Airton Germano Bispo Júnior.

Diodos emissores de luz branca (WLEDs) são as principais fontes de luz branca para iluminação, luz de tráfico ou luz de fundo de telas devido a longa vida útil (50.000 h), alto brilho (800 lm) e eficácia luminosa (150 lm·w-1), baixo consumo energético (8,5 W), custo benefício favorável (60 dólares de gasto durante 20 anos) e propriedades ambientalmente amigáveis comparados a lâmpadas incandescentes e fluorescentes. Entretanto, alguns inconvenientes relacionados a qualidade da cor branca ainda precisam ser melhorados, já que o principal WLED disponível comercialmente apresenta coloração branca azulada, classificada como luz branca fria, danosa para o ser Humano, levando em consideração a regulação do ritmo circadiano. Para superar este problema, novas estratégias baseadas na fabricação de WLEDs combinando chips de LEDs UV e luminóforos emissores de luz branca têm-se emergido no campo de iluminação de estado solido. Neste caso, os principais desafios são fabricar luminóforos que combinem altos rendimentos quânticos de emissão (> 50%), emissão de luz branca quente com alto índice de renderização de cor (> 90) e alta estabilidade térmica da luminescência. Assim, esta proposta lida com a fabricação de novos luminóforos emissores de luz branca baseados em Sr3SiO5 ou Ca2MgSi2O7 dopados com Ce3+, Tb3+ e Eu3+ ou Ce3+, Eu2+ e Mn2+, visando combinar a emissão azul do Ce3+, verde do Tb3+ e vermelha do Eu3+ ou azul do Ce3+, verde do Eu2+ e vermelha do Mn2+ nestas matrizes. O Ce3+ ainda terá o papel de sensibilizador da luminescência do Eu3+, Tb3+ e Mn2+. O principal desafio desta proposta será a otimização das concentrações dos ativadores luminescentes, a fim de favorecer os processos de transferência de energia, acarretando emissão de luz branca com alto rendimento quântico (> 50 %). Os luminóforos serão combinados a LEDs UV, para fabricar os dispositivos WLEDs com temperatura de cor correlacionada (< 3.500 K), índice de renderização de cor (> 90) e alta eficácia luminosa (> 100 lm·W 1) requeridos para aplicação de luz branca quente em iluminação noturna.

A preocupação global atual com a produção de energia e a demanda por formas de geração de luz mais eficiente tem levado os cientistas a desenvolver novas materiais para aplicação em dispositivos de iluminação de estado sólido. Neste sentido, fontes de luz branca a partir de diodos emissores de luz (LEDs) são consideradas a nova geração da iluminação devido à elevada eficiência de emissão, maior tempo de vida útil, maior reprodutibilidade da luz emitida, diminuição de emissão de radiação UV e temperaturas relativamente menores de funcionamento em comparação a lâmpadas fluorescentes e incandescentes. Nos LEDs, a luz branca pode ser obtida pela combinação de luminóforos vermelhos, verdes, amarelos ou azuis que quando excitados por um chip emissor de luz UV ou azul geram ao observador uma sensação de luz branca. Entretanto, estes dispositivos comerciais têm apresentado algumas desvantagens como índice de renderização de cor relativamente baixo e baixa estabilidade da temperatura de cor. Neste sentido, neste trabalho está sendo proposta a fabricação de diodos emissores de luz utilizando LEDs UV comerciais e luminóforos emissores de luz azul, verde, amarela ou vermelha baseada em Ba2SiO4 dopado com Eu3+, Eu2+, Tb3+ ou Dy3+. Os luminóforos dopados com Eu3+ e Tb3+ foram previamente sintetizados pela metodologia sol-gel durante os dois anos iniciais do doutorado do candidato e os dopados com Eu2+ e Dy3+ serão sintetizados na Universidade de Aveiro. Para a construção da camada emissora do LED, duas metodologias serão testadas, a primeira envolvendo deposição eletroforética e a segunda a deposição de uma suspensão do luminóforo em cianoacrilato via ?casting?. Após a otimização da deposição, a composição da camada emissora será variada com os diferentes luminóforos a fim de obter emissão de luz branca eficiente.

Fontes de luz branca a partir de diodos emissores de luz (LEDs) são consideradas a próxima geração da iluminação devido à elevada eficiência de emissão, maior tempo de vida útil, maior reprodutibilidade da luz emitida, diminuição de emissão de radiação UV e temperaturas relativamente menores de funcionamento em comparação a lâmpadas fluorescentes e incandescentes. Em LEDs, a luz branca pode ser obtida pela combinação de luminóforos vermelhos, verdes e azuis que quando excitados por um chip emissor de luz UV ou azul geram ao observador uma sensação de luz branca. Luminóforos dopados com íon terras raras (grupo dos lantanídeos incluso escândio e ítrio), como Ba2SiO4:Eu3+, Ba2SiO4:Eu2+, Ba2SiO4:Tb3+ e Ba2SiO4:Eu3+,Tb3+ apresentam potencial para serem aplicados como componentes da camada emissora de LEDs brancos devido a elevada estabilidade térmica, elétrica e química. A aplicação dos íons terras raras em materiais luminescentes geralmente está associada à habilidade de substituir cátions formadores de rede com propriedades semelhantes em matrizes inorgânicas tais como silicatos. A síntese de luminóforos a base de silicatos, proposta central deste estudo, pode ser realizada pela via sol-gel, um processo bastante aplicado para a produção de materiais opticamente ativos a temperaturas relativamente baixas. O processo sol-gel é altamente versátil, pois permite a obtenção de uma série de materiais tais como cerâmicas, fibras, filmes finos e vidros. Luminóforos obtidos pela via sol-gel, por sua vez, podem ser utilizados na fabricação de filmes emissores de luz via técnica de deposição eletroforética, aplicáveis na construção de camadas emissoras de LEDs brancos, ou até mesmo de telas de televisores ou computadores. O método de deposição eletroforética já é um padrão na literatura para a produção da camada emissora de LEDs brancos devido à simplicidade na obtenção dos filmes e possibilitar que materiais insolúveis sejam depositados devido à interação de cargas na superfície com um campo elétrico externo. Desta forma o objetivo deste projeto é investigar as propriedades estruturais, morfológicas e espectroscópicas de silicatos dopados com Eu3+, Eu2+ ou Tb3+ e codopados com Eu3+ e Tb3+ em diferentes porcentagens, sintetizados via sol-gel a partir de acetato de bário e TEOS (tetraetoxisilano). Após a síntese e modulação das propriedades dos sistemas, visa-se também a fabricação de filmes luminescentes utilizando a técnica de deposição eletroforética aplicável em camada emissora de LEDs brancos ou então em displays de celulares, computadores ou aparelhos televisores.