كيفية تحسين الثبات الحراري للفوسفور

يعد تحسين الثبات الحراري للمواد الفسفورية أمرًا بالغ الأهمية لإطالة عمر مصابيح LED، ويتحقق ذلك في المقام الأول من خلال تعديل المواد وتحسين العمليات.

فيما يتعلق بالمواد، فإن استخدام تصميم هيكل أساسي-غلاف، مثل طلاء جزيئات الفسفور بـ SiO₂ أو Al₂O₃، يمكن أن يعزلها بشكل فعال عن الأكسدة في درجات الحرارة المرتفعة. يمكن أن يؤدي تشويب أيونات الأرض النادرة (مثل تشويب Ce³⁺ في النتريدات) إلى تعزيز استقرار الشبكة، مما يسمح للمادة المضيئة بالحفاظ على كفاءة تزيد عن 90٪ حتى في درجة حرارة 150 درجة مئوية.

من حيث العملية، يعد تحسين ظروف التلبيد أمرًا بالغ الأهمية. يؤدي استخدام طريقة التلبيد بالتسخين المتدرج، والتحكم في معدل التسخين عند 5 درجات مئوية/دقيقة، إلى تجنب التشققات الدقيقة الناتجة عن التمدد والانكماش الحراري السريع. بالنسبة للمواد الفسفورية YAG، يمكن أن يؤدي إضافة تدفق مناسب (مثل BaF₂) إلى خفض درجة حرارة التلبيد وتقليل عيوب الشبكة. في مرحلة التغليف، يمكن أن يؤدي اختيار السيليكون عالي التوصيل الحراري (التوصيل الحراري >1.5 واط/متر·ك) وإضافة حشوات موصلة للحرارة من الألومينا النانوية إلى تقليل درجة حرارة عمل المادة الفسفورية بمقدار 30-50 درجة مئوية.

تمتلك المواد الفسفورية النيتريدية الجديدة (مثل β-sialon) بطبيعتها ثباتًا حراريًا ممتازًا، حيث تظهر انحلالًا ضوئيًا أقل من 5٪ في درجات الحرارة المرتفعة التي تبلغ 200 درجة مئوية، مما يجعلها خيارًا مثاليًا لإضاءة LED عالية الطاقة. من خلال التحسين التآزري للمواد والعمليات، يمكن للمواد الفسفورية الحديثة أن تعمل الآن بثبات لأكثر من 5000 ساعة في بيئة 180 درجة مئوية.