CN108269932A - 发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发光装置。该发光装置包括发光元件和光转化部分，光转化部分吸收发光元件发出的一次光并将其转换为更高波长的二次光，光转化部分含有发光材料，发光材料包括有机配合物，有机配合物是由四吡咯大环配体A、稀土离子Ln以及氘代或卤代的三脚架配体B组成。本申请的发光材料中的有机配合物的卟啉类配体具有很高的敏化效率(70％～100％)、外量子点效率和出光稳定性。该发光材料应用至发光装置中时，提高发光装置的发光效率和稳定性。另外，选用不同稀土离子或稀土离子组合可以实现发射峰位置、峰宽的可调可控，以改善其发光性能。
Description
技术领域
本发明涉及发光材料领域，具体而言，涉及一种发光装置。
背景技术
近红外区是指波长700nm～1500nm范围波谱，该波段波谱在光纤通讯、生物成像、信号转换放大和成分分析领域具有很好的应用前景，在国内外引起广泛的关注。
现有近红外发光装置中存在所使用的红外芯片激发效率低，成本高。使用紫光/近紫外光、蓝光芯片复合稀土发光材料进而转化产生近红外发光，可以大大降低成本。现有近红外发光材料主要是为光致发光的过渡金属或稀土金属的氧化物，或电致发光的有机配合物(Chem.–Eur.J.,2012,18,1961–1968；Adv.Mater.,2009,21,111–116；Chem.Commun.,2011,14,1833–1837；Adv.Funct.Mater.,2009,19,2639–2647)，目前限制近红外发光材料应用的主要问题是其发光效率低、稳定性差，导致发光装置的发光效率低，稳定性差。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种发光装置，以解决现有技术中的发光装置的发光效率低、稳定性差的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种发光装置，包括发光元件和光转化部分，光转化部分吸收发光元件发出的一次光并将其转换为更高波长的二次光，光转化部分含有发光材料，发光材料包括有机配合物，有机配合物是由四吡咯大环配体A、稀土离子Ln以及氘代或卤代的三脚架配体B组成。
进一步地，上述稀土离子Ln选自Yb、Nd、Er、Pr、Tm和Ho中的一种或多种，有机配合物具有如下三明治夹心结构：
进一步地，上述四吡咯大环配体A为卟啉；优选四吡咯大环配体A为具有通式I的卟啉，
通式I，其中，X为氘或氟，R为氟代苯环。
进一步地，上述稀土离子Ln选自Yb、Nd、Er和Pr中的一种或多种。
进一步地，上述氘代或卤代的三脚架配体B为氘代或卤代的三脚架配体和/或氘代或卤代的Tp三脚架配体。
进一步地，上述发光元件的发射波长范围为360～480nm。
进一步地，上述发光元件为发射波长范围介于390～430nm的紫光/近紫外光半导体芯片.
进一步地，上述发光元件为发射波长范围介于430～470nm的蓝光半导体芯片。
应用本发明的技术方案，本申请的发光材料中的有机配合物的卟啉类配体具有很高的敏化效率(70％～100％)，同时卤代三脚架配体或氘代的三脚架配体所形成的缺少碳氢键的配位环境最大程度上的减少了非辐射跃迁过程，因此，能够使得该有机配合物的外量子点效率和出光稳定性得到提高。该发光材料应用至发光装置中时，能够充分发挥其外量子效率高和发光寿命高的优势，进而提高发光装置的发光效率和稳定性。另外，选用不同稀土离子或稀土离子组合可以实现发射峰位置、峰宽的可调可控，以改善其发光性能。基于上述特点，该发光装置在光纤通讯、生物成像、信号转换放大和成分分析领域具有很好的应用前景。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请一种优选实施方式提供的发光装置的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，现有技术的发光材料存在发光效率低、稳定性差的问题，为了解决该问题，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种发光装置，如图1所示，该发光装置包括发光元件2和光转化部分3，光转化部分3吸收发光元件2发出的一次光并将其转换为更高波长的二次光，光转化部分3含有发光材料，该发光材料包括有机配合物，有机配合物是由四吡咯大环配体A、稀土离子Ln以及氘代或卤代的三脚架配体B组成。光转化部分3与发光元件2的结合方式并不局限于图1中所示方式。
本申请的发光材料中的有机配合物的卟啉类配体具有很高的敏化效率(70％～100％)，同时卤代三脚架配体或氘代的三脚架配体所形成的缺少碳氢键的配位环境最大程度上的减少了非辐射跃迁过程，因此，能够使得该有机配合物的外量子点效率和出光稳定性得到提高。该发光材料应用至发光装置中时，能够充分发挥其外量子效率高和发光寿命高的优势，进而提高发光装置的发光效率和稳定性。另外，选用不同稀土离子或稀土离子组合可以实现发射峰位置、峰宽的可调可控，以改善其发光性能。基于上述特点，该发光装置在光纤通讯、生物成像、信号转换放大和成分分析领域具有很好的应用前景。
进一步地，优选上述稀土离子Ln选自Yb、Nd、Er、Pr、Tm和Ho中的一种或多种，上述有机配合物具有如下三明治夹心结构：
上述三明治夹心结构较之稀土离子和单独一个配体(四吡咯大环或者三角架配体)形成的配合物具有更高的稳定性。并且中心稀土离子能被较好的包裹，受外界的影响更小。
其中，上述的卤代指本申请常规的氟代、氯代、溴代或碘代。
用于本申请的四吡咯大环配体A可以从现有技术中常用的此类配体中进行选择，优选该四吡咯大环配体A为卟啉；优选四吡咯大环配体A为具有通式I的卟啉，
其中，X为氘或氟，R为氟代苯环。
另外，为了提高发光效果的稳定性优选上述稀土离子Ln选自Yb、Nd、Er和Pr中的一种或多种。
用于本申请的氘代三脚架配体或卤代三脚架配体可以从现有技术中的此类配体中进行选择，为了与上述的稀土离子和四吡咯大环配体从结构上更好地配合，优选上述氘代或卤代的三脚架配体B为氘代或卤代的三脚架配体和/或氘代或卤代的Tp三脚架配体。
上述发光材料的可以采用以下方法制备：1)在非氧化性气氛条件下，使四吡咯大环配体和稀土盐在第一有机溶剂中以及100～300℃下反应，获得中间产物；2)使所述中间产物和氘代或卤代的三角架配体在第二有机溶剂中进行反应，得到所述发光材料。上述制备方法的流程简单、易于操作，反应条件相对温和，因此有利于本申请的发光材料的制备。
为了更好地适应各步骤的反应，优选上述第一有机溶剂为三氯苯、十氢萘、二甲基亚砜、邻二氯苯、正己醇、甲苯等，更优选为三氯苯、十氢萘、二甲基亚砜中的至少一种，非氧化性气氛为氮气、氩气、真空、氦气、氢气、氮氢混合气等，优选为氮气、氩气或真空，优选第二有机溶剂为氯仿、丙酮、二甲基亚砜、邻二氯苯，正己醇，甲苯等，更优选为氯仿、丙酮、二甲基亚砜中的至少一种。
上述发光元件的发射波长可以在能够激发发光材料发光的前提下适当进行选择，优选上述发光元件2的发射波长范围为360～480nm。在该发射波长的发光元件的激发下，该发光装置可以实现高效近红外光(800～1600nm)发射，且外量子效率和发光寿命较高，其中外量子效率可达0.63以上。
进一步优选上述发光元件2为发射波长范围介于390～430nm的紫光/近紫外光半导体芯片，或者发光元件2为发射波长范围介于430～470nm的蓝光半导体芯片。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
所作的实验及效果如具体实施例所述，其中测试条件如下：
实施例1
采用图1所示的发光装置进行测试发光性能测试，其中发光元件2的发射波长为405nm，光转化部分3的发光材料的结构式如下，其中A为卟啉(C为内酯环，X为氟，R为氟代苯环)，B为氘代的三脚架配体，Ln为Yb。将上述发光材料制备出光转化部分3，光转化部分3和发光元件2进一步组装成发光装置。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请的发光材料中的有机配合物的卟啉类配体具有很高的敏化效率(70％～100％)，同时卤代三脚架配体或氘代的三脚架配体所形成的缺少碳氢键的配位环境最大程度上的减少了非辐射跃迁过程，因此，能够使得该有机配合物的外量子点效率和出光稳定性得到提高。该发光材料可以在紫光及蓝光激发下，实现高效近红外光(800～1600nm)发射，且外量子效率和发光寿命较高，其中外量子效率可达0.63以上。另外，选用不同稀土离子或稀土离子组合可以实现发射峰位置、峰宽的可调可控，以改善其发光性能。基于上述特点，该发光材料在光纤通讯、生物成像、信号转换放大和成分分析等领域具有很好的应用前景，且不局限于上述应用领域。
而且，上述三明治夹心结构较之稀土离子和单独一个配体(四吡咯大环或者三角架配体)形成的配合物具有更高的稳定性。并且中心稀土离子能被较好的包裹，受外界的影响更小。
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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种发光装置，包括发光元件(2)和光转化部分(3)，所述光转化部分(3)吸收发光元件(2)发出的一次光并将其转换为更高波长的二次光，所述光转化部分(3)含有发光材料，其特征在于，所述发光材料包括有机配合物，所述有机配合物是由四吡咯大环配体A、稀土离子Ln以及氘代或卤代的三脚架配体B组成。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述稀土离子Ln选自Yb、Nd、Er、Pr、Tm和Ho中的一种或多种，所述有机配合物具有如下三明治夹心结构：
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，所述四吡咯大环配体A为卟啉；优选所述四吡咯大环配体A为具有通式I的卟啉，
其中，为X为氘或氟，R为氟代苯环。
4.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，所述稀土离子Ln选自Yb、Nd、Er和Pr中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，所述氘代或卤代的三脚架配体B为氘代或卤代的三脚架配体和/或氘代或卤代的Tp三脚架配体。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光元件(2)的发射波长范围为360～480nm。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光元件(2)为发射波长范围介于390～430nm的紫光/近紫外光半导体芯片。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光元件(2)为发射波长范围介于430～470nm的蓝光半导体芯片。
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