Luminophores inorganiques sans terre rare pour l'éclairage LEDs : synthèse, caractérisations et évaluation des performances

par Anthony Barros

Thèse de doctorat en Chimie, Science des Matériaux

Sous la direction de Geneviève Chadeyron et de Philippe Boutinaud.

Le président du jury était Rachid Mahiou.

Le jury était composé de Bernard Moine, Isabelle Gautier-Luneau, Francis Vocanson.

Les rapporteurs étaient Bernard Moine, Isabelle Gautier-Luneau.


  • Résumé

    Ce travail de thèse porte la synthèse et la caractérisation d’un luminophore rouge inorganique sans terres rares de formulation Na2SiF6 : Mn4+. Un protocole de synthèse originale des matrices fluorures A2MF6 : Mn4+ (A = Na, K ; M = Si, Ti) par un procédé sol-gel a ainsi été mis au point. Cette synthèse brevetée et industrialisable permet d’obtenir des composés avec un rendement quantique absolu supérieur à 50% sous excitation LED bleue. Plusieurs analyses structurales, microstructurales, et à sondes locales ont permis de caractériser précisément les composés synthétisés. Le deuxième volet important de ce travail a été la construction d’une enceinte de vieillissement permettant de suivre l’évolution des propriétés de luminescence des luminophores en fonction du temps sous l’effet combiné d’un stress hydrique, thermique et photonique. Les mesures, entièrement automatisées, nous ont permis d’établir des lois cinétiques de dégradation du flux lumineux à partir desquels des facteurs de maintenance (L90, L70, L50, etc…) ont pu être déterminés. De plus, un mécanisme de dégradation de cette famille de luminophores a été proposé. Finalement, un prototype d’éclairage à base de LEDs bleues intégrant une couche de conversion constituée des luminophores Na2SiF6 : Mn4+ et YAG : Ce3+, Gd3+ a conduit à des caractéristiques très prometteuses.

  • Titre traduit

    Rare-earth-free inorganic phosphors for LED lighting : synthesis, characterisations and performance assessment


  • Résumé

    This PhD work deals with the synthesis and characterization of a rare earth-free inorganic red phosphor of Na2SiF6: Mn4+ formulation. An original synthesis protocol of fluoride matrices A2MF6: Mn4+ (A = Na, K, M = Si, Ti) by a sol-gel process has been developed. This patented and industrializable synthesis allows to obtain compounds with an absolute quantum yield greater than 50% under blue LED excitation. Several structural, microstructural and local probe analyzes have made it possible to precisely characterize the synthesized compounds. The second important part of this work was the design of an aging chamber to follow the evolution of phosphor luminescence properties as a function of time under the combined effect of hydrous, thermal and photonic stress. Measurements, fully automated, allowed us to establish kinetic laws of luminous flux degradation from which maintenance factors (L90, L70, L50, etc. ...) could be determined. Moreover, a degradation mechanism of this family of phosphors has been proposed. Finally, a blue LED lighting prototype incorporating a conversion layer consisting of Na2SiF6: Mn4+ and YAG: Ce3+, Gd3+ phosphors led to very promising characteristics.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 27-06-2021

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Clermont Auvergne. Bibliothèque numérique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.