(57)【要約】【課題】半導体発光素子からの出射光を効率良く外部へ取り出すことができるとともに、良好な配光特性を示す発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子が搭載される台座と、半導体発光素子からの光を通過させる貫通孔を備え、半導体発光素子が封止されるキャップと、キャップの貫通孔内に支持され、蛍光体を含有し、半導体発光素子からの光を透過させる波長変換部材と、を備える発光装置であって、キャップの上に、波長変換部材を被覆し、キャップの貫通孔からの光の出射方向に突出する曲面形状を有する樹脂又はガラスからなる透光性部材を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が搭載される台座と、
前記半導体発光素子からの光を通過させる貫通孔を備え、前記半導体発光素子が封止されるキャップと、
前記キャップの貫通孔内に支持され、蛍光体を含有し、前記半導体発光素子からの光を透過させる波長変換部材と、を備える発光装置であって、
前記キャップの上に、前記波長変換部材を被覆し、前記キャップの貫通孔からの光の出射方向に突出する曲面形状を有する樹脂又はガラスからなる透光性部材を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記透光性部材は、前記キャップの貫通孔内における前記光透過体の上に充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項３】
前記透光性部材は、略半球形状又は略半楕円球形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記透光性部材は、前記キャップの貫通孔の中心軸上における高さが、該透光性部材の略半球形状の半径又は略半楕円球形状の短半径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記波長変換部材は、略球形状又は略楕円球形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記透光性部材の曲率半径が、前記波長変換部材の曲率半径よりも大きく、
前記透光性部材の曲率中心が、前記波長変換部材の曲率中心よりも前記半導体発光素子に近い側に配置されてなることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記透光性部材の底面が、前記キャップの上面と一致していることを特徴とする請求項１乃至６に記載の発光装置。
【請求項８】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が搭載される台座と、
前記半導体発光素子からの光を通過させる貫通孔を備え、前記半導体発光素子が封止されるキャップと、
前記キャップの貫通孔内に支持され、蛍光体を含有し、前記半導体発光素子からの光を透過させる波長変換部材と、を備える発光装置の製造方法であって、
前記キャップの上に、前記波長変換部材を被覆するように樹脂又はガラスを配置し、前記樹脂又はガラスを融着させて透光性部材を形成する工程を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子と波長変換部材とを備えた発光装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を用いた発光装置として、光源である半導体発光素子からの光を波長変換する部材を用いた構造が知られている。
例えば、半導体レーザ素子と蛍光物質を有し、蛍光物質が半導体レーザ素子からの光を受光し、半導体レーザ素子からの光より長波長の光を発光することができるように構成された発光装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図９は従来の発光装置を示す断面図である。半導体レーザ素子７１０は、金属製のステム７２０に固定され、キャップ７３０で覆われている。キャップ７３０の上面の取り出し窓７３５の上に蛍光物質層７４０が形成されている。この構成により、半導体レーザ素子７１０からの出射光は、キャップ７３０の取り出し窓７３５を通過後、蛍光体により波長変換され、これらの混色光を外部へ出射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８７７７８号公報（特に、図９５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発光装置においては、蛍光物質層７４０と空気との界面における屈折率差によって、該界面において半導体レーザ素子からの光の反射が起こり得るため、光の取り出し効率の低下を招きやすいという問題がある。また、蛍光物質層７４０によって半導体発光素子７１０からの光が四方八方に散乱するため、出射光の広がり角が大きくなってしまい、所望の指向特性を実現することが困難である。
そこで、本発明は、半導体発光素子からの出射光を効率良く外部へ取り出すことができるとともに、良好な配光特性を示す発光装置及びその製造方法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】
本発明に係る発光装置は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子が搭載される台座と、前記半導体発光素子からの光を通過させる貫通孔を備え、前記半導体発光素子が封止されるキャップと、前記キャップの貫通孔内に支持され、蛍光体を含有し、前記半導体発光素子からの光を透過させる波長変換部材と、を備える発光装置であって、前記キャップの上に、前記波長変換部材を被覆し、前記キャップの貫通孔からの光の出射方向に突出する曲面形状を有する樹脂又はガラスからなる透光性部材を有する。キャップの上に、波長変換部材を被覆する樹脂又はガラスからなる透光性部材を有することにより、波長変換部材から出射される光を、その上に配置される樹脂又はガラスを介して効率よく外部へ取り出すことができる。透光性部材がキャップの貫通孔からの光の出射方向に突出する曲面形状を有することにより、光取り出し効率の向上を図ることができるとともに、指向性の強い光を出射することができる。また、透光性部材は波長変換部材及びキャップの上に配置されるため、透光性部材の密着強度を高めることができる。
【０００６】
また、前記透光性部材は、前記キャップの貫通孔内における前記波長変換部材の上に充填されていることが好ましい。これにより、光取り出し効率の向上を図ることができる。また、透光性部材の密着強度を向上させることができる。
【０００７】
また、前記透光性部材は、略半球形状又は略半楕円球形状であることが好ましい。これにより、光取り出し効率の向上を図ることができるとともに、指向性の強い光を出射することができる。
【０００８】
また、前記透光性部材は、前記キャップの貫通孔の中心軸上における高さが、該透光性部材の略半球形状の半径又は略半楕円球形状の短半径よりも小さいことが好ましい。これにより、キャップの貫通孔の中心軸上に効率よく光を取り出すことができる。波長変換部材の端部の上において、透光性部材が所定の厚みを有することにより、発光の色むらを低減することができる。
【０００９】
また、前記波長変換部材は、略球形状又は略楕円球形状であることが好ましい。これにより、波長変換効率を高めることができる。
【００１０】
また、前記透光性部材の曲率半径が、前記波長変換部材の曲率半径よりも大きく、前記透光性部材の曲率中心が、前記波長変換部材の曲率中心よりも前記半導体発光素子に近い側に配置されてなる。これにより、キャップの貫通孔の中心軸上に光を効率よく取り出すことができる。また、発光の色むらを低減することができる。
【００１１】
また、前記透光性部材の底面が、前記キャップの上面と一致していることが好ましい。これにより、透光性部材の密着力が向上する。また、透光性部材に生じる熱をキャップに伝達させやすくなり、放熱性を高めることができる。
【００１２】
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子が搭載される台座と、前記半導体発光素子からの光を通過させる貫通孔を備え、前記半導体発光素子が封止されるキャップと、前記キャップの貫通孔内に支持され、蛍光体を含有し、前記半導体発光素子からの光を透過させる波長変換部材と、を備える発光装置の製造方法であって、前記キャップの上に、前記波長変換部材を被覆するように樹脂又はガラスを配置し、前記樹脂又はガラスを融着させて透光性部材を形成する工程を有する。これにより、透光性部材を波長変換部材との間に空隙を設けずに配置することができ、半導体発光素子からの出射光を効率良く外部へ取り出すことが可能な発光装置を得ることができるとともに、良好な配光特性を示す発光装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体発光素子からの出射光を効率良く外部へ取り出すことができるとともに、良好な配光特性を示す発光装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の一部を拡大した概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図９】従来の発光装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための、発光装置を例示するものであって、本発明は、発光装置を以下のものに特定しない。また、特定的な記載がない限りは、構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を一の部材で構成することもできるし、逆に、一の要素を複数の部材で構成することもできる。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。図３は、第１の実施形態に係る発光装置の一部を拡大した概略断面図である。
【００１７】
本実施形態に係る発光装置は、半導体発光素子１１０と、半導体発光素子１１０を搭載する台座１２０と、半導体発光素子１１０を台座の一部とともに覆うキャップ１３０とを備えて構成される。台座１２０は、外部電極と電気的に接続するためのリード１２３を備える略円盤形状の台座底部１２１と、台座底部１２１の上面に配設される台座柱部１２２と、を有する。半導体発光素子１１０は、台座柱部１２２の側面に固定され、ワイヤー等の導電部材を介して電気的にリード１２３と接続されている。キャップ１３０は、円筒形状のキャップ側部１３１と、キャップ側部１３１の上端を被覆する円盤形状のキャップ上部１３２とを有する。キャップ１３０は、台座柱部１２２に固定された半導体発光素子１１０を覆うように、キャップ側部１３１の下端が台座底部１２１の上面に接合される。キャップ１３０と台座底部１２１とで囲まれた部分は中空であり、半導体発光素子１１０は、キャップ１３０と台座底部１２１とで封止されている。キャップ上部１３２の中央部には、キャップの上部１３２の厚さ方向において、キャップ１３０の内外と貫通した貫通孔１３５が形成されている。この貫通孔１３５は、半導体発光素子１１０からの光が通過する。また、この貫通孔１３５内には、蛍光体を含有し、半導体発光素子１１０からの光を透過する波長変換部材１４０が設けられている。波長変換部材１４０は、例えば、透光性の材料に、蛍光体粒子を分散させたものが挙げられる。
【００１８】
キャップ１３０の上には、樹脂又はガラスからなる透光性部材１５０が設けられている。透光性部材１５０は、キャップ１３０の貫通孔１３５に設けられた波長変換部材１４０を被覆するようにキャップ上部１３２の上面に固定されている。ここでキャップの上面とは、貫通孔が設けられ、外部と接触する面を指す。また、透光性部材１５０は、キャップ１３０の貫通孔１３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有しており、例えば、略半球形状又は略半楕円球形状等が挙げられる。透光性部材１５０の底面は、波長変換部材１４０の上面と接触している。透光性部材１５０の底面は、波長変換部材１４０やキャップ上部１３２の上面に対応した形状とすることが好ましい。
【００１９】
半導体発光素子１１０は、光出射面１１１を上面（図３における上側）に備えており、光出射面１１１がキャップ１３０の上面と対向するよう離間して載置される。また、半導体発光素子１１０の出射光軸は、キャップ１３０の上面の中心軸とほぼ重なる。つまり、半導体発光素子１１０から出射される光の中心軸は発光装置１００の中央軸とほぼ一致し、その中心軸上に、波長変換部材１４０及び透光性部材１５０が配置される。
【００２０】
本実施形態に係る発光装置１００において、半導体発光素子１１０からの出射光は、キャップ１３０の貫通孔１３５に配置された波長変換部材１４０に入射し、その後、透光性部材１５０を介して外部へ放出される。これにより、波長変換部材１４０から出射される光を効率よく外部へ取り出すことができる。透光性部材１５０がキャップ１３０の貫通孔１３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有することにより、光取り出し効率の向上を図ることができるとともに、指向性の強い光を出射することができる。また、透光性部材１５０は波長変換部材１４０及びキャップ１３０の上面に渡って形成されるため、透光性部材１５０の密着強度を高めることができる。
以下に個々の部材について説明する。
【００２１】
（透光性部材）
透光性部材は、樹脂又はガラスから構成され、波長変換部材を被覆するようにキャップの上面に固定される。波長変換部材から出射された光は、透光性部材を介して効率よく外部へ出射される。透光性部材の形状や大きさを調整することにより、所望の配光特性を得ることができる。透光性部材は、波長変換部材を外部から保護する役割や、波長変換部材がキャップから脱落することを防止する役割も持つ。
波長変換部材を有機系の樹脂の接着剤を用いて固定した場合、蛍光体の発熱により有機系の樹脂は黄変等して劣化する。これにより光取り出し効率が低下する。透光性部材を設けることにより、有機系の樹脂を用いずに波長変換部材を固定できるため、光取り出し効率を高いまま維持することができる。
【００２２】
透光性部材の形状は、光の出射側に曲面を備えるものが、反射による戻り光を低減することができるとともに、光取り出し効率が高くなることから好ましい。特に、光の出射側の表面の略全体が曲面で構成される形状が好ましい。
透光性部材は、略半球形状又は略半楕円球形状とすることにより、レンズ効果が生じ発光装置から出射される光を集光することができる。略半球形状又は略半楕円球形状とは、一部に平面や微細な凹凸等を有している形状も含む。良好な配光特性を得るために、透光性部材は、キャップの貫通孔の中心軸上に位置する部分及び／又はその周辺が最上点に位置していることが好ましい。
透光性部材は、キャップの貫通孔の中心軸上における高さが、略半球形状の透光性部材の底面における半径又は略半楕円球形状の透光性部材の短半径よりも小さいことが好ましい。これにより、キャップの貫通孔の中心軸方向に進む光を、進行距離の短いうちに透光性部材から取り出すことができるので、光の減衰を抑え、キャップの貫通孔の中心軸上に効率よく光を取り出すことができる。
なお、透光性部材の底面は、波長変換部材やキャップの上面に対応した形状とすることが好ましい。透光性部材の底面とは、キャップの上面や波長変換部材と接する側の面である。これにより、透光性部材の密着強度を高めることができる。特に、透光性部材は、波長変換部材に直接接していることが好ましい。波長変換部材と透光性部材との間に空隙を設けずに接触させることにより、波長変換部材からの光が、透光性部材との間の空隙により失われることがなく、効率よく外部に取り出すことができる。波長変換部材がキャップの上面よりも低い位置に配置されている場合には、透光性部材は、キャップの貫通孔内における前記波長変換部材の上に充填されていることが好ましい。
また、透光性部材の底面の平面形状は、キャップの上面と一致していることが好ましい。キャップとの接触面積を大きくすることにより、透光性部材とキャップとの密着強度を高めることができる。また、透光性部材に生じる熱をキャップに伝達させやすくなり、放熱性を高めることができる。
【００２３】
透光性部材は、大気の屈折率（波長４００〜８００における屈折率：約１）と波長変換部材の屈折率（ｎｉｎ）との間の屈折率（ｎｏｕｔ）を有している（つまり、１＜ｎｏｕｔ＜ｎｉｎ）ことが好ましい。これにより、波長変換部材の出射側の面における光の反射を緩和することができ、効率良く半導体発光素子の光を外部へ取り出すことができる。ここで、波長変換部材の屈折率とは、波長変換部材に含まれる蛍光体等の波長変換材料が有する屈折率を指す。ここでの屈折率差は、特に限定されないが、例えば、透光性部材の屈折率は、波長変換部材の屈折率が１．８〜２．０程度であれば、１．６〜１．７９程度（好ましくは、１．６〜１．７程度）であることが例示される。
【００２４】
透光性部材は、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、低融点ガラス、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等又はこれらの組み合わせにより形成することができる。
上述した透光性部材は、光の波長が短くなるに従って吸収係数が増大する傾向にある。そのため、後述する波長変換部材は、半導体発光素子からの光を吸収し、半導体発光素子の発光スペクトルのピーク波長よりも長波長側の発光が可能であるものが好ましい。
【００２５】
（波長変換部材）
波長変換部材は、半導体発光素子から出射された光が照射されることで、波長変換した光を発する機能を有する。これにより、発光装置からは、半導体発光素子からの光と、波長変換部材で波長変換された光との混色光を外部に取り出すことができる。
波長変換部材は、必要に応じたものを選択することで、所望の波長を得ることができる。また、複数種類の波長変換部材が存在してもよい。波長変換部材としては、半導体発光素子からの光を、より長波長に変換させるものが好ましい。
【００２６】
波長変換材料として蛍光体を用いる場合、白色光を得る方法として以下の方法が例示される。第１の方法は、半導体発光素子から発光される青色光で、黄色発光の蛍光体を励起させる。これにより、一部波長変換された黄色光と、変換されない青色光が混色され、白色光として放出される。第２の方法は、半導体発光素子から放出される紫外光により、赤色、青色、黄色蛍光体を励起させる。波長変換された３色光が混色され、白色として放出される。第３の方法は、半導体発光素子から放出された青色光により、緑色、赤色蛍光体を励起させる。波長変換された２色光と発光素子の光が混色され、白色として放出される
【００２７】
波長変換部材としては、蛍光体をガラスやセラミックス（ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＧａＮ）、樹脂などの光透過体と混合したものが挙げられる。また結着剤となるガラスや樹脂を用いずに蛍光体のみを焼結したものも使用することができる。耐熱性に富むことから蛍光体が分散された無機部材、例えば蛍光体ガラスや蛍光体含有セラミックスが好ましい。
【００２８】
代表的な蛍光体としては、銅で付括された硫化カドミ亜鉛やセリウムで付括されたＹＡＧ系蛍光体及びＬＡＧ系蛍光体が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においてはＲｅ３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｔｂ、Ｓｍからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）で表されるＹＡＧ系蛍光体及びＬＡＧ系蛍光体、又は、サイアロン蛍光体が好ましい。また、ＭＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ、ＭＳｉ（Ｂ，Ａｌ）Ｎ３：Ｅｕ（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの少なくとも１種）で表される窒化物系蛍光体が好ましい。
また、波長変換部材には、粘度増量剤、光拡散物質、顔料等、使用用途に応じて適切な部材を添加することができる。
【００２９】
波長変換部材は、キャップの貫通孔からの光の出射方向に突出する曲面形状を有することが好ましい。これにより、波長変換部材における光の出射側の部分において、全反射を生じ難くすることができ、光取り出し効率の向上を図ることができる。また、広がり角が調整された光を出射することができる。波長変換部材の出射側の曲面の最上点は、貫通孔の中心軸上又はその周辺に位置していることが好ましい。これにより、光軸のずれによる色調ばらつきを低減することができる。このような波長変換部材の形状としては、特に限定されないが、例えば、球形状、楕円球形状、半球形状、半楕円球形状又はこれらに近似する形状が好ましい。これらの形状において、一部に平面や微細な凹凸、膨らみを有しているものも含む。特に、球形状、楕円球形状等、光の入射側及び出射側に曲面を有するものが、波長変換部材における光の出射側での全反射のみならず、光の入射側での全反射も生じ難くすることができることから好ましい。特に、波長変換部材が球形状や楕円球形状である場合、波長変換部材を容易に貫通孔内に配置することができ、光軸を効率よく調整することができる。
上記のような波長変換部材は、半導体発光素子として半導体レーザを用いる場合に、特に有効である。半導体レーザ光は指向性が高いため、波長変換部材が半導体レーザの光軸上において所定の厚みを有することにより、波長変換効率を高めることができる。
【００３０】
波長変換部材の大きさは、キャップの貫通孔内を進行する光のほぼ全てが照射される大きさであればよい。ここで、ほぼ全てとは、全体の出射光の８０％以上を意味する。例えば、波長変換部材の径は、半導体発光素子の光出射パターンの径とほぼ同一とすることが好ましい。これにより、波長変換部材の一部分への光の集中を軽減することができ、波長変換部材の劣化を軽減することができる。
上記のような波長変換部材を用いる場合、波長変換部材の端部において、波長変換部材で波長変換されることなく通過した光が外部に出射され、この光が色調ばらつきの原因となる場合がある。そこで、波長変換部材の端部の上において所定の厚みを有するように透光性部材を形成することが好ましい。一般に上述した材料からなる透光性部材は、光の波長が短くなるに従って吸収係数が増大する。上記のように透光性部材を形成することにより、波長変換部材で波長変換されることなく通過した光が透光性部材内で減衰されやすくなる。例えば、透光性部材の曲率半径が波長変換部材の曲率半径よりも大きく、透光性部材の曲率中心が波長変換部材の曲率中心よりも半導体発光素子に近い側に配置されるように構成することが好ましい。これにより、図３に示すように波長変換部材の端部の上を進行する光Ｌ１の移動距離が長くなるため、波長変換部材の端部から出射される半導体発光素子の光の成分を減らすことができる。また、透光性部材の中心軸上を進行する光Ｌ２の移動距離が短くなるため、透光性部材の中心軸方向に効率よく光を取り出すことができる。
【００３１】
（キャップ）
キャップは、半導体発光素子を被覆するためのものであり、特に、台座に半導体発光素子が配置されたものにおいて、半導体発光素子を気密封止するためのものである。また、キャップは、波長変換部材を保持している。
【００３２】
キャップの形状は、特に限定されるものではなく、例えば、有底の筒型（円柱又は角柱等）又は錐台型（円錐台又は角錐台等）、ドーム型及びこれらの変形形状等、種々の形状が挙げられる。本実施形態に係る発光装置では、キャップは、円筒形状のキャップ側部と、キャップ側部の上端を覆う環状のキャップ上部とを有している。キャップ側部の下端は台座底部に取り付けられる。
【００３３】
キャップは、半導体発光素子の台座への搭載形態に応じて、半導体発光素子からの光を通過させる貫通孔を有している。貫通孔は、キャップの上部又は側部等のいずれの部位に形成されていてもよい。本実施形態に係る発光装置では、発光素子の光出射方向側からみて、キャップ上部のほぼ中央に貫通孔が形成されている。貫通孔の開口幅における中心軸は、半導体発光素子からの光出射軸とほぼ同一である。これにより、半導体発光素子からの光の略全てが進行する領域のみに波長変換部材を配置可能とできるため、波長変換率の向上及び光損失の低減を図ることができる。すなわち、波長変換量が安定した色むらの少ない高輝度な光を発光装置より出射できる。
なお、貫通孔の数については、本実施形態では１つの貫通孔を形成したものを例示しているが、これに限らず、２以上の複数個設けてもよい。
【００３４】
貫通孔の平面形状は、特に限定されず、例えば、キャップ内側又は外側の平面視で、円形、楕円形、長方形、正方形、菱形等の多角形等が挙げられる。キャップ内側と外側とで、異なる平面形状であってもよい。キャップ内側の貫通孔の大きさは、発光素子の出射光の広がり角、発光素子とキャップとの距離等によって適宜調整することができる。特に、少なくともキャップ内側においては、半導体発光素子の出射光の外形及び大きさに合わせたものが好ましい。つまり、半導体発光素子からの出射光がほぼ全て貫通孔に進入できるものであればよい。ここで、ほぼ全てとは、全体の出射光の８０％以上を意味する。
【００３５】
貫通孔は、キャップの内側（半導体発光素子に近い側）から外側に（半導体発光素子に遠い側）向かって広口となっていることが好ましい。このような貫通孔の形状としては、逆円錐台形状、カップ形状等が挙げられる。貫通孔のキャップ内側から外側への広がりの程度は、特に限定されるものではないが、例えば、貫通孔の外周に広がるキャップ表面に対して３０〜７５°程度の傾斜角を有していることが好ましい。ここで、傾斜角とは断面形状におけるキャップ上部の下面（キャップ上部の内側の面）と貫通孔の内壁がなす角度を指す。このような傾斜角に設定することにより、波長変換部材の内側表面で反射する光を、貫通孔の内壁によって効率的に反射させることができるため、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００３６】
なお、貫通孔には、後述する波長変換部材の少なくとも一部が支持されている。貫通孔は、波長変換部材の全てを貫通孔内で支持していなくてもよく、例えば、キャップの内側や外側に突出するように配置されていてもよい。
【００３７】
キャップ材質としては、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ合金、コバール、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、真鍮等が挙げられる。通常、キャップは台座に抵抗溶接や半田付け等で接着される。特に、熱伝導率が高く、且つ、プロジェクションを用いた抵抗溶接が可能であるＦｅ−Ｎｉ合金、コバール、Ｎｉ等が好ましい。
【００３８】
キャップは、光反射率を高めるため、キャップの材質よりも反射率の高い反射部材を施すこともできる。特に、キャップの上面や貫通孔の内壁面に反射部材を施すことが好ましい。また、キャップの酸化劣化を防止するため、Ｎｉ、Ａｇ等のメッキを施しても良い。
反射部材は、発光素子から出射された光又は波長変換部材から放出された光を反射させる効果を持つ。反射部材を設けることで、光取り出し効率の高い発光装置が作成可能となる。反射部材は、台座全面、キャップ全面に設けることができる。特に、波長変換部材が配置される部位、つまり、キャップの貫通孔の内壁の一部又は全面に配置されていることが好ましい。反射部材は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ｔｉ等の金属及びこれらの合金、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ５、ＺｎＳ、ＭｇＦ２等の多層膜などを少なくとも１以上含むものが好ましい。
【００３９】
反射部材は、保護膜で被覆されていてもよい。保護膜は、反射部材の劣化を抑制する機能を持つ。保護膜を設けることにより、反射部材が外部と接することを防ぎ、反射部材の化学反応や汚染を防止することができる。保護膜は、光透過率の高い材料で形成されることが好ましい。特に、半導体発光素子からの光の透過率が７０％以上であるものが好ましい。これは、反射部材で反射された光を効率良く外部へ取り出すことができるためである。具体的には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＩＴＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ，ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＭｇＦ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＧａＮ、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等又はこれらの組み合わせが挙げられる。保護膜は、透光性部材の屈折率と略同一の屈折率、又は透光性部材の屈折率と波長変換部材の屈折率との間の屈折率を有していることが好ましい。また、保護膜は、キャップと波長変換部材及び透光性部材との接着に寄与することもできる。
【００４０】
（半導体発光素子）
半導体発光素子は、主発光面を上向きにして、台座に、例えば、放熱部材を介して載置される。本実施の形態においては、半導体発光素子の主発光面がキャップ上部の下面と対向している。
半導体発光素子は、発光ダイオード、半導体レーザなど種々のものが利用できる。本実施形態では、半導体レーザを使用したものとして説明するが、これに限定されない。半導体レーザ光は指向性が高いため、波長変換部材の厚みが小さい部分や、波長変換部材に含まれる蛍光体の濃度が低い部分において、波長変換部材で波長変換されることなく通過した光が外部に出射されやすく、色調バラツキが生じやすい。本願発明は、半導体発光素子として半導体レーザを用いる場合に特に効果的である。
半導体レーザ素子は、３００ｎｍ〜５００ｎｍに発光ピーク波長を持つものを使用できるが、４００ｎｍ〜４７０ｎｍに発光ピーク波長を持つものが好ましい。本発明においては、半導体レーザ素子は、１つのみ配置されてもよいし、２以上配置されてもよい。複数の半導体レーザ素子が配置される場合は、それらの波長は、同じ波長帯でもよいし、異なっていても良い。特にＲＧＢに対応する半導体レーザ素子を同じ放熱部材上に配置したものでもよい。この他、発光素子に発光ダイオードを使用する場合、端面発光型のものが好適である。
【００４１】
（台座）
台座は、円盤形状の台座底部と、台座底部の上面から直立して配接される柱状の台座柱部と、を有する。台座底部の底面から鉛直方向にリードが延伸されている。リードは、外部電極と電気的に接続するためのものである。台座柱部の側面には、半導体発光素子がＡｕ−Ｓｎ等の共晶接合材又は接着材を介して装着される。半導体発光素子はワイヤー等を介してリードと電気的に接続されており、これにより外部電極と接続可能になる。また、台座底部の上面の周縁近傍には、キャップ側部の下端が固定されている。
【００４２】
台座底部は、上面側から見て、正方形、長方形、円盤、半円、多角形等の形状を採ることもできる。台座柱体は、一部を平面にした円柱形状、半円柱形状、直方体、立方体、およびこれらを組み合わせた形状などを採ることもできる。
台座底部および台座柱部は、異部材とは限らず、両者は同一部材とすることも可能である。これにより製品の部品点数を削減することができる。また、台座底部及び台座柱部は、複数の部材から構成されても構わない。各部材間はＡｕ−Ｓｎ等の蝋付け、抵抗溶接、半田付け等で接合することができる。
【００４３】
台座底部および台座柱部に用いる部材は、熱伝導率の良いものが好ましい。具体的には、銅、鉄、コバルト、ニッケル、金、アルミニウム、真鍮、タングステン、コバール、ステンレス等の金属、または、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ダイヤモンド等のセラミック系のもの等が挙げられる。本発明の発光装置は、半導体発光素子から生じた熱が、機械的および電気的に接続される台座柱部および台座底部に伝導され、さらに外気へと放出される構造とすることが好ましい。また、台座底部は、キャップの材質との密着性も考慮して部材を決定することが好ましい。
また、台座内にリード等を設けるため、絶縁材を用いても構わない。絶縁材としては、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＣ等のセラミックや、シリコーン、エポキシ、ｐｅｅｋ等の樹脂、または、低融点ガラス等を用いることができる。
【００４４】
（発光装置の製造方法）
以下に、本実施形態に係る発光装置の製造方法の例を示す。
半導体発光素子は、台座底部の上面の中央域に載置された台座柱体の一側面に、Ａｕ−Ｓｎ等の接着材を介して固定する。半導体発光素子はワイヤー等の導電部材を介して電気的にリードと接続され、これにより外部電極から半導体発光素子への電力供給が可能となる。
【００４５】
カップ状のキャップは、その上面において、厚さ方向に貫通した貫通孔が形成されてなる。この貫通孔を閉塞するように波長変換部材を配置する。波長変換部材は、例えば低融点ガラスやペースト材を用いて接着する、又は加熱や加圧によって融着させて固定する。波長変換部材としては、ガラス材料に蛍光体を分散させたものを用いる。
【００４６】
続いて、キャップの上面に透光性部材を形成する。透光性部材を形成する方法として以下の方法が例示される。第１の方法は、キャップの上面に、シリコーン樹脂を主成分とするものをポッティングし、その後に加熱して硬化させることにより、透光性部材を形成する。第２の方法は、透光性部材を構成するガラスを所定の形状に加工したものをキャップの上面に配置し、真空、窒素等の雰囲気中でガラスの融点まで昇温させる。これにより、透光性部材を融着させてキャップに固定する。第３の方法は、透光性部材を成形するための金型を用意し、この金型内に透光性部材を構成する材料を注入する。その後、金型を用いて加圧下で成形することにより、キャップ上に透光性部材を形成する。以上の方法により、透光性部材を波長変換部材との間に空隙を設けずに配置することができる。
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第２の実施形態に係る発光装置は、前述した第１の実施形態の発光装置と比べて、反射部材及び透光性部材の配置が異なる。なお、第１の実施形態と重複するところもあり、一部説明を省略することもある。
本実施形態に係る発光装置２００は、半導体発光素子２１０と、半導体発光素子２１０を搭載する台座２２０と、半導体発光素子２１０を台座２２０の一部とともに覆うキャップ２３０とを備えて構成される。キャップ２３０は、半導体発光素子２１０を覆うように、キャップ２３０の側部の下端が台座２２０の上面に接合される。キャップ２３０の上部の中央部には、キャップ２３０の上部の厚さ方向において、キャップ２３０の内外と貫通した貫通孔２３５が形成されている。この貫通孔２３５内には、蛍光体を含有し、半導体発光素子２１０からの光を透過する波長変換部材２４０が設けられている。波長変換部材２４０は、例えば、透光性の材料に、蛍光体粒子を分散させたものが挙げられる。
【００４７】
キャップ２３０の上には、樹脂又はガラスからなる透光性部材２５０が設けられている。透光性部材２５０は、キャップ２３０の貫通孔２３５に設けられた波長変換部材２４０を被覆するようにキャップ２３０の上面に固定されている。透光性部材２５０は、キャップ２３０の貫通孔２３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有しており、例えば、略半球形状又は略半楕円球形状等が挙げられる。透光性部材２５０の底面は、波長変換部材２４０の上面と接触している。
【００４８】
本実施形態において、キャップ２３０の上面全体に反射部材２６０が設けられている。これにより、透光性部材２５０の界面で反射されてキャップ２３０の上面方向に戻る光を効率よく反射させることが可能となり、光取り出し効率を向上させることができる。また、反射部材２６０の上に保護膜２７０が設けられている。保護膜２７０をキャップ２３０の上面全体に設けることにより、透光性部材２５０の密着強度を高めることができる。
【００４９】
本実施形態に係る発光装置２００において、半導体発光素子２１０からの出射光は、キャップ２３０の貫通孔２３５に配置された波長変換部材２４０に入射し、その後、透光性部材２５０を介して外部へ放出される。これにより、波長変換部材２４０から出射される光を効率よく外部へ取り出すことができる。透光性部材２５０がキャップ２３０の貫通孔２３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有することにより、光取り出し効率の向上を図ることができるとともに、指向性の強い光を出射することができる。また、透光性部材２５０は波長変換部材２４０及びキャップ２３０の上面に渡って形成されるため、透光性部材２５０の密着強度を高めることができる。
＜第３の実施形態＞
図５は、本発明の第３の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第３の実施形態に係る発光装置は、前述した第１の実施形態の発光装置と比べて、反射部材及び透光性部材の配置が異なる。なお、第１の実施形態と重複するところもあり、一部説明を省略することもある。
本実施形態に係る発光装置３００は、半導体発光素子３１０と、半導体発光素子３１０を搭載する台座３２０と、半導体発光素子３１０を台座３２０の一部とともに覆うキャップ３３０とを備えて構成される。キャップ３３０は、半導体発光素子３１０を覆うように、キャップ３３０の側部の下端が台座３２０の上面に接合される。キャップ３３０の上部の中央部には、キャップ３３０の上部の厚さ方向において、キャップ３３０の内外と貫通した貫通孔３３５が形成されている。この貫通孔３３５内には、蛍光体を含有し、半導体発光素子３１０からの光を透過する波長変換部材３４０が設けられている。波長変換部材３４０は、例えば、透光性の材料に、蛍光体粒子を分散させたものが挙げられる。
【００５０】
キャップ３３０の上には、樹脂又はガラスからなる透光性部材３５０が設けられている。透光性部材３５０は、キャップ３３０の貫通孔３３５に設けられた波長変換部材３４０を被覆するようにキャップ３３０の上面に固定されている。また、透光性部材３５０は、キャップの貫通孔からの光の出射方向に突出する曲面形状を有しており、例えば、略半球形状又は略半楕円球形状等が挙げられる。透光性部材３５０の底面は、波長変換部材３４０の上面と接触している。
【００５１】
本実施形態において、キャップ３３０の上面の一部に反射部材３６０が設けられている。キャップ３３０の上面のうち、貫通孔３３５の周縁部及びその周辺は、反射部材３６０で覆われている。さらに、反射部材３６０の上に保護膜３７０が設けられている。一方、キャップ３３０の上面の端部及びその周辺は、反射部材３６０や保護膜３７０で覆われていない。本実施形態においては、透光性部材３５０によって反射部材３６０の端部が透光性部材３５０によって覆われるので、反射部材３６０の端部における劣化を防止することができる。
【００５２】
本実施形態に係る発光装置３００において、半導体発光素子３１０からの出射光は、キャップ３３０の貫通孔３３５に配置された波長変換部材３４０に入射し、その後、透光性部材３５０を介して外部へ放出される。これにより、波長変換部材３４０から出射される光を効率よく外部へ取り出すことができる。透光性部材３５０がキャップ３３０の貫通孔３３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有することにより、光取り出し効率の向上を図ることができるとともに、指向性の強い光を出射することができる。また、透光性部材３５０は波長変換部材３４０及びキャップ３３０の上面に渡って形成されるため、透光性部材３５０の密着強度を高めることができる。
＜第４の実施形態＞
図６は、本発明の第４の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第４の実施形態に係る発光装置は、前述した第１の実施形態の発光装置と比べて、反射部材及び透光性部材の配置が異なる。なお、第１の実施形態と重複するところもあり、一部説明を省略することもある。
本実施形態に係る発光装置４００は、半導体発光素子４１０と、半導体発光素子４１０を搭載する台座４２０と、半導体発光素子４１０を台座４２０の一部とともに覆うキャップ４３０とを備えて構成される。キャップ４３０は、半導体発光素子４１０を覆うように、キャップ４３０の側部の下端が台座４２０の上面に接合される。キャップ４３０の上部の中央部には、キャップ４３０の上部の厚さ方向において、キャップ４３０の内外と貫通した貫通孔４３５が形成されている。キャップ４３０の貫通孔４３５は、キャップ４３０の内側（半導体発光素子に近い側）から外側に（半導体発光素子に遠い側）向かって広口となっている。この貫通孔４３５内には、蛍光体を含有し、半導体発光素子からの光を透過する波長変換部材４４０が設けられている。波長変換部材４４０は、例えば、透光性の材料に、蛍光体粒子を分散させたものが挙げられる。
【００５３】
キャップ４３０の上には、樹脂又はガラスからなる透光性部材４５０が設けられている。透光性部材４５０は、キャップ４３０の貫通孔４３５に設けられた波長変換部材４４０を被覆するようにキャップ４３０の上面に固定されている。透光性部材４５０は、キャップ４３０の貫通孔４３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有しており、例えば、略半球形状又は略半楕円球形状等が挙げられる。透光性部材４５０の底面は、波長変換部材４４０の上面と接触している。
【００５４】
本実施形態において、キャップ４３０の上面及び貫通孔４３５の内壁面に反射部材４６０が設けられている。これにより、透光性部材４５０や波長変換部材４４０からの戻り光を再反射させることが可能となり、光取り出し効率を向上させることができる。また、反射部材４６０の上に保護膜４７０が設けられている。これにより、波長変換部材４４０及び透光性部材４５０の密着強度を高めることができる。
【００５５】
本実施形態に係る発光装置４００において、半導体発光素子４１０からの出射光は、キャップ４３０の貫通孔４３５に配置された波長変換部材４４０に入射し、その後、透光性部材４５０を介して外部へ放出される。これにより、波長変換部材４４０から出射される光を効率よく外部へ取り出すことができる。透光性部材４５０がキャップ４３０の貫通孔４３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有することにより、光取り出し効率の向上を図ることができるとともに、指向性の強い光を出射することができる。また、透光性部材４５０は波長変換部材４４０及びキャップ４３０の上面に渡って形成されるため、透光性部材４５０の密着強度を高めることができる。
＜第５の実施形態＞
図７は、本発明の第５の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第５の実施形態に係る発光装置は、前述した第１の実施形態の発光装置と比べて、キャップ及び波長変換部材の形状が異なる。なお、第１の実施形態と重複するところもあり、一部説明を省略することもある。
本実施形態に係る発光装置５００は、半導体発光素子５１０と、半導体発光素子５１０を搭載する台座５２０と、半導体発光素子５１０を台座５２０の一部とともに覆うキャップ５３０とを備えて構成される。キャップ５３０は、半導体発光素子５１０を覆うように、キャップ５３０の側部の下端が台座５２０の上面に接合される。キャップ５３０の上部の中央部には、キャップ５３０の上部の厚さ方向において、キャップ５３０の内外と貫通した貫通孔５３５が形成されている。キャップ５３０の貫通孔５３５は、キャップ５３０の内側（半導体発光素子に近い側）に位置する第１の貫通孔５３５ａと、キャップ５３０の外側（半導体発光素子に遠い側）に位置する第２の貫通孔５３５ｂと、から構成される。第１の貫通孔５３５ａは第２の貫通孔５３５ｂよりも径が小さく、第１の貫通孔５３５ａと第２の貫通孔５３５ｂとの間は、内径差による段差部となっている。第２の貫通孔５３５ｂ内には、蛍光体を含有し、半導体発光素子からの光を透過する波長変換部材５４０が設けられている。波長変換部材５４０は、例えば、透光性の材料に、蛍光体粒子を分散させたものが挙げられる。波長変換部材は略板形状を有している。これにより、キャップと波長変換部材との接触面積が大きくなり、波長変換部材から生じる熱をキャップに放熱し易くなる。
【００５６】
キャップ５３０の上には、樹脂又はガラスからなる透光性部材５５０が設けられている。透光性部材５５０は、波長変換部材５４０を被覆するようにキャップ上部５３２の上面に固定されている。透光性部材５５０は、キャップ５３０の貫通孔５３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有しており、例えば、略半球形状又は略半楕円球形状等が挙げられる。透光性部材５５０の底面は、波長変換部材５４０の上面と接触している。
【００５７】
本実施形態において、キャップ５３０の第２の貫通孔及び段差部に反射部材５６０が設けられている。これにより、透光性部材５５０や波長変換部材５４０からの戻り光を再反射させることが可能となり、光取り出し効率を向上させることができる。また、反射部材５６０の上に保護膜５７０が設けられている。これにより、波長変換部材５４０の密着強度を高めることができる。
【００５８】
本実施形態に係る発光装置５００において、半導体発光素子５１０からの出射光は、キャップ５３０の貫通孔５３５に配置された波長変換部材５４０に入射し、その後、透光性部材５５０を介して外部へ放出される。これにより、波長変換部材５４０から出射される光を効率よく外部へ取り出すことができる。透光性部材５５０がキャップ５３０の貫通孔５３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有することにより、光取り出し効率の向上を図ることができるとともに、指向性の強い光を出射することができる。また、透光性部材５５０は波長変換部材５４０及びキャップ５３０の上面に渡って形成されるため、透光性部材５５０の密着強度を高めることができる。
【００５９】
＜第６の実施形態＞
図８は、本発明の第６の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第６の実施形態に係る発光装置は、前述した第１の実施形態の発光装置と比べて、台座及びキャップの形状と、発光素子及び波長変換部材の配置が異なる。なお、第１の実施形態と重複するところもあり、一部説明を省略することもある。
【００６０】
本実施の形態に係る発光装置６００は、半導体発光素子６１０と、半導体発光素子５１０を搭載する台座６２０と、半導体発光素子６１０を覆うキャップ６３０とを備えて構成される。台座６２０は、外部電極と電気的に接続できるように回路パターンが配線されており、半導体発光素子６１０と台座６２０とはワイヤーや半田などで電気的に接続される。半導体発光素子５１０は、台座６２０の表面に対して略平行方向に光を出射する。半導体発光素子６１０を覆うキャップ６３０は、台座５２０の表面に固定する。キャップ６３０は、台座６２０から垂直に延びる面に、キャップ６３０の内外と貫通した貫通孔６３５が形成されている。この貫通孔６３５は、半導体発光素子６１０からの光が通過する。また、この貫通孔６３５内には、蛍光体を含有し、半導体発光素子６１０からの光を透過する波長変換部材６４０が設けられている。波長変換部材６４０は、例えば、透光性の材料に、蛍光体粒子を分散させたものが挙げられる。
キャップ６３０の上面には、樹脂又はガラスからなる透光性部材６５０が設けられている。透光性部材６５０は、キャップ６３０の貫通孔６３５に設けられた波長変換部材６４０を被覆している。キャップ６３０の上面とは、貫通孔６３５が設けられ、外部と接触する面を指す。本実施形態においては、台座６２０から垂直に延びる面が上面となる。透光性部材６５０は、キャップ６３０の貫通孔６３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有しており、例えば、略半球形状又は略半楕円球形状等が挙げられる。透光性部材６５０の底面は、波長変換部材６４０と接触している。
【００６１】
本実施の形態に係る発光装置６００は、台座６２０の表面に対して略平行方向に光を放出することができる。本実施形態に係る発光装置６００において、半導体発光素子６１０からの出射光は、キャップ６３０の貫通孔６３５に配置された波長変換部材６４０に入射し、その後、透光性部材６５０を介して外部へ放出される。これにより、波長変換部材６４０から出射される光を効率よく外部へ取り出すことができる。透光性部材６５０がキャップ６３０の貫通孔６３５からの光の出射方向に突出する曲面形状を有することにより、光取り出し効率の向上を図ることができるとともに、指向性の強い光を出射することができる。また、透光性部材６５０は波長変換部材６４０及びキャップ６３０の上面に渡って形成されるため、透光性部材６５０の密着強度を高めることができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに
限定されないことは言うまでもない。
【００６３】
（実施例１）
図２は、実施例１に係る発光装置を示す概略断面図である。
実施例１に係る発光装置は、半導体発光素子１１０と、半導体発光素子１１０を搭載する台座１２０と、半導体発光素子１１０からの光が通過する貫通孔１３５を備え、半導体発光素子１１０が封止されるキャップ１３０と、キャップ１３０の貫通孔１３５内に支持され、蛍光体を含有し、半導体発光素子１１０からの光を透過させる波長変換部材１４０と、を備えて構成される。また、キャップ１３０の上には、波長変換部材１４０を被覆する透光性部材１５０が配置される。
台座１２０は、リード１２３と台座底部１２１と台座柱部１２２により構成される。台座底部１２１、台座柱部１２２は、それぞれ鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）を主成分とする。リード１２３は、低融点ガラスによって台座底部１２１に固定される。半導体発光素子１１０としては、発光スペクトルのピーク波長が４４５ｎｍ近傍のＧａＮ系の半導体レーザを用いる。キャップ１３０は、円筒の上端が環状の上面により被覆された形状を有しており、半導体発光素子１１０の光出射面に対向する部位に、半導体発光素子１１０からの出射光が通過する円形の貫通孔１３５が形成されている。貫通孔１３５の直径は、１０００μｍである。半導体発光素子１１０の光出射面からキャップ１３０（貫通孔１３５）までの距離は、ほぼ２５０μｍである。キャップ１３０の厚みは、例えば、０．８５ｍｍ程度である。キャップ１３０としては、コバールを用いる。
波長変換部材１４０としては、ガラス材料に蛍光体を分散させたものを用いる。蛍光体としては、ＹＡＧ系蛍光体及びＬＡＧ系蛍光体を使用する。波長変換部材１４０は、断面視が略楕円形状、平面視が略球形状の略楕円球形状である。波長変換部材１４０は、シリコーン樹脂を用いてキャップ１３０の貫通孔１３５内に接着される。
【００６４】
透光性部材１５０としては、硼珪酸ガラスを用いる。透光性部材１５０は、略半球形状とし、透光性部材１５０の曲面の曲率半径が、貫通孔１３５の中心軸上における透光性部材１５０の厚みよりも大きくなるように形成する。
【００６５】
この半導体発光装置において、波長変換部材１４０及び透光性部材１５０は、例えば、以下のように形成することができる。
まず、所望の金属からなる上述した形状のキャップ１３０を準備する。
次に、所定の形状に加工した波長変換部材１４０をキャップ１３０の貫通孔１３５内にシリコーン樹脂を用いて接着する。
続いて、キャップ１３０の上面に、所定の形状に加工した透光性部材を構成するガラスを配置し、真空、窒素等の雰囲気中でガラスの融点まで昇温させる。これにより、透光性部材１５０を融着させてキャップ１３０に固定する。
【００６６】
以上のようにして作成された発光装置は、半導体発光素子が出射する光と、波長変換部材によって変換される光との混色により白色が得られる。また、広がり角が調整された光を出射することができ、光取り出し効率が高く、色調ばらつきが低減された発光装置を実現することができる。
【００６７】
（実施例２）
図６は、実施例２に係る発光装置を示す概略断面図である。実施例２に係る発光装置は、前述した実施例１の発光装置と比べて、キャップの貫通孔の形状と、反射部材及び保護膜の配置が異なる。なお、実施例１と重複するところもあり、一部説明を省略することもある。
実施例２に係る発光装置は、半導体発光素子４１０と、半導体発光素子４１０を搭載する台座４２０と、半導体発光素子４１０からの光が通過する貫通孔４３５を備え、半導体発光素子４１０が封止されるキャップ４３０と、キャップ４３０の貫通孔４３５内に支持され、蛍光体を含有し、半導体発光素子４１０からの光を透過させる波長変換部材４４０と、を備えて構成される。また、キャップ４３０の上には、波長変換部材４４０を被覆する透光性部材４５０が配置される。
台座底部４２１、台座柱部４２２は、それぞれ鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）を主成分とする。リード４２３は、低融点ガラスによって台座底部４２１に固定される。半導体発光素子４１０は、発光スペクトルのピーク波長が４４５ｎｍ近傍のＧａＮ系の半導体レーザを用いる。
キャップ４３０としては、コバールを用いる。キャップ４３０の貫通孔４３５は、半導体発光素子４１０に対向する内側から外側に向かって広口となる形状を有している。貫通孔４３５の直径は、キャップ４３０の内側で３００μｍ、外側で１２００μｍであり、貫通孔４３５の内壁の傾斜角（図６中、α）は、６０°である。半導体発光素子４１０の光出射面からキャップ４３０（貫通孔４３５）までの距離は、ほぼ８００μｍである。キャップ４３０の厚みは、８００μｍ程度である。また、キャップ４３０の貫通孔４３５の内壁から、キャップ４３０の外側の表面の一部に、Ａｇからなる反射部材４６０を設けている。反射部材４６０の上には、ＳｉＯ２からなる保護膜４７０を形成している。
波長変換部材４４０としては、ガラス材料に蛍光体を分散させたものを用いる。蛍光体としては、ＹＡＧ系蛍光体及びＬＡＧ系蛍光体を使用する。波長変換部材４４０は、断面視が略楕円形状、平面視が略球形状の略楕円球形状である。
【００６８】
透光性部材４５０としては、硼珪酸ガラスを用いる。透光性部材４５０は、キャップ４３０の上面に形成する反射部材４６０及び保護膜４７０を介してキャップ４３０に接着する。透光性部材４５０は、略半球形状とし、透光性部材４５０の曲面の曲率半径が、貫通孔４３５の中心軸上における透光性部材４５０の厚みよりも大きくなるように形成する。
【００６９】
この半導体発光装置４００において、波長変換部材４４０及び透光性部材４５０は、例えば、以下のように形成することができる。
まず、所望の金属からなる上述した形状のキャップ４３０を準備する。キャップ４３０の貫通孔４３５は、内側から外側に広口となる形状に加工する。キャップ４３０の貫通孔４３５の内壁及び上面に、反射部材４６０、保護膜４７０を順に形成する。反射部材４６０及び保護膜４７０は、例えば、スパッタ法によって形成することができる。
波長変換部材４４０として、貫通孔４３５の最小直径よりも大きく、最大直径よりも小さい直径を有し、蛍光体を含有するガラスを準備する。キャップ４３０の貫通孔４３５内に、球形の波長変換部材４４０を載置し、任意の加熱による融着により、波長変換部材４４０をキャップ４３０に固定する。
続いて、キャップ４３０の上面に、所定の形状に加工した透光性部材を構成するガラスを配置し、真空、窒素等の雰囲気中でガラスの融点まで昇温させる。これにより、透光性部材４５０を融着させてキャップに固定する。
【００７０】
以上のようにして作成された発光装置４００は、半導体発光素子４１０が出射する光と、波長変換部材４４０によって変換される光との混色により白色が得られる。また、広がり角が調整された光を出射することができ、光取り出し効率が高く、色調ばらつきが低減された発光装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の発光装置は、照明器具、車両搭載用照明、ディスプレイ、インジケータ等に利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１００、２００、３００、４００、５００、６００  発光装置
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０  発光素子
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０  台座
１２１、２２１、３２１、４２１、６２１  台座底部
１２２、２２２、３２２、４２２、６２２  台座柱体
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０  キャップ
１３１  キャップ側部
１３２  キャップ上部
１３５、２３５、３３５、４３５、５３５、６３５  貫通孔
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０  波長変換部材
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０  透光性部材
２６０、３６０、４６０、５６０、６６０  反射部材
２７０、３７０、４７０、５７０、６７０  保護膜
７００  発光装置
７１０  半導体レーザ素子
７２０  ステム
７３０  キャップ
７３５  取り出し窓
７４０  蛍光物質層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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