專利名稱：：包含復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及包含輻射源和復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的照明系統(tǒng)，該復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器包含至少一種發(fā)光化合物和至少一種非發(fā)光化合物。輻射源優(yōu)選地為發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
：本領(lǐng)域中已知可由照明系統(tǒng)提供白色或者彩色光照明，其中發(fā)光二極管的輻射通過磷光體轉(zhuǎn)換。發(fā)光二極管激發(fā)磷光體，磷光體由此在更長波長范圍發(fā)光；該組合發(fā)射產(chǎn)生白色或者彩色的光。由于發(fā)光二極管技術(shù)的最近發(fā)展已經(jīng)推出在近紫外到藍(lán)光范圍內(nèi)發(fā)光的非常高效的發(fā)光二極管，今天市場上有各種各樣發(fā)彩色和白色光的磷光體轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管，挑戰(zhàn)著傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈照明。傳統(tǒng)的磷光體轉(zhuǎn)換發(fā)光裝置(pc-LED)典型地使用這樣的設(shè)計(jì)，其中其上具有藍(lán)光LED的半導(dǎo)體芯片被環(huán)氧樹脂層覆蓋，該環(huán)氧樹脂層包含一種或多種磷光體的磷光體顆粒粉末。在一種更新的方法中，半導(dǎo)體芯片被一種或多種磷光體的顆粒層覆蓋，該顆粒層通過電泳沉積技術(shù)(EPD)來沉積。這一技術(shù)提供比樹脂結(jié)合磷光體層更薄的磷光體層。這允許更好的色度控制以及改善的亮度。然而，包含磷光體顆粒粉末的現(xiàn)有技術(shù)照明系統(tǒng)的問題在于，它們由于諸多缺陷而不能用于多種應(yīng)用。首先，難以沉積厚度均勻的磷光體顆粒層。磷光體顆粒趨于結(jié)塊，且因此難以提供具有已知顆粒尺寸的顆粒的均勻磷光體層。由于顏色均勻性要求層厚度均勻，因此顏色均勻性難以保障。其次，傳統(tǒng)的磷光體顆粒為多晶粉末。然而，多晶磷光體粉末層由于散射而趨于具有低透射率。多晶磷光體粉末顆粒吸收散射光，該散射光不被再次發(fā)射，這降低了光輸出。此外，由LED發(fā)射的光的背散射導(dǎo)致吸收性較強(qiáng)的芯片內(nèi)的吸收損耗，從而降低了光提取效率。WO2006/097876披露了設(shè)置有發(fā)光二極管和單片多晶陶瓷結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，其中YAG型的磷光體嵌在包含非發(fā)光多晶氧化鋁的陶瓷基體內(nèi)。在包含非發(fā)光化合物的陶瓷基體內(nèi)嵌入發(fā)光化合物，這改善了發(fā)光轉(zhuǎn)換器的光學(xué)特性并有助于裝置的熱控制。然而現(xiàn)有技術(shù)的非發(fā)光多晶氧化鋁基體材料是具有以下化學(xué)特性的材料如果與YAG石榴石型磷光體結(jié)合使用，這些化學(xué)特性是很有價(jià)值的，但是若與其它磷光體結(jié)合，這些化學(xué)特性并不有利。因此本發(fā)明的目的是減輕這一缺點(diǎn)并提供包含輻射源和單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的具有改善特性的照明系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明提供一種包含輻射源和單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的照明系統(tǒng)，該單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器包含含有至少一種發(fā)光化合物和至少一種非發(fā)光化合物的復(fù)合材料，其中發(fā)光化合物和非發(fā)光化合物均包含硅和氮。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，輻射源為發(fā)光二極管。術(shù)語"單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器"定義陶瓷體，該陶瓷體在由更高能量的電磁輻射激勵(lì)時(shí)在可見或近紅外波譜發(fā)射輻射。因此，復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器極大簡化了各種幾何形狀的磷光體轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管的制作。本發(fā)明的單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器包含發(fā)光化合物和非發(fā)光化合物的復(fù)合物，二者共享包含硅和氮離子的相同組成元素。取決于由另外主族元素還是由金屬取代，這些化合物被稱為"氮化硅"或"氮硅酸鹽"。共享組成元素的一組化學(xué)化合物稱為"化合物類別"。當(dāng)化合物類別為有機(jī)化合物類型時(shí)，它們共享相同的官能團(tuán)，或者當(dāng)化合物類別為無機(jī)化合物類型時(shí)，它們共享相同的離子。由于化合物類別的成員共享組成元素，它們也共享化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性。共享的化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性有利于包含發(fā)光化合物和非發(fā)光化合物的復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的制作。共享的化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性還減小在制作以及操作過程中發(fā)光和非發(fā)光材料之間的破壞性化學(xué)反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，共享的化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性減小在制作和操作中由于組成的不匹配熱膨脹系數(shù)而引起的機(jī)械失效的風(fēng)險(xiǎn)，該不匹配熱膨脹系數(shù)會(huì)在單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器內(nèi)引起機(jī)械應(yīng)力的積累。由于兩種相的折射率相同或差別很小，更少的光在晶粒邊界被折射即散射。因此將相同化合物類別的非發(fā)光化合物作為發(fā)光顆粒的光學(xué)基體，這在調(diào)整pc-LED的顏色均勻性而不引入不希望的背散射方面具有附加優(yōu)點(diǎn)。該化合物可另外包含選自氧、硼、鋁、鎵、鍺、磷和碳的一種或多種離子。該化合物可另外包含選自下述的金屬離子堿金屬Na、K、Rb;堿土金屬Be、Mg、Ca、Sr、Ba;或者選自Sc、Y和La的IIIB族金屬。不言自明，發(fā)光化合物另外包含激活劑，該激活劑通常選自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。對于本發(fā)明而言尤為有用的是鈰、鐠、釤、銪、鋱、鐿和。燒結(jié)添加劑也可以存在于該復(fù)合物組成內(nèi)。這些添加劑具體地包含本領(lǐng)域稱為焊劑(fluxes)的物質(zhì)。合適的焊劑包含堿土金屬或堿金屬氧化物、硼酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和諸如氟化物的卣化物、面化銨、氧化硅、SiON、SiAlON及其混合物。焊劑可在單片陶瓷復(fù)合轉(zhuǎn)換器內(nèi)作為雜質(zhì)離子存在于發(fā)光或非發(fā)光化合物內(nèi)，或者作為附加相存在于晶粒邊界網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。焊劑相可以是玻璃質(zhì)或結(jié)晶質(zhì)。非發(fā)光化合物可另外包含改性劑，其選自下述過渡金屬Zr、Hf、Nb、Ta、W、Mo、Cr、Fe、Co、Ni、Zn、Sc、Y、La;主族元素Pb、Bi;以及f元素Ce、Cr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Th和U。在一些實(shí)施例中，這些改性劑對于降低燒結(jié)活性的非發(fā)光化合物的燒結(jié)溫度是有用的。本發(fā)明的尤為優(yōu)選實(shí)施例涉及復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器，其中發(fā)光化合物和非發(fā)光化合物的化合物類別是選自氮硅酸鹽、氧氮硅酸鹽、氮鋁硅酸鹽和氧氮鋁硅酸鹽的類別。特別是其中激活劑選自稀土金屬鈰、鐠、釤、銪、鋱和鐿的氮硅酸鹽、氧氮硅酸鹽、氮鋁硅酸鹽和氧氮鋁硅酸鹽類別的發(fā)光化合物是6化學(xué)穩(wěn)定且高效的發(fā)光化合物，能夠?qū)⑺{(lán)光LED的藍(lán)光轉(zhuǎn)換成綠色至紅色。它們以其熱穩(wěn)定發(fā)射屬性而著稱。紅光和綠光發(fā)光化合物組合制作的白色LED提供了出色的顯色和光譜覆蓋。它們在電磁波譜的紫外到藍(lán)光范圍內(nèi)發(fā)光的LED的可達(dá)溫度和輻射范圍上完全穩(wěn)定。通式為Ba2_x-zMxSi5-yAWOy:Euz(其中M=Sr、Ca;0"S2，0《y《4，0.0005《z《0.06)的琥珀色到紅光銪(II)摻雜堿土金屬氧氮鋁珪酸鹽與通式為Ba^MxSi7.yAlyNH)-yOy(其中M=Sr、Ca、Eu;0《x《1以及0Sy《3)的非發(fā)光堿土金屬氧氮鋁硅酸鹽化合物的組合為本發(fā)明的尤為優(yōu)選的實(shí)施例。這些復(fù)合物提供了比單相Ba2.HMxSi5-yAlyN8-yOy:Euz發(fā)光化合物更高的光熱穩(wěn)定性和更小的折射率，且因此更好地將光輸出耦合到周圍介質(zhì)。與UVA或藍(lán)光LED組合，本發(fā)明的這一實(shí)施例特別適用于琥珀色或者紅色信號(hào)照明。根據(jù)本發(fā)明的一種變型，復(fù)合材料為顆粒-顆粒復(fù)合物。包含顆粒-顆粒復(fù)合物的復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器可以形成為緊湊整體元件，其中發(fā)光化合物晶粒在空間上均勻地分布在非發(fā)光化合物內(nèi)。備選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，發(fā)光化合物的非均勻空間分布是優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā)明的第二變型，復(fù)合物發(fā)光材料為顆粒-基體復(fù)合物，其中發(fā)光顆粒分散在連續(xù)非發(fā)光相內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一變型，該復(fù)合物為堆疊的多層復(fù)合物。該復(fù)合物包含至少一個(gè)第一和一個(gè)第二組分層，這些組分層可以重復(fù)。在不同發(fā)光化合物無法進(jìn)行聯(lián)合陶瓷加工的情形，層疊多層復(fù)合物為顆粒-顆粒復(fù)合物的有用備選。本發(fā)明還涉及復(fù)合物陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器，其包含含有至少一種發(fā)光化合物和至少一種非發(fā)光化合物的復(fù)合材料，其中發(fā)光化合物和非發(fā)光化合物均包含硅和氮。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的密度^理論密度的97%,優(yōu)選地^理論密度的99%。這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下文的詳細(xì)描述以及所附權(quán)利要求和附圖而顯而易見。圖1示出置于由發(fā)光二極管倒裝芯片結(jié)構(gòu)發(fā)射光的路徑內(nèi)，包含本發(fā)明復(fù)合物陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的ac白光LED燈的示意性側(cè)視圖。圖2以示意性略圖說明根據(jù)特定實(shí)施例的復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的微結(jié)構(gòu)。圖3示出復(fù)合物陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的掃描電子顯微照片。圖4為示出根據(jù)特定實(shí)施例的復(fù)合物陶瓷制備的工藝步驟的流程圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明側(cè)重于包含主輻射源的任何配置的照明系統(tǒng)內(nèi)的單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器(CLC)，該單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器包含含有一種或多種發(fā)光化合物以及非發(fā)光化合物的復(fù)合材料。這里使用的術(shù)語"輻射，，涵蓋電磁波譜的紫外、紅外及可見區(qū)域內(nèi)的輻射。復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器為陶瓷構(gòu)件，其特征在于其典型的微結(jié)構(gòu)。單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的微結(jié)構(gòu)是多晶的，即，隱晶或者納米晶微晶的不規(guī)則集成物。微晶生長成緊密接觸并共享晶粒邊界。盡管多晶微結(jié)構(gòu)通過SEM(掃描電子顯微鏡)可以容易地探測到，單片陶瓷在宏觀上看起來是各向同性的。由于其多晶微結(jié)構(gòu)，陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器是透明的或者至少具有低光吸收的高光學(xué)半透明性。本發(fā)明的單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的微結(jié)構(gòu)包含至少兩個(gè)明顯分離的相。第一相包含至少一種發(fā)光化合物，該發(fā)光化合物在宿主晶格中包含激活劑，其中該宿主晶格包含硅和氮。復(fù)合材料中的第二相包含同一化合物類別的非發(fā)光化合物，其作為陶瓷粘合劑并作為光學(xué)基體。因?yàn)槠渲邪牡娯?fù)性小于氧，包含N^離子的氮化物顯示出有點(diǎn)不同于更熟悉的氧化物材料的結(jié)構(gòu)和屬性范圍。氮化物、氮氧化物以及氮硅酸鹽可以結(jié)晶成包含交聯(lián)的SiN4四面體或Si(N，0)4四面體的二維或三維網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型，其中可包含堿土離子(M-Ca、Sr和Ba)。除了簡單的氮硅酸鹽和氧氮硅酸鹽之外，還可以使用包含另外的主族元素(例如磷、碳、鍺、硼、鎵或鋁)的復(fù)雜氮硅酸鹽。為了電荷平衡，簡單或復(fù)雜氮硅酸鹽及氧氮硅酸鹽可包含選自下述的金屬離子堿金屬Na、K、Rb;堿土金屬Be、Mg、Ca、Sr、Ba;或者選自Sc、Y、La的HIB族金屬。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，發(fā)光和非發(fā)光化合物的共享化合物類別為或者單獨(dú)使用或者與堿金屬、堿土金屬、IIIB族及稀土元素組合的氮硅酸鹽、氧氮硅酸鹽(SiON)、氮鋁硅酸鹽和氧氮鋁硅酸鹽(SiAlON)類別。許多屬于這一化合物類別的有用發(fā)光化合物在現(xiàn)有技術(shù)中已知。該發(fā)光化合物通常具有電磁波譜的藍(lán)光到近紫外范圍(300-475nm)內(nèi)的激勵(lì)波長和可見波長范圍內(nèi)的發(fā)射波長。可以配制多種發(fā)光化合物的復(fù)合物以實(shí)現(xiàn)觀察者所感知的期望色彩平衡，例如發(fā)琥珀色光到紅光以及發(fā)黃光到綠光的發(fā)光化合物的混合物。除了下文所述具體實(shí)施例的發(fā)光化合物，適合在該陶瓷復(fù)合物中使用的典型發(fā)光化合物包括選自通式為EA2Si5N8:Eu的發(fā)琥珀色光到紅光(590-630nm)的發(fā)光化合物的材料，其中EA為選自鈣、鋇和鍶的至少一種堿土金屬。滿足本發(fā)明條件的其它發(fā)光化合物是通式為(Sn-xEAx)2-zSi5-a(Ah.bBb)aN8-aOa:Lllz的氧氮鋁硅酸鹽，其中0<3<5，0<b《l，0〈xSl且0〈z《1，包含選自由Mg、Ca、Ba和Zn組成的至少一種元素EA以及選自由硼、鋁、鎵、銦和鈧組成的至少一種元素B，且使用選自由鈰、銪、鋱、鐠、釤或錳及其混合物組成的鑭系金屬來激發(fā)。尤為有用的發(fā)光化合物是通式為EA2_zSi5-aAlaN8_aOa:Euz的發(fā)紅光的銪(II)激發(fā)氧氮鋁硅酸鹽，其中0〈a《2且0〈z《0.2;EA為選自鈣、鋇和鍶的至少一種堿土金屬。另外有用的發(fā)紅光的發(fā)光化合物是通式為(Sn-x于zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的鐿(II)激發(fā)氧氮硅酸鹽，其中0《x《1，0Sy《1，0.001《z《0.02，0<a《2，0<b《2，0<c《2,0<d<7,0<e《2;通式為(Lm.z)2.aCaaSi4N6+ad.a:Cez的鈰激發(fā)碳氮硅酸鹽，其中0《a〈1，0〈z《0.1且Ln為選自釔、軋和镥的至少一種稀土金屬；(Ca，Sr)AlSiN3:Eu，通式為(Ca1-x_y-zSrxBayMgz)1.n(Al1_a.bBa)SiN2N1.bOb:REn的稀土金屬激發(fā)氮鋁硅酸鹽，其中0〈x《1，0《y<l，0《z<l,0《a<l，0《b<1且0.0002<n^0.2，且RE選自銪(II)和鈰(III);以及如此處所述在激及力時(shí)發(fā)射i普在可見波譜的紅光區(qū)域的其它氮硅酸鹽發(fā)光材料。這些發(fā)光氮硅酸鹽化合物在可見波譜的琥珀色到紅色光譜范圍發(fā)射，且因此可以提供發(fā)射特定顏色或白色光的LED中的琥珀色到紅色分量。該發(fā)光化合物的附加的重要特性包括在典型裝置工作溫度(例如80°C)對發(fā)光的熱猝滅的耐受；最小化可見波譜內(nèi)的死區(qū)吸收的合適吸收剖面；在裝置的工作壽命內(nèi)穩(wěn)定的輸出光通量；以及發(fā)光化合物激勵(lì)和發(fā)射屬性的組分可控的調(diào)整。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，綠光通過復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的發(fā)光成份產(chǎn)生，該發(fā)光轉(zhuǎn)換器包含通式為EASi2N202:Eu的發(fā)綠光的(480-560nm)發(fā)光化合物，其中EA為選自鈞、鋇和鍶的至少一種堿土金屬。對于綠光發(fā)射，也適合在本發(fā)明中使用的典型發(fā)光化合物是具有通式(SrLa.bCabBacMgdZne)SixNyOz:Eiia的化合物，其中0.002《aS0.2，0.0Sb《0.25，0.0《c《0.25，0.0SdS0.25，0.0《e《0.25，1.5《x《2.5,1.5SyS2.5且1.5<z<2.5。對于藍(lán)光到綠光發(fā)射，適合在本發(fā)明中使用的典型發(fā)光化合物是具有如下通式的化合物(Bai.x-aMx)Si7-yAlyN10-yOy:Eua，其中M=Sr、Ca，0.002《a《0.2，0<x《lJL0《y《3;BaLz.aMzSi^xAlxNs.xOy+jEiia,其中M=Sr、Ca，0.002"《0.2，0《x《4，0^y^l且0Sz^1。在特定實(shí)施例中，附加地，其他發(fā)光化合物可包含在該復(fù)合材料內(nèi)。復(fù)合物陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器內(nèi)的第二相包含作為陶瓷粘合劑并作為光學(xué)基體的相同化合物類別的非發(fā)光材料。優(yōu)選的是或者單獨(dú)使用或者與堿金屬、堿土金屬和稀土元素組合的氮硅酸鹽、氧氮硅酸鹽(SiON)和氧氮鋁硅酸鹽(SiAlON)。所述材料在發(fā)光材料的激活劑離子出現(xiàn)激勵(lì)和發(fā)光的波長具有出色的光學(xué)透明性。優(yōu)選化合物的示例包含氮硅酸鹽BaLxMxSi"AlyNw.yOy，其中M選自鍶和鈣；LnSi3N5,其中Ln選自La、Ce、Pr、Nd;BaLzMzSi6-xAlxNs-xOy+x，其中M選自鍶和鈣且0^y^1;以及MYSi4N7，其中M分別選自Sr、Ba。非發(fā)光化合物選擇的優(yōu)選條件為，包含硅和氮的非發(fā)光化合物在低溫是燒結(jié)活性的。如果氮化硅非發(fā)光化合物也包含一些鋁和/或氧，則燒結(jié)性可以改善。使用通式為Si"AlxOxNs—x的化合物是有用的，其中0￡0.42。尤為優(yōu)選的是也與發(fā)光化合物共享金屬離子的通式為M^Sh2.(m+n)AL+nOnNi"的非發(fā)光化合物，其中M涉及一種或多種金屬離子，v指金屬離子的氧化狀態(tài)，且m和n可以在大的范圍內(nèi)變化。優(yōu)選地，該金屬離子選自堿金屬Na、K、Rb和堿土金屬Be、Mg、Ca、Sr、Ba。具體地，鋁作為氮化硅的燒結(jié)促進(jìn)劑并提高燒結(jié)密度。然而，當(dāng)氧化鋁單獨(dú)使用時(shí)，諸如機(jī)械強(qiáng)度和斷裂韌度的復(fù)合物的機(jī)械屬性降低。該非發(fā)光化合物可另外包含改性劑離子，該改性劑選自下述過渡金屬Zr、Hf、Nb、Ta、W、Mo、Cr、Fe、Co、Ni、Zn、Sc、Y、La;主族元素Pb、Bi;以及f元素Ce、Cr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Th、Pa和U。改性劑助于降4氐燒結(jié)溫度并改善陶瓷的致密化性能。當(dāng)與網(wǎng)絡(luò)改性劑(例如鋇、鍶、鈞或鎂)組合時(shí)，在燒結(jié)成玻璃狀(玻璃質(zhì))或結(jié)晶相之后可以發(fā)現(xiàn)改善氮硅酸鹽、氧氮硅酸鹽、氮鋁硅酸鹽和氧氮鋁硅酸鹽的燒結(jié)性的附加相。上述的非發(fā)光化合物不與發(fā)光顆粒形成固溶體，發(fā)光顆粒保留與該非發(fā)光相分離的獨(dú)立分散顆粒相，形成均勻分散相。該復(fù)合物陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例中尤為優(yōu)選的是，通式為Ba2_x_zMxSi5.yAlyN8_yOy:Euz的發(fā)琥珀色到紅光的發(fā)光化合物(其中M=Sr、Ca;0《x《1，0《y《4，0.0005《z《0.06)與通式為Bai-xMxSi7_yAlyN10.yOy的非發(fā)光SiAlON相(其中M=Sr、Ca;0《x《1且0《y《3)組合。由致密燒結(jié)的Ba2-HMxSi5_yAlyN8-yOy:Euz(M=Sr、Ca)晶粒和MSi7Nin(M=Ba、Sr、Eu)晶粒組成且也包含一些銪的陶瓷復(fù)合物顏色轉(zhuǎn)換器對于激活劑Eu(II)到Eu(III)的光熱氧化具有顯著穩(wěn)定性。這可能是由在燒結(jié)過程中Ba2_x_zMxSi5_yAlyN8_yOy:Euz(M-Sr、Ca)晶粒內(nèi)形成的陽離子空位的減少所致。由于鋇損耗發(fā)生于高燒結(jié)溫度并通過在N位形成氧缺陷來電荷補(bǔ)償(方程1),因此可以形成陽離子空位。方程1:Ba2-x-zMxSi5_yAlyN8-yOy:Euz+u02Ba2-X_z-UMX[uSi5-yAlyN8.y-2uOy+2u:Euz+uBa+uN2這些缺陷可作為促進(jìn)Eu(II)的光退化的俘獲中心。在該具體實(shí)施例的復(fù)合物轉(zhuǎn)換器陶瓷中，Ba2_x.zMxSi5—yAlyN8_yOy:Euz(M=Sr、Ca)晶粒內(nèi)的M損耗通過在Ba2.x.zMxSi5_yAlyN8_yOy:Euz(M=Sr、Ca)和MSi7N10(M=Ba、Sr)陶瓷晶粒之間的晶粒邊界形成更多的MSi7N1D(M=Ba、Sr)相得到補(bǔ)償。這引起B(yǎng)a2-x_zMxSi5_yAlyN8-yOy:Euz(M=Sr、Ca)晶粒內(nèi)晶格缺陷減少且因此得到大幅增強(qiáng)的光熱穩(wěn)定性。反之亦然，在燒結(jié)過程中也會(huì)出現(xiàn)激活劑Eu(II)穿過相界面進(jìn)入非發(fā)光MSi7N1()陶瓷晶粒的一些擴(kuò)散。該具體實(shí)施例的陶瓷復(fù)合物發(fā)光轉(zhuǎn)換器與已知的發(fā)琥珀色到紅光粉末氮化物發(fā)光化合物相比的優(yōu)點(diǎn)為(a)由于復(fù)合物基體內(nèi)改善的晶粒形貌而引起的更高的量子效率；(b)由于該發(fā)光轉(zhuǎn)換器的散射減少而引起的增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換效率；(c)更高的光熱穩(wěn)定性；(d)復(fù)合材料更小的折射率且因此向具有小折射率的周圍介質(zhì)更好地光輸出耦合。顯然，發(fā)光和非發(fā)光化合物的相對數(shù)量可以被選擇以影響復(fù)合物最終屬性，且可以根據(jù)期望應(yīng)用而寬廣地變化。對于從LED發(fā)射的初級(jí)光的部分轉(zhuǎn)換，發(fā)光化合物顆粒的數(shù)量及其尺寸優(yōu)選地選擇為使得穿過陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的路徑長度長得使得來自發(fā)光LED的足夠初級(jí)光被轉(zhuǎn)換成次級(jí)可見光，并且短得使得足夠數(shù)量的初級(jí)光穿過內(nèi)嵌磷光體層。為了完全轉(zhuǎn)換，初級(jí)光不應(yīng)穿過陶資發(fā)光轉(zhuǎn)換器且其厚度選擇為具有最優(yōu)效率且漏光減少。得到的光不僅沿正向而且沿背向散射光。背散射光在LED內(nèi)被再次吸收的機(jī)會(huì)很高。這降低了效率。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，發(fā)光材料的體積最多80體積％時(shí)，背散射損耗可以很好地保持在低于20至30%范圍的降低水平。通過控制孔隙度和孔尺寸分布而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改善。在有利的實(shí)施例中，陶瓷復(fù)合物具有至多3%的孔隙度，對應(yīng)密度<理論密度的97%。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，密度接近理論密度的100%。再者，孔尺寸應(yīng)保持為小，例如小于3000nm,優(yōu)選地小于約2000nm。小于1000nm的孔尺寸時(shí)可獲得最佳結(jié)果。對于復(fù)合物陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的制備，尤為重要的一方面為，發(fā)光化合物與非發(fā)光化合物按照下述方式組合且固結(jié)以形成復(fù)合材料，即，確保固體單片復(fù)合物的微結(jié)構(gòu)由維持或改善其相應(yīng)發(fā)光屬性的發(fā)光晶粒來表征。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，各組成材料基本上不相互反應(yīng)從而保持其各自結(jié)晶相，因?yàn)槿魏蜗嗷プ饔脮?huì)顯著削弱期望的發(fā)光屬性。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，發(fā)光化合物和非發(fā)光化合物在相應(yīng)相圖中相鄰且形成低共熔混合物。在實(shí)施例中，已經(jīng)觀察到發(fā)光和非發(fā)光化合物之間的一些有用的相互作用。例如，發(fā)光氮硅酸鹽化合物可以與堿土金屬氧化物前驅(qū)物反應(yīng)，在晶粒邊界形成氧硅酸鹽玻璃狀或結(jié)晶相，這導(dǎo)致發(fā)光氮硅酸鹽晶粒內(nèi)氧含量減少并因此導(dǎo)致其相應(yīng)發(fā)光屬性的改善。此外，不同的結(jié)晶相也可以在復(fù)合材料固結(jié)過程中原位地形成。例如，發(fā)光AE2Si5N8:Eu相可以與作為燒結(jié)焊劑添加的堿土金屬正硅酸鹽相一定程度地反應(yīng)，以形成少量的玻璃相和非發(fā)光AESi7Nm相。不期望的玻璃相可以通過諸如熱等靜壓的合適后加工方法從陶瓷復(fù)合物發(fā)光轉(zhuǎn)換器除去以改善光學(xué)屬性。該制作方法隨著發(fā)光轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選微結(jié)構(gòu)而略微不同。單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的微結(jié)構(gòu)可以是多晶的顆粒-顆粒復(fù)合物、顆粒-基體復(fù)合物或者層疊復(fù)合物。在制作包含呈復(fù)合物布置的發(fā)光和非發(fā)光化合物的復(fù)合物單片陶資發(fā)光轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選方法中，復(fù)合材料的成份設(shè)置成顆粒-顆粒復(fù)合物布置。陶瓷顆粒-顆粒復(fù)合物是多晶的，即它們包含隱晶、微米晶或納米晶微晶的不規(guī)則集成物。在制作時(shí)，微晶生長成緊密接觸并共享晶粒邊界。單片陶瓷宏觀上看上去為各向同性的；然而，多晶微結(jié)構(gòu)可以使用SEM(掃描電子顯微鏡)容易地探測。由于其幾乎無孔的單片多晶微結(jié)構(gòu)，發(fā)光單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器是透明的或者至少具有光吸收低的高光學(xué)半透明性。這樣的顆粒-顆粒復(fù)合物根據(jù)下述方法制備，包括(i)制備發(fā)光化合物與第二材料的粉末混合物，該笫二材料選自該非發(fā)光化合物的前驅(qū)物；(ii)粉末壓緊以及將混合物成形為預(yù)成型件；以及(iii)共燒結(jié)該預(yù)成型件的混合物，最后進(jìn)行另外的退火。在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，非發(fā)光化合物的前驅(qū)物作為"生(green)"陶瓷材料被提供。此上下文中的"生"是指經(jīng)煅燒的、反應(yīng)性的、但尚未燒結(jié)的陶瓷材料。"生，，陶瓷材料的密度小于理論密度，通常小于理論密度的65%。"生"陶瓷材料還通常具有在100nm至5pm范圍內(nèi)的精細(xì)顆粒尺寸。非發(fā)光化合物的"生"前驅(qū)物材料與預(yù)燒結(jié)粗顆粒尺寸(顆粒尺寸約為l.O至IO微米)的發(fā)光化合物組合。與發(fā)光化合物相比，非發(fā)光化合物優(yōu)選地具有更低的燒結(jié)溫度。多種發(fā)光化合物的各自的燒結(jié)溫度有助于保持相成份分離并因此減小成份之間不期望相互作用的可能性。兩種材料可以使用標(biāo)準(zhǔn)球磨技術(shù)來混合，不過也可以使用本領(lǐng)域中已知的其它方法得到合適結(jié)果。一旦充分地混合，該混合物成形為預(yù)成型件。固體復(fù)合物預(yù)成型件應(yīng)表現(xiàn)充分的強(qiáng)度和韌度以耐受切削和破裂，并且允許預(yù)成形。預(yù)成型件隨后在適于該非發(fā)光化合物燒結(jié)的溫度及氣氛燒結(jié)條件下燒結(jié)。燒結(jié)處理進(jìn)行期望的時(shí)間量以將該陶瓷致密化到基本其理論密度，從而形成高度半透明的材料。這些參數(shù)確保了最小孔隙度和最大密度而無組成材料的相互作用。尤為優(yōu)選的是熱單軸壓力處理，或者冷等靜壓處理及隨后的燒結(jié)。還可以采用冷等靜壓與燒結(jié)及隨后熱等靜壓的組合。需要仔細(xì)監(jiān)督致密化工藝以控制晶粒生長及除去殘余孔。發(fā)光材料的成形和燒結(jié)處理形成復(fù)合物單片陶瓷構(gòu)件，該陶瓷構(gòu)件通過已知陶瓷工序容易鋸切和機(jī)械加工。優(yōu)選地，復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器經(jīng)拋光以獲得平滑表面并阻止由表面粗糙度引起的漫散射。優(yōu)選地，陶覺復(fù)合轉(zhuǎn)換器表面的表面粗糙度RMS(表面平坦性的破壞；依據(jù)最高和最深表面特征之間差值的幾何平均來測量)為20.001iam且《5拜。在本發(fā)明實(shí)施例中，最優(yōu)選地，其中表面粗糙度為20.03nm且S0.15|iim。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，該至少一種陶瓷復(fù)合材料的比表面積為^107m2/g且《(Um2/g。典型地，發(fā)光以及非發(fā)光化合物包含超過百分之80的單晶疇，每個(gè)疇直徑大于0.5|^n且具有不同晶向。單晶疇可以通過附加的無定形或玻璃狀材料或者通過附加的結(jié)晶成份來連接。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該至少一種復(fù)合物陶瓷材料的密度大于等于該復(fù)合物理論密度的97%且小于等于《該復(fù)合物理論密度的100%，該理論密度為100%無孔材料的密度。已經(jīng)表明，這對于本發(fā)明內(nèi)的大范圍的應(yīng)用而言是有益的，因?yàn)樵撝辽僖环N陶瓷復(fù)合材料的發(fā)光和光學(xué)屬性因此可以提高。更優(yōu)選地，該至少一種陶瓷復(fù)合材料的密度大于等于理論密度的99%。使用上述加工方法，該發(fā)光化合物能夠保持或改善其發(fā)光屬性，因?yàn)榘l(fā)光轉(zhuǎn)換效率和光熱穩(wěn)定性均增強(qiáng)。這個(gè)結(jié)果完全是預(yù)料之外的，因?yàn)樵诠矡Y(jié)材料以形成復(fù)合物時(shí)，預(yù)期相應(yīng)屬性出現(xiàn)一些降低。然而不發(fā)生發(fā)光屬性的損耗。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，復(fù)合物的微結(jié)構(gòu)為顆粒-基體復(fù)合物，其中發(fā)光化合物的結(jié)晶顆粒分散在無定形或玻璃質(zhì)非發(fā)光化合物的連續(xù)基體內(nèi)。在玻璃質(zhì)和無定形基體內(nèi)的分散均可以通過溶膠-凝膠工藝以及通過傳統(tǒng)粉末和熔融技術(shù)并通過固體和玻璃質(zhì)燒結(jié)工藝來制備，其中發(fā)光顆粒被加工在基體材料內(nèi)。該制作方法在非發(fā)光化合物為SiAlON玻璃的許多實(shí)施例中是有用的。這些玻璃及其液相燒結(jié)在現(xiàn)有技術(shù)中已知。除了形成所述顆粒-顆粒復(fù)合物或者顆粒-基體復(fù)合物之外，發(fā)光轉(zhuǎn)換器的多個(gè)相也可以組裝成呈多層布置的層疊復(fù)合物。在層疊復(fù)合物中，第一層包含第一發(fā)光化合物的發(fā)光化合物顆粒加上非發(fā)光化合物，且第二層包含第二發(fā)光化合物的顆粒加上非發(fā)光化合物。使用刮刀技術(shù)的流延成型(tapecasting)廣泛用于制作陶瓷層疊多層復(fù)合物，該方法開始于生板(greensheet),該生板隨后纟皮共煅燒并劃片以形成多層的復(fù)合物陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，后成形已燒結(jié)的復(fù)合物單片CLC可能是有用的，這可以使用對于陶瓷材料公知的例行工序來達(dá)成。例如使復(fù)合物單片CLC的頂面粗糙化對于散射經(jīng)轉(zhuǎn)換的光以改善光輸出耦合(特別是例如當(dāng)CLC具有高折射率時(shí))是有用的。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種包含輻射源和單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的照明系統(tǒng)，該單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器包含含有至少一種發(fā)光化合物和至少一種非發(fā)光化合物的復(fù)合材料，其中發(fā)光化合物和非發(fā)光化合物均包含硅和氮。輻射源優(yōu)選地包含半導(dǎo)體光輻射發(fā)射器以及響應(yīng)于電激勵(lì)而發(fā)射光輻射的其它裝置。半導(dǎo)體光輻射發(fā)射器包含發(fā)光二極管LED芯片、發(fā)光聚合物(LEP)、激光二極管(LD)、有機(jī)發(fā)光裝置(OLED)、聚合物發(fā)光裝置(PLED)等。再者，諸如在放電燈和熒光燈(諸如汞低壓和高壓放電燈、硫放電燈、以及基于分子輻射器和基于X射線管的放電燈)中發(fā)現(xiàn)的輻射發(fā)射源被考慮用作本發(fā)明發(fā)光轉(zhuǎn)換器的輻射源。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，輻射源為發(fā)光二極管。在本發(fā)明內(nèi)可以考慮任意配置的照明系統(tǒng)，從而如上所述在由發(fā)射初級(jí)UV或藍(lán)光的LED照射時(shí)實(shí)現(xiàn)特定顏色光或白光，其中該照明系統(tǒng)包含發(fā)光二極管或發(fā)光二極管陣列以及含有多種發(fā)光化合物的復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器。對于將復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器耦合到發(fā)光二極管或者發(fā)光二極管陣列有用的可能配置包括向上外延(epitaxy-up)裝置以及倒裝芯片裝置。包含輻射源和復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的這一照明系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)構(gòu)造現(xiàn)在將予以描述。圖1示意性說明包含復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器2的固態(tài)照明系統(tǒng)1的具體結(jié)構(gòu)，其中LED管芯4以倒裝芯片配置封裝在基板6上，兩個(gè)電極5均接觸相應(yīng)引腳而不使用結(jié)合引線。LED管芯反置倒裝并結(jié)合到導(dǎo)熱基板上。單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器配置成平板(plate),該平板按這樣的方式放置，即，使得從發(fā)光二極管發(fā)射的大多數(shù)光以近似垂直于平板表面的角度進(jìn)入該平板。為了達(dá)到這一點(diǎn)，反射器3設(shè)置在發(fā)光二極管周圍，從而將從發(fā)光二極管發(fā)射的光沿各個(gè)方向反射向盤。盡管圖l示出了具體的LED結(jié)構(gòu)，本發(fā)明不依賴于LED管芯的任何具體結(jié)構(gòu)。例如，LED管芯內(nèi)基板和半導(dǎo)體層的數(shù)目以及有源區(qū)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)可以變化。另外，LED管芯在圖1中示為具有"倒裝芯片"類型架構(gòu)，即，電極5置于LED管芯1的相同側(cè)。然而，如果期望，本發(fā)明也可以使用其它類型的LED管芯架構(gòu)，例如電極5位于管芯的對立側(cè)上。例如通過將諸如環(huán)氧樹脂、硅酮等高溫光學(xué)透明樹脂材料的透明結(jié)合層7放置在發(fā)光轉(zhuǎn)換器和LED管芯之間，該復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器可固定到LED管芯2。在固化時(shí)，結(jié)合層7將發(fā)光轉(zhuǎn)換器固持到LED管芯。另外，當(dāng)將復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器直接結(jié)合到LED管芯時(shí)，低軟化點(diǎn)玻璃是有用的。這些材料可以這樣結(jié)合，即，將LED管芯和復(fù)合物單片CLC的溫度提升到玻璃軟化點(diǎn)之上，并應(yīng)用壓力將材料壓制在一起。在操作中，將電力供應(yīng)到管芯以激發(fā)該管芯。管芯在受到激發(fā)時(shí)發(fā)射初級(jí)光，例如藍(lán)光。所發(fā)射的初級(jí)光的一部分被陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器部分或全部吸收。響應(yīng)于初級(jí)光的吸收，該陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器隨后發(fā)射次級(jí)光，即，經(jīng)轉(zhuǎn)換的光具有更長的峰值波長。所發(fā)射初級(jí)光的剩余未被吸收部分與次級(jí)光(如果存在)一起透射穿過陶資發(fā)光轉(zhuǎn)換器。該反射器將該未被吸收的初級(jí)光以及該次級(jí)光沿總體方向引出作為輸出光。因此，輸出光是由從管芯發(fā)射的初級(jí)光和從熒光層發(fā)射的次級(jí)光組成的復(fù)合光。本發(fā)明照明系統(tǒng)的輸出光的色溫或色點(diǎn)將依賴于次級(jí)光相對于初級(jí)光的光譜分布和強(qiáng)度而改變。首先，初級(jí)光的色溫或色點(diǎn)可以通過適當(dāng)選擇發(fā)光二極管而改變。其次，次級(jí)光的色溫或色點(diǎn)可以通過適當(dāng)選擇復(fù)合物單片陶資發(fā)光轉(zhuǎn)換器內(nèi)發(fā)光化合物的組成而改變。而且，復(fù)合物的厚度及相對發(fā)光含量可以配置成轉(zhuǎn)換入射在復(fù)合物單片CLC上的期望百分比的初級(jí)光。取決于發(fā)光二極管的發(fā)光波長和發(fā)光化合物，可以提供在由單一或多種發(fā)光化合物和發(fā)光元件的色點(diǎn)形成的色多邊形內(nèi)色度圖的任意點(diǎn)的光發(fā)射。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)發(fā)射具有光譜分布的輸出光，使得輸出光看上去是彩色的，例如"琥珀色"、"紅色"或"綠色"。根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例，照明系統(tǒng)的輸出光可具有光譜分布，使得輸出光看上去為"白"光。術(shù)語"白光"是指在人眼內(nèi)激勵(lì)紅、綠和藍(lán)色傳感器以產(chǎn)生普通觀察者認(rèn)為是"白色"表觀的光。具體實(shí)施例在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，琥珀色或者紅色的光通過復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的發(fā)光化合物產(chǎn)生，其中通式為Ba2.x_zMxSi5_yAlyN8_yOy:Euz的發(fā)琥珀色光或者紅光的發(fā)光化合物(其中M-Sr、Ca;0幺x《1，0《y《4，0.0005《z《0.06)與通式為BahMxSi7-yAlyNio國yOy的非發(fā)光SiA10N相(其中M=Sr、Ca;0^x<l且0《y《3)組合。其中z<0.06且由低于50%的Sr和/或Ca組成的M的實(shí)施例尤為優(yōu)選。對于琥珀色發(fā)光，通式為Ba2.HMxSi5.yAlyNs.yOy:Euz的發(fā)光化合物優(yōu)選地具有0^x^0.7,0^y￡l，0.001￡z￡0.01的組成。對于紅色發(fā)光，通式為Ba2.HMxSis.yAlyN8.yOy:Euz的發(fā)光化合物優(yōu)選地具有其中0.4^x^2，0^yS2，0.001^z^0.03的組成。圖4中描述的流程圖示意性示出如何制備包含(Ba，Sr)2.zSi5.yAlyN8.yOy:Euz(其中0《y《4，0.0005《z《0.06)和BaSi7Nlfl的具體復(fù)合物陶瓷。發(fā)琥珀色或紅光的結(jié)晶質(zhì)預(yù)燒結(jié)粉末材料(Ba，Sr)2_zSi5yUyN8_yOy:Euz的制備從二價(jià)金屬的混合氧化物(Sr，Ba)O:Eu的制備開始。為了制備二價(jià)金屬的混合氧化物(Sr，Ba)O:Eu，通過在去離子水中攪拌來溶解高純度的堿土金屬和銪(III)的硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽和醋酸鹽。銪(III)相對于堿土金屬陽離子的期望濃度在約0.1和3摩爾百分比之間。溶液在電熱板上加熱的同時(shí)被攪拌，直到水分蒸發(fā)，取決于其成分，產(chǎn)生白色或黃色膏料。固體在120°C干燥一整夜(12小時(shí))。得到的固體被精細(xì)研磨并放18置到高純度氧化鋁坩堝內(nèi)。坩堝被栽入到管式爐內(nèi)，之后用流動(dòng)的氮?dú)?氫氣凈化若干小時(shí)。爐參數(shù)為以10°C/mm的速度升高到1000°C，接著在1000。C保持4小時(shí)，其后爐子關(guān)閉并允許冷卻到室溫。為了改善粉末形貌，煅燒前可以在粉末混合物中加入碳。接著二價(jià)金屬氧化物(Sr，Ba)O:Eu與氮化硅Si3N4、A1N和石墨按預(yù)定比例混合?；旌衔锓胖玫礁呒兌萨o或SiC坩堝內(nèi)。坩堝被載入到管式爐內(nèi)并用流動(dòng)的氮?dú)?氫氣(合成氣體)凈化若干小時(shí)。爐參數(shù)為以10°C/min的速度升高到1450°C，隨后在H50。C保持4小時(shí)，其后爐子緩慢地冷卻到室溫。在1450。C進(jìn)行第二次退火步驟之前，樣品再一次精細(xì)研磨。(Ba，Sr)2Si5_yAlyN8-yOy:Euz的燒結(jié)粗晶粒陶瓷粉末具有2到8nm的平均顆粒尺寸。通常燒結(jié)在惰性或還原氣氛中進(jìn)行。氮?dú)?乙炔氣氛、氮?dú)?氫氣氣氛以及氨氣氣氛可以作為還原氣氛的示例。非發(fā)光化合物BaSi7Nlc前驅(qū)物材料的制備從預(yù)定比例的碳酸鋇、氮化硅和研磨后石墨的混合物的制備開始?；旌衔锓胖糜诟呒兌孺u或SiC坩堝內(nèi)。坩堝被載入到管式爐內(nèi)且使用流動(dòng)氮?dú)?氫氣來凈化若干小時(shí)。爐參數(shù)為以10。C/mm的速度升高到1500。C，隨后在1500。C保持4小時(shí)，其后爐子緩慢地冷卻到室溫。為了制備復(fù)合物單片CLC，混合BaSi7Nu)化合物的超精細(xì)亞微米前驅(qū)物材料和粗晶粒燒結(jié)發(fā)光化合物?；旌衔镌?500°-1650°C在40-80Mpa被熱單軸壓制2到12小時(shí)。在冷卻到室溫之后，所獲得的復(fù)合物單片陶瓷盤(disk)鋸切成晶片。這些晶片被研磨、拋光和劃片以獲得包含(Ba,Sr)2.zSi5-yAlyN8-yOy:Euz(其中0《y《4，0.0005《z《0.06)和BalxMxSi7N10:Eu(M=Sr、Eu)的復(fù)合物陶瓷體的最終半透明復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器。當(dāng)用X射線衍射來評(píng)估如此獲得的結(jié)晶相時(shí)，發(fā)光相被確定為正交Ba2SisNs晶格類型(PDF文件號(hào)01-085-0102)的結(jié)晶相，非發(fā)光相被確定為BaSi7Nm晶格類型(PDF文件號(hào)01-089-6751)的結(jié)晶相。這一實(shí)施例的CLC微結(jié)構(gòu)的示意圖在圖2中給出。圖3中復(fù)合物陶瓷的拋光表面的SEM相片中可以看到兩種類型的晶粒，這兩種類型晶粒由較亮和較暗的灰色陰影來指定，其余孔隙度以黑色區(qū)域的形式出現(xiàn)。Ba2_x-zMxSi5-yAlyN8_yOy:Euz(M=Sr，Ca)顆粒的平均顆粒尺寸在2-40pm范圍內(nèi)，MSi7N^基體材料含量按體積比是在10-80%范圍內(nèi)，且加工之后樣品的剩余孔隙度<3%。根據(jù)SEM觀察，確認(rèn)了發(fā)光化合物顆粒不依賴于共享晶粒邊界的非發(fā)光相而存在。能量散射X射線熒光譜(EDX)揭示較亮區(qū)域主要由M2SisN8相組成，而較暗區(qū)域主要為MSi7Nn)相。EDX測量的結(jié)果在表1中給出。表l:較亮和較暗區(qū)域的EDX分析結(jié)果。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>這一具體實(shí)施例的CLC微結(jié)構(gòu)的特征在于形成晶粒邊界網(wǎng)絡(luò)的微晶的統(tǒng)計(jì)學(xué)顆粒結(jié)構(gòu)。陶瓷表現(xiàn)出的密度為理論密度的97%。這一顏色轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以與AlInGaNLED光源組合以提供具有高效率和改善的色度一致性的照明系統(tǒng)。使用發(fā)射最大值位于380nm到480nm的藍(lán)色LED得到特別好的結(jié)果。具體考慮到銪(II)激發(fā)Ba2+zMxSi5_yAlyN8-yOY:Euz(M=Sr、Ca)的激發(fā)光譜，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)最優(yōu)值位于415nm到450nm。存在于BaSi7Nw相中的痕量二價(jià)銪未被這一輻射激勵(lì)，而是對該輻射透明。根據(jù)本發(fā)明，包含復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的照明系統(tǒng)以及復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器使用在各種廣泛的系統(tǒng)和/或應(yīng)用中，例如辦公照明系統(tǒng)、家庭應(yīng)用系統(tǒng)、商場照明系統(tǒng)、家庭照明系統(tǒng)、重點(diǎn)照明系統(tǒng)、局部照明系統(tǒng)、劇場照明系統(tǒng)、光纖應(yīng)用系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、自照明顯示系統(tǒng)、像素化顯示系統(tǒng)、分段顯示系統(tǒng)、警告信號(hào)系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)照明應(yīng)用系統(tǒng)、指示信號(hào)系統(tǒng)、裝飾照明系統(tǒng)、便攜系統(tǒng)、汽車應(yīng)用以及溫室照明系統(tǒng)。盡管出于教導(dǎo)的目的，結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此?？梢赃M(jìn)行各種調(diào)整和修改而不背離本發(fā)明的范圍。例如，復(fù)合物發(fā)光轉(zhuǎn)換器可以使用所列舉的發(fā)光化合物以外的發(fā)光材料來制造。因此，所附權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)受前述說明書限制。權(quán)利要求1.一種包含輻射源和單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的照明系統(tǒng)，該單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器包含含有至少一種發(fā)光化合物和至少一種非發(fā)光化合物的復(fù)合材料，其中該發(fā)光化合物和該非發(fā)光化合物均包含硅和氮。2.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中該輻射源為發(fā)光二極管。3.如權(quán)利要求l所述的照明系統(tǒng)，其中該化合物另外包含選自氧、硼、鋁、鎵、鍺、磷和碳的一種或多種元素。4.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中該非發(fā)光化合物另外包含選自下述的金屬堿金屬Na、K、Rb;堿土金屬Be、Mg、Ca、Sr、Ba;或者選自Sc、Y和La的IIIB族金屬。5.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中該復(fù)合材料另外包含燒結(jié)添加劑。6.如權(quán)利要求4所述的照明系統(tǒng)，其中該非發(fā)光化合物另外包含改性劑，該改性劑選自下述過渡金屬Zr、Hf、Nb、Ta、W、Mo、Cr、Fe、Co、Ni、Zn、Sc、Y、La;主族元素Pb、Bi;以及f元素Ce、Cr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Th和U。7.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中該發(fā)光化合物和該非發(fā)光化合物的化合物類別選自氮硅酸鹽、氧氮硅酸鹽、氮鋁硅酸鹽和氧氮鋁硅酸鹽。8.如權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，其中該發(fā)光化合物的至少一種激活劑選自稀土金屬鈰、鐠、釤、銪、鋱、鐿和錳。9.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中該發(fā)光化合物是通式為Ba2.HMxSi5-yAlyN8_yOy:Euz的發(fā)琥珀色或紅光的銪(II)摻雜堿土金屬氧氮鋁硅酸鹽化合物，其中M-Sr，Ca,0《x《2,0SyS4，0.0005《z《0.06;該非發(fā)光化合物是通式為BakMxSi"AlyNH^Oy的堿土金屬氧氮鋁珪酸鹽化合物，其中M-Sr、Ca、Eu,0《x《l且0《y《3。10.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中該復(fù)合材料為顆粒-顆粒復(fù)合物。11.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中該復(fù)合材料為顆粒-基體復(fù)合物。12.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中該復(fù)合材料為堆疊的多層復(fù)合物。13.如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中該復(fù)合材料的密度2理論密度的97%，優(yōu)選地^理論密度的99%。14.一種單片陶資發(fā)光轉(zhuǎn)換器，包含含有至少一種發(fā)光化合物和至少一種非發(fā)光化合物的復(fù)合材料，其中該發(fā)光化合物和該非發(fā)光化合物均包含硅和氮。全文摘要有利地使用一種包含輻射源和單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器的照明系統(tǒng)，該單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器包含至少一種發(fā)光化合物和至少一種非發(fā)光化合物的復(fù)合材料，其中該非發(fā)光化合物的材料包含硅和氮，同時(shí)也包含硅和氮的該發(fā)光化合物包含稀土金屬激發(fā)的宿主化合物。該發(fā)光化合物和該非發(fā)光材料的共享化學(xué)特性改善相組合、熱和光性能。本發(fā)明還涉及復(fù)合物單片陶瓷發(fā)光轉(zhuǎn)換器。文檔編號(hào)C09K11/08GK101605866SQ200880004472公開日2009年12月16日申請日期2008年1月31日優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日發(fā)明者B·-S·施賴尼馬徹,H·斯萊尼馬徹,J·邁耶,L·J·A·M·貝克斯,P·J·施米特申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司