Voir la source de Diode électroluminescente

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[[Fichier:Diodos LED foto.png|thumb|Diodes de différentes couleurs.|alt=]]
[[Fichier:LED symbol.svg|thumb|upright|Symbole de la diode électroluminescente.|alt=]]
Une '''diode électroluminescente''' (abrégé en '''DEL''' en français, ou '''LED''', de l{{'}}{{lang-en|''light-emitting diode''}}) est un dispositif [[opto-électronique]] fait de matériau [[semi-conducteur]], capable d'émettre de la [[lumière]] lorsqu'il est parcouru par un [[courant électrique]]. Une [[diode]] électroluminescente ne laisse passer le [[courant électrique]] que dans un seul sens et produit un [[rayonnement]] [[Onde monochromatique|monochromatique]] ou [[lumière polychromatique|polychromatique]] [[cohérence (physique)#Incohérence|non cohérent]] par conversion d'[[énergie électrique]] lorsqu'un courant la traverse.

Les premières LED commercialisées dès les années 1960 ont produit de la lumière [[infrarouge]], rouge, puis verte et jaune<ref>{{Lien web |prénom1=Jonathan |nom1=Parienté |titre=La belle histoire des LED |url=https://www.lemonde.fr/sciences/article/2009/03/24/la-belle-histoire-des-led_5980330_1650684.html |périodique=[[Le Monde]] |date=2009-03-24 |consulté le=9-10-2023}}.</ref>{{,}}<ref name=":0" />. Leur usage commercial restait limité à des applications de [[télécommande]] et d'indications lumineuses. L'arrivée de la LED bleue puis blanche, associée aux progrès techniques et d'assemblage, a permis aux lampes d'émettre dans une bande de longueurs d'onde plus large, correspondant au [[spectre visible]], et même au-delà<ref name="Chap1">{{Ouvrage |auteur=B. Chambion |titre=Étude de la fiabilité de modules à base de LEDs blanches pour applications automobile |nature ouvrage=thèse de doctorat |pages totales=253 |numéro chapitre=I |titre chapitre=État de l'art des LED blanches de puissance pour l'éclairage automobile |passage=16 |url=https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01148774/document |format=pdf}}.</ref>. De nombreux appareils sont aujourd'hui munis de LED composites (trois LED réunies en un composant : rouge, vert et bleu) permettant d'afficher de très nombreuses couleurs.

En raison de nombreux avantages, les [[Lampe électroluminescente|lampes LED]] remplacent d'autres types de lampes<ref>{{Article|langue=fr|titre=Éclairage led : 5 points-clés et 4 nouveautés|périodique=[[Le Moniteur (France)|Le moniteur]]|date=2020-03-05|lire en ligne=https://www.lemoniteur.fr/photo/eclairage-led-5-points-cles-et-4-nouveautes.2078834/lampes-decoratives-dimmables.1|consulté le=2020-06-26}}</ref>. Elles sont aussi utilisées dans la construction des [[Technique d'affichage|écrans]] : pour le [[rétroéclairage]] des [[Écran à cristaux liquides|écrans à cristaux liquides]] ou comme source d'illumination principale dans les écrans à [[Diode électroluminescente organique|OLED]], ces dernières étant des LED où le semi-conducteur est un [[composé organique]].

== Histoire ==
La première émission de lumière par un [[semi-conducteur]] date de 1907 et est découverte par [[Henry Round]], ingénieur chez [[Compagnie Marconi|Marconi]]. En 1927, le russe [[Oleg Lossev]] dépose le premier brevet de ce qui sera appelé plus tard une diode électroluminescente, mais les applications peinent à émerger, le [[carbure de silicium]] alors utilisé comme semi-conducteur ayant de piètres propriétés [[Électroluminescence|électroluminescentes]].

La découverte de l'émission infrarouge à basse température de l'[[arséniure de gallium]] et d'autres [[Semi-conducteur III-V|semi-conducteurs III-V]] par Rubin Braunstein en 1955 à la [[Radio Corporation of America|RCA]] à [[Princeton (New Jersey)|Princeton]] permet d'envisager de prometteurs développements<ref>{{Lien web |prénom1=Benjamin |nom1=Monteil |titre=Historique des LEDs |lire en ligne=http://www.led-fr.net/historique-des-leds.htm |site=LED-fr.net |date=2003-9-30 |consulté le=2017-11-19}}.</ref>. [[Nick Holonyak Jr.]] et {{nobr|S. Bevacqua}} créent la première LED rouge en 1962. Durant quelques années, les chercheurs se limitent à quelques couleurs telles que le rouge (1962), le jaune, le vert et plus tard le bleu (1972)<ref name=":0">{{ouvrage |titre=Photobiomodulation en dermatologie |sous-titre=Comprendre et utiliser les LED |éditeur=John Libbey Eurotext - Doin |collection=Lasers et technologies apparentées |année=2014 |auteur=C. Noé |pages=182}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |titre = Nobel Shocker: RCA Had the First Blue LED in 1972 |url = http://spectrum.ieee.org/tech-talk/geek-life/history/rcas-forgotten-work-on-the-blue-led |périodique=[[IEEE Spectrum]] |consulté le = 2015-10-21}}.</ref>.

Dans les années 1990, les recherches, entre autres, de [[Shuji Nakamura]] et Takashi Mukai de [[Nichia]], dans la technologie des semi-conducteurs [[Nitrure de gallium-indium|InGaN]] permettent la création de LED bleues de forte luminosité, ensuite adaptées en LED blanches, par adjonction d'un [[luminophore]] jaune<ref name=N_Pousset_these>{{Lien web |url=https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00452845/document |site=tel.archives-ouvertes.fr |titre=Caractérisation du rendu des couleurs des LED |nature document=thèse de doctorat |auteur=Nicolas Pousset |année=2009 |page=44-45 |format= PDF |consulté le= 10 septembre 2021}}.</ref>. Cette avancée permet de nouvelles applications majeures telles que l'éclairage et le rétroéclairage des écrans de téléviseurs et des [[Écran à cristaux liquides|écrans à cristaux liquides]]. Le {{date-|7 octobre 2014}}, [[Shuji Nakamura]], [[Isamu Akasaki]] et [[Hiroshi Amano]] reçoivent le [[prix Nobel de physique]] pour leurs travaux sur les LED bleues<ref name=Prix_Nobel_Phy2014>{{Lien web |langue=en |titre=The Nobel Prize in Physics 2014 |url=http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/ |site=Site officiel du prix Nobel |date=07/10/2014 |consulté le=2021-09-10}}.</ref>.

=== Essor des LED ===
En 2007, [[Audi]] et [[Lexus]] bénéficient de dérogations de la [[Commission européenne]] pour commercialiser des modèles munis de feux avant à LED. En 2009, la [[Ferrari 458|Ferrari 458 Italia]] innove elle aussi avec des [[Phare (automobile)|phares]] à LED. En 2020, la majorité des [[automobile]]s avec un niveau d'équipement élevé bénéficient de feux de route à LED désormais bien plus performants que les éclairages à [[lampe à incandescence halogène]].

Plusieurs villes remplacent leur éclairage public par des LED dans le but de diminuer leur facture d'électricité et la [[pollution lumineuse]] du ciel (éclairage dirigé vers le bas). Le recours aux LED est aussi courant dans les [[Feux de circulation routière|feux tricolores]]. L'exemple de [[Grenoble]] est le plus souvent cité : la ville a réalisé son retour sur investissement en trois ans seulement. En effet, les LED permettent des économies d'énergie, mais ce sont surtout les coûts de maintenance qui baissent, du fait de leur robustesse.

En 2010, la [[Régie autonome des transports parisiens]] (RATP) expérimente l'éclairage des espaces du [[métro]] parisien, notamment à la station [[Censier-Daubenton]] première station de métro entièrement éclairée par cette technologie. En 2012 estimant le produit mature la RATP décide de modifier la totalité de son éclairage vers la technologie LED. ce sont plus de {{nombre|250000|luminaires}} qui seront modifiés, faisant ainsi du métro parisien le premier réseau de transport en commun d'envergure à adopter le « tout LED »<ref>{{lien web |titre=La RATP lance un appel d’offres pour remplacer l’ensemble des points lumineux par un éclairage à LED |url=http://www.ratp.fr/fr/upload/docs/application/pdf/2012-06/cp-appel-doffres-led.pdf |format=pdf |archive-date=20180806150647 }}</ref>. Le remplacement des éclairages est finalisé en 2016<ref>{{article|auteur=Aurélie Barbaux|titre=La RATP fait école avec son éclairage 100 % LED |journal=[[L'Usine Nouvelle]] |date=11/01/2018 |url=https://www.usinenouvelle.com/article/la-ratp-fait-ecole-avec-son-eclairage-100-led.N634463}}.</ref>.
== Économie ==
Le développement de la technologie des LED suit une loi analogue à la [[loi de Moore]], appelée {{lien|trad=Haitz's law|fr=loi de Haitz}}, du nom de Roland Haitz d'[[Agilent Technologies]], et qui prévoit que les performances des LED doublent tous les trois ans, pour des prix divisés par dix tous les dix ans<ref>{{article |langue=en |titre=Haitz's law|année=2007 |journal=Nature Photonics |volume=1 |page=23 |numéro=1 |doi=10.1038/nphoton.2006.78 |bibcode=2007NaPho...1...23|issn = 1749-4885}}.</ref>.

L'intérêt des lampes à LED en matière de consommation électrique, de durée de vie et de sécurité électrique s'est rapidement confirmé pour l'automobile (dans l'habitacle et pour les phares et clignotants, où les LED se montrent plus performantes que les sources [[xénon]] ou [[halogène]]), l'[[Éclairage public|éclairage urbain]], l'éclairage d'infrastructures, les usages dans la marine et l'aéronautique. Cet intérêt a, au début des [[années 2000]], dopé le marché, qui a dépassé en 2010 le seuil des dix milliards de dollars américains (USD), soutenu par une croissance annuelle globale de 13,6 % de 2001 à 2012, et devrait atteindre {{nombre|14,8|milliards USD}} avant la fin 2015<ref name=P19/>. Dans ce marché, la part de l'éclairage augmente régulièrement de 2008 à 2014 et devrait se stabiliser en 2018, alors que la part du rétro-éclairage devrait décroître dès 2014 en raison d'évolutions techniques<ref name=P19/>.

La part destinée à l'automobile semble dans les années 2010-2015 stable (environ 10 % du marché global) et pourrait le rester jusqu'à 2020<ref name=P19>B. Chambion, {{op. cit.}}, chapitre I (« État de l’art des LED blanches de puissance pour l’éclairage automobile »), {{p.|19/253}}.</ref>. Les LED ont d'abord équipé des véhicules de luxe (Audi, Mercedes) puis de moyenne gamme (Seat Léon, Volkswagen Polo en 2014).

En 2016, les principaux fabricants sur ce marché sont [[Nichia]] et [[Toyoda Gosei]] au Japon, notamment pour les LED GaN de « forte » puissance (plus de {{unité|1|watt}}), Philips Lumileds Lighting Company et [[Osram|OSRAM Opto Semiconductors GmbH]] en Europe, [[Cree (entreprise)|Cree]] et [[General Electric]] aux États-Unis. [[Samsung Electronics]] et {{lien|Seoul Semiconductor}} produisent des LED pour l'automobile.

== Mécanisme d'émission ==
La recombinaison d'un [[électron]] et d'un [[trou d'électron]] dans un [[semi-conducteur]] conduit à l'émission d'un [[photon]]. En effet, la transition d'un électron entre la [[Théorie des bandes|bande]] de conduction et la bande de valence peut se faire avec la conservation du [[vecteur d'onde]] <math>\vec{k}</math>. Elle est alors radiative (émissive) c'est-à-dire accompagnée de l'émission d'un photon. Dans une transition émissive, l'énergie du photon créé est donnée par la différence des niveaux d'énergie avant (E{{ind|i}}) et après (E{{ind|f}}) la transition :

: <math>h\nu = E_i - E_f</math>(eV)

Une [[diode]] électroluminescente est une [[jonction P-N]] qui doit être polarisée en sens direct lorsqu'on veut émettre de la lumière. Le potentiel imposé aux bornes doit être supérieur à celui imposé par la jonction P-N. La plupart des recombinaisons sont radiatives. La face émettrice de la LED est la zone P car c'est la plus radiative<ref>{{Ouvrage |auteur=Nicolas Pousset |url=https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00452845 |site=tel.archives-ouvertes.fr |titre=Caractérisation du rendu des couleurs des LED |nature ouvrage=thèse de doctorat |année=2009 |page=48-49, 52}}.</ref>.

<gallery>
LED 5mm RGB.jpg|Gros-plan d'une diode électroluminescente [[rouge-vert-bleu]] à 4 pôles.
FonctionnementLED.png|Fonctionnement d'une LED.
</gallery>

== Techniques de fabrication ==
La [[longueur d'onde]] du [[rayonnement]] émis dépend de la largeur de la « [[bande interdite]] » et donc du matériau utilisé. Toutes les valeurs du [[spectre visible|spectre lumineux]] peuvent être atteintes avec les matériaux actuels. L'[[infrarouge]] est obtenu grâce à l'[[arséniure de gallium]] (GaAs) dopé au [[silicium]] (Si) ou au [[zinc]] (Zn). Les fabricants proposent de nombreux types de diodes aux propriétés différentes. Les diodes à l'arséniure de gallium sont les plus économiques et les plus utilisées. Les diodes à l'[[arséniure de gallium-aluminium]] (AlGaAs) offrent une plus grande puissance de sortie mais nécessitent une tension directe plus élevée et ont une longueur d'onde plus courte ({{unité|< 950|nm}}, ce qui correspond au maximum de sensibilité des détecteurs au silicium) ; elles présentent une bonne linéarité jusqu'à {{unité|1,5|A}}. Enfin, les diodes à double [[hétérojonction]] (DH) AlGaAs offrent les avantages des deux techniques précédentes (faible tension directe) avec des temps de commutation très courts (durée nécessaire pour qu'un courant croisse de 10 % à 90 % de sa valeur finale ou pour décroître de 90 % à 10 %), permettant des débits de données très élevés dans les transmissions de données numériques par [[fibres optiques]]. Les [[Délai de commutation|temps de commutation]] dépendent de la capacité de la jonction dans la diode.

== Efficacité lumineuse ==
[[Fichier:Plastic polar bear with LED lights.jpg|vignette|Un ours éclairé par des diodes électroluminescentes.]]
L'[[Efficacité lumineuse d'une source|efficacité lumineuse]] varie selon le type de diodes, de {{unité|20|à=100|lm/W}}, et atteint en laboratoire {{unité|200|lm/W}}<ref>{{en}} [http://www.cree.com/led-components-and-modules/products/xlamp/arrays-directional/xlamp-mkr « Delivering up to 200 lumens per watt] », [[Cree (entreprise)|Cree]] (consulté le 28 janvier 2013).</ref>. Une grande disparité de performances existe selon la couleur ([[température de couleur]] pour le blanc), la puissance ou encore la marque. Les diodes bleues n'excèdent pas {{unité|30|lm/W}} alors que les vertes ont une efficacité lumineuse atteignant {{unité|100|lm/W}}<ref>{{Lien web |langue=en |url=http://www.philipslumileds.com/pdfs/DS65.pdf |format=pdf |site=philipslumileds.com |titre=LUXEON Rebel direct color specification}}.</ref>.

La limite théorique d'une source qui transformerait intégralement toute l'[[énergie électrique]] en lumière visible est de {{unité|683|lm/W}}<ref>Cette valeur dérive directement de la définition de la [[Candela#Définition|candela]]{{Comment|date=novembre 2019}} et, par extension, du [[Lumen (unité)|lumen]].</ref>, mais il faudrait qu'elle possède un spectre monochromatique de longueur d'onde {{unité|555|nm}}. L'efficacité lumineuse théorique d'une LED blanche est de l'ordre de {{unité|250|lm/W}}<ref>Le fabricant [[Cree (entreprise)|Cree]] a annoncé réaliser {{unité|254|lm/W}} en laboratoire : {{Lien web |langue=en |url=http://www.cree.com/news-and-events/cree-news/press-releases/2012/april/120412-254-lumen-per-watt |site=[[Cree (entreprise)|Cree]] |titre=Cree sets new R&D performance record with 254 lumen per watt power LED}}.</ref>. Ce chiffre est inférieur à {{unité|683|lm/W}} du fait que le maximum de sensibilité de l'œil se situe vers {{unité|555|nm}}.

L'efficacité lumineuse des LED blanches de dernière génération est supérieure à celle des [[lampe à incandescence|lampes à incandescence]] mais aussi à celle des [[Lampe fluorescente|lampes fluocompactes]] ou encore de certains modèles de [[lampe à décharge|lampes à décharge]]. Le spectre de la lumière émise est presque intégralement contenu dans le domaine du visible (les [[longueur d'onde|longueurs d'onde]] sont comprises entre {{unité|400|nm}} et {{unité|700|nm}}). Contrairement aux lampes à incandescence et aux lampes à décharge, les diodes électroluminescentes n'émettent quasiment pas d'[[infrarouge]], sauf celles fabriquées spécifiquement dans ce but.

L'efficacité lumineuse dépend de la conception de la LED. Pour sortir du dispositif (semi-conducteur puis enveloppe externe en [[Polyépoxyde|époxy]]), les photons doivent traverser (sans être absorbés) le semi-conducteur, de la jonction jusqu'à la surface, puis traverser la surface du semi-conducteur sans subir de réflexion et, notamment, ne pas subir la réflexion totale interne qui représente la grosse majorité des cas. Une fois arrivé dans l'enveloppe externe en résine époxy (quelquefois teintée pour des raisons pratiques et non pour des raisons optiques), la lumière traverse les interfaces vers l'air à incidence proche de la normale ainsi que le permet la forme de dôme avec un diamètre bien plus grand que la puce ({{unité|3|à=5|mm}} au lieu de {{unité|300|[[Micromètre|µm]]}}). Dans les diodes électroluminescentes de dernière génération, notamment pour l'éclairage, ce dôme plastique fait l'objet d'une attention particulière car les puces sont plutôt millimétriques dans ce cas et le diagramme d'émission doit être de bonne qualité. À l'inverse, pour des gadgets, on trouve des LED quasiment sans dômes.

=== Effet Auger ===
Aux fortes intensités, l'efficacité lumineuse des LED chute au cours de leur vie. Il a été suspecté en 2007-2008<ref>{{en}} Bulashevich, K. A., & Karpov, S. Y. (2008). [http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.424.1386&rep=rep1&type=pdf ''Is Auger recombination responsible for the efficiency rollover in III‐nitride light‐emitting diodes?'']. physica status solidi (c), 5(6), 2066-2069.</ref>{{,}}<ref>Gardner, N. F., Müller, G. O., Shen, Y. C., Chen, G., Watanabe, S., Götz, W., & Krames, M. R. (2007). ''Blue-emitting InGaN–GaN double-heterostructure light-emitting diodes reaching maximum quantum efficiency above 200A∕ cm2''. Applied physics letters, 91(24), 243506 ([http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/91/24/10.1063/1.2807272 résumé]).</ref>, mieux compris en 2010-2011<ref>Li, X., Liu, H., Ni, X., Özgür, Ü., & Morkoç, H. (2010). Effect of carrier spillover and Auger recombination on the efficiency droop in InGaN-based blue LED. Superlattices and Microstructures, 47(1), 118-122 ([http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749603609001517 résumé]).</ref>{{,}}<ref>{{en}} Kioupakis, E., Rinke, P., Delaney, K. T., & Van de Walle, C. G., ''[http://www-personal.umich.edu/~kioup/UM/Publications_files/ApplPhysLett_98_161107.pdf Indirect Auger recombination as a cause of efficiency droop in nitride light-emitting diodes]''. Applied Physics Letters, 98(16), 2011, 161107.</ref> puis confirmé début 2013 que cette diminution est attribuable à un « [[Électron Auger|effet Auger]] » qui dissipe une partie de l'énergie sous forme de chaleur<ref>« [https://www.lemonde.fr/sciences/article/2013/05/06/on-sait-enfin-pourquoi-les-led-sont-peu-efficaces_3171882_1650684.html On sait enfin pourquoi les LED sont peu efficaces] », ''Le Monde'', 6 mai 2013.</ref>{{,}}<ref>{{lien web| langue=en |url=http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i17/e177406|titre=Direct measurement of Auger electrons emitted from a semiconductor light-emitting diode under electrical injection |périodique=[[Physical Review Letters]] |date=25 avril 2013 |consulté le=8 novembre 2019}} et {{lien web |langue=en |url=https://arxiv.org/pdf/1304.5469 |titre=1304.5469v1 |site=[[arXiv]]|format=pdf}}.</ref>. Des projets de recherche visent à limiter ou contrôler cet effet<ref>Bae, W. K., Park, Y. S., Lim, J., Lee, D., Padilha, L. A., McDaniel, H.,... & Klimov, V. I. (2013). ''[http://www.nature.com/ncomms/2013/131025/ncomms3661/full/ncomms3661.html?message-global=remove Controlling the influence of Auger recombination on the performance of quantum-dot light-emitting diodes]''. Nature communications, 4.</ref>.

== Caractéristiques techniques ==
=== Forme ===
[[Fichier:2007-07-24 High-power light emitting diodes (Luxeon, Lumiled).jpg|vignette|Lampe à LED de {{unité|1|W}}.]]

Ce composant peut être encapsulé dans divers boîtiers destinés à canaliser le flux de lumière émis de façon précise : cylindrique à bout arrondi en 3, 5, {{unité|8 et 10|mm}} de diamètre, cylindrique à bout plat, ou de forme plate (LED SMD<ref>« [http://www.espaceampouleled.fr/ampoule_led_smd,fr,8,93.cfm LED SMD] », sur espaceampouleled.fr (consulté en avril 2014).</ref>), rectangulaire, sur support coudé, en technologie traversante ou à monter en surface ([[composant monté en surface]], CMS).

Les LED de puissance ont des formes plus homogènes : la Luxeon {{unité|1|W}} ci-contre est assez représentative. Ces types de LED sont également disponibles en version « multicœur », « multipuces », ou « ''multichips ''» en anglais, dont la partie émissive est composée de plusieurs puces semi-conductrices.

L'enveloppe transparente, ou « capot », est généralement en [[Polyépoxyde|résine époxy]], parfois colorée ou recouverte de colorant.

=== Luminosité ===
{{Section à sourcer|date=novembre 2019}}
L'intensité lumineuse des diodes électroluminescentes '''basse puissance''' est assez faible, mais suffisante pour la signalisation sur tableau ou appareils, voire en montage de multiples unités dans les feux de circulation (feux tricolores, passages piétons). Les bleues sont également suffisamment puissantes pour signaliser les bords de route, la nuit, aux abords des villes.
Les LED '''de puissance''' sont aussi utilisées dans la signalisation maritime comme sur les bouées permanentes. Deux de ces diodes sont situées l'une par-dessus l’autre et suffisent à un éclairement important et visible par les bateaux de nuit.

[[Fichier:Ampoules.jpg|vignette|Lampes à diode électroluminescente.]]
Des LED de '''forte puissance''' ont vu le jour au début des années 2000. Dans la première décennie du {{s-|XXI}}, des rendements lumineux d'environ 130 [[Lumen (unité)|lumens]]/watt sont ainsi atteints. Par comparaison, les ampoules à filament de tungstène de {{unité|60|W}} atteignent un rendement lumineux d'environ 15 lumens/watt et le rendement lumineux maximum théorique étant de 683 lumen par watt (découlant de la définition de la [[candela]] et du [[Lumen (unité)|lumen]]).

Les LED sont, dès 2014, suffisamment puissantes pour servir d'éclairage principal dans le secteur de l'automobile. Employées d'abord pour les feux de position, stop, clignotants ou de recul, celles-ci remplaceront certainement, à terme, toutes les lampes à incandescence.

=== Couleurs ===
La couleur de la lumière d'une diode électroluminescente peut être produite de différentes manières<ref>Laurent Massol, « [http://sitelec.org/download.php?filename=cours/leds_blanches.pdf LED blanches : les différentes technologies] », Led Engineering Development {{pdf}} (consulté le 14 novembre 2015).</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |url=http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00452845_v1/ |site=tel.archives-ouvertes.fr |auteur=Nicolas Pousset |titre=Caractérisation du rendu des couleurs des LED |nature ouvrage=thèse de doctorat |année=2009 |page=50-52|consulté le=21 août 2010 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120202085334/http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00452845_v1/ |archive-date=2 février 2012 |brisé le=6 août 2018}}.</ref> :
* couleur due à la nature du semi-conducteur (capot transparent) : la longueur d'onde émise correspond directement au [[Bande interdite|''{{lang|en|gap}}'']] du matériau utilisé ;
* coloration modifiée par le capot de la diode (émission bleue ou UV + revêtement à base de [[luminophore]]s) ;
* coloration par plusieurs émissions de longueur d'onde différentes (diodes électroluminescentes [[Lumière polychromatique|polychromatiques]]). Elles permettent notamment de proposer une vaste gamme de couleurs<ref>{{citation|Nous savons aujourd’hui produire des LED de toutes les [[couleur]]s de l’arc-en-ciel et même d’un très grand nombre de couleurs qui ne sont « pas » présentes dans l’arc-en-ciel}}. Des couleurs comme le marron ne sont en effet pas présentes dans l'arc-en-ciel, et produites par panachages de longueurs d'onde (LED ''polychromatiques'').</ref>.

Voici quelques colorations en fonction du semi-conducteur utilisé :

{| class=wikitable
!Couleur
!Longueur d'onde (nm)
![[Diode#Caractéristique|Tension de seuil]] (V)<ref>tension de bascule entre lampe en émission et éteinte</ref> 
!Semi-conducteur utilisé
|-
|Infrarouge ||λ > 760 ||ΔV < 1,63 || [[arséniure d'aluminium-gallium]] (AlGaAs) <br>[[Phosphure d'indium]] (InP)
|-
|Rouge ||610 < λ < 760 ||1,63 < ΔV < 2,03 || [[arséniure d'aluminium-gallium]] (AlGaAs)<br>[[phospho-arséniure de gallium]] (GaAsP)
|-
|Orange ||590 < λ < 610 ||2,03 < ΔV < 2,10 || [[phospho-arséniure de gallium]] (GaAsP)
|-
|Jaune ||570 < λ < 590 ||2,10 < ΔV < 2,18 || [[phospho-arséniure de gallium]] (GaAsP)
|-
|Vert ||500 < λ < 570 ||2,18 < ΔV < 2,48 || [[nitrure de gallium]] (GaN)<br>[[phosphure de gallium]] (GaP)
|-
|Bleu ||450 < λ < 500 ||2,48 < ΔV < 2,76 || [[séléniure de zinc]] (ZnSe)<br>[[nitrure de gallium-indium]] (InGaN)<br>[[carbure de silicium]] (SiC)
|-
|Violet ||400 < λ < 450 ||2,76 < ΔV < 3,1 || [[nitrure de gallium-indium]] (InGaN)<ref>https://visualled.com/fr/glossaire/led-light-emitting-diode/</ref>
|-
|Ultraviolet ||λ < 400 ||ΔV > 3,1 || [[diamant]] (C)<br>[[nitrure d'aluminium]] (AlN)<br>[[nitrure d'aluminium-gallium]] (AlGaN)<br>[[Arséniure d'indium]] (InAs)
|-
|Blanc || Chaude à froide, spectre large ||ΔV = 3,5 || [[séléniure de zinc]] (ZnSe)<br>[[nitrure d'aluminium-gallium]] (AlGaN)
|}

On peut remarquer dans le tableau ci-dessus qu'en multipliant la longueur d'onde λ par la tension de seuil de la diode, on obtient chaque fois une valeur proche de 1240. Cette valeur est à rapprocher de l'énergie d'un photon exprimée en [[Électronvolt#Unité_de_longueur|électronvolt]].

En exprimant la longueur d'onde en nanomètre (nm) et la tension de seuil en volt, on a :

:<math>Tseuil = \frac{1239,841875}{\lambda}</math> proche de <math>\frac{1240}{\lambda}</math>

Pour le blanc, on ne parle pas de longueur d'onde mais de [[température de couleur]] proximale. Celle des diodes électroluminescentes est assez variable en fonction du modèle.

=== Modules communs ===
{| class="wikitable sortable" style="text-align:center;"
!<small>'''Module'''</small>
!Dimensions
<small>(mm x mm)</small>
!Puissance
(watt)
!Flux lumineux
(lumen)
!Index couleur
(Ra)
!Intensité
(candela)
!Angle
(degrés)
!radiateur
(oui / non)
!Efficience (minimum)
(lm/W)
!Efficience (maximum)
(lm/W)
!Couleurs
|-
|8520
|8,5 x 2,0
|0,5 & 1
|55-60
|80
|
|
|
|110
|120
|Monochrome
|-
|7020
|7,0 x 2,0
|0,5 & 1
|40-55
|75-85
|
|
|
|80
|110
|Monochrome
|-
|7014
|7,0 x 1,4
|0,5 & 1
|35-50
|70-80
|
|
|
|70
|100
|Monochrome
|-
|5736
|5,7 x 3,6
|0,5
|40-55
|80
|15-18
|120
|non
|80
|110
|
|-
|5733
|5,7 x 3,3
|0,5
|35-50
|80
|15-18
|120
|non
|70
|100
|
|-
|5730
|5,7 x 3,0
|0,5
|30-45
|75
|15-18
|120
|non
|60
|90
|
|-
|5630
|5,6 x 3,0
|0,5
|30-45
|70
|18.4
|120
|non
|60
|90
|
|-
|5060
|5,0 x 6,0
|0,2
|26
|
|
|
|non
|130
|
|Monochrome
|-
|5050
|5,0 x 5,0
|0,2
|24
|
|
|
|non
|120
|
|Monochrome ou RGB
|-
|4014
|4,0 x 1,4
|0,2
|22-32
|75-85
|
|
|
|110
|160
|
|-
|3535
|3,5 x 3,5
|0,5
|35-42
|75-80
|
|
|
|70
|84
|
|-
|3528
|3,5 x 2,8
|0,06-0,08
|4-8
|60-70
|3
|120
|non
|70
|100
|
|-
|3258
|3,2 x 5,8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|-
|3030
|3,0 x 3,0
|0,9
|110-120
|
|
|
|
|120
|130
|
|-
|3020
|3,0 x 2,0
|0,06
|5,4
|
|2,5
|120
|non
|80
|90
|
|-
|3014
|3,0 x 1,4
|0,1
|9-12
|75-85
|2,1-3,5
|120
|oui
|90
|120
|
|-
|2835
|2,8 x 3,5
|0,2
|14-25
|75-85
|8,4-9,1
|120
|oui
|70
|125
|
|-
|1206
|1,2 x 0,6
|
|3-6
|55-60
|
|
|
|
|
|
|-
|1104
|1,1 x 0,4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|}

=== Câblage et alimentation électrique ===
{{Section à sourcer|date=novembre 2019}}
Comme toutes les diodes, les diodes électroluminescentes sont polarisées, elles présentent un « sens passant » et un « sens bloquant ». Dans le sens bloquant, la tension d'avalanche est plus faible que sur une diode dite de redressement. Dans le sens passant, on trouve un effet de seuil et un courant nominal à ne pas dépasser : on raccorde le pôle « - » à la cathode « - » et donc le pôle « + » à l'anode « + »<ref>{{Lien web |url=http://ressources.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/electro/caracled.html |Ressources Université Le Mans |titre=Caractéristiques des LED |auteur=Jean-Jacques ROUSSEAU Professeur de physique à l'UFR Sciences de l'Université du Maine |année=2018 |consulté le=11 Février 2020}}</ref>. Les diodes à dôme basse puissance ont généralement trois détrompeurs : la cathode est plus courte, l'électrode à l'intérieur du dôme est plus grosse et le bord extérieur du dôme est plat. Inversement, l'anode est plus longue, l'électrode à l'intérieur du dôme est plus petite et le bord extérieur du dôme est arrondi (cf. illustration).

<gallery>
Ledmrp.jpg|Gros-plan d'une diode électroluminescente.
+- of LED 2.svg|L'anode et la cathode d'une LED. <small>Les signes indiquent la polarisation (courant conventionnel) lorsque la diode est utilisée en sens direct.</small>
</gallery>

Sur tous les modèles et pour toutes les puissances, il est indispensable de ne pas dépasser l'intensité admissible (typiquement : {{unité|10|à=30|mA}} pour une LED de faible puissance et de l'ordre de {{unité|350|à=1000|mA}} pour une LED de forte puissance). On intercale pour cette raison un circuit limiteur de courant, souvent une résistance en série pour les faibles puissances. Les données du fabricant permettent de calculer la résistance en fonction de cette intensité désirée I, de V<sub>alim</sub> la tension d'alimentation, de V<sub>LED</sub> la [[Diode#Caractéristiques techniques|tension directe]] de la LED et du nombre n de LED en série ([[loi d'Ohm]] : R = (V<sub>alim</sub> - n × V<sub>LED</sub>) / I). On peut regrouper plusieurs diodes dans un schéma série ou série-parallèle : les tensions directes s'additionnant en mode série ; ce qui permet de diminuer la résistance en série et donc d'augmenter le rendement du dispositif. Le courant maximal admissible est multiplié par le nombre de diodes en parallèle.

Une méthode peu dispendieuse en énergie et adaptée aux plus forte puissances consiste à utiliser un [[circuit électronique|circuit]] de régulation du courant construit sur des principes analogues à ceux mis en œuvre dans les [[Alimentation à découpage|alimentations électriques à découpage]]. Cette méthode est employée pour les lampes LED d'éclairage, le circuit est intégré dans les culots des lampes.

Pour conserver leurs caractéristiques colorimétriques (température de couleur proximale, IRC…), il est primordial d'apporter un soin particulier à l'alimentation électrique des LED<ref>{{Lien web |titre=LED de puissance blanches : sources de lumière de demain |site=nicolas.pousset.pagesperso-orange.fr/ |auteurs=N. Pousset, B. Rougié, S. Aubert et A. Razet |année=2009 |url=http://nicolas.pousset.pagesperso-orange.fr/Recherche/Article/LED2.pdf |format=pdf}}.</ref>.

=== Points forts et faiblesses ===
{{Section à sourcer|date=novembre 2019}}
{{Article connexe|Lampe électroluminescente#Points forts et faiblesses {{!}} Points forts et faiblesses des lampes électroluminescentes}}

==== Avantages ====
* Petite taille : on peut par exemple construire des LED de la taille d'un pixel (ce qui ouvre la possibilité d'utiliser des diodes pour construire des écrans de haute résolution).
* Facilité de montage sur un circuit imprimé, traditionnel ou [[composant monté en surface]] (CMS).
* Consommation inférieure aux lampes à incandescence et du même ordre de grandeur que les tubes fluorescents.
* Excellente résistance mécanique (chocs, écrasement, vibrations).
* Taille beaucoup plus réduite que les lampes classiques, ce qui offre la possibilité de réaliser des sources de lumière très ponctuelles, de faible à très faible [[Puissance (physique)#Puissance électrique|consommation électrique]] (quelques dizaines de milliwatts) et avec un bon rendement. En assemblant plusieurs LED, on peut réaliser des éclairages avec des formes novatrices.
* Durée de vie ({{Unité|20000|à=50000|heures}} environ) beaucoup plus longue qu'une [[lampe à incandescence]] ({{unité|1000|heures}}) ou qu'une lampe halogène ({{unité|2000|heures}}), mais du même ordre de grandeur que les lampes fluorescentes ({{Unité|5000|à=70000|heures}}). Les lampes puissantes voient leur durée de vie limitée, mais pouvant néanmoins atteindre {{nb|10000}}, voire {{unité|15000|heures}} selon le type d'utilisation qui en est fait<ref>F. Bedu {{et al.}}, ''Support de formation sur l'éclairage automobile'', Renault, 2012.</ref>{{refins|date=novembre 2019}}{{,}}<ref>OSRAM, ''[https://dammedia.osram.info/media/resource/hires/osram-dam-2496623/Reliability%20of%20the%20OSLON%C2%AE%20Product%20Family.pdf Reliability of the OSLON Product Family]'', 2012 {{pdf}}.</ref>.
* Fonctionnement en [[très basse tension]] (TBT), gage de sécurité et de facilité de transport. Pour les campeurs, des [[Lampe torche|lampes de poche]] à LED peuvent être actionnées par une simple dynamo à main (« lampe à manivelle ») de mouvement lent.
* En matière de sécurité, par rapport aux systèmes lumineux classiques, l'[[Inertie|inertie lumineuse]] est quasiment nulle. Elles s'allument et s'éteignent en un temps très court, ce qui permet l'utilisation en transmission de signaux à courte distance ([[Liste des optocoupleurs|optocoupleurs]]) ou longue (fibres optiques). Les LED atteignent immédiatement leur intensité lumineuse nominale.
* Les LED classiques de {{unité|5|mm}} ne chauffent presque pas. Pour les montages de puissance supérieure à {{unité|1|W}}, il faut prévoir une dissipation de la chaleur, faute de quoi la diode sera fortement endommagée, voire détruite du fait de l'échauffement. En effet, une diode électroluminescente convertit environ 20 % de l'énergie électrique en lumière, le reste étant dégagé sous forme de chaleur.
* Les LED RVB (rouge-vert-bleu) permettent des mises en valeur colorées avec des possibilités de variations sans limite.

==== Inconvénients ====
[[Fichier:LED01 Spectrum vignette.png|vignette|Spectre du rayonnement émis par une lampe à LED blanche.]]
* L'[[indice de rendu de couleur]] (IRC) s'est amélioré depuis 2010. Les LED dites blanches sont généralement des LED bleues ou émettant dans l'[[Ultraviolet|UV]], dont une partie de la lumière produite est transformée par [[fluorescence]] en lumière jaune au moyen d'un [[luminophore]] qui est souvent un [[grenat d'yttrium et d'aluminium]] dopé par des ions de [[Terre rare|terres rares]] tels que le [[cérium]] trivalent Ce3+ (d'autres matériaux luminescents pouvant être utilisés pour produire un blanc plus chaud)<ref>{{Article |auteur1=Nicolas Grandjean |titre=Les LED blanches |périodique=[[Pour la science]] |numéro=421 |date=12/2002 |pages=32-38}}.</ref>{{,}}<ref>N. Pradal, ''Synthèses, mise en forme et caractérisations de luminophores nanostructurés pour une nouvelle génération de dispositifs d'éclairage sans mercure'' (thèse de doctorat), université Blaise Pascal-Clermont-Ferrand II, 2012.</ref> : le spectre est moins régulier que celui d'une lampe halogène. Plus rarement, le blanc est obtenu au moyen de trois diodes de couleurs différentes.
* Les LED, comme tout composant électronique, ont des limites maximales de température de fonctionnement, de même que certains composants passifs constitutifs de leur circuit d'alimentation (comme les [[Condensateur#Condensateurs électrolytiques|condensateurs chimiques]] qui s'échauffent en fonction du [[Valeur efficace#Valeur efficace d'un courant|courant efficace]]), ce qui conditionne en partie la durée de vie des lampes à LED. La [[Effet Joule|dissipation thermique]] des composants des ampoules à LED est un facteur limitant leur montée en puissance, notamment en assemblages multipuces<ref name=LHADJ2011>R. Ait Lhadj, A. Khamlichi et F. Mata Cabrera, ''Optimisation de la conception d'un [[dissipateur thermique]] pour luminaire à diode électroluminescente'', Besançon, {{20e|Congrès}} français de mécanique, 28 août-2 septembre 2011.</ref>. Les recherches portent sur des moyens de limiter la température et de mieux dissiper la chaleur des LED de puissance (par exemple pour des lampadaires ou phares automobiles)<ref name=LHADJ2011/>{{,}}<ref>{{en}} P. Panaccione, T. Wang, X. Chen, L. SUSAN et G. Q. Lu, « Improved heat dissipation and optical performance of high-power LED packaging with sintered nanosilver die-attach material », ''Journal of Microelectronics and Electronic packaging'', {{n°|7(3)}}, 2010, {{p.|164-168}}.</ref>.
* Selon le constructeur Philips, l'efficacité lumineuse de certaines LED baisse rapidement (comme pour la plupart des technologies lumineuses) pour ne plus produire en fin de vie que 20 % de la quantité de lumière initiale, mais pour les LED les plus performantes du marché, la quantité de lumière produite en fin de vie serait encore d'au moins 70 %<ref group=note>La législation{{Où|date=novembre 2019}} impose aux fabricants d'indiquer la puissance lumineuse de leurs ampoules LED au bout de {{unité|6000|heures}} d'utilisation.</ref>. La température accélère la baisse de l'efficacité lumineuse. Philips précise que la couleur peut varier sur certaines LED blanches et tirer sur le vert en vieillissant<ref>{{lien brisé|url=http://www.ddmagazine.com/1421-Les-lampes-a-LED-tout-savoir-avant-dacheter.html|titre=Les lampes à LED : tout savoir avant d'acheter|consulté le=30 septembre 2009}}.</ref>.

==== Perspectives ====
En {{date-|octobre 2016}}, le [[Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information]] (LETI) du [[Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives|CEA]] et son voisin, l'[[Institut des nanosciences et cryogénie]] (INAC), mettent au point une diode électroluminescente quatre fois moins chère à produire et produisant trois fois plus de lumière<ref>[http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast.php?t=fait_marquant&id_ast=1214 « Le prix EARTO ''{{langue|en|Innovation Awards}}'' 2016 remis au Leti et à l’Inac »], sur inac.cea.fr, 2 décembre 2016.</ref>{{,}}<ref>[http://www.earto.eu/earto-events/earto-innovation-awards/earto-innovation-awards-2016.html « EARTO {{langue|en|Innovation Awards}} 2016 »], sur earto.eu, 12 octobre 2016.</ref>{{,}}<ref>[http://www.cea.fr/presse/Pages/actualites-communiques/institutionnel/Le-CEA-recompense-prix-EARTO-Innovation-Awards-2016-pour-une-LED-3D-revolutionnaire-.aspx « Le CEA récompensé par le prix EARTO {{langue|en|Innovation Awards}} 2016 pour une LED 3D révolutionnaire »], [[Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives|CEA]], 28 octobre 2016.</ref>.

== Utilisations ==
{{Section à sourcer|date=novembre 2019}}
[[Fichier:Verschiedene LEDs.jpg|vignette|Différents types de LED.]]
[[Fichier:LED Costume by Beo Beyond.jpg|vignette|Costume LED.]]

=== Familles ===
Il existe plusieurs manières de classer les diodes semi-électroluminescentes :

==== Classement selon la puissance ====
La première est un classement par puissance :
* les diodes électroluminescentes de faible puissance < {{unité|1|[[Watt|W]]}}. Ce sont les plus connues du grand public car elles sont présentes dans notre quotidien depuis des années. Ce sont elles qui jouent le rôle de voyant lumineux sur les appareils électroménagers par exemple ;
* les LED de forte puissance > {{unité|2|W}}. Elles sont en plein essor dans les années 2010 et leurs applications sont de plus en plus connues du grand public : flash de téléphones portables, éclairage domestique, éclairage de spectacle, lampe de poche ou frontales… Le principe de fonctionnement est identique. Certaines différences significatives existent entre les deux familles, consacrées chacune à un champ d'application spécifique.

==== Classement selon le spectre d'émission ====
Une autre manière de les classer est de considérer la répartition de l'énergie dans la gamme de longueur d'onde couvrant le visible (longueurs d'onde de l'ordre de {{unité|380|à =780|nm}}) ou l'invisible (principalement l'[[infrarouge]]). La raison de la distinction réside dans le fait que certaines diodes peuvent servir à éclairer :
* les chromatiques : l'énergie est concentrée sur une plage étroite de longueur d'onde (20 à {{unité|40|nm}}). Ces sources ont un spectre quasiment monochromatique ;
* les blanches : l'énergie est répartie dans le visible sur toute la gamme de longueurs d'onde (380 à {{unité|780|nm}} environ) ;
* les infrarouges : l'énergie est émise hors du spectre de la lumière visible (au-delà de {{unité|700|nm}} de longueur d'onde). Elles sont utilisées pour transmettre des signaux de [[télécommande]]s ou pour de la [[télémesure]] exploités par exemple dans la détection de position des consoles de jeux telles que la [[Wii]], ou servir d'éclairage pour les caméras infrarouge{{etc.}}

==== Autres classements ====
D'autres classements sont possibles, par exemple selon le caractère monopuce ou multipuce, la durée de vie, la consommation d'énergie ou encore la robustesse en cas de sollicitations sous contraintes (comme pour certains matériels industriels, militaires, spatiaux…).

=== Diodes électroluminescentes ordinaires ===
==== Éclairage ====
{{multiple image
 | footer    = Ampoule LED
 | width     = 100

 | image1    = SHARP LED Bulbs DL-L601N.jpg
 | alt1      = Ampoule LED éteinte.
 | caption1      = éteinte

 | image2    = SHARP LED Bulbs DL-L601N switch on.jpg
 | alt2      = Ampoule LED allumée.
 | caption2      = allumée
}}
* [[Signalisation routière]], [[Éclairage automobile|éclairage]] de [[Automobile|voiture]]s, [[Motocyclette|moto]]s, [[camion]]s ou de bicyclettes.
* Signalisation ferroviaire.
* Éclairage invisible pour caméras de surveillance (dans l'infrarouge).
* [[Luminaire]]s et [[éclairage public]] (plus récemment), avec par exemple [[Los Angeles]], première métropole qui a remplacé ses {{nombre|140000|ampoules}} d'éclairage urbain par des diodes électroluminescentes de 2009 à 2014, ce qui devrait réduire de l'équivalent de {{Unité|40500|tonnes}} de carbone les émissions annuelles de cette ville (soit l'équivalent des émissions de {{nombre|6700|voitures}})<ref name="enerzine_23/2/2009">« [http://www.enerzine.com/leclairage-public-de-los-angeles-se-met-aux-led/7025-2009-02 L’éclairage public de Los Angeles se met aux LED] », ''Enerzine.com'', 23 février 2009.</ref>. Après le remboursement de l'investissement, la ville pense aussi diminuer ses charges d'éclairage en économisant annuellement {{nobr|10 millions}} de dollars<ref name="enerzine_23/2/2009"/>.

==== Affichage ====
[[Fichier:4 port netgear ethernet hub.jpg|vignette|droite|Un hub [[Ethernet]] à 4 ports, équipé de deux LED vertes sur chacune des quatre prises RJ-45, sur la gauche une LED verte de mise sous tension et une LED jaune d'indication de collision]]
[[Fichier:Smartswitch6000.jpg|vignette|droite|upright|Diodes vertes et rouges allumées dans un switch modulaire professionnel Cabletron SmartSwitch 6000 (2000).]]

* Signalisation d'état d'appareils divers (lampes témoins en face avant ou sur le circuit, tableaux de bord de voitures, équipements de sécurité).
* Affichage alphabétique ou numérique d'appareils de mesure, de calculatrices, d'horloges.
* Affichages de niveaux de mesures (niveaux de cuves, [[VU-mètre]]s).
* Affichage statique ou dynamique de messages (journaux lumineux).

==== Source de lumière quasi monochromatique ====
* [[Photocoupleur]].
* Transmission de signaux par [[fibre optique]]s.
* Télécommandes (LED [[infrarouge]]s).
* Cellules photoélectriques (LED infrarouges).
* Faisceau laser pour les appareils de mesure.
* Faisceau laser pour la lecture et la gravure des [[Disque compact|CD]] et [[DVD]].
* Luminothérapie contre l'[[acné]].
* [[Photobiomodulation]] par LED

=== Diodes électroluminescentes blanches ===
L'amélioration du rendement des LED permet de les employer en remplacement de lampes à incandescence ou fluorescence, à condition de les monter en nombre suffisant :
* LED noyées dans le [[bitume]] pour la matérialisation des pistes la nuit ou par temps de [[brouillard]] ;
* signalisation portative individuelle (piéton, cycliste) ;
* [[Éclairage de sécurité en France|éclairages de sécurité]] ;
* éclairage de courte portée portatif ;
* feux de signalisation automobile ou motocycliste ([[clignotant]], veilleuses, [[feux de position]]) ;
* signalisation ferroviaire ([[feu blanc]], [[feu blanc clignotant]] et œilleton notamment, sur le [[Réseau ferré national (France)|réseau ferré national]]) ;
* éclairage stroboscopique ;
* [[Lampe torche|lampes de poche]] à piles ou [[Accumulateur électrique|accumulateur]] à [[générateur électrique|génératrice]] de recharge incorporé ;
* lampes de [[balisage]] des jardins alimentées par [[Capteur solaire photovoltaïque|panneaux solaires photovoltaïques]].

En 2006, le groupe américain [[Graffiti Research Lab]] a lancé le mouvement ''[[LED art|Led throwies]]'' (« lancer de LED ») qui consiste à égayer les lieux publics en ajoutant de la couleur sur des surfaces magnétiques. Pour ceci, on combine une LED, une [[pile au lithium]] et un [[aimant]], et on lance l'ensemble sur une surface magnétique<ref>{{en}} [http://www.instructables.com/id/LED-Throwies/ LED-Throwies].</ref>.

Les LED sont utilisées pour réaliser des écrans vidéo de très grande taille (plateaux TV salon dans des grands halls, stade…).

Le rétroéclairage de l'écran par des diodes électroluminescentes permet de fabriquer des écrans plus fins, plus lumineux, ayant une étendue colorimétrique plus importante et plus économes que son prédécesseur ACL à rétroéclairage par tube fluorescent (technologie [[Cathode froide|CCFL]])<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Greener LCD-TVs, more contrast with smarter LED backlights |url=https://www.eetimes.com/greener-lcd-tvs-more-contrast-with-smarter-led-backlights/ |site=EETimes |date=2008-11-14 |consulté le=2019-12-29}}.</ref>.


== Santé ==
{{Article connexe|Lampe électroluminescente#Inconvénients {{!}} Inconvénients des lampes électroluminescentes}}
[[Fichier:Leds sodium spectrum fr.jpg|vignette|Spectres de lampes 1) [[lampe à sodium haute pression|sodium haute pression]] et 2) LED testées selon leur caractère plus ou moins attractif sur les insectes<ref name=EcolAppl2014>{{en}} S.M Pawson, M. K.-F. Bader, « [http://www.esajournals.org/doi/abs/10.1890/14-0468.1 LED lighting increases the ecological impact of light pollution irrespective of color temperature] », [[Société américaine d'écologie]], octobre 2014.</ref> (l'étude a montré que le spectre lumineux de la LED était beaucoup plus attractif pour les insectes<ref name=EcolAppl2014/>).]]
La méthode la plus rentable économiquement pour fabriquer des LED consiste à combiner une diode émettant une longueur d'onde courte (dans le bleu) avec un [[luminophore]] jaune pour produire de la lumière blanche ; La lumière bleue est particulièrement connue pour perturber l'[[horloge circadienne]]<ref>{{Article |langue=en |auteur1=Christophe Martinsons |auteur2=Dina Attia |auteur3=Francine Behar-Cohen |auteur4=Samuel Carré |auteur5=Olivier Enouf |auteur6=Jack Falcón |auteur7=Claude Gronfier |auteur8=David Hicks |auteur9=Arnaud Metlaine |auteur10=Leena Tahkamo |auteur11=Alicia Torriglia |auteur12=Françoise Viénot |titre=Correspondence: An appraisal of the effects on human health and the environment of using light-emitting diodes |périodique=Lighting Research & Technology |volume=51 |numéro=8 |date=17 décembre 2019 |pages=1275-1276 |issn=1477-1535 |e-issn=1477-0938 |format électronique=pdf |lire en ligne=https://borea.mnhn.fr/sites/default/files/pdfs/2019%20Lighting%20Rest%20Tech_Martinson.pdf |oclc=8511536037 |doi=10.1177/1477153519891878 |hal=inserm-02455393 }}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web|titre= Avis et rapport de L'Anses relatif aux effets sur la santé humaine et sur l'environnement (faune et flore) des systèmes utilisant des diodes électroluminescentes (LED)|site= [[Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail|ANSES]]|url= https://www.anses.fr/fr/content/avis-et-rapport-de-lanses-relatif-aux-effets-sur-la-sant%C3%A9-humaine-et-sur-lenvironnement|date=2019-4-5}}.</ref>.

Sur cette question, en France, l'[[Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail]] (ANSES) recommande de ne plus commercialiser auprès du grand public que les LED ne présentant pas de risque lié à la lumière bleue, ainsi qu'une mise à jour de la norme franco-européenne {{nobr|NF EN 62 471}}<ref>{{Lien web |url= http://www.anses.fr/fr/content/led-diodes-%C3%A9lectroluminescentes |titre= LED - Diodes électroluminescentes |date= 2018-2-2 |site=[[Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail]]}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |titre=Systèmes d’éclairage utilisant des diodes électroluminescentes : des effets sanitaires à prendre en compte |date= 2010-10-25 |url= http://www.anses.fr/fr/system/files/PRES2010CPA14.pdf |format=pdf |site=[[Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail|ANSES]] |consulté le=19 mai 2019}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |titre={{nobr|NF EN 62471}} |description = Sécurité photobiologique des lampes et des appareils utilisant des lampes |date=2008-12 |site=[[Association française de normalisation|AFNOR]] |url= https://www.boutique.afnor.org/norme/nf-en-62471/securite-photobiologique-des-lampes-et-des-appareils-utilisant-des-lampes/article/710877/fa151858 |consulté le=19 mai 2019}}.</ref>.

== Environnement ==
Le [[Analyse du cycle de vie|bilan environnemental]] des diodes électroluminescentes est discuté, car leur développement considérable pourrait augmenter les tensions sur le marché de certaines [[Ressource non renouvelable|ressources non renouvelables]] ([[terre rare|terres rares]] ou [[métal précieux|métaux précieux]]) et parce que la conversion des éclairages urbains aux LED semble souvent susciter une augmentation de l'illumination globale du ciel nocturne, et donc de la [[pollution lumineuse]], visible depuis l'espace<ref>{{en}} Christine Nguyen et Julia Calderone, « [http://www.businessinsider.com/astonauts-photos-from-space-leds-light-pollution-2016-1?IR=T Astronauts found something troubling in these shots from space] », ''businessinsider.com'', 12 janvier 2016 {{vidéo}}.</ref>.

En contrepartie, les LED ont un fort potentiel d'[[économies d'énergie]], si leur utilisation est raisonnée pour éviter le risque d'[[Effet rebond (économie)|effet rebond]]<ref>{{Article|langue=fr|prénom1=Bruno|nom1=Gayral|titre=LEDs for lighting: Basic physics and prospects for energy savings|périodique=Comptes Rendus. Physique|volume=18|numéro=7-8|pages=453–461|date=2017|issn=1878-1535|doi=10.1016/j.crhy.2017.09.001|lire en ligne=https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2017.09.001/|consulté le=2025-01-16}}</ref>.

=== Effets sur la faune ===
Des préoccupations concernent également l'impact sanitaire de lampes mal utilisées. Ainsi, selon une étude publiée en 2014 dans la revue ''[[Ecological Applications]]'', alors que l'éclairage nocturne municipal et industriel a déjà changé la répartition des différentes espèces d'invertébrés autour des sources lumineuses<ref>{{en}} Thomas W. Davies, Jonathan Bennie et Kevin J. Gaston, « [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3440964/ Street lighting changes the composition of invertebrate communities] », ''Biology Letters'', 23 octobre 2012 (en ligne le 23 mai 2012).</ref> et semble contribuer à la régression ou la disparition de nombreuses espèces de papillons<ref>{{en}} Richard Fox, « [http://highlandbiodiversity.com/userfiles/file/newsletters/Decline-of-moths-in-GB-a-review-of-possible-causes.pdf The decline of moths in Great Britain: a review of possible causes] », ''Insect Conservation and Diversity'', 2013 {{pdf}}.</ref>, l'[[éclairage public]] tend à utiliser à grande échelle les diodes électroluminescentes<ref name=EcolAppl2014/>. La question de l'impact des spectres lumineux des lampes prend donc de l'importance<ref>{{Article |langue=en |auteurs=Thomas W. Davies, Jonathan Bennie, Richard Inger, Natalie Hempel de Ibarra et Kevin J. Gaston |url=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.12166/full |titre=Artificial light pollution: are shifting spectral signatures changing the balance of species interactions? |périodique=Global Change Biology |volume=19 |numéro=5 |date=mai 2013 |en ligne le=12 mars 2013 |passage=1417–1423}}.</ref>. Ces spectres lumineux ont récemment beaucoup changé, et ils changeront encore avec le développement des LED<ref>{{en}} E. F. Schubert, J. K. Kim, « [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15919985 Solid-state light sources getting smart], » ''[[Science (revue)|Science]]'', 27 mai 2005.</ref>. Or, il apparaît que le spectre lumineux émis par les LED mises sur le marché dans les années 2000-2014 attire les papillons de nuit et certains autres insectes plus que la lumière jaune des ampoules à vapeur de sodium, en raison d'une sensibilité élevée de ces invertébrés nocturnes aux parts vert-bleue et [[Ultraviolet|UV]] du spectre. Des pièges lumineux à insectes volants équipés de LED capturent 48 % plus d'insectes que les mêmes pièges utilisant des lampes à vapeur de sodium, avec un effet également lié à la température de l'air (les invertébrés sont des animaux à sang froid, naturellement plus actifs quand la température s'élève). Lors de cette étude, plus de {{nombre|20000|insectes}} ont été capturés et identifiés : les espèces les plus fréquemment piégées étaient des papillons et des mouches<ref name=EcolAppl2014/>.

Ces lampes sont froides et ne brûlent pas les insectes comme pouvaient le faire des lampes halogènes, mais le caractère très attractif des LED pour de nombreux invertébrés peut leur être fatal ; leur vol est perturbé et, dans la zone d'attraction, ils sont mis en situation de « [[piège écologique]] », car largement surexposés à des prédateurs de type [[araignée]]s et [[chauve-souris]], avec de possibles effets écologiques plus globaux si ces lampes étaient utilisées à grande échelle (perturbation des [[réseaux trophiques]] et possible renforcement des infestations de certaines cultures ou sylvicultures par des « ravageurs phytosanitaires » attirés par ces lampes, tels que le [[Bombyx disparate]], qui est source de dégâts importants depuis qu'il a été introduit aux États-Unis et qui se montre très attiré par la lumière<ref>{{en}} Willian E. Walliner, Lee M. Humble, Robert E. Levin, Yuri N. Baranchikov et Ring T. Card, « [https://www.fs.fed.us/ne/newtown_square/publications/other_publishers/OCR/ne_1995_wallner001.pdf Response of adult lymantriid moths to illumination devices in the Russian far east] », ''Journal of Economic Entomology'', {{vol.|88}}, {{n°|2}}, avril 1955.</ref> (les auteurs pointent les ports où un éclairage LED pourrait directement attirer des ravageurs ou des [[Espèce envahissante|espèces exotiques envahissantes]] accidentellement apportées par des bateaux<ref name=EcolAppl2014/>). Ces espèces anormalement favorisées pourraient à leur tour mettre en péril des espèces natives rares ou menacées<ref>{{en}} David L. Wagner, Roy G. Van Driesche, « [http://izt.ciens.ucv.ve/ecologia/Archivos/ECO_POB%202010/ECOPO4_2010/Wagner%20y%20Van%20Driesche%202010.pdf Threats posed to rare or endangered insects by invasions of nonnative species] », ''Annual Review of Entomology'', 2010 {{pdf}}.</ref>.

L'étude de 2014 n'a pas pu conclure que manipuler la température de la couleur des LED diminuait leur impact, mais les auteurs estiment qu'utiliser des filtres ou une combinaison de LED rouges, vertes, et bleues pourrait peut-être diminuer cette attraction fatale, au prix d'une [[consommation électrique]] et [[consommation d'énergie|d'énergie grise]]<ref name=EcolAppl2014/> ou de [[Terre rare|terres rares]] accrue. Ils concluent qu'il existe un besoin urgent de recherche collaborative entre écologues et ingénieurs de la lumière pour minimiser les conséquences potentiellement négatives des développements futurs de la technologie LED<ref name=EcolAppl2014/>. En amont, l'[[écoconception]] des LED pourrait faciliter le recyclage des lampes usagées et, en aval, le ré-usage de LED d'objets désuets ou en fin de vie. De même, des systèmes intelligents d'asservissement de l'éclairage aux besoins réels sont possibles : lampes équipées de filtres limitant les émissions dans le bleu-vert et le proche-UV, mieux bafflées, c'est-à-dire produisant moins de halo et moins éblouissantes, ne s'allumant qu'à l'intensité nécessaire et uniquement quand on en a besoin, via un processus d{{'}}''éclairage intelligent'' comportant la [[détection de présence]] et de luminosité ambiante, si possible intégré dans un ''[[smart grid]]'' ou un système écodomotique plus global. En 2014, quatre villes, [[Bordeaux]], [[Riga]] en [[Lettonie]], [[Piaseczno]] en [[Pologne]] et [[Aveiro]] au [[Portugal]] testent ce type de solution dans le cadre du [[Programme de l'Union européenne|programme européen]] « LITES »<ref>{{en}} [[Commission européenne]], « [https://web.archive.org/web/20110425074916/http://ec.europa.eu/information_society/apps/projects/factsheet/index.cfm?project_ref=238916 LITES: Led-based intelligent street lighting for energy saving] », (archive, consulté le 11 octobre 2014), [http://ec.europa.eu/information_society/activities/ict_psp/projects/portfolio/h4_documents/lites_v4.pdf courte présentation] {{pdf}} et [http://cordis.europa.eu/project/rcn/191804_en.html notice], sur [[CORDIS]].</ref> (à l'installation, ces systèmes sont 60 % plus chers, mais ce surcoût doit être rapidement récupéré par les économies d'électricité et l'amélioration de la qualité de l'[[environnement nocturne]]).
{{article détaillé|Pollution lumineuse}}

== Notes et références ==
=== Notes ===
{{Références|groupe=note}}

=== Références ===
{{Références}}

== Annexes ==
{{Autres projets
|commons=Category:Light-emitting diodes
|wikt=diode électroluminescente
}}

=== Bibliographie ===
* Frank Wohlrabe, ''Guide pratique de l’infrarouge : télécommande, télémétrie, tachymétrie'', Publitronic, 29 mai 2002 {{ISBN|2866611284}}.
* Libero Zuppiroli et Daniel Schlaepfer, ''Lumières du futur'', Presses polytechniques et universitaires romandes, 2011 {{ISBN|9782880749422}}.

=== Articles connexes ===
* [[Diode électroluminescente organique]]
* [[Lampe électroluminescente]]
* [[Boîte quantique]] (« ''{{lang|en|quantum dot}}'' » ou QD pour les anglophones)
* [[État solide (électronique)]]
* [[Plan lumière]]
* [[Charlieplexing]]

=== Liens externes ===
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{{Liens}}
* {{en}} {{vid}} {{YouTube|4y7p9R2No-4|Fonctionnement du diode électroluminiscente}}
* [http://www.led-fr.net Portail d'information sur les LED et l'éclairage]
* [http://www.datasheetcatalog.net/ fiches techniques de LED] (rechercher sous le nom de « solid state lamps »)
* Fabrication d'une LED [http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/electronique-photonique-th13/innovations-electronique-et-tic-ti358/diodes-electroluminescentes-led-pour-l-eclairage-in18/ Diodes électroluminescentes LED pour l'éclairage - Panorama et tendances technologiques]

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