Histoire – présent et avenir du LED

LED – DIODE ÉLECTROLUMINESCENTE

Aujourd’hui, la lampe LED est une source de lumière tellement habituelle que nous ne pensons guère à l’endroit où nous l’utilisons et la voyons. Téléphones portables, télévisions, panneaux d’affichage, lampes clignotantes sur les machines à laver et les cockpits d’avion – toute la technologie LED !  C’est le niveau actuel, environ 100 ans et 2 prix Nobel plus tard depuis les premières recherches, mais le chemin est encore long…

1867 – Les premiers pas

Le physicien Karl Ferdinand Braun découvre pour la première fois que les cristaux de sulfure conduisent l’électricité dans une seule direction. L’état des connaissances en physique à cette époque était loin de pouvoir expliquer cet effet semi-conducteur, qui allait prendre près de 60 ans ! Braun reçoit un prix Nobel, mais pas pour cette découverte, mais pour sa contribution à la télégraphie sans fil.

1907 – Emission lumineuse de substances inorganiques

En 1907, Henry Joseph Round a découvert que les substances inorganiques émettent de la lumière lorsqu’une tension électrique est appliquée. Cependant, sa découverte a été oubliée pendant un certain temps, car à cette époque, personne n’en voyait l’utilité pratique.

1921 – Un Russe et un Français

Seul Oleg Vladimirovitch Lossev a poursuivi les recherches sur ce sujet. En 1935, il reçoit le soutien de l’ingénieur français Georges Destriau, à qui l’on attribue la découverte de l’électroluminescence. Destriau étudie la conductivité des alliages métalliques quand le hasard lui vient en aide. Le sulfure de zinc qu’il utilise est contaminé par des particules de cuivre. Cela provoque une émission de lumière lorsque la tension est appliquée. Il donne à ce phénomène le nom de « lumière de Lossew », du nom de son collègue. Sur la base de ses découvertes, Destriau met au point un film électroluminescent qu’il commercialise jusqu’à l’aboutissement. Ce film a été utilisé par exemple dans les cockpits d’avions. C’est la première application pratique de l’effet lumineux des substances inorganiques, l' »effet Destriau ».

1962 – La première LED industrielle

De nombreuses années de recherche fondamentale importante ont suivi jusqu’à ce que finalement Nick Holonyak présente sa première LED fabriquée industriellement. Sa diode luminescente rouge porte le nom de GaAsP. En effet, l’effet de l’émission de lumière est décodé en même temps qu’il est développé. Les chercheurs ont découvert que les semi-conducteurs fonctionnent mieux lorsqu’ils sont mélangés avec de l’arséniure de gallium (GaAs) et du phosphure de gallium (GaP). 1962 est donc l’année de naissance de notre LED moderne.

1971 – La LED devient colorée et un symbole de la publicité

La production en masse de LED rouges commence dès 1968 ; les calculatrices de poche, les lampes à incandescence et les montres à affichage lumineux rouge deviennent des produits adaptés à l’usage quotidien et à la dernière tendance. Cependant, la consommation électrique de ces diodes est très élevée et leur rendement lumineux est extrêmement faible, à savoir 0,1 lumen / watt. Elles sont donc totalement inutilisables pour l’éclairage artificiel.

À partir de 1971, des semi-conducteurs toujours plus performants et efficaces ont été développés. Dès lors, il est également possible d’obtenir une lumière de couleur jaune, verte et orange. Toujours une seule couleur, mais c’est un grand progrès. Au début des années 80, l’efficacité de la source lumineuse LED colorée dépasse pour la première fois celle des lampes à incandescence conventionnelles. Les LED sont donc de plus en plus utilisées dans les systèmes de feux de circulation ou de publicité lumineuse.

1995 – Efficace et adaptée à un usage quotidien

Au cours de la période suivante, l’accent sera principalement mis sur l’amélioration de l’efficacité et l’adaptation des LED à l’éclairage quotidien. Le plus grand problème est la couleur de la lumière. Presque toutes les plages du spectre visible peuvent être affichées avec du nitrite de gallium. Les problèmes se situent dans la gamme des ondes courtes, du bleu à l’ultraviolet.

Les bases de la LED bleue ont été posées au Japon en 1988, où la percée a été réalisée en 1995. En 1957, la société Nichia introduit la première LED blanche sur le marché et ses 3 chercheurs Isamu Akasaki, Hiroshi Amano et Shuji Nakamura reçoivent le prix Nobel de physique en 2014. Aujourd’hui, le principe de conversion de la lumière n’est plus le seul utilisé pour obtenir de la lumière blanche. Le mélange de couleurs additif est également populaire, bien que cela nécessite toujours plusieurs diodes électroluminescentes de différentes couleurs de lumière. (rouge, vert et bleu)

AUJOURD’HUI ET DEMAIN

Avec la percée de l’invention de la LED blanche, la petite diode électroluminescente commence sa percée dans la technologie de l’éclairage. L’efficacité atteint bien plus de 100 lumens/watt et en laboratoire on approche même la limite supérieure théorique de 350 lm/W ! Cela fait de la LED la source lumineuse la plus efficace sur le marché actuel.

L’amélioration de la technologie et la réduction de la consommation d’énergie contribuent naturellement de manière significative à la protection de l’environnement. La durée de vie nettement plus longue, par rapport à la lampe à incandescence classique, augmente également le bilan écologique des lampes LED modernes. Les domaines d’application sont incroyablement variés. Elles sont même utilisées dans le domaine non visible, comme pour le durcissement des plastiques par la lumière UV. Dans le domaine médical, les LED infrarouges sont utilisées, par exemple, pour mesurer la teneur en oxygène du sang.

La technologie des LED continue de faire de grands progrès et est maintenant établie et acceptée dans l’industrie de l’éclairage. Non seulement dans le secteur public, mais aussi dans le secteur privé. L’efficacité et la durée de vie parlent d’elles-mêmes et l’industrie n’est pas en reste en termes de conception. Les gens veulent retrouver chez eux la belle lumière tamisée de la bonne vieille ampoule. Le développement et le design nous y amènent également. Les LED à intensité variable, l’invention révolutionnaire du filament souple et quelques autres avancées ne laissent plus ce souhait insatisfait !