CN102405538A - 白色半导体发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种改善了涉及鲜艳的红色的再现性的白色半导体发光装置。本发明涉及的白色半导体发光装置的输出光包含蓝色光成分、绿色光成分及红色光成分，所述蓝色光成分的发生源是半导体发光元件和/或吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述蓝色光成分的光的第1荧光体；所述绿色光成分的发生源是吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体；所述红色光成分的发生源是吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，在所述输出光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，用光通量标准化的该输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。

Description

白色半导体发光装置
技术领域
本发明涉及输出适合于照明的白色光的白色发光装置，特别涉及具有作为发光元件的荧光体、同时还具有作为所述荧光体的激发源的半导体发光元件的白色半导体发光装置。
在本发明及本说明书中，将光色与黑体辐射轨迹的偏差Duv包含在-20～+20范围内的光称为白色光。Duv(＝1000duv)按照JIS Z 8725：1999的“光源的分布温度及色温、相关色温测定方法”来定义。
背景技术
最近，在照明用途中，开始使用了白色LED，其是白色半导体发光装置的一种，其结构为：将氮化镓系的发光二极管(LED)元件与荧光体组合而输出白色光。
在照明用途中，存在对色温为3500K以下的白色LED的需求(专利文献1)。在这样的低色温且能够用于照明的高亮度的白色LED的制造成为可能的背景下，开发成功了高亮度红色荧光体。如果要列举高亮度红色荧光体的具体例子，有专利文献2中公开的CaAlSiN3:Eu、专利文献3中公开的(Sr，Ca)AlSiN3:Eu、专利文献4中公开的Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu、专利文献5中公开的(Sr，Ba)3SiO5:Eu等，它们是以Eu2+为活化剂，并且以碱土金属硅氮化物、碱土金属硅氧氮化物(アルカリ土
Figure BDA0000097091070000011
ケイ酸窒化物)或碱土金属硅酸盐形成的晶体为母体的红色荧光体。由于这些红色荧光体具有半值全宽(半值全幅)超过80nm的宽的发光带，因此，使用上述红色荧光体得到的白色LED通常具有高的演色评价数(CRI)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-103443号公报
专利文献2：日本特开2006-8721号公报
专利文献3：日本特开2008-7751号公报
专利文献4：日本特开2007-231245号公报
专利文献5：日本特开2008-50379号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，对于白色半导体发光装置而言，以特殊演色评价数(special colorrendering index)之一的R9为指标的、涉及鲜艳的红色的再现性有降低的趋势，特别是，在被称为温白色LED(warm white LED)的发出色温2000～4000K的白色光的LED灯这样的低色温的白色半导体发光装置中，上述趋势变得更显著。
因此，本发明的主要目的在于，提供一种改善了涉及鲜艳的红色的再现性的白色半导体发光装置。
解决问题的方法
本发明的要点在于下述1～6。
1.一种白色半导体发光装置，其输出光包含蓝色光成分、绿色光成分及红色光成分，所述蓝色光成分包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，所述绿色光成分包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，所述红色光成分包含具有615～645nm范围内的任意波长的光，其中，
所述蓝色光成分的发生源包含半导体发光元件、或吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述蓝色光成分的光的第1荧光体中的任意一种发光元件，或者包含这两者；所述绿色光成分的发生源包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体；所述红色光成分的发生源包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，
在所述输出光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，用光通量标准化的该输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。在该白色半导体发光装置中，所述第1荧光体优选包含蓝色荧光体，所述第2荧光体优选包含绿色荧光体，所述第3荧光体优选包含红色荧光体。此外，所述第2荧光体及所述第3荧光体中的任意荧光体或者该两者，还可以包含黄色荧光体。
2.上述1所述的白色半导体发光装置，其中，在所述输出光的光谱中，在615nm以上且低于630nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的该输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的85～100％，优选为85～95％。
3.上述1所述的白色半导体发光装置，其中，在所述输出光的光谱中，在630～645nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的该输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的90～100％。
4.上述1～3中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述第3荧光体包含第1红色荧光体和第2红色荧光体，在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1红色荧光体在波长580nm处的相对强度低。在该白色半导体发光装置中，将所述第1红色荧光体发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时的波长580nm处的相对强度、与将所述第2红色荧光体发光光谱的峰值波长处强度设定为1时的波长580nm处的相对强度之差优选为0.2以上，更优选为0.3以上。
5.上述4所述的白色半导体发光装置，其中，与所述第1红色荧光体相比，所述第2红色荧光体的发光光谱在长波长侧具有峰值波长。
6.上述4或5所述的白色半导体发光装置，其中，所述第1红色荧光体含有SrxCa1-xAlSiN3:Eu(0＜x＜1)、Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu或SrAlSi4N7:Eu。在该白色半导体发光装置中，在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度优选为0.05以下。另外，在该白色半导体发光装置中，所述第2红色荧光体优选包含CaAlSiN3:Eu。
本发明的另外的要点在于下述7～13。
7.一种白色发光单元，其发出包含蓝色光成分、绿色光成分和红色光成分的白色光，所述蓝色光成分包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，所述绿色光成分包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，所述红色光成分包含具有615～645nm范围内的任意波长的光，其中，
所述白色发光单元具有：半导体发光元件、吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述蓝色光成分的光的第1荧光体、吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体、及吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，
在所述白色光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，用光通量标准化的该白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。在该白色发光单元中，第1荧光体优选包含蓝色荧光体，第2荧光体优选包含绿色荧光体，第3荧光体优选包含红色荧光体。此外，第2荧光体及第3荧光体中的任意荧光体或者该两者，还可以包含黄色荧光体。
8.一种白色发光单元，其发出包含蓝色光成分、绿色光成分和红色光成分的白色光，所述蓝色光成分包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，所述绿色光成分包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，所述红色光成分包含具有615～645nm范围内的任意波长的光，其中，
所述白色发光单元具有：发出含有所述蓝色发光成分的光的半导体发光元件、吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体、及吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，
在所述白色光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，用光通量标准化的该白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。在该白色发光单元中，第2荧光体优选包含绿色荧光体，第3荧光体优选包含红色荧光体。此外，第2荧光体及第3荧光体中的任意荧光体或者该两者，还可以包含黄色荧光体。
9.上述7或8所述的白色发光单元，其中，在所述白色光的光谱中，在615nm以上且低于630nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的该输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的85～100％，优选为85～95％。
10.上述7或8所述的白色发光单元，其中，在所述白色光的光谱中，在630～645nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的该白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的90～100％。
11.上述7～10中任一项所述的白色发光单元，其中，所述第3荧光体包含第1红色荧光体和第2红色荧光体，并且在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1红色荧光体在波长580nm处的相对强度低。在该白色发光单元中，将所述第1红色荧光体发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时的波长580nm处的相对强度、与将所述第2红色荧光体发光光谱的峰值波长处强度设定为1时的波长580nm处的相对强度之差优选为0.2以上，更优选为0.3以上。
12.上述11所述的白色发光单元，其中，与所述第1红色荧光体相比，所述第2红色荧光体的发光光谱在长波长侧具有峰值波长。
13.上述11或12所述的白色发光单元，其中，所述第1红色荧光体含有SrxCa1-xAlSiN3:Eu(0＜x＜1)、Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu或SrAlSi4N7:Eu。在该白色发光单元中，在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度优选为0.05以下。另外，在该白色发光单元中，所述第2红色荧光体优选包含CaAlSiN3:Eu。
本发明的另外的要点在于下述14～16。
14.一种白色半导体发光装置，其具有第1～第N(其中，N为2以上的整数)白色发光单元，所述第1～第N白色发光单元分别具有半导体发光元件和波长转换部，且由所述第1～第N白色发光单元各自发出的初级白色光混合而形成合成光，该合成光作为输出光，其中，
所述第1～第N白色发光单元至少含有发出第1初级白色光的白色发光单元和发出第2初级白色光的白色发光单元，用光通量标准化的所述第1初级白色光的光谱中在波长580nm处的强度比用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度高，用光通量标准化的所述第2初级白色光的光谱中在波长580nm处的强度比用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度低，并且，在上述输出光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的上述输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
15.上述14所述的白色半导体发光装置，其中，上述发出第1初级白色光的白色发光单元具有包含第1红色荧光体的波长转换部，上述发出第2初级白色光的白色发光单元具有包含第2红色荧光体的波长转换部，且在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1红色荧光体在波长580nm处的相对强度低。
16.上述14或15所述的白色半导体发光装置，其中，所述第1初级白色光与所述第2初级白色光的倒数相关色温之差为50MK-1以下，优选为25MK-1以下。
发明的效果
按照本发明，可提供涉及鲜艳的红色的再现性得到改善的白色半导体发光装置。
附图说明
[图1]示出白色LED的发光光谱。
[图2]示出白色LED的发光光谱及演色性评价用基准光的光谱。
[图3]示出白色LED的发光光谱及演色性评价用基准光的光谱。
[图4]示出白色LED的发光光谱。
[图5]示出合成光谱及演色性评价用基准光的光谱。
[图6]示出白色LED的发光光谱及演色性评价用基准光的光谱。
[图7]示出白色LED的发光光谱及演色性评价用基准光的光谱。
[图8]示出白色LED的发光光谱。
[图9]示出白色LED的发光光谱。
[图10]示出白色LED的发光光谱。
[图11]示出白色LED的发光光谱。
[图12]示出白色LED的发光光谱。
[图13]示出580nm强度比与R9的关系。
[图14]示出580nm强度比与R9的关系。
[图15]示出580nm强度比与R9的关系。
[图16]示出白色LED的发光光谱。
[图17]示出白色LED的发光光谱。
[图18]示出白色LED的发光光谱。
[图19]示出色度图(CIE 1931)。
具体实施方式
本发明的白色半导体发光装置优选至少包含一个白色发光单元。白色发光单元含有半导体发光元件、及对所述半导体发光元件所发出的光的波长进行转换的荧光体，并发出白色光。对于白色发光单元中的半导体发光元件与荧光体的光学结合形态没有限定，两者之间可以仅由透明的介质(包括空气)填充，或者也可以在两者之间夹有透镜、光纤、导光板、反射镜等光学元件。
对于白色发光单元而言，可以优选使用发出波长360～490nm的光的半导体发光元件。对于构成半导体发光元件的发光部的半导体的种类及该发光部的结构没有特别限定。优选的半导体发光元件是由氮化镓系、氧化锌系或碳化硅系半导体形成的、具有pn结型发光部的发光二极管元件。
对于白色发光单元中使用的荧光体的形态没有特别限定，可以是粉末状的，也可以是在陶瓷组织中含有荧光体相的发光陶瓷。粉末状的荧光体可采用适当的方法固定化后使用。固定化的方法没有限定，但优选使荧光体粒子分散在由高分子材料或玻璃形成的透明固体基体中的方法、或者利用电极沉积及其它方法将荧光体粒子以层状堆积在适当的部件的表面的方法。
优选的白色发光单元具有蓝色发光二极管元件、绿色荧光体和红色荧光体，且发出包含如下成分的白色光：蓝色发光二极管元件所发出的蓝色光的一部分、所述蓝色光的另一部分由绿色荧光体进行波长转换而产生的绿色光、以及所述蓝色光的再一部分由红色荧光体进行波长转换而产生的红色光。蓝色发光二极管元件的发光峰值波长通常为440～470nm。该白色发光单元还可以具有吸收蓝色发光二极管元件所发出的蓝色光的一部分并发出黄色光的荧光体。
另一优选的白色发光单元具有紫外发光二极管元件或紫色发光二极管元件、蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体，且发出包含如下成分的白色光：发光二极管元件所发出的紫外光或紫色光的一部分由蓝色荧光体进行波长转换而产生的蓝色光、所述紫外光或紫色光的另一部分由绿色荧光体进行波长转换而产生的绿色光、所述紫外光或紫色光的再一部分由红色荧光体进行转换而产生的红色光。使用紫色发光二极管元件时，白色光的成分中还可以含有该元件所发出的紫色光的一部分。与紫外发光二极管元件相比，在所述白色发光单元中，更优选使用紫色发光二极管元件，因为紫色发光二极管元件的斯托克斯位移损失变小。
现在能够获得的效率最高的紫色发光二极管元件是InGaN系紫色发光二极管元件。已知InGaN系发光二极管元件是pn结型发光二极管元件，其具有由p型及n型GaN系包覆层夹着包含InGaN势垒层的MQW活化层而形成的双异质结构，当发光峰值波长为410～430nm的范围时，其发光效率最大(G.Chen，et al.，phys.stat.sol.(a)205，No.5，1086-1092(2008))。另一方面，高效率的蓝色荧光体的激发效率通常在紫外～近紫外区域较高，在波长比405nm长的长波长侧，随着波长的增加，激发效率急剧降低。如果考虑这样的蓝色荧光体的激发特性，可以说，在白色发光单元中最合适的紫色发光二极管元件是在400～420nm范围具有发光峰值波长、特别是在405～415nm范围具有发光峰值波长的InGaN系发光二极管元件。
对于白色发光单元的结构没有特别限定，可以任意地参照将半导体发光元件与荧光体组合而成的公知的白色发光装置的结构。作为优选例子，包括通用的白色LED的结构。即，白色发光单元可以为如下结构：将1个或多个发光二极管元件安装在炮弹型封装件、SMD型封装件等封装件中，并采用添加有荧光体的透光性封装材料进行封装的结构。
在另一优选例子所涉及的白色发光单元中，不使用封装件，发光二极管元件被直接安装在电路基板上。该白色发光单元包含所谓的板上芯片(ChipOn Board)型单元。荧光体可通过适当的方法设置在发光二极管元件发出的光所照射的位置。例如，将含有分散的荧光体粉末的透光性有机硅树脂组合物涂布在发光二极管元件的表面。或者，通过电极沉积等方法将荧光体粉末堆积在发光二极管元件的表面。或者，将在另外的工序中准备的含有荧光体的透光性的片设置在发光二极管元件的上部。所述片可以是由含有荧光体相的发光陶瓷制成的片，也可以是由分散有荧光体粉末的透光性的树脂组合物制成的膜。所述膜可以叠层在由树脂、玻璃等制成的透明板的表面。
本发明的白色半导体发光装置可以具有多个白色发光单元，并且将由各白色发光单元发出的初级白色光混合而成的合成光作为输出光。在该实施方式中，所述多个白色发光单元可以包含2个具有互不相同的发光光谱的白色发光单元。
本发明的白色半导体发光装置并不是必须要具有白色发光单元。作为其一个例子，可以是具有蓝色发光单元、绿色发光单元和红色发光单元的白色半导体发光装置，该白色半导体发光装置输出白色光，该白色光以所述蓝色发光单元发出的蓝色光、所述绿色发光单元发出的绿色光和所述红色发光单元发出的红色光作为其成分。其中，蓝色发光单元是具有如下结构的发光单元：其具有紫外发光二极管元件或紫色发光二极管元件、和蓝色荧光体，且所述发光二极管元件发出的紫外光或紫色光通过所述蓝色荧光体进行波长转换而产生蓝色光，从而发出蓝色光。另外，绿色发光单元是具有如下结构的发光单元：其具有紫外发光二极管元件或紫色发光二极管元件、和绿色荧光体，且所述发光二极管元件发出的紫外光或紫色光通过所述绿色荧光体进行波长转换而产生绿色光，从而发出绿色光。另外，红色发光单元是具有如下结构的发光单元：其具有紫外发光二极管元件或紫色发光二极管元件、和红色荧光体，且所述发光二极管元件发出的紫外光或紫色光通过所述红色荧光体进行波长转换而产生红色光，从而发出红色光。
本发明的白色半导体发光装置除了白色发光单元以外，还可以具有上述蓝色发光单元、绿色发光单元、红色发光单元等各种发光单元，并将由各发光单元发出的光混合而成的合成光作为输出光。
不论本发明的白色半导体发光装置是否具有白色发光单元，其输出光中都含有蓝色光成分、绿色光成分和红色光成分。其中，蓝色光成分至少包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，绿色光成分至少包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，红色光成分至少包含具有615～645nm范围内的任意波长的光。蓝色光成分的发生源包括半导体发光元件、或吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出包含该蓝色光成分的光的荧光体中的至少任意一种。另一方面，作为绿色光成分的发生源，吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出包含该绿色光成分的光的荧光体是必须的。另外，作为红色光成分的发生源，吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出包含该红色光成分的光的荧光体是必须的。与半导体发光元件相比，将具有宽的发光带的荧光体用作绿色光成分及红色光成分的发生源时，可以得到演色性良好的白色发光装置，这是极为重要的要素。
在本发明的白色半导体发光装置中，可以用作蓝色光成分的发生源的优选的半导体发光元件是InGaN系蓝色发光二极管元件。作为优选的例子，为了提高演色性，可以具有第1发光二极管元件和第2发光二极管元件，所述第1发光二极管元件在440～470nm的范围具有发光峰值波长，所述第2发光二极管元件在470～500nm的范围具有发光峰值波长。其中，第1发光二极管元件发光峰值波长与第2发光二极管元件的发光峰值波长相距10nm以上，优选相距20nm以上。作为在470～500nm的范围具有发光峰值波长的InGaN系发光二极管元件，可以优选使用使包含InGaN发光层的GaN系半导体在非极性或半极性的GaN基板上进行外延生长而制造的InGaN系发光二极管元件。
在本发明的白色半导体发光装置中，作为利用波长转换的蓝色光成分的生成源，可以优选使用能够由紫外～紫色光激发的蓝色荧光体。所谓蓝色荧光体，是其发光色在图19所示的xy色度图(CIE 1931)中被区分为“紫蓝(PURPULISH BLUE)”、“蓝(BLUE)”或“绿调蓝(GREENISH BLUE)”的荧光体。对上述蓝色荧光体的种类没有特别限定，作为优选的例子，可列举以Eu2+为活化剂、并以碱土金属铝酸盐或碱土金属卤磷酸盐形成的晶体为母体的蓝色荧光体，例如(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu、(Ca，Sr，Ba)5(PO4)3Cl:Eu等。作为其中优选的蓝色荧光体，可列举发光效率高且具有宽的发光带的BaMgAl10O17:Eu及Sr5-yBay(PO4)3Cl:Eu(0＜y＜5)。为了提高白色半导体发光装置的演色性，使用具有宽的发光带的蓝色荧光体是有效的。
在本发明的白色半导体发光装置中，绿色光成分的生成源可以优选使用绿色荧光体。所谓绿色荧光体，是其发光色在图19所示的xy色度图(CIE 1931)中被区分为“绿(GREEN)”或“黄绿(YELLOWISH GREEN)”的荧光体。对上述绿色荧光体的种类没有特别限定，例如，可以优选使用含有Eu2+、Ce3+等为活化剂的公知的绿色荧光体。以Eu2+为活化剂的优选的绿色荧光体是以碱土金属硅酸盐、碱土金属硅氧氮化物或赛隆(sialon)形成的晶体为母体的绿色荧光体。这种绿色荧光体通常可以使用紫外～蓝色半导体发光元件进行激发。作为以碱土金属硅酸盐晶体为母体的绿色荧光体的具体例，包括(Ba，Ca，Sr，Mg)2SiO4:Eu、(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu等。作为以碱土金属硅氧氮化物晶体为母体的绿色荧光体的具体例，包括(Ba，Ca，Sr)3Si6O12N2:Eu、(Ba，Ca，Sr)3Si6O9N4:Eu、(Ca，Sr，Ba)Si2O2N2:Eu等。作为以赛隆晶体为母体的绿色荧光体的具体例，包括β赛隆：Eu、Sr3Si13Al3O2N21:Eu、Sr5Al5Si21O2N35:Eu等。其中，Sr3Si13Al3O2N21:Eu公开在国际公开2007-105631号小册子中，另外，Sr5Al5Si21O2N35:Eu公开在国际公开2009-072043号小册子中。作为以Ce3+为活化剂的优选的绿色荧光体，包括以石榴石型氧化物晶体为母体的绿色荧光体，例如Ca3(Sc，Mg)2Si3O12:Ce；及以碱土金属钪酸盐晶体为母体的绿色荧光体，例如CaSc2O4:Ce。这种绿色荧光体适合于使用蓝色半导体发光元件作为激发源的情况。
上述作为优选例子示出的绿色荧光体，与ZnS:Cu，Al等硫化物系绿色荧光体相比，其耐久性良好。特别是，母体晶体为碱土金属硅氧氮化物或赛隆的绿色荧光体，由于含有氮，母体晶体中的原子间键的共价键性高，因此显示出极其优异的耐久性和耐热性。另一方面，不推荐使用以含有硫的化合物的晶体为母体的荧光体，这一点并不仅限于绿色荧光体。其理由是，从母体晶体中游离的微少的硫，有时也会与半导体发光元件、封装件、封装材料等中含有的金属反应而产生黑色物质。
在本发明的半导体发光装置中，红色光成分的生成源可以优选使用红色荧光体，特别是发光带的半值全宽为80nm以上的红色荧光体。虽然可以使用具有上述发光特性的所有种类的红色荧光体，但作为优选的例子，可列举以Eu2+为活化剂，并以碱土金属硅氮化物、碱土金属硅氧氮化物、α赛隆或碱土金属硅酸盐形成的晶体为母体的红色荧光体。这种红色荧光体通常能够使用紫外～蓝色半导体发光元件进行激发。作为以碱土金属硅氮化物晶体为母体的红色荧光体的具体例，包括(Ca，Sr，Ba)AlSiN3:Eu、(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu、SrAlSi4N7:Eu等。SrAlSi4N7:Eu是日本特开2008-150549号公报等中公开的红色荧光体。作为以碱土金属硅氧氮化物晶体为母体的红色荧光体的具体例，包括(CaAlSiN3)1-x(Si(3n+2)/4NnO)x:Eu等。作为以碱土金属硅酸盐晶体为母体的红色荧光体的具体例，包括(Sr，Ba)3SiO5:Eu等。与绿色荧光体的情况相同，对于红色荧光体而言，其母体晶体含有氮时，具有极其优异的耐久性和耐热性。其中，可以特别优选使用(Ca，Sr，Ba)AlSiN3:Eu及(CaAlSiN3)1-x(Si(3n+2)/4NnO)x:Eu，因为它们的发光效率高。
需要说明的是，本发明中所说的红色荧光体，是其发光色在图19所示的xy色度图(CIE 1931)中被区分为“红(RED)”、“红调橙(REDDISHORANGE)”或“橙(ORANGE)”的荧光体。这样的荧光体大多在590～700nm的范围具有发光峰值波长。
在本发明的白色半导体发光装置中，可以使用黄色荧光体作为绿色光成分或红色光成分的发生源的一部分。所谓黄色荧光体，是其发光色在图19所示的xy色度图(CIE 1931)中被区分为“黄绿(YELLOW GREEN)”、“绿调黄(GREENISH YELLOW)”、“黄(YELLOW)”或“黄调橙(YELLOWISHORANGE)”的荧光体。作为优选的黄色荧光体，包括以Ce3+为活化剂、且以石榴石型氧化物晶体为母体的荧光体，例如(Y，Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce等。作为其它优选的黄色荧光体，包括以Ce3+为活化剂、且以镧系元素硅氮化物晶体为母体的荧光体，例如La3Si6N11:Ce、Ca1.5xLa3-xSi6N11:Ce等。这种黄色荧光体适合于使用蓝色半导体发光元件作为激发源的情况，但也能够使用蓝色荧光体所发出的光来激发。
本发明的白色半导体发光装置的目的在于，发出适合于白色照明的光，即，发出光色与黑体辐射轨迹的偏差Duv进入到-20～+20的范围、优选进入到-6.0～+6.0的范围的光。当然，输出光的颜色可以通过调节构成输出光的成分光之间的强度平衡来设定。在具有白色发光单元的实施方式中，可以适当使用半导体发光元件与荧光体组合而成的公知的白色发光装置(例如白色LED)中所采用的方法，来设定白色发光单元所发出的白色光的相关色温。
按照本发明人等的发现，鲜艳的红色的再现性良好的白色半导体发光装置可以在满足下面的2个条件的情况下获得。第1个条件是：在该发光装置的输出光的光谱中，在615～645nm的范围内具有最大波长。第2个条件是：用光通量标准化的该发光装置的输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
令人惊异的是，在输出光的光谱中，甚至是在红色光谱区域(590～780nm)具有的最大波长低于630nm的情况，通过满足所述第2个条件，白色半导体发光装置的特殊演色评价数R9也得到了相当程度的改善。该事实表明：能够降低发光装置的斯托克斯位移损失，且不会牺牲鲜艳的红色的再现性。
另一方面，输出光的光谱富含深红色成分时，不满足第2个条件的白色半导体发光装置的特殊演色评价数R9有时会为极低的值。本发明人等通过使用在约660nm具有发光峰值波长的红色荧光体CaAlSiN3:Eu制作白色LED而确认了上述事实。就该事实而言，即使是在本领域技术人员之间，也被认为是以往不曾知晓的新发现。
在以下的说明中，有时将用光通量标准化的发光装置的输出光的光谱中在波长580nm处的强度(I1)与用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度(I2)之间的比例(I1/I2)称为“580nm强度比”。
作为上述第2个条件中优选的580nm强度比，根据上述第1个条件涉及的最大波长存在的波长区域而不同。在输出光的光谱中，在615nm以上且低于630nm的范围内具有最大波长时，优选580nm强度比为85～100％，更优选为85～95％。另一方面，在输出光的光谱中，在630～645nm的范围内具有最大波长时，优选580nm强度比为90～100％。
上述第2个条件中所说的演色性评价用基准光，是规定光源的演色性评价方法的日本工业标准JIS Z8726：1990中所规定的基准光，当作为试料光源的白色半导体发光装置的相关色温低于5000K时，是完全辐射体的光，另外，当所述相关色温为5000K以上时，是CIE昼光。完全辐射体及CIE昼光按照JIS Z8720：2000(对应国际标准ISO/CIE 10526：1991)来定义。
另外，上述第2个条件中所说的用光通量标准化的光的光谱，是指进行标准化使得按照下述数学式(1)确定的光通量Φ达到1(unity)的光谱(下述数学式(1)中的光谱辐射通量Φe)。
[数学式1]
Φ = K m ∫ 380 780 V λ Φ e dλ - - - ( 1 )
其中，
Φ：光通量[lm]
Km：辐射的光谱光视效能的最大值(最大視感度)[lm/W]
Vλ：相对光谱光视效率(明所視標準比視感度)
Φe：光谱辐射通量[W/nm]
λ：波长[nm]。
为了获得满足上述第1个条件的白色半导体发光装置，只要使用发光带的半值全宽为80nm以上、且发光峰值波长为625nm以上的红色荧光体作为红色光成分的生成源即可。所使用的红色荧光体仅为一个的情况下，优选使用在625～655nm的范围具有发光峰值波长的红色荧光体。使用多个红色荧光体的情况下，可以从在低于λ1的范围存在发光峰值波长的红色荧光体中选择至少一个红色荧光体，并从在λ1以上范围存在发光峰值波长的红色荧光体中选择其它的至少一种红色荧光体。其中，λ1为625～655nm范围内的任意波长。所述多个红色荧光体可以全部从在625～655nm的范围存在发光峰值波长的红色荧光体中选择。作为其一个例子，可以是多个红色荧光体的全部都选自在630nm以上具有发光峰值波长的红色荧光体。
为了满足上述第2个条件，希望适当地选择绿色光成分的生成源所使用的荧光体及红色光成分的生成源所使用的荧光体。例如，使用绿色荧光体作为绿色光成分的生成源、使用红色荧光体作为红色光成分的生成源、并且该两者都仅使用发光光谱中波长580nm处的相对强度(在各荧光体的发光光谱中，将峰值波长处的强度设为1时，在波长580nm处的相对强度。以下，也将其简称为“580nm相对强度”)低于0.3的荧光体时，发光装置的580nm强度比低于80％的可能性高。相反，绿色荧光体和红色荧光体两者都仅使用580nm相对强度大于0.5的荧光体时，发光装置的580nm强度比超过100％的可能性高。
作为优选且简便的方法，可以通过组合使用580nm相对强度不同的多个红色荧光体来满足上述第2个条件。例如，单独使用某一红色荧光体(红色荧光体-1)时，虽然所得到的白色半导体发光装置的演色评价数Ra良好(例如为85)，但其特殊演色评价数R9低(例如低于60)。对于该白色发光装置，检查其580nm强度比，如果580nm强度比大于100％，则除了红色荧光体-1以外，进一步使用580nm相对强度比红色荧光体-1低的其它红色荧光体(红色荧光体-2)，可以由此使580nm相对强度为100％以下。相反，如果单独使用红色荧光体-1而得到的白色半导体发光装置的580nm强度比小于80％，则除了红色荧光体-1以外，可以追加使用580nm相对强度比红色荧光体-1高的其它红色荧光体(红色荧光体-3)。红色荧光体-2及红色荧光体-3与红色荧光体-1之间的580nm相对强度之差越大，则仅仅是少量的追加使用就可以对白色发光装置的580nm强度比带来大的变化。因此，所述580nm相对强度之差优选为0.2以上、更优选为0.3以上。
在上述例子中，追加使用红色荧光体-2时，优选该红色荧光体-2在比红色荧光体-1的长波长侧具有发光峰值波长。追加使用这样的红色荧光体-2时，可以使白色发光装置的580nm强度比降低，同时，在发光装置的输出光谱中，可以使在红色光谱区域(590～780nm)所具有的最大波长向长波长侧移动。该最大波长越长，R9达到最大的580nm强度比越有变大的趋势，因此，仅仅少量追加该红色荧光体-2，就可以得到较大的R9改善效果。即，不仅可以将因追加红色荧光体-2而产生的各种影响抑制在最小限度，而且可以改善涉及鲜艳的红色的再现性。
在红色荧光体中，单独使用SrxCa1-xAlSiN3:Eu(0＜x＜1)及Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu时，虽然也可以得到演色评价数Ra及特殊演色评价数R9良好的白色半导体发光装置，但通过在其中组合使用在更长波长侧具有发光峰值波长、且具有更低的580nm相对强度的红色荧光体(例如CaAlSiN3:Eu)，可以得到特殊演色评价数R9得到进一步改善的白色发光装置。对于与Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu具有类似发光光谱的红色荧光体SrAlSi4N7:Eu而言，可以期待同样的效果。
为了满足上述第2个条件，还可以组合使用580nm相对强度不同的多个绿色荧光体、或者组合使用580nm相对强度不同的多个黄色荧光体，由此来代替组合使用580nm相对强度不同的多个红色荧光体。
本发明实施方式涉及的白色半导体发光装置可以是具有第1～第N(其中，N为2以上的整数)白色发光单元的发光装置，所述第1～第N白色发光单元分别具有半导体发光元件和波长转换部，且由所述第1～第N白色发光单元各自发出的初级白色光混合而形成合成光，该合成光作为输出光。该发光装置包含发出第1初级白色光的白色发光单元(白色发光单元-1)和发出第2初级白色光的白色发光单元(白色发光单元-2)，其中，用光通量标准化的该第1初级白色光的光谱中波长580nm处的强度比用光通量标准化演色性评价用基准光的光谱中波长580nm处的强度高，且用光通量标准化的该第2初级白色光的光谱中波长580nm处的强度比用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中波长580nm处的强度低。此时，可以通过控制向白色发光单元-1投入的功率和向白色发光单元-2投入的功率，以调节第1初级白色光在发光装置的输出光所占的比例及第2初级白色光在发光装置的输出光所占的比例，由此使发光装置达到满足上述第2个条件的状态。
为了能够如上所述地通过控制向2种白色发光单元投入的功率的比例来控制白色发光装置的R9，可以使上述白色发光单元-1中使用的红色荧光体与白色发光单元-2中使用的红色荧光体的580nm相对强度不同。在该实施方式中，如果减小第1初级白色光与第2初级白色光的倒数相关色温之差，则可以抑制白色发光单元-1与白色发光单元-2的发光强度比发生变化时白色半导体发光装置的输出光的颜色变化。为了实现该目的，优选使第1初级白色光与第2初级白色光的倒数相关色温之差为50MK-1以下，更优选为25MK-1以下。
后述表6所示的模拟白色发光装置S-1可以看作是本实施方式的白色半导体发光装置的模拟例。在模拟白色发光装置S-1中，相当于上述白色发光单元-1及白色发光单元-2的是白色LED样品V-2及V-7。V-2发出的初级白色光与V-7发出的初级白色光的强度比在10∶0～0∶10范围变化时，尽管该模拟白色发光装置S-1的演色性发生明显变化，但所述2个初级白色光的色度差极小，因此，模拟白色发光装置S-1的输出光基本上未产生色度变化。
作为用于满足上述第2个条件的其它方法，可列举输出光的滤光。该方法可以在满足所述第2个条件且需要降低输出光的580nm强度比的情况下采用，通过使用滤光装置对包含580nm的波长带的光进行滤光，从白色半导体发光装置的输出光中除去部分光。对于滤光装置的具体结构没有限定，可以是任意的光透射部件或光反射部件，只要其具有基于光学的原理或利用光吸收物质的吸收而从透射光或反射光中部分地除去包含580nm的波长带的光的功能即可。作为光透射部件即滤光装置，优选列举日本特开2010-39206号公报中公开的负滤光片(光学滤光片)、日本特开2009-251511号公报中公开的吸收滤光器等，所述吸收滤光器含有波长选择吸收色素作为光吸收物质，该波长选择吸收色素包含花青苷系化合物、方酸菁(squarylium)系化合物、四氮杂卟啉系化合物等。另外，作为光反射部件即滤光装置的一个例子，可列举将上述波长选择吸收色素固定在反射面上而形成的光反射器、或者具有由添加有上述波长选择吸收色素的树脂形成的反射面的光反射器。
上述滤光装置的设置位置没有限定，例如，在包含白色发光单元的白色半导体发光装置的情况下，可以如下构成：将滤光装置设置在白色发光单元内，通过该滤光装置预先部分地除去了包含580nm的波长带的光之后得到的白色光由该单元发出。为此，可以将上述滤光装置(光透射部件或光反射部件)设置在白色发光单元内产生的包含580nm的波长带的光从该单元内发出到外部所经过的路径上。作为一个实施方式，可以在白色发光单元内设置的、分散有荧光体粒子的透明固体基体(波长转换部)中添加上述波长选择吸收色素。即，是滤光装置被一体化在波长转换部中的结构。
在具有将白色发光单元发出的白色光导出到外部的光学系统的白色半导体发光装置中，可以在该光学系统的一部分中含有上述滤光装置，该滤光装置用于从该白色光中除去包含580nm的波长带的光的一部分。此时，为了能够调节通过滤光而除去的光的量，可以将滤光装置以能够拆装或能够更换的形式安装在光学系统中。采用这样的结构，通过根据从白色发光单元发出的白色光的光谱使滤光装置发挥功能，能够使发光装置的580nm强度比最优化，即，能够使特殊演色评价数R9最大化。
在具有多个发光单元、并且将所述多个发光单元各自发出的光混合而成的合成光作为输出光的白色半导体发光装置的情况下，通过使用通常的短波通滤光片(short pass filter)或长波通滤光片(long pass filter)从至少一个发光单元发出的光中除去含有580nm的波长带，可以降低580nm强度比。如果举例来说明的话，可列举在具有蓝色发光单元、绿色发光单元及红色发光单元的白色半导体发光装置中，使用短波通滤光片从绿色发光单元发出的光中除去包含波长580nm的长波长侧的波长成分、或者使用长波通滤光片从红色发光单元发出的光中除去包含波长580nm的短波长侧的波长成分，由此来降低580nm强度比。
本发明的白色半导体发光装置并不限于仅能输出白色光的发光装置，也可以兼具产生白色光以外的光的功能。另外，本发明的白色半导体发光装置还可以是色温可变的白色发光装置，即，能够输出具有各种色温的白色光的白色发光装置。此外，本发明的白色半导体发光装置还可以通过点灯模式的切换来变更或调节演色性。
<实验结果>
下面记载本发明人等进行的实验(包括模拟实验)的结果。满足上述第1个条件及第2个条件时、白色半导体发光装置的涉及鲜艳的红色的再现性得到改善这样的发现，就是通过该实验获得的。表1是实验中使用的荧光体的一览表。
[表1]
表1示出的是针对各荧光体在本说明书中使用的名称、基于发光色的种类、通式、发光光谱的特性。作为发光光谱的特性，示出了主发光带的峰值波长(发光峰值波长)、半值全宽、以及“相对强度580nm”。这些发光光谱的特性都是在发光峰值波长栏中括号内记载的波长激发时得到的值。所述“相对强度580nm”，与上述580nm相对强度同义，表示的是将发光峰值波长处的发光光谱强度(发光峰值强度)作为1时、在波长580nm处的发光光谱的强度的相对的值。
荧光体的发光光谱的测定按照本领域中通常的方法进行。但是，SBS的激发波长402nm处的发光光谱特性是个例外，其基于红色发光单元的发光光谱测定结果得到。所述红色发光单元如下制作：将1个发光峰值波长402nm的InGaN系发光二极管芯片安装在3528SMD型PPA树脂封装件中，并利用添加有粉末状SBS的有机硅树脂组合物进行封装。发光二极管芯片的尺寸为350μm见方，测定发光光谱时对该红色发光单元施加的电流为20mA。
CASON-1及CASON-2均是由通式Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu表示的红色荧光体，但可能是由于x值不同等原因，它们的发光特性不同。Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu的母体是CaAlSiN3与Si2N2O的固溶体，有时也用(CaAlSiN3)1-x(Si2N2O)x来表示。该荧光体的通式有时也表示为CaAlSi(N，O)3:Eu。
CASN-1及CASN-2均是由通式CaAlSiN3:Eu表示红色荧光体，但它们具有不同的发光特性。由同一通式表示的荧光体(母体具有相同基本结构的荧光体)由于活化剂浓度、杂质浓度、偏离母体组成的通式等原因而显示不同的发光特性，并且利用该事实、根据市场的要求而制造了具有各种发光特性的荧光体，这在本领域中是公知的。
使用表1中列举的荧光体制作的白色LED样品的一览表如表2及表3所示。表2所示的V-1至V-11这11种样品是将在约405nm具有发光峰值波长的紫色发光二极管元件用作荧光体的激发源。另一方面，表3所示的B-1至B-10这10种样品是将在约450nm具有发光峰值波长的蓝色发光二极管元件用作蓝色光的发生源及荧光体的激发源。
Figure BDA0000097091070000201
Figure BDA0000097091070000211
白色LED样品V-1～V-11、B-1～B-10均是按照下述方法制作的，即，将1个350μm见方的InGaN系发光二极管元件(芯片)安装在3528SMD型PPA树脂封装件中，再利用添加有粉末状荧光体的有机硅树脂组合物进行封装。在表2及表3中，示出了各样品中使用的荧光体的名称、用于对发光二极管元件进行封装的有机硅树脂组合物中各荧光体的配合比(浓度)。例如，样品V-1具有如下结构：利用分别以9.0wt％、1.2wt％及4.3wt％的浓度含有蓝色荧光体BAM、绿色荧光体BSS及红色荧光体CASON-1的有机硅树脂组合物，对紫色发光二极管元件进行了封装。
表4及表5中，示出了白色LED样品V-1～V-11、B-1～B-10各自的发光特性。相关色温、Duv、Ra、R9、在红色光谱区域中的最大波长、以及580nm强度比的各值都是基于对1个白色LED样品施加20mA的电流并使其发光时的发光光谱得到的。
Figure BDA0000097091070000241
对于使用CASON-1作为红色荧光体的白色LED样品V-1、及使用CASON-2作为红色荧光体的白色LED样品V-2而言，如表4所示，关于演色评价数Ra，前者为97、后者为96，都是极高的值。另外，对于特殊演色评价数R9，V-1为88、V-2为76，均是良好的值。但是，与Ra不同，关于R9，V-1与V-2的差值较大。
在图1中，同时示出了用存在于红色光谱区域(波长590～780nm)的最大波长(V-1为631nm、V-2为624nm)处的光谱强度(红色光谱区域中的峰值强度)进行了标准化的白色LED样品V-1与V-2的发光光谱。由图1可知，在以580nm为中心的宽度约100nm的波长范围内，V-2的光谱强度高于V-1的光谱强度。
在图2中，同时示出了白色LED样品V-1的发光光谱与演色性评价用基准光(与V-1具有相同的相关色温的完全辐射体的光)的光谱。对2个光谱的强度进行标准化，使它们按照上述数学式(1)确定的光通量相同。
在图3中，同时示出了白色LED样品V-2的发光光谱与演色性评价用基准光(与V-2具有相同的相关色温的完全辐射体的光)的光谱。对2个光谱的强度进行标准化，使得由上述数学式(1)确定的光通量相等。
对图2和图3进行比较，可以明显看出，关于白色LED样品的发光光谱与演色性评价用基准光的光谱的偏离程度，V-1与V-2之间没有大的差异。但是，对于波长580nm处的光谱强度而言，V-1的发光光谱强度低于基准光的光谱强度(580nm强度比97％)，与此相对，V-2的发光光谱强度高于演色性评价用基准光的光谱强度，虽然只是稍高(580nm强度比101％)。
表6示出的是，对通过将白色LED样品V-2与V-7进行组合而得到的理想的白色发光装置的发光特性进行模拟的结果。换言之，表6示出的是模拟白色发光装置S-1的发光特性，其将V-2与V-7各自的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱。其中，V-7是以CASN-1作为红色光成分的发生源的白色LED样品，其在这次使用的红色荧光体中发光峰值波长最长。图4示出了V-7的发光光谱。
在表6的模拟中，将分别用光通量进行了标准化的白色LED样品V-2及V-7的发光光谱以各种比例进行合算，制作合成光谱，再基于该合成光谱计算出色度坐标值、相关色温、Duv、Ra、R9及580nm强度比。在表6中，例如在“白色LED(a)的发光光谱在合成光谱中的比例”为0.4、“白色LED(b)的发光光谱在合成光谱中的比例”为0.6这一列中，示出的是将用光通量进行了标准化的V-2的发光光谱与用光通量进行了标准化的V-7的发光光谱以4∶6的比例进行合算后的合成光谱作为输出光的光谱的、模拟白色发光装置S-1的发光特性。
Figure BDA0000097091070000271
如表6所示，当输出光的光谱为V-2的发光光谱与V-7的发光光谱以8∶2的比例合算而得到的合成光谱时，模拟白色发光装置S-1的Ra及R9达到最大(Ra＝98、R9＝95)。此时的580nm强度比为96％。在图5中，同时示出了该合成光谱与演色性评价用基准光的光谱。在图5中，2个光谱的强度经过了标准化，使得由上述数学式(1)确定的光通量相等。
另一方面，图6及图7分别示出了实际在红色荧光体中使用CASON-2和CASN-1而制作的白色LED样品、即V-3和V-4的发光光谱。任何一个谱图中，均同时示出了演色性评价用基准光的光谱。在各谱图中，白色LED样品的发光光谱与基准光的光谱的强度经过了标准化，使得由上述数学式(1)确定的光通量相等。
图6中示出发光光谱的白色LED样品V-3具有极其优异的演色性(Ra＝97、R9＝98)。该V-3的580nm强度比为95％。另外，图7中示出发光光谱的白色LED样品V-4也具有高演色性(Ra＝96、R9＝93)。V-4的580nm强度比为92％。
表7～11所表示的分别是对通过组合2种白色LED样品而得到的理想的白色发光装置的发光特性进行模拟的结果。换言之，是对将2种白色LED样品各自的发光光谱进行合算的合成光谱作为输出光的光谱的模拟白色发光装置的发光特性进行计算的结果。在各模拟中，与表6的模拟同样地，将用各自的光通量进行标准化的2种白色LED样品的发光光谱以各种比例进行合算来制作合成光谱，并基于该合成光谱计算出色度坐标值、相关色温、Duv、Ra、R9及580nm强度比。
表7示出的是模拟白色发光装置S-2的发光特性，其将白色LED样品V-6及V-7的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱。图8示出的是V-6的发光光谱。
按照表7的模拟，对于将V-6的发光光谱与V-7的发光光谱以8∶2的比例合算而得到的合成光谱(580nm强度比89％)作为输出光的光谱的模拟白色发光装置而言，其输出光的光谱在红色光谱区域所具有的最大波长为627nm，尽管是比较短的波长，但涉及鲜艳的红色的再现性极高(R9＝96)。
Figure BDA0000097091070000291
表8示出的是模拟白色发光装置S-3的发光特性，其将白色LED样品V-5及V-7的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱。图9示出的是V-5的发光光谱。
白色LED样品V-5本身的演色性未必良好(Ra＝65、R9＝-60)。白色LED样品V-7也同样(Ra＝69、R9＝-21)。但是，按照表8的模拟，将V-5的发光光谱与V-7的发光光谱以3∶7的比例进行合算而得到的合成光谱(580nm强度比102％)作为输出光的光谱的模拟白色发光装置，却具有良好的演色性(Ra＝96、R9＝87)。该模拟结果是本发明人等至今为止确认的唯一的在580nm强度比超过100％时R9超过80的例子，可认为该结果显示出：当输出光的光谱在红色光谱区域所具有的最大波长变长时，R9达到最大的580nm强度比存在增大的趋势。
Figure BDA0000097091070000311
表9示出的是模拟白色发光装置S-4的发光特性，其将白色LED样品V-6及V-1的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱。V-6和V-1分别具有较高的演色性，但如该表所示，在这些发光光谱的合算比例为9∶1～1∶9的范围内，模拟白色发光装置S-4的演色性并未发现那么大的变化。可认为其理由之一是：白色LED样品V-6中使用的红色荧光体SCASN与白色LED样品V-1中使用的红色荧光体CASON-1的580nm相对强度之差较小。另外，与SCASN相比，CASON-1的发光峰值波长较长，而CASON-1的580nm相对强度比SCASN的580nm相对强度大，在组合这样的红色荧光体时，可能不会产生明显的演色性提高效果
表10示出的是模拟白色发光装置S-5的发光特性，其将白色LED样品V-5及V-1的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱。对于模拟白色发光装置S-5而言，在V-5的发光光谱与V-1的发光光谱的合算比例为9∶1～1∶9的范围内，输出光的580nm强度比超过100％，该合算比例为2∶8及1∶9时，虽然演色评价数Ra达到90，但特殊演色评价数R9未达到70。
表11示出的是模拟白色发光装置S-6的发光特性，其将白色LED样品B-5及B-6的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱。另外，图10示出的是白色LED样品B-5的发光光谱、图11示出的是白色LED样品B-6的发光光谱。B-5是在蓝色发光二极管元件中组合黄色荧光体YAG和红色荧光体CASN-2而得到的，其中不具有绿色荧光体。B-5具有良好的演色评价数(Ra＝83)，但涉及鲜艳的红色的再现性较差(R9＝40)。另一方面，在蓝色发光二极管元件中组合有绿色荧光体CSMS和红色荧光体CASN-2的B-6具有高演色评价数(Ra＝95)，且涉及鲜艳的红色的再现性也优异(R9＝93)。
令人意外的是，当输出光的光谱为B-5的发光光谱与B-6的发光光谱以1∶9的比例合算而得到的合成光谱时，模拟白色发光装置S-6的Ra及R9达到最大(Ra＝98、R9＝98)。此时的580nm强度比为94％。另外，这些光谱的合算比例为2∶8(580nm强度比96％)时，模拟白色发光装置S-6的Ra及R9也是足够良好的值(Ra＝98、R9＝90)。对这些结果感到意外的理由是：与不使用黄色荧光体的白色半导体发光装置相比，使用黄色荧光体的白色半导体发光装置的演色性通常被认为较差。
实际上，B-7及B-8就是使用蓝色发光二极管元件、绿色荧光体CSMS、黄色荧光体YAG及红色荧光体CASN-2制作的白色LED样品。其中，580nm强度比为93％的B-8具有极其优异的演色性(Ra＝98、R9＝97)。另一方面，580nm强度比为101％的B-7虽然具有高的演色评价数(Ra＝91)，但涉及鲜艳的红色的再现性不好(R9＝67)。图12示出的是B-8的发光光谱。
在图13中，在一幅图中标绘出了表6～表11所示的6种模拟得到的模拟白色发光装置S-1～S-6的所有580nm强度比与R9。图中的横轴为580nm强度比、纵轴为R9。图中的结果示出了：发光装置不依赖于所具有的成分光的发生源(发光二极管元件、荧光体)的种类，且存在某种特定的趋势。即，580nm强度比约90％时，R9处于峰值，580nm强度比低于90％或高于90％，R9都有降低的趋势。因此，为了改善半导体白色发光装置的R9，可以使580nm强度比为80～100％的范围内。
图14是对模拟白色发光装置的输出光的光谱在红色光谱区域所具有的最大波长为630nm以下的情况进行与图13同样的标绘而得到的结果。由该图可以看出，580nm强度比为90～100％时，R9最高。
图15是对模拟白色发光装置的输出光的光谱在红色光谱区域所具有的最大波长为630nm以上的情况进行与图13同样的标绘而得到的结果。由该图可以看出，580nm强度比为85～100％、特别是为85～95％时，R9最高。
表6～表11所示的6种模拟显示出：白色发光装置的发光光谱在红色光谱区域所具有的最大波长只要在615～645nm的范围内，则可以通过满足上述的条件2来改善涉及鲜艳的红色的演色性。
表12～14示出的是对通过将2种色温明显不同的白色LED样品组合而得到的理想的白色发光装置的发光特性进行模拟的结果。换言之，是对将2种色温明显不同的白色LED样品各自的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱的模拟白色发光装置的发光特性进行计算的结果。在表12～14的各模拟中，将分别用光通量进行了标准化的2种白色LED样品的发光光谱以各种比例进行合算，制作合成光谱，并基于该合成光谱计算出色度坐标值、相关色温、Duv、Ra、R9及580nm强度比。
Figure BDA0000097091070000391
Figure BDA0000097091070000411
表12是对模拟白色发光装置S-7的发光特性进行计算而得到的结果，在模拟白色发光装置S-7中，将白色LED样品B-9(相关色温约6500K)及B-2(相关色温约3000K)的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱。图16示出的是白色LED样品B-9的发光光谱，另外，图17示出的是白色LED样品B-2的发光光谱。对于模拟白色发光装置S-7的相关色温而言，根据合成光谱中所含的B-9及B-2的发光光谱的比例，在B-9的相关色温与B-2的相关色温之间变化。在相关色温3000～6500K的整个范围内，模拟白色发光装置S-7的580nm强度比为92～94％，特殊演色评价数R9为89～98这样的高值。
表13是对模拟白色发光装置S-8的发光特性进行计算而得到的结果，在模拟白色发光装置S-8中，将白色LED样品B-10(相关色温约6400K)及白色LED样品B-2(相关色温约3000K)的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱。图18示出的是白色LED样品B-10的发光光谱。对B-10而言，虽然其演色评价数高，但涉及鲜艳的红色的再现性较差(Ra＝90、R9＝45)。另一方面，对于B-2而言，其演色评价数高，并且涉及鲜艳的红色的再现性也优异(Ra＝96、R9＝90)。在输出光的光谱是B-10的发光光谱与B-2的发光光谱以任意的比例进行合算而得到的合成光谱的情况下，模拟白色发光装置S-8的演色评价数Ra均为高达90以上的值。另一方面，随着B-2的发光光谱在合成光谱中所占的比例增高，R9显示出上升的趋势。580nm强度比与R9之间存在负相关，580nm强度比低于100％时，R9为86～91这样的高值。
表14是模拟白色发光装置S-9的发光特性，在模拟白色发光装置S-9中，将白色LED样品B-9(相关色温约6500K)及白色LED样品B-4(相关色温约2900K)的发光光谱进行合算而得到的合成光谱作为输出光的光谱。对B-9而言，其演色评价数高，并且涉及鲜艳的红色的再现性也优异(Ra＝95、R9＝94)。另一方面，对于B-4而言，虽然其演色评价数高，但涉及鲜艳的红色的再现性较差(Ra＝88、R9＝37)。在输出光的光谱是B-9的发光光谱与B-4的发光光谱以任意的比例进行合算而得到的合成光谱的情况下，模拟白色发光装置S-9的演色评价数Ra均为高达90以上的值。另一方面，随着B-9的发光光谱在合成光谱中所占的比例增高，R9显示出上升的趋势。580nm强度比与R9之间存在负相关，580nm强度比低于100％时，R9为89～97这样的高值。
对模拟中未使用的白色LED样品进行描述的话，将紫色发光二极管元件用作荧光体的激发源的V-8、V-9、V-10及V-11均满足上述第1个条件和第2个条件，并且涉及鲜艳的红色的再现性良好。这4个白色LED样品都与在模拟中使用了蓝色荧光体的白色LED样品不同。另外，V-8及V-9中使用的蓝色荧光体与V-10及V-11中使用的蓝色荧光体不同。此外，V-10及V-11分别与在模拟中还使用了绿色荧光体的白色LED样品不同。
将蓝色发光二极管元件用作蓝色光的发生源及荧光体的激发源的B-1及B-3均满足上述第1个条件。并且，前者还满足上述第2个条件。另一方面，后者不满足上述第2个条件。白色LED样品B1的演色评价数Ra与特殊演色评价数R9均极高(Ra＝97、R9＝96)。与此相对，白色LED样品B-3的演色评价数Ra虽然良好，但特殊演色评价数R9较低(Ra＝89、R9＝43)。
本发明的实施方式包含下面记载的白色半导体发光装置及照明装置。
(1)一种白色半导体发光装置，其输出光包含蓝色光成分、绿色光成分和红色光成分，所述蓝色光成分包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，所述绿色光成分包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，所述红色光成分包含具有615～645nm范围内的任意波长的光，其中，
所述蓝色光成分的发生源包含半导体发光元件、或吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述蓝色光成分的光的第1荧光体中的任意一种发光元件，或者包含这两者；所述绿色光成分的发生源包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体；所述红色光成分的发生源包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，
在所述输出光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，用光通量标准化的该输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
(2)上述(1)所述的白色半导体发光装置，其中，所述蓝色光成分的发生源包含蓝色半导体发光元件。
(3)上述(2)所述的白色半导体发光装置，其中，所述蓝色半导体发光元件包含在440～470nm的范围具有发光峰值波长的蓝色发光二极管元件。
(4)上述(3)所述的白色半导体发光装置，其中，所述输出光进一步包含在470～500nm的范围具有发光峰值波长的发光二极管元件所发出的光。
(5)上述(4)所述的白色半导体发光装置，其中，所述在470～500nm的范围具有发光峰值波长的发光二极管元件包含：非极性或半极性的GaN基板、以及在该基板上进行了外延生长的多个GaN系半导体层，所述多个GaN系半导体层包含作为构成发光器件结构的层的InGaN发光层、和夹着该InGaN发光层的p型包覆层及n型包覆层。
(6)上述(1)所述的白色半导体发光装置，其中，所述蓝色光成分的发生源包含所述第1荧光体，且该第1荧光体包含蓝色荧光体。
(7)上述(6)所述的白色半导体发光装置，其中，所述蓝色荧光体的激发源包含在400～420nm的范围具有发光峰值波长的InGaN系发光二极管元件。
(8)上述(6)或(7)所述的白色半导体发光装置，其中，所述蓝色荧光体包含以Eu2+为活化剂、并且以碱土金属铝酸盐或碱土金属卤磷酸盐形成的晶体为母体的荧光体。
(9)上述(8)所述的白色半导体发光装置，其中，所述该蓝色荧光体包含选自(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu、(Ca，Sr，Ba)5(PO4)3Cl:Eu、BaMgAl10O17:Eu及Sr5-yBay(PO4)3Cl:Eu(0＜y＜5)中的1种以上荧光体。
(10)上述(1)～(9)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述第2荧光体包含绿色荧光体。
(11)上述(10)所述的白色半导体发光装置，其中，所述绿色荧光体包含以Eu2+为活化剂，并且以碱土金属硅酸盐、碱土金属硅氧氮化物或赛隆形成的晶体为母体的荧光体。
(12)上述(11)所述的白色半导体发光装置，其中，所述绿色荧光体包含选自(Ba，Ca，Sr，Mg)2SiO4:Eu、(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu、(Ba，Ca，Sr)3Si6O12N2:Eu、(Ba，Ca，Sr)35i6O9N4:Eu、(Ca，Sr，Ba)Si2O2N2:Eu、β赛隆：Eu、Sr3Si13A13O2N21:Eu及Sr5Al5Si21O2N35:Eu中的1种以上荧光体。
(13)上述(10)～(12)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述绿色荧光体包含以Ce3+为活化剂、并且以石榴石型氧化物或碱土金属钪酸盐形成的晶体为母体的荧光体。
(14)上述(13)所述的白色半导体发光装置，其中，所述绿色荧光体包含选自Ca3(Sc，Mg)2Si3O12:Ce及CaSc2O4:Ce中的1种以上荧光体。
(15)上述(10)所述的白色半导体发光装置，其中，所述第2荧光体包含第1绿色荧光体和第2绿色荧光体，并且在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2绿色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1绿色荧光体在波长580nm处的相对强度低。
(16)上述(1)～(15)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述第3荧光体包含红色荧光体。
(17)上述(16)所述的白色半导体发光装置，其中，所述第3荧光体包含发光带的半值全宽为80nm以上的红色荧光体。
(18)上述(17)所述的白色半导体发光装置，其中，所述红色荧光体包含以Eu2+为活化剂，并且以碱土金属硅氮化物、碱土金属硅氧氮化物、α赛隆或碱土金属硅酸盐形成的晶体为母体的荧光体。
(19)上述(18)所述的白色半导体发光装置，其中，所述红色荧光体包含选自(Ca，Sr，Ba)AlSiN3:Eu、(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu、SrAlSi4N7:Eu、(CaAlSiN3)1-x(Si(3n+2)/4NnO)x:Eu、Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu及(Sr，Ba)3SiO5:Eu中的1种以上荧光体。
(20)上述(16)所述的白色半导体发光装置，其中，所述第3荧光体包含发光带的半值全宽为80nm以上且发光峰值波长为625nm以上的红色荧光体。
(21)上述(16)或(20)所述的白色半导体发光装置，其中，所述第3荧光体包含在低于λ1的范围具有发光峰值波长的红色荧光体和在λ1以上的范围具有发光峰值波长的红色荧光体。其中，λ1为625～655nm范围内的任意波长。
(22)上述(16)所述的白色半导体发光装置，其中，所述第3荧光体包含第1红色荧光体和第2红色荧光体，并且在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1红色荧光体在波长580nm处的相对强度低。
(23)上述(22)所述的白色半导体发光装置，其中，将所述第1红色荧光体发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时的波长580nm处的相对强度、与将所述第2红色荧光体发光光谱的峰值波长处强度设定为1时的波长580nm处的相对强度之差为0.2以上。
(24)上述(23)所述的白色半导体发光装置，其中，将所述第1红色荧光体发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时的波长580nm处的相对强度、与将所述第2红色荧光体发光光谱的峰值波长处强度设定为1时的波长580nm处的相对强度之差为0.3以上。
(25)上述(22)～(24)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，与所述第1红色荧光体相比，所述第2红色荧光体在长波长侧具有发光峰值波长。
(26)上述(22)～(25)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述第1红色荧光体及所述第2红色荧光体在630～655nm的范围具有发光峰值波长。
(27)上述(22)所述的白色半导体发光装置，其中，所述第1红色荧光体包含SrxCa1-xAlSiN3:Eu(0＜x＜1)、Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu或SrAlSi4N7:Eu。
(28)上述(27)所述的白色半导体发光装置，其中，将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度为0.05以下。
(29)上述(27)或(28)所述的白色半导体发光装置，其中，所述第2红色荧光体包含CaAlSiN3:Eu。
(30)上述(1)～(29)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述第2荧光体或所述第3荧光体中的任一个或两者包含黄色荧光体。
(31)上述(30)所述的白色半导体发光装置，其中，所述黄色荧光体包含以Ce3+为活化剂，并且以石榴石型氧化物或镧系金属硅氮化物形成的晶体为母体的荧光体。
(32)上述(31)所述的白色半导体发光装置，其中，所述黄色荧光体包含选自(Y，Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、La3Si6N11:Ce及Ca1.5xLa3-xSi6N11:Ce中的1种以上荧光体。
(33)上述(1)～(32)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述蓝色光成分、所述绿色光成分及所述绿色光成分中的任意成分的发生源中，不含以含硫化合物的晶体为母体的荧光体。
(34)上述(1)～(33)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述输出光与黑体辐射轨迹的偏差Duv为-6.0～+6.0的范围内。
(35)上述(1)～(34)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述输出光的相关色温为2000K～6500K。
(36)上述(35)所述的白色半导体发光装置，其中，所述输出光的相关色温为2000K～4000K。
(37)上述(1)～(36)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，在所述输出光的光谱中，在615nm以上且低于630nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的所述输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的85～100％。
(38)上述(1)～(36)中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，在所述输出光的光谱中，在630～645nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的所述输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的90～100％。
(39)一种照明装置，其包含上述(1)～(38)中任一项所述的白色半导体发光装置。
本发明的实施方式中，包含以下记载的白色发光单元及照明装置。
(40)一种白色发光单元，其发出包含蓝色光成分、绿色光成分和红色光成分的白色光，所述蓝色光成分包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，所述绿色光成分包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，所述红色光成分包含具有615～645nm范围内的任意波长的光，其中，
所述白色发光单元具有：发出包含所述蓝色光成分的光的半导体发光元件、吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体、吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，
在所述白色光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，用光通量标准化的该白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
(41)上述(40)所述的白色发光单元，其中，所述半导体发光元件包含蓝色半导体发光元件。
(42)上述(41)所述的白色发光单元，其中，所述蓝色半导体发光元件包含在440～470nm的范围具有发光峰值波长的蓝色发光二极管元件。
(43)上述(42)所述的白色发光单元，其中，还具有在470～500nm的范围具有发光峰值波长的发光二极管元件作为所述蓝色光成分和/或所述绿色光成分的发生源。
(44)上述(43)所述的白色发光单元，其中，所述在470～500nm的范围具有发光峰值波长的发光二极管元件包含：非极性或半极性的GaN基板、以及在该基板上进行了外延生长的多个GaN系半导体层，所述多个GaN系半导体层包含作为构成发光器件结构的层的InGaN发光层、和夹着该InGaN发光层的p型包覆层及n型包覆层。
(45)一种白色发光单元，其发出包含蓝色光成分、绿色光成分和红色光成分的白色光，所述蓝色光成分包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，所述绿色光成分包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，所述红色光成分包含具有615～645nm范围内的任意波长的光，其中，
所述白色发光单元具有：半导体发光元件、吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述蓝色光成分的光的第1荧光体、吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体、及吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，
在所述白色光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，用光通量标准化的该白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
(46)上述(45)所述的白色发光单元，其中，所述第1荧光体包含蓝色荧光体。
(47)上述(46)所述的白色发光单元，其中，所述半导体发光元件包含在400～420nm的范围具有发光峰值波长的InGaN系紫色发光二极管元件。
(48)上述(46)或(47)所述的白色发光单元，其中，所述蓝色荧光体包含以Eu2+为活化剂、并且以碱土金属铝酸盐或碱土金属卤磷酸盐形成的晶体为母体的荧光体。
(49)上述(48)所述的白色发光单元，其中，所述蓝色荧光体包含选自(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu、(Ca，Sr，Ba)5(PO4)3Cl:Eu、BaMgAl10O17:Eu及Sr5-yBay(PO4)3Cl:Eu(0＜y＜5)中的1种以上荧光体。
(50)上述(40)～(49)中任一项所述的白色发光单元，其中，所述第2荧光体包含绿色荧光体。
(51)上述(50)所述的白色发光单元，其中，所述绿色荧光体包含以Eu2+为活化剂，并且以碱土金属硅酸盐、碱土金属硅氧氮化物或赛隆形成的晶体为母体的荧光体。
(52)上述(51)所述的白色发光单元，其中，所述绿色荧光体包含选自(Ba，Ca，Sr，Mg)2SiO4:Eu、(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu、(Ba，Ca，Sr)3Si6O12N2:Eu、(Ba，Ca，Sr)3Si6O9N4:Eu、(Ca，Sr，Ba)Si2O2N2:Eu、β赛隆：Eu、Sr3Si13Al3O2N21:Eu及Sr5Al5Si21O2N35:Eu中的1种以上荧光体。
(53)上述(50)～(52)中任一项所述的白色发光单元，其中，所述绿色荧光体包含以Ce3+为活化剂、并且以石榴石型氧化物或碱土金属钪酸盐形成的晶体为母体的荧光体。
(54)上述(53)所述的白色发光单元，其中，所述绿色荧光体包含选自Ca3(Sc，Mg)2Si3O12:Ce及CaSc2O4:Ce中的1种以上荧光体。
(55)上述(50)所述的白色发光单元，其中，所述第2荧光体包含第1绿色荧光体和第2绿色荧光体，并且在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2绿色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1绿色荧光体在波长580nm处的相对强度低。
(56)上述(40)～(55)中任一项所述的白色发光单元，其中，所述第3荧光体包含红色荧光体。
(57)上述(56)所述的白色发光单元，其中，所述第3荧光体包含发光带的半值全宽为80nm以上的红色荧光体。
(58)上述(57)所述的白色发光单元，其中，所述红色荧光体包含以Eu2+为活化剂，并且以碱土金属硅氮化物、碱土金属硅氧氮化物、α赛隆或碱土金属硅酸盐形成的晶体为母体的荧光体。
(59)上述(58)所述的白色发光单元，其中，所述红色荧光体包含选自(Ca，Sr，Ba)AlSiN3:Eu、(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu、SrAlSi4N7:Eu、(CaAlSiN3)1-x(Si(3n+2)/4NnO)x:Eu、Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu及(Sr，Ba)3SiO5:Eu中的1种以上荧光体。
(60)上述(56)所述的白色发光单元，其中，所述第3荧光体包含发光带的半值全宽为80nm以上且发光峰值波长为625nm以上的红色荧光体。
(61)上述(56)或(60)所述的白色发光单元，其中，所述第3荧光体包含在低于λ1的范围具有发光峰值波长的红色荧光体和在λ1以上的范围具有发光峰值波长的红色荧光体。其中，λ1为625～655nm范围内的任意波长。
(62)上述(56)所述的白色发光单元，其中，所述第3荧光体包含第1红色荧光体和第2红色荧光体，并且在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1红色荧光体在波长580nm处的相对强度低。
(63)上述(62)所述的白色发光单元，其中，将所述第1红色荧光体发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时的波长580nm处的相对强度、与将所述第2红色荧光体发光光谱的峰值波长处强度设定为1时的波长580nm处的相对强度之差为0.2以上。
(64)上述(63)所述的白色发光单元，其中，将所述第1红色荧光体发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时的波长580nm处的相对强度、与将所述第2红色荧光体发光光谱的峰值波长处强度设定为1时的波长580nm处的相对强度之差为0.3以上。
(65)上述(62)～(64)中任一项所述的白色发光单元，其中，与所述第1红色荧光体相比，所述第2红色荧光体在长波长侧具有发光峰值波长。
(66)上述(62)～(65)中任一项所述的白色发光单元，其中，所述第1红色荧光体及所述第2红色荧光体在630～655nm的范围具有发光峰值波长。
(67)上述(62)所述的白色发光单元，其中，所述第1红色荧光体包含SrxCa1-xAlSiN3:Eu(0＜x＜1)、Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Eu或SrAlSi4N7:Eu。
(68)上述(67)所述的白色发光单元，其中，将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度为0.05以下。
(69)上述(67)或(68)所述的白色发光单元，其中，所述第2红色荧光体包含CaAlSiN3:Eu。
(70)上述(40)～(69)中任一项所述的白色发光单元，其中，所述第2荧光体或所述第3荧光体中的任一个或两者包含黄色荧光体。
(71)上述(70)所述的白色发光单元，其中，所述黄色荧光体包含以Ce3+为活化剂、并且以石榴石型氧化物或镧系金属硅氮化物形成的晶体为母体的荧光体。
(72)上述(71)所述的白色发光单元，其中，所述黄色荧光体包含选自(Y，Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、La3Si6N11:Ce及Ca1.5xLa3-xSi6N11:Ce中的1种以上荧光体。
(73)上述(40)～(72)中任一项所述的白色发光单元，其不含以含硫化合物的晶体为母体的荧光体。
(74)上述(40)～(73)中任一项所述的白色发光单元，其中，所述白色光与黑体辐射轨迹的偏差Duv为-6.0～+6.0的范围内。
(75)上述(40)～(74)中任一项所述的白色发光单元，其中，所述白色光的相关色温为2000K～6500K。
(76)上述(75)所述的白色发光单元，其中，所述白色光的相关色温为2000K～4000K。
(77)上述(40)～(76)中任一项所述的白色发光单元，其中，在所述白色光的光谱中，在615nm以上且低于630nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的所述白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的85～100％。
(78)上述(40)～(76)中任一项所述的白色发光单元，其中，在所述白色光的光谱中，在630～645nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的所述白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的90～100％。
(79)一种照明装置，其包含上述(40)～(78)中任一项所述的白色发光单元。
本发明的实施方式中，包含以下记载的白色半导体发光装置及照明装置。
(80)一种白色半导体发光装置，其具有第1～第N(其中，N为2以上的整数)白色发光单元，所述第1～第N白色发光单元分别具有半导体发光元件和波长转换部，且由所述第1～第N白色发光单元各自发出的初级白色光混合而形成合成光，该合成光作为输出光，其中，
所述第1～第N白色发光单元至少含有发出第1初级白色光的白色发光单元和发出第2初级白色光的白色发光单元，用光通量标准化的所述第1初级白色光的光谱中在波长580nm处的强度比用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度高，用光通量标准化的所述第2初级白色光的光谱中在波长580nm处的强度比用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度低，
并且，在上述输出光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的上述输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
(81)上述(80)所述的白色半导体发光装置，其中，上述发出第1初级白色光的白色发光单元具有包含第1红色荧光体的波长转换部，上述发出第2初级白色光的白色发光单元具有包含第2红色荧光体的波长转换部，且在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1红色荧光体在波长580nm处的相对强度低。
(82)上述(81)所述的白色半导体发光装置，其中，所述第1初级白色光与所述第2初级白色光的倒数相关色温之差为50MK-1以下。
(83)上述(82)所述的白色半导体发光装置，其中，所述第1初级白色光与所述第2初级白色光的倒数相关色温之差为25MK-1以下。
(84)上述(80)～(83)中任一项所述的白色半导体发光装置，其具有控制电路，该控制电路通过控制向所述发出第1初级白色光的白色发光单元投入的功率与向所述发出第2初级白色光的白色发光单元投入的功率来调节所述第1初级白色光在该输出光中所占的比例以及所述第2初级白色光在该输出光中所占的比例。
(85)一种照明装置，其包含上述(80)～(84)中任一项所述的白色半导体发光装置。
以上结合详细或特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域技术人员应该理解的是，在不违背本发明的主旨和范围的情况下，可以作出各种变更及变形。本申请基于2009年8月26日提出申请的日本专利申请(日本特愿2009-195765)、2010年2月1日提出申请的日本专利申请(日本特愿2010-20482)、2010年3月3日提出申请的日本专利申请(日本特愿2010-47173)、2010年6月25日提出申请的日本专利申请(日本特愿2010-145095)、2010年8月9日提出申请的日本专利申请(日本特愿2010-179063)而完成，其内容作为参照被引入到本申请中。

Claims (23)

1.一种白色半导体发光装置，其输出光包含蓝色光成分、绿色光成分及红色光成分，
所述蓝色光成分包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，
所述绿色光成分包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，
所述红色光成分包含具有615～645nm范围内的任意波长的光，
其中，所述蓝色光成分的发生源包含半导体发光元件、或吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述蓝色光成分的光的第1荧光体中的任意一种发光元件，或者包含这两者，
所述绿色光成分的发生源包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体，
所述红色光成分的发生源包含吸收半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，
在所述输出光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，
用光通量标准化的该输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
2.权利要求1所述的白色半导体发光装置，其中，所述蓝色光成分的发生源包含蓝色半导体发光元件或者包含作为所述第1荧光体的蓝色荧光体，所述第2荧光体包含绿色荧光体，所述第3荧光体包含红色荧光体。
3.权利要求1或2所述的白色半导体发光装置，其中，所述第3荧光体包含第1红色荧光体和第2红色荧光体，并且，在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1红色荧光体在波长580nm处的相对强度低。
4.权利要求3所述的白色半导体发光装置，其中，所述蓝色光成分的发生源包含作为所述蓝色半导体发光元件的、在440～470nm的范围具有发光峰值波长的蓝色发光二极管元件。
5.权利要求3所述的白色半导体发光装置，其中，所述蓝色光成分的发生源包含作为所述第1荧光体的蓝色荧光体，该蓝色荧光体的激发源包含在400～420nm的范围具有发光峰值波长的InGaN系发光二极管元件。
6.权利要求3～5中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述第2荧光体包含选自下述中的一种以上荧光体：以Eu2+为活化剂，并以碱土金属硅酸盐、碱土金属硅氧氮化物或赛隆形成的晶体为母体的绿色荧光体；以及以Ce3+为活化剂，并以石榴石型氧化物或碱土金属钪酸盐形成的晶体为母体的绿色荧光体。
7.权利要求1～6中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，所述第2荧光体包含绿色荧光体及黄色荧光体。
8.权利要求1～7中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，在所述输出光的光谱中，在615nm以上且低于630nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的该输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的85～100％。
9.权利要求1～7中任一项所述的白色半导体发光装置，其中，在所述输出光的光谱中，在630～645nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的该输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的90～100％。
10.一种白色发光单元，其发出包含蓝色光成分、绿色光成分和红色光成分的白色光，
所述蓝色光成分包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，
所述绿色光成分包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，
所述红色光成分包含具有615～645nm范围内的任意波长的光，
其中，所述白色发光单元具有：
半导体发光元件、
吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述蓝色光成分的光的第1荧光体、
吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体、及
吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，
在所述白色光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，
用光通量标准化的该白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
11.权利要求10所述的白色发光单元，其中，所述第1荧光体包含蓝色荧光体，所述第2荧光体包含绿色荧光体，所述第3荧光体包含红色荧光体。
12.权利要求11所述的白色发光单元，其中，所述半导体发光元件包含在400～420nm的范围具有发光峰值波长的InGaN系发光二极管元件。
13.一种白色发光单元，其发出包含蓝色光成分、绿色光成分和红色光成分的白色光，
所述蓝色光成分包含具有440～480nm范围内的任意波长的光，
所述绿色光成分包含具有515～560nm范围内的任意波长的光，
所述红色光成分包含具有615～645nm范围内的任意波长的光，
其中，所述白色发光单元具有：
发出包含所述蓝色发光成分的光的半导体发光元件、
吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述绿色光成分的光的第2荧光体、及
吸收所述半导体发光元件所发出的光并通过波长转换而发出含有所述红色光成分的光的第3荧光体，
在所述白色光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，
用光通量标准化的该白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
14.权利要求13所述的白色发光单元，其中，所述半导体发光元件包含蓝色半导体发光元件，所述第2荧光体包含绿色荧光体，所述第3荧光体包含红色荧光体。
15.权利要求10～14中任一项所述的白色发光单元，其中，所述第2荧光体包含选自下述中的一种以上荧光体：以Eu2+为活化剂，并以碱土金属硅酸盐、碱土金属硅氧氮化物或赛隆形成的晶体为母体的绿色荧光体；以及以Ce3+为活化剂，并以石榴石型氧化物或碱土金属钪酸盐形成的晶体为母体的绿色荧光体。
16.权利要求10～15中任一项所述的白色发光单元，其中，所述第2荧光体包含绿色荧光体及黄色荧光体。
17.权利要求10～16中任一项所述的白色发光单元，其中，在所述白色光的光谱中，在615nm以上且低于630nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的该白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的85～100％。
18.权利要求10～16中任一项所述的白色发光单元，其中，在所述白色光的光谱中，在630～645nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的该白色光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的90～100％。
19.权利要求10～18中任一项所述的白色发光单元，其中，所述第3荧光体包含第1红色荧光体和第2红色荧光体，且在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1红色荧光体在波长580nm处的相对强度低。
20.一种白色半导体发光装置，其具有第1～第N白色发光单元，所述第1～第N白色发光单元分别具有半导体发光元件和波长转换部，且由所述第1～第N白色发光单元各自发出的初级白色光混合而形成合成光，该合成光作为输出光，其中N为2以上的整数，
其中，所述第1～第N白色发光单元至少包含发出第1初级白色光的白色发光单元和发出第2初级白色光的白色发光单元，
用光通量标准化的所述第1初级白色光的光谱中在波长580nm处的强度比用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度高，
用光通量标准化的所述第2初级白色光的光谱中在波长580nm处的强度比用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度低，
并且，在上述输出光的光谱中，在615～645nm的范围具有最大波长，且用光通量标准化的上述输出光的光谱中在波长580nm处的强度为用光通量标准化的演色性评价用基准光的光谱中在波长580nm处的强度的80～100％。
21.权利要求20所述的白色半导体发光装置，其中，上述发出第1初级白色光的白色发光单元具有包含第1红色荧光体的波长转换部，上述发出第2初级白色光的白色发光单元具有包含第2红色荧光体的波长转换部，且在将发光光谱的峰值波长处的强度设定为1时，所述第2红色荧光体在波长580nm处的相对强度比所述第1红色荧光体在波长580nm处的相对强度低。
22.权利要求20或21所述的白色半导体发光装置，其中，所述第1初级白色光与所述第2初级白色光的倒数相关色温之差为50MK-1以下。
23.一种照明装置，其包含权利要求1～9及权利要求20～22中任一项所述的白色半导体发光装置、或者包含权利要求10～19中任一项所述的白色发光单元。
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