WO2007105647A1 - 発光装置 - Google Patents

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WO2007105647A1
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light
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light emitting
emitting device
support
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Shinichi Nagahama
Atsutomo Hama
Takafumi Sugiyama
Yukihiro Hayashi
Naoto Morizumi
Yoshinori Murazaki
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Nichia Corporation
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    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device, and more particularly to an arrangement structure of a wavelength conversion member in a light emitting device using a laser diode chip as a light emitting element.
  • Light-emitting devices that use laser diode (LD) or light-emitting diode (LED) chips as light-emitting elements are small, have low power consumption, and have a long service life. Has been.
  • the light emitted from these light emitting elements is limited to monochromatic light such as red, green, and blue, and there is a case where a fluorescent material for converting it into different wavelengths is used in combination with the light emitting elements. is there.
  • a light-emitting device that emits white light by adding and mixing light emitted directly from a light-emitting element, light emitted from a light-emitting element, and wavelength-converted light emitted from a fluorescent material is known. It has been.
  • JP-A-11-87784 a translucent coating material or translucent coating layer mixed with a wavelength converting fluorescent material is attached to the surface of an LED device having a shell-shaped shape. Or the point to coat, the material of a translucent coating
  • JP-A-2003-258308 discloses that the light emitted from an LED is converted into another light emission color by a color conversion member made of a glass fiber in which an inorganic phosphor is dispersed and mixed. In applications where high mechanical strength is required, it is desirable to make the glass thickness 0.2 mm or more in view of mechanical strength.
  • JP 2005-20010 A discloses a white light emitting device in which a phosphor composition is disposed so as to receive light from an LD, and the phosphor composition emits light having a longer wavelength than the light from the LD. Is disclosed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-295319 discloses a light source device that absorbs laser light with a phosphor and emits incoherent light. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made by intensive studies on a method of using a phosphor that receives light from a light-emitting element, and its purpose is to increase the luminance of the light emitted from the light-emitting element and project the light to the outside. It is an object of the present invention to provide a light emitting device that can be used.
  • a first aspect of the present invention is a light emitting device comprising a support, a laser diode mounted on the support, and an inner surface fixed to the support and surrounding the light emitting device.
  • a cylindrical reflector having a surface, and a wavelength conversion member that emits light having a wavelength different from that of the light emitting element by light emitted from the light emitting element, and covers the opening of the reflector And a cap disposed on the reflector.
  • the wavelength conversion member may further include a diffusing material that diffuses light emitted from the light emitting element.
  • the cap may hold
  • An example of the cap is a circular or rectangular fluorescent member disposed at the center portion, or an outer peripheral surface of the fluorescent member integrally connected to a plurality of fluorescent members disposed side by side at the central portion. It is held by translucent glass and can be easily manufactured.
  • the planar shape of the wavelength conversion member may be modified in accordance with the pattern shape of the beam cross section on the light emission output irradiation surface of the light emitting element, but the beam cross section pattern on the light emission output irradiation surface of the light emitting element. It is a shape that almost includes the shape. In this case, if the wavelength conversion member is positioned at the center of the cap and the planar shape of the wavelength conversion member is substantially matched to the pattern shape of the beam cross section on the irradiation surface of the light emission output of the light emitting element, the light emission output is equivalent. The wavelength is converted into a large wavelength, and a great advantage is obtained that the color unevenness is small.
  • the planar shape of the wavelength conversion member may not completely match the pattern shape of the beam cross section, and may be set to a state slightly larger or smaller than the pattern shape of the beam cross section.
  • the planar shape of the wavelength conversion member is, for example, circular so as to include the major axis of the ellipse.
  • the wavelength conversion member may have a difference in wavelength conversion capability in a plane.
  • the central part of the pattern shape of the beam cross section may be distributed in a state where the phosphor amount is larger than that of the peripheral part.
  • a condensing lens that is disposed inside the reflector and condenses the light from the light emitting element and makes it incident on the fluorescent member may be further provided.
  • the cap may be entirely made of a fluorescent member.
  • you may further comprise the sealing member which seals a light emitting element inside a reflector.
  • a heat conductive member may be disposed so as to cover the wavelength conversion member at the opening of the reflector.
  • a dielectric film that reflects light having a wavelength longer than that of the light emitting element may be disposed so as to cover the opening of the reflector.
  • a first dielectric film that reflects light having a wavelength longer than that of the light emitting element, a heat conductive member, a wavelength conversion member, and a second dielectric that reflects light from the light emitting element You may arrange
  • the wavelength conversion member including the phosphor that is excited by the light of the light emitting element and emits light having a longer wavelength than that light can efficiently convert the wavelength of the light from the light emitting element, and the wavelength is converted.
  • the emitted light is efficiently extracted from the light emitting device.
  • the heat conductive member may not be provided.
  • the heat conductive member may be arranged with the dielectric film so long as it is thermally connected to the wavelength conversion member so as to promote heat dissipation of the wavelength conversion member. The order does not matter.
  • a support a light emitting element comprising a laser diode mounted on the support, and an inner surface fixed to the support so as to surround the light emitting element
  • a cylindrical receptacle a cup portion having a light reflecting surface inclined from a light passage opening provided by partially projecting the inner surface of the receptacle toward the tip of the receptacle opening, and at least a wavelength conversion member
  • a cap disposed so as to cover the opening of the cup portion, and a cap disposed on the light emitting element side of the cup portion in the receptacle to collect and collect light from the light emitting device.
  • a light-emitting device comprising: a condensing lens that allows the light that has passed through the light passage port to enter the wavelength conversion member.
  • the cap may be a convex lens-shaped wavelength conversion member, for example. Further, the cap may be one in which the outer peripheral surface of the wavelength conversion member disposed in the central portion is held by a translucent member.
  • a support, a light emitting element comprising a laser diode mounted on the support, and an inner surface fixed to the support so as to surround the light emitting element A cylindrical receptacle, and a cup having a light reflecting surface that is inclined from a light passage opening provided with a base end portion fixed to the distal end portion of the receptacle and a part of the inner surface projecting toward the distal end of the opening portion
  • a cap having at least a part of the wavelength converting member and disposed so as to cover the opening of the cup, and disposed on the light emitting element side of the cup in the receptacle, from the light emitting element.
  • a condensing lens that irradiates the wavelength conversion member by allowing the collected light to pass
  • the cap may be one in which the outer peripheral surface of the wavelength conversion member disposed in the center portion is held by a translucent member.
  • a support a light emitting element comprising a laser diode mounted on the support, and an inner surface fixed to the support so as to surround the light emitting element
  • a cylindrical receptacle a light guide member whose base end face is in contact with the outer peripheral surface of the opening of the receptacle, a wavelength conversion member fixed to a tip face of the light guide member, and the light guide member in the receptacle.
  • a condensing lens that condenses the light from the light emitting element and makes the collected light incident on one end side of the light guide member.
  • a fifth aspect of the present invention includes a support, a light-emitting element including a laser diode mounted on the support, and a part of the support, the intensity of irradiation from the light-emitting element.
  • a light-emitting device that includes a wavelength conversion member that is mounted on a site that receives a peak and emits a wavelength different from that of the light-emitting element by light emitted from the light-emitting element.
  • FIG. 1A is a partial cross-sectional side view schematically showing an example of a light-emitting device according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 1B is a plan view schematically showing an example of a cap used in the light-emitting device of FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a partial cross-sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device of Example 2.
  • FIG. 2B is a plan view schematically showing an example of a cap used in the light-emitting device of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional side view schematically showing one example of the light-emitting device of Example 3.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device of Example 4.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional side view schematically showing one example of the light-emitting device of Example 5.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional side view schematically showing one example of the light-emitting device of Example 6.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional side view schematically showing an example of a light-emitting device of Example 7.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional side view schematically showing one example of the light-emitting device of Example 8.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional side view schematically showing one example of the light-emitting device of Example 9.
  • FIG. 10 is a partial sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device of Example 10.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device of Example 11.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device of Example 12.
  • FIG. 13 is a partial sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device of Example 13.
  • FIG. 14 is a partial sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device of Example 14.
  • FIG. 15 is a partial cross-sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device of Example 15.
  • FIG. 16 is a partial sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device of Example 16.
  • the light emitting element can be an LD chip or an element having strong light output directivity, such as an end face output type LED chip.
  • FIG. 1A is a partial cross-sectional side view schematically showing an example of a light-emitting device according to the first embodiment.
  • This light-emitting device includes, as main components, a support (heat dissipation plate) 11 having lead terminals 10, one light-emitting element (LD chip in this example) 12 mounted on the support, and a light-emitting element.
  • a translucent covering member 13 that covers (seals), a cylindrical reflector 14 that is disposed so as to surround the light emitting element and is fixed to the support, for example, also having a metal strength, and an opening of the reflector And a cap 15 held at the tip of the opening of the reflector.
  • the light emitting element 12 is mounted on, for example, the central portion of the support in a state where the light emission output is emitted toward the opening tip of the reflector.
  • On the inner surface of the reflector 14 is formed a light reflecting surface 14a that is inclined toward the tip at the peripheral portion of the light emitting element.
  • the cap 15 is excited by light from the light emitting element 12 and is a wavelength conversion member that emits light having a wavelength different from the emission color of the light emitting element, for example, at least a part of the solid fluorescent member 16 containing a phosphor. Have.
  • the outer peripheral surface of the disk-like fluorescent member 16 is held by the translucent member 17.
  • the light emission output of the light emitting element 12 directly enters the fluorescent member 16 at the center of the cap, and is emitted from the phosphor excited by this. Light is emitted to the outside in front of the reflector. At this time, the light that also emits the phosphor force may be mixed with the light emission output of the light emitting element 12.
  • the light emitted from the fluorescent member 16 toward the support can be efficiently output to the front of the reflector after passing through the transparent member 17 around the fluorescent member after being reflected by the light reflecting surface 14a and the upper surface of the support. This will improve the light extraction efficiency.
  • the fluorescent member 16 may be mixed with a diffusing material that diffuses the light emission output of the light emitting element 12. Thereby, directivity can be improved.
  • the area of the fluorescent member 16 that is excited by the light from the light emitting element 12 having a strong directivity is small in the light emission output of the light emitting element 12.
  • the ratio of luminous intensity Z emission area is increased, and high brightness can be achieved.
  • the fluorescent member 16 is irradiated with high output light. However, it does not peel off.
  • the planar shape of the fluorescent member 16 matches the pattern shape of the beam cross section on the irradiation output irradiation surface of the light emitting element 12, all of the light emitting output of the light emitting element 12 is uniformly wavelength-converted. Therefore, there is no possibility of color unevenness occurring in the fluorescent member 16.
  • the light-emitting element 12 is a full-light-emitting LED chip, only a part of the light emission output is applied to the fluorescent member 16 and wavelength conversion is performed, so that color unevenness occurs between the irradiated part and its peripheral part. May occur.
  • the planar shape of the fluorescent member 16 is not limited to the circular shape shown in FIG. 1B, and has a shape corresponding to the pattern shape (for example, an ellipse) of the beam cross section on the irradiation surface of the light emission output of the light emitting element.
  • the planar shape of the fluorescent member 16 may completely match the pattern shape of the beam cross section on the irradiation surface of the light emission output of the light emitting element 12, but it may be set larger or smaller than the pattern shape of the beam cross section. Also good.
  • the fluorescent member 16 may have a difference in wavelength conversion capability in a plane. For example, even if the central part of the pattern shape of the beam cross section is distributed in a state where the phosphor amount is larger than the peripheral part. Good.
  • the support is made of a metal material or an insulating base material having good thermal conductivity, and a plurality of lead terminals 10 are attached thereto. It is desirable that a highly reflective film (not shown) is formed on the surface of the support.
  • the number of light-emitting elements mounted and mounted on the support is arbitrary, and may be one or more.
  • a pair of electrodes of the light emitting element is electrically connected to one lead terminal of the support. In this case, for example, one electrode surface of the light emitting element is connected to one lead terminal by die bonding, and the other electrode surface of the light emitting element is connected to another lead terminal via a conductive wire.
  • the output structure of the light-emitting element is arbitrary such as surface light emission or edge light emission, and may be a ridge array.
  • a blue light emitting element having an emission peak wavelength near 460 nm, a blue-violet light emitting element having an emission peak wavelength near 410 nm, or an ultraviolet light emitting element having an emission peak wavelength near 365 nm is used. be able to.
  • the type of the light emitting element is not particularly limited.
  • a structure in which a nitride semiconductor such as InN, A1N, GaN, InGaN, AlGaN, or InGaAIN is formed as a light emitting layer on a substrate by MOCVD or the like. Use one.
  • an n-type contact layer made of n-type GaN, an n-type cladding layer made of n-type AlGaN, and a p-type contact layer made of p-type GaN are sequentially stacked on a sapphire substrate.
  • the emission wavelength of the light-emitting element can be variously selected depending on the semiconductor material and the mixed crystal ratio. As an example, by changing the In content of InGaN in the active layer, or by changing the kind of impurities doped in the active layer, the emission wavelength can be changed to the ultraviolet region power red.
  • the covering member is required to have a high light transmittance in order to efficiently transmit light having a light emitting element power.
  • the covering member also has a function of protecting the conductive wire for the structure in which the electrode of the light emitting element and the terminal on the support are connected by the conductive layer.
  • transparent resin having excellent weather resistance such as epoxy resin, silicone resin, acrylic resin, urea resin, and glass having excellent light resistance.
  • a diffusing material such as silicon dioxide or aluminum oxide in the translucent resin, the directivity from the light emitting element can be relaxed and the viewing angle can be increased.
  • the material of the reflector is not particularly limited, and the light reflecting surface 14a can be arbitrarily formed such as a gentle curve, a cup shape, or a taper shape.
  • the cap has at least a part of a solid fluorescent member 16 containing a phosphor that is excited by light from the light emitting element and emits light of a color different from the light emission color of the light emitting element.
  • a solid fluorescent member 16 containing a phosphor that is excited by light from the light emitting element and emits light of a color different from the light emission color of the light emitting element.
  • an example of the cap has a circular opening at a central portion of a disc ring-shaped translucent member (for example, transparent glass) 17, for example, and a solid material containing a phosphor at the central opening.
  • a fluorescent member 16 is present.
  • Solid Fluorescent Member 16 An example of a solid fluorescent member is one in which the phosphor is bound and cured with a binder (binder) such as glass which is an inorganic material. In the example, phosphor glass in which the phosphor is bound with glass was used.
  • An example of a method for forming the cap 15 having at least a part of the fluorescent member 16 is to place a phosphor in the center of the cap forming container, for example, in the center, and to fill the periphery with molten glass, and then cure. Let (Phosphor) The phosphor absorbs light from the light emitting element and converts it into light of a different wavelength.
  • YAG phosphor nitride phosphor, and other phosphors can be used. is there. For example, it is mainly activated by nitride phosphors / oxynitride phosphors activated mainly by lanthanoid elements such as Eu and Ce, lanthanoid phosphors such as Eu, and transition metal elements such as Mn.
  • phosphors having emission spectra in yellow, red, green, and blue can be used by the excitation light of the light-emitting element, and yellow, blue-green colors that are intermediate colors thereof can be used.
  • a phosphor having an emission spectrum in orange or the like can also be used.
  • a GaN-based compound semiconductor that emits blue light is used as the light-emitting element, and a fluorescent material of Y Al O: Ce or (Y Gd) Al O: Ce is used as the fluorescent material.
  • a light-emitting device that emits white mixed light by mixing the light from the light-emitting element and the light from the fluorescent material is provided. Can be provided.
  • Translucent member 17 The translucent member is, for example, transparent glass, and it does not matter whether or not there is an HR coat and an AR coat for the light emission of the LD chip.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional side view schematically showing an example of the light-emitting device according to the second embodiment.
  • the light-emitting device mainly includes a support 11 having lead terminals 10, a light-emitting element (in this example, an LD chip) 12 mounted in the center of the support, and a light-emitting element. It has a light-transmitting covering member 13 (sealing), a receptacle 71, a condensing lens 72, and a solid fluorescent member 73 in the form of, for example, a convex lens including a phosphor.
  • the receptacle 71 is made of, for example, a cylindrical metal body, the base end side of which is fixed to the outer peripheral end of the support 11, and is disposed so as to surround the periphery of the light emitting element 12.
  • a cup portion 71a protruding integrally is formed.
  • the cup portion 71a is formed with a light passage opening (aperture) 71b at the center and a light reflecting surface 71c having a hemispherical shape (or a tapered shape) that opens toward the front end of the receptacle.
  • a fluorescent member 73 is disposed so as to cover the opening front end surface of the cup portion 71a.
  • the condensing lens 72 is disposed in the space in the receptacle closer to the light emitting element than the cup 7 la, condenses the light from the light emitting element, passes through the aperture 71b, and enters the fluorescent member 73.
  • the support 11 and the light emitting element 12 are the same as those described in the first embodiment, and the solid fluorescent member 73 is, for example, fluorescent glass.
  • the light reflecting surface 71c of the receptacle cup portion 71a can be arbitrarily formed, such as a gentle curve, a cup shape, or a taper shape.
  • the aperture 71b of the cup portion 71a is made to correspond to the focus of the condensing lens 72, so that the collected light is passed through even if the aperture 71b is reduced.
  • the fluorescent member 73 can be excited with the phosphor.
  • the proportion of light (returned light) that passes through the small aperture 71b and returns to the light emitting element side of the light that is excited and emitted from the phosphor is extremely small, and most of the light is reflected directly or light reflecting surface.
  • the light is reflected by 71c and output to the front of the receptacle, resulting in a high luminance light output.
  • the fluorescent member 73 can be formed in a large size so that the entire surface of the fluorescent member 73 covering the opening front end surface of the cup portion 71a protrudes from the receptacle front end force. This reduces the burden on the phosphor, increases the limit of the intensity of excitation light that can be emitted, and improves the luminous efficiency and linearity.
  • FIG. 9 is a side view schematically showing an example of a solid fluorescent member-mounted light emitting device according to the third embodiment.
  • This light-emitting device includes, as main components, a support 11 having a lead terminal 10, a single light-emitting element (in this example, an LD chip) 12 mounted in the center of the support, and a light-emitting element covering ( A translucent covering member 13 to be sealed, a receptacle 91, a cup 91a formed separately from the receptacle, a condenser lens 92, and a solid fluorescent lamp in the center.
  • a cap 95 having an optical member 93 is provided.
  • the receptacle 91 is made of, for example, a cylindrical metal body, the tip portion thereof is formed thick, and is fixed (for example, welded) in a state where the cup 91a is in contact with the outer peripheral tip surface of the opening. Further, a step 91b is formed at the tip of the light reflecting surface 91c near the middle of the cup 9la.
  • the cap 95 is fixed on the bottom surface of the stepped portion, and the cap 95 is disposed so as to cover the opening of the cup 91a (inside the opening front end surface of the receptacle). In this example, the cap 95 is obtained by holding the outer peripheral surface of the disk-like fluorescent member 93 by the translucent member 94.
  • the desired alignment is performed so that the light from the condenser lens 92 enters the small fluorescent member 93. It is possible to fix 9 la in the cup state. Further, the receptacle opening tip protruding from the step portion 9 lb of the cup portion 9 la serves to narrow the directivity of the light output.
  • FIG. 10 is a side view schematically showing an example of a solid fluorescent member-mounted light emitting device according to the fourth embodiment.
  • a light guide 100 formed separately from the receptacle 91 is fixed to the outer peripheral surface of the receptacle opening, instead of the cup 9 la and the cap 95, as compared to the light emitting device of FIG. 9 described above. Is different.
  • the light guide 100 has a metal ferrule 101 having a thin optical fiber insertion hole in the center and a bendable light guide member (for example, an optical fiber 102) inserted in the center of the ferrule.
  • a small solid fluorescent member 103 is held or fixed on the front end surface of the optical fiber 102, and the ferrule base end surface is fixed in a state of being in contact with the outer peripheral surface of the opening front end of the receptacle.
  • the light guide 100 can be fixed in a state where desired alignment is performed so that the condensed light is incident on one end surface of the optical fiber 102. Since the light incident on one end face of the optical fiber 102 passes through the optical fiber 102 and enters the fluorescent member 103 on the front end face portion of the optical fiber, a high-luminance light emission output can be obtained. Further, the light guide 100, the ferrule 101, the optical fiber 102, and the phosphor member 103 can be easily replaced, and the mounting yield is improved. The ferrule 101 may be omitted, and the proximal end surface of the light guide member may be held in contact with the outer peripheral surface of the opening front end of the receptacle. ⁇ Fifth Embodiment>
  • FIG. 11 is a side view schematically showing an example of the solid fluorescent member-mounted light emitting device according to the fifth embodiment.
  • the light-emitting device shown in FIG. 11 includes, as main components, a support body 11 having lead terminals 10, a submount 11 a disposed on the support body, and one light-emitting element mounted on the submount ( In this example, it has an LD chip) 12 and a cross-sectional hemispherical (lamp-like, bullet-like) solid fluorescent member (for example, phosphor glass) 113 disposed on the support 11.
  • the light emitting element 12 is mounted in a state where the light emission output is in the horizontal direction, and the phosphor glass 113 is disposed to face the light emitting element 12.
  • the light of the light emitting element 12 directly enters the fluorescent member 113 to excite the phosphor, and the light emitted from the phosphor and the light from the light emitting element 12 are output above the support 11.
  • the number of used members is small and the number of assembly steps is small, it is possible to obtain a high-luminance light emission output while reducing the manufacturing cost.
  • the light emitting element 12 and the fluorescent member 113 directly on the support 11, it becomes possible to efficiently exhaust the heat generated from the light emitting element 12 and the fluorescent member 113, and the exhaust heat path is reduced. Reduces thermal resistance. Thereby, the burden on the light emitting element 12 and the fluorescent member 113 is reduced, and the light emission efficiency and linearity are improved.
  • the light emitted from the light emitting element 12 has directivity, it is possible to efficiently irradiate the small fluorescent member 113, and the luminance is improved.
  • FIG. 1A schematically shows a structure of a light-emitting device of Example 1.
  • This light-emitting device is a specific example of the first embodiment described above, and has a support 11 having a lead terminal 10, one LD chip 12, a translucent resin 13, and, for example, a metal strength. It has a tubular reflector 14 and a cap 15.
  • the LD chip 12 is mounted on, for example, the central portion of the support in a state where the light emission output is emitted toward the opening tip of the reflector.
  • the cap 15 has a circular opening at the center of the disc ring-shaped transparent glass 17, and the solid phosphor glass 16 is present at the center opening. .
  • the base end of the reflector 14 is fixed to the outer peripheral end of the support 11 and is provided inside the reflector tip.
  • the outer peripheral end of the cap 15 is fixed to the bottom surface of the stepped portion 14b.
  • the light emission output of the LD chip 12 is directly incident on the phosphor glass 16 at the center of the cap, and the light emitted by the phosphor force excited thereby is emitted forward of the reflector.
  • the area of the phosphor glass 16 is small, high brightness can be achieved.
  • the light emitted from the phosphor glass 16 toward the support is reflected by the light reflecting surface 14a and the upper surface of the support, and then passes through the transparent glass 17 around the phosphor glass and efficiently forwards the reflector. It becomes possible to output, and the light extraction efficiency is improved.
  • FIG. 2A schematically shows a structure of a light-emitting device of Example 2.
  • this light-emitting device has an LD array in which a plurality of (for example, two) LD chips 12 are mounted on a support 11, and FIG.
  • the cap 25 has a rectangular opening at the center, and the phosphor glass 26 exists in the rectangular opening.
  • the phosphor glass 26 of the cap 25 is emitted from the LD chip 12 with the same effect as the light emitting device described above with reference to FIGS. 1A and IB.
  • the phosphor can emit light efficiently, and a high luminance light output can be obtained.
  • the phosphor glass 26 of the cap 25 is formed in an elliptical shape in accordance with this characteristic. It is possible.
  • the opening of the cap 25 may be one elongated opening as shown in FIG. 2B, but a plurality of short rectangular openings are arranged side by side in accordance with the light emission pattern from each LD chip 12, and each of them is formed.
  • a phosphor glass 26 may be provided.
  • FIG. 3 schematically shows the structure of a light-emitting device of Example 3.
  • This light-emitting device is different from the light-emitting device described above with reference to FIG. 1A in that the light reflecting surface 34a of the reflector 34 is, for example, hemispherical, and the space from the LD chip 12 in the space inside the reflector 34.
  • a different point is that a condensing lens 33 is provided which collects light and enters the phosphor glass 16 (having a focal point at the position of the phosphor glass 16).
  • the same effects as those of the light-emitting device described above with reference to FIGS. 1A and IB can be obtained.
  • the light from the LD chip 12 can be condensed by the condenser lens 33 and incident on 16 parts of the phosphor glass.
  • the phosphor glass 16 can be made small and the light density of the excitation light of the phosphor can be increased, and the luminance is improved.
  • FIG. 4 schematically shows the structure of a light-emitting device of Example 4.
  • this light-emitting device uses a disc-shaped solid phosphor glass 46, which also includes a fluorescent member, instead of the cap 15.
  • the LD chip 12 is sealed with a low-melting glass 47 inside the reflector 14.
  • the low melting point glass 47 is not necessarily used, and an inorganic binder, N, Ar, etc.
  • the light emission output of the LD chip 12 is directly incident on the phosphor glass 46, and the light emitted from the phosphor excited thereby is emitted to the outside (in front of the reflector). At this time, the light that also emits phosphor power may be mixed with the light emission output of the LD chip 12.
  • the phosphor glass 46 is arranged so as to cover the entire surface of the reflector opening.
  • the inside of the reflector 14 is sealed with the low melting point glass 47, matching of the light refractive index in the phosphor glass 46 and the reflector can be achieved. As a result, it is possible to efficiently guide the light of 12 LD chips to the phosphor glass 46, and the luminance is improved. Further, since the LD chip 12 is sealed with the low melting point glass 47 inside the reflector, the LD chip 12 can be protected from external force, moisture and the like.
  • the phosphor glass 46 is arranged so as to cover the entire opening surface of the reflector 14, and the light from the LD chip 12 can be incident on the entire phosphor surface, so that a light output with higher luminance can be obtained. It will be obtained.
  • the phosphor glass 46 is set to be thicker than the peak wavelength (eg, 445 nm) of the light emission output of the LD chip 12, and the phosphor is excited by the light from the LD chip 12 and can emit light. is there. In this case, by setting the thickness of the phosphor glass 46 to about 100 m to 500 m, the light diffusibility is improved and the color unevenness of the light emission output is reduced.
  • the peak wavelength eg, 445 nm
  • FIG. 5 schematically shows the structure of a light-emitting device of Example 5.
  • This light emitting device is different from the light emitting device described above with reference to FIG. 4 in the following points.
  • Low melting point glass 47 Sealing is not applied.
  • the outer peripheral end portion of the plate-like high thermal conductivity member 51 is fixed and held on the stepped portion bottom surface (reflector front end surface) of the reflector 14 so as to cover the opening front end surface of the reflector 14.
  • Sarako a disk-shaped phosphor glass 46 is stacked and fixed on the front side.
  • the high thermal conductivity member 51 and the phosphor glass 46 should be arranged in the reverse order.
  • the high thermal conductivity member 51 is disposed so as to cover the opening of the reflector.
  • the inside of the reflector is sealed by the double cap structure including the high thermal conductivity member 51 and the phosphor glass 46.
  • LD chip 12 is not affected by moisture. Further, the heat generated in the phosphor glass 46 can be efficiently exhausted by the high thermal conductivity member 51, the burden on the phosphor glass 46 is reduced, and the luminous efficiency and linearity are improved.
  • FIG. 6 schematically shows a structure of a light-emitting device of Example 6.
  • this light emitting device includes a functional filter 61 disposed between the phosphor glass 46 and the high thermal conductive member 51 on the lower surface side of the phosphor glass 46.
  • the functional filter 61 is formed of a dielectric multilayer film having high reflection characteristics with respect to light other than light from the LD chip 12 (light having a longer wavelength than the excitation light of the LD chip 12).
  • dielectric materials include SiO, ZrO, AlO, A1N, ZnO, TiO, SiN, TaO, and MgF.
  • the functional filter 61 disposed so as to cover the opening of the reflector is phosphor glass.
  • the light returning from 46 to the LD chip side is reflected, and the light can be efficiently emitted in front of the reflector.
  • the functional filter 61 is arranged on the upper surface side (front side of the reflector) of the phosphor glass 46, it reflects the excitation light that is not used to excite the phosphor and passes outside and reflects the light again. It becomes possible to return to the phosphor glass 46 side, and the light extraction efficiency is improved.
  • FIG. 7 schematically shows the structure of a light emitting device of Example 7, which is a specific example of the second embodiment described above.
  • This light emitting device includes a support 11 having a lead terminal 10 and a support.
  • One LD chip 12 mounted on the center of the holder, a translucent covering member 13 that covers (seals) the LD chip, a cylindrical receptacle 71 that also has metal strength, and a condenser lens 72 and phosphor glass 73.
  • the receptacle 71 is arranged such that its proximal end is fixed to the outer peripheral end of the support 11 and surrounds the periphery of the LD chip 12.
  • the receptacle 71 is formed with a cup portion 71a that integrally projects from the inner surface intermediate portion.
  • the cup portion 71a has an aperture 71b formed in the center, and a light reflecting surface 71c having a hemispherical shape (or a tapered shape) that opens toward the front end of the receptacle, and is formed on the inner side of the front end of the receptacle.
  • a stepped portion is formed on the tip of the cup.
  • a convex lens-shaped phosphor glass 73 is disposed so as to cover the opening tip surface of the cup portion 71a, and the outer peripheral end portion of the phosphor glass 73 is fixed and held on the cup portion tip surface (step portion bottom surface).
  • the condensing lens 72 is arranged in the space inside the receptacle closer to the LD chip than the cup portion 7 la, emits light from the LD chip 12, passes through the aperture 71 b, and passes through the phosphor glass 73. To enter.
  • the support 11 and the LD chip 12 are the same as those described in the first embodiment.
  • the light reflecting surface 71c of the cup portion 71a of the receptacle 71 can be arbitrarily formed such as a gentle curve, a cup shape, or a taper shape.
  • the proportion of the return light (light that returns to the LD chip side through the small aperture) out of the light that is excited and emitted by the phosphor is extremely small, and most of the light directly Alternatively, the light is reflected by the light reflecting surface 71c and outputted to the front of the receptacle.
  • the phosphor glass 73 is formed in a large size so that the front surface of the lens (for example, convex lens) phosphor glass 73 projects the receptacle front end force. Can do. This reduces the burden on the phosphor, increases the limit of the intensity of excitation light that can be emitted, and improves the luminous efficiency and linearity.
  • the lens for example, convex lens
  • FIG. 8 schematically shows a structure of a light-emitting device of Example 8.
  • This light emitting device Instead of the convex lens-like phosphor glass 73 of the light-emitting device described above with reference to FIG. 7, the cap 15 as described in the first embodiment is used.
  • the cap 15 has a phosphor glass 16 disposed in the center of a disc-shaped translucent member (eg, transparent glass 17)! /
  • the phosphor glass 16 corresponds to the vicinity of the focal point of the condenser lens 72, the light from the condenser lens 72 is incident on the phosphor glass 16 to excite the phosphor.
  • the light output can be emitted to the front of the receptacle.
  • the area of the phosphor glass 16 is small, high brightness can be achieved.
  • the light emitted from the phosphor glass 16 to the inside of the cup portion 71a is reflected by the light reflecting surface 71c of the cup portion 71a, and then passes through the transparent glass 17 around the phosphor glass so as to be efficiently forward of the receptacle. It is possible to output well and the light extraction efficiency is improved.
  • FIG. 9 schematically shows the structure of the light-emitting device of Example 9, which is a specific example of the above-described third embodiment.
  • the tip of the receptacle body 91 is formed thicker, and the cup 91a is formed separately from the receptacle main body 91.
  • the cup 91a is fixed (for example, welded) to the front end face of the opening outer periphery of the receptacle body 91 in a state of contact.
  • a step portion 9 lb is formed at the tip of the light reflecting surface 9 lc near the middle of the cup 91a, and a cap 95 is fixed to the bottom surface of the step portion 9 lb.
  • the cap 95 is an opening portion of the cup 91a ( It is arranged so as to cover the inside of the opening end surface of the receptacle.
  • the desired light is incident on the small phosphor glass 93 so that light from the condenser lens 92 is incident on the small phosphor glass 93.
  • the cup 91a can be fixed in the aligned state.
  • the receptacle opening tip protruding from the stepped portion of the cup 91a plays a role of narrowing the directivity of light output.
  • FIG. 10 schematically shows the structure of the light emitting device of Example 10, which is a specific example of the above-described fourth embodiment.
  • this light-emitting device has a light guide 100 formed separately from the receptacle (holding member) 91 in place of the cup 91a and the cap 95. It is different in that it is fixed to the surface.
  • the light guide 100 includes a metal ferrule 101 and a light guide member (in this example).
  • the optical fiber 102 has an optical fiber 102, and a small phosphor glass 103 is held on the front end surface of the optical fiber 102, for example, pressed against the front end surface side of the optical fiber by a panel (not shown).
  • the ferrule 101 has a thin optical fiber insertion hole in the center, and the optical fino 102 is inserted in the center of ferrule.
  • the ferrule base end surface is fixed in a state of being in contact with the opening front end outer peripheral surface of the receptacle.
  • the light guide 100 has a desired alignment with respect to the receptacle 91 so that the light collected by the condenser lens 92 is incident on one end surface of the optical fiber 102. Fixing is possible in the performed state. Since the light incident on one end face of the optical fiber 102 passes through the optical fiber 102 and enters the phosphor glass 103 at the front end face portion of the optical fiber, a high-luminance light emission output can be obtained. Further, the light guide 100, the ferrule 101, the optical fiber 102, and the phosphor glass 103 can be easily replaced, and the mounting yield is also improved. Since the optical fiber 102 is thin, there is little return light from the phosphor glass 103 on the tip surface side to the LD chip side.
  • FIG. 11 schematically shows the structure of the light emitting device of Example 11, which is a specific example of the fifth embodiment described above.
  • This light-emitting device includes a support 11 having lead terminals 10, a submount 11a disposed on the support, and one LD chip 12 mounted on the submount in a state in which the light emission output is in a horizontal direction. And a phosphor glass 113 having a hemispherical cross section (lamp shape, shell shape) disposed on the support 11 so as to face the LD chip 12.
  • the light from the LD chip 12 directly enters the phosphor glass 113 to excite the phosphor, and the light that also emits the phosphor power and the light from the LD chip 12 are output above the support 11.
  • the LD chip 12 and the phosphor glass 113 can be arranged directly on the support 11, it becomes possible to efficiently exhaust the heat generated from the LD chip 12 and the phosphor glass 113.
  • the heat resistance of the exhaust heat path is lowered.
  • the burden on the LD chip 12 and the phosphor glass 113 is reduced, and the luminous efficiency and linearity are improved.
  • the light emitted from the LD chip 12 has directivity, it becomes possible to irradiate the small phosphor glass 113 efficiently, and the luminance is improved.
  • FIG. 12 schematically shows the structure of the light-emitting device of Example 12.
  • this light emitting device is provided with a flat phosphor glass 123 on the support 11, and the light emission output of the LD chip 12 faces downward on the phosphor glass 123.
  • the LD chip 12 is mounted.
  • the light of the LD chip 12 is directly incident on the lower phosphor glass 123 to excite the phosphor, and the light that also emits the phosphor force is output above the support.
  • substantially the same effect as the light emitting device described above with reference to FIG. 11 can be obtained.
  • FIG. 13 schematically shows a structure of a light-emitting device of Example 13. Compared with the light emitting device of FIG. 12 described above, this light emitting device is mounted in a state where the LD chip 12 is inclined downward by the holding base 131 mounted on the support 11, and the light from the LD chip 12 is directly transmitted. The difference is that the light enters the phosphor glass 133 obliquely below.
  • the same effect as the light emitting device described above with reference to FIG. 11 can be obtained.
  • the light that also emits the phosphor power of the phosphor glass 133 is output to the upper and side of the support without being blocked by the LD chip 12 and the holding base 131 obliquely above, thereby improving the light extraction efficiency. To do.
  • FIG. 14 schematically shows the structure of a light-emitting device of Example 14.
  • This light emitting device uses a double-sided light emitting type LD chip 143.
  • the double-sided light emitting type LD chip 142 can control the reflectivity of the mirrors on both sides of the chip to obtain light output at any ratio of the force on both ends.
  • the LD chip 142 is mounted on the support body 11 having the lead terminals 10 with both light emitting end faces facing left and right sides.
  • Two phosphor glasses 143 having a shell shape are provided.
  • the phosphor glass 143 can be formed arbitrarily such as a dome shape or a prism shape. Thereby, the light from the LD chip 142 can be directly incident on the phosphor glasses 143 on both the left and right sides, and the respective phosphors can be excited to emit light.
  • the same effects as those of the light-emitting device described above with reference to FIG. 11 can be obtained, the burden on the phosphor is reduced, and the luminous efficiency and linearity are improved. It should be noted that by using different phosphors for the two phosphor glasses 143, the light emitted by the phosphors of the two phosphor glasses 143 can emit light having different wavelengths without interfering with each other. Can be released.
  • FIG. 15 schematically shows a structure of a light-emitting device of Example 15.
  • This light-emitting device is mounted on a support 11 having lead terminals 10 in a state where the light emission output of the LD chip 12 faces upward.
  • a lath 153 is provided.
  • a cylindrical reflector 151 is fixed on the support 11 so as to cover the LD chip 12 and the phosphor glass 153, and a glass plate 152, for example, is held as a cap for closing the tip opening of the reflector 151.
  • a reflection film (not shown) that reflects light from the LD chip 12 is formed on a part or the entire inner surface of the glass plate 152.
  • the light from the LD chip 12 is reflected on the inner surface of the upper glass plate 152, and this reflected light enters the phosphor glass 153 to excite the phosphor, and the light emitted from the phosphor directly Alternatively, after being reflected by the inner surface of the reflector 151, the light passes through the glass plate 152 and is output above the support.
  • FIG. 16 schematically shows the structure of the light-emitting device of Example 16.
  • This light-emitting device is mounted on a support 11 having lead terminals 10 in a state where the light emission output of the LD chip 12 faces upward, and the dome-shaped phosphor glass is covered so as to cover the LD chip 12. 1 63 is arranged.
  • the light from the LD chip 12 enters the phosphor glass 152 to excite the phosphor, and the light emitted from the phosphor passes through the phosphor glass 152 directly or after being reflected by the support surface. And output to the outside of the dome.
  • the light-emitting device of the present invention can be applied to an illumination light source, various indicator light sources, an in-vehicle light source, a display light source, a liquid crystal backlight light source, and the like.

Abstract

　半導体発光装置において、レーザダイオードからの光の輝度を高めて外部へ出射することが開示されている。リード端子１０を有する支持体１１と、支持体上に実装された１個または複数個のレーザダイオード１２と、レーザダイオード１２の周囲を囲むように配置されて支持体に固定され、内面に光反射面が形成された筒状のリフレクタ１４と、リフレクタ１４の開口先端面を覆うように配設されてリフレクタの開口先端部に保持され、レーザダイオード１２から放出される光で励起され、レーザダイオード１２の発光色とは異なる色の発光を行う蛍光体を含む固形状の蛍光体ガラス１６を中心部に有するキャップ１５とを有する。

Description

明 細 書
発光装置
技術分野
[0001] 本発明は、発光装置に係り、特に発光素子としてレーザダイオードのチップを用い た発光装置における波長変換部材の配設構造に関する。
背景技術
[0002] 発光素子としてレーザダイオード (LD)あるいは発光ダイオード (LED)のチップを 用いた発光装置は、小型で消費電力も少なく耐用年数も長いので、液晶のバックライ トゃ車載用など幅広い分野で使用されている。これらの発光素子力 放出される光は 、赤色、緑色、青色などのように限られた単色光であり、それを異なる波長に変換す るための蛍光物質を発光素子と組み合わせて使用する場合がある。一例として、発 光素子から直接外部に放出される光と、発光素子から放出される光と蛍光物質から 放出される波長変換された光とを加色混合して白色を発光する発光装置が知られて いる。
[0003] なお、特開平 11— 87784号公報には、波長変換用の蛍光物質を混合した透光性 被覆材あるいは透光性被覆層を、砲弾型の形状を有する LED装置の表面に装着あ るいはコーティングする点、透光性被覆材あるいは被覆層の材質、それに含まれる蛍 光物質などが開示されている。
[0004] また、特開 2003— 258308号公報には、 LEDからの発光を、無機蛍光体が分散 混入されたガラスカゝらなる色変換部材により別の発光色に変換する点、このガラスの 機械的強度が要求される用途では、機械的強度の観点力 ガラスの厚みを 0. 2mm 以上にすることが望ま 、点が開示されて 、る。
[0005] また、特開 2005— 20010号公報には、 LDからの光を受けるように蛍光体組成物 が配置され、蛍光体組成物が LDからの光より長波長の光を発する白色発光デバィ スが開示されている。
[0006] 一方、特開 2003— 295319号公報には、レーザ光を蛍光体で吸収し、インコヒー レント光を放出する光源装置が開示されている。 発明の開示
[0007] 本発明は、発光素子からの光を受ける蛍光体の活用方法について鋭意検討を重 ねてなされたものであり、その目的は、発光素子力 の光の輝度を高めて外部へ出 射することが可能な発光装置を提供することにある。
[0008] 本発明の第 1の態様は、支持体と、前記支持体上に実装されたレーザダイオードか らなる発光素子と、前記支持体に固定され、前記発光素子を包囲する内面に光反射 面を有する筒状のリフレクタと、前記発光素子から照射される光により、前記発光素 子の発光とは異なる波長を発光する波長変換部材を一部に有し、前記リフレクタの 開口部を覆うように前記リフレクタに配設されたキャップと、を具備する発光装置であ る。
[0009] ここで、波長変換部材は、発光素子の発光を拡散させる拡散材をさらに含むように してもよい。また、キャップは、波長変換部材の外周面を透光性部材により保持したも のでもよい。キャップの一例は、中心部に 1個配設された円形あるいは矩形の蛍光部 材、あるいは、中央部に複数個並べて配設された蛍光部材に一体的に連なるように 、蛍光部材の外周面を透光性ガラスにより保持したものであり、簡単に製造すること ができる。
[0010] また、波長変換部材の平面形状は、発光素子の発光出力の照射面におけるビーム 断面のパターン形状に合わせて変形してもよいが、発光素子の発光出力の照射面 におけるビーム断面のパターン形状がほぼ含まれる形状である。この場合、波長変 換部材をキャップの中央部に位置させ、波長変換部材の平面形状を、発光素子の発 光出力の照射面におけるビーム断面のパターン形状にほぼ合致させると、前記発光 出力が同等に波長変換され、色むらが少ないという大きな利点が得られる。実用上、 波長変換部材の平面形状は、前記ビーム断面のパターン形状に完全に合致しなく てもよく、ビーム断面のパターン形状より若干大きい状態、あるいは、小さい状態に設 定してもよい。なお、発光素子の発光出力の照射面におけるビーム断面のパターン 形状が楕円である場合には、波長変換部材の平面形状は楕円の長径を含むように 例えば円形状にする。
[0011] また、波長変換部材は、平面内で波長変換能力に差を持たせるようにしてもよぐ 例えば、ビーム断面のパターン形状の中央部が周辺部よりも蛍光体量が多い状態に 分布させてもよい。
[0012] また、リフレクタの内部に配設され、発光素子からの光を集光して蛍光部材に入射 させる集光レンズをさらに具備してもよい。また、キャップは、全体が蛍光部材からな るものでもよい。また、リフレクタ内部で発光素子を封止する封止部材をさらに具備し てもよい。また、リフレクタの開口部において波長変換部材を覆うように熱伝導性部材 が配置されていてもよい。また、リフレクタの開口部を覆うように、発光素子の光より長 波長の光を反射する誘電体膜が配設されて!/、てもよ ヽ。
[0013] また、発光素子の側から、発光素子の光より長波長の光を反射する第 1の誘電体膜 、熱伝導性部材、波長変換部材、発光素子の光を反射する第 2の誘電体膜を順に 積層させるように配置してもよい。これにより、発光素子の光により励起され、その光よ りも長波長の光を発する蛍光体を含む波長変換部材は、発光素子からの光を効率よ く波長変換することができ、波長変換された光は、効率よく発光装置から取り出される 。なお、リフレタタカ の放熱が十分である場合は、上記熱伝導性部材はなくてもよい 。また、熱伝導性部材は、波長変換部材カゝらの放熱を促進させるように、波長変換部 材に対して熱的に接続されていればよぐ波長変換部材ゃ誘電体膜との配置の順番 は問わない。
[0014] 本発明の第 2の態様は、支持体と、前記支持体上に実装されたレーザダイオードか らなる発光素子と、内面が前記発光素子を包囲するように前記支持体に固定された 筒状のレセプタクルと、前記レセプタクルの内面が一部突出されて設けられた光通過 口からレセプタクル開口部の先端に向けて傾斜する光反射面を有するカップ部と、 波長変換部材を少なくとも一部に有し、前記カップ部の開口部を覆うように配設され たキャップと、前記レセプタクル内において前記カップ部よりも前記発光素子側に配 設され、前記発光素子からの光を集光し、集光した光を前記光通過口より通過させ て前記波長変換部材に入射させる集光レンズと、を具備する発光装置である。
[0015] ここで、キャップは、例えば凸レンズ状の波長変換部材カもなるものでもよ 、。また、 キャップは、中央部に配設された波長変換部材の外周面を透光性部材により保持し たものでもよい。 [0016] 本発明の第 3の態様は、支持体と、前記支持体上に実装されたレーザダイオードか らなる発光素子と、内面が前記発光素子を包囲するように前記支持体に固定された 筒状のレセプタクルと、前記レセプタクルの先端部に基端部が固定され、内面の一部 が突出されて設けられた光通過口から開口部の先端に向けて傾斜する光反射面を 有するカップと、波長変換部材を少なくとも一部に有し、前記カップの開口部を覆うよ うに配設されたキャップと、前記レセプタクル内において前記カップよりも前記発光素 子側に配設され、前記発光素子からの光を集光し、集光した光を前記光通過口より 通過させて前記波長変換部材に照射させる集光レンズと、を具備する発光装置であ る。
[0017] ここで、キャップは、中心部に配設された波長変換部材の外周面を透光性部材によ り保持したちのでもよい。
[0018] 本発明の第 4の態様は、支持体と、前記支持体上に実装されたレーザダイオードか らなる発光素子と、内面が前記発光素子を包囲するように前記支持体に固定された 筒状のレセプタクルと、前記レセプタクルの開口部外周面に基端面が対接された導 光部材と、前記導光部材の先端面に固定された波長変換部材と、前記レセプタクル 内において前記導光部材よりも前記発光素子側に配設され、前記発光素子からの 光を集光し、集光した光を前記導光部材の一端側に入射させる集光レンズと、を具 備する発光装置である。
[0019] 本発明の第 5の態様は、支持体と、前記支持体上に実装されたレーザダイオードか らなる発光素子と、前記支持体の一部であって前記発光素子からの照射強度のピー クを受ける部位に搭載され、前記発光素子から放出される光により、前記発光素子の 発光とは異なる波長を発光する波長変換部材と、を具備する発光装置である。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1A]図 1Aは、本発明の実施例 1に係る発光装置の一例を概略的に示す部分断面 側面図である。
[図 1B]図 1Bは、図 1Aの発光装置に使用されているキャップの一例を概略的に示す 平面図である。
[図 2A]図 2Aは、実施例 2の発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図である [図 2B]図 2Bは、図 2Aの発光装置に使用されているキャップの一例を概略的に示す 平 図である。
[図 3]図 3は、実施例 3の発光装置の-一例を概略的に ：示す部分断面側面図である。
[図 4]図 4は、実施例 4の発光装置の-一例を概略的に ：示す部分断面側面図である。
[図 5]図 5は、実施例 5の発光装置の-一例を概略的に ：示す部分断面側面図である。
[図 6]図 6は、実施例 6の発光装置の-一例を概略的に ：示す部分断面側面図である。
[図 7]図 7は、実施例 7の発光装置の-一例を概略的に ：示す部分断面側面図である。
[図 8]図 8は、実施例 8の発光装置の-一例を概略的に ：示す部分断面側面図である。
[図 9]図 9は、実施例 9の発光装置の-一例を概略的に ：示す部分断面側面図である。
[図 10]図 10は、実施例 10の発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図であ る。
[図 11]図 11は、実施例 11の発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図であ る。
[図 12]図 12は、実施例 12の発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図であ る。
[図 13]図 13は、実施例 13の発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図であ る。
[図 14]図 14は、実施例 14の発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図であ る。
[図 15]図 15は、実施例 15の発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図であ る。
[図 16]図 16は、実施例 16の発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図であ る。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係る発光装置の実施形態および実施例を説明するが、本発明は、 これらの実施形態および実施例に限定されるものではない。以下の説明に際して、 全図にわたり同一または類似の部分には同一の参照符号を付す。また、以下の実施 形態および実施例において、発光素子は、 LDチップ、あるいは、端面出力型の LE Dチップのように発光出力の指向性が強い素子を使用することができる。
[0022] <第 1の実施形態 >
図 1Aは、第 1の実施形態に係る発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図 である。この発光装置は、主たる構成要素として、リード端子 10を有する支持体 (放 熱板） 11と、支持体上に実装された 1個の発光素子 (本例では LDチップ） 12と、発光 素子を被覆 (封止)する透光性の被覆部材 13と、発光素子の周囲を包囲するように 配置され、支持体に固定された例えば金属体力もなる筒状のリフレクタ 14と、リフレタ タの開口部を覆うように配設され、リフレクタの開口先端部に保持されたキャップ 15と を有する。なお、発光素子 12は、発光出力をリフレクタの開口先端方向に出射する 状態で支持体上の例えば中央部に実装されている。リフレクタ 14の内面には、発光 素子の周辺部において先端に向けて傾斜する光反射面 14aが形成されている。前 記キャップ 15は、発光素子 12からの光で励起され、発光素子の発光色とは異なる波 長発光する波長変換部材として、例えば蛍光体を含む固形状の蛍光部材 16を少な くとも一部に有する。本例では、キャップ 15は、図 1Bに示すように、円板状の蛍光部 材 16の外周面が透光性部材 17により保持されている。
[0023] 上記したように第 1の実施形態の発光装置によれば、発光素子 12の発光出力は直 接にキャップ中心部の蛍光部材 16に入射し、これにより励起された蛍光体から放出 する光がリフレクタ前方の外部へ出射される。このとき、蛍光体力も放出する光は、発 光素子 12の発光出力と混色されていてもよい。蛍光部材 16から支持体方向へ出射 された光は、光反射面 14aや支持体上面により反射された後に、蛍光部材周辺の透 光性部材 17を通過してリフレクタ前方へ効率良く出力することが可能になり、光の取 り出し効率が向上する。前記蛍光部材 16に、発光素子 12の発光出力を拡散させる 拡散材を混合してもよい。これにより、指向性を向上させることができる。
[0024] また、本実施形態において、発光素子 12の発光出力は指向性が強ぐ発光素子 1 2からの光で励起される蛍光部材 16の面積が小さくて済む。この結果、光度 Z発光 面積の比率が大きくなり、高輝度化が可能になる。また、蛍光部材 16の外周が透光 性部材 17により強固に保持されているので、蛍光部材 16に高出力の光が照射され ても剥離することはない。
[0025] また、蛍光部材 16の平面形状が、発光素子 12の発光出力の照射面におけるビー ム断面のパターン形状に合致していると、発光素子 12の発光出力の全てが均一に 波長変換されので、蛍光部材 16で色むらが発生するおそれはない。これに対して、 仮に発光素子 12が全面発光型の LEDチップであると、発光出力の一部のみが蛍光 部材 16に照射されて波長変換されるので、照射部分とその周辺部とで色むらが発生 するおそれがある。
[0026] なお、前記蛍光部材 16の平面形状は、図 1B中に示した円形に限らず、発光素子 の発光出力の照射面におけるビーム断面のパターン形状 (例えば楕円）に対応した 形状を有することにより、蛍光体を効率良く発光させることができ、高輝度の光出力が 得られるようになる。この場合、蛍光部材 16の平面形状は、発光素子 12の発光出力 の照射面におけるビーム断面のパターン形状に完全に合致させてもよいが、ビーム 断面のパターン形状より大きぐあるいは、小さく設定してもよい。また、蛍光部材 16 は、平面内で波長変換能力に差を持たせるようにしてもよぐ例えば、ビーム断面の パターン形状の中心部が周辺部よりも蛍光体量が多い状態に分布させてもよい。
[0027] 以下、上記した発光装置における各構成要素について詳述する。
[0028] (支持体 11) 支持体は、金属材料や熱伝導性のよい絶縁基材が用いられており、 複数本のリード端子 10が取り付けられている。支持体の表面には、高反射膜 (図示 せず）が形成されることが望まし 、。
[0029] (発光素子 12) 支持体上に搭載されて実装される発光素子の数は、任意であり、 1個でも複数個でもよい。発光素子の一対の電極は、支持体の一つのリード端子に 電気的に接続されている。この場合、例えば発光素子の一方の電極面がダイボンデ イングにより一方のリード端子に接続され、発光素子の他方の電極面が導電性ワイヤ を介して別のリード端子に接続されている。
[0030] 発光素子の出力構造は、面発光、端面発光など任意であり、リッジアレイでもよい。
一例として、 460nm近傍に発光ピーク波長を持つ青色発光の発光素子、 410nm近 傍に発光ピーク波長を持つ青紫色発光の発光素子、 365nm近傍に発光ピーク波長 を持つ紫外線発光の発光素子などを使用することができる。 [0031] 発光素子の種類は特に制限されるものではないが、例えば、基板上に MOCVD法 等によって InN、 A1N、 GaN、 InGaN、 AlGaN、 InGaAIN等の窒化物半導体を発 光層として形成した構造のものを使用する。一例として、サファイア基板上に n型 Ga Nよりなる n型コンタクト層と、 n型 AlGaNよりなる n型クラッド層と、 p型 GaNよりなる p 型コンタクト層とが順次に積層された構造のものを使用する。発光素子の発光波長は 、半導体の材料やその混晶比によって種々選択できる。一例として、活性層の InGa Nの In含有量を変える力、または活性層にドープする不純物の種類を変えることによ り、発光波長を紫外領域力 赤色まで変化させることができる。
[0032] (被覆部材 13) 被覆部材は、発光素子力もの光を効率よく通過させるために、高 い光の透過性が要求される。なお、発光素子の電極と支持体上の端子とを導電性ヮ ィャで接続する構造にぉ ヽては、被覆部材は導電性ワイヤを保護する機能も有する 。被覆部材として用いられる材料は、エポキシ榭脂、シリコーン榭脂ゃアクリル榭脂、 ユリア榭脂などの耐候性に優れた透明榭脂ゃ耐光性に優れたガラスなどを用いると 好適である。また、透光性榭脂に、二酸化珪素や酸化アルミニウムなどの拡散材を含 有させることによって、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増やすこともでき る。
[0033] (リフレクタ 14) リフレクタの材質は特に限定されるものではなぐ光反射面 14aは、 緩やかな弯曲、カップ形状、テーパ状など任意に形成することができる。
[0034] (キャップ 15) キャップは、発光素子からの光で励起され、発光素子の発光色とは 異なる色の発光を行う蛍光体を含む固形状の蛍光部材 16を少なくとも一部に有する 。キャップの一例は、図 1Bに示すように、円板リング状の透光性部材 (例えば透明ガ ラス） 17の例えば中心部に円形の開口を有し、この中心部開口に蛍光体を含む固形 状の蛍光部材 16が存在している。
[0035] (固形状の蛍光部材 16) 固形状の蛍光部材の一例は、蛍光体が無機材料である ガラス等のバインダー（結着剤）にて結着され、硬化されたものであり、本例では蛍光 体がガラスにて結着された蛍光体ガラスを用いた。なお、蛍光部材 16を少なくとも一 部に有するキャップ 15を形成する方法の一例は、キャップ形成容器内の底面の例え ば中心部に蛍光体を配置し、その周辺に溶融ガラスを充填した後、硬化させる。 [0036] (蛍光体） 蛍光体は、発光素子からの光を吸収し、異なる波長の光に波長変換す るものであり、 YAG蛍光体、窒化物蛍光体、その他の蛍光体を使用可能である。例 えば、 Eu、 Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体 ·酸窒化物 系蛍光体、 Eu等のランタノイド系、 Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活される アルカリ土類ノヽロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ノヽロゲン蛍光体、ァ ルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケィ酸塩、アルカリ土類硫化物、 アルカリ土類チォガレート、アルカリ土類窒化ケィ素、ゲルマン酸塩、または、 Ce等の ランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケィ酸塩または Eu 等のランタノイド系元素で主に賦活される有機および有機錯体等カゝら選ばれる少なく とも 、ずれか 1つ以上であることが好まし!/、。
[0037] これらの蛍光体は、発光素子の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スぺ タトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑 色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光 体を様々と組み合わせて使用することにより、様々の発光色を有する発光装置を製 造することができる。
[0038] したがって、発光素子として、例えば青色に発光する GaN系化合物半導体を用い 、蛍光物質として、 Y Al O ： Ceもしくは (Y Gd ) Al O ： Ceの蛍光物質を使
3 5 12 0. 8 0. 2 3 5 12
用し、発光素子からの光を YAG蛍光体に照射して波長変換を行うと、発光素子から の光と、蛍光物質からの光との混色により白色系の混色光を発光する発光装置を提 供することができる。
[0039] (透光性部材 17) 透光性部材は例えば透明ガラスであり、 LDチップの発光に対 する HRコートの有無、 ARコートの有無を問わない。
[0040] <第 2の実施形態 >
図 7は、第 2の実施形態に係る発光装置の一例を概略的に示す部分断面側面図で ある。この発光装置は、主たる構成要素として、リード端子 10を有する支持体 11と、 支持体上の中央部に実装された 1個の発光素子 (本例では LDチップ） 12と、発光素 子を被覆 (封止）する透光性の被覆部材 13と、レセプタクル 71と、集光レンズ 72と、 蛍光体を含む例えば凸レンズ状の固形の蛍光部材 73とを有する。 [0041] レセプタクル 71は、例えば筒状の金属体からなり、その基端側が支持体 11の外周 端に固定され、発光素子 12の周囲を囲むように配置されており、内面中間部から例 えば一体的に突出するカップ部 71aが形成されている。このカップ部 71aは、中心部 に光通過口（アパーチャ一） 71bが形成され、レセプタクル先端に向けて開口するよう な例えば半球面状 (あるいはテーパ状)の光反射面 71cが形成されて 、る。そして、 カップ部 71aの開口先端面を覆うように蛍光部材 73が配設されている。そして、集光 レンズ 72は、レセプタクル内の空間部でカップ部 7 laより発光素子側に配設され、発 光素子からの光を集光し、アパーチャ一 71bを通過させて蛍光部材 73に入射させる
[0042] ここで、支持体 11および発光素子 12は、第 1の実施形態で前述したものと同様で あり、固形の蛍光部材 73は例えば蛍光体ガラスである。また、レセプタクルのカップ 部 71aの光反射面 71cは、緩や力な弯曲、カップ形状、テーパ状など任意に形成す ることがでさる。
[0043] 図 7の構成によれば、カップ部 71aのアパーチャ一 71bを集光レンズ 72の焦点付 近に対応させることにより、アパーチャ一 71bを小さくしても、集光した光をそのまま通 過させて蛍光部材 73に蛍光体を励起させることができる。この際、蛍光体が励起され て放出する光のうち、小さなアパーチャ一 71bを通過して発光素子側へ戻る光 (戻り 光）の割合が極めて少なくなり、大部分は直接に、あるいは光反射面 71cで反射され てレセプタクル前方へ出力し、高輝度の発光出力が得られる。また、カップ部 71aの 開口先端面を覆う蛍光部材 73の全面がレセプタクル先端力 突出するように、蛍光 部材 73を大きなサイズで形成することができる。これにより、蛍光体の負担が減り、発 光可能な励起光の強さの限界が高くなり、発光効率およびリニアリティが向上する。
[0044] <第 3の実施形態 >
図 9は、第 3の実施形態に係る固形蛍光部材搭載型の発光装置の一例を概略的に 示す側面図である。この発光装置は、主たる構成要素として、リード端子 10を有する 支持体 11と、支持体上の中央部に実装された 1個の発光素子 (本例では LDチップ） 12と、発光素子を被覆 (封止）する透光性の被覆部材 13と、レセプタクル 91と、レセ プタクルとは別体として形成されたカップ 91aと、集光レンズ 92と、中心部に固形の蛍 光部材 93を有するキャップ 95を有する。ここで、レセプタクル 91は、例えば筒状の金 属体からなり、その先端部は肉厚に形成され、その開口外周先端面にカップ 91aが 対接した状態で固定 (例えば溶接)されている。また、カップ 9 laの中間付近で光反 射面 91cの先端部に段差部 91bが形成されている。そして、段差部の底面でキヤッ プ 95が固定されており、キャップ 95はカップ 91aの開口部（レセプタクルの開口先端 面より内側）を覆うように配設されている。なお、本例では、キャップ 95は、円板状の 蛍光部材 93の外周面を透光性部材 94により保持したものである。
[0045] 図 9の構成によれば、キャップ 95の中心部の蛍光部材 93を小さくしても、この小さ な蛍光部材 93に集光レンズ 92からの光が入射するように所望の位置合わせを行つ た状態でカップ部 9 laの固定が可能である。また、カップ部 9 laの段差部 9 lbより突 出したレセプタクル開口先端部は、光出力の指向性を絞る役割を果たす。
[0046] <第 4の実施形態 >
図 10は、第 4の実施形態に係る固形蛍光部材搭載型の発光装置の一例を概略的 に示す側面図である。図 10に示す発光装置は、前述した図 9の発光装置と比べて、 カップ 9 laおよびキャップ 95に代えて、レセプタクル 91とは別体として形成されたライ トガイド 100がレセプタクル開口先端外周面に固定されている点が異なる。このライト ガイド 100は、中心部に細い光ファイバ揷入孔を有する金属製のフエルール 101と、 フエルール中心部に挿入された屈曲可能な導光部材 (例えば光ファイバ 102)を有 する。そして、光ファイバ 102の先端面に小さな固形状の蛍光部材 103が保持または 固定されており、フエルール基端面がレセプタクルの開口先端外周面に対接した状 態で固定されている。
[0047] 図 10の構成によれば、ライトガイド 100は光ファイバ 102の一端面に集光光が入射 するように所望の位置合わせが行われた状態で固定が可能である。光ファイバ 102 の一端面に入射した光は光ファイバ 102を経て光ファイバ先端面部の蛍光部材 103 に入射するので、高輝度の発光出力を得ることができる。また、ライトガイド 100、フエ ルール 101、光ファイバ 102および蛍光体部材 103の交換が容易であり、実装歩留 りも向上する。なお、前記フエルール 101を省略し、レセプタクルの開口先端外周面 に導光部材の基端面を対接させて保持するようにしてもょ ヽ。 [0048] <第 5の実施形態 >
図 11は、第 5の実施形態に係る固形蛍光部材搭載型の発光装置の一例を概略的 に示す側面図である。図 11に示す発光装置は、主たる構成要素として、リード端子 1 0を有する支持体 11と、支持体上に配設されたサブマウント 11aと、サブマウント上に 実装された 1個の発光素子 (本例では LDチップ） 12と、支持体 11上に配設された断 面半球状 (ランプ状、砲弾状)で固形状の蛍光部材 (例えば蛍光体ガラス） 113とを有 する。この場合、発光素子 12は、発光出力が横向きとなる状態で実装されており、蛍 光体ガラス 113は、発光素子 12に対向して配設されている。これにより、発光素子 12 力 の光は直接に蛍光部材 113に入射して蛍光体を励起させ、蛍光体から放出する 光と発光素子 12からの光が支持体 11の上方へ出力する。
[0049] 図 11の構成によれば、使用部材の点数が少なぐ組み立ての工数も少ないので、 製造コストの低減が可能でありながら、高輝度の発光出力を得ることができる。特に、 支持体 11上に直接に発光素子 12と蛍光部材 113とを配置することにより、発光素子 12と蛍光部材 113から発生する熱を効率良く排熱することが可能になり、排熱経路 の熱抵抗が下がる。これにより、発光素子 12や蛍光部材 113の負担が減り、発光効 率およびリニアリティが向上する。また、発光素子 12から出射される光は指向性を有 するので、小さな蛍光部材 113に効率良く照射することが可能になり、輝度が向上す る。
実施例
[0050] 以下、本発明の発光装置について複数の実施例を説明する。
[0051] (実施例 1) 図 1Aは、実施例 1の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装置 は、前述した第 1の実施形態の一具体例であり、リード端子 10を有する支持体 11と、 1個の LDチップ 12と、透光性榭脂 13と、例えば金属体力もなる筒状のリフレクタ 14と 、キャップ 15とを有する。なお、 LDチップ 12は、発光出力をリフレクタの開口先端方 向に出射する状態で支持体上の例えば中央部に実装されている。
[0052] キャップ 15は、図 1Bに示すように、円板リング状の透明ガラス 17の中心部に円形 の開口を有し、この中心部開口に固形状の蛍光体ガラス 16が存在している。リフレタ タ 14の基端部は支持体 11の外周端部に固定されており、リフレクタ先端内側に設け られている段差部 14bの底面にキャップ 15の外周端部が固着されている。
[0053] 図 1Aの構成によれば、 LDチップ 12の発光出力は直接にキャップ中心部の蛍光 体ガラス 16に入射し、これにより励起された蛍光体力 放出する光がリフレクタ前方 へ出射される。この場合、蛍光体ガラス 16の面積が小さいので、高輝度化が可能に なる。また、蛍光体ガラス 16から支持体方向へ出射された光は、光反射面 14aや支 持体上面により反射された後に、蛍光体ガラス周辺の透明ガラス 17を通過してリフレ クタ前方へ効率良く出力することが可能になり、光の取り出し効率が向上する。
[0054] (実施例 2) 図 2Aは、実施例 2の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装置 は、図 1 Aを参照して前述した発光装置と比べて、支持体 11上に LDチップ 12を複 数個（例えば 2個）並べて実装した LDアレイを有する点と、図 2Bに示すように、キヤッ プ 25の中央部に長方形の開口を有し、この長方形の開口部に蛍光体ガラス 26が存 在している点が異なる。
[0055] 図 2Aの構成によれば、図 1A、図 IBを参照して前述した発光装置と同様の効果が 得られるほ力、キャップ 25の蛍光体ガラス 26を LDチップ 12からの光の出射パターン に合わせて配設することにより、蛍光体を効率良く発光させることができ、高輝度の光 出力が得られるようになる。
[0056] なお、 LDアレイからの光の出射パターンとして、水平方向よりも垂直方向にビーム が広がる特性である場合には、この特性に合わせて、キャップ 25の蛍光体ガラス 26 を楕円形状にすることが可能である。また、キャップ 25の開口は、図 2B中に示したよ うに 1個の細長い開口でもよいが、各 LDチップ 12からの光の出射パターンに合わせ て短い矩形の開口を複数個並べて形成し、それぞれに蛍光体ガラス 26を配設する ようにしてもよい。
[0057] (実施例 3) 図 3は、実施例 3の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装置は 、図 1 Aを参照して前述した発光装置と比べて、リフレクタ 34の光反射面 34aが例え ば半球面状である点と、リフレクタ 34内の空間部に LDチップ 12からの光を集光して 蛍光体ガラス 16に入射させる（蛍光体ガラス 16の位置に焦点を有する)集光レンズ 3 3が配設されて ヽる点が異なる。
[0058] 図 3の構成によれば、図 1A、図 IBを参照して前述した発光装置と同様の効果が得 られるほか、 LDチップ 12からの光を集光レンズ 33で集光して蛍光体ガラス 16部に 入射させることができる。これにより、蛍光体ガラス 16を小さくし、かつ、蛍光体の励起 光の光密度を高めることが可能になり、輝度が向上する。
[0059] (実施例 4) 図 4は、実施例 4の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装置は 、図 1 Aを参照して前述した発光装置と比べて、キャップ 15に代えて、全体が蛍光部 材カもなる円盤状の固形の蛍光体ガラス 46が用いられている点と、リフレクタ 14の内 部で LDチップ 12を低融点ガラス 47で封止している点が異なる。この場合、必ずしも 低融点ガラス 47を用いないで、リフレクタ 14の内側に無機バインダー、 N , Arなどの
2 不活性ガスを充填してもよ ヽ。
[0060] 図 4の構成によれば、 LDチップ 12の発光出力は直接に蛍光体ガラス 46に入射し 、これにより励起された蛍光体から放出する光が外部（リフレクタ前方)へ出射される。 このとき、蛍光体力も放出する光は、 LDチップ 12の発光出力と混色されていてもよ い。また、蛍光体ガラス 46がリフレクタ開口面の全面を覆うように配設されており、 LD チップ 12からの光を蛍光体全面に入射させることにより、蛍光体の負担が減り、発光 効率とリニアリティが向上する。
[0061] そして、リフレクタ 14の内部を低融点ガラス 47で封止しているので、蛍光体ガラス 4 6とリフレクタ内の光屈折率のマッチングをとることができる。これにより、 LDチップ 12 力もの光を蛍光体ガラス 46に効率良く導くことが可能になり、輝度が向上する。また、 リフレクタ内部で LDチップ 12を低融点ガラス 47で封止しているので、 LDチップ 12を 外力、水分等力も保護することができる。また、蛍光体ガラス 46がリフレクタ 14の開口 面の全面を覆うように配設されており、 LDチップ 12からの光を蛍光体全面に入射さ せることができるので、より高輝度の光出力が得られるようになる。
[0062] なお、蛍光体ガラス 46は、 LDチップ 12の発光出力のピーク波長（例えば 445nm) より厚く設定されており、 LDチップ 12からの光で蛍光体が励起されて発光することが 可能である。この場合、蛍光体ガラス 46の厚さを 100 m〜500 m程度に設定す ることにより、光拡散性が向上し、発光出力の色むらが少なくなる。
[0063] (実施例 5) 図 5は、実施例 5の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装置は 、図 4を参照して前述した発光装置と比べて次の点が異なる。低融点ガラス 47による 封止は施されていない。そして、リフレクタ 14の開口先端面を覆うように、リフレクタ 14 の段差部底面 (リフレクタ先端面）に板状の高熱伝導性部材 51の外周端部が固着さ れて保持されている。さら〖こ、その前面側に円盤状の蛍光体ガラス 46が重ねられて 固定されている。高熱伝導性部材 51と蛍光体ガラス 46は、配置する順序を逆にして ちょい。
[0064] 図 5の構成によれば、前述した図 4の発光装置と同様の効果が得られるほか、次の ような効果が得られる。高熱伝導性部材 51がリフレクタの開口部を覆うように配設さ れている、本例では、高熱伝導性部材 51および蛍光体ガラス 46からなる二重キヤッ プ構造によりリフレクタ内部を封止するので、 LDチップ 12が湿気などの影響を受け なくなる。また、蛍光体ガラス 46で発生した熱を高熱伝導性部材 51により効率良く排 熱することが可能になり、蛍光体ガラス 46の負担が減り、発光効率とリニアリティが向 上する。
[0065] (実施例 6) 図 6は、実施例 6の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装置は 、前述した図 5の発光装置と比べて、蛍光体ガラス 46の下面側で蛍光体ガラス 46と 高熱伝導性部材 51との間に機能性フィルタ 61が配設されて 、る点が異なる。この機 能性フィルタ 61は、 LDチップ 12からの光以外の光（LDチップ 12の励起光より長波 長の光）に対して高反射特性を有する誘電体の多層膜からなる。誘電体の具体的な 材料として、例えば、 SiO、 ZrO、 Al O、 A1N、 ZnO、 TiO、 SiN、 Ta O、 MgF
2 2 2 3 2 3 5 2
、 Si N、 MgO、 HfO、 Nb O力 選択された少なくとも一種を含む材料が挙げられ
3 4 2 2 5
る。
[0066] 図 6の構成によれば、前述した図 5の発光装置と同様の効果が得られるほか、リフレ クタの開口部を覆うように配設されている機能性フィルタ 61は、蛍光体ガラス 46から LDチップ側に戻る光を反射し、光を効率良くリフレクタ前方に出射することが可能に なる。 なお、機能性フィルタ 61を蛍光体ガラス 46の上面側（リフレクタ前方側）に配 設した場合には、蛍光体の励起に使用されずに外部に抜けていく励起光を反射し、 光を再び蛍光体ガラス 46側に戻すことが可能になり、光の取り出し効率が向上する。
[0067] (実施例 7) 図 7は、前述した第 2の実施形態の一具体例である実施例 7の発光装 置の構造を概略的に示す。この発光装置は、リード端子 10を有する支持体 11と、支 持体上の中央部に実装された 1個の LDチップ 12と、 LDチップを被覆 (封止）する透 光性の被覆部材 13と、金属体力もなる筒状のレセプタクル 71と、集光レンズ 72と、蛍 光体ガラス 73とを有する。
[0068] レセプタクル 71は、例えばその基端側が支持体 11の外周端に固定され、 LDチッ プ 12の周囲を囲むように配置されている。レセプタクル 71は、内面中間部から一体 的に突出するカップ部 71aが形成されている。このカップ部 71aは、中心部にァパー チヤ一 71bが形成され、レセプタクル先端に向けて開口するような例えば半球面状（ あるいはテーパ状)の光反射面 71cが形成されており、レセプタクル先端内側とカツ プ部先端面とが段差部になっている。そして、カップ部 71aの開口先端面を覆うよう に例えば凸レンズ状の蛍光体ガラス 73が配設され、蛍光体ガラス 73の外周端部が カップ部先端面 (段差部底面）に固着されて保持されている。そして、集光レンズ 72 は、レセプタクル内の空間部でカップ部 7 laより LDチップ側に配設され、 LDチップ 1 2からの光^^光し、アパーチャ一 71bを通過させて蛍光体ガラス 73に入射させる。
[0069] ここで、支持体 11および LDチップ 12は、実施例 1で前述したものと同様である。ま た、レセプタクル 71のカップ部 71aの光反射面 71cは、緩やかな弯曲、カップ形状、 テーパ状など任意に形成することができる。
[0070] 図 7の構成によれば、レセプタクルのカップ部 71aのアパーチャ一 71bを集光レンズ 72の焦点付近に対応させることにより、アパーチャ一 71bを小さくしても集光した光を そのまま通過させることができる。これにより、 LDチップ 12からの光で蛍光体ガラス 7 3の蛍光体を励起させて高輝度の発光出力を得ることができる。
[0071] したがって、蛍光体が励起されて放出する光のうち、戻り光 (小さなアパーチャ一を 通過して LDチップ側へ戻る光）の割合が極めて少なくなり、大部分の光は、直接に、 あるいは光反射面 71cで反射されてレセプタクル前方へ出力するようになる。
[0072] また、カップ部 71aの開口先端面を覆うキャップとして、レンズ (例えば凸レンズ)状 の蛍光体ガラス 73の前面がレセプタクル先端力も突出するように、蛍光体ガラス 73を 大きなサイズで形成することができる。これにより、蛍光体の負担が減り、発光可能な 励起光の強さの限界が高くなり、発光効率およびリニアリティが向上する。
[0073] (実施例 8) 図 8は、実施例 8の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装置は 、図 7を参照して前述した発光装置の凸レンズ状の蛍光体ガラス 73に代えて、第 1の 実施形態で説明したようなキャップ 15が用いられている。このキャップ 15は、例えば 図 1Bに示したように、円盤状の透光性部材 (例えば透明ガラス 17)の中心部に蛍光 体ガラス 16が配設されて！/、る。
[0074] 図 8の構成によれば、集光レンズ 72の焦点付近に蛍光体ガラス 16を対応させるこ とにより、集光レンズ 72からの光が蛍光体ガラス 16に入射し、蛍光体を励起させて光 出力をレセプタクル前方へ放出させることができる。この場合、蛍光体ガラス 16の面 積が小さいので、高輝度化が可能になる。また、蛍光体ガラス 16からカップ部 71aの 内側へ出射された光は、カップ部 71aの光反射面 71cで反射された後に、蛍光体ガ ラス周辺の透明ガラス 17を通過してレセプタクル前方へ効率良く出力することが可能 になり、光の取り出し効率が向上する。
[0075] (実施例 9) 図 9は、前述した第 3の実施形態の一具体例である実施例 9の発光装 置の構造を概略的に示す。この発光装置は、図 8を参照して前述した発光装置と比 ベて、レセプタクル本体 91の先端部が肉厚に形成され、カップ 91aがレセプタクル本 体 91とは別体として形成されており、レセプタクル本体 91の開口外周先端面にカツ プ 91aが対接した状態で固定 (例えば溶接)されている点が異なる。また、カップ 91a の中間付近で光反射面 9 lcの先端部に段差部 9 lbが形成され、この段差部 9 lbの 底面でキャップ 95が固定されており、キャップ 95はカップ 91aの開口部（レセプタク ルの開口先端面より内側）を覆うように配設されて 、る。
[0076] 図 9の構成によれば、キャップ 95の中心部の蛍光体ガラス 93を小さくしても、この小 さな蛍光体ガラス 93に集光レンズ 92からの光が入射するように所望の位置合わせを 行った状態でカップ 91aの固定が可能である。また、カップ 91aの段差部より突出し たレセプタクル開口先端部は、光出力の指向性を絞る役割を果たす。
[0077] (実施例 10) 図 10は、前述した第 4の実施形態の一具体例である実施例 10の発 光装置の構造を概略的に示す。この発光装置は、図 9を参照して前述した発光装置 と比べて、カップ 91aおよびキャップ 95に代えて、レセプタクル (保持部材） 91とは別 体として形成されたライトガイド 100がレセプタクル開口先端外周面に固定されている 点が異なる。このライトガイド 100は、金属製のフエルール 101と、導光部材 (本例で は、光ファイノく） 102を有し、光ファイバ 102の先端面に小さな蛍光体ガラス 103が例 えばパネ（図示せず）により光ファイバ先端面側に押圧された状態で保持されている 。フエルール 101は中心部に細い光ファイバ揷入孔を有し、光ファイノ 102はフェル ール中心部に挿入されている。そして、フェルール基端面がレセプタクルの開口先 端外周面に対接した状態で固定されている。
[0078] 図 10の構成によれば、ライトガイド 100は、集光レンズ 92により集光した光が光ファ ィバ 102の一端面に入射するように、レセプタクル 91に対して所望の位置合わせが 行われた状態で固定が可能である。光ファイバ 102の一端面に入射した光は光ファ ィバ 102を経て光ファイバ先端面部の蛍光体ガラス 103に入射するので、高輝度の 発光出力を得ることができる。また、ライトガイド 100、フエルール 101、光ファイバ 10 2および蛍光体ガラス 103の交換が容易であり、実装歩留りも向上する。なお、光ファ ィバ 102は細いので、先端面側の蛍光体ガラス 103から LDチップ側への戻り光が少 ない。
[0079] (実施例 11) 図 11は、前述した第 5の実施形態の一具体例である実施例 11の発 光装置の構造を概略的に示す。この発光装置は、リード端子 10を有する支持体 11と 、支持体上に配設されたサブマウント 11aと、サブマウント上に発光出力が横向きとな る状態で実装された 1個の LDチップ 12と、支持体 11上で LDチップ 12に対向して配 設された断面半球状 (ランプ状、砲弾状)の蛍光体ガラス 113とを有する。これにより 、 LDチップ 12からの光は直接に蛍光体ガラス 113に入射して蛍光体を励起させ、蛍 光体力も放出する光と LDチップ 12からの光が支持体 11の上方へ出力する。
[0080] 図 11の構成によれば、使用部材の点数が少なぐ組み立ての工数も少ないので、 製造コストの低減が可能でありながら、高輝度の発光出力を得ることができる。特に、 支持体 11上に直接に LDチップ 12と蛍光体ガラス 113とを配置することができるので 、LDチップ 12および蛍光体ガラス 113から発生する熱を効率良く排熱することが可 能になり、排熱経路の熱抵抗が下がる。これにより、 LDチップ 12や蛍光体ガラス 11 3の負担が減り、発光効率およびリニアリティが向上する。また、 LDチップ 12から出 射される光は指向性を有するので、小さな蛍光体ガラス 113に効率良く照射すること が可能になり、輝度が向上する。 [0081] (実施例 12) 図 12は、実施例 12の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装 置は、前述した図 11の発光装置と比べて、支持体 11上に平板状の蛍光体ガラス 12 3が配設され、この蛍光体ガラス 123上に LDチップ 12の発光出力が下向きとなる状 態で搭載され、 LDチップ 12が実装されている点が異なる。これにより、 LDチップ 12 力もの光は、直接に下方の蛍光体ガラス 123に入射して蛍光体を励起させ、蛍光体 力も放出する光が支持体上方へ出力する。図 12の構成によれば、図 11を参照して 前述した発光装置とほぼ同様の効果が得られる。
[0082] (実施例 13) 図 13は、実施例 13の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装 置は、前述した図 12の発光装置と比べて、 LDチップ 12は支持体 11上に搭載された 保持台 131により斜め下向きとなる状態で実装され、 LDチップ 12からの光は直接に 斜め下方の蛍光体ガラス 133に入射する点が異なる。
[0083] 図 13の構成によれば、図 11を参照して前述した発光装置と同様の効果が得られる 。そして、蛍光体ガラス 133の蛍光体力も放出する光が斜め上方の LDチップ 12およ び保持台 131により遮られることなく支持体上方および側方へ出力するので、光の取 り出し効率が向上する。
[0084] (実施例 14) 図 14は、実施例 14の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装 置は、両端面発光型の LDチップ 143を用いている。両端面発光型の LDチップ 142 は、チップ両端面のミラーの反射率を制御することにより、両端面力 任意の割合で 光出力が得られる。そして、リード端子 10を有する支持体 11上に、 LDチップ 142の 発光両端面が左右両側に向く状態で実装されており、 LDチップ 142の左右両側で LDチップに対向してドーム状 (ランプ状、砲弾状)の 2個の蛍光体ガラス 143が配設 されている。この蛍光体ガラス 143は、ドーム状、角柱状など任意に形成することがで きる。これにより、 LDチップ 142からの光は左右両側の蛍光体ガラス 143に直接に入 射し、それぞれの蛍光体を励起させて光を放出させることができる。
[0085] 図 14の構成によれば、図 11を参照して前述した発光装置と同様の効果が得られる ほか、蛍光体の負担が減り、発光効率およびリニアリティが向上する。なお、前記の 2 個の蛍光体ガラス 143に互いに異種の蛍光体を用いることにより、 2個の蛍光体ガラ ス 143の蛍光体力 放出する光が互いに干渉することなぐ互いに異なる波長の光を 放出させることができる。
[0086] (実施例 15) 図 15は、実施例 15の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装 置は、リード端子 10を有する支持体 11上に、 LDチップ 12の発光出力が支持体上 方に向く状態で実装され、 LDチップ 12の左右両側または周囲に平板状の蛍光体ガ ラス 153が配設されている。そして、 LDチップ 12および蛍光体ガラス 153を覆うよう に支持体 11上に筒状のリフレクタ 151が固定され、このリフレクタ 151の先端開口を 塞ぐキャップとして例えばガラス板 152が保持されて ヽる。上記ガラス板 152の内面 の一部または全面には、 LDチップ 12からの光を反射させる反射膜（図示せず）が形 成されている。これにより、 LDチップ 12からの光は、上方のガラス板 152の内面で反 射され、この反射光が蛍光体ガラス 153に入射して蛍光体を励起させ、蛍光体から 放出する光が、直接に、あるいはリフレクタ 151の内面で反射された後にガラス板 15 2を通過して支持体上方へ出力する。
[0087] 図 15の構成によれば、図 11を参照して前述した発光装置と同様の効果が得られる ほか、発光面を均一にすることができる。
[0088] (実施例 16) 図 16は、実施例 16の発光装置の構造を概略的に示す。この発光装 置は、リード端子 10を有する支持体 11上に、 LDチップ 12の発光出力が支持体上 方へ向く状態で実装されており、 LDチップ 12を覆うようにドーム状の蛍光体ガラス 1 63が配設されている。これにより、 LDチップ 12からの光が蛍光体ガラス 152に入射 して蛍光体を励起させ、蛍光体から放出する光が、直接に、あるいは支持体表面で 反射された後に蛍光体ガラス 152を通過してドーム外部へ出力する。
[0089] 図 16の構成によれば、図 11を参照して前述した発光装置と同様の効果が得られる ほか、光の取り出し効率が向上する。
産業上の利用可能性
[0090] 本発明の発光装置は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、デ イスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源などに適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 支持体と、
前記支持体上に実装されたレーザダイオードからなる発光素子と、
前記支持体に固定され、前記発光素子を包囲する内面に光反射面を有する筒状 のリフレクタと、
前記発光素子から照射される光により、前記発光素子の発光とは異なる波長を発 光する波長変換部材を一部に有し、前記リフレクタの開口部を覆うように前記リフレタ タに配設されたキャップと、
を具備することを特徴とする発光装置。
[2] 前記波長変換部材の平面形状は、前記発光素子の発光出力の照射面におけるビ ーム断面のパターン形状がほぼ含まれる形状であることを特徴とする請求項 1に記載 の発光装置。
[3] 前記波長変換部材は前記キャップの中央部に位置し、当該波長変換部材の平面 形状は、前記発光素子の発光出力の照射面におけるビーム断面のパターン形状に ほぼ合致して 、ることを特徴とする請求項 1に記載の発光装置。
[4] 前記発光素子の発光出力の照射面におけるビーム断面のパターン形状が楕円で あり、前記波長変換部材の平面形状は、前記楕円の長径を含む形状であることを特 徴とする請求項 1に記載の発光装置。
[5] 前記波長変換部材は、その外周が透光性部材により保持されていることを特徴とす る請求項 1から 4のいずれか 1つに記載の発光装置。
[6] 前記リフレクタ内に配設され、前記発光素子からの光を集光して前記波長変換部 材に入射させる集光レンズをさらに具備することを特徴とする請求項 1から 5のいずれ 力 1つに記載の発光装置。
[7] 前記リフレクタの内部で前記発光素子を封止する封止部材をさらに具備することを 特徴とする請求項 1から 5のいずれか 1つに記載の発光装置。
[8] 前記リフレクタの開口部にお!、て前記波長変換部材を覆うように熱伝導性部材が 配置されていることを特徴とする請求項 1から 7のいずれか 1つに記載の発光装置。
[9] 前記リフレクタの開口部を覆うように、前記発光素子の光の波長よりも長い波長の光 を反射する誘電体膜と、前記波長変換部材と、が前記発光素子の側から順に配設さ れていることを特徴とする請求項 1から 8のいずれ力 1つに記載の発光装置。
[10] 前記波長変換部材は、記発光素子の発光を拡散させる拡散材をさらに含むことを 特徴とする請求項 1から 9のいずれか 1つに記載の発光装置。
[11] 支持体と、
前記支持体上に実装されたレーザダイオードからなる発光素子と、
内面が前記発光素子を包囲するように前記支持体に固定された筒状のレセプタク ルと、
前記レセプタクルの内面が一部突出されて設けられた光通過口からレセプタクル開 口部の先端に向けて傾斜する光反射面を有するカップ部と、
波長変換部材を少なくとも一部に有し、前記カップ部の開口部を覆うように配設さ れたキャップと、
前記レセプタクル内において前記カップ部よりも前記発光素子側に配設され、前記 発光素子からの光を集光し、集光した光を前記光通過口より通過させて前記波長変 換部材に入射させる集光レンズと、
を具備することを特徴とする発光装置。
[12] 前記キャップは、レンズ状の波長変換部材力 なることを特徴とする請求項 11に記 載の発光装置。
[13] 前記波長変換部材は、その外周が透光性部材により保持されていることを特徴とす る請求項 11に記載の発光装置。
[14] 支持体と、
前記支持体上に実装されたレーザダイオードからなる発光素子と、
内面が前記発光素子を包囲するように前記支持体に固定された筒状のレセプタク ルと、
前記レセプタクルの先端部に基端部が固定され、内面の一部が突出されて設けら れた光通過口から開口部の先端に向けて傾斜する光反射面を有するカップと、 波長変換部材を少なくとも一部に有し、前記カップの開口部を覆うように配設された キャップと、 前記レセプタクル内において前記カップよりも前記発光素子側に配設され、前記発 光素子からの光を集光し、集光した光を前記光通過口より通過させて前記波長変換 部材に照射させる集光レンズと、
を具備することを特徴とする発光装置。
[15] 前記波長変換部材は、その外周が透光性部材により保持されていることを特徴とす る請求項 14に記載の発光装置。
[16] 支持体と、
前記支持体上に実装されたレーザダイオードからなる発光素子と、
内面が前記発光素子を包囲するように前記支持体に固定された筒状のレセプタク ルと、
前記レセプタクルの開口部外周面に基端面が対接された導光部材と、 前記導光部材の先端面に固定された波長変換部材と、
前記レセプタクル内において前記導光部材よりも前記発光素子側に配設され、前 記発光素子からの光を集光して前記導光部材の一端側に入射させる集光レンズと、 を具備することを特徴とする発光装置。
[17] 導光部材挿入孔に前記導光部材が挿入され、基端面が前記レセプタクルの開口 部外周面に対接して固定された保持部材をさらに具備することを特徴とする請求項 1 6に記載の発光装置。
[18] 支持体と、
前記支持体上に実装されたレーザダイオードからなる発光素子と、
前記支持体上であって前記発光素子の照射強度のピークを受ける部位に搭載さ れ、前記発光素子から照射される光により、前記発光素子の発光とは異なる波長を 発光する波長変換部材と、
を具備することを特徴とする発光装置。
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