فرآیند جدید شیشه YAG Ce را برای روشنایی با قدرت بالا تقویت می کند

هنگامی که تراشه های LED با قدرت بالا در حداکثر عملکرد کار می کنند، گرمای قابل توجهی تولید می کنند.که اغلب باعث زرد شدن مواد سنتی پوشاندن فسفر و از دست دادن بهره وری به دلیل عدم ثبات حرارتی کافی می شود. Achieving the delicate balance between high luminous efficiency and long lifespan in high-power lighting applications—such as laser lighting and automotive headlights—presents both a materials science challenge and a packaging technology dilemma.

مواد کلاسیکی پوشاندن فسفر در سناریوهای روشنایی با قدرت بالا با کاهش عملکرد شدید روبرو هستند.در حالی که سینتر کردن معمولی با دمای بالا می تواند مواد فسفر در شیشه (PiG) را تولید کندهمچنین، واکنش های رابط بین ماتریس و فسفر، لایه های مضر ایجاد می کنند که به طور چشمگیری کارایی نور را کاهش می دهد.

در مقابل، فرآیندهای مخلوط کننده دمای پایین در حال ظهور فرمول های متریکس شیشه ای را برای دمای پردازش پایین تر بهینه می کنند در حالی که یکپارچگی کریستالی فسفر را حفظ می کنند.این نوآوری نشان دهنده یک گام قابل توجهی در جهت حل مشکلات ثبات حرارتی است.

در این مطالعه از یک سیستم SiO2-P2O5-Al2O3-Na2O-K2O-BaO به عنوان ماتریس شیشه ای استفاده شده است، با کنترل دقیق نسبت اجزای (40:6:25:15:104) برای ایجاد یک شبکه شیشه ای بهینه شده:

• بهبود عملکرد:Na+ و K+ به طور موثر نقطه ذوب شیشه را کاهش دادند، در حالی که Ba2+ به طور قابل توجهی قدرت مکانیکی را بهبود بخشید. P5+ و Al3+ یک ساختار شبکه شیشه ای متراکم و پایدار تشکیل دادند.
• نوآوری در فرآیند:محققان با استفاده از تکنولوژی مخلوط کردن با دمای پایین، ترکیب دمای بالا را جایگزین کردند تا فسفرهای YAG: Ce را به طور یکنواخت در ماتریس شیشه منتشر کنند.پردازش در ۷۵۰ درجه سانتیگراد به حداقل رساندن آسیب به شبکه کریستالی فسفر.

یک مقایسه جامع بین نمونه های PiG (طریقه مخلوط کردن) و S-PiG (سنتر کردن سنتی) نشان داد:

• کارایی کوانتومی (IQE):نمونه های PiG به 88.03٪ بهره وری کوانتومی داخلی نزدیک به 93.72٪ از فسفر اصلی رسید و به طور قابل توجهی از S-PiG سنتی (84.97٪) برتر بود.
• ثبات حرارتی:در 423K، PiG 92.6٪ از شدت نورپردازی اولیه را در مقابل 90.3٪ S-PiG حفظ کرد.
• تبدیل فوتو الکتریکی:تحت تحریک لیزر آبی 4.26 W / mm2 ، PiG 222.41 lm / W کارایی نور را نشان داد. حتی در جریان بالا (1000 mA) ، 73.2٪ کارایی اولیه را حفظ کرد.با مقاومت حرارتی استثنایی.
• ساختار کوچک:تصویربرداری HRTEM رابط های شفاف فسفر شیشه ای را در نمونه های PiG با شبکه های کریستالی سالم (0,31 نانومتر فاصله) تأیید کرد و برتری روش مخلوط در جلوگیری از خوردگی رابط را ثابت کرد.

This research successfully resolves the longstanding conflict between thermal stability and luminous efficiency in high-power LED packaging through optimized glass matrix composition and low-temperature processingروش جدید مخلوط کردن نه تنها هزینه های تولید را کاهش می دهد بلکه قابلیت اطمینان مواد را در شرایط شدید افزایش می دهد.راه را برای پذیرش تجاری در نسل بعدی دستگاه های روشنایی سفید با قدرت بالا فراهم می کند.