CN102339823A - 光电模块及其发光方法 - Google Patents
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Abstract
一种光电模块及其发光方法，该光电模块包括发光装置与光电转换装置。发光装置具有第一电极。光电转换装置配置在发光装置上且具有第二电极与光电元件。第一电极与第二电极具有透光性。光电元件通过具有穿透波长的光线，并吸收具有吸收波长的光线以转换成电能，其中吸收波长小于穿透波长。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电模块及其发光方法，且特别涉及一种具有发光装置与光电转换装置的光电模块及其发光方法。
背景技术
近年来在生物科技的领域中有许多应用的例子，例如将发光元件应用在植物生长或是皮肤保养等物理治疗上。以发光元件进行人体治疗为例，其不但安全、无痛，且无副作用。举例而言，红光(波长约635奈米)对人体的作用，其深度与效果可达皮肤粘膜下层，因而能促进局部组织的新陈代谢，从而达到加速伤口愈合的效果，也因此已有许多利用发光元件来进行物理光疗的应用。
然而上述应用于人体治疗的发光仪器，其皆属于大型仪器，因此易因体积及电力需求等因素而无法随时搬移，故而通常需在固定地点进行相关疗程。如此对于使用者而言易造成不便。
发明内容
本发明提供一种光电模块及其发光方法，其具有较佳的便携性与发光效率。
本发明的一实施例提出一种光电模块，包括一发光装置与一光电转换装置。发光装置具有一第一电极。光电转换装置配置在发光装置上，且光电转换装置具有一第二电极与一光电元件，其中第一电极与第二电极具有透光性。光电元件用以使具有一穿透波长的光线通过，并将具有一吸收波长的光线转换成电能，且吸收波长小于穿透波长。
本发明的一实施例提出一种光电模块的发光方法，包括启动光电转换装置，使具有穿透波长的光线能穿透发光装置；以及启动光电转换装置，使具有吸收波长的光线能被光电转换装置吸收，以产生电能，且吸收波长小于穿透波长。
在本发明的一实施例中，上述的发光装置还具有一第一基板，第一电极配置在第一基板上。光电转换装置还具有一第二基板，光电元件与第二电极配置在第二基板上，其中第一基板与第二基板具有透光性。
在本发明的一实施例中，上述的第一基板与第二基板具有可挠性。
在本发明的一实施例中，上述的第一基板与第二基板一体成型的一板状结构，而第一电极与第二电极分别位在板状结构的相对两表面。
在本发明的一实施例中，还包括一控制装置，电性连接发光装置与光电转换装置。控制装置依据光电转换装置的状态而启动或关闭发光装置。
在本发明的一实施例中，还包含一储电装置，电性连接第二电极。光电元件所产生的电能经由第二电极传送并储存至储电装置。
在本发明的一实施例中，还包含一光传感器，电性连接控制装置。
在本发明的一实施例中，还包括当上述的光电转换装置启动时，上述的发光装置产生具有穿透波长的光线。
在本发明的一实施例中，还包括当上述的光电转换装置启动时，关闭发光装置。
在本发明的一实施例中，上述的光电模块还包含一储电装置，电性连接发光装置与光电转换装置，而光电模块的发光方法还包含光电转换装置吸收具有吸收波长的光线所转换成的电能储存至储电装置。
在本发明的一实施例中，上述的储电装置传送所储存的电能至发光装置。
基于上述，在本发明的上述实施例中，光电模块通过将发光装置与光电转换装置整合在一起，并基于光电转换装置启动与否而对应地驱动发光装置，以让光电模块无论处于何种环境下皆能产生具有一定波长范围的红光。再者，当光电转换装置启动时，亦能因使一定波长范围的红光通过而达到光电模块所需的效果外，还能因其将固定波长范围的光线予以吸收并转换成电能而储存至储电装置，而让光电模块处于光电转换装置无法操作的环境下，亦能藉此启动发光装置，而使光电模块维持其效能。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1至图3分别是依照本发明一实施例的一种光电模块于不同状态的示意图。
图4A至图4C是对照图1至图3的光电模块的发光方法的流程图。
图5是本发明另一实施例的一种光电模块的示意图。
图6是本发明又一实施例的一种光电模块的示意图。
【主要元件符号说明】
100、200：光电模块
110：发光装置
112：第一电极
112a、112b：第一电极层
114：有机发光层
116：第一基板
120：光电转换装置
122：第二电极
122a、122b：第二电极层
124：光电元件
126：第二基板
130：控制装置
140：储电装置
150：封装材料
210：板状结构
L1：具有穿透波长的光线
L2：具有吸收波长的光线
L3：具有发光波长的光线
S1：第一表面
S2：第二表面
具体实施方式
图1至图3分别是依照本发明一实施例的一种光电模块于不同状态的示意图。在此需先说明的是，图1至图3分别以较粗实线及箭号表示构件间电性导通的状态及电能传送的方向。请先参考图1与图2，在本实施例中，光电模块100包括一发光装置110、一光电转换装置120以及一控制装置130。
发光装置110例如是一有机发光二极管，其具有一第一电极112。光电转换装置120例如是一太阳能电池，其可通过封胶而配置在发光装置110上，然而在此并未限制发光装置110与光电转换装置120之间的结合关系。光电转换装置120具有一第二电极122与一光电元件124。在此，第一电极112与第二电极122具有透光性，而光电元件124例如是太阳能电池的光电转换层，且光电元件124可被视为一种光阀或滤波装置，可使特定波长的光线穿透，而特定波长以外的光线不会穿透。在本实施例中，光电元件124会将特定波长以外的光线加以吸收。举例而言，特定波长的光线可为L1，因此当各种波长的光线经过光电元件124后，其具有特定波长的光线L1可穿透光电元件124。换句话说，本实施例中的光电元件124用以使具有穿透波长的光线L1通过，并吸收具有吸收波长的光线L2以转换成电能，其中具有吸收波长的光线L2的波段范围小于具有穿透波长的光线L1的波段范围。
本实施例中，控制装置130电性连接发光装置110与光电转换装置120，且控制装置130会依据光电转换装置120的状态而启动或关闭发光装置110。在另一实施例中，可以利用光传感器(图示未绘出)检测外部光线能量，且光传感器提供信号给控制装置130，通过感测环境光线能量来控制启动或关闭发光装置110，或是控制装置130为光传感器，可直接检测环境光线。然而，不限于上述方法，也可通过手动来控制启动或关闭发光装置。
进一步地说，发光装置110还具有一第一基板116与一有机发光层114，上述第一电极112包含一对第一电极层112a、112b，且第一电极层112a、112b为配置在第一基板116，而有机发光层114配置在此对第一电极层112a、112b之间。在本实施例中，有机发光层114用以产生具有发光波长的光线L3，举例而言，其为波长范围580奈米至800奈米的红光，而此对第一电极层112a、112b例如是铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、铟锌氧化物(Indium ZincOxide，IZO)等透明导电氧化物(transparent electrically conductive oxide，TCO)或是银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、镁(Mg)、钙(Ca)等厚度小于30奈米(nm)的金属薄膜，在本实施例中，当厚度较薄的金属薄膜，可具有透光性，因此可通过不同金属薄膜特性来选择适当厚度，使其能保有透光特性。
再者，光电转换装置120还具有一第二基板126，而第二电极122包含一对第二电极层122a、122b，且第二电极层122a、122b为配置在此第二基板126上的一对第二电极层122a、122b，而光电元件124则配置在此对第二电极层122a、122b之间。在此，第二电极层122a、122b也可采用与上述第一电极层112a、112b相同的材质。基于上述，穿透第二电极层122a、122b与光电元件124的光线亦能穿透第一电极层112a、112b。因此，当具有各种波长的光线通过光电元件124时，其具有穿透波长的光线L1可穿透光电元件124与各电极层，使得光电模块100可以产生具有穿透波长的光线L1，同时，当发光装置110的有机发光层114产生具有发光波长的光线L3时，其发光波长的光线L3也可穿透各电极层，使得光电模块100可以产生具有发光波长的光线L3。举例而言，当穿透波长的光线L1的波长为600奈米至1100奈米，穿透波长的光线L3的波长为580奈米至800奈米时，自光电模块100中所发出的光线便是在波长范围580奈米至1100奈米间的红光。
此外，图4A至图4C是对照图1至图3的光电模块的发光方法的流程图。请同时参考图1至图3并分别对照图4A至图4C中的步骤，在本实施例中，光电模块100还包括一储电装置140，其电性连接控制装置130，及在第一电极层112a、112b与第二电极层122a、122b之间。
据此，在步骤S410中，控制装置130会检测光电转换装置120的状态。接着在步骤S420中，当光电转换装置120处于操作状态时，控制装置130会关闭发光装置110。此时光电元件124将具有吸收波长的光线L2吸收并转换成电能。之后在步骤S430中，控制装置130便会启动储电装置140，以使电能经由第二电极层122a、122b传送并储存至此储电装置140(如图1所绘示的状态)。在本实施例中，当光电转换装置120将吸收波长光线L2转换为电能时，此电能小于可驱动发光装置110的能量，因此，需要储电装置140先将光电转换装置120产生的电能加以储存，经由累积之后，再驱动发光装置110。此外，利用储电装置140保存电能，也可增加使用电能时机的弹性度。
换句话说，当光电模块100处于图1所绘示的环境(可视为日间环境)时，外界光线(包括具有吸收波长的光线L2与具有穿透波长的光线L1)照射至光电转换装置120，其中具有吸收波长的光线L2被光电元件124吸收并转换成电能储存至储电装置140，而具有穿透波长的光线L1便会穿透光电转换装置120与发光装置110，如此一来，光电模块100便能通过光电转换装置120产生电能，并且具有穿透波长的光线L1的发光效果。
相对地，请参考图2与图4B，当光电模块100处于图2所绘示的环境(视为夜间或暗室环境)时，此时并无外界的环境光线可供光电转换装置120进行操作，因此光电转换装置120实质上处于未操作状态，所以在步骤S440中，控制装置130便会启动储电装置140，以将其内的电能传送至发光装置110，以让光电模块100虽处于夜间而仍能产生具有发光波长的光线L3，因而得以维持光电模块100正常的运作，亦即本实施例的光电模块100能通过上述两种状态而随时皆能具有发光波长的光线L3或穿透波长的光线L1。然而本实施例并未限制于此，请参考图3与图4C，在步骤S450，当光电转换装置120处于操作状态，而控制装置130亦启动储电装置140的电能传送至发光装置110，故而发光装置110与光电转换装置120皆处于操作状态，因而让光电模块100能够同时具有发光波长的光线L3与穿透波长的光线L1。举例而言，光电模块100可产生波长范围580奈米至1100奈米(即同时具有发光波长光线L3与穿透波长光线L1)的红光。此举让应用此光电模块100的相关设备得以不受环境光源的限制，例如在生医领域，通常会利用红光(波长约635nm)进行人体的物理光疗，故而当此物理光疗设备应用本发明的光电模块100时，便能不受地域及时间的影响。再者，当此光电模块100予以微型化后，便能因而贴付在人体上，并由于光电模块100能随时随地处于操作状态，因而让物理光疗能有较佳的疗效。因此，本实施例中，穿透波长光线L1为红光范围的波长，吸收波长光线L2为红外范围外的波长，举例而言，可为蓝光或绿光范围的波长，使得吸收波长L2的波长小于穿透波长。
然而，本发明不限于此，可依不同需求的设计而选取不同的光电元件124材料，以得到适当的吸收/穿透波长光线(L2/L1)，举例而言，吸收波长L2可为紫外光波长，穿透波长可为黄光波长，以作为室内照明之用。同样地，也可以选取适当的有机发光层114材料，以符合需求的发光波长的光线L3。另外，也可依照不同设计而转换吸收/穿透/发光波长的设计，举例而言，穿透波长(光线L1)可与发光波长(光线L3)相同，也可不同或具有部分重叠范围。换句话说，本实施例中，穿透波长光线L1为红光范围的波长，发光波长光线L3也为红光范围的波长。在另一实施例中，穿透波长光线L1为红光范围的波长，发光波长L3为红光与黄光范围的波长。
另一方面，发光装置110的第一基板116与光电转换装置120的第二基板126例如是以聚对苯二甲酸乙酯(PET，polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙酯(PEN，polyethylene naphthalate)或聚碳酸酯(PC，polycarbonate)制作而成，通过其材料的特性，而使得第一基板116与第二基板126具有透光性与可挠性，其中基板116、126的透光性用以让具有发光波长光线L3或穿透光线L1通过，而其可挠性用以让光电模块100能藉其自由变形而增加适用范围。此外，本实施例中，第一基板116、第二基板126、第一电极层112与第二电极层122为具有透光性，因此不论是穿透波长光线L1或发光波长光线L3皆可穿透，形成光电模块100双面可射出光线，以增加使用的便利性。
此外，图5是本发明另一实施例的一种光电模块的示意图。请参考图5，与上述实施例不同的是，本实施例的光电模块200将上述实施例的第一基板116与第二基板126一体成型为一板状结构210，而第一电极层112a、112b、有机发光层114配置在板状结构210的一第一表面S1，第二电极层122a、122b、光电元件124配置在一第二表面S2，且第一表面S1与第二表面S2彼此相对。换句话说，本实施例的光电模块200通过将上述发光装置110与光电转换装置120整合于板状结构210上，而能有效地降低光电模块200的体积，以具有轻薄化的外观特征。
图6是本发明又一实施例的一种光电模块的示意图。请参考图6，在本实施例中，可以利用封装材料150(或密封胶材)将发光装置110与光电转换装置120封装在一起，也可在其侧边加以密封，减少水气或增加保护性。同时，也可依不同需求而将控制装置130或储电装置140封装其内，也可分别封装或不封装。然而，图6仅以图1至3的实施例来说明，但本发明不限于此，另一实施例中，如图5所示，也可利用封装材料密封。
综上所述，在本发明的上述实施例中，光电模块通过将发光装置与光电转换装置整合在一起，并让控制装置检测光电转换装置启动与否而对应地驱动发光装置，以让光电模块无论处于何种环境下皆能产生具有一定波长范围的光线。再者，当光电转换装置启动时，亦能因使一定波长范围的光线通过而达到光电模块所需的效果外，更能因其将固定波长范围的光线予以吸收并转换成电能而储存至储电装置，而让光电模块处于光电转换装置无法操作的环境下，亦能藉此启动发光装置，而使光电模块维持其效能。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
Claims (12)
1.一种光电模块，包含：
一发光装置，具有一第一电极；以及
一光电转换装置，配置在该发光装置上，且该光电转换装置具有一第二电极与一光电元件，其中该第一电极与该第二电极具有透光性，而该光电元件用以使具有一穿透波长的光线通过，并将具有一吸收波长的光线转换成电能，且该吸收波长小于该穿透波长。
2.如权利要求1所述的光电模块，其中该发光装置还具有一第一基板，该第一电极配置在该第一基板上，而该光电转换装置还具有一第二基板，该光电元件与该第二电极配置在该第二基板上，其中该第一基板与该第二基板具有透光性。
3.如权利要求2所述的光电模块，其中该第一基板与该第二基板具有可挠性。
4.如权利要求2所述的光电模块，其中该第一基板与该第二基板为一体成型的一板状结构，而该第一电极与该第二电极分别位于该板状结构的相对两表面。
5.如权利要求1所述的光电模块，还包含：
一控制装置，电性连接该发光装置与该光电转换装置，且该控制装置依据该光电转换装置的状态而启动或关闭该发光装置。
6.如权利要求1所述的光电模块，还包含：
一储电装置，电性连接该第二电极，其中该光电元件所产生的电能经由该第二电极传送并储存至储电装置。
7.如权利要求5所述的光电模块，还包含：
一光传感器，电性连接该控制装置。
8.一种光电模块的发光方法，该光电模块具有一光电转换装置与一发光装置，该发光方法包含：
启动该光电转换装置，使一穿透波长的光线能穿透该发光装置；以及
启动该光电转换装置，使一吸收波长的光线能被该光电转换装置吸收，产生一电能，其中该吸收波长小于该穿透波长。
9.如权利要求8所述的发光方法，还包含：
当该光电转换装置启动时，该发光装置产生具有该穿透波长的光线。
10.如权利要求9所述的发光方法，还包含：
当该光电转换装置启动时，关闭该发光装置。
11.如权利要求9所述的发光方法，其中该光电模块还包含一储电装置，电性连接该发光装置与该光电转换装置，而该发光方法还包含：
该光电转换装置吸收具有该吸收波长的光线所转换成的该电能储存于该储电装置。
12.如权利要求11所述的发光方法，其中该储电装置传送所储存的该电能至该发光装置。
Applications Claiming Priority (2)
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