Diode électroluminescente Article, Signification, Explication

Historique

Mécanisme d'émission

(eV)

Rendement

On définit plusieurs rendements qui mettent en évidence les limites de la diode :

• le rendement global η (rapport de la puissance lumineuse émise à la puissance électrique absorbée) est le produit des deux rendements quantiques qui suivent à une constante près.
• le rendement quantique interne η_i (rapport du nombre de photons générés aux nombres de porteurs traversant la jonction) est essentiellement lié aux caractéristiques internes de la diode. Il est le produit des rendements d'injection et d'émission et est en général assez élevé. Sa valeur maximale permet de déterminer le dopage NA à utiliser.
• le rendement d'injection γ (rapport du courant d'injection susceptible de produire des recombinaisons radiatives au courant total). Comme seul la face P est émettrice, les recombinaisons ayant lieu dans la zone N ne participent pas à l'émission et le courant d'injection des trous est inutile pour l'émission.
• le rendement d'émission η_e (rapport du taux de recombinaisons radiatives aux taux de recombinaisons globales) est dû au fait que toutes les recombinaisons ne sont pas radiatives.
• le rendement quantique externe η₀ (rapport du nombre de photons émis au nombre de photons créés). C'est ce rendement quantique externe qui limite le rendement globale. Pour sortir du dispositif (enveloppe externe et semiconducteur), les photons doivent traverser (sans être absorbés) le semiconducteur, de la jonction jusqu'à la surface, puis traverser la surface du semiconducteur sans subir de réflexion. Pour diminuer les phénomène de diffraction, les enveloppes externes des diodes sont souvent en forme de dômes

La longueur d'onde du rayonnement émis est déterminée par la largeur de la bande interdite et dépend donc du matériau utilisé. Toutes les valeurs du spectre lumineux peuvent être atteintes avec les matériaux actuels. Pour obtenir le l'infrarouge, le matériau adapté est l'arseniure de gallium (GaAs) avec comme dopant du Si ou du Zn. Les fabricants proposent de nombreux types de diodes aux spécificités différentes. On peut citer le type le plus répandue : les diodes à GaAs, ce sont les plus économiques et ont un usage général. Bien qu'elles nécessitent une tension directe plus élevée, les diodes à GaAlAs offrent une plus grande puissance de sortie, ont une longueur d'onde plus courte (< 950nm, ce qui correspond au maximum de sensibilité des détecteurs au silicium) et présentent une bonne linéarité jusqu'à 1.5A. Enfin, les diodes à double hétérojonction (DH) GaAlAs offrent les avantages des deux techniques précédentes (faible tension directe) en ayant des temps de commutation très courts (durées nécessaire pour qu'un courant atteigne 10% ou 90% de sa valeur finale ou pour décroître de 90% à 10%), ce qui permet des débits de données très élevés. Ces durées sont causées par la capacité de la jonction dans la diode et limite l'usage en haute fréquence pour le transfert de données par exemple.

• Actualités sur la fabrication des LED

Luminosité

• Le rendement lumineux général des leds est assez faible, mais suffisant pour la signalisation sur tableau. Le bâtiment du NASDAQ, à New York possède une façade lumineuse animée entièrement réalisée en leds (quelques dizaines de milliers).

• Des leds dites super lumineuses ont vu le jour à la fin du XXe siècle siècle. Leur rendement est tel, que montées en nombres suffisant, elles sont employées en remplacement de lampe à incandescence classique:
  • Feux de signalisation automobile (clignotant, veilleuses, feux de position).
  • leds noyées dans le bitume pour la matérialisation des pistes la nuit ou par temps de boruillard
  • Signalisation portative individuelle (piéton, cycliste).
  • Eclairage de courte portée portatif.
• Les avantages de ce type de led (super lumineuse) sont:
  • Une très faible consommation électrique (quelques dizaines de milliwatts, mais il faut associer des centaines de leds pour obtenir l'équivalent d'une lampe classique).
  • Une durée de vie beaucoup plus longue qu'une lampe à incandescence, et une fin qui se déclare par une baisse de rendement progressive et non par un claquage brusque.
  • Un fonctionnement en TBT (très basse tension) gage de sécurité et de facilité de transport. Il existe pour les campeurs des torches à leds actionnées par une simple magnéto à main de mouvement lent.
  • Atout non négligeable en matière de sécurité, par rapport aux systèmes lumineux classiques, car son inertie lumineuse est quasiment nulle.

Couleurs

Citation

Site sur les leds

Bibliographie

• Frank Wohlrabe, Guide pratique de l'infrarouge : Télécommande, télémétrie, tachymétrie, Publitronic, 29 mai 2002. ISBN 2866611284