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Cours - 9S-601-PHY : Physique des LED et des cellules solaires - Classique/IFSBM

Domaine > Physique.

Descriptif

La technologie des LED a connu un essor considérable ces 20 dernières années, constituant une nouvelle source de lumière petite, fiable, électriquement efficace et intense. De nombreuses applications s’ouvrent à ces nouvelles technologies, dans tous les domaines de l’éclairage (éclairage public, automobile, médecine etc).

L’objectif de ce cours est d’étudier la physique régissant le fonctionnement de ces dispositifs.

Dans une longue introduction, les principales technologies LED et leurs applications dans l’éclairage et les écrans seront présentées. On rappellera aussi la photométrie des LEDs.

La première partie du cours consiste à analyser les principes d’émission et d’absorption de la lumière dans les semiconducteurs, pour en déduire notamment le spectre d’émission des LED en fonction des matériaux et technologies utilisées.

Dans une seconde partie, on décrira le fonctionnement électrique des LED à homo et hétéro jonction.

Enfin, dans une dernière partie, on s’intéressera aux problèmes d’extraction de la lumière dans les LED, décrivant également le cas particulier des RCLED (LED a cavité résonante).

Objectifs pédagogiques

A l'issue de cet enseignement les élèves seront capables de:

- Maitriser le domaine de l'optique et de la photonique

- Etre capable de mettre en oeuvre tout projet intégrant l'optique et la photonique

- Intégrer la photonique aux autres dimensions du système ou projet  (électronique, mécanique, informatique, champ d'application …)

- Mettre en oeuvre la démarche scientifique (comprendre les théories, les phénomènes physiques, maitriser les ordres de grandeurs, savoir faire des approximations)

- Modéliser des phénomènes physiques et des systèmes réels

- Evoluer dans un large champ scientifique

- Présenter les mécanismes physiques à l’origine du fonctionnement des diodes électroluminescentes, depuis les notions physiques fondamentales d’interaction lumière matières, jusqu’aux problématiques d’extraction de lumière. L’étudiant doit être capable de mettre en œuvre les équations simples régissant l’utilisation et le dimensionnement des LEDs.

nombre d'heure en présentiel

27

Volume horaire par type d'activité pédagogique : types d'activité

  • Travaux dirigés : 9
  • Cours magistral : 18

Diplôme(s) concerné(s)

Parcours de rattachement

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée

Mécanique quantique et physique des semiconducteurs élémentaires

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée

Vos modalités d'acquisition :

Nombre d'évaluations: 1
Nature de l'évaluation: examen écrit
Modalités: Tout document/calculatrice autorisée

Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée écrêtée à une note seuil)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 10
L'UE est acquise si Note finale >= 10
  • Crédits ECTS acquis : 2 ECTS

Le coefficient de l'UE est : 2

La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

Programme détaillé

I  Introduction

Les differentes technologies AlGaAs, AlGaInP, AlInGaN materials system.

Les LED blanches & Eclairage

Ecran à LED

 

II  Physique à l’origine du fonctionnement des LED

Rappel de physique des semiconducteurs

Absorption et émission dans les semiconducteurs

 

II  Le composants LED

L’homojonction PN

Les héterostructures et les puits quantiques

Rendement et efficiency « droop off »

 

III  Extraction de lumière dans les LED

Cône d’extraction, impact de la géométrie des LED

Utilisation des surfaces texturées.

Réflecteurs et miroirs de Bragg

Emission spontanée dans les cavités résonnantes, et concept des LED a cavité résonante

Mots clés

Diodes électro luminescentes

Méthodes pédagogiques

Polycopiés - études de cas
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