(57)【要約】【課題】  集光レンズを備えた紫外線発光素子パッケージであって、紫外線の取り出し効率が高く、かつ、安定した出力が得られる、新規な構造を有する紫外線発光素子パッケージを提供すること。【解決手段】  上記課題は、集光レンズと、この集光レンズの底面側の中央に位置されてレンズの底面と離間して配置された紫外線発光素子とを備えてなり、少なくとも紫外線発光素子と集光レンズの底面との間のギャップに、紫外線耐久性を有する屈折率差緩和物質が充填されてなる紫外線発光素子パッケージにより、達成することができる。屈折率差緩和物質としては、シリコーン樹脂またはフッ素系樹脂が用いられる。【選択図】  図１
2007311707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光レンズと、この集光レンズの底面側の中央に位置されて集光レンズの底面と離間して配置された紫外線発光素子とを備えてなり、
少なくとも紫外線発光素子と集光レンズの底面との間のギャップに、紫外線耐久性を有する屈折率差緩和物質が充填されてなることを特徴とする紫外線発光素子パッケージ。
【請求項２】
紫外線発光素子と、この紫外線発光素子が配置された基板と、紫外線発光素子を外部と電気的に接続させる電極と、紫外線発光素子の周囲を囲むよう基板上に配置された枠状のレンズ保持部材と、底面が紫外線発光素子と離間した状態でレンズ保持部材によって保持されて固定された、紫外線発光素子からの紫外線を集光する集光レンズと、少なくとも紫外線発光素子と集光レンズの底面との間のギャップを含む空間に充填されて形成された、紫外線耐久性を有する屈折率差緩和物質よりなる屈折率差緩和層とを備えてなることを特徴とする紫外線発光素子パッケージ。
【請求項３】
屈折率差緩和物質として、シリコーン樹脂またはフッ素系樹脂が用いられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紫外線発光素子パッケージ。
【請求項４】
屈折率差緩和物質が液状であることを特徴とする請求項３に記載の紫外線発光素子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を放射する紫外線発光素子と、この紫外線発光素子からの紫外線を集光する集光レンズとが一体に構成された紫外線発光素子パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えば３６５ｎｍを中心とした波長３００〜４００ｎｍの範囲の紫外線を照射する紫外線照射装置は、この波長範囲に感度を有する例えば接着剤、塗料、インク、レジスト等を硬化または乾燥させる処理、また逆に、溶融または軟化させる処理など、さまざまな処理に利用されている。
例えば光ディスク用のピックアップレンズの接着や、電子部品の基板への接着などの光照射処理においては、小さな領域に光を照射することが必要であり、このような処理を行うための紫外線照射装置のある種のものは、例えば紫外線光源からの紫外線を、光ファイバを多数束ねて構成した導光ファイバによって導くことにより、あるいは例えば紫外線光源からの紫外線を集光レンズによってスポット状に集光して微小な領域に照射する構成とされている。
【０００３】
従来においては、このような紫外線照射装置における紫外線光源としては、例えばキセノンランプや超高圧水銀ランプ等の放電ランプが好適に用いられていたが、近年における、紫外線を高い出力で放射することのできる発光材料を用いた発光ダイオード素子の開発に伴って（例えば非特許文献１参照）、このような発光ダイオード素子（以下、「ＵＶ−ＬＥＤ」と呼ぶ。）を光源として用いた紫外線照射装置が提案され始めている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
一般に、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）を光源として用いる場合には、ＬＥＤ素子からの光を効率よく利用するために、例えばＬＥＤ素子と、集光レンズまたは集光作用のある構成部材とを一体化（パッケージング）してＬＥＤ素子パッケージを構成することが行われている（例えば特許文献２，特許文献３参照）。以下、特許文献２に記載されている図１を参照して、ＬＥＤ素子パッケージの構造について具体的に説明する。
【０００５】
図７は、従来におけるＬＥＤ素子パッケージの一例における構成の概略を示す断面図である。
図７における５１は、電力が供給されることにより発光するＬＥＤ素子であって、このＬＥＤ素子５１は、例えば液晶ポリマー等からなる容器５２の凹部に配置されている。
容器５２には、ＬＥＤ素子５１の電極５１Ａ，５１Ｂと接続するためのリード電極５３，５４が設けられており、リード電極５３，５４は、容器５２の凹部の底面において外部に露出され、容器５２内に配置されたＬＥＤ素子５１の電極５１Ａ，５１Ｂと電気的に接続されている。ＬＥＤ素子５１の電極５１Ａ，５１Ｂとリード電極５３，５４との接続方法は、例えば金線によるワイヤボンディング方式や、例えば銀ペーストなどの電気的接合部材を用いた接合方法を利用することができる。
ＬＥＤ素子５１は、ＬＥＤ素子５１から放射される光を透過する透光性樹脂５５によって封止（モールド）されており、これにより、ＬＥＤ素子５１の酸化防止や外部からの保護が図られている。
このＬＥＤ素子パッケージ５０においては、容器５２の凹部の側面が外方に向かって広がるように傾斜した光反射面とされ、更に透光性樹脂５５の外表面（外形）が凸形状に形成されており、これにより、透光性樹脂５５によって凸レンズ効果が発現されて、ＬＥＤ素子５１から放射される光の集光性が高まり、ＬＥＤ素子パッケージ５０からの光の取り出し効率を向上させることができる。
【０００６】
また、特許文献３に開示されているＬＥＤ発光素子パッケージは、レンズが別個に設けられた構成のものであり、同特許文献３の図１または図２に示されているように、ＬＥＤ素子が例えばエポキシ樹脂よりなる、波長変換用コンバータを含む透明樹脂材料によってモールドされ、さらにこの透明樹脂材料の上に集光レンズが設けられ、集光レンズが透明樹脂材料によって接着、固定されて一体化された構成とされている。
【０００７】
而して、紫外線を放射するＵＶ−ＬＥＤ素子をパッケージングするに際しては、上記のようなパッケージ構造（樹脂モールド構造）を利用することができない。すなわち、上記パッケージ構造においてＬＥＤ素子をモールドするために用いられる従来の透光性樹脂材料は、紫外線（波長３８０ｎｍ以下の光）が照射されることにより劣化し、使用に伴って次第に紫外線の透過率が低下、例えば半分以下に低下する場合もあり、安定した紫外線出力を得ることができないものであるので、ＵＶ―ＬＥＤ素子を従来の透明樹脂材料によってモールドすることによりパッケージングすることはできない。
【０００８】
このような問題に対して、例えば特許文献４には、紫外線を含む光を発光するＵＶ−ＬＥＤ素子が配置される空間に、紫外線が透過しやすい例えば窒素等の気体を封入すると共に、また、レンズを紫外線透過性の石英ガラス等により構成することにより、ＵＶ−ＬＥＤ素子をパッケージングすることが開示されている。
【０００９】
しかしながら、このような気体（例えば窒素）が封入されてなるパッケージ構造においては、ＵＶ−ＬＥＤ素子からの紫外線の取り出し効率が低下する、という問題が生じることが明らかになった。
すなわち、ＵＶ−ＬＥＤ素子が配置された空間内に気体が封入されてなるＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージにおいては、ＵＶ−ＬＥＤ素子の発光源（発光材料）から放射される紫外線は、封入された気体中に伝播されてレンズに入射されることとなる。
而して、ＵＶ−ＬＥＤ素子の発光源は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層により構成されており、この窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層と、封入される気体（例えば窒素）とは、それぞれ屈折率の大きさが異なるため、窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層と気体との界面においては、ある入射角度（臨界角）以上の光は全反射する。つまり、窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層から放射される全ての光が、気体中に取り出されるわけではない。
【００１０】
この現象について、図３を参照して具体的に説明すると、ＵＶ−ＬＥＤ素子の発光源を構成する窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層の屈折率は約２．５であり、窒素の屈折率は約１．０であることから、窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層と窒素との界面において全反射が生ずる（θ' が９０°となる）臨界角θは２３．６°となる。すなわち、ＵＶ−ＬＥＤ素子における窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層から放射される光のうち、ＵＶ−ＬＥＤ素子に垂直な軸に対する平面角θが２３．６°までの範囲（立体角φが０．５２ｓｒ（ステラジアン））に含まれる光しか窒素雰囲気中に取り出すことができないことを示す。
従って、ＵＶ−ＬＥＤ素子からは、２３．６°以上の広がりをもって放射される光もあるが、それらは利用することができないことになる。
また、ＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージにおいては、従来の透明樹脂材料によってモールドされたパッケージ構造を構成することができないことは上述したとおりであるが、仮に、ＵＶ−ＬＥＤ素子をエポキシ樹脂でモールドした場合における光の取り出し効率について検討すると、エポキシ樹脂の屈折率は約１．５であるので、窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層とエポキシ樹脂との界面において全反射が生ずる臨界角θは３６．９°になる。すなわち、ＵＶ−ＬＥＤ素子における窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層から放射される光のうち、ＵＶ−ＬＥＤ素子に垂直な軸に対する平面角が３６．９°までの範囲（立体角φが１．２６ｓｒ）に含まれる光をエポキシ樹脂中に取り出すことができる。
以上のことから、それぞれの角度範囲内において光が一様に含まれていると考えると、ＵＶ−ＬＥＤ素子が配置された空間に気体が封入されてなるＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージにおいてＵＶ−ＬＥＤ素子から窒素雰囲気中に取り出される光の量は、エポキシ樹脂によってモールドした場合のＵＶ−ＬＥＤ素子から樹脂中に取り出される光に比べて、約４０％程度しか得られないことになる。
【００１１】
以上のように、ＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージを構成するに際して、光の取り出し効率の観点からは、樹脂モールドによるパッケージングが望ましいが、この場合には、ＵＶ−ＬＥＤ素子をモールドするために用いられる透明樹脂材料に対して（イ）屈折率が大きいこと（発光素子の発光層の屈折率と近い屈折率を有すること）、（ロ）紫外線が照射されることによる劣化の程度が小さいこと、（ハ）レンズをフレームに確実に固定するために十分に高い接着力を有すること、が要求され、これら三つの条件のすべてを満足する樹脂材料は知られていないのが実情である。
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−０１５７６４号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６６４４号公報
【特許文献３】特表２００２−５４３５９４号公報
【特許文献４】特開平１０−２３３５３２号公報
【非特許文献１】「発光波長は水銀灯と同じ  光出力１００ｍＷの紫外ＬＥＤ」，日経エレクトロニクス，２００２年１０月２１日号，ｐ．２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、集光レンズを備えた紫外線発光素子パッケージであって、紫外線発光素子からの紫外線の取り出し効率が高く、かつ、安定した出力が得られる、新規な構造を有する紫外線発光素子パッケージ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】
【００１４】
本発明の紫外線発光素子パッケージは、集光レンズと、この集光レンズの底面側の中央に位置されてレンズの底面と離間して配置された紫外線発光素子とを備えてなり、
少なくとも紫外線発光素子とレンズの底面との間のギャップに、紫外線耐久性を有する屈折率差緩和物質が充填されてなることを特徴とする。
【００１５】
本発明の紫外線発光素子パッケージは、紫外線発光素子と、この紫外線発光素子が配置された基板と、紫外線発光素子を外部と電気的に接続させる電極と、紫外線発光素子の周囲を囲むよう基板上に配置された枠状のレンズ保持部材と、底面が紫外線発光素子と離間した状態でレンズ保持部材によって保持されて固定された、紫外線発光素子からの紫外線を集光する集光レンズと、少なくとも紫外線発光素子と集光レンズの底面との間のギャップを含む空間に充填されて形成された、紫外線耐久性を有する屈折率差緩和物質よりなる屈折率差緩和層とを備えてなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の紫外線発光素子パッケージにおいては、屈折率差緩和物質としてシリコーン樹脂またはフッ素系樹脂が用いられる。
また、屈折率差緩和物質は液状であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の紫外線発光素子パッケージによれば、紫外線発光素子の発光層との屈折率の差が小さい屈折率差緩和物質が集光レンズと紫外線発光素子との間のギャップに充填されていることにより、紫外線発光素子の発光層と屈折率差緩和物質との界面における両者の屈折率の差に起因する紫外線の取り出し角の低下の程度を小さく抑制することができるので、紫外線発光素子から照射される紫外線を効率よく取り出すことができると共に、屈折率差緩和物質が耐紫外線性に優れたものであることにより、紫外線が照射されることによる経時的な透過率の低下の程度を小さく抑制することができる。
更に、集光レンズと屈折率差緩和物質とを異なる部材とすることにより、耐紫外線性に優れた物質であれば、レンズ形状に成形することが困難であるものであっても、屈折率差緩和物質として用いることができるので、安定した紫外線出力が得られる紫外線発光素子パッケージを得ることができる。
【００１８】
また、レンズと紫外線発光素子との間のギャップに充填される屈折率差緩和物質の厚みが小さいので、紫外線が照射されることによって劣化して屈折率差緩和物質の透過率が低下した場合であっても、その悪影響の程度を小さくすることができる。
【００１９】
また、屈折率差緩和物質として液状の樹脂材料を用いることにより、点灯中の紫外線発光素子を冷却して過熱状態となることを防止することができ、紫外線発光素子の発光効率の低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の紫外線発光素子パッケージの一例における構成の概略を示す断面図である。
この紫外線発光素子パッケージ１０は、電力が供給されることにより紫外線を放射する、例えば紫外線発光ダイオード素子（ＵＶ−ＬＥＤ素子）１１よりなる紫外線発光素子が基板１２上に配置され、さらにこのＵＶ−ＬＥＤ素子１１の光放射方向前方（図１において上方）に、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１から放射された紫外線を集光する半球状の集光レンズ１７が、その底面がＵＶ−ＬＥＤ素子１１の発光面と所定の大きさのギャップが形成されるよう離間した状態で、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１の周囲を囲むように配置されたレンズ保持部材１５によって保持されて固定され、これにより、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１と集光レンズ１７とが一体に構成されている。
【００２１】
ＵＶ−ＬＥＤ素子１１は集光レンズ１７の底面側の中央に位置されており、基板１２に配設されたリード電極１３，１４を介して外部と電気的に接続されている。１１Ａ，１１ＢはＵＶ−ＬＥＤ素子１１の電極であって、例えば金のバンプや銀ペーストなどの電気的接合部材によりリード電極１３，１４に電気的に接続されている。
ＵＶ−ＬＥＤ素子１１の発光源（発光材料）は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）の活性層（屈折率が約２．５）により構成されている。
【００２２】
集光レンズ１７は、紫外線を透過しかつ紫外線が照射されることによって劣化しない、例えば石英などのガラスにより構成されている。なお、集光レンズ１７は上記特性を有するものであればガラスに限定されるものではなく、例えば樹脂材料により構成されていてもよい。
【００２３】
レンズ保持部材１５は、例えば断面形状がＬ字型の枠状のものであって、例えばそのレンズ保持面上に塗布された接着剤１６によって集光レンズ１７が接着されて、これを保持、固定する。
【００２４】
本発明の紫外線発光素子パッケージは、紫外線耐久性を有し、ＵＶ−ＬＥＤ素子の発光層との屈折率の差が小さい屈折率差緩和物質が、少なくとも紫外線発光素子と集光レンズの底面との間のギャップを含む空間に充填されてなるものである。
この実施例においては、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１と集光レンズ１７の底面との間のギャップに、屈折率差緩和物質よりなる屈折率差緩和層２０が集光レンズ１７およびＵＶ−ＬＥＤ素子１１の両者に密着した状態、すなわち、屈折率差緩和層２０とレンズ１７およびＵＶ−ＬＥＤ素子１１との界面にも屈折率差緩和層２０の肉厚中にも気体（空気層）が存在せず隙間がない状態で、形成されている。
本発明でいうところの「紫外線耐久性」とは、例えばＵＶ−ＬＥＤ素子１１に定格電流を通電してＵＶ−ＬＥＤ素子１１を動作させたときに、５０００時間経過後においても７０％低下（初期時に対して７０％以上の透過率が維持されること）が保証される特性、すなわち紫外線が照射されても長時間にわたり透過率が低下しない、あるいは、透過率の低下の程度が小さい特性をいう。
【００２５】
屈折率差緩和物質２０としては、上記特性を満足するものであれば特に制限されないが、例えばシリコーン樹脂またはフッ素系樹脂が用いられることが好ましい。
シリコーン樹脂としては、例えば付加型のものが好ましい。
フッ素系樹脂としては、例えばアモルファス（非晶質）フッ素ポリマーである「サイトップ」（旭硝子製）や、シランカップリング剤を含むフッ素樹脂である「オプツール」（ダイキン工業）などを例示することができる。ここに例示したものにおいて、アモルファス（非晶質）フッ素ポリマーは、紫外線に対する劣化がないこと、シランカップリング剤を含むフッ素樹脂は、レンズを構成するガラスとの密着性に優れていることから好ましく用いることができる。
【００２６】
屈折率差緩和層２０は、紫外線によって劣化して透過率の低下が生じた場合であっても、その影響を大幅に軽減することができるという理由から、厚みは小さいほど好ましく、例えば１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
集光レンズ１７を固定するための接着剤１６としては、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１からの紫外線に直接さらされるわけではなく、また、接着剤１６に入射される光を集光するわけではないので、紫外線によって透過率が低下するものであってもよく、集光レンズ１７をレンズ保持部材１５に固定するための十分に高い接着力を有するもののうちから選択することができるが、屈折率差緩和物質２０の種類に応じて更に以下のような特性を有するものが用いられることが好ましい。
例えば屈折率差緩和物質としてシリコーン樹脂が用いられる場合には、シリコーン樹脂は、大気中に長時間の間さらされていると、水分やガスが浸透して、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１の劣化やシリコーン樹脂それ自体の透過率が低下する場合があるものであるため、接着剤１６としては、密着性のよい、すなわちガス透過率が低く、ガス放出速度も遅いものを用いることが好ましい。このような接着剤１６の具体例としては、例えばエポキシ系の樹脂を例示することできる。
また、屈折率差緩和物質としてフッ素系樹脂が用いられている場合には、フッ素樹脂は接着力（粘着力）が弱いものであるので、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１の点灯時の発熱によって、屈折率差緩和層２０と集光レンズ１７またはＵＶ−ＬＥＤ素子１１とがはがれ、屈折率差緩和層２０と集光レンズ１７またはＵＶ−ＬＥＤ素子１１との間に気体が入り込む場合があるため、接着剤１６としては、熱膨張等によって集光レンズ１７や基板１２に生じる応力を緩和するために、接着後も柔らかい弾性を有するものが用いられることが好ましい。このような接着剤１６の具体例としては、シリル基を含有する樹脂を例示することができる。
【００２８】
上記紫外線発光素子パッケージ１０は、次のようにして作製することができる。
すなわち、図２に示すように、リード電極１３，１４が配設された基板１２上にＵＶ−ＬＥＤ素子１１を実装した後、レンズ保持部材１５を所定の位置に固定し、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１の発光面上に適正な粘度に調整されたペースト状の屈折率差緩和物質２０Ａを塗布すると共に適正な量の接着剤１６をレンズ保持部材１５のレンズ保持面上に塗布し、この状態において、集光レンズ１７をＵＶ−ＬＥＤ素子１１に対して位置合わせしてＵＶ−ＬＥＤ素子１１の上方位置に配置する。これにより、集光レンズ１７の自重を利用して屈折率差緩和物質２０Ａ中に含まれる気体および集光レンズ１７と屈折率差緩和物質２０Ａとの間の気体を排除しながら屈折率差緩和物質２０ＡがＵＶ−ＬＥＤ素子１１の発光面全域を覆うよう拡がり、集光レンズ１７の底面とＵＶ−ＬＥＤ素子１１との距離、すなわち形成されるべき屈折率差緩和層の厚みが所定の大きさとされて、屈折率差緩和物質２０Ａと集光レンズ１７およびＵＶ−ＬＥＤ素子１１とが隙間なく密着される。
そして、屈折率差緩和物質２０Ａおよび接着剤１６、または接着剤１６のみを硬化させることにより、屈折率差緩和層２０が集光レンズ１７とＵＶ−ＬＥＤ素子１１との間に形成されると共に、集光レンズ１７の周縁部が接着剤１６によってレンズ保持部材１５に接着、固定され、これにより、図１に示すＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ１０が得られる。
【００２９】
上記構成のＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ１０においては、リード電極１３，１４を介して電力が供給されることによりＵＶ−ＬＥＤ素子１１が発光し、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１から放射される紫外線は、屈折率差緩和層２０の肉厚中を伝播されて集光レンズ１７に入射されることとなる。
而して、上記ＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ１０によれば、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１の発光層との屈折率の差が小さい屈折率差緩和物質よりなる屈折率差緩和層２０が集光レンズ１７とＵＶ−ＬＥＤ素子１１との間のギャップに充填されて形成されていることにより、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１の発光層と屈折率差緩和物質２０との界面における両者の屈折率の差に起因する紫外線の取り出し角の低下の程度を小さく抑制することができる。すなわち、図３を参照して具体的に説明すると、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１の発光源を構成する例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層から放射される光のうち、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１に垂直な軸に対する平面角が窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層と屈折率差緩和層２０との界面において全反射が生ずる（θ' が９０°となる）臨界角θである大きさの角度範囲（立体角φ）に含まれる光が取り出されるが、屈折率差緩和層２０がシリコーン樹脂である場合には、窒化ガリウム（ＧａＮ）の発光層の屈折率が約２．５であり、シリコーン樹脂の屈折率が約１．４５であることから、臨界角θが３５．５°、立体角φが１．１６ｓｒとなる。また、屈折率差緩和層２０がフッ素樹脂である場合には、フッ素樹脂の屈折率が約１．３であることから、臨界角θが３１．３°、立体角φが０．９２ｓｒとなる。
従って、上述したように、ＵＶ−ＬＥＤ素子が窒素雰囲気に配置されてなる従来のパッケージ構造においては、立体角φは０．５２ｓｒ程度であるから、このようなパッケージ構造に比して、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１から照射される紫外線を効率よく、すなわち屈折率差緩和物質としてシリコーン樹脂が用いられる場合には、約２．２倍の効率で、フッ素樹脂が用いられる場合には、約１．８倍の効率で、取り出すことができる。
しかも、屈折率差緩和層２０が耐紫外線性に優れたものであることにより、紫外線が照射されることによる経時的な透過率の低下の程度を小さく抑制することができ、所期の性能を長期間の間にわたって確実に得ることができる。
【００３０】
また、上記ＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ１０においては、集光レンズ１７は屈折率差緩和物質の接着力によって固定される必要はなく、例えば集光レンズ１７の周縁部において接着剤１６により接着されて、レンジ保持部材１５に保持、固定されているので、屈折率差緩和層２０の厚みを例えば１００μｍ以下と小さくすることができ、従って、紫外線が照射されることによって屈折率差緩和層２０の透過率が低下した場合であっても、その影響の程度を小さくすることができる。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば図４に示すように、レンズ１７とＵＶ−ＬＥＤ素子１１との間のギャップを含む密閉空間内に、液状の屈折率差緩和物質３５が充填されたパッケージ構造とすることができる。
このＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ３０は、液状の屈折率差緩和物質３５が用いられるという構造上、集光レンズ１７、レンズ保持部材１５および基板１２とによって形成される、屈折率差緩和物質３５が充填される空間が高い密閉性を有することが必要であり、例えば集光レンズ１７を固定するための接着剤１６として、優れた密封性を有するものが用いられる。
また、液状の屈折率差緩和物質３５としては、上記の特性に加えて、沸点が高いもの（例えば２００℃以上であるもの）が用いられる。この理由は、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１は点灯時に発熱し、例えば１５０℃程度にまで達することがあるので、液状の屈折率差緩和物質３５が沸騰して生じる気泡によってＵＶ−ＬＥＤ素子１１からの紫外線が反射されて光の利用効率が低下したり、パッケージが破損したりすることを防止するためである。
【００３２】
このような構成のＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ３０は、図５に示すように、リード電極１３，１４が配設された基板１２上にＵＶ−ＬＥＤ素子１１を実装した後、レンズ保持部材１５を所定の位置に固定し、適正な量の接着剤１６をレンズ保持部材１５のレンズ保持面上に塗布すると共に、液状の屈折率差緩和物質３５を、液面がＵＶ−ＬＥＤ素子１１の発光面に対して所定のレベルに位置されてＵＶ−ＬＥＤ素子１１が浸漬された状態となるよう注入する。
この状態において、集光レンズ１７をＵＶ−ＬＥＤ素子１１に対して位置合わせして、気体（エア）が残らないよう、また、集光レンズ１７の底面とＵＶ−ＬＥＤ素子１１との距離、すなわち屈折率差緩和物質の厚みが所定の大きさとなるよう、離間させて配置し、接着剤１６を硬化させることによりレンズ１７の周縁部を接着剤１６によってレンズ保持部材１５に接着、固定し、これにより、図４に示すＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ３０が得られる。
【００３３】
上記ＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ３０によれば、図１に示すものと同様の効果、すなわち、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１からの紫外線を効率よく取り出すことができると共に、紫外線が照射されることによる経時的な透過率の低下の程度を小さく抑制することができ、安定した紫外線出力を長期間にわたって確実に得ることができる。
【００３４】
また、液状の屈折率差緩和物質が充填されてなる構造のＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージにおいては、図６に示すように、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１が配置された密閉空間に連通する屈折率差緩和物質流入口１５Ａおよび屈折率差緩和物質排出口１５Ｂがレンズ保持部材１５に形成され、この密閉空間中を液状の屈折率差緩和物質３５が流過される構成とすることもできる。
このような構成のＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ４０においては、液状の屈折率差緩和物質３５を流過させながらＵＶ−ＬＥＤ素子１１が点灯されるが、気泡が生じないよう屈折率差緩和物質３５を流過されれば、供給量等の具体的な条件は制限されない。
このような構成のＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ４０によれば、上記効果に加え、液状の屈折率差緩和物質３５を流過させることにより点灯中のＵＶ−ＬＥＤ素子１１を冷却して過熱状態となることを防止することができ、ＵＶ−ＬＥＤ素子１１の発光効率が低下することを確実に防止することができる。
【００３５】
さらに、図１に示す構成の紫外線発光素子パッケージにおいては、集光レンズを適正な姿勢で確実に固定することができさえすれば、レンズ保持部材はなくてもよく、また、接着剤による固定方法に制限されない。さらに、屈折率差緩和物質がＵＶ−ＬＥＤ素子が配置される空間内に充填された構成とされていてもよい。
【００３６】
以上のように、本発明の紫外線発光素子パッケージは、紫外線発光素子から照射される紫外線を効率よく取り出すことができると共に、紫外線が照射されることによる経時的な透過率の低下の程度を小さく抑制することができるものであるので、例えば光ディスク用のピックアップレンズの接着や、電子部品の基板への接着などの光照射処理を行うための紫外線照射装置の光源として極めて有用なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の紫外線発光素子パッケージの一例における構成の概略を示す断面図である。
【図２】図１に示す紫外線発光素子パッケージの作製方法を説明するための説明図である。
【図３】本発明の紫外線発光素子パッケージの作用効果を説明するための説明図である。
【図４】本発明の紫外線発光素子パッケージの他の例における構成の概略を示す断面図である。
【図５】図４に示す紫外線発光素子パッケージの作製方法を説明するための説明図である。
【図６】本発明の紫外線発光素子パッケージの更に他の例における構成の概略を示す断面図である。
【図７】従来におけるＬＥＤ素子パッケージの一例における構成の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  紫外線発光素子パッケージ
１１  紫外線発光ダイオード素子（ＵＶ−ＬＥＤ素子）
１１Ａ，１１Ｂ  ＵＶ−ＬＥＤ素子の電極
１２  基板
１３，１４  リード電極
１５  レンズ保持部材
１５Ａ  屈折率差緩和物質流入口
１５Ｂ  屈折率差緩和物質排出口
１６  接着剤
１７  集光レンズ
２０  屈折率差緩和層
２０Ａ  屈折率差緩和物質
３０  ＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ
３５  屈折率差緩和物質
４０  ＵＶ−ＬＥＤ素子パッケージ
５０  ＬＥＤ素子パッケージ
５１  ＬＥＤ素子
５１Ａ，５１Ｂ  ＬＥＤ素子の電極
５２  容器
５３，５４  リード電極
５５  透光性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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