Cuestiones fundamentales de la producción en masa y estrategias integrales de mitigación del PiG (fósforo en vidrio) (Tema 6)

La conductividad térmica de la matriz de vidrio PiG pura sólo oscila entre 0,8 y 1,5 W/mK. Con una densidad de potencia de iluminación láser superior a 1 W/mm², el calor no se puede disipar de manera eficiente, lo que provoca una extinción térmica del fósforo y una rápida atenuación del flujo luminoso.

Para vidrio con alto contenido de álcali expuesto a condiciones prolongadas de calor húmedo de 85 °C/85 % HR, los iones alcalinos migran a la superficie del material y corroen los fósforos de nitruro. Esto da como resultado una severa decadencia luminosa, desviación de las coordenadas de color y defectos de blanqueamiento de la superficie.

Los coeficientes de expansión térmica no coincidentes entre las partículas de vidrio y fósforo crean microespacios en la interfaz después del ciclo térmico, lo que reduce simultáneamente tanto la transmitancia de la luz como el rendimiento general de la conducción térmica.

Agregue trazas de rellenos conductores térmicos de Al₂O₃ y BN a nanoescala a la formulación de vidrio para aumentar la conductividad térmica a 3–8 W/mK y aumentar el umbral de resistencia de potencia del láser. Ensamble componentes PiG unidos con sustratos de aluminio o zafiro de alta conductividad para una aplicación práctica.

Eliminar las composiciones con alto contenido de litio y sodio, y adoptar formulaciones de vidrio basadas en óxidos de metales alcalinotérreos. Agregue un procedimiento de recocido a baja temperatura después de la sinterización para liberar la tensión residual interna y restringir la migración de iones alcalinos.

Ajuste las composiciones de vidrio para ajustar el índice de refracción y los coeficientes de expansión térmica, reduciendo la brecha de propiedades entre la matriz de vidrio y los fósforos YAG/nitruro, de modo que no se generen microfisuras interfaciales después de ciclos térmicos repetidos.