(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体の実装面に配置されたレーザ素子と、
互いに反対側にある第一主面及び第二主面を有し、前記第二主面の側が前記基体の実装面に固定される蛍光部材と、
前記レーザ素子から出射されたレーザ光の進行方向を前記蛍光部材の第一主面に向かう方向に変える第１光学部材と、
前記蛍光部材からの光を透過するとともに、前記基体に接続され、前記レーザ素子、前記蛍光部材及び前記第１光学部材を封止する蓋体と、
を備え、
前記第１光学部材は、前記基体の実装面に実装され、
前記レーザ素子、前記蛍光部材及び前記第１光学部材が前記蓋体によって気密封止されている発光装置。
【請求項２】
前記基体の実装面は平らである請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記基体の実装面に、前記レーザ素子と、前記第１光学部材と、前記蛍光部材と、が順に配列されている請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記レーザ素子と前記第１光学部材の間に、前記レーザ素子が出射するレーザ光を集光する、又は平行光にする第２光学部材が配置されている請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第２光学部材の上面は平らである請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１光学部材はプリズムである請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項７】
前記プリズムは、前記基体の実装面と対向する底面と前記レーザ光を出射する光出射面とを有し、
前記プリズムの底面と光出射面とが鋭角をなす請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記プリズムは、前記レーザ光が入射する光入射面及び光出射面にＡＲコートを有する請求項６又は請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記基体は、前記蛍光部材を挟んで前記レーザ素子の反対側に、前記基体の実装面から離間して設けられた、前記レーザ光を遮光する遮光部を有する請求項３又は請求項３を引用する請求項４乃至請求項８のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第１光学部材の上面は平らである請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第１光学部材の上面に、遮光膜を備えた請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記蓋体は、貫通孔を有する保持部材と、前記貫通孔を塞ぎかつ前記蛍光部材からの光を透過させる透光性部材を有し、
前記貫通孔は、前記蛍光部材の第一主面で正反射するレーザ光が照射されない位置に設けられた請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記レーザ素子と前記蛍光部材間の距離は、１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である請求項１乃至請求項１２のいずれか一に記載の発光装置。
【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】
基体上に、レーザ素子及び蛍光部材を備え、レーザ光を蛍光部材の側面又は上面に入射させて、蛍光部材の上面から光を取り出す発光装置が知られている（例えば、特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５１６８６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献１に係る発光装置では、レーザ光が蛍光部材の側面から入射し、蛍光部材の上面から光が取り出されるために、光の取り出し効率が悪いという問題がある。即ち、蛍光部材の側面に入射された光が蛍光部材の上面から出射されるまでの間に、光が蛍光部材内部で吸収や散乱されるので、光の利用効率が低下してしまう。
【０００５】
特許文献２に係る発光装置では、レーザ光を蛍光部材の上面から入射し同じ面から光を取り出すために、レーザ素子が、蛍光部材の上面より高い位置にある基体の斜面に実装されている。この場合、発光装置の下面にヒートシンクに接続しても、レーザ素子とヒートシンクとの間に比較的距離があるのでレーザ素子で生じた熱をヒートシンクに効率的に放散させることは難しい。また、蛍光部材の上面より高い位置に基体の斜面を形成する必要があるため、発光装置が大きくなりやすい。さらに、レーザ素子が実装されている面を傾斜させているので、レーザ素子を精度よく実装することが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、以下の発明を含む。基体と、前記基体の実装面に配置されたレーザ素子と、互いに反対側にある第一主面及び第二主面を有し、前記第二主面の側が前記基体の実装面に固定される蛍光部材と、前記レーザ素子から出射されたレーザ光の進行方向を前記蛍光部材の第一主面に向かう方向に変える第１光学部材と、前記蛍光部材からの光を透過するとともに、前記基体に接続され、前記レーザ素子、前記蛍光部材及び前記第１光学部材を封止する蓋体と、を備える発光装置。
【発明の効果】
【０００７】
上記の発光装置によれば、発光装置の小型化、高輝度化及び放熱性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る発光装置を示す模式平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図４】実施形態１に係る発光装置の変形例を示す模式断面図である。
【図５】実施形態１に係るシリンドリカルレンズを示す模式斜視図である。
【図６】実施形態２に係る発光装置を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明を特定するものではない。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。
【００１０】
［実施形態１］
実施形態１に係る発光装置１００では、図１〜図３に示すとおり、レーザ素子２が基体１の実装面に配置され、互いに反対側にある第一主面及び第二主面を有する蛍光部材４が、第二主面の側で基体１の実装面に固定されて配置されている。そして第１光学部材３が、レーザ素子２から出射されるレーザ光の進行方向を蛍光部材４の第一主面に向かう方向に変えるように配置されている。ここで蓋体５は、蛍光部材４からの光を透過するものが用いられ、レーザ素子２、蛍光部材４及び第１光学部材３を封止するように基体１に接続されている。
【００１１】
発光装置１００では、図２に示すとおり、レーザ素子２から出射されるレーザ光は第１光学部材３により進行方向を変えられ、蛍光部材４の第一主面に、斜め上から入射する。本実施形態では、第１光学部材３としてプリズムを用いている。蛍光部材４は、入射されるレーザ光により励起され、レーザ光と異なる波長の光を発する。この波長変換光は、第一主面から主として上方に発光し、蛍光部材４を励起せずに反射される反射光の一部とともに蓋体５を透過して発光装置１００の外部に取り出される。これにより、発光装置１００の上面から例えば白色光を取り出すことができる。ここで発光装置１００の上面とは、光が取出される側の面をいい、言い換えると、蓋体５が設けられた側の面をいう。発光装置１００の発光が白色光である場合、レーザ光は例えば青色光であり、波長変換光は例えば黄色光である。なお、反射光の一部は蓋体５を透過せずに基体１内部を進行する。
【００１２】
第１光学部材３は、レーザ光の進行方向を変えることのできる部材である。したがって、第１光学部材３を用いることにより、レーザ光が基体１の実装面と略平行に出射される向きで、即ちレーザ光が蛍光部材４の上方を通過するようにレーザ素子２からレーザ光が出射されたとしても、レーザ光を蛍光部材４の第一主面に斜め上から入射させることができる。これにより、第１光学部材３を用いず、例えばレーザ素子２を配置する面を傾斜させる場合と比較して、基体１の高さを低くすることができるので、発光装置１００を小型にすることができる。さらに、発光装置１００の下面をヒートシンクに接続させたときに、レーザ素子２とヒートシンクとの距離を短くすることができるので、効率よく放熱することが可能となる。
【００１３】
レーザ光が、蛍光部材４の第一主面に斜め上から照射されることにより、主に蛍光部材４の内部ではなく蛍光部材４の表面及びその付近が発光する。そして、蛍光部材４の上方には、発光装置１００の光取り出し面がある。これにより、レーザ光が照射される蛍光部材４の第一主面と発光装置１００の光取り出し面が同一面側にない場合と比較して、発光装置１００からの光の取り出し効率を向上させ、輝度を高くすることができる。また、レーザ光により励起されるのは主に蛍光部材４の表面及びその付近であるため、蛍光部材４のある面にレーザ光を入射して他の面から光を取り出す場合と比較して、蛍光部材４を薄くすることができるので、発光装置１００を小型にすることができる。
【００１４】
以下、各部材について詳述する。
【００１５】
（レーザ素子２）
レーザ素子２には各種のレーザ素子を任意の数だけ用いることができるが、発光装置１００では、ＧａＮ系半導体レーザ素子を一つ用いている。ＧａＮ系半導体レーザ素子は発振波長を例えば３５０ｎｍ〜６００ｎｍ、好ましくは４３０ｎｍ〜４６０ｎｍとすることができる。また、レーザ素子２の出力は例えば２Ｗ〜４Ｗとすることができる。
【００１６】
レーザ素子２は、基体１の実装面にジャンクションダウン実装することが好ましい。ここでジャンクションダウン実装とは、レーザ素子２の活性層から近い側の主面を基体１の実装面に実装することを指し、例えば、レーザ素子２の活性層が、レーザ素子２の厚みの半分より下側となるように実装されていることをいう。これにより、レーザ素子２の発熱を効果的に基体１に放熱することができる。
【００１７】
発光装置１００では、図２に示すとおり、基体１の実装面にサブマウント７が配置され、サブマウント７にレーザ素子２が配置されている。これにより、レーザ素子２が基体１の実装面に直接配置される場合と比較して、レーザ素子２の光出射面を基体１の実装面から離すことができる。この結果、レーザ光が基体１の実装面に当たるのを抑制し、レーザ光を蛍光部材４の第一主面に斜め上から照射しやすくすることができる。サブマウント７としては、例えば窒化アルミニウムや炭化珪素等を用いることができる。発光装置１００ではサブマウントとして熱伝導率の高い炭化珪素を用いている。サブマウント７の厚みとしては、例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。なお、レーザ素子２を基体１の実装面に直接配置することもできる。
【００１８】
（第１光学部材３）
第１光学部材３は、レーザ光の進行方向を変えることのできる部材である。第１光学部材３は、レーザ光が入射する光入射面３ａ及びレーザ光が出射する光出射面３ｂを有するプリズムであることが好ましい。プリズムとは、透明多面体のことをいい、例えば石英、ガラス又はサファイア等の無機系の材料からなる。発光装置１００では、図２に示すとおり、第１光学部材３として多角柱状のガラスを使用しており、その一面を基体１の実装面に実装している。また、第１光学部材３に蛍光体やフィラーは含まれていない。第１光学部材３は、光を屈折、全反射及び／又は複屈折等させることにより、光の進行方向を変えることができる。このため、第１光学部材３を用いることにより、容易にレーザ光の進行方向を蛍光部材４の第一主面に向かう方向に変えることができる。
【００１９】
上面視において、第１光学部材３がレーザ素子２と蛍光部材４との間に配置されている場合、第１光学部材３は、第１光学部材３の底面と、第１光学部材３の光出射面３ｂとが鋭角をなしていることが好ましい。発光装置１００では、第１光学部材３の角度を５５度としているが、例えば５０度〜７０度とすることができる。これにより、第１光学部材３に入射したレーザ光を下方向に屈折させ、光出射面３ｂから蛍光部材４の第一主面に向けて出射させることができる。また、この範囲の角度とすることで、蛍光部材４が励起されて上方に発光した際に、蛍光部材４からの光が第１光学部材３に当たりにくいため、光の一部が第１光学部材３に当たり影ができてしまう可能性を低減することができる。この結果、光の取り出し効率の低下を抑制することができる。さらに、レーザ光をレーザ素子２から比較的短い距離で蛍光部材４に入射させることができる。これにより、レーザ光の利用効率の低下を抑制することができる。また、レーザ光に対する各部材の配置ずれによる影響を低減することもできる。それだけでなく、レーザ光が短い距離で蛍光部材４に入射できるため、発光装置１００を小型にすることができる。
【００２０】
第１光学部材３は、図１に示すとおり、上面視において蛍光部材４と重ならない位置に配置することが好ましい。これにより、蛍光部材４が励起されて上方に発光した際に、光の一部が第１光学部材３に当たり影ができてしまう可能性を低減することができる。即ち、このような配置とすることで、蛍光部材４からの光が第１光学部材３に当たりにくいため、光の取り出し効率の低下を抑制することができる。
【００２１】
第１光学部材３がレーザ素子２と蛍光部材４との間に配置されている場合、第１光学部材３の光入射面３ａ及び光出射面３ｂは、図１及び図２に示すとおり、ＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）コート１４を有していることが好ましい。これによりレーザ光の透過率が向上するため、第１光学部材３での光の入射及び出射の効率をよくすることができる。
【００２２】
第１光学部材３は、基体１の実装面に実装する際に上面を真空吸着させることができるように、上面は平らであることが好ましい。また、図１及び図２に示すとおり、第１光学部材３の上面に遮光膜１５を成膜することが好ましい。これにより、迷光を低減することができる。即ち、第１光学部材３に入射したレーザ光の一部が第１光学部材３の上面から出射され、それが蓋体５を透過して外部へ取り出される場合があるが、遮光膜１５を設けることでそれを抑制することができる。具体的には、第１光学部材３の上面における一辺の幅は、０．３ｍｍ〜０．８ｍｍとすることができる。また、第１光学部材３の上面の面積は、０．２ｍｍ２〜１．６ｍｍ２とすることができる。また、第１光学部材３の底面と基体１の実装面のＡｕメタライズ面とを、Ａｕナノ粒子又はＡｕ−Ｓｎ等の接合材で接合することができるため、第１光学部材３の底面はＡｕでメタライズされていることが好ましい。
【００２３】
第１光学部材３の光入射面３ａは、入射するレーザ光の光軸に対して略垂直であることが好ましい。このような構造とすることで、第１光学部材３を容易に製造することができる。
【００２４】
発光装置１００では、第１光学部材３の実装位置を調整することにより、レーザ素子２及び／又は第２光学部材６の高さの設計値との誤差を補正することができる。即ち、まず、レーザ素子２と第２光学部材６とを基体１に対して固定し、第１光学部材３は移動可能な仮置きの状態で、基体１上の第１光学部材３の配置を、レーザ素子２及び第２光学部材６と、蛍光部材４とをつなぐ直線の間で調整する。このとき、レーザ素子２に通電してレーザ発振させ、レーザ光を観察しながら、レーザ光が所定の位置に照射されるように第１光学部材３の位置を調整し、位置決めをして固定する。これにより、レーザ素子２及び／又は第２光学部材６の高さが設計値と異なっていたとしても、レーザ光が蛍光部材４の第一主面に入射するよう補正することができる。このため、レーザ光の利用効率の低下が少ない経路でレーザ光が進行するように、第１光学部材３を配置することができる。なお、第２光学部材６は省略してもよいが、第２光学部材６を配置することが好ましい。
【００２５】
図４に示すとおり、上面視において、基体１の実装面に、レーザ素子２と、蛍光部材４と、第１光学部材３と、を順に且つ直線的に配列させることもできる。この場合、レーザ光は蛍光部材４の上方を通過して第１光学部材３に入射し、第１光学部材３により反射されてから蛍光部材４に入射する。ただし、図１等に示す発光装置１００のように、基体１の実装面に、レーザ素子２と、第１光学部材３と、蛍光部材４と、を順に且つ直線的に配列することにより、レーザ光をレーザ素子２から比較的短い距離で蛍光部材４に入射させることができる。これにより、小型とすることが可能となる。
【００２６】
（第２光学部材６）
レーザ素子２と第１光学部材３との間には、第２光学部材６を配置することが好ましい。発光装置１００では、図１及び図２に示すとおり、第２光学部材６は直方体の枠部とレンズ部６ａとを有し、レンズ部６ａは直方体の枠部から突出した形状である。レンズ部６ａは、レーザ光を集光するもの又は平行光にするものが好ましい。これにより、レーザ素子２より出射されたレーザ光のうち、第１光学部材３の外に向かって進行していた光を、集光し、又は平行光にして第１光学部材３に入射させることができる。この結果、レーザ光の利用効率の低下を抑制することができる。また、レーザ素子２の下にサブマウント７を配置する場合には、サブマウント７を薄くすることができる。即ち、第１光学部材３の下方に向かって進行していた光を第１光学部材３に入射させるために、サブマウント７を厚くしてレーザ素子２の発光点を高くする必要性が低くなるため、サブマウント７を薄くすることができる。この結果、レーザ素子２の発熱を効果的に基体１に放熱することができ、発光装置１００を薄くすることができる。
【００２７】
レンズ部６ａとして、レーザ光の発散角が大きい方向にレンズの曲率をもつシリンドリカルレンズを用いるのが好ましい。このようなシリンドリカルレンズとして、例えば図４のようなものが挙げられる。これを用いることにより、レーザ光のうち垂直方向に広がって進行する光を集光することができる。即ち、半導体レーザ素子から出射するレーザ光は通常、水平方向と比較して、垂直方向のほうが広がって進行する性質があるため、レーザ光を効率的に集光して第１光学部材３に入射させることができる。ここで、水平方向とは、レーザ素子２の主面に対して平行な方向であり、垂直方向とはそれと垂直な方向である。また、レーザ光のうち水平方向に広がって進行する光が集光されないことにより、レーザ光の進路が設計値から水平方向にずれてしまったとしても、第２光学部材６の位置ずれによるレーザ光に対する影響を少なくすることができる。発光装置１００では、シリンドリカルレンズを直方体の枠の中心に配置している。これにより、シリンドリカルレンズの光軸をレーザ光の光軸と一致させやすくなるだけでなく、基体１の実装面に実装しやすくなる。また、枠が直方体であるため、シリンドリカルレンズが傾く可能性を低減することもできる。
【００２８】
レンズ部６ａの曲面は、非球面としても球面としてもよい。また、レンズ部６ａの光入射面は、平面としてもよい。レンズ部６ａの曲面は、ＡＲコートを有することが好ましい。
【００２９】
第２光学部材６は、基体１の実装面に実装する際に上面を真空吸着できるように、上面は平らであることが好ましい。また第２光学部材６の下面と、基体１の実装面のＡｕメタライズ面とを、Ａｕナノ粒子又はＡｕ−Ｓｎ等の接合材で接合することができるため、第２光学部材６の下面はＡｕでメタライズされていることが好ましい。
【００３０】
［蛍光部材４］
蛍光部材４は、蛍光体が含有された部材である。蛍光部材４には、例えば、蛍光体そのものを焼結させたものを用いてもよいし、蛍光体の材料に焼結助剤を添加して焼結させたものを用いてもよい。
【００３１】
蛍光部材４として、レーザ素子２と組み合わせた際に、白色光が得られるような蛍光を発するものが好ましい。これにより、車両用前照灯やその他の照明等の光源として用いることができる。例えば、レーザ素子２から青色光が出射される場合には、レーザ素子２の出射光を励起光として黄色光を発する蛍光体を用いることができる。黄色光を発する蛍光体としては、ＹＡＧ系の蛍光体が挙げられる。また、レーザ素子２から青色光よりも短波の光（例えば紫外光）が出射される場合には、青色、緑色及び赤色の各色を発光する蛍光体を用いることができる。
【００３２】
焼結助剤を用いる場合、焼結助剤としては、酸化ケイ素又は酸化アルミニウム等を用いることができる。なかでも酸化アルミニウムを用いることが特に好ましい。酸化アルミニウムは融点が高く、熱や光に対する耐性が高いためである。
【００３３】
発光装置１００では、蛍光部材４に光拡散処理をすることができる。光拡散処理とは、例えば蛍光部材４の上面に粗面処理をすることや、フィラーを分散させた散乱層を設けることが考えられる。また、蛍光部材４内部にフィラーを分散させてもよい。これにより、レーザ光は散乱されてから蛍光部材４に照射されるため、蛍光部材４に光拡散処理をしない場合と比較して反射光の指向性を低減させることができる。この結果、反射光と波長変換光の指向性を近付けることができる。具体的には、反射光を例えば青色光とし、波長変換光を例えば黄色光とした場合、これらの指向性を近付けることで、発光装置の外部に取り出される白色光の色ムラを低減することができる。
【００３４】
蛍光部材４の上面は、レーザ素子２の発光点よりも基体１の実装面側にあることが好ましい。これにより、レーザ光を斜め上から蛍光部材４の第一主面に入射させることが容易になる。蛍光部材４の厚みは０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好まく、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍとすることがより好ましい。
【００３５】
蛍光部材４の形状は例えば直方体とすることができ、幅（図１で示すＷ）を１ｍｍ以下とし、長さ（図１で示すＬ）を１ｍｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは、幅０．５ｍｍ以下、長さ０．５ｍｍ以下である。この範囲であれば、蛍光部材４の発光面積をより小さくして発光装置１００の輝度をより高くすることができる。なお、蛍光部材４の発光面積を小さくするほど、蛍光部材４が発光する際における発光面の光密度が高くなり、光密度が高くなるほど蛍光部材４の発光面に集塵しやすくなる。しかし、発光装置１００では蛍光部材４を気密封止しているため、蛍光部材４の発光面への集塵の発生を抑制することができる。また、蛍光部材４の幅を０．１ｍｍ以上、長さを０．１ｍｍ以上とすることで、蛍光部材４の位置が基体１の実装面上でずれたとしても、レーザ光が蛍光部材４から外れる可能性を低減することができる。これにより、発光装置１００の外部にレーザ光が蛍光部材４を経由せずに直接取り出されることを抑制することができる。発光装置１００では、蛍光部材４の上面視形状を略正方形としているが、正方形以外の形状とすることもできる。
レーザ素子２と蛍光部材４との間に第１光学部材３が配置される場合、他の部材よりも比較的高温となりやすいレーザ素子２と蛍光部材４とを離間させることができるため、レーザ素子２及び蛍光部材４のそれぞれの放熱効率を向上させることができる。レーザ素子２と蛍光部材４との間の距離は、１ｍｍ以上、５ｍｍ以下とすることが好ましい。１ｍｍ以上とすることで、レーザ素子２と蛍光部材４の熱の干渉を抑制することができる。５ｍｍ以下とすることで、レーザ光をレーザ素子２から比較的短い距離で蛍光部材４に入射させることができる。これにより、レーザ光の利用効率の低下を抑制することができるだけでなく、レーザ光に対する各部材の配置ずれによる影響を低減することもできる。また、発光装置１００を小型にすることもできる。
【００３６】
（基体１）
基体１は、図２に示すとおり、上方に開口した第１凹部１ａを有することができる。この場合、第１凹部１ａの底面にレーザ素子２等が実装されるので、第１凹部１ａの底面が基体１の実装面となる。なお、後述するように、第１凹部１ａの底面には第２凹部１ｂを有することができるが、その場合第２凹部１ｂの底面も基体１の実装面とする。
【００３７】
基体１は、例えば窒化アルミニウムや酸化アルミニウムなどのセラミック及び／又は金属で形成することができる。主として窒化アルミニウムにより構成されていると、熱伝導率及び耐腐食性を向上できるため好ましい。また、積層構造を有するセラミックで主に構成されていると、図３に示すとおり、後述する接続面９と外部電極１１とを電気的に接続する内部配線１０を基体１に埋め込むことができる。基体１に内部配線１０を形成することで、封止空間の内側と外側を電気的に接続することができるため、基体１を貫通させるリード端子が不要となり、気密封止がしやすくなる。内部配線１０は、例えば主にタングステン又はモリブデンから形成することができる。
【００３８】
基体１の上面には、図２示すとおり、蓋体５が接続される金属部１３を配置することができる。金属部１３は、例えば鉄やコバールを主成分とすることができ、表面にＮｉめっきやＡｕめっきをしてもよい。金属部１３は、基体１の上面にＡｇロウなどで固定されている。基体１が主としてセラミックで構成されている場合には、金属部１３が基体１の上面に配置されていることにより、蓋体５を基体１にシーム溶接等の溶接で固定することが可能となるため、発光装置１００の気密封止が容易となる。
【００３９】
基体１の実装面となる第１凹部１ａの底面は、平らであることが好ましい。さらには、基体１の実装面は、基体１の下面と略平行であることが好ましい。平らとすることで、基体１の下面に配置することができるヒートシンクによる、基体１の実装面上の各部材の放熱効率をより高く且つより均等とすることができる。基体１の第１凹部１ａの側面は、遮光面とすることができる。この場合、第１凹部１ａの側面全てを遮光面とすることが好ましい。これにより、蛍光部材４がずれて、レーザ光が蛍光部材４に当たらずに第１凹部１ａ内を進行した場合でも、レーザ光が外部に出射されるのを抑制することができる。また、迷光の発生も抑制することができる。なお、蓋体５が発光装置１００の側面を構成する場合、蓋体５の側面も遮光面とすることが好ましい。これにより、同様の効果が得られる。
【００４０】
第１光学部材３がレーザ素子２と蛍光部材４との間に配置されている場合、図２に示すとおり、基体１は、第１凹部１ａにおいて、レーザ光が蓋体５を透過して直接外部に出射されるのを防ぐ遮光部１２を有することが好ましい。遮光部１２は、上面視において蛍光部材４を挟んでレーザ素子２の反対側に形成されることが好ましく、蛍光部材４の上面よりも上方に形成することが好ましい。さらに、遮光部１２を基体１の実装面と略平行な面とすることが好ましい。これにより、蛍光部材４がずれて、レーザ光が蛍光部材４に当たらずに第１凹部１ａ内を進行した場合でも、レーザ光はレーザ素子２の反対側に形成された遮光部１２に当たる。この結果、レーザ光が発光装置１００の外部に直接出射される可能性を低減することができるので、発光装置１００の安全性を高めることができる。
【００４１】
基体１は、第１凹部１ａにおいて、図１及び図３に示すとおり、後述する外部電極１１と電気的に接続された接続面９を有することが好ましい。接続面９は、基体１の実装面と略平行な面とし、基体１の実装面よりも上方で且つレーザ素子２の上面と同程度の高さに形成されることが好ましい。発光装置１００では、レーザ素子２及びサブマウント７と接続面９とは、それぞれ４本のワイヤ８で接続されている。ワイヤ８の材料は、Ａｕとすることができる。基体１が主としてセラミックからなる場合は、接続面９には、金属膜等の配線層を配置するのが好ましい。この場合、配線層にワイヤ８が接続される。金属膜は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ等の金属を含んで構成することができる。
【００４２】
基体１は、図１に示すとおり上側に、外部と電気的に接続するための外部電極１１を有することができる。外部電極１１は、内部配線１０により接続面９と電気的に接続されている。発光装置１００では、上面視で、外部電極１１と接続面９とが、基体１の第１凹部１ａの内縁を挟んで近接して配置されている。
【００４３】
外部電極１１としては、例えば、金属膜を用いることができる。金属膜は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄを含んで構成することができる。外部電極１１としての金属膜は、接続面に配置された金属膜と同じ材料を用いることができる。
【００４４】
（蓋体５）
蓋体５は、図２に示すとおり、第１凹部１ａの開口を塞ぐように基体１の上面に接続されており、レーザ素子２、蛍光部材４及び第１光学部材３を第１凹部１ａ内に封止している。蓋体５は、基体１を気密封止するように基体１と接合されるのが好ましい。即ち、例えばレーザ素子２がＧａＮ系半導体レーザ素子であれば、レーザ素子２の光出射面３ｂやその近傍において特に光密度が高く有機物等を集塵しやすいが、気密封止をすることによりこれを効果的に防止することができる。それだけでなく、蛍光部材４に対する外部の水分の影響を低減することもできる。また、各部材を１つの空間である第１凹部１ａ内に気密封止することで、例えばレーザ素子２のみを気密封止する場合と比較して、発光装置１００を小型とすることができる。
【００４５】
蓋体５は、蛍光部材４からの光を透過する透光性部材５ａを有している。透光性部材５ａとしては、後述する保持部材５ｂと線膨張係数が似た部材を選択することで、基体１の気密性を高めることができるため好ましい。具体的には、透光性部材５ａとしてガラスなどを用いることができる。発光装置１００では、透光性部材５ａとしてホウケイ酸ガラスを用いている。また、透光性部材５ａは、両面にＡＲコートを有することが好ましい。これにより、レーザ光の透過率を向上させることができ、光取り出し効率の低下を抑制することができる。なお、発光装置１００において、透光性部材５ａに蛍光体は含まれていない。
【００４６】
蓋体５の下面と蛍光部材４の上面との距離は、５ｍｍ以下が好ましい。これにより、発光装置１００からの光の取り出し効率を向上させることができる。即ち、蛍光部材４からの光は蛍光部材４から遠ざかるほど広がるため、蓋体５の下面と蛍光部材４の上面とを近づけることにより、蛍光部材４からの光が透光性部材５ａ以外に当たる可能性を低減することができ、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００４７】
蓋体５は、貫通孔を備える保持部材５ｂを有していることが好ましい。発光装置１００では、図１に示すとおり、貫通孔を円形としているが、形状は特に限定されない。透光性部材５ａは、図１及び２に示すとおり、保持部材５ｂの貫通孔を塞ぐように固定される。また、保持部材５ｂの貫通孔以外の部分が遮光性を有することにより、レーザ光が、蛍光部材４に当たらずに直接発光装置１００の外部に出射される可能性を低減することができるため、発光装置１００の安全性を高めることができる。言い換えると、上面視において、基体１の実装面のうち、貫通孔と重なる領域以外の領域全てを遮光性の保持部材５ｂで覆うことで、蛍光部材４がずれて、レーザ光が蛍光部材４に当たらずに第１凹部１ａ内を進行した場合でも、レーザ光が直接外部に出射されるのを抑制することができる。また、迷光の発生も抑制することができる。保持部材５ｂにはコバール等を含む金属などを用いることができ、表面にＮｉめっきやＡｕめっきをしてもよい。保持部材５ｂと透光性部材５ａとは、例えば低融点ガラスで接合することができる。
図２に示すように、保持部材５ｂの貫通孔は、蛍光部材４の第一主面で正反射するレーザ光が照射されない位置に配置されることが好ましい。つまり、レーザ素子２からの光は第１光学部材３により屈折されて、所定の角度で蛍光部材４に入射するが、入射した光のうち蛍光部材４の第一主面で正反射するレーザ光が照射されない位置に、貫通孔が配置されることが好ましい。これにより、仮に蛍光部材４の位置がずれた場合であっても、レーザ光が直接外部に出射される可能性を低減することができる。
【００４８】
蓋体５が透光性部材５ａと保持部材５ｂとを有する場合には、シーム溶接等の溶接により基体１と保持部材５ｂとを接続することができる。溶接により、保持部材５ｂと基体１とをより強固に固定することができるため、発光装置１００が振動などの衝撃を受けた場合においても蓋体５が基体１から外れ難い発光装置１００とすることができる。
【００４９】
保持部材５ｂは、凹部を有し、保持部材５ｂの凹部の一部が基体１の第１凹部１ａ内に位置するように基体１の上面に接続されていることが好ましい。この場合、保持部材５ｂの貫通孔は保持部材５ｂが有する凹部の底面に設けられ、透光性部材５ａは保持部材５ｂの凹部内に配置される。これにより、発光装置１００の外部に配置される部材が透光性部材５ａと接触しにくくなるため、透光性部材５ａの損傷の虞を低減することができる。また、蛍光部材４と透光性部材５ａとを近づけることができるため、透光性部材５ａを透過する蛍光部材４からの光を増やし、蛍光部材４からの光の取り出し効率を高めることができる。
【００５０】
発光装置１００では、保持部材５ｂが基体１の中心に向かって延伸してから屈曲して下方に伸び、さらに屈曲して基体１の中心に向かって延伸するような形状を有することにより、保持部材５ｂの凹部が形成されている。これにより、基体１と保持部材５ｂとの熱膨張率差により生じる応力を保持部材５ｂの下方に伸びる領域で軽減することができるため、保持部材５ｂの塑性変形や透光性部材５ａの破損を抑制することができる。
【００５１】
発光装置１００は、上面視で略矩形状である。発光装置１００の一辺の長さは、放熱のために、５ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であることがより好ましい。一方で、発光装置１００の一辺の長さは、発光装置１００の小型化のために、２５ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、基体１が上面から見て矩形の第１凹部１ａを有する場合、凹部の上端、即ち基体１の上面の内縁の一辺の長さは、レーザ素子２等の部材を載置するために、１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。一方で、基体１の上面の内縁の一辺の長さは、発光装置１００の大型化抑制のために、１５ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがより好ましい。発光装置１００の厚みは、６ｍｍ以下であることが好ましい。ここで発光装置１００の厚みとは、基体１の下面から蓋体５の上面までの長さをいう。
【００５２】
［実施形態２］
実施形態２に係る発光装置２００は、実施形態１とは、蛍光部材４が第１凹部１ａ内に形成された第２凹部１ｂ内に配置され、第１光学部材３が蛍光部材４の上方に配置されている点で異なる。それ以外については、実施形態１と同様である。
【００５３】
実施形態２に係る発光装置２００では、図６に示すとおり、蛍光部材４が、基体１の第１凹部１ａ内に形成された第２凹部１ｂ内に配置され、第１光学部材３が、蛍光部材４の上方に配置されている。そして第１光学部材３とレーザ素子２の間には、第２光学部材６が配置されている。ここで第１光学部材３は、基体１の実装面と対向する底面と、傾斜面３ｃと、を有し、第１光学部材３の底面と傾斜面３ｃとは、第１光学部材３に入射したレーザ光を蛍光部材４の第一主面に向かう方向に傾斜面３ｃで全反射させ、且つ第１光学部材３の底面に蛍光部材４からの光が入射した場合にその光を傾斜面３ｃで屈折させるような、角度をなしている。これにより、レーザ光は第２光学部材６に集光されて第１光学部材３に入射し、レーザ光は第１光学部材３の傾斜面３ｃで一旦全反射されて、蛍光部材４の第一主面に第１光学部材３の底面から照射され、蛍光部材４を励起する。そして、励起された蛍光部材４は波長変換光を主に上方に発し、蛍光部材４を励起せずに蛍光部材４で反射された反射光とともに第１光学部材３の底面に入射され、第１光学部材３の傾斜面３ｃで屈折された後に、発光装置２００の外部に取り出される。なお、発光装置２００では、第１凹部１ａの底面と第２凹部１ｂの底面がともに平坦であり、互いに平行である。
【００５４】
この構成によれば、レーザ光を垂直に近い入射角で蛍光部材４に入射できるため、反射光（例えば青色の光）のより多くを上方に進行させることができ、発光装置２００の光の取り出し効率をよくすることができる。それだけでなく、レーザ光がより水平に近い入射角で蛍光部材４に入射する場合と比較して、レーザ光が蛍光部材４の上面で反射される割合を低減することができるため、蛍光部材４の励起効率を向上することができる。また、第１光学部材３の底面と、第１光学部材３の傾斜面３ｃとのなす角度を調整することにより、発光装置２００の設計に合わせて光が上面に出射する角度を調整することができるため、光の取り出し効率を向上することができる。具体的には、第１光学部材３の底面と傾斜面３ｃとのなす角度を３０度〜４０度とすることが好ましい。また、実施形態２では、実施形態１と同様、レーザ光をレーザ素子２から短い距離で蛍光部材４に入射させることができるため、レーザ光の利用効率の低下を低減することができる。また、レーザ光に対する各部材の配置ずれによる影響を低減することもできる。さらに、発光装置２００を小型にすることもできる。
【００５５】
蛍光部材４は、第１凹部１ａ内に形成された第２凹部内１ｂに配置され、その上方に第１光学部材３が配置されているため、蛍光部材４を基体１の実装面に固定した後に蛍光部材４がずれる可能性を低減することができる。これにより、レーザ光が蛍光部材４に当たらずに発光装置２００の外部に出射される可能性を低減することができるため、発光装置２００の安全性を高めることができる。また、蛍光部材４が第２凹部１ｂの底面及び側面に接合されている場合、蛍光部材４が基体１の実装面のみと接合されている場合と比較して、基体１と接合される蛍光部材４の表面積を多くすることができる。これにより、蛍光部材４からの基体１への放熱効率をよくすることができる。なお、蛍光部材４が基体１の実装面等と接合されるとは、接着剤を介して接合される場合を含む。
【符号の説明】
【００５６】
１００  発光装置
２００  発光装置
１    基体
１ａ    第１凹部
１ｂ    第２凹部
２      レーザ素子
３      第１光学部材
３ａ    光入射面
３ｂ    光出射面
３ｃ    傾斜面
４      蛍光部材
５      蓋体
５ａ    透光性部材
５ｂ    保持部材
６      第２光学部材
６ａ    レンズ部
７      サブマウント
８      ワイヤ
９      接続面
１０    内部配線
１１    外部電極
１２    遮光部
１３    金属部
１４    ＡＲコート
１５    遮光膜
Ｗ      蛍光部材の幅
Ｌ      蛍光部材の長さ
【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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