Les LED, nobélisées, sont promises à un avenir lumineux

    mardi 7 octobre 2014

    Omniprésentes dans notre quotidien, pour l’affichage ou derrière nos écrans, les LED, mises à l’honneur mardi par le Nobel de Physique, conquièrent progressivement le marché de l’éclairage, portées par les efforts en faveur des économies d’énergie.
    « Le 20e siècle a été éclairé par les ampoules à incandescence, le 21e siècle sera éclairé par les lampes à LED« , a souligné l’Académie suédoise dans un communiqué.
    Le Prix Nobel de Physique a récompensé cette année deux Japonais, Isamu Akasaki et Hiroshi Amano, et un Américain d’origine japonaise, Shuji Nakamura, les inventeurs de la diode électroluminescente (LED) bleue, la composante indispensable pour fournir de la lumière blanche.
    « Avec 20% de l’électricité mondiale utilisée pour l’éclairage, on a calculé qu’un usage optimal des LED pourrait ramener ce chiffre à 4% », a affirmé Frances Saunders, président de l’Institut de Physique (IOP) à Londres. 
    « Les travaux d’Akasaki, Amano et Nakamura ont rendu cela possible », a-t-elle souligné. L’organisation environnementale Greenpeace a aussi salué les travaux de ces scientifiques, jugeant qu’il était « grand temps que l’on récompense des innovations aussi importantes pour le développement durable ».
    Inventée par Joseph Swan et améliorée par Thomas Edison en 1879, l’ampoule à filament traditionnelle avait le gros défaut d’être terriblement énergivore, transformant 5% seulement de l’énergie en éclairage. Les LED, elles, peuvent aujourd’hui atteindre une performance énergétique de 50%, et bénéficient d’une longue durée de vie.
    D’où l’avenir radieux qui leur est prédit, y compris face aux lampes fluocompactes et halogènes.
    Une étude mondiale du cabinet de conseil McKinsey prévoyait en 2012 que la part de marché de la LED dans l’éclairage devrait atteindre 45% en 2016 et près de 70% en 2020. 
    Elles occupent déjà une place très importante dans notre quotidien, « utilisées pour le rétro-éclairage des écrans d’ordinateurs et tablettes et la quasi-totalité de nos afficheurs », a souligné auprès de l’AFP Jean-Luc Pelouard, chercheur CNRS au Laboratoire de photonique et de nanostructures (Marcoussis, Essonne).
     

    La lumière bleue, le grand saut

     
    Une LED est un composant électronique qui permet la transformation de l’électricité en lumière. A la base du dispositif, on trouve un matériau semi-conducteur qui présente deux niveaux en énergie (les bandes). La lumière est émise lorsque des électrons situés au premier étage « sautent » dans des « trous » du rez-de-chaussée, produisant de l’énergie sous forme de photons. Pour obtenir ces trous, il faut « doper » le semi-conducteur.
    Mais si les diodes électroluminescente rouges et vertes ont été industrialisées dès les années 1960, le bleu posait problème. Or sans bleu, pas de lumière blanche, le blanc résultant de l’addition des trois couleurs.
    La lumière bleue représente « les photons qui ont le plus d’énergie dans le visible », a expliqué Jean-Luc Pelouard. La difficulté était donc de trouver un matériau semi-conducteur capable de faire faire aux électrons un « saut » suffisamment grand pour produire des photons de grande énergie. 
    C’est là qu’interviennent Isamu Akasaki et Hiroshi Amano, qui sont parvenus à utiliser le nitrure de gallium (GaN), un semi-conducteur dit « à large bande interdite », qui permet aux électrons de faire un « grand saut ». De son côté, Shuji Nakamura complète la découverte en optimisant le « dopage » du semi-conducteur.
    « Ce sont les deux grandes briques » qui ont conduit au début des années 90 au développement de la technologie, a souligné Jean-Luc Pelouard.
    Depuis, de nouveaux développement ont permis d’augmenter la performance des LED.
    Le défi aujourd’hui, a expliqué Jean-Luc Pelouard, est d’arriver à faire des diodes bleues, rouges et vertes avec la même famille de matériaux. « C’est extrêmement prometteur et il n’y a pas de doute qu’un jour on y arrivera », a-t-il estimé.
    Les OLED (diodes électroluminescentes organiques) constituent une autre voie de développement. Constituées de matériaux organiques, elles sont aujourd’hui moins efficaces que les LED, mais sont considérées comme ayant un fort potentiel d’amélioration.

    AFP

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