Come migliorare la stabilità termica del fosforo

Migliorare la stabilità termica dei fosfori è fondamentale per prolungare la durata dei LED, principalmente attraverso la modifica dei materiali e l'ottimizzazione dei processi.

Per quanto riguarda i materiali, l'impiego di un design a struttura core-shell, come il rivestimento delle particelle di fosforo con SiO₂ o Al₂O₃, può isolarle efficacemente dall'ossidazione ad alta temperatura. Il drogaggio con ioni di terre rare (ad esempio, il drogaggio con Ce³⁺ nei nitruri) può migliorare la stabilità del reticolo, consentendo al luminoforo di mantenere oltre il 90% di efficienza anche a 150℃.

In termini di processo, l'ottimizzazione delle condizioni di sinterizzazione è fondamentale. L'utilizzo di un metodo di sinterizzazione a riscaldamento graduale, controllando la velocità di riscaldamento a 5℃/min, evita le micro-fessurazioni causate dalla rapida espansione e contrazione termica. Per i fosfori YAG, l'aggiunta di un flusso appropriato (ad esempio, BaF₂) può abbassare la temperatura di sinterizzazione e ridurre i difetti del reticolo. Nella fase di incapsulamento, la selezione di silicone ad alta conducibilità termica (conducibilità termica >1,5 W/m·K) e l'aggiunta di riempitivi termoconduttivi di nano-allumina possono ridurre la temperatura di esercizio del fosforo di 30-50℃.

I nuovi fosfori nitruri (come il β-sialon) possiedono intrinsecamente un'eccellente stabilità termica, mostrando un decadimento luminoso inferiore al 5% ad alte temperature di 200℃, il che li rende una scelta ideale per l'illuminazione a LED ad alta potenza. Attraverso l'ottimizzazione sinergica di materiali e processi, i fosfori moderni possono ora funzionare stabilmente per oltre 5000 ore in un ambiente a 180℃.