Wie man die thermische Stabilität von Phosphor verbessert

Die Verbesserung der thermischen Stabilität von Leuchtstoffen ist entscheidend für die Verlängerung der Lebensdauer von LEDs, was hauptsächlich durch Materialmodifikation und Prozessoptimierung erreicht wird.

In Bezug auf Materialien kann der Einsatz eines Core-Shell-Strukturdesigns, wie z. B. das Beschichten von Leuchtstoffpartikeln mit SiO₂ oder Al₂O₃, diese effektiv vor Hochtemperatur-Oxidation schützen. Die Dotierung mit Seltenerdionen (z. B. Ce³⁺-Dotierung in Nitriden) kann die Gitterstabilität erhöhen, so dass der Leuchtstoff auch bei 150℃ über 90 % Wirkungsgrad beibehält.

In Bezug auf den Prozess ist die Optimierung der Sinterbedingungen von größter Bedeutung. Durch die Verwendung einer Gradienten-Heizsintermethode, bei der die Heizrate auf 5℃/min geregelt wird, werden Mikrorisse vermieden, die durch schnelle Wärmeausdehnung und -kontraktion verursacht werden. Für YAG-Leuchtstoffe kann das Hinzufügen eines geeigneten Flussmittels (z. B. BaF₂) die Sintertemperatur senken und Gitterdefekte reduzieren. In der Verkapselungsphase kann die Auswahl von Silikon mit hoher Wärmeleitfähigkeit (Wärmeleitfähigkeit >1,5 W/m·K) und das Hinzufügen von Nano-Aluminiumoxid-Wärmeleitfüllstoffen die Arbeitstemperatur des Leuchtstoffs um 30-50℃ senken.

Neue Nitrid-Leuchtstoffe (wie β-Sialon) weisen von Natur aus eine ausgezeichnete thermische Stabilität auf und zeigen bei hohen Temperaturen von 200℃ einen Leuchtabfall von weniger als 5 %, was sie zu einer idealen Wahl für Hochleistungs-LED-Beleuchtung macht. Durch die synergistische Optimierung von Materialien und Prozessen können moderne Leuchtstoffe nun über 5000 Stunden lang in einer Umgebung von 180℃ stabil betrieben werden.