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TPE Biomimetisme

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Principe de fonctionnement d'une led:

Principe de fonctionnement d'une led:

Les lumières LED nous envahissent : bien moins gourmandes en énergie, moins chauffantes et plus colorées, elles ont pas mal d’avantages. Mais comment ça marche ?

Depuis toujours , la production de lumiere a été faite par le feu mais plus géneralement avec de la chaleur ( ex : lampe solaire )

Les Leds fonctionnent avec le principe de la loi de wien , toute structure chauffé émet un rayonnement (incandescence). La longueur d'onde est la distance parcourue par une onde dans une période . Le domaine de lumière visible est constitué de lumière monochromatique compris entre 380 nm et 780 nm. Le visible est limité par l’ultraviolet (UV) aux faibles longueurs et par l’infrarouge (IR) aux grandes longueurs. Grâce à la longueur d’onde d’une lumière on peut donc connaitre sa couleur (ex : une lumière ayant une longueur d’onde égale à 560 nm est de couleur vert/jaune, la couleur émise par certaines lucioles).

Le véritable problème des anciennes lampes à incandescence est que 95 % de l'énergie injecté est convertie en chaleur ce qui est dangereux et c'est bien normal car c'est le filament utilisée qui produit de la lumiere et donc qui produit de la chaleur mais cette chaleur ne nous interesse pas .

Avec les Leds ,il y a une vrai différence car le rayonnement émis n'est plus produit par l'energie injecté et donc par la température mais par le materiau en lui-meme .En fait ,quand une LED est traversé par un courant ,elle ne produit pas de la chaleur mais de la lumiere .C'est de la qu'on passe d'un rendement de 5 % pour les lampes classiques à un rendement proche des 30-50 % .

Pour la Led, le semi-conducteur est la base du rayonnement .

La physique quantique est la base du fonctionnement des semi-conducteurs : les semi-conducteurs sont des composants a mi-chemin entre les conducteur (métaux) et les isolants (plastiques ou verre ).Un matériau est conducteur quand ses électrons passe a un état ou ils peuvent se promener dans le matériau et donc constituer un courant électrique .Mais les semi-conducteur ont des particularité électrique qui s'explique par la théorie des bande d'énergie .

Dans un atome isolé, les éléctrons occupent des niveau d'énergie particuliers et distints. Mais lorsque les atomes se rejoignent pour former un solide , pas plus de 2 électrons peuvent avoir la meme énergie dans ce solid .Mais si cela devait arriver et que les électrons aient la meme énergie alors les niveau d'energie se diviserai en 2 autres niveau d'energie différents .Par conséquent ,si le nombre d'atome augmente , ils se diviserait encore en d'autre niveau d'energie encore plus proche ce qui donne finalement des bande d'énergie .

Ces 2 bandes d'énergies sont alors appelé bande de valence et de conduction ,la bande de valence et au-dessous de celle de conduction .La bande d'énergie comprise entre ces deux bandes est appelée bande interdite ou plus simplement "gap" .Pour faire passer les électrons d'une bande a l'autre , ils faut les stimuler .L'apport d'énergie peut se faire par chauffage ou illumination.

Principe de fonctionnement d'une led: