[News] Les LED sont moins efficaces lorsque l'intensité du courant augmente

L'étude des phénomènes naturels...

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Michel
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[News] Les LED sont moins efficaces lorsque l'intensité du courant augmente

Message par Michel » 12/04/2013 - 23:00:29

Le mystère de la diminution du rendement des diodes électro-luminescentes (DEL, ou LED en anglais) vient d'être résolu par une équipe du Laboratoire de physique de la matière condensée (CNRS/ École polytechnique), en collaboration avec l'Université de Californie à Santa Barbara. Ce phénomène constitue un verrou limitant l'expansion de ces sources de lumière efficaces et économes en énergie. L'équipe franco-américaine vient de montrer que dans une DEL, l'énergie électrique ne sert pas uniquement à émettre de la lumière, mais qu'elle contribue également à exciter des électrons dans la matière. Ces travaux, publiés le 12 avril 2013 dans la revue Physical Review Letters, pourraient permettre de contrer cet effet pour obtenir des DELs plus performantes, fournissant une intensité lumineuse beaucoup plus importante.


Image
DEL émettant de la lumière sous injection électrique, dans une enceinte ultra vide permettant l'analyse
en énergie des électrons émis simultanément par cette DEL.
© École polytechnique, Philippe Lavialle


L'efficacité d'une DEL correspond à son rendement de transformation de l'énergie électrique en lumière. Or, les chercheurs savent que, lorsque l'intensité du courant qui traverse la DEL dépasse un certain seuil, son efficacité diminue. De ce fait, pour maintenir un rendement élevé, les DELs fabriquées commercialement fonctionnent à des densités de courant relativement faibles. Elles sont, par conséquent, à l'unité, moins intenses que d'autres sources de lumière pourtant moins efficaces, comme les lampes à incandescence. Pour obtenir des intensités lumineuses fortes, les industriels doivent accumuler les DELs dans chaque lampe, ce qui augmente considérablement les coûts. Le phénomène de diminution de l'efficacité des DELs constitue donc un frein important à leur expansion dans des domaines tels que l'illumination d'environnements industriels.

Lorsqu'un courant électrique traverse une DEL, des paires électron-trou (1) sont injectées dans la structure. Des photons sont émis lorsqu'une paire électron-trou se recombine et cède son énergie en émettant de la lumière. C'est ainsi que s'opère la conversion de l'énergie électrique en lumière, dont malheureusement l'efficacité diminue lorsque l'intensité du courant dépasse un certain seuil. Cette baisse était connue depuis 1999, mais son origine demeurait incertaine. L'équipe franco-américaine vient de montrer de façon directe que l'effet Auger est le principal responsable de cette diminution.

L'effet Auger se manifeste lorsque la densité d'électrons traversant le semi-conducteur est grande. Alors, une paire électron-trou peut ne pas se recombiner en émettant un photon, mais en excitant un deuxième électron sous forme d'énergie cinétique. Ce dernier est appelé électron Auger. Son énergie excédentaire est dissipée sous forme de chaleur. Pour observer l'effet Auger, les chercheurs ont fait passer un courant dans une DEL, puis mesuré l'énergie des électrons après leur émission dans le vide. Ils ont ainsi observé des pics d'électrons à énergie élevée qui apparaissent dès que le seuil de diminution d'efficacité d'émission lumineuse de la DEL est atteint et dépassé. Ces électrons énergétiques correspondent aux électrons Auger. Cette expérience rappelle celle de Heinrich Hertz en 1887 menant à la découverte de l'effet photoélectrique, effet expliqué en 1905 par Einstein par la quantification de la lumière sous forme de quanta de lumière, les photons.

Cette première preuve expérimentale de l'effet Auger dans une diode électroluminescente devrait lancer les recherches pour tenter d'enrayer ce phénomène et éviter la diminution de l'efficacité des DELs. Ceci devrait permettre d'obtenir des DELs beaucoup plus lumineuses, capables de remplacer toutes les sources de lumière des environnements commerciaux et industriels, y compris les tubes néon. L'enjeu est considérable, puisque l'on pourrait ainsi économiser environ 50% de l'électricité utilisée pour l'éclairage, secteur qui représente entre 15 et 22% de la consommation électrique totale suivant les pays.


Note :

(1) Paire électron-trou : ensemble formé dans un semi-conducteur par un électron ayant quitté une bande d'énergie et l'emplacement laissé vacant dans cette bande, équivalant à une charge positive.


Référence:

Direct measurement of Auger electrons emitted from a semiconductor light emitting diode under electrical injection : identification of the dominant mechanism for efficiency droop
Justin Iveland, Lucio Martinelli, Jacques Peretti, James S. Speck, and Claude Weisbuch
Physical Review Letters, 12 avril 2013


Source: CNRS

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Grumpf
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Re: [News] Les LED sont moins efficaces lorsque l'intensité du courant augmente

Message par Grumpf » 13/04/2013 - 6:14:12

Donc en gros, ce serait un peu comme si une foule en mouvement faisait que personne n'arrive à trouver une chaise ? Sais pas si ma métaphore est claire ?

Sinon: Autant je suis pour éviter l'anglicisation du Français; autant absolument personne dans le monde professionnel n'utilise le mot "DEL".

Aussi, remplacer les néons par des leds sera économe uniquement en dehors de la France et dans certains pays puisque Marthe Richard à fait fermer les maisons closes...

-> pour les moins subtils, les "néons" sont des tubes lumineux rouges, l'article, je suppose, voulait parler des tubes fluorescent en général...
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Re: [News] Les LED sont moins efficaces lorsque l'intensité du courant augmente

Message par Bap2703 » 13/04/2013 - 12:12:02

Grumpf a écrit :Donc en gros, ce serait un peu comme si une foule en mouvement faisait que personne n'arrive à trouver une chaise ? Sais pas si ma métaphore est claire ?


Pas tout à fait.

Si je reprend ta métaphore : gens = electrons, chaises = trous.
A faible courant quand une personne s'assoit sur une chaise, les deux disparaissent dans un flash de lumière (:D)
Et on vient replacer une nouvelle chaise ainsi qu'une nouvelle personne.

A fort courant il arrive que quand quelqu'un s'assoit sur une chaise, va savoir pourquoi au lieu de créer un flash de lumière, y a un abruti à côté qui part en courant. :rD
D'une part tu as tout de suite moins de lumière. Et d'autre part l'abrutit qui court dans la foule gène les autres qui essayent de choper une chaise.

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Re: [News] Les LED sont moins efficaces lorsque l'intensité du courant augmente

Message par cisou9 » 13/04/2013 - 18:08:14

:_salut:
Grumpf a écrit :Sinon: Autant je suis pour éviter l'anglicisation du Français; autant absolument personne dans le monde professionnel n'utilise le mot "DEL".

Pas d'accord, j'ai passé tout mon temps de travail dans des labos d'électronique et DEL était couramment utilisé (à partir du moment ou elles ont existées). :rD
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Re: [News] Les LED sont moins efficaces lorsque l'intensité du courant augmente

Message par Grumpf » 13/04/2013 - 22:34:55

Ah ouais. Connes de chaises va!

Merci pour l'info Bap.

Cisou, t'as bossé ailleurs qu'en France? pour un couillon de Belge comme moi, il n'y a que l'Allemagne et la France en limitrophe comme pays complètement incapable de maîtriser un autre langage et je me demande toujours pourquoi ... Le niveau des ingénieurs Français et Allemands avec lesquels j'ai bossé ces 10 dernières années est parfaitement impressionant et n'a rien à envié aux autres. J'ai appris beaucoup de choses durant nos échanges. Je ne pige toujours pas pourquoi il est relativement impossible pour des gens aussi éduqués de maîtriser un autre langage...

Bref, je réitère: Personne n'utilise le terme DEL en dehors de la France (une certaine France). Mais bon, hein, on s'en tape, je dis juste ça pour être vexant :p ...
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Re: [News] Les LED sont moins efficaces lorsque l'intensité du courant augmente

Message par cisou9 » 14/04/2013 - 9:21:43

:_salut:
Dans le département de recherche ou je travaillais Il y avait de nombreux ingénieurs étrangers (techniciens aussi), et une partie d'entre nous ont travaillé sur JET en Angleterre.
Alors garde tes appréciations débiles pour toi !!! :bou:
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Re: [News] Les LED sont moins efficaces lorsque l'intensité du courant augmente

Message par cisou9 » 14/04/2013 - 16:31:02

:_salut:
JET
http://fr.wikipedia.org/wiki/Joint_European_Torus
Pour ceux qui ne connaissent pas. :rD
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Re: [News] Les LED sont moins efficaces lorsque l'intensité du courant augmente

Message par yeepee » 11/05/2013 - 12:12:14

Cisou9 qui qualifie de "débiles" les appréciations des autres... Ça pose tout de suite le type de personnage. Un weirdo je dirais, pour utiliser à mon tour un anglicisme :-)
Evidemment, tout le monde utilise le terme LED aujourd'hui. Vouloir faire de l'obstruction systématique aux usages courants a qqchose de pitoyable. Qui utilise le terme "mél "? En matière de protection de la langue française, il y a aujourd'hui des combats plus urgents: le niveau des jeunes générations tant en orthographe qu'en grammaire est bien plus inquiétant. Vouloir imposer DEL en lieu et place de LED est un combat perdu d'avance qui fait, hélas, passer les défenseurs de la langue française pour d'affreux ringards!

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