Diodes électroluminescentes :
Les diodes électroluminescentes (DEL ou LED : Light Emitting Diode) sont des composants à semi-conducteur qui émettent de la lumière quand elles sont parcourues par un courant dans le sens direct.
Symbole :
Structure:
Une LED est constituée d' une jonction de deux semiconducteurs dopés P et N, comme les diodes de redressement ou de commutation. Elle émet de la lumière lorsqu' elle est polarisée dans le sens passant. Sa structure est différente. La LED est enveloppée par une couche d' époxy solide et translucide sous forme hémisphérique servant à la fois de protection et de lentille pour améliorer le flux lumineux. C'est le cas d'une diode de forme ronde courante:
La différences avec les autres diodes c'est le phénomène d' électroluminescence dont elles font l'objet.
Ainsi lorsque la LED se trouve dans le sens passant, les charges majoritaires et minoritaires des jonctions P et N se recombinent dans la zone d'appauvrissement; au cours de la migration des électrons vers les trous une énergie sous forme de photons est libérée, et c'est cela qui produit de la lumière.
Le spectre d'émission des LED est très étroit et dépend de la nature du matériau utilisé pour la jonction.
Matériaux utilisés:
Le choix du matériau semiconducteur pour fabriquer une LED va déterminer la longueur d'onde d'émission de photons, donc la couleur émise.
On utilise :
- L' arséniure de gallium GaAs (lumière infrarouge);
- L' arséniure d'aluminium-gallium AlGaAs (lumières rouge ou infrarouge);
- Le phosphorure d'arséniure de gallum GaAsP (lumière rouge ou jaune);
- Le nitrure de gallium GaN (lumière bleue);
- Le nitrure d' indium-gallium InGaN (lumière bleue, verte, ultraviolette pour des diodes hautes luminosité);
- Le phosphorure de gallium GaP (lumière verte);
- Le phosphorure d' aluminium galium indium AlGaInP (lumière jaune, orange, rouge pour des diodes haute luminosité);
Autres matériaux utilisés : le carbure de silicium SiC, le séléniure de zinc ZnSe, etc...
La couleur de la lumière émise par la LED n'est pas déterminée par la couleur de sa protection en époxy translucide; cette dernière sert à préciser la couleur que pourra émettre cette LED lorsqu'elle sera alimentée.
Le tableau ci-après donne des ordres de grandeur de tension VF associée à chaque type de LED, ainsi que la longueur d'onde correspondante :
| Type de LED | λ (nm) | VF (V) |
| Infrarouge | > 760 | < 1,9 |
| Rouge | 610 - 760 | 1,6 - 2 |
| Orange | 590 - 610 | 2 - 2;1 |
| Jaune | 570 - 590 | 2,1 - 2,2 |
| Vert | 500 - 570 | 1,9 - 4 |
| Bleu | 450 - 500 | 2,5 - 3,7 |
| Violet | 400 - 450 | 2,8 - 4 |
| Ultraviolet | < 400 | 3,1 - 4,4 |
| Blanc | Obtenu à partir du bleu et du jaune | 3 - 5 |
Domaines d'applications:
On peut séparer les diodes électroluminescentes en deux grandes familles :
Celles qui émettent de la lumière visible et celles qui émettent de la invisible à l'oeil nu.
Parmi celles qui émettent de la lumière invisible dans le spectre proche de l'infrarouge, on a comme exemple d'utilisation les systèmes de lecture optique, les photocoupleurs, les systèmes de télémesure, les télécommandes à infrarouge pour téléviseurs et appareils domestique de loisirs en tout genre.
Pour ce qui est des LED qui émettent de la lumière visible les domaines sont innombrables:
- Automobile : éclairage intérieur et extérieure de véhicules;
- L' habitat : éclairage domestique;
- Indicateurs pour des appreils électroniques en tout genre;
- Les afficheurs numériques et alphanumériques, indicateurs d' appareils de laboratoire, journal lumineux ...
- Etc...
L' ultraviolet fait aussi partie de lumière visible : là aussi les applications sont nombreuses:
Médicales : désinfections de salles pour éradiquer les virus, couveuses pour nourrissons;
Esthétique.
Familles dérivées:
Les afficheurs à LED:
Ils sont réalisés par association dans un même boîtier de segments de LED, pour représenter, des nombres ou des lettres. On en trouve à 7, 9, 14 ou16 segments.
D'autres types d' afficheurs réalisés à partir de matrices dont les points constituent des LED, offrent de l' affichage alphanumériques.
Les LED bicolores:
Il existe celles qui émettent une couleur différente selon le sens de polarisation; elles n' ont bien souvent que deux broches; et celles qui émettent deux couleurs différentes de façon indépendante, ces dernières ont trois broches.
Les LED rouge vert bleu : qui permettent d'obtenir un grand nombre de teintes de couleurs.
Les OLED (Organic LED).
On peut donc dire que le champ d'applications des LED est très vaste, cela montre que ces composants apportent des avantages pour les applications dans lesquelles elles sont utilisées. Mais elles ont aussi quelques inconvénients, elles ne supportent pas des tensions inverses très élevées, ni des cournats directs de grande intensité.
