EP1964450A1 - Structure lumineuse comportant au moins une diode electroluminescente, sa fabrication et ses applications - Google Patents

Structure lumineuse comportant au moins une diode electroluminescente, sa fabrication et ses applications

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Publication number
EP1964450A1
EP1964450A1 EP06820270A EP06820270A EP1964450A1 EP 1964450 A1 EP1964450 A1 EP 1964450A1 EP 06820270 A EP06820270 A EP 06820270A EP 06820270 A EP06820270 A EP 06820270A EP 1964450 A1 EP1964450 A1 EP 1964450A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light structure
led
dielectric
electrode
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06820270A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Rino Messere
Philippe Armand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP1964450A1 publication Critical patent/EP1964450A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
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    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations

Definitions

  • the present invention relates to a light structure and in particular to a light structure comprising at least a first light-emitting diode, the method of manufacturing this structure and its applications.
  • a traditional light emitting diode generally comprises: a semiconductor chip;
  • connection elements comprising two thin gold wires welded to the contacts and connected to two metal pins
  • WO2004 / 062908 thus teaches a laminated automotive glazing comprising at least two sheets of glass, between which traditional diodes, with an individual envelope or made common, are inserted.
  • a conductive layer deposited on the inner surface of one of the glass sheets.
  • This conductive layer is divided into at least two distinct conductive zones, separated by a thin insulating line formed by laser etching or by screen printing with a mask system, each of the two zones being connected to a separate terminal.
  • the LEDs are arranged in parallel, one of their terminals being in connection with the first conducting zone and the other terminal being in connection with the second conducting zone.
  • the present invention aims an alternative LED light structure, more reliable and / or simplified design, particularly at the level of the entire connection circuit (from the contacts to the power supply) to meet industrial requirements (in terms of performance, therefore cost, speed, automation ...), thus making it possible to produce products ⁇ low cost 'without sacrificing performance.
  • the invention also proposes extending the range of products available, products with new functionalities and / or dedicated to new applications.
  • the present invention proposes a light-emitting diode light structure comprising:
  • a first dielectric element with a substantially plane main face associated with a first electrode
  • a second dielectric element with a substantially plane main face associated with a second electrode which is opposite the first electrode and in a separate plane
  • a semiconductor chip comprising, on first and second opposite faces, first and second electrical contacts, the first electrical contact being in electrical connection with the first electrode, the second electrical contact being in electrical connection with the second electrode, and least the first element transmitting at least partially a radiation selected from ultraviolet and visible.
  • the present invention provides an alternative light emitting diode light structure. According to the invention, it is chosen to incorporate between two dielectric elements one or LEDs having opposite contacts, therefore more spaced apart, which simplifies the connection by respectively associating them with electrodes on separate surfaces. This also makes it possible to overcome the need to form fine etching lines to separate polarities such as those provided in the prior art.
  • the light structure may be large, for example at least 1 m 2 .
  • the first electrical contact is in direct electrical connection with the first electrode, and preferably the second electrical contact is in direct electrical connection with the second electrode.
  • the electrical connections are said to be direct in the sense that the contacts and the electrodes are contiguous, no "intermediate" element of wire-type connection, pin being used, or preferably no direct solder, contact / electrode being used, a simple gluing with a conductive glue remaining however possible. Direct connections prevent any dissipation or short circuit, any risk of contact breakage, and the connection becomes invisible.
  • the first electrical contact may be in the form of at least one layer and preferably the second electrical contact may be in the form of at least one layer.
  • the term layer may mean either a single layer or a multilayer.
  • the contacts may be multilayer.
  • the contacts are not necessarily of similar size, in particular of the same width, nor be in the same material (s).
  • a connection can be made substantially in the center of the contact or on an edge or be distributed substantially over the entire surface of the contact.
  • the first LED is free of envelope, in particular individual, encapsulating the chip which makes possible the direct connection (s) and preferably the first LED consists of said chip, which simplifies the assembly and reduces the cost of the structure.
  • the LED preferably does not include a lens or diffusing element, or even an individual base, for direct links.
  • the structure according to the invention can also gain in compactness.
  • the first LED may however include a partial protective envelope leaving the first and second contacts free, for example to protect the chip during handling or to improve the compatibility between the materials of the chip and other materials.
  • the light structure according to the invention may comprise current supply members coupled to the first and second electrodes and in particular in the form of conductive strips.
  • silkscreen enamel silver preferably disposed on the edge of the first and / or second dielectric elements and, in particular on the edge of the main faces. It is also possible to use plugs, foils, cables, etc.
  • the light structure according to the invention may comprise means for holding at least one of the direct links between the first and second electrodes and the first and second contacts, respectively. to increase reliability and / or longevity, including:
  • the light structure according to the invention may further comprise at least one elastic and / or flexible electroconductive piece arranged between the first electrical contact and the first electrode to ensure the permanence of the first electrical connection and preferably of the second electrical connection.
  • This elastic and / or flexible electroconductive member is preferably in the form of a spring, in particular a helical spring, (cone) conical, with blades, or a flexible tab folded at least in two (for example in U, in V). .)
  • the elastic and / or flexible electroconductive member makes it possible to overcome any fluctuations in the flatness of the first electrode or even, if appropriate, the variations in thickness of the chip-carrying element, for example a lamination interlayer.
  • Each first direct link (or each second direct electrical link) of such a piece is preferably equipped.
  • the elastic and / or flexible electroconductive member is preferably integral and can be glued or welded to the electrode and / or the contact.
  • the electroconductive part can be centered on the contact. This piece may also preferably be greater than or equal to the width of the contact.
  • the electroconductive part may be typically metal including copper or aluminum, and be thin. At least one of the first and second electrodes may also have one or more of the following additional functions:
  • an optoelectronic element associated with the light structure for example to vary the color, transparency, transmission properties or reflection of light.
  • the structure can also integrate all functionalizations known in the field of glazing, either on the same face as that carrying an electrode, preferably the inner face of the associated dielectric element, or on an opposite face, or on faces other elements added.
  • functionalizations mention may be made of: hydrophobic / oleophobic, hydrophilic / oleophilic layer, photocatalytic anti-fouling, thermal radiation (solar control) or infra-red (low-emissive) reflective stack, anti-reflective stack.
  • at least one of the first and second electrodes may substantially cover the associated main face, in particular to facilitate and simplify the connections with the current supply members, for example located at the periphery.
  • At least one of the first and second electrodes may furthermore be chosen to be transparent or translucent, in particular for applications in the field of lighting.
  • At least one of the first and / or second electrodes may be solid in particular formed from contiguous leads (parallel, braided, etc.) or a metal sheet or ribbon (copper ...) to stick on. At least one of the first and second electrodes may comprise a conductive layer preferably distributed over or substantially covering the associated main face.
  • This conductive layer may be opaque, semi-transparent for example in screen-printed enamel, or transparent, starting from a conductive metal oxide or having electronic gaps in particular fluorinated tin oxide (SnO 2 : F), mixed indium tin oxide
  • ITO zinc oxide doped with indium or aluminum.
  • This conductive layer may also be conductive polymer or be an adhesive.
  • This conductive layer may be deposited by any means known to those skilled in the art such as liquid deposits, vacuum deposits
  • Magnetic sputtering, evaporation by pyrolysis (powder or gaseous route), by screen printing, by ink jet.
  • the light structure comprises a conductive thin layer, in particular a metallic, low emissivity layer and / or solar control layer, covered with one or more dielectric thin layers, and possibly interposed between thin dielectric layers, said thin layer conductor forming at least partly one of the first and second electrodes.
  • this conductive thin layer for example of a thickness of a few nanometers or ten nanometers, may be a (single) layer based on gold, palladium or preferably silver, optionally incorporating other minority metals.
  • the stack may comprise a plurality of conductive thin layers possibly with distinct functionalities (solar control for one layer and another lower emissive layer located further in).
  • the dielectric thin layer or layers above the (last) conducting layer for example thick (s) of a few nanometers or ten nanometers, are for example based on the following materials:
  • nitride carbonitride, oxynitride or silicon oxycarbonitride
  • metal oxides for example zinc oxide, tin oxide
  • This or these dielectric layers are able to maintain electrical conduction between the conductive thin film and the contact of the chip for example because they are sufficiently thin and / or are sufficiently compressed in the electrical connection zone.
  • the stack is preferably transparent, is not necessarily symmetrical and preferably does not include a mechanical protection layer to promote electrical conduction.
  • the two electrodes may comprise such a stack.
  • This stack may be on glass or on a polymer such as PET.
  • stacks with a thin functional layer include the stacks described in EP718250, WO00 / 293477, EP877006 incorporated herein by reference.
  • At least one of the first and second electrodes comprises a conductive network which preferably substantially occupies the associated main face.
  • This conductive network may be in the form of a discontinuous conductive layer (opaque, semi-opaque, transparent) for example forming conductive strips.
  • the layer areas can be isolated from each other by large insulating areas.
  • the layered conductive network may be formed directly by deposition in predetermined areas or by removal of a solid layer.
  • This conductive network may be with linear conductive patterns, and not surface (broadband ...), for example each pattern forming at least one conductive line or being a conducting wire.
  • the patterns can also be more complex in shape, including wavy, zig-zag etc.
  • the shape, arrangement and extent of the patterns can be chosen according to the (predetermined) distribution of the LEDs.
  • the electrode may comprise a plurality of wires or lines in the same orientation or different orientations ... A grid arrangement makes it possible to place the LEDs in a manner.
  • the electrode material is relatively opaque to radiation, and / or
  • the ratio of width 11 to pitch pi may be less than or equal to 50%, preferably less than or equal to 10%, even more preferably less than or equal to 1%.
  • the pitch pi may be between 5 ⁇ m and 2 cm, preferably between 50 ⁇ m and 1.5 cm, even more preferably 100 ⁇ m and 1 cm, and the width 11 may be between 1 ⁇ m and 1 mm, preferably between 10 ⁇ m and 10 ⁇ m. and 50 ⁇ m.
  • an array of conductive lines for example made of copper, with a pitch pi of 100 ⁇ m and a width 11 of 10 ⁇ m, arrayed on a sheet of glass or plastic, for example of the PET type.
  • a network of conductive lines can be obtained by inkjet.
  • a network of conducting wires by choosing a pi pitch between 1 and 10 mm, in particular 3 mm, and a width 11 between 10 and 50 ⁇ m, in particular between 20 and 30 ⁇ m.
  • This network may be in the form of a series of son (parallel, corrugated, different orientations or not) which are integrated partially on the surface of a lamination interlayer, in particular PVB or PU.
  • the electrodes can be hybrid, that is to say, layer and son.
  • the network can be organized in particular as a grid, a fabric, a canvas.
  • These patterns may be metallic for example tungsten, copper or nickel.
  • the area between the chip contact and the electrode may comprise a pattern or a plurality of patterns connected to a same terminal.
  • the two electrodes comprise patterns of conductive patterns
  • these patterns are not necessarily identical or coincidental. In projection, these patterns can form a mesh, in particular a grid for addressing the LEDs.
  • the network may have an electrical continuity in which case all the patterns of the network are associated with the same terminal. Alternatively, all the patterns of the network are not associated with the same terminal and / or are not powered simultaneously.
  • the structure may preferably comprise a second position LED inverted with respect to the first LED. This makes it possible to carry out an LED addressing by LED or by zone of
  • the structure may comprise a plurality of LEDs and LED control means for emitting the radiation either permanently or intermittently and either of a given color, or of different colors, or for addressing the LEDs.
  • Each of the first and second electrodes may comprise a network of conductive patterns, preferably elongate, linear, in a given orientation, these networks forming a projection mesh.
  • LEDs can be (pre) assembled on one or coplanar conductive supports, preferably thin, in particular of thickness less than or equal to 1 mm, or even 0.1 mm, support (s) forming part or forming one of the first and second electrodes.
  • the structure comprises a plurality of first coplanar dielectric elements, carrying first electrodes and a plurality of first LEDs, the first dielectric elements being associated with a preferably mineral glass substrate, and preferably being thin in particular thickness less than or equal to 1 mm, or even 0.1 mm and may exceed the associated main face.
  • These first dielectric elements may be polyester sheets provided with solid conductive layers or conductive networks as electrodes. These first dielectric elements may be, for example, in the form of strips.
  • At least one of the first and second dielectric elements comprises a glass element (mineral or organic) and preferably plane, this element being transparent or translucent or (semi) opaque and / or diffusing.
  • this element being transparent or translucent or (semi) opaque and / or diffusing.
  • the first dielectric element, the other dielectric element, the second dielectric element, the second in this example may be arbitrary, possibly opaque, for example being a glass-ceramic, or even a non-dielectric. glass.
  • the (partially) translucent character can be used to position the structure and / or to visualize or verify the functioning of the structure.
  • the transmission factor (possibly global) of the dielectric element (s) and electrode (s) associated with the emitting surface around the peak of the visible radiation is greater than or equal to 50%, even more preferably greater than or equal to 70%, and even greater than or equal to 80%.
  • the first and second dielectric elements may be of any shape (rectangular, square, round, oval, ...), or even slightly curved along the same radius of curvature and are preferably parallel.
  • At least one of the first and second dielectric elements can serve as mechanical protection, being sufficiently rigid, and / or chemical protection (against corrosion, moisture Certainly Certainly, and / or provide electrical insulation.
  • At least one of the first and second dielectric elements comprises a glass sheet, in particular of 4 mm or less.
  • the glass may be of clear or extraclear silico-soda-lime glass, colored.
  • the glass may have optionally previously undergone a heat treatment of the type hardening, annealing, quenching, bending. This glass can also be matted, sandblasted, screen printed, etc.
  • the structure can be essentially mineral especially for a high flow resistance, for example if the first LED is a power LED.
  • At least one of the first and second dielectric elements may form part of an insulating glazing unit, under vacuum, under argon, or with a simple air gap.
  • an electrode may be associated with a first or second element, selected glass, in different ways: by being directly on its surface, or - Being on a dielectric carrier element, assembled to the glass element so that the electrode is on the face opposite to the assembly face.
  • At least one of the first and second dielectric elements may be monolithic or laminated.
  • This dielectric element may be formed in various combinations combining, for example, a mineral glass element (rigid, monolithic or laminated), and / or plastics (rigid, monolithic or laminated) or other resins capable of bonding by bonding with glass products .
  • a mineral glass element rigid, monolithic or laminated
  • plastics rigid, monolithic or laminated
  • rigid plastics 0.1 to 10 mm thick, mention may be made of polyurethanes (PU), polycarbonates, acrylates such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyesters, especially terephthalic polyesters (PET).
  • At least one of the first and second elements comprises a polymeric film including polyethylene terephthalate (PET), especially between 10 and 100 microns.
  • PET polyethylene terephthalate
  • At least one of the first and second dielectric elements comprises an adhesive, for example is a heat-curable adhesive or UV or is a polymer which preferably forms a lamination interlayer with a mineral glass.
  • PU polyurethane
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • PVB polyvinyl butyral
  • a copolymer of polyethylene and acrylate by example sold by Dupont under the name of Butacite or sold by Solutia under the name of Saflex.
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • PVB polyvinyl butyral
  • These plastics have, for example, a thickness between 0.2 mm and 1.1 mm, in particular 0.38 and 0.76 mm. These plastics can partially integrate the electrodes in their mass or carry the electrodes on the surface.
  • polyolefins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP) PEN or PVC or ionomer resins.
  • any aforementioned dielectric element is chosen to pass enough radiation (visible or UV) if it is disposed on a side for transmitting light.
  • the portion delimited by the first element and the second element form a part (essentially) laminated.
  • the first and second elements are maintained at substantially constant distances by means of peripheral seals (seal, glue, etc.), or by spacers and delimit an internal space incorporating said LED and filled of a dielectric.
  • This internal space may be under primary vacuum, to maintain the direct links, or this dielectric may be a resin preferably transparent or aesthetic.
  • the LED may be arranged in a through hole of a third solid dielectric element interposed between the first and second dielectric elements.
  • the third dielectric is preferably thin for example of height less than or equal to 95% of the height of the LED, transparent, substantially plane, glass and may include a lamination interlayer.
  • the light structure comprises at least a second LED similar to the first LED and arranged in the hole, the height of the hole being slightly greater than the height of the semiconductor chip, when it is a spacer or any element whose surface melts at the time of assembly.
  • At least one of the first or second electrodes may be on the associated dielectric element or on this third dielectric element.
  • the LEDs preferably have a thickness less than or equal to 5 mm, or even 1 mm, even more preferably less than or equal to 0.5 mm, and the same for its width and length.
  • the structure may comprise at least one phosphor coating associated with one of the first and second dielectric elements, said radiation being exciter of the phosphor.
  • This phosphor coating may be on the main face associated with an electrode or on the opposite main face of said dielectric element.
  • the phosphor material may advantageously be selected or adapted to determine the color of the lighting in a wide range of colors.
  • the phosphor or a mixture of phosphor can make it possible to obtain a white light, in particular from monochromatic LEDs in the visible or the near UV. All or part of the faces of at least one of the first and second dielectric elements may be coated with the phosphor material emitting in the visible to form illuminating areas and "dark" areas juxtaposed. And the phosphor can be itself transparent.
  • the LED can also emit exciter UV radiation, for example UVC (between 200 and 280 nm).
  • the phosphor is carried on a main face opposite to the face associated with an electrode and the dielectric element is a material transmitting the UV radiation chosen preferably from quartz, silica, magnesium fluoride (MgF 2 ) or Calcium (CaF 2 ), a borosilicate glass, a glass with less than 0.05% Fe 2 O 3 .
  • a material transmitting the UV radiation chosen preferably from quartz, silica, magnesium fluoride (MgF 2 ) or Calcium (CaF 2 ), a borosilicate glass, a glass with less than 0.05% Fe 2 O 3 .
  • MgF 2 magnesium fluoride
  • CaF 2 Calcium
  • the LED can also emit UV or near UV excitation radiation, that is to say between 360 and 400 nm.
  • the phosphor is carried on a main face opposite the face associated with an electrode and the dielectric element is a material transmitting this UV radiation.
  • the dielectric element is a material transmitting this UV radiation.
  • borosilicate glass such as Schott borofloat, which transmits more than 70% over the entire range of UVA (for 3 mm thickness), silicosodocalcic glasses with less than 0.05% Fe III or Fe 2 O 3 (for 3 mm thickness), especially Saint-Gobain's Diamant glass, Pilkington's Optiwhite glass and Schott's B270 glass, transmit more than 70% or even 80% over the entire range of UVA (for 3 mm thick).
  • a soda-lime glass such as Planilux glass sold by Saint-Gobain, has a transmission greater than 80% beyond 360 nm, which may be sufficient for certain embodiments and applications.
  • At least one of the first and second electrodes may be based on a material transmitting said UV radiation or arranged to allow overall transmission to said UV radiation if the material is absorbent or UV reflective.
  • the electrode material transmitting said UV radiation may be a very thin layer of gold, for example of the order of 10 nm, or of alkali metals such as potassium, rubidium, cesium, lithium or potassium, for example 0.1 at 1 ⁇ m, or an alloy, for example 25% sodium, and 75% potassium.
  • a fluorine doped tin oxide layer may also be suitable.
  • the chip can emit said radiation via the two opposite faces.
  • the structure may further have two "light faces” for passing said radiation out via the first and second main faces, or a single "light face", the other side being absorbent or reflective.
  • the structure may comprise a receiving diode of control signals, especially in the infrared, for remote control of the LED.
  • the structure according to the invention can be used for decorative, architectural, domestic or industrial lighting, in particular to form a flat luminaire such as an illuminating wall, in particular suspended, or an illuminating slab or a lamp, in particular of very small thickness. It can also have a function of night lighting or display information of any nature such as drawing, logo, alphanumeric signage or other signage, for example forming a sign-type sign ....
  • LEDs can be arranged at the edge or be distributed, regularly or not, over the entire surface of the structure according to the invention, and possibly constitute decorative patterns or constitute a display such as a logo or a mark.
  • the light structure, in particular glazing may be: intended for the building, intended for street furniture such as abribus, sign or advertising sign, an aquarium, a display, a showcase, a shelf element, a greenhouse, - intended for interior furnishing, a mirror, intended for a computer, television or telephone type display system screen, or else be electrically controllable like a liquid crystal glazing, and in particular be a device for backlighting an LCD screen, a photovoltaic glazing unit possibly with a system for power accumulation (battery), in particular for supplying electric power.
  • a photovoltaic glazing unit possibly with a system for power accumulation (battery), in particular for supplying electric power.
  • the structure according to the invention can be integrated for example in a household electrical appliance for example be a refrigerator shelf, a kitchen shelf.
  • the structure can also be used as a door, as office partition or store, balustrade, facade of buildings (chassis) or structural glazing fixed point (product type Spider sold by the company SAINT GOBAIN, ...), or like window of furniture, window of jeweler's stalls, window of museum.
  • the structure may preferably be transparent, at least outside of (s) zone (s) LED, for example form an illuminating window.
  • the LED or LEDs can be almost invisible to the naked eye, in the ⁇ off state.
  • the light structure may form an illuminating glazing for a transport vehicle, for example windshield, rear window, side window sunroof or non-opening sunroof, rear-view mirror, or protective glass or any other land, water or air vehicle .
  • a transport vehicle for example windshield, rear window, side window sunroof or non-opening sunroof, rear-view mirror, or protective glass or any other land, water or air vehicle .
  • - display of indicator lights for the driver of the vehicle or the passengers (example: engine temperature warning lamp in the windshield, start-up indicator of the electric defrosting system, windows); display of warning lights for persons outside the vehicle (example: warning lamp for activating the vehicle alarm in the side windows); - illuminated display on the windows of vehicles (eg flashing light on emergency vehicles, safety display with low power consumption indicating the presence of a vehicle in danger).
  • LEDs in automotive glazing allows, in particular, the following lighting functions: - Ambient lighting of the interior of the vehicle in a particularly aesthetic way (for example integration of the ambient lighting in the roof in glass of a vehicle);
  • the LED can be "high power” that is to say greater than 80 Lumens per 1000 mA.
  • an element such as a diffuser can be added to the structure, especially in the form of an additional diffusing layer. At least one of the first and second dielectric elements can also fulfill this diffusing function.
  • the LED can be of less power, without risk of discomfort for the eye, that is to say less than 20 Lumens per 100 mA.
  • Illumination providing from 10 to 500 lumens, preferably from 20 to 250 lumens, from 30 to 100 lumens can be achieved economically.
  • the invention also relates to a plastic sheet, in particular a thermoplastic sheet such as PVB, EVA or PU, or a polyethylene-acrylate or polyolefin copolymer, comprising at least one through-hole in its thickness, said hole comprising at least one minus a first light-emitting diode with a semiconductor chip having first and second electrical contacts respectively on opposite first and second faces.
  • a plastic sheet in particular a thermoplastic sheet such as PVB, EVA or PU, or a polyethylene-acrylate or polyolefin copolymer, comprising at least one through-hole in its thickness, said hole comprising at least one minus a first light-emitting diode with a semiconductor chip having first and second electrical contacts respectively on opposite first and second faces.
  • this sheet may preferably be transparent and / or may serve as a lamination interlayer.
  • the invention finally relates to a method of manufacturing the light structure as defined above comprising the following steps:
  • This method simple to implement, allows direct electrical connection of the first and second electrical contacts with the first and second electrodes respectively.
  • This method may comprise a subsequent step of primary vacuum of the structure comprising said internal space, to strengthen the electrical connections, for example a pressure of the order of 200 mbar.
  • This method may comprise a subsequent step of injecting a dielectric liquid resin between the first and second electrodes and on either side of the chip, in order to protect and / or better immobilize and / or isolate the chip.
  • Said third dielectric element may be chosen as a lamination interlayer and said insertion step may be carried out hot, preferably at the time of a hot forming step of said hole.
  • FIG. 1 shows schematically a sectional view of an LED light structure in a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2a is a detail of FIG. 1,
  • FIG. 2b, 2c show schematically partial views of section of LED light structures in variants of the first embodiment of the invention.
  • - Figures 3a, 3b schematically show top views of the LED light structure of the first embodiment of the invention and one of its variants.
  • FIG. 4a schematically represents a sectional view of an LED light structure in a second embodiment of the invention and FIG. 4b is a detail of one of the conductive networks used as an electrode in this second mode.
  • FIG. 5a schematically shows a sectional view of an LED light structure in a third embodiment of the invention.
  • FIG. 5b is a detail of FIG. 5a.
  • Figure 5c schematically shows a partial sectional view of an LED light structure in a variant of the third embodiment of the invention.
  • FIG. 6a schematically shows a sectional view of an LED light structure in a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 6b is a detail of FIG. 6a.
  • FIG. 6c shows schematically a partial sectional view of an LED light structure in a variant of the fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 7 schematically represents a sectional view of an LED light structure in a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 8 schematically shows a sectional view of an LED light structure in a variant of the fifth embodiment of the invention.
  • Figure 9 schematically shows a partial sectional view of an LED light structure in a sixth embodiment of the invention.
  • Figure 10 schematically shows a partial sectional view of an LED light structure in a variant of the sixth embodiment of the invention.
  • Figure 11 schematically shows a partial sectional view of an LED light structure in a seventh embodiment of the invention.
  • FIG. 12 schematically shows a partial sectional view of an LED light structure in a variant of the seventh embodiment of the invention.
  • Figure 13 schematically shows a partial sectional view of an LED light structure in an eighth embodiment of the invention.
  • FIG. 14 and 15 schematically show partial sectional views of an LED light structure in variants of the seventh embodiment of the invention.
  • Figure 16 schematically shows a partial view of an LED light structure capable of addressing the LEDs.
  • FIG. 17 schematically represents a partial sectional view of an LED light structure in a ninth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 schematically represents a sectional view of an LED light structure 100 in a first embodiment of the invention and FIG. 2a is an enlarged view of a portion of FIG. 1, FIG. 3a is a view from below the structure 100.
  • This structure emits, via the external faces 11a, 11b (emission symbolized by the two arrows), first and second sheets 1a, 1b made of preferably soda-lime and extraclear glass, for example 4 mm thick.
  • the first and second glass sheets comprise transparent conductive layers based on fluorine-doped tin oxide 2a, 2b connected to separate terminals.
  • the LEDs are isolated from each other by transparent dielectric 3 and preferably thin, for example of height less than or equal to 95% of the height of the LEDs.
  • the dielectric 3 is a lamination interlayer such as a PVB.
  • each of the LEDs 4 is disposed in an individual through-hole 31 of the insert 3.
  • Each LED preferably comprises simply a semiconductor chip 4, for example with a quantum multiwell active layer, of AIInGaP technology or other semiconductors.
  • the LED is for example monochromatic. All colors are conceivable. You can also adjust the power via the power supply.
  • This chip comprises first and second contact layers 41, 42 on its opposite faces, for example in the form of an Au / Zn multilayer and Al for one and Au / Ge alloy for the other.
  • Suitable chips are for example sold under the names Alingap LEDs HWFR-B310, 410 and 510 by Lumileds.
  • the chip 4 is therefore chosen without encapsulation and the first and second contact layers 41, 42 are respectively directly on the first and second conductive layers 2a, 2b.
  • connection circuit is completely invisible even when using two sheets of extraclear glass.
  • a simple conductive adhesive for example silver, is interposed between the first and second contacts and the first and second layers.
  • the glue must be chosen for its resistance to the high temperatures and pressure necessary to produce the laminated glazing.
  • the LEDs are practically not visible. It is therefore particularly conceivable to have the LEDs, not only around the glazing but also on the central part or on a large part of the glass surface without hindering the visibility, as shown in FIG. 3a in which, for the sake of clarity the first dielectric element 1a and the layer 2a are omitted to visualize the lamination interlayer 3 with the LEDs 4 in plan view.
  • Current feed members for example in the form of screen-printed conductive strips 50 (some of which are dashed in FIG. 3a) are arranged on the longitudinal edges of the inner main faces of the glass sheets so as to be coupled to the electrodes.
  • the LEDs are arranged in series.
  • the voltage applied between the electrodes is of the order of volts or ten volts, preferably less than or equal to 24 volts.
  • LEDs can form a luminous pattern, for example a logo or a mark.
  • This structure can be used for example for decorative lighting or signaling, for example as a panel or light partition.
  • the glass sheet intended to be outside may be a colored glass sheet.
  • This type of laminated glass is particularly suitable for making a car roof. Its light transmission (TL) can thus be lowered to 14% and its energy transmission (TE) to 11%.
  • One of the LEDs can be replaced by an LED used to remotely control the structure, receiving signals in the infrared.
  • One or more transparent conductive layers can be in a stack, and be silver layers.
  • the structure according to the invention is not necessarily symmetrical. It is possible to use separate dielectric elements, electrodes of distinct material or of different technology.
  • one of the transparent layers may be replaced by a semi-transparent layer (screen-printed), by a mirror layer, for example in silver, or by a colored opaque layer (enamel, etc.), for example to make the layers transparent. LEDs invisible on one side of the structure.
  • one of the transparent layers may be replaced by a network of conductive patterns including wires or lines.
  • At least one of the main faces of the glass sheets may comprise a solar control layer, low emissivity, self-cleaning ...
  • At least one of the LEDs may emit exciting radiation a phosphor added to one of the main faces, for example a UVA or UVC radiation.
  • An example of manufacture of the structure comprises the following steps: supply of glass sheets coated with transparent conductive layers (or deposits of layers on bare glass sheets), optional pre-bonding by placing glue points on the predefined areas of the glass. one or both sheets of glass, - realization of the individual holes by localized heating and hot insertion of the LEDs in these holes, autoclaving of the structure according to a cycle well known to those skilled in the art.
  • the structure 100 "differs in the following manner from the structure 100: the LEDs are serially aligned and pre-assembled on preferably thin coplanar dielectric supports 51 (PET sheets, for example) and each coated with a conductive layer 2b (or any other type of electrode), each series of LEDs is inserted into a common through hole 31 ', for example a rectangular groove, this groove being able to open on at least one one of the edges and being filled with a transparent or aesthetic resin 52 after arrangement of the LEDs, just like the space between the supports 51 'The width of the supports 51' may be identical to or greater than that of the LEDs. are assembled for example by thin layers of glue (not shown) to the glasses Ia, Ib.
  • glue not shown
  • the grooves may be of sufficient height to incorporate the supports and in this case, the grooves are preferably outlets or edges where the electrodes are connected.
  • the face 11b may or may not transmit light. Mixed arrangements, with individual holes and common holes, can be provided.
  • FIG. 3b shows a second variant of the structure 100 in which, for the sake of clarity, the first dielectric element 1a and the layer 2a are omitted to display the lamination interlayer 3 with the LEDs 4 in plan view.
  • the structure 100 'differs in the following way: the LEDs are serially aligned and pre-assembled on conductive thin-film coplanar conductor supports 51 replacing (or in addition to) the first conductive layer 2b, and preferably exceeding at least one longitudinal edge of the main face to facilitate the power supply, or both edges for a homogeneous distribution, each series of LEDs is inserted into a common through hole 31 'of the insert 3, for example a rectangular groove, for example with rounded edges, groove filled with a transparent or aesthetic resin 52 after arrangement of the LEDs.
  • the conductive supports 51 are for example connected to a same terminal.
  • the conductive supports 51 are assembled for example by thin layers of glue (not shown) to the glasses Ia, Ib.
  • the width of the conductive supports 51 may be identical to or greater than that of the LEDs.
  • the grooves may be of sufficient height to incorporate the conductive supports and in this case, the grooves are preferably open on the edge or edges where the conductive supports are fed. Mixed arrangements, with individual holes and common holes, can be provided.
  • the face 11b may or may not transmit light.
  • One or more sets of LEDs can be reversed positions (the chips are then returned) and be fed with reverse polarities. This allows in particular to be able to alternate lighted areas and extinguished areas with adequate control means.
  • FIG 4a schematically shows a sectional view of an LED light structure 200 in a second embodiment of the invention.
  • the structure 200 differs from the structure 100 in the following way: the transparent conductive layers are replaced by networks of generally transparent conductive patterns 20a, 20b, these networks are carried by PET sheets, preferably thin and assembled for example by thin layers of glue
  • each network 20a, 20b is in the form of copper conductor lines for example forming an electrical continuity, and are for example organized in a grid as shown in Figure 4b.
  • each network 20a, 20b is connected to a single terminal for example via four screen-printed strips (two lateral and two longitudinal) periphery of each main face 12a, 12b.
  • each network is formed of a single series of parallel lines or not, depending on the distribution of LEDS on the main faces.
  • the lines of a network are connected for example to a single terminal for example via two screen-printed strips at the periphery of two opposite edges of its inner main face 12a, 12b.
  • the conductive lines are for example sufficiently thin and / or spaced for overall transparency.
  • Lines of a network can also be connected to separate terminals for addressing etc.
  • Variants similar to those described for the first embodiment may be provided (asymmetry of the structure, common hole, coplanar supports, partial encapsulation, opaque layer, mirror, additional solar control type functions). Mixed arrangements, with individual holes and common holes, with different categories of LEDs, can be included.
  • Figure 5a schematically shows a sectional view of an LED light structure 300 in a third embodiment of the invention.
  • the structure 300 differs from the structure 100 in the following way: the transparent conductive layers are replaced by networks 30a, 30b of conductive wires 32a these wires being partially inserted into additional lamination interleaves 3a, 3b or in any other suitable dielectric material .
  • each network 30a, 30b are connected for example to a single terminal for example via two screen-printed strips at the periphery of two opposite edges of the associated internal main face.
  • the networks are pre-assembled on the elements 3a, 3b or intercalated at the time of assembly of the structure.
  • LEDs 4 Between these arrays 30a, 30b are arranged a sufficient number of LEDs 4 to obtain the desired light effect. Variants similar to those described for the first embodiment may be provided (asymmetry of the structure, common hole, coplanar supports, partial encapsulation, opaque layer, mirror, additional solar control type functions, etc.). Mixed arrangements, with individual holes and common holes, with different categories of LEDs, can be included.
  • the structure 300 'differs from the structure 300 in the following manner.
  • Each network of conducting wires 32a ' is pre-assembled in the PVB 3' or inserted at the time of assembly between the PVB 3 'and the second laminating interlayer 3'a so as to be in direct connection with the associated contact 41 via a conductive adhesive layer 33.
  • Figure 6a schematically shows a sectional view of an LED light structure 400 in a fourth embodiment of the invention.
  • the structure 400 differs from the structure 100 as follows:
  • the sheets of glass are replaced by plates a, b of PMMA, the transparent conductive layers are replaced respectively by a conductive polymer layer 2'a and a mirror layer 2'b, the plate b can then be opaque, semi opaque,
  • the lamination interlayer 3 is replaced by a non-adhesive solid dielectric 3 ', preferably thin and transparent, for example a thin glass or a PET.
  • each LED is inserted in a hole 31 'of the PET 3' and attached laterally by a dielectric glue 6.
  • the contacts 41, 42 may be further connected to the layers 2'a, 2'b by points of conductive adhesive 6a, 6b. Between these conductive surfaces 2'a, 2'b are arranged a sufficient number of LEDs 4 to obtain the desired light effect.
  • the structure 400 emits a radiation in the visible only by the face 11a (symbolized by the single arrow) for example for use as illuminating slab, ceiling, or as wall lighting or be integrated into a household electrical appliance.
  • the conductive layers are replaced by adhesive layers 2 "a, 2" b which are sufficiently conductive and thin to be transparent, the contacts then being embedded in these adhesive layers 2 "a, 2" b.
  • the thickness of the solid dielectric 3 ' is for example lower than that of the LED.
  • Variants similar to those described for the first embodiment may be provided (asymmetry of the structure, common hole, coplanar supports, partial encapsulation, opaque layer, mirror, additional solar control type functions, etc.). Mixed arrangements, with individual holes and common holes, with different categories of LEDs, can be included.
  • Figure 7 schematically shows a sectional view of an LED light structure 500 in a fifth embodiment of the invention.
  • This light structure 500 comprises first and second plates 1a, 1b of glass and each having an outer face 11a, 11b and an inner face 12a, 12b.
  • the structure 500 emits radiation in the visible by the two outer faces.
  • first and second electrodes 2a, 2b conductive coating preferably transparent for example fluorinated tin oxide tin.
  • the plates Ia, Ib are associated with facing their internal faces 12a, 12b and are assembled via a sintering frit 7, for example a glass frit thermal expansion coefficient neighbor that of the plates of La, Ib glass such as lead frit.
  • the plates are assembled by an adhesive for example silicone or by a heat-sealed glass frame.
  • These modes of Sealing is preferable if plates 1a, 1b are chosen with different coefficients of expansion.
  • the plate Ib may be glass material or more largely dielectric material suitable for this type of structure, translucent or opaque (if we condemn the lighting on this side).
  • each glass plate la, Ib is for example of the order of Im 2 or even beyond, and their thickness of 3 mm.
  • the plates are for example rectangular.
  • the spacing between the glass plates is fixed by the LEDs arranged between the plates, in an internal space 8. In the internal space, between the LEDs there is a primary vacuum, for example of the order of 200 mbar allowing to maintain firmly the direct links.
  • the first glass plate has it near the periphery a hole 81 pierced in its thickness, a few millimeters in diameter whose outer orifice is obstructed by a sealing pad 82, in particular copper welded to the outer face 31.
  • This structure is essentially mineral so it is particularly suitable for power LEDs.
  • the structure 500 emits radiation in the visible only by the face 11a for example for use as illuminating slab, ceiling, or wall lighting, or as backlighting a liquid crystal matrix.
  • Variations similar to those described for previous embodiments may be provided (dissymmetry of the structure, conductor son networks, coplanar supports preferably of mineral nature, opaque layer, mirror, addition of coating (s) of material (s). phosphor (s), uses of LED emitting in the UV, additional functions of type solar control . Mixed arrangements, with individual holes and common holes, with different categories of LEDs, can be included.
  • the current leads can also be of the "bus bar” type disposed at the periphery of the faces 12a, 12b as already described above.
  • FIG. 8 shows a variant of the structure 500.
  • This structure 500 'differs in the absence of the vacuum hole 81 and the pellet 82.
  • the vacuum is in fact made by a system of hollow needles F for example of metal.
  • FIG 9 schematically shows a partial sectional view of an LED light structure 600 in a sixth embodiment of the invention.
  • This structure 600 differs from the structure 500 in that the transparent conductive layers are replaced by networks of conductive lines 20a, 20b similar to those described in connection with Figure 4a.
  • Figure 10 schematically shows a partial sectional view of an LED light structure 600 'in a variant of the fifth embodiment of the invention.
  • This structure 600 'differs from the structure 500 in that the transparent conductive layer 2b covering the entire inner face 12b is replaced by coplanar dielectric supports 51 "(preferably mineral based for high power, for example thin glasses of 0 1 to 0.3 mm thick) coated with transparent conductive layers 2b Alternatively, conductive supports are selected.
  • coplanar dielectric supports 51 preferably mineral based for high power, for example thin glasses of 0 1 to 0.3 mm thick
  • Figure 11 shows schematically a partial sectional view of an LED light structure 700 in a seventh embodiment of the invention.
  • This structure 700 differs from the structure 500 'in that a transparent dielectric resin 81 is injected, preferably under a primary vacuum, into the internal space 8 using a system of hollow needles F1, F2.
  • Figure 12 shows schematically a partial sectional view of an LED light structure 700 'in a variant of the seventh embodiment of the invention.
  • This structure 700 'differs from the structure 700 as follows:
  • the layers 2'a, 2'b are chosen to sufficiently transmit the UVA, these layers are disposed on the inner faces of thin and transparent dielectric elements with UVA 91a, 91b, for example specific glasses already described above,
  • the phosphor coatings 92a, 92b emitting in the visible are deposited on the outer faces of the elements 91a, 91b.
  • This structure can be asymmetrical (a single phosphor ). LEDs can also emit in the visible and the coating (s) can be used to produce a white light.
  • Figure 13 schematically shows a partial sectional view of an LED light structure 800 in an eighth embodiment of the invention.
  • This structure 800 comprises in this order, vertically:
  • a first sheet of PET glass 10a, or any other dielectric substrate, for example flexible this sheet carrying: a first network of conductive lines 20a as already described, LEDs separated from each other by dielectric resin 82 and of which the first contact 41 is in direct connection with the network 20a,
  • a second network of conductive lines 20b preferably similar to the first and in direct connection with the second contact 42, a second sheet of PET glass 10b, or any other dielectric substrate.
  • This structure can be sold alone, cut and / or, for greater strength, be laminated between two glasses 1a, 1b with PVB 3a, 3b as shown in FIG.
  • Figure 15 schematically shows a partial sectional view of an LED light structure 900 in a variant of the seventh embodiment of the invention.
  • This structure 900 differs from the structure 800 in that the first and second sheets of PET 10a, 10b are replaced by sheets of glass Ia, Ib and / or the networks are replaced by transparent layers
  • Figure 16 shows a schematic top view of an LED light structure 650 capable of addressing the LEDs.
  • This structure 650 is a variant of the structure 600 shown in FIG.
  • the first sheet of glass comprises on its inner main face a "first" network 20'a of conductive lines L1 to L4 (or alternatively son) parallel to the side edges, for example conductive lines obtained by ink jet in particular based on silver or copper.
  • the second glass sheet Ib comprises on its inner main face a "second" network 20'b conductive lines C1 to C4 (or son) parallel to the longitudinal edges for example conductive lines obtained by ink jet. Between these sealed glass sheets are arranged LEDs with opposite contacts and arranged on the lines (or son) of each network 20'a, 20'b.
  • these lines are arranged and / or are sufficiently thin for a global transparency.
  • each line can be replaced by two lines and the LEDs are on these lines.
  • the LEDs can be off-center with respect to line crossings.
  • the electrodes are formed of conductive strips, preferably transparent, separated by insulating strips, conductive strips parallel to the longitudinal edges for the first network and parallel to the side edges for the second network.
  • FIG. 17 schematically represents a partial sectional view of an LED light structure 550 in another variant of the structure of the fifth embodiment of the invention presented in FIG. 9.
  • This structure 550 differs from the structure 500 in that the transparent layers 2a, 2b are functional thin conducting layers, in particular metallic, preferably silver, arranged between thin dielectric layers 2c, 2d which are:
  • a blocking layer directly on the metal-based silver layer optionally a blocking layer directly on the metal-based silver layer, a stoichiometric metal oxide alloy of a metal, a metal alloy,
  • a layer based on a metal oxide for example zinc oxide optionally doped with aluminum and / or a layer of silicon nitride.
  • the thin dielectric layers 2d are compressed at the contacts 41 of the chip 4.
  • this type of stack can be used in variants of other embodiments.
  • conductive glue can be provided between the contacts and the associated electrodes.

Abstract

L'invention concerne une structure lumineuse (100) à diode électroluminescente, comportant un premier élément diélectrique (la) avec une face principale (12a) sensiblement plane associée à une première électrode (2a) ; un deuxième élément diélectrique (1b) avec une face principale sensiblement plane (12b) associée à une deuxième électrode (2b) qui est en regard de la première électrode et dans un plan distinct ; au moins une première diode électroluminescente, dite première LED (4), comprenant une puce semi-conductrice (4) comportant, sur des première et deuxième faces opposées, des premier et deuxième contacts électriques (41, 42) ; le premier contact électrique étant en liaison électrique avec la première électrode, le deuxième contact électrique étant en liaison électrique avec la deuxième électrode, au moins le premier élément transmettant au moins partiellement un rayonnement compris dans l'ultraviolet, dit UV, ou le visible ; ainsi que sa fabrication et ses applications.

Description

STRUCTURE LUMINEUSE COMPORTANT AU MOINS
UNE DIODE ELECTROLUMINESCENTE, SA FABRICATION ET SES APPLICATIONS
La présente invention concerne une structure lumineuse et en particulier une structure lumineuse comportant au moins une première diode électroluminescente, le procédé de fabrication de cette structure et ses applications.
Une diode électroluminescente (LED en anglais) traditionnelle comprend généralement : - une puce semi-conductrice ;
- une enveloppe, souvent en époxy, encapsulant la puce et dont les fonctions sont multiples (protection de l'oxydation et de l'humidité, élément diffusant etc ...) ;
- des éléments de connexion électrique comportant deux fils minces en or soudés aux contacts et reliées à deux broches métalliques
(dites λpins') émergeant de l'enveloppe.
Il est connu d'insérer une telle diode électroluminescente ainsi que son circuit de connexion électrique, à l'intérieur d'un verre feuilleté afin de conférer à celui-ci des fonctionnalités pour l'éclairage ou la signalisation d'automobile.
Le document WO2004/062908 enseigne ainsi un vitrage feuilleté pour automobile comportant au moins deux feuilles de verre, entre lesquelles des diodes traditionnelles, avec une enveloppe individuelle ou rendue commune, sont insérées. Pour l'alimentation électrique, une couche conductrice déposée sur la surface intérieure d'une des feuilles de verre. Cette couche conductrice est divisée en au moins deux zones distinctes conductrices, séparées par une fine ligne isolante formée par gravure laser ou par sérigraphie avec un système de masque, chacune des deux zones étant reliée à une borne distincte. Les LED sont disposées en parallèle, l'une de leurs bornes étant en connexion avec la première zone conductrice et l'autre borne étant en connexion avec la deuxième zone conductrice.
La présente invention vise une structure lumineuse à LED alternative, plus fiable et/ou de conception simplifiée, en particulier au niveau de l'ensemble du circuit de connexion (depuis les contacts jusqu'à l'alimentation électrique) afin de satisfaire aux exigences industrielles (en termes de rendement, donc de coût, de cadence, d'automatisation...), rendant ainsi possible une production de produits λbas coût' sans sacrifier les performances.
L'invention se propose aussi d'élargir la gamme des produits disponibles, produits dotés de nouvelles fonctionnalités et/ou ou dédiés à de nouvelles applications.
A cet effet, la présente invention propose une structure lumineuse à diode électroluminescente comportant :
- un premier élément diélectrique avec une face principale sensiblement plane associée à une première électrode,
- un deuxième élément diélectrique avec une face principale sensiblement plane associée à une deuxième électrode qui est en regard de la première électrode et dans un plan distinct,
- au moins une première diode électroluminescente, dite première LED, comprenant :
- une puce semi-conductrice comportant, sur des première et deuxième faces opposées, des premier et deuxième contacts électriques, le premier contact électrique étant en liaison électrique avec la première électrode, le deuxième contact électrique étant en liaison électrique avec la deuxième électrode, au moins le premier élément transmettant au moins partiellement un rayonnement choisi parmi les ultraviolet et le visible.
Ainsi la présente invention propose une structure lumineuse à diode électroluminescente alternative. Selon l'invention, on choisit d'incorporer entre deux éléments diélectriques une ou des LED présentant des contacts opposés, donc plus espacés entre eux, ce qui permet de simplifier la connectique en les associant respectivement à des électrodes sur des surfaces distinctes. Cela permet aussi de s'affranchir de la nécessité de former de fines lignes de gravure pour séparer les polarités comme celles prévues dans l'art antérieur.
La structure lumineuse peut être de grande dimension, par exemple d'au moins 1 m2. Dans un mode de réalisation avantageux, le premier contact électrique est en liaison électrique directe avec la première électrode, et de préférence le deuxième contact électrique est en liaison électrique directe avec la deuxième électrode. Les liaisons électriques sont dites directes au sens où les contacts et les électrodes sont accolés, aucun élément « intermédiaire » de connexion de type fil, broche n'étant employé, voire de préférence aucune soudure directe, contact/électrode n'étant employée, un simple collage avec une colle conductrice restant cependant envisageable. Les liaisons directes permettent d'éviter toute dissipation ou court- circuit, tout risque de rupture de contact, et la connexion devient invisible.
Par ailleurs, le premier contact électrique peut être sous forme d'au moins une couche et de préférence le deuxième contact électrique peut être sous forme d'au moins une couche. Dans la présente invention, le terme couche peut signifier soit une seule couche soit une multicouche. Ainsi, les contacts peuvent être des multicouches.
Les contacts ne sont pas nécessairement de taille similaire, notamment de même largeur, ni être en même(s) matériau(x). Une liaison peut être réalisée sensiblement au centre du contact ou sur un bord ou être répartie sensiblement sur toute la surface du contact.
De préférence, la première LED est exempt d'enveloppe, notamment individuelle, encapsulant la puce ce qui rend possible la ou les liaisons directes et de préférence la première LED consiste en ladite puce, ce qui en simplifie le montage et réduit le coût de la structure.
Naturellement, la LED ne comprend préférentiellement ni lentille ou élément diffusant, voire ni embase individuelle, pour des liaisons directes.
En réduisant la hauteur de la LED de préférence à celle d'une simple puce, la structure selon l'invention peut aussi gagner en compacité. La première LED peut toutefois comprendre une enveloppe protectrice partielle laissant les premier et deuxième contacts libres, par exemple pour protéger la puce lors de manipulations ou pour améliorer la compatibilité entre les matériaux de la puce et d'autres matériaux.
Pour l'alimentation électrique, la structure lumineuse selon l'invention peut comprendre des organes d'amenée de courant couplés aux première et deuxième électrodes et notamment sous forme de bandes conductrices sérigraphiées en émail à l'argent de préférence disposées en bordure des premier et/ou deuxième éléments diélectriques et, notamment en bordure des faces principales. On peut aussi utiliser des fiches, clinquants, des câbles... La structure lumineuse selon l'invention peut comprendre des moyens de maintien d'au moins l'une des liaisons directes entre les première et deuxièmes électrodes et respectivement les premier et deuxième contacts électriques, pour augmenter la fiabilité et /ou la longévité, notamment :
- mécaniquement, par application d'une pression sur au moins l'une des faces principales, pression contrôlée par exemple par un capteur de pression pouvant être associé, voire incorporé, dans la structure,
- ou par utilisation d'une colle conductrice,
La structure lumineuse selon l'invention peut en outre comprendre au moins une pièce électroconductrice élastique et/ou flexible disposée entre le premier contact électrique et le première électrode pour assurer la permanence de la première liaison électrique et de préférence de la deuxième liaison électrique.
Cette pièce électroconductrice élastique et/ou flexible est de préférence sous forme d'un ressort, notamment hélicoïdal, (tron)conique, à lames, ou d'une patte flexible repliée au moins en deux (par exemple en U, en V...)
La pièce électroconductrice élastique et/ou flexible permet de pallier les éventuelles fluctuations de planéité de la première électrode ou même le cas échéant les variations d'épaisseur de l'élément porteur des puces, par exemple un intercalaire de feuilletage.
On équipe de préférence chaque première liaison directe (ou chaque deuxième liaison électrique directe) d'une telle pièce.
La pièce électroconductrice élastique et/ou flexible est de préférence d'un seul tenant et peut être collée ou soudée sur l'électrode et/ou sur le contact.
La pièce électroconductrice peut être centrée sur le contact. Cette pièce peut aussi être de préférence de largeur supérieure ou égale à la largeur du contact.
La pièce électroconductrice peut être typiquement en métal notamment en cuivre ou en aluminium, et être mince. Au moins l'une des première et deuxième électrodes peut aussi avoir l'une ou les fonctions additionnelles suivantes :
- réfléchir le visible ou les UV,
- réfléchir le rayonnement thermique pour fournir un contrôle solaire, ou réfléchir les infrarouges pour une fonction de basse émissivité,
- ou encore former une électrode d'un élément optoélectronique associé à la structure lumineuse (électrochrome, miroir commutable, notamment en systèmes multicouches) par exemple pour faire varier la couleur, la transparence, les propriétés de transmission ou de réflexion de la lumière.
La structure peut par ailleurs intégrer toutes fonctionnalisations connues dans le domaine du vitrage, soit sur la même face que celle porteuse d'une électrode, de préférence la face interne de l'élément diélectrique associé, ou sur une face opposée, ou sur des faces d'autres éléments rajoutés. Parmi les fonctionnalisations on peut citer : couche hydrophobe/oléophobe, hydrophile/oléophile, photocatalytique antisalissure, empilement réfléchissant le rayonnement thermique (contrôle solaire) ou infra rouge (bas-émissif), antireflet. Par ailleurs, au moins l'une des première et deuxième électrodes peut couvrir sensiblement la face principale associée notamment pour faciliter et simplifier les connexions avec les organes d'amenée de courant, par exemple situés en périphérie.
Au moins l'une des première et deuxième électrodes peut en outre être choisie transparente ou translucide en particulier pour les applications dans le domaine de l'éclairage.
Au moins l'une des première et/ou deuxième électrodes peut être pleine notamment formée à partir de fils conducteurs jointifs (parallèles, en tresse, etc..) ou d'une feuille métallique ou d'un ruban (cuivre ...) à coller. Au moins l'une des première et deuxième électrodes peut comprendre une couche conductrice de préférence répartie sur ou couvrant sensiblement la face principale associée.
Cette couche conductrice peut être opaque, semi transparente par exemple en émail sérigraphié, ou transparente, à partir d'un oxyde métallique conducteur ou présentant des lacunes électroniques notamment en oxyde d'étain dopé fluor (SnO2: F), en oxyde mixte d'indium et d'étain
(ITO), de l'oxyde de zinc dopé à l'indium ou à l'aluminium.
Cette couche conductrice peut aussi être en polymère conducteur ou être une colle. Cette couche conductrice peut être déposée par tous moyens connus de l'homme du métier tels que des dépôts par voie liquide, dépôts sous vide
(pulvérisation magnétron, évaporation), par pyrolyse (voie poudre ou gazeuse), par sérigraphie, par jet d'encre.
Dans un mode de réalisation avantageux, la structure lumineuse comprend une couche mince conductrice, notamment métallique, basse émissive et/ou de contrôle solaire, recouverte d'une ou de couches minces diélectriques, et éventuellement intercalée entre des couches minces diélectriques, ladite couche mince conductrice formant au moins en partie l'une des première et deuxième électrodes. Ainsi cette couche mince conductrice par exemple épaisse de quelques nanomètres ou d'une dizaine de nanomètres, peut être une (seule) couche à base d'or, de palladium ou de préférence d'argent, éventuellement incorporant d'autres métaux minoritaires.
L'empilement peut comprendre une pluralité de couches minces conductrices éventuellement avec des fonctionnalités distinctes (contrôle solaire pour une couche et une autre couche basse émissive située plus à l'intérieur).
La ou les couches minces diélectriques au-dessus de la (dernière) couche conductrice, par exemple épaisse(s) de quelques nanomètres ou d'une dizaine de nanomètres, sont par exemple à base des matériaux suivants :
- en nitrure, carbonitrure, oxynitrure ou oxycarbonitrure de silicium,
- en oxydes métalliques (par exemple oxyde de zinc, oxyde d'étain) éventuellement dopés. Cette ou ces couches diélectriques sont aptes à maintenir la conduction électrique entre la couche mince conductrice et le contact de la puce par exemple parce qu'elles sont suffisamment minces et/ou sont suffisamment comprimées dans la zone de liaison électrique.
L'empilement est de préférence transparent, n'est pas nécessairement symétrique et de préférence ne comprend pas de couche de protection mécanique pour favoriser la conduction électrique. Les deux électrodes peuvent comprendre un tel empilement. Cet empilement peut être sur du verre ou sur un polymère tel que du PET.
Comme exemples d'empilements avec une couche mince fonctionnelle on peut citer les empilements décrits dans les documents EP718250, WO00/293477, EP877006 incorporés ici par référence.
Comme exemples d'empilements avec plusieurs couches minces fonctionnelles on peut citer les empilements décrits dans les documents EP847965, WO03/010105, EP1060876, WO01/20375 incorporés ici par référence. Dans un mode de réalisation de l'invention, au moins l'une des première et deuxième électrodes comprend un réseau conducteur qui de préférence occupe sensiblement la face principale associé.
Ce réseau conducteur peut être sous forme d'une couche conductrice discontinue (opaque, semi opaque, transparente) par exemple formant des bandes conductrices. Les zones de couche peuvent être isolées les unes des autres par de larges zones isolantes. Le réseau conducteur à couche peut être formé directement par un dépôt dans des zones prédéterminées ou par retrait d'une couche pleine.
Ce réseau conducteur peut être avec des motifs conducteurs linéiques, et non surfacique (large bande...), par exemple chaque motif formant au moins une ligne conductrice ou étant un fil conducteur. Les motifs peuvent aussi être de forme plus complexe, notamment ondulés, en zig-zag etc. On peut choisir la forme, la disposition, l'étendue des motifs en fonction de la répartition (prédéterminée) des LED. L'électrode peut comporter une pluralité de fils ou de lignes suivant une même orientation ou des orientations distinctes ... Un arrangement en grille permet de placer les LEDs à façon.
Si nécessaire, on limite la largeur des fils (ou des lignes) :
- pour rendre les fils le plus discret possible à l'oeil nu si le matériau d'électrode est relativement opaque au rayonnement, et/ou
- et/ou pour éviter de nuire à l'émission du rayonnement.
Par exemple, on choisit une largeur 11 du fil (ou ligne) inférieure ou égale à 50 μm, de préférence 20 μm voire 10 μm. Plus largement, ce réseau peut être défini par une largeur 11 de motifs (largeur maximale en cas de pluralité de largeurs) et un pas donné pi entre motifs (pas minimal en cas de pluralité de pas).
On peut ainsi obtenir une transparence globale (UV ou visible) en utilisant un réseau de motifs conducteurs et en adaptant, en fonction de la transparence souhaitée, la largeur 11 et/ou le pas pi.
Aussi, le rapport largeur 11 sur pas pi peut être inférieur ou égal à 50% de préférence inférieur ou égal à 10%, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à 1%. Par exemple, le pas pi peut être compris entre 5 μm et 2 cm de préférence entre 50 μm et 1,5 cm encore plus préférentiellement 100 μm et 1 cm, et la largeur 11 peut être entre 1 μm et 1 mm de préférence entre 10 et 50 μm.
A titre d'exemple, on peut utiliser un réseau de lignes conductrices, par exemple en cuivre, avec un pas pi de 100 μm et une largeur 11 de 10 μm, réseau sur une feuille de verre ou plastique, par exemple de type PET.
Un réseau de lignes conductrices peut être obtenu par jet d'encre.
On peut aussi utiliser un réseau de fils conducteurs, en choisissant un pas pi entre 1 et 10 mm, notamment 3 mm, et une largeur 11 entre 10 et 50 μm, notamment entre 20 et 30 μm. Ce réseau peut être sous forme d'une série de fils (parallèles, ondulés, d'orientations distinctes ou non) qui sont intégrés partiellement en surface d'un intercalaire de feuilletage, notamment PVB ou PU. Les électrodes peuvent être hybrides c'est-à-dire à couche et à fils.
Des séries de motifs peuvent être croisées. Le réseau peut être notamment organisé comme une grille, un tissu, une toile. Ces motifs peuvent être métalliques par exemple en tungstène, en cuivre ou en nickel .
La zone entre le contact de la puce et l'électrode peut comprendre un motif ou une pluralité des motifs reliés à une même borne.
Lorsque les deux électrodes comprennent des réseaux des motifs conducteurs, ces motifs ne sont pas nécessairement identiques ou encore en coïncidence. En projection, ces motifs peuvent former un maillage, notamment une grille pour adresser les LED. Le réseau peut avoir une continuité électrique auquel cas tous les motifs du réseau sont associés à une même borne. Alternativement, tous les motifs du réseau ne sont associés pas à une même borne et/ou ne sont pas alimentés simultanément.
La structure peut comprendre de préférence une deuxième LED de position inversée par rapport à la première LED. Cela permet de réaliser un adressage LED par LED ou par zone de
LED, pour un éclairage ou un affichage partiel, ponctuel, dynamique des LED
Par exemple, on choisit deux séries de fils conducteurs ou de lignes conductrices sensiblement parallèles entre elles et reliées à des bornes distinctes via des bandes sérigraphiées périphériques en émail à l'argent. Plus largement, la structure peut comprendre une pluralité de LED et des moyens de pilotage des LED pour émettre le rayonnement soit permanence, soit par intermittence et soit d'une couleur donnée, soit de différentes couleurs, ou pour un adressage des LED.
Chacune des première et deuxième électrodes peuvent comprendre un réseau de motifs conducteurs, de préférence allongés, linéiques, suivant une orientation donnée, ces réseaux formant en projection un maillage.
On peut en outre prévoir un assemblage par séries de LED.
Dans un premier exemple, des LED peuvent être (pré)assemblées sur un ou des supports conducteurs coplanaires, de préférence minces notamment d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm, voire 0,1 mm, support(s) faisant partie ou formant l'une des première et deuxième électrodes.
Dans un deuxième exemple, la structure comprend une pluralité de premiers éléments diélectriques coplanaires, porteurs de premières électrodes et d'une pluralité de premières LED, les premiers éléments diélectriques étant associés à un substrat verrier de préférence minéral, et étant de préférence minces notamment d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm, voire 0,1 mm et pouvant dépasser de la face principale associée.
Ces premiers éléments diélectriques peuvent être des feuilles de polyester munies de couches conductrices pleines ou de réseaux conducteurs comme électrodes. Ces premiers éléments diélectriques peuvent être par exemple sous forme de bandes.
Par ailleurs, au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques comprend un élément verrier (minéral ou organique) et de préférence plan, cet élément étant transparent ou translucide ou (semi)opaque et/ou diffusant. Dans une configuration de structure avec une seule « face » lumineuse, par exemple celle du premier élément diélectrique, l'autre élément diélectrique, le deuxième dans cet exemple, peut être quelconque, éventuellement opaque, par exemple être une vitrocéramique, voire un diélectrique non verrier. Le caractère (partiellement) translucide peut servir à positionner la structure et/ou pour visualiser ou pour vérifier le fonctionnement de la structure.
De préférence, le facteur de transmission (éventuellement global) de l'ensemble élément(s) diélectrique(s) et électrode(s) associées à la surface émettrice autour du pic du rayonnement dans le visible (produit directement par la puce ou par un luminophore) est supérieur ou égal à 50%, encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 70%, et même supérieur ou égal à 80%.
Les premier et deuxième éléments diélectriques peuvent être de toute forme (rectangulaire, carré, rond, ovale,...), voire être légèrement bombés selon un même rayon de courbure et sont de préférence parallèles.
Au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques peut servir de protection mécanique, en étant suffisamment rigide, et/ou de protection chimique (contre la corrosion, l'humidité...), et/ou fournir une isolation électrique.
Dans un premier exemple, au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques comprend une feuille de verre, notamment de 4 mm ou moins.
Le verre peut être en verre silico sodocalcique clair ou extraclair, coloré. Le verre peut avoir éventuellement préalablement subi un traitement thermique du type durcissement, recuit, trempe, bombage. Ce verre peut aussi être maté, sablé, sérigraphié etc.
La structure peut être essentiellement minérale notamment pour une grande tenue au flux, par exemple si la première LED est une LED de puissance.
Au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques peut former une partie d'un vitrage isolant, sous vide, sous argon, ou avec une simple lame d'air.
En particulier, une électrode peut être associée à un premier ou deuxième élément, choisi verrier, de différentes manières : - en étant directement sur sa surface, ou - en étant sur un élément porteur diélectrique, assemblé à l'élément verrier de sorte que l'électrode est sur la face opposée à la face d'assemblage.
Au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques peut être monolithique ou feuilleté. Cet élément diélectrique peut être formé selon diverses combinaisons associant par exemple un élément verrier minéral (rigide, monolithique ou feuilleté), et/ou des plastiques (rigide, monolithique ou feuilleté) ou autres résines aptes à s'assembler par collage avec des produits verriers. Comme plastiques rigides, épais de 0,1 à 10 mm, on peut citer les polyuréthanes (PU), les polycarbonates, les acrylates comme le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), les polyesters, notamment les polyesters téréphtaliques (PET).
Dans un deuxième exemple, au moins l'un des premier et deuxième éléments comprend un film polymérique notamment en poly(téréphtalate d'éthylène (PET), notamment entre 10 et 100 μm.
Dans un troisième exemple, au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques comprend un adhésif, par exemple est une colle réticulable à chaud ou aux UV ou est en un polymère qui forme de préférence un intercalaire de feuilletage avec un verre minéral.
Comme intercalaire de feuilletage usuel, on peut citer le polyuréthane (PU) utilisé souple, un thermoplastique sans plastifiant tel que le copolymère éthylène/acétate de vinyle (EVA), le polyvinyl butyral (PVB), un copolymère de polyéthylène et d'acrylate par exemple vendu par la société Dupont sous le nom de Butacite ou vendu par la société Solutia sous le nom de Saflex. Ces plastiques ont par exemple avec une épaisseur entre 0,2 mm et 1,1 mm, notamment 0,38 et 0,76 mm. Ces plastiques peuvent intégrer partiellement les électrodes dans leur masse ou porter les électrodes en surface.
Comme autres matières plastiques, on peut aussi utiliser des polyoléfines comme du polyéthylène (PE), polypropylène (PP) du PEN ou du PVC ou des résines ionomères.
Le cas échéant, on veille naturellement à la compatibilité entre différents plastiques utilisés, notamment à leur bonne adhérence et/ou à leur tenue en température. Naturellement, tout élément diélectrique précité est choisi pour laisser passer suffisamment ledit rayonnement (visible ou UV) s'il est disposé sur un côté destiné à transmettre la lumière.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la partie délimitée par le premier élément et le deuxième élément forme une partie (essentiellement) feuilletée.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les premier et deuxième éléments sont maintenus à distances sensiblement constantes par des moyens de scellements périphériques (joint, colle, etc), ou par des espaceurs et délimitent un espace interne incorporant ladite LED et rempli d'un diélectrique.
Cet espace interne peut être sous vide primaire, pour maintenir les liaisons directes, ou ce diélectrique peut être une résine de préférence transparente ou esthétique. La LED peut être agencée dans un trou traversant d'un troisième élément diélectrique solide intercalé entre les premier et deuxième éléments diélectriques.
Le troisième diélectrique est de préférence mince par exemple de hauteur inférieure ou égale à 95% de la hauteur de la LED, transparent, sensiblement plan, verrier et peut comprendre un intercalaire de feuilletage.
La structure lumineuse comprend au moins une deuxième LED similaire à la première LED et agencée dans le trou, la hauteur du trou pouvant être légèrement supérieure à la hauteur de la puce semi- conductrice, lorsqu'il s'agit d'un intercalaire ou tout élément dont la surface fond au moment de l'assemblage.
Au moins l'une des première ou deuxième électrodes peut être sur l'élément diélectrique associé ou sur ce troisième élément diélectrique.
Les LED ont de préférence une épaisseur inférieure ou égale à 5 mm, voire 1 mm, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,5 mm, de même pour sa largeur et sa longueur.
La structure peut comprendre au moins un revêtement luminophore associé à l'un des premier et deuxième éléments diélectriques ledit rayonnement étant excitateur du luminophore.
Ce revêtement luminophore peut être sur la face principale associée à une électrode ou sur la face principale opposée dudit élément diélectrique.
Le matériau luminophore peut avantageusement être sélectionné ou adapté pour déterminer la couleur de l'éclairage dans une large palette de couleurs. Le luminophore ou un mélange de luminophore peut permettre d'obtenir une lumière blanche notamment à partir de LED monochromatique dans le visible ou le proche UV. Tout ou une partie des faces d'au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques peut être revêtue du matériau luminophore émettant dans le visible afin de constituer des zones éclairantes et des zones « sombres » juxtaposées. Et le luminophore peut être lui-même transparent. La LED peut aussi émettre un rayonnement UV excitateur, par exemple UVC (entre 200 et 280 nm).
Par exemple, le luminophore est porté sur une face principale opposée à la face associée à une électrode et l'élément diélectrique est un matériau transmettant le rayonnement UV choisi de préférence parmi le quartz, la silice, le fluorure de magnésium (MgF2) ou de calcium (CaF2), un verre borosilicate, un verre avec moins de 0,05% de Fe2O3. A titre d'exemples, pour des épaisseurs de 3 mm : les fluorures de magnésium ou de calcium transmettent à plus de 80% voire 90% sur toute la gamme des UVs, le quartz et certaines silices haute pureté transmettent à plus de 80% voire 90% sur toute la gamme des UVs.
La LED peut aussi émettre un rayonnement excitateur UV ou proche UV c'est-à-dire entre 360 et 400 nm.
Par exemple, le luminophore est porté sur une face principale opposée à la face associée à une électrode et l'élément diélectrique est un matériau transmettant ce rayonnement UV. choisi de préférence parmi le verre borosilicate, comme le borofloat de Schott, qui transmet à plus de 70% sur toute la gamme des UVA (pour 3 mm d'épaisseur), les verres silicosodocalcique avec moins de 0,05% de Fe III ou de Fe2O3 (pour 3 mm d'épaisseur), notamment le verre Diamant de Saint-Gobain, le verre Optiwhite de Pilkington, le verre B270 de Schott, transmettent à plus de 70% voire 80% sur toute la gamme des UVA (pour 3 mm d'épaisseur).
En outre, un verre silicosodocalcique, tel que le verre Planilux vendu par la société Saint-Gobain, présente une transmission supérieure à 80% au delà de 360 nm ce qui peut suffire pour certaines réalisations et certaines applications. Au moins l'une des première et deuxième électrodes peut être à base d'un matériau transmettant ledit rayonnement UV ou être arrangée pour permettre une transmission globale audit rayonnement UV si le matériau est absorbant ou réfléchissant aux UV. Le matériau d'électrode transmettant ledit rayonnement UV peut être une couche très mince d'or, par exemple de l'ordre de 10 nm, ou de métaux alcalins tels que potassium, rubidium, césium, lithium ou potassium par exemple de 0,1 à 1 μm, ou encore en un alliage par exemple 25% sodium, et 75% de potassium. Une couche d'oxyde d'étain dopé fluor peut aussi convenir.
De préférence, la puce peut émettre ledit rayonnement via les deux faces opposées.
La structure peut en outre avoir deux « faces lumineuses » pour laisser passer ledit rayonnement vers l'extérieur via les première et deuxième faces principales, ou une seule « face lumineuse », l'autre côté étant absorbant ou réfléchissant.
La structure peut comprendre une diode réceptrice de signaux de commande, notamment dans l'infrarouge, pour télécommander la LED.
La structure selon l'invention peut être utilisée pour un éclairage décoratif, architectural, domestique ou industriel, notamment former un luminaire plan tel qu'une paroi éclairante, notamment suspendue, ou une dalle éclairante ou une lampe, notamment de très faible épaisseur. Elle peut aussi avoir une fonction d'éclairage de nuit ou d'affichage d'informations de toutes natures de type dessin, logo, signalisation alphanumérique ou autres signalétiques, par exemple former un panneau de type enseigne ....
Des LED peuvent être arrangées en bordure ou être réparties, régulièrement ou non, sur toute la surface de la structure selon l'invention, et éventuellement constituer des motifs décoratifs ou constituer un affichage tel qu'un logo ou une marque. La structure lumineuse, notamment un vitrage, peut être : destinée au bâtiment, destinée au mobilier urbain tel qu'abribus, panneau de signalisation ou publicitaire, à un aquarium, un présentoir, une vitrine, un élément d'étagère, une serre, - destinée à l'ameublement intérieur, à un miroir, destinée un écran de système d'affichage du type ordinateur, télévision, téléphone, ou encore être électrocommandable comme un vitrage à cristaux liquides, et notamment être un dispositif de rétroéclairage d'un écran à cristaux liquides, un vitrage photovoltaïque avec éventuellement un système d 'accumulation électrique (batterie), notamment pour fournir l'alimentation électrique.
La structure selon l'invention peut être intégrée par exemple dans un équipement électroménager par exemple être une tablette de réfrigérateur, une tablette de cuisine.
La structure peut servir aussi comme porte, comme cloison de bureaux ou magasin, balustrade, façade de bâtiments (châssis) ou en vitrage structurel fixé par point (de type produit Spider vendu par la société SAINT GOBAIN, ...), ou encore comme vitre de meubles, vitre d'étalages de bijouterie, vitre de musée.
La structure peut de préférence être transparente, au moins en dehors de(s) zone(s) à LED, par exemple former une fenêtre éclairante.
En outre, la ou les LEDs peuvent être quasiment invisibles à l'oeil nu, à l'état λoff.
La structure lumineuse peut former un vitrage éclairant pour un véhicule de transport, par exemple pare-brise, lunette arrière, vitre latérale le toit ouvrant ou non ouvrant, les rétroviseur, ou verre de protection des ou à tout autre véhicule terrestre, aquatique ou aérien. L'insertion de LED dans ces vitrages permet, notamment, les fonctionnalités de signalisation suivantes :
- affichage de témoins lumineux de signalisation destinés au chauffeur du véhicule ou aux passagers (exemple : témoin d'alarme de température du moteur dans le pare-brise, témoin de mise en fonctionnement du système de dégivrage électrique, des vitres) ; affichage de témoins lumineux de signalisation destinés aux personnes à l'extérieur du véhicule (exemple : témoin de mise en fonctionnement de l'alarme du véhicule dans les vitres latérales) ; - affichage lumineux sur les vitrages des véhicules (par exemple affichage lumineux clignotant sur les véhicules de secours, affichage de sécurité avec faible consommation électrique signalant la présence d'un véhicule en danger).
L'insertion de LED dans les vitrages automobiles permet, notamment, les fonctionnalités d'éclairage suivantes : - éclairage d'ambiance de l'intérieur du véhicule de façon particulièrement esthétique (par exemple intégration de l'éclairage d'ambiance dans le toit en verre d'un véhicule) ;
- feux lumineux et phare dans le surface du vitrage (par exemple intégration dans la lunette arrière du véhicule du troisième feu « stop »).
La LED peut être de « haute puissance » c'est-à-dire supérieure à 80 Lumens par 1000 mA.
Pour éviter l'éblouissement, un élément tel qu'un diffuseur, peut être ajouté dans la structure, notamment sous forme d'une couche diffusante additionnelle. Au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques peut aussi remplir cette fonction diffusante.
La LED peut être de puissance moindre, sans risque de gêne pour l'œil, c'est-à-dire inférieure à 20 Lumens par 100 mA.
On peut réaliser un éclairage fournissant de 10 à 500 lumens de préférence de 20 à 250 lumens, de 30 à 100 lumens de manière économique.
L'invention porte aussi sur une feuille plastique notamment thermoplastique comme le PVB, l'EVA ou le PU, ou en copolymère de polyéthylène et d'acrylate ou encore en polyoléfine, comportant au moins un trou traversant dans son épaisseur, ledit trou comprenant au moins une première diode électroluminescente avec une puce semi-conductrice comportant des premier et deuxième contacts électriques respectivement sur des première et deuxième faces opposées.
Naturellement, cette feuille peut être de préférence transparente et/ou peut servir d'intercalaire de feuilletage.
L'invention vise enfin un procédé de fabrication de la structure lumineuse telle que définie précédemment comprenant les étapes suivantes :
- positionnement du premier contact électrique de la première LED directement sur la première électrode ou par l'intermédiaire d'une colle conductrice et/ou d'une pièce électroconductrice élastique ou flexible, - positionnement de la deuxième électrode directement sur le deuxième contact électrique ou par l'intermédiaire d'une colle conductrice.
Ce procédé, simple à mettre en œuvre, permet des mises en liaison électriques directes des premier et deuxième contacts électriques avec respectivement les première et deuxième électrodes.
Ce procédé peut comprendre une étape ultérieure de mise sous vide primaire de la structure comportant ledit espace interne, afin de renforcer les liaisons électriques, par exemple une pression de l'ordre de 200 mbar. Ce procédé peut comprendre une étape ultérieure d'injection d'une résine liquide diélectrique entre les première et deuxième électrodes et de part et d'autre de la puce, afin de protéger et/ou de mieux figer et/ou isoler la puce.
De préférence, cette injection est réalisée sous vide primaire. Ledit troisième élément diélectrique peut être choisi intercalaire de feuilletage et ladite étape d'insertion être réalisée à chaud, de préférence au moment d'une étape de formation à chaud dudit trou.
- La figure 1 représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED dans un premier mode de réalisation de l'invention.
- La figure 2a est un détail de la figure 1,
- Les figures 2b, 2c représentent schématiquement des vues partielles de coupe de structures lumineuses à LED dans des variantes du premier mode de réalisation de l'invention. - Les figures 3a, 3b représentent schématiquement des vues de dessus de la structure lumineuse à LED du premier mode de réalisation de l'invention et d'une de ses variantes.
- La figure 4a représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED dans un deuxième mode de réalisation de l'invention et la figure 4b est un détail d'un des réseaux conducteurs utilisé comme électrode dans ce deuxième mode.
- La figure 5a représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED dans un troisième mode de réalisation de l'invention. - La figure 5b, est un détail de la figure 5a. • La figure 5c représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED dans une variante du troisième mode de réalisation de l'invention.
- La figure 6a représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED dans un quatrième mode de réalisation de l'invention.
- La figure 6b, est un détail de la figure 6a.
- La figure 6c représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED dans une variante du quatrième mode de réalisation de l'invention.
• La figure 7 représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED dans un cinquième mode de réalisation de l'invention.
- La figure 8 représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED dans une variante du cinquième mode de réalisation de l'invention.
• La figure 9 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED dans un sixième mode de réalisation de l'invention. - La figure 10 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED dans une variante du sixième mode de réalisation de l'invention.
• La figure 11 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED dans un septième mode de réalisation de l'invention.
- La figure 12 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED dans une variante du septième mode de réalisation de l'invention.
• La figure 13 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED dans un huitième mode de réalisation de l'invention.
- Les figures 14 et 15 représentent schématiquement des vues partielles de coupe d'une structure lumineuse à LED dans des variantes du septième mode de réalisation de l'invention. • La figure 16 représente schématiquement une vue partielle d'une structure lumineuse à LED capable d'adresser les LED. • La figure 17 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED dans un neuvième mode de réalisation de l'invention.
On précise que par un souci de clarté les différents éléments des objets représentés ne sont pas nécessairement reproduits à l'échelle.
D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention apparaissent à la lecture des exemples de structures lumineuses à LED illustrées par les figures suivantes.
La figure 1 représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED 100 dans un premier mode de réalisation de l'invention et la figure 2a est une vue agrandie d'une partie de la figure 1, la figure 3a est une vue de dessous de la structure 100.
Cette structure émet via les faces externes lia, 11b (émission symbolisée par les deux flèches) des première et deuxième feuilles la, Ib en verre de préférence sodocalcique et extraclair, par exemple épais de 4 mm.
Sur leurs faces internes 12a, 12b les première et deuxième feuilles de verre comportent des couches conductrices transparentes à base d'oxyde d'étain dopé au fluor 2a, 2b reliées à des bornes distinctes.
Entre ces couches 2a, 2b sont disposées un nombre suffisant de LED
4 pour obtenir l'effet lumineux recherché. Les LED sont isolées les unes des autres par du diélectrique 3 transparent et de préférence mince, par exemple de hauteur inférieure ou égale à 95% de la hauteur des LED. De préférence, le diélectrique 3 est un intercalaire de feuilletage tel qu'un PVB.
Plus précisément, comme montré en figure 2, chacune des LED 4 est disposée dans un trou traversant individuel 31 de l'intercalaire 3.
Chaque LED comprend préférentiel lement simplement une puce semi-conductrice 4, par exemple avec une couche active à multi puits quantique, de technologie AIInGaP ou autres semi-conducteurs.
La LED est par exemple monochromatique. Toutes les teintes sont envisageables. On peut aussi régler la puissance via l'alimentation.
Cette puce comporte des première et deuxième couches de contacts 41, 42 sur ses faces opposées, par exemple sous forme d'une multicouche Au/Zn et Al pour l'une et d'alliage Au/Ge pour l'autre. Des puces qui conviennent sont par exemple vendues sous les noms de LED AlINGap HWFR-B310, 410 et 510 par la société Lumileds.
Pour réduire les coûts, limiter et simplifier les connexions, la puce 4 est donc choisie sans encapsulation et les première et deuxième couches de contacts 41, 42 sont respectivement directement sur les première et deuxième couches conductrices 2a, 2b.
Le circuit de connexion est totalement invisible même en utilisant deux feuilles de verre extraclair.
En variante, une simple colle conductrice, par exemple à l'argent, est interposée entre les premier et deuxième contacts et les première et deuxième couches. La colle doit être choisie pour sa résistance aux hautes températures et pression nécessaire pour réaliser le vitrage feuilleté.
Les risques de fluage de la colle sont moins critiques que dans l'art antérieur dans lequel il était nécessaire de veiller scrupuleusement à ce qu'elle ne se répande dans la bande isolante lors du laminage du feuilleté.
Grâce à leur taille réduite au maximum, lorsque le dispositif est éteint, les LED ne sont pratiquement pas visibles. Il est donc particulièrement envisageable de disposer des LED, non seulement au pourtour du vitrage mais également sur la partie centrale ou sur une grande partie de la surface vitrée sans pour autant entraver la visibilité, comme montré en figure 3a dans laquelle, par souci de clarté, le premier élément diélectrique la et la couche 2a sont omis pour visualiser l'intercalaire de feuilletage 3 avec les LEDs 4 en vue de dessus.
Des organes d'amenée de courant par exemple sous forme de bandes conductrices sérigraphiées 50 (certaines en pointillés sur la figure 3a) sont disposées sur les bords longitudinaux des faces principales internes des feuilles de verre de façon à être couplées aux électrodes.
Dans ce premier mode de réalisation, les LED sont disposées en série. La tension appliquée entre les électrodes est de l'ordre du volt ou de la dizaine de volts, de préférence inférieure ou égale à 24 volts.
Les LED peuvent former un dessin lumineux, par exemple un logo ou une marque.
En insérant un grand nombre de LED, une intensité lumineuse équivalente à celle d'un éclairage incandescent peut être obtenue, tout en ne nécessitant qu'une consommation plus faible. Cette structure peut servir par exemple pour un éclairage décoratif ou de signalisation, par exemple comme panneau ou cloison lumineuse.
En variante, la feuille de verre prévue pour être à l'extérieur peut être une feuille de verre coloré. Ce type de verre feuilleté est particulièrement bien approprié pour réaliser un toit automobile. Sa transmission lumineuse (TL) peut ainsi être abaissée à 14% et sa transmission énergétique (TE) à 11%.
L'une des LEDs peut être remplacée par une LED servant pour télécommander la structure, en recevant des signaux dans l'infrarouge L'une ou les couches conductrices transparentes peuvent être dans un empilement, et être des couches à l'argent.
La structure selon l'invention n'est pas forcément symétrique. On peut utiliser des éléments diélectriques distincts, des électrodes en matériau distinct ou de technologie distincte. Dans un premier exemple, l'une des couches transparentes peut être remplacée par une couche semi transparente (sérigraphiée), par une couche miroir, par exemple en argent, ou par une couche opaque colorée (émail ..), par exemple pour rendre les LED invisibles d'un côté de la structure.
Dans un deuxième exemple, l'une des couches transparentes peut être remplacée par un réseau de motifs conducteurs notamment fils ou lignes.
Dans un troisième exemple, on peut graver des zones de couches. Au moins l'une des faces principales des feuilles de verre peut comprendre une couche de contrôle solaire, basse émissivité, autonettoyante...
Différents types de LED peuvent être prévus. Au moins l'une des LED peut émettre un rayonnement excitant un luminophore rajouté sur l'une des faces principales, par exemple un rayonnement UVA ou UVC.
Un exemple de fabrication de la structure comporte les étapes suivantes : fourniture de feuilles de verre revêtues de couches conductrices transparentes (ou dépôts des couches sur feuilles de verre nues), pré-collage optionnel en disposant des points de colle sur les zones prédéfinies de l'une ou des deux feuilles de verre, - réalisation des trous individuels par chauffage localisé et insertion à chaud des LED dans ces trous, passage à l'autoclave de la structure selon un cycle bien connu de l'homme du métier.
Dans une première variante, montrée en figure 2b, la structure 100" diffère de la façon suivante de la structure 100 : les LED sont alignées par série et pré-assemblées sur des supports diélectriques 51' coplanaires de préférence minces (feuilles PET par exemple) et chacun revêtus d'une couche conductrice 2b (ou tout autre type d'électrode), - chaque série de LED est insérée dans un trou traversant commun 31', par exemple une rainure rectangulaire, cette rainure pouvant être débouchante sur au moins l'un des bords et étant remplie d'une résine 52 transparente ou esthétique après agencement des LED, tout comme l'espace entre les supports 51'. La largeur des supports 51' peut être identique ou supérieure à celle des LED. Les supports conducteurs 51' sont assemblés par exemple par des fines couches de colle (non représentées) aux verres la, Ib.
Les rainures peuvent être de hauteur suffisante pour incorporer les supports et dans ce cas, les rainures sont de préférence débouchantes du ou des bords où les électrodes sont connectées.
La face 11b peut transmettre ou non la lumière. Des dispositions mixtes, avec des trous individuels et des trous communs, peuvent être prévues.
La figure 3b montre une deuxième variante de la structure 100 dans laquelle, par souci de clarté, le premier élément diélectrique la et la couche 2a sont omis pour visualiser l'intercalaire de feuilletage 3 avec les LEDs 4 en vue de dessus.
La structure 100' diffère de la façon suivante : - les LED sont alignées par série et pré-assemblées sur des supports conducteurs coplanaires 51 de type feuilles minces conductrices remplaçant (ou en addition de) la première couche conductrice 2b, et de préférence dépassant d'au moins un bord longitudinal de la face principale pour faciliter l'alimentation électrique, voire des deux bords pour une distribution homogène, chaque série de LED est insérée dans un trou traversant commun 31' de l'intercalaire 3, par exemple une rainure par exemple rectangulaire avec éventuellement des bords arrondis, rainure remplie d'une résine 52 transparente ou esthétique après agencement des LED.
Les supports conducteurs 51 sont par exemple reliés à une même borne. Les supports conducteurs 51 sont assemblés par exemple par des fines couches de colle (non représentées) aux verres la, Ib.
La largeur des supports conducteurs 51 peut être identique ou supérieure à celle des LED.
Les rainures peuvent être de hauteur suffisante pour incorporer les supports conducteurs et dans ce cas, les rainures sont de préférence débouchantes sur le ou les bords où les supports conducteurs sont alimentés. Des dispositions mixtes, avec des trous individuels et des trous communs, peuvent être prévues.
La face 11b peut transmettre ou non la lumière. Une ou des séries de LED peuvent être de positions inversées, (les puces étant alors retournées) et être alimentées avec des polarités inverses. Cela permet notamment de pouvoir alterner des zones allumées et des zones éteintes avec des moyens de pilotage adéquats.
Dans une troisième variante, montrée en figure 2c, la structure 100'" diffère en ce que la puce comporte une enveloppe partielle 43 laissant les contacts libres 41, 42 servant par exemple à protéger les puces lors de l'assemblage.
La figure 4a représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED 200 dans un deuxième mode de réalisation de l'invention. La structure 200 diffère de la structure 100 de la façon suivante : les couches conductrices transparentes sont remplacées par des réseaux de motifs conducteurs 20a, 20b globalement transparents, ces réseaux sont portés par des feuilles de PET, de préférence minces et assemblées par exemple par des fines couches de colle
HOa, 110b ou en variante par des intercalaires de feuilletage. Ces réseaux 20a, 20b sont sous forme de lignes conductrices en cuivre par exemple formant une continuité électrique, et sont par exemple organisés en grille comme montrée en figure 4b. Dans cette configuration, chaque réseau 20a, 20b est relié à une seule borne par exemple via quatre bandes sérigraphiées (deux latérales et deux longitudinales) en périphérie de chaque face principale 12a, 12b.
Entre ces réseaux 20a, 20b sont disposées un nombre suffisant de LED 4 pour obtenir l'effet lumineux recherché.
En variante, chacun des réseaux est formé d'une seule série de lignes parallèles ou non, en fonction de la répartition des LEDS sur les faces principales. Les lignes d'un réseau sont reliées par exemple à une seule borne par exemple via deux bandes sérigraphiées en périphérie de deux bords opposés de sa face principale interne 12a, 12b.
Les lignes conductrices sont par exemple suffisamment minces et/ou espacées pour une transparence globale.
Des lignes d'un réseau peuvent aussi être reliées à des bornes distinctes pour réaliser des adressages etc..
Des variantes semblables à celles décrites pour le premier mode de réalisation peuvent être prévues (dissymétrie de la structure, trou commun, supports coplanaires, encapsulation partielle, couche opaque, miroir, fonctions additionnelles de type contrôle solaire ). Des dispositions mixtes, avec des trous individuels et des trous communs, avec différentes catégories de LED, peuvent notamment être prévues.
La figure 5a représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED 300 dans un troisième mode de réalisation de l'invention.
La structure 300 diffère de la structure 100 de la façon suivante : les couches conductrices transparentes sont remplacées par des réseaux 30a, 30b de fils conducteurs 32a ces fils étant partiellement insérés dans des intercalaires de feuilletage additionnelles 3a, 3b ou dans tout autre matériau diélectrique adéquat.
Les fils de chaque réseau 30a, 30b sont reliés par exemple à une seule borne par exemple via deux bandes sérigraphiées en périphérie de deux bords opposés de la face principale interne associée. Les réseaux sont pré-assemblés sur les éléments 3a, 3b ou intercalés au moment de l'assemblage de la structure.
Entre ces réseaux 30a, 30b sont disposées un nombre suffisant de LED 4 pour obtenir l'effet lumineux recherché. Des variantes semblables à celles décrites pour le premier mode de réalisation peuvent être prévues (dissymétrie de la structure, trou commun, supports coplanaires, encapsulation partielle, couche opaque, miroir, fonctions additionnelles de type contrôle solaire ...). Des dispositions mixtes, avec des trous individuels et des trous communs, avec différentes catégories de LED, peuvent notamment être prévues.
Dans une variante, montrée en figure 5c, la structure 300' diffère de la structure 300 de la façon suivante.
Chaque réseau de fils conducteurs 32a' est pré-assemblé dans le PVB 3' ou intercalé au moment de l'assemblage entre le PVB 3' et le deuxième intercalaire de feuilletage 3'a de façon à être en liaison directe avec le contact associé 41 par l'intermédiaire d'une couche de colle conductrice 33.
La figure 6a représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED 400 dans un quatrième mode de réalisation de l'invention.
La structure 400 diffère de la structure 100 de la façon suivante :
- les feuilles de verre sont remplacées par des plaques l'a, l'b de PMMA, - les couches conductrices transparentes sont remplacées respectivement par une couche en polymère conducteur 2'a et une couche miroir 2'b, la plaque l'b pouvant alors être opaque, semi opaque,
- l'intercalaire de feuilletage 3 est remplacé par un diélectrique solide non adhésif 3', de préférence mince et transparent, par exemple un verre mince ou un PET.
Comme montré en figure 6b, chaque LED est insérée dans un trou 31' du PET 3' et fixée latéralement par une colle diélectrique 6.
Les contacts 41, 42 peuvent être en outre connectés aux couches 2'a, 2'b par des points de colle conductrice 6a, 6b. Entre ces surfaces conductrices 2'a, 2'b sont disposées un nombre suffisant de LED 4 pour obtenir l'effet lumineux recherché.
La structure 400 émet un rayonnement dans le visible uniquement par la face lia (symbolisé par l'unique flèche) par exemple pour une utilisation comme dalle éclairante, plafonnier, ou comme éclairage mural ou encore être intégrée dans un équipement électroménager.
Dans une variante, montrée en figure 6c, les couches conductrices sont remplacées par des couches de colle 2"a, 2"b suffisamment conductrices et minces pour être transparentes, les contacts étant alors noyés dans ces couches de colle 2"a, 2"b.
Par ailleurs, l'épaisseur du diélectrique solide 3' est par exemple inférieure à celle de la LED.
Des variantes semblables à celles décrites pour le premier mode de réalisation peuvent être prévues (dissymétrie de la structure, trou commun, supports coplanaires, encapsulation partielle, couche opaque, miroir, fonctions additionnelles de type contrôle solaire ...). Des dispositions mixtes, avec des trous individuels et des trous communs, avec différentes catégories de LED, peuvent notamment être prévues.
La figure 7 représente schématiquement une vue de coupe d'une structure lumineuse à LED 500 dans un cinquième mode de réalisation de l'invention.
Cette structure lumineuse 500 comprend des première et deuxième plaques la, Ib en verre et présentant chacune une face externe lia, 11b et une face interne 12a, 12b.
La structure 500 émet un rayonnement dans le visible par les deux faces externes. Sur les faces internes 12a, 12b sont disposées des première et deuxièmes électrodes 2a, 2b en revêtement conducteur de préférence transparent par exemple en oxyde d'étain dopé fluor. Les plaques la, Ib sont associées avec mise en regard de leurs faces internes 12a, 12b et sont assemblées par l'intermédiaire d'une fritte de scellage 7, par exemple une fritte de verre de coefficient de dilation thermique voisin de celui des plaques de verre la, Ib telle qu'une fritte au plomb. En variante, les plaques sont assemblées par une colle par exemple silicone ou encore par un cadre en verre thermoscellé. Ces modes de scellement sont préférables si l'on choisit des plaques la, Ib avec des coefficients de dilatation distincts. En effet, la plaque Ib peut être en matériau verrier ou plus largement en matériau diélectrique adapté pour ce type de structure, translucide ou opaque (si l'on condamne l'éclairage de ce coté).
La surface de chaque plaque de verre la, Ib est par exemple de l'ordre de Im2 voire au-delà, et leur épaisseur de 3 mm. On choisit un verre silicosodocalcique de préférence extraclair. Les plaques sont par exemple rectangulaires. L'écartement entre les plaques de verre est fixé par les LED disposées entre les plaques, dans un espace interne 8. Dans l'espace interne, entre les LED règne un vide primaire, par exemple de l'ordre de 200 mbar permettant de maintenir fermement les liaisons directes.
La première plaque de verre la présente à proximité de la périphérie un trou 81 percé dans son épaisseur, de quelques millimètres de diamètre dont l'orifice externe est obstrué par une pastille de scellement 82 notamment en cuivre soudée sur la face externe 31.
Cette structure est essentiellement minérale de sorte qu'elle convient particulièrement pour des LEDS de puissance. En variante, la structure 500 émet un rayonnement dans le visible uniquement par la face lia par exemple pour une utilisation comme dalle éclairante, plafonnier, ou éclairage mural, ou comme rétroéclairage d'une matrice à cristaux liquides.
Des variantes semblables à celles décrites pour des précédents modes de réalisation peuvent être prévues (dissymétrie de la structure, réseaux de fils conducteurs, supports coplanaires de préférence de nature minérale, couche opaque, miroir, rajout de revêtement(s) de matériau(x) luminophore(s), utilisations de LED émettant dans l'UV, fonctions additionnelles de type contrôle solaire ...). Des dispositions mixtes, avec des trous individuels et des trous communs, avec différentes catégories de LED, peuvent notamment être prévues.
Les amenées de courant peuvent aussi être de type « bus bar » disposés en périphérie des faces 12a, 12b comme déjà décrit plus haut.
La figure 8 représente une variante de la structure 500. Cette structure 500' diffère par l'absence du trou pour vide 81 et de la pastille 82. Le vide est en fait réalisé par un système d'aiguilles creuses F par exemple en métal.
La figure 9 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED 600 dans un sixième mode de réalisation de l'invention. Cette structure 600 diffère de la structure 500 en ce que les couches conductrices transparentes sont remplacées par des réseaux de lignes conductrices 20a, 20b similaires à celles décrites en relation avec la figure 4a.
La figure 10 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED 600' dans une variante du cinquième mode de réalisation de l'invention.
Cette structure 600' diffère de la structure 500 en ce que la couche conductrice transparente 2b couvrant toute la face interne 12b est remplacée par des supports diélectriques coplanaires 51" (de préférence à base minérale pour de hautes puissances, par exemple des verres minces de 0,1 à 0,3 mm d'épaisseur) revêtus de couches conductrices transparentes 2b. En variante on choisit des supports conducteurs.
La figure 11 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED 700 dans un septième mode de réalisation de l'invention.
Cette structure 700 diffère de la structure 500' en ce qu'une résine diélectrique 81 transparente est injectée, de préférence sous un vide primaire, dans l'espace interne 8 en utilisant un système d'aiguilles creuses Fl, F2.
La figure 12 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED 700' dans une variante du septième mode de réalisation de l'invention.
Cette structure 700' diffère de la structure 700 de la façon suivante :
- les LED 4' émettent un rayonnement UV, par exemple UVA,
- les couches 2'a, 2'b sont choisies pour transmettre suffisamment les UVA, - ces couches sont disposées sur les faces internes d'éléments diélectriques minces et transparents aux UVA 91a, 91b, par exemple des verres spécifiques déjà décrits plus haut,
- des revêtements luminophores 92a, 92b émettant dans le visible sont déposés sur les faces externes des éléments 91a, 91b.
Cette structure peut être dissymétrique (un seul luminophore...). Les LEDs peuvent aussi émettre dans le visible et le ou les revêtements servir à produire une lumière blanche.
La figure 13 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED 800 dans un huitième mode de réalisation de l'invention.
Cette structure 800 comprend dans cet ordre, verticalement :
- une première feuille de verre PET 10a, ou tout autre substrat diélectrique par exemple flexible, cette feuille portant : un premier réseau de lignes conductrices 20a comme déjà décrit, des LED séparées les unes des autres par de la résine diélectrique 82 et dont le premier contact 41 est en liaison directe avec le réseau 20a,
- un deuxième réseau de lignes conductrices 20b de préférence similaire au premier et en liaison directe avec le deuxième contact 42, une deuxième feuille de verre PET 10b, ou tout autre substrat diélectrique.
Cette structure peut être vendue seule, découpée et/ou, pour plus de solidité, être feuilletée entre deux verres la, Ib avec des PVB 3a, 3b comme montré en figure 14.
La figure 15 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED 900 dans une variante du septième mode de réalisation de l'invention.
Cette structure 900 diffère de la structure 800 en ce que les première et deuxième feuilles de PET 10a, 10b sont remplacées par des feuilles de verre la, Ib et/ou les réseaux sont remplacés par des couches transparentes
2a, 2b. La figure 16 montre en vue de dessus schématique une structure lumineuse à LED 650 capable d'adresser les LED.
Cette structure 650 est une variante de la structure 600 présentée en figure 9.
La première feuille de verre la comprend sur sa face principale interne un « premier » réseau 20'a de lignes conductrices Ll à L4 (ou en variante de fils) parallèles aux bords latéraux, par exemple des lignes conductrices obtenues par jet d'encre notamment à base d'argent ou de cuivre.
La deuxième feuille de verre Ib comprend sur sa face principale interne un « deuxième » réseau 20'b de lignes conductrices Cl à C4 (ou de fils) parallèles aux bords longitudinaux par exemple des lignes conductrices obtenues par jet d'encre. Entre ces feuilles de verre scellées, sont disposées des LED à contacts opposés et agencés sur les lignes (ou fils) de chaque réseau 20'a, 20'b.
Plus précisément, pour allumer sélectivement certaines LED 4lr 42, 43,
43 on prévoit des moyens de pilotage indépendants de chaque ligne ou groupe de lignes. Dans l'exemple illustré, on alimente les lignes Ll et L3, Cl et C3 (représentées en gras à cet effet) pour allumer les LED 4i, 42, 43, 43
(représentées en noir) qui sont positionnées aux croisements de ces lignes.
Par ailleurs, ces lignes sont agencées et/ou sont suffisamment minces pour une transparente globale.
De même, chaque ligne peut être remplacée par deux lignes et les LED sont sur ces lignes. Par ailleurs Les LED peuvent être décentrées par rapport aux croisements des lignes.
Dans une variante, les électrodes sont formées de bandes conductrices, de préférence transparentes, séparées par des bandes isolantes, bandes conductrices parallèles aux bords longitudinaux pour le premier réseau et parallèles aux bords latéraux pour le deuxième réseau.
La figure 17 représente schématiquement une vue partielle de coupe d'une structure lumineuse à LED 550 dans une autre variante de la structure du cinquième mode de réalisation de l'invention présentée en figure 9. Cette structure 550 diffère de la structure 500 en ce que les couches transparentes 2a, 2b sont des couches minces conductrices fonctionnelles, notamment métalliques, de préférence en argent, disposées entre des couches minces diélectriques 2c, 2d qui sont :
- optionnellement une couche de blocage directement sur la couche en argent à base de métal, alliage métallique oxyde sous stoechiométrique d'un métal, alliage métallique,
- une couche à base d'oxyde métallique par exemple oxyde de zinc éventuellement dopé à l'aluminium et/ou une couche en nitrure de silicium.
Les couches minces diélectriques 2d sont dans cet exemple comprimées au niveau des contacts 41 de la puce 4. Naturellement, ce type d'empilement peut être utilisé en variantes d'autres modes de réalisations.
Dans tous les modes de réalisations on peut prévoir de la colle conductrice entre les contacts et les électrodes associées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure lumineuse (100, 100', 100", 100'", 200, 300, 300', 400, 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) à diode électroluminescente comportant :
- un premier élément diélectrique (la, l'a, 10a) avec une face principale (12a) sensiblement plane associée à une première électrode (2a, 2'a, 20a, 2"a, 20'a, 30a) ;
- un deuxième élément diélectrique (Ib, l'b, 10b) avec une face principale sensiblement plane (12b) associée à une deuxième électrode
(2b, 2'b, 2"b, 20b, 20'b, 30b) qui est en regard de la première électrode et dans un plan distinct ;
- au moins une première diode électroluminescente, dite première LED (4, 4i à 44), comprenant une puce semi-conductrice (4) comportant, sur des première et deuxième faces opposées, des premier et deuxième contacts électriques (41, 42) ; le premier contact électrique étant en liaison électrique avec la première électrode, le deuxième contact électrique étant en liaison électrique avec la deuxième électrode, au moins le premier élément transmettant au moins partiellement un rayonnement compris dans l'ultraviolet, dit UV, ou le visible.
2. Structure lumineuse (100, 100', 200, 300, 300', 400, 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) selon la revendication 1 caractérisée en ce que le premier contact électrique (41) est en liaison électrique directe avec la première électrode (2a, 2'a, 20a, 2"a, 20'a,
30a), et de préférence le deuxième contact électrique (42) est en liaison électrique directe avec la deuxième électrode (2b, 2'b, 2"b, 20b, 20'b, 30b).
3. Structure lumineuse (100, 100', 200, 300, 300', 400, 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que le premier contact électrique (41) est sous forme d'au moins une couche et de préférence le deuxième contact électrique (42) est sous forme d'au moins une couche.
4. Structure lumineuse (100, 100', 200, 300, 300', 400, 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la première LED (4, 4i à 44) est exempte d'enveloppe encapsulant la puce et de préférence la première LED (4, 4i à 44) consiste en ladite puce.
5. Structure lumineuse (100'") selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la première LED (4) comprend une enveloppe protectrice partielle (43) laissant les premier et deuxième contacts libres
(41, 42).
6. Structure lumineuse (100) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des organes d'amenée de courant (50) couplés aux première et deuxième électrodes (2a, 2b) et sous forme de bandes conductrices sérigraphiées.
7. Structure lumineuse (100, 100', 100", 200, 300, 300', 400, 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de maintien d'au moins l'une des liaisons directes entre les première et deuxième électrodes et respectivement les premier et deuxième contacts électriques.
8. Structure lumineuse (500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 900) selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de maintien correspondent à une mise sous pression contrôlée d'au moins l'une des faces principales (la, Ib).
9. Structure lumineuse selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une pièce électroconductrice élastique et/ou flexible disposée entre le premier contact électrique et la première électrode pour assurer la permanence d'au moins la première liaison électrique, et en ce que, de préférence, ladite pièce est sous forme d'un ressort ou d'une patte flexible repliée au moins en deux.
10. Structure lumineuse (100, 100', 100", 400, 400', 500, 550, 500', 650, 700, 700') selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'au moins l'une des première et deuxième électrodes comprend une couche conductrice (2a, 2'a, 2b, 2'b) de préférence répartie sur ou couvrant sensiblement la face principale associée.
11. Structure lumineuse (550) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche mince conductrice (2a), notamment métallique, basse émissive et/ou de contrôle solaire, recouverte d'une ou de couches minces diélectriques (2d), et éventuellement intercalée entre des couches diélectriques (2c, 2d), ladite couche mince conductrice formant au moins en partie l'une des première et deuxième électrodes (2a).
12. Structure lumineuse (200, 300, 300', 500, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisée en ce qu'au moins l'une des première et deuxième électrodes comprend un réseau conducteur (20a, 20'a, 30a, 20b, 20'b, 30b) de préférence avec des motifs linéiques et de préférence occupant sensiblement la face principale associée.
13. Structure lumineuse (300, 300') selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'au moins l'une des première et deuxième électrode comprend une réseau conducteur avec des fils conducteurs (30a, 30b, 32a, 32b) partiellement intégrés dans la face principale associée.
14. Structure lumineuse selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une deuxième LED similaire à la première LED et en ce que la deuxième LED a une position inversée par rapport à la première LED.
15. Structure lumineuse selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de LED et des moyens de pilotage des LED pour émettre le rayonnement soit en permanence, soit par intermittence et soit d'une couleur donnée, soit de différentes couleurs ou pour un adressage des LED.
16. Structure lumineuse (650) selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que chacune des première et deuxième électrodes comprennent une réseau de motifs conducteurs (20'a, 20'b) suivant une orientation donnée, ces réseaux formant en projection un maillage.
17. Structure lumineuse (100') selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de LED, et en ce que les LED sont assemblées sur un ou des supports conducteurs (51) coplanaires, faisant partie ou formant l'une des première ou deuxième électrodes et de préférence étant minces et/ou dépassant de la face principale associée.
18. Structure lumineuse (100") selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de premiers éléments diélectriques coplanaires porteurs (51', 51") de premières électrodes (2b) et avec une pluralité de premières LED, les premiers éléments diélectriques étant associés à un substrat verrier (Ib).
19. Structure lumineuse (100, 100', 100", 200, 300, 300', 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 850, 900) selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques comprend un élément verrier (la, Ib) et de préférence plan.
20. Structure lumineuse (100, 100', 100", 200, 300, 300', 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 900) selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisée en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques comprend une feuille de verre de préférence en verre silico sodocalcique clair ou extraclair.
21. Structure lumineuse (550, 500', 600, 650, 600') selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement minérale.
22. Structure lumineuse (200, 300, 300', 800, 850) selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisée en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques comprend un film polymérique (3a, 3b, 10a 20b), de préférence en PET.
23. Structure lumineuse (200, 300, 300', 400, 800, 850) selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisée en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième éléments diélectriques comprend un adhésif (3a, 3b, HOa,
110b) ou de préférence comprend un intercalaire de feuilletage.
24. Structure lumineuse ( 100, 100', 100", 200, 300, 300', 400, 400', 800, 850, 900) selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisée en ce que la partie délimitée par le premier élément diélectrique et le deuxième élément diélectrique forme une partie essentiellement feuilletée.
25. Structure lumineuse (500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700') selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisée en ce que les premier et deuxième éléments diélectriques sont maintenus à distance sensiblement constante et délimitent un espace interne (8) rempli d'un diélectrique (81) et incorporant ladite première LED (4).
26. Structure lumineuse (550, 500', 600, 600') selon la revendication 25, caractérisée en ce que l'espace interne (8) est sous vide primaire.
27. Structure lumineuse (600, 600') selon la revendication 25, caractérisée en ce que le diélectrique comprend une résine (81).
28. Structure lumineuse (100, 100', 100", 100'", 200, 300, 300') selon l'une des revendications 1 à 24, caractérisée en ce que la première LED est agencée dans un trou traversant (31, 31') d'un troisième élément diélectrique (3) solide intercalé entre les premier et deuxième éléments diélectriques.
29. Structure lumineuse (100', 100") selon la revendication 28, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une deuxième LED similaire à la première LED et agencée dans le trou (31').
30. Structure lumineuse (100, 100', 100", 200, 300, 300') selon l'une des revendications 28 à 29 caractérisée en ce que le troisième élément diélectrique (3) comprend un intercalaire de feuilletage.
31. Structure lumineuse (500, 700') selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un revêtement luminophore (92a, 92b) associé à l'un des premier et deuxième éléments diélectriques (la, Ib) et en ce que ledit rayonnement est excitateur du luminophore.
32. Structure lumineuse (100, 100', 100", 200, 300, 300', 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la puce émet via ses deux faces opposées.
33. Structure lumineuse (100, 100', 100", 200, 300, 300', 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure est sensiblement transparente en dehors de zone(s) avec LED.
34. Structure lumineuse (100, 100') selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une diode réceptrice de signaux de commande, notamment dans l'infrarouge, pour télécommander la première LED.
35. Structure lumineuse (100, 100', 100", 200, 300, 300', 400, 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle forme un vitrage éclairant, décoratif, architectural, d'affichage, de signalisation.
36. Application de la structure lumineuse (100, 100', 100", 200, 300, 300', 400, 400', 500, 550, 500', 600, 650, 600', 700, 700', 800, 850, 900) selon l'une des revendications précédentes à une structure, notamment un vitrage, destinée au bâtiment, telle qu'une fenêtre éclairante ou une façade de bâtiment ou un vitrage structurel, à un vitrage photovoltaïque, à un véhicule de transport, tel que lunette arrière, vitre latérale ou de toit d'automobile, à tout autre véhicule terrestre, aquatique ou aérien, au mobilier urbain tel qu'abribus, panneau d'affichage, de signalisation ou publicitaire, un présentoir, une vitrine, un élément d'étagère, à un aquarium, une vitrine, une serre, à l'ameublement intérieur, comme cloison, à un miroir, à un écran de système d'affichage du type ordinateur, télévision, téléphone, à un système électrocomandable, à un dispositif de rétroéclairage d'un écran à cristaux liquides, à une structure intégrée dans un équipement électroménager, comme tablette de réfrigérateur, tablette de cuisine.
37. Feuille plastique (100, 100', 100", 200, 300, 300', 400, 400'), notamment thermoplastique de type PVB, EVA ou PU, ou en copolymère de polyéthylène et d'acrylate ou en polyoléfine, comportant au moins un trou traversant dans son épaisseur, ledit trou comprenant au moins une première diode électroluminescente (4, 4i à 44), avec une puce semi- conductrice (4) comportant, sur des première et deuxième faces opposées, des premier et deuxième contacts électriques (41, 42).
38. Procédé de fabrication de la structure lumineuse selon l'une des revendications 1 à 36 comprenant les étapes suivantes :
- positionnement du premier contact électrique de la première LED directement sur la première électrode ou par l'intermédiaire d'une colle conductrice et/ou d'une pièce électroconductrice élastique et/ou flexible;
- positionnement de la deuxième électrode directement sur le deuxième contact électrique ou par l'intermédiaire d'une colle conductrice, pour une mise en liaison électrique directe des premier et deuxième contacts électriques avec respectivement les première et deuxième électrodes.
39. Procédé de fabrication de la structure lumineuse selon la revendication 38 comprenant une étape ultérieure de mise sous vide primaire de la structure comportant ledit espace interne.
40. Procédé de fabrication de la structure lumineuse selon l'une des revendications 38 à 39 caractérisé en ce qu'il comprend une étape ultérieure d'injection d'une résine liquide diélectrique (sous vide) entre les première et deuxième électrodes, de part et d'autre de la puce.
41. Procédé de fabrication de la structure lumineuse selon la revendication 38 caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable d'insertion de ladite première LED dans le trou traversant dudit troisième élément diélectrique.
42. Procédé de fabrication de la structure lumineuse selon la revendication 41 caractérisé en ce que ledit troisième élément diélectrique est choisi intercalaire de feuilletage et en ce que ladite étape d'insertion est réalisée à chaud, de préférence au moment d'une étape de formation à chaud dudit trou.
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