説明

発光装置

【課題】複数の発光素子から生じた光を特定の発光素子上に設けられる1つの透光性部材から取り出すことができる発光装置を提供する。
【解決手段】基体と、前記基体上に設けられた端面発光型素子と、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子の少なくとも上面を覆い、前記端面発光型素子の光出射端面内を基点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように設けられた透光性部材と、を備え、前記端面発光型素子が前記透光性部材の側方に設けられた発光装置である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の発光素子を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、赤色、緑色、青色の三つの発光素子を内蔵し、該三つの発光素子の少なくとも赤色の発光素子を半導体レーザ素子とする発明が提案された(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005−64163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、上記従来の発明では、複数の発光素子から生じた光が、その複数の発光素子からそれぞれ取り出されるという問題があった。
【0005】
そこで、本発明は、複数の発光素子から生じた光を、特定の発光素子上に設けられる1つの透光性部材から取り出すことができる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】
【0006】
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。
【0007】
本発明は、基体と、前記基体上に設けられた端面発光型素子と、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子の少なくとも上面を覆い、前記端面発光型素子の光出射端面内を基点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように設けられた透光性部材と、を備え、前記端面発光型素子が前記透光性部材の側方に設けられた、ことを特徴とする発光装置である。
【0008】
また、本発明は、前記端面発光型素子の発光波長は、前記発光ダイオード素子の発光ピーク波長より長い、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【0009】
また、本発明は、前記透光性部材は、その平面形状が一方向に長い形状であって、その長手方向が前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸に略平行となるように配置される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【0010】
また、本発明は、前記透光性部材は、その上面、下面、側面、内部のいずれかに、光学構造を備える、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【0011】
また、本発明は、前記端面発光型素子を複数備えた、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【0012】
また、本発明は、前記複数の端面発光型素子が異なる方向から前記透光性部材に光を出射する、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【0013】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子、前記端面発光型素子、及び前記透光性部材は、前記透光性部材の上面を露出させつつ、絶縁性光反射材を含む封止材で封止される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【0014】
また、本発明は、前記透光性部材の上面には、前記発光ダイオード素子の光により励起される蛍光体を含む波長変換部材が設けられる、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、複数の発光素子から生じた光を、特定の発光素子上に設けられる1つの透光性部材から取り出すことができる発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の第1実施形態に係る発光装置の概略概念図である。
【図2】発光ダイオード素子の配置例(その2)を説明する平面図である。
【図3】光学構造の一例を説明する図である。
【図4】複数の端面発光型素子が異なる方向から透光性部材に光を出射するように配置された様子の一例を示す平面図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係る発光装置の概略概念図である。
【図6】本発明の実施例1に係る発光装置の組立方法を示す図である。
【図7】本発明の実施例2に係る発光装置の組立方法を示す図である。
【図8】本発明の実施例3に係る発光装置を示す図である。
【図9】本発明の実施例4に係る発光装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。なお、説明の対象でない部材については、図示を適宜省略することがある。
【0018】
図1は、本発明の第1実施形態に係る発光装置の概略概念図であり、(a)は平面図であり、(b)は断面図(発光装置を図1(a)中の破線で切断した場合の断面)である。
【0019】
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係る発光装置は、基体11と、基体11上に設けられた端面発光型素子14と、基体11上に設けられた発光ダイオード素子13と、発光ダイオード素子13の少なくとも上面を覆う透光性部材12と、を備えている。透光性部材12は、端面発光型素子14の光出射端面に略垂直な軸と交わるように設けられる。この軸は、端面発光型素子14の光出射端面内、より好ましくは、端面発光型素子14の光出射端面内の発光領域(端面発光型素子14の光導波路の端面に相当する領域)内を起点とする。なお、以降、この軸を、端面発光型素子14の光軸とも記す。
【0020】
本発明の第1実施形態に係る発光装置では、端面発光型素子14が透光性部材12の側方に設けられ、端面発光型素子14の光が透光性部材12の側面に入射し透光性部材12から取り出される。
【0021】
したがって、本発明の第1実施形態に係る発光装置によれば、複数の発光素子(発光ダイオード素子13と端面発光型素子14)から生じた光を1つの部材(発光ダイオード素子13上に設けられた透光性部材12)から取り出すことができる。
【0022】
複数の発光素子から生じた光を複数の発光素子からそれぞれ取り出す形態の場合、光学系(レンズ)を通すと色むらが生じてしまい、照明装置や液晶バックライトなどのシステムの光学性能を低下させる原因となる。しかしながら、本発明の第1実施形態に係る発光装置によれば、このような色むらを効果的に抑制することが可能となる。また、略同色発光の発光素子を複数用いる形態の場合、輝度むらを効果的に抑制することもできる。
【0023】
なお、本発明の第1実施形態に係る発光装置では、透光性部材12の上面を発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光を取り出す主光取出し面とする。このようにすれば、複数の発光素子の光を透光性部材12全体から取り出す場合よりも、光が取り出される領域をより限定することができる。
【0024】
また、透光性部材12の表面が、略凸曲面である等、その上面と側面が滑らかに連続している場合、発光ダイオード素子13の上面に略垂直な中心軸からの傾斜角度が45°未満の範囲内の表面を上面とし、45°以上90°以下の範囲内の表面を側面として考えるものとする。
【0025】
以下、詳細に説明する。
【0026】
[基体]
(基体の一例)
基体11としては、例えば、配線が設けられた実装用基板を用いることができる。また、キャビティが形成され、リードフレームと、これを一体的に保持する成形体と、を備えるパッケージでもよい。基体11上には、透光性部材12、発光ダイオード素子13、及び端面発光型素子14が設けられる。
【0027】
(サブマウント)
端面発光型素子14は、基体11の上面に載置することにより基体11上に直接的に設けることもできるし、図1に示すように、基体11の上面に載置されたサブマウント15などに載置することにより基体11上に間接的に設けることもできる。発光ダイオード素子13も同様である。
【0028】
[透光性部材]
(透光性部材の配置)
透光性部材12は、様々に配置することができるが、例えば、下記の配置例(その1)や配置例(その2)のように配置すれば、端面発光型素子14から入射される光を透光性部材12の上面全体から取り出しやすくすることができる。
【0029】
<配置例(その1)>
配置例(その1)は、図1(a)に示した配置である。配置例(その1)では、透光性部材12の平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状とされ、この長方形状の短辺側の側面が端面発光型素子14の光出射端面と対向するように透光性部材12が配置されている。このように、透光性部材12の平面形状が一方向に長い形状とされ、その長手方向が端面発光型素子14の光軸に略平行となるように、透光性部材12が配置されることは好ましい。
【0030】
このようにすれば、透光性部材12が端面発光型素子14の光軸に略平行な方向に長いため、透光性部材12内の広い範囲に端面発光型素子14の光が導光されやすく、透光性部材12の上面における端面発光型素子14の光強度の均一性を向上させることができる。さらに、発光ダイオード素子13もまた、その平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状など一方向に長い形状とされ、その長手方向が透光性部材12の長手方向と略平行となるように配置されることは好ましい。これにより、透光性部材12の上面における発光ダイオード素子13の光強度の均一性を向上させることができる。
【0031】
<配置例(その2)>
図2は、発光ダイオード素子の配置例(その2)を説明する平面図である。図2に示すように、配置例(その2)では、透光性部材12の平面形状が長方形状等の多角形状とされ、この多角形状の角が端面発光型素子14の光軸と交わるように透光性部材12が配置される。
【0032】
このようにすれば、端面発光型素子14の光が透光性部材12の2つの側面に入射し、1つの側面に入射する場合に比べて、透光性部材12内を進行する光の角度成分が多くなるため、透光性部材12の上面における端面発光型素子14の光強度の均一性を向上させることができる。
【0033】
(透光性部材の形状)
なお、透光性部材12の側面の少なくとも1つは、その上面に対して傾斜していてもよい。これにより、端面発光型素子14の光が、発光ダイオード素子13の側面で垂直反射されることを抑制し、透光性部材12の上面から取り出されやすくすることができる。特に、透光性部材12の側面と上面がなす角度(透光性部材12を含むほうの角度)が鋭角であることが好ましい。このようにすれば、光が透光性部材12の上面に向かって効率良く反射するため、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。なお、透光性部材12の傾斜している側面は、端面発光型素子14に対向する側とは反対側の側面であることが好ましく、すべての側面であることがより好ましい。
【0034】
(光学構造)
<透光性部材の側面>
透光性部材12の側面における少なくとも一部領域には、光学構造を形成することができる。特に、透光性部材12の側面のうち、端面発光型素子14に対向する側の側面に光学構造を形成することが好ましい。このようにすれば、端面発光型素子14の光を光学構造で散乱させて透光性部材12に入射させることができるため、透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【0035】
<透光性部材の上面>
また、透光性部材12の上面にも、光学構造を形成することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光が透光性部材12の上面で進行方向を変え、透光性部材12の上面から取り出されやすくなると共に、透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【0036】
(透光性部材の内部)
また、透光性部材12の内部にも、光学構造を形成することができる。このようにすれば、透光性部材12の中で光が進行方向を変え、透光性部材12の上面から取り出されやすくなると共に、透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【0037】
(光学構造の一例)
図3は、光学構造の一例を説明する図である。光学構造としては、例えば、凸及び/又は凹を好ましく用いることができる。凸や凹は、規則的に形成することができるほか、不規則に形成することもできる。規則的に形成される凸や凹としては、例えば、図3(a)に示すレンズや図3(b)に示すプリズムなどの単一の凸や凹から構成されるもののほか、回折格子など、複数の凸や凹がパターンを以て構成されるものを一例として挙げることができる。この複数の凸や凹は各々、上記レンズやプリズムであってもよいし、図3(c)に示す断面視台形状の多面体(側面は傾斜又は湾曲していることが好ましい)のようなものでもよい。また、不規則に形成される凸や凹としては、例えば、粗面化処理された面上の凹凸(図3(d))などを一例として挙げることができる。
【0038】
なお、本発明の実施形態では、複数の凸や凹を構成するパターンとして、様々なパターンを採用することができるが、どのようなパターンを採用するかにより、透光性部材12の上面における光強度の均一性を制御することができる。一例を挙げると、本発明の実施形態では、端面発光型素子14から離れるに従って凹や凸の数が減少するパターンを採用することができる一方、増加するパターンも採用することができるが、後者の構成によれば、前者の構成よりも、透光性部材12の上面における光強度の均一性をより向上させることができる。
【0039】
(透光性部材12の側面における光反射材)
透光性部材12の側面における少なくとも一部領域には、光反射材を設けることができる。特に、透光性部材12の側面のうち、端面発光型素子14に対向する側とは反対側の側面であることが好ましく、端面発光型素子14に対向する側面以外のすべての側面に光反射材を設けることがより好ましい。
【0040】
このようにすれば、発光ダイオード素子13の光や透光性部材12に入射した端面発光型素子14の光が光反射材で反射して透光性部材12の上面から取り出されやすくなるため、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。また、光反射材で反射した光が散乱されるため、透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【0041】
(透光性部材の一例)
透光性部材12としては、例えば、透光性樹脂やガラスを成型して形成したものを用いることができる。このようにすれば、透光性部材12を形成する際の発光ダイオード素子13への衝撃が小さいため、発光ダイオード素子13がワイヤボンディングされる形態にも対応することができる。なお、発光ダイオード素子13は、フリップチップ実装することも可能である。
【0042】
透光性部材12には、蛍光体及び/又は絶縁性光散乱材を含ませることができる。透光性部材12に蛍光体を含ませた場合には、発光ダイオード素子13や端面発光型素子14の光を波長変換することができるため、多波長化が容易になる。透光性部材12に絶縁性光散乱材を含ませた場合は、透光性部材12中で光が散乱されるため、透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【0043】
基体11と透光性部材12との間には、光反射材を設けることができる。このようにすれば、発光ダイオード素子13の光や透光性部材12に入射した端面発光型素子14の光が光反射材で反射して透光性部材12の上面から取り出されやすくなるため、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。また、光反射材で反射した光が散乱されるため、透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【0044】
[透光性部材と端面発光型素子との間]
(接続部材)
透光性部材12と端面発光型素子14は、接続部材で接続することができる。このようにすれば、接続部材が光導波路として作用するため、端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。接続部材としては、例えば、ディスペンサーなどにより透光性部材12と端面発光型素子14との間に設ける。
【0045】
接続部材には、絶縁性光散乱材を含めることができる。このようにすれば、端面発光型素子14の光を絶縁性光散乱材で散乱させて透光性部材12に入射させることができるため、透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【0046】
(光反射材)
透光性部材12と端面発光型素子14との間の基体11の上面には、光反射材を設けることができる。このようにすれば、端面発光型素子14から下方に出射された光が光反射材により反射され、透光性部材12に入射するため、端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。
【0047】
(光学部品)
透光性部材12と端面発光型素子14との間には、光学部品を設けることができる。このようにすれば、端面発光型素子14から出射された光の向きを調整できるため、端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。光学部品としては、例えば、ロッドレンズや光導波路などを用いることができる。
【0048】
また、光学部品の上面には、光反射材を設けることが好ましい。このようにすれば、光学部品の上方への光の漏れが抑制されるため、透光性部材12の側面に光を効率良く入射させることができる。
【0049】
(波長選択性材)
透光性部材12と端面発光型素子14との間には、端面発光型素子14の光を透過しその他の光を反射する波長選択性材(例えば誘電体多層膜)を設けることができる。特に、透光性部材12の側面のうち、端面発光型素子14に対向する側面に波長選択性材を設けることが好ましい。
【0050】
このようにすれば、端面発光型素子14の光が波長選択性材を透過して透光性部材12の上面から取り出されやすくなり、発光ダイオード素子13の光などが波長選択性材で反射して透光性部材12の上面から取り出されやすくなるため、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。
【0051】
なお、透光性部材12と端面発光型素子14との間に光学部品を設ける場合、波長選択性材は、例えば、光学部品の透光性部材12と対向する側面及び/又は端面発光型素子14と対向する側面に設けることができる。
【0052】
[発光ダイオード素子]
発光ダイオード素子13としては、各種の発光ダイオード素子を用いることができる。発光ダイオード素子13は、例えば、成長用基板に素子構造を構成する半導体層を成長させたもののほか、成長用基板が剥離された素子構造を構成する半導体層を用いることもできる。
【0053】
[端面発光型素子]
(端面発光型素子と指向性)
端面発光型素子14は、指向性のある光を端面から出射する発光素子であり、素子構造を構成する半導体層内に、光出射端面に略垂直な方向に延伸する光導波路を有する。具体的な端面発光型素子14としては、例えば、半導体レーザ素子やスーパールミネッセンス・ダイオードなどの発光素子を用いることができる。これらを用いれば、端面発光型素子14の光を透光性部材12の側面に効率良く入射させることが可能となる。
【0054】
(端面発光型素子の発光波長)
端面発光型素子14の発光波長は、発光ダイオード素子13の発光ピーク波長より長い、ことが好ましい。発光ダイオード素子は、通常、発光ピーク波長より短波長域において、光を極端に吸収しやすくなる。したがって、このようにすれば、端面発光型素子14の光が発光ダイオード素子13に吸収されにくいため、端面発光型素子14の光を透光性部材12から取り出しやすくなり、端面発光型素子14の光利用効率が向上する。
【0055】
[見切り]
発光ダイオード素子13、端面発光型素子14、及び透光性部材12は、透光性部材12の上面を露出させつつ、絶縁性光反射材を含む封止材で封止することが好ましい。このようにすれば、封止材を見切りとして、透光性部材12の上面を発光領域として明確に特定することができる。また、発光ダイオード素子13と端面発光型素子14の光を、封止材で反射させ、透光性部材12の上面に効率良く導光することができる。
【0056】
なお、透光性部材12と端面発光型素子14を接続部材で接続すると、封止材に含まれてもよい絶縁性光反射材が、透光性部材12と端面発光型素子14の間に浸入するのを抑制することができるので、発光装置の組み立てが容易となる。また、透光性部材12と端面発光型素子14との間に設けられる上記した光学部品を透光性部材12と接触または透光性部材12から10μm未満の距離に配置したり、また、透光性部材12と端面発光型素子14とを接触または10μm未満の間隔で配置したりしても、封止材に含まれてもよい絶縁性光反射材が透光性部材12と端面発光型素子14との間に浸入するのを抑制することができ、発光装置の組み立てが容易となる。
【0057】
[複数の発光ダイオード素子、端面発光型素子]
発光ダイオード素子13や端面発光型素子14は、複数設けることができる。このようにすれば、それぞれの発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14として異なる波長の光を出射する素子を用いることで、容易に多波長化することができる。また、電力を複数の端面発光型素子14に分けて投入することが可能となるため、熱源(発光ダイオード素子13、端面発光型素子14)を分散することができる。
【0058】
なお、発光波長が緑と赤である2つの端面発光型素子14と、発光波長が青である1つの発光ダイオード素子13とを設ければ、白色光源を容易に得ることができる。
【0059】
図4は、複数の端面発光型素子が異なる方向から透光性部材に光を出射するように配置された様子の一例を示す平面図である。
【0060】
図4に示すように、複数の端面発光型素子14は、異なる方向から透光性部材12に光を出射するように配置することができる。このようにすれば、より熱源が分散できると共に、多波長化が容易になる。特に、上面視において、複数の端面発光型素子14の光軸が透光性部材12内で交差するように配置することが好ましい。これにより、透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させやすい。また、透光性部材12の平面形状が多角形状である場合、透光性部材12の1つの側面に対して1つの端面発光型素子14を対応させて配置してもよい。このようにすれば、熱源を分散しやすく、また各端面発光型素子14の発光波長が異なる場合、波長選択性材を設けやすく光の利用効率を向上させやすい。一方、透光性部材12の1つの側面に対して複数の端面発光型素子14を対応させて配置してもよい。このようにすれば、複数の端面発光型素子14の光を一括して透光性部材12に導光することができ、発光装置の小型化を図ることができる。
【0061】
[蛍光体を含む波長変換部材]
透光性部材12の上面には、蛍光体を含む波長変換部材を設けることができる。このようにすれば、発光ダイオード素子13や端面発光型素子14の光を波長変換することができるため、多波長化が容易になる。蛍光体は、発光ダイオード素子13の光により励起されるものであればよい。
【0062】
発光波長が青である1つの発光ダイオード素子13と、発光波長が赤である1つの端面発光型素子14と、青色の光を黄色に光に波長変換する蛍光体と、を設ければ、発光ダイオード素子13と蛍光体から得られる白色光に赤味を追加できるようになり、演色性のより高い発光が可能となる。
【0063】
図5は、本発明の第2実施形態に係る発光装置の概略概念図であり、(a)は平面図であり、(b)は断面図(発光装置を図5(a)中の破線で切断した場合の断面)である。
【0064】
本発明の第2実施形態に係る発光装置は、発光ダイオード素子13の上面が透光性部材12により覆われ側面が透光性部材12から露出される点で、発光ダイオード素子13の上面と側面とが透光性部材12により覆われる本発明の第1実施形態に係る発光装置と相違する。以下、本発明の第2実施形態に係る透光性部材12について説明する。
【0065】
(透光性部材の一例)
透光性部材12としては、例えば、ガラスや透光性樹脂の成形体若しくは各種の結晶などの導光板を用いることができる。透光性部材12は、例えば、透光性の接着剤で発光ダイオード素子13に固定する。このほか、熱圧着や表面活性化接合などにより、透光性部材12と発光ダイオード素子13を直接接合してもよい。なお、発光ダイオード素子13をフリップチップ実装すれば、その上面側の電極やワイヤが不要となり、発光ダイオード素子13上に透光性部材12を設けやすいため、組立が容易になる。
【0066】
(透光性部材の側面における波長選択性材)
透光性部材12の側面における少なくとも一部領域には、端面発光型素子14の光を透過しその他の光を反射する波長選択性材(例えば誘電体多層膜)を設けることができる。特に、透光性部材12の側面のうち、端面発光型素子14に対向する側面に波長選択性材を設けることが好ましい。
【0067】
このようにすれば、端面発光型素子14の光が波長選択性材を透過して透光性部材12の上面から取り出されやすくなり、発光ダイオード素子13の光などが波長選択性材で反射して透光性部材12の上面から取り出されやすくなるため、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。
【0068】
(透光性部材の形状)
透光性部材12の側面の少なくとも1つは、その上面に対して傾斜していてもよい。これにより、端面発光型素子14の光が、透光性部材12の側面で垂直反射されることを抑制し、透光性部材12の上面から取り出されやすくすることができる。特に、透光性部材12の側面と上面がなす角度(透光性部材12を含むほうの角度)が鋭角であることが好ましい。このようにすれば、光が透光性部材12の上面に向かって効率良く反射するため、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。なお、透光性部材12の傾斜している側面は、端面発光型素子14に対向する側とは反対側の側面であることが好ましく、すべての側面であることがより好ましい。
【0069】
また、透光性部材12は、例えば、端面発光型素子14に対向する側の側面の面積が、端面発光型素子14に対向する側と反対側の側面の面積よりも大きい形状とすることもできる。このようにすれば、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光が透光性部材12の側面で進行方向を変え、透光性部材12の上面から取り出されやすくなるため、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光利用効率を向上させることができる。
【0070】
(光学構造)
透光性部材12の上面や側面及び内部のほか、下面にも上記した光学構造を設けることができる。このようにすれば、発光ダイオード素子13及び端面発光型素子14の光が透光性部材12の各構成面や内部で進行方向を変え、透光性部材12の上面から取り出されやすくなると共に透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【0071】
なお、透光性部材12に絶縁性光散乱材を配合することも可能である。このようにすれば、透光性部材の内部で光が散乱するため、透光性部材12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【0072】
[各種部材]
以上本発明の実施形態に係る発光装置について説明したが、上記で説明した絶縁性光反射材、光反射材、接続部材、絶縁性光散乱材、及び蛍光体としては、例えば、次のものを用いることができる。
【0073】
(絶縁性光反射材)
絶縁性光反射材としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウムの無機粉末、またはそれらの混合物を用いることができる。
【0074】
(光反射材)
光反射材としては、前述の絶縁性光反射材に加えて、例えば、アルミニウムや銀の金属系反射材を用いることできる。また、二酸化ケイ素や二酸化チタンなどを含む樹脂を用いることもできる。
【0075】
(接続部材)
接続部材としては、例えば、脂環式エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ガラス前駆体、またはそれらの混合物を用いることができる。
【0076】
(絶縁性光散乱材)
絶縁性光散乱材としては、例えば、シリコーンやアクリルの樹脂製微粒子、若しくは中空ガラスビーズ、若しくは二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭酸鉛、硫酸バリウム、硫化亜鉛の無機粉末、またはそれらの混合物を用いることができる。
【0077】
(蛍光体)
蛍光体としては、例えば、YAG、TAG、シリケート系の蛍光体を用いることができる。
【実施例1】
【0078】
図6は、本発明の実施例1に係る発光装置の組立方法を示す図である。なお、一部の図については、平面図に加えて、断面図(発光装置を平面図中の破線で切断した場合の断面)も記載している。
【0079】
まず、図6(a)に示すように、実装用基板101を準備する。実装用基板101には配線102が設けられている。
【0080】
次に、図6(b)に示すように、発光ダイオード素子103の電極と配線102とをワイヤにより接続する。
【0081】
次に、図6(c)に示すように、圧縮、インジェクション、トランスファー、印刷等により、第1透光性部材104を実装用基板101上に成型する。第1透光性部材104には、シリコーン樹脂を用いる。
【0082】
次に、図6(d)に示すように、金錫半田によりサブマウント115にあらかじめ載置された半導体レーザ素子105の電極と配線102とをワイヤにより接続する。
【0083】
次に、図6(e)に示すように、接続部材106を半導体レーザ素子105と第1透光性部材104との間に塗布する。接続部材106には、シリコーン樹脂を用いる。
【0084】
次に、図6(f)に示すように、実装用基板101上に樹脂を枠状に塗布したり枠状の部材を実装したりしてダム材107を設け、キャビティ108を形成する。
【0085】
次に、図6(g)に示すように、絶縁性光反射材を含む封止材109をキャビティ108に充填する。封止材109にはシリコーン樹脂を用い、絶縁性光反射材には二酸化チタンを用いる。封止材109は、少なくとも第1透光性部材104の側面の途中まで、好ましくは側面の略全てを覆うようにする。このようにすれば、第1透光性部材104の上面を発光領域として明確に特定しやすくすることができる。なお、封止材109の表面は、略平坦若しくは窪んだり実装用基板101側に傾斜したりしていることが好ましい。このようにすれば、第1透光性部材104の上面が、封止材109の表面に対して突出する又は封止材109の表面と略同一面となるので、封止材109による出射光の遮光を抑制することができる。半導体レーザ素子105のワイヤは封止材109の中に埋めることが好ましい。
【0086】
このようにして組み立てた本発明の実施例1に係る発光装置は、たとえば、次表に示す1〜3のように構成することができる。なお、表1中、LEDは発光ダイオード素子であり、LDは半導体レーザ素子である。なお、LDとLEDは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。また、表1中の構成(3)において、LDの発光波長は、青色域において、LEDの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表1】

【0087】
なお、本発明の実施例1に係る発光装置は、第1透光性部材104と半導体レーザ素子105とが露出した状態(図6(d)参照)で用いることもできるし、図6(h)に示すように、第1透光性部材104と半導体レーザ素子105とに窓ガラス110付のキャップ111を被せて用いることもできる。
【実施例2】
【0088】
図7は、本発明の実施例2に係る発光装置の組立方法を示す図である。なお、一部の図については、平面図に加えて、断面図(発光装置を平面図中の破線で切断した場合の断面)も記載している。
【0089】
まず、図7(a)に示すように、実装用基板101を準備する。実装用基板101には配線102が設けられている。
【0090】
次に、図7(b)に示すように、発光ダイオード素子103を、導電接着剤、半田ペースト、または超音波接合にて、フリップチップ実装する。この際、発光ダイオード素子103の両電極と配線102との間にはバンプ(図示せず)が存在する。
【0091】
次に、図7(c)に示すように、ガラス材料(透光性セラミックス)の導光板である第2透光性部材112を、発光ダイオード素子103の上面に透光性の接着剤を用いて取り付ける。なお、第2透光性部材112には、波長選択性材113が設けられている。
【0092】
次に、図7(d)に示すように、金錫半田によりサブマウント115にあらかじめ載置された半導体レーザ素子105の電極と配線102とをワイヤにより接続する。
【0093】
次に、図7(e)に示すように、接続部材106を半導体レーザ素子105と第2透光性部材112との間に塗布する。接続部材106には、シリコーン樹脂を用いる。
【0094】
次に、図7(f)に示すように、実装用基板101上に樹脂を枠状に塗布したり枠状の部材を実装したりしてダム材107を設け、キャビティ108を形成する。
【0095】
次に、図7(g)に示すように、絶縁性光反射材を含む封止材109をキャビティ108に充填する。封止材109にはシリコーン樹脂を用い、絶縁性光反射材には二酸化チタンを用いる。封止材109は、少なくとも第2透光性部材112の側面の途中まで、好ましくは側面の略全てを覆うようにする。このようにすれば、第2透光性部材112の上面を発光領域として明確に特定しやすくすることができる。なお、封止材109の表面は、略平坦若しくは窪んだり実装用基板側に傾斜したりしていることが好ましい。このようにすれば、第2透光性部材112の上面が、封止材109の表面に対して突出する又は封止材109の表面と略同一面となるので、封止材109による出射光の遮光を抑制することができる。また、半導体レーザ素子105のワイヤは封止材109の中に埋めることが好ましい。
【0096】
このようにして組み立てた本発明の実施例2に係る発光装置は、たとえば、次表に示す1〜3のように構成することができる。なお、表2中、LEDは発光ダイオード素子であり、LDは半導体レーザ素子である。なお、LDとLEDは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。また、表2中の構成(3)において、LDの発光波長は、青色域において、LEDの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表2】

【0097】
なお、本発明の実施例2に係る発光装置は、第2透光性部材112と半導体レーザ素子105とが露出した状態(図7(d)参照)で用いることもできるし、図7(h)に示すように、第2透光性部材112と半導体レーザ素子105とに窓ガラス110付のキャップ111を被せて用いることもできる。
【実施例3】
【0098】
図8は、本発明の実施例3に係る発光装置を示す図である。
【0099】
本発明の実施例3に係る発光装置は、蛍光体を含む波長変換部材114が第1透光性部材104の上に載置される点で(図8(a)参照)、また、蛍光体が第1透光性部材104に含まれる点で(図8(b)参照)、本発明の実施例1に係る発光装置と相違する。
【0100】
さらに、本発明の実施例3に係る発光装置は、蛍光体を含む波長変換部材114が第2透光性部材112の上に載置される点で(図8(c)参照)、また、蛍光体が第2透光性部材112に含まれる点で(図8(d)参照)、本発明の実施例2に係る発光装置と相違する。なお、波長変換部材114は、蛍光体を配合したシリコーン樹脂を印刷したものである。
【0101】
このようにして組み立てた本発明の実施例3に係る発光装置は、たとえば、次表に示す1、2のように構成することができる。なお、表3中、LEDは発光ダイオード素子であり、LDは半導体レーザ素子である。なお、表3中の構成(1)において、LDとLEDは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。同時に発光させて、発光波長が赤のLDの光強度だけを変化させることで、演色性を変えることができる。また、表3中の構成(2)において、LDの発光波長は、青色域において、LEDの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表3】

【0102】
なお、波長変換部材114としては、蛍光体を配合したシリコーン樹脂を印刷するほか、蛍光体を配合した固形体(シリコーン樹脂やガラス材料)などを実装することもできる。
【0103】
また、上記では、波長変換部材114を第1透光性部材104や第2透光性部材112の上に載置する場合において(図8(a)参照、図8(c)参照)、波長変換部材114の上面と側面が露出する形態について説明したが、波長変換部材114を発光ダイオード素子103上に載せた後、絶縁性光反射材を含む封止材109で封止することにより、波長変換部材114の側面も封止材109で覆われるようにしてもよい。このとき、波長変換部材114の上面は封止材109から露出されている。
【実施例4】
【0104】
図9は、本発明の実施例4に係る発光装置を示す図であり、(a)は平面図であり、(b)は断面図(発光装置を図9(a)中の破線で切断した場合の断面)である。なお、図9(a)の平面図において、半導体レーザ素子105は、破線により透過的に描いている。
【0105】
本発明の実施例4に係る発光装置は、3つの半導体レーザ素子105を備える点で、本発明の実施例1、2に係る発光装置と相違する。
【0106】
このようにして組み立てた本発明の実施例4に係る発光装置は、たとえば、次表に示す1、2のように構成することができる。なお、表4中、LEDは発光ダイオード素子であり、LDは半導体レーザ素子である。なお、各LDとLEDは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。また、表4中の構成(2)において、各LDの発光波長は、青色域において、LEDの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表4】

【0107】
以上説明した本発明の実施例1〜実施例4に係る発光装置は、複数の素子から出射する光の波長を適宜選択することにより、様々な用途に用いることができる。例えば、複数の素子から赤、緑、青の光を出射させる場合は、照明装置、液晶のバックライト、携帯ストロボ、CIS式スキャナ、アミューズメント(パチンコ等の光装飾)、自発光ディスプレイ、投射型ディスプレイ(ピコプロジェクタ、プロジェクタ他)、網膜走査ディスプレイ等に用いることができる。
【0108】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【0109】
11 基体
12 透光性部材
13 発光ダイオード素子
14 端面発光型素子
15 サブマウント
101 実装用基板
102 配線
103 発光ダイオード素子
104 第1透光性部材(シリコーン樹脂の成型体)
105 半導体レーザ素子
106 接続部材
107 ダム材
108 キャビティ
109 封止材
110 窓ガラス
111 キャップ
112 第2透光性部材(導光板)
113 波長選択性材
114 波長変換部材
115 サブマウント

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基体と、
前記基体上に設けられた端面発光型素子と、
前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、
前記発光ダイオード素子の少なくとも上面を覆い、前記端面発光型素子の光出射端面内を基点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように設けられた透光性部材と、
を備え、
前記端面発光型素子が前記透光性部材の側方に設けられた、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項2】
前記端面発光型素子の発光波長は、前記発光ダイオード素子の発光ピーク波長より長い、ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記透光性部材は、その平面形状が一方向に長い形状であって、その長手方向が前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸に略平行となるように配置される、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の発光装置。
【請求項4】
前記透光性部材は、その上面、下面、側面、内部のいずれかに、光学構造を備える、ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発光装置。
【請求項5】
前記端面発光型素子を複数備えた、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発光装置。
【請求項6】
前記複数の端面発光型素子が異なる方向から前記透光性部材に光を出射する、ことを特徴とする請求項5に記載の発光装置。
【請求項7】
前記発光ダイオード素子、前記端面発光型素子、及び前記透光性部材は、前記透光性部材の上面を露出させつつ、絶縁性光反射材を含む封止材で封止される、ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の発光装置。
【請求項8】
前記透光性部材の上面には、前記発光ダイオード素子の光により励起される蛍光体を含む波長変換部材が設けられる、ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の発光装置。

【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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【公開番号】特開2013−16566(P2013−16566A)
【公開日】平成25年1月24日(2013.1.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−146907(P2011−146907)
【出願日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【出願人】(000226057)日亜化学工業株式会社 (993)
【Fターム(参考)】