Bio- HLEDs: Color filters based on biogenic materials for lighting applications

• Autores: Verónica Fernández-Luna García
• Directores de la Tesis: Rubén Darío Costa Riquelme (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 187
• Títulos paralelos:
  • Bio-HLEDs: Filtros de color basados en materiales biogénicos para aplicaciones de iluminación
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Rojo Pérez (presid.), Antonio Benayas Hernández (secret.), Pedro Braña Coto (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Materiales Avanzados y Nanotecnología por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Física
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    La iluminación de estado sólido (solid-state lighting—SSL en inglés) es uno de los mayores logros del siglo XX. La SSL ha cambiado drásticamente el estilo de vida moderno con respecto a la iluminación general (light-emitting diodes—LED en inglés), dispositivos y pantallas planas (organic light-emitting diodes—OLED en inglés) y pequeños sistemas de etiquetado (light-emitting electrochemical cells—LEC en inglés). Hoy en día, con la creciente preocupación por el medio ambiente y la salud, es necesario una transición hacia sistemas de iluminación sostenibles, ecológicos y con un rendimiento similar al de la tecnología anterior. En este sentido, varios grupos de investigación se han inspirado en algunos de los sistemas sostenibles que se observan en la naturaleza, y basándose en ellos, han diseñado tecnologías disruptivas. Esta transición se puede llevar a cabo de manera fácil y eficiente simplemente estudiando cómo la naturaleza ha manipulado y optimizado la emisión de luz. Siguiendo este razonamiento, varios materiales biológicos y/o biocompatibles, con propiedades adecuadas para aplicaciones de iluminación, han reemplazado algunos componentes caros e insostenibles que se encuentran en los dispositivos actuales utilizados para el alumbrado.

    Un campo que recientemente ha emergido en la biofotónica estudia la combinación de sistemas de chip emisores de luz con filtros de color biológicos llamados biofósforos. Estos compuestos híbridos están destinados a desarrollar nuevos biomateriales a medida, y/o materiales biomiméticos, y elementos para aplicaciones en láser e iluminación. Todo esto está promoviendo la investigación dirigida al desarrollo de diodos bio-híbridos (Bio-hybrid light-emitting diodes—Bio-HLED en inglés). En este contexto, esta tesis doctoral tiene como objetivo estudiar y analizar el uso de compuestos naturales para su aplicación como biofósforos, combinados con diferentes materiales de encapsulación biodegradables. Este trabajo está dirigido a abordar las crecientes preocupaciones relacionadas con la sostenibilidad de los materiales activos, la viabilidad de los procesos de reciclaje, los problemas de salud relacionados con el brillo y la calidad de la luz de los dispositivos de iluminación, y la búsqueda de vías inexploradas para el diseño de una nueva generación de Bio-HLEDs

  • English

    Solid-state lighting (SSL) is one of the major accomplishments of the 20th century. It has dramatically changed our modern life with respect to general illumination (light-emitting diodes—LEDs), flat devices and displays (organic light-emitting diodes—OLEDs), and small labeling systems (light-emitting electrochemical cells—LECs). Nowadays, the increasing concern for the environment and human health is fueling the transition towards green, eco-friendly, and equally performing lighting systems. In this regard, several groups are focused on bio-inspired sustainable systems for SSL technologies. Hence, the transition to a bio-hybrid device is successfully evolving through the observation on how natural systems manipulate light. Following this rationale, various natural and biocompatible materials with suitable properties for lighting applications have already replaced some expensive and unsustainable components of current lighting devices.

    In this regard, a recent emerging field in biophotonics is the combination of both, light-emitting chips and biological color filters or biophosphors. These hybrid combinations are targeted to develop new tailored biomaterials, and/or biomimetic materials, and concepts for color down-conversion purposes for laser and illumination applications. A leading example is the development of bio-hybrid light-emitting diodes (Bio-HLEDs).

    This PhD thesis aims to study and analyze the combination of natural-based emitters with different encapsulating materials as biophosphors. This work is targeted to address the increasing concerns involving the sustainability of the active materials, recycling processes, human health issues related to the brightness and light quality of the lighting devices, and the search of unexplored pathways for the design of Bio-HLEDs