KR102555171B1 - 적어도 하나의 전력 소스로부터 전력을 하베스팅하는 전자 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents
적어도 하나의 전력 소스로부터 전력을 하베스팅하는 전자 장치 및 그 동작 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102555171B1 KR102555171B1 KR1020180039071A KR20180039071A KR102555171B1 KR 102555171 B1 KR102555171 B1 KR 102555171B1 KR 1020180039071 A KR1020180039071 A KR 1020180039071A KR 20180039071 A KR20180039071 A KR 20180039071A KR 102555171 B1 KR102555171 B1 KR 102555171B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrical energy
- electronic device
- solar cell
- polymer
- switch
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 title description 34
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 70
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 61
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 19
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000005676 thermoelectric effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 229920001166 Poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) Polymers 0.000 description 1
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 1
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009149 molecular binding Effects 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time pieces
- G04C10/02—Arrangements of electric power supplies in time pieces the power supply being a radioactive or photovoltaic source
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
- G06F1/163—Wearable computers, e.g. on a belt
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/001—Energy harvesting or scavenging
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/181—Circuits; Control arrangements or methods
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/40—Mobile PV generator systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2457/00—Electrical equipment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/857—Macromolecular compositions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 강유전체 및, 상기 강유전체 내부에 위치하는 복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하는 폴리머, 상기 폴리머를 투과하는 빛을 수신하여 전기적인 에너지로 변환하는 적어도 하나의 태양 전지, 및 상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지를 이용하여 충전되는 배터리를 포함할 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.
Description
다양한 실시예는 적어도 하나의 전력 소스로부터 전력을 하베스팅하는 전자 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
모바일 전자 장치 또는 웨어러블 전자 장치는 다양한 어플리케이션 프로그램을 실행할 수 있으며, 사용자의 편의를 위한 다양한 기능을 제공할 수 있다. 모바일 전자 장치 또는 웨어러블 전자 장치는, 다양한 기능을 제공하기 위한 다양한 하드웨어를 포함할 수 있다. 다양한 하드웨어를 구동하거나, 또는 높은 연산량을 요구하는 어플리케이션을 실행함에 따라서, 모바일 전자 장치 또는 웨어러블 전자 장치가 소모하는 전력의 크기가 급증할 수 있다.
모바일 전자 장치 또는 웨어러블 전자 장치는, 휴대 또는 착용의 편의를 위하여 소형으로 제작되므로, 비교적 작은 용량의 배터리를 포함한다. 상술한 바와 같이, 소모하는 전력의 크기가 급증하는 경우에, 내장 배터리가 빠른 속도로 방전되는 문제가 발생할 수 있다. 상술한 문제를 해결하기 위하여 다양한 방식의 전력 하베스팅 장치가 전자 장치에 포함될 수 있으나, 하베스팅 효율이 상대적으로 낮은 문제점 또한 발생한다. 특히, 전자 장치가 태양 전지를 포함하는 경우에 집광 면적이 상대적으로 낮은 문제점 또한 발생한다.
다양한 실시예는 상술한 문제점 또는 다른 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 지정된 조건을 만족하는 전력 소스에 대한 하베스팅을 허용하는 전자 장치 및 그 동작 방법이 제공될 수 있다. 아울러, 집광 면적의 증가를 위하여, 전자 장치뿐만 아니라 주변 액세서리로부터 집광된 빛을 광정변환하여 전력을 하베스팅하는 전자 장치 및 그 동작 방법이 제공될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 강유전체 및, 상기 강유전체 내부에 위치하는 복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하는 폴리머, 상기 폴리머를 투과하는 빛을 수신하여 전기적인 에너지로 변환하는 적어도 하나의 태양 전지, 및 상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지를 이용하여 충전되는 배터리를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 시계형 전자 장치는, 하우징, 상기 하우징에 형성된 개구를 통하여 적어도 일부가 외부로 노출되는 디스플레이, 상기 하우징에 연결되며, 사용자의 손목에 착용가능한 형태를 가지는 폴리머, 상기 폴리머를 투과하는 빛을 수신하여 전기적인 에너지로 변환하는 적어도 하나의 태양 전지, 및 상기 하우징의 내부에 배치되며, 상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지를 이용하여 충전되는 배터리를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 각각이 복수 개의 전기적인 에너지 각각을 생성하는 복수 개의 에너지 변환 모듈, 상기 복수 개의 에너지 변환 모듈 각각이 생성하는 상기 복수 개의 전기적인 에너지 각각의 크기를 센싱하기 위한 적어도 하나의 센서, 상기 복수 개의 에너지 변환 모듈로부터의 상기 복수 개의 전기적인 에너지의 전압을 컨버팅하기 위한 적어도 하나의 컨버터, 각각이, 상기 복수 개의 에너지 변환 모듈 각각을 상기 적어도 하나의 컨버터 각각에 선택적으로 연결하는 복수 개의 스위치, 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 복수 개의 전기적인 에너지 각각의 크기를 수신하고, 상기 복수 개의 전기적인 에너지 각각의 크기가, 상기 복수 개의 에너지 변환 모듈 각각에 대하여 설정된 복수 개의 지정된 조건들 각각을 만족하는지 여부를 확인하고, 상기 확인 결과에 기반하여, 상기 복수 개의 스위치 각각의 온/오프 상태를 제어하도록 설정할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 지정된 조건을 만족하는 전력 소스에 대한 하베스팅을 허용하는 전자 장치 및 그 동작 방법이 제공될 수 있다. 아울러, 집광 면적의 증가를 위하여, 전자 장치뿐만 아니라 주변 액세서리로부터 집광된 빛을 광정변환하여 전력을 하베스팅하는 전자 장치 및 그 동작 방법이 제공될 수 있다.
도 1a는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 1b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2a 및 2b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 악세서리를 도시한다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 도시한다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 도시한다.
도 5a 및 5b는 다양한 실시예에 따른 폴리머 내에서의 빛의 전달 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 다양한 실시예에 따른 폴리머 및 태양 전지를 도시한다.
도 5d는 폴리머 내의 분자 정렬을 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 퀀텀 닷을 포함하는 폴리머의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 적층 구조의 폴리머를 도시한다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 10은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 1b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2a 및 2b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 악세서리를 도시한다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 도시한다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 도시한다.
도 5a 및 5b는 다양한 실시예에 따른 폴리머 내에서의 빛의 전달 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 다양한 실시예에 따른 폴리머 및 태양 전지를 도시한다.
도 5d는 폴리머 내의 분자 정렬을 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 퀀텀 닷을 포함하는 폴리머의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 적층 구조의 폴리머를 도시한다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 10은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
도 1a는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 하베스팅 모듈(harvesting module)(110), 프로세서 (120), 메모리 (130), 센서(140), 스위칭 회로(150), 정류/변환 장치(160), 저장 회로(170), 및 배터리(180)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 하베스팅 모듈(110)은, 주변의 에너지를 전기적인 에너지로 변환할 수 있는 적어도 하나의 에너지 변환 모듈을 포함할 수 있다. 하베스팅 모듈(110)은, 마찰전기 발전기(tribo-electric generator)를 포함할 수 있다. 마찰전기 발전기는, 예를 들어 상대적인 마찰 분극을 가지는 두 물질과, 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 두 물질이 접촉한 경우 및 멀어진 경우에 발생하는 정전기에 의한 대전 차이로 전기적인 에너지가 발생될 수 있다. 전기적인 에너지는, 전극을 통하여 외부 소자로 전달될 수 있다. 하베스팅 모듈(110)은, 압전 효과 발전기(piezo effect generator)를 포함할 수 있다. 압전 효과 발전기는, 압전 성질을 가지는 압전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 압전 물질을 기계적으로 누르는 경우에, 양전하 및 음전하가 나누어지는 유전 분극이 발생할 수 있다. 이 경우, 표면의 전하 밀도가 변경됨으로써, 전기적인 에너지가 발생할 수 있다. 하베스팅 모듈(110)은, 자기장 변환 모듈을 포함할 수 있다. 자기장 변환 모듈은, 주변에 형성된 자기장을 전기적인 에너지로 변환할 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시간에 따라 흐름이 변하는 자기장에 의하여, 코일에서는 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 유도 기전력에 따른 전류가 발생될 수 있다. 하베스팅 모듈(110)은, 광전 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광전 모듈은 태양 전지를 포함할 수 있으며, p형 반도체 및 n형 반도체로 구성되는 다이오드를 포함할 수 있다. 외부로부터 광자가 입사되면, 전자 및 홀이 발생하여 전기적인 에너지가 발생될 수 있다. 하베스팅 모듈(110)은, 열전 효과 발전기를 포함할 수 있다. 열전 효과 발전기는, 예를 들어 제벡 효과(seebeck effect), 또는 펠티에 효과(peltier effect) 등에 기반한 발전기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 두 금속이 접촉한 경우에 한쪽의 온도가 상승하면 온도 차에 의하여 전기적인 에너지가 발생할 수 있다. 하베스팅 모듈(110)은, RF 변환 모듈을 포함할 수 있다. RF 변환 모듈은, 주변의 전파를 이용하여 전기적인 에너지를 발생시킬 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 상술한 다양한 모듈 또는 발전기는 단순히 예시적인 것이며, 다양한 실시예에 따른 하베스팅 모듈(110)은, 상술한 모듈 또는 발전기 중 적어도 하나, 또는 추가적인 다른 모듈 또는 발전기를 더 포함할 수도 있으며, 에너지 변환 모듈의 종류에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(120)는, 전자 장치(101)의 전반의 동작의 수행을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는, 센서(140)로부터 획득한 정보에 기반하여 스위칭 회로(150)에 포함된 적어도 하나의 스위치 각각의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 스위칭 회로(150)는, 하베스팅 모듈(110)에 포함된 적어도 하나의 에너지 변환 모듈 각각을 정류/변환 장치(160)에 포함된 적어도 하나의 정류 회로 또는 적어도 하나의 변환 모듈 중 적어도 일부에 선택적으로 연결할 수 있는 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 회로(150)에 포함된 스위치의 개수는, 하베스팅 모듈(110)에 포함된 에너지 변환 모듈의 개수와 동일하거나, 그보다 작을 수도 있다. 스위치는, 예를 들어 MOSFET으로 구현될 수도 있으나, 그 구현 형태에는 제한이 없다.
스위칭 회로(150)에 포함된 스위치 각각의 일단은 에너지 변환 모듈 각각에 연결될 수 있다. 이에 따라, 스위치가 온 상태로 제어된 경우에는, 해당 스위치에 연결된 에너지 변환 모듈은 정류/변환 장치(160)로 연결될 수 있다. 또는, 스위치가 오프 상태로 제어된 경우에는, 해당 스위치에 연결된 에너지 변환 모듈은 정류/변환 장치(160)로 연결될 수 없다. 프로세서(120)는, 센서(140)로부터 수신된 정보에 적어도 기반하여, 스위치 회로(150) 각각에 포함된 스위치의 온/오프 상태를 제어할 수 있어, 최적의 효율로 충전이 수행될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들어 메모리(130)에 저장된 온/오프 제어 규칙과 센서(140)로부터 수신된 정보에 기반하여 스위칭 회로(150)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에서, 센서(140)는, 하베스팅 모듈(110)의 에너지 변환 모듈로부터 출력되는 전기적인 에너지의 크기를 측정할 수 있다. 예를 들어, 센서(140)는, 에너지 변환 모듈의 출력단에서의 전압, 전류, 전력, 또는 임피던스 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 메모리(130)는, 각각의 에너지 변환 모듈에 대응한 임계치에 대한 정보를 저장할 수 있다. 표 1 은, 메모리(130)에 저장된 임계치에 대한 정보의 예시이다.
| 에너지 변환 모듈 | 임계치(V) |
| 마찰전기 발전기 | 10 |
| 압전 효과 발전기 | 3 |
| 광전 모듈 | 3 |
| 자기장 변환 모듈 | 3 |
표 1의 실시예에서는, 임계치가 전압단위로 설정되어 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 센서(140)가 센싱하는 특성의 단위(예: 전류, 전력, 또는 임피던스의 단위)로 설정될 수도 있으며, 복수 개의 특성에 대하여서도 설정될 수도 있다.
프로세서(120)는, 센서(140)로부터 확인된 하베스팅 모듈(110) 내의 적어도 하나의 에너지 변환 모듈 각각의 출력단에서의 전압과, 메모리(130)에 저장된 정보(예: 표 1의 정보)에 의한 대응되는 임계치를 비교할 수 있다. 프로세서(120)는, 출력단에서의 전압값이 대응하는 임계치 초과인 에너지 변환 모듈을, 정류/변환 장치(160)로 연결할 수 있다. 프로세서(120)은, 출력단에서의 전압값이 대응하는 임계치 이상인 에너지 변환 모듈에 연결된 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다. 프로세서(120)는, 출력단에서의 전압값이 대응하는 임계치 이하인 에너지 변환 모듈에 연결된 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 충분한 크기의 전압을 출력할 수 없는 에너지 변환 모듈들은 정류/변환 장치(160)에 연결되지 않고, 충분한 크기의 전압을 출력할 수 있는 에너지 변환 모듈만이 정류/변환 장치(160)에 연결될 수 있다. 임계치는, 정류/변환 모듈을의 동작에서 이용되는 전력보다 수집되어 충전되는 전력의 클 수 있는 크기로 미리 설정될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 프로세서(120)의 전부 또는 일부는 전자 장치(101) 내의 다른 구성 요소(예를 들면, 메모리(130), 센서(140), 또는 스위칭 회로(150))와 전기적으로(electrically) 또는 기능적으로(operably) 결합되거나 연결될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 프로세서(120)는 하나 또는 그 이상의 프로세서들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(120)는 응용 프로그램(application)과 같은 상위 계층(layer) 프로그램을 제어하는 AP(application processor) 또는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 스위칭 회로(150)는, 프로세서(120)가 슬립 상태인 경우에도 제어될 수 있으며, 이 경우에는 센서(140)에 스위칭 회로(150)의 스위치의 온/오프 상태를 제어할 수 있는 연산 회로가 포함될 수도 있으며, 이 경우 센서(140)는 센서 허브로 명명될 수도 있다. 또는, 다른 실시예에서는, 스위칭 회로(150)의 온/오프를 제어할 수 있는 논리 회로가 전자 장치(101)에 포함될 수도 있으며, 예를 들어 FPGA가 포함될 수도 있다. 이 경우, 논리 회로는 다양한 비교기를 포함할 수도 있으며, 다양한 비교기에 표 1의 다양한 임계치를 인가하고, 나머지 입력단에 연결되는 센서(140) 또는 하베스팅 모듈(110)의 에너지 변환 회로로부터 직접 출력되는 전압의 비교 결과에 따라, 스위칭 회로(150)의 스위치 제어 신호를 출력하도록 설정될 수도 있다.
정류/변환 장치(160)는, 적어도 하나의 정류 회로 또는 적어도 하나의 변환 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하베스팅 모듈(110) 중 교류형 전기적인 에너지를 생성하는 에너지 변환 회로는 정류/변환 장치(160) 중 정류 회로에 연결될 수 있다. 정류 회로는, 에너지 변환 모듈로부터 수신한 교류형 전기적인 에너지를 직류형 전기적인 에너지로 정류하여 출력할 수 있다. 정류 회로는, DC/DC 컨버터에 연결될 수 있으며, 정류된 전기적인 에너지는 DC/DC 컨버터로 전달될 수 있다. DC/DC 컨버터는, 배터리(180)의 충전에 요구되는 전압으로 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 하베스팅 모듈(110) 중 직류형 전기적인 에너지를 생성하는 에너지 변환 회로는 정류/변환 장치(160)의 DC/DC 컨버터로 직접 연결될 수도 있다. DC/DC 컨버터는, 에너지 변환 회로로부터 제공받은 전기적인 에너지의 전압을 배터리(180)의 충전에 요구되는 전압으로 변환할 수 있다. 다양한 실시예에서, 하베스팅 모듈(110)에 포함된 에너지 변환 모듈 각각에, 각각에 대응하는 DC/DC 컨버터, 또는 정류 회로가 연결될 수도 있다. 또는, 하베스팅 모듈(110)에 포함된 에너지 변환 모듈 중 적어도 두 개가, 하나의 정류 회로를 공유하거나, 또는 하나의 DC/DC 컨버터를 공유할 수도 있다.
다양한 실시예에 따라서, 저장 회로(170)는, 정류/변환 장치(160)에 포함된 적어도 하나의 DC/DC 컨버터로부터 출력되는 전기적인 에너지를 합산할 수 있다. 또는, 저장 회로(170)는, 합산된 전기적인 에너지를 저장할 수도 있다. 다양한 실시예에서, 저장 회로(170) 및 배터리(180) 사이에는 스위치(미도시)가 포함될 수도 있다. 스위치(미도시)가 온 상태인 경우에는 합산된 전기적인 에너지가 배터리(180)로 전달될 수 있으며, 스위치(미도시)가 오프 상태인 경우에는 저장 회로(170)에 전기적인 에너지가 합산되어 저장될 수 있다. 프로세서(120)는, 저장 회로(170)에 저장된 전기적인 에너지의 전압의 크기가 미리 설정된 임계치 초과인 경우에, 스위치(미도시)를 온 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(101)는, 배터리(180)의 충전을 제어하기 위한 배터리 충전 컨트롤러(battery charge controller)를 더 포함할 수도 있으며, 이 경우 배터리 충전 컨트롤러가 저장 회로(170)로부터 배터리(180)에 연결된 스위치의 온/오프 상태를 제어할 수도 있다.
도 1b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다. 다양한 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 제 2 하베스팅 모듈(112)을 포함할 수 있으며, 외부의 제 1 하베스팅 모듈(111)에 연결될 수도 있다. 전자 장치(101)는, 하우징을 포함할 수 있으며, 하우징의 내부에 위치하거나, 또는 하우징에 형성된 개구를 통하여 적어도 일부가 노출된 제 2 하베스팅 모듈(112)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는, 외부의 악세서리(accessory)에 포함된 제 1 하베스팅 모듈(111)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 시계형 전자 장치의 헤드(head)로 구현된 경우에, 제 1 하베스팅 모듈(111)은 헤드에 연결된 스트랩에 포함될 수도 있다. 헤드는, 적어도 하나의 하드웨어를 내부에 포함하는 하우징을 포함할 수 있다. 일부의 하드웨어는 하우징에 형성된 개구를 통하여 적어도 일부가 외부로 노출될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이, 안테나, 마이크 등의 하드웨어는 적어도 일부 부분이 하우징에 형성된 개구를 통하여 노출될 수 있다.
센서(140)는, 제 1 하베스팅 모듈(111), 또는 제 2 하베스팅 모듈(112) 중 적어도 하나의 출력단에서의 전압을 센싱할 수 있으며, 센신 정보를 프로세서(120)로 전달할 수 있다. 프로세서(120)는, 센싱 정보를 메모리(130)에 저장된 임계치에 대한 정보와 비교할 수 있으며, 비교 결과에 기반하여 스위칭 회로(150)에 포함된 스위치들 각각의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 경우에 따라서, 전자 장치(101)는 헤드와 액세서리까지 모두 포함한 것으로 해석될 수도 있으며, 이 경우에 제 1 하베스팅 모듈(111)은 하우징의 외부에 있는 것으로 이해될 수도 있다.
도 2a 및 2b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 악세서리를 도시한다.
도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 전자 장치(210)는 시계형 전자 장치의 헤드로 구현될 수 있다. 전자 장치(210)는, 스트랩(220)에 연결될 수 있다. 스트랩(220)은, 폴리머(221), 태양 전지(222), 및 에너지 변환 층(223)을 포함할 수 있다. 폴리머(221)는, 외부 광을 태양 전지(222)로 전달할 수 있는 소재로 구현될 수 있다. 폴리머(221)는 스트랩 중 상대적으로 넓은 면적을 차지하도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 집광 면적이 증가될 수 있다. 폴리머(221)에는 퀀텀 닷(quantum dot)이 포함될 수도 있으며, 퀀텀 닷에 의하여 광 전달 효율이 높아질 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 폴리머(221)는, 예를 들어 PVDF(polyvinylidene fluoride), 또는 이들의 유도체(derivative)를 포함할 수 있으며, 외부의 전기장 없이도 스스로 분극을 가지는 강유전체를 포함할 수 있다.
태양 전지(222)는, 다양한 실시예에 따라서, 도 2b와 같이 스트랩(220)을 위에서 내려다 본 경우에 폴리머(221)의 양단에 배치될 수 있다. 태양 전지(222)는, 폴리머(221)를 통하여 전달된 빛 또는 직접적으로 수신된 빛 중 적어도 하나를 전기적인 에너지로 변환하여 전자 장치(210)로 전달할 수 있으며, 태양 전지(222)의 종류에는 제한이 없다. 태양 전지(222)에서 발생된 전기적인 에너지는 전자 장치(210)로 전달될 수 있으며, 이에 따라 태양 전지(222) 및 전자 장치(210) 사이에 전력을 전달할 수 있는 전력 인터페이스가 배치될 수도 있다. 한편, 도 2a 및 2b의 실시예에서는 태양 전지(222)가 전자 장치(210)의 외부인 스트랩에 위치한 것으로 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로 태양 전지(222)는 전자 장치(210)에 위치할 수도 있으며, 이 경우에는 스트랩은 폴리머(221)를 포함하도록 구현될 수도 있다.
다양한 실시예에서, 폴리머(221)의 하부에는 에너지 변환 층(223)이 배치될 수 있다. 에너지 변환 층(223)은, 예를 들어 마찰전기 발전기, 또는 압전 효과 발전기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 에너지 변환 층(223)은, 스트랩의 하부에 배치될 수 있어 이에 따라 사용자의 손목 등에 접촉할 수 있다. 사용자의 손목과 에너지 변환 층(223)의 마찰에 의하여 마찰전기 발전기 또는 압전 효과 발전기 중 적어도 하나가 전기적인 에너지를 출력할 수 있으며, 전기적인 에너지는 전자 장치(210)로 전달될 수 있다. 에너지 변환 층(223) 및 전자 장치(210) 사이에 전력을 전달할 수 있는 전력 인터페이스가 배치될 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 사용자가 스트랩(220)을 손목에 착용한 경우에, 스트랩(220)에 포함된 태양 전지(222) 및 에너지 변환 층(223)에 의하여 발생된 전기적인 에너지가 전자 장치(210)로 전달될 수 있어, 전자 장치(210)는 전기적인 에너지를 이용하여 동작하거나, 또는 내부 배터리를 충전할 수 있다. 수광을 위한 폴리머(221)가 스트랩 전반에 배치됨에 따라서, 상대적으로 많은 광자가 전기적인 에너지로 변환될 수 있다.
도 2c는 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 액세서리의 도면을 도시한다. 도 2c에서는, 도 2a 및 2b에서와 같이 폴리머(221)의 측단이 아닌, 폴리머(221)의 상하에 태양 전지(222)가 배치될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 태양 전지(222)에는 에너지 변환 층(223)이 접촉하여 배치될 수도 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 도시한다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치(210)는 디스플레이를 포함할 수 있으며, 디스플레이 상에 배치되는 폴리머(230) 및 태양 전지(231)를 포함할 수 있다. 더욱 상세하게, 디스플레이 상에 폴리머(230)가 배치될 수 있으며, 폴리머(230)의 테두리를 따라서 태양 전지(231)가 배치될 수 있다. 폴리머(230)를 통하여 입사된 광은 태양 전지(231)로 전달될 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(210)는, 디스플레이 상에 위치한 폴리머(230) 및 태양 전지(231)로부터 전기적인 에너지를 수신하면서, 동시에 스트랩에 위치한 태양 전지(231)로부터 전기적인 에너지를 수신할 수도 있다.
전자 장치(210)의 디스플레이의 외각에는 회전체(241)가 배치될 수 있다. 회전체(241)는, 디스플레이를 기준으로 회전할 수 있도록 하우징의 적어도 일부 상에 배치될 수 있다. 전자 장치(101)는, 회전체(241)의 회전 방향, 또는 회전 정도 중 적어도 하나를 확인할 수 있으며, 확인된 정보에 기반하여 동작할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 회전체(241)의 하단 및 마찰층(242)의 마찰에 의하여 전기적인 에너지가 발생할 수 있으며, 전기적인 에너지는 전극(243)을 통하여 전자 장치(210)로 전달될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(210)는, 회전이 가능한 용두를 포함할 수도 있다. 전자 장치(210)는, 용두 및 마찰층을 포함할 수 있으며, 용두의 회전시 용두와 마찰층 사이에서 발생하는 전기적인 에너지를 획득할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자 장치(400)는 스마트 폰으로 구현될 수 있다. 전자 장치(400)의 디스플레이 상에는 폴리머(411) 및 태양 전지(412,413)가 배치될 수 있다. 더욱 상세하게, 글래스(424) 상에는 발광층(423)이 배치될 수 있으며, 발광층(413) 상에는 글래스(422) 및 편광층(421)이 배치될 수 있다. 편광층(421) 상에는 폴리머(411)가 배치될 수 있으며, 폴리머(411)의 양단에는 태양 전지(412,413)가 배치될 수 있다. 폴리머(411)는 투명한 재질로 구성될 수 있다. 폴리머(4411)로 입사되는 광자는 태양 전지(412,413)로 전달될 수 있으며, 태양 전지(412,413)는 광자를 전기적인 에너지로 변환할 수 있다.
도 5a는 다양한 실시예에 따른 폴리머 내에서의 빛의 전달 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 폴리머(510)에는 외부로부터의 광자가 입사될 수 있다. 도 5a의 폴리머(510)는, 예를 들어 도 2a 내지 2c, 도 3, 또는 도 4 중 적어도 하나의 폴리머일 수 있다. 입사된 전체 광자 중 일부는 폴리머(510) 내에서 반사되다가 폴리머(510)의 외부로 투과될 수도 있으며, 나머지 일부 광자는 태양 전지(511)로 전달될 수 있다.
도 5b는 다양한 실시예에 따른 폴리머 내에서의 빛의 전달 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5b의 폴리머(510)는, 예를 들어 도 2a 내지 2c, 도 3, 또는 도 4 중 적어도 하나의 폴리머일 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에 따른 폴리머(510) 내에는 퀀텀 닷(quantum dot)(521,522,523,524,525)이 포함될 수 있다. 퀀텀 닷(521,522,523,524,525)의 크기는 상대적으로 작기 때문에, 폴리머(510)의 투명도에 영향을 미치지 않을 수 있다. 아울러, 퀀텀 닷(521,522,523,524,525)은 광자를 흡수하여, 이를 다시 방출할 수 있거나, 또는 퀀텀 닷(521,522,523,524,525)에 의하여 광자가 반사될 수 있어, 태양 전지(511)로 기존보다 더 많은 수의 광자가 도달할 수 있다. 다양한 실시예에서, 폴리머(510)는, 강유전체(ferroelectrics)로 구성될 수 있다. 강유전체는 자발분극(spontaneous polarization) 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 도 5c에서와 같이, 폴리머(510)의 상하에 배치되는 전위 발생층(531,532)을 더 포함할 수도 있다. 전위 발생층(531,532)은 전자 장치(101)가 전위를 인가하여 전위를 발생시킬 수도 있으며, 또는 전위 발생층(531,532) 중 적어도 하나와 다른 물체(예: 사람의 신체)와의 마찰 등에 의하여 전위가 발생될 수도 있다. 예를 들어, 도 2a에서와 같은 에너지 변환 층(223)이 전위 발생층(532)으로 구현될 수도 있으며, 이 경우에는 전위 발생층(532)이 폴리머(510)의 하부에만 배치될 수도 있다. 아울러, 폴리머(510)가 강유전체로 구현되는 경우에는, 전위 발생층(531,532)이 배치되지 않은 경우에도 강유전체 내부에 전위가 형성될 수도 있다.
전위 발생층(531,532)에 의하여 전위가 발생되면, 도 5d에서와 같이 폴리머(510) 내의 분자가 정렬될 수 있다. 도 5d를 참조하면, 전위가 발생될 수 있는 표면(541,542)에 상대적으로 저전압(VLO)가 인가된 경우와, 상대적으로 고전압(VHI)이 인가된 경우의 폴리머(510) 내의 분자(551,552,553,554,555,556,557,558)의 정렬 상태가 상이한 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 강유전체 내부의 퀀텀 닷(521,522,523,524,525)의 주변에 전위가 형성될 수 있다. 강유전체에 고전압(VHI)의 인가가 중단된 이후에도, 강유전체 내의 분자(551,552,553,554,555,556,557,558)의 정렬 상태는 유지될 수 있다.
퀀텀 닷(521,522,523,524,525)의 주변에 전위가 형성되면, 전자기 준위가 가변되어 광 흡수 파장 쉬프트(shift) 현상이 발생되어, 광흡수 효율이 상승할 수 있다. 예를 들어, 광 흡수 파장이 520nm로부터 526nm로 쉬프트되면, 광 흡수 효율이 15% 증가할 수 있다. 이에 따라, 태양 전지(511)로 전달되는 광자의 개수가 증가할 수 있다. 더욱 상세하게, 퀀텀 닷 외부에 인가되는 전위에 따라, 퀀텀 닷의 에너지 준위에 변경이 생기면, 포토루미너센스(photoluminescence) 방출 스펙트럼이 변경되어 에너지 밴드가 확장될 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 퀀텀 닷을 포함하는 폴리머의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
601 동작에서, 강유전 폴리머 및 퀀텀 닷 소재가 혼합될 수 있다. 예를 들어, P(VDF-TrFE)의 강유전 폴리머를 DMF solvent에 용해한 용액을, 퀀텀 닷의 형성을 위한 CdSe를 Toluene solvent에 용해한 용액과 혼합함으로써, 강유정 폴리머 및 퀀텀 닷 소재가 혼합될 수 있다. 혼합된 용액은 플레이트 상에 코팅되어 증발 및/또는 열처리될 수 있다. 아울러, 인가 전ㅇ납은 예를 들어 100V로부터 500V까지 변경하면서 인가함에 따라 폴링 작업을 수행할 수도 있다. 코팅이 진행된 이후, 602 동작에서, 퀀텀 닷 소재의 균일화 작업이 수행될 수 있다. 예를 들어, wettability 및 균일도를 향상시킬 수 있도록, 용매 조성 및 화학 포텐셜 조절에 의한 분산도 향상 작업이 수행될 수 있다. 예를 들어, 추가 용매(MEK)를 투입하는 방식이나, 또는 초음파 인가 방식(sonication)을 이용하여 분자 결합 에너지가 조정될 수 있으며, 퀀텀 닷의 분산도가 향상될 수 있다. 분산도 향상 작업이 수행되고, 605 동작에서 박막 코팅 및 후처리 작업이 수행될 수 있다. 예를 들어, 극성 제어 용액에 기반한 코팅이 수행되고, 이후에 열처리 등의 후처리 작업이 수행될 수 있다. 코팅 조건에 따라 필름의 물리적 특성이 결정될 수 있다. 생성되는 필름의 두께는, 예를 들 10 내지 100 μm일 수 있으나, 제한은 없다. 다양한 실시예에 따라서, 복수 개의 필름이 적층된 구조의 폴리머가 제작될 수도 있다. 예를 들어, 필름의 두께가 두꺼워질수록 퀀텀 닷의 편차가 증가할 수 있으며, 이에 따라 필름 내의 퀀텀 닷의 분산도가 양호한 수준이 유지될 수 있도록 복수 개의 필름이 적층된 구조의 폴리머가 제작될 수도 있다. 적층 구조의 폴리머는, 상대적으로 낮은 폴링(poling) 전압(예: 60V/μm)을 가질 수 있으므로, 폴링에도 유리할 수 있다. 도 7은 다양한 실시예에 따른 적층 구조의 폴리머를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 필름(710)은, 비교적 양호한 분산도를 가지는 퀀텀 닷(711 내지 717)을 포함할 수 있다. 아울러, 퀀텀 닷을 가지는 복수 개의 필름들(710 내지 750)이 적층될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전자 장치(101)는, 마찰전기 발전기(801), 압전효과 발전기(811), 자기장 변환 모듈(821), 태양 전지(831), 열전 효과 발전기(841), 또는 기타 소스 발전기(851) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
마찰전기 발전기(801)는 스위치(802)에 연결될 수 있으며, 스위치(802)는 정류 회로(803)에 연결될 수 있다. 정류 회로(803)는, 브릿지 다이오드의 형태로 구현되었지만, 이는 단순히 예시적인 것으로, 정류 회로(803)의 구현 형태에는 제한이 없다. 정류 회로(803)는, 마찰 전기 발전기(801)로부터 발생된 교류형 전기적인 에너지를 직류형 전기적인 에너지로 변환하여 출력할 수 있다. 정류 회로(803)는 커패시터(804) 및 스위치(805)에 연결될 수 있으며, 커패시터(804)는 스위치(805)가 오프 상태인 경우 정류된 전기적인 에너지를 저장할 수 있다. 스위치(805)가 온 상태로 제어되면, 정류 회로(803)로부터의 정류된 전기적인 에너지 또는 커패시터(804)에 저장된 전기적인 에너지가 제 1 컨버터(864)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(803)로부터의 전기적인 에너지는 정류 회로(813), 또는 정류 회로(823) 중 적어도 하나로부터의 전기적인 에너지와 합산(861)되어 제 1 컨버터(864)로 전달될 수 있다. 제 1 제어 회로(863)는 마찰전기 발전기(801)로부터의 전기적인 에너지의 특성이 지정된 조건을 만족하는지 여부에 기반하여, 스위치(805)의 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서(미도시)는, 마찰 전기 발전기(801)의 출력단의 전압, 또는 정류 회로(803)의 출력단의 전압을 측정할 수 있으며, 측정 값을 제 1 제어 회로(863)로 전달할 수 있다. 제 1 제어 회로(863)는, 센서로부터 수신한 전압값이 지정된 임계치(예: 10V)를 초과한 것으로 판단되면 스위치(805)를 온 상태로 제어할 수 있으며, 전압값이 지정된 임계치 이하인 것으로 판단되면 스위치(805)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 스위치(802)는, 예를 들어 제 1 제어 회로(863)의 제어에 의하여 온/오프될 수도 있으며, 스위치(805)가 오프 상태인 경우에도 스위치(802)가 온 상태일 수도 있다. 이 경우, 마찰 전기 발전기(801)로부터의 전기적인 에너지는 커패시터(804)에 저장될 수도 있다. 예를 들어, 스위치(802)는 마찰 전기 발전기(802)로부터 전기적인 에너지가 발생하거나, 또는 마찰이 발생된 것으로 판단되는 경우에 턴 온 되도록 설정될 수도 있다. 구현에 따라서, 스위치(802)는 전자 장치(101)에 포함되지 않을 수도 있다. 스위치들(812,822)의 동작은 스위치(802)와 유사할 수 있으며, 정류 회로(813,823)의 동작은 정류 회로(803)와 유사할 수 있으며, 커패시터(814,824)의 동작은 커패시터(804)의 동작과 유사할 수 있으며, 스위치(815,825)의 동작은 스위치(805)의 동작과 유사할 수 있다. 다양한 실시예에서, 정류 회로(803,813,823) 각각은 전력 소스로부터의 출력되는 전기적인 에너지의 크기에서 최적인 효율을 가지도록 설정될 수도 있으며, 이에 따라 정류 회로(803,813,823) 각각이 최적의 효율을 가지는 입력 전류의 크기가 상이할 수도 있다. 아울러, 도 8에서는 전력 소스(801,811,813) 각각에 대응하는 정류 회로(803,813,823)가 연결되는 것과 같이 도시되어 있지만 이는 단순히 예시적인 것으로, 전력 소스(801,811,813)의 적어도 일부는 정류 회로를 공유할 수도 있다.
각각의 전력 소스(예: 801,811,821,831,841,851)에 대응하는 스위치 제어 조건은, 동일할 수도 있으며, 적어도 일부끼리 상이할 수도 있다. 예를 들어, 마찰 전기 발전기(801)에 대응하는 스위치(805)의 턴 온 조건은 마찰 전기 발전기(801)로부터 출력되는 전압이 10V 이상일 것일 수 있으며, 압전효과 발전기(811)에 대응하는 스위치(815)의 턴 온 조건은 압전효과 발전기(811)로부터 출력되는 전압이 3V 이상일 것일 수 있다. 즉, 스위치 턴 온을 판단하기 위한 임계치는, 전력 소스마다 각각 설정될 수 있다.
다양한 실시예에서, 태양 전지(831), 열전 효과 발전기(841), 또는 기타 소스 발전기(851)는 직류형 전기적인 에너지를 생성하여 출력할 수 있으며, 이에 따라, 태양 전지(831), 열전 효과 발전기(841), 또는 기타 소스 발전기(851)에는 정류 회로가 연결되지 않을 수도 있다. 태양 전지(831)에는 커패시터(832) 및 스위치(833)가 연결될 수 있다. 열전 효과 발전기(841)에는 커패시터(842) 및 스위치(843)가 연결될 수 있다. 기타 소스 발전기(851)에는 커패시터(852) 및 스위치(853)가 연결될 수 있다. 커패시터(832)는 스위치(833)가 오프 상태인 경우 정류된 전기적인 에너지를 저장할 수 있다. 스위치(833)가 온 상태로 제어되면, 태양 전지(831)로부터의 정류된 전기적인 에너지 또는 커패시터(832)에 저장된 전기적인 에너지가 제 2 컨버터(865)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 태양 전지(831)로부터의 전기적인 에너지는 열전 효과 발전기(841), 또는 기타 소스 발전기(851) 중 적어도 하나로부터의 전기적인 에너지와 합산(862)되어 제 2 컨버터(865)로 전달될 수 있다. 제 1 제어 회로(863)는 태양 전지(831)로부터의 전기적인 에너지의 특성이 지정된 조건을 만족하는지 여부에 기반하여, 스위치(833)의 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서(미도시)는, 태양 전지(831)의 출력단의 전압을 측정할 수 있으며, 측정 값을 제 1 제어 회로(863)로 전달할 수 있다. 제 1 제어 회로(863)는, 센서로부터 수신한 전압값이 지정된 임계치(예: 3V) 초과인 것으로 판단되면 스위치(833)를 온 상태로 제어할 수 있으며, 전압값이 지정된 임계치 이하인 것으로 판단되면 스위치(833)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 스위치들(843,853)의 동작은 스위치(833)와 유사할 수 있으며, 커패시터(842,852)의 동작은 커패시터(832)의 동작과 유사할 수 있다.
제 1 컨버터(864)는, 마찰 전기 발전기(801), 압전 효과 발전기(811), 또는 자기장 변환 모듈(821) 중 적어도 하나로부터 발생되어 정류된 전기적인 에너지의 전압을 컨버팅하여 합산 회로(866)로 출력할 수 있다. 제 2 컨버터(864)는, 태양 전지(831), 열전 효과 발전기(841), 또는 기타 소스 발전기(851) 중 적어도 하나로부터 발생된 전기적인 에너지의 전압을 컨버팅하여 합산 회로(866)로 출력할 수 있다. 다양한 실시예에서, 레귤레이터(867)가 전자 장치(101)에 포함될 수도 있으며, 컨버팅된 전압을 레귤레이팅하여 합산 회로(866)로 출력할 수도 있다. 합산 회로(866)는 합산된 전기적인 에너지를 배터리(871)로 전달하거나, 또는 저장용 커패시터(870)에 전달할 수도 있다. 스위치(868)가 온 상태로 제어되면, 합산 회로(866)에서 합산된 전기적인 에너지가 배터리(871)로 전달되어 배터리(871)가 충전될 수 있다. 스위치(868)가 오프 상태인 경우에는, 합산 회로(866)에서 합산된 전기적인 에너지가 저장용 커패시터(870)에 저장될 수도 있다. 저장용 커패시터(870)에 저장된 에너지는 스위치(868)가 온 상태인 경우에 배터리(871)로 전달될 수 있다. 제 2 제어 회로(869)는, 합산 회로(866)에서의 전압 등의 특성에 기반하여, 확인된 특성이 지정된 조건을 만족하면 스위치(868)를 온 상태로 제어할 수 있다. 예를 들어, 합산된 전기적인 에너지의 전압이 4.2 V를 초과하는 경우에는 제 2 제어 회로(869)는 스위치(868)를 오프 상태로 제어하여 배터리(871)에 고전압이 인가되지 않도록 제어할 수 있다. 합산된 전기적인 에너지의 전압이 4.2 V 이하인 경우에는 제 2 제어 회로(869)는 스위치(868)를 온 상태로 제어할 수 있다. 제 2 제어 회로(869)는, 제 1 제어 회로(863)와 독립적으로 구현될 수도 있으나, 다양한 실시예에서, 제 2 제어 회로(869)는 제 1 제어 회로(863)와 하나의 제어 회로로 구현될 수도 있다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
다양한 실시예에 따라서, 901 동작에서, 전자 장치(101)는, 적어도 하나의 전력 소스의 전압을 센싱할 수 있다. 903 동작에서, 전자 장치(101)는, 센싱된 적어도 하나의 전압 각각 중 대응하는 지정된 조건을 만족하는 전력 소스를 확인할 수 있다. 지정된 조건은, 전력 소스 각각에 대하여 설정될 수도 있다. 905 동작에서, 전자 장치(101)는, 지정된 조건을 만족하는 전력 소스에 대응하는 스위치를 턴 온하여 전력을 처리하여 저장 또는 배터리를 충전할 수 있다. 전자 장치(101)는, 지정된 조건을 만족하지 않는 전력 소스에 대응하는 스위치는 턴 오프할 수 있다.
한편, 본 문서에서 전자 장치(101)가 특정 동작을 수행할 수 있다는 것은, 프로세서(120)가 특정 동작을 수행하는 것으로 이해될 수 있다. 또는, 전자 장치(101)가 특정 동작을 수행할 수 있다는 것은, 프로세서(120)가 전자 장치(101)에 포함된 하드웨어 또는 전자 장치(101)의 외부의 하드웨어로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것으로 이해될 수도 있다. 또는, 전자 장치(101)가 특정 동작을 수행할 수 있다는 것은, 메모리(130)에, 프로세서(120) 또는 하드웨어 중 적어도 하나로 하여금 특정 동작을 수행하도록 하는 인스트럭션들이 저장된 것으로 이해될 수도 있다.
도 10은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
다양한 실시예에 따라서, 1001 동작에서, 전자 장치(101)는, 마찰 전기 발전기의 출력 전압(또는, 정류된 전압)을 센싱할 수 있다. 1002 동작에서, 전자 장치(101)는 마찰 전기 발전기의 출력 전압이 마찰 전기 발전기에 대응하는 임계치(예: 10V)를 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 만약, 마찰 전기 발전기의 출력 전압이 10V 이하인 것으로 판단되면, 1003 동작에서 전자 장치(101)는 마찰 전기 발전기에 대응하는 스위치를 턴 오프할 수 있다. 만약, 마찰 전기 발전기의 출력 전압이 10V를 초과하는 것으로 판단되면, 1004 동작에서 전자 장치(101)는 마찰 전기 발전기에 대응하는 스위치를 턴 온할 수 있다.
1031 동작에서, 전자 장치(101)는, 태양 전지의 출력 전압을 센싱할 수 있다. 1032 동작에서, 전자 장치(101)는 태양 전지의 출력 전압이 태양 전지에 대응하는 임계치(예: 3V)를 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 만약, 태양 전지의 출력 전압이 3V 이하인 것으로 판단되면, 1033 동작에서 태양 전지의 출력 전압이 1.2V 초과이며, 3V 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 태양 전지의 출력 전압이 1.2V 미만인 것으로 판단되면, 1034 동작에서 전자 장치(101)는 태양 전지에 대응하는 스위치를 턴 오프할 수 있다. 태양 전지의 출력 전압이 1.2V 초과이며 3V이하인 것으로 판단되면, 1035 동작에서, 전자 장치(101)는 태양 전지에 대응하는 스위치를 턴 온할 수 있다. 1036 동작에서, 전자 장치(101)는 태양 전지로부터의 출력 전압을 부스트 컨버팅할 수 있다. 태양 전지의 출력 전압이 3V를 초과하는 것으로 확인되면, 1037 동작에서 전자 장치(101)는 태양 전지에 대응하는 스위치를 턴 온할 수 있다. 1038 동작에서, 전자 장치(101)는 태양 전지로부터의 출력 전압을 벅 컨버팅할 수 있다. 1041 동작에서, 전자 장치(101)는, 기타 소스로부터 충전을 수행할 수 있다. 1051 동작에서, 전자 장치(101)는 마찰 전기 발전기로부터의 전기적인 에너지 및 압전 효과 발전기로부터의 전기적인 에너지를 합산할 수 있다. 1053 동작에서, 전자 장치(101)는 벅 컨버팅을 수행하여 출력할 수 있다. 1061 동작에서, 전자 장치(101)는 태양 전지로부터의 전기적인 에너지 및 기타 소스로부터의 전기적인 에너지를 합산할 수 있다. 1062 동작에서, 전자 장치(101)는 벅 또는 부스트 컨버팅을 수행할 수 있다. 1054 동작에서, 전자 장치(101)는 양 전기적인 에너지를 합산할 수 있다. 1071 동작에서, 전자 장치(101)는 합산된 전기적인 에너지의 전압이 4.2V 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 합산된 전기적인 에너지의 전압이 4.2V 이상인 경우에는, 1072 동작에서 전자 장치(101)는 합산된 전기적인 에너지를 저장할 수 있다. 합산된 전기적인 에너지의 전압이 4.2V 미만인 경우에는, 1073 동작에서 전자 장치(101)는 합산된 전기적인 에너지를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
Claims (20)
- 전자 장치에 있어서,
강유전체 및, 상기 강유전체 내부에 위치하는 복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하는 폴리머;
상기 폴리머를 투과하는 빛을 수신하여 전기적인 에너지로 변환하는 적어도 하나의 태양 전지;
상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지를 이용하여 충전되는 배터리; 및
상기 폴리머 상에 배치되고, 상기 강유전체 내부의 상기 복수 개의 퀀텀 닷의 주변에 전위를 생성하여 광 흡수 파장이 쉬프트되어 광 흡수 효율을 상승시키는 적어도 하나의 전위 발생층;을 포함하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 태양 전지로부터의 전기적인 에너지의 전압을 컨버팅하는 컨버터;
상기 태양 전지 및 상기 컨버터를 선택적으로 연결하는 스위치
를 더 포함하는 전자 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지의 크기를 센싱하기 위한 센서; 및
상기 센서로부터 수신한 상기 전기적인 에너지의 크기가 미리 설정된 조건을 만족하는지 여부에 기반하여, 상기 스위치의 온/오프를 제어하도록 설정된 적어도 하나의 프로세서
를 더 포함하는 전자 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 센서로부터 수신한 상기 전기적인 에너지의 크기가 상기 미리 설정된 조건을 만족하는지 여부에 기반하여, 상기 스위치의 온/오프를 제어하는 과정의 적어도 일부로,
상기 전기적인 에너지의 크기가 지정된 임계치를 초과하는 것으로 확인되면, 상기 스위치를 온 상태로 제어하여 상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지가 상기 컨버터로 전달되도록 하는 전자 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 컨버터는, 상기 태양 전지로부터 수신한 전기적인 에너지의 전압을 벅 컨버팅하여 출력하는 전자 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 센서로부터 수신한 상기 전기적인 에너지의 크기가 상기 미리 설정된 조건을 만족하는지 여부에 기반하여, 상기 스위치의 온/오프를 제어하는 과정의 적어도 일부로,
상기 전기적인 에너지의 크기가 지정된 임계치 이하이고, 상기 전기적인 에너지가 다른 지정된 임계치를 초과하는 것으로 확인되면, 상기 스위치를 온 상태로 제어하여 상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지가 상기 컨버터로 전달되도록 하고,
상기 컨버터는, 상기 태양 전지로부터 수신한 전기적인 에너지의 전압을 부스트 컨버팅하여 출력하는 전자 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지를 저장하는 커패시터
를 더 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 센서로부터 수신한 상기 전기적인 에너지의 크기가 상기 미리 설정된 조건을 만족하는지 여부에 기반하여, 상기 스위치의 온/오프를 제어하는 과정의 적어도 일부로,
상기 전기적인 에너지의 크기가 지정된 임계치 이하이고, 상기 전기적인 에너지가 다른 지정된 임계치 이하인 것으로 확인되면,
상기 스위치를 오프 상태로 제어하여 상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지가 상기 커패시터에 저장되도록 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
교류형 전기적인 에너지를 발생시키는 에너지 변환 모듈;
상기 에너지 변환 모듈로부터의 상기 교류형 전기적인 에너지를 정류하여 정류된 전기적인 에너지를 출력하는 정류 회로;
상기 정류된 전기적인 에너지를 컨버팅하는 컨버터; 및
상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지 및 상기 컨버팅된 전기적인 에너지를 합산하는 합산 회로
를 더 포함하는 전자 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 합산 회로 및 상기 배터리 사이를 선택적으로 연결하는 스위치; 및
적어도 하나의 프로세서
를 더 포함하는 전자 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 합산 회로로부터의 상기 합산된 전기적인 에너지를 저장하는 저장용 커패시터
를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 합산 회로에서 합산된 전기적인 에너지의 크기가 미리 설정된 임계치 이상인 것으로 확인되면, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하여 상기 합산 회로로부터의 상기 합산된 전기적인 에너지가 상기 저장용 커패시터에 저장되도록 하는 전자 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 합산 회로에서 합산된 전기적인 에너지의 크기가 미리 설정된 임계치 미만인 것으로 확인되면, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하여 상기 합산 회로로부터의 상기 합산된 전기적인 에너지가 상기 배터리로 전달되도록 하는 전자 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 정류 회로 및 상기 컨버터 사이를 선택적으로 연결하는 스위치; 및
적어도 하나의 프로세서
를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 정류된 전기적인 에너지의 크기가 미리 설정된 임계치를 초과하면 상기 스위치를 온 상태로 제어하도록 설정된 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 폴리머는, 적어도 하나의 퀀텀 닷을 포함하는 복수 개의 필름이 적층된 구조를 가지는 전자 장치. - 시계형 전자 장치에 있어서,
하우징;
상기 하우징에 형성된 개구를 통하여 적어도 일부가 외부로 노출되는 디스플레이;
상기 하우징에 연결되며, 사용자의 손목에 착용가능한 형태를 가지는 폴리머;
상기 폴리머를 투과하는 빛을 수신하여 전기적인 에너지로 변환하는 적어도 하나의 태양 전지; 및
상기 하우징의 내부에 배치되며, 상기 태양 전지로부터의 상기 전기적인 에너지를 이용하여 충전되는 배터리;를 포함하고,
상기 폴리머는,
강유전체, 상기 강유전체 내부에 위치하는 복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot), 및 상기 폴리머 상에 배치되고, 상기 강유전체 내부의 상기 복수 개의 퀀텀 닷의 주변에 전위를 생성하여 광 흡수 파장이 쉬프트되어 광 흡수 효율을 상승시키는 적어도 하나의 전위 발생층을 포함하는 시계형 전자 장치. - 삭제
- 제 14 항에 있어서,
상기 폴리머는,
적어도 하나의 퀀텀 닷을 포함하는 복수 개의 필름이 적층된 구조를 가지는 시계형 전자 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 폴리머의 적어도 하나의 면 상에 위치하여, 상기 사용자와의 마찰에 기반하여 마찰 전기 에너지를 발생시키는 마찰 전기 발전기
를 더 포함하는 시계형 전자 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 디스플레이 상에 배치되는 다른 폴리머; 및
상기 다른 폴리머를 투과하는 빛을 수신하여 전기적인 에너지로 변환하는 적어도 하나의 다른 태양 전지
를 더 포함하는 시계형 전자 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 디스플레이의 외곽에 배치되어, 상기 디스플레이를 기준으로 회전이 가능하도록 상기 하우징의 적어도 일부 상에 배치되는 회전체;
상기 회전체의 적어도 일부와 마찰하는 마찰층; 및
상기 회전체의 회전 시에 상기 회전체 및 상기 마찰층 사이의 마찰에 의하여 발생되는 마찰 전기 에너지를 상기 배터리로 전달하는 전극
을 더 포함하는 시계형 전자 장치. - 삭제
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201880032445.4A CN110622389B (zh) | 2017-05-17 | 2018-05-14 | 用于从至少一个电源收集电力的电子设备及其操作方法 |
| PCT/KR2018/005479 WO2018212520A1 (en) | 2017-05-17 | 2018-05-14 | Electronic device for harvesting power from at least one power source and method for operating the same |
| EP18802557.1A EP3625869B1 (en) | 2017-05-17 | 2018-05-14 | Electronic device for harvesting power from at least one power source and method for operating the same |
| US15/979,685 US11451084B2 (en) | 2017-05-17 | 2018-05-15 | Electronic device for harvesting power from at least one power source and method for operating the same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762507327P | 2017-05-17 | 2017-05-17 | |
| US62/507,327 | 2017-05-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180126368A KR20180126368A (ko) | 2018-11-27 |
| KR102555171B1 true KR102555171B1 (ko) | 2023-07-13 |
Family
ID=64603173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180039071A KR102555171B1 (ko) | 2017-05-17 | 2018-04-04 | 적어도 하나의 전력 소스로부터 전력을 하베스팅하는 전자 장치 및 그 동작 방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3625869B1 (ko) |
| KR (1) | KR102555171B1 (ko) |
| CN (1) | CN110622389B (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102552187B1 (ko) * | 2018-12-31 | 2023-07-06 | 재단법인대구경북과학기술원 | 스트랩 장치 및 이를 이용하는 웨어러블 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120091810A1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-19 | Stmicroelectronics S.R.I. | Automatic system for synchronous enablement-disablement of solar photovoltaic panels of an energy production plant with distributed dc/dc conversion |
| KR101718009B1 (ko) * | 2014-12-10 | 2017-03-20 | (주)한국티이에스 | 슈퍼커패시터와 재충전배터리를 이용한 발광장치 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070119496A1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-05-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Photovoltaic cell |
| US7872442B2 (en) * | 2007-09-27 | 2011-01-18 | Motorola Mobility, Inc. | Apparatus for charging a battery of a portable electronic device |
| US8894826B2 (en) * | 2009-09-24 | 2014-11-25 | Jesse A. Frantz | Copper indium gallium selenide (CIGS) thin films with composition controlled by co-sputtering |
| KR20130133413A (ko) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | 엘에스산전 주식회사 | 태양광 발전 장치 |
| US9553475B2 (en) * | 2013-06-20 | 2017-01-24 | Sol Cuff Technologies, LLC | Wearable mobile device charger |
| AU2014342494B2 (en) * | 2013-10-28 | 2018-04-26 | V5 Systems, Inc. | Portable surveillance system |
| CN104682864A (zh) * | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 张云山 | 适应性太阳能集电装置 |
| KR102446410B1 (ko) * | 2015-09-17 | 2022-09-22 | 삼성전자주식회사 | 광전소자 및 이를 포함하는 전자장치 |
| CN206060339U (zh) * | 2016-09-08 | 2017-03-29 | 宁波华坤新材料科技有限公司 | 一种能量收集与存储装置 |
-
2018
- 2018-04-04 KR KR1020180039071A patent/KR102555171B1/ko active IP Right Grant
- 2018-05-14 CN CN201880032445.4A patent/CN110622389B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2018-05-14 EP EP18802557.1A patent/EP3625869B1/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120091810A1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-19 | Stmicroelectronics S.R.I. | Automatic system for synchronous enablement-disablement of solar photovoltaic panels of an energy production plant with distributed dc/dc conversion |
| KR101718009B1 (ko) * | 2014-12-10 | 2017-03-20 | (주)한국티이에스 | 슈퍼커패시터와 재충전배터리를 이용한 발광장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110622389A (zh) | 2019-12-27 |
| EP3625869B1 (en) | 2021-06-30 |
| CN110622389B (zh) | 2022-06-10 |
| EP3625869A1 (en) | 2020-03-25 |
| EP3625869A4 (en) | 2020-05-13 |
| KR20180126368A (ko) | 2018-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11451084B2 (en) | Electronic device for harvesting power from at least one power source and method for operating the same | |
| US10461666B2 (en) | Energy harvester for electrostatic energy | |
| JP2012500610A (ja) | 電磁エネルギー獲得ための統合コレクタ表面を有するエネルギーデバイスおよびその方法 | |
| US10003281B2 (en) | Electrostatic energy harvester with improved transparency and mechanical property using two-dimensional material on ferroelectric or piezoelectric material | |
| US20080136364A1 (en) | Battery charging using thermoelectric devices | |
| KR102555171B1 (ko) | 적어도 하나의 전력 소스로부터 전력을 하베스팅하는 전자 장치 및 그 동작 방법 | |
| Patil et al. | Energy harvesting using piezoelectricity | |
| KR101532889B1 (ko) | 마찰물질 및 강유전 물질이 커플링된 마찰전기 에너지 발전 소자 | |
| US20160336794A1 (en) | Rechargeable battery | |
| JP2007159399A (ja) | ユビキタスセンサネットワークのセンサノード用電源素子 | |
| US9673658B2 (en) | Non-contact capacitive coupling type power charging apparatus and non-contact capacitive coupling type battery apparatus | |
| Kapilevich et al. | W-band rectenna coupled with low-barrier mott diode | |
| KR20210087377A (ko) | 마찰전기 발전소자 및 그 성능향상 방법 | |
| US11869999B2 (en) | Electronic device comprising solar cells of multiple types | |
| Bai et al. | A radio frequency and vibration energy harvesting antenna based on piezoelectric material | |
| KR100799564B1 (ko) | 유비쿼터스 센서 네트워크의 센서 노드용 전원소자 | |
| US11329598B2 (en) | Power generating device and power generating module | |
| JP2019507564A (ja) | 自己電源供給型素子およびこれを含むフレキシブルデバイス | |
| CN112006384A (zh) | 柔性电子设备 | |
| Ohmura et al. | Development of Zero Powered Human Detection Sensor Using Environmental Electric Noise | |
| Othman et al. | Multi-input Energy Harvesting System with Battery Management Support for WSN Applications | |
| Tan et al. | A possible reality on battery-less low-power portable electronics | |
| KR102225659B1 (ko) | 마찰발전소자 및 그 제조방법 | |
| Srivastava et al. | Power Generation using Piezoelectric Material | |
| JP2005012980A (ja) | 充電装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |