Cómo mejorar la estabilidad térmica del fósforo

Mejorar la estabilidad térmica de los fósforos es crucial para extender la vida útil de los LED, lo cual se logra principalmente mediante la modificación de materiales y la optimización del proceso.

En cuanto a los materiales, emplear un diseño de estructura núcleo-capa, como recubrir las partículas de fósforo con SiO₂ o Al₂O₃, puede aislarlas eficazmente de la oxidación a altas temperaturas. La dopaje con iones de tierras raras (por ejemplo, dopaje con Ce³⁺ en nitruros) puede mejorar la estabilidad de la red cristalina, permitiendo que el luminóforo mantenga más del 90% de eficiencia incluso a 150℃.

En términos de proceso, optimizar las condiciones de sinterización es primordial. Usar un método de sinterización con calentamiento gradual, controlando la velocidad de calentamiento a 5℃/min, evita las microfisuras causadas por la rápida expansión y contracción térmica. Para los fósforos YAG, agregar un fundente apropiado (por ejemplo, BaF₂) puede disminuir la temperatura de sinterización y reducir los defectos de la red cristalina. En la etapa de encapsulación, seleccionar silicona de alta conductividad térmica (conductividad térmica >1.5W/m·K) y agregar rellenos nano-alúmina conductores de calor puede reducir la temperatura de trabajo del fósforo en 30-50℃.

Los nuevos fósforos de nitruro (como β-sialon) poseen inherentemente una excelente estabilidad térmica, exhibiendo menos del 5% de decaimiento luminoso a altas temperaturas de 200℃, lo que los convierte en una opción ideal para la iluminación LED de alta potencia. A través de la optimización sinérgica de materiales y procesos, los fósforos modernos ahora pueden operar de manera estable durante más de 5000 horas en un entorno de 180℃.