(57)【要約】      （修正有）【課題】配光ムラを低減することができる発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数の半導体レーザ素子１と、複数の半導体レーザ素子１の各出射光が入射する複数の第１傾斜面２ａと、第１傾斜面２ａから入射した光を出射させる下面とを有する透光性部材と、透光性部材の下面に接触し、透光性部材の下面から出射した光の波長を変換する波長変換部材３とを備える発光装置。【選択図】図１Ｂ
2020181893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザ素子と、
前記複数の半導体レーザ素子の各出射光が入射する複数の第１傾斜面と、該第１傾斜面から入射した光を出射させる下面とを有する透光性部材と、
前記透光性部材の前記下面に接触し、前記透光性部材の前記下面から出射した光の波長を変換する波長変換部材とを備える発光装置。
【請求項２】
前記透光性部材は、前記第１傾斜面と異なる面であって、前記下面に隣接する第２傾斜面をさらに有し、
該第２傾斜面は、光反射膜で被覆されている請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記波長変換部材の下方に反射膜をさらに備え、
前記透光性部材は、波長変換された光を出射する上面をさらに備える請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記透光性部材及び前記波長変換部材は、２以上の前記半導体レーザ素子に挟まれる位置に配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１傾斜面は、前記半導体レーザ素子の出射光を透過し前記波長変換部材によって波長変換された光を反射するバンドパスフィルタで被覆されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
ベースと、光取り出し窓が設けられたキャップとを有する支持部材を備え、
前記半導体レーザ素子、透光性部材及び波長変換部材は、前記ベース及び前記キャップにより規定される空間内に配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ素子を用いた発光装置は、得ようとする光の特性に応じて、レーザ素子の使用数、波長変換部材の種類、発光装置を構成する他の部品の種類及び配置等が適宜設定される。例えば、波長変換部材の下面側に反射部材を配置し、波長変換部材の上面を、レーザ光を入射させる面および光取り出し側の面とする発光装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５４１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザ素子を用いた発光装置は、取り出す光の配光ムラをさらに低減することが求められている。
本開示は、配光ムラを低減することができる発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は以下の発明を含む。
複数の半導体レーザ素子と、
前記複数の半導体レーザ素子の各出射光が入射する複数の第１傾斜面と、該第１傾斜面から入射した光を出射させる下面とを有する透光性部材と、
前記透光性部材の前記下面に接触し、前記透光性部材の前記下面から出射した光の波長を変換する波長変換部材とを備える発光装置。
【発明の効果】
【０００６】
上記の発光装置によれば、配光ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本発明の一実施形態の発光装置の概略平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの発光装置のＩ−Ｉ’線概略断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの発光装置のＩＩ−ＩＩ’線概略断面図である。
【図１Ｄ】図１Ａの発光装置からキャップを省略した状態の概略平面図である。
【図２Ａ】本発明の別の実施形態の発光装置の概略平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの発光装置のＩＩＩ−ＩＩＩ’線概略断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの発光装置からキャップを省略した状態の概略平面図である。
【図３Ａ】本発明のさらに別の実施形態の発光装置の概略平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの発光装置のＩＶ−ＩＶ’線概略断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの発光装置からキャップを省略した状態の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。また、各図面が示す部材の大きさ及び位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。さらに、同一の名称、符号については、原則として同一又は同質の部材を示しており、重複した説明は適宜省略する。
【０００９】
〔発光装置〕
本開示の発光装置１０は、例えば、図１Ａから１Ｄに示すように、複数の半導体レーザ素子１（以下「レーザ素子」と称することがある）と、透光性部材２と、波長変換部材３とを備える。透光性部材２は、各レーザ素子１の出射光が入射する複数の第１傾斜面２ａと、第１傾斜面２ａから入射した光を出射させる下面２ｂとを有する。波長変換部材３は、透光性部材２の下面２ｂに接触して配置されている。
このように、複数のレーザ素子１を用いることにより、透光性部材２に対して異なる方向から光を入射させることが可能となる。その結果、取り出される光の配光ムラを低減することができる。すなわち、図１Ｂに示すようにレーザ素子１をその出射光が波長変換部材３の光照射面に対して斜め方向から入射するように配置すると、光照射面でレーザ素子１が出射する光の一部分が反射される。このため、レーザ素子１が１つのみである場合は、波長変換部材３の光照射面で反射された位置において、レーザ素子１の出射光の色味が相対的に強くなる。そこで、複数のレーザ素子１を用いて複数の第１傾斜面２ａからそれぞれレーザ光を入射させる。これにより、レーザ素子１の出射光のうち波長変換部材３の光照射面において反射された光が向かう方向が複数となるため、発光装置１０から取り出される光の配光ムラを低減することができる。なお、本明細書において、配光ムラとは、発光装置１０から取り出される光の配光特性に偏りが生じていることを意味する。配光ムラは、色ムラ又は輝度ムラと言い換えてもよい。
また、波長変換部材３と透光性部材２の下面２ｂとが接触していることから、レーザ素子の光が照射されるところから波長変換部材３で発生した熱を透光性部材２側に排熱することが可能となる。波長変換部材３は高温になると変換効率が低下するが、本開示の発光装置１０では、波長変換部材３の熱を透光性部材２側に排熱できることにより、波長変換部材３の変換効率を低下させすぎずに照射できる光の出力の上限を高くすることができる。これによって、レーザ素子１として比較的高出力のレーザ光を発するレーザ素子を採用することができ、発光装置１０として高い光出力を得ることが可能となる。
【００１０】
（半導体レーザ素子１）
半導体レーザ素子１は、１つの発光装置１０に複数配置されている。
レーザ素子１としては、例えば、窒化物半導体（主として一般式ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で表される）などの半導体層を備える素子が挙げられる。その組成等を調整することにより、半導体レーザ素子１の発振波長を調整することができる。例えば、４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲に発振波長のピークを有する半導体レーザ素子１を用いることができる。例えば、ＹＡＧ系蛍光体と組み合わせる場合は、発光装置１０から取り出される光を混色により白色とすることができるので、発振するレーザ光のピーク波長が４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の範囲にあるレーザ素子１が好ましい。半導体レーザ素子１としては、上述のとおり比較的高出力のレーザ素子を用いることができ、例えば１Ｗ以上、さらには５Ｗ以上の光出力を有するレーザ素子を用いることができる。
【００１１】
レーザ素子１は、レーザ光の光出射端面が、透光性部材２の第１傾斜面２ａに向いて配置されることが好ましい。レーザ素子１は、透光性部材２に対して対向するように配置されているともいえる。このような配置により、レーザ素子１からの出射光を効率的に透光性部材２に導入することができる。
また、複数のレーザ素子１は、透光性部材２及び／又は波長変換部材３を挟む位置に配置されていることが好ましい。これにより、配光ムラを効果的に低減することができる。すなわち、一方のレーザ素子１の出射光のスポット及び他方のレーザ素子１の出射光のスポットの光密度の低い部分と低い部分のみを重ね合わせること、または出射光のスポットのほぼ全体を光密度の低い部分と高い部分とを互いに補うように重ね合わせること等により、配光ムラを低減することができる。例えば、図１Ｄに示すように、上面視において、直線状に、１つのレーザ素子１、透光性部材２及び波長変換部材３、１つのレーザ素子１がこの順に配置されていてよい。また、このような配置においてレーザ素子１がそれぞれ２以上配置されていてもよい。例えば、透光性部材２及び／又は波長変換部材３を中心にして、互いに１２０度の角度の位置、つまり３方向に、レーザ素子１が３つ配置されていてもよい。また、透光性部材２及び／又は波長変換部材３を中心にして、互いに９０度の角度の位置、つまり４方向に、レーザ素子１が４つ配置されていてもよい。
レーザ素子１は、後述するベース５の実装面に直接配置されていてもよいが、ベース５の実装面にサブマウント７を介して配置されていることが好ましい。これにより、レーザ素子１の光出射端面をベース５の実装面から離すことができるため、レーザ素子１が出射するレーザ光の主要部分がベース５の実装面に当たるのを回避することができる。また、サブマウント７を利用して、放熱性を向上させることができる。なお、ベース５の実装面とは、レーザ素子１等の各部品が実装される面を指す。例えば、図１Ｂにおいては、ベース５は凹部を有する形状であり、その凹部の内側の表面のうちの底面が実装面である。サブマウント７は、例えば、窒化アルミニウム、炭化珪素等によって形成することができる。レーザ素子１は、サブマウント７を介する場合及びベース５の実装面に直接配置される場合のいずれにおいても、出射したレーザ光の光軸が、ベース５の実装面に対して実質的に平行な方向に進行するように実装することが好ましい。ここでの平行とは、±５度程度の変動は許容されることを意味する。以下、本明細書においては「平行」を同程度の変動が許容される意味で用いる。また、本明細書においてレーザ光の光軸とは、レーザ光の中心部の進行方向を示す軸線を意味する。出射光の光軸についても同様の意味で用いる。
【００１２】
（透光性部材２）
透光性部材２は、レーザ素子１の出射光が入射する複数の第１傾斜面２ａと、この第１傾斜面２ａから入射した光を出射させる下面２ｂとを有する。透光性部材２は、レーザ素子１が出射する出射光の光軸上に、光軸に交差するように配置されている。
透光性部材２は、半導体レーザ素子１から出射される光及び波長変換部材３によって変換された光の６０％以上を透過し得る部材であることが好ましく、７０％以上を透過し得る部材であってもよく、８０％以上を透過し得る部材であってもよく、さらには９０％以上を透過し得る部材であることがより好ましい。
透光性部材２が備える複数の第１傾斜面２ａは、図１Ｄに示すように、透光性部材２の内側に向かって傾斜する。言い換えると、第１傾斜面２ａは、透光性部材２の下面２ｂに対する傾斜角α（図１Ｂ参照）の角度が９０度未満である。第１傾斜面２ａは、レーザ素子１からの出射光の光軸、すなわちレーザ素子１が出射する出射光の光軸に交差する面であって、出射光の光軸に対して傾斜している面である。第１傾斜面２ａの傾斜角度は、後述する透光性部材２の材料における屈折率と相まって、透光性部材２に入射したレーザ素子１の出射光を透光性部材２の下方、つまり、後述する下面２ｂに向かう方向に屈折させることができる角度に設定されていることが好ましい。また、第１傾斜面２ａの傾斜角度は、後述する透光性部材２の下面２ｂで、複数のレーザ素子１からの出射光が重なり得るような角度に設定されていることが好ましい。第１傾斜面２ａは、例えば、レーザ素子１が出射するレーザ光の光軸に対して、数度以上９０度未満の角度で交わる面であり、数十度以上８０度以下の角度で交わる面とすることができ、４０度以上７５度以下の角度で交わる面であってもよい。なお、図１Ｂの傾斜角αは、透光性部材の下面２ｂに対する第１傾斜面２ａの傾斜角であり、透光性部材の下面２ｂがレーザ光の光軸に平行な場合において、傾斜角αの角度は第１傾斜面２ａとレーザ光の光軸が成す角度と等しい。言い換えると、レーザ素子１からの出射光の光軸を含む平面に対して所定の傾斜角度となる傾斜面を第１傾斜面２ａと称することができる。所定の傾斜角度とは、例えば数度以上９０度未満であり、数十度以上８０度以下とすることができ、４０度以上７５度以下であってもよい。詳細には、レーザ素子１からの出射光の光軸の方向をｘ軸とし、それと垂直且つ透光性部材の下面２ｂと平行な方向をｙ軸とし、ｘ軸とｙ軸とを含むｘｙ平面に垂直な方向をｚ軸とした場合、ｙ軸とｚ軸を含むｙｚ平面がｙ軸を回転軸として回転することにより得られる面、すなわちｘｙ平面に対して上述した所定の傾斜角度で傾斜した面を、第１傾斜面２ａと称することができる。言い換えると、レーザ素子１からの出射光の光軸を含む平面との二面角の角度が上述した所定の傾斜角度である面を第１傾斜面と称することができる。また、第１傾斜面２ａは、下面２ｂに対して傾斜した面であるといえる。ここでの傾斜角αの角度は、上述した所定の傾斜角度の範囲内とすることができる。
【００１３】
第１傾斜面２ａは、例えば、図２Ａ〜２Ｃに示すように、レーザ素子１からの出射光を透過し、後述する波長変換部材３によって波長変換された光を反射するバンドパスフィルタ１１及び／又は反射膜９等で被覆されていることが好ましい。バンドパスフィルタ１１は、レーザ素子１の出射光を透過し波長変換部材３によって波長変換された光を反射する機能を有することが好ましい。このようなバンドパスフィルタ１１で第１傾斜面が被覆されていることにより、レーザ素子１からの出射光を透光性部材２に導入することができるとともに、波長変換部材３によって波長変換された光のうちレーザ素子１の側に戻る光を反射して透光性部材の光取り出し面（図２Ａ〜２Ｃでは上面２ｄ）に導くことが可能である。これにより、波長変換された光を、透光性部材２の光取り出し面から効率的に出射させることができる。
バンドパスフィルタ１１としては、短波長パスフィルタ（ＳＷＰＦ）等が挙げられる。バンドパスフィルタ１１は例えば誘電体多層膜によって構成される。
【００１４】
また、透光性部材２が備える下面２ｂは、入射光を出射させることができる面であればよい。下面２ｂは、後述する発光装置の支持部材６の外に光を取り出すために、支持部材６における光取り出し窓４ａに向けて、波長変換した光を取り出すことができる面でもある。特に、下面２ｂは、そこに照射される複数のレーザ素子１からの出射光が重なり得るような位置に配置されていることが好ましい。したがって、下面２ｂの位置、大きさ、第１傾斜面２ａに対する角度などは、光取り出し方向、例えば、光取り出し窓４ａの位置、第１傾斜面２ａの傾斜角、レーザ素子１の位置等によって適宜設定することができる。例えば、図１Ｂに示すような支持部材６及び光取り出し窓４ａを有する場合には、下面２ｂは、レーザ素子１からの出射光の光軸と平行に配置されることが好ましい。下面２ｂは、第１傾斜面２ａと、例えば、数度以上９０度未満の傾斜角を構成することが好ましく、数十度以上８０度以下の傾斜角であることがより好ましく、４０度以上７５度以下の傾斜角であることがさらに好ましい。また、下面２ｂは、第１傾斜面２ａの下方に位置することが好ましい。下面２ｂは、透光性部材２の光取り出し方向と反対側に位置させることができる。下面２ｂは、透光性部材２の面のうちベース５の実装面と向かい合う面とすることができる。さらに、下面２ｂは、例えば、第１傾斜面２ａに隣接する。
【００１５】
透光性部材２は、さらに、第１傾斜面２ａと異なる面であって、下面２ｂに隣接する第２傾斜面２ｃを有することが好ましい。第２傾斜面２ｃは、第１傾斜面１ａと同様に、透光性部材２の内側に向かって傾斜する。言い換えると、第２傾斜面２ｃは、透光性部材２の下面２ｂに対する傾斜角β（図１Ｃ参照）の角度が９０度未満である。ここでの第２傾斜面２ｃとは、第１傾斜面２ａと異なる面であれば、第１傾斜面２ａと同じ傾斜角度を有するものであってもよいが、異なる傾斜角度を有するものが好ましい。第２傾斜面２ｃは、下面２ｂに隣接する面であって、下面２ｂに対して傾斜している面を指す。図１Ｃに示すように、第２傾斜面２ｃの傾斜角βは、透光性部材の下面２ｂがレーザ光の出射光の光軸に平行な場合において、下面２ｂと平行であって光軸を含む面に対する第２傾斜面２ｃの傾斜角度と同じである。傾斜角β（図１Ｃ参照）の角度は、数度以上９０度未満とすることができ、数十度以上８０度以下であってもよく、さらには４０度以上７５度以下であってもよい。第２傾斜面２ｃは、１つの第１傾斜面２ａに隣接していてもよく、２つの第１傾斜面２ａと隣接、すなわち第１傾斜面２ａが両側に隣接していてもよい。第２傾斜面２ｃは、レーザ素子からの出射光の光軸に対して平行な面とすることができる。例えば、第２傾斜面２ｃは、レーザ素子１からの出射光の光軸の方向をｘ軸とし、それと垂直且つ透光性部材の下面２ｂと平行な方向をｙ軸とし、ｘ軸とｙ軸とを含むｘｙ平面に垂直な方向をｚ軸とした場合、ｘ軸とｚ軸とを含むｘｚ平面がｘ軸を回転軸として回転することにより得られる面、すなわちｘｙ平面に対して傾斜した面を、第２傾斜面２ｃと称することができる。第２傾斜面２ｃとｘｙ平面とが成す角の角度は、上述した傾斜角βと同様の角度範囲とすることができる。
第２傾斜面２ｃは、透光性部材２において１つ配置されるのみであってもよいし、複数配置されてもよい。
【００１６】
第２傾斜面２ｃは、例えば、図３Ａ〜３Ｃに示すように、光反射膜８で被覆されていることが好ましい。これにより、透光性部材２の内部の光のうち第２傾斜面２ｃから外部に出ようとする光を光反射膜８で反射することができ、そのような光を最終的に透光性部材２の光取り出し面（例えば上面２ｄ）から取り出すことができる。すなわち、発光装置１０の光取り出し効率を向上させることができる。また、光反射膜８等によって透光性部材２の内部で反射が繰り返されることにより、発光装置１０Ｂから取り出される光の配光ムラが低減されることも期待できる。
ここでの光反射膜８は、レーザ素子１からの出射光及び波長変換部材３によって波長変換された光に対する反射率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。光反射膜８は、誘電体多層膜、金属膜又はこれらの積層膜によって形成することができる。光反射膜８は、第２傾斜面２ｃの全面を覆うことができる。
【００１７】
透光性部材２は、レーザ素子１の出射光及び／又は波長変換部材３によって波長変換された光を出射する上面２ｄを有することができる。上面２ｄは、例えば、下面２ｂに対して平行な平面である。上面２ｄ等の透光性部材２の光出射面は反射防止層（ＡＲ層）で被覆されていてもよい。また、透光性部材２は、第１傾斜面２ａ及び第２傾斜面２ｃとは異なる傾斜面等をさらに有していてもよい。
【００１８】
透光性部材２は、例えば、四角柱、四角錐台等の傾斜面を有する形状の部材とすることができる。透光性部材２は、例えば、セラミックス、ガラス（例えば、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス等）、サファイア又はこれらの複合体等によって形成することができる。透光性部材２は、これらに該当しない金属酸化物を用いて形成してもよい。透光性部材２は、上述した第１傾斜面２ａの傾斜角度によって、透光性部材２に入射したレーザ光を透光性部材２の下面２ｂに向かう方向に屈折させることができる屈折率を有する材料で形成することができる。透光性部材２の厚み、図１Ｂにおいては下面２ｂから上面２ｄまでの最短距離は、例えば、５００μｍ以上３０００μｍ以下が挙げられる。透光性部材２によって波長変換部材３で発生する熱を効率良く排熱するためには、透光性部材２の材料を熱伝導率の比較的高いものとすることが好ましい。このような熱伝導率の比較的高い材料としては、例えばサファイアが挙げられる。
透光性部材２は、第１傾斜面２ａ、下面２ｂ、第２傾斜面２ｃ及び上面２ｄは、平らな面であることが好ましいが、表面が凹凸を有していてもよい。ここでの凹凸の程度は、平均表面粗さＲａが概ね１ｎｍ以上２００ｎｍ以下が挙げられる。
【００１９】
（波長変換部材３）
波長変換部材３は、レーザ素子１の出射光の波長を変換する部材である。波長変換部材３は、透光性部材２の下面に接触している。ここでの接触とは、波長変換部材３が直接透光性部材２に接するものであることが好ましいが、熱的に接続されていればよく、例えば、両者の位置関係を固定又は支持するために用いる部材（例えば、接着剤等）を介して接触するものも含まれる。なかでも、波長変換部材３と透光性部材２とは密着していることが好ましい。接着剤等は、透光性部材２から波長変換部材３へ光の入射が可能であればよい。例えば、透光性を有するものが好ましく、透光性部材２からの光を７０％以上透過し得るものであればよく、８０％以上透過し得るものが好ましく、９０％以上透過し得るものがより好ましい。このように波長変換部材３が透光性部材２の下面に接触することにより、透光性部材２の熱を、波長変換部材３側に排熱することができる。また、後述するように、波長変換部材３が、支持部材６と熱的に接続されている場合には、波長変換部材３の熱を、支持部材６側にも排熱することができる。
【００２０】
波長変換部材３は、蛍光体を含む。波長変換部材３としては、蛍光体のみによって形成されていてもよく、蛍光体に加えて、半導体レーザ素子１からの光及び蛍光体からの蛍光の双方に対して光透過性を有する材料を含んでいてもよい。波長変換部材３としては、例えば、蛍光体の単結晶、蛍光体を含むセラミックス（以下、「蛍光体セラミックス」という。）等が挙げられる。波長変換部材３は無機材料のみで構成されていることが好ましい。波長変換部材３に樹脂等の有機材料が含まれていると、半導体レーザ素子１からの出射光の照射による変色や、アウトガスの半導体レーザ素子１への付着等の懸念があるためである。波長変換部材３は、単一の材料又は複数の材料によって形成することができ、単層構造又は積層構造を採用することができる。波長変換部材３を設けることによって、レーザ素子１から出射される光を波長変換することができ、レーザ素子１からの光と、波長変換された光との混色光を外部に放出することができる。
【００２１】
蛍光体としては、例えば、用いる半導体レーザ素子１の出射光の波長、得ようとする光の色などを考慮して選択することができる。具体的には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣＡＳＮ）などが挙げられる。なかでも、耐熱性に優れたＹＡＧ蛍光体を用いることが好ましい。蛍光体は、複数の種類の蛍光体を組み合わせて用いてもよい。例えば、発光色の異なる蛍光体を所望の色調に適した組み合わせや配合比で用いて、演色性や色再現性を調整することもできる。複数の種類の蛍光体を用いる場合は、単層構造の波長変換部材３に複数の種類の蛍光体を含有させてもよいし、積層構造の波長変換部材３において、異なる層それぞれに異なる蛍光体を含有させてもよい。
【００２２】
蛍光体セラミックスとして蛍光体と組み合わせる材料としては、無機材料が挙げられる。このような無機材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）等が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、透光性が良好であり、融点、熱伝導性及び拡散性等も良好であることから、酸化アルミニウムを含む蛍光体セラミックスが好ましい。波長変換部材３が蛍光体セラミックスによって形成される場合には、蛍光体の割合を蛍光体セラミックスの全重量に対して１０重量％以上とすることができ、５０重量％以上であってもよく、６０重量％以上であってもよい。蛍光体セラミックスの全重量に対する蛍光体の割合は、例えば９５重量％以下とすることができ、８０重量％以下であってもよい。
また、熱伝導率に優れるものを波長変換部材３の材料として用いることにより、レーザ素子１の出射光が照射されることに起因して蛍光体が発する熱を効率よく放出することができる。これによって蛍光体の発光効率の低下度合を低減させることができ、規定内の光出力を長期間維持することができる。
【００２３】
波長変換部材３の形状は適宜設定することができる。特に、波長変換部材３の形状としては、上述した透光性部材２の下面２ｂに密着し得る面を、上面として有する形状が挙げられる。波長変換部材３は、多角柱、多角錐台であるものが好ましく、立方体又は直方体であるものがより好ましい。波長変換部材３は、光入射面と光出射面を兼ねる上面と、その上面と平行な面である下面とを有することが好ましい。これにより、支持部材６に対して、波長変換部材３及び透光性部材２を、安定的に固定することが可能となる。
波長変換部材３の大きさは、レーザ素子１からの光がその上面に適度に照射されるものであればよい。波長変換部材３の大きさは、透光性部材２から波長変換部材３の上面に向けて出射される光の全部を導入し得るものが好ましい。波長変換部材３は、例えば、透光性部材２の下面と同じまたはそれより小さい平面積の上面を有する柱状又は錐台状の部材に設定することができる。なお、波長変換部材３に導入されるレーザ素子１からの出射光は、透光性部材２に入射した後で、散乱及び／又は反射されることにより、レーザ光ではなく位相が揃っていない光になる場合があるため、波長変換部材３に導入される光は、レーザ光に限定されない。
【００２４】
波長変換部材３は、光入射面と光出射面とが同じ面である。そのために、波長変換部材３は、例えば、図２Ｂ及び３Ｂに示すように、下方に反射膜９を備えることが好ましい。つまり、波長変換部材３は、透光性部材２との接触面（例えば、上面）とは反対側の面（例えば、下面）に反射膜９を備えることが好ましい。このような反射膜９を備えることにより、波長変換された光を効率的に透光性部材２側に取り出すことができる。反射膜９は設けなくてもよい。この場合は、波長変換部材３が支持部材６の実装面の上に載置され、支持部材６が反射性の良好な材料から形成されていることが好ましい。
反射膜９は、波長変換部材３の波長変換光に対する反射率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。反射膜９は、レーザ素子１からの出射光に対する反射率も同様の程度とすることがより好ましい。反射膜９は、誘電体多層膜、金属膜又はこれらの積層膜によって形成することができる。
波長変換部材３における反射膜９が配置される面は、反射膜９と密着していることが好ましい。これによって、波長変換部材３で生じる熱を、反射膜９を通じて放出する経路を確保することができる。
【００２５】
反射膜９は、波長変換部材３の下方に配置される。反射膜９は、波長変換部材３の透光性部材２との接触面以外の表面に配置されていてもよく、例えば、波長変換部材３の側面等に配置されていてもよい。反射膜９が設けられることで、波長変換部材３から、透光性部材２とは異なる方向への光の出射を低減することができる。これにより、波長変換部材３内に導入された光をより多く透光性部材２に取り出すことが可能となり、光取り出し効率を向上させることに寄与する。
【００２６】
波長変換部材３は、光入射面及び／又は光出射面に、任意に、反射防止層（ＡＲ層）、短波長パスフィルタ（ＳＷＰＦ）、拡散層などの機能性膜が形成されていてもよい。ここでの機能性膜は、いずれも、当該分野で公知のもののいずれかを用いることができる。
【００２７】
（支持部材６）
発光装置は、支持部材６を備えている。レーザ素子１、透光性部材２及び波長変換部材３は、支持部材６によって規定される空間内に配置されている。支持部材６は、レーザ素子１等を気密封止することができる。
支持部材６は、ベース５とキャップ４を有する。図１Ｂ及び図２Ｂに示すように、レーザ素子１、透光性部材２及び波長変換部材３は、ベース５及びキャップ４により規定される空間内に配置されている。ベース５は、主として、レーザ素子１及び波長変換部材３を載置するためのものである。ベース５は、適度な強度及び熱伝導率を有する材料によって構成することができる。このような材料としては、例えば、銅、銅合金、鉄又はコバール等の鉄合金等を含む金属、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウム等を含むセラミックス等が挙げられる。ベース５は、複数の材料の組合せにより形成されていてもよい。
ベース５の形状は、例えば、板状、上方に向かって開口した凹部を有する形状など、種々の形状が挙げられる。ベース５は、半導体レーザ素子１が実装される実装面が平坦で、さらにその実装面に平行な下面を備えた形状とすることができる。ベース５の平面形状は、例えば、略円形、略楕円形、略多角形等の種々の形状が挙げられる。ベース５の大きさは、適宜調整することができ、例えば、ベース５の平面積は１０ｍｍ2以上が挙げられる。
ベース５の厚みは、強度、放熱性等を考慮すると、０．２ｍｍ以上であることが挙げられ、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が好ましい。ベース５は、全領域にわたって一定の厚みを有するものであってもよいし、部分的に厚みが異なっていてもよい。
ベース５が上方に向かって開口した凹部を有する形状である場合、その高さは、例えば、７００μｍ以上４０００μｍ以下が挙げられ、１０００μｍ以上３５００μｍ以下が好ましい。
【００２８】
キャップ４は、主として、ベース５と共にレーザ素子１等を気密封止するためのものである。キャップ４は、適度な強度を有する材料によって構成されることができる。このような材料としては、例えば、銅、銅合金、鉄又はコバール等の鉄合金等を含む金属、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウム等を含むセラミックス等が挙げられる。キャップ４は、ベース５と同じ材料によって形成されていてもよいし、異なる材料によって形成されていてもよい。キャップ４は、複数の材料の組合せにより形成されていてもよい。
キャップ４は、例えば、金属接着剤等を用いて又は溶接によって、ベース５に接合されている。
キャップ４の形状は、例えば、板状、下方に向かって開口した凹部を有する形状など、種々の形状が挙げられる。キャップ４の形状は、ベース５との係合によって半導体レーザ素子１等を収容する空間を規定し得る形状である。例えば、図１Ａ〜１Ｄに示すように、ベース５が上方に向かって開口した凹部を有する形状である場合には、キャップ４の形状として板状が挙げられる。あるいは、ベース５が、互いに平行な上面及び下面を備えた板状の形状である場合には、キャップ４の形状として、ベース５上に載置されたレーザ素子１等の上方に位置する天井部と、天井部を支持する側壁部とを有する下方に向かって開口した凹部を有する形状が挙げられる。また、キャップ４は、ベース５上にキャップ４を固定する等のための突出及び屈曲等の形状の部位を有していてもよい。
キャップ４の厚みは、０．２ｍｍ以上、例えば、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることができる。
【００２９】
キャップ４は、光を取り出すための光取り出し窓４ａを有する。光取り出し窓４ａとは、キャップ４のうち透光性の部分である。光取り出し窓４ａから、波長変換部材３によって波長変換された光等が発光装置１０の外部に取り出される。例えば、キャップ４は、貫通孔を有する遮光部材と、貫通孔を塞ぐ透光性蓋とを有することができる。この場合、透光性蓋が光取り出し窓４ａである。光取り出し窓４ａは、透光性部材２及び波長変換部材３が載置されるベース５の実装面に対向する位置に配置することができる。言い換えると、光取り出し窓４ａの位置は、ベース５上に載置された透光性部材２及び波長変換部材３の上方に配置することができる。光取り出し窓４ａは、キャップ４の上面から見て、その全部がキャップ４の外周から離間していてよい。光取り出し窓４ａは、例えば、キャップ４の中央部分に配置されている。キャップ４を主として透光性の材料から構成してもよい。この場合、ベース５と接合する部分に金属膜を設けて金属接着剤との密着性を向上させてもよい。
光取り出し窓４ａの大きさは、レーザ素子１からの出射光、反射光及び／又は波長変換光等を通過させることができる大きさとする。光取り出し窓４ａの大きさは、例えば０．３ｍｍ2以上９ｍｍ2以下の大きさとすることができ、０．５ｍｍ2以上４ｍｍ2以下の大きさであってもよい。また、光取り出し窓４ａは、キャップ４の上面から見て、透光性部材の上面２ｄを完全に内包する大きさ及び位置であることが好ましい。これにより、透光性部材の上面２ｄから出射される光の主要部分を発光装置１０の外部へ取り出すことができる。光取り出し窓４ａの形状は、矩形等の多角形、円形、楕円形、等の種々の形状が挙げられる。透光性部材２及び波長変換部材３を合わせたものの形状としては、例えば柱形状と錐台形状とを組み合わせた形状（例えば、四角柱と四角錐台とを組み合わせた形状）が挙げられる。この場合、光取り出し窓４ａの形状は矩形等の多角形、例えば四角形とすることができる。
【００３０】
実施形態１
この実施形態１の発光装置１０は、図１Ａ〜１Ｄに示すように、２つのレーザ素子１、透光性部材２及び波長変換部材３を備える。
これらレーザ素子１、透光性部材２及び波長変換部材３は、ベース５とキャップ４とを有する支持部材６内に配置されている。ベース５は実質的に開口を有する有底の形状であり、キャップ４は平板状であり、両者の対向により、レーザ素子１等を収容する空間を規定する。
半導体レーザ素子１は、ベース５とキャップ４とにより規定される空間内において、ベース５の実装面にサブマウント７を介して配置されている。
ベース５及びキャップ４は、それぞれコバールによって形成されている。キャップ４には、その中央に光を取り出す光取り出し窓４ａが、例えば、上面視において１ｍｍ×０．５ｍｍの長方形で設けられている。ベース５とキャップ４とは溶接によって接合されており、これによって半導体レーザ素子１が気密封止されている。
支持部材６に規定される空間内には、さらに、透光性部材２と、波長変換部材３とが収容されている。
【００３１】
透光性部材２は、半導体レーザ素子１からの光を光取り出し窓４ａに向かって反射させることができる位置に配置されている。透光性部材２は、四角錐台形状を有する。この四角錐台形状は、レーザ素子１に向いて、透光性部材２の内側に４５度で傾斜した傾斜角αの第１傾斜面２ａを２面有し、第１傾斜面２ａと異なる面として、第２傾斜面２ｃを有する。第２傾斜面２ｃは、透光性部材２の第１傾斜面２ａ及び下面２ｂに隣接し、下面２ｂに対して、７０度の傾斜角βで傾斜している。つまり、第１傾斜面２ａは、レーザ素子１から出射される光の光軸に対して、α＝４５度の角度を有する面を向けて配置している。第２傾斜面２ｃ、光軸に対して、平行である。透光性部材２は、例えば、サファイアによって形成されている。透光性部材２は、光が入射する面（つまり、第１傾斜面２ａ）とは異なる下面２ｂが半導体レーザ素子１の出射光が出て行く面であり、さらに、上面２ｄが波長変換光の出射面である。
波長変換部材３は、透光性部材２の下面２ｂに接触して、透光性部材２の下方に配置されている。波長変換部材３は、例えば、直方体の形状である。波長変換部材３は上面で透光性部材２と密着して、波長変換部材３と透光性部材２とが一体となって透光性部材２から入射した光を波長変換し、波長変換した光を、透光性部材２に反射させ、透光性部材２の上面２ｄから、光取り出し窓４ａに向かって、光を取り出すことができる。
波長変換部材３は、蛍光体と酸化アルミニウムとの焼結体によって形成されており、蛍光体としてはＹＡＧ蛍光体が用いられており、ＹＡＧ蛍光体は波長変換部材３の全重量に対して７０重量％含有されている。
【００３２】
このような構成を有することにより、２つのレーザ素子１から出射された光をそれぞれ、透光性部材２に入射させながら、一方のレーザ素子の光強度の弱い部分を、他方のレーザ素子の光強度の強い部分で互いに補償することによって、取り出す光の配光ムラを低減することができる。また、透光性部材２と波長変換部材３との接触により、互いの熱を排熱することができ、特に、波長変換部材３を支持部材６と熱的に接続させることにより、半導体レーザ素子１の出射光に起因する熱を効果的に排熱することができる。その結果、半導体レーザ素子１の出射光として比較的高出力の光を用いることができ、発光装置１０の光出力を向上させることができる。
【００３３】
実施形態１の変形例１
この実施形態の発光装置１０Ａは、図２Ａ〜２Ｃに示すように、透光性部材２の第１傾斜面２ａに、バンドパスフィルタ１１が配置されている。このバンドパスフィルタ１１は、例えば、ＳｉＯ2膜とＮｂ2Ｏ5膜を複数積層した誘電体多層膜からなり、レーザ素子１の出射光における反射率が、波長変換部材３の波長変換光の波長における反射率よりも低い短波長パスフィルタである。
また、波長変換部材３の下面に、誘電体多層膜とＡｇによる反射膜９が配置されている。
これらの構成以外は、実質的に発光装置１０と同様の構成である。
このような構成を有することにより、透光性部材２から半導体レーザ素子１側に出ようとする波長変換光をバンドパスフィルタ１１で反射することができる。
したがって、この発光装置１０Ｂは、発光装置１０と同様の効果に加えて、発光装置１０Ｂの内部における光の損失をより低減可能という効果を有する。
また、波長変換部材３によって波長変換された光を反射膜９によって透光性部材２側に反射させることができるために、より光取り出し効率を向上させることができる。さらに、反射膜９により、波長変換部材３と支持部材６との放熱経路を確保することができ、より放熱性を向上させることが可能となる。
【００３４】
実施形態１の変形例２
この実施形態の発光装置１０Ｂは、図３Ａ〜３Ｃに示すように、第２傾斜面２ｃに、誘電体多層膜とＡｌによる光反射膜８を有する透光性部材２を用いた以外は、実質的に発光装置１０Ａと同様の構成である。
このような構成を有することにより、透光性部材２の第２傾斜面２ｃにおいて透光性部材２の内部から出射しようとする光を光反射膜８で反射することができる。これにより、発光装置１０Ｂから取り出される光の配光ムラを低減することができる。また、レーザ素子１からの光の一部が光反射膜８で波長変換部材３に向かって反射されることにより、光反射膜８を設けない場合と比較して波長変換部材３に照射される励起光の量を増大させることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１          半導体レーザ素子
２          透光性部材
２ａ        第１傾斜面
２ｂ        下面
２ｃ        第２傾斜面
２ｄ        上面
３          波長変換部材
４          キャップ
４ａ        光取り出し窓
５          ベース
６          支持部材
７          サブマウント
８          光反射膜
９          反射膜
１０、１０Ａ、１０Ｂ      発光装置
１１        バンドパスフィルタ
【図１Ａ】
2020181893.tif 000003
【図１Ｂ】
2020181893.tif 000004
【図１Ｃ】
2020181893.tif 000005
【図１Ｄ】
2020181893.tif 000006
【図２Ａ】
2020181893.tif 000007
【図２Ｂ】
2020181893.tif 000008
【図２Ｃ】
2020181893.tif 000009
【図３Ａ】
2020181893.tif 000010
【図３Ｂ】
2020181893.tif 000011
【図３Ｃ】
2020181893.tif 000012