EP3061316A1 - Dispositif emissif lumineux, dispositif et procede d'ajustement d'une emission lumineuse d'une diode electroluminescente a phosphore - Google Patents

Dispositif emissif lumineux, dispositif et procede d'ajustement d'une emission lumineuse d'une diode electroluminescente a phosphore

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EP3061316A1
EP3061316A1 EP14789275.6A EP14789275A EP3061316A1 EP 3061316 A1 EP3061316 A1 EP 3061316A1 EP 14789275 A EP14789275 A EP 14789275A EP 3061316 A1 EP3061316 A1 EP 3061316A1
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EP
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light
spectrum
intensity
emitting diode
value
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14789275.6A
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English (en)
Inventor
Ivan-Christophe Robin
Alexei Tchelnokov
Bruno Mourey
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to the field of light-emitting diodes (called LEDs or LEDs) comprising active zones coupled to phosphorus, and in particular that of light emitting devices comprising one or more LEDs (bulbs, screens, projectors, image walls, etc.). ).
  • the invention also relates to a device and a method for adjusting the light emission characteristics of an LED comprising an active zone coupled to phosphorus, which can be used in particular to determine power supply parameters of the LED to obtain a light emission according to a desired spectrum and luminous intensity.
  • Some LEDs such as the LEDs for emitting white light, each have an active zone coupled with phosphor converting part of a blue light emitted by the active areas of the LEDs into a yellow light, which makes it possible to have final emission of white light.
  • these LEDs are produced, they are sorted at the output of production to keep only those whose emission wavelength at the output of the active zones corresponds precisely to the desired wavelength; ie the optimal wavelength to excite phosphorus.
  • the value of the wavelength emitted by the LEDs depends on several parameters of the LEDs, in particular the composition of the quantum well materials within the active zones of the LEDs and the thickness of these quantum wells.
  • 150 mm, or 200 mm in diameter is used to grow various semiconductor materials (for example by epitaxy), these emulsions of materials forming the active zones of the LEDs which comprise in particular the quantum wells corresponding to emissive layers of the LEDs.
  • the substrate is then cut into very small rectangles ("Dies" in English), forming individual chips having one or more LEDs. Electrical contacts are then made and phosphorus is added in the form of a coating on the emitting part of the LEDs, that is to say on the active areas of the LEDs.
  • the values of these two parameters can vary greatly from one LED to another at the output of production, in particular because of the growth processes used for their manufacture, which can create important variations of the color finally emitted by the LEDs.
  • the values of these two parameters can vary greatly from one LED to another at the output of production, in particular because of the growth processes used for their manufacture, which can create important variations of the color finally emitted by the LEDs.
  • such an LED may have its emission peak, that is to say the value of the wavelength for which the light emission is maximum within the spectrum of the light emitted, which varies according to the power of injection, that is to say, the power with which these LEDs are powered, and the temperature, these parameters affect the way in which the phosphor of the LEDs is excited.
  • the spectrum of the light emitted by such an LED may also vary according to the environment in which this LED operates.
  • An object of the present invention is to provide a light emitting device comprising at least one light emitting diode whose active area is coupled to phosphorus and which makes it possible to overcome and compensate for any variations in the spectrum of the light emitted by the diode electroluminescent, for example due to structural variations of the active zone of the light emitting diode and / or to variations in the operating conditions of the light emitting diode.
  • the present invention proposes a light emitting device comprising at least:
  • an electroluminescent diode comprising an active zone coupled to phosphorus
  • a switching power supply capable of supplying the electroluminescent diode electrically with a periodic signal having a duty ratio a such that a e] ⁇ ; ⁇ ],
  • control device for the switching power supply capable of modifying a peak value and / or a period and / or the cyclic ratio a of the periodic signal as a function of the spectrum and the intensity of the light to be detected and according to target values of spectrum and intensity.
  • Such a light emitting device therefore makes it possible to compensate for any variations in the spectrum of the light emitted by the light emitting diode, for example due to variations in the operating conditions of the light emitting diode (injection power, temperature, etc.) and / or variations in the structure of the active zone of the light emitting diode, by changing the power supply parameters of the light-emitting diode. Indeed, if the light-emitting diode emits, when fed with a standard periodic signal, a light whose spectrum does not correspond to a desired target value (for example a spectrum corresponding to that of a relatively white light). homogeneous), this difference between the spectrum of the light emitted and the desired target value is detected by the detection device of the light emitting device.
  • a desired target value for example a spectrum corresponding to that of a relatively white light
  • the control device of the light emitting device then adapts the period and / or the duty cycle of the periodic signal supplying the light-emitting diode, thus modifying the ratio between the ignition and extinction times of the light-emitting diode (corresponding respectively to the portion the period during which the value of the supply signal is equal to its peak value and the part of the period during which the value of the supply signal is zero) and the duration of the response time of the phosphorus, which allows correcting the light spectrum emitted by the light emitting diode and shift this spectrum towards the desired target value.
  • This correction of the spectrum of the light emitted by the light-emitting diode is based on the fact that the phosphor coupled to the light-emitting diode has a certain response time before completely performing the wavelength conversion function of the light received.
  • Such a correction of the spectrum of the light emitted by the light-emitting diode can be realized when the power of the light emitted by the active zone of the light-emitting diode is not sufficient to saturate the phosphor during the ignition time of the light-emitting diode (the value of this power level being a function of the type of light emitting diode used as well as the nature of the phosphorus used).
  • the period of the feed signal is in this case relatively short and is for example of the same order of magnitude as the response time of phosphorus.
  • Such a change in the duty cycle of the periodic signal supplying the light-emitting diode may result in a change in the intensity of the light emitted by the light-emitting diode. Indeed, by changing these parameters, the average value of the intensity or voltage electrically supplying the light emitting diode may also vary.
  • the intensity of the light emitted by the light-emitting diode is related to the average value of the signal supplying the electroluminescent diode electrically.
  • the peak value of the power supply signal of the light-emitting diode may be modified to compensate for the rise or fall of the light-emitting diode. luminous intensity generated by the correction of the light spectrum of the light-emitting diode.
  • the value of the duty cycle can also be chosen so that the value of the intensity of the light emitted by the light-emitting diode corresponds to the desired target value while achieving the desired correction for the spectrum of the light emitted by the diode. emitting.
  • Another advantageous way of correcting the spectrum of the light emitted by the light-emitting diode is to modify the saturation of the phosphor as a function of the intensity of the light emitted by the active zone of the light-emitting diode. Such a correction can be used when the power of the light emitted by the active zone of the light emitting diode is sufficient to saturate the phosphor during the duration of ignition of the light emitting diode.
  • the spectrum of the light emitted by the light-emitting diode can be changed by varying the saturation state of the phosphor by in relation to the intensity of the light emitted by the active zone of the light-emitting diode.
  • the integral of the overall light intensity emitted by the light-emitting diode will be the same, but the spectrum of the light emitted by the light-emitting diode will be modified.
  • the light-emitting diode, the device for detecting the spectrum and the intensity of the light to be emitted, the control device and the switched-mode power supply can thus together form a feedback loop enabling control and regulation to be achieved.
  • the spectrum and the intensity of the light emitted by the light-emitting diode of such a light emitting device can thus together form a feedback loop enabling control and regulation to be achieved.
  • the period and / or the cycle ratio of the periodic power supply signal of the light-emitting diode may serve as adjustment variables of the spectrum of the light emitted by the light-emitting diode, and the cycle ratio and / or the peak value of the light-emitting diode.
  • periodic power supply signal of the light emitting diode can serve as adjustment variables of the intensity of the light emitted by the light emitting diode. Such a case may correspond to the case where the power of the light emitted by the active zone of the light-emitting diode is not sufficient to saturate the phosphor during the ignition time of the light-emitting diode.
  • the peak value of the periodic power supply signal of the light-emitting diode may serve as a light-spectrum adjustment variable emitted by the light-emitting diode, and the cycle ratio and / or the signal period.
  • Periodic power supply of the light-emitting diode can serve as adjustment variables of the intensity of the light emitted by the light-emitting diode.
  • Such a case may correspond to the case where the power of the light emitted by the active zone of the light-emitting diode is sufficient to saturate the phosphor during the ignition time of the light-emitting diode.
  • the period of the periodic power supply signal of the light-emitting diode can serve as adjustment variable of the overall light intensity obtained. Periods below the phosphorus response time can in this case be used. The effect of the adjustment is in this case much weaker than when the phosphorus saturates
  • Such a light emissive device also makes it possible to compensate for the effects of aging of the light emitting diode. Indeed, since the wavelength emitted by a light-emitting diode varies over time and its brightness decreases with time, such a light emitting device makes it possible to compensate for these effects due to the aging of the light-emitting diode and therefore to prolong its duration of use and its lifetime.
  • the spectrum of the light emitted by the light emitting diode corresponds to all the wavelengths of the light emitted by the light-emitting diode.
  • Such a light emitting device may correspond, for example, to a light-emitting diode bulb (s) in which the device for detecting the spectrum and intensity of the light to be emitted, the control device and the power supply. Switching electric are made in the form of electronics integrated into the bulb.
  • This luminous emitting device may also correspond to a screen, a projector or an image wall comprising a plurality of light-emitting diodes.
  • the active zone of the light emitting diode may comprise one or more emissive layers each capable of forming a quantum well.
  • the emissive layer (s) may comprise InGaN.
  • the light-emitting diode may further comprise at least one n-doped semiconductor layer and at least one p-doped semiconductor layer between which the active area is located. These doped semiconductor layers form the pn junction of the light-emitting diode, the active zone of the light-emitting diode including in particular the emitting layer (s) being disposed between these doped semiconductor layers.
  • the device for detecting the spectrum and the intensity of the light to be emitted by the light-emitting diode may comprise a plurality of photodiodes optically coupled to the light-emitting diode and electrically connected to the control device of the switching power supply.
  • a plurality of photodiodes optically coupled to the light-emitting diode and electrically connected to the control device of the switching power supply.
  • the intensity of the emitted light can be obtained from the sum of the photocurrents delivered by the three photodiodes.
  • the periodic signal may be a square signal.
  • This square signal may also be called a rectangular signal, the value of its duty ratio may vary and is not necessarily equal to 0.5.
  • the frequency of the periodic signal may be between about 20 Hz and 1 MHz. In this way, the light emitted by the light emitting device and observed by a person is perceived as constant by this person because of the retinal persistence.
  • the frequency of the periodic signal is of little importance. Indeed, in such a state of saturation, the peak value of the periodic signal makes the spectrum evolve such that the higher this peak value, the greater the light emission from the active zone of the diode, for example of blue color, is important in the overall spectrum, and less this peak value is important, the emission of phosphorus (eg yellow) is dominant relative to the light emission of the active zone of the light emitting diode in the overall spectrum obtained.
  • the brightness obtained varies depending on the value of the cycle report of the periodic signal.
  • the frequency of the periodic signal can serve as a variable of adjustment of the spectrum of the light emitted, this frequency being able in this case to be chosen greater than 1 / ⁇ , with ⁇ corresponding to the time of phosphorus response.
  • the invention also relates to a device for adjusting a spectrum and an intensity of a light intended to be emitted by a light-emitting diode comprising an active zone coupled to phosphorus, the adjustment device comprising at least:
  • a switching power supply capable of supplying the electroluminescent diode electrically with a periodic signal having a duty ratio a such that a e] ⁇ ; ⁇ ],
  • control device for the switching power supply capable of modifying a peak value and / or a period and / or the cyclic ratio a of the periodic signal as a function of the values of the spectrum and the intensity of the light intended to be detected and according to target values of spectrum and intensity.
  • Such an adjustment device may for example be used to test light-emitting diodes in order to determine, for each of these light-emitting diodes, the values of the period and / or of the duty cycle and / or the peak value of the power supply signal. to obtain a light emission whose spectrum and intensity correspond to the target values sought.
  • the invention also relates to a method for adjusting a spectrum and an intensity of a light to be emitted by a light emitting diode comprising an active zone coupled to phosphorus, the method comprising at least the following steps:
  • the adjustment step can make an adjustment of the value of the period and / or the value of the periodic signal cycle ratio. according to the spectrum of the detected light and as a function of the target value of the spectrum, and can make an adjustment of the value of the cycle ratio and / or the peak value of the periodic signal as a function of the intensity of the detected light and depending on the target value of the intensity.
  • the adjustment step can make an adjustment of the peak value of the periodic signal as a function of the spectrum of light. detected and as a function of the target value of the spectrum, and can make an adjustment of the value of the cycle ratio and / or the period of the periodic signal as a function of the intensity of the detected light and as a function of the target value of intensity.
  • FIG. 1 shows schematically a light emitting device, object of the present invention, according to a particular embodiment
  • FIG. 2 diagrammatically represents an electrical signal supplying electrically an LED of the light emitting device object of the present invention
  • - Figure 3 shows schematically a first embodiment of an LED light emitting device object of the present invention
  • FIG. 4 represents the luminescence of the phosphor of the LED obtained with a first periodic signal supplying the LED electrically and whose ignition duration, during each period, is greater than a response time of the phosphorus coupled to the active zone of the LED;
  • FIG. 5 represents the luminescence of the phosphor of the LED obtained with a second periodic signal supplying the LED electrically and whose ignition duration during each period is less than a response time of the phosphorus coupled to the active zone of the LED;
  • FIGS. 6A to 6C show schematically different emission spectra of the light emitting device of the present invention obtained with different power supply signals when the phosphor is in a state of saturation.
  • Figure 1 shows schematically a light emitting device 100 according to a particular embodiment.
  • the light emitting device 100 comprises an LED 102 which is here intended to produce a light emission of white color.
  • This white light emission is obtained thanks to an emitting structure of the LED 102, or active zone, capable of emitting a blue light and thanks to the phosphor 103 covering this emissive structure, this phosphor making it possible to convert part of the blue light emitted in a yellow light.
  • the addition of the yellow light emitted by the phosphor 103 and the part of the blue light which passes through the phosphor 103 without being converted into yellow light forms a white light corresponding to the light emitted at the output of the light.
  • LED 102 is mechanically and electrically coupled to a substrate 104, for example silicon, via fusible material balls 106. Alternatively, the LED 102 could be made directly on the substrate 104 by growth.
  • Phosphorus 103 has a longer response time than the ignition time of the emitting structure of LED 102.
  • the saturation of phosphorus can be reached more or less easily depending on the amount of phosphorus deposited.
  • the phosphorus 103 deposited on the emitting structure of the LED 102 may correspond to a phosphor powder dispensed in silicone. If it is desired for phosphorus 103 to saturate at low excitation densities, that is to say a low luminous power emitted by the emitting structure of LED 102, a small amount of phosphorus is then deposited on this structure. emissive. For this, it is possible to dilute this powder in the silicone and to deposit a small thickness of this mixture.
  • Phosphorus saturation processes are for example described in the document "Eu 2+ -Mn 2+ phosphor saturation in 5 mm light emitting diode lamps” AA Setlur et al., Applied Physics Letters, Vol. 92, Issue 8, 2008, Pages 081104-081104-3, and in the document “Energy Transfer and Brightness Saturation in (Sr, Ca) 2P 2 0 7 : Eu 2+ , Mn 2+ Phosphor for UV-LED Lighting” of T.-G. Kim et al., Journal of the Electrochemical Society, 2009, Vol. 156, Issue 7, J203-J207.
  • the light emitting device 100 comprises a device 105 for detecting a spectrum and an intensity of the light emitted by the LED 102, arranged opposite the LED 102.
  • the detection device 105 may be transparent and / or be arranged with only a part of the LED 102 in order to disturb as little as possible the light emission produced by the LED 102. It is also possible to use a semi-transparent plate that returns only a small portion of the light emitted by the LED 102 in the detection device, such a blade being advantageously used when the detection device 105 is not transparent.
  • the detection device 105 can be mechanically connected to the substrate 104.
  • the detection device 105 comprises for example three photodiodes each covered by a color filter so that each of these photodiodes is able to detect one of the red, green and blue colors of the light emitted by the LED 102, and that the detection device 105 is thus able to determine the spectrum, that is to say all the wavelengths, of the light emitted by the LED 102.
  • the detection device 105 also comprises calculation means (not shown in FIG. 1) coupled to the photodiodes and making it possible to calculate, from the electrical signals delivered by the photodiodes (for example by calculating the sum of these signals), the intensity of the light emitted by the LED 102.
  • the detection of the spectrum of the light emitted by the LED 102 and the detection of the intensity of the light emitted by the LED 102 could be carried out by two distinct devices.
  • the light emitting device 100 also comprises a switching power supply 110 for supplying the LED 102 with electricity.
  • This switching power supply 110 delivers a voltage or a current in the form of a periodic signal, for example a square signal, of which one period T, a peak value Lax or Umax and a duty cycle a are adjustable, the duty ratio a being such that a G] ⁇ ; ⁇ ].
  • FIG. 2 represents an example of the periodic supply signal of the LED 102, here a current of the form of a square signal.
  • control device 111 receiving as input the detected values of the spectrum and of the intensity of the light emitted by the LED 102 and outputting a control signal sent to the switching power supply 110 (alternatively, it is possible that the control device 111 and the switching power supply 110 form a single element). These elements form a feedback loop such that the period T, the peak value Lax or Umax and the duty cycle a of the signal delivered by the switching power supply 110 are a function of the difference between the detected values of the spectrum and the intensity. and the desired spectrum and intensity values for the light to be emitted by the LED 102.
  • these two detection devices can be optically coupled to the LED 102 and electrically connected to the controller 111 by forming two feedback loops.
  • a first embodiment of the LED 102 is shown schematically in FIG.
  • the LED 102 has a pn junction formed by an n-doped semiconductor layer 112 and a p-doped semiconductor layer 114.
  • the semiconductor of the layers 112 and 114 is, for example, GaN.
  • Layer 112 is n-doped with a donor concentration of between about 10 17 and 5.10 19 donors / cm 3 .
  • the layer 114 is p-doped with an acceptor concentration of between 10 17 and 5.10 19 donors / cm 3 .
  • These two layers 112 and 114 for example, each have a thickness
  • a first transparent electrode 116 is disposed against the n-doped layer 112 and forms a cathode of the LED 102, and a second transparent electrode 118 is disposed against the p-doped layer 114 and forms an anode of the LED 102.
  • the LED 102 comprises, between the n-doped layer 112 and the p-doped layer
  • an active zone 120 comprising one or more emitting layers 122 comprising a semiconductor, here InGaN, forming one or more quantum wells of the LED 102.
  • the thickness of the emitting layer 122 or of each of the emissive layers 122 is for example equal to about 3 nm and more generally between about 0.5 nm and 10 nm.
  • Active zone 120 also includes at least two barrier layers 124.1 and 124.2 each comprising a semiconductor of greater bandgap energy than that of the emitting layer 122, for example GaN, between which the emitting layer 122 is disposed.
  • the barrier layers 124.1 and 124.2 are preferably made with semiconductors of the same family as used for producing the emitting layer 122.
  • the semiconductors used to produce the LED 102 may all be of the family of nitrides, that is to say that is, nitrogen containing a common element in column 15, or column VA, of the periodic table of elements.
  • the gap of these semiconductors can be adjusted by varying the ratio of the atomic compositions of gallium and indium in the layers: the barrier layers 124.1 and 124.2 can be GaN and the emitting layer 122 in InGaN.
  • the first barrier layer 124.1 is disposed between the n-doped layer 112 and the emitting layer 122, and the second barrier layer 124.2 is disposed between the p-doped layer 114 and the emitting layer 122.
  • the active area 120 comprises several emitting layers 122
  • each of these emissive layers 122 is disposed between and against two barrier layers 124.
  • each of the barrier layers 124.1 and 124.2 is for example between about 1 nm and 25 nm. All the layers of the active zone 120 of the LED 102, that is to say the emitting layer (s) 122 and the barrier layers 124, comprise unintentionally doped materials (of residual donor concentration n n id equal to about 10 17 donors / cm 3 , or between about 10 15 and 10 18 donors / cm 3 ).
  • the layers 112, 114, 116, 118, 122, 124.1 and 124.2 of the LED 102 form the emitting structure of the LED 102.
  • FIG. 4 represents the luminescence of the phosphor 103 (bottom curve) obtained when the LED 102 is electrically powered by a first current corresponding to a square signal (top curve).
  • the current supplying the LED 102 has a peak value Imax, a period T and a duty cycle a.
  • the power signal of square LED 102 passes from the value 0 to the peak value Lax. Blue light is then emitted from the active zone 120 of the LED 102 and excites the phosphor 103. It can be seen in FIG.
  • the luminescence of the Phosphorus 103 remains equal to Li, and the conversion of blue light into yellow light carried out by phosphorus 103 is substantially constant.
  • the spectrum of the light obtained at the output of the LED 102 then corresponds theoretically to that of a white light.
  • the current supplying the LED 102 returns to zero during an extinction duration equal to ⁇ - ⁇ , and the phosphorus luminescence 103 then gradually decreases until it reaches zero value during the LED extinction time 102.
  • the duration "a”, or response time of the phosphor 103 is short compared with the duration aT, or ignition time of the LED 102, and the period T is for example chosen to be greater than 20 Hz in order to that a person observing the light emitted by the LED 102 does not observe flicker, the light perceived by this person will normally correspond to a white light.
  • the emitting layers of the active zone 120 of the LED 102 have structural defects resulting for example in shifting, with respect to a target value, the spectrum of the light emitted by the LED 102 towards the yellow color, and / or that the operating conditions of the LED 102 cause such an offset of the spectrum of this light, this offset is detected by the detection device 105.
  • the values of the duty cycle a and / or the period T are then modified via the device 111 to reduce, during each period T, the duration during which phosphorus 103 converts the blue light to a yellow light, i.e., reducing the ratio aT / a.
  • FIG. 5 represents the luminescence of phosphorus 103 (bottom curve) obtained with a supply current of LED 102 (top curve) whose values of the duty ratio a 'and of the period T' have been reduced compared to 4.
  • the value of the period T ' is smaller than that of T and the value of the duty ratio a' is chosen such that the duration ⁇ ' ⁇ ', that is, that is, the duration of firing of the LED 102 during the period T 'is less than the response time of the phosphor 103, that is to say the duration "a".
  • the luminescence of the phosphor 103 gradually increases as in the case previously described in connection with Figure 4
  • the duration ⁇ ' ⁇ ' is shorter than the duration "a”
  • the luminescence of the phosphor 103 does not have time to reach the maximum value Li and the maximum value of the luminescence reached here is equal to L 2 which is less than Li.
  • the value of the supply current returns to zero and during the duration ⁇ '- ⁇ ' ⁇ ', i.e. extinction of the LED 102, the luminescence of the phosphorus 103 then decreases gradually.
  • the values of a 'and T' are such that the luminescence of phosphorus 103 does not have the time to return to a zero value and does not fall below a minimum value L3 greater than 0.
  • the modification of the duty cycle a and / or the period T of the power supply signal can modify the intensity of the light emitted by the LED 102.
  • the peak value Lax of the power supply signal can be modified so that this light intensity is not affected by the change of the values of a and T.
  • the control device 111 receiving as input the signal delivered by this detection device 105 then commands the switching power supply 110 to deliver the output current with a smaller peak value Lax or Umax.
  • the control device 111 commands the switching power supply 110 to deliver the output current with a higher peak value Lax or Umax. It is also possible to vary the intensity of the light emitted by the LED 102 by varying the period T of the power supply signal because for the same duty cycle, the light intensity obtained with a period Ti will be greater than that obtained with a period T 2 when Ti ⁇ T 2 .
  • the value of the duty cycle a and / or the value of the period T for example by increasing the value of aT with respect to the duration "a", in order to increase, during each period T, the duration during which the luminescence of the phosphorus 103 is at its maximum, thus increasing the proportion of blue light converted to yellow light during the duration of each of the periods T.
  • the period T of the periodic power supply signal of the LED 102 is chosen sufficiently small not to observe any flickering or flickering of the LED 102, and corresponding for example to a frequency of between approximately 20 Hz and 1 Hz. MHz.
  • the example described above in connection with FIGS. 4 and 5 corresponds to the case where the power of the light emitted from the active zone 120 of the LED 102 is not sufficient to saturate the phosphor 103 during the ignition period. of the LED 102.
  • the value of the period of the feed signal is of the same order of magnitude as the response time of phosphorus 103.
  • the parameters of the supply signal are modified differently to modify the spectrum of the light emitted by the LED 102.
  • FIG. 6A shows a peak value power supply Imax1, of period T and of cyclic ratio a1.
  • the overall spectrum of light obtained with such a feed stream is also shown in Figure 6A.
  • the peak value of the feed signal is then increased (Imax2> Imax1) in order to increase the intensity of the blue light coming from the active zone 120 of the LED 102.
  • FIG. 6B which represents the light spectrum obtained with such a peak value feed signal Imax2, shows that the maximum value of the curve 50 is greater than that represented in FIG. 6A.
  • the value of the cycle ratio of the supply signal is reduced (a2 ⁇ a1) so that the LED 102 (thus the active zone 120 and the phosphorus 103) is lit on average less time.
  • Such a reduction in the value of the duty cycle thus causes a decrease in the intensity of the light from the phosphor 103 (the maximum value of the curve 52 shown in Figure 6B is less than that shown in Figure 6A).
  • This reduction in the value of the duty cycle also results in a decrease in the intensity of the light emitted by the active zone 120 (without this reduction in the value of the cycle ratio, the maximum value of the curve 52 would be greater than that shown in Figure 6B).
  • the peak value of the feed signal is lowered ( Imax3 ⁇ Imax1) to lower the intensity of the blue light from the active area 120 of the LED 102.
  • Such a power signal is shown in Figure 6C.
  • the maximum value of the curve 50 is lower than that shown in Figure 6A.
  • the value of the power signal cycle ratio is increased (a3> al) so that the LED 102 is on average longer.
  • Such an increase in the value of the duty cycle causes an increase in the intensity of the light from the phosphor 103 (the maximum value of the curve 52 shown in Figure 6C is greater than that shown in Figure 6A).
  • the LED 102 previously described may be in the form of a planar diode, that is to say in the form of a stack of layers formed for example by epitaxial growth on a substrate, the main faces of the different layers being arranged parallel to the plane of the substrate (parallel to the plane (X, Y)).
  • LED 102 may also be in the form of a nanowire.
  • the device 100 previously described may not be intended to achieve a light emission, and correspond to a device for adjusting the spectrum and intensity of a light to be emitted by an LED.
  • a device for adjusting the spectrum and intensity of a light to be emitted by an LED may for example be used to test LEDs in order to determine, for each of these LEDs, the values of the period, the duty cycle and the peak value of the power supply signal making it possible to obtain a light emission whose spectrum and intensity correspond to the desired target values.
  • the device 100 may include a location (not shown) for temporarily connecting the LEDs tested.

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Abstract

Dispositif émissif lumineux (100) comportant au moins : - une diode électroluminescente (102) comprenant une zone active (120) couplée à du phosphore (103); - un dispositif (105) de détection d'un spectre et d'une intensité d'une lumière destinée à être émise par la diode électroluminescente, - une alimentation électrique à découpage (110) apte à alimenter électriquement la diode électroluminescente par un signal périodique dont un rapport cyclique α est tel que α ∈ ]0;1], - un dispositif (111) de commande de l'alimentation électrique à découpage apte à modifier une valeur crête et/ou une période et/ou un rapport cyclique a du signal périodique en fonction du spectre et de l'intensité de la lumière destinés à être détectés et en fonction de valeurs cibles du spectre et de l'intensité.

Description

DISPOSITIF EMISSIF LUMINEUX, DISPOSITIF ET PROCEDE D'AJUSTEMENT D'UNE EMISSION LUMINEUSE D'UNE DIODE ELECTROLUMINESCENTE A PHOSPHORE
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR
L'invention concerne le domaine des diodes électroluminescentes (appelées DELs ou LEDs) comportant des zones actives couplées à du phosphore, et notamment celui des dispositifs émissifs lumineux comprenant une ou plusieurs LEDs (ampoules, écrans, projecteurs, murs d'images, etc.). L'invention concerne également un dispositif et un procédé d'ajustement de caractéristiques d'émission lumineuse d'une LED comportant une zone active couplée à du phosphore, pouvant servir notamment à déterminer des paramètres d'alimentation électrique de la LED permettant d'obtenir une émission lumineuse selon un spectre et une intensité lumineuse souhaités.
Certaines LEDs, telles que les LEDs destinées à émettre une lumière blanche, comportent chacune une zone active couplée à du phosphore convertissant une partie d'une lumière bleue émise par les zones actives des LEDs en une lumière jaune, ce qui permet d'avoir au final une émission de lumière blanche. Lors de la réalisation de ces LEDs, celles-ci sont triées en sortie de production pour ne garder que celles dont la longueur d'onde d'émission en sortie des zones actives correspond précisément à la longueur d'onde recherchée, c'est-à-dire la longueur d'onde optimale pour exciter le phosphore.
Or, la valeur de la longueur d'onde émise par les LEDs dépend de plusieurs paramètres des LEDs, en particulier de la composition des matériaux des puits quantiques au sein des zones actives des LEDs et de l'épaisseur de ces puits quantiques.
Pour la production de ces LEDs, un substrat de grande taille (100 mm,
150 mm, ou 200 mm de diamètre) est utilisé pour faire croître divers matériaux semiconducteurs (par exemple par épitaxie), ces em pilements de matériaux formant les zones actives des LEDs qui comportent notamment les puits quantiques correspondant a ux couches émissives des LEDs. Le substrat est ensuite découpé en très petits rectangles (« dies » en anglais), formant des puces individuelles comportant une ou plusieurs LEDs. Des contacts électriques sont ensuite réalisés et du phosphore est ajouté sous la forme d'un revêtement sur la partie émissive des LEDs, c'est-à-dire sur les zones actives des LEDs.
De faibles variations de l'épaisseur des puits quantiques et/ou de la composition des matériaux des puits quantiques, dues aux étapes de fabrication mises en œuvre, ont une influence significative sur le spectre d'émission obtenue en sortie des LEDs. Ainsi, pour une LED comportant plusieurs puits quantiques à base d'InGaN et émettant normalement à une longueur d'onde d'environ 420 nm (en sortie de la zone active et avant le passage de cette lumière à travers le phosphore), une modification d'environ 1 % de la composition en indium dans le semi-conducteur des puits quantiques, c'est-à-dire de la proportion d'indium dans l'InGaN, modifie d'environ 5 nm la longueur d'onde émise par la LED. De même, une modification d'environ 0,5 nm de l'épaisseur d'un des puits quantiques d'InGaN d'épaisseur nominal d'environ 2,5 nm d'une telle LED entraîne un décalage de la longueur d'onde d'émission d'environ 10 nm. Or, les valeurs de ces deux paramètres (épaisseur et composition des matériaux des puits quantiques) peuvent varier beaucoup d'une LED à une autre en sortie de production, notamment à cause des procédés de croissance mis en œuvre pour leur fabrication, pouvant créer d'importantes variations de la couleur émise au final par les LEDs. Au lieu d'obtenir l'émission d'une lumière blanche, il est possible d'avoir en sortie de ces LEDs un spectre tendant vers le bleu ou vers le jaune.
De plus, une telle LED peut avoir son pic d'émission, c'est-à-dire la valeur de la longueur d'onde pour laquelle l'émission lumineuse est maximale au sein du spectre de la lumière émise, qui varie en fonction de la puissance d'injection, c'est-à-dire de la puissance avec laquelle ces LEDs sont alimentées, ainsi que de la température, ces paramètres jouant sur la manière avec laquelle le phosphore des LEDs est excité. Ainsi, le spectre de la lumière émise par une telle LED peut varier également selon l'environnement dans lequel fonctionne cette LED. EXPOSÉ DE L'INVENTION
Un but de la présente invention est de proposer un dispositif émissif lumineux comprenant au moins une diode électroluminescente dont une zone active est couplée à du phosphore et qui permet de s'affranchir et compenser d'éventuelles variations du spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente, par exemple dues à des variations structurelles de la zone active de la diode électroluminescente et/ou à des variations des conditions de fonctionnement de la diode électroluminescente.
Pour cela, la présente invention propose un dispositif émissif lumineux comportant au moins :
- une diode électroluminescente comprenant une zone active couplée à du phosphore,
- un dispositif de détection d'un spectre et d'une intensité d'une lumière destinée à être émise par la diode électroluminescente,
- une alimentation électrique à découpage apte à alimenter électriquement la diode électroluminescente par un signal périodique dont un rapport cyclique a est tel que a e ]θ;ΐ],
- un dispositif de commande de l'alimentation électrique à découpage apte à modifier une valeur crête et/ou une période et/ou le rapport cyclique a du signal périodique en fonction du spectre et de l'intensité de la lumière destinés à être détectés et en fonction de valeurs cibles du spectre et de l'intensité.
Un tel dispositif émissif lumineux permet donc de compenser d'éventuelles variations du spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente, par exemple dues à des variations des conditions de fonctionnement de la diode électroluminescente (puissance d'injection, température, etc.) et/ou à des variations dans la structure de la zone active de la diode électroluminescente, en jouant sur les paramètres d'alimentation électrique de la diode électroluminescente. En effet, si la diode électroluminescente émet, lorsqu'elle est alimentée avec un signal périodique standard, une lumière dont le spectre ne correspond pas à une valeur cible recherchée (par exemple un spectre correspondant à celui d'une lumière blanche relativement homogène), cette différence entre le spectre de la lumière émise et la valeur cible recherchée est détectée par le dispositif de détection du dispositif émissif lumineux. Le dispositif de commande du dispositif émissif lumineux adapte alors la période et/ou le rapport cyclique du signal périodique alimentant la diode électroluminescente, modifiant ainsi le rapport entre les durées d'allumage et d'extinction de la diode électroluminescente (correspondant respectivement à la partie de la période pendant laquelle la valeur du signal d'alimentation est égale à sa valeur crête et à la partie de la période pendant laquelle la valeur du signal d'alimentation est nulle) et la durée du temps de réponse du phosphore, ce qui permet de corriger le spectre lumineux émis par la diode électroluminescente et décaler ce spectre vers la valeur cible recherchée.
Cette correction du spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente se base sur le fait que le phosphore couplée à la diode électroluminescente présente un certain temps de réponse avant de réaliser complètement la fonction de conversion en longueur d'onde de la lumière reçue.
II est donc possible de faire varier la luminescence moyenne du phosphore, et donc la longueur d'onde de la lumière émise par le phosphore, en faisant varier la durée pendant laquelle le phosphore est excité de manière continue, cette durée correspondant à celle pendant laquelle la valeur du signal d'alimentation est égale à sa valeur crête pendant une période.
Une telle correction du spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente peut être réalisée lorsque la puissance de la lumière émise par la zone active de la diode électroluminescente n'est pas suffisante pour saturer le phosphore pendant la durée d'allumage de la diode électroluminescente (la valeur de ce niveau de puissance étant fonction du type de diode électroluminescente utilisée ainsi que de la nature du phosphore utilisé). La période du signal d'alimentation est dans ce cas relativement courte et est par exemple du même ordre de grandeur que le temps de réponse du phosphore.
Tant que le phosphore n'est pas saturé, son émission lumineuse est proportionnelle à son excitation, c'est-à-dire telle que Intensité(émission) = a.lntensité(excitation), et l'intensité lumineuse réémise par le phosphore augmente proportionnellement à l'augmentation de l'excitation. Ainsi, lorsque le phosphore n'est pas saturé, si l'intensité d'excitation est multipliée d'un facteur x, alors l'intensité lumineuse réémise par le phosphore est également multipliée par le facteur x.
A partir d'une certaine valeur de puissance d'excitation qui dépend de la nature du phosphore et de la longueur d'onde d'excitation, la proportion d'intensité lumineuse réémise par le phosphore par rapport à l'intensité d'excitation diminue. Dans ce cas, si l'intensité d'excitation est multipliée d'un facteur x > 1, l'intensité lumineuse réémise par le phosphore est alors multipliée par un facteur y tel que y < x. Le phosphore est complètement saturé lorsqu'une augmentation de l'intensité d'excitation n'entraine plus d'augmentation de l'intensité lumineuse réémise par le phosphore.
Une telle modification du rapport cyclique du signal périodique alimentant la diode électroluminescente peut entraîner un changement de l'intensité de la lumière émise par la diode électroluminescente. En effet, en modifiant ces paramètres, la valeur moyenne de l'intensité ou de la tension alimentant électriquement la diode électroluminescente peut varier également.
Or, l'intensité de la lumière émise par la diode électroluminescente est liée à la valeur moyenne du signal alimentant électriquement la diode électroluminescente. Dans ce cas, afin que la correction du spectre réalisée n'impacte pas l'intensité lumineuse de la diode électroluminescente, la valeur crête du signal d'alimentation électrique de la diode électroluminescente peut être modifiée pour compenser la hausse ou la baisse de l'intensité lumineuse engendrer par la correction du spectre lumineux de la diode électroluminescente. De plus, la valeur du rapport cyclique peut également être choisie pour que la valeur de l'intensité de la lumière émise par la diode électroluminescente corresponde à la valeur cible recherchée tout en réalisant la correction recherchée pour le spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente.
Une autre manière avantageuse de corriger le spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente est de jouer sur la saturation du phosphore en fonction de l'intensité de la lumière émise par la zone active de la diode électroluminescente. Une telle correction peut être utilisée lorsque la puissance de la lumière émise par la zone active de la diode électroluminescente est suffisante pour saturer le phosphore pendant la durée d'allumage de la diode électroluminescente. Par exemple, dans le cas d'une diode électroluminescente dont la zone active émet une lumière de puissance suffisante pour saturer le phosphore, le spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente peut être changé en jouant sur l'état de saturation du phosphore par rapport à l'intensité de la lumière émise par la zone active de la diode électroluminescente.
Ainsi, pour un phosphore émettant une lumière d'une première couleur (par exemple de couleur jaune) et lorsque le spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente tend vers cette première couleur, il est possible décaler ce spectre vers une deuxième couleur (par exemple le bleu) correspondant à celle de la lumière émise par la zone active de la diode électroluminescente en augmentant la valeur crête du signal d'alimentation de la diode électroluminescente. Du fait que le phosphore se trouve dans un état de saturation, celui-ci a alors du mal à émettre plus de lumière jaune, et la composante bleue (émise depuis la zone active) par rapport à la composante jaune (émise depuis le phosphore) du spectre devient plus importante, corrigeant ainsi le spectre de la lumière émise depuis la diode électroluminescente, correspondant par exemple à celui d'une lumière blanche. Pour que cette augmentation de la valeur crête du signal d'alimentation n'impact pas ou peu la puissance lumineuse moyenne émise par la diode électroluminescente, il est également possible de diminuer la valeur du rapport de cycle et/ou la période du signal d'alimentation de manière à ce que la diode électroluminescente soient allumée en moyenne moins longtemps.
Inversement, toujours avec un phosphore émettant une première couleur (par exemple le jaune) et une zone active émettant une deuxième couleur (par exemple le bleu) différente de la première couleur, il est possible de décaler le spectre d'émission lumineuse de la diode électroluminescente vers la première couleur en réduisant la valeur crête du signal d'alimentation, augmentant ainsi la proportion de lumière jaune émise par le phosphore dans le spectre lumineux globale de la diode électroluminescente, et d'augmenter la valeur du rapport de cycle et/ou la période du signal d'alimentation pour que la diode électroluminescente soit allumée en moyenne plus longtemps.
Dans tous les cas, l'intégrale de l'intensité lumineuse globale émise par la diode électroluminescente sera la même, mais le spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente sera modifié.
La diode électroluminescente, le dispositif de détection du spectre et de l'intensité de la lumière destinée à être émise, le dispositif de commande et l'alimentation électrique à découpage peuvent donc former ensemble une boucle de rétroaction permettant de réaliser un contrôle et une régulation du spectre et de l'intensité de la lumière émise par la diode électroluminescente d'un tel dispositif émissif lumineux.
La période et/ou le rapport de cycle du signal périodique d'alimentation électrique de la diode électroluminescente peuvent servir de variables d'ajustement du spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente, et le rapport de cycle et/ou la valeur crête du signal périodique d'alimentation électrique de la diode électroluminescente peuvent servir de variables d'ajustement de l'intensité de la lumière émise par la diode électroluminescente. Un tel cas peut correspondre au cas où la puissance de la lumière émise par la zone active de la diode électroluminescente n'est pas suffisante pour saturer le phosphore pendant la durée d'allumage de la diode électroluminescente.
Dans un autre cas avantageux, la valeur crête du signal périodique d'alimentation électrique de la diode électroluminescente peut servir de variable d'ajustement du spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente, et le rapport de cycle et/ou la période du signal périodique d'alimentation électrique de la diode électroluminescente peuvent servir de variables d'ajustement de l'intensité de la lumière émise par la diode électroluminescente. Un tel cas peut correspondre au cas où la puissance de la lumière émise par la zone active de la diode électroluminescente est suffisante pour saturer le phosphore pendant la durée d'allumage de la diode électroluminescente. Lorsque le phosphore n'est pas dans un état de saturation, la période du signal périodique d'alimentation électrique de la diode électroluminescente peut servir de variable d'ajustement de l'intensité lumineuse globale obtenue. Des périodes inférieures au temps de réponse du phosphore peuvent dans ce cas être utilisées. L'effet de l'ajustement est dans ce cas bien plus faible que lorsque le phosphore sature
Un tel dispositif émissif lumineux permet aussi de compenser les effets du vieillissement de la diode électroluminescente. En effet, étant donné que la longueur d'onde émise par une diode électroluminescente varie dans le temps et que sa luminosité diminue avec le temps, un tel dispositif émissif lumineux permet de compenser ces effets dus au vieillissement de la diode électroluminescente et donc de prolonger sa durée d'utilisation et sa durée de vie.
Avec de tels dispositifs émissifs lumineux, il est donc possible d'homogénéiser les spectres d'émission de diodes électroluminescentes présentant par exemple des variations structurelles dues aux étapes de leur fabrication, sans avoir à trier et éliminer une grande partie des puces en sortie de fabrication. Ceci permet de réduire le « binning », c'est-à-dire le tri des puces après épitaxie et hybridation du fait de leur dispersion en longueur d'onde d'émission.
Le spectre de la lumière émise par la diode électroluminescente correspond à l'ensemble des longueurs d'ondes de la lumière émise par la diode électroluminescente.
Un tel dispositif émissif lumineux peut correspondre par exemple à une ampoule à diode(s) électroluminescente(s) dans laquelle le dispositif de détection du spectre et de l'intensité de la lumière destinée à être émise, le dispositif de commande et l'alimentation électrique à découpage sont réalisés sous la forme d'une électronique intégrée à l'ampoule. Ce dispositif émissif lumineux peut également correspondre à un écran, un projecteur ou un mur d'images comportant plusieurs diodes électroluminescentes.
La zone active de la diode électroluminescente peut comporter une ou plusieurs couches émissives chacune apte à former un puits quantique.
La ou les couches émissives peuvent comporter de l'InGaN. La diode électroluminescente peut comporter en outre au moins une couche de semi-conducteur dopée n et au moins une couche de semi-conducteur dopée p entre lesquelles se trouve la zone active. Ces couches de semi-conducteur dopées forment la jonction p-n de la diode électroluminescente, la zone active de la diode électroluminescente comprenant notamment la ou les couches émissives étant disposée entre ces couches de semi-conducteur dopées.
Le dispositif de détection du spectre et de l'intensité de la lumière destinée à être émise par la diode électroluminescente peut comporter plusieurs photodiodes couplées optiquement à la diode électroluminescente et reliées électriquement au dispositif de commande de l'alimentation électrique à découpage. Il est possible d'avoir par exemple trois photodiodes couplées à des filtres colorés pour que chaque photodiode soit sensible à l'une des couleurs bleu, vert ou rouge, ce qui permet de déterminer le spectre d'émission de la diode électroluminescente. L'intensité de la lumière émise peut être obtenue à partir de la somme des photo-courants délivrés par les trois photodiodes.
Le signal périodique peut être un signal carré. Ce signal carré peut également être appelé signal rectangulaire, la valeur de son rapport cyclique a pouvant varier et n'est pas nécessairement égal à 0,5.
La fréquence du signal périodique peut être comprise entre environ 20 Hz et 1 MHz. De cette manière, la lumière émise par le dispositif émissif lumineux et observée par une personne est perçue comme constante par cette personne en raison de la persistance rétinienne.
Lorsque le phosphore est dans un état de saturation, la fréquence du signal périodique a peu d'importance. En effet, dans un tel état de saturation, la valeur crête du signal périodique fait évoluer le spectre telle que plus cette valeur crête est importante, plus l'émission lumineuse depuis la zone active de la diode, par exemple de couleur bleu, est importante dans le spectre globale, et moins cette valeur crête est importante, plus l'émission du phosphore (par exemple de couleur jaune) est dominante par rapport à l'émission lumineuse de la zone active de la diode électroluminescente dans le spectre global obtenu. De plus, la luminosité obtenue varie en fonction du de la valeur du rapport de cycle du signal périodique. Par contre, lorsque le phosphore ne sature pas, la fréquence du signal périodique peut servir de variable d'ajustement du spectre de la lumière émise, cette fréquence pouvant da ns ce cas être choisie supérieure à l/τ, avec τ correspondant au temps de réponse du phosphore.
L'invention concerne également un dispositif d'ajustement d'un spectre et d'une intensité d'une lumière destinée à être émise par une diode électroluminescente comprenant une zone active couplée à du phosphore, le dispositif d'ajustement comprenant au moins :
- un dispositif de détection du spectre et de l'intensité de la lumière destinée à être émise par la diode électroluminescente,
- une alimentation électrique à découpage apte à alimenter électriquement la diode électroluminescente par un signal périodique dont un rapport cyclique a est tel que a e ]θ;ΐ],
- un dispositif de commande de l'alimentation électrique à découpage apte à modifier une valeur crête et/ou une période et/ou le rapport cyclique a du signal périodique en fonction des valeurs du spectre et de l'intensité de la lumière destinés à être détectés et en fonction de valeurs cibles du spectre et de l'intensité.
Un tel dispositif d'ajustement peut par exemple servir à tester des diodes électroluminescentes afin de déterminer, pour chacune de ces diodes électroluminescentes, les valeurs de la période et/ou du rapport cyclique et/ou de la valeur crête du signal d'alimentation électrique permettant d'obtenir une émission de lumière dont le spectre et l'intensité correspondent aux valeurs cibles recherchées.
L'invention concerne également un procédé d'ajustement d'un spectre et d'une intensité d'une lumière destinée à être émise par une diode électroluminescente comprenant une zone active couplée à du phosphore, le procédé comprenant au moins les étapes suivantes :
- détection de la valeur du spectre et de l'intensité de la lumière émise par la diode électroluminescente,
- ajustement d'une période et/ou d'un rapport cyclique a tel que a e ]θ;ΐ] et/ou d'une valeur crête d'un signal périodique alimentant électriquement la diode électroluminescente, en fonction du spectre et de l'intensité de la lumière détectés et en fonction de valeurs cibles du spectre et de l'intensité,
ces étapes étant répétées de manière itérative jusqu'à ce que le spectre et l'intensité de la lumière détectés correspondent aux valeurs cibles du spectre et de l'intensité.
Lorsqu'une lumière émise par la zone active est de puissance inférieure à celle permettant de saturer le phosphore, l'étape d'ajustement peut réaliser un ajustement de la valeur de la période et/ou de la valeur du rapport de cycle du signal périodique en fonction du spectre de la lumière détecté et en fonction de la valeur cible du spectre, et peut réaliser un ajustement de la valeur du rapport de cycle et/ou de la valeur crête du signal périodique en fonction de l'intensité de la lumière détectée et en fonction de la valeur cible de l'intensité.
En variante, lorsqu'une lumière émise par la zone active est de puissance supérieur ou égale à celle permettant de saturer le phosphore, l'étape d'ajustement peut réaliser un ajustement de la valeur crête du signal périodique en fonction du spectre de la lumière détecté et en fonction de la valeur cible du spectre, et peut réaliser un ajustement de la valeur du rapport de cycle et/ou de la période du signal périodique en fonction de l'intensité de la lumière détectée et en fonction de la valeur cible de l'intensité. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif émissif lumineux, objet de la présente invention, selon un mode de réalisation particulier ;
- la figure 2 représente schématiquement un signal électrique alimentant électriquement une LED du dispositif émissif lumineux objet de la présente invention ; - la figure 3 représente schématiquement un premier exemple de réalisation d'une LED du dispositif émissif lumineux objet de la présente invention ;
- la figure 4 représente la luminescence du phosphore de la LED obtenue avec un premier signal périodique alimentant électriquement la LED et dont une durée d'allumage, pendant chaque période, est supérieure à un temps de réponse du phosphore couplé à la zone active de la LED ;
- la figure 5 représente la luminescence du phosphore de la LED obtenue avec un deuxième signal périodique alimentant électriquement la LED et dont une durée d'allumage, pendant chaque période, est inférieure à un temps de réponse du phosphore couplé à la zone active de la LED ;
- les figures 6A à 6C représentent schématiquement différents spectres d'émission du dispositif émissif lumineux objet de la présente invention obtenus avec différents signaux d'alimentation lorsque le phosphore est dans un état de saturation.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente schématiquement un dispositif émissif lumineux 100 selon un mode de réalisation particulier.
Le dispositif émissif lumineux 100 comporte une LED 102 qui est ici destinée à réaliser une émission lumineuse de couleur blanche. Cette émission lumineuse de couleur blanche est obtenue grâce à une structure émissive de la LED 102, ou zone active, apte à émettre une lumière bleue et grâce à du phosphore 103 recouvrant cette structure émissive, ce phosphore permettant de convertir une partie de la lumière bleue émise en une lumière de couleur jaune. L'addition de la lumière de couleur jaune émise par le phosphore 103 et de la partie de la lumière de couleur bleu qui traverse le phosphore 103 sans être convertie en lumière jaune forme une lumière de couleur blanche correspondant à la lumière émise en sortie de la LED 102. La LED 102 est couplée mécaniquement et électriquement sur un substrat 104, par exemple en silicium, via des billes de matériau fusible 106. En variante, la LED 102 pourrait être réalisée directement par croissance sur le substrat 104.
Le phosphore 103 présente un temps de réponse plus long que le temps d'allumage de la structure émissive de la LED 102. La saturation du phosphore peut être atteinte plus ou moins facilement selon la quantité de phosphore déposée. Le phosphore 103 déposé sur la structure émissive de la LED 102 peut correspondre à une poudre de phosphore dispensée dans du silicone. S'il est souhaité que le phosphore 103 sature pour de faibles densités d'excitation, c'est-à-dire une faible puissance lumineuse émise par la structure émissive de la LED 102, une faible quantité de phosphore est alors déposée sur cette structure émissive. Pour cela, il est possible de diluer cette poudre dans le silicone et de déposer une faible épaisseur de ce mélange. Inversement, s'il est souhaité que le phosphore 103 sature moins facilement, des concentrations de phosphore plus importantes dans le silicone sont utilisées et une épaisseur plus importante de ce mélange est déposée sur la structure émissive de la LED 102. La poudre de phosphore utilisée pour réaliser le phosphore 103 est par exemple de type: YAG :Ce et/ou CaSiAION dopé Eu et/ou I hSisNs avec M=Ca, Sr ou Ba, dopé Eu. Tout type de phosphore de type nitride ou oxynitride peut être utilisé. Il est également possible d'utiliser des phosphores de type silicate, ou encore un phosphore rouge/orange tel que du SrAISi4N7 dopé Eu.
Les processus de saturation de phosphore sont par exemple décrits dans le document « Eu2+-Mn2+ phosphor saturation in 5 mm light emitting diode lamps » de A. A. Setlur et al., Applied Physics Letters, Vol. 92, Issue 8, 2008, Pages 081104-081104-3, ainsi que dans le document « Energy Transfer and Brightness Saturation in (Sr , Ca)2P207 : Eu2+ , Mn2+ Phosphor for UV-LED Lighting » de T.-G. Kim et al., Journal of the Electrochemical Society, 2009, Vol. 156, Issue 7, J203-J207. Le dispositif émissif lumineux 100 comporte un dispositif de détection 105 d'un spectre et d'une intensité de la lumière émise par la LED 102, disposé en regard de la LED 102. Le dispositif de détection 105 peut être transparent et/ou être disposé en regard d'une partie seulement de la LED 102 afin de perturber le moins possible l'émission lumineuse réalisée par la LED 102. Il est également possible d'utiliser une lame semi-transparente qui ne renvoie qu'une faible partie de la lumière émise par la LED 102 dans le dispositif de détection, une telle lame étant avantageusement utilisée lorsque le dispositif de détection 105 n'est pas transparent. Le dispositif de détection 105 peut être relié mécaniquement au substrat 104.
Le dispositif de détection 105 comporte par exemple trois photodiodes chacune recouverte par un filtre coloré afin que chacune de ces photodiodes soit apte à détecter une des couleurs rouge, vert et bleu de la lumière émise par la LED 102, et que le dispositif de détection 105 soit apte à déterminer ainsi le spectre, c'est-à-dire l'ensemble des longueurs d'ondes, de la lumière émise par la LED 102. De plus, le dispositif de détection 105 comporte également des moyens de calcul (non représentés sur la figure 1) couplés aux photodiodes et permettant de calculer, à partir des signaux électriques délivrés par les photodiodes (par exemple via le calcul de la somme ces signaux), l'intensité de la lumière émise par la LED 102. En variante, la détection du spectre de la lumière émise par la LED 102 et la détection de l'intensité de la lumière émise par la LED 102 pourraient être réalisées par deux dispositifs distincts.
Le dispositif émissif lumineux 100 comporte également une alimentation électrique à découpage 110 permettant d'alimenter électriquement la LED 102. Cette alimentation à découpage 110 délivre une tension ou un courant sous la forme d'un signal périodique, par exemple un signal carré, dont une période T, une valeur crête Lax ou Umax et un rapport cyclique a sont ajustables, le rapport cyclique a étant tel que a G ]θ;ΐ] . La figure 2 représente un exemple du signal périodique d'alimentation de la LED 102, ici un courant de la forme d'un signal carré.
Ces paramètres du signal électrique délivré par l'alimentation à découpage 110 sont commandés par un dispositif de commande 111 recevant en entrée les valeurs détectées du spectre et de l'intensité de la lumière émise par la LED 102 et délivrant en sortie un signal de commande envoyé à l'alimentation à découpage 110 (en variante, il est possible que le dispositif de commande 111 et l'alimentation électrique à découpage 110 forment un seul élément). Ces éléments forment une boucle de rétroaction telle que la période T, la valeur crête Lax ou Umax et le rapport cyclique a du signal délivré par l'alimentation à découpage 110 soient fonction de la différence entre les valeurs détectées du spectre et de l'intensité et les valeurs du spectre et de l'intensité souhaités pour la lumière destinée à être émise par la LED 102. Lorsque la détection du spectre et la détection de l'intensité lumineuse sont réalisées par deux dispositifs de détection distincts, ces deux dispositifs de détection peuvent être couplés optiquement à la LED 102 et reliés électriquement au dispositif de commande 111 en formant deux boucles de rétroaction.
Un premier exemple de réalisation de la LED 102 est représenté schématiquement sur la figure 3.
La LED 102 comporte une jonction p-n formée par une couche de semi- conducteur dopée n 112 et une couche de semi-conducteur dopée p 114. Le semiconducteur des couches 112 et 114 est par exemple du GaN. La couche 112 est dopée n avec une concentration de donneurs comprise entre environ 1017 et 5.1019 donneurs/cm3. La couche 114 est dopée p avec une concentration d'accepteurs comprise entre environ 1017 et 5.1019 donneurs/cm3.
Ces deux couches 112 et 114 ont par exemple chacune une épaisseur
(dimension selon l'axe Z représenté sur la figure 3) comprise entre environ 20 nm et 10 μιη. Une première électrode transparente 116 est disposée contre la couche dopée n 112 et forme une cathode de la LED 102, et une deuxième électrode transparente 118 est disposée contre la couche dopée p 114 et forme une anode de la LED 102.
La LED 102 comporte, entre la couche dopée n 112 et la couche dopée p
114, une zone active 120 comprenant une ou plusieurs couches émissives 122 comprenant un semi-conducteur, ici de l'InGaN, formant un ou plusieurs puits quantiques de la LED 102. L'épaisseur de la couche émissive 122 ou de chacune des couches émissives 122 est par exemple égale à environ 3 nm et plus généralement comprise entre environ 0,5 nm et 10 nm. La zone active 120 comporte également au moins deux couches barrières 124.1 et 124.2 comprenant chacune un semi-conducteur de plus grande énergie de bande interdite que celui de la couche émissive 122, par exemple du GaN, entre lesquelles la couche émissive 122 est disposée. Les couches barrières 124.1 et 124.2 sont préférentiellement réalisées avec des semi-conducteurs de la même famille que celui utilisé pour réaliser la couche émissive 122. Les semiconducteurs utilisés pour réaliser la LED 102 peuvent être tous de la famille des nitrures, c'est-à-dire comportant de l'azote comme élément commun de la colonne 15, ou colonne VA, du tableau périodique des éléments. Le gap de ces semi-conducteurs peut être ajusté en faisant varier le rapport des compositions atomiques de gallium et d'indium dans les couches : les couches barrières 124.1 et 124.2 pouvant être en GaN et la couche émissive 122 en InGaN.
La première couche barrière 124.1 est disposée entre la couche dopée n 112 et la couche émissive 122, et la deuxième couche barrière 124.2 est disposée entre la couche dopée p 114 et la couche émissive 122. Lorsque la zone active 120 comporte plusieurs couches émissives 122, chacune de ces couches émissives 122 est disposée entre et contre deux couches barrières 124.
L'épaisseur de chacune des couches barrières 124.1 et 124.2 est par exemple comprise entre environ 1 nm et 25 nm. Toutes les couches de la zone active 120 de la LED 102, c'est-à-dire la ou les couches émissives 122 et les couches barrières 124, comportent des matériaux non intentionnellement dopés (de concentration en donneurs résiduels nnid égale à environ 1017 donneurs/cm 3, ou comprise entre environ 1015 et 1018 donneurs/cm3).
Les couches 112, 114, 116, 118, 122, 124.1 et 124.2 de la LED 102 forment la structure émissive de la LED 102.
La figure 4 représente la luminescence du phosphore 103 (courbe du bas) obtenue lorsque la LED 102 est alimentée électriquement par un premier courant correspondant à un signal carré (courbe du haut). Le courant alimentant la LED 102 a une valeur crête Imax, une période T et un rapport cyclique a. A un instant ton correspondant au début de la période T, le signal carré d'alimentation électrique de la LED 102 passe de la valeur 0 à la valeur crête Lax. De la lumière de couleur bleu est alors émise depuis la zone active 120 de la LED 102 et vient exciter le phosphore 103. On voit sur la figure 4 que la luminescence du phosphore 103 augmente alors progressivement pendant une durée appelée « a » jusqu'à atteindre une valeur maximale Li, cette durée « a » correspondant au temps de réponse du phosphore 103. Cette augmentation progressive de la luminescence du phosphore 103 reflète l'augmentation progressive de la quantité de lumière bleue convertie par le phosphore 103 en lumière jaune. Ainsi, au cours de cette durée « a », le spectre de la lumière émise par la LED 102 ne correspond pas à celui d'une lumière blanche, mais à celui d'une lumière tendant vers le bleu.
Après cette durée « a » et pendant le reste de la durée aT, c'est-à-dire la durée d'allumage de la LED 102, au cours de laquelle le courant d'alimentation reste à la valeur Lax, la luminescence du phosphore 103 reste égale à Li, et la conversion de la lumière bleue en lumière jaune réalisée par le phosphore 103 est sensiblement constante. Le spectre de la lumière obtenue en sortie de la LED 102 correspond alors théoriquement à celui d'une lumière blanche. A un instant t0ff correspondant à la fin de la durée aT, le courant alimentant la LED 102 repasse à zéro pendant une durée d'extinction égale à Τ-αΤ, et la luminescence du phosphore 103 baisse alors progressivement jusqu'à atteindre une valeur nulle au cours de la durée d'extinction de la LED 102.
Du fait que la durée « a », ou temps de réponse du phosphore 103, est courte par rapport à la durée aT, ou temps d'allumage de la LED 102, et que la période T est par exemple choisie supérieure à 20 Hz afin qu'une personne observant la lumière émise par la LED 102 n'observe pas de scintillement, la lumière perçue par cette personne correspondra normalement à une lumière blanche.
Si les couches émissives de la zone active 120 de la LED 102 présentent des défauts structurels entraînant par exemple un décalage, par rapport à une valeur cible, du spectre de la lumière émise par la LED 102 vers la couleur jaune, et/ou que les conditions de fonctionnement de la LED 102 entraînent un tel décalage du spectre de cette lumière, ce décalage est détecté par le dispositif de détection 105. Les valeurs du rapport cyclique a et/ou de la période T sont alors modifiées par l'intermédiaire du dispositif de commande 111 afin de réduire, pendant chacune des périodes T, la durée pendant laquelle le phosphore 103 réalise la conversion de la lumière bleue en une lumière jaune, c'est-à-dire réduire le rapport aT/a.
La figure 5 représente la luminescence du phosphore 103 (courbe du bas) obtenue avec un courant d'alimentation de la LED 102 (courbe du haut) dont les valeurs du rapport cyclique a' et de la période T' ont été réduites par rapport au signal d'alimentation de la figure 4. Sur la figure 5, la valeur de la période T' est inférieure à celle de T et la valeur du rapport cyclique a' est choisie telle que la durée α'Τ', c'est-à-dire la durée d'allumage de la LED 102 au cours de la période T', soit inférieure au temps de réponse du phosphore 103, c'est-à-dire la durée « a ». A l'instant ton correspondant à l'instant où la valeur du signal d'alimentation passe de la valeur nulle à une valeur crête Lax', la luminescence du phosphore 103 augmente progressivement comme dans le cas précédemment décrit en liaison avec la figure 4. Par contre, du fait que la durée α'Τ' est inférieure à la durée « a », la luminescence du phosphore 103 n'a pas le temps d'atteindre la valeur maximale Li et la valeur maximale de la luminescence atteinte ici est égale à L2 qui est inférieure à Li. A l'instant t0ff, la valeur du courant d'alimentation repasse à zéro et pendant la durée Τ'-α'Τ', c'est-à-dire la durée d'extinction de la LED 102, la luminescence du phosphore 103 diminue alors progressivement. On voit sur la figure 5 que les valeurs de a' et T' sont telles que la luminescence du phosphore 103 n'a pas le temps de revenir à une valeur nulle et ne descend pas sous une valeur minimale L3 supérieure à 0.
Dans le cas décrit en liaison avec la figure 5, sur une période T' du signal d'alimentation, du fait que la durée α'Τ' est inférieure à la durée « a », la proportion de lumière bleue convertie en lumière jaune par le phosphore 103 est moins importante que dans le cas décrit en liaison avec la figure 4. L'intensité d'émission moyenne du phosphore 103 est dans ce cas plus faible dans le cas de la figure 5 que dans le cas de la figure 4. Ainsi, la modification des valeurs du rapport cyclique et de la période du signal d'alimentation électrique permet de décaler le spectre de la lumière émise par la LED 102 vers la couleur bleu, compensant ainsi le décalage dû à des défauts structurels de la LED 102 et/ou aux conditions de fonctionnement de la LED 102. La modification du rapport cyclique a et/ou de la période T du signal d'alimentation électrique peut modifier l'intensité de la lumière émise par la LED 102. Afin de compenser cette modification de l'intensité de la lumière émise, la valeur crête Lax du signal d'alimentation électrique peut être modifiée afin que cette intensité lumineuse ne soit pas impactée par le changement des valeurs de a et T. Ainsi, si le dispositif de détection 105 détecte une trop forte intensité lumineuse par rapport à une valeur cible de l'intensité, le dispositif de commande 111 recevant en entrée le signal délivré par ce dispositif de détection 105 commande alors à l'alimentation électrique à découpage 110 de délivrer le courant de sortie avec une plus petite valeur crête Lax ou Umax. Inversement, si le dispositif de détection 105 détecte que la LED 102 émet une lumière avec une trop faible intensité, le dispositif de commande 111 commande alors à l'alimentation électrique à découpage 110 de délivrer le courant de sortie avec une plus grande valeur crête Lax ou Umax. Il est également possible de faire varier l'intensité de la lumière émise par la LED 102 en faisant varier la période T du signal d'alimentation car pour un même rapport cyclique, l'intensité lumineuse obtenue avec une période Ti sera plus grande que celle obtenue avec une période T2 lorsque Ti < T2.
A l'inverse de l'exemple d'ajustement du spectre lumineux précédemment décrit, si le spectre de la lumière émise par la LED 102 tend vers la couleur bleu, il est possible d'ajuster la valeur du rapport cyclique a et/ou la valeur de la période T par exemple en augmentant la valeur de aT par rapport à la durée « a », afin d'augmenter, pendant chaque période T, la durée pendant laquelle la luminescence du phosphore 103 est à son maximum, augmentant ainsi la proportion de lumière bleue convertie en lumière jaune pendant la durée de chacune des périodes T.
De manière générale, la période T du signal périodique d'alimentation électrique de la LED 102 est choisie suffisamment petite pour ne pas observer de scintillement ou de clignotement de la LED 102, et correspondant par exemple à une fréquence comprise entre environ 20 Hz et 1 MHz.
L'exemple décrit ci-dessus en liaison avec les figures 4 et 5 correspond au cas où la puissance de la lumière émise depuis la zone active 120 de la LED 102 n'est pas suffisante pour saturer le phosphore 103 pendant la durée d'allumage de la LED 102. La valeur de la période du signal d'alimentation est du même ordre de grandeur que le temps de réponse du phosphore 103.
Lorsque la puissance de la lumière émise depuis la zone active 120 de la LED 102 est suffisante pour saturer le phosphore 103 pendant la durée d'allumage de la LED 102, les paramètres du signal d'alimentation sont modifiés différemment pour modifier le spectre de la lumière émise par la LED 102.
La figure 6A représente un courant d'alimentation de valeur crête Imaxl, de période T et de rapport cyclique al. Le spectre global de la lumière obtenue avec un tel courant d'alimentation est également représenté sur la figure 6A. La courbe 50 représente la partie du spectre correspondant à la lumière provenant de la zone active 120 de la LED 102 (lumière bleue centrée à λ = 450 nm) qui n'est pas modifiée par le phosphore 103 et la courbe 52 représente la partie du spectre correspondant à la lumière émise par le phosphore 103 (lumière jaune centrée à λ = 550 nm).
Lorsque l'on souhaite renforcer la couleur, par exemple le bleu, émise depuis la zone active 120 de la LED 102 dans le spectre obtenu, par exemple parce que le spectre de la lumière émise par la LED 102 tend vers la couleur de la lumière émise par le phosphore 103, la valeur crête du signal d'alimentation est alors augmentée (Imax2 > Imaxl) afin d'augmenter l'intensité de la lumière bleue provenant de la zone active 120 de la LED 102. Un tel signal d'alimentation est représenté sur la figure 6B. On voit sur la figure 6B, qui représente le spectre lumineux obtenu avec un tel signal d'alimentation de valeur crête Imax2, que la valeur maximale de la courbe 50 est plus importante que celle représentée sur la figure 6A. Afin que cette augmentation de la valeur crête du signal d'alimentation n'impact pas la puissance lumineuse moyenne émise par la LED 102, la valeur du rapport de cycle du signal d'alimentation est réduite (a2 < al) de manière à ce que la LED 102 (donc la zone active 120 et le phosphore 103) soit allumée en moyenne moins longtemps. Une telle réduction de la valeur du rapport cyclique entraîne donc une baisse de l'intensité de la lumière issue du phosphore 103 (la valeur maximale de la courbe 52 représentée sur la figure 6B est inférieure à celle représentée sur la figure 6A). Cette réduction de la valeur du rapport cyclique entraîne également une baisse de l'intensité de la lumière émise par la zone active 120 (sans cette réduction de la valeur du rapport de cycle, la valeur maximale de la courbe 52 serait supérieure à celle représentée sur la figure 6B).
Lorsque l'on souhaite renforcer la contribution de l'émission du phosphore dans le spectre obtenu, par exemple parce que le spectre tend vers la couleur de la lumière émise par la zone active 120, la valeur crête du signal d'alimentation est abaissée (Imax3 < Imaxl) afin de baisser l'intensité de la lumière bleue provenant de la zone active 120 de la LED 102. Un tel signal d'alimentation est représenté sur la figure 6C.
On voit notamment sur la figure 6C que la valeur maximale de la courbe 50 est plus faible que celle représentée sur la figure 6A. Afin que cette baisse de la valeur crête du signal d'alimentation n'impact pas la puissance lumineuse moyenne émise par le dispositif, la valeur du rapport de cycle du signal d'alimentation est augmentée (a3 > al) de manière à ce que la LED 102 soit allumée en moyenne plus longtemps. Une telle augmentation de la valeur du rapport cyclique entraîne une hausse de l'intensité de la lumière issue du phosphore 103 (la valeur maximale de la courbe 52 représentée sur la figure 6C est supérieure à celle représentée sur la figure 6A).
Cette augmentation de la valeur du rapport cyclique entraîne également une hausse de l'intensité de la lumière émise par la zone active 120 (sans cette augmentation de la valeur du rapport de cycle, la valeur maximale de la courbe 50 serait supérieure à celle représentée sur la figure 6C).
La LED 102 précédemment décrite peut être réalisée sous la forme d'une diode planaire, c'est-à-dire sous la forme d'un empilement de couches formées par exemple par croissance épitaxiale sur un substrat, les faces principales des différentes couches étant disposées parallèlement au plan du substrat (parallèle au plan (X,Y)). En variante, la LED 102 peut également être réalisée sous la forme d'un nanofil.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif 100 précédemment décrit peut ne pas être destiné à réaliser une émission lumineuse, et correspondre à un dispositif d'ajustement du spectre et d'une intensité d'une lumière destinée à être émise par une LED. Un tel dispositif d'ajustement peut par exemple servir à tester des LEDs afin de déterminer, pour chacune de ces LEDs, les valeurs de la période, du rapport cyclique et de la valeur crête du signal d'alimentation électrique permettant d'obtenir une émission de lumière dont le spectre et l'intensité correspondent aux valeurs cibles recherchées.
Dans ce cas, le dispositif 100 peut comporter un emplacement (non représenté) permettant de connecter temporairement les LED testées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif émissif lumineux (100) comportant au moins :
- une diode électroluminescente (102) comprenant une zone active (120) couplée à du phosphore (103) ;
- un dispositif (105) de détection d'un spectre et d'une intensité d'une lumière destinée à être émise par la diode électroluminescente (102),
- une alimentation électrique à découpage (110) apte à alimenter électriquement la diode électroluminescente (102) par un signal périodique dont un rapport cyclique a est tel que a e ]θ;ΐ],
- un dispositif (111) de commande de l'alimentation électrique à découpage (110) apte à modifier une valeur crête et/ou une période et/ou le rapport cyclique a du signal périodique en fonction du spectre et de l'intensité de la lumière destinés à être détectés et en fonction de valeurs cibles du spectre et de l'intensité.
2. Dispositif émissif lumineux (100) selon la revendication 1, dans lequel la zone active (120) de la diode électroluminescente (102) comporte une ou plusieurs couches émissives (122) chacune apte à former un puits quantique.
3. Dispositif émissif lumineux (100) selon la revendication 2, dans lequel la ou les couches émissives (122) comportent de l'InGaN.
4. Dispositif émissif lumineux (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la diode électroluminescente (102) comporte en outre au moins une couche de semi-conducteur dopée n (112) et au moins une couche de semiconducteur dopée p (114) entre lesquelles se trouvent la zone active (120).
5. Dispositif émissif lumineux (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif (105) de détection du spectre et de l'intensité de la lumière destinée à être émise par la diode électroluminescente (102) comporte plusieurs photodiodes couplées optiquement à la diode électroluminescente (102) et reliées électriquement au dispositif (111) de commande de l'alimentation électrique à découpage (110).
6. Dispositif émissif lumineux (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le signal périodique est un signal carré.
7. Dispositif émissif lumineux (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la fréquence du signal périodique est comprise entre environ 20 Hz et 1 M Hz.
8. Dispositif (100) d'ajustement d'un spectre et d'une intensité d'une lumière destinée à être émise par une diode électroluminescente (102) comprenant une zone active (120) couplée à du phosphore (103), le dispositif (100) d'ajustement comprenant au moins :
- un dispositif (105) de détection du spectre et de l'intensité de la lumière destinée à être émise par la diode électroluminescente (102),
- une alimentation électrique à découpage (110) apte à alimenter électriquement la diode électroluminescente (102) par un signal périodique dont un rapport cyclique a est tel que a e ]θ;ΐ],
- un dispositif (111) de commande de l'alimentation électrique à découpage (110) apte à modifier une valeur crête et/ou une période et/ou le rapport cyclique a du signal périodique en fonction des valeurs du spectre et de l'intensité de la lumière destinés à être détectés et en fonction de valeurs cibles du spectre et de l'intensité.
9. Procédé d'ajustement d'un spectre et d'une intensité d'une lumière destinée à être émise par une diode électroluminescente (102) comprenant une zone active (120) couplée à du phosphore (103), le procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - détection de la valeur du spectre et de l'intensité de la lumière émise par la diode électroluminescente (102),
- ajustement d'une période et/ou d'un rapport cyclique a tel que a G ]θ;ΐ] et/ou d'une valeur crête d'un signal périodique alimentant électriquement la diode électroluminescente (102), en fonction du spectre et de l'intensité de la lumière détectés et en fonction de valeurs cibles du spectre et de l'intensité,
ces étapes étant répétées de manière itérative jusqu'à ce que le spectre et l'intensité de la lumière détectés correspondent aux valeurs cibles du spectre et de l'intensité.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel, lorsqu'une lumière émise par la zone active (120) est de puissance inférieure à celle permettant de saturer le phosphore (103), l'étape d'ajustement réalise un ajustement de la valeur de la période et/ou de la valeur du rapport de cycle du signal périodique en fonction du spectre de la lumière détecté et en fonction de la valeur cible du spectre, et réalise un ajustement de la valeur du rapport de cycle et/ou de la valeur crête du signal périodique en fonction de l'intensité de la lumière détectée et en fonction de la valeur cible de l'intensité.
11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel, lorsqu'une lumière émise par la zone active (120) est de puissance supérieur ou égale à celle permettant de saturer le phosphore (103), l'étape d'ajustement réalise un ajustement de la valeur crête du signal périodique en fonction du spectre de la lumière détecté et en fonction de la valeur cible du spectre, et réalise un ajustement de la valeur du rapport de cycle et/ou de la période du signal périodique en fonction de l'intensité de la lumière détectée et en fonction de la valeur cible de l'intensité.
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