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Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13039 (2023) Citer cet article

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Un phénomène connu sous le nom de « fuite de lumière bleue » provoqué par la surchauffe des LED pcW a été récemment identifié et constitue un risque pour les utilisateurs. Cette étude se concentre sur la recherche et l’optimisation d’une solution pour résoudre ce problème. Pour résoudre le problème de la surchauffe et des fuites de lumière bleue, nous avons exploré l’application d’un matériau thermochromique spécifique appelé nanocellulose cristalline (CNC). Nous avons introduit la CNC à l'intérieur de la lentille époxy des LED blanches. Il est important de noter que dans des conditions standard, la CNC a un impact négligeable sur les propriétés optiques de la lumière blanche émise. Cependant, lorsque des conditions de surchauffe surviennent, entraînant une fuite de lumière bleue, l'augmentation de la température déclenche un effet d'assombrissement dans la CNC. Ce comportement thermochromique de la CNC lui permet d'absorber fortement la lumière bleue, entraînant une suppression significative du flux lumineux de sortie. En conséquence, la lampe s'assombrit, ce qui empêche non seulement les yeux de l'utilisateur d'être exposés à une lumière bleuâtre nocive, mais sert également d'indicateur du vieillissement de la pcW-LED. En mettant en œuvre la CNC comme matériau réactif dans la conception de LED blanches, cette étude propose une solution pratique et efficace pour atténuer les effets négatifs des fuites de lumière bleue provoquées par la surchauffe. Cette amélioration améliore la sécurité et le confort des utilisateurs tout en fournissant également un système d'alerte précoce pour le vieillissement des pcW-LED.

L'éclairage à semi-conducteurs (SSL) utilisant la source de lumière blanche constituée de diodes électroluminescentes blanches converties au phosphore (pcW-LED) a montré des propriétés telles qu'une efficacité énergétique élevée, une réponse rapide, un rendu des couleurs approprié, une longue durée de vie et un faible coût1, 2,3,4,5,6. La lumière blanche peut être générée sur la base de dichromatiques, trichromatiques et tétrachromatiques2. La méthode la plus simple, la plus efficace et la plus largement utilisée consiste à utiliser une puce LED bleue pour exciter le phosphore jaune à conversion descendante de YAG:Ce, le mélange de sortie de lumière bleue et jaune provoquera la perception « blanche » pour les yeux humains2. Parmi les recherches liées aux PCW-LED, les problèmes de faible répartition spatiale de l'uniformité des couleurs, de faible indice de rendu des couleurs (IRC), de risque de lumière bleue, de dépendance à la température de l'efficacité et de performance des couleurs ont été attirés par de nombreux scientifiques et rapportés dans de nombreux articles7. ,8,9,10,11,12,13,14,15,16. Récemment, les phénomènes de fuite bleue qui se produisent pendant le processus de fonctionnement des LED pcW ont été rapportés par Sun et al. dans un rapport en 202217. Le phénomène de fuite bleue est défini par une diminution significative de l'émission jaune du phosphore et une diminution peu importante de la lumière bleue provenant de la puce. Ainsi, la valeur corrélée de la température de couleur (CCT) liée au rapport Bleu/Jaune augmente considérablement. Les raisons de l’émission de lumière bleuâtre sont liées à l’effet de surchauffe provenant de la limitation de l’efficacité quantique interne et de la perte de Stoke du phosphore18,19,20. Il existe de nombreux rapports sur l’effet de la lumière bleue sur le tissu rétinien des yeux humains21,22,23,24. Les yeux humains sont confrontés à des risques en matière de visualisation, d’éclairage sain et de sécurité photobiologique. Certains efforts ont été déployés pour réduire l'effet négatif de la lumière bleue sur la sécurité biologique, la visualisation et la qualité du sommeil des humains25,26,27,28. Plusieurs études ont proposé des solutions pour la gestion thermique des pcW-LED. Yang et coll. rapporté que, sur la base de l'auto-compensation entre l'efficacité d'excitation et l'efficacité de conversion des luminophores, la stabilisation du CCT dans les pcW-LED peut être obtenue29. Dans une étude connexe, Yang et al. a proposé une approche pratique pour mesurer les températures du phosphore dans les pcW-LED en fonctionnement, ce qui peut aider à obtenir des informations sur les conditions thermiques permettant de contrôler l'effet thermique dans les pcW-LED30. Sun et coll. protection de circuit conçue pour améliorer la sécurité photobiologique des yeux humains contre les LED pcW en cas de surchauffe17.