FR3086726A1 - Source lumineuse matricielle pour un vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

Source lumineuse matricielle ayant une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent et un substrat commun en contact avec un circuit intégré. Le circuit intégré est configuré de manière à retarder d'une durée prédéterminée l'allumage des sources élémentaires suite à la réception d'une commande d'allumage.

Description

SOURCE LUMINEUSE MATRICIELLE POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE
L’invention se rapporte aux sources lumineuses matricielles à éléments semi-conducteurs électroluminescents, notamment pour véhicules automobiles. En particulier, l’invention se rapporte à une source lumineuse matricielle dont la consommation électrique n’est pas susceptible de présenter des pics de courant électrique.
Une diode électroluminescente, LED, est un composant électronique semi-conducteur capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Dans le domaine automobile, on a de plus en plus recours à la technologie LED pour diverses solutions de signalisation lumineuse. Les LEDs sont utilisées afin d’assurer des fonctions lumineuses telles que les feux diurnes, les feux de signalisation etc... L’intensité lumineuse émise par une LED est en général dépendante de l’intensité du courant électrique qui la traverse. Entre autres, une LED est caractérisée par une valeur seuil d’intensité de courant électrique. Ce courant direct (« forward current ») maximal est en général décroissant à température croissante. De même, lorsqu’une LED émet de la lumière, on observe à ses bornes une chute de tension égale à sa tension directe ou nominale (« forward voltage »).
L’utilité de matrices de LEDs comprenant un nombre important de sources lumineuses électroluminescentes élémentaires est intéressante dans de nombreux domaines d’application, et notamment aussi dans le domaine d’éclairage et de la signalisation des véhicules automobiles. Une matrice de LEDs peut par exemple être utilisée pour créer des formes de faisceaux lumineux intéressantes pour des fonctions lumineuses telles que les feux de route ou les feux diurnes. En plus, plusieurs fonctions lumineuses différentes peuvent être réalisées à l’aide d’une matrice unique, réduisant ainsi l’encombrement physique dans l’espace restreint d’un feu de véhicule automobile.
De manière connue, des sources lumineuses matricielles ou, de manière équivalente, pixelisées, sont commandées par une unité de commande physiquement déportée et électriquement connectée à la source lumineuse. Les sources lumineuses élémentaires, ou, de manière équivalente, pixels qui constituent une source lumineuse matricielle s’étendent sur des dimensions très restreintes, de l’ordre de 50 à 200 pm chacune, et chacune d’entre elles ne consomme qu’un courant de faible intensité, de l’ordre de 10 mA lorsqu’elle est allumée. Pourtant, lorsque toutes les sources lumineuses élémentaires d’une source matricielle doivent s’allumer au même moment, un pic de courant global de forte intensité est consommé au niveau de la source lumineuse matricielle : le courant électrique consommé par une source lumineuse élémentaire est multiplié par le nombre de pixels. Pour des sources matricielles à 256 pixels, un pic de consommation de l’ordre de 2.5 A peut être observé. Evidemment cette valeur est d’autant plus élevée que le nombre de pixels et leur courant électrique consommé individuellement augmentent. De tels pics de courant électrique donnent lieu à un rayonnement électromagnétique qui est susceptible de générer des interférences électromagnétiques au niveau d’autres composants électroniques, dont le fonctionnement peut s’en voir dégradé. Ce phénomène est d’autant plus critique dans le domaine de la signalisation lumineuse des véhicules automobiles, dans lequel une pluralité de composants électroniques se retrouvent dans le volume restreint qui est disponible pour loger les composants d’un feu de véhicule automobile.
L’invention a pour objectif de pallier à au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. Plus précisément, l’invention a pour objectif de proposer une source lumineuse matricielle ou pixélisée dont la consommation de courant électrique au moment de l’allumage de ses pixels est réduite.
Selon un premier aspect de l’invention, une source lumineuse matricielle comprenant un circuit intégré et une matrice de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent est proposée. La source lumineuse matricielle est remarquable en ce que le circuit intégré est en contact avec la matrice et comprend, pour chacune d’au moins un ensemble de sources lumineuses élémentaires, une unité de retard configurée pour retarder d’une durée prédéterminée l’allumage de la source élémentaire suite à la réception d’une commande d’allumage pour ledit ensemble de sources lumineuses élémentaires.
Selon un autre aspect de l’invention, un circuit intégré pour une source lumineuse matricielle est proposé. Le circuit intégré est destiné à être en contact mécanique et électrique avec une matrice de sources lumineuse élémentaires de la source lumineuse matricielle. Le circuit intégré est remarquable en ce qu’il comprend, pour chacune d’au moins un ensemble de sources lumineuses élémentaires, une unité de retard configurée pour retarder d’une durée prédéterminée l’allumage de la source élémentaire suite à la réception d’une commande d’allumage pour ledit ensemble de sources lumineuses élémentaires.
La matrice de sources lumineuse élémentaire peut de préférence comprendre un substrat commun supportant les sources lumineuses élémentaires. Le substrat commun de la matrice peut de préférence comprendre du SiC.
Le circuit intégré peut de préférence comprendre un substrat en Si. De préférence, le circuit intégré est soudé ou collé à la matrice de sources lumineuses élémentaires, par exemple à un substrat commun supportant les sources lumineuses élémentaires. Le circuit intégré est de préférence soudé ou collé à la face inférieure du substrat commun, opposée à la face qui comprend les sources lumineuses élémentaires. De préférence, le circuit intégré est en contact mécanique, par exemple par le biais de moyens de fixation, et électrique avec le substrat commun, qui présente des zones de connexion électriques sur sa face inférieure.
De préférence, l’unité de retard de chaque source lumineuse élémentaire de l’ensemble peut être reliée fonctionnellement à l’unité de retard d’une autre source lumineuse élémentaire de l’ensemble, l’agencement étant tel que le retard pour la deuxième source lumineuse élémentaire ne commence qu’à s’écouler une fois que le retard de la première source lumineuse élémentaire s’est écoulé.
L’unité de retard de chaque source lumineuse élémentaire peut de préférence comprendre un circuit de déclenchement pour envoyer un signal de déclanchement à la source lumineuse qui y est reliée, suite à l’écoulement de son propre retard.
De manière préférentielle, le retard pour chaque source lumineuse élémentaire de l’ensemble peut être identique.
L’unité de retard peut de préférence comprendre un élément de mémoire pour l’enregistrement d’une valeur de retard.
Les unités de retard des sources lumineuses élémentaires de l’ensemble peuvent préférentiellement être reliées fonctionnellement de manière séquentielle pour former une chaîne.
De préférence, ledit ensemble de sources lumineuses peut comprendre toutes les sources lumineuses élémentaires de la source lumineuse matricielle.
L’unité de retard peut de manière préférée comprendre une ligne de retard.
De préférence, les lignes de retard associées à toutes les sources lumineuses élémentaires peuvent être cadencées moyennant le même signal d’horloge.
Selon un autre aspect de l’invention, un module lumineux pour un véhicule automobile est proposé. Il comprend une source lumineuse matricielle et un circuit de pilotage de l’alimentation électrique de ladite source. Le module lumineux est remarquable en ce que la source lumineuse matricielle est conforme à un aspect de l’invention.
La source lumineuse pixélisée, ou de manière équivalente, la source lumineuse matricielle, peut de préférence comprendre au moins une matrice d’éléments électroluminescents - les sources lumineuse élémentaires - (appelée en anglais monolithic array) agencés selon au moins deux colonnes par au moins deux lignes. De préférence, la source électroluminescente comprend au moins une matrice d’éléments électroluminescents monolithique, aussi appelée matrice monolithique.
Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents sont crûs depuis un substrat commun et sont connectés électriquement de manière à être activables sélectivement, individuellement ou par sous-ensemble d’éléments électroluminescents. Ainsi chaque élément électroluminescent ou groupe d’éléments électroluminescents peut former l’un des émetteurs élémentaires de ladite source lumineuse pixélisée qui peut émettre de la lumière lorsque son ou leur matériau est alimenté en électricité
Différents agencements d’éléments électroluminescents peuvent répondre à cette définition de matrice monolithique, dès lors que les éléments électroluminescents présentent l’une de leurs dimensions principales d’allongement sensiblement perpendiculaire à un substrat commun et que l’écartement entre les émetteurs élémentaires, formés par un ou plusieurs éléments électroluminescents regroupés ensemble électriquement, est faible en comparaison des écartements imposés dans des agencements connus de chips carrés plates soudés sur une carte de circuits imprimés.
Le substrat peut être majoritairement en matériau semi-conducteur. Le substrat peut comporter un ou plusieurs autres matériaux, par exemple non semi-conducteurs. Ces éléments électroluminescents, de dimensions submillimétriques, sont par exemple agencés en saillie du substrat de manière à former des bâtonnets de section hexagonale. Les bâtonnets électroluminescents prennent naissance sur une première face d’un substrat. Chaque bâtonnet électroluminescent, ici formé par utilisation de nitrure de gallium (GaN), s’étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, en saillie du substrat, ici réalisé à base de silicium, d’autres matériaux comme du carbure de silicium pouvant être utilisés sans sortir du contexte de l’invention. A titre d’exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d’un alliage de nitrure d’aluminium et de nitrure de gallium (AlGaN), ou à partir d’un alliage de phosphures d’aluminium, d’indium et de gallium (AlInGaP). Chaque bâtonnet électroluminescent s’étend selon un axe d’allongement définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan de la face supérieure du substrat.
Les bâtonnets électroluminescents d’une même matrice monolithique présentent avantageusement la même forme et les mêmes dimensions. Ils sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s’étend le long de l’axe d’allongement du bâtonnet. Lorsque les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l’objet d’une polarisation, la lumière résultante en sortie de la source à semi-conducteurs est émise essentiellement à partir de la paroi circonférentielle, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également de la face terminale. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent agit comme une unique diode électroluminescente et que la luminance de cette source est améliorée d’une part par la densité des bâtonnets électroluminescents présents et d’autre part par la taille de la surface éclairante définie par la paroi circonférentielle et qui s’étend donc sur tout le pourtour, et toute la hauteur, du bâtonnet. La hauteur d’un bâtonnet peut être comprise entre 2 et 10 pm, préférentiellement 8 pm. La plus grande dimension de la face terminale d’un bâtonnet est inférieure à 2 pm, préférentiellement inférieure ou égale à 1 pm.
On comprend que, lors de la formation des bâtonnets électroluminescents, la hauteur peut être modifiée d’une zone de la source lumineuse pixélisée à l’autre, de manière à accroître la luminance de la zone correspondante lorsque la hauteur moyenne des bâtonnets la constituant est augmentée. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d’un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs de la même source lumineuse à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques. La forme des bâtonnets électroluminescents peut également varier d’une matrice monolithique à l’autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale. Les bâtonnets présentent une forme générale cylindrique, et ils peuvent notamment présenter une forme de section polygonale, et plus particulièrement hexagonale. On comprend qu’il importe que de la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire.
Par ailleurs, la face terminale peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu’elle s’étend sensiblement parallèlement à la face supérieure du substrat, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre, de manière à multiplier les directions d’émission de la lumière sortant de cette face terminale.
Les bâtonnets électroluminescents peuvent de préférence être agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. De manière générale, les bâtonnets sont disposés à intervalles réguliers sur le substrat et la distance de séparation de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents, dans chacune des dimensions de la matrice, doit être au minimum égale à 2 pm, préférentiellement comprise entre 3 pm et 10 pm, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle de chaque bâtonnet puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation, mesurées entre deux axes d’allongement de bâtonnets adjacents, ne soient pas supérieures à 100 pm.
Alternativement, la matrice monolithique peut comporter des éléments électroluminescents formés par des couches d’éléments électroluminescents épitaxiées, notamment une première couche en GaN dopée n et une seconde couche en GaN dopée p, sur un substrat unique, par exemple en carbure de silicium, et que l’on découpe (par meulage et/ou ablation) pour former une pluralité d’émetteurs élémentaires respectivement issus d’un même substrat. Il résulte d’une telle conception une pluralité de blocs électroluminescents tous issus d’un même substrat et connectés électriquement pour être activables sélectivement les uns des autres.
Dans un exemple de réalisation selon cet autre mode, le substrat de la matrice monolithique peut présenter une épaisseur comprise entre 5 pm et 800 pm, notamment égale à 200 pm ; chaque bloc peut présenter une longueur et une largeur, chacune étant comprise entre 50 pm et 500 pm, préférentiellement comprise entre 100 pm et 200 pm. Dans une variante, la longueur et la largeur sont égales. La hauteur de chaque bloc est inférieure à 500 pm, préférentiellement inférieur à 300 pm. Enfin la surface de sortie de chaque bloc peut être faite via le substrat du côté opposée à l’épitaxie. La distance de séparation entre deux émetteurs élémentaires. La distance entre chaque émetteur élémentaire contigu peut être inférieure à 1 mm, notamment inférieure à 500 pm, et elle est préférentiellement inférieure à 200 pm.
Alternativement, aussi bien avec des bâtonnets électroluminescents s’étendant respectivement en saillie d’un même substrat, tels que décrit ci-dessus, qu’avec des blocs électroluminescents obtenus par découpage de couches électroluminescentes superposées sur un même substrat, la matrice monolithique peut comporter en outre une couche d’un matériau polymère dans laquelle les éléments électroluminescents sont au moins partiellement noyés. La couche peut ainsi s’étendre sur toute l’étendue du substrat ou seulement autour d’un groupe déterminé d’éléments électroluminescents. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les éléments électroluminescents sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est possible d’intégrer dans cette couche de matériau polymère des moyens de conversion de longueur d’onde, et par exemple des luminophores, aptes à absorber au moins une partie des rayons émis par l’un des éléments et à convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation. On pourra prévoir indifféremment que les luminophores sont noyés dans la masse du matériau polymère, ou bien qu’ils soient disposés en surface de la couche de ce matériau polymère.
La source lumineuse pixélisée peut comporter en outre un revêtement de matériau réfléchissant pour dévier les rayons lumineux vers les surfaces de sorties de la source lumineuse.
Les éléments électroluminescents de dimensions submillimétriques définissent dans un plan, sensiblement parallèle au substrat, une surface de sortie déterminée. On comprend que la forme de cette surface de sortie est définie en fonction du nombre et de l’agencement des éléments électroluminescents qui la composent. On peut ainsi définir une forme sensiblement rectangulaire de la surface d’émission, étant entendu que celle-ci peut varier et prendre n’importe quelle forme sans sortir du contexte de l’invention.
En utilisant les mesures proposées par la présente invention, il devient possible de proposer une source lumineuse matricielle ou pixelisée dont la consommation de courant électrique au moment de l’allumage de ses pixels est réduite. En retardant l’allumage potentiellement de manière individuelle pour chaque pixel, l’invention est capable de lisser dans le temps le pic d’intensité de courant qui apparaît dans des solutions connues au moment de l’allumage de source lumineuse matricielle. Ce lissage de la consommation de courant électrique a pour conséquence une réduction de la radiation électromagnétique, ce qui engendre un risque amoindri d’interférences électromagnétique au niveau d’autres composants électroniques qui se trouvent à proximité physique de la source lumineuse matricielle. Comme les retards pour chaque pixel sont néanmoins courts, l’effet du retard n’est en général pas ou peu visible.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description des exemples et des dessins parmi lesquels :
la figure 1 montre de manière schématique une source lumineuse matricielle selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
la figure 2 montre de manière schématique une source lumineuse matricielle selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
la figure 3 montre des chronogrammes indiquant le temps d’allumage par pixel suite à une consigne d’allumage reçue par une source lumineuse matricielle selon, selon l’art antérieur et selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
la figure 4 montre de manière schématique des détails d’une source lumineuse matricielle selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
la figure 5 montre des chronogrammes indiquant le temps d’allumage par pixel suite à une consigne d’allumage reçue par une source lumineuse matricielle selon des modes de réalisation préférés de l’invention.
Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre d’exemples et de manière non limitative. Des numéros de référence similaires seront utilisés pour décrire des concepts semblables à travers différents modes de réalisation de l’invention. Par exemple, les références 100, 200 et 300 désignent trois modes de réalisation d’une source lumineuse matricielle selon l’invention.
L’illustration de la figure 1 montre une source lumineuse pixelisée ou matricielle 100 selon un mode de réalisation préféré de l’invention. La source lumineuse matricielle 100 comprend une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent 110 et un substrat commun non-illustré, en contact mécanique et électrique avec, et fonctionnellement relié à un circuit intégré 120. Les sources lumineuses élémentaires sont typiquement des diodes électroluminescentes, LED.
La source lumineuse matricielle 100 comprend de préférence un composant matriciel monolithique, dans lequel les couches semi-conductrices des sources lumineuses élémentaires 110 sont, par exemple, disposées sur le substrat commun. La matrice de sources lumineuses élémentaires 110 comprend de préférence un montage en parallèle d’une pluralité de branches, chaque branche comprenant des sources lumineuses semi-conductrices électroluminescentes 110.
La matrice de sources lumineuses élémentaires comprend à titre d’exemple et non-limitatif, selon l’épaisseur du substrat et commençant par l’extrémité opposée à l’emplacement des sources élémentaires 110, une première couche électriquement conductrice déposée sur un substrat électriquement isolant. Il suit une couche semi-conductrice dopée n, dont l’épaisseur se situe entre 0.1 et 2 pm. Cette épaisseur est nettement inférieure à celles de diodes électroluminescentes connues, pour lesquelles la couche correspondante présente une épaisseur de l’ordre de 1 à 2 pm. La couche suivante est la couche active de puits quantiques d’une épaisseur d’environ 30 nm, suivie d’une couche bloquant des électrons, et finalement une couche semi-conductrice dopée p, cette dernière ayant une épaisseur d’environ 300nm. De préférence, la première couche est une couche de (Al)GaN:Si, la deuxième couche une couche de n-GaN:Si, la couche active comprend des puits quantiques en InGaN alternant avec des barrières en GaN. La couche bloquante est de préférence en AlGaN:Mg et la couche dopée p est de préférence en p-GaN:Mg. Le nitrure de Galium dopé n présente une résistivité de 0.0005 Ohm/cm tandis que le nitrure de Galium dopé p présente une résistivité de 1 Ohm/cm. Les épaisseurs des couches proposées permettent notamment d’augmenter la résistance série interne de la source élémentaire, tout en réduisant de manière significative son temps de fabrication, comme la couche dopée n est moins épaisse comparée à des LEDs connues et nécessite un temps de dépôt moins important. A titre d’exemple, typiquement 5 heures de temps de dépôts en MOCVD est nécessaire pour une LED de configuration standard avec 2μ de couche n, et ce temps peut être réduit de 50% si l’épaisseur de la couche n est réduite à 0.2μ.
Afin d’obtenir des sources lumineuses élémentaires 110 présentant des couches semi-conductrices ayant des épaisseurs homogènes, le composant monolithique 100 est de préférence fabriqué en déposant les couches de manière homogène et uniforme sur au moins une partie de la surface du substrat, de manière à la recouvrir. Le dépôt des couches est par exemple réalisé par un procédé d’épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (« metal oxide chemical vapor deposition »), MOCVD. De tels procédés ainsi que des réacteurs pour leur mise en œuvre sont connus pour déposer des couches semi-conductrices sur un substrat, par exemple depuis les documents de brevet WO 2010/072380 Al ou WO 01/46498 Al. Les détails de leur mise en œuvre ne seront par conséquent pas détaillés dans le cadre la présente invention. Ensuite, les couches ainsi formées sont pixélisées. A titre d’exemple et non-limitatif, les couches sont enlevées par des procédés lithographiques connus et par etching aux endroits qui correspondent par la suite aux espaces séparant les sources lumineuses élémentaires 110 les unes des autres sur le substrat. Ainsi, une pluralité de plusieurs dizaines ou centaines ou milliers de pixels 110 de surface inférieure à un millimètre-carré pour chaque pixel individuel, et de surface totale supérieure à 2 millimètre-carré ayant des couches semi-conductrices à épaisseurs homogènes, et présentant donc des résistances série internes homogènes et élevées peuvent être produites sur le substrat d’une source lumineuse matricielle 100. De manière générale, plus la taille de chaque pixel de LED diminue, plus sa résistance série augmente, et plus ce pixel est adapté à être piloté par une source de tension. Alternativement, le substrat comprenant les couches épitaxiées recouvrant au moins une partie de la surface du substrat est scié ou coupé en sources lumineuses élémentaires, chacune des sources lumineuses élémentaires ayant des caractéristiques similaires au niveau de leur résistance série interne.
L’invention se rapporte à même titre à des types de sources lumineuses élémentaires à éléments semiconducteurs impliquant d’autres configurations de couches semi-conductrices. Notamment les substrats, les matériaux semi-conducteurs des couches, l’agencement des couches, leurs épaisseurs et d’éventuels vias entre les couches peuvent être différents de l’exemple qui vient d’être décrit.
Le circuit intégré 120 est de préférence soudée sur la face inférieure du substrat commun qui abrite les sources lumineuses élémentaires, de manière à établir un contact mécanique et électrique avec le substrat et les sources lumineuses élémentaires. Le circuit intégré comprend en outre pour au moins une mais de préférence pour toutes les sources lumineuses élémentaires 110, une unité de retard 130 configurée pour retarder d’une durée prédéterminée l’allumage de la source lumineuse élémentaire suite à la réception d’une commande d’allumage 12, typiquement générée par une unité de commande externe à la source lumineuse matricielle 100. L’unité de retard 130 est par exemple réalisée par un circuit électronique qui réalise une ligne de retard. De tels circuits électroniques sont bien connus dans l’état de l’art et leur fonctionnement ne sera pas décrit en détails dans le cadre de la présente invention. De préférence, le retard réalisé pour chacune des sources élémentaires 110 est différent, de manière à ce qu’un signal de commande 12 destiné au même moment à toutes les sources élémentaires 110 de la source matricielle 100, soit retardé différemment pour chacune, ou du moins pour des ensembles disjoints de sources lumineuses élémentaires. Comme l’allumage des sources lumineuses élémentaires est retardé potentiellement de manière individuelle pour chaque source lumineuse élémentaire, ceci permet d’éviter un pic unique maximal de la consommation électrique de la source lumineuse matricielle 100 au moment où le signal de commande 12 intervient.
L’utilisation d’un circuit intégré 120 en contact mécanique et électrique avec le substrat sur lequel résident les sources lumineuses élémentaires, permet de s’affranchir de connexions fdaires, dont le nombre serait au moins égal au nombre de pixels de la source lumineuse matricielle.
Dépendant de la source lumineuse matricielle, elle peut être pilotée en tension ou en courant électrique par un circuit de pilotage de l’alimentation électrique. De tels circuits sont en soi connus dans l’art et leur fonctionnement ne sera pas décrit en détails dans le cadre de la présente invention. Ils impliquent au moins un circuit convertisseur apte à convertir une tension/un courant d’entrée, fourni par exemple par une source de tension/courant interne à un véhicule automobile, telle qu’une batterie, en une tension/un courant de sortie, d’intensité adaptée à alimenter la source lumineuse matricielle. Lorsque la source lumineuse matricielle est pilotée en tension électrique, le pilotage de chaque source élémentaire, ou de manière équivalente, de chaque pixel, se réduit à la commande d’un dispositif interrupteur 132 tel qu’il est schématisé sur la figure 1. En commandant l’état du dispositif 132, la source lumineuse élémentaire 110 peut être connectée de manière sélective à la source de tension 10. Le dispositif interrupteur est par exemple réalisé par un transistor à effet de champ de type MOSEET caractérisé de préférence par une chute de tension faible entre ses bornes drain et source, et commandée par le signal de commande 12 retardé par l’unité de retard 130.
De préférence, non seulement les éléments interrupteurs 132, mais également un circuit d’alimentation peut être intégré dans le substrat 120 lors de la fabrication du composant monolithique 100.
L’illustration de la figure 2 montre une source lumineuse pixelisée ou matricielle 200 selon un mode de réalisation préféré de l’invention. La source lumineuse matricielle 200 comprend une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent 210 et un substrat commun non-illustré, en contact avec et fonctionnellement relié à un circuit intégré 220 Les sources lumineuses élémentaires sont typiquement des diodes électroluminescentes, LED.
La source lumineuse matricielle 200 est de préférence un composant monolithique, dans lequel les couches semi-conductrices des sources lumineuses élémentaires 210 sont disposées sur le substrat commun. La source lumineuse matricielle 200 comprend de préférence un montage en parallèle d’une pluralité de branches, chaque branche comprenant des sources lumineuses semi-conductrices électroluminescentes 210.
Le circuit intégré 220 comprend en outre pour au moins une mais de préférence pour toutes les sources lumineuses élémentaires 210, une unité de retard 230 configurée pour retarder d’une durée prédéterminée l’allumage de la source lumineuse élémentaire suite à la réception d’une commande d’allumage 12, de préférence binaire, typiquement générée par une unité de commande externe à la source lumineuse matricielle 200. L’unité de retard 230 est par exemple réalisée par un circuit électronique qui réalise une ligne de retard.
Dépendant de la source lumineuse matricielle, elle peut être pilotée en tension ou en courant électrique par un circuit de pilotage de I’alimentation électrique. La commande d’un dispositif interrupteur 232 permet d’alimenter de manière sélective la source lumineuse élémentaire 210 en électricité. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, cette commande est réalisée par l’unité de retard 230, qui reproduit une version retardée du signal de commande 12. Les unités de retard 230 associées à différentes sources lumineuses élémentaires 210 sont reliées, de préférence selon une chaîne, entre elles par une connexion électrique 231. Lorsque le retard pour une source lumineuse élémentaire (gauche) s’est écoulé, l’unité de retard 230 (gauche) commande le dispositif interrupteur 232 de manière à alimenter la source lumineuse élémentaire 210 (gauche) en électricité. En même temps, l’unité de retard 230 (gauche) transmet un signal de déclenchement « enable », par exemple un signal binaire, à l’unité de retard homologue 230 (droite) associée à la source lumineuse élémentaire 210 (droite). C’est seulement à la réception de ce signal « enable » issu de l’unité de retard (gauche) que l’unité de retard 230 (droite) se met à décompter son retard prédéterminé. Lorsque le retard pour la source lumineuse élémentaire (droite) s’est écoulé, l’unité de retard 230 (droite) commande le dispositif interrupteur 232 de manière à alimenter la source lumineuse élémentaire 210 (droite) en électricité. Même si les deux unités de retard sont configurées à implémenter un décomptage d’une durée similaire, il s’ensuit que les retards effectifs sont différents pours les deux sources lumineuses élémentaires, puisque les retards entre unités de retard reliées s’accumulent. Pour l’unité de retard 230 (droite) de l’exemple donné, le retard effectif est le double du retard effectif de l’unité de retard 230 (gauche). De préférence, les unités de retard sont cadencées par un signal d’horloge régulier nonillustré. Comme l’allumage des sources lumineuses élémentaires faisant partie de la chaîne qui relie leurs unités de retard respectives est retardé de manière individuelle pour chaque source lumineuse élémentaire, ceci permet d’éviter un pic unique maximal de la consommation électrique de la source lumineuse matricielle 200 au moment où le signal de commande 12 intervient.
La figure 3 montre l’évolution dans le temps d’un signal d’horloge binaire régulier qui sert à cadencer les unités de retard 230 de la figure 2. En dessous du signal d’horloge, le temps d’allumage pour trois pixels est montré en utilisant une source matricielle connue depuis l’état de l’art : les pixels indiqués par n-1, n et n+1 sont alimentés en électricité au même instant, correspondant à la réception de la consigne d’allumage 12. En bas de la figure 3, le temps d’allumage pour trois pixels en utilisant une source matricielle conforme au mode de réalisation de la figure est illustré. Les unités de retard de chacun des pixels n-1, n et n+1 sont reliées fonctionnellement entre elles de manière à ce que le retard du pixel n ne commence qu’à s’écouler une fois que l’écoulement du retard du pixel n-1 s’est achevé, et ainsi de suite. Ici, chaque unité de retard implémente un retard identique d’un cycle d’horloge.
Dans l’exemple illustré, les unités de retard sont synchronisées par rapport au flanc montant du signal d’horloge, sans que ceci ne soit une limitation de l’invention. En effet, les unités de retard peuvent également être synchronisées par rapport au flanc montant du signal d’horloge, ou encore par rapport à un point prédéterminé du cycle du signal d’horloge.
L’illustration de la figure 4 montre des détails d’un circuit intégré d’une source lumineuse pixelisée ou matricielle 300 selon un mode de réalisation préféré de l’invention. La source lumineuse matricielle 300 comprend une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent 310 et un substrat commun non-illustré, en contact avec et fonctionnellement relié au circuit intégré. Les sources lumineuses élémentaires sont typiquement des diodes électroluminescentes, LED.
Le circuit intégré comprend en outre pour au moins une mais de préférence pour toutes les sources lumineuses élémentaires, une unité de retard 330 configurée pour retarder d’une durée prédéterminée l’allumage de la source lumineuse élémentaire suite à la réception d’une commande d’allumage 12, de préférence binaire, typiquement générée par une unité de commande externe à la source lumineuse matricielle 300. Les unités de retard 30 des sources lumineuses élémentaires sont reliées entre elles comme pour le mode de réalisation décrit en rapport avec la figure 2, et cadencées par un signal d’horloge binaire régulier commun 14.
Une unité de retard 330 comprend une unité logique 333 réalisée par exemple par un circuit de comparaison. U’unité logique 333 compare le signal de commande 12 à un signal d’état généré par une unité de décomptage 334. Ue signal d’état est par exemple nul lorsque le retard ne s’est pas encore écoulé, et le signal bascule vers une valeur non-nulle lorsque le retard s’est écoulé. Si les deux signaux ont une valeur non-nulle, le signal de déclenchement résultant 331 est non-nul. Il relaye alors le signal de commande à l’unité de retard 330 (droite), pour y déclencher le retard respectif. U’unité de décomptage 334 comprend par exemple un circuit de décomptage, configuré pour lire la valeur du retard à décompter depuis un élément de mémoire ou registre 336 du circuit intégré. Uorsque le décomptage s’est achevé, l’unité de retard 330 commande le dispositif 332 de manière à alimenter la source lumineuse 310 y associée en électricité. U’utilisation d’un élément de mémoire 336 pour enregistrer le retard respectif de chaque source lumineuse élémentaire permet une flexibilité accrue. Des retards différents peuvent être enregistrés pour différentes sources lumineuses élémentaires, et les valeurs enregistrées peuvent être modifiées par des instructions d’écriture dans les éléments de mémoire 336 respectifs au fil du temps. Evidement, les retards effectifs pour chaque source lumineuse dépendent également de la fréquence du signal d’horloge 14. Il va de soi que le circuit intégré peut comprendre des circuits électroniques supplémentaires indiqués par la zone hachurée de la figure 4. Il peut notamment s’agir de circuit réalisant des fonctions diagnostiques du fonctionnement de la source lumineuse élémentaire.
La figure 5 montre l’évolution dans le temps d’un signal d’horloge binaire régulier qui sert à cadencer les unités de retard 430 de la figure 3. En dessous du signal d’horloge, le temps d’allumage pour un pixel n-1 est montré en utilisant une source matricielle connue depuis l’état de l’art : le pixel indiqué est alimenté en électricité sur réception de la consigne d’allumage 12. En-dessous, le temps d’allumage pour deux pixels en utilisant une source matricielle conforme au mode de réalisation de la figure 4 est illustré. Les unités de retard de chacun des pixels n et n+1 sont reliées fonctionnellement entre elles de manière à ce que le retard du pixel n+1 ne commence qu’à s’écouler une fois que l’écoulement du retard du pixel n s’est achevé. Ici, l’unité de retard du pixel n réalise un retard de quatre cycles d’horloge, alors que l’unité de retard du pixel n+1 réalise un retard de deux cycles d’horloge, qui ne commence qu’à s’écouler une fois que le retard du pixel n s’est écoulé. En bas de la figure, on s’aperçoit que les retards effectifs peuvent également être modifiées en modifiant la fréquence du signal d’horloge. Dans l’exemple montré, la fréquence du signal est doublée par rapport à l’exemple montré au milieu de la figure.
L’étendue de la protection est déterminée par les revendications.

Claims (10)

  1. Revendications
    1. Source lumineuse matricielle (100, 200, 300) comprenant un circuit intégré (120, 220) et une matrice de sources lumineuses élémentaires (110, 210, 310) à élément semi-conducteur électroluminescent, caractérisé en ce que le circuit intégré est en contact avec la matrice et comprend, pour chacune d’au moins un ensemble de sources lumineuses élémentaires, une unité de retard (130, 230, 330) configurée pour retarder d’une durée prédéterminée l’allumage de la source élémentaire (110, 210, 310) suite à la réception d’une commande d’allumage (12).
  2. 2. Source lumineuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’unité de retard (230, 330) de chaque source lumineuse élémentaire de l’ensemble est reliée fonctionnellement à l’unité de retard d’une autre source lumineuse élémentaire de l’ensemble, l’agencement étant tel que le retard pour la deuxième source lumineuse élémentaire ne commence qu’à s’écouler une fois que le retard de la première source lumineuse élémentaire s’est écoulé.
  3. 3. Source lumineuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que l’unité de retard (230, 330) de chaque source lumineuse élémentaire comprend un circuit de déclenchement pour envoyer un signal de déclanchement à la source lumineuse qui y est reliée, suite à l’écoulement de son propre retard.
  4. 4. Source lumineuse selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le retard pour chaque source lumineuse élémentaire de l’ensemble est identique.
  5. 5. Source lumineuse selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’unité de retard (330) comprend un élément de mémoire (336) pour l’enregistrement d’une valeur de retard.
  6. 6. Source lumineuse selon une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les unités de retard des sources lumineuses élémentaires de l’ensemble sont reliées fonctionnellement de manière séquentielle pour formerune chaîne.
  7. 7. Source lumineuse selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit ensemble de sources lumineuses comprend toutes les sources lumineuses élémentaires de la source lumineuse matricielle.
  8. 8. Source lumineuse selon une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l’unité de retard comprend une ligne de retard.
  9. 9. Source lumineuse selon la revendication 8, caractérisée en ce que les lignes de retard associées à toutes les sources lumineuses élémentaires sont cadencées moyennant le même signal d’horloge.
  10. 10. Module lumineux pour un véhicule automobile comprenant une source lumineuse matricielle et un circuit de pilotage de l’alimentation électrique de ladite source, caractérisé en ce que la source lumineuse matricielle est conforme à une des revendications 1 à 9.
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