Publié le 11 octobre 2024 12:58:00. Des chercheurs ont mis au point une nouvelle diode électroluminescente (LED) d’une finesse comparable à celle du papier, capable d’émettre une lumière douce et proche du spectre solaire, ouvrant la voie à des écrans plus confortables pour les yeux et à un éclairage intérieur plus sain.
- Cette LED ultra-fine utilise des points quantiques pour reproduire fidèlement le spectre de la lumière naturelle.
- Elle fonctionne à basse tension (8 à 11,5 volts) et offre un excellent rendu des couleurs.
- Cette technologie pourrait améliorer le sommeil et réduire la fatigue oculaire, tout en étant adaptée à l’éclairage horticole.
L’éclairage artificiel intense est souvent pointé du doigt pour ses effets néfastes sur le sommeil et le bien-être. Pour répondre à cette problématique, des scientifiques se penchent sur des solutions permettant de reproduire la qualité de la lumière naturelle. Une équipe de recherche a récemment franchi une étape significative en développant une LED d’une finesse inédite, présentée dans la revue Advanced Materials & Interfaces.
Selon Xianghua Wang, auteur principal de l’étude,
« Ce travail démontre la faisabilité de LED à points quantiques ultra-minces et de grande surface qui correspondent étroitement au spectre solaire. »
Xianghua Wang, auteur correspondant de l’étude
Ces dispositifs pourraient révolutionner la conception des écrans, de l’éclairage intérieur et même des systèmes d’éclairage pour l’agriculture.
Des tentatives antérieures pour obtenir un éclairage plus naturel reposaient sur des LED flexibles utilisant des colorants phosphorescents. Une approche plus récente s’oriente vers l’utilisation de points quantiques, de minuscules particules semi-conductrices qui convertissent l’énergie électrique en lumière colorée. Si des LED blanches à base de points quantiques existent déjà, reproduire l’ensemble du spectre solaire, notamment les nuances jaunes et vertes, restait un défi majeur. L’équipe de Lei Chen a relevé ce défi en concevant des points quantiques capables de recréer cette lueur équilibrée dans une LED blanche à points quantiques (QLED) particulièrement fine.
La fabrication de cette QLED repose sur la synthèse de points quantiques rouges, jaune-vert et bleus, recouverts d’une coque de zinc-soufre. Les chercheurs ont déterminé le ratio précis de chaque couleur pour se rapprocher au maximum du spectre de la lumière solaire. Ces points quantiques sont ensuite déposés sur un substrat en verre d’oxyde d’étain et d’indium, en couches successives : polymères conducteurs, mélange de points quantiques, particules d’oxyde métallique, et enfin une couche d’aluminium ou d’argent. L’épaisseur de la couche de points quantiques, de seulement quelques dizaines de nanomètres, confère à la QLED un profil comparable à celui du papier peint.
Les premiers tests ont révélé que la QLED fonctionne de manière optimale sous une alimentation de 11,5 volts, émettant une lumière blanche chaude et brillante. L’intensité lumineuse est plus forte dans les longueurs d’onde rouges et plus faible dans les longueurs d’onde bleues, un atout pour le sommeil et la santé oculaire, selon les chercheurs. Les couleurs des objets éclairés par cette QLED devraient être perçues avec une grande fidélité, avec un indice de rendu des couleurs supérieur à 92 %.
Dans le cadre de leurs expérimentations, les chercheurs ont également fabriqué 26 dispositifs QLED blancs, en utilisant les mêmes points quantiques mais en variant les matériaux conducteurs pour optimiser la tension de fonctionnement. Ces sources lumineuses nécessitent seulement 8 volts pour atteindre leur luminosité maximale, dépassant même 80 % de la luminosité cible des écrans d’ordinateur.
Ce travail a été financé par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, la Fondation des sciences naturelles de la province d’Anhui et le projet spécial majeur pour les sciences et technologies de la ville de Zhongshan.