Brevet FR2794537A1 — publié le 20001208

Emission d'ondes électromagnétiques basée sur une transition de niveau d'énergie activée par la lumière La présente invention concerne de manière générale un dispo sitif et un procédé servant à générer une lumière de couleur désirée, et plus particulièrement un dispositif et un procédé servant à activer un type de substance pour qu'elle émette une lumière secondaire de cou leur désirée, en lui appliquant une lumière primaire. Traditionnellement, la fabrication d'une diode émettrice de lumière (DEL) capable d'émettre de la lumière de très haute fréquence telle que de la lumière bleue ou violette, ou la production d'une élec troluminescence (EL) capable d'émettre de la lumière bleue ou violette nécessitent toujours soit des coûts de développement/fabrication extrê mement élevés, soit un prix significatif en terme de sacrifice de la qualité. Un objectif général de la présente invention est d'offrir un dispositif et un procédé simples et économiques pour obtenir des lu mières de couleurs désirées. Un objectif particulier de la présente invention est d'offrir un dispositif et un procédé simples et économiques pour obtenir des lu mières de couleurs particulières telles que le bleu et le violet. Un mode de réalisation de la présente invention peut être un procédé d'émission de lumière, dans lequel une source de lun-dère pri maire émet une lumière primaire pour activer une source de lumière secondaire afin d'émettre une lumière secondaire de couleur différente de celle de la lumière primaire. La source de lumière secondaire est activée afin que le niveau d'énergie des électrons change pour émettre la lumière secondaire. Ceci est une conséquence du fait que les élec- trons de la source de lumière secondaire sont activés tous ensemble pour atteindre un niveau d'énergie plus élevé que l'état naturel et sta ble. De toute évidence, il doit y avoir un dégagement d'énergie quand une partie des électrons ou bien tous ceux-ci retournent à l'état naturel / stable depuis le niveau d'énergie plus élevé, qui est instable. La lu mière secondaire est ainsi générée, en tant que conséquence du déga gement d'énergie. La source de lumière primaire peut être sélectionnée entre une source électroluminescente (EL) et une diode émettrice de lumière (DEL). Les réseaux cristallins des molécules de la source de lumière primaire et de la source de lumière secondaire sont généralement de structure, de forme et de taille différentes. La source de lurnière se condaire peut être choisie parmi les composés de métaux de transition, les composés complexes de métaux de transition, les composés azoï ques, et une variété de substances fluorescentes ou lunùnescentes. Un autre mode de réalisation de la présente invention peut être un dispositif émetteur de lurnière servant à émettre de la lumière de différentes couleurs, qui comprend une source de lumière primaire pour émettre de la lumière primaire, et une source de lumière secon daire recevant la lumière primaire pour émettre de la lumière secon daire de couleur différente de celle de la lumière primaire. De toute évidence, la source de lurnière primaire peut égale ment être choisie entre une source électroluminescente (EL) et une diode émettrice de lumière (DEL), et la lumière primaire active la source de lumière secondaire pour qu'elle émette la lumière secondaire après réception de la lun-ùère primaire. La source de lumière secondai re est une couche de substance approximativement plane avec des ni veaux d'énergie électronique facilement activés, la source de lumière secondaire étant ainsi facilement activée afin d'émettre la lumière se condaire. Les réseaux cristallins des molécules de la source de lumière primaire et de la source de lumière secondaire sont également de structure, de forme et de taille différentes. La source de lumière se condaire peut également être choisie parmi les composés de métaux de transition, les composés complexes de métaux de transition, les corn- posés azoïques, et une variété de substances fluorescentes ou lun-fines- centes. Si la lumière primaire atteignant la source de lumière secon daire est entièrement absorbée par la source de lumière secondaire, la couleur de la lumière secondaire est déterminée par la couleur des mo lécules de la source de lumière secondaire. Si la lumière primaire atteignant la source de lumière secon daire est partiellement absorbée par la source de lumière secondaire, la partie de lumière primaire non absorbée pénètre dans la source de lu mière secondaire, et l'autre partie de la lumière primaire, qui est ab sorbée par la source de lumière secondaire, active la source secondaire afin qu'elle émette la lumière secondaire,la partie de lumière primaire pénétrant dans la source de lumière secondaire et la lumière secondai re se mélangent pour former une lumière composée. Si la lumière pri maire et la lumière secondaire sont de couleurs complémentaires, la lumière composée est blanche. Le mode de réalisation peut comprendre en outre une couche d'une substance colorée destinée à recevoir la lumière composée blan che pour émettre une lumière d'une couleur déterminée selon la cou leur de la substance colorée. Pratiquement, le mode de réalisation peut être conçu de telle sorte que la couche de substance colorée recevant la lumière colorée blanche puisse émettre une lumière d'une couleur identique à celle de la substance colorée. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins d'accom pagnement dans lesquels : la figure 1 illustre un mode de transition typique entre diffé- rents niveaux d'énergie pour les électrons (ou les molécules) de la sub stance; la figure 2 montre un mode de réalisation comprenant une source de lumière primaire et une source de lumière secondaire; la figure 3 montre un autre mode de réalisation comprenant une couche de substance colorée en plus d'une source de lumière pri maire et d'une source de lumière secondaire. La figure 1 montre une transition de niveau d'énergie typique pour les électrons (ou les molécules) d'un type de substance, telle que la source de lumière secondaire selon la présente invention, qui est ac tivée par l'énergie extérieure qui lui est appliquée. L'élévation de ni veau d'énergie (E2-EO de EO à E2 due à l'application d'énergie externe est généralement instable, et conduit à une libération d'énergie E21 (= E2-El) en réponse à la transition du niveau E2 au niveau El (pouvant être due à une variation de l'énergie extérieure appliquée, telle qu'une réduction ou une suppression de l'énergie appliquée). La libération d'énergie E21 peut prendre la forme d'une émission lumi neuse telle que la lumière secondaire du mode de réalisation de la pré sente invention. La transition de niveau EIO (=El-EO) peut prendre la forme d'une dissipation de chaleur. L'énergie appliquée extérieurement pour atteindre la transition de niveau d'énergie E20 peut être apportée par de la lumière telle que la lumière primaire appliquée à la source de lumière secondaire selon la présente invention. Lorsqu'il est activé par de l'énergie extérieure, le composé de métaux de transition ou le composé complexe de métaux de transition qui peut être utilisé en tant que source de lumière secondaire, voit cer tains de ses électrons en orbite P passer à l'orbite D. Ceci est dû au fait que des électrons se trouvant au départ sur l'orbite P encombrée tendent à se déplacer entre l'orbite P et l'orbite D, certains ont même tendance à rester sur l'orbite D peu encombrée, les électrons en tant qu'ensemble sont donc facilement activés. En raison de leur coût éle vé, les composés de métaux de transition ou les composés complexes de métaux de transition sont généralement remplacés par un composé azoïque ou une substance fluorescente. En figure 2 est représenté un mode de réalisation d'un dispo sitif / procédé d'émission de lumière selon la présente invention, dans lequel une source de lumière primaire 23 sous forme d'une couche de substance telle que celle d'un dispositif émetteur de lumière classique, est recouverte d'une couche de source de lumière secondaire 24 telle qu'un composé de métaux de transition, un composé complexe de mé taux de transition, un composé azoïque ou une substance fluorescente ou luminescente. La source de lumière primaire 23 émet une lumière primaire 22 pour activer la source de lumière secondaire 24 afin que des électrons (ou des molécules) de la source de lumière secondaire 24 passent à un niveau d'énergie instable tel que E2 de la figure 1. La li bération d'énergie de la source de lumière secondaire 24 résultant de la transition de niveau d'énergie du niveau instable E2 à un autre ni veau El, tel que E21 de la figure 1, apparaît sous forme de lurnière se condaire 25 émise par la source de lumière secondaire 24. Il faut remarquer que la fréquence de la lumière secondaire 25 varie avec la structure, la forme, la taille et la fréquence d'oscilla tion du réseau cristallin des molécules de la source de lurnière secon daire 24, le mode de réalisation peut donc être conçu (par la sélection d'une substance appropriée comme source de lumière secondaire, par exemple) de telle sorte que la couleur de la lumière secondaire 25 qui correspond à la fréquence de la lumière secondaire 25 (ou bien est dé- terminée selon cette fréquence) soit la couleur désirée. En raison du faible coût des substances servant à fabriquer la source de lumière se condaire 24 et la source de lumière primaire 23, et du faible coût de réalisation d'une configuration permettant d'émettre de la lumière de couleur désirée, il est clair que la présente invention peut apporter un dispositif et un procédé économiques pour générer de la lumière de couleur désirée en appliquant à la source de lumière secondaire 24 un faisceau de lumière qui peut être généré facilement et de manière éco- nornique par des dispositifs classiques. L'intensité de la lumière primaire émise par la source de lu mière primaire 23 et l'épaisseur de la source de lumière secondaire 24 peuvent être réglées de telle manière qu'une partie de la lumière pri maire soit absorbée par la source de lumière secondaire 24 pour acti ver celle-ci afin qu'elle émette la lumière secondaire 25, tandis qu'une autre partie 26 de la lumière primaire 22 pénètre dans la source de lu mière secondaire 24 pour se mélanger à la lumière secondaire 25 afin de former une lumière composée 27 de couleur différente de celle de la lumière secondaire 25. Par exemple, supposons que de la lumière primaire 22 de couleur bleue soit appliquée à la source de lumière se condaire 24 qui est composée de molécules de couleur orange et qui ne peuvent pas complètement absorber la lumière primaire 22 (par exem ple parce que le nombre de molécules qui s'y trouvent n'est pas suffi- sant), une partie de la lumière primaire 22 de couleur bleue pénètre alors dans la source de lumière secondaire 24 pour apparaître comme lumière 26 de couleur bleue, une autre partie de la lumière primaire 22 de couleur bleue absorbée par la source de lumière secondaire 24 peut être considérée comme étant convertie en lumière secondaire 25 de couleur orange. De la lumière composée 27 de couleur blanche peut être formée en mélangeant la lumière 26 de couleur bleue à de la lu mière secondaire 25 de couleur orange, parce que le bleu et l'orange sont des couleurs complémentaires. A présent, si une couche de sub stance colorée (par exemple, une substance rouge) 31 de transparence élevée (permettant à la lumière de pénétrer) comme montré en figure 3 est utilisée pour recouvrir la source de lumière secondaire 24 à partir de laquelle la lumière composée 27 de couleur blanche est émise, la lumière 32 sortant de la couche 31 peut être de même couleur que celle de la substance colorée 31. Il est particulièrement avantageux d'appli quer la présente invention à la production de lumière rouge basée sur l'électroluminescence (EL), du fait qu'aucune lumière rouge pure n'a jamais pu être réalisée en EL à cause du manque de poudre fluorescen te rouge EL sur le marché. Il est à noter que la couche de substance colorée 31 (telle qu'une substance rouge) absorbe généralement des lumières de toutes couleurs sauf la lumière de même couleur (telle que le rouge) que celle de la substance colorée 31. Si la couche de substance colorée rouge 31 est placée entre la source de lumière primaire 23 et la source de lumiè re secondaire 24 dans l'exemple précédent, la lumière bleue sera com plètement absorbée, et aucune lumière n'atteindra la source de lumière secondaire 24, donc aucune lumière secondaire ne sera visible. Par contre, si la lumière primaire 22 est de couleur orange et la source de lumière secondaire 24 est composée de molécules de cou leur bleue dans l'exemple ci-dessus, la lumière composée 27 peut être soit de couleur blanche soit différentes sortes de bleu (allant de bleu clair à bleu foncé). Si la lumière primaire 22 est de couleur verte et la source de lumière secondaire 24 est composée soit de molécules mé langeant des couleurs rouges et bleues (des molécules rouges et des molécules bleues mélangées ensemble) soit des molécules de couleur violette, de la lumière secondaire 25 de couleur violette et de haute fréquence, qui est très difficile à obtenir de manière classique, peut être facilement générée selon la présente invention. Bien que la description qui précède concerne les modes de ré alisation préférés de la présente invention, considérés actuellement comme les plus pratiques, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation divulgué. Au contraire, des variantes et des modifications peuvent y être apportées tout en restant dans le ca dre et l'esprit des revendications jointes, auxquelles on doit accorder l'interprétation la plus large afin d'englober toutes ces modifications et structures similaires. REVF,NDICATIONS 1. Procédé servant à émettre de la lumière, caractérisé en ce qu'on utilise une source de lumière primaire (23) émettant une lumière primaire (22) pour activer une source de lumière secondaire (24) afin d'émettre une lumière secondaire (25) de couleur différente de celle de ladite lumière primaire (22). 2. Procédé servant à émettre de la lumière selon la revendica tion 1, dans lequel ladite source de lumière secondaire (24) est activée pour que le niveau d'énergie de ses électrons change afin d'émettre la dite lumière secondaire (25). 3. Procédé servant à émettre de la lumière selon la revendica tion 1, dans lequel ladite source de lumière primaire est choisie entre une source électroluminescente (EL) et une diode émettrice de lumière (DEL). 4. Procédé servant à émettre de la lumière selon la revendica tion 1, dans lequel les réseaux cristallins des molécules de la source de lumière primaire (23) et de la source de lumière secondaire (24) sont généralement de structure, de forme et de taille différentes. 5. Dispositif émetteur de lumière servant à émettre de la lu mière de couleurs variées, caractérisé en ce qu'il comprend : une source de lumière primaire (23) servant à émettre une lu mière primaire (22); et une source de lumière secondaire (24) recevant ladite lumière primaire (22) afin d'émettre une lumière secondaire (25) de couleur différente de celle de ladite lumière primaire (22). 6. Dispositif émetteur de lumière selon la revendication 5 dans lequel ladite source de lumière primaire (23) est choisie entre une source électroluminescente (EL) et une diode émettrice de lumière (DEL). 7. Dispositif émetteur de lumière selon la revendication 5 dans lequel ladite lumière primaire (22) active ladite source de lumiè re secondaire (24), après avoir été reçue par celle-ci, afin d'émettre de la lumière secondaire (25). 8. Dispositif émetteur de lumière selon la revendication 5 dans lequel ladite source de lumière secondaire (24) est une couche de substance approximativement plane avec des niveaux d'énergie élec tronique facilement activés, la source de lumière secondaire (24) étant ainsi facilement activée afin d'émettre la lumière secondaire (25). 9. Dispositif émetteur de lumière selon la revendication 5 dans lequel les réseaux cristallins des molécules de la source de lumiè re primaire (23) et de la source de lumière secondaire (24) sont géné ralement de structure, de forme et de taille différentes. 10. Dispositif émetteur de lumière selon la revendication 5 dans lequel si ladite lumière primaire (22) atteignant ladite source de lumière secondaire (24) est entièrement absorbée par ladite source de lumière secondaire (24), la couleur de la lumière secondaire (25) est déterminée par la couleur des molécules de ladite source de lumière secondaire (24). Il. Dispositif émetteur de lumière selon la revendication 5 dans lequel si ladite lumière primaire (22) atteignant ladite source de lumière secondaire (24) est partiellement absorbée par ladite source de lumière secondaire (24), une partie de ladite lumière primaire (22) pé- nètre dans ladite source de lumière secondaire (24), et une autre partie de ladite lumière primaire (22), qui est absorbée par ladite source de lumière secondaire (24), active ladite source secondaire (24) afin qu'elle émette ladite lumière secondaire (25), la partie de ladite lumiè re primaire (22) pénétrant dans ladite source de lumière secondaire (24) et la lumière secondaire (25) se mélangeant pour former une lu mière composée (27). 12. Dispositif émetteur de lumière selon la revendication Il dans lequel si ladite lumière primaire (22) et ladite lumière secondaire (25) sont de couleurs complémentaires, ladite lumière composée (27) est blanche. 13. Dispositif émetteur de lumière selon la revendication 12 comprenant de plus une couche de substance colorée (31) destinée à recevoir la lumière composée blanche (27) pour émettre une lumière (32) de couleur déterminée selon la couleur de ladite substance colorée (31). 14. Dispositif émetteur de lumière selon la revendication 12 comprenant de plus une couche de substance colorée (3 1) destinée à recevoir la lumière composée blanche (27) pour émettre une lumière (32) de couleur identique à celle de ladite substance colorée (3 1).