(57)【要約】【課題】太陽エネルギー発光装置を提供する。【解決手段】太陽エネルギー発光装置であって、太陽エネルギーチップと発光ダイオードチップを有する光受信発射集積素子、充電池、及び、特定用途向け集積回路、からなる。光受信発射集積素子の透明パッケージ体により、入射する太陽光を太陽エネルギーチップに集光させて第一電圧を生成する。充電池は光受信発射集積素子に電気的に接続され、且つ、太陽エネルギーチップが生成する第一電圧により充電される。また、特定用途向け集積回路は充電池と光受信発射集積素子に電気的に接続され、第一電圧を第二電圧に上昇させ、且つ、充電池により放電して、第二電圧によりＬＥＤチップを駆動して発光させる。この太陽エネルギー発光装置は尺寸が小さい、緊密である、整合が簡単、装着が容易、コストパフォーマンスが高い等の長所を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光受信発射集積素子であって、
キャリアベース上に設置される太陽エネルギーチップと、
前記キャリアベース上に設置される発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップと前記太陽エネルギーチップを被覆する透明パッケージ体と、
前記透明パッケージ体外に部分的に露出する導電構造と、
からなり、前記太陽エネルギーチップが前記キャリアベースと前記導電構造の少なくともどちらか一つにより、エネルギーを前記発光ダイオードチップに提供することを特徴とする光受信発射集積素子。
【請求項２】
前記透明パッケージ体は弧形表面を有することを特徴とする請求項１に記載の光受信発射集積素子。
【請求項３】
前記太陽エネルギーチップは前記透明パッケージ体の焦点位置に位置することを特徴とする請求項１に記載の光受信発射集積素子。
【請求項４】
前記透明パッケージ体はエポキシ化合物、或いは、ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の光受信発射集積素子。
【請求項５】
前記発光ダイオードチップは発光ダイオードアレイであることを特徴とする請求項１に記載の光受信発射集積素子。
【請求項６】
前記発光ダイオードチップは、赤光ＬＥＤチップ、青光ＬＥＤチップ、緑光ＬＥＤチップ、或いは、白光ＬＥＤチップのどれかであることを特徴とする請求項１に記載の光受信発射集積素子。
【請求項７】
前記太陽エネルギーチップは化合物をベースとし、前記化合物はガリウムヒ素(ＧａＡｓ)、インジウムガリウムヒ化物 (ＩｎＧａＡｓ)、カドテル (ＣｄＴｅ)、アルミガリウムヒソ (ＡｌＧａＡｓ)、銅インジウム(ガリウム)- ニセレン (ＣｕＩｎ（Ｇａ）Ｓｅ２)、或いは、その組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の光受信発射集積素子。
【請求項８】
前記太陽エネルギーチップは第一P極と第一N極からなり、前記発光ダイオードチップは第二P極と第二N極からなり、前記導電構造は、第一正極金属導線、第二正極金属導線、及び、コモン金属導線、からなり、前記第一正極金属導線、前記コモン金属導線と前記第二正極金属導線は互いに絶縁され、且つ、前記第一N極と前記第二N極は前記コモン金属導線に電気的に接続され、前記第一P極は前記第一正極金属導線に電気的に接続され、前記第二P極は前記第二金属導線に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の光受信発射集積素子。
【請求項９】
更に、前記キャリアベース、前記第一正極金属導線、前記コモン金属導線、前記第二正極金属導線からなる導線フレームを有することを特徴とする請求項８に記載の光受信発射集積素子。
【請求項１０】
前記第一P極は前記太陽エネルギーチップの頂面に設置され、前記第一N極は前記太陽エネルギーチップの底面に設置され、前記第二P極は前記発光ダイオードチップの頂面に設置され、前記第二N極は前記発光ダイオードチップの底面に設置されることを特徴とする請求項９に記載の光受信発射集積素子。
【請求項１１】
前記第一P極は第一金属引線により前記第一正極金属導線に電気的に接続され、前記第二P極は第二金属引線により前記第二正極金属導線に電気的に接続され、前記第一N極、及び、前記キャリアベース間に第一導電ペーストを設置して、前記太陽エネルギーチップを前記導線フレーム上に粘着し、且つ、前記第一N極と前記コモン金属導線を電気的に接続し、また、前記第二N極と前記キャリアベース間に第二導電ペーストを設置して、前記ＬＥＤチップを前記導線フレーム上に粘着し、且つ、前記第二N極と前記コモン金属導線を電気的に接続することを特徴とする請求項１０に記載の光受信発射集積素子。
【請求項１２】
前記第一導電ペーストと前記第二導電ペーストは銀ペーストであることを特徴とする請求項１１に記載の光受信発射集積素子。
【請求項１３】
前記第一P極は前記太陽エネルギーチップの頂面に設置され、前記第一N極は前記太陽エネルギーチップの底面に設置され、前記第二P極は前記発光ダイオードチップの頂面に設置され、前記第二N極は前記発光ダイオードチップの頂面に設置され、前記第二N極は前記発光ダイオードチップの頂面で、且つ、前記第二P極横に設置されることを特徴とする請求項９に記載の光受信発射集積素子。
【請求項１４】
前記第一P極は第一金属引線により前記第一正極金属導線に電気的に接続され、前記第二P極は第二金属引線により前記第二正極金属導線に電気的に接続され、前記第一N極、及び、前記キャリアベース間に導電ペーストを設置して、前記太陽エネルギーチップを前記導線フレーム上に粘着し、且つ、前記第一N極と前記コモン金属導線を電気的に接続し、前記第二N極は第三金属引線により前記導線フレームと接合して、前記コモン金属導線に電気的に接続され、絶縁のエポキシ樹脂を前記発光ダイオードチップ、及び、前記キャリアベース間に設置し、前記発光ダイオードチップを前記導線フレーム上に粘着することを特徴とする請求項１３に記載の光受信発射集積素子。
【請求項１５】
前記導電ペーストは銀ペーストであることを特徴とする請求項１４に記載の光受信発射集積素子。
【請求項１６】
前記請求項１の光受信発射集積素子を応用する太陽エネルギー発光装置は、
透明パッケージ体が入射する太陽光を太陽エネルギーチップに集光させて第一電圧を生成する光受信発射集積素子と、
前記導電構造に電気的に接続され、且つ、前記太陽エネルギーチップにより第一電圧で充電される充電池と、
前記充電池に電気的に接続され、前記第一電圧を第二電圧に上昇させ、且つ、前記導電構造に電気的に接続し、前記充電池により前記第二電圧で前記発光ダイオードチップを駆動し発光させる特定用途向け集積回路と、
からなることを特徴とする太陽エネルギー発光装置。
【請求項１７】
前記特定用途向け集積回路が受信する前記第一電圧が所定のしきい電圧より低い時、前記特定用途向け集積回路は前記発光ダイオードチップを駆動して発光させることを特徴とする請求項１６に記載の太陽エネルギー発光装置。
【請求項１８】
前記第二電圧は前記第一電圧より高いことを特徴とする請求項１６に記載の太陽エネルギー発光装置。
【請求項１９】
前記第二電圧はカットオフ電圧より低くなく、且つ、前記第二電圧は前記カットオフ電圧より高いことを特徴とする請求項１８に記載の太陽エネルギー発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽エネルギー発光装置に関するものであって、特に、受光素子と光発射素子を整合した太陽エネルギー発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩に伴い、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，  ＬＥＤ）等の固体光源（ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｓｏｕｒｃｅ）は、小体積、節電、長い寿命、無ガラス、及び、無毒性気体等の長所により、コストパフォーマンスが高い。赤光ＬＥＤ、青光ＬＥＤ、緑光ＬＥＤ、及び、白色ＬＥＤの各種ＬＥＤは、装飾、指示、表示、及び、照明等の異なる使用方式により、各種領域に応用されている。
【０００３】
また、石油の欠乏と価格の上昇により、無料で無限の太陽エネルギーが注目され、太陽電池をクリーンエネルギーとするのも日増しに増加している。ガリウムヒ素(ＧａＡｓ)、インジウムガリウムヒ化物 (ＩｎＧａＡｓ)、カドテル(ＣｄＴｅ)、アルミガリウムヒソ (ＡｌＧａＡｓ) 、或いは、銅インジウム(ガリウム)- ニセレン (ＣｕＩｎ（Ｇａ）Ｓｅ２) 等の化合物をベースとする集光型太陽電池は、高光電効果(ｐｈｏｔｏ−ｖｏｌｔａｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ)を有するので、このような太陽電池の応用がますます普遍的になっている。
【０００４】
ＬＥＤを光発射素子とし、夜間に使用する太陽エネルギー発光装置は普遍的に使用されており、例えば、街灯、警告ランプ、指示ランプ等の道路などでの応用のほか、装飾ランプ、庭園ランプ、花壇や広告ランプとして戸外での応用も可能である。一般の太陽電池式照明器は、通常、ＬＥＤチップ、太陽エネルギーチップ、充電池とコントローラー、からなり、太陽エネルギーチップは日間は太陽光を受けて、太陽エネルギーを電気エネルギーに転換して充電池に保存し、夜間は、コントローラーにより充電池が保存する電気エネルギーを放電させてＬＥＤチップを駆動発光させる。公知の太陽電池式照明器の長所は、困難で不便、且つ、高価な配線（ｈａｒｄ−ｗｉｒｉｎｇ）方式により外部電子システムと連接することを必要とせず、或いは、外部電源により、時間がかかり面倒である充電池の充電を実行しなくてもいいことである。
【０００５】
しかし、公知のＬＥＤチップと太陽エネルギーチップは別にパッケージするので、公知の太陽エネルギー発光装置は整合が複雑で、体積が大きく、高いという欠点がある。
【０００６】
更に、公知の太陽エネルギー発光装置は、通常、入射する太陽光の強度を感知するセンサーを有して、コントローラーにいつＬＥＤチップを駆動して発光させるかを決定する必要がある。一般に、昼間に得られる太陽光強度は強く、よって、ＬＥＤチップは発光せず、反対に、夜間の太陽強度は弱いので、ＬＥＤチップは発光する。しかし、このセンサーとその他の素子間は配線により連接しなければならないので、公知の太陽エネルギー発光装置の整合は更に複雑になっている。よって、センサーを有する太陽エネルギー発光装置は体積が更に大きくなり、高価で、組み立ても不便である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような太陽エネルギーチップとＬＥＤを別にパッケージする太陽エネルギー発光装置の複雑で、体積が大きく、高価であるという問題を解決するため、本発明は光受信発射集積素子を使用する太陽エネルギー発光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、配線方式により外部電子システムと連接することを必要とせず、或いは、外部電源により充電池の充電を実行しなくてもいい太陽エネルギー発光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は、尺寸が小さく、緊密で、整合が簡単、装着が容易、コストパフォーマンスに優れた光受信発射集積素子を使用する太陽エネルギー発光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、装飾ランプ等の戸外設備に適用でき、街灯、警告ランプ、指示ランプ等の道路への応用も可能な太陽エネルギー発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明の実施例は、光受信発射集積素子を提供し、キャリアベースに設置される太陽エネルギーチップと、キャリアベースに設置される発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップと太陽エネルギーチップを被覆する透明パッケージ体と、透明パッケージ体外に一部露出する導電構造と、からなり、太陽エネルギーチップはキャリアベース、及び、導電構造の少なくとも一つによりエネルギーを発光ダイオードチップに提供する。
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明のもう一つの実施例は太陽エネルギー発光装置を提供し、太陽エネルギーチップと発光ダイオードチップとを有する光受信発射集積素子と、充電池と、特定用途向け集積回路と、からなる。光受信発射集積素子の透明パッケージ体により、入射する太陽光を太陽エネルギーチップに集光させて第一電圧を生成する。充電池は光受信発射集積素子に電気的に接続され、且つ、太陽エネルギーチップが生成する第一電圧により充電される。また、特定用途向け集積回路は充電池と光受信発射集積素子に電気的に接続され、第一電圧を第二電圧に上昇させ、且つ、充電池により放電して、第二電圧によりＬＥＤチップを駆動して発光させる。夜間に感知される太陽光の強度が弱く、第一電圧が所定のしきい電圧より低いとき、特定用途向け集積回路は発光ダイオードチップを駆動して発光させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の太陽エネルギー発光装置は配線方式により外部電子システムと連接することを必要とせず、或いは、外部電源により充電池の充電を実行しなくてもいい。この他、センサーを必要としないので、公知の太陽エネルギー発光装置に比べて、簡単、精巧、便利、装着が容易である。よって、本発明の太陽エネルギー発光装置は、例えば、装飾ランプ等、戸外設備中への応用に非常に適し、更に、街灯、警告ランプ、及び、指示ランプとして応用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の実施例による光受信発射集積素子２の構造断面図である。本実施例中、光受信発射集積素子２は表面実装装置（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）であり、太陽エネルギーチップ２０と、キャリアベース１０８上に設置される発光ダイオードＬＥＤチップ３０と、ＬＥＤチップ３０と太陽エネルギーチップ２０を被覆する透明パッケージ体６０と、透明パッケージ体６０外に部分的に露出する導電構造７０と、からなり、太陽エネルギーチップ２０はキャリアベース１０８、及び、導電構造７０により、エネルギーをＬＥＤチップ３０に提供する。
【００１５】
好ましい実施例中、透明パッケージ体６０は弧形表面を有するが、本実施形態はこの限りではなく、且つ、太陽エネルギーチップ２０は透明パッケージ体６０の焦点位置上に位置する。透明パッケージ体６０はエポキシ化合物、或いは、ガラスから構成され、入射光が反射するのを防止し、太陽エネルギーチップ２０とＬＥＤチップ２０を保護する。また、太陽エネルギーチップ２０は化合物をベースとする太陽エネルギーチップで、例えば、ガリウムヒ素(ＧａＡｓ)、インジウムガリウムヒ化物 (ＩｎＧｓＡｓ)、カドテル (ＣｄＴｅ)、アルミガリウムヒソ (ＡｌＧａＡｓ)、銅インジウム(ガリウム)- ニセレン (ＣｕＩｎ（Ｇａ）Ｓｅ２)をベースとするか、以上の組み合わせをベースとする。ＬＥＤチップ３０は、多種から選択でき、例えば、ＬＥＤアレイ、赤光ＬＥＤチップ、青光ＬＥＤチップ、緑光ＬＥＤチップ、或いは、白光ＬＥＤチップ、である。
【００１６】
また、本実施形態の特徴は、太陽エネルギーチップ２０、及び、ＬＥＤチップ３０は共同で光受信発射集積素子２にパッケージし、公知のＬＥＤを発光素子とする太陽エネルギー発光装置と比較すると、公知の太陽エネルギーチップとＬＥＤチップは分離設計であるので、本実施形態の光受信発射集積素子２は整合が簡単、精巧で、コストパフォーマンスに優れる。
【００１７】
図２は本発明のもう一つの実施例による光受信発射集積素子３の構造断面図である。本実施例中、導電構造は、第一正極金属導線１０２、第二正極金属導線１０４、及び、コモン金属導線１０６、からなり、第一正極金属導線１０２とコモン金属導線１０６間に生成される第一電圧により、太陽エネルギーチップ２０が太陽光を受光した後、太陽エネルギーを電気エネルギーに転換する。透明パッケージ体６０は入射する太陽光を太陽エネルギーチップ２０に集光すると共に、入射した太陽光が反射するのを防止する。また、第二正極金属導線１０４とコモン金属導線１０６間に生成される第二電圧により、ＬＥＤチップ３０を駆動して発光させる。
【００１８】
本発明の実施例中、ＬＥＤチップ３０は数種の異なる類型を有し、一つはＬＥＤチップのP極をＬＥＤチップ頂面に設置し、ＬＥＤチップのN極をＬＥＤチップ底面に設置するものである。もう一つは、ＬＥＤチップのP極とN極をＬＥＤチップ頂面に設置するものである。この二種の類型が対応するパッケージ構造は、以下の実施例中で説明される。
【００１９】
図３は本発明の更にもう一つの実施例による光受信発射集積素子４の構造断面図である。本実施例中、第一P極２０２は太陽エネルギーチップ２０頂面に設置され、第一N極２０４は太陽エネルギーチップ２０底面に設置される。第二P極３０２はＬＥＤチップ３０の頂面に設置され、第二N極３０４はＬＥＤチップ３０底面に設置される。また、光受信発射集積素子４は導線フレーム１０を有し、キャリアベース１０８、第一正極金属導線１０２、コモン金属導線１０６、及び、第二正極金属導線１０４を含む。
【００２０】
図３を引き続き参照すると、好ましい実施例中、第一P極２０２は第一金属引線４２により第一正極金属導線１０２に電気的に接続され、且つ、第二P極３０２は第二金属引線４４により第二正極金属導線１０４に電気的に接続される。並びに、第一N極２０４、及び、キャリアベース１０８間に第一導電ペースト４６を設置して、太陽エネルギーチップ２０を導線フレーム１０上に粘着し、且つ、第一N極２０４とコモン金属導線１０６を電気的に接続し、且つ、第二N極３０４、及び、キャリアベース１０８間に第二導電ペースト４８を設置して、ＬＥＤチップ３０を導線フレーム１０上に粘着し、且つ、第二N極３０４とコモン金属導線１０６を電気的に接続する。上述の第一導電ペースト４６と第二導電ペースト４８は銀ペーストである。
【００２１】
図３で示される太陽エネルギーチップ２０、ＬＥＤチップ３０、第一正極金属導線１０２、コモン金属導線１０６、第二正極金属導線１０４と透明パッケージ体６０の相対構造と功能は図２で既に説明されているのでここに詳述しない。
【００２２】
図４は本発明の更にもう一つの実施例による光受信発射集積素子５の構造断面図である。図３の光受信発射集積素子４との差異は以下で説明する。図４で示されるように、ＬＥＤチップ３０頂面、且つ、第二P極３０２横に第二N極３０６を設置し、第三金属引線５０によりコモン金属導線１０６に電気的に接続される。また、絶縁のエポキシ樹脂５２をＬＥＤチップ３０とキャリアベース１０８間に設置して、ＬＥＤチップ３０を導線フレーム１０上に粘着する。
【００２３】
よって、本実施形態の特徴は、ＬＥＤチップのP極とN極は同一面か相対面に設置することができ、また、本実施形態の光受信発射集積素子４は導線フレームを有し、太陽エネルギーチップとＬＥＤチップを搭載し、太陽エネルギーチップは導線フレームによりＬＥＤチップにエネルギーを提供する。
【００２４】
図５は本発明の実施例による太陽エネルギー発光装置１を示す図である。図１と共に参照すると、太陽エネルギー発光装置１は、図１で示される光受信発射集積素子２を有し、透明パッケージ体６０は、入射する太陽光を太陽エネルギーチップ２０に集光させて第一電圧を生成する。充電池６は導電構造７０に電気的に接続され、且つ、太陽エネルギーチップ２０が生成する第一電圧により充電される。特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ，  ＡＳＩＣ）７は、充電池６に電気的に接続されて、第一電圧を第二電圧に上昇させ、ＡＳＩＣ７は導電構造７０に電気的に接続されて、充電池６により第二電圧がＬＥＤチップ３０を駆動して発光させる。
【００２５】
好ましい実施例中、第二電圧は第一電圧より高く、更に、第二電圧はカットオフ電圧より低くなく、且つ、第一電圧はカットオフ電圧より高い。太陽エネルギーチップ２０により生成され、且つ、ＡＳＩＣ７により受信される第一電圧が所定のしきい電圧(ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｖｏｌｔａｇｅ)より低い時、ＡＳＩＣ７はＬＥＤチップ３０を駆動して発光させる。通常、昼間は入射する太陽光の強度が強く、太陽エネルギーチップ２０が生成する第一電圧はしきい電圧より高く、よって、ＬＥＤチップは発光しない。反対に、夜間に入射する太陽光の強度が弱く、太陽エネルギーチップ２０が生成する第一電圧が所定のしきい電圧より低いので、ＬＥＤチップを駆動して発光させる。
【００２６】
上述を総合すると、本実施形態の光受信発射集積素子を有する太陽エネルギー発光装置の整合が簡単で、精巧、コストパフォーマンスに優れているという長所を利用し、この太陽エネルギー発光装置は配線方式により外部電子システムと連接することを必要とせず、或いは、外部電源により充電池の充電を実行しなくてもいい。この他、本実施形態の太陽エネルギー発光装置は、ＬＥＤチップをいつ駆動して発光させるかを決定するセンサーを必要としないので、本実施形態の太陽エネルギー発光装置は公知の太陽エネルギー発光装置に比べて、簡単、精巧、便利、装着が容易である。
【００２７】
よって、本実施形態の太陽エネルギー発光装置は、例えば、装飾ランプ等、戸外設備中への応用に非常に適し、更に、街灯、警告ランプ、及び、指示ランプとして応用することもできる。
【００２８】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例による光受信発射集積素子の構造断面図である。
【図２】本発明のもう一つの実施例による光受信発射集積素子の構造断面図である。
【図３】本発明の更にもう一つの実施例による光受信発射集積素子の構造断面図である。
【図４】本発明の更にもう一つの実施例による光受信発射集積素子の構造断面図である。
【図５】本発明の実施例による太陽エネルギー発光装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    太陽エネルギー発光装置
２、３、４、５    光受信発射集積素子
６    充電池
７    特定用途向け集積回路
１０    導線フレーム
２０    太陽エネルギーチップ
３０    発光ダイオードチップ
４２    第一金属引線
４４    第二金属引線
４６    第一導電ペースト
４８    第二導電ペースト
５０    第三金属引線
５２    エポキシ樹脂
６０    透明パッケージ体
７０    導電構造
１０２    第一正極金属導線
１０４    第二正極金属導線
１０６    コモン金属導線
１０８    キャリアベース
２０２    第一P極
２０４    第一N極
３０２    第二P極
３０４    第二N極
３０６    第二N極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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