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L’émission de la lumière par une jonction a été observée en 1923 sur le carbure de silicium, mais il a fallu attendre 1953 pour avoir l’explication du phénomène avec la théorie des semi-conducteurs. C’est enfin vers 1963 que les premières diodes électroluminescentes LED ont été commercialisées.
Pour la réalisation du circuit d’émission, des diodes électroluminescentes sont utilisées pour l’émission des lumières rouge et infrarouge qui traverseront le site de mesure (doigt ou orteil) afin de caractériser l’onde de pouls sanguine. Ces lumières seront captés par une photodiode ou un phototransistor qui constitue l’élément principal du circuit de réception.
Principe de fonctionnement de la LED:
Le mot LED est l’acronyme de Light Emitting Diode (Diode Electroluminescente en français). Le symbole de la LED ressemble à celui de la diode mais on y a ajouté deux flèches sortantes pour représenter le rayonnement lumineux émis .
Ce phénomène d’électroluminescence sera obtenu à la condition de créer une forte quantité d’électrons dans la bande de conduction. On l’obtient par injection de porteuses polarisant dans le sens direct, une jonction PN à semi- conducteur. Le même résultat aurait pu être obtenu en irradiant le cristal avec une source lumineuse d’énergie importante (photoluminescence) ou par bombardement électronique (cathodoluminescence).
Longueur d’onde du pic d’émission :
Cette valeur nous indique la longueur d’onde (lambda p), en nanomètre, à laquelle est émis la plus importante partie du rayonnement (wavelength). La valeur est donnée pour une intensité de courant (IF).
Spectre ou largeur spectrale à mi- intensité :
Le spectre d’émission d’une diode LED est relativement étroit. Exemple : pour une longueur d’onde à intensité maximale égale à 520 nm, la longueur d’onde à intensité moitié pourra être comprise de 505 nm à 535 nm (soit une largeur spectrale de 30 nanomètres).
Il existe actuellement plusieurs types de LED donnant chacun des spectres différents. Cela est obtenu par la variété des semi-conducteurs utilisés pour fabriquer les jonctions PN.
Diagramme de rayonnement :
Le flux lumineux n’est pas homogène tout autour de la LED. La répartition spatiale de la puissance émise dépend de la forme de la diode LED :
• forme de la partie émissive (point, trait…),
• avec lentille de concentration ou sans,
• diffusante ou non.
Angle d’émission à mi- intensité :
Les fabricants précisent souvent l’angle pour lequel l’intensité lumineuse a été réduite de moitié.le point rouge indique un angle de 10 degrés et le point vert un angle de 50° pour une intensité relative émise de 50%.
Caractéristiques électriques :
Point de fonctionnement et Tension inverse VR:
Dans certains cas, on peut avoir besoin de polariser en inverse la LED. La diode est alors éteinte : elle n’émet plus d’intensité lumineuse. Mais attention, la diode LED ne peut pas supporter des tensions inverses trop importantes comme une diode de redressement par exemple. Les valeurs courantes se situent telles que VR max = ± 3V à 5V (reverse voltage) ; au-delà de ces valeurs il y a endommagement ou destruction du composant. En cas de besoin nous plaçons une diode normale en série avec la LED .
Il est alors extrêmement intéressant d’alimenter la LED en courant pulsé au lieu du courant continu. La valeur crête du courant permet alors d’obtenir des intensités lumineuses importantes. De ce fait nous pouvons :
♦ augmenter l’intensité lumineuse émise à consommation électrique moyenne égale,
♦ Diminuer la consommation électrique tout en obtenant une intensité lumineuse égale,
♦ réduire l’échauffement de la jonction.
Chapitre I : Etude des émetteurs et détecteur de lumière. |
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