(57)【要約】      （修正有）【課題】発光効率の向上に加えて、演色性の向上を実現した半導体発光装置を提供する。【解決手段】半導体発光装置は、半導体発光素子１をパッケージ３の凹部の底面に配置し、ボンディングワイヤ２により固定され、パッケージ３の開口部には波長変換層４が配置されている。波長変換層４の光の出射側にはカットフィルター５、カットフィルター５の光の出射側には透明基板６が配置される。パッケージ３の凹部を波長変換層４にて封止してもよい。４３０ｎｍ以下の短波長光を吸収し、４３０ｎｍよりも長波長の光を透過するカットフィルター５を備え、かつカットフィルター５を通して光を出射する。【選択図】図１
2013229593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３９０ｎｍ以上、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子、前記半導体発光素子が放出する光を励起源として発光する蛍光体を含む波長変換層を備えた半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置は、４３０ｎｍ以下の短波長光を吸収し、４３０ｎｍよりも長波長の光を透過するカットフィルターを備え、かつ該カットフィルターを通して光を出射する半導体発光装置。
【請求項２】
前記半導体発光装置が出射する光のスペクトルにおいて、該スペクトルの最大強度に対する前記半導体発光素子の放出光由来の発光ピーク強度が５０％以下である、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
３９０ｎｍ以上、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子、前記半導体発光素子が放出する光を励起源として発光する蛍光体を含む波長変換層を備えた半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置は、４３０ｎｍ以下の短波長光を吸収し、４３０ｎｍよりも長波長の光を透過するカットフィルターを備え、かつ該カットフィルターを通して光を出射する半導体発光装置であり、
前記波長変換層は、狭帯域赤色蛍光体、狭帯域緑色蛍光体及び狭帯域青色蛍光体の群からなる蛍光体の少なくとも一つの狭帯域蛍光体を含有し、
半導体発光装置が出射する光のスペクトルにおいて、該スペクトルの最大強度に対する前記半導体発光素子の放出光由来の発光ピーク強度が２０％以下である、半導体発光装置。
【請求項４】
前記波長変換層が光透過型波長変換層であり、前記カットフィルターは波長変換層の光の出射側に配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記半導体発光装置は、光を出射可能な開口部および光を反射する反射部を有する筐体を有し、
前記カットフィルターが該筐体の開口部に配置され、
前記波長変換層が、筐体の反射部に波長変換層が配置されることで、半導体発光素子から放出される光を反射する光反射型波長変換層である、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記カットフィルターは、４３０ｎｍ以下の光を５０％以上吸収する、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記カットフィルターは、カットフィルター表面に対して入射角θで光を入射させた際の光の透過率ｔθを、θを０〜１８０°の範囲における任意の角度に変化させた際に、光の透過率のばらつきΔｔθが５０％以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体発光装置。  
【請求項８】
前記半導体発光装置は透明基板を有し、前記カットフィルターは該透明基板に支持される、請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記透明基板は、カットフィルターと対向する側の表面が無反射処理されている、請求項８に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記半導体発光素子から放出され、波長変換層により波長変換されずにカットフィルタ
ーに到達した光の発光ピーク波長が、前記半導体発光装置から放出される可視光の最大発光ピークにおける光の発光強度の５０％以上、２５０％以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記半導体発光素子と前記波長変換層が１ｍｍ以上５００ｍｍ以下の距離を有するように配置される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記半導体発光素子と前記波長変換層が接するように配置される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
相関色温度が１８００Ｋ以上７５００Ｋ以下の白色光を出射する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
平均演色評価数Ｒａが７０以上である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の半導体発光装置を備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置に関し、特に、発光効率が高く、かつ、演色性が向上した半導体発光装置に関する。また、該半導体発光装置を備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を用いた発光装置は、省エネルギー発光装置としてその存在感が高まっている。一方、半導体発光素子を用いた発光装置は、更なる発光効率向上のための様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、発光効率を向上させるため、可視光以外の光を反射するカットフィルターをパッケージの開口部に備えた照明装置が提案されている（特許文献１参照）。この技術は、液晶ディスプレイ用バックライトを意図しているものであり、発光効率の高い装置を実現できるとされている。
【０００４】
また、蛍光体層を備える発光装置において、蛍光体粒子の粒度分布、充填率を制御することで緻密な蛍光体層とし、発光効率を高める技術が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
一方、蛍光ランプなどの照明光源では紫外線が発生することから、蛍光灯などに紫外線吸収フィルターを取り付けることが行われている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−８８３４８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２８６７３号公報
【特許文献３】特許第３１１８２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体発光素子を用いた発光装置は、一般照明への適用が検討され、実現されてきている。一般照明への適用に際しては、省エネの観点からの発光効率の向上はもちろんのこと、発光装置の演色性についても好ましいものとしなければならない。
本発明は、発光効率の向上に加えて、このような一般照明への適用に際し要求される演色性の向上を課題とする。
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行い、４３０ｎｍ以下の短波長光を吸収し、かつ４３０ｎｍよりも長波長の光を透過するカットフィルターを備えることで、半導体発光装置が出射する光の発光スペクトルを一定の条件を充足するように調整することで、発光効率の向上及び演色性の向上の両立が可能となることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
本発明の第一の態様は、３９０ｎｍ以上、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子、前記半導体発光素子が放出する光を励起源として発光する蛍光体を含む波長変換層を備えた半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置は、４３０ｎｍ以下の短波長光を吸収し、４３０ｎｍよりも長波長の光を透過するカットフィルターを備え、かつ該カットフィルターを通して光を出射する半導体発光装置である。
【００１０】
また、前記半導体発光装置が出射する光のスペクトルにおいて、該スペクトルの最大強度に対する前記半導体発光素子の放出光由来の発光ピーク強度が５０％以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の第二の態様は、３９０ｎｍ以上、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子、前記半導体発光素子が放出する光を励起源として発光する蛍光体を含む波長変換層を備えた半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置は、４３０ｎｍ以下の短波長光を吸収し、４３０ｎｍよりも長波長の光を透過するカットフィルターを備え、かつ該カットフィルターを通して光を出射する半導体発光装置であり、
前記波長変換層は、狭帯域赤色蛍光体、狭帯域緑色蛍光体及び狭帯域青色蛍光体の群からなる蛍光体の少なくとも一つの狭帯域蛍光体を含有し、
半導体発光装置が出射する光のスペクトルにおいて、該スペクトルの最大強度に対する前記半導体発光素子の放出光由来の発光ピーク強度が２０％以下である、半導体発光装置である。
【００１２】
また、前記波長変換層が光透過型波長変換層であり、前記カットフィルターは波長変換層の光の出射側に配置されることが好ましい。
一方、前記半導体発光装置は、光を出射可能な開口部および光を反射する反射部を有する筐体を有し、
前記カットフィルターが該筐体の開口部に配置され、
前記波長変換層が、筐体の反射部に波長変換層が配置されることで、半導体発光素子から放出される光を反射する光反射型波長変換層であることも好ましい。
【００１３】
また、前記カットフィルターは、４３０ｎｍ以下の光を５０％以上吸収することが好ましい。
また、前記カットフィルターは、カットフィルター表面に対して入射角θで光を入射させた際の光の透過率ｔθを、θを０〜１８０°の範囲における任意の角度に変化させた際に、光の透過率のばらつきΔｔθが５０％以下であることが好ましい。  
【００１４】
また、前記半導体発光装置は透明基板を有し、前記カットフィルターは該透明基板に支持されることが好ましい。
また、前記透明基板は、カットフィルターと対向する側の表面が無反射処理されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記半導体発光素子から放出され、波長変換層により波長変換されずにカットフィルターに到達した光の発光ピーク波長が、前記半導体発光装置から放出される可視光の最大発光ピークにおける光の発光強度の５０％以上、２５０％以下であることが好ましい。
【００１６】
また、前記半導体発光素子と前記波長変換層が１ｍｍ以上５００ｍｍ以下の距離を有するように配置されることが好ましく、一方で、前記半導体発光素子と前記波長変換層が接するように配置されることも好ましい。
【００１７】
また、相関色温度が１８００Ｋ以上７５００Ｋ以下の白色光を出射することが好ましく、平均演色評価数Ｒａが７０以上であることが好ましい。
また、上記半導体発光装置を備えた照明装置とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第一の態様、及び第二の態様により、発光効率の向上に加えて、演色性の向上を実現した半導体発光装置を提供することができる。本発明により、演色性が高い光を出射する照明光源を提供することが可能となり、光源の外側、例えばレンズにカットフィルターなどを配置してスペクトルを調整する必要もなくなる。よって、薄型の照明を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光透過型波長変換層である半導体発光装置の一実施形態を表す概念図である。
【図２】本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光透過型波長変換層である半導体発光装置の一実施形態を表す概念図である。
【図３】本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光透過型波長変換層である半導体発光装置の一実施形態を表す概念図である。
【図４】本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光透過型波長変換層である半導体発光装置の一実施形態を表す概念図である。
【図５】本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光透過型波長変換層である半導体発光装置の一実施形態を表す概念図である。
【図６】本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光透過型波長変換層である半導体発光装置の一実施形態を表す概念図である。
【図７】本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光透過型波長変換層である半導体発光装置の一実施形態を表す概念図である。
【図８】本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光透過型波長変換層である半導体発光装置の一実施形態を表す概念図である。
【図９】本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光反射型波長変換層である半導体発光装置の一実施形態を表す概念図である。
【図１０】実験３の発光装置から出射された光のスペクトルを表わすグラフである。
【図１１】比較例１および参考例４の発光装置から出射された光のスペクトルを表わすグラフである。
【図１２】比較例２および参考例５の発光装置から出射された光のスペクトルを表わすグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子、波長変換層、およびカットフィルターを備えた半導体発光装置である。本発明の半導体発光装置は、発光効率が高く、かつ演色性が高い半導体発光装置であり、一般照明に好ましく適用されるものである。そのため、本発明の半導体発光装置が出射する光は白色光であり、色温度が１８００Ｋ以上７５００Ｋ以下であることが好ましく、２０００Ｋ以上７０００Ｋ以下であることがより好ましい。また、白色光としては、光色の黒体輻射軌跡からの偏差ｄｕｖが−０．０２００〜０．０２００であることが好ましい。
【００２１】
以下、本発明について実施形態や例示物を示して説明するが、本発明は以下の実施形態や例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。さらに、本明細書における色目と色度座標との関係は、すべてＪＩＳ規格（ＪＩＳＺ８１１０）に基づくものである。
【００２２】
また、本明細書中の蛍光体の組成式において、各組成式の区切りは読点（、）で区切って表わす。また、カンマ（，）で区切って複数の元素を列記する場合には、列記された元素のうち一種又は二種以上を任意の組み合わせ及び組成で含有していてもよいことを示し
ている。  
【００２３】
＜１．半導体発光素子＞
本発明の半導体発光装置に備える半導体発光素子は、４３０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する光を放出する。このような半導体発光素子としては、紫領域の光を放出する紫半導体発光素子、近紫外の領域の光を放出する近紫外半導体発光素子、紫外の領域の光を放出する紫外半導体発光素子などが挙げられる。
紫領域の光を放出する半導体発光素子は、３９０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する半導体発光素子である。近紫外の光を放出する半導体発光素子は、３２０ｎｍ以上３９０ｎｍより短い波長領域に発光ピークを有する半導体発光素子である。紫外の光を放出する半導体発光素子は、１０ｎｍ以上３２０ｎｍより短い波長領域に発光ピークを有する半導体発光素子である。
本発明では、半導体発光素子の発光効率が良いことと、蛍光体の量子損失が少ないことから、半導体発光素子が紫領域の光を放出する、すなわち３９０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する半導体発光素子を用いることが好ましい。
【００２４】
半導体発光素子は、上記範囲内の光を放出可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザダイオード（ＬＤ）であり、中でも、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどのＧａＮ系半導体を使用して発光構造を構成したＧａＮ系のＬＥＤやＬＤが好ましい。ＧａＮ系半導体以外では、ＺｎＯ系半導体で発光構造を構成したＬＥＤやＬＤが好ましい。ＧａＮ系ＬＥＤにおいては、Ｉｎを含むＧａＮ系半導体からなる発光部を有するもの、中でも、ＩｎＧａＮ層を含む量子井戸構造を発光部に有するものが、発光強度が非常に強いので特に好ましい。
【００２５】
＜２．波長変換層＞
本発明の半導体発光装置が備える波長変換層は、半導体発光素子が放出する光を励起源として発光する蛍光体を含む。
本発明の半導体発光装置が備える波長変換層は、唯一種類の蛍光体のみ含有してもよく、また複数種類の蛍光体を含有しても良い。
一種類の蛍光体のみ含有する場合としては、紫領域の光を放出する半導体発光素子に、橙色蛍光体を含む波長変換層を組み合わせる態様が例示できる。
複数種類の蛍光体を含有する場合には、例えば以下の態様が挙げられる。
（ｉ）赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を混合した混合物を含む波長変換層
（ｉｉ）青色蛍光体及び黄色蛍光体を混合した混合物を含む波長変換層
なお、上記態様に、その他の色の蛍光体を適宜含有させても良い。
【００２６】
本発明の半導体発光装置が備える波長変換層は、発光効率を向上させるうえで、半導体発光素子からの励起光のうち、波長変換されずにそのまま通過する光の割合（以下、励起光透過率ともいう。）がある程度高いことが好ましい。また、波長変換層が薄いことが好ましい。
本発明の半導体発光装置が備える波長変換層は、励起光透過率が５０％以上であることが好ましく７０％以上であることがより好ましい。また、２５０％以下であることが好ましく、２００％以下であることがより好ましい。波長変換層が上記範囲であることにより発光効率が向上する。
波長変換層の励起光透過率は、半導体発光装置から光を放出して波長変換層を通過させた光のスペクトルの波長において、蛍光体由来のピーク波長強度（Ｉｐ）に対する半導体発光素子由来のピーク波長強度（ＩＬＥＤ）の割合［（ＩＬＥＤ）／（Ｉｐ）］×１００で表わすことができる。
【００２７】
上記励起光透過率の範囲を満たす波長変換層とするためには、例えば、波長変換層の厚
み及び波長変換層における蛍光体の含有量を適宜調整すればよい。具体的には、蛍光体の種類にもよるが、バインダー樹脂及び蛍光体を含む波長変換層全量に対し、蛍光体粒子の含有量を０．５重量％以上とすることが好ましく、１．０重量％以上とすることがより好ましい。また、７０重量％以下とすることが好ましく、５０重量％以下とすることがより好ましく、３０重量％以下とすることがさらに好ましく、２０重量％以下とすることがよりさらに好ましい。これらの範囲内で蛍光体の波長変換効率、蛍光体層の厚みに応じて蛍光体濃度を適宜調節することにより励起光透過率を調整することができる。
【００２８】
また、波長変換層を薄層とすることで、蛍光体同士の光の自己吸収を減らし、蛍光体による光散乱を減らすことができる。本発明では波長変換層の厚さを、好ましくは、波長変換層に含まれる蛍光体の体積基準のメディアン径の２倍以上１０倍以下とすることで、蛍光体同士の光の自己吸収を減らし、蛍光体による光散乱を減らすことができる。より好ましくは、波長変換層の厚さが蛍光体のメディアン径の３倍以上であり、特に好ましくは４倍以上である。より好ましくは、波長変換層の厚さが蛍光体のメディアン径の９倍以下であり、特に好ましくは８倍以下、さらに好ましくは７倍以下、またさらに好ましくは６倍以下、最も好ましくは５倍以下である。波長変換層の厚さは、波長変換層を厚さ方向に切断し、その断面をＳＥＭなどの電子顕微鏡で観察することで測定することができる。また、波長変換層が塗布されている基板と波長変換層を合わせた厚さをマイクロメーターで測定しておき、基板から波長変換層を剥がした後に基板の厚さを再びマイクロメーターで測定することで波長変換層の厚さを測定することができる。同様に波長変換層の一部を剥がし、触針式膜厚計を使用して波長変換層の残っている部分と剥がした部分の段差を測定することで直接厚さを計測することもできる。
【００２９】
＜２−１．蛍光体＞
波長変換層に含有する蛍光体は、前記半導体発光素子が放出する光を励起源として発光する蛍光体である。
本発明で用いられる蛍光体の種類は適宜選択されるが、赤色（橙色）、緑色、青色、黄色蛍光体については代表的な蛍光体として、下記のものが挙げられる。
【００３０】
＜２−２．赤色蛍光体＞
赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常５６５ｎｍ以上、好ましくは５７５ｎｍ以上、より好ましくは５８０ｎｍ以上、また、通常７８０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６８０ｎｍ以下の波長範囲にあることが好適である。
【００３１】
赤色蛍光体の発光ピークの半値幅は、通常１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。また、外部量子効率は、通常６０％以上、好ましくは７０％以上であり、重量メディアン径は、通常０．１μｍ以上、好ましくは１．０μｍ以上、さらに好ましくは５．０μｍ以上であり、通常４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
このような赤色蛍光体として、例えば、例えば、特開２００６−００８７２１号公報に記載されているＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、特開２００８−７７５１号公報に記載されている（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、特開２００７−２３１２４５号公報に記載されているＣａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕ等のＥｕ付活酸化物、窒化物又は酸窒化物蛍光体等や、特開２００８−３８０８１号公報に記載されている（Ｓｒ,Ｂａ,Ｃａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ（以下、「ＳＢＳ蛍光体」と略称することがある。）を用いることも可能である。
【００３２】
そのほか、赤色蛍光体としては、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ等のＥｕ付活アルカリ土類シリコンナイトライド系蛍光体、（Ｌａ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ等のＥｕ付活酸硫化物蛍光体、（Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ等のＥｕ付活希土類オキシカルコゲナイド系蛍光体、Ｙ（Ｖ，Ｐ）Ｏ4：Ｅｕ、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ等のＥｕ付活酸化物蛍
光体、（Ｂａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ，Ｍｎ等のＥｕ，Ｍｎ付活珪酸塩蛍光体、ＬｉＷ2Ｏ8：Ｅｕ、ＬｉＷ2Ｏ8：Ｅｕ，Ｓｍ、Ｅｕ2Ｗ2Ｏ9、Ｅｕ2Ｗ2Ｏ9：Ｎｂ、Ｅｕ2Ｗ2Ｏ9：Ｓｍ等のＥｕ付活タングステン酸塩蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ等のＥｕ付活硫化物蛍光体、ＹＡｌＯ3：Ｅｕ等のＥｕ付活アルミン酸塩蛍光体、Ｃａ2Ｙ8（ＳｉＯ4）6Ｏ2：Ｅｕ、ＬｉＹ9（ＳｉＯ4）6Ｏ2：Ｅｕ等のＥｕ付活珪酸塩蛍光体、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｔｂ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ等のＣｅ付活アルミン酸塩蛍光体、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ（Ｎ，Ｏ）2：Ｅｕ、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ等のＥｕ付活酸化物、窒化物又は酸窒化物蛍光体、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ，Ｍｎ等のＥｕ，Ｍｎ付活ハロリン酸塩蛍光体、Ｂａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）3（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ，Ｍｎ等のＥｕ，Ｍｎ付活珪酸塩蛍光体、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎ等のＭｎ付活ゲルマン酸塩蛍光体、Ｅｕ付活αサイアロン等のＥｕ付活酸窒化物蛍光体、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）2Ｏ3：Ｅｕ，Ｂｉ等のＥｕ，Ｂｉ付活酸化物蛍光体、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ，Ｂｉ等のＥｕ，Ｂｉ付活酸硫化物蛍光体、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＶＯ4：Ｅｕ，Ｂｉ等のＥｕ，Ｂｉ付活バナジン酸塩蛍光体、ＳｒＹ2Ｓ4：Ｅｕ，Ｃｅ等のＥｕ，Ｃｅ付活硫化物蛍光体、ＣａＬａ2Ｓ4：Ｃｅ等のＣｅ付活硫化物蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＰ2Ｏ7：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ，Ｚｎ）2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ，Ｍｎ等のＥｕ，Ｍｎ付活リン酸塩蛍光体、（Ｙ，Ｌｕ）2ＷＯ6：Ｅｕ，Ｍｏ等のＥｕ，Ｍｏ付活タングステン酸塩蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）xＳｉyＮz：Ｅｕ，Ｃｅ（但し、ｘ、ｙ、ｚは、１以上の整数を表わす。）等のＥｕ，Ｃｅ付活窒化物蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ，Ｍｎ等のＥｕ，Ｍｎ付活ハロリン酸塩蛍光体、（（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ，Ｔｂ）1-x-yＳｃxＣｅy）2（Ｃａ，Ｍｇ）1-r（Ｍｇ，Ｚｎ）2+rＳｉz-qＧｅqＯ12+δ等のＣｅ付活珪酸塩蛍光体等を用いることもできる。
【００３３】
そのほか、半導体発光装置からの放射光の演色性を高めるため、あるいは、発光装置の発光効率を高めるため、赤色蛍光体として、赤色発光スペクトルの半値幅が２０ｎｍ以下の赤色蛍光体（以下、「狭帯域赤色蛍光体」と呼ぶことがある。）を単独で用いることができるし又は他の赤色蛍光体、特に赤色発光スペクトルの半値幅が５０ｎｍ以上の赤色蛍光体、と混合して用いることができる。そのような赤色蛍光体としては、Ａ２＋ｘＭｙＭｎｚＦｎ（ＡはＮａおよび／またはＫ；ＭはＳｉおよびＡｌ；−１≦ｘ≦１かつ０．９≦ｙ＋ｚ≦１．１かつ０．００１≦ｚ≦０．４かつ５≦ｎ≦７）で表されるＫＳＦ、ＫＳＮＡＦ、及びＫＳＦとＫＳＮＡＦの固溶体、（ｋ−ｘ）ＭｇＯ・ｘＡＦ２・ＧｅＯ２：ｙＭｎ４＋（ただし、式中、ｋは２．８〜５の実数であり、ｘは０．１〜０．７の実数であり、ｙは０．００５〜０．０１５の実数であり、Ａはカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、亜鉛（Ｚｎ）、またはこれらの混合物である。）の化学式で示される、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎ等のマンガン活性の深赤色（６００ｎｍ〜６７０ｎｍ）ジャーマネート蛍光体、（Ｌａ１−ｘ−ｙ，Ｅｕｘ，Ｌｎｙ）２Ｏ２Ｓ（ｘ及びｙは、それぞれ０．０２≦ｘ≦０．５０及び０≦ｙ≦０．５０を満たす数を表し、ＬｎはＹ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｓｍ及びＥｒの少なくとも１種の３価希土類元素を表す。）の化学式で示されるＬＯＳ蛍光体等が挙げられる。
【００３４】
また、国際公開ＷＯ２００８−０９６３００号公報に記載されているＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7や、米国特許７５２４４３７号公報に記載されているＳｒ2Ａｌ2Ｓｉ9Ｏ2Ｎ14：Ｅｕを用いることもできる。
以上の中でも、赤色蛍光体としては、ＣＡＳＮ蛍光体、ＳＣＡＳＮ蛍光体、ＣＡＳＯＮ蛍光体、ＳＢＳ蛍光体が好ましい。
以上に例示した赤色蛍光体は、何れか一種のみを使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００３５】
＜２−３．緑色蛍光体＞
緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常５００ｎｍより大きく、中でも５１０ｎｍ以上、さらには５１５ｎｍ以上であることが好ましく、また、通常５５０ｎｍ以下、中でも５４０ｎｍ以下、さらには５３５ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。この発光ピーク波長が短過ぎると青味を帯びる傾向がある一方で、長過ぎると黄味を帯びる傾向があり、何れも緑色光としての特性が低下する可能性がある。
【００３６】
緑色蛍光体の発光ピークの半値幅は、通常１ｎｍ〜８０ｎｍの範囲である。また、外部量子効率は、通常６０％以上、好ましくは７０％以上であり、重量メディアン径は、通常０．１μｍ以上、好ましくは１．０μｍ以上、さらに好ましくは５．０ｍμ以上であり、通常４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
このような緑色蛍光体として、例えば、国際公開ＷＯ２００７−０９１６８７号公報に記載されている（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ（以下、「ＢＳＳ蛍光体」と略称することがある。）で表されるＥｕ付活アルカリ土類シリケート系蛍光体等が挙げられる。
【００３７】
また、そのほか、緑色蛍光体としては、例えば、特許第３９２１５４５号公報に記載されているＳｉ6-zＡｌzＮ8-zＯz：Ｅｕ（但し、０＜ｚ≦４．２である。以下、「β−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体」と略称することがある。）等のＥｕ付活酸窒化物蛍光体や、国際公開ＷＯ２００７−０８８９６６号公報に記載されているＭ3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ（但し、Ｍはアルカリ土類金属元素を表す。以下、「ＢＳＯＮ蛍光体」と略称することがある。）等のＥｕ付活酸窒化物蛍光体や、特開２００８−２７４２５４号公報に記載されているＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ付活アルミン酸塩蛍光体（以下、「ＧＢＡＭ蛍光体」と略称することがある。）を用いることも可能である。
【００３８】
その他の緑色蛍光体としては、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ等のＥｕ付活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ等のＥｕ付活アルミン酸塩蛍光体、（Ｓｒ，Ｂａ）Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ）9（Ｓｃ，Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）2（Ｓｉ，Ｇｅ）6Ｏ24：Ｅｕ等のＥｕ付活珪酸塩蛍光体、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ，Ｔｂ等のＣｅ，Ｔｂ付活珪酸塩蛍光体、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7−Ｓｒ2Ｂ2Ｏ5：Ｅｕ等のＥｕ付活硼酸リン酸塩蛍光体、Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8−２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ等のＥｕ付活ハロ珪酸塩蛍光体、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ等のＭｎ付活珪酸塩蛍光体、ＣｅＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｔｂ、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｔｂ等のＴｂ付活アルミン酸塩蛍光体、Ｃａ2Ｙ8（ＳｉＯ4）6Ｏ2：Ｔｂ、Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14：Ｔｂ等のＴｂ付活珪酸塩蛍光体、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）Ｇａ2Ｓ4：Ｅｕ，Ｔｂ，Ｓｍ等のＥｕ，Ｔｂ，Ｓｍ付活チオガレート蛍光体、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇａ，Ｔｂ，Ｌａ，Ｓｍ，Ｐｒ，Ｌｕ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ等のＣｅ付活アルミン酸塩蛍光体、Ｃａ3Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｌｉ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ等のＣｅ付活珪酸塩蛍光体、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ等のＣｅ付活酸化物蛍光体、Ｅｕ付活βサイアロン等のＥｕ付活酸窒化物蛍光体、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ等のＥｕ付活アルミン酸塩蛍光体、（Ｌａ，Ｇｄ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ等のＴｂ付活酸硫化物蛍光体、ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ等のＣｅ，Ｔｂ付活リン酸塩蛍光体、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ等の硫化物蛍光体、（Ｙ，Ｇａ，Ｌｕ，Ｓｃ，Ｌａ）ＢＯ3：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｎａ2Ｇｄ2Ｂ2Ｏ7：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｂａ，Ｓｒ）2（Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｎ）Ｂ2Ｏ6：Ｋ，Ｃｅ，Ｔｂ等のＣｅ，Ｔｂ付活硼酸塩蛍光体、Ｃａ8Ｍｇ（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ，Ｍｎ等のＥｕ，Ｍｎ付活ハロ珪酸塩蛍光体、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）2Ｓ4：Ｅｕ等のＥｕ付活チオアルミネート蛍光体やチオガレート蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ）8（Ｍｇ，Ｚｎ）（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ，Ｍｎ等のＥｕ，Ｍｎ付活ハロ珪酸塩蛍光体、Ｍ3Ｓｉ6Ｏ9Ｎ4
：Ｅｕ等のＥｕ付活酸窒化物蛍光体等を用いることもできる。
【００３９】
また、国際公開ＷＯ２００９−０７２０４３号公報に記載されているＳｒ5Ａｌ5Ｓｉ21Ｏ2Ｎ35：Ｅｕや、国際公開ＷＯ２００７−１０５６３１号公報に記載されているＳｒ3Ｓｉ13Ａｌ3Ｎ21Ｏ2：Ｅｕを用いることもできる。
以上の中でも、緑色蛍光体としては、ＢＳＳ蛍光体、β−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、ＢＳＯＮ蛍光体が好ましい。
以上に例示した緑色蛍光体は、何れか一種のみを使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００４０】
そのほか、半導体発光装置からの放射光の演色性を高めるため、あるいは、発光装置の発光効率を高めるため、緑色蛍光体として、緑色発光スペクトルの半値幅が２０ｎｍ以下の緑色蛍光体（以下、「狭帯域緑色蛍光体」と呼ぶことがある。）を単独で用いることができる。
【００４１】
＜２−４．青色蛍光体＞
青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常４２０ｎｍ以上、好ましくは４３０ｎｍ以上、より好ましくは４４０ｎｍ以上で、通常は５００ｎｍ未満、好ましくは４９０ｎｍ以下、より好ましくは４８０ｎｍ以下、更に好ましくは４７０ｎｍ以下、特に好ましくは４６０以下の波長範囲である。
【００４２】
青色蛍光体の発光ピークの半値幅は、通常１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。また、外部量子効率は、通常６０％以上、好ましくは７０％以上であり、重量メディアン径は、通常０．１μｍ以上、好ましくは１．０μｍ以上、さらに好ましくは５．０μｍ以上であり、通常４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
このような青色蛍光体として、例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕで表されるユウロピウム付活ハロリン酸カルシウム系蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｂ5Ｏ9Ｃｌ：Ｅｕで表されるユウロピウム付活アルカリ土類クロロボレート系蛍光体、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕまたは（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕで表されるユウロピウム付活アルカリ土類アルミネート系蛍光体等が挙げられる。
【００４３】
また、そのほか、青色蛍光体としては、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：Ｓｎ等のＳｎ付活リン酸塩蛍光体、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、ＢａＡｌ8Ｏ13：Ｅｕ等のＥｕ付活アルミン酸塩蛍光体、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｃｅ、ＣａＧａ2Ｓ4：Ｃｅ等のＣｅ付活チオガレート蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｔｂ，Ｓｍ等のＥｕ，Ｔｂ，Ｓｍ付活アルミン酸塩蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ等のＥｕ，Ｍｎ付活アルミン酸塩蛍光体、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3（Ｃｌ，Ｆ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ，Ｍｎ，Ｓｂ等のＥｕ，Ｔｂ，Ｓｍ付活ハロリン酸塩蛍光体、ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ等のＥｕ付活珪酸塩蛍光体、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ等のＥｕ付活リン酸塩蛍光体、ＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ等の硫化物蛍光体、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ等のＣｅ付活珪酸塩蛍光体、ＣａＷＯ4等のタングステン酸塩蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＢＰＯ5：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6・ｎＢ2Ｏ3：Ｅｕ、２ＳｒＯ・０．８４Ｐ2Ｏ5・０．１６Ｂ2Ｏ3：Ｅｕ等のＥｕ，Ｍｎ付活硼酸リン酸塩蛍光体、Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8・２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ等のＥｕ付活ハロ珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。
このうち、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ2+、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕを好ましく用いることができる。また、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ2+で示される蛍光体のうち、ＳｒaＢａbＥｕx（ＰＯ4）cＣｌd（ｃ、ｄ及びｘは、２
．７≦ｃ≦３．３、０．９≦ｄ≦１．１、０．３≦ｘ≦１．２を満足する数であり、ｘは好ましくは０．３≦ｘ≦１．０である。さらに、ａ及びｂは、ａ＋ｂ＝５−ｘかつ０．０５≦ｂ／（ａ＋ｂ）≦０．６の条件を満足するものであり、ｂ／（ａ＋ｂ）は好ましくは０．１≦ｂ／（ａ＋ｂ）≦０．６である。）で示される蛍光体を好ましく用いることができる。
【００４４】
そのほか、半導体発光装置からの放射光の演色性を高めるため、あるいは、発光装置の発光効率を高めるため、青色蛍光体として、青色発光スペクトルの半値幅が２０ｎｍ以下の青色蛍光体（以下、「狭帯域青色蛍光体」と呼ぶことがある。）を単独で用いることができる。
【００４５】
＜２−５．黄色蛍光体＞
黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５３０ｎｍ以上、好ましくは５４０ｎｍ以上、より好ましくは５５０ｎｍ以上で、通常は６２０ｎｍ以下、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５８０ｎｍ以下の波長範囲である。
黄色蛍光体の発光ピークの半値幅は、通常８０ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲である。また、外部量子効率は、通常６０％以上、好ましくは７０％以上であり、重量メディアン径は、通常０．１μｍ以上、好ましくは１．０μｍ以上、さらに好ましくは５．０μｍ以上であり、通常４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
【００４６】
このような黄色蛍光体として、例えば、各種の酸化物系、窒化物系、酸窒化物系、硫化物系、酸硫化物系等の蛍光体が挙げられる。特に、ＲＥ3Ｍ5Ｏ12：Ｃｅ（ここで、ＲＥは、Ｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｌｕ、及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を表し、Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、及びＳｃからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を表す。）やＭａ3Ｍｂ2Ｍｃ3Ｏ12：Ｃｅ（ここで、Ｍａは２価の金属元素、Ｍｂは３価の金属元素、Ｍｃは４価の金属元素を表す。）等で表されるガーネット構造を有するガーネット系蛍光体、ＡＥ2ＭｄＯ4：Ｅｕ（ここで、ＡＥは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を表し、Ｍｄは、Ｓｉ、及び／又はＧｅを表す。）等で表されるオルソシリケート系蛍光体、これらの系の蛍光体の構成元素の酸素の一部を窒素で置換した酸窒化物系蛍光体、ＡＥＡｌＳｉＮ3：Ｃｅ（ここで、ＡＥは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ及びＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を表す。）等のＣａＡｌＳｉＮ3構造を有する窒化物系蛍光体をＣｅで付活した蛍光体が挙げられる。
【００４７】
また、その他、黄色蛍光体としては、ＣａＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｇａ2Ｓ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｇａ，Ａｌ）2Ｓ4：Ｅｕ等の硫化物系蛍光体、Ｃａx（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16：Ｅｕ等のＳｉＡｌＯＮ構造を有する酸窒化物系蛍光体等のＥｕで付活した蛍光体、（Ｍ1-A-BＥｕAＭｎB）2（ＢＯ3）1-P（ＰＯ4）PＸ（但し、Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群より選ばれる１種以上の元素を表し、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、及びＢｒからなる群より選ばれる１種以上の元素を表す。Ａ、Ｂ、及びＰは、各々、０．００１≦Ａ≦０．３、０≦Ｂ≦０．３、０≦Ｐ≦０．２を満たす数を表す。）等のＥｕ付活又はＥｕ，Ｍｎ共付活ハロゲン化ホウ酸塩蛍光体、アルカリ土類金属元素を含有していても良い、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11構造を有するＣｅ付活窒化物系蛍光体等を用いることも可能である。なお、前述のＣｅ付活窒化物系蛍光体は、その一部がＣａやＯで一部置換されていても良い。
【００４８】
波長変換層の製造方法としては、蛍光体粉末とバインダー樹脂と有機溶剤とを混練してペースト化し、ペーストを透過性の基板上に塗布し、または、パッケージの凹部に流し込み、乾燥・焼成を行い有機溶剤を除去することで製造してもよく、バインダーを用いず蛍
光体と有機溶剤でペースト化し、乾燥・焼結物をプレス成型により製造してもよい。バインダーを用いる場合には、その種類の制限無く用いることができ、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いることが好ましい。また、後述する光反射型波長変換層の場合には、光を反射する筐体の反射部に、上記ペーストを塗布し、乾燥・焼成を行い有機溶剤を除去することで製造できる。
【００４９】
可視光を透過する透過性の基板を用いる場合、その材質は、可視光に対して透明であれば特段制限ないが、ガラス、プラスチック（例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂など）などが使用できる。本発明の半導体発光装置は、後述のカットフィルターを備えるため、通常紫外、近紫外、紫領域の波長による励起の場合には、耐久性の点で劣る材質を使用することも可能となる。
【００５０】
＜２−６．透過型波長変換層＞
本発明の半導体発光装置に用いられる波長変換層は、光透過型波長変換層と、光反射型波長変換層と２つの態様がある。いずれの波長変換層も上記例示した蛍光体、バインダー樹脂、及び有機溶剤を適宜使用して製造することができる。
透過型波長変換層は、半導体発光素子が放出する光を励起光として蛍光を発するが、波長変換層が発する蛍光及び半導体発光素子が放出する光のうち波長変換されなかった光が、主としてそのまま半導体発光装置から出射されるものである。このような態様の波長変換層を備える半導体発光装置としては、例えば図１〜８に示す半導体発光装置が挙げられる。
【００５１】
＜２−７．反射型波長変換層＞
反射型波長変換層は、半導体発光素子が放出した光を一旦反射させ、別に備えられた開口部から光を出射させる波長変換層である。この場合、半導体発光装置は、光を出射可能な開口部および光を反射する反射部を有する筐体を有し、該筐体の反射部に波長変換層が備えられる構造となる。半導体発光素子が放出した光が波長変換層に入射すると、波長変換層において該入射光を励起光として蛍光を発するが、該蛍光は筐体の反射部の存在により反射され、別に設けられた筐体の開口部から出射される。
このような態様により、波長変換層により光が混色され、色分離のない自然な見えの白色発光装置となる。このような態様の波長変換層を備える半導体発光装置としては、例えば図９に示す半導体発光装置が挙げられる。
【００５２】
＜３．カットフィルター＞
本発明の半導体発光装置は、４３０ｎｍ以下の短波長光を吸収し、４３０ｎｍよりも長波長の光を透過するカットフィルターを備える。そして、半導体発光装置は該カットフィルターを通して光を出射する。
従来、半導体発光装置においてカットフィルターが用いられる場合、反射型のカットフィルターが用いられていた。フィルターによりカットしようとしている光は短波長の光であって、半導体発光装置から出射しても白色光の構成に寄与する光ではない、または可視光領域の光ではないことから、このまま半導体発光装置から出射しても、半導体発光装置の発光効率には寄与しない。そのため、発光効率を向上させる目的で、半導体発光素子が放出する光のうち波長変換されなかったものを反射型カットフィルターにより反射させて、再度蛍光体の励起光として利用することが考えられていた（特許文献１参照）。
【００５３】
しかしながら本発明者らが検討したところ、反射型のカットフィルターでは十分に光を反射することができず、抜けてしまう光が非常に多いことが判明した。これは、半導体発光装置の場合、カットフィルターに入射する光の進行方向が一方向ではないことに起因する。すなわち、カットフィルターは角度依存性を有するため、特定方向の入射光は良く反射するが、その他方向の入射光は反射できず透過してしまう。一般に、蛍光体を含有する
層に半導体発光素子から光が入射すると、光は散乱光として出射する。そのため、反射型カットフィルターを半導体発光装置に備えた態様では光を反射しきれず、カットフィルターの機能が十分に発揮されないことに、本発明者らは想到した。
【００５４】
また、本発明者らは、後述するシミュレーションにより、ある程度の量の励起光が、波長変換されずに発光装置から出射した方が、全体として発光効率が上がることを見出した。この理由は定かではないが、本発明者らは、蛍光体同士の光の吸収やカスケード励起などが原因ではないかと考えている。
そこで本発明では、半導体発光素子が放出する励起光のうち、波長変換されなかった光を再利用して発光効率を向上させる従来の思想とは正反対の手法、すなわち波長変換されなかった励起光の一部をカットフィルターに吸収させて捨ててしまうという手法をあえて採用することで、発光効率を向上させることができるという予想外の結果を得た。
【００５５】
本発明の半導体発光装置が備えるカットフィルターは、４３０ｎｍ以下の短波長光を吸収し、４３０ｎｍよりも長波長の光を透過する。４３０ｎｍ以下の短波長の光の吸収、及び４３０ｎｍよりも長波長の光の透過は１００％である必要はない。後述するように、半導体発光装置が出射する光のスペクトルにおいて、該スペクトルの最大強度に対する半導体発光素子の放出光由来の発光ピーク強度は、特段限定されないが、５０％以下となるようなカットフィルターを用いることが好ましい。
【００５６】
上記半導体発光装置が出射する光のスペクトルを本発明の範囲とするために、カットフィルターは、４３０ｎｍ以下の光を５０％以上吸収するカットフィルターであることが好ましい。このようなカットフィルターを用いることで、半導体発光素子の放出光由来の発光ピークを低減することが可能となる。
また、半導体発光素子の放出光由来の発光ピークを低減することで、半導体発光素子が紫色の光を放出する半導体発光素子の場合には紫色の光が出射されることによる半導体発光装置から出射する光の色味の変化が抑えられる。
一方、半導体発光素子が近紫外または紫外光を放出する半導体発光素子の場合には、これらの光が有する強いエネルギーによる皮膚等へのダメージの可能性を抑えることができる。
【００５７】
カットフィルターは、３６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光の７０％以上吸収するカットフィルターであることが好ましく、８０％以上吸収するカットフィルターであることがより好ましい。波長３６０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の光の７０％以上吸収するカットフィルターであることが更に好ましく、８０％以上吸収するカットフィルターであることが更により好ましい。これにより、半導体発光素子からの光を十分にカットすることにより演色性を高くすることができる。
本発明においては、カットフィルターの光吸収率は分光光度計により照射光、反射光、透過光を測定し、これらの値を用いて計算することができる。
【００５８】
また、本発明に用いるカットフィルターは吸収型のカットフィルターであることから、反射型のカットフィルターと異なり、光の入射角度による光の透過率のばらつきが少ない。すなわち、本発明に用いられるカットフィルターは、カットフィルター表面に対して入射角θで光を入射させた際の光の透過率ｔθが、θを０〜１８０°の範囲における任意の角度に変化させた際の光の透過率のばらつきΔｔθが５０％以下であることが好ましい。ばらつきΔｔθは４０％以下であることがより好ましく、３０％以下であることが更に好ましい。
【００５９】
上記光の透過率のばらつきΔｔθは、入射光に対して最も入射光を透過し得る入射光の角度における入射光ｔθｍａｘの、入射光Ｓに対する割合（ｔθｍａｘ／Ｓ）を透過率の
ばらつきΔｔθと定義する。光の透過率のばらつきは、入射光の角度ごとに透過光を測定し、入射光の強度と透過光の強度を比較することで計算することができる。
【００６０】
また、本発明のカットフィルターは、４３０ｎｍ近傍において透過率の変化が大きいもの、すなわち、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に透過率をプロットしたグラフにおいて、４３０ｎｍ近傍でシャープな傾きを示すことが好ましい。具体的には、４３０ｎｍ近傍において、傾きが５０％／１０ｎｍ以上となることが好ましい。なお、４３０ｎｍ近傍とは４００ｎｍ〜４５０ｎｍを意味し、好ましくは４１０ｎｍ〜４４０ｎｍを意味する。
【００６１】
さらに、本発明の半導体発光装置は、４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子を備えている。励起光透過率が大きいほど発光効率は大きくなるが、短波長の光はエネルギーが高いため、同時に変退色損傷係数（以下、単に「損傷係数」ということもある。）も大きくなる。そこで、本発明のカットフィルターは、損傷係数が小さくなるように波長を吸収することが好ましい。カットフィルターを備えた場合の損傷係数は、通常０．０２０以下、好ましくは０．０１２以下、より好ましくは０．０１０以下である。損傷係数は小さければ小さい方が良く、その下限は特にないが、通常０．０００１以上である。この範囲とすることで、変色や退色（色褪せ）などから照射物を保護し、損傷を防ぐことができる。
ここで、変退色損傷係数とは、米国商務省標準局（N.B.S., 現National Institute of Standard Technology）が、色紙を使用して規定した変退色の程度を数値化したものである。一般にこの値が小さい光源ほど照射物への影響が少なくなる。損傷係数は以下に示す式で求めることができる。
【００６２】
【数１】
2013229593.tif 000003
（ただし、(D/lx)は単位照度当たりの損傷係数、Ｐ（λ）は分光エネルギー分布、Ｄ（λ）は相対損傷度Ｎ．Ｂ．Ｓ、Ｖ（λ）は標準比視感度ＣＩＥを表す。）
【００６３】
上記機能を有するカットフィルターは、市販のものを用いてもよく、また、上記機能を有するように製造してもよい。市販品としては、例えば、日東樹脂工業株式会社製  CLAREX  UV、富士フィルム株式会社製  SCフィルター、オーエムジー株式会社製  UVカットフィルターなどを用いることができる。製造する場合には、透光性の樹脂を準備し、該樹脂中に光を吸収する物質を含有させることで製造することが可能である。樹脂としては、光を透過する透明な樹脂であることが好ましく、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など適宜使用することができる。
光を吸収する物質としては、無機物質、有機物質が挙げられる。無機物質としては、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、ＳｉＯ２などが挙げられる。これらの無機物質も市販のものを用いてもよく、例えば、ＺｎＯとしては、堺化学工業株式会社製  NANOFINEシリーズ、ＴｉＯ２としては、チタン工業株式会社製  ST-400シリーズ、ST-700シリーズ、ＣｅＯ２としては、株式会社  アクロス製  ＣｅＯ２、森山商事株式会社  酸化セリウムなどを用いることができる。
一方有機物質としては染料が挙げられ、アゾ系の染料やアントラキノン系の染料などが挙げられる。耐久性の観点からは無機物質を用いることが好ましい。
【００６４】
本発明に用いるカットフィルターは、単層であることが好ましい。反射型のカットフィ
ルターは、先に述べたように角度依存性を有するために、広い角度の光を反射させようとすると複数の層を有する積層体とせざるをえない。本発明のカットフィルターは、吸収型のカットフィルターであるため単層での構成が可能である。
また、本発明に用いるカットフィルターは、光吸収型のカットフィルターであることから、吸収した光が熱に変換して発熱する場合がある。そのため、放熱機構を備えることが好ましい。
【００６５】
＜４．その他本発明の発光装置に含んでも良い部材＞
本発明の発光装置は、半導体発光素子を保持するためのパッケージを備えることができ、その形状及び材質は任意である。具体的な形状としては、板状、カップ状等、その用途に応じて適当な形状とすることができる。その中でもカップ状のパッケージは、光の射出方向に指向性を持たせることができ、発光装置が放出する光を有効に利用できるため、好ましい。カップ状のパッケージとする場合には、光の射出する開口部の面積が、底面積の１２０％以上６００％以下であることが好ましい。また、パッケージの材料としては、金属、合金ガラス、カーボン等の無機材料、合成樹脂等の有機材料など、用途に応じて適当なものを用いることができる。
【００６６】
本発明でパッケージを用いる場合には、近紫外領域及び可視光領域全般の光の反射率が高い材質を用いることが好ましい。このような高反射パッケージとしては、シリコーン樹脂で形成され光拡散粒子を含むものが挙げられる。光拡散粒子としては、チタニアやアルミナが挙げられる。
【００６７】
また、上記波長変換層が反射型波長変換層である場合には筐体を備えることができ、筐体は光を出射し得る開口部と、半導体発光素子が放射する光を反射する反射部を有する。
筐体は、開口部以外の部分については、半導体発光素子が放射する光を反射可能な材質からなることが、発光効率の観点から好ましい。このような材質としては各種のセラミックス、樹脂、ガラス、アルミ等の金属等が挙げられる。また、これらの材質を組み合わせたり、複合して使用することもできる。
樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴレジン）等が好ましい。
セラミックスとしては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ほう素、ベリリア、ムライト、フォルステライト、ステアタイト、コージライト、ジルコニア、低温焼成セラミックスや、これらを成分として含むセラミックスが好ましい。
その他、半導体発光素子に外部からの電力を供給するための金属配線や、蛍光体層の光の射出方向側を保護するためのキャップなどを適宜配置することができる。
【００６８】
＜５．本発明の発光装置＞
本発明の第一の態様の半導体発光装置は、半導体発光装置が出射する光のスペクトルにおいて、該スペクトルの最大強度に対する半導体発光素子由来の発光ピーク強度を低く抑えることを特徴とする。カットフィルターを用いることで非常に高い発光効率を示す。加えて、高い演色性を有する光を出射することができる。
上記半導体発光素子由来の発光ピーク強度は、５０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。
【００６９】
一方、本発明の第二の態様の半導体発光装置は、狭帯域赤色蛍光体、狭帯域緑色蛍光体及び狭帯域青色蛍光体からなる群から選択される少なくとも一つの狭帯域蛍光体を含有し、該スペクトルの最大強度に対する半導体発光素子由来の発光ピーク強度が２０％以下であることを特徴とする。上記半導体発光素子由来の発光ピーク強度は、１５％以下である
ことが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。
狭帯域赤色蛍光体及び／又は狭帯域緑色蛍光体を含有する場合、該スペクトルの最大強度に対する半導体発光素子由来の発光ピーク強度が２０％を超える場合には、半導体発光装置が出射する光の演色性が不十分となる傾向にある。
【００７０】
また、本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子から強く光を放出して発光させることが好ましい。具体的には、半導体発光素子から放出され、波長変換層により波長変換されずにカットフィルターに到達した光の発光ピーク強度が、半導体発光装置から出射する光のスペクトルにおける最大強度の５０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、１００％以上が更に好ましい。一方、２５０％以下であることが好ましく、２００％以下であることがより好ましい。
【００７１】
また、本発明の半導体発光装置は、カットフィルターを備えることで演色性が高い光を出射することが可能である。半導体発光装置が出射する光は、平均演色評価数Ｒａが７０以上であることが好ましく、８０以上であることがより好ましく、９０以上であることが更に好ましい。
また、特殊演色評価数Ｒ９は０以上であることが好ましく、８０以上であることがより好ましい。
また、特殊演色評価数Ｒ１２は０以上であることが好ましく、８０以上であることがより好ましい。
【００７２】
以下、本発明の発光装置の実施形態を挙げて本発明について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
【００７３】
図１から図８に、本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光透過型波長変換層である半導体発光装置の全体図を示す。
図１（ａ）において、本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子１をパッケージ３の凹部の底面に配置し、ボンディングワイヤ２により固定され、また外部電源と接続する。そしてパッケージ３の開口部には波長変換層４が配置されている。波長変換層４の光の出射側にはカットフィルター５が備えられ、波長変換層４から出射した光のうち、波長変換層４で波長変換されなかった励起光、すなわち半導体発光素子１が放出した光を吸収する。また、カットフィルター５の光の出射側には透明基板６が配置され、外部からの衝撃等から半導体発光装置を保護する役割を担う。一方図１（ｂ）では、パッケージの凹部を波長変換層にて封止している。
【００７４】
半導体発光素子１は４３０ｎｍ以下に発光ピークを有する光を放出し、具体的には、紫色領域の光を放出する紫半導体発光素子や、近紫外領域の光を放出する近紫外半導体発光素子、紫外領域の光を放出する紫外半導体発光素子が用いられる。半導体発光素子１は、１つのみを配置してもよく、複数を平面状に配置してもよい。また、半導体発光素子の大きさも特段限定されない。
【００７５】
パッケージ３は、半導体発光素子１および波長変換層４を保持するものであり、本実施の態様では開口部と凹部を有するカップ型の形状であり、凹部の底面に半導体発光素子１が配置されている。パッケージ３がカップ型の形状である場合、半導体発光装置から放出される光に指向性を持たせることができ、出射する光を有利に利用できるようになっている。なお、パッケージ３の凹部の寸法は、半導体発光装置が光を所定方向に向けて放出できるような寸法に設定されている。また、パッケージ３の凹部の底部には、半導体発光装置の外部から半導体発光素子１に電力を供給するための電極（図示せず）が設けられている。パッケージ３は高反射パッケージを用いることが好ましく、パッケージ３の壁面（テ
ーパ部）に当たった光が所定の方向に出射でき、光のロスを防ぐことができる。
【００７６】
パッケージ３の開口部には波長変換層４が配置される（図１（ａ））。または、パッケージ３の凹部は、波長変換層４により封止される（図１（ｂ））。パッケージ３の凹部の開口部は波長変換層４により覆われており、半導体発光素子１からの光が波長変換層４を通過せず半導体発光装置から発光されることはない。図１（ａ）では、半導体発光素子１と波長変換層４の距離が離れており、その距離は０．１ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上がさらに好ましく、１ｍｍ以上が特に好ましく、５００ｍｍ以下であることが好ましく、３００ｍｍ以下がより好ましく、１００ｍｍ以下がさらに好ましく、１０ｍｍ以下が特に好ましい。このような形態とすることで、蛍光体単位面積当たりの励起光を弱くし蛍光体の光劣化を防止することができ、また、半導体発光素子の温度が上昇した場合であっても波長変換層の温度が上昇することとを防止することができる。また、このような形態とすることで、半導体発光素子と電極とをボンディングワイヤを用いて接続した場合であっても、波長変換層から発せられた熱がボンディングワイヤ付近まで伝熱することを抑止でき、また、蛍光体層にクラックが生じてもその引張り力がボンディングワイヤまで伝達することを抑止できるので、結果として、ボンディングワイヤの断線を防ぐことができる。
【００７７】
カットフィルター５は、４３０ｎｍ以下の短波長光、すなわち半導体発光素子１が放出する光を吸収するフィルターであり、カットフィルター５の存在により、本発明の半導体発光装置は高い発光効率と演色性を両立することが可能となる。加えて、短波長の光を吸収することが可能となり、演色性が向上する。そして、カットフィルター５の存在により、エネルギーの高い短波長光がカットされることで、透明基板６としてポリカーボネートなどの光に弱い樹脂を使用しても耐久性に問題を生じることがなくなる。ポリカーボネートなどの樹脂を透明基板６として用いることで、表面加工を施すことが容易であり、光取出し効率を上げることが可能となる。
また、カットフィルター５を半導体発光装置に備えることで、照明器具とした際に、さらにカットフィルターを備える必要がなくなる。例えば、半導体発光装置の外側に配置するレンズにカットフィルターを取り付けるといった手間が省ける。
【００７８】
また、カットフィルター５は、透明基板６に支持されている態様が好ましい。図１では、透明基板６のチップ側に配置されるが、透明基板６により支持されることが好ましい。支持の態様は特段限定されず、接着などの手法を用いれば良い。また、図示しない、別の透明基板とカットフィルター５を積層し、カットフィルター５を透明基板に支持させたうえで、半導体発光装置に配置してもよい。別の透明基板に支持されることで、半導体発光装置の製造が容易になる。
このように、カットフィルター５が透明基板に支持される場合には、透明基板のカットフィルターと対向する側の表面が無反射処理されていることが好ましい。このような無反射処理をすることで、４３０ｎｍ以下の光の吸収が良くなり、好ましい。無反射処理は公知の方法を採用すればよく、例えば透明基板の表面にごく細かい凸凹を付与する方法、透明基板表面に反射防止膜を形成する方法などが挙げられる。
【００７９】
図２は、カットフィルター５を半導体発光装置の光の出射側最表面に備えた半導体発光装置である。図２（ａ）のように、透明基板とカットフィルター５を積層し、次に、カットフィルター積層面とは反対側の面の透明基板に波長変換層４を積層し、又は、透明基板上のカットフィルター積層面の上に重ねて積層することにより、カットフィルター５及び波長変換層４を透明基板に支持させたうえで、半導体発光装置に配置してもよい。別の透明基板に支持されることで、半導体発光装置の製造が容易になる。カットフィルター５は、波長変換層４よりも光の出射側に配置していれば、その位置は限定されない。
また、図２（ｂ）のように、透明基板６中に波長変換層４を配置する態様も可能である
。透明基板６がガラス材である場合には、２枚のガラス板を準備し、一方のガラス板上に塗布やスクリーン印刷などで波長変換層４を形成し、その後他方のガラスで挟み密封することで製造することができる。また、透明基板６が樹脂である場合には、ガラスの場合と同様に波長変換層４を挟むことも可能であり、また波長変換層４を形成する蛍光体を樹脂に練り込むことで、波長変換層と一体となった透明基板としても良い。
【００８０】
透明基板６は、必要に応じて透明基板６内に光の散乱を促進する添加物を加えてもよいし、透明基板６の光の出射面に光の散乱を促進する表面処理を施したりしてもよい。透明基板に対する表面処理の例としては、微細凹凸が形成された粗面、Ｖ溝・三角プリズム形状を付与した面、互いに平行な複数のＶ溝を形成することにより、三角形断面のプリズム状の畝とＶ溝とが交互に並設され、Ｖ溝・三角プリズム形状をなしている面、円筒プリズム形状をなしている面、四角錐の角錐状凸部が規則的に配列されている面、などが挙げられる。
【００８１】
透明基板６のさらに光出射面側に光取り出し層を備えても良い。蛍光体を含む波長変換層４を透過基板６に練り込んだ場合には、透過基板６の光出射面側に光取り出し層を備える。また、蛍光体を含む波長変換層４を透明基板６の半導体発光素子側に備える場合には、透過基板６を取り出し層としてもよく、透過基板６の光出射面側に光取り出し層を備えても良い。
蛍光体を含む波長変換層４から発せられた光は、光取り出し層により少なくとも一部が散乱することにより光が良好に合成され、むらのない良質な出射光を得ることができる。
【００８２】
光の散乱を促進するためには、上述したように、透明基板６内に添加物を加えたり、透明基板６の光の出射面に表面処理を施したりすればよい。
このとき、Ｖ溝や畝の延設方向、大きさ及び数は、半導体発光装置に求められる発光特性、透過基板６の光学的特性、あるいは蛍光体を含む波長変換層４からの発光特性などに応じて適宜設定可能である。また、畝やＶ溝の大きさは、それぞれ同一とせずに異ならせることも可能であり、大きさの異なる畝やＶ溝の分布を、半導体発光装置に求められる発光特性、透過基板６の光学的特性、あるいは蛍光体を含む波長変換層４からの発光特性などに応じて適宜設定することも可能である。
【００８３】
また、角錐は四角錐に限定されるものではなく、三角錐や六角錐などでもよいし円錐であってもよい。また、角錐の数、位置あるいは大きさなどは半導体発光装置に求められる発光特性、透過基板６の光学的特性、あるいは蛍光体を含む波長変換層４からの発光特性などに応じて適宜設定可能である。更に、それぞれの角錐を同一とせずに異ならせることも可能であり、異なる角錐の分布を、半導体発光装置に求められる発光特性、透過基板６の光学的特性、あるいは蛍光体を含む波長変換層４からの発光特性などに応じて適宜設定することも可能である。
【００８４】
図３は、支持体７上に半導体発光素子１を備え付けた態様の半導体発光装置である。支持体７は平面状の板であれば特段限定されず、どのようなものを用いてもよい。
また、波長変換層４は半導体発光素子１を封止する役割を担っており、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などに蛍光体を混合させスラリーを調製し、支持体７及び半導体発光素子１上に塗布し、波長変換層４を形成することで製造することができる。そして、波長変換層４の光の出射方向にカットフィルター５を積層させることで、半導体発光装置を容易に製造することが可能となる。波長変換層の側面については、図３（ａ）のように何も配置しなくても良いが、図３（ｂ）のように、カットフィルター５で波長変換層４を覆う態様が好ましい。
【００８５】
図４は、レンズ付き半導体発光装置である。凸状の形状を有するレンズ８は、カットフ
ィルター５の光の出射側に配置される。凸レンズ８を形成することで、出射する光を集約することが可能となる。
なお、凸レンズ８の数、位置、大きさまたは光学特性などは、半導体発光装置に求められる発光特性、透過基板６の光学的特性、あるいは蛍光体を含む波長変換層４からの発光特性などに応じて適宜設定可能である。
【００８６】
集光レンズは上述した凸レンズ８に限定されず、透過基板６の表面処理により形成してもよく、別途部材を備えてもよい。外部に出射する光を集光するような表面処理を施す例としては、フレネルレンズやフライアイレンズが挙げられる。
【００８７】
フレネルレンズについては、図示しないが、例えば、透過基板６の面に形成されるキャビティに対抗する位置に形成することができる。なお、フレネルレンズの数、位置、大きさあるいは光学特性などは、半導体発光装置に求められる発光特性、透過基板６の光学的特性、あるいは蛍光体を含む波長変換層４からの発光特性などに応じて適宜設定可能である。
【００８８】
フライアイレンズについては、フライアイレンズの構成する半球状凸部の数、位置あるいは大きさなどは、半導体発光装置に求められる発光特性、透過基板６の光学的特性、あるいは蛍光体を含む波長変換層４からの発光特性などに応じて適宜設定可能である。さらに、それぞれの半球状凸部を同一とせずに異ならせることも可能であり、異なる半球状凸部の分布を、半導体発光装置に求められる発光特性、透過基板６の光学的特性、あるいは蛍光体層からの発光特性などに応じて適宜設定することも可能である。
【００８９】
図５から図８は図４の変形例であり、図５は、半導体発光素子１に発光面積の大きな半導体発光素子を用いた半導体発光装置である。また、図６から図８は、レンズ８にカットフィルター機能を用いたレンズを用いた態様であり、このようなレンズを用いることで、半導体発光装置の構成を単純化することが可能となる。
【００９０】
次に、図９に、本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置のうち、波長変換層が光反射型波長変換層である半導体発光装置の全体図を示す。
図９において、半導体発光装置は図面上方に光を出射する。半導体発光素子１は柱状の支持体７に支持され、波長変換層４に向かって光を放出する。波長変換層４に向かって放出された半導体発光素子１の光は、波長変換層４を通過した後、筐体９の反射部により反射されて光の進行方向が変化し、カットフィルター５を通じて半導体発光装置から出射する。筐体９は、開口部及び反射部を有する限り特に限定されないが、開口部以外の部分については、光を反射可能な材質で製造されることが好ましい。柱状の支持体は放熱部材で形成されていることにより、半導体発光素子で発生した熱を、支持体を通して筐体に伝えることにより効率よく放出することができる。また、反射部は、回転放物面形状であることが好ましい。これにより波長変換された光がよく混合されて均一な状態で発光装置から光を出射することができる。
また、筐体９が複数のフィン１０を有することで、波長変換の際に生じた熱を逃がすことが可能となり、波長変換層４の劣化を防ぐことが可能となる。
【００９１】
＜実験例＞
以下、本発明者らが行った、励起光の透過と発光強度の関係を示す実験例を示す。
［実験１］
励起源として紫ＬＥＤ（発光ピーク波長４０７ｎｍ〜４１０ｎｍ）を用い、波長変換層として、蛍光体をバインダー樹脂（シリコーン樹脂  三菱化学社製  Ｕ１１３Ｄ）中に均一に分散保持されたものを用いて、それらが０．５ｍｍの距離となるように配置した半導体発光装置を作製した。波長変換層に含まれる蛍光体としては、青色蛍光体として組成式
（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕで表わされるＢＡＭ蛍光体、緑色蛍光体として組成式（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕで表わされるＢＳＳ蛍光体、赤色蛍光体としてＣａＡｌＳｉＯｘＮ３−ｘ：Ｅｕで表わされるＣＡＳＯＮ蛍光体を励起光透過率が変化する割合で混合し、いずれの場合においても半導体発光装置から発せられる光の相関色温度が２７００Ｋとなるようにした。蛍光体及び樹脂の混合割合及び励起光透過率について、表１に示す。
【００９２】
【表１】
2013229593.tif 000004
なお、励起光透過率は、半導体発光装置が出射する光のスペクトルにおいて、蛍光体由来の最大発光ピーク強度を１００％とした際の、半導体発光素子由来の発光ピーク強度を意味する。
【００９３】
表１に示したそれぞれの励起光透過率の場合における、発光効率、変換効率及び相関色温度を表２に示す。また、演色評価指数Ｒａ、特殊演色評価指数Ｒ９、Ｒ１２について、表３に示す。
【００９４】
【表２】
2013229593.tif 000005
【００９５】
【表３】
2013229593.tif 000006
【００９６】
表２から理解できるように、励起光の透過率が上がることで、発光効率・変換効率が向上する。従来、紫色ＬＥＤ、近紫外ＬＥＤ、紫外ＬＥＤからの励起光は白色光の構成要素ではなく、半導体発光装置から出射させずに励起光として再利用することが好ましいと考えられていたが、上記結果はこのような従来の考えを否定する結果である。
このことについて本発明者らは以下のように考察する。
励起光透過率を下げるためには、蛍光体の充填を密にする必要がある。しかしながら、蛍光体の充填を密にすることで、蛍光体からの蛍光がさらに蛍光体に衝突し、これを繰り返す間に光の吸収ロスを生じているものと考えられる。
一方表３から、励起光の透過率が上がることで、演色性は低下する。このことについて本発明者らは、励起光である紫色の光が多く透過することで、紫色の励起光の強度が大きくなり色度に影響を与えること、及び出射光を白色光とすべく調整するためには青色蛍光体の含有量を少なくせざるを得ず、青色蛍光体の発光強度が下がることが原因であると考察する。そのため、波長変換層を透過した光をカットすることが可能であれば、青色蛍光体の発光強度を向上させることが可能となり、演色性の低下を防ぐことができる。すなわち、本発明のカットフィルターを備えた半導体発光装置は、高い発光効率および高い演色性を両立することが可能となる。
【００９７】
［実験２］
次に、用いる蛍光体の種類を変更して実験２を行った。
励起源として紫ＬＥＤ（発光ピーク波長４０７ｎｍ〜４１０ｎｍ）を用い、波長変換層として、蛍光体をバインダー樹脂（シリコーン樹脂  三菱化学社製  Ｕ１１３Ｄ）中に均一に分散保持されたものを用いて、それらが０．５ｍｍの距離となるように配置した半導体発光装置を作製した。波長変換層に含まれる蛍光体としては、青色蛍光体として組成式（Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕで表わされるＳＢＣＡ蛍光体、緑色蛍光体として組成式（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｎ，Ｏ）８：Ｅｕで表わされるβＳｉＡｌＯＮ蛍光体、赤色蛍光体としてＣａＡｌＳｉＯｘＮ３−ｘ：Ｅｕで表わされるＣＡＳＯＮ蛍光体を励起光透過率が変化する割合で混合し、いずれの場合においても半導体発光装置から発せられる光の相関色温度が２７００Ｋとなるようにした。蛍光体及び樹脂の混合割合及び励起光透過率について、表４に示す。
【００９８】
【表４】
2013229593.tif 000007
なお、励起光透過率は、半導体発光装置が出射する光のスペクトルにおいて、蛍光体由来の発光ピーク強度を１００％とした際の、半導体発光素子由来の発光ピーク強度を意味する。
【００９９】
表４に示したそれぞれの励起光透過率の場合における、発光効率、変換効率及び相関色温度を表５に示す。また、演色評価指数Ｒａ、特殊演色評価指数Ｒ９、Ｒ１２について、表６に示す。
【０１００】
【表５】
2013229593.tif 000008
【０１０１】
【表６】
2013229593.tif 000009
【０１０２】
表５、６から理解できるように、蛍光体の種類を変更させた実験２においても、実験１と同様の結果を得た。
【０１０３】
［実験３］
次に、半導体発光装置が備えるカットフィルターの種類（カット波長）を変更することで、半導体発光装置の演色性にどのような影響を与えるかについて、実験３を行った。励起源として、波長４１０ｎｍの半導体発光素子を用い、相関色温度が２７００Ｋとなるように蛍光体を調整し、カットフィルターを備えない半導体発光装置を製造した。次に、４００ｎｍ以下、４１０ｎｍ以下、４２０ｎｍ以下、４３０ｎｍ以下、４４０ｎｍ以下の波長をカットする光吸収型カットフィルターをそれぞれ備えた半導体発光装置について、相関色温度が２７００Ｋとなるように蛍光体を調整し、その出射する光の演色評価指数Ｒａ、特殊演色評価指数Ｒ９、Ｒ１２を表７に示す。
【０１０４】
【表７】
2013229593.tif 000010
【０１０５】
また、４００ｎｍ以下、４１０ｎｍ以下、４２０ｎｍ以下、４３０ｎｍ以下、４４０ｎｍ以下の波長をカットするカットフィルターをそれぞれ備えた半導体発光装置が出射する光のスペクトルを図１０に示す。表７、および図１０から、半導体発光装置から出射する光の励起光透過率が１００％と高くなっており、実験１の結果から発光効率が高い半導体
発光装置が達成できていると推測される。
【０１０６】
これらの結果から、半導体発光装置において励起光透過率を調整することで、発光効率を向上させることが可能であり、かつ透過した励起光をカットすることで、演色性を向上させることが可能となる。
【実施例】
【０１０７】
＜実施例１、参考例１〜３＞
半導体発光装置が備えるカットフィルターの種類（カット方法）により、半導体発光装置の発光効率および演色性にどのような影響が生じるかについて、実験を行った。励起源として、波長４１０ｎｍの半導体発光素子を用い、参考例１〜３として、カットフィルターを備えない半導体発光装置を製造した。次に、４２０ｎｍ以下の波長をカットする光吸収型カットフィルター（日東樹脂工業製  ＣＬＡＲＥＸ  Ｎ−１１３）を用い、実施例１として半導体発光装置を製造した。なお、実施例１に係る半導体発光装置がカットフィルターを備えない場合における励起光透過率は１００％である。
実施例１および参考例１〜３における、励起光透過率、発光効率、変換効率、相関色温度、および損傷係数を表８に示す。また、演色評価指数Ｒａ、特殊演色評価指数Ｒ９、Ｒ１２を表９に示す。
【０１０８】
【表８】
2013229593.tif 000011
【０１０９】
【表９】
2013229593.tif 000012
【０１１０】
表８、９から理解できるように、４２０ｎｍ以下の波長をカットする光吸収型カットフィルターを用いた場合では、励起光透過率が小さく抑えられることで、発光効率は若干低下するものの、なお高い発光効率を示し、また高い演色性が維持される。さらに損傷係数を十分小さくすることができる。
【０１１１】
＜比較例１、参考例４＞
参考例１〜３と同様にして、参考例４として、カットフィルターを備えない半導体発光装置を製造した。次に、０°−４５°入射用誘多膜平面ミラー（シグマ光機株式会社製  ＴＦＶＭ−１５Ｃ０３−４０５）を、光反射型カットフィルターとして用い、比較例１として半導体発光装置を製造した。
比較例１および参考例４における、励起光透過率、発光効率、相関色温度、および損傷係数を表１０に示す。また、演色評価指数Ｒａ、特殊演色評価指数Ｒ９、Ｒ１２を表１１
に示す。
【０１１２】
【表１０】
2013229593.tif 000013
【０１１３】
【表１１】
2013229593.tif 000014
【０１１４】
また、それぞれの半導体発光装置が出射する光のスペクトルを図１１に示す。表１０、１１、および図１１から理解できるように、光反射型カットフィルターを用いて励起光透過率を低減する場合には、発光効率および演色性が大きく低下する。
【０１１５】
＜比較例２、参考例５＞
参考例１〜３と同様にして、参考例５として、カットフィルターを備えない半導体発光装置を製造した。次に、光干渉型カットフィルター（シグマ光機株式会社製  ＹＩＦ−ＢＡ４２０ＩＦＳ）を用い、比較例２として半導体発光装置を製造した。
比較例２および参考例５における、励起光透過率、発光効率、相関色温度、および損傷係数を表１２に示す。また、演色評価指数Ｒａ、特殊演色評価指数Ｒ９、Ｒ１２を表１３に示す。
【０１１６】
【表１２】
2013229593.tif 000015
【０１１７】
【表１３】
2013229593.tif 000016
【０１１８】
また、それぞれの半導体発光装置が出射する光のスペクトルを図１２に示す。表１２、１３、および図１２から理解できるように、光干渉型カットフィルターを用いて励起光透過率を低減する場合には、演色性に大きな変化はないものの、発光効率が大きく低下する。また損傷係数を十分小さくすることができていないことは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明により、高い発光効率と高い演色性を両立させた半導体発光装置を提供することができる。本発明の半導体発光装置は、一般照明の光源として有効である。また、発光効率の高い光源であることから、一般照明のみならず、さまざまな照明への適用も可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１    半導体発光素子
２    ボンディングワイヤー
３    パッケージ
４    波長変換層
５    カットフィルター
６    透明基板
７    支持体
８    レンズ
９    筐体
１０  フィン
【図１】
2013229593.tif 000017
【図２】
2013229593.tif 000018
【図３】
2013229593.tif 000019
【図４】
2013229593.tif 000020
【図５】
2013229593.tif 000021
【図６】
2013229593.tif 000022
【図７】
2013229593.tif 000023
【図８】
2013229593.tif 000024
【図９】
2013229593.tif 000025
【図１０】
2013229593.tif 000026
【図１１】
2013229593.tif 000027
【図１２】
2013229593.tif 000028