一种氧化物近红外发光材料及其制备方法与发光装置

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种氧化物近红外发光材料及其制备方法与发光装置。

背景技术

近年来，近红外光在夜视照明、安防安保、遥控遥感、光纤通信、植物生长、无损检测、靶向治疗、虹膜识别和食品成分分析等领域展现出巨大的应用前景，但现有的近红外光源在发光效率、发射带宽等方面还远不能满足实际需求，因此开发新型的宽带近红外光源现已成为国内外各学者的研究热点。在众多设计方案中，近红外荧光粉转换LED的发射峰位、谱带宽度、发光效率和热稳定性都比较优异，而且结构简单、光谱可调、制备方法绿色安全、成本较低、容易实现小型化，更有望与手机等便携式设备联用，因而被认为是最可靠的宽带近红外光源解决方案。

目前，在无机荧光粉中能够在产生近红外发射的离子主要有：Pr

目前Cr

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种Cr

本发明的目的至少通过以下技术方案之一实现。

一种氧化物近红外发光材料，其包含无机化合物，所述无机化合物的化学式为A

其中，A为Mg,Ca,Sr,Ba,Lu,Y,Gd或La元素中的一种或两种以上的组合；

B为Sc,In,Ga,Mg,Zr,Ti,Hf,Sn,Lu,Y,Gd或La元素中的一种或两种以上的组合；

C为Al,Si或Ge元素中的一种或两种以上的组合；

O为氧元素；

D为Cr元素；

0.7≤x≤1.3,0.7≤y≤1.3,1≤Z≤3,5≤q≤7,0

优选的，x为0.8、0.9、1.0，y为0.85、0.95、1.0，Z为1.8、2.0、2.5，q为5.8、6.0、6.2，p为0.01、0.03、0.08、0.12、0.15。

优选的，所述B中至少含有Sc或In；

优选的，所述C为Al和Si，且z＝2。

优选的，所述发光材料和CaScAlSiO

优选的，所述发光材料所发射的近红外光波长范围为700-1300nm。

优选的，所述无机化合物的化学式为Cr

优选的，所述发光材料为单晶、粉晶、玻璃或者陶瓷中的一种或两种以上的组合。

上述的氧化物近红外发光材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按化学通式A

2)将步骤1)得到的混合物高温煅烧，得到烧结体；

3)将步骤2)得到的烧结体研磨成粉末，得到所述氧化物近红外发光材料。

优选的，步骤1)中，所述原料为镁、钙、锶、钡、镥、钇、钆、镧、铟、钪、镓、铝、锆、钛、铪、锡、锗以及铬的单质、氧化物、卤化物、硫化物、碳酸盐、硼酸盐、硫酸盐、磷酸盐或硝酸盐；

优选的，步骤3)中，所述研磨时间为3-60min。

优选的，步骤2)中，所述高温煅烧在氧化、还原、空气、惰性气体环境下烧结；

优选的，步骤2)中，所述煅烧温度为1250-1550℃，煅烧时间为3-48h。

一种转换型LED发光装置，包括封装基板、LED芯片和上述的氧化物近红外发光材料，所述发光材料能够吸收LED芯片发出的光并释放出近红外光。

优选的，所述LED芯片的发光波长位于400-800nm之间；

进一步优选的，所述LED芯片为InGaN或GaN蓝光半导体芯片。

优选的，所述转换型LED发光装置还包括固化胶。

上述LED发光装置的制备流程如下，先将具有宽带发射特性的所述近红外发光材料固定到LED芯片上，点亮芯片后即可得到近红外LED发光装置。

与现有技术相比，本发明具有下列优势：

1)本发明的近红外发光材料发光效率高(绝对内量子效率18％)、热稳定良好、激发和发射范围较宽，其中激发光谱覆盖了全部可见光区域，可作为近紫外-近红外LED芯片的光转换材料，尤其与商用最高效的蓝光芯片匹配较好。

2)本发明的近红外发光材料在蓝光激发下的发射带处于在700-1300nm范围，主峰位于930nm左右，半峰宽可达210nm，不存在红暴现象，这些性能要优于绝大多数近红外荧光粉，能够应用于夜视监控、医疗、食品分析等领域。

3)本发明的制备方法简单、易于操作、设备成本低且无污染，适合普遍推广使用；有望在光纤通讯、成分分析、生物成像、太阳能电池、虹膜识别和夜视照明等领域实现广泛应用。

4)本发明的近红外发光材料是通过Cr

附图说明

图1是对比例1Cr

图2是对比例1Cr

图3是实施例1,8,12,14和16所制备的近红外荧光材料的XRD与标准卡片的对比图；

图4是实施例1所制备的近红外荧光材料Cr

图5是实施例2所制备的近红外荧光材料Cr

图6是实施例4,5,7,14和16所制备的近红外荧光材料的热稳定性表征图；

图7是将实施例2所制备的近红外荧光材料Cr

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体地描述，但本发明的实施方式和保护范围不限于以下实施例。

实施例1

该实施例的近红外荧光粉的化学组成式为Cr

对比例1

按照实施例1的方法合成La

实施例2-20

实施例2-20的化学组成式，煅烧温度、时间和研磨时间见表1；制备方法参考实施例1。

实施例1,8,12,14和16所制备的近红外荧光材料的XRD与标准卡片的对比图见图3，从图中可以看出所制备的荧光粉为单一相，其他实施例所得荧光粉也为单一相；

实施例2所制备的Cr

实施例4,5,7,14和16所制备的近红外荧光材料的热稳定性表征如图6，从图中可以看出调控化学组成对荧光粉的热稳定性有一定影响。

表1

表1中X为100℃时的发光强度和室温下发光强度比值。

实施例21

一种近红外LED发光装置。按照下列方法制备本发明的近红外LED发光装置。所述近红外LED发光装置包括封装基板、LED芯片以及能够有效吸收LED芯片发光并释放近红外光的荧光粉；其中，近红外荧光粉为上述实施例20的近红光荧光粉，其化学组成式为Cr

实施例21所制备的近红外LED发光装置的光谱图如图7，从图中可以看出该装置能够很好地被460nm芯片激发，并发射出较强的近红外光谱。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。