JP7165629B2 - 発光素子ランプ及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子ランプ及びその製造方法に関する。
ＩＩＩ族窒化物半導体は直接遷移型バンド構造をもつワイドバンドギャップ半導体であり、可視光～紫外まで幅広い波長の光を得ることができる。例えば、これを用いて形成される紫外発光素子は殺菌、浄水、医療、照明、高密度光記録などの幅広い応用分野が期待される。
サファイア等からなるエピタキシャル成長用の基板上にバッファ層を形成し、次いで、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を順次形成することにより発光素子を得ることができる。そして、発光素子から放出される光は、基板の成長面と反対側の表面及び側面から主に取り出される。以下、基板のエピタキシャル成長用の成長面を基板表面とし、成長面と反対側の基板表面を基板裏面と称する。
ところで、基板表面とＩＩＩ族窒化物半導体との間での屈折率の差以上に、サファイア等の基板と空気とでの屈折率の差は大きい。例えばサファイアの屈折率は約１．８であり、空気の屈折率は１．０であるため、臨界角は約３３°である。そのため、発光素子の基板界面（基板裏面および基板側面）では全反射が生じやすい。基板界面で光の全反射が起きると、発光層で発生した光の一部しか発光素子の外に取り出すことができない。そこで、発光素子の光取り出し効率を改善するため、発光素子にレンズを設けたランプ（以下、「発光素子ランプ」という）が検討されてきた。なお、一般に発光層から放出される光のうち、素子の外部に取出される光の割合のことを「光取り出し効率」という。本明細書においては、発光層から放出される光のうち、レンズを含めた発光素子ランプから外部に取出される光の割合のことを「光取り出し効率」というものとする。
例えば、特許文献１には、ＵＶ線放出ダイ上に硬質レンズを設けた照明装置が開示されている。特許文献１によれば、上記硬質レンズによりＵＶ放出光の全反射を抑制でき、照明装置全体としての光取り出し効率を高めることができる。
特表２０１７－５２１８７２号公報
近年、発光素子ランプの発光出力をさらに増大させる技術が求められており、発光出力を増大させるためには光取り出し効率の改善が肝要である。そこで本発明は、光取り出し効率を増大することのできる発光素子ランプ及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく本発明者は鋭意検討した。サファイア基板の基板裏面（チップ上面とも呼ばれ、半導体層の成長面と反対側の面を指す。）の面積と、サファイア基板の側面（チップ側面）の面積とに基づき、発光素子の基板裏面から取り出される光の割合と、基板側面から取り出される光の割合との関係を求めることができる。図１に、サファイア基板の基板裏面の形状を１ｍｍ×１ｍｍ、側面の面積を４×１ｍｍ×［基板厚み］とした場合の、基板裏面及び基板側面から取り出される光のそれぞれの割合を表すグラフを示す。
図１に示されるとおり、チップ上面からの光の割合が過半を占めるため、チップ上面からの光取り出しの向上には様々な検討が進んでいる。他方、チップ側面から取り出される光の割合は、基板の厚みにも依るが、サファイア基板の厚みが４３０μｍである場合、全体の３６．０％を占める。そのため、発光素子ランプ全体の発光出力を向上させるためには、基板裏面だけでなく基板側面に届く光を有効に利用することも必要であり、基板側面に届く光の光取り出し効率を高めることが重要である。
前掲の特許文献１の技術では、半導体発光素子の基板側面から取り出される光（側方出射光）については考慮されていない。本発明者らは、発光素子ランプによる光の光取り出し効率をさらに向上させるため、基板裏面から傘のように張り出した第１レンズと基板側面との間に生じる空間に凹曲面のレンズ（第２レンズ）を設けることを着想し、これにより発光素子ランプの光取り出し効率を増大できることを知見した。上記知見に基づき完成した本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）基板上に設けられた半導体層を有する発光素子と、
前記基板の前記半導体層と反対側の基板裏面から張り出して設けられ、前記基板裏面との着設面及び前記基板裏面からの張り出し面からなる底面並びに曲率半径Ｒ1を具える球冠を有する球欠形状の第１レンズと、
前記発光素子の側面及び前記第１レンズの前記張り出し面に着設された第２レンズと、を備え、
前記第２レンズは、前記第１レンズの前記底面の周縁側から前記発光素子の側面の前記半導体層側に向かう凹曲面を有することを特徴とする発光素子ランプ。
（２）前記球冠の高さＨの大きさが前記曲率半径Ｒ1の大きさ以下である、前記（１）に記載の発光素子ランプ。
（３）前記球冠の高さＨの大きさが前記曲率半径Ｒ1の大きさに等しい、前記（１）または（２）に記載の発光素子ランプ。
（４）前記第１レンズにおける前記曲率半径Ｒ1が、前記着設面の長辺の長さＬの（１／√２）倍以上の大きさである、前記（１）～（３）のいずれかに記載の発光素子ランプ。
（５）前記第１レンズにおける前記曲率半径Ｒ1が、前記着設面の長辺の長さＬの√２倍以下の大きさである、前記（１）～（４）のいずれかに記載の発光素子ランプ。
（６）前記第１レンズの頂点を通り、かつ、前記着設面の長辺と平行で前記着設面に対し垂直な断面において、前記第２レンズの凹曲面の、最小曲率半径Ｒ2が１．２ｍｍ以下である、前記（１）に記載の発光素子ランプ。
（７）前記第１レンズは石英又はサファイアを含む、前記（１）～（６）のいずれかに記載の発光素子ランプ。
（８）前記第２レンズは樹脂硬化物を含む、前記（１）～（７）のいずれかに記載の発光素子ランプ。
（９）前記発光素子の発光波長が２００～４００ｎｍである、前記（１）～（８）のいずれかに記載の発光素子ランプ。
（１０）前記（１）～（９）のいずれか１項に記載の発光素子ランプを製造する方法であって、
前記発光素子の前記基板の基板裏面を、前記第１レンズの前記底面に設置する第１工程と、
前記発光素子の側面及び前記第１レンズの前記張り出し面に着設する前記第２レンズを形成する第２工程と、
を含むことを特徴とする発光素子ランプの製造方法。
（１１）前記（１０）に記載の発光素子ランプを製造する方法であって、
前記第２工程は、
（ｉ）前記発光素子の側面及び前記第１レンズの張り出し面に前記樹脂硬化物の前駆体を塗布する塗布工程と、
（ｉｉ）前記前駆体を硬化して前記第２レンズを形成する硬化工程と、
を含むことを特徴とする発光素子ランプの製造方法。
（１２）前記発光素子の発光波長が２００～４００ｎｍである、前記（１０）または（１１）に記載の発光素子ランプの製造方法。
（１３）基板上に設けられた半導体層を有する発光素子の、前記基板の前記半導体層と反対側の基板裏面に、曲率半径Ｒ1を具える球冠を有する球欠形状の第１レンズの底面を設置する第１工程と、
前記第１レンズの底面のうち前記基板裏面との着設面を除く前記基板裏面からの張り出し面及び前記発光素子の側面の２つの面に着設する第２レンズを形成する第２工程と、を含み、
前記第２工程は、前記第２レンズが前記第１レンズの前記底面の周縁側から前記発光素子の側面の前記半導体層側に向かう凹曲面を形成する工程を含むことを特徴とする発光素子ランプの製造方法。
本発明によれば、光取り出し効率を増大することのできる発光素子ランプ及びその製造方法を提供することができる。
本発明者らの検討による、基板裏面及び基板側面から取り出される光のそれぞれの割合を表すグラフである。 本発明の一実施形態に従う発光素子ランプの第１レンズの頂点を通り、かつ、発光素子の基板裏面の長辺と平行な垂直断面における模式断面図である。 本発明に従う発光素子ランプにおける第２レンズ界面での放射光の透過及び反射を説明する図である。 第２レンズが凸曲面である比較態様における放射光の透過及び反射を説明する図である。 本発明に従う発光素子ランプに適用可能な発光素子の一態様を示す模式断面図である。 本発明に従う発光素子ランプに適用可能な第１レンズの一態様である。 本発明に従う発光素子ランプに適用可能な第１レンズの別の態様である。 本発明に従う発光素子ランプに適用可能な第１レンズのさらに別の態様である。 本発明に従う発光素子ランプの製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 図７Ａに続く、本発明に従う発光素子ランプの製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、重複する説明を省略する。
（発光素子ランプ）
第１レンズ２１の頂点を通り発光素子の長辺と平行な垂直断面の模式図である図２を参照する。第１レンズ２１の符号については後述の図６Ａも参照する。発光素子ランプ１００は、発光素子１０と、第１レンズ２１と、第２レンズ２２と、を少なくとも備える。発光素子１０は、基板１１上に設けられた半導体層１２を有する。第１レンズ２１は球欠形状であり、球の割平面である底面２１ＢＳ及び割平面により切り取られる球面である球冠２１ＳＣを有する。球冠２１ＳＣは、曲率半径Ｒ1（球欠における割平面により切り取られる球の半径に一致する）を具える。
第１レンズ２１は発光素子１０から張り出している。ここで張り出すとは、図２に示す垂直断面において、基板裏面１１Ｂの水平面から上（光の取り出し方向）において第１レンズ２１が基板裏面１１Ｂから横に出張っている部分を有しており、かつ、第１レンズ２１を上から俯瞰したときに、第１レンズ２１の外形が基板裏面１１Ｂの外形よりも大きく、基板裏面１１Ｂを内包する関係にあることをいう。
第１レンズ２１の底面２１ＢＳは、基板１１の半導体層１２と反対側の基板裏面１１Ｂとの着設面２１ＢＣ及び基板裏面１１Ｂからの張り出し面２１ＢＰからなる。そして、第１レンズ２１の底面２１ＢＳは、基板裏面１１Ｂと着設面２１ＢＣにおいて着設し、張り出し面２１ＢＰでは基板裏面１１Ｂと着設しないで基板１１から張り出している。
また、第２レンズ２２は発光素子１０の側面及び第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰにより生じる角部に着設する。そして、第２レンズ２２は、第１レンズ２１の底面２１ＢＳの周縁側から発光素子１０の半導体層１２側に向かう凹曲面２２ＣＳを有する。なお、図２等では図面の簡略化のため、一定の曲率半径で凹曲面２２ＣＳを描いているが、凹曲面２２ＣＳの曲率半径が全面で一定である必要はなく、場所によっては曲率半径が異なっていてもよい。凹曲面２２ＣＳに沿って様々な半径の円を隙間が出ないように当てはめたときの、最も小さい半径の円を最小曲率半径とする。第２レンズ２２は上記垂直断面において、発光素子１０の側面及び第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰの２つの壁面からみて凹となる曲線を有していればよい。
図３を参照して、本発明による発光素子ランプ１００における第２レンズ２２の技術的意義を説明する。なお、図３では図面の明瞭化のため、図２に付した符号を一部割愛して図示しているため、図２の符号も併せて参照する。例えば第２レンズ２２を屈折率１．５２のシリコン樹脂により形成する場合を検討する。この場合、シリコン樹脂と空気との界面での臨界角θmは約４１°となる。第２レンズ２２により、第１レンズ２１の底面２１ＢＳの周縁から発光素子１０の底部にかけて凹曲面２２ＣＳが設けられる。なお、第２レンズ２２が発光素子１０の側面を覆う範囲は、第１レンズ２１の底面２１ＢＳから基板１１の厚さの２／３以上の範囲であることが好ましく、第１レンズ２１の底面２１ＢＳから基板１１と半導体層１２との境界を越える範囲であることがより好ましい。
このような第２レンズ２２により、図３に示すように、発光素子１０の側面から第２レンズ２２内に進行する側方出射光の大部分は、臨界角θmよりも小さな入射角度で凹曲面２２ＣＳと空気との界面に到達することができる。そのため、発光素子１０の側面から取り出される光の大部分を、第２レンズ２２の外に取り出すことができる。
本発明の技術的意義をより明確にするため、図４に示す比較態様に係る凸曲面形状のレンズ２を続けて参照する。凸曲面形状のレンズ２はポッティング法により形成することができ、発光素子１を封止する。第２レンズ２２が凹曲面２２ＣＳを有するのに対して、レンズ２は凸曲面を有する点で両者は相違する。図４に図示するように、発光素子１の側面からレンズ２に進行する側方出射光の大部分はレンズ２の内部に反射する。また、この側方出射光の反射光はレンズ２の上方でもレンズ２の内側に曲げられるため、結局、側方出射光に起因する光の大部分はレンズ２の外部に取り出されない。したがって、図４の凸曲面形状のレンズ２は発光素子ランプの発光出力向上に寄与しない。
このように、本発明による発光素子ランプ１００は発光素子１０から張り出している第１レンズ２１に加えて、凹曲面２２ＣＳが設けられた第２レンズ２２を備えるため、側方出射光の光取り出し効率を増大することができる。その結果、発光素子ランプ全体での光取り出し効率も増大することができる。以下、各構成の詳細を順次説明する。
＜発光素子＞
図５を参照する。発光素子１０は、基板１１及び基板１１の基板表面１１Ａ（成長面）上に設けられた半導体層１２を有する。発光素子１０は、半導体層１２上に電極１３をさらに有してもよい。
＜＜基板＞＞
基板１１としては、半導体層１２から発する光に対し概ね透明であって光の取り出し側として利用される基板であり、例えばサファイア基板を用いることができる。サファイア基板の表面にＡｌＮ層をエピタキシャル成長させたＡｌＮテンプレート基板を用いてもよい。また、ＡｌＮ単結晶基板又はＡｌＧａＮ単結晶基板を基板１１に用いることも可能である。
－サイズ－
基板１１の厚みは特に制限されないが、７０μｍ～１０００μｍから適宜選択することができる。側面から取り出す光の割合を増大させるため、基板１１の厚みを２００μｍ以上とすることが好ましく、４３０μｍ以下とすることも好ましい。基板１１の厚みを８００μｍ以下としてもよく、６５０μｍ以下としてもよい。半導体層１２及び電極１３の合計厚みはせいぜい１００μｍのため、発光素子１０の厚みは基板１１の厚みが支配的となる。
また、発光素子１０の基板裏面１１Ｂを俯瞰したときの長辺の長さＬを０．３ｍｍ～３．０ｍｍ程度とすることが好ましく、０．４ｍｍ～２．０ｍｍとすることがより好ましい。すなわち、第１レンズ２１の着設面２１ＢＣの長辺の長さＬを０．３ｍｍ～３．０ｍｍ程度とすることが好ましく、０．４ｍｍ～２．０ｍｍとすることがより好ましい。後述の実施例では基板１１の基板表面１１Ａ及び基板裏面１１Ｂの形状は正方形であって長辺と短辺の長さは同じであるものの、基板１１の基板表面１１Ａ及びその反対側の基板裏面１１Ｂの形状は任意であり、例えば長方形であってもよい。なお、基板裏面と基板表面との間において、本発明の第２レンズ２２の形成による効果に影響がない程度であれば、厚さ方向に基板１１の切断時に生じる傾斜や、凹凸があってもよい。
＜半導体層＞
半導体層１２はＩＩＩ族窒化物半導体（ＡｌＩｎＧａＮ）により形成することができる。半導体層１２は、緑、青または紫外光を発光する発光層１２ｂを有することができ、発光層１２ｂはｎ型半導体層１２ａ及びｐ型半導体層１２ｃに挟持されてもよい。発光層１２ｂから放射される光の中心波長は半導体組成やドーパントによって調整することができ、紫外光であれば２００ｎｍ～４００ｎｍであることが好ましく、２６０ｎｍ～３６０ｎｍであることがより好ましい。
図５では基板１１上にｎ型半導体層１２ａ、発光層１２ｂ及びｐ型半導体層１２ｃが順次形成された態様を図示しているものの、導電型が逆転しても構わない。ｎ型半導体層１２ａ、発光層１２ｂ及びｐ型半導体層１２ｃの各層は単層構造を有してもよいし、複数層構造を有してもよい。発光層１２ｂは量子井戸構造を有してもよい。また、半導体層１２は、これら各層以外にアンドープの半導体層を有してもよい。
－その他の構成－
発光素子１０は電極１３を有してもよい。電極１３は、ｎ型半導体層１２ａ上に設けられたｎ型電極１３ａ及びｐ型半導体層１２ｃ上に設けられたｐ型電極１３ｃを有してもよい。例えば、ｐ型半導体層１２ｃ及び発光層１２ｂを部分的にエッチングしてｎ型半導体層１２ａの一部を露出させ、この露出したｎ型半導体層１２ａ上にｎ型電極１３ａを設けることができる。図５に図示した電極１３の配置は一例に過ぎず、電極パターンは任意である。
また、発光素子１０は酸化シリコン又は窒化シリコンからなる保護膜など、発光素子に適用可能な一般的な構成をさらに有してもよい。
＜第１レンズ＞
図６Ａ～図６Ｃを参照する。前述のとおり、第１レンズ２１は球欠形状であり、球冠２１ＳＣ及び底面２１ＢＳを有する。球冠２１ＳＣは、曲率半径Ｒ1（球欠の半径に一致する）を具える。底面２１ＢＳは、発光素子１０の基板裏面１１Ｂとの着設面２１ＢＣ及びこの基板裏面１１Ｂからの張り出し面２１ＢＰからなる。そして、第１レンズ２１は、基板１１の基板裏面１１Ｂと着設面２１ＢＣにおいて着設し、張り出し面２１ＢＰでは基板１１から張り出している。なお、第１レンズ２１と基板１１との間に接着層（図示せず）が設けられていてもよい。また、発光素子１０と、第１レンズ２１との中心軸が互いに一致して両者が着設することが特に好ましい。
＜＜材料＞＞
第１レンズ２１は硬質レンズを用いることができ、合成石英及びその他の無機ガラスなどを用いることができる。紫外線及び深紫外線を照射しても劣化が生じにくい材料であることが好ましく、合成石英が好ましい。また、サファイアなどを第１レンズ２１に用いてもよい。なお、第１レンズ２１の表面２１ＳＣに公知の反射防止膜（ＡＲコート）が設けられてもよい。
＜＜形状＞＞
図６Ａ～図６Ｃのそれぞれに、本発明に適用可能な第１レンズ２１の具体的態様を示す。図６Ａに示す第１レンズ２１において、図６Ａは第１レンズの頂点を通る垂直断面であり、曲率半径Ｒ1と、球冠２１ＳＣの底面２１ＢＳからの最大高さＨ（以後、高さＨと記載する）との大きさは等しい（Ｒ1＝Ｈ）。図６Ａの場合、第１レンズ２１の形状は半球（断面は半円）であり、第１レンズ２１の底面２１ＢＳと、底面２１ＢＳの外縁における球冠２１ＳＣの接線との間の接触角θ0は９０°となる（θ0＝９０°）。また、図６Ｂに示す第１レンズ２１において、曲率半径Ｒ1よりも球冠２１ＳＣの高さＨが小さい（Ｒ1＞Ｈ）。そのため、第１レンズ２１の底面２１ＢＳと、底面２１ＢＳの外縁における球冠２１ＳＣの接線との間の接触角θ0は９０°未満である（０°＜θ0＜９０°）。また、図６Ｃに示す第１レンズ２１において、曲率半径Ｒ1の方が、球冠２１ＳＣの高さＨよりも小さい（Ｒ1＜Ｈ）。そのため、第１レンズ２１の底面２１ＢＳと、底面２１ＢＳの外縁における球冠２１ＳＣの接線との間の接触角θ0は９０°超である（９０°＜θ0＜１８０°）。
第１レンズ２１の形状は特に限定されないが、基板１１の基板裏面１１Ｂからの光取り出し効率を向上させ、また、上記の第２レンズ２２から第１レンズ２１に入る反射光を効果的に外に取り出すために、球冠２１ＳＣの高さＨの大きさが曲率半径Ｒ1の大きさ以下であることが好ましい（０°＜θ0≦９０°）。曲率半径Ｒ1が球冠２１ＳＣの高さＨよりも小さい場合（９０°＜θ0＜１８０°）では、第２レンズ２２から第１レンズ２１に入る反射光が外に取り出されずに発光素子に戻る割合が多くなり本発明の効果が得られない場合があるためである。さらに、この目的のため、球冠２１ＳＣの高さＨの大きさが曲率半径Ｒ1大きさと同じであることがより好ましい（θ0＝９０°）。この場合、第１レンズ２１の形状は半球となる。
＜＜ＤとＬの関係＞＞
図２を再び参照する。第１レンズ２１は発光素子１０から張り出している。そのため、第１レンズ２１の外径Ｄは発光素子１０の基板裏面（着設面）を俯瞰した形状の外接円の直径（四角形ならばその対角線であり、正方形ならば√２×Ｌ）と同じ又は当該外接円の直径よりも大きい。この条件を満足する限り外径Ｄの大きさは特に制限されず、曲率半径Ｒ1及び高さＨに応じて幾何学的に定まる。
＜＜Ｒ1とＬの関係＞＞
光取り出し効率をより増大させるためには、基板裏面（着設面）の長辺の長さＬと曲率半径Ｒ1の大きさとの関係は（√２／２）×Ｌ≦Ｒ1であることが好ましく、０．８×Ｌ≦Ｒ1であることが好ましい。Ｒ1の大きさの上限は制限されないものの、Ｒ1≦√２×Ｌとすることが好ましい。特に、１．０×Ｌ≦Ｒ1≦√２×Ｌであることが好ましい。
＜第２レンズ＞
図２を参照する。前述のとおり、第２レンズ２２は発光素子１０の側面及び第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰの２つの面（以下、角部ともいう）に着設する。そして、第２レンズ２２は、第１レンズ２１の底面２１ＢＳの周縁側から発光素子１０の側面の半導体層１２側に向かう凹曲面２２ＣＳを有する。第２レンズ２２は後述するように例えば透光性の樹脂硬化物により形成することができる。
図２に示すように、第２レンズ２２は凹曲面２２ＣＳ以外にも、第１レンズ２１との着設面との反対側において平坦面を有してもよいし、こうした平坦面はなくてもよい。また、底面２１ＢＳの周縁側に樹脂硬化物がない部分があってもよいし、半導体層１２の側面付近に樹脂硬化物がない部分があってもよい。なお、第２レンズ２２は発光素子１０の側面の四方に設けられることが好ましい。基板１１の基板裏面１１Ｂが正方形である場合、これら４つの第２レンズ２２は９０°回転対称であることが特に好ましい。
＜＜材料＞＞
第２レンズ２２の材料は、発光素子１０の光を透過し、かつ、凹曲面２２ＣＳを設けることができれば何ら制限されない。発光素子１０が紫外発光素子の場合には、紫外線及び深紫外線を照射しても劣化が生じにくい材料であることが好ましい。図２等では、透光性樹脂を意図するハッチングを第２レンズ２２に付しているが、透光性材料であれば第２レンズ２２の材料は樹脂でなくともよく、合成石英であってもよい。しかしながら、発光素子ランプ１００を効率的に作製する観点および、基板１１と第１レンズ２１との密着性を強化する観点から、第２レンズ２２が樹脂硬化物を含むことが好ましい。また、第２レンズ２２の表面に公知の反射防止膜（ＡＲコート）が設けられてもよい。
上記樹脂硬化物は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、オキセタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリシラザン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択される１種又は２種以上を含むことが好ましく、アクリル樹脂、及びフッ素樹脂からなる群から選択される１種又は２種以上を含むことがより好ましい。
－フッ素樹脂－
上記フッ素樹脂としては、耐紫外光性（耐深紫外光性）の観点から、アモルファスフッ素樹脂が好ましい。フッ樹脂の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロジエン重合体、パーフルオロ（４－ビニルオキシ－１－ブテン）（ＢＶＥ）重合体などが挙げられ、これらを単独又は２種以上混合して用いてもよい。フッ素樹脂の商品名としては、例えば、テフロン（登録商標）ＡＦシリーズ（デュポン社製）、フルオンシリーズ（旭硝子社製）、サイトップ（旭硝子社製）などが挙げられる。ただし、これら具体例により本発明は限定されることはない。
－アクリル樹脂－
上記アクリル樹脂は、耐紫外光性の観点から、ウレタンアクリレート系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、及びポリオールアクリレート系樹脂からなる群から選択される１種又は２種以上を含むことが好ましい。これらアクリレート系樹脂は、アルキレンオキシド基、カルボキシル基、ウレタン基、アミノ基等で変性されてもよい。また、これら官能基の一部の水素がアルカリ金属やアルカリ土類金属に置き換わってもよい。より具体的なアクリル樹脂としては、例えば、フォトボンドシリーズ（サンライズＭＳＩ株式会社製）、オプトクレーブシリーズ（ＭＳアーデル株式会社製）、又はＴＢシリーズ（株式会社スリーボンド製）等を用いて重合したアクリル樹脂が挙げられる。ただし、これら具体例により本発明は限定されることはない。なお、上述したアクリレート系樹脂は、アクリレート及びメタクリレートから選択される少なくとも１種のモノマーを繰り返し単位とするものであり、２種以上のモノマーを共重合した樹脂を含む。
第２レンズ２２を形成することの好ましい樹脂硬化物の屈折率（測定条件：１５～３５℃、波長：２８０ｎｍ）は、基板１１の屈折率よりも小さければよく、１．２～１．８であることが好ましく、１．３～１．７であることがより好ましい。樹脂硬化物の屈折率が上記範囲であると、光取り出し効率をより確実に向上させることができる。
＜＜サイズ＞＞
凹曲面２２ＣＳの曲率半径の大きさは特に制限されないものの、発光素子１０の側面からの光取り出し効率を増大させるためには、第２レンズ２２は、第１レンズの頂点を通り、かつ、発光素子１０の基板裏面（着設面）の長辺と平行で基板裏面（着設面）に垂直な断面における凹曲面での最小曲率半径Ｒ2が１．２ｍｍ以下であることが好ましい。最小曲率半径Ｒ2が１．２ｍｍより大きい場合に、第２レンズ２２は基板側面に対して平坦に近くなるため、光取り出し効率を増大させる効果が小さくなる恐れがあるためである。最小曲率半径Ｒ2の下限は特に制限されず、最小曲率半径Ｒ2は発光素子１０の厚みの半分以上とすることができ、基板１１の厚みの半分以上としてもよい。
これまで、本発明の一実施形態に従う発光素子ランプ１００を説明してきた。ランプ１００は凹曲面２２ＣＳが設けられた第２レンズ２２を備えるため、側方出射光の光取り出し効率を増大することができ、ランプ１００全体の光取り出し効率を増大することもできる。また、ランプ１００を、可視光、紫外線又は深紫外線の単色光源に用いることができる。
なお、はんだペースト又は銀ペースト等を用いて、ランプ１００を回路基板（図示せず）上に表面実装することができる。
（製造方法）
次に、これまで説明してきた発光素子ランプ１００を製造する方法の一実施形態を説明する。ランプ１００の製造方法は、発光素子１０の基板１１の基板裏面１１Ｂを、第１レンズ２１の底面２１ＢＳに設置する第１工程と、発光素子１０の側面及び第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰに着設する第２レンズ２２を形成する第２工程と、を含む。以下、各工程の詳細及び好適態様を図７Ａ及び図７Ｂを参照しつつ説明する。
＜第１工程＞
図７Ａを参照する。第１工程では、発光素子１０の基板１１の基板裏面１１Ｂを、第１レンズ２１の底面２１ＢＳに設置する。この第１工程を、例えば以下のステップＳ１１及びステップＳ１２により行うことができる。ステップＳ１１では、第１レンズ２１の底面２１ＢＳを上面にし、発光素子１の基板１１の基板裏面１１Ｂを底面２１ＢＳと対向させる。このとき、第１レンズ２１が傾かないよう、適切な冶具で仮固定してもよい（図示せず）。そして、ステップＳ１２では、発光素子１０の基板裏面１１Ｂを第１レンズ２１の底面２１ＢＳの中央に配置する。発光素子１０を上から抑えるなどして、仮固定することも好ましい。
＜第２工程＞
次に、第２工程では、発光素子１０の側面及び第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰに第２レンズ２２が着設するように第２レンズ２２を形成する。凹曲面２２ＣＳが設けられた第２レンズ２２と、発光素子１０とを嵌合させてもよい。また、第２工程は、図７Ｂを参照して以下に詳説する塗布工程（ステップＳ２１～ステップＳ２２）及び硬化処理工程（ステップＳ２３）を順次施すことも好ましい。
＜＜塗布工程＞＞
塗布工程（ステップＳ２１～ステップＳ２２）では、発光素子１０の側面の少なくとも基板側面及び第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰによって生じる角部に向けてノズル２１０等を用いて樹脂硬化物の前駆体２２０を塗布する（ステップＳ２１）。この際、発光素子１０を上から抑えるなどして、第１レンズ２１に対して発光素子１０を仮固定してもよい（図示せず）。次いで、ステップＳ２１と同様に、樹脂硬化物の前駆体２２０が塗布されていない角部に向けて樹脂硬化物の前駆体２２０を塗布する（ステップＳ２２）。また、発光素子１０の側面部の全周の上記角部が樹脂硬化物の前駆体２２０に被覆するよう塗布してもよい。また、上記角部における第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰの張り出している幅は、基板裏面の辺の中心から頂点に向かうほど狭くなるため、第１レンズ２１から溢れないように塗布量を調整することが好ましい。
この塗布工程における塗布方法は、第２レンズ２２の材料に応じて塗布量を調整できる方法であれば特に制限されることはなく、公知の方法を採用することができる。こうした塗布方法として、例えば、インクジェット法、又はディスペンサー法等を例示できる。吐出量を調整できる観点から、塗布工程においてディスペンサー法を用いることが好ましい。
体積収縮率が比較的大きい樹脂硬化物の前駆体を塗布する場合（例えば、体積収縮率：７５～８５％）、最少吐出量を０．１［μＬ］以下に制御することが好ましい。このような樹脂硬化物の前駆体としては、例えば、フッ素樹脂を含むことが好ましく、アモルファスフッ素樹脂を含むことがより好ましい。一方、体積収縮率が比較的小さい樹脂硬化物の前駆体（体積収縮率：５～１０％）を塗布する場合、最少吐出量を０．０１［μＬ］以下に制御することが好ましい。このような樹脂硬化物の前駆体としては、例えば、アクリル樹脂及び（メタ）アクリル系モノマーなどのいずれか一方又は両方を含むことが好ましい。
なお、本明細書における「体積収縮率」とは、｛硬化処理工程前の樹脂硬化物の前駆体の体積（Ｖo）－硬化処理工程後の樹脂硬化物の体積（Ｖi）｝／｛硬化処理工程前の樹脂硬化物の前駆体の体積（Ｖo）｝である。
樹脂硬化物の最少吐出量を０．０１［μＬ］以下とするディスペンサーとしては、ＮＡＮＯＭＡＳＴＥＲ（登録商標）ＳＭＰ－ＩＩＩ（武蔵エンジニアリング社製）、Ｓｔｒｅａｍ Ｊｅｔ ＬＶ Ｖａｌｖｅ（ＳＳＩ Ｊａｐａｎ株式会社製）、Ｔｏｆｕｔｔｙ－ｎａｎｏ（株式会社アイカムス・ラボ製）等を例示できる。
－樹脂材料－
上記塗布工程に適用可能な樹脂硬化物の前駆体は、前述した樹脂硬化物において例示した樹脂に加えて公知のモノマーを含んでもよいし、当該樹脂に替えて公知のモノマーを含んでもよい。さらに、樹脂硬化物の前駆体は、必要に応じて、公知の添加剤及び溶媒からなる群から選択される少なくとも１種を含有してもよい。
上記モノマーは第２レンズ２２を構成する樹脂硬化物に応じて適宜選択される。例えば、（メタ）アクリル系モノマー、フッ素系モノマー、又はエポキシモノマー等が挙げられる。上記添加剤は第２レンズ２２を構成する樹脂硬化物に応じて適宜選択される。例えば、化学架橋剤、硬化剤、光重合開始剤、熱重合開始剤、重合禁止剤、又は触媒が挙げられる。上記溶媒は特に制限はなく、製造する樹脂硬化物に応じて適宜選択することができる。例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、アミド類、エーテル類、エーテルエステル類、脂肪族炭化水素類、又はハロゲン化炭化水素類（含フッ素溶媒を含む）などが挙げられる。例えば、樹脂硬化物としてフッ素樹脂を選択する場合は、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロヘキサン、パーフルオロオクタン等の含フッ素溶媒を用いることが好ましい。
＜＜硬化処理工程＞＞
硬化処理工程では、前駆体２２０を硬化して第２レンズ２２を形成する（ステップＳ２３）。先の塗布工程により形成された、樹脂硬化物の前駆体２２０の塗布面に対して紫外線などの光照射を行う、あるいは加熱により樹脂硬化物の前駆体２２０を硬化させることで、樹脂硬化物からなる第２レンズ２２を形成することができる。この際、樹脂硬化物の前駆体２２０は硬化に伴い収縮するため、発光素子１０の半導体層１２側から第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰの周縁側にかけて凹曲面２２ＣＳが形成される。なお、塗布工程において、発光素子１０の基板裏面１１Ｂと第１レンズ２１との間に樹脂硬化物の前駆体２２０が浸潤しうる。この浸潤した前駆体２２０は、凹曲面２２ＣＳの形成に伴い硬化してもよい。
硬化工程硬化処理工程における硬化処理条件は特に制限されることはなく、第２レンズ２２を構成する樹脂硬化物及びその前駆体の材料に応じて適宜選択すればよい。モノマーを重合して樹脂硬化物を形成してもよく、樹脂をそのまま樹脂硬化物として用いてもよく、あるいは樹脂及びモノマーのいずれか一方又は両方を重合して樹脂硬化物としてもよい。そのため、当該硬化処理工程としては、例えば、溶媒希釈による硬化処理、熱硬化による硬化処理、光硬化による硬化処理、又はこれらの組み合わせによる硬化処理が挙げられる。例えば、アモルファスフッ素樹脂を硬化するためには、８０℃以上で３時間以上、より好ましくは５時間以上の加熱を行うことが好ましい。硬化が不十分であると発光出力が安定しない場合があるためである。
上記の製造方法は一例であって、本発明の第２レンズ２２を得られるのであれば種々の製造方法をとることができる。例えば、上記の製造方法の第１工程において第１レンズ２１の底面２１ＢＳを上面にし、基板１１と第１レンズとの間で隙間が生じないように予め第１レンズ２１の底面２１ＢＳの領域に樹脂材料を塗布しておいても良い。また、上記の製造方法の第１工程において第１レンズ２１の底面２１ＢＳを上面にし、予め第１レンズ２１の底面２１ＢＳに樹脂材料を特定の面内分布を持つように塗布した状態で、基板１１の基板裏面１１Ｂを底面２１ＢＳと対向させ、基板裏面１１Ｂと底面２１ＢＳとを密接させることで、基板側面及び第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰによって生じる角部に、着設面からはみ出た樹脂材料と併せて樹脂材料が図７ＢのステップＳ２２のように満ちるようにすることで、第１工程と第２工程を連続させて第２工程における樹脂の塗布工程を省略しても良い。
以上説明したとおり、本発明による発光素子ランプの製造方法は、基板上に設けられた半導体層を有する発光素子の、前記基板の前記半導体層と反対側の基板裏面に、曲率半径Ｒ1を具える球冠を有する球欠形状の第１レンズの底面を設置する第１工程と、前記第１レンズの底面のうち前記基板裏面との着設面を除く前記基板裏面からの張り出し面及び前記発光素子の側面の２つの面に着設する第２レンズを形成する第２工程と、を含み、前記第２工程は、前記第２レンズが前記第１レンズの前記底面の周縁側から前記発光素子の側面の前記半導体層側に向かう凹曲面を形成する工程を含む。
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
なお、以下の実施例においては、樹脂硬化物レンズ（第２レンズ）に形成された曲面の曲率半径は一定であったため、最小曲率半径Ｒ2を単に曲率半径Ｒ2とも言う。また第２レンズが凹曲面及び凸曲面のいずれであるかを区別するため、発光素子１０の側面及び第１レンズ２１の張り出し面２１ＢＰの２つの壁面からみて第２レンズの傾斜面が凹曲面であれば、曲率半径Ｒ2を正の値として表記し、凸曲面であれば曲率半径Ｒ2を負の値で表記する。
［実験例１］
（発明例１１）
寸法記号について先に述べた図２を参照する。サファイア基板（基板厚み：４３０μｍ、両面ミラー品）上にＡｌＧａＮ系ＩＩＩ族窒化物半導体層を成長させ、さらにｐ型電極及びｎ型電極を形成し、基板裏面の形状が１ｍｍ角（１辺の長さＬ：１ｍｍ）となるように個片化した発光波長２８０ｎｍの紫外光の発光素子（ベアチップの光取り出し効率ηextra：０．４０）を用意した。以下、本実験例１及び後述の実験例２では、サファイア基板の厚み（４３０μｍ）が発光素子のチップ厚みであるとみなす。
上記発光素子とは別に、半径０．７１ｍｍ（曲率半径Ｒ1：０．７１ｍｍ）、高さＨ：０．７１ｍｍ、外径Ｄ：１．４１ｍｍの半球型の合成石英レンズ（第１レンズ）を用意した。
合成石英レンズの底面を上向きにし、発光素子のサファイア基板の基板裏面（チップ上面）を合成石英レンズの底面と対向させ、合成石英レンズの中心と発光素子の中心とを合わせながら発光素子を合成石英レンズの底面中央に配置した。
次いで、合成石英レンズの底面を上向きにしたまま、図７Ｂを用いて説明したのと同様に、ディスペンサー（武蔵エンジニアリング株式会社製；ＮＡＮＯＭＡＳＴＥＲ（登録商標）ＳＭＰ－ＩＩＩ）を用いて、発光素子の側面及び合成石英レンズの張り出し面にアクリル樹脂（サンライズＭＳＩ株式会社製；ＰＨＯＴＯＢＯＮＤ（登録商標）４７５）を塗布した。なお、射出部にはステンレス製ノズル（外径１００μｍ、内径６０μｍ）を用いた。この塗布を、４つの側面に繰り返した後、以下の条件により光硬化及び加熱を順次施して上記アクリル樹脂を硬化させ、凹曲面を有する樹脂硬化物レンズ（第２レンズ）を形成した。
－光硬化条件
・使用波長：３６５ｎｍ
・出力：２．０ｍＷ／ｃｍ2
・照射時間：３０分
－加熱条件
・加熱温度：２６０℃
・加熱時間：１０分
なお、アクリル樹脂を硬化した後の硬化収縮率は１０％であり、形状解析レーザ顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製ＶＨＸ－５０００を用いて硬化後の形状を測定した結果、硬化物の凹曲面の曲率半径は一定であり、最小曲率半径（曲率半径）Ｒ2は０．６１ｍｍであった。こうして、発明例１１に係る発光素子ランプを作製した。
（発明例１２～１７）
発明例１１において、合成石英レンズの半径（曲率半径Ｒ1）が０．７１ｍｍ、外径Ｄが１．４１ｍｍ、高さＨが０．７１ｍｍであったところ、これらを表１に記載の数値となる合成石英レンズを用意した。さらに、発明例１１において樹脂硬化物レンズの凹曲面の曲率半径Ｒ2が０．６１ｍｍであったところ、これを、表１に記載の数値となる樹脂硬化物レンズを形成した。なお、樹脂硬化物レンズの曲率半径Ｒ2を調整するため、光硬化条件及び加熱条件も併せて調整した。その他の条件は発明例１１と同条件として発明例１２～１７を作製した。
（発明例２１，２２，３１，３２）
発明例１１において、発光素子のサファイア基板厚みが４３０μｍであったところ、これを表１に記載の数値となる発光素子チップを用意した。さらに、発明例１１において樹脂硬化物レンズの凹曲面の曲率半径Ｒ2が０．６１ｍｍであったところ、これを、表１に記載の数値となる樹脂硬化物レンズを形成した。なお、樹脂硬化物レンズの曲率半径Ｒ2を調整するため、光硬化条件及び加熱条件も併せて調整した。その他の条件は発明例１１と同条件として発明例２１，２２，３１，３２を作製した。
（発明例４１）
発明例１１において、合成石英レンズの半径（曲率半径Ｒ1）が０．７１ｍｍ、高さＨが０．７１であったところ、Ｒ1が１．２０ｍｍ、高さＨが０．２３（これらを表１に記載する。）の数値となる合成石英レンズを用意した。その他の条件は発明例１１と同条件として発明例４１を作製した。
（比較例１１）
発明例１１では樹脂硬化物レンズ（第２レンズ）を形成したところ、比較例１１では樹脂硬化物レンズ（第２レンズ）を形成しなかった。その他の条件は発明例１１と同条件として比較例１１を作製した。
（比較例１２）
発明例１１ではアクリル樹脂の光硬化を３０分行っていたところ、比較例１２ではこれを１０分とし、さらに発明例１１における光硬化後の加熱を省略して収縮不十分とした。発明例１１では曲率半径Ｒ2が０．６１ｍｍとなる凹曲面の樹脂硬化物レンズを形成したところ、上記のとおり収縮不十分とすることで比較例１２では曲率半径Ｒ2が－０．５３ｍｍとなる凸曲面の樹脂硬化物レンズ（凸曲面の第２レンズ）を形成した。その他の条件は発明例１１と同条件として比較例１２を作製した。
（比較例４１）
発明例４１では樹脂硬化物レンズ（第２レンズ）を形成したところ、比較例４１では樹脂硬化物レンズ（第２レンズ）を形成しなかった。その他の条件は発明例４１と同条件として比較例４１を作製した。
（比較例４２）
発明例４１ではアクリル樹脂の光硬化を３０分行っていたところ、比較例４２ではこれを１０分とし、さらに発明例４１における光硬化後の加熱を省略して収縮不十分とした。発明例４１では曲率半径Ｒ2が０．６１ｍｍとなる凹曲面の樹脂硬化物レンズを形成したところ、上記のとおり収縮不十分とすることで比較例４２では、曲率半径Ｒ2が－０．５３ｍｍとなる凸曲面の樹脂硬化物レンズ（凸曲面の第２レンズ）を形成した。その他の条件は発明例４１と同条件として比較例４２を作製した。
＜評価＞
発明例１１～１７、２１，２２，３１，３２及び比較例１１，１２に係る深紫外レンズのそれぞれの光取り出し効率ηextraを以下のとおりにして求めた。光取り出し効率ηextraは（外部に取り出された光量）／（発光素子内部で発生した光量）である。本評価では（発光素子内部で発生した光量）＝（投入電力－発熱量）と見なした。外部に取り出された光量（Ｗ）は積分球で測定した。投入電力（Ｗ）は電流計と電圧計から算出した。発熱量（Ｗ）については、動作時のジャンクション温度（℃）を熱抵抗測定（ΔＶｆ法）により測定し、別途求めておいた熱抵抗Ｒｔｈ（℃／Ｗ）から発熱量（Ｗ）を算出した。併せて、ベアチップの発光出力に対する深紫外レンズの発光出力の倍率を、積分球で測定した全出力の値から求めた。結果を表１に示す。なお、便宜のため、後述の実験例２において作製した発明例５１の結果も表１に示す。
Figure 0007165629000001
＜評価結果の考察＞
表１における比較例１１と、発明例１１～１７、２１，２２，３１，３２とを対比すると、凹曲面を具える樹脂硬化物レンズを発光素子側面及び合成石英レンズの張り出し面に設けることにより、光取り出し効率を増大できたことが確認された。また、凸曲面を具える樹脂硬化物レンズを形成した比較例１２では、比較例１１よりも光取り出し効率が低かった。これは、先に図４を参照して説明したとおり、凸曲面ではレンズ内部から側方出射光を十分に取り出すことができないためと考えられる。
また、発明例１１，１６（チップ厚み４３０μｍ）、発明例２１，３１（チップ厚み５５０μｍ）、発明例２２，３２（チップ厚み６５０μｍ）をそれぞれ対比すると、チップ厚みよりも曲率半径Ｒ2の方が光取り出し効率に影響すると考えられる。
次に、合成石英レンズの高さＨと曲率半径Ｒ1との大きさが等しく、合成石英レンズの底面と、その接地面とでの接触角θ0は９０°であり、かつ、合成石英レンズの半径（曲率半径Ｒ1）と発光素子の基板裏面（着設面）の一辺の長さＬとの関係のみが異なる発明例１１～１５に着目する。なお、外径Ｄ及び高さＨはこの関係において曲率半径Ｒ1に連動する。発明例１１～１５における曲率半径Ｒ1は長さＬの（１／√２）倍以上√２倍以下の範囲であり、曲率半径Ｒ1は長さＬとの関係をこの範囲とする合成石英レンズを本発明に適用すれば、確実に本発明効果を得られることが確認された。曲率半径Ｒ1を大きくした方が好ましく、Ｒ1が１．０ｍｍ（１．０×Ｌ）以上のときに光取り出し効率を特に増大できることが確認された。
なお、発明例４１の光取り出し効率は比較例１１の光取り出し効率よりも小さいが、これは両者の合成石英レンズの曲率半径Ｒ1（換言すれば接触角）が異なるからである。発明例４１の光取り出し効率は、同じ曲率半径Ｒ1の比較例４１，４２よりは大きい。比較例４１，４２と異なり、発明例４１には凹曲面を具える樹脂硬化物レンズが設けられているため、発明例４１では側方出射光を効率的に取り出すことができる。
さらに、合成石英レンズの高さＨと曲率半径Ｒ1との関係を検討する。高さＨと曲率半径Ｒ1のそれぞれの大きさの等しい発明例１１～１７、２１～２２、３１～３２の光取り出し効率は、比較例１１，１２，４１，４２に対してはもちろんのこと、発明例４１（高さＨ＜曲率半径Ｒ1）の光取り出し効率に比べても特に良好である。このことから、合成石英レンズの底面と、その接地面とでの接触角θ0は９０°であることが特に好ましいことが確認される。ただし、樹脂硬化物レンズのみで異なる発明例４１と比較例４１，４２とを対比すると、発明例４１の光取り出し効率の方が優れているため、高さＨの大きさが曲率半径Ｒ1の大きさ以下（高さＨ≦曲率半径Ｒ1）である合成石英レンズを本発明に適用すれば、確実に本発明効果を得られることが確認される。
［実験例２］
（発明例５１）
上記実験例１ではアクリル樹脂を用いて樹脂硬化物を形成したところ、アモルファスフッ素樹脂（旭硝子社製：ＣＹＴＯＰ（登録商標）ＣＴＬ－８１６ＡＰ）を用いて、発明例１５の各レンズパラメータと同一となるように発光素子ランプを作製した。
まず、上記アモルファスフッ素樹脂１９ｖｏｌ％と、含フッ素溶媒としてパーフルオロトリブチルアミン８１ｖｏｌ％とを混合して、樹脂硬化物の前駆体を調製した。次いで、樹脂硬化物の前駆体を発光素子の側面及び合成石英レンズの張り出し面に塗布した後、脱泡のため５０℃に加熱したオーブン内に静置し、３時間保持した後、さらに硬化のため８０℃に加熱し２０時間保持してアモルファスフッ素樹脂を硬化させた。その他の条件は発明例１４と同条件として、発明例５１に係る発光素子ランプを作製した。発明例１４の光取り出し効率ηextraは０．８６であり、発明例５１の光取り出し効率ηextraは０．７６であった。ベアチップの光取り出し効率ηextraは０．４０であるため、発明例５１でも、光取り出し効率を大幅に増大できることが確認された。
本発明によれば、光取り出し効率を増大することのできる発光素子ランプ及びその製造方法を提供することができる。
１００ 発光素子ランプ
１０ 発光素子
１１ 基板
１１Ａ 基板表面
１１Ｂ 基板裏面
１２ 半導体層
１３ 電極
２１ 第１レンズ
２１ＳＣ 球冠
２１ＢＳ 底面
２１ＢＰ 張り出し面
２１ＢＣ 着設面
２２ 第２レンズ
２２ＣＳ 凹曲面
Ｒ1 第１レンズの曲率半径
Ｒ2 第２レンズの曲率半径
Ｌ 基板裏面および着設面の幅
Ｄ 第１レンズの幅
Ｈ 第１レンズの高さ
２１０ ノズル
２２０ 樹脂硬化物の前駆体

Claims (13)

  1. 基板上に設けられた半導体層を有する発光素子と、
    前記基板の前記半導体層と反対側の基板裏面から張り出して設けられ、前記基板裏面との着設面及び前記基板裏面からの張り出し面からなる底面並びに曲率半径Ｒ1を具える球冠を有する球欠形状の第１レンズと、
    前記発光素子の側面及び前記第１レンズの前記張り出し面に着設された第２レンズと、を備え、
    前記第２レンズは、前記第１レンズの前記底面の周縁側から前記発光素子の側面の前記半導体層側に向かう凹曲面を有することを特徴とする発光素子ランプ。
  2. 前記球冠の高さＨの大きさが前記曲率半径Ｒ1の大きさ以下である、請求項１に記載の発光素子ランプ。
  3. 前記球冠の高さＨの大きさが前記曲率半径Ｒ1の大きさに等しい、請求項１または２に記載の発光素子ランプ。
  4. 前記第１レンズにおける前記曲率半径Ｒ1が、前記着設面の長辺の長さＬの（１／√２）倍以上の大きさである、請求項１～３のいずれかに記載の発光素子ランプ。
  5. 前記第１レンズにおける前記曲率半径Ｒ1が、前記着設面の長辺の長さＬの√２倍以下の大きさである、請求項１～４のいずれかに記載の発光素子ランプ。
  6. 前記第１レンズの頂点を通り、かつ、前記着設面の長辺と平行で着設面に対し垂直な断面において、前記第２レンズの凹曲面の、最小曲率半径Ｒ2が１．２ｍｍ以下である、請求項１～５のいずれかに記載の発光素子ランプ。
  7. 前記第１レンズは石英又はサファイアを含む、請求項１～６のいずれかに記載の発光素子ランプ。
  8. 前記第２レンズは樹脂硬化物を含む、請求項１～７のいずれかに記載の発光素子ランプ。
  9. 前記発光素子の発光波長が２００～４００ｎｍである、請求項１～８のいずれかに記載の発光素子ランプ。
  10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の発光素子ランプを製造する方法であって、
    前記発光素子の前記基板の基板裏面を、前記第１レンズの前記底面に設置する第１工程と、
    前記発光素子の側面及び前記第１レンズの前記張り出し面に着設する前記第２レンズを形成する第２工程と、
    を含むことを特徴とする発光素子ランプの製造方法。
  11. 請求項１０に記載の発光素子ランプを製造する方法であって、
    前記第２工程は、
    （ｉ）前記発光素子の側面及び前記第１レンズの張り出し面に前記樹脂硬化物の前駆体を塗布する塗布工程と、
    （ｉｉ）前記前駆体を硬化して前記第２レンズを形成する硬化工程と、
    を含むことを特徴とする発光素子ランプの製造方法。
  12. 前記発光素子の発光波長が２００～４００ｎｍである、請求項１０または１１に記載の発光素子ランプの製造方法。
  13. 基板上に設けられた半導体層を有する発光素子の、前記基板の前記半導体層と反対側の基板裏面に、曲率半径Ｒ1を具える球冠を有する球欠形状の第１レンズの底面を設置する第１工程と、
    前記第１レンズの底面のうち前記基板裏面との着設面を除く前記基板裏面からの張り出し面及び前記発光素子の側面の２つの面に着設する第２レンズを形成する第２工程と、を含み、
    前記第２工程は、前記第２レンズが前記第１レンズの前記底面の周縁側から前記発光素子の側面の前記半導体層側に向かう凹曲面を形成する工程を含むことを特徴とする発光素子ランプの製造方法。
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