Aujourd’hui, Les diodes électro-luminescentes (LED) sont un dispositif électronique qui se retrouve dans de nombreuses applications au quotidien. En 2011, les applications dans l’éclairage ont représenté la plus grande part du marché des LED (35%). Suivi par les appareils mobiles (30%) et les applications de signalisation et signalétique (18%). En 2020, selon MarketWatch, le coût d’une ampoule LED devrait baisser de 50% par rapport à son coût actuel. Mais comment tout cela a t‘il commencé ?

Il y a cinquante ans, la première lumière visible LED était créée. Bien que le phénomène d’électro-luminescence ait été découvert en 1907 par le chercheur Henry Round, ce fût en octobre 1962 que le physicien Nick Holonyak, employé chez General Electric, devint le père fondateur des LED en présentant un rapport de l’Institut Américain de physique sur la création du spectre lumineux rouge (GaAsP) base de la technologie LED.

Les découvertes d’Honolyak sur les LED ont donné lieu à l’introduction commerciale d’écrans LED dès 1964. Fabriqués à la main, ces dispositifs restent coûteux durant leur première décennie d’exploitation. Seuls les LED rouges étaient alors disponibles ; toutefois, compte tenu de leur taille, de leur intensité et de leur durée de vie, elles étaient utilisées dans le milieu des années 1970 comme indicateur de fonctionnement dans les calculatrices de poche et les montres à affichage numérique.

Du rouge au bleu et blanc

Nick Holonyak fut étudiant de John Bardeen, prix Nobel et inventeur du transistor et du laser à puits quantique, développé dans un premier temps pour l’éclairage domestique et qui a permis par la suite de créer les technologies de lecteurs de disques compact et de fibres optiques.

Depuis, le développement des applications LED a été soutenu par diverses innovations dans le domaine de l’optique et des technologies de matériaux semi-conducteurs, qui ont fait gagner en intensité lumineuse et en gamme de couleurs. L’utilisation de semi-conducteurs différents tels que le gallium aluminium arsenide phosphide (GaAlAsP), l’ Indium gallium nitride (InGaN) et l’ Aluminium gallium phosphide (AlGaP), associée à une couche de phosphore, ont permis le développement de diodes qui fonctionnent dans le spectre visible.

Au cours des 50 dernières années, la technologie LED a progressé. du rouge à l'orange, puis les LED jaune et verte sont apparues dans les années 1980 pour arriver une décennie plus tard, à la maitrise de la couleur bleu, composée grâce au nitrure de gallium. En 1991, le professeur japonais Shuji Nakamura fit une nouvelle percée dans le développement de cette technologie avec la découverte de l’éclairage LED blanc. Il dévoila la première LED haute luminosité à l’aide du gallium nitride, produisant une lumière bleu brillante, partiellement convertie en jaune à l’aide d’un revêtement de phosphore.

Un équivalent de la loi de Moore

Bien sûr, un large spectre de couleurs de LED est maintenant disponible, ainsi qu’une intensité lumineuse sensiblement augmentée et surtout une meilleure efficacité énergétique. Fait intéressant, le rythme de l'amélioration de cette technologie des LED est à mettre en parallèle avec la loi de Moore dans le monde des semi-conducteurs, appelée loi de Haitz.

D'abord présenté en 2000 par le Dr Roland Haitz, il est dit que pour chaque décennie, le coût de production par ampoule LED produite (unité de lumière utile émise) sera divisée par 10, alors que la lumière émise sera, elle , multipliée par 20. Haitz prévoit également que l'efficacité de l'éclairage à base de LED pourrait atteindre 200 lm / W en 2020 à condition que les gouvernements et l’industrie de l’éclairage investissent réellement sur la R & D liée aux technologies LED. L'utilisation des LED pour les écrans LCD est désormais largement répandue dans les applications mobiles grand public comme les téléphones portables, les appareils photo numériques, les lecteurs MP3 et les téléviseurs, avec des avantages par rapport aux cathodes froides fluorescentes (CCFL) en matière de faible coût, de faible consommation énergétique, de gammes de couleur et de visualisation grâce à l’angle élargi de diffusion de la lumière.

Une autre évolution des LED importante à mentionner est le développement de la technologie LED organique ou OLED. Composée d’une couche de matériau électroluminescent placée entre deux couches de polymères organiques. La technologie OLED ajoute une nouvelle dimension à l'éclairage. Mitsubishi Chemical Corporation, la société mère de Verbatim, dispose d’une vaste expérience dans le domaine de l’éclairage et a apporté d'importantes améliorations aux processus de la fabrication de couleurs (RVB) des panneaux OLED.

Verbatim a récemment dévoilé le premier module OLED de couleurs ajustables et réglables, qui offre une luminosité allant jusqu'à 2000 cd / m². La dernière gamme de modules OLED Verbatim est deux fois plus lumineuse que les dispositifs antérieurs.

Les architectes et les designers d'intérieur peuvent utiliser la technologie OLED pour créer un éclairage d'ambiance sans point chaud, éblouissement ou intensité lumineuse inconfortable. Les modules OLED de Verbatim peuvent créer des illuminations dynamiques et sont particulièrement adaptés à une utilisation créative de l'éclairage de spectacle, dans des environnements tels que les discothèques et les bars. Ils proposent un éclairage harmonieux, une lumière douce et une répartition uniforme de la lumière à partir du panneau.

Nouvelle norme dans la construction

Les LED deviennent la norme dans l'éclairage public extérieur, en particulier pour les feux de circulation, les panneaux d'avertissement routiers et autres panneaux à affichage électronique.

L'industrie automobile remplace les lampes à incandescence par des LED. Grâce à l'efficacité énergétique, les lumières LED sont particulièrement adaptées aux voitures électriques et hybrides et il semblerait que l'utilisation de LED pour les phares rallongerait de 10 kms l’autonomie de la voiture électrique.

On s'attend à ce que les LED deviennent un facteur d’économie d’énergie de premier plan dans les prochaines années en raison du remplacement des ampoules à incandescence, halogènes et fluorescentes compactes (CFL). Prochainement, les LED seront disponibles à un prix qui les rendra susceptibles de dominer le marché de l’éclairage.

Selon le réseau d’étude Electronics.ca, le marché des LED pour l'éclairage général pourrait atteindre 19,5 milliards de dollars (€ 15,5 milliards) en 2012. Puis 31,4 milliards de dollars (€ 25 milliards) en 2017. Les écrans LCD et TV LED tirent cette croissance vers le haut, ainsi que les mobiles. Les analystes prédisent que l'éclairage LED devrait dominer le marché de l’éclairage en 2014. Et en 2021, l'éclairage LED devrait représenter plus de 50% du marché de la construction commerciale.

Les ampoules à incandescence bannies

En Septembre 2012, l’interdiction de la production et l'importation d’ampoules à incandescence standard est entré en vigueur dans l'Union européenne. Cette évolution de la réglementation a vu le jour en raison des niveaux alarmants de consommation énergétique qu’offrent les ampoules traditionnelles. Ces dernières utilisant moins de 10% de l'énergie fournie à l'ampoule pour créer de la lumière visible. Cela signifie que les consommateurs et les professionnels se doivent maintenant de choisir des solutions d'éclairage à faible coût énergétique, tels que les diodes électroluminescentes (LED) et les ampoules fluorescentes compactes (CFL). Les ampoules LED possèdent une durée de vie cinq fois supérieure aux ampoules fluorescentes compactes et ne contiennent pas de matières dangereuses comme le mercure. Les lampes LED offrent également une meilleure résistance aux chocs et aux vibrations.

En prévision de l’abandon des ampoules traditionnelles, Verbatim a mis sur le marché une gamme complète d’ampoules LED à usage domestique et au rapport coût-efficacité énergétique très élevés. Ces ampoules sont conçues pour répondre à la demande croissante de fiabilité, de haute qualité et d'efficience énergétique.

Jeanine Chrobak-Kando