La LED (diode électroluminescente) est un semi-conducteur solide capable de convertir l'énergie électrique en lumière visible. Elle convertit directement l'électricité en lumière. Le cœur de la LED est une puce semi-conductrice. Une extrémité de la puce est fixée à un support, l'autre est connectée au pôle négatif et l'autre au pôle positif de l'alimentation, de sorte que la puce est entièrement encapsulée dans de la résine époxy.
La puce semi-conductrice est composée de deux parties. L'une est un semi-conducteur de type P, dominé par les trous, et l'autre est un semi-conducteur de type N, dominé par les électrons. La connexion de ces deux semi-conducteurs crée une jonction PN. Lorsque le courant circule sur la puce à travers le fil, les électrons sont poussés vers la zone P, où ils se recombinent avec les trous et émettent alors de l'énergie sous forme de photons. C'est le principe d'émission lumineuse des LED. La longueur d'onde de la lumière, c'est-à-dire sa couleur, est déterminée par le matériau qui forme la jonction PN.
La LED peut émettre directement une lumière rouge, jaune, bleue, verte, orange, violette et blanche.
À l'origine, les LED étaient utilisées comme source lumineuse pour les instruments et les compteurs. Plus tard, diverses LED de couleur claire ont été largement utilisées dans les feux de circulation et les grands écrans, générant d'importants avantages économiques et sociaux. Prenons l'exemple du feu de signalisation rouge de 12 pouces. Aux États-Unis, une lampe à incandescence de 140 watts, à longue durée de vie et à faible rendement lumineux, était initialement utilisée comme source lumineuse, produisant 2 000 lumens de lumière blanche. Après passage à travers le filtre rouge, la perte lumineuse est de 90 %, ne laissant que 200 lumens de lumière rouge. Dans la nouvelle lampe, Lumileds utilise 18 sources lumineuses LED rouges, perte de circuit comprise. La consommation totale est de 14 watts, ce qui permet de produire le même effet lumineux. Les feux de signalisation automobile constituent également un domaine d'application important des sources lumineuses LED.
Pour l'éclairage général, les besoins en sources de lumière blanche sont plus importants. En 1998, la LED blanche a été développée avec succès. Cette LED est fabriquée à partir d'une puce GaN et d'un grenat d'yttrium-aluminium (YAG). La puce GaN émet une lumière bleue (λ P = 465 nm, Wd = 30 nm). Le phosphore YAG contenant du Ce3+, fritté à haute température, émet une lumière jaune après excitation par cette lumière bleue, avec une valeur de crête de 550 n/m. Le substrat de la LED bleue est installé dans une cavité de réflexion en forme de bol, recouvert d'une fine couche de résine mélangée à du YAG, à environ 200-500 nm. La lumière bleue du substrat de la LED est partiellement absorbée par le phosphore, tandis que l'autre partie est mélangée à la lumière jaune du phosphore pour obtenir une lumière blanche.
Pour les LED blanches InGaN/YAG, la modification de la composition chimique du phosphore YAG et l'ajustement de l'épaisseur de la couche permettent d'obtenir différentes lumières blanches avec une température de couleur comprise entre 3 500 et 10 000 K. Cette méthode d'obtention de lumière blanche par LED bleue, grâce à sa structure simple, son faible coût et sa haute maturité technologique, est largement utilisée.
Date de publication : 29 janvier 2024