JP2012056970A - 白色半導体発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】鮮やかな赤色に関する再現性が改善された白色半導体発光装置を提供すること。
【解決手段】白色半導体発光装置は、出力光が青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む。該青色光成分の発生源は半導体発光素子および／または半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第１の蛍光体であり、該緑色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体であり、該赤色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体である。該出力光のスペクトルは６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％である。
【選択図】図１

Description

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、発光要素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。
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。
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、白色半導体発光装置の一種である白色ＬＥＤが、最近では照明用途においても使用され始めている。
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背景には、高輝度赤色蛍光体の開発成功がある。高輝度赤色蛍光体の具体例を挙げれば、特許文献２に開示されたＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、特許文献３に開示された（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、特許文献４に開示されたＣａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕ、特許文献５に開示された（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕなどといった、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、アルカリ土類ケイ酸窒化物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赤色蛍光体である。これらの赤色蛍光体は、半値全幅が８０ｎｍを超えるブロードな発光バンドを有するため、それを用いた白色ＬＥＤは通常、演色評価数（ＣＲＩ）の高いものとなる。
特開２００４−１０３４４３号公報 特開２００６−８７２１号公報 特開２００８−７７５１号公報 特開２００７−２３１２４５号公報 特開２００８−５０３７９号公報 国際公開２００７−１０５６３１号パンフレット 国際公開２００９−０７２０４３号パンフレット 特開２００８−１５０５４９号公報 特開２０１０−３９２０６号公報 特開２００９−２５１５１１号公報
G. Chen, et al., phys. stat. sol. (a) ２０５, No.５, １０８６-１０９２(２００８)
しかし、白色半導体発光装置は、特殊演色評価数（special color rendering index）のひとつであるＲ９を指標とする、鮮やかな赤色に関する再現性が低くなる傾向があり、
特に、温白色ＬＥＤ（warm white LED）と呼ばれる色温度２０００〜４０００Ｋの白色光を放出するＬＥＤランプのような、低色温度の白色半導体発光装置において、この傾向は顕著となる。
そこで、本発明は、鮮やかな赤色に関する再現性が改善された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。
本発明の要旨は、下記１．〜６．に存する。
１．出力光が青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含み、該青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色半導体発光装置であって、該青色光成分の発生源は半導体発光素子または半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第１の蛍光体のいずれかまたは両方を含み、該緑色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体を含み、該赤色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体を含み、該出力光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％であることを特徴とする、白色半導体発光装置。この白色半導体発光装置において、該第１の蛍光体は好ましくは青色蛍光体を含み、該第２の蛍光体は好ましくは緑色蛍光体を含み、該第３の蛍光体は好ましくは赤色蛍光体を含む。更に、該第２の蛍光体および該第３の蛍光体のいずれかまたは両方が、黄色蛍光体を含んでいてもよい。
２．前記１．に記載の白色半導体発光装置であって、該出力光のスペクトルが６１５ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８５〜１００％、好ましくは８５〜９５％であることを特徴とする、白色半導体発光装置。
３．前記１．に記載の白色半導体発光装置であって、該出力光のスペクトルが６３０〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の９０〜１００％であることを特徴とする、白色半導体発光装置。
４．前記１．〜３．のいずれかに記載の白色半導体発光装置であって、前記第３の蛍光体が、第１の赤色蛍光体と第２の赤色蛍光体とを含み、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の赤色蛍光体よりも低いことを特徴とする、白色半導体発光装置。この白色半導体発光装置において、該第１の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度と、該第２の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度との差は、好ましくは０．２以上、より好ましくは０．３以上である。
５．前記４．に記載の白色半導体発光装置であって、該第２の赤色蛍光体が、該第１の赤色蛍光体よりも発光スペクトルのピーク波長を長波長側に有することを特徴とする、白色半導体発光装置。
６．前記４．または５．に記載の白色半導体発光装置であって、該第１の赤色蛍光体がＳ
ｒxＣａ1-xＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（０＜ｘ＜１）、Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：ＥｕまたはＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕを含むことを特徴とする白色半導体発光装置。この白色半導体発光装置において、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が０．０５以下であることが好ましい。また、この白色半導体発光装置において、該第２の赤色蛍光体は好ましくはＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕを含む。
本発明の他の要旨は、下記７．〜１３．に存する。
７．青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む白色光を放出し、該青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色発光ユニットであって、半導体発光素子と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第１の蛍光体と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体とを備え、該白色光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％であることを特徴とする、白色発光ユニット。この白色発光ユニットにおいて、第１の蛍光体は好ましくは青色蛍光体を含み、第２の蛍光体は好ましくは緑色蛍光体を含み、第３の蛍光体は好ましくは赤色蛍光体を含む。更に、第２の蛍光体および第３の蛍光体のいずれかまたは両方が、黄色蛍光体を含んでもよい。
８．青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む白色光を放出し、該青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色発光ユニットであって、該青色光成分を含む光を放出する半導体発光素子と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体とを備え、該白色光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％であることを特徴とする、白色発光ユニット。この白色発光ユニットにおいて、第２の蛍光体は好ましくは緑色蛍光体を含み、第３の蛍光体は好ましくは赤色蛍光体を含む。更に、第２の蛍光体および第３の蛍光体のいずれかまたは両方が、黄色蛍光体を含んでもよい。
９．前記７．または８．に記載の白色発光ユニットであって、該白色光のスペクトルが６１５ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８５〜１００％、好ましくは８５〜９５％であることを特徴とする、白色発光ユニット。
１０．前記７．または８．に記載の白色発光ユニットであって、該白色光のスペクトルが６３０〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の９０〜１００％であることを特徴とする、白色発光ユニット。
１１．前記７．〜１０．のいずれかに記載の白色発光ユニットであって、該第３の蛍光体が第１の赤色蛍光体と第２の赤色蛍光体とを含み、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の赤色蛍光体よりも低いことを特徴とする、白色発光ユニット。この白色発光ユニットにおいて、該第１の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度と、第２の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度との差は、好ましくは０．２以上、より好ましくは０．３以上である。
１２．前記１１．に記載の白色発光ユニットであって、該第２の赤色蛍光体が、該第１の赤色蛍光体よりも発光スペクトルのピーク波長を長波長側に有することを特徴とする、白色発光ユニット。
１３．前記１１．または１２．に記載の白色発光ユニットであって、該第１の赤色蛍光体がＳｒxＣａ1-xＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（０＜ｘ＜１）、Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：ＥｕまたはＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕを含むことを特徴とする、白色発光ユニット。この白色発光ユニットにおいて、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が０．０５以下であることが好ましい。また、この白色発光ユニットにおいて、該第２の赤色蛍光体は好ましくはＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕを含む。
本発明の更に他の要旨は、下記１４．〜１６．に存する。
１４．それぞれが半導体発光素子と波長変換部とを備える第１〜第Ｎ（ここで、Ｎは２以上の整数）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からそれぞれ放出される一次白色光が混合されてなる合成光を出力光とする白色半導体発光装置であって、該第１〜第Ｎの白色発光ユニットは、第１の一次白色光を放出する白色発光ユニットと第２の一次白色光を放出する白色発光ユニットとを少なくとも含み、光束で規格化した該第１の一次白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度は、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における強度よりも高く、光束で規格化した該第２の一次白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度は、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における強度よりも低く、更に、前記出力光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、かつ、光束で規格化した前記出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％である、ことを特徴とする白色半導体発光装置。
１５．前記１４．に記載の白色半導体発光装置において、前記第１の一次白色光を放出する白色発光ユニットが第１の赤色蛍光体を含む波長変換部を備え、前記第２の一次白色光を放出する白色発光ユニットが第２の赤色蛍光体を含む波長変換部を備え、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の赤色蛍光体よりも低いことを特徴とする、白色半導体発光装置。
１６．前記１４．または１５．に記載の白色半導体発光装置において、前記第１の一次白色光と前記第２の一次白色光との逆数相関色温度差が５０ＭＫ-1以下、好ましくは２５ＭＫ-1以下であることを特徴とする、白色半導体発光装置。
本発明によれば、鮮やかな赤色に関する再現性が改善された白色半導体発光装置が提供される。
白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 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。 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。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 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。 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。 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。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 ５８０ｎｍ強度比とＲ９の関係を示す。 ５８０ｎｍ強度比とＲ９の関係を示す。 ５８０ｎｍ強度比とＲ９の関係を示す。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 白色ＬＥＤの発光スペクトルを示す。 色度図（ＣＩＥ １９３１）を示す。
本発明の白色半導体発光装置は、好ましくは、少なくともひとつの白色発光ユニットを含む。白色発光ユニットは、半導体発光素子と、該半導体発光素子が発する光の波長を変換する蛍光体を含み、白色光を放出する。白色発光ユニットにおける半導体発光素子と蛍光体との光学的な結合の形態に限定はなく、両者の間は単に透明な媒体（空気を含む）で充たされているだけであってもよいし、あるいは、レンズ、光ファイバ、導光板、反射鏡などの光学素子が両者の間に介在していてもよい。
白色発光ユニットには、波長３６０〜４９０ｎｍの光を放出する半導体発光素子を好ましく用いることができる。半導体発光素子の発光部を構成する半導体の種類および該発光部の構造に特に限定はない。好ましい半導体発光素子は、窒化ガリウム系、酸化亜鉛系または炭化ケイ素系の半導体で形成された、ｐｎ接合型の発光部を有する発光ダイオード素子である。
白色発光ユニットに用いる蛍光体の形態に特に限定はなく、パウダー状であってもよいし、セラミック組織中に蛍光体相を含有する発光セラミックであってもよい。パウダー状の蛍光体は適宜な方法により固定化して使用する。固定化の方法に限定はないが、好ましくは、高分子材料またはガラスからなる透明な固体マトリックス中に蛍光体粒子を分散させるか、あるいは、適宜な部材の表面に電着その他の方法で蛍光体粒子を層状に堆積させる。
好ましい白色発光ユニットは、青色発光ダイオード素子と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体とを備え、青色発光ダイオード素子が放出する青色光の一部と、該青色光の他の一部が緑色蛍光体により波長変換されて生じる緑色光と、該青色光の更に他の一部が赤色蛍光体に
より波長変換されて生じる赤色光と、を成分として含む白色光を放出する。青色発光ダイオード素子の発光ピーク波長は、通常、４４０〜４７０ｎｍである。この白色発光ユニットは、更に、青色発光ダイオード素子が放出する青色光の一部を吸収して黄色発光する蛍光体を備えていてもよい。
別の好ましい白色発光ユニットは、紫外発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子と、青色蛍光体と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体とを備え、発光ダイオード素子が放出する紫外光または紫色光の一部が青色蛍光体により波長変換されて生じる青色光と、該紫外光または紫色光の他の一部が緑色蛍光体で波長変換されて生じる緑色光と、該紫外光または紫色光の更に他の一部が赤色蛍光体で変換されて生じる赤色光と、を成分として含む白色光を放出する。紫色発光ダイオード素子を用いる場合には、該素子が放出する紫色光の一部が白色光の成分に含まれてもよい。ストークスシフト損失が小さくなるという理由から、この白色発光ユニットには、紫外発光ダイオード素子よりも紫色発光ダイオード素子を使用することがより好ましい。
現在入手できる最も効率の高い紫色発光ダイオード素子は、ＩｎＧａＮ系の紫色発光ダイオード素子である。ＩｎＧａＮ系発光ダイオード素子は、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ｐｎ接合型発光ダイオード素子であり、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、白色発光ユニットに最も適した紫色発光ダイオード素子は、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系発光ダイオード素子であるといえる。
白色発光ユニットの構成に特段の限定はなく、半導体発光素子と蛍光体とを組合せてなる公知の白色発光装置の構成を任意に参照することができる。好適例は、汎用の白色ＬＥＤの構造を包含する。すなわち、白色発光ユニットは、１個または複数個の発光ダイオード素子を、砲弾型パッケージ、ＳＭＤ型パッケージなどのパッケージにマウントし、蛍光体を添加した透光性封止材で封止した構造とすることができる。
別の好適例に係る白色発光ユニットでは、パッケージを用いないで、回路基板上に発光ダイオード素子が直接マウントされる。この白色発光ユニットは、いわゆるチップ・オン・ボード型ユニットを包含する。蛍光体は、発光ダイオード素子が発する光が照射される位置に、適宜な方法で配置される。例えば、分散された蛍光体パウダーを含む透光性のシリコーン樹脂組成物が、発光ダイオード素子の表面に塗布される。あるいは、蛍光体パウダーが、電着などの方法によって、発光ダイオード素子の表面に堆積される。あるいは、別途工程で準備された、蛍光体を含有する透光性のシートが、発光ダイオード素子の上部に設置される。このシートは、蛍光体相を含む発光セラミックからなるシートであってもよいし、蛍光体パウダーを分散させた透光性の樹脂組成物からなるフィルムであってもよい。このフィルムは、樹脂、ガラス等からなる透明板の表面に積層されたものであってもよい。
本発明の白色半導体発光装置は、複数の白色発光ユニットを備え、各白色発光ユニットから放出される一次白色光が混合されてなる合成光を出力光とするものであってもよい。かかる実施形態において、該複数の白色発光ユニットは、互いに異なる発光スペクトルを有する２個の白色発光ユニットを含むことができる。
本発明の白色半導体発光装置は、白色発光ユニットを備えることを必須としない。一例
では、青色発光ユニットと、緑色発光ユニットと、赤色発光ユニットとを備え、該青色発光ユニットが放出する青色光と、該緑色発光ユニットが放出する緑色光と、該赤色発光ユニットが放出する赤色光と、を成分とする白色光を出力するものであってもよい。ここで、青色発光ユニットは、紫外発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子と、青色蛍光体とを備え、該発光ダイオード素子が放出する紫外光または紫色光が該青色蛍光体により波長変換されて生じる青色光を放出するように構成された発光ユニットである。また、緑色発光ユニットは、紫外発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子と、緑色蛍光体とを備え、該発光ダイオード素子が放出する紫外光または紫色光が該緑色蛍光体により波長変換されて生じる緑色光を放出するように構成された発光ユニットである。また、赤色発光ユニットとは、紫外発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子と、赤色蛍光体とを備え、該発光ダイオード素子が放出する紫外光または紫色光が該赤色蛍光体により波長変換されて生じる赤色光を放出するように構成された発光ユニットである。
本発明の白色半導体発光装置は、白色発光ユニットに加えて、上記の青色発光ユニット、緑色発光ユニット、赤色発光ユニットなどの各種発光ユニットを備え、各発光ユニットから放出される光が混合されてなる合成光を出力光とするものであってもよい。
本発明の白色半導体発光装置は、白色発光ユニットを備えるか否かにかかわらず、その出力光に青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む。ここで、青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を少なくとも含み、緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を少なくとも含み、赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を少なくとも含む。青色光成分の発生源は、半導体発光素子または、半導体発光素子が発する光を吸収し、波長変換により該青色光成分を含む光を放出する蛍光体の、少なくともいずれかを含む。一方、緑色光成分の発生源としては、半導体発光素子が発する光を吸収し、波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する蛍光体が必須である。また、赤色光成分の発生源として、半導体発光素子が発する光を吸収し、波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する蛍光体が必須である。半導体発光素子と比べてブロードな発光バンドを有する蛍光体を緑色光成分および赤色光成分の発生源に用いることは、演色性の良好な白色発光装置を得るうえでの極めて重要な要素である。
本発明の白色半導体発光装置において、青色光成分の発生源に用いることのできる好適な半導体発光素子は、ＩｎＧａＮ系の青色発光ダイオード素子である。好適例では、演色性を高めるために、発光ピーク波長を４４０〜４７０ｎｍの範囲に有する第１の発光ダイオード素子と、発光ピーク波長を４７０〜５００ｎｍの範囲に有する第２の発光ダイオード素子を備えていてもよい。ここで、第１の発光ダイオード素子の発光ピーク波長と、第２の発光ダイオード素子の発光ピーク波長は、１０ｎｍ以上離すものとし、好ましくは２０ｎｍ以上離す。発光ピーク波長を４７０〜５００ｎｍの範囲に有するＩｎＧａＮ系発光ダイオード素子として、非極性または半極性のＧａＮ基板上に、ＩｎＧａＮ発光層を含むＧａＮ系半導体をエピタキシャル成長させることにより製造されるものを好ましく用いることができる。
本発明の白色半導体発光装置において、波長変換による青色光成分の生成源には、紫外〜紫色光により励起可能な青色蛍光体を好ましく用いることができる。青色蛍光体とは、その発光色が、図１９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。かかる青色蛍光体の種類に特に限定はないが、好適例としては、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、ブロードな発光バンドを有する、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：ＥｕおよびＳｒ5-yＢａy（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（０＜ｙ＜５）が挙げられる。白色半導体発光装置の演色性を高めるためには、ブロードな発光バンドを有する青色蛍光体を用いることが有効である。
本発明の白色半導体発光装置において、緑色光成分の生成源には、緑色蛍光体を好ましく用いることができる。緑色蛍光体とは、その発光色が、図１９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。かかる緑色蛍光体の種類に特に限定はなく、例えば、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。この種の緑色蛍光体は、青色半導体発光素子を励起源として用いる場合に適している。
上記に好適例として示した緑色蛍光体は、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌなどの硫化物系緑色蛍光体と比べ、耐久性が良好である。特に、母体結晶がアルカリ土類ケイ酸窒化物またはサイアロンであるものは、窒素を含むために母体結晶中における原子間結合の共有結合性が高く、それゆえに極めて優れた耐久性および耐熱性を示す。一方、緑色蛍光体に限ったことではないが、硫黄を含む化合物の結晶を母体とする蛍光体の使用は推奨されない。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黒色物質を発生させる場合があるからである。
本発明の半導体発光装置において、赤色光成分の生成源には赤色蛍光体、特に、発光バンドの半値全幅が８０ｎｍ以上である赤色蛍光体を好ましく用いることができる。このような発光特性を有するあらゆる種類の赤色蛍光体を使用することができるが、好適例としては、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、アルカリ土類ケイ酸窒化物、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赤色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、（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窒化物結晶を母体とするものの具体例には、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕなどがある。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。赤色蛍光体の場合も、緑色蛍光体の場合と同様に、母体結晶が窒素を含むものは極めて優れた耐久性および耐熱性を有する。その中でも、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕおよび（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕは発光効率が高いこ
とから、特に好ましく用いることができる。
なお、本発明にいう赤色蛍光体は、その発光色が、図１９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。このような蛍光体は、大抵、発光ピーク波長を５９０〜７００ｎｍの範囲に有する。
本発明の白色半導体発光装置には、緑色光成分または赤色光成分の発生源の一部として、黄色蛍光体を用いることができる。黄色蛍光体とは、その発光色が、図１９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。好ましい黄色蛍光体としては、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。他の好ましい黄色蛍光体には、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。この種の黄色蛍光体は、青色半導体発光素子を励起源として用いる場合に適しているが、青色蛍光体が発する光を用いても励起可能である。
本発明の白色半導体発光装置は、白色照明に適した光、すなわち、光色の黒体輻射軌跡からの偏差Ｄｕｖが−２０〜＋２０の範囲、好ましくは−６．０〜＋６．０の範囲に入る光を発生させることを目的としている。いうまでもないことだが、出力光の色は、出力光を構成する成分光間の強度バランスを調整することにより、設定することができる。白色発光ユニットを備える実施形態においては、半導体発光素子と蛍光体とを組合せてなる公知の白色発光装置（例えば、白色ＬＥＤ）で採用されている手法を適宜用いて、白色発光ユニットが放出する白色光の相関色温度を設定することができる。
本発明者等が見出したところによれば、鮮やかな赤色の再現性が良好な白色半導体発光装置は、次の２つの条件が充たされる場合に得られる。第１の条件は、当該発光装置の出力光のスペクトルが、極大波長を６１５〜６４５ｎｍの範囲内に有していることである。第２の条件は、光束で規格化した当該発光装置の出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の、８０〜１００％であることである。
驚くべきは、出力光のスペクトルが、赤色スペクトル領域（５９０〜７８０ｎｍ）に有する極大波長が６３０ｎｍ未満の場合ですら、この第２の条件を充足させることによって、白色半導体発光装置の特殊演色評価数Ｒ９はかなりの程度改善されることである。この事実は、鮮やかな赤色の再現性を犠牲にすることなく、発光装置のストークスシフト損失を低減させることが可能であることを示している。
その一方で、出力光のスペクトルが深い赤色成分を豊富に含んでいても、第２の条件を充たさない白色半導体発光装置の特殊演色評価数Ｒ９は極めて低い値となる場合がある。本発明者等はこのことを、発光ピーク波長を約６６０ｎｍに有する赤色蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕを用いた白色ＬＥＤの試作を通して確認している。この事実は、当業者間においても従来知られていなかった新知見であると思われる。
以下の説明では、光束で規格化した発光装置の出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度（Ｉ１）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（Ｉ２）との比率（Ｉ１／Ｉ２）を、「５８０ｎｍ強度比」と呼ぶ場合がある。
上記第２の条件における好ましい５８０ｎｍ強度比は、上記第１の条件に係る極大波長が存する波長域によって異なる。出力光のスペクトルが極大波長を６１５ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の範囲内に有するときには、５８０ｎｍ強度比は８５〜１００％であることが好ましく、８５〜９５％であることがより好ましい。一方、出力光のスペクトルが極大波長を６３０〜６４５ｎｍの範囲内に有するときには、５８０ｎｍ強度比は９０〜１００％であることが好ましい。
上記第２の条件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。
また、上記第２の条件にいう、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。
Figure 2012056970
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。
上記第１の条件を充たす白色半導体発光装置を得るには、赤色光成分の生成源に、発光バンドの半値全幅が８０ｎｍ以上、かつ、発光ピーク波長が６２５ｎｍ以上である赤色蛍光体を用いればよい。使用する赤色蛍光体がひとつだけの場合には、発光ピーク波長を６２５〜６５５ｎｍの範囲に有するものを用いることが好ましい。複数の赤色蛍光体を使用する場合には、少なくともひとつを発光ピーク波長がλ1未満の範囲に存する赤色蛍光体から選択し、他の少なくともひとつを発光ピーク波長がλ1以上の範囲に存する赤色蛍光体から選択することができる。ここで、λ1は６２５〜６５５ｎｍの範囲内の任意の波長である。該複数の赤色蛍光体は、その全てを発光ピーク波長が６２５〜６５５ｎｍの範囲に存する赤色蛍光体から選択することができる。一例では、複数の赤色蛍光体の全てを、発光ピーク波長を６３０ｎｍ以上に有するものから選択してもよい。
上記第２の条件を充たすために、緑色光成分の生成源に用いる蛍光体と、赤色光成分の生成源に用いる蛍光体の、適切な選択が望まれる。例えば、前者として緑色蛍光体を、後者として赤色蛍光体を用いる場合、その両方に、発光スペクトルの波長５８０ｎｍにおけ
る相対強度（各蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度。以下では、これを略して、「５８０ｎｍ相対強度」ともいう。）が０．３未満であるもののみを用いた場合には、発光装置の５８０ｎｍ強度比が８０％を下回る可能性が高い。逆に、緑色蛍光体と赤色蛍光体の両方に、５８０ｎｍ相対強度が０．５より大きいもののみを用いた場合には、発光装置の５８０ｎｍ強度比が１００％を超える可能性が高い。
好適かつ簡便な方法として、５８０ｎｍ相対強度が異なる複数の赤色蛍光体を組合せて用いることにより、上記第２の条件を充足させることができる。例えば、ある赤色蛍光体（赤色蛍光体−１）を単独で用いたところ、得られた白色半導体発光装置の演色評価数Ｒａは良好（例えば８５）であるが、特殊演色評価数Ｒ９が低かった（例えば、６０未満）とする。この白色発光装置について５８０ｎｍ強度比を調べ、それが１００％より大きければ、赤色蛍光体−１に加え、５８０ｎｍ相対強度が赤色蛍光体−１よりも低い、他の赤色蛍光体（赤色蛍光体−２）を用いることにより、５８０ｎｍ相対強度を１００％以下とすることができる。反対に、赤色蛍光体−１を単独で用いて得られた白色半導体発光装置の５８０ｎｍ強度比が８０％より小さければ、赤色蛍光体−１に加えて、５８０ｎｍ相対強度が赤色蛍光体−１よりも高い、他の赤色蛍光体（赤色蛍光体−３）を追加的に用いればよい。赤色蛍光体−２および赤色蛍光体−３は、赤色蛍光体−１との間の５８０ｎｍ相対強度の差が大きい程、少量の追加使用で白色発光装置の５８０ｎｍ強度比に大きな変化をもたらす。従って、この５８０ｎｍ相対強度の差は好ましくは０．２以上、より好ましくは０．３以上である。
上記の例において、赤色蛍光体−２を追加使用する場合には、その赤色蛍光体−２が赤色蛍光体−１よりも発光ピーク波長を長波長側に有していることが好ましい。そのような赤色蛍光体−２の追加的使用は、白色発光装置の５８０ｎｍ強度比を低下させるとともに、発光装置の出力光スペクトルが赤色スペクトル領域（５９０〜７８０ｎｍ）に有する極大波長を長波長化させる。この極大波長が長い程、Ｒ９が最大となる５８０ｎｍ強度比は大きくなる傾向があるので、この赤色蛍光体−２は少量の追加で大きなＲ９改善効果を与えることになる。つまり、赤色蛍光体−２の追加に起因して生じる様々な影響を最小限に抑えながら、鮮やかな赤色に関する再現性を改善することができる。
赤色蛍光体の中でもＳｒxＣａ1-xＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（０＜ｘ＜１）およびＣａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕは、単独で使用した場合でも演色評価数Ｒａおよび特殊演色評価数Ｒ９の良好な白色半導体発光装置を与えるが、それに加えて、発光ピーク波長をより長波長側に有し、かつより低い５８０ｎｍ相対強度を有する赤色蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ）を併用することにより、更に特殊演色評価数Ｒ９が改善された白色発光装置を得ることができる。Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕと類似した発光スペクトルを有する赤色蛍光体ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕについても、同様の効果が期待できる。なお、Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕは、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕにおいてｎ＝２としたものと同義である。
上記第２の条件を充たすために、５８０ｎｍ相対強度が異なる複数の赤色蛍光体を組合せて用いる代わりに、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、５８０ｎｍ相対強度が異なる複数の黄色蛍光体を組み合せて用いることも、また可能である。
本発明の実施形態に係る白色半導体発光装置は、それぞれが半導体発光素子と波長変換部とを備える第１〜第Ｎ（ここで、Ｎは２以上の整数）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からそれぞれ放出される一次白色光が混合されてなる合成光を出力光とする発光装置であってもよい。かかる発光装置は、第１の一次白色光を放出す
る白色発光ユニット（白色発光ユニット−１）と第２の一次白色光を放出する白色発光ユニット（白色発光ユニット−２）とを含み、光束で規格化した該第１の一次白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度よりも高く、光束で規格化した該第２の一次白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度よりも低いものであってもよい。この場合、白色発光ユニット−１への投入電力と白色発光ユニット−２への投入電力とを制御して、発光装置の出力光に占める第１の一次白色光の比率と第２の一次白色光の比率を調整することによって、発光装置が前記第２の条件を充足する状態を達成することができる。
このような、２種類の白色発光ユニットへの投入電力の比率制御による白色発光装置のＲ９制御を可能とするために、上記の白色発光ユニット−１に用いる赤色蛍光体と白色発光ユニット−２に用いる赤色蛍光体の５８０ｎｍ相対強度を相異ならしめることができる。この実施形態において、第１の一次白色光と第２の一次白色光の逆数相関色温度差を小さくすれば、白色発光ユニット−１と白色発光ユニット−２との発光強度比を変化させたときの、白色半導体発光装置の出力光の色変化を抑制できる。この目的のためには、第１の一次白色光と第２の一次白色光の逆数相関色温度差は５０ＭＫ-1以下とすることが好ましく、２５ＭＫ-1以下とすることがより好ましい。
後記表６に示す模擬白色発光装置Ｓ−１は、かかる実施形態に係る白色半導体発光装置のシミュレーション例と見なすことができる。模擬白色発光装置Ｓ−１において、上記白色発光ユニット−１および白色発光ユニット−２に相当するのは白色ＬＥＤサンプルＶ−２およびＶ−７である。Ｖ−２が放出する一次白色光とＶ−７が放出する一次白色光の強度比が１０：０〜０：１０まで変化したとき、該模擬白色発光装置Ｓ−１の演色性は大きく変化するにもかかわらず、該２種類の一次白色光の色度差が極めて小さいので、模擬白色発光装置Ｓ−１の出力光の色度変化は殆ど生じていない。
上記第２の条件を充たすための別の方法として、出力光のフィルタリングが挙げられる。この方法は、該第２の条件を充たすうえで出力光の５８０ｎｍ強度比を低下させる必要がある場合に採用し得るものであり、５８０ｎｍを含む波長帯の光をフィルタ手段を用いたフィルタリングによって白色半導体発光装置の出力光から部分的に除去するというものである。フィルタ手段は具体的構成により限定されるものではなく、光学的原理または光吸収物質による吸収に基づいて透過光または反射光から５８０ｎｍを含む波長帯の光を部分的に除去する機能を有する、任意の光透過部材または光反射部材であり得る。光透過部材であるフィルタ手段として、特開２０１０−３９２０６号公報（特許文献９）に開示されたマイナスフィルタ（光学フィルタ）や、特開２００９−２５１５１１号公報（特許文献１０）に開示された、シアニン系化合物、スクワリリウム系化合物、テトラアザポルフィリン系化合物などからなる波長選択吸収色素を光吸収物質として含有する吸収フィルタなどが好ましく例示される。また、光反射部材であるフィルタ手段の一例として、このような波長選択吸収色素が反射面に固定化された光反射器、あるいは、このような波長選択吸収色素を添加した樹脂で形成した反射面を有する光反射器が挙げられる。
上記フィルタ手段の設置位置は限定されず、例えば白色発光ユニットを含む白色半導体発光装置の場合には、白色発光ユニット内にフィルタ手段を設置し、予め５８０ｎｍを含む波長帯の光が該フィルタ手段によって部分的に除去された白色光が、該ユニットから放出されるよう構成することができる。そのためには、白色発光ユニット内で生じる５８０ｎｍを含む波長帯の光が、該ユニット内から外部に放出されるまでに通過する経路上に、上記フィルタ手段（光透過部材または光反射部材）を設置すればよい。一実施形態では、白色発光ユニット内に設けられた、蛍光体粒子が分散された透明な固体マトリックス（波長変換部）に対して、上記の波長選択吸収色素を添加することができる。すなわち、波長
変換部にフィルタ手段が一体化された構成である。
白色発光ユニットが放出する白色光を外部に導く光学系を備える白色半導体発光装置においては、該光学系の一部に、５８０ｎｍを含む波長帯の光の一部を該白色光から除去するための上記フィルタ手段を含めることができる。この場合には、フィルタリング除去する光の量が調整可能となるよう、フィルタ手段を着脱可能あるいは交換可能な形式で光学系に組み込んでもよい。かかる構成によれば、白色発光ユニットから放出される白色光のスペクトルに応じてフィルタ手段を機能させることにより、発光装置の５８０ｎｍ強度比を最適化すること、すなわち、特殊演色評価数Ｒ９を最大化することが、可能となる。
複数の発光ユニットを備え、該複数の発光ユニットからそれぞれ放出される光が混合されてなる合成光を出力光とする白色半導体発光装置の場合には、少なくともひとつの発光ユニットが放出する光から、一般的なショートパスフィルタまたはロングパスフィルタを用いて５８０ｎｍを含む波長帯を除去することにより、５８０ｎｍ強度比を下げることが可能である。例を用いて説明すると、青色発光ユニット、緑色発光ユニットおよび赤色発光ユニットを備える白色半導体発光装置では、ショートパスフィルタを用いて緑色発光ユニットが放出する光から波長５８０ｎｍを含む長波長側の波長成分を除去する、あるいは、ロングパスフィルタを用いて赤色発光ユニットが放出する光から波長５８０ｎｍを含む短波長側の波長成分を除去することによって、５８０ｎｍ強度比を低下させることができる。
本発明の白色半導体発光装置は、白色光のみを出力可能な発光装置に限定されるものではなく、白色光以外の光を発生させる機能を兼ね備えていてもよい。また、本発明の白色半導体発光装置は、色温度可変の白色発光装置、すなわち、種々の色温度を有する白色光を出力可能な白色発光装置であってもよい。また、本発明の白色半導体発光装置は、点灯モードの切替により演色性を変更ないし調節できるものであってもよい。
＜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。前述の第１の条件および第２の条件が充足されるとき白色半導体発光装置の鮮やかな赤色に関する再現性が改善される、との知見は、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。
Figure 2012056970
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、発光スペクトルの特性を示している。発光スペクトルの特性としては、主発光バンドのピーク波長（発光ピーク波長）および半値全幅と、「相対強度＠５８０ｎｍ」を示している。これらはいずれも、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。「相対強度＠５８０ｎｍ」とは前述の５８０ｎｍ相対強度と同義であり、発光ピーク波長における発光スペククトルの強度（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。
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、赤色発光ユニットの発光スペクトル測定結果に基づいている。この赤色発光ユニットは、発光ピーク波長４０２ｎｍのＩｎＧａＮ系発光ダイオードチップ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発光ユニットへの印加電流は２０ｍＡである。
ＣＡＳＯＮ−１およびＣＡＳＯＮ−２は、いずれも一般式Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-x
Ｏx：Ｅｕで表される赤色蛍光体であるが、恐らくはｘ値の違い等の原因により、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。この蛍光体の一般式は、ときどき、ＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕと表記される場合がある。
ＣＡＳＮ−１およびＣＡＳＮ−２は、いずれも一般式ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕで表される赤色蛍光体であるが、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（母体が同一の基本構造を有する蛍光体）が、付活剤濃度、不純物濃度、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。
表１に掲げた蛍光体を用いて作製した白色ＬＥＤサンプルのリストを、表２および表３に示す。表２に示すＶ−１からＶ−１１までの１１種類のサンプルは、発光ピーク波長を約４０５ｎｍに有する紫色発光ダイオード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−１０までの１０種類のサンプルは、発光ピーク波長を約４５０ｎｍに有する青色発光ダイオード素子を、青色光の発生源および蛍光体の励起源に用いている。
Figure 2012056970
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白色ＬＥＤサンプルＶ−１〜Ｖ−１１、Ｂ−１〜Ｂ−１０は、いずれも、３５０μｍ角のＩｎＧａＮ系発光ダイオード素子（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、発光ダイオード素子を封止するシリコーン樹脂組成物における各蛍光体の配合比（濃度）を示している。例えば、サンプル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、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。
表４および表５に、白色ＬＥＤサンプルＶ−１〜Ｖ−１１、Ｂ−１〜Ｂ−１０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における極大波長、および５８０ｎｍ強度比の各値は、いずれも、１個の白色ＬＥＤサンプルに電流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。
Figure 2012056970
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赤色蛍光体としてＣＡＳＯＮ−１を用いた白色ＬＥＤサンプルＶ−１と、ＣＡＳＯＮ−２を用いた白色ＬＥＤサンプルＶ−２に着目すると、表４に示すように、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。また、特殊演色評価数Ｒ９についても、Ｖ−１が８８、Ｖ−２が７６と、いずれも良好な値である。しかし、Ｒａとは異なり、Ｒ９に関してはＶ−１とＶ−２の差が比較的大きい。
図１は、白色ＬＥＤサンプル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は６３１ｎｍ、Ｖ−２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、重ねて示したものである。図１からは、５８０ｎｍを中心とする幅約１００ｎｍの波長範囲内で、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いることがわかる。
図２は、白色ＬＥＤサンプル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、重ねて示したものである。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。
図３は、白色ＬＥＤサンプル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、重ねて示したものである。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。
図２と図３を比較すると、一見したところでは、白色ＬＥＤサンプルの発光スペクトルの演色性評価用基準光のスペクトルからの乖離の程度に関して、Ｖ−１とＶ−２との間に大きな違いはないように見える。しかし、波長５８０ｎｍにおけるスペクトル強度に着目すると、Ｖ−１の発光スペクトル強度は基準光のスペクトル強度を下回っているのに対し（５８０ｎｍ強度比９７％）、Ｖ−２の発光スペクトル強度は演色性評価用基準光のスペクトル強度を僅かであるが上回っている（５８０ｎｍ強度比１０１％）。
表６に示すのは、白色ＬＥＤサンプルＶ−２とＶ−７とを組み合わせることにより得られる理想的な白色発光装置の発光特性をシミュレートした結果である。換言すれば、Ｖ−２とＶ−７のそれぞれの発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−１の発光特性である。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を赤色光成分の発生源とする白色ＬＥＤサンプルである。図４に、Ｖ−７の発光スペクトルを示す。
表６のシミュレーションでは、それぞれ光束で規格化した白色ＬＥＤサンプル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および５８０ｎｍ強度比を算出した。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を出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−１の発光特性が示されている。
Figure 2012056970
表６に示すように、模擬白色発光装置Ｓ−１のＲａおよびＲ９が最大となるのは、出力光のスペクトルが、Ｖ−２の発光スペクトルとＶ−７の発光スペクトルを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５８０ｎｍ強度比は９６％である。図５に、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５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。
一方、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サンプルであるＶ−３およびＶ−４の発光スペクトルを、図６および図７にそれぞれ示す。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サンプルの発光スペクトル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。
図６に発光スペクトルを示す白色ＬＥＤサンプルＶ−３は、極めて優れた演色性を有している（Ｒａ＝９７、Ｒ９＝９８）。このＶ−３の５８０ｎｍ強度比は９５％である。また、図７に発光スペクトルを示す白色ＬＥＤサンプルＶ−４も、高い演色性を備えている（Ｒａ＝９６、Ｒ９＝９３）。Ｖ−４の５８０ｎｍ強度比は９２％である。
表７〜１１に示すのは、それぞれ、２種類の白色ＬＥＤサンプルを組み合わせることにより得られる理想的な白色発光装置の発光特性をシミュレートした結果である。換言すれば、２種類の白色ＬＥＤサンプルのそれぞれの発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置の発光特性を計算した結果である。各シミュレーションにおいて、表６のシミュレーションと同様に、それぞれ光束で規格化した２種類の白色ＬＥＤサンプル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および５８０ｎｍ強度比を算出した。
表７には、白色ＬＥＤサンプルＶ−６およびＶ−７の発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−２の発光特性を示す。図８にはＶ−６の発光スペクトルを示す。
表７のシミュレーションによれば、Ｖ−６の発光スペクトルとＶ−７の発光スペクトルを８：２の比率で合算した合成スペクトル（５８０ｎｍ強度比８９％）を出力光のスペクトルとする模擬白色発光装置は、出力光のスペクトルが赤色スペクトル領域に有する極大波長が６２７ｎｍと比較的短い波長であるにもかかわらず、鮮やかな赤色に関する再現性が極めて高いもの（Ｒ９＝９６）となる。
Figure 2012056970
表８には、白色ＬＥＤサンプルＶ−５およびＶ−７の発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−３の発光特性を示す。図９にはＶ−５の発光スペクトルを示す。
白色ＬＥＤサンプルＶ−５はそれ自体の演色性が必ずしも良好ではない（Ｒａ＝６５、Ｒ９＝−６０）。白色ＬＥＤサンプルＶ−７も同様である（Ｒａ＝６９、Ｒ９＝−２１）。しかし、表８のシミュレーションによれば、Ｖ−５の発光スペクトルとＶ−７の発光スペクトルを３：７の比率で合算した合成スペクトル（５８０ｎｍ強度比１０２％）を出力光のスペクトルとする模擬白色発光装置は、良好な演色性を備えるものとなる（Ｒａ＝９６、Ｒ９＝８７）。このシミュレーション結果は、本発明者等がこれまで確認した中で唯一、５８０ｎｍ強度比が１００％を超える場合においてＲ９が８０を超えた例であり、出力光のスペクトルが赤色スペクトル領域に有する極大波長が長くなると、Ｒ９が最大となる５８０ｎｍ強度比が大きくなる傾向の存在を示すものと考えている。
Figure 2012056970
表９には、白色ＬＥＤサンプルＶ−６およびＶ−１の発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−４の発光特性を示す。Ｖ−６とＶ−１はそれぞれが比較的高い演色性を有しているが、この表が示すように、これらの発光スペクトルの合算比率が９：１〜１：９の範囲において、模擬白色発光装置Ｓ−４の演色性にはさほど大きな変化が見られなかった。その理由のひとつには、白色ＬＥＤサンプルＶ−６に用いられている赤色蛍光体ＳＣＡＳＮと、白色ＬＥＤサンプルＶ−１に用いられている赤色蛍光体ＣＡＳＯＮ−１の５８０ｎｍ相対強度の差が小さいことが考えられる。また、ＳＣＡＳＮよりＣＡＳＯＮ−１の発光ピーク波長が長波長であるのに対し、５８０ｎｍ相対強度はＳＣＡＳＮよりＣＡＳＯＮ−１の方が大きく、このような赤色蛍光体の組み合わせの場合には際立った演色性向上効果が生じない可能性が考えられる。
Figure 2012056970
表１０には、白色ＬＥＤサンプルＶ−５およびＶ−１の発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−５の発光特性を示す。模擬白色発光装置Ｓ−５では、Ｖ−５の発光スペクトルとＶ−１の発光スペクトルの合算比率が９：１〜１：９の範囲で出力光の５８０ｎｍ強度比が１００％を超えており、該合算比率が２：８および１：９のとき演色評価数Ｒａは９０に達したが、特殊演色評価数Ｒ９は７０に達しなかった。
Figure 2012056970
表１１には、白色ＬＥＤサンプルＢ−５およびＢ−６の発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−６の発光特性を示す。また、図１０に白色ＬＥＤサンプルＢ−５の発光スペクトルを、図１１に白色ＬＥＤサンプルＢ−６の発光スペクトルを、それぞれ示す。Ｂ−５は、青色発光ダイオード素子に、黄色蛍光体ＹＡＧと、赤色蛍光体ＣＡＳＮ−２とを組み合わせたものであり、緑色蛍光体を備えていない。Ｂ−５は良好な演色評価数を有するが（Ｒａ＝８３）、鮮やかな赤色に関する再現性には劣っている（Ｒ９＝４０）。一方、青色発光ダイオード素子に緑色蛍光体ＣＳＭＳと赤色蛍光体ＣＡＳＮ−２を組み合わせたＢ−６は高い演色評価数を有し（Ｒａ＝９５）、鮮やかな赤色に関する再現性にも優れている（Ｒ９＝９３）。
意外なことに、模擬白色発光装置Ｓ−６のＲａおよびＲ９が最大となったのは、出力光のスペクトルが、Ｂ−５の発光スペクトルとＢ−６の発光スペクトルを１：９の比率で合算した合成スペクトルのときだということである（Ｒａ＝９８、Ｒ９＝９８）。このときの５８０ｎｍ強度比は９４％である。また、これらのスペクトルの合算比率が２：８（５８０ｎｍ強度比９６％）のときも、模擬白色発光装置Ｓ−６のＲａおよびＲ９は十分に良好な値であった（Ｒａ＝９８、Ｒ９＝９０）。これらの結果を意外とする理由は、黄色蛍光体を用いた白色半導体発光装置は、一般に、これを用いないものよりも演色性に劣ると考えられているためである。
Figure 2012056970
実際に、青色発光ダイオード素子と、緑色蛍光体ＣＳＭＳ、黄色蛍光体ＹＡＧおよび赤色蛍光体ＣＡＳＮ−２を用いて作製した白色ＬＥＤサンプルは、Ｂ−７およびＢ−８である。このうち、５８０ｎｍ強度比が９３％であるＢ−８は、極めて優れた演色性を有していた（Ｒａ＝９８、Ｒ９＝９７）。一方、５８０ｎｍ強度比が１０１％であるＢ−７は、高い演色評価数を有するが（Ｒａ＝９１）、鮮やかな赤色に関する再現性は良好ではなかった（Ｒ９＝６７）。図１２にＢ−８の発光スペクトルを示す。
図１３は、表６〜表１１に示す６種類のシミュレーションから得られた模擬白色発光装置Ｓ−１〜Ｓ−６の５８０ｎｍ強度比とＲ９の全てを、ひとつのグラフにプロットしたものである。グラフの横軸が５８０ｎｍ強度比、縦軸がＲ９である。プロットの結果は、発光装置が備える成分光の発生源（発光ダイオード素子、蛍光体）の種類によらない、ある特定の傾向が存在することを示している。すなわち、５８０ｎｍ強度比が約９０％のところにＲ９のピークが存在し、５８０ｎｍ強度比がこれより低くなっても、また、高くなっても、Ｒ９は低下するという傾向である。したがって、半導体白色発光装置のＲ９を改善するには、その５８０ｎｍ強度比が８０〜１００％の範囲内となるようにすればよいといえる。
図１４は、図１３と同様のプロットを、模擬白色発光装置の出力光のスペクトルが赤色スペクトル領域に有する極大波長が６３０ｎｍ以下である場合について行った結果である。この図から、Ｒ９が最も高くなるのは、５８０ｎｍ強度比が９０〜１００％のときであるといえる。
図１５は、図１３と同様のプロットを、模擬白色発光装置の出力光のスペクトルが赤色スペクトル領域に有する極大波長が６３０ｎｍ以上である場合について行った結果である。この図から、Ｒ９が最も高くなるのは、５８０ｎｍ強度比が８５〜１００％のときであり、特に、８５〜９５％のときであるといえる。
表６〜表１１に示す６種類のシミュレーションは、白色発光装置の発光スペクトルが赤色スペクトル領域に有する極大波長が６１５〜６４５ｎｍの範囲内に存すれば、前述の条件２を充足させることにより、鮮やかな赤色に関する演色性の改善が可能であることを示
している。
表１２〜１４に示すのは、色温度が大きく異なる２種類の白色ＬＥＤサンプルを組み合わせることにより得られる理想的な白色発光装置の発光特性をシミュレートした結果である。換言すれば、色温度が大きく異なる２種類の白色ＬＥＤサンプルのそれぞれの発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置の発光特性を計算した結果である。表１２〜１４の各シミュレーションでは、それぞれ光束で規格化した２種類の白色ＬＥＤサンプル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および５８０ｎｍ強度比を算出した。
Figure 2012056970
Figure 2012056970
Figure 2012056970
表１２は、白色ＬＥＤサンプルＢ−９（相関色温度約６５００Ｋ）およびＢ−２（相関色温度約３０００Ｋ）の発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−７の発光特性を計算した結果である。図１６には白色ＬＥＤサンプルＢ−９の発光スペクトルを、また、図１７には白色ＬＥＤサンプルＢ−２の発光スペクトルを、それぞれ示す。模擬白色発光装置Ｓ−７の相関色温度は、合成スペクトルに含まれるＢ−９およびＢ−２の発光スペクトルの比率に応じて、Ｂ−９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。相関色温度３０００〜６５００Ｋの全範囲で模擬白色発光装置Ｓ−７の５８０ｎｍ強度比は９２〜９４％となり、特殊演色評価数Ｒ９は８９〜９８という高い値となった。
表１３は、白色ＬＥＤサンプルＢ−１０（相関色温度約６４００Ｋ）および白色ＬＥＤサンプルＢ−２（相関色温度約３０００Ｋ）の発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−８の発光特性を計算した結果である。図１８には白色ＬＥＤサンプルＢ−１０の発光スペクトルを示す。Ｂ−１０は、演色評価数は高いが、鮮やかな赤色に関する再現性には劣っている（Ｒａ＝９０、Ｒ９＝４５）。一方、Ｂ−２は、演色評価数が高く、かつ、鮮やかな赤色に関する再現性にも優れている（Ｒａ＝９６、Ｒ９＝９０）。模擬白色発光装置Ｓ−８の演色評価数Ｒａは、出力光のスペクトルが、Ｂ−１０の発光スペクトルとＢ−２の発光スペクトルとをいずれの比率で合算した合成スペクトルである場合も、９０以上という高い値となった。一方、Ｒ９は、Ｂ−２の発光スペクトルが合成スペクトルに占める比率が高くなるにつれて上昇する傾向を示した。５８０ｎｍ強度比とＲ９との間には負の相関があり、５８０ｎｍ強度比が１００％を下回るときに、Ｒ９は８６〜９１という高い値となった。
表１４は、白色ＬＥＤサンプルＢ−９（相関色温度約６５００Ｋ）および白色ＬＥＤサンプルＢ−４（相関色温度約２９００Ｋ）の発光スペクトルを合算した合成スペクトルを出力光のスペクトルとする、模擬白色発光装置Ｓ−９の発光特性である。Ｂ−９は、演色評価数が高く、かつ、鮮やかな赤色に関する再現性にも優れている（Ｒａ＝９５、Ｒ９＝９４）。一方、Ｂ−４は演色評価数は高いが、鮮やかな赤色に関する再現性には劣っている（Ｒａ＝８８、Ｒ９＝３７）。模擬白色発光装置Ｓ−９の演色評価数Ｒａは、出力光の
スペクトルが、Ｂ−９の発光スペクトルとＢ−４の発光スペクトルとをいずれの比率で合算した合成スペクトルである場合も、９０以上という高い値となった。一方、Ｒ９は、Ｂ−９の発光スペクトルが合成スペクトルに占める比率が高くなるにつれて上昇する傾向を示した。５８０ｎｍ強度比とＲ９との間には負の相関があり、５８０ｎｍ強度比が１００％を下回るとき、Ｒ９は８９〜９７という高い値となった。
シミュレーションに用いていない白色ＬＥＤサンプルについて述べると、紫色発光ダイオード素子を蛍光体の励起源に用いたＶ−８、Ｖ−９、Ｖ−１０およびＶ−１１は、いずれも上記第１の条件および第２の条件を充足しており、かつ、鮮やかな赤色に関する再現性が良好である。この４つの白色ＬＥＤサンプルは、いずれも青色蛍光体がシミュレーションに用いた白色ＬＥＤサンプルと異なっている。また、Ｖ−８およびＶ−９に用いられている青色蛍光体と、Ｖ−１０およびＶ−１１に用いられている青色蛍光体とは異なっている。さらに、Ｖ−１０およびＶ−１１は、それぞれ、緑色蛍光体もシミュレーションに用いた白色ＬＥＤサンプルとは異なっている。
青色発光ダイオード素子を青色光の発生源および蛍光体の励起源に用いたＢ−１およびＢ−３は、いずれも上記第１の条件を充足している。更に、前者は上記第２の条件も充足している。一方、後者は該第２の条件を充足していない。白色ＬＥＤサンプルＢ−１の演色評価数Ｒａと特殊演色評価数Ｒ９はいずれも極めて高い（Ｒａ＝９７、Ｒ９＝９６）。それに対し、白色ＬＥＤサンプルＢ−３の演色評価数Ｒａは良好であるが、特殊演色評価数Ｒ９は低い（Ｒａ＝８９、Ｒ９＝４３）。
本発明の実施形態には以下に記す白色半導体発光装置および照明装置が包含される。
（１）出力光が青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含み、該青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色半導体発光装置であって、該青色光成分の発生源は半導体発光素子または半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第１の蛍光体のいずれかまたは両方を含み、該緑色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体を含み、該赤色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体を含み、該出力光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％である、白色半導体発光装置。
（２）該青色光成分の発生源が青色半導体発光素子を含む、上記（１）の白色半導体発光装置。
（３）該青色半導体発光素子が発光ピーク波長を４４０〜４７０ｎｍの範囲に有する青色発光ダイオード素子を含む、上記（２）の白色半導体発光装置。
（４）該出力光が、更に、発光ピーク波長を４７０〜５００ｎｍの範囲に有する発光ダイオード素子が放出する光を含む、上記（３）の白色半導体発光装置。
（５）上記発光ピーク波長を４７０〜５００ｎｍの範囲に有する発光ダイオード素子が、非極性または半極性のＧａＮ基板と、該基板上にエピタキシャル成長した複数のＧａＮ系半導体層とを含み、該複数のＧａＮ系半導体層は発光デバイス構造を構成する層としてＩｎＧａＮ発光層と該ＩｎＧａＮ発光層を挟むｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層とを含む、上記（４）の白色半導体発光装置。
（６）該青色光成分の発生源が該第１の蛍光体を含み、該第１の蛍光体が青色蛍光体を含む、上記（１）の白色半導体発光装置。
（７）該青色蛍光体の励起源が、発光ピーク波長を４００〜４２０ｎｍの範囲に有するＩｎＧａＮ系発光ダイオード素子を含む、上記（６）の白色半導体発光装置。
（８）該青色蛍光体が、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蛍光体を含む、上記（６）または（７）の白色半導体発光装置。
（９）該青色蛍光体が（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：ＥｕおよびＳｒ5-yＢａy（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（０＜ｙ＜５）から選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（８）の白色半導体発光装置。
（１０）該第２の蛍光体が緑色蛍光体を含む、上記（１）〜（９）のいずれかの白色半導体発光装置。
（１１）該緑色蛍光体が、Ｅｕ2+を付活剤とし、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蛍光体を含む、上記（１０）の白色半導体発光装置。
（１２）該緑色蛍光体が、（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サイアロン：Ｅｕ、Ｓｒ3Ｓｉ13Ａｌ3Ｏ2Ｎ21：ＥｕおよびＳｒ5Ａｌ5Ｓｉ21Ｏ2Ｎ35：Ｅｕから選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（１１）の白色半導体発光装置。
（１３）該緑色蛍光体が、Ｃｅ3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物またはアルカリ土類金属スカンジウム酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記（１０）〜（１２）のいずれかの白色半導体発光装置。
（１４）該緑色蛍光体が、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：ＣｅおよびＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅから選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（１３）の白色半導体発光装置。
（１５）該第２の蛍光体が、第１の緑色蛍光体と第２の緑色蛍光体とを含み、該第２の緑色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の緑色蛍光体よりも低い、上記（１０）の白色半導体発光装置。
（１６）該第３の蛍光体が赤色蛍光体を含む、上記（１）〜（１５）のいずれかの白色半導体発光装置。
（１７）該第３の蛍光体が、発光バンドの半値全幅８０ｎｍ以上の赤色蛍光体を含む、上記（１６）の白色半導体発光装置。
（１８）該赤色蛍光体が、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、アルカリ土類ケイ酸窒化物、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を含む、上記（１７）の白色半導体発光装置。
（１９）該赤色蛍光体が、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕおよび（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕから選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（１８）の白色半導体発光装置。
（２０）該第３の蛍光体が、発光バンドの半値全幅が８０ｎｍ以上かつ発光ピーク波長が６２５ｎｍ以上である赤色蛍光体を含む、上記（１６）の白色半導体発光装置。
（２１）該第３の蛍光体が、発光ピーク波長をλ1未満の範囲に有する赤色蛍光体と発光ピーク波長をλ1以上の範囲に有する赤色蛍光体とを含む、上記（１６）または（２０）の白色半導体発光装置。ここで、λ1は６２５〜６５５ｎｍの範囲内の任意の波長である。
（２２）該第３の蛍光体が、第１の赤色蛍光体と第２の赤色蛍光体とを含み、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の赤色蛍光体よりも低い、上記（１６）の白色半導体発光装置。
（２３）該第１の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度と、該第２の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度との差が、０．２
以上である上記（２２）の白色半導体発光装置。
（２４）該第１の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度と、該第２の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度との差が、０．３以上である上記（２３）の白色半導体発光装置。
（２５）該第２の赤色蛍光体が該第１の赤色蛍光体よりも発光ピーク波長を長波長側に有している、上記（２２）〜（２４）のいずれかの白色半導体発光装置。
（２６）該第１の赤色蛍光体および該第２の赤色蛍光体は発光ピーク波長を６３０〜６５５ｎｍの範囲に有している、上記（２２）〜（２５）のいずれかの白色半導体発光装置。（２７）該第１の赤色蛍光体がＳｒxＣａ1-xＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（０＜ｘ＜１）、Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：ＥｕまたはＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕを含む、上記（２２）の白色半導体発光装置。
（２８）該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が０．０５以下である、上記（２７）の白色半導体発光装置。
（２９）該第２の赤色蛍光体がＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕを含む、上記（２７）または（２８）の白色半導体発光装置。
（３０）該第２の蛍光体または該第３の蛍光体のいずれかまたは両方が黄色蛍光体を含む、上記（１）〜（２９）のいずれかの白色半導体発光装置。
（３１）該黄色蛍光体が、Ｃｅ3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物またはランタンケイ素窒化物からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記（３０）の白色半導体発光装置。（３２）該黄色蛍光体が、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：ＣｅおよびＣａ1.5xＬａ3-xＳｉ6Ｎ11：Ｃｅから選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（３１）の白色半導体発光装置。
（３３）該青色光成分、該緑色光成分および該緑色光成分のいずれの発生源にも、硫黄を含む化合物の結晶を母体とする蛍光体を含まない、上記（１）〜（３２）のいずれかの白色半導体発光装置。
（３４）該出力光の黒体輻射軌跡からの偏差Ｄｕｖが−６．０〜＋６．０の範囲内である、上記（１）〜（３３）のいずれかの白色半導体発光装置。
（３５）該出力光の相関色温度が２０００Ｋ〜６５００Ｋである、上記（１）〜（３４）のいずれかの白色半導体発光装置。
（３６）該出力光の相関色温度が２０００Ｋ〜４０００Ｋである、上記（３５）の白色半導体発光装置。
（３７）該出力光のスペクトルが６１５ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８５〜１００％である、上記（１）〜（３６）のいずれかの白色半導体発光装置。
（３８）該出力光のスペクトルが６３０〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の９０〜１００％である、上記（１）〜（３６）のいずれかの白色半導体発光装置。
（３９）上記（１）〜（３８）のいずれかの白色半導体発光装置を含む照明装置。
本発明の実施形態には以下に記す白色発光ユニットおよび照明装置が包含される。
（４０）青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む白色光を放出し、該青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色発光ユニットであって、該青色光成分を含む光を放出する半導体発光素子と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体と、該半導体発光素子が発す
る光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体とを備え、該白色光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％である白色発光ユニット。
（４１）該半導体発光素子が青色半導体発光素子を含む、上記（４０）の白色発光ユニット。
（４２）該青色半導体発光素子が発光ピーク波長を４４０〜４７０ｎｍの範囲に有する青色発光ダイオード素子を含む、上記（４１）の白色発光ユニット。
（４３）該青色光成分および／または該緑色光成分の発生源として、更に、発光ピーク波長を４７０〜５００ｎｍの範囲に有する発光ダイオード素子を備える、上記（４２）の白色発光ユニット。
（４４）上記発光ピーク波長を４７０〜５００ｎｍの範囲に有する発光ダイオード素子が、非極性または半極性のＧａＮ基板と、該基板上にエピタキシャル成長した複数のＧａＮ系半導体層とを含み、該複数のＧａＮ系半導体層は発光デバイス構造を構成する層としてＩｎＧａＮ発光層と該ＩｎＧａＮ発光層を挟むｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層とを含む、上記（４３）の白色発光ユニット。
（４５）青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む白色光を放出し、該青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色発光ユニットであって、半導体発光素子と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第１の蛍光体と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体とを備え、該白色光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％である白色発光ユニット。
（４６）該第１の蛍光体が青色蛍光体を含む、上記（４５）の白色発光ユニット。
（４７）該半導体発光素子が、発光ピーク波長を４００〜４２０ｎｍの範囲に有するＩｎＧａＮ系紫色発光ダイオード素子を含む、上記（４６）の白色発光ユニット。
（４８）該青色蛍光体が、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蛍光体を含む、上記（４６）または（４７）の白色発光ユニット。
（４９）該青色蛍光体が（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：ＥｕおよびＳｒ5-yＢａy（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（０＜ｙ＜５）から選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（４８）の白色発光ユニット。
（５０）該第２の蛍光体が緑色蛍光体を含む、上記（４０）〜（４９）のいずれかの白色発光ユニット。
（５１）該緑色蛍光体が、Ｅｕ2+を付活剤とし、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蛍光体を含む、上記（５０）の白色発光ユニット。
（５２）該緑色蛍光体が、（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サイアロン：Ｅｕ、Ｓｒ3Ｓｉ13Ａｌ3Ｏ2Ｎ21：ＥｕおよびＳｒ5Ａｌ5Ｓｉ21Ｏ2Ｎ35：Ｅｕから選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（５１）の白色発光ユニット。
（５３）該緑色蛍光体が、Ｃｅ3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物またはアルカリ土類金属スカンジウム酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記（５０）〜（５２）
のいずれかの白色発光ユニット。
（５４）該緑色蛍光体が、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：ＣｅおよびＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅから選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（５３）の白色発光ユニット。
（５５）該第２の蛍光体が、第１の緑色蛍光体と第２の緑色蛍光体とを含み、該第２の緑色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の緑色蛍光体よりも低い、上記（５０）の白色発光ユニット。
（５６）該第３の蛍光体が赤色蛍光体を含む、上記（４０）〜（５５）のいずれかの白色発光ユニット。
（５７）該第３の蛍光体が、発光バンドの半値全幅８０ｎｍ以上の赤色蛍光体を含む、上記（５６）の白色発光ユニット。
（５８）該赤色蛍光体が、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、アルカリ土類ケイ酸窒化物、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を含む、上記（５７）の白色発光ユニット。
（５９）該赤色蛍光体が、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、（ＣａＡｌＳｉＮ3）1-x（Ｓｉ(3n+2)/4ＮnＯ）x：Ｅｕおよび（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕから選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（５８）の白色発光ユニット。
（６０）該第３の蛍光体が、発光バンドの半値全幅が８０ｎｍ以上かつ発光ピーク波長が６２５ｎｍ以上である赤色蛍光体を含む、上記（５６）の白色発光ユニット。
（６１）該第３の蛍光体が、発光ピーク波長をλ1未満の範囲に有する赤色蛍光体と発光ピーク波長をλ1以上の範囲に有する赤色蛍光体とを含む、上記（５６）または（６０）の白色発光ユニット。ここで、λ1は６２５〜６５５ｎｍの範囲内の任意の波長である。
（６２）該第３の蛍光体が、第１の赤色蛍光体と第２の赤色蛍光体とを含み、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の赤色蛍光体よりも低い、上記（５６）の白色発光ユニット。
（６３）該第１の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度と、該第２の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度との差が、０．２以上である上記（６２）の白色発光ユニット。
（６４）該第１の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度と、該第２の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度との差が、０．３以上である上記（６３）の白色発光ユニット。
（６５）該第２の赤色蛍光体が該第１の赤色蛍光体よりも発光ピーク波長を長波長側に有している、上記（６２）〜（６４）のいずれかの白色発光ユニット。
（６６）該第１の赤色蛍光体および該第２の赤色蛍光体は発光ピーク波長を６３０〜６５５ｎｍの範囲に有している、上記（６２）〜（６５）のいずれかの白色発光ユニット。
（６７）該第１の赤色蛍光体がＳｒxＣａ1-xＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（０＜ｘ＜１）、Ｃａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：ＥｕまたはＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕを含む、上記（６２）の白色発光ユニット。
（６８）該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が０．０５以下である、上記（６７）の白色発光ユニット。
（６９）該第２の赤色蛍光体がＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕを含む、上記（６７）または（６８）の白色発光ユニット。
（７０）該第２の蛍光体または該第３の蛍光体のいずれかまたは両方が黄色蛍光体を含む、上記（４０）〜（６９）のいずれかの白色発光ユニット。
（７１）該黄色蛍光体が、Ｃｅ3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物またはランタンケイ
素窒化物からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記（７０）の白色発光ユニット。
（７２）該黄色蛍光体が、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：ＣｅおよびＣａ1.5xＬａ3-xＳｉ6Ｎ11：Ｃｅから選ばれる１種以上の蛍光体を含む、上記（７１）の白色発光ユニット。
（７３）硫黄を含む化合物の結晶を母体とする蛍光体を含まない、上記（４０）〜（７２）のいずれかの白色発光ユニット。
（７４）該白色光の黒体輻射軌跡からの偏差Ｄｕｖが−６．０〜＋６．０の範囲内である、上記（４０）〜（７３）のいずれかの白色発光ユニット。
（７５）該白色光の相関色温度が２０００Ｋ〜６５００Ｋである、上記（４０）〜（７４）のいずれかの白色発光ユニット。
（７６）該白色光の相関色温度が２０００Ｋ〜４０００Ｋである、上記（７５）の白色発光ユニット。
（７７）該白色光のスペクトルが６１５ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８５〜１００％である、上記（４０）〜（７６）のいずれかの白色発光ユニット。
（７８）該白色光のスペクトルが６３０〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の９０〜１００％である、上記（４０）〜（７６）のいずれかの白色発光ユニット。
（７９）上記（４０）〜（７８）のいずれかの白色発光ユニットを含む照明装置。
本発明の実施形態には以下に記す白色半導体発光装置および照明装置が包含される。
（８０）それぞれが半導体発光素子と波長変換部とを備える第１〜第Ｎ（ここで、Ｎは２以上の整数）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からそれぞれ放出される一次白色光が混合されてなる合成光を出力光とする白色半導体発光装置であって、該第１〜第Ｎの白色発光ユニットは、第１の一次白色光を放出する白色発光ユニットと第２の一次白色光を放出する白色発光ユニットとを少なくとも含み、光束で規格化した該第１の一次白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度は、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における強度よりも高く、光束で規格化した該第２の一次白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度は、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における強度よりも低く、更に、前記出力光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、かつ、光束で規格化した前記出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％である白色半導体発光装置。
（８１）該第１の一次白色光を放出する白色発光ユニットが第１の赤色蛍光体を含む波長変換部を備え、該第２の一次白色光を放出する白色発光ユニットが第２の赤色蛍光体を含む波長変換部を備え、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の赤色蛍光体よりも低い、上記（８０）の白色半導体発光装置。
（８２）該第１の一次白色光と該第２の一次白色光との逆数相関色温度差が５０ＭＫ-1以下である、上記（８１）の白色半導体発光装置。
（８３）該第１の一次白色光と該第２の一次白色光との逆数相関色温度差が２５ＭＫ-1以下である、上記（８２）の白色半導体発光装置。
（８４）該第１の一次白色光を放出する白色発光ユニットへの投入電力と該第２の一次白色光を放出する白色発光ユニットへの投入電力とを制御して、該出力光に占める該第１の一次白色光の比率と該第２の一次白色光の比率を調整するための制御回路を備える、上記（８０）〜（８３）のいずれかの白色半導体発光装置。
（８５）上記（８０）〜（８４）のいずれかの白色半導体発光装置を含む照明装置。
本発明は、以上に明示的に記述された実施形態に限定されるものではない。

Claims (23)

  1. 出力光が青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含み、
    該青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、
    該緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、
    該赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、
    白色半導体発光装置であって、
    該青色光成分の発生源は半導体発光素子または半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第１の蛍光体のいずれかまたは両方を含み、該緑色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体を含み、
    該赤色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体を含み、
    該出力光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、
    光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％である、白色半導体発光装置。
  2. 該青色光成分の発生源が青色半導体発光素子を含むかまたは該第１の蛍光体として青色蛍光体を含み、該第２の蛍光体が緑色蛍光体を含み、該第３の蛍光体が赤色蛍光体を含む、請求項１に記載の白色半導体発光装置。
  3. 該第３の蛍光体が、第１の赤色蛍光体と第２の赤色蛍光体とを含み、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の赤色蛍光体よりも低い、請求項１または２に記載の白色半導体発光装置。
  4. 該青色光成分の発生源が、該青色半導体発光素子として、発光ピーク波長を４４０〜４７０ｎｍの範囲に有する青色発光ダイオード素子を含む、請求項３に記載の白色半導体発光装置。
  5. 該青色光成分の発生源が、該第１の蛍光体として青色蛍光体を含み、該青色蛍光体の励起源が、発光ピーク波長を４００〜４２０ｎｍの範囲に有するＩｎＧａＮ系発光ダイオード素子を含む、請求項３に記載の白色半導体発光装置。
  6. 該第２の蛍光体が、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類ケイ酸窒化物もしくはサイアロンからなる結晶を母体とする緑色蛍光体、及び、Ｃｅ3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物もしくはアルカリ土類金属スカンジウム酸塩からなる結晶を母体とする緑色蛍光体、から選ばれる１種以上の蛍光体を含む、請求項３〜５のいずれか１項に記載の白色半導体発光装置。
  7. 該第２の蛍光体は緑色蛍光体および黄色蛍光体を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の白色半導体発光装置。
  8. 該出力光のスペクトルが６１５ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８５〜１００％である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の白色半導体発光装置。
  9. 該出力光のスペクトルが６３０〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化し
    た該出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の９０〜１００％である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の白色半導体発光装置。
  10. 青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む白色光を放出し、
    該青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、
    該緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、
    該赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、
    白色発光ユニットであって、
    半導体発光素子と、
    該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第１の蛍光体と、
    該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体と、
    該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体とを備え、
    該白色光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、
    光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％である、白色発光ユニット。
  11. 該第１の蛍光体が青色蛍光体を含み、該第２の蛍光体が緑色蛍光体を含み、該第３の蛍光体が赤色蛍光体を含む、請求項１０に記載の白色発光ユニット。
  12. 該半導体発光素子が発光ピーク波長を４００〜４２０ｎｍの範囲に有するＩｎＧａＮ系発光ダイオード素子を含む、請求項１１に記載の白色発光ユニット。
  13. 青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む白色光を放出し、
    該青色光成分は４４０〜４８０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、
    該緑色光成分は５１５〜５６０ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、
    該赤色光成分は６１５〜６４５ｎｍの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、
    白色発光ユニットであって、
    該青色光成分を含む光を放出する半導体発光素子と、
    該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第２の蛍光体と、
    該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第３の蛍光体とを備え、
    該白色光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、
    光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８０〜１００％である、白色発光ユニット。
  14. 該半導体発光素子が青色半導体発光素子を含み、該第２の蛍光体が緑色蛍光体を含み、該第３の蛍光体が赤色蛍光体を含む、請求項１３に記載の白色発光ユニット。
  15. 該第２の蛍光体が、Ｅｕ2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類ケイ酸窒化物もしくはサイアロンからなる結晶を母体とする緑色蛍光体、及び、Ｃｅ3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物もしくはアルカリ土類金属スカンジウム酸塩からなる結晶を母体とする緑色蛍光体、から選ばれる１種以上の蛍光体を含む、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の白色発光ユニット。
  16. 該第２の蛍光体が緑色蛍光体および黄色蛍光体を含む、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の白色発光ユニット。
  17. 該白色光のスペクトルが６１５ｎｍ以上６３０ｎｍ未満の範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の８５〜１００％である、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の白色発光ユニット。
  18. 該白色光のスペクトルが６３０〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍ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５８０ｎｍにおける強度の９０〜１００％である、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の白色発光ユニット。
  19. 該第３の蛍光体が第１の赤色蛍光体と第２の赤色蛍光体とを含み、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の赤色蛍光体よりも低い、請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の白色発光ユニット。
  20. それぞれが半導体発光素子と波長変換部とを備える第１〜第Ｎ（ここで、Ｎは２以上の整数）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からそれぞれ放出される一次白色光が混合されてなる合成光を出力光とする白色半導体発光装置であって、
    該第１〜第Ｎの白色発光ユニットは、第１の一次白色光を放出する白色発光ユニットと第２の一次白色光を放出する白色発光ユニットとを少なくとも含み、
    光束で規格化した該第１の一次白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度は、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における強度よりも高く、
    光束で規格化した該第２の一次白色光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度は、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における強度よりも低く、
    更に、前記出力光のスペクトルが６１５〜６４５ｎｍの範囲に極大波長を有し、かつ、光束で規格化した前記出力光のスペクトルの波長５８０ｎｍにおける強度は、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における強度の８０〜１００％である、
    白色半導体発光装置。
  21. 該第１の一次白色光を放出する白色発光ユニットが第１の赤色蛍光体を含む波長変換部を備え、該第２の一次白色光を放出する白色発光ユニットが第２の赤色蛍光体を含む波長変換部を備え、該第２の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を１としたときの波長５８０ｎｍにおける相対強度が、該第１の赤色蛍光体よりも低い、請求項２０に記載の白色半導体発光装置。
  22. 該第１の一次白色光と該第２の一次白色光との逆数相関色温度差が５０ＭＫ-1以下である、請求項２０または２１に記載の白色半導体発光装置。
  23. 請求項１〜９および請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の白色半導体発光装置を含む、または請求項１０〜１９のいずれか１項に記載の白色発光ユニットを含む、照明装置。
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