白色半導体発光装置
【課題】特殊演色評価数Ｒ９との間に相関を有する制御可能なパラメータを提供するとともに、該パラメータを最適化することにより得られるＲ９値の高い白色半導体発光装置を提供する。
【解決手段】白色半導体発光装置は、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体は少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含んでいる。この白色半導体発光装置は、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である。
【解決手段】白色半導体発光装置は、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体は少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含んでいる。この白色半導体発光装置は、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明に適した白色光を出力する白色発光装置に関し、とりわけ、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備える、白色半導体発光装置に関する。
【０００２】
本発明および本明細書においては、光色の黒体輻射軌跡からの偏差Ｄｕｖが−２０〜＋２０の範囲に含まれる光を、白色光と呼ぶものとする。Ｄｕｖ（＝１０００ｄｕｖ）の定義はＪＩＳ Ｚ ８７２５：１９９９「光源の分布温度及び色温度・相関色温度測定方法」による。
【背景技術】
【０００３】
窒化ガリウム系の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と蛍光体とを組み合わせて白色光を出力するように構成された白色ＬＥＤが、最近では照明用の光源として使用され始めている。
【０００４】
照明用途において、色温度が３５００Ｋ以下の白色ＬＥＤに対する需要が存在する（特許文献１）。このような低色温度の白色ＬＥＤ、しかも、照明に使用できる高輝度のものが製造可能となった大きな要因は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕなどのような、Ｅｕ2+を付活剤とするアルカリ土類ケイ窒化物系の高輝度赤色蛍光体が開発されたことである（特許文献２〜４）。この種の赤色蛍光体は、半値全幅が８０〜１２０ｎｍというブロードな発光スペクトルを有する広帯域蛍光体であり、励起源かつ青色光の発生源である青色ＬＥＤ素子、および、緑色光の発生源である緑色蛍光体と組み合せることにより、平均演色評価数（ＣＲＩ; color rendering index）が８０を超える白色ＬＥＤを作製することができる。
【０００５】
一方、白色ＬＥＤに関して、特殊演色評価数（special color rendering index）Ｒ９の向上のための検討は未だ十分に行われていない。Ｒ９は、彩度の高い赤色に関する再現性の指標である。特に、温白色ＬＥＤ（warm white LED）と呼ばれる色温度２５００〜３５００Ｋの白色ＬＥＤにおいて、Ｒ９の改善に対する強い要求がある。
【０００６】
特定の青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体と紫色ＬＥＤ素子と組み合わせることにより、色温度３８００Ｋ、Ｒ９＝８３の白色ＬＥＤを作製した例が特許文献５に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１０３４４３号公報
【特許文献２】特開２００６−８７２１号公報
【特許文献３】特開２００８−７７５１号公報
【特許文献４】特開２００７−２３１２４５号公報
【特許文献５】特開２００６−４９７９９号公報
【特許文献６】国際公開２００７−１０５６３１号パンフレット
【特許文献７】国際公開２００９−０７２０４３号パンフレット
【特許文献８】特開２００８−１５０５４９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】G. Chen, et al., phys. stat. sol. (a) ２０５, No.５, １０８６-１０９２(２００８)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これまで、特定の蛍光体および半導体発光素子を組み合せることによって、特殊演色評価数Ｒ９の高い白色ＬＥＤを作製した旨の報告はいくつかある。かかる報告においては、殆どの場合、蛍光体が一般式および発光ピーク波長により特定されている。しかし、よく知られているように、同じ一般式で表される蛍光体においても、付活剤濃度や母体結晶を構成する元素の組成比が異なると、その発光特性（発光スペクトルのピーク波長、半値全幅等）も異なったものとなる。また、本発明者等は、実験を通して、白色ＬＥＤのＲ９値は使用する蛍光体の発光ピーク波長のみにより定まるものではないとの知見を得ている。よって、これまでのところ、高いＲ９値を有する白色ＬＥＤのための、利用可能な設計指針は皆無といってよい。それどころか、報告されている白色ＬＥＤの高いＲ９値を再現することすら容易ではない。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、特殊演色評価数Ｒ９との間に相関を有する制御可能なパラメータを提供するとともに、該パラメータを最適化することにより得られるＲ９値の高い白色半導体発光装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、広帯域赤色蛍光体を用いた白色半導体発光装置において、次の条件が充たされるとき特殊演色評価数Ｒ９が８５以上という高い値となることを見出し、本発明を完成させるに至ったものである；
光束で規格化した当該白色半導体発光装置の発光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である。
【００１２】
本発明の要旨は以下に存する。
（１）発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む白色半導体発光装置であって、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であることを特徴とする白色半導体発光装置。
（２）放出する白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内にある、（１）に記載の白色半導体発光装置。
（３）発光ピーク波長を３６０〜４３０ｎｍの範囲内に有する半導体発光素子と、該半導体発光素子により励起され発光する青色蛍光体、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む波長変換部とを備え、
上記青色蛍光体、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体がそれぞれ発する光を含む白色光を放出し、
光束で規格化した上記白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である、白色半導体発光装置。
（４）前記半導体発光素子が、発光ピーク波長を４０５〜４１５ｎｍの範囲内に有するＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子である、請求項３に記載の白色半導体発光装置。
（５）前記青色蛍光体が、Ｅｕ2+で付活されたアルカリ土類ハロリン酸塩蛍光体を含み、かつ、上記緑色蛍光体が、Ｅｕ2+で付活されたサイアロン蛍光体およびＥｕ2+で付活されたアルカリ土類ケイ酸窒化物蛍光体の少なくとも一方を含む、（３）または（４）に記載の白色半導体発光装置。
（６）前記広帯域赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕを含む、（５）に記載の白色半導体発光装置。
（７）上記白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内である、（３）〜（６）のいずれか１つに記載の白色半導体発光装置。
（８）発光ピーク波長を４３０〜４７０ｎｍの範囲内に有する半導体発光素子と、該半導体発光素子により励起され発光する緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む波長変換部とを備え、
上記半導体発光素子、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体がそれぞれ発する光を含む白色光を放出し、
光束で規格化した上記白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である、白色半導体発光装置。
（９）上記波長変換部が、更に、上記半導体発光素子により励起され発光する黄色蛍光体を含んでおり、上記白色光は該黄色蛍光体が発する光を含んでいる、（８）に記載の白色半導体発光装置。
（１０）上記広帯域赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕを含む、（８）に記載の白色半導体発光装置。
（１１）上記白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内である、（８）〜（１０）のいずれか１つに記載の白色半導体発光装置。
（１２）それぞれが、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む、第１および第２の白色発光ユニットを有し、
該第１および第２の白色発光ユニットは、それぞれ、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であり、
該第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光と該第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光との混合により合成される二次白色光を放出可能な白色半導体発光装置。
（１３）上記第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度と、上記第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度の差が、２０００Ｋ以上である、（１２）に記載の白色半導体発光装置。
（１４）上記第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内にあり、上記第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度が４５００〜７０００Ｋの範囲内にある、（１３）に記載の白色半導体発光装置。
（１５）それぞれが、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む、第１〜第Ｎの白色発光ユニットを有し、
該第１〜第Ｎの白色発光ユニットがそれぞれ放出する一次白色光の混合により合成される二次白色光を放出する白色半導体発光装置であって、
光束で規格化した上記二次白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であることを特徴とする白色半導体発光装置。
（１６）上記第１〜第Ｎの白色発光ユニットの一部または全部は、光束で規格化したその発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の９９％以下または１１１％以上である、（１５）に記載の白色半導体発光装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態に係る、特殊演色評価数Ｒ９の高い白色半導体発光装置は、高演色照明用の光源として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る白色半導体発光装置の断面図である。
【図２】色度図（ＣＩＥ １９３１）である。
【図３】白色ＬＥＤの斜視図である。
【図４】図３に示す白色ＬＥＤにおいてＬＥＤチップがリード電極にどのように接続されているかを示す平面図である。
【図５】図３および図４に示す白色ＬＥＤの回路構成を示す図である。
【図６】図３および図４に示す白色ＬＥＤの断面図である。
【図７】図７（ａ）は図３および図４に示す白色ＬＥＤを複数搭載した発光モジュールの斜視図であり、図７（ｂ）は該発光モジュールにおける該白色ＬＥＤの配置について簡略に示す図である。
【図８】図７に示す発光モジュールの回路構成を示す図である。
【図９】図７に示す発光モジュールに搭載された白色ＬＥＤへの電流印加パターンの一例を示す図である。
【図１０】白色発光ユニットの構成例を示す断面図である。
【図１１】白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。
【図１２】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１３】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１４】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１５】合成スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１６】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１７】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１８】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１９】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２０】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２１】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２２】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２３】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２４】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２５】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２６】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２７】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２８】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２９】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３０】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３１】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３２】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３３】６４０ｎｍ強度比とＲ９の関係を示す。
【図３４】６４０ｎｍ強度比とＲ９の関係を示す。
【図３５】６４０ｎｍ強度比とＲ９の関係を示す。
【図３６】５８０ｎｍ強度比と６４０ｎｍ強度比の関係を示す。
【図３７】５８０ｎｍ強度比と６４０ｎｍ強度比の関係を示す。
【図３８】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３９】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４０】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４１】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４２】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４３】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４４】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、具体的な実施形態に即して本発明を説明する。
［１］実施形態１
図１は、実施形態１に係る白色半導体発光装置１００の構造を示す断面図である。白色半導体発光装置１００は、ＳＭＤ型パッケージ１０１、半導体発光素子１０２および波長変換部１０３を備えている。半導体発光素子１０２は、発光ピーク波長を４３０〜４７０ｎｍの範囲内、好ましくは４４０〜４６０ｎｍの範囲内に有する、青色発光素子である。波長変換部１０３は、半導体発光素子１０２により励起され発光する緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含有している（蛍光体の図示は省略）。ここで、緑色蛍光体とは、その発光色が、図２に示すｘｙ色度図（ＣＩＥ １９３１）における「ＧＲＥＥＮ」または「ＹＥＬＬＯＷＩＳＨ ＧＲＥＥＮ」に区分される蛍光体である。また、赤色蛍光体とは、その発光色が、図２に示すｘｙ色度図（ＣＩＥ １９３１）における「ＲＥＤ」、「ＲＥＤＤＩＳＨ ＯＲＡＮＧＥ」または「ＯＲＡＮＧＥ」に区分される蛍光体である。
【００１６】
半導体発光素子１０２は、ＳＭＤ型パッケージ１０１に設けられたカップ１０１Ａの底面上に固定されている。半導体発光素子１０２は、パッケージ１０１の底面に形成された配線パターン（図示せず）に接続されており、パッケージ１０１の外部に置かれた電源から半導体発光素子１０２に電流を供給することが可能となっている。順方向電流の印加により半導体発光素子１０２が発する青色光は、カップ１０１Ａの開口部を塞ぐように設置された波長変換部１０３に入射し、その一部は、波長変換部１０３が含有する緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体により、それぞれ緑色光および赤色光に変換される。波長変換部１０３の表面からは、青色光、緑色光および赤色光の混合により生じる白色光が外部に向かって放出される。
【００１７】
半導体発光素子１０２はＬＥＤ素子、スーパールミネッセントダイオード素子、レーザダイオード素子などで有り得るが、好ましくはＬＥＤ素子である。半導体発光素子１０２の発光部を構成する半導体の種類は特に限定されるものではなく、窒化ガリウム系、酸化亜鉛系、炭化ケイ素系などの半導体が例示される。半導体発光素子１０２として特に好ましく用い得るのは、ＩｎＧａＮ井戸層を含むＭＱＷ活性層をｐ型およびｎ型のＧａＮ系クラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を備える、ＩｎＧａＮ系青色ＬＥＤ素子である。一例では、演色性を高めるために、半導体発光素子１０２として発光ピーク波長を４４０〜４６０ｎｍの範囲内に有する青色発光素子を使用し、それに加えて、発光ピーク波長を４７０〜５００ｎｍの範囲に有するＬＥＤ素子をカップ１０１Ａの内部または外部に配置することができる。
【００１８】
白色半導体発光装置１００が放出する白色光の相関色温度は、通常、２５００〜７０００Ｋである。照明に用いたときの快適さの観点から、この白色光のＤｕｖは、好ましくは−６．０〜＋６．０の範囲内、より好ましくは−６．０〜＋２．０の範囲内、特に好ましくは−６．０〜０．０の範囲内とされる。
【００１９】
波長変換部１０３には、Ｅｕ2+、Ｃｅ3+などを付活剤として含む公知の緑色蛍光体を好ましく用いることができる。Ｅｕ2+を付活剤とする好適な緑色蛍光体は、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類ケイ酸窒化物またはサイアロンからなる結晶を母体とする緑色蛍光体である。この種の緑色蛍光体は、通常、紫外〜青色半導体発光素子を用いて励起可能である。アルカリ土類ケイ酸塩結晶を母体とするものの具体例には、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕなどがある。アルカリ土類ケイ酸窒化物結晶を母体とするものの具体例には、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ9Ｎ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕなどがある。サイアロン結晶を母体とするものの具体例には、βサイアロン：Ｅｕ、Ｓｒ3Ｓｉ13Ａｌ3Ｏ2Ｎ21：Ｅｕ、Ｓｒ5Ａｌ5Ｓｉ21Ｏ2Ｎ35：Ｅｕなどがある。ここで、Ｓｒ3Ｓｉ13Ａｌ3Ｏ2Ｎ21：Ｅｕは国際公開２００７−１０５６３１号パンフレット（特許文献６）に、また、Ｓｒ5Ａｌ5Ｓｉ21Ｏ2Ｎ35：Ｅｕは国際公開２００９−０７２０４３号パンフレット（特許文献７）に、それぞれ開示されている。Ｃｅ3+を付活剤とする好適な緑色蛍光体としては、ガーネット型酸化物結晶を母体とする緑色蛍光体、例えばＣａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅや、アルカリ土類金属スカンジウム酸塩結晶を母体とする緑色蛍光体、例えばＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅがある。
【００２０】
波長変換部１０３に用いる広帯域赤色蛍光体とは、半値全幅が８０ｎｍ以上（通常、１２０ｎｍ以下）のブロードな発光スペクトルを有する赤色蛍光体である。具体例としては、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、αサイアロンまたはアルカリ土類ケイ酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体が挙げられる。この種の赤色蛍光体は、通常、紫外〜青色半導体発光素子を用いて励起可能である。アルカリ土類ケイ窒化物結晶を母体とするものの具体例には、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕなどがある。ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕは、特開２００８−１５０５４９号公報（特許文献８）などに開示された赤色蛍光体である。アルカリ土類ケイ酸塩結晶を母体とするものの具体例には、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕなどがある。
【００２１】
（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕは、ＣａＡｌＳｉＮ3とＳｉ(3n+2)/4ＮnＯが固溶化した結晶中に発光中心であるＥｕ2+が分布している無機化合物結晶からなる。その母体構造に起因して、この蛍光体の発光スペクトルはＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕのそれに比べブロードとなり、ピーク波長は短かく（６５０ｎｍ未満）なる。ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：ＥｕはＣａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕと類似した発光特性を有している。Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕは（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕにおいてｎ＝２の場合に該当する。
【００２２】
波長変換部１０３は、発明の効果が損なわれない範囲で、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体以外の蛍光体を含有し得る。例えば、黄色蛍光体や、狭帯域赤色蛍光体などである。
【００２３】
黄色蛍光体とは、その発光色が、図２に示すｘｙ色度図（ＣＩＥ １９３１）における「ＹＥＬＬＯＷ ＧＲＥＥＮ」、「ＧＲＥＥＮＩＳＨ ＹＥＬＬＯＷ」、「ＹＥＬＬＯＷ」または「ＹＥＬＬＯＷＩＳＨ ＯＲＡＮＧＥ」に区分される蛍光体である。代表例としては、Ｃｅ3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物結晶を母体とする蛍光体、例えば、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅなどがある。その他には、Ｃｅ3+を付活剤とし、ランタンケイ素窒化物結晶を母体とする蛍光体、例えば、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ、Ｃａ1.5xＬａ3-xＳｉ6Ｎ11：Ｃｅなどがある。また、Ｅｕ2+を付活剤とするものとして、ＢＯＳＥ（またはＢＯＳ）と呼ばれる、アルカリ土類ケイ酸塩系の黄色蛍光体がある。
【００２４】
蛍光体の安定性に着目すると、母体結晶がアルカリ土類ケイ窒化物、サイアロンまたはアルカリ土類ケイ酸窒化物のように窒素を含む蛍光体は、母体結晶中における原子間結合の共有結合性が高く、それゆえに優れた耐久性および耐熱性を示す。緑色蛍光体の場合についていうと、ケイ酸塩系の（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕは室温での発光効率は極めて高いが、高温での発光効率の低下が著しいことから、ハイパワー用途には適していない。発光色を問わず使用が推奨されないのは、硫黄を含む化合物の結晶を母体とする蛍光体である。なぜなら、母体結晶から遊離する僅かな硫黄が、半導体発光素子、パッケージ、封止材料などに含まれている金属と反応して着色物質を発生させる場合があるからである。着色物質は可視光を吸収するため、白色発光装置の発光効率を著しく低下させる。
【００２５】
波長変換部１０３において蛍光体を保持するマトリックス材料には、可視波長域において透明な樹脂またはガラスを用いることができる。樹脂としては、各種の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが挙げられ、具体的には、メタアクリル樹脂（ポリメタアクリル酸メチルなど）、スチレン樹脂（ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体など）、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、セルロース系樹脂（エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレートなど）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などが例示される。また、ガラスとしては、リン酸系、ホウリン酸系、バナジウムホウ酸系、アルカリ珪酸系、ビスマス系などの、公知の低融点ガラスが好ましく例示される。
【００２６】
耐熱性や耐光性の観点から波長変換部１０３のマトリックス材料として好ましいのは、ケイ素含有化合物である。ケイ素含有化合物とは、分子中にケイ素原子を有する化合物をいい、例えば、ポリオルガノシロキサン等の有機材料（シリコーン系材料）、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の無機材料、及びホウケイ酸塩、ホスホケイ酸塩、アルカリケイ酸塩等のガラス材料を挙げることができる。中でも、シリコーン系材料は、透明性、接着性、ハンドリングの容易さ、機械的・熱的応力の緩和特性に優れる等の点から、特に好ましい。シリコーン系材料とは、通常、シロキサン結合を主鎖とする有機重合体をいい、硬化機構によって、縮合型、付加型、ゾルゲル型、光硬化型などの種類がある。
【００２７】
波長変換部１０３には、蛍光体以外の微粒子、例えば、光散乱剤を分散させることができる。波長変換部１０３のマトリックス材料自体が、光学特性、機械特性、耐熱性などの種々の性質を調整する目的でナノサイズの微粒子を樹脂またはガラスに分散させた複合材料であってもよい。
【００２８】
波長変換部１０３は任意の態様で蛍光体を含有することができる。例えば、波長変換部１０３の内部における蛍光体の分布は一様であってもよいし、不均一であってもよい。また、波長変換部１０３の内部には、特定の蛍光体のみを含有する部分が存在してもよいし、あるいは、特定の蛍光体のみを含有しない部分が存在してもよい。緑色蛍光体のみを含有する層と赤色蛍光体のみを含有する層を直接または間接に積層した多層構造や、マトリックス材料の異なる複数の層を積層した多層構造なども、適宜採用し得る。波長変換部１０３は、また、透明な支持フィルムの表面に形成された薄層であり得る。
【００２９】
白色半導体発光装置１００が半導体発光素子１０２と波長変換部１０３との間に有する空間Ｓは、空洞であってもよいし、その一部または全部が透光性材料、例えば、波長変換部１０３のマトリックス材料として例示した材料で充填されていてもよい。空間Ｓを設けることは必須ではなく、一例では、波長変換部１０３をカップ１０１Ａの内部に半導体発光素子１０２と接するように配置してもよい。更に、波長変換部１０３を、半導体発光素子１０２の表面をコンフォーマルに覆う薄層とすることもできる。
【００３０】
［２］実施形態２
実施形態２に係る白色半導体発光装置は、大きくいうと２つの点で実施形態１の白色半導体発光装置と異なる。第１の点は、半導体発光素子として、青色発光素子に代えて、発光ピーク波長を４００〜４３０ｎｍの範囲に有する紫色発光素子または発光ピーク波長が４００ｎｍ未満（通常、３６０ｎｍ以上）である紫外発光素子を用いることである。第２の点は、波長変換部が青色蛍光体を含有することである。青色蛍光体とは、その発光色が、図２に示すｘｙ色度図（ＣＩＥ １９３１）における「ＰＵＲＰＵＬＩＳＨ ＢＬＵＥ」、「ＢＬＵＥ」または「ＧＲＥＥＮＩＳＨ ＢＬＵＥ」に区分される蛍光体である。
【００３１】
実施形態２に係る白色半導体発光装置で用いる半導体発光素子は、ストークスシフト損失が小さくなるという理由から、好ましくは紫色発光素子である。現在入手できる最も効率の高い紫色半導体発光素子は、ＩｎＧａＮ系の紫色ＬＥＤ素子である。ＩｎＧａＮ層を活性層とするＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子は、発光ピーク波長を４１０〜４３０ｎｍの範囲としたときに発光効率が最大となることが知られている（非特許文献１）。一方で、高効率の青色蛍光体の励起効率は一般に紫外〜近紫外領域において高く、波長４０５ｎｍよりも長波長側では波長の増加とともに急激に低下する。このような青色蛍光体の励起特性も考慮すると、実施形態２の白色半導体発光装置に最も適した紫色ＬＥＤ素子は、発光ピーク波長を４００〜４２０ｎｍの範囲、特に４０５〜４１５ｎｍの範囲に有する、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子であるといえる。
【００３２】
実施形態２の白色半導体発光装置に用いることのできる青色蛍光体としては、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類アルミン酸塩またはアルカリ土類ハロリン酸塩からなる結晶を母体とする青色蛍光体、例えば、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕなどが挙げられる。中でも好ましいものとして、発光効率が高く、かつ、半値全幅が５０ｎｍ以上の比較的ブロードな発光スペクトルを有する、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：ＥｕおよびＳｒ5-xＢａx（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（０＜ｘ＜５）が挙げられる。
【００３３】
実施形態２においては、Ｃｅ3+を付活剤とする蛍光体（通常、緑色または黄色蛍光体）の使用は好ましくない。なぜなら、かかる蛍光体の多くは励起スペクトルのピークを波長４５０ｎｍ付近に有するため、同時に使用する青色蛍光体の発する光を強く吸収するからである。このような、蛍光体が他の蛍光体を励起する多段励起（カスケード励起ともいう）は、白色半導体発光装置の効率を著しく低下させる。また、実施形態２では、実施形態１に比べて半導体発光素子の発光波長が短いことから、波長変換部のマトリックス材料にはより高い耐光性が要求される。
【００３４】
［３］条件（Ａ）
上述の実施形態１および実施形態２のいずれの白色半導体発光装置も、その発光スペクトル（当該白色半導体発光装置が外部に向かって放出する白色光のスペクトル）に関する次の条件（Ａ）を充たすとき、特殊演色評価数Ｒ９が概ね８５以上の良好な値となる：
（Ａ）光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である。
【００３５】
上記条件（Ａ）にいう演色性評価用基準光とは、光源の演色性評価方法を定める日本工業規格ＪＩＳ Ｚ８７２６：１９９０に規定される基準光であり、試料光源たる白色半導体発光装置の相関色温度が５０００Ｋ未満のときは完全放射体の光、また、該相関色温度が５０００Ｋ以上のときはＣＩＥ昼光である。完全放射体およびＣＩＥ昼光の定義はＪＩＳ Ｚ８７２０：２０００（対応国際規格 ＩＳＯ／ＣＩＥ １０５２６：１９９１）に従う。
【００３６】
また、上記条件（Ａ）にいう、光束で規格化した光のスペクトルとは、下記数式（１）により決定される光束Φが１（ｕｎｉｔｙ）となるように規格化したスペクトル（下記数式（１）中の分光放射束Φe）をいう。
【００３７】
【数１】
【００３８】
ここで、
Φ：光束［ｌｍ］
Ｋm：最大視感度［ｌｍ／Ｗ］
Ｖλ：明所視標準比視感度
Φe:分光放射束［Ｗ／ｎｍ］
λ：波長［ｎｍ］、である。
【００３９】
以下の説明では、光束で規格化した白色半導体発光装置（試料光源）の発光スペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度（Ｉ580-1）と、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度（Ｉ580-2）との比率（Ｉ580-1／Ｉ580-2）を、「５８０ｎｍ強度比」と呼ぶ場合がある。また、光束で規格化した白色半導体発光装置（試料光源）の発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度（Ｉ640-1）と、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度（Ｉ640-2）との比率（Ｉ640-1／Ｉ640-2）を、「６４０ｎｍ強度比」と呼ぶ場合がある。上記条件（Ａ）は、６４０ｎｍ強度比が１００〜１１０％であることと同義である。
【００４０】
実施形態１または実施形態２の白色半導体発光装置において、上記条件（Ａ）を充足させるためには、発光ピーク波長を６４１ｎｍ〜６４８ｎｍの範囲内に有する広帯域赤色蛍光体を波長変換部に用いることが好ましい。発光ピーク波長を６４０ｎｍ以下に有する広帯域赤色蛍光体は、発光ピーク波長を６４９ｎｍ以上に有する広帯域赤色蛍光体と共に使用することが望まれる。ここでいう蛍光体の発光ピーク波長は、白色半導体発光装置において励起源に用いる半導体発光素子の発光ピーク波長λEに近い波長（望ましくはλE±１０ｎｍの範囲内の波長）の光で、当該蛍光体を励起したときの値である。
【００４１】
更に、実施形態１または実施形態２の白色半導体発光装置の６４０ｎｍ強度比は、その５８０ｎｍ強度比が増加するに従い低下する傾向を有する。従って、５８０ｎｍ強度比を調整することにより、６４０ｎｍ強度比を制御することが可能となる。条件（Ａ）を充足させるためには、５８０ｎｍ強度比が８５〜１００％の範囲内となるようにすることが好ましい。
【００４２】
５８０ｎｍ強度比を８５〜１００％とするには、波長変換部に用いる緑色蛍光体と広帯域赤色蛍光体を適切に選択することが重要である。ここでは、説明の便宜のために、蛍光体の発光スペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度を、発光ピーク波長における強度（発光ピーク強度）を１として相対的に表した値を、当該蛍光体の「５８０ｎｍ相対強度」と定義する。緑色蛍光体および赤色蛍光体の場合には、発光ピーク波長が５８０ｎｍに近い程、また、発光ピークの半値全幅が大きい程、５８０ｎｍ相対強度は高くなる。緑色蛍光体と赤色蛍光体の両方に５８０ｎｍ相対強度の高いものを用いれば、白色半導体発光装置の５８０ｎｍ強度比は高くなる。反対に、緑色蛍光体と赤色蛍光体の両方に５８０ｎｍ相対強度の低いものを用いれば、白色半導体発光装置の５８０ｎｍ強度比は低くなる。黄色蛍光体の使用は、白色半導体発光装置の５８０ｎｍ強度比を高くする。なぜなら、黄色蛍光体は、発光スペクトルに波長５８０ｎｍ近傍の成分を多く含むので、緑色蛍光体や赤色蛍光体と比べて５８０ｎｍ相対強度が高いからである。
【００４３】
ひとつの方法として、５８０ｎｍ相対強度が異なる複数の広帯域赤色蛍光体を組合せて用いることにより、白色半導体発光装置の５８０ｎｍ強度比を上記の好ましい範囲内に調節し、ひいては、６４０ｎｍ強度比を１００〜１１０％の範囲内に制御することができる。その他の方法として、５８０ｎｍ相対強度が異なる複数の緑色蛍光体を組み合せて用いることや、あるいは、緑色蛍光体と黄色蛍光体を組み合せて用いることにより、同じ目的を達成することも可能である。
【００４４】
なお、本発明者等が試作を通して見出しているところによれば、相関色温度６７００Ｋの白色ＬＥＤにおいては、条件（Ａ）が充足されない場合であってもＲ９が９０以上となり得る。従って、少なくとも相関色温度６７００Ｋの白色半導体発光装置において、条件（Ａ）は高いＲ９を備えるための十分条件であるが、必要十分条件ではないといえる。
【００４５】
［４］実施形態３
次に、本発明を、調色可能な照明用の発光モジュールに適用した例について説明する。
【００４６】
図３は、照明用の発光モジュール３０（後述する図７を参照。）に搭載される白色ＬＥＤ８の斜視図であり、図４は、図３に示す白色ＬＥＤ８においてＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂがリード電極２０Ａ、２０Ｂにどのように接続されているかを示す平面図である。また、図５は、図３及び図４に示す白色ＬＥＤ８の回路構成を示す図である。更に、図６は、図３及び図４に示す白色ＬＥＤ８を、リード電極２０Ａ、２０Ｂを含む面で切断した場合の断面図である。
【００４７】
図３に示すように、白色ＬＥＤ８は２つのカップを有するパッケージ１を含んで構成されている。該パッケージ１は、絶縁基板２と、その表面にパターニングされたリード電極２０Ａ、２０Ｂ（図３には表示せず）と、絶縁基板２の上に接合された環状の枠体１０と、第１カップ１２Ａと第２カップ１２Ｂとを隔てる間仕切り１１とを有している。絶縁基板２は、例えば、アルミナ基板、金属ベース基板、ガラスエポキシ基板などである。リード電極２０Ａ、２０Ｂはプリント基板の導体パターン形成技術を用いて形成されている。
【００４８】
枠体１０および間仕切り１１は、ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂが放射する光および後述する蛍光部１４Ａ、１４Ｂで生じる光を透過させないように、少なくともその表面が、可視波長域における反射率の高い材料を用いて形成されている。かかる材料としては、アルミナなどの白色セラミック、白色樹脂（白色顔料の添加により白色を呈す樹脂）、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉなどの銀白色を呈す金属（合金を含む）が例示される。枠体１０と間仕切り１１は接着剤を用いて絶縁基板２上に固定されている。枠体１０と間仕切り１１は一体成形することもできる。
【００４９】
第１カップ１２Ａ内、第２カップ１２Ｂ内には、ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂがそれぞれ４個ずつ実装されている。各カップ内の４個のＬＥＤチップは同種であり、図４に示すようにリード電極によって並列に接続されている。ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂは、それぞれリード電極２０Ａ、２０Ｂを通して電力供給を受け、発光する。ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂは、青色光を発するＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップである。図６に示すように、第１カップ１２Ａ内、第２カップ１２Ｂ内には、それぞれ、蛍光部１４Ａ、１４Ｂが、ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂを覆って設けられている。蛍光部１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ、ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂが発する光を吸収して発光する蛍光体を含有している。蛍光部１４Ａ、１４Ｂは、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、低融点ガラスなど、ＬＥＤチップの封止保護用に適した透光性材料中に蛍光体を分散させた組成物により形成される。
【００５０】
第１カップ１２Ａ内では、ＬＥＤチップ３Ａと蛍光部１４Ａとが、相関色温度Ｔｃｐ1の白色光を生成する白色発光ユニット（「白色発光ユニットＡ」）を構成している。第２カップ１２Ｂ内では、ＬＥＤチップ３Ｂと蛍光部１４Ｂとが、相関色温度Ｔｃｐ2の白色光を生成する別の白色発光ユニット（「白色発光ユニットＢ」）を構成している。白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢを同時に点灯させると、各白色発光ユニットで生成される白色光（一次白色光）が混合した白色の合成光（二次白色光）が白色ＬＥＤ８から放出される。この合成光の相関色温度は、白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢに供給する電力の比率を調節することにより、Ｔｃｐ1とＴｃｐ2との間で変化させることができる。なお、ここでいう「同時に点灯させる」とは、ヒトの視覚で同時と感じられるように点灯させることを意味する。
【００５１】
室内照明の場合、部屋の雰囲気を変えるのに十分な調色を可能とするには、照明光の相関色温度の可変範囲が２０００Ｋ以上であることが望まれる。このような理由から、Ｔｃｐ1とＴｃｐ2との差は、２０００Ｋ以上とされる。例えば、Ｔｃｐ1は２５００Ｋ〜３５００Ｋの範囲内に、Ｔｃｐ2は４５００Ｋ〜７０００Ｋの範囲内に、それぞれ設定する。
【００５２】
白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢの平均演色評価数（ＣＲＩ；Ｒａ）は、両方を８０以上とすることが望ましい。美術館用の照明のように高い演色性が要求される用途では、更に、両方を９０以上とすることが望ましい。本発明者等が実験を通して確認したところによれば、通常、両方の白色発光ユニットのＲａが８０以上であれば、可変範囲内のあらゆる相関色温度において白色ＬＥＤ８のＲａは８０以上となる。
【００５３】
更に、白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢは、その両方が前述の条件（Ａ）を充たしている。それ故に、白色ＬＥＤ８は、その放出する合成光が各白色発光ユニットからの一次白色光をいかなる比率で含む場合であっても、条件（Ａ）を充足する。換言すれば、放出する合成光の相関色温度がＴｃｐ1〜Ｔｃｐ2の範囲内のいかなる値であっても、白色ＬＥＤ８の特殊演色評価数Ｒ９は良好な値となる。
【００５４】
図７は、白色ＬＥＤ８を複数搭載した発光モジュールの構成例を示す図であり、図７（ａ）は発光モジュールの斜視図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す発光モジュール上の５台の白色ＬＥＤの配置状態を模式的に示す平面図である。図７（ｂ）に示すように、５台の白色ＬＥＤ８は、円盤状の回路基板３１の中心点を中心とする円周上に等角配置されている。発光モジュール３０においては、各白色ＬＥＤ８が第１カップ１２Ａ内に有するＬＥＤチップ群（並列に接続された４個のＬＥＤチップ３Ａからなる）の間が配線層３４により直列に結線され、各白色ＬＥＤ８が第２カップ１２Ｂ内に有するＬＥＤチップ群（並列に接続された４個のＬＥＤチップ３Ｂからなる）の間が配線層３５により直列に結線されている。この回路構成を示したものが図８である。このように同種のＬＥＤチップ群の間を直列に結線することで、白色発光ユニットＡに印加する電流と白色発光ユニットＢに印加する電流を別個に変化させることができる。
【００５５】
図９は発光モジュール３０における電流印加パターンの一例を示す図であり、図９（ａ）は各白色ＬＥＤ８の第１カップ１２Ａ内に配置されるＬＥＤチップ３Ａに供給される電流と時間との関係を示しており、図９（ｂ）は各白色ＬＥＤ８の第２カップ１２Ｂ内に配置されるＬＥＤチップ３Ｂに供給される電流と時間との関係を示している。この例のように、各ＬＥＤチップ３に矩形状の電流を印加する場合、ＬＥＤチップ３Ａに電流を流す時間とＬＥＤチップ３Ｂに電流を流す時間との比率を変えることによって、白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢのそれぞれが単位時間当たりに放出する光の量の比率を変えることができるので、発光モジュール３０の出力光の色温度を簡便に制御することができる。
【００５６】
発光モジュール３０が前述の条件（Ａ）を充たすようにするには、発光モジュール３０に搭載する複数の白色ＬＥＤ８の全てが条件（Ａ）を充たすようにすることが望ましい。ただし、複数の白色ＬＥＤ８の一部または全部が条件（Ａ）を充たさないのに、発光モジュール３０が条件（Ａ）を充たすことも有り得る。
【００５７】
発光モジュール３０においては、図３Ａに示す２カップ型のパッケージ１を用いて白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢを一体化した白色ＬＥＤ８を用いる代わりに、通常の１カップ型のパッケージを用いてそれぞれ形成された、相関色温度Ｔｃｐ1の白色ＬＥＤ（白色発光ユニットＡ）と相関色温度Ｔｃｐ2の白色ＬＥＤ（白色発光ユニットＢ）とを、それぞれ回路基板３１上に搭載することもできる。あるいは、パッケージを用いないで、回路基板３１の配線層をＬＥＤチップの実装に適したパターンに形成し、ＬＥＤチップを回路基板３１上に直接実装するチップ・オン・ボード型構成を採用することもできる。
【００５８】
図１０は、カップを用いない白色発光ユニットの構成例を示す断面図であり、絶縁基板２（金属基板２Ａ、リード電極２０Ｃ、２０Ｄおよび絶縁層２Ｄを有する）上に実装されたＬＥＤチップ３を、ドーム状にモールド成形された蛍光部１４が覆っている。ＬＥＤチップ３と配線層２０Ｃとの間は、ハンダや銀ペーストのような導電性接着剤５により接続されている。ＬＥＤチップ３と配線層２０Ｄとの間は、金線６により接続されている。
【００５９】
［５］その他の実施形態
本発明の実施形態に係る白色半導体発光装置は、レンズ、光ファイバ、導光板、反射鏡、フィルタ、その他様々な光学素子を備えたものであり得る。このような光学素子は、半導体発光素子と蛍光体との間に配置し得る他、半導体発光素子または蛍光体が発する光が発光装置の外部に放出されるまでに通過する経路上に配置し得る。また、本発明の実施形態に係る白色半導体発光装置は、電源、制御回路などを備えていてもよい。
【００６０】
本発明の実施形態に係る白色半導体発光装置は、白色発光ユニット、白色ＬＥＤまたは白色発光モジュールが組み込まれた照明装置を包含する。かかる照明装置は、白色発光ユニット、白色ＬＥＤまたは白色発光モジュールが発する光が当該照明装置の外部に放出されるまでに通過する経路上に配置されたフィルタ素子を有し、該フィルタ素子によって当該照明装置の発光スペクトルの形状を制御することによって、条件（Ａ）を充足するものであり得る。
【００６１】
［６］実験結果
以下には、本発明者等が行った、実験（シミュレーションを含む）の結果を記載する。前述の条件（Ａ）に関連する知見は、この実験を通して得られたものである。表１は、実験に用いた蛍光体のリストである。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１には、各蛍光体について、本明細書で用いる名称、発光色に基づく種別、一般式を示すとともに、発光特性として、発光スペクトルのピーク波長（発光ピーク波長）および半値全幅と、５８０ｎｍ相対強度を示している。発光特性として記載された値はいずれも、発光ピーク波長の欄に括弧書きで記された波長で励起したときの値である。５８０ｎｍ相対強度とは、前述の通り、発光ピーク波長における発光スペクトルの強度（発光ピーク強度）を１として、波長５８０ｎｍにおける発光スペクトルの強度を相対的に表した値である。
【００６４】
蛍光体の発光スペクトルの測定は、当該分野における常法に従って行った。ただし、ＳＢＳの励起波長４０２ｎｍにおける発光スペクトル特性は例外で、赤色ＬＥＤの発光スペクトル測定結果に基づいている。この赤色ＬＥＤは、発光ピーク波長４０２ｎｍのＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップ１個を３５２８ＳＭＤ型ＰＰＡ樹脂パッケージに実装し、パウダー状のＳＢＳを添加したシリコーン樹脂組成物で封止することにより作製した。発光ダイオードチップのサイズは３５０μｍ角、発光スペクトル測定時の該赤色ＬＥＤへの印加電流は２０ｍＡである。
【００６５】
表１に示す通り、使用した赤色蛍光体はいずれも発光スペクトルの半値全幅が８０ｎｍ以上の広帯域蛍光体である。このうち、ＳＣＡＳＮ−１およびＳＣＡＳＮ−２は、同じ一般式ＳｒxＣａ1-xＡｌＳｉＮ3：Ｅｕで表されるが、発光特性が異なっている。ＣＡＳＯＮ−１およびＣＡＳＯＮ−２も、同じ一般式Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕで表されるが、発光特性が異なっている。Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕの母体はＣａＡｌＳｉＮ3とＳｉ2Ｎ2Ｏとの固溶体であり、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ2Ｎ2Ｏ）xと表されることもある。
【００６６】
ＣＡＳＮ−１およびＣＡＳＮ−２も、また、同じ一般式ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕで表されるが、異なる発光特性を有している。同一の一般式で表される蛍光体が、付活剤濃度の違い、不純物濃度の違い、母体組成の違い、母体組成の一般式からのズレなどの原因によって異なる発光特性を示すという事実、また、この事実を利用して、市場の要求に応じた種々の発光特性を有する蛍光体が生産されていることは、当該技術分野ではよく知られている。
【００６７】
表１に掲げた蛍光体を用いて作製した白色ＬＥＤのリストを、表２および表３に示す。表２に示すＶ−１からＶ−１５までの１５種類の白色ＬＥＤは、発光ピーク波長を約４０５ｎｍに有する紫色ＬＥＤ素子を蛍光体の励起源に用いている。一方、表３に示すＢ−１からＢ−１２までの１２種類の白色ＬＥＤは、発光ピーク波長を約４５０ｎｍに有する青色ＬＥＤ素子を、青色光の発生源および蛍光体の励起源に用いている。
【００６８】
【表２】
【００６９】
【表３】
【００７０】
全ての白色ＬＥＤは、３５０μｍ角のＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子（チップ）１個を３５２８ＳＭＤ型ＰＰＡ樹脂パッケージに実装し、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することにより作製した。表２および表３には、各サンプルに用いた蛍光体の名称と、ＬＥＤ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配合比（濃度）を示している。例えば、Ｖ−１は、青色蛍光体ＢＡＭ、緑色蛍光体ＢＳＳおよび赤色蛍光体ＣＡＳＯＮ−１を、それぞれ９．０ｗｔ％、１．２ｗｔ％および４．３ｗｔ％の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色ＬＥＤ素子が封止された構造を有している。
【００７１】
表４および表５に、Ｖ−１〜Ｖ−１５、Ｂ−１〜Ｂ−１２のそれぞれの発光特性を示す。相関色温度、Ｄｕｖ、Ｒａ、Ｒ９、赤色スペクトル領域（５９０〜７８０ｎｍ）における極大波長、５８０ｎｍ強度比および６４０ｎｍ強度比の各値は、いずれも、１個の白色ＬＥＤに電流２０ｍＡを印加して発光させたときの発光スペクトルに基づいている。
【００７２】
【表４】
【００７３】
【表５】
【００７４】
最初に、温白色光を放出する白色ＬＥＤに関して得た結果について述べる。
赤色蛍光体としてＣＡＳＯＮ−１を用いたＶ−１と、ＣＡＳＯＮ−２を用いたＶ−２に着目すると、表４に示すように、平均演色評価数Ｒａが前者では９７、後者では９６と、いずれも極めて高い。一方、特殊演色評価数Ｒ９については、Ｖ−１が８８と良好な値を示したのに対し、Ｖ−２のそれは７６というやや低い値である。
【００７５】
図１１は、Ｖ−１とＶ−２の発光スペクトルを、赤色スペクトル領域（波長５９０〜７８０ｎｍ）に存する極大波長（Ｖ−１では６３１ｎｍ、Ｖ−２では６２４ｎｍ）におけるスペクトル強度（赤色スペクトル領域におけるピーク強度）で規格化し、ひとつのグラフ上に示したものである。４４０〜５００ｎｍおよび５４０〜６２０ｎｍでＶ−１のスペクトル強度をＶ−２のスペクトル強度が上回っており、６３０ｎｍよりも長波長の領域では両者のスペクトルは略重なっている。
【００７６】
図１２は、Ｖ−１の発光スペクトルと、演色性評価用基準光（Ｖ−１と同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルとを、ひとつのグラフ上に示したものである。２つのスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が同一となるように規格化されている。また、図１３は、Ｖ−２の発光スペクトルと、演色性評価用基準光（Ｖ−２と同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルとを、ひとつのグラフ上に示したものである。２つのスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００７７】
図１２および図１３によれば、Ｖ−１でもＶ−２でも、５２０〜５８０ｎｍという視感度が最も高い波長領域では、発光スペクトル曲線は基準光のスペクトル曲線に概ね沿っている。５９０ｎｍよりも長波長側では、Ｖ−１の発光スペクトル強度は波長６４０ｎｍまで基準光の発光スペクトル強度を上回っている。Ｖ−１の６４０ｎｍ強度比は、表４に示すように１００％である。それに対し、Ｖ−２では、６３０ｎｍと６４０ｎｍの間で発光スペクトル曲線が基準光のスペクトル曲線と交わっており、６４０ｎｍ相対強度は９７％である。つまり、６４０ｎｍでは発光スペクトルの強度が基準光のスペクトル強度を下回っている。
【００７８】
表６に示すのは、Ｖ−２とＶ−７とがそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−１の発光特性をシミュレートした結果である。ここで、Ｖ−７は、今回使用した赤色蛍光体の中では発光ピーク波長が最も長波長であるＣＡＳＮ−１を、赤色蛍光体として用いた白色ＬＥＤである。図１４に、Ｖ−７の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（Ｖ−７と同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルとともに示す。図１４において、２つのスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００７９】
【表６】
【００８０】
白色発光装置Ｓ−１の発光特性シミュレーションでは、それぞれ光束で規格化したＶ−２およびＶ−７の発光スペクトルを種々の比率で合算して合成スペクトルを作成し、その合成スペクトルに基づいて色度座標値、相関色温度、Ｄｕｖ、Ｒａ、Ｒ９、５８０ｎｍ強度比および６４０ｎｍ強度比を算出している。表６において、例えば、「合成スペクトル中の白色ＬＥＤ（ａ）の発光スペクトルの比率」が０．４、「合成スペクトル中の白色ＬＥＤ（ｂ）の発光スペクトルの比率」が０．６である列には、光束で規格化したＶ−２の発光スペクトルと光束で規格化したＶ−７の発光スペクトルとを４：６の比率で合算した合成スペクトルが出力光のスペクトルである、白色発光装置Ｓ−１の発光特性が示されている。
【００８１】
表６のシミュレーション結果によれば、白色発光装置Ｓ−１のＲａおよびＲ９が最大となるのは、その出力光のスペクトルが、Ｖ−２の規格化された発光スペクトルとＶ−７の規格化された発光スペクトルを８：２の比率で合算した合成スペクトルのときである（Ｒａ＝９８、Ｒ９＝９５）。このときの６４０ｎｍ強度比は１０４％である。図１５には、この合成スペクトルを、演色性評価用基準光のスペクトルとともに示す。図１５において、２つのスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００８２】
図１６および図１７は、実際にＣＡＳＯＮ−２およびＣＡＳＮ−１を赤色蛍光体に用いて作製した白色ＬＥＤであるＶ−３およびＶ−４の発光スペクトルを、それぞれ示している。いずれの図にも、演色性評価用基準光のスペクトルを併せて表示している。それぞれの図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００８３】
表６のシミュレーション結果は、また、同じ励起源（紫色ＬＥＤ素子）と同じ蛍光体（ＢＡＭ、ＢＳＳ、ＣＡＳＯＮ−２およびＣＡＳＮ−１）を用いて構成される略同一色温度の白色ＬＥＤが、１から９５までの様々なＲ９値を有し得るという、興味深い事実を示している。つまり、同じ種類の励起源および蛍光体を用いたからといって、同等の演色性を備える白色ＬＥＤが必ず得られるとは限らないのである。
【００８４】
図１６に発光スペクトルを示すＶ−３は、Ｒａ値もＲ９値も極めて良好である（Ｒａ＝９７、Ｒ９＝９８）。図１７に発光スペクトルを示すＶ−４も同様である（Ｒａ＝９６、Ｒ９＝９３）。Ｖ−３の６４０ｎｍ相対強度は１０４％、Ｖ−４の６４０ｎｍ相対強度は１０８％である。
【００８５】
図１８〜２３は、それぞれ、Ｖ−５、Ｖ−６、Ｖ−８〜Ｖ−１１の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（白色ＬＥＤと同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルと共に示している。各図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００８６】
更に、図２４〜３２は、それぞれ、Ｂ−１〜Ｂ−９の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（白色ＬＥＤと同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルと共に示している。各図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００８７】
図３３は、２０種類の温白色ＬＥＤ、すなわち、紫色ＬＥＤ素子を用いたＶ−１〜Ｖ−１１と、青色ＬＥＤ素子を用いたＢ−１〜Ｂ−９の、それぞれの６４０ｎｍ強度比と特殊演色評価数Ｒ９を、ひとつのグラフ上にプロットしたものである。グラフは横軸が６４０ｎｍ強度比、縦軸がＲ９である。プロットの結果は、使用するＬＥＤ素子および蛍光体の種類に依存しない、特定の傾向が存在することを示している。すなわち、６４０ｎｍ強度比が１００〜１１０％の範囲内にあるときＲ９は最も高い値となり、６４０ｎｍ強度比が１００％より低くなっても、また、１００％より高くなっても、Ｒ９は低下する。
【００８８】
図３４は、前述の白色発光装置Ｓ−１の発光特性シミュレーションにおいて、その出力光スペクトルを合成する際のＶ−１の発光スペクトルとＶ−７の発光スペクトルとの合算比率を種々変化させたときの、６４０ｎｍ強度比と特殊演色評価数Ｒ９との関係をプロットしたグラフである。図３４は、図３３と同様の傾向を示している。
【００８９】
かかる傾向の存在を更に確認するために行った、４つのシミュレーションの結果を次に示す。
【００９０】
表７に示すのは、Ｖ−６およびＶ−７がそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−２の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は、前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じである。
【００９１】
【表７】
【００９２】
表８に示すのは、Ｖ−５およびＶ−７がそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−３の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は、前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じである。
【００９３】
【表８】
【００９４】
表９に示すのは、Ｖ−５およびＶ−１がそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−４の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は、前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じである。
【００９５】
【表９】
【００９６】
表１０に示すのは、Ｂ−５およびＢ−６がそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−５の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は、前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じである。
【００９７】
【表１０】
【００９８】
図３５は、シミュレーションにより得た、上述の４つの白色発光装置Ｓ−２〜Ｓ−５のそれぞれの６４０ｎｍ強度比と特殊演色評価数Ｒ９との関係を、ひとつのグラフ上にプロットしたものである。図３５においても、図３３および図３４と同様の傾向が見られる。
それは、６４０ｎｍ強度比が１００〜１１０％の範囲内にあるときＲ９は最も高い値となり、６４０ｎｍ強度比が１００％より低くなっても、また、１１０％より高くなっても、Ｒ９が低下する傾向である。
【００９９】
図３６には、２０種類の温白色ＬＥＤ、すなわち、紫色ＬＥＤ素子を用いたＶ−１〜Ｖ−１１と、青色ＬＥＤ素子を用いたＢ−１〜Ｂ−９の、それぞれの５８０ｎｍ強度比と６４０ｎｍ強度比とを、ひとつのグラフ上にプロットしたものである。グラフは横軸が５８０ｎｍ強度比、縦軸が６４０ｎｍ強度比である。プロットの結果は、５８０ｎｍ強度比が増加するに従い、６４０ｎｍ強度比が減少する傾向を示している。
【０１００】
図３７は、シミュレーションにより得た、上述の５つの仮想的な白色発光装置Ｓ−１〜Ｓ−５のそれぞれの５８０ｎｍ強度比と６４０ｎｍ強度比との関係を、ひとつのグラフ上にプロットしたものである。図３７においても、図３６と同様に、５８０ｎｍ強度比が増加するに従い、６４０ｎｍ強度比が減少する傾向が見られる。
【０１０１】
次に、冷白色光を放出する白色ＬＥＤに関して得た結果を記す。
【０１０２】
図３８〜４１は、それぞれ、相関色温度が５５００Ｋ前後であるＶ−１２〜Ｖ−１５の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（ＣＩＥ昼光）のスペクトルと共に示している。各図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。６４０ｎｍ強度比が１１１％であるＶ−１２の特殊演色評価数Ｒ９は８１であり、悪くない値である。６４０ｎｍ強度比が１００〜１１０％の範囲内にあるＶ−１３〜Ｖ−１５のＲ９は、より高い値であり、いずれも９０以上となっている。
【０１０３】
図４２〜４４は、それぞれ、相関色温度が６４００〜６５００ＫであるＢ−１０〜Ｂ−１２の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（ＣＩＥ昼光）のスペクトルと共に示している。各図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。６４０ｎｍ強度比が１０５％であるＢ−１０の特殊演色評価数Ｒ９は９５と極めて良好である。それに対して、６４０ｎｍ強度比がそれぞれ７９％、５３％であるＢ−１１とＢ−１２のＲ９は、それぞれ４５、−３４と劣悪である。
【０１０４】
最後に、冷白色光を放出する白色ＬＥＤと温白色光を放出する白色ＬＥＤとを組み合わせることにより得られる、色温度可変の白色発光装置の発光特性をシミュレートした結果について記す。
【０１０５】
表１１に示すのは、Ｂ−１０が発する冷白色光とＢ−２が発する温白色光とが完全に混合された合成光を放出する、白色発光装置Ｓ−６の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じであり、それぞれ光束で規格化した２種類の白色ＬＥＤの発光スペクトルを種々の比率で合算して合成スペクトルを作成し、その合成スペクトルに基づいて色度座標値、相関色温度、Ｄｕｖ、Ｒａ、Ｒ９、５８０ｎｍ強度比および６４０ｎｍ強度比を算出している。
【０１０６】
【表１１】
【０１０７】
表１１に示すように、シミュレーションにより得られた白色発光装置Ｓ−６の出力光の相関色温度は、そのスペクトルを合成する際のＢ−１０の発光スペクトルとＢ−２の発光スペクトルとの合算比率に応じて、Ｂ−１０の相関色温度とＢ−２の相関色温度との間で変化している。出力光の相関色温度が可変範囲内のいかなる値であっても、白色発光装置Ｓ−６の６４０ｎｍ強度比は１００％と１１０％の間にあり、その特殊演色評価数Ｒ９は８９〜９８という良好な値となっている。
【０１０８】
表１２に示すのは、Ｂ−１１が発する冷白色光とＢ−２が発する温白色光とが完全に混合された合成光を放出する、白色発光装置Ｓ−７の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は前述の白色発光装置Ｓ−６の場合と同じである。
【０１０９】
【表１２】
【０１１０】
表１２に示すように、シミュレーションにより得られた白色発光装置Ｓ−７の出力光の相関色温度は、そのスペクトルを合成する際のＢ−１１の発光スペクトルとＢ−２の発光スペクトルとの合算比率に応じて、Ｂ−１１の相関色温度とＢ−２の相関色温度との間で変化している。出力光の相関色温度が３０３６〜３８２０Ｋのとき、白色発光装置Ｓ−７の６４０ｎｍ強度比は１００％と１０２％の間にあり、その特殊演色評価数Ｒ９は８９〜９１という良好な値となっている。
【０１１１】
表１３に示すのは、Ｂ−１０が発する冷白色光とＢ−４が発する温白色光とが完全に混合された合成光を放出する、白色発光装置Ｓ−８の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は前述の白色発光装置Ｓ−６の場合と同じである。
【０１１２】
【表１３】
【０１１３】
表１３に示すように、シミュレーションにより得られた白色発光装置Ｓ−８の出力光の相関色温度は、そのスペクトルを合成する際のＢ−１０の発光スペクトルとＢ−４の発光スペクトルの合算比率に応じて、Ｂ−１０の相関色温度とＢ−４の相関色温度との間で変化している。出力光の相関色温度が５０４２〜６４８８Ｋのとき、白色発光装置Ｓ−８の６４０ｎｍ強度比は１００％と１０５％の間にあり、その特殊演色評価数Ｒ９は９３〜９７という高い値となっている。
【符号の説明】
【０１１４】
１・・・・パッケージ
２・・・・絶縁基板
３Ａ、３Ｂ・・・・ＬＥＤチップ
８・・・・白色ＬＥＤ
１０・・・・枠体
１１・・・・間仕切り
１２Ａ・・・・第１カップ
１２Ｂ・・・・第２カップ
１４Ａ、１４Ｂ・・・・蛍光部
２０Ａ、２０Ｂ・・・・リード電極
３０・・・・発光モジュール
３１・・・・回路基板
３４、３５・・・・配線層
１００・・・・白色半導体発光装置
１０１・・・・ＳＭＤ型パッケージ
１０２・・・・半導体発光素子
１０３・・・・波長変換部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明に適した白色光を出力する白色発光装置に関し、とりわけ、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備える、白色半導体発光装置に関する。
【０００２】
本発明および本明細書においては、光色の黒体輻射軌跡からの偏差Ｄｕｖが−２０〜＋２０の範囲に含まれる光を、白色光と呼ぶものとする。Ｄｕｖ（＝１０００ｄｕｖ）の定義はＪＩＳ Ｚ ８７２５：１９９９「光源の分布温度及び色温度・相関色温度測定方法」による。
【背景技術】
【０００３】
窒化ガリウム系の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と蛍光体とを組み合わせて白色光を出力するように構成された白色ＬＥＤが、最近では照明用の光源として使用され始めている。
【０００４】
照明用途において、色温度が３５００Ｋ以下の白色ＬＥＤに対する需要が存在する（特許文献１）。このような低色温度の白色ＬＥＤ、しかも、照明に使用できる高輝度のものが製造可能となった大きな要因は、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕなどのような、Ｅｕ2+を付活剤とするアルカリ土類ケイ窒化物系の高輝度赤色蛍光体が開発されたことである（特許文献２〜４）。この種の赤色蛍光体は、半値全幅が８０〜１２０ｎｍというブロードな発光スペクトルを有する広帯域蛍光体であり、励起源かつ青色光の発生源である青色ＬＥＤ素子、および、緑色光の発生源である緑色蛍光体と組み合せることにより、平均演色評価数（ＣＲＩ; color rendering index）が８０を超える白色ＬＥＤを作製することができる。
【０００５】
一方、白色ＬＥＤに関して、特殊演色評価数（special color rendering index）Ｒ９の向上のための検討は未だ十分に行われていない。Ｒ９は、彩度の高い赤色に関する再現性の指標である。特に、温白色ＬＥＤ（warm white LED）と呼ばれる色温度２５００〜３５００Ｋの白色ＬＥＤにおいて、Ｒ９の改善に対する強い要求がある。
【０００６】
特定の青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体と紫色ＬＥＤ素子と組み合わせることにより、色温度３８００Ｋ、Ｒ９＝８３の白色ＬＥＤを作製した例が特許文献５に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１０３４４３号公報
【特許文献２】特開２００６−８７２１号公報
【特許文献３】特開２００８−７７５１号公報
【特許文献４】特開２００７−２３１２４５号公報
【特許文献５】特開２００６−４９７９９号公報
【特許文献６】国際公開２００７−１０５６３１号パンフレット
【特許文献７】国際公開２００９−０７２０４３号パンフレット
【特許文献８】特開２００８−１５０５４９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】G. Chen, et al., phys. stat. sol. (a) ２０５, No.５, １０８６-１０９２(２００８)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これまで、特定の蛍光体および半導体発光素子を組み合せることによって、特殊演色評価数Ｒ９の高い白色ＬＥＤを作製した旨の報告はいくつかある。かかる報告においては、殆どの場合、蛍光体が一般式および発光ピーク波長により特定されている。しかし、よく知られているように、同じ一般式で表される蛍光体においても、付活剤濃度や母体結晶を構成する元素の組成比が異なると、その発光特性（発光スペクトルのピーク波長、半値全幅等）も異なったものとなる。また、本発明者等は、実験を通して、白色ＬＥＤのＲ９値は使用する蛍光体の発光ピーク波長のみにより定まるものではないとの知見を得ている。よって、これまでのところ、高いＲ９値を有する白色ＬＥＤのための、利用可能な設計指針は皆無といってよい。それどころか、報告されている白色ＬＥＤの高いＲ９値を再現することすら容易ではない。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、特殊演色評価数Ｒ９との間に相関を有する制御可能なパラメータを提供するとともに、該パラメータを最適化することにより得られるＲ９値の高い白色半導体発光装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、広帯域赤色蛍光体を用いた白色半導体発光装置において、次の条件が充たされるとき特殊演色評価数Ｒ９が８５以上という高い値となることを見出し、本発明を完成させるに至ったものである；
光束で規格化した当該白色半導体発光装置の発光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である。
【００１２】
本発明の要旨は以下に存する。
（１）発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む白色半導体発光装置であって、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であることを特徴とする白色半導体発光装置。
（２）放出する白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内にある、（１）に記載の白色半導体発光装置。
（３）発光ピーク波長を３６０〜４３０ｎｍの範囲内に有する半導体発光素子と、該半導体発光素子により励起され発光する青色蛍光体、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む波長変換部とを備え、
上記青色蛍光体、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体がそれぞれ発する光を含む白色光を放出し、
光束で規格化した上記白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である、白色半導体発光装置。
（４）前記半導体発光素子が、発光ピーク波長を４０５〜４１５ｎｍの範囲内に有するＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子である、請求項３に記載の白色半導体発光装置。
（５）前記青色蛍光体が、Ｅｕ2+で付活されたアルカリ土類ハロリン酸塩蛍光体を含み、かつ、上記緑色蛍光体が、Ｅｕ2+で付活されたサイアロン蛍光体およびＥｕ2+で付活されたアルカリ土類ケイ酸窒化物蛍光体の少なくとも一方を含む、（３）または（４）に記載の白色半導体発光装置。
（６）前記広帯域赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕを含む、（５）に記載の白色半導体発光装置。
（７）上記白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内である、（３）〜（６）のいずれか１つに記載の白色半導体発光装置。
（８）発光ピーク波長を４３０〜４７０ｎｍの範囲内に有する半導体発光素子と、該半導体発光素子により励起され発光する緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む波長変換部とを備え、
上記半導体発光素子、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体がそれぞれ発する光を含む白色光を放出し、
光束で規格化した上記白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である、白色半導体発光装置。
（９）上記波長変換部が、更に、上記半導体発光素子により励起され発光する黄色蛍光体を含んでおり、上記白色光は該黄色蛍光体が発する光を含んでいる、（８）に記載の白色半導体発光装置。
（１０）上記広帯域赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕを含む、（８）に記載の白色半導体発光装置。
（１１）上記白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内である、（８）〜（１０）のいずれか１つに記載の白色半導体発光装置。
（１２）それぞれが、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む、第１および第２の白色発光ユニットを有し、
該第１および第２の白色発光ユニットは、それぞれ、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であり、
該第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光と該第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光との混合により合成される二次白色光を放出可能な白色半導体発光装置。
（１３）上記第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度と、上記第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度の差が、２０００Ｋ以上である、（１２）に記載の白色半導体発光装置。
（１４）上記第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内にあり、上記第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度が４５００〜７０００Ｋの範囲内にある、（１３）に記載の白色半導体発光装置。
（１５）それぞれが、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む、第１〜第Ｎの白色発光ユニットを有し、
該第１〜第Ｎの白色発光ユニットがそれぞれ放出する一次白色光の混合により合成される二次白色光を放出する白色半導体発光装置であって、
光束で規格化した上記二次白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であることを特徴とする白色半導体発光装置。
（１６）上記第１〜第Ｎの白色発光ユニットの一部または全部は、光束で規格化したその発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の９９％以下または１１１％以上である、（１５）に記載の白色半導体発光装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態に係る、特殊演色評価数Ｒ９の高い白色半導体発光装置は、高演色照明用の光源として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る白色半導体発光装置の断面図である。
【図２】色度図（ＣＩＥ １９３１）である。
【図３】白色ＬＥＤの斜視図である。
【図４】図３に示す白色ＬＥＤにおいてＬＥＤチップがリード電極にどのように接続されているかを示す平面図である。
【図５】図３および図４に示す白色ＬＥＤの回路構成を示す図である。
【図６】図３および図４に示す白色ＬＥＤの断面図である。
【図７】図７（ａ）は図３および図４に示す白色ＬＥＤを複数搭載した発光モジュールの斜視図であり、図７（ｂ）は該発光モジュールにおける該白色ＬＥＤの配置について簡略に示す図である。
【図８】図７に示す発光モジュールの回路構成を示す図である。
【図９】図７に示す発光モジュールに搭載された白色ＬＥＤへの電流印加パターンの一例を示す図である。
【図１０】白色発光ユニットの構成例を示す断面図である。
【図１１】白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。
【図１２】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１３】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１４】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１５】合成スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１６】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１７】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１８】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図１９】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２０】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２１】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２２】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２３】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２４】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２５】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２６】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２７】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２８】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図２９】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３０】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３１】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３２】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３３】６４０ｎｍ強度比とＲ９の関係を示す。
【図３４】６４０ｎｍ強度比とＲ９の関係を示す。
【図３５】６４０ｎｍ強度比とＲ９の関係を示す。
【図３６】５８０ｎｍ強度比と６４０ｎｍ強度比の関係を示す。
【図３７】５８０ｎｍ強度比と６４０ｎｍ強度比の関係を示す。
【図３８】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図３９】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４０】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４１】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４２】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４３】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【図４４】白色ＬＥＤの発光スペクトルおよび演色性評価用基準光のスペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、具体的な実施形態に即して本発明を説明する。
［１］実施形態１
図１は、実施形態１に係る白色半導体発光装置１００の構造を示す断面図である。白色半導体発光装置１００は、ＳＭＤ型パッケージ１０１、半導体発光素子１０２および波長変換部１０３を備えている。半導体発光素子１０２は、発光ピーク波長を４３０〜４７０ｎｍの範囲内、好ましくは４４０〜４６０ｎｍの範囲内に有する、青色発光素子である。波長変換部１０３は、半導体発光素子１０２により励起され発光する緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含有している（蛍光体の図示は省略）。ここで、緑色蛍光体とは、その発光色が、図２に示すｘｙ色度図（ＣＩＥ １９３１）における「ＧＲＥＥＮ」または「ＹＥＬＬＯＷＩＳＨ ＧＲＥＥＮ」に区分される蛍光体である。また、赤色蛍光体とは、その発光色が、図２に示すｘｙ色度図（ＣＩＥ １９３１）における「ＲＥＤ」、「ＲＥＤＤＩＳＨ ＯＲＡＮＧＥ」または「ＯＲＡＮＧＥ」に区分される蛍光体である。
【００１６】
半導体発光素子１０２は、ＳＭＤ型パッケージ１０１に設けられたカップ１０１Ａの底面上に固定されている。半導体発光素子１０２は、パッケージ１０１の底面に形成された配線パターン（図示せず）に接続されており、パッケージ１０１の外部に置かれた電源から半導体発光素子１０２に電流を供給することが可能となっている。順方向電流の印加により半導体発光素子１０２が発する青色光は、カップ１０１Ａの開口部を塞ぐように設置された波長変換部１０３に入射し、その一部は、波長変換部１０３が含有する緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体により、それぞれ緑色光および赤色光に変換される。波長変換部１０３の表面からは、青色光、緑色光および赤色光の混合により生じる白色光が外部に向かって放出される。
【００１７】
半導体発光素子１０２はＬＥＤ素子、スーパールミネッセントダイオード素子、レーザダイオード素子などで有り得るが、好ましくはＬＥＤ素子である。半導体発光素子１０２の発光部を構成する半導体の種類は特に限定されるものではなく、窒化ガリウム系、酸化亜鉛系、炭化ケイ素系などの半導体が例示される。半導体発光素子１０２として特に好ましく用い得るのは、ＩｎＧａＮ井戸層を含むＭＱＷ活性層をｐ型およびｎ型のＧａＮ系クラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を備える、ＩｎＧａＮ系青色ＬＥＤ素子である。一例では、演色性を高めるために、半導体発光素子１０２として発光ピーク波長を４４０〜４６０ｎｍの範囲内に有する青色発光素子を使用し、それに加えて、発光ピーク波長を４７０〜５００ｎｍの範囲に有するＬＥＤ素子をカップ１０１Ａの内部または外部に配置することができる。
【００１８】
白色半導体発光装置１００が放出する白色光の相関色温度は、通常、２５００〜７０００Ｋである。照明に用いたときの快適さの観点から、この白色光のＤｕｖは、好ましくは−６．０〜＋６．０の範囲内、より好ましくは−６．０〜＋２．０の範囲内、特に好ましくは−６．０〜０．０の範囲内とされる。
【００１９】
波長変換部１０３には、Ｅｕ2+、Ｃｅ3+などを付活剤として含む公知の緑色蛍光体を好ましく用いることができる。Ｅｕ2+を付活剤とする好適な緑色蛍光体は、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類ケイ酸窒化物またはサイアロンからなる結晶を母体とする緑色蛍光体である。この種の緑色蛍光体は、通常、紫外〜青色半導体発光素子を用いて励起可能である。アルカリ土類ケイ酸塩結晶を母体とするものの具体例には、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕなどがある。アルカリ土類ケイ酸窒化物結晶を母体とするものの具体例には、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ9Ｎ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕなどがある。サイアロン結晶を母体とするものの具体例には、βサイアロン：Ｅｕ、Ｓｒ3Ｓｉ13Ａｌ3Ｏ2Ｎ21：Ｅｕ、Ｓｒ5Ａｌ5Ｓｉ21Ｏ2Ｎ35：Ｅｕなどがある。ここで、Ｓｒ3Ｓｉ13Ａｌ3Ｏ2Ｎ21：Ｅｕは国際公開２００７−１０５６３１号パンフレット（特許文献６）に、また、Ｓｒ5Ａｌ5Ｓｉ21Ｏ2Ｎ35：Ｅｕは国際公開２００９−０７２０４３号パンフレット（特許文献７）に、それぞれ開示されている。Ｃｅ3+を付活剤とする好適な緑色蛍光体としては、ガーネット型酸化物結晶を母体とする緑色蛍光体、例えばＣａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅや、アルカリ土類金属スカンジウム酸塩結晶を母体とする緑色蛍光体、例えばＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅがある。
【００２０】
波長変換部１０３に用いる広帯域赤色蛍光体とは、半値全幅が８０ｎｍ以上（通常、１２０ｎｍ以下）のブロードな発光スペクトルを有する赤色蛍光体である。具体例としては、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、αサイアロンまたはアルカリ土類ケイ酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体が挙げられる。この種の赤色蛍光体は、通常、紫外〜青色半導体発光素子を用いて励起可能である。アルカリ土類ケイ窒化物結晶を母体とするものの具体例には、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕなどがある。ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕは、特開２００８−１５０５４９号公報（特許文献８）などに開示された赤色蛍光体である。アルカリ土類ケイ酸塩結晶を母体とするものの具体例には、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕなどがある。
【００２１】
（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕは、ＣａＡｌＳｉＮ3とＳｉ(3n+2)/4ＮnＯが固溶化した結晶中に発光中心であるＥｕ2+が分布している無機化合物結晶からなる。その母体構造に起因して、この蛍光体の発光スペクトルはＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕのそれに比べブロードとなり、ピーク波長は短かく（６５０ｎｍ未満）なる。ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：ＥｕはＣａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕと類似した発光特性を有している。Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕは（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕにおいてｎ＝２の場合に該当する。
【００２２】
波長変換部１０３は、発明の効果が損なわれない範囲で、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体以外の蛍光体を含有し得る。例えば、黄色蛍光体や、狭帯域赤色蛍光体などである。
【００２３】
黄色蛍光体とは、その発光色が、図２に示すｘｙ色度図（ＣＩＥ １９３１）における「ＹＥＬＬＯＷ ＧＲＥＥＮ」、「ＧＲＥＥＮＩＳＨ ＹＥＬＬＯＷ」、「ＹＥＬＬＯＷ」または「ＹＥＬＬＯＷＩＳＨ ＯＲＡＮＧＥ」に区分される蛍光体である。代表例としては、Ｃｅ3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物結晶を母体とする蛍光体、例えば、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅなどがある。その他には、Ｃｅ3+を付活剤とし、ランタンケイ素窒化物結晶を母体とする蛍光体、例えば、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ、Ｃａ1.5xＬａ3-xＳｉ6Ｎ11：Ｃｅなどがある。また、Ｅｕ2+を付活剤とするものとして、ＢＯＳＥ（またはＢＯＳ）と呼ばれる、アルカリ土類ケイ酸塩系の黄色蛍光体がある。
【００２４】
蛍光体の安定性に着目すると、母体結晶がアルカリ土類ケイ窒化物、サイアロンまたはアルカリ土類ケイ酸窒化物のように窒素を含む蛍光体は、母体結晶中における原子間結合の共有結合性が高く、それゆえに優れた耐久性および耐熱性を示す。緑色蛍光体の場合についていうと、ケイ酸塩系の（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕは室温での発光効率は極めて高いが、高温での発光効率の低下が著しいことから、ハイパワー用途には適していない。発光色を問わず使用が推奨されないのは、硫黄を含む化合物の結晶を母体とする蛍光体である。なぜなら、母体結晶から遊離する僅かな硫黄が、半導体発光素子、パッケージ、封止材料などに含まれている金属と反応して着色物質を発生させる場合があるからである。着色物質は可視光を吸収するため、白色発光装置の発光効率を著しく低下させる。
【００２５】
波長変換部１０３において蛍光体を保持するマトリックス材料には、可視波長域において透明な樹脂またはガラスを用いることができる。樹脂としては、各種の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが挙げられ、具体的には、メタアクリル樹脂（ポリメタアクリル酸メチルなど）、スチレン樹脂（ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体など）、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、セルロース系樹脂（エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレートなど）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などが例示される。また、ガラスとしては、リン酸系、ホウリン酸系、バナジウムホウ酸系、アルカリ珪酸系、ビスマス系などの、公知の低融点ガラスが好ましく例示される。
【００２６】
耐熱性や耐光性の観点から波長変換部１０３のマトリックス材料として好ましいのは、ケイ素含有化合物である。ケイ素含有化合物とは、分子中にケイ素原子を有する化合物をいい、例えば、ポリオルガノシロキサン等の有機材料（シリコーン系材料）、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の無機材料、及びホウケイ酸塩、ホスホケイ酸塩、アルカリケイ酸塩等のガラス材料を挙げることができる。中でも、シリコーン系材料は、透明性、接着性、ハンドリングの容易さ、機械的・熱的応力の緩和特性に優れる等の点から、特に好ましい。シリコーン系材料とは、通常、シロキサン結合を主鎖とする有機重合体をいい、硬化機構によって、縮合型、付加型、ゾルゲル型、光硬化型などの種類がある。
【００２７】
波長変換部１０３には、蛍光体以外の微粒子、例えば、光散乱剤を分散させることができる。波長変換部１０３のマトリックス材料自体が、光学特性、機械特性、耐熱性などの種々の性質を調整する目的でナノサイズの微粒子を樹脂またはガラスに分散させた複合材料であってもよい。
【００２８】
波長変換部１０３は任意の態様で蛍光体を含有することができる。例えば、波長変換部１０３の内部における蛍光体の分布は一様であってもよいし、不均一であってもよい。また、波長変換部１０３の内部には、特定の蛍光体のみを含有する部分が存在してもよいし、あるいは、特定の蛍光体のみを含有しない部分が存在してもよい。緑色蛍光体のみを含有する層と赤色蛍光体のみを含有する層を直接または間接に積層した多層構造や、マトリックス材料の異なる複数の層を積層した多層構造なども、適宜採用し得る。波長変換部１０３は、また、透明な支持フィルムの表面に形成された薄層であり得る。
【００２９】
白色半導体発光装置１００が半導体発光素子１０２と波長変換部１０３との間に有する空間Ｓは、空洞であってもよいし、その一部または全部が透光性材料、例えば、波長変換部１０３のマトリックス材料として例示した材料で充填されていてもよい。空間Ｓを設けることは必須ではなく、一例では、波長変換部１０３をカップ１０１Ａの内部に半導体発光素子１０２と接するように配置してもよい。更に、波長変換部１０３を、半導体発光素子１０２の表面をコンフォーマルに覆う薄層とすることもできる。
【００３０】
［２］実施形態２
実施形態２に係る白色半導体発光装置は、大きくいうと２つの点で実施形態１の白色半導体発光装置と異なる。第１の点は、半導体発光素子として、青色発光素子に代えて、発光ピーク波長を４００〜４３０ｎｍの範囲に有する紫色発光素子または発光ピーク波長が４００ｎｍ未満（通常、３６０ｎｍ以上）である紫外発光素子を用いることである。第２の点は、波長変換部が青色蛍光体を含有することである。青色蛍光体とは、その発光色が、図２に示すｘｙ色度図（ＣＩＥ １９３１）における「ＰＵＲＰＵＬＩＳＨ ＢＬＵＥ」、「ＢＬＵＥ」または「ＧＲＥＥＮＩＳＨ ＢＬＵＥ」に区分される蛍光体である。
【００３１】
実施形態２に係る白色半導体発光装置で用いる半導体発光素子は、ストークスシフト損失が小さくなるという理由から、好ましくは紫色発光素子である。現在入手できる最も効率の高い紫色半導体発光素子は、ＩｎＧａＮ系の紫色ＬＥＤ素子である。ＩｎＧａＮ層を活性層とするＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子は、発光ピーク波長を４１０〜４３０ｎｍの範囲としたときに発光効率が最大となることが知られている（非特許文献１）。一方で、高効率の青色蛍光体の励起効率は一般に紫外〜近紫外領域において高く、波長４０５ｎｍよりも長波長側では波長の増加とともに急激に低下する。このような青色蛍光体の励起特性も考慮すると、実施形態２の白色半導体発光装置に最も適した紫色ＬＥＤ素子は、発光ピーク波長を４００〜４２０ｎｍの範囲、特に４０５〜４１５ｎｍの範囲に有する、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子であるといえる。
【００３２】
実施形態２の白色半導体発光装置に用いることのできる青色蛍光体としては、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類アルミン酸塩またはアルカリ土類ハロリン酸塩からなる結晶を母体とする青色蛍光体、例えば、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕなどが挙げられる。中でも好ましいものとして、発光効率が高く、かつ、半値全幅が５０ｎｍ以上の比較的ブロードな発光スペクトルを有する、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：ＥｕおよびＳｒ5-xＢａx（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（０＜ｘ＜５）が挙げられる。
【００３３】
実施形態２においては、Ｃｅ3+を付活剤とする蛍光体（通常、緑色または黄色蛍光体）の使用は好ましくない。なぜなら、かかる蛍光体の多くは励起スペクトルのピークを波長４５０ｎｍ付近に有するため、同時に使用する青色蛍光体の発する光を強く吸収するからである。このような、蛍光体が他の蛍光体を励起する多段励起（カスケード励起ともいう）は、白色半導体発光装置の効率を著しく低下させる。また、実施形態２では、実施形態１に比べて半導体発光素子の発光波長が短いことから、波長変換部のマトリックス材料にはより高い耐光性が要求される。
【００３４】
［３］条件（Ａ）
上述の実施形態１および実施形態２のいずれの白色半導体発光装置も、その発光スペクトル（当該白色半導体発光装置が外部に向かって放出する白色光のスペクトル）に関する次の条件（Ａ）を充たすとき、特殊演色評価数Ｒ９が概ね８５以上の良好な値となる：
（Ａ）光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である。
【００３５】
上記条件（Ａ）にいう演色性評価用基準光とは、光源の演色性評価方法を定める日本工業規格ＪＩＳ Ｚ８７２６：１９９０に規定される基準光であり、試料光源たる白色半導体発光装置の相関色温度が５０００Ｋ未満のときは完全放射体の光、また、該相関色温度が５０００Ｋ以上のときはＣＩＥ昼光である。完全放射体およびＣＩＥ昼光の定義はＪＩＳ Ｚ８７２０：２０００（対応国際規格 ＩＳＯ／ＣＩＥ １０５２６：１９９１）に従う。
【００３６】
また、上記条件（Ａ）にいう、光束で規格化した光のスペクトルとは、下記数式（１）により決定される光束Φが１（ｕｎｉｔｙ）となるように規格化したスペクトル（下記数式（１）中の分光放射束Φe）をいう。
【００３７】
【数１】
【００３８】
ここで、
Φ：光束［ｌｍ］
Ｋm：最大視感度［ｌｍ／Ｗ］
Ｖλ：明所視標準比視感度
Φe:分光放射束［Ｗ／ｎｍ］
λ：波長［ｎｍ］、である。
【００３９】
以下の説明では、光束で規格化した白色半導体発光装置（試料光源）の発光スペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度（Ｉ580-1）と、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度（Ｉ580-2）との比率（Ｉ580-1／Ｉ580-2）を、「５８０ｎｍ強度比」と呼ぶ場合がある。また、光束で規格化した白色半導体発光装置（試料光源）の発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度（Ｉ640-1）と、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度（Ｉ640-2）との比率（Ｉ640-1／Ｉ640-2）を、「６４０ｎｍ強度比」と呼ぶ場合がある。上記条件（Ａ）は、６４０ｎｍ強度比が１００〜１１０％であることと同義である。
【００４０】
実施形態１または実施形態２の白色半導体発光装置において、上記条件（Ａ）を充足させるためには、発光ピーク波長を６４１ｎｍ〜６４８ｎｍの範囲内に有する広帯域赤色蛍光体を波長変換部に用いることが好ましい。発光ピーク波長を６４０ｎｍ以下に有する広帯域赤色蛍光体は、発光ピーク波長を６４９ｎｍ以上に有する広帯域赤色蛍光体と共に使用することが望まれる。ここでいう蛍光体の発光ピーク波長は、白色半導体発光装置において励起源に用いる半導体発光素子の発光ピーク波長λEに近い波長（望ましくはλE±１０ｎｍの範囲内の波長）の光で、当該蛍光体を励起したときの値である。
【００４１】
更に、実施形態１または実施形態２の白色半導体発光装置の６４０ｎｍ強度比は、その５８０ｎｍ強度比が増加するに従い低下する傾向を有する。従って、５８０ｎｍ強度比を調整することにより、６４０ｎｍ強度比を制御することが可能となる。条件（Ａ）を充足させるためには、５８０ｎｍ強度比が８５〜１００％の範囲内となるようにすることが好ましい。
【００４２】
５８０ｎｍ強度比を８５〜１００％とするには、波長変換部に用いる緑色蛍光体と広帯域赤色蛍光体を適切に選択することが重要である。ここでは、説明の便宜のために、蛍光体の発光スペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度を、発光ピーク波長における強度（発光ピーク強度）を１として相対的に表した値を、当該蛍光体の「５８０ｎｍ相対強度」と定義する。緑色蛍光体および赤色蛍光体の場合には、発光ピーク波長が５８０ｎｍに近い程、また、発光ピークの半値全幅が大きい程、５８０ｎｍ相対強度は高くなる。緑色蛍光体と赤色蛍光体の両方に５８０ｎｍ相対強度の高いものを用いれば、白色半導体発光装置の５８０ｎｍ強度比は高くなる。反対に、緑色蛍光体と赤色蛍光体の両方に５８０ｎｍ相対強度の低いものを用いれば、白色半導体発光装置の５８０ｎｍ強度比は低くなる。黄色蛍光体の使用は、白色半導体発光装置の５８０ｎｍ強度比を高くする。なぜなら、黄色蛍光体は、発光スペクトルに波長５８０ｎｍ近傍の成分を多く含むので、緑色蛍光体や赤色蛍光体と比べて５８０ｎｍ相対強度が高いからである。
【００４３】
ひとつの方法として、５８０ｎｍ相対強度が異なる複数の広帯域赤色蛍光体を組合せて用いることにより、白色半導体発光装置の５８０ｎｍ強度比を上記の好ましい範囲内に調節し、ひいては、６４０ｎｍ強度比を１００〜１１０％の範囲内に制御することができる。その他の方法として、５８０ｎｍ相対強度が異なる複数の緑色蛍光体を組み合せて用いることや、あるいは、緑色蛍光体と黄色蛍光体を組み合せて用いることにより、同じ目的を達成することも可能である。
【００４４】
なお、本発明者等が試作を通して見出しているところによれば、相関色温度６７００Ｋの白色ＬＥＤにおいては、条件（Ａ）が充足されない場合であってもＲ９が９０以上となり得る。従って、少なくとも相関色温度６７００Ｋの白色半導体発光装置において、条件（Ａ）は高いＲ９を備えるための十分条件であるが、必要十分条件ではないといえる。
【００４５】
［４］実施形態３
次に、本発明を、調色可能な照明用の発光モジュールに適用した例について説明する。
【００４６】
図３は、照明用の発光モジュール３０（後述する図７を参照。）に搭載される白色ＬＥＤ８の斜視図であり、図４は、図３に示す白色ＬＥＤ８においてＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂがリード電極２０Ａ、２０Ｂにどのように接続されているかを示す平面図である。また、図５は、図３及び図４に示す白色ＬＥＤ８の回路構成を示す図である。更に、図６は、図３及び図４に示す白色ＬＥＤ８を、リード電極２０Ａ、２０Ｂを含む面で切断した場合の断面図である。
【００４７】
図３に示すように、白色ＬＥＤ８は２つのカップを有するパッケージ１を含んで構成されている。該パッケージ１は、絶縁基板２と、その表面にパターニングされたリード電極２０Ａ、２０Ｂ（図３には表示せず）と、絶縁基板２の上に接合された環状の枠体１０と、第１カップ１２Ａと第２カップ１２Ｂとを隔てる間仕切り１１とを有している。絶縁基板２は、例えば、アルミナ基板、金属ベース基板、ガラスエポキシ基板などである。リード電極２０Ａ、２０Ｂはプリント基板の導体パターン形成技術を用いて形成されている。
【００４８】
枠体１０および間仕切り１１は、ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂが放射する光および後述する蛍光部１４Ａ、１４Ｂで生じる光を透過させないように、少なくともその表面が、可視波長域における反射率の高い材料を用いて形成されている。かかる材料としては、アルミナなどの白色セラミック、白色樹脂（白色顔料の添加により白色を呈す樹脂）、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉなどの銀白色を呈す金属（合金を含む）が例示される。枠体１０と間仕切り１１は接着剤を用いて絶縁基板２上に固定されている。枠体１０と間仕切り１１は一体成形することもできる。
【００４９】
第１カップ１２Ａ内、第２カップ１２Ｂ内には、ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂがそれぞれ４個ずつ実装されている。各カップ内の４個のＬＥＤチップは同種であり、図４に示すようにリード電極によって並列に接続されている。ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂは、それぞれリード電極２０Ａ、２０Ｂを通して電力供給を受け、発光する。ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂは、青色光を発するＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップである。図６に示すように、第１カップ１２Ａ内、第２カップ１２Ｂ内には、それぞれ、蛍光部１４Ａ、１４Ｂが、ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂを覆って設けられている。蛍光部１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ、ＬＥＤチップ３Ａ、３Ｂが発する光を吸収して発光する蛍光体を含有している。蛍光部１４Ａ、１４Ｂは、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、低融点ガラスなど、ＬＥＤチップの封止保護用に適した透光性材料中に蛍光体を分散させた組成物により形成される。
【００５０】
第１カップ１２Ａ内では、ＬＥＤチップ３Ａと蛍光部１４Ａとが、相関色温度Ｔｃｐ1の白色光を生成する白色発光ユニット（「白色発光ユニットＡ」）を構成している。第２カップ１２Ｂ内では、ＬＥＤチップ３Ｂと蛍光部１４Ｂとが、相関色温度Ｔｃｐ2の白色光を生成する別の白色発光ユニット（「白色発光ユニットＢ」）を構成している。白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢを同時に点灯させると、各白色発光ユニットで生成される白色光（一次白色光）が混合した白色の合成光（二次白色光）が白色ＬＥＤ８から放出される。この合成光の相関色温度は、白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢに供給する電力の比率を調節することにより、Ｔｃｐ1とＴｃｐ2との間で変化させることができる。なお、ここでいう「同時に点灯させる」とは、ヒトの視覚で同時と感じられるように点灯させることを意味する。
【００５１】
室内照明の場合、部屋の雰囲気を変えるのに十分な調色を可能とするには、照明光の相関色温度の可変範囲が２０００Ｋ以上であることが望まれる。このような理由から、Ｔｃｐ1とＴｃｐ2との差は、２０００Ｋ以上とされる。例えば、Ｔｃｐ1は２５００Ｋ〜３５００Ｋの範囲内に、Ｔｃｐ2は４５００Ｋ〜７０００Ｋの範囲内に、それぞれ設定する。
【００５２】
白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢの平均演色評価数（ＣＲＩ；Ｒａ）は、両方を８０以上とすることが望ましい。美術館用の照明のように高い演色性が要求される用途では、更に、両方を９０以上とすることが望ましい。本発明者等が実験を通して確認したところによれば、通常、両方の白色発光ユニットのＲａが８０以上であれば、可変範囲内のあらゆる相関色温度において白色ＬＥＤ８のＲａは８０以上となる。
【００５３】
更に、白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢは、その両方が前述の条件（Ａ）を充たしている。それ故に、白色ＬＥＤ８は、その放出する合成光が各白色発光ユニットからの一次白色光をいかなる比率で含む場合であっても、条件（Ａ）を充足する。換言すれば、放出する合成光の相関色温度がＴｃｐ1〜Ｔｃｐ2の範囲内のいかなる値であっても、白色ＬＥＤ８の特殊演色評価数Ｒ９は良好な値となる。
【００５４】
図７は、白色ＬＥＤ８を複数搭載した発光モジュールの構成例を示す図であり、図７（ａ）は発光モジュールの斜視図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す発光モジュール上の５台の白色ＬＥＤの配置状態を模式的に示す平面図である。図７（ｂ）に示すように、５台の白色ＬＥＤ８は、円盤状の回路基板３１の中心点を中心とする円周上に等角配置されている。発光モジュール３０においては、各白色ＬＥＤ８が第１カップ１２Ａ内に有するＬＥＤチップ群（並列に接続された４個のＬＥＤチップ３Ａからなる）の間が配線層３４により直列に結線され、各白色ＬＥＤ８が第２カップ１２Ｂ内に有するＬＥＤチップ群（並列に接続された４個のＬＥＤチップ３Ｂからなる）の間が配線層３５により直列に結線されている。この回路構成を示したものが図８である。このように同種のＬＥＤチップ群の間を直列に結線することで、白色発光ユニットＡに印加する電流と白色発光ユニットＢに印加する電流を別個に変化させることができる。
【００５５】
図９は発光モジュール３０における電流印加パターンの一例を示す図であり、図９（ａ）は各白色ＬＥＤ８の第１カップ１２Ａ内に配置されるＬＥＤチップ３Ａに供給される電流と時間との関係を示しており、図９（ｂ）は各白色ＬＥＤ８の第２カップ１２Ｂ内に配置されるＬＥＤチップ３Ｂに供給される電流と時間との関係を示している。この例のように、各ＬＥＤチップ３に矩形状の電流を印加する場合、ＬＥＤチップ３Ａに電流を流す時間とＬＥＤチップ３Ｂに電流を流す時間との比率を変えることによって、白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢのそれぞれが単位時間当たりに放出する光の量の比率を変えることができるので、発光モジュール３０の出力光の色温度を簡便に制御することができる。
【００５６】
発光モジュール３０が前述の条件（Ａ）を充たすようにするには、発光モジュール３０に搭載する複数の白色ＬＥＤ８の全てが条件（Ａ）を充たすようにすることが望ましい。ただし、複数の白色ＬＥＤ８の一部または全部が条件（Ａ）を充たさないのに、発光モジュール３０が条件（Ａ）を充たすことも有り得る。
【００５７】
発光モジュール３０においては、図３Ａに示す２カップ型のパッケージ１を用いて白色発光ユニットＡと白色発光ユニットＢを一体化した白色ＬＥＤ８を用いる代わりに、通常の１カップ型のパッケージを用いてそれぞれ形成された、相関色温度Ｔｃｐ1の白色ＬＥＤ（白色発光ユニットＡ）と相関色温度Ｔｃｐ2の白色ＬＥＤ（白色発光ユニットＢ）とを、それぞれ回路基板３１上に搭載することもできる。あるいは、パッケージを用いないで、回路基板３１の配線層をＬＥＤチップの実装に適したパターンに形成し、ＬＥＤチップを回路基板３１上に直接実装するチップ・オン・ボード型構成を採用することもできる。
【００５８】
図１０は、カップを用いない白色発光ユニットの構成例を示す断面図であり、絶縁基板２（金属基板２Ａ、リード電極２０Ｃ、２０Ｄおよび絶縁層２Ｄを有する）上に実装されたＬＥＤチップ３を、ドーム状にモールド成形された蛍光部１４が覆っている。ＬＥＤチップ３と配線層２０Ｃとの間は、ハンダや銀ペーストのような導電性接着剤５により接続されている。ＬＥＤチップ３と配線層２０Ｄとの間は、金線６により接続されている。
【００５９】
［５］その他の実施形態
本発明の実施形態に係る白色半導体発光装置は、レンズ、光ファイバ、導光板、反射鏡、フィルタ、その他様々な光学素子を備えたものであり得る。このような光学素子は、半導体発光素子と蛍光体との間に配置し得る他、半導体発光素子または蛍光体が発する光が発光装置の外部に放出されるまでに通過する経路上に配置し得る。また、本発明の実施形態に係る白色半導体発光装置は、電源、制御回路などを備えていてもよい。
【００６０】
本発明の実施形態に係る白色半導体発光装置は、白色発光ユニット、白色ＬＥＤまたは白色発光モジュールが組み込まれた照明装置を包含する。かかる照明装置は、白色発光ユニット、白色ＬＥＤまたは白色発光モジュールが発する光が当該照明装置の外部に放出されるまでに通過する経路上に配置されたフィルタ素子を有し、該フィルタ素子によって当該照明装置の発光スペクトルの形状を制御することによって、条件（Ａ）を充足するものであり得る。
【００６１】
［６］実験結果
以下には、本発明者等が行った、実験（シミュレーションを含む）の結果を記載する。前述の条件（Ａ）に関連する知見は、この実験を通して得られたものである。表１は、実験に用いた蛍光体のリストである。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１には、各蛍光体について、本明細書で用いる名称、発光色に基づく種別、一般式を示すとともに、発光特性として、発光スペクトルのピーク波長（発光ピーク波長）および半値全幅と、５８０ｎｍ相対強度を示している。発光特性として記載された値はいずれも、発光ピーク波長の欄に括弧書きで記された波長で励起したときの値である。５８０ｎｍ相対強度とは、前述の通り、発光ピーク波長における発光スペクトルの強度（発光ピーク強度）を１として、波長５８０ｎｍにおける発光スペクトルの強度を相対的に表した値である。
【００６４】
蛍光体の発光スペクトルの測定は、当該分野における常法に従って行った。ただし、ＳＢＳの励起波長４０２ｎｍにおける発光スペクトル特性は例外で、赤色ＬＥＤの発光スペクトル測定結果に基づいている。この赤色ＬＥＤは、発光ピーク波長４０２ｎｍのＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップ１個を３５２８ＳＭＤ型ＰＰＡ樹脂パッケージに実装し、パウダー状のＳＢＳを添加したシリコーン樹脂組成物で封止することにより作製した。発光ダイオードチップのサイズは３５０μｍ角、発光スペクトル測定時の該赤色ＬＥＤへの印加電流は２０ｍＡである。
【００６５】
表１に示す通り、使用した赤色蛍光体はいずれも発光スペクトルの半値全幅が８０ｎｍ以上の広帯域蛍光体である。このうち、ＳＣＡＳＮ−１およびＳＣＡＳＮ−２は、同じ一般式ＳｒxＣａ1-xＡｌＳｉＮ3：Ｅｕで表されるが、発光特性が異なっている。ＣＡＳＯＮ−１およびＣＡＳＯＮ−２も、同じ一般式Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕで表されるが、発光特性が異なっている。Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕの母体はＣａＡｌＳｉＮ3とＳｉ2Ｎ2Ｏとの固溶体であり、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ2Ｎ2Ｏ）xと表されることもある。
【００６６】
ＣＡＳＮ−１およびＣＡＳＮ−２も、また、同じ一般式ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕで表されるが、異なる発光特性を有している。同一の一般式で表される蛍光体が、付活剤濃度の違い、不純物濃度の違い、母体組成の違い、母体組成の一般式からのズレなどの原因によって異なる発光特性を示すという事実、また、この事実を利用して、市場の要求に応じた種々の発光特性を有する蛍光体が生産されていることは、当該技術分野ではよく知られている。
【００６７】
表１に掲げた蛍光体を用いて作製した白色ＬＥＤのリストを、表２および表３に示す。表２に示すＶ−１からＶ−１５までの１５種類の白色ＬＥＤは、発光ピーク波長を約４０５ｎｍに有する紫色ＬＥＤ素子を蛍光体の励起源に用いている。一方、表３に示すＢ−１からＢ−１２までの１２種類の白色ＬＥＤは、発光ピーク波長を約４５０ｎｍに有する青色ＬＥＤ素子を、青色光の発生源および蛍光体の励起源に用いている。
【００６８】
【表２】
【００６９】
【表３】
【００７０】
全ての白色ＬＥＤは、３５０μｍ角のＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子（チップ）１個を３５２８ＳＭＤ型ＰＰＡ樹脂パッケージに実装し、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することにより作製した。表２および表３には、各サンプルに用いた蛍光体の名称と、ＬＥＤ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配合比（濃度）を示している。例えば、Ｖ−１は、青色蛍光体ＢＡＭ、緑色蛍光体ＢＳＳおよび赤色蛍光体ＣＡＳＯＮ−１を、それぞれ９．０ｗｔ％、１．２ｗｔ％および４．３ｗｔ％の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色ＬＥＤ素子が封止された構造を有している。
【００７１】
表４および表５に、Ｖ−１〜Ｖ−１５、Ｂ−１〜Ｂ−１２のそれぞれの発光特性を示す。相関色温度、Ｄｕｖ、Ｒａ、Ｒ９、赤色スペクトル領域（５９０〜７８０ｎｍ）における極大波長、５８０ｎｍ強度比および６４０ｎｍ強度比の各値は、いずれも、１個の白色ＬＥＤに電流２０ｍＡを印加して発光させたときの発光スペクトルに基づいている。
【００７２】
【表４】
【００７３】
【表５】
【００７４】
最初に、温白色光を放出する白色ＬＥＤに関して得た結果について述べる。
赤色蛍光体としてＣＡＳＯＮ−１を用いたＶ−１と、ＣＡＳＯＮ−２を用いたＶ−２に着目すると、表４に示すように、平均演色評価数Ｒａが前者では９７、後者では９６と、いずれも極めて高い。一方、特殊演色評価数Ｒ９については、Ｖ−１が８８と良好な値を示したのに対し、Ｖ−２のそれは７６というやや低い値である。
【００７５】
図１１は、Ｖ−１とＶ−２の発光スペクトルを、赤色スペクトル領域（波長５９０〜７８０ｎｍ）に存する極大波長（Ｖ−１では６３１ｎｍ、Ｖ−２では６２４ｎｍ）におけるスペクトル強度（赤色スペクトル領域におけるピーク強度）で規格化し、ひとつのグラフ上に示したものである。４４０〜５００ｎｍおよび５４０〜６２０ｎｍでＶ−１のスペクトル強度をＶ−２のスペクトル強度が上回っており、６３０ｎｍよりも長波長の領域では両者のスペクトルは略重なっている。
【００７６】
図１２は、Ｖ−１の発光スペクトルと、演色性評価用基準光（Ｖ−１と同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルとを、ひとつのグラフ上に示したものである。２つのスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が同一となるように規格化されている。また、図１３は、Ｖ−２の発光スペクトルと、演色性評価用基準光（Ｖ−２と同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルとを、ひとつのグラフ上に示したものである。２つのスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００７７】
図１２および図１３によれば、Ｖ−１でもＶ−２でも、５２０〜５８０ｎｍという視感度が最も高い波長領域では、発光スペクトル曲線は基準光のスペクトル曲線に概ね沿っている。５９０ｎｍよりも長波長側では、Ｖ−１の発光スペクトル強度は波長６４０ｎｍまで基準光の発光スペクトル強度を上回っている。Ｖ−１の６４０ｎｍ強度比は、表４に示すように１００％である。それに対し、Ｖ−２では、６３０ｎｍと６４０ｎｍの間で発光スペクトル曲線が基準光のスペクトル曲線と交わっており、６４０ｎｍ相対強度は９７％である。つまり、６４０ｎｍでは発光スペクトルの強度が基準光のスペクトル強度を下回っている。
【００７８】
表６に示すのは、Ｖ−２とＶ−７とがそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−１の発光特性をシミュレートした結果である。ここで、Ｖ−７は、今回使用した赤色蛍光体の中では発光ピーク波長が最も長波長であるＣＡＳＮ−１を、赤色蛍光体として用いた白色ＬＥＤである。図１４に、Ｖ−７の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（Ｖ−７と同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルとともに示す。図１４において、２つのスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００７９】
【表６】
【００８０】
白色発光装置Ｓ−１の発光特性シミュレーションでは、それぞれ光束で規格化したＶ−２およびＶ−７の発光スペクトルを種々の比率で合算して合成スペクトルを作成し、その合成スペクトルに基づいて色度座標値、相関色温度、Ｄｕｖ、Ｒａ、Ｒ９、５８０ｎｍ強度比および６４０ｎｍ強度比を算出している。表６において、例えば、「合成スペクトル中の白色ＬＥＤ（ａ）の発光スペクトルの比率」が０．４、「合成スペクトル中の白色ＬＥＤ（ｂ）の発光スペクトルの比率」が０．６である列には、光束で規格化したＶ−２の発光スペクトルと光束で規格化したＶ−７の発光スペクトルとを４：６の比率で合算した合成スペクトルが出力光のスペクトルである、白色発光装置Ｓ−１の発光特性が示されている。
【００８１】
表６のシミュレーション結果によれば、白色発光装置Ｓ−１のＲａおよびＲ９が最大となるのは、その出力光のスペクトルが、Ｖ−２の規格化された発光スペクトルとＶ−７の規格化された発光スペクトルを８：２の比率で合算した合成スペクトルのときである（Ｒａ＝９８、Ｒ９＝９５）。このときの６４０ｎｍ強度比は１０４％である。図１５には、この合成スペクトルを、演色性評価用基準光のスペクトルとともに示す。図１５において、２つのスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００８２】
図１６および図１７は、実際にＣＡＳＯＮ−２およびＣＡＳＮ−１を赤色蛍光体に用いて作製した白色ＬＥＤであるＶ−３およびＶ−４の発光スペクトルを、それぞれ示している。いずれの図にも、演色性評価用基準光のスペクトルを併せて表示している。それぞれの図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００８３】
表６のシミュレーション結果は、また、同じ励起源（紫色ＬＥＤ素子）と同じ蛍光体（ＢＡＭ、ＢＳＳ、ＣＡＳＯＮ−２およびＣＡＳＮ−１）を用いて構成される略同一色温度の白色ＬＥＤが、１から９５までの様々なＲ９値を有し得るという、興味深い事実を示している。つまり、同じ種類の励起源および蛍光体を用いたからといって、同等の演色性を備える白色ＬＥＤが必ず得られるとは限らないのである。
【００８４】
図１６に発光スペクトルを示すＶ−３は、Ｒａ値もＲ９値も極めて良好である（Ｒａ＝９７、Ｒ９＝９８）。図１７に発光スペクトルを示すＶ−４も同様である（Ｒａ＝９６、Ｒ９＝９３）。Ｖ−３の６４０ｎｍ相対強度は１０４％、Ｖ−４の６４０ｎｍ相対強度は１０８％である。
【００８５】
図１８〜２３は、それぞれ、Ｖ−５、Ｖ−６、Ｖ−８〜Ｖ−１１の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（白色ＬＥＤと同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルと共に示している。各図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００８６】
更に、図２４〜３２は、それぞれ、Ｂ−１〜Ｂ−９の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（白色ＬＥＤと同一の相関色温度を有する完全放射体の光）のスペクトルと共に示している。各図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。
【００８７】
図３３は、２０種類の温白色ＬＥＤ、すなわち、紫色ＬＥＤ素子を用いたＶ−１〜Ｖ−１１と、青色ＬＥＤ素子を用いたＢ−１〜Ｂ−９の、それぞれの６４０ｎｍ強度比と特殊演色評価数Ｒ９を、ひとつのグラフ上にプロットしたものである。グラフは横軸が６４０ｎｍ強度比、縦軸がＲ９である。プロットの結果は、使用するＬＥＤ素子および蛍光体の種類に依存しない、特定の傾向が存在することを示している。すなわち、６４０ｎｍ強度比が１００〜１１０％の範囲内にあるときＲ９は最も高い値となり、６４０ｎｍ強度比が１００％より低くなっても、また、１００％より高くなっても、Ｒ９は低下する。
【００８８】
図３４は、前述の白色発光装置Ｓ−１の発光特性シミュレーションにおいて、その出力光スペクトルを合成する際のＶ−１の発光スペクトルとＶ−７の発光スペクトルとの合算比率を種々変化させたときの、６４０ｎｍ強度比と特殊演色評価数Ｒ９との関係をプロットしたグラフである。図３４は、図３３と同様の傾向を示している。
【００８９】
かかる傾向の存在を更に確認するために行った、４つのシミュレーションの結果を次に示す。
【００９０】
表７に示すのは、Ｖ−６およびＶ−７がそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−２の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は、前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じである。
【００９１】
【表７】
【００９２】
表８に示すのは、Ｖ−５およびＶ−７がそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−３の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は、前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じである。
【００９３】
【表８】
【００９４】
表９に示すのは、Ｖ−５およびＶ−１がそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−４の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は、前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じである。
【００９５】
【表９】
【００９６】
表１０に示すのは、Ｂ−５およびＢ−６がそれぞれ発する一次白色光が完全に混合された合成光を放出する白色発光装置Ｓ−５の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は、前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じである。
【００９７】
【表１０】
【００９８】
図３５は、シミュレーションにより得た、上述の４つの白色発光装置Ｓ−２〜Ｓ−５のそれぞれの６４０ｎｍ強度比と特殊演色評価数Ｒ９との関係を、ひとつのグラフ上にプロットしたものである。図３５においても、図３３および図３４と同様の傾向が見られる。
それは、６４０ｎｍ強度比が１００〜１１０％の範囲内にあるときＲ９は最も高い値となり、６４０ｎｍ強度比が１００％より低くなっても、また、１１０％より高くなっても、Ｒ９が低下する傾向である。
【００９９】
図３６には、２０種類の温白色ＬＥＤ、すなわち、紫色ＬＥＤ素子を用いたＶ−１〜Ｖ−１１と、青色ＬＥＤ素子を用いたＢ−１〜Ｂ−９の、それぞれの５８０ｎｍ強度比と６４０ｎｍ強度比とを、ひとつのグラフ上にプロットしたものである。グラフは横軸が５８０ｎｍ強度比、縦軸が６４０ｎｍ強度比である。プロットの結果は、５８０ｎｍ強度比が増加するに従い、６４０ｎｍ強度比が減少する傾向を示している。
【０１００】
図３７は、シミュレーションにより得た、上述の５つの仮想的な白色発光装置Ｓ−１〜Ｓ−５のそれぞれの５８０ｎｍ強度比と６４０ｎｍ強度比との関係を、ひとつのグラフ上にプロットしたものである。図３７においても、図３６と同様に、５８０ｎｍ強度比が増加するに従い、６４０ｎｍ強度比が減少する傾向が見られる。
【０１０１】
次に、冷白色光を放出する白色ＬＥＤに関して得た結果を記す。
【０１０２】
図３８〜４１は、それぞれ、相関色温度が５５００Ｋ前後であるＶ−１２〜Ｖ−１５の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（ＣＩＥ昼光）のスペクトルと共に示している。各図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。６４０ｎｍ強度比が１１１％であるＶ−１２の特殊演色評価数Ｒ９は８１であり、悪くない値である。６４０ｎｍ強度比が１００〜１１０％の範囲内にあるＶ−１３〜Ｖ−１５のＲ９は、より高い値であり、いずれも９０以上となっている。
【０１０３】
図４２〜４４は、それぞれ、相関色温度が６４００〜６５００ＫであるＢ−１０〜Ｂ−１２の発光スペクトルを、演色性評価用基準光（ＣＩＥ昼光）のスペクトルと共に示している。各図において、白色ＬＥＤの発光スペクトルの強度と基準光のスペクトルの強度は、上記数式（１）により決定される光束が等しくなるように規格化されている。６４０ｎｍ強度比が１０５％であるＢ−１０の特殊演色評価数Ｒ９は９５と極めて良好である。それに対して、６４０ｎｍ強度比がそれぞれ７９％、５３％であるＢ−１１とＢ−１２のＲ９は、それぞれ４５、−３４と劣悪である。
【０１０４】
最後に、冷白色光を放出する白色ＬＥＤと温白色光を放出する白色ＬＥＤとを組み合わせることにより得られる、色温度可変の白色発光装置の発光特性をシミュレートした結果について記す。
【０１０５】
表１１に示すのは、Ｂ−１０が発する冷白色光とＢ−２が発する温白色光とが完全に混合された合成光を放出する、白色発光装置Ｓ−６の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は前述の白色発光装置Ｓ−１の場合と同じであり、それぞれ光束で規格化した２種類の白色ＬＥＤの発光スペクトルを種々の比率で合算して合成スペクトルを作成し、その合成スペクトルに基づいて色度座標値、相関色温度、Ｄｕｖ、Ｒａ、Ｒ９、５８０ｎｍ強度比および６４０ｎｍ強度比を算出している。
【０１０６】
【表１１】
【０１０７】
表１１に示すように、シミュレーションにより得られた白色発光装置Ｓ−６の出力光の相関色温度は、そのスペクトルを合成する際のＢ−１０の発光スペクトルとＢ−２の発光スペクトルとの合算比率に応じて、Ｂ−１０の相関色温度とＢ−２の相関色温度との間で変化している。出力光の相関色温度が可変範囲内のいかなる値であっても、白色発光装置Ｓ−６の６４０ｎｍ強度比は１００％と１１０％の間にあり、その特殊演色評価数Ｒ９は８９〜９８という良好な値となっている。
【０１０８】
表１２に示すのは、Ｂ−１１が発する冷白色光とＢ−２が発する温白色光とが完全に混合された合成光を放出する、白色発光装置Ｓ−７の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は前述の白色発光装置Ｓ−６の場合と同じである。
【０１０９】
【表１２】
【０１１０】
表１２に示すように、シミュレーションにより得られた白色発光装置Ｓ−７の出力光の相関色温度は、そのスペクトルを合成する際のＢ−１１の発光スペクトルとＢ−２の発光スペクトルとの合算比率に応じて、Ｂ−１１の相関色温度とＢ−２の相関色温度との間で変化している。出力光の相関色温度が３０３６〜３８２０Ｋのとき、白色発光装置Ｓ−７の６４０ｎｍ強度比は１００％と１０２％の間にあり、その特殊演色評価数Ｒ９は８９〜９１という良好な値となっている。
【０１１１】
表１３に示すのは、Ｂ−１０が発する冷白色光とＢ−４が発する温白色光とが完全に混合された合成光を放出する、白色発光装置Ｓ−８の発光特性をシミュレートした結果である。シミュレーションの方法は前述の白色発光装置Ｓ−６の場合と同じである。
【０１１２】
【表１３】
【０１１３】
表１３に示すように、シミュレーションにより得られた白色発光装置Ｓ−８の出力光の相関色温度は、そのスペクトルを合成する際のＢ−１０の発光スペクトルとＢ−４の発光スペクトルの合算比率に応じて、Ｂ−１０の相関色温度とＢ−４の相関色温度との間で変化している。出力光の相関色温度が５０４２〜６４８８Ｋのとき、白色発光装置Ｓ−８の６４０ｎｍ強度比は１００％と１０５％の間にあり、その特殊演色評価数Ｒ９は９３〜９７という高い値となっている。
【符号の説明】
【０１１４】
１・・・・パッケージ
２・・・・絶縁基板
３Ａ、３Ｂ・・・・ＬＥＤチップ
８・・・・白色ＬＥＤ
１０・・・・枠体
１１・・・・間仕切り
１２Ａ・・・・第１カップ
１２Ｂ・・・・第２カップ
１４Ａ、１４Ｂ・・・・蛍光部
２０Ａ、２０Ｂ・・・・リード電極
３０・・・・発光モジュール
３１・・・・回路基板
３４、３５・・・・配線層
１００・・・・白色半導体発光装置
１０１・・・・ＳＭＤ型パッケージ
１０２・・・・半導体発光素子
１０３・・・・波長変換部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む白色半導体発光装置であって、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であることを特徴とする白色半導体発光装置。
【請求項２】
放出する白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内にある、請求項１に記載の白色半導体発光装置。
【請求項３】
発光ピーク波長を３６０〜４３０ｎｍの範囲内に有する半導体発光素子と、該半導体発光素子により励起され発光する青色蛍光体、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む波長変換部とを備え、
上記青色蛍光体、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体がそれぞれ発する光を含む白色光を放出し、
光束で規格化した上記白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である、白色半導体発光装置。
【請求項４】
上記半導体発光素子が、発光ピーク波長を４０５〜４１５ｎｍの範囲内に有するＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子である、請求項３に記載の白色半導体発光装置。
【請求項５】
上記青色蛍光体が、Ｅｕ2+で付活されたアルカリ土類ハロリン酸塩蛍光体を含み、かつ、上記緑色蛍光体が、Ｅｕ2+で付活されたサイアロン蛍光体およびＥｕ2+で付活されたアルカリ土類ケイ酸窒化物蛍光体の少なくとも一方を含む、請求項３または４に記載の白色半導体発光装置。
【請求項６】
上記広帯域赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕを含む、請求項５に記載の白色半導体発光装置。
【請求項７】
上記白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内である、請求項３〜６のいずれか１項に記載の白色半導体発光装置。
【請求項８】
発光ピーク波長を４３０〜４７０ｎｍの範囲内に有する半導体発光素子と、該半導体発光素子により励起され発光する緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む波長変換部とを備え、
上記半導体発光素子、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体がそれぞれ発する光を含む白色光を放出し、
光束で規格化した上記白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である、白色半導体発光装置。
【請求項９】
上記波長変換部が、更に、上記半導体発光素子により励起され発光する黄色蛍光体を含んでおり、上記白色光は該黄色蛍光体が発する光を含んでいる、請求項８に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１０】
上記広帯域赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕを含む、請求項８に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１１】
上記白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内である、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１２】
それぞれが、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む、第１および第２の白色発光ユニットを有し、
該第１および第２の白色発光ユニットは、それぞれ、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であり、
該第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光と該第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光との混合により合成される二次白色光を放出可能な白色半導体発光装置。
【請求項１３】
上記第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度と、上記第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度の差が、２０００Ｋ以上である、請求項１２に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１４】
上記第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内にあり、上記第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度が４５００〜７０００Ｋの範囲内にある、請求項１３に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１５】
それぞれが、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む、第１〜第Ｎの白色発光ユニットを有し、
該第１〜第Ｎの白色発光ユニットがそれぞれ放出する一次白色光の混合により合成される二次白色光を放出する白色半導体発光装置であって、
光束で規格化した上記二次白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であることを特徴とする白色半導体発光装置。
【請求項１６】
上記第１〜第Ｎの白色発光ユニットの一部または全部は、光束で規格化したその発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の９９％以下または１１１％以上である、請求項１５に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１】
発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む白色半導体発光装置であって、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であることを特徴とする白色半導体発光装置。
【請求項２】
放出する白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内にある、請求項１に記載の白色半導体発光装置。
【請求項３】
発光ピーク波長を３６０〜４３０ｎｍの範囲内に有する半導体発光素子と、該半導体発光素子により励起され発光する青色蛍光体、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む波長変換部とを備え、
上記青色蛍光体、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体がそれぞれ発する光を含む白色光を放出し、
光束で規格化した上記白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である、白色半導体発光装置。
【請求項４】
上記半導体発光素子が、発光ピーク波長を４０５〜４１５ｎｍの範囲内に有するＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子である、請求項３に記載の白色半導体発光装置。
【請求項５】
上記青色蛍光体が、Ｅｕ2+で付活されたアルカリ土類ハロリン酸塩蛍光体を含み、かつ、上記緑色蛍光体が、Ｅｕ2+で付活されたサイアロン蛍光体およびＥｕ2+で付活されたアルカリ土類ケイ酸窒化物蛍光体の少なくとも一方を含む、請求項３または４に記載の白色半導体発光装置。
【請求項６】
上記広帯域赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕを含む、請求項５に記載の白色半導体発光装置。
【請求項７】
上記白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内である、請求項３〜６のいずれか１項に記載の白色半導体発光装置。
【請求項８】
発光ピーク波長を４３０〜４７０ｎｍの範囲内に有する半導体発光素子と、該半導体発光素子により励起され発光する緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む波長変換部とを備え、
上記半導体発光素子、緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体がそれぞれ発する光を含む白色光を放出し、
光束で規格化した上記白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％である、白色半導体発光装置。
【請求項９】
上記波長変換部が、更に、上記半導体発光素子により励起され発光する黄色蛍光体を含んでおり、上記白色光は該黄色蛍光体が発する光を含んでいる、請求項８に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１０】
上記広帯域赤色蛍光体が、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕを含む、請求項８に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１１】
上記白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内である、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１２】
それぞれが、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む、第１および第２の白色発光ユニットを有し、
該第１および第２の白色発光ユニットは、それぞれ、光束で規格化した発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であり、
該第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光と該第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光との混合により合成される二次白色光を放出可能な白色半導体発光装置。
【請求項１３】
上記第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度と、上記第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度の差が、２０００Ｋ以上である、請求項１２に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１４】
上記第１の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度が２５００〜３５００Ｋの範囲内にあり、上記第２の白色発光ユニットが放出する一次白色光の相関色温度が４５００〜７０００Ｋの範囲内にある、請求項１３に記載の白色半導体発光装置。
【請求項１５】
それぞれが、発光材料として蛍光体を備えるとともに、その蛍光体の励起源として半導体発光素子を備え、該蛍光体が少なくとも緑色蛍光体および広帯域赤色蛍光体を含む、第１〜第Ｎの白色発光ユニットを有し、
該第１〜第Ｎの白色発光ユニットがそれぞれ放出する一次白色光の混合により合成される二次白色光を放出する白色半導体発光装置であって、
光束で規格化した上記二次白色光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の１００〜１１０％であることを特徴とする白色半導体発光装置。
【請求項１６】
上記第１〜第Ｎの白色発光ユニットの一部または全部は、光束で規格化したその発光スペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長６４０ｎｍにおける強度の９９％以下または１１１％以上である、請求項１５に記載の白色半導体発光装置。
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【公開番号】特開２０１２−６００９７（Ｐ２０１２−６００９７Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９９０１（Ｐ２０１０−２７９９０１）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【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２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
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