WO2018007386A1 - Dispositif d'eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2018007386A1
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light source
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light
substrate
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Pierre Albou
Gilles LE-CALVEZ
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Valeo Vision
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Definitions

  • the invention relates to the field of lighting and / or signaling, especially for motor vehicles. It relates more particularly to a light source and a light device, for lighting and / or signaling of a motor vehicle, and comprising such a light source and optical shaping light rays emitted by this source.
  • Such projectors conventionally include a housing housing one or more optical modules generating light beams that are projected out of the housing.
  • An optical module for an automobile headlamp generally comprises at least one light source and optical elements, such as reflectors and / or light guides, directing the light produced by the light source (s) towards the transparent wall through which are projected the light beams generated by the optical module.
  • the light source (s) is (are) selectively activatable by control means according to the lighting and / or signaling needs of the vehicle.
  • the light source (s) and the associated optical system are configured to perform vehicle lighting and / or signaling functions, most of which are regulated. In the context of the present invention, it is more specifically, but not exclusively, to take into account the lighting function Code, Route, the stop light function, the lantern function and the daytime lighting function.
  • the “Code” mode provides more limited road illumination, but still offers good visibility, without dazzling other road users, while the “Road” mode brightly illuminates the road far ahead of the vehicle.
  • a motor vehicle is equipped both at the rear and at the front of lantern-type beam generator projectors.
  • the color of the light beams projected by the lanterns is predefined in accordance with the regulations, and the light source produces for this purpose a light of determined color, substantially red color at the back and white at the front.
  • daytime running light a motor vehicle is equipped at the front with daylight-generating lights, also known under the name DRL. according to the acronym "Daytime Running Light".
  • the daytime running light function is to signal the vehicle in conditions of luminosity assimilated to daylight.
  • the activation of a daytime running light is effected by an automatic control means, so that the daytime running light is permanently illuminated as soon as Code or Road lighting lamps equipping the vehicle are extinguished.
  • the daytime running lights shall be extinguished when the direction indicator lamps are switched on so as to make the direction indicator lamps more visible.
  • the color of the light beams projected by the daytime running lights is predefined in accordance with the regulations, and the light source produces for this purpose a specific color light, in particular a white color.
  • a vehicle can be declined in several ranges and that an entry-level vehicle may have only a reduced number of lighting and / or signaling functions in the same projector compared to a vehicle. high-end vehicle.
  • This variety offered to the user presents for the car manufacturer and the equipment manufacturer of lighting projectors and / or signaling significant manufacturing costs since different types of projectors must be provided.
  • Light sources are more frequently constituted by light-emitting diodes, in particular for advantages of space and autonomy compared to conventional light sources.
  • the use of light-emitting diodes in light modules has also enabled market players (car manufacturer and lighting designer) to bring a creative touch to the design of these devices, in particular through the use of a light source.
  • their application in the context described above does not allow to create, for the external observer, a visual effect according to which the different functions are performed by the same light source, since it would be necessary to provide a light-emitting diode for each of the lighting functions, and since these different diodes are spaced from each other.
  • the separation between the two emitters is not negligible, this separation may for example represent 8 to 12% of the size of the chip, which can result in an angular separation between the beams produced by the same projector. It would be appropriate to request with the use of very 'mixing' optics, for example elliptic collectors and / or light guides, that is to say optical elements which strongly modify the light rays emitted by the light sources for mixing them, so that the light range generated by each of the zones is alone perceived as continuous.
  • the subject of the invention is a semiconductor light source comprising at least one substrate and a plurality of electroluminescent rods of submillimetric dimensions which extend from a first face of the substrate, said electroluminescent rods being arranged in several groups whose selective activation allows the realization of a plurality of light beams. At least two groups of rods are electrically connected to each other by an irreversibly modifiable conductive bridge, so that the irreversible modification of this conductive bridge irreversibly changes the electrical dependence of the two groups relative to each other.
  • a conductive bridge is arranged between two selectively activatable groups with an initial state which allows or forbids the electrical connection between these two groups.
  • the electrical connection is allowed, that is to say that the conducting bridge is in an active state, the two groups are no longer selectively activatable, that is to say that the activation of one leads to activation of the other.
  • the conducting bridge is in a passive state, no electrical connection is allowed between the two groups and they are now selectively activatable independently of each other.
  • the conducting bridge is particular in that it can change once state, to pass either from its original active state to a passive state in which it participates in the independence of the groups of rods and therefore to the realization of a complex light beam, from its original passive state to an active state in which it participates in grouping the rods into an activatable assembly simultaneously.
  • the electroluminescent rods are distributed in a plurality of groups of rods arranged in series and whose selective activation allows the realization of a plurality of light beams, it can be provided that said rod groups are connected in pairs by an irreversibly modifiable driver's bridge.
  • At least one group of rods can be connected to a plurality of groups of rods, respectively to each of the plurality of groups by means of an irreversibly modifiable conductive bridge.
  • several groups of rods arranged on one side of a demarcation line are interconnected by irreversibly modifiable conductive bridges, while a separate set of rods and independent said groups of sticks are arranged on the other side of the demarcation line.
  • the irreversibly modifiable conductive bridge or bridges consist of fusible devices, configured to jump beyond a current threshold value.
  • the fuses play their role of conductor between the groups of rods that they connect, so that the control in feeding of the rods of a first group allows the feeding of a second group connected by this fuse, while above this threshold value, the fuses jump so that the first and second groups of rods are electrically isolated and are activatable only selectively.
  • At least one fuse device may consist of a zinc and / or gold wire.
  • This wire may for example have a diameter of about 30 micrometers.
  • a simple initial connection, wire or bridging type known also under the name of "wire-bonding” is understood, it being understood that the "wire-bonding” consists of a wiring by wire, or bridge, welded between two connection pads provided for this purpose, here for each group of sticks to be connected. A sufficiently strong current is then applied, as an example of IA for the given wire diameter of 30 microns, which is sufficient to heat the wire thermally.
  • the irreversibly modifiable conductive bridge or bridges may consist of anti-fuse devices, configured to burn above a voltage threshold value. Below this threshold value, the anti-fuses participate in the isolation of the groups of rods between which they are arranged, so that the first and second groups of corresponding rods are selectively activatable, while above this value threshold, the anti-fusible grill so that the semiconductor becomes definitively conductive unitary rendering electrically the first and second groups of sticks.
  • they can be made on one or other of the faces of the substrate. In the case where the conductive bridges are made on the first surface of the substrate, projecting from which the electroluminescent rods extend, the face of the substrate opposite to this first face may carry a printed circuit board.
  • the semiconductor light source comprising a plurality of submillimeter-sized electroluminescent rods further comprises a layer of polymeric material in which the rods are at least partially embedded; this polymeric material may be based on silicone, it being understood that the polymer material is based on silicone since it comprises mainly silicone, for example at least 50% and in practice about 99%.
  • the layer of polymeric material may comprise a phosphor or a plurality of phosphors excited by the light generated by at least one of the plurality of rods.
  • phosphor or light converter, and for example a phosphor, the presence of at least one luminescent material designed to absorb at least a portion of at least one excitation light emitted by a light source and to convert to at least a portion of said excitation light absorbed into an emission light having a wavelength different from that of the excitation light.
  • This phosphor, or this plurality of phosphors may be at least partially embedded in the polymer or disposed on the surface of the layer of polymeric material.
  • the irreversibly modifiable conductive bridge or bridges are arranged on the upper face of the substrate, that is to say the face from which the electroluminescent rods extend, the layer of polymer material also participates in drowning these elements.
  • conductive bridges provided that they are placed in their final state, after modification or not, before being covered by the layer of polymeric material.
  • the set of electroluminescent rods can extend from the same substrate, and these rods can in particular be formed directly on this substrate. It can be provided that the substrate is based on silicon or silicon carbide. It is understood that the substrate is based on silicon since it comprises mainly silicon, for example at least 50% and in practice about 99%.
  • each characteristic can be taken alone or in combination with the others: each rod has a generally cylindrical shape, in particular of polygonal section; it can be expected that each rod has the same general shape, including a hexagonal shape;
  • the rods are each delimited by an end face and by a circumferential wall which extends along a longitudinal axis of the rod defining its height, the light being emitted at least from the circumferential wall; this light could also be emitted by the terminal face;
  • Each rod may have an end face which is substantially perpendicular to the circumferential wall, and in different variants, it can be provided that this end face is substantially flat or curved or pointed at its center;
  • the rods are arranged in two-dimensional matrix, that this matrix is regular, with a constant spacing between two successive rods of a given alignment, or that the rods are arranged in staggered rows; it is understood that in this case of two-dimensional matrix, the rods are considered arranged in rows;
  • the height of a stick is between 1 and 10 micrometers
  • the largest dimension of the end face is less than 2 micrometers
  • the distance separating two immediately adjacent rods is at least equal to 2 micrometers, and at most equal to 100 micrometers.
  • the invention also relates to a lighting and / or signaling device comprising a light source as described above, as well as an optical shaping of the rays emitted by the light source for emitting a light beam outside the device.
  • optical shaping means means for changing the direction of at least a portion of the light rays.
  • This shaping optics may consist of one or more reflectors, or one or more lenses and / or microlenses, potentially arranged in a network or even a combination of these two possibilities.
  • the shaping optics may be arranged to present a source focus not centered on the light source. This makes it possible in particular to emit an image that appears continuous, in direct imaging, without the need to provide a system to modify the source image before being issued.
  • the automotive field is applied to the technology of making the light-emitting zone by a forest of electroluminescent rods that is grown on a substrate, to produce a three-dimensional topology.
  • this three-dimensional topology has the advantage of multiplying the light emission surface with respect to the electroluminescent diodes known hitherto in the automobile field, namely substantially planar diodes. In this way, it is possible to provide at low cost a very bright white light.
  • the light source may comprise a plurality of rods electrically connected to form selectively addressable groups, each of said groups being configured to form a pixel of said light beam, the number and shape of said pixels may change after irreversible modification of the bridge or bridges conductors.
  • the device thus takes place in a projector before as well as in a rear light of a motor vehicle.
  • the invention also relates to a method of manufacturing the light source as presented above, in which different layers are stacked to form the substrate from which the light-emitting rods are grown, at least one end layer of the stack consisting of an electrical interconnection mask rods comprising one or more irreversibly modifiable conductive bridges, and during which, prior to the connection of a printed circuit board on a lower face of the substrate, turned opposite electroluminescent rods, an appropriate connector is applied to the interconnect mask to match at least one of said conductive bridges of the mask with a conductive element of the connector.
  • FIG. 1 is a sectional view of a lighting and / or signaling device according to the invention, in which light rays emitted by a semiconductor light source according to the invention have been illustrated in the direction a shaping optics;
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the semiconductor light source of FIG. 1, comprising a plurality of rods projecting from a substrate, and in which a row of electroluminescent sticks; and
  • Figure 3 is a bottom view of a light source according to one embodiment of the invention, wherein irreversibly modifiable conductive bridges are arranged between groups of rods on a lower face of the substrate.
  • a lighting and / or signaling device of a motor vehicle comprises a light source 1, in particular housed in a casing 2 closed by a lens 4 and which defines an internal receiving volume of this emitter device.
  • the light source is associated with an optical shaping of a portion of at least a portion of the light rays emitted by the semiconductor source.
  • the shaping optics change a direction of at least a portion of the light rays emitted by the source.
  • Light source 1 is a semiconductor source comprising electroluminescent rods of submillimetric dimensions, that is to say semiconductor sources in three dimensions as will be explained hereinafter, unlike conventional sources in two dimensions, assimilated to substantially flat sources because of their thickness of the order of a few nanometers while a light emitting rod source has a height at least equal to one micrometer.
  • the light source 1 comprises a plurality of electroluminescent rods 8 of submillimeter dimensions, which will be called thereafter electroluminescent rods. These electroluminescent rods 8 originate on the same substrate 10. Each electroluminescent rod extends perpendicularly, or substantially perpendicularly, projecting from the substrate, here made of silicon, other materials such as silicon carbide that can be used without leaving context of the invention.
  • the growth of the rods is carried out using gallium nitride (GaN), but it will be understood that other materials could be used without departing from the context of the invention, and in particular the electroluminescent rods could be made from an alloy of aluminum nitride and gallium (AlGaN), or from an alloy of aluminum, indium and gallium nitride (AllnGaN).
  • GaN gallium nitride
  • AlGaN aluminum nitride and gallium
  • AllnGaN alloy of aluminum, indium and gallium nitride
  • the substrate 10 has a lower face 12, to which a first electrode 14 is connected, and an upper face 16, projecting from which the electroluminescent rods 8 extend and to which a second electrode 18 is attached.
  • Different layers of materials are superimposed on both sides of the substrate, in particular after the growth of electroluminescent rods from the substrate obtained here by an ascending approach.
  • This layer is etched so as to connect the rods together, the ignition of these rods can then be controlled simultaneously by a control module not shown here. It can be provided that at least two electroluminescent rods or at least two groups of electroluminescent rods of the semiconductor light source 1 are arranged to be lit separately by means of an ignition control system. .
  • the submillimetric electroluminescent rods extend from the substrate and comprise, as can be seen in FIG. 4, each a core 19 made of gallium nitride, around which are disposed quantum wells 20 formed by a radial superposition of layers of different materials, here gallium nitride and gallium-indium nitride, and a shell 21 surrounding the quantum wells also made of gallium nitride.
  • Each rod extends along a longitudinal axis 22 defining its height, the base of each rod being disposed in a plane 24 of the upper face 16 of the substrate 10.
  • the electroluminescent rods 8 of the semiconductor light source advantageously have the same shape. These rods are each delimited by an end face 26 and a circumferential wall 28 which extends along the longitudinal axis. When the electroluminescent rods are doped and polarized, the resultant light output from the semiconductor source is emitted primarily from the circumferential wall 28, it being understood that radii may be provided At least a small amount of light also emerges from the end face 26. As a result, each rod acts as a single light-emitting diode and the density of the electroluminescent rods 8 improves the light output of this semiconductor source.
  • This circumferential wall 28 extends along the longitudinal axis 22 from the substrate 10 to the end face 26, the distance from the end face 26 to the upper face 16 of the substrate, from which the electroluminescent rods 8 originate. , defining the height of each stick.
  • the height of an electroluminescent rod 8 is between 1 and 10 micrometers, while it is expected that the greater transverse dimension of the end face, perpendicular to the longitudinal axis 22 of the electroluminescent rod concerned, less than 2 micrometers.
  • a semiconductor light source comprising electroluminescent rods of a light source of substantially flat diode sources as used previously. It is understood that during the formation of the rods 8, the height can be changed from one light source to another, so as to increase the luminance of the semiconductor light source when the height is increased.
  • the height of the rods may also be modified within a single light source, so that one group of rods may have a height, or heights, different from another group of rods, both groups being the semiconductor light source comprising electroluminescent rods of submillimeter dimensions.
  • the shape of the electroluminescent rods 8 may also vary from one device to another, in particular on the section of the rods and on the shape of the end face 26.
  • FIG. 2 illustrates electroluminescent rods having a generally cylindrical shape. , and in particular of polygonal section, here more particularly hexagonal. It is understood that it is important that light can be emitted through the circumferential wall, that it has a polygonal or circular shape for example.
  • the end face 26 may have a substantially flat shape and perpendicular to the circumferential wall, so that it extends substantially parallel to the upper face 16 of the substrate 10, as shown in FIG. 2, or although it may have a domed or pointed form in its center, so as to multiply the directions of emission of light exiting this end face.
  • the electroluminescent rods 8 are arranged in a two-dimensional matrix. This arrangement could be such that the electroluminescent rods are arranged in staggered rows.
  • the invention covers other distributions of the rods, including rod densities which can be variable from one light source to another, and which can be variable in different areas of the same light source.
  • the number of electroluminescent rods 8 projecting from the substrate 10 may vary from one device to the other, in particular to increase the light density of the light source, but it is agreed that a separation distance, that is to say a distance measured between two longitudinal axes of adjacent electroluminescent rods, must be at a minimum. equal to 2 micrometers, so that the light emitted by the circumferential wall 28 of each electroluminescent rod 8 can exit the matrix of rods. Furthermore, it is expected that these separation distances are not greater than 100 micrometers.
  • the light source 1 may further comprise a layer, not shown here, of a polymer material in which electroluminescent rods 8 are at least partially embedded.
  • the layer of polymeric material can thus extend over the entire extent of the substrate or only around a given group of electroluminescent rods by protecting the electroluminescent rods 8 without hindering the scattering of light rays.
  • wavelength converting means and for example phosphors, capable of absorbing at least a portion of the rays emitted by one of the rods and to be converted at least a portion of said excitation light absorbed into an emission light having a wavelength different from that of the excitation light. It can be provided without distinction whether the wavelength conversion means are embedded in the mass of the polymeric material, or that they are arranged on the surface of the layer of this polymeric material.
  • the light source 1 here comprises a rectangular shape, but it will be understood that it can present without departing from the context of the invention other general shapes, and in particular a form of parallelogram.
  • the shaping optics 6 consist of a lens 30 which deflects the rays emitted by the light source arranged at focus object of the lens to form a beam to infinity regulatory, that is to say, which respects the photometric grid of a particular beam of lighting and / or signaling.
  • a collector 32 may be provided between the light source 1 and the lens 30 to deflect the rays towards the lens, it being understood that the three-dimensional shape of the semiconductor light source according to the invention generates emissions. of light rays in different directions.
  • FIG. 3 illustrates an example of an interconnection mask that makes it possible to selectively drive a plurality of groups of rods distributed on either side of a demarcation line 36 in the following manner: a first group 38 electroluminescent rods for performing a low beam function and a second group 40 of rods for performing a complementary light function at low beam to form a traffic light, the second group being arranged in a plurality of subgroups 40a, .., n, here five in number, arranged in series along the demarcation line 36.
  • the demarcation line can be obtained by the physical realization of a wall projecting from the substrate, but it is first of all carried out by the determined wiring of a particular electroluminescent rod 8 between them.
  • the first group 38 and the second group 40 of rods, arranged on one side and the other of the demarcation line 36, are defined in particular by a separate electrical connection, which allows selective control of the first group of rods relative to each other.
  • the subgroups of sticks of the second group can be selectively activatable between them, i.e. sticks of the second group can be controlled independently of other sticks of the second group.
  • a plurality of rod groups or subgroups are formed, and at least one conductive bridge is arranged between two of these groups or subgroups, so that it can be modified the electrical connection between them with respect to the standard state of the light source, that is to say so as to make electrically dependent groups or subgroups while originally isolated electrically by the presence of an anti-fuse, or conversely so as to make electrically independent groups or subgroups while they are originally electrically connected by the presence of a fuse.
  • the change of state of a conducting bridge irreversibly modifies the electrical dependence with respect to each other of the two groups connected by this bridge.
  • conductive bridges 42 which connect two successive and directly adjacent subgroups of rods as well as a conductive bridge 42 'which connects two subgroups that are not directly neighbors.
  • a subgroup 40e is electrically connected to several subgroups of rods 40c, 40d, respectively to each of these subgroups via an irreversibly modifiable conductive bridge.
  • Irreversibly modifiable conductive bridges here consist of fusible devices, configured to jump beyond a current threshold value. In their original state, their function is to let the current pass between two groups or subgroups that they connect electrically, so as to group the different rods so that they can be activated together. This is particularly useful in the case of entry-level vehicles, where fewer lighting and / or signaling features are available. The wiring is then simplified with a power cable serving all the rods.
  • this light source When this light source is to be used for a high-end vehicle, where each of the features available through the cutting electroluminescent rods must be able to be implemented independently of others, it seeks to recreate the cutting rods by blowing the fuses. The groups or subgroups of rods connected by the fuse then become electrically independent of one another and these groups or subgroups must then be selectively activated by appropriate wiring.
  • At least one fuse device consists of a metal wire, zinc type and / or gold type, it being understood that this wire has a diameter of about 30 microns.
  • These fusible devices are made on the first face of the substrate, namely the face from which the electroluminescent rods extend, while the opposite face of the substrate carries a printed circuit board.
  • the lighting and / or signaling device comprises means for calculating an appropriate control command of ignition rods, and control means configured to format and transmit the control instructions to the different rods to control.
  • the calculation means are configured to generate a control instruction in response to information relating in particular to the environment around the vehicle, and for example relating to the traffic conditions and the presence of a vehicle not to dazzle in front of the vehicle, or for example relating to the weather conditions and the presence of rain which encourages the concentration of the projected beam closer to the vehicle.
  • the light source manufactured in a standard way may comprise a plurality of subgroups that may be selectively activatable, that is to say to allow a multi-function light beam, in a high-end version, while or part of these subgroups being interconnected in a low-end version, so as to simplify the control instructions and the number of electrical wires required for connection.
  • the irreversibly modifiable conductive bridge or bridges consist of anti-fuse devices, configured to burn above a voltage threshold value.
  • their function is to block the current between two groups or subgroups that they link, so as to impose a selective activation if such a source is applied as is in a state. motor vehicle.
  • this light source in an entry-level vehicle, without selective activation of the rods, it seeks to cancel the effect of the initial cutting rods by making active anti-fuse.
  • these anti-fusibles consist of semiconductor components that are made permanently electrically conductive by the application of a high voltage to burn these components. The groups or subgroup of rods connected by the fuse then become electrically connected to each other and these groups or subgroups can then be activated simultaneously, by simplified wiring.
  • a standard light source which can be used before irreversible transformation, is produced for any type of vehicle, that is to say here for a particular vehicle equipped with any type of vehicle. lighting and / or signaling.
  • the standard light source is obtained by stacking different layers on top of one another to form the substrate from which the light emitting rods are grown.
  • an end layer of the stack is formed with an electrical interconnection mask of the rods.
  • This interconnection mask consists of a determined network of electrical connections separating into different sets, groups or subgroups, the electroluminescent rods protruding from the substrate.
  • the rods are distributed in as many sets as necessary to perform each of the lighting and / or signaling functions.
  • a demarcation line is defined and the rods of a first group arranged on one side of this demarcation line and the rods of a second group arranged on the other side are distinctly connected.
  • One or more irreversibly modifiable conductive bridges are then available between at least two groups or subgroups of rods.
  • this interconnect mask fusible or anti-fusible devices it is possible to put on this interconnect mask fusible or anti-fusible devices, and the choice of this or that type of device on the standard light source may be a function of the number of entry-level vehicle or the top of range provided for this type of vehicle.
  • the bridges can be irreversibly modified from the opposite face by locally increasing the temperature in the areas overhanging by the conductive bridges to be modified.
  • the irreversible modification may also, as a non-exhaustive variant, be carried out from the first face of the substrate, before the deposition of the protective layer of the rods.
  • the conductive bridges are made so as to prevent the electrical connection between the groups or sub-groups. groups that they connect. If these conductive bridges consist of anti-fuse devices, that is to say devices that in their original state do not allow this electrical connection, they are left in their original state. If on the other hand these conductive bridges consist of fusible devices, that is to say devices that in their original state allow this electrical connection, it is a supercharging current, with a current flowing through the fuse or fuses that one wishes to see jumping which is higher than a determined threshold value. The fusible devices then take a final state, irreversible, which prohibits the electrical connection. In each of these cases, when the conductive bridges are in their desired final state, the electrical supply wires are connected for each of the selectively activatable rod assemblies.
  • these conductive bridges consist of fusible devices, that is to say devices that in their original state allow this electrical connection, they are left in their original state.
  • the electrical supply wires are connected to each of the sets of selectively activatable rods, it being understood that the reduced number of these independent assemblies makes it possible to limit the number of supply wires to provide.
  • the additional step of irreversibly modifying the state of the conductive bridges is performed by applying to the interconnection mask d a connector suitable for matching at least one of said conductive bridges of the mask with a conductive member of the connector.
  • This conductive element is overheated and leads to the disintegration of the fuse device or the transformation of the anti-fuse device.
  • This irreversible modification step is performed prior to the connection of a printed circuit board on a lower face of the substrate, turned away from the electroluminescent rods.
  • the standard light source is sufficiently advanced in its original arrangement so that subsequent steps to adapt to a particular vehicle range are limited and simplified.

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Abstract

Une source de lumière (1) à semi-conducteur comprend au moins un substrat (10) et une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques qui s'étendent depuis une première face (16) du substrat, lesdits bâtonnets électroluminescents étant agencés en plusieurs groupes dont l'activation sélective permet la réalisation d'une pluralité de faisceaux lumineux. Selon l'invention, au moins deux groupes (40a,...40n) de bâtonnets sont reliés électriquement entre eux par un pont conducteur (42, 42') modifiable irréversiblement, de sorte que la modification irréversible de ce pont conducteur modifie irréversiblement la dépendance électrique des deux groupes l'un par rapport à l'autre.

Description

DISPOSITIF D'ECLAIRAGE ET/OU DE SIGNALISATION POUR
VEHICULE AUTOMOBILE
L'invention a trait au domaine de l'éclairage et/ou de la signalisation, notamment pour véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement une source de lumière et un dispositif lumineux, pour l'éclairage et/ou la signalisation d'un véhicule automobile, et comprenant une telle source de lumière et une optique de mise en forme des rayons lumineux émis par cette source.
Les véhicules automobiles sont équipés de divers projecteurs générant des faisceaux lumineux dédiés à des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation spécifiques. De tels projecteurs comprennent classiquement un boîtier logeant un ou plusieurs modules optiques générateurs des faisceaux lumineux qui sont projetés hors du boîtier.
Un module optique pour projecteur automobile comprend dans sa généralité au moins une source lumineuse et des organes optiques, tels que des réflecteurs et/ou des guides de lumière, dirigeant la lumière produite par la (les) source (s) lumineuse(s) vers la paroi transparente à travers laquelle sont projetés les faisceaux lumineux générés par le module optique. La (les) source(s) lumineuse(s) est (sont) sélectivement activable(s) par des moyens de commande selon les besoins d'éclairage et/ou de signalisation du véhicule. La (les) source(s) lumineuse(s) et le système optique associé sont configurés pour réaliser des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation du véhicule, pour la plupart réglementées. Dans le cadre de la présente invention, il est plus spécifiquement, mais non exclusivement, à prendre en considération la fonction d'éclairage Code, Route, la fonction de feu stop, la fonction de lanterne et la fonction d'éclairage diurne.
Le mode « Code » procure un éclairage plus limité de la route, mais offrant néanmoins une bonne visibilité, sans éblouir les autres usagers de la route, tandis que le mode « Route » permet d'éclairer fortement la route loin devant le véhicule.
Concernant la fonction de lanterne, un véhicule automobile est équipé aussi bien à l'arrière qu'à l'avant de projecteurs générateurs de faisceaux de type lanterne. La couleur des faisceaux lumineux projetés par les lanternes est prédéfinie conformément à la réglementation, et la source lumineuse produit à cet effet une lumière de couleur déterminée, couleur sensiblement rouge à l'arrière et blanche à l'avant.
Concernant la fonction d'éclairage diurne, un véhicule automobile est équipé à l'avant de projecteurs générateurs de feux diurnes, connus également sous la dénomination DRL d'après l'acronyme anglais « Daytime Running Light ». La fonction d'éclairage diurne est de signaler le véhicule dans des conditions de luminosité assimilées au plein jour. L'activation d'un feu diurne est opérée par un moyen automatique de commande, de sorte que le feu diurne est allumé en permanence dès lors que des feux d'éclairage Code ou Route équipant le véhicule sont éteints. En outre, les feux diurnes doivent être éteints lorsque les feux indicateurs de direction sont allumés, de manière à rendre plus visible les feux indicateurs de direction. La couleur des faisceaux lumineux projetés par les feux diurnes est prédéfinie conformément à la réglementation, et la source lumineuse produit à cet effet une lumière de couleur déterminée, couleur blanche notamment.
Dans ce contexte, il est apparu opportun d'intégrer dans un même projecteur différentes fonctions d'éclairage et/ou de signalisation telle qu'elles viennent d'être décrites. En effet, de telles dispositions permettent d'améliorer l'esthétique du véhicule en limitant l'encombrement de la face avant du véhicule par un cumul de projecteurs respectivement affectés des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation spécifiques.
11 convient de noter qu'un véhicule peut être décliné en plusieurs gammes et qu'un véhicule d'entrée de gamme peut ne présenter qu'un nombre réduit de fonctions d'éclairage et/ou de signalisation dans un même projecteur par rapport à un véhicule haut de gamme. Cette variété offerte à l'utilisateur présente pour le constructeur automobile et pour l'équipementier concepteur de projecteurs d'éclairage et/ou de signalisation des coûts de fabrication importants puisque différents types de projecteurs doivent être prévus.
Les sources de lumière sont de plus en plus fréquemment constituées par des diodes électroluminescentes, notamment pour des avantages d'encombrement et d'autonomie par rapport à des sources de lumière classiques. L'utilisation de diodes électroluminescentes dans les modules lumineux a permis en outre aux acteurs du marché (fabricant d'automobiles et concepteur de dispositifs lumineux) d'apporter une touche créative à la conception de ces dispositifs, notamment par l'utilisation d'un nombre toujours plus grand de ces diodes électroluminescentes pour réaliser des effets optiques. Toutefois, leur application dans le contexte précédemment décrit ne permet pas de créer, pour l'observateur extérieur, un effet visuel selon lequel les différentes fonctions sont réalisées par une même source de lumière, puisqu'il conviendrait de prévoir une diode électroluminescente pour chacune des fonctions d'éclairage, et puisque ces différentes diodes sont espacées les unes des autres. La séparation entre les deux émetteurs est non négligeable, cette séparation pouvant par exemple représenter 8 à 12% de la taille de la puce, ce qui peut se traduire par une séparation angulaire entre les faisceaux produits par le même projecteur. Il conviendrait alors de requérir à l'utilisation d'optiques très 'mélangeuses', par exemple des collecteurs elliptiques et/ou des guides de lumière, c'est-à-dire des optiques qui modifient fortement les rayons lumineux émis par les sources de lumière pour les mixer, afin que la plage lumineuse générée par chacune des zones soit à elle seule perçue comme continue.
L'invention vise à proposer une alternative à l'utilisation de diodes électroluminescentes telle qu'elle vient d'être présentée. Dans ce contexte, l'invention a pour objet une source de lumière à semi-conducteur comprenant au moins un substrat et une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques qui s'étendent depuis une première face du substrat, lesdits bâtonnets électroluminescents étant agencés en plusieurs groupes dont l'activation sélective permet la réalisation d'une pluralité de faisceaux lumineux. Au moins deux groupes de bâtonnets sont reliés électriquement entre eux par un pont conducteur modifiable irréversiblement, de sorte que la modification irréversible de ce pont conducteur modifie irréversiblement la dépendance électrique des deux groupes l'un par rapport à l'autre.
En d'autres termes, un pont conducteur est disposé entre deux groupes activables sélectivement avec un état initial qui permet ou interdit la connexion électrique entre ces deux groupes. Lorsque la connexion électrique est permise, c'est-à-dire que le pont conducteur est dans un état actif, les deux groupes ne sont plus activables sélectivement, c'est-à-dire que l'activation de l'un entraîne l'activation de l'autre. A l'inverse, lorsque le pont conducteur est dans un état passif, aucune connexion électrique n'est permise entre les deux groupes et ils sont désormais activables sélectivement, indépendamment l'un de l'autre. Le pont conducteur est particulier en ce qu'il peut changer une fois d'état, pour passer soit de son état actif d'origine à un état passif dans lequel il participe à l'indépendance des groupes de bâtonnets et donc à la réalisation d'un faisceau lumineux complexe, soit de son état passif d'origine à un état actif dans lequel il participe à regrouper les bâtonnets en un ensemble activable simultanément.
Selon une caractéristique de l'invention, où les bâtonnets électroluminescents sont répartis en une pluralité de groupes de bâtonnets agencés en série et dont l'activation sélective permet la réalisation d'une pluralité de faisceaux lumineux, on peut prévoir que lesdits groupes de bâtonnets sont reliés deux à deux par un pont conducteur modifiable irréversiblement.
On peut également prévoir qu'au moins un groupe de bâtonnets peut être relié à une pluralité de groupes de bâtonnets, respectivement à chacun des groupes de cette pluralité par l'intermédiaire d'un pont conducteur modifiable irréversiblement. Selon un agencement particulier de la source de lumière selon l'invention, plusieurs groupes de bâtonnets agencés d'un côté d'une ligne de démarcation sont reliés entre eux par des ponts conducteurs modifiables irréversiblement, tandis qu'un ensemble de bâtonnets distinct et indépendant desdits groupes de bâtonnets est agencé de l'autre côté de la ligne de démarcation.
On peut ainsi imposer la présence de deux groupes activables sélectivement quel que soit l'utilisation de la source de lumière, notamment pour, dans le cadre d'une application dans un feu de véhicule automobile, la réalisation de fonctions de feu de croisement et de feu de route.
Selon un premier mode de réalisation, le ou les ponts conducteurs modifiables irréversiblement consistent en des dispositifs fusibles, configurés pour sauter au-delà d'une valeur seuil de courant. En deçà de cette valeur seuil, les fusibles jouent leur rôle de conducteur entre les groupes de bâtonnets qu'ils relient, de sorte que la commande en alimentation des bâtonnets d'un premier groupe permet l'alimentation d'un deuxième groupe relié par ce fusible, tandis qu'au-dessus de cette valeur seuil, les fusibles sautent de sorte que les premiers et deuxièmes groupes de bâtonnets sont isolés électriquement et ne sont activables que sélectivement.
Au moins un dispositif fusible peut consister en un fil de zinc et/ou d'or. Ce fil peut à titre d'exemple présenter un diamètre d'environ 30 micromètres. On réalise ainsi une liaison initiale simple, de type câblage par fil ou pontage connu également sous la dénomination anglaise de « wire-bonding », étant entendu que le « wire-bonding » consiste en un câblage par fil, ou pont, soudé entre deux plots de connexion prévus à cet usage, ici pour chacun des groupes de bâtonnets à relier. On applique ensuite un courant suffisamment fort, à titre d'exemple de lA pour le diamètre donné de fil de 30 micromètres, qui suffit à faire griller thermiquement le fil.
Selon un deuxième mode de réalisation, le ou les ponts conducteurs modifiables irréversiblement peuvent consister en des dispositifs anti-fusibles, configurés pour griller au- delà d'une valeur seuil de tension. En deçà de cette valeur seuil, les anti-fusibles participent à l'isolation des groupes de bâtonnets entre lesquels ils sont disposés, de sorte que les premier et deuxième groupes de bâtonnets correspondants sont activables sélectivement, tandis qu'au- dessus de cette valeur seuil, les anti-fusibles grillent de sorte que le semi-conducteur devient définitivement conducteur en rendant unitaire électriquement les premiers et deuxièmes groupes de bâtonnets. Quel que soit le mode de réalisation choisi pour obtenir ces ponts conducteurs modifiables irréversiblement, ceux-ci peuvent être réalisés sur l'une ou l'autre des faces du substrat. Dans le cas où les ponts conducteurs sont réalisés sur la première face du substrat, en saillie de laquelle s'étendent les bâtonnets électroluminescents, la face du substrat opposée à cette première face peut porter une plaque de circuits imprimés.
On pourra prévoir que la source de lumière à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques comporte en outre une couche d'un matériau polymère dans laquelle les bâtonnets sont au moins partiellement noyés ; ce matériau polymère peut être à base de silicone, étant entendu que le matériau polymère est à base de silicone dès lors qu'il comporte majoritairement du silicone, par exemple au moins 50% et dans la pratique environ 99%. La couche de matériau polymère peut comprendre un luminophore ou une pluralité de luminophores excités par la lumière générée par au moins un de la pluralité de bâtonnets. On entend par luminophore, ou convertisseur de lumière, et par exemple un phosphore, la présence d'au moins un matériau luminescent conçu pour absorber au moins une partie d'au moins une lumière d'excitation émise par une source lumineuse et pour 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. Ce luminophore, ou cette pluralité de luminophores, peut être au moins partiellement noyé dans le polymère ou bien disposé en surface de la couche de matériau polymère. Dans le cas où le ou les ponts conducteurs modifiables irréversiblement sont agencés sur la face supérieure du substrat, c'est-à-dire la face à partir de laquelle s'étendent les bâtonnets électroluminescents, la couche de matériau polymère participe aussi à noyer ces ponts conducteurs, étant entendu qu'ils sont placés dans leur état final, après modification ou non, avant d'être recouverts par la couche de matériau polymère.
L'ensemble des bâtonnets électroluminescents peut s'étendre à partir d'un même substrat, et ces bâtonnets peuvent notamment être formés directement sur ce substrat. On peut prévoir que le substrat soit à base de Silicium ou de carbure de silicium. On comprend que le substrat est à base de silicium dès lors qu'il comporte majoritairement du silicium, par exemple au moins 50% et dans la pratique environ 99%.
Selon des caractéristiques propres à la constitution des bâtonnets électroluminescents et à la disposition de ces bâtonnets électroluminescents sur le substrat, on pourra prévoir que, chaque caractéristique pouvant être prise seule ou en combinaison avec les autres : - chaque bâtonnet présente une forme générale cylindrique, notamment de section polygonale ; on pourra prévoir que chaque bâtonnet ait la même forme générale, et notamment une forme hexagonale ;
- les bâtonnets sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s'étend le long d'un axe longitudinal du bâtonnet définissant sa hauteur, la lumière étant émise au moins à partir de la paroi circonférentielle ; cette lumière pourrait également être émise par la face terminale ;
- chaque bâtonnet peut présenter une face terminale qui est sensiblement perpendiculaire à la paroi circonférentielle, et dans différentes variantes, on peut prévoir que cette face terminale est sensiblement plane ou bombée, ou pointue, en son centre ;
- les bâtonnets sont agencés en matrice à deux dimensions, que cette matrice soit régulière, avec un espacement constant entre deux bâtonnets successifs d'un alignement donné, ou que les bâtonnets soient disposés en quinconce ; on comprend que dans ce cas de figure de matrice à deux dimensions, les bâtonnets sont considérés comme disposés en rangées ;
- la hauteur d'un bâtonnet est comprise entre 1 et 10 micromètres ;
- la plus grande dimension de la face terminale est inférieure à 2 micromètres ;
- la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres, et au maximum égale à 100 micromètres. Tel que cela a été évoqué précédemment, l'invention concerne en outre un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comprenant une source de lumière tel que décrit ci-dessus, ainsi qu'une optique de mise en forme des rayons émis par la source de lumière pour l'émission d'un faisceau lumineux en dehors du dispositif.
Par optique de mise en forme, on entend des moyens permettant de changer la direction d'au moins une partie des rayons lumineux. Cette optique de mise en forme peut consister en un ou plusieurs réflecteurs, ou bien en une ou plusieurs lentilles et/ou microlentilles, potentiellement agencées en réseau.ou encore en une combinaison de ces deux possibilités. L'optique de mise en forme pourra être agencée pour présenter un foyer source non centré sur la source de lumière. Ceci permet notamment d'émettre une image qui parait continue, en imagerie directe, sans nécessiter de prévoir un système devant modifier l'image source avant d'être émise. Ainsi, on applique au domaine automobile une technologie consistant à réaliser la zone émettrice de lumière par une forêt de bâtonnets électroluminescents que l'on fait croître sur un substrat, pour réaliser une topologie en trois dimensions. On comprend que cette topologie en trois dimensions présente l'avantage de multiplier la surface d'émission lumineuse par rapport aux diodes électroluminescentes connues jusque-là dans le domaine de l'automobile, à savoir des diodes sensiblement planes. De la sorte, il est possible de fournir à moindre coût de revient une lumière blanche très lumineuse.
La source de lumière peut comporter une pluralité de bâtonnets reliés électriquement de manière à former des groupes adressables sélectivement, chacun desdits groupes étant configurés pour former un pixel dudit faisceau lumineux, le nombre et la forme desdits pixels pouvant changer après modification irréversible du ou des ponts conducteurs.
Le dispositif prend ainsi place aussi bien dans un projecteur avant que dans un feu arrière de véhicule automobile.
L'invention concerne également un procédé de fabrication de la source de lumière tel que présenté ci-dessus, au cours duquel on empile différentes couches pour former le substrat à partir duquel on fait croître les bâtonnets électroluminescents, au moins une couche d'extrémité de l'empilement consistant en un masque d'interconnexion électrique des bâtonnets comportant un ou plusieurs ponts conducteurs modifiables irréversiblement, et au cours duquel, préalablement à la connexion d'une carte de circuits imprimés sur une face inférieure du substrat, tournée à l'opposé des bâtonnets électroluminescents, on applique sur le masque d'interconnexion un connecteur approprié pour faire correspondre au moins un desdits ponts conducteurs du masque avec un élément conducteur du connecteur.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'invention, dans lequel on a illustré des rayons lumineux émis par une source de lumière à semi-conducteur selon l'invention en direction d'une optique de mise en forme ;
la figure 2 est une représentation schématique en perspective de la source de lumière à semi-conducteur de la figure 1, comportant une pluralité de bâtonnets s'étendant en saillie d'un substrat, et dans laquelle on a rendu visible en coupe une rangée de bâtonnets électroluminescents ; et la figure 3 est une vue de dessous d'une source de lumière selon un mode de réalisation de l'invention, dans laquelle des ponts conducteurs modifiables irréversiblement sont agencés entre des groupes de bâtonnets sur une face inférieure du substrat.
Un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation d'un véhicule automobile comporte une source de lumière 1, notamment logée dans un boîtier 2 fermé par une glace 4 et qui définit un volume interne de réception de ce dispositif émetteur. La source de lumière est associée à une optique de mise en forme 6 d'une partie au moins une partie des rayons lumineux émis par la source à semi-conducteur. Tel que cela a pu être précisé précédemment, l'optique de mise en forme change une direction d'au moins une partie des rayons lumineux émis par la source.
La source de lumière 1 est une source à semi-conducteur, comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, c'est-à-dire des sources à semiconducteur en trois dimensions tel que cela sera exposé ci-après, contrairement aux sources classiques en deux dimensions, assimilées à des sources sensiblement planes du fait de leur épaisseur de l'ordre de quelques nanomètres alors qu'une source à bâtonnets électroluminescents présente une hauteur au moins égale au micromètre.
La source de lumière 1 comprend une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8 de dimensions submillimétriques, que l'on appellera par la suite bâtonnets électroluminescents. Ces bâtonnets électroluminescents 8 prennent naissance sur un même substrat 10. Chaque bâtonnet électroluminescent 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. Dans le cas illustré, la croissance des bâtonnets est réalisée par utilisation de nitrure de gallium (GaN), mais il sera compris que d'autres matériaux pourraient être utilisés sans sortir du contexte de l'invention, et notamment les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d'un alliage de nitrure d'aluminium et de gallium (AlGaN), ou à partir d'un alliage d'aluminium, d'indium et de nitrure de gallium (AllnGaN).
Sur la figure 2, le substrat 10 présente une face inférieure 12, sur laquelle est rapportée une première électrode 14, et une face supérieure 16, en saillie de laquelle s'étendent les bâtonnets électroluminescents 8 et sur laquelle est rapportée une deuxième électrode 18. Différentes couches de matériaux sont superposées de part et d'autre du substrat, notamment après la croissance des bâtonnets électroluminescents depuis le substrat ici obtenue par une approche ascendante. Parmi ces différentes couches, on peut trouver un masque d'interconnexion, formé d'au moins une couche de matériau conducteur électriquement, afin de permettre l'alimentation électrique des bâtonnets. Cette couche est gravée de manière à relier entre eux les bâtonnets, l'allumage de ces bâtonnets pouvant alors être commandé simultanément par un module de commande ici non représenté. On pourra prévoir qu'au moins deux bâtonnets électroluminescents ou au moins deux groupes de bâtonnets électroluminescents de la source de lumière à semi-conducteur 1 sont agencés pour être allumés de manière distincte par l'intermédiaire d'un système de contrôle de l'allumage.
Les bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques s'étirent depuis le substrat et comportent, tel que cela est visible sur la figure 4, chacun un noyau 19 en nitrure de gallium, autour duquel sont disposés des puits quantiques 20 formés par une superposition radiale de couches de matériaux différents, ici du nitrure de gallium et du nitrure de gallium- indium, et une coque 21 entourant les puits quantiques également réalisé en nitrure de gallium.
Chaque bâtonnet s'étend selon un axe longitudinal 22 définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan 24 de la face supérieure 16 du substrat 10.
Les bâtonnets électroluminescents 8 de la source de lumière à semi-conducteur présentent avantageusement la même forme. Ces bâtonnets sont chacun délimités par une face terminale 26 et par une paroi circonférentielle 28 qui s'étend le long de l'axe longitudinal. Lorsque les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l'objet d'une polarisation, la lumière résultante en sortie de la source à semi-conducteur est émise principalement à partir de la paroi circonférentielle 28, étant entendu que l'on peut prévoir que des rayons lumineux sortent également, au moins en petite quantité, à partir de la face terminale 26. Il en résulte que chaque bâtonnet agit comme une unique diode électroluminescente et que la densité des bâtonnets électroluminescents 8 améliore le rendement lumineux de cette source à semi- conducteur.
La paroi circonférentielle 28 d'un bâtonnet 8, correspondant à la coquille de nitrure de gallium, est recouverte par une couche d'oxyde conducteur transparent (OCT) 29 qui forme l'anode de chaque bâtonnet complémentaire à la cathode formée par le substrat. Cette paroi circonférentielle 28 s'étend le long de l'axe longitudinal 22 depuis le substrat 10 jusqu'à la face terminale 26, la distance de la face terminale 26 à la face supérieure 16 du substrat, depuis laquelle prennent naissance les bâtonnets électroluminescents 8, définissant la hauteur de chaque bâtonnet. A titre d'exemple, on prévoit que la hauteur d'un bâtonnet électroluminescent 8 est comprise entre 1 et 10 micromètres, tandis que l'on prévoit que la plus grande dimension transversale de la face terminale, perpendiculairement à l'axe longitudinal 22 du bâtonnet électroluminescent concerné, soit inférieure à 2 micromètres. On pourra également prévoir de définir la surface d'un bâtonnet, dans un plan de coupe perpendiculaire à cet axe longitudinal 22, dans une plage de valeurs déterminées, et notamment entre 1.96 et 4 micromètres carré.
Ces dimensions, données à titre d'exemple non limitatif, permettent notamment de démarquer une source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescent d'une source de lumière des sources à diodes sensiblement planes telle qu'utilisée précédemment. On comprend que lors de la formation des bâtonnets 8, la hauteur peut être modifiée d'une source de lumière à l'autre, de manière à accroître la luminance de la source de lumière à semi-conducteur lorsque la hauteur est augmentée. La hauteur des bâtonnets peut également être modifiée au sein d'une unique source de lumière, de sorte qu'un groupe de bâtonnets peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d'un autre groupe de bâtonnets, ces deux groupes étant constitutifs de la source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.
La forme des bâtonnets électroluminescents 8 peut également varier d'un dispositif à l'autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale 26. Il a été illustré sur la figure 2 des bâtonnets électroluminescents présentant une forme générale cylindrique, et notamment de section polygonale, ici 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 exemple.
Par ailleurs, la face terminale 26 peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu'elle s'étend sensiblement parallèlement à la face supérieure 16 du substrat 10, tel que cela est illustré sur la figure 2, 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.
Sur la figure 2, les bâtonnets électroluminescents 8 sont agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets électroluminescents soient agencés en quinconce. L'invention couvre d'autres répartitions des bâtonnets, avec notamment des densités de bâtonnets qui peuvent être variables d'une source de lumière à l'autre, et qui peuvent être variables selon différentes zones d'une même source de lumière. Le nombre de bâtonnets électroluminescents 8 s'étendant en saillie du substrat 10 peut varier d'un dispositif à l'autre, notamment pour augmenter la densité lumineuse de la source de lumière, mais on convient qu'une distance de séparation, c'est-à-dire une distance mesurée entre deux axes longitudinaux de bâtonnets électroluminescents adjacents, doit être au minimum égale à 2 micromètres, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle 28 de chaque bâtonnet électroluminescent 8 puisse sortir de la matrice de bâtonnets. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation ne soient pas supérieures à 100 micromètres.
La source de lumière 1 peut comporter en outre une couche, ici non représentée, d'un matériau polymère dans laquelle des bâtonnets électroluminescents 8 sont au moins partiellement noyés. La couche de matériau polymère peut ainsi s'étendre sur toute l'étendue du substrat ou seulement autour d'un groupe déterminé de bâtonnets électroluminescents en protégeant les bâtonnets électroluminescents 8 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 bâtonnets 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 moyens de conversion de longueur d'onde sont noyés dans la masse du matériau polymère, ou bien qu'ils sont disposés en surface de la couche de ce matériau polymère.
La source de lumière 1 comporte ici une forme rectangulaire, mais on comprendra qu'il peut présenter sans sortir du contexte de l'invention d'autres formes générales, et notamment une forme de parallélogramme.
Dans le dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'invention, tel qu'illustré sur la figure 3, l'optique de mise en forme 6 consiste en une lentille 30 qui dévie les rayons émis par la source de lumière disposée au foyer objet de la lentille pour former un faisceau à l'infini réglementaire, c'est-à-dire qui respecte la grille photométrique de tel ou tel faisceau d'éclairage et/ou de signalisation. Un collecteur 32 peut être prévu entre la source de lumière 1 et la lentille 30 pour dévier les rayons en direction de la lentille, étant entendu que la forme en trois dimensions de la source de lumière à semi-conducteur selon l'invention génère des émissions de rayons lumineux dans différentes directions. On va maintenant décrire les moyens mis en œuvre dans l'invention pour permettre de réaliser, avec une source de lumière de fabrication standard, une pluralité de sources de lumière différentes, spécifiques à une réalisation d'une ou plusieurs fonctions d'éclairage et/ou de signalisation déterminées. Sur la figure 3, on a illustré un exemple de masque d'interconnexion qui permet de piloter sélectivement une pluralité de groupes de bâtonnets, répartis de part et d'autre d'une ligne de démarcation 36 de la façon suivante : un premier groupe 38 de bâtonnets électroluminescents pour la réalisation d'une fonction de feux de croisement et un deuxième groupe 40 de bâtonnets pour la réalisation d'une fonction de feux complémentaires aux feux de croisement pour former un feu de Route, ce deuxième groupe étant agencé en une pluralité de sous-groupes 40a, ..,n, ici au nombre de cinq, disposés en série le long de la ligne de démarcation 36.
La ligne de démarcation peut être obtenue par la réalisation physique d'un muret s'étendant en saillie du substrat, mais elle est en premier lieu réalisée par le câblage déterminé de tel ou tel bâtonnet électroluminescent 8 entre eux.
Le premier groupe 38 et le deuxième groupe 40 de bâtonnets, disposés d'un côté et de l'autre de la ligne de démarcation 36, sont définis notamment par un raccordement électrique distinct, qui permet une commande sélective du premier groupe de bâtonnets par rapport au deuxième groupe de bâtonnets, et les sous-groupes de bâtonnets du deuxième groupe peuvent être entre eux activables sélectivement, c'est-à-dire que des bâtonnets du deuxième groupe peuvent être commandés indépendamment d'autres bâtonnets du deuxième groupe.
Entre certain des sous-groupes de bâtonnets du deuxième groupe, on a disposé des ponts conducteurs 42 modifiables irréversiblement, qui permettent respectivement de relier électriquement entre eux deux sous-groupes, chaque pont conducteur s'étendant entre deux points de contact électrique 44 agencés respectivement sur l'un et l'autre des sous-groupes. Dans l'état standard de la source de lumière à bâtonnets électroluminescents, une pluralité de groupes ou sous-groupes de bâtonnets sont formés, et au moins un pont conducteur est agencé entre deux de ces groupes ou sous-groupes, de manière à pouvoir modifier la connexion électrique entre eux par rapport à l'état standard de la source de lumière, c'est-à- dire de manière à pouvoir rendre électriquement dépendant les groupes ou sous-groupes alors qu'ils sont à l'origine isolés électriquement par la présence d'un anti-fusible, ou bien à l'inverse de manière à pouvoir rendre électriquement indépendant les groupes ou sous- groupes alors qu'ils sont à l'origine reliées électriquement par la présence d'un fusible. Le changement d'état d'un pont conducteur modifie irréversiblement la dépendance électrique l'un par rapport à l'autre des deux groupes reliés par ce pont.
Sur la figure 3, on a illustré aussi bien des ponts conducteurs 42 qui relient deux sous-groupes de bâtonnets successifs et directement voisins qu'un pont conducteur 42' qui relie deux sous-groupes non directement voisins. De la sorte, on peut observer qu'un sous- groupe 40e est relié électriquement à plusieurs sous-groupes de bâtonnets 40c, 40d, respectivement à chacun de ces sous-groupes par l'intermédiaire d'un pont conducteur modifiable irréversiblement.
Les ponts conducteurs modifiables irréversiblement consistent ici en des dispositifs fusibles, configurés pour sauter au-delà d'une valeur seuil de courant. Dans leur état d'origine, ils ont pour fonction de laisser passer le courant entre deux groupes ou sous-groupes qu'ils relient électriquement, de manière à regrouper les différents bâtonnets pour qu'ils puissent être activés ensemble. Ceci est notamment utile dans le cas de véhicule d'entrée de gamme, où moins de fonctionnalités d'éclairage et/ou de signalisation sont disponibles. Le câblage est alors simplifié avec un câble d'alimentation desservant l'ensemble des bâtonnets.
Lorsque cette source de lumière doit être utilisée pour un véhicule haut de gamme, où chacune des fonctionnalités disponibles grâce au découpage des bâtonnets électroluminescents doit pouvoir être mise en œuvre indépendamment des autres, on cherche à recréer le découpage des bâtonnets en faisant sauter les fusibles. Les groupes ou sous-groupe de bâtonnets reliés par le fusible deviennent alors indépendants électriquement les uns des autres et ces groupes ou sous-groupes doivent alors être activés sélectivement, par un câblage approprié.
Au moins un dispositif fusible consiste en un fil métallique, de type zinc et/ou de type or, étant entendu que ce fil présente un diamètre d'environ 30 micromètres.
Ces dispositifs fusibles sont réalisés sur la première face du substrat, à savoir la face à partir de laquelle s'étendent les bâtonnets électroluminescents, tandis que la face opposée du substrat porte une plaque de circuits imprimés.
Afin de commander l'activation des différents bâtonnets et permettre de générer la forme du faisceau d'éclairage et/ou de signalisation souhaité, le dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comporte des moyens de calcul d'une instruction de commande adéquate de l'allumage des bâtonnets, ainsi que des moyens de commande configurés pour formater et transmettre les instructions de commande aux différents bâtonnets à piloter.
Les moyens de calcul sont configurés pour générer une instruction de commande en réponse à des informations relatives notamment à l'environnement autour du véhicule, et par exemple relatives aux conditions de circulation et la présence d'un véhicule à ne pas éblouir devant le véhicule, ou par exemple relatives aux conditions météorologiques et la présence de pluie qui incite à concentrer le faisceau projeté plus proche du véhicule. On comprend que la source de lumière fabriquée de façon standard pourra comporter une pluralité de sous-groupes susceptibles d'être activables sélectivement, c'est-à-dire de permettre un faisceau lumineux multi-fonctions, dans une version haut de gamme, tout ou partie de ces sous-groupes étant reliés entre eux dans une version bas de gamme, de manière à simplifier les instructions de commande et le nombre de fils électriques nécessaires au raccordement.
On pourra prévoir une variante de réalisation qui se distingue de ce qui a été décrit précédemment notamment dans la disposition des ponts conducteurs modifiables irréversiblement. Dans cette variante, les ponts sont désormais disposés du côté de la face supérieure du substrat. Si cette disposition peut rendre plus difficile la transformation des ponts conducteurs lorsque celle-ci est nécessaire, du fait de la présence des bâtonnets électroluminescents qui complique l'application sur le substrat des moyens servant à réaliser cette modification, il est par contre avantageux que la face inférieure du substrat ne soit pas encombrée de ces ponts conducteurs. Ainsi, on ne gêne pas le soudage d'une carte de circuit imprimés sur le substrat du côté de cette face inférieure, une telle carte pouvant notamment être implantée pour le pilotage des bâtonnets sur les véhicules haut de gamme.
Dans une autre variante, on peut prévoir que le ou les ponts conducteurs modifiables irréversiblement consistent en des dispositifs anti-fusibles, configurés pour griller au-delà d'une valeur seuil de tension. Dans ce cas, dans leur état d'origine, ils ont pour fonction de bloquer le courant entre deux groupes ou sous-groupes qu'ils relient, de manière à imposer une activation sélective si une telle source est appliquée en l'état dans un véhicule automobile. Lorsque l'on souhaite appliquer cette source de lumière dans un véhicule d'entrée de gamme, sans activation sélective des bâtonnets, on cherche à annuler l'effet du découpage initial des bâtonnets en rendant actifs les anti-fusibles. A titre d'exemple, ces anti-fusibles consistent en des composants à semi-conducteurs que l'on rend définitivement conducteurs électriquement par l'application d'une forte tension venant griller ces composants. Les groupes ou sous- groupe de bâtonnets reliés par le fusible deviennent alors connectés électriquement les uns aux autres et ces groupes ou sous-groupes ne sont alors activables que simultanément, par un câblage simplifié.
On va maintenant décrire un procédé de fabrication et un procédé d'utilisation d'une source de lumière selon l'invention.
On réalise dans un premier temps une source de lumière standard, susceptible d'être utilisée, avant transformation irréversible, pour n'importe quel type de véhicule, c'est-à-dire ici pour tel ou tel véhicule équipé de n'importe quelles fonctions d'éclairage et/ou de signalisation.
La source de lumière standard est obtenue par l'empilement de différentes couches les unes sur les autres pour former le substrat à partir duquel on fait croître les bâtonnets électroluminescents. Lors de l'obtention par couches de ce substrat, on forme une couche d'extrémité de l'empilement avec un masque d'interconnexion électrique des bâtonnets. Ce masque d'interconnexion consiste en un réseau déterminé de connexions électrique séparant en différents ensembles, groupes ou sous-groupes, les bâtonnets électroluminescents en saillie du substrat. A ce stade, on répartit les bâtonnets en autant d'ensembles que nécessaire pour réaliser chacune des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation. A titre d'exemple, on définit une ligne de démarcation et on connecte distinctement les bâtonnets d'un premier groupe agencé d'un côté de cette ligne de démarcation et les bâtonnets d'un deuxième groupe agencé de l'autre côté. Dans chacun de ces groupes, on prévoit des regroupements de bâtonnets en sous-groupe. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, on a ainsi prévu une connexion électrique telle que les bâtonnets du deuxième groupe sont agencés en cinq sous-groupes. Dans une version haut de gamme, on souhaite pouvoir allumer distinctement chacun de sous-groupes, afin notamment de pouvoir allumer l'ensemble des sous-groupes lorsqu'aucun véhicule n'est détecté sur la scène de route, et de pouvoir à la demande éteindre les bâtonnets correspondants à un sous-groupe lorsque l'on veut éviter d'éblouir un véhicule. Dans une version d'entrée de gamme, où le module de commande n'est pas configuré pour gérer ce type de faisceau adaptatif, on souhaite uniquement allumer simultanément toutes les sources de ce deuxième groupe, sans avoir à multiplier les fils de connexion pour alimenter différents ensembles de bâtonnets.
On dispose alors un ou plusieurs ponts conducteurs modifiables irréversiblement entre au moins deux groupes ou sous-groupes de bâtonnets. Notamment, on peut poser sur ce masque d'interconnexion des dispositifs fusibles ou anti-fusibles, et le choix de tel ou tel type dispositif sur la source de lumière standard pourra être fonction du nombre de véhicule d'entrée de gamme ou de haut de gamme prévu pour ce type de véhicule.
Dans le cas où les ponts conducteurs sont disposés sur la première face du substrat, c'est-à-dire celle à partir de laquelle les bâtonnets s'étendent, les ponts pourront être modifiés irréversiblement depuis la face opposée en augmentant localement la température dans les zones surplombées par les ponts conducteurs à modifier. La modification irréversible pourra également, à titre de variante non exhaustive, être réalisée depuis la première face du substrat, avant le dépôt de la couche de protection des bâtonnets.
On obtient ainsi une source de lumière standard que l'on peut envisager d'utiliser aussi bien pour une application dans un véhicule haut de gamme, c'est-à-dire un véhicule avec une pluralité de fonctions d'éclairage et/ou de signalisation, que pour une application dans un véhicule d'entrée de gamme.
Pour une application dans un véhicule haut de gamme, on souhaite confirmer la séparation des bâtonnets en groupes et sous-groupes prévue par le masque d'interconnexion, et on procède de sorte que les ponts conducteurs interdisent la connexion électrique entre les groupes ou sous-groupes qu'ils relient. Si ces ponts conducteurs consistent en des dispositifs anti-fusibles, c'est-à-dire en des dispositifs qui dans leur état d'origine ne permettent pas cette connexion électrique, on les laisse dans leur état d'origine. Si par contre ces ponts conducteurs consistent en des dispositifs fusibles, c'est-à-dire en des dispositifs qui dans leur état d'origine permettent cette connexion électrique, on procède à une suralimentation en courant, avec un courant parcourant le ou les fusibles que l'on souhaite voir sauter qui est supérieur à une valeur seuil déterminée. Les dispositifs fusibles prennent alors un état final, irréversible, qui interdit la connexion électrique. Dans chacun de ces cas, lorsque les ponts conducteurs sont dans leur état définitif souhaité, on procède à la liaison des fils d'alimentation électrique pour chacun des ensembles de bâtonnets activables sélectivement.
En partant de la même source de lumière, on procède à des étapes inversées si l'on souhaite l'appliquer à un véhicule d'entrée de gamme. On souhaite dans ce cas infirmer la séparation des bâtonnets en groupes et sous-groupes prévue par le masque d'interconnexion, et on procède de sorte que les ponts conducteurs permettent la connexion électrique entre les groupes ou sous-groupes qu'ils relient. Si ces ponts conducteurs consistent en des dispositifs anti-fusibles, c'est-à-dire en des dispositifs qui dans leur état d'origine ne permettent pas cette connexion électrique, on procède à une suralimentation en courant, avec un courant parcourant le ou les anti-fusibles que l'on souhaite voir griller qui est supérieur à une valeur seuil déterminée. Les dispositifs anti-fusibles prennent alors un état final, irréversible, qui rend conducteur les composants semi-conducteurs d'origine, et qui permet la connexion électrique. Si par contre ces ponts conducteurs consistent en des dispositifs fusibles, c'est-à-dire en des dispositifs qui dans leur état d'origine permettent cette connexion électrique, on les laisse dans leur état d'origine. Dans chacun de ces cas, lorsque les ponts conducteurs sont dans leur état définitif souhaité, on procède à la liaison des fils d'alimentation électrique pour chacun des ensembles de bâtonnets activables sélectivement, étant entendu que le nombre réduit de ces ensembles indépendants permet de limiter le nombre de fils d'alimentation à prévoir.
On comprend que si un véhicule doit surtout être vendu en une version haut de gamme, on prévoira des ponts conducteurs sous forme de dispositifs anti-fusibles, puisqu'aucune étape supplémentaire n'est nécessaire à partir de l'obtention de la source de lumière standard, tandis qu'à l'inverse, si un véhicule doit surtout être vendu en une version d'entrée de gamme, on prévoira des ponts conducteurs sous forme de dispositifs fusibles.
Lorsqu'elles sont nécessaires, en fonction de la gamme de véhicule et du type de pont conducteur choisi à l'origine, l'étape supplémentaire de modification irréversible de l'état des ponts conducteurs est réalisée par application sur le masque d'interconnexion d'un connecteur approprié pour faire correspondre au moins un desdits ponts conducteurs du masque avec un élément conducteur du connecteur. On surchauffe cet élément conducteur qui entraîne la désagrégation du dispositif fusible ou la transformation du dispositif anti-fusible. Cette étape de modification irréversible est réalisée préalablement à la connexion d'une carte de circuits imprimés sur une face inférieure du substrat, tournée à l'opposé des bâtonnets électroluminescents.
La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixés et notamment de proposer un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation qui puisse utiliser une source de lumière standard, quel que soit la gamme du véhicule automobile dans lequel on souhaite appliquer le dispositif, et donc quel que soit le nombre de fonctions d'éclairage et/ou de signalisation qu'il doit réaliser. La source de lumière standard est suffisamment perfectionnée dans son agencement à l'origine pour que les étapes ultérieures pour s'adapter à tel ou tel gamme de véhicule soient limitées et simplifiées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Source de lumière (l) à semi-conducteur comprenant au moins un substrat (ΐθ) et une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques qui s'étendent depuis une première face (l6) du substrat, lesdits bâtonnets électroluminescents étant agencés en plusieurs groupes dont l'activation sélective permet la réalisation d'une pluralité de faisceaux lumineux,
caractérisée en ce qu'au moins deux groupes (40a, ...40n) de bâtonnets sont reliés électriquement entre eux par un pont conducteur (42, 42') modifiable irréversiblement, de sorte que la modification irréversible de ce pont conducteur modifie irréversiblement la dépendance électrique des deux groupes l'un par rapport à l'autre.
2. Source de lumière selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bâtonnets électroluminescents (8) sont répartis en une pluralité de groupes (40a, ...40n) de bâtonnets agencés en série et dont l'activation sélective permet la réalisation d'une pluralité de faisceaux lumineux, lesdits groupes de bâtonnets étant reliés deux à deux par un pont conducteur (42, 42') modifiable irréversiblement.
3. Source de lumière selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les bâtonnets électroluminescents (8) sont répartis en une pluralité de groupes (40a, ...40n) de bâtonnets agencés en série et dont l'activation sélective permet la réalisation d'une pluralité de faisceaux lumineux, au moins un groupe de bâtonnets (40e) pouvant être relié à une pluralité de groupes de bâtonnets (40c,40d) , respectivement à chacun des groupes de cette pluralité par l'intermédiaire d'un pont conducteur (42, 42') modifiable irréversiblement.
4. Source de lumière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une pluralité de groupes (40, 40a,...40n) de bâtonnets électroluminescents (8) agencés d'un côté d'une ligne de démarcation (36) sont reliés entre eux par des ponts conducteurs (42, 42') modifiables irréversiblement, tandis qu'un ensemble de bâtonnets (38) distinct et indépendant desdits groupes de bâtonnets est agencé de l'autre côté de la ligne de démarcation.
5. Source de lumière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les ponts conducteurs (42, 42') modifiables irréversiblement consistent en des dispositifs fusibles, configurés pour sauter au-delà d'une valeur seuil de courant.
6. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'au moins un dispositif fusible consiste en un fil de zinc et/ou d'or.
7. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit fil présente un diamètre d'environ 30 micromètres.
8. Source de lumière selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le ou les ponts conducteurs (42, 42') modifiables irréversiblement consistent en des dispositifs anti-fusibles, configurés pour griller au-delà d'une valeur seuil de tension.
9. Source de lumière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les ponts connecteurs modifiables irréversiblement sont réalisés sur la première face (l6) du substrat (lo).
10. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la face (14) opposée du substrat (lo) porte une plaque de circuits imprimés.
11. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comprenant une source de lumière (l) selon une des revendications précédentes, ainsi qu'une optique de mise en forme (6) des rayons émis par la source de lumière pour l'émission d'un faisceau lumineux en debors du dispositif.
12. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication 11, caractérisé en ce que la source de lumière (l) comporte une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) reliés électriquement de manière à former des groupes adressables sélectivement, cbacun desdits groupes étant configurés pour former un pixel dudit faisceau lumineux, le nombre et la forme desdits pixels pouvant cbanger après modification irréversible du ou des ponts conducteurs (42, 42').
13. Procédé de fabrication de la source de lumière selon l'une des revendications 1 à 10, au cours duquel on empile différentes coucbes pour former le substrat (lo) à partir duquel on fait croître les bâtonnets électroluminescents (8), au moins une coucbe d'extrémité de l'empilement consistant en un masque d'interconnexion électrique (34) des bâtonnets comportant un ou plusieurs ponts conducteurs (42, 42') modifiables irréversiblement, et au cours duquel, préalablement à la connexion d'une plaque de circuits imprimés sur une face (14) du substrat tournée à l'opposé des bâtonnets électroluminescents, on applique sur le masque d'interconnexion un connecteur approprié pour faire correspondre au moins un desdits ponts conducteurs du masque avec un élément conducteur du connecteur.
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