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. / 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.

Cette thèse visait à concevoir et à synthétiser des matériaux hybrides organiques-inorganiques à luminescence contrôlée et à les étudier en tant que luminophores pour l'éclairage à LED. L'objectif final était d'obtenir une source de lumière blanche. En effet, les LED blanches commerciales sont constituées d'un dispositif émetteur bleu recouvert d'un luminophore jaune. La combinaison de ces deux couleurs produit une lumière blanche. Cependant, cette lumière n'est pas de bonne qualité car il lui manque une composante rouge. Cela entraîne un mauvais rendu des couleurs des objets éclairés par ces sources de lumière. Dans notre travail, des polymères conjugués de différentes couleurs d'émission ont été obtenus avec succès. En particulier, plusieurs émetteurs de blanc ont pu être isolés.Dans cette thèse, non seulement les procédures de synthèse et les caractérisations chimiques sont présentées en détail, mais également les études des propriétés photophysiques des polymères, en solution et à l'état solide. Des études à l'état solide ont été effectuées sur les polymères et sur les polymères dispersés dans une matrice polymère. Ces études ont permis d'identifier les facteurs limitants quant aux utilisations pratiques de ces matériaux. Des solutions ont été proposées pour améliorer les performances d’émission et de stabilité des matériaux. De plus, ces travaux ont permis d'introduire la 2,2’-bipyrimidine comme nouvelle unité constitutrice pour le développement de polymères conjugués. / This thesis aimed at designing and synthesizing organic-inorganic hybrid materials with controlled luminescence and at investigating them as phosphors for LED lighting. The final goal was to obtain a white source of light. Indeed, commercial white LEDs are made up of a blue emitting device covered with a yellow phosphor. Combining these two colors yields white light. However, this light is not of good quality as it lacks some red component. This results in a bad rendering of the colors of objects illuminated by these sources of light. In our work, conjugated polymers with different emission colors have successfully been obtained. In particular, several single white emitters have been isolated.In this PhD thesis, not only the synthetic procedures and chemical characterizations are presented in detail, but also the studies of the photophysical properties of the polymers, either in solution or in the solid state. Solid state studies were performed on the bulk polymers and on the polymers dispersed into a polymeric matrix. These studies have lead to identify the limiting factors that could hamper the use of the materials. Solutions have been proposed to improve the materials performance and stability. Furthermore, 2,2’-bipyrimidine has been introduced as a new synthon for designing and developing conjugated polymers.