CN100386888C - 发光元件及使用它的发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光元件及使用它的发光装置。该半导体发光元件是将近紫外LED，和包含多个吸收该近紫外LED放出的近紫外光后放出在可见波长区域具有发光峰值的荧光的荧光体的荧光体层组合而成的。将荧光体层作为包含蓝色系荧光体，绿色系荧光体、红色系荧光体及黄色系荧光体的四种荧光体的荧光体层。这样，就能得到用视度感比较高的黄色系发光弥补视度感比较低的红色系发光造成的光束减少的量、获得的白色系光在色彩均匀方面优异、放出高光束而且高Ra的白色系光的半导体发光元件。

Description

发光元件及使用它的发光装置
技术领域
本发明涉及一种将近紫外发光二极管(以后称作“近紫外LED”)和多个荧光体组成能发出白色系光的半导体发光元件及发光装置。
背景技术
由在超过350nm而且在410nm以下的近紫外的波长区域具有发光峰值的近紫外LED(严密地说，是近紫外LED芯片)，和包含多个吸收该近紫外LED放出的近紫外光后放出在380nm以上而且在780nm以下的可见波长范围内具有峰值的荧光的无机荧光体的荧光体层组合而成的放出白色系光的半导体发光元件，早已广为人知。使用无机荧光体的所述半导体发光元件，在耐久性方面，优于使用有机荧光物质的半导体发光元件，所以得到广泛采用。
此外，在本说明书中，将在CIE色度图中的发光色度点(x、y)在0.21≤x≤0.48、0.19≤y≤0.45范围内的光定义为白色系光。
作为这种半导体发光元件，例如在特开平11-246857号公报、特开2000-183408号公报、特表2000-509912号公报或特开平2001-143869号公报等中发布的半导体发光元件，广为人知。
在特开平11-246857号公报中，记述着将用一般式(La1-x-yEuxSmy)2O2S(式中：0.01≤x≤0.15、0.0001≤y≤0.03)表示的氧硫化镧荧光体作为红色荧光体，具有用氮化镓系化合物半导体构成的发光层，与放出波长370nm左右的光的近紫外LED的组合而成的半导体发光元件。另外，在特开平11-246857号公报中，还公布了通过适当组合所述红色荧光体和其它蓝色、绿色荧光体，发出具有任意色温度的白色光的半导体发光元件的有关技术。
在特开2000-183408号公报中，记述着具有用氮化镓系化合物半导体构成的发光层，放出在370nm附近具有发光峰值的紫外光的紫外LED芯片，和含有吸收所述紫外光后发出蓝光的蓝色荧光体的第1荧光体层，以及含有吸收所述蓝光后发出橙黄色光的橙黄色荧光体的第2荧光体层的半导体发光元件。另外，作为蓝色荧光体，通常采用至少从下述(1)～(3)中选择1种构成的蓝色荧光体。
(1)用一般式(M1，Eu)10(PO4)6Cl2(式中：M1表示至少从Mg、Ca、Sr及Ba的元素群中选择1个元素)实质上表示的2价铕激活卤磷酸盐荧光体。
(2)用一般式a(M2，Eu)O·bAl2O3(式中：M2表示至少从Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Li、Rb及Cs元素群中选择1个元素，a及b是满足a＞0、b＞0、0.2≤a/b≤1.5的数值)实质上表示的附加2价铕激活铝酸盐荧光体。
(3)用一般式a(M2，Euv，Mnw)O·bAl2O3(式中：M2表示至少从Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Li、Rb及Cs元素群中选择1个元素，a、b、v及w是满足a＞0、b＞0、0.2≤a/b≤1.5、0.001≤w/v≤0.6的数值)实质上表示的附加2价的铕及锰激活铝酸盐荧光体。
另外，作为橙黄色荧光体，通常采用一般式(Y1-x-yGdxCey)3Al5O12(式中：x及y是满足0.1≤x≤0.55、0.01≤y≤0.4的数值)实质上表示的3价铈激活铝酸盐荧光体(以下称作“YAG荧光体”)。
另外，在特表2000-509912号公报中，还记述了由在300nm以上而且在370nm以下的波长区域具有发光峰值的紫外LED，和在430nm以上而且在490nm以下的波长区域内具有发光峰值的蓝色荧光体、在520nm以上而且在570nm以下的波长区域内具有发光峰值的绿色荧光体、在590nm以上而且在630nm以下的波长区域内具有发光峰值的红色荧光体组合而成的半导体发光元件。在这种半导体发光元件中，作为蓝色荧光体，通常采用BaMgAl10O17:EuSr5(PO4)3Cl:Eu、ZnS:Ag(发光峰值波长都是450nm)；作为绿色荧光体，通常采用ZnS:Cu(发光峰值波长为550nm)及BaMgAl10O17:Eu、Mn(发光峰值波长为515nm)；作为红色荧光体，通常采用Y2O2S:Eu3+(发光峰值波长为628nm)、YVO4:Eu3+(发光峰值波长为620nm)、Y(V，P，B)O4:Eu3+(发光峰值波长为615nm)、YNbO4:Eu3+(发光峰值波长为615nm)、YTaO4:Eu3+(发光峰值波长为615nm)、[Eu(acac)3(phen)](发光峰值波长为611nm)。
另一方面，在特开2001-143869号公报中，记述着将有机材料作为发光层，在430nm以下的蓝紫～近紫外的波长范围具有发光峰值的有机LED，或将无机材料作为发光层，在所述蓝紫～近紫外的波长范围具有发光峰值的无机LED，和蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体混合而成的半导体发光元件。在这种半导体发光元件中，作为蓝色荧光体，通常采用Sr2P2O7:Sn4+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、SrGa2S4:Ce3+、CaGa2S4:Ce3-、(Ba，Sr)(Mg，Mn)Al10O17:Eu2+、(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、BaAl2SiO8:Eu2+、Sr2P2O7:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr，Ca，Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+；作为绿色荧光体，通常采用(BaMg)Al16O27:Eu2+，Mn2+、Sr4Al14O25:Eu2+、(SrBa)Al2Si2O8:Eu2+、(BaMg)2SiO4:Eu2+、Y2SiO5:Ce3+，Tb3+、Sr2P2O7-Sr2B2O7:Eu2+、(BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr2Si3O8-2SrCl2:Eu2+、Zr2SiO4-MgAl11O19:Ce3+，Tb3+、Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、(BaSr)SiO4:Eu2+；作为红色荧光体，通常采用Y2O2S:Eu3+、YAlO3:Eu3+、Ca2Y2(SiO4)6:Eu3+、LiY9(SiO4)6O2:Eu3+、YVO4:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd2O3:Eu3+、Gd2O2S:Eu3+、Y(P，V)O4:Eu3+。
这样，在现有技术的放出白色系光的半导体发光元件中，通过蓝色系荧光体、绿色系荧光体和红色系荧光体放出的光的混色，或通过蓝色系荧光体和黄色系荧光体放出的光的混色，得到白色系光。
此外，在现有技术的采用通过蓝色系荧光体和黄色系荧光体放出的光的混色得到白色系光的方式的半导体发光元件中，作为黄色系荧光体，通常使用所述YAG系荧光体。另外，所述YAG系荧光体，是受到超过350nm且在400nm以下的波长区域，尤其是具有由氧化镓系化合物半导体构成的发光层的近紫化LED放出的360nm以上且在400nm以下的近紫外光的激发而几乎不会发光，但在400nm以上且在530nm以下的蓝色系光的激发下，却能高效率地放出黄色光的荧光体，所以在现有技术的使用YAG系荧光体的半导体发光元件中，必须有蓝色系荧光体，通过所述蓝色系荧光体放出的蓝色光，激发黄色荧光体后，才能得到白色系光。
放出这种白色系光的半导体发光元件，是作为照明装置及显示装置等的发光装置用、作为需要较多的半导体发光元件而被人们熟悉。
另一方面，将YAG系荧光体以外的无机化合物荧光体与LED组合而成的半导体发光装置，也早已广为人知。在上述特开2001-143869号公报中，中记载着使用Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、Mg2SiO4:Eu2+、(BaSr)2SiO4:Eu2+、(Ba Mg)2SiO4:Eu2+硅酸盐荧光体的半导体发光元件。
可是，在该特开2001-143869号公报中记载的半导体发光元件，所有的硅酸盐荧光体，都是作为绿色系荧光体使用，而没有作为黄色系荧光体使用。另外，它还认为:从发光效率的角度上说，使用有机LED，比使用由无机化合物构成的无机LED好。就是说，该公报记载的发明，涉及的不是有关近紫外LED，和绿色系、蓝色系、黄色系、红色系的各荧光体组合而成的半导体发光元件，而是有关近紫外LED，最好是有机LED，和蓝色系、绿色系、红色系的3种无机化合物的荧光体组合而成的半导体发光元件。
此外，在本发明人的试验中，该特开2001-143869号公报中记载的Sr2SiO4:Eu2+硅酸盐荧光体，是能具有二个结晶相(斜方晶和单斜晶)的荧光体。至少实际使用的Eu2+发光中心添加量(＝Eu原子的数目/Sr原子的数目+Eu原子的数目：x)在0.01≤x≤0.05的范围内，斜方晶Sr2SiO4:Eu2+(α’-Sr2SiO4:Eu2+)是放出在波长560～575nm附近有发光峰值的黄色光的黄色系荧光体；单斜晶Sr2SiO4:Eu2+(β-Sr2SiO4:Eu2+)是放出在波长545nm附近有发光峰值的绿色光的绿色系荧光体。所以，特开2001-143869号公报中记载的Sr2SiO4:Eu2+绿色荧光体，可以看作单斜晶Sr2SiO4:Eu2+荧光体。
在这里，如果要对所述硅酸盐荧光体进行讲述，那么用化学式(Sr1 -a3-b3-xBaa3Cab3Eux)2SiO4表示的硅酸盐荧光体(化学式中，a3、b3、x是分别满足0≤a3≤1、0≤b3≤1、0＜x＜1的数值)早已广为人知。一般地，所述硅酸盐荧光体，是作为荧光灯用的荧光体被人们研究的荧光体，通过改变Ba-Sr-Ca的组成，发光的峰值波长可以在505nm以上、而且在598nm以下的范围内变化的荧光体。进而，我们还知道：它是在170～350nm的范围内的光的照射下，表现出比较高的发光效率的荧光体(参阅J.Electrochemical Soc.Vol.115、No.11(1968)pp.1181-1184)。
可是，在上述文献中，对所述硅酸盐荧光体，没有有关在超过350nm的长波范围的、在近紫光激发条件下，表现出高效率的发光的记载。因此，迄今为止，人们还不知道：所述硅酸盐荧光体，是在所述超过350nm而且在410nm以下的近紫外的波长区域，尤其是在具有用氮化镓系化合物半导体构成的发光层的近紫外LED放出的370～390nm附近的近紫外光的激发下，能放出高效率的550nm以上而且在600nm以下的黄色系光的荧光体。
现有技术的将近紫外LED和包含多个荧光体的荧光体层组合而成的半导体发光元件及发光装置，是采用通过蓝色系荧光体、绿色系荧光体和红色系荧光体放出的光的混色，或蓝色系荧光体和黄色系荧光体放出的光的混色得到白色系光的方式，构成半导体发光元件及发光装置。
此外，在本说明书中，将各种显示装置(例如：LED信息显示终端、LED交通信号灯、汽车的LED停车指示灯及LED方向指示灯等)及各种照明装置(LED室内外照明灯、车内LED灯、LED紧急灯、LED面发光源等)广泛地定义为发光装置。
现有技术的将近紫外LED和含有多个荧光体的荧光体层组合而成的白色系半导体发光元件及白色系半导体发光装置中，半导体发光元件及半导体发光装置放出的白色系光的光束很低。这是因为至今尚未对在超过350nm而且在410nm以下的近紫光激发之下，表现出高发光效率的荧光体进行充分的开发，所以在蓝色系荧光体、绿色系荧光体和红色系荧光体中，可以作为白色系半导体发光元件及发光装置使用的荧光体的种类都不多，不仅显示出比较高的发光效率的蓝色系、绿色系、红色系的各种荧光体被限定为少数几个，而且白色系光的发光光谱的形状也受到限制。另外，还因为是通过蓝色系、绿色系、红色系等3种荧光体放出的光的混色或通过蓝色系和黄色系等2种荧光体放出的光的混色获得白色系光。
为了能通过蓝色系、绿色系、红色系等3种荧光体放出的光的混色，以高光束获得平均现色数Ra高(Ra＝70以上)的白色系光，就必须使蓝色系荧光体、绿色系荧光体和红色系荧光体全部高效率发光，在这些荧光体中，只要有一个低发光效率的荧光体，由于白色系光的色平衡的关系，白色系光的光束就要降低。
发明内容
本发明就是为了解决这些问题而研制的，其目的是提供由近紫外LED和含有多个荧光体的荧光体层组合而成的、放出高光束及高Ra的白色系光的半导体发光元件及半导体发光装置。
为了解决上述课题，本发明涉及的半导体发光元件，其特征在于：是将发出在超过350nm而且在410nm以下波长区域具有发光峰值的光的近紫外发光二极管，和包含多个吸收所述近紫外发光二极管发出的近紫光、发出在380nm以上而且在780nm以下的可见波长区域有发光峰值的荧光的荧光体的荧光体层组合而成，发出CIE色度图中的发光色度点(x、y)在0.21≤x≤0.48、0.19≤y≤0.45的范围内的白色系光的半导体发光元件，所述荧光体层包括：发出在400nm以上而且不足500nm的波长区域具有发光峰值的蓝色系的荧光的蓝色系荧光体、发出在500nm以上而且不足550nm的波长区域具有发光峰值的绿色系的荧光的绿色系荧光体、发出在600nm以上而且不足660nm的波长区域具有发光峰值的红色系的荧光的红色系荧光体、通过波长350～410nm的近紫外光激励而发出在550nm以上而且不足600nm的波长区域具有发光峰值的黄色系的荧光的黄色系荧光体，并且，所述黄色系荧光体是具有斜方晶的晶体结构并以由下列化学式表示的化合物为主体的硅酸盐荧光体：
(Sr1-a1-b1-xBaa1Cab1Eux)2SiO4
其中，a1、b1、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b1≤0.8、0＜x＜1的数值。
在这里，所述近紫外LED，包含紫外LED，只要是放出的光能在250nm以上而且在410nm以下的波长区域有发光峰值的LED就行，没有特别的限定。但从购买容易、制造容易、成本及发光强度等角度上说，理想的LED是放出的光能在300nm以上而且在410nm以下的波长区域有发光峰值的近紫外LED，更理想的LED是放出的光能在350nm以上而且在410nm以下的波长区域有发光峰值的近紫外LED，特别理想的LED是放出的光能在350nm以上而且在400nm以下的波长区域有发光峰值的近紫外LED。
作为荧光体层，使用所述那种荧光体层后，半导体发光元件就可以发出400nm以上而且在500nm以下的蓝色系光、500nm以上而且在550nm以下的绿色系光、600nm以上而且在660nm以下的红色系光、550nm以上而且在600nm以下的黄色系光等四种光色的光，由这四种光色的混色，放出白色系光。另外，由虽然色纯度良好但视感度低的红色系光造成的白色系光的光束下降的部分，得到视感度比较高的黄色系光的弥补，所以白色系光的光束增高。另外，得到的白色系光的分光分布，在色平衡方面十分优异，所以平均现色数Ra也高。
在本发明涉及的半导体发光元件中，黄色系荧光体，最好是以用下列化学式表示的化合物为主体的硅酸盐荧光体。
(Sr1-a1-b1-xBaa1Cab1Eux)2SiO4
化学式中，a1、b1、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b1≤0.8、0＜x＜1的数值。
在这里，所述化学式中的a1、b1、x的数值，从荧光体对热而言的结晶稳定性、耐温度消光特性、黄色系发光的发光强度及光色的角度上看，最好是分别满足下述要求的数值：0≤a1≤0.2、0≤b1≤0.7、0.005≤x≤0.1；更希望是分别满足下述要求的数值：0≤a1≤0.15、0≤b1≤0.6、0.01≤x≤0.05的数值。
此外，所述硅酸盐荧光体，如图4所示的激发光谱和发光光谱的例子那样，在250～300nm附近有激发峰值，吸收100～500nm的宽广的波长范围内的光，发出在550～600nm的黄绿～黄～橙的波长区域有发光峰值的黄色系的荧光的黄色系荧光体。所以，所述硅酸盐荧光体就象YAG系荧光体那样，即使没有将近紫外光变换成蓝色光的蓝色系荧光体，也能在受到近紫外LED放出的近紫外光的照射后，放出效率比较高的黄色系光，所以在发光效率方面是令人满意的。
此外，所述a1和b1在都接近于0时，容易成为斜方晶和单斜晶混在的硅酸盐荧光体；在比所述数值范围大时，结晶场变得脆弱，成为总是带着绿色倾向的荧光体，发出的黄色光的色纯度不佳。另外，x比所述数值范围小时，Eu2+发光中心浓度低，所以硅酸盐荧光体的发光强度变弱；x比所述数值范围大时，硅酸盐荧光体的发光强度伴随着周围温度的上升而下降的温度消光的问题，就会相当于突出。
在本发明涉及的半导体发光元件中，硅酸盐荧光体最好将用下列化学式表示的化合物作为主体。
(Sr1-a1-b2-xBaa1Cab2Eux)2SiO4
化学式中，a1、b2、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b2≤0.6、0＜x＜1的数值。根据前已叙及的观点，最好是分别满足下述要求的数值：0≤a1≤0.2、0≤b2≤0.4、0.005≤x≤0.1；更希望是分别满足下述要求的数值：0≤a1≤0.15、0≤b2≤0.3、0.01≤x≤0.05的数值。
在本发明涉及的半导体发光元件中，蓝色系荧光体最好是下述(1)或(2)的蓝色系荧光体，绿色系荧光体最好是下述(3)或(4)的绿色系荧光体，红色系荧光体最好是下述(5)的红色系荧光体。
(1)将用下列化学式表示的化合物作为主体的卤磷酸盐荧光体。
(M11-xEux)10(PO4)6Cl2
化学式中：Ml表示至少从Ba、Sr、Ca及Mg的元素群中选择一个碱土类金属元素，x是满足0＜x＜1的数值。
(2)将用下列化学式表示的化合物作为主体的铝酸盐荧光体。
(M21-xEux)(M31-y1Euy1)Al10O17
化学式中：M2表示至少从Ba、Sr及Ca的元素群中选择1个碱土类金属元素，M3表示至少从Mg及Zn元素群中选择1个元素，x、y1是分别满足0＜x＜1、0≤y1≤0.05的数值。
(3)将用下列化学式表示的化合物作为主体的铝酸盐荧光体。
(M21-xEux)(M31-y2Euy2)Al10O17
化学式中：M2表示至少从Ba、Sr及Ca的元素群中选择1个碱土类金属元素，M3表示至少从Mg及Zn元素群中选择1个元素，x、y2是分别满足0＜x＜1、0.05≤y2≤1的数值。
(4)将用下列化学式表示的化合物作为主体的硅酸盐荧光体。
(M11-xEux)2SiO4
化学式中：M1表示至少从Ba、Sr、Ca及Mg的元素群中选择一个碱土类金属元素，x是满足0＜x＜1的数值。
(5)将用下列化学式表示的化合物作为主体的氧硫化物荧光体。
(Ln1-xEux)2O2S
化学式中：Ln表示至少从Sc、Y、La及Gd的元素群中选择一个稀土类元素，x是满足0＜x＜1的数值。
由于所述蓝色系荧光体、绿色系荧光体、红色系荧光体都是受到近紫外光的激发后放出强光的高效率荧光体，所以将这样的荧光体组合后，所述荧光体就放出发光强度很大的白色系光。
在本发明涉及的半导体发光元件中，近紫外LED，最好是具有用氮化镓系化合物半导体构成的发光层的近紫外LED。
具有用氮化镓系化合物半导体构成的发光层的近紫外LED，显示出很高的发光效率，而且还可以长期连续动作，所以使用这样的近紫外LED后，就可以得到能长期连续动作、还可以放出高光束的白色系光的半导体发光元件。
在本发明涉及的半导体发光元件中，由发光元件放出的白色系光的平均现色数Ra最好在70以上而且在100以下。
该平均现色数Ra，比较理想的是在80以上而且在100以下，更理想的是在88以上而且在100以下。这样就能成为特别适合于照明装置的半导体发光元件。
本发明涉及的第1半导体发光装置，是用所述的某个半导体发光元件构成的半导体发光装置。
所述半导体发光元件能放出高光束且高Ra的白色系光，所以用本发明涉及的半导体发光元件构成发光装置后，就能得到发出高光束且高Ra的白色系光的半导体发光装置。
另外，本发明涉及的第2半导体装置，其特征在于：是将发出在超过350nm而且在410nm以下波长区域具有发光峰值的光的近紫外发光元件，和包含多个吸收所述近紫外发光元件发出的近紫光、发出在380nm以上而且在780nm以下的可见波长区域有发光峰值的荧光的荧光体的荧光体层组合而成，发出CIE色度图中的发光色度点(x、y)在0.21≤x≤0.48、0.19≤y≤0.45的范围内的白色系光的半导体发光装置，所述荧光体层包括：发出在400nm以上而且在500nm以下的波长区域具有发光峰值的蓝色系的荧光的蓝色系荧光体、发出在500nm以上而且在550nm以下的波长区域具有发光峰值的绿色系的荧光的绿色系荧光体、发出在600nm以上而且在660nm以下的波长区域具有发光峰值的红色系的荧光的红色系荧光体、通过波长350～410nm的近紫外光激励而发出在550nm以上而且在600nm以下的波长区域具有发光峰值的黄色系的荧光的黄色系荧光体，并且，所述黄色系荧光体是具有斜方晶的晶体结构并以由下列化学式表示的化合物为主体的硅酸盐荧光体：
(Sr1-a1-b1-xBaa1Cab1Eux)2SiO4
其中，a1、b1、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b1≤0.8、0＜x＜1的数值。
这样也能得到发出高光束且高Ra的白色系光的半导体发光装置。
在这里，作为半导体发光装置的具体示例，可以举出：LED信息显示终端、LED交通信号灯、汽车的LED停车指示灯及LED方向指示灯等各种显示装置，以及LED室内外照明灯、车内LED灯、LED紧急灯、LED面发光源等各种照明装置。
此外，毫无疑问，取代本发明中的近紫外LED，使用能放出以在相同的波长区域有发光峰值的光为主发光成分的发光元件(不限于半导体发光元件)，也能获得同样的作用和效果，得到同样的白色系发光元件。
作为这种发光元件，有激光二极管、面发光激光二极管、无机电致发光元件、有机电致发光元件等。
附图说明
图1是本发明的半导体发光元件的剖视图。
图2是本发明的半导体发光元件的剖视图。
图3是本发明的半导体发光元件的剖视图。
图4是表示硅酸盐荧光体和YAG系荧光体的发光及激发光谱的图形。
图5是表示作为本发明的半导体发光装置的示例的照明装置的图形。
图6是表示作为本发明的半导体发光装置的示例的图象显示装置的图形。
图7是表示作为本发明的半导体发光装置的示例的数字显示装置的图形。
图8是表示实施例1的半导体发光元件的发光光谱的图形。
图9是表示比较例1的半导体发光元件的发光光谱的图形。
图10是表示实施例2的半导体发光元件的发光光谱的图形。
图11是表示比较例2的半导体发光元件的发光光谱的图形。
图12是表示实施例3的半导体发光元件的发光光谱的图形。
图13是表示模拟出的白色系光的发光光谱的图形。
图14是表示模拟出的白色系光的发光光谱的图形。
图15是表示本发明使用的荧光体的发光光谱的图形。
具体实施方式
(第1实施方式)
下面，利用附图，讲述本发明的半导体发光元件的实施方式。图1～图3分别是型式不同的半导体发光元件的纵剖面图。
作为半导体发光元件的代表示例，举出了图1、图2或图3所示的半导体发光元件。图1示出将倒装片型的近紫光LED1导通安装在副管脚7上的同时，通过内装包含蓝色系荧光体粒子3、绿色系荧光体粒子4、红色系荧光体粒子5、黄色系荧光体粒子6(以后称作“BGRY荧光体粒子”)并且兼作荧光体层的树脂的封装，从而成为将近紫外LED封装固定的结构的半导体发光元件。图2示出将近紫光LED1导通安装在罩9(罩9设置在引线框架8的管脚引线片7上)上的同时，在罩9内设置用内装BGRY荧光体粒子(3、4、5、6)的树脂形成的荧光体层2，再用封装固定的树脂10将其整体封装固定，形成封装固定的结构的半导体发光元件。图3示出将近紫外LED配置在壳体11内的同时，在壳体11内设置用内装BGRY荧光体粒子(3、4、5、6)的树脂形成的荧光体层的结构的片状半导体发光元件。
在图1～图3中，近紫外LED1，是放出在超过350nm而且在410nm以下、最好在超过350nm而且在400nm以下波长区域有发光峰值的近紫外光的LED，是具有用氮化镓系化合物半导体、碳化硅系化合物半导体、硒化锌系化合物半导体、硫化锌系化合物半导体等无机化合物以及有机化合物构成发光层的光电转换元件(所谓LED、激光二极管、面发光二极管、无机电致发光(EL)元件、有机电致发光(EL)元件)。给这些近紫外LED1外加电压或流入电流后，可以获得在所述波长范围内具有发光峰值的近紫外光。
在这里，为了长期稳定地获得较大的近紫外光输出，近紫外LED1，最好是由无机化合物构成的无机LED。其中，具有由氮化镓化合物半导体构成的发光层的近紫外LED，由于发光强度大，所以更好。
荧光体层2，是吸收近紫外LED1放出的光，将它变换成ClE色度图中的发光色度点(x、y )在0.21≤x≤0.48、0.19≤y≤0.45范围内的白色系光的电子元件，包括：吸收近紫外LED1放出的近紫外光、发出在400nm以上而且在500nm以下的波长区域具有发光峰值的蓝色系的荧光的蓝色系荧光体粒子3，吸收近紫外LED1放出的近紫外光、发出在500nm以上而且在550nm以下的波长区域具有发光峰值的绿色系的荧光的绿色系荧光体粒子4、吸收近紫外LED1放出的近紫外光、发出在600nm以上而且在660nm以下的波长区域具有发光峰值的红色系的荧光的红色系荧光体粒子5、吸收近紫外LED1放出的近紫外光、发出在550nm以上而且在600nm以下的波长区域具有发光峰值的黄色系的荧光的黄色系荧光体粒子6。
荧化体层2是将所述BGRY荧光体粒子(3、4、5、6)分散在母材中形成的。作为母材，可以使用环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、脲醛树脂、硅树脂等树脂。但从购买及操作容易、而且价格便宜的角度上说，以环氧树脂或硅树脂为宜。荧化体层2的实质厚度为10μm以上且在1mm以下，最好是100μm以上且在700μm以下。
荧化体层2中的蓝色系荧光体粒子3，只要是吸收近紫外LED1放出的近紫外光、发出在400nm以上而且在500nm以下的波长区域具有发光峰值的蓝色系的荧光的蓝色系荧光体粒子3就行，既可以使用无机材料、也可以使用有机材料(例如荧光色素)。但最好是下述(1)或(2)中的某一个荧光体。
(1)将用下列化学式表示的化合物作为主体的卤磷酸盐荧光体。
(M11-xEux)10(PO4)6Cl2
化学式中：M1表示至少从Ba、Sr、Ca及Mg的元素群中选择
1个碱土类金属元素，x是满足0＜x＜1的数值。
(2)将用下列化学式表示的化合物作为主体的铝酸盐荧光体。
(M21-xEux)(M31-y1Euy1)Al10O17
化学式中：M2表示至少从Ba、Sr及Ca的元素群中选择1个碱土类金属元素，M3表示至少从Mg及Zn元素群中选择1个元素，x、y1是分别满足0＜x＜1、0≤y1≤0.05的数值。
此外，作为所述理想的蓝色系荧光体的具体示例，可以举出：BaMgAl10O17:Eu2+、(Ba，Sr)(Mg，Mn)Al10O17:Eu2+、(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr，Ca，Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+等。
荧化体层2中的绿色系荧光体粒子4，只要是吸收近紫外LED1放出的近紫外光、发出在500nm以上而且在550nm以下的波长区域具有发光峰值的绿色系的荧光的绿色系荧光体粒子4就行，既可以使用无机材料、也可以使用有机材料。但最好是下述(3)或(4)中的某一个荧光体。
(3)将用下列化学式表示的化合物作为主体的铝酸盐荧光体。
(M21-xEux)(M31-y2Euy2)Al10O17
化学式中：M2表示至少从Ba、Sr及Ca的元素群中选择1个碱土类金属元素，M3表示至少从Mg及Zn元素群中选择1个元素，x、y2是分别满足0＜x＜1、0.05≤y2≤1的数值。
(4)将用下列化学式表示的化合物作为主体的硅酸盐荧光体。
(M11-xEux)2SiO4
化学式中：M1表示至少从Ba、Sr、Ca及Mg的元素群中选择1个碱土类金属元素，x是满足0＜x＜1的数值。
作为所述理想的绿色系荧光体的具体示例，可以举出：(BaMg)2SiO4:Eu2+、Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、(BaSr)SiO4:Eu2+、(Ba，Sr)SiO4:Eu2+等。
作为红色荧光体，通常采用Y2O2S:Eu3+、YAlO3:Eu3+、Ca2Y2(SiO4)6:Eu3+、LiY9(SiO4)6O2:Eu3+、YVO4:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd2O3:Eu3+、Gd2O2S:Eu3+、Y(P，V)O4:Eu3+等。
荧化体层2中的红色系荧光体粒子5，只要是吸收近紫外LED1放出的近紫外光、发出在600nm以上而且在660nm以下的波长区域具有发光峰值的红色系的荧光的红色系荧光体粒子5就行，既可以使用无机材料，也可以使用有机材料。但最好是下述(5)中的某一个荧光体。
(5)将用下列化学式表示的化合物作为主体的氧硫化物荧光体。
(Ln1-xEux)2O2S
化学式中：Ln表示至少从Sc、Y、La及Gd的元素群中选择1个稀士元素，x是满足0＜x＜1的数值。
作为所述理想的红色系荧光体的具体示例，可以举出：Sc2O2S:Eu3+、Y2O2S:Eu3+、La2O2S:Eu3+、La2O2S:Eu3+，Sm3+、Gd2O2S:Eu3+等。
荧化体层2中的黄色系荧光体粒子6，只要是吸收近紫外LED1放出的近紫外光、发出在550nm以上而且在660nm以下的波长区域具有发光峰值的黄色系的荧光的黄色系荧光体粒子6就行。但从制造容易、发光性能良好(高辉度、高黄色纯度)等角度上说，最好是将用下列化学式表示的化合物作为主体的硅酸盐荧光体。
(Sr1-a1-b1-xBaa1Cab1Eux)2SiO4
化学式中，a1、b1、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b1≤0.8、0＜x＜1的数值，理想的数值是：0＜a1≤0.3、0≤b1≤0.7、0.005≤x≤0.1；更理想的数值是：0≤a1≤0.15、0≤b1≤0.6、0.01≤x≤0.05的数值。
最理想的情况是将用下列化学式表示的化合物作为主体的硅酸盐荧光体。
(Sr1-a1-b2-xBaa1Cab2Eux)2SiO4
化学式中，a1、b2、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b2≤0.6、0＜x＜1的数值。
所述硅酸盐荧光体，作为结晶构造，可以获得斜方晶和单斜晶。在本发明的半导体元件中，硅酸盐荧光体的结晶构造，无论是斜方晶还是单斜晶，哪个都行，可以使用下述(a)或(b)的硅酸盐荧光体。
(a)具有斜方晶构造的以下成分的硅酸盐荧光体。
(Sr1-a1-b2-xBaa1Cab2Eux)2SiO4
化学式中，a1、b2、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b2≤0.6、0＜x＜1的数值。理想的数值是：0＜a1≤0.2、0≤b2≤0.4、0.005≤x≤0.1；更理想的数值是：0＜a1≤0.15、0≤b2≤0.3、0.01≤x≤0.05的数值。
(b)具有单斜晶构造的以下成分的硅酸盐荧光体。
(Sr1-a2-b1-xBaa2Cab1Eux)2SiO4
化学式中，a2、b1、x是分别满足0≤a2≤0.2、0≤b1≤0.8、0＜x＜1的数值。理想的数值是：0≤a2≤0.1 5、0≤b1≤0.7、0.005≤x≤0.1；更理想的数值是：0＜a2≤0.1、0＜b1≤0.6、0.01≤x≤0.05的数值。
在所述各化学式中的a1、a2、b1、b2是比所述范围小的数值的成分时，硅酸盐荧光体的结晶构造就容易变得不稳定，出现发光特性随着动作温度的变化而变化的问题。另一方面，在它们是比所述范围大的数值的成分时，就不能成为良好的黄色系荧光体，而成为发出的光带绿色的绿色系荧光体，所以即使和红色系荧光体、绿色系荧光体、蓝色系荧光体组合起来，也不能成为放出高光束，高Ra的白色系光的半导体发光元件。另外，Eu添加量x是比所述范围小的数值的成分时，发光强度就要变弱；是大的数值成分时，则发光强度随着环境温度的上升而下降的温度消光的问题就会相当突出。
此外，在本发明的半导体发光元件中使用的黄色系荧光体，出于硅酸盐荧光体放出的黄色系光的色纯度优异这一理由，比较希望使用具有所述斜方晶的结晶构造的硅酸盐荧光体。另外，出于使硅酸盐荧光体的结晶构造稳定，或者提高其发光强度的目的，也可以用Mg及Zn置换Sr、Ba、Ca中的一部分。
使用激光衍射·散射式粒度分布测量仪(例如LMS-30：株式会社生新企业制造)对所述硅酸盐荧光体的粒度分布的测试结果表明，中心粒径只要是0.1μm以上而且在100μm以下的就行。但出于使荧光体的合成容易、购买容易、荧光体层的形成容易等理由，中心粒径以1μm以上而且在20μm以下为好，2μm以上而且在10μm以下最好。关于粒度分布，只要不含有小于0.01μm或大于1000μm的粒子就行。但出于和中心粒径相同的理由，最好是在1μm以上而且在50μm以下的范围内近似于正规分布的硅酸盐荧光体。
此外，所述硅酸盐荧光体可以采用例如所述文献(J.ElectrochemicalSoc.Vol.115、No.11(1968)pp.1181-1184)记载的合成方法制造。
下面，再对所述硅酸盐荧光体的特性进行具体说明。
图4示出所述硅酸盐荧光体的激发光谱及发光光谱的示例。在图4中，为了便于比较，还归纳了现有技术的YAG系荧光体的激发光谱及发光光谱的示例。
由图4可知，YAG系荧光体，是在100nm～300nm附近、300nm～370nm附近、370nm～550nm附近等三处具有激发峰值，吸收它们每一个的狭窄波长范围内的光，放出在550nm～580nm的黄绿～黄的波长区域具有发光峰值的黄色系的荧光的荧光体。与此不同，本发明中使用的硅酸盐荧光体，是在100nm～300nm附近具有激发峰值，吸收100nm～500nm的宽广波长范围内的光，放出在550nm～600nm的黄绿～黄～橙的波长区域具有发光峰值的黄色系的荧光的荧光体。另外还可知，它是在超过350nm而且不足400nm的近紫外光的激发下，远远超过YAG系荧光体的高效率的荧光体。
所以，将所述硅酸盐荧光体作为黄色系荧光体粒子6，包含在荧光体层2中，荧光体层2就发出强烈的黄色系光。
此外，如果所述a1、a2、b1、b2、x是数值范围内的成分的硅酸盐荧光体，其激发及发光光谱就与图4所示的硅酸盐荧光体的光谱类似。
(第2实施方式)
下面，利用附图，讲述本发明的半导体发光装置的实施方式。图5～图7是表示本发明涉及的半导体发光装置的示例的图形。
图5示出使用本发明的半导体发光元件的台式照明装置，图6示出使用本发明的半导体发光元件的图形显示用的显示装置，图7示出使用本发明的半导体发光元件的数字显示用的显示装置。
在图5～图7中，半导体发光元件12是在第1实施方式中叙述过的本发明的半导体发光元件。
在图5中，13是使半导体发光元件12亮的开关，将开关13置于ON状态后，半导体发光元件12就通电发光。
此外，图5的照明装置，只是一个理想的示例，本发明涉及的半导体发光装置，并不限于该实施方式。另外，半导体发光元件12的发光颜色、大小、数量、发光部位的形状等，也没有特别的限定。
另外，在该例的照明装置中，理想的色温度在2000K以上而且在12000K以下，也可以在3000K以上、10000K以下，还可以在3500K以上、8000K以下。但作为本发明涉及的半导体发光装置的照明装置，没有限定成这种色温度。
在图6和图7中，作为本发明涉及的半导体发光装置的显示装置的示例，表示出图形显示装置和数字显示装置。但本发明涉及的半导体发光装置并不限于这些。
作为半导体发光装置的的示例的显示装置，和上述照明装置一样，也可以使用第1实施方式讲述过的半导体发光元件12。另外，半导体发光元件12的发光颜色、大小、数量、发光部位的形状及半导体发光元件的配置方法等，没有特别的限定。对外观形状等也没有特别的限定。
作为图形显示装置的尺寸，可以在宽1cm以上而且在10m以下、高1cm以上而且在10m以下、厚5mm以上而且在5m以下的范围内任意制作。半导体发光元件的个数可以按照该尺寸灵活设定。
在图7所示的数字显示装置中，12也是第1实施方式讲述的半导体发光元件。在该数字显示装置中，也和图象显示装置一样，对半导体发光元件12的发光颜色、大小、数量、象素的形状等，没有特别的限定。另外，显示字符，不限于数字，汉字、假名、罗马字母、希腊字母等都行。
此外，在图5～图7所示的半导体发光装置中，由多个只使用一种LED芯片的半导体发光元件12构成发光装置后，就能以完全相同的驱动电压及注入电流，使各半导体发光元件动作，而且还能使环境温度等外部因素造成的发光元件的特性变动也几乎一样，这样就能减少发光元件由电压变化及温度变化引起的发光强度及色调的变化率，同时还可以使发光装置的电路简单。
另外，使用象素面平坦的半导体发光元件构成半导体发光装置后，就能提供显示面平坦的显示装置及面发光的照明装置等发光面平坦的发光装置，提供具有良好画质的图象显示装置及设计优异的照明装置。
本发明涉及的半导体发光装置，通过使用第1实施方式记述的可以获得高光束的白色系光的半导体发光元件构成发光装置，从而成为高光束的发光装置。
此外，不仅使用第1实施方式记述的半导体发光元件构成的发光装置，而且本发明涉及的半导体发光装置，也可以是将所述近紫外发光元件和所述荧光体层组合而成的半导体发光装置。这样，毫无疑问，也能获得同样的作用效果，得到同样的半导体发光装置。
(实施例1)
制造了将蓝色系荧光体选用用化学式(M21-xEux)(M31-y1Euy1)Al10O17(化学式中：M2表示至少从Ba、Sr及Ca的元素群中选择1个碱土类金属元素，M3表示至少从Mg及Zn元素群中选择1个元素，x、y1是分别满足0＜x＜1、0≤y1≤0.05的数值)表示的(Ba，Sr)MgAl10O17:Eu2+、Mg2+铝酸盐蓝色荧光体(M2＝0.98Ba+0.1Sr、x＝0.1、y＝0.05)、将绿色系荧光体选用用化学式(M21-xEux)(M31-y2Muy2)Al10O17(化学式中：M2表示至少从Ba、Sr及Ca的元素群中选择1个碱土类金属元素，M3表示至少从Mg及Zn元素群中选择1个元素，x、y2是分别满足0＜x＜1、0.05≤y2＜1的数值)表示的BaMg2Al10O17:Eu2+、Mn2+铝酸盐绿色荧光体(x＝0.1、y＝0.3)、将红色系荧光体选用用化学式(Ln1-xEux)2O2S(化学式中：Ln表示至少从Sc、Y、La及Gd的元素群中选择1个稀士元素，x是满足0＜x＜1的数值)表示的La2O2S:Eu3+氧硫化物红色荧光体(x＝0.1)、将黄色系荧光体选用用化学式(Sr1-a1-b1-xBaa1Cab1Eux)2SiO4(化学式中，a1、b1、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b1≤0.8、0＜x＜1的数值)表示的、具有斜方晶的结晶构造的(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+硅酸盐黄色荧光体(a1＝0.1、b1＝0、x＝0.02)的半导体发光元件。
半导体发光元件的构造，采用图2所示的那种，在将近紫外LED导通安装到罩子(该罩子设置在管脚引出片上)上的同时，在罩子内设置用内有BGRY荧光体粒子的环氧树脂形成的荧光体层的结构的半导体发光元件。另外，近紫外LED采用具有用氮化镓系化合物构成的发光层，在波长380nm上有发光峰值的InGaN系的近紫外LED。在来自该近紫外LED的波长为380nm近紫外光的激发下的蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体、硅酸盐黄色荧光体的荧光体的发光光谱如图15的(a)、(d)、(f)、(g)所示。
将所述蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体、硅酸盐黄色荧光体的混合重量比例定为55∶14∶42∶24，环氧树脂和这些荧光体(混合荧光体)的重量比例定为20∶80，将荧光体层的实际厚度定为600μm，构成半导体发光元件。
为了便于比较，制造了在荧光体层中，和实施例1一样，包含蓝色系荧光体和绿色系荧光体和红色系荧光体，但不含黄色系荧光体的半导体发光元件(比较例1)。在该比较例1的半导体发光元件中，蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体的混合重量比例定为29∶26∶52。此外，环氧树脂和混合荧光体的重量比例、荧光体层的实际厚度，都与实施例1相同。
向所述实施例1及比较例1的半导体发光元件的近紫外LED通10mA的电，使近紫外LED动作，得到由半导体发光元件发出的白色系光。使用瞬间多通道测光系统(MCPD-7000：大冢电子株式会社制)，对该白色系光的色温度、Duv、CIE色度图中的(x、y)值、Ra、光束的相对值，进行了测试。其结果如表1所示。另外，图8及图9示出实施例1和比较例1的半导体发光元件发出的白色系光的发光光谱。由表1可知：在色温度(7880～9500K)、Duv(-15.6～-8.7)、色度(x＝0.290～0.301、y＝0.278～0.293)基本相同的情况下，本发明涉及的实施例1的半导体发光元件可以获得高光束(约125％)和高Ra(68)。
【表1】
 色温度(K)   Duv   x   y   Ra   光束的相对值
 实施例1   8540   -12.3   0.297   0.284   68   1803
 比较例1   9500   -11.3   0.290   0.278   31   1470
(实施例2)
制造了将绿色系荧光体选用用化学式(M11-xEux)SiO4(化学式中：M1表示至少从Ba、Sr Ca及Mg的元素群中选择1个碱土类金属元素，x是满足0＜x＜1的数值)表示的(Ba，Sr)2SiO4:Eu2+硅酸盐绿色荧光体(M1＝O.4Ba+0.6Sr、x＝0.02)，将所述蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体、硅酸盐黄色荧光体的混合重量比例定为92∶3∶33∶48，其它条件都和实施例1一样的半导体发光元件(实施例2)。在波长为380nm的近紫外光的激发下所述(Ba，Sr)2SiO4:Eu2+硅酸盐绿色荧光体的发光光谱如图15的(e)所示。
为了便于比较，还用和实施例2一样的绿色系荧光体，制造了在荧光体层中不含黄色系荧光体的半导体发光元件(比较例2)。在比较例2的半导体发光元件中，蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体的混合重量比例定为50∶29∶64。
和实施例1一样，对所述的半导体发光元件在近紫外LED动作的作用下得到的白色系光的色温度、Duv、CIE色度图中的(x、y)值、Ra、光束的相对值，进行了测试。其结果如表2所示。另外，图8及图9示出实施例2和比较例2的半导体发光元件发出的白色系光的发光光谱。由表2可知：在色温度(7880～9500K)、Duv(-15.6～-8.7)、色度(x＝0.290～0.301、y＝0.278～0.293)基本相同的情况下，本发明涉及的实施例2的半导体发光元件可以获得高光束(约113％)和高Ra(86)。另外，与实施例1的半导体发光元件相比，也获得了高光束和高Ra。
【表2】
 色温度(K)   Duv   x   y   Ra   光束的相对值
 实施例2   8360   -15.6   0.300   0.282   86   2040
 比较例2   8630   -8.7   0.294   0.288   66   1810
(实施例3)
制造了除将蓝色系荧光体选用用化学式(M21-xEux)(M31-x1Mny1)Al10O17(化学式中：M2表示至少从Ba、Sr及Ca的元素群中选择1个碱土类金属元素，M3表示至少从Mg及Zn的元素群中选择1个元素，x、y1是分别满足0＜x＜1、0≤y1≤0.05的数值)表示的BaMgAl10O17:Eu2+铝酸盐蓝色荧光体(x＝0.1、y＝0：第2铝酸盐蓝色荧光体)，将绿色荧光体、红色荧光体、黄色荧光体的混合重量比例定为112∶12∶20∶77之外，其它条件都和实施例1一样的半导体发光元件(实施例3)。在波长为380nm的近紫外光的激发下，所述BaMgAl10O17:Eu2+铝酸盐蓝色荧光体的发光光谱如图15的(b)所示。
和实施例1及2一样，对所述的半导体发光元件在近紫外LED动作的作用下得到的白色系光的色温度、Duv、CIE色度图中的(x、y)值、Ra、光束的相对值，进行了测试。其结果如表3所示。另外，图12示出实施例3的半导体发光元件发出的白色系光的发光光谱。由表3可知：在色温度(7880～9500K)、Duv(-15.6～-8.7)、色度(x＝0.290～O.301、y＝0.278～0.293)基本相同的情况下，本发明涉及的实施例3的半导体发光元件，与实施例1相比，获得高光束(约123％)和高Ra(92)。
【表3】
  色温度(K)   Duv   x   y   Ra   光束的相对值
 实施例3   7880   -9.7   0.301   0.293   92   2259
(实施例4)
制造了除将蓝色系荧光体选用用化学式(M11-xEux)10(PO4)6Cl2(化学式中：M1表示至少从Ba、Sr、Ca及Mg的元素群中选择1个碱土类金属元素，x是满足0＜x＜1的数值)表示的(Sr，Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+卤磷酸盐蓝色荧光体(M1＝0.75Sr+0.25Ba、x＝0.01)之外，其它条件都和实施例1一样的半导体发光元件(实施例4)。在波长为380nm的近紫外光的激发下所述Sr，Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+卤磷酸盐蓝色荧光体的发光光谱如图15的(c)所示。
对实施例4的半导体发光元件发出的白色系光的色温度、Duv、色度、Ra、光束的相对值进行了测试。其结果如表4所示，获得与实施例1的半导体发光元件基本相同的白色系光。
【表4】
 色温度(K)   Duv   x   y   Ra   光束的相对值
  实施例4   8480   -12.2   0.297   0.284   66   1820
(实施例5)
下面，讲述使用计算机，对本发明涉及的半导体发光元件的发光特性进行模拟评定的结果。作为模拟评定用的数值数据，使用瞬间多通道测光系统(MCPD-7000：大冢电子株式会社制)，对在波长380nm的近紫外光的激发下，下述(1)～(4)的荧光体的发光光谱数据(测量波长范围：390～780nm，波长刻度：5nm)进行了实测。
(1)BaMgAl10O17:Eu2+铝酸盐蓝色荧光体(参阅实施例3)。
(2)(Ba，Sr)MgAl10O17:Eu2+、Mn2+铝酸盐绿色荧光体(参阅实施例1)。
(3)La2O2S:Eu3+氧硫化物红色荧光体(参阅实施例1)。
(4)具有斜方晶的结晶构造的(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+硅酸盐黄色荧光体(参阅实施例1)。
将白色系光中的由所述硅酸盐黄色荧光体放出的黄色系光所占的照度比例作为参数，为了获得色温度8000K、Duv＝O的白色系光，用计算机将所述铝酸盐蓝色荧光体、铝酸盐绿色荧光体、氧硫化物红色荧光体、硅酸盐黄色荧光体各自的荧光体放出的蓝色光、绿色光、红色光、黄色光的发光光谱强度比调成最佳值，计算出白色系光的光束的相对值。结果如表5所示。
【表5】
  (Sr，Ba)<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>:Eu<sup>2+</sup>硅酸盐黄色荧光体所占照度比例   白色系光(色温度8000K、Duv＝O)的光束的相对值
  0％(无黄色荧光体)   100
  10％   103
  20％   107
  30％   111
  40％   115
  50％   119
  60％   124
  70％   129
  80％   134
表5表明：通过向BaMgAl10O17:Eu2+铝酸盐蓝色荧光体、(Ba，Sr)MgAl10O17:Eu2+、Mn2+铝酸盐绿色荧光体、La2O2S:Eu3+氧硫化物红色荧光体中添加(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+硅酸盐黄色荧光体，可以实现白色系光的高光束化，直到某种添加比例为止，光束随着的混合比例的增加而增大。另外，它还从理论上证明了向由混合蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体而成的荧光体层中再添加黄色荧光体后，可以从半导体发光元件获得高光束的实施例1、3、4的试验结果。
图13(a)、(b)，表示所述模拟的白色系光(色温度8000K、Duv＝O)的发光光谱的示例。图13(a)表示(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+硅酸盐黄色荧光体所占照度比例为50％时的情况，图13(b)表示该所占照度比例为0％时的情况。
(实施例6)
对下述(1)～(4)的荧光体，进行了和实施例5一样的模拟评定，结果如表6所示。
(1)BaMgAl10O17Eu2+铝酸盐蓝色荧光体(参阅实施例3)。
(2)(Ba，Sr)2SiO17Eu2+硅酸盐绿色荧光体(参阅实施例2)。
(3)La2O2S:Eu3+氧硫化物红色荧光体(参阅实施例1)。
(4)具有斜方晶的结晶构造的(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+硅酸盐黄色荧光体(参阅实施例1)。
和实施例5一样，将白色系光中的由所述硅酸盐黄色荧光体放出的黄色系光所占的照度比例作为参数，计算出得到的白色系光的光束的相对值。此外，表6所示的白色系光的光束的相对值，是用将实施例5中的(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+硅酸盐黄色荧光体所占照度比例的0％作为100％时的相对值表示。
【表6】
  (Sr，Ba)<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>:Eu<sup>2+</sup>硅酸盐黄色荧光体所占照度比例   白色系光(色温度8000K、Duv＝O)的光束的相对值
  0％(无黄色荧光体)   120
  10％   122
  20％   124
  30％   126
  40％   129
  50％   131
  60％   134
  70％   136
表6表明：和实施例5一样，通过向BaMgAl10O17:Eu2+铝酸盐蓝色荧光体、(Ba，Sr)2SiO4:Eu2+硅酸盐绿色荧光体、La2O2S:Eu3+氧硫化物红色荧光体中添加(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+硅酸盐黄色荧光体，可以实现白色系光的高光束化，直到某种添加比例为止，光束随着的混合比例的增加而增大。另外，它还从理论上证明了实施例2向由混合蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体而成的荧光体层中再添加黄色荧光体后，可以从半导体发光元件获得高光束的试验结果。
图14(a)、(b)，是表示所述模拟的白色系光(色温度8000K、Duv＝O)的发光光谱的示例。图14(a)表示(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+硅酸盐黄色荧光体所占照度比例为50％时的情况，图14(b)表示该所占照度比例为0％时的情况。
综上所述，通过模拟评定，证实了本发明涉及的半导体发光元件是与现有技术的半导体发光元件相比，能发出高光束的白色系光的半导体发光元件。
本发明的半导体发光元件，是由近紫外LED，和包含多个吸收该近紫外LED放出的350～410nm附近的近紫外光、发出的荧光在380nm以上而且在780nm以下的可见波长区域具有发光峰值的荧光体的荧光体层组合而成的半导体发光元件。所述荧光体层是包含蓝色系荧光体、绿色系荧光体、红色系荧光体、黄色系荧光体等四种荧光体的荧光体层，从而能得到由视感度比较高的黄色系发光弥补视感度比较低的红色系发光所造成的光束减少量、使获得的白色系光在色泽均匀方面优异、发出高光束而且高Ra的白色系光的半导体发光元件。尤其是将硅酸盐荧光体作为黄色系荧光体使用时，成为效率远远超过现有技术使用YAG系荧光体的半导体发光元件的半导体发光元件。
另外，本发明的半导体发光装置，可以通过将近紫外LED，和包含蓝色系荧光体、绿色系荧光体、红色系荧光体、黄色系荧光体等四种荧光体的荧光体层组合而成的结构，提供发出高光束且高Ra的白色系光的半导体发光装置。

Claims (6)

1.一种半导体发光元件，是将发出的光在超过350nm而且410nm以下的波长区域具有发光峰值的近紫外发光元件，和包含多个吸收所述近紫外发光元件发出的近紫外光后发出在380nm以上而且在780nm以下的可见波长区域有发光峰值的荧光的荧光体的荧光体层组合而成的，发出在CIE色度图中的发光色度点(x、y)在0.21≤x≤0.48、0.19≤y≤0.45的范围内的白色系光的半导体发光元件，其特征在于：
所述荧光体层包括：发出在400nm以上而且不足500nm的波长区域具有发光峰值的蓝色系的荧光的蓝色系荧光体、发出在500nm以上而且不足550nm的波长区域具有发光峰值的绿色系的荧光的绿色系荧光体、发出在600nm以上而且不足660nm的波长区域具有发光峰值的红色系的荧光的红色系荧光体、通过波长350～410nm的近紫外光激励而发出在550nm以上而且不足600nm的波长区域具有发光峰值的黄色系的荧光的黄色系荧光体，
并且，所述黄色系荧光体是具有斜方晶的晶体结构并以由下列化学式表示的化合物为主体的硅酸盐荧光体：
(Sr1-a1-b1-xBaa1Cab1Eux)2SiO4
其中，a1、b1、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b1≤0.8、0＜x＜1的数值。
2.如权利要求1所述半导体发光元件，其特征在于：所述硅酸盐荧光体，用下列化学式表示的化合物作为主体的硅酸盐荧光体，
(Sr1-a1-b2-xBaa1Cab2Eux)2SiO4
化学式中，a1、b2、x是分别满足0≤a1≤0.3、0≤b2≤0.6、0＜x＜1的数值。
3.如权利要求1或2所述半导体发光元件，其特征在于：所述蓝色系荧光体是下述(1)或(2)的蓝色系荧光体，所述绿色系荧光体是下述(3)或(4)的绿色系荧光体，所述红色系荧光体是下述(5)的红色系荧光体，
(1)将用下列化学式表示的化合物作为主体的卤磷酸盐荧光体，
(M11-xEux)10(PO4)6Cl2
化学式中：M1表示至少从Ba、Sr、Ca及Mg的元素群中选择一个碱土类金属元素，x是满足0＜x＜1的数值；
(2)将用下列化学式表示的化合物作为主体的铝酸盐荧光体，(M21-xEux)(M31-y1Mny1)Al10O17
化学式中：M2表示至少从Ba、Sr及Ca的元素群中选择1个碱土类金属元素，M3表示至少从Mg及Zn元素群中选择1个元素，x、y1是分别满足0＜x＜1、0≤y1＜0.05的数值；
(3)将用下列化学式表示的化合物作为主体的铝酸盐荧光体，(M21-xEux)(M31-Mny2)Al10O17
化学式中：M2表示至少从Ba、Sr及Ca的元素群中选择1个碱土类金属元素，M3表示至少从Mg及Zn元素群中选择1个元素，x、y2是分别满足0＜x＜1、0.05≤y2＜1的数值；
(4)将用下列化学式表示的化合物作为主体的硅酸盐荧光体，(M11-xEux)2SiO4
化学式中：M1表示至少从Ba、Sr、Ca及Mg的元素群中选择1个碱土类金属元素，x是满足0＜x＜1的数值；
(5)将用下列化学式表示的化合物作为主体的氧硫化物荧光体，(Ln1-xEux)2O2S
化学式中：Ln表示至少从Sc、Y、La及Gd的元素群中选择一个稀土类元素，x是满足0＜x＜1的数值。
4.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于：所述近紫外发光元件，是具有用氮化镓系化合物半导体构成的发光层的近紫外发光元件。
5.如权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于：由半导体发光元件放出的白色系光的平均现色评定数在70以上而且不足100。
6.一种半导体发光装置，其特征在于：是用权利要求1～5中任一项所述的半导体发光元件构成的半导体发光装置。
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