1.2 荧光玻璃陶瓷（PIG）

近年来，LED主要采用蓝光芯片激发/复合黄光荧光粉合成高质量的白光，然而目前所采用的硅胶和环氧树脂混合陶瓷荧光粉存在较大的散热和稳定性问题，这极大地限制了LED在大功率方面的应用（如公路、汽车大灯、海洋渔业、舞台灯光等）[7]。

而PIG，即Phosphor in Glass，将荧光粉掺入玻璃中的荧光玻璃。这种新型的无机非金属块状荧光材料，因其具有的寿命长、热导率高和稳定性高等特点，解决了LED的发光发热难题[8]。

1.2.1 YAG荧光粉

YAG，是钇铝石榴石的简称，化学式为Y3Al5O12，是由Y2O3和Al2O3反应生成的一种复合氧化物，属立方晶系，具有石榴石结构。石榴石的晶胞可看作是十二面体、八面体和四面体的链接网[9]。

Ce:YAG荧光粉是工业化生产白光LED的主要荧光粉。制作白光LED的方法之一，是在蓝光LED芯片外面涂覆荧光粉。具体的工艺是将发射光的波长主峰在450~470nm范围内的蓝光LED芯片焊好后，在其表面涂覆稀土钇铝石榴石（YAG）系列荧光粉。这种荧光粉在蓝光辐射下会发射黄光，这样，部分蓝光转变成黄光，和剩余的蓝光混合而形成白光LED[10]。白色LED的结构示意图如图1.1所示。

 由于稀土钇铝石榴石荧光粉有两个特点：一是它的发射光的波长主峰在

500~580nm范围内，即黄光区域的任意位置；二是它的最佳激发波长在430~480nm范围内的不同位置[11]。因此，选用该系列荧光粉加上配有不同波长蓝光的LED，就可以制备不同色温的白光LED。论文网

 白色LED的结构示意图

1996年7月29日，日亚化学公司在日本最早申报的白光LED的发明专利就是在蓝光LED芯片上涂覆YAG黄色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉被激活后发出的黄光互补而形成白光。实际上，YAG荧光粉在20世纪70年代时就有许多人研究，当时主要应用在飞点扫描仪上，主要是利用Ce+3的发光具有超短余辉的特点。1999年，我国的有关单位在YAG荧光粉基础上进行了改进，制备出一系列具有不同发射主峰波长（520~560nm）的黄色荧光粉，并成功地应用于蓝光激发的白光LED[12]。

白光LED技术对于合理利用能源、缓解能源危机和绿色照明具有重要意义。主要合成方法有：高温固相反应法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、共沉淀法等方法[13]。

1.2.2 PIG的发展趋势

由于LED（白色发光二极管）的绿色环保节能，使用寿命长等优势，在固态照明中呈现了非常大的应用潜力与市场前景。 跟随着白炽灯，荧光灯，气体放电灯等成为了第四代照明光源。 日本NICHIA公司在1996年第一年创造出一种黄色Ce:YAG (Ce3+-Y3Al5O12) 的荧光粉，将之涂在蓝色LED芯片上实现白光发光，由此很快实现了商业化的白光LED[14]。

但是目前，白光LED作为制造液晶显示器（LCD）的材料，因为LED芯片其光通量太过于小，它的性能满足不了普通照明的要求， 因此要满足普通照明对于光通量的要求必须要几百个白光LED。 增大LED的输出功率是解决上述问题的最主要的方法。 该方法使得可能增大一个LED芯片的光通量，但是同样的也会增大蓝色LED芯片的温度，这将老化蓝色LED芯片上涂覆的荧光粉的树脂，进而造成使用寿命和发光效率的降低[15]。

    根据上述，树脂在白光LED中的应用需要一种新的符合性能要求的荧光粉来取代。 在2005年，Nippon Electric Glass（日本电气玻璃公司）生产出了用在白色LED上的 Ce：YAG 微晶玻璃荧光体。 该荧光体由Ce3 +掺杂的单相的YAG微晶组成，具有满足当今白光LED要求的性能。 但是因为制备微晶玻璃的过程太过于复杂，难以掌握工艺参数，因此实现工业化对于用在白光LED中的 Ce：YAG 微晶玻璃荧光体非常难[16]。 因此就有人提出了一种用于白色LED的新型荧光体——掺杂 Ce：YAG 荧光粉的玻璃（即本次实验中所制）。将传统的方法与目前的方法相结合使用，即掺入荧光粉的树脂和制造微晶玻璃陶瓷荧光体，由此获得了制备具有耐高温、工艺流程简便、容易加工、高抗弯强度和好导热性等特点的荧光玻璃。