Le groupe de recherche Lumière & Matière travaille sur la production et l’utilisation de la lumière. Nos thématiques de recherche sont centrées autour de la science et technologie des sources de lumière et des systèmes d’éclairage ainsi qu’à l’étude des usages de la lumière et ses interactions avec l’environnement et la société.
Les thématiques du groupe sont indissociables des applications. Bien que nos activités soient fortement liées à des applications, elles ne négligent pas les aspects fondamentaux dans le domaine des matériaux et des systèmes de conversion de l’énergie.
Dans toutes nos actions, nous privilégions une approche holistique du système. La stratégie du groupe consiste en la compréhension du fonctionnement d’un système complexe, en passant par l’étude de ses composants et de leurs interactions, avec objectif final l’optimisation du dit système en fonction de son application et usage. Pour parfaire cette optimisation nous faisons appel à nos compétences en modélisation, en diagnostic, sans négliger le prototypage et la démonstration à grande échelle.
Le groupe de recherche Lumière & Matière travaille sur la production et les usages de la lumière.
La mission de notre groupe consiste en l’amélioration et l’optimisation des systèmes de production de lumière afin de mieux servir les besoins des usagers et des usages. La stratégie du Groupe de Recherche consiste en la compréhension du fonctionnement d’un système complexe, en passant par l’étude de ses composants et de leurs interactions, avec objectif final l’optimisation dudit système en fonction de son application et son usage.
Nos thèmes de recherche sont centrés sur la science et la technologie des sources de lumière et des systèmes d’éclairage, ainsi que sur l’étude des usages de la lumière, ses interactions et impacts avec l’environnement et la société. Les thèmes du groupe sont inséparables des applications. Bien que nos activités soient fortement liées aux applications, nous ne négligeons pas les aspects fondamentaux dans le domaine des matériaux, des systèmes de conversion d’énergie pour l’éclairage.
Le Groupe de Recherche L&M est structuré en deux axes scientifiques pérennes : La production et l’Usage de la lumière. Chaque axe se décline alors en thématiques, de longue durée, dont les orientations sont dictées par le contexte scientifique et l’évolution des besoins du domaine :
Production de la lumière
Usages de la lumière
Les activités de chaque membre du groupe ainsi que nos projets s’inscrivent dans ces axes. Dans toutes nos actions, nous privilégions une approche holistique du système. La stratégie du groupe consiste à comprendre le fonctionnement d’un système complexe, en étudiant le comportement de ses composants et leurs interactions, avec l’objectif ultime d’optimiser le système en fonction de son application/usage. Pour parfaire cette optimisation, nous faisons appel à nos compétences en modélisation, en diagnostic, sans négliger le prototypage et la démonstration à grande échelle.
Ainsi, pour accomplir la mission que nous nous sommes donnés, nous faisons appel aux compétences et savoir–faire développés au cours des années passées par notre groupe de recherche et aussi par d’autres groupes du LAPLACE. Celles-ci concernent essentiellement le domaine « pivot » des sciences de l’ingénieur allant du TRL2 au TRL5 (diagnostic et optimisation des composants et du système, technologies de prototypage et la démonstration dans un environnement significatif). En parallèle, pour les niveaux TRL plus faibles (TRL1 à TRL3), nous avons développé des solides collaborations avec des équipes de recherche au niveau national et international orientées (1) vers les sciences fondamentales afin de mieux comprendre les principes physiques du fonctionnement des composants du système, et (2) vers les sciences humaines et sociales afin d’inclure le composant le plus difficile à décrire mais impossible à négliger, l’usager du système. De l’autre côté de l’échelle TRL (TRL5 et au-delà), nos interactions permanentes avec le monde industriel et les organismes de normalisation, dans le cadre de projets, nous permettent de suivre les évolutions de thématiques et des besoins en recherche du domaine.
Une grande partie de nos activités est expérimentale en liaison avec le diagnostic, le prototypage et la démonstration. Le Groupe de Recherche L&M dispose des moyens expérimentaux lourds organisés autour de 3 plateformes internes au groupe :
Plateforme opto-électrique organique : Plate-forme de production et de caractérisation de composants luminescents organiques (OLED, OLET, OFET). Il se compose de 3 boîtes à gants « sèches », un système d’évaporation des petites molécules, un dispositif de pulvérisation RF pour la production d’électrodes transparentes et un ensemble d’instrumentation pour la caractérisation électrique et spectrophotométrique des composants. Ce dispositif est complété par une installation « humide » permettant le spin-coating et les traitements en phase liquide (polymères). La mise en place de la production est couplée à des outils de caractérisation : des microscopes Raman, optique en champ proche, un dispositif AFM/KFM, une station d’essai de micro-broches nécessite pour les caractérisations locales, la mesure V(I) et une sonde kelvin. De plus, au niveau du LAPLACE, des équipements supplémentaires : photolithographie, éllipsomètre, profilomètre, microscope électronique… sont accessibles. Une chambre blanche est également accessible à LAPLACE ainsi qu’au laboratoire LAAS à l’intérieur du campus.
Plateforme spectrophotométrique de caractérisation des sources lumineuses : Elle permet la qualification spectro-colori-photométrique (de 200 nm à 1000 nm) qui comprend : des dispositifs de spectroscopie d’émission et d’absorption qui incluent 2 spectromètres très haute résolution et plusieurs spectromètres à basse résolution ; dispositif de calibration secondaire; une caméra CCD rapide (temps d’ouverture de 2 ns, fréquence maximale d’échantillonnage de 20 kHz); goniomètre à « champ proche » sur table et un goniomètre de classe B à champ lointain pour les études photométriques; une série de sphères intégratrices adaptées à diverses sources lumineuses (dont deux appareils de 1,8m diamètre); tout l’équipement portable nécessaire pour les mesures in-situ (spectro-radiomètres, luminancemètres et luxmètres, vidéo-photomètre, spectro-luminancemètres et spectro-luxmètres, etc.)
Plateforme vieillissement de sources de lumière solides (SSL) : Elle est composée d’un banc dédié aux composants LED et d’un second dédié aux OLED. Les deux bancs permettent l’essai de composants sous stress thermique et/ou électrique. Les deux bancs ont été développées et réalisées dans le laboratoire LAPLACE. Le banc dédié aux LED peut accueillir quatre groupes de composants de différentes technologies. Chaque groupe est composé de 32 échantillons ; un total 128 LED sont soumis au vieillissement. Le banc dédié aux OLED est composé de 4 groupes de 4 OLED chacun. Chaque groupe est soumis à une température différente et chaque échantillon du groupe a un courant différent. Les composants sont caractérisés électriquement pour obtenir la courbe I(V) en utilisant les sources du compteur et C(V) à l’aide d’un spectromètre d’impédance Solartron et aussi par spectroscopie optique pour déterminer la dérive de leurs caractéristiques colorimétriques.
Nouvelles générations de diodes électroluminescentes organiques (OLED) plus écologiques
1)En collaboration avec le LGC et le CIRIMAT, nous avons incorporé un nouveau type de films organiques qui remplacent l’ITO en utilisant une méthode dépôt par voie sèche et en une seule étape appelée dépôt chimique en phase vapeur par oxydation (oCVD).
2) OLED avec ß-carotème comme bloqueur des trous – il contient 40% de matériaux bio-sourcés.
Notre objectif est de développer une OLED 100 % bio-conçue, transparente et souple. Cette innovation représente une alternative durable aux OLED traditionnelles en remplaçant les matériaux polluants par des biomatériaux respectueux de l’environnement.
« Voir l’invisible » – Le banc d’ombroscopie permet la visualisation des échanges thermiques
L’ombroscopie permet de visualiser les variations d’indice de réfraction du second ordre (d^2 n∕dx^2).
Le banc L&M utilise un faisceau divergent de lumière blanche incohérente et un miroir concave de télescope.
Quantifier les impacts de la pollution lumineuse sur les biotopes
La perception de la lumière par les animaux est fondamentalement différente de celle des humains, il est impossible de transposer à la faune nocturne, et plus spécifiquement aux insectes, les métriques basées sur des quantités photométriques intimement liées au système visuel humain.
L&M propose d’utiliser une méthodologie qui combine les réponses visuelles des insectes avec le formalisme mathématique de la radiométrie classique afin de quantifier « l’attractivité » de lumière pour les insectes.
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Avec 974 dossiers déposés à travers toute l’Europe dont 78 projets retenus et financés, Le LAPLACE (et l’Université de Toulouse) se distingue parmi l’un des
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