Qu’est ce que la LED ? Bref rappel technique et historique

Depuis cinq ans environ, les projecteurs LED sont de plus en plus présents sur les plateaux de tournages. Ces sources lumineuses sont particulièrement innovantes : de formes inédites, voir parfois étranges, elles offrent la possibilité de changer leur température de couleur en tournant un bouton, et pour certaines d’entre elles, d’émettre de la lumière colorée sans l’emploi d’aucune gélatine. Les LED ont pour particularité de consommer très peu d’électricité et de se brancher exclusivement sur des circuits électriques 16 Ampères. Elles possèdent également une durée de vie exceptionnelle en comparaison avec les ampoules à filament. Leurs avantages sont tellement spectaculaires qu’ils conduisent naturellement à questionner l’impact de leur utilisation grandissante sur le milieu du tournage professionnel.

Qu’est ce que la LED ? Bref rappel technique et historique

Avant toute chose, il est nécessaire de définir ce que nous entendons par cet acronyme que nous utiliserons très souvent au cours de ce mémoire.

Définition

Le terme LED est l’abréviation de l’expression anglaise « Light Emitting Diode » dont l’équivalent français est DEL, acronyme de « diode électroluminescente » . Les LED sont des composants éléctroniques semi-conducteurs qui ont pour propriété d’émettre de la lumière lorsqu’ils sont traversés par un courant électrique. Les lampes LED émettent de la lumière monochromatique, rouge, verte ou bleue selon le minerai utilisé dans la fabrication de la lampe (lumière rouge émise par l’arséniure de gallium (GaAs), lumière verte émise par le phosphure de gallium (GaP), et enfin lumière bleue émise par le nitrure de gallium indium (InGaN). On peut également obtenir une couleur par modification de la couleur du capot de la diode. Une autre méthode pour obtenir des LED colorées consiste à utiliser des LED qui possèdent plusieurs émissions de longueur d’onde différentes (diodes électroluminescentes polychromatiques) . Elles permettent de proposer une vaste palette de couleurs.

Pour obtenir une lumière blanche, il est nécessaire de combiner des LED de différentes couleurs, dites RGB (pour Red Green Blue) en utilisant la synthèse additive, ou d’utiliser une LED bleue couplée à un luminophore, une substance qui émet de la lumière lorsqu’elle subit une excitation. Il s’agit dans ce cas de phosphore, qui émet une lumière jaune lorsqu’il est excité par les radiations bleues de la LED. Le mélange des deux permet d’obtenir une sensation de lumière blanche. En effet, « les photons émettant du bleu, au contact du phosphore, engendrent des photons émettant du jaune. Des photons de longueurs d’onde complémentaires provoquent une sensation de blanc » . Cette méthode est la plus utilisée actuellement dans l’industrie .

La LED se distingue fortement des lampes tungstène par son rendement lumineux supérieur : « Une ampoule à incandescence émet environ 12 lumen par watt, alors qu’une LED de dernière génération dépasse 100 lumens par watt. Pour une même quantité de lumière produite, une LED consomme cinq fois moins qu’une ampoule classique. » .

Cette différence spectaculaire vient du fait que les lampes tungstène utilisent 90 % de l’énergie électrique pour chauffer le filament de tungstène dont l’incandescence produit la lumière. Cette déperdition d’énergie explique le mauvais rendement lumineux. En revanche, les lampes tungstène sont imbattables sur l’Indice de Rendu des Couleurs. Cette qualification, indiquée par un nombre compris entre 0 et 100, permet de déterminer de manière sommaire la capacité d’une source lumineuse à reproduire fidèlement les couleurs. Les lampes à filament sont pourvues d’un IRC de 100, ce qui signifie que leur rendu des couleurs est équivalent à la lumière naturelle. Elles possèdent cependant une durée de vie très faible en comparaison avec la LED:1000 heures contre 20 000 à 50 000 pour une LED de puissance moyenne (les lampes puissantes peuvent atteindre 10 000, voire 15 000 heures). Ces durées de vie exceptionnelles sont rendues possibles par la luminescence, une émission de lumière dite « froide ». Les tubes fluorescents et les lampes à vapeur de sodium émettent également par luminescence. Il y a très peu de déperdition d’énergie car les matériaux semi-conducteurs utilisés dans les LED ont pour spécificité de n’opposer aucune résistance au courant. Lorsque le courant électrique traverse les couches semi-conductrices, les électrons en surnombre rencontrent des atomes chargés positivement, ce qui dégage de l’énergie sous forme de lumière. Ainsi, les ampoules LED utilisent la totalité de l’énergie reçue dans la production de lumière.

Bref historique de la LED 

Les prémisses 

Cette technologie encore aujourd’hui considérée comme relativement récente est en réalité assez ancienne. Elle a été découverte au cours de la première moitié du XXe siècle, mais n’a atteint un perfectionnement technologique permettant de fabriquer de véritables lampes capables d’éclairer puissamment qu’à la fin des années 1990. C’est l’ingénieur anglais Henry Joseph Round, un des pionniers de la radio, qui fut le premier à signaler en 1907 les propriétés lumineuses des matériaux semi conducteurs. Le scientifique russe Oleg Vladímirovich Lósev est le premier à théoriser les propriétés électroluminescentes des matériaux semi-conducteurs en 1927. Ses travaux sont publiés dans des revues russes, allemandes et britanniques . Ses découvertes sont poursuivies par le physicien français Georges Destriau qui crée la première diode électroluminescente en 1935. En hommage à son prédécesseur, Georges Destriau la baptise « Lumière de Lósev ».

Le tournant des années 1960 

Malgré ces découvertes, La LED ne fait l’objet d’une exploitation industrielle qu’à partir des années 1960. La technologie est développée presque au même moment par deux ingénieurs de Texas Instrument, Bob Biard et Gary Pittman mais aussi par Nick Holonyak, un étudiant élève de l’inventeur du transistor John Bardeen, respectivement en 1961 et 1962. Holonyak est le premier à fabriquer une LED de couleur rouge émettant dans le spectre de la lumière visible. Biard et Pittman découvrent quant à eux que l’arséniure de gallium émet de la lumière infrarouge, donc invisible, lorsqu’un courant électrique est appliqué au semi-conducteur. Ils déposent le premier brevet pour la diode électroluminescente infrarouge, faisant de celle-ci la première LED à être commercialisée par Texas Instrument, au prix de 130 dollars américains .

Les LED de cette époque étaient chères, de faible puissance et de mauvais rendement lumineux. Mais elles possédaient déjà une grande durée de vie et étaient utilisées pour cette raison en tant qu’indicateur visuel de couleur, notamment sur les calculatrices et les montres à affichage numérique. IBM en utilisa également sur des cartes d’ordinateur, et les LED émettant dans l’infrarouge furent rapidement utilisées dans les télécommandes de télévision. Au cours des années 1960 et 1970, les multinationales Monsanto et Hewlett-Packard mettent en place des chaînes de fabrication de LED à l’échelle industrielle, ce qui contribue à faire baisser les prix . En 1972, des LED vertes fabriquées à base de phosphure de gallium (GaP), puis jaunes, à base d’arséniure phosphure de gallium (GaAsP) sont introduites sur le marché, élargissant le spectre de couleurs disponibles.

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Table des matières

Introduction
Première Partie : Le Processus d’intégration de la technologie LED dans le système de production du cinéma : un bouleversement industriel et économique
1) Qu’est ce que la LED ? Bref rappel technique et historique
2) Le contexte industriel et ses répercussions sur l’économie des tournages
3) La problématique des entreprises de location, un élément clé pour comprendre le cycle d’intégration de la technologie LED aux tournages de fiction
Deuxième Partie : L’utilisation de projecteurs LED a t’elle pour conséquence une modification des habitudes de travail des équipes lumière ?
1) Un matériel nouveau, évolution ou révolution ?
2) Un nouveau matériel entraîne t’il une nouvelle façon de travailler ?
3) Les réactions des professionnels.elles face au bouleversement technique apporté par la LED
Troisième Partie : La technologie LED encourage t’elle un renouvellement des formes esthétiques ? Quel apport artistique et créatif pour la LED aujourd’hui ?
1) Une lumière qui a encore du mal à convaincre
2) Une lumière uniquement pratique ?
3) LED et créativité : Y a t’il une esthétique LED ?
Conclusion
Annexes
Bibliographie

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