Qu'est-ce qu'une LED ? Nous rencontrons le mot LED presque tous les jours : LED signifie Light Emitting Diode, ce qui peut être traduit par "diode électroluminescente". La LED est une forme de diode qui a été développée pour produire de la lumière.
Vous verrez le plus souvent ces trois lettres lors de l'achat d'un téléviseur ou d'un nouveau téléphone. Aujourd'hui, tous les terminaux d'affichage sont équipés d'un rétroéclairage LED et les lampes LED illuminent nos maisons.
Le principe des LED est né dès 1907. Nous avons écrit un article sur le sujet : une brève histoire des LEDs
"L'électroluminescence, le principe des LED, a été découverte par Henry Joseph Round en 1907. Mais ce n'est qu'en 1962 que l'ingénieur Nick Holonyak a utilisé cette science pour créer des DEL qui produisent la lumière visible telle que nous la connaissons..." - History of LEDs, a brief textbook (Histoire des DEL, un bref manuel)
Comment fonctionne une lampe LED ?
La LED fonctionne comme une diode PN. P=Positif (+) et N=Négatif (-). Elle fonctionne selon le même principe, c'est-à-dire qu'elle transporte le courant dans un seul sens et qu'aucun courant ne peut circuler dans l'autre sens. Pourquoi cela est-il nécessaire ? Si les électrons se déplacent dans une direction, ils forment un courant qui devient la source de lumière dans la réaction.
Pour que la DEL fonctionne, elle doit être alimentée. C'est-à-dire qu'une tension est appliquée à la broche P. Lorsque les trous du côté P rencontrent les électrons du côté N à la jonction de la diode, de l'énergie est libérée et ces photons produisent de la lumière.
En quoi une LED diffère-t-elle d'une diode traditionnelle ?
Qu'est-ce qu'une LED et en quoi diffère-t-elle d'une PN-Diode ? Pas grand-chose. Elle contient un alliage semi-conducteur. Le spectre d'émission (couleur de la lumière) dépend du degré d'alliage et du matériau dont est fait le semi-conducteur.
La plus grande différence, bien sûr, réside dans la conception. Ainsi, une LED traditionnelle est dotée d'une protection hémisphérique spéciale (qui s'applique à tous les types de LED), qui la protège des chocs et d'autres influences mécaniques externes. Des recherches ont montré que c'est la face P qui libère la lumière. Dans les circuits LED, la face P est donc aussi superficielle que possible et aussi fine que possible pour rendre la lumière aussi visible que possible.
C'est pourquoi le corps situé au-dessus du circuit LED est souvent fait de résine époxy ou d'un autre matériau transparent qui peut être utilisé pour diriger les photons dans la direction souhaitée.
Pourquoi une DEL a-t-elle besoin d'une résistance en face avant ?
Pour qu'une DEL brûle à la tension appropriée, il est généralement nécessaire d'installer une résistance frontale. Le courant nominal requis par la LED peut aller de 20 mA à 5 A, en fonction de la puissance de la LED.
La résistance frontale appropriée est calculée comme suit : tension - tension requise par la LED = tension de la résistance frontale
La valeur de la résistance frontale (OHMI) est obtenue en divisant la tension (V) obtenue par le courant (mA) requis par la LED.
Par exemple, si vous avez une tension de 24 V et que vous souhaitez installer une LED COB à tension de seuil de 19 V avec un besoin en courant de 350 mA, effectuez le calcul suivant :
Tension résiduelle = 24 V - 19 V = 5 V
Résistance frontale = 5 V / 350 mA = 5 V / 0,014 A = 357 Ohms
Résistance frontale requise de 357 Ohms
Quels sont les avantages de la lumière LED ?
L'une des caractéristiques les plus importantes des LED est leur efficacité élevée. En effet, une lampe à incandescence classique dégage beaucoup de chaleur pendant son utilisation, alors qu'une LED reste relativement froide. Cela s'explique par le fait qu'elle produit la majeure partie de sa lumière dans le spectre visible par l'homme et qu'elle ne gaspille pas d'énergie dans des longueurs d'onde inutiles. Les lampes à incandescence ont un rendement de seulement 5 %, alors que les lampes à LED peuvent avoir un rendement de 90 %. En outre, les circuits LED sont beaucoup plus petits et peuvent donc être placés presque n'importe où.
Quelles couleurs les LED peuvent-elles produire ?
Pour ajuster la couleur et l'intensité de la lumière, le matériau semi-conducteur approprié doit être sélectionné. Le semi-conducteur utilisé dans le mélange est crucial, car sa réaction avec les électrodes affecte la couleur de la lumière. Cependant, les LED n'émettent pas nécessairement toutes les couleurs et il est possible d'obtenir un spectre précis.
Les couleurs les plus courantes sont le rouge, le jaune, le vert et l'orange. Elles sont en effet plus faciles à fabriquer et bien moins chères que les LED bleues et blanches apparues dans les années 1990.
Le tableau ci-dessous présente les matériaux semi-conducteurs utilisés pour obtenir une couleur de lumière particulière :
| Longueur d'onde (NM) | Couleur | VF @ 20MA | Matériau |
| < 400 | Ultraviolet | 3.1 - 4.4 | Nitrure d'aluminium (AlN) |
| Nitrure d'aluminium et de gallium (AlGaN) | |||
| Nitrure d'aluminium, de gallium et d'indium (AlGaInN) | |||
| 400 - 450 | Pourpre | 2.8 - 4.0 | Nitrure d'indium et de gallium (InGaN) |
| 450 - 500 | Bleu | 2.5 - 3.7 | Nitrure d'indium et de gallium (InGaN) |
| Carbure de silicium (SiC) | |||
| 500 - 570 | Vert | 1.9 - 4.0 | Phosphure de gallium (GaP) |
| Phosphure d'aluminium, de gallium et d'indium (AlGaInP) | |||
| Phosphure d'aluminium et de gallium (AlGaP) | |||
| 570 - 590 | Jaune | 2.1 - 2.2 | Phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP) |
| Phosphure d'aluminium, de gallium et d'indium (AlGaInP) | |||
| Phosphure de gallium (GaP) | |||
| 590 - 610 | Orange | 2.0 - 2.1 | Phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP) |
| Phosphure d'aluminium, de gallium et d'indium (AlGaUInP) | |||
| Phosphure de gallium (GaP) | |||
| 610 - 760 | Rouge | 1.6 - 2.0 | Arséniure d'aluminium et de gallium (AlGaAs) |
| Phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP) | |||
| Phosphure d'aluminium, de gallium et d'indium (AlGaInP) | |||
| Phosphure de gallium (GaP) | |||
| > 760 | Infrarouge | < 1.9 | Arséniure de gallium (GaAs) |
| Arséniure d'aluminium et de gallium (AlGaAs) |
Le tableau montre que le même matériau semi-conducteur convient pour plusieurs couleurs différentes et que le fabricant décide du matériau à utiliser. Les facteurs décisifs sont la disponibilité et le prix, qui varient.
Comment les LED sont-elles fabriquées ?
Maintenant que nous connaissons le fonctionnement de la DEL, voyons un peu plus en détail comment elle fonctionne par éléments. Chaque DEL se compose des éléments suivants :
- cathode
- anodi
- circuit semi-conducteur
- réflecteur
- diffuseur
Chacun de ces composants est important pour le fonctionnement de la lumière LED. Les principales parties à l'intérieur de la LED sont la cathode et l'anode. Quelle est la fonction de ces éléments dans une DEL ?
Les électrons vont de la cathode (-) à l'anode (+) lorsqu'une tension est appliquée au dispositif. Les électrons se rencontrent alors à la jonction PN et y occupent les espaces vacants (trous). Les électrons passent alors à un nouveau niveau d'énergie et des photons sont libérés. Comme je l'ai indiqué précédemment, les photons sont dirigés vers le haut par un réflecteur et un diffuseur (par exemple en résine époxy).
Quelles sont les différences entre les différentes technologies LED ?
Si nous parlons des principaux types de lampes LED, il y a bien sûr les lampes LED pour l'éclairage général et les lampes LED de signalisation, qui sont généralement utilisées dans les appareils électroniques.
Les LED peuvent également être différenciées en différentes technologies en fonction du processus de fabrication :
DIP-LED
Le premier type de LED commercialisé a été le DIP-LED. Ce sont des voyants lumineux assez simples et peu efficaces. Mais elles sont assez bon marché. Elles ont une lentille cylindrique, dont la taille est généralement assez grande par rapport au circuit LED lui-même.
LED SMD
Les LED SMD ont été inventées après les LED DIP. Les LED traditionnelles sont montées en surface et les SMD ont apporté la solution. Elles sont beaucoup plus plates et ne sont utilisées que pour le montage en surface. Le montage se fait toujours contre un matériau thermoconducteur. Les CMS sont la forme de LED la plus utilisée dans l'éclairage (d'ici 2023) et leur développement est loin d'être terminé.
LED COB
Aujourd'hui, les dernières lampes LED intègrent un circuit LED avec la technologie COB (Chip On Board). Le nom indique directement que la LED, ou plutôt plusieurs LED, sont montées directement sur la plaque de base. Elles sont très petites. Outre leurs dimensions réduites, elles ont l'avantage d'éclairer de manière très homogène et d'être bien protégées contre l'oxydation par une couche de phosphore.
Grâce à ces avantages, elles ont été utilisées, par exemple, dans l'industrie automobile pour créer des phares. Depuis, elles se sont répandues dans les downlights à LED et les bandes lumineuses à LED.
FILAMENT LED
Un autre nouveau mode de fabrication des circuits LED est le filament (fil de fer). Ce circuit LED permet de diffuser la lumière dans toutes les directions. Son principal avantage est son apparence, puisqu'il ressemble à un filament, comme dans les lampes à incandescence. C'est pourquoi les LED à filament sont principalement utilisées dans les ampoules LED qui remplacent les ampoules à incandescence.
Nous répondons ici à la question fréquemment posée : "Qu'est-ce qu'une DEL ?".
*1 Source : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d7/PnJunction-LED-E.svg/640px-PnJunction-LED-E.svg.png
*2 Source : https://www.electronics-notes.com/articles/electronic_components/diode/light-emitting-diode-led-technology-how-does-led-work.php
*3 Source : https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit
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Vous pouvez également consulter nos FAQ sur les produits ici : https://ledstore.fi/faq
La technologie LED dans les lampes LED : pourquoi les lampes LED sont la meilleure solution pour l'éclairage domestique
Lisez les affirmations dans lesquelles nous discutons des dangers des LED : sur quoi se fondent les dangers des LED?
Lire d'autres questions courantes : questions fréquemment posées sur les DEL
Nous avons également écrit sur la qualité de la lumière (sur Rakentaja.fi) : qu'est-ce que le rendu des couleurs ?
