Le développement de LEDs de forte puissance a permis leur utilisation en tant que source pour l’éclairage. Les fabricants proposent désormais aux concepteurs de luminaires une grande diversité de caractéristiques, tant en termes de flux lumineux que de couleurs. Tout le spectre visible est couvert, et même un peu au-delà.
LE SPECTRE LUMINEUX
La lumière visible, aussi appelée spectre visible ou spectre optique, est la part du spectre électromagnétique visible par l’œil humain. La sensibilité de l’œil est maximale pour les longueurs d’onde proches de 550 nm, c’est-à-dire la zone des jaune-vert. Elle s’étend ensuite, suivant les individus, entre environ 380 nm et 780 nm, c’est-à-dire des violets aux rouges.
L’ultraviolet et l’infrarouge sont assimilés à des lumières mais ils ne sont pas visibles par l’œil humain.
COULEUR STATIQUE
Si l’on cherche à fabriquer une LED d’une teinte fixe, on parle de couleur statique. Le spectre émis par ce type de sources n’étant pas continu, produire une couleur va consister à directement générer les longueurs d’onde correspondant aux teintes que l’on souhaite obtenir. Il est ensuite possible d’affiner le résultat recherché avec l’ajout d’un luminophore adapté. Nous obtiendrons ainsi les LEDs bleues, rouges, ambre, blanches…
DE LA LUMIÈRE BLEUE À LA LUMIÈRE BLANCHE
La découverte en 1991 de la LED bleue a permis d’obtenir d’intenses flux lumineux, utilisables en éclairage de puissance. En couplant une telle LED bleue à une couche de phosphore, on parvient par photoluminescence à une lumière blanche, de moindre énergie. Les proportions respectives d’émission de bleu par la jonction et de jaune du phosphore permettent d’obtenir un blanc allant du plutôt « froid » au plutôt « chaud ».Si, dans le spectre d’une lampe, la proportion de bleu est grande, la lumière ressemble à celle du soleil à midi : c’est une lumière dite « froide ». Si le jaune domine, le résultat s’approche de celle du soleil couchant : c’est une lumière dite « chaude ».Petite subtilité, plus la température de couleur est basse, plus la LED est de couleur chaude, et inversement.
COULEUR DYNAMIQUE
Un autre principe de production de lumière blanche est basé sur le mélange des faisceaux issus de trois jonctions émettant les couleurs primaires, à savoir le rouge, le vert et le bleu, ce qui nous donne, avec les initiales, le sigle familier RVB.
Contrairement à la génération statique de couleurs, par photoluminescence, l’intérêt de ce mélange dynamique est de potentiellement pouvoir modifier la teinte de la lumière émise. On parle donc de production dynamique de la couleur.
En effet, nos trois sources de couleurs primaires vont travailler en synthèse additive. Suivant la proportion entre l’intensité des trois LEDs monochromatiques rouge, verte et bleue, on peut obtenir avec la même source un choix potentiellement infini de teintes.
L’une des difficultés de cette méthode additive réside dans le fait que les trois sources LED R, V et B n’ont jamais le même rendement. A consommation électrique équivalente, la LED verte produit moins de lumière que la rouge et que la bleue. On constate aussi des différences d’efficacité entre les couleurs suivant la température de fonctionnement.
Il est donc nécessaire, pour l’électronique de commande des sources, de rééquilibrer les flux à travers une atténuation des plus puissantes pour se caler sur la valeur de la plus faible.
Un autre point à considérer est celui des conditions de détérioration des sources, qui ne répondent pas aux mêmes règles suivant la nature des composants du semi-conducteur, donc de la couleur émise. Stabilité dans le temps, sensibilité à la chaleur… l’évolution du comportement, différente avec le temps pour chacune des trois LEDs, va induire des variations de la couleur finale perçue.
