CN102544326A - 带有Ce3+ /Ce3+,Li+掺杂发光材料的荧光物质 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种包括发光器件和接近发光器件排布的发光材料的照明系统。发光材料包括被铈(Ce3+)和铈(Ce3+)和锂(Li+)之一掺杂的氮化锶硅(SrSi6N8)。
Description
技术领域
本发明提供了一种包括发光器件和接近发光器件排布的发光材料的照明系统，具体的说，本发明涉及一种带有Ce3+/Ce3+，Li+掺杂发光材料的荧光物质。
背景技术
发光二极管(LED)照明通常使用氮硅酸盐和氧氮硅酸盐材料以提高显色指数(CRI)和化学稳定性。特别地，氮硅酸盐具有高浓缩框架，因此，具有稳定的化学结构和显示出热稳定性。根据晶体场分裂理论和电子云重排效应，氮化物荧光物质可以比氧化物荧光物质发射更红位移的红光。例如，蓝光二极管可以用于激发氮化物荧光物质从而提供红光。美国专利第6,649,946号公开了氮化物荧光物质，其显示了黄到红发射荧光物质，如(Ca，Sr，Ba)xSiyNz:Eu(z＝2/3x+4/3y)(例如，(Ca，Sr，Ba)2-xSi5N8:Eux)。这些类型的荧光物质在常压下合成。已经发现，由于氮化物荧光物质的放光波长较长，因此适合用来增加照明用发光二极管的显色指数。因此，本发明提出一种具有合适的激发光谱的氮化物荧光物质材料和其制造方法从而提高LED色彩显色指数。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明提供了一种照明系统包括：发光器件；和发光材料，所述发光材料接近所述发光器件排布，其中所述发光材料包括被铈(Ce3+)和铈(Ce3+)和锂(Li+)之一掺杂的氮化锶硅(SrSi6N8)。
根据本发明所述的照明系统，其中所述氮化锶硅被铈激活，分子式是Sr1-xSi6N8:Ce3+ x。
根据本发明所述的照明系统，其中x在约0.01和约0.5范围之间。
根据本发明所述的照明系统，其中所述氮化锶硅被铈和锂激活，分子式是Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x。
根据本发明所述的照明系统，其中x在约0.01和约0.5的范围之间。
根据本发明所述的照明系统，其中所述发光材料在紫外(UV)光激发下发射蓝光和在蓝光激发下发射红光。
根据本发明所述的照明系统，其中所述发光材料具有峰值在430nm到490nm范围内的激发光谱。
根据本发明所述的照明系统，其中所述发光材料被嵌入到围绕LED的环氧树脂中。
根据本发明所述的照明系统，其中所述发光材料被粉末化并且分散在所述环氧树脂中。
根据本发明所述的照明系统，其中所述发光器件包括峰值在430nm到490nm范围内的发射光谱。
根据本发明所述的照明系统，其中所述发光器件包括氮化铟镓(InGaN)LED。
根据本发明所述的一种发光材料，包括稀土元素掺杂的氮硅酸盐荧光物质，分子式为Mx-zSiyN2/3x+11/9y:REZ，其中M是钙(Ca)、锶(Sr)和钡(Ba)之一；x、y和z满足0＜z＜x＜y；并且RE是铈(Ce3+)和铈和锂(Ce3+和Li+)之一。
根据本发明所述的发光材料，其中所述稀土元素掺杂的氮硅酸盐荧光物质包括氮化锶硅(SrSi6N8)，所述氮化锶硅被含有铈(Ce3+)且分子式为Sr1-xSi6N8:Ce3+ x的第一掺杂剂和含有铈和锂(Ce3+，Li+)且分子式为Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x的第二掺杂剂之一掺杂，其中x在约0.01和约0.1范围之间。
根据本发明所述的发光材料，包括在430nm到490nm范围内的激发光谱峰值。
根据本发明所述的发光材料，包括在300nm到420nm范围内的激发光谱峰值。
根据本发明所述的一种方法，包括：混合化学计量地粉末化的氮化锶(Sr3N2)，氮化硅(Si3N4)和氧化铈(CeO2)，从而形成混合物；和在高压和高温下烧结所述混合物，从而形成包含铈(Ce3+)掺杂的氮化锶硅(SrSi6N8)的发光材料。
根据本发明所述的方法，其中氮气氛下的所述高压等于或大于约0.9Mpa。
根据本发明所述的方法，其中所述高温在约1800℃和约2000℃的范围之间，并且所述烧结包括大于约0.5小时的烧结持续时间。
根据本发明所述的方法，其中混合化学计量地粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)和氧化铈(CeO2)包括混合化学计量地粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)和氮化锂(Li3N)。
根据本发明所述的方法，其中混合化学计量地粉末化氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)和氮化锂(Li3N)包括分别以约25.16到约20.47，约74.29到约74.06，约0.46到约4.55，和约0.09到约0.92的重量百分比混合粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)和氮化锂(Li3N)。
附图说明
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。
图1是形成根据本公开的一个或多个实施例的各个方面构造的发光材料的方法的流程图；
图2是形成根据本公开的一个或多个实施例的各个方面构造的辐射器件的方法的流程图；
图3是各个实施例中用于通过图1的方法制造发光材料的组分和参数的表；
图4包括表征各个实施例中的发光材料的图；
图5是包含各个实施例中发光材料的特征数据的表；
图6是各个实施例中通过图1的方法制备的发光材料的激发光谱图和发射光谱图；
图7是各个实施例中通过图1的方法制备的发光材料的激发光谱图和发射光谱图；
图8是包含通过图1的方法形成的发光材料的辐射器件的示意性视图；和
图9是应用到图8的辐射器件中的发光二极管(LED)的示意性视图。
具体实施方式
据了解为了实施本公开的不同部件，以下公开提供了许多不同的实施例或示例。以下描述元件和布置的特定示例以简化本公开。当然这些仅仅是示例并不打算限定。再者，本公开可在各个示例中重复参照数字和/或字母。该重复是为了简明和清楚，而且其本身没有规定所述各种实施例和/或结构之间的关系。
图1是制造根据本公开的各个方面构造的发光材料(或荧光物质)的方法100的流程图。本公开提供了一种具有所需的激发光谱和发射光谱的发光材料以提高辐射源的性能。在以下进一步参考图3-图7中，集中描述了发光材料和其制造方法。
方法100开始于步骤102，其中以化学计量混合前体。以粉末形式提供前体。在一个实施例中，在氩气氛下在研钵中研磨前体。前体包括氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、和氧化铈(CeO2)。粉末化的氮化锶、氮化硅、和氧化铈根据一定的组成比例混合，形成混合物。例如，粉末化的氮化锶、氮化硅、和氧化铈分别以重量百分比(或重量百分数)25.37、74.17和0.46混合，如图3中的表106的第一行所示。
方法100通过烧结混合物进行到步骤104，形成粉色粉末氮硅酸盐(或氮化硅)发光材料(荧光物质)。氮硅酸盐发光材料包括掺杂铈(Ce3+)的锶硅氮化物(或铈激活的锶硅氮化物)，其分子式是SrSi6N8:Ce3+。特别地，发光材料具有各种以组成分子式Sr1-xSi6N8:Ce3+ x限定的组分，其中x是限定锶和铈的相对组成含量的参数。在一个实施例中，参数x在约0.01和约0.5范围之间。在另一个实施例中，参数x在约0.01和约0.1的范围之间。在与图3的表106的第一行关联的本实施例中，参数x为0.01。在这种情况中，相应的组成分子式是Sr0.99Si6N8:Ce3+ 0.01。
在高温、高压和氮气氛条件下，在步骤104实施混合物的烧结。在一个实施例中，高温在约1800℃和约2000℃范围之间。在另一个实施例中，高压为约0.90Mpa或更高。在本实施例中，如表106的第一行所示，高温是约1900℃，且高压是约0.90Mpa。步骤104中烧结的持续时间大于约0.5小时。在本实施例中，如表106的第一行所示，烧结的持续时间为约3小时。
在一个实例中，如图4(a)所示，利用布拉格衍射技术通过X射线检查已形成的氮硅酸盐发光材料Sr1-xSi6N8:Ce3+ x。对应于利用图3中表106的第一行中提供的组分和参数形成的发光材料，图4(a)的发光材料的分子式为Sr1-xSi6N8:Ce3+ x，其中x为0.01，或Sr0.99Si6N8:Ce3+ 0.01。衍射图案被绘制成散射强度(以任意单位)对2θ，其中θ是散射角。衍射图案中的布拉格峰值表示相应的Sr1-xSi6N8:Ce3+ x发光材料在纯相中。
如下所述，本公开也提供了氮硅酸盐发光材料及其制造方法的另一个实施例。再次参考图1，在这个实施例中，方法100包括步骤102，其中按化学计量混合各种前体。以粉末形式提供前体。在一个实施例中，在氩气氛下在研钵中研磨前体。前体包括氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)、和氮化锂(Li3N)。粉末化的氮化锶、氮化硅、氧化铈、和氮化锂根据一定的组成比例混合。在一个实例中，粉末化的氮化锶、氮化硅、氧化铈、和氮化锂分别以重量百分比25.16、74.29、0.46和0.09混合，如图3中的表106的第二行所示。
方法100包括烧结混合物的步骤104，形成粉色粉末氮硅酸盐发光材料。氮硅酸盐发光材料包括铈(Ce3+)和锂(Li+)共掺杂的锶硅氮化物并且其分子式是SrSi6N8:Ce3+，Li+。特别地，发光材料具有各种以组成分子式Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x限定的组分，其中x是限定锶、铈和锂的相对组成含量的参数。在一个实施例中，参数x在约0.01和约0.5范围之间。在另一个实施例中，参数x在约0.01和约0.1的范围之间。在与图3的表106的第二行关联的本实施例中，参数x为0.01。在这种情况中，相应的氮硅酸盐发光材料的组成分子式是Sr0.98Si6N8:Ce3+ 0.01，Li+ 0.01。
在高温、高压和氮气氛条件下，在步骤104实施混合物的烧结。在一个实施例中，高温在约1800℃和约2000℃范围之间。在另一个实施例中，高压为约0.90Mpa或更高。在本实施例中，如图3中混合组成表的第二行所示，高温是约1900℃，且高压是约0.90Mpa。步骤104中烧结的持续时间大于约0.5小时。在本实施例中，如表106的第二行所示，烧结的持续时间为约3小时。在一个实例中，如图4(b)所示，利用布拉格衍射技术通过X射线检查已形成的氮硅酸盐发光材料Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x(x为0.01)。衍射图案被绘制成散射强度(以任意单位)对2θ，其中θ是散射角。衍射图案中的布拉格峰值表示相应的Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x发光材料在纯相中。
根据本公开的各个实施例，图3中提供了其它实例。表106的第三行示出了一个实例。前体包括氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)、和氮化锂(Li3N)。粉末化的氮化锶、氮化硅、氧化铈、和氮化锂分别以重量百分比20.47、74.06、4.55和0.92混合。在本实例中，烧结温度是约1900℃；氮气压力是约0.90Mpa；并且烧结的持续时间是约3小时。如图4(c)所示，利用布拉格衍射技术通过X射线检查已形成的氮硅酸盐发光材料Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x(x为0.1)。衍射图案被绘制成散射强度(以任意单位)对2θ。衍射图案中的布拉格峰值表示相应的Sr0.8Si6N8:Ce3+ 0.1，Li+ 0.1发光材料在纯相中。
表106的第四行示出了另一个实例。前体包括氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)、和氮化锂(Li3N)。粉末化的氮化锶、氮化硅、氧化铈、和氮化锂分别以重量百分比23.08、74.19、2.27和0.46混合。在本实例中，烧结温度是约1900℃；氮气压力是约0.90Mpa；并且烧结的持续时间是约3小时。因此形成的氮硅酸盐发光材料表示为分子式Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x，其中x为约0.05
表106的最后一行示出了另一个实例。前体包括氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)、和氮化锂(Li3N)。粉末化的氮化锶、氮化硅、氧化铈、和氮化锂分别以重量百分比25.16、74.29、0.46和0.09混合。在本实例中，烧结温度是约1950℃；氮气压力是约0.90Mpa；并且烧结的持续时间是约3小时。因此形成的氮硅酸盐发光材料表示为分子式Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x，其中x为约0.01。
通过方法100形成的氮硅酸盐(或氮化物)荧光物质，如上述氮硅酸盐材料，是铈(Ce3+)掺杂，或铈和锂(Ce3+，Li+)共掺杂。上述通过方法100形成的氮硅酸盐材料在蓝光激发下可以发射红光，因此被称为Ce3+或Ce3+，Li+掺杂的蓝到红氮硅酸盐荧光物质。在一个实施例中，蓝到红氮硅酸盐荧光物质包括从430nm到490nm范围的激发光谱峰值。蓝到红氮硅酸盐荧光物质使用铈氧化物(CeO2)作为激活剂，或铈氧化物(CeO2)和锂氮化物(Li3N)作为激活剂。
本公开也提供Ce3+或Ce3+，Li+掺杂的蓝到红氮硅酸盐(或氮化物)荧光物质的其它实施例，其在蓝光激发下发射红光。根据一个实施例，通过方法100形成蓝到红氮硅酸盐荧光物质。特别地，在高压下合成蓝到红氮硅酸盐荧光物质。Ce3+掺杂(或Ce3+，Li+掺杂)的氮硅酸盐荧光物质还在UV光激发下发射蓝光。Ce3+掺杂(或Ce3+，Li+掺杂)的氮硅酸盐荧光物质具有组成分子式Mx-zSiyN2/3x+11/9y:REz，其中M＝Ca、Sr、或Ba；参数x、y和z满足0＜z＜x＜y；并且RE是稀土元素Ce3+、或Ce3+和Li+。
在一个实施例中，氮硅酸盐荧光物质包括铈掺杂(Ce3+)的锶氮硅酸盐，如Sr1-xSi6N8:Ce3+ x。在一个实例中，参数x在约0.01到约0.1的范围之间。在一个实施例中，氮硅酸盐荧光物质包括分子式为Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x的铈和锂共掺杂(Ce3+，Li+)的锶氮硅酸盐。在一个实例中参数x在约0.01到约0.5的范围之间。在另一个实例中，参数x可以在约0.01到约0.1的范围之间。在又一个实施例中，氮硅酸盐荧光物质包括分子式为Mx-zSiyN2/3x+11/9y:REz的铈和锂共掺杂(Ce3+，Li+)的氮硅酸盐。在各个实例中，M＝Ca、Sr或Ba；参数x，y和z满足0＜z＜x＜y；并且RE包括Ce3+、或Ce3+和Li+。
氮硅酸盐荧光物质(Sr1-xSi6N8:Ce3+ x或Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x或Mx-zSiyN2/3x+11/9y:REz)的一个或多个实施例中可以显示出各种优点。在一个实施例中，锶氮硅酸盐荧光物质Sr1-xSi6N8:Ce3+ x或Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x在蓝光激发下发射红光和在紫外(UV)光激发下发射蓝光。在实施例的引申中，激发波长的范围在约430nm到约490nm之间，和约300nm到约420nm之间。在另一个实施例中，锶氮硅酸盐荧光物质Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x发射波长为约550nm到约800nm之间，和约400nm到约600nm之间的宽发射带。另外，锶氮硅酸盐荧光物质Sr1-xSi6N8:Ce3+ x或Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x，是第一Ce3+掺杂氮化物荧光物质，其在蓝光激发下发射红光。特别地，所述锶氮硅酸盐荧光物质具有峰值在430nm到490nm范围内的激发光谱，如约460nm，其与发射峰值在相同范围的LED的发射光谱匹配，如铟镓氮化物(InGaN)LED的发射峰值在约460nm，其可以提高从蓝光到红光的转换效率。
LED照明通常使用氮硅酸盐和氧氮硅酸盐以提高显色指数(CRI)，这归因于高浓缩框架。根据晶体场分裂理论，氮化物可以得到比氧化物更多的红移发射。美国专利第6,649,946号公开了被铕(Eu)掺杂的黄到红发射氮化物荧光物质，如(Ca，Sr，Ba)xSiyNz:Eu(z＝2/3x+4/3y)，其在常压下合成。相反地，本公开提供的蓝到红氮硅酸盐荧光物质在高压下合成。大部分现有的红光氮化物荧光物质被Eu掺杂。相反地，本公开提供的蓝到红氮硅酸盐荧光物质是在蓝光激发下发射红光的第一Ce掺杂氮化物荧光物质。另外，蓝到红氮硅酸盐荧光物质还在UV光激发下发射蓝光。
图5是表108，其提供各种实施例中的铈掺杂(Ce3+)或铈和锂共掺杂(Ce3+，Li+)的氮硅酸盐荧光物质样品的特征数据。特别地，表108提供图3的混合组成表106中列举的七个样品的激发光谱和发射光谱的峰值波长和强度。七个样品中的氮硅酸盐荧光物质通过方法100结合相应的图3的表106中列举的组成来形成。在表108中，七个样品标记为1，2，3......，7，分别对应于图3的表106中标记为1，2，3......，7的七个实例。实例1-4和7是铈掺杂的蓝到红氮硅酸盐荧光物质。实例5和6是不掺杂铈或锂的氮硅酸盐荧光物质。因此，实例5和6中的氮硅酸盐荧光物质在UV光激发下发射蓝光，但是在蓝光激发下不能发射红光。因此，实例5和6不是铈掺杂的蓝到红氮硅酸盐荧光物质。更具体地说，表108包括激发峰值波长(为纳米或nm)，激发峰值强度(以任意单位或a.u)，发射峰值波长(nm)，发射峰值强度(a.u)，和半峰值半宽度(HWHM)。
为了说明，根据表108更详细地描述实例1。在实例1中，通过包含图3中表106的第一行提供的混合组成和烧结参数的方法100制备氮硅酸盐荧光物质。实例1中的氮硅酸盐荧光物质是铈(Ce3+ x)掺杂的锶氮硅酸盐荧光物质，其分子式为Sr1-xSi6N8:Ce3+ x，其中x是0.01(Sr0.99Si6N8:Ce3+ 0.01)。实例1中的氮硅酸盐荧光物质在UV激发下发射蓝光。特别地，如表108的第一行所提供的，实例1中的氮硅酸盐荧光物质的激发峰值波长在约375nm；激发峰值强度是1.99×108；发射峰值波长是452nm；激发峰值强度是2.03×108；和HWHM是54。实例1中的氮硅酸盐荧光物质也在蓝光激发下发射红光。特别地，如表108的第二行所提供的，实例1中的氮硅酸盐荧光物质的激发峰值波长在约460nm；激发峰值强度是9.75×107；发射峰值波长是627nm；激发峰值强度是1.03×108；和HWHM是227。因此实例1中的氮硅酸盐荧光物质是蓝到红氮硅酸盐荧光物质。
图6进一步提供了三个实例中公开的氮硅酸盐荧光物质的激发光谱和发射光谱。水平轴是波长(nm)，以及垂直轴是强度(任意单位)。左边的曲线是激发光谱，而且右边的曲线是发射光谱。三个实例中的每个氮硅酸盐荧光物质都在蓝光激发下发射红光，并且发射峰值波长是约630nm和激发峰值波长是约460nm。实线曲线(在图例中用“-”表示)表示铈掺杂的氮硅酸盐荧光物质，其分子式是Sr0.99Si6N8:Ce3+ 0.01，其对应于图3的表106和图5的表108中的实例1。虚线曲线(在图例中用“--”表示)表示铈和锂共掺杂的氮硅酸盐荧光物质，其分子式是Sr0.98Si6N8:Ce3+ 0.01，Li+ 0.01，其对应于图3的表106和图5的表108中的实例2。虚线曲线(在图例中用“...”表示)表示铈和锂共掺杂的氮硅酸盐荧光物质，其分子式是Sr0.8Si6N8:Ce3+ 0.1，Li+ 0.1，其对应于图3的表106和图5的表108中的实例3。
图7进一步提供了与图6相同的三个实例中的铈掺杂氮硅酸盐荧光物质的激发光谱和发射光谱。相似地，水平轴是波长(nm)，垂直轴是强度(任意单位)。左边的曲线是激发光谱，右边的曲线是发射光谱。三个实例中的每个氮硅酸盐荧光物质在UV光激发下发射蓝光，并且发射峰值波长是约470nm，激发峰值波长是约375nm。曲线是表示与图6相同的三个实例。例如，实线曲线(在图例中用“-”表示)表示铈掺杂的氮硅酸盐荧光物质，其分子式是Sr0.99Si6N8:Ce3+ 0.01，其对应于图3的表106和图5的表108中的实例1。虚线曲线(在图例中用“--”表示)表示铈和锂共掺杂的氮硅酸盐荧光物质，其分子式是Sr0.98Si6N8:Ce3+ 0.01，Li+ 0.01，其对应于图3的表106和图5的表108中的实例2。虚线曲线(在图例中用“...”表示)表示铈和锂共掺杂的氮硅酸盐荧光物质，其分子式是Sr0.8Si6N8:Ce3+ 0.1，Li+ 0.1，其对应于图3的表106和图5的表108中的实例3。
图2是制造辐射器件的方法110的流程图。图8是使用通过图1的方法100制备的发光材料的辐射器件150的一个实施例的示意性视图。图9是应用于图8的辐射器件中的发光二极管(LED)200的一个实施例的示意性视图。参考图2、图8和图9，集中描述辐射器件150和其制造方法110。
方法110开始于步骤112，其中形成或提供一种发光器件152，如图8的LED200。LED200包括可以发射在电磁波谱的紫外、可见或红外区域中的自发辐射的半导体p-n结。在本实施例中，LED发射蓝光，其发射峰值在430nm到490nm范围内，如460nm。LED200形成在基板210上，如蓝宝石、碳化硅、氮化镓(GaN)或硅。在所述实施例中，基板210是蓝宝石基板。在一个实施例中，LED200包括n-型杂质掺杂的熔覆层213和形成在n-型掺杂的熔覆层213上的p-型掺杂的熔覆层215。在一个实施例中，n-型熔覆层213包括n-型氮化镓(n-GaN)，以及p-型熔覆层215包括p-型氮化镓(p-GaN)。可选地，熔覆层可以包括被各自的类型掺杂的GaAsP、GaPN、AlInGaAs、GaAsPN、或AlGaAs。LED200还包括介于n-GaN213和p-GaN215之间的氮化铟镓/氮化镓(InGaN/GaN)多量子阱层214。LED200还包括形成在蓝宝石基板210和n-GaN213之间的缓冲层212，如GaN缓冲层。LED200还包括形成在p-GaN216上的InGaN/GaN层216。透明导电层217如氧化铟锡(ITO)形成在p-GaN215上，与p-电极218连接。形成n-电极219并与n-GaN层213连接。
LED只是用于说明的目的，并且可以在各种应用中变化。而且，发光器件152不限于LED。可以额外地或可选地形成或使用其它类型的发光器件。发光器件152可以包括其它部件，如集成在集成电路芯片中的驱动电路。
再参考图2和图8，方法110继续到步骤114，其中连接发光器件152与支持基板154。支持基板154包括导电材料，如铜或铝。发光器件152通过粘接层与支持基板154连接，如导电粘接层。在一个或多个实例中，发光器件152通过银浆或焊料与支持基板154连接。在各个实施例中，参考图9，作为发光器件152的LED200与基板154配置使得p-电极218和n-电极219与电源线合适地建立连接。在另一个实施例中，一个或多个反射表面156被设置给支持基板154从而有效地反射光和提高辐射效率。
仍然参考图2和图8，方法110继续到步骤116，其中形成或提供发光材料158(或荧光物质)。通过方法100形成荧光物质158。发光材料158以粉末形式形成或提供。发光材料158在蓝光激发下发射红光因此其也被称为蓝到红氮硅酸盐荧光物质。蓝到红氮硅酸盐荧光物质158是Ce3+掺杂的或Ce3+，Li+共掺杂的发光材料。在一个实施例中，氮硅酸盐荧光物质158的组成为分子式Mx-zSiyN2/3x+11/9y:REz，其中M＝Ca，Sr或Ba；参数x、y和z满足0＜z＜x＜y；并且RE是稀土元素Ce3+、或Ce3+和Li+。在一个实例中，荧光物质158包括铈掺杂(Ce3+)的锶氮硅酸盐Sr1-xSi6N8:Ce2+ x，其中参数x在约0.01到约0.1的范围内。在另一个实例中，荧光物质158包括铈和锂共掺杂(Ce3+，Li+)的锶氮硅酸盐Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x，其中参数x在约0.01到约0.1的范围内。
仍然参考图2和图8，方法110继续到步骤118，其中围绕发光器件152分布发光材料158。如图8中所示，在一个实施例中，发光材料158分散在围绕发光器件152的环氧树脂160中。在另一个实施例中，发光材料158直接排布在发光器件152上。在又一个实施例中，发光材料158远程地围绕发光器件152排布。例如，发光材料158通过封装材料与发光器件152分离。方法110可以还包括其它加工步骤如其它封装步骤。
因此，本公开提供了一种发光系统，其包括发光器件；和接近发光器件排布的发光材料。发光材料包括被铈(Ce3+)；和铈(Ce3+)和锂(Li+)掺杂的氮化锶硅(SrSi6N8)。
在一个实施例中，氮化锶硅被铈掺杂，分子式是Sr1-xSi6N8:Ce3+ x。在一个实施例中，参数x在约0.01和约0.5的范围之间。在另一个实施例中，氮化锶硅被铈和锂掺杂，分子式是Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x。在一个实施例中参数x在约0.01到约0.5的范围之间。发光材料在紫外(UV)光激发下发射蓝光和在蓝光激发下发射红光。在一个实施例中，发光材料包括峰值在430nm到490nm范围内的激发光谱。在又一个实施例中，发光材料被嵌入到围绕LED的环氧树脂中。在又一个实施例中，发光器件包括峰值在430nm到490nm范围内的发射光谱。在又一个实施例中，发光二极管包括氮化铟镓(InGaN)LED。
本公开也提供了一种包括稀土元素掺杂的氮硅酸盐荧光物质的发光材料的实施例，所述荧光物质的分子式是Mx-zSiyN2/3x+11/9y:REz，其中M是钙(Ca)，锶(Sr)和钡(Ba)之一；x、y和z满足0＜z＜x＜y；并且RE是稀土元素(Ce3+)、和铈和锂(Ce3+和Li+)之一。在一个实施例中，稀土元素掺杂的氮硅酸盐荧光物质包括被含有铈(Ce3+)且分子式为Sr1-xSi6N8:Ce3+ x的第一掺杂剂；和含有铈和锂(Ce3+，Li+)且分子式为Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x的第二掺杂剂之一掺杂的氮化锶硅(SrSi6N8)。参数x在约0.01和约0.1范围之间。在另一个实施例中，发光材料包括在430nm到490nm范围内的激发光谱峰值。在另一个实施例中，发光材料包括在300nm到420nm范围内的激发光谱峰值。
本公开也提供了一种方法，包括混合化学计量地粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)和氧化铈(CeO2)，形成混合物；和在高压和高温下烧结混合物，形成具有被铈(Ce3+)掺杂的氮化锶硅(SrSi6N8)的发光材料。
在一个实施例中，高压等于或大于氮气氛下的约0.9MPa。在另一个实施例中，高温在约1800℃和约2000℃的范围之间；并且烧结包括大于约0.5小时的烧结时间。在又一个实施例中，混合化学计量地粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)和氧化铈(CeO2)包括额外地混合氮化锂(Li3N)到混合物中，形成被铈(Ce3+)和锂(Li+)掺杂的氮化锶硅(SrSi6N8)。在又一个实施例中，混合化学计量地粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)和氮化锂(Li3N)包括分别以约25.16到约20.47，约74.29到约74.06，约0.46到约4.55，和约0.09到约0.92的重量百分比混合粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)和氮化锂(Li3N)。在一个实例中，粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)和氮化锂(Li3N)分别以25.16，、74.29、0.46和0.09的重量百分比混合。形成的荧光物质的分子式是Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x，其中x是约0.01。在另一个实例中，粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)和氮化锂(Li3N)分别以20.47，、74.06、4.55和0.92的重量百分比混合。形成的荧光物质的分子式是Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x，其中x是约0.1。在其它实例中，粉末化的氮化锶(Sr3N2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铈(CeO2)和氮化锂(Li3N)分别在上述范围内混合，形成的荧光物质的分子式是Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x，其中x在约0.01和0.1之间。
上面论述了若干实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更好地理解以下的详细描述。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。本领域普通技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。
Claims (10)
1.一种照明系统，包括：
发光器件；和
发光材料，所述发光材料接近所述发光器件设置，其中所述发光材料包括被铈(Ce3+)或铈(Ce3+)和锂(Li+)掺杂的氮化锶硅(SrSi6N8)。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述氮化锶硅被铈激活，分子式是Sr1-xSi6N8:Ce3+ x。
3.根据权利要求2所述的照明系统，其中x在约0.01和约0.5范围之间。
4.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述氮化锶硅被铈和锂激活，分子式是Sr1-2xSi6N8:Ce3+ x，Li+ x。
5.根据权利要求4所述的照明系统，其中x在约0.01和约0.5的范围之间。
6.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述发光材料在紫外(UV)光激发下发射蓝光和在蓝光激发下发射红光。
7.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述发光材料具有峰值在430nm到490nm范围内的激发光谱。
8.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述发光材料被嵌入到围绕LED的环氧树脂中。
9.一种发光材料，包括：
稀土元素掺杂的氮硅酸盐荧光物质，分子式为Mx-zSiyN2/3x+11/9y:REZ，其中M是钙(Ca)、锶(Sr)和钡(Ba)之一；x、y和z满足0＜z＜x＜y；并且RE是铈(Ce3+)或铈和锂(Ce3+和Li+)。
10.一种方法，包括：
混合化学计量地粉末化的氮化锶(Sr3N2)，氮化硅(Si3N4)和氧化铈(CeO2)，从而形成混合物；和
在高压和高温下烧结所述混合物，从而形成包含铈(Ce3+)掺杂的氮化锶硅(SrSi6N8)的发光材料。
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