چگونه پایداری حرارتی فسفر را بهبود بخشیم

بهبود پایداری حرارتی فسفرها برای افزایش طول عمر LED بسیار مهم است و عمدتاً از طریق اصلاح مواد و بهینه سازی فرآیند به دست می آید.

در مورد مواد، استفاده از طراحی ساختار هسته-پوسته، مانند پوشاندن ذرات فسفر با SiO₂ یا Al₂O₃، می تواند به طور موثر آنها را از اکسیداسیون در دمای بالا جدا کند. دوپینگ یون های خاکی کمیاب (به عنوان مثال، دوپینگ Ce³⁺ در نیتریدها) می تواند پایداری شبکه را افزایش دهد و به لومینوفور اجازه می دهد تا حتی در دمای 150℃ بیش از 90٪ راندمان خود را حفظ کند.

از نظر فرآیند، بهینه سازی شرایط پخت بسیار مهم است. استفاده از روش پخت گرمایش گرادیانی، کنترل سرعت گرمایش در 5℃/دقیقه، از ایجاد ریز ترک ها ناشی از انبساط و انقباض حرارتی سریع جلوگیری می کند. برای فسفرهای YAG، افزودن یک شار مناسب (به عنوان مثال، BaF₂) می تواند دمای پخت را کاهش داده و نقص های شبکه را کاهش دهد. در مرحله کپسوله سازی، انتخاب سیلیکون با هدایت حرارتی بالا (هدایت حرارتی >1.5W/m·K) و افزودن پرکننده های رسانای حرارتی نانو آلومینا می تواند دمای کار فسفر را 30-50℃ کاهش دهد.

فسفرهای نیترید جدید (مانند β-sialon) ذاتاً پایداری حرارتی عالی دارند و در دماهای بالای 200℃ کمتر از 5٪ افت درخشندگی نشان می دهند، که آنها را به انتخابی ایده آل برای روشنایی LED با توان بالا تبدیل می کند. از طریق بهینه سازی هم افزایی مواد و فرآیندها، فسفرهای مدرن اکنون می توانند به طور پایدار بیش از 5000 ساعت در محیط 180℃ کار کنند.