(57)【要約】【課題】  本発明は安価である一方、耐光性や耐熱性に弱い接着剤を蛍光体プレート接着に利用可能な半導体発光装置を提供する。【解決手段】  励起光源３から出射された励起光を集光する集光レンズ４と、集光された励起光が通る貫通孔７とを設けたホルダー部６と、励起光によって波長変換する第１の透光性部材９と、貫通孔７内に位置する第２の透光性部材８とを備え、貫通孔７は小径部７ａと中径部７ｃと大径部７ｄから成り、小径部７ａの口径は中径部７ｃより小さく、中径部７ｃの口径は大径部７ｄより小さくなっており、第１の透光性部材９は励起光源３と反対側の中径部７ｃのホルダー部６ａ上に接着剤１３で固着されており、小径部７ａと中径部７ｃの間の孔に球状の第２の透光性部材８が嵌合しており、集光レンズ４で集光され発散した励起光は球状の第２透光性部材８を通過した後、第１の透光性部材９に照射されることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子を備えた励起光源と、前記励起光源から出射された励起光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された励起光が通る貫通孔とを設けたホルダー部と、前記貫通孔を通過した励起光を波長変換する第１の透光性部材と、前記貫通孔内に位置する第２の透光性部材とを備え、
前記貫通孔は前記励起光源側から順に小径部と中径部と大径部から成り、前記小径部の口径は前記中径部の口径より小さく、前記中径部の口径は前記大径部の口径より小さくなっており、
前記第１の透光性部材は、前記励起光源と反対側の前記中径部のホルダー部上に接着剤で固着され、
前記第２の透光性部材は、球状とされ、前記小径部と前記中径部の間の孔に嵌合しており、
前記集光レンズで集光され発散した励起光は、前記球状の第２透光性部材を通過した後、第１の透光性部材に照射されることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記集光レンズで集光された励起光の焦点は、前記励起光源側の前記第２の透光性部材と前記励起光源と反対側の前記集光レンズとの間に位置していることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
請求項１及び請求項２に記載の発明において、前記第２の透光性部材が透光性散乱体であることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載の発明において、前記第１の透光性部材と前記第２の透光性部材は空気層を介して離間していることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項５】
請求項１から４に記載の発明において、前記第１の透光性部材は前記励起光源側から順に散乱プレートと蛍光体プレートが積層されていることを特徴とする半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に係わり、特に、半導体発光素子（例えば、半導体レーザーもしくは発光ダイオード）と波長変換部材（例えば、蛍光体）とを組み合わせた構造の発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザー光源と蛍光体とを組み合わせた構造の発光装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の発光装置は、半導体レーザー素子、半導体レーザー素子から離間した位置に配置された蛍光体プレート、半導体レーザー素子と蛍光体プレートとを保持するホルダー等を備えている。蛍光体プレートは接着剤でホルダーに固定され、ホルダー開口部は蛍光体プレートにより塞がれている。
【０００４】
半導体レーザー素子から出射したレーザー光は、素子幅より十分幅広いホルダー開口部を通過し、開口部上に配置された蛍光体プレートに照射される。レーザー光が照射された蛍光体プレートは、これを透過するレーザー光とレーザー光で波長変換され放出される波長変換光（発光）との混色光を放出する。
【０００５】
特許文献２に記載の発光装置は、半導体レーザー素子、半導体レーザー素子を気密封止するＣＡＮパッケージ、特許文献１よりもさらにＣＡＮパッケージから離間した位置に配置された蛍光体プレート、ＣＡＮパッケージと蛍光体プレートとの間に配置された集光レンズ、ＣＡＮパッケージと蛍光体プレートと集光レンズとを保持するホルダー等を備えている。蛍光体プレートをホルダーに固定するために、固定部材とスリーブで蛍光体プレートを係合して接着剤を使わずに固定している。
【０００６】
レーザー光は、集光レンズで集光されホルダーの貫通孔を通過し、当該貫通孔の上に配置された蛍光体プレートをスポット的に照射する。レーザー光が照射された蛍光体プレートは、これを透過するレーザー光とレーザー光で波長変換され放出される波長変換光（発光）とを放出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３５７４４
【特許文献２】特開２０１０−１６５８３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の発光装置は、接着剤で蛍光体プレートを接着固定する際、蛍光体とホルダーが接する面全体に接着剤を行き渡らせるために、接着面積より多めの接着剤を塗布した後蛍光体プレートの上から荷重を加えているが、接着剤量が過剰のためにホルダー開口部の貫通孔側にはみ出し溜まる可能性がある。
【０００９】
集光レンズを使用しない特許文献１のレーザー光は比較的広角に出射される。このレーザー光は開口端部にはみ出した接着剤に当たる可能性があるが、集光レンズを使わずに十分発散した広角なレーザー光はパワー密度が低いため、はみ出した接着剤に当たっても接着剤が変質することはない。しかし、蛍光体に当ったレーザー光は熱にも変換されるため、蛍光体プレート自体の温度は上昇する。その蛍光体プレートの熱は接着剤に伝わり、ホルダーと十分接触している部分の接着剤は放熱性を確保しているため接着剤が熱で変質することはない。しかし、ホルダー開口端部の貫通孔側にはみ出して溜まった接着剤はホルダーと十分接触していないために、はみ出した接着剤の温度は上昇し分解が始まり黒化する。これにより、蛍光体プレートへのレーザー光の入射効率は低下し、混色光の光取出しも悪くなる。
【００１０】
引用文献２の場合、接着剤より高価な固定部材や溶接スリーブを使用しているため素材費が高くなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、接着剤が貫通孔にはみ出しても高密度なレーザー光で変質することなく
安価な接着剤を蛍光体プレート固着に利用できる半導体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】
【００１２】
上記目的を達成するために、半導体発光素子を備えた励起光源と、前記励起光源から出射された励起光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された励起光が通る貫通孔とを設けたホルダー部と、前記貫通孔を通過した励起光を波長変換する第１の透光性部材と、前記貫通孔内に位置する第２の透光性部材とを備え、前記貫通孔は前記励起光源側から順に小径部と中径部と大径部から成り、前記小径部の口径は前記中径部の口径より小さく、前記中径部の口径は前記大径部の口径より小さくなっており、前記第１の透光性部材は、前記励起光源と反対側の前記中径部のホルダー部上に接着剤で固着され、前記第２の透光性部材は、球状とされ、前記小径部と前記中径部の間の孔に嵌合しており、前記集光レンズで集光され発散した励起光は、前記球状の第２透光性部材を通過した後、第１の透光性部材に照射されることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、過剰に接着剤を使用しても貫通孔に嵌っている球状の第２の透光性部材が励起光源側の貫通孔への接着剤はみ出しを防止してくれるため、集光レンズで集光した高密度な励起光が直接接着剤に当ることはない。はみ出した接着剤は溜まることなく比較的広幅の貫通孔側面に沿って流れ薄い層として形成され、第１の透光性部材の励起で熱くなっても放熱も兼ねたホルダー部で熱引きされ、はみ出した接着剤は変質せず、波長変換部材である第１の透光性部材への入射効率を維持でき白色光の光取出しも低下することはない。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記集光レンズで集光された励起光の焦点は、前記励起光源側の前記第２の透光性部材と前記励起光源と反対側の前記集光レンズとの間に位置していることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、集光レンズで集光した高密度な励起光の焦点が励起光源側の第２の透光性部材よりも励起光源側にあるため、一度集光した励起光が発散しながら貫通孔内に入り第２の透光性部材の中へ入射する。球状の第２の透光性部材に入射した当該発散光は屈折しながら通過した光は平行光となって第１の透光性部材を照射する。小径部から中径部に係る貫通孔は、小径部から中径部へ向かうほど広くなっているため、球状の第２の透光性部材を通過した平行光線が該貫通孔の側面に付着した接着剤に当たることも変質することもない。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１及び請求項２に記載の発明において、前記第２の透光性部材が透光性散乱体であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、貫通孔内に嵌っている透光性散乱材が混ざった第２の透光性部材に一度集光した励起光が発散しながら入射し、透光性散乱材で励起光は散乱しながら第２の透光性部材を通過し、貫通孔内全体に広がる。散乱した励起光は高いパワー密度から低いパワー密度に下がるため、はみ出した接着剤が変質することはない。また、第１の透光性部材に当たる励起光が透光性散乱体の第２の透光性部材で散乱し、透光性散乱材が含まれない第２の透光性部材と比較して照射面積が広くなるため、透光性散乱材が含まれない第２の透光性部材に比べて第１の透光性部材で波長変換された混色光の色ムラは少なくなる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３に記載の発明において、前記第１の透光性部材と前記第２の透光性部材は空気層を介して離間していることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、もしその接着剤が該貫通孔内に充填されれば、第１の透光性部材が励起された際発生する熱で接着剤は変質し、励起光の入射効率を低下させる。このような問題が起こることを防ぐために、前記第１の透光性部材と前記第２の透光性部材の間の貫通孔内は空気層になっていることが望ましい。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４に記載の発明において、前記第１の透光性部材は前記励起光源側から順に散乱プレートと蛍光体プレートが積層されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、集光レンズで集光され発散した励起光は、透光性散乱体の第２の透光性部材と散乱プレートの１の透光性部材により２段階に広がるため、１段階しか広がらない第３の請求項の発光装置に比べてより広く散乱させることができる。これにより、蛍光体プレートに照射される励起光強度は均一になり、外部へ出射する混色光の色ムラをさらに良くすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、接着剤は励起光源側の貫通孔にはみ出し溜まることがないので、高密度な励起光で接着剤が変質することなく、第１の透光性部材への励起光の入射効率が低下することもなく、第１の透光性部材から出射する混色光の光取出しを長期的に維持することが可能になる。また第１の透光性部材の固着に安価な接着剤を使用できるため、半導体発光装置に掛かる素材費を安くすることができる。さらに、接着面に接着剤を十分に行き渡らせるほどの過剰の接着剤を使用することが可能になるため、製造ばらつきの尤度が大きく取れ、光取出し効率の再現性の確保や第１の透光性部材の接着強度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体発光装置１の光軸Ａを含む鉛直面で切断した断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態で、半導体発光装置１の貫通孔７付近の拡大図
【図３】第１の透光性部材９の接着工程の概略図
【図４】第１の実施の形態における励起光の光線イメージ
【図５】本発明の第２の実施の形態で貫通孔７付近の拡大図
【図６】本発明の第３の実施の形態で貫通孔７付近の拡大図
【図７】本発明の第４の実施の形態で貫通孔７付近の拡大図
【図８】本発明の第５の実施の形態で貫通孔７付近の拡大図
【図９】本発明の第６の実施の形態で貫通孔７付近の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態の半導体発光装置１の光軸Ａを含む鉛直面で切断した断面図である。
【００２５】
図１に示すように、半導体発光装置１は、半導体発光素子２を備えた励起光源３、集光レンズ４、第２の透光性部材８、第１の透光性部材９、これら各要素を保持するホルダー（第１のホルダー６、第２のホルダー１１、第３のホルダー１２）などで構成されている。本実施の形態の励起光源３は半導体レーザー素子２を搭載したＣＡＮパッケージに相当する。
【００２６】
第１の透光性部材９は蛍光体プレートで、励起光源の励起光より長波長の光に波長変換する。蛍光体プレートの材料としては、Ｃｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとＡｌ2Ｏ3との複合体からなる板材であってもよいし、Ａｌ2Ｏ3の代わりにガラスバインダーやその他の材料から成ってもよい。
【００２７】
本実施形態の蛍光体層は、Ｃｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとＡｌ2Ｏ3との複合体からなる板材（０．４ｍｍ×０．８ｍｍの矩形板状）を用いている。蛍光体プレートの厚みは２００μｍのものを用いた。ただ用途により所望の色度に調整する必要があるため、蛍光体濃度にもよるが蛍光体層の厚みは５０〜３００μｍの範囲で適宜変更している。また、第１の透光性部材は矩形板状に限定されず円柱、直方体であってもよい。
【００２８】
第１のホルダー６は、第１の透光性部材９を保持するための部材で、ステンレスやアルミニウム等の高い熱伝導性材料の金属製円筒型の筒部６ｂと、半導体発光素子から出射するレーザー光の光軸上で第１のホルダー６の中心にはその厚み方向に貫通孔７が形成されている。
【００２９】
図２に半導体発光装置１の貫通孔７付近の拡大図を示す。図２に示すように、貫通孔７は、集光レンズ４で集光され発散した励起光が通過する孔で、励起光源３側の小径部７ａと、励起光源３と反対側の大径部７ｄと、小径部７ａと大径部７ｄとの間に位置する中径部７ｃと、３種類の異なる口径をもつ孔で形成されている。小径部７ａの直径サイズは中径部７ｃより小さく、中径部７ｃの直径サイズは大径部７ｄより小さい。第１の実施の形態では小径部７ａから中径部７ｃのかかる孔は励起光源の反対側へ向かうほど傾斜状に徐々に広くなっている。大径部７ｄの孔は段差状になっている。すなわち実施の形態１の貫通孔７は、小径部７ａから中径部７ｃにかかる傾斜状の孔と、大径部７ｄの直径サイズをもった段差状の孔が繋がった断面構造になっている。
【００３０】
第１の透光性部材９は、中径部７ｃの励起光源３と反対側の接着面１４に接着剤で固定されている。接着面１４や貫通孔７の側面部はＡｇ、Ａｌもしくはこれらを含む合金の反射膜が形成されている（図示せず）。中径部７ｃの口径は、励起光漏れや第１の透光性部材９への入射効率を考えて、第１の透光性部材９のサイズより小さくしている。本実施形態の中径部７ｃの口径は、Φ２００μｍとしているが蛍光体プレートの最小幅が４００μｍのため、Φ１００μｍ〜Φ４００μｍを適宜選ぶことは可能である。小径部７ａのサイズは、小径部７ａへ入射する励起光のサイズが約Φ５０μｍであることや光軸精度や加工精度を考え２倍のΦ１００μｍとしたが、Φ５０〜３００μｍを適宜選ぶことも可能である。
【００３１】
球状の第２の透光性部材８は、励起光源３と反対側の小径部７ａから中径部７ｃまでの傾斜状の孔に嵌っている。球状の第２の透光性部材８の材料としては、ガラスＳｉＯ2、アルミナＡｌ2Ｏ3、酸化チタンＴｉＯ2、もしくは、これらの材料を少なくとも一つ以上混ぜ合わせたものを使用した。本発明の実施形態ではガラスビースを使用したが、屈折率の高いアルミナや酸化チタンを使えば励起光の屈曲を大きくすることができる。第２の透光性部材８の直径サイズは、最小が小径部７ａの直径１割以上で、最大が中径部の１割以下とした。これは第２の透光性部材が貫通孔からはみ出さないようにするためである。本実施形態ではΦ１２０のサイズを使用した。
【００３２】
第１の透光性部材９は、励起光源３と反対側の中径部７ｃの接着面１４に接着剤で固定されている。接着剤１３は耐熱性や耐光性に比較的強いシリコーン系の樹脂を使った。本発明の実施形態ではジメチル系シリコーン樹脂を使用した。接着剤は吐出量を精度良く制御できるディスペンサー１５で塗布した。
【００３３】
図３に第１の透光性部材９の接着工程を示す。図３の（ａ）のように、まず球状の第２の透光性部材８を貫通孔７ｂに嵌める。球状の第２の透光性部材８の固着はせき止め部１６に微量の接着剤を塗布して行った（図示せず）。
【００３４】
図３の（ｂ）のように、ディスペンサー１５で第１の透光性部材９と接着面１４が接触する面のほぼ中間位置に、第１の透光性部材９の相似形の概ね線状（図示せず）に接着剤１３を塗布する。接着材量は第１の透光性部材９と接着面１４に必要な量よりも多めで、本実施の形態では５割増し過剰に塗布した。
【００３５】
図３の（ｃ）のように、第１の透光性部材９を載せ、第１の透光性部材９の接触する面全体に接着剤１３が均一な厚みで行き渡るように、第１の透光性部材９の上から荷重を加える。
【００３６】
図３の（ｄ）のように、接着剤１３は貫通孔７ｂの側面に流れ薄膜１３ｂとして形成され、さらに傾斜面を流れ落ちても球状の第２の透光性部材８と貫通孔側面が接触しているせき止め部１６で接着剤１３は止まる。せき止め部１６に達するほどの接着剤１３を常時使用する場合は図３（ａ）で使用した微量の接着剤は省いてもよい。本発明の実施形態の接着剤１３の粘度は１Ｐａ・ｓのものを使用したが、０．３〜１０Ｐａ・ｓであってもよく、好ましくは０．５〜３Ｐａ・ｓの方がよい。接着剤の硬化は恒温槽に第１のホルダーをセットし、１５０℃×４時間で硬化させた。貫通孔７ｂの側面に流れた接着剤の厚さより精度良く調節したい場合は接着剤の流動性が高くなる仮硬化温度６０℃で３０分保った後、本硬化温度の１５０℃に昇温した方がよい。仮硬化温度は５０℃〜８０℃であればよい。
【００３７】
図３（ｄ）にあるように第１の透光性部材９の固定に使用した接着剤は球状の第２の透光性部材８のせき止め部１６で止まるため、励起光源３側の小径部７ａへ接着剤がはみ出て溜まることはなく、高密度で集光された励起光１７に曝されることを防ぐことができる。また従来、接着剤１３の粘度ははみ出しを考慮すると低粘度の接着剤は選べなかったが、本発明では接着剤１３がはみ出しても励起光に曝される懸念がないので、接着剤１３が第１の透光部材９に容易に行き渡り易くなる低粘度接着剤を選択することが可能である。
【００３８】
第１の透光性部材９の蛍光体プレートの周囲には光反射部材１０が埋められている。光反射部材１０は、酸化チタン、硫酸バリウムもしくは酸化亜鉛など高屈折率なサブミクロンサイズの粒子をシリコーン樹脂に混ぜて作製した白色樹脂を使用しており、ディスペンサーなどの吐出機で蛍光体プレートの周囲を埋め、その後加熱し硬化させた。この光反射部材１０は第１の透光性部材９から漏れた励起光や波長変換光を反射し、第１の透光性部材の上方へ取り出す役目をしているため、輝度を向上させることができる。この光反射部材１０を十分厚く形成すれば大径部７ｄのある段差部は省いてもよい。
【００３９】
図４に第１の実施の形態における励起光の光線イメージを示す。集光レンズ４で集光した高密度な励起光１７の焦点１８を励起光源３側の球状の第２の透光性部材８の近くに置くことにより、一度集光した励起光１７は発散しながら球状の第２の透光性部材８に入射する。球状の第２の透光性部材８に入射した当該発散光は屈折しながら通過しほぼ平行光となって第１の透光性部材を照射する。小径部７ａから中径部７ｃにかかる傾斜状の孔の口径は前記第１の透光性部材９側へ向かうほど広くなっているため、貫通孔７ｂの側面に薄く付着している接着剤１３ｂに向かう光線は、球状の第２の透光性部材８の集光作用により著しく低減する。よって接着剤１３ｂが変質することもない。球状の第２の透光性部材８から出た平行光線は第１の透光性部材９である蛍光体プレートに入射し波長変換され、一部透過する励起光と混色し白色光を外部に放出する。蛍光体プレートに励起光が当たった時一部のエネルギーは熱に変換されるため、蛍光体プレートの温度は上昇し接着剤１３も熱くなるが、貫通孔７ｂの側面に形成された接着剤は薄く密着しているためホルダー６ａで放熱され、熱による接着剤の変質も起こることはない。
【００４０】
球状の第２の透光性部材８により屈折率の高い材料のアルミナや酸化チタンなどを選べば入射した励起光の屈折を大きくすることが可能になり、より大きなサイズの球や扁平な形状の非球面に設計することも可能である。
【００４１】
これにより、集光レンズ４で集光した励起光１７は焦点１８で集光した後に発散光となる。その発散光は貫通孔７に入り球状の第２の透光性部材８でより大きく屈折させて平行光の幅を狭めることができるため、全ての光は第１の透光性部材９に入射することができる。また、集光レンズ４の焦点１８の位置を励起光源側のホルダー６ａの下面の直下よりさらに遠ざけて発散光の幅を広めに取ることも可能になる。
【００４２】
貫通孔７ｂ内には、その側面に薄い層として形成しているはみ出した接着剤１３ｂ以外は何もない空間、いわゆる空気層になっている。もしその貫通孔７ｂ内が接着剤で充填されていれば、レーザー光で励起された蛍光体から発する熱で接着剤が変質し、励起光の第１の透光性部材９への入射効率を低下すると考えられるからである。このことから第１の透光性部材と第２の透光性部材の間は空気層になっていた方がよい。尚、球状の第２の透光性部材８の励起光源３と反対側の頂点と第１の透光性部材９の励起光源側の面が接触してもよいが、その場合第１と第２の透光性部材の位置精度を考慮する必要が出てくるため、組み立て易さを第一に考えれば第１と第２の透光性部材は接触しないよう設計にした方がよい。
【００４３】
図５は、本発明の第２の実施の形態で、第１の実施の形態における貫通孔７の変形例の断面図ある。
【００４４】
図５に示すように、貫通孔７は集光レンズ４からの励起光が通過する孔で、励起光源３側から励起光源３の反対側へ向かって小径部７ａ、中径部７ｃ、大径部７ｄから形成されており、小径部７ａの直径サイズは中径部７ｃより小さく、中径部７ｃの直径サイズは大径部７ｄより小さくなっている。当該貫通孔７は小径部７ａ、中径部７ｃ、大径部７ｄのサイズをもった３つの孔が段差状になって繋がった断面構造になっている。球状の第２の透光性部材８は、励起光源３と反対側の小径部７ａの段差状の孔に嵌っている。第１の透光性部材９は、励起光源３と反対側の中径部７ｃの段差状の孔の上面に接着剤１３で固定されている。
【００４５】
図６は、本発明の第３の実施の形態で、第１の実施の形態における貫通孔７の変形例の断面図ある。
【００４６】
図６に示すように、貫通孔７は集光レンズ４からの励起光が通過する孔で、励起光源３側から励起光源３の反対側へ向かって入射部７ｅ、小径部７ａ、中径部７ｃ、大径部７ｄから形成されており、入射部７ｅは小径部７ａより広く、小径部７ａの直径サイズは中径部７ｃより小さく、中径部７ｃの直径サイズは大径部７ｄより小さくなっている。当該貫通孔７は、入射部７ｅから小径部７ａの間は傾斜状になっており、小径部７ａから中径部７ｃの間は傾斜状になっており、中径部７ｃから大径部７ｄの間は段差状になって繋がって構成されている。球状の第２の透光性部材は小径部７ａと中径部７ｃとの間の励起光源３と反対側の小径部の上面に嵌っている。
【００４７】
集光レンズで集光した高密度な励起光は焦点１８を境に発散するが、半導体レーザー素子２、励起光源３、集光レンズ４、貫通孔７の位置精度や加工精度や組み立て精度が低ければ、発散した励起光の一部が励起光源３側の貫通孔７周囲の第１のホルダー面で当たり、貫通孔７への入射効率が低下する懸念がある。そこで、第３の実施の形態のように、入射部７ｅから小径部７ａにかけて徐々に入射部７ｅが広くなるよう形成すれば、これら精度の尤度を大きく取れ、半導体発光装置を組み立て易くすることが可能になる。
【００４８】
図７は、本発明の第４の実施の形態で、第１の実施の形態における球状の第２の透光性部材８の変形例の断面図ある。
【００４９】
図７に示すように、貫通孔７は第１の実施の形態と同様の形状である。球状の第２の透光性部材１９には光を拡散させるための透光性散乱材が混入されている。本実施の形態では、Ａｌ2Ｏ3粒子２５ｗｔ％を母体となるガラスに混ぜている。散乱材はＴｉＯ2など母体となる材料よりも高屈折率であればよい。この透光性散乱材入り球状の第２の透光性部材１９は、小径部７ａと中径部７ｃとの間の励起光源３と反対側の小径部の上面に嵌っている。
【００５０】
一度集光した励起光が貫通孔７内に嵌っている透光性散乱材が混ざった第２の透光性部材１９に入射し、第２の透光性部材１９に含まれる透光性散乱材で励起光は散乱し、貫通孔７ｂ内に広がる。散乱した励起光は高密度から低密度に変化するため、はみ出した接着剤１３ｂを変質させることはない。励起光で第１の透光性部材の温度が上昇し接着剤も加熱されるが、はみ出した接着剤１３ｂは貫通孔７ｂの側面に沿って流れ薄い層として密着しているため、はみ出した接着剤１３ｂは放熱を兼ねたホルダー部で熱引きされ、分解したり変質することはない。さらに、第１の透光性部材９に当たる励起光が透光性散乱体の第２の透光性部材１９で散乱した後第１の透光性部材９を照射するため、透光性散乱材が含まない第２の透光性部材８と比較して照射面積が広くなり、第１の透光性部材９で波長変換された混色光の色ムラは、透光性散乱材が含まれない第２の透光性部材８に比べて透光性散乱体の第２の透光性部材１９の方が良好になる。
第４の実施の形態で貫通孔７は第１の実施の形態と同じ形状を使用したが、第２の実施の形態や第３の実施の形態で使用した貫通孔形状でも同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図８は、本発明の第５の実施の形態で、第４の実施の形態における第１の透光性部材９の変形例の断面図ある。
【００５２】
図８に示すように、貫通孔７は第４の実施の形態と同じであるが、第１の透光性部材は、蛍光体プレート９ａと拡散プレート９ｂが積層されていて、励起光源３側から拡散プレート９ｂ、蛍光体プレート９ａの順に配置されている。拡散プレート９ｂは散乱材となる１２．５ｗｔ％Ａｌ2Ｏ3粒子を母体のガラスに混ぜて板状に成型したものを使用した（厚み４００μｍ）。蛍光体プレート９ａは実施の形態１で記載したものと同様の組成のものを用いた（厚み８０μｍ）。形状やサイズは実施の形態１と同じとした。透光性散乱材を混ぜた球状の第２の透光性部材１９は、材料は同じだが散乱材の濃度を１２．５ｗｔ％としている。つまり、本実施の形態では、透光性散乱材を混ぜた球状の第２の透光性部材１９と拡散プレート９ｂのそれぞれの散乱材濃度を足して実施の形態４の濃度になるように調整した。これは、散乱材濃度が高すぎると散乱材による後方散乱も増大し、蛍光体プレートに当たる励起光の入射効率を低下するのを防ぐためである。蛍光体プレートから外部に放出する混色光の色度や色ムラを制御するために、第２の透光性部材１９と拡散プレート９ｂの散乱材濃度や厚みを調整したり、蛍光体プレートの蛍光体濃度やサイズの調整が適宜必要になるのは言うまでもない。
【００５３】
一度集光した励起光は、第２の透光性部材１９に入射し、混ざっている透光性散乱材で散乱され、貫通孔７ｂ内に広がる。貫通孔７ｂ内に広がった励起光は拡散プレート９ｂに入射すると、中径部７ｃの口径よりも広がり蛍光体プレート９ａの面全体に強度ムラなく照射する。散乱材の総濃度は第４の実施の形態と変わらないが、空気層を介して第２の透光性部材１９と厚み４００μｍの拡散プレート９ｂの２段階で励起光は広がるため、第２の透光性部材による１段階の散乱しかない第４の実施の形態に比べて、励起光の広がりは大きく面内強度も均一になり、蛍光体プレート９ａから外部へ放出される混色光の色ムラはより良好になる。
【００５４】
第５の実施形態で第２の透光性部材１９は透光性散乱材を含まないものを使用してもよいが、その場合拡散プレート９ｂの散乱材濃度を上げることになるため、色ムラ改善の効果は透光性散乱材を含む第２の透光性部材１９ほど望むことはできない。
また、貫通孔７は第１の実施の形態と同じ形状を使用したが、第２の実施の形態や第３の実施の形態で使用した貫通孔形状でも同様の効果を得ることができる。
【００５５】
図９に第６の実施の形態で、第１の実施の形態における第２の透光性部材２０の変形例の断面図ある。図９に示すとおり、第２の透光性部材を球状から非球面に変更している。透光性散乱材を含まない第２の透光性部材２０の場合、その励起光源３側の曲面のみで入射してくる励起光を平行光線に変えられるように非球面の形状を設計することで、第１の実施の形態と同様の効果を得るようにしている。透光性散乱材を含んだ第２の透光性部材の場合であれば、第２に透光性部材２０に入射した光は散乱光となるため、曲面状に加工もしくは成型していればよく、効果としては第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
１…発光装置、２・・・半導体発光素子、３・・・励起光源、４・・・集光レンズ、５・・・給電部、６・・・第１のホルダー、７・・・貫通孔、８・・・第２の透光性部材、９・・・第１の透光性部材、１０・・・光反射部材、１１・・・第２のホルダー、１２・・・第３のホルダー、１３・・・接着剤、１４・・・接着面、１５・・・ディスペンサー、１６・・・せき止め部、１７・・・励起光、１８・・・焦点、１９・・・透光性散乱材入り第２の透光性部材、２０・・・非球面状の第２の透光性部材
【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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