Lexique des termes utilises

Diodes électroluminescente (Light emitting diodes) :

Une diode électroluminescente (DEL) ou (de l'anglais light-emitting diode, LED), est un composant opto-électronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Une diode électroluminescente ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens (le sens passant, comme une diode classique, l'inverse étant le sens bloquant) et produit un rayonnement monochromatique ou polychromatique incohérent à partir de la conversion d’énergie électrique lorsqu'un courant la traverse. Elle compte plusieurs dérivées, principalement, l'OLED, l'AMOLED ou le FOLED (pour flexible oled). Les LED sont considérées, par beaucoup, comme une technologie d'avenir dans le domaine de l'éclairage général. En effet, on estime que d'ici à 2020, les LED pourraient représenter 75 % du marché de l'éclairage1. Elles sont utilisées aussi dans la construction des écrans de télévision plats : pour le rétroéclairage des écrans à cristaux liquides, comme source d'illumination principale dans les écrans de télévision à LED.

 


​Rendement lumineux des diodes électrolumiescentes :
 
Le rendement lumineux, selon les types de diodes, est variable, généralement compris entre 20 et 100 lm/W. Une grande disparité dans les performances est présente selon la couleur (température de couleur pour le blanc), la puissance ou encore la marque. Les bleues n’excèdent pas les 30 lm/W alors que les vertes peuvent avoir une efficacité lumineuse bien plus élevée allant jusqu'à 100 lm/W4. Les efforts colossaux effectués en recherche et développement pour les LED blanches leur ont permis d’être aussi efficaces (voire plus) que les DEL de couleur.
La limite théorique d’une source qui transformerait intégralement toute l’énergie électrique en lumière visible est de 683 lm/W (cette valeur dérive directement de la définition de la candela et par extension du lumen). Pour cela, il faudrait qu’elle possède un spectre monochromatique de longueur d’onde 555 nm. Le rendement lumineux théorique d’une LED blanche est de l’ordre de 250 lm/W5. Ce chiffre est inférieur à 683 lm/W du fait que le maximum de sensibilité de l’œil se situe vers 555 nm.
Le rendement lumineux des LED blanches de dernière génération est supérieur à celui des lampes à incandescence mais aussi à celui des lampes fluocompactes ou encore de certains modèles de lampes à décharge. Le spectre de la lumière émise est presque intégralement contenu dans le domaine du visible (les longueurs d’onde sont comprises entre 400 nm et 700 nm). Contrairement aux lampes à incandescence et aux lampes à décharge, les diodes électroluminescentes n’émettent quasiment pas d’infrarouge.
Le rendement lumineux dépend de la conception de la LED. Pour sortir du dispositif (semi-conducteur puis enveloppe externe en époxy), les photons doivent traverser (sans être absorbés) le semi-conducteur, de la jonction jusqu’à la surface, puis traverser la surface du semi-conducteur sans subir de réflexion et, notamment, ne pas subir la réflexion totale interne qui représente la grosse majorité des cas. Une fois arrivé dans l’enveloppe externe en résine époxy (quelquefois teintée pour des raisons pratiques et non pour des raisons optiques), la lumière traverse les interfaces vers l’air à incidence proche de la normale ainsi que le permet la forme de dôme avec un diamètre bien plus grand que la puce (3 à 5 mm au lieu de 300 µm). Dans les diodes électroluminescentes de dernière génération, notamment pour l’éclairage, ce dôme plastique fait l’objet d’une attention particulière car les puces sont plutôt millimétriques dans ce cas et le diagramme d’émission doit être de bonne qualité. À l’inverse, pour des gadgets, on trouve des LED quasiment sans dômes.

Points forts des diodes électroluminescentes :
  • Facilité de montage sur un circuit imprimé, traditionnel ou CMS ( Composant Monté en Surface ).
  • Consommation inférieure aux lampes à incandescence et du même ordre de grandeur que les tubes fluorescents
  • Excellente résistance mécanique (chocs, écrasement, vibrations).
  • Taille beaucoup plus réduite que les lampes classiques ce qui offre la possibilité de réaliser des sources de lumière très ponctuelles, de faible à très faible consommation électrique (quelques dizaines de milliwatts) et avec un bon rendement. En assemblant plusieurs LED, on peut réaliser des éclairages avec des formes novatrices.
  • Durée de vie beaucoup plus longue qu’une lampe à incandescence classique ou même qu’une lampe fluorescente (20 000 à 50 000 heures environ contre 5 000 à 15 000 heures pour les lampes fluorescentes, 1 000 heures pour les lampes à incandescence et 2 000 heures pour les lampes halogènes).
  • Fonctionnement en très basse tension (TBT), gage de sécurité et de facilité de transport. Il existe pour les campeurs des lampes de poche à LED actionnées par une simple dynamo à main (« lampe à manivelle ») de mouvement lent.
  • Atout non négligeable en matière de sécurité, par rapport aux systèmes lumineux classiques, leur inertie lumineuse est quasiment nulle. Elles s’allument et s’éteignent en un temps très court, ce qui permet l’utilisation en transmission de signaux à courte distance (optocoupleurs) ou longue (fibres optiques). Les LED atteignent immédiatement leur intensité lumineuse nominale.
  • Vu leur puissance, les LED classiques 5 mm ne chauffent presque pas et ne brûlent pas les doigts. Pour les montages de puissance supérieure à 1 W, il faut prévoir une dissipation de la chaleur sans quoi la diode sera fortement endommagée voire détruite du fait de l’échauffement. En effet, une diode électroluminescente convertit environ 20 % de l’énergie électrique en lumière, le reste étant dégagé sous forme de chaleur.
  • Les LED RGB (rouge-vert-bleu) permettent des mises en valeur colorées avec des possibilités de variations sans limite.
 

Diodes RGB :

Il s'agit de trois led de couleur rouge, vert et bleu, implantées en forme de triangle, et qui représentent un pixel.
Cette méthode est particulièrement intéressante dans de nombreuses applications, en raison de la flexibilité de l'assemblage de couleurs différentes, et en principe, ce mécanisme comporte également une plus grande efficacité quantique dans la production de la lumière blanche.
Il existe plusieurs types de LEDs blanches multi-couleur : di-, tri-et tétrachromatique. Il y a plusieurs facteurs clés qui jouent entre ces différentes méthodes, notamment la stabilité des couleurs, la capacité de rendu des couleurs et l'efficacité lumineuse. Souvent, une plus grande efficacité se traduira par un rendu de couleur plus faible, présentant un compromis entre le rendement lumineux et le rendu des couleurs.
L'un des défis est le développement de LED vertes plus efficaces. Le maximum théorique de LEDs verte est de 683 lumens par watt, mais aujourd'hui peu de LEDs vertes dépassent même les 100 lumens par watt. Les LED bleues et rouges se rapprochent de leurs limites théoriques.
 
Les LEDs  multi-couleur offrent non seulement un autre moyen pour former une lumière blanche, mais un nouveau moyen pour former une lumière de différentes couleurs. Les couleurs les plus perceptibles peuvent être formées en mélangeant des quantités différentes de trois couleurs primaires. Celà permet un contrôle précis et dynamique des couleurs. Si plus d'efforts sont consacrés à étudier cette méthode, les LEDs multi-couleur devrait avoir une influence profonde sur la méthode fondamentale que nous utilisons pour produire et contrôler la couleur de la lumière


Diodes SMD : Trois Led RGB dans une seule capsule. Elles sont caractérisées par leur petite taille et leur revêtement plat. L'avantage des diodes SMD est que l'affichage est parfaitement visible sous un grand angle : les personnes, où qu'elles soient situées, pourront lire ou voir clairement l'affichage.
 





PITCH : distance en mm entre chaque diode. Cette distance va définir la distance de lecture de l'afficheur. Plus le PITCH est bas, plus l'on pourra lire/voir de près.