JP5765619B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
前記窓部は、透光性を有し、かつ表面が平坦であり、前記絶縁体のうち、前記窓部を除く部分は、遮光性を有するか、または前記光ビームを散乱することを特徴とする発光装置が提供される。
図1(a)は本発明の第1の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図1(b)はこれに用いる発光素子の模式斜視図、である。
発光装置5は、第1のプレート電極10、第2のプレート電極20、第1のプレート電極10と第2のプレート電極20とに挟持された発光素子30、および第1のプレート電極10および第2のプレート電極20にそれぞれ接触した絶縁体40、を有している。
なお、本明細書において、InGaAlN系とは、InxGayAl1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1)なる組成式で表され、アクセプタやドナーとなる元素を含んでもよいものとする。また、Inx(AlyGa1−y)1−xP(0≦x≦1、0≦y≦1)なる組成式で表され、アクセプタやドナーとなる元素を含んでもよいものとする。さらに、AlGaAs系とは、AlxGa1−xAs(0≦x≦1)なる組成式で表され、アクセプタやドナーを含んでもよいものとする。
図2(a)のように、第2のプレート電極20の第3主面20aに、半田ボールやAuボールからなる金属バンプ50を形成する。なお、Auボンディングワイヤの先端に放電などで形成されるボールでもよい。金属バンプ50を用いることにより、ワイヤボンディング工程のような高い精度を必要としないので組立工程が容易となる。また、発光素子30と、第1または第2のプレート電極10、20との間の機械的応力を緩和することが容易となる。なお、第1および第2のプレート電極10、20は、例えば銅、FeNi系コバール金属、ジュメット線(銅被覆ニッケル鋼線)などとすることができる。
図3(a)では、第1および第2のプレート電極10、20には、切り欠き状の溝部が設けられ、ガラスなどからなる絶縁体40と接着されている。また、図3(b)では、第1および第2のプレート電極10、20は、ガラスの端面を覆うように接着されている。このようにして、プレート電極とガラスとの間で、密着強度を高めることができる。
端面発光型のLDやLEDの光ビーム39の広がり角は面発光型発光素子よりも狭くすることが容易である。しかし、例えばLDの場合、第5および第6の主面31a、31bに垂直な方向へのビーム広がり角(半値全角)は、例えば20〜50度の範囲である。図4(a)のように、例えば第2のプレート電極20の第3主面20aを斜めにカットすると(20e)、第1または第2のプレート電極10、20による光ビーム39のケラレを低減できる。なお、絶縁体40が遮光性材料であっても、光ビーム39が通過可能な透明材料からなる窓部42を光軸37に沿って設ければよい。絶縁体40がガラスのような透明材料であれば、光軸に沿った領域が窓部として機能する。
図5(a)のように、発光素子30を偏在させてできたスペースに、第1および第2のプレート電極10、20に接触するように第2の絶縁体44を設ける。すなわち、第1および第2のプレート電極10、20は、第2の絶縁体44にそれぞれ接触するように設けられる。この場合、第2の絶縁体44の高さを、発光素子30の高さよりも大きくし、発光素子30の第1電極32と第1のプレート電極10との間、発光素子30の第2電極34と第2のプレート電極20との間、の少なくともいずれかの間隙に、半田ボールや金ボールのような金属バンプ50を設けてもよい。なお、絶縁体44を円環状とし、その内部に発光素子30を設けてもよい。このようにすると、熱的および機械的応力を緩和しつつ確実な電気的接続を保ち、かつ熱伝導を改善できる。なお、第1のプレート電極10の外縁10cおよび第2のプレート電極20の外縁20cと絶縁体40の内縁40aとを接着し封止すると、発光装置の信頼性をさらに高めることができる。
図6(a)では、第1のプレート電極10は第2主面10bに凸部11を有している。また、第2のプレート電極20は第4の主面20bに凸部21を有している。凸部11、21は、取り付け側に凹部をそれぞれ設けると確実に固定、接触することができる。図6(b)では、第2主面10bに凹部、第4主面20bに凸部21、をそれぞれ設け、凹部と凸部とを嵌合する。このようにして、3つの発光装置5を直列接続している。直列接続の数は3つに限定されず、数を増やすとより高出力の光ビーム39を得ることが容易となる。なお、凸部及び凹部を円形とすると、嵌合状態で回転させて、光ビームの放射方向を変化させることができる。また、凸部及び凹部を多角形とすると、光ビームの放射方向を固定することが容易となる。
絶縁体40、41は、光ビーム39の出射側にレンズ60を有してもよい。例えば、レンズ60を凸レンズとすると、光ビーム39を集光し、微小スポットとすることができる。このようなレンズは、ガラスまたは透明樹脂などからなる絶縁体40、41により一体成型可能である。さらに、絶縁体40、41の間に無反射コート層62を設けると、光ビーム39の光取り出し効率をより高めることができる。
図8では、発光素子30は、45度間隔で8つ第1のプレート電極10の外周に沿って配置されている。他方、金属バンプ50は、45度間隔で8つ第2のプレート電極20の第3主面の外周に沿って配置されている。さらに、第2のプレート電極20の外縁20cと絶縁体40の内縁40aとが密着して接着される。
絶縁体40の窓部42の内部、窓部42の隣接部のいずれかに蛍光体70を分散して配置する。図9(a)は、組立前の模式斜視図である。蛍光体70は、発光素子30からの光ビームを吸収し、光ビームの波長よりも長い波長の光を放出する。例えば光ビームの波長を紫外光〜青色光の範囲とし、蛍光体70として赤色蛍光体、緑色蛍光体、及び青色蛍光体(励起光ビームが紫外光の場合)を含むものとすると、混合光として白色光を放出可能となる。
図12(a)は、第2のプレート電極20の一部を切断した模式斜視図である。絶縁体40は、窓部43と、窓部以外の部分40aと、が一体化されている。窓部以外の部分40aの厚さは、例えば、T1やT2などとするが、一定の厚さ(T1=T2など)であってもよい。窓部43の厚さT3は、窓部以外の部分40aの厚さT1、T2よりも大きくする。また、絶縁体40は、第1のプレート電極10の第1主面10aと、第2のプレート電極20の第3主面20aと、に接触しつつ挟持される。また、窓部43は光軸37方向に沿って外側に延在している。
図13(a)において、窓部43は、光ビーム39をコリメート可能なレンズとすることができる。光ビーム39は垂直方向の広がり角が水平方向の広がり角よりも大きいので、例えばシリンドリカルレンズのように、外方に向かって凸となる垂直断面を有する柱状のレンズとすると光ビーム39をコリメートすることが容易となり、発光照明装置などの小型化が可能である。また、非球面レンズでもよい。
図15(a)の発光装置5は、図12(a)、(b)の第8実施形態の発光装置である。また、図15(b)の発光装置5は、図14(a)、(b)の第10実施形態の発光装置である。窓部43は、矩形断面を有し、導光体91に設けられた凹部と嵌合される。窓部43と凹部とが密着している場合、窓部43の上面、下面、および両側面、から、導光体91へ光密度が低減された光が入射される。
絶縁体40は、窓部42と、窓部以外の部分40a、とが一体化されている。絶縁体40の窓部以外の部分40aは、光ビームを遮光または散乱可能であり、不要な輻射を低減し安全性を高めることができる。この場合、側面をすべて透明にするよりも、窓部42の表面42tのみを透明にする方が製造工程が簡単である。図16 (b)では、発光装置5の絶縁体40の窓部以外の部分40aの内面または外面蛍光体粒子などを含むレーザ光阻止層70を設ける。このようにすると、発光装置5のパッケージの表面も発光可能な線状発光照明装置とすることができる。この場合、絶縁体40のレーザ光阻止層70は、光ビームを遮光または散乱可能であるので、安全を確保するのが容易である。
Claims (9)
- 第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、を有する第1のプレート電極と、
第3主面と、前記第3主面とは反対側の第4主面と、を有する第2のプレート電極と、
前記第1主面と前記第3主面との間に配置された発光素子であって、前記第1主面と対向し前記第1主面よりも小さい第5主面と前記第3主面と対向し前記第3主面よりも小さい第6主面とを有し発光層を含む半導体積層体と、前記第5主面に設けられた第1電極と、前記第6主面に設けられた第2電極と、を有し、前記発光層から放出される光ビームの光軸が前記第5主面と前記第6主面との間の前記半導体積層体の側面に対して垂直とされた発光素子と、
前記第1のプレート電極と前記第2のプレート電極とに接触して設けられた絶縁体と、
を備え、
前記光ビームは、前記光軸に沿って前記第1主面と前記第3主面との間から外方に放出可能とされ、
前記第1のプレート電極および前記第2のプレート電極は、それぞれ円盤形状を有し、
前記第1主面に対して垂直な方向からみて前記第1のプレート電極の中心と、前記第2のプレート電極の中心と、は、一致することを特徴とする発光装置。 - 第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、を有する第1のプレート電極と、
第3主面と、前記第3主面とは反対側の第4主面と、を有する第2のプレート電極と、
前記第1主面と前記第3主面との間に配置された発光素子であって、前記第1主面と対向し前記第1主面よりも小さい第5主面と前記第3主面と対向し前記第3主面よりも小さい第6主面とを有し発光層を含む半導体積層体と、前記第5主面に設けられた第1電極と、前記第6主面に設けられた第2電極と、を有し、前記発光層から放出される光ビームの光軸が前記第5主面と前記第6主面との間の前記半導体積層体の側面に対して垂直とされた発光素子と、
前記第1のプレート電極と前記第2のプレート電極とに接触して設けられた絶縁体と、
を備え、
前記光ビームは、前記光軸に沿って前記第1主面と前記第3主面との間から外方に放出可能とされ、
前記第1のプレート電極の前記第2主面及び前記第2のプレート電極の前記第4主面の少なくともいずれかには、凹部または凸部が設けられたことを特徴とする発光装置。 - 第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、を有する第1のプレート電極と、
第3主面と、前記第3主面とは反対側の第4主面と、を有する第2のプレート電極と、
前記第1主面と前記第3主面との間に配置された発光素子であって、前記第1主面と対向し前記第1主面よりも小さい第5主面と前記第3主面と対向し前記第3主面よりも小さい第6主面とを有し発光層を含む半導体積層体と、前記第5主面に設けられた第1電極と、前記第6主面に設けられた第2電極と、を有し、前記発光層から放出される光ビームの光軸が前記第5主面と前記第6主面との間の前記半導体積層体の側面に対して垂直とされた発光素子と、
前記第1のプレート電極と前記第2のプレート電極とに接触して設けられ、前記光軸上に形成された窓部を有する絶縁体と、
を備え、
前記光ビームは、前記窓部を通過し外方に放出可能とされ、
前記絶縁体はガラスからなり、
前記窓部は、透光性を有し、かつ表面が平坦であり、
前記絶縁体のうち、前記窓部を除く部分は、遮光性を有するか、または前記光ビームを散乱することを特徴とする発光装置。 - 前記絶縁体は、前記第1主面と、前記第3主面と、の間に挟持され、
前記光軸に沿った前記窓部の厚さは、前記窓部以外の前記絶縁体の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項3記載の発光装置。 - 前記光ビームの光密度は、前記窓部の内側面よりも前記窓部の外側面において小さいことを特徴とする請求項3または4に記載の発光装置。
- 前記窓部の外側面には、フレネルレンズが設けられたことを特徴とする請求項3記載の発光装置。
- 前記窓部の内部及び前記窓部の隣接部の少なくともいずれかに設けられ、前記発光素子からの前記光ビームを吸収して前記光ビームの波長よりも長い波長を有する光を放出可能な蛍光体をさらに備え、
前記蛍光体からの放出光は、前記窓部を通過して外方に放出可能とされたことを特徴とする請求項3〜6のいずれか1つに記載の発光装置。 - 前記発光素子の第1電極と前記第1のプレート電極との間、及び前記発光素子の第2電極と前記第2のプレート電極との間、の少なくともいずれかに設けられた金属バンプをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記発光素子は、前記絶縁体と、前記第1のプレート電極と、前記第2のプレート電極と、により封止されてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の発光装置。
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