JP2008141149A - 太陽エネルギー発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽エネルギー発光装置を提供する。
【解決手段】太陽エネルギー発光装置であって、太陽エネルギーチップと発光ダイオードチップを有する光受信発射集積素子、充電池、及び、特定用途向け集積回路、からなる。光受信発射集積素子の透明パッケージ体により、入射する太陽光を太陽エネルギーチップに集光させて第一電圧を生成する。充電池は光受信発射集積素子に電気的に接続され、且つ、太陽エネルギーチップが生成する第一電圧により充電される。また、特定用途向け集積回路は充電池と光受信発射集積素子に電気的に接続され、第一電圧を第二電圧に上昇させ、且つ、充電池により放電して、第二電圧によりLEDチップを駆動して発光させる。この太陽エネルギー発光装置は尺寸が小さい、緊密である、整合が簡単、装着が容易、コストパフォーマンスが高い等の長所を有する。
【選択図】図5
【解決手段】太陽エネルギー発光装置であって、太陽エネルギーチップと発光ダイオードチップを有する光受信発射集積素子、充電池、及び、特定用途向け集積回路、からなる。光受信発射集積素子の透明パッケージ体により、入射する太陽光を太陽エネルギーチップに集光させて第一電圧を生成する。充電池は光受信発射集積素子に電気的に接続され、且つ、太陽エネルギーチップが生成する第一電圧により充電される。また、特定用途向け集積回路は充電池と光受信発射集積素子に電気的に接続され、第一電圧を第二電圧に上昇させ、且つ、充電池により放電して、第二電圧によりLEDチップを駆動して発光させる。この太陽エネルギー発光装置は尺寸が小さい、緊密である、整合が簡単、装着が容易、コストパフォーマンスが高い等の長所を有する。
【選択図】図5
Description
本発明は、太陽エネルギー発光装置に関するものであって、特に、受光素子と光発射素子を整合した太陽エネルギー発光装置に関するものである。
科学技術の進歩に伴い、発光ダイオード(Light Emitting Diode, LED)等の固体光源(solid−state lighting source)は、小体積、節電、長い寿命、無ガラス、及び、無毒性気体等の長所により、コストパフォーマンスが高い。赤光LED、青光LED、緑光LED、及び、白色LEDの各種LEDは、装飾、指示、表示、及び、照明等の異なる使用方式により、各種領域に応用されている。
また、石油の欠乏と価格の上昇により、無料で無限の太陽エネルギーが注目され、太陽電池をクリーンエネルギーとするのも日増しに増加している。ガリウムヒ素(GaAs)、インジウムガリウムヒ化物 (InGaAs)、カドテル(CdTe)、アルミガリウムヒソ (AlGaAs) 、或いは、銅インジウム(ガリウム)- ニセレン (CuIn(Ga)Se2) 等の化合物をベースとする集光型太陽電池は、高光電効果(photo−voltaic efficiency)を有するので、このような太陽電池の応用がますます普遍的になっている。
LEDを光発射素子とし、夜間に使用する太陽エネルギー発光装置は普遍的に使用されており、例えば、街灯、警告ランプ、指示ランプ等の道路などでの応用のほか、装飾ランプ、庭園ランプ、花壇や広告ランプとして戸外での応用も可能である。一般の太陽電池式照明器は、通常、LEDチップ、太陽エネルギーチップ、充電池とコントローラー、からなり、太陽エネルギーチップは日間は太陽光を受けて、太陽エネルギーを電気エネルギーに転換して充電池に保存し、夜間は、コントローラーにより充電池が保存する電気エネルギーを放電させてLEDチップを駆動発光させる。公知の太陽電池式照明器の長所は、困難で不便、且つ、高価な配線(hard−wiring)方式により外部電子システムと連接することを必要とせず、或いは、外部電源により、時間がかかり面倒である充電池の充電を実行しなくてもいいことである。
しかし、公知のLEDチップと太陽エネルギーチップは別にパッケージするので、公知の太陽エネルギー発光装置は整合が複雑で、体積が大きく、高いという欠点がある。
更に、公知の太陽エネルギー発光装置は、通常、入射する太陽光の強度を感知するセンサーを有して、コントローラーにいつLEDチップを駆動して発光させるかを決定する必要がある。一般に、昼間に得られる太陽光強度は強く、よって、LEDチップは発光せず、反対に、夜間の太陽強度は弱いので、LEDチップは発光する。しかし、このセンサーとその他の素子間は配線により連接しなければならないので、公知の太陽エネルギー発光装置の整合は更に複雑になっている。よって、センサーを有する太陽エネルギー発光装置は体積が更に大きくなり、高価で、組み立ても不便である。
上述のような太陽エネルギーチップとLEDを別にパッケージする太陽エネルギー発光装置の複雑で、体積が大きく、高価であるという問題を解決するため、本発明は光受信発射集積素子を使用する太陽エネルギー発光装置を提供することを目的とする。
本発明は、配線方式により外部電子システムと連接することを必要とせず、或いは、外部電源により充電池の充電を実行しなくてもいい太陽エネルギー発光装置を提供することを目的とする。
本発明は、尺寸が小さく、緊密で、整合が簡単、装着が容易、コストパフォーマンスに優れた光受信発射集積素子を使用する太陽エネルギー発光装置を提供することを目的とする。
本発明は、装飾ランプ等の戸外設備に適用でき、街灯、警告ランプ、指示ランプ等の道路への応用も可能な太陽エネルギー発光装置を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、本発明の実施例は、光受信発射集積素子を提供し、キャリアベースに設置される太陽エネルギーチップと、キャリアベースに設置される発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップと太陽エネルギーチップを被覆する透明パッケージ体と、透明パッケージ体外に一部露出する導電構造と、からなり、太陽エネルギーチップはキャリアベース、及び、導電構造の少なくとも一つによりエネルギーを発光ダイオードチップに提供する。
上述の目的を達成するため、本発明のもう一つの実施例は太陽エネルギー発光装置を提供し、太陽エネルギーチップと発光ダイオードチップとを有する光受信発射集積素子と、充電池と、特定用途向け集積回路と、からなる。光受信発射集積素子の透明パッケージ体により、入射する太陽光を太陽エネルギーチップに集光させて第一電圧を生成する。充電池は光受信発射集積素子に電気的に接続され、且つ、太陽エネルギーチップが生成する第一電圧により充電される。また、特定用途向け集積回路は充電池と光受信発射集積素子に電気的に接続され、第一電圧を第二電圧に上昇させ、且つ、充電池により放電して、第二電圧によりLEDチップを駆動して発光させる。夜間に感知される太陽光の強度が弱く、第一電圧が所定のしきい電圧より低いとき、特定用途向け集積回路は発光ダイオードチップを駆動して発光させる。
本発明の太陽エネルギー発光装置は配線方式により外部電子システムと連接することを必要とせず、或いは、外部電源により充電池の充電を実行しなくてもいい。この他、センサーを必要としないので、公知の太陽エネルギー発光装置に比べて、簡単、精巧、便利、装着が容易である。よって、本発明の太陽エネルギー発光装置は、例えば、装飾ランプ等、戸外設備中への応用に非常に適し、更に、街灯、警告ランプ、及び、指示ランプとして応用することもできる。
図1は本発明の実施例による光受信発射集積素子2の構造断面図である。本実施例中、光受信発射集積素子2は表面実装装置(Surface Mount Device)であり、太陽エネルギーチップ20と、キャリアベース108上に設置される発光ダイオードLEDチップ30と、LEDチップ30と太陽エネルギーチップ20を被覆する透明パッケージ体60と、透明パッケージ体60外に部分的に露出する導電構造70と、からなり、太陽エネルギーチップ20はキャリアベース108、及び、導電構造70により、エネルギーをLEDチップ30に提供する。
好ましい実施例中、透明パッケージ体60は弧形表面を有するが、本実施形態はこの限りではなく、且つ、太陽エネルギーチップ20は透明パッケージ体60の焦点位置上に位置する。透明パッケージ体60はエポキシ化合物、或いは、ガラスから構成され、入射光が反射するのを防止し、太陽エネルギーチップ20とLEDチップ20を保護する。また、太陽エネルギーチップ20は化合物をベースとする太陽エネルギーチップで、例えば、ガリウムヒ素(GaAs)、インジウムガリウムヒ化物 (InGsAs)、カドテル (CdTe)、アルミガリウムヒソ (AlGaAs)、銅インジウム(ガリウム)- ニセレン (CuIn(Ga)Se2)をベースとするか、以上の組み合わせをベースとする。LEDチップ30は、多種から選択でき、例えば、LEDアレイ、赤光LEDチップ、青光LEDチップ、緑光LEDチップ、或いは、白光LEDチップ、である。
また、本実施形態の特徴は、太陽エネルギーチップ20、及び、LEDチップ30は共同で光受信発射集積素子2にパッケージし、公知のLEDを発光素子とする太陽エネルギー発光装置と比較すると、公知の太陽エネルギーチップとLEDチップは分離設計であるので、本実施形態の光受信発射集積素子2は整合が簡単、精巧で、コストパフォーマンスに優れる。
図2は本発明のもう一つの実施例による光受信発射集積素子3の構造断面図である。本実施例中、導電構造は、第一正極金属導線102、第二正極金属導線104、及び、コモン金属導線106、からなり、第一正極金属導線102とコモン金属導線106間に生成される第一電圧により、太陽エネルギーチップ20が太陽光を受光した後、太陽エネルギーを電気エネルギーに転換する。透明パッケージ体60は入射する太陽光を太陽エネルギーチップ20に集光すると共に、入射した太陽光が反射するのを防止する。また、第二正極金属導線104とコモン金属導線106間に生成される第二電圧により、LEDチップ30を駆動して発光させる。
本発明の実施例中、LEDチップ30は数種の異なる類型を有し、一つはLEDチップのP極をLEDチップ頂面に設置し、LEDチップのN極をLEDチップ底面に設置するものである。もう一つは、LEDチップのP極とN極をLEDチップ頂面に設置するものである。この二種の類型が対応するパッケージ構造は、以下の実施例中で説明される。
図3は本発明の更にもう一つの実施例による光受信発射集積素子4の構造断面図である。本実施例中、第一P極202は太陽エネルギーチップ20頂面に設置され、第一N極204は太陽エネルギーチップ20底面に設置される。第二P極302はLEDチップ30の頂面に設置され、第二N極304はLEDチップ30底面に設置される。また、光受信発射集積素子4は導線フレーム10を有し、キャリアベース108、第一正極金属導線102、コモン金属導線106、及び、第二正極金属導線104を含む。
図3を引き続き参照すると、好ましい実施例中、第一P極202は第一金属引線42により第一正極金属導線102に電気的に接続され、且つ、第二P極302は第二金属引線44により第二正極金属導線104に電気的に接続される。並びに、第一N極204、及び、キャリアベース108間に第一導電ペースト46を設置して、太陽エネルギーチップ20を導線フレーム10上に粘着し、且つ、第一N極204とコモン金属導線106を電気的に接続し、且つ、第二N極304、及び、キャリアベース108間に第二導電ペースト48を設置して、LEDチップ30を導線フレーム10上に粘着し、且つ、第二N極304とコモン金属導線106を電気的に接続する。上述の第一導電ペースト46と第二導電ペースト48は銀ペーストである。
図3で示される太陽エネルギーチップ20、LEDチップ30、第一正極金属導線102、コモン金属導線106、第二正極金属導線104と透明パッケージ体60の相対構造と功能は図2で既に説明されているのでここに詳述しない。
図4は本発明の更にもう一つの実施例による光受信発射集積素子5の構造断面図である。図3の光受信発射集積素子4との差異は以下で説明する。図4で示されるように、LEDチップ30頂面、且つ、第二P極302横に第二N極306を設置し、第三金属引線50によりコモン金属導線106に電気的に接続される。また、絶縁のエポキシ樹脂52をLEDチップ30とキャリアベース108間に設置して、LEDチップ30を導線フレーム10上に粘着する。
よって、本実施形態の特徴は、LEDチップのP極とN極は同一面か相対面に設置することができ、また、本実施形態の光受信発射集積素子4は導線フレームを有し、太陽エネルギーチップとLEDチップを搭載し、太陽エネルギーチップは導線フレームによりLEDチップにエネルギーを提供する。
図5は本発明の実施例による太陽エネルギー発光装置1を示す図である。図1と共に参照すると、太陽エネルギー発光装置1は、図1で示される光受信発射集積素子2を有し、透明パッケージ体60は、入射する太陽光を太陽エネルギーチップ20に集光させて第一電圧を生成する。充電池6は導電構造70に電気的に接続され、且つ、太陽エネルギーチップ20が生成する第一電圧により充電される。特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)7は、充電池6に電気的に接続されて、第一電圧を第二電圧に上昇させ、ASIC7は導電構造70に電気的に接続されて、充電池6により第二電圧がLEDチップ30を駆動して発光させる。
好ましい実施例中、第二電圧は第一電圧より高く、更に、第二電圧はカットオフ電圧より低くなく、且つ、第一電圧はカットオフ電圧より高い。太陽エネルギーチップ20により生成され、且つ、ASIC7により受信される第一電圧が所定のしきい電圧(threshold voltage)より低い時、ASIC7はLEDチップ30を駆動して発光させる。通常、昼間は入射する太陽光の強度が強く、太陽エネルギーチップ20が生成する第一電圧はしきい電圧より高く、よって、LEDチップは発光しない。反対に、夜間に入射する太陽光の強度が弱く、太陽エネルギーチップ20が生成する第一電圧が所定のしきい電圧より低いので、LEDチップを駆動して発光させる。
上述を総合すると、本実施形態の光受信発射集積素子を有する太陽エネルギー発光装置の整合が簡単で、精巧、コストパフォーマンスに優れているという長所を利用し、この太陽エネルギー発光装置は配線方式により外部電子システムと連接することを必要とせず、或いは、外部電源により充電池の充電を実行しなくてもいい。この他、本実施形態の太陽エネルギー発光装置は、LEDチップをいつ駆動して発光させるかを決定するセンサーを必要としないので、本実施形態の太陽エネルギー発光装置は公知の太陽エネルギー発光装置に比べて、簡単、精巧、便利、装着が容易である。
よって、本実施形態の太陽エネルギー発光装置は、例えば、装飾ランプ等、戸外設備中への応用に非常に適し、更に、街灯、警告ランプ、及び、指示ランプとして応用することもできる。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
1 太陽エネルギー発光装置
2、3、4、5 光受信発射集積素子
6 充電池
7 特定用途向け集積回路
10 導線フレーム
20 太陽エネルギーチップ
30 発光ダイオードチップ
42 第一金属引線
44 第二金属引線
46 第一導電ペースト
48 第二導電ペースト
50 第三金属引線
52 エポキシ樹脂
60 透明パッケージ体
70 導電構造
102 第一正極金属導線
104 第二正極金属導線
106 コモン金属導線
108 キャリアベース
202 第一P極
204 第一N極
302 第二P極
304 第二N極
306 第二N極
2、3、4、5 光受信発射集積素子
6 充電池
7 特定用途向け集積回路
10 導線フレーム
20 太陽エネルギーチップ
30 発光ダイオードチップ
42 第一金属引線
44 第二金属引線
46 第一導電ペースト
48 第二導電ペースト
50 第三金属引線
52 エポキシ樹脂
60 透明パッケージ体
70 導電構造
102 第一正極金属導線
104 第二正極金属導線
106 コモン金属導線
108 キャリアベース
202 第一P極
204 第一N極
302 第二P極
304 第二N極
306 第二N極
Claims (19)
- 光受信発射集積素子であって、
キャリアベース上に設置される太陽エネルギーチップと、
前記キャリアベース上に設置される発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップと前記太陽エネルギーチップを被覆する透明パッケージ体と、
前記透明パッケージ体外に部分的に露出する導電構造と、
からなり、前記太陽エネルギーチップが前記キャリアベースと前記導電構造の少なくともどちらか一つにより、エネルギーを前記発光ダイオードチップに提供することを特徴とする光受信発射集積素子。 - 前記透明パッケージ体は弧形表面を有することを特徴とする請求項1に記載の光受信発射集積素子。
- 前記太陽エネルギーチップは前記透明パッケージ体の焦点位置に位置することを特徴とする請求項1に記載の光受信発射集積素子。
- 前記透明パッケージ体はエポキシ化合物、或いは、ガラスであることを特徴とする請求項1に記載の光受信発射集積素子。
- 前記発光ダイオードチップは発光ダイオードアレイであることを特徴とする請求項1に記載の光受信発射集積素子。
- 前記発光ダイオードチップは、赤光LEDチップ、青光LEDチップ、緑光LEDチップ、或いは、白光LEDチップのどれかであることを特徴とする請求項1に記載の光受信発射集積素子。
- 前記太陽エネルギーチップは化合物をベースとし、前記化合物はガリウムヒ素(GaAs)、インジウムガリウムヒ化物 (InGaAs)、カドテル (CdTe)、アルミガリウムヒソ (AlGaAs)、銅インジウム(ガリウム)- ニセレン (CuIn(Ga)Se2)、或いは、その組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載の光受信発射集積素子。
- 前記太陽エネルギーチップは第一P極と第一N極からなり、前記発光ダイオードチップは第二P極と第二N極からなり、前記導電構造は、第一正極金属導線、第二正極金属導線、及び、コモン金属導線、からなり、前記第一正極金属導線、前記コモン金属導線と前記第二正極金属導線は互いに絶縁され、且つ、前記第一N極と前記第二N極は前記コモン金属導線に電気的に接続され、前記第一P極は前記第一正極金属導線に電気的に接続され、前記第二P極は前記第二金属導線に電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の光受信発射集積素子。
- 更に、前記キャリアベース、前記第一正極金属導線、前記コモン金属導線、前記第二正極金属導線からなる導線フレームを有することを特徴とする請求項8に記載の光受信発射集積素子。
- 前記第一P極は前記太陽エネルギーチップの頂面に設置され、前記第一N極は前記太陽エネルギーチップの底面に設置され、前記第二P極は前記発光ダイオードチップの頂面に設置され、前記第二N極は前記発光ダイオードチップの底面に設置されることを特徴とする請求項9に記載の光受信発射集積素子。
- 前記第一P極は第一金属引線により前記第一正極金属導線に電気的に接続され、前記第二P極は第二金属引線により前記第二正極金属導線に電気的に接続され、前記第一N極、及び、前記キャリアベース間に第一導電ペーストを設置して、前記太陽エネルギーチップを前記導線フレーム上に粘着し、且つ、前記第一N極と前記コモン金属導線を電気的に接続し、また、前記第二N極と前記キャリアベース間に第二導電ペーストを設置して、前記LEDチップを前記導線フレーム上に粘着し、且つ、前記第二N極と前記コモン金属導線を電気的に接続することを特徴とする請求項10に記載の光受信発射集積素子。
- 前記第一導電ペーストと前記第二導電ペーストは銀ペーストであることを特徴とする請求項11に記載の光受信発射集積素子。
- 前記第一P極は前記太陽エネルギーチップの頂面に設置され、前記第一N極は前記太陽エネルギーチップの底面に設置され、前記第二P極は前記発光ダイオードチップの頂面に設置され、前記第二N極は前記発光ダイオードチップの頂面に設置され、前記第二N極は前記発光ダイオードチップの頂面で、且つ、前記第二P極横に設置されることを特徴とする請求項9に記載の光受信発射集積素子。
- 前記第一P極は第一金属引線により前記第一正極金属導線に電気的に接続され、前記第二P極は第二金属引線により前記第二正極金属導線に電気的に接続され、前記第一N極、及び、前記キャリアベース間に導電ペーストを設置して、前記太陽エネルギーチップを前記導線フレーム上に粘着し、且つ、前記第一N極と前記コモン金属導線を電気的に接続し、前記第二N極は第三金属引線により前記導線フレームと接合して、前記コモン金属導線に電気的に接続され、絶縁のエポキシ樹脂を前記発光ダイオードチップ、及び、前記キャリアベース間に設置し、前記発光ダイオードチップを前記導線フレーム上に粘着することを特徴とする請求項13に記載の光受信発射集積素子。
- 前記導電ペーストは銀ペーストであることを特徴とする請求項14に記載の光受信発射集積素子。
- 前記請求項1の光受信発射集積素子を応用する太陽エネルギー発光装置は、
透明パッケージ体が入射する太陽光を太陽エネルギーチップに集光させて第一電圧を生成する光受信発射集積素子と、
前記導電構造に電気的に接続され、且つ、前記太陽エネルギーチップにより第一電圧で充電される充電池と、
前記充電池に電気的に接続され、前記第一電圧を第二電圧に上昇させ、且つ、前記導電構造に電気的に接続し、前記充電池により前記第二電圧で前記発光ダイオードチップを駆動し発光させる特定用途向け集積回路と、
からなることを特徴とする太陽エネルギー発光装置。 - 前記特定用途向け集積回路が受信する前記第一電圧が所定のしきい電圧より低い時、前記特定用途向け集積回路は前記発光ダイオードチップを駆動して発光させることを特徴とする請求項16に記載の太陽エネルギー発光装置。
- 前記第二電圧は前記第一電圧より高いことを特徴とする請求項16に記載の太陽エネルギー発光装置。
- 前記第二電圧はカットオフ電圧より低くなく、且つ、前記第二電圧は前記カットオフ電圧より高いことを特徴とする請求項18に記載の太陽エネルギー発光装置。
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