Novo processo aumenta o vidro YAG Ce para iluminação de alta potência

Quando os chips LED de alta potência operam em desempenho máximo, geram calor significativo,frequentemente fazendo com que os materiais tradicionais de encapsulamento de fósforo ficem amarelados e percam eficiência devido à estabilidade térmica insuficiente. 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.

Os materiais tradicionais de encapsulamento de fósforo enfrentam uma degradação grave do desempenho em cenários de iluminação de alta potência.Enquanto a sinterização convencional a altas temperaturas pode produzir materiais com fósforo em vidro (PiG), a sinterização convencional a altas temperaturas pode produzirAlém disso, as reações interfaciais entre a matriz e o fósforo criam camadas prejudiciais, reduzindo drasticamente a eficiência luminosa.

Em contraste, os processos emergentes de agitação a baixa temperatura otimizam as formulações de matriz de vidro para baixar as temperaturas de processamento, preservando a integridade cristalina do fósforo.Esta inovação representa um importante passo em frente na abordagem dos problemas de estabilidade térmica.

O estudo utilizou um sistema SiO2-P2O5-Al2O3-Na2O-K2O-BaO como matriz de vidro, com controlo preciso das proporções dos componentes (40:6:25:15:10:4) para criar uma rede de vidro otimizada:

• Melhoria do desempenho:O Na+ e o K+ reduziram efetivamente o ponto de fusão do vidro, enquanto o Ba2+ melhorou significativamente a resistência mecânica.
• Inovação de processos:Os pesquisadores substituíram a co-sinterização tradicional a alta temperatura por tecnologia de agitação a baixa temperatura para dispersar uniformemente os fósforos YAG:Ce na matriz de vidro.Processamento a 750 °C, minimizando os danos ao retículo de cristais de fósforo.

Uma comparação abrangente entre as amostras PiG (método de agitação) e S-PiG (sinterização tradicional) revelou:

• Eficiência Quântica (IQE):As amostras de PiG alcançaram uma eficiência quântica interna de 88,03% – perto dos 93,72% do fósforo original – e superaram significativamente o S-PiG tradicional (84,97%).
• Estabilidade térmica:A 423K, o PiG manteve 92,6% da intensidade de luminescência inicial contra 90,3% do S-PiG.
• Conversão fotoelétrica:Sob a excitação de laser azul de 4,26 W/mm2, o PiG demonstrou uma eficiência luminosa de 222,41 lm/W. Mesmo em alta corrente (1000 mA), ele manteve uma eficiência inicial de 73,2%.Exibindo uma resistência térmica excepcional.
• Microestrutura:A imagem HRTEM confirmou interfaces transparentes de fósforo-vidro em amostras de PiG, com redes cristalinas intactas (0,31 nm de espaçamento), provando a superioridade do método de agitação na prevenção da corrosão da interface.

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 processingO método inovador de agitação não só reduz os custos de produção, mas também aumenta a fiabilidade do material em condições extremas.Preparando o caminho para a adoção comercial de dispositivos de iluminação branca de alta potência da próxima geração.