(57)【要約】【課題】所望の光学特性を有し、かつ、加工性に優れ量産が可能な紫外線発光素子用カバーガラスを提供する。【解決手段】肉厚１ｍｍで波長２５５ｎｍにおける光透過率が６０％以上のＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスからなることを特徴とする紫外線発光素子用カバーガラス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉厚１ｍｍで波長２５５ｎｍにおける光透過率が６０％以上のＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスからなることを特徴とする紫外線発光素子用カバーガラス。
【請求項２】
質量％で、ＳｉＯ２  ５０〜８５％、Ｂ２Ｏ３  １５〜５０％、及び、Ｒ２Ｏ  ０〜２０％（ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫから選択される少なくとも１種）を含有することを特徴とする請求項１に記載の紫外線発光素子用カバーガラス。
【請求項３】
さらに、質量％で、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１５％、Ｒ’Ｏ  ０〜２０％（Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎから選択される少なくとも１種）、及び、Ｆ２  ０〜４％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線発光素子用カバーガラス。
【請求項４】
Ｆｅ２Ｏ３の含有量が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の紫外線発光素子用カバーガラス。
【請求項５】
レンズとしての機能を備えることを特徴とする請求項１〜４に記載の紫外線発光素子用カバーガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線発光素子を保護するためのカバーガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線発光素子は、殺菌、消毒、浄水、センシング、樹脂硬化等の各種用途に用いられる。従来、紫外線発光素子として水銀灯が多く使用されてきたが、近年は、より環境負荷の少ないＬＥＤ（発光ダイオード）への転換が検討されつつある。
【０００３】
紫外線ＬＥＤには、光出射部分に光学レンズが取り付けられることがある。当該光学レンズは、紫外線ＬＥＤチップを保護するカバー部材としての機能を果たすとともに、紫外線ＬＥＤから発せられた光を集光したり拡大する働きがある。当該光学レンズの材料として、例えば、概ね波長３５０ｎｍ以下の短波長域（深紫外域）において透過特性に優れた石英ガラスが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０３４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
石英ガラスは硬度が高いため、加工性に劣り量産が困難である。また、非常に高価である。
【０００６】
以上の課題に鑑み、本発明は、所望の光学特性を有し、かつ、加工性に優れ量産が可能な紫外線発光素子用カバーガラス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】
【０００７】
本発明の紫外線発光素子用カバーガラスは、肉厚１ｍｍで波長２５５ｎｍにおける光透過率が６０％以上のＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスからなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の紫外線発光素子用カバーガラスは、質量％で、ＳｉＯ２  ５０〜８５％、Ｂ２Ｏ３  １５〜５０％、及び、Ｒ２Ｏ  ０〜２０％（ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫから選択される少なくとも１種）を含有することが好ましい。
【０００９】
本発明の紫外線発光素子用カバーガラスは、さらに、質量％で、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１５％、Ｒ’Ｏ  ０〜２０％（Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎから選択される少なくとも１種）、及び、Ｆ２  ０〜４％を含有することが好ましい。
【００１０】
本発明の紫外線発光素子用カバーガラスは、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の紫外線発光素子用カバーガラスは、レンズとしての機能を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所望の光学特性を有し、かつ、加工性に優れ量産が可能な紫外線発光素子用カバーガラスを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の紫外線発光素子用カバーガラスは、概ね波長３５０ｎｍ以下の深紫外域において良好な光透過率を有する。それにより、紫外線発光素子から発せられた光を効率良く外部に透過させることが可能となる。具体的には、本発明の紫外線発光素子用カバーガラスは、肉厚１ｍｍで波長２５５ｎｍにおける光透過率が６０％以上であり、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、８５％以上であることがさらに好ましい。また、肉厚１ｍｍで波長２００ｎｍにおける光透過率が３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。
【００１４】
本発明の紫外線発光素子用カバーガラスは、上記特性を満足するＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスであれば特に限定されない。具体的には、本発明の紫外線透過光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ２  ５０〜８５％、Ｂ２Ｏ３  １５〜５０％、及び、Ｒ２Ｏ  ０〜２０％（ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫから選択される少なくとも１種）を含有することが好ましい。ガラス組成範囲をこのように限定した理由を以下に述べる。なお、以下のガラス組成に関する説明において、「％」は特に断りのない限り「質量％」を意味する。
【００１５】
ＳｉＯ２はガラス骨格を構成する成分であり、紫外線透過率と耐失透性を向上させる効果を有する。また、耐候性を向上させる効果もある。ＳｉＯ２の含有量は５０〜８５％が好ましく、６０〜７０％がより好ましく、６１〜６７％がさらに好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、ガラス化が困難になったり、紫外線透過率が低下する傾向がある。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、溶融温度が上昇したり、耐失透性や清澄性に劣る傾向がある。また、加工性が低下する傾向がある。結果として、量産性に劣る傾向がある。
【００１６】
Ｂ２Ｏ３はガラス骨格を構成する成分であり、耐失透性を向上させる効果がある。また、溶融温度を低下させるとともに、硬度を低下させて加工性を高める効果がある。なお、Ｂ２Ｏ３は紫外線透過率をあまり低下させず、かつ、Ｒ２ＯやＲ’Ｏによる紫外線吸収を抑制する効果がある。よって、Ｂ２Ｏ３を積極的に含有させることにより、高い紫外線透過率を維持しつつ、製造工程での設備への負担を軽減し、量産性を向上させることが可能となる。Ｂ２Ｏ３含有量は１５〜５０％が好ましく、１８〜３５％がより好ましく、２０〜２５％がさらに好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、溶融温度が上昇したり、加工性が低下して、量産性に劣る傾向がある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、分相してガラスの安定性が低下する傾向がある。
【００１７】
Ｒ２Ｏは溶融温度を低下させるとともに、硬度を低下させて加工性を高める効果がある。Ｒ２Ｏの含有量（合量）は０〜２０％が好ましく、２〜１５％がより好ましく、６〜１１％がさらに好ましい。Ｒ２Ｏの含有量が多すぎると、失透傾向が強くなってガラス化しにくくなり、また紫外線透過率が低下する傾向がある。なお、Ｒ２Ｏの各成分の含有量も、それぞれ上記範囲であることが好ましい。
【００１８】
本発明の紫外線発光素子用カバーガラスには、上記成分以外にも下記の成分を含有させることができる。
【００１９】
Ａｌ２Ｏ３は、Ｂ２Ｏ３と同様に溶融温度を低下させるとともに、硬度を低下させて加工性を高める成分である。また、分相を抑制したり、Ｒ２ＯやＲ’Ｏによる紫外線吸収を抑制する効果がある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜１５％が好ましく、３〜１０％がより好ましく、４〜８％がさらに好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、失透が生じて量産性が低下する傾向がある。
【００２０】
Ｒ’Ｏ（Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎから選択される少なくとも１種）は、Ｒ２Ｏと同様に溶融温度を低下させるとともに、硬度を低下させて加工性を高める成分である。Ｒ’Ｏの含有量（合量）は０〜２０％が好ましく、１〜１０％がより好ましく、２〜５％がさらに好ましい。Ｒ’Ｏの含有量が多すぎると、失透傾向が強くなってガラス化しにくくなり、また紫外線透過率が低下する傾向がある。なお、Ｒ’Ｏの各成分の含有量も、それぞれ上記範囲であることが好ましい。
【００２１】
Ｆ２は紫外線透過率を高める成分である。Ｆ２の含有量は０〜４％が好ましく、０．５〜３％がより好ましく、１〜２％がさらに好ましい。Ｆ２の含有量が多すぎると、溶融時の蒸発が増加して脈理等が発生し、ガラスが不均質になりやすい。
【００２２】
不純物として混入しやすいＦｅ２Ｏ３は紫外線透過率を低下させやすいため、その含有量は極力少ないほうが好ましい。具体的には、Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、５０ｐｐｍ以下が好ましく、３０ｐｐｍ以下がより好ましい。
【００２３】
本発明の紫外線発光素子用カバーガラスは板状以外にも、例えば凸レンズや凹レンズ等のレンズ形状を有していてもよい。紫外線発光素子用カバーガラスがレンズ形状を有する場合、紫外線発光素子を保護する機能以外にも、紫外線発光素子が発する光を集光したり、拡大するレンズとしての機能も備える。なお、レンズ状の紫外線発光素子用カバーガラスを金属部品とアセンブリして、レンズキャップとして使用することもできる。
【００２４】
次に本発明の紫外線発光素子用カバーガラスを作製する方法を説明する。
【００２５】
まず所望のガラス組成となるように調合した原料を溶融容器内で溶融し、溶融ガラスとする。溶融の際に、還元剤として金属アルミニウムを０．１質量％程度添加してもよい。次に溶融ガラスをインゴットに成形し、当該インゴットから適当な大きさの硝材を切り出し、研磨加工を施すことにより、紫外線発光素子用カバーガラスを得る。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２７】
（実施例）
ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２  ６３．７％、Ａｌ２Ｏ３  ６．４％、Ｂ２Ｏ３  ２１．３％、Ｎａ２Ｏ  ６．４％、Ｋ２Ｏ  １．９％、及び、Ｆ２  ０．５％を含有するように原料を調製し、白金ルツボを用いて電気炉内にて１５００℃で４時間溶融した。得られた溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、アニールした後、厚み１ｍｍに研磨加工することにより試料を作製した。
【００２８】
得られた試料について、紫外域における光透過率を測定したところ、波長２５５ｎｍにおける光透過率が８５％、波長２００ｎｍにおける光透過率が６０％であった。
【００２９】
（比較例）
ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２  ８０％、Ａｌ２Ｏ３  ２．５％、Ｂ２Ｏ３  １２．５％、Ｎａ２Ｏ  ４．５％、及び、Ｋ２Ｏ  ０．５％を含有するように原料を調製したこと以外は、実施例と同様にして試料を作製した。
【００３０】
得られた試料について、紫外域における光透過率を測定したところ、波長２５５ｎｍでの光透過率が３５％、波長２００ｎｍでの光透過率が５％であった。