Qu’est-ce qu’une led ?6 minute(s) de lecture

Il y a plusieurs raisons qui nous guident dans le choix d’une ampoule.  Sa puissance, sa consommation, sa forme, sa technologie…  Les ampoules à LED percent de plus en plus dans la vie de tous les jours.  Elles ont plein d’avantages la taille, la multiplicité des couleurs, la très faible consommation , le bon rendement.  Elles ont encore des défauts qui tendent à se résoudre : une lumière très directrice, une intensité comparativement faible, sans oublier le coût d’acquisition qui peut être rédhibitoire malgré le fait qu’il s’agisse d’une technologie ancienne.  Qu’est-ce qu’une led?

Présentation

LED est un mot anglophone pour « light emitting diode » ce qui signifie « diode électroluminescente ». L’acronyme francophone serait donc DEL.

La LED est un composant opto-électronique. Cela veut simplement dire qu’il s’agit d’un composant 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 – de l’anode vers la cathode (le sens passant, comme une diode classique, l’inverse étant le sens bloquant) de plus elle produit un rayonnement monochromatique ou polychromatique incohérent à partir de la conversion d’énergie électrique lorsqu’un courant la traverse.

 

Sur les schémas électroniques vous pouvez la repérer grâce à son symbole caractéristique : c’est celui d’une diode classique surmonté de deux flèches. Ces dernières symbolisent l’émission de photons (de lumière). Certaines variantes existent dans cette représentation.

Histoire

La paternité des diodes est accordée à Nick Holonyak Jr. Il est le premier à avoir créé une diode électroluminescente à spectre visible en 1962. Pendant longtemps, les chercheurs ont cru devoir se limiter aux trois couleurs : rouge, jaune et vert.

Ce n’est qu’en 1990 que la diode bleue a été mise au point par le Dr. Shuji Nakamura, alors employé par la société (en) Nichia. La LED Blanche a donc pu par conséquent être mise au point, par l’utilisation couplée de LED bleue et de luminophore jaune . Cela a été le point de de départ de nouvelles applications majeures : éclairage, écrans de téléviseurs et d’ordinateurs.

Les couleurs

Les LED peuvent parcourir le spectre des couleurs, qu’elles soient visibles (couleurs, blanche) ou invisibles (infrarouge, ultraviolet).

La couleur d’une diode électroluminescente peut être générée de différentes manières :

  • coloration due à la longueur d’onde du semi-conducteur (capot transparent) ;
  • coloration modifiée par le capot de la diode (émission bleue ou UV + revêtement à base de luminophores) ;
  • coloration par plusieurs émissions de longueur d’onde différentes : les diodes électroluminescentes polychromatiques. Elles permettent notamment de proposer une vaste gamme de couleurs

Pour le blanc, on ne parle pas de longueur d’onde mais de température de couleur (exprimé en Kelvin – K). Celle des diodes électroluminescentes est assez variable en fonction du modèle.

Pour permettre d’apprécier cette mesure voici quelques exemples de différentes températures de couleur :

  • Soleil à l’horizon 2 000 K
  • lampe au sodium 2 200 K
  • lampe à incandescence 2 400 à 2 700 K
  • lampe fluorescente blanc chaud 2 700 à 3 000 K
  • lampes aux halogénures métalliques 3 000 à 4 200 K
  • lampe halogène 3 000 à 3 200 K
  • lampe fluorescente blanc neutre 3 900 à 4 200 K
  • Soleil au zénith 5 800 K
  • lampe fluorescente lumière du jour 5 400 à 6 100 K
  • lumière naturelle normée 5 000 K (D50) ou 6 500 K (D65)

Les performances

On peut distinguer 2 types de diodes de part leur puissance:

  • les diodes électroluminescentes de faible puissance < 1 W : elles sont les plus répandues et sont utilisées pour les voyants lumineux par exemple.
  • les diodes électroluminescentes de forte puissance > 1 W : plus récentes elles sont en plein essor. Elles sont utilisées dans les flash de portables, les éclairages

Depuis leur invention en 1962, les LED ne cessent de voir leurs performances évoluer : leur flux lumineux a doublé tous les 18 à 24 mois depuis 30 ans.

Pour obtenir une ampoule ayant un rendu lumineux équivalent aux ampoules classiques, il fallait assembler un bon nombre de LED sur un même support, tant pour obtenir une intensité lumineuse utilisable dans le cadre d’un éclairage domestique, que pour obtenir un angle de dispersion de la lumière le plus large possible dans le but de se rapprocher des 360° des ampoules à incandescence. Aujourd’hui avec les progrès technologiques les ampoules nécessitent moins de LED et peuvent gagner en encombrement.

Les LED ne chauffent pratiquement pas et leurs consommations est très faible leurs durée de vie vont de 50.000 à 100.000 heures.

En récapitulatif, les avantages des LED sont :

  • faible consommation,
  • disponibles en plusieurs coloris,
  • faible échauffement, voire nul,
  • faible encombrement,
  • fiabilité : grande résistance aux chocs, vibrations et écrasement,
  • insensibilité aux allumages répétés
  • grande durée de vie
  • allumage instantané 

Quelques points importants à savoir

  • Les LEDs ne peuvent pas fonctionner avec un variateur de lumière classique.

VRAI et FAUX : En standard pour des ampoules à mettre sur une lampe alimentée en courant alternatif c’est vrai. Par contre arrivent sur le marché des ampoules à LED qui sont compatibles avec les variateurs. Ces ampoules embraquent de l’électronique pour permettre cette variation d’intensité lumineuse.

  • Ne jamais regarder une ampoule à LED de face, vous risqueriez une cécité temporaire.

VRAI : La lumière des LED étant très directrice, le flux (surtout celui de la lumière bleue) est concentré et peut être nocif notemment chez les enfants qui ont une rétine plus sensible que les adultes.

  • Les LED ont une durée de vie importante

VRAI : Les LED ont une durée de vie de plus de 25 ans dans le cadre d’une utilisation à usage domestique. Contrairement aux autre ampoules les LED ne lachent pas du jour au lendemain (sauf problème d’électronique) mais leur intensité baisse au fur et à mesure.

  • Plus y a de LED dans une ampoule plus elle est lumineuse.

FAUX : Ce serait trop facile. Une seule LED très puissante vaut mieux que 50 faiblardes. Ce n’est donc pas un critère de choix. Tout dépend de la technologie de fabrication de la LED utilisée.

  • Les LED SMD sont meilleures que les autres.

FAUX : Il s’agit simplement d’une technologie plus moderne de fabrication. SMD veut dire “Surface mounted device”, et en français CMS signifie “Composant monté en surface”. Le composant est directement soudé sur la face avant du circuit imprimé, il n’y a donc pas de soudure sur la face externe du circuit imprimé puisque les broches de la LED ne passent pas au travers du circuit imprimé. Cela permet de réduire les coûts de fabrication mais surtout apporte une finesse en épaisseur des produits conçus. L’angle de diffusion est généralement assez large. En contrepartie ce type de LED chauffe plus qu’une LED classique.

Que les soudures des LED soient faites d’un coté ou de l’autre du circuit imprimé ne changera pas grand chose à leur puissance lumineuse.

Conclusion

Pour conlure et de manière plus visuelle l’infographie suivante présente des thèmes qui ont pu être abordés dans ce dossier.

 

 

Un commentaire

  1. Lara said:

    Merci pour l’article plus complet et synthétique sur les LED

    mardi 7 mai 2019
    Reply

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