることができると考えられる。例えば、図６に示すように、第１領域２１ａで反射された光のうちの比較的光強度が高い部分と、第２領域２１ｂで反射された光のうちの比較的光強度が高い部分とを行路中で交差させて、蛍光部３０の下面において重ならないようにすることにより、蛍光部３０の照射領域における長手方向の両端部における光強度を中央部における光強度よりも高くすることができる。なお、蛍光部３０の下面における照射領域において、均等な光強度で照射されるように第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂが設けられていてもよい。この場合であっても、中心部の光強度が高い従来の発光装置に比べれば、一定の効果を得ることができる。
発光装置２００では、第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂは、第１光反射部２１に照射される楕円形状の長手方向における光強度分布のみを変えるように設けられている。つまり、短手方向における光強度分布を変えずに、長手方向における光強度分布が中央部において高くなりすぎないように、第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂは設けられている。第１ＬＤ素子１１のＦＦＰは特に長手方向において広がりやすく、長手方向における光強度分布を制御することでより大きな効果が得られるためである。なお、短手方向における光強度分布を変えることもできるが、第１光反射部２１の第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂの作製精度や、第１光反射部２１と第１ＬＤ素子１１との位置合わせ精度を考慮すると、第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂは、第１放射光の楕円形状の長手方向の光強度分布のみを変えるように設けられることが好ましい。
第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂは平面である。つまり、第１光反射部２１の光反射面は２つの平面で構成されている。これにより、第１光反射部２１の設計が容易となるだけでなく、実装ズレの許容範囲にも余裕が生じる。また、第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂが平面であることにより、第１光反射部２１を形成しやすくなる。なお、ここでは２つの平面により光反射面が構成されているが、３つ以上の平面で構成されていてもよい。蛍光部３０の照射領域の両端部における光強度を中央部の光強度よりも高くする場合は、偶数個の平面により光反射面は構成される。また、第１領域２１ａ及び第２領域２１ｂはそれぞれ曲面であってもよい。
第１光反射部２１を載置する面（発光装置２００では基体５０の第１上面）に平行な面と第１領域２１ａとがなす角度Ａは、第１光反射部２１を載置する面に平行な面と第２領域２１ｂとがなす角度Ｂよりも小さい。例えば、基体５０の上面と第１光反射部２１の第１領域２１ａとがなす角度は、１５度よりも大きく４５度よりも小さく、基体５０の上面と第１光反射部２１の第２領域２１ｂとがなす角度は４５度よりも大きく７５度よりも小さい。
（蓋体８０）
蓋体８０は、基体５０と組み合わせて第１ＬＤ素子１１が配置される空間を気密にしている。これにより、ＬＤ素子の光出射面への有機物等の集塵を抑制することができる。ここでは、蓋体８０としてサファイアからなるものを用いている。そして、蓋体８０における基体５０と固定される領域にメタライズ膜を形成し、第２上面の一部であるメタライズ膜同士をＡｕ−Ｓｎ等の半田を用いて固定している。サファイアは、比較的、第１放射光を透過しやすく、熱伝導率も高い材料であるため、蛍光部３０で生じる熱を基体５０に発散できる。また、Ａｕ−Ｓｎ等の半田を用いて固定することにより、シーム溶接や抵抗溶接により固定する場合に比べて第１光反射部２１から蛍光部３０の下面までの距離を小さくすることができるため、輝度を高くすることができる。なお、蓋体８０としては、石英、炭化ケイ素、又はガラス等を含む透光性の材料からなるものを用いてもよい。
（蛍光部３０）
蛍光部３０は、第１光反射部２１で反射された第１放射光が照射される下面と、光取出し面となる上面と、を有する。図３に示すように、蛍光部３０は蓋体８０の上方に固定されている。
蛍光部３０は、蛍光体を含み、第１放射光が照射されることにより、蛍光を発する。蛍光体としては、ＹＡＧ蛍光体、ＬＡＧ蛍光体、αサイアロン蛍光体等が挙げられる。なかでも、耐熱性の高いＹＡＧ蛍光体を用いることが好ましい。蛍光部３０は、無機材料からなる。これにより、有機材料を含む場合に比較して、熱や光に強いので、信頼性を向上させることができる。無機材料からなる蛍光部３０としては、蛍光体セラミックスや蛍光体の単結晶を用いることができる。蛍光体セラミックスとしては蛍光体の粒子とバインダーとして機能する添加材との焼結体を用いることができる。ＹＡＧ蛍光体の蛍光体セラミックスを用いる場合は、添加材として酸化アルミニウムを用いることができる。なお、第１放射光に対する耐光性を備えるものであれば、有機材料を含む蛍光体であってもよい。
図１及び図２に示すように、蛍光部３０の上面は、一方向に長い形状であり、蛍光部３０の下面も、一方向に長い形状である。また、蛍光部３０の下面における照射領域は、一方向に長い形状である。そして、蛍光部３０の下面における長手方向と照射領域における長手方向とが平行になるように、第１ＬＤ素子１１及び第１光反射部２１は配置されている。これにより、蛍光部３０下面において、照射領域から蛍光部３０の外縁までの距離が短くなるため、蛍光部３０で生じる熱を遮光部４０に発散させやすくなる。したがって、蛍光部３０の変換効率の低下を低減しやすくなる。なお、図１及び図２においては、蛍光部３０の量産性の観点から蛍光部３０の上面及び下面を長方形としているが、楕円形にしてもよい。
ここでは、基体５０の上面と平行な面における、第１ＬＤ素子１１の発光点から第１光反射部２１の光反射面までの距離を０．４８ｍｍとした。また、基体の上面と垂直な面における、第１光反射部２１における光反射点から蛍光部３０の下面までの長さを１.３ｍｍとした。また、角度Ａを３３．５度とし、角度Ｂを５６．５度とした。このとき、基体５０の上面、第１領域２１ａ、及び第２領域２１ｂに垂直な面において、第１領域２１ａの長さ（図６の第１光反射部２１における下側の斜面の長さ）を０．３６ｍｍ、第２領域２１ｂの長さ（図６の第１光反射部２１における上側の斜面の長さ）を０．６ｍｍとした。さらに、蛍光部の下面は長手方向を１ｍｍとし、短手方向を０．５ｍｍとした。
（遮光部４０）
遮光部４０は、蛍光部３０の側方を取り囲むように設けられている。つまり、蛍光部３０の上面側から視て、蛍光部３０を完全に取り囲むように遮光部４０が設けられている。遮光部４０が設けられることにより蛍光部３０の上面以外から光が出ることを低減することができる。遮光部４０は、蛍光部３０と直接接して設けられている。これにより、樹脂やガラス等の熱伝導率が比較的低い材料により接合される場合に比較して、蛍光部３０で生じる熱を発散しやすくできる。
蛍光部３０がＹＡＧ蛍光体を含む場合は、遮光部４０として、酸化アルミニウムを主成分として含むセラミックスを用いることが好ましい。蛍光部３０と遮光部４０とは焼結法により直接結合されている。このとき、遮光部４０のうちの蛍光部３０に近い領域には空隙が存在する。蛍光部３０からの光は酸化アルミニウム等の粒子と空隙との界面で反射されるため、遮光部４０は光を透過しにくくなっている。蛍光部３０と遮光部４０とを一体になるように焼結しており、遮光部４０の蛍光部３０近傍に空隙があることにより、蛍光部３０と遮光部４０との接合力を高くしながら、蛍光部３０からの光を遮光することができる。遮光部４０は、蛍光部３０に近い領域における空隙が、遮光部４０の周縁部に近い領域における空隙よりも多いことが好ましい。つまり、蛍光部３０に近い領域の焼結密度が、遮光部４０の周縁部に近い領域の焼結密度よりも低いことが好ましい。これにより、蛍光部３０からの光反射率の低下を低減しつつ、遮光部４０の強度の低下を低減することができる。遮光部４０としては、酸化アルミニウムの他に窒化アルミニウム等を用いてもよい。
（第２遮光部９０）
蓋体が透光性の材料から成る場合は、図３に示すように、蓋体８０の上面の一部及び蓋体８０の側面を覆うように第２遮光部９０が設けられることが好ましい。これにより、蓋体８０又は後述する放熱体１１０の側方から、第１放射光や蛍光等が抜けることを抑制することができる。第２遮光部９０としては、酸化チタン等の光散乱粒子が含有された樹脂が挙げられる。
（サーミスタ１００）
図５に示すように、発光装置２００は、サーミスタ１００を有する。サーミスタ１００が設けられていることにより、ＬＤ素子の温度を測定することができるため、ＬＤ素子に流す電流を温度変化に対応させながら変えることができる。サーミスタ１００の材料としては、例えばセラミックスを用いることができる。サーミスタ１００はＡｕ−Ｓｎ等の半田材料により基体５０の上面に配置されている。サーミスタ１００は、ワイヤを介して第２配線部５３ｂと電気的に接続されている。
＜第２実施形態＞
図８に第２実施形態に係る発光装置３００の斜視図を示し、図９に図８の上面図を示し、図１０に発光装置３００の凹部の内部を説明するための上面図を示し、図１１に図１０の点線枠内の拡大図を示す。発光装置３００は、次に説明する事項以外は、発光装置２００で説明した事項と実質的に同一である。
発光装置３００は、基体５０の上面（本実施形態では、基体５０の第１上面）に配置された、第２放射光を発する第２ＬＤ素子１２と、基体５０の上面に配置された、第２放射光を蛍光部３０の下面に向けて反射する第２光反射部２２と、を備える。これにより、蛍光部３０から取り出される光の強度を高くすることができる。第２光反射部２２は、第２放射光の一部が照射される第３領域２２ａと、第３領域２２ａよりも第２ＬＤ素子１２から離れた位置に設けられ、第２放射光の他の一部が照射される第４領域２２ｂと、を含む。そして、第３領域２２ａ及び第４領域２２ｂは、第３領域２２ａで反射された光のうちの第４領域２２ｂに近い側で反射された光と第４領域２２ｂで反射された光のうちの第３領域２２ａに近い側で反射された光とが、蛍光部３０の下面に達するまでに交わり、照射領域の両端部に照射されるように形成されている。第２光反射部２２は、第１光反射部２１の構成と同様の構成とすることができる。
第２ＬＤ素子１２は、第１ＬＤ素子１１と同様に、第２サブマウント６２の上面に導電層を介して固定されている。第２ＬＤ素子１２、第２サブマウント６２のそれぞれは、第１ＬＤ素子１１、第１サブマウント６１と同様の構成とすることができる。
図１０及び図１１に示すように、第１ＬＤ素子１１の光出射面及び基体５０の上面（本実施形態では、基体の第１上面）に垂直な面と、基体５０の上面、第１光反射部２１の第１領域２１ａ、及び第１光反射部２１の第２領域２１ｂに垂直な面と、は非平行である。また、第２ＬＤ素子１２の光出射面及び基体５０の上面に垂直な面と、基体５０の上面、第２光反射部２２の第３領域２２ａ、及び第２光反射部２２の第４領域２２ｂに垂直な面と、は非平行である。つまり、上面視において、第１ＬＤ素子１１と第１光反射部２１とが斜めに配置されおり、同様に、第２ＬＤ素子１２と第２光反射部２２とが斜めに配置されている。これにより、各光反射部における光反射面を複雑な構成にすることなく、各ＬＤ素子からの光を、基体５０の上面に垂直な方向以外の方向に反射させることができるため、２つのＬＤ素子からの光を１つ蛍光部３０に照射することができる。図１０を用いて説明すると、第１ＬＤ素子１１からの光が左側から第１光反射部２１に照射され、紙面手前下方向に反射されて蛍光部３０の下面に照射され、第２ＬＤ素子１２からの光が右側から第２光反射部２２に照射され、紙面手前上方向に反射されて蛍光部３０の下面に照射される。
図１１に示すように、第１ＬＤ素子１１の光出射面及び基体５０の上面に垂直な面と、基体５０の上面、第１光反射部２１の第１領域２１ａ、及び第１光反射部２１の第２領域２１ｂに垂直な面と、がなす角度（以下「角度α」という。）は、１０度〜６０度の範囲内にあることが好ましく、第２ＬＤ素子１２の光出射面及び基体５０の上面に垂直な面と、基体５０の上面、第２光反射部２２の第３領域２２ａ、及び第２光反射部２２の第４領域２２ｂに垂直な面と、がなす角度（以下「角度β」という。）は、１０度〜６０度の範囲内にあることが好ましい。角度α及び角度βを、１０度以上の角度にすることにより、蛍光部３０の下面において第１放射光と第２放射光の中心とを重なりにくくすることができるため、蛍光部３０の下面の中心における光強度が高くなることを抑制できる。また、角度α及び角度βを、６０度以下の角度にすることにより、各光反射部で反射される光が広がりすぎることを抑制できる。より効果的には、角度α及び角度βを、３０度〜４０度の範囲内とする。
第２光反射部２２が配置された面（本実施形態では、基体５０の上面）と第２光反射部２２の第３領域２２ａとがなす角度は１５度より大きく４５度より小さく、基体５０の上面と第２光反射部２２の第４領域２２ｂとがなす角度は４５度より大きく７５度より小さい。これにより、蛍光部３０の下面において照射領域の中心における強度が外縁近傍における強度に比べて高くなりすぎることを抑制できる。
図１０及び図１１に示すように、第１ＬＤ素子１１と第２ＬＤ素子１２とは、第１ＬＤ素子１１の光出射面と第２ＬＤ素子１２の光出射面とが斜向いに位置するように配置されている。これにより、図８及び図９に示すように、蛍光部３０を発光装置３００の中心部に配置することができるため、蛍光部３０で生じる熱を比較的均等に発散させることができる。
図１２に、発光装置３００における、蛍光部３０の下面に照射される第１放射光及び第２放射光における光強度分布をシミュレーションして測定した図を示し、図１３に図１２のXIII-XIIIを結ぶ直線における光強度分布を表す図を示す。また、図１４に、蛍光部３０の下面に照射される第１放射光における光強度分布をシミュレーションして測定した図を示す。以下、図１０及び図１１を参照しながら、シミュレーションの条件を説明する。
第１ＬＤ素子１１、第１光反射部２１、及び蛍光部３０は第１実施形態と同様の構成とした。基体５０の上面と平行な面において、第２ＬＤ素子１２の発光点から第２光反射部２２の光反射面までの距離を０．６４ｍｍとした。また、基体５０の上面と第２光反射部２２の第３領域２２ａ領域とがなす角度を、３３．５度とし、基体５０の上面と第２光反射部２２の第４領域２２ｂとがなす角度を、５６．５度とし、α及びβのそれぞれを３４度とした。このとき、基体５０の上面、第３領域２２ａ、及び第４領域２２ｂに垂直な面において、第第３領域２２ａの長さを０．３６ｍｍとし、第４領域２２ｂの長さを０．６ｍｍとした。
図１４に示すように、第１ＬＤ素子１１からの光の強度分布は、蛍光部３０の中心において屈曲している。そして、第２ＬＤ素子１２からの光の強度分布は、蛍光部３０の長手方向（図１４の縦方向）と平行な中央線を軸として、第１ＬＤ素子１１の光の強度分布と線対称となるように屈曲している。つまり、各半導体レーザ素子からの光が、中心において重なりにくくなるようにしており、照射領域における両端部で部分的に重なるようにしている。これにより、照射領域の両端部における光強度が中心の光強度に比べて少し高くなるため、蛍光部３０から均一な発光強度の光を得やすくできると考える。本実施形態では、第１光反射部２１の光反射面及び第２光反射部２２の光反射面がそれぞれ多面であること、並びに、第１ＬＤ素子１１及び第１光反射部２１、第２ＬＤ素子１２及び第２光反射部２２のそれぞれを斜めに配置していることにより、第１放射光及び第２放射光のそれぞれが屈曲して蛍光部３０の下面に照射されている。なお、ここでは、照射領域の両端部における光強度が高くなるようにしているが、照射領域の中心部及び両端部において光強度が均等に近づくように、第１ＬＤ素子１１、第１光反射部２１、第２ＬＤ素子１２、及び第２光反射部２２が設けられていてもよい。
＜第３実施形態＞
図１５に第３実施形態に係る発光装置４００の斜視図を示し、図１６に発光装置４００の上面図を示し、図１７に発光装置４００の凹部の内側を説明するための上面図を示し、図１８に図１６のXVIII-XVIIIにおける端面図を示す。発光装置４００は、次に説明する事項以外は、発光装置３００で説明した事項と実質的に同一である。
発光装置４００は、基体５０として第２上面が設けられていないものを用いている。また、金属からなる支持部８１と、透光部８２と、を含む蓋体８０により第１ＬＤ素子１１等が配置された空間を気密封止された空間としている。支持部８１と透光部８２とは、接合材８３により接合されている。さらに、基体５０における蓋体８０と接する部分が金属部材からなる。そして、第１光反射部２１で反射された第１放射光が蓋体８０の透光部８２を通過するように、蓋体８０の支持部８１と基体５０とが溶接により固定されている。
支持部８１と、基体５０における蓋体８０と接する部分とは、主成分として鉄を含む材料で構成する。ここでいう「主成分として含む」とは、全体の重量の５０％を超えてある材料を含むことをいう。また、透光部８２は、ガラスを含む材料で構成する。そして、支持部８１の上方であって、蛍光部３０及び遮光部４０の下方に放熱体１１０が設けられている。放熱体１１０としては、サファイア、石英、又は、窒化ケイ素を用いることができ、好ましくはサファイアを用いる。
本実施形態では、第１光反射部２１と蛍光部３０との間の距離が、蓋体８０の厚み分だけ長くなるため、角度α及び角度βは、発光装置３００における角度α及び角度βよりも小さい。例えば、角度α及び角度βを、３０度としている。また、第１光反射部２１及び第２光反射部２２のそれぞれは、３つの平面からなる光反射面を有する。
なお、発光装置４００としてはサーミスタを含まないものを一例として挙げているが、発光装置２００や発光装置３００のように、発光装置４００にはサーミスタが含まれていてもよい。
各実施形態に記載の発光装置は、照明、車両用灯具等に使用することができる。
１１…第１半導体レーザ素子
１２…第２半導体レーザ素子
２１…第１光反射部
２１ａ…第１領域
２１ｂ…第２領域
２２…第２光反射部
２２ａ…第３領域
２２ｂ…第４領域
３０…蛍光部
４０…遮光部
５０…基体
５１…本体部
５２ａ、５２ｂ…配線部
５３ａ、５３ｂ…第２配線部
６１…第１サブマウント
６２…第２サブマウント
７０…ワイヤ
８０…蓋体
８１…支持部
８２…透光部
８３…接合材
９０…第２遮光部
１００…サーミスタ
１１０…放熱体
２００、３００、４００…発光装置

Claims (8)

  1. 基体と、
    前記基体の上面に配置された、第１放射光を発する第１半導体レーザ素子と、
    前記基体の上面に配置された、前記第１放射光を上方に向けて反射する第１光反射部と、
    前記第１放射光が照射される下面と、光取出し面となる上面と、を有する蛍光部と、
    前記蛍光部の側方を取り囲むように設けられた遮光部と、を備える発光装置であって、
    前記第１光反射部は、前記第１放射光の一部が照射される第１領域と、前記第１領域よりも前記第１半導体レーザ素子から離れた位置に設けられ、前記第１放射光の他の一部が照射される第２領域と、を含み、
    前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１領域で反射された光のうちの前記第２領域に近い側で反射された光と前記第２領域で反射された光のうちの前記第１領域に近い側で反射された光とが、前記蛍光部の下面に達するまでに交わり、前記蛍光部の下面における照射領域の両端部に照射されるように形成されていることを特徴とする発光装置。
  2. 前記第１領域及び前記第２領域は、平面であり、
    前記基体の上面、前記第１光反射部の前記第１領域、及び前記第１光反射部の前記第２領域に垂直な面において、前記基体の上面と前記第１領域とがなす角度は、前記基体の上面と前記第２領域とがなす角度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記基体の上面に配置された、第２放射光を発する第２半導体レーザ素子と、
    前記基体の上面に配置された、前記第２放射光を上方に向けて反射する第２光反射部と、を備え、
    前記第２光反射部は、前記第２放射光の一部が照射される第３領域と、前記第３領域よりも前記第２半導体レーザ素子から離れた位置に設けられ、前記第２放射光の他の一部が照射される第４領域と、を含み、
    前記第３領域及び前記第４領域は、前記第３領域で反射された光のうちの前記第４領域に近い側で反射された光と前記第４領域で反射された光のうちの前記第３領域に近い側で反射された光とが、前記蛍光部の下面に達するまでに交わり、前記蛍光部の下面における照射領域の両端部に照射されるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
  4. 前記第１半導体レーザ素子と前記第２半導体レーザ素子とは、前記第１半導体レーザ素子の光出射面と前記第２半導体レーザ素子の光出射面とが斜向いに位置するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
  5. 前記第１半導体レーザ素子の光出射面及び前記基体の上面に垂直な面と、前記基体の上面、前記第１光反射部の前記第１領域、及び前記第１光反射部の前記第２領域に垂直な面と、は非平行であり、
    前記第２半導体レーザ素子の光出射面及び前記基体の上面に垂直な面と、前記基体の上面、前記第２光反射部の前記第３領域、及び前記第２光反射部の前記第４領域に垂直な面と、は非平行であることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
  6. 前記第１半導体レーザ素子の光出射面及び前記基体の上面に垂直な面と、前記基体の上面、前記第１光反射部の前記第１領域、及び前記第１光反射部の前記第２領域に垂直な面と、がなす角度は１０度〜６０度の範囲内にあり、
    前記第２半導体レーザ素子の光出射面及び前記基体の上面に垂直な面と、前記基体の上面、前記第２光反射部の前記第３領域、及び前記第２光反射部の前記第４領域に垂直な面と、がなす角度は１０度〜６０度の範囲内にあることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記基体の上面と前記第１光反射部の第１領域とがなす角度は１５度より大きく４５度より小さく、
    前記基体の上面と前記第１光反射部の第２領域とがなす角度は４５度より大きく７５度より小さく、
    前記基体の上面と前記第２光反射部の第３領域とがなす角度は１５度より大きく４５度より小さく、
    前記基体の上面と前記第２光反射部の第４領域とがなす角度は４５度より大きく７５度より小さいことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 前記基体には、前記第１半導体レーザ素子及び前記第１光反射部が内側に設けられた凹部が設けられており、
    前記凹部は、前記第１半導体レーザ素子及び前記第１光反射部が配置された、前記凹部の底面となる第１上面と、前記第１上面よりも上方で且つ前記凹部の内側に位置する第２上面と、を有し、
    前記第２上面に蓋体が設けられており、
    前記蛍光部及び前記遮光部は、前記蓋体の上面に固定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
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