Brevet FR2122528A1 — publié le 19720901

L'inventiol oo-ncerne une parure comportant au moins une source de lumière electro-luminescente. Une telle parure, par exemple une broche ou un collier, a pour but principal de contribuer à l'embellissement de la personne qui sten pare. Des parures du genre envisagé dans le préambule sont décrites dans le brevet allemand NO. 866.110 du 24.12.1952. Dans ce brevet on décrit une parure comportant une source lumineuse avec une couche d'un diélectrique servant de substance luminescente alors que cette couche comporte de part et d'autre des couches conductrices dont au moins une est constituée par un verre conducteur transparent. Lorsque les couches conductrices sont branchées sur une source de courant alternatif, la couche luminescente émet de la lumière. Toutefois, la quantité de lumière par unité de surface émise par une telle source lumineuse est souvent faible, par exemple environ 0,3 cd/m2 pour un diélectrique contenant du sulfure de zinc. Une telle source lumineuse présente aussi l1in- convénient qu'il faut utiliser du courant alternatif de sorte que la fourniture énergie à la source lumineuse n'est pas simple. Surtout pour le cas de parures, il est désavantageux de devoir porter un convertisseur en plus d'une source d'alimentation en courant continu, ce qui doit se faire de façon invisible. D'autre part la rentinn alternative nécessaire pour provoquer l'illumination de la couche luminescente est assez élevée de sorte que l'isolation du dispositif d'alimentation en courant de la source lumineuse doit satisfaire à des exigences de sécurité relativement sévères. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Selon l'invention une parure comportant au moins une source lumineuse électro-luminescente est remarquable en ce que la source lumineuse comporte au moins un cristal en matériau semi-conducteur avec des régions de types de conduction opposés. Les régions sont du type de conduction p et n et sont par exemple séparées par une jonction pn ou par une région à conduction intrinsèque. Cette source lumineuse offre d'importants avantages. Elle peut être utilisée avec une tension continue basse de sorte que la fourniture d'énergie est simple et outil ne faut pas prévoir de conversion, et que de ce faits la beauté s'accompagne de la sécurité. D'autre part la quantité de lumière émise par une source lumineuse avec jonction pn, par unité de surface, est sou 2 vent élevée, 30 cd/m , de sorte que l'efficacité de la source lumi- neuse en fonctionnement est également grande et que les dimensions de la source lumineuse peuvent être petites. On ntest pas de ce fait limité à des sources lumineuses en forme de couche et l'on peut utiliser des cristaux relativement petits. D'autre part, il ne faut pas utiliser de conducteurs d'alimentation transparents étant donné que les régions du type de conduction p et du type de conduction n ont, en règle géné- rale, une faible résistance de sorte qu'une petite surface de contact pour l'alimentation en courant est suffisante. Le matériau semi-conducteur du cristal doit satisfaire aux conditions suivantes : il doit pouvoir être doué de la conduction de type p et de type n et, lorsque la région de type p est reliée au ple positif et la région de type n au psle négatif d'une source de tension continue, il doit s'illuminer pour une valeur appropriée de la tension continue. La couleur de la lumière émise est fonction de l'écart de bande du matériau semi-conducteur utilisé et des substances de dopage employées. De préférence, le cristal contient du phosphure de gallium qui, par dopage, avec par exemple du soufre, peut tre doué de la conduction de type n et, par dopage, à l'aide par exemple de zinc, de la conduction de type p. En présence de centres (Zn-O) dans de tels cristaux de phosphure de gallium, le rayonnement engendré est peu absorbé par le cristal et, de ce fait, celui-ci peut émettre de la lumière dans tous les sens. Dans le cas envisagé le rayonnement émis est de couleur rouge. Une autre couleur peut par exemple être obtenue en utilisant des cristaux de phosphure de gallium dopés à l'aide d'azote. Un tel cristal émet de la lumière verte. De préférence, le cristal contient du carbure de silicium. Un cristal de carbure de silicium du polytype 611 peut eatre doué de la conduction de type p par dopage à l'aide de bore et de la conduction de type n par dopage à l'aide d'azote et il émet de la lumière bleue. On obtient de préférence une fine variation de la couleur en utilisant un cristal qui contient un cristal mixte dt au moins deux composés semi-conducteurs. Les composés semiconducteurs sont de préférence de l'arséniure de gallium et du phosphure de gallium. Dans de tels cristaux mites, parmi lesquels il faut également compter ceux en arséniure de gallium et en arseniure d'aluminium où ceux en phosphure de gallium et en phosphure d'indium, ltécart de bande, et par conséquent la couleur de la lumière émise, varient régulièrement avec la composition du cristal mixte. D'autre part, des cristaux mixtes comme ceux en arséniure de gallium ou en phosphure de gallium peuvent être rendus luminescents de façon relativement simple étant donné que le mécanisme de luminescence, est moins compliqué que celui du phosphure de gallium seul. De préférence le rapport molaire entre l'arseniure de gallium et le phosphure de gallium n'est pas supérieur à environ 1,5. La longueur d'onde de la luminescence peut etre telle que le rayonnement émis est plus ou moins absorbé par le matériau semi-conducteur. Dans un tel cas, le matériau semi-conducteur peut aussi autre utilisé par exemple lorsqu'une jonction pn se situe suffisamment près sous la surface pour laisser siéchap- per de la lumière émiseJpar exemplcJdans une parure conforme à l'invention avec laquelle les initiales de la personne portant cette parure ressortent en lettres lumineuses. Les lettres sont dans ce cas par exemple formées par une ou plusieurs jonctions pn. Pour obtenir de la lumière hors d'un cri tau , il est nécessaire que lsécart de bande du matériau semi-conducteur utilisé corresponde au moins à une fréquence de la partie visible du spectre, à moins que le rayonnement invisible émis puisse être transformé en lumière. Avec une parure conforme à l'invention un cristal est constitué de préférence par de l'arseniure de gallium recouvert d'une couche d'un phosphore "anti-stokes", par exemple en fluorure de sodium et d'yttrium qui est dopé à laide d'erbium et d'ytterbium. Dans une telle couche, le rayonnement infrarouge émis, est converti en lumière rouge, verte ou bleue, en fonction de la composition. De préférence le cristal est muni dgune enveloppe. La couleur de la lumière émise peut également être influencée par la couleur de l'enveloppe utilisée pour le cristal, cette enveloppe pouvant par exemple être en verre ou en matière synthétique. L'éclat d'une parure conforme à l'invention est déterminé dans une mesure importante par la forme du cristal et/ou de son enveloppe. La source lumineuse peut être facettée par voie mécanique ou par voie chimique, par exemple par décapage du cristal dans un décapant spécifique. L'enveloppe et les facettes peuvent améliorer la sortie de la lumière du cristal qui présente généralement un indice de réfraction élevé. La description qui va suivre, en regard de la figure unique annexée, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure est une coupe schématique d'une partie d'une parure conforme à l'invention. La parure comporte une source lumineuse électro-luminescente 1, avec un cristal 2 en phosphure de gallium comporant des régions 3 et 4 de types de conduction opposés. Les dimensions du cristal sont par exemple: lmm x 1 mm x 0,3 mm. La région 3 est douée du type de conduction p par dopage à l'aide de zinc et la région 4 du type de conduction n, par dopage à l'aide de soufre. Le cristal contient par ailleurs de l'oxygène. Le cristal 2 se trouve dans une enveloppe 8 constituée par du verre à point de fusion bas, facetté. Le cristal comporte par ailleurs des conducteurs de courant 9 et 10. Lorsqu'on branche une source detension 7, la région 3 est reliée au pôle positif 5 et la région 4 au pôle négatif 6 de la source de tension. Plusieurs sources lumineuses peuvent être montées en parallèle ou en série. La tension qui doit être appliquée pour provoquer la luminescence est d'environ 2 volts et peut être obtenue à l'aide de piles usuelles. Celles-ci ont souvent des dimensions tellement petites quelles peuvent aisément échapper à la vue par exemple dans une partie décorative de la parure. Le courant traversant le cristal s'élève à environ 10 mA et peut être limité par exemple en montant une résistance n série dans le circuit. La luminance de la source 1 est d'environ 30 cd/m2 la lumière émise est rouge. A l'aide de circuits électroniques simples, on peut obtenir des effets particuliers, par exemple l'allumage et l'extinction alternatifs de la source lumineuse0 Le cristal utilisé dans la source lumineuse peut être un monocristal ceci n'étant pas toutefois indispensable. En principe on peut également utiliser du matériau semi-conducteur polycristallin ou un cristal du type dit "jumeaux". REVENDICATIONS:. 1. Parure comportant au moins une source de lumière électro-luminescente, cette parure étant caractérisée en ce que la source lumineuse comporte au moins un cristal en matériau semi-conducteur avec des régions de types de conduction opposés. 2. Parure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cristal contient du phosphure de gallium. 3. Parure selon la revendication 1, caractérisée on ce que le cristal contient du carbure de silicium. 4. Parure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le cristal contient un cristal mixte d'au moins deux composés semi-conducteurs. 5. Parure selon la revendication 4, caractérisée en ce que les composés semi-conducteurs sont de l'arseniure de gallium et du phosphure de gallium. 6. Parure selon la revendication 5, caractérisée en ce que le rapport molaire entre l'arseniure de gallium et le phosphure de gallium n'est pas supérieur à environ 1,5. 7. Parure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cristal est constitué par de l'arseniure de gallium qui est recouvert d'une couche de phosphore "anti-stokes". 8. Parure selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le cristal comporte une enveloppe.