Brevet FR2646981A3 — publié le 19901116

FR 2646981 A3 19901116 FR 8906217 A 19890509 La présente invention concerne les voyants lumineux a diode électroluminescente. Les diodes électroluminescentes couramment désignées sous le nom de LEDs sont des formes particulières de jonctions PN qui, lorsqu'elles sont alimentées en courant dans le sens direct, émettent de la lumière. Selon la nature du matériau seaiconducteur et de on traitement} cette émission peut se situer dans l'infrarouge ou dans le spectre visible. Certaines Us émettent de la lumière de type laser. Une sutre particularité des diodes LEDs polarisées dans le sens direct est de présenter une tension de seuil de fonctionnement VsD de 2 volts environ.Au-dessous de cette tension de seuil, le courant ID et l'émission lumineuse sont faibles ou nuls. Pour des tensions supérieures à ce seuil, le courant ID crott beaucoup plus rapidement que la tension et peut endommager rapidement la LED. Pour parer à cet inconvénient, la technique habituelle consiste & limiter le courant à une valeur déterminée à l'aide d'un dispositif extérieur placé en série dans l'a liaentation de la LED. Ce pourra etre la sortie d'un circuit intégré de commande ou plus généralement d'une résis- tance dont la valeur devra être adaptée pour des conditions de fonctionneient optimales à la tension drutilisation prévue. L'utilisation des LEDa dans ces conditions nécessite l'emploi de cablage et de composants extérieurs, ce qui complique la mise en oeuvre, l'emcombrement et augaente les coûts.Il existe également des voyants lumineux à LED incluant une résistance pour des tensions prédéterminées de 6, I2 ou 24 volts par exemple, irais cette façon de procéder peut poser des problèmes d'approvisionnement, de stockage de nombreux modèles et meme dans certains case, d'adapta- tion imparfaite aux besoins. La présente invention a pour but d'éliminer ces inconvénients. Elle concerne un produit nouveau consistant en l'assemblage en un seul composant d'une fonction T-Fn avec une fonction régulateur de courant constant. Ce nouveau concept de diode LED autorégulée pourra etre réalisé dans la totale diversité de formes, dimensions, couleurs ou autres caractéristiques des LEDs ou voyants i LEDs classiques ou spéciaux. La fonction régulateur de courant constant pourra présenter une tension de seuil VsR de 1 à 2,5 volts par exemple, qui s'ajoutera à la tension VsD de la LED. Pour des tensions appliquées dans le sens direct, inférieures à 3 ou 4 volts environ, correspondant à la nouvelle tension de seuil de fonctionnement résultant de l'addition VsD + VsR, le courant passant et l'émission lumineuse seront faibles ou nuls. Pour des valeurs supérieures b cette tension de seuil, l'élément LED recevra le courant nominal et constant pour lequel le régulateur de courant a été établi. Ce courant constant assurera le fonctionnement uniforme de la diode LED sur une large plage de tension d'alimentation, de 3 & 30 volts à titre d'exemple non limitatif, qui englobera en tout cas la quasi totalité des tensions usuelles en électronique, même si cette tension était cons tamment variable autour d'une valeur moyenne.Le nouveau composant représente ainsi un produit d'utilisation plus générale, donc moins restrictive, que les produits connus. I1 est d'un emploi ertrêmement simple et aisé car il ne comporte que deux sorties d'alimentation repérées par les signes plus et moins. Une description détaillée du nouveau composant est don-; née dans ce qui suit au regard de 3 figures sur lesquelles apparaissent - à la figure t la représentation graphique de la relation existant entre le courant traversant la LED et sa tension d'alimentation pour un voyant lumineux courant g - à la figure 2 la représentation graphique de la relation existant entre le courant traversant la LED et sa tension d'alimentation pour un voyant lumineux selon l'invention t - à la figure 3 le schéma de principe du composant selon l'invention. Les voyants lumineux à LED tels qu'on les trouve actuellement dans le commerce sont très sensibles à l'intensité de courant traversant la LED. Cette intensité est fonction de la tension d'alimentation du voyant. Le voyant stal- lune pour une tension de seuil VsD correspondant & une certaine intensité de courant. Au delà de cette tension de seuil le courant augmente très rapidement (figure t). I1 suffit donc d'une petite augmentation de la tension d'alimentation pour obtenir un fort courant endommageant rapidement la LED. Pour le voyant selon l'invention, le courant passant par la LED augmente dans un premier temps jusqu'au seuil de fonctionnement VsD + VsR, pour rester ensuite constant & partir de ce seuil (figure 2). Une variation même importante de la tension d'alimentation du composant ne peut donc plus endommager la LED. Le voyant selon l'invention, représenté schématiquement à la figure 3, comporte, en association et montée dans la même capsule 1 dont au moins le sommet lenticulaire est trans- parent, une LED Ct et un régulateur de courant C2 connecté en série avec Ci. Chacune des deux fonctions LED et régulateur de courant intégrées possède une face ou liaison respectivement reliée à l'une des deux connections de sortie plus et moins. Ces deux connections servent à la triple fonction de support mécanique d'assemblage, de transmission de l'alimentation électrique et de diffusion de la chaleur à l'intérieur et vers l'extérieur de l'encapsulation du composant et sont électriquement isolées entre elles. L'alimentation en courant continu connectée dans le sens direct est appliquée sur les connections de sortie plue et moins. La fonction régulateur de courant constant pourra être obtenue, à titre d'exemple non limitatif, par un dispositif dit diode régulatrice de courant composé d'un transistor à effet de champ et d'une résistance d'autopolarisa- tion placée dans sa source. La valeur de cette résistance détermine la valeur du courant régulé. Un tel circuit présente la particularité d'avoir une caractéristique ID pratiquement plate sur une vaste gamme de tension V à partir d'un minimum de 1 & 2 volts environ. La construction du nouveau composant relève de la technique de fabrication monolithique d'un circuit. Selon une première forme préférentielle de réalisation du composant, la LED Cl et le régulateur C2 seront du type chip ou puce, C1 étant du type jonction PN LED et C2 du type régulateur de courant monolithique. Le chip régulateur C2 sera recouvert ou enrobé d'un matériau de passivation opaque le soustrayant à tout rayonnement lumineux. Selon une deuxième forme préférentielle de réalisation du composant la LED Cl et le régulateur C2 seront du type icro-boStier ou version CMS. Ls capsule I pourra Titre remplie de résine filectrique- ment isolante, transparente, éventuellement colorée et présentant les qualités mécaniques requises. La capsule pourra être munie d'un enjoliveur métallique. REVENDICATIONS Voyant lumineux à diode électroluminescente enfermée dans une capsule au moins partiellement transparente, munie de deux connections de sortie, l'une positive et l'autre négative, et alimenté par une tension provenant de l'appareil dont le fonctionnement est à contrôler caraco térieé en ce que dans la cspsule est monté, en série avec la diode électroluminescente, un circuit intégré de régulation du courant traversant la diode, la régulation étant telle que ce courant reste constant en fonction de la tension d'alimentation provenant de l'appareil à con trôner et ceci à partir d'une tension de seuil à partir de laquelle l'émission lumineuse de la diode est pro voquáe, le tout de façon à pouvoir utiliser le voyant pour une large gamme de tension d'alimentation sans risque d'endommagement de la diode.