Brevet FR2865883A3 — publié le 20050805

FR 2865883 A3 20050805 FR 0401002 A 20040203 DE LA LUMIERE BLANCHE La présente invention est relative à une diode luminescente (DEL) à lumière blanche dans laquelle, plus particulièrement, la couleur de la lumière générée par la DEL peut être déterminée en régulant une valeur d'impédance extérieure appliquée à 1a DEL. La mise au point et la fabrication des premières diodes luminescentes, malgré leur faible consommation d'énergie et leur longue durée de vie, ont été contrariées par leur luminosité limitée et par des problèmes de nuances de couleurs. Cependant, grâce aux progrès dus à une technique de fabrication pour parvenir à une plus grande luminosité, des DEL capables de produire de la lumière blanche ont été mises au point ces dernières années et ont été employées dans la fabrication de dispositifs d'éclairage. Voici une liste de quelques techniques bien connues pour produire des DEL à lumière blanche. 1. Mélange de la lumière bleue émise par une pastille de InGaN avec la lumière jaune produite par de la poudre phosphorescente de YAG pour générer de la lumière blanche. 2. Utilisation de la pastille de InGaN pour exciter des poudres phosphorescentes de couleurs rouge, verte, bleue afin de créer de la lumière blanche. 3. Utilisation de rayons ultraviolets pour exciter des poudres phosphorescentes de couleurs rouge, verte, bleue afin de créer de la lumière blanche. 4. Mélange de la lumière bleue fournie par une pastille de InGaN et de la lumière vert-jaune générée par une pastille de GaP pour créer de la lumière blanche. On remarquera qu'une caractéristique commune aux première à troisième techniques ci-dessus est que la poudre phosphorescente est adoptée comme matière première essentielle pour produire de la lumière blanche. Cependant, les légères variations d'épaisseur de la poudre phosphorescente appliquée sur la DEL ou une erreur de pourcentage dans la composition provoquent une aberration chromatique de la lumière générée. Ainsi, la lumière produite peut présenter une légère couleur jaune ou bleue. Même pour le même lot de DEL, la couleur de la lumière générée par chaque DEL peut être différente de celle générée par d'autres. Ainsi, une lumière blanche constante et pure est difficile à obtenir. Un autre problème est que la tension d'excitation pour activer de telles DEL doit être supérieure à 3 volts. Pour la quatrième technique, le coût de la fabrication des DEL est très supérieur à celui des trois premières, en raison de la pastille de GaP. En outre, les performances de luminosité sont inférieures à celles des trois types de techniques précités. La présente invention vise à réaliser une diode luminescente (DEL) à lumière blanche dans laquelle la lumière générée soit commandée par une impédance extérieure appliquée à la DEL. Pour atteindre l'objectif, la DEL à lumière blanche selon l'invention comprend: une base de support formée par une borne de cathode et au moins deux bornes d'anodes, une plateforme de support dans laquelle est ménagée une cavité étant formée à une extrémité supérieure de la borne de cathode; une pastille de AlGaInP est montée dans la cavité de la plateforme de support dans laquelle un noeud de cathode de la pastille de AlGaInP est électriquement connecté à la borne de cathode et un noeud d'anode est connecté à l'une des au moins deux bornes d'anodes; au moins une pastille de InGaN montée dans la cavité, où un noeud de cathode de la/des pastilles de InGaN est électriquement connecté à la borne de cathode et une anode de la pastille de InGaN est connectée à l'autre des au moins deux bornes d'anodes; un corps laissant passer la lumière formé sur la base de support pour enfermer entièrement les deux pastilles; et au moins une résistance ayant une première extrémité connectée de manière sélective à la pastille de A1GaInP de la/des pastilles de InGaN et une deuxième 25 extrémité connectée à une source de tension positive. L'invention et nombre des avantages qui s'y attachent apparaîtront facilement plus clairement ci-après en référence à la description détaillée faite en considération des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une vue en plan d'une diode luminescente (DEL) à lumière blanche selon une première forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 2 est un circuit équivalent de la DEL de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue en coupe transversale d'une diode luminescente (DEL) à lumière blanche selon une deuxième forme de réalisation de la présente invention; 35 la Fig. 4 est une vue de dessus en plan de la DEL de la Fig. 3; la Fig. 5 est un circuit équivalent d'une diode luminescente (DEL) à lumière blanche selon une troisième forme de réalisation de la présente invention; et la Fig. 6 est un schéma de circuit représentant une tension continue fournie à la DEL de la Fig. 5. Considérant la Fig. 1, une diode luminescente (DEL) à lumière blanche selon une première forme de réalisation comprend principalement une base de support métallique 10, une pastille 20 d'aluminium-gallium-phosphure d'indium (A1GaInP), une pastille 30 de nitrures d'indium et de gallium (InGaN) et un corps 14 laissant passer la lumière. La base de support 10 est constituée par une borne 11 de cathode et deux bornes 12, 13 d'anodes. Une plateforme de support 111 dans laquelle est ménagée une cavité 112 est formée à l'extrémité supérieure de la borne 11 de cathode. La pastille 20 de A1GaInP est montée dans la cavité 112 de la plateforme de support 111, dans laquelle un noeud de cathode de la pastille 20 de AIGaInP est connecté à la borne 11 de cathode et un noeud d'anode est connecté d'une manière correspondante à une première des bornes 12 d'anodes, par l'intermédiaire d'un fil de connexion. La pastille 30 de InGaN est également fixée dans la cavité 112 à l'aide d'une résine époxy ou autre matière similaire, un noeud de cathode de la pastille 30 de InGaN y étant également connecté à la borne 11 de cathode et dont une anode est connectée à la deuxième borne 13 d'anode par l'intermédiaire d'un autre fil de connexion. Le corps 14 perméable à la lumière est formé sur la base de support 10 pour enfermer entièrement les deux pastilles 20, 30 et les fils de connexion. Considérant la Fig. 2, il y est représenté le circuit équivalent de la DEL de la Fig. 1. Dans la première forme de réalisation, une résistance extérieure 15 est prévue pour une connexion entre une source de tension positive (V+) et la borne 12 d'anode qui établit une connexion électrique avec la pastille 20 de A1GaInP. En réglant convenablement la valeur ohmique de la résistance extérieure 15 pour modifier le niveau de tension de polarisation en sens direct sur la pastille 20 de A1GaInP, la lumière vert jaune d'une luminosité voulue générée par la pastille 20 de A1GaInP peut se mélanger avec la lumière bleue émise par la pastille 30 de InGaN pour produire la lumière blanche pure. Selon une autre possibilité, la luminosité de la pastille 30 de InGaN peut également être modifiée en réglant sa polarisation en sens direct par l'intermédiaire d'une résistance extérieure. Considérant les figures 3 et 4, une deuxième forme de réalisation de la DEL selon la présente invention comprend une base de support métallique 40 avec une borne 41 de cathode et trois bornes 42, 43 et 44 d'anodes, une platefoline 411 étant formée sur toute la surface du haut de la borne 41 de cathode et une cavité 411 étant ménagée dans la plateforme 411. Deux pastilles 21, 22 de AlGaInP sont montées dans la cavité 412, où un noeud de cathode de chaque pastille 21, 22 de A1GaInP est connecté électriquement à la borne 41 de cathode, et une anode de chaque pastille 21, 22 de A1GaInP est connectée électriquement à une borne d'anode correspondante 42, 44 par l'intermédiaire d'un fil de connexion. Une pastille 31 de InGaN, qui est montée dans la cavité 412 et entre les deux pastilles 21, 22 de AlGaInP, comporte un noeud de cathode et une anode connectés respectivement à la borne 41 de cathode et à la borne 43 d'anode. Un corps 45 laissant passer la lumière est founé sur la base de support 10 pour enfermer complètement les trois pastilles 21, 22, 31 et les fils de connexion. Considérant la Fig. 5, il y est représenté le circuit équivalent de la DEL de la Fig. 3. Une première résistance extérieure 46 assure une connexion entre une source de tension positive (V+) et un noeud commun où les noeuds d'anodes des deux pastilles 21, 22 de AlGaInP sont connectés l'un à l'autre de manière à régler le niveau de tension de polarisation en sens direct sur les deux pastilles 21, 22. Une deuxième résistance extérieure 47 est montée entre la source de tension positive (V+) et la borne 43 d'anode pour commander la luminosité de la pastille 31 de InGaN. Considérant la Fig. 6, un courant continu de 2,7 volts est appliqué aux pastilles 21, 22, 31, la valeur ohmique préférée de la première résistance extérieure 42 étant de 8,5 ohms et celle de la deuxième résistance extérieure étant de 20 ohms. Une lumière blanche pure peut être obtenue en régulant simultanément la luminosité de chaque pastille 21, 22, 31. Comme représenté sur les figures 3 et 4, les trois pastilles 21, 22, 31 sont disposées de manière linéaire, mais leurs positions de montage dans la cavité 412 peut néanmoins être modifiée sous n'importe quelle forme voulue. On notera que le nombre des pastilles dans la cavité 412 est lui aussi variable. Par exemple, quatre pastilles de A1GaInP peuvent être placées selon une configuration rectangulaire, et une puce de InGaN est montée dans une position centrale par rapport à ces pastilles de AlGaInP. Comme évoqué plus haut, la présente invention utilise la lumière bleue et la lumière vert-jaune respectivement générées par la pastille de InGaN et la pastille de AlGaInP pour produire la lumière pure en mélangeant de manière appropriée les deux couleurs. Comme la pastille de AIGaInP est beaucoup moins coûteuse que la pastille de GaP, la DEL à lumière blanche selon la présente invention convient tout à fait pour une fabrication en grandes séries. Les résistances extérieures servent non seulement à générer la lumière blanche, mais encore à régler éventuellement la DEL pour ainsi créer, si nécessaire, une lumière blanc-jaune ou blanc-bleu voulue. De plus, seulement une faible tension de fonctionnement est employée pour régler la luminosité des pastilles. Revendications 1. Diode luminescente (DEL) à lumière blanche, caractérisée en ce qu'elle comprend: une base de support (10) constituée par une borne (11) de cathode et au moins deux bornes (12, 13) d'anodes, une plateforme de support (111) dans laquelle est ménagée une cavité (112) étant follnée à une extrémité supérieure de la borne (11) de cathode; au moins une pastille (20) de A1GaInP étant montée dans la cavité (112) de lo la plateforme de support (111), un noeud de cathode de la/des pastilles (20) de AlGaInP étant électriquement connecté à la borne (11) de cathode et un noeud d'anode étant connecté à une première (12) des au moins deux bornes d'anodes; une pastille (30) de InGaN montée dans la cavité (112), où un noeud de cathode de la pastille (30) de InGaN est connecté électriquement à la borne (11) de cathode et une anode de la pastille (30) de InGaN est connectée à une deuxième (13) des au moins deux bornes d'anodes; un corps (14) laissant passer la lumière, formé sur la base de support (10) pour enfermer entièrement les deux pastilles (20, 30) ; et au moins une résistance (15) ayant une première extrémité connectée de manière sélective à la pastille (20) de A1GaInP ou à la/aux pastilles de (30) de InGaN, et une deuxième extrémité connectée à une source de tension positive (V+). 2. DEL à lumière blanche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une seule pastille (20) de A1GaInP et une seule pastille (30) de InGaN sont montées dans la cavité (112). 3. DEL à lumière blanche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une seule pastille (31) de InGaN et de multiples pastilles (21, 22) de AlGaInP sont montées dans la cavité. 4. DEL à lumière blanche selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pastille (20) de A1GaInP et la pastille (30) de InGaN sont disposées de manière 30 linéaire. 5. DEL à lumière blanche selon la revendication 3, caractérisée en ce que les pastilles (21, 22) de AlGaInP et la pastille (31) de InGaN sont disposées de manière linéaire. 6. DEL à lumière blanche selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pastille (31) de InGaN est disposée dans une position centrale par rapport aux multiples pastilles (21, 22) de A1GaInP. 7. DEL à lumière blanche selon la revendication 1, dans laquelle la première 5 extrémité de la résistance (15) est connectée à la borne (12) d'anode à laquelle est connectée la pastille (20) de A1GaInP. 8. DEL à lumière blanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première extrémité de la résistance (15) est connectée à la borne (13) d'anode à laquelle est connectée la pastille (30) de InGaN.