(57)【要約】近紫外ＬＥＤと、この近紫外ＬＥＤが放つ近紫外光を吸収して可視波長領域に発光ピークを有する蛍光を放つ複数の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせてなる半導体発光素子にあって、蛍光体層を青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体及び黄色系蛍光体の四種類の蛍光体を含む蛍光体層とする。これによって、視感度の低い赤色系発光による光束低下分を視感度の比較的高い黄色系発光で補うとともに、得られる白色系光が色バランスの面で優れたものになり、高光束且つ高Ｒａの白色系光を放つ半導体発光素子を得ることができる。
2003032407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３５０ｎｍを超え且つ４１０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する発光を放つ近紫外発光ダイオードと、前記近紫外発光ダイオードが放つ近紫外光を吸収して、３８０ｎｍ以上且つ７８０ｎｍ以下の可視波長領域に発光ピークを有する蛍光を放つ複数の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせ、ＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）が、０．２１≦ｘ≦０．４８及び０．１９≦ｙ≦０．４５の範囲にある白色系光を放つ半導体発光素子であって、
前記蛍光体層は、４００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する青色系の蛍光を放つ青色系蛍光体と、５００ｎｍ以上且つ５５０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する緑色系の蛍光を放つ緑色系蛍光体と、６００ｎｍ以上且つ６６０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する赤色系の蛍光を放つ赤色系蛍光体と、５５０ｎｍ以上且つ６００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体とを含むことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記黄色系蛍光体が、下記の化学式で表される化合物を主体にしてなる珪酸塩蛍光体であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
（Ｓｒ１−ａ１−ｂ１−ｘＢａａ１Ｃａｂ１Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、ａ１、ｂ１、ｘは、各々、０≦ａ１≦０．３、０≦ｂ１≦０．８、０＜ｘ＜１を満足する数値である。
【請求項３】
前記珪酸塩蛍光体が、斜方晶の結晶構造を有し下記の化学式で表される化合物を主体にしてなる珪酸塩蛍光体であることを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子。
（Ｓｒ１−ａ１−ｂ２−ｘＢａａ１Ｃａｂ２Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、ａ１、ｂ２、ｘは、各々、０≦ａ１≦０．３、０≦ｂ２≦０．６、０＜ｘ＜１を満足する数値である。
【請求項４】
前記青色系蛍光体が下記の（１）又は（２）の青色系蛍光体であり、前記緑色系蛍光体が下記の（３）又は（４）の緑色系蛍光体であり、前記赤色系蛍光体が下記の（５）の赤色系蛍光体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（１）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなるハロ燐酸塩蛍光体。
（Ｍ１１−ｘＥｕｘ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２
ただし、Ｍ１は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。
（２）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなるアルミン酸塩蛍光体。
（Ｍ２１−ｘＥｕｘ）（Ｍ３１−ｙ１Ｍｎｙ１）Ａｌ１０Ｏ１７
ただし、Ｍ２は、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、ｘ、ｙ１は、各々、０＜ｘ＜１、０≦ｙ１＜０．０５を満足する数値である。
（３）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなるアルミン酸塩蛍光体。
（Ｍ２１−ｘＥｕｘ）（Ｍ３１−ｙ２Ｍｎｙ２）Ａｌ１０Ｏ１７
ただし、Ｍ２は、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、ｘ、ｙ２は、各々、０＜ｘ＜１、０．０５≦ｙ２＜１を満足する数値である。
（４）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなる珪酸塩蛍光体。
（Ｍ１１−ｘＥｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、Ｍ１は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。
（５）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなる酸硫化物蛍光体。
（Ｌｎ１−ｘＥｕｘ）Ｏ２Ｓ
ただし、Ｌｎは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄの群から選ばれる少なくとも一つの希土類元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。
【請求項５】
前記近紫外発光ダイオードが、窒化ガリウム系化合物半導体で構成した発光層を有する近紫外発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
発光素子から放たれる白色系光の平均演色評価数（Ｒａ）が７０以上且つ１００未満であることを特徴とする請求項５記載の半導体発光素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体発光素子を用いて構成したことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項８】
３５０ｎｍを超え且つ４１０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する発光を放つ近紫外発光ダイオードと、前記近紫外発光ダイオードが放つ近紫外光を吸収して、３８０ｎｍ以上且つ７８０ｎｍ以下の可視波長領域に発光ピークを有する蛍光を放つ複数の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせ、ＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）が、０．２１≦ｘ≦０．４８、０．１９≦ｙ≦０．４５の範囲にある白色系光を放つ半導体発光装置であって、
前記蛍光体層が、４００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する青色系の蛍光を放つ青色系蛍光体と、５００ｎｍ以上且つ５５０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する緑色系の蛍光を放つ緑色系蛍光体と、６００ｎｍ以上且つ６６０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する赤色系の蛍光を放つ赤色系蛍光体と、５５０ｎｍ以上且つ６００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体とを含むことを特徴とする半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、近紫外発光ダイオード（以後、近紫外ＬＥＤと記す）と複数の蛍光体とを組み合わせて白色系光を放つ半導体発光素子及び発光装置に関するものである。
背景技術
従来から、３５０ｎｍを超え且つ４１０ｎｍ以下の近紫外の波長領域に発光ピークを有する近紫外ＬＥＤ（厳密には近紫外ＬＥＤチップ）と、この近紫外ＬＥＤが放つ近紫外光を吸収して、３８０ｎｍ以上且つ７８０ｎｍ以下の可視波長範囲内に発光ピークを有する蛍光を放つ複数の無機蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせてなる、白色系光を放つ半導体発光素子が知られている。無機蛍光体を用いる前記半導体発光素子は、有機蛍光物質を用いる半導体発光素子よりも耐久性の面で優れるため、広く用いられている。
なお、本明細書では、ＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）が、０．２１≦ｘ≦０．４８、０．１９≦ｙ≦０．４５の範囲内にある光を白色系光と定義している。
このような半導体発光素子としては、例えば、特開平１１−２４６８５７号公報、特開２０００−１８３４０８号公報、特表２０００−５０９９１２号公報又は特開２００１−１４３８６９号公報などに開示される半導体発光素子が知られている。
特開平１１−２４６８５７号公報には、一般式（Ｌａ１−ｘ−ｙＥｕｘＳｍｙ）２Ｏ２Ｓ（ただし、０．０１≦ｘ≦０．１５、０．０００１≦ｙ≦０．０３）で表される酸硫化ランタン蛍光体を赤色蛍光体とし、窒化ガリウム系化合物半導体で構成した発光層を有し、波長３７０ｎｍ前後の光を放つ近紫外ＬＥＤと組み合わせてなる半導体発光素子が記載されている。また、特開平１１−２４６８５７号公報では、前記赤色蛍光体と、他の青色、緑色蛍光体とを適正に組み合わせることにより、任意の色温度を有する白色光を放つ半導体発光素子に関する技術が開示されている。
特開２０００−１８３４０８号公報には、窒化ガリウム系化合物半導体で構成した発光層を有し、３７０ｎｍ付近に発光ピークを有する紫外光を放つ紫外ＬＥＤチップと、前記紫外光を吸収して青色光を発光する青色蛍光体を含む第１の蛍光体層と、前記青色光を吸収して黄橙色光を発光する黄橙色蛍光体を含む第２の蛍光体層とを具備する半導体発光素子が記載されている。また青色蛍光体としては、以下の（１）〜（３）から選ばれる少なくとも１種からなる青色蛍光体が用いられている。
（１）一般式（Ｍ１，Ｅｕ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２（式中、Ｍ１はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの群から選ばれる少なくとも一つの元素を表す）で実質的に表される２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体。
（２）一般式ａ（Ｍ２，Ｅｕ）Ｏ・ｂＡｌ２Ｏ３（式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｒｂ及びＣｓの群から選ばれる少なくとも一つの元素を示し、ａ及びｂはａ＞０、ｂ＞０、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満足する数値である）で実質的に表される２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体。
（３）一般式ａ（Ｍ２，Ｅｕｖ，Ｍｎｗ）Ｏ・ｂＡｌ２Ｏ３（式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｒｂ及びＣｓの群から選ばれる少なくとも一つの元素を示し、ａ、ｂ、ｖ及びｗはａ＞０、ｂ＞０、０．２≦ａ／ｂ≦１．５、０．００１≦ｗ／ｖ≦０．６を満足する数値である）で実質的に表される２価のユーロピウム及びマンガン付活アルミン酸塩蛍光体。
また、黄橙色蛍光体としては、一般式（Ｙ１−ｘ−ｙＧｄｘＣｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２（式中、ｘ及びｙは０．１≦ｘ≦０．５５、０．０１≦ｙ≦０．４を満足する数値である）で実質的に表される３価のセリウム付活アルミン酸塩蛍光体（以後、ＹＡＧ系蛍光体という）が用いられている。
また、特表２０００−５０９９１２号公報には、３００ｎｍ以上且つ３７０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する紫外ＬＥＤと、４３０ｎｍ以上且つ４９０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する青色蛍光体と、５２０ｎｍ以上且つ５７０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する緑色蛍光体と、５９０ｎｍ以上且つ６３０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する赤色蛍光体とを組み合わせてなる半導体発光素子が開示されている。この半導体発光素子では、青色蛍光体としては、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ（いずれも発光ピーク波長は４５０ｎｍ）が、緑色蛍光体としては、ＺｎＳ：Ｃｕ（発光ピーク波長５５０ｎｍ）やＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ（発光ピーク波長５１５ｎｍ）が、赤色蛍光体としては、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋（発光ピーク波長６２８ｎｍ）、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋（発光ピーク波長６２０ｎｍ）、Ｙ（Ｖ，Ｐ，Ｂ）Ｏ４：Ｅｕ３＋（発光ピーク波長６１５ｎｍ）、ＹＮｂＯ４：Ｅｕ３＋（発光ピーク波長６１５ｎｍ）、ＹＴａＯ４：Ｅｕ３＋発光ピーク波長６１５ｎｍ）、［Ｅｕ（ａｃａｃ）３（ｐｈｅｎ）］（発光ピーク波長６１１ｎｍ）が用いられている。
一方、特開２００１−１４３８６９号公報には、有機材料を発光層とし、４３０ｎｍ以下の青紫〜近紫外の波長範囲に発光ピークを有する有機ＬＥＤ、又は、無機材料を発光層とし、前記青紫〜近紫外の波長範囲に発光ピークを有する無機ＬＥＤと、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を組み合わせてなる半導体発光素子が記載されている。この半導体発光素子では、青色蛍光体としては、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＋が用いられ、緑色蛍光体としては、（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＋が用いられ、赤色蛍光体としては、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＹＡｌＯ３：Ｅｕ３＋、Ｃａ２Ｙ２（ＳｉＯ４）６：Ｅｕ３＋、ＬｉＹ９（ＳｉＯ４）６Ｏ２：Ｅｕ３＋、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、Ｇｄ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋が用いられている。
このように、従来の白色系光を放つ半導体発光素子では、青色系蛍光体と緑色系蛍光体と赤色系蛍光体が放つ発光の混色、又は、青色系蛍光体と黄色系蛍光体が放つ発光の混色によって白色系光が得られている。
なお、青色系蛍光体と黄色系蛍光体が放つ発光の混色によって白色系光を得る方式の従来の半導体発光素子では、黄色系蛍光体として、前記ＹＡＧ系蛍光体が用いられている。また、前記ＹＡＧ系蛍光体が、３５０ｎｍを超え且つ４００ｎｍ以下の波長領域、とくに窒化ガリウム系化合物半導体で構成した発光層を有する近紫外ＬＥＤが放つ３６０ｎｍ以上且つ４００ｎｍ以下の近紫外光の励起によってほとんど発光せず、４００ｎｍ以上且つ５３０ｎｍ以下の青色系光の励起下で黄色光を高効率で放つ蛍光体であるために、ＹＡＧ系蛍光体を用いた従来の半導体発光素子では、青色系蛍光体を必須とし、前記青色系蛍光体が放つ青色光によって黄色系蛍光体を励起して白色系光を得ている。
このような白色系光を放つ半導体発光素子は、照明装置や表示装置などの発光装置用として需要の多い半導体発光素子として知られるものである。
一方、ＹＡＧ系蛍光体以外の無機化合物蛍光体をＬＥＤと組み合わせた半導体発光装置も従来公知である。前述した特開２００１−１４３８６９号公報には、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｍｇ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（ＢａＭｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩蛍光体を用いた半導体発光素子が記載されている。
しかしながら、この特開２００１−１４３８６９号公報に記載の半導体発光素子では、いずれの珪酸塩蛍光体も緑色系蛍光体としての応用であり、黄色系蛍光体としての応用ではない。また、無機化合物からなる無機ＬＥＤよりも有機ＬＥＤを用いることが発光効率の点から好ましいともされている。すなわち、この公開公報に記載の発明は、近紫外ＬＥＤと、青色系、緑色系、黄色系、赤色系の各蛍光体を組み合わせてなる半導体発光素子に関するものではなく、近紫外ＬＥＤ、好ましくは有機ＬＥＤと、青色系、緑色系、赤色系の３種類の無機化合物の蛍光体を組み合わせてなる半導体発光素子に関するものである。
なお、本発明者らの実験の限りでは、この特開２００１−１４３８６９号公報に記載されるＳｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩蛍光体は、二つの結晶相（斜方晶と単斜晶）を持ちうる蛍光体であり、少なくとも実用的に用いられるＥｕ２＋発光中心添加量（＝Ｅｕ原子の数／（Ｓｒ原子の数＋Ｅｕ原子の数）：ｘ）が、０．０１≦ｘ≦０．０５の範囲内では、斜方晶Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋（α’−Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋は、波長５６０〜５７５ｎｍ付近に発光ピークを有する黄色光を放つ黄色系蛍光体であり、単斜晶Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋（β−Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋）は、波長５４５ｎｍ付近に発光ピークを有する緑色光を放つ緑色系蛍光体である。したがって、特開２００１−１４３８６９号公報に記載のＳｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋緑色蛍光体は、単斜晶Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋蛍光体と見なすことができる。
ここで、前記珪酸塩蛍光体について説明すると、従来から、（Ｓｒ１−ａ３−ｂ３−ｘＢａａ３Ｃａｂ３Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４の化学式で表される珪酸塩蛍光体（ただし、ａ３、ｂ３、ｘは、各々、０≦ａ３≦１、０≦ｂ３≦１、０＜ｘ＜１を満足する数値）が知られている。前記珪酸塩蛍光体は、蛍光ランプ用の蛍光体として検討がなされた蛍光体であり、Ｂａ−Ｓｒ−Ｃａの組成を変えることによって、発光のピーク波長が５０５ｎｍ以上且つ５９８ｎｍ以下程度の範囲内で変化する蛍光体であることが知られている。さらに、１７０〜３５０ｎｍの範囲内の光照射の下で比較的高効率の発光を示す蛍光体であることも知られている（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．１１５、Ｎｏ．１１（１９６８）ｐｐ．１１８１−１１８４参照）。
しかしながら、前記文献には、前記珪酸塩蛍光体が、３５０ｎｍを超える長い波長領域の、近紫外光励起条件下において高効率の発光を示すことに関する記載は無い。このため、前記珪酸塩蛍光体が、前記３５０ｎｍを超え且つ４１０ｎｍ以下の近紫外の波長領域、とりわけ窒化ガリウム系化合物半導体で構成した発光層を有する近紫外ＬＥＤが放つ３７０〜３９０ｎｍ付近の近紫外光励起によって、高効率の、５５０ｎｍ以上且つ６００ｎｍ未満の黄色系発光を放つ蛍光体であることは、これまで知られていなかった。
近紫外ＬＥＤと複数の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせてなる、従来の半導体発光素子及び発光装置にあっては、青色系蛍光体と緑色系蛍光体と赤色系蛍光体が放つ発光の混色、又は、青色系蛍光体と黄色系蛍光体が放つ発光の混色によって白色系光を得る方式で半導体発光素子及び発光装置を構成していた。
なお、本明細書では、各種表示装置（例えばＬＥＤ情報表示端末、ＬＥＤ交通信号灯、自動車のＬＥＤストップランプやＬＥＤ方向指示灯など）や各種照明装置（ＬＥＤ屋内外照明灯、車内ＬＥＤ灯、ＬＥＤ非常灯、ＬＥＤ面発光源など）を広く発光装置と定義している。
ところで、近紫外ＬＥＤと複数の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせた、従来の白色系半導体発光素子及び白色系半導体発光装置にあっては、半導体発光素子及び半導体発光装置が放つ白色系光の光束が低かった。これは、３５０ｎｍを超え且つ４１０ｎｍ以下の近紫外光励起の下で、高い発光効率を示す蛍光体の開発がこれまで十分なされていないために、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体のすべてにおいて、白色系半導体発光素子及び発光装置用として使用し得る蛍光体の種類が少なく、比較的高い発光効率を示す青色系、緑色系、赤色系の各蛍光体が少数に限定されるだけでなく、白色系光の発光スペクトルの形状が限定されることに起因する。また、青色系、緑色系、赤色系の三種類の蛍光体が放つ光の混色、又は、青色系と黄色系の二種類の蛍光体が放つ光の混色によって白色系光を得ていることにも起因する。
青色系、緑色系、赤色系の三種類の蛍光体が放つ光の混色によって、高光束で平均演色数Ｒａの高い（Ｒａ＝７０以上）白色系光を得るためには、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体のすべての蛍光体が高効率でなければならず、これら蛍光体の中に、一つでも低発光効率の蛍光体があれば、白色系光の色バランスの関係で、白色系光の光束は低くなる。
発明の開示
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、近紫外ＬＥＤと複数の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせてなる、高光束且つ高Ｒａの白色系光を放つ半導体発光素子及び半導体発光装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明に係る半導体発光素子は、３５０ｎｍを超え且つ４１０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する発光を放つ近紫外発光ダイオードと、前記近紫外発光ダイオードが放つ近紫外光を吸収して、３８０ｎｍ以上且つ７８０ｎｍ以下の可視波長領域に発光ピークを有する蛍光を放つ複数の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせ、ＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）が、０．２１≦ｘ≦０．４８、０．１９≦ｙ≦０．４５の範囲にある白色系光を放つ半導体発光素子であって、前記蛍光体層が、４００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する青色系の蛍光を放つ青色系蛍光体と、５００ｎｍ以上且つ５５０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する緑色系の蛍光を放つ緑色系蛍光体と、６００ｎｍ以上且つ６６０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する赤色系の蛍光を放つ赤色系蛍光体と、５５０ｎｍ以上且つ６００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体とを含むことを特徴とする。
ここで、前記近紫外ＬＥＤは、紫外ＬＥＤを含む２５０ｎｍ以上且つ４１０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する発光を放つＬＥＤであれば特に限定されないが、入手の容易さ、製造の容易さ、コスト、発光強度などの観点から、好ましいＬＥＤは３００ｎｍ以上且つ４１０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する発光を放つ近紫外ＬＥＤ、より好ましくは、３５０ｎｍを超え且つ４１０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する発光を放つ近紫外ＬＥＤ、より一層好ましくは３５０ｎｍを超え且つ４００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する発光を放つ近紫外ＬＥＤである。
蛍光体層として前記のような蛍光体層を用いると、半導体発光素子が、４００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ未満の青色系発光と、５００ｎｍ以上且つ５５０ｎｍ未満の緑色系発光と、６００ｎｍ以上且つ６６０ｎｍ未満の赤色系発光と、５５０ｎｍ以上且つ６００ｎｍ未満の黄色系発光の、四種類の光色を有する発光を放つようになり、この四種類の光色の混色によって、白色系光を放つようになる。また、色純度は良好であるものの視感度の低い赤色系発光による白色系光の光束低下分を、視感度の比較的高い黄色系発光が補うので、白色系光の光束が高くなる。また、得られる白色系光の分光分布が色バランスの面で優れたものになるので、平均演色数Ｒａも高くなる。
本発明に係る半導体発光素子において、黄色系蛍光体は、下記の化学式で表される化合物を主体にしてなる珪酸塩蛍光体が好ましい。
（Ｓｒ１−ａ１−ｂ１−ｘＢａａ１Ｃａｂ１Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、ａ１、ｂ１、ｘは、各々、０≦ａ１≦０．３、０≦ｂ１≦０．８、０＜ｘ＜１を満足する数値である。
ここで、前記化学式におけるａ１、ｂ１、ｘの数値は、蛍光体の熱に対する結晶の安定性、耐温度消光特性、黄色系発光の発光強度、及び光色の観点から好ましくは、各々、０＜ａ１≦０．２、０≦ｂ１≦０．７、０．００５≦ｘ≦０．１、さらに好ましくは、各々、０＜ａ１≦０．１５、０≦ｂ１≦０．６、０．０１≦ｘ≦０．０５を満足する数値であることが望ましい。
なお、前記珪酸塩蛍光体は、図４に励起スペクトルと発光スペクトルの一例を示すように、２５０〜３００ｎｍ付近に励起ピークを有し、１００〜５００ｎｍの広い波長範囲内の光を吸収して、５５０〜６００ｎｍの黄緑〜黄〜橙の波長領域に発光ピークを有する黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体である。したがって、前記珪酸塩蛍光体は、ＹＡＧ系蛍光体のように、近紫外光を青色光に変換する青色系蛍光体が無くとも、近紫外ＬＥＤが放つ近紫外光を照射すると比較的高効率の黄色系発光を放つことになるので、発光効率の面で好ましいものとなる。
なお、前記ａ１とｂ１が、いずれも０に近い場合には、斜方晶と単斜晶が混在した珪酸塩蛍光体になりやすくなり、前記数値範囲よりも大きい場合には結晶場が弱くなって、いずれの場合でも、緑味を帯びた蛍光体になって黄色の色純度が悪い発光になる。また、ｘが前記数値範囲よりも小さい場合には、Ｅｕ２＋発光中心濃度が低いために珪酸塩蛍光体の発光強度が弱くなるし、大きい場合には、珪酸塩蛍光体の周囲温度の上昇とともに発光強度が低下する温度消光の問題が顕著になる。
本発明に係る半導体発光素子において、珪酸塩蛍光体は、下記の化学式で表される化合物を主体にしてなることが好ましい。
（Ｓｒ１−ａ１−ｂ２−ｘＢａａ１Ｃａｂ２Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、ａ１、ｂ２、ｘは、各々、０≦ａ１≦０．３、０≦ｂ２≦０．６、０＜ｘ＜１を満足する数値であり、前述の場合と同じ観点から、好ましくは、各々、０＜ａ１≦０．２、０≦ｂ２≦０．４、０．００５≦ｘ≦０．１、より好ましくは、各々、０＜ａ１≦０．１５、０≦ｂ２≦０．３、０．０１≦ｘ≦０．０５を満足する数値であることが望ましい。
本発明に係る半導体発光素子において、青色系蛍光体は下記の（１）又は（２）の青色系蛍光体であり、緑色系蛍光体は下記の（３）又は（４）の緑色系蛍光体であり、赤色系蛍光体は下記の（５）の赤色系蛍光体であることが好ましい。
（１）以下の化学式で表される化合物を主体にしてなるハロ燐酸塩蛍光体。
（Ｍ１１−ｘＥｕｘ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２
ただし、Ｍ１は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。
（２）以下の化学式で表される化合物を主体にしてなるアルミン酸塩蛍光体。
（Ｍ２１−ｘＥｕｘ）（Ｍ３１−ｙ１Ｍｎｙ１）Ａｌ１０Ｏ１７
ただし、Ｍ２は、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、ｘ、ｙ１は、各々、０＜ｘ＜１、０≦ｙ１＜０．０５を満足する数値である。
（３）以下の化学式で表される化合物を主体にしてなるアルミン酸塩蛍光体。
（Ｍ２１−ｘＥｕｘ）（Ｍ３１−ｙ２Ｍｎｙ２）Ａｌ１０Ｏ１７
ただし、Ｍ２は、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、ｘ、ｙ２は、各々、０＜ｘ＜１、０．０５≦ｙ２＜１を満足する数値である。
（４）以下の化学式で表される化合物を主体にしてなる珪酸塩蛍光体。
（Ｍ１１−ｘＥｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、Ｍ１は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。
（５）以下の化学式で表される化合物を主体にしてなる酸硫化物蛍光体。
（Ｌｎ１−ｘＥｕｘ）Ｏ２Ｓ
ただし、Ｌｎは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄの群から選ばれる少なくとも一つの希土類元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。
前記の青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体は、いずれも、近紫外光の励起によって強い光を放つ高効率蛍光体であるので、このような蛍光体の組み合わせにすると、前記蛍光体層が発光強度の大きな白色系光を放つようになる。
本発明に係る半導体発光素子において、近紫外ＬＥＤは、窒化ガリウム系化合物半導体で構成した発光層を有する近紫外ＬＥＤであることが好ましい。
窒化ガリウム系化合物半導体で構成した発光層を有する近紫外ＬＥＤは、高い発光効率を示し、長期連続動作も可能であるので、このような近紫外ＬＥＤを用いることにより、長期連続動作が可能で、しかも、高光束の白色系光を放つ半導体発光素子が得られる。
本発明に係る半導体発光素子において、発光素子から放たれる白色系光の平均演色数Ｒａが７０以上且つ１００未満であることが好ましい。
この平均演色数Ｒａは、より好ましくは８０以上且つ１００未満、より一層好ましくは８８以上且つ１００未満とするのが良く、このようにすると、とりわけ照明装置に適した半導体発光素子になる。
本発明に係る第１の半導体発光装置は、前述のいずれかの半導体発光素子を用いて構成した半導体発光装置である。
前述の半導体発光素子は、高光束且つ高Ｒａの白色系光を放つので、本発明に係る半導体発光素子を用いて発光装置を構成すると、高光束且つ高Ｒａの白色系光を放つ半導体発光装置が得られる。
また、本発明に係る第２の半導体発光装置は、３５０ｎｍを超え且つ４１０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する発光を放つ近紫外発光素子と、前記近紫外発光素子が放つ近紫外光を吸収して、３８０ｎｍ以上且つ７８０ｎｍ以下の可視波長領域に発光ピークを有する蛍光を放つ複数の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせ、ＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）が、０．２１≦ｘ≦０．４８、０．１９≦ｙ≦０．４５の範囲にある白色系光を放つ半導体発光装置であって、前記蛍光体層が、４００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する青色系の蛍光を放つ青色系蛍光体と、５００ｎｍ以上且つ５５０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する緑色系の蛍光を放つ緑色系蛍光体と、６００ｎｍ以上且つ６６０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する赤色系の蛍光を放つ赤色系蛍光体と、５５０ｎｍ以上且つ６００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体とを含むことを特徴とする。
このようにしても、高光束且つ高Ｒａの白色系光を放つ半導体発光装置が得られる。
ここで、半導体発光装置の具体例としては、ＬＥＤ情報表示端末、ＬＥＤ交通信号灯、自動車のＬＥＤストップランプ、ＬＥＤ方向指示灯などの各種表示装置や、ＬＥＤ屋内外照明灯、車内ＬＥＤ灯、ＬＥＤ非常灯、ＬＥＤ面発光源などの各種照明装置を挙げることができる。
なお、本発明における近紫外ＬＥＤに代えて、同じ波長領域に発光ピークを有する発光を主発光成分として放つ発光素子（半導体発光素子に限定されない）を用いても、同様の作用効果が得られ、同様の白色系発光素子が得られることはいうまでもない。
このような発光素子としては、レーザーダイオード、面発光レーザーダイオード、無機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子などがある。
発明を実施するための最良の形態
〔実施の形態１〕
以下、本発明の半導体発光素子の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１〜図３はそれぞれ形式の異なる半導体発光素子の縦断面図である。
半導体発光素子の代表的な例としては、図１、図２又は図３に示す半導体発光素子が挙げられる。図１は、サブマウント素子７の上にフリップチップ型の近紫外ＬＥＤ１を導通搭載するとともに、青色系蛍光体粒子３と緑色系蛍光体粒子４と赤色系蛍光体粒子５と黄色系蛍光体粒子６を含む蛍光体粒子（以後、ＢＧＲＹ蛍光体粒子という）を内在し蛍光体層を兼ねる樹脂のパッケージによって、近紫外ＬＥＤ１を封止した構造の半導体発光素子を示している。図２は、リードフレーム８のマウント・リードに設けたカップ９に近紫外ＬＥＤ１を導通搭載するとともに、カップ９内に、ＢＧＲＹ蛍光体粒子（３，４，５，６）を内在した樹脂で形成した蛍光体層２を設け、全体を封止樹脂１０で封止した構造の半導体発光素子を示している。図３は、筐体１１内に近紫外ＬＥＤ１を配置するとともに、筐体１１内にＢＧＲＹ蛍光体粒子（３，４，５，６）を内在した樹脂で形成した蛍光体層２を設けた構造のチップタイプの半導体発光素子を示している。
図１〜図３において、近紫外ＬＥＤ１は、３５０ｎｍを超え且つ４１０ｎｍ以下、好ましくは３５０ｎｍを超え且つ４００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する近紫外光を放つＬＥＤであり、窒化ガリウム系化合物半導体、炭化シリコン系化合物半導体、セレン化亜鉛系化合物半導体、硫化亜鉛系化合物半導体などの無機化合物や、有機化合物で構成した発光層を有する光電変換素子（いわゆるＬＥＤ、レーザーダイオード、面発光レーザーダイオード、無機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、有機ＥＬ素子）である。これら近紫外ＬＥＤ１に電圧印加又は電流注入して、前記波長範囲内に発光ピークを有する近紫外光を得る。
ここで、大きな近紫外光出力を、長期間安定して得るためには、近紫外ＬＥＤ１は、無機化合物で構成した無機ＬＥＤが好ましく、その中でも、窒化ガリウム系化合物半導体で構成した発光層を有する近紫外ＬＥＤが、発光強度が大きいのでより好ましい。
蛍光体層２は、近紫外ＬＥＤ１が放つ近紫外光を吸収して、ＣＩＥ色度図における発光色度点（ｘ，ｙ）が、０．２１≦ｘ≦０．４８、０．１９≦ｙ≦０．４５の範囲にある白色系光に変換するためのものであり、近紫外ＬＥＤ１が放つ近紫外光を吸収して４００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する青色系の蛍光を放つ青色系蛍光体粒子３と、近紫外ＬＥＤ１が放つ近紫外光を吸収して５００ｎｍ以上且つ５５０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する緑色系の蛍光を放つ緑色系蛍光体４と、近紫外ＬＥＤ１が放つ近紫外光を吸収して６００ｎｍ以上且つ６６０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する赤色系の蛍光を放つ赤色系蛍光体５と、近紫外ＬＥＤ１が放つ近紫外光を吸収して５５０ｎｍ以上且つ６００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体６を含む。
蛍光体層２は、前記のＢＧＲＹ蛍光体粒子（３，４，５，６）を母材中に分散させて形成する。母材としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂を用いることができ、入手と取り扱いが容易でしかも安価な点でエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂が好ましい。蛍光体層２の実質厚みは、１０μｍ以上且つ１ｍｍ以下、好ましくは１００μｍ以上且つ７００μｍ以下である。
蛍光体層２中の青色系蛍光体粒子３は、近紫外ＬＥＤ１が放つ近紫外光を吸収して、４００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する青色系の蛍光を放つ青色系蛍光体３であればよく、無機材料であっても有機材料（例えば蛍光色素）であっても使用することができるが、望ましくは下記の（１）又は（２）のいずれかの蛍光体とするのがよい。
（１）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなるハロ燐酸塩蛍光体。
（Ｍ１１−ｘＥｕｘ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２
ただし、Ｍ１は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。
（２）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなるアルミン酸塩蛍光体。
（Ｍ２１−ｘＥｕｘ）（Ｍ３１−ｙ１Ｍｎｙ１）Ａｌ１０Ｏ１７
ただし、Ｍ２は、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、ｘ、ｙ１は、各々、０＜ｘ＜１、０≦ｙ１＜０．０５を満足する数値である。
なお、前記望ましい青色系蛍光体の具体例としては、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＋などを挙げることができる。
蛍光体層２中の緑色系蛍光体粒子４は、近紫外ＬＥＤ１が放つ近紫外光を吸収して、５００ｎｍ以上且つ５５０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する緑色系の蛍光を放つ緑色系蛍光体４であればよく、無機材料であっても有機材料であっても使用することができるが、望ましくは下記の（３）又は（４）のいずれかの蛍光体とするのがよい。
（３）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなるアルミン酸塩蛍光体。
（Ｍ２１−ｘＥｕｘ）（Ｍ３１−ｙ２Ｍｎｙ２）Ａｌ１０Ｏ１７
ただし、Ｍ２は、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、ｘ、ｙ２は、各々、０＜ｘ＜１、０．０５≦ｙ２＜１を満足する数値である。
（４）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなる珪酸塩蛍光体。
（Ｍ１１−ｘＥｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、Ｍ１は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。
前記望ましい緑色系蛍光体の具体例としては、（ＢａＭｇ）Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（ＢａＭｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などを挙げることができる。
蛍光体層２中の赤色系蛍光体粒子５は、近紫外ＬＥＤ１が放つ近紫外光を吸収して、６００ｎｍ以上且つ６６０ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する赤色系の蛍光を放つ赤色系蛍光体５であればよく、無機材料であっても有機材料であっても使用することができるが、望ましくは下記（５）の蛍光体とするのがよい。
（５）下記の化学式で表される化合物を主体にしてなる酸硫化物蛍光体。
（Ｌｎ１−ｘＥｕｘ）Ｏ２Ｓ
ただし、Ｌｎは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄの群から選ばれる少なくとも一つの希土類元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。
前記望ましい赤色系蛍光体５の具体例としては、Ｓｃ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、Ｌｎ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、Ｌｎ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｓｍ３＋、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋などを挙げることができる。
蛍光体層２中の黄色系蛍光体粒子６は、近紫外ＬＥＤ１が放つ近紫外光を吸収して、５５０ｎｍ以上且つ６００ｎｍ未満の波長領域に発光ピークを有する黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体であればよいが、製造の容易さや発光性能の良好さ（高輝度、高黄色純度）などから、望ましくは下記の化学式で表される化合物を主体にしてなる珪酸塩蛍光体とするのがよい。
（Ｓｒ１−ａ１−ｂ１−ｘＢａａ１Ｃａｂ１Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、ａ１、ｂ１、ｘは、各々、０≦ａ１≦０．３、０≦ｂ１≦０．８、０＜ｘ＜１を満足する数値、好ましくは、各々、０＜ａ１≦０．２、０≦ｂ１≦０．７、０．００５≦ｘ≦０．１、より好ましくは、各々、０＜ａ１≦０．１５、０≦ｂ１≦０．６、０．０１≦ｘ≦０．０５である。
より一層好ましくは、下記の化学式で表される化合物を主体にしてなる珪酸塩蛍光体とするのがよい。
（Ｓｒ１−ａ１−ｂ２−ｘＢａａ１Ｃａｂ２Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、ａ１、ｂ２、ｘは、各々、０≦ａ１≦０．３、０≦ｂ２≦０．６、０＜ｘ＜１を満足する数値である。
前記の珪酸塩蛍光体は、結晶構造として斜方晶と単斜晶を取り得るが、本発明の半導体発光素子では、珪酸塩蛍光体の結晶構造は斜方晶と単斜晶のいずれであってもよく、下記（ａ）又は（ｂ）の珪酸塩蛍光体を使用することができる。
（ａ）斜方晶の結晶構造を有する、以下の組成の珪酸塩蛍光体。
（Ｓｒ１−ａ１−ｂ２−ｘＢａａ１Ｃａｂ２Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、ａ１、ｂ２、ｘは、各々、０≦ａ１≦０．３、０≦ｂ２≦０．６、０＜ｘ＜１、好ましくは、各々、０＜ａ１≦０．２、０≦ｂ２≦０．４、０．００５≦ｘ≦０．１、より好ましくは、各々、０＜ａ１≦０．１５、０≦ｂ２≦０．３、０．０１≦ｘ≦０．０５を満足する数値である。
（ｂ）単斜晶の結晶構造を有する、以下の組成の珪酸塩蛍光体。
（Ｓｒ１−ａ２−ｂ１−ｘＢａａ２Ｃａｂ１Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４
ただし、ａ２、ｂ１、ｘは、各々、０≦ａ２≦０．２、０≦ｂ１≦０．８、０＜ｘ＜１、好ましくは、各々、０≦ａ２≦０．１５、０＜ｂ１≦０．７、０．００５≦ｘ≦０．１、より好ましくは、各々、０≦ａ２≦０．１、０＜ｂ１≦０．６、０．０１≦ｘ≦０．０５を満足する数値である。
前記各式におけるａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２が前記範囲内よりも小さい数値の組成では、珪酸塩蛍光体の結晶構造が不安定になりやすく、動作温度によって発光特性が変化する問題が生じる。一方、前記範囲内よりも大きい数値の組成では発光が緑味を帯びたものとなり、良好な黄色系蛍光体にはならず、緑色系蛍光体となるために、赤系、緑系、青系の蛍光体と組み合わせても、高光束、高Ｒａの白色系光を放つ半導体発光素子にはならない。また、Ｅｕ添加量ｘが前記範囲内よりも小さい数値の組成では発光強度が弱く、大きい数値の組成では、周囲温度の上昇とともに発光強度が低下する温度消光の問題が顕著に生じる。
なお、本発明の半導体発光素子にあって用いる黄色系蛍光体は、珪酸塩蛍光体が放つ黄色系光の色純度が優れる理由で、前記斜方晶の結晶構造を有する珪酸塩蛍光体を使用することがより望ましい。また、珪酸塩蛍光体の結晶構造を安定化したり、発光強度を高める目的で、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの一部をＭｇやＺｎで置き換えることもできる。
前記珪酸塩蛍光体は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定器（例えばＬＭＳ−３０：株式会社セイシン企業製）による粒度分布評価で、中心粒径が０．１μｍ以上且つ１００μｍ以下のものであれば足りるが、蛍光体の合成の容易さ、入手の容易さ、蛍光体層の形成の容易さなどの理由で、中心粒径が１μｍ以上且つ２０μｍ以下が好ましく、２μｍ以上且つ１０μｍ以下がより好ましい。粒度分布については、０．０１μｍ未満及び１０００μｍを超える粒子を含まなければよいが、中心粒径と同じ理由で、１μｍ以上且つ５０μｍ以下の範囲内で正規分布に近似した分布を有する珪酸塩蛍光体が好ましい。
なお、前記の珪酸塩蛍光体は、例えば、前記文献（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．１１５、Ｎｏ．１１（１９６８）ｐｐ．１１８１−１１８４）に記載の合成方法によって製造することができる。
以下、前記珪酸塩蛍光体の特性をさらに具体的に説明する。
図４は、前記珪酸塩蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルの例を示す図である。図４には、比較のために、従来のＹＡＧ系蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルの例もまとめて示している。
図４からわかるように、ＹＡＧ系蛍光体が１００ｎｍ〜３００ｎｍ付近、３００ｎｍ〜３７０ｎｍ付近、３７０ｎｍ〜５５０ｎｍ付近の三カ所に励起ピークを有し、これら各々の狭い波長範囲内の光を吸収して、５５０〜５８０ｎｍの黄緑〜黄の波長領域に発光ピークを有する黄色系の蛍光を放つ蛍光体であるのに対して、本発明において使用する珪酸塩蛍光体は、２５０〜３００ｎｍ付近に励起ピークを有し、１００〜５００ｎｍの広い波長範囲内の光を吸収して、５５０〜６００ｎｍの黄緑〜黄〜橙の波長領域に発光ピークを有する黄色系の蛍光を放つ黄色系蛍光体である。また、３５０ｎｍを超え且つ４００ｎｍ未満の近紫外光の励起下では、ＹＡＧ系蛍光体をはるかに凌ぐ高効率の蛍光体であることもわかる。
したがって、前記珪酸塩蛍光体を黄色系蛍光体粒子６として蛍光体層２に含めることによって、蛍光体層２が強い黄色系光を放つようになる。
なお、前記したａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｘの数値範囲内の組成の珪酸塩蛍光体であれば、励起及び発光スペクトルは、図４に例示した珪酸塩蛍光体のスペクトルに類似したものとなる。
〔実施の形態２〕
以下、本発明の半導体発光装置の実施の形態を図面を用いて説明する。図５〜図７は本発明に係る半導体発光装置の例を示す図である。
図５は本発明の半導体発光素子を用いたスタンド型の照明装置を示し、図６は本発明の半導体発光素子を用いた画像表示用の表示装置を示し、図７は本発明の半導体発光素子を用いた数字表示用の表示装置を示している。
図５ないし図７において、半導体発光素子１２は実施の形態１で説明した本発明の半導体発光素子である。
図５において、１３は半導体発光素子１２を点灯させるためのスイッチであり、スイッチ１３をＯＮすると、半導体発光素子１２が通電して発光を放つようになる。
なお、図５の照明装置は好ましい一例として示したもので、本発明に係る半導体発光装置はこの実施形態に限定されるものではい。また、半導体発光素子１２の発光色、大きさ、数、発光部分の形状なども特に限定されるものではない。
また、この例の照明装置において、好ましい色温度は２０００Ｋ以上且つ１２０００Ｋ以下、好ましくは３０００Ｋ以上且つ１００００Ｋ以下、さらに好ましくは３５００Ｋ以上且つ８０００Ｋ以下であるが、本発明に係る半導体発光装置としての照明装置は前記色温度に限定されるものではない。
図６と図７には、本発明に係る半導体発光装置としての表示装置の例として画像表示装置と数字表示装置を示したが、本発明に係る半導体発光装置はこれらに限定されるものではない。
半導体発光装置の一例としての表示装置は、前記照明装置の場合と同様に、実施の形態１で説明した半導体発光素子１２を用いて構成しておればい。また、半導体発光素子１２の発光色、大きさ、数、発光部分の形状や半導体発光素子の配置の仕方なども特に限定されるものではないし、外観形状も特に限定されるものではない。
画像表示装置としての寸法は幅１ｃｍ以上且つ１０ｍ以下、高さ１ｃｍ以上且つ１０ｍ以下、奥行き５ｍｍ以上且つ５ｍ以下の範囲で任意に製作することができ、この寸法に応じて半導体発光素子の個数を設定することができる。
図６に示す数字表示装置において、１２が実施の形態１で説明した半導体発光素子である。この数字表示装置においても、画像表示装置の場合と同様に、半導体発光素子１２の発光色、大きさ、数、画素の形状などは限定されるものではない。また、表示文字は数字に限定されるものではなく、漢字、カタカナ、アルファベット、ギリシア文字などであっても構わない。
なお、図５〜図７に示したような半導体発光装置にあっては、一種類のＬＥＤチップだけを用いた複数個の半導体発光素子１２を用いて構成した発光装置にすると、全く同じ駆動電圧や注入電流での各半導体発光素子の動作が可能になるとともに、周囲温度などの外部要因による発光素子の特性変動もほぼ同一にできるようになり、電圧変化や温度変化に対する発光素子の発光強度や色調の変化率を少なくできるとともに、発光装置の回路構成をシンプルにできる。
また、画素面が平坦な半導体発光素子を用いて半導体発光装置を構成すると、表示面が平坦な表示装置や面発光する照明装置など、発光面の平坦な発光装置を提供でき、良好な画質を有する画像表示装置や、デザイン性に優れる照明装置を提供できる。
本発明に係る半導体発光装置は、実施の形態１に記載した、高光束の白色系光が得られる半導体発光素子を用いて発光装置を構成することによって、高光束の発光装置となる。
なお、実施の形態１に記載の半導体発光素子を用いて構成した発光装置だけでなく、本発明に係る半導体発光装置は、前記近紫外発光素子と前記蛍光体層とを組み合わせてなる半導体発光装置であってもよい。このようにしても、同様の作用効果が得られ、同様の半導体発光装置が得られることはいうまでもない。
（実施例１）
青色系蛍光体を（Ｍ２１−ｘＥｕｘ）（Ｍ３１−ｙ１Ｍｎｙ１）Ａｌ１０Ｏ１７（ただし、Ｍ２は、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、ｘ、ｙ１は、各々、０＜ｘ＜１、０≦ｙ１＜０．０５を満足する数値である。）の化学式で表される、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋アルミン酸塩青色蛍光体（Ｍ２＝０．９Ｂａ＋０．１Ｓｒ、ｘ＝０．１、ｙ＝０．０１５）とし、緑色系蛍光体を（Ｍ２１−ｘＥｕｘ）（Ｍ３１−ｙ２Ｍｎｙ２）Ａｌ１０Ｏ１７（ただし、Ｍ２は、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、ｘ、ｙ２は、各々、０＜ｘ＜１、０．０５≦ｙ２＜１を満足する数値である。）の化学式で表される、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋アルミン酸塩緑色蛍光体（ｘ＝０．１、ｙ＝０．３）とし、赤色系蛍光体を（Ｌｎ１−ｘＥｕｘ）Ｏ２Ｓ（ただし、Ｌｎは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄの群から選ばれる少なくとも一つの希土類元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。）の化学式で表されるＬａＯ２Ｓ：Ｅｕ３＋酸硫化物赤色蛍光体（ｘ＝０．１）とし、黄色系蛍光体を（Ｓｒ１−ａ１−ｂ１−ｘＢａａ１Ｃａｂ１Ｅｕｘ）２ＳｉＯ４（ただし、ａ１、ｂ１、ｘは、各々、０≦ａ１≦０．３、０≦ｂ１≦０．８、０＜ｘ＜１を満足する数値である。）の化学式で表され、斜方晶の結晶構造を有する、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩黄色蛍光体（ａ１＝０．１、ｂ１＝０、ｘ＝０．０２）とした半導体発光素子を製作した。
半導体発光素子の構造は、図２に示したような、マウント・リードに設けたカップに近紫外ＬＥＤを導通搭載するとともに、カップ内にＢＧＲＹ蛍光体粒子が内在するエポキシ樹脂で形成した蛍光体層を設けた構造の半導体発光素子とした。また、近紫外ＬＥＤは、窒化ガリウム系化合物半導体で構成した発光層を有し、波長３８０ｎｍに発光ピークを有する、ＩｎＧａＮ系の近紫外ＬＥＤとした。この近紫外ＬＥＤからの波長３８０ｎｍの近紫外光励起下での、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体、珪酸塩黄色蛍光体の蛍光体の発光スペクトルを図１５の（ａ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）に示した。
前記青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体、珪酸塩黄色蛍光体の混合重量割合を５５：１４：４２：２４、エポキシ樹脂とこれら蛍光体（混合蛍光体）との重量割合を２０：８０とし、蛍光体層の実質厚みを約６００μｍとして半導体発光素子を構成した。
比較のために、蛍光体層中に実施例１と同じ青色系蛍光体と緑色系蛍光体と赤色系蛍光体とを含み、黄色系蛍光体を含まない半導体発光素子（比較例１）を製作した。この比較例１の半導体発光素子においては、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体の混合重量割合を２９：２６：５２とした、なお、エポキシ樹脂と混合蛍光体との重量割合、蛍光体層の実質厚みについては、実施例１の半導体発光素子と同じにした。
前記の実施例１及び比較例１の半導体発光素子の近紫外ＬＥＤに１０ｍＡを通電して、近紫外ＬＥＤを動作させて、半導体発光素子から白色系光を得た。この白色系光の色温度、Ｄｕｖ、ＣＩＥ色度図における（ｘ，ｙ）値、Ｒａ、光束の相対値を、瞬間マルチ測光システム（ＭＣＰＤ−７０００：大塚電子株式会社製）を用いて評価した。この結果を表１に示す。また、実施例１と比較例１の半導体発光素子が放つ白色系光の発光スペクトルを図８と図９に示す。表１からわかるように、ほぼ同じ色温度（７８８０〜９５００Ｋ）、Ｄｕｖ（−１５．６〜−８．７）、色度（ｘ＝０．２９０〜０．３０１、ｙ＝０．２７８〜０．２９３）の白色系光のもとでは、本発明に係る実施例１の半導体発光素子の方が、高い光束（約１２５％）と高いＲａ（６８）が得られた。
【表１】
2003032407.tif 000003
（実施例２）
緑色系蛍光体を（Ｍ１１−ｘＥｕｘ）２ＳｉＯ４（ただし、Ｍ１は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である。）の化学式で表される（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩緑色蛍光体（Ｍ１＝０．４Ｂａ＋０．６Ｓｒ、ｘ＝０．０２）としして、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体、珪酸塩黄色蛍光体の混合重量割合を、９２：３：３３：４８としたほかは実施例１と同じ条件で半導体発光素子（実施例２）を製作した。波長３８０ｎｍの近紫外光励起下での、前記（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ１７：Ｅｕ２＋珪酸塩緑色蛍光体の発光スペクトルを図１５の（ｅ）に示した。
比較のために、実施例２と同じ緑色系蛍光体で、蛍光体層中に黄色系蛍光体を含まない半導体発光素子（比較例２）も製作した。比較例２の半導体発光素子における青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体の混合重量割合は５０：２９：６４とした。
実施例１と同様に、前記の半導体発光素子の近紫外ＬＥＤの動作によって得られる白色系光の、色温度、Ｄｕｖ、ＣＩＥ色度図における（ｘ，ｙ）値、Ｒａ、光束の相対値を評価した。結果を表２に示す。また、実施例２と比較例２の半導体発光素子が放つ白色系光の発光スペクトルを図１０と図１１に示す。表２からわかるように、ほぼ同じ色温度（７８８０〜９５００Ｋ）、Ｄｕｖ（−１５．６〜−８．７）、色度（ｘ＝０．２９０〜０．３０１、ｙ＝０．２７８〜０．２９３）の白色系光のもとでは、本発明に係る実施例２の半導体発光素子の方が、高い光束（約１１３％）と高いＲａ（８６）が得られた。また、実施例１の半導体発光素子と比較しても、高い光束と高いＲａが得られた。
【表２】
2003032407.tif 000004
（実施例３）
青色系蛍光体を（Ｍ２１−ｘＥｕｘ）（Ｍ３１−ｙ１Ｍｎｙ１）Ａｌ１０Ｏ１７（ただし、Ｍ２は、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、Ｍ３は、Ｍｇ及びＺｎの群から選ばれる少なくとも一つの元素、ｘ、ｙ１は、各々、０＜ｘ＜１、０≦ｙ１＜０．０５を満足する数値である。）の化学式で表される、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋アルミン酸塩青色蛍光体（ｘ＝０．１、ｙ＝０：第２のアルミン酸塩青色蛍光体）とし、緑色蛍光体、赤色蛍光体、黄色蛍光体の混合重量割合を１１２：１２：２０：７７としたほかは実施例１と同じ条件で半導体発光素子（実施例３）を製作した。波長３８０ｎｍの近紫外光励起下での、前記ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋アルミン酸塩青色蛍光体の発光スペクトルを図１５の（ｂ）に示した。
実施例１及び２と同様に、前記した半導体発光素子が放つ白色系光の色温度、Ｄｕｖ、ＣＩＥ色度図における（ｘ，ｙ）値、Ｒａ、光束の相対値を評価した。結果を表３に示す。また、実施例３の半導体発光素子が放つ白色系光の発光スペクトルを図１２に示す。表３からわかるように、ほぼ同じ色温度、Ｄｕｖ、色度の白色系光のもとでは、本発明に係る実施例３の半導体発光素子は実施例１に比較して、高い光束（約１２３％）と高いＲａ（９２）が得られた。
【表３】
2003032407.tif 000005
（実施例４）
青色系蛍光体を（Ｍ１１−ｘＥｕｘ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２（ただし、Ｍ１は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及びＭｇの群から選ばれる少なくとも一つのアルカリ土類金属元素、ｘは、０＜ｘ＜１を満足する数値である。）の化学式で表される（Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋ハロ燐酸塩青色蛍光体（Ｍ１＝０．７５Ｓｒ＋０．２５Ｂａ、ｘ＝０．０１）としたほかは実施例１と同じ条件で半導体発光素子（実施例４）を製作した。波長３８０ｎｍの近紫外光励起下での、前記（Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋ハロ燐酸塩青色蛍光体の発光スペクトルを図１５の（ｃ）に示した。
実施例４の半導体発光素子が放つ白色系光の、色温度、Ｄｕｖ、色度、Ｒａ、光束の相対値を評価した。結果は表４に示す通りであり、実施例１の半導体発光素子とほぼ同じ白色系光が得られた。
【表４】
2003032407.tif 000006
（実施例５）
本発明に係る半導体発光素子の発光特性をコンピュータを用いてシミュレーション評価した結果について説明する。シミュレーション評価用の数値データとして、波長３８０ｎｍの近紫外光励起下で、瞬間マルチ測光システム（ＭＣＰＤ−７０００：大塚電子株式会社製）を用いて実測した、下記（１）〜（４）の蛍光体の発光スペクトルデータ（測定波長範囲：３９０〜７８０ｎｍ、波長刻み：５ｎｍ）を用いた。
（１）ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋アルミン酸塩青色蛍光体（実施例３参照）。
（２）（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋アルミン酸塩緑色蛍光体（実施例１参照）。
（３）ＬａＯ２Ｓ：Ｅｕ３＋酸硫化物赤色蛍光体（実施例１参照）。
（４）斜方晶の結晶構造を有する（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩黄色蛍光体（実施例１参照）。
白色系光の中の、前記珪酸塩黄色蛍光体が放つ黄色系光による照度割合をパラメータとし、色温度８０００Ｋ、Ｄｕｖ＝０の白色系光が得られるように、前記アルミン酸塩青色蛍光体、アルミン酸塩緑色蛍光体、酸硫化物赤色蛍光体、珪酸塩黄色蛍光体のそれぞれの蛍光体が放つ青色光、緑色光、赤色光、黄色光の発光スペクトル強度比をコンピュータで最適化して、白色系光の光束の相対値を算出した。結果を表５に示す。
【表５】
2003032407.tif 000007
表５は、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋アルミン酸塩青色蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋アルミン酸塩緑色蛍光体、ＬａＯ２Ｓ：Ｅｕ３＋酸硫化物赤色蛍光体に、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩黄色蛍光体を加えることによって、白色系光の高光束化が実現できることと、ある添加割合までは珪酸塩黄色蛍光体の混合割合を増やすにつれて、光束が向上することを示すものである。また、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体を混合してなる蛍光体層に珪酸塩黄色蛍光体をさらに加えることによって、半導体発光素子から高光束を得た実施例１，３，４の実験結果を理論的に裏付けるものでもある。
図１３（ａ）、（ｂ）に、前記シミュレーションした白色系光（色温度８０００Ｋ、Ｄｕｖ＝０）の発光スペクトルの例を示す。図１３（ａ）は（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩黄色蛍光体による照度割合が５０％の場合、図１３（ｂ）は同照度割合が０％の場合を示す。
（実施例６）
下記（１）〜（４）の蛍光体について実施例５と同様のシミュレーション評価を行った結果を表６に示す。
（１）ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋アルミン酸塩青色蛍光体（実施例３参照）。
（２）（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ１７：Ｅｕ２＋珪酸塩緑色蛍光体（実施例２参照）。
（３）ＬａＯ２Ｓ：Ｅｕ３＋酸硫化物赤色蛍光体（実施例１参照）。
（４）斜方晶の結晶構造を有する（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩黄色蛍光体（実施例１参照）。
実施例５の場合と同様に、白色系光の中の珪酸塩黄色蛍光体が放つ黄色系光による照度割合をパラメータとし、得られる白色系光の光束の相対値を算出した。なお、表６に示す白色系光の光束の相対値は、実施例５における（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩黄色蛍光体による照度割合が０％の場合を１００としたときの相対値で示している。
【表６】
2003032407.tif 000008
表６は、実施例５の場合と同様に、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋アルミン酸塩青色蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ１７：Ｅｕ２＋珪酸塩緑色蛍光体、ＬａＯ２Ｓ：Ｅｕ３＋酸硫化物赤色蛍光体に、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩黄色蛍光体を加えることによって、白色系光の高光束化が実現できることと、ある添加割合までは珪酸塩黄色蛍光体の混合割合を増やすにつれて光束が向上することを示すものである。また、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体を混合してなる蛍光体層に、珪酸塩黄色蛍光体をさらに加えることによって、半導体発光素子から高光束を得た実施例２の実験結果を理論的に裏付けるものでもある。
図１４（ａ）、（ｂ）に、前記シミュレーションした白色系光（色温度８０００Ｋ、Ｄｕｖ＝０）の発光スペクトルの例を示す。図１４（ａ）は（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋珪酸塩黄色蛍光体による照度割合が５０％の場合、図１４（ｂ）は同照度割合が０％の場合を示す。
以上のように、シミュレーション評価によっても、本発明に係る半導体発光素子が従来の半導体発光素子よりも高光束の白色系光を放つ半導体発光素子であることが実証できた。
産業上の利用の可能性
本発明の半導体発光素子は、近紫外ＬＥＤと、この近紫外ＬＥＤが放つ３５０〜４１０ｎｍ付近の近紫外光を吸収して、３８０ｎｍ以上且つ７８０ｎｍ以下の可視波長領域に発光ピークを有する蛍光を放つ複数の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせてなる半導体発光素子にあって、前記蛍光体層を青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体及び黄色系蛍光体の四種類の蛍光体を含む蛍光体層とすることによって、視感度の低い赤色系発光による光束低下分を視感度の比較的高い黄色系発光で補うとともに、得られる白色系光が色バランスの面で優れたものになり、高光束且つ高Ｒａの白色系光を放つ半導体発光素子を得ることができる。とくに黄色系蛍光体として珪酸塩蛍光体を用いることにより、ＹＡＧ系蛍光体を用いた従来の半導体発光素子をはるかに凌ぐ高効率の半導体発光素子となる。
また、本発明の半導体発光装置は、近紫外ＬＥＤと、青色系蛍光体、緑色系蛍光体、赤色系蛍光体、黄色系蛍光体の四種類の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせてなる構成にすることにより、高光束且つ高Ｒａの白色系光を放つ半導体発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の半導体発光素子の縦断面図である。
図２は本発明の半導体発光素子の縦断面図である。
図３は本発明の半導体発光素子の縦断面図である。
図４は珪酸塩蛍光体とＹＡＧ系蛍光体の発光及び励起スペクトルを示す図である。
図５は本発明の半導体発光装置の一例としての照明装置を示す図である。
図６は本発明の半導体発光装置の一例としての画像表示装置を示す図である。
図７は本発明の半導体発光装置の一例としての数字表示装置を示す図である。
図８は実施例１の半導体発光素子の発光スペクトルを示す図である。
図９は比較例１の半導体発光素子の発光スペクトルを示す図である。
図１０は実施例２の半導体発光素子の発光スペクトルを示す図である。
図１１は比較例２の半導体発光素子の発光スペクトルを示す図である。
図１２は実施例３の半導体発光素子の発光スペクトルを示す図である。
図１３はシミュレーションによる白色系光の発光スペクトルを示す図である。
図１４はシミュレーションによる白色系光の発光スペクトルを示す図である。
図１５は本発明で使用する蛍光体の発光スペクトルを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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