1.1 Définition
Une diode électroluminescente, abrégée sous les sigles DEL ou, plus couramment, LED (pour light-emitting diode) est un composant électronique 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 monochromatique incohérent à partir d’une transformation d’énergie.
La première LED à spectre visible a été inventée par l’américain Nick Holonyak Jr. en 1962. Cette invention lui a valu le Prix LEMELSON Mit en 2004.
1.2 Evolution: de la LED à la TV led
Depuis l’invention des premières LED, leurs performances ont beaucoup évolué. Depuis plusieurs annnées, les chercheurs pensaient devoir se limiter à trois couleurs de diode : le rouge, le jaune et le vert. La diode bleue a été inventée en 1990 par le Dr. Shuji Nakamura (de la société Nichia).
Cette innovation a permis la mise au point de la diode blanche, qui a permis de nouvelles applications majeures, notamment dans le domaine de l’éclairage. Par ailleurs, le rendement lumineux des diodes (c’est-à-dire le rapport entre le flux lumineux émis et la puissance électrique consommée) n’a cessé de progresser depuis les années 1960, grâce à l'utilisation de nouveaux matériaux. Ce rendement, qui s'exprime en lumens par Watt (lm/W), est variable selon le type de diode de 20 à plus de 100 lm/W. A long terme, les chercheurs pensent aboutir à un rendement lumineux de l'ordre de 300 lm/W.
Peu gourmande en énergie, elle possède une bonne résistance aux chocs et une grande durée de vie. On en trouve dans des réveils, des lampes torches ou encore sur les phares de certaines automobiles.
Aujourd’hui, ce sont les constructeurs de téléviseurs qui s’en emparent. La technologie LCD est à peu près stabilisée, mais les technologies de rétroéclairage sont en mutation avec l'apparition des leds. Elles sont stratégiques, car c'est d'elles que dépendent la justesse des couleurs, le contraste et la fluidité des images. Sans compter sur les différences de consommation éléctriques.
Il s'agit de petites diodes électroluminescentes qui tapissent l'arrière de la dalle LCD, en étant divisées en plusieurs groupes. Reliées à un circuit de commande, elles s'éteignent ou s'allument, soit uniformément, soit par zones. Il s'agit donc d'un véritable rétro-éclairage dynamique. Ce qui permet de renforcer le niveau de noir à certains endroits précis de l'écran, de réguler de manière plus fine les contrastes et d'élargir ainsi le gamut.
Les LED ne sont pas réellement une catégorie comme le sont les LCD et les plasmas. Elles sont en réalité un cas particulier de LCD. En effet, les TV LCD sont constituées d'une dalle à cristaux liquides qui composent les points et les couleurs de l'image. Un éclairage situé derrière la dalle va rendre l'image lumineuse et visible. Dans le cas d'un LCD classique ,cet éclairage est confié à des tubes néon. Dans le cas ''dit'' à LED, ce sont des diodes qui remplacent les tubes néon. Pour être précis, on devrait donc parler de LCD à LED ou de LCD à rétro-éclairage à LED. Le LED n'est donc rien d'autre qu'un système de rétro-éclairage et pas une technologie d'affichage comme l'est le LCD.
Il existe des cas différents dans le remplacement des tubes par des diodes Led. Premier cas: on va vouloir profiter du rendement énergétique de la LED afin d’avoir une consommation limitée et des retombées écologiques favorables. Dans ce cas le nombre de diodes restera limité et elles seront souvent placées sur les côtés de l’écran plutôt que derrière. Deuxième cas: cela consiste à tirer profit au maximum de cette technologie et en particulier de pouvoir grâce à un très grand nombre de LED, définir des zones qui seront prises en compte numériquement pour augmenter artificiellement le contraste.
Il existe 3 types de rétro-éclairage à led:
- Ces LED sont parfois blanches et se situent autour de la dalle LCD et donc dans les bords du cadre. Les leds sont alignées par rangées et la lumière est répartie sur la surface de l'écran grâce à des diffuseurs. On parle de ''Edge LED'', edge signifiant côté en anglais. Ceci permet de réduire l'épaisseur du téléviseur et de descendre sous les 3 cm.
- Les LED sont blanches et situées derrière toute la surface de la dalle LCD (on parle de Local-Dimming). Les leds peuvent être allumées indépendamment les unes des autres. Ceci permet d'améliorer l'homogénéité de la luminosité, et d'optimiser le contraste.
- Enfin, c'est parfois une association de trois LED (RVB : rouge, verte et bleue) qui produit la lumière blanche du rétro-éclairage. Il s'agit d'une variante du panneau de leds en local dimming. Cette triple source de couleur permet à l'écran de restituer un spectre colorimétrique beaucoup plus étendu.
- Epaisseur réduite : les écrans LED autorisent une diminution notable de l’épaisseur de l’écran. D’un point de vue esthétique, cela permet d’accrocher le téléviseur sur un mur.
- Les ampoules LED consomment moins que les tubes fluorescents.
- Un meilleur contraste. Grâce à leur petite taille, les sources d’éclairage LED sont moins sensibles à la diffusion. Du coup, les noirs deviennent plus profonds et le contraste augmente, mais de façon qualitative.
- La matrice de minuscules ampoules LED garantit une meilleure homogénéité de la luminosité sur la dalle.
- Capacité à reproduire des couleurs très saturées : l’espace colorimétrique restreint des écrans LCD est élargie grâce à la technologie LED.
Son principal atout est de proposer des noirs plus profonds que ceux de la technologie LCD classique basée sur le tube néon. Avec les anciens tubes fluorescents, il y a inévitablement un effet de diffusion de la lumière même là où les pixels sont complètement noirs, cela à cause de la diffusion de la lumière d’un pixel à l’autre.