发光设备及其制造方法技术

一种发光设备，包括：壳体；窗口；设置在由壳体和窗口形成的封闭空间中的半导体激光器；和晶体和玻璃中任一种形式的荧光材料，该荧光材料设置在封闭空间中，该荧光材料吸收半导体激光器发射的激光并且发射具有的波长不同于激光波长的二次光，且二次光穿过窗口射出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例通常涉及一种。
技术介绍
在照明、各类显示、光通信、液晶显示器(LCD)的背后照明等的发光设备包括具有 如下结构的那些发光设备，其中例如发光二极管(LED)的发光设备的管芯和荧光体放置在 由树脂、陶瓷等制成的封装中(例如，参见JP-A 2009-010360 (Kokai))。白色发光二极管可以形成这样一种发光设备，其中荧光体可以使用发射例如紫外 线(UV)到蓝光的发光设备的管芯激发。然而，使用LED的荧光体的激发生成的每发光设备的发光输出低。因此，发光设备 的发光效率很低。另一方面，在为避免这种问题的情形中，高功率输出的半导体激光器安装 在封装中以激发荧光，荧光体使用强光照射，从荧光体中产生掺杂气体。这种掺杂气体导致 半导体激光器的恶化并且降低了发光设备的可靠性。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种发光设备，包括壳体；窗口 ；设置在由壳体 和窗口形成的封闭空间中的半导体激光器；和晶体和玻璃中任一种形式的荧光材料，该荧 光材料设置在封闭空间中，该荧光材料吸收半导体激光器发射的激光并且发射具有的波长 不同于激光波长的二次光，且二次光穿过窗口射出。根据本专利技术的另一方面，提供了一种发光设备，包括壳体；窗口 ；和设置在由壳 体和窗口形成的封闭空间中的半导体激光器，该窗口包括未暴露于封闭空间设置的荧光材 料，该荧光材料吸收半导体激光器发射的激光并且发射具有的波长不同于激光波长的二次 光，并且二次光穿过窗口射出。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种发光设备，包括具有形成于主表面中凹 槽部的半导体衬底，该主表面具有第一面取向，该凹槽部具有侧面，且该侧面具有第二面取 向；安装在凹槽部中的半导体激光器；晶体和玻璃中任一种形式的荧光材料，该荧光材料 固定到半导体衬底的主表面上并将半导体激光器封装在凹槽部中形成的封闭空间内；第一 电极在半导体衬底上与主表面相对的主表面上延伸，该第一电极连接至半导体激光器的主 电极之一；和在半导体衬底的侧面上延伸的第二电极，该第二电极连接至半导体激光器的 主电极中的另一个，荧光材料吸收半导体激光器发射并且由凹槽部的侧面反射的激光并且 发射具有的波长不同于激光波长的二次光。依照本专利技术的另一个方面，提供了一种用于制造发光设备的方法，包括在半导体 衬底的主表面中形成凹槽部，该主表面具有第一面取向，该凹槽部具有侧面，且该侧面具有 第二面取向；将半导体激光器安装在凹槽部的底面上；在半导体衬底的主表面上形成表面 电极并且将该表面电极连接至半导体激光器；并且将晶体和玻璃中任一种形式的荧光材料 粘合到半导体衬底的主表面上以将半导体激光器封装在凹槽部内。附图说明 图1是发光设备的主要部分的横截面示意图；图2是用于解释半导体激光器和荧光材料之间位置关系的主要部分的透视图；图3是发光设备的主要部分的横截面示意图；图4是发光设备的主要部分的横截面示意图；图5是发光设备的主要部分的横截面示意图；图6是发光设备的主要部分的透视图；图7A至7C是用于解释制造发光设备的方法的主要部分视图；图8A和8B是用于解释制造发光设备的方法的主要部分视图；图9A和9B是用于解释制造发光设备的方法的主要部分视图；并且图IOA和IOB是用于解释制造发光设备的方法的主要部分视图。具体实施例方式下文中将参照附图描述本专利技术的实施例。(第一实施例)图1是发光设备的主要部分的横截面示意图。图2是用于解释半导体激光器和荧 光材料之间位置关系的主要部分的透视图。发光设备Ia具有引线10和11的结构，其中引线10和11是电极；杆(衬底)12， 它是支撑底座；用于覆盖元件等的封装20;和窗口(光退出部分)30，光通过它射出。杆12 和封装20构成壳体。该壳体和窗口 30形成封闭空间。在发光设备Ia中，半导体激光器40 和块形式的荧光材料50A安装在杆12上。半导体激光器40是例如主要地由复合半导体构成的激光元件，并且通过激光振 荡发射具有470纳米或更小波长的光。另外，下安装层41插入半导体激光器40和杆12之 间。引线10和11用作从支撑半导体激光器40的杆12延伸的外部接头。弓丨线10和11彼此绝缘。引线10和11之一电连接至半导体激光器40的下电极， 并且引线10和11中的另一个通过金属线40w电连接至半导体激光器40的上电极。在发光设备Ia中，块形式的荧光材料50A安装在杆12上以与半导体激光器40相 邻。另外，散热层51插入杆12和荧光材料50A之间。因为荧光材料50A邻近半导体激光器40设置，所以荧光材料50A可以被由半导体 激光器40的侧面40sw发射的激光(附图中的箭头A)激发以发射具有的波长不同于激光 波长的光。例如，当紫外光、蓝_紫光、蓝光等从半导体激光器40发射时，该光到达荧光材 料50A，并且荧光材料50A被激发。然后，荧光材料50A发射具有的波长不同于激光波长的 二次光(例如，可见光等)。在发光设备Ia中，窗口 30布置成面向杆12中安装了半导体激光器40等的侧面。 窗口 30由例如玻璃制成，并且对由发光设备Ia发射的光透明。另外，窗口 30具有这样的结 构，其中透明的底座材料30b的主表面(上和下表面)夹在非反射涂层薄膜30a之间。因 为非反射涂层薄膜30a形成在主表面上，所以由半导体激光器40和荧光材料50A发射的二 次光可以有效地发射到发光设备Ia的外部而不会由窗口 30反射。半导体激光器40和荧光材料50A放置在封装20和窗口 30内。由封装20、窗口 30和杆12封闭的空间90中充满惰性气体例如稀有气体或氮气。荧光材料50A主要地由例如(YxGd1-X) (AlyGa1^y)O12(0≤χ≤1，0≤y≤1)组成。 荧光材料50A可以由荧光晶体或荧光玻璃制成。然而，当荧光材料50A是单晶体时，可以发 射更稳定的二次光。荧光材料50A掺杂有至少一种从二价铕(Eu)、三价Eu、三价铽(Tb)、三价铈(Ce) 和三价镨(Pr)中选取的稀土离子。在这种情形下，当上述激光发射到荧光材料50A上时，对 于二价Eu、三价Eu、三价Tb和三价Ce会分别获得蓝、红、绿和黄色二次光线。还可以通过 这些光中的一些生成各种颜色的光、具有不同色温度的白光和具有不同颜色再现的白光。特别是，在其中荧光材料50A是荧光单个晶体的情形中，荧光材料50A由提拉法晶 体生长方法或类似工艺制造。另外，在(YxGd1J (AlyGa1^)O12中的“X”和“Y”可以依照掺杂 离子的离子半径适当地调节。当荧光材料50A掺杂二价Eu时，Eu的化合价不同于母晶体的化合价。因此，为了 保持晶体电荷中性，荧光材料50A可以掺杂浓度大约等于Eu浓度的四价碳(C)、硅(Si)、锗 (Ge)或锡(Sn)。另外，为了调节离子半径，荧光材料50A也可以掺杂二价钙(Ca)、镁(Mg)、 锶(Sr)或钡(Sa)。在这种情形下，四价和二价离子的量调节成大约彼此相等。在其中激光的强度即使是在荧光材料50A由荧光晶体或荧光玻璃制成而极高时， 荧光材料50A被加热至高温，并且其发光效率会降低。当荧光材料50A的温度改变时，其二 次光的发射波长会改变。为了应对这一点，在本实施例中，具有高热耗散的散热层51插入荧光材料50A和 杆12之间。例如，散热层51由金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光设备，包括：壳体；窗口；设置在由壳体和窗口形成的封闭空间中的半导体激光器；和晶体和玻璃中的任一种形式的荧光材料，该荧光材料设置在封闭空间中，该荧光材料吸收从半导体激光器发射的激光并且发射具有的波长不同于激光波长的二次光，以及二次光穿过窗口射出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：和田直树，
申请(专利权)人：哈利盛东芝照明株式会社，株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]