Knoop microhardness and FT-Raman evaluation of composite resins: influence of opacity and photoactivation source

The aim of this study was to evaluate the degree of conversion by Knoop microhardness (KHN) and FT-Raman spectroscopy (FTIR) of one nanofilled (Filtek Supreme-3M-ESPE [FS]) and one microhybrid composite (Charisma-Heraeus-Kulzer [CH]), each with different opacities, namely enamel, dentin, and translucent, which were photo-activated by a quartz-tungsten-halogen lamp (QTH) and a light-emitting diode (LED). Resin was bulk inserted into a disc-shaped mold that was 2.0 mm thick and 4 mm in diameter, obtaining 10 samples per group. KHN and FTIR values were analyzed by two-way ANOVA and Tukey's tests (α = 0.05). Nanofilled resin activated by a LED presented higher microhardness values than samples activated by a QTH for dentin opacity (p < 0.05). The microhybrid resin showed no differences in KHN or FTIR values with different activation sources or opacity. The nanofilled dentin and enamel resins showed lower FTIR values than the translucent resin. The KHN values of the translucent resins were not influenced by the light source.

Effects of Infrared-LED Illumination Applied During High-Intensity Treadmill Training in Postmenopausal Women

Background data: Technology and physical exercise can enhance physical performance during aging. Objective: The purpose of this study was to investigate the effects of infrared-light-emitting diode (LED) illumination (850 nm) applied during treadmill training. Materials and methods: Twenty postmenopausal women participated in this study. They were randomly divided into two groups. The LED group performed treadmill training associated with infrared-LED illumination (n = 10) and the control group performed only treadmill training (n = 10). The training was performed during 3 months, twice a week during 30 min at intensities between 85 and 90% of maximal heart rate. The irradiation parameters were 31 mW/cm(2), treatment time 30 min, 14,400 J of total energy and 55.8 J/cm(2) of fluence. Physiological, biomechanical, and body composition parameters were measured at the baseline and after 3 months. Results: Both groups improved the time of tolerance limit (Tlim) (p < 0.05) during submaximal constant-speed testing. The peak torque did not differ between groups. However, the results showed significantly higher values of power [from 56 +/- 10 to 73 +/- 8W (p = 0.002)] and total work [from 1,537 +/- 295 to 1,760 +/- 262 J (p = 0.006)] for the LED group when compared to the control group [power: from 58 +/- 14 to 60 +/- 15W (p >= 0.05) and total work: from 1,504 +/- 404 to 1,622 +/- 418 J (p >= 0.05)]. The fatigue significantly increased for the control group [from 51 +/- 6 to 58 +/- 5 % (p = 0.04)], but not for the LED group [from 60 +/- 10 to 60 +/- 4 % (p >= 0.05)]. No significant differences in body composition were observed for either group. Conclusions: Infrared-LED illumination associated with treadmill training can improve muscle power and delay leg fatigue in postmenopausal women.

Multi-commutation in spectrometry

We review recent developments in manifold components and the introduction of light-emitting-diode technology in spectroscopic detection in order to evaluate the tremendous possibilities offered by multi-commutation for infield and in-situ measurements, based on the use of multi-pumping and low-voltage, portable batteries, which make possible a dramatic reduction in size, weight and power requirements of spectrometric devices. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Neural network model for designing automotive devices using SMD LED

The advantages offered by the electronic component LED (Light Emitting Diode) have resulted in a quick and extensive application of this device in the replacement of incandescent lights. In this combined application, however, the relationship between the design variables and the desired effect or result is very complex and renders it difficult to model using conventional techniques. This paper consists of the development of a technique using artificial neural networks that makes it possible to obtain the luminous intensity values of brake lights using SMD (Surface Mounted Device) LEDs from design data. This technique can be utilized to design any automotive device that uses groups of SMD LEDs. The results of industrial applications using SMD LED are presented to validate the proposed technique.

Controlling the luminescence properties of poly(p-phenylene vinylene) entrapped in Langmuir and Langmuir-Blodgett films of stearic acid

Properties of hybrid films can be enhanced if their molecular architecture is controlled. In this paper, poly (p-phenylene vinylene) was mixed with stearic acid in order to form stable hybrid Langmuir monolayers. Surface properties of these films were investigated with measurements of surface pressure, and also with polarization modulation infrared reflection-absorption spectroscopy (PM-IRRAS). The films were transferred from the air-water interface to solid supports through the Langmuir-Blodgett technique, and the viability of the film as optical device was investigated with fluorescence spectroscopy. Comparing the fluorescent spectra for the polymer in solution, as a casting film, and as an LB film, the emission bands for LB films were narrower and appeared at lower wavelengths. The interactions between the film components and the design for the LB film may take advantage of the method to immobilize luminescent polymers in mixed ultrathin films adsorbed in solid matrices. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Synthesis and characterization of semiconductor polymers having different phenylene-vinylene conjugation lengths

We have synthesized phenylene-vinylene (PV) polymers containing segments with different conjugation lengths interspaced by random distributed aliphatic segments. Infrared (IR) and ultraviolet-visible (UV-vis) spectroscopies, hydrogen nuclear magnetic resonance ((1)H NMR) spectrometry and differential scanning calorimetry (DSC) were used to characterize the prepared copolymers` structures. Polymers molecular weights were determined by gel permeation chromatography (GPC). The effect of polymer structure and composition on emission properties was studied by fluorescence (PL) spectroscopy under different irradiation wavelength. The emission energy shift due to segments with longer conjugation lengths was minor owed to the low polymerization degree achieved.

Comparative study of laser and LED systems of low intensity applied to tendon healing

The aim of this study was to compare the effects of Low-intensity Laser Therapy (LILT) and Light Emitting Diode Therapy (LEDT) of low intensity on the treatment of lesioned Achilles tendon of rats. The experimental model consisted of a partial mechanical lesion on the right Achilles tendon deep portion of 90 rats. One hour after the lesion, the injured animals received applications of laser/LED (685, 830/630, 880 nm), and the same procedure was repeated at 24-h intervals, for 10 days. The healing process and deposition of collagen were evaluated based on a polarization microscopy analysis of the alignment and organization of collagen bundles, through the birefringence (optical retardation-OR). The results showed a real efficiency of treatments based on LEDT and confirmed that LILT seems to be effective on healing process. Although absence of coherence of LED light, tendon healing treatment with this feature was satisfactory and can certainly replace treatments based on laser light applications. Applications of infrared laser at 830 nm and LED 880 nm were more efficient when the aim is a good organization, aggregation, and alignment of the collagen bundles on tendon healing. However, more research is needed for a safety and more efficient determination of a protocol with LED.

Optical properties of metallic films for vertical-cavity optoelectronic devices

We present models for the optical functions of 11 metals used as mirrors and contacts in optoelectronic and optical devices: noble metals (Ag, Au, Cu), aluminum, beryllium, and transition metals (Cr, Ni, Pd, Pt, Ti, W). We used two simple phenomenological models, the Lorentz-Drude (LD) and the Brendel-Bormann (BB), to interpret both the free-electron and the interband parts of the dielectric response of metals in a wide spectral range from 0.1 to 6 eV. Our results show that the BE model was needed to describe appropriately the interband absorption in noble metals, while for Al, Be, and the transition metals both models exhibit good agreement with the experimental data. A comparison with measurements on surface normal structures confirmed that the reflectance and the phase change on reflection from semiconductor-metal interfaces (including the case of metallic multilayers) can be accurately described by use of the proposed models for the optical functions of metallic films and the matrix method for multilayer calculations. (C) 1998 Optical Society of America.

Pulpal heat changes with newly developed resin photopolymerisation systems

Composite resin is a widely-used direct tooth coloured restorative material. Photoactivation of the polymerisation reaction can be achieved by visible blue light from a range of light sources, including halogen lamps, metal halide lamps, plasma arc lamps, and Light Emitting Diode (LED) lights. Concerns have been raised that curing lights may induce a temperature rise that could be detrimental to the vitality of the dental pulp during the act of photoactivation. The present study examined heat changes associated with standardised class V restorations on the buccal surface of extracted premolar teeth, using a curing time of 40 seconds. The independent effects of type of light source, resin shade and remaining tooth thickness were assessed using a matrix experimental design. When a conventional halogen lamp, a metal halide lamp and two different LED lights were compared, it was found that both LED lamps elicited minimal thermal changes at the level of the dental pulp, whereas the halogen lamp induced greater changes and the metal halide lamp caused the greatest thermal insult of all the light sources. These thermal changes were influenced by resin shade, with different patterns for LED versus halogen or halide sources. Thermal stress reduced as the remaining thickness of tooth structure between the pulp and the cavity floor increased. From these results, it is concluded that LED lights produce the least thermal insult during photopolymerisation of composite resins.

Quantum dynamics of spin polarized optoelectronic processes

We study the quantum dynamics of the emission of multimodal polarized light in light emitting devices (LED) due to spin polarized carriers injection. We present the equations for photon number and carrier numbers, and calculate the polarisation degree of the light generated by LED. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Fotodetector e dispositivo WDM integrados

Ao longo deste trabalho é apresentada a caracterização optoelectrónica de uma estrutura semicondutora empilhada de fotodíodos PIN (Positive-Intrinsic-Negative), baseados em silício amorfo hidrogenado (a-Si:H - Hydrogenated Amorphous Silicon) e siliceto de carbono amorfo hi-drogenado (a-SiC:H - Hydrogenated Amorphous Silicon Carbide), em que ambos funcionam como filtros ópticos na zona visível do espectro electromagnético e cuja sensibilidade espectral na região do visível é modulada pelo sinal de tensão eléctrico aplicado e pela presença de polarização óptica adicional (radiação de fundo). Pretende-se utilizar a característica de sensor de cor destes dispositivos semicondutores para realizar a demultiplexagem de sinais ópticos e desenvolver um algoritmo que permita fazer o reco-nhecimento autónomo do sinal transmitido em cada canal, tendo em vista a utilização de vários ca-nais para a transmissão de sinais a curta distância. A transmissão destes sinais deverá ser suportada no meio de transmissão fibra óptica, que constituirá uma importante mais-valia na optimização do sistema WDM (Wavelength Division Mul-tiplexing), permitindo optimizar a transmissão de sinais. Pelas suas capacidades intrínsecas, as fi-bras ópticas de plástico (POF - Plastic Optical Fibers) são uma solução adequada para a transmis-são de sinais no domínio visível do espectro electromagnético a curtas distâncias. Foi realizada uma sucinta caracterização optoelectrónica da estrutura semicondutora sob diferentes condições de iluminação, variando o comprimento de onda e a iluminação de fundo que influencia a resposta espectral do dispositivo semicondutor, variando as cores dos fundos inciden-tes, variando o lado incidente do fundo sobre a estrutura semicondutora, variando a intensidade des-ses mesmos fundos incidentes e também variando a frequência do sinal de dados. Para a transmissão dos sinais de dados foram utilizados três dispositivos LED (Light-Emitting Diode) com as cores vermelho (626nm), verde (525nm) e azul (470nm) a emitir os respec-tivos sinais de dados sobre a estrutura semicondutora e onde foram aplicadas diversas configurações de radiação de fundo incidente, variando as cores dos fundos incidentes, variando o lado incidente do fundo sobre a estrutura semicondutora e variando também a intensidade desses mesmos fundos incidentes. Com base nos resultados obtidos ao longo deste trabalho, foi possível aferir sobre a influên-cia da presença da radiação de fundo aplicada ao dispositivo, usando diferentes sequências de dados transmitidos nos vários canais. Sob polarização inversa, e com a aplicação de um fundo incidente no lado frontal da estrutura semicondutora os valores de fotocorrente gerada são amplificados face aos valores no escuro, sendo que os valores mais altos foram encontrados com a aplicação do fundo de cor violeta, contribuindo para tal, o facto do sinal do canal vermelho e canal verde serem bastan-te amplificados com a aplicação deste fundo. Por outro lado, com a aplicação dos fundos incidentes no lado posterior da estrutura semi-condutora, o sinal gerado não é amplificado com nenhuma cor, no entanto, a aplicação do fundo de cor azul proporciona a distinção do sinal proveniente do canal azul e do canal vermelho, sendo que quando está presente um sinal do canal vermelho, o sinal é fortemente atenuado e com a presença do sinal do canal azul o sinal gerado aproxima-se mais do valor de fotocorrente gerada com a estru-tura no escuro. O algoritmo implementado ao longo deste trabalho, permite efectuar o reconhecimento au-tónomo da informação transmitida por cada canal através da leitura do sinal da fotocorrente forne-cida pelo dispositivo quando sujeito a uma radiação de fundo incidente violeta no lado frontal e uma radiação de fundo incidente azul no lado posterior. Este algoritmo para a descodificação dos sinais WDM utiliza uma aplicação gráfica desenvolvida em Matlab que com base em cálculos e compara-ções de sinal permite determinar a sequência de sinal dos três canais ópticos incidentes. O trabalho proposto nesta tese é um módulo que se enquadra no desenvolvimento de um sistema integrado de comunicação óptica a curta distância, que tem sido alvo de estudo e que resulta das conclusões de trabalhos anteriores, em que este dispositivo e outros de configuração idêntica foram analisados, de forma a explorar a sua utilização na implementação da tecnologia WDM den-tro do domínio do espectro visível e utilizando as POF como meio de transmissão.

Implementação de WDM com 4 canais no espetro do visível

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Sistema WDM de 4 canais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Fonte de Iluminação LED – Avaliação dos Efeitos Fotobiológicos no Olho e Pele

Tendo por referência a diretiva 2006/95/CE, o trabalho desenvolvido no contexto da disciplina de Dissertação/Projeto/Estágio do Mestrado de Engenharia de Instrumentação e Metrologia, decorreu nas instalações do IEP (Instituto Electrotécnico Português) e teve como objetivo principal o desenvolvimento de um procedimento de avaliação dos efeitos fotobiológicos no olho e pele provocados por fontes de emissão contínua (LED), doravante designado método alternativo ao de referência. Os dois métodos, alternativo e de referência, utilizam respectivamente um foto-radiómetro multicanal e um espetro-radiómetro. O procedimento desenvolvido (método alternativo) de acordo com a norma EN/IEC62471) consiste na aquisição dos valores de irradiância com recurso a um foto-radiómetro e posterior determinação dos valores da radiância, com os quais se faz a avaliação dos efeitos fotobiológicos, para fontes de luz LED (Light Emitting Diode) ou GLS (General Lighting Service). A consulta detalhada da norma EN/IEC62471 e a pesquisa sobre os conceitos, definições, equipamentos e metodologias relacionadas com o tema em causa, constituiu o primeiro passo deste projecto. Com recurso aos dois equipamentos, uma fonte de luz LED (módulo de 12 lâmpadas LED) é avaliada em relação aos perigos (ou riscos) actínico UV e UV-A, ao perigo da luz azul e ainda o perigo térmico na retina e térmico na pele, permitindo fazer uma análise comparativa dos resultados. O método alternativo revelou-se bastante flexível e eficaz, proporcionando bons resultados em termos da irradiância e radiância dos referidos efeitos fotobiológicos. A comparação destes resultados com os valores limites de exposição mencionados na norma EN/IEC6247 permitiu afirmar que a fonte de luz LED avaliada não representa perigo fotobiológico para a saúde humana e classifica-se no grupo de risco “isento”. Uma vez cumpridos os objectivos, entendeu-se que seria uma mais-valia para o trabalho já realizado, estudar outro caso prático. Sendo assim, fez-se a avaliação da radiação de apenas um dos LED´s que constituíam a fonte usada nos ensaios anteriores, com o espetro-radiómetro (método de referência) e com uma distância de 200 mm entre a fonte e o medidor. Neste caso verificaram-se diferenças significativas nas quantidades obtidas quando comparadas com os valores normativos. Concluiu-se que o efeito fotobiológico da luz azul insere-se no grupo de “isento”, sem perigo para a saúde. Contudo, o efeito térmico da retina apresenta um aumento considerável da quantidade de radiância, embora dentro do grupo de risco “isento”. Esta classificação de grupos de risco. Face aos resultados obtidos, pode confirmar-se que as lâmpadas LED apresentam segurança fotobiológica, atendendo aos baixos valores de irradiância e radiância dos efeitos fotobiológicos estudados. Pode ainda afirmar-se que a utilização do foto-radiómetro em alternativa ao espetro-radiómetro se revela mais eficaz do ponto de vista de metodologia prática. Este trabalho demonstra a robustez desses dois equipamentos de avaliação dos efeitos fotobiológicos, e procura estabelecer uma linha de orientação para a prevenção dos efeitos adversos na pele e olhos de todos os seres humanos sujeitos à radiação ótica artificial. Quanto às incertezas de medições, em relação ao processo de medição com foto-radiómetro, a sua estimação não se realizou, devido a não rastreabilidade entre as medições indicadas pelo fabricante, no certificado de calibração e as medidas realizadas por outras entidades. Contudo, é propõe-se a sua realização em trabalhos futuros dentro desse âmbito. As incertezas dos resultados de medições com espetro-radiómetro foram parcialmente estimadas. Atendendo às potencialidades do sistema de medição, propõe-se como trabalho futuro, a aplicação da norma IEC62478, que faz parte da aplicação da norma EN/IEC62471 na avaliação do efeito da luz azul, com base na determinação da temperatura de cor correlacionada (CCT) de lâmpadas ou sistemas de lâmpadas incluindo luminárias. Os valores de irradiância e radiância adquiridos nos processos de avaliação, tanto com foto-radiómetro como espectro-radiómetro foram gravados em ficheiro Excel para um CD e anexados a este trabalho.

Análise de sensibilidade na simulação dinâmica de um grande edifício escolar existente

Dado o panorama de conservação de energia a nível nacional e mundial, torna-se hoje em dia muito importante, que seja possível controlar e estimar o consumo energético nos edifícios. Assim, atendendo à actual problemática energética e ao crescente consumo energético nos edifícios, é importante parametrizar, avaliar e comparar este consumo. Neste sentido, nas últimas décadas, têm sido efectuados desenvolvimentos técnicos, quer ao nível do equipamento de campo para efectuar monitorização e medição, quer ao nível da simulação dinâmica de edifícios. Com esta dissertação de mestrado, pretendeu-se efectuar a simulação dinâmica de um edifício escolar existente a funcionar em pleno, e efectuar uma análise de sensibilidade relativamente ao grau de variação dos resultados obtidos através da aplicação de dois programas de cálculo térmico e energético. Foram utilizados, o programa VE-Pro da IES (Integrated Environmental Solutions) e o programa Trace 700 da TRANE. Ambos os programas foram parametrizados com os mesmos dados de entrada, tendo em atenção as opções de simulação disponibilizadas por ambos. Posteriormente, utilizaram-se os dados retirados da simulação para calcular a classificação energética no âmbito do sistema de certificação energética (SCE), através de uma folha de cálculo desenvolvida para o efeito. Foram ainda consideradas várias soluções de eficiência energética para o edifício, com vista a poupanças reais de energia, tendo sempre atenção ao conforto térmico dos ocupantes. Dessas medidas fazem parte, medidas relacionadas com a iluminação, como a substituição da iluminação existente por luminárias do tipo LED (Light Emitting Diode), soluções de energias renováveis, como a instalação de colectores solares para aquecimento das águas quentes sanitárias, e painéis fotovoltaicos para produção de energia, bem como medidas ligadas aos equipamentos de climatização. Posteriormente, recalculou-se a classificação energética afectada das melhorias. Os resultados obtidos nas duas simulações foram analisados sob o ponto de vista do aquecimento, arrefecimento, ventilação, iluminação e equipamentos eléctricos. A comparação das duas simulações para cada parâmetro acima referido, apresentaram variações inferiores a 5%. O desvio maior verificou-se na ventilação, com o valor de aproximadamente 4,9%. Transpondo estes resultados para o cálculo do IEE (Índice de Eficiência Energética), verificou-se um desvio inferior a 2%.