Light-emitting diodes based on Eu3+, Eu2+ or Tb3+-doped silicates for lighting and Circadian rhythm regulation - Bispo Junior, Airton Germano (2019)
Diodos emissores de luz branca (WLEDs) são as principais fontes de luz branca para iluminação e fundo de tela de displays devido ao alto brilho (800 lm) e eficácia luminosa (150 lm·W-1), alto tempo de vida útil (50.000 horas), baixo consumo energético (8,5 W), baixo preço (60 dólares em 20 anos de uso) e baixa toxicidade comparados a lâmpadas incandescentes e fluorescentes. Além dos WLEDs, LEDs monocromáticos têm ganhado atenção nos últimos anos devido ao comum consenso e entendimento da influência da luz na regulação do ritmo circadiano Humano e de plantas. Entretanto, os principais desafios são obter WLEDs com parâmetros ópticos de temperatura de cor correlata (4.500 K) e índice de renderização de cor (> 90) desejáveis e contornar o “green gap” na fabricação de LEDs emissores de luz verde. Desta forma, o objetivo desta tese de doutorado foi fabricar LEDs emissores de luz branca ou monocromática para iluminação, luz de tráfico e controle do ritmo circadiano. Para esta proposta, luminóforos emissores de luz verde (Ba2SiO4:Eu2+ e Ba2SiO4:Tb3+), amarela (Sr2SiO4:Eu2+) e vermelha (Ba2SiO4:Eu3+) foram sintetizados pela metodologia sol-gel, caracterizados e dispersos em filmes poliméricos (PVDF ou PMMA), aos quais foram utilizados para recobrir LEDs emissores na região espectral do UV. As condições de síntese dos luminóforos foram variadas a fim de otimizar a composição das fases e a emissão dos dopantes. A dispersão dos luminóforos em PMMA potencializa a emissão dos ativadores luminescentes, sendo que os luminóforos baseados em Ba2SiO4:Eu3+ e Ba2SiO4:Tb3+ mostram potencial para serem combinados a LEDs UV (250 nm), fazendo um dispositivo multifuncional que emite luz e também radiação UV, importante para o controle do ritmo circadiano de plantas e desinfecção em agricultura (cultivo indoor). Já os LEDs emissores de luz verde construídos combinando LEDs UV (365 nm) e filmes de Ba2SiO4:Eu2+/PMMA apresentaram eficácia luminosa e estabilidade radiante entre as melhores reportadas, sendo uma alternativa para suprir a ausência de LEDs emissores de luz verde com alta eficácia luminosa. Finalmente, WLEDs construídos combinando LEDs UV (395 nm) e filmes de Sr2SiO4:Eu2+/BAM:Eu2+/PMMA apresentaram valores de eficácia luminosa e estabilidade radiante entre os melhores reportados e temperatura de cor dependente da proporção dos luminóforos, podendo ser ajustada para aplicações em iluminação diurna (CCT = 6.000 K) e noturna (CCT = 4.500 K), além de usos em fototerapia.