Couverture ElectroniqueS n°127

En adaptant sa technologie de fabrication de puces en couches minces aux DEL en InGaN, Osram fait rimer DEL CMS blanches de puissance à encombrement réduit avec rendement lumineux élevé. Fin 2004, Osram annonçait qu'il doterait les DEL blanches CMS de puissance de sa gamme Golden Dragon d'un rendement lumineux de 40 lm/W alors que les modèles de l'époque délivraient à peine 22 lm/W (voir EIH n° 580). Force est de constater que, un an après, l'Allemand a gagné son pari. En décembre dernier, le spécialiste d'outre-Rhin de l'éclairage et des DEL lançait un modèle remplissant exactement l'objectif annoncé avec un flux lumineux de 64 lumens pour un courant de fonctionnement de 500 mA et une tension directe abaissée à seulement 3,2 V.Alimentés sous 3,8 V, les modèles précédents fournissent 40 lumens lorsqu'ils sont soumis à un courant identique. Les performances des DEL Golden Dragon d'Osram, dont le boîtier CMS propriétaire ne mesure que 7 x 6 x 1,8 mm, rejoignent ainsi celles des DEL Luxeon de LumiLeds, dont le rendement s'échelonne entre 30 et 40 lm/W. Rappelons, pour mémoire, que les lampes à incandescence classiques se caractérisent par un rendement d'environ 15 lm/W alors que celui des lampes halogènes et des lampes à fluorescence atteint respectivement 25 et 70 lm/W.Malgré son faible encombrement, le boîtier de la Golden Dragon nouvelle génération, qui cible principalement le marché automobile, assure une dissipation thermique satisfaisante grâce à une structure interne optimisée et à l'utilisation d'un matériau spécifique pour le support de la puce. Comme nous l'avait expliqué il y a un an Antoine Leveau, responsable des secteurs de l'industrie, de la distribution et des télécoms chez Osram France, « c'est surtout au niveau de l'efficacité d'extraction de la lumière que les progrès seront les plus significatifs ».De fait, la dernière-née des Golden Dragon utilise des puces DEL InGaN en couches minces fabriquées à partir d'une technologie propriétaire baptisée Thin-Film. Rappelons que, à l'instar du procédé classique, la technologie Thin-Film a pour point de départ le dépôt par épitaxie de la couche émissive sur son substrat. Mais la comparaison s'arrête là. En effet, l'ensemble est ensuite joint, côté couche émissive, à une tranche métallisée qui tiendra à la fois lieu de miroir et de nouveau substrat en remplacement du substrat initial, qui, lui, est enlevé lors de l'ultime phase de ce procédé.Une technologie généralisée à plusieurs gammes de DELL'avantage de cette structure est que la couche métallique intermédiaire agit comme contact électrique mais aussi comme miroir de renvoi, ce qui permet de récupérer la fraction de lumière émise par l'arrière de la surface émissive, et, ainsi, d'augmenter le rendement d'extraction de la DEL.De plus, la très faible épaisseur de la couche émissive obtenue par ce procédé (environ 5 µm) permet de limiter les pertes lumineuses liées à l'émission latérale de la puce, qui peuvent être très importantes dans le cas des DEL conventionnelles. Enfin, la technologie Thin-Film permet, selon Osram, d'accroître la surface émissive des puces à 1 x 1 mm sans trop pénaliser le rendement lumineux par rapport aux puces de 300 x 300 µm. La Golden Dragon Thin-Film intègre une puce de 1 x 1 mm. Osram commercialise depuis 2002 certains modèles de DEL rouges en InGaAlP intégrant des puces Thin-Film mais a depuis adapté son procédé en couches minces aux DEL bleues, vertes et blanches en InGaN. Pour ce faire, Osram n'a pas opté pour la structure classique InGaN sur SiC, qui ne permet pas de désolidariser la couche épitaxiée de son substrat sans dommage pour la couche d'InGaN. L'Allemand a donc choisi l'alternative InGaN sur corindon, un tel substrat pouvant assez facilement se désolidariser de la couche à l'aide d'un laser ultraviolet.Cette option n'est malgré tout pas exempte de difficultés car les propriétés du corindon causent en général distorsions et autres défauts lors de la phase de croissance de l'InGaN. Osram affirme cependant avoir surmonté ces obstacles grâce à une amélioration du procédé. L'Allemand est tellement sûr de la fiabilité de sa technologie qu'il va généraliser cette année l'utilisation de puces Thin-Film dans ses gammes de DEL Golden Dragon, mais aussi SideLED, PointLED et Power TopLED. Osram vient d'ailleurs de commercialiser des modèles Power TopLED à puces Thin-Film de 300 x 300 µm disponibles en versions ambre (617 nm), jaune (590 nm), orange (606 nm), rouge (625 nm) et rouge profond (633 nm). Encapsulées en boîtier CMS de type PLCC-4, elles se distinguent par un rendement lumineux qui peut être de 150 % plus élevé que celui des DEL Power TopLED traditionnelles toujours disponibles sur le marché. La version orange délivre par exemple un flux lumineux de 7 lumens à 50 mA contre 3 lumens pour la version antérieure.Les DEL aident à réduire la consommation des LCDL'énergie nécessaire au fonctionnement d'un PC portable est engloutie pour environ un tiers par son écran LCD, le rétroéclairage absorbant la majeure partie de cette part.Pour réduire la consommation de l'afficheur, Osram suggère l'utilisation d'un rétroéclairage à DEL en lieu et place des traditionnelles lampes à cathode froide (CCFL).Pour appuyer ses dires, l'Allemand a ainsi doté un LCD de PC portable de 15 pouces d'un système de rétro-éclairage associant 69 DEL blanches à émission latérale (µSideLED) placées en périphérie de l'écran et un diffuseur optique répartissant uniformément la lumière sur toute la surface de l'afficheur.Selon Osram, un tel dispositif n'a besoin que de 5,5 W en conditions d'utilisation normales pour restituer une luminance de 220 cd/m2 alors qu'un rétroéclairage CCFL d'écran LCD de PC portable standard nécessite entre 8 W et 10 W pour fournir 200 cd/m2.Facilement ajustable, la luminance du rétroéclairage à DEL peut également être réglée à volonté par l'utilisateur pour s'adapter à l'environnement lumineux ambiant.Dans une pièce sombre, 60 cd/m2 sont largement suffisants pour un confort visuel optimal de l'utilisateur. Dans de telles conditions, le rétroéclairage d'Osram ne consomme que 1,2 W.

Osram double le rendement lumineux de ses DEL CMS de puissance

Couverture ElectroniqueS n°127

IBM grave les premières puces en 2 nm en abandonnant les FinFET

Zeta, le protocole LPWAN made in China, arrive en Europe

Harting invente le connecteur électronique sur mesure

Osram double le rendement lumineux de ses DEL CMS de puissance

Dans la même rubrique

Couverture ElectroniqueS n°127

IBM grave les premières puces en 2 nm en abandonnant les FinFET

Zeta, le protocole LPWAN made in China, arrive en Europe

Harting invente le connecteur électronique sur mesure