JP7373476B2 - 発光装置および発光素子収容体 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置および発光素子収容体に関する。
光の波長を変換する波長変換体を備える発光装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１に記載された発光装置では、光を出射する発光素子を収容する収容体の内部が、波長変換体で充填されている。特許文献２に記載された発光装置では、発光素子および波長変換体を収容する収容体内において、発光素子は、傾斜している収容体の内壁に配置されている。
特許文献１に記載された発光装置では、発光素子から出射された光は、収容体の内部での多重反射により、波長変換体や発光素子に吸収されて、光出力が低下するおそれがある。また、収容体の内部での光の多重反射により、波長変換体の励起光および発光が増減するため、発光装置から出射される白色光の色度が安定しないおそれがある。
特許文献２に記載された発光装置では、傾斜している内壁に配置された発光素子は、底面に配置されている波長変換体に向けて光を出射し、波長変換体で反射された光が収容体の上部から出射される。この構造では、波長変換体で反射された光の一部が、発光素子を構成する半導体層や電極および発光素子に導通するための金ワイヤーに吸収され、光出力が低下するおそれがある。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、発光装置から出射される光の出力低下を抑制し、当該光の色度を安定させることを目的とする。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。底部と、前記底部に接続された側壁部と、前記側壁部に接続されて前記底部と対向する蓋部と、を有する収容体と、光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射される光の波長を変換し、変換された光を出射する波長変換体と、を備える発光装置であって、前記底部は、前記蓋部側から見たときの中央部が、前記蓋部側から見たときの外縁部より前記蓋部側に突出しており、前記中央部に、前記蓋部と対向する平坦な頭頂面を有し、前記頭頂面の周りに傾斜面を有し、前記発光素子は、前記傾斜面に配置され、前記波長変換体は、前記頭頂面に配置され、前記蓋部に向かって光を出射し、前記蓋部は、前記波長変換体に対向する部分の少なくとも一部に、前記波長変換体から出射された光を透過する透過部と、前記透過部とは異なる部分であって、前記発光素子から出射された光を、正反射により、前記波長変換体へと入射させる反射部と、を有し、前記発光素子は複数配置され、前記蓋部側から見たとき、前記発光素子のうち少なくとも２つは、前記波長変換体を挟んで、かつ、それぞれが出射する光の光軸が前記波長変換体上において重ならないように配置されていることを特徴とする、発光装置。そのほか、本発明は、以下の形態としても実現可能である。
（１）本発明の一形態によれば、底部と、前記底部に接続された側壁部と、前記側壁部に接続されて前記底部と対向する蓋部と、を有する収容体と、光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射される光の波長を変換し、変換された光を出射する波長変換体と、を備える発光装置が提供される。この発光装置は、前記底部は、前記蓋部側から見たときの中央部が、前記蓋部側から見たときの外縁部より前記蓋部側に突出しており、前記中央部に、前記蓋部と対向する平坦な頭頂面を有し、前記頭頂面の周りに傾斜面を有し、前記発光素子は、前記傾斜面に配置され、前記波長変換体は、前記頭頂面に配置され、前記蓋部に向かって光を出射し、前記蓋部は、前記波長変換体に対向する部分の少なくとも一部に、前記波長変換体から出射された光を透過する透過部と、前記透過部とは異なる部分であって、前記発光素子から出射された光を、正反射により、前記波長変換体へと入射させる反射部と、を有する。
この構成によれば、底部において、外縁部よりも突出している中央部の頭頂面には波長変換体が配置されて、頭頂面の周りに形成された傾斜面には発光素子が配置されている。また、蓋部において、波長変換体に対向する部分の少なくとも一部には透過部が形成され、透過部とは異なる部分には反射部が形成されている。この反射部は、発光素子から出射された光を正反射して波長変換体へと入射させる。そのため、本構成の発光装置では、蓋部の反射部により反射された光を波長変換体へと入射させることができる。これにより、収容体内で発光素子から出射される光が多重反射する発光装置と比較して、本構成の発光装置では、波長変換体の励起光および発光の増減が抑制される。この結果、本構成の発光装置では、発光装置から出射される光の出力低下を抑制し、当該光の色度を安定させることができる。
（２）上記態様の発光装置において、前記蓋部は、前記波長変換体から出射された光を透過する板状部材と、前記板状部材のうち前記波長変換体と対向する面に設けられ、前記発光素子から出射された光を正反射する膜部材と、を有し、前記膜部材が設けられた箇所を前記反射部とし、前記膜部材が設けられていない箇所を前記透過部としてもよい。
この構成によれば、板状部材のうちの膜部材が設けられた箇所が反射部として機能する。一方で、板状部材のうち、膜部材が設けられていない箇所が透過部として機能する。すなわち、本構成の蓋部は、反射部として機能する膜部材以外の部分の全てが透過部として機能している。そのため、蓋部により収容体内での光の閉じ込めが抑制されるため、本構成の発光装置から出力される光の出力低下がより一層抑制される。
この構成によれば、板状部材のうちの膜部材が設けられた箇所が反射部として機能する。一方で、板状部材のうち、膜部材が設けられていない箇所が透過部として機能する。すなわち、本構成の蓋部は、反射部として機能する膜部材以外の部分の全てが透過部として機能している。そのため、蓋部により収容体内での光の閉じ込めが抑制されるため、本構成の発光装置から出力される光の出力低下がより一層抑制される。
（３）上記態様の発光装置では、前記底部と前記蓋部との対向方向において、前記波長変換体は、前記発光素子よりも前記蓋部側に配置されていてもよい。
この構成によれば、発光素子が波長変換体よりも底部側に位置する。そのため、波長変換体から出射された光が、発光素子、および、発光素子と電極とを接続する金ワイヤーなどの導線に吸収されることが抑制されるため、発光装置から出力される光の出力低下をより一層抑制できる。
この構成によれば、発光素子が波長変換体よりも底部側に位置する。そのため、波長変換体から出射された光が、発光素子、および、発光素子と電極とを接続する金ワイヤーなどの導線に吸収されることが抑制されるため、発光装置から出力される光の出力低下をより一層抑制できる。
（４）上記態様の発光装置において、前記発光素子は複数配置され、前記蓋部側から見たとき、前記発光素子のうち少なくとも２つは、前記波長変換体を挟んで、かつ、それぞれが出射する光の光軸が前記波長変換体上において重ならないように配置されていてもよい。
この構成によれば、複数の発光素子から出射されて波長変換体に入射する光のそれぞれの位置が分散するため、光の入射による波長変換体の発熱が抑制される。これにより、波長変換体が過剰に発熱しないため、波長変換体の変換効率の低下を抑制できる。
この構成によれば、複数の発光素子から出射されて波長変換体に入射する光のそれぞれの位置が分散するため、光の入射による波長変換体の発熱が抑制される。これにより、波長変換体が過剰に発熱しないため、波長変換体の変換効率の低下を抑制できる。
（５）上記態様の発光装置において、前記反射部の反射面の法線は、前記底部と前記蓋部との対向方向に対して、前記波長変換体に向かう方向へ傾斜していてもよい。
この構成によれば、反射部の反射面の法線が波長変換体に向かう方向へ傾斜しているため、反射部により反射される光の光軸は、頭頂面に平行な方向に近づく。本構成の発光装置では、頭頂面に平行な面に形成された反射部と比較して、反射部が配置される位置を波長変換体の中心よりも外縁部側に離れた位置に配置できる。これにより、波長変換体が対向する蓋部が有する透過部の面積が大きくなるため、本構成の発光装置からの光の出力低下をより一層抑制できる。
この構成によれば、反射部の反射面の法線が波長変換体に向かう方向へ傾斜しているため、反射部により反射される光の光軸は、頭頂面に平行な方向に近づく。本構成の発光装置では、頭頂面に平行な面に形成された反射部と比較して、反射部が配置される位置を波長変換体の中心よりも外縁部側に離れた位置に配置できる。これにより、波長変換体が対向する蓋部が有する透過部の面積が大きくなるため、本構成の発光装置からの光の出力低下をより一層抑制できる。
（６）上記態様の発光装置において、前記反射部は、金属で形成されていてもよい。
この構成によれば、反射部が金属で形成されているため、反射部の製造が容易である。
この構成によれば、反射部が金属で形成されているため、反射部の製造が容易である。
（７）上記態様の発光装置において、前記底部の前記頭頂面に配置される板状の反射板を有し、前記蓋部側から見たとき、前記反射板は前記波長変換体の周りを囲むように配置されていてもよい。
この構成によれば、波長変換体が出射した光は、反射部により底部側に反射されても、反射板により蓋部側へと再び反射される。これにより、収容体内で吸収される光が減少するため、発光装置の光の出力低下がより一層抑制される。
この構成によれば、波長変換体が出射した光は、反射部により底部側に反射されても、反射板により蓋部側へと再び反射される。これにより、収容体内で吸収される光が減少するため、発光装置の光の出力低下がより一層抑制される。
（８）本発明の他の一態様によれば、光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射される光の波長を変換し、変換された光を出射する波長変換体と、を収容する発光素子収容体が提供される。この発光素子収容体は、底部と、前記底部に接続された側壁部と、前記側壁部に接続されて前記底部と対向する蓋部と、を有し、前記底部は、前記蓋部側から見たときの中央部が、前記蓋部側から見たときの外縁部より前記蓋部側に突出しており、前記中央部に、前記蓋部と対向する平坦な頭頂面を有し、前記前記頭頂面の周りに傾斜面を有し、前記傾斜面に前記発光素子を配置する発光素子配置部を有し、前記頭頂面に前記波長変換体を配置する波長変換体配置部を有し、前記蓋部は、前記波長変換体配置部に対向する部分の少なくとも一部に、前記波長変換体配置部に配置された前記波長変換体から出射された光を透過する透過部と、前記透過部とは異なる部分であって、前記発光素子配置部に配置された前記発光素子から出射された光を、正反射により、前記波長変換体配置部に配置された前記波長変換体へと入射させる反射部と、を有する。
この構成によれば、底部において、外縁部よりも突出している中央部の頭頂面には波長変換体が配置される波長変換体配置部が形成されて、頭頂面の周りに形成された傾斜面には発光素子が配置される発光素子配置部が形成されている。また、蓋部において、波長変換体配置部に対向する部分の少なくとも一部には透過部が形成されて、透過部とは異なる部分には反射部が形成されている。この反射部は、発光素子配置部に配置された発光素子から出射された光を、正反射して波長変換体へと入射させる。そのため、本構成の発光素子収容体では、発光素子配置部に配置された発光素子が出射した光を、蓋部の反射部により反射し、波長変換体配置部に配置された波長変換体へと入射させることができる。これにより、収容体内で発光素子から出射される光が多重反射する発光装置と比較して、本構成の発光素子収容体を使用した発光素子では、波長変換体の励起光および発光の増減が抑制される。この結果、本構成の発光素子収容体では、発光素子収容体から出射される光の出力低下を抑制し、当該光の色度を安定させることができる。
この構成によれば、底部において、外縁部よりも突出している中央部の頭頂面には波長変換体が配置される波長変換体配置部が形成されて、頭頂面の周りに形成された傾斜面には発光素子が配置される発光素子配置部が形成されている。また、蓋部において、波長変換体配置部に対向する部分の少なくとも一部には透過部が形成されて、透過部とは異なる部分には反射部が形成されている。この反射部は、発光素子配置部に配置された発光素子から出射された光を、正反射して波長変換体へと入射させる。そのため、本構成の発光素子収容体では、発光素子配置部に配置された発光素子が出射した光を、蓋部の反射部により反射し、波長変換体配置部に配置された波長変換体へと入射させることができる。これにより、収容体内で発光素子から出射される光が多重反射する発光装置と比較して、本構成の発光素子収容体を使用した発光素子では、波長変換体の励起光および発光の増減が抑制される。この結果、本構成の発光素子収容体では、発光素子収容体から出射される光の出力低下を抑制し、当該光の色度を安定させることができる。
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、発光装置、発光素子収容体、発光デバイス、照明、車載用ランプ、およびこれらを備える部品、およびこれらの製造方法等の形態で実現することができる。
＜第１実施形態＞
図１ないし図３は、本発明の第１実施形態としての発光装置１００の説明図である。本実施形態の発光装置１００は、半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）の青色光を、光波長変換部材である蛍光体（例えばＹＡＧ蛍光体）によって波長変換することにより、白色光を出力する。図１には、蓋部１１がない状態の発光装置１００の概略上面図が示されている。なお、蓋部１１の詳細については後述する。図２には、図１のＡ－Ａ断面を後述するＸ軸負方向側から見た場合の発光装置１００の概略矢視図が示されている。図３には、図１のＢ－Ｂ断面における発光装置１００の概略断面図が示されている。
図１ないし図３は、本発明の第１実施形態としての発光装置１００の説明図である。本実施形態の発光装置１００は、半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）の青色光を、光波長変換部材である蛍光体（例えばＹＡＧ蛍光体）によって波長変換することにより、白色光を出力する。図１には、蓋部１１がない状態の発光装置１００の概略上面図が示されている。なお、蓋部１１の詳細については後述する。図２には、図１のＡ－Ａ断面を後述するＸ軸負方向側から見た場合の発光装置１００の概略矢視図が示されている。図３には、図１のＢ－Ｂ断面における発光装置１００の概略断面図が示されている。
図１に示されるように、本実施形態の発光装置１００は、光を出射する半導体レーザ（発光波長：４４０～４６０ｎｍ）である２つの発光素子２０と、発光素子２０を収容している収容体（発光素子収容体）１０と、発光素子から出射される光の波長を変換する蛍光体（波長変換体）３０と、第１配線４１と、第２配線５１と、第３配線６１と、各配線４１，５１，６１と発光素子２０とを接続する４本の金ワイヤー７０と、を備えている。なお、図１に示される直交座標系ＣＳは、それぞれが直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸から構成され、図２以降で示される直交座標系ＣＳと対応している。
図２および図３に示されるように、収容体１０は、底部１３と、底部１３に接続されている側壁部１２と、側壁部１２に接続されて底部１３と対向している蓋部１１と、を備えている。底部１３は、Ｃｕ（銅）により形成されている。図２に示されるように、底部１３では、蓋部１１側（Ｚ軸正方向側）から見たとき、外縁部１３Ｏよりも中心軸ＯＬ側の中央部１３Ｃが、蓋部１１側に突出している。なお、中心軸ＯＬは、底部１３の重心を通るＺ軸に平行な軸である。底部１３は、中央部１３Ｃにおいて、蓋部１１と対向する平坦な頭頂面１３Ｓと、頭頂面１３Ｓの周りに形成された傾斜面１３Ｉと、を備えている。本実施形態の頭頂面１３Ｓは、ＸＹ平面に平行な面として形成されている。傾斜面１３Ｉは、頭頂面１３Ｓの外縁に接続し、中心軸ＯＬから遠ざかるにつれてＺ軸負方向側へと下る斜面である。
本実施形態の側壁部１２は、セラミックであるＡｌ2Ｏ3（アルミナ）により形成されている。側壁部１２は、図１ないし図３に示されるように、略直方体から、Ｚ軸方向に平行な中心軸ＯＬ（図２，３）を重心とする矩形形状がくり抜かれた側壁本体部１２Ｂと、側壁本体部１２Ｂから中心軸ＯＬ側に延出しているフランジ部１２Ｆと、を備えている。フランジ部１２ＦのＺ軸正方向側の面には、各配線４１，５１，６１が形成されている。フランジ部１２ＦのＺ軸負方向側の面は、銀（Ａｇ）ろう材により、底部１３のＺ軸正方向側の面に接合されている。
蓋部１１は、蛍光体３０から出射された光を透過する板状部材１１Ｐと、発光素子２０から出射された光を正反射する膜部材１１Ｒと、を備えている。板状部材１１Ｐは、ＸＹ平面に平行な矩形形状の面を有する板状の部材である。板状部材１１Ｐの両面の全面には、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2が積層された反射防止膜が蒸着されている。板状部材１１Ｐの外周側が、ＡｕＳｎはんだにより、側壁部１２の側壁本体部１２Ｂに接合されている。板状部材１１Ｐにおいて、ＡｕＳｎはんだにより側壁部１２に接合される部分には、Ｃｒ５０ｎｍ／Ｎｉ１００ｎｍ／Ａｕ５００ｎｍがパターン蒸着されている。各部が接合されることより、蓋部１１と、底部１３と、側壁部１２とによって収容体１０内に、発光素子２０などを収容する空間が形成される。板状部材１１Ｐは、ホウケイ酸ガラスやサファイアなどの光を透過する材料で形成されている。
膜部材１１Ｒは、Ａｌ（アルミニウム）などの金属などで形成されている。本実施形態の膜部材１１Ｒは、板状部材１１Ｐにおける蛍光体３０と対向する面に配置されている。図１の破線で示されるように、膜部材１１Ｒは、ＸＹ平面に平行な面に沿って円形状を有する膜である。図１の概略上面図では、発光装置１００のうち、板状部材１１Ｐの図示が省略されている。
発光素子２０は、図３の光軸方向（光軸）ＤＲに示されるように、出射する光が蓋部１１の膜部材１１Ｒに入射するように、ＡｕＳｎはんだにより底部１３の傾斜面１３Ｉに接合されている。蛍光体３０は、ＡｕＳｎはんだにより、底部１３の頭頂面１３Ｓに接合されている。本実施形態の蛍光体３０は、底部１３と蓋部１１との対向方向であるＺ軸方向において、発光素子２０よりも蓋部１１側（Ｚ軸正方向側）に配置されている。蛍光体３０は、発光素子２０から出射される青色光を白色光へと変換し、変換された白色光ＬＴを出射する。図３の破線で示されるように、白色光ＬＴは、光を透過する板状部材１１Ｐを透過し、収容体１０の外部へと出射される。本実施形態では、膜部材１１Ｒが設けられた箇所が、発光素子２０から出射された光を、正反射により蛍光体３０へと入射される反射部として機能する。板状部材１１Ｐのうち、膜部材１１Ｒが設けられていない箇所が、蛍光体３０から出射された光を透過する透過部として機能する。
図２に示されるように、発光装置１００は、第１配線４１に電気的に接続しているビア４２と、ビア４２に電気的に接続している裏面電極４３と、を備えている。第１配線４１は、側壁部１２のフランジ部１２ＦにおけるＺ軸正方向側の面に形成された配線パターンである。ビア４２は、側壁部１２をＺ軸方向に沿って貫通する貫通孔に充填されている。裏面電極４３は、側壁部１２のＺ軸負方向側の面に形成された電極である。第２配線５１および第３配線６１も、第１配線４１と同様に、図示されていないビアおよび電極に接続されている。各金ワイヤー７０は、Ａｕワイヤーボンディングにより、各配線４１，５１，６１と発光素子２０とを電気的に接続している。
以上説明したように、本実施形態の発光装置１００は、光を出射する発光素子２０と、発光素子２０を内部に収容する収容体１０と、発光素子２０から出射される光の波長を変換する蛍光体３０と、を備えている。底部１３は、中央部１３Ｃにおいて、蓋部１１と対向する平坦な頭頂面１３Ｓと、頭頂面１３Ｓの周りに形成された傾斜面１３Ｉと、を備えている。発光素子２０は、底部１３の傾斜面１３Ｉに配置され、蛍光体３０は、底部１３の頭頂面１３Ｓに配置されている。蓋部１１において、蛍光体３０に対向する部分には透過部としての板状部材１１Ｐが位置し、一部に反射部としての膜部材１１Ｒが位置している。蓋部１１の膜部材１１Ｒは、発光素子２０から出射された光を、正反射により、蛍光体３０へと入射させる。そのため、本実施形態の発光装置１００では、蓋部１１の膜部材１１Ｒにより反射された光を蛍光体３０へと入射させることができる。これにより、収容体１０内で発光素子２０から出射される光が多重反射する発光装置と比較して、本実施形態の発光装置１００では、蛍光体３０の励起光および発光の増減が抑制される。この結果、本実施形態の発光装置１００では、発光装置１００から出射される光の出力低下を抑制し、当該光の色度を安定させることができる。
また、本実施形態の板状部材１１Ｐのうちの膜部材１１Ｒが設けられた箇所が、発光素子２０から出射された光を、正反射により蛍光体３０へと入射される反射部として機能する。一方で、板状部材１１Ｐのうち、膜部材１１Ｒが設けられていない箇所が、蛍光体３０から出射された光を透過する透過部として機能する。すなわち、本実施形態の蓋部１１は、反射部として機能する膜部材１１Ｒ以外の部分の全てが透過部として機能している。そのため、蓋部１１により収容体１０内での光の閉じ込めが抑制されるため、発光装置１００から出力される白色光ＬＴの出力低下がより一層抑制される。
また、本実施形態の蛍光体３０は、底部１３と蓋部１１との対向方向であるＺ軸方向において、発光素子２０よりも蓋部１１側（Ｚ軸正方向側）に配置されている。すなわち、本実施形態の発光装置１００では、発光素子２０が蛍光体３０よりも底部１３側に位置している。そのため、蛍光体３０から出射された白色光ＬＴが、発光素子２０および金ワイヤー７０に吸収されることが抑制されるため、発光装置１００から出力される白色光ＬＴの出力低下をより一層抑制できる。
また、本実施形態で反射部として機能する膜部材１１Ｒは、金属で形成されているため、反射部の製造が容易である。
＜第１実施形態の第１変形例＞
図４は、第１実施形態の第１変形例の発光装置１００ａの説明図である。図４に示される発光装置１００ａでは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、蓋部１１ａの形状が異なり、そのほかの形状等については同じである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる形状等について説明し、同じ形状等の説明は省略する。図４には、第１実施形態の発光装置１００における図３に対応するＢ－Ｂ断面の第１変形例の発光装置１００ａの概略図が示されている。
図４は、第１実施形態の第１変形例の発光装置１００ａの説明図である。図４に示される発光装置１００ａでは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、蓋部１１ａの形状が異なり、そのほかの形状等については同じである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる形状等について説明し、同じ形状等の説明は省略する。図４には、第１実施形態の発光装置１００における図３に対応するＢ－Ｂ断面の第１変形例の発光装置１００ａの概略図が示されている。
図４に示されるように、蓋部１１ａは、一部が屈曲している板状部材１１Ｐａと、板状部材１１Ｐａにおける底部１３側の面に接合された膜部材１１Ｒａと、を備えている。第１変形例の板状部材１１Ｐａは、側壁部１２に接合している箇所から、中心軸ＯＬに近づくにつれてＺ軸正方向側に傾斜し、中心軸ＯＬ近傍で、底部１３の頭頂面１３Ｓに平行な面を有している。膜部材１１Ｒａは、板状部材１１Ｐａのうち、傾斜している部分に接合されている。すなわち、膜部材１１Ｒａの反射面の法線ＮＬは、底部１３と蓋部１１ａとが対向する方向（Ｚ軸方向）に対して、蛍光体３０に向かう方向へと傾斜している。
以上説明したように、第１実施形態の第１変形例における膜部材１１Ｒａの反射面の法線は、底部１３と蓋部１１ａとが対向する方向に対して、蛍光体３０に向かう方向へと傾斜している。そのため、膜部材１１Ｒａにより反射される光軸方向ＤＲａは、ＸＹ平面に平行な方向（水平方向）に近づく。この場合に、ＸＹ平面に平行な面に形成された膜部材と比較して、膜部材１１Ｒａが配置される位置を中心軸ＯＬよりも離れた位置に配置できる。これにより、蛍光体３０が対向する蓋部１１ａの面積が大きくなるため、白色光ＬＴの出力低下をより一層抑制できる。
＜第１実施形態の第２変形例＞
図５は、第１実施形態の第２変形例の発光装置１００ｂの説明図である。図５に示される発光装置１００ｂでは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、蓋部１１ｂの形状が異なり、そのほかの形状等については同じである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる形状等について説明し、同じ形状等の説明は省略する。図５には、第１実施形態の発光装置１００における図３に対応するＢ－Ｂ断面の第１変形例の発光装置１００ｂの概略図が示されている。
図５は、第１実施形態の第２変形例の発光装置１００ｂの説明図である。図５に示される発光装置１００ｂでは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、蓋部１１ｂの形状が異なり、そのほかの形状等については同じである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる形状等について説明し、同じ形状等の説明は省略する。図５には、第１実施形態の発光装置１００における図３に対応するＢ－Ｂ断面の第１変形例の発光装置１００ｂの概略図が示されている。
図５に示されるように、蓋部１１ｂは、Ａｌで形成されて発光素子２０から出射された光を正反射する金属体（反射部）１１Ｒｂと、ホウケイ酸ガラスで形成されて蛍光体３０から出射された白色光ＬＴを透過する透過板（透過部）１１Ｐｂと、を備えている。金属体１１Ｒｂは、側壁部１２に接合し、接合箇所から中心軸ＯＬに近づくにつれてＺ軸正方向側に傾斜している。透過板１１Ｐｂは、ＸＹ平面上で矩形状の板状部材である。透過板１１Ｐｂは、発光素子２０が配置された空間を封止するように、中心軸ＯＬ上に位置し、金属体１１Ｒｂに接合されている。
以上説明したように、第１実施形態の第２変形例の金属体１１Ｒｂは、金属のＡｌで形成されているため、製造が容易である。
＜第１実施形態の第３変形例＞
図６および図７は、第１実施形態の第３変形例の発光装置１００ｃの説明図である。図６および図７に示される発光装置１００ｃでは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、蓋部１１ｃおよび側壁部１２ｃの形状が異なり、そのほかの形状等については同じである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる形状等について説明し、同じ形状等の説明は省略する。図６には、第１実施形態の発光装置１００における図２に対応するＡ－Ａ断面をＸ軸負方向側から見た場合の第１変形例の発光装置１００ｃの概略矢視図が示されている。図７には、第１実施形態の発光装置１００における図３に対応するＢ－Ｂ断面の第１変形例の発光装置１００ｃの概略図が示されている。
図６および図７は、第１実施形態の第３変形例の発光装置１００ｃの説明図である。図６および図７に示される発光装置１００ｃでは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、蓋部１１ｃおよび側壁部１２ｃの形状が異なり、そのほかの形状等については同じである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる形状等について説明し、同じ形状等の説明は省略する。図６には、第１実施形態の発光装置１００における図２に対応するＡ－Ａ断面をＸ軸負方向側から見た場合の第１変形例の発光装置１００ｃの概略矢視図が示されている。図７には、第１実施形態の発光装置１００における図３に対応するＢ－Ｂ断面の第１変形例の発光装置１００ｃの概略図が示されている。
第３変形例の発光装置１００ｃでは、第１実施形態において側壁部１２で形成されていた一部が蓋部１１ｃの一部として形成されている。図６，７に示されるように、蓋部１１ｃの板状部材１１Ｐｃは、外縁においてＺ軸負方向側へと延出している。その代わりに、側壁部１２ｃの側壁本体部１２ＢｃがＺ軸正方向側に延出する長さが少なくなっている。この第３変形例のように、側壁部１２ｃに接合している蓋部１１ｃが側壁部１２ｃの一部を形成してもよい。
＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態の発光装置１００ｄの説明図である。図８に示される発光装置１００ｄでは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、発光素子２０および膜部材１１Ｒの数および配置が異なり、そのほかの構成等については同じである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成等について説明し、同じ構成等の説明は省略する。図８には、図１に示される第１実施形態の発光装置１００の概略上面図のように、第２実施形態の発光装置１００ｄにおける蓋部がない状態の概略上面図が示されている。
図８は、第２実施形態の発光装置１００ｄの説明図である。図８に示される発光装置１００ｄでは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、発光素子２０および膜部材１１Ｒの数および配置が異なり、そのほかの構成等については同じである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成等について説明し、同じ構成等の説明は省略する。図８には、図１に示される第１実施形態の発光装置１００の概略上面図のように、第２実施形態の発光装置１００ｄにおける蓋部がない状態の概略上面図が示されている。
図８に示されるように、第２実施形態の発光装置１００ｄは、４つの発光素子２０Ａ～２０Ｄと、４つの膜部材１１ＲｄＡ～１１ＲｄＤと、を備えている。４つの発光素子２０Ａ～２０Ｄは、底部１３の傾斜面１３Ｉ上において、中心軸ＯＬを中心として９０度ずつ回転させた位置に配置されている。４つの膜部材１１ＲｄＡ～１１ＲｄＤは、板状部材１１Ｐ（図８では不図示）における底部１３に対向する面において、中心軸ＯＬを中心として９０度ずつ回転させた位置に配置されている。
図８に示されるように、発光素子２０Ａおよび膜部材１１ＲｄＡと、発光素子２０Ｃおよび膜部材１１ＲｄＣとは、中心軸ＯＬを通るＹＺ平面に対して、対称の位置には配置されていない。同じように、発光素子２０Ｂおよび膜部材１１ＲｄＢと、発光素子２０Ｄおよび膜部材１１ＲｄＤとは、中心軸ＯＬを通るＺＸ平面に対して、対称の位置には配置されていない。換言すると、蓋部側（Ｚ軸正方向側）から見たとき、２つの発光素子２０Ａ，２０Ｃ（または発光素子２０Ｂ，２０Ｄ）は、蛍光体３０を挟んでいる位置に配置されている。さらに、２つの発光素子２０Ａ，２０Ｃ（または発光素子２０Ｂ，２０Ｄ）のそれぞれが出射する光の光軸である光軸方向ＤＲｄＡ，ＤＲｄＣ（光軸方向ＤＲｄＢ，ＤＲｄＤ）が、蛍光体３０上において重ならない位置に、２つの発光素子２０Ａ，２０Ｃ（または発光素子２０Ｂ，２０Ｄ）が配置されている。
以上説明したように、第２実施形態の発光装置１００ｄでは、蓋部側から見たとき、２つの発光素子２０Ａ，２０Ｃは、蛍光体３０を挟み、かつ、２つの発光素子２０Ａ，２０Ｃのそれぞれが出射する光の光軸である光軸方向ＤＲｄＡ，ＤＲｄＣ（光軸方向ＤＲｄＢ，ＤＲｄＤ）が重なっていない。そのため、第２実施形態の発光装置１００ｄでは、複数の発光素子２０Ａ，２０Ｃから出射される光が、蛍光体３０に入射する位置が異なる。すなわち、光が入射する蛍光体３０の位置が分散するため、光の入射による蛍光体３０の発熱が抑制される。これにより、蛍光体３０が過剰に発熱しないため、蛍光体３０の変換効率の低下を抑制できる。
＜第３実施形態＞
図９および図１０は、第３実施形態の発光装置１００ｅの説明図である。図９および図１０に示される発光装置１００ｅは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、底部１３の頭頂面１３Ｓに配置された反射板８０を備えること、および、膜部材１１Ｒｅの材質が異なり、そのほかの工程等については同じである。そのため、第３実施形態では、第１実施形態と異なる構成等について説明し、同じ構成等の説明は省略する。図９には、図１に示される第１実施形態の発光装置１００の概略上面図のように、第３実施形態の発光装置１００ｅにおける蓋部がない状態の概略上面図が示されている。図１０には、第１実施形態の発光装置１００における図３に対応するＢ－Ｂ断面の第３実施形態の発光装置１００ｅの概略図が示されている。
図９および図１０は、第３実施形態の発光装置１００ｅの説明図である。図９および図１０に示される発光装置１００ｅは、第１実施形態の発光装置１００と比較して、底部１３の頭頂面１３Ｓに配置された反射板８０を備えること、および、膜部材１１Ｒｅの材質が異なり、そのほかの工程等については同じである。そのため、第３実施形態では、第１実施形態と異なる構成等について説明し、同じ構成等の説明は省略する。図９には、図１に示される第１実施形態の発光装置１００の概略上面図のように、第３実施形態の発光装置１００ｅにおける蓋部がない状態の概略上面図が示されている。図１０には、第１実施形態の発光装置１００における図３に対応するＢ－Ｂ断面の第３実施形態の発光装置１００ｅの概略図が示されている。
図９および図１０に示されるように、第３実施形態の発光装置１００ｅでは、頭頂面１３ＳにＡｌで形成された板状の反射板８０が配置され、反射板８０の上に蛍光体３０が配置されている。図９に示されるように、蓋部１１側（Ｚ軸正方向側）から見たとき、反射板８０は、頭頂面１３Ｓの面積よりも若干小さく、かつ、蛍光体３０の面積よりも大きい面積を有している。また、頭頂面１３Ｓと、蛍光体３０と、反射板８０との重心は、中心軸ＯＬに存在する。その結果、反射板８０は、蓋部１１側から見たとき、蛍光体３０の周りを囲むように配置されている。第３実施形態の反射板８０は、膜部材１１Ｒと同じように入射する光を正反射する。第３実施形態の膜部材１１Ｒｅは、Ａｌではなく、Ｃｒ５０ｎｍ／Ｎｉ１００ｎｍ／Ａｇ５００ｎｍ／ＴｉＯ2／ＳｉＯ2がパターン蒸着された多層膜である。
以上説明したように、第３実施形態の発光装置１００ｅは、底部１３の頭頂面１３Ｓに配置される板状の反射板を備えている。反射板８０は、蓋部１１側から見たとき、蛍光体３０の周りを囲むように配置されている。そのため、第３実施形態の発光装置１００ｅでは、蛍光体３０が出射した白色光ＬＴは、膜部材１１Ｒにより底部１３側（Ｚ軸負方向側）に反射されても、反射板８０により蓋部１１側（Ｚ軸正方向側）へと再び反射される。これにより、収容体１０内で吸収される白色光ＬＴが減少するため、発光装置１００ｅの出力低下がより一層抑制される。
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記第１実施形態ないし第３実施形態では、発光装置の一例を挙げて説明したが、発光装置の構成および形状等については、種々変形可能である。発光装置１００は、頭頂面１３Ｓと傾斜面１３Ｉとが形成された底部１３および透過部と反射部とを有する蓋部１１を備える収容体１０と、傾斜面１３Ｉに配置された発光素子２０と、頭頂面１３Ｓに配置された波長変換体とを備える範囲で、変形可能である。例えば、発光装置１００は、２つ以上の発光素子２０および反射部として機能する膜部材１１Ｒを備えていなくてもよく、１つの発光素子２０と膜部材１１Ｒとを備えていてもよい。
蓋部１１は、蛍光体３０から出射された光を透過する透過部と、発光素子２０が出射した光を正反射する反射部とを備えていればよい。例えば、蓋部１１は、透過部と反射部とのみで形成されてもよいし、透過部および反射部以外として機能する別の箇所を備えていてもよい。反射部として機能する膜部材１１Ｒは、膜状の部材ではなく、発光素子２０が出射した光を反射する範囲で、形状および材質を変更可能である。反射部の材質としては、銀、誘電体積層膜を採用してもよく、金属以外の材質が採用されてもよい。透過部の形状として、凹凸が存在してもよい。第１実施形態の第１の変形例および第２の変形例では、ＸＹ平面に対して傾斜している板状部材１１Ｐａに反射部としての膜部材１１Ｒａが形成されることにより、膜部材１１Ｒａの反射面の法線ＮＬが蛍光体３０に向かう方向に傾斜していたが、法線ＮＬを傾斜させる態様については種々変形可能である。例えば、ＸＹ平面に対して水平な板状部材に、中心軸ＯＬから離れるにつれて厚さが大きくなる膜部材が反射部として配置されていてもよい。この膜部材では厚さが中心側と外周側とで異なることにより、結果として、膜部材の反射面の法線ＮＬが蛍光体３０に向かう方向に傾斜している。
側壁部１２は、アルミナ以外であってもよく、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やＳｉＣ（炭化ケイ素）などであってもよい。側壁部１２は、絶縁体で形成されていることが好ましい。底部１３は、銅以外の材質で形成されていてもよい。例えば、底部１３は、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミニウム、およびダイヤモンド等で形成されていてもよい。底部１３は放熱部として機能するために、底部１３の熱伝導率は、側壁部１２および蓋部１１よりも高い方が好ましい。
波長変換体としては、実施形態のＹＡＧ蛍光体に限られず、周知の波長変換体を採用できる。上記第１実施形態ないし第３実施形態では、発光素子２０から出射された青色光が、波長変換体としての蛍光体３０により白色光ＬＴへと変換されたが、発光素子２０から出射される光と、波長変換体により変換される光との組み合わせについては、周知技術の範囲で変更可能である。蛍光体３０と反射部（例えば膜部材１１Ｒ）との位置関係について、蓋部側（Ｚ軸正方向側）から見たとき、蛍光体３０の面積に対して反射部が重なっている部分の面積比は、５０％未満が好ましい。
上記第１実施形態ないし第３実施形態では、底部１３と蓋部１１との対向方向（Ｚ軸方向）において、蛍光体３０は発光素子２０よりも蓋部１１側に配置されていたが、蛍光体３０と発光素子２０との位置関係については、変形可能である。例えば、発光素子２０が図２に示されるよりも蓋部１１側に配置され、発光素子２０の一部が蛍光体３０よりも蓋部１１側に位置していてもよい。
図８に示される第２実施形態の発光装置１００ｄでは、蓋部側（Ｚ軸正方向側）から見たとき、２つの発光素子２０Ａ，２０Ｃは、蛍光体３０を挟んでいる位置に配置されている。さらに、蛍光体３０上において、２つの発光素子２０Ａ，２０Ｃのそれぞれが出射する光の光軸方向ＤＲｄＡ，ＤＲｄＣが重ならない位置に配置されていたが、発光素子２０Ａ，２０Ｃの位置関係については、変形可能である。例えば、２つの発光素子２０Ａ，２０Ｃが、中心軸ＯＬを通るＹＺ平面に対して対称の位置には配置され、光軸方向ＤＲｄＡ，ＤＲｄＣが蛍光体３０状で重なっていてもよい。複数の発光素子から光が出射される場合に、波長変換体に入射する光の重なりが８０％以下であることが好ましい。
図９，１０に示される第３実施形態の発光装置１００ｅにおける反射板８０は、一例であって、種々変形可能である。反射板８０は、必ずしも蛍光体３０の周りに配置されていなくてもよく、頭頂面１３Ｓの一部（例えば、蛍光体３０のＹ軸正方向側の一部）に配置されていてもよい。反射板８０は、傾斜面１３Ｉに配置されていてもよい。反射板８０の形状は、矩形の板形状でなくてもよく、例えば円板状であってもよい。
なお、図１，３－５，７－９に示されるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸で構成される直交座標系ＣＳでは、蓋部１１と底部１３とが対向する対向方向がＺ軸方向として定義された。さらに、直交座標系ＣＳでは、Ｚ軸に直交する平面上において、矩形状の発光装置１００の直交する各辺に平行な軸をＸ軸、Ｙ軸として定義したが、直交座標系ＣＳは、蓋部１１を上側として設定した場合の座標系の一例である。例えば、Ｚ軸方向の正負を逆にした場合には、「蓋部１１」と「底部１３」との位置関係が上下反転してもよく、各座標軸の設定については変形可能である。
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
１０…収容体（発光素子収容体）
１１，１１ａ，１１Ｂ，１１ｃ…蓋部
１１Ｐ，１１Ｐａ，１１Ｐｂ，１１Ｐｃ…板状部材
１１Ｒ，１１Ｒａ，１１Ｒｂ，１１ＲｄＡ，１１ＲｄＢ，１１ＲｄＣ，１１ＲｄＤ，１１Ｒｅ…膜部材
１２…側壁部
１２Ｂ，１２Ｂｃ，１２ｃ…側壁本体部
１２Ｆ…フランジ部
１３…底部
１３Ｏ…外縁部
１３Ｃ…中央部
１３Ｉ…傾斜面
１３Ｓ…頭頂面
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…発光素子
３０…蛍光体（波長変換体）
４１…第１配線
４２…ビア
４３…裏面電極
５１…第２配線
６１…第３配線
７０…金ワイヤー
８０…反射板
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ…発光装置
ＣＳ…直交座標系
ＤＲ，ＤＲａ，ＤＲｄＡ，ＤＲｄＢ，ＤＲｄＣ，ＤＲｄＤ…光軸方向（光軸）
ＬＴ…白色光
ＮＬ…膜部材の反射面の法線
ＯＬ…中心軸
１１，１１ａ，１１Ｂ，１１ｃ…蓋部
１１Ｐ，１１Ｐａ，１１Ｐｂ，１１Ｐｃ…板状部材
１１Ｒ，１１Ｒａ，１１Ｒｂ，１１ＲｄＡ，１１ＲｄＢ，１１ＲｄＣ，１１ＲｄＤ，１１Ｒｅ…膜部材
１２…側壁部
１２Ｂ，１２Ｂｃ，１２ｃ…側壁本体部
１２Ｆ…フランジ部
１３…底部
１３Ｏ…外縁部
１３Ｃ…中央部
１３Ｉ…傾斜面
１３Ｓ…頭頂面
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…発光素子
３０…蛍光体（波長変換体）
４１…第１配線
４２…ビア
４３…裏面電極
５１…第２配線
６１…第３配線
７０…金ワイヤー
８０…反射板
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ…発光装置
ＣＳ…直交座標系
ＤＲ，ＤＲａ，ＤＲｄＡ，ＤＲｄＢ，ＤＲｄＣ，ＤＲｄＤ…光軸方向（光軸）
ＬＴ…白色光
ＮＬ…膜部材の反射面の法線
ＯＬ…中心軸
Claims (7)
- 底部と、前記底部に接続された側壁部と、前記側壁部に接続されて前記底部と対向する蓋部と、を有する収容体と、
光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射される光の波長を変換し、変換された光を出射する波長変換体と、
を備える発光装置であって、
前記底部は、
前記蓋部側から見たときの中央部が、前記蓋部側から見たときの外縁部より前記蓋部側に突出しており、
前記中央部に、前記蓋部と対向する平坦な頭頂面を有し、
前記頭頂面の周りに傾斜面を有し、
前記発光素子は、前記傾斜面に配置され、
前記波長変換体は、前記頭頂面に配置され、前記蓋部に向かって光を出射し、
前記蓋部は、
前記波長変換体に対向する部分の少なくとも一部に、前記波長変換体から出射された光を透過する透過部と、
前記透過部とは異なる部分であって、前記発光素子から出射された光を、正反射により、前記波長変換体へと入射させる反射部と、
を有し、
前記発光素子は複数配置され、
前記蓋部側から見たとき、前記発光素子のうち少なくとも２つは、前記波長変換体を挟んで、かつ、それぞれが出射する光の光軸が前記波長変換体上において重ならないように配置されていることを特徴とする、発光装置。 - 請求項１に記載の発光装置であって、
前記蓋部は、前記波長変換体から出射された光を透過する板状部材と、前記板状部材のうち前記波長変換体と対向する面に設けられ、前記発光素子から出射された光を正反射する膜部材と、を有し、前記膜部材が設けられた箇所を前記反射部とし、前記膜部材が設けられていない箇所を前記透過部とすることを特徴とする、発光装置。 - 請求項１または請求項２に記載の発光装置であって、
前記底部と前記蓋部との対向方向において、前記波長変換体は、前記発光素子よりも前記蓋部側に配置されていることを特徴とする、発光装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発光装置であって、
前記反射部の反射面の法線は、前記底部と前記蓋部との対向方向に対して、前記波長変換体に向かう方向へ傾斜していることを特徴とする、発光装置。 - 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の発光装置であって、
前記反射部は、金属で形成されていることを特徴とする、発光装置。 - 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の発光装置であって、
前記底部の前記頭頂面に配置される板状の反射板を有し、
前記蓋部側から見たとき、前記反射板は前記波長変換体の周りを囲むように配置されていることを特徴とする、発光装置。 - 光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射される光の波長を変換し、変換された光を出射する波長変換体と、
を収容する発光素子収容体であって、
前記発光素子収容体は、
底部と、前記底部に接続された側壁部と、前記側壁部に接続されて前記底部と対向する蓋部と、を有し、
前記底部は、
前記蓋部側から見たときの中央部が、前記蓋部側から見たときの外縁部より前記蓋部側に突出しており、
前記中央部に、前記蓋部と対向する平坦な頭頂面を有し、
前記頭頂面の周りに傾斜面を有し、
前記傾斜面に前記発光素子を配置する発光素子配置部を有し、
前記頭頂面に前記波長変換体を配置する波長変換体配置部を有し、
前記蓋部は、
前記波長変換体配置部に対向する部分の少なくとも一部に、前記波長変換体配置部に配置された前記波長変換体から出射された光を透過する透過部と、
前記透過部とは異なる部分であって、前記発光素子配置部に配置された前記発光素子から出射された光を、正反射により、前記波長変換体配置部に配置された前記波長変換体へと入射させる反射部と、
を有し、
前記発光素子配置部は複数形成され、
前記蓋部側から見たとき、前記発光素子配置部のうち少なくとも２つは、前記波長変換体配置部を挟んで、かつ、少なくとも２つの前記発光素子配置部に配置された前記発光素子のそれぞれが出射する光の光軸が前記波長変換体配置部上において重ならない位置に形成されていることを特徴とする、発光素子収容体。
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|---|---|---|---|
| JP2020150782A JP7373476B2 (ja) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 発光装置および発光素子収容体 |
| US17/463,714 US11824325B2 (en) | 2020-09-08 | 2021-09-01 | Light-emitting apparatus and light-emitting element housing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020150782A JP7373476B2 (ja) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 発光装置および発光素子収容体 |
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| JP2022045213A JP2022045213A (ja) | 2022-03-18 |
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| DE102008012316B4 (de) * | 2007-09-28 | 2023-02-02 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Halbleiterlichtquelle mit einer Primärstrahlungsquelle und einem Lumineszenzkonversionselement |
| US9863595B2 (en) * | 2013-08-28 | 2018-01-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-emitting unit with optical plate reflecting excitation light and transmitting fluorescent light, and light-emitting device, illumination device, and vehicle headlight including the unit |
| US10879673B2 (en) | 2015-08-19 | 2020-12-29 | Soraa Laser Diode, Inc. | Integrated white light source using a laser diode and a phosphor in a surface mount device package |
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| CN110546430A (zh) * | 2017-09-30 | 2019-12-06 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种激光器封装结构 |
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-
2020
- 2020-09-08 JP JP2020150782A patent/JP7373476B2/ja active Active
-
2021
- 2021-09-01 US US17/463,714 patent/US11824325B2/en active Active
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|---|---|
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| US20220077652A1 (en) | 2022-03-10 |
| US11824325B2 (en) | 2023-11-21 |
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