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Tous les procédés dans lesquels la lumière est convertie en énergie ou l'énergie en lumière sont regroupés sous le terme « optoélectronique » et font partie intégrante de la microélectronique. Découvrez dans notre guide où sont utilisés les systèmes optoélectroniques et en quoi les composants actifs diffèrent des composants passifs.
Le terme « optoélectronique » est composé des deux mots « optique » et « électronique des semi-conducteurs ». Il s'agit d'un terme générique désignant les procédés et instruments permettant de convertir la lumière en énergie électrique ou inversement. Un détecteur de mouvement IR est un exemple typique d'application optoélectronique : le détecteur émet en permanence un rayonnement infrarouge invisible pour l'œil humain. Si le capteur IR détecte un mouvement, une lampe ou une caméra peut par exemple s'allumer ou une porte coulissante s'ouvrir automatiquement. Dans ce cas, le mouvement est détecté optiquement, puis converti en un signal électrique. Du côté optique d'un tel composant, il est également possible d'utiliser des LED normales, des rubans LED, des lasers ou des LED UV.
Le diagramme montre la gamme de fréquences du rayonnement électromagnétique que l'œil humain perçoit comme de la lumière de différentes couleurs. La courbe de sensibilité montre que la sensibilité de l'œil à la lumière est la plus élevée pour la couleur verte. Les fréquences plus élevées avec une longueur d'onde plus courte (lumière UV) et les fréquences plus lentes avec une longueur d'onde plus longue (lumière IR) ne peuvent plus être détectées par l'œil.
Notre environnement regorge d'appareils utilisant des technologies optiques. Aujourd'hui, presque tous les salons et bureaux sont équipés d'un écran plat moderne. Les pixels individuels de l'écran sont commandés par des signaux électriques et, ensemble, ils forment une image nette. Dans les lecteurs DVD et Blu-Ray, en revanche, le support de données est balayé par un laser, les informations image et son enregistrées sont lues, puis converties en un signal binaire par des composants électroniques. Cette technologie est également utilisée dans les scanners que l'on trouve à toutes les caisses des supermarchés : ceux-ci effectuent un balayage optique des codes-barres apposés sur chaque emballage. Dans ce cas également, la conversion en un signal binaire est effectuée, qui est comparée à une base de données en quelques fractions de seconde afin de déterminer le prix actuel. Dans un système optique tel qu'une barrière lumineuse, l'interruption d'un faisceau lumineux permet par exemple d'ouvrir ou de fermer une barrière ou un portail. Les fibres optiques, la commande des éclairages LED et l'ensemble de la technologie laser relèvent également de l'optoélectronique.
Les composants optoélectroniques peuvent être divisés en composants actifs et passifs. Tous les systèmes qui émettent un rayonnement électromagnétique dans le domaine visible ou invisible font partie des composants actifs. En règle générale, différents types de LED sont utilisés à cet effet. Outre les écrans et les affichages, toutes les LED normales, les capteurs infrarouges, les émetteurs UV et les diodes laser font partie des composants optiques actifs. Les composants optiques passifs ne génèrent pas de rayonnement, mais peuvent traiter la lumière visible et invisible. Les composants correspondants sont, par exemple, les récepteurs de rayons infrarouges, les phototransistors et photodiodes.
Le coupleur optique occupe une place particulière parmi les composants optoélectroniques. Il s'agit d'un composant qui fonctionne de manière active et passive. Un coupleur optique se compose généralement d'une LED et d'une photodiode. Le signal électrique entrant est converti en impulsions lumineuses et directement reçu par la photodiode.
Il est ensuite reconverti en signal électrique. Les optocoupleurs ont de multiples applications dans le domaine de l'électronique. Ces composants sont utilisés chaque fois qu'une séparation galvanique entre l'entrée et la sortie ou un déparasitage du signal est nécessaire. Un système à optocoupleur est capable de transmettre aussi bien des signaux analogiques que numériques.
Le choix des composants optoélectroniques dépend du domaine d'application concerné. Les capteurs infrarouges sont par exemple adaptés aux détecteurs de mouvement, tandis que les barrières lumineuses peuvent également fonctionner avec des diodes laser. En ce qui concerne les sources lumineuses, vous avez le choix entre des LED normales, des mini-ampoules et des LED haute puissance. Lors de l'utilisation de LED, il faut veiller à disposer d'une alimentation électrique adaptée, qui est idéalement réalisée à l'aide de cartes d'alimentation LED spéciales.
Notre conseil pratique : Réduire le courant d'entrée maximal admissible pour les optocoupleurs !
Comme les optocoupleurs ne comportent aucune pièce mobile, ils ne sont soumis à aucune usure. Cependant, la source lumineuse intégrée vieillit et émet moins de lumière au fil du temps. Pour contrer ce processus de vieillissement, il est recommandé de ne pas utiliser le courant d'entrée maximal admissible, mais d'utiliser l'optocoupleur avec un courant plus faible.
Qu'entend-on par photonique ?
La photonique est une branche de la physique qui s'intéresse principalement à l'utilisation de l'énergie rayonnante. Le photon, qui donne son nom à la photonique, est le composant principal du rayonnement électromagnétique.
Quelle est la différence entre une lumière normale et un rayon laser ?
Une source lumineuse normale émet des ondes lumineuses qui se propagent dans toutes les directions. Un rayon laser, en revanche, concentre les ondes lumineuses en un faisceau ciblé, dans lequel la dispersion est réduite au minimum. De plus, toutes les ondes lumineuses d'un rayon laser ont la même couleur et, contrairement à la lumière normale, une longueur d'onde commune.
En quoi le rayonnement infrarouge diffère-t-il du rayonnement UV ?
La différence réside dans la longueur d'onde. Alors que le rayonnement infrarouge a une longueur d'onde comprise entre 780 nm et 1 mm, celle du rayonnement UV est comprise entre 400 nm et 100 nm.
Quels sont les avantages des écrans LCD ?
Sans les écrans LCD, les appareils tels que les smartphones, les appareils photo numériques ou les tablettes ne pourraient pas exister. Ces écrans peuvent être fabriqués dans de petits formats et ne prennent pas beaucoup de place grâce à leur faible hauteur. À cela s'ajoutent une faible consommation d'énergie et une image sans scintillement ni distorsion. Un écran LCD émet beaucoup moins de rayonnements qu'un ancien écran cathodique, par exemple. Au début du développement des écrans LCD, on devait encore faire face à des temps de réponse longs et à un faible contraste. Ces problèmes ont été résolus sur les écrans modernes.