Bridgelux mise sur le silicium pour abaisser les coûts de l’éclairage

Pour reproduire le schéma économique de l’industrie des semi-conducteurs d’ordinateur, l’industrie de l’éclairage à LED doit commencer à utiliser le même matériau, affirme Bill Watkins, PDG de Bridgelux.

Bridgelux, le fabricant de solutions d’éclairage à LED indique avoir réussi à produire des puces d’éclairage à LED sur du silicium; cette transition fera baisser les coûts de production de 75% et générera au final des dispositifs d’éclairage à haute efficacité énergétique et meilleur marché.

Nitrure de gallium sur un disque de silicium de 20 cm de diamètre (crédit: Bridgelux)

Bridgelux a l’intention de commencer à fabriquer des diodes électroluminescentes (LED), qui seront incorporées dans des ampoules fabriquées par d’autres entreprises, processus qui devrait prendre deux à trois ans.

Les dispositifs d’éclairage à LED utilisent des semi-conducteurs fabriqués en déposant du nitrure de gallium (GaN) sur un substrat de saphir ou de carbure de silicium. En utilisant du nitrure de gallium sur du silicium, les ingénieurs de Bridgelux ont réussi à obtenir la même qualité d’éclairage et une efficacité énergétique comparable aux produits commerciaux existants, affirme l’entreprise.

Basée dans la Silicon Valley, Bridgelux fabrique pour l’instant ses LED sur des disques de 5 et 10 cm. Cependant, la technologie de traitement du silicium lui permettra d’obtenir des rendements plus élevés en collaborant avec des fabricants de puces de silicium, ce qui fera baisser les coûts de production.

« Nous pouvons collaborer avec un fabricant de semi-conducteurs pour tirer profit de sa fabrication complètement amortie et fabriquer à une échelle de 20 cm, ce qui est probablement impossible à faire sur du saphir, en ne remaniant que très peu les machines existantes », déclare Bill Watkins. « C’est pourquoi les fabricants de semi-conducteurs ont complètement envahi ce domaine: ils veulent mettre ça sur du silicium. »

Bridgelux parvient à obtenir environ 135 lumens par watt, ce qui correspond approximativement à ce qu’était l’efficacité énergétique du nitrure de gallium sur du saphir il y a deux ou trois ans. Pour une ampoule électrique ayant la température de couleur d’un halogène type, cela représente environ 85 lumens par watt, explique Jason Posselt, vice-président du marketing.

Applications d’éclairage général

Pendant des années, les chercheurs ont essayé de mettre du nitrure de gallium sur du silicium, mais il y a des difficultés à faire coexister les deux matériaux, notamment les différences de dilatation thermique. L’un des problèmes courants vient des défauts ou des fissures qui se produisent sur la puce.

Plutôt qu’une seule avancée majeure, les ingénieurs de Bridgelux ont apporté quelques changements au processus de fabrication, précise Jason Posselt. Il reste toujours des points d’ingénierie qui posent problème, mais l’entreprise est convaincue de pouvoir opérer la transition au nitrure de gallium sur du silicium.

Le passage au silicium, que d’autres entreprises ont dans le viseur, pourrait faire baisser considérablement le prix des LED pour l’éclairage général, dans la mesure où les sources d’éclairage à LED coûtent environ deux fois moins cher qu’une ampoule grand public, explique Jason Posselt.

Comme elles sont efficaces sur le plan énergétique et contrôlables, les LED sont déjà adoptées par différents points de vente et d’autres clients commerciaux. L’année dernière, des ampoules à LED conçues pour un usage domestique sont également apparues sur le marché, mais à des prix sensiblement plus élevés que les ampoules traditionnelles.

Il existe des ampoules à LED équivalentes à 40 et 60 watts vendues dans de grands magasins de détail tels que Home Depot et Lowes, dont les prix varient entre 18 et 40 dollars environ. Les fabricants de solutions d’éclairage s’attendent à une baisse régulière du prix des ampoules à LED, dont certaines promettent une durée de vie de 25 ans et ont un rendement énergétique nettement supérieur à celui des ampoules à incandescence. Sur le court terme toutefois, le prix d’achat restera plus élevé que les technologies existantes.

Le passage à un processus de fabrication moins onéreux, couplé à des améliorations continues de l’efficacité énergétique du nitrure de gallium, contribuera à imposer les solutions à LED pour l’éclairage général si le coût d’achat le permet, affirme Jason Posselt. Bill Watkins, ancien PDG du fabricant de disques durs Seagate, estime pour sa part que la technologie de fabrication implique que les fabricants de LED peuvent diminuer leurs prix plus rapidement.

« La quantité et la qualité d’éclairage que vous pouvez désormais obtenir d’une source à LED se sont considérablement améliorées », souligne Bill Watkins. « Désormais, la question porte sur le coût et comment le faire baisser. »