#3 : À l’aide des LED [chronique de la fête de la science]

Publié par Garance Demarquest, le 6 novembre 2023   360

Cette année pour la fête de la science, on en a eu marre de n’être que visiteurs et on a voulu passer de l’autre côté de la table. Alors pour notre tout premier stand au nom de notre association Dio2 : les sciences en fusion, on a décidé de présenter quelques jeux sérieux avec des thématiques scientifiques. Nous c’est Anaëlle Gateau, Noé Bastard, Lisa Troalen, Camille Geourjon, Yulia Potié et moi, Garance Demarquest. Et puisque vous n’avez pas tous pu venir nous voir et nous écouter à notre incroyable stand, on s’est dit qu’on allait vous faire des articles pour corriger cette petite erreur. Et aujourd’hui, on part du côté de la lumière avec le jeu Lumière En Danger

Lumière En Danger

Dans LED vous devez aider Nico l’électron, un petit héros qui veut devenir une belle lumière. Pour y arriver, il a besoin de l’aide de ses amis. Ensemble, ils décident de partir à l’aventure à l’intérieur d’une lampe LED. Leur mission est de devenir des petits grains de lumière appelés photons, les ingrédients secrets de la lumière. Ils vont devoir surmonter plusieurs défis pour réussir à éclairer l’obscurité. Pour gagner, vous devrez aider  Nico à sauver la lumière en surmontant les 3 niveaux proposés : d’abord en récupérant un maximum d'électrons dans des puits, puis en créant des photons et finalement en le guidant dans un  labyrinthe avant qu’il n’épuise sa lumière. Êtes-vous prêt à les aider à briller ? 

Lumineuses diodes

Pour fonctionner les  diodes électroluminescentes (LED) tire partie des propriétés d'un élément semi-conducteur : le silicium. Seul, le silicium ne peut pas faire grand chose, mais si l’on y ajoute du phosphore dans le silicium, on obtient un matériau avec un électron en surplus. D’un autre côté, si l’on ajoute cette fois du bore dans du silicium, on obtient un matériau avec un électron en moins, en gros un puits. Une diode est composée de ces deux matériaux placés côte à côte, alors les électrons du côté phosphore vont naturellement se déplacer du côté bore pour remplir les puits. Cette migration d’électrons va produire, à la frontière entre les deux matériaux, un champ électrique. Et paf ça fait des chocapics ? 

Pas encore, pour l’instant on a parlé de la partie diode alors comment ça fait de la lumière ? Lorsque l’électron comble un puits, il passe de beaucoup d'énergie à peu d’énergie. En gros c’est comme si l’électron devait faire une sieste immédiatement après avoir bu 15 cafés. Il doit alors éliminer cette énergie qui est émise sous la forme d’un photon. Et un photon c’est une particule de lumière

Un arc-en-ciel dans vos ampoules 

Le silicium est le plus connu des semi-conducteurs, et aussi le plus utilisé actuellement. Mais ce qui est cool c’est que selon le semi-conducteur choisi, on a une lumière d’une couleur différente. Pour faire des LED de lumière rouge ou vert, il faut d’autres matériaux : arséniure et phosphure de gallium, arséniure d’indium, etc. Mais si l’on veut du blanc en revanche, on est obligé de combiner plusieurs sous-diodes dont la lumière une fois mélangée apparaît comme du blanc puisque les diodes émettant du blanc n’existent pas.

Les technologies de demain

Aujourd’hui les LED ont conquis d'autres domaines et notamment nos écrans. Et dans ce domaine, il existe encore beaucoup d'études pour développer les technologies de demain. C’est d’ailleurs une de ces technologies que François Olivier a étudié pour sa thèse à l’origine du jeu Lumière En Danger. Les micro-écrans présentent beaucoup de contraintes technologiques : miniature, compact, économe en énergie et très lumineux tout en gardant la même qualité qu’un écran traditionnel. Mais les micro-écran LED pourraient permettre de répondre à toutes ces exigences, c’est pourquoi le doctorant au CEA LETI de Grenoble a travaillé sur les spécificités de cette technologie.

Et si vous voulez vous aussi jouez à ce jeu, vous pouvez le télécharger ou jouer en ligne ici.