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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-21
(45)【発行日】2022-09-30
(54)【発明の名称】植物育成用半導体発光装置、並びに照明方法及び設計方法
(51)【国際特許分類】
A01G 7/00 20060101AFI20220922BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20220922BHJP
F21V 33/00 20060101ALI20220922BHJP
F21V 3/08 20180101ALI20220922BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20220922BHJP
F21Y 113/10 20160101ALN20220922BHJP
【ＦＩ】
A01G7/00 601C
H01L33/50
F21V33/00 400
F21V3/08
F21Y115:10
F21Y113:10
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021519416
(86)(22)【出願日】2020-05-08
(86)【国際出願番号】 JP2020018736
(87)【国際公開番号】W WO2020230742
(87)【国際公開日】2020-11-19
【審査請求日】2021-11-12
(31)【優先権主張番号】P 2019090603
(32)【優先日】2019-05-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000131430
【氏名又は名称】シチズン電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】特許業務法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中澤 義英
【審査官】田辺 義拓
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１６３０５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１２６６８１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１１１１９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２０２０７２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ０１Ｇ ７／００
Ｈ０１Ｌ ３３／５０
Ｆ２１Ｖ ３３／００
Ｆ２１Ｖ ３／０８
Ｆ２１Ｙ １１５／１０
Ｆ２１Ｙ １１３／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む植物育成用半導体発光装置であって、前記半導体発光装置から出射する光は、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たす、植物育成用半導体発光装置。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記Ｉ ＢＧ と、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ ５５５ と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
【請求項2】
前記半導体発光装置から出射する光のスペクトルは、更に、以下の（ｉｉｉ）を満たす、請求項１に記載の植物育成用半導体発光装置。（ｉｉｉ）波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極大値ＩＢを有し、０．８≦ＩＢ／ＩＲ≦１．３を満たす
【請求項3】
前記半導体発光装置から出射する光のスペクトルは、更に、以下の（ｉｖ）を満たす、請求項１に記載の植物育成用半導体発光装置。（ｉｖ）波長６５０ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有する
【請求項4】
前記半導体発光装置から出射する光のスペクトルは、更に、以下の（ｖ）を満たす、請求項１に記載の植物育成用半導体発光装置。（ｖ）発光極小値ＩＢＧの波長λＩＢＧｎｍから波長５５５ｎｍの範囲において、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５が発光強度の最大値である
【請求項5】
前記赤色蛍光体は、窒化物蛍光体を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の植物育成用半導体発光装置。
【請求項6】
前記赤色蛍光体は、半値幅が７５ｎｍ以上である赤色蛍光体を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の植物育成用半導体発光装置。
【請求項7】
前記緑色蛍光体は、ピーク波長が５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下であり、且つ半値幅が１００ｎｍ以上１２０ｎｍ以下である緑色蛍光体を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の植物育成用半導体発光装置。
【請求項8】
少なくとも青色半導体発光素子と蛍光体と含む半導体発光装置から出射する光により植物を照射する照明工程、を含む照明方法であって、前記照明工程において、前記半導体発光装置から出射する光が植物を照明した際に、前記植物の位置で測定した光が－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たす、照明方法。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
【請求項9】
少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む波長変換層と、を備えた植物育成用半導体発光装置から出射する光のスペクトルを設計する方法であって、前記半導体発光装置から出射する光が、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たすように、前記波長変換層を調製するステップ、を含む、設計方法。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、植物を効率よく育成するための半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
屋内で野菜や花卉などの植物等を育てる植物工場では、効率良く植物を育成するために、白色蛍光灯、ナトリウム電球、ＬＥＤ等を用いて植物等に対して光を照射する。そして、植物の光合成は、植物に含まれる葉緑体により行われ、主に波長域４００ｎｍ～７００ｎｍの光が使用される。
【0003】
上記光合成に使用される波長域の光のうち、特に長波長側の赤色領域でエネルギー変換効率が高いとされており、青色領域と赤色領域の光を適切なものとすることで、光合成に好適な光を発する光源が提案されている（特許文献１参照）。
【0004】
一方で、植物の生長を優先するため赤色用発光ダイオードを多く用いる植物育成用の照明装置では、赤色発光ダイオードからの赤色光が植物に照射されるため、人間の目には植物が黒ずんで見えるという問題があった。このような問題に対し、白色用発光ダイオードと赤色用発光ダイオードを有し、赤色用発光ダイオードから発する光の放射エネルギーが、白色用発光ダイオードから発する光の放射エネルギーの１／２以下となるように制御することが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１６－１２２７２２号公報
【文献】特開２０１１－２００２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら上記特許文献２の技術では、白色用発光ダイオードの光の放射エネルギーが大きいため、光合成に寄与しない領域の光が多く含まれ、植物の効率的な育成には改善の余地があった。また、赤色ＬＥＤは白色ＬＥＤと比較して劣化が早いため、長時間の使用により、照明装置から照射される光から、光合成に寄与する赤色光を失ってしまうことがあった。
本発明は、植物を効率的に育成できることと、植物の成長度合いを把握するための色の見えと、を両立できる新たな植物育成用半導体発光装置を提供するものである。
本発明は、植物を効率的に育成できることと、植物の成長度合いを把握するための色の見えと、を両立できる新たな植物育成用半導体発光装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を重ね、半導体発光装置から出射する光のスペクトルにおいて、緑色領域にある程度発光強度を持たせ、且つその発光強度変化をなだらかにすることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【0008】
本発明の一形態は、少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む植物育成用半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置から出射する光は、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）を満たす、植物育成用半導体発光装置、である。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
前記半導体発光装置から出射する光は、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）を満たす、植物育成用半導体発光装置、である。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
【0009】
また、本発明の別形態は、少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む植物育成用半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置から出射する光のスペクトルが以下の（ｉｉ）を満たす、植物育成用半導体発光装置、である。
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
前記半導体発光装置から出射する光のスペクトルが以下の（ｉｉ）を満たす、植物育成用半導体発光装置、である。
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
【0010】
また、前記半導体発光装置から出射する光のスペクトルは、更に、以下の（ｉｉｉ）及び／又は（ｉｖ）を満たすことが好ましい。更に以下の（ｖ）を満たすことが好ましい。
（ｉｉｉ）波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極大値ＩＢを有し、０．８≦ＩＢ／ＩＲ≦１．３を満たす
（ｉｖ）波長６５０ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有する
（ｖ）発光極小値ＩＢＧの波長λＩＢＧｎｍから波長５５５ｎｍの範囲において、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５が発光強度の最大値である
（ｉｉｉ）波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極大値ＩＢを有し、０．８≦ＩＢ／ＩＲ≦１．３を満たす
（ｉｖ）波長６５０ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有する
（ｖ）発光極小値ＩＢＧの波長λＩＢＧｎｍから波長５５５ｎｍの範囲において、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５が発光強度の最大値である
【0011】
また、前記赤色蛍光体は、窒化物蛍光体を含むことが好ましく、半値幅が７５ｎｍ以上である赤色蛍光体を含むことが好ましい。更に、前記緑色蛍光体は、ピーク波長が５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下であり、且つ半値幅が１００ｎｍ以上１２０ｎｍ以下である緑色蛍光体を含むことが好ましい。
【0012】
また、本発明の別の形態は、少なくとも青色半導体発光素子と蛍光体と含む半導体発光装置から出射する光により植物を照射する照明工程、を含む照明方法であって、
前記照明工程において、前記半導体発光装置から出射する光が植物を照明した際に、前記植物の位置で測定した光が－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たす、照明方法。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
前記照明工程において、前記半導体発光装置から出射する光が植物を照明した際に、前記植物の位置で測定した光が－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たす、照明方法。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
【0013】
また、前記半導体発光装置と植物との距離が１０ｃｍ～６０ｃｍであって、前記半導体発光装置がＳＭＤ構成であることが好ましく、前記半導体発光装置と植物との距離が６０ｃｍ～２ｍであって、前記半導体発光装置がＣＯＢ構成であることが好ましい。
【0014】
更に、本発明の別の形態は、少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む波長変換層と、を備えた植物育成用半導体発光装置から出射する光のスペクトルを設計する方法であって、
前記半導体発光装置から出射する光が、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たすように、前記波長変換層を調製するステップ、を含む、設計方法である。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
前記半導体発光装置から出射する光が、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たすように、前記波長変換層を調製するステップ、を含む、設計方法である。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
【発明の効果】
【0015】
本発明により、植物を効率的に育成できることと、植物の成長度合いを把握するための色の見えと、を両立できる新たな植物育成用半導体発光装置を提供できる。
また、赤色半導体発光素子を使用せず、赤色蛍光体を使用することから、長時間使用しても、スペクトルバランスを維持することができる。また、１種類の半導体発光素子のみを使用するため、駆動回路をシンプルにできる。
また、赤色半導体発光素子を使用せず、赤色蛍光体を使用することから、長時間使用しても、スペクトルバランスを維持することができる。また、１種類の半導体発光素子のみを使用するため、駆動回路をシンプルにできる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1a】半導体発光装置１の出射光のスペクトルを示すグラフである。
【図1b】半導体発光装置２の出射光のスペクトルを示すグラフである。
【図1c】半導体発光装置７の出射光のスペクトルを示すグラフである。
【図1d】半導体発光装置８の出射光のスペクトルを示すグラフである。
【図2】（ａ）半導体発光装置１から出射する光で照射した発育途中のミニトマトと、（ｂ）半導体発光装置７から出射する光で照射した発育途中のミニトマトの写真である（図面代用写真）。
【図3】高圧ナトリウムランプ（ＨＰＳ）、半導体発光装置１及び７を用いてリーフレタスを照射し、その発育を評価した結果を示すグラフである。図中（ａ）は葉の重量の推移を示し、図中（ｂ）は葉の大きさを示す。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の一形態は、少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む植物育成用半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置から出射する光は、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）を満たす、植物育成用半導体発光装置、である。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
また、本発明の別形態は、少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む植物育成用半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置から出射する光のスペクトルが以下の（ｉｉ）を満たす、植物育成用半導体発光装置、である。
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
本発明の一形態は、少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む植物育成用半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置から出射する光は、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが以下の（ｉ）を満たす、植物育成用半導体発光装置、である。
（ｉ）波長６００ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有し、波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極小値ＩＢＧを有し、且つＩＢＧ／ＩＲの値が０．１以上０．３以下を満たす
また、本発明の別形態は、少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む植物育成用半導体発光装置であって、
前記半導体発光装置から出射する光のスペクトルが以下の（ｉｉ）を満たす、植物育成用半導体発光装置、である。
（ｉｉ）縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす
【0018】
青色半導体発光素子は、通常発光ピーク波長域が４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である半導体発光素子である。青色半導体発光素子は、発光ピーク波長の下限が４３５ｎｍであってよく、４４０ｎｍであってよい。発光ピーク波長の上限は４８０ｎｍ以下であってよく、４７５ｎｍ以下であってよく、４７０ｎｍ以下であってよい。半導体発光装置は青色半導体発光素子を１つだけ有してもよく、複数有してもよい。複数有する場合、青色半導体発光素子が線状に配列されていてもよく、面状に配列されていてもよく、配列は規則性を有していても、アトランダムであってもよい。
【0019】
緑色蛍光体は、通常発光ピーク波長域が４９０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である蛍光体である。発光ピーク波長は４９５ｎｍ以上であってよく、５００ｎｍ以上であってよく、５１０ｎｍ以上であってよい。また５６０ｎｍ以下であってよく、５５０ｎｍ以下であってよく、５４０ｎｍ以下であってよい。
緑色蛍光体の半値幅は特段限定されないが、半値幅が６０ｎｍ以上であってよく、７０ｎｍ以上であってよく、８０ｎｍ以上であってよく、９０ｎｍ以上であってよく、１００ｎｍ以上であってよい。また１３０ｎｍ以下であってよく、１２０ｎｍ以下であってよく、１１５ｎｍ以下であってよく、１１０ｎｍ以下であってよい。
緑色蛍光体の半値幅は特段限定されないが、半値幅が６０ｎｍ以上であってよく、７０ｎｍ以上であってよく、８０ｎｍ以上であってよく、９０ｎｍ以上であってよく、１００ｎｍ以上であってよい。また１３０ｎｍ以下であってよく、１２０ｎｍ以下であってよく、１１５ｎｍ以下であってよく、１１０ｎｍ以下であってよい。
【0020】
赤色蛍光体は、通常発光ピーク波長域が５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である蛍光体である。発光ピーク波長は６００ｎｍ以上であってよく、６１０ｎｍ以上であってよい。また６８０ｎｍ以下であってよく、６６０ｎｍ以下であってよい。
赤色蛍光体の半値幅は特段限定されないが、半値幅が１ｎｍ以上であってよく、２ｎｍ以上であってよく、また１５ｎｍ以下であってよく、１０ｎｍ以下であってよい。別の例では、半値幅が７０ｎｍ以上であってよく、７５ｎｍ以上であってよく、８０ｎｍ以上であってよく、９０ｎｍ以上であってよく、また１２０ｎｍ以下であってよく、１１５ｎｍ以下であってよく、１１０ｎｍ以下であってよく、１００ｎｍ以下であってよい。
赤色蛍光体の半値幅は特段限定されないが、半値幅が１ｎｍ以上であってよく、２ｎｍ以上であってよく、また１５ｎｍ以下であってよく、１０ｎｍ以下であってよい。別の例では、半値幅が７０ｎｍ以上であってよく、７５ｎｍ以上であってよく、８０ｎｍ以上であってよく、９０ｎｍ以上であってよく、また１２０ｎｍ以下であってよく、１１５ｎｍ以下であってよく、１１０ｎｍ以下であってよく、１００ｎｍ以下であってよい。
【0021】
緑色蛍光体の具体例としては、Ｃｅ３＋を付活剤としたアルミン酸塩、Ｃｅ３＋を付活剤としたイットリウムアルミニウム酸化物、Ｅｕ２＋付活アルカリ土類ケイ酸塩結晶、Ｅｕ２＋付活アルカリ土類ケイ酸窒化物を母体とする緑色蛍光体がある。これらの緑色蛍光体は、通常、青色半導体発光素子を用いて励起可能である。
【0022】
Ｃｅ３＋付活アルミン酸塩蛍光体の具体例には、下記一般式（２）で表される緑色蛍光体が挙げられる。
Ｙａ（Ｃｅ，Ｔｂ，Ｌｕ）ｂ（Ｇａ，Ｓｃ）ｃＡｌｄＯｅ （２）
（一般式（２）において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが、ａ＋ｂ＝３、０≦ｂ≦０．２、４．５≦ｃ＋ｄ≦５．５、０．１≦ｃ≦２．６、および１０．８≦ｅ≦１３．４を満たす。）
なお、一般式（２）で表されるＣｅ３＋付活アルミン酸塩蛍光体をＧ－ＹＡＧ蛍光体と呼ぶ。
Ｙａ（Ｃｅ，Ｔｂ，Ｌｕ）ｂ（Ｇａ，Ｓｃ）ｃＡｌｄＯｅ （２）
（一般式（２）において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが、ａ＋ｂ＝３、０≦ｂ≦０．２、４．５≦ｃ＋ｄ≦５．５、０．１≦ｃ≦２．６、および１０．８≦ｅ≦１３．４を満たす。）
なお、一般式（２）で表されるＣｅ３＋付活アルミン酸塩蛍光体をＧ－ＹＡＧ蛍光体と呼ぶ。
【0023】
Ｃｅ３＋付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光体の具体例には、下記一般式（３）で表される緑色蛍光体が挙げられる。
Ｌｕａ（Ｃｅ，Ｔｂ，Ｙ）ｂ（Ｇａ，Ｓｃ）ｃＡｌｄＯｅ （３）
（一般式（３）において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが、ａ＋ｂ＝３、０≦ｂ≦０．２、４．５≦ｃ＋ｄ≦５．５、０≦ｃ≦２．６、および１０．８≦ｅ≦１３．４を満たす。）
なお、一般式（３）で表されるＣｅ３＋付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光体をＬｕＡＧ蛍光体と呼ぶ。
Ｌｕａ（Ｃｅ，Ｔｂ，Ｙ）ｂ（Ｇａ，Ｓｃ）ｃＡｌｄＯｅ （３）
（一般式（３）において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが、ａ＋ｂ＝３、０≦ｂ≦０．２、４．５≦ｃ＋ｄ≦５．５、０≦ｃ≦２．６、および１０．８≦ｅ≦１３．４を満たす。）
なお、一般式（３）で表されるＣｅ３＋付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光体をＬｕＡＧ蛍光体と呼ぶ。
【0024】
その他、下記一般式（４）および下記一般式（５）で表される緑色蛍光体が挙げられる。
Ｍ１ ａＭ２ ｂＭ３ ｃＯｄ （４）
（一般式（４）において、Ｍ１は２価の金属元素、Ｍ２は３価の金属元素、Ｍ３は４価の金属元素をそれぞれ示し、ａ、ｂ、ｃおよびｄが、２．７≦ａ≦３．３、１．８≦ｂ≦２．２、２．７≦ｃ≦３．３、１１．０≦ｄ≦１３．０を満たす。）
なお、一般式（４）で表される蛍光体をＣＳＭＳ蛍光体と呼ぶ。
Ｍ１ ａＭ２ ｂＭ３ ｃＯｄ （４）
（一般式（４）において、Ｍ１は２価の金属元素、Ｍ２は３価の金属元素、Ｍ３は４価の金属元素をそれぞれ示し、ａ、ｂ、ｃおよびｄが、２．７≦ａ≦３．３、１．８≦ｂ≦２．２、２．７≦ｃ≦３．３、１１．０≦ｄ≦１３．０を満たす。）
なお、一般式（４）で表される蛍光体をＣＳＭＳ蛍光体と呼ぶ。
【0025】
なお、上記式（４）において、Ｍ１は２価の金属元素であるが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｃｄ、及びＢａからなる群から選択された少なくとも１種であるのが好ましく、Ｍｇ、Ｃａ、又はＺｎであるのが更に好ましく、Ｃａが特に好ましい。この場合、Ｃａは単独系でもよく、Ｍｇとの複合系でもよい。また、Ｍ１は他の２価の金属元素を含んでいてもよい。
Ｍ２は３価の金属元素であるが、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｙ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群から選択された少なくとも１種であるのが好ましく、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、又はＬｕであるのが更に好ましく、Ｓｃが特に好ましい。この場合、Ｓｃは単独系でもよく、ＹまたはＬｕとの複合系でもよい。また、Ｍ２はＣｅを含むことを必須とし、Ｍ２は他の３価の金属元素を含んでいてもよい。
Ｍ３は４価の金属元素であるが、少なくともＳｉを含むことが好ましい。Ｓｉ以外の４価の金属元素Ｍ３の具体例としては、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｓｎ、及びＨｆからなる群から選択された少なくとも１種であるのが好ましく、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、及びＨｆからなる群から選択された少なくとも１種であるのがより好ましく、Ｓｎであることが特に好ましい。特に、Ｍ３がＳｉであることが好ましい。また、Ｍ３は他の４価の金属元素を含んでいてもよい。
Ｍ２は３価の金属元素であるが、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｙ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群から選択された少なくとも１種であるのが好ましく、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、又はＬｕであるのが更に好ましく、Ｓｃが特に好ましい。この場合、Ｓｃは単独系でもよく、ＹまたはＬｕとの複合系でもよい。また、Ｍ２はＣｅを含むことを必須とし、Ｍ２は他の３価の金属元素を含んでいてもよい。
Ｍ３は４価の金属元素であるが、少なくともＳｉを含むことが好ましい。Ｓｉ以外の４価の金属元素Ｍ３の具体例としては、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｓｎ、及びＨｆからなる群から選択された少なくとも１種であるのが好ましく、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、及びＨｆからなる群から選択された少なくとも１種であるのがより好ましく、Ｓｎであることが特に好ましい。特に、Ｍ３がＳｉであることが好ましい。また、Ｍ３は他の４価の金属元素を含んでいてもよい。
【0026】
Ｍ２に含まれるＣｅのＭ２全体に占める割合の下限は０．０１以上であることが好ましく、０．０２以上であることがより好ましい。また、Ｍ２に含まれるＣｅのＭ２全体に占める割合の上限は、０．１０以下であることが好ましく、０．０６以下であることがより好ましい。更に、Ｍ１元素に含まれるＭｇのＭ１全体に占める割合の下限は０．０１以上であることが好ましく、０．０３以上であることがより好ましい。一方、上限は０．３０以下であることが好ましく、０．１０以下であることがより好ましい。
【0027】
Ｍ１
ａＭ２
ｂＭ３
ｃＯｄ （５）
（一般式（５）において、Ｍ１は少なくともＣｅを含む付活剤元素、Ｍ２は２価の金属元素、Ｍ３は３価の金属元素をそれぞれ示し、ａ、ｂ、ｃおよびｄが、０．０００１≦ａ≦０．２、０．８≦ｂ≦１．２、１．６≦ｃ≦２．４、および３．２≦ｄ≦４．８を満たす。）
なお、一般式（５）で表される蛍光体をＣＳＯ蛍光体と呼ぶ。
（一般式（５）において、Ｍ１は少なくともＣｅを含む付活剤元素、Ｍ２は２価の金属元素、Ｍ３は３価の金属元素をそれぞれ示し、ａ、ｂ、ｃおよびｄが、０．０００１≦ａ≦０．２、０．８≦ｂ≦１．２、１．６≦ｃ≦２．４、および３．２≦ｄ≦４．８を満たす。）
なお、一般式（５）で表される蛍光体をＣＳＯ蛍光体と呼ぶ。
【0028】
なお、上記式（５）において、Ｍ１は、結晶母体中に含有される付活剤元素であり、少なくともＣｅを含む。また、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＹｂからなる群から選択された少なくとも１種の２～４価の元素を含有させることができる。
Ｍ２は２価の金属元素であるが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｃｄ、及びＢａからなる群から選択された少なくとも１種であるのが好ましく、Ｍｇ、Ｃａ、又は、Ｓｒであるのが更に好ましく、Ｍ２の元素の５０モル％以上がＣａであることが特に好ましい。
Ｍ３は３価の金属元素であるが、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｙ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択された少なくとも１種であるのが好ましく、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙｂ、又はＬｕであるのが更に好ましく、Ｓｃ、又はＳｃとＡｌ、又はＳｃとＬｕであるのがより一層好ましく、Ｍ３の元素の５０モル％以上がＳｃであることが特に好ましい。
Ｍ２及びＭ３は、それぞれ２価及び３価の金属元素を表すが、Ｍ２及び／又はＭ３のごく一部を１価、４価、５価のいずれかの価数の金属元素としてもよく、さらに、微量の陰イオン、たとえば、ハロゲン元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、窒素、硫黄、セレンなどが、化合物の中に含まれていてもよい。
Ｍ２は２価の金属元素であるが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｃｄ、及びＢａからなる群から選択された少なくとも１種であるのが好ましく、Ｍｇ、Ｃａ、又は、Ｓｒであるのが更に好ましく、Ｍ２の元素の５０モル％以上がＣａであることが特に好ましい。
Ｍ３は３価の金属元素であるが、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｙ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択された少なくとも１種であるのが好ましく、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙｂ、又はＬｕであるのが更に好ましく、Ｓｃ、又はＳｃとＡｌ、又はＳｃとＬｕであるのがより一層好ましく、Ｍ３の元素の５０モル％以上がＳｃであることが特に好ましい。
Ｍ２及びＭ３は、それぞれ２価及び３価の金属元素を表すが、Ｍ２及び／又はＭ３のごく一部を１価、４価、５価のいずれかの価数の金属元素としてもよく、さらに、微量の陰イオン、たとえば、ハロゲン元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、窒素、硫黄、セレンなどが、化合物の中に含まれていてもよい。
【0029】
さらに、Ｅｕ２＋付活アルカリ土類ケイ酸塩結晶を母体とする蛍光体の具体例には、下記一般式（６）で表される緑色蛍光体が挙げられる。
（ＢａａＣａｂＳｒｃＭｇｄＥｕｘ）ＳｉＯ４ （６）
（一般式（６）においてａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｘが、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｘ＝２、１．０≦ａ≦２．０、０≦ｂ＜０．２、０．２≦ｃ≦１，０、０≦ｄ＜０．２および０＜ｘ≦０．５を満たす。）
なお、一般式（６）で表されるアルカリ土類ケイ酸塩蛍光体をＢＳＳ蛍光体と呼ぶ。
（ＢａａＣａｂＳｒｃＭｇｄＥｕｘ）ＳｉＯ４ （６）
（一般式（６）においてａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｘが、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｘ＝２、１．０≦ａ≦２．０、０≦ｂ＜０．２、０．２≦ｃ≦１，０、０≦ｄ＜０．２および０＜ｘ≦０．５を満たす。）
なお、一般式（６）で表されるアルカリ土類ケイ酸塩蛍光体をＢＳＳ蛍光体と呼ぶ。
【0030】
さらに、Ｅｕ２＋付活アルカリ土類ケイ酸窒化物を母体とする蛍光体の具体例には、下記一般式（７）で表される緑色蛍光体が挙げられる。
（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｅｕ）３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２ （７）
なお、一般式（７）で表される蛍光体をＢＳＯＮ蛍光体と呼ぶ。
一般式（７）において選択できる２価金属元素（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｅｕ）のうち、ＢａとＳｒとＥｕの組合せとすることが好ましく、さらには、Ｂａに対するＳｒの比率は１０～３０％とすることがより好ましい。
（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｅｕ）３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２ （７）
なお、一般式（７）で表される蛍光体をＢＳＯＮ蛍光体と呼ぶ。
一般式（７）において選択できる２価金属元素（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｅｕ）のうち、ＢａとＳｒとＥｕの組合せとすることが好ましく、さらには、Ｂａに対するＳｒの比率は１０～３０％とすることがより好ましい。
【0031】
また、その他、（Ｙ１－ｕＧｄｕ）３（Ａｌ１－ｖＧａｖ）５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｅｕ（但し、ｕ及びｖはそれぞれ０≦ｕ≦０．３、及び０≦ｖ≦０．５を満たす。）で表されるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（これをＹＡＧ蛍光体と呼ぶ。）や、Ｃａ１．５ｘＬａ３－ＸＳｉ６Ｎ１１：Ｃｅ（但し、ｘは、０≦ｘ≦１）で表されるランタン窒化ケイ素蛍光体（これをＬＳＮ蛍光体と呼ぶ。）などの黄色蛍光体を含んでもよい。また、Ｅｕ２＋付活サイアロン結晶を母体とするＳｉ６－ｚＡｌｚＯｚＮ８－ｚ：Ｅｕ（ただし０＜ｚ＜４．２）で表される狭帯域緑色蛍光体（これをβ－ＳｉＡｌＯＮ蛍光体と呼ぶ）やＣａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ（これをクロロシリケート蛍光体と呼ぶ。なお、クロロシリケート蛍光体と結晶構造が同一で、元素の一部が置換された蛍光体も、クロロシリケート蛍光体に含まれる）を含んでもよい。更に、Ｓｒ３Ｓｉ１３Ａｌ３Ｏ２Ｎ２１：Ｅｕ２+蛍光体や、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍光体を含んでもよい。
【0032】
緑色蛍光体は、１種類の緑色蛍光体のみを用いてよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0033】
赤色蛍光体の具体例としては、Ｅｕ２＋を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、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が挙げられる。この種の赤色蛍光体は、通常、青色半導体発光素子を用いて励起可能である。
【0034】
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、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される蛍光体（これをＣＡＳＮ蛍光体と呼ぶ）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕおよび／または（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される蛍光体（これをＳＣＡＳＮ蛍光体と呼ぶ）、（ＣａＡｌＳｉＮ３）１－ｘ（Ｓｉ２Ｎ２Ｏ）ｘ：Ｅｕ（ただし、ｘは０＜ｘ＜０．５）で表される蛍光体（これをＣＡＳＯＮ蛍光体と呼ぶ）、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＡｌｘＳｉ５－ｘＯｘＮ８－ｘ：Ｅｕ（ただし０≦ｘ≦２）で表される蛍光体、Ｅｕｙ（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１－ｙ：Ａｌ１＋ｘＳｉ４－ｘＯｘＮ７－ｘ（ただし０≦ｘ＜４、０≦ｙ＜０．２）で表される蛍光体が挙げられる。
【0035】
その他、Ｍｎ４＋付活フッ化物錯体蛍光体も挙げられる。Ｍｎ４＋付活フッ化物錯体蛍光体は、Ｍｎ４＋を付活剤とし、アルカリ金属、アミンまたはアルカリ土類金属のフッ化物錯体塩を母体結晶とする蛍光体である。母体結晶を形成するフッ化物錯体には、配位中心が３価金属（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、ランタノイド）のもの、４価金属（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｅ、Ｈｆ）のもの、５価金属（Ｖ、Ｐ、Ｎｂ、Ｔａ）のものがあり、その周りに配位するフッ素原子の数は５～７である。
【0036】
具体的には、Ｍｎ４＋付活フッ化物錯体蛍光体は、アルカリ金属のヘキサフルオロ錯体塩を母体結晶とする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）などが挙げられる。この中でも、ＡがＫ（カリウム）またはＮａ（ナトリウム）から選ばれる１種以上で、ＭがＳｉ（ケイ素）またはＴｉ（チタン）またはＧｅ（ゲルマニウム）であるもの、例えば、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ（これをＫＳＦ蛍光体と呼ぶ）、この構成元素の一部（好ましくは１０モル％以下）をＡｌとＮａで置換したＫ２Ｓｉ１－ｘＮａｘＡｌｘＦ６：Ｍｎ（これをＫＳＮＡＦ蛍光体と呼ぶ）などが挙げられる。
【0037】
その他、下記一般式（８）で表される蛍光体、および下記一般式（９）で表される蛍光体も挙げられる。
（Ｌａ１－ｘ－ｙＥｕｘＬｎｙ）２Ｏ２Ｓ （８）
（一般式（８）において、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。）
なお、一般式（８）で表される酸硫化ランタン蛍光体をＬＯＳ蛍光体と呼ぶ。
（ｋ－ｘ）ＭｇＯ・ｘＡＦ２・ＧｅＯ２：ｙＭｎ４＋ （９）
（一般式（９）において、ｋ、ｘ、ｙは、各々、２．８≦ｋ≦５、０．１≦ｘ≦０．７、０．００５≦ｙ≦０．０１５を満たす数を表し、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。）
なお、一般式（９）で表されるジャーマネート蛍光体をＭＧＯＦ蛍光体と呼ぶ。
（Ｌａ１－ｘ－ｙＥｕｘＬｎｙ）２Ｏ２Ｓ （８）
（一般式（８）において、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。）
なお、一般式（８）で表される酸硫化ランタン蛍光体をＬＯＳ蛍光体と呼ぶ。
（ｋ－ｘ）ＭｇＯ・ｘＡＦ２・ＧｅＯ２：ｙＭｎ４＋ （９）
（一般式（９）において、ｋ、ｘ、ｙは、各々、２．８≦ｋ≦５、０．１≦ｘ≦０．７、０．００５≦ｙ≦０．０１５を満たす数を表し、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。）
なお、一般式（９）で表されるジャーマネート蛍光体をＭＧＯＦ蛍光体と呼ぶ。
【0038】
また、その他、ＳｒＳｉ７Ａｌ３Ｏ２Ｎ１３：Ｅｕ２＋蛍光体や、ＣａＳ：Ｅｕ２＋蛍光体を含んでもよい。
【0039】
赤色蛍光体は、１種類の赤色蛍光体のみを用いてよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0040】
本実施形態の半導体発光装置では、上記緑色蛍光体及び赤色蛍光体に加え、その他の蛍光体を含んでもよい。その他の蛍光体としては、青色蛍光体、黄色蛍光体、橙色蛍光体、などが挙げられる。
【0041】
本実施形態の半導体発光装置が出射する光のスペクトルは、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし得る。Ｄｕｖが－０．０５０を下回ると、植物が赤色に見えたり、黒ずんで見えたりする場合がある。一方で、－０．０３０を上回ると、光合成に寄与しない波長域の光強度が高くなり、植物を効率良く育成することが困難となる場合がある。
【0042】
本実施形態の半導体発光装置は上記要件（ｉ）及び／又は（ｉｉ）を充足し得る。
上記要件（ｉ）は、青色領域と緑色領域との間に、発光スペクトルのボトムピーク（発光極小値：ＩＢＧ）が存在し、ボトムピークの発光強度が、赤色領域のピーク強度（発光極大値：ＩＲ）に対して、１０％以上３０％以下であることを意味する。１２．５％以上であってよく、１５％以上であってよい。また、２７．５％以下であってよく、２５％以下であってよい。（ｉ）を満たすことで、緑色領域にある程度のスペクトル強度を有するため、植物が赤色に見えること及び黒ずんで見えることがなく、植物の生育を確認することができる。
上記要件（ｉ）は、青色領域と緑色領域との間に、発光スペクトルのボトムピーク（発光極小値：ＩＢＧ）が存在し、ボトムピークの発光強度が、赤色領域のピーク強度（発光極大値：ＩＲ）に対して、１０％以上３０％以下であることを意味する。１２．５％以上であってよく、１５％以上であってよい。また、２７．５％以下であってよく、２５％以下であってよい。（ｉ）を満たすことで、緑色領域にある程度のスペクトル強度を有するため、植物が赤色に見えること及び黒ずんで見えることがなく、植物の生育を確認することができる。
【0043】
上記要件（ｉｉ）は、上記青色領域と緑色領域との間のボトムピーク波長から、５５５ｎｍの波長までのスペクトルの変化がなだらかであることを意味する。すなわち、縦軸（Ｙ）を、スペクトルの発光ピーク強度を１００％とした相対発光強度（％）とし、横軸（Ｘ）を波長（ｎｍ）としたグラフにおいて、前記ＩＢＧと、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５と、を結ぶ直線の傾きａが０＜ａ≦０．００４を満たす。傾きａの上限値は、０．００３８以下であってよく、０．００３６以下であってよく、０．００３４以下であってよく、０．００３２以下であってよく、０．００３以下であってよい。
このように緑色領域、特に視感度が最大となる５５５ｎｍまでの領域のスペクトルに急な変化がないことで、Ｄｕｖの値が特定の範囲となりやすく、また植物が赤色に見えること及び黒ずんで見えること、を防止することができる。
このように緑色領域、特に視感度が最大となる５５５ｎｍまでの領域のスペクトルに急な変化がないことで、Ｄｕｖの値が特定の範囲となりやすく、また植物が赤色に見えること及び黒ずんで見えること、を防止することができる。
【0044】
本実施形態の半導体発光装置は、更に、以下の（ｉｉｉ）を満たすことが好ましい。
（ｉｉｉ）波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極大値ＩＢを有し、０．８≦ＩＢ／ＩＲ≦１．３を満たす
上記要件（ｉｉｉ）は、半導体発光装置から出射する光のスペクトルにおいて、青色領域の発光ピーク強度（発光極大値ＩＢ）と赤色領域の発光ピーク強度（発光極大値：ＩＲ）が略同一であることを示す。このようなスペクトルであると、光合成を行う葉緑体の光受容体クロロフィルａとクロロフィルｂとの光の吸収バランスがよく、光合成を効率よく行うことができる。
なお、上記ＩＢ／ＩＲは０．８以上１．２以下であることが好ましく、また１．０以下、即ち発光極大値ＩＲがスペクトル全域における発光最大値となることが好ましい。
（ｉｉｉ）波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光極大値ＩＢを有し、０．８≦ＩＢ／ＩＲ≦１．３を満たす
上記要件（ｉｉｉ）は、半導体発光装置から出射する光のスペクトルにおいて、青色領域の発光ピーク強度（発光極大値ＩＢ）と赤色領域の発光ピーク強度（発光極大値：ＩＲ）が略同一であることを示す。このようなスペクトルであると、光合成を行う葉緑体の光受容体クロロフィルａとクロロフィルｂとの光の吸収バランスがよく、光合成を効率よく行うことができる。
なお、上記ＩＢ／ＩＲは０．８以上１．２以下であることが好ましく、また１．０以下、即ち発光極大値ＩＲがスペクトル全域における発光最大値となることが好ましい。
【0045】
本実施形態の半導体発光装置は、更に、以下の（ｉｖ）を満たすことが好ましい。
（ｉｖ）波長６５０ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有する
上記要件（ｉｖ）は、半導体発光装置から出射するスペクトルが、６５０ｎｍ以上の長波長領域に発光極大値ＩＲを有することを意味する。光合成に寄与する光の波長は４００ｎｍ～７００ｎｍと考えられているが、７００ｎｍを超える長波長領域の光についても、光合成に寄与することを本発明者らは確認した。そのため、７００ｎｍ以上の領域においても発光強度を有するスペクトルとするため、６５０ｎｍ以上の長波長領域に発光極大値ＩＲを有することが好ましい。
（ｉｖ）波長６５０ｎｍ以上の領域に発光極大値ＩＲを有する
上記要件（ｉｖ）は、半導体発光装置から出射するスペクトルが、６５０ｎｍ以上の長波長領域に発光極大値ＩＲを有することを意味する。光合成に寄与する光の波長は４００ｎｍ～７００ｎｍと考えられているが、７００ｎｍを超える長波長領域の光についても、光合成に寄与することを本発明者らは確認した。そのため、７００ｎｍ以上の領域においても発光強度を有するスペクトルとするため、６５０ｎｍ以上の長波長領域に発光極大値ＩＲを有することが好ましい。
【0046】
本実施形態の半導体発光装置は、更に、以下の（ｖ）を満たすことが好ましい。
（ｖ）発光極小値ＩＢＧの波長λＩＢＧｎｍから波長５５５ｎｍの範囲において、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５が発光強度の最大値である
上記要件（ｖ）は、半導体発光装置から出射するスペクトルが、発光極小値ＩＢＧの波長λＩＢＧｎｍから波長５５５ｎｍの範囲において、長波長になるに従って強度が低下することなく、当該領域中にトップピークを有さないことを意味する。上記領域にトップピークがある場合、励起光のエネルギーの多くが緑色蛍光体に吸収発光されてしまうことで、青色光及び赤色光のエネルギー、強度が相対的に低くなってしまい、光合成に必要な光のエネルギーが相対的に減少して、光合成の効率が向上しない傾向にある。
（ｖ）発光極小値ＩＢＧの波長λＩＢＧｎｍから波長５５５ｎｍの範囲において、波長５５５ｎｍにおける発光強度Ｉ５５５が発光強度の最大値である
上記要件（ｖ）は、半導体発光装置から出射するスペクトルが、発光極小値ＩＢＧの波長λＩＢＧｎｍから波長５５５ｎｍの範囲において、長波長になるに従って強度が低下することなく、当該領域中にトップピークを有さないことを意味する。上記領域にトップピークがある場合、励起光のエネルギーの多くが緑色蛍光体に吸収発光されてしまうことで、青色光及び赤色光のエネルギー、強度が相対的に低くなってしまい、光合成に必要な光のエネルギーが相対的に減少して、光合成の効率が向上しない傾向にある。
【0047】
上記Ｄｕｖの条件、並びに（ｉ）乃至（ｖ）の条件を充足するスペクトルを出射する半導体発光装置とするためには、広帯域の緑色蛍光体と広帯域の赤色蛍光体とを含むことが好ましく、広帯域の緑色蛍光体としてＬｕＡＧを用いることがより好ましい。広帯域の緑色蛍光体を用いることで、５００ｎｍ～６００ｎｍの中波長領域である程度の発光強度を有するスペクトルを形成しやすく、また中波長領域に広くある程度の発光強度を有することで、色の見えの再現性への寄与が大きい。
また、広帯域の赤色蛍光体として窒化物蛍光体であるＳＣＡＳＮ蛍光体またはＣＡＳＮ蛍光体を用いると、６００ｎｍ以上の長波長領域（赤色領域）に大きな発光強度を有するスペクトルを形成しやすく、また光合成に必要な赤色領域のエネルギー量が、赤色半導体発光素子を赤色領域の発光源として用いた場合と比較して大きくなり、植物の育成により好ましい。
また、広帯域の赤色蛍光体として窒化物蛍光体であるＳＣＡＳＮ蛍光体またはＣＡＳＮ蛍光体を用いると、６００ｎｍ以上の長波長領域（赤色領域）に大きな発光強度を有するスペクトルを形成しやすく、また光合成に必要な赤色領域のエネルギー量が、赤色半導体発光素子を赤色領域の発光源として用いた場合と比較して大きくなり、植物の育成により好ましい。
【0048】
上記説明した半導体発光装置の構成は特段限定されず、通常、基板上に半導体発光素子を実装し、各種蛍光体を混合した封止樹脂（以下に説明する、波長変換層の一形態である）で半導体発光素子を封止した構成を有する。なお、封止樹脂は、以下に説明する波長変換層の一形態である。
基板は、典型的にはセラミック基板やアルミ基板が用いられ、アルミ基板とガラスエポキシ基板とを積層した積層基板であってもよく、特段限定されない。
基板の形状も特段限定されず、典型的には正方形や長方形などの矩形であり、このような基板上に矩形、円形、楕円形などの発光領域（波長変換領域、または封止領域）を有する。
基板は、典型的にはセラミック基板やアルミ基板が用いられ、アルミ基板とガラスエポキシ基板とを積層した積層基板であってもよく、特段限定されない。
基板の形状も特段限定されず、典型的には正方形や長方形などの矩形であり、このような基板上に矩形、円形、楕円形などの発光領域（波長変換領域、または封止領域）を有する。
【0049】
半導体発光装置の形態は、砲弾型のＬＥＤであってよく、ＳＭＤ（表面実装デバイス）であってよく、ＣＯＢ（チップオンボード）であってよい。
植物工場やグリーンハウスに植物照射用として設置する際に、多くの光を照射するためにＳＭＤを複数個並べて配置する場合には、駆動回路が煩雑になる傾向にある。そのため、単一回路で複数の半導体発光装置を駆動可能であり、また同様の出力とする場合により軽量となるＣＯＢ構成とすることが好ましい。
植物工場やグリーンハウスに植物照射用として設置する際に、多くの光を照射するためにＳＭＤを複数個並べて配置する場合には、駆動回路が煩雑になる傾向にある。そのため、単一回路で複数の半導体発光装置を駆動可能であり、また同様の出力とする場合により軽量となるＣＯＢ構成とすることが好ましい。
【0050】
一方で、ＳＭＤ構成はその配光特性から、植物との距離が近い環境においては植物照射用としてより好ましい。半導体発光装置と植物との距離が近い場合には、高出力であるＣＯＢ構成とすると、発光領域の中心に近い部分の光強度が強くなり、植物に対して照射光が不均一になる場合がある。そのため、半導体発光装置と植物との距離が、凡そ１０ｃｍ～６０ｃｍ程度の場合には、半導体発光装置を発光面の小さいＳＭＤ構成として照明することが好ましい。
他方、上記のとおり、ＣＯＢ構成は高出力であることから、半導体発光装置と植物との距離が６０ｃｍ～２ｍ程度の場合には、半導体発光装置をＣＯＢ構成として照明することが好ましい。
他方、上記のとおり、ＣＯＢ構成は高出力であることから、半導体発光装置と植物との距離が６０ｃｍ～２ｍ程度の場合には、半導体発光装置をＣＯＢ構成として照明することが好ましい。
【0051】
また、広範囲の植物に対して光を照射するために、長手方向に長尺である矩形の基板に、半導体発光素子を並べて配置した長尺ＣＯＢ構成とすることも好ましい。一例としては、長手方向に半導体発光素子を５個以上、１０個以上、１５個以上、２０個以上、規則的に、又はアトランダムに配置してよく、所望の照明範囲により適宜設定することができる。
更には、ＳＭＤ構成であっても、ＣＯＢ構成であっても、半導体発光素子の実装面上に銀などの反射膜を備えることが、半導体発光装置の光放射光率を向上させるため、好ましい。
更には、ＳＭＤ構成であっても、ＣＯＢ構成であっても、半導体発光素子の実装面上に銀などの反射膜を備えることが、半導体発光装置の光放射光率を向上させるため、好ましい。
【0052】
本実施形態の半導体発光装置は、植物照射用の半導体発光装置として好ましく用いられ、外光をシャットアウトした閉鎖型植物工場で使用してもよく、太陽光と半導体発光装置を併用するグリーンハウスで使用してもよい。
本実施形態の半導体発光装置は、光合成植物全般の発育に有効であり、例えば野菜、果物、葉物、芝生、育苗を含む。また、温暖化などの環境変化に対応するための新種苗の育成（穀物の育苗）への適用も可能である。
本実施形態の半導体発光装置は、光合成植物全般の発育に有効であり、例えば野菜、果物、葉物、芝生、育苗を含む。また、温暖化などの環境変化に対応するための新種苗の育成（穀物の育苗）への適用も可能である。
【0053】
また、本発明の別の形態は、少なくとも、青色半導体発光素子と、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む波長変換層と、を備えた植物育成用半導体発光装置から出射する光のスペクトルを設計する方法であって、
前記半導体発光装置から出射する光が、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが上記（ｉ）及び（ｉｉ）を満たすように、好ましくは上記（ｉｉｉ）乃至（ｖ）のうち少なくとも１つを更に満たすように、前記波長変換層を調製するステップ、を含む、設計方法である。
前記半導体発光装置から出射する光が、－０．０５０≦Ｄｕｖ≦－０．０３０を満たし、且つそのスペクトルが上記（ｉ）及び（ｉｉ）を満たすように、好ましくは上記（ｉｉｉ）乃至（ｖ）のうち少なくとも１つを更に満たすように、前記波長変換層を調製するステップ、を含む、設計方法である。
【0054】
波長変換層の調製は、例えば蛍光体を分散するマトリクスと蛍光体とを混合することで行うことができる。マトリクスは樹脂マトリクスであってよく、ガラスマトリクスであってよく、セラミックマトリクスであってよい。この際に、上記（ｉ）及び（ｉｉ）を満たすように、好ましくは上記（ｉｉｉ）乃至（ｖ）のうち少なくとも１つを更に満たすように、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む蛍光体を選択し、波長変換層中の蛍光体の種類及び含有量を適宜調整する。一例としては、波長変換層中の蛍光体全量に対し、緑色蛍光体を７５重量％以上９０重量％以下とし、赤色蛍光体を１０重量％以上２５重量％以下とすることがあげられるが、当業者であれば、用いる蛍光体の特徴、特性に基づいて、波長変換層中の蛍光体の種類及び含有量を適宜調整できる。
【実施例】
【0055】
以下、本発明者らが行った実験結果を示す。
＜半導体発光装置１～６及び７～８の製造＞
青色発光ダイオード（ピーク波長４５７ｎｍ）、緑色蛍光体（ＬｕＡＧ、ピーク波長５１５～５２０ｎｍ、半値幅１１０ｎｍ）、赤色蛍光体（半導体発光装置１、４、５はＳＣＡＳＮ、ピーク波長６２０～６４０ｎｍ、半値幅８４ｎｍ、半導体発光装置２、３、６はＣＡＳＮ、ピーク波長６５０～６５５ｎｍ、半値幅９０～９５ｎｍ）を用いて、半導体発光装置１乃至半導体発光装置６を製造した。
＜半導体発光装置１～６及び７～８の製造＞
青色発光ダイオード（ピーク波長４５７ｎｍ）、緑色蛍光体（ＬｕＡＧ、ピーク波長５１５～５２０ｎｍ、半値幅１１０ｎｍ）、赤色蛍光体（半導体発光装置１、４、５はＳＣＡＳＮ、ピーク波長６２０～６４０ｎｍ、半値幅８４ｎｍ、半導体発光装置２、３、６はＣＡＳＮ、ピーク波長６５０～６５５ｎｍ、半値幅９０～９５ｎｍ）を用いて、半導体発光装置１乃至半導体発光装置６を製造した。
【0056】
半導体発光装置７として、青色発光ダイオード（ピーク波長４５１ｎｍ）と赤色蛍光体（ＳＣＡＳＮ、ピーク波長６２９ｎｍ、半値幅８４ｎｍ）とを用いて、半導体発光装置７を製造した。
半導体発光装置８として、Ｒａ８０でＣＣＴ４０００Ｋの半導体発光装置８を準備した。
半導体発光装置１、２、７及び８の出射光のスペクトルを図１に示し、出射光のスペクトルに関する特性パラメータを表１に示す。また、表２に、各半導体発光装置の出射光の演色性評価数を示す。
半導体発光装置８として、Ｒａ８０でＣＣＴ４０００Ｋの半導体発光装置８を準備した。
半導体発光装置１、２、７及び８の出射光のスペクトルを図１に示し、出射光のスペクトルに関する特性パラメータを表１に示す。また、表２に、各半導体発光装置の出射光の演色性評価数を示す。
【0057】
【表1】
【0058】
【表2】
【0059】
＜色の見え評価＞
半導体発光装置１及び７を用いて、発育途中のミニトマト（赤色の果実及び緑色の果実を含む）を照射した際の、色の見えを評価した。
半導体発光装置１は、ミニトマトの赤色の果実及び緑色の果実をクリアに認識することができた。一方で、緑色領域のスペクトルが無い半導体発光装置７では、緑色の果実は赤く、更に赤い果実は黒ずんで見えた。
半導体発光装置１及び７を用いて、発育途中のミニトマト（赤色の果実及び緑色の果実を含む）を照射した際の、色の見えを評価した。
半導体発光装置１は、ミニトマトの赤色の果実及び緑色の果実をクリアに認識することができた。一方で、緑色領域のスペクトルが無い半導体発光装置７では、緑色の果実は赤く、更に赤い果実は黒ずんで見えた。
【0060】
また、表２の演色性評価数から、植物の葉や茎、若い果実など主に緑色の箇所の見えに影響する演色性評価数Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１１、Ｒ１４；トマト、パプリカ等の果実など主に赤色の箇所の見えに影響する演色性評価数Ｒ９；花房になど主に黄色の箇所の見えに影響する演色性評価数Ｒ１０、に関し、半導体発光装置１～６及び８は、半導体発光装置７に対して高い演色性評価数であった。
これらより、半導体発光装置１～６及び８は、半導体発光装置７に比べて、植物の成長度合いの把握に必要な色の忠実度がより高いスペクトルの光を出射するといえる。なお、半導体発光装置１から出射する光で照射した発育途中のミニトマトと、半導体発光装置７から出射する光で照射した発育途中のミニトマトの写真を図２に示す。
これらより、半導体発光装置１～６及び８は、半導体発光装置７に比べて、植物の成長度合いの把握に必要な色の忠実度がより高いスペクトルの光を出射するといえる。なお、半導体発光装置１から出射する光で照射した発育途中のミニトマトと、半導体発光装置７から出射する光で照射した発育途中のミニトマトの写真を図２に示す。
【0061】
＜発育評価Ｉ＞
培養液を供給してリーフレタスを栽培する太陽光併用型植物工場において、高圧ナトリウムランプ（ＨＰＳ）、半導体発光装置１及び７を用いてリーフレタスを照射し、その発育の評価を行った。栽培環境は、室温２２℃、湿度５０～７０％、培養液のｐＨ５．５～６．０、培養液の電導率 ＥＣ１．５～２．０ｍＳ／ｃｍ、ＰＰＦＤ（光合成有効光量子束密度） ２３０μｍｏｌ／ｓｅｃ・ｍ２、ライトタイミング ＯＮ／ＯＦＦ１２時間で、３５日間栽培した。結果を図３に示す。
図３より、葉の重量、葉の大きさともに、半導体発光装置１及び７から出射する光を照射したリーフレタスは、従来から屋内植物栽培に広く使用されているＨＰＳ光源から出射する光を照射したリーフレタスと比較して高い発育を示した。
上記色の見え評価において、色再現性に大きな違いがあった半導体発光装置１と７との間に、植物の発育では大きな違いはないことが理解できる。
培養液を供給してリーフレタスを栽培する太陽光併用型植物工場において、高圧ナトリウムランプ（ＨＰＳ）、半導体発光装置１及び７を用いてリーフレタスを照射し、その発育の評価を行った。栽培環境は、室温２２℃、湿度５０～７０％、培養液のｐＨ５．５～６．０、培養液の電導率 ＥＣ１．５～２．０ｍＳ／ｃｍ、ＰＰＦＤ（光合成有効光量子束密度） ２３０μｍｏｌ／ｓｅｃ・ｍ２、ライトタイミング ＯＮ／ＯＦＦ１２時間で、３５日間栽培した。結果を図３に示す。
図３より、葉の重量、葉の大きさともに、半導体発光装置１及び７から出射する光を照射したリーフレタスは、従来から屋内植物栽培に広く使用されているＨＰＳ光源から出射する光を照射したリーフレタスと比較して高い発育を示した。
上記色の見え評価において、色再現性に大きな違いがあった半導体発光装置１と７との間に、植物の発育では大きな違いはないことが理解できる。
【0062】
＜発育評価ＩＩ＞
半導体発光装置２及び８を用いて、上記発育評価Ｉの方法と同様に、リーフレタスを照射し、その発育の評価を行った。その結果、半導体発光装置２から出射する光を照射したリーフレタスは、半導体発光装置８から出射する光を照射したリーフレタスと比較して、葉の重量で約２７％、葉の大きさで約３３％高い発育を示した。
上記色の見え評価において、色再現性に大きな違いがなかった半導体発光装置２と８との間に、植物の発育では大きな違いがあることが理解できる。
これは、半導体発光装置８は、緑色領域の出力が大きすぎることで赤色蛍光体の変換効率が減少し赤色領域の光出力が小さくなっているため光合成ロスが発生し、乾燥重量、葉体面積が共に減少したと考えられる。
また、通常７００ｎｍより長波長領域の光は光合成光量子束密度の算出には考慮されないが、７００ｎｍよりも長波長領域に、より光出力を多く有する半導体発光装置２においても、半導体発光装置７と同等の発育結果を得た。
半導体発光装置２及び８を用いて、上記発育評価Ｉの方法と同様に、リーフレタスを照射し、その発育の評価を行った。その結果、半導体発光装置２から出射する光を照射したリーフレタスは、半導体発光装置８から出射する光を照射したリーフレタスと比較して、葉の重量で約２７％、葉の大きさで約３３％高い発育を示した。
上記色の見え評価において、色再現性に大きな違いがなかった半導体発光装置２と８との間に、植物の発育では大きな違いがあることが理解できる。
これは、半導体発光装置８は、緑色領域の出力が大きすぎることで赤色蛍光体の変換効率が減少し赤色領域の光出力が小さくなっているため光合成ロスが発生し、乾燥重量、葉体面積が共に減少したと考えられる。
また、通常７００ｎｍより長波長領域の光は光合成光量子束密度の算出には考慮されないが、７００ｎｍよりも長波長領域に、より光出力を多く有する半導体発光装置２においても、半導体発光装置７と同等の発育結果を得た。
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図1d】
【図2】
【図3】