全面解析：现阶段白光LED荧光粉技术[2]

　　石榴石型氧化物荧光粉

　　日本的日亚化学所揭露的专利对石榴石型氧化物荧光粉化学组成涵盖甚广，尤其在钇铝石榴石黄光荧光粉成分Y3Al5O12:Ce3+进行系统化调整，其中将Y3+以Tb3+或Gd3+加以置换或将其中Al3+以Ga3+加以置换而衍生为多系列（Y,Gd,Sm）3 （Al,Ga）5O12:Ce3+可以搭配不同蓝光波长（440~480纳米）芯片的黄橙光荧光粉。此外为改善利用YAG:Ce系列荧光粉所制作白光LED之演色性无法与传统白光光源比较之缺失，或者色温须要调变，必要时可在荧光粉的配方中加入表1中所列举红光荧光粉，才能加以有效改善。

　　另一方面，Philips-Lumileds曾经采用460纳米蓝光LED搭配绿光SrGa2S4:Eu2+与红光SrS:Eu2+荧光粉，制作演色系数（Ra）82~87,且色温为3,000~6,000K之白光LED,此为图1中构装方式（c）之实施例。近年来，由于近紫外（390~410纳米）与紫外光（365~385纳米）LED芯片的技术逐渐成熟，并顺利量产，以图1中构装方式（d）制作白光LED已经逐渐成熟。尤其全球光电大厂如德国欧司朗光电、日本日亚化学与丰田合成（Toyada-Gosei）、美国Philips-Lumileds与Cree等多家公司无不积极投入。值得注意的是美国Cree已生产出50毫瓦的385~405纳米紫外光LED;日亚已量产365、375与385纳米波长LED与其生产白光LED的Ra值已≧90,具有高效率、高Ra值与多重色温的白光LED照明时代已指日可期。

　　硅酸盐荧光粉

　　硅酸盐荧光粉的发展源自1940年代初期美国通用（GE）的Zn2SiO4:Mn2+,历经（Sr, Ba,Mg）3Si2O7:Pb2+（1949）、BaSi2O5:Pb2+ （1960）、Sr4Si3O8Cl4:Eu2+（1967）、BaSi2O5:Pb2+（1960）等多种材料的发展，至1998年（Ba,Si）2SiO4:Eu2+的发现之后，硅酸盐荧光粉在白光LED的应用进展神速，如今已有多种可用于白光LED的材料，表3列举并比较常见的硅酸盐荧光粉的光谱特性。目前主要硅酸盐荧光粉的重要专利仍为丰田合成、日亚化学、欧司朗光电半导体等公司所拥有。

　　在荧光粉转换白光LED的制作上，硅酸盐为另一种重要新选择，因该材料具有对紫外、近紫外、蓝光具有显着的吸收；在所有黄光荧光体中，具有最高辉度值；输出量子效率高于90%,并仍有改善空间；量产制备成本低廉；在紫外LED应用时，具有高温度稳定性（至少120℃以上）；具有具物理（如高强辐射）与化学稳定性，抗氧化、抗潮、不与封装树脂作用；以及可搭配紫外/蓝光芯片，可供制作各种色温的白光LED的条件。

　　图2（a）与（b）分别显示具有高度弹性激发频宽的硅酸盐荧光粉激发光谱和Sr2+掺杂量对（Ba1-XSrX）2SiO4:Eu2+硅酸盐荧光体发光波长的效应。上述光谱学特性显示（Ba1-XSrX）2SiO4:Eu2+荧光粉之独特性，也说明为何硅酸盐荧光粉成为目前业界制作白光LED的热门材料之一。

　　图2（a）有弹性激发频宽的硅酸盐荧光粉激发光谱、（b） Sr2+掺杂量对（Ba1-XSrX）2SiO4:Eu2+硅酸盐荧光体发光波长之效应。