Nouveaux développements dans les matériaux d'éclairage LED
Dans les maisons, les lieux de travail et les espaces publics, l’éclairage LED a de plus en plus remplacé les ampoules à incandescence et les tubes fluorescents conventionnels ces dernières années. Les diodes électroluminescentes, ou LED, sont plus durables, produisent moins de chaleur et consomment moins d'énergie que l'éclairage conventionnel. Cependant, leur fabrication et leur élimination peuvent avoir des effets environnementaux. Afin d'améliorer la technologie LED et de la rendre plus durable, les producteurs et les universitaires sont toujours à la recherche de nouveaux matériaux et méthodes.
Le graphène est une substance à base de carbone très fine, solide et flexible, ce qui en fait l'un des matériaux les plus prometteurs pour les LED. En raison de sa conductivité optique et électrique supérieure, le graphène est un bon choix pour les dispositifs optoélectroniques comme les LED. L'oxyde d'indium et d'étain (ITO), coûteux et fragile, pourrait être remplacé par le graphène comme électrode transparente dans les applications LED, comme les chercheurs l'ont déjà montré. Une efficacité plus élevée et des coûts réduits pour la fabrication des LED peuvent résulter des électrodes à base de graphène.
La pérovskite est une autre substance prometteuse pour faire progresser la technologie LED. Un composé minéral appelé pérovskite possède une structure cristalline spéciale qui lui permet d’absorber la lumière du soleil et de la transformer en énergie électrique. Les chercheurs commencent à envisager d’utiliser des cellules solaires à base de pérovskite dans les LED en raison de leurs excellents taux d’efficacité. Un groupe de chercheurs de l'Université de Cambridge a découvert en 2018 que les nanoparticules de pérovskite pourraient améliorer la couleur et la luminosité des LED. Ils ont découvert que la lumière bleue excédentaire pouvait être absorbée par les particules de pérovskite et réémise sous forme de lumière rouge ou verte, produisant des teintes plus vives et plus pures. Une efficacité et une fidélité des couleurs encore plus grandes pourraient résulter de l’utilisation de pérovskite comme couche de phosphore dans les LED.
Les matériaux organiques, également connus sous le nom d’OLED (diodes électroluminescentes organiques), constituent une autre classe de matériaux susceptibles de transformer complètement l’éclairage LED. Lorsqu'un courant électrique est fourni, les produits chimiques à base de carbone utilisés pour fabriquer les OLED produisent de la lumière. Bien que les OLED soient actuellement utilisées sur de petits écrans comme ceux des smartphones, les chercheurs envisagent de les utiliser dans des applications d’éclairage plus vastes. Par rapport aux LED classiques, les OLED offrent de nombreux avantages, notamment la capacité de produire de la lumière dans toutes les directions, produisant ainsi une lueur plus homogène. Ils sont parfaits pour les conceptions d’éclairage architectural car ils sont flexibles et translucides.
La durée de vie limitée des matériaux organiques, qui peuvent se détériorer rapidement et perdre progressivement leur luminosité, est l'un des problèmes de la technologie OLED. D’un autre côté, les scientifiques créent de nouvelles substances chimiques plus durables et plus stables. Un nouveau type de matériau OLED pouvant durer jusqu'à quatre fois plus longtemps que les OLED traditionnelles a été créé en 2020 par des chercheurs de l'Université du Michigan. Pour créer une structure cristalline solide, le nouveau matériau combine des ions métalliques avec des ligands organiques. Cette nouvelle famille de matériaux pourrait donner naissance à des OLED plus robustes et plus efficaces, ainsi qu'à de nouvelles opportunités en matière de conception architecturale et d'éclairage.
Les points quantiques, qui sont de petites particules semi-conductrices capables de produire de la lumière dans une variété de teintes, sont un autre nouveau matériau pour l'éclairage LED. Par rapport aux phosphores conventionnels, les points quantiques offrent une plus grande variété de couleurs et une fidélité des couleurs supérieure lorsqu’ils sont utilisés comme matériau phosphoreux dans l’éclairage LED. L'efficacité de l'éclairage LED blanc peut être augmentée en réglant les points quantiques pour produire de la lumière uniquement dans la bande spectrale bleue. Les points quantiques sont également étudiés pour être utilisés dans des systèmes d'éclairage intelligents, qui pourraient être capables de modifier leur luminosité et leur température de couleur en fonction de différents paramètres et ambiances.
Les nanocristaux, qui peuvent être utilisés pour contrôler les caractéristiques de la lumière, ainsi que les micro et nanoparticules, qui peuvent améliorer la dispersion de la lumière et réduire l'éblouissement, sont d'autres matériaux susceptibles d'avoir une influence sur l'éclairage LED à l'avenir. Ces nouveaux matériaux ouvrent de nouvelles options de conception, d’efficacité et de durabilité pour l’éclairage LED.
En résumé, l’éclairage LED a considérablement progressé ces dernières années et a supplanté l’éclairage conventionnel dans plusieurs applications. Nous devons cependant continuer à rechercher de nouveaux matériaux et technologies pour améliorer l’éclairage LED pour des raisons à la fois financières et environnementales, alors que nous travaillons vers un avenir plus durable. Heureusement, les scientifiques et les producteurs créent et évaluent déjà de nouveaux matériaux comme le graphène, la pérovskite, les OLED, les points quantiques et les nanocristaux, qui continueront d'influencer l'éclairage LED à l'avenir.
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