[发明专利]一种用于近红外LED的荧光粉材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于近红外LED的荧光粉材料及其制备方法，该荧光粉材料化学表达式为R_1‑yX_3‑x(BO₃)₄:xCr,yYb，其中R为La、Lu、Gd、Y、Nd中至少一种，X为Al、Ga、Sc中至少一种，0.005≤x≤0.5,0.005≤y≤0.2；其制备方法如下：1)按化学组成及化学剂量比例称取原料；2)将原料直接混合均匀后灼烧，或者添加反应助熔剂后充分混合均匀灼烧，得到焙烧产物；3)焙烧产物经后处理过程，得所述荧光粉材料。本发明制备的荧光粉材料化学性质稳定、发光性能优良，且其制备方法简单、易于操作，无污染、成本低。

技术领域

本发明涉及一种用于近红外LED的荧光粉材料及其制备方法，属于固体发光材料技术领域。

背景技术

半导体照明光源不仅在普通照明领域已逐渐全面替代传统白炽灯和荧光灯，且不断向智能照明、汽车照明、植物照明和红外LED等新领域拓展。红外LED是LED中的重要类型之一，其波长大约落在700～1200nm；红外LED的应用领域包括光纤通信、光谱测试光源、安防监控、生物医学、食品检测、虹膜或人脸识别等。当前市场常见的红外LED主要是直接采用半导体芯片，存在单颗功率小，热稳定差，发射光谱窄、成本昂贵等不足。特别是红外LED的半高宽约为40nm，对于大多数光谱测试系统来说，如此窄的近红外光源是不适用的。

随着白光LED技术快速发展和日趋成熟的规模化效应和成本优势，采用蓝光芯片激发近红外发射荧光材料构建红外LED，成为产生近红外光的新途径。蓝光LED的研究近年来已经取得巨大成就，根据Haitz定律，蓝色LED每十年增加20倍的光输出，而每流明的成本下降为原来的十分之一，而且(In,Ga)N蓝色发光二极管在150℃下仍能有较高的效率。基于蓝光LED芯片与近红外荧光材料复合而制备的新型近红外光源具有成本低廉、热稳定性高、光谱宽且可调、成本低、功率高和节能环保等优势。通过发光中心离子以及基质材料的优选，可以获得宽带且发射波长可调的荧光转换型近红外LED；此外，通过不同发射波长荧光材料的优化组合，可以获得连续谱发射的近红外LED器件。

近红外LED封装要求对应的荧光材料能被蓝光有效激发，且发射700～1200nm范围的近红外光。长期以来，人们对固体发光材料的研究主要集中在可见光以及紫外光发射荧光材料，近红外荧光材料研究相对较少，市场上无相应成熟产品提供，亟需进一步深入研发，从而从新的途径构建高性能和满足多用途的近红外荧光材料。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种用于近红外LED的荧光粉材料，该材料化学性质稳定、发光性能优良，可被蓝光(380nm～500nm)有效激发，发射650nm～1050nm范围的近红外光。

本发明的另一目的是提供一种制备该荧光粉材料的方法，该方法简单、易于操作，无污染、成本低。

技术方案：本发明提供了一种用于近红外LED的荧光粉材料，该荧光粉的化学表达式为R_1-yX_3-x(BO₃)₄:xCr,yYb，其中R为元素La、Lu、Gd、Y或Nd中的一种或多种，X为元素Al、Ga或Sc中的一种或多种，0.005≤x≤0.5，0.005≤y≤0.2。

本发明还提供了一种用于近红外LED的荧光粉材料的制备方法，该制备方法包括下述步骤：

1)按照所述荧光粉材料的化学组成及化学剂量比称取相应原料，所述的原料为：Cr的含氧化合物、Yb的含氧化合物、La的含氧化合物、Lu的含氧化合物、Gd的含氧化合物、Y的含氧化合物、Nd的含氧化合物、Al的含氧化合物、Ga的含氧化合物、Sc的含氧化合物、以及H₃BO₃或B₂O₃二者中的一种；