FR3023119B1

FR3023119B1 - Circuit optoelectronique a diodes electroluminescentes

Info

Publication number: FR3023119B1
Application number: FR1456180A
Authority: FR
Inventors: Frederic Mercier
Original assignee: Aledia
Current assignee: Aledia
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2019-08-02
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: EP3162166A1; FR3023119A1; US10178724B2; CN106664757B; WO2016001201A1; US20170156182A1; CN106664757A

Abstract

L'invention concerne un circuit optoélectronique (20) recevant une tension variable contenant une alternance de phases croissantes et décroissantes et comprenant des ensembles (Di) de diodes électroluminescentes montés en série, pour chaque ensemble, un module de comparaison (COMPi) de la tension (VCi) à l'une des bornes de l'ensemble à au moins un premier seuil (Vlowi) et un module de commande (32) relié aux modules de comparaison et adapté, lors de chaque phase croissante, à interrompre la circulation d'un courant (ICS) dans chaque ensemble lorsque ladite tension dudit ensemble passe au-dessus du deuxième seuil ou lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du premier seuil et, lors de chaque phase décroissante, à commander la circulation d'un courant (ICS) dans chaque ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessous du premier seuil.

Description

CIRCUIT OPTOÉLECTRONIQUE À DIODES ÉLECTROLUMINESCENTES

Domaine

La présente description concerne un circuit optoélectronique, notamment un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes.

Exposé de l'art antérieur

Il est souhaitable de pouvoir alimenter un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes avec une tension alternative, notamment une tension sinusoïdale, par exemple la tension du secteur.

La figure 1 représente un exemple de circuit optoélectronique 10 comprenant des bornes d'entrée IN]_ et INg entre lesquelles est appliquée une tension alternative Vjn- Le circuit optoélectronique 10 comprend, en outre, un circuit redresseur 12 comportant un pont de diodes 14, recevant la tension et fournissant une tension redressée qui alimente des diodes électroluminescentes 16, par exemple montées en série avec une résistance 15. On appelle Ialim le courant traversant les diodes électroluminescentes 16.

La figure 2 est un chronogramme de la tension d'alimentation et du courant d'alimentation It\lim pour un exemple dans lequel la tension alternative Vjn correspond à une tension sinusoïdale. Lorsque la tension est supérieure à la somme des tensions de seuil des diodes électroluminescentes 16, les diodes électroluminescentes 16 deviennent passantes. Le courant d'alimentation suit alors la tension d'alimentation Valjm· Il y a donc une alternance de phases OFF d'absence d'émission de lumière et de phases ON d'émission de lumière.

Un inconvénient est que tant que la tension est inférieure à la somme des tensions de seuil des diodes électroluminescentes 16, aucune lumière n'est émise par le circuit optoélectronique 10. Un observateur peut percevoir cette absence d'émission de lumière lorsque la durée de chaque phase OFF d'absence d'émission de lumière entre deux phases ON d'émission de lumière est trop importante. Une possibilité pour augmenter la durée de chaque phase ON est de diminuer le nombre de diodes électroluminescentes 16. Un inconvénient est alors que la puissance électrique perdue dans la résistance est importante.

La publication US 2012/0056559 décrit un circuit optoélectronique dans lequel le nombre de diodes électroluminescentes recevant la tension d'alimentation im augmente progressivement lors d'une phase de croissance de la tension d'alimentation et diminue progressivement lors d'une phase de décroissance de la tension d'alimentation. Ceci est réalisé par un circuit de commutation adapté à court-circuiter un nombre plus ou moins important de diodes électroluminescentes en fonction de l'évolution de la tension Ceci permet de réduire la durée de chaque phase d'absence d'émission de lumière.

Un inconvénient du circuit optoélectronique décrit dans la publication US 2012/0056559 est que le courant d'alimentation des diodes électroluminescentes ne varie pas de façon continue, c'est-à-dire qu'il y a de brusques interruptions de circulation du courant au cours de la variation de la tension. Ceci entraîne des variations dans le temps de l'intensité lumineuse fournie par les diodes électroluminescentes qui peuvent être perçues par un observateur. Ceci entraîne, en outre, une dégradation du taux de distorsion harmonique du courant alimentant les diodes électroluminescentes du circuit optoélectronique.

Un circuit de limitation de courant peut être interposé entre le circuit redresseur et les diodes électroluminescentes pour maintenir le courant d'alimentation à un niveau sensiblement constant. La structure du circuit optoélectronique peut alors être relativement complexe et l'encombrement du circuit optoélectronique peut être important. En outre, il peut être difficile de réaliser, au moins en partie, le circuit redresseur et le circuit de limitation de courant de façon intégrée avec les diodes électroluminescentes pour réduire encore davantage l'encombrement du circuit optoélectronique. Résumé

Un objet d'un mode de réalisation est de palier tout ou partie des inconvénients des circuits optoélectroniques décrits précédemment.

Un autre objet d'un mode de réalisation est de réduire la durée des phases d'absence d'émission de lumière par le circuit optoélectronique.

Un autre objet d'un mode de réalisation est que le courant alimentant les diodes électroluminescentes varie de façon sensiblement continue.

Un autre objet d'un mode de réalisation est de réduire l'encombrement du circuit optoélectronique.

Ainsi, un mode de réalisation prévoit un circuit optoélectronique destiné à recevoir une tension variable contenant une alternance de phases croissantes et décroissantes, le circuit optoélectronique comprenant : une pluralité d'ensembles de diodes électroluminescentes, lesdits ensembles étant montés en série ; pour chaque ensemble, un module de comparaison adapté à comparer la tension à l'une des bornes de l'ensemble, et/ou une tension dépendant de ladite tension à l'une des bornes de l'ensemble, à au moins un premier seuil et éventuellement à un deuxième seuil ; et un module de commande relié aux modules de comparaison et adapté, lors de chaque phase croissante, à interrompre la circulation d'un courant dans chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles lorsque ladite tension dudit ensemble passe au-dessus du deuxième seuil ou lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du premier seuil et, lors de chaque phase décroissante, à commander la circulation d'un courant dans chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessous du premier seuil.

Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique comprend : une source de courant ; pour chaque ensemble, un interrupteur reliant la source de courant à ladite borne dudit ensemble, et le module de commande est adapté, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, à commander la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessous du premier seuil dans chaque phase décroissante.

Selon un mode de réalisation, le module de commande est adapté, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, à commander la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du deuxième seuil dans chaque phase croissante.

Selon un mode de réalisation, le module de commande est adapté, après la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble, à commander l'ouverture de l'interrupteur associé audit ensemble adjacent.

Selon un mode de réalisation, le module de commande est adapté, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, à commander l'ouverture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble, passe au-dessus du premier seuil dans chaque phase croissante.

Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique comprend, pour chaque ensemble, une source de courant, le module de commande étant adapté, pour chaque ensemble, à commander l'activation de la source de courant associée audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du deuxième seuil dans chaque phase croissante et passe au-dessous du premier seuil dans chaque phase décroissante.

Selon un mode de réalisation, le module de commande est, en outre, adapté, après l'activation de la source de courant associée audit ensemble, à commander la désactivation de la source de courant associée audit ensemble adjacent.

Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique comprend, en outre, un circuit redresseur double alternance adapté à fournir ladite tension.

Selon un mode de réalisation, au moins l'une des diodes électroluminescentes est une diode électroluminescente planaire comprenant un empilement de couches reposant sur une face plane, dont au moins une couche active adaptée à émettre de la lumière.

Selon un mode de réalisation, les diodes électroluminescentes d'au moins l'un des ensembles de diodes électroluminescentes comprennent des éléments semiconducteurs tridimensionnels en forme de microfils, de nanofils, ou de pyramides, chaque élément semiconducteur étant recouvert d'une couche active adaptée à émettre de la lumière.

Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique comprend un premier circuit intégré comprenant le module de commande et au moins un deuxième circuit intégré, distinct du premier circuit intégré et fixé au premier circuit intégré, et comprenant au moins l'un des ensembles de diodes électroluminescentes.

Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit intégré comprend tous les ensembles de diodes électroluminescentes .

Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique comprend, en outre, un troisième circuit intégré, distinct du premier circuit intégré et du deuxième circuit intégré et fixé au premier circuit intégré, et comprenant au moins l'un des ensembles de diodes électroluminescentes.

Un mode de réalisation vise également un procédé de commande d'une pluralité d'ensembles de diodes électroluminescentes, lesdits ensembles étant montés en série et alimentés par une tension variable, contenant une alternance de phases croissantes et décroissantes, le procédé comprenant : pour chaque ensemble, comparer la tension à l'une des bornes de l'ensemble, et/ou une tension dépendant de ladite tension à l'une des bornes de l'ensemble, à au moins un premier seuil et éventuellement à un deuxième seuil ; et lors de chaque phase croissante, interrompre la circulation de courant dans chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles lorsque ladite tension dudit ensemble passe au-dessus du deuxième seuil ou lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du premier seuil, et, lors de chaque phase décroissante, commander la circulation d'un courant dans chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessous du premier seuil.

Selon un mode de réalisation, une source de courant est reliée, pour chaque ensemble, à ladite borne dudit ensemble via un interrupteur, le procédé comprenant, en outre, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessous du premier seuil dans chaque phase décroissante.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du deuxième seuil dans chaque phase croissante.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, après la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble, l'ouverture de l'interrupteur associé audit ensemble adj acent.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, l'ouverture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble, passe au-dessus du premier seuil dans chaque phase croissante.

Selon un mode de réalisation, pour chaque ensemble, une source de courant est reliée audit ensemble, le procédé comprenant, pour chaque ensemble, l'activation de la source de courant associée audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du deuxième seuil dans chaque phase croissante et passe au-dessous du premier seuil dans chaque phase décroissante.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, après l'activation de la source de courant associée audit ensemble, la désactivation de la source de courant associée audit ensemble adjacent.

Brève description des dessins

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1, décrite précédemment, est un schéma électrique d'un exemple d'un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes ; la figure 2, décrite précédemment, est un chronogramme de la tension et du courant d'alimentation des diodes électroluminescentes du circuit optoélectronique de la figure 1 ; la figure 3 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation d'un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes ; les figures 4 et 5 illustrent deux agencements des diodes électroluminescentes du circuit optoélectronique de la figure 3 ; les figures 6 et 7 sont des schémas électriques de modes de réalisation plus détaillés de parties du circuit optoélectronique de la figure 3 ; la figure 8 est un chronogramme de tensions du circuit optoélectronique de la figure 3 ; la figure 9 représente un schéma électrique d'un autre mode de réalisation d'un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes ; les figures 10 et 11 sont des figures analogues respectivement aux figures 6 et 7 et représentent des schémas électriques de modes de réalisation plus détaillés de parties du circuit optoélectronique de la figure 9 ; la figure 12 représente un schéma électrique d'un autre mode de réalisation d'un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes ; et les figures 13 et 14 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de deux modes de réalisation d'un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes. Description détaillée

Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les termes "sensiblement", "environ" et "de l'ordre de" signifient "à 10 % près".

La figure 3 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation d'un circuit optoélectronique 20 comprenant deux bornes d'entrée INg et INg recevant la tension d'entrée Vggj. & titre d'exemple, la tension d'entrée Vggj peut être une tension sinusoïdale dont la fréquence est, par exemple, comprise entre 10 Hz et 1 MHz. La tension Vggj correspond, par exemple, à la tension du secteur.

Le circuit 20 peut comprendre un circuit redresseur double alternance 22 comprenant, par exemple, un pont de diodes, formé par exemple de quatre diodes 14. Le circuit redresseur 22 reçoit la tension d'alimentation entre les bornes INg et INg et fournit une tension Vggj redressée entre des noeuds Ag et Ag. A titre de variante, le circuit 20 peut recevoir directement une tension redressée, le circuit redresseur pouvant alors ne pas être présent.

Le circuit optoélectronique 20 comprend N ensembles en série de diodes électroluminescentes élémentaires, appelés diodes électroluminescentes globales Dg dans la suite de la description, où i est un nombre entier variant de 1 à N et où N est un nombre entier compris entre 2 et 200. Chaque diode électroluminescente globale Dg à Dgj comprend au moins une diode électroluminescente élémentaire et est, de préférence, composée de la mise en série et/ou en parallèle d'au moins deux diodes électroluminescentes élémentaires. Dans le présent mode de réalisation, les N diodes électroluminescentes globales Dg sont connectées en série, la cathode de la diode électroluminescente globale Dg étant reliée à l'anode de la diode électroluminescente globale Dg+g, pour i variant de 1 à N-l. L'anode de la diode électroluminescente globale Dg est reliée au noeud Ag. Les diodes électroluminescentes globales Dg, i variant de 1 à N, peuvent comprendre le même nombre de diodes électroluminescentes élémentaires ou des nombres différents de diodes électroluminescentes élémentaires.

La figure 4 représente un mode de réalisation de la diode électroluminescente globale D]_ dans lequel la diode électroluminescente globale D]_ comprend R branches 2 6 montées en parallèle, chaque branche comprenant S diodes électroluminescentes élémentaires 27 montées en série dans le même sens passant, R et S étant des nombres entiers supérieurs ou égaux à 1.

La figure 5 représente un autre mode de réalisation de la diode électroluminescente globale D]_ dans lequel la diode électroluminescente globale D]_ comprend P blocs 28 montés en série, chaque bloc comprenant Q diodes électroluminescentes élémentaires 27 montées en parallèle, P et Q étant des nombres entiers supérieurs ou égaux à 1 et Q pouvant varier d'un bloc à 1'autre.

Les autres diodes électroluminescentes globales Dg à peuvent avoir une structure analogue à la diode électroluminescente globale D]_ représentée en figure 4 ou 5.

Les diodes électroluminescentes élémentaires 27 sont, par exemple, des diodes électroluminescentes planes, comprenant chacune un empilement de couches reposant sur une face plane, dont au moins une couche active adaptée à émettre de la lumière. Les diodes électroluminescentes élémentaires 27 sont, par exemple, des diodes électroluminescentes planes des diodes électroluminescentes formées à partir d'éléments semiconducteurs tridimensionnels, notamment des microfils, des nanofils ou des pyramides, comprenant, par exemple, un matériau semiconducteur à base d'un composé comportant majoritairement au moins un élément du groupe III et un élément du groupe V (par exemple du nitrure de gallium GaN), appelé par la suite composé III-V, ou comportant majoritairement au moins un élément du groupe II et un élément du groupe VI (par exemple de l'oxyde de zinc ZnO) , appelé par la suite composé II-VI. Chaque élément semiconducteur tridimensionnel est recouvert d'au moins une couche active adaptée à émettre de la lumière.

En revenant à la figure 3, le circuit optoélectronique 20 comprend une source de courant 30 dont une borne est reliée au noeud Ag et dont l'autre borne est reliée à un noeud A3. On appelle VQg la tension aux bornes de la source de courant 30 et Ipg le courant fourni par la source de courant 30. Le circuit optoélectronique 20 peut comprendre un circuit, non représenté, de fourniture d'une tension de référence pour l'alimentation de la source de courant, éventuellement obtenue à partir de la tension

Le circuit 20 comprend N interrupteurs commandables SWg à SW]\j. Chaque interrupteur SWg, i variant de 1 à N, est monté entre le noeud A3 et la cathode de la diode électroluminescente globale Dg. Chaque interrupteur SWg, i variant de 1 à N, est commandé par un signal Sg. A titre d'exemple, le signal Sg est un signal binaire et l'interrupteur SWg est ouvert lorsque le signal Sg est dans un premier état, par exemple l'état bas, et l'interrupteur SWg est fermé lorsque le signal Sg est dans un deuxième état, par exemple l'état haut. On appelle V(gg la tension entre la cathode de la diode électroluminescente globale Dg et le noeud Ag. Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les tensions sont référencées par rapport au noeud Ag. L'interrupteur SWg est, par exemple, un interrupteur à base d'au moins un transistor, notamment un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde ou transistor MOS, à enrichissement (normalement fermé) ou à appauvrissement (normalement ouvert).

Le circuit optoélectronique 20 comprend, en outre, N modules de comparaison COMPg, i variant de 1 à N, adaptés à recevoir chacun la tension Vgg et à fournir un signal Hg et un signal Lg. Le circuit optoélectronique 20 comprend, en outre, un module de commande 32 recevant les signaux Lg à L^ et Hg à et fournissant les signaux Sg à Sjy de commande des interrupteurs SWg à SW]\j. Le module de commande 32 correspond, de préférence, à un circuit dédié.

Le module de commande 32 est adapté à commander la fermeture ou l'ouverture des interrupteurs SWg, i variant de 1 à N, en fonction de la valeur de la tension Vgg à la cathode de chaque diode électroluminescente globale Dg. Dans ce but, chaque module de comparaison COMP-j_, i variant de 1 à N, est adapté à comparer la tension Vq-j_ à la cathode de la diode électroluminescente globale D-j_ à au moins deux seuils Vhigh-j_ et Vlow-j_. A titre d'exemple, le signal L-j_ est un signal binaire qui est à un premier état lorsque la tension Vq-j_ est inférieure au seuil Vlow-j_ et qui est à un deuxième état lorsque la tension Vq-j_ est supérieure au seuil Vlow-j_. A titre d'exemple, le signal H-j_ est un signal binaire qui est à un premier état lorsque la tension Vci est inférieure au seuil Vhigh-j_ et qui est à un deuxième état lorsque la tension Vq-j_ est supérieure au seuil Vhigh-j_. Les premiers états des signaux binaires H-j_ et L-j_ peuvent être égaux ou différents et les deuxièmes états des signaux binaires H-j_ et L-j_ peuvent être égaux ou différents.

La figure 6 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation plus détaillé d'une partie du circuit optoélectronique 20. Selon le présent mode de réalisation, chaque comparateur COMPj_ comprend un premier amplificateur opérationnel 40, fonctionnant en comparateur, dont l'entrée inverseuse (-) est reliée à la cathode de la diode électroluminescente globale D-j_, et dont l'entrée non inverseuse (+) reçoit le seuil de tension Vhigh-j_ qui est fourni par un module 42. Le comparateur 40 fournit le signal H-j_. Chaque comparateur COMP-j_ comprend, en outre, un deuxième amplificateur opérationnel 44, fonctionnant en comparateur, dont l'entrée inverseuse (-) est reliée à la cathode de la diode électroluminescente globale D-j_, et dont l'entrée non inverseuse ( + ) reçoit le seuil de tension Vlow-j_ qui est fourni par un module 46. Le comparateur 44 fournit le signal L-j_.

La figure 7 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation plus détaillé de la source de courant 30 et de l'interrupteur SW-j_. Dans le présent mode de réalisation, la source de courant 30 comprend une source de courant idéale 50 dont une borne est reliée à une première source d'un potentiel de référence VREF. L'autre borne de la source de courant 50 est reliée au drain d'un transistor 52 MOS à canal N monté en diode. La source du transistor MOS 52 est reliée au noeud Ag. La grille du transistor MOS 52 est reliée au drain du transistor MOS 52. Le potentiel de référence VREF peut être fourni à partir de la tension Vgggggg. H peut être constant ou varier en fonction de la tension Vgggggg. L'intensité du courant fourni par la source de courant 30 peut être constante ou être variable, par exemple varier en fonction de la tension Vgggggg.

Pour chaque diode électroluminescente globale Dg, la source de courant 30 comprend un transistor MOS 54 à canal N dont la grille est reliée à la grille du transistor 52 et dont la source est reliée au noeud Ag. Les transistors MOS 52 et 54 forment un miroir de courant, le courant Ipg fourni par la source de courant 50 étant reproduit, éventuellement avec un facteur multiplicatif.

Selon le présent mode de réalisation, l'interrupteur SWg comprend un transistor MOS 56 à canal N dont le drain est relié à la cathode de la diode électroluminescente globale Dg et dont la source est reliée au drain du transistor 54. La tension appliquée à la grille du transistor 56 correspond au signal Sg décrit précédemment.

La figure 8 représente des chronogrammes de la tension d'alimentation Vgggggg et des tensions Vpg mesurées par chaque comparateur COMPg, i variant de 1 à N, illustrant le fonctionnement du circuit optoélectronique 20 selon le mode de réalisation représenté en figure 3 dans le cas où N est égal à 4 et dans le cas où chaque diode électroluminescente globale Dg comprend le même nombre de diodes électroluminescentes élémentaires agencées dans la même configuration, et a donc la même tension de seuil Vled. On appelle ùq à tgo des instants successifs. A titre d'exemple, la tension Vgggggg fournie par le pont redresseur 100 est une tension sinusoïdale rectifiée comprenant une succession de cycles dans chacun desquels la tension Vgggggg augmente depuis la valeur nulle, passe par un maximum et diminue jusqu'à la valeur nulle. A titre d'exemple, deux cycles successifs de la tension Vgggggg sont représentés en figure 8. A l'instant tQ, au début d'un cycle, l'interrupteur SWg est fermé et tous les interrupteurs SWg, i variant de 2 à N, sont ouverts. La tension Vgggggg s'élève depuis la valeur nulle en se répartissant entre la diode électroluminescente globale Dg, l'interrupteur SWg et la source de courant 30. La tension Vgggggg étant inférieure à la tension de seuil Vled de la diode électroluminescente globale Dg, il n'y a pas émission de lumière (phase Pq) et la tension VQg reste sensiblement égale à zéro. A l'instant tg, lorsque la tension aux bornes de la diode électroluminescente globale Dg dépasse la tension de seuil Vled, la diode électroluminescente globale Dg devient passante (phase Pg) . La tension aux bornes de la diode électroluminescente globale Dg reste alors sensiblement constante et la tension VQg continue à augmenter avec la tension Vgggggg. Dès que la tension d'alimentation VQg est suffisamment élevée pour permettre l'activation de la source de courant 30, le courant Iqq circule dans la diode électroluminescente globale Dg qui émet de la lumière. A titre d'exemple, la tension Vqq, lorsque la source de courant 30 est en fonctionnement, est de préférence sensiblement constante. A l'instant tg, lorsque la tension VQg dépasse le seuil Vhighg, le module 32 commande successivement la fermeture de l'interrupteur SWg puis l'ouverture de l'interrupteur SWg. La tension Vjqlim se répartit alors entre les diodes électroluminescentes globales Dg et Dg, l'interrupteur SWg et la source de courant 30. De préférence, le seuil Vhighg est choisi sensiblement égal à la somme de la tension de seuil de la diode électroluminescente globale Dg et de la tension Vqq de fonctionnement de la source de courant 30 de sorte que, à la fermeture de l'interrupteur SWg, la diode électroluminescente globale Dg est traversée par le courant Iqq et émet de la lumière. Le fait que l'interrupteur SWg est fermé avant l'ouverture de l'interrupteur SWg assure l'absence d'interruption de la circulation du courant dans la diode électroluminescente globale

Dg. La phase Pg correspond à une phase d'émission de lumière par les diodes électroluminescentes globales Dg et Dg.

De façon générale, lors d'une phase ascendante de la tension d'alimentation Vggggjyg pour i variant de 1 à N-l, alors que l'interrupteur SWg est fermé et que les autres interrupteurs sont ouverts, le module 32 commande successivement la fermeture de l'interrupteur SWg+g puis l'ouverture de l'interrupteur SWg lorsque la tension Vpg dépasse le seuil Vhighg. La tension Vgggggg se répartit alors entre les diodes électroluminescentes globales Dg à Dg+g, l'interrupteur SWg+g et la source de courant 30. De préférence, le seuil Vhighg est choisi sensiblement égal à la somme de la tension de seuil de la diode électroluminescente globale Dg+g et de la tension Vpg de fonctionnement de la source de courant 30 de sorte que, à la fermeture de l'interrupteur SWg+g, la diode électroluminescente globale Dg+g est traversée par le courant Igg et émet de la lumière. La phase Pg+g correspond à l'émission de lumière par les diodes électroluminescentes globales Dg à Dg+g. Le fait que l'interrupteur SWg+g est fermé avant l'ouverture de l'interrupteur SWg assure l'absence d'interruption de la circulation du courant dans les diodes électroluminescentes globales Dg à Dg.

Ainsi, à l'instant tg, le module 32 commande la fermeture de l'interrupteur SW3 et l'ouverture de l'interrupteur SWg. La phase P3 correspond à l'émission de lumière par les diodes électroluminescentes globales Dg, Dg et D3. A l'instant t^, le module 32 commande la fermeture de l'interrupteur SWg et l'ouverture de l'interrupteur SW3. La phase P g correspond à l'émission de lumière par les diodes électroluminescentes globales Dg, Dg, D3 et Dg.

La tension d'alimentation Vgggggg atteint sa valeur maximale à l'instant tg au cours de la phase P4 en figure 8 et amorce une phase descendante. A l'instant tg, lorsque la tension Vpg diminue en dessous du seuil Vlowg, le module 32 commande successivement la fermeture de l'interrupteur SW3 et l'ouverture de l'interrupteur SW4. La tension se répartit alors entre les diodes électroluminescentes globales D]_, Dg et D3, l'interrupteur SW3 et la source de courant 30. De préférence, le seuil VI0W4 est choisi sensiblement égal à la somme de la tension Vq^ de fonctionnement de la source de courant 30 et de la tension minimale de fonctionnement de l'interrupteur SW4 de sorte que, à la fermeture de l'interrupteur SW3, il n'y a pas d'interruption de la circulation du courant.

De façon générale, lors d'une phase descendante de la tension d'alimentation pour i variant de 2 à N, lorsque la tension Vqî diminue en dessous du seuil Vlowg, le module 32 commande successivement la fermeture de l'interrupteur SW-j__]_ et l'ouverture de l'interrupteur SW-j_. La tension se répartit alors entre les diodes électroluminescentes globales Dg à D-j__]_, l'interrupteur SW-j__]_ et la source de courant 30. De préférence, le seuil Vlowg est choisi sensiblement égal à la somme de la tension Vqc; de fonctionnement de la source de courant 30 et de la tension minimale de fonctionnement de l'interrupteur SW-j_ de sorte qu'à la fermeture de l'interrupteur SW-j__]_, il n'y a pas d'interruption de la circulation du courant.

Ainsi, à l'instant tç, le module 32 commande la fermeture de l'interrupteur SWg et l'ouverture de l'interrupteur SW3. A l'instant tg, le module 32 commande la fermeture de l'interrupteur SWg et l'ouverture de l'interrupteur SWg. A l'instant tg, la tension Vq]_ s'annule de sorte que la diode électroluminescente globale Dg n'est plus passante et la source de courant 30 est éteinte. A l'instant t]_o la tension s'annule et un nouveau cycle commence. Les instants tgg à tgo sont analogues respectivement aux instants tg à tgg. Dans le présent mode de réalisation, le comparateur COMPg peut avoir une structure plus simple que les comparateurs COMPg, i variant de 2 à N, dans la mesure où le seuil Vlowg n'est pas utilisé.

Selon un autre mode de réalisation du circuit optoélectronique 20, chaque comparateur COMPg du circuit optoélectronique 20 ne fournit que le signal Lg. Un avantage de ce mode de réalisation est que la structure du comparateur COMPg peut être simplifiée. En effet, le comparateur COMPg peut ne pas comprendre l'amplificateur opérationnel 40.

Le fonctionnement du circuit optoélectronique selon cet autre mode de réalisation est alors identique à ce qui a été décrit précédemment à la différence que les interrupteurs SWg, i variant de 1 à N-l sont initialement fermés et que, dans une phase croissante de la tension d'alimentation Vgggggg, l'interrupteur SWg_g est ouvert lorsque la tension Vgg est supérieure au seuil Vlowg. En effet, ceci signifie que du courant commence à circuler au travers de 1'interrupteur SWg.

Plus précisément, dans une phase croissante de la tension d'alimentation Vgggggg, pour i variant de 1 à N-l, alors que les diodes électroluminescentes Dg à Dg_g sont passantes et que les diodes électroluminescentes Dg à Dgj sont bloquées, lorsque la tension VQg passe au-dessus du seuil Vlowg, le module 32 commande la fermeture de l'interrupteur SWg_g. En effet, une élévation de la tension VQg signifie que la tension aux bornes de la diode électroluminescente Dg devient supérieure à la tension de seuil de la diode électroluminescente Dg et que celle-ci devient passante.

Le fonctionnement du circuit optoélectronique selon cet autre mode de réalisation dans une phase décroissante de la tension d'alimentation Vgggggg peut être identique à ce qui a été décrit précédemment pour le circuit optoélectronique 20.

La figure 9 représente un schéma électrique d'un autre mode de réalisation d'un circuit optoélectronique 60. L'ensemble des éléments communs avec le circuit optoélectronique 20 sont désignés par les mêmes références. A la différence du circuit optoélectronique 20, le circuit optoélectronique 60 ne comprend pas l'interrupteur SWgj. De plus, à la différence du circuit optoélectronique 20, pour i variant de 1 à N-l, le circuit optoélectronique 60 comprend une résistance 62g prévue entre le noeud A3 et l'interrupteur SWg, et le circuit optoélectronique 60 comprend une résistance 62gj prévue entre le noeud A3 et la cathode de la diode électroluminescente globale Dgj. On appelle Bg un noeud entre la résistance 62g et l'interrupteur SWg, pour i variant de 1 à N-l, et Bgj un noeud entre la résistance 62gj et la cathode de la diode électroluminescente globale Djg. En outre, chaque comparateur COMPg, i variant de 1 à N, reçoit, en outre, la tension au noeud Bg. Le signal Hg est alors un signal binaire qui est à un premier état lorsque la tension au noeud Bg est inférieure à un seuil MINg et qui est à un deuxième état lorsque la tension au noeud Bg est supérieure au seuil MINg.

La figure 10 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation plus détaillé d'une partie du circuit optoélectronique 60. Dans le présent mode de réalisation, le comparateur COMPg comprend l'ensemble des éléments du comparateur COMPg représenté en figure 6 à la différence que l'amplificateur opérationnel 40 est remplacé par un comparateur 64 à hystérésis recevant la tension aux bornes de la résistance 62g et fournissant le signal Hg.

La figure 11 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation plus détaillé de la source de courant 30 et de l'interrupteur SWg pour le circuit optoélectronique 60. La source de courant 30 comprend l'ensemble des éléments de la source de courant représentée en figure 7. La résistance 62g est interposée entre le transistor MOS 54 et le noeud Bg, une borne de la résistance 62g étant reliée au drain du transistor 54 et l'autre borne de la résistance 62g étant reliée au noeud Bg.

Le fonctionnement du circuit optoélectronique 60 peut être identique au fonctionnement du circuit optoélectronique 20 décrit précédemment à la différence que, dans une phase croissante de la tension d'alimentation Vggggjyp l'interrupteur SWg est ouvert lorsque du courant commence à circuler dans la résistance 62g+g.

Plus précisément, les interrupteurs SWg, i variant de 1 à N-l, sont initialement fermés. Dans une phase croissante de la tension d'alimentation Vggggjyg pour i variant de 1 à N-l, alors que les diodes électroluminescentes Dg à Dg_g sont passantes et que les diodes électroluminescentes Dg à Dgj sont bloquées, lorsque la tension aux bornes de la diode électroluminescente Dg devient supérieure à la tension de seuil de la diode électroluminescente Dg, celle-ci devient passante et un courant commence à circuler dans la résistance 62g. Ceci se traduit par une élévation de la tension au noeud Bg. Dès que la tension au noeud Bg s'élève au-dessus du seuil MINg, le module 32 commande la fermeture de l'interrupteur SWg_g.

Le fonctionnement du circuit optoélectronique 60 dans une phase décroissante de la tension d'alimentation Vg^g^ peut être identique à ce qui a été décrit précédemment pour le circuit optoélectronique 20.

Le circuit optoélectronique 60 présente l'avantage que les seuils MINg et Vlowg peuvent être indépendants des caractéristiques des diodes électroluminescentes Dg. En particulier, ils ne dépendent pas de la tension de seuil de chaque diode électroluminescente Dg.

La figure 12 représente un schéma électrique d'un autre mode de réalisation d'un circuit optoélectronique 70. L'ensemble des éléments communs avec le circuit optoélectronique 20 sont désignés par les mêmes références. Le circuit optoélectronique 70 comprend, pour chaque diode électroluminescente globale Dg, une source de courant 72g, i variant de 1 à N, associée à la diode électroluminescente globale Dg. Une borne de la source de courant 72g, i variant de 1 à N, est reliée au noeud Ag et l'autre borne est reliée à la cathode de la diode électroluminescente globale Di-

Chaque source de courant 72g, i variant de 1 à N, est commandée par un signal S'g fourni par le module de commande 32. A titre d'exemple, le signal S'g est un signal binaire et la source de courant 72g est activée lorsque le signal S'g est dans un premier état et la source de courant 72g est inactivée lorsque le signal S'g est dans un deuxième état.

Le fonctionnement du circuit optoélectronique 70 peut être identique au fonctionnement du circuit optoélectronique 20 décrit précédemment à la différence que les étapes d'ouverture et de fermeture d'interrupteurs SWg du circuit optoélectronique 20 sont remplacées respectivement par des étapes d'activation et de désactivation des sources de courant 72g.

Plus précisément, dans une phase croissante de la tension d'alimentation Vggggjyg pour i variant de 1 à N-l, alors que la source de courant 72g est activée et que les autres sources de courant sont désactivés, le module 32 commande successivement l'activation de la source de courant 72g+g puis la désactivation de la source de courant 72g lorsque la tension Vpg dépasse le seuil Vhighg. La tension Vgggggg se répartit alors entre les diodes électroluminescentes globales Dg à Dg+g et la source de courant 72g+g. De préférence, le seuil Vhighg est choisi sensiblement égal à la tension de seuil de la diode électroluminescente globale Dg+g de sorte qu'à l'activation de la source de courant 72g+g, la diode électroluminescente globale Dg+g est traversée par le courant Ipg et émet de la lumière. Le fait que la source de courant 72g+g est activée avant que la source de courant 72g ne soit désactivée assure l'absence d'interruption de la circulation du courant dans les diodes électroluminescentes globales Dg à Dg.

De façon générale, dans une phase décroissante de la tension d'alimentation Vggggjyg pour i variant de 2 à N, lorsque la tension Vpg diminue en dessous du seuil Vlowg, le module 32 commande successivement l'activation de la source de courant 72g_g puis la désactivation de la source de courant 72g. La tension VALIM se répartit alors entre les diodes électroluminescentes globales Dg à Dg_g et la source de courant 72g+g. Le fait que la source de courant 72g_g est activée avant que la source de courant 72g ne soit désactivée assure l'absence d'interruption de la circulation du courant dans les diodes électroluminescentes globales Dg à Dg_g.

La figure 13 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un circuit optoélectronique 80 dont le schéma électrique équivalent peut correspondre à l'un des schémas représentés sur les figures 3, 9 ou 12. Dans ce mode de réalisation, chaque diode électroluminescente globale Dg à Dgj est formée sur un circuit monolithique 82 distinct. Les autres composants du circuit optoélectronique 80 sont formés dans un autre circuit intégré 84. Chaque circuit monolithique 82 est relié au circuit intégré 84, par exemple par une liaison du type puce retournée (en anglais flip-chip). Chaque diode électroluminescente globale Dg à Dgj peut correspondre à une diode électroluminescente plane ou à une diode électroluminescente formée à partir d'éléments tridimensionnels, notamment des microfils ou nanofils semiconducteurs.

Selon une variante, au moins l'un des circuits monolithiques 82 peut comprendre plus d'une diode électroluminescente globale.

La figure 14 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un circuit optoélectronique 90 dont le schéma électrique équivalent peut correspondre à l'un des schémas représentés sur les figures 3, 9 ou 12. Dans ce mode de réalisation, les diodes électroluminescentes globales Dg à Dgj sont formées de façon intégrée sur un circuit 92 distinct. Les autres composants du circuit optoélectronique 90 sont formés dans un autre circuit intégré 94. Le circuit intégrée 92 est relié au circuit intégré 94, par exemple par une liaison du type puce retournée (en anglais flip-chip). Chaque diode électroluminescente globale Dg à Dgj peut correspondre à une diode électroluminescente plane ou à une diode électroluminescente formée à partir d'éléments tridimensionnels, notamment des microfils ou nanofils semiconducteurs.

Selon un autre mode de réalisation, tous les composants du circuit optoélectronique selon l'un des schémas électriques équivalents représentés sur les figures 3, 9 ou 12 sont réalisés sur un même circuit intégré. Chaque diode électroluminescente globale Dg à Dgj peut correspondre à une diode électroluminescente plane ou à une diode électroluminescente formée à partir d'éléments tridimensionnels, notamment des microfils ou nanofils semiconducteurs.

Selon un autre mode de réalisation, chaque diode électroluminescente globale D]_ à peut correspondre à un composant discret, comprenant notamment un boîtier de protection de la diode électroluminescente. Chaque composant est, par exemple, fixé à un support, notamment un circuit imprimé, sur lequel sont fixés les autres composants du dispositif optoélectronique.

Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de l'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive.

Claims

REVENDICATIONS

1. Circuit optoélectronique (20) destiné à recevoir une tension variable (Valim) contenant une alternance de phases croissantes et décroissantes, le circuit optoélectronique comprenant : une pluralité d'ensembles (DjJ de diodes électroluminescentes, lesdits ensembles étant montés en série ; pour chaque ensemble, un module de comparaison (COMPj_) adapté à comparer la tension (Vcf) à l'une des bornes de l'ensemble, et/ou une tension dépendant de ladite tension à l'une des bornes de l'ensemble, à au moins un premier seuil (VlowjJ et à un deuxième seuil (VhighjJ ; et un module de commande (32) relié aux modules de comparaison et adapté, lors de chaque phase croissante, à interrompre la circulation d'un courant (les) dans chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles lorsque ladite tension dudit ensemble passe au-dessus du deuxième seuil et, lors de chaque phase décroissante, à commander la circulation d'un courant (les) dans chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessous du premier seuil.
2. Circuit optoélectronique selon la revendication 1, comprenant : une source de courant (30) ; pour chaque ensemble (DjJ , un interrupteur (SWjJ reliant la source de courant à ladite borne dudit ensemble, et dans lequel le module de commande (32) est adapté, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, à commander la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessous du premier seuil dans chaque phase décroissante.
3. Circuit optoélectronique selon la revendication 2, dans lequel le module de commande (32) est adapté, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, à commander la fermeture de 1'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du deuxième seuil dans chaque phase croissante.
4. Circuit optoélectronique selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le module de commande (32) est adapté, après la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble, à commander l'ouverture de 1'interrupteur associé audit ensemble adjacent.
5. Circuit optoélectronique selon la revendication 1, comprenant, pour chaque ensemble ( DjJ , une source de courant (72f), le module de commande (32) étant adapté, pour chaque ensemble, à commander l'activation de la source de courant associée audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du deuxième seuil dans chaque phase croissante et passe au-dessous du premier seuil dans chaque phase décroissante.
6. Circuit optoélectronique selon la revendication 5, dans lequel le module de commande (32) est, en outre, adapté, après l'activation de la source de courant (72j) associée audit ensemble, à commander la désactivation de la source de courant associée audit ensemble adjacent.
7. Circuit optoélectronique selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant, en outre, un circuit (12) redresseur double alternance adapté à fournir ladite tension (Yalim)·
8. Circuit optoélectronique selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel au moins l'une des diodes électroluminescentes (27) est une diode électroluminescente planaire comprenant un empilement de couches reposant sur une face plane, dont au moins une couche active adaptée à émettre de la lumière.
9. Circuit optoélectronique selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les diodes électroluminescentes d’au moins l'un des ensembles (D-jJ de diodes électroluminescentes comprennent des éléments semiconducteurs tridimensionnels en forme de microfils, de nanofils, ou de pyramides, chaque élément semiconducteur étant recouvert d'une couche active adaptée à émettre de la lumière.
10. Circuit optoélectronique selon l'une des revendications 1 à 9, éomprenant un premier circuit intégré (84 ; 94) comprenant le module de commande (32) et au moins un deuxième circuit intégré (82 ; 92), distinct du premier circuit intégré et fixé au premier circuit intégré, et comprenant au moins l'un des ensembles (Dq) de diodes électroluminescentes.
11. Circuit optoélectronique selon la revendication 10, dans lequel le deuxième circuit intégré (92) comprend tous les ensembles (Dj_) de diodes électroluminescentes.
12. Circuit optoélectronique selon la revendication 10, comprenant, en outre, un troisième circuit intégré (82), distinct du premier circuit intégré (84) et du deuxième circuit intégré et fixé au premier circuit intégré, et comprenant au moins l'un des ensembles (DjJ de diodes électroluminescentes.
13. Procédé de commande d'une pluralité d'ensembles (D^) de diodes électroluminescentes, lesdits ensembles étant montés en série et alimentés par une tension variable (V^im), contenant une alternance de phases croissantes et décroissantes, le procédé comprenant : pour chaque ensemble, comparer la tension (Vei) à l'une des bornes de l'ensemble, et/ou une tension dépendant de ladite tension à l'une des bornes de l'ensemble, à au moins un premier seuil (Vlow-jJ et éventuellement à un deuxième seuil (VhighjJ ; et lors de chaque phase croissante, interrompre la circulation de courant dans chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles lorsque ladite tension dudit ensemble passe au-dessus du deuxième seuil ou lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du premier seuil, et, lors de chaque phase décroissante, commander la circulation d'un courant (les) dans chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessous du premier seuil.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel une source de courant (30) est reliée, pour chaque ensemble (D-J, a ladite borne dudit ensemble via un interrupteur {SWj^ ), le procédé comprenant, en outre, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessous du premier seuil dans chaque phase décroissante.
15. Procédé selon la revendication 14, comprenant, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble et traversé par le courant, passe au-dessus du deuxième seuil dans chaque phase croissante.
16. Procédé selon la revendication 14 ou 15, comprenant, en outre, après la fermeture de l'interrupteur associé audit ensemble, l'ouverture de l'interrupteur associé audit ensemble adjacent.
17. Procédé selon la revendication 16, comprenant, pour chaque ensemble parmi certains ensembles de la pluralité d'ensembles, l'ouverture de l'interrupteur associé audit ensemble lorsque ladite tension de l'ensemble, adjacent audit ensemble, passe au-dessus du premier seuil dans chaque phase croissante.