Les ampoules se déclinent en une variété de formes et de styles : sphériques, torsadées, en forme de chandelle ou tubulaires. Cependant, les options ultra-minces sont rares. Des chercheurs ont rapporté dans la revue ACS Applied Materials & Interfaces avoir développé une LED fine comme du papier, capable d’émettre une lumière chaude semblable à celle du soleil. Cette LED pourrait éclairer la prochaine génération d’écrans de téléphones, d’ordinateurs et d’autres sources lumineuses, tout en aidant les utilisateurs à éviter les perturbations de leur cycle de sommeil.

« Cette étude démontre la faisabilité de LED à points quantiques ultra-minces à grande surface, avec un spectre très proche de celui du soleil », a déclaré Xianghua Wang, auteur correspondant de l’étude. « Ces dispositifs pourraient permettre des écrans protecteurs des yeux de nouvelle génération, un éclairage intérieur adaptatif, voire des sources lumineuses à longueur d’onde réglable pour des applications horticoles ou de santé. »

Les gens souhaitent un éclairage intérieur qui semble naturel et crée une atmosphère confortable. Auparavant, des chercheurs ont atteint cet objectif en utilisant des LED flexibles contenant des colorants phosphorescents rouges et jaunes, émettant une lumière semblable à celle d’une bougie. Une alternative aux colorants lumineux est les points quantiques, qui peuvent convertir l’électricité en lumière colorée. D’autres équipes ont déjà fabriqué des LED blanches à base de points quantiques, mais elles ont eu du mal à correspondre au spectre complet de la lumière blanche solaire, en particulier dans les longueurs d’onde jaunes et vertes où la lumière solaire est la plus intense.

Ainsi, Lei Chen et ses collègues ont cherché à développer un point quantique capable de simuler la lumière naturelle souhaitée et à l’appliquer à une LED blanche ultra-mince (QLED). Dans le cadre de cette collaboration, l’équipe dirigée par Wang a proposé une stratégie utilisant des matériaux conducteurs ultra-minces fonctionnant à basse tension.

Les chercheurs ont d’abord synthétisé des points quantiques rouges, vert-jaune et bleus enrobés d’une coque de sulfure de zinc, et ont déterminé le rapport des trois couleurs pour obtenir un spectre d’émission le plus proche possible de la lumière solaire. Ils ont ensuite construit une QLED sur un substrat de verre d’oxyde d’indium-étain, en déposant une couche de polymère conducteur, un mélange de points quantiques, des particules d’oxyde métallique, et enfin une couche d’aluminium ou d’argent. La couche de points quantiques, d’une épaisseur de seulement quelques dizaines de nanomètres, est beaucoup plus fine que les couches de conversion de couleur traditionnelles, rendant l’épaisseur finale de la QLED blanche comparable à celle du papier peint.

Lors des tests initiaux, la QLED fine fonctionnait de manière optimale sous une alimentation de 11,5 volts, émettant la lumière blanche chaude la plus brillante. Les chercheurs ont indiqué que la lumière émise présentait une intensité plus élevée dans les longueurs d’onde rouges et plus faible dans les longueurs d’onde bleues, ce qui est bénéfique pour le sommeil et la santé des yeux. Les objets éclairés par la QLED devraient présenter des couleurs proches de leurs teintes réelles, avec un indice de rendu des couleurs supérieur à 92 %.

Dans des expériences supplémentaires, les chercheurs ont fabriqué 26 dispositifs QLED blancs utilisant les mêmes points quantiques mais avec différents matériaux conducteurs pour optimiser la tension de fonctionnement. Ces sources lumineuses nécessitaient seulement 8 volts pour atteindre leur sortie lumineuse maximale, avec une luminosité atteignant environ 80 % de l’objectif de luminosité des écrans d’ordinateur.