(57)【要約】【課題】光取り出し効率の向上を図ることが可能な紫外線発光装置を提供する。【解決手段】紫外線発光装置１ａは、紫外線を放射するＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２が実装された実装基板３ａと、実装基板３ａ上でＬＥＤチップ２を覆っておりＬＥＤチップ２から放射される紫外線を透過する樹脂部４と、を備える。樹脂部４は、直方体状であり、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線に対する屈折率が２1/2未満である。【選択図】図１
2017120837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップが実装された実装基板と、前記実装基板上で前記ＬＥＤチップを覆っており前記ＬＥＤチップから放射される紫外線を透過する樹脂部と、を備え、
前記樹脂部は、直方体状であり、前記ＬＥＤチップから放射される紫外線に対する屈折率が２1/2未満である
ことを特徴とする紫外線発光装置。
【請求項２】
前記樹脂部は、前記ＬＥＤチップから放射される紫外線に対する屈折率が１．３５〜１．４である
ことを特徴とする請求項１記載の紫外線発光装置。
【請求項３】
前記実装基板上で前記樹脂部を覆い前記紫外線を透過するキャップを更に備え、
前記キャップは、前記実装基板側とは反対側が閉じられた矩形筒状であり、前記樹脂部における前記実装基板側とは反対の表面及び前記樹脂部において前記表面に隣り合う４つの側面それぞれと面状に接するように配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の紫外線発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線発光装置に関し、より詳細には、紫外線を放射するＬＥＤチップ（Light Emitting Diode Chip）を備えた紫外線発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光装置として、パッケージと、このパッケージ内に収容されたＬＥＤ素子と、このＬＥＤ素子をパッケージ内で封止する封止樹脂部と、この封止樹脂部の光取出側に位置する波長変換部と、を備えた発光装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
パッケージは、ＬＥＤ素子を収容可能な素子収容部としてのケースと、このケースの一方側の開口部を覆う素子搭載基板（実装基板）と、を有している。
【０００４】
ＬＥＤ素子は、素子搭載基板上に接着剤によって搭載されている。ＬＥＤ素子は、紫外線発光素子（ＬＥＤチップ）である。紫外線発光素子は、ピーク発光波長が３６０ｎｍ〜４００ｎｍである紫外線を発するように構成されている。
【０００５】
封止樹脂部は、シリコーン等の光透過性樹脂材料（屈折率ｎ＝１．５）からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３４６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたＬＥＤ素子は、ＵＶ−Ａの波長域の紫外線を放射するＬＥＤチップであるが、近年、ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射するＬＥＤチップが実用化されている。しかしながら、ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射するＬＥＤチップを備えた紫外線発光装置は、ＵＶ−Ａの波長域の紫外線を放射するＬＥＤチップを備えた紫外線発光装置に比べて、光取り出し効率の向上が難しく、特に、封止樹脂部の表面を平面状の形状にしたい場合、光取り出し効率の向上が難しい。
【０００８】
本発明の目的は、光取り出し効率の向上を図ることが可能な紫外線発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る一態様の紫外線発光装置は、ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップが実装された実装基板と、前記実装基板上で前記ＬＥＤチップを覆っており前記ＬＥＤチップから放射される紫外線を透過する樹脂部と、を備え、前記樹脂部は、直方体状であり、前記ＬＥＤチップから放射される紫外線に対する屈折率が２1/2未満である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の紫外線発光装置は、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、本発明の一実施形態に係る紫外線発光装置の概略平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】図２は、同上の紫外線発光装置におけるＬＥＤチップの概略断面図である。
【図３】図３は、同上の紫外線発光装置においてＬＥＤチップから放射される紫外線の進行方向の模式説明図である。
【図４】図４Ａは、第１例の紫外線発光装置の概略平面図である。図４Ｂは、第１例の紫外線発光装置の概略正面図である。
【図５】図５は、第２例の紫外線発光装置の概略正面図である。
【図６】図６は、第１例の紫外線発光装置及び第２例の紫外線発光装置の各々に関して、封止部の屈折率と、封止部を設けていないときの光出力に対して封止部を設けたときの光出力の比（光出力比）と、の関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】図７Ａは、本発明の一実施形態の変形例１に係る紫外線発光装置の概略平面図である。図７Ｂは、図７ＡのＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】図８Ａは、本発明の一実施形態の変形例２に係る紫外線発光装置の概略平面図である。図８Ｂは、図８ＡのＸ−Ｘ線断面図である。
【図９】図９は、第３例の紫外線発光装置の概略正面図である。
【図１０】図１０は、第３例の紫外線発光装置に関して、封止部の屈折率と、封止部を設けていないときの光出力に対して封止部を設けたときの光出力の比（光出力比）と、の関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
下記の実施形態及び変形例において説明する各図は、模式的な図（図６及び９を除く）であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
【００１３】
（実施形態）
以下では、本実施形態の紫外線発光装置１ａについて、図１Ａ、１Ｂ及び２に基づいて説明する。
【００１４】
紫外線発光装置１ａは、ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射するＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２が実装された実装基板３ａと、実装基板３ａ上でＬＥＤチップ２を覆いＬＥＤチップ２から放射される紫外線を透過する樹脂部４と、を備える。よって、紫外線発光装置１ａは、ＬＥＤチップ２から放射された紫外線が樹脂部４から出射される。
【００１５】
紫外線発光装置１ａの各構成要素については、以下に詳細に説明する。
【００１６】
ＬＥＤチップ２は、直方体状のチップ（「ダイ（die）」とも呼ばれる）である。ここで、ＬＥＤチップ２の平面視形状は、例えば、正方形状である。「ＬＥＤチップ２の平面視形状」とは、ＬＥＤチップ２の厚さ方向に沿った方向から見たＬＥＤチップ２の外周形状である。ＬＥＤチップ２の平面視でのチップサイズ（chip size）は、例えば、０．３９ｍｍ□（０．３９ｍｍ×０．３９ｍｍ）である。また、ＬＥＤチップ２の厚さは、例えば、０．１６ｍｍである。
【００１７】
ＬＥＤチップ２は、図２に示すように、基板２０を備え、基板２０の第１面２０１側において、第１面２０１に近い側から順に、バッファ層（buffer layer）２１、ｎ型コンタクト層を兼ねるｎ型半導体層２２、発光層２３、ｐ型半導体層２４及びｐ型コンタクト層２５が形成されている。基板２０の厚さ方向においてｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２４との間にある発光層２３は、井戸層と障壁層とを含む量子井戸構造を有している。
【００１８】
ＬＥＤチップ２では、バッファ層２１、ｎ型コンタクト層を兼ねるｎ型半導体層２２、発光層２３、ｐ型半導体層２４及びｐ型コンタクト層２５を含む積層体の一部が、ｐ型コンタクト層２５の表面２５１側からｎ型半導体層２２の厚さ方向の途中まで除去されている。そして、ＬＥＤチップ２は、ｎ型半導体層２２の露出した表面２２１上に負電極２７が形成され、ｐ型コンタクト層２５の表面２５１上に正電極２８が形成されている。要するに、ＬＥＤチップ２は、このＬＥＤチップ２の厚さ方向の一面側に負電極２７及び正電極２８が配置されている。ここで、「ＬＥＤチップ２の厚さ方向の一面」とは、ｎ型半導体層２２（ｎ型コンタクト層）の露出した表面２２１及びｐ型コンタクト層２５の表面を含む。
【００１９】
ＬＥＤチップ２は、より詳細には、基板２０をサファイア基板とし、バッファ層２１をＡｌＮ層とし、ｎ型半導体層２２を発光層２３の井戸層よりもバンドギャップの大きなｎ型ＡｌＧａＮ層とし、ｐ型半導体層２４を発光層２３の井戸層よりもバンドギャップの大きなｐ型ＡｌＧａＮ層とし、ｐ型コンタクト層２５をｐ型ＧａＮ層としてある。ＬＥＤチップ２は、ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射するように発光層２３の井戸層を構成してある。「ＵＶ−Ｃの波長域」とは、例えば国際照明委員会（ＣＩＥ）における紫外線の波長による分類によれば、１００ｎｍ〜２８０ｎｍである。ここで、ＬＥＤチップ２は、井戸層をＡｌ0.50Ｇａ0.50Ｎ層により構成してあり、発光ピーク波長が２６５ｎｍである。バッファ層２１、ｎ型半導体層２２及びｐ型半導体層２４は、発光層２３の井戸層よりもバンドギャップが大きい。また、ｎ型半導体層２２を構成するｎ型ＡｌＧａＮ層は、発光層２３から放射される紫外線に対する屈折率が２．５程度である。また、バッファ層２１を構成するＡｌＮ層は、発光層２３から放射される紫外線に対する屈折率が２．６５程度である。また、基板２０を構成するサファイア基板は、発光層２３から放射される紫外線に対する屈折率が１．７８程度である。
【００２０】
ＬＥＤチップ２は、実装基板３ａにフリップチップ実装されている。ここで、ＬＥＤチップ２の光取り出し面は、ＬＥＤチップ２における実装基板３ａ側とは反対側の表面と、ＬＥＤチップ２の側面と、を含む。より詳細には、ＬＥＤチップ２の光取り出し面は、基板２０における第１面２０１とは反対側の第２面２０２と、基板２０の外周面２０３と、を含む。
【００２１】
実装基板３ａは、ＬＥＤチップ２を実装する基板である。「実装する」とは、ＬＥＤチップ２を配置して機械的に接続すること及び電気的に接続することを含む概念である。
【００２２】
実装基板３ａは、１個のＬＥＤチップ２を実装できるように構成されている。実装基板３ａは、実装基板３ａの厚さ方向に沿った方向から見た平面視においてＬＥＤチップ２よりも大きい。実装基板３ａの外周形状は、正方形状としてある。
【００２３】
実装基板３ａは、支持体３０と、第１導体部３１及び第２導体部３２と、を備える。支持体３０は、矩形板状に形成されている。支持体３０は、ＡｌＮのセラミック基板である。これにより、支持体３０は、電気絶縁性を有する。第１導体部３１及び第２導体部３２は、支持体３０の表面３０１上に形成されている。これにより、支持体３０は、第１導体部３１及び第２導体部３２を支持する機能を有する。また、支持体３０は、第１導体部３１と第２導体部３２とを電気的に絶縁する機能を有する。支持体３０の外周形状は、正方形状である。
【００２４】
第１導体部３１は、ＬＥＤチップ２の負電極２７が電気的に接続される導電層である。第２導体部３２は、ＬＥＤチップ２の正電極２８が電気的に接続される導電層である。
【００２５】
第１導体部３１及び第２導体部３２の各々は、例えば、Ｔｉ膜とＰｔ膜とＡｕ膜との積層膜である。第１導体部３１及び第２導体部３２の各々は、例えば、Ａｌ膜とＮｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層膜、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜等でもよい。第１導体部３１及び第２導体部３２の各々は、積層膜である場合、支持体３０から最も離れた最上層がＡｕにより形成され、支持体３０に最も近い最下層が支持体３０との密着性の高い材料により形成されているのが好ましい。第１導体部３１及び第２導体部３２は、積層膜に限らず、単層膜でもよい。
【００２６】
第１導体部３１及び第２導体部３２の各々のＬＥＤチップ２側の表面積は、紫外線発光装置１ａの放熱性及び光取り出し効率を向上させる観点から、より大きいほうが好ましい。
【００２７】
紫外線発光装置１ａでは、上述のようにＬＥＤチップ２が実装基板３ａにフリップチップ実装されている。より詳細には、紫外線発光装置１ａでは、ＬＥＤチップ２の負電極２７が第１接合部７１を介して実装基板３ａの第１導体部３１と電気的に接続されており、ＬＥＤチップ２の正電極２８が第２接合部７２を介して実装基板３ａの第２導体部３２と電気的に接続されている。言い換えれば、紫外線発光装置１ａは、ＬＥＤチップ２の負電極２７と実装基板３ａの第１導体部３１との間にある第１接合部７１と、ＬＥＤチップ２の正電極２８と実装基板３ａの第２導体部３２との間にある第２接合部７２と、を備える。第１接合部７１及び第２接合部７２の各々は、例えば、ＡｕＳｎである。はんだは、鉛フリーはんだ（Lead-free Solder）であるのが好ましく、ＡｕＳｎ、ＳｎＣｕＡｇ等を採用することができるが、耐熱性の観点からＡｕＳｎを採用するのが好ましい。第１接合部７１及び第２接合部７２の各々は、はんだに限らず、例えば、Ａｕバンプ等の導電性バンプでもよい。
【００２８】
実装基板３ａは、支持体３０の裏面３０２に形成されている第１外部接続電極３４及び第２外部接続電極３５と、支持体３０の厚さ方向に貫通して形成されている第１貫通配線３６及び第２貫通配線３７と、を更に備える。第１外部接続電極３４は、第１貫通配線３６を介して第１導体部３１と電気的に接続されている。第２外部接続電極３５は、第２貫通配線３７を介して第２導体部３２と電気的に接続されている。
【００２９】
第１外部接続電極３４及び第２外部接続電極３５の各々は、例えば、Ｔｉ膜とＰｔ膜とＡｕ膜との積層膜である。第１導体部３１及び第２導体部３２の各々は、例えば、Ａｌ膜とＮｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層膜、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜等でもよい。第１外部接続電極３４及び第２外部接続電極３５の各々は、積層膜である場合、支持体３０から最も離れた最上層がＡｕにより形成され、支持体３０に最も近い最下層が支持体３０との密着性の高い材料により形成されているのが好ましい。第１外部接続電極３４及び第２外部接続電極３５は、積層膜に限らず、単層膜でもよい。
【００３０】
第１貫通配線３６及び第２貫通配線３７の各々は、例えば、Ｗ、Ｃｕ等により形成することができる。第１貫通配線３６及び第２貫通配線３７は、実装基板３ａの厚さ方向においてＬＥＤチップ２と重ならないように配置されている。
【００３１】
上述の説明から分かるように、実装基板３ａは、各構成要素（支持体３０、第１導体部３１、第２導体部３２、第１外部接続電極３４、第２外部接続電極３５、第１貫通配線３６及び第２貫通配線３７）が無機材料からなることが好ましい。これにより、紫外線発光装置１ａでは、実装基板３ａが有機材料からなる構成要素を含んでいる場合に比べて、ＬＥＤチップ２からの紫外線によって劣化しにくくなり、長寿命化を図ることが可能となる。
【００３２】
実装基板３ａ上でＬＥＤチップ２を覆い紫外線を透過する樹脂部４は、実装基板３ａ上でＬＥＤチップ２を封止している。樹脂部４は、電気絶縁性を有する樹脂からなる。樹脂部４は、直方体状であり、実装基板３ａ側とは反対側の表面４１が平面状であり、かつ、ＬＥＤチップ２の厚さ方向に沿った４つの側面４２の各々が平面状である。樹脂部４の表面４１は、ＬＥＤチップ２における基板２０の第２面２０２と略平行である。実装基板３ａの厚さ方向における樹脂部４の高さは、０．３ｍｍである。また、樹脂部４の表面４１の外周形状は、１辺が０．７ｍｍの正方形である。
【００３３】
紫外線発光装置１ａにおいて、ＬＥＤチップ２から樹脂部４へ放射された紫外線の進行経路としては、図３中に点線で示すような進行経路Ｆ１（以下、「第１進行経路Ｆ１」という）と、図３中に破線で示すような進行経路Ｆ２（以下、「第２進行経路Ｆ２」という）と、がある。図３中の一点鎖線Ｇ１は、樹脂部４の表面４１の任意の点Ｔ１における法線である。また、図３中の一点鎖線Ｇ２は、樹脂部４の１つの側面４２の任意の点Ｔ２における法線である。第１進行経路Ｆ１では、ＬＥＤチップ２から樹脂部４の表面４１に向かって放射された紫外線が樹脂部４と樹脂部４に接している媒質８との界面で屈折されて媒質８中へ進む。第２進行経路Ｆ２では、ＬＥＤチップ２から樹脂部４の表面４１へ向かって放射された紫外線が樹脂部４と媒質８との界面に入射して全反射されて樹脂部４の側面４２へ向かい、更に樹脂部４と樹脂部４に接している媒質８との界面に入射して全反射される。第２進行経路Ｆ２の紫外線に関して、ＬＥＤチップ２から樹脂部４の表面４１へ向かって放射された紫外線が樹脂部４と媒質８との界面に入射するときの入射角をθ0〔rad〕、樹脂部４の側面４２へ向かって反射された紫外線が樹脂部４と媒質８との界面に入射するときの入射角をθ1〔rad〕とすると、θ0とθ1との関係は、下記の式（１）で表される。
θ1＝π／２−θ0      式（１）
【００３４】
また、図３に示すように、樹脂部４の屈折率をｎ0、樹脂部４が接する媒質８の屈折率をｎ1とした場合、ＬＥＤチップ２から放射されて樹脂部４と媒質８との界面に入射する紫外線の臨界角θc〔rad〕は、下記の式（２）で表される。
θc＝sin-1（ｎ1／ｎ0）      式（２）
【００３５】
ＬＥＤチップ２から樹脂部４の表面４１へ向かって放射された紫外線が樹脂部４と媒質８との界面で全反射する入射角θ0の条件は、下記の式（３）で表される。
θ0≧θc      式（３）
【００３６】
また、樹脂部４の側面４２へ向かって反射された紫外線が樹脂部４と媒質８との界面で全反射しない入射角θ1の条件は、下記の式（４）で表される。
θ1＜θc      式（４）
【００３７】
式（４）と式（１）とをまとめると、下記の式（５）となる。
θ1＝π／２−θ0＜θc      式（５）
【００３８】
ここで、入射角θ0の最大値θ0maxと臨界角θcとの関係は、下記の式（６）となる。
θ0max≒θc      式（６）
【００３９】
よって、式（５）、式（６）及び式（３）から、樹脂部４の側面４２で全反射しない入射角θ1の条件は、下記の式（７）で表される。
π／２−θc＜θc      式（７）
【００４０】
式（７）を整理すると、臨界角θcは、下記の式（８）で表される。
θc＞π／４      式（８）
【００４１】
式（８）と式（２）とをまとめると、下記の式（９）となる。
sin-1（ｎ1／ｎ0）＞π／４      式（９）
【００４２】
ここで、例えば媒質８が空気でｎ1＝１の場合、屈折率ｎ0は、下記の式（１０）で表される。
ｎ0＜１／｛sin（π／４）｝＝２1/2      式（１０）
【００４３】
式（１０）から、ｎ0が２1/2以上であると、ＬＥＤチップ２から放射された紫外線のうち、樹脂部４の表面４１で全反射されて、樹脂部４の側面４２に入射した紫外線が、樹脂部４の側面４２から出射されないことが分かる。この樹脂部４の側面４２から出射されない紫外線は、実装基板３ａ（図１Ａ及び１Ｂ参照）で反射されてＬＥＤチップ２に入射し、ＬＥＤチップ２で吸収されたり、樹脂部４で吸収されたりする。また、ＬＥＤチップ２から放射された紫外線のうち、樹脂部４の側面４２で全反射されて、樹脂部４の表面４１に入射した紫外線が、樹脂部４の表面４１から出射されず、ＬＥＤチップ２に入射してＬＥＤチップ２で吸収されたり、樹脂部４で吸収されたりする。
【００４４】
したがって、紫外線発光装置１ａの光取り出し効率は、実装基板３ａ及びＬＥＤチップ２それぞれでの紫外線の吸収を無視できれば、理論的には、樹脂部４の屈折率が略２1/2の場合に最大値となる。しかしながら、実際の紫外線発光装置１ａでは、実装基板３ａ及びＬＥＤチップ２での紫外線の吸収があるので、樹脂部４の屈折率は、１．３以上２1/2未満が好ましい。
【００４５】
ここで、紫外線発光装置１ａとは別に、図４Ａ及び４Ｂに示す第１例の紫外線発光装置１１及び図５に示す第２例の紫外線発光装置１２について説明する。第１例の紫外線発光装置１１及び第２例の紫外線発光装置１２の各々は、実装基板３と、実装基板３に実装された１個のＬＥＤチップ２と、実装基板３上で１個のＬＥＤチップ２を覆う封止部４０と、を備える。
【００４６】
第１例の紫外線発光装置１１では、図４Ａ及び４Ｂに示すように、封止部４０が半球状である。図４Ａでは、半球状の封止部４０の半径をＲ１として記載してある。第１例の紫外線発光装置１１において、ＬＥＤチップ２の仕様（発光ピーク波長、構成、材質、サイズ及び厚さ等）は、紫外線発光装置１ａにおけるＬＥＤチップ２と同じである。したがって、ＬＥＤチップ２のチップサイズ及び厚さは、それぞれ、０．３９ｍｍ×０．３９ｍｍ、０．１６ｍｍである。
【００４７】
第２例の紫外線発光装置１２では、図５に示すように、封止部４０が直方体状である（封止部４０の表面４０１は、正方形である）。図５では、封止部４０において互いに対向する側面４０２間の長さをＬ２、封止部４０の高さをＨ２として記載してある。第２例の紫外線発光装置１２において、ＬＥＤチップ２の仕様（発光ピーク波長、構成、材質、サイズ及び厚さ等）は、紫外線発光装置１ａにおけるＬＥＤチップ２と同じである。したがって、ＬＥＤチップ２のチップサイズ及び厚さは、それぞれ、０．３９ｍｍ×０．３９ｍｍ、０．１６ｍｍである。
【００４８】
図６は、第１例の紫外線発光装置１１及び第２例の紫外線発光装置１２の各々に関して、封止部４０の屈折率と、封止部４０を設けていないときの光出力に対して封止部４０を設けたときの光出力の比（光出力比）と、の関係のシミュレーション結果を示すグラフである。「光出力比」は、封止部４０を設けていないときの光出力〔Ｗ〕をＰ１、封止部４０を設けたときの光出力〔Ｗ〕をＰ２とすると、下記の式（１１）で表される。
光出力比＝Ｐ２／Ｐ１      式（１１）
光出力比は、封止部４０を設けたことによる光取出し効率の増倍率に相当する。
【００４９】
上述のシミュレーションは、モンテカルロ法を用いた光線追跡法による幾何光学シミュレーションである。このシミュレーションでは、第１例の紫外線発光装置１１及び第２例の紫外線発光装置１２の各々における実装基板３の反射率を７０％としている。
【００５０】
図６中のＢ１は、第１例の紫外線発光装置１１においてＲ１を１ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。また、図６中のＢ２は、第１例の紫外線発光装置１１においてＲ１を０．４ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。また、図６中のＡ１は、第２例の紫外線発光装置１２においてＬ２を１．４ｍｍ、Ｈ２を１．４ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。図６中のＡ２は、第２例の紫外線発光装置１２においてＬ２を０．７ｍｍ、Ｈ２を０．３ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。図６中のＡ３は、第２例の紫外線発光装置１２においてＬ２を０．５ｍｍ、Ｈ２を０．３ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。
【００５１】
図６中のＢ１及びＢ２から、半球状の封止部４０を備えた第１例の紫外線発光装置１１では、封止部４０の屈折率が基板２０の屈折率（１．７８）以下であれば、封止部４０の屈折率が高いほど、光取り出し効率が高くなる傾向にあることが分かる。この傾向は、実測値でも同様である。
【００５２】
これに対して、図６中のＡ１、Ａ２及びＡ３から、直方体状の封止部４０を備えた第２例の紫外線発光装置１２では、封止部４０の屈折率が１．３〜１．４の範囲内で光取り出し効率が最大となる傾向にあることが分かる。
【００５３】
紫外線発光装置１ａにおける樹脂部４は、例えば、アモルファスフッ素樹脂により構成されている。アモルファスフッ素樹脂としては、例えば、旭硝子社製のＣＹＴＯＰを採用することができる。これにより、樹脂部４の屈折率を１．３５とすることができる。樹脂部４は、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線に対する透過率が８０％以上であるのが好ましく、９０％以上であるのがより好ましい。樹脂部４は、アモルファスフッ素樹脂により構成することで、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線に対する透過率を９０％以上とすることができる。樹脂部４は、アモルファスフッ素樹脂に限らず、例えば、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）により構成されていてもよい。この場合も、樹脂部４の屈折率を１．３５とすることができる。また、樹脂部４は、例えば、主骨格がＳｉ−Ｏ結合であるシリコーン樹脂により構成されていてもよい。この場合、樹脂部４の屈折率を例えば１．４とすることができる。樹脂部４は、主骨格がＳｉ−Ｏ結合であるシリコーン樹脂により構成することで、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線に対する透過率を９０％以上とすることが可能となる。
【００５４】
以上説明した本実施形態の紫外線発光装置１ａは、紫外線を放射するＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２が実装された実装基板３ａと、実装基板３ａ上でＬＥＤチップ２を覆っておりＬＥＤチップ２から放射される紫外線を透過する樹脂部４と、を備える。樹脂部４は、直方体状であり、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線に対する屈折率が２1/2未満である。これにより、紫外線発光装置１ａは、樹脂部４を直方体状とした構成において、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００５５】
紫外線発光装置１ａにおいて、樹脂部４は、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線に対する屈折率が１．３５〜１．４であるのが好ましい。これにより、紫外線発光装置１ａは、樹脂部４に関し、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線に対する透過率を９０％以上とすることが可能となり、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。屈折率は、例えば、デュク・ド・ショルヌ（Duc de Chaulens）法により測定可能である。また、屈折率は、顕微分光光度計で測定して得られた波長に対する反射率及び透過率のデータに基づいてフィッティング解析を行うことにより求めることも可能である。
【００５６】
紫外線発光装置１ａは、ＬＥＤチップ２と実装基板３ａとの間の隙間を埋めているアンダーフィル部を備えていてもよい。アンダーフィル部は、樹脂部４と同じ樹脂で構成されていてもよいし、別の樹脂で構成されていてもよい。
【００５７】
以下では、実施形態の変形例１の紫外線発光装置１ｂについて、図７Ａ及び７Ｂに基づいて説明する。なお、変形例１の紫外線発光装置１ｂの基本構成は実施形態の紫外線発光装置１ａと同様なので、紫外線発光装置１ａと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００５８】
変形例１の紫外線発光装置１ｂは、実施形態の紫外線発光装置１ａにおける実装基板３ａの代わりに、実装基板３ｂを備え、実装基板３ｂ上で樹脂部４を覆うキャップ５を更に備える。
【００５９】
キャップ５は、実装基板３ｂ上で樹脂部４及びＬＥＤチップ２を覆っている。キャップ５は、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線を透過するガラスにより構成されている。よって、紫外線発光装置１ｂでは、ＬＥＤチップ２から放射されて樹脂部４を透過した紫外線がキャップ５から出射される。
【００６０】
キャップ５を構成するガラスは、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線に対する透過率が７０％以上であるのが好ましく、８０％以上であるのがより好ましい。キャップ５を構成するガラスは、紫外線に対する透過率の観点から、硼珪酸ガラスであるのが好ましい。キャップ５を構成する硼珪酸ガラスとしては、例えば、ＳＣＨＯＴＴ社製の８３４７、ＳＣＨＯＴＴ社製の８３３７Ｂ等を採用することができる。キャップ５を構成するガラスとしてＳＣＨＯＴＴ社製の８３４７又はＳＣＨＯＴＴ社製の８３３７Ｂを採用した場合、ＬＥＤチップ２から放射される紫外線に対するキャップ５の屈折率は、１．５３程度である。
【００６１】
キャップ５は、実装基板３ｂ側とは反対側が閉じられた矩形筒状であり、実装基板３ｂ側の端面５２（実装基板３ｂ側の開口の周縁）が全周に亘って実装基板３ｂに接合されている。キャップ５は、実装基板３ｂ側とは反対側の表面５１、４つの外側面５３、内底面５４及び４つの内側面５５を有する。キャップ５では、表面５１、各外側面５３、内底面５４及び各内側面５５それぞれが平面状である。キャップ５の表面５１の外周形状は、正方形状である。キャップ５の内底面５４の外周形状は、表面５１よりも小さな正方形状である。キャップ５において、端面５２を含む平面から内底面５４までの深さＤ１は、ＬＥＤチップ２の厚さよりも大きい。キャップ５は、表面５１の各辺の長さが２ｍｍ、高さＨ４（端面５２と表面５１との間の長さ）が１．０ｍｍ、深さＤ１が０．７ｍｍ、端面５２の幅Ｗ３が０．５ｍｍである。
【００６２】
キャップ５の端面５２は、接合部６により実装基板３ｂと接合されている。接合部６は、合金であり、例えば、ＡｕＳｎ等の鉛フリーはんだである。紫外線発光装置１ｂは、キャップ５の端面５２の全周に亘って形成されている第１接合用金属層５９と、実装基板３ｂにおいて第１接合用金属層５９に対向している第２接合用金属層３９と、を備え、第１接合用金属層５９と第２接合用金属層３９との間に接合部６が介在している。第１接合用金属層５９、第２接合用金属層３９及び接合部６の各々は、矩形枠状である。第１接合用金属層５９及び第２接合用金属層３９の各々は、例えば、Ｃｒ膜と、このＣｒ膜上に形成されたＰｔ膜と、このＰｔ膜上に形成されたＡｕ膜と、の積層膜により構成されており、最表層がＡｕ膜となっている。
【００６３】
実装基板３ｂ上でＬＥＤチップ２を覆っている樹脂部４は、直方体状であり、キャップ５とＬＥＤチップ２及び実装基板３ｂとの間にある。
【００６４】
樹脂部４の表面４１は、キャップ５の内底面５４に接している。樹脂部４の４つの側面４２の各々は、キャップ５において樹脂部４の各側面４２に一対一で対応する内側面５５と接している。
【００６５】
紫外線発光装置１ｂでは、キャップ５における正方形状の内底面５４と樹脂部４との界面が平面状であり、かつ、キャップ５における４つの内側面５５の各々と樹脂部４との界面が平面状である。
【００６６】
以上説明した変形例１の紫外線発光装置１ｂは、紫外線発光装置１ａと同様の構成を備え、実装基板３ｂ上で樹脂部４を覆い紫外線を透過するキャップ５を更に備える。キャップ５は、実装基板３ｂ側とは反対側が閉じられた矩形筒状である。紫外線発光装置１ｂは、樹脂部４における実装基板３ｂ側とは反対の表面４１及び樹脂部４において表面４１に隣り合う４つの側面４２それぞれと面状に接する（面接触する）ように配置されている。よって、変形例１の紫外線発光装置１ｂは、直方体状の樹脂部４及びそれを覆うキャップ５を備えた構成において、樹脂部４とキャップ５との界面が樹脂部４の表面４１及び４つの側面４２と同様の形状となるので、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００６７】
キャップ５は、内周形状が矩形状（直角四辺形状）であり、外周形状が内周形状よりも大きな矩形状（直角四辺形状）である。より詳細には、キャップ５の内周形状は、正方形状である。また、キャップ５の外周形状は、内周形状よりも大きな正方形状である。紫外線発光装置１ｂでは、キャップ５の内底面５４が樹脂部４の表面４１の略全面に亘って密接し、キャップ５の４つの内側面５５が樹脂部４の４つの側面４２のうち一対一で対応する側面４２の略全面に亘って密接しているのが好ましい。これにより、紫外線発光装置１ｂは、キャップ５と樹脂部４との界面付近に空隙がある場合に比べて、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００６８】
紫外線発光装置１ｂは、キャップ５における実装基板３ｂ側の端面５２が実装基板３ｂに接合されている。紫外線発光装置１ｂは、キャップ５における実装基板３ｂ側の端面５２が全周に亘って実装基板３ｂに接合されているのが好ましい。これにより、紫外線発光装置１ｂは、信頼性を向上させることが可能となる。
【００６９】
上述のように、紫外線発光装置１ｂでは、キャップ５が、実装基板３ｂ側とは反対側が閉じられた矩形筒状である。これにより、キャップ５の形成方向として、例えば、以下のような形成方法を採用することが可能となる。
【００７０】
キャップ５の形成方法では、例えば、複数個のキャップ５を形成できる大きさのガラス板（ガラスウェハ）に対して、各キャップ５の内底面５４及び内側面５５をドリル加工、エッチング等により形成することでガラス板に複数個のキャップ５を形成する。その後、ダイシングによって個々のキャップ５に分割する。これにより、紫外線発光装置１ｂでは、キャップ５の低コスト化を図ることが可能となる。
【００７１】
以下では、実施形態の変形例２の紫外線発光装置１ｃについて、図８Ａ及び８Ｂに基づいて説明する。なお、変形例２の紫外線発光装置１ｃの基本構成は変形例１の紫外線発光装置１ｂと同様なので、紫外線発光装置１ｂと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７２】
変形例２の紫外線発光装置１ｃは、変形例１の紫外線発光装置１ｂにおける実装基板３ｂの代わりに、実装基板３ｃを備え、実装基板３ｃ上に６個のＬＥＤチップ２が実装されている点が変形例１の紫外線発光装置１ｂと相違する。また、変形例２の紫外線発光装置１ｃは、樹脂部４が６個のＬＥＤチップ２を覆う直方体状である点が変形例１の紫外線発光装置１ｂと相違する。
【００７３】
実装基板３ｃは、６個のＬＥＤチップ２を実装できるように構成されている。より詳細には、実装基板３ｃは、６個のＬＥＤチップ２が並列接続されるように第１導体部３１及び第２導体部３２を６つずつ備えている。６個のＬＥＤチップ２は、実装基板３ｃの厚さ方向に直交する１つの仮想円における円周上において等間隔で配置されている。
【００７４】
ここで、紫外線発光装置１ｃとは別に、図９に示す第３例の紫外線発光装置１３について説明する。第３例の紫外線発光装置１３は、実装基板３と、実装基板３に実装された６個のＬＥＤチップ２と、実装基板３上で６個のＬＥＤチップ２を覆う封止部４０と、を備える。第３例の紫外線発光装置１３では、図９に示すように、封止部４０が直方体状である（封止部４０の表面４０１は、正方形である）。図９では、キャップ５において互いに対向する外側面５３間の長さをＬ３、キャップ５の深さをＤ１、キャップ５の高さをＨ４として記載してある。第３例の紫外線発光装置１３において、ＬＥＤチップ２の仕様（発光ピーク波長、構成、材質、サイズ及び厚さ等）は、紫外線発光装置１ａにおけるＬＥＤチップ２と同じである。したがって、ＬＥＤチップ２のチップサイズ及び厚さは、それぞれ、０．３９ｍｍ×０．３９ｍｍ、０．１６ｍｍである。
【００７５】
図１０は、第３例の紫外線発光装置１３に関して、封止部４０の屈折率と、封止部４０を設けていないときの光出力に対して封止部４０を設けたときの光出力の比（光出力比）と、の関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００７６】
上述のシミュレーションは、モンテカルロ法を用いた光線追跡法による幾何光学シミュレーションである。このシミュレーションでは、第３例の紫外線発光装置１３における実装基板３の反射率を７０％としている。
【００７７】
図１０中のＣ１は、第３例の紫外線発光装置１３においてＬ３を３．３ｍｍ、Ｄ１を０．３ｍｍ、Ｈ４を０．６ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。図１０中のＣ２は、第３例の紫外線発光装置１３においてＬ３を３．３ｍｍ、Ｄ１を０．３ｍｍ、Ｈ４を１．０ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。図１０中のＣ３は、第３例の紫外線発光装置１３においてＬ３を３．３ｍｍ、Ｄ１を０．７ｍｍ、Ｈ４を１．０ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。
【００７８】
図１０から、第３例の紫外線発光装置１３では、封止部４０の屈折率が１．３〜１．４の範囲内で光取り出し効率が極大となる傾向にあることが分かる。
【００７９】
以上説明した変形例２の紫外線発光装置１ｃは、変形例１の紫外線発光装置１ｂと同様、直方体状の樹脂部４及びそれを覆うキャップ５を備えた構成において、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００８０】
実施形態及び変形例１、２に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。
【００８１】
例えば、ＬＥＤチップ２における発光層２３の井戸層は、ＩｎＡｌＧａＮ層により構成されていてもよい。また、ＬＥＤチップ２の構造は、図２の構造に限定されない。
【００８２】
また、ＬＥＤチップ２のチップサイズは、例えば、０．２ｍｍ□（０．２ｍｍ×０．２ｍｍ）〜１ｍｍ□（１ｍｍ×１ｍｍ）程度の範囲で適宜設定することができる。また、ＬＥＤチップ２の平面視形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。
【００８３】
また、実装基板３ａ、３ｂ及び３ｃの各々における支持体３０は、例えば、ＡｌＮのセラミック基板に限らず、例えば、単結晶のシリコン基板と、このシリコン基板の表面に形成された電気絶縁膜（シリコン酸化膜）と、を備えた構成としてもよい。また、支持体３０の外周形状は、矩形状（直角四辺形状）に限らず、例えば、矩形以外の多角形状や、円形状等でもよい。
【００８４】
また、実装基板３ａ、３ｂ及び３ｃの各々は、第１外部接続電極３４及び第２外部接続電極３５が支持体３０の表面３０１に形成されていてもよい。この場合、実装基板３ａ、３ｂ及び３ｃは、第１貫通配線３６及び第２貫通配線３７を設ける代わりに、例えば、第１拡散層配線及び第２拡散層配線を設けた構成としてもよい。
【００８５】
実装基板３ｂ、３ｃそれぞれにおいて、第１貫通配線３６及び第２貫通配線３７の各々が、キャップ５と重ならないように配置されていてもよい。
【００８６】
キャップ５の内周形状は、矩形状であればよく、正方形状に限らず、長方形状でもよい。また、キャップ５の外周形状は、内周形状よりも大きな矩形状であればよく、長方形状でもよい。
【００８７】
キャップ５と実装基板３ｂ又は３ｃとを接合する接合部６は、合金に限らず、例えば、低融点ガラスにより構成されていてもよい。本明細書において、低融点ガラスとは、軟化点が６００℃以下のガラスであり、軟化点が５００℃以下のガラスが好ましく、軟化点が４００℃以下のガラスが更に好ましい。低融点ガラスは、例えば、主成分として酸化鉛（ＰｂＯ）と無水ほう酸（Ｂ2Ｏ3）とを含むガラスである。
【００８８】
また、紫外線発光装置１ｂ及び１ｃでは、樹脂部４の代わりの媒質として、純水を採用してもよい。純水の屈折率は、１．３３程度である。純水は、超純水であるのが好ましい。
【符号の説明】
【００８９】
１ａ、１ｂ、１ｃ  発光装置
２  ＬＥＤチップ
３ａ、３ｂ、３ｃ  実装基板
４  樹脂部
４１  表面
４２  側面
５  キャップ
５１  表面
５２  端面
５４  内底面
５５  内側面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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