特許 6724586 発光装置及び波長変換部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6724586

(24)【登録日】2020年6月29日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】発光装置及び波長変換部材

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20060101AFI20200706BHJP

   F21K 9/64 20160101ALI20200706BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/022

   F21K9/64

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-120912(P2016-120912)

(22)【出願日】2016年6月17日

(65)【公開番号】特開2017-224784(P2017-224784A)

(43)【公開日】2017年12月21日

【審査請求日】2018年12月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】佐野 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】湯藤 祐且

(72)【発明者】

【氏名】画星 直希

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼曽根 徹

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１０４２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５１５８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０２０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４６４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１６５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０３５４３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０３２０５８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０８７７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２９３５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００ − ５／５０

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

Ｇ０９Ｆ ９／００ − ９／４６

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｆ２１Ｖ ２３／００ − ９９／００

Ｆ２１Ｋ ９／００ − ９／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１光を発するレーザ光源と、上面を有し第２光を発する波長変換部材と、を備え、前記第１光が前記波長変換部材の上面に照射されることにより前記第１光及び前記第２光が前記波長変換部材の上面側から取り出される発光装置であって、
前記波長変換部材は、
一種の蛍光体又は混在した二種以上の蛍光体を含み、
その上面側に、上方から視て、それぞれが第１方向に延伸し且つ前記第１方向と垂直をなす第２方向に並列に配置された複数の凸部を有し、且つ
前記複数の凸部により規定される複数の溝の底部を含む面を基準面としたときに、前記第１光の光軸が上方から視て前記第２方向に沿い且つ前記基準面に対して斜めになるように配置され、
前記複数の凸部のそれぞれは、少なくとも第１面を有し、
前記第１面は、上方から視て前記第１方向に延伸しており、かつ前記第１光の光軸に沿って前記第１面に直接入射される光が上方に正反射されるように、前記基準面に対して傾斜していることを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記複数の凸部のそれぞれは、前記第１面と異なる面である第２面をさらに有し、
前記第２面は、上方から視て前記第１方向に延伸しており、かつ前記第１光の光軸に沿った光が直接入射されるように、前記基準面に対して傾斜しており、前記複数の凸部のうち一の凸部における前記第２面で正反射された前記第１光が、前記複数の凸部のうち前記一の凸部に隣接する他の凸部における前記第１面で上方に正反射されるように、前記第１面及び前記第２面は配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記複数の凸部それぞれにおいて、前記第２面の面積は前記第１面の面積よりも大きい、ことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記複数の凸部それぞれの幅は、５μｍ以上８０μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項5】

前記複数の凸部それぞれの高さは、３μｍ以上３５μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項6】

前記波長変換部材は、上方から視て格子状に設けられた切り欠き部を有し、前記格子状の切り欠き部で区切られた領域の少なくとも一部に前記複数の凸部を有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項7】

前記切り欠き部の幅は３μｍ以上１０μｍ以下である、ことを特徴とする請求項６に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置及び波長変換部材に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体レーザ素子と半導体レーザ素子から離間して配置された蛍光体層とを備える光源装置が知られている（特許文献１参照）。このような光源装置では、レーザ素子からの第１光が蛍光体層の上面に照射され、第１光と蛍光体層からの蛍光とが上面側に取り出される。レーザ素子は、蛍光体層からの第１光及び蛍光の進路を塞がないように、蛍光体層の直上を避けて配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１２９３５４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、このような光源装置では、蛍光体層の上面で反射された第１光が上方に向かい難い。すなわち、レーザ素子からの第１光の一部は蛍光体層の上面に対して概ね正反射すると考えられるため、蛍光体層の上面で反射される第１光は主にレーザ素子が配置された側とは反対の側に向かう。一方、蛍光体層からの蛍光は上方で最大強度となる正規分布状の配光特性を示す傾向がある。したがって、例えば、光源装置において蛍光体層の上方を光取り出し方向とすれば、蛍光体層の上面で正反射された第１光を効率よく外部に取り出すことが難しい。このように、従来の光源装置では光取出し効率が十分でない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の発明を含む。
第１光を発するレーザ光源と、上面を有し第２光を発する波長変換部材と、を備え、前記第１光が前記波長変換部材の上面に照射されることにより前記第１光及び前記第２光が前記波長変換部材の上面側から取り出される発光装置であって、
前記波長変換部材は、
一種の蛍光体又は混在した二種以上の蛍光体を含み、
その上面側に、上方から視て、それぞれが第１方向に延伸し且つ前記第１方向と垂直をなす第２方向に並列に配置された複数の凸部を有し、且つ
前記複数の凸部により規定される複数の溝の底部を含む面を基準面としたときに、前記第１光の光軸が上方から視て前記第２方向に沿い且つ前記基準面に対して斜めになるように配置され、
前記複数の凸部のそれぞれは、上方から視て前記第１方向に延伸した第１面であって、前記第１光の光軸に沿って前記第１面に直接入射される光が上方に正反射されるように、前記基準面に対して傾斜した第１面を有する、ことを特徴とする発光装置。

【0006】

上面を有し、レーザ光源から発せられた第１光が前記上面に照射されることにより上面側から前記第１光及び前記第２光が取り出される波長変換部材であって、
前記波長変換部材は、
一種の蛍光体又は混在した二種以上の蛍光体を有し、
上面側に設けられ且つそれぞれが第１方向に延伸し且つ前記第１方向と垂直をなす第２方向において並列に配置された複数の凸部を有し、且つ
前記複数の凸部により規定される複数の溝の底部を含む面を基準面としたときに、前記第１光の光軸が上方から視て前記第２方向に沿い且つ前記基準面に対して斜めになるように配置され、
前記複数の凸部のそれぞれは、上方から視て前記第１方向に延伸した第１面であって、前記第１光の光軸に沿って前記第１面に直接入射される光が上方に正反射されるように、前記基準面に対して傾斜した第１面を有する、ことを特徴とする波長変換部材。

【発明の効果】

【0007】

上述の発光装置によれば、第１光を波長変換部材の上面において上方に反射することができるため、光取り出し効率を向上させることができる。また、上述の波長変換部材によれば、光取り出し効率の向上した発光装置を実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】本発明の実施形態に係る発光装置を示す模式的な上面図である。

【図1B】図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線における模式的な断面図である。

【図2】図１Ｂの部分拡大図である。

【図3A】凸部の別の例を示す模式的な断面図である。

【図3B】図３Ａに示す波長変換部材の模式的な断面図である。

【図3C】図３Ａに示す波長変換部材の模式的な断面図である。

【図4】発光装置の具体例を示す模式的な断面図である。

【図5】発光装置の別の具体例を示す模式図である。

【図6A】波長変換部材の変形例を示す模式的な上面図である。

【図6B】図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線における模式的な断面図である。

【図6C】図６Ｂの部分拡大図である。

【図7A】実施例の発光装置に用いる波長変換部材の断面写真である。

【図7B】実施例の発光装置の配光特性を示すグラフである。

【図8】比較例の発光装置の配光特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置及び波長変換部材は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。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。

【0010】

図１Ａは一実施形態に係る発光装置１０を示す模式的な上面図であり、図１Ｂは図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線における模式的な断面図である。発光装置１０は、第１光を発するレーザ光源１１と、上面１２Ａを有し第２光を発する波長変換部材１２と、を有する。発光装置１０では、第１光が波長変換部材１２の上面１２Ａに照射されることにより、第１光及び第２光が波長変換部材１２の上面１２Ａ側から取り出される。なお、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、第１光の光軸を符号Ｌの矢印で示す。発光装置１０によれば、第１光を波長変換部材１２の上面１２Ａにおいて上方に反射させやすくすることができるため、光取り出し効率を向上させることができる。以下、波長変換部材１２及びこれを含む発光装置１０について詳述する。

【0011】

（波長変換部材１２）
波長変換部材１２は、上面１２Ａを有し、レーザ光源１１から発せられた第１光が上面１２Ａに照射されることにより上面１２Ａ側から第１光及び第２光が取り出される。波長変換部材１２は、一種の蛍光体又は混在した二種以上の蛍光体を含む。

【0012】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、波長変換部材１２は、その上面１２Ａ側に複数の凸部１２ｃを有する。複数の凸部１２ｃは、上方から視て、それぞれが第１方向Ａ_１に延伸し、且つ、第１方向Ａ_１と垂直をなす第２方向Ａ_２に並列に配置されている。つまり、波長変換部材１２においては、複数の凸部１２ｃが第２方向Ａ_２に連なるように配置されている。

【0013】

図２に図１Ｂの部分拡大図を示す。図２は、第１方向Ａ_１に対して垂直な断面における波長変換部材１２の模式図である。図２に示すように、複数の凸部１２ｃにより規定される複数の溝１２ｄの底部を含む面を基準面Ｂとすると、波長変換部材１２は、第１光の光軸Ｌが上方から視て第２方向Ａ_２に沿い且つ基準面Ｂに対して斜めになるように配置されている。複数の凸部１２ｃのそれぞれは、上方から視て第１方向Ａ_１に延伸した第１面１２１であって、第１光の光軸Ｌに沿って第１面１２１に直接入射される光が上方に正反射されるように、基準面Ｂに対して傾斜した第１面１２１を有する。なお、本明細書において光が「直接入射」するとは、波長変換部材の上面１２Ａで反射等されていない光が波長変換部材のある面に入射することを意味しており、光がレンズ等を通って波長変換部材のある面に入射することを除外するものではない。

【0014】

このような第１面１２１を有することにより、波長変換部材１２は、基準面Ｂに対して斜め方向から照射される第１光を上方に反射しやすい。また、波長変換部材１２に含まれる蛍光体は第１光によって励起されて蛍光（第２光）を主として上方に発する。したがって、この蛍光の最大強度の方向に波長変換部材１２によって反射された第１光の最大強度の方向を近づけることができるので、光取り出し効率の向上した発光装置１０を実現することができる。さらに、複数の凸部１２ｃは、上方から視て、それぞれが第１方向Ａ_１に延伸している。これにより、波長変換部材の上面１２Ａが単に荒れている場合と比較して、第１光を比較的広い平面で上方に反射させることができるので、光取出し効率に優れた光源装置とすることができる。

【0015】

凸部１２ｃの第１面１２１は、第１光の光軸Ｌと平行な直線（図２中の線Ｌ_Ａ）に対して以下の関係を有する面であるということができる。まず、第１面１２１は第１光の光軸Ｌと平行な線Ｌ_Ａに対して非垂直な面である。次に、線Ｌ_Ａは一の凸部１２ｃの第１面１２１と直接交わる。このような関係により、第１面１２１の少なくとも一部において第１光を直接入射させることが可能である。さらに、図２に示すように、第１面１２１に垂直な直線を対称軸として線Ｌ_Ａに対して線対称である直線（図２中の線Ｌ_Ｂ）が、波長変換部材１２から上方へ向かう光を示す線である。線Ｌ_Ａに対してこのような関係を有する第１面１２１とすることにより、第１面１２１に照射される第１光を上方に反射させることが可能となる。

【0016】

なお、上方とは、光取り出し方向と換言することができる。例えば、基準面Ｂに対して垂直な方向から−３０°〜＋３０°程度の範囲内を上方とすることができる。また、後述するように、例えば図４に示す発光装置１０の具体例であれば、蓋体２２の開口が存在する方向が上方であるといえる。なお、波長変換部材１２の上面１２Ａとは、第１光が照射される面を指す。

【0017】

図３Ａ〜３Ｃに、凸部１２ｃの別の例を示す。図３Ａ〜３Ｃは、第１方向Ａ_１に対して垂直な断面における波長変換部材１２の模式図である。図３Ａ〜３Ｃに示すように、複数の凸部１２ｃそれぞれは、第２面１２２をさらに有することができる。第２面１２２は、上方から視て第１方向Ａ_１に延伸するとともに、第１光の光軸Ｌに沿った光が直接入射される面である。第２面１２２は、複数の凸部１２ｃのうち一の凸部（第１凸部１２ｃ１）における第２面１２２で正反射された第１光が、第１凸部１２ｃ１に隣接する他の凸部（第２凸部１２ｃ２）における第１面１２１で上方に正反射されるように、基準面Ｂに対して傾斜している。なお、図３Ａ〜３Ｃに示すように、第１凸部１２ｃ１と第２凸部１２ｃ２とはレーザ光源１１の第１光出射口に近い側からこの順に並んで配置されている。

【0018】

このような第２面１２２を有する波長変換部材１２を用いることにより、波長変換部材１２から上方へ向かう光の強度分布を改善することができると考えられる。図２に示す凸部１２ｃの場合は、溝１２ｄの底部およびその付近にはレーザ光源１１からの第１光が直接照射され難い。このため、溝１２ｄの底部およびその付近では蛍光体の蛍光が少なくなる。したがって、第１光及び第２光の混合光の発光強度分布にむらが生じる。一方、図３Ａ〜３Ｃに示すように第２面１２２を有する凸部１２ｃを設けた波長変換部材１２であれば、レーザ光源１１からの第１光を、溝１２ｄの底部およびその付近を含む領域、すなわち第１凸部１２ｃ１の第２面１２２から第２凸部１２ｃ２の第１面１２１に亘るほぼ全域に直接照射することができる。これにより、溝１２ｄの底部およびその付近を含むほぼ全領域において蛍光体を励起させることができる。

【0019】

より詳細に言えば、図３Ａ〜３Ｃに示す凸部１２ｃは、第１光の光軸Ｌと平行な線Ｌ_Ａに対して以下の関係である第１面１２１及び第２面１２２を有するといえる。まず、図３Ａに示すように、第１面１２１は光軸Ｌと平行な線Ｌ_Ａに対して非垂直な面であり、且つ、第１面１２１に垂直な直線を対称軸として線Ｌ_Ａに対して線対称である線Ｌ_Ｂは波長変換部材１２から上方へ向かう光を示す線である。これらは図２に示す凸部１２ｃと同様であるが、以下の点において図２に示す凸部１２ｃと図３Ａ〜３Ｃに示す凸部１２ｃとは異なる。すなわち、図３Ｂに示すように、まず、線Ｌ_Ａは第１凸部１２ｃ１の第２面１２２と直接交わる。そして、第１凸部１２ｃ１の第２面１２２に垂直な直線を対称軸として線Ｌ_Ａに対して線対称である線Ｌ_Ｃと交わる位置に、第２凸部１２ｃ２の第１面１２１が配置されている。さらに、第２凸部１２ｃ２の第１面１２１に垂直な直線を対称軸として線Ｌ_Ｃに対して線対称である線Ｌ_Ｄが、波長変換部材１２から上方へ向かう光を示す線である。また、図３Ａ〜３Ｃに示す凸部１２ｃは、第１面１２１の全域において第１面１２１と線Ｌ_Ａとが直接交差するように形成されているので、第１面１２１の下端から上端までのほぼ全面から第２光を取り出すことが可能である。

【0020】

図３Ａ〜３Ｃに示すように、複数の凸部１２ｃそれぞれにおいて第２面１２２の面積は第１面１２１の面積よりも大きいことが好ましい。つまり、第１方向Ａ_１における第１面１２１及び第２面１２２それぞれの長さが略同じ場合において、第２面１２２における第２方向Ａ_２の幅が、第１面１２１における第２方向Ａ_２の幅よりも大きいことが好ましい。また、図３Ｃに示すように、第１凸部１２ｃ１の第２面１２２の上端近傍に垂直な直線を対称軸として線Ｌ_Ａと線対称をなす線Ｌ_Ｃと交わる位置に、第２凸部１２ｃ２の第１面１２１を配置することが好ましい。これにより、第２面１２２において反射された第１光の大部分を隣接する第１面１２１において再反射し、上方に向かわせることが可能となる。

【0021】

波長変換部材１２において、レーザ光源１１からの第１光が一度に照射される範囲内に複数の凸部１２ｃが存在することが好ましい。これにより、上面視における第１光の発光強度分布の偏りを低減することができる。具体的には、複数の凸部１２ｃそれぞれの幅Ｗ_１は５μｍ以上８０μｍ以下とすることができる。また、複数の凸部１２ｃそれぞれの高さＨは３μｍ以上３５μｍ以下とすることができる。上述の図２に示す凸部１２ｃのように、凸部１２ｃが溝１２ｄの底部およびその付近にレーザ光源１１からの第１光が直接照射されない形状である場合は、幅Ｗ_１を小さくすることが好ましい。これにより、第１光が直接照射される領域同士の間隔を小さくすることができるため、輝度分布を均一に近づけることが可能である。具体的には、複数の凸部１２ｃそれぞれの幅Ｗ_１を５μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。この場合、複数の凸部１２ｃそれぞれの高さＨを例えば３μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。なお、凸部１２ｃの幅Ｗ_１とは、上面視において、第２方向Ａ_２における凸部１２ｃの一端から他端までの最短距離を指す。凸部１２ｃの高さＨとは、基準面Ｂから凸部１２ｃの上端までの最短距離を指す。

【0022】

また、上面視において、凸部１２ｃの第１方向Ａ_１における長さは、第１面１２１が反射面として機能する程度に長いことが好ましい。具体的には、凸部１２ｃの第１方向Ａ_１における長さを幅Ｗ_１よりも大きくすることができる。例えば、凸部１２ｃの第１方向Ａ_１における長さを波長変換部材１２の第１方向Ａ_１における長さと等しくする。

【0023】

図１Ｂに示すように、すべての凸部１２ｃを同じサイズとすることができる。一方で、波長変換部材１２に対する第１光の入射角度は上面１２Ａ内で若干の差異があるため、これに合わせて凸部１２ｃのサイズや傾斜角度を上面１２Ａ内で異ならせることもできる。

【0024】

レーザ光源１１からの第１光が一度に照射される範囲内に配置される凸部１２ｃの数は、例えば３以上とする。図１Ｂに示すように、波長変換部材１２の第１方向Ａ_１に沿った外縁部分は凸部１２ｃを設けなくてもよい。例えば、基準面Ｂと略平行な平坦面を波長変換部材１２の第１方向Ａ_１に沿った外縁部分に配置し、それよりも内側に複数の凸部１２ｃを配置することができる。なお、基準面Ｂは、例えば、上面１２Ａと反対側の面である下面１２Ｂと平行な面となる。

【0025】

波長変換部材１２の上面１２Ａは、レーザ光源１１からの第１光が一度に照射される範囲内において、複数の凸部１２ｃのみで構成することができる。すなわち、隣接する凸部１２ｃ同士を連続して配置することができる。例えば、１つの凸部１２ｃは１つの第１面１２１と１つの第２面１２２のみからなり、隣接する２つの凸部に亘って第１面１２１と第２面１２２が連続するように複数の凸部を形成することができる。なお、第１面１２１及び第２面１２２は典型的には平坦面であるが、第１光を意図する方向へ反射可能であれば面内に凸部や凹部を有していてもよい。例えば、凸部１２ｃの高さＨより小さい高低差が第１面１２１又は第２面１２２に存在していてもよい。

【0026】

波長変換部材１２は、一種の蛍光体又は混在した二種以上の蛍光体を含む。波長変換部材１２に含まれる蛍光体は、第１光によって励起されて蛍光としての第２光を発する。第１光と第２光の混合により、例えば白色光を得る。本明細書において、蛍光体が二種以上である場合は、それらの蛍光体が発する光をすべて第２光に含める。第１光が青色光である場合には、第２光として黄色光、あるいは黄色光及び赤色光を選択することにより、これらの混合光として白色光を得ることができる。黄色光を発する蛍光体としては、ＹＡＧ、ＬＡＧ等が挙げられる。赤色光を発する蛍光体としては、ＣＡＳＮ、ＢＳＥＳＮ等が挙げられる。蛍光体は、凸部１２ｃに含有させることができる。すなわち、波長変換部材１２における基準面Ｂより上方の部分に含有させることができる。ただし、凸部１２ｃのみでは波長変換が不十分となる虞がある。したがって、波長変換部材１２においては、基準面Ｂよりも下の部分にも蛍光体が含有されていることが好ましい。また、波長変換部材１２には、蛍光体と屈折率の異なる透光性材料（例えばアルミナ）を混合させることができる。これにより、波長変換部材１２の内部において光を散乱させ、上面１２Ａから取り出すことができる。

【0027】

（レーザ光源１１）
レーザ光源１１は、波長変換部材１２に含まれる蛍光体を励起する第１光を出射する。第１光は、波長変換部材１２の上方（すなわち光取り出し方向）とは異なる方向から波長変換部材１２に照射される。このような配置であれば、波長変換部材１２からの光は主にレーザ光源１１と異なる方向に向かうため、波長変換部材１２からレーザ光源１１に向かう光を遮断する部材を不要とすることができる。また、このような配置であれば、発光装置１０の安全性を高めることもできる。もし波長変換部材１２の上方にレーザ光源１１を配置する発光装置であれば、波長変換部材１２が剥離するなどレーザ光の照射位置から波長変換部材１２が外れた際に、発光装置の外部への光取り出し方向とレーザ光源１１が出射するレーザ光の光路がほぼ一致する場合がある。そうすると、レーザ光が発光装置の外部に直接取り出されることとなる。しかし、波長変換部材１２の上方とは異なる方向にレーザ光源１１を配置する発光装置１０であれば、波長変換部材１２が外れた場合であっても、発光装置の外部への光取り出し方向とレーザ光源１１が出射するレーザ光の光路が一致しない配置とすることができる。したがって、波長変換部材１２が外れた場合であってもレーザ光が発光装置１０の外部に直接取り出され難く、安全性の高い発光装置１０を得ることができる。

【0028】

レーザ光源１１としては、例えば半導体レーザ素子を用いることができる。半導体レーザ素子と、レンズのような光学部材、ファイバ、及び反射ミラー等の１以上の部材とを組み合わせて、これらを総称してレーザ光源１１としてもよい。レーザ光源１１は、少なくとも、レーザ光源１１から出射される第１光の光軸Ｌが複数の凸部１２ｃのいずれかの表面に位置するように配置される。波長変換部材１２における第１光の照射領域は、例えば上面１２Ａよりも小さい。なお第１光の照射領域は、例えば、第１光のうちピーク強度値から１／ｅ^２等の任意の強度に落ちたときまでの強度範囲の部分が照射される領域として特定することができる。

【0029】

レーザ光源１１が出射する第１光は、レーザ光源１１から出射して波長変換部材１２に到達するまではレーザ光（コヒーレンス光）であるが、波長変換部材１２の上面１２Ａで反射された後の第１光や波長変換部材１２に進入してから外部に取り出される第１光は非レーザ光（インコヒーレンス光）となる場合がある。本実施形態ではレーザ光であるか否かを問わず、レーザ光源１１を起点とする光であって波長変換されていない光（例えば青色光）を第１光とする。

【0030】

第１光は、例えば３５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内にピーク波長を有する光とすることができる。ＹＡＧのような黄色蛍光体と組み合わせて白色光を得る場合、４３０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する第１光とすることが好ましい。このようなピーク波長のレーザ光を出射する光源としてはＧａＮ系半導体レーザ素子が挙げられる。ＧａＮ系半導体レーザ素子は例えばＩｎＧａＮの井戸層を含む量子井戸構造を有する。

【0031】

（光反射部材１３）
図１Ｂに示すように、波長変換部材１２の下面１２Ｂには光反射部材１３を設けてもよい。光反射部材１３によって第１光及び／又は第２光を上方に反射することにより、発光装置１０の光取り出し効率をさらに向上させることができる。光反射部材１３は、例えば、第１光及び第２光の両方を反射する誘電体多層膜及び／又は金属膜を含む。

【0032】

（発光装置）
発光装置２０としてのレーザパッケージを図４に示す。図４は、発光装置２０の模式的な断面図である。図４に示すように、発光装置２０は、基体２３と基体２３に接合された蓋体２２とを有し、基体２３と蓋体２２とによって封止空間が構成されている。封止空間は、例えば気密封止された空間である。そしてこの封止空間に、第１光を出射するレーザ光源２１としてのレーザ素子と、第１光によって励起されて第２光を発する蛍光体を含む波長変換部材１２とが配置されている。蓋体２２は、金属等からなる遮光部２２ａと、ガラス等からなる透光性部２２ｂとを有し、遮光部２２ａに設けられた開口を塞ぐ位置に透光性部２２ｂが設けられている。

【0033】

発光装置２０においては、遮光部２２ａの開口と波長変換部材１２との位置関係によって光取り出し方向、すなわち「上方」を定めることができる。このような発光装置２０の封止空間内から外部へ光を取り出すためには遮光部２２ａの開口を通過する必要がある。したがってこの場合、上方とは、波長変換部材１２の上面と遮光部２２ａの開口とを結ぶ方向を指す。

【0034】

波長変換部材１２の上面における第１光照射領域の外縁と遮光部２２ａの開口の外縁とを結ぶ直線（図４中の線Ｌ_Ｅ）によって「上方」を定義することもできる。この場合、波長変換部材１２の基準面Ｂに対する線Ｌ_Ｅの傾斜角度よりも、基準面Ｂに対する上述の線Ｌ_Ｂの傾斜角度の方を大きくすればよい。なお、傾斜角度とは基準面Ｂに対する角度のうち９０°以下の角度を指す。これにより、第１光を、波長変換部材１２が有する凸部１２ｃによって上方すなわち光取り出し方向に反射することができる。例えば、図２に示す線Ｌ_Ｂの傾斜角度は約８０°であり、図４に示す線Ｌ_Ｅの傾斜角度約６０°よりも大きい。また、第２面１２２を有する凸部１２ｃの場合は、線Ｌ_Ｄについても同様に、基準面Ｂに対する傾斜角度は線Ｌ_Ｅよりも線Ｌ_Ｄの方を大きくすればよい。例えば、図３Ａに示す線Ｌ_Ｄの傾斜角度は約８０°であり、図４に示す線Ｌ_Ｅの傾斜角度約６０°よりも大きい。

【0035】

レーザ光源２１（レーザ素子）は、例えば第１光の出射方向が封止空間の底面と略平行となるように、直接又はサブマウント２４を介して基体２３に実装される。この場合、プリズム等の透明体２５を封止空間内に配置し、透明体２５と封止空間に充填された気体との屈折率差によって第１光を下方に屈曲させる。これにより、波長変換部材１２の上面に第１光を照射することができる。また、レーザ光の拡がり角を考慮して、第１光の光路上であってレーザ光源２１と透明体２５との間にレンズ２６を設けてよい。レンズ２６としては、集光レンズ又はコリメートレンズを選択する。

【0036】

このような発光装置２０において、上述した凸部１２ｃを定義するための第１光の光軸は、波長変換部材１２に入射する直前の領域における第１光の光軸である。すなわち、図４においては、第１光が透明体２５を通過した後であって波長変換部材１２に照射されるまでの領域における第１光の光軸によって、凸部１２ｃを定義する。

【0037】

発光装置３０としてのレーザモジュールを図５に示す。図５に示すように、発光装置３０は、第１光を出射するレーザ光源３１としての固体光源と、第１光が照射される波長変換部材１２と、波長変換部材１２からの第１光及び第２光が入射するレンズ等の光学系３２と、を有する。光学系３２を通過した第１光及び第２光は、例えば窓３３から外部に取り出される。

【0038】

発光装置３０において「上方」とは、波長変換部材１２の上面と光学系３２の光入射面とを結ぶ方向である。また、発光装置２０と同様に、波長変換部材１２の上面における第１光照射領域の外縁と光学系３２の光入射面の外縁とを結ぶ直線（図５中の線Ｌ_Ｆ）によって「上方」を定義することもできる。この場合、波長変換部材１２の基準面Ｂに対する線Ｌ_Ｆの傾斜角度よりも、基準面Ｂに対する上述の線Ｌ_Ｂの傾斜角度の方を大きくする。これにより、第１光を、波長変換部材１２が有する凸部１２ｃによって上方すなわち光取り出し方向に反射することができる。また、第２面１２２を有する凸部１２ｃの場合は、線Ｌ_Ｄについても同様に、基準面Ｂに対する傾斜角度は線Ｌ_Ｆよりも線Ｌ_Ｄの方を大きくする。

【0039】

発光装置３０は、レーザ光源３１が出射する第１光を波長変換部材１２に向けて反射する反射機構３４を有してよい。反射機構３４は、例えば、多数の鏡面を有するデジタルマイクロミラーデバイスを有する。これによって波長変換部材１２における第１光の照射位置を可変とすることができる。レーザ光源３１は、例えば、半導体レーザ素子を気密封止したレーザパッケージである。また、発光装置３０は、波長変換部材１２の下面と熱的に接続された放熱体３５を有してもよい。反射機構３４等によって第１光の照射位置を可変とすると、これに伴い、波長変換部材１２に照射される第１光の方向、すなわち基準面Ｂに対する光軸の傾きも可変となる場合がある。この場合、例えば、それらの第１光のうち中央部に向かう第１光の光軸を基準として凸部１２ｃを形成する。もしくは、波長変換部材１２の各部分に実際に照射される第１光の光軸を基準として各部分の凸部１２ｃをそれぞれ形成してもよい。

【0040】

（波長変換部材１２の変形例）
波長変換部材１２は切り欠き部１２ｅを有することができる。この例を図６Ａ〜６Ｃに示す。図６Ａは波長変換部材１２を示す模式的な上面図であり、図６Ｂは図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線における模式的な断面図である。図６Ｃは、図６Ｂの部分拡大図である。

【0041】

切り欠き部１２ｅは、上方から視て格子状に設けられている。そして、格子状の切り欠き部１２ｅで区切られた領域の少なくとも一部に複数の凸部１２ｃが設けられている。これにより、切り欠き部１２ｅで区切られた領域に第１光を照射した際に、波長変換部材１２内における光の広がりを切り欠き部１２ｅによって制限することができる。したがって、切り欠き部１２ｅを有する波長変換部材１２は、波長変換部材１２における第１光の照射位置が可変である発光装置３０に特に適している。

【0042】

さらに、切り欠き部１２ｅには遮光部材が埋設されていてもよい。第１光照射領域は、例えば、切り欠き部１２ｅで区切られた領域内に収まる大きさとする。切り欠き部１２ｅの幅Ｗ_２としては３μｍ以上１０μｍ以下が挙げられる。図６Ｃに示すように、切り欠き部１２ｅの幅Ｗ_２は凸部１２ｃの幅Ｗ_１よりも狭くすることができる。また、波長変換部材１２内における光の広がりを制限するために、切り欠き部１２ｅの深さＤは、凸部１２ｃの高さＨよりも小さいことが好ましい。切り欠き部１２ｅの深さＤは、例えば３０μｍ以上、さらには５０μｍ以上とする。切り欠き部１２ｅの深さＤは、波長変換部材１２を完全に分断する深さでもよい。また、切り欠き部１２ｅは、機械的な除去によって形成してもよいが、化学的なエッチングや成型によって形成することもできる。

【実施例】

【0043】

（実施例）
実施例の波長変換部材１２として、図２に示す形状の波長変換部材を作製した。実施例の波長変換部材１２は、それぞれが第１方向Ａ_１に延伸し且つ第２方向Ａ_２に並列に配置された複数の凸部１２ｃを有する。複数の凸部１２ｃそれぞれは、上述の第１面１２１を有する形状である。波長変換部材１２の平面視形状は約１ｍｍ四方の略正方形であり、その厚みは約１００μｍである。波長変換部材１２の上面には１６個の凸部１２ｃがすべて同様の形状で形成されている。凸部１２ｃそれぞれの幅は約６０μｍであり、凸部１２ｃそれぞれの高さは約３０μｍである。凸部１２ｃは第１面１２１を含む２つの面からなり、第１面１２１はレーザ光が直接照射される位置にあり、他方の面はレーザ光が直接照射されない位置にある。第１面１２１と他方の面とがなす角度は約７０°である。波長変換部材１２は、蛍光体としてＹＡＧを含有する。作製した波長変換部材１２の断面写真を図７Ａに示す。図７Ａは光学顕微鏡写真であり、図中右下の直線は２０μｍを示す線である。このような波長変換部材１２と同様のものを用いて、図４に示す発光装置２０（レーザパッケージ）と同様の構造であるが蓋体２２は設けない測定用サンプルを作製した。レーザ光源２１（レーザ素子）としては、ピーク波長約４５０ｎｍのレーザ光（第１光）を発振するＧａＮ系半導体レーザ素子を用いた。凸部１２ｃの第１面１２１の、波長変換部材１２に照射されるレーザ光の光軸と平行な方向Ｌとなす角度は、約５５°であった。

【0044】

このような測定用サンプルについて、配光特性を測定した。結果を図７Ｂに示す。図７Ｂに示す結果は、第２方向における測定結果である。図７Ｂにおいて、横軸は上方を０°として第２方向における位置を示し、縦軸は最大光度を１としたときの相対光度を示す。図７Ｂにおいて、実線が青色光（第１光）を示し、破線が黄色光（第２光）を示す。また、レーザ光源１１からの第１光は約−７０°の方向から波長変換部材１２に照射された。

【0045】

（比較例）

【0046】

比較例の波長変換部材は、凸部を設けない以外は実施例の波長変換部材１２と同様である。このような比較例の波長変換部材を用いて実施例と同様の部材を用いた測定用サンプルを作製し、配光特性を測定した。結果を図８に示す。図８に示す結果は、第２方向における測定結果である。図８において、横軸は上方を０°として第２方向における位置を示し、縦軸は最大光度を１としたときの相対光度を示す。図８において、実線が青色光（第１光）を示し、破線が黄色光（第２光）を示す。また、レーザ光源１１からの第１光は約−７０°の方向から波長変換部材に照射された。

【0047】

（実施例の評価）
図７Ｂ及び図８に示すとおり、実施例の波長変換部材１２を用いることで、比較例の波長変換部材を用いた場合よりも青色光（第１光）の配光特性を改善することができた。すなわち、図８では青色光の光度の最大値は＋５０°付近であるが、図７Ｂでは−３０°付近及び＋３０°付近であり、黄色光（第２光）の光度が最大となる位置に近くなった。なお、黄色光の光度の最大値は、図７Ｂ及び図８共に−１２°付近である。このように、波長変換部材１２に第１面１２１を有する凸部１２ｃを設けることで、第１光の最大光度の位置を第２光の最大光度の位置に近づけることができる。これにより、蓋体２２を設けたときに、第１光と第２光共に最大光度の部分を外部に取り出すことができ、発光装置２０の光取り出し効率を向上させることができる。

【符号の説明】

【0048】

１０、２０、３０ 発光装置
１１、２１、３１ レーザ光源
１２ 波長変換部材
１２Ａ 上面
１２Ｂ 下面
１２ｃ 凸部
１２ｃ１ 第１凸部
１２ｃ２ 第２凸部
１２ｄ 溝
１２ｅ 切り欠き部
１２１ 第１面
１２２ 第２面
１３ 光反射部材
２２ 蓋体
２２ａ 遮光部
２２ｂ 透光性部
２３ 基体
２４ サブマウント
２５ 透明体
２６ レンズ
３２ 光学系
３３ 窓
３４ 反射機構
３５ 放熱体
Ａ_１ 第１方向
Ａ_２ 第２方向
Ｂ 基準面
Ｌ 第１光の光軸
Ｌ_Ａ 第１光の光軸と平行な線
Ｌ_Ｂ 線Ｌ_Ａに対して線対称である線
Ｌ_Ｃ 線Ｌ_Ａに対して線対称である線
Ｌ_Ｄ 線Ｌ_Ｃに対して線対称である線
Ｌ_Ｅ 第１光照射領域の外縁と開口の外縁とを結ぶ線
Ｌ_Ｆ 第１光照射領域の外縁と光学系の光入射面の外縁とを結ぶ線
Ｗ_１ 凸部の幅
Ｈ 凸部の高さ
Ｗ_２ 切り欠き部の幅
Ｄ 切り欠き部の深さ

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図8】