Couverture ElectroniqueS n°127

De simples indicateurs lumineux restreints en couleurs, les diodes électroluminescentes se sont métamorphosées en sources de lumière multicolores, puissantes, compactes et de grande durée de vie. Dotées de tous ces atouts, elles deviennent Del de puissance et accèdent à de vraies applications d'éclairage. Encore un peu de maturité et elles seront des rivales sérieuses de toutes les techniques classiques d'éclairage. Durant des années, les diodes électroluminescentes (Del en français, Led en anglais) ont joué un rôle plutôt discret dans l'industrie électronique, principalement comme voyant lumineux sur les panneaux de contrôle. Depuis l'an 2000, ce domaine a été profondément bouleversé grâce à de nombreuses avancées technologiques offrant aux Del l'accès aussi bien à une large gamme de couleurs, notamment le bleu et le blanc, qu'à des intensités lumineuses leur permettant de rivaliser avec les autres sources de lumière. A titre indicatif, l'intensité lumineuse classique d'une diode, version XXe siècle, était de quelques millicandélas (mCd) ; aujourd'hui on parle de plusieurs dizaines, voire centaines, de candélas. Cette explosion de lumière a modifié les références : les Del actuelles s'évaluent couramment en lumens (lm) et même en lumens par watt (voir encadré page suivante). Riches de leur nouvelle énergie, elles se dénomment Del de puissance (Power Led) et nécessitent un courant direct de 100 mA et plus. Parmi les plus connues, des sociétés telles que Cree, Lumileds, Nichia, Osram ou Avago proposent des familles de Del blanches (respectivement Xlamp, Luxeon K2, Jupiter, Golden Dragon, ASMT) affichant des flux de 50 à 100 lumens. Elles ne sont pas les seules comme en témoigne le tableau qui suit. Les Del de puissance prétendent à un rôle important dans des applications comme les écrans d'affichage, les feux de signalisation, l'éclairage dans les voitures, trains et avions et tout particulièrement le rétroéclairage d'écrans TV LCD. Un avenir plein de promesses pour de nombreux systèmes d'éclairage bien qu'il reste encore des points à améliorer ; non pas en termes de prouesse lumineuse mais plutôt d'évacuation de la chaleur. Comme nous le verrons dans le second article, cette chaleur à dissiper est l'inconvénient majeur des Del de puissance. En effet, contrairement aux lampes à incandescence qui éliminent cette chaleur par rayonnement, les diodes électroluminescentes ont la qualité de produire un spectre de lumière très étroit (par exemple : du vert et c'est tout). Le défaut de cette qualité est l'impossibilité, inhérente à leur fonctionnement, de rayonner cette chaleur par infrarouge. Le problème est d'autant plus crucial que les caractéristiques d'une diode se détériorent avec la température et que leurs petites tailles de puce imposent des boîtiers très élaborés. Encore quelques défauts à gommer L'avènement des Del de puissance a profondément transformé l'avenir de nombreuses applications. Ce n'est pas un hasard si tant de sociétés, anciennes et nouvelles, misent sur ces sources de lumière. Leurs qualités sont certes attrayantes : très longue durée de vie (50 000 à 100 000 h), donc peu ou pas de maintenance ; forte à très forte efficacité lumineuse ; faible consommation d'énergie ; une gamme complète de couleurs. Néanmoins, leurs partisans ont encore du travail pour pallier les quelques défauts qui freinent leur ascension. Ces défauts, corrigeables, vont du manque de standardisation, au coût encore trop élevé en passant par une gestion difficile de la chaleur. Sur ce dernier point important, des progrès sont à faire sur le transfert de l'information entre fabricants de Del de puissance et systémiers. Pour Philippe Gaydan, directeur commercial pour l'automobile chez Endrich : « Les qualités des Del de puissance sont nombreuses, mais il faut porter la plus grande attention au boîtier et au montage de ces composants pour une évacuation correcte de la chaleur. » L'article suivant tente d'apporter un petit éclairage sur leur bon emploi dans une application. Du candéla au lumen La sensibilité spectrale de l'&oelig;il humain présente un pic pour la longueur d'onde 555 nm, correspondant à la couleur verte. L'unité de flux lumineux est le lumen (lm). Il est défini comme 1/683 W de puissance optique à 555 nm. L'intensité lumineuse, évaluée en candélas, est liée au flux lumineux mais prend en compte la direction de la lumière émise : un lumen par stéradian est égal à un candéla (cd) d'intensité lumineuse. Une ampoule à incandescence classique de 60 W émet environ 1 000 lumens, avec une efficacité lumineuse de 1 000/60 soit 16,6 lm/W. Aujourd'hui, les Del de puissance affichent couramment 35 à 50 lm/W et devraient atteindre les 150 lm/W d'ici 2012.

Les Del de puissance

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