Alors que le marché mondial de l’éclairage LED connaît une croissance sans précédent, portée par les innovations technologiques et les pratiques énergétiques durables, l’industrie se trouve à l’avant-garde d’une révolution de l’éclairage.
Cet article examine les avantages critiques, les applications et l’importance commerciale de la technologie LED, offrant une analyse complète adaptée aux professionnels B2B cherchant à capitaliser sur le potentiel de transformation de ce secteur en pleine expansion.
Table des matières
Taille du marché et points de croissance
Paramètres de base des LED
Derniers développements
Pour aller plus loin
Taille du marché et points de croissance
Le marché mondial de l'éclairage LED a atteint 814.8 milliard USD en 2023 et devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 11.0 % de 2023 à 2030.
Selon le dernier rapport de l'industrie LED de TrendForceLe marché mondial des LED devrait reprendre sa croissance en 2024, avec une production prévue de 130 milliards USD et un taux de croissance annuel de 3 %.
Prévue pour réduire la consommation énergétique de l'industrie de l'éclairage de 30 % d'ici 2030, la technologie LED constitue la pierre angulaire des pratiques énergétiques durables, avec le potentiel de modifier considérablement le paysage futur de l'éclairage aux États-Unis et dans le monde.
D’ici 2035, les LED devraient dominer le marché de l’éclairage, avec des économies d’énergie projetées équivalant à la production de plus de 92,000 XNUMX mégawatts de centrales électriques par an, démontrant ainsi leur rôle essentiel dans la conservation et l’efficacité énergétique.
Cette croissance est principalement tirée par la reprise progressive de la demande du marché dans des domaines tels que l’éclairage et les écrans automobiles, l’éclairage général, les écrans LED, les LED UV/infrarouges et les avancées de la technologie Micro LED appliquée aux grands dispositifs d’affichage et aux montres.
En outre, les acteurs du marché proposent une large gamme de produits LED tels que des bandes LED, des ampoules LED et des tubes LED pour cibler différents publics potentiels, soutenant ainsi la croissance de l'industrie de l'éclairage LED.
Dans le secteur automobile, la demande d'écrans LED connaît une augmentation notable, notamment grâce aux avancées des technologies de pointe telles que les phares adaptatifs, les mini-feux arrière à LED, les feux arrière traversants, l'éclairage ambiant et les mini-écrans rétroéclairés à LED. On prévoit que la valeur du marché des LED automobiles atteindra 3.4 milliards USD cette année.
De plus, la technologie Micro LED sera progressivement appliquée dans des domaines tels que les lampes de lecture intérieures, les boutons rotatifs et les écrans transparents, avec une expansion supplémentaire prévue dans les affichages tête haute et les affichages sur vitres de voiture d'ici 2026-2027.
Sur le marché des LED UV, les fabricants continuent d'introduire des produits de stérilisation et de purification à haute puissance, qui devraient pénétrer progressivement les marchés des appareils électroménagers et de la stérilisation dynamique de l'eau à partir du second semestre de cette année jusqu'en 2026. Par rapport aux lampes UV traditionnelles, les LED UV offrent une durée de vie des produits plus longue et des conceptions optiques plus simples, attirant ainsi une attention généralisée.
Le domaine de l’éclairage agricole connaît également des progrès rapides avec la baisse du coût des produits d’éclairage des plantes, ce qui entraîne une demande accrue dans les pays d’Europe centrale et orientale comme la République tchèque et la Pologne.
Parallèlement, les investissements dans les technologies d’éclairage des plantes sont en hausse en Asie et dans les régions de haute latitude d’Europe du Nord, dans le but d’atténuer les impacts à long terme de l’hiver sur l’approvisionnement alimentaire. D’ici 2024, cela devrait entraîner une croissance significative du marché des LED pour l’éclairage des plantes.
Paramètres de base des LED
Pour bien comprendre les LED, nous devons commencer par examiner leurs paramètres électriques, leurs limites d'application et les indicateurs pertinents pour les luminaires. Cela aidera les détaillants à sélectionner les bonnes options pour une gamme d'applications.
Paramètres électriques des LED au niveau microscopique
1. Distribution spectrale et longueur d'onde maximale : La lumière émise par une LED n'a pas une seule longueur d'onde ; elle est plutôt composée de plusieurs longueurs d'onde, une longueur d'onde (λ0) ayant l'intensité maximale, appelée longueur d'onde de pointe.
2. Intensité lumineuse (IV) : Il s'agit de l'intensité lumineuse émise par une LED, généralement mesurée dans la direction normale (ou le long de l'axe pour les LED cylindriques). Elle est exprimée en candelas (cd) lorsque l'intensité de rayonnement dans cette direction est de 1/683 W/sr.
3. Bande passante spectrale (Δλ) : Il représente la pureté du spectre de la LED, indiquant la séparation entre deux longueurs d'onde correspondant à la moitié de l'intensité maximale.
4. Angle de demi-intensité (θ1/2) et angle de vue : θ1/2 fait référence à l'angle entre la direction de la moitié de la valeur d'intensité et l'axe d'émission (direction normale) de la LED.
5. Courant de fonctionnement direct (IF) : Il s'agit de la valeur du courant direct lorsque la LED émet normalement de la lumière. Pour des raisons de sécurité, le courant réel (IF) doit être inférieur à 0.6 IFm.
6. Tension de service directe (VF) : La tension de fonctionnement spécifiée dans la fiche technique est obtenue à un courant direct donné. Elle est généralement mesurée à IF=20mA et varie de 1.4 à 3V pour les LED.
Paramètres de limite d'application liés aux LED
1. Dissipation de puissance admissible (Pm) : Valeur maximale obtenue en multipliant la tension continue directe aux bornes de la LED par le courant qui la traverse. Le dépassement de cette valeur peut entraîner une surchauffe et endommager la LED.
2. Courant continu direct maximal (IFm) : Courant continu direct maximal autorisé. Le dépassement de cette valeur peut endommager la diode.
3. Tension inverse maximale (VRm) : La tension inverse autorisée est dans la plage maximale. Le dépassement de cette valeur peut provoquer une panne et endommager la LED.
4. Environnement d'exploitation (topm) : Plage de températures dans laquelle la LED peut fonctionner normalement. Un fonctionnement en dessous ou au-dessus de cette plage de températures réduit considérablement l'efficacité.
Indicateurs relatifs aux luminaires LED
1. Efficacité lumineuse : Il s'agit du rapport entre le flux lumineux net (en lumens) émis par un luminaire et la puissance d'entrée (en watts) mesurée en lm/W. Les LED blanches froides avec une température de couleur de 5000 XNUMX K ou plus ont généralement une efficacité lumineuse plus élevée.
2. Indice de rendu des couleurs (IRC) : Il caractérise la capacité de rendu des couleurs des objets par une source lumineuse par rapport à une source lumineuse de référence standard (lumière du jour ou lampe à incandescence). Un IRC plus élevé signifie une meilleure capacité de rendu des couleurs.
3. Température de couleur corrélée (CCT) : Il s'agit de l'apparence de couleur de la lumière émise par une source par rapport à celle d'un radiateur à corps noir à une température particulière, mesurée en Kelvin (K).
La classification des LED englobe divers aspects
1. En fonction de la couleur d’émission : Rouge, orange, vert, bleu, etc., certaines LED contenant même des puces de deux ou trois couleurs.
2. En fonction des caractéristiques de la surface d'émission : circulaire, carrée, rectangulaire, à émission superficielle, à émission latérale, etc.
3. En fonction de la distribution angulaire de l’intensité lumineuse : Types à haute directivité, standard et diffus.
En termes de structure, les LED sont disponibles en différents types, tels que l'encapsulation époxy, l'encapsulation époxy à base métallique, l'encapsulation époxy à base céramique et l'encapsulation verre. De plus, les LED peuvent être classées en luminosité ordinaire et ultra-haute luminosité en fonction de l'intensité lumineuse et du courant de fonctionnement.
Pour les tests, les LED ordinaires peuvent généralement être testées pour leurs caractéristiques électriques à l'aide d'un multimètre, tandis que les LED infrarouges nécessitent des dispositifs photosensibles supplémentaires pour les tests, car la lumière infrarouge est invisible à l'œil humain.
| Matériau LED | Formule chimique | Couleur |
| Arséniure d'aluminium et de gallium, Arséniure de gallium, Phosphure d'arséniure de gallium, Phosphure d'indium et de gallium, Phosphure d'aluminium et de gallium (oxyde de zinc dopé) | AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP:ZnO | Rouge et infrarouge |
| Phosphure d'aluminium et de gallium, nitrure d'indium et de gallium/nitrure de gallium, phosphure de gallium, phosphure d'indium et de gallium-aluminium, phosphure d'aluminium et de gallium | InGaN/GaN, GaP, AlGaInP, AlGaP | et une transition qui soit juste. |
| Phosphure d'aluminium et d'indium, Arséniure de gallium, Phosphure, Phosphure d'indium et de gallium-aluminium, Phosphure de gallium | GaAsPAlGaInP, AlGaInP, GaP | Haute luminosité orange-rouge, orange, jaune, vert |
| Phosphate d'arséniure de gallium | GaAsP | Rouge, orange, jaune |
| Phosphure de gallium, Séléniure de zinc, Nitrure d'indium et de gallium, Carbure de silicium | GaP ZnSe InGaN SiC | Rouge, jaune, vert |
| Nitrure de gallium | GaN | Vert, vert émeraude, bleu |
| Nitrure d'indium et de gallium | InGaN | Proche UV, bleu-vert, bleu |
| Le carbure de silicium | SiC | Bleu |
| Silicium (comme substrat) | Si | Bleu |
| Saphir (comme substrat) | Al2O3 | Bleu |
| Séléniure de zinc | ZnSe | Bleu |
| Diamond | C | Lumière ultraviolette |
| Nitrure d'aluminium, nitrure d'aluminium et de gallium | AlN AlGaN | La longueur d'onde est la lumière ultraviolette allant de loin vers près |
Derniers développements
Différents domaines d'application
Comparaison des technologies : LED et OLED sont deux technologies d'affichage largement utilisées avec des caractéristiques distinctes, entraînant des différences dans leurs domaines d'application.
Les écrans LED sont largement utilisés dans les panneaux d'affichage extérieurs, les grands écrans et les lieux publics en raison de leur luminosité et de leur durabilité, ce qui leur confère un avantage dans les environnements lumineux.
D'autre part, les écrans OLED trouvent une large application dans les petits appareils et l'électronique grand public tels que les smartphones, les tablettes et les téléviseurs. La conception ultra-mince et l'excellente qualité d'image des écrans OLED en font le choix privilégié pour les produits électroniques haut de gamme.
Technologie d'affichage de nouvelle génération
Le Micro-LED se distingue par sa haute résolution, sa faible consommation d'énergie, sa luminosité élevée, son contraste élevé, sa saturation des couleurs éclatantes, son temps de réponse rapide, son profil fin et sa longue durée de vie. Il consomme jusqu'à 10 % de l'énergie des écrans LCD et 50 % de celle des écrans OLED, ce qui le positionne comme la technologie d'affichage de nouvelle génération attendue par l'industrie.
Similaire à la LED, la Micro-LED présente une structure semi-conductrice typique composée de matériaux semi-conducteurs à bande interdite directe. La puce semi-conductrice est composée d'un semi-conducteur de type P où les trous dominent et d'un semi-conducteur de type N où les électrons prédominent. Lorsqu'un courant traverse la puce via des conducteurs, les électrons sont poussés vers la région P, où ils se recombinent avec les trous, émettant de l'énergie sous forme de photons.
La longueur d'onde principale du spectre Micro-LED est d'environ 20 nm de lumière ultraviolette, offrant une saturation des couleurs extrêmement élevée. Par rapport aux dispositifs LED traditionnels, la nouvelle Micro-LED est passée d'une taille typique de 300 à 1000 1 micromètres à 100 à XNUMX micromètres, ce qui permet une plus grande quantité d'intégration sur la même surface de puce. En raison des caractéristiques d'émission de lumière inhérentes à la LED, la Micro-LED améliore considérablement l'efficacité de conversion de la lumière en électricité, ce qui permet la conception d'écrans à faible consommation d'énergie ou à haute luminosité.
La micro-LED implique l'amincissement, la miniaturisation et la mise en réseau de structures LED, avec des dimensions d'environ 1 à 100 micromètres. Par la suite, les micro-LED sont transférées en masse sur des substrats de circuit, qui peuvent être rigides ou flexibles et transparents ou opaques. Enfin, un processus de dépôt physique est utilisé pour compléter la couche protectrice et l'électrode supérieure, permettant l'encapsulation du substrat supérieur.
La start-up américaine spécialisée dans les écrans Micro LED Q-Pixel a annoncé le développement réussi de l'écran Micro LED à matrice active de la plus haute résolution au monde. Cet écran affiche une densité de pixels allant jusqu'à 6800 PPI, avec des dimensions de 1.1 cm x 0.55 cm et une résolution de 3K x 1.5K.
Expansion dans d’autres domaines d’application
Outre les innovations technologiques, l'expansion des LED vers d'autres domaines d'application est prévisible. Le potentiel de réglage indépendant des couleurs des LED permet d'ajuster les performances d'émission en fonction des différents besoins. Un tel éclairage à contrôle spectral peut s'adapter aux réponses physiologiques humaines, l'éclairage LED intensif ayant un impact croissant dans le domaine médical, aidant à améliorer la concentration ou le sommeil, à soulager les tensions musculaires ou à traiter les maladies de la peau.
De plus, l'éclairage à semi-conducteurs à longueur d'onde spécifique devrait stimuler la photosynthèse et optimiser la croissance des cultures en serre. Grâce au développement continu de la rentabilité et des performances dans le domaine des LED, nous sommes prêts à bénéficier de nouveaux produits LED.
Pour aller plus loin
La technologie LED a grandement amélioré divers aspects de notre vie, ce qui a donné naissance à un marché de grande envergure et à de nombreuses applications. Les avancées récentes révèlent également son énorme potentiel dans des secteurs tels que la santé et l'agriculture. Le dernier développement de la technologie Micro-LED évolue rapidement et est sur le point d'enrichir davantage notre vie.
Cet article de blog fournit également une compréhension fondamentale et complète des principes qui sous-tendent l’éclairage LED et des paramètres clés à prendre en compte lors de la sélection de produits connexes, tels que l’efficacité lumineuse, le rendu des couleurs et la température de couleur, essentiels pour choisir les meilleures options du marché pour vos acheteurs.
