A. LED et lumière bleue

Nous venons de voir que des difficultés à l'endormissement peuvent survenir de par l'utilisation abusive d'appareils electroniques. Leurs écrans, composés de DEL, diffusent une lumière bleue nocive, que nous étudierons.

La lumière est composée de rayons de différentes longueurs d’ondes. Alors que nous la percevons blanche, la lumière visible s’étend du violet au rouge, son spectre allant d’une longueur d’onde de 380 nm à 780 nm. 

Qu’est-ce qu’une LED ?

La DEL, diode électroluminescente, est un composant électronique et photonique (rôle dans les signaux optiques).

Ces sources d’éclairage ont envahi notre environnement, en raison de leur faible consommation d’énergie et de leur longue durée de vie. Les LED représenteront 75% de l’éclairage en 2020. On les retrouve pour l’éclairage de nos logements, des lieux publics, dans les rues et sur les autoroutes. Elles sont même utilisées dans les écrans d’ordinateur et télévisions, les smartphones…

D’où vient la lumière bleue ?

Certaines de ces LED produisent donc une lumière blanche froide ou lumière bleue aussi appelée lumière HEV, à haute énergie visuelle. Cette partie du spectre de la lumière blanche est émise par le soleil  à faible intensité et n’a donc pas de conséquences sur notre santé. Cependant, les DEL émettent cette lumière bleue de façon beaucoup plus forte que les UV.

Elle est composée de deux parties : la lumière bleue turquoise, qui est essentielle pour notre organisme et la lumière bleue violet qui semble être néfaste pour l’homme.

De plus, la lumière bleue produite par les DEL est bien plus chargée en énergie que la lumière naturelle. La lumière artificielle génère des intensités pouvant être jusqu’à 1000 fois plus élevées que le seuil de confort visuel admis. 

 

Comment fonctionne une DEL ?

La méthode la plus économique de fabrication de LED consiste à associer une diode émettant une longueur d'onde courte (dans le bleu) à un luminophore (substance qui émet de la lumière, si traversée par de l’énergie)  jaune, pour produire de la lumière blanche : 

 

 

La LED émet un signal lorsqu’elle est traversée par un courant électrique. Elle ne laisse passer le courant que dans un sens : de l’anode (+) à la cathode (-) qui sont ses deux bornes. 

 

 

 

Le semi-conducteur est le moteur de la LED. Il est constitué d’un empilement de différentes couches, appelées bandes d’énergies. Lorsqu’un électron passe de la bande de conduction à la bande de valence, un photon est émis. Cet électron franchit donc la bande d’énergie interdite qui sépare les deux niveaux d’énergie et se recombine avec un trou. L’émission d’un photon est donc possible grâce à une recombinaison trou-électron. Le photon ainsi émis est doté d’une énergie. 

 

Lorsqu'une tension appropriée est appliquée aux conducteurs, les électrons sont capables de se recombiner avec les trous d'électrons à l'intérieur du dispositif, en libérant l'énergie sous forme de photons.

Un trou d'électron est l'absence d'un électron dans la bande de valence, qui serait normalement remplie sans le trou dans un semi-conducteur formé de bandes.

 

 

Malgré leurs nombreux avantages, les DEL présentent des risques liées à :

•Un déséquilibre spectral des LED (ce qui correspond à une forte proportion de lumière bleue dans les LED blanches)

•De très fortes intensités lumineuses émises par ces éléments de taille réduite.

 Les risques d'effet photochimiques sur la santé sont associés à la lumière bleue diffusée par les LED. Ils sont souvent causés par une exposition peu intense mais très répétée. Nous verrons par la suite comment la lumière bleue perturbe notre sommeil, et plus généralement notre organisme.

La photochimie est une branche de la chimie qui regroupant  l’étude des effets chimiques de la lumière (au sens large, de l'infrarouge aux ultraviolets)