半導体発光装置、半導体発光システムおよび照明器具
【課題】相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満であり、Ｒａが高い光を発する半導体発光装置および当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムを提供する。
【解決手段】半導体発光装置１は、半導体発光素子としてのＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０を励起源として発光する蛍光体２０とを備え、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する。蛍光体２０は、少なくとも緑色蛍光体および赤色蛍光体を含む。当該半導体発光装置１から発せられた光のスペクトルにおいて、ＬＥＤチップ１０によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体２０が発した光の最大ピーク強度の６０％未満の値になるようにする。
【解決手段】半導体発光装置１は、半導体発光素子としてのＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０を励起源として発光する蛍光体２０とを備え、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する。蛍光体２０は、少なくとも緑色蛍光体および赤色蛍光体を含む。当該半導体発光装置１から発せられた光のスペクトルにおいて、ＬＥＤチップ１０によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体２０が発した光の最大ピーク強度の６０％未満の値になるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムおよび当該半導体発光装置を備えた照明器具に関し、特に、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムおよび当該半導体発光装置を備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置の光源として白熱電球や蛍光灯が従来から広く用いられている。近年では、これらに加え、ＬＥＤや有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）等の半導体発光素子を光源とした照明装置が開発され使用されつつある。これらの半導体発光素子では、様々な発光色を得ることが可能であるため、発光色の異なる複数の半導体発光素子を組み合わせ、それぞれの発光色を合成して所望の色の放射光を得るようにした照明装置も開発され使用され始めている。
【０００３】
特許文献１には、紫色発光ダイオード素子が用いられ、相関色温度が２７００Ｋ程度以上であって４０００Ｋ以下であり、平均演色評価数Ｒａ（以下、単にＲａという）が８０以上である光を発する半導体発光装置の例が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、ろうそくの炎の形状に似せた外形の芯部、内炎部、および外炎部を有する疑似炎型発光装置が記載されている。特許文献２に記載されている装置の外炎部の色温度は、１０００〜２２００Ｋである。そして、特許文献２に記載されている装置は、外炎部の色温度を１０００〜２２００Ｋの範囲にするために、芯部に青色に発光する発光素子を備え、外炎部に黄色乃至黄赤色に発光する蛍光体（具体的には、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光体）を備えることが記載されている。
【０００５】
特許文献３には、相関色温度が１５００Ｋ程度の光を発し、ろうそくおよび当該ろうそくの炎に似せた外形の照明装置が記載されている。特許文献３に記載されている照明装置は、２つの発光素子からなる光源モジュールを含む。当該２つの発光素子は、それぞれ種々の波長の単色光を発する複数の発光単位層を有しており、発光単位層の層数や層厚に応じた各波長における発光強度を調整することで、発光スペクトルの分布を太陽光スペクトルにおける分布に近づけて、Ｒａを高めている。
【０００６】
特許文献４には、ピーク波長が４７０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤとピーク波長が６００±３ｎｍの蛍光物質とを備え、１９００〜２１００Ｋの色温度の光を発する発光装置が記載されている。
【０００７】
特許文献５には、青色ＧａＮ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ）ＬＥＤ、赤色量子ドット物質、およびイエローグリーン蛍光体物質を備えた光源であって、１０００〜１６０００Ｋの色温度の光を発する光源が記載されている。また、特許文献５には、ＬＥＤ、量子ドット物質、および蛍光体物質の選択と構成とによって、演色評価数（ＣＲＩ（Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ Ｉｎｄｅｘ））を望ましい値に設定することができることが記載されている。
【０００８】
特許文献６には、ピーク波長が４８０ｎｍ程度の３つ青色ＬＥＤを発光源とし、各青色ＬＥＤに塗布された蛍光体がそれぞれ蛍光を発するＬＥＤ照明灯具について記載されている。特許文献６に記載されているＬＥＤ照明灯具において、３つの青色ＬＥＤのうち２つの青色ＬＥＤに緑色蛍光体と赤色蛍光体とが混合されて塗布され、残り１つの青色ＬＥＤに黄色蛍光体が塗布されている。そして、特許文献６に記載されているＬＥＤ照明灯具は、各青色ＬＥＤが発する青色光と各蛍光体が発する蛍光との合成光を外部に放射する。
【０００９】
特許文献７には、紫色ＬＥＤと、当該紫色ＬＥＤが発した光の一部を波長変換した蛍光をそれぞれ発する青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体とが混合された発光体とを備えた照明装置について記載されている。特許文献７に記載されている照明装置は、紫色ＬＥＤが発した光と発光体が発した蛍光との合成光を外部に放射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０２４８１８号
【特許文献２】特開２００５−７８９０５号公報
【特許文献３】特開２００４−１２８４４３号公報
【特許文献４】特開２００９−６４９９９号公報
【特許文献５】特表２００８−５４４５５３号公報
【特許文献６】特開２００９−１２３４２９号公報
【特許文献７】国際公開第２００８／００１７９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源とする半導体発光装置を間接照明等の屋内照明用の照明装置として用いる場合に、高い値のＲａでろうそく色の光（具体的には、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である光）を発することが求められる。
【００１２】
しかし、特許文献１には、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する装置については記載されていない。
【００１３】
また、特許文献２および特許文献４には、Ｒａを高めるための構成や、そのような構成のための検討について記載されていない。
【００１４】
特許文献３に記載されている照明装置は、特殊な発光素子のみによって発せられた光を放出するので、当該発光素子の出力を制御するための回路が必要になり、製造等の費用がかかるという問題がある。また、当該発光素子によって発せられる光は指向性が強いので、色分離しやすいという問題がある。
【００１５】
特許文献５には、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する装置におけるＲａを高めるための構成や、そのような構成のための検討について記載されていない。
【００１６】
特許文献６に記載されているＬＥＤ照明灯具は、発光源に紫色ＬＥＤに比べて長波長の光を発する青色ＬＥＤが用いられているので、発光効率が低いという問題がある。また、一の青色ＬＥＤに赤色成分を多く含む光が発せられるように混合された蛍光体が塗布されているので、Ｒａが十分に高いろうそく色の光を発することができない。
【００１７】
特許文献７に記載されている照明装置は、赤色領域の演色性は向上されているが、より低い相関色温度の光であるろうそく色の光の演色性をより向上させるための方法については記載されていない。
【００１８】
特許文献１〜７に記載されている技術は、光源の見えとしての感覚が本物のろうそくに比して不十分であり、青色を帯びたりする等して、ろうそく色としては不自然に感じられる光を発する。
【００１９】
本発明はこれらのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であり、Ｒａが高い光、すなわち演色性に優れた光を発する半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムおよび当該半導体発光装置を備えた照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子を励起源として発光する蛍光体とを備え、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である光を発する半導体発光装置において、蛍光体は、少なくとも緑色蛍光体および赤色蛍光体を含み、当該半導体発光装置から発せられた光のスペクトルにおいて、半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体が発した光の最大ピーク強度の６０％未満の値であることを特徴とする。
【００２１】
半導体発光素子としては、紫色発光ダイオード素子が好ましく用いられ、また、３８０ｎｍ以上であって、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子が好ましく用いられる。紫色発光ダイオード素子、又は、３８０ｎｍ以上であって、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子が用いられる場合、半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含むことが好ましい。
【００２２】
また、当該半導体発光装置の半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体が発した光の最大ピーク強度の６０％未満の値であり、かつ最大ピークが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下に位置することが好ましい。
【００２３】
このように構成された半導体発光装置によれば、相関色温度が１６００Ｋ以上、好ましくは１７００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であり、Ｒａが高い光を発することができる。
【００２４】
半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体が発した光の最大ピーク強度の５％以上の値となるようなスペクトルの光を発するように構成されていることが好ましい。そのような構成によれば、Ｒａの値と発光効率の値とを高いレベルで両立させることができる。
【００２５】
青色蛍光体が、発光ピーク波長の半値幅が３０ｎｍ以上であるように構成されていてもよく、青色蛍光体が、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、またはＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕであってもよい。
【００２６】
ＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のＸＹ色度図において、当該半導体発光装置が発する光の色度座標が、黒体輻射軌跡曲線からの偏差ｄｕｖの値が−０．０２以上であって０．０２以下であるように構成されていてもよい。
【００２７】
緑色蛍光体が、βサイアロン、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ、または（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕであってもよいし、赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ2Ｎ2Ｏ）x：Ｅｕ（ｘは０＜ｘ＜０．５）を含んでいてもよい。
【００２８】
赤色蛍光体は、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎを含んでいてもよいし、Ａ2+xＭyＭｎZＦn（ＡはＮａとＫとのうち一方または両方である。ＭはＳｉおよびＡｌである。そして、−１≦ｘ≦１、かつ０．９≦ｙ＋ｚ≦１．１、かつ０．００１≦ｚ≦０．４、かつ５≦ｎ≦７が成立する）を含んでいてもよい。
【００２９】
蛍光体が、半導体発光素子によって発せられた光を所定の透過率で透過させて、当該半導体発光装置の外部に放出するように構成されていてもよい。
【００３０】
蛍光体を保持する保持部材を備え、保持部材が、色毎に設定された所定の領域に各色の蛍光体をそれぞれ保持して、色毎に蛍光体を保持する領域が併設された蛍光体層を形成し、蛍光体層が、半導体発光素子との間の距離が０．１ｍｍ以上であって５００ｍｍ以下であるように支持されていてもよい。そのような構成によれば、各色の蛍光体が混合された場合に生じるカスケード励起を防ぐことができる。
【００３１】
本発明による半導体発光システムは、第１の半導体発光装置として、上述した特徴のいずれかを有する半導体発光装置を備え、第２の半導体発光装置として、第１の半導体発光装置が発する光とは相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を備えていることを特徴とする。
【００３２】
そのような構成によれば、第１の半導体発光装置が発する光の相関色温度と第２の半導体発光装置が発する光の相関色温度との間で、半導体発光システムが発する光の相関色温度を調整することが可能になる。
【００３３】
第１の半導体発光装置の平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であり、かつ、第２の半導体発光装置の平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であってもよい。そのような構成によれば、半導体発光システムにおいて色温度が調整された際の平均演色評価数Ｒａの変動を小さくすることができる。
【００３４】
本発明による照明器具は、上述した特徴のいずれかを有する半導体発光装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明による半導体発光装置によれば、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であり、Ｒａの値が大きい光、すなわち演色性に優れた光を発し、青色を帯びたりせず、ろうそく色として不自然に感じさせない光を発することができる。また、緑色蛍光体や赤色蛍光体等の各蛍光体の混合比の複雑な調整やＲａを高めることのみを目的とする各蛍光体の選択を行うことなく、半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値と蛍光体が発した光の最大ピーク強度との比率を調整して、Ｒａの値を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による半導体発光装置の構成例を示す概略説明図である。
【図２】ＬＥＤチップ、緑色蛍光体、赤色蛍光体および青色蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。
【図３】励起光比率がそれぞれ異なる試料が用いられた半導体発光装置の発光スペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】励起光比率の変化に応じたＲａのシミュレーション結果を示す表である。
【図５】励起光比率の変化に応じたＲａのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】励起光比率が互いに異なる各実験試料における各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。
【図７】図６に示す励起光比率が互いに異なる各実験試料が用いられた半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。
【図８】図６に示す各実験試料を用いて励起光比率の変化に応じた光学特性の変化を示す表である。
【図９】他の実験試料における各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。
【図１０】図９に示す他の実験試料の光学特性を示す表である。
【図１１】蛍光体層が形成された半導体発光装置の構成を示す概略図である。
【図１２】互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムの例を示す概略説明図である。
【図１３】互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムの他の例を示す説明図である。
【図１４】上述した実施形態の半導体発光装置を含む照明器具の構成例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨から逸脱しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、本実施形態の説明に用いる図面は、いずれも本発明による半導体発光装置１などの特性を模式的に示すものであって、理解を深めるべく、必要に応じて部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っている場合がある。更に、用いられている様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
【００３８】
図１は、本発明の実施形態の半導体発光装置１の構成例を示す概略説明図である。図１に示すように、本発明の実施形態の半導体発光装置１は、半導体発光素子であるＬＥＤチップ１０と、当該ＬＥＤチップ１０が発した光の波長を変換する蛍光体２０とを含む。そして、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である合成光を発する。
【００３９】
ＬＥＤチップ１０として、青色発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子が用いられる。ＬＥＤチップ１０として、青色発光ダイオード素子が用いられる場合と、紫色発光ダイオード素子が用いられる場合とで、用いられる蛍光体２０が異なる。なお、ＬＥＤチップ１０として、紫色発光ダイオード素子が用いられることが好ましい。
【００４０】
（ＬＥＤチップ１０と蛍光体２０との組み合わせ）
ＬＥＤチップ１０が青色発光ダイオード素子である場合に、蛍光体２０は、少なくとも、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含む。そして、通常、青色発光ダイオード素子である当該ＬＥＤチップ１０から発せられた青色光の一部と、青色光の他の一部が緑色蛍光体によって波長変換された緑色光と、青色光の更に他の一部が赤色蛍光体によって波長変換された赤色光とを成分として含み、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である合成光を発する。一般的に、青色発光ダイオード素子の発光ピーク波長は、４４０〜４７０ｎｍである。なお、蛍光体２０に、青色発光ダイオード素子から発せられた青色光の一部を波長変換して黄色光を発する黄色蛍光体が含まれていてもよい。
【００４１】
ＬＥＤチップ１０が紫色発光ダイオード素子である場合に、蛍光体２０は、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体とを含む。そして、通常、紫色発光ダイオード素子である当該ＬＥＤチップ１０から発せられた紫外光または紫色光と、紫色発光ダイオード素子である当該ＬＥＤチップ１０から発せられた紫外光または紫色光の一部が青色蛍光体によって波長変換された青色光と、紫外光または紫色光の他の一部が緑色蛍光体によって波長変換された緑色光と、紫外光または紫色光の更に他の一部が赤色蛍光体によって波長変換された赤色光とを成分として含み、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である合成光を発する。
【００４２】
本実施形態では、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である合成光の発光スペクトルにおいて、ＬＥＤチップ１０によって発せられた光（励起光ともいう）のピーク強度と、当該励起光によって励起された蛍光体２０が発した光（蛍光ともいう）の最大ピーク強度の比の値が所定の範囲になるようにＬＥＤチップ１０と蛍光体２０とを構成することにより、Ｒａを高める。なお、蛍光の最大ピーク強度に対する励起光のピーク強度の比率の百分率を励起光比率という。
【００４３】
本実施形態において、励起光比率を調整することにより半導体発光装置１によって発せられる合成光のＲａを高める理由について説明する。白色光源によって発せられる合成光の相関色温度を低下させると、当該白色光源の発する光が赤みを帯び、発光スペクトルにおいて短い波長領域（例えば、波長が４５０ｎｍ以下である領域）のスペクトルの割合が低下する。このことを、基準光である黒体放射のスペクトルの可視光領域において、相関色温度が２７００Ｋの光のスペクトルにおける４５０ｎｍ以下のスペクトルの割合と、相関色温度が１９００Ｋの光の発光スペクトルにおける４５０ｎｍ以下のスペクトルの割合とを比較して説明する。なお、相関色温度が２７００Ｋの光とは、例えば、照明で使用される白熱電球によって発せられる光（以下、電球色の光ともいう）である。また、相関色温度が１９００Ｋの光とは、例えば、ろうそくの炎によって発せられる光（以下、ろうそく色の光ともいう）である。
【００４４】
【数１】
【００４５】
上記式（１）において、
λ：波長［ｍ］
Ｔ：色温度［Ｋ］
ｋ：ボルツマン定数［Ｊ・Ｋ-1］
ｈ：プランク定数［Ｊ・ｓ］
ｃ：光速度［ｍ／ｓ］
であるとする。
【００４６】
上記式（１）を用いて、可視光領域におけるスペクトルの積分値に占める４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合を算出すると、相関色温度が２７００Ｋである光の４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合は２．５％であり、相関色温度が１９００Ｋである光の４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合は０．４％である。つまり、相関色温度が１９００Ｋである光の４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合は、相関色温度が２７００Ｋである光の４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合の６分の１以下であり、電球色の光と比べてろうそく色の光は４５０ｎｍ以下という短い波長の光のスペクトルの割合が低い。
【００４７】
従って、青色発光ダイオード素子や紫色発光ダイオード素子を励起源として使用した白色ランプを作成する場合に、電球色の合成光とろうそく色の合成光との励起強度（励起源によって発されれた光の強度）を同じにすると、４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルのうち、励起光のスペクトルの割合は、電球色の合成光における割合よりもろうそく色の合成光における割合の方が高くなる。換言すれば、ろうそく色の合成光において励起光が相関色温度に与える影響は、電球色の合成光において励起光が相関色温度に与える影響よりも大きい。よって、ろうそく色の合成光において励起光の調整は重要である。
【００４８】
例えば、ろうそく色の合成光を発するために紫色発光ダイオード素子と赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体とを光源として用いる場合に、発せられる合成光の相関色温度をろうそく色の合成光の相関色温度にするためには、短波長の光を発する青色蛍光体の配合量を電球色のものよりも減らす必要がある。しかし、そのようにすると、演色性の基準となる黒体放射スペクトルと比較して、光源の白色スペクトルにおける蛍光による青色領域のスペクトル強度が弱くなってしまう。そして、青色領域において、蛍光のスペクトル強度が弱くなることに関わらず、紫色発光ダイオード素子によって発せられた帯域幅が狭い励起光のスペクトルが残存するので、演色性が低下してしまう。つまり、Ｒａが低下し、高演色性の光を発することができなくなってしまう。
【００４９】
従って、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であるろうそく色の合成光を発する場合には、相関色温度が６５００Ｋ程度の昼光色の合成光を発する場合や２７００Ｋ程度の電球色の合成光を発する場合に採用可能な方法である赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体との混合比の調整や各蛍光体の選択という方法ではＲａを高めることは困難である。よって、本実施形態では、励起光比率を調整してＲａを高めるのである。
【００５０】
ここで、上述した各蛍光体の具体例について以下に説明する。なお、これら蛍光体は本実施形態において好適な蛍光体を例示するものであるが、適用可能な蛍光体は以下に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々な種類の蛍光体を適用することが可能である。
【００５１】
（緑色蛍光体）
緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５００ｎｍ以上、好ましくは５１０ｎｍ以上、より好ましくは５１５ｎｍ以上で、通常は５５０ｎｍ未満、好ましくは５４２ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として、例えば、（Ｙ，Ｌｕ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ（ＢＳＳ）、（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ（β−サイアロン）、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ（ＢＳＯＮ）、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎが好ましい。緑色蛍光体の発光ピーク波長の半値幅は５０ｎｍ以上が好ましく、６５ｎｍ以上がより好ましい。緑色蛍光体に発光ピークがブロードなものを用いることで、青色蛍光体として半値幅が狭いものを用いた場合であっても演色性が良くなる傾向にある。
【００５２】
（赤色蛍光体）
赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５７０ｎｍ以上、好ましくは５８０ｎｍ以上、より好ましくは５８５ｎｍ以上で、通常は７８０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、赤色蛍光体として、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ（以下、「ＣＡＳＯＮ」蛍光体と呼ぶことがある。（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ2Ｎ2Ｏ）x：Ｅｕ（ｘは０＜ｘ＜０．５）と記載することがある。）、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（以下、「ＳＣＡＳＮ」蛍光体と呼ぶことがある。（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕと記載することがある。）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ（Ｎ，Ｏ）2：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、（Ｌａ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｅｕ（ジベンゾイルメタン）3・１，１０−フェナントロリン錯体などのβ−ジケトン系Ｅｕ錯体、カルボン酸系Ｅｕ錯体、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ、Ｍｎ付活ジャーマネートが好ましく、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、（Ｌａ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ（但し、Ｓｉの一部がＡｌやＮａで置換されていてもよい）、Ｍｎ付活ジャーマネートがより好ましい。
【００５３】
（青色蛍光体）
青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は４２０ｎｍ以上、好ましくは４３０ｎｍ以上、より好ましくは４４０ｎｍ以上で、通常は５００ｎｍ未満、好ましくは４９０ｎｍ以下、より好ましくは４８０ｎｍ以下、更に好ましくは４７０ｎｍ以下、特に好ましくは４６０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、青色蛍光体として例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕが好ましく、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、Ｂａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕがより好ましく、Ｓｒ10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕがさらに好ましく、（Ｓｒ1-xＢａx）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（ｘ＞０）が特に好ましい。青色蛍光体の発光ピーク波長の半値幅は、好ましくは３０ｎｍ以上であり、より好ましくは４０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは５０ｎｍ以上であり、特に好ましくは６０ｎｍ以上である。
【００５４】
（黄色蛍光体）
黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５３０ｎｍ以上、好ましくは５４０ｎｍ以上、より好ましくは５５０ｎｍ以上で、通常は６２０ｎｍ以下、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ、α−サイアロン、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ（但し、その一部がＣａやＯで置換されていてもよい）が好ましい。
【００５５】
なお、蛍光体２０の形態は、パウダー状であってもよいし、セラミック組織中に蛍光体相を含有する発光セラミックであってもよい。パウダー状の蛍光体は、好ましくは、高分子材料またはガラスからなる透明な固定マトリクス中に蛍光体粒子を分散させて固定化されるか、または適当な部材の表面に電着やその他の方法で蛍光体粒子を層状に堆積させて固定化される。ＬＥＤチップ１０によって発せられた光（具体的には、励起光）が半導体発光装置１の外部に放出される場合に、蛍光体２０は当該光を所定の透過率で透過させている。従って、励起光比率を、励起光透過率ともいう。
【００５６】
以上に例示した蛍光体等を適宜組み合わせることで、発光装置１が発する光のスペクトルにおける最大ピークの波長及び強度を調整することが可能である。本発明に係る発光装置１が発する光のスペクトルにおける最大ピークの波長及び強度は、本発明の特定の励起光比率を満たせば特段限定されないが、発光装置１が発する光のスペクトルにおける最大ピークの波長が６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下であることで、いわゆるろうそく色の合成光を達成しやすくなり、好ましくは最大ピーク波長は６１０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である。
【００５７】
（ＬＥＤチップ１０）
ＬＥＤチップ１０には、３６０〜４９０ｎｍの光を発する半導体発光素子が用いられることが好ましい。なお、そのような半導体発光素子として、例えば、青色発光ダイオード素子と紫色発光ダイオード素子とがある。半導体発光素子は、窒素ガリウム系、酸化亜鉛系または炭化ケイ素系の半導体で形成されたｐｎ接合形の発光部を有する発光ダイオード素子であることが好ましい。
【００５８】
ＬＥＤチップ１０の発光ピーク波長が、３８０〜４２０ｎｍとなるように構成されていることが好ましい。ＬＥＤチップ１０の発光ピーク波長が３８０ｎｍ以上であることが好ましい理由は、蛍光体２０の励起波長（励起光の波長）と蛍光体発光波長との差異が大きいことに起因して、ストークスシフトによるエネルギ損失が大きくなり、半導体発光装置１（より具体的には蛍光体２０）の発光効率が低下するからである。なお、ＬＥＤチップ１０によって発せられる光に可視成分の光（３８０〜７８０ｎｍの波長の光）が含まれない場合には、ＬＥＤチップ１０によって発せられた光は、半導体発光装置１から発せられる光の相関色温度や色度に直接に影響を与えないので、励起光比率を変化させてもＲａは変化しないことになる。
【００５９】
ＬＥＤチップ１０の発光ピーク波長が４２０ｎｍ以下であることが好ましい理由は、４２０ｎｍよりも長い波長を発光ピーク波長とするＬＥＤチップ１０（例えば、青色発光ダイオード素子）によって発せられた光には青色成分が多く含まれていることになり、励起光比率を調整するために、緑色蛍光体と赤色蛍光体との配合比を大きく変更しなければならなくなるからである。発光ピーク波長が４２０ｎｍ以下のＬＥＤチップ１０（例えば、紫色発光ダイオード素子）を用いた場合には、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体との配合比を大きく変更することなく、蛍光体２０の総量と蛍光体２０を半導体発光装置１の内部に封止するための樹脂の量との割合を調整することで、励起光比率を調整することができる。
【００６０】
また、青色発光ダイオード素子が用いられた場合には、当該青色発光ダイオード素子が発熱等したことにより発光ピーク波長が変動したときに、青色発光ダイオード素子から発せられた光には青色成分が多く含まれていることに起因して、半導体発光装置が発する光の色度や色温度が変化してしまうことがある。それに対して、紫色発光ダイオード素子が用いられた場合には、当該紫色発光ダイオード素子の発光ピーク波長が変動したとしても、半導体発光装置が発する光の色度や色温度の変化を抑制することができる。また、半導体発光素子の製造ロットが異なることなどによって当該半導体発光素子の発光ピーク波長が異なることがあるが、紫色発光ダイオード素子を用いた場合には、当該紫色発光ダイオード素子の発光ピーク波長が変動したとしても半導体発光装置が発する光の色度や色温度の変化が少ないので、半導体発光装置を製造したときの歩留まりを良好なものとすることができる。
【００６１】
また、紫色発光ダイオード素子が用いられた場合には、青色発光ダイオード素子が用いられた場合と比較して素子に流れる電流量を変化させたときの色度の変動が小さいので、後述する半導体発光システムに好適に使用することができる。
【００６２】
半導体発光装置１によって発せられる合成光における励起光比率を調整する方法として、ＬＥＤチップ１０に応じて、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体との配合比を変更する方法、および蛍光体２０の総量と蛍光体２０を半導体発光装置１の内部に封止するための樹脂の量との割合を調整する方法について述べたが、他の方法で励起光比率を調整してもよい。具体的には、例えば、半導体発光装置１における自半導体発光装置１が発した合成光が外部に放出される経路や励起光が通過する経路に、励起光の波長以外の波長の光を通過させるフィルタ（バンドパスフィルタ）や、励起光の波長よりも短い波長の光を通過させないフィルタ（ＵＶカットフィルタ）、励起光の波長の光を通過させないまたは所定の割合で減じて通過させるフィルタ（バンドエリミネーションフィルタ）が設置されていてもよい。
【００６３】
＜実験試料＞
本発明の発明者等が行った実験（シミュレーションを含む）の試料（本実施形態の半導体発光装置１）について説明する。本実験において、ＬＥＤチップ１０として、発光ピーク波長が４０５ｎｍで半値幅が３０ｎｍである紫色発光ダイオード素子が用いられている。なお、発光ピーク波長および半値幅は、積分球が用いられて測定されている。また、緑色蛍光体としてβ−サイアロンが用いられ、赤色蛍光体としてＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ（ＣＡＳＯＮ）が用いられ、青色蛍光体として（Ｓｒ1-xＢａx）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（ｘ＞０）が用いられている。なお、当該緑色蛍光体の発光ピーク波長は５４０ｎｍで半値幅は６０ｎｍであり、当該赤色蛍光体の発光ピーク波長は６４０ｎｍで半値幅は１１５ｎｍであり、当該青色蛍光体の発光ピーク波長は４７５ｎｍで半値幅は８０ｎｍである。各蛍光体の発光ピーク波長および半値幅は分光光度計で測定された値である。
【００６４】
図２は、ＬＥＤチップ１０、緑色蛍光体、赤色蛍光体および青色蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。図２において、ＬＥＤチップ１０の発光スペクトルは実線で示され、緑色蛍光体の発光スペクトルは一点鎖線で示され、赤色蛍光体の発光スペクトルは破線で示され、青色蛍光体の発光スペクトルは点線で示されている。図２に示すように、ＬＥＤチップ１０の発光ピーク波長は４０５ｎｍであり、緑色蛍光体の発光ピーク波長は５４０ｎｍであり、赤色蛍光体の発光ピーク波長は６４０ｎｍであり、青色蛍光体の発光ピーク波長は４７５ｎｍである。
【００６５】
そして、所望の相関色温度（具体的には、１９００Ｋ）および所望のｄｕｖ（具体的には、ＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のＸＹ色度図において、色度座標の黒体輻射軌跡曲線からの偏差ｄｕｖの値が−０．０２以上であって０．０２以下である０．０〜−０．００８３）である合成光を発し、所望の励起光比率（１０％間隔で０〜１３０％）となるようにシミュレーションを行い、Ｒａを測定した。具体的には、所望の相関色温度、所望の偏差ｄｕｖの値、および所望の励起光比率となるようにＬＥＤチップ１０および各蛍光体の発光スペクトル強度を調整した半導体発光装置１の発光スペクトルをシミュレーションによって得て、Ｒａを測定した。すなわち、相関色温度が１９００Ｋおよびｄｕｖが０．０〜−０．００８３である合成光を発する半導体発光装置１であって、励起光比率が０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１１０％、１２０％、または１３０％となる半導体発光装置１の発光スペクトルをシミュレーションによって得て、Ｒａを測定した。
【００６６】
図３は、励起光比率がそれぞれ異なる試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。図３において、励起光比率が、０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細破線で示され、１０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中破線で示され、２０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが太点線で示され、３０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中点線で示され、４０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細点線で示され、５０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが太二点鎖線で示され、６０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中二点鎖線で示され、７０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細二点鎖線で示され、８０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが太一点鎖線で示され、９０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中一点鎖線で示され、１００％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細一点鎖線で示され、１１０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが太実線で示され、１２０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中実線で示され、１３０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細実線で示されている。
【００６７】
前述したように、蛍光のピーク強度に対する励起光のピーク強度の比率の百分率が励起光比率であるところ、図３に示すように、蛍光のピーク強度である６４０ｎｍ付近の波長の発光スペクトルの変化よりも、４０５ｎｍ付近の波長の発光スペクトルの強度（つまり、励起光のピーク強度）の値が大きく変化することにより、励起光比率の値が大きく変化している。つまり、本実施形態では、半導体発光装置１が発する光において、発光ピーク波長が４０５ｎｍの紫色発光ダイオード素子であるＬＥＤチップ１０が発した光（励起光）の強度を変化させることにより、励起光比率を変化させている。
【００６８】
図４は、図３に発光スペクトルを示した試料の励起光比率の変化に応じたＲａのシミュレーション結果を示す表である。図５は、図３に発光スペクトルを示した試料の励起光比率の変化に応じたＲａのシミュレーション結果を示すグラフである。図４および図５に示すように、励起光比率が減少するとＲａが高くなる。具体的には、励起光比率が６０％以上のときのＲａの値は８６未満であるが、励起光比率が５０％であるときのＲａの値は８６であり、励起光比率が３０％であるときのＲａの値は８８であり、励起光比率が０％であるときのＲａの値は９２である。本発明による半導体発光装置１においては、平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であることが好ましく、８８以上であることがより好ましく、９０以上であることがさらに好ましく、９２以上であることが特に好ましい。
【００６９】
なお、図４に示すように、励起光比率が０〜５０％の場合には、相関色温度を１９００Ｋにした場合にｄｕｖを０．００００にすることができたが、励起光比率が６０〜１３０％の場合には、この検討で使用している青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の組み合わせでは、相関色温度を１９００Ｋにしたときにはｄｕｖを０．００００にすることができなかった。そのため励起光比率が６０〜１３０％の場合には、ｄｕｖの値がマイナスであって、最も０に近い半導体発光装置１を用いたシミュレーションによってＲａを測定した。
【００７０】
本発明の発明者等は、前述したシミュレーションに用いた各色の蛍光体と同様な蛍光体およびＬＥＤチップ１０を用いて、相関色温度が１９００Ｋ程度であって、励起光比率が互いに異なる複数の実験試料を作成した。そして、作成した複数の実験試料のそれぞれが用いられた半導体発光装置１について、それぞれＲ９等の特殊演色評価数を含む演色評価数と相関色温度とを測定すると共に、平均演色評価数Ｒａと発光効率とをそれぞれ算出した。
【００７１】
図６は、励起光比率が互いに異なるこれら実験試料のそれぞれにおける各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。図７は、同じく励起光比率が互いに異なるこれら実験試料が用いられた半導体発光装置１のそれぞれの発光スペクトルを示すグラフである。図７において、励起光比率が、７０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが点線で示され、４８％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが破線で示され、２７％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが一点鎖線で示され、１４％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが長破線で示され、１０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが長一点鎖線で示され、６％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが長二点鎖線で示され、３％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが短破線で示されている。
【００７２】
図８は、図６に示す各実験試料を用いた場合の半導体発光装置１における励起光比率の変化に応じた光学特性の変化を示す表である。図８に示すように、励起光比率が減少するとＲａの値が大きくなっている。励起光比率が７０％である場合にはＲａの値は８０であり、励起光比率が４８％である場合にはＲａの値は８３である。しかし、励起光比率が２７％である場合にはＲａの値は８６になり、励起光比率が１４％である場合にはＲａの値は９０になり、励起光比率が１０％である場合にはＲａの値は９２になる。さらに励起光比率が減少して、６％や３％である場合にはＲａは９３である。
【００７３】
また、赤色についての特殊演色評価数であるＲ９、および青色についての特殊演色評価数であるＲ１２も、励起光比率が減少すると値が大きくなる傾向にあり、Ｒ９およびＲ１２は、いずれもろうそく色の光（本実験例では相関色温度が２４００Ｋ未満の光）としては高い値になっている。
【００７４】
それに対して発光効率ηLは、図８に示すように、励起光比率が４８％程度である場合をピークに、励起光比率が増加しても減少しても値が小さくなる傾向にある。具体的には、励起光比率が４８％である場合の発光効率ηLは４０．４であるのに対して、励起光比率が７０％に増加した場合の発光効率ηLは３７．０である。つまり、励起光比率が４８％から増加した場合に発光効率ηLは減少している。また、励起光比率が４８％から減少するに従って発光効率ηLも減少し、励起光比率が３％である場合の発光効率ηLは３７．０である。つまり、励起光比率が４８％から減少した場合に発光効率ηLは減少している。
【００７５】
本発明の発明者等は、前述したシミュレーションに用いた赤色蛍光体と異なる蛍光体を用いて、相関色温度が１９００Ｋ程度の光を発する他の実験試料を作成し、Ｒ９等の特殊演色評価数を含む演色評価数と相関色温度とを測定すると共に、平均演色評価数Ｒａと発光効率とをそれぞれ算出した。具体的には、赤色蛍光体に、ＣＡＳＯＮ（ＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ）に代えて、ＳＣＡＳＮ（（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ）が用いられている。図９は、このような他の実験試料における各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。図９に示すように、他の実験試料に用いられている青色蛍光体および緑色蛍光体は、前述したシミュレーションおよび前述した実験試料における青色の蛍光体および緑色の蛍光体とそれぞれ同じ蛍光体である。また、上述の他の実験試料に用いられているＬＥＤチップのピーク波長は、前述したシミュレーションおよび前述した実験試料に用いられているＬＥＤチップ１０のピーク波長である４１０ｎｍと同程度である４０９ｎｍである。
【００７６】
図１０は、図９に示した他の実験試料の光学特性を示す表である。図１０に示すように、赤色蛍光体にＳＣＡＳＮが用いられた他の実験試料は、励起光比率が１９％であり、発光効率ηLは４０．５％であり、Ｒａは８２である。図１０に示すように、赤色蛍光体にＳＣＡＳＮが用いられた他の実験試料は、励起光比率が１９％である場合に、発光効率ηLが４０．５％と高い値になっている。
【００７７】
図８および図１０に示すように、赤色蛍光体にＣＡＳＯＮが用いられた場合およびＳＣＡＳＮが用いられた場合の両者ともに、励起光比率が５％以上であって６０％未満の範囲内であれば、Ｒａの値が８０を超えた値であって、かつ、発光効率ηLの値が３３％を超えた値になる。つまり、励起光比率が５％以上であって６０％未満の範囲内であれば、Ｒａの値と発光効率ηLの値とを高いレベルで両立させることができる。
【００７８】
Ｒａの値のみを考えると、励起光比率は、５５％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましく、４５％以下であることが特に好ましく、３５％以下であることがさらに好ましく、２５％以下であることがよりさらに好ましく、１５％以下であることが最も好ましい。また、励起光比率の下限値は通常０％である。
【００７９】
表１は、励起光比率が互いに異なる実験試料が用いられた半導体発光装置１が発した光について、１３人の被験者による官能試験の結果を表す表である。表１において、◎の欄は、「ほとんどろうそくのように感じた。ろうそくの炎に近い感じがした」と回答した人数を示している。○の欄は、「不自然さはあまり感じられなかった」と回答した人数を示している。×の欄は、「青みが感じられ、不自然に感じた」と回答した人数を示している。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、励起光比率が低い方が、◎と回答する人数が増え、×と回答する人数が減っている。従って、各半導体発光装置１が発した光の色度点の座標値および相関色温度はそう大きく変化していないのであるが、本官能試験では、励起光比率がより低い実験試料によって発せられる光がろうそくによって発せられる光により近いと全ての被験者が判定した。
【００８２】
しかし、励起光比率が４８％以下に減少すると、発光効率ηLの値も減少することを考慮すると、励起光比率は、６０％未満であって、５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがより好ましく、２０％以上であることがさらに好ましい。
【００８３】
また、波長が４４０ｎｍ以上であって４８０ｎｍ以下のスペクトルの最大値が、ＬＥＤチップ１０が発する光の最大ピーク強度よりもよりも小さいことが好ましい。図６に示すように、本実施形態では、最大ピーク強度の光の波長が４１０ｎｍであるＬＥＤチップ１０が用いられている。図７に示すように、本実施形態の実験試料のうち、励起光比率が５％以上であって６０％未満の範囲内である実験試料が発する光における波長が４４０ｎｍ以上であって４８０ｎｍ以下のスペクトルの最大値は、波長４１０ｎｍ付近のスペクトル、すなわちＬＥＤチップ１０が発する光の最大ピーク強度よりも小さい。そのように構成されていることによって、２４００Ｋ未満という比較的低い相関色温度の光であるにもかかわらず、大きいＲａの値と高い発光効率とを両立することができる。
【００８４】
本実施形態によれば、励起光比率を低く（好ましくは６０％未満に）することで、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であり、Ｒａの値が大きい光を発することができる。また、緑色蛍光体や赤色蛍光体等の各蛍光体の混合比の複雑な調整やＲａを高めることのみを目的とする各蛍光体の選択を行うことなく、ＬＥＤチップ１０によって発せられた光のピーク強度の値と蛍光体２０が発した光の最大ピーク強度との比率を調整して、Ｒａの値を高めることができる。
【００８５】
なお、発光ピーク波長が４２０ｎｍ以下のＬＥＤチップ１０を用いた場合には、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体との配合比を大きく変更することなく、蛍光体２０の総量と蛍光体２０を半導体発光装置１の内部に封止するための封止材としてのシリコーン樹脂の量との割合（つまり、シリコーン樹脂組成物における蛍光体２０の割合）を調整することで、励起光比率を調整することができる。
【００８６】
なお、前述したシミュレーションおよび各実験試料は、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体と封止材とが混合されて蛍光体２０が形成されていた。しかし、ＬＥＤチップ１０が発した光を受光する位置に、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体とが並設された蛍光体層２０Ｌが形成されていてもよい。そのような構成によって、各色の蛍光体が混合されることによって生じるカスケード励起を防ぐことができる。
【００８７】
図１１は、蛍光体層２０Ｌが形成された半導体発光装置１１の構成を示す概略図である。図１１（ａ）は、蛍光体層２０Ｌが形成された半導体発光装置１１の構成を示す概略断面図である。図１１（ｂ）は、蛍光体層２０Ｌが形成された半導体発光装置１１の構成を示す概略斜視図である。図１１（ａ），（ｂ）に示すように、蛍光体層２０Ｌは、それぞれ複数の緑色蛍光体部２０ｇと赤色蛍光体部２０ｒと青色蛍光体部２０ｂとを含む。各蛍光体部は、基板２０ｋ上に載置されたＬＥＤチップ１０の上面１０ａに向かい合う第１の面２１を有するように膜状または板状に成形された保持部材２０ｈに形成される。つまり、蛍光体層２０Ｌは、第２の面２２に各蛍光体部が形成された保持部材２０ｈを含む。
【００８８】
保持部材２０ｈには、例えば、透明樹脂材やガラス材等が用いられる。なお、透明樹脂材として、例えば、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が用いられるが、ＬＥＤチップ１０から発せられる光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料が用いられることが好ましい。
【００８９】
そのような材料に、ポリ（メタ）アクリル酸メチル等の（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等がある。また、無機系材料に、例えば、金属アルコキシド、セラミックス前駆体ポリマー、もしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液、またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えば、シロキサン結合を有する無機系材料やガラスがある。
【００９０】
そして、蛍光体層２０Ｌにおいて保持部材２０ｈ上には、隣接する各色の蛍光体部２０ｒ，２０ｇ，２０ｂの境界に設けられた仕切り部２０ｓが形成されている。つまり、複数の赤色蛍光体部２ｒと複数の緑色蛍光体部２ｇと複数の青色蛍光体部２ｂとが仕切り部２０ｓを挟んで並設されている。
【００９１】
本実施形態において、保持部材２０ｈにおける厚さ方向に向く一方の面（例えば、ＬＥＤチップ１０の上面１０ａに向かい合う第１の面２１の反対側の第２の面２２）に、仕切り部２０ｓによって仕切られた各領域に所定の充填剤と混合された各色の蛍光体部２０ｒ，２０ｇ，２０ｂがスクリーン印刷等で塗布されることにより複数の複数の赤色蛍光体部２０ｒと複数の緑色蛍光体部２０ｇと複数の青色蛍光体部２０ｂとが仕切り部２０ｓを挟んで並設されている。つまり、複数の赤色蛍光体部２０ｒと複数の緑色蛍光体部２０ｇと複数の青色蛍光体部２０ｂとは、膜状または板状の蛍光体層２０Ｌの厚さ方向に向く面に並べられている。なお、保持部材２０ｈにおける第１の面２１に、仕切り部によって仕切られた各領域に所定の充填剤と混合された各色の蛍光体部２０ｒ，２０ｇ，２０ｂがスクリーン印刷等で塗布されていてもよい。また、保持部材２０ｈが仕切り部２０ｓを構成する仕切り部材によって複数の領域に仕切られ、当該仕切り部材によって仕切られた各領域に、赤色蛍光体が充填剤と混合された赤色蛍光体部２ｒと緑色蛍光体が充填剤と混合された緑色蛍光体部２ｇと青色蛍光体が充填剤と混合された青色蛍光体部２ｂとが形成されてもよい。
【００９２】
そして、本実施形態の蛍光体層２０Ｌにおいて、保持部材２０ｈの第２の面２２における各蛍光体部の面積は、励起光比率にもとづいて決定される。具体的には、例えば、図８に示す各励起光比率に応じた各蛍光体の配合割合に相当する面積比で、各蛍光体部の面積が決定される。なお、蛍光体部の色毎に領域の大きさを異ならせることによって各蛍光体部の面積比を異ならせてもよいし、蛍光体部の色毎に領域の数を異ならせることによって各蛍光体部の面積比を異ならせてもよい。また、励起光比率にもとづいて各蛍光体と充填剤との混合割合を互いに異ならせてもよい。
【００９３】
また、蛍光体層２０Ｌの第１の面２１とＬＥＤチップ１０の上面１０ａとの間には、例えば、封止材２０ｊが０．１ｍｍ以上であって５００ｍｍ以下の厚さで充填されている。そして、蛍光体層２０Ｌは、ＬＥＤチップ１０の上面１０ａとの間の距離が０．１ｍｍ以上であって５００ｍｍ以下であるように保持部材２０ｈによって支持されている。
【００９４】
なお、仕切り部には、例えば、アルミナ系セラミックや、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料が用いられてもよい。なお、各色の蛍光体部内に光を反射させて戻すために、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂が用いられてもよい。
【００９５】
以上に、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体と封止材とが混合されて蛍光体２０を形成される場合（各色の蛍光体が混合される場合）と、各色の蛍光体部２０ｒ，２０ｇ，２０ｂを含む蛍光体層２０Ｌが形成される場合（各色の蛍光体が塗り分けられる場合）とについて述べたが、各色の蛍光体が混合される場合には、青色蛍光体として（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが用いられることが好ましい。また、各色の蛍光体が塗り分けられる場合には、青色蛍光体として（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、またはＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕが用いられることが好ましい。
【００９６】
ここで、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが、各色の蛍光体が混合される場合であっても用いられることが好ましい理由について説明する。まず、各色の蛍光体が混合された場合には、青色蛍光体が発した青色の蛍光が緑色蛍光体および赤色蛍光体によって吸収されるカスケード励起が生じる。また、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕは、４１０ｎｍ程度の波長の光を励起光とする蛍光の発光効率が、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕにおける発光効率よりも高い。そうすると、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが他の色の蛍光体と混合され、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが発した青色の蛍光がカスケード励起によって他の色の蛍光体に吸収されたとしても、所要の強さの青色の蛍光が半導体発光装置１から発せられる。従って、カスケード励起が生じる各色の蛍光体が混合される場合であっても、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが用いられることが好ましいのである。
【００９７】
＜参考例＞
励起光比率を所定の値に調整し、相関色温度が２７００Ｋで、ｄｕｖが０．００であって、発する光の励起光比率がそれぞれ異なる白色半導体発光装置の試作結果を以下に示す。ＬＥＤチップ１０として、発光ピーク波長が約４０５ｎｍで半値幅が約３０ｎｍであり、３５０μｍ角のＩｎＧａＮ系紫色発光ダイオード素子が用いられている。なお、発光ピーク波長および半値幅は、積分球が用いられて測定されている。緑色蛍光体としてβ−サイアロンが用いられ、赤色蛍光体としてＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕが用いられ、青色蛍光体として（Ｓｒ1-xＢａx）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（ｘ＞０）が用いられている。なお、当該緑色蛍光体の発光ピーク波長は５４２ｎｍで半値幅は５６ｎｍであり、当該赤色蛍光体の発光ピーク波長は６４０ｎｍで半値幅は１１５ｎｍであり、当該青色蛍光体の発光ピーク波長は４７５ｎｍで半値幅は８０ｎｍである。各蛍光体の発光ピーク波長および半値幅は分光光度計で測定された値である。
【００９８】
各白色半導体発光装置には、当該紫色発光ダイオード素子６個が５０５０ＳＭＤ型アルミナセラミックパッケージに実装され、パウダー状の蛍光体を添加したシリコーン樹脂組成物で封止されることにより作製されている。表２には、各白色半導体発光装置に用いられた発光ダイオード素子を封止するシリコーン樹脂組成物における各蛍光体の含有量（重量％濃度）が示されている。例えば、参考例１の白色半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を、それぞれ１．５ｗｔ％、３．７ｗｔ％および７．９ｗｔ％の濃度で含み、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって構成される蛍光体混合物を１３．０ｗｔ％の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。また、参考例２の白色半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を、それぞれ５．７ｗｔ％、３．８ｗｔ％および９．９ｗｔ％の濃度で含み、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって構成される蛍光体混合物を１９．４ｗｔ％の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。参考例３の白色半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を、それぞれ１６．０ｗｔ％、３．５ｗｔ％および１０．５ｗｔ％の濃度で含み、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって構成される蛍光体混合物を３０．０ｗｔ％の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。
【００９９】
【表２】
【０１００】
表２に示すように、参考例１の白色半導体発光装置によって発せられる光の励起光比率は１７５％であり、参考例２の白色半導体発光装置によって発せられる光の励起光比率は７９％であり、参考例３の白色半導体発光装置によって発せられる光の励起光比率は２３％である。表２から明らかなように、例えば、シリコーン樹脂組成物中の蛍光体混合物の含有量を調整することで、励起光比率を調整することが可能であることがわかる。
【０１０１】
半導体発光装置の発光ダイオード素子を封止するための封止材として用いられるシリコーン樹脂に、例えば、透明樹脂材やガラス材等が用いられる。なお、透明樹脂材として、例えば、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が用いられるが、発光ダイオード素子から発せられる近紫外光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料が用いられることが好ましい。そのような材料に、ポリ（メタ）アクリル酸メチル等の（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等がある。また、無機系材料に、例えば、金属アルコキシド、セラミックス前駆体ポリマー、もしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液、またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えば、シロキサン結合を有する無機系材料やガラスがある。
【０１０２】
また、封止材に、光散乱剤が含まれていてもよい。封止材に含まれる光散乱剤は、無機粒子であることが好ましく、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムである。封止材に光散乱剤が含まれている場合には、封止材に含まれる光散乱剤の量を調整すれば、封止材に含まれる蛍光体の総量や、各蛍光体の配合比を大きく変化させることなく、励起光比率を調整することができる。
【０１０３】
上述の実施形態では、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満の特定色温度の合成光を得るようにしたが、互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムが構成されてもよい。図１２は、互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムの例を示す概略説明図である。図１２に示す例では、互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置１ａと半導体発光装置１ｂとが並んで設置されている。半導体発光装置１ａは、ＬＥＤチップ１０ａと蛍光体２０ａとを含む。半導体発光装置１ｂは、ＬＥＤチップ１０ｂと蛍光体２０ｂとを含む。
【０１０４】
図１２に示す半導体発光装置１ａは、前述の実施形態の半導体発光装置１における構成と同様な構成で、例えば、相関色温度が１９００Ｋ（つまり、ろうそく色）の光を発し、半導体発光装置１ｂは、例えば、相関色温度が１９００Ｋ以外の相関色温度（つまり、ろうそく色以外の色）である２０００Ｋ以上、好ましくは２４００Ｋ以上であって６７００Ｋ以下のいずれかの相関色温度の光を発する。なお、半導体発光装置１ａが発する光の相関色温度と、半導体発光装置１ｂが発する光の相関色温度との差である相関色温度差は、２０００Ｋ以上であることが好ましく、３０００Ｋ以上であることがより好ましく、３５００Ｋ以上であることが特に好ましい。具体的には、例えば、半導体発光装置１ａが発する光の相関色温度が１９００Ｋであり、半導体発光装置１ｂが発する光の相関色温度が２７００Ｋ、５０００Ｋ、または６７００Ｋのいずれかである。そのような構成によれば、例えば、それぞれの半導体発光装置におけるＬＥＤチップに流れる電流量を制御することにより、半導体発光装置１ａが発する光の強度と半導体発光装置１ｂが発する光の強度とを調整して、それぞれの光の合成により得られる合成光の相関色温度を、半導体発光装置１ａが発する光の相関色温度（例えば、１９００Ｋ）と半導体発光装置１ｂが発する光の相関色温度（例えば、２７００Ｋ、５０００Ｋまたは６７００Ｋのいずれか）との間で調整可能な半導体発光システムを実現することができる。
【０１０５】
図１２に示すような半導体発光装置１ａおよび半導体発光装置１ｂを有した半導体発光システムのもう１つの例を図１３に示す。図１３に示す例では、半導体発光システム１０１は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板１０２のチップ実装面１０２ａに４個ずつ２列に実装されたＬＥＤチップ１０３を備えている。更に、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａには、これらＬＥＤチップ１０３を取り囲むように、環状且つ円錐台形状のリフレクタ（壁部材）１０４が設けられている。
【０１０６】
なお、半導体発光装置１ａは、前述したように、平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であることが好ましく、８８以上であることがより好ましく、９０以上であることがさらに好ましく、９２以上であることが特に好ましい。さらには、半導体発光装置１ｂも、平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であることが好ましく、８８以上であることがより好ましく、９０以上であることがさらに好ましく、９２以上であることが特に好ましい。特に、半導体発光装置１ａの平均演色評価数Ｒａの値を上記の好ましい値のいずれかとし、かつ、半導体発光装置１ｂの平均演色評価数Ｒａの値を上記の好ましい値のいずれかとすることで、色温度を調整した際の平均演色評価数Ｒａの変動を小さくすることができる。
【０１０７】
リフレクタ１０４の内側は、仕切り部材１０５によって第１領域１０６と第２領域１０７とに分割され、各領域にはそれぞれ蛍光体が充填剤に混合された状態で充填されている。具体的には、第１領域１０６には、前述の実施形態における半導体発光装置１および前述の半導体発光装置１ａと同様に、例えば、相関色温度が１９００Ｋの光を発するための蛍光体が充填され、第２領域１０７には、前述の半導体発光装置１ｂと同様に、例えば、相関色温度が２７００Ｋ、５０００Ｋまたは６７００Ｋのいずれかの光を発するための蛍光体が充填されている。従って、第１領域１０６には、ＬＥＤチップ１０３と第１の領域１０６に充填された蛍光体とによって半導体発光装置１ａが構成され、第２領域１０７には、ＬＥＤチップ１０３と第２の領域１０７に充填された蛍光体とによって半導体発光装置１ｂが構成されていることになる。なお、リフレクタ１０４および仕切り部材１０５は、樹脂、金属、セラミックなどで形成することができ、接着剤などを用いて配線基板１０２に固定される。また、リフレクタ１０４および仕切り部材１０５に導電性を有する材料を用いる場合は、配線パターンに対して電気的な絶縁性を持たせるための処理が必要となる。
【０１０８】
なお、図１３に示すＬＥＤチップ１０３の数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、第１領域１０６と第２領域１０７とに１個ずつとすることも可能であり、またそれぞれの領域で数を異ならせることも可能である。また、配線基板１０２の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であり、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いてもよい。更に、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａにおける光の反射性を良くして半導体発光システムの発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。
【０１０９】
また、上述したリフレクタ１０４及び仕切り部材１０５の形状も一例を示すものであって、必要に応じて様々に変更可能である。例えば、予め成形したリフレクタ１０４及び仕切り部材１０５に代えて、ディスペンサなどを用い、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａにリフレクタ１０４に相当する環状壁部（壁部材）を形成し、その後に仕切り部材１０５に相当する仕切り壁（仕切り部材）を形成するようにしてもよい。この場合、環状壁部及び仕切り壁部に用いる材料には、例えばペースト状の熱硬化性樹脂材料またはＵＶ硬化性樹脂材料などがあり、無機フィラーを含有させたシリコーン樹脂が好適である。
【０１１０】
図１３に示すような構成によれば、半導体発光装置１ａおよび半導体発光装置１ｂに流す電流量を制御して、第１領域１０６に設置されている半導体発光装置１ａが発する光の相関色温度（例えば、１９００Ｋ）と第２領域１０７に設置されている半導体発光装置１ｂが発する光の相関色温度（例えば、２７００Ｋ、５０００Ｋまたは６７００Ｋのいずれか）との間で、半導体発光システムによって発せられる合成光の相関色温度を調整することができる。
【０１１１】
なお、図１３に示す構成において、第１領域１０６および第２領域１０７への蛍光体の充填に代えて、透明な板材に蛍光体を塗布し、ＬＥＤチップ１０３の上方に配置するようにしてもよい。
【０１１２】
図１４は、上述した実施形態の半導体発光装置１を含む照明器具２００の構成例を示す概略断面図である。図１４に示す例の照明器具２００は、ベース部材２０１の上面に半導体発光装置１が設置されている。そして、半導体発光装置１から発せられた光が通過する位置に、カバー部材２０２が設置されている。図１４に示す例では、カバー部材２０２は、ろうそくの炎の形状を摸した外形形状であり、底面に上方に向かう凹部２０３が設けられている。そして、カバー部材２０２の底面とベース部材２０１の上面との間において、カバー部材２０２に凹部２０３が設けられていることによって生じた当該カバー部材２０２の内壁と凹部２０３の天面とに囲まれた部分に半導体発光装置１が設置されている。
【０１１３】
そして、ＬＥＤチップ１０には、電線２０４によって発光するための電力が供給される。すると、ＬＥＤチップ１０は光を発し、蛍光体２０は、当該ＬＥＤチップ１０が発した光によって励起されて蛍光を発する。そして、ＬＥＤチップ１０と蛍光体２０とを含む半導体発光装置１は、ＬＥＤチップ１０が発した光と蛍光との合成光であるろうそく色の光をカバー部２０２を介して外部に放射する。
【０１１４】
そのような構成によれば、半導体発光装置１が発したろうそく色の光がカバー部材２０２を通過して外部に放射されるので、照明器具２００にろうそく色の光を発させて、ろうそくの炎の外形形状を摸したカバー部材２０２がろうそく色の光を発しているように見せることができる。従って、照明器具２００を、ろうそくの炎に摸した点灯状態にすることができる。
【０１１５】
なお、図１４には、各色の蛍光体が混合された蛍光体２０を含む半導体発光装置１が設置されることが例示されているが、図１１に示すような各色の蛍光体が塗り分けられて蛍光体層２０Ｌが形成された半導体発光装置１１が設置されてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１ａ，１ｂ，１１ 半導体発光装置
１０，１０ａ，１０ｂ，１０３ ＬＥＤチップ
２０，２０ａ，２０ｂ 蛍光体
２０ｒ 赤色蛍光体
２０ｇ 緑色蛍光体
２０ｂ 青色蛍光体
２０Ｌ 蛍光体層
２０ｋ 基板
２０ｈ 保持部材
２０ｓ 仕切り部
２０ｊ 封止材
１０１ 半導体発光システム
１０２ 配線基板
１０２ａ チップ実装面
１０４ リフレクタ
１０５ 仕切り部材
１０６ 第１領域
１０７ 第２領域
２００ 照明器具
２０１ ベース部材
２０２ カバー部材
２０３ 凹部
２０４ 電線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムおよび当該半導体発光装置を備えた照明器具に関し、特に、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムおよび当該半導体発光装置を備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置の光源として白熱電球や蛍光灯が従来から広く用いられている。近年では、これらに加え、ＬＥＤや有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）等の半導体発光素子を光源とした照明装置が開発され使用されつつある。これらの半導体発光素子では、様々な発光色を得ることが可能であるため、発光色の異なる複数の半導体発光素子を組み合わせ、それぞれの発光色を合成して所望の色の放射光を得るようにした照明装置も開発され使用され始めている。
【０００３】
特許文献１には、紫色発光ダイオード素子が用いられ、相関色温度が２７００Ｋ程度以上であって４０００Ｋ以下であり、平均演色評価数Ｒａ（以下、単にＲａという）が８０以上である光を発する半導体発光装置の例が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、ろうそくの炎の形状に似せた外形の芯部、内炎部、および外炎部を有する疑似炎型発光装置が記載されている。特許文献２に記載されている装置の外炎部の色温度は、１０００〜２２００Ｋである。そして、特許文献２に記載されている装置は、外炎部の色温度を１０００〜２２００Ｋの範囲にするために、芯部に青色に発光する発光素子を備え、外炎部に黄色乃至黄赤色に発光する蛍光体（具体的には、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光体）を備えることが記載されている。
【０００５】
特許文献３には、相関色温度が１５００Ｋ程度の光を発し、ろうそくおよび当該ろうそくの炎に似せた外形の照明装置が記載されている。特許文献３に記載されている照明装置は、２つの発光素子からなる光源モジュールを含む。当該２つの発光素子は、それぞれ種々の波長の単色光を発する複数の発光単位層を有しており、発光単位層の層数や層厚に応じた各波長における発光強度を調整することで、発光スペクトルの分布を太陽光スペクトルにおける分布に近づけて、Ｒａを高めている。
【０００６】
特許文献４には、ピーク波長が４７０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤとピーク波長が６００±３ｎｍの蛍光物質とを備え、１９００〜２１００Ｋの色温度の光を発する発光装置が記載されている。
【０００７】
特許文献５には、青色ＧａＮ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ）ＬＥＤ、赤色量子ドット物質、およびイエローグリーン蛍光体物質を備えた光源であって、１０００〜１６０００Ｋの色温度の光を発する光源が記載されている。また、特許文献５には、ＬＥＤ、量子ドット物質、および蛍光体物質の選択と構成とによって、演色評価数（ＣＲＩ（Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ Ｉｎｄｅｘ））を望ましい値に設定することができることが記載されている。
【０００８】
特許文献６には、ピーク波長が４８０ｎｍ程度の３つ青色ＬＥＤを発光源とし、各青色ＬＥＤに塗布された蛍光体がそれぞれ蛍光を発するＬＥＤ照明灯具について記載されている。特許文献６に記載されているＬＥＤ照明灯具において、３つの青色ＬＥＤのうち２つの青色ＬＥＤに緑色蛍光体と赤色蛍光体とが混合されて塗布され、残り１つの青色ＬＥＤに黄色蛍光体が塗布されている。そして、特許文献６に記載されているＬＥＤ照明灯具は、各青色ＬＥＤが発する青色光と各蛍光体が発する蛍光との合成光を外部に放射する。
【０００９】
特許文献７には、紫色ＬＥＤと、当該紫色ＬＥＤが発した光の一部を波長変換した蛍光をそれぞれ発する青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体とが混合された発光体とを備えた照明装置について記載されている。特許文献７に記載されている照明装置は、紫色ＬＥＤが発した光と発光体が発した蛍光との合成光を外部に放射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０２４８１８号
【特許文献２】特開２００５−７８９０５号公報
【特許文献３】特開２００４−１２８４４３号公報
【特許文献４】特開２００９−６４９９９号公報
【特許文献５】特表２００８−５４４５５３号公報
【特許文献６】特開２００９−１２３４２９号公報
【特許文献７】国際公開第２００８／００１７９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源とする半導体発光装置を間接照明等の屋内照明用の照明装置として用いる場合に、高い値のＲａでろうそく色の光（具体的には、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である光）を発することが求められる。
【００１２】
しかし、特許文献１には、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する装置については記載されていない。
【００１３】
また、特許文献２および特許文献４には、Ｒａを高めるための構成や、そのような構成のための検討について記載されていない。
【００１４】
特許文献３に記載されている照明装置は、特殊な発光素子のみによって発せられた光を放出するので、当該発光素子の出力を制御するための回路が必要になり、製造等の費用がかかるという問題がある。また、当該発光素子によって発せられる光は指向性が強いので、色分離しやすいという問題がある。
【００１５】
特許文献５には、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する装置におけるＲａを高めるための構成や、そのような構成のための検討について記載されていない。
【００１６】
特許文献６に記載されているＬＥＤ照明灯具は、発光源に紫色ＬＥＤに比べて長波長の光を発する青色ＬＥＤが用いられているので、発光効率が低いという問題がある。また、一の青色ＬＥＤに赤色成分を多く含む光が発せられるように混合された蛍光体が塗布されているので、Ｒａが十分に高いろうそく色の光を発することができない。
【００１７】
特許文献７に記載されている照明装置は、赤色領域の演色性は向上されているが、より低い相関色温度の光であるろうそく色の光の演色性をより向上させるための方法については記載されていない。
【００１８】
特許文献１〜７に記載されている技術は、光源の見えとしての感覚が本物のろうそくに比して不十分であり、青色を帯びたりする等して、ろうそく色としては不自然に感じられる光を発する。
【００１９】
本発明はこれらのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であり、Ｒａが高い光、すなわち演色性に優れた光を発する半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムおよび当該半導体発光装置を備えた照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子を励起源として発光する蛍光体とを備え、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である光を発する半導体発光装置において、蛍光体は、少なくとも緑色蛍光体および赤色蛍光体を含み、当該半導体発光装置から発せられた光のスペクトルにおいて、半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体が発した光の最大ピーク強度の６０％未満の値であることを特徴とする。
【００２１】
半導体発光素子としては、紫色発光ダイオード素子が好ましく用いられ、また、３８０ｎｍ以上であって、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子が好ましく用いられる。紫色発光ダイオード素子、又は、３８０ｎｍ以上であって、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子が用いられる場合、半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含むことが好ましい。
【００２２】
また、当該半導体発光装置の半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体が発した光の最大ピーク強度の６０％未満の値であり、かつ最大ピークが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下に位置することが好ましい。
【００２３】
このように構成された半導体発光装置によれば、相関色温度が１６００Ｋ以上、好ましくは１７００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であり、Ｒａが高い光を発することができる。
【００２４】
半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体が発した光の最大ピーク強度の５％以上の値となるようなスペクトルの光を発するように構成されていることが好ましい。そのような構成によれば、Ｒａの値と発光効率の値とを高いレベルで両立させることができる。
【００２５】
青色蛍光体が、発光ピーク波長の半値幅が３０ｎｍ以上であるように構成されていてもよく、青色蛍光体が、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、またはＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕであってもよい。
【００２６】
ＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のＸＹ色度図において、当該半導体発光装置が発する光の色度座標が、黒体輻射軌跡曲線からの偏差ｄｕｖの値が−０．０２以上であって０．０２以下であるように構成されていてもよい。
【００２７】
緑色蛍光体が、βサイアロン、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ、または（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕであってもよいし、赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ2Ｎ2Ｏ）x：Ｅｕ（ｘは０＜ｘ＜０．５）を含んでいてもよい。
【００２８】
赤色蛍光体は、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎを含んでいてもよいし、Ａ2+xＭyＭｎZＦn（ＡはＮａとＫとのうち一方または両方である。ＭはＳｉおよびＡｌである。そして、−１≦ｘ≦１、かつ０．９≦ｙ＋ｚ≦１．１、かつ０．００１≦ｚ≦０．４、かつ５≦ｎ≦７が成立する）を含んでいてもよい。
【００２９】
蛍光体が、半導体発光素子によって発せられた光を所定の透過率で透過させて、当該半導体発光装置の外部に放出するように構成されていてもよい。
【００３０】
蛍光体を保持する保持部材を備え、保持部材が、色毎に設定された所定の領域に各色の蛍光体をそれぞれ保持して、色毎に蛍光体を保持する領域が併設された蛍光体層を形成し、蛍光体層が、半導体発光素子との間の距離が０．１ｍｍ以上であって５００ｍｍ以下であるように支持されていてもよい。そのような構成によれば、各色の蛍光体が混合された場合に生じるカスケード励起を防ぐことができる。
【００３１】
本発明による半導体発光システムは、第１の半導体発光装置として、上述した特徴のいずれかを有する半導体発光装置を備え、第２の半導体発光装置として、第１の半導体発光装置が発する光とは相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を備えていることを特徴とする。
【００３２】
そのような構成によれば、第１の半導体発光装置が発する光の相関色温度と第２の半導体発光装置が発する光の相関色温度との間で、半導体発光システムが発する光の相関色温度を調整することが可能になる。
【００３３】
第１の半導体発光装置の平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であり、かつ、第２の半導体発光装置の平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であってもよい。そのような構成によれば、半導体発光システムにおいて色温度が調整された際の平均演色評価数Ｒａの変動を小さくすることができる。
【００３４】
本発明による照明器具は、上述した特徴のいずれかを有する半導体発光装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明による半導体発光装置によれば、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であり、Ｒａの値が大きい光、すなわち演色性に優れた光を発し、青色を帯びたりせず、ろうそく色として不自然に感じさせない光を発することができる。また、緑色蛍光体や赤色蛍光体等の各蛍光体の混合比の複雑な調整やＲａを高めることのみを目的とする各蛍光体の選択を行うことなく、半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値と蛍光体が発した光の最大ピーク強度との比率を調整して、Ｒａの値を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による半導体発光装置の構成例を示す概略説明図である。
【図２】ＬＥＤチップ、緑色蛍光体、赤色蛍光体および青色蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。
【図３】励起光比率がそれぞれ異なる試料が用いられた半導体発光装置の発光スペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】励起光比率の変化に応じたＲａのシミュレーション結果を示す表である。
【図５】励起光比率の変化に応じたＲａのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】励起光比率が互いに異なる各実験試料における各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。
【図７】図６に示す励起光比率が互いに異なる各実験試料が用いられた半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。
【図８】図６に示す各実験試料を用いて励起光比率の変化に応じた光学特性の変化を示す表である。
【図９】他の実験試料における各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。
【図１０】図９に示す他の実験試料の光学特性を示す表である。
【図１１】蛍光体層が形成された半導体発光装置の構成を示す概略図である。
【図１２】互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムの例を示す概略説明図である。
【図１３】互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムの他の例を示す説明図である。
【図１４】上述した実施形態の半導体発光装置を含む照明器具の構成例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨から逸脱しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、本実施形態の説明に用いる図面は、いずれも本発明による半導体発光装置１などの特性を模式的に示すものであって、理解を深めるべく、必要に応じて部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っている場合がある。更に、用いられている様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
【００３８】
図１は、本発明の実施形態の半導体発光装置１の構成例を示す概略説明図である。図１に示すように、本発明の実施形態の半導体発光装置１は、半導体発光素子であるＬＥＤチップ１０と、当該ＬＥＤチップ１０が発した光の波長を変換する蛍光体２０とを含む。そして、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である合成光を発する。
【００３９】
ＬＥＤチップ１０として、青色発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子が用いられる。ＬＥＤチップ１０として、青色発光ダイオード素子が用いられる場合と、紫色発光ダイオード素子が用いられる場合とで、用いられる蛍光体２０が異なる。なお、ＬＥＤチップ１０として、紫色発光ダイオード素子が用いられることが好ましい。
【００４０】
（ＬＥＤチップ１０と蛍光体２０との組み合わせ）
ＬＥＤチップ１０が青色発光ダイオード素子である場合に、蛍光体２０は、少なくとも、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含む。そして、通常、青色発光ダイオード素子である当該ＬＥＤチップ１０から発せられた青色光の一部と、青色光の他の一部が緑色蛍光体によって波長変換された緑色光と、青色光の更に他の一部が赤色蛍光体によって波長変換された赤色光とを成分として含み、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である合成光を発する。一般的に、青色発光ダイオード素子の発光ピーク波長は、４４０〜４７０ｎｍである。なお、蛍光体２０に、青色発光ダイオード素子から発せられた青色光の一部を波長変換して黄色光を発する黄色蛍光体が含まれていてもよい。
【００４１】
ＬＥＤチップ１０が紫色発光ダイオード素子である場合に、蛍光体２０は、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体とを含む。そして、通常、紫色発光ダイオード素子である当該ＬＥＤチップ１０から発せられた紫外光または紫色光と、紫色発光ダイオード素子である当該ＬＥＤチップ１０から発せられた紫外光または紫色光の一部が青色蛍光体によって波長変換された青色光と、紫外光または紫色光の他の一部が緑色蛍光体によって波長変換された緑色光と、紫外光または紫色光の更に他の一部が赤色蛍光体によって波長変換された赤色光とを成分として含み、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である合成光を発する。
【００４２】
本実施形態では、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満である合成光の発光スペクトルにおいて、ＬＥＤチップ１０によって発せられた光（励起光ともいう）のピーク強度と、当該励起光によって励起された蛍光体２０が発した光（蛍光ともいう）の最大ピーク強度の比の値が所定の範囲になるようにＬＥＤチップ１０と蛍光体２０とを構成することにより、Ｒａを高める。なお、蛍光の最大ピーク強度に対する励起光のピーク強度の比率の百分率を励起光比率という。
【００４３】
本実施形態において、励起光比率を調整することにより半導体発光装置１によって発せられる合成光のＲａを高める理由について説明する。白色光源によって発せられる合成光の相関色温度を低下させると、当該白色光源の発する光が赤みを帯び、発光スペクトルにおいて短い波長領域（例えば、波長が４５０ｎｍ以下である領域）のスペクトルの割合が低下する。このことを、基準光である黒体放射のスペクトルの可視光領域において、相関色温度が２７００Ｋの光のスペクトルにおける４５０ｎｍ以下のスペクトルの割合と、相関色温度が１９００Ｋの光の発光スペクトルにおける４５０ｎｍ以下のスペクトルの割合とを比較して説明する。なお、相関色温度が２７００Ｋの光とは、例えば、照明で使用される白熱電球によって発せられる光（以下、電球色の光ともいう）である。また、相関色温度が１９００Ｋの光とは、例えば、ろうそくの炎によって発せられる光（以下、ろうそく色の光ともいう）である。
【００４４】
【数１】
【００４５】
上記式（１）において、
λ：波長［ｍ］
Ｔ：色温度［Ｋ］
ｋ：ボルツマン定数［Ｊ・Ｋ-1］
ｈ：プランク定数［Ｊ・ｓ］
ｃ：光速度［ｍ／ｓ］
であるとする。
【００４６】
上記式（１）を用いて、可視光領域におけるスペクトルの積分値に占める４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合を算出すると、相関色温度が２７００Ｋである光の４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合は２．５％であり、相関色温度が１９００Ｋである光の４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合は０．４％である。つまり、相関色温度が１９００Ｋである光の４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合は、相関色温度が２７００Ｋである光の４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルの積分値の割合の６分の１以下であり、電球色の光と比べてろうそく色の光は４５０ｎｍ以下という短い波長の光のスペクトルの割合が低い。
【００４７】
従って、青色発光ダイオード素子や紫色発光ダイオード素子を励起源として使用した白色ランプを作成する場合に、電球色の合成光とろうそく色の合成光との励起強度（励起源によって発されれた光の強度）を同じにすると、４５０ｎｍ以下の波長のスペクトルのうち、励起光のスペクトルの割合は、電球色の合成光における割合よりもろうそく色の合成光における割合の方が高くなる。換言すれば、ろうそく色の合成光において励起光が相関色温度に与える影響は、電球色の合成光において励起光が相関色温度に与える影響よりも大きい。よって、ろうそく色の合成光において励起光の調整は重要である。
【００４８】
例えば、ろうそく色の合成光を発するために紫色発光ダイオード素子と赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体とを光源として用いる場合に、発せられる合成光の相関色温度をろうそく色の合成光の相関色温度にするためには、短波長の光を発する青色蛍光体の配合量を電球色のものよりも減らす必要がある。しかし、そのようにすると、演色性の基準となる黒体放射スペクトルと比較して、光源の白色スペクトルにおける蛍光による青色領域のスペクトル強度が弱くなってしまう。そして、青色領域において、蛍光のスペクトル強度が弱くなることに関わらず、紫色発光ダイオード素子によって発せられた帯域幅が狭い励起光のスペクトルが残存するので、演色性が低下してしまう。つまり、Ｒａが低下し、高演色性の光を発することができなくなってしまう。
【００４９】
従って、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であるろうそく色の合成光を発する場合には、相関色温度が６５００Ｋ程度の昼光色の合成光を発する場合や２７００Ｋ程度の電球色の合成光を発する場合に採用可能な方法である赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体との混合比の調整や各蛍光体の選択という方法ではＲａを高めることは困難である。よって、本実施形態では、励起光比率を調整してＲａを高めるのである。
【００５０】
ここで、上述した各蛍光体の具体例について以下に説明する。なお、これら蛍光体は本実施形態において好適な蛍光体を例示するものであるが、適用可能な蛍光体は以下に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々な種類の蛍光体を適用することが可能である。
【００５１】
（緑色蛍光体）
緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５００ｎｍ以上、好ましくは５１０ｎｍ以上、より好ましくは５１５ｎｍ以上で、通常は５５０ｎｍ未満、好ましくは５４２ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として、例えば、（Ｙ，Ｌｕ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ（ＢＳＳ）、（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ（β−サイアロン）、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ（ＢＳＯＮ）、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎが好ましい。緑色蛍光体の発光ピーク波長の半値幅は５０ｎｍ以上が好ましく、６５ｎｍ以上がより好ましい。緑色蛍光体に発光ピークがブロードなものを用いることで、青色蛍光体として半値幅が狭いものを用いた場合であっても演色性が良くなる傾向にある。
【００５２】
（赤色蛍光体）
赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５７０ｎｍ以上、好ましくは５８０ｎｍ以上、より好ましくは５８５ｎｍ以上で、通常は７８０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、赤色蛍光体として、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ（以下、「ＣＡＳＯＮ」蛍光体と呼ぶことがある。（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ2Ｎ2Ｏ）x：Ｅｕ（ｘは０＜ｘ＜０．５）と記載することがある。）、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（以下、「ＳＣＡＳＮ」蛍光体と呼ぶことがある。（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕと記載することがある。）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ（Ｎ，Ｏ）2：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、（Ｌａ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｅｕ（ジベンゾイルメタン）3・１，１０−フェナントロリン錯体などのβ−ジケトン系Ｅｕ錯体、カルボン酸系Ｅｕ錯体、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ、Ｍｎ付活ジャーマネートが好ましく、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、（Ｌａ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ（但し、Ｓｉの一部がＡｌやＮａで置換されていてもよい）、Ｍｎ付活ジャーマネートがより好ましい。
【００５３】
（青色蛍光体）
青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は４２０ｎｍ以上、好ましくは４３０ｎｍ以上、より好ましくは４４０ｎｍ以上で、通常は５００ｎｍ未満、好ましくは４９０ｎｍ以下、より好ましくは４８０ｎｍ以下、更に好ましくは４７０ｎｍ以下、特に好ましくは４６０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、青色蛍光体として例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕが好ましく、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、Ｂａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕがより好ましく、Ｓｒ10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕがさらに好ましく、（Ｓｒ1-xＢａx）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（ｘ＞０）が特に好ましい。青色蛍光体の発光ピーク波長の半値幅は、好ましくは３０ｎｍ以上であり、より好ましくは４０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは５０ｎｍ以上であり、特に好ましくは６０ｎｍ以上である。
【００５４】
（黄色蛍光体）
黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５３０ｎｍ以上、好ましくは５４０ｎｍ以上、より好ましくは５５０ｎｍ以上で、通常は６２０ｎｍ以下、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ、α−サイアロン、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ（但し、その一部がＣａやＯで置換されていてもよい）が好ましい。
【００５５】
なお、蛍光体２０の形態は、パウダー状であってもよいし、セラミック組織中に蛍光体相を含有する発光セラミックであってもよい。パウダー状の蛍光体は、好ましくは、高分子材料またはガラスからなる透明な固定マトリクス中に蛍光体粒子を分散させて固定化されるか、または適当な部材の表面に電着やその他の方法で蛍光体粒子を層状に堆積させて固定化される。ＬＥＤチップ１０によって発せられた光（具体的には、励起光）が半導体発光装置１の外部に放出される場合に、蛍光体２０は当該光を所定の透過率で透過させている。従って、励起光比率を、励起光透過率ともいう。
【００５６】
以上に例示した蛍光体等を適宜組み合わせることで、発光装置１が発する光のスペクトルにおける最大ピークの波長及び強度を調整することが可能である。本発明に係る発光装置１が発する光のスペクトルにおける最大ピークの波長及び強度は、本発明の特定の励起光比率を満たせば特段限定されないが、発光装置１が発する光のスペクトルにおける最大ピークの波長が６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下であることで、いわゆるろうそく色の合成光を達成しやすくなり、好ましくは最大ピーク波長は６１０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である。
【００５７】
（ＬＥＤチップ１０）
ＬＥＤチップ１０には、３６０〜４９０ｎｍの光を発する半導体発光素子が用いられることが好ましい。なお、そのような半導体発光素子として、例えば、青色発光ダイオード素子と紫色発光ダイオード素子とがある。半導体発光素子は、窒素ガリウム系、酸化亜鉛系または炭化ケイ素系の半導体で形成されたｐｎ接合形の発光部を有する発光ダイオード素子であることが好ましい。
【００５８】
ＬＥＤチップ１０の発光ピーク波長が、３８０〜４２０ｎｍとなるように構成されていることが好ましい。ＬＥＤチップ１０の発光ピーク波長が３８０ｎｍ以上であることが好ましい理由は、蛍光体２０の励起波長（励起光の波長）と蛍光体発光波長との差異が大きいことに起因して、ストークスシフトによるエネルギ損失が大きくなり、半導体発光装置１（より具体的には蛍光体２０）の発光効率が低下するからである。なお、ＬＥＤチップ１０によって発せられる光に可視成分の光（３８０〜７８０ｎｍの波長の光）が含まれない場合には、ＬＥＤチップ１０によって発せられた光は、半導体発光装置１から発せられる光の相関色温度や色度に直接に影響を与えないので、励起光比率を変化させてもＲａは変化しないことになる。
【００５９】
ＬＥＤチップ１０の発光ピーク波長が４２０ｎｍ以下であることが好ましい理由は、４２０ｎｍよりも長い波長を発光ピーク波長とするＬＥＤチップ１０（例えば、青色発光ダイオード素子）によって発せられた光には青色成分が多く含まれていることになり、励起光比率を調整するために、緑色蛍光体と赤色蛍光体との配合比を大きく変更しなければならなくなるからである。発光ピーク波長が４２０ｎｍ以下のＬＥＤチップ１０（例えば、紫色発光ダイオード素子）を用いた場合には、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体との配合比を大きく変更することなく、蛍光体２０の総量と蛍光体２０を半導体発光装置１の内部に封止するための樹脂の量との割合を調整することで、励起光比率を調整することができる。
【００６０】
また、青色発光ダイオード素子が用いられた場合には、当該青色発光ダイオード素子が発熱等したことにより発光ピーク波長が変動したときに、青色発光ダイオード素子から発せられた光には青色成分が多く含まれていることに起因して、半導体発光装置が発する光の色度や色温度が変化してしまうことがある。それに対して、紫色発光ダイオード素子が用いられた場合には、当該紫色発光ダイオード素子の発光ピーク波長が変動したとしても、半導体発光装置が発する光の色度や色温度の変化を抑制することができる。また、半導体発光素子の製造ロットが異なることなどによって当該半導体発光素子の発光ピーク波長が異なることがあるが、紫色発光ダイオード素子を用いた場合には、当該紫色発光ダイオード素子の発光ピーク波長が変動したとしても半導体発光装置が発する光の色度や色温度の変化が少ないので、半導体発光装置を製造したときの歩留まりを良好なものとすることができる。
【００６１】
また、紫色発光ダイオード素子が用いられた場合には、青色発光ダイオード素子が用いられた場合と比較して素子に流れる電流量を変化させたときの色度の変動が小さいので、後述する半導体発光システムに好適に使用することができる。
【００６２】
半導体発光装置１によって発せられる合成光における励起光比率を調整する方法として、ＬＥＤチップ１０に応じて、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体との配合比を変更する方法、および蛍光体２０の総量と蛍光体２０を半導体発光装置１の内部に封止するための樹脂の量との割合を調整する方法について述べたが、他の方法で励起光比率を調整してもよい。具体的には、例えば、半導体発光装置１における自半導体発光装置１が発した合成光が外部に放出される経路や励起光が通過する経路に、励起光の波長以外の波長の光を通過させるフィルタ（バンドパスフィルタ）や、励起光の波長よりも短い波長の光を通過させないフィルタ（ＵＶカットフィルタ）、励起光の波長の光を通過させないまたは所定の割合で減じて通過させるフィルタ（バンドエリミネーションフィルタ）が設置されていてもよい。
【００６３】
＜実験試料＞
本発明の発明者等が行った実験（シミュレーションを含む）の試料（本実施形態の半導体発光装置１）について説明する。本実験において、ＬＥＤチップ１０として、発光ピーク波長が４０５ｎｍで半値幅が３０ｎｍである紫色発光ダイオード素子が用いられている。なお、発光ピーク波長および半値幅は、積分球が用いられて測定されている。また、緑色蛍光体としてβ−サイアロンが用いられ、赤色蛍光体としてＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ（ＣＡＳＯＮ）が用いられ、青色蛍光体として（Ｓｒ1-xＢａx）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（ｘ＞０）が用いられている。なお、当該緑色蛍光体の発光ピーク波長は５４０ｎｍで半値幅は６０ｎｍであり、当該赤色蛍光体の発光ピーク波長は６４０ｎｍで半値幅は１１５ｎｍであり、当該青色蛍光体の発光ピーク波長は４７５ｎｍで半値幅は８０ｎｍである。各蛍光体の発光ピーク波長および半値幅は分光光度計で測定された値である。
【００６４】
図２は、ＬＥＤチップ１０、緑色蛍光体、赤色蛍光体および青色蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。図２において、ＬＥＤチップ１０の発光スペクトルは実線で示され、緑色蛍光体の発光スペクトルは一点鎖線で示され、赤色蛍光体の発光スペクトルは破線で示され、青色蛍光体の発光スペクトルは点線で示されている。図２に示すように、ＬＥＤチップ１０の発光ピーク波長は４０５ｎｍであり、緑色蛍光体の発光ピーク波長は５４０ｎｍであり、赤色蛍光体の発光ピーク波長は６４０ｎｍであり、青色蛍光体の発光ピーク波長は４７５ｎｍである。
【００６５】
そして、所望の相関色温度（具体的には、１９００Ｋ）および所望のｄｕｖ（具体的には、ＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のＸＹ色度図において、色度座標の黒体輻射軌跡曲線からの偏差ｄｕｖの値が−０．０２以上であって０．０２以下である０．０〜−０．００８３）である合成光を発し、所望の励起光比率（１０％間隔で０〜１３０％）となるようにシミュレーションを行い、Ｒａを測定した。具体的には、所望の相関色温度、所望の偏差ｄｕｖの値、および所望の励起光比率となるようにＬＥＤチップ１０および各蛍光体の発光スペクトル強度を調整した半導体発光装置１の発光スペクトルをシミュレーションによって得て、Ｒａを測定した。すなわち、相関色温度が１９００Ｋおよびｄｕｖが０．０〜−０．００８３である合成光を発する半導体発光装置１であって、励起光比率が０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１１０％、１２０％、または１３０％となる半導体発光装置１の発光スペクトルをシミュレーションによって得て、Ｒａを測定した。
【００６６】
図３は、励起光比率がそれぞれ異なる試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。図３において、励起光比率が、０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細破線で示され、１０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中破線で示され、２０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが太点線で示され、３０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中点線で示され、４０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細点線で示され、５０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが太二点鎖線で示され、６０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中二点鎖線で示され、７０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細二点鎖線で示され、８０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが太一点鎖線で示され、９０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中一点鎖線で示され、１００％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細一点鎖線で示され、１１０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが太実線で示され、１２０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが中実線で示され、１３０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが細実線で示されている。
【００６７】
前述したように、蛍光のピーク強度に対する励起光のピーク強度の比率の百分率が励起光比率であるところ、図３に示すように、蛍光のピーク強度である６４０ｎｍ付近の波長の発光スペクトルの変化よりも、４０５ｎｍ付近の波長の発光スペクトルの強度（つまり、励起光のピーク強度）の値が大きく変化することにより、励起光比率の値が大きく変化している。つまり、本実施形態では、半導体発光装置１が発する光において、発光ピーク波長が４０５ｎｍの紫色発光ダイオード素子であるＬＥＤチップ１０が発した光（励起光）の強度を変化させることにより、励起光比率を変化させている。
【００６８】
図４は、図３に発光スペクトルを示した試料の励起光比率の変化に応じたＲａのシミュレーション結果を示す表である。図５は、図３に発光スペクトルを示した試料の励起光比率の変化に応じたＲａのシミュレーション結果を示すグラフである。図４および図５に示すように、励起光比率が減少するとＲａが高くなる。具体的には、励起光比率が６０％以上のときのＲａの値は８６未満であるが、励起光比率が５０％であるときのＲａの値は８６であり、励起光比率が３０％であるときのＲａの値は８８であり、励起光比率が０％であるときのＲａの値は９２である。本発明による半導体発光装置１においては、平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であることが好ましく、８８以上であることがより好ましく、９０以上であることがさらに好ましく、９２以上であることが特に好ましい。
【００６９】
なお、図４に示すように、励起光比率が０〜５０％の場合には、相関色温度を１９００Ｋにした場合にｄｕｖを０．００００にすることができたが、励起光比率が６０〜１３０％の場合には、この検討で使用している青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の組み合わせでは、相関色温度を１９００Ｋにしたときにはｄｕｖを０．００００にすることができなかった。そのため励起光比率が６０〜１３０％の場合には、ｄｕｖの値がマイナスであって、最も０に近い半導体発光装置１を用いたシミュレーションによってＲａを測定した。
【００７０】
本発明の発明者等は、前述したシミュレーションに用いた各色の蛍光体と同様な蛍光体およびＬＥＤチップ１０を用いて、相関色温度が１９００Ｋ程度であって、励起光比率が互いに異なる複数の実験試料を作成した。そして、作成した複数の実験試料のそれぞれが用いられた半導体発光装置１について、それぞれＲ９等の特殊演色評価数を含む演色評価数と相関色温度とを測定すると共に、平均演色評価数Ｒａと発光効率とをそれぞれ算出した。
【００７１】
図６は、励起光比率が互いに異なるこれら実験試料のそれぞれにおける各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。図７は、同じく励起光比率が互いに異なるこれら実験試料が用いられた半導体発光装置１のそれぞれの発光スペクトルを示すグラフである。図７において、励起光比率が、７０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが点線で示され、４８％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが破線で示され、２７％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが一点鎖線で示され、１４％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが長破線で示され、１０％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが長一点鎖線で示され、６％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが長二点鎖線で示され、３％の試料が用いられた半導体発光装置１の発光スペクトルが短破線で示されている。
【００７２】
図８は、図６に示す各実験試料を用いた場合の半導体発光装置１における励起光比率の変化に応じた光学特性の変化を示す表である。図８に示すように、励起光比率が減少するとＲａの値が大きくなっている。励起光比率が７０％である場合にはＲａの値は８０であり、励起光比率が４８％である場合にはＲａの値は８３である。しかし、励起光比率が２７％である場合にはＲａの値は８６になり、励起光比率が１４％である場合にはＲａの値は９０になり、励起光比率が１０％である場合にはＲａの値は９２になる。さらに励起光比率が減少して、６％や３％である場合にはＲａは９３である。
【００７３】
また、赤色についての特殊演色評価数であるＲ９、および青色についての特殊演色評価数であるＲ１２も、励起光比率が減少すると値が大きくなる傾向にあり、Ｒ９およびＲ１２は、いずれもろうそく色の光（本実験例では相関色温度が２４００Ｋ未満の光）としては高い値になっている。
【００７４】
それに対して発光効率ηLは、図８に示すように、励起光比率が４８％程度である場合をピークに、励起光比率が増加しても減少しても値が小さくなる傾向にある。具体的には、励起光比率が４８％である場合の発光効率ηLは４０．４であるのに対して、励起光比率が７０％に増加した場合の発光効率ηLは３７．０である。つまり、励起光比率が４８％から増加した場合に発光効率ηLは減少している。また、励起光比率が４８％から減少するに従って発光効率ηLも減少し、励起光比率が３％である場合の発光効率ηLは３７．０である。つまり、励起光比率が４８％から減少した場合に発光効率ηLは減少している。
【００７５】
本発明の発明者等は、前述したシミュレーションに用いた赤色蛍光体と異なる蛍光体を用いて、相関色温度が１９００Ｋ程度の光を発する他の実験試料を作成し、Ｒ９等の特殊演色評価数を含む演色評価数と相関色温度とを測定すると共に、平均演色評価数Ｒａと発光効率とをそれぞれ算出した。具体的には、赤色蛍光体に、ＣＡＳＯＮ（ＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ）に代えて、ＳＣＡＳＮ（（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ）が用いられている。図９は、このような他の実験試料における各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。図９に示すように、他の実験試料に用いられている青色蛍光体および緑色蛍光体は、前述したシミュレーションおよび前述した実験試料における青色の蛍光体および緑色の蛍光体とそれぞれ同じ蛍光体である。また、上述の他の実験試料に用いられているＬＥＤチップのピーク波長は、前述したシミュレーションおよび前述した実験試料に用いられているＬＥＤチップ１０のピーク波長である４１０ｎｍと同程度である４０９ｎｍである。
【００７６】
図１０は、図９に示した他の実験試料の光学特性を示す表である。図１０に示すように、赤色蛍光体にＳＣＡＳＮが用いられた他の実験試料は、励起光比率が１９％であり、発光効率ηLは４０．５％であり、Ｒａは８２である。図１０に示すように、赤色蛍光体にＳＣＡＳＮが用いられた他の実験試料は、励起光比率が１９％である場合に、発光効率ηLが４０．５％と高い値になっている。
【００７７】
図８および図１０に示すように、赤色蛍光体にＣＡＳＯＮが用いられた場合およびＳＣＡＳＮが用いられた場合の両者ともに、励起光比率が５％以上であって６０％未満の範囲内であれば、Ｒａの値が８０を超えた値であって、かつ、発光効率ηLの値が３３％を超えた値になる。つまり、励起光比率が５％以上であって６０％未満の範囲内であれば、Ｒａの値と発光効率ηLの値とを高いレベルで両立させることができる。
【００７８】
Ｒａの値のみを考えると、励起光比率は、５５％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましく、４５％以下であることが特に好ましく、３５％以下であることがさらに好ましく、２５％以下であることがよりさらに好ましく、１５％以下であることが最も好ましい。また、励起光比率の下限値は通常０％である。
【００７９】
表１は、励起光比率が互いに異なる実験試料が用いられた半導体発光装置１が発した光について、１３人の被験者による官能試験の結果を表す表である。表１において、◎の欄は、「ほとんどろうそくのように感じた。ろうそくの炎に近い感じがした」と回答した人数を示している。○の欄は、「不自然さはあまり感じられなかった」と回答した人数を示している。×の欄は、「青みが感じられ、不自然に感じた」と回答した人数を示している。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、励起光比率が低い方が、◎と回答する人数が増え、×と回答する人数が減っている。従って、各半導体発光装置１が発した光の色度点の座標値および相関色温度はそう大きく変化していないのであるが、本官能試験では、励起光比率がより低い実験試料によって発せられる光がろうそくによって発せられる光により近いと全ての被験者が判定した。
【００８２】
しかし、励起光比率が４８％以下に減少すると、発光効率ηLの値も減少することを考慮すると、励起光比率は、６０％未満であって、５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがより好ましく、２０％以上であることがさらに好ましい。
【００８３】
また、波長が４４０ｎｍ以上であって４８０ｎｍ以下のスペクトルの最大値が、ＬＥＤチップ１０が発する光の最大ピーク強度よりもよりも小さいことが好ましい。図６に示すように、本実施形態では、最大ピーク強度の光の波長が４１０ｎｍであるＬＥＤチップ１０が用いられている。図７に示すように、本実施形態の実験試料のうち、励起光比率が５％以上であって６０％未満の範囲内である実験試料が発する光における波長が４４０ｎｍ以上であって４８０ｎｍ以下のスペクトルの最大値は、波長４１０ｎｍ付近のスペクトル、すなわちＬＥＤチップ１０が発する光の最大ピーク強度よりも小さい。そのように構成されていることによって、２４００Ｋ未満という比較的低い相関色温度の光であるにもかかわらず、大きいＲａの値と高い発光効率とを両立することができる。
【００８４】
本実施形態によれば、励起光比率を低く（好ましくは６０％未満に）することで、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満であり、Ｒａの値が大きい光を発することができる。また、緑色蛍光体や赤色蛍光体等の各蛍光体の混合比の複雑な調整やＲａを高めることのみを目的とする各蛍光体の選択を行うことなく、ＬＥＤチップ１０によって発せられた光のピーク強度の値と蛍光体２０が発した光の最大ピーク強度との比率を調整して、Ｒａの値を高めることができる。
【００８５】
なお、発光ピーク波長が４２０ｎｍ以下のＬＥＤチップ１０を用いた場合には、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体との配合比を大きく変更することなく、蛍光体２０の総量と蛍光体２０を半導体発光装置１の内部に封止するための封止材としてのシリコーン樹脂の量との割合（つまり、シリコーン樹脂組成物における蛍光体２０の割合）を調整することで、励起光比率を調整することができる。
【００８６】
なお、前述したシミュレーションおよび各実験試料は、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体と封止材とが混合されて蛍光体２０が形成されていた。しかし、ＬＥＤチップ１０が発した光を受光する位置に、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体とが並設された蛍光体層２０Ｌが形成されていてもよい。そのような構成によって、各色の蛍光体が混合されることによって生じるカスケード励起を防ぐことができる。
【００８７】
図１１は、蛍光体層２０Ｌが形成された半導体発光装置１１の構成を示す概略図である。図１１（ａ）は、蛍光体層２０Ｌが形成された半導体発光装置１１の構成を示す概略断面図である。図１１（ｂ）は、蛍光体層２０Ｌが形成された半導体発光装置１１の構成を示す概略斜視図である。図１１（ａ），（ｂ）に示すように、蛍光体層２０Ｌは、それぞれ複数の緑色蛍光体部２０ｇと赤色蛍光体部２０ｒと青色蛍光体部２０ｂとを含む。各蛍光体部は、基板２０ｋ上に載置されたＬＥＤチップ１０の上面１０ａに向かい合う第１の面２１を有するように膜状または板状に成形された保持部材２０ｈに形成される。つまり、蛍光体層２０Ｌは、第２の面２２に各蛍光体部が形成された保持部材２０ｈを含む。
【００８８】
保持部材２０ｈには、例えば、透明樹脂材やガラス材等が用いられる。なお、透明樹脂材として、例えば、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が用いられるが、ＬＥＤチップ１０から発せられる光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料が用いられることが好ましい。
【００８９】
そのような材料に、ポリ（メタ）アクリル酸メチル等の（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等がある。また、無機系材料に、例えば、金属アルコキシド、セラミックス前駆体ポリマー、もしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液、またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えば、シロキサン結合を有する無機系材料やガラスがある。
【００９０】
そして、蛍光体層２０Ｌにおいて保持部材２０ｈ上には、隣接する各色の蛍光体部２０ｒ，２０ｇ，２０ｂの境界に設けられた仕切り部２０ｓが形成されている。つまり、複数の赤色蛍光体部２ｒと複数の緑色蛍光体部２ｇと複数の青色蛍光体部２ｂとが仕切り部２０ｓを挟んで並設されている。
【００９１】
本実施形態において、保持部材２０ｈにおける厚さ方向に向く一方の面（例えば、ＬＥＤチップ１０の上面１０ａに向かい合う第１の面２１の反対側の第２の面２２）に、仕切り部２０ｓによって仕切られた各領域に所定の充填剤と混合された各色の蛍光体部２０ｒ，２０ｇ，２０ｂがスクリーン印刷等で塗布されることにより複数の複数の赤色蛍光体部２０ｒと複数の緑色蛍光体部２０ｇと複数の青色蛍光体部２０ｂとが仕切り部２０ｓを挟んで並設されている。つまり、複数の赤色蛍光体部２０ｒと複数の緑色蛍光体部２０ｇと複数の青色蛍光体部２０ｂとは、膜状または板状の蛍光体層２０Ｌの厚さ方向に向く面に並べられている。なお、保持部材２０ｈにおける第１の面２１に、仕切り部によって仕切られた各領域に所定の充填剤と混合された各色の蛍光体部２０ｒ，２０ｇ，２０ｂがスクリーン印刷等で塗布されていてもよい。また、保持部材２０ｈが仕切り部２０ｓを構成する仕切り部材によって複数の領域に仕切られ、当該仕切り部材によって仕切られた各領域に、赤色蛍光体が充填剤と混合された赤色蛍光体部２ｒと緑色蛍光体が充填剤と混合された緑色蛍光体部２ｇと青色蛍光体が充填剤と混合された青色蛍光体部２ｂとが形成されてもよい。
【００９２】
そして、本実施形態の蛍光体層２０Ｌにおいて、保持部材２０ｈの第２の面２２における各蛍光体部の面積は、励起光比率にもとづいて決定される。具体的には、例えば、図８に示す各励起光比率に応じた各蛍光体の配合割合に相当する面積比で、各蛍光体部の面積が決定される。なお、蛍光体部の色毎に領域の大きさを異ならせることによって各蛍光体部の面積比を異ならせてもよいし、蛍光体部の色毎に領域の数を異ならせることによって各蛍光体部の面積比を異ならせてもよい。また、励起光比率にもとづいて各蛍光体と充填剤との混合割合を互いに異ならせてもよい。
【００９３】
また、蛍光体層２０Ｌの第１の面２１とＬＥＤチップ１０の上面１０ａとの間には、例えば、封止材２０ｊが０．１ｍｍ以上であって５００ｍｍ以下の厚さで充填されている。そして、蛍光体層２０Ｌは、ＬＥＤチップ１０の上面１０ａとの間の距離が０．１ｍｍ以上であって５００ｍｍ以下であるように保持部材２０ｈによって支持されている。
【００９４】
なお、仕切り部には、例えば、アルミナ系セラミックや、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料が用いられてもよい。なお、各色の蛍光体部内に光を反射させて戻すために、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂が用いられてもよい。
【００９５】
以上に、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体と封止材とが混合されて蛍光体２０を形成される場合（各色の蛍光体が混合される場合）と、各色の蛍光体部２０ｒ，２０ｇ，２０ｂを含む蛍光体層２０Ｌが形成される場合（各色の蛍光体が塗り分けられる場合）とについて述べたが、各色の蛍光体が混合される場合には、青色蛍光体として（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが用いられることが好ましい。また、各色の蛍光体が塗り分けられる場合には、青色蛍光体として（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、またはＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕが用いられることが好ましい。
【００９６】
ここで、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが、各色の蛍光体が混合される場合であっても用いられることが好ましい理由について説明する。まず、各色の蛍光体が混合された場合には、青色蛍光体が発した青色の蛍光が緑色蛍光体および赤色蛍光体によって吸収されるカスケード励起が生じる。また、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕは、４１０ｎｍ程度の波長の光を励起光とする蛍光の発光効率が、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕにおける発光効率よりも高い。そうすると、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが他の色の蛍光体と混合され、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが発した青色の蛍光がカスケード励起によって他の色の蛍光体に吸収されたとしても、所要の強さの青色の蛍光が半導体発光装置１から発せられる。従って、カスケード励起が生じる各色の蛍光体が混合される場合であっても、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕが用いられることが好ましいのである。
【００９７】
＜参考例＞
励起光比率を所定の値に調整し、相関色温度が２７００Ｋで、ｄｕｖが０．００であって、発する光の励起光比率がそれぞれ異なる白色半導体発光装置の試作結果を以下に示す。ＬＥＤチップ１０として、発光ピーク波長が約４０５ｎｍで半値幅が約３０ｎｍであり、３５０μｍ角のＩｎＧａＮ系紫色発光ダイオード素子が用いられている。なお、発光ピーク波長および半値幅は、積分球が用いられて測定されている。緑色蛍光体としてβ−サイアロンが用いられ、赤色蛍光体としてＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕが用いられ、青色蛍光体として（Ｓｒ1-xＢａx）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（ｘ＞０）が用いられている。なお、当該緑色蛍光体の発光ピーク波長は５４２ｎｍで半値幅は５６ｎｍであり、当該赤色蛍光体の発光ピーク波長は６４０ｎｍで半値幅は１１５ｎｍであり、当該青色蛍光体の発光ピーク波長は４７５ｎｍで半値幅は８０ｎｍである。各蛍光体の発光ピーク波長および半値幅は分光光度計で測定された値である。
【００９８】
各白色半導体発光装置には、当該紫色発光ダイオード素子６個が５０５０ＳＭＤ型アルミナセラミックパッケージに実装され、パウダー状の蛍光体を添加したシリコーン樹脂組成物で封止されることにより作製されている。表２には、各白色半導体発光装置に用いられた発光ダイオード素子を封止するシリコーン樹脂組成物における各蛍光体の含有量（重量％濃度）が示されている。例えば、参考例１の白色半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を、それぞれ１．５ｗｔ％、３．７ｗｔ％および７．９ｗｔ％の濃度で含み、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって構成される蛍光体混合物を１３．０ｗｔ％の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。また、参考例２の白色半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を、それぞれ５．７ｗｔ％、３．８ｗｔ％および９．９ｗｔ％の濃度で含み、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって構成される蛍光体混合物を１９．４ｗｔ％の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。参考例３の白色半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を、それぞれ１６．０ｗｔ％、３．５ｗｔ％および１０．５ｗｔ％の濃度で含み、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって構成される蛍光体混合物を３０．０ｗｔ％の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。
【００９９】
【表２】
【０１００】
表２に示すように、参考例１の白色半導体発光装置によって発せられる光の励起光比率は１７５％であり、参考例２の白色半導体発光装置によって発せられる光の励起光比率は７９％であり、参考例３の白色半導体発光装置によって発せられる光の励起光比率は２３％である。表２から明らかなように、例えば、シリコーン樹脂組成物中の蛍光体混合物の含有量を調整することで、励起光比率を調整することが可能であることがわかる。
【０１０１】
半導体発光装置の発光ダイオード素子を封止するための封止材として用いられるシリコーン樹脂に、例えば、透明樹脂材やガラス材等が用いられる。なお、透明樹脂材として、例えば、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が用いられるが、発光ダイオード素子から発せられる近紫外光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料が用いられることが好ましい。そのような材料に、ポリ（メタ）アクリル酸メチル等の（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等がある。また、無機系材料に、例えば、金属アルコキシド、セラミックス前駆体ポリマー、もしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液、またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えば、シロキサン結合を有する無機系材料やガラスがある。
【０１０２】
また、封止材に、光散乱剤が含まれていてもよい。封止材に含まれる光散乱剤は、無機粒子であることが好ましく、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムである。封止材に光散乱剤が含まれている場合には、封止材に含まれる光散乱剤の量を調整すれば、封止材に含まれる蛍光体の総量や、各蛍光体の配合比を大きく変化させることなく、励起光比率を調整することができる。
【０１０３】
上述の実施形態では、相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満、好ましくは２０００Ｋ未満の特定色温度の合成光を得るようにしたが、互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムが構成されてもよい。図１２は、互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムの例を示す概略説明図である。図１２に示す例では、互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置１ａと半導体発光装置１ｂとが並んで設置されている。半導体発光装置１ａは、ＬＥＤチップ１０ａと蛍光体２０ａとを含む。半導体発光装置１ｂは、ＬＥＤチップ１０ｂと蛍光体２０ｂとを含む。
【０１０４】
図１２に示す半導体発光装置１ａは、前述の実施形態の半導体発光装置１における構成と同様な構成で、例えば、相関色温度が１９００Ｋ（つまり、ろうそく色）の光を発し、半導体発光装置１ｂは、例えば、相関色温度が１９００Ｋ以外の相関色温度（つまり、ろうそく色以外の色）である２０００Ｋ以上、好ましくは２４００Ｋ以上であって６７００Ｋ以下のいずれかの相関色温度の光を発する。なお、半導体発光装置１ａが発する光の相関色温度と、半導体発光装置１ｂが発する光の相関色温度との差である相関色温度差は、２０００Ｋ以上であることが好ましく、３０００Ｋ以上であることがより好ましく、３５００Ｋ以上であることが特に好ましい。具体的には、例えば、半導体発光装置１ａが発する光の相関色温度が１９００Ｋであり、半導体発光装置１ｂが発する光の相関色温度が２７００Ｋ、５０００Ｋ、または６７００Ｋのいずれかである。そのような構成によれば、例えば、それぞれの半導体発光装置におけるＬＥＤチップに流れる電流量を制御することにより、半導体発光装置１ａが発する光の強度と半導体発光装置１ｂが発する光の強度とを調整して、それぞれの光の合成により得られる合成光の相関色温度を、半導体発光装置１ａが発する光の相関色温度（例えば、１９００Ｋ）と半導体発光装置１ｂが発する光の相関色温度（例えば、２７００Ｋ、５０００Ｋまたは６７００Ｋのいずれか）との間で調整可能な半導体発光システムを実現することができる。
【０１０５】
図１２に示すような半導体発光装置１ａおよび半導体発光装置１ｂを有した半導体発光システムのもう１つの例を図１３に示す。図１３に示す例では、半導体発光システム１０１は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板１０２のチップ実装面１０２ａに４個ずつ２列に実装されたＬＥＤチップ１０３を備えている。更に、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａには、これらＬＥＤチップ１０３を取り囲むように、環状且つ円錐台形状のリフレクタ（壁部材）１０４が設けられている。
【０１０６】
なお、半導体発光装置１ａは、前述したように、平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であることが好ましく、８８以上であることがより好ましく、９０以上であることがさらに好ましく、９２以上であることが特に好ましい。さらには、半導体発光装置１ｂも、平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であることが好ましく、８８以上であることがより好ましく、９０以上であることがさらに好ましく、９２以上であることが特に好ましい。特に、半導体発光装置１ａの平均演色評価数Ｒａの値を上記の好ましい値のいずれかとし、かつ、半導体発光装置１ｂの平均演色評価数Ｒａの値を上記の好ましい値のいずれかとすることで、色温度を調整した際の平均演色評価数Ｒａの変動を小さくすることができる。
【０１０７】
リフレクタ１０４の内側は、仕切り部材１０５によって第１領域１０６と第２領域１０７とに分割され、各領域にはそれぞれ蛍光体が充填剤に混合された状態で充填されている。具体的には、第１領域１０６には、前述の実施形態における半導体発光装置１および前述の半導体発光装置１ａと同様に、例えば、相関色温度が１９００Ｋの光を発するための蛍光体が充填され、第２領域１０７には、前述の半導体発光装置１ｂと同様に、例えば、相関色温度が２７００Ｋ、５０００Ｋまたは６７００Ｋのいずれかの光を発するための蛍光体が充填されている。従って、第１領域１０６には、ＬＥＤチップ１０３と第１の領域１０６に充填された蛍光体とによって半導体発光装置１ａが構成され、第２領域１０７には、ＬＥＤチップ１０３と第２の領域１０７に充填された蛍光体とによって半導体発光装置１ｂが構成されていることになる。なお、リフレクタ１０４および仕切り部材１０５は、樹脂、金属、セラミックなどで形成することができ、接着剤などを用いて配線基板１０２に固定される。また、リフレクタ１０４および仕切り部材１０５に導電性を有する材料を用いる場合は、配線パターンに対して電気的な絶縁性を持たせるための処理が必要となる。
【０１０８】
なお、図１３に示すＬＥＤチップ１０３の数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、第１領域１０６と第２領域１０７とに１個ずつとすることも可能であり、またそれぞれの領域で数を異ならせることも可能である。また、配線基板１０２の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であり、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いてもよい。更に、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａにおける光の反射性を良くして半導体発光システムの発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。
【０１０９】
また、上述したリフレクタ１０４及び仕切り部材１０５の形状も一例を示すものであって、必要に応じて様々に変更可能である。例えば、予め成形したリフレクタ１０４及び仕切り部材１０５に代えて、ディスペンサなどを用い、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａにリフレクタ１０４に相当する環状壁部（壁部材）を形成し、その後に仕切り部材１０５に相当する仕切り壁（仕切り部材）を形成するようにしてもよい。この場合、環状壁部及び仕切り壁部に用いる材料には、例えばペースト状の熱硬化性樹脂材料またはＵＶ硬化性樹脂材料などがあり、無機フィラーを含有させたシリコーン樹脂が好適である。
【０１１０】
図１３に示すような構成によれば、半導体発光装置１ａおよび半導体発光装置１ｂに流す電流量を制御して、第１領域１０６に設置されている半導体発光装置１ａが発する光の相関色温度（例えば、１９００Ｋ）と第２領域１０７に設置されている半導体発光装置１ｂが発する光の相関色温度（例えば、２７００Ｋ、５０００Ｋまたは６７００Ｋのいずれか）との間で、半導体発光システムによって発せられる合成光の相関色温度を調整することができる。
【０１１１】
なお、図１３に示す構成において、第１領域１０６および第２領域１０７への蛍光体の充填に代えて、透明な板材に蛍光体を塗布し、ＬＥＤチップ１０３の上方に配置するようにしてもよい。
【０１１２】
図１４は、上述した実施形態の半導体発光装置１を含む照明器具２００の構成例を示す概略断面図である。図１４に示す例の照明器具２００は、ベース部材２０１の上面に半導体発光装置１が設置されている。そして、半導体発光装置１から発せられた光が通過する位置に、カバー部材２０２が設置されている。図１４に示す例では、カバー部材２０２は、ろうそくの炎の形状を摸した外形形状であり、底面に上方に向かう凹部２０３が設けられている。そして、カバー部材２０２の底面とベース部材２０１の上面との間において、カバー部材２０２に凹部２０３が設けられていることによって生じた当該カバー部材２０２の内壁と凹部２０３の天面とに囲まれた部分に半導体発光装置１が設置されている。
【０１１３】
そして、ＬＥＤチップ１０には、電線２０４によって発光するための電力が供給される。すると、ＬＥＤチップ１０は光を発し、蛍光体２０は、当該ＬＥＤチップ１０が発した光によって励起されて蛍光を発する。そして、ＬＥＤチップ１０と蛍光体２０とを含む半導体発光装置１は、ＬＥＤチップ１０が発した光と蛍光との合成光であるろうそく色の光をカバー部２０２を介して外部に放射する。
【０１１４】
そのような構成によれば、半導体発光装置１が発したろうそく色の光がカバー部材２０２を通過して外部に放射されるので、照明器具２００にろうそく色の光を発させて、ろうそくの炎の外形形状を摸したカバー部材２０２がろうそく色の光を発しているように見せることができる。従って、照明器具２００を、ろうそくの炎に摸した点灯状態にすることができる。
【０１１５】
なお、図１４には、各色の蛍光体が混合された蛍光体２０を含む半導体発光装置１が設置されることが例示されているが、図１１に示すような各色の蛍光体が塗り分けられて蛍光体層２０Ｌが形成された半導体発光装置１１が設置されてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１ａ，１ｂ，１１ 半導体発光装置
１０，１０ａ，１０ｂ，１０３ ＬＥＤチップ
２０，２０ａ，２０ｂ 蛍光体
２０ｒ 赤色蛍光体
２０ｇ 緑色蛍光体
２０ｂ 青色蛍光体
２０Ｌ 蛍光体層
２０ｋ 基板
２０ｈ 保持部材
２０ｓ 仕切り部
２０ｊ 封止材
１０１ 半導体発光システム
１０２ 配線基板
１０２ａ チップ実装面
１０４ リフレクタ
１０５ 仕切り部材
１０６ 第１領域
１０７ 第２領域
２００ 照明器具
２０１ ベース部材
２０２ カバー部材
２０３ 凹部
２０４ 電線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３８０ｎｍ以上であって、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を励起源として発光する蛍光体とを備え、
相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する半導体発光装置において、
前記蛍光体は、少なくとも青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含み、
当該半導体発光装置から発せられた光のスペクトルにおいて、前記半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、前記蛍光体が発した光の最大ピーク強度の６０％未満の値であり、かつ最大ピークが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下に位置する
ことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、前記蛍光体が発した光の最大ピーク強度の５％以上の値となるようなスペクトルの光を発する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記相関色温度が１６００Ｋ以上であって２０００Ｋ未満である光を発する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記青色蛍光体は、発光ピーク波長の半値幅が３０ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記青色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、またはＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
ＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のＸＹ色度図において、当該半導体発光装置が発する光の色度座標は、黒体輻射軌跡曲線からの偏差ｄｕｖの値が−０．０２以上であって０．０２以下である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記緑色蛍光体は、βサイアロン、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ、または（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記赤色蛍光体は、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ2Ｎ2Ｏ）x：Ｅｕ（ｘは０＜ｘ＜０．５）を含む
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記赤色蛍光体は、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎを含む
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記赤色蛍光体は、Ａ2+xＭyＭｎZＦn（ＡはＮａとＫとのうち一方または両方である。ＭはＳｉおよびＡｌである。そして、−１≦ｘ≦１、かつ０．９≦ｙ＋ｚ≦１．１、かつ０．００１≦ｚ≦０．４、かつ５≦ｎ≦７が成立する）
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記蛍光体は、前記半導体発光素子によって発せられた光を所定の透過率で透過させて、当該半導体発光装置の外部に放出する
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記蛍光体を保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、色毎に設定された所定の領域に各色の前記蛍光体をそれぞれ保持して、色毎に前記蛍光体を保持する領域が併設された蛍光体層を形成し、
前記蛍光体層は、前記半導体発光素子との間の距離が０．１ｍｍ以上であって５００ｍｍ以下であるように支持されている
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
第１の半導体発光装置として、請求項１乃至１２のいずれかに記載の半導体発光装置を備え、
第２の半導体発光装置として、前記第１の半導体発光装置が発する光とは相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を備えている
ことを特徴とする半導体発光システム。
【請求項１４】
前記第１の半導体発光装置の平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であり、かつ、前記第２の半導体発光装置の平均演色評価数Ｒａの値が８６以上である
ことを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光システム。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の半導体発光装置を備えている
ことを特徴とする照明器具。
【請求項１】
３８０ｎｍ以上であって、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を励起源として発光する蛍光体とを備え、
相関色温度が１６００Ｋ以上であって２４００Ｋ未満である光を発する半導体発光装置において、
前記蛍光体は、少なくとも青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含み、
当該半導体発光装置から発せられた光のスペクトルにおいて、前記半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、前記蛍光体が発した光の最大ピーク強度の６０％未満の値であり、かつ最大ピークが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下に位置する
ことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、前記蛍光体が発した光の最大ピーク強度の５％以上の値となるようなスペクトルの光を発する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記相関色温度が１６００Ｋ以上であって２０００Ｋ未満である光を発する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記青色蛍光体は、発光ピーク波長の半値幅が３０ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記青色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、またはＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
ＣＩＥ（１９３１）ＸＹＺ表色系のＸＹ色度図において、当該半導体発光装置が発する光の色度座標は、黒体輻射軌跡曲線からの偏差ｄｕｖの値が−０．０２以上であって０．０２以下である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記緑色蛍光体は、βサイアロン、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ、または（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記赤色蛍光体は、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ2Ｎ2Ｏ）x：Ｅｕ（ｘは０＜ｘ＜０．５）を含む
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記赤色蛍光体は、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎを含む
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記赤色蛍光体は、Ａ2+xＭyＭｎZＦn（ＡはＮａとＫとのうち一方または両方である。ＭはＳｉおよびＡｌである。そして、−１≦ｘ≦１、かつ０．９≦ｙ＋ｚ≦１．１、かつ０．００１≦ｚ≦０．４、かつ５≦ｎ≦７が成立する）
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記蛍光体は、前記半導体発光素子によって発せられた光を所定の透過率で透過させて、当該半導体発光装置の外部に放出する
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記蛍光体を保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、色毎に設定された所定の領域に各色の前記蛍光体をそれぞれ保持して、色毎に前記蛍光体を保持する領域が併設された蛍光体層を形成し、
前記蛍光体層は、前記半導体発光素子との間の距離が０．１ｍｍ以上であって５００ｍｍ以下であるように支持されている
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
第１の半導体発光装置として、請求項１乃至１２のいずれかに記載の半導体発光装置を備え、
第２の半導体発光装置として、前記第１の半導体発光装置が発する光とは相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を備えている
ことを特徴とする半導体発光システム。
【請求項１４】
前記第１の半導体発光装置の平均演色評価数Ｒａの値が８６以上であり、かつ、前記第２の半導体発光装置の平均演色評価数Ｒａの値が８６以上である
ことを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光システム。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の半導体発光装置を備えている
ことを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１２７１１（Ｐ２０１３−１２７１１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４５４２２（Ｐ２０１２−４５４２２）
【出願日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【特許番号】特許第５１０５１３２号（Ｐ５１０５１３２）
【特許公報発行日】平成２４年１２月１９日（２０１２．１２．１９）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【特許番号】特許第５１０５１３２号（Ｐ５１０５１３２）
【特許公報発行日】平成２４年１２月１９日（２０１２．１２．１９）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
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