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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4310| Síntesis y caracterización del material luminiscente Mg2Al4Si5O18:Eu2+ y su aplicación en dispositivos de iluminación de estado sólido de luz blanca Synthesis and Characterization of the Luminescent Material Mg₂Al₄Si₅O₁₈:Eu²⁺ and Its Application in Solid-State White Light-Emitting Devices | |
| Alexei Miridonov Pavlov | |
| GUSTAVO ALONSO HIRATA FLORES Heriberto Márquez Becerra | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| europio, cordierita, combustión, LED, iluminación europium, cordierite, combustion synthesis, LED, lighting | |
| En este trabajo se llevó a cabo la síntesis, caracterización y aplicación del material luminiscente rojo Mg2Al4Si5O18:Eu2+, con el objetivo de integrarlo en un prototipo de dispositivo de luz blanca. Para ello, el material obtenido fue mezclado con el material luminiscente comercial YAG:Ce y aplicado sobre un LED azul como fuente de excitación. La síntesis del Mg2Al4Si5O18:Eu2+ se realizó mediante el método de combustión de solución, seguido de un tratamiento térmico en atmósfera reductora de N2/H2 a temperaturas entre 1300°C y 1400°C. La fase cristalina obtenida fue identificada como α-cordierita, confirmada mediante análisis de difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM). Adicionalmente, las muestras fueron caracterizadas mediante diversas técnicas para estudiar su morfología y composición elemental. Las propiedades fotoluminiscentes del material revelaron dos bandas de emisión de alta intensidad: una emisión ancha en la región azul (465–488 nm) bajo excitación UV (365 nm), y una banda de emisión en rojo centrada en torno a los 617 nm, observada bajo excitación azul (465 nm), coincidente con la emisión típica de los LEDs azules. Esta última propiedad resulta especialmente relevante para su aplicación en dispositivos de iluminación de estado sólido. Con el fin de evaluar su desempeño, se fabricó un prototipo de lámpara de luz blanca basado en un LED azul recubierto con una mezcla de YAG:Ce y Mg2Al4Si5O18:Eu2+. El análisis espectral del dispositivo demostró una mejora sustancial en el índice de reproducción cromática (CRI), el cual se incrementó de 48.8 y 73.0, valores correspondientes al sistema con solo YAG:Ce, hasta 82.2 al incorporar la α-cordierita dopada con Eu2+. Los resultados obtenidos en este estudio confirman que la α-cordierita dopada con Eu2+, sintetizada mediante el método propuesto, posee propiedades espectrales destacadas que la posicionan como un material con alto potencial para su integración con YAG:Ce en sistemas de iluminación de estado sólido. La combinación de ambos materiales permite obtener luz blanca de mayor calidad utilizando LEDs azules convencionales, lo que representa una alternativa viable para el desarrollo de dispositivos de luz blanca con aplicaciones potenciales en tecnología de iluminación avanzada. In this work, the synthesis, characterization, and application of the red-emitting phosphor Mg₂Al₄Si₅O₁₈:Eu²⁺ were carried out, with the aim of integrating it into a prototype of a white light-emitting device. For this purpose, the synthesized material was blended with the commercial phosphor YAG:Ce and applied onto a blue LED serving as the excitation source. The Mg₂Al₄Si₅O₁₈:Eu²⁺ was synthesized via solution combustion synthesis followed by a heat treatment under a reducing N₂/H₂ atmosphere at temperatures ranging from 1300 °C to 1400 °C. The resulting crystalline phase was identified as αcordierite, confirmed by X-ray diffraction (XRD) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Additionally, the samples were characterized using various techniques to analyze their morphology and elemental composition. The photoluminescence properties of the material revealed two high-intensity emission bands: a broad emission in the blue region (465–488 nm) under UV excitation (365 nm), and a red emission band centered around 617 nm under blue light excitation (465 nm), matching the emission wavelength of standard blue LEDs. This latter feature is particularly relevant for its application in solid-state lighting devices. To evaluate its performance, a prototype of a white light-emitting lamp was fabricated using a blue LED coated with a mixture of YAG:Ce and Mg₂Al₄Si₅O₁₈:Eu²⁺. Spectral analysis of the device demonstrated a substantial improvement in the color rendering index (CRI), which increased from 48.8 and 73.0—values corresponding to the system using only YAG:Ce—to 82.2 upon incorporating Eu²⁺- doped α-cordierite. The results obtained in this study confirm that Eu²⁺-doped α-cordierite synthesized via the proposed method exhibits outstanding spectral properties, positioning it as a highly promising material for integration with YAG:Ce in solid-state lighting systems. The combination of both materials enables the production of higher-quality white light using conventional blue LEDs, representing a viable alternative for the development of white-light-emitting devices with potential applications in advanced lighting technology. | |
| CICESE | |
| 2025 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Miridonov Pavlov, A. 2025. Síntesis y caracterización del material luminiscente Mg2Al4Si5O18:Eu2+ y su aplicación en dispositivos de iluminación de estado sólido de luz blanca. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 83 pp. | |
| OPTICA FÍSICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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| tesis_ Alexei Miridonov Pavlov_2025.pdf | Descripción completa de la tesis | 8.07 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |