Quelle est la science derrière l’ampoule LED et l’ampoule ordinaire ?

La science derrière les ampoules LED (Light Emitting Diode) et les ampoules à incandescence ordinaires implique différents principes de génération de lumière, d’efficacité et de matériaux utilisés. Explorons la science derrière chaque type d’ampoule :

Ampoule à incandescence ordinaire :

  1. Incandescence :
    • Les ampoules à incandescence ordinaires fonctionnent selon le principe de l’incandescence. Un filament de tungstène à l’intérieur de l’ampoule est chauffé par un courant électrique qui le traverse. Lorsque le filament chauffe, il émet de la lumière visible.
  2. Matériau du filament :
    • Le tungstène est utilisé comme matériau de filament en raison de son point de fusion élevé. La température élevée fait briller le filament de tungstène et émet de la lumière.
  3. Inefficacité :
    • Les ampoules à incandescence sont relativement inefficaces, car une partie importante de l’énergie est transformée en chaleur plutôt qu’en lumière visible. Seulement 5 à 10 % environ de l’énergie électrique est convertie en lumière, ce qui rend les ampoules à incandescence moins économes en énergie.
  4. Durée de vie courte :
    • La température de fonctionnement élevée contribue à réduire la durée de vie des ampoules à incandescence. Le filament de tungstène s’évapore progressivement avec le temps, entraînant un amincissement du filament et une éventuelle défaillance.
  5. Spectre de lumière :
    • Les ampoules à incandescence produisent un spectre continu de lumière, émettant une gamme de couleurs chaudes et complètes. Cependant, ils sont moins efficaces pour convertir l’énergie électrique en lumière visible que les autres technologies d’éclairage.

Ampoule LED :

  1. Électroluminescence :
    • Les LED fonctionnent selon le principe de l’électroluminescence. Lorsqu’un courant traverse un matériau semi-conducteur dans la LED, il émet de la lumière. Le matériau spécifique utilisé dans la LED détermine la couleur de la lumière émise.
  2. Matériau semi-conducteur :
    • Le matériau semi-conducteur d’une LED est généralement composé de gallium, d’arsenic, de phosphore et d’autres éléments. La composition du matériau influence la couleur de la lumière émise.
  3. Efficacité :
    • Les ampoules LED sont très économes en énergie, car elles convertissent un pourcentage plus élevé d’énergie électrique en lumière visible. Les LED émettent de la lumière de manière directionnelle, réduisant ainsi le besoin de réflecteurs ou de diffuseurs pour contrôler le flux lumineux.
  4. Longue durée de vie :
    • Les LED ont une durée de vie beaucoup plus longue que les ampoules à incandescence. L’absence de filament susceptible de s’évaporer contribue à la durabilité des ampoules LED. Les LED peuvent durer des dizaines de milliers d’heures.
  5. Fonctionnement du refroidisseur :
    • Les ampoules LED fonctionnent à des températures plus basses que les ampoules à incandescence. L’absence de températures élevées pendant le fonctionnement rend les LED adaptées à diverses applications, y compris les luminaires situés à proximité de matériaux sensibles à la chaleur.
  6. Lumière instantanée :
    • Les LED s’allument instantanément lorsqu’elles sont alimentées, sans le temps de préchauffage requis pour certaines ampoules traditionnelles. Cette fonctionnalité améliore leur adéquation aux applications où un cycle marche-arrêt rapide est nécessaire.
  7. Options de couleur :
    • Les ampoules LED offrent une large gamme d’options de couleurs et leur température de couleur peut être contrôlée. Cette flexibilité permet des solutions d’éclairage personnalisables en termes de température de couleur et d’intensité.
  8. Lumière directionnelle :
    • Les LED émettent de la lumière dans une direction spécifique, ce qui réduit le besoin d’optiques supplémentaires pour contrôler la directionnalité de la lumière. Cette fonctionnalité rend les LED efficaces pour des applications telles que les projecteurs et l’éclairage de travail.
  9. Éclairage à semi-conducteurs :
    • Les LED sont considérées comme une forme d’éclairage à semi-conducteurs, car elles ne dépendent pas d’un filament chauffé ou d’une décharge gazeuse pour produire de la lumière. Cette nature solide contribue à leur durabilité et à leur fiabilité.

En résumé, la science derrière les ampoules à incandescence implique l’incandescence et le chauffage d’un filament de tungstène, tandis que les ampoules LED fonctionnent sur la base de l’électroluminescence dans des matériaux semi-conducteurs. L’efficacité, la longévité et la polyvalence des LED en font un choix privilégié pour les solutions d’éclairage modernes, offrant des avantages en matière d’économie d’énergie et de durabilité environnementale.

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