Problemi fondamentali legati alla produzione di massa e strategie globali di mitigazione del PiG (fosforo nel vetro) (punto 6)

La conduttività termica della matrice di vetro PiG puro varia solo da 0,8 a 1,5 W/mK. Con una densità di potenza dell'illuminazione laser superiore a 1 W/mm², il calore non può dissiparsi in modo efficiente, innescando l'estinzione termica del fosforo e la rapida attenuazione del flusso luminoso.

Per il vetro altamente alcalino esposto a condizioni di calore umido a lungo termine a 85°C/85%RH, gli ioni alcalini migrano verso la superficie del materiale e corrodono i fosfori nitruro. Ciò si traduce in un grave decadimento luminoso, deriva delle coordinate cromatiche e difetti di sbiancamento della superficie.

I coefficienti di dilatazione termica non corrispondenti tra le particelle di vetro e di fosforo creano micro-gap sull'interfaccia dopo il ciclo termico, riducendo contemporaneamente sia la trasmissione della luce che le prestazioni complessive di conduzione termica.

Aggiungi tracce di riempitivi termoconduttivi Al₂O₃ e BN su scala nanometrica nella formulazione del vetro per aumentare la conduttività termica a 3–8 W/mK e aumentare la soglia di resistenza alla potenza del laser. Assembla componenti PiG legati con substrati di zaffiro o alluminio ad alta conduttività per applicazioni pratiche.

Eliminare le composizioni ad alto contenuto di litio e sodio e adottare formulazioni di vetro a base di ossidi di metalli alcalino terrosi. Aggiungere una procedura di ricottura a bassa temperatura dopo la sinterizzazione per rilasciare lo stress residuo interno e limitare la migrazione degli ioni alcalini.

Perfeziona le composizioni del vetro per regolare l'indice di rifrazione e i coefficienti di espansione termica, riducendo il divario di proprietà tra la matrice di vetro e i fosfori YAG/nitruro, in modo che non si generino microfessure interfacciali dopo ripetuti cicli termici.