Des physiciens de l’UNamur optimisent le fonctionnement des LED
Grâce à un système inspiré de la nature, des chercheurs du Centre de recherche en Physique de la Matière et du Rayonnement (PMR) proposent d’augmenter nettement (jusqu’à 55% !) le rendement lumineux des diodes électroluminescentes (LED), devenues incontournables en particulier pour l’éclairage dans les applications mobiles.
« Nous avons étudié comment fonctionne l’extraction de lumière chez une luciole, et ensuite tenté de reproduire ce système pour optimiser le fonctionnement des LED… et ça a très bien marché ! » résume Annick Bay, doctorante au Centre PMR qui a travaillé sur ces études avec Jean-Pol Vigneron et Michaël Sarrazin, respectivement professeur et post-doctorant au sein de ce centre.
Une découverte de taille
Les chercheurs ont étudié les propriétés optiques des différentes parties de l’organe luminescent d’une luciole Photuris, afin de voir comment chacune d’entre elles affecte la transmission de lumière. En modélisant ces propriétés, ils ont constaté que ce sont les écailles de la carapace entourant cet organe qui contribuent le plus à l’extraction de lumière. Plus exactement, c’est la disposition en toits d'usine de ces écailles (succession de triangles posés sur leur base et se chevauchant) qui favorise la diffusion de lumière en-dehors de l’insecte.
La découverte est importante car les physiciens namurois sont les premiers à identifier des structures de taille micrométrique qui favorisent davantage l’extraction de lumière que des structures nanométriques.
S’inspirer de la nature pour économiser l’énergie
Découverte utile également : les chercheurs namurois ont montré que cette structuration favorable à la transmission de lumière pouvait facilement être appliquée aux LED afin d’en améliorer le rendement lumineux. Et cette amélioration est loin d’être négligeable : elle est de plus de 50 %, pourcentage qui n’avait encore jamais été atteint jusqu’ici par ce type d’approches! Une technique bienvenue pour favoriser l’économie d’énergie donc, d’autant que cette structure artificielle inédite peut être déposée en surcouche des LED existantes, sans compliquer la conception actuelle de celles-ci.
Pour obtenir ces résultats, les Namurois ont collaboré avec différents chercheurs, dont Nicolas André, post-doctorant à l’Université de Sherbrooke et actuellement chercheur à l’UCL, qui s’est chargé d’appliquer la structure luminescente sur la LED.
« Ces résultats sont déjà très intéressants pour l’industrie, mais nous espérons que d’autres espèces que la luciole Photuris disposent de systèmes luminescents encore plus efficaces, alors nous ne manquons pas de poursuivre notre compréhension des mécanismes optiques chez les insectes! » conclut la jeune chercheuse.
Les résultats de ces travaux sont consultables, librement, sur le site de l’OSA (organisme américain qui promeut les recherches du domaine de l’optique menées dans plus de 100 pays):