KR20050097948A - 자기 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

광전 변환 소자에 의해 발전된 전력에 의해 발광체를 발광시키는 자기 발광(自己發光) 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 자기 발광 장치(1)는 대략 구면 형태의 수광면을 가지는 구형 광전 변환 소자(2)와, 구형 광전 변환 소자(2)에 의해 발전된 전력에 의해 발광하는 발광 다이오드(3)와, 제어 회로(5)와, 구형 광전 변환 소자(2)와 발광 다이오드(3)와 제어 회로(5)를 일체화하는 밀봉재(4)를 가진다. 제어 회로(5)는, 광 검지 센서(23)가 내장된 발광 제어 회로와 충전 제어 회로와 축전기를 구비하고 있다. 구형 광전 변환 소자(2)는 수광면이 대략 구면 형태이기 때문에 모든 각도로부터의 입사광에 의해 발전할 수 있다. 또한, 밀봉재(4)에 의해 구성 부재를 일체화하므로 잘 파손되지 않는다.

Description

자기 발광 장치{SELFLUMINOUS DEVICE}
본 발명은, 광전 변환 소자에 의해 발전된 전력에 의해 발광체를 발광시키는 자기 발광(自己發光) 장치에 관한 것이다.
종래, 태양 전지 등의 광전 변환 소자에 의해 발전된 전력에 의해 발광체를 발광시키는 자기 발광 장치가 다양하게 제안되어 있다. 예를 들면, 일본국 특개평 9(1997)-49213호 공보에는, 평면 형태의 태양 전지와, 상기 태양 전지의 주위에 설치된 복수개의 발광 다이오드와, 상기 태양 전지에 의해 발전된 전력을 축전하는 축전지 등을 가지는 노면 설치형의 신호 장치가 제안되어 있다. 상기 신호 장치에 있어서는, 장치 전체를 도로에 매몰시켜 설치하고, 낮에는 태양 전지로 발전된 전력이 축전지에 축전되고, 야간에는 상기 축전지에 축전된 전력에 의해 발광 다이오드가 점멸된다.
일본국 특개평 8(1996)-199513호 공보에는, 평면 형태의 태양 전지와, 발광 다이오드와, 축전지와, 전기 회로 등을 구비하여, 이들 구성 부재가 투명한 에폭시 수지(Epoxy Resin) 내에 내장된 발광 표지 장치가 제안되어 있다. 상기 발광 표지 장치에 있어서도, 낮에 태양 전지에 의해 발전된 전력이 축전지에 축전되어, 야간에 그 전력에 의해 발광 다이오드가 점멸된다. 또, 구성 부재를 에폭시 수지 내에 내장함으로써, 내후성(耐候性)을 향상시키고 있다.
그러나, 일본국 특개평 9(1997)-49213호 공보와 일본국 특개평 8(1996)-199513호 공보에 기재된 장치에서는, 평면 형태의 태양 전지에 의해 발전하고 있기 때문에, 낮 사이에, 항상 고출력의 발전을 할 수 있는 것은 아니고, 태양광이 태양 전지에 작은 입사각으로 대략 수직으로 입사하는 수 시간 밖에 고출력으로 발전할 수 없다. 즉, 해당 수 시간 사이에 야간에 필요한 전력을 축전지에 축전하기 위해, 태양 전지의 수광 면적을 크게 해야 하기 때문에, 장치 전체가 대형화되는 문제가 발생하고 있다.
일본국 특개평 9(1997)-49213호 공보와 일본국 특개평 8(1996)-199513호 공보의 장치를, 평탄한 도로 등에 설치하는 경우에는 축전지에 축전할 수 있지만, 비탈길, 예를 들면, 북측 경사면에 형성된 비탈길 등에 상기 장치가 설치되면, 태양광이 태양 전지 표면에서 많이 반사되기 때문에, 원하는 전력을 축전지에 축전할 수 없음으로 인해, 야간에 발광 다이오드가 발광할 수 없어서, 도로를 주행하는 자동차의 운전자가 안전하게 운전하기 곤란한 문제가 있다.
최근, 자전거, 가방, 모자 등에 장착하여 야간의 안전을 도모하기 위해 사용하는 저가격이면서, 소형 및 경량의 자기 발광 장치가 요구되고 있다. 이들 장치를 장착할 경우에는, 수직에 가까운 상태로 자기 발광 장치를 장착하는 경우가 많아서, 상기와 같이 장착된 경우에는, 평면 형태의 태양 전지에서는, 태양광이 수광면에 대해서 대략 평행으로 입사하기 때문에, 축전지에 축전할 수 있는 전력이 거의 발전되지 않아서, 실용적이라고 할 수 없다.
본 발명의 목적은, 발전 전력이 설치 장소 등에 좌우되지 않고, 저비용으로 제조할 수 있는 소형 및 경량의 자기 발광 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 자기 발광 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 II-II선 단면도이다.
도 3은 구형 광전 변환 소자의 단면도이다.
도 4는 자기 발광 장치의 제어계를 설명하는 블록도이다.
도 5는 발광 제어 회로를 설명하는 회로도이다.
도 6은 충전 제어 회로를 설명하는 회로도이다.
도 7은 변경 형태에 관한 발광 제어 회로의 회로도이다.
도 8은 변경 형태에 관한 구형 광전 변환 소자의 단면도이다.
도 9는 실시예 2의 자기 발광 장치의 평면도이다.
도 10은 도 9의 X-X 선 단면도이다.
도 11은 패널(panel) 형태의 자기 발광 장치의 평면도이다.
도 12는 도 11에 있어서의 XII-XII 선 단면도이다.
도 13은 실시예 3의 자외선 모니터 장치의 평면도이다.
도 14는 도 13의 XIV-XIV 선 단면도이다.
도 15는 도 13의 자외선 모니터 장치의 발광 제어 회로의 회로도이다.
도 16은 실시예 4의 자기 발광 입방체의 사시도이다.
도 17은 실시예 4의 자기 발광 명찰의 평면도이다.
도 18은 도 17의 자기 발광 명찰의 단면도이다.
도 19는 도 17의 자기 발광 명찰의 발광 제어 회로의 회로도이다.
도 20은 실시예 6의 4색 자기 발광 장치의 평면도이다.
도 21은 도 20의 XXI-XXI 선 단면도이다.
도 22는 도 20의 4색 자기 발광 장치의 발광 제어 회로의 회로도이다.
도 23은 실시예 7의 자기 발광 펜던트(pendant)의 평면도이다.
도 24는 도 23의 XXIV-XXIV선 단면도이다.
본 발명의 자기 발광 장치는, 대략 구면 형태의 수광면을 가지는 구형 광전 변환 소자와, 상기 구형 광전 변환 소자에 도광 또는 집광하는 렌즈 부재와, 상기 구형 광전 변환 소자에 의해 발전된 전력에 의해 발광하는 발광체와, 전체를 고착하여 일체화하는 밀봉재를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 자기 발광 장치에 의하면, 입사광이 자기 발광 장치에 입사하면, 입사광이 렌즈 부재에 의해 도광 또는 집광되어, 구형 광전 변환 소자가 가지는 대략 구면 형태의 수광면에 의해 그 입사광이 수광되어 전력이 발전되고, 상기 전력에 의해 발광체가 발광한다. 상기 자기 발광 장치는, 구형 광전 변환 소자의 수광면이 대략 구형으로 형성되어 있기 때문에, 입사광의 입사 각도에 의존하지 않고, 입사광이 입사하는 동안에는 균등하게 전력을 발전할 수 있다. 따라서, 옥외에 설치할 경우, 태양광의 입사 각도에 관계없이, 낮 시간 동안 균등하게 전력을 발전할 수 있고, 또한, 발전된 전력을 축전기 등에 축전되도록 구성한 경우에, 낮 시간에 몇 시간 동안 날씨가 좋다면 태양의 위치에 관계없이, 축전기에 충분한 전력을 축전할 수 있다.
상기 자기 발광 장치를 자전거, 가방, 모자 등에 장착하는 경우에도, 장착된 각도에 영향을 받지 않고, 항상 충분한 전력을 발전할 수 있고, 발광체를 발광시킬 수 있다. 렌즈 부재에 의해 입사광이 도광 또는 집광되므로, 구형 광전 변환 소자의 수광 면적이 작아도, 수광면에 있어서 강한 입사광이 수광되므로, 구형 광전 변환 소자의 소형화 및 경량화를 실현할 수 있고, 그에 따라, 자기 발광 장치의 소형화 및 경량화를 실현할 수가 있다. 또한, 밀봉재에 의해 전체가 고착되어 일체화되어 있으므로, 비 등에 의한 구형 광전 변환 소자나 발광체의 고장 및 파손을 방지할 수 있다. 또, 각 구성 부재를 염가로 만들 수 있으므로, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
여기서, 상기의 구성에 부가하여, 다음과 같은 구성을 적절하게 채용할 수도 있다.
1) 상기 구형 광전 변환 소자로서, 직렬로 접속된 복수개의 구형 광전 변환 소자를 설치하고 있다.
2) 상기 구형 광전 변환 소자에 의해 발전된 전력을 축전하기 위한 축전기를 구비하고 있다.
3) 상기 발광체의 통전을 제어하는 발광 제어 회로를 구비하고 있다.
4) 상기 발광 제어 회로에, 광 검지 센서를 내장하고 있다.
5) 상기 발광 제어 회로는, 2개의 트랜지스터와 복수개의 저항을 포함하는 무안정 멀티 바이브레이터(multi-vibrator)를 구비하고 있다.
6) 상기 축전기에의 충전을 제어하는 충전 제어 회로를 구비하고 있다.
7) 상기 렌즈 부재와 상기 밀봉재를 동종의 합성 수지 재료로 구성한다.
8) 상기 각 구형 광전 변환 소자의 하면 측에 입사광을 반사할 수 있는 금속으로 형성된 부분 구면 형태의 반사 부재가 설치된다.
9) 상기 반사 부재는 리드 프레임(lead frame)이다.
10) 상기 광 검지 센서는 자외선 센서로서, 상기 발광 제어 회로에 상기 자외선 센서에 의해 검지된 자외선 강도에 따른 전압을 증폭하여 출력하는 직류 증폭 회로를 설치하고 있다.
11) 상기 발광체가 복수개 설치되고, 상기 발광 제어 회로는 상기 자외선 센서로부터의 출력에 따라, 상기 각 발광체 중 어느 하나를 발광시킨다.
12) 상기 발광 제어 회로에, 상기 발광체를 점멸시키기 위한 슈미트 트리거 인버터(Schmitt-trigger inverter)와 저항을 병렬로 내장하고 있다.
13) 상기 축전기는, 이산화 망간-리튬 2차 전지이다.
14) 상기 구형 광전 변환 소자와 상기 발광체에 근접하도록, 광을 반사할 수 있는 투명 수지로 이루어지는 반사 부재를 설치하고 있다.
15) 상기 광 검지 센서는, 황화카드뮴(CdS)이다.
[실시예 1](도 1 ~ 도 7 참조)
본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시예는, 야간 등 광이 적은 상황에서만 발광 다이오드가 점멸하는 휴대용 자기 발광 장치에 본 발명을 적용한 일례이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 자기 발광 장치(1)는 6개의 구형 광전 변환 소자(2)와, 발광 다이오드(3)와, 밀봉재(4)와, 제어 회로(5)를 구비하고 있다.
구형 광전 변환 소자(2)는 일본국 특개 2001-168369호 공보 등에 상세하게 기재되어 있는 것과 동일한 것이므로, 여기서는 간단하게 설명한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 구형 광전 변환 소자(2)는 직경이 약 1.5mm, 저항율이 1Ωcm정도의 p형 실리콘 반도체의 구형 결정(10)과, 대략 구면 형태의 pn접합(11)을 형성하기 위하여 구형 결정(10)의 표면 근방에 형성된 n형 확산층(12)과, 구형 결정(10)의 p형 실리콘에 전기적으로 접속된 양(+)극(13)과, 양극(13)과 구형 결정(10)의 중심에 대하여 점대칭 형태로 대향하는 위치에 형성되고, n형 확산층(12)에 전기적으로 접속된 음(-)극(14)과, 전극(13, 14)이 형성되어 있지 않은 구형 결정(10)의 표면에 형성된 절연 피막(15)을 구비하고 있다. 또한, 양극(13)의 표면에는, 두께 약 20μm의 Al 페이스트 막(16)이 피막되고, 음극(14)의 표면에는 두께 약 20μm의 Ag 페이스트 막(17)이 피막되어 있다. 구형 광전 변환 소자(2)에 태양광 등의 광이 입사하면, 입사광은 n형 확산층을 투과하여 pn접합(11)에 입사하여, 상기 pn접합(11)에서 광 기전력이 발생한다. 상기 구형 광전 변환 소자(2)의 기전력은 약 0.6V이며, 3 ~ 3.5mA정도의 전류를 출력할 수 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 6개의 구형 광전 변환 소자(2)는 발광 다이오드(3)의 주위에 약 60°간격으로 설치되어있다. 각 구형 광전 변환 소자(2)의 양극(13)은 인접하는 구형 광전 변환 소자(2)의 음극(14)에 동선(18)에 의해 전기적으로 접속되고, 6개의 구형 광전 변환 소자(2)는 직렬로 접속되어 있다. 단, 6개의 구형 광전 변환 소자(2)의 양극(13), 음극(14) 중, 직렬 접속의 양단에 맞닿는 양극(13a)과 음극(14a)은 발전한 전력을 충전하기 위해, 제어 회로(5)에 접속되어 있다.
발광 다이오드(3)는 AlGaAs계의 헤테로 구조(hetero-structure)를 가지며, 도 1에 나타낸 바와 같이, 자기 발광 장치(1)의 대략 중앙에 설치되어 있다. 상기 발광 다이오드(3)는 후술하는 발광 제어 회로(22)에 의해, 구형 광전 변환 소자(2)에 의해 발전되고, 축전기(21)에 충전된 전력에 의해 야간 등 광이 적을 때에만 점멸하고 발광한다.
밀봉재(4)는 적당한 합성 수지, 예를 들면, 에폭시 수지로 구성되며, 구형 광전 변환 소자(2), 발광 다이오드(3), 제어 회로(5)등 전체를 고착하여 일체화하고 있다. 밀봉재(4)의 상면에는, 각 구형 광전 변환 소자(2)의 외표면 측에 대응하는 위치에 도광 또는 집광하는 집광 렌즈부(6)가, 발광 다이오드에 대응하는 위치에는 투광 렌즈부(7)가 일체로 형성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 집광 렌즈부(6)의 표면은, 구형 광전 변환 소자(2)를 중심으로 하는 반구면 형태로 형성되고, 집광 렌즈부(6)의 표면에 입사한 광은, 구형 광전 변환 소자(2)에 집광된다. 투광 렌즈부(7)의 표면은 부분적으로 회전된 타원면 형태로 형성되고, 발광 다이오드(3)가 발광한 광은, 투광 렌즈부(7)에 의해 확산되어 외부로 출사된다. 그리고, 렌즈부(6, 7)를 포함하는 밀봉재(4)를 구성하는 에폭시 수지는, 적어도 구형 광전 변환 소자(2)가 광전 변환할 수 있는 광을 투과시킬 수 있다.
다음에, 상기 자기 발광 장치(1)의 제어계에 대하여 설명한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제어 회로(5)는 충전 제어 회로(20)와, 커패시터(capcitor)로 이루어지는 축전기(21)와, 발광 제어 회로(22)를 구비하고 있다. 이들 충전 제어 회로(20)와 축전기(21), 및 발광 제어 회로(22)는 동일한 기판상에 실장되어 도 2에 나타낸 바와 같이, 구형 광전 변환 소자(2) 및 발광 다이오드(3)의 하방에 형성되어 있다. 제어 회로(5)에 대하여 간단하게 설명하면, 주간 등 구형 광전 변환 소자(2)에 의해 발전하는 상태에서는, 발광 제어 회로(22)에 의해 발광 다이오드(3)의 발광이 금지되어, 발전된 전력이 충전 제어 회로(20)에 의해 축전기(21)에 충전되고, 야간 등 광이 적은 상태에서는 발광 제어 회로(22)에 의해 축전기(21)에 저장된 전력을 사용하여 발광 다이오드(3)가 점멸 구동된다.
충전 제어 회로(20)는 축전기(21)의 충전을 제어하고, 축전기(21)로 흐르는 과전류를 방지하고, 또, 구형 광전 변환 소자(2)로 흐르는 역전류도 방지하기 위한 것이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 충전 제어 회로(20)는 역류 방지용 다이오드 D와 정전압(定電壓) 소자 ZD로 구성되어 있다.
다음에, 충전 제어 회로(20)의 동작에 대하여 설명한다.
6개의 구형 광전 변환 소자(2)를 직렬 접속한 발전 디바이스(2A)에 의해 발전된 전력은, 다이오드 D를 경유하여 축전기(21)에 충전된다. 다이오드 D는 발전 디바이스(2A)로 입사되는 입사광이 감소하고, 구형 광전 변환 소자(2)의 출력 전압보다 축전기(21)의 출력 전압이 큰 경우에, 축전기(21)로부터 발전 디바이스(2A)에 전류가 역류하는 것을 방지하기 위한 것이다. 정전압 소자 ZD는 축전기(21)에 축전된 전력이 소정 전압이 되면, 발전 디바이스(2A)에서 발전된 전력을 접지로 흘려서, 축전기(21)의 과전류를 방지하여, 축전기(21)의 수명을 연장할 수 있다. 그리고, 발전 디바이스(2A)의 최대 출력이, 축전기(21)의 최대 허용 전압과 다이오드 D의 임계치 전압의 합보다 작은 경우에는, 정전압 소자 ZD를 생략할 수도 있다. 상기 발광 제어 회로(22)는 발광 다이오드(3)로의 통전을 제어하고, 야간 등 광이 적은 상태에서 발광 다이오드(3)을 점멸시키기 위한 것이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 발광 제어 회로(22)는 2개의 트랜지스터 Q1, Q2와 4개의 저항 R1, R2, R3, R4와 콘덴서 C1, C2를 가지는 무안정 멀티 바이브레이터 회로에 광 검지 센서(23)를 내장한 것이다. 광 검지 센서(23)는 주로 황화카드뮴(CdS)으로 이루어지는 광 응답 저항 소자로서, 수광된 광량에 따라 저항값이 변화하는 것이다. 그리고, 각 저항의 저항값은, 예를 들면, R1 = 3.3KΩ, R2 = 1MΩ, R3 = 510kΩ, R4 = 51kΩ이다.
이하, 상기 발광 제어 회로(22)의 동작에 대하여 설명을 한다.
먼저, 주간 등 광 검지 센서(23)에 의해 광이 검지되는 상태에서의 동작을 설명한다. 광 검지 센서(23)에 의해 광이 검지되는 상태에서는, 광 검지 센서(23)의 저항값이 저하하여 트랜지스터 Q1의 베이스가 접지에 단락(短絡)된 상태가 되어 있으므로, 트랜지스터 Q1의 베이스 전위가 임계치 이하로 저하되고, 트랜지스터 Q1의 콜렉터-이미터(collectr-emitter) 사이가 도통되지 않아서, 저항 R1에는 전류가 흐르지 않는다. 한편, 트랜지스터 Q2의 베이스 전위는 임계치 이상이 되어, 저항 R4로부터 접지에 전류가 흐르지만, 저항 R4의 저항값 51kΩ 및 저항 R4에 대한 최대 전압 3V에 의해, 저항 R4에 흐르는 최대 전류는 수 10μA 밖에 되지 않고, 한편, 발전 디바이스(2A)로부터 축전기(21)에 흐르는 전류가 수 mA이기 때문에, 축전기(21)의 충전에는 거의 영향을 끼치지 않는다.
다음에, 야간 등 광 검지 센서(23)에 의해 광이 검출되지 않고, 상기 발광 제어 회로(22)에 의해 발광 다이오드(3)가 점멸 구동되는 동작에 대하여 설명한다.
야간 등 광이 적은 상태에서는, 광 검지 센서(23)에 의해 광이 검출되지 않게 되면, 광 검지 센서(23)의 저항값이 증가하고, Q1의 베이스 전위가 서서히 상승한다. 트랜지스터 Q1의 베이스 전위의 상승에 따라서, 저항 R2를 흐르는 전류가 콘덴서 C2를 경유하여 흐르므로, 콘덴서 C2에 전하가 축적된다.
Q1의 베이스 전위가 임계치에 이르면, 트랜지스터 Q1의 콜렉터-이미터 사이는, 차단 상태로부터 순간적으로 도통 상태가 된다. 광 검지 센서(23)에 의해 광이 검지되는 상태에서는, 콘덴서 C1의 저항 R1 측의 전극에는 양전하가, 저항 R3 측의 전극에는 음전하가 축척된다. 따라서, 트랜지스터 Q1의 콜렉터-이미터 사이가 도통함으로써, 발광 다이오드(3)와 저항 R1과 콘덴서 C1의 접속점 P1의 전위가 순간적으로 낮아지기 때문에, 콘덴서 C1에 축적된 전하에 의해 트랜지스터 Q2의 베이스 전위는 임계치 이하가 되어, 트랜지스터 Q2는 차단된다.
한편, 트랜지스터 Q1가 도통함으로써, 발광 다이오드(3), 저항 R1, 트랜지스터 Q1의 콜렉터-이미터 사이의 경로로 전류가 흘러서 발광 다이오드(3)가 발광한다. 콘덴서 C1에는 저항 R3를 경유하여 전류가 흐르므로, 콘덴서 C1에 축적된 전하가 소정량 만큼 방전된다. 콘덴서 C2에는 저항 R4를 경유하여 흐르는 전류에 의해 전하가 방전된 후 다시 축적된다
저항 R3에 흐르는 전류에 의해 콘덴서 C1이 서서히 충전되므로, 트랜지스터 Q2의 베이스 전위가 서서히 상승한다. 트랜지스터 Q2의 베이스 전위가 임계치에 이르면, 트랜지스터 Q2의 콜렉터-이미터 사이에는 차단 상태로부터 순간적으로 도통 상태가 된다. 트랜지스터 Q2의 도통에 의해 트랜지스터 Q2의 콜렉터가 접지와 단락된 상태가 되면, 콘덴서 C2에 축적된 전하에 의해, 트랜지스터 Q1의 베이스 전위는 임계치 이하로 순간적으로 낮아져서, Q1의 콜렉터-이미터 사이는 도통 상태로부터 순간적으로 차단된다.
트랜지스터 Q2가 도통되면, 발광 다이오드(3), 콘덴서 C1, 트랜지스터 Q2의 베이스-이미터의 경로, 및, 저항 R3, 트랜지스터 Q2의 베이스-이미터의 경로로 전류가 흐른다. 콘덴서 C1이 발광 다이오드(3)을 경유하여 흐르는 전류에 의해 소정량 충전되면, 발광 다이오드(3)에는 전류가 흐르지 않게 되어, 발광 다이오드(3)가 소등된다. 콘덴서 C2에는 저항 R2를 경유하여 흐르는 전류에 의해, 축적되어 있던 전하가 서서히 방전되고, 그 후 다시 충전된다. 콘덴서 C2가 충전됨에 따라서, 트랜지스터 Q1의 베이스 전위가 서서히 상승하여 임계치에 이르면, 트랜지스터 Q1이 도통되는 한편, 트랜지스터 Q2는 차단되어, 발광 다이오드(3)는 다시 발광한다. 그 후, 상기 설명한 동작이 반복되어, 발광 다이오드(3)가 점멸 구동된다.
콘덴서 C1이나 콘덴서 C2의 충전 경로가 되는 발광 다이오드(3)의 내부 저항이나 저항 R4의 저항값에 비해, 방전 경로가 되는 저항 R3나 저항 R2의 저항값이 충분히 크므로, 발광 다이오드(3)의 점멸 간격의 시간은 각각 C1 및 C2의 방전 시간에 의해 결정된다. 즉, 발광 시간 및 소등 시간은, (콘덴서 C1의 전기용량) × (저항 R3의 저항값), (콘덴서 C2의 전기용량) × (저항 R2의 저항값)에 의존한다.
다음에, 실험 결과에 대하여 설명한다. 축전기(21)로서 정전 용량 2F의 커패시터를 적용한 자기 발광 장치(1)의 경우는, 상기 샘플을 솔라 시뮬레이터(solar simultor) 내 100,000lx 의 조도 하에서 충전하면, 1시간 만에 축전기(21)에 축전되어, 발광 휘도 1 ~ 3mcd, 듀티비(duty ratio) 30%의 발광 패턴으로 발광 다이오드(3)을 8시간 이상 점멸 및 발광할 수 있다. 그리고, 상기 자기 발광 장치(1)는, 평면에서 볼 때 직경이 약 20mm, 두께가 약 3mm, 중량이 약 5g으로 구성되어 있다. 축전기(21)로서 0.47F의 커패시터를 적용한 자기 발광 장치(1)의 경우는, 솔라 시뮬레이터 내 100,000lx의 조도 하에서 충전하면, 20분에 축전기(21)에 축전되어, 발광 휘도 1 ~ 3 mcd, 듀티비 30%의 발광 패턴으로 발광 다이오드(3)를 2시간 이상 점멸 및 발광시킬 수 있다. 그리고, 이 구성에 의한 자기 발광 장치(1)는, 평면에서 볼때 직경이 약 12mm, 두께가 약 3mm, 중량이 약 3g으로 구성되어 있다.
다음에, 자기 발광 장치(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
상기 자기 발광 장치(1)에 의하면, 전력을 발전하는 구형 광전 변환 소자(2)의 수광면(pn접합(11))이 대략 구면 형태에 형성되어 있기 때문에, 본 실시예의 경우, 상방의 모든 각도로부터의 입사광에 대해서도 발전 가능하며, 설치 장소나 설치하는 각도 등을 선택하지 않고 발전하여, 축전기(21)에 축전할 수 있으므로, 설치 장소나 설치하는 각도의 자유도를 향상시킬 수 있다. 6개의 구형 광전 변환 소자(2)를 구비함으로써, 1개의 구형 광전 변환 소자(2)에 의해 발전하는 경우에 비해 발전 전압을 6배로 높일 수가 있어서, 충전 시간을 단축할 수 있다. 또한, 집광 렌즈 부재(6)가 형성되어 있으므로, 광을 집광시켜 구형 광전 변환 소자(2)에 수광시킬 수 있어서, 태양광 등의 광의 도입 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 예를 들면, 1시간의 축전으로 발광 다이오드(3)를 8시간 점멸시킬 수 있어서, 주간의 날씨가 다소 나빠도 야간 발광 다이오드(3)가 발광하지 않는 상태를 방지할 수 있다.
자기 발광 장치(1)는, 전술한 바와 같이 소형화 및 경량화를 실현할 수가 있으므로, 용이하게 휴대할 수 있고, 가방, 모자 등에 장착하여도 사용자의 부담이 거의 없다. 렌즈부(6, 7)를 포함하는 밀봉재(4)에 의해 구형 광전 변환 소자(2), 발광 다이오드(3), 제어 회로(5)등이 고착되어 일체화되어 있으므로, 비나 먼지에 의한 피해가 거의 없고, 내후성이 뛰어나 모든 장소에 설치할 수가 있어 휴대하더라도 잘 파손되지 않는다. 렌즈부(6, 7)를 밀봉재(4)와 같은 에폭시 수지로 구성함으로써 강도를 더 향상시킬 수가 있다.
또한, 축전기(21)를 구비하고 있으므로, 야간 등 구형 광전 변환 소자(2)에 의한 발전이 불가능한 상태에서 발광 다이오드(3)를 발광시킬 수 있다. 발광 제어 회로(22)에 무안정 멀티바이브레이터를 적용함으로써 발광 다이오드(3)를 점멸시킬 수 있어서, 주위에서 용이하게 알아볼 수 있다. 광 검지 센서(23)가 도 5에 나타낸 위치에 내장되어 있으므로, 광량이 많으면, 축전기(21)로부터 접지에 흐르는 전류를 최소한으로 억제하여, 충전 시간을 단축하고, 또한, 발광 다이오드(3)의 발광을 방지할 수 있다. 도 6에 나타낸 충전 제어 회로(20)를 구비하고 있으므로, 축전기(21)에 흐르는 과전류를 방지할 수 있고, 또, 축전기(21)로부터 구형 광전 변환 소자(2)에 흐르는 역전류를 방지할 수가 있어서, 축전기(21) 및 구형 광전 변환 소자(2)의 수명을 연장할 수 있다.
다음에, 상기 발광 제어 회로(22)의 변형예에 대하여 설명한다.
발광 제어 회로(22)에는, 트랜지스터를 사용한 무안정 멀티바이브레이터를 적용하고 있지만, 도 7에 나타낸 바와 같이, IC를 사용한 무안정 멀티바이브레이터를 가지는 발광 제어 회로(22A)를 적용할 수도 있다. 그리고, 광 검지 센서(23), 발광 다이오드(3), 축전기(21)에는, 전술한 실시예와 동일한 구성 요소를 적용하고 있으므로, 동일한 부호를 붙여서 설명은 생략한다.
이하, 해당 발광 제어 회로(22A)의 동작에 대하여 설명하지만, 상기 발광 제어 회로(22A)는, 일반적인 IC형의 무안정 멀티바이브레이터(25)에 광 검지 센서(23)등을 적용한 것이므로 간단하게 설명한다.
주간 등 광 검지 센서(23)에 의해 광이 검지되는 상태에서는, 축전기(21)로부터 출력되는 전류는, 저항 R5와 광 검지 센서(23)를 통하여 접지로 흘러서, NAND 회로 ND4의 입력 단자 I2는 항상 로 레벨(low level)로 유지되므로, NAND 회로 ND4의 출력이 하이 레벨(high level)이 된다. 따라서, 발광 다이오드(3)에 전류가 흐르지 않기 때문에, 발광 다이오드(3)가 발광하지 않는다. 단, 저항 R5에는 매우 큰 저항값을 적용하고 있으므로, 광 검지 센서(23)에 의해 광이 검지되어도, 축전기(21)로부터 저항 R5를 경유하여 출력되는 전류는 작기 때문에, 축전기(21)의 충전에 거의 영향을 끼치지 않는다.
다음에, 야간 등 광 검지 센서(23)에 의해 광이 검지되지 않고, 광 검지 센서(23)의 저항값이 크게 되어, 광 검지 센서(23)에 거의 전류가 흐르지 않는 상황에서의 발광 제어 회로(22A)의 동작에 대하여 설명을 한다. 이 상태에서는, 광 검지 센서(23)에 전류가 거의 흐르지 않기 때문에 NAND 회로 ND4의 입력 단자 I2는 항상 하이 레벨을 유지한다. 처음에 NAND 회로 ND1의 입력 측이 로 레벨로 또한 콘덴서 C4에 전하가 축적되어 있지 않다고 하면, NAND 회로 ND1의 출력 측이 하이 레벨이므로, NAND 회로 ND1의 출력, 콘덴서 C4, 저항 R7, 다이오드 D2, NAND 회로 ND2의 출력으로 전류가 흘러 콘덴서 C4에 전하가 축적된다.
콘덴서 C4에 전하가 축적되기 시작하는 상태에서는 콘덴서 C4가 단락된 상태와 같으므로, NAND 회로 ND2의 입력은 하이 레벨이 되어, 그 결과 NAND 회로 ND2의 출력은 로 레벨이 된다. 이 상태에서는, NAND 회로 ND3의 입력이 로 레벨이 되고, 출력이 하이 레벨이 되기 때문에, NAND 회로 ND4의 입력 단자 I1도 하이 레벨이 되어, 그 결과, NAND 회로 ND4의 입력 단자 I2도 하이 레벨이기 때문에 NAND 회로 ND4의 출력이 로 레벨이 되어, 발광 다이오드(3)에 축전기(21)로부터 전류가 흘러 발광 다이오드(3)가 발광한다.
다음에, 콘덴서 C4에 전하가 축적되면, 콘덴서 C4를 흐르는 전류가 감소하고, NAND 회로 ND2의 입력 측의 전압도 서서히 낮아져서, NAND 회로 ND2의 입력 측의 전압이 임계치 전압이 되면, NAND 회로 ND2는 입력이 순간적으로 로 레벨이 되어, 그에 따라 출력이 하이 레벨이 된다. NAND 회로 ND2의 출력이 하이 레벨이 되면 NAND 회로 ND3의 입력은 하이 레벨이 되고, 출력은 로 레벨이 되어, NAND 회로 ND4의 입력 단자 I1이 로 레벨이 되어, 그 결과, NAND 회로 ND4의 출력은 하이 레벨이 되기 때문에 발광 다이오드(3)에 전류가 흐르지 않게 되어, 발광 다이오드(3)는 발광하지 않게 된다.
다음에, NAND 회로 ND2의 출력이 하이 레벨이 되면, NAND 회로 ND1의 입력도 하이 레벨이 된다. 다이오드 D2에 전류가 흐르지 않게 되어, NAND 회로 ND2의 출력, 콘덴서 C3, 저항 R6, 다이오드 D1, NAND 회로 ND1의 출력으로 전류가 흐른다. NAND 회로 ND1의 출력이 로 레벨 때문에, 콘덴서 C4에 축적된 전하가 방전된다. NAND 회로 ND2의 출력으로부터의 전류에 의해 콘덴서 C3에 전하가 축적되면, NAND 회로 ND1의 입력의 전압이 서서히 낮아져서, 그 전압이 임계치 전압 이하가 되면, NAND 회로 ND1의 출력이 하이 레벨이 되므로, 발광 다이오드(3)가 발광한다. 이상, 상기의 동작을 반복함으로써, 발광 다이오드(3)가 점멸 구동된다.
도 7에 나타낸 발전 제어 회로(22A)에 정전 용량 2F의 축전기(21)를 적용하고, 솔라 시뮬레이터 내 100,000lx의 조도하에서 축전하면, 1시간에 완전히 축전되어, 발광 휘도 1 ~ 3mcd, 듀티비 30%의 발광 패턴으로 16시간 이상 점멸 발광하는 것을 알았다. 그리고, 상기 구성에 의한 자기 발광 장치(1)는, 평면에서 볼 때 직경이 약 20mm, 두께가 약 8mm, 중량 약 7g으로 구성할 수 있다.
[실시예 2](도 9 ~ 도 12 참조)
다음에 실시예 2의 자기 발광 장치에 대하여 설명한다.
상기 실시예는, 태양광 중의 적외광을 수광하여 그것을 가시 광선으로 변환하여 발광시키는 파장 변환 표시 기능을 가지는 자기 발광 장치에 본 발명을 적용한 경우의 일례이다.
도 9, 10에 나타낸 바와 같이, 자기 발광 장치(101)는, 6개의 구형 광전 변환 소자(102)(변환 소자)와, 가시광선 LED 칩(103)과, 밀봉재(104)와, 리드 프레임(131, 132)을 구비하고 있다. 그리고, 6개의 변환 소자(102), 밀봉재(104), 6개의 변환 소자(102)를 직렬로 접속하는 회로, 렌즈부(106) 등은 상기 실시예(실시예 1)과 대략 동일하므로, 상이한 구성에 대해서만 설명한다. 그리고, 변환 소자(102)는, 태양광의 가시광선에 의해도 발전하지만 특히 적외선에 의한 발전 특성이 뛰어나다.
LED 칩(103)은, 변환 소자(102)로 발전된 전력에 의해 유색의 가시광선을 발광한다. 밀봉재(104)는 예를 들면 에폭시 수지 등의 투명 합성 수지로 구성되며, 6개의 변환 소자(102)와, LED 칩(103)과, 리드 프레임(131, 132) 등의 전체를 내장한 형태로 고착하여 일체화하고 있다.
밀봉재(104)의 상부에는, 6개의 변환 소자(102)에 대응하는 6개의 집광 렌즈부(106)가 형성되고, 각 집광 렌즈부(106)는 반구형으로 형성되어 있다. 밀봉재(104)의 하부에는, 1개의 투광 렌즈부(107)가 LED 칩(103)을 중심으로 반구형으로 형성되어 있다.
5개의 리드 프레임(131)과 1개의 리드 프레임(132)은, 입사광을 반사할 수 있는 부분 구면 형태의 반사부를 각각 가지고, 리드 프레임(132)은 중심 측으로 연장되는 연장부(132a)를 가진다. 총 6개의 리드 프레임(131, 132)의 반사부의 초점의 위치에, 각각 변환 소자(102)가 위치하고 있다. 그러므로, 변환 소자(102)에 입사되지 않고 투과한 적외광은, 리드 프레임(131, 132)의 반사부에서 반사되고, 그 반사부의 초점 위치에 배치된 변환 소자(102)로 입사된다.
변환 소자(102)의 양극(113)은 대응하는 리드 프레임(131, 132)의 반사부와 도전성 접착제에 의해 접속되어 있다. 리드 프레임(132)의 연장부(132a)의 하면에는, LED 칩(103)의 양극(133)이 도전성 접착제에 의해 접속되고, LED 칩(103)의 음극(134)은 동선(118)에 의해 LED 칩(103)에 근접한 전극(135)에 접속되어 있다. 상기 전극(135)은 상기 동선(118)에 의해 1개의 변환 소자(102)의 음극(114)에 접속된다. 각 리드 프레임(131)의 단부 부근의 양극(136)은 인접하는 변환 소자(102)의 음극(114)에 동선(118)에 의해 전기적으로 접속되고, 6개의 변환 소자(102)는 도시한 바와 같이, 리드 프레임(131, 132)과 5개의 동선(118)에 의해 직렬로 접속되어 있다.
상기 자기 발광 장치(101)는, 6개의 변환 소자(102)에 의해 적외광을 수광하면, 발전하여, LED 칩(103)에 전력을 공급함으로써 유색광을 발광시킨다. 따라서, 상기 자기 발광 장치(101)는 눈에 보이지 않는 적외광을 눈에 보이는 가시광선으로 변환시키는 파장 변환 디바이스에 해당한다.
상기 자기 발광 장치(101)는 그 자체를 단독으로도 사용할 수도 있지만, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 2매의 투명 패널(137)의 사이에 복수개의 자기 발광 장치(101)를 배치하여, 투명 합성 수지에 내장된 형태로 밀봉함으로써, 패널 형태의 자기 발광 장치(138)로 구성할 수도 있다. 도 11 및 도 12의 자기 발광 장치(138)의 경우, 자기 발광 장치(101)가 3행 4열의 매트릭스 형태로 배열되어 있다.
예를 들면, LED 칩(103)이 적색광을 발하면, 맞은편 자동차의 헤드라이트가 조사(照射)되었을 경우에, 위험 표시를 나타낸 적색광을 출력하는 표시 장치로서 사용할 수 있고. 또, 다수의 LED 칩(103)을 소정의 도형이나 문자 형태에 배치함으로써, 그 도형이나 문자를 표시시킬 수 있다. 또, 다수의 LED 칩(103)을 닷 매트릭스(dot matrix) 형태로 배치하고, 그들의 온/오프를 제어함으로써 각종 도형이나 문자를 표시시킬 수도 있다. 그 외의 구성, 작용, 효과는 상기 실시예와 동일하다.
[실시예 3](도 13 ~ 도 15 참조)
다음에 실시예 3에 관한 자기 발광 장치에 대하여 설명한다.
이 실시예는, 발광색이 상이한 3개의 발광 다이오드를 설치하고, 자외선의 강도에 따라 선택된 발광 다이오드를 발광시키는 자기 발광 장치인 자외선 모니터 장치에 본 발명을 적용한 일례이다. 이하, 상기 실시예 1과 상이한 구성에 대해서만 설명한다.
도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 자외선 모니터 장치(201)는, 24개의 구형 광전 변환 소자(202)(변환 소자)와 RGB의 3색으로 발광하는 3개의 발광 다이오드(203)와, 자외선 센서(223)와, 밀봉재(204)와, 프린트 기판(206)과, 발광 제어 회로(205) 등을 구비하고 있다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 3개의 발광 다이오드(203)는, 적색(R) 발광 다이오드 LED1, 황색(Y) 발광 다이오드 LED2, 녹색(G) 발광 다이오드 LED3이다. 상기 자외선 모니터 장치(201)에 있어서는, 자외선 센서(223)에 의해 검지되는 자외선 강도를 레벨 1(약), 레벨 2(중), 레벨 3(강)의 3 단계로 나누어서 각 레벨에 대응하여 G, Y, R의 발광 다이오드가 점등한다. 24개의 변환 소자(202)는, 프린트 기판(206)의 표면에 6행 4열의 매트릭스 형태로 배치되어 있다. 변환 소자(202)는, 실시예 1의 구형 광전 변환 소자(2)와 동일한 것이지만, 양극과 음극을 연결하는 도전 방향을 열 방향으로 나란히 배열하여, 프린트 기판(206)의 표면에 배치되고, 예를 들면 와이어 본딩(wire bonding)에 의해, 각 열의 변환 소자(202)가 직렬로 접속되고, 각 행의 변환 소자(202)가 병렬로 접속되어 있다.
즉, 24개의 변환 소자(202)는 직렬 및 병렬로 접속되어 발전 디바이스(221)를 구성하고 있다. 상기 발전 디바이스(221)는 날씨가 좋을 때에는 약 3.6V의 광 기전력을 발생한다. 자외선 센서(223)는 포토다이오드(photodiode)로 구성되며, 수광한 자외광의 자외선 강도에 따른 전압을 발생한다. 예를 들면 투명 에폭시 수지로 이루어지는 밀봉재(204)는, 24개의 변환 소자(202)와, 3개의 발광 다이오드(203)와, 프린트 기판(206)과, 발광 제어 회로(205)와, 자외선 센서(223) 등 전체를 덮어서 일체화하고 있다. 프린트 기판(206)의 표면에는 입사광을 변환 소자(202)에 반사시키는 반사막이 형성되어 있다. 그리고, 밀봉재(204)의 표면 부분에, 변환 소자(202)에 대응하는 렌즈부를 일체로 형성할 수도 있다. 프린트 기판(206)의 배면 측에는 발광 제어 회로(205)가 내장되며, 상기 밀봉재(204)에 의해 덮여 있다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 발광 제어 회로(205)는, 직류 증폭 회로(241)와, 다이오드 구동 회로(242)를 구비하고, 자외선 센서(223)의 출력에 따른 발광 다이오드(203)를 발광시키도록 발광 다이오드(203)를 구동한다. 직류 증폭 회로(241)는 자외선 센서(223)에 접속되어 있고, 직류 증폭 회로(241)은, 유효증폭기 OP1, OP2, 저항 R9 ~ R15, 콘덴서 C5 ~ C7를 구비하고, 자외선 센서(223)에서 검지된 자외선 강도에 따라 발생한 전압을 증폭하여 출력한다.
유효증폭기 OP1, OP2는, 저항 R11, R15에 의한 귀환이 걸린 반전 증폭기이며, 태양 전지 출력에 의한 단극성 전원으로 동작할 수 있다. 유효증폭기 OP1, OP2의 플러스(＋)입력 단자에는, 발전 디바이스(221)로부터, 분압 저항 R9, R10； R13, R14에 의해, 기준 전압이 인가되어 있다. 자외선 센서(223)의 출력 단자는 유효증폭기 OP1의 마이너스(-)입력 단자에 접속되어 있다. 자외선 센서(223)가 태양광을 수광하면, 태양광의 자외선 강도에 따른 전압을 발생시킨다. 유효증폭기 OP1에 있어서는, 저항 R11에 의한 귀환 작용에 의해, -입력 단자의 전압이 ＋입력 단자의 전압과 동일한 전위가 되도록, 입력 전압이 반전 증폭되므로, 자외선 강도가 증가하는 만큼 유효증폭기 OP1의 출력 단자의 전위는 저하된다. 마찬가지로, 유효증폭기 OP2에 있어서도, 입력 전압이 반전 증폭된다. 그러므로, 자외선 센서(223)의 출력은, 유효증폭기 OP1, OP2에 의한 2회의 반전 증폭의 반복에 의해 비반전 증폭이 행해져 자외선 강도가 강해지는 만큼 유효증폭기 OP2의 출력 전압은 높아진다.
유효증폭기 OP2의 출력 전압은, 다이오드 구동 회로(242)의 컴퍼레이터 CP1, CP2의 -입력 단자에 인가된다. 3개의 발광 다이오드(203)(LED1 ~ LED3)를 구동하기 위한 다이오드 구동 회로(242)는, 발전 디바이스(221)에 접속되어 있고, 상기 다이오드 구동 회로(242)는, 컴퍼레이터 CP1, CP2와 저항 R16 ~ R21를 가진다.
컴퍼레이터 CP1, CP2에는, 발전 디바이스(221)로부터 분압 저항 R16 ~ R18을 통하여 기준 전압 V1, V2가 인가되어 있다. 컴퍼레이터 CP1, CP2는, ＋입력 단자의 기준 전압 V1, V2와 -입력 단자의 전압을 비교하여, 기준 전압 V1, V2 쪽이 높은 경우에는, 「H」레벨 신호를 출력하고, 기준 전압 V1, V2 쪽이 낮은 경우에는, 「L」레벨 신호를 출력한다.
자외선의 강도에 따라 발광 색이 상이한 발광 다이오드 LED1 ~ LED3를 구동하는 동작에 대하여 설명한다. 직류 증폭 회로(241)의 출력 전압 V0가 컴퍼레이터 CP2에 인가되는 기준 전압 V2보다 낮은 경우(자외선의 강도가 약； 레벨 1)는, 컴퍼레이터 CP2의 출력이 「H」레벨이 되어, 발광 다이오드 LED3는 녹색으로 발광한다. 단, 컴퍼레이터 CP1의 출력 단자로부터도 「H」레벨 신호가 출력되므로, 발광 다이오드 LED1, LED2에 있어서는, 입력 단자와 출력 단자가 동일한 전위가 되므로 이들은 발광하지 않는다.
다음에, 직류 증폭 회로(241)의 출력 전압 V0가, 컴퍼레이터 CP1의 기준 전압 V1과, 컴퍼레이터 CP2의 기준 전압 V2 사이의 값인 경우(자외선의 강도가 중； 레벨 2)는, 컴퍼레이터 CP2로부터는 「L」레벨 신호가 출력되고, 컴퍼레이터 CP1으로부터는 「H」레벨 신호가 출력된다. 그러므로, 발광 다이오드 LED2가 황색으로 발광한다. 단, 발광 다이오드 LED1, LED3에 있어서는, 입력 단자와 출력 단자가 동일한 전위가 되므로 이들은 발광하지 않는다.
다음에, 직류 증폭 회로(241)의 출력 전압 V0가, 컴퍼레이터 CP1의 기준 전압 보다 높은 경우(자외선의 강도가 강； 레벨 3)는, 컴퍼레이터 CP1, CP2의 출력은 둘 다 「L」레벨이 되므로, 발광 다이오드 LED1가 적색으로 발광한다. 단, 발광 다이오드 LED2, LED3 에 있어서는, 입력 단자와 출력 단자가 동일한 전위가 되므로 이들은 발광하지 않는다.
이와 같이, 상기 자외선 모니터 장치(201)는, 자외선 센서(223)가 수광하는 자외선 강도에 따라, 자외선이 약한 경우는 녹색의 발광 다이오드를 작동시키고, 자외선의 강도가 중일 경우는 황색의 발광 다이오드를 작동시키며, 자외선이 강한 경우는 적색의 발광 다이오드를 작동시킴으로써 3단계로 나누어 표시시킬 수 있다.
다음에, 회로에 내장하는 저항의 저항값이나 콘덴서의 용량의 예는, 다음과 같다. R9 = 750kΩ, R10 = 220kΩ, R11 = 220kΩ, R12 = 10kΩ, R13 = 750kΩ, R14 = 220kΩ, R15 = 82kΩ, R16 = 1 MΩ, R17 = 470kΩ, R18 = 1MΩ, R19 = 56Ω, R20 = 22Ω, R21 = 22Ω, C5 = 68pF, C6 = 68pF, C7 = 10㎌.
그리고, 자외선의 강도에 따른 3단계 표시로 한정되지 않고, 컴퍼레이터를 3계통 이상으로 늘리면, 4단계 이상으로 표시할 수도 있다. 발광 다이오드(203)의 개수도 각색 하나가 아닌 각색 복수개를 발광시킬 수도 있고, 발광 다이오드의 발광 색도, 적용 가능한 각종 발광 다이오드 중에서 적절하게 선택할 수 있다. 본 실시예에서는, 발전 디바이스(221)를 전원으로서 직접 적용하였지만, 도 15의 발전 디바이스(221) 대신 콘덴서 또는 2차 전지를 설치하여, 도 13의 발전 디바이스(221)의 발전 전력을 상기의 콘덴서 또는 2차 전지에 공급하도록 구성할 수도 있다.
[실시예 4](도 16 참조)
다음에 실시예 4에 관한 자기 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시예는, 복수개의 구형 광전 변환 소자(302)로 발전하여, 투명한 입방체의 중심부의 백색 발광 다이오드를 발광시키는 자기 발광 입방체(301)에 본 발명을 적용할 경우의 일례이다. 구형 광전 변환 소자(302)(변환 소자)와 그 직렬 접속 회로는 상기 실시예 1과 거의 동일하므로 설명을 생략하고, 상이한 구성에 대하여 설명한다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 자기 발광 입방체(301)는, 상면 측의 8개의 변환 소자(302)와, 하면 측의 8개의 변환 소자(302)와, 백색 발광 다이오드(303)와, 입방체 형태의 밀봉재(304)를 구비하고 있다.
밀봉재(304)는, 상하의 변환 소자(302)나 백색 발광 다이오드(303)를 내장한 상태로 하여, 투명한 에폭시 수지를 입방체로 형성한 것이다. 밀봉재(304)의 중심부에는 백색 발광 다이오드(303)가 배치되고, 상기 밀봉재(304) 전체가 광을 투과 시키는 광 투과 부재로서의 역할을 한다.
상하 8개의 구형 광전 변환 소자(302)는, 원형상의 반투명 유리 에폭시 기판(306)의 표면의 외주 내측에 원주 방향으로 약 45°간격으로 설치되어 8개의 변환 소자(302)는 동선(銅線; 도시 생략)에 의해 직렬로 접속되며, 위쪽의 기판(306)의 상면에 8개의 변환 소자(302)가 설치되고, 아래쪽의 기판(306)의 하면에 8개의 변환 소자(302)가 설치되어, 위쪽의 변환 소자 직렬 접속체와 아래쪽의 변환 소자 직렬 접속체는 병렬로 접속되어 있다.
발광 제어 회로에 대한 설명은 생략하지만, 변환 소자(302)에 의한 발전 전력으로 백색 다이오드(303)를 직접 발광시키도록 되어 있다. 그러므로, 입방체 형상의 밀봉재(304)의 적어도 상하 어느 한쪽의 8개의 구형 광전 변환 소자(302)에 수광하면, 그 광 기전력에 의해 백색 다이오드(303)를 발광시키므로, 백열등 밑이나 옥외의 흐린 날씨에서도 발광을 명확하게 확인할 수 있다. 그 외의 구성, 작용, 및 효과에 대하여는, 상기 실시예와 동일하다.
[실시예 5](도 17 ~ 도 19 참조)
다음에, 실시예 5에 관한 자기 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시예는, 복수개의 구형 광전 변환 소자에 의해 발생하는 광 기전력에 의해 명찰에 설치한 백색 발광 다이오드를 발광시키는 자기 발광 명찰(자기 발광 장치에 해당)에, 본 발명을 적용한 일례이다.
구형 광전 변환 소자(402)는, 실시예 1의 구형 광전 변환 소자(2)와 동일하므로, 상세한 설명은 생략하고, 상이한 구성에 대해서만 설명한다.
도 17, 18에 나타낸 바와 같이, 자기 발광 명찰(401)은 21개의 구형 광전 변환 소자(402)(변환 소자)와, 프린트 기판(406)과, 백색 발광 다이오드(403)와, 밀봉재(404)와, 발광 제어 회로(405)를 구비하고 있다.
각 변환 소자(402)는 양극(413)과 음극(414)을 가진다. 21개의 변환 소자(402)는, 직사각형의 프린트 기판(406)의 상면의 외주부 내측을 따라서 동일한 간격으로 설치되고, 변환 소자(402)는 7개씩 3군으로 나누고, 각 군의 변환 소자(402)는 동선(418)에 의해 직렬로 접속되고, 3개의 직렬 접속체는 동선(419)에 의해 병렬로 접속되어 있다.
기판(406)의 배면 측에는 발광 제어 회로(405)가 설치되고, 이들 프린트 기판(406), 21개의 변환 소자(402), 발광 다이오드(403), 발광 제어 회로(405)는, 밀봉재(404)에 내장된 상태로 덮여서 일체로 고정되고, 상기 자기 발광 명찰(401)은 전체적으로 얇은 두께의 직사각형 판형으로 구성되어 있다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 21개의 변환 소자(402)로 이루어지는 발전 디바이스(402A)로부터 역류 방지 다이오드 D3를 통하여 급전되는 축전기로서, 전기 이중층 커패시터(421)(용량 1F)가 형성되어 있다. 발광 제어 회로(405)는, 저항 R22, 백색 발광 다이오드(403)에 접속된 슈미트 트리거 인버터 IV1과, 이것에 병렬로 접속된 저항 R23, 인버터 IV1과 저항 R23에 접속된 콘덴서 C8 등을 구비하고 있다.
인버터 IV1은, 「L」레벨로부터 「H」레벨로 이행하는 경우의 임계치를, 「H」레벨로부터 「L」레벨로 이행할 때의 임계치보다 크게 한 것이며, 노이즈(noise)에 의한 오동작이 적어서, 안정적으로 동작한다.
다음에, 발광 제어 회로(405)의 동작에 대하여 설명한다.
초기 상태에서는 콘덴서 C8에는 전하가 충전되어 있지 않으므로, 인버터 IV1의 입력 단자는 「L」레벨이며, 인버터 IV1의 출력 단자로부터는 「H」레벨이 출력된다. 그 결과, 백색 발광 다이오드(403)의 입출력 단자의 전위가 동일한 전위가 되므로, 백색 발광 다이오드(403)는 발광하지 않는다. 인버터 IV1의 출력 단자로부터 출력된 「H」레벨의 전압이 저항 R23를 거쳐 콘덴서 C8에 충전된다. 이러한 충전에 따라서, 인버터 IV1의 입력 단자의 전위가 상승하여 임계치에 이르면, 인버터 IV1의 출력 단자에는 「L」레벨 신호가 출력되고, 다이오드(403)에 전류가 흘러 백색 발광 다이오드(403)는 발광한다. 이 때, 콘덴서 C8로부터 저항 R23을 거쳐 인버터 IV1의 출력 단자에 전류가 흐르므로, 인버터 IV1의 입력 단자의 전위는 저하되고, 다이오드(403)는 소등한다.
이하 마찬가지로 하여, 다이오드(403)는 점등/소등을 반복하여, 점멸한다. 이 반복 주기는, 저항 R23와 콘덴서 C8에 의해 정해지고, 백색 발광 다이오드(403)에 흐르는 전류와 발광 강도는 저항 R22에 의해 정해진다.
다음에, 상기 발광 제어 회로(405)에 설치한 저항의 저항값이나 콘덴서의 용량을 이하와 같이 설정하여 실험한 결과를 나타낸다. R22 = 22Ω, R23 = 220kΩ, 콘덴서 C8 = 10μF. 옥외의 맑은 하늘에서 발광을 명료하게 시인(확인)할 수 있고, 3시간 후에 어두운 곳으로 이동한 후도 3시간 동안 점멸 및 발광이 계속되었다.
[실시예 6](도 20 ~ 도 22 참조)
다음에 실시예 6에 관한 자기 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시예는, 12개의 구형 광전 변환 소자(502)에 의해 발전한 전기를 2차 전지에 충전하고, 그 전력에 의해 4색의 발광 다이오드를 점멸 발광시키는 4색 자기 발광 장치에 본 발명을 적용한 일례이다. 구형 광전 변환 소자(502)(변환 소자)는, 실시예 1과 동일하며, 발광 제어 회로(505)에는, 실시예 5의 발광 제어 회로(405)와 동일한 것이 4군으로 설치된다.
도 20, 21에 나타낸 바와 같이, 4색 자기 발광 장치(501)는, 12개의 변환 소자(502)와, 발광 색이 상이한 4개의 발광 다이오드(503)와, 프린트 기판(506)과, 밀봉재(504)와, 발광 제어 회로(505)와, 스위치(541) 등을 구비하고 있다.
밀봉재(504)는 예를 들면 투명한 에폭시 수지로 구성되며, 12개의 변환 소자(502)와, 발광 다이오드(503)와, 프린트 기판(506)과, 발광 제어 회로(505)와, 스위치(541) 등 전체를 고착하여 일체로 형성하고 있다. 상기 밀봉재(504)의 표면 측은 볼록 렌즈 형상으로 형성되고 렌즈 기능을 가진다.
4개의 발광 다이오드(503)는, 적색 발광 다이오드 R, 청색 발광 다이오드 B, 황색 발광 다이오드 Y, 및 녹색 발광 다이오드 G이다. 이들은, 발광 제어 회로(505)가 실장된 기판(506)의 상면의 중앙부에 2행 2열의 매트릭스 형태로 배치되어 있다. 12개의 변환 소자(502)는, 원형기판(506) 상의 외주 근처에 약 30° 간격으로 설치되고, 이들 변환 소자(502)는 동선(518)에 의해 직렬로 접속되어 발전 디바이스(502A)를 구성하고 있다. 스위치(541)는 발광 제어 회로(505)의 하단부 부근에 설치되어 있다. 기판(506)의 배면 측에는, 역류 방지용 다이오드 D4와, 축전기로서의 이산화 망간-리튬 2차 전지(521)와, 스위치(541)와, 발광 제어 회로(505)가 실장되어 있다.
도 22에 나타낸 바와 같이, 발광 제어 회로(505)는, 적색 발광 다이오드 LED4, 청색 발광 다이오드 LED5, 황색 발광 다이오드 LED6, 녹색 발광 다이오드 LED7를 발광시키기 위한 4계통의 발광 제어부가 형성되어 있다.
각 발광 제어부는, 실시예 5의 발광 제어 회로(405)와 동일한 구성이며, 적색 발광 다이오드 LED4를 위한 발광 제어부는, 저항 R24와 슈미트 트리거 인버터 IV2와, 상기 인버터 IV2에 병렬로 접속된 저항 R28과, 상기 인버터 IV2와 저항 R28에 접속된 콘덴서 C9를 가지고, 실시예 5의 발광 제어 회로(405)와 동일하게 작동한다. 그 외의 3개의 발광 제어부도 동일한 구성이며, 동일하게 작동한다.
상기 발전 디바이스(502A)에 의해 발전한 전력은 2차 전지(521)에 충전되어 스위치(541)을 온(on)하면, 2차 전지(521)로부터 인버터 IV2 ~ IV5의 전원 입력부와 4개 그룹의 발광 제어부에 공급되어 4색의 발광 다이오드 LED4 ~ LED7가 점멸 및 발광한다.
다음에, 저항의 저항값과 콘덴서의 용량을 다음과 같이 설정하여 행한 실험 결과에 대하여 설명한다. R24 = 270Ω, R25 = 22Ω, R26 = 180Ω, R27 = 56Ω, R28 = 220kΩ, R29 = 500kΩ, R30 = 750kΩ, R31 = 1MΩ, C9, C10, C11, C12 = 10㎌. 주간에 옥외에서의 6시간의 충전과, 야간에 1시간의 점멸과 발광을 반복하여, 1개월 후에도 발광이 계속되었다.
[실시예 7](도 23, 도 24)
다음에 실시예 7에 대하여 설명한다.
본 실시예는, 자기 발광 펜던트에 본 발명의 자기 발광 장치를 적용한 일례이다. 도 23, 24에 나타낸 바와 같이, 자기 발광 펜던트(601)는, 6개의 구형 광전 변환 소자(602)와, 발광 다이오드(603)와, 원형의 프린트 기판(606)과, 밀봉재(604)와, 발광 제어 회로(605)와, 광 검지 센서(623)와, 12개의 구슬(651)과, 고리(652)를 구비하고 있다.
구형 광전 변환 소자(602)(변환 소자)는 실시예 1의 것과 동일하며, 프린트 기판(606) 상에 배치되고, 도선(607)에 의해 직렬로 접속되어 있다. 발광 다이오드(603)와 12개의 구슬(651)도 프린트 기판(606) 상에 배치되고, 프린트 기판(606)의 배면에는 발광 제어 회로(605)가 실장되어 있다.
밀봉재(604)는 투명한 에폭시 수지에 의해 구성되며, 6개의 변환 소자(602)와, 발광 다이오드(603)와, 12개의 구슬(651)의 하부와, 발광 제어 회로(605)와, 광 검지 센서(623)가 밀봉재(604)에 내장되어서, 이들 구성 요소 전체가 밀봉재(604)에 의해 일체로 고정되어 있다. 밀봉재(604)의 표면은 볼록한 구면 형태로 형성되어 렌즈부로서 기능한다. 12개의 구슬(651)의 하부 이외의 부분은, 밀봉재(604)의 표면 밖으로 노출되어 있다.
구슬(651)은, 엷게 착색된 투명 합성 수지로 구성되며, 광을 반사하는 반사 부재로서 기능한다. 고리(652)는, 밀봉재(604)와 일체로 형성되고, 자기 발광 펜던트(601)의 측면의 하부에 돌출되어 있다.
발광 다이오드(603)는, 자기 발광 펜던트(601)의 중심부에 배치되고, 6개의 변환 소자(602)는, 발광 다이오드(603)의 주위에 원형으로 배치되어 있다. 12개의 구슬(651)은, 자기 발광 펜던트(601)의 표면 전역에 걸쳐 배치되고, 변환 소자(602)와 발광 다이오드(603)에 근접되게 배치되어 있다.
발광 제어 회로(605)는, 예를 들면 실시예 1의 도 5의 회로와 동일한 회로이며, 광 검지 센서(623)는 황화카드뮴(CdS) 소자를 가지는 것이다. 황화카드뮴은 광 검지 센서(623)의 검출 신호로부터 주간이나 야간을 판별하고, 주간에 6개의 변환 소자(602)의 발전 전력을 충전하여 야간에만 발광 다이오드(603)를 점멸시키고 발광시키기 위해서 사용된다. 수광 시에는, 구슬(651)의 표면에서 반사된 광이 변환 소자(602)에 도달하여 발전에 기여한다. 발광 다이오드(603)가 발광할 때에는, 발광 다이오드(603)로부터 나온 광이 구슬(651)에서 난반사되어 아름답게 빛난다.
변환 소자(602)는, 크기는 작지만, 구슬(651)과 닮은 형상을 가지므로, 구슬(651)과 함께 장식 기능도 가진다.
프린트 기판(606)의 표면 측의 밀봉 부재(604) 중에 미소(微小)한 구슬을 분산할 수도 있어서, 그럴 경우, 구슬의 표면에서 광을 산란시킴으로써 많은 광이 6개의 변환 소자(602)에 도달하여, 발전 효율이 높아진다. 발광 다이오드(603)의 발광 시에는, 거기에서 나온 광이 구슬의 표면에서 산란되어 아름답게 빛난다.
고리(652)에는, 체인이나 끈을 장착하여 펜던트로서 이용할 수 있고, 고리(652) 대신에 배면에 브로치용의 받침대나 안전핀 등을 장착하여, 브로치로서 사용할 수도 있다.
다음에, 상기 자기 발광 펜던트(601)는, 옥외의 맑은 날씨에서 1시간에 전기 이중 층 커패시터 2F를 풀(full)로 충전하여, 야간에 3시간 동안 점멸하고 발광했다.
이상 설명한 것처럼, 광 검지 센서(623)를 설치하였으므로, 밤이 되면 자동적으로 발광을 개시하지만, 광 검지 센서(623) 대신에 스위치를 설치하여, 스위치를 온으로 했을 때에만 발광시킬 수도 있다. 또한 복수개의 발광 색이 상이한 발광 다이오드(603)를 설치하여, 스위치를 온으로 했을 때에만 발광시킬 수도 있다.
또, 복수개의 발광 색이 상이한 발광 다이오드(603)를 설치하여, 실시예 6과 같은 발광 제어 회로(505)에 의해 복수개의 발광 다이오드를 점멸시킬 수도 있다. 상기 설명한 브로치나 펜던트에 한정되지 않고, 보다 소형으로 형성하여, 휴대전화기용 스트랩(strap), 반지 또는 버튼 등에 구성할 수도 있어서, 발광용 액세서리 분야에서 다양한 용도로 활용할 수 있다.
다음에 전술한 실시예 1 ~ 7의 형태를 부분적으로 변경하는 예에 대해서 설명한다.
1) 전술한 실시예에 있어서는, 발광 다이오드가 점멸되도록 구성하였지만, 발광 다이오드가 항상 점등하도록 구성할 수도 있다. 이같이 구성하는 경우에는, 발광 제어 회로에, 전류 제어용 IC, 유효증폭기 등의 집적회로나 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor), FET, 다이오드를 비롯하여 각종 능동 소자와, 저항체, 콘덴서, 코일 등의 수동 소자를 사용한 각종 정전류 회로나 정전압 회로를 적용할 수 있다. 이들 전자 부품에는 딥(dip) 타입의 IC를 비롯하여 통상의 기판 실장용의 전자 부품을 사용할 수 있지만, 소형 및 경량화의 관점에서는, 표면 실장형 IC나 칩 저항, 칩 콘덴서를 비롯하여 표면 실장용의 전자 부품을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 발광 제어 회로, 충전 제어 회로, 축전기를 각각 별도의 기판에 설치해도 된다. 예를 들면, 발광 제어 회로와 충전 제어 회로는 한 장의 기판 상에 설치되고, 축전기만 별도로 마련한 기판으로부터 동선 등으로 접속해도 된다. 특히, 2차 전지를 축전기로서 적용하는 경우에는, 2차 전지가 열화 했을 경우에, 그 2차 전지만을 교환하면 되므로, 간단히 보수함으로써 자기 발광 장치의 수명을 늘릴 수가 있다.
2) 전술한 실시예에 있어서는, p형 실리콘 반도체를 구형 결정(10)에 구형 광전 변환 소자(2)를 구성하였지만, 도 8에 나타낸 바와 같이, n형 실리콘 반도체의 구형 결정(10A)에 의해 구형 광전 변환 소자(2B)를 구성해도 된다. 상기 구형 광전 변환 소자(2A)는, pn접합(11A)을 형성하기 위해 구형 결정(10A)의 표면 근방에 형성된 p형 확산층(12A)과, 구형 결정의 n형 실리콘에 전기적으로 접속된 음극(13A)과, 음극(13A)과는 구형 결정(10A)의 중심에 대해 대향하는 위치에 형성된 양극(14A)과, 전극(13A, 14A)이 형성되어 있지 않은 표면에 형성된 절연 피막(15A)을 구비하고 있다. 또한, 음극(13A), 양극(14A)의 표면에는, 금속의 페이스트 막(16A, 17A)이 피막되어 있다.
3) 전술한 실시예에 있어서는, 구형 광전 변환 소자가 실리콘에 의해 구성하였지만, 실리콘으로 한정되는 것이 아니고, 게르마늄 등의 IV족 반도체나, III-V 족 반도체, II-VI족 반도체 등에 의해 구형 광전 변환 소자를 구성해도 된다.
4) 전술한 실시예에 있어서는, 발광 다이오드를 AlGaAs계로 구성하였지만, 시인성 등을 고려하여, AlGaInP계, AlGaInN계 등으로 구성되어 있는 발광 다이오드를 적용하여도 되고, 또, 수지 몰드된 발광 다이오드나 표면 실장형의 발광 다이오드를 적용하여도 된다. 특히, 수지 몰드된 발광 다이오드를 적용하는 경우에는, 투광 렌즈를 형성하지 않고 , 발광 다이오드를 노출시킨 상태로 설치할 수도 있다. 또한, 이같이 구성하는 경우에는 발광 다이오드를 떼어낼 수 있게 구성함으로써, 원하는 색의 발광 다이오드를 사용자가 장착할 수 있고, 장식성을 향상시킬 수가 있다. 또한, 발광 다이오드 이외의 광원을 적용하여도 된다. 단, 적은 전류로 고휘도의 발광을 얻어지는 발광체를 적용하는 것이 바람직하다.
5) 발광 다이오드의 주위에 반사막 등을 형성해도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 발광 다이오드의 광을 외부에 반사시켜 출사시키는 것이 가능하므로, 야간 등에 외부로부터 쉽게 알아볼 수 있게 할 수 있다.
6) 전술한 실시예에 있어서는, 렌즈 부재를 포함하는 밀봉재를 에폭시 수지로 구성하였지만, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지, 불소 수지, 폴리이미드 수지, 폴리비닐 부틸 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 수지, 나프톨(naphthole) 수지, 아세트산셀룰로오스를 비롯하여 구형 광전 변환 소자가 발전 가능한 소정 파장의 광을 투과시킬 수 있는 재질에 의해 구성할 수 있다. 예를 들면, 가요성(可撓性; flexibility)을 가지는 합성 수지 등으로 구성함으로써, 자기 발광 장치를 변형시킬 수가 있어 외부로부터의 충격에 대해서 내구성이 강한 구성으로 할 수있다. 또, 합성 수지에 확산제를 혼합함으로써 발광의 균일성을 향상시킬 수도 있다.
7) 전술한 실시예에 있어서는, 렌즈 부재와 밀봉재를 동일한 에폭시 수지로 일체로 형성하는 구성이지만, 렌즈 부재와 밀봉재를 별개로 제조하고, 각각을 접착재로 접착할 수도 있다. 이와 같이 구성하는 경우에는, 렌즈 부재와 밀봉재를 동일한 재질로 구성함으로써 접착재에 의한 접착 강도를 높일 수가 있다.
한편, 렌즈 부재와 밀봉재를 별개의 재질로 구성할 수도 있다. 이와 같이 구성하는 경우에는, 집광 렌즈 부재에는, 구형 광전 변환 소자에 의해 발전 가능한 특정 파장의 광을 투과시킬 수 있으면 되고, 투광 렌즈 부재와 밀봉재를 구성하는 재질은 특히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 투광 렌즈 부재의 재질을 착색할 수도 있고, 형광체나 인광체 등을 함유시킴으로써 장식성이 뛰어난 자기 발광 장치를 제공할 수 있다. 또, 밀봉재는, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리스틸렌 수지, 염화 비닐 수지, 우레탄 수지 등의 가소성(可塑性; plasticity)을 가지는 수지로 구성할 수도 있다.
8) 집광 렌즈 부재의 형상은, 반구면형이나 평면형 등 적절하게 변형할 수 있다. 집광 렌즈를 변형하는 경우에는, 구형 광전 변환 소자의 일부가 집광 렌즈 보다 아래에 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 바로 위로부터의 입사광에 대해서 발전 효율을 향샹시키고, 또한 경사 방향으로부터의 입사광에 대해서도 일정한 발광 효율을 유지할 수 있다. 또, 집광 렌즈 부재의 반사막을 구비하여 구형 광전 변환 소자에 광이 도광되도록 구성해도 된다.
9) 축전기로서는, 망간-리튬 2차 전지, 리튬-이온 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-카드뮴 전지를 비롯하여 각종 2차 전지나, 전기 이중층 커패시터를 비롯한 비교적 용량의 큰 커패시터를 적용할 수 있다. 장치 전체의 소형화 및 경량화를 고려할 경우, 축전기에는 코인형의 망간-리튬 2차 전지나 전기 이중층 커패시터를 사용하는 것이 바람직하다. 단, 반복 축전 및 방전에 의한 열화를 고려하면, 2차 전지보다 전기 이중층 커패시터와 같은 커패시터를 적용하는 것이 보다 바람직하다.
10) 광 검지 센서로서, 광의 수광량에 의해 출력 전압 또는 전류가 변화하는 포토 다이오드와 같은 광전 변환 소자를 비롯한 각종 센서를 사용할 수 있고. 또한, 구형 광전 변환 소자를 광 검지 센서로서 설치할 수 있다. 이와 같이 구성하면 더욱 소형화 및 경량화할 수 있어서, 제조 비용을 저감할 수 있다.
11) 자기 발광 장치가 구비하는 구형 광전 변환 소자와 발광 다이오드의 개수는, 적절하게 변경할 수 있다. 구형 광전 변환 소자의 개수는, 원하는 발전량 및 집광 렌즈 부재의 집광 비율 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 또, 구형 광전 변환 소자 및 발광 다이오드의 배치도, 상기 실시예로 특별히 한정되지 않고, 구형 광전 변환 소자를 직선형으로 배열하거나, 다수행 및 다수열로 설치할 수도 있다.
12) 구형 광전 변환 소자의 하방에 반사막을 설치해도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 구형 광전 변환 소자에 수광되지 않는 광을, 구형 광전 변환 소자에 의해 반사시킬 수가 있어 발광 효율을 높일 수 있다.
13) 자기 발광 장치의 형상은, 평면 상에서 볼 때, 원형이나 직사각형이나 별모양 등 각종 형상으로 구성할 수도 있다.
본 발명은 이상 설명한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 당업자라면, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기 실시예에 각종의 변경을 부가하여 실시할 수 있고, 본 발명은 그러한 변경 형태도 포함하는 것이다.
본 발명에 의한 구형 광전 변환 소자(2)는 수광면이 대략 구면 형태이기 때문에 모든 각도로부터의 입사광에 의해 발전할 수 있다. 따라서, 발전 전력이 설치 장소 등에 좌우되지 않고, 저비용으로 제조할 수 있는 소형 및 경량의 자기 발광 장치를 제공할 수 있다. 또한, 밀봉재(4)에 의해 구성 부재를 일체화하므로 잘 파손되지 않는다.

Claims (16)

  1. 대략 구면 형태의 수광면(受光面)을 가지는 구형 광전 변환 소자와, 상기 구형 광전 변환 소자에 도광(導光) 또는 집광하는 렌즈 부재와, 상기 구형 광전 변환 소자에 의해 발전된 전력에 의해 발광하는 발광체와, 전체를 고착하여 일체화하는 밀봉재를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치(自己發光裝置).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구형 광전 변환 소자로서, 직렬로 접속된 복수개의 구형 광전 변환 소자를 설치한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구형 광전 변환 소자에 의해 발전된 전력을 축전하기 위한 축전기를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광체로의 통전을 제어하는 발광 제어 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발광 제어 회로에 광 검지 센서를 내장한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발광 제어 회로는, 2개의 트랜지스터와 복수개의 저항을 포함하는 무안정 멀티바이브레이터(multi-vibrator)를 구비하고,
    상기 광 검지 센서는, 일단이 접지에, 타단이 트랜지스터의 베이스에 접속되고,
    상기 2개의 트랜지스터의 베이스에 각각 접속된 저항은, 콜렉터(collector)에 접속된 저항에 비해 큰 저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축전기로의 충전을 제어하는 충전 제어 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈 부재와 상기 밀봉재를 동종의 합성 수지 재료로 구성한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각각의 구형 광전 변환 소자의 하면 측에 입사광을 반사할 수 있는 금속으로 형성한 부분 구면 형태의 반사 부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반사 부재는 리드 프레임(lead frame)인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 광 검지 센서는 자외선 센서이며, 상기 발광 제어 회로에 상기 자외선 센서에 의해 검지된 자외선 강도에 따른 전압을 증폭하여 출력하는 직류 증폭 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발광체가 복수개 설치되고, 상기 발광 제어 회로는 상기 자외선 센서로부터의 출력에 따라, 상기 각각의 발광체 중 어느 하나를 발광시키는 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 발광 제어 회로에, 상기 발광체를 점멸시키기 위하여, 슈미트 트리거 인버터(Schmitt-trigger inverter)와 저항을 병렬로 접속하여 내장한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 축전기는, 이산화 망간-리튬 2차 전지인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구형 광전 변환 소자와 상기 발광체에 근접하도록, 광을 반사할 수 있는 투명 수지로 이루어지는 반사 부재를 설치한 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  16. 제5항에 있어서,
    상기 광 검지 센서는, 황화카드뮴(CdS)인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
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