Article paru Nanoluminophores
L'éclairage entre dans l'ère des nanotechnologies
Les nanoluminophores mis au point par le CEA LITEN ouvrent de applications nouvelles aux secteurs de l'éclairage et de la signalétique.
Les nanoluminophores* mis au point au CEA Liten pour de nombreuses applications, comme la lutte anticontrefaçon ou le photovoltaïque, sont à nouveau à l'honneur. Cette fois en convertissant la lumière primaire issue des derniers développements en matière de LED basse consommation, pour réaliser des panneaux éclairants ou de signalisation. En illuminant des plafonds, des murs entiers ou même des vitres, ces derniers permettent d'obtenir des éclairages plus efficaces et surtout plus agréables. Autre possibilité : des panneaux indicateurs transparents, de formes cylindrique ou sphériques, qui font apparaître des messages préétablis.
Pour obtenir une lumière blanche avec un bon rendement de conversion, les chercheurs du Liten utilisent des luminophores émettant dans le vert et le rouge lorsqu'ils sont excités par des photons de faible énergie dans le bleu. Si les quantum dots, ces cristaux semiconducteurs nanométriques fluorescents donnent de bons résultats en termes de rendement et de qualité de lumière, ils restent relativement fragiles. Plus stables, les terres rares ont retenu l'attention des chercheurs. Contrairement à de nombreux luminophores actuellement commercialisés, qui réagissent aux ultraviolets (de longueur d'onde 254 nm), il est possible d'élaborer des matériaux à base de terres rares susceptibles d'être activés par une source de lumière bleue, d'énergie inférieure. “La différence d'énergie entre le photon consommé et le photon émis est donc moindre et le rendement de conversion, meilleur,” explique Olivier Renard.
Applications directes en signalétique
Pour l'heure, les scientifiques ont mis au point un dispositif à base de terres rares incorporées dans une plaque de verre. Ces luminophores, émettant dans le vert et le rouge, sont excités par de la lumière bleu-vert, d'une longueur d'onde de 490 nm : “Pour atteindre l'objectif parfait de lumière blanche, nous travaillons à l'ajustement de la composition des mélanges et de celle du verre afin de rendre l'ensemble excitable à 460 nm et corriger ce défaut.”
Parallèlement, les scientifiques ont déposé de l'encre fluorescente organique (excitable à 460 nm) sur des lames de plastique. Les premiers tests effectués sur des luminophores émettant du vert sont concluants. Reste à réaliser des encres émettant du rouge et à valider les mélanges qui permettront d'obtenir de la lumière blanche. Des applications personnalisées dans le domaine de la signalétique sont envisageables. “Grâce à cette encre, quasi invisible, on peut créer des zones d'affichage sur des objets totalement transparents.” Le CEA participe ainsi au projet Luminosurf, dont les activités sont reconnues dans le cadre du pôle de compétitivité Axelera. Sous la houlette de Philips Eclairage, il entend mettre au point des surfaces éclairantes fondées notamment sur des luminophores excitables à 460 nm avec un rendement compatible avec les standards de l'éclairage. Un premier prototype de surface éclairante devrait être mis au point courant 2010.
* Substances émettant de la lumière sous l'effet d'une excitation photonique, dont la taille varie de 1 µm à quelques nanomètres.
