OPTINEWS

La National Science Foundation (NSF) a investi dans un nouveau centre de recherche ERC (Engineering Research Center) dont le but est de développer la prochaine génération de composants lumineux, plus intelligents, plus écologiques et innovants. Trois universités sont au coeur de ce projet : l’institut polytechnique de Rensselaer, l’université du Nouveau Mexique et l’université de Boston. Elles seront soutenues par d’autres universités, des partenaires industriels ainsi que par le gouvernement. La technologie des diodes électro-luminescentes, ou LEDs (light-emitting diodes), permet un gain d’énergie considérable, une plus grande longévité et, depuis récemment, commence à être utilisée comme instrument de communication.

L’institut polytechnique de Rensselaer, leader du projet, bénéficiera de la majeure partie du financement: 18,5 millions de dollars sur 5 ans. Il s’appuiera également sur des fonds provenant de partenaires industriels et de l’état de New York (1,7 millions dollars la première année). Ce centre sera le premier ERC dans le domaine de l’optique et de l’électronique se concentrant sur les avancées de la technologie LED (Diodes électroluminescentes) pour de nouveaux systèmes lumineux.

Le but est de développer une nouvelle source de lumière plus écologique surnommée la “lumière intelligente”. D’après E.Fred Schubert, professeur à Rensselaer qui dirige le centre, cet ERC “se focalisera sur trois domaines […] le développement de nouveaux matériaux, de nouveaux dispositifs technologiques et de nouveaux systèmes d’applications pour avancer dans la compréhension et la prolifération des technologies luminescentes intelligentes”.

Un des objectifs des chercheurs est d’adapter la technologie de “la lumière intelligente” au sans fil. Ils espèrent pouvoir substituer aux ondes radios une technologie basée sur la lumière. D’après Dean Kenneth R.Luchten, de l’University College of Engineering de Boston, “la lumière intelligente offre le potentiel de réorienter et de faire avancer les technologies de la communication sans fil”. Les communications seraient alors plus rapides, plus sûres et moins coûteuses en énergie que celles offertes par les technologies actuelles. La capacité de passer très rapidement de l’état “éteint” à l’état “allumé” sera la clé de cette technologie pour transmettre les données. L’éclairage de la pièce n’en serait pas perturbé, les changements rapides de lumière étant imperceptibles pour l’oeil.

Selon Thomas Little, professeur en ingénierie à l’université de Boston, il serait possible d’adapter un réseau de communication sans fil basé sur des LEDs au réseau d’éclairage déjà existant. Il suffirait de remplacer les ampoules classiques par des ampoules de type LED. Ce réseau aurait pour avantages une consommation basse, une haute fiabilité tout en ne générant pas d’interférence électromagnétique. De plus, il serait possible d’assurer un haut niveau de sécurité, la lumière blanche ne traversant pas les surfaces opaques (comme les murs), supprimant ainsi les fuites de données. Actuellement les chercheurs estiment que le réseau pourrait atteindre une vitesse de 10 Mbps mais que ces performances pourraient être très fortement augmentées avec les prochaines générations.

Les avancées technologiques réalisées pourraient avoir des répercussions sur plusieurs autres domaines. La recherche pourrait s’étendre à des disciplines telles que les communications, la santé, le contrôle automatique des véhicules et l’environnement. Comme E.Fred Schubert le fait remarquer, “les capacités de la lumière intelligente surpassent et transcendent les capacités de la lumière conventionnelle […] Nous pouvons créer sur mesure une source de lumière pour pratiquement n’importe laquelle des applications scientifiques ou commerciales”. Outre l’aspect écologique, le gouvernement américain espère, grâce au nouveau centre, devenir un leader dans ce domaine permettant aux partenaires industriels de se positionner rapidement sur ce nouveau marché très prometteur.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56361.htm

La Polytechnic University of Hong Kong (PolyU) a été distingué avec l’un des plus prestigieux prix du Salon International des Inventions, des Techniques et Produits qui s’est tenu du 2 au 6 avril 2008 à Genève.

Le Prix de la Presse Internationale a été remis au Professeur Lee Wing-Bun, directeur du Département de Génie des Systèmes Industriels, pour son “système d’éclairage des rues LED à haute puissance avec un accroche-lampe modulaire”.

Ce dispositif d’éclairage public consomme seulement un dixième de l’énergie d’un système normal. Cette économie d’énergie réside dans la combinaison de lampes à LED (Light-Emitting Diode) sur un support modulaire et de l’utilisation de surfaces optiques qui uniformisent la distribution de lumière et permettent ainsi une meilleure efficacité énergétique selon le PolyU.

Voir le communiqué de presse du PolyU

L’écran A4 BiNem noir et blanc conçu par Nemoptic, une entreprise spécialisée dans le papier électronique (e-paper) pour applications portables grand public et professionnelles, présente la particularité de pouvoir conserver une image sans consommer aucune énergie, en dehors des mises à jour effectuées en moins d’une seconde, et offre un confort de lecture exceptionnel, comparable à la lecture sur papier. Avec 200 dpi, cet écran, dont l’épaisseur est inférieure à 2 mm et la luminosité dépasse les 30%, possède à ce jour la meilleure résolution du marché des écrans e-paper passifs de ce format (1650 x 2340 pixels). Il vient d’être présenté dans la cadre de l’atelier “Lectures de demain” lors du Salon du Livre de Paris qui s’est déroulé du 14 au 19 mars. Cet atelier s’articulait autour d’un parcours initiatique constitué de quatre pôles : E-book et encre électronique, supports nomades, savoir, numérisation.

“Cette présentation des nouvelles technologies de papier électronique au Salon du Livre montre bien le poids croissant des nouvelles formes de lecture dans le domaine de l’écrit”, explique Jacques Noels, le PDG de cette entreprise qui fêtera ses dix ans l’année prochaine. Rappelons que Nemoptic, basée à Paris, a déjà levé plus de 35 millions d’euros. Aujourd’hui, elle dispose d’une unité de production pilote en Suède et produit en grande série dans l’usine de Seiko Instruments Inc, au Japon. Précisons que la technologie de rupture BiNem (Bistable Nematic) qu’elle a développé peut être appliquée non seulement aux étiquettes électroniques, aux solutions points de vente et à la domotique mais aussi à de nombreux produits portables comme les livres et les journaux électroniques, les PC ultra-portables et les téléphones mobiles.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53625.htm

General Electric (GE), aidé par Energy Conversion Devices (ECD), a mis au point une nouvelle méthode de production des dalles OLED, grâce à une collaboration de développement conjointe et à des financements du NIST (National Institute of Standards and Technology). En effet, le gouvernement américain aide à financer, à travers le NIST, des projets innovants de recherche ou de développement, afin de partager les risques d’investissements.

Les dalles visuelles à base d’OLED (diodes électroluminescentes organiques), sont une des pistes les plus sérieuses pour l’avenir des écrans plats et pour remplacer la technologie LCD, car elles présentent de très bonnes caractéristiques visuelles (angle de vision large, meilleure brillance et colorimétrie) alliées à une faible consommation.

L’idée derrière cette initiative consiste à essayer d’obtenir un processus de fabrication continu comme dans les imprimeries, une technique appelée “Roll-to-Roll”. Ceci permet d’obtenir des coûts de production unitaire très faibles, sachant que les écrans OLED sont affranchies des technologies très coûteuses de l’industrie du semi-conducteurs pour leur production. Cette idée était présente très tôt dans le développement de la technologie OLED, mais n’avait jamais été mise en pratique. Ainsi, après 4 ans de recherche et de développement et un investissement de 13 millions de dollars, ce groupe de développement, mené par GE Global Research a présenté publiquement sa technologie aboutie et fonctionnelle.

Cette avancée n’est pas sans rappeler les développements technologiques de Nanosolar, entreprise californienne, qui utilise une technique similaire de “roll-print” pour produire des panneaux solaires en couche mince à faible coûts.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53554.htm

Source GE :
http://www.grcblog.com/?p=247

Spécialisée dans le papier électronique ou “e-paper” pour des applications portables grand public et professionnelles, Nemoptic, créée en 1999 et basée près de Paris, vient de remporter deux prix qui reconnaissent l’innovation apportée par sa technologie de pointe BiNem(R), ou Bistable Nematic. Cette dernière permet de produire des écrans à cristaux liquides (LCD) haute résolution pour le papier électronique. Rappelons que s’ils possèdent toutes les caractéristiques du papier imprimé les écrans e-paper permettent également d’afficher ou d’effacer électroniquement leur contenu. Ils peuvent être utilisés dans de nombreuses applications portables, comme les livres, les journaux, les documents ou les dictionnaires électroniques, les étiquettes électroniques ou les affichages sur le point de vente.

Précisons que les écrans conçus par cette entreprise française sont réputés non seulement pour leur ressemblance avec du papier imprimé, mais également leur consommation d’énergie nulle en état de veille et leur faible coût qui sont des critères importants pour la visibilité commerciales des produits utilisant des écrans de e-paper. Ainsi, contrairement à la plus part des écrans, ils peuvent être utilisés notamment pour des appareil portables. “Nous avons également démontré que cette technologie était compatible avec les substrats flexibles”, souligne Jacques Angelé, vice-président des programmes technologiques et co-fondateur de Nemoptic.

Le prix Frost & Sullivan de la technologie européenne de l’année 2007 et le Photon d’Argent qui viennent de lui être attribués confirme la réussite et le dynamisme de cette entreprise qui, rappelons-le, a signé en début d’année un accord de production avec Seiko Instruments Inc. pour fabriquer en grande quantité des modules d’écrans e-paper LCD BiNem. Parallèlement, Nemoptic a lancé un projet commun avec la société Label Headway pour produire des étiquettes électroniques. Enfin, cette entreprise, qui vient d’ouvrir une succursale au Japon destinée à piloter ses ventes en Asie, commercialise désormais un écran e-paper au format A4 haute résolution et a présenté une nouvelle version de son écran e-paper en couleur.
Nemoptic : http://www.nemoptic.com

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/51427.htm

LEDtronics Short-Neck LED Bulbs Provide Long Life and Energy Savings for Architectural Lighting Designers.

LEDtronics announces its latest generation of PAR20 LED Short-Neck light bulbs. These direct incandescent replacement bulbs combine advanced Light Emitting Diode (LED) technologies, standard 25mm Edison screw bases and light-optimizing designs to produce vivid light. PAR20 LED bulbs are available in three light emitting angles (15°, 20°, and 22°) and in 120 volts AC. Other voltages like 12V to 240V AC or DC are available for qualified customers.

PAR20 Short-Neck LED bulbs measure 3.50 inches long and have a 2.53 inch diameter making them ideal for small spotlighting tasks, artwork accenting, and recessed lighting for ambient illumination. With a power draw of only 2.5 Watts the savings quickly add up over the standard PAR20 incandescent bulbs they replace. The standard PAR20 LED colors available are Warm White and XWarm White (3000 Kelvin), Cool White (7000 Kelvin), Super Red (633nm) and Aqua Green (525nm). Other LED colors as well as Infrared lamps are offered for qualified customers and quantities.

Cree annonce les meilleurs résultats pour l’efficacité de LED de haute puissance à la fois pour les types “warm-white” et “cool-white”. Les chercheurs de Cree ont annoncé aussi une autre percée pour les LED en obtenant la meilleure efficacité pour des “chips” opérant à 350 mA.

Ces dispositifs semi-conducteurs à base de GaN ont été examinées par le National Institute of Standards and Technology des USA (NIST), montrant une efficacité de 129 lm/W pour un émetteur de type “cool-white” (5813 K). Quant à elle, la version “warm-white” (2950 K) délivre 99 lm/W. Le NIST a examiné les LED après qu’elles aient été alimentées pendant cinq minutes, pour s’assurer que tous les effets thermiques étaient stabilisés.

L’intensité lumineuse totale pour chaque LED était de 135 lm pour le dispositif “cool-white”, et 104 lm pour l’équivalent “warm-white”. La semaine dernière, Cree a annoncé que son laboratoire avait rendu une LED sur un chip unique (”single-chip LED”) capable de l’émission plus de 1000 lm.

Ces étapes importantes doivent être considérés comme des résultats de laboratoire pour l’instant. Mais, Cree a une très forte expérience dans le passage de ses résultats de recherche en technologie de production appropriés à la fabrication de volumes importants (le délai visé est de deux ans).

Comme le note John Edmond de Cree, l’aspect principal de ces derniers résultats est qu’ils ont été réalisés avec des chips qui fonctionnent à 350 mA - le type de chips qui pourront être utilisés pour des applications générales d’éclairage.

Tandis que des LED de plus hautes efficacités ont été vus précédemment, celles-ci sont plus petites et à faible intensité fonctionnant autour de 20 mA. Nichia lance actuellement sa production de telles LED, par exemple.

Les défis principaux pour les technologues de Cree maintenant seront de proposer une manière de traiter la chaleur produite par les grands chips à forte intensité et de les fabriquer avec un processus à haut rendement.

S’ils y parviennent, ces dispositifs pourraient être, à l’avenir, un des éléments principaux pour des éclairages à base de LED peu coûteux et à haute efficacité.

Une OLED blanche à basse consommation pourrait devenir une alternative aux sources de lumière classiques.

Des chercheurs de l’université de Hong Kong affirment avoir développé la plus efficace des WOLED (White Organic Light Emitting Device) non-dopée en utilisant un seul matériau émettant de la lumière blanche. Ils estiment que leur dispositif avec sa haute pureté et sa stabilité en couleur surpasse les WOLED existants et est même une alternative plus efficace et plus favorable à l’environnement que les LED inorganiques.

Ils obtiennent effectivement d’après leur article une luminance de 10 000 cd/m² mais avec un rendement de 9 lumen/W. Toutefois, l’équipe espère finalement réaliser un rendement en puissance de 100 lumen/W en incorporant des nanomatériaux dans les matériaux organiques.

Article original : Applied Physics Letters 91 023503

Source : http://optics.org/cws/article/research/31026

Toshiba a développé une technologie permettant d’imprimer de la matière organique à très haute viscosité sur n’importe quel support. Ceci permet de tracer des circuits avec une haute précision. Les applications principales sont les OLED (diodes électroluminescentes organiques) et les cellules photovoltaïques organiques. Toshiba vise une mise en application dans 5 ans.

L’entreprise a réalisé une impression par ultrasons, remédiant ainsi à l’utilisation de buses qui ne peuvent injecter de liquides trop visqueux. Expérimentalement, Toshiba est parvenu à imprimer des gouttes de 70 micromètres de diamètre contenant de la résine ou du phosphore sur une LED bleue pour obtenir une LED blanche. La luminescence obtenue était uniforme.

Ce nouveau procédé d’impression n’est réalisable actuellement que sur un seul élément à la fois. Toshiba travaille sur l’alignement d’éléments en parallèle afin d’étendre cette technologie à de plus grandes surfaces. Le groupe compte aussi développer l’impression de circuits conducteurs.

L’électronique organique est caractérisée par la faible épaisseur et la légèreté de ses éléments (OLED, cellule photovoltaïque organique, papier électronique) et son marché est estimé à 20-40 milliards d’euros en 2015. Le développement de meilleures technologies d’impression devient alors indispensable à une production de masse peu coûteuse.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/51107.htm

Les OLEDs sont des diodes électroluminescentes organiques. Cette technologie offre une alternative aux écrans électroniques conventionnels LCD qu’elle devrait remplacer peu à peu. Les avantages sont nombreux : faible consommation électrique, meilleur rendu des couleurs, angle de confort de vision plus étendu ou encore minceur et souplesse du support.

Les recherches se font actuellement sur l’amélioration du contraste de tels écrans, notamment dans un environnement fortement lumineux. Quatre scientifiques de l’université nationale de Taiwan (NTU), Tang Chih-Jen, Cho Ting-Yi, Lin Chun-Liang et Wu Chung-Chih ont eu l’idée originale d’utiliser des cellules photovoltaïques pour améliorer le contraste des écrans composés d’OLEDs.

Chaque diode se compose de trois couches : une cathode métallique réfléchissante, un semi-conducteur organique (des atomes de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et d’azote) et d’une anode transparente. Le pixel d’un écran OLED se compose de trois diodes juxtaposées (une rouge, une verte et une bleue) qui produisent chacune leur propre lumière lorsqu’elles sont soumises à une tension électrique.
La cathode impose le dispositif à réfléchir la lumière, même quand le système est hors tension. Cela affaiblit alors le contraste lors du fonctionnement de l’écran. L’utilisation de cellules photovoltaïques, positionnées sous les diodes, permet d’absorber la lumière ambiante et de la reconvertir en énergie électrique. Ce nouveau dispositif permet de réduire le taux de lumière réfléchie de plus de 90%.

Cette technologie doit encore évoluer pour qu ‘elle puisse être accessible à la grande distribution car les coûts de production sont élevés et surtout la durée de vie de ces diodes est courte (entre 10.000 et 20.000 heures).

Les résultats de ces travaux ont été publiés dans le journal “Applied Physics Letters 90″ et intitulé “Organic light-emitting devices integrated with solar cells : High contrast and energy recycling”.

Source ADIT : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/43089.htm

Architectes et scientifiques de l’Université de Stuttgart développent actuellement un concept innovant d’intégration à la fois performante et esthétique de capteurs solaires dans les façades vitrées de bâtiments de bureau. Par rapport aux systèmes actuels, le nouveau concept doit permettre d’apporter des améliorations notables en termes d’isolation, de protection contre la lumière du jour et d’utilisation de l’énergie solaire.

La façade “active” doit intégrer des capteurs solaires sous vide (du fabricant Schott-Rohrglas). Composés de série de tubes transparents en verre, ces capteurs, disposés en peigne, sont multifonctionnels : source de chaleur (pour le chauffage des pièces et de l’eau sanitaire) ou de froid (refroidissement solaire), ils offrent une protection partielle contre le soleil (grâce aux propriétés réfléchissantes des tubes et l’évacuation de la chaleur), tout en laissant pénétrer la lumière du jour et tout en permettant à l’habitant de voir à travers.

Les tubes doivent être disposés de manière optimale par rapport au rayonnement incident. Selon des mesures réalisées sur un prototype et des calculs de simulation, le rendement énergétique annuel de la façade active pourrait alors atteindre une valeur nette de 500 kWh par mètre carré (surface de la façade effectivement recouverte par des tubes absorbants) et une valeur brute de 340 kWh par mètre carré (surface totale de la façade), améliorant ainsi d’environ 35% les performances des façades recouvertes de collecteurs plans.

Rappelons que le secteur des bâtiments est responsable de 45% de la consommation énergétique mondiale ce qui justifie les efforts de R&D, tels que celui engagé par l’Université de Stuttgart.

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/43586.htm

            Exemple de schéma d’application

La technologie des LEDs (Light Emitting Diode pour diode électro-luminescente), qui était utilisée depuis plusieurs décennies dans diverses applications, pourrait très vite s’imposer comme la nouvelle source d’éclairage des espaces publics (rues et bâtiments publics).

En effet, un groupe de chercheurs de l’Université de Manchester travaille actuellement, en partenariat avec l’entreprise “Dialight Lumidrives” spécialisée dans la technologie des LEDs, sur le développement de modules d’éclairage à faible coût et utilisables en extérieur pour des intensités élevées. Il s’agit d’un projet sur un an financé pour moitié par le Department of Trade and Industry (DTI, Ministère du commerce et de l’industrie) à travers son Technology Programme (à hauteur de 175.000 livres, soit environ 260.000 euros) et pour le reste directement par Dialight Lumidrives (également 175.000 livres).

Ces chercheurs du département Electrical and Electronic Engineering pourront s’appuyer sur leur forte expertise afin de mettre au point des groupes de LED efficaces et sans danger, mais à faible coût. Cette option technologique pourrait permettre rapidement une réduction de 25 à 50% de la consommation énergétique dédiée à l’éclairage public. Cependant ce type de système pose un problème d’ordre thermique : l’intensité lumineuse nécessaire pour l’éclairage public avoisine les 12.000 lumens, alors qu’une ampoule domestique de 60 W produit environ 800 lumens, avec les déperditions de chaleur que cela suppose. L’échauffement des modules reste donc problématique.

Qui plus est, l’utilisation de ces modules de LEDs en extérieur suppose de considérer également des facteurs environnementaux aléatoires, comme des oiseaux qui pourraient installer leur nid sur les éléments de refroidissement d’un module, pouvant alors provoquer une surchauffe des diodes. Par ailleurs, l’applicabilité de ce système nécessite de réussir à diriger efficacement le flux lumineux dans la bonne direction, ce qui reste un défi pour les chercheurs de Manchester.

Selon le Dr Roger Shuttleworth du groupe de recherche sur la conversion de l’énergie (Power Conversion Group) à l’Université de Manchester, les LEDs devraient progressivement prendre la place des lampadaires à sodium utilisés jusqu’ici, mais qui présentent une efficacité énergétique plus faible. Il ajoute que “si l’on considère le nombre de lampadaires en fonctionnement simplement au Royaume-Uni, il existe une marge de manoeuvre assez large pour la réduction des dépenses énergétiques et des coûts de fonctionnement”. En effet, alors que les lampadaires à sodium couramment utilisés en Europe ont une efficacité de 85 lumens/W, les modules d’éclairage à LED pourraient atteindre, voire dépasser, les 150 lumens/W. Cette valeur est même susceptible de grimper avec le développement en cours de nouveaux matériaux semi-conducteurs.

Tout en apportant une réduction des dépenses, cette nouvelle technologie pourrait aussi permettre de réduire la pollution lumineuse, étant donné qu’il deviendrait possible de moduler l’éclairage public en période nocturne. Enfin l’atout majeur de l’éclairage par LED vient de la durée de vie du matériel (quatre fois plus longue que pour les lampadaires conventionnels), avec, à la clé, des coûts de maintenance réduits et une diminution du nombre de coupures d’éclairage.

Alors que la menace grandissante du changement climatique pèse de plus en plus sur les choix énergétiques du gouvernement, mais aussi de la population, la communauté scientifique cherche actuellement à trouver des solutions énergétiquement efficaces à travers de nouvelles technologies ou le transfert des technologies existantes. Ainsi, cette communauté scientifique a découvert comment les LED ont un rôle à jouer pour assurer un éclairage public fiable et durable.

Sources :

• ADIT - BE Royaume-Uni
• Site internet www.lumidrives.com : application éclairage extérieur