(57)【要約】【課題】半導体レーザダイオードを光源とし、広範囲に可視光を照射することを可能にする発光装置を提供する【解決手段】レーザ光を出射する半導体レーザダイオードと、半導体レーザダイオードと離間して設けられ、レーザ光を吸収し可視光を発する発光体とを備え、発光体が、レーザ光を発光体の中心部に入射するための光路を有することを特徴とする発光装置。この光路が導光体で形成されることが望ましい。また、発光体の中心部に光拡散材を有することが望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する半導体レーザダイオードと、
前記半導体レーザダイオードと離間して設けられ、前記レーザ光の入射位置側に凹部が形成され、前記凹部に入射される前記レーザ光を吸収し可視光を発する発光体とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記レーザダイオードと前記発光体との間に設けられ、先端が前記凹部に挿入される導光体を、さらに有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記半導体レーザダイオードと前記発光体の間に、前記レーザ光を集光する光学レンズを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光体の中心部に光拡散材を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光体が、透明樹脂、無機のガラス、または結晶中に少なくとも１種類以上蛍光体粒子を分散した蛍光体で形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の発光装置。
【請求項６】
前記発光体が、複数の蛍光体が中心を同じくする球状に積層される構造を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の発光装置。
【請求項７】
前記導光体は、プラスチック若しくは石英ガラスのコア層と、プラスチック若しくは石英ガラスのクラッド層とを有する光ファイバーであることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザダイオードを光源とする発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子と蛍光物質を組み合わせた種々の発光装置が提案されている。このような発光装置は、蛍光物質が半導体発光素子からの励起光を吸収し、励起光と異なる波長の光を放出するものである。
【０００３】
特許文献１には、複数の半導体ダイオード（ＬＥＤ）を面実装したＬＥＤ電球が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
もっとも、特許文献１に記載のＬＥＤ電球では、複数の半導体発光ダイオードおよび発光体がヒートシンクを兼ねた不透明な基板上に配置される。このため、発光体から発せられる可視光はＬＥＤ電球の前方には照射されるが、ＬＥＤ電球の後方は光源自体や基板に妨げられて可視光が照射されず、広範囲な照明を実現できないという問題があった。引用文献１に記載の電球はＬＥＤ電球であるが、半導体レーザダイオードを光源とする電球（ＬＤ電球）でも同様な問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、半導体レーザダイオードを光源とし、広範囲に可視光を照射することを可能にする発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の発光装置は、レーザ光を出射する半導体レーザダイオードと、前記半導体レーザダイオードと離間して設けられ、前記レーザ光の入射位置側に凹部が形成され、前記凹部に入射される前記レーザ光を吸収し可視光を発する発光体とを有することを特徴とする。
【０００８】
上記態様の発光装置において、前記レーザダイオードと前記発光体との間に設けられ、先端が前記凹部に挿入される導光体を、さらに有することが望ましい。
【０００９】
上記態様の発光装置において、前記半導体レーザダイオードと前記発光体の間に、前記レーザ光を集光する光学レンズを有することが望ましい。
【００１０】
上記態様の発光装置において、前記発光体の中心部に光拡散材を有することが望ましい。
【００１１】
上記態様の発光装置において、前記発光体が、透明樹脂、無機のガラス、または結晶中に少なくとも１種類以上蛍光体粒子を分散した蛍光体で形成されることが望ましい。
【００１２】
上記態様の発光装置において、前記発光体が、複数の蛍光体が中心を同じくする球状に積層される構造を有することが望ましい。
【００１３】
上記態様の発光装置において、前記導光体は、プラスチック若しくは石英ガラスのコア層と、プラスチック若しくは石英ガラスのクラッド層とを有する光ファイバーであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体レーザダイオードを光源とし、広範囲に可視光を照射することを可能にする発光装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態の発光装置の概略図である。
【図２】半導体レーザダイオードの第１の具体例の断面図である。
【図３】半導体レーザダイオードの第２の具体例の断面図である。
【図４】半導体レーザダイオードの第３の具体例の断面図である。
【図５】第１の実施の形態に用いられる発光体の一例の拡大断面図である。
【図６】ｃｔを横軸にＩを縦軸にプロットしたグラフである。
【図７】第１の実施の形態の発光装置の発光体の一例を示す図である。
【図８】第１の実施の形態の発光装置の発光体の別の一例を示す図である。
【図９】第１の実施の形態の発光装置の発光体のさらに別の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態の発光装置の発光体の一例を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態の発光装置の発光体の別の一例を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態の発光装置の概略図である。
【図１３】第４の実施の形態の発光装置の概略図である。
【図１４】第５の実施の形態の発光装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。
【００１７】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、レーザ光を出射する半導体レーザダイオード（ＬＤ）と、半導体レーザダイオードと離間して設けられ、レーザ光の入射位置側に凹部が形成され、その凹部に入射されるレーザ光を吸収し可視光を発する発光体とを有する。この発光装置は、例えば、白熱電球やＬＥＤ電球を置き換える電球（以後ＬＤ電球とも称する）として用いられる。
【００１８】
本実施の形態の発光装置は、光源に指向性の高いレーザ光を用いることで光源と発光体を離間させる。そして、レーザ光を発光体の中心部に入射するための凹部を設けることで、発光体を中心部から発光させる。これにより、発光体から可視光を広範囲、少なくとも１８０度より大きな広がりをもって照射することが可能となる。
【００１９】
図１は、本実施の形態の発光装置の概略図である。この発光装置は、白熱電球やＬＥＤ電球の置き換え用途のＬＤ電球である。
【００２０】
本実施の形態の発光装置は、レーザ光を出射する、例えば、ＡｌＧａＩｎＮ系の半導体レーザダイオード１０を備えている。半導体レーザダイオード１０は、放熱部を兼ねる基板１２の上面に、基板１２に接触して設けられている。基板１２は、例えば、アルミニウム等の金属で形成されている。
【００２１】
半導体レーザダイオード１０と離間して発光体１４が設けられている。発光体１４は、レーザ光を吸収し可視光を発する蛍光体で構成され、略球状の形状を備えている。そして、レーザ光を発光体１４の望ましくは中心部に入射するための凹部をレーザ光の入射位置側に備えている。凹部は、発光体の外側から中心部に向かって設けられる。凹部は、望ましくは、少なくとも外側から中心部に至る深さを有する。なお、本明細書中、中心部とは発光体の中心（重心）からその外側までの距離をｄとする時、中心からｄ／２以内の距離にある領域のことを意味する。
【００２２】
本実施の形態においては、その先端が凹部に挿入される導光体１６を備えている。この導光体１６は、例えばコア層及びクラッド層が、プラスチックや石英ガラスの光ファイバーである。図１では、発光体１４に、外面から中心部に向かう、例えば円筒形状の凹部が設けられている。そして、発光体１４がレーザ光を伝播する光路となる導光体１６の先端を包みこむ形状となっている。導光体１６の先端は発光体１４の中心部に位置するよう形成されている。そして、導光体１６は、基板１２から伸びる支持体１８によって支持されている。なお、凹部の形状は、円筒形上に限らず、四角柱状、円錐形状、多角錐形状等のその他の形状であっても構わない。
【００２３】
基板１２には、半導体レーザダイオード１０、発光体１４を覆う透明なガラスもしくはプラスチックのグローブ２０が取り付けられている。このグローブ２０は、球体形状を有し、内部の半導体レーザダイオード１０、発光体１４を保護する機能を有する。例えば、半導体レーザダイオード１０や発光体１４が空気と触れることで劣化することを防止するため、グローブ２０内部を真空にしたり、アルゴンガス等で封入したりしても良い。
【００２４】
基板１２のグローブ２０の反対側には、例えば合成樹脂製の絶縁部材２２が取り付けられている。そして、この絶縁部材２２を介して口金２４が形成されている。なお、基板１２には、例えば、半導体レーザダイオード１０の制御回路が設けられている。そして、口金２４と制御回路が、例えば絶縁部材２２内に設けられた配線を介して電気的に接続される。
【００２５】
半導体レーザダイオード１０は、白色光を効率よく発生させる観点から、４３０ｎｍ以下の波長領域の青から紫外の発光ピーク波長を有するものを用いるのが望ましい。
【００２６】
図２は、半導体レーザダイオードの第１の具体例の断面図である。この半導体レーザダイオードは、発光層としてＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＧａＩｎＮを用いる端面発光型のＡｌＧａＩｎＮ系レーザダイオードである。
【００２７】
この半導体レーザダイオードは、ｎ型ＧａＮ基板３０上に、ｎ型ＧａＮバッファ層３１、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３３、ＧａＩｎＮ発光層３４、ｐ型ＧａＮ光ガイド層３５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３６、ｐ型ＧａＮコンタクト層３７をそれぞれ順次積層した構造を有する。ｐ型ＧａＮコンタクト層３７のリッジ側面及びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３６の表面には、絶縁膜３８が設けられている。また、ｐ側電極３９が、ｐ型ＧａＮコンタクト層３７及び絶縁膜３８の表面に、ｎ側電極４０が、ｎ型ＧａＮ基板３０の裏面に、それぞれ設けられている。ｐ側電極３９とｎ側電極４０との間に動作電圧を印加することで、ＧａＩｎＮ発光層３４からレーザ光が出射される。
【００２８】
図３は、半導体レーザダイオードの第２の具体例の断面図である。この半導体レーザダイオードは、発光層としてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＭｇＺｎＯを用いる端面発光型のＭｇＺｎＯレーザダイオードである。
【００２９】
この半導体レーザダイオードは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）基板１３０上に、金属反射層１３１、ｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層１３２、ｉ型ＭｇＺｎＯ発光層１３３、ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層１３４、ｎ型ＭｇＺｎＯコンタクト層１３５をそれぞれ順次積層した構造を有する。ｎ型コンタクト層１３５には、ｎ側電極１３６が設けられる。また、基板１３０にはｐ側電極１３７が設けられる。
【００３０】
図４は、半導体レーザダイオードの第３の具体例の断面図である。この半導体レーザダイオードも、発光層としてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＭｇＺｎＯを用いる端面発光型のＭｇＺｎＯレーザダイオードである。
【００３１】
この半導体レーザダイオードは、Ｓｉ基板１４０上に、ＺｎＯバッファ層１４１、ｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層１４２、ＭｇＺｎＯ発光層１４３、ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層１４４をそれぞれ順次積層した構造を有する。ｎ型クラッド層１４４には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極層１４５を介してｎ側電極１４６が設けられる。また、ｐ型クラッド層１４２にはＩＴＯ電極層１４７を介してｐ側電極１４８が設けられる。
【００３２】
図５は、本実施の形態に用いられる発光体の一例の拡大断面図である。発光体は、例えば、透明基材５０中に、蛍光体粒子５２が分散した蛍光体で形成される。発光体に入射された励起光であるレーザ光は、蛍光体粒子５２に吸収され、励起光とは異なる波長の可視光に変換される。
【００３３】
ここで、透明基材５０としては、透明樹脂、無機のガラス、または結晶を用いることが望ましい。
【００３４】
透明基材５０中の蛍光体粒子５２の含有量は、半導体レーザダイオードからの励起光が効果的に吸収および透過されるように調節すればよい。また、蛍光体粒子５２としては、粒径５〜２５μｍのものが望ましく、特に、発光強度並びに発光効率の高い、例えば粒径約２０ｎｍ以上の大粒径粒子を含むものを使用することが望ましい。蛍光体粒子５２の粒径が５μｍ未満の場合には、発光体の吸収率が低く、また発光体が劣化しやすいため使用に適さない。２５μｍを越える場合には、発光体の成形が難しくなり、色むらなどが生じやすい。
【００３５】
本発明者らの実験によると、発光体の厚さと、発光体中の蛍光体粒子の濃度（蛍光体粒子重量／発光体の重量）は、所定の関係にあることがわかっている。即ち、半導体レーザダイオードからの励起光のうち、蛍光体粒子により吸収されない（発光光として使用されない）光の強度Ｉは、次の式により表すことが出来る。
Ｉ  ＝  Ｉ０ｅκｃｔ
Ｉ０：励起光の強度
κ：係数
ｃ：発光体中の蛍光体粒子の濃度（重量）
ｔ：発光体の厚さ（μｍ）
【００３６】
図６は、ｃｔを横軸に、Ｉを縦軸にプロットしたグラフである。図６のグラフから蛍光体粒子により吸収されない光をできる限り少なくするために、必要とされる発光体の大きさに応じて、蛍光体粒子の濃度を最適化すれば良い。
【００３７】
蛍光体粒子は、適宜材料を選択することで、青色発光体、黄色発光体、緑色発光体、赤色発光体、白色発光体として使用することができる。また、蛍光体粒子材料を複数種組み合わせることで、中間色を発光する発光体を形成することができる。白色発光体を形成する場合には、光の三原色の赤緑青（ＲＧＢ）のそれぞれに対応する色の蛍光体粒子材料を組み合わせるか、もしくは青と黄色のような補色関係にある色の組み合わせを用いればよい。
【００３８】
これらの組み合わせは、複数の蛍光体粒子を混合した蛍光体を１つの発光体として用いても良いし、１つの発光体中に複数の蛍光体を、１種ごとに層構造にするか、もしくは、領域を分割して設けるかしても良い
【００３９】
例えば、ＲＧＢの蛍光体粒子を同一の透明基材中に混合すると、発光体が白色光を照射する発光装置が得られる。また、例えば、ＲＧＢのそれぞれに対応する色の蛍光体粒子を有する蛍光体を、発光体内でＲＧＢそれぞれに対応する層として形成し、白色光を照射する発光装置が得ることもできる。このような白色発光体を形成する場合、効率と色合いの安定度を求める場合は、発光体のそれぞれの蛍光体層もしくは領域が１種類ずつ蛍光体粒子を含み、発光体全体で白色を作ることが望ましい。
【００４０】
また、層状にする場合は、発光体の中心の導光体に近い側に長波長の光を発する蛍光体を配置することが望ましい。一方、発光体の作成の簡易さに重点を置く場合は、複数の蛍光体粒子を混合して一つの蛍光体とする構造が望ましい。
【００４１】
図７は、第１の実施の形態の発光装置の発光体の一例を示す図である。図７の発光体１４は、２つの蛍光体が中心を同じくする球状に積層される構造を有している。図７では、内側の蛍光体が、黄色蛍光体粒子を含有する黄色蛍光体１４ａである。また外側の蛍光体が、青色蛍光体粒子を有する青色蛍光体１４ｂである。
【００４２】
黄色蛍光体１４ａ、青色蛍光体１４ｂそれぞれの透明基材は、例えば、シリコーン樹脂である。また、黄色蛍光体１４ａの黄色蛍光体粒子には、具体的には、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２Ｓｉ２Ｏ４：Ｅｕを、青色蛍光体１４ｂの青色蛍光体粒子には、具体的には、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕを用いる。
【００４３】
このように、青色蛍光体１４ｂより長波長の発光を示す黄色蛍光体１４ａを導光体１６に近い方に配置することによって、蛍光体間での光の再吸収が抑えられ、効率よく白色光を放射する発光装置が得られる。
【００４４】
図８は、第１の実施の形態の発光装置の発光体の別の一例を示す図である。図８の発光体１４は、３つの蛍光体が中心を同じくする球状に積層される構造を有している。図８では、内側の蛍光体が、赤色蛍光体粒子を含有する赤色蛍光体１４ｃである。中間の蛍光体が、緑色蛍光体粒子を含有する緑色蛍光体１４ｄである。また外側の蛍光体が、青色蛍光体粒子を有する青色蛍光体１４ｂである。
【００４５】
最も長波長の発光を示す赤色蛍光体１４ｃを中心にし、次に長波長の発光を示す緑色蛍光体１４ｄをその外側、最も短い波長の発光を示す青色蛍光体１４ｂを最も外側に配置する。これによって発光体１４内での光の吸収が抑えられ、効率よく白色光を放射する発光装置が得られる。
【００４６】
図９は、第１の実施の形態の発光装置の発光体のさらに別の一例を示す図である。図９の発光体１４は、３つの蛍光体が中心を同じくする球状に積層される構造を有している。図９では、内側の蛍光体が、緑色蛍光体粒子を含有する緑色蛍光体１４ｄである。中間の蛍光体が、青色蛍光体粒子を有する青色蛍光体１４ｂである。また外側の蛍光体が、赤色蛍光体粒子を含有する赤色蛍光体１４ｃである。
【００４７】
緑色蛍光体粒子、青色蛍光体粒子および、赤色蛍光体粒子は具体的には、それぞれ、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２Ｓｉ２Ｏ４：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕを用いる。
【００４８】
赤色蛍光体は青色および緑色の光を再吸収しないため、外側に配置しても発光効率は低下しない。一方、レーザ光の吸収率および発光効率の高い緑色蛍光体を下層にすることで、反射・散乱による導光体側への励起光の戻りを低減させ、発光効率の高い構造が実現できる。
【００４９】
発光体を蛍光体の積層構造で形成する際、波長の長い光を発する層を図８のように内側にするか、あるいは図９のように外側にするかは、選択する蛍光体粒子の種類、各層の膜厚や濃度、必要とされる可視光の色具合等を勘案して、最適な発光効率が得られるよう決定すればよい。
【００５０】
本実施の形態では、指向性の高いレーザ光を発する半導体レーザダイオードを光源とすることで、光源と発光体とを離間させることが可能となる。このため、光源およびその光源に接して設けられる基板や放熱部材等が、発光体から照射される可視光を遮蔽することを回避できる。そして、光ファイバーで形成される導光体を光路として用いることで、レーザ光の広がりを抑えて指向性を高め、エネルギー損失を低減している。
【００５１】
また、同じ光出力あたりのチップ面積は、半導体レーザダイオードが半導体ダイオードに比べ小さい。このため、発熱箇所も小さくなるため放熱部材も小型化でき、この点も放熱部材等による可視光の遮蔽を抑える上で有利に働く。
【００５２】
ここで、例えば、発光体１４に、発光体１４の外側から中心部に向かう凹部が設けられておらず、レーザ光が発光体１４の外面に直接入射されるとする。そうすると、発光体１４のレーザ光入射位置近傍、すなわち発光体１４の半導体レーザダイオード１０側での発光が強くなり、発光体１４の入射位置の反対側では発光体１４内でのレーザ吸収や可視光吸収が生じることにより発光強度が相対的に弱くなる。したがって、ＬＤ電球から発せられる可視光の照射強度は、レーザ光の入射位置側（図１中下方）に向けて強くなり、反対側（図中上方）にむけて弱い不均一性の強い分布となる。
【００５３】
一方、本実施の形態によれば、発光体１４にレーザ光を発光体の中心部に入射するための凹部を設けたことにより、図１中に点線矢印で示されるレーザ光が、まず発光体１４の中心部に入射される。このため、発光体１４の中心部で発光体１４が発光する。その後、中心部で散乱されたレーザ光や発生した可視光が発光体１４の外側に拡散していく。
【００５４】
したがって、可視光が発光体１４の外側に出るまでの、レーザ光や可視光の発光体１４による吸収は等方的である。よって、図１中に白矢印で示すように、可視光の照射強度の分布の均一性が上がり、広範囲に均一性の高い可視光を照射することが可能になる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、発光体の中心部に光拡散材を有すること以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００５６】
図１０は、本実施の形態の発光装置の発光体の一例を示す図である。図１０の発光体１４は、２つの蛍光体が中心を同じくする球状に積層される構造を有している。図１０では、内側の蛍光体が、黄色蛍光体粒子を含有する黄色蛍光体１４ａである。また外側の蛍光体が、青色蛍光体粒子を有する青色蛍光体１４ｂである。
【００５７】
さらに、レーザ光の光路である導光体１６を中心部で覆うように、光拡散材６０が設けられている。光拡散材６０は、レーザ光を散乱する機能を有する白色粒子を含有する。白色粒子としては、例えば、ＢａＳＯ４，ＭｇＯ，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯ，ＳｉＯ２などを用いることができる。
【００５８】
本実施の形態によれば、凹部を通って入射されるレーザ光が発光体１４の中心部において、光拡散材６０によって極めて等方的に散乱される。したがって、一層、可視光の照射強度の分布の均一性が上がり、広範囲に均一性の高い可視光を照射することが可能になる。
【００５９】
図１１は、本実施の形態の発光装置の発光体の別の一例を示す図である。図１１の発光体１４は、３つの蛍光体が中心を同じくする球状に積層される構造を有している。図１１では、内側の蛍光体が、緑色蛍光体粒子を含有する緑色蛍光体１４ｄである。中間の蛍光体が、青色蛍光体粒子を有する青色蛍光体１４ｂである。また外側の蛍光体が、赤色蛍光体粒子を含有する赤色蛍光体１４ｃである。
【００６０】
そして、中心部に光拡散材６０が設けられている。図１１の発光体によっても、一層、可視光の照射強度の分布の均一性が上がり、広範囲に均一性の高い可視光を照射することが可能になる。
【００６１】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、凹部に導光体が挿入されておらず空洞であると同時に、半導体レーザダイオードと発光体の間に、レーザ光を集光する光学レンズを有する。上記構成以外は、基本的に第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００６２】
図１２は、本実施の形態の発光装置の概略図である。発光体１４には、レーザ光を発光体１４の中心部に入射するために、発光体１４の外側から中心に向かって、例えば円筒形の凹部が形成され空洞６２となっている。この空洞６２がレーザ光の光路となる。図１２では、光路となる空洞６２の先端は、発光体１４の中心部に位置するよう形成されている。
【００６３】
発光体１４は、基板１２から伸びる支持体６４によって支持されている。そして、半導体レーザダイオード１０と発光体１４の間に、レーザ光を集光し、レーザ光の広がりを制御する光学レンズ６６が設けられている。光学レンズ６６も、例えば基板１２から伸びる支持体（図示せず）によって支持されている
【００６４】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態同様、可視光の照射強度の分布の均一性が上がり、広範囲に均一性の高い可視光を照射することが可能になる。さらに、導光体を設けないため、導光体内部での吸収、散乱によるレーザ光のエネルギー損失が生じないという利点がある。また、導光体を設けないためより簡易な構成で発光装置が製造できるという利点がある。
【００６５】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、半導体レーザダイオードと発光体の間に、レーザ光を集光する光学レンズを有する。上記構成以外は、基本的に第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００６６】
図１３は、本実施の形態の発光装置の概略図である。半導体レーザダイオード１０と発光体１４の間、より詳細には、半導体レーザダイオード１０と導光体１６との間に、レーザ光を集光する光学レンズ６６が設けられている。光学レンズ６６は、例えば基板１２から伸びる支持体（図示せず）によって支持されている
【００６７】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態同様、可視光の照射強度の分布の均一性が上がり、広範囲に均一性の高い可視光を照射することが可能になる。さらに、光学レンズ６２でレーザ光を集光するため、一層、レーザ光の広がりを抑えて指向性が高められ、エネルギー損失を低減することが可能となる。
【００６８】
（第５の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、発光体をカバーするグローブ等の部材を設けない発光装置である。電球形状を有しないという構成以外は、基本的に第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００６９】
図１４は、本実施の形態の発光装置の概略図である。図１４に示すように、本実施の形態では、発光体１４をカバーする部材を設けておらず、発光体１４が露出した状態となっている。
【００７０】
上記構成により、極めて簡易な形態で、広範囲に均一性の高い可視光を照射する発光装置が実現される。
【００７１】
なお、半導体レーザダイオード１０や基板１２が発光体１４から発せられる可視光の遮蔽物とならないように、発光体１４の大きさが、半導体レーザダイオード１０や基板１２よりも大きいことが望ましい。
【００７２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、発光装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる発光装置に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００７３】
例えば、発光体の形状については、略球状である場合を例に説明したが、必要とされる照度分布等に応じて、楕円球状、立方体状、直方体状、多面体状、円筒状等の形状を選択することが可能である。
【００７４】
また、グローブの形状についても、球体形状に限らず、その他の形状であっても構わない。
【００７５】
また、導光体は、光ファイバーを例に説明した。光の損失を低減あるいは導光体を曲線的な形状とするには光ファイバーが望ましいが、必ずしも光ファイバーでなくとも、単なるプラスチック棒やガラス棒であっても構わない。
【００７６】
また、例えば、実施の形態においては、発光層をＧａＩｎＮとするＡｌＧａＩｎＮ系レーザダイオードを用いる場合を例に説明した。発光層（活性層）として、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、あるいはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇＺｎＯ）等を用いた半導体レーザダイオードを用いることが出来る。例えば、発光層として用いるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む窒化物半導体である。この窒化物半導体は、具体的には、ＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦（ｘ＋ｙ）≦１）と表わされるものである。このような窒化物半導体には、ＡｌＮ、ＧａＮ、及びＩｎＮの２元系、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）、ＡｌｘＩｎ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）、及びＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｎ（０＜ｙ＜１）の３元系、更にすべてを含む４元系のいずれもが含まれる。Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎの組成ｘ、ｙ、（１−ｘ−ｙ）に基づいて、紫外から青までの範囲の発光ピーク波長が決定される。また、ＩＩＩ族元素の一部をホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等に置換することができる。更に、Ｖ族元素のＮの一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等に置換することができる。
【００７７】
同様に、発光層として用いるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、Ｍｇ及びＺｎの少なくとも１種を含む酸化物半導体することができる。具体的には、ＭｇｚＺｎ（１−ｚ）Ｏ（０≦ｚ≦１）と表されるものがあり、Ｍｇ及びＺｎの組成ｚ、（１−ｚ）に基いて、紫外領域の発光ピーク波長が決定される。
【００７８】
また、蛍光体の透明基材としては、シリコーン樹脂を例に説明したが、励起光の透過性が高く、かつ耐熱性の高い任意の材料を用いることができる。そのような材料として、例えば、シリコーン樹脂の他に、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等が使用可能である。特に、入手し易く、取り扱いやすく、しかも安価であることから、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂が好適に使用される。また、樹脂以外でも、ガラス、焼結体、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を組み合わせたセラミックス構造体等を用いることもできる。
【００７９】
また、蛍光体粒子としては、紫外から青色までの波長領域の光を吸収して可視光を放射する材料で形成されるものが用いられる。例えば、珪酸塩系蛍光体材料、アルミン酸塩蛍光体材料、窒化物系蛍光体材料、硫化物系蛍光体材料、酸硫化物系蛍光体材料、ＹＡＧ系蛍光体材料、硼酸塩系蛍光体材料、燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料、燐酸塩系蛍光体、及びハロリン酸塩系蛍光体材料等の蛍光体材料を使用することができる。各蛍光体材料の組成を下記に示す。
【００８０】
（１）珪酸塩系蛍光体材料：（Ｓｒ（１−ｘ−ｙ−ｚ）ＢａｘＣａｙＥｕｚ）２ＳｉｗＯ（２＋２ｗ）（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０．０５≦ｚ≦０．２、０．９０≦ｗ≦１．１０）  上記式により表される珪酸塩系蛍光体材料の中では、ｘ＝０．１９、ｙ＝０、ｚ＝０．０５、ｗ＝１．０の組成が望ましい。なお、結晶構造を安定化したり、発光強度を高めるたりするために、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、及びカルシウム（Ｃａ）の一部をＭｇ及びＺｎの少なくともいずれか一方に置き換えてもよい。他の組成比の珪酸塩系蛍光体材料としては、ＭＳｉＯ３、ＭＳｉＯ４、Ｍ２ＳｉＯ３、Ｍ２ＳｉＯ５、及びＭ４Ｓｉ２Ｏ８（ＭはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、及びＹからなる群から選択される少なくとも１つの元素）が使用可能である。なお、発光色を制御するために、Ｓｉの一部をゲルマニウム（Ｇｅ）に置き換えてもよい（例えば、（Ｓｒ（１−ｘ−ｙ−ｚ）ＢａｘＣａｙＥｕｚ）２（Ｓｉ（１−ｕ）Ｇｅｕ）Ｏ４）。また、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ａｓ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｔｂ、及びＣｅからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素を賦活剤として含有してもよい。
【００８１】
（２）アルミン酸塩系蛍光体材料：Ｍ２Ａｌ１０Ｏ１７（但し、Ｍは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＣａからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素）  賦活剤として、Ｅｕ及びＭｎの少なくとも１つを含む。他の組成比のアルミン酸塩系蛍光体材料としては、ＭＡｌ２Ｏ４、ＭＡｌ４Ｏ１７、ＭＡｌ８Ｏ１３、ＭＡｌ１２Ｏ１９、Ｍ２Ａｌ１９Ｏ１７、Ｍ２Ａｌ１１Ｏ１９、Ｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｍ３Ａｌ１６Ｏ２７、及びＭ４Ａｌ５Ｏ１２（ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂｅ及びＺｎからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素）が使用可能である。また、Ｍｎ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及びＣｅからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素を賦活剤として含有していてもよい。
【００８２】
（３）窒化物系蛍光体材料（主にシリコンナイトライド系蛍光体材料）：ＬｘＳｉｙＮ（２ｘ／３＋４ｙ／３）：Ｅｕ、又はＬｘＳｉｙＯｚＮ（２ｘ／３＋４ｙ／３−２ｚ／３）：Ｅｕ（ＬはＳｒ、Ｃａ、Ｓｒ及びＣａからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素）  上記組成において、ｘ＝２かつｙ＝５、又はｘ＝１かつｙ＝７であることが望ましいが、ｘ及びｙは、任意の値とすることができる。上記式により表される窒化物系蛍光体材料として、Ｍｎが賦活剤として添加された（ＳｒｘＣａ（１−ｘ））２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＳｒｘＣａ（１−ｘ）Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＳｒＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＣａＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ等の蛍光体材料を使用することが望ましい。これらの蛍光体材料には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素が含有されてもよい。また、Ｃｅ，Ｐｒ、Ｔｂ、Ｎｄ、及びＬａからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を、賦活剤として含有してもよい。
【００８３】
（４）硫化物系蛍光体材料：(Ｚｎ（１−ｘ）Ｃｄｘ)Ｓ：Ｍ（Ｍは、Ｃｕ、Ｃｌ、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値）  なお、Ｓを、Ｓｅ及びＴｅの少なくともいずれかに置き換えてもよい。
【００８４】
（５）酸硫化物蛍光体材料：（Ｌｎ（１−ｘ）Ｅｕｘ）Ｏ２Ｓ（ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値）  なお、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｇａ、Ｓｍ、及びＴｍからなる群から選ばれる少なくとも１種を、賦活剤として含有してもよい。
【００８５】
（６）ＹＡＧ系蛍光体材料：（Ｙ（１−ｘ−ｙ−ｚ）ＧｄｘＬａｙＳｍｚ）３（Ａｌ（１−ｖ）Ｇａｖ）５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｅｕ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１．０≦ｖ≦１）  なお、ＣｒおよびＴｂの少なくとも一種を、賦活剤として含有してもよい。
【００８６】
（７）硼酸塩系蛍光体材料：ＭＢＯ３：Ｅｕ（ＭはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、及びＩｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素）  なお、賦活剤として、Ｔｂを含有してもよい。他の組成比の硼酸塩系蛍光体材料として、Ｃｄ２Ｂ２Ｏ５５：Ｍｎ、（Ｃｅ，Ｇｄ，Ｔｂ）ＭｇＢ５Ｏ１０：Ｍｎ、ＧｄＭｇＢ５Ｏ１０：Ｃｅ，Ｔｂなどが使用可能である。
【００８７】
（８）燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料：２（Ｍ（１−ｘ）Ｍ’ｘ）Ｏ・ａＰ２Ｏ５・ｂＢ２Ｏ３（ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、Ｍ’はＥｕ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、及びＣｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素、ｘ、ａ、ｂは０．００１≦ｘ≦０．５、０≦ａ≦２、０≦ｂ≦３、０．３＜（ａ＋ｂ）を満足する数値）
【００８８】
（９）燐酸塩系蛍光体：（Ｓｒ（１−ｘ）Ｂａｘ）３（ＰＯ４）２：Ｅｕ、又は（Ｓｒ（１−ｘ）Ｂａｘ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、Ｓｎ  なお、Ｔｉ及びＣｕのいずれか一方を、賦活剤として含有してもよい。
【００８９】
（１０）ハロリン酸塩系蛍光体材料：（Ｍ（１−ｘ）Ｅｕｘ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２、又は（Ｍ（１−ｘ）Ｅｕｘ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ（ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＣｄからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値）  なお、Ｃｌの少なくとも一部を、フッ素（Ｆ）に置き換えてもよい。また、Ｓｂ及びＭｎの少なくとも１つを、賦活剤として含有してもよい。
【００９０】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての発光装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【００９１】
１０      半導体レーザダイオード
１２      基板
１４      発光体
１６      導光体
１８      支持体
２０      グローブ
２２      絶縁部材
２４      口金
６０      光拡散材
６２      空洞
６６      光学レンズ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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