(57)【要約】  本発明は、基板から突出して複数の同一のグループに分けられるサブミリメートル寸法を有する複数のエレクトロルミネセントロッドを備えるエレクトロルミネセンス光源によって散逸される電力を管理する方法を提案する。本発明の手段を用いることにより、光源に給電する電流の強度の瞬間的な変化に直面したときに光源からの電力の散逸を管理できるようになる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（０１０，１１０）から突出して複数の同一のグループ（１６１−１６９）に分けられるサブミリメートル寸法を有する複数のエレクトロルミネセントロッド（０２０，１２０）を備える半導体を有する光源（００１，１０１）によって散逸される電力を管理する方法であって、管理手段は、前記複数のグループに給電するために供給される一定の強度ＩＬＥＤを有する電流から、各瞬間に、直列に給電されるグループの数を選択して、これらのグループのセットにより散逸される前記電力に関する所定の制限を満たすことを特徴とする方法。
【請求項２】
第１の瞬間に、前記グループのそれぞれによって散逸される前記電力が最小となるように前記グループの全てが並列に給電され、前記第１の瞬間後の第２の瞬間に、前記グループのそれぞれによって散逸される前記電力が最大となるように前記グループの全てが直列に給電されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の瞬間と前記第２の瞬間との間の少なくとも１つの中間の瞬間に、直列に給電される前記グループにより散逸される前記電力が前記最小値と前記最大値との間の中間値を有するように、前記グループの一部が直列に給電されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記制限は、所定の持続時間の期間にわたって最小値から最大値まで変化する増加関数であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記所定の持続時間が２５０ｍｓ以下であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
−基板（０１０，１１０）と、
−前記基板から突出するサブミリメートル寸法を有する複数のエレクトロルミネセントロッド（０２０，１２０）と
を備える、半導体を有する光源（００１，１０１）であって、
前記ロッドが複数の同一のグループ（１６１〜１６９）に分けられ、前記グループのそれぞれが選択的に給電されるように構成される
ことを特徴とする光源（００１，１０１）。
【請求項７】
前記光源は、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成される管理手段を備えることを特徴とする、請求項６に記載の光源。
【請求項８】
前記管理手段が電子回路及び／又はマイクロコントローラ素子を備えることを特徴とする、請求項６又は７に記載の光源。
【請求項９】
前記基板がシリコンから形成されることを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１０】
前記管理手段が前記基板に組み込まれることを特徴とする、請求項９に記載の光源。
【請求項１１】
前記グループに並列に接続され得る複数の電流注入手段（１７０）を含み、前記管理手段は、各瞬間同士の間の前記グループのセットにより散逸される電力の変化が連続的であるように前記グループに対する前記電流注入手段の接続を選択するように構成されることを特徴とする、請求項６から１０のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１２】
−光線を放射するのに適した少なくとも１つの光源（００１，１０１）と、
−前記光線を受けて光ビームを生成するのに適した光学装置と
を備える光モジュールであって、
１つ又は複数の前記光源が請求項６から１１のいずれか一項に記載の光源に係わり、前記モジュールは、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成される管理手段を備えることを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車両のための照明及び光信号の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車両のための照明及び光信号の分野では、エレクトロルミネセント半導体部品、例えばエレクトロルミネセントダイオード（ＬＥＤ）を有する光源を使用することが益々一般的になってきている。ＬＥＤ構成部品は、順方向電圧と呼ばれる閾値に少なくとも等しい値の電圧がこれらの端子に印加されるときに光線を放射する。散逸電力、したがって構成部品の温度は、一般に、構成部品を横切る電流に線形依存する。
【０００３】
既知の態様において、自動車両用の光モジュールの１つ又は幾つかのＬＥＤは、コンバータ回路を備える給電制御手段によって給電される。給電制御手段は、例えばバッテリなどの自動車両の電流源によって供給される第１の強度の電流を、第１の強度とは異なる第２の強度を有する負荷電流に変換するように構成される。負荷電流は一般に一定の強度を有する。
【０００４】
光モジュールがオンに切り換えられると、ＬＥＤ構成部品を通過する電流の強度は、一般に、ゼロ値から制御手段により供給される負荷電流の強度へと瞬間的に移行する。これは、同じプロファイルをたどる電力散逸、すなわち、ゼロ値から負荷電流がＬＥＤを通じて流れるときにＬＥＤにより散逸される電力まで瞬間的に増大する電力散逸をもたらす。したがって、ＬＥＤの接合部温度も極めて急速に変化し、それにより、一般に、接合部の品質が低下し、したがって、ＬＥＤ構成部品の寿命が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、前述の問題を克服する解決策を提案することである。特に、本発明の目的は、ＬＥＤ構成部品がオンに切り換えられるときにＬＥＤ構成部品の温度及びそれにより散逸される電力を管理することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、基板から突出して複数の同一のグループに分けられるサブミリメートル寸法を有する複数のエレクトロルミネセントロッドを備える半導体を有する光源によって散逸される電力を管理する方法である。この方法は、管理手段が、複数のグループに給電するために供給される一定の強度を有する電流から、各瞬間に、直列に給電されるグループの数を選択して、これらのグループのセットにより散逸される電力に関する所定の制限を満たすことを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、各瞬間に、全てのグループに給電することができる。
【０００８】
管理手段は、全てのグループを直列に給電されるグループの１つ以上のセットに分けるように構成され得ることが好ましく、これらのセットは、適用可能な場合には、並列に給電される。
【０００９】
ロッドを配列を成して配置できることが好ましい。配列は、好ましくは、ロッドが千鳥状に配置されるべく所定のラインの２つの連続するロッド間に一定の空間が存在するように規則的であってもよい。
【００１０】
ロッドの高さは好ましくは１〜１０マイクロメートルとなり得る。
【００１１】
端面の最大寸法は、好ましくは２マイクロメートル未満となり得る。
【００１２】
好ましくは、２つの直ぐ隣り合うロッドを隔てる最小距離は１０マイクロメートルに等しくなり得る。
【００１３】
光源の照明面の面積は、好ましくは最大で８ｍｍ２となり得る。
【００１４】
複数のエレクトロルミネセントロッドによって得られる輝度は、例えば少なくとも６０Ｃｄ／ｍｍ２となり得る。
【００１５】
管理手段は、好ましくは、直列に給電されるグループの構成を複数の所定の構成から選択することができ、各構成は電力の所定の散逸レベルに対応する。
【００１６】
第１の瞬間に、グループのそれぞれによって散逸される電力が最小となるようにグループの全てを並列に給電できることが好ましく、また、第１の瞬間後の第２の瞬間に、グループのそれぞれによって散逸される電力が最大となるようにグループの全てを直列に給電できることが好ましい。
【００１７】
好ましくは、第１の瞬間は、光源をオンに切り換えるための瞬間に対応し得る。別の手段において、第１の瞬間は、光源の温度が所定の閾値を超える瞬間に対応し得る。
【００１８】
第１の瞬間に、グループは、好ましくは、複数のグループが存在するような並列に接続される多くのセットとして分割することができ、各セットは単一のグループを含む。
【００１９】
第２の瞬間に、全てのグループが単一のセットを形成することが好ましい。
【００２０】
第１の瞬間と第２の瞬間との間の少なくとも１つの中間の瞬間に、直列に給電されるグループにより散逸される電力が前記最小値と最大値との間の中間値を有するように、グループの一部が直列に給電され得る。
【００２１】
中間の瞬間に、グループを複数のセットに分割できることが好ましく、セットの数は、１よりも厳密に大きく、グループの総数よりも厳密に少ない。
【００２２】
好ましくは、制限は、所定の持続時間の期間にわたって最小値から最大値まで変化する増加関数である。電力制限は、好ましくは、光源の温度制限に対応する。
【００２３】
好ましい態様において、所定の持続時間は、２５０ｍｓ以下、好ましくは１００ｍｓ以下である。好ましくは、直列に給電されるグループの再構成は、最大２５ｍｓごとに管理手段によって行なわれる。持続時間は、好ましくは、半導体構成部品で安定した温度に達するのに必要な時間に対応する。
【００２４】
本発明の他の目的は、基板と、基板から突出するサブミリメートル寸法を有する複数のエレクトロルミネセントロッドとを備える半導体を有する光源である。光源は、ロッドが複数の同一のグループに分けられ、各グループが選択的に給電されるように構成されることを特徴とする。
【００２５】
光源は、好適には、本発明に係る方法を実施するように構成される管理手段を備えることができる。
【００２６】
好ましくは、光源は、異なる陽極に接続されるロッドの幾つかのグループを備えることができる。各グループは、他のグループ又は他の複数のグループとは無関係に給電され得る。各グループのロッドは、好適には、全て同じタイプのもの、すなわち、同じスペクトルで放射するタイプのものであってもよい。これらのグループは、好適には、同一であり得、共通の順方向電圧を表わし得る。したがって、各グループは実質的に同じ数の半導体ワイヤ又はロッドを備えることができることが好ましい。
【００２７】
管理手段は、好ましくは、グループのセットにより散逸される電力が所定の制限以下であるように光源のグループの直列及び／又は並列の相対的な接続を編成するように構成され得る。
【００２８】
好ましくは、管理手段は、オンに切り換えられている光源から、直列に接続されて給電されるグループの数を徐々に増大するように構成され得る。
【００２９】
好ましくは、管理手段は、電子回路及び／又はマイクロコントローラ素子を備えることができる。
【００３０】
好ましい態様では、光源の基板がシリコンを備えることができる。好適には、基板をシリコンから形成できる。
【００３１】
管理手段を基板に組み込むことができることが好ましい。
【００３２】
好ましくは、光源は、グループに並列に接続され得る複数の電流注入手段を含むことができ、管理手段は、各瞬間同士の間のグループのセットにより散逸される電力の変化が連続的であるようにグループに対する電流注入手段の接続を選択するように構成される。
【００３３】
本発明の他の目的は、光線を放射するのに適した少なくとも１つの光源と、光線を受けて光ビームを生成するのに適した光学装置とを備える光モジュールである。モジュールは、１つ又は複数の光源が本発明に係わるものであり、本発明に係る方法を実施するように構成される管理手段を備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明の方策は、経時的な電力散逸変化、したがって、ロッドとも称されるナノワイヤ又はマイクロワイヤの形態のエレクトロルミネセントダイオードを有する光源の経時的な温度変化をそれらが制限できるようにするという点で興味深く、一方、構成部品を横切る負荷電流の経時変化は制限されず、すなわち、その変化は、光源がオンに切り換えられるときに観察されるような瞬間的な変化である。この方法は、複数の所定の構成から選択することによって半導体ロッドの様々なグループ間の相互接続を動的態様で再構成できるようにする。半導体マイクロワイヤ又はナノワイヤを有する光源の使用は、特に、多数のグループを使用できるようにし、それにより、多数の所定の構成と、光源により散逸される電力を管理して調整する方法における細部の非常に細かいレベルとがもたらされる。更に、光源の基板がシリコンから形成される場合には、管理手段を実装する電子回路を光源の基板上に直接に構築することができる。本発明がエレクトロルミネセントワイヤを有する光源の半導体接合部における温度の不時の急変を自動的に防止できるようにし、それにより、そのような構成部品の寿命が長くなり、構成部品のメンテナンス及び／又は交換の必要性が経ることが明らかになる。この利点は、光源の給電制御手段を変更することなく達成され、このことは、光源がオンに切り換えられるときに一定の強度の電流を供給することを意味する。
【００３５】
本発明の他の特徴及び利点は、明細書本文及び図面からより良く理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の好ましい実施形態で使用される光源の図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に係る光源の半導体ロッドのグループを概略的に示す。
【図３】本発明の好ましい実施形態に係る方法の使用にしたがった光源に供給される電流ＩＬＥＤの強度、電力制限Ｐ、及び、散逸される電力の経時的な進展を表わす。
【図４Ａ】本発明の好ましい実施形態に係る、図３に示される散逸電力プロファイルをもたらすような、図２に示されるグループの想定し得る構成を概略的に示す。
【図４Ｂ】本発明の好ましい実施形態に係る、図３に示される散逸電力プロファイルをもたらすような、図２に示されるグループの想定し得る構成を概略的に示す。
【図４Ｃ】本発明の好ましい実施形態に係る、図３に示される散逸電力プロファイルをもたらすような、図２に示されるグループの想定し得る構成を概略的に示す。
【図４Ｄ】本発明の好ましい実施形態に係る、図３に示される散逸電力プロファイルをもたらすような、図２に示されるグループの想定し得る構成を概略的に示す。
【図４Ｅ】本発明の好ましい実施形態に係る、図３に示される散逸電力プロファイルをもたらすような、図２に示されるグループの想定し得る構成を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
特に逆のことが示唆されなければ、所定の実施形態において詳細に記載される技術的特徴は、非限定的な態様で一例として記載される他の実施形態との関連で記載される技術的特徴と組み合わされ得る。
【００３８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエレクトロルミネセント光源００１を示す。図１は光源の基本的な原理を示す。光源００１は基板０１０を備え、この基板上には、エレクトロルミネセントロッドとも呼ばれる基板から突出するワイヤの形態を成す一連のエレクトロルミネセンスダイオード０２０が配置される。各ダイオード０２０のコア０２２は、ｎ型半導体材料から形成され、すなわち、電子でドープされ、これに対し、エンベロープ０２４は、ｐ型半導体材料から形成され、すなわち、正孔でドープされる。再結合領域０２６がｎ型半導体材料とｐ型半導体材料との間に設けられる。しかしながら、特に、選択された技術に応じて、半導体材料を反転させることを想起し得る。
【００３９】
基板は好適にはシリコンから形成され、また、ロッドは１ミクロン未満の直径を有する。別の手段において、基板は、正孔でドープされた半導体材料の層を備え、また、ワイヤは１００〜５００ｎｍの直径を有する。ダイオードを形成する電子及び正孔がドープされた半導体材料は、好適には、窒化ガリウム（ＧａＮ）又は窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）となり得る。ロッドの高さは一般に１〜１０マイクロメートルであるが、端面の最大寸法は２マイクロメートル未満である。好ましい実施形態によれば、ロッドは、規則的なレイアウトを有する配列を成して配置される。２つのロッド間の距離は、一定であり、少なくとも１０μｍに等しい。ロッドを千鳥状に配置できる。そのような光源の照明面の面積は多くても８ｍｍ２である。光源は、少なくとも６０Ｃｄ／ｍｍ２の輝度をもたらすことができる。
【００４０】
図１を参照すると、基板０１０は、好適にはシリコンから形成される主層０３０と、ダイオード０２０の反対側にある主層の面上に配置される第１の電極又は陰極０４０と、ダイオード０２０を備える面上に配置される第２の電極又は陽極０５０とを備える。陽極０５０は、ダイオード０２０のエンベロープ０２４を形成するとともに前記エンベロープ０２４と陽極０５０との間に導電層を形成するように基板０１０の対応する面上にわたって延在するｐ型半導体材料と接触している。ロッドのコア又はハート０２２は、半導体主層０３０と接触し、したがって、陰極０４０と電気的に接触している。
【００４１】
陽極と陰極との間に電圧を印加する間、ｎ型半導体材料の電子は、ｐ型半導体材料の正孔と再結合して、光子を放射する。再結合の大部分は放射性である。ダイオード又はロッドの放射面は、それが最も放射性があるため、ｐ領域である。
【００４２】
本発明によれば、光源２は、異なる陽極に接続されるロッドの幾つかのグループを備える。したがって、各グループは、他のグループ又は他の複数のグループとは無関係に給電され得る。各グループのロッドは、好適には、全て同じタイプのものであり、すなわち、同じスペクトルで放射する。これらのグループは、好適には、同一であり、共通の順方向電圧を表わす。したがって、各グループは、ほぼ同じ数の半導体ワイヤ又はロッドを備えることが好ましい。
【００４３】
図２は、基板１１０から突出するエレクトロルミネセントワイヤ１２０又はロッドの形態を成すエレクトロルミネセントダイオードを備える光源１０１の正面図を概略的に示す。ロッドは、複数の同一のグループ１６１−１６９に分割される。一例として、グループは、同一の寸法を有する正方形として示される。グループの他のレイアウト及び／又は幾何学的形態は、必ずしも本発明の範囲から逸脱することなくもたらされ得る。構成部品上に存在する多数のロッド１２０は、特に、この例に示される９個を超えるグループである複数のグループを与えることができるようにする。
【００４４】
図２の光源１０１及び図３の例図を参照して管理方法について説明する。図３は、最初に、場合によりコンバータ要素を介して又は光源１０１の電力供給を制御するための図示しない回路を介して電流源によって供給される電流ＩＬＥＤの経時的な進展を表わす。
【００４５】
光源１０１がオンに切り換えられる際、電流ＩＬＥＤの強度の変化は瞬間的である。光源１０１の半導体接合部が損傷されるのを防止するために、消散電力を管理するための手段は、光源１０１によって散逸される電力が任意の瞬間に電力制限Ｐ未満であるのに対して任意の瞬間に全てのグループが給電されるように構成される。散逸された電力、したがって半導体接合部の温度は、ステップＡ−Ｅにしたがって第１のゼロ値と第２の最大値との間で徐々に増大する。したがって、光源１０１で観察される経時的な温度変化は制限されるが、与えられた電流の強度の経時的変化は制限されない。
【００４６】
図３に示されるような散逸電力の段階的な進展を達成するために、管理手段は、様々なグループ１６１−１６９の相対的な電気的接続を動的に再構成するのに適している。特に、管理手段は、直列に給電されるグループの数を調整するように構成され、これは、対応するグループを横切る電流に直接に影響を及ぼし、したがって、それにより散逸される電力及びその接合部温度にも影響を及ぼす。直列に接続されて給電されるグループの数を徐々に段階的に増やすことによって、散逸電力ステップＡ〜Ｅがもたらされる。各ステップの持続時間は、好ましくは、少なくとも２５ｍｓに対応し、これは、一般に、ダイオードのグループにおける電流の変化後に安定した温度を得るために必要な時間に対応する。管理手段は、特に、スイッチ、トランジスタ、又は、他の電子部品を含む回路によって、或いは、プログラム可能なマイクロコントローラ素子によって確立され得る。
【００４７】
図３に示されるステップＡ〜Ｅに対応する典型的な構成が図４Ａ〜図４Ｅによってそれぞれ与えられる。ロッドの各グループ１６１−１６９は、図が明確であるようにするために単一のエレクトロルミネセントダイオードの記号によって表わされる。当業者は、意図される実際の用途に応じて、利用可能なエレクトロルミネセント光源のグループの特性に応じて、及び、もたらされるステップの数に応じて構成を調整することができる。これらのパラメータの調整は、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者の技術の範囲内にある。
【００４８】
グループ１６１−１６９のための第１の典型的な電力供給構成が図４Ａに示される。グループの全ては、各グループを通過する電流が最小強度を有するように並列に給電される。各グループの接合部温度は等しいと見なすことができる。
【００４９】
図４Ｂの構成は、２つが直列に接続されたグループの数を増大する。特に、グループ１６１及び１６４，１６２及び１６５，１６３及び１６６によって形成される対は、例４Ａにおいてグループを横切る電流の強度よりも大きい第１の強度を有する電流によって横切られる。したがって、そのそれぞれの温度は、互いにほぼ等しいが、構成４Ａにおけるそのそれぞれの温度よりも高い。グループ１６７〜１６９は、第２の強度を有する電流によって横切られる。図４Ｃの構成では、グループ１６４及び１６８の更なる対が直列に接続され、したがって、散逸電力及び光源１０１の全体の温度が前の例に対して増大する。
【００５０】
図４Ｄの構成において、９個のグループ１６１〜１６９は、３つが直列を成す３個のグループで接続される。したがって、各グループは、前の例でそれらを横切った電流の強度よりも大きい同じ強度を有する電流によって横切られる。最後に、図４Ｅに示される最終構成では、ダイオード１６１−１６９の全てのグループが直列に給電され、電流ＩＬＥＤが全てのダイオードを横切る。好適には、電流注入手段１７０が、接続のほぼ連続的な再構成を可能にする並列接続を介して設けられ得る。
【００５１】
再構成を２５ｍｓごとに考慮することにより、構成４Ａから中間構成を介した構成４Ｅへの移行が約１５０ｍｓで達成される。したがって、光源１０１によって散逸される電力のこの管理により、光源を瞬間的にオンに切り換えることができる。ダイオードを横切る電流に依存する放射光束は、構成４Ａ〜４Ｅ間で一定ではないが、急激な変化を人の目で見ることはできない。同時に、ダイオードの接合部温度の瞬間的な変化が防止され、それにより、光源のロバスト性及び耐久性がより高くなる。
【００５２】
半導体ワイヤ又はロッドが突出する光源１０１の基板は、好適にはシリコンから形成され得る。この場合、今しがた説明してきた電力を管理するための手段をもたらす電子部品は、好適には、光源の基板中又は基板上に直接に構築され得る。そのため、結果として得られる光源は、その半導体接合部を不時の温度上昇から保護するためにその散逸電力を自動的に管理する。或いは、管理手段は、光源の基板に対してオフセットされるプリント回路上に生成することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図４（Ｃ）】
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【図４（Ｄ）】
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【図４（Ｅ）】
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【国際調査報告】
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2018528587.tif 000012
2018528587.tif 000013
2018528587.tif 000014