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
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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
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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
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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)
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Un bref historique
La lampe à incandescence (1878)
Joseph Swan (1873) Thomas Edison (1878)
La maîtrise du feu (>400’000 ans)
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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
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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
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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
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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
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La fabrication des LEDs
Zone active
Semiconducteur (type n)
Semiconducteur (type p)
Substrat Saphir (Al2O3)
C
5 m
icro
ns
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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
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Puits quantique
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La fabrication des LEDs blanches
LEDs Lampes à LEDs
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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