WO2020064627A1 - Source lumineuse matricielle a circuit diagnostic pour un vehicule automobile - Google Patents

Source lumineuse matricielle a circuit diagnostic pour un vehicule automobile Download PDF

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WO2020064627A1
WO2020064627A1 PCT/EP2019/075517 EP2019075517W WO2020064627A1 WO 2020064627 A1 WO2020064627 A1 WO 2020064627A1 EP 2019075517 W EP2019075517 W EP 2019075517W WO 2020064627 A1 WO2020064627 A1 WO 2020064627A1
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WO
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light source
circuit
elementary
matrix
detection
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/075517
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English (en)
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Samuel DAROUSSIN
Zdravko Zojceski
Original Assignee
Valeo Vision
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Publication date
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    • 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
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    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/58—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving end of life detection of LEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H02H3/023—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting
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    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03891—Spatial equalizers
    • H04L25/03898—Spatial equalizers codebook-based design
    • H04L25/0391—Spatial equalizers codebook-based design construction details of matrices
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix

Definitions

  • the invention relates to matrix light sources with electroluminescent semiconductor elements, in particular for motor vehicles.
  • the invention relates to a matrix light source with diagnostic circuit.
  • a light emitting diode is a semiconductor electronic component capable of emitting light when it is traversed by an electric current.
  • LED technology is increasingly used for various light signaling solutions. LEDs are used to perform light functions such as daytime running lights, signaling lights, etc.
  • the light intensity emitted by an LED is generally dependent on the intensity of the electric current flowing through it.
  • an LED is characterized by an electric current intensity threshold value. This maximum forward current is generally decreasing at increasing temperature.
  • forward voltage direct or nominal voltage
  • elementary light emitting is interesting in many fields of application, and in particular also in the field of lighting and signaling of motor vehicles.
  • an array of LEDs can be used to create interesting light beam shapes for light functions such as high beam or daytime running light.
  • several different light functions can be performed using a single matrix, thereby reducing the physical size in the confined space of a motor vehicle light.
  • matrix light sources or, equivalently, pixelated are controlled by a physically remote control unit and electrically connected to the light source.
  • This unit can also perform diagnostic functions in relation to the operation of the matrix source and / or of the elementary light sources which constitute it. Following the detection of a fault of an elementary light source by the control unit, this takes care of the action to be taken on the fault: it may for example be a current setpoint and / or specific ignition intended for the matrix light source or the elementary light source in question.
  • the time which elapses between the appearance of the fault and the implementation of the reaction which the control unit decides may be long enough for the fault to become visible.
  • the defect of the elementary source in question has a direct impact on the intensity of the current electric which crosses the light sources of the same branch, as well as those of the neighboring branches.
  • the junction temperature may increase, which further increases the risk of overheating and
  • the invention aims to overcome at least one of the problems posed by the prior art. More specifically, the invention aims to provide a matrix or pixelated light source capable of reacting quickly when one of the elementary electroluminescent light sources that compose it is short-circuited.
  • a matrix light source comprising an integrated circuit and a matrix of elementary light sources with an electroluminescent semiconductor element.
  • the matrix light source is remarkable in that the integrated circuit is in contact with the matrix and comprises, for at least one of the elementary light sources, a short-circuit detection circuit capable of disconnecting the elementary light source from its electrical supply when 'a short circuit of the elementary light source is detected.
  • an integrated circuit for a matrix light source is proposed.
  • the integrated circuit is intended to be in mechanical and electrical contact with a matrix of elementary light sources of the matrix light source.
  • the integrated circuit is remarkable in that it comprises, for at least one of the elementary light sources, a short-circuit detection circuit capable of disconnecting the elementary light source from its electrical supply when a short circuit of the light source elementary is detected.
  • the matrix of elementary light sources may preferably comprise a common substrate supporting the elementary light sources.
  • the common matrix substrate may preferably include SiC.
  • the integrated circuit can comprise a dedicated short-circuit detection circuit for each of the elementary light sources.
  • the integrated circuit may preferably comprise an Si substrate.
  • the integrated circuit is welded or glued to the matrix of elementary light sources, for example to a common substrate supporting the elementary light sources.
  • the integrated circuit is preferably soldered or glued to the underside of the common substrate, opposite the face which comprises the elementary light sources.
  • the integrated circuit is in mechanical contact, for example by means of fixing, and electrical contact with the common substrate, which has electrical connection zones on its underside.
  • the elementary light sources can preferably be arranged in at least two branches of parallel sources.
  • the detection circuit can preferably be configured to generate binary information for detecting a short circuit of said elementary light source.
  • the integrated circuit may comprise, for at least one elementary light source, a switch device intended to selectively connect said elementary light source to an electrical supply circuit on receipt of a binary ignition command.
  • the detection circuit can preferably be configured to cancel the ignition command when a short circuit of said elementary light source is detected.
  • the setpoint can preferably be binary information and the detection circuit can be arranged to combine the setpoint and the detection information by means of a logic circuit, the binary output signal of which controls the state of said switch device.
  • the detection circuit can preferably comprise a memory element, the detection circuit being configured to store detection information in said memory element.
  • a light module for a motor vehicle comprising a matrix light source and a circuit for controlling the electrical supply of said source.
  • the light module is remarkable in that the matrix light source conforms to one aspect of the invention.
  • the pixelated light source may preferably include at least one matrix of electroluminescent elements - the light sources elementary - (called in English monolithic array) arranged according to at least two columns by at least two lines.
  • the electroluminescent source comprises at least one matrix of monolithic electroluminescent elements, also called monolithic matrix.
  • the electroluminescent elements are grown from a common substrate and are electrically connected so as to be selectively activatable, individually or by subset of electroluminescent elements.
  • each electroluminescent element or group of electroluminescent elements can form one of the elementary emitters of said pixelated light source which can emit light when its or their material is supplied with electricity
  • electroluminescent elements can meet this definition of monolithic matrix, since the electroluminescent elements have one of their main elongation dimensions substantially perpendicular to a common substrate and that the spacing between the elementary emitters, formed by one or more electroluminescent elements grouped together electrically, is low in comparison with the spacings imposed in known arrangements of flat square chips soldered on a printed circuit board.
  • the substrate can be predominantly made of semiconductor material.
  • the substrate may include one or more other materials, for example non-semiconductors.
  • These electroluminescent elements are for example arranged projecting from the substrate so as to form rods of hexagonal section.
  • the light-emitting sticks are born on a first face of a substrate.
  • Each electroluminescent rod here formed by the use of gallium nitride (GaN), extends perpendicularly, or substantially perpendicularly, projecting from the substrate, here made from silicon, other materials such as silicon carbide which can be used without get out of the context of the invention.
  • GaN gallium nitride
  • the light-emitting sticks could be made from an alloy of aluminum nitride and gallium nitride (AlGaN), or from an alloy of aluminum phosphides, indium and gallium (AlInGaP).
  • AlGaN aluminum nitride and gallium nitride
  • AlInGaP aluminum phosphides, indium and gallium
  • Each electroluminescent rod extends along an elongation axis defining its height, the base of each rod being arranged in a plane of the upper face of the substrate.
  • the light-emitting sticks of the same monolithic matrix advantageously have the same shape and the same dimensions. They are each delimited by a terminal face and by a circumferential wall which extends along the axis of elongation of the rod.
  • the light-emitting rods are doped and are the subject of a polarization, the resulting light at the output of the semiconductor source is emitted essentially from the circumferential wall, it being understood that light rays can also emerge from the face terminal.
  • each light stick acts as a single light emitting diode and the luminance of this source is improved on the one hand by the density of the light-emitting sticks present and on the other hand by the size of the illuminating surface defined by the circumferential wall and which therefore extends over the entire periphery, and the entire height, of the stick .
  • the height of a stick can be between 2 and 10 mih, preferably 8 mih; the largest dimension of the end face of a stick is less than 2 mih, preferably less than or equal to 1 mih.
  • the height can be modified from one zone of the pixelated light source to another, so as to increase the luminance of the corresponding zone when the average height of the rods constituting it is increased.
  • a group of light-emitting sticks can have a height, or heights, different from another group of light-emitting sticks, these two groups being constitutive of the same semiconductor light source comprising light-emitting sticks of submillimetric dimensions.
  • the shape of the light-emitting rods can also vary from one monolithic matrix to another, in particular on the section of the rods and on the shape of the end face.
  • the rods have a generally cylindrical shape, and they can in particular have a shape of polygonal section, and more particularly hexagonal. We understand that it is important that light can be emitted through the circumferential wall, whether it has a polygonal or circular shape.
  • the end face may have a substantially planar shape and perpendicular to the circumferential wall, so that it extends substantially parallel to the upper face of the substrate, or it may have a domed or pointed shape at its center. , so as to multiply the directions of emission of the light leaving this end face.
  • the light-emitting sticks can preferably be arranged in a two-dimensional matrix. This arrangement could be such that the sticks are staggered. Generally, the sticks are arranged at regular intervals on the substrate and the separation distance of two immediately adjacent light-emitting sticks, in each of the dimensions of the matrix, must be at least equal to 2 mih, preferably between 3 mih and 10 mih, so that the light emitted by the circumferential wall of each rod can exit the matrix of light-emitting rods. Furthermore, it is expected that these separation distances, measured between two axes of extension of adjacent rods, will not be greater than 100 mih.
  • the monolithic matrix may comprise electroluminescent elements formed by layers of epitaxial electroluminescent elements, in particular a first layer of GaN doped n and a second layer of GaN doped p, on a single substrate, for example made of silicon carbide, and which is cut (by grinding and / or ablation) to form a plurality of transmitters elementary respectively from the same substrate.
  • electroluminescent elements formed by layers of epitaxial electroluminescent elements, in particular a first layer of GaN doped n and a second layer of GaN doped p, on a single substrate, for example made of silicon carbide, and which is cut (by grinding and / or ablation) to form a plurality of transmitters elementary respectively from the same substrate.
  • the result of such a design is a plurality of electroluminescent blocks all from the same substrate and electrically connected to be selectively activatable from each other.
  • the substrate of the monolithic matrix may have a thickness of between 100 ⁇ m and 800 ⁇ m, in particular equal to 200 mih; each block can have a length and a width, each being between 50 ⁇ m and 500 ⁇ m, preferably between 100 ⁇ m and 200 ⁇ m. In a variant, the length and the width are equal.
  • the height of each block is less than 500 ⁇ m, preferably less than 300 ⁇ m.
  • each block can be made via the substrate on the side opposite the epitaxy.
  • the separation distance between two elementary transmitters can be less than 1 mm, in particular less than 500 ⁇ m, and it is preferably less than 200 ⁇ m.
  • the monolithic matrix may comprise further a layer of a polymeric material in which the electroluminescent elements are at least partially embedded.
  • the layer can thus extend over the entire extent of the substrate or only around a determined group of electroluminescent elements.
  • the polymer material which can in particular be based on silicone, creates a protective layer which makes it possible to protect the electroluminescent elements without hampering the diffusion of the light rays.
  • wavelength conversion means capable of absorbing at least part of the rays emitted by one of the elements and of converting at least part of said excitation light absorbed into emission light having a wavelength different from that of the excitation light. It is equally possible to provide that the phosphors are embedded in the mass of the polymer material, or that they are arranged on the surface of the layer of this polymer material.
  • the pixelated light source may further include a coating of reflective material to deflect the light rays towards the exit surfaces of the light source.
  • the electroluminescent elements of submillimetric dimensions define in a plane, substantially parallel to the substrate, a determined outlet surface.
  • a determined outlet surface is defined according to the number and arrangement of the elements
  • the matrix source integrates in an integrated circuit in mechanical and electrical contact with a substrate of the matrix of elementary light sources, in direct proximity to the elementary light sources, a logic of detection and reaction carried out by a electric circuit.
  • a dedicated circuit is provided for each elementary light source, or in an equivalent manner, for each pixel of the matrix of elementary light sources.
  • the diagnostic and reaction circuit is integrated into the matrix light source, it is able to be activated more quickly compared to the known case, in which a physically remote diagnostic circuit is used and connected remotely to the matrix source. So that such a remote circuit can nevertheless be informed of the fault which has occurred, a memory element is provided in the diagnostic circuit according to aspects of the invention. This memory element makes it possible to record fault detection information for each of the elementary light sources in question, the information being readable by the circuit which is remote.
  • Figure 1 schematically shows a matrix light source according to a preferred embodiment of the invention
  • Figure 2 shows schematically a matrix light source according to a preferred embodiment of the invention
  • Figure 3 shows schematically a matrix light source according to a preferred embodiment of the invention
  • Figure 4 shows schematically a matrix light source according to a preferred embodiment of the invention.
  • references 100, 200, 300 and 400 designate four embodiments of a matrix light source according to the invention.
  • the illustration of Figure 1 shows a pixelated or matrix light source 100 according to a preferred embodiment of the invention.
  • the matrix light source 100 comprises a plurality of elementary light sources with an electroluminescent semiconductor element 110 and a common substrate, not illustrated, in mechanical and electrical contact with an integrated circuit.
  • the elementary light sources are typically light-emitting diodes, LEDs.
  • the matrix light source 100 preferably comprises a monolithic matrix component, in which the semiconductor layers of the elementary light sources 110 are, for example, arranged on the common substrate.
  • the matrix of elementary light sources 110 preferably comprises a parallel mounting of a plurality of branches, each branch comprising light emitting semiconductor light sources 110.
  • the matrix of elementary light sources comprises by way of example and without limitation, depending on the thickness of the substrate and starting at the end opposite to the location of the elementary sources 110, a first electrically conductive layer deposited on an electrically insulating substrate . It follows an n-doped semiconductor layer, the thickness of which is between 0.1 and 2 ⁇ m. This thickness is clearly less than that of known light-emitting diodes, for which the corresponding layer has a thickness of the order of 1 to 2 ⁇ m.
  • the next layer is the active quantum well layer with a thickness of about 30 nm, followed by an electron blocking layer, and finally a p-doped semiconductor layer, the latter having a thickness of about 300nm.
  • the first layer is a layer of (Al) GaN: Si
  • the second layer a layer of n-GaN: Si
  • the active layer comprises quantum wells in InGaN alternating with barriers in GaN.
  • the blocking layer is preferably made of AlGaN: Mg and the p-doped layer is preferably made of p-GaN: Mg.
  • the n-doped Galium nitride has a resistivity of 0.0005 Ohm / cm while the p-doped Galium nitride has a resistivity of 1 Ohm / cm.
  • the thicknesses of the proposed layers make it possible in particular to increase the internal series resistance of the elementary source, while significantly reducing its manufacturing time, as the doped layer n is thinner compared to known LEDs and requires less deposition time important. For example, typically 5 hours of MOCVD deposition time is required for a standard configuration LED with 2m of layer n, and this time can be reduced by 50% if the thickness of layer n is reduced to 0.2 m.
  • the monolithic component 100 is preferably made of depositing the layers in a homogeneous and uniform manner on at least part of the surface of the substrate, so as to cover it.
  • the deposition of the layers is for example carried out by a process of epitaxy in the vapor phase with organometallics (“metal oxide Chemical vapor deposition”), MOCVD.
  • organometallics metal oxide Chemical vapor deposition
  • Such processes and reactors for their implementation are known for depositing semiconductor layers on a substrate, for example from patent documents WO 2010/072380 A1 or WO 01/46498 A1. The details of their implementation work will therefore not be detailed in the context of the present invention.
  • the layers thus formed are pixelated.
  • the layers are removed by known lithographic methods and by etching at the locations which subsequently correspond to the spaces separating the elementary light sources 110 from one another on the substrate.
  • a plurality of several tens or hundreds or thousands of pixels 110 of surface less than one square millimeter for each individual pixel, and of total surface greater than 2 square millimeter having semiconductor layers with homogeneous thicknesses, and therefore having homogeneous and high internal series resistances can be produced on the substrate of a matrix light source 100.
  • the substrate comprising the epitaxial layers covering at least part of the surface of the substrate is sawn or cut into elementary light sources, each of the elementary light sources having similar characteristics in terms of their internal series resistance.
  • the invention likewise relates to types of elementary light sources with semiconductor elements implying other configurations of semiconductor layers.
  • the substrates, the semiconductor materials of the layers, the arrangement of the layers, their thicknesses and any vias between the layers may be different from the example which has just been described.
  • the integrated circuit 120 further comprises, for at least one, but preferably for all the elementary light sources 110, a short-circuit detection circuit 130 capable of disconnecting the elementary light source from its electrical supply 10 when a short-circuit of the elementary light source is detected.
  • a short-circuit detection circuit 130 capable of disconnecting the elementary light source from its electrical supply 10 when a short-circuit of the elementary light source is detected.
  • it can be controlled in voltage or electric current by a control circuit of the electric power supply.
  • Such circuits are known per se in the art and their operation will not be described in detail in the context of the present invention. They involve at least one converter circuit capable of converting an input voltage / current, supplied for example by a voltage / current source internal to a motor vehicle, such as a battery, into an output voltage / current, of intensity adapted to supply the matrix light source.
  • each elementary source or in an equivalent manner, of each pixel
  • the switch device is for example produced by a field effect transistor of the MOSFET type.
  • a supply circuit can be integrated into the substrate during the manufacture of the monolithic component 100.
  • the short-circuit detection circuit 130 is configured to compare the voltage drop across the terminals of the elementary light source 110 with a predetermined threshold value, for example using a comparator circuit. This makes it possible to detect the passage of an electric current of an intensity greater than a predetermined threshold value through the elementary light source 110, and to conclude if necessary the presence of a short circuit.
  • the switch device 132 Upon detection of a short circuit, the switch device 132 is controlled in order to switch to open mode, so as to isolate the defective elementary light source 110.
  • the illustration of Figure 2 shows a pixelated or matrix light source 200 according to a preferred embodiment of the invention.
  • the matrix light source comprises a plurality of elementary light sources with an electroluminescent semiconductor element 210 and a common substrate, not illustrated, in mechanical and electrical contact with an integrated circuit 220.
  • the elementary light sources are typically light emitting diodes, LEDs.
  • the integrated circuit 220 comprises for at least one elementary light source 210 a short-circuit detection circuit 230 capable of disconnecting the elementary light source from its electrical supply 10 when a short-circuit of the elementary light source is detected.
  • a switching device 232 is produced by a MOSFET type field effect transistor. The state of the switch device defines the on / off mode of the elementary light source 210. If the transistor is on, an electric current can pass through the diode
  • the matrix source 200 comprises a reception unit for receiving a control signal 12 for each of the elementary sources 210.
  • the control signal is typically a binary signal generated by a control unit external to the matrix source.
  • the signal is intended to control the ignition of each of the elementary sources.
  • a single control signal 12 is not illustrated in FIG. 2, the invention obviously extends to a case where each elementary source receives a specific control signal 12.
  • the short-circuit detection circuit 230 includes a comparison unit 234 for comparing the voltage drop across the terminals of the elementary light source 210 with a predetermined threshold value, for example using a comparator circuit.
  • the switch device 232 Upon detection of a short circuit, the switch device 232 is controlled in order to switch to open mode, so as to isolate the defective elementary light source 210.
  • the detection information is made available at the input of a logic unit 236, preferably in binary form. This binary detection information is combined by the logic unit 236 with control signal 12 in order to take precedence over the latter in the event of a short circuit: if the control signal 12 indicates the ignition of an elementary light source while the detection circuit 230 corresponding indicates the presence of a short circuit, the control signal 12 is canceled so that the elementary light source is turned off.
  • the output signal from the logic unit 236 effectively controls the state of the switch device 232.
  • the illustration in Figure 3 shows a pixelated or matrix light source 300 according to a preferred embodiment of the invention.
  • the matrix light source comprises a plurality of elementary light sources with an electroluminescent semiconductor element 310 and a common substrate, not illustrated, in mechanical and electrical contact with an integrated circuit 320.
  • the elementary light sources are typically light emitting diodes, LEDs.
  • the integrated circuit 320 comprises for at least one elementary light source 310 a short-circuit detection circuit 330 capable of disconnecting the elementary light source from its electrical supply 10 when a short-circuit of the elementary light source is detected.
  • a switching device 332 is produced by a MOSFET type field effect transistor.
  • the state of the switch device defines the on / off mode of the elementary light source 310.
  • the matrix source 300 comprises a reception unit for receiving a control signal 12 for each of the elementary sources 310.
  • the control signal is typically a signal binary generated by a control unit external to the matrix source. The signal is intended to control the ignition of each of the elementary sources.
  • the short-circuit detection circuit 330 comprises a comparison unit 334 for comparing the voltage drop across the terminals of the elementary light source 310 with a predetermined threshold value, for example using a comparator circuit. This makes it possible to detect the passage of an electric current of an intensity greater than a predetermined threshold value through the elementary light source 310, and to conclude if necessary the presence of a short circuit.
  • the switch device 332 Upon detection of a short circuit, the switch device 332 is controlled in order to switch to open mode, so as to isolate the defective elementary light source 310.
  • the detection information is made available to a logic unit 336, preferably in binary form, and recorded in a memory element 338.
  • This binary detection information is combined by the logic unit 336 with control signal 12 in order to take precedence over the latter in the event of a short circuit: if the control signal 12 indicates the ignition of an elementary light source while the corresponding detection circuit 330 indicates the presence of a short circuit, the control signal 12 s' sees it canceled so that the elementary light source is extinct.
  • the logic circuit 436 comprises for example a logic gate of the NAND type. Electronic circuits arranged to perform the logic function which has just been described are well known in the art. The recording of the detection indication in the memory element 338 also allows an external unit to read this information and to use it for its own purposes.
  • the illustration in Figure 4 shows a pixelated or matrix light source 400 according to a preferred embodiment of the invention.
  • the matrix light source comprises a plurality of elementary light sources with an electroluminescent semiconductor element 410 and a common substrate, not illustrated, in mechanical and electrical contact with an integrated circuit 420.
  • the elementary light sources are typically light emitting diodes, LEDs.
  • the matrix light source 400 is controlled by electric current.
  • the integrated circuit 420 comprises for at least one elementary light source 410 a short-circuit detection circuit 430 capable of disconnecting the elementary light source from its electrical supply 10 when a short-circuit of the elementary light source is detected.
  • a switch device 432 is produced by a current source controlled by the output signal from the logic unit 436.
  • the state of the switch device defines the on / off mode of the elementary light source 410.
  • the matrix source 400 comprises a reception unit for receiving a control signal 12 for each of the elementary sources 410.
  • the control signal is typically a binary signal generated by a control unit external to the matrix source. The signal is intended to control the ignition of each of the elementary sources.
  • the short-circuit detection circuit 430 includes a comparison unit 434 for comparing the voltage drop across the terminals of the elementary light source 410 with a predetermined threshold value, for example using a comparator circuit. This makes it possible to detect the passage of an electric current of an intensity greater than a predetermined threshold value through the elementary light source 410, and to conclude if necessary the presence of a short circuit.
  • the current source 432 is controlled so as not to supply direct current to the elementary light source 410, so as to isolate it since it is defective.
  • the detection information is made available at the input of the logic unit 436, preferably in binary form, and recorded in the memory element 438.
  • This binary detection information is combined by the logic unit 346 to the control signal 12 in order to override the latter in the event of a short circuit: if the control signal 12 indicates the ignition of an elementary light source while the corresponding detection circuit 430 indicates the presence of a short circuit, the signal control 12 is canceled and the logic unit generates an output signal to cut the power supply to the elementary light source.
  • the recording of the detection indication in the memory element 438 also allows an external unit to read this information and to use it for its own purposes.
  • the integrated circuit may include other electronic circuits and / or memory elements used for other functions in relation to the matrix light source and / or with the elementary light sources.

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Abstract

L'invention propose une source lumineuse matricielle ayant une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent et un substrat commun. Le substrat comprend, pour au moins une des sources lumineuses élémentaires, un circuit de détection de court- circuit apte à débrancher la source lumineuse élémentaire de son alimentation électrique, lorsqu'un court-circuit de la source lumineuse élémentaire est détecté.

Description

SOURCE LUMINEUSE MATRICIELLE A CIRCUIT DIAGNOSTIC POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE
L’invention se rapporte aux sources lumineuses matricielles à éléments semi-conducteurs électroluminescents, notamment pour véhicules automobiles. En particulier, l’invention se rapporte à une source lumineuse matricielle à circuit diagnostic.
Une diode électroluminescente, LED, est un composant électronique semi-conducteur capable d’émetre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Dans le domaine automobile, on a de plus en plus recours à la technologie LED pour diverses solutions de signalisation lumineuse. Les LEDs sont utilisées afin d’assurer des fonctions lumineuses telles que les feux diurnes, les feux de signalisation etc... L’intensité lumineuse émise par une LED est en général dépendante de l’intensité du courant électrique qui la traverse. Entre autres, une LED est caractérisée par une valeur seuil d’intensité de courant électrique. Ce courant direct (« forward current ») maximal est en général décroissant à température croissante. De même, lorsqu’une LED émet de la lumière, on observe à ses bornes une chute de tension égale à sa tension directe ou nominale (« forward voltage »).
L’utilité de matrices de LEDs comprenant un nombre important de sources lumineuses
électroluminescentes élémentaires est intéressante dans de nombreux domaines d’application, et notamment aussi dans le domaine d’éclairage et de la signalisation des véhicules automobiles. Une matrice de LEDs peut par exemple être utilisée pour créer des formes de faisceaux lumineux intéressantes pour des fonctions lumineuses telles que les feux de route ou les feux diurnes. En plus, plusieurs fonctions lumineuses différentes peuvent être réalisées à l’aide d’une matrice unique, réduisant ainsi l’encombrement physique dans l’espace restreint d’un feu de véhicule automobile.
De manière connue, des sources lumineuses matricielles ou, de manière équivalente, pixelisées, sont commandées par une unité de commande physiquement déportée et électriquement connectée à la source lumineuse. Cete unité peut également réaliser des fonctions diagnostiques par rapport au fonctionnement de la source matricielle et/ou des sources lumineuses élémentaires qui la constituent. Suite à la détection d’un défaut d’une source lumineuse élémentaire par l’unité de commande, celle-ci prend en charge la suite à donner au défaut : il peut par exemple s’agir d’une consigne de courant et/ou d’allumage spécifique destinée à la source lumineuse matricielle ou à la source lumineuse élémentaire en question. Comme le défaut est détecté et géré par l’unité de commande, le temps qui s’écoule entre l’apparition du défaut et l’implémentation de la réaction dont l’unité de commande décide, peut être suffisamment long pour que le défaut devienne visible. En effet, par exemple lors d’un court-circuit au niveau d’une source lumineuse élémentaire de type LED dans un montage de plusieurs sources en parallèle, le défaut de la source élémentaire en question a un impact direct sur l’intensité du courant électrique qui traverse les sources lumineuses de la même branche, ainsi que celles des branches avoisinantes. Quand le courant électrique augmente, il y a un risque que ces autres sources lumineuses s’en voient également endommagées. La température de jonction est susceptible d’augmenter, ce qui accroît encore le risque de surchauffe et
d’endommagement des sources. Ainsi, même si une unique source lumineuse élémentaire de petite taille est en court-circuit, ce défaut peut se propager et peut engendrer des conséquences néfastes pour d’autres sources élémentaires pendant un laps de temps court. Une fois que plusieurs sources élémentaires sont affectées, le défaut devient optiquement visible. En particulier dans le domaine de la signalisation automobile, ceci pose problème puisque l’intensité lumineuse émise par la source matricielle est réglementée.
L’invention a pour objectif de pallier à au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. Plus précisément, l’invention a pour objectif de proposer une source lumineuse matricielle ou pixelisée capable de réagir de manière rapide lorsqu’une des sources lumineuses électroluminescentes élémentaires qui la composent se trouve en court-circuit.
Selon un premier aspect de l’invention, une source lumineuse matricielle comprenant un circuit intégré et une matrice de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent est proposée. La source lumineuse matricielle est remarquable en ce que le circuit intégré est en contact avec la matrice et comprend, pour au moins une des sources lumineuses élémentaires, un circuit de détection de court-circuit apte à débrancher la source lumineuse élémentaire de son alimentation électrique lorsqu'un court-circuit de la source lumineuse élémentaire est détecté.
Selon un autre aspect de l’invention, un circuit intégré pour une source lumineuse matricielle est proposé. Le circuit intégré est destiné à être en contact mécanique et électrique avec une matrice de sources lumineuse élémentaires de la source lumineuse matricielle. Le circuit intégré est remarquable en ce qu’il comprend, pour au moins une des sources lumineuses élémentaires, un circuit de détection de court-circuit apte à débrancher la source lumineuse élémentaire de son alimentation électrique lorsqu’un court-circuit de la source lumineuse élémentaire est détecté.
La matrice de sources lumineuses élémentaires peut de préférence comprendre un substrat commun supportant les sources lumineuses élémentaires. Le substrat commun de la matrice peut de préférence comprendre du SiC. De préférence, le circuit intégré peut comprendre un circuit de détection de court-circuit dédié pour chacune des sources lumineuses élémentaires.
Le circuit intégré peut de préférence comprendre un substrat en Si. De préférence, le circuit intégré est soudé ou collé à la matrice de sources lumineuses élémentaires, par exemple à un substrat commun supportant les sources lumineuses élémentaires. Le circuit intégré est de préférence soudé ou collé à la face inférieure du substrat commun, opposée à la face qui comprend les sources lumineuses élémentaires. De préférence, le circuit intégré est en contact mécanique, par exemple par le biais de moyens de fixation, et électrique avec le substrat commun, qui présente des zones de connexion électriques sur sa face inférieure.
Les sources lumineuses élémentaires peuvent de préférence être agencées en au moins deux branches de sources parallèles.
Le circuit de détection peut préférentiellement être configuré pour générer une information binaire de détection d’un court-circuit de ladite source lumineuse élémentaire.
De préférence, le circuit intégré peut comprendre, pour au moins une source lumineuse élémentaire, un dispositif interrupteur destiné à brancher de manière sélective ladite source lumineuse élémentaire à un circuit d'alimentation électrique sur réception d'une commande d'allumage binaire. Le circuit de détection peut préférentiellement être configuré pour annuler la commande d'allumage lorsqu’un court-circuit de ladite source lumineuse élémentaire est détecté.
La consigne peut de préférence être une information binaire et le circuit de détection peut être agencé pour combiner la consigne et l’information de détection moyennant un circuit logique, dont le signal binaire de sortie commande l’état dudit dispositif interrupteur.
Le circuit de détection peut préférentiellement comprendre un élément de mémoire, le circuit de détection étant configuré pour stocker une information de détection dans ledit élément de mémoire.
Selon un autre aspect de l’invention, un module lumineux pour un véhicule automobile comprenant une source lumineuse matricielle et un circuit de pilotage de l’alimentation électrique de ladite source est proposé. Le module lumineux est remarquable en ce que la source lumineuse matricielle est conforme à un des aspects de l’invention.
La source lumineuse pixélisée, ou de manière équivalente, la source lumineuse matricielle, peut de préférence comprendre au moins une matrice d’éléments électroluminescents - les sources lumineuse élémentaires - (appelée en anglais monolithic array) agencés selon au moins deux colonnes par au moins deux lignes. De préférence, la source électroluminescente comprend au moins une matrice d’éléments électroluminescents monolithique, aussi appelée matrice monolithique.
Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents sont crûs depuis un substrat commun et sont connectés électriquement de manière à être activables sélectivement, individuellement ou par sous-ensemble d’éléments électroluminescents. Ainsi chaque élément électroluminescent ou groupe d’éléments électroluminescents peut former l’un des émetteurs élémentaires de ladite source lumineuse pixélisée qui peut émettre de la lumière lorsque son ou leur matériau est alimenté en électricité
Différents agencements d’éléments électroluminescents peuvent répondre à cette définition de matrice monolithique, dès lors que les éléments électroluminescents présentent l’une de leurs dimensions principales d’allongement sensiblement perpendiculaire à un substrat commun et que l’écartement entre les émetteurs élémentaires, formés par un ou plusieurs éléments électroluminescents regroupés ensemble électriquement, est faible en comparaison des écartements imposés dans des agencements connus de chips carrés plates soudés sur une carte de circuits imprimés.
Le substrat peut être majoritairement en matériau semi-conducteur. Le substrat peut comporter un ou plusieurs autres matériaux, par exemple non semi-conducteurs. Ces éléments électroluminescents, de dimensions submillimétriques, sont par exemple agencés en saillie du substrat de manière à former des bâtonnets de section hexagonale. Les bâtonnets électroluminescents prennent naissance sur une première face d’un substrat. Chaque bâtonnet électroluminescent, ici formé par utilisation de nitrure de gallium (GaN), s’étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, en saillie du substrat, ici réalisé à base de silicium, d’autres matériaux comme du carbure de silicium pouvant être utilisés sans sortir du contexte de l’invention. A titre d’exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d’un alliage de nitrure d’aluminium et de nitrure de gallium (AlGaN), ou à partir d’un alliage de phosphures d’aluminium, d’indium et de gallium (AlInGaP). Chaque bâtonnet électroluminescent s’étend selon un axe d’allongement définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan de la face supérieure du substrat.
Les bâtonnets électroluminescents d’une même matrice monolithique présentent avantageusement la même forme et les mêmes dimensions. Ils sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s’étend le long de l’axe d’allongement du bâtonnet. Lorsque les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l’objet d’une polarisation, la lumière résultante en sortie de la source à semi-conducteurs est émise essentiellement à partir de la paroi circonférentielle, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également de la face terminale. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent agit comme une unique diode électroluminescente et que la luminance de cete source est améliorée d’une part par la densité des bâtonnets électroluminescents présents et d’autre part par la taille de la surface éclairante définie par la paroi circonférentielle et qui s’étend donc sur tout le pourtour, et toute la hauteur, du bâtonnet. La hauteur d’un bâtonnet peut être comprise entre 2 et 10 mih, préférentiellement 8 mih; la plus grande dimension de la face terminale d’un bâtonnet est inférieure à 2 mih, préférentiellement inférieure ou égale à 1 mih.
On comprend que, lors de la formation des bâtonnets électroluminescents, la hauteur peut être modifiée d’une zone de la source lumineuse pixélisée à l’autre, de manière à accroître la luminance de la zone correspondante lorsque la hauteur moyenne des bâtonnets la constituant est augmentée. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d’un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs de la même source lumineuse à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques. La forme des bâtonnets électroluminescents peut également varier d’une matrice monolithique à l’autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale. Les bâtonnets présentent une forme générale cylindrique, et ils peuvent notamment présenter une forme de section polygonale, et plus particulièrement hexagonale. On comprend qu’il importe que de la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire.
Par ailleurs, la face terminale peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu’elle s’étend sensiblement parallèlement à la face supérieure du substrat, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre, de manière à multiplier les directions d’émission de la lumière sortant de cette face terminale.
Les bâtonnets électroluminescents peuvent de préférence être agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. De manière générale, les bâtonnets sont disposés à intervalles réguliers sur le substrat et la distance de séparation de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents, dans chacune des dimensions de la matrice, doit être au minimum égale à 2 mih, préférentiellement comprise entre 3 mih et 10 mih, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle de chaque bâtonnet puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation, mesurées entre deux axes d’allongement de bâtonnets adjacents, ne soient pas supérieures à 100 mih.
Alternativement, la matrice monolithique peut comporter des éléments électroluminescents formés par des couches d’éléments électroluminescents épitaxiées, notamment une première couche en GaN dopée n et une seconde couche en GaN dopée p, sur un substrat unique, par exemple en carbure de silicium, et que l’on découpe (par meulage et/ou ablation) pour former une pluralité d’émetteurs élémentaires respectivement issus d’un même substrat. Il résulte d’une telle conception une pluralité de blocs électroluminescents tous issus d’un même substrat et connectés électriquement pour être activables sélectivement les uns des autres.
Dans un exemple de réalisation selon cet autre mode, le substrat de la matrice monolithique peut présenter une épaisseur comprise entre 100 pm et 800 pm, notamment égale à 200 mih ; chaque bloc peut présenter une longueur et une largeur, chacune étant comprise entre 50 pm et 500 pm, préférentiellement comprise entre 100 pm et 200 pm. Dans une variante, la longueur et la largeur sont égales. La hauteur de chaque bloc est inférieure à 500 pm, préférentiellement inférieur à 300 pm.
Enfin la surface de sortie de chaque bloc peut être faite via le substrat du côté opposée à l’épitaxie. La distance de séparation entre deux émetteurs élémentaires. La distance entre chaque émetteur élémentaire contigu peut être inférieure à 1 mm, notamment inférieure à 500 pm, et elle est préférentiellement inférieure à 200 pm.
Alternativement, aussi bien avec des bâtonnets électroluminescents s’étendant respectivement en saillie d’un même substrat, tels que décrit ci-dessus, qu’avec des blocs électroluminescents obtenus par découpage de couches électroluminescentes superposées sur un même substrat, la matrice monolithique peut comporter en outre une couche d’un matériau polymère dans laquelle les éléments électroluminescents sont au moins partiellement noyés. La couche peut ainsi s’étendre sur toute l’étendue du substrat ou seulement autour d’un groupe déterminé d’éléments électroluminescents. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les éléments électroluminescents sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est possible d’intégrer dans cette couche de matériau polymère des moyens de conversion de longueur d’onde, et par exemple des luminophores, aptes à absorber au moins une partie des rayons émis par l’un des éléments et à convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation. On pourra prévoir indifféremment que les luminophores sont noyés dans la masse du matériau polymère, ou bien qu’ils soient disposés en surface de la couche de ce matériau polymère.
La source lumineuse pixélisée peut comporter en outre un revêtement de matériau réfléchissant pour dévier les rayons lumineux vers les surfaces de sorties de la source lumineuse.
Les éléments électroluminescents de dimensions submillimétriques définissent dans un plan, sensiblement parallèle au substrat, une surface de sortie déterminée. On comprend que la forme de cette surface de sortie est définie en fonction du nombre et de l’agencement des éléments
électroluminescents qui la composent. On peut ainsi définir une forme sensiblement rectangulaire de la surface d’émission, étant entendu que celle-ci peut varier et prendre n’importe quelle forme sans sortir du contexte de l’invention.
En utilisant les mesures proposées par la présente invention, il devient possible de proposer une source lumineuse pixelisée, ou de manière équivalente une source lumineuse matricielle, capable de réagir rapidement lorsqu’un défaut en court-circuit d’une de ses sources lumineuses électroluminescentes élémentaires constituantes se produit. Selon des aspects de l’invention, la source matricielle intègre dans un circuit intégré en contact mécanique et électrique avec un substrat de la matrice de sources lumineuses élémentaires, en proximité directe des sources lumineuses élémentaires, une logique de détection et de réaction réalisée par un circuit électronique. De préférence, un tel circuit dédié est prévu pour chaque source lumineuse élémentaire, ou de manière équivalente, pour chaque pixel de la matrice de sources lumineuses élémentaires. Lorsqu’un court-circuit de la source lumineuse élémentaire est détecté, la source est rapidement déconnectée, empêchant ainsi que le défaut ne se propage, ce qui empêche qu’il ne devienne visuellement apparent. Comme le circuit de diagnostic et de réaction est intégré à la source lumineuse matricielle, il est capable d’être activé de manière plus rapide comparé au cas connu, dans lequel on a recours à un circuit de diagnostic physiquement déporté et relié à distance à la source matricielle. Pour qu’un tel circuit à distance puisse pourtant être informé du défaut qui s’est produit, un élément de mémoire est prévu dans le circuit diagnostic selon des aspects de l’invention. Cet élément de mémoire permet d’enregistrer une information de détection d’un défaut pour chacune des sources lumineuses élémentaires en question, l’information étant lisible par le circuit qui est à distance.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description des exemples et des dessins parmi lesquels :
la figure 1 montre de manière schématique une source lumineuse matricielle selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
la figure 2 montre de manière schématique une source lumineuse matricielle selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
la figure 3 montre de manière schématique une source lumineuse matricielle selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
la figure 4 montre de manière schématique une source lumineuse matricielle selon un mode de réalisation préféré de l’invention.
Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre d’exemples et de manière non limitative. Des numéros de référence similaires seront utilisés pour décrire des concepts semblables à travers différents modes de réalisation de l’invention. Par exemple, les références 100, 200, 300 et 400 désignent quatre modes de réalisation d’une source lumineuse matricielle selon l’invention.
L’illustration de la figure 1 montre une source lumineuse pixelisée ou matricielle 100 selon un mode de réalisation préféré de l’invention. La source lumineuse matricielle 100 comprend une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent 110 et un substrat commun non-illustré, en contact mécanique et électrique avec un circuit intégré. Les sources lumineuses élémentaires sont typiquement des diodes électroluminescentes, LED.
La source lumineuse matricielle 100 comprend de préférence un composant matriciel monolithique, dans lequel les couches semi-conductrices des sources lumineuses élémentaires 110 sont, par exemple, disposées sur le substrat commun. La matrice de sources lumineuses élémentaires 110 comprend de préférence un montage en parallèle d’une pluralité de branches, chaque branche comprenant des sources lumineuses semi-conductrices électroluminescentes 110.
La matrice de sources lumineuses élémentaires comprend à titre d’exemple et non- limitatif, selon l’épaisseur du substrat et commençant par l’extrémité opposée à l’emplacement des sources élémentaires 110, une première couche électriquement conductrice déposée sur un substrat électriquement isolant. Il suit une couche semi-conductrice dopée n, dont l’épaisseur se situe entre 0.1 et 2 pm. Cette épaisseur est nettement inférieure à celles de diodes électroluminescentes connues, pour lesquelles la couche correspondante présente une épaisseur de l’ordre de 1 à 2 pm. La couche suivante est la couche active de puits quantiques d’une épaisseur d’environ 30 nm, suivie d’une couche bloquant des électrons, et finalement une couche semi-conductrice dopée p, cette dernière ayant une épaisseur d’environ 300nm. De préférence, la première couche est une couche de (Al)GaN:Si, la deuxième couche une couche de n-GaN:Si, la couche active comprend des puits quantiques en InGaN alternant avec des barrières en GaN. La couche bloquante est de préférence en AlGaN:Mg et la couche dopée p est de préférence en p-GaN :Mg. Le nitrure de Galium dopé n présente une résistivité de 0.0005 Ohm/cm tandis que le nitrure de Galium dopé p présente une résistivité de 1 Ohm/cm. Les épaisseurs des couches proposées permettent notamment d’augmenter la résistance série interne de la source élémentaire, tout en réduisant de manière significative son temps de fabrication, comme la couche dopée n est moins épaisse comparée à des LEDs connues et nécessite un temps de dépôt moins important. A titre d’exemple, typiquement 5 heures de temps de dépôts en MOCVD est nécessaire pour une LED de configuration standard avec 2m de couche n, et ce temps peut être réduit de 50% si l’épaisseur de la couche n est réduite à 0.2m.
Afin d’obtenir des sources lumineuses élémentaires 110 présentant des couches semi-conductrices ayant des épaisseurs homogènes, le composant monolithique 100 est de préférence fabriqué en déposant les couches de manière homogène et uniforme sur au moins une partie de la surface du substrat, de manière à la recouvrir. Le dépôt des couches est par exemple réalisé par un procédé d’épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (« métal oxide Chemical vapor déposition »), MOCVD. De tels procédés ainsi que des réacteurs pour leur mise en œuvre sont connus pour déposer des couches semi-conductrices sur un substrat, par exemple depuis les documents de brevet WO 2010/072380 Al ou WO 01/46498 Al. Les détails de leur mise en œuvre ne seront par conséquent pas détaillés dans le cadre la présente invention. Ensuite, les couches ainsi formées sont pixélisées. A titre d’exemple et non- limitatif, les couches sont enlevées par des procédés lithographiques connus et par etching aux endroits qui correspondent par la suite aux espaces séparant les sources lumineuses élémentaires 110 les unes des autres sur le substrat. Ainsi, une pluralité de plusieurs dizaines ou centaines ou milliers de pixels 110 de surface inférieure à un millimètre-carré pour chaque pixel individuel, et de surface totale supérieure à 2 millimètre-carré ayant des couches semi-conductrices à épaisseurs homogènes, et présentant donc des résistances série internes homogènes et élevées peuvent être produites sur le substrat d’une source lumineuse matricielle 100. De manière générale, plus la taille de chaque pixel de LED diminue, plus sa résistance série augmente, et plus ce pixel est adapté à être piloté par une source de tension. Alternativement, le substrat comprenant les couches épitaxiées recouvrant au moins une partie de la surface du substrat est scié ou coupé en sources lumineuses élémentaires, chacune des sources lumineuses élémentaires ayant des caractéristiques similaires au niveau de leur résistance série interne.
L’invention se rapporte à même titre à des types de sources lumineuses élémentaires à éléments semi- conducteurs impliquant d’autres configurations de couches semi-conductrices. Notamment les substrats, les matériaux semi-conducteurs des couches, l’agencement des couches, leurs épaisseurs et d’éventuels vias entre les couches peuvent être différents de l’exemple qui vient d’être décrit.
Le circuit intégré 120 comprend en outre pour au moins une mais de préférence pour toutes les sources lumineuses élémentaires 110, un circuit de détection de court-circuit 130 apte à débrancher la source lumineuse élémentaire de son alimentation électrique 10 lorsqu’un court-circuit de la source lumineuse élémentaire est détecté. Dépendant de la source lumineuse matricielle, elle peut être pilotée en tension ou en courant électrique par un circuit de pilotage de l’alimentation électrique. De tels circuits sont en soi connus dans l’art et leur fonctionnement ne sera pas décrit en détails dans le cadre de la présente invention. Ils impliquent au moins un circuit convertisseur apte à convertir une tension/un courant d’entrée, fourni par exemple par une source de tension/courant interne à un véhicule automobile, telle qu’une batterie, en une tension/un courant de sortie, d’intensité adaptée à alimenter la source lumineuse matricielle. Lorsque la source lumineuse matricielle est pilotée en tension électrique, le pilotage de chaque source élémentaire, ou de manière équivalente, de chaque pixel, se réduit à la commande d’un dispositif interrupteur 132 tel qu’il est schématisé sur la figure 1. Le dispositif interrupteur est par exemple réalisé par un transistor à effet de champ de type MOSFET.
De préférence, non-seulement les éléments interrupteurs 132, mais également un circuit d’alimentation peut être intégré dans le substrat lors de la fabrication du composant monolithique 100.
Le circuit de détection de court-circuit 130 est configuré pour comparer la chute de tension aux bornes de la source lumineuse élémentaire 110 à une valeur seuil prédéterminée, par exemple à l’aide d’un circuit comparateur. Ceci permet de détecter le passage d’un courant électrique d’une intensité supérieure à une valeur de seuil prédéterminée à travers la source lumineuse élémentaire 110, et de conclure le cas échéant à la présence d’un court-circuit. Sur détection d’un court-circuit, le dispositif interrupteur 132 est commandé afin de passer en mode ouvert, de manière à isoler la source lumineuse élémentaire 110 défectueuse.
L’illustration de la figure 2 montre une source lumineuse pixelisée ou matricielle 200 selon un mode de réalisation préféré de l’invention. La source lumineuse matricielle comprend une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent 210 et un substrat commun non-illustré, en contact mécanique et électrique avec un circuit intégré 220. Les sources lumineuses élémentaires sont typiquement des diodes électroluminescentes, LED.
Le circuit- intégré 220 comprend pour au moins une source lumineuses élémentaire 210 un circuit de détection de court-circuit 230 apte à débrancher la source lumineuse élémentaire de son alimentation électrique 10 lorsqu’un court-circuit de la source lumineuse élémentaire est détecté. Dans l’exemple de la figure 2, un dispositif interrupteur 232 est réalisé par un transistor à effet de champ de type MOSFET. L’état du dispositif interrupteur définit le mode allumé/éteint de la source lumineuse élémentaire 210. Si le transistor est passant, un courant électrique peut traverser la diode
électroluminescente 210, ce qui n’est pas le cas lorsque le transistor est bloquant. La source matricielle 200 comprend une unité de réception pour recevoir un signal de commande 12 pour chacune des sources élémentaires 210. Le signal de commande est typiquement un signal binaire généré par une unité de commande externe à la source matricielle. Le signal est destiné à commander l’allumage de chacune des sources élémentaires. Bien qu’un unique signal commande 12 ne soit illustré sur la figure 2, l’invention s’étend évidemment à un cas ou chaque source élémentaire reçoit un signal de commande 12 spécifique. Le circuit de détection de court-circuit 230 comprend une unité de comparaison 234 pour comparer la chute de tension aux bornes de la source lumineuse élémentaire 210 à une valeur seuil prédéterminée, par exemple à l’aide d’un circuit comparateur. Ceci permet de détecter le passage d’un courant électrique d’une intensité supérieure à une valeur de seuil prédéterminée à travers la source lumineuse élémentaire 210, et de conclure le cas échéant à la présence d’un court-circuit. Sur détection d’un court-circuit, le dispositif interrupteur 232 est commandé afin de passer en mode ouvert, de manière à isoler la source lumineuse élémentaire 210 défectueuse. L’information de détection est mise à la disposition à l’entrée d’une unité logique 236, de préférence sous forme binaire. Cette information binaire de détection est combinée par l’unité logique 236 avec signal de commande 12 afin de primer ce dernier en cas de court-circuit : si le signal commande 12 indique l’allumage de source lumineuse élémentaire alors que le circuit de détection 230 correspondant indique la présence d’un court-circuit, le signal de commande 12 s’en voit annulé de manière à ce que la source lumineuse élémentaire soit éteinte. Le signal de sortie de l’unité de logique 236 commande de manière effective l’état du dispositif interrupteur 232.
L’illustration de la figure 3 montre une source lumineuse pixelisée ou matricielle 300 selon un mode de réalisation préféré de l’invention. La source lumineuse matricielle comprend une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent 310 et un substrat commun non-illustré, en contact mécanique et électrique avec un circuit intégré 320. Les sources lumineuses élémentaires sont typiquement des diodes électroluminescentes, LED.
Le circuit intégré 320 comprend pour au moins une source lumineuses élémentaire 310 un circuit de détection de court-circuit 330 apte à débrancher la source lumineuse élémentaire de son alimentation électrique 10 lorsqu’un court-circuit de la source lumineuse élémentaire est détecté. Dans l’exemple de la figure 3, un dispositif interrupteur 332 est réalisé par un transistor à effet de champ de type MOSFET. L’état du dispositif interrupteur définit le mode allumé/éteint de la source lumineuse élémentaire 310. La source matricielle 300 comprend une unité de réception pour recevoir un signal de commande 12 pour chacune des sources élémentaires 310. Le signal de commande est typiquement un signal binaire généré par une unité de commande externe à la source matricielle. Le signal est destiné à commander l’allumage de chacune des sources élémentaires. Le circuit de détection de court-circuit 330 comprend une unité de comparaison 334 pour comparer la chute de tension aux bornes de la source lumineuse élémentaire 310 à une valeur seuil prédéterminée, par exemple à l’aide d’un circuit comparateur. Ceci permet de détecter le passage d’un courant électrique d’une intensité supérieure à une valeur de seuil prédéterminée à travers la source lumineuse élémentaire 310, et de conclure le cas échéant à la présence d’un court-circuit. Sur détection d’un court-circuit, le dispositif interrupteur 332 est commandé afin de passer en mode ouvert, de manière à isoler la source lumineuse élémentaire 310 défectueuse. L’information de détection est mise à la disposition d’une unité logique 336, de préférence sous forme binaire, et enregistrée dans un élément de mémoire 338. Cette information binaire de détection est combinée par l’unité logique 336 avec signal de commande 12 afin de primer ce dernier en cas de court-circuit: si le signal commande 12 indique l’allumage de source lumineuse élémentaire alors que le circuit de détection 330 correspondant indique la présence d’un court-circuit, le signal de commande 12 s’en voit annulé de manière à ce que la source lumineuse élémentaire soit éteinte. Le circuit logique 436 comprend par exemple une porte logique de type NAND. Des circuits électroniques agencés pour réaliser la fonction logique qui vient d’être décrite sont bien connus dans l’art. L’enregistrement de l’indication de détection dans l’élément de mémoire 338 permet également à une unité externe de lire cette information et de l’utiliser à ses propres fins.
L’illustration de la figure 4 montre une source lumineuse pixelisée ou matricielle 400 selon un mode de réalisation préféré de l’invention. La source lumineuse matricielle comprend une pluralité de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent 410 et un substrat commun non-illustré, en contact mécanique et électrique avec un circuit intégré 420. Les sources lumineuses élémentaires sont typiquement des diodes électroluminescentes, LED. La source lumineuse matricielle 400 est piloté en courant électrique.
Le circuit intégré 420 comprend pour au moins une source lumineuses élémentaire 410 un circuit de détection de court-circuit 430 apte à débrancher la source lumineuse élémentaire de son alimentation électrique 10 lorsqu’un court-circuit de la source lumineuse élémentaire est détecté. Dans l’exemple de la figure 4, un dispositif interrupteur 432 est réalisé par une source de courant commandée par le signal de sortie de l’unité logique 436. L’état du dispositif interrupteur définit le mode allumé/éteint de la source lumineuse élémentaire 410. La source matricielle 400 comprend une unité de réception pour recevoir un signal de commande 12 pour chacune des sources élémentaires 410. Le signal de commande est typiquement un signal binaire généré par une unité de commande externe à la source matricielle. Le signal est destiné à commander l’allumage de chacune des sources élémentaires. Le circuit de détection de court-circuit 430 comprend une unité de comparaison 434 pour comparer la chute de tension aux bornes de la source lumineuse élémentaire 410 à une valeur seuil prédéterminée, par exemple à l’aide d’un circuit comparateur. Ceci permet de détecter le passage d’un courant électrique d’une intensité supérieure à une valeur de seuil prédéterminée à travers la source lumineuse élémentaire 410, et de conclure le cas échéant à la présence d’un court-circuit. Sur détection d’un court-circuit, la source de courant 432 est commandée afin de ne pas fournir le un courant direct à la source lumineuse élémentaires 410, de manière l’isoler puisqu’elle est défectueuse. L’information de détection est mise à la disposition à l’entrée de l’unité logique 436, de préférence sous forme binaire, et enregistrée dans l’élément de mémoire 438. Cette information binaire de détection est combinée par l’unité logique 346 au signal de commande 12 afin de primer ce dernier en cas de court-circuit: si le signal commande 12 indique l’allumage de source lumineuse élémentaire alors que le circuit de détection 430 correspondant indique la présence d’un court-circuit, le signal de commande 12 s’en voit annulé et l’unité logique génère un signal de sortie pour couper l’alimentation électrique de la source lumineuse élémentaire. L’enregistrement de l’indication de détection dans l’élément de mémoire 438 permet également à une unité externe de lire cette information et de l’utiliser à ses propres fins. Il va de soi que le circuit intégré peut comprendre d’autres circuits électroniques et/ou éléments de mémoire utilisés pour d’autres fonctions en rapport avec la source lumineuse matricielle et/ou avec les sources lumineuses élémentaires.
L’étendue de la protection est déterminée par les revendications.

Claims

Revendications
1. Source lumineuse matricielle (100, 200, 300, 400) comprenant un circuit intégré (120, 220, 320, 420) et une matrice de sources lumineuses élémentaires à élément semi-conducteur électroluminescent (110, 210, 310, 410),
caractérisé en ce que le circuit intégré (120, 220, 320, 420) est en contact avec la matrice et comprend, pour au moins une des sources lumineuses élémentaires (110, 210, 310, 410), un circuit de détection de court-circuit (130, 230, 330, 430) apte à débrancher la source lumineuse élémentaire de son alimentation électrique (10) lorsqu'un court-circuit de la source lumineuse élémentaire est détecté.
2. Source lumineuse matricielle selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de détection de court-circuit (230, 330, 430) comprend une unité de comparaison (234, 334, 434) agencée pour comparer l’intensité du courant qui circule à travers la source lumineuse élémentaire à une valeur seuil prédéterminée, et en ce que la détection dépend du résultat de la comparaison.
3. Source lumineuse selon une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le circuit intégré comprend un circuit de détection de court-circuit dédié pour chacune des sources lumineuses élémentaires.
4. Source lumineuse selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les sources
lumineuses élémentaires sont agencées en au moins deux branches de sources parallèles.
5. Source lumineuse selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le circuit de détection est configuré pour générer une information binaire de détection d’un court-circuit de ladite source lumineuse élémentaire.
6. Source lumineuse selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le circuit intégré comprend, pour au moins une source lumineuse élémentaire, un dispositif interrupteur (232, 332, 432) destiné à brancher de manière sélective ladite source lumineuse élémentaire à un circuit d'alimentation électrique (10) sur réception d'une commande d'allumage binaire, et en ce que le circuit de détection (230, 330, 430) est configuré pour annuler la commande d'allumage lorsqu’un court-circuit de ladite source lumineuse élémentaire est détecté.
7. Source lumineuse selon la revendication 6, caractérisée en ce que la consigne (12) est une information binaire et en ce que le circuit de détection (230, 330, 430) est agencé pour combiner la consigne et l’information de détection moyennant un circuit logique (236, 336, 346), dont le signal binaire de sortie commande l’état dudit dispositif interrupteur.
Source lumineuse selon une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le circuit de détection comprend un élément de mémoire (338, 438), le circuit de détection étant configuré pour stocker une information de détection dans ledit élément de mémoire.
9. Module lumineux pour un véhicule automobile comprenant une source lumineuse matricielle et un circuit de pilotage de l’alimentation électrique de ladite source, caractérisé en ce que la source lumineuse matricielle est conforme a une des revendications 1 à 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001046498A2 (fr) 1999-12-22 2001-06-28 Aixtron Ag Reacteur de depot chimique en phase vapeur et chambre de traitement destinee a ce reacteur
US20070159750A1 (en) * 2006-01-09 2007-07-12 Powerdsine, Ltd. Fault Detection Mechanism for LED Backlighting
WO2010072380A1 (fr) 2008-12-23 2010-07-01 Aixtron Ag Réacteur de mocvd avec organe cylindrique d'entrée de gaz
US20170325300A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-09 Texas Instruments Incorporated Configurable Switch Array

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001046498A2 (fr) 1999-12-22 2001-06-28 Aixtron Ag Reacteur de depot chimique en phase vapeur et chambre de traitement destinee a ce reacteur
US20070159750A1 (en) * 2006-01-09 2007-07-12 Powerdsine, Ltd. Fault Detection Mechanism for LED Backlighting
WO2010072380A1 (fr) 2008-12-23 2010-07-01 Aixtron Ag Réacteur de mocvd avec organe cylindrique d'entrée de gaz
US20170325300A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-09 Texas Instruments Incorporated Configurable Switch Array

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