Optimisation de luminophores – OPTILUM

Les lampes d'éclairage fluorescentes trichromatiques, dites à économie d'énergie, sont des systèmes dans lesquels un plasma de mercure génère une radiation ultraviolette (UV) et excite des luminophores qui émettent dans le visible. Les luminophores les plus courants sont (Y, Eu)2O3 (YOX) pour le rouge, (La,Ce,Tb)PO4 (LAP) pour le vert, et (Ba,Eu)MgAl10O17 (BAM) pour le bleu. - L'optimisation du rendement optique d'une couche de luminophore reste très empirique car le mécanisme global d'interaction des rayonnements UV avec les luminophores dépend de paramètres intrinsèques (propriétés optiques et rendement quantique dépendants de la structure) ou extrinsèques qui jouent sur la propagation de la lumière (morphologie, densification). Les phénomènes de vieillissement jouent un rôle primordial dans le rendement optique de ces luminophores. Ils sont liés aux défauts créés par l'interaction avec le plasma de mercure, les UV et l'élévation de température dans la lampe. Le but de ce projet est donc triple : - 1) Optimiser la mise en forme des luminophores à partir de précurseurs industriels déjà bien identifiés (Rhodia). Ce point nécessite de contrôler à la fois la structure cristalline du luminophore mais également sa microstructure. Des traitements thermiques en présence d'un fondant minoritaire permettent d'homogénéiser la répartition de taille des poudres, d'optimiser leur état de surface et éliminer les défauts de structure. Il s'agira de comprendre le mécanisme de croissance cristalline et de modification de microstructure par des expériences (ICME, LCMCP) et des modélisations numériques (XPMC). De même, la modélisation de la propagation des rayonnements (UV, visible) dans une couche de luminophores permettra de définir des paramètres permettant d'optimiser leur morphologie (densité, taille, épaisseur) vis-à-vis de leur rendement lumineux (XPMC, Rhodia) - 2) Mettre au point un système accéléré de mesure de la dégradation des luminophores permettant de simuler l'action conjuguée du flux UV, de la température, du plasma de mercure et de comparer les différents matériaux de façon standardisée (LOF, ISM). - 3) Comprendre les mécanismes de dégradation des luminophores par une étude structurale des luminophores dégradés. Proposer des solutions chimiques pour stabiliser les composés vis-à-vis de la formation de défauts soit par des dopages (éléments piégeant les défauts, bloquant la mobilité ionique) soit par des solutions de type enrobages ou couches passivantes (LCMCP). - L'objectif de ce projet est de proposer une méthodologie d'évaluation quantitative et de prévision du rendement global de luminescence d'une couche granulaire à son état initial comme au vieillissement. Les résultats de ce travail devraient permettre à Rhodia de proposer une fabrication pilote de luminophores optimisés pour des éclairages fluorescents. Mais cette méthodologie pourrait faciliter l'extrapolation à d'autres applications (lampes sans mercure, plasma display, LCD ...). - ...