FR3053867A1 - Module lumineux a diodes electroluminescentes connectees par pontage - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un module lumineux comportant une source lumineuse à semi-conducteur (1,2) et un circuit de pilotage (3) de l'alimentation en courant de la source lumineuse. Le circuit de pilotage est connecté à la source lumineuse par un réseau de connexion (6) comprenant au moins un pontage par un fil métallique (61). Selon l'invention, le circuit de pilotage est agencé pour déterminer une valeur du courant électrique parcourant ladite source lumineuse par une mesure de la tension aux bornes dudit fil métallique (61). On supprime ainsi la résistance de shunt qui est habituellement utilisée pour la détermination du courant parcourant la source lumineuse.
Description
Domaine technique
La présente invention se l'éclairage et/ou de la notamment pour véhicule rapporte au domaine de signalisation lumineuse, automobile. L'invention concerne plus particulièrement un module lumineux à diodes électroluminescentes connectées entre elles par des pontages.
Etat de la technique
Dans le domaine de l'éclairage et de la signalisation lumineuse automobile, des diodes électroluminescentes ou LEDs (Pour Light Emitting Diodes en langue anglaise) sont classiquement employées en tant que sources lumineuses.
Ces diodes sont généralement des composants montés en surface (CMS ou SMD pour Surface Mounted Device en langue anglaise) . Elles sont montées en surface d'une carte ou plus généralement d'un support. Depuis quelques années, les diodes peuvent être montées en surface directement sur un élément dissipateur chargé de dissiper la chaleur produite par la diode. Cette dissipation de chaleur est importante dans le cas de diodes électroluminescentes de puissance (diodes dont le flux lumineux est supérieur ou égal à 30 lumens) car le rendement lumineux de la diode diminue au fur et à mesure que la température de la jonction de la diode augmente.
La diode électroluminescente de puissance comprend classiquement une embase, principalement en cuivre ou en céramique, par exemple en nitrure d'aluminium, ou plus généralement en un matériau conducteur de chaleur, et une portion optique sur ladite embase. Dans le cas d'un montage sur l'élément dissipateur de chaleur, l'embase des diodes est fixée à l'élément dissipateur de chaleur par soudure ou brasure ou au moyen d'une colle thermique présentant des propriétés de transmission de chaleur.
Les diodes sont pilotées en courant par un circuit de pilotage. Les diodes sont reliées électriquement entre elles et au circuit de pilotage par un réseau de connexion comprenant des pontages par fil métallique. Cette technique de connexion par pontage est classiquement appelée wire bonding dans la littérature anglo-saxonne. Un fil métallique ou pontage est disposé entre deux éléments à connecter. Le fil est soudé entre les deux plots de connexion prévus à cet usage sur chacun des deux éléments à connecter. Le fil est en suspension au dessus de l'élément dissipateur de chaleur, sans contact avec celui-ci.
Pour la commande en courant des diodes, le circuit de pilotage doit connaître de manière relativement précise l'amplitude du courant alimentant les diodes. Pour cela, le module lumineux est classiquement équipé d'une résistance de shunt disposée dans le trajet de courant alimentant les diodes. La valeur de courant traversant la résistance de shunt étant proportionnelle à la tension entre les bornes de la résistance de shunt, le circuit de pilotage peut alors réguler le courant traversant les diodes en fonction de la tension aux bornes de la résistance de shunt.
L'usage d'une résistance de shunt pour réguler le courant traversant les diodes présentent deux inconvénients majeurs:
- la présence d'une résistance de shunt dans le module lumineux représente un coût;
- la résistance de shunt est montée sur une carte de circuit imprimé ou PCB pour Printed Circuit Board dans la littérature anglo-saxonne; dans un contexte où l'on cherche à réduire les coûts et à supprimer toutes les cartes support, par exemple les cartes supportant les diodes, pour monter directement les composants sur l'élément dissipateur de chaleur, cette résistance de shunt pose problème car elle est disposée sur une carte de circuit imprimé qui est elle-même montée sur l'élément dissipateur de chaleur.
Résumé de l'invention
L'invention vise à pallier toute ou partie des inconvénients précités.
Selon l'invention, il est proposé de supprimer la résistance de shunt et de mesurer la tension aux bornes d'un fil métallique servant de pontage entre deux diodes ou entre le circuit de pilotage et une diode du module lumineux.
A cet effet, l'invention concerne un module lumineux comportant :
- une source lumineuse,
- un circuit de pilotage de l'alimentation en courant de la source lumineuse, ledit circuit de pilotage étant connecté à la source lumineuse par un réseau de connexion comprenant au moins un pontage par un fil métallique, dans lequel le circuit de pilotage est agencé pour déterminer une valeur du courant électrique parcourant ladite source lumineuse par une mesure de la tension aux bornes d'une partie du réseau de connexion, et notamment par une mesure de la tension aux bornes dudit fil métallique.
Ainsi, selon l'invention, on peut supprimer la résistance de shunt qui est habituellement utilisée pour déterminer le courant parcourant la source lumineuse et effectuer cette détermination de courant en mesurant la tension aux bornes d'une partie du réseau de connexion. Selon un mode de réalisation particulier, ladite partie de réseau de connexion comprend uniquement ledit fil métallique de pontage. Selon une variante, ladite partie de réseau de connexion comprend une pluralité de fils métalliques montés les uns avec les autres en série et/ou en parallèle.
Selon l'invention, le circuit de pilotage régule le courant traversant les diodes en fonction de la tension aux bornes de ladite partie du réseau de connexion.
Selon un mode de réalisation particulier, la source lumineuse comporte au moins une source émettrice de lumière à semi-conducteur, notamment une diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation particulier, le module lumineux comporte une pluralité de sources lumineuses montées en série et connectées au circuit de pilotage par le réseau de connexion.
Selon un mode de réalisation particulier, la ou les source(s) lumineuse(s) est ou sont montée(s) directement sur un élément dissipateur de chaleur, par exemple au moyen d'une colle conductrice thermiquement et isolante électriquement et/ou au moyen d'une brasure ou d'une soudure, par exemple en étain, or ou argent. En variante, la ou les source(s) lumineuse(s) sont montée(s) sur un support en céramique, lui-même monté directement sur un élément dissipateur.
Selon un mode de réalisation particulier, le circuit de pilotage est un circuit intégré. Selon une variante, le circuit de pilotage est un circuit discret. Avantageusement, le circuit de pilotage est monté directement sur l'élément dissipateur de chaleur.
Selon un mode de réalisation particulier, le réseau de connexion comporte uniquement des fils métalliques réalisés par pontage.
Selon un mode de réalisation particulier, le fil métallique est un ruban métallique.
Selon un mode de réalisation particulier, le module lumineux comporte en outre un connecteur destiné à être connecté à un réseau de communication d'un véhicule et à une batterie dudit véhicule.
Selon un mode de réalisation particulier, le circuit de pilotage est connecté au connecteur par au moins un pontage de fil métallique.
Selon un mode de réalisation particulier, la résistance de la dite partie de réseau de connexion comprenant le fil métallique est comprise entre 50 milliohms et 300 milliohms.
D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre illustratif.
Brève description des figures
- La figure 1 représente une vue schématique d'un module lumineux selon un premier mode de réalisation; et
- La figure 2 représente une vue schématique d'un module lumineux selon un deuxième mode de réalisation.
Description détaillée de l'invention
En référence à la figure 1, le module lumineux comporte deux sources lumineuses à semi-conducteur 1 et 2 montées en série, un circuit de pilotage 3 de l'alimentation en courant des sources lumineuse et un connecteur d'alimentation 5. Ces composants, qui sont représentés de manière schématique dans la figure, sont montés en surface d'un élément dissipateur de chaleur
4. Ils sont fixés à l'élément dissipateur de chaleur 4 au moyen de colle thermique, c'est-à-dire au moyen d'une colle présentant des propriétés de transmission de chaleur. Il s'agit par exemple d'une colle vendue sous les marques commerciales Epo-tek®, Dow Corning® ou Henkel®.
L'élément dissipateur de chaleur 4 est constitué par une plaque en un matériau conducteur thermiquement, par exemple en cuivre ou en céramique, par exemple en nitrure d'aluminium ou en oxyde d'aluminium.
Les sources lumineuses 1 et 2 sont des diodes électroluminescentes de puissance. Chaque diode 1 (respectivement 2) comporte une embase 10 (resp. 20), en un matériau conducteur thermiquement et isolant électriquement, et une portion optique 11 (resp. 21) surmontant ladite dite embase. La diode comporte une électrode 10a (resp. 20a) connectée à son anode et une électrode 10b (resp. 20b) connectée à sa cathode.
Les diodes 1 et 2, le circuit de pilotage 3 et le connecteur d'alimentation 5 sont connectés entre eux via un réseau de connexion 6 comprenant une pluralité de fils de connexion ou connexions.
Le circuit de pilotage 3 est un circuit intégré comprenant des moyens de traitement (non représentés) et des plots de connexion PI à P5 destinés à être connectés aux diodes et au connecteur d'alimentation.
Plus précisément, le circuit de pilotage 3 comporte:
- un plot de connexion PI connecté via une connexion 61 à l'électrode 20b de la diode 2,
- un plot de connexion P2 connecté via une connexion 62 à l'électrode 10a de la diode 1,
- un plot de connexion P3 également connecté via une connexion 63 à l'électrode 20b de la diode 2,
- un plot de connexion P4 connecté via une connexion 64 à un plot de connexion 51 du connecteur d'alimentation, et
- un plot de connexion P5 connecté via une connexion 65 à un plot de connexion 52 du connecteur d'alimentation. Le connecteur d'alimentation 5 est connecté à un circuit d'alimentation externe. Ainsi, le circuit de pilotage 3 est alimenté en courant par le connecteur d'alimentation via les connexions 64 et 65 et les diodes 1 et 2 sont alimentées en courant via les connexions 61 et 62 par le circuit de pilotage. Les diodes 1 et 2 étant montées en série, elles sont connectées entre elles par une connexion 66 du réseau de connexion.
Selon une caractéristique importante de l'invention, la connexion 61 est un pontage en fil métallique à travers lequel le circuit de pilotage peut déterminer la valeur de courant traversant les diodes 1 et 2. La valeur de résistance R de la connexion 61 est connue de manière précise de sorte à pouvoir déterminer, également de manière précise, le courant circulant dans les diodes en mesurant la tension aux bornes de la connexion 61.
Selon un mode de réalisation particulier, la valeur de résistance R est comprise entre 50 mQ et 300 mQ. Le pontage de la connexion 61 est réalisée selon la technologie communément appelée wire-bonding dans la littérature anglo-saxonne ou câblage par fil ou pontage dans la littérature francophone. Le pontage est réalisé en déposant une boule de métal sur le plot de connexion PI et étirant cette boule en direction de l'électrode 20b de manière à former un fil jusqu'à l'électrode 20b. Le fil est ensuite soudé par ultrasons au plot de connexion PI et à l'électrode 20b. Le matériau du fil est de l'aluminium, de l'or ou du cuivre. Le diamètre du fil est compris entre 20 pm et lOOprn.
Selon l'invention, le circuit de pilotage 3 est agencé pour mesurer la tension entre les plots de connexion PI et P3 de manière à déterminer le courant circulant à travers les diodes 1 et 2. Pour ne pas perturber la mesure de tension, le plot de connexion P3 présente une haute impédance.
Les autres connexions 62 à 66 peuvent être également des pontages réalisés selon la technologie du wirebonding.
Selon l'invention, le circuit de pilotage 3 est agencé pour mesurer la tension entre les plots de connexion PI et P3, calculer la valeur du courant circulant dans les diodes à partir de la valeur de tension mesurée et piloter le courant circulant entre les plots PI et P2 (courant circulant dans les diodes 1 et 2) en fonction de la valeur de courant calculée.
L'invention permet de supprimer la résistance de shunt classiquement utilisée pour la mesure de tension.
En variante, on pourrait envisager de faire la mesure de tension aux bornes de la connexion 62. La connexion serait alors un pontage ayant une résistance déterminée et la connexion 63 relierait le plot de connexion P3 à l'électrode 10a de la diode 1.
Un autre mode de réalisation de l'invention est proposé à la figure 2. Par rapport à la figure 1, le module lumineux de la figure 2 diffère en ce que la connexion est supprimée et est remplacée par une connexion 67 reliant le plot de connexion P2 au plot de connexion ίο entendu, de
P3 . La connexion 67 est un pontage réalisé selon la technologie du wire-bonding et présente une valeur prédéterminée de résistance, par exemple comprise entre 50 mQ et 300 mQ. Dans ce mode de réalisation, la mesure de tension est effectuée entre les plots de connexion P2 et P3. On mesure donc la tension aux bornes de la connexion aux bornes de la connexion 67. Le plot de connexion P3 n'étant pas haute impédance, tout le courant traversant les diodes 1 et 2 circule également à travers la connexion 67. La tension aux bornes de la connexion 67 est donc représentative du courant circulant dans les diodes 1 et 2.D'une manière générale, on peut envisager d'effectuer la mesure de tension aux bornes d'un sous-réseau de fils en série et/ou en parallèle faisant partie du réseau de connexion du circuit de pilotage à connaître la valeur condition, bien de résistance électrique de ce sous-réseau.
L'invention a été décrite avec un circuit de pilotage 3 se présentant sous la forme d'un circuit intégré. En variante, le circuit de pilotage est réalisé avec des composants discrets montés directement sur l'élément dissipateur de chaleur 4.
Les modes de réalisation décrits ci-dessus ont été donnés à titre d'exemple. Il est entendu que la personne de l'art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention, en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1) Module lumineux comportant :- une source lumineuse (1,2),- un circuit de pilotage (3) de l'alimentation en courant de la source lumineuse, ledit circuit de pilotage étant connecté à la source lumineuse par un réseau de connexion (6) comprenant au moins un pontage par un fil métallique (61,67), caractérisé en ce que le circuit de pilotage (3) est agencé pour déterminer une valeur du courant électrique parcourant ladite source lumineuse par une mesure de la tension aux bornes d'une partie du réseau de connexion, et notamment par une mesure de la tension aux bornes dudit fil métallique (61,67).
- 2) Module lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse comporte au moins une source émettrice de lumière à semiconducteur, notamment une diode électroluminescente (1,2) .
- 3) Module lumineux selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de sources lumineuses (1,2) montées en série et connectées au circuit de pilotage par le réseau de connexion (6).
- 4) Module lumineux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou les source(s) lumineuse(s) est ou sont montée(s) directement sur un élément dissipateur de chaleur (4).
- 5) Module lumineux selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de pilotage (3) est un circuit intégré.
- 6) Module lumineux selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réseau de connexion (6) comporte uniquement des fils métalliques ( 61, 62, 63, 66 ; 67) réalisés par pontage.
- 7) Module lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un connecteur (5) destiné à être connecté à un réseau de communication d'un véhicule et à une batterie dudit véhicule.
- 8) Module lumineux selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit de pilotage (3) est connecté au connecteur (5) par au moins un pontage de fil métallique (64,65).
- 9) Module lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance de la dite partie de réseau de connexion comprenant le fil métallique est comprise entre 50 milliohms et 300 milliohms.PL 1/1
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