les led blanches : la lumière du futur
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Les LED blanches : la lumière du futur . L’éclairage en quelques chiffres :. 30 Mds de lampes éclairent chaque jour 16 Mds de nouvelles lampes chaque année 300 centrales nucléaires 24h/24 - 7J/7 20 % de l’électricité mondiale. Prof. Nicolas Grandjean. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Les LED blanches : la lumière du futur
30 Mds de lampes éclairent chaque jour
16 Mds de nouvelles lampes chaque année
300 centrales nucléaires 24h/24 - 7J/7
20 % de l’électricité mondiale
L’éclairage en quelques chiffres :
Prof. Nicolas Grandjean
L’éclairage : des économies d’énergie importantes
les lampes à incandescence sont condamnées - L’Europe vient d’interdire les lampes à incandescence (septembre 2012) - Les USA suivent le chemin avec l’interdiction des lampes de 100 W et plus
L’alternative : les lampes basse consommation
Les LED blanches : la lumière du futur
La lumière est une onde (aussi des photons)
L’œil humain: du rouge (0,8 m) au bleu (0,4 m)
Qu’est-ce que la lumière?
5500°CM. Planck (Nobel 1918)
Un bref historique
La lampe à incandescence (1878)
Joseph Swan (1873) Thomas Edison (1878)
La maîtrise du feu (>400’000 ans)
Le courant passe à travers un tout petit filament (tungstène)
filament (1/10 mm)
Effet Joule
les électrons n’ont plus de “place” et se bousculent : ça chauffe!
Comment fonctionne une ampoule?
2500°C
seulement 5 % de lumière “utile”
Chaleur = énergie perdue
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Fil électrique (1 mm)
Les électrons ont de la “place” et se déplacent facilement
e
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Humphry Davy (1808) G. Claude (1910) A. Compton (1934)
Le tube fluorescent (1934)
Aujourd’hui : une décharge électrique dans de la vapeur de mercure produit un rayonnement UV qui excite des luminophores
Bonne efficacité mais présence de mercure
Un bref historique
Lumière blanche
La lampe idéale
Convertir toute l’énergie électrique en lumière blanche- Pas d’émission de chaleur
du blanc avecdu bleu et du jaune
Efficacité théorique maximum 300 lm/WEnergie électrique consomméeEfficacité lumineuse = (lm/W)
Quantité de lumière «utile»
Lampe à incandescence : 15 lm/W
La LED : une lampe « parfaite »
Une LED transforme le courant électrique en lumière visible, et uniquement en lumière visibleC’est une caractéristique des semiconducteurs
par effet quantique
1947
L’émission de lumière «forcée»
courantEnergie
Longueur d’onde ~ 1/Eg
Eg
Semiconducteur type p Semiconducteur type n
La jonction p-n Prix Nobel 1956 à John Bardeen, William Shockley et Walter Brattain
Transports des électrons sur 2 niveaux
photons
La fabrication des LEDs
Zone active
Semiconducteur (type n)
Semiconducteur (type p)
Substrat Saphir (Al2O3)
C
5 m
icro
ns
Les électrons sont à la fois onde et corpuscule
Quantification de l’énergie
Au cœur de la LED : le puits quantique
Largeur du puits : 2,5 nm
Largeur du puits: 4,0 nm
e
Puits quantique
La fabrication des LEDs blanches
LEDs Lampes à LEDs
Conclusion
Les LEDs, la prochaine révolution de l’éclairage- Excellente efficacité lumineuse (80 lm/W 100 lm/W)- Très grande durée de vie (pas sensibles au start/stop)- Pas de mercure- Couleurs à la demande
Présentation téléchargeable sur nccr-qp-epfl.ch