Détermination du rendement d'une LED

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Le rendement d'une LED blanche ou bleu est assez faible, car légèrement supérieur à celui d'une ampoule à incandescence classique. Cependant, une LED rouge a un rendement de l'ordre de 40 lm/W (trois à quatre fois plus qu'une LED bleu). On mesure ce rendement en alimentant la LED à une tension précise (celle à laquelle la LED a un rendement maximal). Et on capte le rayonnement avec une thermopile de Moll (pile de Moll). Cette dernière possède à ses bornes une tension proportionnelle à l'intensité lumineuse qu'elle capte. D'où l'obtention du rendement en lm/W en relevant les valeurs de cette tension et de la puissance consommée par la LED.

La puissance reçue par la LED est égale à I×V et la tension présente aux bornes de la thermopile de Moll est de Vp. Donc Vp / (I×V) donne un rendement qualitatif. Plus ce nombre est élevé, meilleur est le rendement. Pour obtenir le rendement en lm/W il faut multiplier Vp / (I×V) par k, constante donnée par le constructeur de la thermopile de Moll.

Problèmes d'ordre technique:

• L'inertie de la thermopile de Moll est grande, c'est à dire qu'il lui faut un certain temps pour afficher une mesure correcte

• Le faisceau lumineux dirigé vers la thermopile de Moll doit être parfaitement en face de l'entrée de cette dernière.

• L'expérience doit être réalisée dans l'obscurité totale.

Ce tableau donne l'ordre de grandeur des valeurs que l'on obtient expérimentalement en 2003. Cependant, il suffit de changer de modèle de LED pour voir les résultats différer. En effet, si vous mesurez r (le rendement) d'une LED que vous avez ôté d'un appareil qui a une dizaine d'année et celui d'une LED fraîchement achetée dans un magasin d'électronique, le résultat sera très différent!

Qualitativement, on observe la différence de rendement entre les différentes couleurs de LED. Cela s'explique en partie par la date d'apparition de ces dernières (1962 pour la rouge, aux alentours de 2000 pour la blanche).

Quantitativement, on se rend compte que le rendement théorique est supérieur à celui mesuré. Cela a pour origine (en partie) que le flux lumineux émanant de la LED ne va pas totalement à l'entrée de la thermopile de Moll. Bien sur, d'autres paramètres entrent en ligne de compte, cependant l'expérience a été faite ici pour obtenir un ordre de grandeur du rendement.

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Les photorécepteurs

Réalisé en 2003