Des LED deux fois plus lumineuses et dix fois moins chères

Une technologie développée au CEA-Leti pourrait révolutionner la fabrication des diodes électroluminescentes et leur ouvrir enfin le marché de l’éclairage. Son entrée en production est prévue en 2014.
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Des LED deux fois plus lumineuses et dix fois moins chères
La LED à nanofils développée au CEA-Leti

La France est absente de la bataille des LED. Mais la situation pourrait bientôt changer. Une technologie française de LED blanches pointe le nez sur le marché. Développée depuis 5 ans au CEA-Leti, à Grenoble, elle promet de diviser le prix par dix et de doubler le rendement lumineux. Ni plus, ni moins. HelioDEL, une start-up en cours d’incubation, veut l’industrialiser.

De Nichia au Japon à Cree aux Etats-Unis, en passant par Osram Opto Semiconductors en Allemagne, Philips Lumileds aux Pays-Bas ou Seoul Semiconductor en Corée du Sud, les fabricants de LED sont engagés dans une course pour baisser les coûts et augmenter le rendement lumineux. Deux conditions pour favoriser le décollage du marché de l’éclairage à LED.

Les chercheurs français développent une technologie inédite de LED bleue (dont la lumière est convertie en blanc par un phosphore jaune). Comme les fabricants actuels, ils utilisent le nitrure de gallium comme matériau d’émission dans le bleu. Mais au lieu de le faire croître sous forme de couches minces planes, ils le font pousser sous forme de nanofils, comme des cheveux de taille nanométrique. Ainsi, la surface d’une puce comprend des millions de colonnes de 2 µm de diamètre sur 10 µm de longueur. Cette structure inédite, qui tire parti des nanotechnologies, offre l’avantage d’augmenter la surface d’émission et donc le flux lumineux.

Equivalente à une ampoule à incandescence de 100 W

Pour réduire les coûts de production, les chercheurs du CEA-Leti ont opté pour un substrat en silicium. Les LED actuelles s’appuient sur un substrat en saphir disponible en plaquette de petite taille : 4 pouces au maximum. Le passage au silicium permet de bénéficier d’une production sur des plaquettes plus grandes de 6 , 8 ou 12 pouces, comme pour les circuits intégrés électroniques.

De cette façon, les porteurs du projet HelioDEL, Xavier Hugon et Philippe Gilet, deux chercheurs du CEA-Leti, espèrent proposer une LED de 1 500 lumens, suffisante pour réaliser une ampoule équivalente à 100 W en incandescence. En termes de coût, l’objectif est de ramener les 1 000 lumens à 2 euros contre 40 à 45 euros aujourd’hui.

La start-up devrait voir le jour à la fin de l’année. La mise en production est programmée pour 2014 sur des tranches de 8 pouces, voire 12 pouces si c’est justifié. L’opération de croissance des nanofils sera réalisée dans une usine près de Grenoble, tandis que les opérations de finition seront confiées à des fondeurs classiques de circuits intégrés. La société prévoit d’atteindre l’équilibre financier en 2015.

Ridha Loukil

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