Des scientifiques de l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST) et de la Cité des sciences et technologies du roi Abdulaziz (KACST) en Arabie saoudite ont développé une technologie de nano-revêtement innovante qui peut améliorer considérablement l'efficacité énergétique des lampadaires à LED et réduire les émissions de carbone, ce qui est d'une grande importance pour l'industrie de l'éclairage.
L'étude, publiée dans la revue Light: Science & Applications, montre que si elle est appliquée aux États-Unis seulement, elle peut réduire plus de 1,3 million de tonnes d'émissions de dioxyde de carbone chaque année, ce qui a un effet positif sur l'amélioration de la consommation mondiale d'énergie d'éclairage.
L'éclairage est une source majeure de consommation d'énergie, représentant environ 20 % de la consommation mondiale d'électricité et près de 6 % des émissions de gaz à effet de serre. L'éclairage public représente également 1 à 3 % de la demande mondiale d'électricité, ce qui pèse sur les municipalités. Bien que les LED soient des sources lumineuses efficaces, environ 75 % de l'énergie est convertie en chaleur lors de leur fonctionnement, ce qui a un impact négatif sur l'efficacité lumineuse et la durée de vie des lampes. Les températures élevées réduisent non seulement l'efficacité lumineuse, mais aussi la durée de vie des lampes. Par conséquent, une gestion thermique efficace est essentielle pour améliorer les performances des LED.
La clé du développement de l'équipe de recherche réside dans un nanomatériau appelé nanoPE (polyéthylène nanoporeux). Ce matériau est fabriqué à partir de polyéthylène ordinaire et un procédé spécial permet de réaliser des trous de seulement 30 nanomètres (environ un millième de cheveu). Sa particularité réside dans sa capacité à permettre une pénétration efficace (plus de 80 %) de la lumière infrarouge (principale source de rayonnement thermique) tout en réfléchissant efficacement la lumière visible (plus de 95 %), ce qui permet d'optimiser l'effet (lumineux).
Afin de maximiser l'efficacité du nanoPE, les chercheurs ont proposé d'installer des lampadaires LED recouverts de ce matériau à l'envers. Ainsi, l'énergie thermique (lumière infrarouge) générée par la lampe peut pénétrer en douceur dans le nanoPE et se dissiper vers le ciel, tandis que la lumière visible nécessaire à l'éclairage vers le bas est réfléchie vers le sol. Cette conception est totalement différente de celle des LED traditionnelles, qui emprisonnent l'énergie thermique et dont la tête de lampe est orientée vers le bas. Il s'agit d'une avancée technologique majeure dans le domaine de l'éclairage.
Les résultats expérimentaux ont confirmé qu'après l'application du revêtement en nano-polyéthylène, la température de la LED a été réduite de 7,8 °C en laboratoire et de 4,4 °C en extérieur, tandis que l'efficacité lumineuse a augmenté d'environ 5 % et 4 % respectivement. Le professeur Qiao Qiang, responsable de l'étude, a souligné que même une petite amélioration de l'efficacité lumineuse peut avoir un impact considérable sur le développement durable lorsqu'elle est appliquée à grande échelle. Le Dr Hussam Qasem, co-auteur, estime également que cette conception améliore considérablement la dissipation thermique tout en maintenant une efficacité lumineuse élevée, et constitue une solution potentielle pour un éclairage durable, qui devrait être largement utilisée dans le domaine de l'éclairage à l'avenir.
