PiG (ガラス内蛍光体) に関する核となる量産問題と包括的な緩和戦略 (項目 6)

純粋な PiG ガラス マトリックスの熱伝導率は 0.8 ～ 1.5 W/mK の範囲にすぎません。レーザー照明出力密度が 1 W/mm² を超えると、熱が効率的に放散されず、蛍光体の熱消光と急速な光束減衰が引き起こされます。

高アルカリガラスを 85°C/85%RH の湿熱条件に長期間さらすと、アルカリイオンが材料表面に移動し、窒化物蛍光体を腐食します。これにより、重度の光度低下、色座標のドリフト、および表面の白化欠陥が生じます。

ガラスと蛍光体粒子間の熱膨張係数の不一致により、熱サイクル後に界面にマイクロギャップが生じ、同時に光透過率と全体的な熱伝導性能の両方が低下します。

微量ナノスケールの Al₂O₃ および BN 熱伝導性フィラーをガラス配合物に追加して、熱伝導率を 3 ～ 8 W/mK に高め、レーザー出力抵抗閾値を高めます。実用化に向けて、高導電性のサファイアまたはアルミニウム基板に接合された PiG コンポーネントを組み立てます。

高リチウムおよび高ナトリウム組成を排除し、アルカリ土類金属酸化物をベースとしたガラス配合を採用。内部残留応力を解放し、アルカリイオンの移動を抑制するために、焼結後に低温アニール手順を追加します。

ガラス組成を微調整して屈折率と熱膨張係数を調整し、ガラスマトリックスとYAG/窒化物蛍光体の特性ギャップを狭め、熱サイクルを繰り返しても界面に微小亀裂が発生しません。