JP7128410B2 - 光源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子を備えた光源装置に関する。
所望の色の光を出射するため、異なる波長域の光を出射する複数の発光素子を個別に制御する光源装置がある。その場合、発光素子の正極または負極のうち少なくとも一方の極において、個別の配線を備える必要があり、更に各々の発光素子に対応した保護素子を備える必要がある。
このような光源装置の一例として、共通配線上に複数の発光素子が実装され、各々の発光素子に対応した個々の配線上に各々の発光素子に対応した保護素子が実装され、発光素子の上面電極及び保護素子の上面電極が同一の極性を有するものがある。この場合、発光素子の上面電極から延びるワイヤ及び保護素子の上面電極から延びるワイヤの干渉を避けるため、個々の部材を離間して配置する必要があり、これにより、光源装置の基板は全体として大きな面積を要する。
これに対処するため、保護素子の極性を発光素子の極性と反転させて実装した光源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２－３１４１４６号公報
特許文献１に記載の光源装置では、保護素子の上面電極の極性を発光素子の上面電極の極性と反転させることにより、保護素子を発光素子と同一の配線上に実装している。これにより、発光素子から延びるワイヤ及び保護素子から延びるワイヤの干渉の点において、より合理的な配置、配線が実現できる。しかし、光源装置に搭載する発光素子の数が増えた場合、発光素子及び保護素子が実装された配線の面積は大きくなり、個々の配線の間に絶縁スペースが必要になるので、結果として基板は大きな面積を要することになる。よって、光源装置の大きさを小さくするのには、自ずと限界がある。
本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、複数の発光素子を個別に制御可能な小型な光源装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る光源装置では、
１または複数の第１配線と、
複数の第２配線と、
前記第１配線に底面電極が接続された複数の発光素子と、
各々の前記発光素子に対応する前記第２配線に底面電極が接続された、各々の前記発光素子とそれぞれ接続される複数の保護素子と、
各々の前記発光素子の上面電極及び対応する前記第２配線の間を繋ぐ複数の第１ワイヤと、
前記複数の保護素子の上面電極の間を繋ぐ第２ワイヤと、
少なくとも１つの前記保護素子の上面電極及び前記第１配線の間を繋ぐ第３ワイヤと、
を備え、
前記複数の発光素子及び前記複数の保護素子の上面電極が同極性であり、
前記第１ワイヤが前記第２ワイヤの下側に配置される。
以上のように本開示では、複数の発光素子を個別に制御可能な小型な光源装置を提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る光源装置を模式的に示す平面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光源装置の回路構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る光源装置を模式的に示す平面図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る光源装置の回路構成を示す回路図である。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態や実施例を説明する。なお、以下に説明する光源装置は、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。
各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態や実施例に分けて示す場合があるが、異なる実施形態や実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態や実施例では、前述と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態や実施例ごとには逐次言及しないものとする。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、誇張して示している場合もある。
（第１の実施形態に係る光源装置）
はじめに、図１から図４を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る光源装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置を模式的に示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置の回路構成を示す回路図である。図４の回路図において、図面上側から下側に電流が流れることを矢印で示す。
本実施形態に係る光源装置２は、基板４２の周囲に側壁４４が形成されたパッケージ４０を備える。本実施形態では、基板４２は、略平板状の形状を有する。基板４２及び側壁４４は、一体的に形成することもできるし、個別の基板４２及び側壁４４を接合して形成することもできる。
基板４２上には、複数の（ここでは６個の）発光素子１０Ａ～１０Ｆが配置されている。また、基板４２上には、発光素子１０Ａ～１０Ｆから出射された光を反射する反射面５０Ａを有する立ち上げミラー５０が配置されている。反射面５０Ａにより、発光素子１０Ａ～１０Ｆから出射された光は、基板４２に対して略垂直上側の方向に反射される。
基板４２、側壁４４及び立ち上げミラー５０の材料として、ガラス、シリコンなどの単結晶や多結晶材料、セラミック材料、樹脂材料をはじめとする既知の任意の材料を適用することができる。また、個別の立ち上げミラー５０の代わりに、側壁４４を反射面として、発光素子１０Ａ～１０Ｆから出射された光を略垂直上側の方向へ反射させることもできる。
本実施形態に係る光源装置２は、基板４２上に、１または複数の（ここでは１つの）第１配線４、及び複数の（ここでは６個の）第２配線６A～６Ｆを備える。そして、第１配線４に、複数の（ここでは６個の）発光素子１０Ａ～１０Ｆが実装されている。このとき、発光素子１０Ａ～１０Ｆは、上面電極がＰ電極（正極）であり、底面電極がＮ電極（負極）であり、底面電極が第１配線４に接続されている。
また、各々の発光素子１０Ａ～１０Ｆに対応した保護素子２０Ａ～２０Ｆが、各々の発光素子１０Ａ～１０Ｆに対応した第２配線６Ａ～６Ｆ上に実装されている。このとき、発光素子１０Ａ～１０Ｆも、上面電極がＰ電極（正極）であり、底面電極がＮ電極（負極）であり、底面電極が第２配線６Ａ～６Ｆに接続されている。
以上のように、複数の発光素子１０Ａ～１０Ｆ及び複数の保護素子２０Ａ～２０Ｆの上面電極は同極性である。本実施形態では、上面電極がＰ電極（正極）である場合を示すが、これに限られるものではなく、複数の発光素子１０Ａ～１０Ｆ及び複数の保護素子２０Ａ～２０Ｆの上面電極がＮ電極（負極）である場合もあり得る。
本実施形態では、発光素子１０Ａ～１０Ｆとしてレーザダイオードが用いられている。レーザダイオードとしては、紫外光域から緑色光域の波長域の光を出射する窒化物半導体レーザ素子や、赤色領域から赤外領域の波長域の光を出射するＧａＡｓ系半導体レーザ素子を用いることができる。これにより、輝度の高い色再現性に優れた光源装置２を実現できる。
ただし、発光素子がレーザダイオードに限られるものではなく、ＬＥＤをはじめとするその他の任意の発光素子を用いることができる。
また、保護素子２０Ａ～２０Ｆは、サージ電流や静電気から発光素子１０Ａ～１０Ｆを守るための素子であり、本実施形態では、ツェナーダイオードが用いられている。ただし、これに限られるものではなく、バリスタ素子、ＥＳＤサプレッサ、アレスタ素子をはじめとする既知の任意の保護素子を用いることができる。
各々の発光素子１０Ａ～１０Ｆの上面電極及び対応する第２配線６Ａ～６Ｆの間は、複数の第１ワイヤ３０Ａ～３０Ｆで繋がれている。後述するように、これにより、第２配線６Ａ～６Ｆに電力を供給することにより、発光素子１０Ａ～１０Ｆを個別に発光させることができる。
また、複数の保護素子２０Ａ～２０Ｆの上面電極の間は、それぞれ第２ワイヤ３２ＣＡ、３２ＡＢ、３２ＤＦ、３２ＦＥで繋がれている。そして、少なくとも１つの保護素子（ここでは、２０Ｂ、２０Ｅ）の上面電極及び第１配線４の間は、第３ワイヤ３４Ｂ、３４Ｅで繋がれている。後述するように、これにより、仮に第２配線６Ａ～６Ｆにサージ電流や静電気、逆電流が発光素子１０Ａ～１０Ｆに流れるのを防ぐことができる。
図１及び図２から明らかなように、本実施形態では、３つの発光素子１０Ａ～１０Ｃ及び対応する保護素子２０Ａ～２０Ｃ、並びに３つの発光素子１０Ｄ～１０Ｆ及び対応する保護素子２０Ｄ～２０Ｆが略対称に配置され、結線されている。
＜発光素子１０Ａ～１０Ｃ＞
略対称に配置された部材及びその配線のうち、以下においては、図２で下側に配置された３つの発光素子１０Ａ～１０Ｃ及び対応する保護素子２０Ａ～２０Ｃを例にとって説明する。
まず、発光素子１０Ａについて説明すると、第１ワイヤ３０Ａにより、第２配線６Ａ及び発光素子１０Ａの上面電極が繋がれている。また、発光素子１０Ａの底面電極が第１配線４に繋がれている。これにより、第２配線６に電力を供給することにより、第１ワイヤ３０Ａを介して電流が発光素子１０Ａの上面電極（Ｐ電極）に流れ、上面電極（Ｐ電極）からＰ型クラッド層、活性層、Ｎ型クラッド層の順に流れた後、発光素子１０Ａの底面電極（Ｎ電極）から第１配線４に流れる。これにより、発光素子１０Ａを個別に発光させることができる。
発光素子１０Ｂも同様であり、第１ワイヤ３０Ｂにより、第２配線６Ｂ及び発光素子１０Ｂの上面電極が繋がれている。また、発光素子１０Ｂの底面電極が第１配線４に繋がれている。これにより、第２配線６Ｂに電力を供給することにより、第１ワイヤ３０Ｂを介して電流が発光素子１０Ｂの上面電極（Ｐ電極）に流れ、上面電極（Ｐ電極）からＰ型クラッド層、活性層、Ｎ型クラッド層の順に流れた後、発光素子１０Ｂの底面電極（Ｎ電極）から第１配線４に流れる。これにより、発光素子１０Ｂを個別に発光させることができる。
発光素子１０Ｃも同様であり、第１ワイヤ３０Ｃにより、第２配線６Ｃ及び発光素子１０Ｃの上面電極が繋がれている。また、発光素子１０Ｃの底面電極が第１配線４に繋がれている。これにより、第２配線６Ｃに電力を供給することにより、第１ワイヤ３０Ｃを介して電流が発光素子１０Ｃの上面電極（Ｐ電極）に流れ、上面電極（Ｐ電極）からＰ型クラッド層、活性層、Ｎ型クラッド層の順に流れた後、発光素子１０Ｃの底面電極（Ｎ電極）から第１配線４に流れる。これにより、発光素子１０Ｃを個別に発光させることができる。
次に、各保護素子２０Ａ～２０Ｃについて説明すると、発光素子１０Ａに対応する保護素子２０Ａは、発光素子１０Ａに対応する第２配線６Ａに底面電極（Ｎ電極）が接するように実装される。発光素子１０Ｂに対応する保護素子２０Ｂは、発光素子１０Ｂに対応する第２配線６Ｂに底面電極（Ｎ電極）が接するように実装される。発光素子１０Ｃに対応する保護素子２０Ｃは、発光素子１０Ｃに対応する第２配線６Ｃに底面電極（Ｎ電極）が接するように実装されている。
図１及び図２から明らかなように、本実施形態では、図面左側（立ち上げミラー５０側）から、発光素子１０Ｃに対応する第２配線６Ｃ、発光素子１０Ａに対応する第２配線６Ａ、発光素子１０Ｂに対応する第２配線６Ｂの順に配置されている。
第２ワイヤ３２ＣＡにより、一番左の保護素子２０Ｃの上面電極（Ｐ電極）及び中央の保護素子２０Ａの上面電極（Ｐ電極）が繋がれている。更に、第２ワイヤ３２ＡＢにより、中央の保護素子２０Ｃの上面電極（Ｐ電極）及び右側の保護素子２０Ｂの上面電極（Ｐ電極）が繋がれている。そして、第３ワイヤ３４Ｂにより、右側の保護素子２０Ｂの上面電極（Ｐ電極）及び第１配線４が繋がれている。
これにより、仮に、第２配線６Ｃ側に静電気による過電圧や、逆電流などが発生した場合には、電流は、第２配線６Ｃから保護素子２０Ｃの底面電極（Ｎ電極）、保護素子２０Ｃの内部を流れて、上面電極（Ｐ電極）へ流れる。そして、電流は、保護素子２０Ｃの上面電極（Ｐ電極）から、第２ワイヤ３２ＣＡを介して保護素子２０Ａの上面電極（Ｐ電極）へ流れ、保護素子２０Ａの上面電極（Ｐ電極）から、第２ワイヤ３２ＡＢを介して保護素子２０Ｂの上面電極（Ｐ電極）へ流れる。更に、電流は、保護素子２０Ｂの上面電極（Ｐ電極）から、第３ワイヤ３４Ｂを介して第１配線４へ流れる。
なお、電流は、電気抵抗の少ない方へ流れるので、第２ワイヤ３２ＣＡから保護素子２０Ａへ流れた電流は、保護素子２０Ａ内を流れることはなく、第２ワイヤ３２ＡＢの方へ流れる。更に、第２ワイヤ３２ＡＢから保護素子２０Ｂへ流れた電流は、保護素子２０Ｂ内を流れることはなく、第３ワイヤ３４Ｂの方へ流れる。これにより、発光素子１０Ｃを、確実に逆電流から保護することができる。
仮に、第２配線６Ａ側にサージ電流や静電気が発生した場合には、電流は、第２配線６Ａから保護素子２０Ａの底面電極（Ｎ電極）、保護素子２０Ａの内部を流れて、上面電極（Ｐ電極）へ流れる。そして、電流は、保護素子２０Ａの上面電極（Ｐ電極）から、第２ワイヤ３２ＡＢ、３２ＣＡを介して保護素子２０Ｂの上面電極（Ｐ電極）へ流れ、更に、保護素子２０Ｂの上面電極（Ｐ電極）から、第３ワイヤ３４Ｂを介して第１配線４へ流れる。
なお、電流は、電気抵抗の少ない方へ流れるので、第２ワイヤ３２ＡＢから保護素子２０Ｂへ流れた電流は、保護素子２０Ｂ内を流れることはなく、第３ワイヤ３４Ｂの方へ流れる。これにより、発光素子１０Ａを、確実に逆電流から保護することができる。
仮に、第２配線６Ｂ側にサージ電流や静電気が発生した場合には、電流は、第２配線６Ｂから保護素子２０Ｂの底面電極（Ｎ電極）、保護素子２０Ｂの内部を流れて、上面電極（Ｐ電極）へ流れる。更に、電流は、保護素子２０Ｂの上面電極（Ｐ電極）から、第３ワイヤ３４Ｂを介して第１配線４へ流れる。これにより、発光素子１０Ｂを、確実に逆電流から保護することができる。
＜発光素子及び保護素子の配線＞
次に、１または複数の配線上に複数の発光素子が実装され、各々の発光素子に対応した個々の配線上に各々の発光素子に対応した保護素子が実装され、発光素子の上面電極及び保護素子の上面電極が同一の極性を有する光源装置における配線について考える。このような光源装置では、一般的に、各々の発光素子の上面電極及び個々の配線の間を繋ぐワイヤ、並びに各々の保護素子の上面電極及び１または複数の配線の間を繋ぐワイヤの干渉を避けるため、個々の部材を離間して配置する必要がある。これにより、基板は全体として大きな面積を要する。
これに対して、本実施形態では、複数の保護素子２０Ａ～２０Ｃの上面電極の間を第２ワイヤ３２ＣＡ、３２ＡＢで繋いで、発光素子１０Ａ～１０Ｃの上面電極及び第２配線６Ａ～６Ｃの間を繋ぐ第１ワイヤ３０Ａ～３０Ｃを、この第２ワイヤ３２ＣＡ、３２ＡＢの下側に配置している。
具体的には、発光素子１０Ｃの上面電極及び第２配線６Ｃの間を繋ぐ第１ワイヤ３０Ｃが、保護素子２０Ｃの上面電極及び保護素子２０Ａの間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＣＡの下側を立体的に交差するように延びている。更に、発光素子１０Ａの上面電極及び第２配線６Ａの間を繋ぐ第１ワイヤ３０Ａ、及び発光素子１０Ｂの上面電極及び第２配線６Ｂの間を繋ぐ第１ワイヤ３０Ｂが、保護素子２０Ａの上面電極及び保護素子２０Ｂの上面電極の間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＡＢの下側を立体的に交差するように延びている。
更に、互いに上面電極で繋がれた保護素子２０Ａ～２０Ｃのうち、他の部材と干渉の可能性が低い位置にある保護素子２０Ｂの上面電極及び第１配線４の間が第３ワイヤ３４Ｂで繋がれている。これにより、第２配線６Ａ～６Ｃの何れでサージ電流や静電気が発生したとしても、保護素子２０Ａ～２０Ｃの上面電極の間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＣＡ、３２ＡＢ、並びに保護素子２０Ｂの上面電極及び第１配線の間を繋ぐ第３ワイヤ３４Ｂにより、逆電流が発光素子１０Ａ～１０Ｃに流れることなく、バイパスさせて第１配線４へ逃がすことができる。
以上のように、本実施形態では、複数の発光素子１０Ａ～１０Ｃを個別に制御可能な光源装置２において、保護素子２０Ａ～２０Ｃの高さ寸法を利用したワイヤどうしの立体的な配置により、第1配線４に実装された発光素子１０Ａ～１０Ｃ、及び第2配線６Ａ～６Ｃに実装された保護素子２０Ａ～２０Ｃを近接して配置しても、ワイヤの干渉を効果的に防ぐことができる。
特に、第１配線４及び第２配線６Ａ～６Ｃが略同一平面上に配置されている場合であっても、保護素子２０Ａ～２０Ｃの高さ寸法を利用したワイヤどうしの立体的な配置により、ワイヤの干渉を確実に防ぐことができる。
仮に、保護素子２０Ａ～２０Ｃが発光素子１０Ａ～１０Ｃの側方に配置されていない場合、保護素子２０Ａ～２０Ｃの上面電極と第１配線４の間をワイヤで繋ぐことは困難となる。特に、本実施形態のように、発光素子１０Ａ～１０Ｆの出射側に立ち上げミラー５０が配置された場合、保護素子２０Ｃのように、保護素子を立ち上げミラー５０の側方に配置する必要も生じる。つまり、発光素子１０Ａ～１０Ｆの出射側に立ち上げミラー５０が配置され、保護素子２０Ａ～２０Ｃの少なくとも一部（保護素子２０Ｃ）が、立ち上げミラー５０の側方に配置されている。この場合、立ち上げミラー５０の側方に配置された保護素子２０Ｃの上面電極と第１配線４の間を直接ワイヤで繋ぐことは困難である。
しかし、保護素子２０Ａ～２０Ｃの上面電極の間を第２ワイヤ３２ＣＡ、３２ＡＢで繋いで、立ち上げミラー５０や発光素子１０Ａ～１０Ｃと干渉する可能性が低い位置にある保護素子２０Ｂの上面電極を、第３ワイヤ３４で第１配線４に繋ぐことにより、仮に、第２配線６Ｃで逆電流が生じたとしても、逆電流が発光素子１０Ｃに流れることなく、保護素子２０Ｃを流れて第１配線４へ逃がすことができる。
本実施形態では、基板４２の幅方向で中側に配置された発光素子１０Ｃに対応する第２配線６Ｃが、図面で一番左側（立ち上げミラー５０側）に配置されているが、これに限られるものではない。発光素子の上面電極の位置や、その他の部材の配置等により、外側に配置された、発光素子１０Ａ（またはＢ）に対応する第２配線６Ａ（またはＢ）が、図面で一番左側（立ち上げミラー５０側）に配置される場合もあり得る。それに応じて、立体的に配置される第１ワイヤ及び第２ワイヤの組み合わせも、様々な態様があり得る。
また、本実施形態では、図２で一番右側に位置する保護素子２０Ｂの上面電極と第１配線４の間を第３ワイヤ３４Ｂで繋いでいるが、これに限られるものではない。部材の配置に応じて、任意の位置にある保護素子２０の上面電極と第１配線４の間を第３ワイヤ３４で繋ぐことができる。また、ワイヤを配置可能であれば、複数の保護素子２０の上面電極と第１配線４の間を複数の第３ワイヤ３４で繋ぐこともできる。
また、本実施形態では、１つの第１配線４に複数の発光素子１０A～１０Fが実装されているが、複数の第１配線４・・を備えて、個々の発光素子１０が個々の第１配線４・・に実装されている場合もあり得る。その場合であっても、少なくとも１つの保護素子２０の上面電極と何れかの第１配線４・・との間を第３ワイヤ３４で繋げば、任意の保護素子２０内を流れた電流を、保護素子２０の上面電極の間を繋ぐ第２ワイヤ３２及び第３ワイヤ３４を介して、第３ワイヤ３４に接続された第１配線４に逃がすことができる。
＜発光素子１０Ｄ～１０Ｆ＞
次に、発光素子１０Ａ～１０Ｃ及び対応する保護素子２０Ａ～２０Ｃに対して、略対称に配置された発光素子１０Ｄ～１０Ｆ及び対応する保護素子２０Ｄ～２０Ｆについて説明する。これらの配置、配線及び機能については、上記の場合と同様である。
具体的には、発光素子１０Ｄ、保護素子２０Ｄ、第２配線６Ｄ及び第１ワイヤ３０Ｄが、上記の発光素子１０Ｃ、保護素子２０Ｃ、第２配線６Ｃ及び第１ワイヤ３０Ｃに対応する。同様に、発光素子１０Ｆ、保護素子２０Ｆ、第２配線６Ｆ及び第１ワイヤ３０Ｆが、上記の発光素子１０Ａ、保護素子２０Ａ、第２配線６Ａ及び第１ワイヤ３０Ａに対応する。同様に、発光素子１０Ｅ、保護素子２０Ｅ、第２配線６Ｅ及び第１ワイヤ３０Ｅが、上記の発光素子１０Ｂ、保護素子２０Ｂ、第２配線６Ｂ及び第１ワイヤ３０Ｂに対応する。
更に、第２ワイヤ３２ＤＦが上記の第２ワイヤ３２ＣＡに対応し、第２ワイヤ３２ＦＥが上記の第２ワイヤ３２ＡＢに対応し、第３ワイヤ３４Ｅが上記の第３ワイヤ３４Ｂに対応する。基本的に上記の場合と同様なので、更なる詳細な説明は省略する。
＜発光素子の発光波長＞
本実施形態に係る光源装置２において、発光素子１０Ａ、１０Ｂが青色波長域の光を出射し、発光素子１０Ｃ、１０Ｄが緑色波長域の光を出射し、発光素子１０Ｅ、１０Ｆが赤色波長域の光を出射する場合が考えられる。この場合、立ち上げミラー５０で基板４２に対して略垂直上側に反射された光を集光することにより、白色光を出射する小型な光源装置を実現できる。
このとき、青色波長域の光を出射する発光素子１０Ａ、１０Ｂに対応する保護素子２０Ａ、２０Ｂの間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＡＢや、赤色波長域の光を出射する発光素子１０Ｆ、１０Ｅに対応する保護素子２０Ｆ、２０Ｅの間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＦＥでは、第２ワイヤ３２により、発光波長域が同一の発光素子１０に対応する保護素子の２０上面電極同士を繋ぐことになる。
発光波長域が同一の発光素子１０を個別に制御する場合においても、第２配線６を電気的に繋いで発光波長域が同一の発光素子１０を共通に制御する場合においても、サージ電圧等により保護素子２０の底面電極から上面電極に流れた電流は、より電気抵抗の小さい第２ワイヤ３２及び第３ワイヤ３４を流れて第１配線４へ流れるので、発光素子１０を確実に保護することができる。
また、緑色波長域の光を出射する発光素子１０Ｃに対応する保護素子２０Ｃ及び青色波長域の光を出射する発光素子１０Ａに対応する保護素子２０Ａの間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＣＡや、緑色波長域の光を出射する発光素子１０Ｄに対応する保護素子２０Ｄ及び赤色波長域の光を出射する発光素子１０Ｆに対応する保護素子２０Ｆの間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＤＦでは、第２ワイヤ３２により、発光波長域が異なる発光素子１０に対応する保護素子２０の上面電極同士を繋ぐことになる。
サージ電圧等により保護素子２０の底面電極から上面電極に流れた電流は、より電気抵抗の小さい第２ワイヤ３２及び第３ワイヤ３４を流れて第１配線４へ流れるので、発光波長域が異なる発光素子１０に対応する保護素子２０の上面電極どうしを繋いだとしても、発光素子１０を確実に保護することができる。
特に、緑色波長域の光を出射する発光素子１０Ｄは窒化物半導体レーザであり、赤色波長域の光を出射する発光素子１０ＦはＧａＡｓ系半導体レーザである。よって、緑色波長域の光を出射する発光素子１０Ｄに対応する保護素子２０Ｄ及び赤色波長域の光を出射する発光素子１０Ｆに対応する保護素子２０Ｆの間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＤＦでは、発光素子１０Ｄ及び発光素子１０Ｆを構成する半導体材料が異なる。
この場合においても、サージ電圧等により保護素子２０の底面電極から上面電極に流れた電流は、より電気抵抗の小さい第２ワイヤ３２及び第３ワイヤ３４を流れて第１配線４へ流れるので、半導体材料が異なる発光素子１０に対応する保護素子２０の上面電極どうしを繋いだとしても、発光素子１０を確実に保護することができる。
また、１つの発光素子１０が、複数の発光点を備える場合もあり得る。この場合には、更に様々な発光波長域の光を出射可能な小型な光源装置２を実現できる。また、このとき、１つの発光素子１０が、複数の電極を備えることが好ましい。これにより、より効率的な配線を実現して、小型でありながら、多様な発光波長域の光を出射可能な光源装置２を実現できる。
（第２の実施形態に係る光源装置）
次に、図５を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る光源装置を説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図である。
図５に示す光源装置２’では、パッケージ４０’の基板４２の幅方向の両側に、基板４２より高い位置にある面を有する段差部４６を備える点で、上記の第１の実施形態に係る光源装置２と異なる。
基板４２上に第１配線４が備えられ、第１配線４上に発光素子１０Ａ～１０Ｆが実装されている。また、高さが基板４２より高い段差部４６の面上に第２配線６Ａ～６Ｆが備えられ、第２配線６Ａ～６Ｆ上に保護素子２０Ａ～２０Ｆが実装されている。
本実施形態においても、３つの発光素子１０Ａ～１０Ｃ及び対応する保護素子２０Ａ～２０Ｃ、並びに３つの発光素子１０Ｄ～１０Ｆ及び対応する保護素子２０Ｄ～２０Ｆは、略対称に配置され、結線されている。発光素子１０Ａ～１０Ｃに対応する保護素子２０Ａ～２０Ｃが一方の側の段差部４６に配置され、発光素子１０Ｄ～１０Ｆに対応する保護素子２０Ｄ～２０Ｆが他方の側の段差部４６に配置されている。
本実施形態では、第１ワイヤ３０Ｃ、３０Ｄが第２ワイヤの下側に配置されていない配置となっている。ただし、これに限られるものではなく、第２配線６Ｃ、６Ｄ及び保護素子２０Ｃ、２０Ｄを立ち上げミラー５０の側方側に配置して、上記の第１の実施形態に係る光源装置２と同様に、第１ワイヤ３０Ｃ、３０Ｄが第２ワイヤ３２ＣＡ、３２ＤＦの下側にくるように配置することもできる。
本実施形態では、段差部４６により、第２配線６Ａ～６Ｆが設置される高さが、第１配線４が設置される高さより高くなっているので、より容易に、第１ワイヤ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｅ、３０Ｆを第２ワイヤ３２ＣＡ、３２ＡＢ、３２ＤＦ、３２ＦＥの下側に配置することができる。
また、発光素子１０Ａ～１０Ｆの上面電極から立ち上げた第１ワイヤ３０Ａ～３０Ｆを、第２配線６Ａ～６Ｆに接続するために大きく立ち下げる必要がないので、ワイヤでの屈曲の度合いが小さくなり、信頼性の高い配線を実現できる。同様に、第１ワイヤとの干渉を避けるため、第２ワイヤ３２ＣＡ、３２ＡＢ、３２ＤＦ、３２ＦＥを保護素子２０Ａ～２０Ｆの上面電極から大きく立ち上げる必要がないので、ワイヤでの屈曲の度合いが小さくなり、信頼性の高い配線を実現できる。
（第３の実施形態に係る光源装置）
次に、図６から図９を参照しながら、本発明の第３の実施形態に係る光源装置について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図である。図７は、本発明の第３の実施形態に係る光源装置を模式的に示す平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面を示す断面図である。図９は、本発明の第３の実施形態に係る光源装置の回路構成を示す回路図である。図９の回路図において、図面上側から下側に電流が流れることを矢印で示す。
本実施形態に係る光源装置２’’は、上記の第１の実施形態に係る光源装置２と同様な構造のパッケージ４０及び立ち上げミラー５０を有する。
本実施形態においても、６つの発光素子１０Ｐ～１０Ｕを個々に制御可能であり、３つの発光素子１０Ｐ～１０Ｒ及び対応する保護素子２０Ｐ～２０Ｒ、並びに３つの発光素子１０Ｓ～１０Ｕ及び対応する保護素子２０Ｓ～２０Ｕは、略対称に配置され、結線されている。
＜発光素子１０Ｐ～１０Ｒ＞
略対称に配置された部材及びその配線のうち、以下においては、図７で下側に配置された３つの発光素子１０Ｐ～１０Ｒ及び対応する保護素子２０Ｐ～２０Ｒを例にとって説明する。
２つの発光素子１０Ｐ、１０Ｑ及び対応する保護素子２０Ｐ、２０Ｑについては、上記の第１の実施形態と同様である。発光素子１０Ｐ、１０Ｑは、第１配線４に底面電極が接続され、保護素子２０Ｐ、２０Ｑは、発光素子１０Ｐ、１０Ｑに対応する第２配線６Ｐ、６Ｑに底面電極が接続されている。また、発光素子１０Ｐ、１０Ｑ及び保護素子２０Ｐ、２０Ｑの上面電極は同極性（Ｐ電極）である。
そして、発光素子１０Ｐの上面電極及び対応する第２配線６Ｐの間を繋ぐ第１ワイヤ３０Ｐが、保護素子２０Ｐ及び保護素子２０Ｑの上面電極の間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＰＱの下側に配置されている。同様に、発光素子１０Ｑの上面電極及び対応する第２配線６Ｑの間を繋ぐ第１ワイヤ３０Ｑが、保護素子２０Ｐ及び保護素子２０Ｑの上面電極の間を繋ぐ第２ワイヤ３２ＰＱの下側に配置されている。そして、保護素子２０Ｑの上面電極と第１配線４の間が第３ワイヤ３４Ｑで繋がれている。
これにより、発光素子１０Ｐ及び発光素子１０Ｑを個別に発光させることができる。更に、仮に、第２配線６Ｐ側にサージ電流や静電気が発生した場合には、電流は、第２配線６Ｐから保護素子２０Ｐの底面電極（Ｎ電極）、保護素子２０Ｐの内部を流れて、上面電極（Ｐ電極）へ流れる。そして、電流は、保護素子２０Pの上面電極（Ｐ電極）から、第２ワイヤ３２ＰＱを介して保護素子２０Ｑの上面電極（Ｐ電極）へ流れ、保護素子２０Ｑの上面電極（Ｐ電極）から、第３ワイヤ３４Ｑを介して第１配線４へ流れる。
仮に、第２配線６Ｑ側にサージ電流や静電気が発生した場合には、電流は、第２配線６Ｑから保護素子２０Ｑの底面電極（Ｎ電極）、保護素子２０Ｑの内部を流れて、上面電極（Ｐ電極）へ流れる。そして、電流は、保護素子２０Ｑの上面電極（Ｐ電極）から、第３ワイヤ３４Ｑを介して第１配線４へ流れる。以上のようにして、発光素子１０Ｐ、１０Ｑを逆電流から守ることができる。
発光素子１０Ｒは、第１配線４に底面電極が接続され、上面電極は発光素子１０Ｐ、１０Ｑと同様にＰ電極である。一方、発光素子１０Ｒに対応する保護素子２０Ｒについては、上記の第１の実施形態と異なる。保護素子２０Ｒの上面電極は逆極性のＮ電極であり、第２配線ではなく、第１配線４に底面電極が接続され、実装されている。
そして、発光素子１０Ｒの上面電極及び対応する保護素子２０Ｒの上面電極の間が、第４ワイヤ３６Ｒで繋がれ、保護素子２０Ｒの上面電極及び発光素子１０Ｒに対応する個別配線８Ｒの間が第５ワイヤ３８Ｒで繋がれている。
これにより、個別配線８Ｒに電力を供給することにより、第５ワイヤ３８Ｒを介して電流が保護素子２０Ｒの上面電極へ流れ、保護素子２０Ｒの上面電極から、第４ワイヤ３６Ｒを介して発光素子１０Ｒの上面電極（Ｐ電極）に流れる。そして、発光素子１０Ｒの上面電極（Ｐ電極）からＰ型クラッド層、活性層、Ｎ型クラッド層の順に流れた後、発光素子１０Ｒの底面電極（N電極）から第１配線４に流れる。これにより、発光素子１０Ｒを個別に発光させることができる。
仮に、個別配線８Ｒにサージ電流や静電気が発生した場合には、電流は、個別配線８Ｒから第５ワイヤ３８Ｒを介して保護素子２０Ｒの上面電極（Ｎ電極）へ流れ、保護素子２０Ｐの内部を流れて、保護素子２０Ｒの底面電極（Ｐ電極）から第１配線４へ流れる。これにより、逆電流が発光素子１０Ｒに流れることなく、電流を第１配線４へ逃がすことができる。
以上のように、本実施形態においては、第１配線４に実装された発光素子１０Ｐ、１０Ｑ及び第２配線６Ｐ、６Ｑに実装された保護素子２０Ｐ、２０Ｑに加えて、第１配線４に実装された発光素子１０Ｒ及び逆極性の保護素子２０Ｒを備えることにより、様々な発光波長域の発光素子を備えながら、ワイヤ間の干渉を効率的に回避したな小型な光源装置２’’を実現できる。
＜発光素子１０Ｓ～１０Ｕ＞
次に、発光素子１０Ｐ～１０Ｒ及び対応する保護素子２０Ｐ～２０Ｒに対して、略対称に配置された発光素子１０Ｓ～１０Ｕ及び対応する保護素子２０Ｓ～２０Ｕについて説明する。配置、配線及び機能については、上記の場合と同様である。
具体的には、発光素子１０Ｕ、保護素子２０Ｕ、第２配線６Ｕ及び第１ワイヤ３０Ｕが、上記の発光素子１０Ｐ、保護素子２０Ｐ、第２配線６Ｐ及び第１ワイヤ３０Ｐに対応する。同様に、発光素子１０Ｔ、保護素子２０Ｔ、第２配線６Ｔ及び第１ワイヤ３０Ｔが、上記の発光素子１０Ｑ、保護素子２０Ｑ、第２配線６Ｑ及び第１ワイヤ３０Ｑに対応する。
同様に、発光素子１０Ｓ、保護素子２０Ｓ、個別配線８Ｓ、第４ワイヤ３６Ｓ及び第５ワイヤ３８Ｓが、上記の発光素子１０Ｒ、保護素子２０Ｒ、個別配線８Ｒ、第４ワイヤ３６Ｒ及び第５ワイヤ３８Ｒに対応する。更に、第２ワイヤ３２ＵＴが上記の第２ワイヤ３２ＰＱに対応し、第３ワイヤ３４Ｔが上記の第３ワイヤ３４Ｑに対応する。基本的に上記の場合と同様なので、更なる詳細な説明は省略する。
以上のように、上記の実施形態に係る光源装置２、２’、２’’では、１または複数の第１配線４と、複数の第２配線６と、第１配線４に底面電極が接続された複数の発光素子１０と、各々の発光素子１０に対応する第２配線６に底面電極が接続された、各々の発光素子１０とそれぞれ接続される複数の保護素子２０と、各々の発光素子１０の上面電極及び対応する第２配線６の間を繋ぐ複数の第１ワイヤ３０と、複数の保護素子２０の上面電極の間を繋ぐ第２ワイヤ３２と、少なくとも１つの保護素子２０の上面電極及び第１配線４の間を繋ぐ第３ワイヤ３４と、を備え、複数の発光素子１０及び複数の保護素子２０の上面電極が同極性であり、第１ワイヤ３０が第２ワイヤ３２の下側に配置されている。
これにより、複数の発光素子１０を個別に制御可能な光源装置２、２’、２’’において、保護素子２０の高さ寸法を利用したワイヤどうしの立体的な配置により、第１配線４に実装された発光素子１０、及び第２配線６に実装された保護素子２０を近接して配置しても、ワイヤ３０、３２。３４の干渉を効果的に防ぐことができる。よって、複数の発光素子１０を個別に制御可能な小型な光源装置２、２’、２’’を提供することができる。
本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
符合の説明
２、２’、２’’ 光源装置
４ 第１配線
６、６Ａ～Ｆ、Ｐ、Ｑ、Ｔ、Ｕ 第２配線
８Ｒ、Ｓ 個別配線
１０、１０Ａ～Ｆ、Ｐ～Ｕ 発光素子
２０、２０Ａ～Ｆ、Ｐ～Ｕ 保護素子
３０、３０Ａ～Ｆ、Ｐ～Ｕ 第１ワイヤ
３２、３２Ａ～Ｆ、Ｐ～Ｕ 第２ワイヤ
３４、３４Ｂ、Ｅ、Ｑ、Ｔ 第３ワイヤ
３６Ｒ、Ｓ 第４ワイヤ
３８Ｒ、Ｓ 第５ワイヤ
４０、４０’ パッケージ
４２ 基板
４４ 側壁
４６ 段差部
５０ 立ち上げミラー
５０Ａ 反射面

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置された １または複数の第１配線と、
    前記基板上に配置された 複数の第２配線と、
    前記第１配線に底面電極が接続された複数の第１発光素子と、
    各々の前記第１発光素子に対応する前記第２配線に底面電極が接続された、各々の前記第１発光素子とそれぞれ接続される複数の第１保護素子と、
    各々の前記第１発光素子の上面電極及び対応する前記第２配線の間を繋ぐ複数の第１ワイヤと、
    前記複数の第１保護素子の上面電極の間を繋ぐ第２ワイヤと、
    少なくとも１つの前記第１保護素子の上面電極及び前記第１配線の間を繋ぐ第３ワイヤと、
    を備え、
    前記複数の第１発光素子及び前記複数の第１保護素子の上面電極が同極性であり、
    前記第１ワイヤが前記第２ワイヤの下側に配置されることを特徴とする光源装置。
  2. 前記第１配線及び前記第２配線が略同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  3. 前記第２ワイヤにより、発光波長域が同一の前記第１発光素子に対応する前記第１保護素子の上面電極同士を繋ぐことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
  4. 前記第２ワイヤにより、半導体材料が異なる前記第１発光素子に対応する前記第１保護素子の上面電極同士を繋ぐことを特徴とする請求項１から３の何れか1項に記載の光源装置。
  5. 前記第１配線に底面電極が接続された複数の第２発光素子と、
    前記第１配線に底面電極が接続された、前記第２発光素子に対応する複数の第２保護素子と、
    前記第２発光素子に対応する更なる複数の個別配線と、
    を備え、
    前記第２発光素子及び前記第２保護素子の上面電極の極性が異なり、
    前記第２発光素子の上面電極、前記第２発光素子に対応する前記第２保護素子の上面電極、及び前記第２発光素子に対応する該個別配線がワイヤで繋がれていることを特徴とする請求項１から４の何れか1項に記載の光源装置。
  6. 前記第１発光素子として、青色波長域の光を出射する発光素子、緑色波長域の光を出射する発光素子、及び赤色波長域の光を出射する発光素子を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか1項に記載の光源装置。
  7. １つの前記第１発光素子が、複数の電極を備えることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光源装置。
  8. 前記第１発光素子はレーザダイオードであることを特徴とする請求項１から７の何れか1項に記載の光源装置。
  9. 前記第１発光素子の出射側に立ち上げミラーが配置され、
    前記第１保護素子の少なくとも一部が、前記立ち上げミラーの側方に配置されていることを特徴とする請求項１から８の何れか1項に記載の光源装置。
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