[发明专利]一种近红外发光材料及其制备方法与转换型LED发光装置

说明书

本发明公开了一种近红外发光材料及其制备方法与转换型LED发光装置。该材料包含通式为A_xB_yC_zO_qD_p的无机化合物，A为Li或Na，B为In,Lu,Sc,Ga,Al,Zr,Ti,Hf,Sn或Ge元素，C为Sb,Nb,Ta,Zr,Ti,Hf,Sn或Ge元素，O为氧元素，D为Mn,Cr,Ni,Bi,Pr,Nd,Tm,Eu,Yb,Er或Ho元素；0.8≤x≤1.2,1.5≤y≤2,0.5≤Z≤1,5≤q≤7,0p≤0.2。该方法包括：取原料混匀，煅烧，研磨，得到近红外发光材料。该材料能在780‑1400nm范围内实现高效发光，化学稳定性良好。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，具体涉及一种近红外发光材料及其制备方法与转换型LED发光装置。

背景技术

近红外光(700-2500nm)是一种介于可见光和中红外线之间的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域。随着认识的不断深化，近红外光巨大的应用价值逐渐显露出来：近红外光子的能量与有机分子中的C-H、N-H、O-H等官能团在振动时所产生的倍频或合频吸收能量相当，而且不同分子能够吸收的光子能量不尽相同，所以近红外光可被应用于食品成分的定性定量分析；近红外光对生物组织具有良好的透过性，而且较低的光子能量也不足以激发生物组织产生背底荧光，所以利用近红外光进行生物成像可获得具有较高分辨率和信噪比的图像；近红外光对人体具有不可见和无损伤特性，可以远距离实时监测人体健康状态且不影响正常的生命活动；近红外光不容易受到电磁信号的干扰，以其为载体进行数据传输时可获得较高的传输速率和保密性；以近红外光为基础的虹膜识别技术的识别精度远高于指纹识别系统，安全防盗性能更加可靠，未来有望全面普及。

与广阔的应用前景形成对比，目前主流的几种近红外光源却饱受诟病：钨灯虽具有连续的超宽带发射光谱，但其效率低、体积大、寿命短、工作温度高，并且光谱中包含大量的可见光；近红外LED和近红外激光光源虽然有效克服了钨灯的诸多缺陷，但窄带发射特性严重限制了它们在成分分析等领域的应用。因此国内外众多学者开始探索新型的宽带近红外光源，进而出现了近红外量子点、近红外有机发光二极管和近红外荧光粉转换LED等材料体系。与前者相比，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更加优异，而且结构简单、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：Pr³⁺,Nd³⁺,Tm³⁺,Eu²⁺,Yb³⁺,Er³⁺,Ho³⁺等稀土离子及Cr³⁺,Ni²⁺,Mn²⁺等过渡金属离子。其中，Pr³⁺,Nd³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺,Er³⁺,Ho³⁺离子呈锐线发射，难以满足近红外光源的广泛应用；Eu²⁺和Mn²⁺的近红外发光只在极少数体系中有过报导，且发射光谱中仍有相当一部分可见光；Ni²⁺离子虽然具有宽带近红外发射峰，但是它的发光效率较低，严重限制了其作为近红外光源的可行性；反观Cr³⁺离子不仅具有容易实现的宽带发射特性，并且其发光效率较高、发射光谱可调、更能直接被蓝光LED高效激发，具有良好的研究价值和应用前景。