Gallium : Héros méconnu de la vie moderne ?

Image : https://en.wikipedia.org/wiki/LED_lamp

Les amis,

En dehors des murs d'Indium Corporation, peu de gens entendent probablement le mot "gallium" prononcé très souvent. Pourtant, d'une manière importante, le gallium est fondamental dans la vie moderne : l'éclairage.

De la nuit des temps préhistoriques jusqu'aux alentours de 1900, les gens vivaient dans l'obscurité. L'éclairage est probablement le seul aspect de la vie moderne que nous tenons pour acquis. Ce fait m'a été révélé lorsque j'ai regardé le film The Man Who Invented Christmas. Ce film est un conte d'après le chant de Noël de Charles Dickens, A Christmas Carol. Dans une intrigue parallèle au film, Dickens aide l'un de ses proches qui écrit son propre roman. Ce proche se plaint que Dickens ne lui donne pas assez de bougies. Il était difficile d'être écrivain dans les années 1840 à Londres sans bougies en suffisance, surtout en hiver, quand la lumière du jour est si courte. Toute forme d'éclairage avant 1900 était extrêmement coûteuse, un gallon (3,75 litres) d'huile de baleine coûtait environ 250 $ en argent actuel.

Le développement par Edison de l'éclairage à incandescence rendu possible en 1880 a été une percée énorme qui a également permis le développement d'un réseau électrique. Au début des années 1900, l'éclairage électrique est devenu courant et relativement peu coûteux, mais seulement 3 à 5 % de l'énergie consommée par une lampe à incandescence produit de la lumière, le reste de l'énergie étant gaspillée en chaleur. L'éclairage à fluorescence est beaucoup plus efficace, mais le champion de l'efficacité est l'éclairage à Diode électroluminescente (DEL). Pour obtenir la quantité de lumière d'une lampe à incandescence de 40 watt, une lampe fluocompacte n'a besoin que de 11 watt et une DEL que de 7 watt.  Une fluocompacte dure environ 7 fois plus longtemps qu'une ampoule à incandescence de 1 200 heures, mais encore une fois la DEL est la championne à plus de 25 000 heures de fonctionnement. Dans la plupart des cas, il s'agit en fait de la durée d'une vie. Ni les fluocompactes ni les premières DEL n'avaient un rendu des couleurs agréable, les deux ayant une teinte bleuâtre vive. Cependant, les récentes avancées dans le domaine des DEL permettent aux ampoules d'avoir un rendu des couleurs aussi agréable qu'une ampoule à incandescence. Voir la figure 1 pour une comparaison des atouts de ces différents types d'éclairage.

Figure 1. La DEL est la plus efficace, la plus durable et la plus rentable de toutes les sources d'éclairage.

L'éclairage représente environ 7 % de toute l'électricité consommée aux États-Unis. Ainsi, à mesure que les DEL deviennent plus courantes, ces 7 % devraient se réduire à 3 % ou moins. Le coût initial des DEL est encore assez élevé. Cependant, compte tenu de leur longue durée de vie et de leur efficacité énergétique, ils constituent globalement la forme d'éclairage la moins chère. Compte tenu de tous ces avantages, l'ampoule d'aujourd'hui et de demain est la DEL.

Quelle est la place du gallium dans cette réussite ? Le matériau de base des ampoules à DEL est le nitrure de gallium. Le nitrure de gallium et son utilisation dans les DEL est une découverte relativement récente au commencement des années 1990. Le gallium a l'intéressante propriété que sa température de fusion est d'environ 30 ^oC. Donc, si vous le tenez dans votre main, il fond !

Figure 2. Le gallium est une matière première dans la fabrication du nitrure de gallium utilisé dans les DEL.​

Ainsi, la prochaine fois que vous allumerez une lampe ayant une ampoule DEL, rappelez-vous que, sans le gallium ou plus précisément le nitrure de gallium, elle n'existerait pas.

Merci,

Docteur Ron