JP6724586B2 - 発光装置及び波長変換部材 - Google Patents
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Description
第1光を発するレーザ光源と、上面を有し第2光を発する波長変換部材と、を備え、前記第1光が前記波長変換部材の上面に照射されることにより前記第1光及び前記第2光が前記波長変換部材の上面側から取り出される発光装置であって、
前記波長変換部材は、
一種の蛍光体又は混在した二種以上の蛍光体を含み、
その上面側に、上方から視て、それぞれが第1方向に延伸し且つ前記第1方向と垂直をなす第2方向に並列に配置された複数の凸部を有し、且つ
前記複数の凸部により規定される複数の溝の底部を含む面を基準面としたときに、前記第1光の光軸が上方から視て前記第2方向に沿い且つ前記基準面に対して斜めになるように配置され、
前記複数の凸部のそれぞれは、上方から視て前記第1方向に延伸した第1面であって、前記第1光の光軸に沿って前記第1面に直接入射される光が上方に正反射されるように、前記基準面に対して傾斜した第1面を有する、ことを特徴とする発光装置。
前記波長変換部材は、
一種の蛍光体又は混在した二種以上の蛍光体を有し、
上面側に設けられ且つそれぞれが第1方向に延伸し且つ前記第1方向と垂直をなす第2方向において並列に配置された複数の凸部を有し、且つ
前記複数の凸部により規定される複数の溝の底部を含む面を基準面としたときに、前記第1光の光軸が上方から視て前記第2方向に沿い且つ前記基準面に対して斜めになるように配置され、
前記複数の凸部のそれぞれは、上方から視て前記第1方向に延伸した第1面であって、前記第1光の光軸に沿って前記第1面に直接入射される光が上方に正反射されるように、前記基準面に対して傾斜した第1面を有する、ことを特徴とする波長変換部材。
波長変換部材12は、上面12Aを有し、レーザ光源11から発せられた第1光が上面12Aに照射されることにより上面12A側から第1光及び第2光が取り出される。波長変換部材12は、一種の蛍光体又は混在した二種以上の蛍光体を含む。
レーザ光源11は、波長変換部材12に含まれる蛍光体を励起する第1光を出射する。第1光は、波長変換部材12の上方(すなわち光取り出し方向)とは異なる方向から波長変換部材12に照射される。このような配置であれば、波長変換部材12からの光は主にレーザ光源11と異なる方向に向かうため、波長変換部材12からレーザ光源11に向かう光を遮断する部材を不要とすることができる。また、このような配置であれば、発光装置10の安全性を高めることもできる。もし波長変換部材12の上方にレーザ光源11を配置する発光装置であれば、波長変換部材12が剥離するなどレーザ光の照射位置から波長変換部材12が外れた際に、発光装置の外部への光取り出し方向とレーザ光源11が出射するレーザ光の光路がほぼ一致する場合がある。そうすると、レーザ光が発光装置の外部に直接取り出されることとなる。しかし、波長変換部材12の上方とは異なる方向にレーザ光源11を配置する発光装置10であれば、波長変換部材12が外れた場合であっても、発光装置の外部への光取り出し方向とレーザ光源11が出射するレーザ光の光路が一致しない配置とすることができる。したがって、波長変換部材12が外れた場合であってもレーザ光が発光装置10の外部に直接取り出され難く、安全性の高い発光装置10を得ることができる。
図1Bに示すように、波長変換部材12の下面12Bには光反射部材13を設けてもよい。光反射部材13によって第1光及び/又は第2光を上方に反射することにより、発光装置10の光取り出し効率をさらに向上させることができる。光反射部材13は、例えば、第1光及び第2光の両方を反射する誘電体多層膜及び/又は金属膜を含む。
発光装置20としてのレーザパッケージを図4に示す。図4は、発光装置20の模式的な断面図である。図4に示すように、発光装置20は、基体23と基体23に接合された蓋体22とを有し、基体23と蓋体22とによって封止空間が構成されている。封止空間は、例えば気密封止された空間である。そしてこの封止空間に、第1光を出射するレーザ光源21としてのレーザ素子と、第1光によって励起されて第2光を発する蛍光体を含む波長変換部材12とが配置されている。蓋体22は、金属等からなる遮光部22aと、ガラス等からなる透光性部22bとを有し、遮光部22aに設けられた開口を塞ぐ位置に透光性部22bが設けられている。
波長変換部材12は切り欠き部12eを有することができる。この例を図6A〜6Cに示す。図6Aは波長変換部材12を示す模式的な上面図であり、図6Bは図6Aの6B−6B線における模式的な断面図である。図6Cは、図6Bの部分拡大図である。
実施例の波長変換部材12として、図2に示す形状の波長変換部材を作製した。実施例の波長変換部材12は、それぞれが第1方向A1に延伸し且つ第2方向A2に並列に配置された複数の凸部12cを有する。複数の凸部12cそれぞれは、上述の第1面121を有する形状である。波長変換部材12の平面視形状は約1mm四方の略正方形であり、その厚みは約100μmである。波長変換部材12の上面には16個の凸部12cがすべて同様の形状で形成されている。凸部12cそれぞれの幅は約60μmであり、凸部12cそれぞれの高さは約30μmである。凸部12cは第1面121を含む2つの面からなり、第1面121はレーザ光が直接照射される位置にあり、他方の面はレーザ光が直接照射されない位置にある。第1面121と他方の面とがなす角度は約70°である。波長変換部材12は、蛍光体としてYAGを含有する。作製した波長変換部材12の断面写真を図7Aに示す。図7Aは光学顕微鏡写真であり、図中右下の直線は20μmを示す線である。このような波長変換部材12と同様のものを用いて、図4に示す発光装置20(レーザパッケージ)と同様の構造であるが蓋体22は設けない測定用サンプルを作製した。レーザ光源21(レーザ素子)としては、ピーク波長約450nmのレーザ光(第1光)を発振するGaN系半導体レーザ素子を用いた。凸部12cの第1面121の、波長変換部材12に照射されるレーザ光の光軸と平行な方向Lとなす角度は、約55°であった。
図7B及び図8に示すとおり、実施例の波長変換部材12を用いることで、比較例の波長変換部材を用いた場合よりも青色光(第1光)の配光特性を改善することができた。すなわち、図8では青色光の光度の最大値は+50°付近であるが、図7Bでは−30°付近及び+30°付近であり、黄色光(第2光)の光度が最大となる位置に近くなった。なお、黄色光の光度の最大値は、図7B及び図8共に−12°付近である。このように、波長変換部材12に第1面121を有する凸部12cを設けることで、第1光の最大光度の位置を第2光の最大光度の位置に近づけることができる。これにより、蓋体22を設けたときに、第1光と第2光共に最大光度の部分を外部に取り出すことができ、発光装置20の光取り出し効率を向上させることができる。
11、21、31 レーザ光源
12 波長変換部材
12A 上面
12B 下面
12c 凸部
12c1 第1凸部
12c2 第2凸部
12d 溝
12e 切り欠き部
121 第1面
122 第2面
13 光反射部材
22 蓋体
22a 遮光部
22b 透光性部
23 基体
24 サブマウント
25 透明体
26 レンズ
32 光学系
33 窓
34 反射機構
35 放熱体
A1 第1方向
A2 第2方向
B 基準面
L 第1光の光軸
LA 第1光の光軸と平行な線
LB 線LAに対して線対称である線
LC 線LAに対して線対称である線
LD 線LCに対して線対称である線
LE 第1光照射領域の外縁と開口の外縁とを結ぶ線
LF 第1光照射領域の外縁と光学系の光入射面の外縁とを結ぶ線
W1 凸部の幅
H 凸部の高さ
W2 切り欠き部の幅
D 切り欠き部の深さ
Claims (7)
- 第1光を発するレーザ光源と、上面を有し第2光を発する波長変換部材と、を備え、前記第1光が前記波長変換部材の上面に照射されることにより前記第1光及び前記第2光が前記波長変換部材の上面側から取り出される発光装置であって、
前記波長変換部材は、
一種の蛍光体又は混在した二種以上の蛍光体を含み、
その上面側に、上方から視て、それぞれが第1方向に延伸し且つ前記第1方向と垂直をなす第2方向に並列に配置された複数の凸部を有し、且つ
前記複数の凸部により規定される複数の溝の底部を含む面を基準面としたときに、前記第1光の光軸が上方から視て前記第2方向に沿い且つ前記基準面に対して斜めになるように配置され、
前記複数の凸部のそれぞれは、少なくとも第1面を有し、
前記第1面は、上方から視て前記第1方向に延伸しており、かつ前記第1光の光軸に沿って前記第1面に直接入射される光が上方に正反射されるように、前記基準面に対して傾斜していることを特徴とする発光装置。 - 前記複数の凸部のそれぞれは、前記第1面と異なる面である第2面をさらに有し、
前記第2面は、上方から視て前記第1方向に延伸しており、かつ前記第1光の光軸に沿った光が直接入射されるように、前記基準面に対して傾斜しており、前記複数の凸部のうち一の凸部における前記第2面で正反射された前記第1光が、前記複数の凸部のうち前記一の凸部に隣接する他の凸部における前記第1面で上方に正反射されるように、前記第1面及び前記第2面は配置されていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記複数の凸部それぞれにおいて、前記第2面の面積は前記第1面の面積よりも大きい、ことを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
- 前記複数の凸部それぞれの幅は、5μm以上80μm以下である、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。
- 前記複数の凸部それぞれの高さは、3μm以上35μm以下である、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。
- 前記波長変換部材は、上方から視て格子状に設けられた切り欠き部を有し、前記格子状の切り欠き部で区切られた領域の少なくとも一部に前記複数の凸部を有する、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。
- 前記切り欠き部の幅は3μm以上10μm以下である、ことを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
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