À des longueurs d'onde trop courtes

Module LED UV-B pour l'éclairage des plantes : avec une lumière de trois longueurs d'onde différentes via des LED. Leur luminosité et leur intensité d'irradiation peuvent être réglées indépendamment afin de déterminer l'irradiation optimale pour des métabolites secondaires végétaux structurellement divers. Détail : LED UV-B (©FBH/P. Immerz) / Module LED UV-B pour l'éclairage des plantes : fournissant une lumière LED de trois longueurs d'onde différentes. Leur luminosité et leur intensité d'irradiation peuvent être ajustées individuellement afin de déterminer l'irradiation optimale pour des métabolites secondaires végétaux structurellement divers. Détail : LED UV-B (©FBH/P. Immerz)

LED UV-B haute puissance en boîtier : À l'intérieur, on peut voir la puce LED de 1x1 mm². (©FBH/schurian.com) / LED UV-B haute puissance en package : À l'intérieur, on voit la puce LED de 1x1 mm². (©FBH/schurian.com)

Lors des conférences et de l'exposition accompagnante de l'ICULTA-2018, l'Institut Ferdinand-Braun présente ses développements concernant les LED ultraviolettes – du chip au module prêt à l'emploi. L'institut est co-organisateur de la conférence internationale à Berlin.

Lors de l'ICULTA-2018 – Conférence Internationale sur les Technologies et Applications des LED UV 2018, tout tourne autour des diodes électroluminescentes (LED). Le point central de cette conférence internationale, qui se tient du 22 au 25 avril 2018 à Berlin, concerne le spectre ultraviolet (UV) et donc les longueurs d'onde inférieures à 400 nm. Les présentations portent sur les progrès dans les technologies de fabrication, les développements actuels, les applications et les tendances des LED UV. L'Institut Ferdinand-Braun, l'Institut Leibniz pour la Technologie des Hautes Fréquences (FBH) et sa filiale UVphotonics NT GmbH participent avec plusieurs conférences invitées et stands lors de l'exposition accompagnante.

Les avancées de développement rendent les LED UV attractives pour les applications industrielles

Une efficacité accrue et des performances de sortie plus élevées font que les LED UV deviennent de plus en plus intéressantes pour diverses applications. Contrairement aux lampes à vapeur de mercure, les LED UV sont composées de substances non toxiques et leur longueur d'onde peut être ajustée sur une large gamme spectrale. Grâce à leur petite taille, diverses formes de lampes UV sont possibles. De plus, les LED UV peuvent être rapidement allumées ou atténuées, leur chaleur résiduelle étant efficacement dissipée via des dissipateurs thermiques. Il est donc prévu que ces diodes respectueuses de l’environnement remplacent de plus en plus les sources lumineuses UV conventionnelles et ouvrent de nouvelles voies d’application. Les possibilités d’utilisation sont multiples : la radiation UV peut notamment servir à la désinfection et à l’épuration de l’eau, de l’air et des surfaces, à la détection de agents pathogènes, à l’augmentation du rendement des cultures ou à la durcissement des plastiques.

Des chercheurs du FBH et de sa filiale UVphotonics présentent dans leurs conférences leurs progrès en matière d’efficacité et de fiabilité des LED UV. Ils ont notamment identifié un mécanisme de dégradation, indiquant une électromigration de l’hydrogène dans la structure des LED UV-B lors des premières heures de fonctionnement, ce qui entraîne une baisse de performance optique. Après des ajustements de conception, ils ont pu démontrer des LED UV-B avec une durée de vie L50 de plus de 8 000 heures. Leur fiabilité a été encore améliorée grâce à des optimisations supplémentaires – des durées de vie nettement plus longues sont donc attendues. Par ailleurs, leur puissance de sortie à 350 mA a été portée à 30 mW. Des méthodes pour augmenter l’efficacité quantique interne et pour une extraction lumineuse efficace ont également été étudiées en détail.

Lors de la conférence, les chercheurs du FBH présenteront également une source lumineuse compacte basée sur un laser à diode pour le spectre UV profond, émettant à une longueur d’onde de 222 nm. Cette gamme est jusqu’ici difficile à atteindre avec des LED. La source lumineuse, basée sur un laser à diode haute performance en GaN, dont la lumière est convertie dans le domaine UV par double fréquence (en un seul passage), offre la possibilité de miniaturisation. La source lumineuse, à longueur d’onde stabilisée et à bande étroite, est particulièrement adaptée aux applications spectroscopiques, telles que la spectroscopie d’absorption ou de Raman en diagnostic médical, mais aussi à l’analyse de substances.

De boîtiers sur mesure à des modules complets

Parallèlement, le FBH développe pour chaque application le boîtier correspondant et, avec le soutien de son centre de développement, même des modules complets, précisément adaptés à leur domaine d’utilisation. Ainsi, le FBH a conçu et réalisé pour un partenaire de recherche divers appareils pour l’irradiation des plantes avec des LED. Ces appareils permettent d’irradiation des plantes avec des longueurs d’onde spécifiques, ce qui permet d’augmenter ciblé la teneur en composés bénéfiques pour la santé. Lors de l’utilisation en serre, les LED UV sont protégées par des boîtiers spéciaux contre l’environnement chaud et humide. L’un de ces modules, ainsi qu’un autre pour la désinfection de l’eau, seront présentés par le FBH lors de l’exposition accompagnante.

Le FBH fortement impliqué dans la conférence

ICULTA-2018 est organisée conjointement par « Advanced UV for Life » et l’« International Ultraviolet Association ». Le consortium « Advanced UV for Life » rassemble 50 partenaires issus de la recherche et de l’industrie et est dirigé par l’Institut Ferdinand-Braun. D’autres chercheurs du FBH jouent un rôle de premier plan dans la conférence : le Professeur Michael Kneissl en tant que co-président de la conférence – il dirige le laboratoire commun GaN Optoelectronics, exploité conjointement par le FBH et l’Université Technique de Berlin – ainsi que le Professeur Markus Weyers, chef du département de technologie des matériaux à l’Institut Ferdinand-Braun, en tant que président du comité scientifique.