FR3006546A1 - WHITE LIGHT EMITTING DIODE MODULE - Google Patents

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Abstract

Module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche, du type comprenant : - au moins une diode électroluminescente, recouverte d'une substance fluorescente telle que du phosphore, et, - une résine d'encapsulage (3) transparente au moins aux longueurs d'onde correspondant au spectre visible, résistante aux UV et recouvrant ladite diode électroluminescente (2) pour réaliser l'étanchéité de la Led. Selon l'invention, le module comprend une couche écran (5), transparente au moins aux longueurs d'onde correspondant au spectre visible, disposée entre la diode électroluminescente (2) et la résine d'encapsulage (3), ladite couche écran (5) n'étant pas en contact direct avec la substance fluorescente.White light emitting diode module (1), of the type comprising: - at least one light-emitting diode, coated with a phosphor such as phosphorus, and - an encapsulating resin (3) transparent at least to the lengths of the light-emitting diode. wave corresponding to the visible spectrum, UV-resistant and covering said light-emitting diode (2) for sealing the LED. According to the invention, the module comprises a screen layer (5), transparent at least at the wavelengths corresponding to the visible spectrum, arranged between the light-emitting diode (2) and the encapsulation resin (3), said screen layer ( 5) not in direct contact with the fluorescent substance.

Description

MODULE DE DIODE ELECTROLUMINESCENTE LUMIERE BLANCHE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au secteur technique des diodes électroluminescentes, (DEL ou acronyme anglo-saxon « LED »), et concerne plus particulièrement un module de LED à lumière blanche, classiquement mis en oeuvre dans les luminaires et autre modules d'éclairage.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical field of light-emitting diodes (LED or "LED" acronym), and more particularly relates to a white-light LED module, conventionally used in light-emitting diodes (LEDs). luminaires and other lighting modules.

ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE De nos jour, il n'existe pas, à proprement parlé, de LED blanche. En effet, la lumière blanche est générée à partir d'une LED bleue recouverte d'une substance fluorescente, telle que du phosphore par exemple, ou bien en utilisant individuellement des LEDs qui émettent trois couleurs primaires (rouge, vert et bleu). Le mélange de ces trois couleurs primaires permet de former la lumière blanche. La technique à la base de l'invention concerne uniquement la première technique d'obtention d'une lumière blanche consistant à recouvrir la LED avec une substance fluorescente. Selon la substance fluorescente mise en oeuvre, les LEDs blanches ont des températures de couleurs bien définies permettant d'obtenir des blancs différents allant du blanc très chaud (température 2500°K) à des blancs très froids (température 8 à 10000°K). La plupart de ces LEDs ne sont pas étanches.PRIOR STATE OF THE ART In our day, there is, strictly speaking, no white LED. Indeed, the white light is generated from a blue LED coated with a fluorescent substance, such as phosphorus, for example, or by using individually LEDs that emit three primary colors (red, green and blue). The mixture of these three primary colors makes it possible to form the white light. The technique underlying the invention relates only to the first technique for obtaining a white light consisting in covering the LED with a fluorescent substance. According to the fluorescent substance used, the white LEDs have well-defined color temperatures that make it possible to obtain different whites ranging from very hot white (temperature 2500 ° K) to very cold whites (temperature 8 to 10,000 ° K). Most of these LEDs are not waterproof.

Un module étanche de diode électroluminescente à lumière blanche de l'état de la technique comprend alors d'une manière bien connue : - au moins une diode électroluminescente, recouverte d'une substance fluorescente telle que du phosphore, et, - une résine d' encapsulage transparente au moins aux longueurs d'onde correspondant 30 au spectre visible, résistante aux UV et recouvrant ladite diode électroluminescente. L'encapsulage d'une LED est important car il détermine l'étanchéité du module, sa résistance aux intempéries et la durabilité de la LED.A light-emitting white light-emitting diode module of the state of the art then comprises, in a well-known manner: at least one light-emitting diode, covered with a phosphor such as phosphorus, and a resin with a light-emitting diode, transparent encapsulation at least at the wavelengths corresponding to the visible, UV-resistant spectrum and covering said light-emitting diode. The encapsulation of an LED is important because it determines the waterproofness of the module, its weather resistance and the durability of the LED.

Cependant, un tel montage présente l'inconvénient que la température de couleur de la lumière blanche émise peut être modifiée. En effet, il est possible que la résine utilisée pour l'encapsulage réagisse optiquement avec la substance fluorescente et modifie la longueur d'onde (en particulier le blanc chaud devient froid).However, such an arrangement has the disadvantage that the color temperature of the white light emitted can be changed. Indeed, it is possible that the resin used for the encapsulation reacts optically with the fluorescent substance and changes the wavelength (in particular the warm white becomes cold).

EXPOSE DE L'INVENTION L'un des buts de l'invention est donc de remédier à cet inconvénient en proposant un module de diode électroluminescente à lumière blanche, dont la température de couleur de 10 la LED ne soit pas altérée par la mise en place de la résine transparente d'étanchéité. A cet effet, il a donc été mis au point un nouveau module de diode électroluminescente à lumière blanche. Ce module comprend d'une manière bien connue de l'état de la technique : 15 - au moins une diode électroluminescente, recouverte d'une substance fluorescente telle que du phosphore, et, une résine d' encapsulage transparente au moins aux longueurs d'onde correspondant au spectre visible, résistante aux UV et recouvrant ladite diode électroluminescente, 20 Cependant, et conformément à l'invention, le module comprend une couche écran, transparente au moins aux longueurs d'onde correspondant au spectre visible, disposée entre la diode électroluminescente et la résine d' encapsulage, ladite couche écran n'étant pas en contact direct avec la substance fluorescente. 25 De cette manière, la couche écran permet d'éviter le contact de la résine d' encapsulage avec la substance fluorescente et la diode électroluminescente. Il n'y a de ce fait, aucune réaction possible entre ladite résine et la substance fluorescente. De plus, cela permet de faire naitre une couche d'air entre la LED et la couche écran. Ainsi la température de couleur reste identique. 30 Il résulte de ces caractéristiques que la lumière blanche émise par la diode électroluminescente n'est pas altérée et conserve la température de couleur initiale de la LED (blanc chaud ou blanc froid) 35 Selon des formes de réalisation différentes du module selon l'invention, la couche écran est constituée d'un matériau polymère.SUMMARY OF THE INVENTION One of the aims of the invention is thus to remedy this drawback by proposing a white light emitting diode module whose color temperature of the LED is not altered by the setting up of the light emitting diode. transparent sealing resin. For this purpose, a new light-emitting diode module with white light has been developed. This module comprises, in a manner well known in the state of the art: at least one light-emitting diode, coated with a phosphor, such as phosphor, and a transparent encapsulant at least at the lengths of the light-emitting diode, a wave corresponding to the visible, UV-resistant spectrum and covering said light-emitting diode, However, and in accordance with the invention, the module comprises a screen layer, transparent at least at the wavelengths corresponding to the visible spectrum, arranged between the light-emitting diode and the encapsulating resin, said shielding layer not being in direct contact with the fluorescent substance. In this way, the screen layer avoids contact of the encapsulating resin with the fluorescent substance and the light emitting diode. There is therefore no possible reaction between said resin and the fluorescent substance. In addition, it allows to create a layer of air between the LED and the screen layer. Thus the color temperature remains the same. As a result of these features, the white light emitted by the light-emitting diode is not impaired and retains the initial color temperature of the LED (warm white or cool white). According to different embodiments of the module according to the invention. the screen layer is made of a polymeric material.

Selon l'invention, le matériau polymère peut être par exemple un film de polyester ou bien de polycarbonate. La couche écran présente des propriétés de résistance aux rayons ultraviolets.According to the invention, the polymer material may for example be a polyester film or a polycarbonate film. The screen layer has ultraviolet resistance properties.

Avantageusement, la couche écran est thermoformable. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche écran présente une forme permettant de faire converger ou diverger la lumière issue de la puce de diode électroluminescente. Si la couche écran est thermoformable, il devient alors facile de donner une forme spécifique à celle-ci, telle que convexe ou concave, de manière à ce qu'elle présente les propriétés optiques précitées. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui suit, donnée à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en coupe de l'invention appliquée à un module à une LED unique. la figure 2 est une vue schématique en perspective du module de diode électroluminescente à lumière blanche selon l'invention ; la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale du module selon l'invention, selon l'axe A-A vu sur la figure 2, celui-ci intégrant une pluralité de diodes électroluminescentes. EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION II existe, dans l'état actuel de la technique, différents types de module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche. L'invention concerne ceux émettant une lumière blanche du fait de l'adjonction d'une substance fluorescente sur la puce (2) de la diode électroluminescente permettant d'obtenir ainsi une lumière blanche de température de couleur déterminée.35 Ceux-ci comprennent d'une manière générale, - au moins de diode électroluminescente (2), recouverte d'une substance fluorescente telle que du phosphore, et, - une résine d' encapsulage (3) transparente au moins aux longueurs d'onde correspondant au spectre visible, résistant aux UV et recouvrant ladite diode électroluminescente (2) L'invention réside essentiellement dans le fait de laisser une couche d'air entre la diode électroluminescente (2) ainsi que notamment la substance fluorescente, et la résine 10 d' encapsulage (3). L'invention est donc transposable aux modules (1) de diodes électroluminescentes à lumière blanche, classiques, de puissance ou d'autre type. 15 A titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures 1, 2 et 3 le module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche comprend un circuit imprimé (4) sur lequel est montée, d'une manière étanche et bien connue de l'état de la technique, une ou une pluralité de diodes électroluminescentes (2) 20 Les puces (2) des diodes électroluminescentes sont notamment réalisées en une matière semi-conductrice permettent l'émission d'une lumière bleue lorsque celles-ci sont traversées par un courant électrique. Les puces (2) sont également recouvertes d'une substance fluorescente, telle que du phosphore par exemple, pour transformer cette lumière bleue en une lumière blanche de température de couleur déterminée. Ces LEDs ainsi 25 obtenues ne sont pas étanches. Le circuit imprimé (4) est de facture standard, en l'espèce un circuit simple, constitué de résine époxy ou circuit aluminium revêtue de pistes conductrices, par exemple réalisées en or cuivre étamé. Selon une forme de réalisation particulière, le circuit imprimé est de forme 30 adapté au module. Un élément formant une couche écran (5) en matériau polymère, notamment en polycarbonate transparent aux longueurs d'onde correspondant au spectre visible, est posé sur le circuit imprimé (4). Cette couche écran (5) est thermoformée de manière à se 35 présenter sous la forme d'une calotte. Une telle configuration permet de définir une partie périphérique, en contact avec le circuit imprimé (4), et une partie centrale, au droit des diodes électroluminescentes, et n'étant pas en contact avec celles-ci. La couche écran (5) définit alors une enceinte renfermant de l'air, au-dessus desdites LEDs (2). 40 Une résine de scellement (6) est coulée sur la partie périphérique de la couche écran (5), pour sceller celle-ci sur le circuit imprimé (4). Cette résine de scellement (6) déborde également sur l'épaisseur du circuit imprimé (4).Advantageously, the screen layer is thermoformable. According to another characteristic of the invention, the screen layer has a shape for converging or diverging light from the light emitting diode chip. If the screen layer is thermoformable, then it becomes easy to give a specific shape thereof, such as convex or concave, so that it has the above optical properties. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics and advantages of the invention will emerge clearly from the description which follows, given by way of indication and in no way limitative, with reference to the appended figures in which: FIG. 1 is a diagrammatic sectional view of the invention applied to a module with a single LED. Figure 2 is a schematic perspective view of the white light emitting diode module according to the invention; Figure 3 is a schematic longitudinal sectional view of the module according to the invention, along the axis A-A seen in Figure 2, the latter incorporating a plurality of light emitting diodes. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION There are, in the current state of the art, various types of white light emitting diode module (1). The invention relates to those emitting a white light due to the addition of a fluorescent substance on the chip (2) of the light-emitting diode to thereby obtain a white light of color temperature determined.35 These include in general, at least light-emitting diode (2) covered with a fluorescent substance such as phosphorus, and an encapsulating resin (3) transparent at least at the wavelengths corresponding to the visible spectrum, The invention essentially resides in the fact of leaving a layer of air between the light-emitting diode (2) and in particular the fluorescent substance, and the encapsulating resin (3). . The invention is therefore transposable to the modules (1) of light emitting diodes white light, conventional, power or other type. By way of nonlimiting example, and with reference to FIGS. 1, 2 and 3, the white light-emitting diode module (1) comprises a printed circuit (4) on which is mounted in a sealed and well-known manner. of the state of the art, one or a plurality of light emitting diodes (2) The chips (2) of the light-emitting diodes are in particular made of a semiconductor material allow the emission of a blue light when they are crossed by an electric current. The chips (2) are also covered with a fluorescent substance, such as phosphorus, for example, to transform this blue light into a white light of determined color temperature. These LEDs thus obtained are not waterproof. The printed circuit (4) is standard invoice, in this case a simple circuit, consisting of epoxy resin or aluminum circuit coated with conductive tracks, for example made of tinned copper gold. According to a particular embodiment, the printed circuit is of form adapted to the module. A screen-forming element (5) made of a polymer material, in particular transparent polycarbonate at the wavelengths corresponding to the visible spectrum, is placed on the printed circuit (4). This screen layer (5) is thermoformed so as to be in the form of a cap. Such a configuration makes it possible to define a peripheral part, in contact with the printed circuit (4), and a central part, at the right of the light-emitting diodes, and not being in contact therewith. The screen layer (5) then defines an enclosure containing air above said LEDs (2). A sealing resin (6) is cast on the peripheral portion of the screen layer (5) to seal it on the printed circuit (4). This sealing resin (6) also overflows the thickness of the printed circuit (4).

Le module (1) comprend également une pluralité de colonnettes creuses (7) disposées verticalement et à intervalles réguliers autour de la partie centrale de la couche écran (5), et sur la partie périphérique. Les colonnettes (7) sont enfoncées dans la résine de scellement (6) jusqu'au contact de la partie périphérique de la couche écran (5) pour permettre la fixation du module.The module (1) also comprises a plurality of hollow columns (7) arranged vertically and at regular intervals around the central part of the screen layer (5), and on the peripheral part. The posts (7) are driven into the sealing resin (6) until contact with the peripheral portion of the screen layer (5) to allow the attachment of the module.

Une résine d'encapsulage (3) recouvre l'ensemble, noyant ainsi la couche écran (5) et la résine de scellement (6). Cette résine d'encapsulage (3) ne pénètre pas dans les colonnettes (7) et affleure la surface supérieure de celles-ci. La résine d'encapsulage (3) est également transparente aux longueurs d'onde correspondant au spectre visible et résistante aux UV ce qui lui permet de laisser passer la lumière blanche émise par les diodes électroluminescentes (2). Par construction, la résine d'encapsulage (3) n'est en contact ni avec de la substance fluorescente, ni avec une puce (2) de diode électroluminescente. Les branchements électriques d'un tel module (1), et des diodes électroluminescentes (2) 20 sont standards et bien connus de l'homme du métier de sorte qu'il n'y a pas lieu de les décrire ici plus en détail. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention fournit un module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche interdisant une quelconque réaction entre la résine 25 d'encapsulage (3) et la substance fluorescente recouvrant la diode (2). Cela étant l'invention fournit un module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche de température de couleur déterminée par la température de couleur initiale des LEDs. 30An encapsulating resin (3) covers the assembly, thereby embedding the screen layer (5) and the sealing resin (6). This encapsulating resin (3) does not penetrate the columns (7) and is flush with the upper surface thereof. The encapsulating resin (3) is also transparent to the wavelengths corresponding to the visible and UV-resistant spectrum, which enables it to let in the white light emitted by the light-emitting diodes (2). By construction, the encapsulating resin (3) is not in contact with the fluorescent substance or with a chip (2) of light emitting diode. The electrical connections of such a module (1), and light-emitting diodes (2) are standard and well known to those skilled in the art so that there is no need to describe them here in more detail. As is apparent from the foregoing, the invention provides a white light emitting diode module (1) preventing any reaction between the encapsulating resin (3) and the fluorescent substance covering the diode (2). That being the invention provides a color temperature white light emitting diode module (1) determined by the initial color temperature of the LEDs. 30

Claims (1)

REVENDICATIONS1. Module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche, du type comprenant : - au moins une diode électroluminescente (2), recouverte d'une substance fluorescente telle que du phosphore, et, - une résine d'encapsulage (3) transparente au moins aux longueurs d'onde correspondant au spectre visible, résistant aux UV et recouvrant ladite diode électroluminescente (2), pour réaliser l'étanchéité de ladite diode électroluminescente. caractérisé en ce qu'il comprend une couche écran (5), transparente au moins aux longueurs d'onde correspondant au spectre visible, disposée entre la diode électroluminescente (2) et la résine d' encapsulage (3), ladite couche écran (5) n'étant pas en contact direct avec la substance fluorescente. Module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche écran (5) est constituée d'un matériau polymère. Module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau polymère est un film de polyester. Module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau polymère est un film de polycarbonate. Module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche écran (5) présente des propriétés de résistance aux UV. Module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche écran (5) est thermoformable. Module (1) de diode électroluminescente à lumière blanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche écran (5) présente une forme permettant de faire converger ou diverger la lumière issue de la diode électroluminescente (2). 10 152. 3. 20 4. 5. 25 6. 30 7. 35REVENDICATIONS1. White light emitting diode module (1), of the type comprising: - at least one light-emitting diode (2), covered with a phosphor such as phosphor, and, - a transparent encapsulating resin (3) at least at wavelengths corresponding to the visible, UV-resistant spectrum and covering said light-emitting diode (2), for sealing said light-emitting diode. characterized in that it comprises a screen layer (5), transparent at least at the wavelengths corresponding to the visible spectrum, arranged between the light-emitting diode (2) and the encapsulation resin (3), said screen layer (5) ) not in direct contact with the fluorescent substance. White light emitting diode module (1) according to claim 1, characterized in that the screen layer (5) consists of a polymeric material. White light emitting diode module (1) according to claim 2, characterized in that the polymeric material is a polyester film. White light emitting diode module (1) according to claim 2, characterized in that the polymeric material is a polycarbonate film. White light emitting diode module (1) according to claim 1, characterized in that the screen layer (5) has UV resistance properties. White light emitting diode module (1) according to claim 1, characterized in that the screen layer (5) is thermoformable. White light emitting diode module (1) according to claim 1, characterized in that the screen layer (5) has a shape to converge or diverge the light from the light emitting diode (2). 10 152. 3. 20 4. 5. 25 6. 30 7. 35
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6066861A (en) * 1996-09-20 2000-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Wavelength-converting casting composition and its use
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