技术领域本发明涉及具有蓝色半导体发光元件、绿色荧光体和红色荧光体的发光装置、以及发光装置的设计方法。
背景技术：
近年来，GaN系半导体发光元件的高输出化、高效率化已取得显著进展。此外，对半导体发光元件或者以电子线为激励源的各种荧光体的高效率化也进行了广泛研究。其结果是，与以往相比，当前的光源、包含光源的光源模块、包含光源模块的器具、包含器具的系统等发光装置迅速实现了节电化。例如，具有GaN系蓝色发光元件作为黄色荧光体的激励光源，并且根据该GaN系蓝色发光元件的光谱和该黄色荧光体的光谱制作所谓的伪白色光源，广泛用于形成照明用光源、或内置有该照明用光源的照明用器具、以及在空间内配置了多个该器具的照明系统(参照专利文献1)。关于作为能够以这些形态内置的照明用光源的一种的封装化LED(例如在封装件中包含该GaN系蓝色发光元件、黄色荧光体、密封剂等)，有的商品在6000K左右的相关色温(CorrelatedColorTemperature/CCT)区域中，作为封装LED的光源效率超过150lm/W(参照非专利文献2)。而且，液晶背光用光源等也同样在高效率化、节电化中取得了进展。但是，对于这些以高效率化为目标的发光装置，从各方面指出对色貌的考虑不充分。特别是在作为照明用途来使用时，与光源/器具/系统等发光装置的高效率化同样，照射物体时的“色貌(Colorappearance)”也非常重要。进而，这些以高效率化为目标的发光装置的一部分有时对被照明的物体的色貌的考虑不充分，作为考虑到这些情况的尝试，进行了如下所述的尝试等：为了提高由国际照明委员会(CommissionInternationaledeI’Eclairage/CIE)建立的显色指数(ColourRenderingIndex/CRI)(CIE(13.3))的分数，针对蓝色发光元件的光谱和黄色荧光体的光谱进行使红色荧光体或红色半导体发光元件的光谱重叠的尝试。例如，在不包含红色源时的典型光谱(CCT＝6800K左右)中，平均显色指数(Ra)、以及与鲜艳的红色的色卡对应的特殊显色指数(R9)分别为Ra＝81、R9＝24，但是在包含红色源时能够将显色指数的分数提高为Ra＝98、R9＝95(参照专利文献2)。另一方面，本申请发明人基于对照明对象物的色貌的新的实验事实，全面公开了如下的照明方法和照明光源、照明器具、照明系统等发光装置：对于人感觉的色貌，能够与各种显色评价指标(colorrenditionmetric)的分数无关地实现如在室外的高照度环境下看到的自然、生动、视觉辨别性高、且舒适的色貌、物体的外貌(参照专利文献3、4)。根据专利文献3和4，记载了能够实现如下的发光装置：在与发光装置发出的光的光谱分布有关的指标Acg在-360以上且-10以下的范围内，对于人感觉的色貌，能够实现自然、生动、视觉辨别性高、且舒适的色貌、物体的外貌。现有技术文献专利文献【专利文献1】日本专利第3503139号公报【专利文献2】WO2011/024818号手册【专利文献3】日本专利第5252107号公报【专利文献4】日本专利第5257538号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题但是，在该2个专利中，关于从光谱分布导出的辐射效率K(LuminousEfficacyofRadiation)(lm/W)进行了详细公开，但是，没有记载实际光源的效率、即光源效率η(LuminousEfficacyofaSource)(lm/W)。在实际的LED光源中，后者与前者同样重要，通常作为分别独立的效率的指标来进行处理。前者(辐射效率K)是依赖于与光谱发光效率V(λ)之间的关系中的光源的光谱分布的“仅形状”的效率，是在考察理想时的效率时非常有用的指标。另一方面，后者(光源效率η)是表示投入到发光装置中的电力以何种程度被转换为光束的量，需要以与辐射效率不同的观点进行研究。本发明的目的在于，在本发明人已经实现的“能够实现自然、生动、视觉辨别性高、且舒适的色貌、物体外貌的发光装置”中，维持色貌的良好的特性，并且设为与以往所知的光谱分布完全不同的形状，从而改善其光源效率。用于解决问题的手段本发明人为了得到达成上述目的的发光装置而反复进行研究，实现了具有以下结构的发光装置。本发明的第一发明中的第一发明是发光装置，该发光装置至少具有蓝色半导体发光元件、绿色荧光体和红色荧光体作为发光要素，其特征在于，从所述发光装置在主辐射方向上射出的光满足以下的条件1到条件4的全部条件。条件1：设波长为λ、从所述发光装置在所述主辐射方向上射出的光的光谱分布为设根据从所述发光装置在所述主辐射方向上射出的光的相关色温TSSL1而选择的基准光的光谱分布为设从所述发光装置在所述主辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL1，YSSL1，ZSSL1)，设根据从所述发光装置在所述主辐射方向上射出的光的TSSL1而选择的基准光的三刺激值为(Xref1，Yref1，Zref1)，将从所述发光装置在所述主辐射方向上射出的光的归一化光谱分布SSSL1(λ)、根据从所述发光装置在所述主辐射方向上射出的光的TSSL1(K)而选择的基准光的归一化光谱分布Sref1(λ)、以及这些归一化光谱分布的差ΔSSSL1(λ)分别定义为：ΔSSSL1(λ)＝Sref1(λ)-SSSL1(λ)设波长380nm以上且780nm以下的范围中实现了所述SSSL1(λ)的最长波长极大值的波长为λSSL1-RL-max(nm)时，在比所述λSSL1-RL-max更靠长波长侧的位置存在成为SSSL1(λSSL1-RL-max)/2的波长Λ4的情况下，由下述式(1-1)表示的指标为：另一方面，设波长380nm以上且780nm以下的范围中实现了所述SSSL1(λ)的最长波长极大值的波长为λSSL1-RL-max(nm)时，在比所述λSSL1-RL-max更靠长波长侧的位置不存在成为SSSL1(λSSL1-RL-max)/2的波长Λ4的情况下，由下述式(1-2)表示的指标为：【数学式1】【数学式2】Acg(φSSL1(λ))=∫380495ΔSSSL1(λ)dλ+∫495590(-ΔSSSL1(λ))dλ+∫590780ΔSSSL1(λ)dλ---(1-2)]]>条件2：所述光的光谱分布离ANSIC78.377中定义的黑体辐射轨迹的距离为：条件3：当将所述光的光谱分布在430nm以上且495nm以下的范围中的光谱强度的最大值定义为465nm以上且525nm以下的范围中的光谱强度的最小值定义为时，条件4：当将所述光的光谱分布在590nm以上且780nm以下的范围中的光谱强度的最大值定义为时，实现所述的波长λSSL1-RM-max为：605(nm)≤λSSL1-RM-max≤653(nm)。优选的是，在所述发光装置中，在所述条件2中，优选的是，在所述发光装置中，在所述条件4中，625(nm)≤λSSL1-RM-max≤647(nm)。优选的是，在所述发光装置中，满足以下的条件5。条件5：在所述光的光谱分布中，实现所述的波长λSSL1-BM-max为：430(nm)≤λSSL1-BM-max≤480(nm)。优选的是，在所述发光装置中，满足以下的条件6。条件6：并且，优选的是，在所述发光装置中，在所述条件6中，优选的是，在所述发光装置中，根据所述导出的波长380nm以上且780nm以下的范围的辐射效率KSSL1(lm/W)满足条件7。条件7：210.0lm/W≤KSSL1≤290.0lm/W。优选的是，在所述发光装置中，所述TSSL1(K)满足条件8。条件8：2600K≤TSSL1≤7700K。优选的是，在所述发光装置中，所述在380nm以上且405nm以下的范围内不具有来自所述发光要素的有效强度。优选的是，在所述发光装置中，关于所述蓝色半导体发光元件，所述蓝色半导体发光元件单体的脉冲驱动时的主波长λCHIP-BM-dom为445nm以上且475nm以下。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，所述绿色荧光体是宽波段绿色荧光体。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，关于所述绿色荧光体，实现所述绿色荧光体单体的光激励时的发光强度最大值的波长λPHOS-GM-max为511nm以上且543nm以下，其半值全宽WPHOS-GM-fwhm为90nm以上且110nm以下。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，所述发光装置实质上不包含黄色荧光体。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，关于所述红色荧光体，实现所述红色荧光体单体的光激励时的发光强度最大值的波长λPHOS-RM-max为622nm以上且663nm以下，其半值全宽WPHOS-RM-fwhm为80nm以上且105nm以下。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，所述蓝色半导体发光元件是AlInGaN系发光元件。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，所述绿色荧光体是Ca3(Sc，Mg)2Si3O12：Ce(CSMS荧光体)、CaSc2O4：Ce(CSO荧光体)、Lu3Al5O12：Ce(LuAG荧光体)、或Y3(Al，Ga)5O12：Ce(G-YAG荧光体)。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，所述红色荧光体包含(Sr，Ca)AlSiN3：Eu(SCASN荧光体)、CaAlSi(ON)3：Eu(CASON荧光体)、或CaAlSiN3：Eu(CASN荧光体)。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，所述蓝色半导体发光元件是所述蓝色半导体发光元件单体的脉冲驱动时的主波长λCHIP-BM-dom为452.5nm以上且470nm以下的AlInGaN系发光元件，所述绿色荧光体是特征在于实现所述绿色荧光体单体的光激励时的发光强度最大值的波长λPHOS-GM-max为515nm以上且535nm以下、且其半值全宽WPHOS-GM-fwhm为90nm以上且110nm以下的CaSc2O4：Ce(CSO荧光体)或Lu3Al5O12：Ce(LuAG荧光体)，所述红色荧光体是特征在于实现所述红色荧光体单体的光激励时的发光强度最大值λPHOS-RM-max的波长为640nm以上且663nm以下、且其半值全宽WPHOS-RM-fwhm为80nm以上且105nm以下的CaAlSi(ON)3：Eu(CASON荧光体)或CaAlSiN3：Eu(CASN荧光体)。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，所述发光装置是封装化LED、板上芯片型LED、LED模块、LED灯泡、LED照明器具或LED照明系统。优选的是，在所述发光装置中，其特征在于，从所述发光装置在所述主辐射方向上射出的光满足以下的条件I到条件IV。条件I：在设数学上假定了从所述发光装置在所述主辐射方向上射出的光的照明时的#01至#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE1976L＊a＊b＊颜色空间中的a＊值、b＊值分别为a＊nSSL1、b＊nSSL1(其中，n为1到15的自然数)，并且设数学上假定了根据在所述主辐射方向上射出的光的相关色温TSSL1(K)而选择的基准光的照明时的所述15种修正蒙赛尔色卡在CIE1976L＊a＊b＊颜色空间中的a＊值、b＊值分别为a＊nref1、b＊nref1(其中，n为1到15的自然数)时，饱和度差ΔCnSSL1为：-4.00≤ΔCnSSL1≤8.00(n为1到15的自然数)。条件II：由下述式(1-3)表示的所述饱和度差的平均如下。【数学式3】Σn=115ΔCnSSL115---(1-3)]]>【数学式4】0.50≤Σn=115ΔCnSSL115≤4.00]]>条件III：设所述饱和度差的最大值为ΔCSSL-max1、所述饱和度差的最小值为ΔCSSL-min1时，所述饱和度差的最大值与所述饱和度差的最小值之间的差|ΔCSSL-max1-ΔCSSL-min1|为：2.00≤|ΔCSSL-max1-ΔCSSL-min1|≤10.00。其中，ΔCnSSL1＝√{(a＊nSSL1)2+(b＊nSSL1)2