Qu’est-ce qu’une LED ultraviolette ?
Les LED ultraviolettes sont des LED qui émettent une lumière ultraviolette.
LED signifie “diode électroluminescente”. La lumière ultraviolette (UV) a une longueur d’onde plus courte que la lumière violette.
Une exposition prolongée aux rayons UV est nocive pour le corps humain, provoquant des coups de soleil et des cancers de la peau. Néanmoins, elle présente également des caractéristiques utiles telles que des propriétés bactéricides. Le rayonnement UV est classé en trois catégories en fonction de sa gamme de longueurs d’onde : UV-A (320-380 nm), UV-B (280-320 nm) et UV-C (200-280 nm).
Utilisations des LED ultraviolettes
Les LED UV sont essentiellement utilisées dans des secteurs industriels mais il existe également des lampes de poche à LED UV.
Voici quelques exemples d’utilisations spécifiques :
- Traitement des maladies atopiques.
- Thérapie photodynamique (PDT) du cancer à l’aide de photosensibilisateurs.
- Prévention des moisissures dans les réfrigérateurs et les climatiseurs
- Stérilisation des purificateurs d’eau, etc.
- Équipement de séchage pour les adhésifs et les peintures.
- Pour le durcissement des résines de réparation.
Dans le domaine médical, l’on utilise par exemple les effets immunosuppresseurs de la lumière ultraviolette. Dans les secteurs industriels, elle est utilisée pour durcir les résines UV. Les résines durcissant aux UV sont utilisées pour la réparation et l’impression. Ces résines peuvent être durcies par des LED ultraviolettes.
Principe des LED ultraviolettes
Les LED émettent de la lumière grâce à l’interaction entre les électrons et les trous à la jonction des semi-conducteurs de type n et p : lorsqu’un champ électrique est appliqué dans le sens direct à un semi-conducteur à jonction PN, les électrons de la bande de conduction passent à la bande de valence et émettent de la lumière avec une longueur d’onde correspondant à la bande interdite lorsqu’ils s’annihilent avec un trou.
La bande interdite varie en fonction du matériau qui compose le semi-conducteur, de sorte que la longueur d’onde peut être réglée en modifiant la composition. La plupart des LED ultraviolettes sont fabriquées à partir de semi-conducteurs à base de nitrure d’aluminium et de gallium.
Autres informations sur les LED ultraviolettes
1. LED à ultraviolets profonds
Ces dernières années, les diodes électroluminescentes à ultraviolet profond ont attiré l’attention en tant que source de lumière alternative aux lampes à mercure. Les rayons ultraviolets profonds sont des rayons ultraviolets d’une longueur d’onde courte de 100 à 280 nm. Ils ont l’énergie la plus élevée de tous les rayons UV et sont très destructeurs pour les organismes vivants.
Les LED à ultraviolets profonds sont utilisées dans des domaines environnementaux tels que la purification de l’eau et de l’air, en tirant parti de leur pouvoir destructeur. Elles contribuent également à la prévention de la transmission nosocomiale des virus dans le domaine médical. Dans les domaines industriels, elles sont utilisées par exemple pour l’impression et le revêtement.
Les LED à ultraviolet profond se caractérisent par leur faible impact sur l’environnement, leur économie d’énergie et leur longue durée de vie de plus de 10 000 heures. Toutefois, il existe un risque d’effets néfastes sur le corps humain, c’est pourquoi des mesures doivent être prises pour éviter l’exposition directe à la lumière ultraviolette profonde, par le biais de lunettes de protection ou d’autres moyens.
2. Le marché des LED ultraviolettes
La demande de LED ultraviolettes connaît une croissance rapide depuis 2020 en raison d’une sensibilisation accrue des consommateurs à la stérilisation.
Le marché des LED ultraviolettes devrait connaître un taux de croissance annuel composé de 60 % entre 2019 et 2024. Les produits d’hygiène et autres produits combinés à des fonctions de stérilisation par UV stimulent la demande sur le marché des LED UV.
Le marché devrait croître à mesure que les gens deviendront de plus en plus soucieux de l’hygiène. En outre, le prix des LED UV varie de quelques dizaines à quelques milliers d’euros, en fonction de leurs performances. Plus la longueur d’onde est courte et plus le rendement est élevé, plus le prix est élevé. Toutefois, à mesure que le marché se développe et que la technologie de production de masse progresse, les prix devraient baisser.
3. État d’avancement du développement des LED ultraviolettes
Les lampes telles que le mercure et les halogénures métalliques étaient couramment utilisées comme source de rayonnement ultraviolet. Toutefois, les lampes présentent l’inconvénient d’avoir une durée de vie courte et nécessitent un temps de stabilisation de la source lumineuse.
Ces dernières années, les LED utilisant du nitrure de gallium d’aluminium sont devenues de plus en plus populaires. Les LED ultraviolettes sont difficiles à rendre très lumineuses et ont un faible rendement. Toutefois, de récentes avancées technologiques ont permis de garantir le rendement même dans l’UV-C, où il était particulièrement difficile d’obtenir un rendement élevé. Outre l’amélioration de l’efficacité de la conversion, des améliorations sont également apportées à l’efficacité de l’extraction de la lumière.
Auparavant, un problème structurel se posait : la lumière émise était absorbée par le substrat et perdue. Récemment, ces problèmes ont été résolus par un traitement de surface faisant appel à la nanotechnologie sur la surface du substrat.