半导体照明技术具有高效节能、绿色环保等显著优势,已掀起照明和显示产业的一场革命。荧光转换型LED（pc-LED）是半导体照明器件的主要类型,其中荧光粉扮演关键角色,决定器件的光效、光谱结构及寿命等。荧光转换型LED技术正在向“非视觉照明”领域拓展,一场近红外光源设计及应用的新变革蓄势待发,亟需开发新型的近红外LED荧光粉。本文以硼酸盐和硅酸盐作为基质材料,过渡金属离子(Cr³⁺)和稀土离子Ln³⁺（Ln=Yb、Nd）为掺杂离子,采用高温固相法制备了ScBO₃:Cr³⁺,YAl₃（BO₃）₄:Cr³⁺,Yb³⁺/Nd³⁺,NaScSi₂O₆:Cr³⁺多种新型的Cr³⁺掺杂近红外荧光粉,并对其晶相结构、发光性能以及在近红外pc-LED器件中的应用进行了研究和探索。ScBO₃:Cr³⁺荧光粉具有400⁵30 nm的宽吸收带,与蓝光LED芯片的特征发射相匹配。此外,Cr³⁺离子在ScBO₃中占据了晶体场强度较低的Sc³⁺位,因此,在450 nm激发下,ScBO₃:Cr³⁺荧光粉发射中心波长在800 nm的宽带近红外光,最佳Cr³⁺离子掺杂浓度为2 mol%。将ScBO₃:Cr³⁺荧光粉与蓝光LED芯片相结合,构建了近红外pc-LED器件,其近红外输出功率最大为24 mW,相应能量转换效率为8%。YAl₃（BO₃）₄:Cr³⁺,Yb³⁺/Nd³⁺系列荧光粉在蓝光和红光波段有较强的宽吸收带,并可以产生近红外发射,Yb³⁺离子特征发射的主峰位于980 nm,Nd³⁺离子特征发射的主峰位于880 nm,掺杂Yb³⁺/Nd³⁺可以拓宽近红外发射的波长范围。离子掺杂并不会改变基质的结构,Cr³⁺离子替代YAl₃（BO₃）₄晶体中位于八面体场中心的Al³⁺离子,Yb³⁺/Nd³⁺进入离子半径相近的Y³⁺位。由它们荧光光谱和荧光寿命的变化规律可以发现Cr³⁺和Yb³⁺/Nd³⁺间存在有效的能量传递。测量并分析了YAl₃（BO₃）₄:Cr³⁺,Yb³⁺/Nd³⁺系列荧光粉的变温光谱,荧光粉表现出优异的热稳定性能。NaScSi₂O₆:Cr³⁺荧光粉能被近紫外光、蓝光和红光有效激发,并发射峰值波长位于840 nm的宽带近红外光,光谱的半高宽为140 nm。分析了NaScSi₂O₆:Cr³⁺荧光粉的结构与Cr³⁺离子的最佳掺杂浓度,通过变温光谱和热激活能分析可知NaScSi₂O₆:Cr³⁺荧光粉比ScBO₃:Cr³⁺具有更好的热稳定性。最后将NaScSi₂O₆:Cr³⁺荧光粉与YAl₃（BO₃）₄:Cr³⁺,Yb³⁺均匀混合,制作了宽带近红外pc-LED,获得了680¹050 nm的宽带近红外光。当输入电流为100 mA时,近红外输出功率为26 mW,能量转换效率为8.6±0.3%。结果表明,上述三种荧光粉在宽带近红外pc-LED中具有巨大的应用潜力。