WO2017046083A1 - Gestion de la tension directe d'une source lumineuse led a micro- ou nano-fils - Google Patents

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WO2017046083A1
WO2017046083A1 PCT/EP2016/071555 EP2016071555W WO2017046083A1 WO 2017046083 A1 WO2017046083 A1 WO 2017046083A1 EP 2016071555 W EP2016071555 W EP 2016071555W WO 2017046083 A1 WO2017046083 A1 WO 2017046083A1
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WO
WIPO (PCT)
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light source
groups
substrate
light
management means
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/071555
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English (en)
Inventor
Pierre Albou
Gilles Briand
Lothar Seif
Gilles LE-CALVEZ
Zdravko Zojceski
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Valeo Vision
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/60—Circuit arrangements for operating LEDs comprising organic material, e.g. for operating organic light-emitting diodes [OLED] or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/20—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
    • H10B43/23—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels
    • H10B43/27—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels the channels comprising vertical portions, e.g. U-shaped channels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the invention relates to the field of lighting and light signaling, in particular for a motor vehicle.
  • LEDs In the field of lighting and light signaling for motor vehicles, it is becoming more and more common to use light sources with electroluminescent semiconductor components, for example light-emitting diodes, LEDs.
  • An LED component emits light rays when a voltage of a value at least equal to a threshold value called forward voltage is applied across its terminals. If the applied voltage is lower than the direct voltage of the source, the semiconductor component is not conductive and therefore emits no light rays.
  • one or more LEDs of a light module for a motor vehicle are powered through power control means, which include converter circuits.
  • the power control means are configured to convert an electric current of a first intensity, for example provided by a current source of the motor vehicle, such as a battery, into a charging current having a second intensity, different from the first.
  • the charging current generally has a constant intensity.
  • the available supply voltage is not constant over time. This is particularly the case within a motor vehicle.
  • the voltage available on board the motor vehicle is typically limited to 7 V for a few milliseconds. Once the system stabilizes, the available voltage increases to 12 V as long as an alternator does not charge the battery. Other voltages available at intermediate or higher values are also possible.
  • the available voltage is applied at all times to the LED-type light sources, having a known direct constant voltage, the sources are non-conducting and do not emit light rays when the available voltage is too low.
  • a known way quite expensive and cumbersome to implement is the provision of voltage converters to remedy this problem.
  • the object of the invention is to propose a solution that overcomes the aforementioned problem. More particularly, the invention aims to manage the direct voltage of an LED component over time and according to the available voltage.
  • the invention relates to a direct voltage management method V F of a semiconductor light source comprising a plurality of electroluminescent rods of submillimeter dimensions projecting from a substrate and distributed in a plurality of groups.
  • the method is remarkable in that, depending on an available voltage VIN, management means choose at each instant the number of groups fed in series.
  • the rods can be arranged in a matrix.
  • the matrix may preferably be regular, so that there is a constant spacing between two successive rods of a given alignment, or so that the rods are arranged in staggered rows.
  • the height of a stick may preferably be between 1 and 10 micrometers.
  • the largest dimension of the end face may preferably be less than 2 micrometers.
  • the minimum distance between two immediately adjacent rods may be 10 microns.
  • the area of the illuminating surface of the light source may preferably be at most 8 mm 2 .
  • the luminance obtained by the plurality of electroluminescent rods may for example be at least 60Cd / mm 2 .
  • the light source may preferably comprise several groups of electroluminescent rods connected to different anodes. Each group can thus be powered electrically independently of the other or others.
  • the rods of each group are advantageously all of the same type, that is to say, emitting in the same spectrum.
  • the groups are advantageously identical and represent a common forward voltage.
  • each group thus comprises substantially the same number of rods.
  • the groups can have a direct voltage V F G equal.
  • the number of N groups fed in series can preferably be such that NV FG ⁇ V, N and (N + 1) -VFG)> V, N.
  • the light source management means can preferably be adapted to dynamically reconfigure the relative electrical connection of the different groups.
  • the management means may be able to subdivide the plurality of groups into one or more branches of groups fed in parallel, each branch having a number of groups fed in series. If necessary, the number of groups per branch may differ from one branch to another.
  • the management means may preferably be able to rearrange the serial and parallel branching of the groups so that each branch comprises a number of N groups fed in series such as NV FG ⁇ VIN and Preferably, the management means may be able to selectively prevent the light emission from M of the groups fed in series, by choosing M such that MV FG > V N.
  • the management means may be able to rearrange the branch and series and in parallel groups so that one or more branches selected to emit light comprises a number of groups N fed in series such N -V F G V VIN and (N + 1) -V F G)> V N and for one or more other branches selected to be extinguished has a number of groups M such that M -V F G> VN.
  • the management means may be devoid of a switch capable of short-circuiting one or more diodes.
  • the management method may preferably be able to selectively extinguish one or more branches of groups of diodes, by choosing a branch resulting in a forward voltage greater than the available supply voltage.
  • the invention also relates to a light emitting light source, comprising a substrate and a plurality of submillimeter electroluminescent rods protruding from the substrate.
  • the source is remarkable in that the rods are distributed in a plurality of groups, each group being configured to be selectively energized.
  • the source may preferably comprise management means configured to implement the method according to the invention.
  • the source may comprise means for measuring the available voltage V I N operatively connected to the management means.
  • the management means may preferably comprise an electronic circuit and / or a microcontroller element.
  • the source substrate may preferably be silicon.
  • the management means can be integrated into the substrate.
  • the means for measuring the available voltage V I N may preferably be integrated in the source substrate.
  • the light source may preferably comprise a current regulator, in particular linear, integrated in the substrate.
  • the invention also relates to a light module comprising at least one light source capable of emitting light rays and an optical device adapted to receive the light rays and to produce a light beam.
  • the module is remarkable in that the light source or sources are in accordance with the invention.
  • the measurements of the invention are interesting in that they make it possible to adapt the voltage requirements of a light-emitting diode light source in the form of nano- or micro-wires in a dynamic manner as a function of the supply voltage available. . This is particularly true in the context of a motor vehicle, in which the level of available voltage is variable over time.
  • the proposed method reconfigures the interconnect between different groups of semiconductor wires dynamically by choosing from a plurality of predetermined configurations.
  • the use of a source micro-nanowires or son-in particular allows to use a large number of groups, which gives rise to a large number of predetermined configurations of the light source.
  • the electronic circuit implementing the management means can be directly implanted on the substrate of the source.
  • the invention therefore proposes a single component that adapts its direct voltage automatically.
  • FIG. 1 is a representation of a light source as it occurs in a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 schematically shows the groups of semiconductor wires of a light source according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 schematically shows a possible configuration of the groups shown in FIG. 2, according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 4 schematically shows a possible configuration of the groups shown in FIG. 2, according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 5 schematically shows a possible configuration of the groups shown in Figure 2, according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 1 illustrates an electroluminescent light source 001 according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 1 illustrates the basic principle of the light source.
  • the light source 001 comprises a substrate 010 on which are disposed a series of electroluminescence diodes or rods in the form of wires 020 projecting from the substrate.
  • the core 022 of each rod 020 is made of n-type semiconductor material, that is to say doped with electrons
  • the envelope 024 is made of a p-type semiconductor material, that is to say doped. in holes.
  • a recombination zone 026 is provided between n-type and p-type semiconductor materials. However, it is possible to invert the semiconductor materials depending in particular on the chosen technology.
  • the substrate is preferably silicon and the rods have a diameter of less than one micron.
  • the substrate comprises a layer of semiconductor material doped with holes and the wires have a diameter of between 100 and 500 nm.
  • the semiconductor material doped with electrons and holes forming the diodes may advantageously be gallium nitride (GaN) or gallium-indium nitride (InGaN).
  • the height of a stick is typically between 1 and 10 micrometers, while the largest dimension of the end face is less than 2 micrometers.
  • the rods are arranged in a matrix according to a regular arrangement. The distance between two rods is constant and equal to at least 10 micrometers.
  • the sticks can be arranged in staggered rows.
  • the area of the illuminating surface of such a light source is at most 8 mm 2 .
  • the source is capable of achieving a luminance of at least 60 Cd / mm 2 .
  • the substrate 010 comprises a main layer 030, advantageously made of silicon, a first electrode or cathode 040 disposed on the face of the main layer which is opposite to the rods 020, and a second electrode or anode 050 disposed on the face comprising the electroluminescent rods 020.
  • the anode 050 is in contact with the p-type semiconductor material forming the envelopes 024 of the rods 020 and extending on the corresponding face of the substrate 010 so as to form a conductive layer between said envelopes 024 and the anode 050.
  • the cores or cores 022 of the diodes are in turn in contact with the semiconducting main layer 030 and thus in electrical contact with the cathode 040.
  • the light source 2 comprises several groups of electroluminescent rods connected to different anodes. Each group can thus be powered electrically independently of the other or others.
  • the rods of each group are advantageously all of the same type, that is to say, emitting in the same spectrum.
  • the groups are advantageously identical and represent a common forward voltage. Preferably, each group thus comprises substantially the same number of rods.
  • FIG. 2 schematically shows a front view of a light source 101 comprising electroluminescent rods 120 protruding from a substrate 1 10.
  • the diodes or rods are distributed in a plurality of identical groups 161 -1 69.
  • the groups are shown in the form of squares of identical dimensions. Other arrangements and / or geometries of the groups are feasible without departing from the scope of the present invention.
  • the multitude of rods 1 20 present on a component allows in particular to provide a plurality of groups going beyond the nine groups shown in this example.
  • the son 1 20 are grouped in groups so that each group has a direct voltage V F G equal. However, as long as the specific direct voltage of each of the groups is known, this does not pose a constraint.
  • the management method is described with reference to the source 01 of FIG. 2.
  • the non-illustrated management means of the source 110 are able to dynamically reconfigure the relative electrical connection of the different groups 161-169.
  • the number of branches in parallel obviously has no impact on the direct tension of the branches.
  • the management means are configured in order to choose the number of groups N supplied in series such as NV FG ⁇ VIN and (N + 1) -V FG )> V
  • Means for measuring the available voltage VIN can be realized by an electronic circuit
  • anode of each group is connected to a plurality of transistors, each connected to a cathode of another group.
  • the cathode of each group is connected to a plurality of transistors, each connected to an anode of another group so as to interconnect all the groups together and to be able to reconfigure the branch. respective groups by activation or deactivation of each of the transistors.
  • the means for managing and measuring the available voltage may in particular be implemented by a circuit involving switches, transistors or other electronic components, or by means of a programmable microcontroller element known per se known in the art.
  • Exemplary branch configurations of the diode groups 161 -169 are shown in FIGS. 3 to 5.
  • Each diode group 161 -1 69 is represented by the symbol of a single light-emitting diode to ensure clarity of the diagrams.
  • Those skilled in the art will be able to adapt the configurations according to the intended concrete application, according to the specificities of the groups of electroluminescent sources available and the targeted forward voltage. The adaptation of these parameters is within the reach of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
  • the first exemplary power configuration of the groups 1 61 -1 69 is shown in FIG. 3.
  • the measuring means indicate that the available voltage is 6 V.
  • the management means configure the groups into three parallel branches, each branch comprising a series connection of three groups.
  • the direct voltage of each branch is therefore equal to 4.5V.
  • FIG. 4 shows an alternative configuration of groups 1 61 -1 69 while the available voltage is 6 V. This example illustrates the possibilities of various applications of the process according to the invention.
  • a first branch comprises an assembly of four groups 1 61 -1 64 of diodes in series, corresponding to a first direct voltage V F i equal to 6V.
  • a second branch comprises a series connection of the five groups 1 65-1 69 of diodes.
  • the direct voltage of the second branch corresponds to V F2 , it is equal to 7.5 V.
  • V F i VIN
  • groups 161 -1 64 emit light rays.
  • V F 2> VIN the Groups 165-169 do not emit light rays.
  • the management method is thus able to selectively extinguish one or more branches of groups of diodes, choosing a branch resulting in a direct voltage higher than the available supply voltage. The method therefore indirectly implements a switch, without resorting to short-circuiting diodes, but using the semiconductor characteristics thereof.
  • the applications of this variant of the invention are various, and may for example include the provision of a light source component capable of producing a moving light.
  • the light source selectively and sequentially supplies groups of different diodes with their respective connections.
  • Other configurations will be within the reach of those skilled in the art, depending on the intended application, and without departing from the scope of the present invention.
  • the available voltage is V
  • N 14 V.
  • This connection corresponds to a direct voltage of 13.5 V.
  • the substrate of the source 101, which the semiconductor son project, may advantageously be silicon.
  • the electronic components that provide the management means and / or the means for measuring the available voltage can advantageously be implanted directly in or on the substrate of the light source.
  • the resulting source automatically manages its direct voltage as a function of the available supply voltage.
  • the management means can be made on a printed circuit or substrate remote from the substrate of the light source or attached thereto in the form of a multi-substrate package.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

L'invention propose un procédé de gestion de tension directe d'une source lumineuse à électroluminescence comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriquesfaisant saillie d'un substrat et répartis en une pluralité de groupes. En utilisant les mesures de l'invention, il devient possible d'adapter la tension directe de la source lumineuse en fonction d'une valeur de tension d'alimentation disponible.

Description

GESTION DE LA TENSION DIRECTE D'UNE SOURCE LUMINEUSE LED A MICRO- OU NANO-FILS
L'invention a trait au domaine de l'éclairage et de la signalisation lumineuse, notamment pour véhicule automobile.
Dans le domaine de l'éclairage et de la signalisation lumineuse pour véhicules automobiles, il devient de plus en plus courant d'utiliser des sources lumineuses à composants semi-conducteurs électroluminescents, par exemple des diodes électroluminescentes, LED. Un composant LED émet des rayons lumineux lorsqu'une tension d'une valeur au moins égale à une valeur seuil appelée tension directe est appliquée à ses bornes. Si la tension appliquée est inférieure à la tension directe de la source, le composant semi-conducteur n'est pas conducteur et n'émet par conséquent pas de rayons lumineux.
De manière connue, une ou plusieurs LEDs d'un module lumineux pour un véhicule automobile sont alimentées par le biais de moyens de pilotage de l'alimentation, qui comprennent des circuits convertisseurs. Les moyens de pilotage de l'alimentation sont configurés pour convertir un courant électrique d'une première intensité, par exemple fourni par une source de courant du véhicule automobile, telle qu'une batterie, en un courant de charge ayant une deuxième intensité, différente de la première. Le courant de charge a en général une intensité constante.
Dans une multitude d'applications quotidiennes, la tension d'alimentation disponible n'est pas constante au cours du temps. C'est notamment le cas au sein d'un véhicule automobile. Par exemple, au démarrage du moteur thermique d'un véhicule automobile, la tension disponible à bord du véhicule automobile est typiquement limitée à 7 V pendant quelques millisecondes. Une fois que le système se stabilise, la tension disponible augmente à 12 V tant qu'un alternateur ne charge pas la batterie. D'autres tensions disponibles à valeurs intermédiaires ou supérieures sont également possibles. Lorsque la tension disponible est appliquée à tout instant aux sources lumineuses de type LED, ayant de manière connue une tension directe constante, les sources ne sont pas conductrices et n'émettent pas de rayons lumineux lorsque la tension disponible est trop basse. Un moyen connu assez coûteux et lourd à implémenter est la provision de convertisseurs de tension pour remédier à ce problème.
L'invention a pour objectif de proposer une solution palliant le problème susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de gérer la tension directe d'un composant LED au cours du temps et en fonction de la tension électrique disponible.
L'invention a pour objet un procédé de gestion de tension directe VF d'une source lumineuse à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques faisant saillie d'un substrat et répartis en une pluralité de groupes. Le procédé est remarquable en ce que, en fonction d'une tension électrique disponible VIN, des moyens de gestion choisissent à chaque instant le nombre de groupes alimentés en série.
De préférence, les bâtonnets peuvent être agencés en matrice. La matrice peut de préférence être régulière, de façon à ce qu'il existe un espacement constant entre deux bâtonnets successifs d'un alignement donné, ou de façon à ce que les bâtonnets soient disposés en quinconce.
La hauteur d'un bâtonnet peut de préférence être comprise entre 1 et 10 micromètres.
La plus grande dimension de la face terminale peut préférentiellement être inférieure à 2 micromètres.
De préférence, la distance minimale qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents peut être égale à 10 micromètres. L'aire de la surface éclairante de la source lumineuse peut de préférence être d'au plus 8 mm2.
La luminance obtenue par la pluralité de bâtonnets électroluminescents peut par exemple être d'au moins 60Cd/mm2. La source lumineuse peut de préférence comprendre plusieurs groupes de bâtonnets électroluminescents reliés à des anodes différentes. Chaque groupe peut ainsi être alimenté électriquement indépendamment de l'autre ou des autres. Les bâtonnets de chaque groupe sont avantageusement tous du même type, c'est-à- dire émettant dans le même spectre. Les groupes sont avantageusement identiques et représentent une tension directe commune. De préférence, chaque groupe comprend donc sensiblement le même nombre de bâtonnets. De préférence, les groupes peuvent avoir une tension directe VFG égale.
Le nombre de groupes N alimentés en série peut de préférence être tel que N-VFG < V,N et (N+1 )-VFG) > V,N. Les moyens de gestion de la source lumineuse peuvent de préférence être aptes à reconfigurer de manière dynamique le branchement électrique relatif des différents groupes.
De préférence, les moyens de gestions peuvent être aptes à subdiviser la pluralité de groupes en une ou plusieurs branches de groupes alimentés en parallèle, chaque branche présentant un nombre de groupes alimentés en séries. Le cas échéant, le nombre de groupes par branche peut différer d'une branche à une autre. Les moyens de gestion peuvent de préférence être apte à réorganiser le branchement série et parallèle des groupes de sorte à ce que chaque branche comporte un nombre de groupes N alimentés en série tel N-VFG ≤ VIN et
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De manière préférée, les moyens de gestion peuvent être aptes à éviter de manière sélective l'émission de lumière de M des groupes alimentés en série, en choisissant M tel que M-VFG > VN. De préférence, les moyens de gestions peuvent être aptes à réorganiser le branchement et série et en parallèle des groupes de sorte à ce qu'une ou plusieurs branches sélectionnées pour émettre de la lumière comporte un nombre de groupes N alimentés en série tel N -VFG≤ VIN et (N+1 )-VFG) > VN et pour qu'une ou plusieurs autres branches sélectionnées pour être éteintes comporte un nombre de groupes M tel que M -VFG > VN. Par exemple, les moyens de gestion peuvent être dépourvus d'interrupteur apte à court-circuiter une ou plusieurs diodes.
Le procédé de gestion peut de préférence être apte à éteindre de manière sélective une ou plusieurs branches de groupes de diodes, en choisissant un branchement résultant dans une tension directe supérieure à la tension d'alimentation disponible.
L'invention a également pour objet une source lumineuse à électroluminescence, comprenant un substrat et une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques faisant saillie du substrat. La source est remarquable en ce que les bâtonnets sont répartis en une pluralité de groupes, chaque groupe étant configuré pour être alimenté en électricité de manière sélective.
La source peut de préférence comprendre des moyens de gestion configurés pour mettre en œuvre le procédé conforme à l'invention.
De préférence, la source peut comprendre des moyens de mesure de la tension disponible VIN reliés de manière fonctionnelle aux moyens de gestion. Les moyens de gestion peuvent de préférence comprendre un circuit électronique et/ou un élément microcontrôleur.
Le substrat de la source peut de manière préférée être en Silicium. De préférence, les moyens de gestion peuvent être intégrés dans le substrat.
Les moyens de mesure de la tension disponible VIN peuvent de préférence être intégrés dans le substrat de la source. La source lumineuse peut de préférence comprendre un régulateur de courant, notamment linéaire, intégré dans le substrat.
L'invention a également pour objet un module lumineux comprenant au moins une source lumineuse apte à émettre des rayons lumineux et un dispositif optique apte à recevoir les rayons lumineux et à produire un faisceau lumineux. Le module est remarquable en ce que la ou les sources lumineuses sont conformes à l'invention.
Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent d'adapter les besoins de tension d'une source lumineuse à diodes électroluminescentes sous forme de nano- ou micro-fils de manière dynamique en fonction de la tension d'alimentation disponible. Ceci est particulièrement vrai dans le contexte d'un véhicule automobile, dans lequel le niveau de tension disponible est variable dans le temps. Le procédé proposé permet de reconfigurer l'interconnexion entre différents groupes de fils semi-conducteurs de manière dynamique en choisissant parmi une pluralité de configurations prédéterminées. L'utilisation d'une source à micro- ou nano-fils semi-conducteurs permet notamment d'utiliser un grand nombre de groupes, ce qui donne lieu à un grand nombre de configurations prédéterminées de la source lumineuse. En plus, lorsque le substrat de la source est en silicium, le circuit électronique implémentant les moyens de gestion peut être directement implanté sur le substrat de la source. L'invention propose donc un composant unique qui adapte sa tension directe de manière automatique. Ces avantages sont réalisés sans modifier les moyens de pilotage de l'alimentation de la source et sans prévoir l'ajout de convertisseurs de tension par rapport à des architectures connues.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels :
- la figure 1 est une représentation d'une source lumineuse telle qu'elle intervient dans un mode de réalisation préférentiel de la présente invention ; - la figure 2 montre de manière schématique les groupes de fils semiconducteurs d'une source lumineuse selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention ; - la figure 3 montre de manière schématique une configuration possible des groupes montrés par la figure 2, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention ;
- la figure 4 montre de manière schématique une configuration possible des groupes montrés par la figure 2, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention ;
- la figure 5 montre de manière schématique une configuration possible des groupes montrés par la figure 2, selon un mode de réalisation préférentiel 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 exemplaire et non limitatif.
La figure 1 illustre une source lumineuse électroluminescente 001 selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre le principe de base de la source lumineuse. La source lumineuse 001 comprend un substrat 010 sur lequel sont disposées une série de diodes ou bâtonnets à électroluminescence sous forme de fils 020 faisant saillie du substrat. Le cœur 022 de chaque bâtonnet 020 est en matériau semi-conducteur du type n c'est-à-dire dopé en électrons, alors que l'enveloppe 024 est en matériau semi-conducteur du type p c'est-à-dire dopé en trous. Une zone de recombinaison 026 est prévue entre les matériaux semiconducteurs du type n et du type p. Il est toutefois envisageable d'inverser les matériaux semi-conducteurs en fonction notamment de la technologie choisie.
Le substrat est avantageusement en silicium et les bâtonnets ont un diamètre de moins d'un micron. En variante, le substrat comprend une couche de matériau semi-conducteur dopé en trous et les fils ont un diamètre compris entre 100 et 500 nm. Le matériau semi-conducteur dopé en électrons et en trous formant les diodes peut avantageusement être du nitrure de gallium (GaN) ou du nitrure de gallium- indium (InGaN). La hauteur d'un bâtonnet est typiquement comprise entre 1 et 10 micromètres, tandis que la plus grande dimension de la face terminale est inférieure à 2 micromètres. Selon un mode de réalisation préféré, les bâtonnets sont agencés en matrice selon une disposition régulière. La distance entre deux bâtonnets est constante et égale à au moins 10 micromètres. Les bâtonnets peuvent être disposés en quinconce. L'aire de la surface éclairante d'une telle source lumineuse est d'au plus 8 mm2. La source est capable de réaliser une luminance d'au moins 60 Cd/mm2.
En référence à la figure 1 , le substrat 010 comprend une couche principale 030, avantageusement en silicium, une première électrode ou cathode 040 disposée sur la face de la couche principale qui est opposée aux bâtonnets 020, et une deuxième électrode ou anode 050 disposée sur la face comprenant les bâtonnets électroluminescents 020. L'anode 050 est en contact avec le matériau semiconducteur du type p formant les enveloppes 024 des bâtonnets 020 et s'étendant sur la face correspondante du substrat 010 de manière à former une couche conductrice entre lesdites enveloppes 024 et l'anode 050. Les cœurs ou noyaux 022 des diodes sont quant à eux en contact avec la couche principale semi- conductrice 030 et ainsi en contact électrique avec la cathode 040.
Lors de l'application d'une tension électrique entre l'anode et la cathode, des électrons du matériau semi-conducteur du type n se recombinent avec des trous du matériau semi-conducteur du type p et émettent des photons. La plupart des recombinaisons sont radiatives. La face émettrice des bâtonnets est la zone p car elle est la plus radiative.
Conformément à l'invention, la source lumineuse 2 comprend plusieurs groupes de bâtonnets électroluminescents reliés à des anodes différentes. Chaque groupe peut ainsi être alimenté électriquement indépendamment de l'autre ou des autres. Les bâtonnets de chaque groupe sont avantageusement tous du même type, c'est-à- dire émettant dans le même spectre. Les groupes sont avantageusement identiques et représentent une tension directe commune. De préférence, chaque groupe comprend donc sensiblement le même nombre de bâtonnets.
La figure 2 montre de manière schématique une vue de face d'une source lumineuse 101 comprenant des bâtonnets électroluminescents 120 faisant saillie d'un substrat 1 10. Les diodes ou bâtonnets sont réparties en une pluralité de groupes identiques 161 -1 69. De manière exemplaire, les groupes sont montrés sous formes de carrés de dimensions identiques. D'autres dispositions et/ou géométries des groupes sont réalisables sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. La multitude de bâtonnets 1 20 présents sur un composant, , permet notamment de prévoir une pluralité de groupes allant au-delà des neufs groupes montrés dans cet exemple. De manière avantageuse, les fils 1 20 sont regroupés en groupes de manière à ce que chaque groupe présente une tension directe VFG égale. Cependant, tant que la tension directe spécifique de chacun des groupes est connue, ceci ne pose pas une contrainte.
Le procédé de gestion est décrit en référence à la source 1 01 de la figure 2. Les moyens de gestion non-illustrés de la source 1 01 sont aptes à reconfigurer de manière dynamique le branchement électrique relatif des différents groupes 161 - 1 69. Notamment, les moyens de gestion sont configurés pour adapter le nombre de groupes alimentés en série, ce qui a un impact direct sur la tension directe du branchement en série. En supposant de manière purement exemplaire que chacun des groupes 1 61 -1 69 se distingue par une tension directe égale VFG = 1 .5 V, la tension directe d'une branche d'un circuit électronique comprenant exclusivement N groupes est égale à N-VFG = N- 1 .5 V. Le nombre de branches en parallèle n'a évidemment pas d'impact sur la tension directe des branches. Afin de garantir que les groupes d'une branche puissent émettre des rayons lumineux, les moyens de gestion sont configurés afin de choisir le nombre de groupes N alimentés en série tel que N-VFG≤ VIN et (N+1 )-VFG) > V|N, VN représentant la tension disponible à un instant donné. Des moyens de mesure de la tension disponible VIN peuvent être réalisés par un circuit électronique
Une implémentation d'un circuit électronique réalisant de tels moyens de gestion est à la portée de l'homme du métier en se basant sur la fonctionnalité décrite dans le cadre de la présente description. Par exemple, l'anode de chaque groupe est connectée à une pluralité de transistors, chacun étant connecté à une cathode d'un autre groupe. La cathode de chaque groupe est connectée à une pluralité de transistors, chacun étant connecté à une anode d'un autre groupe de sorte à interconnecter tous les groupes entre eux et à pouvoir reconfigurer le branchement respectif des groupes entre eux par activation ou désactivation de chacun des transistors.
Les moyens de gestion et de mesure de la tension disponible peuvent notamment être implantés par un circuit impliquant des interrupteurs, transistors ou d'autres composants électroniques, ou par l'intermédiaire d'un élément microcontrôleur programmable en soi connu dans l'art.
Des configurations exemplaires de branchement des groupes de diodes 161 -169 sont montrées par les figures 3 à 5. Chaque groupe de diodes 161 -1 69 est représenté par le symbole d'une seule diode électroluminescente afin de garantir la clarté des schémas. L'homme du métier saura adapter les configurations selon l'application concrète visée, selon les spécificités des groupes de sources électroluminescentes disponibles et la tension directe ciblée. L'adaptation de ces paramètres est à la portée de l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention.
La première configuration d'alimentation exemplaire des groupes 1 61 -1 69 est montrée par la figure 3. Les moyens de mesure indiquent que la tension électrique disponible est de 6 V. Afin de pouvoir illuminer tous les groupes en utilisant ce niveau de tension, les moyens de gestion configurent les groupes en trois branches parallèles, chaque branche comprenant un montage en série de trois groupes. La tension directe de chaque branche est donc égale à 4,5 V. La figure 4 montre une configuration alternative des groupes 1 61 -1 69 alors que la tension électrique disponible est de 6 V. Cet exemple illustre les possibilités d'applications diverses du procédé selon l'invention. Une première branche comprend un montage de quatre groupes 1 61 -1 64 de diodes en série, correspondant à une première tension directe VFi égale à 6V. Une deuxième branche comprend un montage en série des cinq groupes 1 65-1 69 de diodes. La tension directe de la deuxième branche correspond à VF2, elle est égale à 7,5 V. Comme les deux branches sont montées en parallèle, la tension disponible VIN est appliquée simultanément aux bornes des deux branches. Comme VFi = VIN, les groupes 161 -1 64 émettent des rayons lumineux. Cependant, comme VF2 > VIN, les groupes 165-169 n'émettent pas de rayons lumineux. Le procédé de gestion est donc capable d'éteindre de manière sélective une ou plusieurs branches de groupes de diodes, en choisissant un branchement résultant dans une tension directe supérieure à la tension d'alimentation disponible. Le procédé implémente donc de manière indirecte un interrupteur, sans pour autant avoir recours au court- circuitage de diodes, mais en utilisant les caractéristiques semi-conductrices de celles-ci. Les applications de cette variante de l'invention sont diverses, et peuvent par exemple comprendre la provision d'un composant de source lumineuse apte à réaliser un feu défilant. Dans un tel exemple, la source lumineuse alimente de manière sélective et séquentielle des groupes de diodes différents moyennant leurs branchements respectifs. D'autres configurations seront à la portée de l'homme du métier, dépendant de l'application visée, et sans sortir du cadre de la présente invention. Dans la configuration montrée par la figure 5, la tension disponible est de V|N= 14 V. En vue de l'émission de rayons lumineux par tous les groupes de diodes ou bâtonnets électroluminescents 161 -169, ceux-ci sont tous, à titre exemplaire, alimentés en série. Ce branchement correspond à une tension directe de 13,5 V. Le substrat de la source 101 , duquel les fils semi-conducteurs font saillie, peut avantageusement être en silicium. Dans ce cas, les composants électroniques qui réalisent les moyens de gestion et/ou les moyens de mesure de la tension disponible, qui viennent d'être décrits, peuvent avantageusement être implantés directement dans ou sur le substrat de la source lumineuse. La source résultante gère donc de manière automatique sa tension directe en fonction de la tension d'alimentation disponible. De manière alternative, les moyens de gestion peuvent être réalisés sur un circuit imprimé ou substrat déporté par rapport au substrat de la source lumineuse ou rattaché à celui-ci sous forme d'un package à substrats multiples.

Claims

Revendications
1 . Procédé de gestion de tension directe VF d'une source lumineuse (001 , 101 ) à à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques (020, 120) faisant saillie d'un substrat (010, 1 10) et répartis en une pluralité de groupes (161 - 169), caractérisé en ce que, en fonction d'une tension électrique disponible VIN, des moyens de gestion choisissent à chaque instant le nombre de groupes alimentés en série.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les groupes (161 - 169) ont une tension directe VFG égale.
3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le nombre de groupes N alimentés en série est tel que N -VFG ≤ VIN et
Figure imgf000013_0001
4. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de gestion sont aptes à éviter de manière sélective l'émission de lumière de M des groupes alimentés en série, en choisissant M tel que
Figure imgf000013_0002
5. Source lumineuse (001 , 101 ) à semi-conducteur, comprenant :
- un substrat (010, 1 10);
- une pluralité de bâtonnets électroluminescents (020, 120) de dimensions submillimétriques faisant saillie du substrat ; caractérisée en ce que les bâtonnets sont répartis en une pluralité de groupes (161 -169), chaque groupe étant configuré pour être alimenté en électricité de manière sélective.
6. Source lumineuse selon la revendication 5, caractérisée en ce que la source comprend des moyens de gestion configurés pour mettre en œuvre le procédé selon une des revendications 1 à 4.
7. Source lumineuse selon une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que la source comprend des moyens de mesure de la tension disponible V|N reliés de manière fonctionnelle aux moyens de gestion.
8. Source lumineuse selon une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que les moyens de gestion comprennent un circuit électronique et/ou un élément microcontrôleur.
9. Source lumineuse selon une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le substrat est en Silicium.
10. Source lumineuse selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de gestion sont intégrés dans le substrat.
1 1 . Source lumineuse selon une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que les moyens de mesure de la tension disponible V|N sont intégrés dans le substrat.
12. Source lumineuse selon l'une des revendications 5 à 1 1 , caractérisée en ce qu'elle comprend un régulateur de courant, notamment linéaire, intégré dans le substrat.
13. Module lumineux comprenant :
au moins une source lumineuse (001 , 101 ) apte à émettre des rayons lumineux ;
un dispositif optique apte à recevoir les rayons lumineux et à produire un faisceau lumineux ;
caractérisé en ce que la ou les sources lumineuses sont conformes à une des revendications 5 à 12.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110583099A (zh) * 2017-04-28 2019-12-17 法雷奥照明公司 用于控制限定至少两个不同发光区的半导体光源内的电流的方法和系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6129439A (en) * 1993-11-05 2000-10-10 Alliedsignal Inc. Illumination system employing an array of multi-faceted microprisms
US6331915B1 (en) * 2000-06-13 2001-12-18 Kenneth J. Myers Lighting element including light emitting diodes, microprism sheet, reflector, and diffusing agent
JP2004062093A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Canon Inc 投写型表示装置
JP2007080576A (ja) * 2005-09-12 2007-03-29 Seiko Epson Corp エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法
US20120056231A1 (en) * 2009-05-08 2012-03-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electroluminescent device
US20140217355A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-07 Rensselaer Polytechnic Institute Semiconductor light emitting device
US20150188094A1 (en) * 2012-09-25 2015-07-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Organic electroluminescent element and light emitting device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6129439A (en) * 1993-11-05 2000-10-10 Alliedsignal Inc. Illumination system employing an array of multi-faceted microprisms
US6331915B1 (en) * 2000-06-13 2001-12-18 Kenneth J. Myers Lighting element including light emitting diodes, microprism sheet, reflector, and diffusing agent
JP2004062093A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Canon Inc 投写型表示装置
JP2007080576A (ja) * 2005-09-12 2007-03-29 Seiko Epson Corp エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法
US20120056231A1 (en) * 2009-05-08 2012-03-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electroluminescent device
US20150188094A1 (en) * 2012-09-25 2015-07-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Organic electroluminescent element and light emitting device
US20140217355A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-07 Rensselaer Polytechnic Institute Semiconductor light emitting device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110583099A (zh) * 2017-04-28 2019-12-17 法雷奥照明公司 用于控制限定至少两个不同发光区的半导体光源内的电流的方法和系统
CN110583099B (zh) * 2017-04-28 2022-11-11 法雷奥照明公司 用于控制限定至少两个不同发光区的半导体光源内的电流的方法和系统

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