Brevet FR2617664A1 — publié le 19890106

1i 2617664 "Dispositif & diode lumineuse- munie de réflecteur". Une diode lumineuse (ou diode LED) se compose généralement d'une plaquette de semiconducteur ("puce") montée sur une paire d'électrodes ou de bornes et encapsulée ou revêtue par trempage dans une matière d'enrobage transparente qui peut être une résine époxy claire ou colorée. Quand une tension de polarisation est appliquée à une LED, elle produit une lumière visible. Du fait de ses petites dimensions, de sa durée de service plus grande et de sa consommation plus faible, elle a remplacé les lampes i filament incandescent dans de nombreuses applications. Cependant, une LED ne produit qu'une quantité très limitée de lumière ou une lumière d'intensité très limitée; l'augmentation des dimensions de la puce de semiconducteur ou de la tension de polarisation n'améliore pratiquement pas sa capacité d'émission de lumière. L'analyse de l'émission de lumière par une LED a fait apparaître que le revêtement formé autour de la puce de semiconducteur d'une diode LED absorbe une partie de la lumière émise par la puce, ce qui réduit la quantité de lumière visible. Pour augmenter la quantité de lumière visible produite par une diode LED, une LED connue 10 repTrésentée & la figure 1 est munie d'un réflecteur 12 & surface concave 12A, la puce de semiconducteur 11 étant disposée dans la partie centrale du réflecteur 12 et encapsulée d'un enrobage en résine époxy transparente 13 appelé "bulle". Dans ce montage, une partie de la lumière qui est perdue dans une diode LED sans réflecteur, est réfléchie pour devenir visible, et la quantité totale de lumière visible produite par la diode LED est augmentée. Néanmoins, même avec l'amilioration décrite ci- dessus, une grande partie de la lumière émise par la puce 2 2617664 de semiconducteur n'est encore pas effectivement convertie en lumière visible. Par conséquent, l'invention a pour objet un dispositif d'affichage à diodes LED amélioré qui produit une plus grande quantité de lumière visible. L'invention a également pour objet un dispositif d'affichage à diode LED amélioré qui donne de meilleures possibilités d'affichage pour un coût relativement faible. Le dispositif d'affichage à diodes LED selon l'invention se compose essentiellement d'une puce de semiconducteur pouvant émettre une lumière visible quand une tension électrique lui est appliquée, la puce de semiconducteur étant montée de façon fixe sur une paire d'électrodes et munie d'un réflecteur ayant une cavité cylindrique dans laquelle la puce de semiconducteur est disposée. La cavité cylindrique du réflecteur est remplie d'une matière transparente telle que la résine époxy, la partie supérieure de la matière de remplissage formant un enrobage solide de forme sensiblement hémisphérique ou parabolique. Une portion de l'enrobage - emplit; au moins partiellement, la cavité cylindrique du réflecteur. Dans une forme de réalisation préférée, le réflecteur a une surface supérieure sensiblement plane, et dans une autre forme de réalisation préférée, le réflecteur a une surface supérieure concave. Dans une troisième forme de réalisation préférée, le réflecteur est muni d'une pluralité de cavités cylindriques dont chacune contient une ou plusieurs puces de semiconducteur et est munie d'un enrobage solide, transparent et hémisphérique, qui peut être relié de façon intégrale aux autres enrobages hémisphériques pour réaliser le dispositif d'affichage à diodes LED sous la forme d'un ensemble intégré, monobloc. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description 3 2617664 détaillée donnée ci-après à l'aide des dessins annexes, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une diode LED classique; la figure 2 est une vue en coupe schématique agrandie d'une première forme de réalisation du dispositif d'affichage à diode LED selon l'invention; la figure 3 est une vue en perspective oblique, éclatée et agrandie, du dispositif d'affichage à diode LED de la figure 2 sans l'enrobage solide. - la figure 4 est une vue en coupe schématique agrandie d'une deuxième forme de réalisation du dispositif d'affichage à diode LED selon l'invention; - la figure 5 est une vue en perspective oblique, éclatée et agrandie, du dispositif d'affichage à diode LED de la figure 4 sans l'enrobage solide; - la figure 6 est une vue en coupe schématique agrandie d'une troidième forme de réalisation du dispositif d'affichage à diode-LED selon l'invention; - la figure 7 est une vue en perspective du réflecteur employé dans le dispositif d'affichage à diode LED de la figure 6. - la figure 8 est une vue en coupe schématique agrandie d'une quatrième forme de réalisation du dispositif d'affichage & diode LED selon l'invention; - la figure 9 est une vue -en perspective oblique, agrandie et éclatée, du dispositif d'affichage à diodes LED de la figure 8 sans l'enrobage solide; - la figure 10 est une vue en coupe schématique agrandie d'une cinquième forme de réalisation du dispositif d'affichage à diode LED selon l'invention. Une première forme de réalisation du dispositif d'affichage à diode LED selon l'invention est représentée schématiquement aux figures 2 et 3; le dispositif d'affichage à diode LED, désigné par 20 (figure 2), se compose d'une plaque de base 21 ayant une paire 4 2617664 d'électrodes 22 réalisée sous la forme d'un circuit imprimé, d'une puce de semiconducteur 23 montée sur la paire d'électrodes 22, d'un réflecteur 24 sensiblement en fome de disque, ayant une ouverture cylindrique pour former une cavité cylindrique 25 dans laquelle la puce de semiconducteur 23 est disposée, et un enrobage solide 26 sensiblement hémisphérique qui remplit la cavité 25 pour encapsuler la puce de semiconducteur 23. L'enrobage solide 26 est fait de matière transparente telle que la résine époxy, qui peut être au choix colorée ou incolore, pour former une saillie sensiblement hémisphérique au- dessus de la cavité cylindrique 25 dans laquelle la puce de semiconducteur 23 est placée. La plaque de base 21 a aussi une paire de pattes de montage 28 connectées électriquement à la paire d'électrodes 22. Pour réaliser le dispositif d'affichage à diode LED de la figure 2, la puce de semiconducteur 23 est d'abord montée sur les électrodes 22 de la plaque de base 21, qui est une plaquette & circuit imprimé. La plaque de base 21 sur laquelle est montée la puce de semiconducteur 23 est ensuite placée dans un premier moule, non représenté, puis le réflecteur 24 est placé sur la plaque de base 21, la cavité ou ouverture cylindrique 25 étant centrée sur la puce de semiconducteur 23. Ensuite, un deuxième moule ayant une cavité de forme identique à l'enrobage solide 26 est placé, avec- la cavité en- dessous, sur le dessus du premier moule pour couvrir la plaque de base 21 portant la puce de semiconducteur 23 et le réflecteur 24. La matière de l'enrobage à l'état liquide, qui peut être une résine époxy, est ensuite introduite dans la cavité du deuxième moule par un orifice de remplissage, non représenté, du deuxième moule. Un procédé de durcissement est ensuite mis en oeuvre pour durcir la matière de l'enrobage et achever le moulage de l'enrobage du dispositif d'affichage à diode LED. LED. 2617664 Dans la première forme de réalisation, il est représenté un dispositif d'affichage à diode LED muni d'un réflecteur ayant une seule cavité cylindrique, mais il va de soi qu'un réflecteur peut aussi être muni d'une pluralité de cavités cylindriques pour correspondre à une pluralité de puces de diode LED montées sur une plaque de base, chaque cavité cylindrique étant munie d'un enrobage solide hémisphérique 26. Les figures 4 et 5 représentent une deuxième forme de réalisation du dispositif d'affichage à diode LED selon l'invention, qui est semblable à la première forme de réalisation, à la différence que l'enrobage solide hémisphérique 26, qui remplit la cavité cylindrique 25 pour encapsuler la puce de semiconducteur 23, présente un rebord extérieur 27 qui recouvre entièrement le réflecteur 24, et que le réflecteur 24 peut être muni d'encoches ou d'ouvertures 29, comme représenté en figure 5. Ces encoches 29 permettent à la matière d'enrobage 26 de venir en contact avec la plaque de base 21 et de se coller sur cette plaque de base 21, de façon à fixer le réflecteur 24 sur la plaque de base 21 sans nécessiter un procédé de liaison distinct pour lier le réflecteur 24 à la plaque de base 21. La figure 6 représente une troisième forme de réalisation du dispositif d'affichage à diode LED selon l'invention. Dans cette forme de réalisation, un réflecteur 24A ayant une surface supérieure concave 24B, comme cela est représenté sur la figure 7, est utilisé à la place d'un réflecteur à surface supérieure plane comme dans la première forme de réalisation. Un enrobage solide à forme sensiblement hémisphérique 26 recouvre la cavité cylindrique 25 et toute ou partie de la surface concave du réflecteur 24A. La disposition de la cavité cylindrique 25 pour y placer la puce de semiconducteur 23 reste comme dans la première forme de réalisation. 6 2617664 En fonctionnement, une partie de la lumière émise par la puce de semiconducteur 23 est réfléchie dans toutes les directions par la paroi cylindrique de la cavité cylindrique 25, et à travers l'enrobage solide 26. Cette lumière réfléchie et émise dans toutes les directions ajoutée à la lumière, directement émise par la puce de semiconducteur 23, fait que la quantité totale de lumière effectivement visible est plus grande que dans le cas d'une diode LED sans le réflecteur à cavité cylindrique dans laquelle la puce de semiconducteur est placée. Les figures 8 et 9 représentent une quatrième forme de réalisation du dispositif d'affichage à diode LED selon l'invention, qui comprend une plaque de base 21 ayant une pluralité de paires d'électrodes 22A en forme de circuit imprimé sur une face, une pluralité de puces de semiconducteur 23-23, chacune d'elles étant montée sur une paire correspondante d'électrodes 22A, un réflecteur de forme sensiblement circulaire 24B ayant une pluralité d'ouvertures cylindriques 25-25 correspondant à la pluralité de puces de semiconducteur 23-23 de telle manière que chacune des puces de semiconducteur 23 soit disposée dans une ouverture cylindrique 25. Chaque ouverture cylindrique 25 est remplie d'une matière d'enrobage solide, à laquelle est aussi donnée la forme d'une saillie sensiblement hémisphérique 26 au-dessus de chaque ouverture cylindrique respective 25 contenant une puce de semiconducteur 23. Les saillies hémisphériques 26 sont munies de rebords extérieurs 27-27 gui les relient entre elles pour former un enrobage intégral pour la totalité du réflecteur 24R. Des encoches 29 sont prévues sur le réflecteur 24R pour assurer que la matière d'enrobage vienne en contact avec la plaque de base 21, de façon que le réflecteur 24R soit fixé à la plaque de base 21 sans que soit nécessaire un processus de liaison 7 2617664 distinct pour lier le réflecteur 24R à la plaque de base 21. La figure 10 représente une cinquième forme de réalisation du dispositif d'affichage à diode LED amélioré selon l'invention, qui se compose d'une plaque de base 21 ayant une pluralité de puces de semiconducteur 23, un réflecteur circulaire 24L ayant une pluralité d'ouvertures cylindriques 25 pour correspondre aux puces de semiconducteur 23, le réflecteur circulaire 24L ayant une surface supérieure concave 24S recouverte par un enrobage transparent solide ayant une pluralité de saillies 26 pour correspondre à la pluralité d'ouvertures cylindriques 25 du réflecteur 24L. Dans cette forme de réalisation, et à la différence que la surface supérieure du réflecteur est concave, la construction est la même que celle de la troisième forme de réalisation. Le dispositif de cette forme de réalisation donne de meilleurs résultats pour la réflexion de la lumière émise par la diode LED. Bien qu'une cavité cylindrique soit employée dans les formes de réalisation préférées décrites, cette cavité cylindrique peut être remplacée par une cavité en forme de cône inversé pour donner des caractéristiques de visibilité différentes au dispositif. Il convient en outre de noter que la réalisation sous forme intégrale de l'enrobage transparent solide avec une pluralité de sailles assure une meilleure intégrité mécanique et réduit les coûts de fabrication. Si des formes de réalisation avec une puce de semiconducteur dans chaque cavité cylindrique et un réflecteur de forme sensiblement circulaire ont été représentées et décrites, il va de soi que plusieurs puces de semiconducteur peuvent être placées dans une - cavité cylindrique pour augmenter l'intensité de la 8 2617664 lumière, et que le réflecteur peut être rectangulaire ou avoir toute autre forme. D'autres modifications sont possibles sans sortir du cadre de l'invention tel qu'il est défini par les revendications annexées. 9 2617664 REVENDICATIONS 1) Dispositif à diode lumineuse, caractérisé en ce qu'il comprend: - une plaquette de semiconducteur (23) pouvant émettre une lumière visible quand une tension électrique lui est appliquée; - une paire d'électrodes (22) sur laquelle la plaquette de-semiconducteur (23) est montée; - un réflecteur (24) présentant une cavité cylindrique (25) dans laquelle la plaquette de semiconducteur (23) est disposée; et - un enrobage solide (26) ayant la forme d'une saillie sensiblement hémisphérique au-dessus de ladite cavité cylindrique (25), cet enrobage solide comportant une portion remplissant au moins partiellement ladite cavité cylindrique (25). 2) Dispositif à diode lumineuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enrobage solide (26) a un rebord extérieur (27) qui recouvre entièrement le réflecteur (24). 3) Dispositif & diode lumineuse selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électrodes (22) sont formées dans un circuit imprimé sur une plaque de base (21), et que le réflecteur (24) représente au moins une ouverture (29) pour venir en contact avec la plaque de base. 4) Dispositif & diode lumineuse selon la revendication 3, caractérisé en ce que le réflecteur (24) a une surface supérieure concave. ) Dispositif à diode lumineuse, caractérisé en ce qu'il comprend: - une plaque de base (21); - une pluralité de paires d'électrodes (22) formées dans un circuit imprimé sur une face de la plaque de base (21); 2617664 - une pluralité de plaquettes de semiconducteur (23), dont chacune peut émettre une lumière visible quand une tension électrique lui est appliquée, et est soudée respectivement à chacune des paires d'électrodes (22); - un réflecteur (24) ayant une pluralité de- cavités cylindriques (25) pour correspondre aux plaquettes de semiconducteur (23), ce réflecteur (24) étant fixé à la plaque de base (21), chacune des plaquettes de semiconducteur (23) étant disposée dans une desdites cavités cylindriques (25) correspondante du réflecteur (24); et - un enrobage transparent solide (26) qui recouvre le réflecteur (24) et fixe celui-ci à la plaque de base (21), cet enrobage transparent solide ayant des portions qui remplissent au moins partiellement lesdites cavités cylindriques (25) et une pluralité de saillies sensiblement hémisphériques au-dessus des cavités cylindriques (25) et correspondant à celles-ci, ledit enrobage transparent solide (26) étant réalisé sous forme intégrale avec la pluralité de saillies hémisphériques pour former un ensemble intégré. 6) Dispositif à diode lumineuse selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité de plaquettes de semiconducteur (23) disposées dans une même cavité cylindrique (25) du réflecteur (24).