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Des Led vertes pour une lumière blanche

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Des ingénieurs américains cherchent à créer une Led verte pour produire une source d'éclairage plus efficace de 20% que les systèmes à Led actuels. S'ils ont réussi à éliminer le phosphore, qui bride ces systèmes, ils n'ont produit qu'une Led jaune-vert. Plus qu'une Led bleu-vert à concevoir et le problème sera, peut-être, résolu...

Cette Led verte à base de phosphure de gallium-indium a été élaborée par les chercheurs du National Renewable Energy Laboratory. © NREL

Si les Led (diodes électroluminescentes) font partie des techniques d'éclairage les plus efficaces, elles se prêtent encore difficilement à la production de lumière blanche. En effet, leurs couleurs dépendent des semi-conducteurs employés et elles ne peuvent produire de lumière blanche qu'en association. Il faut ainsi des Led rouges, bleues et vertes pour obtenir une lumière blanche.

Les Led rouges, omniprésentes dans les appareils électroniques (veilles), et les Led bleues sont des technologies éprouvées. En revanche, les Led vertes actuelles sont obtenues en ajoutant du phosphore aux Led bleues, ce qui a pour conséquences de réduire leur luminosité de 20%.

Les ingénieurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) ont mis au point un nouveau type de Led qui produit une lumière jaune-vert sans subir une telle perte de luminosité. Pour y parvenir, l'équipe d'Angelo Mascarenhas a utilisé des couches de nitrure de gallium et d'indium comme semi-conducteur.

Ils ont réussi à surmonter l'obstacle de la différence des structures cristallines de ces couches de semi-conducteurs en utilisant une méthode mise au point pour concevoir des cellules solaires multi-jonction. Les différences de structure entre les couches de gallium et d'indium ont ainsi été compensées par une série de couches de semi-conducteurs intermédiaires à base de phosphure de gallium-indium et d'arséniure de gallium.

La seconde moitié du chemin sera la plus dure

Il ne reste plus qu'à concevoir une Led bleu-vert pour créer un système quadrichromique (rouge, bleu, jaune-vert et bleu-vert) capable de produire une lumière blanche d'intensité et de qualité supérieures aux dispositifs à base de Led actuelles. L'index de rendu des couleurs (IRC) de ce dispositif serait de plus de 90, soit plus que les systèmes actuels (IRC de 70 à 80, à peu près celui des néons) et proche de la lumière du jour (IRC de 100). En d'autres termes, ce système ne produirait pas une lumière blafarde, mais une lumière proche de celle du soleil.

Cette dernière étape ne sera pourtant pas aisée, comme l'explique Eugene Fitzgerald, ingénieur en science des matériaux du MIT. En effet, si les matériaux à base d'arséniure et de phosphure employés par l'équipe d'Angelo Mascarenhas sont déjà développés, il n'est pas de même pour ceux à base de nitrure, nécessaires à une Led bleu-vert. Une telle Led sera plus difficile à concevoir que la Led jaune-vert.

C'est pourquoi Eugene Fitzgerald, qui a déjà réalisé une Led jaune-vert, cherche à approfondir les techniques à base d'arséniure et de phosphure pour obtenir une véritable Led verte dans un système trichromique, plutôt qu'un système quadrichromique.