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JP6135087B2 - Light source device - Google Patents
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Description

本発明は、光源装置に関し、特に半導体レーザ装置を備える光源装置に関するものである。   The present invention relates to a light source device, and more particularly to a light source device including a semiconductor laser device.

近年、例えばプロジェクタ用の光源として、複数個の青色発光の半導体レーザ装置をマトリクス状に配置した光源装置が利用されている(例えば特許文献1参照)。   In recent years, for example, as a light source for a projector, a light source device in which a plurality of blue-emitting semiconductor laser devices are arranged in a matrix is used (see, for example, Patent Document 1).

特開2012−8549号公報JP 2012-8549 A

しかしながら、特許文献1に記載されているように、複数の半導体レーザ装置を同一平面上に密に並べた場合、各半導体レーザ装置から発生する熱が溜まりやすく、光出力の低下や光学特性の悪化を起こしやすい。一方、これを改善するために、半導体レーザ装置同士の間隔を大きくして並べると、光源装置やその前方に設置される光学系が大型化してしまう。   However, as described in Patent Document 1, when a plurality of semiconductor laser devices are arranged closely on the same plane, heat generated from each semiconductor laser device tends to accumulate, resulting in a decrease in light output and deterioration in optical characteristics. It is easy to cause. On the other hand, in order to improve this, if the intervals between the semiconductor laser devices are increased, the light source device and the optical system installed in front of the light source device will be enlarged.

そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、複数の半導体レーザ装置を保持しながら、比較的小型で且つ各半導体レーザ装置の放熱性に優れる光源装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a light source device that is relatively small and excellent in heat dissipation of each semiconductor laser device while holding a plurality of semiconductor laser devices. To do.

上記課題を解決するために、本発明の光源装置は、ステムを有する第1の半導体レーザ装置を保持する第1の保持部材と、ステムを有する第2の半導体レーザ装置を保持し、前記第1の保持部材上に設けられた第2の保持部材と、を備え、前記第2の保持部材は、前記第1の半導体レーザ装置からの光を出射する窓部を有し、且つ、該光出射側から見て、前記第2の半導体レーザ装置のステムが前記第1の半導体レーザ装置のステムの一部に重なるように、前記第2の半導体レーザ装置を保持していることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a light source device according to the present invention includes a first holding member that holds a first semiconductor laser device having a stem, a second semiconductor laser device having a stem, and the first semiconductor laser device. A second holding member provided on the holding member, wherein the second holding member has a window for emitting light from the first semiconductor laser device, and the light emission The second semiconductor laser device is held so that the stem of the second semiconductor laser device overlaps with a part of the stem of the first semiconductor laser device when viewed from the side.

また、本発明に係る光源装置は、以下のように構成することができる。   The light source device according to the present invention can be configured as follows.

前記第1の保持部材及び前記第2の保持部材は、凹部を備え、前記第1の半導体レーザ装置のステムの少なくとも一部、及び前記第2の半導体レーザ装置のステムの少なくとも一部は、前記凹部内に収容されていることが好ましい。   The first holding member and the second holding member include a recess, and at least a part of the stem of the first semiconductor laser device and at least a part of the stem of the second semiconductor laser device are It is preferable to be accommodated in the recess.

前記第1の半導体レーザ装置の少なくとも一部は、前記第2の保持部材の窓部に挿入されていることが好ましい。   It is preferable that at least a part of the first semiconductor laser device is inserted into a window portion of the second holding member.

前記第2の保持部材の窓部は、その幅が前記第1の半導体レーザ装置の幅より小さい幅狭部を含むことが好ましい。   The window portion of the second holding member preferably includes a narrow portion whose width is smaller than the width of the first semiconductor laser device.

窓部を有し、前記第2の保持部材に接続された放熱部材を備え、前記第2の半導体レーザ装置の少なくとも一部は、前記放熱部材の窓部に挿入されていることが好ましい。   It is preferable that a heat radiation member having a window portion and connected to the second holding member is provided, and at least a part of the second semiconductor laser device is inserted into the window portion of the heat radiation member.

前記第2の保持部材は、ステムを有する第3の半導体レーザ装置を、前記第2の半導体レーザ装置から離間して、且つ、前記光出射側から見て、該第3の半導体レーザ装置のステムが前記第1の半導体レーザ装置のステムの一部に重なるように、保持していることが好ましい。   The second holding member is a stem of the third semiconductor laser device when the third semiconductor laser device having a stem is separated from the second semiconductor laser device and viewed from the light emitting side. Is preferably held so as to overlap a part of the stem of the first semiconductor laser device.

前記ステムは、半導体レーザ素子が実装される素子実装部と、前記半導体レーザ素子と電気的に接続される端子と、前記素子実装部を上面側に保持し且つ前記端子を下面側に露出させて保持するベース部と、を有し、前記半導体レーザ装置のステムのベース部の下面は、接着部材により前記保持部材に接着されていることが好ましい。   The stem includes an element mounting portion on which a semiconductor laser element is mounted, a terminal electrically connected to the semiconductor laser element, the element mounting portion held on the upper surface side, and the terminal exposed on the lower surface side. It is preferable that the lower surface of the base portion of the stem of the semiconductor laser device is bonded to the holding member by an adhesive member.

前記半導体レーザ装置は、コリメータレンズを含むことが好ましい。   The semiconductor laser device preferably includes a collimator lens.

本発明によれば、各半導体レーザ装置の高い放熱性を確保しながら、光源装置の小型化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size of the light source device while ensuring high heat dissipation of each semiconductor laser device.

本発明の一実施の形態に係る光源装置の外観を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the external appearance of the light source device which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る光源装置の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the light source device which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置を示す概略上面図(a)と、そのA−A断面を示す概略断面図(b)である。1A is a schematic top view showing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 本発明の一実施の形態に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略上面図(a)と、そのB−B断面を示す概略断面図(b)である。They are the schematic top view (a) which expands and shows a part of structure of the light source device which concerns on one embodiment of this invention, and the schematic sectional drawing (b) which shows the BB cross section. 本発明の一実施の形態に係る光源装置の外観を示す概略斜視図(a)と、その構成を示す概略斜視図(b)である。It is the schematic perspective view (a) which shows the external appearance of the light source device which concerns on one embodiment of this invention, and the schematic perspective view (b) which shows the structure.

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。但し、以下に説明する光源装置は、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。なお、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。   Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the light source device described below is for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following unless otherwise specified. In addition, the size, positional relationship, and the like of members illustrated in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation.

<実施の形態1>
図1及び図2はそれぞれ、実施の形態1に係る光源装置の外観及び構成を示す概略斜視図である。図3(a)は、実施の形態1に係る半導体レーザ装置を示す概略上面図であり、図3(b)は、図3(a)におけるA−A断面を示す概略断面図である。図4(a)は、実施の形態1に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略上面図であり、図4(b)は、図4(a)におけるB−B断面を示す概略断面図である。
<Embodiment 1>
1 and 2 are schematic perspective views showing the appearance and configuration of the light source device according to Embodiment 1. FIG. FIG. 3A is a schematic top view showing the semiconductor laser device according to the first embodiment, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing the AA cross section in FIG. 4A is an enlarged schematic top view showing a partial structure of the light source device according to Embodiment 1, and FIG. 4B shows a BB cross section in FIG. 4A. It is a schematic sectional drawing.

なお以下、光源装置の光軸に沿う方向(以下、「光軸方向」とする)における、主として光が出射される側を前方、その反対側を後方とし、光軸に対して垂直な方向を横方向とする。また、主として、各部材における、光源装置の前方となる側を上方、光源装置の後方となる側を下方とする。   In the following, in the direction along the optical axis of the light source device (hereinafter referred to as “optical axis direction”), the side from which light is emitted is mainly the front, the opposite side is the rear, and the direction perpendicular to the optical axis is The horizontal direction. Moreover, mainly the side which becomes the front of a light source device in each member is set as upper, and the side which becomes the back of a light source device is set as the downward direction.

図1,2に示すように、実施の形態1に係る光源装置100は、主として、複数の半導体レーザ装置を各々保持する、第1の保持部材30上に、第2の保持部材31が設けられ、その前方及び後方に第1の放熱部材50と第2の放熱部材51が接続されて構成されている。このように、第1の放熱部材50と第2の放熱部材51が、第1の保持部材30側と第2の保持部材31側に各々設けられることにより、各保持部材30,31から熱を分散させて引くことができ、半導体レーザ装置の放熱性を高めやすい。また、結果的に、光源装置を小型化しやすくなる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the light source device 100 according to the first embodiment is mainly provided with a second holding member 31 on a first holding member 30 that holds a plurality of semiconductor laser devices. The first heat radiating member 50 and the second heat radiating member 51 are connected to the front and rear thereof. As described above, the first heat radiating member 50 and the second heat radiating member 51 are provided on the first holding member 30 side and the second holding member 31 side, respectively. The semiconductor laser device can be pulled in a distributed manner, and the heat dissipation of the semiconductor laser device can be easily improved. As a result, the light source device can be easily downsized.

なお、各保持部材30,31は、少なくとも1つの半導体レーザ装置を保持していればよい。また、半導体レーザ装置の放熱性及び光源装置の小型化の観点において、保持部材は、2つであることが好ましいが、3つ以上あってもよい。さらに、保持部材30,31同士、及び保持部材30,31と放熱部材50,51は、互いに接して設けられている形態に限らず、その間に放熱グリス、放熱シート、接着剤など別の部材が介在していてもよい。   Each holding member 30 and 31 may hold at least one semiconductor laser device. Further, from the viewpoint of heat dissipation of the semiconductor laser device and miniaturization of the light source device, the number of holding members is preferably two, but may be three or more. Further, the holding members 30 and 31 and the holding members 30 and 31 and the heat radiating members 50 and 51 are not limited to being provided in contact with each other, and other members such as heat radiating grease, a heat radiating sheet, and an adhesive are interposed therebetween. It may be interposed.

図3(a),(b)に示すように、各半導体レーザ装置は、ステム20を有している。ステム20は、半導体レーザ素子15が実装される素子実装部21と、半導体レーザ素子15と電気的に接続される端子22と、素子実装部21を上面24側に保持し且つ端子22を下面25側に露出させて保持するベース部23と、を有する。なお、ベース部23は、素子実装部21を、自身と一体化して保持していてもよい。   As shown in FIGS. 3A and 3B, each semiconductor laser device has a stem 20. The stem 20 holds an element mounting portion 21 on which the semiconductor laser element 15 is mounted, a terminal 22 electrically connected to the semiconductor laser element 15, the element mounting portion 21 on the upper surface 24 side, and the terminal 22 on the lower surface 25. And a base portion 23 that is exposed and held on the side. The base part 23 may hold the element mounting part 21 integrally with itself.

ここで、図4(a),(b)に示すように、第1の保持部材30が保持する1つの半導体レーザ装置を、第1の半導体レーザ装置10とする。また、第2の保持部材31が保持する1つの半導体レーザ装置を、第2の半導体レーザ装置11とする。さらに、第2の保持部材31が第2の半導体レーザ装置11から離間して保持する1つの半導体レーザ装置を、第3の半導体レーザ装置12とする。さらに、第1の保持部材30が第1の半導体レーザ装置10から離間して保持する1つの半導体レーザ装置を、第4の半導体レーザ装置13とする。なお、各半導体レーザ装置は、保持部材30,31に、後述の凹部35への圧入、後述するような接着部材による接着、若しくは溶接などにより固定される。   Here, as shown in FIGS. 4A and 4B, one semiconductor laser device held by the first holding member 30 is a first semiconductor laser device 10. One semiconductor laser device held by the second holding member 31 is referred to as a second semiconductor laser device 11. Furthermore, one semiconductor laser device that the second holding member 31 holds away from the second semiconductor laser device 11 is referred to as a third semiconductor laser device 12. Further, one semiconductor laser device that the first holding member 30 holds away from the first semiconductor laser device 10 is referred to as a fourth semiconductor laser device 13. Each semiconductor laser device is fixed to the holding members 30 and 31 by press-fitting into a recess 35 described later, bonding with an adhesive member as described later, or welding.

そして、図4(a),(b)に示すように、第2の保持部材31は、第1の半導体レーザ装置10からの光を出射する窓部33を有しており、第1の半導体レーザ装置10から出射される光を効率良く光源装置外部に取り出すことができる。窓部33は、第1の保持部材30に保持される全ての半導体レーザ装置に対応して設けられる。なお、「窓部」は、主として貫通穴であるが、各半導体レーザ装置から出射される光を透過して光源装置外部に取り出すことができる部位であればよい。例えば、窓部には、樹脂やガラスなどの透光性部材が設けられていてもよく、またその透光性部材は、窓部に挿入された半導体レーザ装置に接して設けられていてもよい。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the second holding member 31 has a window 33 that emits light from the first semiconductor laser device 10, and the first semiconductor Light emitted from the laser device 10 can be efficiently extracted outside the light source device. The window 33 is provided corresponding to all the semiconductor laser devices held by the first holding member 30. The “window portion” is mainly a through hole, but may be a portion that can transmit light emitted from each semiconductor laser device and take it out of the light source device. For example, the window portion may be provided with a translucent member such as resin or glass, and the translucent member may be provided in contact with the semiconductor laser device inserted into the window portion. .

また、図4(a),(b)に示すように、第2の保持部材31は、その光出射側(つまり前方又は上方)から見て、第2の半導体レーザ装置11が第1の半導体レーザ装置10の一部に重なるように、第2の半導体レーザ装置11を保持している。すなわち、これは、前方から見て、第1の半導体レーザ装置10の一部が、第2の半導体レーザ装置11の一部の真後ろに位置している状態のことを指す。なお、このとき光出射側から見て重なるのは、主として、半導体レーザ装置の横方向の最外郭を構成する部位であり、本例ではステム20であって、より詳細にはそのベース部23である。   Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, the second holding member 31 is configured such that the second semiconductor laser device 11 is the first semiconductor as viewed from the light emitting side (that is, the front or upper side). The second semiconductor laser device 11 is held so as to overlap a part of the laser device 10. That is, this indicates a state in which a part of the first semiconductor laser device 10 is located immediately behind a part of the second semiconductor laser device 11 when viewed from the front. At this time, the portion that overlaps when viewed from the light emitting side is mainly a portion constituting the outermost portion in the lateral direction of the semiconductor laser device, which is the stem 20 in this example, and more specifically, the base portion 23 thereof. is there.

このように、本実施の形態の光源装置100は、半導体レーザ装置を保持する保持部材を、半導体レーザ装置10,11を各々保持する複数の部材30,31に分け、それらを重ねた構成を有している。これにより、半導体レーザ装置10,11同士の横方向の間隔を、容易に半導体レーザ装置10,11の横方向の幅より小さくすることができる。したがって、複数の半導体レーザ装置10,11を横方向に密に配置し、光源装置の小型化を図ることができる。また、第1の半導体レーザ装置10と、第2の半導体レーザ装置11は、互いに光軸方向に離間して保持されるので、各半導体レーザ装置10,11の高い放熱性を確保することができる。このとき、多くの場合、第1の半導体レーザ装置10と第2の半導体レーザ装置11の光軸方向の間隔は、その横方向の間隔より大きくなる。つまり、複数の半導体レーザ装置10,11を、横方向に密、光軸方向に疎となる位置関係に配置することができる。したがって、光源装置100から出射される光の拡がりを抑えられるので、光源装置前方に配置される光学系の小型化を図ることができる。   As described above, the light source device 100 of the present embodiment has a configuration in which the holding member that holds the semiconductor laser device is divided into a plurality of members 30 and 31 that hold the semiconductor laser devices 10 and 11, respectively, and these are stacked. doing. Thereby, the horizontal interval between the semiconductor laser devices 10 and 11 can be easily made smaller than the horizontal width of the semiconductor laser devices 10 and 11. Therefore, the plurality of semiconductor laser devices 10 and 11 can be densely arranged in the lateral direction to reduce the size of the light source device. Further, since the first semiconductor laser device 10 and the second semiconductor laser device 11 are held apart from each other in the optical axis direction, high heat dissipation of each of the semiconductor laser devices 10 and 11 can be ensured. . At this time, in many cases, the distance in the optical axis direction between the first semiconductor laser device 10 and the second semiconductor laser device 11 is larger than the distance in the lateral direction. That is, the plurality of semiconductor laser devices 10 and 11 can be arranged in a positional relationship that is dense in the lateral direction and sparse in the optical axis direction. Therefore, since the spread of the light emitted from the light source device 100 can be suppressed, the optical system arranged in front of the light source device can be reduced in size.

以下、光源装置100の好ましい構成について記述する。   Hereinafter, a preferable configuration of the light source device 100 will be described.

図4(b)に示すように、第1の保持部材30及び第2の保持部材31は、凹部35を各々備えている。そして、第1の半導体レーザ装置10のステム20の少なくとも一部は、凹部35内に収容されている。また、第2の半導体レーザ装置11のステム20の少なくとも一部は、凹部35内に収容されている。これにより、半導体レーザ装置10,11と、保持部材30,31と、の接合面積を増大させやすく、半導体レーザ装置10,11の放熱性を高めやすい。なお、凹部35は、半導体レーザ装置のステム20のベース部23の少なくとも一部を収容できればよいが、半導体レーザ装置10,11から発生する熱を保持部材30,31により効率良く伝導させるために、ステムのベース部23の全部を収容することが好ましい。さらに、凹部35は、半導体レーザ装置のステムのベース部23とキャップ28と、の全部を収容してもよい。また、凹部35の形状は、半導体レーザ装置10を精度良く設置するために、ステムのベース部23の形状にほぼ沿っていることが好ましい。凹部35の底面は、平面が良い。凹部35の側面は、底面に対して略垂直でよいが、上方側の開口径が大きい傾斜面(例えば傾斜角5°以上45°以下)であってもよい。1つの保持部材における各凹部35の深さは、略同一であってもよいし、異ならせてもよい。なお、凹部35は、保持部材30,31に必須の構成ではなく、保持部材30,31は、半導体レーザ装置をその平坦な上面に載置する形態で保持してもよい。   As shown in FIG. 4B, the first holding member 30 and the second holding member 31 each include a recess 35. At least a part of the stem 20 of the first semiconductor laser device 10 is accommodated in the recess 35. Further, at least a part of the stem 20 of the second semiconductor laser device 11 is accommodated in the recess 35. As a result, the junction area between the semiconductor laser devices 10 and 11 and the holding members 30 and 31 can be easily increased, and the heat dissipation of the semiconductor laser devices 10 and 11 can be easily improved. The concave portion 35 only needs to accommodate at least a part of the base portion 23 of the stem 20 of the semiconductor laser device. However, in order to efficiently conduct the heat generated from the semiconductor laser devices 10 and 11 to the holding members 30 and 31, It is preferable to accommodate the entire base portion 23 of the stem. Further, the recess 35 may accommodate all of the base portion 23 and the cap 28 of the stem of the semiconductor laser device. In addition, it is preferable that the shape of the concave portion 35 substantially follows the shape of the base portion 23 of the stem in order to install the semiconductor laser device 10 with high accuracy. The bottom surface of the recess 35 is preferably a flat surface. The side surface of the recess 35 may be substantially perpendicular to the bottom surface, but may be an inclined surface (for example, an inclination angle of 5 ° or more and 45 ° or less) having a large opening diameter on the upper side. The depth of each recess 35 in one holding member may be substantially the same or different. The recess 35 is not an essential component for the holding members 30 and 31, and the holding members 30 and 31 may hold the semiconductor laser device on a flat upper surface thereof.

図4(b)に示すように、第1の半導体レーザ装置10の一部は、第2の保持部材31の窓部33に挿入されている。これにより、第1の半導体レーザ装置10を第2の保持部材31に近付けて保持しやすく、光源装置を小型化しやすい。また、第1の半導体レーザ装置10から発生する熱を、第2の保持部材31に、ひいては第2の放熱部材51に伝導させやすく、第1の半導体レーザ装置10の放熱性を高めやすい。なお、第2の保持部材の窓部33に挿入される第1の半導体レーザ装置10の部位は、主にキャップ28の一部であるが、ステムのベース部23まででもよく、ひいては第1の半導体レーザ装置10の全部であってもよい。   As shown in FIG. 4B, a part of the first semiconductor laser device 10 is inserted into the window portion 33 of the second holding member 31. As a result, the first semiconductor laser device 10 can be easily held close to the second holding member 31, and the light source device can be easily downsized. Further, the heat generated from the first semiconductor laser device 10 can be easily conducted to the second holding member 31 and eventually to the second heat radiating member 51, and the heat radiation performance of the first semiconductor laser device 10 can be easily improved. The portion of the first semiconductor laser device 10 inserted into the window portion 33 of the second holding member is mainly a part of the cap 28, but may be up to the base portion 23 of the stem. The entire semiconductor laser device 10 may be used.

図4(b)に示すように、第2の保持部材31の窓部33は、その幅が第1の半導体レーザ装置10の幅より小さい幅狭部37を含んでいる。第1の保持部材30上に第2の保持部材31を設ける構成では、第1の半導体レーザ装置10を、第2の保持部材31の窓部33を通すことなく、第1の保持部材30に設置することができる。このため、窓部33に幅狭部37を設けることができる。したがって、第2の保持部材31の熱容量を大きく維持しやすいので、半導体レーザ装置10,11から発生する熱を、第2の保持部材31に、ひいては第2の放熱部材51に伝導させやすく、半導体レーザ装置10,11の放熱性を高めやすい。幅狭部37は、窓部33の一部であってもよく、窓部33の全部であってもよい。なお、ここでいう「幅」とは、「径」とも言え、横方向の大きさであり、主としてその最大値を指す。   As shown in FIG. 4B, the window portion 33 of the second holding member 31 includes a narrow portion 37 whose width is smaller than the width of the first semiconductor laser device 10. In the configuration in which the second holding member 31 is provided on the first holding member 30, the first semiconductor laser device 10 is placed on the first holding member 30 without passing through the window portion 33 of the second holding member 31. Can be installed. For this reason, the narrow part 37 can be provided in the window part 33. Therefore, since the heat capacity of the second holding member 31 can be easily maintained, the heat generated from the semiconductor laser devices 10 and 11 can be easily conducted to the second holding member 31 and thus to the second heat radiating member 51. It is easy to improve the heat dissipation of the laser devices 10 and 11. The narrow portion 37 may be a part of the window portion 33 or the entire window portion 33. Here, the “width” can also be referred to as a “diameter” and is a size in the horizontal direction, and mainly refers to its maximum value.

図4(a),(b)に示すように、光源装置100は、第2の保持部材31に接続された第2の放熱部材51を備えている。第2の放熱部材51は、窓部53を有しており、第2の半導体レーザ装置11から出射される光を効率良く光源装置外部に取り出すことができる。そして、第2の半導体レーザ装置11の一部は、第2の放熱部材の窓部53に挿入されている。これにより、第2の半導体レーザ装置11を第2の放熱部材51に近付けて保持しやすく、光源装置を小型化しやすい。また、第2の半導体レーザ装置11から発生する熱を第2の放熱部材51に伝導させやすく、第2の半導体レーザ装置11の放熱性を高めやすい。なお、第2の放熱部材の窓部53に挿入される第2の半導体レーザ装置11の部位は、主にキャップ28の一部であるが、ステムのベース部23まででもよく、ひいては第2の半導体レーザ装置11の全部であってもよい。また、窓部53は、第2の保持部材31に保持される全ての半導体レーザ装置に対応して設けられる。さらに、第2の放熱部材51は、第1の保持部材30に保持される全ての半導体レーザ装置に対応して設けられた、別の窓部も有している。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the light source device 100 includes a second heat radiating member 51 connected to the second holding member 31. The second heat radiating member 51 has a window portion 53 and can efficiently extract the light emitted from the second semiconductor laser device 11 to the outside of the light source device. A part of the second semiconductor laser device 11 is inserted into the window 53 of the second heat radiating member. As a result, the second semiconductor laser device 11 can be easily held close to the second heat radiating member 51, and the light source device can be easily downsized. In addition, heat generated from the second semiconductor laser device 11 can be easily conducted to the second heat radiating member 51, and heat dissipation of the second semiconductor laser device 11 can be easily improved. The portion of the second semiconductor laser device 11 inserted into the window portion 53 of the second heat radiation member is mainly a part of the cap 28, but may be up to the base portion 23 of the stem. The entire semiconductor laser device 11 may be used. The window 53 is provided corresponding to all the semiconductor laser devices held by the second holding member 31. Further, the second heat radiating member 51 also has another window portion provided corresponding to all the semiconductor laser devices held by the first holding member 30.

図4(b)に示すように、光源装置100は、各半導体レーザ装置に対応して設けられた接着部材40を備えている。そして、各半導体レーザ装置のステム20のベース部23の下面25は、接着部材40により保持部材30,31に接着されている。このように、接着部材40を介することで、半導体レーザ装置10,11と保持部材30,31との密着性を高め、半導体レーザ装置10,11から発生する熱を保持部材30,31に効率良く伝導することができ、半導体レーザ装置10,11の放熱性を高めることができる。また、各半導体レーザ装置のステムのベース部の下面25に加え、側面26もまた接着部材40により保持部材30,31に接着されている。これにより、半導体レーザ装置10,11から発生する熱を、接着部材40を介して保持部材30,31により効率良く伝導しやすく、半導体レーザ装置10,11の放熱性をより高めることができる。さらに、半導体レーザ装置11のステムのベース部の上面24が、接着部材40により第2の放熱部材51に接着されていてもよい。これにより、半導体レーザ装置11のステムのベース部23が、第2の保持部材31と第2の放熱部材51に挟まれて両部材に接着される。したがって、半導体レーザ装置11から発生する熱を、接着部材40を介して第2の放熱部材51によりいっそう効率良く伝導することができ、半導体レーザ装置11の放熱性をさらに高めることができる。   As shown in FIG. 4B, the light source device 100 includes an adhesive member 40 provided corresponding to each semiconductor laser device. The lower surface 25 of the base portion 23 of the stem 20 of each semiconductor laser device is bonded to the holding members 30 and 31 by an adhesive member 40. In this way, the adhesion between the semiconductor laser devices 10 and 11 and the holding members 30 and 31 is improved by passing the adhesive member 40, and heat generated from the semiconductor laser devices 10 and 11 is efficiently supplied to the holding members 30 and 31. Therefore, the heat radiation of the semiconductor laser devices 10 and 11 can be improved. Further, in addition to the lower surface 25 of the base portion of the stem of each semiconductor laser device, the side surface 26 is also bonded to the holding members 30 and 31 by an adhesive member 40. Thereby, the heat generated from the semiconductor laser devices 10 and 11 can be easily conducted efficiently by the holding members 30 and 31 via the adhesive member 40, and the heat dissipation of the semiconductor laser devices 10 and 11 can be further improved. Further, the upper surface 24 of the base portion of the stem of the semiconductor laser device 11 may be bonded to the second heat radiating member 51 by the bonding member 40. Thereby, the base portion 23 of the stem of the semiconductor laser device 11 is sandwiched between the second holding member 31 and the second heat radiating member 51 and bonded to both members. Therefore, the heat generated from the semiconductor laser device 11 can be more efficiently conducted by the second heat radiating member 51 via the adhesive member 40, and the heat radiation property of the semiconductor laser device 11 can be further enhanced.

また更に、上記のように、半導体レーザ装置10,11を接着部材40により保持部材30,31に強固に接着して、半導体レーザ装置10,11の取り外しを困難にすることができ、半導体レーザ装置10,11を取り外して別の光源装置に流用することを防止することができる。なお、ステムは、ベース部の下面及び/又は側面に窪みが設けられており、接着部材がその窪みに入り込んで設けられていても良い。このステムの窪みに入り込んだ接着部材のアンカー効果により、半導体レーザ装置を保持部材により強固に接着することができる。したがって、半導体レーザ装置の取り外しをより困難にすることができる。   Furthermore, as described above, the semiconductor laser devices 10 and 11 can be firmly bonded to the holding members 30 and 31 by the bonding member 40, making it difficult to remove the semiconductor laser devices 10 and 11. It is possible to prevent 10 and 11 from being removed and diverted to another light source device. The stem may be provided with a recess on the lower surface and / or side surface of the base portion, and an adhesive member may be provided in the recess. The semiconductor laser device can be firmly bonded to the holding member by the anchor effect of the bonding member that has entered the recess of the stem. Therefore, the removal of the semiconductor laser device can be made more difficult.

図4(a),(b)に示すように、第2の保持部材31は、第3の半導体レーザ装置12を、光出射側から見て、第3の半導体レーザ装置12のステム20が第1の半導体レーザ装置10のステム20の一部に重なるように、保持している。これにより、複数の半導体レーザ装置10,11,12を横方向により密に配置し、光源装置を更に小型化しやすい。また、第1の保持部材30は、第4の半導体レーザ装置13を、光出射側から見て、第4の半導体レーザ装置13のステム20が第2の半導体レーザ装置11のステム20の一部に重なるように、保持している。これにより、複数の半導体レーザ装置10,11,12,13を横方向によりいっそう密に配置し、光源装置をよりいっそう小型化しやすい。さらに、半導体レーザ装置は、放熱性を均等化するために、規則的に配置されることが好ましい。例えば、半導体レーザ装置は、光出射側から見て、略等間隔の格子点や放射状に配置することができる。具体的には、図示するように、第1の保持部材30に保持される半導体レーザ装置と、第2の保持部材31に保持される半導体レーザ装置と、が光出射側から見て縦・横に交互に配置されたものがある。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the second holding member 31 has the stem 20 of the third semiconductor laser device 12 in the first position when the third semiconductor laser device 12 is viewed from the light emitting side. It is held so as to overlap a part of the stem 20 of one semiconductor laser device 10. Thereby, the plurality of semiconductor laser devices 10, 11, and 12 are arranged more densely in the lateral direction, and the light source device can be further miniaturized. Further, the first holding member 30 is configured such that the stem 20 of the fourth semiconductor laser device 13 is a part of the stem 20 of the second semiconductor laser device 11 when the fourth semiconductor laser device 13 is viewed from the light emitting side. It is held so as to overlap. Thereby, the plurality of semiconductor laser devices 10, 11, 12, and 13 are arranged more densely in the lateral direction, and the light source device can be further miniaturized. Furthermore, it is preferable that the semiconductor laser devices are regularly arranged in order to equalize heat dissipation. For example, the semiconductor laser devices can be arranged at substantially equidistant lattice points or radially when viewed from the light emitting side. Specifically, as shown in the drawing, the semiconductor laser device held by the first holding member 30 and the semiconductor laser device held by the second holding member 31 are vertically and horizontally viewed from the light emitting side. Are alternately arranged.

また、図3(a),(b)及び図4(a),(b)に示すように、半導体レーザ装置10,11は、半導体レーザ素子15から光が入射される光学部品27と、この光学部品27を保持し半導体レーザ素子15を封止するキャップ28と、を備えている。このような半導体レーザ装置10,11は、その放熱性を高めることにより、半導体レーザ素子15と光学部品27の相対的な位置関係を保ち、優れた光学特性を維持しやすい。特に、半導体レーザ装置10,11がコリメータレンズを含む、すなわち光学部品27がコリメータレンズである又はそれを含むことで、平行光を出射可能となり、光源装置100の光学特性に殆ど影響を及ぼさずに半導体レーザ装置10,11の光軸方向の設置位置を変えることができ、半導体レーザ装置10,11の放熱性に優れる配置を取りやすい。   Further, as shown in FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B, the semiconductor laser devices 10 and 11 include an optical component 27 into which light is incident from the semiconductor laser element 15, A cap 28 for holding the optical component 27 and sealing the semiconductor laser element 15. Such semiconductor laser devices 10 and 11 maintain the relative positional relationship between the semiconductor laser element 15 and the optical component 27 by improving the heat dissipation, and easily maintain excellent optical characteristics. In particular, when the semiconductor laser devices 10 and 11 include a collimator lens, that is, the optical component 27 is or includes a collimator lens, parallel light can be emitted and the optical characteristics of the light source device 100 are hardly affected. The installation positions of the semiconductor laser devices 10 and 11 in the optical axis direction can be changed, and the semiconductor laser devices 10 and 11 can easily be arranged with excellent heat dissipation.

<実施の形態2>
図5(a)は、実施の形態2に係る光源装置の外観を示す概略斜視図であり、図5(b)は、その構成を示す概略斜視図である。図5(a)及び(b)に示すように、実施の形態2に係る光源装置150は、放熱部材50,51を備えていない点以外は、実施の形態1に係る光源装置100と実質的に同じ構成を有するものである。この光源装置150のように、放熱部材50,51は省略してもよく、より小型の光源装置としてもよい。この場合、第1の保持部材30の後面(下面)と、第2の保持部材31の前面(上面)と、はそれぞれ、この光源装置150の外面を構成することになる。したがって、第1の保持部材30の後面側や第2の保持部材31の前面側に、螺子穴を設ける等して、他の放熱部材を直接接続することができる。
<Embodiment 2>
FIG. 5A is a schematic perspective view showing the appearance of the light source device according to Embodiment 2, and FIG. 5B is a schematic perspective view showing the configuration thereof. As shown in FIGS. 5A and 5B, the light source device 150 according to the second embodiment is substantially the same as the light source device 100 according to the first embodiment, except that the heat radiating members 50 and 51 are not provided. Have the same configuration. Like the light source device 150, the heat radiating members 50 and 51 may be omitted, or a smaller light source device may be used. In this case, the rear surface (lower surface) of the first holding member 30 and the front surface (upper surface) of the second holding member 31 respectively constitute the outer surface of the light source device 150. Therefore, other heat radiating members can be directly connected by providing screw holes on the rear surface side of the first holding member 30 or the front surface side of the second holding member 31.

以下、本発明の光源装置の各構成要素について説明する。   Hereinafter, each component of the light source device of the present invention will be described.

(半導体レーザ素子15)
半導体レーザ素子は、各種の半導体で構成される素子構造を含むものでよい。なかでも、紫外光や短波長の可視光を発光可能な窒化物半導体(主として、一般式InAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)で表される)を用いたレーザ素子は、指向性に優れるが、熱が比較的溜まりやすいため、本発明にとって特に好適である。なお、半導体レーザ素子(又は半導体レーザ装置)を複数備える光源装置の場合、各半導体レーザ素子(又は各半導体レーザ装置)の発光波長(発光色)は、互いに略同じであってもよいし、例えば赤、緑、青など互いに異なっていてもよい。
(Semiconductor laser element 15)
The semiconductor laser element may include an element structure composed of various semiconductors. Among these, nitride semiconductors capable of emitting ultraviolet light and short-wavelength visible light (mainly general formula In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) The laser element using ()) is excellent in directivity, but is particularly suitable for the present invention because heat is relatively easy to accumulate. In the case of a light source device including a plurality of semiconductor laser elements (or semiconductor laser devices), the emission wavelengths (emission colors) of the semiconductor laser elements (or semiconductor laser devices) may be substantially the same, for example, They may be different from each other such as red, green, and blue.

(ステム20)
ステムは、半導体レーザ素子が接着される部材である。ステムの素子実装部及びベース部は、熱伝導性の観点から、端子を電気的に絶縁する部位を除いて、銅、鉄鋼(炭素鋼など)、アルミニウム、金、又はこれらの合金などの金属を主成分として構成されることが好ましい。また、ステムは、最表面が金となる鍍金が施されていることが好ましい。ステムは、ベース部の上面視形状がほぼ円形に沿ったものや、その一部がカットされたもの(「I-cutステム」又は「D-cutステム」と呼ばれるもの)などを使用できる。また、端子は、主として棒状のリード端子であるが、ベース部のスルーホール、ビアなどを介して形成された膜状又は柱状の電極であってもよい。
(Stem 20)
The stem is a member to which the semiconductor laser element is bonded. The element mounting part and base part of the stem are made of metal such as copper, steel (carbon steel, etc.), aluminum, gold, or alloys thereof, except for the part that electrically insulates the terminal from the viewpoint of thermal conductivity. It is preferable to be configured as a main component. The stem is preferably plated with gold on the outermost surface. As the stem, a shape in which the shape of the base portion when viewed from above is substantially circular or a portion of which is cut (referred to as “I-cut stem” or “D-cut stem”) can be used. The terminals are mainly rod-shaped lead terminals, but may be film-like or columnar electrodes formed through through holes or vias in the base portion.

(光学部品27)
光学部品は、レンズ、ミラー、プリズム、光学フィルタ、拡散板、カバーガラスなどの光学素子のほか、これらの光学素子又は透光性部材に蛍光物質を配合した波長変換部材、若しくはレーザロッドや波長変換用の非線形光学結晶などの光学結晶、若しくは光ファイバなどを、単体で又は組み合わせて用いることができる。なお、光学部品は、キャップの内面に設けられた位置決め用の突起に当接され、接着部材(第2の接着部材)の塗布、熱圧着、圧入などによりキャップに固定される。
(Optical component 27)
Optical components include optical elements such as lenses, mirrors, prisms, optical filters, diffusers, and cover glasses, as well as wavelength conversion members in which fluorescent materials are blended with these optical elements or translucent members, or laser rods and wavelength conversions. An optical crystal such as a non-linear optical crystal or an optical fiber can be used alone or in combination. The optical component is brought into contact with a positioning projection provided on the inner surface of the cap, and is fixed to the cap by application of an adhesive member (second adhesive member), thermocompression bonding, press fitting, or the like.

なお、蛍光物質は、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)、ユウロピウム及び/又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム(CaO−Al−SiO)、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr、Ba)SiO)などを用いることができる。例えば、青色光を発光する半導体レーザ素子と、その青色光の一部を吸収して黄色光を発光する蛍光物質と、の組み合わせにより、白色光を発光する光源装置とすることができる。 The fluorescent substance is activated with cerium-activated yttrium, aluminum, garnet (YAG), europium and / or chromium-activated nitrogen-containing calcium aluminosilicate (CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 ), and europium. Silicate ((Sr, Ba) 2 SiO 4 ) or the like can be used. For example, a light source device that emits white light can be obtained by combining a semiconductor laser element that emits blue light and a fluorescent material that absorbs part of the blue light and emits yellow light.

(キャップ28)
キャップは、ステムのベース部に接続され、光学部品を保持し、半導体レーザ素子を封止して保護する部材であるが、光源装置の構成や用途により省略することができる。キャップは、光学部品からの出射光を光軸方向に透過可能な構造を有していればよい。キャップは、後述の保持部材と同様の材料を用いて構成することができる。キャップの形状は、筒状又は箱状が良く、上面視では、ステムのベース部の上面の周縁部を露出させ、該ステムのベース部の形状にほぼ沿っていることが好ましい。
(Cap 28)
The cap is a member that is connected to the base portion of the stem, holds the optical component, and seals and protects the semiconductor laser element, but can be omitted depending on the configuration and use of the light source device. The cap should just have the structure which can permeate | transmit the emitted light from an optical component in an optical axis direction. A cap can be comprised using the material similar to the below-mentioned holding member. The shape of the cap is preferably cylindrical or box-like, and it is preferable that the top edge of the base portion of the stem is exposed and substantially conforms to the shape of the base portion of the stem when viewed from above.

(保持部材30,31)
保持部材は、半導体レーザ装置を保持する部材である。保持部材は、種々の形状を有するものでよく、板状、ブロック状、箱状、筒状、L字状、T字状などが挙げられる。保持部材の母材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレス鋼(オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系)、鉄鋼(機械構造用炭素鋼、一般構造用圧延鋼)、スーパーインバー、コバールなどを用いることができる。特に、保持部材は、熱伝導性に優れる、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。次いで、銅又は銅合金もまた好ましい。保持部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金、若しくは鉄鋼を母材とする場合、接着部材との接合性を改善するために、接着部材と接する面に鍍金が施されていることが好ましい。鍍金は、金、錫、ニッケル、銀、パラジウム、銅などの単層膜又はこれらの多層膜で構成することができる。特に、少なくとも最表面に錫又は銀を有することが、接合性の観点で好ましい。また、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素などのセラミックを用いることもできる。さらに、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ABS、ASA、PBTなどの樹脂材料を用いることができ、これらの樹脂材料に酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素、グラファイト、酸化チタンなどの充填材が添加されたものを用いてもよい。なお、保持部材は、その外面にフィンが形成されたものでもよい。
(Holding members 30, 31)
The holding member is a member that holds the semiconductor laser device. The holding member may have various shapes, and examples thereof include a plate shape, a block shape, a box shape, a cylindrical shape, an L shape, and a T shape. Base material of holding member is aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, stainless steel (austenite, ferrite, martensite), steel (carbon steel for mechanical structure, rolled steel for general structure), super invar, kovar Etc. can be used. In particular, the holding member is preferably aluminum or an aluminum alloy that is excellent in thermal conductivity. Then copper or copper alloys are also preferred. When the holding member uses aluminum, an aluminum alloy, or steel as a base material, it is preferable that the surface in contact with the adhesive member is plated in order to improve the bondability with the adhesive member. The plating can be composed of a single layer film such as gold, tin, nickel, silver, palladium, copper, or a multilayer film thereof. In particular, at least the outermost surface preferably has tin or silver from the viewpoint of bondability. A ceramic such as aluminum oxide, aluminum nitride, or silicon carbide can also be used. Furthermore, resin materials such as polycarbonate resin, acrylic resin, polyamide resin, epoxy resin, ABS, ASA, and PBT can be used. Magnesium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon carbide, graphite, titanium oxide can be used for these resin materials. You may use what added fillers, such as. The holding member may have a fin formed on the outer surface thereof.

(接着部材40)
接着部材は、半導体レーザ装置を保持部材に接着させる部材である。接着部材は、加熱装置などにより加熱して軟化させた後、冷却して固化させる(以降、「軟化-固化」と記す場合がある)ことで、半導体レーザ装置を保持部材に接着させることができる。接着部材は、軟化させる前においては、固形状とペースト状のどちらでもよい。接着部材は、金属を含むことが好ましい。例えば、金、錫、銀、ビスマス、銅、インジウム、アンチモンなどが挙げられる。さらに、接着部材は、少なくとも軟化させる前においては樹脂や有機溶剤を含んでいてもよいが、軟化-固化後においては上記金属を主成分とすることが好ましい。具体的には、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの各種の半田や金属ペーストが挙げられる。また、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素、グラファイトなどの充填材が添加された樹脂であってもよい。接着部材は、一度加熱されて軟化-固化すると、軟化点(軟化温度)が軟化させる前のそれより高くなるものが好ましい。特に、その軟化点の差は、30℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることがよりいっそう好ましい。このような接着部材(軟化させる前)としては、銅粉末を添加した錫系半田(例えば千住金属工業社製RAMシリーズ)や、銀粒子とアルコール等の有機溶剤を含む焼結型のペースト(固化後は主として多孔質の銀粒子の焼結体となる;例えばWO2009/090915公報参照)などが挙げられる。なお、ここでいう「軟化」は、軟化させる前の接着部材が固形状であってもペースト状であっても、構成材料の溶融、ガラス転移などにより液状化又は粘度の低下を起こすこと、として定義することができる。接着部材の構成材料によっては、融点とすることもできる。
(Adhesive member 40)
The adhesive member is a member that adheres the semiconductor laser device to the holding member. The bonding member is heated and softened by a heating device or the like, and then cooled and solidified (hereinafter, sometimes referred to as “softening-solidification”), whereby the semiconductor laser device can be bonded to the holding member. . The adhesive member may be either solid or pasty before being softened. The adhesive member preferably includes a metal. For example, gold, tin, silver, bismuth, copper, indium, antimony, and the like can be given. Further, the adhesive member may contain a resin or an organic solvent at least before being softened, but preferably contains the above metal as a main component after softening and solidification. Specific examples include various solders and metal pastes such as tin-bismuth, tin-copper, tin-silver, and gold-tin. Alternatively, a resin to which a filler such as magnesium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon carbide, or graphite is added may be used. The adhesive member is preferably one that, once heated and softened-solidified, has a softening point (softening temperature) higher than that before softening. In particular, the difference in softening point is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and even more preferably 100 ° C. or higher. As such an adhesive member (before softening), a tin-based solder added with copper powder (for example, RAM series manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.), or a sintered paste (solidified) containing silver particles and an organic solvent such as alcohol. Thereafter, a sintered body of mainly porous silver particles is used; for example, see WO2009 / 090915). As used herein, “softening” means that the adhesive member before softening is solid or pasty, causing liquefaction or a decrease in viscosity due to melting of the constituent materials, glass transition, etc. Can be defined. Depending on the constituent material of the adhesive member, it may be the melting point.

(放熱部材50,51)
放熱部材は、保持部材に接続され、保持部材ひいては半導体レーザ装置からの放熱を促進可能な部材である。放熱部材は、放熱器又は放熱板であって、効果的に放熱するために、フィンを有することが好ましい。フィンの形状は、板状、剣山状、円筒状、螺旋状などが挙げられる。放熱部材は、前述の保持部材と同様の材料を用いて構成することができる。なお、放熱部材は、その近隣にファンが設けられることで、より効果的に放熱可能である。なお、放熱部材は、必須の構成要素ではなく、省略することもできる。
(Heat dissipation member 50, 51)
The heat dissipating member is a member that is connected to the holding member and that can promote heat dissipation from the holding member and thus the semiconductor laser device. The heat dissipating member is a heat radiator or a heat dissipating plate, and preferably has fins to effectively dissipate heat. Examples of the shape of the fin include a plate shape, a sword mountain shape, a cylindrical shape, and a spiral shape. The heat dissipating member can be configured using the same material as the holding member described above. Note that the heat dissipating member can dissipate heat more effectively by providing a fan in the vicinity thereof. The heat dissipation member is not an essential component and can be omitted.

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。   Examples according to the present invention will be described in detail below. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples.

<実施例1>
実施例1の光源装置は、図1,2に示す例の構成を有する、プロジェクタ用の光源であって、以下のように構成されている。
<Example 1>
The light source device according to the first embodiment is a light source for a projector having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 and is configured as follows.

実施例1の光源装置は、互いに重ねられてネジで固定された、2つの保持部材(LDホルダ)を備えている。2つの保持部材はそれぞれ、アルミニウム合金製の母材の外面に錫の鍍金が施されたものである。   The light source device according to the first embodiment includes two holding members (LD holders) which are overlapped with each other and fixed with screws. Each of the two holding members has a tin plating applied to the outer surface of an aluminum alloy base material.

後方の保持部材は、厚さ12.5mmの略板状の部材であって、直径9.1mmの円形開口、深さ7mmの凹部と、その凹部の底面に設けられた、リード端子を通すための楕円形開口の貫通穴と、の対からなる穴を8つ有する。この穴は、4行4列に配置され、各行における2つの穴の中心間距離は15mm、各行の間隔は7.5mmであり、奇数行目と偶数行目において穴の配置は同じで、奇数行目と偶数行目の穴は横方向に7.5mmずれている。また、後方の保持部材は、前方の保持部材に保持される半導体レーザ装置のリード端子に接続される導線を通すための楕円形状の貫通穴を8つ有する。なお、後方の保持部材は、各半導体レーザ装置のリード端子と電気的に接続される回路基板を横方向に延出させて保持している。   The rear holding member is a substantially plate-like member having a thickness of 12.5 mm, for passing a circular opening having a diameter of 9.1 mm, a recess having a depth of 7 mm, and a lead terminal provided on the bottom surface of the recess. There are eight holes made of pairs of through-holes of the oval opening. The holes are arranged in 4 rows and 4 columns, the distance between the centers of the two holes in each row is 15 mm, the interval between each row is 7.5 mm, and the hole arrangement is the same in the odd and even rows. The holes in the rows and even rows are shifted by 7.5 mm in the horizontal direction. In addition, the rear holding member has eight elliptical through holes for passing a lead wire connected to the lead terminal of the semiconductor laser device held by the front holding member. The rear holding member extends and holds the circuit board electrically connected to the lead terminal of each semiconductor laser device in the lateral direction.

前方の保持部材は、厚さ8.5mmの略板状の部材であって、直径9.1mmの円形開口、深さ2mmの凹部と、その凹部の底面に設けられた、リード端子を通すための楕円形開口の貫通穴と、の対からなる穴を8つ有する。この穴は、後方の保持部材の穴と交互になるように4行4列に配置されている。また、前方の保持部材は、後方の保持部材に保持される半導体レーザ装置のキャップの一部が挿入され且つその半導体レーザ装置からの光を通過させるための円形開口の貫通穴(窓部)を8つ有する。この貫通穴は、前方(上方)側の直径5.3mm、長さ(深さ)3.5mmの幅狭部と、後方(下方)側の直径7.5mmの幅広部と、からなっている。   The front holding member is a substantially plate-shaped member having a thickness of 8.5 mm, for passing a lead terminal provided on a circular opening having a diameter of 9.1 mm, a recess having a depth of 2 mm, and a bottom surface of the recess. There are eight holes made of pairs of through-holes of the oval opening. The holes are arranged in 4 rows and 4 columns so as to alternate with the holes of the rear holding member. The front holding member has a through hole (window) with a circular opening through which a part of the cap of the semiconductor laser device held by the rear holding member is inserted and light from the semiconductor laser device passes therethrough. Eight. This through-hole is composed of a narrow portion having a diameter of 5.3 mm on the front (upper) side and a length (depth) of 3.5 mm and a wide portion having a diameter of 7.5 mm on the rear (lower) side. .

半導体レーザ装置は、ステムに、半導体レーザ素子が実装され、並びに光学部品を保持したキャップが固定されて、構成されている。ステムは、それぞれ銅合金の母材の表面に金の鍍金が施された、ブロック状の素子実装部と、2本のリード端子と、直径9mm、厚さ1.5mmの円盤状のベース部と、を有する。ステムの素子実装部には、サブマウントを介して、発光中心波長455nm、定格出力3Wの窒化物半導体レーザ素子が接着されている。キャップは、ステンレス製で直径6.85mmの円筒状の部材であって、その下端の鍔状部がステムのベース部の上面に溶接されている。キャップの上部には、NAが0.5のBK7製のコリメータレンズである光学部品が圧入により固定されている。なお、ステムのベース部の側面には、上面から下面に貫通する、上面視で略三角形状の窪み(切り欠き)が設けられている。   The semiconductor laser device is configured by mounting a semiconductor laser element on a stem and fixing a cap holding an optical component. The stem is composed of a block-shaped element mounting portion, two lead terminals, a disk-shaped base portion having a diameter of 9 mm, and a thickness of 1.5 mm, each of which is plated with gold on the surface of a copper alloy base material. Have. A nitride semiconductor laser element having an emission center wavelength of 455 nm and a rated output of 3 W is bonded to the element mounting portion of the stem through a submount. The cap is a cylindrical member made of stainless steel and having a diameter of 6.85 mm, and a hook-like portion at the lower end thereof is welded to the upper surface of the base portion of the stem. An optical component, which is a BK7 collimator lens having an NA of 0.5, is fixed to the upper portion of the cap by press-fitting. In addition, a substantially triangular recess (notch) is provided on the side surface of the base portion of the stem so as to penetrate from the upper surface to the lower surface in a top view.

そして、2つの保持部材の各凹部には、上述の半導体レーザ装置のステムのベース部が収容されており、半導体レーザ装置のベース部の下面及び側面と、それに各々対向する凹部の底面及び側面と、が、その間に介在する接着部材により接着されている。また、接着部材は、ステムのベース部の側面の窪みにも入り込んでいる。なお、接着部材は、錫-ビスマス系の半田である。   Each of the recesses of the two holding members accommodates the base portion of the stem of the semiconductor laser device described above. The bottom surface and the side surface of the base portion of the semiconductor laser device, and the bottom surface and the side surface of the recess facing each of them. Are bonded by an adhesive member interposed therebetween. Further, the adhesive member also enters a recess on the side surface of the base portion of the stem. The adhesive member is tin-bismuth solder.

放熱部材は、重ねられた2つの保持部材を、前方と後方から挟むように、2つ設けられている。2つの放熱部材はそれぞれ、アルミニウム合金製で、外側に突出する板状のフィンが配列して設けられた放熱板であって、保持部材にネジで固定されている。なお、前方の放熱部材の中央部は、フィンがなく、各半導体レーザ装置からの光を装置外部に出射するための16の円形開口の貫通穴が設けられている。また、そのうちの半分の貫通穴には、前方の保持部材に保持される半導体レーザ装置のキャップの一部が挿入されている。   Two heat dissipating members are provided so as to sandwich two stacked holding members from the front and the rear. Each of the two heat dissipating members is made of an aluminum alloy, and is a heat dissipating plate in which plate-like fins protruding outward are arranged, and are fixed to the holding member with screws. The central portion of the front heat dissipating member has no fins and is provided with 16 circular opening through holes for emitting light from each semiconductor laser device to the outside of the device. In addition, a part of the cap of the semiconductor laser device held by the front holding member is inserted into half of the through holes.

以上のような光源装置は、長時間駆動させても、半導体レーザ装置の温度上昇を抑え、安定した光出力及び光軸などの光学特性を維持することができる。   Even when the light source device as described above is driven for a long time, the temperature rise of the semiconductor laser device can be suppressed and stable optical characteristics such as light output and optical axis can be maintained.

本発明に係る光源装置は、プロジェクタ、レーザ加工機、光記録・再生装置、ディスプレイ、プリンタ、光通信デバイスなどの光源、並びに自動車のヘッドライトなどの種々の照明の光源などに好適に利用することができる。   The light source device according to the present invention is preferably used for light sources such as projectors, laser processing machines, optical recording / reproducing devices, displays, printers, optical communication devices, and various illumination light sources such as automobile headlights. Can do.

10,11,12,13…半導体レーザ装置(10…第1の半導体レーザ装置,11…第2の半導体レーザ装置,12…第3の半導体レーザ装置、13…第4の半導体レーザ装置、15…半導体レーザ素子、20…ステム(21…素子実装部、22…端子、23…ベース部(24…上面、25…下面、26…側面)、27…光学部品、28…キャップ)
30,31…保持部材(30…第1の保持部材,31…第2の保持部材、33…窓部(37…幅狭部)、35…凹部)
40…接着部材
50,51…放熱部材(50…第1の放熱部材,51…第2の放熱部材(53…窓部))
100,150…光源装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 11, 12, 13 ... Semiconductor laser device (10 ... 1st semiconductor laser device, 11 ... 2nd semiconductor laser device, 12 ... 3rd semiconductor laser device, 13 ... 4th semiconductor laser device, 15 ... Semiconductor laser element, 20 ... stem (21 ... element mounting portion, 22 ... terminal, 23 ... base portion (24 ... upper surface, 25 ... lower surface, 26 ... side surface), 27 ... optical component, 28 ... cap)
30, 31 ... holding member (30 ... first holding member, 31 ... second holding member, 33 ... window portion (37 ... narrow portion), 35 ... concave portion)
40 ... Adhesive member 50, 51 ... Heat radiating member (50 ... First heat radiating member, 51 ... Second heat radiating member (53 ... Window))
100, 150 ... Light source device

Claims (6)

ステムを有する第1の半導体レーザ装置を保持する第1の保持部材と、
ステムを有する第2の半導体レーザ装置を保持し、前記第1の保持部材上に設けられた第2の保持部材と、を備え、
前記第1の保持部材は、前記第1の半導体レーザ装置のステムの少なくとも一部が収容される凹部を有し、
前記第2の保持部材は、前記第2の半導体レーザ装置のステムの少なくとも一部が収容される凹部を有するとともに、前記第1の半導体レーザ装置からの光を出射する窓部を有し、且つ、該光出射側から見て、前記第2の半導体レーザ装置のステムが前記第1の半導体レーザ装置のステムの一部に重なるように、前記第2の半導体レーザ装置を保持し
前記第2の保持部材の窓部は、その幅が前記第1の半導体レーザ装置の幅より小さい幅狭部を含む光源装置。
A first holding member for holding a first semiconductor laser device having a stem;
Holding a second semiconductor laser device having a stem, and a second holding member provided on the first holding member,
The first holding member has a recess that accommodates at least a part of the stem of the first semiconductor laser device,
The second holding member has a recess for accommodating at least a part of the stem of the second semiconductor laser device, and has a window for emitting light from the first semiconductor laser device, and , Holding the second semiconductor laser device so that the stem of the second semiconductor laser device overlaps a part of the stem of the first semiconductor laser device when viewed from the light emitting side ,
The window portion of the second holding member is a light source device including a narrow portion whose width is smaller than that of the first semiconductor laser device.
前記第1の半導体レーザ装置の少なくとも一部は、前記第2の保持部材の窓部に挿入されている請求項1に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein at least a part of the first semiconductor laser device is inserted into a window portion of the second holding member. 窓部を有し、前記第2の保持部材に接続された放熱部材を備え、
前記第2の半導体レーザ装置の少なくとも一部は、前記放熱部材の窓部に挿入されている請求項1または2に記載の光源装置。
A heat dissipating member having a window and connected to the second holding member;
The light source device according to claim 1 , wherein at least a part of the second semiconductor laser device is inserted into a window portion of the heat dissipation member.
前記第2の保持部材は、ステムを有する第3の半導体レーザ装置を、前記第2の半導体レーザ装置から離間して、且つ、前記光出射側から見て、該第3の半導体レーザ装置のステムが前記第1の半導体レーザ装置のステムの一部に重なるように、保持している請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光源装置。 The second holding member is a stem of the third semiconductor laser device when the third semiconductor laser device having a stem is separated from the second semiconductor laser device and viewed from the light emitting side. The light source device according to claim 1 , wherein the light source device is held so as to overlap a part of a stem of the first semiconductor laser device. 前記ステムは、半導体レーザ素子が実装される素子実装部と、前記半導体レーザ素子と電気的に接続される端子と、前記素子実装部を上面側に保持し且つ前記端子を下面側に露出させて保持するベース部と、を有し、
前記半導体レーザ装置のステムのベース部の下面は、接着部材により前記保持部材に接着されている請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光源装置。
The stem includes an element mounting portion on which a semiconductor laser element is mounted, a terminal electrically connected to the semiconductor laser element, the element mounting portion held on the upper surface side, and the terminal exposed on the lower surface side. A base portion to hold,
5. The light source device according to claim 1, wherein a lower surface of a base portion of a stem of the semiconductor laser device is bonded to the holding member by an adhesive member.
前記半導体レーザ装置は、コリメータレンズを含む請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1 , wherein the semiconductor laser device includes a collimator lens.
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