FR2868239A1 - Module de source lumineuse et phare de vehicule l'utilisant - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un module de source lumineuse pour produire de la lumière qui comprend :un élément émetteur de lumière à semiconducteur (102) pouvant fonctionner pour produire de la lumière ;des nanoparticules (602) dont le diamètre est inférieur à la demi-longeur d'onde de la lumière produite par le module de source lumineuse ;une substance fluorescente (604) pour produire de la lumière visible selon la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur ; etun liant (606) en forme de couche qui recouvre une surface émettrice de lumière de l'élément émetteur de lumière à semiconducteur et qui maintient les nanoparticules et la substance fluorescente,où l'indice de réfraction des nanoparticules est supérieur à l'indice de réfraction du liant. L'invention concerne également un phare de véhicule comportant ce module de source lumineuse.

Description

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ARRIERE-PLAN DE LA PRESENTE INVENTION

1. Domaine de la présente invention La présente invention concerne un module de source lumineuse et un phare de véhicule.

2. Description de l'état de la technique

Un module de source lumineuse utilisant un élément émetteur de lumière à semiconducteur et une substance fluorescente pour produire de la lumière blanche est connu (voir par exemple Ohm MOOK Optical Series No. 1 "Optical Devices" Ohmsha, Ltd., 25 nov. 2001). La substance fluorescente produit de la lumière visible selon la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur. La substance fluorescente est maintenue dans un liant transparent. Par exemple, la substance fluorescente est appliquée sous forme de couche sur une surface émettrice de lumière de l'élément émetteur de lumière à semiconducteur.

Si l'indice de réfraction du liant dans ce type de module de source lumineuse est bas, il existe une possibilité que la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur soit totalement réfléchie sur une surface frontière entre l'élément émetteur de lumière à semiconducteur et le liant quand la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur frappe le liant. Par conséquent, il existe une possibilité qu'une partie de la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur ne soit pas appliquée sur la substance fluorescente dans le liant. Pour cette raison, il pourrait être impossible de projeter efficacement à l'extérieur du module de source lumineuse la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur.

Claims (5)

    RESUME DE LA PRESENTE INVENTION Ainsi, un but de la présente invention est de fournir un module de source lumineuse et un phare de véhicule pour résoudre le problème mentionné précédemment. Pour atteindre le but mentionné précédemment, selon un 35 premier aspect de la présente invention, il est fourni un module de source lumineuse pour produire de la lumière, comprenant: un élément émetteur de lumière à semiconducteur pouvant fonctionner pour produire de la lumière; des nanoparticules dont le diamètre est inférieur à la demi-longueur d'onde de la lumière produite par le module de source lumineuse; une substance fluorescente pour produire de la lumière visible selon la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur; et un liant en forme de couche qui recouvre une surface émettrice 10 de lumière de l'élément émetteur de lumière à semiconducteur et qui maintient les nanoparticules et la substance fluorescente, où l'indice de réfraction des nanoparticules est supérieur à l'indice de réfraction du liant. Selon un second aspect de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que le diamètre des nanoparticules soit 100 nm ou moins. Selon un troisième aspect de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que l'énergie de largeur de bande interdite des nanoparticules soit 3,54 eV ou plus. Selon un quatrième aspect de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que l'indice de réfraction du liant soit 1,5 ou moins. Selon un cinquième aspect de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que l'élément émetteur de lumière à semiconducteur produise de la lumière ultraviolette, que la substance fluorescente produise de la lumière visible selon la lumière ultraviolette produite par l'élément émetteur de lumière à 30 semiconducteur et que le liant soit constitué par une résine fluorocarbonée ou une résine de silicone. Selon un sixième aspect de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que l'élément émetteur de lumière à semiconducteur produise de la lumière ultraviolette, 2868239 3 que la substance fluorescente produise de la lumière visible selon la lumière ultraviolette produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur, que le liant soit constitué par une résine de silsesquioxane; et qu'une chaîne latérale de la résine de silsesquioxane soit un seul substituant ou une pluralité de substituants, le substituant étant choisi parmi au moins un substituant non aromatique. Selon un septième aspect de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que l'élément émetteur de lumière à semiconducteur produise de la lumière ultraviolette, que la substance fluorescente produise de la lumière visible selon la lumière ultraviolette produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur, que le liant inclue un composant monomère d'un composé de silicium représenté par la formule chimique: R(4_n)-SiXn où R est un substituant contenant un atome H ou un atome F, B, N, Al, P, Si, Ge ou Ti ou un groupe organique ayant 1-50 atomes de carbone, X est un groupe hydrolytique et n est entier de 0 à 4; et où la proportion du composant monomère qui correspond au composé de silicium représenté par la formule chimique à n = 3 et 4 est 20 % en masse ou plus. Selon un huitième aspect de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que le module de source lumineuse comprenne en outre un membre d'encapsulation qui maintient les nanoparticules et qui est formé de manière à recouvrir le liant et l'élément émetteur de lumière à semiconducteur par un matériau capable de transmettre la lumière visible pour encapsuler ainsi le liant et l'élément émetteur de lumière à semiconducteur. Selon un neuvième aspect de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que le module de source lumineuse comprenne en outre: un membre d'encapsulation qui est constitué par un matériau capable de transmettre la lumière visible et qui recouvre le liant et 2868239 4 l'élément émetteur de lumière à semiconducteur de manière à encapsuler le liant et l'élément émetteur de lumière à semiconducteur, où l'indice de réfraction du liant, qui maintient les nanoparticules et la substance fluorescente, est inférieur à l'indice de réfraction de l'élément émetteur de lumière à semiconducteur et supérieur à l'indice de réfraction du membre d'encapsulation. Selon un dixième aspect de la présente invention comme présenté dans le neuvième aspect de la présente invention, il est préférable que l'indice de réfraction du liant, qui maintient les nanoparticules et la substance fluorescente, soit 1,5 ou plus et 2,5 ou moins. Selon un onzième aspect de la présente invention, il est fourni un phare de véhicule utilisé dans un véhicule, comprenant: un module de source lumineuse pour produire de la lumière, 15 le module de source lumineuse incluant: un élément émetteur de lumière à semiconducteur; des nanoparticules ayant chacune un diamètre inférieur à la demi-longueur d'onde de la lumière produite par le module de source lumineuse; une substance fluorescente pour produire de la lumière visible selon la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur; et un liant en forme de couche qui recouvre une surface émettrice de lumière de l'élément émetteur de lumière à semiconducteur et qui maintient les nanoparticules et la substance fluorescente, et un membre optique pour projeter la lumière produite par le module de source lumineuse à l'extérieur du phare de véhicule, où l'indice de réfraction des nanoparticules est supérieur à l'indice de réfraction du liant. Selon un douzième aspect de la présente invention comme présenté dans le cinquième aspect de la présente invention, il est préférable que la résine fluorocarbonée soit choisie parmi au moins une résine parmi le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le tétrafluoroéthylène, un copolymère de tétrafluoroéthylène ou d'hexafluoropropylène (FEP), un copolymère de tétrafluoroéthylène ou de perfluoroalkylvinyléther (PFA), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), le poly(fluorure de vinyle-éthylène), 2868239 5 un copolymère poly(fluorure de vinyle-éthylène ou tétrafluoroéthylène) (ECTFE), le fluorure de vinylidène (VDF), l'hexafluoropropylène (HFP), le pentafluoropropylène (PFP) et le perfluorométhylvinyléther (PFMVE). Selon un treizième aspect de la présente invention comme présenté dans le sixième aspect de la présente invention, il est préférable que la résine de silsesquioxane soit choisie parmi au moins une résine parmi [RSiO3/2]n ou [RSi(OH)O2/2]m[RSiO3/2]n, où R est un substituant à l'exception d'un substituant aromatique. De préférence, n et m sont un nombre entier. Selon un quatorzième aspect de la présente invention comme présenté dans le sixième aspect de la présente invention, il est préférable que le substituant soit choisi parmi au moins un groupe parmi un groupe alkyle, un groupe amino, un groupe carboxyle et un halogène. Selon un quinzième aspect de la présente invention comme présenté dans le septième aspect de la présente invention, il est préférable que le composé de silicium soit choisi parmi au moins un composé parmi le tétraméthoxysilane Si(OCH3)4, le tétraéthoxysilane Si(OC2H5)4, le triméthoxysilane HSi(OCH3)3r le triéthoxysilane HSi(OC2H5)3r le méthyltrichlorosilane CH3SiCI3, l'éthyltrichlorosilane C2H5SiCI3, (CH2CI)SICl3, C6H5SiCI3, SICl4, HSiCI3, CF3C2H4SICI3, le vinyltriéthoxysilane, le 3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane, le 3glycidoxypropyltriméthoxysilane, le 2-(3,4-époxycyclohexyl) éthyltriméthoxysilane, le N-2-(aminoéthyl)-3-aminopropyltriméthoxysilane, le 3-aminopropyltriéthoxysilane, le N-phényl-3-ami nopropyltriméthoxysilane, le 3-mercaptopropyltriméthoxy- silane et le 3-chloropropyltriméthoxysilane. Selon un seizième aspect de la présente invention comme présenté dans le huitième ou le neuvième aspect de la présente invention, il est préférable que le membre d'encapsulation soit constitué par une résine époxyde qui est choisie parmi au moins une résine parmi une résine époxyde de bisphénol A (résine époxyde transparente), une résine époxyde de biphényle et une résine époxyde alicyclique. Selon un dix-septième de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que les nanoparticules soient constituées par au moins une substance parmi l'oxyde d'aluminium, le trioxyde d'antimoine, l'oxyde de béryllium, le dioxyde de hafnium, l'oxyde de lanthane, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de scandium, le dioxyde de silicium, le trioxyde de silicium, le pentaoxyde de tantale, le dioxyde de titane, l'oxyde de thorium, l'oxyde d'yttrium, le dioxyde de zirconium, le trifluorure de bismuth, le fluorure de cérium, le fluorure de lanthane, le fluorure de plomb, le fluorure de néodyme, le fluorure de sodium, le fluorure de calcium, la chiolite, la cryolite, le fluorure de lithium, le fluorure de magnésium, le chlorure de plomb et le tellurure de plomb. Selon un dix-huitième aspect de la présente invention comme présenté dans le premier aspect de la présente invention, il est préférable que la substance fluorescente produise une lumière qui est de couleur complémentaire de la lumière produite par le module de source lumineuse. Selon un dix-neuvième aspect de la présente invention comme présenté dans le sixième aspect de la présente invention, il est préférable que l'indice de réfraction des nanoparticules soit supérieur à l'indice de réfraction du membre d'encapsulation. A titre indicatif, le résumé de la présente invention n'est pas destiné à décrire toutes les caractéristiques nécessaires de la présente invention. Une sous-combinaison de ces caractéristiques peut être utilisée pour la présente invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en perspective d'un phare de véhicule 10; la figure 2 est une vue en coupe horizontale du phare de véhicule 10; la figure 3 est une vue en coupe d'un module de LED 100 suivant la ligne C-C de la figure 4; la figure 4 est une vue de dessus du module de LED 100; la figure 5 est une vue montrant un exemple de configuration détaillée d'un élément à diode émettrice de lumière 102 et d'une partie fluorescente 106; la figure 6 est une vue pour expliquer un membre d'encapsulation 108 de manière plus détaillée; 2868239 7 la figure 7 est une vue montrant un autre exemple de configuration de la partie fluorescente 106 et du membre d'encapsulation 108; et la figure 8 est une vue montrant un autre exemple de configuration de la partie fluorescente 106. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES La présente invention va être décrite ci-dessous par le biais de modes de réalisation. Les modes de réalisation suivants ne sont pas destinés à limiter la présente invention. Toutes les combinaisons de caractéristiques décrites dans les modes de réalisation ne sont pas nécessairement essentielles pour les solutions dues à la présente invention. Les figures 1 et 2 montrent un exemple de configuration d'un phare de véhicule 10 selon un mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 est une vue en perspective du phare de véhicule 10. La figure 2 est une vue en coupe horizontale du phare de véhicule 10 basée sur un plan horizontal coupant les unités de source lumineuse 20 à un niveau intermédiaire. Un but de ce mode de réalisation est de fournir un phare de véhicule 10 ayant une grande efficacité d'émission de lumière de telle manière que la lumière produite par les éléments émetteurs de lumière à semiconducteur inclus dans le phare du véhicule 10 soit projetée à l'extérieur efficacement. Par exemple, le phare du véhicule 10 est un projecteur utilisé dans un véhicule automobile ou analogue. Le phare de véhicule 10 projette de la lumière à l'avant d'un véhicule. Le phare de véhicule 10 inclut des unités de source lumineuse 20, un couvercle 12, un corps de lampe 14, une unité de circuit 16, des membres de rayonnement thermique 24, un réflecteur à extension 28, et des câbles 22 et 26. Chacune des unités de source lumineuse 20 a un module de LED 100 et une lentille 204. Le module de LED 100 est un exemple de module de source lumineuse selon la présente invention. Le module de LED 100 produit de la lumière blanche selon l'énergie électrique reçue depuis l'unité de circuit 16 par le câble 22. La lentille 204 est un exemple de membre optique dans la présente invention. La lentille 204 projette la lumière produite par le module de LED 100 à l'extérieur du phare de véhicule 10. Ainsi, les unités de source lumineuse 20 projettent de la 2868239 8 lumière faisant partie d'un motif de distribution d'intensité lumineuse de véhicule en avant du véhicule sur la base de la lumière produite par les modules de LED 100. Par exemple, chaque unité de source lumineuse 20 est soutenue par le corps de lampe 14 de sorte que l'unité de source lumineuse 20 peut être inclinée par un mécanisme de visée pour ajuster la direction de l'axe optique de l'unité de source lumineuse 20. Chaque unité de source lumineuse 20 peut être soutenue par le corps de lampe 14 de manière que la direction de l'axe optique soit inclinée vers le bas à un angle par exemple d'environ 0,3 à 0,6 quand le phare de véhicule 10 est fixé à un corps de véhicule. Les unités de source lumineuse 20 peuvent avoir des caractéristiques de distribution d'intensité lumineuse identiques ou analogues ou peuvent avoir des caractéristiques de distribution d'intensité lumineuse différentes. A titre d'autre exemple, une unité de source lumineuse 20 peut avoir une pluralité de modules de LED 100. Comme module de source lumineuse utilisé dans l'unité de source lumineuse 20, il est possible d'utiliser un laser à semiconducteur à la place du module de LED 100. Le couvercle 12 et le corps de lampe 14 forment une chambre de lampe du phare de véhicule 10. Les unités de source lumineuse 20 sont contenues dans la chambre de lampe. Il est préférable que le couvercle 12 et le corps de lampe 14 maintiennent les unités de source lumineuse 20 à l'abri de l'air et de l'humidité. Par exemple, le couvercle 12 est constitué par un matériau capable de transmettre la lumière produite par les modules de LED 100, de sorte que la lumière peut traverser totalement le couvercle 12. Le couvercle 12 est disposé à l'avant du véhicule de sorte que les unités de source lumineuse 20 sont recouvertes par le couvercle 12 à l'avant des unités de source lumineuse 20. Le corps de lampe 14 est disposé de manière opposée au couvercle 12 par rapport aux unités de source lumineuse 20 de sorte que les unités de source lumineuse 20 sont recouvertes par le corps de lampe 14 depuis l'arrière des unités de source lumineuse 20. Le corps de lampe 14 peut être formé de manière à être intégré dans le corps du véhicule. L'unité de circuit 16 est un module dans lequel des circuits de commutation ou analogues sont formés pour allumer les modules de LED 100. L'unité de circuit 16 est connectée électriquement aux unités de 2868239 9 source lumineuse 20 par le câble 22. L'unité de circuit 16 est également connectée électriquement à l'extérieur du phare de véhicule 10 par le câble 26. Les membres de rayonnement thermique 24 sont des puits thermiques agencés chacun de manière à être en contact avec au moins une partie de l'une des unités de source lumineuse 20 correspondantes. Chaque membre de rayonnement thermique 24 est constitué par un matériau comme un matériau métallique ayant une conductivité thermique supérieure à celle de l'air. Par exemple, chaque membre de rayonnement thermique 24 est agencé de manière que le membre de rayonnement thermique 24 puisse se déplacer avec le mouvement de l'unité de source lumineuse 20 dans la plage de mouvement de l'unité de source lumineuse 20 par rapport à un point d'appui du mécanisme de visée, et que le membre de rayonnement thermique 24 soit disposé à une distance suffisante du corps de lampe 14 pour ajuster l'axe optique de l'unité de source lumineuse 20. Les membres de rayonnement thermique 24 peuvent être constitués par un matériau métallique de manière à être intégrés les uns avec les autres. Dans ce cas, la chaleur peut rayonner efficacement depuis l'ensemble des membres de rayonnement thermique 24. Par exemple, le réflecteur à extension 28 est un miroir à réflexion constitué par une mince plaque métallique de manière à s'étendre depuis des parties inférieures des unités de source lumineuse 20 jusqu'au couvercle 12. Quand le réflecteur à extension 28 est formé de manière qu'au moins une partie de la surface interne du corps de lampe 14 soit recouverte par le réflecteur à extension 28, la forme de la surface interne du corps de lampe 14 peut être dissimulée pour améliorer l'aspect externe du phare de véhicule 10. Au moins une partie du réflecteur à extension 28 est en contact avec les unités de source lumineuse 20 et/ou les membres de rayonnement thermique 24. Dans ce cas, le réflecteur à extension 28 sert de membre conducteur de la chaleur pour transmettre au couvercle 12 la chaleur produite par les modules de LED 100. Ainsi, le réflecteur à extension 28 projette la chaleur provenant des modules de LED 100. Une partie du réflecteur à extension 28 est fixée au couvercle 12 ou au corps de lampe 14. Le réflecteur à extension 28 peut être sous forme d'un 2868239 10 cadre pour recouvrir le dessus, le dessous et les côtés des unités de source lumineuse 20. Selon cet exemple, quand le module de LED 100 est utilisé comme source lumineuse, la taille de l'unité de source lumineuse 20 peut être réduite. De plus, par exemple, il est possible de fournir un phare de véhicule 10 ayant une configuration satisfaisante car le degré de liberté pour l'agencement des unités de source lumineuse 20 est amélioré. Les figures 3 et 4 montrent un exemple de configuration du module de LED 100. La figure 3 est une vue en coupe du module de LED 100 suivant la ligne C-C de la figure 4. La figure 4 est une vue de dessus du module de LED 100. Le module de LED 100 a un substrat 112, des électrodes 104, une cavité 109, une partie de rétention 118, un membre d'encapsulation 108, un élément de diode émettrice de lumière 102, et une partie fluorescente 106 correspondant à une partie de liant en forme de couche qui consiste en un composant liant dans lequel sont maintenues les nanoparticules et la substance fluorescente. Le substrat 112 a un corps en forme de plaque. L'élément de diode émettrice de la lumière 102 est placé et fixé sur une surface supérieure du substrat 112. Le substrat 112 inclut des conducteurs électriques pour connecter électriquement l'élément de diode émettrice de lumière 102 aux électrodes 104, de sorte que l'énergie électrique reçue depuis les électrodes 104 est fournie à l'élément de diode émettrice de lumière 102. Les électrodes 104 fournissent l'énergie électrique reçue depuis l'extérieur du module de LED 100 à l'élément de diode émettrice de lumière 102 par l'intermédiaire du substrat 112. La cavité 109 est une cavité formée de manière à entourer l'élément émetteur de lumière 102 sur le substrat 112. La partie fluorescente 106 est maintenue dans la cavité 109. La partie de rétention 118 retient les électrodes 104, le substrat 112, la cavité 109 et le membre d'encapsulation 108. Au moins une partie de la partie de rétention 118 est constituée par un matériau comme un matériau métallique ayant une conductivité thermique supérieure à celle de l'air, de sorte que la chaleur produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102 est transmise à l'extérieur du module de LED 100.
  1. 2868239 11 L'élément de diode émettrice de lumière 102 est un exemple d'élément émetteur de lumière à semiconducteur dans cette invention. L'élément de diode émettrice de lumière 102 produit de la lumière ultraviolette selon l'énergie électrique reçue depuis l'extérieur du module de LED 100 par l'intermédiaire des électrodes 104 et du substrat 112. A titre d'autre exemple, l'élément de diode émettrice de lumière 102 peut produire de la lumière bleue à la place de la lumière ultraviolette.
    La partie fluorescente 106 est agencée pour recouvrir une surface de l'élément de diode émettrice de lumière 102 quand la cavité 109 est remplie par la partie fluorescente 106. La partie fluorescente 106 produit de la lumière visible comme de la lumière blanche, de la lumière rouge, de la lumière verte, de la lumière jaune, de la lumière orange ou de la lumière bleue selon la lumière ultraviolette produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102. A titre indicatif, quand l'élément de diode émettrice de lumière 102 produit de la lumière bleue, la partie fluorescente 106 peut produire de la lumière jaune complémentaire du bleu selon la lumière bleue produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102. Dans ce cas, le module de LED 100 produit de la lumière blanche sur la base de la lumière bleue produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102 et de la lumière jaune produite par la partie fluorescente 106.
    Le membre d'encapsulation 108 est un moule pour encapsuler l'élément de diode émettrice de lumière 102 et la partie fluorescente 106. Le membre d'encapsulation 108 est constitué par un matériau capable de transmettre la lumière visible et est disposé de manière opposée à l'élément de diode émettrice de lumière 102 par rapport à la partie fluorescente 106. Ainsi, la lumière produite par la partie fluorescente 106 traverse le membre d'encapsulation 108 et quitte le module de LED 100. Selon cet exemple, le module de LED 100 peut projeter de manière appropriée à l'extérieur la lumière produite.
    A titre d'autre exemple, le module de LED 100 peut avoir une pluralité d'éléments de diode émettrice de lumière 102. Dans ce cas, la partie fluorescente 106 est agencée, par exemple, en commun aux éléments de diode émettrice de lumière 102 de manière à entourer les éléments de diode émettrice de lumière 102. Le membre 2868239 12 d'encapsulation 108 encapsule les éléments de diode émettrice de lumière 102 et la partie fluorescente 106.
    La figure 5 montre un exemple de configuration détaillée de l'élément de diode émettrice de lumière 102 et de la partie fluorescente 106 en liaison avec le substrat 112 et la cavité 109. A titre indicatif, un rapport différent du rapport réel est utilisé comme rapport de dimensions des parties respectives pour des raisons de commodité de la description. Dans cet exemple, l'élément de diode émettrice de lumière 102 a une couche semiconductrice 408, un substrat en saphir 410, et des électrodes 412a et 412b. Par exemple, l'élément de diode émettrice de lumière 102 est monté sous forme de flip chip sur le substrat 112 de telle manière que le substrat en saphir 410 et le substrat 112 sont disposés de manière opposée l'un à l'autre par rapport à la couche semiconductrice 408. Par exemple, les électrodes 412a et 412b sont des perles de soudure pour connecter électriquement la couche semiconductrice 408 au substrat 112.
    La lumière produite par la couche semiconductrice 408 est transmise par le substrat en saphir 410 au membre d'encapsulation 108. Le substrat en saphir 410 projette la lumière transmise d'une contre- surface 110 tournée vers le membre d'encapsulation 108 à la partie fluorescente 106. Par exemple, la contre-surface 110 est une surface plane d'environ 1 mm2.
    La couche semiconductrice 408 est formée par croissance cristalline sur une surface postérieure 114 du substrat en saphir 410 opposée à la contresurface 110. La couche semiconductrice 408 produit de la lumière en direction du substrat en saphir 410. Dans cet exemple, la couche semiconductrice 408 comporte une couche de GaN de type n 402, une couche de InGaN 404 et une couche de GaN de type p 406. La couche de GaN de type n 402, la couche de InGaN 404 et la couche de GaN de type p 406 sont stratifiées successivement sur la surface postérieure 114 du substrat en saphir 410. La couche semiconductrice 408 peut avoir d'autres couches entre ces couches.
    Dans cet exemple, la couche semiconductrice 408 produit de la lumière ultraviolette, par exemple, d'une longueur d'onde de 360 nm à 380 nm en direction du substrat en saphir 410 selon l'énergie électrique reçue depuis les électrodes 412a et 412b et le substrat 112. Ainsi, 2868239 13 l'élément de diode émettrice de lumière 102 utilise la contre-surface 110 du substrat en saphir 410 comme surface émettrice de lumière pour produire de la lumière ultraviolette en direction de la partie fluorescente 106. A titre d'autre exemple, la couche semiconductrice 408 peut produire de la lumière bleue en direction du substrat en saphir 410.
    La partie fluorescente 106 comporte des nanoparticules 602, des substances fluorescentes 604 et un liant 606. Dans cet exemple, la partie fluorescente 106 comporte des types de substances fluorescentes 604 pour produire de la lumière ayant des couleurs différentes respectivement. Par exemple, le liant 606 est constitué par une résine de silicone ou une résine fluorocarbonée de sorte que la contre-surface 110 à titre de surface émettrice de lumière de l'élément de diode émettrice de lumière 102 est recouverte par le liant 606. Le liant 606 inclut à l'intérieur les nanoparticules 602 et les substances fluorescentes 604. Ainsi, le liant 606 est formé sous forme de couche de manière à recouvrir la surface émettrice de lumière de l'élément de diode émettrice de lumière 102 et maintient les nanoparticules 602 et les substances fluorescentes 604. A titre indicatif, des nanoparticules 602 et les substances fluorescentes 604 peuvent être dispersées dans le liant 606 de manière à avoir une densité uniforme. A titre d'alternative, la partie fluorescente 106 peut avoir un seul type de substance fluorescente 604. Par exemple, quand l'élément de diode émettrice de lumière 102 produit de la lumière bleue, la partie fluorescente 106 peut avoir une substance fluorescente 604 pour produire de la lumière jaune selon la lumière bleue.
    Chacune des particules des substances fluorescentes 604 a un diamètre de 50 pm, par exemple. Les substances fluorescentes 604 produisent de la lumière visible selon la lumière ultraviolette produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102. Par exemple, les types de substances fluorescentes 604 produisent de la lumière blanche, de la lumière rouge, de la lumière verte, de la lumière jaune, de la lumière orange et de la lumière bleue, respectivement, selon la lumière ultraviolette produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102.
    La figure 6 est une vue pour expliquer de manière plus détaillée le membre d'encapsulation 108. Le membre d'encapsulation 108 est formé de manière à recouvrir la partie fluorescente 106 et l'élément de diode émettrice de lumière 102 pour encapsuler la partie fluorescente 106 et l'élément de diode émettrice de lumière 102. Dans cet exemple, le membre d'encapsulation 108 est disposé de manière opposée au substrat en saphir 410 par rapport à la partie fluorescente 106. Dans cet exemple, lesubstrat en saphir 410 a un indice de réfraction d'environ 1,7.
    Dans cet exemple, le membre d'encapsulation 108 est constitué par une résine époxyde et a un indice de réfraction d'environ 1,5. Par exemple, la résine époxyde peut être une résine époxyde de bisphénol A (résine époxyde transparente), une résine époxyde de biphényle, une résine époxyde alicyclique, etc. Les éléments de diode émettrice de lumière 102 dans le phare de véhicule 10 peuvent émettre de la lumière, par exemple, avec une efficacité de 50 Im/W ou plus. Dans ce cas, l'éclairement de la lumière ultraviolette produite par les éléments de diode émettrice de lumière 102 peut être par exemple 10 000-20 000 fois supérieur à celui de la lumière 15 solaire. Ainsi, si le matériau du liant 606 a une faible résistance à la lumière ultraviolette, il existe une possibilité qu'un jaunissement, une fissuration, etc., se produisent dans le liant 606. Dans ce cas, un abaissement du flux lumineux, un changement de couleur d'émission, etc., peuvent survenir. A la suite d'un examen attentif pour éviter cet 20 inconvénient, il a été trouvé qu'une résine de silicone ou une résine fluorocarbonée contenant un seul substituant ou une pluralité de substituants choisis parmi les substituants ne contenant pas de substituant aromatique dans leurs chaînes latérales de haute masse moléculaire est préférée comme matériau ayant une résistance à la lumière ultraviolette, 25 et qu'une résine de silsesquioxane est préférée encore. La résine de silsesquioxane inclut de préférence des composés de silicium représentés par la formule chimique 1 suivante comme composés monomères, et de préférence encore, les composants monomères qui correspondent aux composés de silicium représentés par la formule chimique 1 pour n = 3 et 30 4, représentent 20 % en masse ou plus.
    R(4-n)-SÎXn (formule chimique 1) Il est à noter que R est un substituant contenant un atome H ou un atome F, B, N, Al, P, Si, Ge ou Ti ou un groupe organique ayant 1-50 atomes de carbone, X est un groupe hydrolytique y compris un atome d'halogène comme un atome CI, etc., et un groupe alcoxy comme un groupe méthoxy, un groupe éthoxy, etc., et n est un entier de 0 à 4.
    Les exemples préférés de substituants différents d'un substituant aromatique incluent l'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe amino, un groupe carboxyle et un halogène. La résine de silicone peut être une grande molécule ou un polymère de petites molécules.
    Les exemples préférés de résines de silicone incluent un organosiloxane, une huile de silicone, une graisse de silicone, un caoutchouc de silicone, un fluorosilicone, un polysilane, un organo- halogénosilane et un agent de couplage silane.
    Par exemple, les composés représentés par la formule chimique 2 suivante sont préférés. R R3 1 1
    Si 0 Si -0
    I
    \ R2 R4 / n (formule chimique 2) La résine de silsesquioxane préférée est représentée par [RSiO3/2]n ou [RSi(OH)02/2]m[R903/2]n. Il est à noter que R est un substituant à l'exception d'un substituant aromatique et peut être un seul substituant ou une combinaison de différents types de substituants.
    Dans le composé de silicium représenté par la formule chimique 1: R(4_n)SIXn, X dans la formule chimique 1 n'est pas limité concernant son type s'il s'agit d'un groupe hydrolytique. Les exemples de X incluent un groupe hydroxyle, un atome d'halogène comme le chlore, un groupe alcoxy comme un groupe méthoxy ou un groupe éthoxy, un groupe acétoxy, un groupe oxime, un groupe amide, un groupe propénoxy, etc. Les exemples spécifiques de composés de silicium incluent le tétraméthoxysilane Si(OCH3)4, le tétraéthoxysilane Si(OC2H5)4r le triméthoxysilane HSi(OCH3) 3, le triéthoxysilane HSi(OC2H5)3r le méthyltrichlorosilane CH3SiCI3, l'éthyltrichlorosilane C2H5SiCI3, (CH2CI)SiCI3, C6H5SiCI3r SiCI4, HSiCI3, CF3C2H4SiCI3, le vinyltriéthoxysilane, le 3méthacryloxypropyltriméthoxysilane, le 3-glycidoxypropyltriméthoxysilane, le 2-(3,4-époxycyclohexyl)éthyltriméthoxysilane, le N-2(aminoéthyl)-3-aminopropyltriméthoxysilane, le 3-ami nopropyltriéthoxysilane, le N-phényl-3-aminopropyltriméthoxysilane, le 3mercaptopropyltriméthoxysilane, et le 3-chloropropyltriméthoxysilane, etc. Du point de vue de la résistance à la lumière, il est préférable que le composé monomère qui correspond aux composés de silicium représentés par la formule chimique 1 pour n = 3 et 4 représente 20 % en masse ou plus par rapport à la quantité totale de liant.
    La résine fluorocarbonée n'est pas limitée concernant son type si c'est une résine contenant un atome de fluor. Les exemples préférés de résines fluorocarbonées incluent le polytétrafluoroéthylène (PTFE), un copolymère de tétrafluoroéthylène ou d'hexafluoropropylène (FEP), un copolymère de tétrafluoroéthylène ou de perfluoroalkylvinyléther (PFA), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), un copolymère poly(fluorure de vinyle-éthylène ou tétrafluoroéthylène) (ECTFE), le fluorure de vinylidène (VDF), I'hexafluoropropylène (HFP), le pentafluoropropylène (PFP), le perfluorométhylvinyléther (PFMVE), etc. Selon cet exemple, la résine de silicone, la résine fluorocarbonée ou la résine de silsesquioxane ne contenant pas de substituant aromatique dans sa chaîne latérale de haute masse moléculaire ou sa matière, qui inclut le composé de silicium représenté par la formule chimique 1 comme composé monomère, peut être utilisée pour former le liant 606 ayant une haute résistance à la lumière ultraviolette. De plus, par exemple, la résine de silicone peut être formée par un procédé simple à faible coût et a une bonne stabilité thermique. Selon cet exemple, il est donc possible de former à faible coût un liant 606 à hautes performances.
    Quand la résine de silicone, la résine fluorocarbonée ou la résine de silsesquioxane ne contenant pas de substituant aromatique dans sa chaîne latérale de haute masse moléculaire ou sa matière, qui inclut le composé de silicium représenté par la formule chimique 1 comme composé monomère, est utilisée comme matériau du liant 606, l'indice de réfraction du liant 606 n'est pas supérieur à 1,5. Par exemple, l'indice de réfraction du liant 606 est dans une plage d'environ 1,3 à environ 1,4 et est inférieur à l'indice de réfraction (1,7) de l'élément de diode émettrice de lumière 102 (en termes stricts, parmi les membres constituant 2868239 17 l'élément de diode émettrice de lumière 102, l'indice de réfraction de l'élément de diode émettrice de lumière 102 est un indice de réfraction d'un membre qui forme une surface frontière entre la partie fluorescente 106. Dans ce mode de réalisation, par exemple, l'indice de réfraction du substrat en saphir 410 correspond à l'indice de réfraction de l'élément de diode émettrice de la lumière 102. Dans la suite, l'expression correspondante est la même que ci-dessus. Dans ce cas, l'angle critique dans la surface frontière entre le liant 606 et l'élément de diode émettrice de lumière 102 diminue, de sorte que le flux lumineux de lumière incidente sur le liant 606 provenant de l'élément de diode émettrice de lumière 102 est abaissé. Par exemple, quand l'indice de réfraction du liant 606 est 1,4 par comparaison au cas où l'indice de réfraction du liant 606 est sensiblement égal à celui d'une résine époxyde, l'angle critique est réduit de 30 à 26 . Pour cette raison, le flux lumineux de lumière incidente sur la partie fluorescente 106 provenant de l'élément de diode émettrice de lumière 102 est réduit d'environ 10-15 %. Ainsi, le flux lumineux de lumière appliqué sur les substances fluorescentes 604 est réduit, de sorte que le flux lumineux de lumière produit par les modules de LED 100 est réduit.
    A la suite d'un examen attentif pour éviter cet inconvénient, il a été trouvé que l'indice de réfraction de la composition de liant peut être augmenté quand des nanoparticules 602 ayant chacune un indice de réfraction supérieur à l'indice de réfraction du matériau du liant 606 et ayant chacune un diamètre considérablement inférieur au diamètre de chacune des particules des substances fluorescentes 604, par exemple, des nanoparticules 602 ayant chacune un diamètre ne dépassant pas 100 nm, sont mélangées avec le liant 606. Ainsi, l'angle critique de la lumière incidente sur la partie fluorescente 106 depuis l'élément de diode émettrice de lumière 102 dans la surface frontière entre l'élément de diode émettrice de lumière 102 et la partie fluorescente 106 devient élevé. Selon cet exemple, il est donc possible de réduire la réflexion de la lumière ultraviolette produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102 dans la surface frontière entre l'élément de diode émettrice de lumière 102 et la partie fluorescente 106. Ainsi, la lumière produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102 peut être appliquée efficacement sur les substances fluorescentes 604 dans la partie fluorescente 106.
    Du fait que le diamètre de chaque nanoparticule 602 n'est pas supérieur à 100 nm et est inférieur à la moitié de la longueur d'onde de la lumière produite par le module de LED 100, la lumière visible produite par les substances fluorescentes 604 peut traverser les nanoparticules 602 sans aucun blocage. Ainsi, la lumière visible produite par les substances fluorescentes 604 peut être projetée efficacement à l'extérieur du module de LED 100. A titre indicatif, il est préférable que le diamètre de chacune des nanoparticules 602 ne soit pas supérieur à 80 nm. Dans ce cas, la transparence à la lumière visible peut être améliorée dans une mesure telle que la lumière visible produite par les substances fluorescentes 604 peut être projetée efficacement à l'extérieur du module de LED 100.
    De plus, il est préférable que l'indice de réfraction de la composition de liant, qui est augmenté par addition des nanoparticules 602 au liant, ne soit pas supérieur à l'indice de réfraction de l'élément de diode émettrice de lumière 102 et pas inférieur à l'indice de réfraction du membre d'encapsulation 108.
    Indice de réfraction en général L'indice de réfraction de l'élément de diode émettrice de lumière 102 utilisé généralement est d'environ 1,7 à 2, 5 tandis que l'indice de réfraction du membre d'encapsulation 108 constitué par une résine époxyde est d'environ 1,5. Ainsi, par exemple, il est préférable que l'indice de réfraction de la composition de liant soit 1,5 ou plus et 1,7 ou moins quand l'indice de réfraction de l'élément de diode émettrice de lumière 102 est d'environ 1,7. A titre d'autre exemple, il est préférable que l'indice de réfraction de la composition de liant soit 1,5 ou plus et 2,5 ou moins quand l'indice de réfraction de l'élément de diode émettrice de lumière 102 est d'environ 2, 7. A titre d'autre exemple, l'indice de réfraction de la composition de liant peut être 2,5 ou plus quand l'indice de réfraction de l'élément de diode émettrice de lumière 102 est supérieur à environ 2,5. Dans ce cas, la lumière produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102 peut être rendue incidente sur la partie fluorescente 106 efficacement et la lumière produite par les substances fluorescentes 604 dans la partie fluorescente 106 peut être rendue incidente sur le membre d'encapsulation 108 efficacement.
    Il est préférable que l'énergie de largeur de bande interdite des nanoparticules 602 ne soit pas inférieure à 3,54 eV. Dans ce cas, les nanoparticules 602 n'absorbent pas la lumière visible y compris la lumière ultraviolette ayant une longueur d'onde inférieure à 350 nm. Ainsi, les nanoparticules 602 peuvent projeter la lumière produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102 vers les substances fluorescentes 604 efficacement et peuvent transmettre la lumière produite par les substances fluorescentes 604 pour projeter la lumière à l'extérieur de la partie fluorescente 106 efficacement.
    Il est préférable que les nanoparticules 602 soient constituées par un composé inorganique. En particulier, un oxyde métallique, un composé fluoré, un composé soufré ou analogue est préféré.
    Les exemples spécifiques de matériaux préférés des nanoparticules 602 incluent: un oxyde métallique comme l'oxyde d'aluminium, le trioxyde d'antimoine, l'oxyde de béryllium, le dioxyde de hafnium, l'oxyde de lanthane, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de scandium, le dioxyde de silicium, le trioxyde de silicium, le pentaoxyde de tantale, le dioxyde de titane, l'oxyde de thorium, l'oxyde d'yttrium et le dioxyde de zirconium, etc. ; les composés fluorés comme le trifluorure de bismuth, le fluorure de cérium, le fluorure de lanthane, le fluorure de plomb, le fluorure de néodyme, le fluorure de sodium, le fluorure de calcium, la chiolite, la cryolite, le fluorure de lithium et le fluorure de magnésium, etc. ; et le chlorure de plomb, le tellurure de plomb, etc. L'indice de réfraction de la composition de liant peut être augmenté en ajoutant des nanoparticules 602 dont l'indice de réfraction est supérieur à celui du liant lui-même. Cependant, l'indice de réfraction de la composition de liant ne peut pas être rendu supérieur à celui des nanoparticules 602. De ce fait, pour rendre l'indice de réfraction de la composition de liant supérieur à celui du membre d'encapsulation 108, il est préférable d'ajouter des nanoparticules dont l'indice de réfraction est supérieur à celui du membre d'encapsulation 108. Par exemple, l'indice de réfraction du membre d'encapsulation 108 constitué par une résine époxyde est d'environ 1,5, quand l'indice de réfraction du membre 2868239 20 d'encapsulation est d'environ 1,5, il est préférable d'ajouter des nanoparticules 602 dont l'indice de réfraction est 1,5 ou plus.
    Par exemple, les nanoparticules 602 peuvent être produites par un procédé de désagrégation dans lequel des particules grossières sont pulvérisées par un broyeur à boulets, un broyeur à billes, ou analogue, ou par un procédé de formation tel qu'un procédé à plasma en phase vapeur, un procédé sol-gel ou un procédé CVD (dépôt chimique en phase vapeur) dans lequel des particules sont produites à partir de matières premières par une réaction chimique ou une réaction physique.
    La figure 7 montre un autre exemple de configuration de la partie fluorescente 106 et du membre d'encapsulation 108 en liaison avec le substrat 112 et la cavité 109. A titre indicatif, sur la figure 7, les parties désignées par les mêmes signes de référence que sur la figure 5 ont les mêmes fonctions ou des fonctions analogues à celles des parties montrées sur la figure 5 et la description des parties sera omise. Dans cet exemple, le membre d'encapsulation 108 maintient les nanoparticules 602.
    Ainsi, l'indice de réfraction du membre d'encapsulation 108 devient supérieur à l'indice de réfraction du matériau du membre d'encapsulation 108. Pour cette raison, la lumière produite par la partie fluorescente 106 peut être rendue incidente sur le membre d'encapsulation 108 efficacement.
    La figure 8 montre un autre exemple de configuration de la partie fluorescente 106 en liaison avec le substrat 112 et la cavité 109. A titre indicatif, sur la figure 8, les parties désignées par les mêmes signes de référence que sur la figure 5 ont les mêmes fonctions ou des fonctions analogues à celles des parties montrées sur la figure 5 et la description des parties sera omise. La partie fluorescente 106 est formée pour recouvrir l'élément de diode émettrice de lumière 102 pour encapsuler ainsi l'élément de diode émettrice de lumière 102. Ainsi, dans cet exemple, la partie fluorescente 106 sert de membre d'encapsulation 108 décrit sur la figure 5. Dans cet exemple également, l'indice de réfraction de la partie fluorescente 106 peut être rendu proche de l'indice de réfraction du substrat en saphir 410 de l'élément de diode émettrice de lumière 102 car les nanoparticules 602 sont ajoutées dans le liant 606 dans la partie fluorescente 106. Pour cette raison, la lumière produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102 peut être rendue incidente 2868239 21 sur la partie fluorescente 106 efficacement. De plus, la lumière produite par les substances fluorescentes 604 dans la partie fluorescente 106 peut être projetée efficacement à l'extérieur du module de LED 100.
    Ainsi que cela ressort à l'évidence de la description ci-dessus, selon ce mode de réalisation, la lumière produite par l'élément de diode émettrice de lumière 102 peut être projetée efficacement pour fournir ainsi un phare de véhicule 10 ayant une grande efficacité d'émission de la lumière.
    Bien que la présente invention ait été décrite sur la base d'un mode de réalisation, le cadre technique de la présente invention n'est pas limité au cadre décrit dans le mode de réalisation. Il est évident pour l'homme du métier que différents changements ou différentes modifications peuvent être apportés au mode de réalisation. Il est évident que de tels modes de réalisation changés ou modifiés peuvent être inclus dans le cadre technique de la présente invention.
    Des exemples concernant les nanoparticules et le liant vont être décrits ci-dessous.
    Une évaluation a été faite dans le cas où les nanoparticules et le liant étaient appliqués à un élément émetteur de lumière à semiconducteur pour émettre de la lumière bleue et à un élément émetteur de lumière à semiconducteur pour émettre de la lumière ultraviolette, respectivement.
    L'indice de réfraction de la composition de liant après addition des nanoparticules à raison de 10 % en volume du liant a été calculé sur la base des proportions. Le facteur de réflexion de la composition de liant a été calculé dans les conditions dans lesquelles la lumière était incidente sur la composition de liant perpendiculairement depuis l'élément émetteur de lumière ayant un indice de réfraction de 1,77.
    La lumière émise par l'élément émetteur de lumière frappe le liant 606, puis la longueur d'onde de la lumière est convertie au niveau de la substance fluorescente 604 et une lumière blanche est obtenue à l'extérieur du module de LED 100. Lors de l'obtention de la lumière depuis l'élément émetteur de lumière jusqu'à l'extérieur du module émetteur de lumière, la lumière devrait traverser quatre surfaces frontières, qui sont parmi l'élément émetteur de lumière, le liant, la substance fluorescente, le membre d'encapsulation et l'air (extérieur), par exemple. Une partie de 2868239 22 la lumière est réfléchie sur chaque surface frontière et l'efficacité d'obtention de la lumière est détériorée. Il est très important d'abaisser l'indice de réflexion à la frontière entre l'élément émetteur de lumière et le liant, traversé en premier par la lumière, pour augmenter l'efficacité d'obtention de la lumière.
    La transmission de la lumière linéaire a été obtenue de telle manière que la transmission de la lumière dans la longueur d'onde de la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur était mesurée par un appareil de mesure de transmission spectrale. L'élément émetteur de lumière à semiconducteur pour émettre de la lumière bleue a été mesuré à 460 nm tandis que l'élément émetteur de lumière à semiconducteur pour émettre de la lumière ultraviolette a été mesuré à 360 nm.
    Les nanoparticules et le liant ont été pesés en proportion volumique de 10:90 et dispersés et mélangés tandis qu'un solvant leur était ajouté. La dispersion ainsi préparée a été appliquée sur un verre de silice au moyen d'un applicateur centrifuge pour former un film épais de 3 pm. Le film a été chauffé à 150 C pendant 1 h pour préparer un échantillon de mesure.
    Les exemples 1 et 2 et les exemples comparatifs 1 à 3 ont été évalués en supposant que l'échantillon était appliqué à un élément émetteur de lumière pour émettre de la lumière bleue (460 nm).
    [Exemple 1]
    Nanoparticules: oxyde d'aluminium C (produit par NIPPON AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 13 nm, indice de réfraction 1,77, énergie de largeur de bande interdite 8,3 eV Liant: composé de phénylsilicone (produit par GELEST, INC.) 30 (substance pontée thermiquement du mélange suivant) Copolymère diphénylsiloxane- diméthylsiloxane à terminaisons vinyle 94,92 % en masse Catalyseur de durcissement: SIP6831.2: 0,08 % en masse Réticulant: HMS-301 5,00 % en masse Indice de réfraction 1,53
    [Exemple 2]
    Nanoparticules: oxyde de titane P25 (produit par NIPPON AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 21 nm, indice de réfraction 2,50, énergie de largeur de bande interdite 3,2 eV Liant: composé de phénylsilicone (produit par GELEST, INC.) (substance pontée thermiquement du mélange suivant) Copolymère diphénylsiloxane-diméthylsiloxane à terminaisons vinyle 94,92 % en masse Catalyseur de durcissement: SIP6831. 2: 0,08 % en masse Réticulant: HMS-301 5,00 % en masse Indice de réfraction 1,53 [Exemple comparatif 1] Nanoparticules: pas ajoutées Liant: composé de phénylsilicone (produit par GELEST, INC.) (substance pontée thermiquement du mélange suivant) Copolymère diphénylsiloxane-diméthylsiloxane à terminaisons vinyle 94,92 % en masse Catalyseur de durcissement: SIP6831. 2: 0,08 % en masse Réticulant: HMS-301 5,00 % en masse Indice de réfraction 1,53 [Exemple comparatif 2] Nanoparticules: silice AEROSIL380 (produite par NIPPON AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 7 nm, indice de réfraction 1,45, énergie de largeur de bande interdite 6,2 eV Liant: composé de phénylsilicone (produit par GELEST, INC.) 30 (substance pontée thermiquement du mélange suivant) Copolymère diphénylsiloxanediméthylsiloxane à terminaisons vinyle 94,92 % en masse Catalyseur de durcissement: SIP6831.2: 0,08 % en masse Réticulant: HMS-301 5,00 % en masse Indice de réfraction 1,53 [Exemple comparatif 3] Nanoparticules: silice AEROSIL380 (produite par NIPPON AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 7 nm, indice de réfraction 1,45, énergie de largeur de bande interdite 6,2 eV Liant: produit d'encapsulation époxyde de LED NT-8405 (produit par NITTO DENKO CORPORATION) Indice de réfraction 1,53 Le tableau 1 montre les propriétés des exemples 1 et 2 et des exemples comparatifs 1 à 3.
    Ainsi que cela ressort à l'évidence de l'exemple 1 et de l'exemple comparatif 1, l'exemple 1 est utile car l'indice de réflexion entre la composition de liant et l'élément de diode émettrice de lumière diminue par addition des nanoparticules, et la transmission de la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur demeure égale à 90 %.
    Comme décrit dans les exemples 1 et 2, quand l'indice de réfraction des nanoparticules est fixé pour être supérieur à l'indice de réfraction du liant, le facteur de réflexion est réduit de sorte que les exemples 1 et 2 sont utiles.
    Cependant, du fait que, dans les exemples comparatifs 2 et 3, des nanoparticules dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du liant sont utilisées, quand on compare l'indice de réfraction et l'indice de réflexion du composite de liant avec l'exemple comparatif 1, l'indice de réfraction diminue et l'indice de réflexion augmente.
    [Exemple 3]
    Nanoparticules: oxyde d'aluminium C (produit par NIPPON 30 AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 13 nm, indice de réfraction 1,77, énergie de largeur de bande interdite 8,3 eV Liant: composé de diméthylsilicone (produit par GELEST, INC.) (substance pontée thermiquement du mélange suivant) Polymère de diméthylsiloxane à terminaisons vinyle: 94,92 % en masse Catalyseur de durcissement: SIP6831.2: 0,08 % en masse Réticulant: HMS-301 5,00 % en masse Indice de réfraction 1,40
    [Exemple 4]
    Nanoparticules: oxyde d'aluminium C (produit par NIPPON AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 13 nm, indice de réfraction 1,77, énergie de largeur de bande interdite 8,3 eV Liant: polyméthylsilsesquioxane (produit par GELEST, INC.) Indice de réfraction 1,42
    [Exemple 5]
    Nanoparticules: oxyde d'aluminium C (produit par NIPPON AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 13 nm, indice de réfraction 1,77, énergie de largeur de bande interdite 8,3 eV Liant: composé de silicium (substance pontée thermiquement du mélange suivant) Tétraméthoxysilane: 84 % en masse Acide chlorhydrique 0,1N 16 % en masse Indice de réfraction 1,41
    [Exemple 6]
    Nanoparticules: oxyde d'aluminium C (produit par NIPPON 25 AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 130 nm, indice de réfraction 1,77, énergie de largeur de bande interdite 8,3 eV Liant: composé de diméthylsilicone (substance pontée thermiquement du mélange suivant) Polymère diméthylsiloxane à terminaisons vinyle: 94,92 % en masse Catalyseur de durcissement: SIP6831.2: 0,08 % en masse Réticulant: HMS-301 5,00 % en masse Indice de réfraction 1,40 [Exemple comparatif 4] Nanoparticules: oxyde de titane P25 (produit par NIPPON AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 21 nm, indice de réfraction 2,50, énergie de largeur de bande interdite 3,2 eV Liant: composé de diméthylsilicone (produit par GELEST, INC.) (substance pontée thermiquement du mélange suivant) Polymère de diméthylsiloxane: 94,92 % en masse Catalyseur de durcissement: SIP6831.2: 0,08 % en masse Réticulant: HMS-301 5,00 % en masse Indice de réfraction 1,40 [Exemple comparatif 5] Nanoparticules: oxyde d'aluminium C (produit par NIPPON 15 AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 13 nm, indice de réfraction 1,77, énergie de largeur de bande interdite 8,3 eV Liant: composé de phénylsilicone (produit par GELEST, INC.) (substance pontée thermiquement du mélange suivant) Copolymère di phénylsiloxanediméthylsiloxane à terminaisons vinyle: 94,92 % en masse Catalyseur de durcissement: SIP6831.2: 0,08 % en masse Réticulant: HMS-301 5,00 % en masse Indice de réfraction 1,53 [Exemple comparatif 6] Nanoparticules oxyde d'aluminium C (produit par NIPPON AEROSIL CO., LTD.) taille de particule 13 nm, indice de réfraction 1,77, énergie de largeur de bande interdite 8,3 eV Liant: matériau d'encapsulation époxyde pour LED NT-8405 (produit par NITTO DENKO CORPORATION) Indice de réfraction 1,53 2868239 27 Dans les exemples 3 à 6 et les exemples comparatifs 4 à 6, une évaluation a été faite en supposant que l'échantillon était appliqué à un élément émetteur de lumière à semiconducteur pour émettre de la lumière ultraviolette. Un test de résistance à la lumière a été réalisé en prévoyant que la photodétérioration de membres deviendrait sévère du fait de la lumière ultraviolette. Le tableau 2 montre les propriétés des exemples 3 à 6 et des exemples comparatifs 4 à 6.
    Dans le test de résistance à la lumière, dans les conditions dans lesquelles l'échantillon a été irradié avec de la lumière ultraviolette ayant une longueur d'onde de 360 nm et un éclairement de 10 W/cm2, la transmission de la lumière linéaire à 360 nm a été mesurée et un temps de rétention inférieur à 70 % par rapport à un stade initial d'irradiation lumineuse a été considéré comme durée de vie.
    Dans les exemples comparatifs 5 et 6, quand l'échantillon a été appliqué à un élément émetteur de lumière à semiconducteur pour émettre de la lumière bleue, le facteur de réflexion est de préférence bas. Dans l'exemple comparatif 5, quand l'échantillon a été appliqué à un élément émetteur de lumière à semiconducteur pour émettre de la lumière ultraviolette, la transmission de la lumière linéaire était réduite par absorption de la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur du fait que l'énergie de largeur de bande interdite des nanoparticules était inférieure à 3,54 eV.
    Dans l'exemple comparatif 6, l'indice de réfraction du liant était 1,53 etle facteur de réflexion est devenu bas mais le liant était décomposé par absorption de la lumière ultraviolette du fait que le liant avait un substituant aromatique. Il en est résulté que la durée de vie dans le test de résistance à la lumière était extrêmement raccourcie.
    Les exemples 3 à 5 étaient caractérisés en plus des exemples 1 et 2 en ce que l'énergie de largeur de bande interdite n'était pas inférieure à 3,54 eV et/ou l'indice de réfraction du liant n'était pas supérieur à 1, 5. Dans les exemples 3 à 5, des modules émetteurs de lumière à haute efficacité et longue vie peuvent être produits.
    De plus, dans l'exemple 6, des nanoparticules dont le diamètre est supérieur à celui des nanoparticules de l'exemple 3 sont utilisées.
    Les nanoparticules sont relativement agrégées entre elles par adhésion de chaque particule. De ce fait, en général, les particules sont dispersées par 2868239 28 dispersion par exemple au moyen d'un homogénéisateur, d'un broyeur à boulets et d'un homogénéisateur supersonique. Dans l'exemple 6, les nanoparticules sont utilisées dans des conditions dans lesquelles la dispersion est arrêtée à mi-chemin, et les particules s'agrègent peu.
    Le diamètre des particules est mesuré par une mesure de distribution des particules à dispersion de la lumière dynamique, et le diamètre médian est mesuré comme étant le diamètre des particules. Il est évident que l'exemple 6 est supérieur aux exemples comparatifs 5 à 7 dans l'examen de résistance à la lumière. En outre, comme le diamètre des particules de l'exemple 6 est supérieur à celui de l'exemple 3, il se produit une dispersion de la lumière et la transmission de la lumière linéaire est à peine abaissée.
    Tandis qu'une description a été faite en liaison avec les modes de réalisation préférés de la présente invention, il sera évident pour l'homme du métier que différents changements et différentes modifications peuvent être apportés sans s'écarter de la présente invention, de sorte qu'il est envisagé de couvrir tous les changements et toutes les modifications de ce type qui sont situés dans l'esprit et le cadre véritables de la présente invention.
    TABLEAU 1
    EXEMPLE (appliqué à un élément émetteur de lumière à semiconducteur pour émettre de la lumière bleue) Exemple Exemple Exemple Exemple 1 Exemple 2 comparatif 1 comparatif 2 comparatif 3 silice silice Alumine Oxyde de titane Type de nanoparticules - Noms de produit des nanoparticules.. AEROSIL380 AEROSIL380 Oxyde Oxyde de titane d'aluminium C P25 Taille de particule des nanoparticules [nm] - 7 7 13 _ 21 Indice de réfraction des nanoparticules nd [-] - 1,45 1,45 1, 77 2,5 Energie de largeur de bande interdite des - 6,2 6,2 8,3 3,2 nanoparticules [eV] Type de liant Phényl-silicone Phényl- silicone Epoxyde Phényl-silicone Phényl-silicone Indice de réfraction du liant nd [-] 1,53 1,53 1,53 1,53 1,53 Indice de réfraction de la composition de liant nd H 1,53 1,51 1,51 1,58 1,72 Facteur de réflexion 1) [%] 0,53 0,61 0,61 0,33 0,
  2. 02 Transmission de la lumière linéaire 91 91 85 90 88 (à 360 nm) [%] 1) Le facteur de réflexion a été calculé en supposant que la lumière émise par l'élément émetteur de lumière (nd=1,77) frappai perpendiculairement la composition de résine.
    Formule de calcul: facteur de réflexion = ((indice de réfraction de la composition 1,77)/(indice de réfraction de la composition + 1,77)) ^2 * 100
    TABLEAU 2
    EXEMPLE (appliqué à un élément émetteur de lumière à semiconducteur pour émettre de la lumière ultraviolette) Exemple Exemple Exemple Exemple 3 Exemple 4 Exemple 5 Exemple 6 comparatif 4 comparatif 5 comparatif 6 Type de nanoparticules Oxyde de titane alumine alumine alumine alumine alumine Alumine d'aluminium C _ d'aluminium C - Oxyde
    C
    Noms de produit des nanoparticules Oxyde 25 titane d'aluminium C d'aluminium C d'aluminium C Taille de particule des nanoparticules - 13 13 13 13 13 130 [nm] 21 Indice de réfraction des 2,5 1,77 1,77 1,77 1, 77 1,77 1,77 nanoparticules Energie de largeur de bande interdite 3,2 8, 3 8,3 8,3 8,3 8,3 8,3 des nanoparticules [eV] Type de liant DiméthylPhényl- époxyde Diméthyl- Silsequi- Composé Diméthyl- silicone silicone silicone oxane de silicone silicone (n≥3) Indice de réfraction du liant nd [-] 1,53 1,53 1,53 1,40 1,42 1,41 1,40 Indice de réfraction de la 1,72 1,58 1,58 1,47 1,49 1,48 1,47 composition de liant nd [-] Facteur de réflexion 1) [%] 0,02 0,33 0,33 0,83 0,74 0,78 0,83 Transmission de la lumière linéaire 35,0 87,0 87,0 88,0 88,0 88,0 85,0 (à 460 nm) [%] Test de résistance à la lumière [h] 3 000 100 10 3 000 4 000 5 000 3 000 1) Le facteur de réflexion a été calculé en supposant que la lumière émise par l'élément émetteur de lumiere (nd=1,77) frappai perpendiculairement la composition de résine.
    Formule de calcul: facteur de réflexion = ((indice de réfraction de la composition - 1,77)/(indice de réfraction de la composition + 1,77)) ^2 * 100 2868239 31
    REVENDICATIONS
    1. Module de source lumineuse pour produire de la lumière caractérisé en ce qu'il comprend: un élément émetteur de lumière à semiconducteur (102) pouvant fonctionner pour produire de la lumière; des nanoparticules (602) dont le diamètre est inférieur à la demi-longueur d'onde de la lumière produite par le module de source lumineuse; une substance fluorescente (604) pour produire de la lumière visible selon la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur; et un liant (606) en forme de couche qui recouvre une surface émettrice de lumière de l'élément émetteur de lumière à semiconducteur et qui maintient les nanoparticules et la substance fluorescente, où l'indice de réfraction des nanoparticules est supérieur à l'indice de réfraction du liant.
    2. Module de source lumineuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre des nanoparticules est 100 nm ou 20 moins.
    3. Module de source lumineuse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'énergie de largeur de bande interdite des nanoparticules est 3,54 eV ou plus.
    4. Module de source lumineuse selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce que l'indice de réfraction du liant est 1,5 ou moins.
    5. Module de source lumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un membre d'encapsulation (108) qui est constitué par un matériau capable de transmettre la lumière visible et qui recouvre le liant et l'élément émetteur de lumière à semiconducteur de manière à encapsuler le liant et l'élément émetteur de lumière à semiconducteur, où l'indice de réfraction du liant, qui maintient les nanoparticules et la substance fluorescente, est inférieur à l'indice de réfraction de l'élément émetteur de lumière à semiconducteur et supérieur à l'indice de réfraction du membre d'encapsulation.
  3. 2868239 32 6. Module de source lumineuse selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'indice de réfraction du liant est compris entre 1,5 et 2,5.
    7. Module de source lumineuse selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément émetteur de lumière à semiconducteur produit de la lumière ultraviolette, la substance fluorescente produit de la lumière visible selon la lumière ultraviolette produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur et le liant est constitué par une résine fluorocarbonée ou une résine de silicone.
    8. Module émetteur de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément émetteur de lumière à semiconducteur produit de la lumière ultraviolette, la substance fluorescente produit de la lumière visible selon la lumière ultraviolette produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur, le liant est constitué par une résine de silsesquioxane et une chaîne latérale de la résine de silsesquioxane est un substituant unique ou une pluralité de substituants, le substituant étant choisi parmi au moins un substituant non aromatique.
    9. Module de source lumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément émetteur de lumière à semiconducteur produit de la lumière ultraviolette, la substance fluorescente produit de la lumière visible selon la lumière ultraviolette produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur; le liant inclut un composant monomère de composé de silicium représenté par la formule chimique: R(4.. n)-SiXn où R est un substituant contenant un atome H ou un atome F, B, N, Al, P, Si, Ge ou Ti ou un groupe organique ayant 1-50 atomes de carbone, X est un groupe hydrolytique et n est un entier de 0 à 4; et en ce que la proportion de composant monomère qui correspond au composé de silicium représenté par la formule chimique pour n=3 et 4 est 20 % en masse ou plus.
  4. 2868239 33 10. Module de source lumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un membre d'encapsulation (108) constitué par un matériau capable de transmettre la lumière visible, où le membre d'encapsulation maintient les nanoparticules et recouvre le liant et l'élément émetteur de lumière à semiconducteur de manière à encapsuler le liant et l'élément émetteur de lumière à semiconducteur.
    11. Phare de véhicule (10) utilisé dans un véhicule, caractérisé 10 en ce qu'il comprend: un module de source lumineuse (100) pour produire de la lumière, le module de source lumineuse incluant: un élément émetteur de lumière à semiconducteur (102) ; des nanoparticules (602) ayant chacune un diamètre inférieur à la demi-longueur d'onde de la lumière produite par le module de source lumineuse; une substance fluorescente (604) pour produire de la lumière visible selon la lumière produite par l'élément émetteur de lumière à semiconducteur; et un liant (606) en forme de couche qui recouvre une surface émettrice de lumière de l'élément émetteur de lumière à semiconducteur et qui maintient les nanoparticules et la substance fluorescente; et un membre optique (204) pour projeter la lumière produite par le module de source lumineuse à l'extérieur du phare de véhicule, où l'indice de réfraction des nanoparticules est supérieur à l'indice de réfraction du liant.
    12. Module de source lumineuse selon la revendication 7, caractérisé en ce que la résine fluorocarbonée est choisie parmi au moins une résine parmi le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le tétrafluoroéthylène, un copolymère d'hexafluoropropylène (FEP), un copolymère de perfluoroalkylvinyléther (PFA), le polychlorotrifluoro-éthylène (PCTFE), le poly(fluorure de vinyle-éthylène), un copolymère de tétrafluoroéthylène (ECTFE), le fluorure de vinylidène (VDF), I'hexafluoropropylène (HFP), le pentafluoropropylène (PFP), le perfluoro- méthylvinyléther (PFMVE).
    13. Module de source lumineuse selon la revendication 8, caractérisé en ce que la résine de silsesquioxane est choisie parmi au 2868239 34 moins une résine parmi [RSiO3/2]n ou [RSi(OH)O2j2]m[RSIO3/2]n, où R est un substituant à l'exception d'un substituant aromatique et m et n sont un nombre entier.
    14. Module de source lumineuse selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substituant est choisi parmi au moins un groupe parmi un groupe alkyle, un groupe amino, un groupe carboxyle et un halogène.
    15. Module de source lumineuse selon la revendication 9, caractérisé en ce que le composé de silicium est choisi parmi au moins un composé parmi le tétraméthoxysilane Si(OCH3)4, le tétraéthoxysilane Si(OC2H5)4, le triméthoxysilane HSi(OCH3)3, le triéthoxysilane HSi(OC2H5) 3i le méthyltrichlorosilane CH3SiCI3, l'éthyltrichlorosilane C2H5SiCI3, (CH2CI)SICl3i C6H5SICI3r SICl4i HSICI3, CF3C2H4SICI3, le vinyltriéthoxysilane, le 3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane, le 3glycidoxypropyltriméthoxy- silane, le 2-(3,4-époxycyclohexyl)éthyltriméthoxysilane, le N-2(aminoéthyl)-3-aminopropyltriméthoxysilane, le 3aminopropyltriéthoxysilane, le N-phényl-3-aminopropyltriméthoxysilane, le 3-mercaptopropyltriméthoxysilane et le 3-chloropropyltriméthoxysilane.
    16. Module de source lumineuse selon la revendication 5 ou 10, caractérisé en ce que le membre d'encapsulation est constitué par une résine époxyde qui est choisie parmi au moins une résine parmi une résine époxyde de bisphénol A (résine époxyde transparente), une résine époxyde de biphényle et une résine époxyde alicyclique.
    17. Module de source lumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 et 12 à 16, caractérisé en ce que les nanoparticules sont choisies parmi au moins une substance parmi l'oxyde d'aluminium, le trioxyde d'antimoine, l'oxyde de béryllium, le dioxyde de hafnium, l'oxyde de lanthane, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de scandium, le dioxyde de silicium, le trioxyde de silicium, le pentaoxyde de tantale, le dioxyde de titane, l'oxyde de thorium, l'oxyde d'yttrium, le dioxyde de zirconium, le trifluorure de bismuth, le fluorure de cérium, le fluorure de lanthane, le fluorure de plomb, le fluorure de néodyme, le fluorure de sodium, le fluorure de calcium, la chiolite, la cryolite, le fluorure de lithium, le fluorure de magnésium, le chlorure de plomb et le tellurure de plomb.
  5. 2868239 35 18. Module de source lumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 et 12 à 17, caractérisé en ce que la substance fluorescente produit de la lumière qui est de couleur complémentaire de la lumière produite par le module de source lumineuse.
    19. Module de source lumineuse selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'indice de réfraction des nanoparticules est supérieur à l'indice de réfraction du membre d'encapsulation.
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