一、不同體系的LED熒光粉特性

　　1.鋁酸鹽體系主要有鈰激活石榴石型熒光粉，如Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)，Tb3Al5O12:Ce3+(TAG:Ce3+)和Lu3Al5O12:Ce3+(LuAG:Ce3+)。YAG粉和TAG粉為常用的黃粉，LuAG粉為綠粉，量子效率均大于90%，同時具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。下面以YAG粉為例，對基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)、光譜特性和熱穩(wěn)定性進行簡要介紹。

　　圖1為YAG的晶體結(jié)構(gòu)圖(立方晶系)，空間群Ia-3d[1]。晶胞中存在兩種位置的Al，即Al1和Al2，分別形成AlO6八面體和AlO4四面體。

　　圖2為YAG:Ce3+的激發(fā)光譜(a)和發(fā)射光譜(b)。在激發(fā)光譜中，位于340nm和460nm左右處有兩個寬帶激發(fā)峰，這分別歸屬于Ce3+的2F5/2 (或2F7/2)→2D5/2和2F5/2 (或2F7/2)→2D3/2躍遷。發(fā)射主峰則位于530nm處，為寬帶發(fā)射，對應于Ce3+的2D3/2→2F5/2和2D3/2→2F7/2輻射躍遷[2]。適用于匹配藍光LED芯片封裝白光LED。

　　圖3為YAG:Ce3+在不同溫度下的發(fā)射光譜及發(fā)光強度變化[3].從圖中可以看出，隨著溫度的升高，YAG:Ce3+的發(fā)射峰逐漸紅移，且發(fā)射峰強度逐漸降低。溫度為100℃時，發(fā)射峰強度降為常溫下94%。超過100℃后，發(fā)射峰強度下降幅度逐漸加大，至300℃時，發(fā)射峰強度僅為常溫下38%。

　　YAG粉和LuAG粉的上位發(fā)明專利為日本日亞化學(Nichia)擁有，專利號：US 5,998,925，優(yōu)先權(quán)日：1996.7.29。TAG粉的專利為德國歐司朗(OSRAM)占有，專利號：US 6,669,866，優(yōu)先權(quán)日：1999.7.23。

　　2.硅酸鹽體系主要有M2SiO4:Eu2+和M3SiO5:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)熒光粉。前者可作為綠粉和黃粉，后者是橙色粉。這類硅酸鹽熒光粉的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性相對要差一些。

　　下面以Sr2SiO4:Eu2+和Sr3SiO5:Eu2+為例，對基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)、光譜特性和熱穩(wěn)定性進行介紹。

　　圖4為Sr2SiO4的晶體結(jié)構(gòu)圖(斜方晶系)，空間群Pmnb[4]。晶胞中同時存在兩個位置的Sr，即Sr1和Sr2，分別為8配位和7配位。

　　圖5為Sr2SiO4:Eu2+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜[3]，激發(fā)光譜為200nm～500nm的寬帶，可與紫外LED、近紫外LED和藍光LED芯片配合封裝白光LED。發(fā)射峰為中心位于550nm的寬帶發(fā)射，歸屬于Eu2+的4f65d1-4f7躍遷。

　　圖6為Sr2SiO4:Eu2+在不同溫度下的發(fā)光強度的變化。從圖中可以看出，溫度為100℃時，發(fā)射峰強度下降至常溫下的73%左右。并且，當溫度超過100℃后，發(fā)光強度開始迅速下降，至250℃時，其發(fā)光強度僅為常溫下的8%。由此可見，其熱穩(wěn)定性較差。

　　圖7為Sr3SiO5的晶體結(jié)構(gòu)圖(四方晶系)，空間群P4/nccS[5]。晶胞中同時存在兩個位置的Sr，即Sr1和Sr2，均為6配位。

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