Brevet FR3126839A1 — publié le 20230310

Un dispositif (1) de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses comprenant : - au moins une diode électroluminescente (6) adaptée pour émettre un faisceau lumineux dans une plage de longueurs d’onde de travail ; - un circuit d’alimentation de ladite au moins une diode électroluminescente comprenant un générateur (2) d’un signal de courant électrique destiné à alimenter ladite au moins une diode électroluminescente (6), le signal de courant comprenant une série d’impulsions électriques définies selon les paramètres suivants : - une durée d’impulsions électriques comprises entre 1 ns et 1 µs ; - un rapport cyclique compris entre 0.1 et 2% ; - une fréquence de répétition comprise entre 1 kHz et 1 MHz ; - une intensité supérieure à la valeur nominale du courant d’alimentation de ladite au moins une diode électroluminescente (6) ; - ladite au moins une diode électroluminescente (6) étant connectée au générateur (2) pour être alimentée en impulsions électriques de sorte que le faisceau lumineux généré comprend une série d’impulsions lumineuses ayant une durée d’impulsions comprise entre 1 ns et 1 µs. Figure de l’abrégé : Figure 1 Dispositif de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses La présente divulgation relève du domaine de génération d’impulsions lumineuses, notamment un dispositif de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses. Les diodes électroluminescentes, ou LED (acronyme anglais de Light Emitting Diode) est un dispositif opto-électronique capable d’émettre un faisceau lumineux lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Elles émettent généralement dans le visible. Actuellement, elles constituent un des composants les plus utilisés dans le domaine d’éclairage. Ce composant est caractérisé par une réponse courant-puissance linéaire, et une modulation de la puissance optique par variation de courant. Un tel dispositif nécessite une alimentation électrique particulière. En particulier, le circuit d’alimentation doit assurer de ne pas dépasser le courant maximal admissible par la diode électroluminescente. On distingue principalement deux modes de pilotage des alimentations des LEDs. Le composant LED peut être alimenté en courant direct en continu. Le flux lumineux est dans ce cas proportionnel au courant de jonction. L’alimentation du composant LED peut être également en mode de pilotage en courant pulsé sous forme d’un signal qui comprend une succession d’impulsions électriques. Ce mode de pilotage est également connu sous le nom PWM (acronyme anglais de Pulse Width Modulation). L’intensité du courant injecté est généralement comprise entre 100mA et 10A, courant nominal de la structure du composant LED. La durée d’impulsion est généralement comprise entre 10 µs et 1 ms. Entre deux impulsions, le composant LED doit avoir le temps de refroidir. Aussi, le rapport cyclique, qui correspond au rapport entre la durée d’impulsion et la période des impulsions, doit être choisi suffisamment grand pour le refroidissement du composant LED. Le rapport cyclique varie généralement entre 1 à 100%. Dans le mode de pilotage en courant pulsé, le flux lumineux varie en fonction du courant moyen du signal carré. Le fait d’alimenter la LED en courant pulsé au lieu du courant continu permet d’obtenir des intensités lumineuses plus importante. Le mode de pilotage en PWM permet aux diodes électroluminescentes de générer des faisceaux lumineux avec une intensité lumineuse adaptée pour l’éclairage. Cependant, les impulsions lumineuses générées sont utilisées principalement pour l’éclairage, elles ne sont pas adaptées en termes de densité d’énergie et de directivité pour une utilisation dans des domaines tels que la décontamination de surfaces des objets, l’analyse physique des échantillons, ou pour équiper des dispositifs d’imagerie tels qu’un lidar (acronyme anglais de Light And Ranging). Ces applications utilisent principalement des impulsions lumineuses générées par des diodes laser qui présentent un coût de fabrication relativement important. Ainsi, il existe un besoin d’une solution améliorée de dispositifs de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses avec une puissance optique plus importante, afin de pouvoir élargir le domaine d’application, tout en proposant un dispositif simple à mettre en œuvre, avec un coût de fabrication faible. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Il est proposé un dispositif de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses comprenant : - au moins une diode électroluminescente adaptée pour émettre un faisceau lumineux dans une plage de longueurs d’onde de travail ; - un circuit d’alimentation de ladite au moins une diode électroluminescente comprenant un générateur d’un signal de courant électrique destiné à alimenter ladite au moins une diode électroluminescente, le signal de courant comprenant une série d’impulsions électriques définies selon les paramètres suivants : - une durée d’impulsions électriques comprises entre 1 ns et 1 µs ; - un rapport cyclique compris entre 0.1 et 2% ; - une fréquence de répétition comprise entre 1 kHz et 1 MHz ; - une intensité supérieure à la valeur nominale du courant d’alimentation de ladite au moins une diode électroluminescente ; - ladite au moins une diode électroluminescente étant connectée au générateur pour être alimentée en impulsions électriques de sorte que le faisceau lumineux généré comprend une série d’impulsions lumineuses ayant une durée d’impulsions comprise entre 1 ns et 1 µs. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : L’intensité du courant délivré par le générateur est n fois supérieure à la valeur nominale du courant d’alimentation de ladite diode électroluminescente, n état un nombre entier supérieur à 2, de préférence compris entre 10 et 100. L’intensité du courant délivré par le générateur est comprise entre 0.1 et 240 A. Ladite au moins une diode électroluminescente est adaptée pour émettre des impulsions lumineuses selon une longueur d’onde de travail comprise entre 250 et 1500 nm, de préférence entre 250 et 800 nm. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins deux diodes électroluminescentes agencées en série, de préférence dix diodes agencées en série. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comprend au moins deux diodes électroluminescentes agencées en parallèle. Selon encore un autre mode de réalisation, le dispositif comprend au moins deux groupes de diodes électroluminescentes agencés en parallèle, chaque groupe comprenant au moins deux diodes électroluminescentes agencées en série. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre une source de tension adaptée pour alimenter le générateur de courant électrique. De préférence, le générateur de courant impulsionnel et ladite au moins une diode électroluminescente sont fixées sur un circuit imprimé. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 La est une vue schématique d’un dispositif de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses selon un mode de réalisation. Fig. 2 La est une vue schématique d’un dispositif de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes en parallèle. Fig. 3 La est une vue schématique d’un dispositif de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes en série. Fig. 4 La est une vue schématique d’un dispositif de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses comprenant plusieurs groupes de diodes électroluminescentes en série, les groupés étant en montés en parallèle. Fig. 5 La montre une courbe d’irradiance par impulsion en fonction de la fréquence obtenue avec un dispositif de la . Fig. 6 La montre une courbe d’irradiance par impulsion en fonction du rapport cyclique obtenue avec un dispositif de la . Fig. 7 La montre une courbe d’irradiance par impulsion en fonction du courant injecté à 25°C avec une durée d’impulsion de 1 µs, à 20 kHz. Fig. 8 La représente une photo montrant le profil de l’impulsion électrique (courbe A) et la réponse électrique (courbe (B) de la diode électroluminescente. Les dispositifs de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses présentés ci-avant peuvent trouver à s’appliquer dans une grande diversité de domaines d’applications. En effet, le dispositif de la présente invention propose de piloter un ou plusieurs diodes électroluminescentes en impulsions électriques avec des paramètres non conventionnels afin de générer des impulsions lumineuses de durée comprise entre 1 ns et 1 µs, pour confiner l’énergie du faisceau lumineux afin de pouvoir délivrer une quantité d’énergie souhaitée proche des faisceaux lumineux générés par des diodes laser. De tels impulsions lumineuses permettent ainsi d’interagir avec la surface des objets irradiés sans altérer leur intégrité. Elles peuvent être utilisées par exemple pour décontaminer de manière efficace et rapide une surface. Elles peuvent également être utilisées dans le domaine de la détection par laser ou lidar (acronyme anglais de light detection and ranging). Grâce au générateur de courant, il est possible de faire varier facilement les paramètres des impulsions électriques de manière à générer des impulsions lumineuses avec des caractéristiques adaptées selon les applications. Dispositif (1) de diodes électroluminescentes génératrices d’impulsions lumineuses comprenant : - au moins une diode électroluminescente (6) adaptée pour émettre un faisceau lumineux dans une plage de longueurs d’onde de travail ; - un circuit d’alimentation de ladite au moins une diode électroluminescente comprenant un générateur (2) d’un signal de courant électrique destiné à alimenter ladite au moins une diode électroluminescente (6), le signal de courant comprenant une série d’impulsions électriques définies selon les paramètres suivants : - une durée d’impulsions électriques comprises entre 1 ns et 1 µs ; - un rapport cyclique compris entre 0.1 et 2% ; - une fréquence de répétition comprise entre 1 kHz et 1 MHz ; - une intensité supérieure à la valeur nominale du courant d’alimentation de ladite au moins une diode électroluminescente (6) ; - ladite au moins une diode électroluminescente (6) étant connectée au générateur (2) pour être alimentée en impulsions électriques de sorte que le faisceau lumineux généré comprend une série d’impulsions lumineuses ayant une durée d’impulsions comprise entre 1 ns et 1 µs. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’intensité du courant délivré par le générateur est n fois supérieur à la valeur nominale du courant d’alimentation de ladite diode électroluminescente, n état un nombre entier supérieur à 2, de préférence compris entre 10 et 100. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’intensité du courant délivré par le générateur est comprise entre 0.1 et 240 A. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant au moins deux diodes électroluminescentes agencées en série, de préférence dix diodes agencées en série. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant au moins deux diodes électroluminescentes agencées en parallèle. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant au moins deux groupes de diodes électroluminescentes agencés en parallèle, chaque groupe comprenant au moins deux diodes électroluminescentes agencées en série. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel ladite au moins une diode électroluminescente est adaptée pour émettre des impulsions lumineuses selon une longueur d’onde de travail comprise entre 250 et 1500 nm, de préférence entre 250 et 800 nm. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant en outre une source de tension adaptée pour alimenter le générateur de courant électrique. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le générateur de courant impulsionnel (2) et ladite au moins une diode électroluminescente (6) sont fixées sur un circuit imprimé (4).