La technologie LED : enjeux techniques et économiques

CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS

CENTRE REGIONAL ASSOCIE DE RHÔNE-ALPES

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Mémoire présenté en vue d'obtenir

UE « Information et communication pour ingénieur »

Spécialité : ÉNERGÉTIQUE option Électrotechnique

par

Vincent Raynal

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La technologie LED : enjeux techniques et économiques

Soutenu le

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JURY

PRESIDENT :         

MEMBRES :         

Liste des abréviations

Table des matières

Liste des abréviations        2

Introduction        4

1.        La technologie des LED        5

1.1.        Jonction P-N et émission lumineuse        5

1.1.1.        Conducteurs, isolants et semi-conducteurs        5

1.1.2.        Dopage des semi-conducteurs        6

1.1.3.        La jonction P-N        6

1.1.4.        L’électroluminescence        7

1.2.        La cellule LED        9

1.2.1.        Le substrat        9

1.2.2.        Les luminophores        10

1.2.3.        L’alimentation électrique de la LED        11

1.3.        Les différentes formes        13

2.        Les enjeux techniques        16

2.1.        Les rendements        16

2.1.1.        La chaleur, ennemi n°1 des LED        16

2.1.2.        Le rendement des lampes à LED        17

2.2.        Les critères de qualité        18

2.3.        Enjeux sanitaires liés à lumière des LED        19

2.4.        Le tri des LED blanches : le binning        21

3.        Les enjeux économiques        22

3.1.        Position des LED sur le marché        22

3.1.1.        Un marché d’avenir        22

3.1.2.        Les lois de Haitz        23

3.1.3.        Comparaison des technologies d’éclairage        24

3.1.4.        Les incitations gouvernementales        26

3.2.        Quelques exemples d’applications        27

Conclusion        29

Annexe I : Historique des diodes électroluminescentes        30

Annexe II : Définition des critères de qualité des LED selon l’IEC        35

Bibliographie        35

Introduction

Selon l’Agence Internationale de l’Énergie (OCDE, 2012) l’augmentation annuelle de la demande mondiale en énergie de 2009 et 2035, devrait se situer aux alentours de 1,3% et 1,46%. De même, l’augmentation des émissions de CO2 dues à la combustion de d’énergie devrait se situer entre 0,9 et 1,6%, ce qui correspondrait à une hausse probable de la température comprise entre 3,5 et 6°C à l’échelle de la planète. Cela s’explique par le fait que la population mondiale augmente de façon exponentielle depuis le milieu du 19ème siècle.

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