JP5197665B2 - Photoelectric conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、光電変換装置に関し、特に、モジュール化された光電変換装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device, and more particularly to a modularized photoelectric conversion device.
従来の光電変換装置は、レンズ及び光電変換ユニットを含み、レンズにより光電変換ユニットに光源を合焦させる。一般の光電変換ユニットは半導体材料からなり、製造工程により基板上に光電変換ユニットを形成し、レンズにより光電変換を行う。しかし、従来の光電変換装置は、一般に外部環境に設置するため、外部環境の影響を受けて損壊する虞がある上、光電変換ユニットの一部だけが損壊した場合でも、光電変換装置全体を置換する必要がある。さらに、従来のレンズは、表面の材料硬度が低いため、外部環境に直接露出されている場合、損壊する虞がある。 A conventional photoelectric conversion device includes a lens and a photoelectric conversion unit, and a light source is focused on the photoelectric conversion unit by the lens. A general photoelectric conversion unit is made of a semiconductor material, a photoelectric conversion unit is formed on a substrate by a manufacturing process, and photoelectric conversion is performed by a lens. However, since conventional photoelectric conversion devices are generally installed in an external environment, they may be damaged by the influence of the external environment, and even if only a part of the photoelectric conversion unit is damaged, the entire photoelectric conversion device is replaced. There is a need to. Furthermore, since the conventional lens has a low material hardness, it may be damaged if it is directly exposed to the external environment.
本発明の第1の目的は、レンズモジュールと、レンズモジュールにそれぞれ対応する受信ユニットとを介し、光源の光エネルギを電気エネルギに変換する光電変換装置を提供することにある。 A first object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device that converts light energy of a light source into electrical energy via a lens module and a receiving unit corresponding to each lens module.
本発明の第2の目的は、レンズモジュールのレンズユニットに、凸柱が所定の間隔で設けられている光電変換装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device in which convex columns are provided at predetermined intervals on a lens unit of a lens module.
本発明の第3の目的は、レンズモジュール上に設けられた複数の凸柱により、レンズモジュールのレンズユニットと強化ガラス層との間に設けられた隙間を等間隔にすることにより、隙間に充填する高透明度コロイドの高さを等しくする光電変換装置を提供することにある。 The third object of the present invention is to fill the gaps by making the gaps provided between the lens unit of the lens module and the tempered glass layer evenly spaced by a plurality of convex columns provided on the lens module. It is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion device that equalizes the height of the highly transparent colloid.
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によれば、光源の光エネルギを電気エネルギに変換する光電変換装置であって、強化ガラス層と、前記強化ガラス層の下方に設けられた複数のレンズユニットと、前記レンズユニットと前記強化ガラス層との間に隙間を形成する複数の凸柱と、前記隙間に充填された高透明度コロイドとを有するレンズモジュールと、前記レンズユニットに対応するようにそれぞれ設けられた複数の受信ユニットを有する基板と、前記基板の底部に設けられ、前記受信ユニットの放熱を行う放熱ユニットと、を備え、前記光エネルギは、前記強化ガラス層を透過した後、前記レンズモジュールにより前記受信ユニットに合焦され、前記受信ユニットにより電気エネルギに変換されることを特徴とする光電変換装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to a first embodiment of the present invention, a photoelectric conversion device that converts light energy of a light source into electrical energy, the tempered glass layer and provided below the tempered glass layer. Corresponding to the lens unit, a lens module having a plurality of lens units, a plurality of convex columns forming a gap between the lens unit and the tempered glass layer, and a high-transparency colloid filled in the gap. And a substrate having a plurality of receiving units each provided, and a heat dissipating unit provided at the bottom of the substrate to dissipate heat from the receiving unit, and the light energy is transmitted through the tempered glass layer. Thereafter, the photoelectric conversion device is focused on the receiving unit by the lens module and converted into electric energy by the receiving unit. There is provided.
また、前記レンズモジュールは、前記凸柱が所定の間隔で設けられた前記レンズユニットを有することが好ましい。 The lens module preferably includes the lens unit in which the convex columns are provided at a predetermined interval.
また、前記凸柱は、間隔が等しくなるように前記レンズユニットと前記強化ガラス層との間に設けられていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said convex column is provided between the said lens unit and the said tempered glass layer so that a space | interval may become equal.
また、前記凸柱は、前記隙間に充填される高透明度コロイドの高さを同じにすることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the height of the highly transparent colloid with which the said convex column is filled in the said clearance gap is made the same.
また、前記受信ユニットは、前記レンズユニットの焦点位置又は前記レンズユニットの焦点位置に隣接した箇所にそれぞれ設けられていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the receiving unit is provided at a position adjacent to the focal position of the lens unit or the focal position of the lens unit.
また、前記放熱ユニットは、複数の柱状放熱体からなることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said heat radiating unit consists of a some columnar heat radiator.
また、前記高透明度コロイドは、透明度係数が高く、熱膨張係数が低いことが好ましい。 Further, the high transparency colloid preferably has a high transparency coefficient and a low thermal expansion coefficient.
また、前記高透明度コロイドの厚さは1mmより小さいことが好ましい。 The thickness of the highly transparent colloid is preferably less than 1 mm.
本発明の光電変換装置は、高度なモジュール化特性を備え、レンズの一部が損壊したときに、損壊したレンズだけを置換することができる。さらに、本発明のレンズは、凸柱及びコロイドを介して強化ガラス層と密着されるため、耐久性が高い。また、本発明は、受信ユニットを有する基板の底部に設けた放熱ユニットにより、光電変換を行う際に発生する熱エネルギを有効に放出させることができるため、光電変換装置の使用寿命を延ばすことができる。 The photoelectric conversion device of the present invention has a high degree of modularization characteristics, and when a part of the lens is damaged, only the damaged lens can be replaced. Furthermore, the lens of the present invention is highly durable because it is in close contact with the tempered glass layer via the convex column and colloid. Further, according to the present invention, the heat energy generated when performing photoelectric conversion can be effectively released by the heat dissipation unit provided at the bottom of the substrate having the receiving unit, so that the service life of the photoelectric conversion device can be extended. it can.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
図1を参照する。図1に示すように、本発明の一実施形態による光電変換装置10は、光源LS(例えば、太陽光)の光エネルギを電気エネルギへ変換する。光電変換装置10は、強化ガラス層12、レンズモジュール14、基板16及び放熱ユニット18を含む。強化ガラス層12は、光電変換装置10の表面硬度を高め、レンズモジュール14を保護するために用いる。レンズモジュール14は、強化ガラス層12の頂部に設けられた複数のレンズユニット142を有する。レンズユニット142と強化ガラス層12との間には、複数の凸柱144により形成され、高透明度コロイドGubを充填する隙間Gpを有する。ここで、凸柱144のそれぞれは同じ高さを有するため、隙間Gpに高透明度コロイドRubを充填すると、高透明度コロイドRubの厚さが凸柱144の高さと同じとなり、レンズモジュール14と強化ガラス層12とが密着される。また、高透明度コロイドRubは、透明度係数(coefficient of transparency)が高いため、高透明度コロイドRubに透過させる際の、光源LSの光エネルギのロスを最小にすることができる。高透明度コロイドRubは、熱膨張係数(coefficient of thermal expansion)が低いため、光エネルギが透過するときに発生する熱膨張を小さくすることができる。高透明度コロイドRubの厚さは1mmより小さいことが好ましい。基板16は、レンズユニット142に対応するようにそれぞれ設けられた複数の受信ユニット162を有する。受信ユニット162は、対応するレンズユニット142から受光した光エネルギを電気エネルギに変換する。基板16の受信ユニット162は、最適な光電変換効率を得ることができるように、レンズユニット142の焦点位置又はレンズユニット142の焦点位置に隣接した箇所にそれぞれ設置し、レンズユニット142からの光エネルギを受信ユニット162にそれぞれ合焦させることが好ましい。放熱ユニット18は、基板16の底部に設け、レンズユニット142からの光エネルギを変換するときに発生する熱エネルギを放出するために用いる。
Please refer to FIG. As shown in FIG. 1, the
図2を参照する。図2に示すように、本発明の一実施形態による光電変換装置のレンズモジュール14は、複数のレンズユニット142を含む。レンズユニット142は、所定の間隔で設けた複数の凸柱144を有する。これらレンズユニット142は、集光特性を有し、頂部から入射した光源を、底部の所定領域中に集中(合焦とも称される)させることができる。例えば、対応した受信ユニット162へ光源を集中させるために、受信ユニット162へ光エネルギを有効に集中させることにより、最適な光エネルギをレンズユニット142へ入力することができる。
Please refer to FIG. As shown in FIG. 2, the
図3を参照する。図3に示すように、凸柱144の頂部には、レンズユニット142を保護するために用いる強化ガラス層12が配置されている。これにより、レンズユニット142の硬度不足により損壊して光電の変換効率に悪影響を与えることを防ぐことができる。即ち、外部環境に放置されたレンズユニット142が直射日光や風雨に晒されて表面が損壊し、光電変換効率が下がることを防ぐことができる。また、強化ガラス層12とレンズユニット142との間には、凸柱144を介して設けられた隙間Gpを有する。隙間Gpの中に注入された高透明度コロイドRubは、透明度係数が高くて熱膨張係数が低いため、強化ガラス層12からレンズユニット142へ光が伝達される際に回折現象が発生することを防ぐことができる他、強化ガラス層12とレンズユニット142とを密着させることもできる。本実施形態の高透明度コロイドの厚さは1mmより小さい。
Please refer to FIG. As shown in FIG. 3, the
図4を参照する。図4に示すように、図1の光電変換装置10は、取り付けに都合が良いモジュール化された複数の光電変換装置10’を含む。光電変換装置10’の一部が損壊した場合、必ずしも光電変換装置10全体を置換する必要はなく、損壊した光電変換装置10’だけを単独で置換することができる。さらに、光電変換装置10’の受信ユニット162が光電変換を行う際に発生する熱エネルギが、変換効率及び光電変換装置の中にある部品の使用寿命に悪影響を与えることがないように、受信ユニット162の基板の底部に設けた放熱ユニット18’により受信ユニット162の放熱を行う(図5に示す)。本実施形態の放熱ユニット18’は、円柱状、矩形柱状又はその他の柱状である複数の柱状放熱体からなる。
Please refer to FIG. As shown in FIG. 4, the
本発明の光電変換装置は、従来技術と異なり、レンズの一部が損壊したときに、損壊したレンズだけを置換することができる高度なモジュール化特性を備える。さらに、レンズは、凸柱及びコロイドを介して強化ガラス層と密着されているため、耐久性を高くすることができる。また、本発明は、受信ユニットを有する基板の底部に設けた放熱ユニットにより、光電変換を行う際に発生する熱エネルギを有効に放出することができるため、光電変換装置の使用寿命を延ばすことができる。 Unlike the prior art, the photoelectric conversion device of the present invention has a high degree of modularity that can replace only a damaged lens when a part of the lens is damaged. Furthermore, since the lens is in close contact with the tempered glass layer through the convex column and the colloid, durability can be increased. Further, according to the present invention, the heat energy generated when performing photoelectric conversion can be effectively released by the heat dissipation unit provided at the bottom of the substrate having the receiving unit, so that the service life of the photoelectric conversion device can be extended. it can.
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。 While the preferred embodiments of the present invention have been disclosed above, as may be appreciated by those skilled in the art, they are not intended to limit the invention in any way. Various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the scope of the claims of the present invention should be construed broadly including such changes and modifications.
10 光電変換装置
10’ 光電変換装置
12 強化ガラス層
14 レンズモジュール
16 基板
18 放熱ユニット
18’ 放熱ユニット
142 レンズユニット
144 凸柱
162 受信ユニット
LS 光源
Gp 隙間
Rub 高透明度コロイド
DESCRIPTION OF
Claims (7)
強化ガラス層と、
前記強化ガラス層の下方に設けられた複数のレンズユニットと、前記レンズユニットと前記強化ガラス層との間に隙間を形成する複数の凸柱と、前記隙間に充填された透明コロイドとを有するレンズモジュールと、
前記レンズユニットに対応するようにそれぞれ設けられた複数の受信ユニットを有する基板と、
前記基板の底部に設けられ、前記受信ユニットの放熱を行う放熱ユニットと、を備え、
前記光エネルギは、前記強化ガラス層を透過した後、前記レンズモジュールにより前記受信ユニットに合焦され、前記受信ユニットにより電気エネルギに変換されることを特徴とする光電変換装置。 A photoelectric conversion device that converts light energy of a light source into electrical energy,
A tempered glass layer;
A lens having a plurality of lens units provided below the tempered glass layer, a plurality of convex columns forming a gap between the lens unit and the tempered glass layer, and a transparent colloid filled in the gap. Module,
A substrate having a plurality of receiving units each provided to correspond to the lens unit;
A heat dissipating unit provided at the bottom of the substrate and dissipating heat from the receiving unit;
The light energy passes through the tempered glass layer, is focused on the receiving unit by the lens module, and is converted into electric energy by the receiving unit.
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