KR101847615B1 - Sensing device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치는 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양전지, 상기 태양전지와 전기적으로 연결되고, 주변의 정보를 센싱하는 센서모듈 및 상기 태양전지와 상기 센서모듈을 수용하는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는 외부의 빛을 상기 태양전지에 제공하는 윈도우와, 상기 센서모듈의 적어도 일부를 외부와 연통하는 센싱홀을 포함한다.A sensing device according to an embodiment of the present invention includes a solar cell for converting light energy into electric energy, a sensor module electrically connected to the solar cell, sensing a surrounding information, The case includes a window for providing external light to the solar cell, and a sensing hole for communicating at least a part of the sensor module with the outside.
Description
본 발명은 태양전지를 사용한 센싱장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sensing device using a solar cell.
센싱장치는 다양한 외부의 정보를 디지털 또는 아날로그 신호로 제어장치 등에 제공하는 기기이다.A sensing device is a device that provides a variety of external information in a digital or analog signal to a control device or the like.
이러한 센싱장치는 무선 통신 기술의 발전에 따라 제어장치와 무선 통신 방법(사물 인터넷)으로 연결되는 추세이다. 사물 인터넷으로 제어장치와 연결된 센싱장치는 환경정보 등 다양한 센싱정보를 제어신호로 변경하여 제어장치에 실시간으로 전달하여서, 제어장치가 센싱정보를 바탕으로 빠른 제어명령을 출력하게 하지만, 센싱장치의 배터리가 부족해 지는 단점이 존재한다.Such a sensing device is connected to a control device and a wireless communication method (object Internet) according to the development of wireless communication technology. The sensing device connected to the control device via the object Internet changes various sensing information such as environmental information into a control signal and transmits the control signal to the control device in real time so that the control device outputs a quick control command based on the sensing information. There is a disadvantage in that it becomes insufficient.
따라서, 센싱장치의 수명에 비해 배터리의 수명이 짧아지게 되고, 결국 센싱장치의 수명이 짧아지게 되는 단점이 존재한다.Therefore, the lifetime of the battery is shortened compared with the life of the sensing device, which shortens the life of the sensing device.
센싱장치는 실내 및 실외에 노출되므로, 외부의 이물질 및 수분이 내부로 유입되어 내부의 전자장치가 손상되는 문제점이 존재한다.
Since the sensing device is exposed to the indoor and the outdoor, there is a problem that foreign substances and moisture are introduced into the interior and the internal electronic device is damaged.
본 발명은 수명 및 신뢰성이 향상된 센싱장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is an object of the present invention to provide a sensing device with improved lifetime and reliability.
실시예에 따른 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양전지, 상기 태양전지와 전기적으로 연결되고, 주변의 정보를 센싱하는 센서모듈 및 상기 태양전지와 상기 센서모듈을 수용하는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는 외부의 빛을 상기 태양전지에 제공하는 윈도우와, 상기 센서모듈의 적어도 일부를 외부와 연통하는 센싱홀을 포함한다.A solar cell for converting light energy into electric energy according to an embodiment, a sensor module electrically connected to the solar cell, sensing a surrounding information, and a case for housing the solar cell and the sensor module, Includes a window for providing external light to the solar cell and a sensing hole for communicating at least a part of the sensor module with the outside.
실시예에 따르면, 태양전지를 통해 센싱장치에 전기 에너지를 공급하여서, 센싱장치의 수명을 향상시키는 이점이 존재한다.According to the embodiment, there is an advantage that electric energy is supplied to the sensing device through the solar cell to improve the life of the sensing device.
또한, 실시예는 센서모듈이 외부의 센싱물질과 접촉되게 하면서, 외부의 이물질이 센싱장치의 내부로 유입되는 것을 방지하는 이점이 존재한다.In addition, the embodiment has an advantage that the sensor module is brought into contact with the external sensing material while preventing foreign substances from entering the inside of the sensing device.
또한, 실시예는 윈도우에 집광렌즈가 배치되어서, 태양전지로 입사되는 광의 양을 향상시키고, 제조가 용이한 이점이 존재한다.In addition, in the embodiment, the condenser lens is disposed in the window, thereby increasing the amount of light incident on the solar cell, and there is an advantage of being easy to manufacture.
또한, 실시예는 윈도우에 파장변환유닛이 배치되어서, 태양광과 태양전지의 흡수 스펙트럼의 불일치에서 오는 광전변환 효율 저하를 줄이는 이점이 존재한다.In addition, in the embodiment, the wavelength conversion unit is disposed in the window, and there is an advantage that the deterioration of the photoelectric conversion efficiency due to the mismatch of the absorption spectrum of the solar cell and the solar cell is reduced.
또한, 실시예는 회로부가 폴딩 가능한 구조를 가져서, 센싱장치의 케이스에 따라 다양한 배치가 가능한 이점이 존재한다.
In addition, the embodiment has an advantage that the circuit portion has a foldable structure so that various arrangements can be made according to the case of the sensing device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치를 포함하는 센싱 시스템의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치의 사시도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 센싱장치의 A-A 선을 취한 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서모듈과 그 주변을 도시한 단면도이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치에서 케이스를 제거한 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서와 그 주변의 단면도이다.
도 6a은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서장치의 평면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 센서장치의 B-B 선을 취한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지가 회로부에 실장된 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지가 회로부에 실장된 도시한 단면도이다.1 is a block diagram of a sensing system including a sensing device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a sensing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA of the sensing device shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating a sensor module and its periphery according to an embodiment of the present invention. FIG.
3C is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a state where a case is removed from a sensing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a spacer and a periphery thereof according to an embodiment of the present invention. FIG.
6A is a plan view of a sensor device according to another embodiment of the present invention.
6B is a cross-sectional view taken along line BB of the sensor device shown in FIG. 6A.
7 is a cross-sectional view of a sensor device according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a sensor device according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a sensor device according to another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of a sensor device according to another embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention mounted on a circuit part.
12 is a cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention mounted on a circuit unit.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments and can be modified into various forms.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or similar parts throughout the specification. In the drawings, the thickness, the width, and the like are enlarged or reduced in order to make the description more clear, and the thickness, width, etc. of the present invention are not limited to those shown in the drawings.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다. Wherever certain parts of the specification are referred to as "comprising ", the description does not exclude other parts and may include other parts, unless specifically stated otherwise. Also, when a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it also includes the case where another portion is located in the middle as well as the other portion. When a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "directly on" another portion, it means that no other portion is located in the middle.
또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 실시예를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
Further, the angles and directions mentioned in the description of the structure of the embodiment are based on those shown in the drawings. In the description of the structures constituting the embodiments in the specification, reference points and positional relationships with respect to angles are not explicitly referred to, reference is made to the relevant drawings.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치를 포함하는 센싱 시스템의 구성을 블록도로 도시한 도면이다. 1 is a block diagram of a sensing system including a sensing device according to an embodiment of the present invention.
센싱 시스템은 외부 정보를 센싱하는 센싱장치(200)와, 센싱장치(200)에서 제공된 센싱신호를 출력하고, 해석하는 제어장치(300)를 포함할 수 있다. The sensing system may include a
제어장치(300)는 센싱장치(200)와 유무선 통신방법으로 연결되어 센싱장치(200)에서 센싱신호를 제공받는다. 제어장치(300)는 사용자가 인식 가능한 정보로 센싱정보를 변환하여 출력할 수 있다. 바람직하게는 제어장치(300)는 센싱장치(200)와 무선통신 방법으로 연결될 수 있다.The
예를 들면, 제어장치(300)는 출력부(310)와, 제어통신모듈(320) 및 제어부(330)를 포함할 수 있다.For example, the
제어통신모듈(320)은 제어장치(300)와 무선 통신 시스템 사이, 제어장치(300)와 센싱장치(200) 사이, 또는 제어장치(300)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 한다. 또한, 제어통신모듈(320)은 제어장치(300)를 하나 이상의 네트워크에 연결할 수 있다.The
제어통신모듈(320)은 센싱장치(200)에서 센싱정보를 수신하여 제어부(330)에 제공한다.The
제어통신모듈(320)은 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. The
또한, 제어통신모듈(320)은 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등의 방식이 사용될 수 있다. In addition, the
또한, 제어통신모듈(320)은 근거리 통신 방식이 사용될 수 있다. 근거리 통신(Short range communication)은 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용될 수 있다.Also, the
출력부(310)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이, 음향 출력부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 출력부(310)는 제어부(330)가 제공하는 센싱정보를 표시할 수 있다.The
제어부(330)는 제어장치(300)와 센싱장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(330)는 센싱장치(200)에서 제공된 센싱정보를 바탕으로 제어신호를 출력하여 출력부(310)를 제어할 수 있다. 제어부(330)는 센싱장치(200)에서 제공된 센싱정보를 통해 연산된 센싱레벨 등을 출력부(310)에 출력할 수 있다.
The
센싱장치(200)는 주변의 정보를 센싱하여서 센싱정보를 제어장치(300)에 제공한다.The sensing device (200) senses the surrounding information and provides sensing information to the control device (300).
예를 들면, 센싱장치(200)는 태양전지(100), 센서모듈(220) 및 통신모듈(260)을 포함한다.For example, the
태양전지(100)는 빛 에너지를 전기 에너지로 전환한다. 태양전지(100)는 실리콘 태양전지(100), 화합물 태양전지, 유기물 태양전지, 염료감응형 태양전지 등 다양한 형태가 사용될 수 있다. 태양전지(100)의 상세한 구조는 후술하도록 한다.The
센서모듈(220)은 태양전지(100)와 전기적으로 연결되고, 주변의 정보를 센싱하여 센싱정보를 출력한다. 센서모듈(220)에서 출력된 센싱정보는 통신모듈(260)을 통해 제어장치(300)에 제공된다.The
센서모듈(220)은 센싱장치(200)의 내 정보, 센싱장치(200)를 둘러싼 주변 환경 정보 및 센싱장치(200) 주변 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. The
예를 들어, 센서모듈(220)은 근접센서(proximity sensor), 조도 센서(lumination sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 물론, 센서모듈(220)은 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하는 구성을 가질 수도 있다.For example, the
통신모듈(260)은 센싱장치(200)와 무선 통신 시스템 사이, 제어장치(300)와 센싱장치(200) 사이, 또는 센싱장치(200)와 외부서버 사이의 통신을 가능하게 한다. 또한, 통신모듈(260)은 제어장치(300)를 하나 이상의 네트워크에 연결할 수 있다. 통신모듈(260)은 센싱장치(200)에서 센싱정보를 제어장치(300)의 제어통신모듈(320)로 송신한다. 통신모듈(260)은 상술한 제어통신모듈(320)과 동일한 방식이 사용될 수 있다.The
실시예의 센싱장치(200)는 축전지(230), 보조배터리(240), 전원공급포트(250)를 더 포함할 수 있다. 또한, 실시예의 센싱장치(200)는 상술한 각 구성을 전기적으로 연결하는 회로부(210)를 더 포함할 수 있다.The
축전지(230)는 전기적 에너지를 저장하는 장치이다. 축전지(230)는 전원공급포트(250)를 통해 공급된 외부전원 또는 태양전지(100)에서 생성된 전기 에너지를 저장한다. 예를 들면, 축전지(230)는 커패시터 또는 충전식 배터리를 포함할 수 있다.The
전원공급포트(250)는 외부에서 공급되는 전원을 축전지(230) 또는 회로부(210)에 공급하기 위한 것이다. 이러한 전원공급포트(250)는 USB(universal serial bus) 포트 형태인 것이 바람직하다. 이 경우, 센싱장치(200)는 외부의 교류전기를 직류전기로 변환하는 인버터(미도시)가 구비될 수 있다.The
다른 예로, 전원공급포트(250)는 전원이 공급되는 통로인 동시에, 센싱장치(200)에 연결되는 모든 외부 기기와의 통로 역할을 한다. 전원공급포트(250)는 외부 기기로부터 데이터를 전송 받거나, 전원을 공급받아 센싱장치(200) 내부의 각 구성요소에 전달하거나, 센싱장치(200) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. As another example, the
보조배터리(240)(70)는 축전지(230)가 방전되었을 때 비상전원을 공급하기 위한 것으로서 회로부(210) 및 센서모듈(220)에 보조 전원을 공급한다. 보조배터리(240)는 일반적인 배터리 또는 충전식 배터리이다.The
실시예는 태양전지(100)를 통해 센싱장치(200)에 전기 에너지를 공급하여서, 센싱장치(200)의 수명을 향상시킬 수 있다. Embodiments can improve the lifetime of the
이하에서, 태양전지(100)의 에너지 변환효율을 향상시키고, 센싱모듈이 외부의 정보를 센싱하기 용이하게 하며, 외부의 이물질 유입을 막는 센싱장치(200)의 구조에 대해 상술하도록 한다.
Hereinafter, the structure of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치의 사시도, 도 3a는 도 2에 도시된 센싱장치의 A-A 선을 취한 단면도, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서모듈과 그 주변을 도시한 단면도, 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a perspective view of a sensing device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is a cross-sectional view taken along line AA of the sensing device shown in FIG. And FIG. 3C is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예의 센싱장치(200)는 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양전지(100), 태양전지(100)와 전기적으로 연결되고, 주변의 정보를 센싱하는 센서모듈(220) 및 적어도 태양전지(100)와 센서모듈(220)을 수용하는 케이스(270)를 포함한다.2 and 3, the
먼저, 도 3a를 참조하여 태양전지(100)의 구조를 상술한다.First, the structure of the
도 3a를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)는, (기판상에서 전기적 연결을 용이하게 하기 위해 후면접합형 태양전지를 사용한다. 하지만 여기에 한정되는 것은 아니다) 반도체 기판(10)과, 반도체 기판(10)의 일면(이하 "후면") 위에 형성되는 서로 다른 극성을 갖는 제1도전형 영역과 제2도전형(32, 34)과, 상기 서로 다른 도전형 영역(32, 34)에 각각 전기적으로 연결되는 제1전극과 제2전극(42, 44)을 갖는다. 이때, 도전형 영역(32, 34)과 전극(42, 44) 사이에 위치하여 전극(42, 44) 및 도전형 영역(32, 34)과 함께 금속-절연층-반도체(MIS) 구조를 형성하는 절연막(41)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3A, a
여기서, 반도체 기판(10)과 도전형 영역(32, 34) 사이에 얇은 산화막(20)이 위치할 수 있다. Here, a
전극(42, 44)은 제1 도전형 영역(32)에 전기적으로 연결되는 제1 전극(42)과 제2 도전형 영역(34)에 전기적으로 연결되는 제2 전극(44)을 구비한다. 그리고 태양 전지(100)는 반도체 기판(10)의 전면 위에 위치하는 전면 패시베이션막(24), 반사 방지막(26), 후면 패시베이션막(40) 등을 더 포함할 수 있다. The
소형의 센서모듈을 구성하기 위해서는 태양전지 역시 소형으로 제작되어야 하나 통상 태양전지를 정해진 사이즈의 반도체 기판을 사용하게 되므로 상기와 같이 제작된 태양전지 소자는 원하는 사이즈에 맞게 절단하고,출력을 높이기 위해 이를 직렬로 연결한 구조를 가지게 된다.In order to construct a small-sized sensor module, the solar cell must also be made compact. In general, the solar cell uses a semiconductor substrate of a predetermined size. Therefore, the solar cell device manufactured as described above is cut to a desired size, So that they have a structure in which they are connected in series.
본 실시예에서는 후면에 제1전극(42)과 제2전극(44)이 모두 형성된 태양전지를 사용하므로, 상기 원하는 사이즈로 절단된 복수개의 태양전지를 직렬로 연결하는 연결배선을 태양전지의 후면에 배치하고, (+) (-) 출력단을 인출하도록 구성할 수 있다. 이는 도 11 이하에서 상술한다.In this embodiment, since the solar cell in which the
비정질 실리콘이나 염료감응형 등의 박막형 태양전지모듈은 원하는 크기로 직렬구성을 미리 만들수 있어 별도의 직렬연결을 위한 배선이 필요 없을 수도 있다.Thin-film solar cell modules such as amorphous silicon or dye-sensitized solar cell modules can be pre-fabricated in a desired size, so wiring for a separate series connection may not be necessary.
물론, 다른 실시예에서는 각각의 태양전지가 회로부(210)에서 별도의 전원을 공급 받을 수도 있다. Of course, in other embodiments, each solar cell may be supplied with a separate power source from the
도 2 및 도 3a 를 참조하면, 케이스(270)는 센싱장치(200)의 외관을 형성한다. 케이스(270)는 태양전지(100), 센서모듈(220), 회로부(210), 통신모듈(260), 축전지(230), 보조 배터리(240) 등을 수용한다.Referring to FIGS. 2 and 3A, a
케이스(270)는 외부의 광이 태양전지(100)에 효율적으로 전달되고, 외부의 이물질 및 수분이 내부로 유입되는 것을 제한하는 구조 및 재질을 가질 수 있다.The
케이스(270) 일정한 강성을 가지는 금속 또는 수지재질일 수 있다. 예를 들면 케이스(270)는 폴리 카보네이트(PC), ABS 수지(acrylonitrile butadiene styrene copolymer) 및 폴리 아미드 수지(PA) 중 하나 또는 2 개의 혼합물일 수 있다.The
케이스(270)를 다양한 형상을 가질 수 있지만, 공간적인 배치를 고려하여서 육면체 형상이 바람직하다. 케이스(270)는 상부면(271), 상부면(271)과 마주보는 하부면(273), 상부면(271)과 하부면(273)을 연결하는 측면(272)들을 포함한다.The
케이스(270)에는 외부의 빛을 태양전지(100)에 제공하는 윈도우(279)와, 센서모듈(220)의 적어도 일부를 외부와 연통하는 센싱홀(276)이 형성된다.The
윈도우(279)는 외부의 빛을 통과시켜 태양전지(100)에 제공한다. 일예로, 윈도우(279)는 케이스(270)에 형성된 홀일 수 있다. 윈도우(279)가 케이스(270)에 형성된 홀인 경우, 외부의 광과 함께 이물질이 케이스(270)의 내로 유입되어 센싱장치(200)의 신뢰성을 저하한다. The
따라서, 실시예의 윈도우(279)는 빛을 투과하는 재질일 수 있다. 구체적으로, 원도우는 케이스(270)와 동일 재질로 투명하게 형성되거나, 케이스(270)와 별개로 제작되어 케이스(270)에 착탈 가능하게 형성될 수도 있다. 윈도우(279)는 케이스(270)의 상부면(271)에 형성된다.Accordingly, the
윈도우(279)의 면적 및 폭(Y1)은 태양전지(100)의 면적 및 폭(d1) 보다 크게 형성되어서, 외부에서 유입되는 광의 다양한 입사각에도 외부의 광이 태양전지(100)로 효과적으로 입사되게 한다. 특히, 윈도우(279)의 중심은 태양전지(100)의 중심(태양전지(100)가 복수 개인 경우 복수개의 태양전지(100)의 중심을 의미함)과 중첩되게 배치되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 윈도우(279)의 면적은 태양전지(100)의 전면의 면적 보다 크게 형성된다. 또한. 윈도우(279)의 면적 및 폭(Y1)은 태양전지(100)가 배치되는 공간의 면적 및 폭(Y2) 보다 크게 형성되어서,The area and the width Y1 of the
윈도우(279)는 태양전지(100)와 이격되어 배치된다. 윈도우(279)와 태양전지(100) 사이에는 에어갭(274)이 형성된다. 에어갭(274)은 윈도우(279)에 가해지는 충격이 태양전지(100)에 전달되는 것을 방지한다. 또한, 에어갭(274)은 윈도우(279)가 외부의 광을 집광하는 경우, 그 집광거리(h1)를 제공한다.The
윈도우(279)는 태양전지(100)와 나란하게 배치될 수 있다. 윈도우(279)와 태양전지(100)가 나란하지 못하게 배치되는 경우, 윈도우(279)를 통해 입사되는 광이 태양전지(100)의 전면으로 입사되지 못하기 때문이다. 윈도우(279)와 태양전지(100)가 나란하게 배치된다 함은 윈도우(279)와 태양전지(100)의 전면이 나란하게 배치되는 것을 의미한다. 여기서, 나란히게 배치된다 함은, 수학적 의미의 완전한 평행을 의미하는 것은 아니고, 오차를 포함하는 범위에서 평행한 것을 의미한다.The
윈도우(279)는 태양전지(100)에 제공되는 광의 양을 증가시키게 위해 다양한 렌즈구조를 가질 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.The
도 3b 및 도 3c를 참조하면, 센싱홀(276)은 센서모듈(220)의 적어도 일부를 외부와 연통한다. 센싱홀(276)은 센서모듈(220)을 외부의 공기 등과 접촉시켜서, 센서모듈(220)의 측정대상이 되는 물질이 센서모듈(220)에 공급될 수 있게 한다.3B and 3C, the
센싱홀(276)은 케이스(270)에 형성된 홀이다. 케이스(270)는 태양에서 생성되는 광이 윈도우(279)를 통해 원할하게 공급되도록 윈도우(279)가 형성되는 상부면이 태양을 향하도록 설치되는 것이 일반적이다. 따라서, 센싱홀(276)은 외부의 강우가 유입되지 않도록 윈도우(279)가 배치되는 케이스(270)의 면과 교차되는 케이스(270)의 일면에 배치된다. 구체적으로, 센싱홀(276)은 케이스(270)의 측면(272)들 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 다만, 센싱홀(276)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니다.The
센싱홀(276)을 통해 유입되는 이물질을 차단하기 위해 센서패킹(280)이 형성된다. 센서패킹(280)은 센싱홀(276)을 통해 케이스(270)의 내부로 유입되는 이물질을 차단하고, 센서모듈(220)의 일면은 센싱홀(276)과 연통되게 한다. A sensor packing 280 is formed to block foreign substances flowing through the
구체적으로, 센서패킹(280)은 센싱홀(276)의 테두리를 형성하는 케이스(270)의 일면과 센서모듈(220)과 접촉되고, 센싱홀(276)을 감싸게 배치된다. 센서패킹(280)은 센싱홀(276)의 테두리를 형성하는 케이스(270)의 측면(272)에서 센싱홀(276)을 감싸는 폐곡선을 정의한다.Specifically, the sensor packing 280 is in contact with one surface of the
센서패킹(280)은 접착력과, 탄성력을 가지는 재질이 선택되어서, 케이스(270)의 일면과 센서모듈(220) 사이를 밀폐한다. 센서패킹(280)은 고무재질로 이루어질 수 있다.The sensor packing 280 is selected to have an adhesive force and an elastic force so as to seal between one surface of the
센서모듈(220)은 케이스(270)의 내부에서 센싱홀(276)에 인접하게 배치된다. 예를 들면, 센서모듈(220)은 공기에 함유된 각각 상이한 특성을 감지하는 복수의 센서군을 포함한다. 각각의 용도에 맞는 센서들이 개별적인 칩형태로 구성될수도 있고, 일체형 센서 군으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 센서모듈(220)은 일 방향으로 공기가 유입되어 토출되는 공기 유동 공간이 구비된 센서 하우징(221)와, 센서 하우징(221)의 내부에 공기의 유동 방향으로 직렬 배치되고, 공기에 함유된 각각 상이한 특성을 감지하는 복수의 센서군을 포함할 수 있다.The
센서 하우징(221)의 일측에는 공기가 유입되기 위한 유입구(222)가 구비되고, 센서 하우징(221)의 타측에는 복수의 센서군에 의하여 측정된 공기가 토출되는 토출구(223)가 구비된다. The
복수의 센서군은 공기 중의 온도 및 습도를 감지하는 온습도 감지 센서(224)와, 공기 중의 미세먼지 농도를 감지하는 미세먼지 감지 센서(225)와, 공기 중의 이산화탄소량을 감지하는 이산화탄소 감지 센서(226)와, 공기 중의 질산화물(NOx), 황산화물(SOx) 및 휘발성유기화합물(VOC)를 감지하는 매연 감지 센서(227)를 포함할 수 있다.The plurality of sensor groups includes a temperature and
유입구(222)와 토출구(223)는 센싱홀(276)과 연통되게 배치된다. 구체적으로, 센서패킹(280)은 센서 하우징(221)의 일면과 케이스(270)의 측면 사이에서, 유입구(222), 토출구(223)구 및 센싱홀(276)을 감싸게 배치된다. 센서패킹(280)은 외부의 이물질이 케이스(270)의 내부로 유입되는 것을 제한하고, 외부의 공기가 센싱홀(276)을 통해 유입구로 공급되고, 유출구를 통해 유출되는 공기 유동 통로를 정의한다.The
케이스(270)에는 전원공급포트(250)와 대응되는 인터페이스 홀(275)이 형성될 수 있다. 인터페이스 홀(275)은 전원공급포트(250)에 연결되는 연결장치 통과하는 공간을 제공한다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치(200)에서 케이스(270)를 제거한 상태를 도시한 도면이다.4 is a view illustrating a state in which the
특히, 도 3a 및 도 4를 참조하면, 회로부(210)는 센싱장치(200)의 각 구성을 전기적으로 연결한다. 회로부(210)는 태양전지(100)에서 생성된 전기 에너지를 축전지(230) 또는 센서모듈(220)에 공급하고, 센서모듈(220)의 센싱정보를 통신모듈(260)에 전달한다. 구체적으로, 회로부(210)는 태양전지(100), 센서모듈(220), 축전지(230), 보조배터리(240) 및 전원공급포트(250)와 전기적으로 연결된다. 동시에 회로부(210)는 태양전지(100), 센서모듈(220), 축전지(230), 보조배터리(240) 및 전원공급포트(250)가 고정되어 위치되는 공간을 제공한다.3A and FIG. 4, the
회로부(210)는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board), 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
센싱장치(200)의 케이스(270)는 공간활용을 극대화하기 위해 육면체 구조를 가지게 된다. 따라서, 회로부(210)는 케이스(270)의 내부의 공간을 활용하게 배치될 수 있다. 일 예로, 회로부(210)는 다층 구조를 가질 수 있다.The
구체적으로, 회로부(210)는 태양전지(100)가 배치되는 제1기판(211)과, 제1기판(211)과 이격되고, 센서모듈(220)이 배치되는 제2기판(213)과, 제1기판(211) 및 제2기판(213)을 전기적으로 연결하는 연결부(215)를 포함할 수 있다.Specifically, the
제1기판(211)에는 태양전지(100)와 전원공급포트(250)가 배치될 수 있다. The
제1기판(211) 태양전지(100)가 복수 개로 구성되었을 경우 이를 직렬로 연결하기 위한 배선(미도시)과, 태양전지(100)로부터 발생한 전력을 센서모듈(220)이나 축전지(230)로 전송하기 위한 배선 등을 갖도록 설계된다. 상기 배선상에 태양전지(100)를 본딩하여 고정시키게 된다.
The
제1기판(211)은 케이스(270) 내에서 제2기판(213) 보다 상부에 배치되고, 윈도우(279)에서 하방으로 이격되어 배치된다. 제1기판(211)은 윈도우(279)와 나란하게 배치될 수 있다. 따라서, 상술한 제1기판(211) 상에 배치되는 태양전지(100)의 전면이 윈도우(279)와 나란하게 배치되는 것이 용이하다. 제1기판(211)은 윈도우(279)와 태양전지(100)가 마주하도록 제2기판(213) 보다 상부에 배치되어서 제2기판(213)과 2단 구조를 가질 수 있다.The
제1기판(211)은 강성을 가지는 PCB로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 케이스(270) 내부에 제1기판(211)을 배치하게 되는 경우, 윈도우(279)를 통해 광을 태양전지(100)의 전면 상에 집광하기 위해 태양전지(100)의 윈도우(279)와의 상대적인 위치가 고정되기 용이하기 때문이다.The
제2기판(213)은 제1기판(211)과 이격되어 배치된다. 제2기판(213)은 케이스(270)의 하부면에 지지된다. 제2기판(213)에는 센서모듈(220), 보조 배터리, 축전지(230) 및 통신모듈(260) 중 적어도 하나가 배치된다. 태양전지(100)와 다른 구성들이 서로 이격된 제1기판(211)과 제2기판(213)에 배치되어서 각 구성에서 발생되는 열을 분산시킬 수 있는 이점이 존재한다. 따라서, 센싱장치(200)의 신뢰성이 향상되는 이점이 존재한다. 회로부(210)가 다층구조를 가지면, 태양전지(100)가 배치되는 기판의 면적이 확장되어서 센싱모듈에 공급되는 전기 에너지의 양을 향상시킬 수 있다. 제2기판(213) 상에서는 센서모듈(220)를 구동하기 위한 전력을 공급하고, 센싱된 값을 전달하는 회로배선들이 설계된다. The
연결부(215)는 제1기판(211) 및 제2기판(213)의 회로배선들을 전기적으로 연결한다. 연결부(215)를 강성을 가지는 PCB일 수도 있다. 그러나, 제1기판(211)과 제2기판(213)의 배치의 자유도를 제공하고, 윈도우(279)와 태양전지(100)의 크기 등을 고려하여 윈도우(279)와 태양전지(100)의 이격거리의 자유도를 제공하기 위해, 연결부(215)는 플렉서블 재질의 회로기판으로 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 연결부(215)는 제1기판(211)과 제2기판(213)은 서로 마주 보게 배치되게 하면서, 제1기판(211)과 제2기판(213) 사이의 거리에 자유도를 제공된다. 연결부(215)가 플렉서블한 재질인 경우, 케이스(270)의 크기가 다양하더라도 제1기판(211)과 제2기판(213)의 배치가 용이하게 된다.The
연결부(215)가 플렉서블한 재질을 가지는 경우, 케이스(270) 내부에서 회로부(210)의 위치를 고정하기 위한 수단이 사용된다. 이하, 회로부(210)의 위치를 고정하는 수단에 대해 상술한다.If the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치(200)에서 케이스(270)를 제거한 상태를 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서(291)와 그 주변의 단면도이다.4 is a view illustrating a state in which a
도 3a, 도 4 및 도 5를 참조하면, 실시예는 제1기판(211)과 제2기판(213)을 이격하여 지지하는 스페이서(291)를 더 포함한다. 스페이서(291)는 제1기판(211)과 제2기판(213)의 이격거리를 유지한다. 스페이서(291)의 일단은 제1기판(211)에 연결되고 타단은 제2기판(213)에 연결된다.Referring to FIGS. 3A, 4 and 5, the embodiment further includes a
스페이서(291)는 제1기판(211)과 제2기판(213)에 탈부착될 수 있다. 스페이서(291)가 탈부착되면, 케이스(270)의 크기에 대응하여 스페이서(291)의 길이를 다양하게 선택할 수 있다. 스페이서(291)는 복수개가 제1기판(211)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 구체적으로, 스페이서(291)는 제1기판(211)과 제2기판(213)에 형성된 결합홈(211a)(213a)에 삽입되는 구조를 가질 수 있다. 이때, 스페이서(291)의 양단은 스페이서(291) 보다 축소된 폭을 가지는 결합돌기(291a)가 형성될 수 있다. 스페이서(291)의 결합돌기(291a)에는 결합홈(211a)(213a)과 나사 결합되는 나사산이 형성될 수도 있다.The
또한, 실시예는 제1기판(211)과 윈도우(279) 사이의 거리를 유지하는 서포터(293)를 더 포함한다. 서포터(293)의 길이에 의해 윈도우(279)와 태양전지(100)의 전면 사이에 거리가 결정된다. 윈도우(279)에 형성된 렌즈의 곡률 반경 등과, 태양전지(100)의 크기들을 고려하여서 서포터(293)는 다양한 길이가 선택될 수 있다. 서포터(293)는 제1기판(211)과 케이스(270)에 나사 결합되거나 본딩될 수 있다. 서포터(293)는 윈도우(279)에서 태양전지(100)로 입사되는 광을 방해하지 않기 위해서, 윈도우(279)의 주변의 케이스(270)에 결합된다. 구체적으로, 서포터(293)의 일단은 케이스(270)의 상부면에 연결되고 타단은 제1기판(211)에 연결된다.In addition, the embodiment further includes a
다른 실시예로는 별도의 스페이서 없이 케이스(270) 내부에 제1기판(211)과 제2기판(213)이 서로 간격을 가지고 끼워 고정될 수 있는 구조물이 형성될 수도 있다,
In another embodiment, a structure may be formed in which the
이하, 윈도우(279)가 광의 집광효율을 향상시키기 위해 집광렌즈(2791)(2793)를 가지는 것을 상술한다.Hereinafter, it is described that the
도 6a은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱장치의 평면도, 도 6b는 도 6a에 도시된 센싱장치의 B-B 선을 취한 단면도이다.FIG. 6A is a plan view of a sensing device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line B-B of the sensing device shown in FIG. 6A.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 실시예의 센싱장치(200A)는 도 3a의 실시예와 비교하면, 집광렌즈(2791)(2793)를 더 포함하는 차이점이 존재한다.Referring to Figs. 6A and 6B, there is a difference that the
집광렌즈(2791)(2793)는 외부에서 제공되는 광을 태양전지(100)의 전면에 집광한다. 구체적으로, 집광렌즈(2791)(2793)는 윈도우(279A)를 통해 입사되는 광을 집광한다. 집광렌즈(2791)(2793)는 윈도우(279A)와 별개로 형성될 수도 있지만, 제조비용과 제조 편의성을 고려하여 원도우와 일체로 형성되는 바람직하다. 즉, 윈도우(279A)는 집광렌즈(2791)(2793)를 포함할 수 있다. 집광렌즈(2791)(2793)는 광을 투과하는 다양한 재질로 이루어진다.The
집광렌즈(2791)(2793)는 입사되는 광을 광축(Ax) 상의 일 공간으로 집광한다. 집광렌즈(2791)(2793)는 집광렌즈(2791)(2793)의 형상과 집광렌즈(2791)(2793)와 외부 사이의 굴절률 차이로 입사되는 광을 굴절시킨다. 집광렌즈(2791)(2793)의 굴절율은 1 보다 크고, 바람직하게는 1.5 내지 1.6일 수 있다. 가장 바람직하게는 집광렌즈(2791)(2793)는 윈도우(279A)와 동일한 재질로 이루어진다. 여기서, 집광렌즈(2791)(2793)의 광축(Ax)은 집광렌즈(2791)(2793)의 초점과, 집광렌즈(2791)(2793)의 중심을 연결한 가상의 선이다. The
예를 들면, 집광렌즈(2791)(2793)는 구면렌즈, 비구면 렌즈 및 프레넬 렌즈 중 어느 하나를 포함한다. 바람직하게는, 집광렌즈(2791)(2793)는 비구면 렌즈로 구현될 수 있다. For example, the
집광렌즈(2791)(2793)는 광축(Ax)의 일 방향으로 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 집광렌즈(2791)(2793)의 상부면은 집광렌즈(2791)(2793)의 광축(Ax)을 정점으로 하는 곡선을 가진다. 상세하게는, 집광렌즈(2791)(2793)의 상부면은 집광렌즈(2791)(2793)의 광축(Ax) 상에 초점을 가지고, 복수 개의 곡률반경을 가지는 곡선을 이룰 수 있다. 더욱 구체적으로, 집광렌즈(2791)(2793)의 상부면은 상부방향으로 볼록한 형상을 가지고, 하부면은 하부방향으로 볼록하거나 평평한 형상을 가질 수 있다. 이러한, 집광렌즈(2791)(2793)는 집광렌즈(2791)(2793)의 광축(Ax)과 평행하게 입사되는 광을 굴절시켜서 광축(Ax) 상의 임의의 위치로 집중하게 된다. 도 6b에서는 집광렌즈(2791)(2793)의 상부면은 집광렌즈(2791)(2793)의 광축(Ax)을 정점으로 하고, 상부방향으로 돌출된 볼록한 형상이고, 집광렌즈(2791)(2793)의 하부면은 평평하게 형성되는 것을 도시하고 있다.The
집광렌즈(2791)(2793)는 윈도우(279A)의 일부 영역을 형성하고, 태양전지(100)의 개수에 대응되는 개수를 가진다. 집광렌즈(2791)(2793)가 외부에서 입사되는 광을 태양전지(100)의 전면에 효율적으로 집광하기 위해, 집광렌즈(2791)(2793)와 태양전지(100)는 적어도 일부 영역이 중첩되게 배치될 수 있다. 바람직하게는 집광렌즈(2791)(2793)의 광축과 태양전지(100)의 중심은 일치될 수 있다. 여기서, 태양전지(100)의 중심은 광이 입사되는 태양전지(100) 전면의 중심을 의미한다. The
집광렌즈(2791)(2793)의 집광 효율을 향상시키기 위해서, 집광렌즈(2791)(2793)의 면적은 태양전지(100)의 전면 면적 보다 큰 것이 바람직하다. 여기서, 집광렌즈(2791)(2793)의 면적은 집광렌즈(2791)(2793)의 광축(Ax)과 수직한 면을 따라 집광렌즈(2791)(2793)를 절단한 단면적을 의미한다. 더욱 바람직하게는, 집광 효율을 더욱 향상시키기 위해서, 집광렌즈(2791)(2793)의 단면 형상과 태양전지(100)의 전면의 형상은 유사하게 형성될 수 있다. 집광렌즈(2791)(2793)의 단면은 집광렌즈(2791)(2793)의 광축(Ax)과 수직하고, 집광렌즈(2791)(2793)의 중심을 관통하는 절단면을 의미한다. 물론, 집광렌즈(2791)(2793)의 폭(d2)은 태양전지(100)의 폭(d1) 보다 큰 것이 바람직하다.It is preferable that the area of the
태양전지(100)는 집광렌즈(2791)(2793)의 초점에 인접하여 위치될 수 있다. 구체적으로, 태양전지(100)의 전면은 집광렌즈(2791)(2793)의 상부면의 초점에 인접하여 위치될 수 있다. 태양전지(100)가 집광렌즈(2791)(2793)의 초점에 인접하여 위치되면, 집광렌즈(2791)(2793)에서 집광되지 않고, 광이 태양전지(100)로 입사되는 것을 방지할 수 있다.
The
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센싱장치의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a sensing device according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참고하면, 또 다른 실시예에 따른 센싱장치(200B)는 도 6의 실시예와 비교하면 집광렌즈(2791B)(2793B)의 형상에 차이점이 존재한다.Referring to FIG. 7, the
실시예의 집광렌즈(2791B)(2793B)는 프레넬 렌즈 형상을 가져서, 집광렌즈(2791B)(2793B)의 두께를 줄이고, 태양전지(100)와 집광렌즈(2791B)(2793B)의 사이가 가깝더라도 충분한 집광효율을 제공한다. 따라서, 집광렌즈(2791B)(2793B)가 프레넬 렌즈 형상을 가지면, 센싱장치(200B)의 크기를 줄이는 이점이 존재한다.The
구체적으로, 집광렌즈(2791B)(2793B)는 광축(Ax)에 배치는 중심영역(2795)과, 중심영역(2795) 주변으로 중심영역(2795)을 감싸게 고리형상으로 배치되는 다수의 주변영역(2796)(2797)을 포함한다. 중심영역(2795)과 주변영역(2796)(2797)은 집광렌즈(2791B)(2793B)는 광축(Ax) 상에 초점을 가지고, 초점을 중심으로 일정한 곡률반경을 가지는 곡선형상이 된다. 중심영역(2795)의 곡률반경은 주변영역(2796)(2797) 보다 크고, 주변영역(2796)(2797)들의 곡률반경은 중심영역(2795)에서 멀어질수록 작아진다. 따라서, 집광렌즈(2791B)(2793B)의 두께를 줄이면서, 집광효율을 향상시킬 수 있다. 전체적으로, 집광렌즈(2791B)(2793B)는 여러 개의 원환상(圓環狀)의 띠 구조를 가진다. 집광렌즈(2791B)(2793B)의 중심영역(2795)과 주변영역(2796)(2797)들을 프레넬 렌즈로 통칭할 수도 있다.More concretely, the
또한, 집광렌즈(2791B)(2793B)는 중심영역(2795)과, 주변영역(2796)(2797)(프레넬 렌즈)을 커버하는 커버렌즈(2798)를 더 포함할 수 있다. 커버렌즈(2798)는 상부방향으로 볼록한 형상이다. 외부에서 입사되는 광은 1차적으로 커버렌즈(2798)에서 집광되고, 2차적으로 프레넬 렌즈에서 집광되어서, 태양전지(100)에 입사되는 광의 양을 향상시킬 수 있다.
The
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센싱장치의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a sensing device according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 센싱장치(200C)는 도 6의 실시예와 비교하면 집광렌즈(2791C)(2793C)의 형상에 차이점이 존재한다.Referring to FIG. 8, the sensing device 200C is different from the embodiment of FIG. 6 in the shape of the condenser lenses 2791C and 2793C.
실시예의 집광렌즈(2791C)(2793C)는 상부와 하부로 볼록한 형상을 가진다. 따라서, 집광렌즈(2791C)(2793C)로 입사되는 광의 집적도가 증가된다. 집광렌즈(2791C)(2793C)의 하부면의 형상은 상술한 집광렌즈(2791C)(2793C)의 상부면의 형상과 동일하다.
The converging lenses 2791C and 2793C of the embodiment have a convex shape in the upper part and the lower part. Therefore, the degree of integration of the light incident on the condenser lenses 2791C and 2793C is increased. The shape of the lower surface of the condenser lenses 2791C and 2793C is the same as the shape of the upper surface of the condenser lenses 2791C and 2793C.
태양전지(100)에 있어서, 입사 태양광 스펙트럼과 태양전지(100)의 흡수 스펙트럼이 불 일치한다. 태양광은 적외선에서 자외선까지 넓은 파장 범위를 가지고 있는 반면, 태양전지(100)는 일반적으로 가시광의 일부분만을 흡수하고 광전변환 한다. 따라서 태양광 중 자외선에 해당하는 빛은 태양전지(100)에 흡수되지 않고 투과하여 손실되고, 적외선에 해당하는 빛은 열로 손실된다. In the
따라서, 실시예는 이러한 스펙트럼 불일치에 의한 손실을 줄이기 위해, 광을 파장을 변환하는 파장변환 유닛을 더 포함한다.Therefore, the embodiment further includes a wavelength conversion unit for converting the wavelength of light to reduce the loss due to such spectrum mismatch.
파장변환 유닛은 태양광을 태양전지(100)의 흡수 영역으로 파장으로 변환한다. 구체적으로, 파장변환 유닛은 외부에서 윈도우(279)로 공급되는 광의 파장을 태양전지(100)의 흡수 영역인 가시광선의 파장대로 변환한다.The wavelength conversion unit converts the sunlight into the absorption region of the
파장변환 유닛은 가시광 영역 이외의 파장(자외선, 적외선 영역의 파장)을 가시광 영역의 파장으로 변환하는 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 형광체는 magenta 형광체, Cyan형광체, YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 물질일 수 있다.The wavelength conversion unit may include a phosphor that converts wavelengths (wavelengths of ultraviolet rays and infrared rays) other than the visible light region into wavelengths of the visible light region. For example, the phosphor may be a known phosphor such as a magenta phosphor, a cyan phosphor, a YAG system, a TAG system, a sulfide system, a silicate system, an aluminate system, a nitride system, a carbide system, a nitridosilicate system, a borate system system, a fluoride system system, Lt; / RTI >
파장변환 유닛은 외부에서 제공되는 태양광을 태양전지(100)에 제공하는 다양한 위치에 배치될 수 있다. 이하에서는 파장변환 유닛의 일 배치에 대해 상술한다.
The wavelength conversion unit may be disposed at various positions that provide solar light provided from the outside to the
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센싱장치의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of a sensing device according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 센싱장치(200D)는 도 6b의 실시예와 비교하면, 파장변환 유닛을 더 포함한다.Referring to FIG. 9, the sensing apparatus 200D according to another embodiment further includes a wavelength conversion unit as compared with the embodiment of FIG. 6B.
파장변환 유닛의 배치에 제한이 없지만, 효율적으로 광을 변환하기 위해 윈도우(279)에 배치되는 것이 바람직하다.There is no limitation on the arrangement of the wavelength conversion unit, but it is preferable to be disposed in the
실시예의 파장변환 유닛은 윈도우(279)의 일면에 배치되는 파장변환층(310)일 수 있다. 구체적으로, 파장변환층(310)은 윈도우(279)의 상면 또는/및 하면에 배치될 수 있다. 파장변환층(310)은 윈도우(279)에 코팅되거나 본딩제에 의해 본딩될 수 있다.
The wavelength conversion unit of the embodiment may be a
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센싱장치(200)의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a
도 10을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 센싱장치(200)는 도 6b의 실시예와 비교하면, 파장변환 유닛을 더 포함한다.Referring to FIG. 10, the
실시예의 파장변환유닛은 윈도우(279)에 위치되는 파장변환입자(320)일 수 있다. 파장변환입자(320)는 윈도우(279)의 내부에 균일하게 분산되어 배치될 수 있다.The wavelength conversion unit of the embodiment may be the
파장변환유닛이 윈도우(279)와 일체로 형성되거나, 윈도우(279)에 코팅되는 경우, 입사되는 태양광의 대부분을 태양전지(100)의 흡수영역 파장으로 변환할 수 있는 이점이 존재한다.
If the wavelength converting unit is integrally formed with the
소형의 센서모듈을 구성하기 위해서는 태양전지 역시 소형으로 제작되어야 하나 통상 태양전지를 정해진 사이즈의 반도체 기판을 사용하게 되므로 상기와 같이 제작된 태양전지 소자는 원하는 사이즈에 맞게 절단하고,출력을 높이기 위해 이를 직렬로 연결한 구조를 가지게 되고, 직렬로 연결된 태양전지의 2개의 (+)(-)의 출력단을 회로부의 배선전극과 연결하여 소형의 센서모듈율 쉽게 제작할 수 있다.In order to construct a small-sized sensor module, the solar cell must also be made compact. In general, the solar cell uses a semiconductor substrate of a predetermined size. Therefore, the solar cell device manufactured as described above is cut to a desired size, And the two (+) (-) output terminals of the solar cell connected in series are connected to the wiring electrodes of the circuit part, so that a small sensor module rate can be easily manufactured.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지가 회로부에 실장된 도시한 단면도이다.11 is a cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention mounted on a circuit part.
도 11을 참고하면, 본 실시예의 태양전지들은 후면에 제1전극(42)과 제2전극(44)이 형성되고, 제1 태양전지(100a)의 제2전극(44)과 제2 태양전지(100b)의 제1전극(42)을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(313)를 포함한다. 인터커넥터(313)는 태양전지에 결합되거나, 미리 회로부(210)에 형성될 수도 있다.11, the solar cells of this embodiment have a
제1 태양전지(100a)에는 제1 출력단(191a)이 형성되고, 제2 태양전지(100b)에는 제2 출력단(191b)이 형성된다. 제1 출력단(191a)은 제1 태양전지(100a)의 제1전극(42)들과 전기적으로 연결되고, 제2 출력단(191b)은 제2 태양전지(100b)의 제2전극(44)들과 전기적으로 연결된다.A
제1 출력단(191a)은 회로부(210)에 형성된 제1 배선전극(311)에 연결되고, 제2 출력단(191b)은 회로부(210)에 형성된 제2 배선전극(312)에 연결된다. 따라서, 복수의 태양전지들이 직렬로 연결된 상태에서 회로부(210)에 손쉽게 연결되게 된다.
The
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지가 회로부에 실장된 도시한 단면도이다.12 is a cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention mounted on a circuit unit.
도 12을 참고하면, 본 실시예의 태양전지들은 후면에 제1전극(42)이 형성되고, 전면에 제2전극(44)이 형성된다. 이웃한 태양전지들을 직렬로 연결하기 위해 인터커넥터(313A)가 구비된다.Referring to FIG. 12, the solar cells of this embodiment have a
인터커넥터(313A)는 제1 태양전지(100a)의 전면에 형성된 제2전극(44)들과 제2 태양전지(100b)의 후면에 형성된 제1전극(42)들을 연결한다.The
제1 태양전지(100a)에는 제1 출력단(191a)이 형성되고, 제2 태양전지(100b)에는 제2 출력단(191b)이 형성된다. 제1 출력단(191a)은 제1 태양전지(100a)의 후면에 형성된 제1전극(42)들과 전기적으로 연결되고, 제2 출력단(191b)은 제2 태양전지(100b)의 전면에 형성된 제2전극(44)들과 전기적으로 연결된다.A
제1 출력단(191a)은 회로부(210)에 형성된 제1 배선전극(311)에 연결되고, 제2 출력단(191b)은 회로부(210)에 형성된 제2 배선전극(312)에 연결된다. 따라서, 복수의 태양전지들이 직렬로 연결된 상태에서 회로부(210)에 손쉽게 연결되게 된다. 이때, 제2 출력단(191b)은 제2 태양전지(100b)의 전면에 배치되므로, 제2 출력단(191b)은 제2 배선전극(312)과 전도성 와이어(315)로 연결될 수 있다.
The
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
Claims (20)
상기 태양전지와 전기적으로 연결되고, 주변의 정보를 센싱하는 센서모듈;
상기 태양전지와 상기 센서모듈을 수용하는 케이스; 및
상기 태양전지와 상기 센서모듈이 배치되고, 상기 태양전지 및 상기 센서모듈과 전기적으로 연결된 회로부를 포함하고,
상기 케이스는,
외부의 빛을 상기 태양전지에 제공하는 윈도우와,
상기 센서모듈의 적어도 일부를 외부와 연통하는 센싱홀을 포함하고,
상기 회로부는,
상기 태양전지가 배치되는 제1기판과,
상기 제1기판과 이격되고, 상기 센서모듈이 배치되는 제2기판과,
상기 제1기판 및 상기 제2기판을 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하며,
상기 제1기판은 상기 윈도우와 상기 태양전지가 마주하도록 상기 케이스의 내부에서 상대적으로 상기 제2기판 보다 상부에 위치하여 상기 제2기판과 2단 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 센싱장치.Solar cells that convert light energy into electrical energy;
A sensor module that is electrically connected to the solar cell and senses information of the surroundings;
A case housing the solar cell and the sensor module; And
And a circuit portion in which the solar cell and the sensor module are disposed and electrically connected to the solar cell and the sensor module,
In this case,
A window for providing external light to the solar cell,
And a sensing hole communicating at least a part of the sensor module with the outside,
The circuit unit includes:
A first substrate on which the solar cell is disposed,
A second substrate spaced apart from the first substrate on which the sensor module is disposed,
And a connection portion electrically connecting the first substrate and the second substrate,
Wherein the first substrate is positioned above the second substrate relatively inside the case so that the window and the solar cell face each other to form a two-stage structure with the second substrate.
상기 윈도우는 광을 투과하는 투명재질인 센싱장치.The method according to claim 1,
Wherein the window is a transparent material that transmits light.
상기 윈도우는 외부에서 제공되는 광을 상기 태양전지의 전면에 집광하는 집광렌즈를 포함하는 센싱장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the window includes a condensing lens for condensing light provided from the outside onto the front surface of the solar cell.
상기 집광렌즈의 광축과 상기 태양전지의 중심은 일치되는 센싱장치.The method of claim 3,
And the optical axis of the condensing lens and the center of the solar cell coincide with each other.
상기 집광렌즈는 구면렌즈, 비구면 렌즈 및 프레넬 렌즈 중 하나를 포함하는 센싱장치.The method of claim 3,
Wherein the focusing lens includes one of a spherical lens, an aspherical lens, and a Fresnel lens.
상기 태양전지는 상기 집광렌즈의 초점에 인접하여 위치되는 센싱장치.The method of claim 3,
Wherein the solar cell is positioned adjacent to a focal point of the condensing lens.
상기 윈도우의 면적은 상기 태양전지의 전면의 면적 보다 크게 형성되는 센싱장치.The method according to claim 1,
Wherein an area of the window is larger than an area of a front surface of the solar cell.
외부에서 윈도우로 공급되는 광의 파장을 상기 태양전지의 흡수 영역의 파장으로 변환하는 파장변환 유닛을 더 포함하는 센싱장치.The method according to claim 1,
Further comprising a wavelength conversion unit for converting the wavelength of light supplied from the outside to the window into the wavelength of the absorption region of the solar cell.
상기 파장변환 유닛은 상기 윈도우의 상면 또는 하면에 코팅되는 파장변환층인 센싱장치.9. The method of claim 8,
Wherein the wavelength conversion unit is a wavelength conversion layer coated on an upper surface or a lower surface of the window.
상기 파장변환 유닛은 상기 윈도우의 내부에 분산되어 배치되는 파장변환입자인 센싱장치.9. The method of claim 8,
Wherein the wavelength conversion unit is a wavelength conversion particle dispersed and disposed inside the window.
상기 센싱홀을 통해 유입되는 이물질을 차단하는 센서패킹을 더 포함하는 센싱장치.The method according to claim 1,
And a sensor packing for blocking foreign substances flowing through the sensing hole.
상기 센서패킹은,
상기 센싱홀의 테두리를 형성하는 케이스의 일면과 상기 센서모듈과 접촉되고, 상기 센싱홀을 감싸게 배치되는 센싱장치.12. The method of claim 11,
In the sensor packing,
Wherein a sensing surface of the sensor is formed on a surface of the case,
상기 센서모듈에서 출력된 센싱신호를 송신하는 통신모듈을 더 포함하는 센싱장치.The method according to claim 1,
And a communication module for transmitting the sensing signal output from the sensor module.
상기 태양전지에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 축전지를 더 포함하는 센싱장치.The method according to claim 1,
And a storage battery for storing electric energy generated in the solar cell.
상기 센서모듈에서 출력된 센싱신호를 송신하는 통신모듈과,
상기 태양전지에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 축전지를 더 포함하고,
상기 통신모듈 및 상기 축전지는 제2기판에 배치되는 센싱장치.The method according to claim 1,
A communication module for transmitting a sensing signal output from the sensor module,
Further comprising a storage battery for storing electric energy generated in the solar cell,
Wherein the communication module and the battery are disposed on a second substrate.
상기 연결부는 플렉서블 재질의 회로기판을 포함하는 센싱장치.The method according to claim 1,
Wherein the connecting portion comprises a circuit board of a flexible material.
상기 제1기판과 제2기판을 이격하여 지지하는 스페이서를 더 포함하는 센싱장치.
The method according to claim 1,
Further comprising spacers for holding the first substrate and the second substrate apart from each other.
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