近红外荧光粉、制备与应用方法、近红外光源及近红外白光光源制备方法技术

本发明专利技术涉及荧光粉领域，公开了一种具有宽带近红外波段发射特性的近红外荧光粉、制备与应用方法、近红外光源及近红外白光光源制备方法。近红外荧光粉化学通式为：(R

Near infrared phosphor, preparation and application method, near infrared light source and near infrared white light source preparation method

【技术实现步骤摘要】
近红外荧光粉、制备与应用方法、近红外光源及近红外白光光源制备方法
本专利技术涉及近红外荧光粉
，尤其涉及一种具有宽带近红外波段发射特性的近红外荧光粉、制备与应用方法、近红外光源及近红外白光光源制备方法。
技术介绍
近红外光源由于其光学特性而成为了一种在当今具有广泛应用的光源。例如，近红外人脸识别技术中，在红外相机成像前使用近红外光源作为主动光源照射人脸，可以有效提高成像的识别率。此外，利用体内血红蛋白不同状态时对近红外光具有不同的吸收特性，可以使用红外光源来无损检测体内血液的相关情况。另外630nm-1000nm波段的近红外光对人体与特殊的生物功能调节的作用，可以应用在促进慢性创伤的愈合，改善皮肤质量等广阔领域。目前比较常见的近红外光源主要为钨灯、红外LED和红外激光。钨灯作为传统的红外光源其本身具有发射谱带宽、亮度大的优势，但是其效率低、体积大、寿命短，并且光谱中包含大量的可见光，而反观红外LED和红外激光，则具有效率高、体积小的优势，近年来这两种近红外光源在相关应用中获得快速普及。然而，红外LED和红外激光所发射的近红外光带宽非常窄，该缺点限制了一些需要宽带近红外领域的应用。例如，人体含氧检测、光学生物成像等应用为例，这些应用在实际操作的过程中迫切需要的便是具有宽带发射特性的高功率近红外光源。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种近红外荧光粉、制备与应用方法、近红外光源及近红外白光光源制备方法，该近红外荧光粉具有高效率、发光波长可调的宽带近红外发射等优点。一种近红外荧光粉，所述近红外荧光粉化学通式为：(RxLnyCecAz)(LaMgyCrbMc)B3O12，R选自Ca2+、Sr2+、Ba2+中的至少一种；Ln为Lu3+、Y3+、La3+及Gd3+中的至少一种；A选自Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及Dy3+中的至少一种；L为Sc3+、Y3+中的至少一种；M为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种；B为Si4+、Ge4+、Sn4+中的至少一种；其中，a、b、c、x、y和z均为元素的化学计量数，1≤x<3，0<y≤2，0≤z≤0.2，0≤a<2，0.01≤b≤0.2，0≤c≤0.1，且x+y+c+z＝3，a+y+b+c＝2。优选地，所述a＝0时，R选自Ca2+、Sr2+、Ba2+中的至少一种；Ln为Lu3+、Y3+、La3+及Gd3+中的至少一种；A选自Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及Dy3+中的至少一种；M为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种；B为Si4+；其中，1≤x<3，0<y≤2，0≤z≤0.2，0.01≤b≤0.2，0≤c≤0.1，且x+y+c+z＝3，y+b+c＝2。优选地，所述R为Ca2+时，Ln为Lu3+、Y3+、La3+及Gd3+中的至少一种；A选自Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及Dy3+中的至少一种；L为Sc3+、Y3+中的至少一种；M为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种；B为Si4+；其中，1≤x<3，0<y≤2，0≤z≤0.2，0≤a<2，0.01≤b≤0.2，0≤c≤0.1，且x+y+c+z＝3，a+y+b+c＝2。优选地，所述c＝0时，R为Ca2+；Ln为Lu3+；A选自Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及Dy3+中的至少一种；B为Si4+；其中，1≤x<3，0<y≤2，0≤z≤0.2，0.01≤b≤0.2，，且x+y+z＝3，y+b＝2。优选地，所述z＝0时，R为Ca2+；Ln为Lu3+；B为Si4+；其中，1≤x<3，0<y≤2，0.01≤b≤0.2，，且x+y＝3，y+b＝2。进一步地，所述近红外荧光粉具有石榴石结构。一种近红外荧光粉的制备方法，包括下述步骤：按照化学通式(RxLnyCecAz)(LaMgyCrbMc)B3O12，其中，R选自Ca2+、Sr2+、Ba2+中的至少一种，Ln为Lu3+、Y3+、La3+及Gd3+中的至少一种，A选自Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及Dy3+中的至少一种，L为Sc3+、Y3+中的至少一种，M为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种，B为Si4+、Ge4+、Sn4+中的至少一种；a、b、c、x、y和z均为元素的化学计量数，1≤x<3，0<y≤2，0≤z≤0.2，0≤a<2，0.01≤b≤0.2，0≤c≤0.1，且x+y+c+z＝3，a+y+b+c＝2，进行研磨、混合得到混合物，研磨方法不限于使用研钵、球磨机等研磨设备；在空气气氛、还原气氛或真空中，将混合物在1250-1450℃下煅烧3-10h，得到烧结体；将烧结体进行粉碎，经洗涤、过滤、烘干，得到近红外荧光粉。一种近红外荧光粉的应用方法，将上述的近红外荧光粉应用于近红外LED光源中。一种近红外光源的制备方法，方法包括：将所述近红外荧光粉与胶水混合，得到浆料，将浆料涂覆在LED芯片上或涂覆在内置LED芯片的外壳上，得到近红外LED光源；其中，所述LED芯片选自近紫外光LED芯片、蓝光LED芯片及红光芯片中的一种；所述近紫外光LED芯片以及蓝光LED芯片的发射范围为400nm-500nm；所述红光芯片的发射范围为600nm-700nm；所述胶水为环氧树脂或者硅胶材料，为A、B胶，将A、B胶混合后作为封装使用的胶水。一种具有近红外发射的白光光源的制备方法，方法包括：将上述的近红外荧光粉、可见光荧光粉和胶水混合，得到浆料；将浆料涂覆在LED芯片上或涂覆在内置LED芯片的外壳上，得到所述具有近红外发射的白光LED光源；所述胶水为环氧树脂或者硅胶材料，分为A、B胶，将A、B胶混合后作为封装使用的胶水；所述胶水的固化方式为常温固化、高温固化以及光固化的一种；所述可见光荧光粉波段为480-700nm的可见光光波段，所述近红外荧光粉的质量占荧光粉质量的30％-90％；所述LED芯片为400nm-500nm的LED芯片或者600nm-700nm的LED芯片。本专利技术提供了一种近红外荧光粉、制备与应用方法、近红外光源及近红外白光光源制备方法，本专利技术提供的近红外荧光粉具有石榴石晶体结构，具有易合成、高化学稳定性、低成本等方面的优势；近红外荧光粉以Cr3+离子作为发光中心，Cr3+离子的3d轨道受晶体场大小调控，将其置于拥有弱场环境的基质材料中，可以实现宽带的近红外发射；R离子、Ln离子和L离子的不同取值可以调整晶体场的大小，从而对发光的峰位以及强度产生影响；A离子为可选的第二发光中心，其特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外荧光粉：所述近红外荧光粉化学通式为：(R

【技术特征摘要】
1.一种近红外荧光粉：所述近红外荧光粉化学通式为：(RxLnyCecAz)(LaMgyCrbMc)B3O12，
R选自Ca2+、Sr2+、Ba2+中的至少一种；
Ln为Lu3+、Y3+、La3+及Gd3+中的至少一种；
A选自Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及Dy3+中的至少一种；
L为Sc3+、Y3+中的至少一种；
M为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种；
B为Si4+、Ge4+、Sn4+中的至少一种；
其中，a、b、c、x、y和z均为元素的化学计量数，1≤x<3，0<y≤2，0≤z≤0.2，0≤a<2，0.01≤b≤0.2，0≤c≤0.1，且x+y+c+z＝3，a+y+b+c＝2。


2.根据权利要求1所述的近红外荧光粉，其特征在于：该荧光粉具有石榴石结构。


3.根据权利要求1所述的近红外荧光粉，其特征在于：所述a＝0时，
R选自Ca2+、Sr2+、Ba2+中的至少一种；
Ln为Lu3+、Y3+、La3+及Gd3+中的至少一种；
A选自Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及Dy3+中的至少一种；
M为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种；
B为Si4+；
其中，1≤x<3，0<y≤2，0≤z≤0.2，0.01≤b≤0.2，0≤c≤0.1，且x+y+c+z＝3，y+b+c＝2。


4.根据权利要求1所述的近红外荧光粉，其特征在于：所述R为Ca2+时，
Ln为Lu3+、Y3+、La3+及Gd3+中的至少一种；
A选自Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及Dy3+中的至少一种；
L为Sc3+、Y3+中的至少一种；
M为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+中的至少一种；
B为Si4+；
其中，1≤x<3，0<y≤2，0≤z≤0.2，0≤a<2，0.01≤b≤0.2，0≤c≤0.1，且x+y+c+z＝3，a+y+b+c＝2。


5.根据权利要求3所述的近红外荧光粉，其特征在于：所述c＝0时，
R为Ca2+；
Ln为Lu3+；
A选自Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及Dy3+中的至少一种；
B为Si4+；
其中，1≤x<3，0<y≤2，0≤z≤0.2，0.01≤b≤0.2，，且x+y+z＝3，y+b＝2。


6.根据权利要求5所述的近红外荧光粉，其特征在于：所述z＝0时，
R为Ca2+；
Ln为Lu3+；
B为Si4+；
其中，1≤x<3，0&l...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家骅，肖含，张亮亮，吴昊，张霞，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22