Brevet FR2699362A1 — publié le 19940617

t SOURCES DE LUMIERE ELECTROLUMINESCENTE La présente invention concerne des sources de lumière électroluminescente, en particulier des sources linéaires et flexibles de lumière électroluminescente monochrome ou polychrome. Les sources ponctuelles de lumière électroluminescente (EL) diodes à luminescence et écrans à luminescence à surface EL sont bien connues L'inconvénient des diodes à luminescence est leur très faible surface d'émission ainsi que la directivité de la lumière émise. On connaît bien, également, les écrans EL à base de polymères flexibles Ces écrans sont fabriqués essentiellement de la façon suivante: un matériau support flexible et transparent, sur lequel a été appliquée une couche transparente, électriquement conductrice, constitue la première électrode Une couche de poudre électroluminophore dans un liant diélectrique est appliquée par-dessus la couche conductrice, et une nouvelle couche conductrice, constituant la seconde électrode, est appliquée sur la précédente Lorsqu'une tension continue lui est appliquée, cet écran émet une lumière dont la couleur dépend du type d'électroluminophore. Un écran EL peut également fonctionner à partir d'une source de tension alternative, si une couche supplémentaire de diélectrique transparent est appliquée entre l'électrode transparente et la couche de poudre électroluminophore dans le liant diélectrique. 2 - L'inconvénient de ces structures est leur flexibilité limitée et l'anisotropie de leur émission lumineuse Aucune de ces sources n'apporte une solution aux exigences d'une source de lumière essentiellement linéaire ayant une flexibilité lui permettant de prendre, à volonté, une forme quelconque, et susceptible d'émettre de la lumière d'une façon uniforme dans toutes les directions. L'un des objets de la présente invention est de remédier aux inconvénients et désavantages que présentent les sources lumineuses EL de type antérieur, et de fournir une source linéaire de lumière EL monochrome qui soit flexible, qui puisse être mise en forme, et qui émette une lumière uniforme dans toutes les directions. Un second objet de la présente invention est de fournir une source linéaire de lumière EL polychrome qui soit flexible, qui puisse être mise en forme, et qui présente des caractéristiques d'émission lumineuse isotrope similaires. Enfin, un autre objet de l'invention est de fournir une telle source linéaire de lumière EL polychrome, émettant une lumière dont les couleurs soient variables. Conformément à l'invention, ceci est obtenu en prévoyant une source de lumière EL en forme de câble, comprenant au moins deux électrodes disposées l'une par rapport à l'autre de telle sorte qu'un champ électrique apparaisse entre elles lorsqu'une tension leur est appliquée, au moins un type de poudre électroluminophore dispersée dans un liant 3 diélectrique et disposée suffisamment près desdites électrodes pour être efficacement excitée par ledit champ électrique lorsqu'il est appliqué et pour émettre une lumière d'une couleur spécifique, et une gaine transparente en polymère enfermant lesdites électrodes et ledit électroluminophore. L'invention va maintenant être décrite au moyen de certaines réalisations préférables, et en se référant aux figures descriptives suivantes, dont le but est de faciliter la compréhension. Si l'on se réfère maintenant spécifiquement aux détails des figures, il est bien entendu que les particularités représentées ne le sont qu'à titre d'exemple et dans le cadre de la description imagée des réalisations préférables de la présente invention, et qu'elles sont présentées dans le but de fournir ce que nous pensons être la description la plus utile et la plus facile à comprendre des principes et concepts de l'invention A cet égard, nous n'avons pas cherché à montrer plus de détails structurels de l'invention qu'il n'est nécessaire pour la compréhension de base de l'invention, la description, en association avec les dessins, rendant évidente aux personnes compétentes en ce domaine la façon dont les différentes formes de l'invention peuvent être réalisées dans la pratique. Dans ces dessins: la Fig 1 est une vue en coupe longitudinale d'une réalisation de la source de lumière EL conforme à l'invention, ayant une paire torsadée d'électrodes, la Fig 2 est une vue en coupe radiale, selon 4 - le plan de coupe II-II, de la source EL de la Fig 1, la Fig 3 représente une vue en coupe longitudinale d'une autre réalisation de la source de lumière EL, ayant une électrode centrale, la Fig 4 est une vue en coupe radiale, selon le plan de coupe IV-IV, de la source EL de la Fig 3, la Fig 5 est une vue en coupe radiale d'une autre réalisation de la source de lumière EL, ayant des électrodes coaxiales, la Fig 6 est une vue en coupe radiale d'une réalisation de la source de lumière EL ayant un noyau diélectrique flexible, la Fig 7 représente une source de lumière polychrome EL ayant une électrode centrale commune, et la Fig 8 montre une source polychrome similaire ayant un noyau diélectrique flexible. Si l'on se réfère maintenant aux dessins, on peut voir sur les Fig 1 et 2, une source de lumière EL dirigée longitudinalement en forme de câble, comportant une paire torsadée d'électrodes 2 et 4 en fil de cuivre de 0, 1 à 0,3 mm de diamètre, recouvertes par une couche de vernis isolant 6 et torsadées ensemble avec un pas de torsade de 8 à tours par centimètre Les espaces hélicoïdaux restant entre les fils torsadés sont remplis avec un matériau EL 8 comprenant une poudre électroluminophore dispersée dans une résine époxy. - Des poudres électroluminophores sont commercialisées, p.e par Sylvania GTE (U S A) La concentration de la poudre dans la résine est dans le rapport pondéral de 1,5:1 à 2:1 Les électrodes torsadées 2 et 4 sont totalement enfermées dans une gaine transparente et flexible 10 de chlorure de polyvinyle de 0,5 à 0,6 mm d'épaisseur. Pour que cette structure fonctionne en tant que source lumineuse, une tension alternative dont la fréquence se situe de préférence entre 50 et 000 Hz, et l'amplitude, de préférence entre 100 et 300 V, est appliquée entre les électrodes 2 et 4, à partir d'une source d'alimentation (non représentée). Ainsi, les particules de la poudre électroluminophore sont soumises à un champ électrique alternatif et émettent de la lumière La couleur de la lumière émise dépend essentiellement du type de poudre électroluminophore utilisé L'émission lumineuse, dans cette réalisation comme dans les autres qui seront décrites ultérieurement, est essentiellement isotrope tout autour de la source lumineuse en forme de câble, comme l'indiquent les flèches des Fig 2 et 4. La réalisation représentée sur les Fig 3 et 4 comprend une électrode centrale 2 sous la forme d'un fil de cuivre de 0,5 à 3,0 mm de diamètre, revêtu d'une couche de matériau EL 8, consistant en une poudre électroluminophore dispersée dans une résine époxy dans le rapport pondéral de 1,5:1 à 2:1 Cette couche a une épaisseur de 0,1 à 0,2 mm. Autour de cette couche est enroulée une seconde électrode 4 en fil de cuivre de 0,1 à 0,3 mm 6 - de diamètre, recouverte d'une couche de vernis isolant 6 Un espace libre de 0,J 1 à 0,2 mm est prévu entre les spires du fil d'électrode 4 La structure est totalement enfermée dans une gaine transparente de polymère 10 Pour que cette structure fonctionne en tant que source lumineuse, une tension alternative dont la fréquence se situe de préférence entre 50 et 000 Hz, et l'amplitude, de préférence entre 100 et 300 V, est appliquée entre les électrodes 2 et 4. Ainsi, les particules de poudre électroluminophore sont soumises à un champ électrique alternatif et émettent de la lumière qui est diffusée par l'espace libre entre les spires La couleur de la lumière émise par la source lumineuse dépend essentiellement du type de poudre électroluminophore utilisée. La Fig 5 représente la structure d'une source lumineuse EL de configuration coaxiale L'électrode centrale 2 est un fil de cuivre de 0, 2 à 5,0 mm de diamètre recouvert d'une couche de vernis isolant 6. La couche en matériau EL 8, comprenant une poudre électroluminophore dispersée dans une résine époxy dans le rapport pondéral de 1,5:1 à 2:1, est appliquée sur l'électrode centrale 2, par-dessus le vernis 6 La couche de matériau EL 8 a une épaisseur de 0,1 à 0,2 mm Une seconde électrode 4 constituée par une couche conductrice transparente, comme le dioxyde d'étain, d'environ 1 pm d'épaisseur, est appliquée par-dessus la couche en matériau EL 8. L'ensemble de la structure est enfermé dans une gaine en polymère 10, transparente et flexible. Pour que cette structure fonctionne en tant que source lumineuse, une tension alternative dont la fréquence se situe de préférence entre 50 et 7 - 000 Hz, et l'amplitude, de préférence entre 100 et 300 V, est appliquée entre la première électrode centrale 2 et la seconde électrode 4 constituée par la couche conductrice Ainsi, les particules de poudre électroluminophore sont soumises à un champ électrique alternatif entre les électrodes 2 et 4 et émettent de la lumière qui est diffusée à travers la seconde électrode transparente 4 et la gaine transparente 10 La couleur de la lumière émise par la source lumineuse dépend essentiellement du type de poudre électroluminophore utilisée. La Fig 6 représente la structure d'une source lumineuse EL comportant un noyau diélectrique flexible 12 L'électrode 2 est un fil de cuivre de 0,1 à 0,3 mm de diamètre recouvert d'une couche de vernis isolant 6 et enroulé en hélice autour d'un noyau en plastique ayant la forme d'une corde de 3 à mm de diamètre Le pas d'enroulement de l'électrode 2 est pratiquement égal au diamètre de l'électrode Par-dessus les spires de l'électrode 2 est appliquée une couche de matériau EL 8, comprenant une poudre électroluminophore dispersée dans une résine époxy dans le rapport pondéral de 1,5:1 à 2:1. La couche de matériau EL 8 a une épaisseur de 0,1 à 0,2 mm Par-dessus cette couche est appliquée une seconde électrode 4 constituée par une couche conductrice transparente L'ensemble de la structure est enfermé dans une gaine transparente en polymère 10 Pour que cette structure fonctionne en tant que source lumineuse, une tension alternative dont la fréquence se situe de préférence entre 50 et 000 Hz, et l'amplitude, de préférence entre 100 et 300 V, est appliquée entre la première électrode 2 et la seconde électrode 4 constituée par la couche -8 conductrice Ainsi, les particules de poudre électroluminophore sont soumises à un champ électrique alternatif entre les électrodes 2 et 4 et émettent de la lumière qui est diffusée à travers les couches transparentes 4 et 10 La couleur de la lumière émise par la source lumineuse dépend essentiellement du type de poudre électroluminophore utilisée. Des sources lumineuses EL conformes à la présente invention peuvent également être conçues pour produire une lumière polychrome Une première réalisation d'une telle source EL est représentée sur la Fig 7. Elle comporte une électrode centrale 2, un fil de cuivre de 1 à 3 mm de diamètre, ainsi que trois électrodes en fil de cuivre 4 R, 4 G, et 4 B, R étant mis pour rouge, G pour vert, et B pour bleu Ces électrodes ont chacune un diamètre de 0,1 à 0,2 mm et sont recouvertes d'une couche de vernis isolant 6. Par-dessus ces couches de vernis, les électrodes 4 R, 4 G, et 4 B sont recouvertes respectivement par les couches de matériau EL de 0,1 à 0,2 mm d'épaisseur, 8 R, 8 G et 8 B (pour émettre une lumière rouge, verte et bleue) et sont ensuite enroulées, de préférence en triple hélice, autour de l'électrode centrale 2, avec un espace libre de 0,1 à 0,2 mm entre spires voisines L'ensemble de la structure est ensuite enfermé dans une gaine transparente en polymère 10. Pour que cette structure fonctionne en tant que source polychrome, une tension alternative dont la fréquence se situe de préférence entre 50 et 20 000 Hz, et l'amplitude, de préférence entre 100 et -9- 300 V, est appliquée entre l'électrode centrale 2 et l'une quelconque des électrodes 4 R, 4 G, et 4 B Ainsi, les particules de poudre électroluminophore des matériaux EL respectifs 8 R, 8 G et 8 B, soumises à un champ électrique alternatif, vont émettre respectivement de la lumière rouge, verte et bleue. La lumière est diffusée par les espaces libres entre les spires et à travers la gaine transparente 10, de telle sorte que l'ensemble de la structure semble émettre la lumière de cette couleur Si les électrodes 4 R, 4 G, et 4 B sont raccordées ensemble électriquement et si une tension est appliquée entre elles et l'électrode 2, alors chacune des couches 8 R, 8 G et 8 B va émettre une lumière de sa propre couleur, et l'oeil va percevoir la combinaison des couleurs émises par la source lumineuse comme étant globalement pratiquement blanche Si des tensions alternatives différentes, dans les plages de fréquence et d'amplitude indiquées précédemment, sont appliquées entre l'électrode 2 et chacune des électrodes 4 R, 4 G, et 4 B, la source lumineuse peut émettre une couleur quelconque en fonction de la fréquence et de l'amplitude de la tension appliquée à chacune des électrodes 4 R, 4 G, et 4 B. Il est ainsi possible de commander et de modifier en continu la couleur (teinte, saturation et luminosité) de la lumière émise par la source, en ajustant les amplitudes et les fréquences des tensions appliquées aux électrodes La commutation entre les couleurs est obtenue d'une façon discontinue par variations successives des niveaux de tension. La réalisation de la Fig 8, bien que fonctionnant selon le même principe, est de structure - sensiblement différente, par le fait qu'un noyau diélectrique flexible 12 a été prévu pour l'enroulement des électrodes 4 R, 4 G, et 4 B. L'électrode 2, d'autre part, se présente sous la forme d'une couche transparente, électriquement conductrice, appliquée par-dessus les électrodes 4 R, 4 G, et 4 B en les enrobant complètement ainsi que leur revêtement respectif en matériau EL (séquence qui, bien sûr, se répète sur toute la longueur de la triple hélice). Le fonctionnement de cette réalisation est tout à fait semblable à celui de la réalisation précédente de la Fig 7. Toutes les réalisations de la source lumineuse EL selon l'invention sont de préférence linéaires, mais flexibles, et peuvent prendre toute forme souhaitée. Les électrodes fonctionnent essentiellement comme un condensateur, et peuvent ainsi être utilisées avec une impédance réactive dans un circuit électronique résonnant, de telle sorte qu'une tension d'entrée relativement faible suffit à produire la radiation EL. En outre, plusieurs sources EL ayant des électroluminophores émettant des couleurs différentes peuvent être intégrées individuellement à des circuits électroniques résonnants, répondant chacun à une fréquence différente. Un tel ensemble, relié à un microphone, peut se comporter comme un transducteur son-couleur Dans il - les circuits résonnants, au lieu d'utiliser des inducteurs, il serait avantageux d'utiliser l'inductance des électrodes EL enroulées autour d'un noyau magnétique. Il sera évident, pour les personnes compétentes dans ce domaine, que l'invention n'est pas limitée aux détails des réalisations illustrées ci-dessus, et que la présente invention peut être mise en oeuvre sous d'autres formes spécifiques, sans se départir de l'esprit de ses attributs essentiels. Les présentes réalisations doivent, par conséquent, être considérées comme étant, sous tous leurs aspects, présentées à titre d'illustration, et sans aucune restriction, l'étendue de l'invention étant indiquée par les revendications ci-annexées plutôt que par la description précédente, et toute modification entrant dans l'esprit et dans le domaine d'équivalence des revendications est par conséquent réputée en faire intégralement partie. 4-. REVENDICATIONS 1/ Source de lumière électroluminescente en forme de câble, comprenant: au moins deux électrodes ( 2,4) disposées l'une par rapport à l'autre de telle sorte qu'un champ électrique apparaisse entre elles lorsqu'une tension leur est appliquée; au moins un type de poudre électroluminophore ( 8) dispersée dans un liant diélectrique et disposée suffisamment près desdites électrodes pour être efficacement excitée par ledit champ électrique lorsqu'il est appliqué et pour émettre une lumière d'une couleur spécifique, et; une gaine transparente ( 10) en polymère enfermant lesdites électrodes et ledit électroluminophore. 2/ Source lumineuse selon la revendication 1, dans laquelle l'une, au moins, desdites électrodes ( 2, 4) comporte un revêtement ( 6) électriquement isolant. 3/ Source lumineuse selon la revendication 1, dans laquelle les deux électrodes susmentionnées ( 2, 4), au moins, sont constituées par deux fils métalliques torsadés l'un avec l'autre. 4/ Source lumineuse selon la revendication 1, dans laquelle l'une desdites électrodes ( 2, 4) est constituée par une substance transparente, électriquement conductrice, de forme tubulaire, entourant l'autre desdites électrodes en une configuration coaxiale. / Source lumineuse selon la revendication 1, dans laquelle l'une desdites électrodes ( 2, 4) est enroulée en hélice autour de l'autre desdites électrodes. 6/ Source lumineuse selon la revendication 1, dans laquelle l'une desdites électrodes ( 2, 4) est enroulée en hélice autour d'un noyau diélectrique flexible ( 12). 7/ Source lumineuse selon la revendication 1, comprenant une électrode centrale ( 2) et trois autres électrodes ( 4 R, 4 G, 4 B) enroulées autour de ladite électrode centrale ( 2) en formant une triple hélice. 8/ Source lumineuse selon la revendication 7, dans laquelle chacune desdites trois électrodes formant ladite triple hélice est revêtue d'une poudre électroluminophore différente ( 8 R, 8 G, 8 B) émettant, lorsqu'elle est excitée, une lumière de couleur différente. 9/ Source lumineuse selon la revendication 1, comprenant un noyau diélectrique flexible ( 12) et trois électrodes ( 4 R, 4 G, 4 B) enroulées autour dudit noyau diélectrique en formant une triple hélice, une quatrième électrode ( 2) constituée par une couche transparente électriquement conductrice entourant et enrobant ladite triple hélice. t l