(57)【要約】【課題】所望の波長を有する高輝度な光を出射可能であって、ライフ特性に優れた半導体発光装置を提供する。【解決手段】半導体発光装置は略円筒状の封止用キャップ４の外面側を、さらに略円筒状の外側キャップ６が被覆してなり、つまり２重のキャップ構造を備える。封止用キャップ４とステム３ａとで気密状態に封止された封止領域１２内に位置する半導体レーザ素子２ａからの出射光は、封止用キャップ４に支持された光透過体５を透過し、さらに外側キャップ６に固定され且つ所定の受光面積を有する波長変換部材７でもって波長変換され、半導体発光素子２からの出射光の波長と異なる波長を出射可能とする。【選択図】図２
2008305936.tif 000002
【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を固定可能な支持体と、
前記半導体発光素子からの出射光を透過する光透過体と、
前記支持体に固定され、前記光透過体を支持する封止用キャップと、
前記封止用キャップの外側に配置され、前記光透過体より透過された透過光の少なくとも一部を波長変換可能な波長変換部材及び前記波長変換部材を支持する外側キャップと、
を有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
半導体発光素子と、
少なくとも一部を開口しており、前記半導体発光素子を固定可能な支持体と、
前記支持体の開口部分を閉塞するように前記支持体と固定される封止用キャップと、
前記支持体又は前記封止用キャップに固定され、前記半導体発光素子からの出射光を透過する光透過体と、
前記支持体又は前記封止用キャップの外側であって、前記支持体上に固定され、前記光透過体より透過された透過光の少なくとも一部を波長変換可能な波長変換部材及び前記波長変換部材を支持する外側キャップと、
を有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体発光装置であって、
前記封止用キャップ又は／及び前記外側キャップは、前記支持体と熱伝導状態に固定されており、
前記光透過体の中心軸は、前記半導体発光素子からの出射光の光軸と略同一であり、
前記中心軸上に、前記波長変換部材が配置されることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記波長変換部材の径の最大値は、
【数１】
2008305936.tif 000007
（Ａは、光進行方向と略直交する方向であって、波長変換部材７の断面における径の最大値である。Ｌは、半導体発光素子と波長変換部材までの距離である。Ｒは、半導体発光素子からの出射光の広がり角である。）
の範囲にあることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記封止用キャップの少なくとも一部が外部に露出してなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記封止用キャップの外面と、前記外側キャップの内面とが接触領域を有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記封止用キャップ及び前記外側キャップは、内部に開口した略円筒状をなしており、
前記外側キャップにおける略円筒状の側面の径は、前記封止用キャップにおける略円筒状の側面の径よりも大きく、
前記封止用キャップの略円筒状の側面における外面と、前記外側キャップの略円筒状の側面における内面とが接触しており、かつ前記外側キャップは前記支持体と離間されて位置しており、
前記外側キャップ及び前記支持体との離間領域において、前記封止用キャップは外部に露出されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記封止用キャップ及び前記外側キャップの少なくとも一方のキャップにおいて、端部には前記支持体と略平行で且つ外側に折曲させた鍔領域が形成されており、
前記鍔領域と前記支持体は固定されてなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記封止用キャップにおける前記鍔領域が前記支持体と連結されており、
前記外側キャップは、前記封止用キャップの鍔領域の外面側と接触しており、
前記封止用キャップの鍔領域は、前記支持体及び前記外側キャップとに狭着され、かつ前記鍔領域の少なくとも一部は外部に露出しており、
前記封止用キャップの鍔領域と、前記支持体との連結領域は、前記鍔領域と前記外側キャップとの接触領域よりも大きいことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記光透過体の径が、前記波長変換部材の径よりも小さいことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記光透過体が、レンズ状であることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記半導体発光素子は、３６０ｎｍ乃至８００ｎｍに発光ピーク波長を有する半導体レーザ素子若しくは端面発光型ＬＥＤであることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記波長変換部材は蛍光体を含有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記蛍光体は、ＬＡＧ、ＢＡＭ、ＢＡＭ：Ｍｎ、ＹＡＧ、ＣＣＡ、ＳＣＡ、ＳＣＥＳＮ、ＳＥＳＮ、ＣＥＳＮ、ＣＡＳＢＮ及びＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記光透過体または前記波長変換部材において、少なくとも前記半導体発光素子と対向する表面に、特定の波長のみを透過可能な多層膜を有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記光透過体または前記波長変換部材における少なくとも光出射面側の表面が、高低差を有するよう加工されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
前記光透過体または前記波長変換部材において、フィラーを含有す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、半導体発光素子を備えた半導体発光装置に関し、特に光源と波長の異なる出射光を照射可能な半導体発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化物系化合物半導体発光素子は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、半導体素子である発光素子は球切れ等の心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）、レーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）等の半導体発光素子は、各種の光源として利用されている。特に半導体レーザを光源に用いた場合、発光ダイオードと比較して電気−光変換効率が高く、また大幅な高出力化が可能となるため、プロジェクタ用の光源や車載用のヘッドライトなど、高輝度な白色光源としての供給が期待されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、半導体レーザを光源とした白色光を出力可能な光源装置が開示されており、これを図１６に示す。図１６の照明用光源装置１００では、複数の半導体レーザ素子１０１をヒートシンク１０２に搭載し、各半導体レーザ素子１０１の前方に拡散レンズ１０３を配設し、アルゴンガス等を封入した真空ガラス管１０５の内壁面に蛍光体１０４を塗布する。半導体レーザ素子１０１から出力されるレーザビーム光は拡散レンズ１０３で拡散され、この拡散光により蛍光体１０４の蛍光物質が励起され、白色光等の可視光が得られる。
【０００４】
しかしながら、この照明用光源装置１００では、拡散レンズ１０３でもって拡散された拡散光が、ガラス管１０５の全面に均一に照射されない。これにより蛍光体１０４によって励起される光の変換量の差が、ガラス管１０５の部位により生じてしまう。つまり光源装置からの出力光に色ムラが発生してしまう問題があった。また、蛍光体１０４のガラス管１０５の内壁への配置方法に関する具体的な開示はないが、概して両者を接合させるバインダーは、高出力のレーザが照射されるにつれて気泡が発生し、これにより光取り出し効率の低下を招く。さらにはバインダー自体の劣化が進み、ガラス管１０５からの蛍光体１０４の剥離が生じて適切な波長変換量を得られず、色ムラの原因となる虞もあった。さらには、蛍光体の分布領域がガラス管１０５の全面に及ぶため、装置より得られる光の輝度が小さい問題もあった。
また、半導体レーザ素子は気密状態に封止されなければ劣化しやすい。したがって、素子のライフ寿命を持続できる密封状態、及び所望の波長を有する出射光を放出可能な波長変換部材、の双方を十分に満足させる発光装置を実現するに至っていないのが現状である。
【特許文献１】特開平７−２８２６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、所望の波長を有する高輝度な光を出射可能であって、ライフ特性に優れた半導体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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の半導体発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子を固定可能な支持体と、半導体発光素子からの出射光を透過する光透過体と、支持体に固定され、光透過体を支持する封止用キャップと、封止用キャップの外側に配置され、光透過体より透過された透過光の少なくとも一部を波長変換可能な波長変換部材及び波長変換部材を支持する外側キャップと、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の第２の半導体発光装置は、半導体発光素子と、少なくとも一部を開口しており、半導体発光素子を固定可能な支持体と、支持体の開口部分を閉塞するように支持体と固定される封止用キャップと、支持体又は封止用キャップに固定され、半導体発光素子からの出射光を透過する光透過体と、支持体又は封止用キャップの外側であって、支持体上に固定され、光透過体より透過された透過光の少なくとも一部を波長変換可能な波長変換部材及び波長変換部材を支持する外側キャップと、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第３の半導体発光装置は、封止用キャップ又は／及び外側キャップは、支持体と熱伝導状態に固定されており、光透過体の中心軸は、半導体発光素子からの出射光の光軸と略同一であり、中心軸上に、波長変換部材が配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第４の半導体発光装置は、波長変換部材の径の最大値は、
【００１０】
【数２】
2008305936.tif 000003
【００１１】
（Ａは、光進行方向と略直交する方向であって、波長変換部材の断面における径の最大値である。Ｌは、半導体発光素子と波長変換部材までの距離である。Ｒは、半導体発光素子からの出射光の広がり角である。）
の範囲にあることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第５の半導体発光装置は、封止用キャップの少なくとも一部が外部に露出してなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第６の半導体発光装置は、封止用キャップの外面と、外側キャップの内面とが接触領域を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第７の半導体発光装置は、封止用キャップ及び外側キャップは、内部に開口した略円筒状をなしており、外側キャップにおける略円筒状の側面の径は、封止用キャップにおける略円筒状の側面の径よりも大きく、封止用キャップの略円筒状の側面における外面と、外側キャップの略円筒状の側面における内面とが接触しており、かつ外側キャップは支持体と離間されて位置しており、外側キャップ及び支持体との離間領域において、封止用キャップは外部に露出されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第８の半導体発光装置は、封止用キャップ及び外側キャップの少なくとも一方のキャップにおいて、端部には支持体と略平行で且つ外側に折曲させた鍔領域が形成されており、鍔領域と支持体は固定されてなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第９の半導体発光装置は、封止用キャップにおける鍔領域が支持体と連結されており、外側キャップは、封止用キャップの鍔領域の外面側と接触しており、封止用キャップの鍔領域は、支持体及び外側キャップとに狭着され、かつ鍔領域の少なくとも一部は外部に露出しており、封止用キャップの鍔領域と、支持体との連結領域は、鍔領域と外側キャップとの接触領域よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第１０の半導体発光装置は、光透過体の径が、波長変換部材の径よりも小さいことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第１１の半導体発光装置は、光透過体が、レンズ状であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第１２の半導体発光装置は、半導体発光素子は、３６０ｎｍ乃至８００ｎｍに発光ピーク波長を有する半導体レーザ素子若しくは端面発光型ＬＥＤであることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第１３の半導体発光装置は、波長変換部材は蛍光体を含有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第１４の半導体発光装置は、蛍光体は、ＬＡＧ、ＢＡＭ、ＢＡＭ：Ｍｎ、ＹＡＧ、ＣＣＡ、ＳＣＡ、ＳＣＥＳＮ、ＳＥＳＮ、ＣＥＳＮ、ＣＡＳＢＮ及びＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の第１５の半導体発光装置は、光透過体または波長変換部材において、少なくとも半導体発光素子と対向する表面に、特定の波長のみを透過可能な多層膜を有することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の第１６の半導体発光装置は、光透過体または波長変換部材における少なくとも光出射面側の表面が、高低差を有するよう加工されていることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の第１７の半導体発光装置は、光透過体または波長変換部材において、フィラーを含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
第１乃至２発明の半導体発光装置によれば、気密封止された半導体発光素子からの出射光が光透過体を介して透過され、この透過光の少なくとも一部を波長変換部材でもって波長変換できる。特に、半導体発光素子を２重に包含する構造とでき、これにより半導体発光素子の気密性が一層高まるため、素子のライフ特性を向上させることができる。また光源からの光と、波長変換された光との混色により、所望の波長光を出射可能な発光装置とできる。
【００２６】
第３、４、１０、１１、１６、１７発明の半導体発光装置によれば、光透過体を介して透過された光源からの出射光が効率良く波長変換部材へと進行し、波長変換部材における受光量の偏在を低減できるため、光源からの光と波長変換された光との混色比が一定した色ムラの少ない高輝度な出射光が得られる。特に、熱源となりうる半導体発光素子及び波長変換部材を支持する支持体あるいはキャップを別個に設け、封止用キャップ又は／及び外側キャップが、支持体と熱伝導状態に固定されることにより、放熱経路を分離して高い放熱効果を得ることができる。
【００２７】
第８発明の半導体発光装置によれば、キャップと支持体との連結面積が増大するため、両者の接着度及び放熱性が増す。
【００２８】
第５発明の半導体発光装置によれば、封止用キャップに伝達された熱を直接外気へと放熱できるため、封止用キャップの放熱性が一層向上し半導体発光素子の特性の悪化を抑制できる。
【００２９】
第６発明の半導体発光装置によれば、波長変換部材を安定して支持できる。これにより光進行方向において、光源、光透過体、波長変換部材の中心軸が略同一となるよう、キャップの配置決めが容易となる。これにより光源からの光の略全てが進行する領域のみに光透過体、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れる。すなわち、波長変換量が安定した色ムラの少ない高輝度な光を発光装置より出射できる。
【００３０】
第７発明の半導体発光装置によれば、封止用キャップの外面を外側キャップが被覆する構造において、両キャップにおける略円筒状の側面同士が円弧面にて接触することにより、封止用キャップでもって外側キャップを容易かつ安定して固定することができる。かつ、上述したようにキャップで支持された波長変換部材等の位置決めを精密に実現できる。加えて封止用キャップの一部が外部へと露出されるため、放熱効果が高まる効果を奏する。
【００３１】
第９発明の半導体発光装置によれば、両キャップの溶接方法を同一とできるため製造工程を簡略化できる。加えて封止用キャップの一部が外部に露出されるため放熱性が向上する。
【００３２】
第１２乃至１４発明の半導体発光装置によれば、光源から出射光の波長または波長変換された光との混色比率を制御することで、所望の波長を出射可能な発光装置とできる。
【００３３】
第１５発明の半導体発光装置によれば、所定の光が半導体発光素子側への戻り光となることを著しく低減できるため半導体発光素子の特性を向上させることができる。また総体的に発光装置における光取り出し効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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、半導体発光装置を例示するものであって、本発明は、半導体発光装置を以下のものに特定しない。なお特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、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。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【実施例１】
【００３５】
（構造）
実施例１の半導体発光装置の一例として、半導体レーザ装置１の斜視図を図１に、また、図１におけるＩＩ−ＩＩ’線における断面模式図を図２に示す。この半導体レーザ装置１は、主として、半導体発光素子２及びこれを固定する支持体３と、光透過体５及びこれを支持する封止用キャップ４と、波長変換部材７及びこれを支持する外側キャップ６と、を備える。
【００３６】
図１及び図２に示す半導体レーザ装置１では、略円盤形状の支持体３において、その上方には光源である半導体発光素子２が熱伝導状態に固定されており、下方にはリード８が連結されている。リード８は外部電極と電気的に接続可能であって、これにより半導体レーザ装置１に電力を供給できる。また、支持体３の上面の中央領域には柱状のステム柱体９が載置される。ただ、支持体３及びステム柱体９とは、便宜上、場所に応じて個々に命名したものであって異部材とは限らない。両者は同一部材で構成することも可能であり、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、ステム柱体９の側面には、Ａｕ−Ｓｎ等の接着材を介して、半導体発光素子２である半導体レーザ素子２ａが搭載される。さらに、図示しないが、半導体レーザ素子２ａはワイヤー等の導電部材を介して電気的にリード８と接続されており、これにより外部電極と電気的に接続される。半導体レーザ素子２ａは、光を出射する光出射面１３を上面（図２における上側）に備えており、半導体レーザ素子２ａからの出射光は図２の矢印に示すように、リード８の延伸方向と逆方向、つまり図２における上方向へと進行する。尚、本明細書における光出射面とは、その面全てから光が出射されるものだけを意味するのではなく、面の一部から光が出射されるものも含む。また、本明細書において、位置構成などでいう「上」とは、基体の必ずしも上面に接触して形成される場合に限られず、離間して基体の上方に形成される場合、すなわち基体との間に他の介在物が存在する場合も包含する意味で使用する。
【００３７】
また、図２に示すように、半導体レーザ素子２ａ、及び半導体レーザ素子２ａが搭載されたステム柱体９を包含するように封止用キャップ４が装着される。実施例１に係る封止用キャップ４は、その内部の少なくとも一部が開口された略円筒状であって、底部は支持体３の縁周領域と連結されてなる。さらに、封止用キャップ４の開口部分を閉塞するように光透過体５が装着され、これにより支持体３及び封止用キャップ４でもって形成される内部の開口部は、気密封止された封止領域１２を構成する。この封止領域１２内に半導体レーザ素子２ａが載置されることで、半導体レーザ素子２ａのライフ特性を向上させることができる。
【００３８】
また、封止用キャップ４の開口部分に関して、図２の半導体レーザ装置１では、半導体レーザ素子２ａの出射光を受光する封止用キャップ４の上面の一部に、半導体レーザ素子２ａの出射方向においてキャップの内外を貫通する第１貫通孔１０が形成されてなる。この第１貫通孔１０には、半導体レーザ素子２ａからの出射光の少なくとも一部の光を透過可能な光透過体５が固定されており、つまり光透過体５は封止用キャップ４によって支持されている。光透過体５の径の中心軸は、光源である半導体レーザ素子２ａの光軸とほぼ同軸とする。また本明細書で「径」は直径を意味するが、「径」で定義したものであっても、円形に限らず、幅、長さを意味する場合もある。
【００３９】
また、実施例１に係る半導体レーザ装置１は、図２に示すよう略円筒状の封止用キャップ４の外面側を、さらに略円筒状の外側キャップ６が被覆してなり、つまり２重のキャップ構造を備える。図２に図示された略円筒状の外側キャップ６における径及び高さは、封止用キャップ４の径及び高さよりも大きく、略円筒状のキャップ６の内部には開口部が形成されてなる。また外側キャップ６は支持体３の周縁部から上方向に連結され、封止用キャップ４の外周を包囲する。さらに、外側キャップ６において、半導体レーザ素子２ａからの出射光を受光する領域には、キャップの厚み方向において内外と貫通する第２貫通孔１１が形成されている。この第２貫通孔１１には波長変換部材７が封止されており、換言すれば波長変換部材７は外側キャップ６により支持される。波長変換部材７は、少なくとも受光した光の一部を波長変換でき、光源と異なる波長を有する光を装置外へ出射可能とする。また、波長変換部材７と光透過体５は離間かつ対向して位置しており、両者の径において中心軸はほぼ同軸である。以下に個々の部材について説明する。
【００４０】
（支持体）
支持体３及びステム柱体９の材質は、封止用キャップ４、外側キャップ６との接着性や、放熱性の良いものであれば特に限定されず、例えば銅、または銅に少なくともＷ、Ｍｏのいずれか一つを含有させた合金、Ｆｅ等が挙げられる。支持体３及びステム柱体９は熱膨張係数の近い材質の組み合わせが好ましい。これにより両者の接合性を高めることができる。また、支持体３は、後述する光透過体を備える封止用キャップ４と共に構成される内部空間内に、半導体発光素子２を気密状態で固定できるものであれば、その形状は限定されない。例えば、図２では支持体３を略円盤形状の平面とし、上方に光透過体５を有する略円筒形状の封止用キャップ４を設置する構成を採用した。
【００４１】
一方、図３に示す別の半導体レーザ装置１ｆでは、光源の半導体発光素子２の出射方向を側方向とし、この側方向に開口した略筒状の支持体３ｂを有する。開口部は、光源からの出射光を透過可能な光透過体５によって閉塞されている。尚、支持体３ｂは、光源の進行方向側、つまり光透過体５が形成される領域に加えて、さらに別の箇所に開口部を設けることもできる。例えば、図３において、支持体における半導体発光素子２の載置面と対向する側（図３の上側）に開口領域を設ければ、ここから半導体発光素子２を載置しやすくなる効果を得る。この場合、開口領域は、例えば封止用キャップ４ｂなどの封止部材で閉塞することにより、半導体発光素子２を密封できる。言い換えると、支持体３ｂ及び封止用キャップ４ｂで形成される内部空間内に位置する半導体発光素子２を、気密状態にできる。さらに、半導体発光素子２を載置する台座や、パッケージ、放熱部材、ステム等は、これらに別部材を連結することによって形成される内部空間を気密状態にできるため、台座やパッケージ等の部材を、支持体３又は封止用キャップの機能を有する代替部材として採用できる。
【００４２】
他方、図４に示す半導体レーザ装置１ｇでは、外側キャップ６が、支持体３ｄと直接的に連結されておらず、封止用キャップ４ｄ上であって、第１貫通孔１０の周辺領域に連結されている。また、外側キャップ６には、第１貫通孔１０と軸方向がほぼ同一である第２貫通孔１１が形成されており、この第２貫通孔１１には波長変換部材７が装着されてなる。すなわち、半導体レーザ装置１ｇは、封止用キャップ４ｄの第１貫通孔１０を閉塞する光透過体５の装着領域の周辺のみが、外側キャップ６でもってカバーされているキャップの２重構造を有する。これにより、剥離の虞の高い領域、すなわち、異部材である封止用キャップ４ｄと光透過体５との連結領域を、効率良く外側キャップ６でもってカバーできるため、内部に載置された半導体発光素子の気密性を維持しつつ、半導体レーザ装置全体を小型化することができる。さらに、外側キャップ６が支持体３ｄを被覆しないため、半導体発光素子２が直接載置された支持体３ｄにおける、外気への露出面積を稼ぐことができ、放熱効果が高まる。
【００４３】
また、実施例１に係る図１乃至図４の半導体発光装置１では、支持体３としてＦｅ製のステム３ａを使用し、このステム３ａとＣｕ製のステム柱体９を半田付けにより接合した。これにより、ステム３ａに連結される封止用キャップ４との接合性、及びステム柱体９に載置される光源の放熱性を向上できる。ただ、製造工程を簡略化するため、ステム３ａ及びステム柱体９を成型等により一体部品として構成することも可能である。この場合、例えばＣｕをＦｅで包含した２層構造等の複層も考慮できる。
【００４４】
（封止用キャップ）
光透過体５を支持する封止用キャップ４は、上述したように半導体レーザ素子２ａが載置される内部空間を気密封止できる材質、つまり連結されるステム３ａ及び光透過体５との接着性に優れた材質であって、さらには半導体レーザ素子２ａ等の熱源からの伝導熱を放熱可能な材質であれば特に限定されない。一例としてＣｕ、Ａｌ、Ｎｉ、またはＮｉとＦｅとの合金、Ｆｅ、鉄−ニッケル−コバルト合金（コバール）、ステンレススチール（ＳＵＳ）等が挙げられる。ＳＵＳは、鉄にクロムを含有させた合金鋼であって、さらにニッケル、モリブデンを含有する場合もある。ステム３ａ及び封止用キャップ４は、例えば抵抗溶接によって接合されることより、抵抗溶接の溶接性を良好にする材料が好ましい。実施例１ではコバール製の封止用キャップ４とＦｅ製のステム３ａとを抵抗溶接にて溶接した。さらに具体的には、封止用キャップ４において、ステム３ａと接合する面に突起を形成し、この突起とステム３ａ間に比較的大きな電極で加圧するプロジェクション溶接を施した。これにより封止用キャップ４及びステム３ａは安定して接合でき、両者で構成される内部空間の気密性を高めることができる。また、気密封止には、不活性ガス、大気などを用いることができる。具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、窒素、酸素、フッ素、一酸化炭素、二酸化炭素、もしくは、これらを合わせたもの、または乾燥空気などを用いることができる。
【００４５】
さらに、実施例１に係るステム３ａ及び封止用キャップ４は、両者の連接により形成される封止領域１２内に包含された半導体レーザ素子を気密状態に維持できるものであれば、その形状は特に限定しない。例えば凹部形状であって上部に開口したステム３ａと、この上面を密封する平面状の封止用キャップ４で構成することもできる。また、封止領域１２内の気密状態を維持する観点から、封止領域１２内に在する部品点数を低減させるのが好ましい。理想的には光源である半導体レーザ素子のみを載置させるのが良い。ただ、発光装置の使用状況に応じて、封止領域１２内に、半導体レーザ素子２ａの温度を検出するサーミスタ（温度センサ）やペルチェモジュール、フォトダイオード（受光素子）、ツェナーダイオード（保護素子）、レンズ、サブマウント等を設けることも可能である。これにより半導体レーザ素子２ａの駆動状態を把握、或いは保護することができ、素子のライフ特性をさらに向上させることができる。
【００４６】
（光透過体）
また、封止用キャップ４において、光源からの出射光を受光する受光領域に設けられた第１貫通孔１０は、キャップの厚さ方向に貫通されており、かつ半導体レーザ素子２ａの光出射面１３と離間されて位置する。この第１貫通孔１０内に低融点ガラス等の接着材でもって光透過体５が固定でき、或いは接着材を使用せず、ガラス製の光透過体５と、封止用キャップ４との間で化学反応により両者を固定できる。これにより第１貫通孔１０の貫通領域を閉塞状態とする。換言すれば光透過体５は封止用キャップ４でもって支持される。光透過体５は、半導体レーザ素子２ａからの出射光の少なくとも一部を封止用キャップ４の外側へと透過可能にしており、好適には半導体レーザ素子２ａからの出射光のほぼ全てを透過できるものとする。さらに光透過体５の径における中心軸は、半導体レーザ素子２ａの出射光における光軸とほぼ等しい。光透過体５の径は、半導体レーザ素子２ａからの出射光がほぼ全て進行できる大きさであれば特に限定しない。本明細書で言う「ほぼ全て」とは光の８０％以上を意味しており、この範囲内であれば、光源から半導体レーザ装置１外への光取り出し効率が高まる。例えば、光透過体５における受光側の形状は、半導体レーザ素子２ａの光出射パターンとほぼ同じ形状、若しくは円形状とすることができる。なぜなら、光源である半導体レーザ素子２ａは、出射光の指向性が高いため一方向へ導光しやすい。したがって光透過体５の径は、半導体レーザ素子２ａからの出射光のカバーできる径とすれば足り、入光部を必要以上に大きくする必要がない。換言すれば、光透過体５の受光側の形状は、半導体レーザ素子２ａの出射パターン及び、半導体レーザ素子２ａと光透過体５間との距離を考慮した光形状の面積を備えていればよい。
【００４７】
このように、光透過体５の受光側の形状及び面積を、半導体レーザ素子２ａの光出射面１３のそれとほぼ同一とすれば、半導体レーザ素子２ａからの指向性の高い出射光のほぼ全てを光透過体５内に導光できる上、いったん光透過体５内に進行した光が、戻り光となって再び半導体レーザ素子２ａ側へと出射するのを防止できる。
【００４８】
また、光透過体５は、その両端間において、一貫した大きさの径を有する略環状、あるいは光進行方向につれて径が大きくなる逆テーパー形状、あるいは光進行方向につれて径の拡大率が小さくなる半円球形状や平凸形状としてもよい。例えば光透過体５の受光側と出射側で、その径の大きさを変化させ、具体的には出射側の径を受光側のそれよりも大きくすれば、光透過体５内に進行した光が、第１貫通孔１０の壁での反射等により半導体レーザ素子２ａへ戻るのを防止できる。上記の構造を満たせば、光透過体５の形状は特に限定されない。例えば図１及び図２に係る半導体レーザ装置１では、円筒状の第１貫通孔１０に嵌合可能な、円盤形状の光透過体５とした。これにより、貫通領域における径が一定であるため、部品の製造を容易とでき、不良品の発生を抑制して歩留まりの向上を実現できる。
【００４９】
また、光透過体５は少なくとも光の一部を透過する機能を有するものであって、透明色に限定しない。光透過体５の材質としては硼珪酸ガラス等のガラスや樹脂、石英、サファイヤ等が一例として挙げられる。さらに、光透過体５は単層に限らず、層別に機能を有する複層とできる。一例として図５に種々の光透過体を示す。図５（ａ）の光透過体５ａは、受光面側に形成されたＡＲコート（antireflection coating）層２０と、ガラス層２１とからなる２層構造である。ＡＲコートとは誘電体の多層膜等で構成できる。具体的には屈折率の高い誘電体膜と低い誘電体膜を交互に積層することにより、各層の境界面からの反射波面が相可的に重なる高効率のリフレクターである。ＡＲコート層２０を含有することにより、選択的に波長を透過させることができる。好適には半導体レーザ素子２ａからの出射光は透過可能であるが、波長変換部材７により変換された波長の光は透過不可とすることで、戻り光が半導体レーザ素子に進行するのを抑止できる。これにより発光装置の光損失を低減できる他、半導体レーザ素子の特性の悪化を防止できる。
【００５０】
さらに、光透過体５は、例えば、球面レンズ、非球面レンズ、シリンドリカルレンズ、楕円レンズ等のレンズを備えることができ、これにより光源からの出射光を波面制御できる。また、レンズは光源からの出射された光が、波長変換部材７に集光される限り、どのような形状でもよく、光透過体５と離間して別部材とし、光源と波長変換部材７との間に、複数枚並べて配置してもよい。レンズは、無機ガラス、樹脂等により形成することができる。このように、励起光源と波長変換部材７との間にレンズを備え、レンズを介して励起光源から射出された励起光を波長変換部材７へ導出することができることにより、励起光源から射出される励起光を集光させ、効率よく波長変換部材７に導出することができる。
【００５１】
また、図５（ｂ）の光透過体５ｂは、図５（ａ）と同様の構造を有しているが、ガラス層２１の光出射側の表面に凹凸加工を施している。図５（ｂ）における凹凸加工は、一定の連続した高低差が生じるよう形状を加工したものであって、加工の形状は特に限定しない。光透過体５が凹凸加工に成形されることで、光の進行方向を拡散でき、進行方向側に位置する波長変換部材７へ均等に光を照射することが可能となる。これにより波長変換部材７の部位において、受光する光量の差を低減でき、つまり波長変換量が均一となるため、装置より出射される光の色ムラを低減できる。
【００５２】
さらに、図５（ｃ）の光透過体５ｃは、光透過体５ａ、５ｂと同様、積層順にＡＲコート層２０、ガラス層２１からなる２層構造をとる。ただ、光透過体５ｃのガラス２１はフィラーが混在されたフィラー含有層である。尚、本明細書におけるフィラー含有層とは、半導体レーザ素子２ａからの光のうち、光透過体５に進行した光を拡散及び／又は散乱、反射する材料を含有する部材である。これにより、波長変換部材等に均一に励起光を当てることができ、色ムラを低減する作用を有する。フィラー含有層に含有されるフィラーの材料として、酸化アルミニウム、二酸化珪素、二酸化チタン（アナターゼ型、ルチル型）、酸化亜鉛、酸化セリウムおよびα−酸化鉄等が挙げられ、フィラー含有層には、これらの材質より選択された少なくとも一種を含むものとすることができる。
【００５３】
上記の例では２層構造の光透過体５ａ、５ｂ、５ｃを説明したが、これに限られず、３層以上の光透過体とすることもできる。例えば図５（ｄ）の光透過体５ｄは中間層のガラス層２１の上下面をＡＲコート層２０、２０ｂで被覆している。これにより、ガラス層の表面で空気層と接触する界面における光の反射をＡＲコート層により低減できる。
【００５４】
（波長変換部材）
波長変換部材は、励起光源から射出される励起光の一部又は全部を吸収し、波長変換して、光源からの励起光よりも長波長域の光、例えば、赤色、緑色、青色、さらに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光を放出し得るものである。したがって、波長変換部材は、このような機能を実現することができる材料によって構成されるものであれば、その種類は限定されない。つまり、波長変換部材は、励起光源から発せられた光の一部又は全部を、長波長側に発光ピーク波長を有する光に変換して、導出する。
【００５５】
また、実施例１の波長変換部材７は、波長変換物質である蛍光体が円盤状に固化されたものであり、外側キャップ６の第２貫通孔１１にガラスや接着材等でもって固着されることで外側キャップ６の第２貫通孔１１を閉塞状態にする。また、波長変換部材７の形状は、波長変換部材７の光の出射側１８方向（図２における上方向）へ導光できる形状とすることが望ましく、具体的な形状、及び波長変換部材と外側キャップとの接着方法については実施例１の応用例として別途記載する。
【００５６】
光の進行方向の一例として、図２の矢印に示すように、半導体レーザ素子２ａの出光射面１３から出射された光は、光透過体５を介して波長変換部材７へと進行する。半導体レーザ素子２ａの光出射面１３、光透過体５、波長変換部材７はそれぞれ離間して位置しており、かつ、波長変換部材７は、半導体発光素子２からの出射光の光軸上に配置されてなる。波長変換部材７の径における中心軸と、光源からの光軸とをほぼ同一とすれば、波長変換部材７の部位において、受光する光量の偏在による波長変換量の差を低減できるため、色ムラが生じ難い。ただ、半導体発光素子２の光出射面１３と、波長変換部材７の受光面又は／及び出射面とは必ずしも平行に位置する必要はなく、例えば波長変換部材７が半導体発光素子２の光軸に対して斜めに配置される等、両者の離間距離が部位によって異なる配置とすることもできる。これにより、波長変換部材７側から半導体発光素子２の方向へと戻る光を低減させることができる。つまり、外部への光取り出し効率を向上させることができるとともに、半導体発光素子２の劣化を抑制することができる。また、波長変換部材７において、光の出射側に反射部材を設けることにより、波長変換部材７によって波長変換された光を任意の方向に出射することが可能となる。尚、波長変換部材７の径は、半導体発光素子２から波長変換部材７までの距離、半導体発光素子２からの出射光の広がり角等を考慮して設計できる。具体的には以下の範囲を満たすのが好ましい。
【００５７】
【数３】
2008305936.tif 000004
【００５８】
但し、Ａ（ｍｍ）は、光進行方向と略直交する方向であって、波長変換部材７の断面における径の最大値である。Ｌ（ｍｍ）は、半導体発光素子２と波長変換部材７までの距離である。Ｒ（°）は、半導体発光素子２からの出射光の広がり角である。
【００５９】
仮に上記の範囲より大きい径を有する波長変換部材７であれば、指向性の強いレーザ光の受光量が、波長変換部材７の部位によって偏在してしまう。つまり波長変換量に差が生じるため、光源である半導体レーザ素子２ａの光と、波長変換部材７によって波長変換された光との混色比率が一定せず、装置より放射される出射光に色ムラが発生する。さらに、受光可能な波長変換部材７の分布領域が大きいため、単位面積あたりの輝度が小さくなり、総体的に高輝度な出射光が得られない。一方で波長変換部材７の径が小さすぎると、光透過体５より透過された光の一部が波長変換部材７に進行せず、波長変換部材７以外の物質に反射あるいは吸収されてしまい光損失を招いてしまう。したがって、波長変換部材７の径が上記の範囲であれば、波長変換部材７における受光量が部位によって偏在するのを抑制できるため、波長変換量が安定し、色ムラの低減された高輝度な出射光が得られる。
【００６０】
実施例１に係る半導体発光素子２は、その幅が０．０５〜０．５ｍｍ、厚みが０．０３〜０．５ｍｍ、また光出射面１３である端面面積が０．００２〜０．２５ｍｍ2とした。また出射光の広がり角は２０〜８０°であり、また半導体発光素子２と波長変換部材７との距離は、例えば０．２〜５．０ｍｍとできる。一方、光進行方向と略直交方向であって波長変換部材７の断面における径は０．２ｍｍ〜２ｍｍ、断面積は０．０３〜３．２ｍｍ2とした。すなわち、波長変換部材７の断面積は、半導体発光素子２の端面面積の１５７０倍より小さい。具体的には、表１に示すような半導体発光素子２を使用でき、また表２に示すような波長変換部材７を組み合わせることにより、上記条件を満たす発光装置とできる。
【００６１】
【表１】
2008305936.tif 000005
【００６２】
【表２】
2008305936.tif 000006
【００６３】
また、図２における波長変換部材７は光源からの波長を変換可能な波長変換部材を含有しており、実施例１では波長変換部材として蛍光体を用いた。これにより所望の波長を有する出射光を実現できる。波長変換部材７としては、蛍光体を直接付着したもの、もしくは、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の有機材料や、また、ガラス、ＳｉＯ2、ＡｌＮ、ＺｒＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＧａＮの少なくとも一種を含む無機材料をバインダにして、蛍光体を固めたもの等が一例として挙げられる。
【００６４】
例えば、蛍光体を含有した波長変換部材７を用いることで、白色光は次のようにして得られる。第１の方法は、半導体レーザ素子２ａから発光される、可視光の短波長側領域の青色光で、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し、補色の関係にある２色により白色光として放出される。第２の方法は、半導体レーザ素子２ａから放出される、紫外から可視光の短波長側領域の光により、Ｒ・Ｇ・Ｂ蛍光体を励起させる。波長変換された３色光が混色し、白色光として放出される。
【００６５】
上記の機能を実現できる代表的な蛍光体としては、銅で付括された硫化カドミウム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（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ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。）等が好ましい。またＹＡＧ、ＬＡＧ、ＢＡＭ、ＢＡＭ：Ｍｎ、ＣＣＡ、ＳＣＡ、ＳＣＥＳＮ、ＳＥＳＮ、ＣＥＳＮ、ＣＡＳＢＮ及びＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕからなる群から選択される少なくとも１種を含む蛍光体が使用できる。光源からの励起光と、この励起光における波長変換効率の良好な蛍光物質と、を組み合わせることによって、発光出力の高い発光装置を得ることができるとともに、種々の色味の光を得て、演色性の高い出射光を得ることができる。
【００６６】
ところで、波長変換部材７における、波長変換物質の配置密度は均一であることが好ましい。ただ、波長変換物質の分布領域を部分的に偏在させることもできる。例えば、半導体レーザ素子２ａの光出射面１３との対面側には波長変換物質が少なく、波長変換部材７の光出射面側には波長変換物質が多く含まれるよう偏在させることも可能である。光源である半導体レーザ素子２ａと、波長変換物質とを離間させることにより、光源で発生した熱や高密度な光エネルギーを波長変換物質に伝達し難くして波長変換物質の劣化を抑制できる。
【００６７】
また、実施例１に係る半導体レーザ装置１において、波長変換物質は、２種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ、Ｌｕ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体を混合させて、ＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、ＣａＡｌＳｉＢＮ等の黄〜赤色発光を有する窒化物蛍光体等を用いて赤味成分を増し、平均演色評価数Ｒａの高い照明や電球色ＬＥＤ等を実現することもできる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせてＣＩＥの色度図上の色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。
【００６８】
以上の蛍光体は、一層からなる発光層中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる発光層中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。また、蛍光体は各層において均一に分散させることが好ましい。これによって、波長変換物質の部位によらず均一に波長変換を行い、ムラのない均一な混色光を得ることができる。
【００６９】
（ＡＲコート）
また、波長変換部材７において、光源との対向面である受光側（図２における下側）にＡＲコート層を備えることができる。ＡＲコート層は光透過体５に装着されるＡＲコート層と同様のものを使用できる。これにより、光源からの出射光が戻り光となるのを防止でき、半導体レーザ素子２ａのライフ特性が向上する。さらに光損失を低減できるため、装置全体の光取り出し効率を上昇させることができる。
【００７０】
（拡散剤等）
また、波長変換部材７は、波長変換物質の他、粘度増量剤、光拡散物質、顔料、蛍光物質等、使用用途に応じて適切な部材を添加することもできる。光拡散物質として例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、銀、および、これらを少なくとも一種以上含む混合物等を挙げることができる。これによって良好な指向特性を有する発光装置が得られる。同様に外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たせたフィルター材として各種着色剤を添加させることもできる。
【００７１】
光拡散物質と、蛍光体等の波長変換物質を併用することで、半導体レーザ素子２ａ及び蛍光体からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光体を用いることによって生じやすい色ムラを抑制することができるので、好適に使用できる。また、発光スペクトルの半値幅を狭めることができ、色純度の高い発光装置が得られる。一方、１ｎｍ以上１μｍ未満の光拡散物質は、半導体レーザ素子２ａからの光波長に対する干渉効果が低い反面、透明度が高く、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。
【００７２】
（外側キャップ）
図２に示された外側キャップ６は、封止用キャップ４の外面側に封止用キャップ４と離間して構成され、外側キャップ６の底面領域でステム３ａと、例えば抵抗溶接により接合される。また、外側キャップ６における、光透過体５を介した透過光を受光する領域には、外側キャップ６の厚み方向において内外と貫通した円筒状の第２貫通孔１１が形成されてなる。この第２貫通孔１１には波長変換部材７がシリコーン樹脂、セラミック、低融点ガラス等の接着材でもって装着され、第２貫通孔１１を閉塞する。外側キャップ６は、波長変換部材７との接着性に優れ、さらに波長変換部材７等の熱源より伝導する熱を、効率良く外部へと放出可能な材質であれば、特に限定されない。また、波長変換部材７と熱膨張係数が等しい部材を用いることが好ましく、より具体的にはコバールを含有する部材が好ましい。このようにすれば、波長変換部材７と外側キャップ６との熱膨張係数の差に基づいて、波長変換部材７や外側キャップ６などに不良が発生することを防止することができ、歩留まりを向上させることができる。尚、波長変換部材７と外側キャップ６とを樹脂で配置する場合には、上記と同様の理由により、外側キャップ６には、当該樹脂と同じ材質の部材を用いることが好ましい。
【００７３】
外側キャップ６の材質として、具体的には上述した封止用キャップ４と同様の材質が挙げられ、実施例１ではＳＵＳを使用した。これにより耐蝕性が高まる。また、図２に示された外側キャップ６は、波長変換部材７を上述した位置に固定支持でき、波長変換部材７の光の出射側１８側（図２における上方向）へ光を誘導できる形状の第２貫通孔１１に形成された内壁を有することが望ましい。これにより色ムラが低減され、光取り出し効率を向上させることができるからである。例えば、図２に示す外側キャップ６の第２貫通孔１１は、封止用キャップ４と類似した円筒状に形成されているが、第２貫通孔１１は波長変換部材７に対応した種々の形状とでき、具体的な形状としては実施例１の応用例として別途記載する。
【００７４】
（気密性及び放熱性）
上記の構造を有する半導体レーザ装置１によれば、封止用キャップ４の外面側に外側キャップ６備えた２重構造とすることで、封止領域１２内の気密状態をさらに安定したものとできる。封止領域１２内に搭載された半導体レーザ素子２ａからの出射光は、光透過体５を透過し、さらに波長変換部材７へと進行することによって、透過光の少なくとも一部の光が波長変換される。これにより光源からの出射光と、波長変換された光との混色光を装置外へと放射することができる。つまり半導体レーザ素子２ａのライフ特性を向上させると同時に、所望の波長を出射可能な発光装置とできる。さらに、光透過体５及び波長変換部材７において、指向性の高い半導体レーザ素子２ａからの出射光のほぼ全てを透過できるに足りる径とすることで、照射される蛍光体の単位面積あたりの波長変換量を増大させることが可能となり、ひいては高輝度な光を装置外へと放出できる。
【００７５】
また、実施例１に係る半導体レーザ装置１では、図２に示すように、封止用キャップ４と外側キャップ６の両キャップが、共通のステム３ａを土台として連接されており、両キャップ４、６は離間されて位置する。このようにキャップが２重構造をとることで、装置内の複数の熱源からの発熱を別経路で放熱できる。具体的に、装置の使用と共に発生する半導体レーザ素子２ａからの発熱は、連接されるステム柱体９、ステム３ａ、または、これに加えて近傍する封止用キャップ４に伝導され、装置の外部へと放熱される。これにより半導体レーザ素子２ａへの蓄熱を抑制でき、素子の特性及びライフ寿命を向上させることができる。一方で、装置の使用により発生する蛍光体からの発熱は、波長変換部材７を支持する外側キャップ６、ステム３ａの順に伝導される。これにより、波長変換部材７内での蓄熱が抑止され、蛍光体の特性の低減を防止できる。一般的に蛍光強度は媒体の温度が高いほど弱くなる。これは温度の上昇につれて分子間衝突の増大、無輻射遷移失活によるポテンシャルエネルギー損失をもたらすためである。さらに、溶液の温度が上昇すると、蛍光スペクトルの波長に多少のずれを生ずることがある。したがって、熱源である素子及び蛍光体の放熱経路を枝分かれした２経路とし、熱源の近傍では伝熱経路を個別に設けることで、放熱効果をより向上させることができ、ひいては装置全体のライフ特性が上昇する。
【００７６】
なお、両者の熱源は実際的にステム３ａを介して連接されているため、両者間の発熱が往来する可能性がある。ただ、伝導経路を枝分かれ構造とすれば、各熱源が専用の放熱経路を有することになるため放熱効果が増大する。加えて、１層目の封止キャップ４は気密封止を主要な目的としているため、光透過体５及びステム３ａとの密着性を考慮した材質を優先的に選択すればよく、放熱効果はステム３ａを経由して２層目の外側キャップ６によりカバーできる。よって２層構造とすることで、気密効果はもちろんのこと放熱効果も高まる。また、外側キャップ６及びステム３ａの各々と、ステム３ａとの固定方法としては、接着材や抵抗溶接を介する他、双方の接する面におけるＹＡＧ溶接が挙げられる。これにより、両者を容易に固定できる。
【００７７】
（光源）
実施例１の半導体レーザ装置１では、光源である半導体発光素子として青色系の半導体レーザ素子２ａを使用した。この半導体レーザ素子２ａは、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に活性層を形成し、この活性層が多重量子井戸構造、又は単一量子井戸構造をなすものであって、特にＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体より形成されるのが好ましい。これにより指向性が高く一方向に光を導波しやすいレーザ光を得ることができる。つまり高効率に光を装置の外部へと取り出すことが可能となる。
【００７８】
半導体発光素子自体は、当該分野で公知の方法及び構造を有して作製されるいかなる半導体発光素子であってもよく、通常、基板上に半導体層が積層されて構成される。前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体から成る半導体レーザ素子の具体例としてはサファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ等の基板上に下地層としてノンドープＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）から成る窒化物半導体を成長させ、その上にＳｉドープＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）から成るｎ型コンタクト層（省略可能）、ＳｉドープＩｎxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）から成るクラック防止層（省略可能）、ノンドープＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）とＳｉドープＧａＮとから成る超格子構造であるｎ型クラッド層、ＧａＮから成るｎ型ガイド層、井戸層ノンドープＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）と障壁層Ｓｉドープ又はノンドープのＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）とを有する多重量子井戸構造である活性層、ＭｇドープＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）から成るキャップ層、ノンドープＧａＮから成るｐ型ガイド層、ノンドープＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）とＭｇドープＧａＮとから成る超格子構造であるｐ型クラッド層、ＭｇドープＧａＮから成るｐ型コンタクト層を積層したものが挙げられる。さらに、この半導体レーザ素子には光導波路端面の反射面に酸化膜から成る光反射膜を有することで高反射率とできる。加えて、金属酸化膜を用いることもできる。
【００７９】
この他、光源の半導体発光素子２として発光ダイオードを使用することもでき、この場合は端面発光型のものが好適である。端面発光型ダイオードとは、発光ダイオードを構造面から分類した場合の一種で、半導体レーザと同じように活性層の端面から光を取り出すものをいう。これは、活性層の屈折率を高くして光導波作用を起こさせることで、端面から光を出力させることを可能にしている。このように出力面積を絞ることで、光の指向性を高め、波長変換部材７の単位面積あたりの受光量を増大させることができる。つまりは波長変換部材７でもって変換される単位面積あたりの光量が増加するため、総体的に装置から高輝度な出力光を得ることが可能となる。
【００８０】
（製造方法）
以下に実施例１に係る半導体発光装置１の製造方法の一例を図２を用いて示す。上記の方法で製造された半導体発光素子２は、ステム３ａの上面の中央域に載置されたステム柱体９の一側面に、Ａｕ−Ｓｎ等の接着材を介して固定される。また、ステム３ａの下面側には、外部電極と電気的に接続可能なリード８が連結されている。半導体レーザ素子２ａはワイヤー等の導電部材を介して電気的にリード８と接続され、これにより外部電極から半導体レーザ素子２ａへの電力供給が可能となる。
【００８１】
さらに、円筒状の封止用キャップ４の上面において、厚さ方向に貫通した第１貫通孔１０が形成されており、この第２貫通孔１１を閉塞するように接着材でもって光透過体５が装着される。封止用キャップ４は、半導体レーザ素子２ａを包含するように、ステム３ａと抵抗溶接により溶接される。この際、封止用キャップ４は、半導体レーザ素子２ａからの出射光の光軸と、光透過体５との中心軸がほぼ一致するよう位置構成される。また、ステム３ａ及び封止用キャップ４により形成される内部空間は気密状態に維持されており、つまり半導体レーザ素子２ａは両者により気密封止されてなる。
【００８２】
一方、上述の方法で作製された蛍光体は、無機材料等の固化可能なバインダを介して固められ、波長変換部材７に形成される。さらに、封止用キャップ４の径よりも大きい径を有する、略円筒状の外側キャップ６は、その上面において厚み方向に貫通した第２貫通孔１１が形成されてなる。この第２貫通孔１１に波長変換部材７が接着材でもって装着されることにより、第２貫通孔１１が閉塞される。また、外側キャップ６は、封止用キャップ４の外側であって、封止用キャップ４を包含するように構成され、ステム３ａとの接面領域において抵抗溶接されて連結される。この際、出射光の光軸と、波長変換部材７との中心軸がほぼ一致するよう位置構成される。
【００８３】
（応用例）
（波長変換部材）
また、波長変換部材７の形状は、波長変換部材７の光の出射側１８方向（図２における上方向）へ導光できる形状とすることが望ましい。この具体的な形状を図６に示す。図６（ａ）〜（ｄ）は、波長変換部材７の概略断面図である。図６（ａ）の波長変換部材７ａの形状は円盤状であり、他の形状と比較して容易に形成できる形状であるため、歩留まりを向上させることができる。また、図６（ｂ）に示す波長変換部材７ｂの形状は、光の出射側に凸となるドーム形状である。これにより光の出射側において全反射を生じ難くすることができ、光取り出し効率を向上させることができる。さらに、図６（ｃ）の波長変換部材７ｃは球状である。このようにすれば、波長変換部材７ｃにおける光の出射側１８での全反射のみならず、光の入射側１９での全反射をも生じ難くできる。加えて、図６（ｄ）に示す波長変換部材７ｄはレンズ形状であり、波長変換部材７ｄにおける光の出射側１８及び入射側１９での双方で全反射を抑制でき、反射・屈折光が半導体発光素子２側への戻り光となることを抑止できる。また、波長変換部材において、波長変換部材と空気との界面における屈折率差を考慮して、光の出射側１８側の形状を適宜選択・加工することにより、集光・拡散等の波面制御が可能となる。
【００８４】
（反射膜）
なお、図６（ａ）’〜（ｄ）’に図示される波長変換部材７ａ’〜７ｄ’の断面概略図は、図６（ａ）〜（ｄ）の波長変換部材７ａ〜７ｄにおいて、光の入射側１９の面に反射膜２２が形成されたものである。反射膜２２を有することにより、波長変換部材へと進行した光が、半導体発光素子２側へと戻り光となることを一層抑止でき、すなわち、光取り出し効率をさらに向上させることができるため、光出力の増大につながる。
【００８５】
（外側キャップ）
また、図７（ａ）〜（ｇ）は、外側キャップ６ｅ〜６ｋにおいて、種々の形状の第２貫通孔１１ｅ〜１１ｋを備える半導体レーザ装置の断面概略図である。ただし、この第２貫通孔１１ｅ〜１１ｋに装着される波長変換部材の図示は省略されている。まず、図７（ａ）の外側キャップ６ｅにおける第２貫通孔１１ｅは、光透過体５と近傍する貫通孔連結部１１−１に形成された孔の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１の孔よりも内径が大きい円柱状の孔１１−２を形成する内壁を有している。このようにすれば、貫通孔連結部１１−１と孔１１−２の形状がともに円柱状となるため、外側キャップ６ｅの加工が容易となり、歩留まりを向上させることができる。また、貫通孔連結部１１−１の内壁が構成する径の大きさは、少なくとも光透過体５の径の大きさを有するものとし、好ましくはほぼ同一とする。これにより、指向性を有する半導体発光素子２からの出射光が、第２貫通孔１１ｅ内に進行する際の光損失を低減しつつ、さらに出射側１８へと効率良く導光できるため、光取り出し効率を向上させることができる。
【００８６】
また、図７（ｂ）は、第２貫通孔の形状の他の例を示す図であり、ここで、外側キャップ６ｆにおける第２貫通孔１１ｆは、貫通孔連結部１１−１に形成された孔の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１に向けて凸となる円錐台状の孔１１−３を形成する内壁を有している。このようにすれば、図７（ｂ）に示すように、孔１１−３の側面の断面形状が、貫通孔連結部１１−１から貫通孔連結部１１−１の反対側に向けて広がるテーパ状となるため、波長変換部材７から出射して孔１１−３の側面に当たった光を、貫通孔連結部１１−１の反対側に向けやすくなり、光取り出し効率を向上させることができる。
【００８７】
また、図７（ｃ）は、第２貫通孔の形状の他の例を示す図であり、ここで、外側キャップ６ｇにおける第２貫通孔１１ｇは、貫通孔連結部１１−１に形成された孔の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１の孔よりも内径が大きい円柱状の孔１１−４を形成する内壁と、円柱状の孔１１−４の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１に向けて凸となる円錐台状の孔１１−５を形成する内壁と、を具備している。このようにすれば、図７（ｂ）に示した場合と同様に、孔１１−５の側面の断面形状が、貫通孔連結部１１−１から貫通孔連結部１１−１の反対側に向けて広がるテーパ状となるため、光取り出し効率を向上させることができる。また、波長変換部材７は、円錐台状の孔よりも、円柱状の穴の方が安定的に配置できるため、貫通孔連結部１１−１よりも径が大きい円柱状の孔１１−４を備える場合には、波長変換部材７が不安定に配置されることに伴う歩留まりの低下を抑えることができる。
【００８８】
また、図７（ｄ）は、第２貫通孔の形状の他の例を示す図であり、ここで、外側キャップ６ｈにおける第２貫通孔１１ｈは、貫通孔連結部１１−１に形成された孔の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１に向けて凸となる第１の円錐台状の孔１１−６を形成する内壁と、第１の円錐台状の孔１１−６から連続し、貫通孔連結部１１−１の孔よりも内径が大きい円柱状の孔１１−７を形成する内壁と、円柱状の孔１１−７の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１に向けて凸となる第２の円錐台状の孔１１−８を形成する内壁と、を具備している。このような形状を有する第２貫通孔１１ｈであれば、いったん第２貫通孔１１ｈ内に進行した光を、円錐台状の孔１１−６の側面でもって反射・屈折させることで、光の進行方向を出射側１８（図７（ｄ）における上方）へと導光できるため、再び光透過体５側へと戻り光となることを抑止できる。つまり、光取り出し効率を向上させることができる。
【００８９】
また、図７（ｅ）は、第２貫通孔の形状の他の例を示す図であり、ここで、外側キャップ６ｉにおける第２貫通孔１１ｉは、貫通孔連結部１１−１に形成された孔の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１に向けて凸となるドーム形状の孔１１−９を形成する内壁を有している。このようにすれば、ドーム形状の孔１１−９の側面における貫通孔連結部１１−１側の部分が曲面となるため、孔が円錐台状である場合と比較して、孔の貫通孔連結部１１−１に近い側面で反射する光のより多くを、出射側１８へと向けることが可能となる。なお、ドーム形状の孔１１−９における貫通孔連結部１１−１と反対側の部分は、断面がテーパ状となる形状（貫通孔連結部１１−１側に向けて凸となる円錐台状であるが、凸の先端部分が球面状である形態）にすることもできる。この場合は、ドーム形状の孔１１−９における貫通孔連結部１１−１に近い側面と遠い側面の双方の側面において、光を、貫通孔連結部１１−１とは反対側の部分に反射させやすくできる。
【００９０】
また、図７（ｆ）は、第２貫通孔の形状の他の例を示す図であり、ここで、外側キャップ６ｊにおける第２貫通孔１１ｊは、貫通孔連結部１１−１に形成された孔の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１の孔よりも内径が大きい円柱状の孔１１−１０を形成する内壁と、円柱状の孔１１−１０の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１に向けて凸となるドーム形状の孔１１−１１を形成する内壁と、を具備する。これにより、第２貫通孔の内壁で反射する光のより多くを、出射側１８へと導光でき、さらに円柱状の孔１１−１０に波長変換部材７を安定的に配置することができる。  
【００９１】
また、図７（ｇ）は、第２貫通孔の形状の他の例を示す図であり、ここで、外側キャップ６ｋにおける第２貫通孔１１ｋは、貫通孔連結部１１−１に形成された孔の内壁から連続し、貫通孔連結部１１−１の孔よりも内径が大きい第一の円柱状の孔１１−１２を形成する内壁と、第一の円柱状の孔１１−１２の内壁から連続し、第一の円柱状の孔よりも内径が大きい第二の円柱状の孔１１−１３を形成する内壁と、を具備する。このようにすれば、第一の円柱状の孔１１−１２に波長変換部材７を安定的に配置することができる。
【００９２】
（波長変換部材と外側キャップの接合方法）
さらに、図７に示す外側キャップ６ｅ〜６ｋにおける第２貫通孔１１ｅ〜１１ｋ内には、図６に示す波長変換部材７ａ〜７ｄ、７ａ’〜７ｄ’が、任意の組み合わせにより装着できる。一例として、図７（ａ）に示される外側キャップ６ｅ内に、図６（ａ）の波長変換部材７ａが装着される際の取り付け方法を図８を用いて説明する。図８（ａ）の外側キャップ６ｅにおいて、波長変換部材７ａを、第２貫通孔１１ｅに装着させる際には、まず第２貫通孔１１ｅ内に低融点ガラス（または樹脂）２３を挿入する。続いて波長変換部材７ａを低融点ガラス（または樹脂）２３に密着させるよう第２貫通孔１１ｅ内に装着させることにより、波長変換部材７ａを外側キャップ６ｅに固定することができる。
【００９３】
また、低融点ガラス（または樹脂）２３は、上面からの平面視において、少なくとも、光透過体５の周縁よりも外側に位置し、つまり低融点ガラス（または樹脂）２３が光透過体５と重ならない形状に形成される。これにより、波長変換部材７ａと低融点ガラス（または樹脂）との界面に光が入射し、所望しない方向に光が屈折されるのを制御することができる。具体的に、図８（ａ）の外側キャップ６ｅでは、円柱状の孔１１−２の底面であって、貫通孔連結部１１−１と孔１１−２との内径差領域に低融点ガラス（または樹脂）２３が挿入されている。ただ、このようにして、低融点ガラス（または樹脂）２３を所望の形状に維持しつつ、波長変換部材７ａを第２貫通孔１１ｅ内に配置するには、相当の精度が要求される。
【００９４】
そこで、図８（ｂ）に示すように、波長変換部材７ａにおける光の出射側１８に低融点ガラス（または樹脂）２３を設けて、波長変換部材７ａを固定することもできる。このようにすれば、波長変換部材７ａを外側キャップ６ｅに挿入した後に、低融点ガラス（または樹脂）２３を外側キャップ６ｅに挿入して所望の形状とし、外側キャップ６ｅに固定できるため、低融点ガラス（または樹脂）２３を所望の形状に加工しやすい。また、この場合、低融点ガラス（または樹脂）２３の加工に要する精度も、比較的容易に満たすことができるため、歩留まりを向上させることができる。例えば、図８（ｂ）では、低融点ガラス（または樹脂）２３が、波長変換部材７ａの面における、光の出射側１８の周縁領域に設けられている。すなわち、波長変換部材７ａの径の中心部分における低融点ガラス（または樹脂）２３の量を低減でき、さらに、光取り出し効率を向上させることができる。低融点ガラス（または樹脂）２３を波長変換部材７ａの周縁領域に設置する方法としては、波長変換部材７ａにおける光の出射側１８の面に、円盤状の低融点ガラス（または樹脂）２３装着させ、さらに熱を加える。これにより、低融点ガラス（または樹脂）２３が、表面張力によって波長変換部材７ａの周縁に引き寄せられ、外側キャップ６ｅにおける第２貫通孔１１ｅの内壁と、波長変換部材７ａとを容易に固定することができる。
【００９５】
また、図８（ｃ）の半導体レーザ装置においては、波長変換部材７ａの光の出射側１８に設けられた低融点ガラス（または樹脂）２３が、外側に中央凸となるドーム形状に形成されている。このようにすれば、半導体発光素子２から出射した光が、低融点ガラス（または樹脂）２３の光の出射側１８の面で全反射すること抑えることができるため、光取り出し効率を上げることができる。
【００９６】
さらに、図８（ｄ）の半導体レーザ装置では、波長変換部材７ａが融着２５によって外側キャップ６ｅに固定されている。このようにすれば、波長変換部材７ａと外側キャップ６ｅとの固定を、低融点ガラス（または樹脂）２３を使用する場合よりも容易且つ高精度に行うことができるため、歩留まりを向上させることができる。また、波長変換部材７ａを融着２５によって外側キャップ６ｅに固定する場合は、波長変換部材７ａの一部または全部が低融点ガラス（または樹脂）２３によって覆われるということがないため、半導体発光素子２から出射された光が低融点ガラス（または樹脂）２３によって遮られるということがなく、光取り出し効率を向上させることができる。
【００９７】
また、図８（ｅ）の半導体レーザ装置では、波長変換部材７ａの融着が高温融着２５´である。高温融着２５´で波長変換部材７ａを外側キャップ６ｅに固定した場合、波長変換部材７ａが膨張する。その結果、例えば円盤状の波長変換部材７ａはレンズ状となる。このようにすれば、波長変換部材７ａにおいて、光の出射側１８の部分での全反射のみならず、半導体発光素子２側である光の入射側１９についても全反射を生じ難くすることができる。
【００９８】
さらに、図８（ｆ）の半導体レーザ装置では、波長変換部材７ａが、融着２５によって外側キャップ６ｅに固定されており、かつ、波長変換部材７ａの光の出射側１８に、外側に凸のドーム形状である低融点ガラス（または樹脂）２３が設けられている。このようにすれば、波長変換部材７ａを容易に外側キャップ６ｅに固定することができると同時に、波長変換部材７ａをレンズ状とすることなく、波長変換部材７ａの光の出射側１８側における全反射を低下させることができ、レンズ状とするために必要とした高温融着２５’における温度制御を不要とすることができる。
【実施例２】
【００９９】
半導体発光装置の一例として、実施例２にかかる半導体レーザ装置を図９及び図１０に示す。図９の半導体レーザ装置１ｂは、図１及び図２に示す半導体レーザ装置１における封止用キャップ４及び外側キャップ６の、一部の形状及び機能を異とした以外は同様の構成であり、したがって同一部材には同一の番号を付して説明を適宜省略する。また、図９は半導体レーザ装置１ｂの一部が切断された斜視図であり、図１０は図９のＶ−Ｖ’線における断面模式図である。実施例２の半導体レーザ装置１ｂにおいて、実施例１と同様、封止用キャップ４ｂ及びステム３ａで構成される内部空間は、両者の接合により機密封止状態である。ただ、図９及び図１０に示すように、封止用キャップ４ｂは、ステム３ａとの接合領域において、つまり封止用キャップ４ｂの底面域において、略円筒状の胴部より外側へ約直角に差し出た鍔領域１４を有する。これによりステム３ａとの接触面積が大きくなり、両者の接合性がより高まる。さらに封止用キャップ４ｂの表面面積が増大するためヒートシンクの効果もより増大する。つまり封止用キャップ４ｂの主な機能である、封止領域１２の気密性、及び放熱性の効果をさらに高めることができる。封止用キャップ４ｂの底面域における差し出し量、つまり鍔領域１４の径は特に限定しないが、図９及び５における半導体レーザ装置１ｂでは、外面側に被覆される外側キャップ６ｂの径よりも小さい量、つまり外側キャップ６ｂに接触しない程度とした。これにより半導体レーザ素子及び蛍光体の両者の熱源を伝導する放熱経路を別構成とでき、放熱効果が高まる。
【０１００】
また、外側キャップ６ｂにおいても、ステム３ａとの接合領域である底面域に、略円筒状の胴部より外側へ略直角に折曲した鍔領域１４ｂを有する。これにより、蛍光体及び半導体レーザ素子からの放熱を高めることができる。外側キャップ６ｂにおける鍔領域１４ｂの径は特に限定されないが、突出量を増大させればステム３ａとの接触面積が増加するため両者の結合が安定する。また、外側キャップ６ｂの表面積も増大するため放熱性が高まる。例えば図１１に示すように、外側キャップ６ｂの鍔領域１４ｂにおける端面が、ステム３ａの端面と同一面になるよう鍔領域１４ｂを延伸し、放熱性を向上させることもできる。
【０１０１】
（Ａｇメッキ）
また、図１２に示すように封止用キャップ４ｂの外面側には、反射層１５を備えることができる。反射層１５は、少なくとも半導体レーザ素子２ａからの出射光を透過可能な面、つまり図における上部の略環状面１６の外面側に備えられる。ただ、封止用キャップ４ｂの外面側及び外側キャップ６ｂの内面側すべてに反射層１５を有することもできる。これにより、光源からの出射光が光透過体５を介して波長変換部材７に進行し、波長変換部材７内に含有された蛍光体でもって反射され、光が封止用キャップ４ｂ側へと導光された場合でも、反射層１５でもって再び波長変換部材７側へと進行方向を矯正できる効果を奏する。すなわち装置内での光損失を低減できる。実施例２では反射層１５としてＡｇのメッキ層を形成した。Ａｇは３００ｎｍ以上、特に３６５ｎｍ以上の波長を有する光を好適に反射する。例えば実施例２においてはＹＡＧ蛍光体により波長変換された４７０〜８００ｎｍの波長を有する光を選択的に反射できるため、概蛍光体を有する半導体レーザ装置では好適に使用できる。
【実施例３】
【０１０２】
実施例３に係る半導体発光装置の一例として半導体レーザ装置１ｃを図１３に示す。図１３に示す半導体レーザ装置１ｃの断面模式図は実施例１及び実施例２に係る半導体レーザ装置１、１ｂと比して、封止用キャップ４、４ｂ及び外側キャップ６、６ｂの形状及び機能を異とした以外は同様の構成であり、したがって同一部材には同一の番号を付して説明を適宜省略する。図１３の半導体レーザ装置１ｃにおける封止用キャップ４ｃは、実施例２に係る半導体レーザ装置１ｂの封止用キャップ４ｂと同様の形状であり、すなわち、その底面領域で外側に略直角に差し出た鍔領域１４ｃを有する。さらに外側キャップ６ｃは筒形状をなしており、その内面は封止用キャップ４ｃの外面と連結されてなる。つまり外側キャップ６ｃは封止用キャップ４ｃと接して被覆する構造となる。ただ、実施例１及び実施例２と同様、光透過体５及び波長変換部材７は離間して位置する。
【０１０３】
また、図１３に示すように外側キャップ６ｃは、封止用キャップ４ｃの所定の高さより上面領域のみを被覆しており、外側キャップ６ｃの非被覆領域では、封止用キャップ４ｃが露出している。換言すれば、外側キャップ６ｃの底面領域はステム３ａと連結されず離間されており、この離間領域に封止用キャップ４ｃの鍔領域１４ｃが位置する。つまり、実施例３に係る半導体レーザ装置１ｃにおいて、封止用キャップ４ｃ及び外側キャップ６ｃが面での接触領域を有する点、加えて、封止用キャップ４ｃの少なくとも一部が外面側に露出領域１７を有する点で、実施例１及び実施例２と異なる。
【０１０４】
上記の構造を実現するため、ステム３ａと封止用キャップ４ｃとの連結は抵抗溶接にて施行される。さらに、封止用キャップ４と外側キャップ６ｃはＹＡＧレーザ溶接にて連結される。ただ、両キャップの溶接領域において、図１２に示したようにＡｇ製の反射層１５を有する場合、レーザ光がＡｇによって反射されてしまい両キャップの連結度が低下する虞がある。これを防止するため、両キャップの接合面にＹＡＧレーザが吸収するような材料を被覆させるのが好ましい。或いはＡｇを吸収可能なエキシマレーザ等のレーザを使用できる。
【０１０５】
上記の構造より、光源である半導体レーザ素子２ａより発生した熱が封止用キャップ４ｃに伝導した場合、露出領域１７にて直接外気へと放熱できるため放熱効果が高まる。また、熱源である蛍光体より発生する熱は、外側キャップ６ｃに伝導し放熱される。図１３に係る半導体レーザ装置１ｃでは、封止用キャップ４ｃと外側キャップ６ｃとが面での接触領域を有するため、両熱源からの発熱は両キャップ４ｃ、６ｃを往来可能であるが、各熱源に近傍する各キャップが、各々外部に露出されているため、放熱効果を高めることができる。
【０１０６】
さらに、封止用キャップ４ｃの鍔領域１４ｃを延伸させることで外部への露出領域１７を増大させることもできる。例えば図１４に示す半導体レーザ装置１ｄでは、鍔領域１４ｃの外側端面をステム３ａの外側端面と同一面とすることで、封止用キャップ４の外部への露出面積を増大させている。これによりさらに放熱効果を奏することができる。
【実施例４】
【０１０７】
また、実施例４に係る半導体発光装置の一例として、半導体レーザ装置１ｅの断面模式図を図１５に示す。図１５の半導体レーザ装置１ｅにおいて、封止用キャップ４ｃ及び外側キャップ６ｄは、実施例２と同様、鍔領域１４ｄ、１４ｅを有する。また、封止用キャップ４の鍔領域１４ｄ上には外側キャップ６ｄが載置されてなり、両鍔領域１４ｄ、１４ｅは面接触してなる。ただ、封止用キャップ４ｃの鍔領域１４ｄの径は、外側キャップ６ｄの鍔領域１４ｅの径よりも大きい。例えば図１５に示す半導体レーザ装置１ｅにおいて、封止用キャップ４ｃの鍔領域１４ｄの周縁は、ステム３ａの周縁と同一面であって、外側キャップ６ｄの鍔領域１４ｅの周縁よりも外側に位置する。すなわち封止用キャップ４ｃの鍔領域１４ｄにおいて、その少なくとも一部は外面に露出してなる。また、両キャップ４ｃ、６ｄは鍔領域１４ｄ、１４ｅのみが抵抗溶接によって連結しており、環形状をなす両キャップの胴部及び上面では離間される。加えて外側キャップ６ｄ及び封止用キャップ４ｃも抵抗溶接にて連結される。
【０１０８】
上記の構造を有する半導体レーザ装置１ｅであれば、封止用キャップ４ｃの鍔領域１４ｃの径を大きくすることで、封止領域１２の気密性及びステム３ａとの密着性が高まる効果に加えて、封止用キャップ４ｃの一部が外部へ露出されているため高い放熱効果が得られる。このように封止用キャップの高い放熱効果を得るために、封止用キャップの底部を外部に露出させようとすれば、実施例３では、外側キャップ６ｃの底部をステム３ａと接着させず、封止用キャップ４ｃの曲面にて装着させることより上部へと浮かした構造とした。このキャップ同士の連結はＹＡＧレーザ溶接にて施される。一方で実施例４の半導体レーザ装置１ｅであれば、両キャップ４ｃ、６ｄとも抵抗溶接で連結可能であり、溶接方法が統一されるため製造工程を簡略化できる。さらに、封止用キャップ４ｃとステム３ａとの連結において、外側キャップ６ｄが封止用キャップ４ｃの上面より下方側へと加圧接着することで、封止用キャップ４ｃとステム３ａとの連結がさらに強固となり、接着が安定する。つまり封止領域１２の気密封止性が一層高まり、半導体レーザ素子２ａのライフ特性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の半導体発光装置は、車載用のヘッドライト、プロジェクター用の光源等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】実施例１に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ’線における断面模式図である。
【図３】実施例１に係る別の半導体レーザ装置を示す断面模式図である。
【図４】実施例１に係る別の半導体レーザ装置を示す断面模式図である。
【図５】実施例１に係る半導体レーザ装置の一部拡大断面図である。
【図６】実施例１の応用例に係る波長変換部材の概略断面図である。
【図７】実施例１の応用例に係る半導体レーザ装置の断面概略図である。
【図８】実施例１に係る外側キャップと波長変換部材との接着方法を示す説明図である。
【図９】実施例２に係る半導体レーザ装置を示す一部断面斜視図である。
【図１０】図９のＶ−Ｖ’線における断面模式図である。
【図１１】実施例２に係る別の半導体レーザ装置の断面図である。
【図１２】実施例２に係る別の半導体レーザ装置の断面図である。
【図１３】実施例３における半導体レーザ装置を示す断面模式図である。
【図１４】実施例３における別の半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図１５】実施例４における半導体レーザ装置を示す断面模式図である。
【図１６】従来の照明用光源装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ…半導体レーザ装置
２…半導体発光素子
２ａ…半導体レーザ素子
３、３ｂ、３ｄ…支持体
３ａ…ステム
４、４ｂ、４ｃ、４ｄ…封止用キャップ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…光透過体
６、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉ、６ｊ、６ｋ…外側キャップ
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ａ’、７ｂ’、７ｃ’、７ｄ’…波長変換部材
８…リード
９…ステム柱体
１０…第１貫通孔
１１、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ、１１ｉ、１１ｊ、１１ｋ…第２貫通孔
１１−１…貫通孔連結部
１１−２、１１−３、１１−４、１１−５、１１−６、１１−７、１１−８、１１−９、１１−１０、１１−１１、１１−１２、１１−１３…孔
１２…封止領域
１３…光出射面
１４、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ…鍔領域
１５…反射層
１６…封止用キャップの環状面
１７…封止用キャップの露出領域
１８…光の出射側
１９…光の入射側
２０、２０ｂ…ＡＲコート層
２１…ガラス層
２２…反射膜
２３…低融点ガラス（または樹脂）
２５、２５’…融着
１００…照明用光源装置
１０１…半導体レーザ素子
１０２…ヒートシンク
１０３…拡散レンズ
１０４…蛍光体
１０５…真空ガラス管
【図１】
2008305936.tif 000008
【図２】
2008305936.tif 000009
【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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【図１５】
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【図１６】
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