CN102097426A - 光电模块 - Google Patents

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Abstract

一种光电模块包括一基板、至少一个太阳能电池组件以及至少一个发光二极管组件。基板具有相对的一第一表面及一第二表面。太阳能电池组件设置在第一表面。发光二极管组件设置在第二表面。本发明通过将太阳能电池组件与发光二极管组件设置在同一基板的不同表面上，可将太阳能电池组件与发光二极管组件整合成为单一模块，而大幅缩小光电模块的尺寸进而提升竞争力。相较在将太阳能电池模块与发光二极管模块组合而成的产品，可大幅降低产品体积以及生产成本。此外，本实施例的光电模块通过自基板的一侧吸光，基板的另一侧发光，而能够同时具备发电及发光的功能，大幅提升产品应用性。

Description

光电模块
技术领域
本发明关于一种光电模块，特别关于一种具有太阳能电池组件以及发光二极管组件的光电模块。
背景技术
太阳能本身并无公害问题且取得容易，永不竭尽，故太阳能成为重要替代性能源之一。较常应用太阳能的太阳能电池组件是一种光电转换组件，其经由太阳光照射后，把光能转换成电能。
业界也对太阳能电池组件多有研究，然而如何提升产品的竞争力、开发产品的应用性，并降低成本，实为当前重要课题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种提升产品的竞争力、开发产品的应用性，并降低成本的光电模块。
本发明可采用以下技术方案来实现的。
本发明的一种光电模块包括一基板、至少一个太阳能电池组件以及至少一个发光二极管组件。基板具有相对的一第一表面及一第二表面。太阳能电池组件设置在第一表面。发光二极管组件设置在第二表面。
前述的光电模块，其中所述基板包括多个电路板，所述电路板相互迭合。
前述的光电模块，其中所述基板至少部分透光。
前述的光电模块，其中所述太阳能电池组件呈长条形。
前述的光电模块，其中所述发光二极管组件表面接合、或打线接合、或覆晶接合在所述基板。
前述的光电模块还包括：另一个太阳能电池组件，设置在所述基板，并与所述太阳能电池组件串联或并联。
前述的光电模块还包括：一容器，所述基板设置在所述容器内。
前述的的光电模块，其中所述容器是一管体。
前述的的光电模块还包括：多个电性连接件，设置在所述管体的两端或一端，并分别与所述太阳能电池组件及所述发光二极管组件电性连接。
前述的的光电模块，其中所述管体的一端密封，所述电性连接件设置在所述管体的另一端。
前述的的光电模块还包括：一聚光组件，容置在所述容器内、或设置在所述容器的内壁、或设置在所述容器的外壁、或所述与容器一体成型。
前述的的光电模块还包括：一供电单元，与所述太阳能电池组件及/或所述发光二极管组件电性连接。
前述的的光电模块，其中所述供电单元包括一蓄电池与一充放电控制电路，所述蓄电池可插拔地与所述太阳能电池组件及/或所述发光二极管组件电性连接。
借由上述技术方案，本发明的光电模块至少具有下列优点：
承上所述，本发明通过将太阳能电池组件与发光二极管组件设置在同一基板的不同表面上，可将太阳能电池组件与发光二极管组件整合成为单一模块，而大幅缩小光电模块的尺寸进而提升竞争力。相较于将太阳能电池模块与发光二极管模块组合而成的产品，可大幅降低产品体积以及生产成本。此外，本实施例的光电模块通过自基板的一侧吸光，基板的另一侧发光，而能够同时具备发电及发光的功能，大幅提升产品应用性。
附图说明
图1A及图1B是本发明优选实施例的光电模块的不同态样的示意图；
图2A至图2C是本发明优选实施例的光电模块具有容器的不同态样的示意图；
图3A至图3C是本发明优选实施例的光电模块具有多个太阳能电池组件的不同态样的示意图；
图4A至图4C是本发明优选实施例的光电模块具有光学组件或光学结构的不同态样的示意图；以及
图5A至图5C是本发明优选实施例的光电模块具有不同应用的示意图。
主要元件符号说明：
1、1a、2、2a、2b、3、4：光电模块
11、21、21b、31、41：基板
111、211、311：第一表面
112、212、312：第二表面
12、22、32、42：太阳能电池组件
13、23、33、43：发光二极管组件
14、24、24a、34、44：容器
15、25、35、45a：电性连接件
16、26、36、46：电极
17、27、37、47、L：导线
18：流体
213：光学结构
29、29a：聚光组件
50：驱动单元
60：供电单元
61：凹孔
A：上表面
B：下表面
C：导电层
F：电路膜
H：穿孔
I：绝缘层
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依本发明优选实施例的一种光电模块，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。
第一实施例
请参照图1A所示，本发明优选实施例的一种光电模块1包括一基板11、至少一个太阳能电池组件12以及至少一个发光二极管组件13。本实施例中，以光电模块1包括一基板11、一太阳能电池组件12以及多个发光二极管组件13为例。
基板11具有相对的一第一表面111及一第二表面112。本实施例并不限制基板11的材质，其可例如包括树脂、或塑料、或玻璃、或金属、或陶瓷等材质。本实施例也不限制基板11的形式，其可例如是电路板、或导线架、或由多个电路板相互迭合而成。在此，基板11以一双面印刷电路板为例，第一表面111与第二表面112上的电路层电性导通。另外，基板11的形状可例如是长条状、或圆盘状、或多边形，在此以长条状为例。
太阳能电池组件12设置在第一表面111。本实施例不限制太阳能电池组件12的材质，其可例如包括硅、或锗、或化合物半导体、或有机材料。太阳能电池组件12的材质结构可以是非晶、或微晶、或复晶、或多晶、或单晶。承上，太阳能电池组件12可例如是单晶硅、或单晶锗(Ge)、或多晶硅(multi-crystalline silicon)、或多晶锗、或复晶硅(poly-silicon)或非晶硅、或非晶锗、或微晶硅、或化合物半导体(例如III-V族或II-VI族)、或有机染敏电池(Dye-sensitized Solar Cell)等。在此，太阳能电池组件12以长条型的薄膜太阳能电池为例，且太阳能电池组件12的长宽比大于等于10。
发光二极管组件13设置在第二表面112。发光二极管组件13可通过表面接合(SMT)、或打线接合(wire bonding)、或覆晶接合(flipchip)在基板11上。其中，若发光二极管组件13是封装体，则可通过表面接合设置在第二表面112；若发光二极管组件13是晶粒，则可通过打线接合或覆晶接合而设置在第二表面112，并与基板11上的电路层电性连接。在此，多个发光二极管组件13以晶粒形式为例，并通过覆晶接合方式而设置在第二表面112。
另外一种态样的光电模块1a如图1B所示，光电模块1a的发光二极管组件13设置在一电路板F上而形成一光条(light bar)，所述光条再设置在基板11上。其中，光条的电路板F可以是一印刷电路板或一软性电路板。
通过将太阳能电池组件与发光二极管组件设置在同一基板上，可将太阳能电池组件与发光二极管组件整合成为单一模块，因而大幅缩小光电模块的尺寸而提升竞争力。相较于由两个个别模块所组合成的产品，可大幅降低产品体积以及生产成本。此外，本实施例的光电模块通过设置在基板一侧的太阳能电池组件吸收光能，其产生的电能可让位在基板另一侧的发光二极管组件发光，而使得光电模块能够具备发电及发光的功能，实在大幅增加了产品的应用性。
请参照图2A所示，本实施例的光电模块1还可包括一容器14。容器14至少部分透光，其材质可例如包括玻璃、塑料或石英，且其形状可依基板11的形状而有所不同，在此容器14以玻璃管体为例。基板11、太阳能电池组件12及发光二极管组件13设置在容器14内。
在本实施例中，光电模块1还包括多个电性连接件15。电性连接件15可设置在容器14的两端或一端，并分别与太阳能电池组件12及发光二极管组件13电性连接。其中，基板11还可具有多个电极16，在此以具有四个电极16为例，其中两电极16是太阳能电池组件12使用，另两电极16是发光二极管组件13使用。电性连接件15的位置可配合电极16的位置而设置，在此电极16与电性连接件15以设置在容器14两端为例。电性连接件15通过导线17与电极16电性连接。当然，电性连接件15也可通过其它方式与电极16电性连接，例如直接焊接在电极16而电性连接。另外，如图2B所示，另一个态样的光电模块1b的电性连接件15设置在容器14的同一端，而容器14的另一端是封止状态，例如可通过烧结容器14的一端(其材质以玻璃为例)而封止。
本实施例的电性连接件15可具有多种的型式来实施，在此，电性连接件15是一电性引脚，由容器14的两端穿出，也就是电性引脚的一部分被封装在容器14的两端内。另外，电性连接件15也可像一般灯管的灯帽态样，包括一帽体及一引脚，帽体与容器14的一端连接，引脚由帽体突设。或者，电性连接件15可以是连接器的态样，以公母配合而连接在其它的光电模块或其它电子产品上的连接器。或者，电性连接件15可以是导线的态样，可通过焊接而连接其它的光电模块或其它子装置。或者，电性连接件15可以是卡合结构的态样，以凹凸配合而连接其它的光电模块或其它子装置。当然，上述皆是举例说明，并未用以限制本发明。
请参照图2C所示，光电模块1还可包括一流体18，其容置在容器14内，流体18可增强散热效能。其中，流体18可以是液体，若液体的折射率接近容器14的折射率，可减少光线反射，而提升光电转换效能。流体也可以是气体，例如氮气或惰性气体。另外，若流体是液体，可包括例如高导热材质，例如硅油、甘油、三甲苯(溶剂)。当然，液体可依据实际情况而考虑绝缘性、腐蚀性、凝固点、热膨胀系数等数值来选择。另外，流体18可仅充填在基板11的一侧、或是基板11的两侧，在此，流体18以充填在基板11具有太阳能电池组件12的一侧为例。
第二实施例
本发明的光电模块可通过光学组件或光学结构来提升光线利用率或光线特性，以下以图3A至图3C举例说明。
请参照图3A所示，光电模块2的一前视示意图。光电模块2包括一基板21、至少一个太阳能电池组件22以及至少一个发光二极管组件23。其中，基板21具有相对的一第一表面211及一第二表面212，而太阳能电池组件22设置在第一表面211，发光二极管组件23设置在第二表面212。基板21设置在一容器24内，且光电模块2的电极26通过导线27与电性连接件25电性连接。
在本实施例中，光电模块2还可包括一聚光组件29，其可容置在容器24内、或设置在容器24的内壁、或设置在容器24的外壁、或所述与容器24一体成型。在此，聚光组件29以设置在容器24的内壁为例。聚光组件29可以是穿透或反射式，在此穿透式为例。聚光组件29可包括一菲涅尔(Fresnel)结构、或至少一个透镜(lens)、或多个棱镜(prism)、或一反射面镜(reflector)，在此以菲涅尔结构为例，可以是直线型(linear type)菲涅尔结构，而将外部光线聚集在长条型的太阳能电池组件22。
图3B显示另一个态样的光电模块2a。如图3B所示，光电模块2a的聚光组件29a与容器24a一体成型，可通过例如一次或二次射出成型而制成。
图3C显示另一个态样的光电模块2b。如图3C所示，光电模块2b的基板21b可具有一光学结构213，其可将进入容器24内的光线反射至太阳能电池组件22，以提高光电转换效能。另外，光学结构213可由反射材质构成、或仅在其表面具有一反射层来反射光线。当然，光学结构213可具有其它光学效能，例如可利用菲涅尔(Fresnel)纹路、透镜或菱镜来聚光。
第三实施例
上述实施例以一太阳能电池组件12、22设置在基板11、21为例，另外，本发明也可包括多个太阳能电池组件设置在同一基板的态样。如图4A所示，光电模块3具有三个太阳能电池组件32设置在基板31上，且所述太阳能电池组件32可串联或并联，在此以并联为例。所述太阳能电池组件32可以是相同材质或形状、或不相同材质、或不同形状。所述太阳能电池组件32可设置在基板31的第一表面311或分别设置在第一表面311与第二表面312，在此以设置在第一表面311为例。
请参照图4B所示，图4A的光电模块3的基板31、太阳能电池组件32与发光二极管组件33的侧视示意图。在此，各太阳能电池组件32的上表面A的两端是N极，而其下表面B是P极。基板31以电路板为例，且其第一表面311具有一导电层C，导电层C与太阳能电池组件32的下表面B接触，而导电层C可以是任何导电材料，例如铜箔或银等。
所述太阳能电池组件32以并联为例，其中所述太阳能电池组件32的N极以导线L相互电性连接，且其中一太阳能电池组件32(在此以图4B中最左边的太阳能电池组件32为例)通过一导线L与设置在基板31第二表面312上的电极36电性连接，且所述电极36再与图4A中的电性连接件35电性连接。在此，导线L穿过基板31的一穿孔H而与电极36电性连接。另外，导线L也可绕过基板31的边缘而与下表面的电极36电性连接。此状况下，基板31的部分边缘可具有一凹槽以让导线L通过。另外，所述太阳能电池组件32的P极(位在太阳能电池组件32的下表面B)则与导电层C电性连接，且通过另一个电极36(图4B的右边电极36)电性连接至邻近的另一个电性连接件35。需注意者，基板31上的导电层C须与太阳能电池组件32的N极绝缘，以免发生短路。
图4C显示太阳能电池组件32是串联的态样。其中，基板31的第一表面311设置一绝缘层I。所述太阳能电池组件32通过导线L电性连接相邻的N极(位在上表面A)与P极(位在下表面B)。其中一太阳能电池组件32(在此以图4C中最左边的太阳能电池组件32为例)的P极通过导线L与邻近的电极36电性连接。另一种方式，图4C中最左边的太阳能电池组件32的P极也可通过设置在绝缘层I上的线路而与电极36电性连接。另一个太阳能电池组件32(在此以图4C中最右边的太阳能电池组件32为例)的N极则通过导线L与邻近的电极36电性连接。
第四实施例
本发明的光电模块可有多种应用，以下以图5A及图5B举例说明。
请参照图5A所示，是两光电模块4连结的示意图。光电模块4的其中一电性连接件45a是连接器的型式，通过公母配合，两光电模块4可相互电性连接，以达到例如串联增强电力或是同步控制两光电模块4的发光二极管组件43的功能。
请参照图5B所示，多个光电模块1并排间隔设置，在光电模块1的下方有生物(以植物栽培为例)。本实施例的光电模块1不仅白天可吸收太阳光线而发电，并且通过光电模块1发出的光线可供植物栽培，且夜间可用光电模块1的发光二极管组件13发光来提供植物光线，或作为夜间照明。当然发光二极管组件13可依种植的作物不同，而选用不同适合作物生长波长的发光二极管组件13，进而加速作物的生长速度，以提高单位时间内的产量。另外在冬天时，由于多个光电模块1并排间隔设置，雪可从两光电模块1之间落下而不致积雪在光电模块1上，甚至压坏光电模块1，上述优点皆使得本发明极具产业应用性。
此外，各光电模块1的两端分别可与一驱动单元50连接，在此，驱动单元50仅绘示两横杆是示意，当然驱动单元50还可包括齿轮、或马达、或皮带或其它致动组件。通过驱动单元50的驱动，可使太阳能电池组件12随着太阳的移动而一同转动。并且由于容器14是长型的缘故，本发明仅需单轴追日进而降低追日的复杂度，并减少各光电模块1追日所需成本。
请参照图5C所示，光电模块1b还可包括一供电单元60，与太阳能电池组件12及/或发光二极管组件13电性连接。供电单元60包括一蓄电池(图未显示)与一充放电控制电路(图未显示)，可例如通过太阳能电池组件12所产生电量来充电而储存在蓄电池中，以对发光二极管组件13来供电。当然，此仅是一种实施方式，供电单元60的其它功能还可包括对发光二极管组件13进行发光的控制，例如维持一定亮度的控制。供电单元60可与容器14及/或电性连接件15连结。在此，供电单元60具有多个导线61，导线61可与电性连接件15电性连接，使得供电单元60与容器14内的太阳能电池组件12及/或发光二极管组件13电性连接。当然，供电单元60可通过其它方式，例如公母配合的连接器、卡合结构、或锁合、或黏合等，来与容器14内的太阳能电池组件12及/或发光二极管组件13电性连接。其中，供电单元60可插拔地与太阳能电池组件12及/或发光二极管组件13电性连接，故当储存在供电单元60内的电力不足以提供给发光二极管组件13时，使用者利用其可插拔的特性而将供电单元60还可换成已充电的供电单元60，以供电给发光二极管组件13。另外，若是供电单元60的蓄电池与充放电控制电路分开设置，则蓄电池可插拔地与太阳能电池组件12及/发光二极管组件13电性连接。
综上所述，本发明通过将太阳能电池组件与发光二极管组件设置在同一基板的不同表面上，可将太阳能电池组件与发光二极管组件整合成为单一模块，而大幅缩小光电模块的尺寸进而提升竞争力。相较于将太阳能电池模块与发光二极管模块组合而成的产品，可大幅降低产品体积以及生产成本。此外，本实施例的光电模块通过自基板的一侧吸光，基板的另一侧发光，而能够同时具备发电及发光的功能，大幅提升产品应用性。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (13)

1.一种光电模块，其特征在于，包括：
一基板，具有相对的一第一表面及一第二表面；
至少一个太阳能电池组件，设置在所述第一表面；以及
至少一个发光二极管组件，设置在所述第二表面。
2.根据权利要求1所述的光电模块，其特征在于，所述基板包括多个电路板，所述电路板相互迭合。
3.根据权利要求1所述的光电模块，其特征在于，所述基板至少部分透光。
4.根据权利要求1所述的光电模块，其特征在于，所述太阳能电池组件呈长条形。
5.根据权利要求1所述的光电模块，其特征在于，所述发光二极管组件表面接合、或打线接合、或覆晶接合在所述基板。
6.根据权利要求1所述的光电模块，其特征在于，还包括：
另一个太阳能电池组件，设置在所述基板，并与所述太阳能电池组件串联或并联。
7.根据权利要求1所述的光电模块，其特征在于，还包括：
一容器，所述基板设置在所述容器内。
8.根据权利要求7所述的光电模块，其特征在于，所述容器是一管体。
9.根据权利要求8所述的光电模块，其特征在于，还包括：
多个电性连接件，设置在所述管体的两端或一端，并分别与所述太阳能电池组件及所述发光二极管组件电性连接。
10.根据权利要求9所述的光电模块，其特征在于，所述管体的一端密封，所述电性连接件设置在所述管体的另一端。
11.根据权利要求7所述的光电模块，其特征在于，还包括：
一聚光组件，容置在所述容器内、或设置在所述容器的内壁、或设置在所述容器的外壁、或与所述容器一体成型。
12.根据权利要求1所述的光电模块，其特征在于，还包括：
一供电单元，与所述太阳能电池组件及/或所述发光二极管组件电性连接。
13.根据权利要求12所述的光电模块，其特征在于，所述供电单元包括一蓄电池与一充放电控制电路，所述蓄电池可插拔地与所述太阳能电池组件及/或所述发光二极管组件电性连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102403332A (zh) * 2011-12-08 2012-04-04 常州天合光能有限公司 集成发光器件和太阳电池片的半导体结构及其制作方法
TWI567323B (zh) * 2013-02-22 2017-01-21 台達電子工業股份有限公司 發光二極體系統與模組

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