LEDs blanches - Technologies à phosphores

Présentation générale
Technologie et mise en oeuvre du phosphore
Types de phosphores et alternatives
Références blibliographiques

La technologie

Le principe est simple : il s’agit d’exciter un phosphore à l’aide d’une radiation bleue, qui va ensuite produire une émission jaune. Une seule partie de l’émission bleue est absorbée par le phosphore de telle sorte que se superposent les 2 émissions en sortie de la LED, donnant l’impression d’une lumière blanche.

La mise en œuvre du phosphore

L’idée était de recouvrir la LED bleue d’une couche de phosphore. Au départ, cette couche fut mise de façon non uniforme (Cf. Fig. 2.a et 2.b) ce qui donna pendant longtemps cette non uniformité en colorimétrie des LEDs blanches, suivant l’axe sous lequel nous les observions. Aujourd’hui encore, des LEDs blanches de mauvaise qualité présentent cette caractéristique, et notamment lorsque l’on regarde la LED sur le coté.

Pour être complètement honnête, même les LEDs d’excellente qualité ne possèdent pas une uniformité parfaite en ce qui concerne la colorimétrie et cela provient du fait de la géométrie du semi-conducteur. Pour améliorer encore cette uniformité, il faudrait pour cela avoir une semi-conducteur semi sphérique, recouvert d’une couche de phosphore d’épaisseur uniforme à sa surface.

Récemment, l’ajout de phosphore a donc été amélioré en uniformisant la couche de phosphore autour du semi-conducteur (Cf. Fig. 3.a et 3.b)  et la preuve de cette amélioration a pu être faite par la mesure de la température de couleur sous différents angles (Cf. Fig. 4).

De récentes améliorations ont encore été apportées, toujours dans la mise en œuvre du phosphore. Il s’agit en fait de déporter la couche de phosphore et de créer un réflecteur juste en dessous qui joue un rôle de « mélangeur ». En effet, toutes les réflexions se feront de façon diffuse de telle manière que la traversée des radiations bleues au travers cette couche de phosphore se fait plus uniformément et de façon non directive (Cf. Fig. 5)

Non seulement la lumière réfléchie vers le semi conducteur n’est pas perdue, mais elle est ré émise de façon diffuse grâce aux propriétés de réflexion du réflecteur, ce qui uniformise un peu plus la qualité de la lumière émise en sortie de la LED.

De plus, le fait d’avoir un réflecteur diffusant couplé à l’arrangement du phosphore au dessus améliore d’environ 75% l’extraction lumineuse, par rapport à un réflecteur standard rempli de phosphore.

L'auteur

Laurent MASSOL est ingénieur chez LED Engineering Development (www.led-development.fr)

LEDs blanches - Technologies à phosphores