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http://hdl.handle.net/10773/30894
Título: | Lanthanide-doped inorganic materials and organic-inorganic hybrids for solid-state lighting |
Outros títulos: | Materiais híbridos orgânicos-inorgânicos dopados com iões lantanídeos para iluminação de estado sólido |
Autor: | Ming Fang |
Orientador: | Carlos, Luís Dias André, Maria Rute de Amorim e Sá Ferreira Lianshe Fu |
Palavras-chave: | Solid-state lighting Light-emitting diodes White light emission Lanthanides Organic complexes Fluorescent dyes Carbon dots Sol-gel method Organic-inorganic hybrids Ureasils |
Data de Defesa: | 23-Dez-2020 |
Resumo: | The International Energy Agency estimated that lighting accounts
for ~19% of the total worldwide energy consumption. Light emitting diodes (LEDs) have higher efficiency compared to that
of conventional lighting sources. The commercial white-LEDs
(WLEDs) are based on broad-band Y3Al5O12:Ce3+ (YAG:Ce)
yellow phosphor in combination with blue LED chips through a
low cost and simple procedure, in which the YAG:Ce phosphor
is directly packed on the blue InGaN chip. However, such two colour-based WLEDs exhibit poor colour rendering index (CRI,
usually <75), high correlated colour temperature (CCT, >6500 K),
and chromaticity drifts, which cannot fully satisfy the applications
of lighting and backlighting of the displays. Also, LEDs still face
some other drawbacks such as the relatively low efficient green
emission, termed the ³green gap´ issXe. A promising alternative
strategy is based on the downshift of the electroluminescence of
near ultra-violet (NUV)/blue LEDs into the green spectral region
by UV/blue-down shifting phosphors. Thus, novel efficient white and green-emitting materials for the phosphor-converted LED
applications are required. In this thesis, organic-inorganic hybrids
(ureasils, d-U(600)) doped with green emitting Tb3+-based
complexes were applied in combination with NUV-LED chips to
fabricate efficient green LED prototypes. To improve CRI and
CCT of commercial WLEDs, novel blue-light excited
La2Ce2O7:Eu3+ red phosphors were also successfully
synthesised and characterized. Moreover, tuned white light
emitters involving d-U(600) hybrids doped with lanthanide
(Ln3+=Tb3+, Eu3+)-based complexes, fluorescent dyes (e.g.
coumarin), and carbon dots were also prepared and optically
characterised revealing intriguing CCT, CRI and photostability
towards novel WLEDs. A Agência Internacional de Energia estimou que o sector de iluminação representa cerca de 19% do consumo total de energia mundial. Os díodos emissores de luz (LEDs) têm maior eficiência em comparação com as fontes de iluminação convencionais. Os LEDs brancos comerciais (WLEDs) são baseados na combinação de LEDs azuis baseados em InGaN com o luminóforo Y3Al5O12:Ce3+ (YAG:Ce). Este material, que é um emissor de banda larga na região espectral do amarelo. é depositado de forma simples e a baixo custo sobre o LED azul. No entanto, a emissão deste WLEDs baseia-se na adição de duas cores tendo um índice de reprodução de cor baixo (CRI, geralmente <75), elevada temperatura de cor (CCT, > 6500 K) e variação de cromaticidade, que são claras desvantagens em aplicações de iluminação e retroiluminação. Para além destas desvantagens, estes LEDs ainda apresentam emissão na região do verde relativamente menos eficiente (usualmente designado em linguagem inglesa como ³green gap issue´). Uma estratégia alternativa a estes LEDs baseia-se na utilização de dispositivos emissores nas regiões espectrais do ultravioleta próximo (NUV) e do azul combinados com um material capaz de desviar esta emissão para a região do visível. Assim, novos materiais emissores eficientes quer de luz verde quer de luz branca para as aplicações em LEDs são necessários. Nesta tese, híbridos orgânicos-inorgânicos (ureasils, d-U(600)) dopados com complexos à base de Tb3+ emissores no verde foram combinados com NUV-LED comerciais para fabricar protótipos de LED verdes eficientes. Para melhorar o CRI e CCT dos WLEDs comerciais, novos luminóforos de La2Ce2O7:Eu3+ com emissão no vermelho e excitados com LEDs azuis foram, também, sintetizados e caracterizados. Na parte final da tese discute-se a contribuição de novos materiais emissores de luz branca sintonizável baseados em híbridos d-U(600) dopados com complexos de iões lantanídeos (Ln3+=Tb3+, Eu3+), corantes fluorescentes e pontos de carbono com propriedades óticas (CCT, CRI e fotoestabilidade) melhoradas, face ao estado da arte. |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/30894 |
Aparece nas coleções: | UA - Teses de doutoramento DEMaC - Teses de doutoramento |
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