Brevet FR3034167A1 — publié le 20160930

Dispositif lumineux déformable. La présente invention concerne un dispositif d'émission de lumière comprenant un corps souple et déformable et une source de lumière à diode électroluminescente incorporée dans ce corps. Elle s'applique plus particulièrement mais non exclusivement à des dispositifs de photothérapie déformables permettant une adaptation de la forme du dispositif à la forme de la surface à traiter que ce soit les mains, le buste, le visage, etc., d'un utilisateur. A cet effet, le dispositif comprend un corps souple et déformable réalisé par exemple en élastomère, tel qu'un élastomère de silicone. La source lumineuse comprend une pluralité de diodes électroluminescentes et est incorporée dans le corps lors du moulage de ce dernier. De façon classique, une diode électroluminescente comprend une puce semi-conductrice et un support portant cette puce. Le support présente des contacts formant pattes d'alimentation pour le raccordement de la diode électroluminescente à une source externe d'alimentation électrique. Généralement, la diode électroluminescente comprend également un élément connu sous l'expression d'« optique primaire ». L'optique primaire a notamment pour fonction de protéger mécaniquement la puce semiconductrice et les fils de connexion électrique (connus plus généralement selon l'expression anglo-saxonne « bonding ») qui sont relativement fragiles tout en permettant de préserver les propriétés d'émission lumineuse de la diode. En particulier, l'optique primaire a également pour fonction d'extraire le maximum de lumière de la puce semi-conductrice. L'optique primaire fait partie intégrante de la diode et peut se présenter sous plusieurs formes en fonction de la nature et de l'utilisation de la diode électroluminescente. Par exemple, l'optique primaire peut se présenter sous forme d'un dôme ou d'une calotte rectangulaire en silicone. Lors de l'incorporation de la source lumineuse dans le corps souple et déformable du dispositif, les deux matières de l'optique primaire et du corps peuvent venir s'accoler et se solidariser. Le corps et l'optique primaire de la diode peuvent alors adhérer fortement lors de la fabrication du dispositif. 3034167 2 Lors des flexions répétées du corps, du fait de cette forte adhérence, le corps risque d'entraîner dans son mouvement l'optique primaire et créer des zones de fragilisation importantes à l'intérieur de la structure même de la diode électroluminescente. Ceci peut conduire à terme à l'arrachement des jonctions 5 électriques et résulter dans le dysfonctionnement du dispositif. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient et de fournir un dispositif de photothérapie déformable incorporant des diodes électroluminescentes qui supportent des flexions répétées du dispositif. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'émission de lumière, 10 du type comprenant : au moins une diode électroluminescente, et un corps réalisé dans un matériau déformable incorporant la diode électroluminescente dans sa masse, caractérisé en ce que le corps présente une cavité isolée de 15 l'environnement extérieur à l'intérieur de laquelle s'étend la diode, la cavité étant remplie par une matière optique ayant un indice de réfraction présentant une relation prédéterminée avec celui du corps, cette matière ayant une dureté inférieure à celle du matériau formant le corps. Grâce à l'invention, lors de la déformation du corps, la cavité se déforme 20 et la diode peut se mouvoir à l'intérieur de la cavité de façon amortie. La matière optique joue le rôle d'amortisseur de mouvements et permet d'absorber les déformations. Par ailleurs, la cavité joue le rôle de coupleur optique avec le matériau du corps grâce à la relation prédéterminée des indices de réfraction. L'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques selon 25 lesquelles : la matière optique est un fluide, une gélatine ou un polymère organique ; la matière optique est de l'air ; la cavité forme un composant optique intégré dans la couche, les 30 dimensions et la forme de la cavité définissant les propriétés optiques du composant ; la cavité est délimitée par une surface de révolution et a une forme hémisphériques ou asphériques ; le matériau du corps a une dureté Shore 00 comprise entre dix et soixante-dix duromètres, de préférence inférieure à trente ; 3034167 3 le matériau est un élastomère tel qu'un élastomère de silicone ; la puce DEL comprend une couche active et des fils de contacts électriques qui s'étendent à l'intérieur de la cavité ; la matière optique a un indice de réfraction sensiblement égal à celui 5 du matériau formant le corps ; la matière optique a un indice de réfraction inférieure ou égal à l'indice de réfraction du matériau formant le corps. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans 10 lesquels : la figure 1 représente une vue en perspective du dispositif selon l'invention ; la figure 2 représente une vue en coupe d'une diode électroluminescente, 15 la figure 3 représente une vue en coupe du dispositif de la figure 1 On a représenté de façon schématique sur la figure 1 un dispositif d'émission de lumière, notamment pour le traitement par photothérapie d'une région du corps d'un utilisateur. Le dispositif est désigné par la référence 20 générale 10. Ce dispositif 10 comprend au moins une diode électroluminescente 12 (DEL). Dans l'exemple décrit, le dispositif 10 comprend une pluralité de diodes électroluminescentes 12 réparties selon une structure en réseau. Les diodes 12 forment ensemble une source lumineuse 14. Grâce à cette répartition 25 spécifique, la source lumineuse 14 produit un flux lumineux homogène et suffisamment puissant pour traiter efficacement et régulièrement la peau de l'utilisateur. Le dispositif 10 comprend plus particulièrement un corps 16 réalisé dans un matériau deformable incorporant la ou les diodes électroluminescentes 12 30 dans sa masse. Les diodes 12 sont reliées électriquement entre elles à une source d'alimentation électrique grâce à un câble électrique 15 d'alimentation. Par exemple, le corps 16 est réalisé dans un matériau polymère ou élastomère tel qu'un élastomère de silicone. Le corps 16 peut se présenter sous forme d'un empilement de couches comme illustré sur la figure 2 ou être 3034167 4 monocouche. Dans l'exemple illustré par la figure 2, les couches peuvent par exemple présenter des propriétés thermiques et/ou optiques différenciées. Par exemple, les couches peuvent avoir une fonction choisie parmi une fonction de dissipation thermique, une fonction de transmission optique, une 5 fonction de traitement dermo-cosmétique ou dermo-médical. Une même couche peut comporter plusieurs fonctions. A cet effet, les couches peuvent comprendre des substances actives particulières propres à apporter au matériau de la couche la fonction recherchée. Par exemple, une des couches comprend un matériau silicone 10 permettant la libération d'une molécule active ou principe actif qui y est incorporée. La molécule active est par exemple utilisée dans le domaine pharmaceutique, cosmétique et/ou du soin personnel. Un tel matériau est par exemple décrit dans le document FR2879931. Par « principe actif », on entend 15 dans la suite de la description aussi bien un principe actif unique qu'un mélange de plusieurs principes actifs, auquel sont éventuellement ajoutés des additifs. Dans l'exemple décrit illustré sur les figures et représentés de façon schématique sur la figure 2, le corps 16 comprend au moins une couche 18 destinée à venir en contact avec la peau de l'utilisateur. Cette couche 18 20 incorpore une ou plusieurs substances actives à effet cosmétique ou pharmaceutique. Cette couche 18 est par exemple réalisée en gel de silicone avec un Shore 00 inférieur à vingt-cinq. Le matériau du corps 16 a une dureté Shore 00 comprise par exemple entre dix et soixante-dix duromètres, de préférence inférieure à trente. De façon 25 connue en soi, la dureté de la peau est d'environ en moyenne quarante-trois. De préférence, pour une application sur la peau, le matériau du corps 16 a une dureté Shore 00 inférieure à quarante. Par exemple, le matériau du corps est un élastomère de silicone. De façon classique, comme cela est illustré sur la figure 3, chaque 30 diode électroluminescente 12 comprend au moins une puce semi-conductrice 20 et un substrat 22 portant la puce 20. Le substrat 22 est également appelé boîtier ou embase. Le substrat 22 est par exemple réalisé en résine, en céramique ou dans une matière plastique. Le substrat 22 comprend des pattes de connexion électrique de la 35 diode 12 à une source d'alimentation extérieure par exemple par brasure sur 3034167 5 une plaque de circuit imprimé 23. Le substrat 22 a une forme générale de coupe à l'intérieur de laquelle est disposée une résine 21. Cette résine 21 forme dans cet exemple l'optique primaire de la diode 12. La puce 20 est entièrement logée dans cette cuvette et noyée dans la résine 21. 5 Par exemple, la puce semi-conductrice 20 est reliée électriquement aux pattes de connexion électrique au moyen d'un fil 23 de jonction électrique très fin généralement réalisé en or. En variante, la diode électroluminescente comprend une optique primaire en forme de dôme ou calotte déposée sur un substrat. 10 Selon l'invention, le corps 16 présente au moins une cavité 24 isolée de l'environnement extérieur à l'intérieur de laquelle s'étend la diode 12. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, la cavité 24 s'étend sur une plaque 23 de circuit imprimé en incorporant entièrement la diode 12. De préférence, chaque diode électroluminescente est déposée sur une plaquette de circuit imprimé et 15 les plaquettes de circuit imprimé de chaque diode électroluminescente sont reliées ensemble par des liaisons souples électriquement conductrices (non représentées). Dans ce cas, les plaquettes sont reliées entre elles de façon souple ce qui permet à la couche du corps 16 incorporant les diodes de se déformer. 20 La cavité 24 est remplie par une matière optique ayant un indice de réfraction présentant une relation prédéterminée avec celui du corps 16, cette matière ayant une dureté inférieure à celle du matériau formant le corps 16. De préférence, la matière optique est un fluide, une gélatine ou un polymère organique. En variante, la matière optique peut être essentiellement 25 de l'air. La matière optique est placée dans la cavité 24. La matière remplit entièrement l'espace délimité par la cavité 24 et la diode 12. Lorsque la matière est un fluide elle peut être relativement visqueuse afin qu'elle ne s'écoule pas hors de la cavité 24. La matière optique a un indice de réfraction sensiblement égal à celui 30 du matériau formant le corps 16. En variante, la matière optique peut avoir un indice de réfraction inférieur ou égal à l'indice de réfraction du matériau formant le corps 16. Dans l'exemple décrit, la cavité 24 forme un composant optique intégré dans la couche. Ce composant optique forme dans cet exemple une optique 35 secondaire. 3034167 6 La cavité 24 étant isolée de l'environnement extérieur, elle permet l'utilisation de liquide. On augmente ainsi le nombre de possibilités de composants optiques à réaliser. En particulier, si l'on désire une valeur d'indice déterminée, il est 5 beaucoup plus facile de la trouver parmi les liquides que parmi les solides. De façon avantageuse, on utilise de l'air comme fluide. Son indice de réfraction égal à un permet de l'associer à un grand nombre de matériaux du corps. Les dimensions et la forme de la cavité 24 définissent les propriétés 10 optiques du composant. Les paramètres du composant optique peuvent par exemple comprendre les courbures des faces de lentilles et l'indice de réfraction. Par exemple, une cavité 24 de courbure relativement faible nécessite un indice de réfraction élevée tandis qu'une matière d'indice de réfraction 15 relativement faible la courbure de la cavité 24 doit être plus élevée. De préférence, la cavité 24 est délimitée par une surface de révolution et a par exemple une forme hémisphérique ou asphérique. Dans l'exemple décrit, le corps 16 intègre autant de cavités 24 que de diodes 12. Eventuellement, en variante, le corps 16 intègre des cavités 24 20 seulement dans une zone susceptible d'être plus fortement déformée notamment une région centrale du corps 16 du dispositif, là où les contraintes de flexion sont susceptibles d'être importantes. La fabrication du dispositif 10 est relativement simple à mettre en oeuvre. Une des couches du corps comprend des cavités obtenues par 25 moulage, cette couche étant superposée sur les diodes électroluminescentes. Par exemple, lors de l'utilisation d'un fluide optique, un excès de fluide est d'abord placé dans chaque cavité 24. Chaque diode électroluminescente 12 est alors introduite axialement dans la cavité 24 correspondante. On va maintenant décrire les principaux aspects de fonctionnement du 30 dispositif. Le dispositif 10 est positionné sur une région du corps d'un utilisateur. Par exemple, selon la région du corps, cette dernière peut présenter une courbure plus ou moins importante. L'utilisateur par pression manuelle vient plaquer le corps deformable 16. La matière contenue dans chaque cavité 24 permet d'amortir les micro-mouvements internes et de protéger les connexions 35 électriques des diodes. 3034167 7 Bien entendu, d'autres modes de réalisation sont envisageables sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite à titre d'exemple. REVENDICATIONS1. Dispositif (10) d'émission de lumière, du type comprenant : au moins une diode électroluminescente (12) comprenant une puce de diode électroluminescente (20), et un corps (16) réalisé dans un matériau deformable incorporant la diode électroluminescente (12) dans sa masse, caractérisé en ce que le corps (16) présente une cavité (24) isolée de l'environnement extérieur à l'intérieur de laquelle s'étend la diode (12), la cavité (24) étant remplie par une matière optique ayant un indice de réfraction présentant une relation prédéterminée avec celui du corps (16), cette matière ayant une dureté inférieure à celle du matériau formant le corps (16). 2. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel la matière optique est un fluide, une gélatine ou un polymère organique. 3. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel la matière optique est de l'air. 4. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cavité (24) forme un composant optique intégré dans la couche, les dimensions et la forme de la cavité (24) définissant les propriétés optiques du composant. 5. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cavité (24) est délimitée par une surface de révolution et a une forme hémisphérique ou asphérique. 6. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau du corps (16) a une dureté Shore 00 comprise entre dix et soixante-dix duromètres, de préférence inférieure à trente. 7. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau est un élastomère tel qu'un silicone. 8. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la diode électroluminescente (12) comprend une optique primaire intégrée et la cavité (24) forme une optique secondaire. 3034167 9 9. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière optique a un indice de réfraction sensiblement égal à celui du matériau formant le corps (16). 10. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, dans lequel la matière optique a un indice de réfraction inférieur ou égal à l'indice de réfraction du matériau formant le corps (16).