Development of white light source based on laser diode and suitable phosphor

Développement d'une source de lumière blanche grâce au couplage d'une diode laser et d'un luminophore adaptés

Ada Czesnakowska (1)

1 LAPLACE - LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie

In past few years InGaN-based semiconductors have attracted much more attention for application in solid-state lighting sources. Recently, their usage is constantly increasing on worldwide market. High-brightness white LEDs have been used due to their size, long life and energy saving. However, LEDs used in light sources suffer from a loss in external quantum efficiency as an operating current increases. This loss may lead to a shift in peak emission wavelength and broadening of emission spectrum. Laser diodes, in contrary to LEDs, do not suffer this loss. The output power increases linearly with injection current. Moreover, they can reach higher luminosity, for the same power, than LEDs. Additionally, laser-based devices can be operated in reflection mode, allowing for the phosphor to be placed on a reflection substrate that may also act as a heat sink to effectively dissipate heat away from the phosphor.

Ces dernières années les semi-conducteurs à base de InGaN sont devenus attractifs pour des applications d'éclairage. Les sources blanches à base de LED sont de plus en plus utilisées en raison de leur petite taille, leur longue durée de vie et leur faible consommation d'énergie. Malheureusement les LED utilisées dans ces dispositifs subissent une perte de rendement quantique externe quand leur courant d'alimentation augmente. Ceci se traduit par un décalage du maximum d'émission ainsi qu'un élargissement spectral. Ces variations d'émission impactent la conversion de lumière bleue en lumière blanche, ce qui diminue l'efficacité du procédé. Une méthode alternative pour obtenir de la lumière blanche en travaillant à forte puissance serait l'utilisation de diodes laser (DL) à la place des LED. Contrairement aux LED, elles sont moins affectées par les pertes d'efficacité. La puissance lumineuse et le rendement quantique externe des diodes laser augmentent linéairement avec le courant d'alimentation, ce qui maintient la stabilité de la lumière blanche produite.

Mots clés: LED; Laser diode; Phosphor; YAG; Nitride

Mots clés: LED; Diode laser; Luminophore; YAG; Nitride

Domaines: Energie électrique

Ada Czesnakowska. Development of white light source based on laser diode and suitable phosphor. Electric power. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2018. English. ⟨NNT : 2018TOU30180⟩. ⟨tel-02325596⟩