Le nouveau prototype d’ampoule LED émet moins de cette lumière bleue gênante

Construire une meilleure ampoule LED

Le professeur Jakoah Brgoch de l’Université de Houston regarde l’assistant de recherche diplômé Shruti Hariyani ajuster un échantillon de phosphore pour le four à radiofréquence du laboratoire. Crédit: Université de Houston

Les ampoules LED offrent des avantages considérables par rapport aux autres types d’éclairage. Étant plus efficaces, ils nécessitent beaucoup moins d’électricité pour fonctionner. Ils ne dégagent pas de chaleur indésirable comme le font les ampoules à incandescence de la vieille école, et les meilleures d’entre elles durent longtemps, même les ampoules fluorescentes.

Mais les LED ne sont pas sans problème. Des questions persistent sur les liens présumés entre les problèmes de santé tels que la fatigue, les troubles de l’humeur et l’insomnie résultant d’une surexposition à la lumière teintée de bleu produite par les ampoules LED standard d’aujourd’hui. De plus, des prix plus élevés peuvent inciter les acheteurs d’ampoules à peser d’autres options.

Une équipe de recherche de l’Université de Houston dirigée par Jakoah Brgoch, professeur agrégé de chimie au College of Natural Sciences and Mathematics et chercheur principal au Texas Center for Superconductivity, développe une ampoule LED qui émet la majeure partie de son énergie du segment violet plus sûr de le spectre de la lumière visible. Au lieu de simplement masquer la lumière bleue, ils développent une classe unique de matériaux luminescents appelés phosphores qui absorbent l’émission monochrome d’une LED violette et convertissent la lumière pour couvrir la majorité du spectre visible.

«Notre groupe crée des luminophores qui fonctionnent, non pas avec la puce LED bleue conventionnelle que presque toutes les ampoules LED utilisent aujourd’hui, mais avec une puce LED violette. Cela passe essentiellement du bleu au violet comme source de base, puis convertit la LED violette lumière dans la lumière blanche à large spectre que nous voyons », a expliqué Brgoch. « Notre objectif ultime est que cette nouvelle ampoule à base de violette soit aussi économe en énergie que possible et aussi bon marché, ce qui rendra éventuellement la nouvelle technologie d’éclairage commercialisable pour les consommateurs. »

Les résultats de leurs recherches ont été récemment publiés dans Matériaux appliqués et interfaces ACS.

À ce stade, vous pourriez regarder l’ampoule LED standard de votre lampe préférée et trouver sa lumière blanche très bien. Mais techniquement parlant, la lumière blanche pure n’existe pas.

Tenez un prisme sur cette ampoule, et vous verrez sa lumière séparée en longueurs d’onde qui montrent une belle gamme de bandes de couleurs allant du violet au rouge; c’est ce que les scientifiques appellent le spectre visible de la lumière. (Si votre prisme n’est pas pratique, imaginez avoir votre propre petit arc-en-ciel. Il ressemblerait à peu près au même.)

La lumière de votre lampe semble blanche parce que vos yeux et votre cerveau travaillent ensemble pour mélanger la perception humaine de ces bandes de couleur séparées en une lumière blanche qui peut à ce moment éclairer les mots que vous lisez. Différents types d’ampoules mettent en valeur différentes parties du spectre visible de la lumière.

Les ingénieurs des entreprises d’éclairage manipulent l’équilibre pour créer une ambiance spécifique. Un peu plus de rouge donne une lumière blanche chaude et douce qui est agréable dans un salon, tandis que les tons bleus froids dégagent une lumière blanche nette mieux pour l’éclairage de bureau. Mais en dehors du laboratoire, la tendance des LED vers le bleu a été difficile à éviter.

« Parfois, vous le reconnaissez – ce sont les ampoules LED les moins chères. Et parfois, cela ressemble à une belle lumière blanche chaude. Mais même dans les ampoules les plus chères, si elles sont basées sur une LED bleue, il y a toujours une composante importante de la lumière bleue. se faufiler, »expliqua le professeur.

Dernièrement, les scientifiques se sont concentrés sur la façon dont les fréquences lumineuses affectent la santé.

«Avec l’avènement de l’éclairage LED, les entreprises ont commencé à essayer de comprendre comment les humains interagissent avec la lumière et, plus important encore, comment la lumière interagit avec les humains», a déclaré Brgoch. « Lorsque vous vous asseyez dans votre bureau, les teintes bleues de votre lumière sont une bonne chose car elles vous aident à rester alerte. Mais cette même lumière la nuit pourrait vous garder éveillé. C’est l’équilibre que vous devez trouver. Il s’agit de suivre une cycle circadien sans interruption. « 

Les études sur le sommeil révèlent que la surexposition nocturne aux fréquences bleues peut altérer les hormones comme la mélatonine, entraînant parfois de l’insomnie, des cycles de sommeil perturbés et d’autres problèmes. Une exposition excessive à la lumière bleue est également suspectée dans la formation de la cataracte. Il est intéressant de noter que les citadins vivant au milieu des lampadaires, des feux de signalisation et des enseignes commerciales éclairées à LED sont exposés à une plus grande exposition aux LED de jour et de nuit que les banlieusards.

« Cela ne veut pas dire que nous devrions simplement supprimer toute la lumière bleue de vos ampoules. Vous avez besoin d’une partie du spectre bleu. Il ne s’agit pas d’éliminer le bleu, il s’agit de le maintenir à un niveau raisonnable. C’est ce que nous recherchons avec notre travail », a déclaré Shruti Hariyani, assistant de recherche diplômé, auteur de l’article.

De retour au laboratoire, Brgoch et son équipe se concentrent sur l’identification des phosphores et la découverte de ceux qui sont les plus réalisables, en termes d’efficacité énergétique et d’économie, pour passer aux prototypes d’ampoules. «Nous cherchons à trouver de nouveaux matériaux comme un moyen de contribuer également à réduire le coût de ces lampes. Chaque fois que vous avez plus de matériaux disponibles, les coûts des licences de brevet diminuent et cela rend les ampoules moins chères. C’est donc l’une de nos forces motrices», a déclaré Brgoch. .

À la recherche de ce que Hariyani appelle une lumière respectueuse de l’homme, l’équipe de recherche est en train de tester ces matériaux potentiels.

«En m’entendant dire, ‘c’est différent, c’est nouveau’ quand nous trouvons le bon phosphore qui peut s’associer avec le violet – je suppose que c’est mon moment Eureka», dit-elle.

Pour la recherche non directement liée au projet LED, Brgoch et Hariyani ont récemment reçu le prix 2021 de la conférence sur la chimie des matériaux et du meilleur article. Le prix, décerné par la division de chimie inorganique de l’American Chemical Society, reconnaît une influence exceptionnelle dans le domaine de la chimie des matériaux et la reconnaissance de la recherche en tant qu’effort d’équipe.


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Plus d’information:
Shruti Hariyani et al, Faire progresser l’éclairage LED centré sur l’homme à l’aide de Na2MgPO4F: Eu2 +, Matériaux appliqués et interfaces ACS (2021). DOI: 10.1021 / acsami.1c00909

Fourni par l’Université de Houston

Citation: Le nouveau prototype d’ampoule LED émet moins de cette lumière bleue gênante (2021, 25 mai) récupéré le 25 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-prototype-lightbulb-emits-troublesome-blue.html

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