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Cas des Led blanches : mise en œuvre du luminophore

Dossier - Les Led, l’éclairage de demain
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Des phares de voiture aux luminaires du salon, les Led sont partout. Apprenez comment elles fonctionnent, comment on les fabrique, et les raisons qui font des Led les sources de lumière de choix pour demain. Les paramètres qui distinguent les Led seront aussi passés en revue.

  
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Pour la création d'une lumière blanche, nous avons vu qu'il est souvent mis en œuvre un semi-conducteur bleu, coiffé d'un luminophore. Celui-ci est sous forme de poudre que l'on noie dans un encapsulant (la plupart du temps des silicones ou des résines dures, voire dans certains cas des céramiques particulières).

Medium 16x32 RGB LED matrix panel.© Adafruit Industries CC BY-NC 2.0

Les deux principaux types d'évolutions des luminophores de ces dix dernières années sont l'amélioration des matériaux les constituant (nouveaux types de matériaux, nouvelles méthodes de création des poudres) d'une part, et d'autre part les méthodes de dépôt de ces luminophores encapsulés. Les matériaux nouveaux ont permis d'améliorer l'efficacité ainsi que la qualité des blancs obtenus. Quant aux méthodes de dépôt, elles ont accru un peu plus l'efficacité, mais ont avant tout permis de mieux maîtriser l'uniformité colorimétrique du faisceau et ont fait réaliser des économies du point de vue des matériaux.

Méthodes de dépôt de luminophore : liquide dans le boîtier (a), liquide dans une lentille en résine dure retournée (b), en épaisseur maîtrisée uniquement sur la puce semi-conductrice (c), en spray avec masque (d). © Led Engineering Development

L'encapsulation dans un réceptacle est toujours réalisée, mais de moins en moins pour les Led de puissance. Pour les Led de semi-puissance de type 5630, de nombreux modèles emploient encore cette méthode. Pour mieux maîtriser les quantités de matériaux employés et aussi les épaisseurs, les fabricants utilisent aussi une lentille de résine transparente déjà formée et dans laquelle on vient verser le luminophore sous forme de liquide visqueux, puis que l'on recouvre tête-bêche par le boîtier de la Led pour réaliser le collage (liquide dans une lentille en résine dure retournée, dans l'image ci-dessus). Enfin, les deux dernières méthodes consistent à recouvrir de façon sélective (par masque) et en maîtrisant l'épaisseur, soit uniquement la puce semi-conductrice, soit éventuellement de façon un peu plus large.

Au début des années 2010, une autre méthode consiste à déposer le luminophore directement sur le wafer après le processus de croissance épitaxiale. Les avantages sont nombreux, notamment diminuer encore les quantités de matériaux, améliorer la maîtrise de l'épaisseur de luminophore (uniforme sur la puce elle-même, mais également entre Led du même wafer) et gagner du temps de production.