Communications

Interview d’Alexander Wilm (OSRAM Opto Semiconductors)

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Il y a un plus d'un mois, nous décrivions la dernière gamme de panneaux présentée par OSRAM Opto Semiconductors pour compléter son catalogue. Cette fois-ci, nous avons la chance de pourvoir interviewer un des responsables de cette marque plus que centenaire qu'on ne présente plus.

Il s'agit d'Alexander Wilm, application manager et expert OSRAM, responsable des concepts d’éclairage et de luminaires, de la qualité de la lumière. Il a rejoint Osram Opto Semiconductors en 2004 après l'obtention d'un diplôme en génie mécatronique à l'Université en sciences appliquées de Regensburg.

 

Nous lui avons soumis une dizaine de questions et nous le remercions d'avoir pris le temps de nous répondre aussi précisément.

 

Merci à Gabriela Angelova pour avoir rendu cette interview possible !

 


300dpi_OSRAM_AlexanderWilm

 

 

Quels sont les qualités et les défauts d'OSRAM Opto Semiconductors par rapport aux autres principaux fabricants de LED horticoles ?

 

En plus de son expérience et d’une qualité très élevée, OSRAM Opto Semiconductors offre un autre avantage important: un grand éventail de produits, non seulement en ce qui concerne les classes de puissance et de taille, mais aussi en ce qui concerne les applications. Ceci explique la présence d'une gamme de LED adaptée aux applications horticoles qui répond aux besoins spécifiques de ce secteur.

Avec des longueurs d'onde de 450nm à 660nm, et l'ajout de 730nm rouge profond, la gamme OSLON SSL fournit juste le bon éclairage pour tous les types de plantes et de fleurs en permettant l'adaptation de la lumière exactement aux besoins des diverses cultures.

OSRAM Opto Semiconductors est l'un des rares fabricants de LED ayant toutes les technologies LED de couleur (bleu, vert, rouge, infrarouge, blanc) en interne.

 

 

OSRAM Opto Semiconductors prévoit-il de développer une gamme de LED spécialement adaptée aux applications particulières telles que l'horticulture?

 

OSRAM étend constamment son éventail de produits dédiés à l'horticulture avec de nouvelles offres dotées d’une efficacité améliorée jusqu'à 20%. Par exemple, en complétant les gammes de 80° et 150° OSLON SSL avec une nouvelle gamme de 120° et en ajoutant des options pour 450 nm (bleu foncé), 660 nm ( Hyper Red ) et 730 nm ( Far Red ). Ensemble, ces LED fournissent l'éclairage parfait pour tous les types de plantes et de fleurs, ce qui permet d'adapter la lumière exactement aux besoins des diverses cultures.

 

 

Existe-t-il des différences entre le marché américain, le marché européen et les autres marchés pour les LED horticoles?

 

L'agriculture urbaine est actuellement une tendance importante – surtout aux États-Unis. D’où le fait que la demande de LED pour l'éclairage horticole augmente de manière significative depuis l'augmentation de la proportion de culture en intérieur et complètement sans lumière du jour. En Europe, l'industrie de l'éclairage horticole est bien établie et existante, elle utilise la lumière artificielle pour un éclairage supplémentaire, en plus de la lumière naturelle du soleil afin d’augmenter la croissance des plantes.

Les horticulteurs commencent de plus en plus à se détourner des lampes HPS classiques, au profit des LED en raison de l’économie d’énergie mais aussi à cause de quelque chose encore plus important: l'adaptabilité du spectre et donc le contrôle des plantes.

En Asie, en particulier au Japon, la tendance de l'agriculture verticale dans les usines de plantes dans les mégalopoles, exige de l’éclairage LED comme source de lumière d'énergie efficace et polyvalente pour l'éclairage intérieur à proximité des plantes.

 

 

En ce qui concerne l'éclairage: Qu’est-ce qui est particulièrement important pour la croissance des plantes / Qu’est-ce qui doit être évité dans les solutions d'éclairage horticole?

 

- Les facteurs les plus importants sont les besoins énergétiques et le besoins d’espace

- Un avantage majeur que la technologie LED peut offrir est le fait que le dispositif émet la lumière exactement dans la longueur d'onde nécessaire pour stimuler certaines activités de la plante - pas besoin de filtres donc pas de gaspillage de la lumière et donc pas de gaspillage d'énergie.

- Grâce aux LED individuelles, l'éclairage peut facilement être dirigé et contrôlé dans les serres. Les LED ont une durée de vie plus longue que les autres technologies d'éclairage.

- Elles n’émettent pas de chaleur dans la direction d'éclairage, les plantes ne seront donc pas endommagées et peuvent être cultivées à proximité de la source de lumière.

- Les plantes vertes utilisent principalement de la lumière bleue (environ 430-490 nm) et de la lumière rouge (environ 640 à 780 nm) pour la photosynthèse et la production d'énergie, mais aussi d'autres bandes d'absorption comme autour de 730 nm dans la gamme infrarouge.

- Le bon dosage et l'ajout temporaire de certaines longueurs d'onde - adaptés spécifiquement aux besoins individuels de la plante - peuvent alors déclencher l'effet désiré conformément aux objectifs du producteur: le rendement, la qualité, la vitesse, le coût et l'efficacité des matériaux.

- Pour une croissance optimale des plantes, la lumière doit offrir ces gammes de longueurs d'onde précitées, mais pourrait également fournir une lumière blanche qui peut être nécessaire si les travailleurs doivent juger de la qualité des plantes par leurs propres yeux ou travailler sous une condition d'éclairage conventionnelle. L'éclairage horticole est généralement basé sur des lampes HPS qui produisent plus de 100 lm / W, mais sur une large gamme de longueurs d'onde. La consommation d'énergie élevée et la chaleur des luminaires HPS exigent également une grande distance entre la source lumineuse et les plantes. Cela signifie également que les plantes ont besoin de plus d'eau en raison de la chaleur. Un autre inconvénient des lampes HPS est leur courte durée de vie de seulement 8000 heures.

 

 

Quelle est la contrainte la plus compliquée à maîtriser dans le développement d'une nouvelle LED ? Et comment y parvenez-vous ?

 

La mission la plus difficile serait la spécification et la sélection des bonnes LED pour la bonne application. Nous travaillons en étroite collaboration avec nos clients et aussi des scientifiques pour trouver la bonne longueur d'onde pour la fonction spécifique. Par exemple l’adaptation ou le développement d'une nouvelle LED pour l'horticulture est plus qu'un simple choix de la bonne couleur. La LED et la puce à l'intérieur doivent résister aux conditions requises pour l'horticulture, qui peuvent être complètement différentes d'autres utilisations. Quelle est la bonne variation de l'humidité ? Qu'en est-il de la température de fonctionnement? Quelles sont les influences de l'environnement que la LED peut subir ? Quelle est la durée de vie prévue de la LED et comment pouvons-nous tester et assurer cela ? Il y a beaucoup de questions auxquelles répondre lors de l'élaboration d'une nouvelle LED, à part les défis technologiques bien sûr.

 

 

 

Oslon SSL Far Red
Oslon SSL Far Red

 

 

Sans révéler de secret de fabrication, quelles sont les grandes étapes de la définition, de la création et de la production d'une LED ?

 

Oh, c’est un processus assez technique. Chez OSRAM Opto Semiconductors, toutes les étapes sont réalisées en l’interne, dans nos usines: du “Frontend”, qui est la fabrication de puce LED, y compris la couche d'épitaxie générant la lumière, au “Backend”, qui est l'assemblage de la puce dans le package LED final et même le convertisseur approprié pour générer la lumière blanche.

 

Voici juste quelques étapes:

- La première étape importante est la définition du "noyau d'éclairage" de la LED: le traitement de la puce LED (comme épitaxie, le revêtement et la structuration). Les puces LED peuvent avoir différentes tailles - de 0,25mm² à 2mm² et peuvent être ajustées à la puissance nécessaire d'un seul composant LED. Ensuite, la puce LED sera assemblée dans le package, sera alimentée électriquement, et une lentille sera ajoutée en cas de besoin.

- L’étape suivante : on ajoute aux puces, si nécessaire, un convertisseur, qui sert à transformer la lumière bleue émise par la puce LED en une lumière jaune, et ensuite en lumière blanche que l'œil humain peut voir.

 

 

Vos développements sont-ils pilotés uniquement depuis des demandes internes à OSRAM Opto Semiconductors, par le feedback des clients ? Les deux ? Une autre source?

 

Notre département Recherche & Développement a été à l’origine de nombreuses innovations qui ont amené à l'évolution de la LED. Comme mentionné, toutes les étapes du processus de développement à la fabrication d'une LED sont réalisées et contrôlées dans nos usines et cela nous donne l'avantage de pouvoir apporter des innovations à toutes les étapes. Avec plus de 40 ans d'expérience dans le domaine des semi-conducteurs, nous sommes vraiment le spécialiste en matière de développement et de fabrication de LED.

 

Mais bien sûr, nous avons besoin de la contribution d’autres partenaires et spécialistes dans d'autres domaines, par exemple la biologie et l'horticulture. Les derniers développements et découvertes de ces experts nous aident à faire notre travail dans la bonne direction et de fournir une LED qui correspond parfaitement aux exigences de son utilisation. Par conséquent, nous sommes étroitement liés à des instituts de recherche ainsi que des universités à l'échelle internationale. Nous développons également des applications en partenariat avec des universités.

 

L’échange avec les client est fondamental pour construire des systèmes d'éclairage fiables et de qualité supérieure avec une grande performance et longue durée de vie. Notre contact permanent avec nos clients, surtout lorsqu’il s’agit de l’élaboration d’une nouvelle application, nous aide à fournir les bonnes solutions et nous maintient à la pointe de l'innovation.

 

 

Quelles seraient la définition et les caractéristiques d'une LED horticole parfaite selon vous ?

 

Les bonnes longueurs d'onde : du bleu (environ 430-490 nm), du rouge (environ 640 à 780 nm) pour la photosynthèse et la production d'énergie, mais aussi d'autres bandes d'absorption comme 730 nm dans la gamme infrarouge.

 

Le bon angle de rayonnement : un angle étroit pour un éclairage depuis un plafond et plus large si les végétaux sont à proximité comme pour les cultures verticales.

 

La bonne taille : plus la LED est petite, plus les luminaires sont compacts. Et les nouveaux objectifs en croissance ( comme la bonne homogénéité de l'éclairage à la verticale) peuvent être atteintes plus facilement.

 

 

Quelle est la dépense énergétique moyenne nécessaire pour produire une LED chez OSRAM ?

 

Il n'y a pas d'analyse de cycle réel disponible. La dernière étude date de quelques années et avec ce changement rapide dans la technologie LED, cette étude ne peut plus être prise en compte.

 

 

Comment OSRAM Opto Semiconductors voit évoluer le marché des LED horticoles dans les 5 prochaines années ?

 

L’éclairage horticole à base de LED a commencé à remplacer les lampes HPS classiques pour une qualité supérieure dans les serres. Les nouvelles tendances qui ont été partiellement déclenchées par la technologie LED, seront des énormes fermes verticales dans les usines de plantes pour nourrir les populations croissantes dans les mégalopoles de demain avec des aliments sains. Mais aussi des concepts totalement nouveaux comme un magasin agricole où les salades et les herbes sont cultivées totalement dans le magasin lui-même, ce qui va créer de nouvelles expériences d'achat. Dernière possibilité, mais non des moindres, la culture d’algues pour récolter des substances pharmaceutiques est un marché qui grandit et qui a également besoin d'éclairage LED.  Mais ce n’est que la partie émergée de l'iceberg. Je suis curieux de voir quelles nouvelles applications apparaîtront sur ce marché très dynamique et créatif.

 

Quelques exemples :

 

ZELION_HL300_FAMILY

 

 

 

Quelle est la roadmap d'OSRAM Opto Semiconductors pour la partie LED sur cette période ?

 

Bien sûr, nous travaillons sur des solutions qui sont adaptées aux besoins et aux exigences de l'agriculture verticale et les applications à venir, mais aujourd'hui, il est peut-être un peu tôt pour divulguer plus d'informations ... mais ça va venir bientôt.

 

 


On le voit, OSRAM Opto Semiconductors a su négocier le virage des LED dans l'horticulture, et même mieux, en est un des principaux moteurs. On sent que le sujet est maîtrisé mais que la recherche et développement est plus que jamais en ébullition chez ce fabricant, comme chez les autres.

Rien n'est encore joué dans le domaine horticole,  les acteurs de ce marché n'iront pas loin s'ils ne savent pas innover, et tant mieux pour les utilisateurs.

 

 

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