本發(fā)明屬于發(fā)光材料，具體涉及一種熒光粉及其制備方法與發(fā)光裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，近紅外(nir)光源廣泛應(yīng)用于生物成像、夜間監(jiān)視和信息檢測等領(lǐng)域。熱輻射近紅外光源如氙燈、鹵素?zé)舻扔捎陔姽廪D(zhuǎn)換效率低、體積大，制約了近紅外光源在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。主流的解決方法是通過光轉(zhuǎn)化的熒光材料加上藍(lán)光芯片復(fù)合形成熒光粉轉(zhuǎn)換led(pc-led)光源，因其經(jīng)濟(jì)、微型化和電光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點，逐漸成為領(lǐng)域的研究熱點。pc-led光源設(shè)備結(jié)合nir光譜和成像技術(shù)，基于近紅外光(nir，700-1700nm)高穿透性以及對有機(jī)基團(tuán)的特征吸收響應(yīng)，可實現(xiàn)物質(zhì)檢測、生物影像分析和信息識別等功能應(yīng)用。目前，因為缺少高效、寬譜帶、覆蓋1000～1700nm波段的光轉(zhuǎn)換材料及相應(yīng)的nir光源設(shè)備，特別是較長波段如1400～1700nm的寬帶光源設(shè)備，使得近紅外光譜分析與檢測領(lǐng)域研究受限。

2、通常，nir光源的發(fā)射譜越寬，nir光譜及成像技術(shù)能夠探測和分析的物質(zhì)種類越多。因此，開發(fā)具備高輸出功率、可藍(lán)光激發(fā)及高穩(wěn)定性能的寬帶近紅外發(fā)光材料，是當(dāng)前推動nir光譜學(xué)及成像技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵性問題，進(jìn)而，推動新型寬帶nir發(fā)光材料的研發(fā)與設(shè)計，使nir發(fā)光材料在兼顧效率，即發(fā)光強(qiáng)度高的基礎(chǔ)上覆蓋更寬的nir發(fā)射范圍具有重要的研究意義。

3、通過過渡金屬ni、cr、co等離子摻雜或共摻的方式是開發(fā)1000～1700nm波段nir無機(jī)發(fā)光材料及相應(yīng)光源器件的主流策略，現(xiàn)有技術(shù)公開了一種可選為含ca、y、ge、cr、o的氧化物近紅外發(fā)光材料，其在460nm藍(lán)光激發(fā)下的發(fā)射波長范圍為700～1300nm，但其沒有較寬的發(fā)射帶，發(fā)射峰在930nm附近，不能達(dá)到更高的發(fā)射峰，應(yīng)用受限。

4、因此，開發(fā)一種具有寬發(fā)射帶在1400～1700nm，發(fā)射峰在1500nm的熒光粉具有重要的研究意義和更廣泛的應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的首要目的是提供一種熒光粉。本發(fā)明提供的熒光粉被250～880nm的光譜區(qū)域內(nèi)波長有效激發(fā)能夠產(chǎn)生發(fā)射帶為1200～1700nm，發(fā)射峰在1500nm的寬帶近紅外熒光發(fā)射，可作為390～460nm近紫外或者藍(lán)光led芯片光轉(zhuǎn)換材料，進(jìn)而實現(xiàn)寬帶近紅外發(fā)光裝置的制備。

2、本發(fā)明的再一目的是提供上述熒光粉的制備方法。

3、本發(fā)明的另一目的是提供一種包含上述熒光粉的發(fā)光裝置。

4、為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

5、本發(fā)明保護(hù)一種熒光粉，化學(xué)組成為cay2-ymg2-xge3o12:xni,ya或cay2mg2-xge3-yo12:xni,ya；其中，0<x≤0.6，0≤y≤0.6，a為zr、bi、sn、sb或cr中的一種。

6、本發(fā)明通過對基質(zhì)及摻雜元素進(jìn)行大量研究，發(fā)現(xiàn)以cay2mg2ge3o12為基質(zhì)，通過摻雜ni2+或通過協(xié)同摻雜a離子與ni2+而得到的寬帶近紅外熒光粉cay2-ymg2-xge3o12:xni,ya或cay2mg2-xge3-yo12:xni,ya具有較好的熒光特性，其中a為zr、bi、sn、sb或cr中的一種。具體地，通過摻雜a離子能夠增強(qiáng)ni2+發(fā)光效率，相應(yīng)地能夠被250～880nm的光譜區(qū)域有效激發(fā)(近藍(lán)光或紅光)，產(chǎn)生發(fā)射帶為1200～1700nm，發(fā)射峰在1500nm的寬帶近紅外熒光發(fā)射。

7、優(yōu)選地，0.005≤x≤0.6，0.005≤y≤0.6。

8、更優(yōu)選地，0.005≤x≤0.4，0.005≤y≤0.4。

9、研究表明，ni2+和a離子的摻雜量對發(fā)光強(qiáng)度有一定的影響，當(dāng)其控制在上述范圍時，415nm或450nm激發(fā)峰的強(qiáng)度進(jìn)一步提升，且當(dāng)a為sb，x＝0.3，y＝0.4時，熒光效率達(dá)到最佳值，即發(fā)光強(qiáng)度最大。

10、上述熒光粉的制備方法，包括如下步驟：

11、將ca源、y源、mg源、ge源、ni源和a源的混合物進(jìn)行高溫煅燒處理，即得所述熒光粉。

12、本領(lǐng)域常規(guī)ca源、y源、mg源、ge源、ni源、a源均可用于本發(fā)明中，a為zr、bi、sn、sb和cr中的一種。

13、優(yōu)選地，所述ca源為ca的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、鹵化物、碳酸鹽或硝酸鹽中的一種或多種。

14、更優(yōu)選地，所述ca源選自caco3、ca(oh)2或cao中至少一種。

15、優(yōu)選地，所述y源為y的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、鹵化物、碳酸鹽或硝酸鹽中的一種或多種。

16、更優(yōu)選地，所述y源選自yo、y或y(no3)3中至少一種。

17、優(yōu)選地，所述mg源為mg的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、鹵化物、碳酸鹽或硝酸鹽中的一種或多種。

18、更優(yōu)選地，所述mg源選自mgo、mgco3或mg(oh)2中至少一種。

19、優(yōu)選地，所述ge源為ge的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、鹵化物或硝酸鹽中的一種或多種。

20、更優(yōu)選地，所述ge源選自geo2、ge或ge(oc2h5)4中至少一種。

21、優(yōu)選地，所述ni源為ni的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、鹵化物、碳酸鹽或硝酸鹽中的一種或多種。

22、更優(yōu)選地，所述ni源選自nio、ni(oh)2或nicl2中至少一種。

23、優(yōu)選地，所述a源為a的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、鹵化物、碳酸鹽或硝酸鹽中的一種或多種。

24、優(yōu)選地，所述a源中，zr的價態(tài)為+4，bi源的價態(tài)為+3，sn源的價態(tài)為+2、+4或0中的一種，sb源的價態(tài)為+3，cr源的價態(tài)為+3。

25、更優(yōu)選地，所述a源中，所述zr源選自zro2、zr(no3)4或zrcl4中至少一種；所述bi源選自bi2o3、bi(no3)3·5h2o或biono3中至少一種；所述sn源選自sno2、sn或sno中至少一種；所述sb源選sb2o3、sbcl3或sb(oh)3中至少一種；所述cr源選自cr2o3、crcl3或cr(oh)3中至少一種。

26、優(yōu)選地，所述混合物通過研磨制得。

27、具體地，所述混合物的制備方法包括：將ca源、y源、mg源、ge源、ni源、a源在溶劑中進(jìn)行研磨，混合均勻且待溶劑揮發(fā)后即得所述混合物。

28、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述研磨的時間為10min～2h，進(jìn)一步優(yōu)選為10～30min。

29、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述混合的研磨溶劑為乙醇、水或甲醇中的至少一種。

30、優(yōu)選地，所述高溫煅燒的溫度為1200～1600℃。

31、優(yōu)選地，所述高溫煅燒的時間為2～24h。

32、優(yōu)選地，所述高溫煅燒在空氣或n2氣氛中，優(yōu)選為空氣氣氛。

33、一種led芯片，表面涂覆上述熒光粉，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

34、本發(fā)明還保護(hù)一種發(fā)光裝置，包括上述led芯片。

35、該發(fā)光裝置中，本發(fā)明提供的熒光粉可作為390～460nm?led芯片的光轉(zhuǎn)換材料，可有效吸收led芯片發(fā)光并釋放出近紅外光，實現(xiàn)光轉(zhuǎn)換。

36、優(yōu)選地，所述led芯片設(shè)于封裝基板上。

37、優(yōu)選地，所述led芯片為390～460nm近紫外或者藍(lán)光的芯片。

38、優(yōu)選地，所述led芯片為ingan或gan半導(dǎo)體芯片。

39、ingan半導(dǎo)體芯片是銦鎵氮半導(dǎo)體材料，gan半導(dǎo)體芯片是鎵氮半導(dǎo)體材料。

40、具體地，上述發(fā)光裝置的制備方法，包括如下步驟：將寬帶近紅外熒光粉與膠水混合，然后涂覆在led芯片上，固化后即得所述發(fā)光裝置。

41、優(yōu)選地，所述膠水選自硅膠、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂或紫外固化膠中的至少一種。

42、更優(yōu)選地，所述膠水選自紫外固化膠或硅膠中的至少一種。

43、寬帶熒光粉與膠水混合質(zhì)量比例參考現(xiàn)有的工藝，常用為1:3。

44、本發(fā)明的提供的熒光粉發(fā)射峰位于1500nm，能夠應(yīng)用在夜視監(jiān)控攝像頭、生物醫(yī)學(xué)熒光探針、熒光光譜分析儀器、植物生長燈的制備領(lǐng)域。

45、本發(fā)明還提供上述熒光粉在制備夜視監(jiān)控攝像頭、生物醫(yī)學(xué)熒光探針、熒光光譜分析儀器、植物生長燈中的應(yīng)用。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

47、1、本發(fā)明提供的熒光粉能被250～880nm的光譜區(qū)域有效激發(fā)(近藍(lán)光或紅光)，產(chǎn)生發(fā)射帶為1200～1700nm，發(fā)射峰在1500nm的寬帶近紅外熒光發(fā)射，發(fā)光效率高即發(fā)光強(qiáng)度高；

48、2、本發(fā)明提供的制備方法操作簡單，對設(shè)備無特殊要求，經(jīng)濟(jì)，且安全環(huán)保，可工業(yè)化推廣生產(chǎn)；

49、3、本發(fā)明提供的熒光粉可作為390～460nm近紫外或者藍(lán)光的led芯片的光轉(zhuǎn)換材料，進(jìn)而實現(xiàn)寬帶近紅外光源的制備。本發(fā)明的發(fā)光裝置發(fā)光效率高、體積小、成本低，可使用于各種類型設(shè)備中。