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CN109027930B - 光源结构及照明装置 - Google Patents

光源结构及照明装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种光源结构及照明装置。该光源结构包括供电单元、场效应单元、发光单元；供电单元向场效应单元和发光单元供电；场效应单元包括振动子单元，振动子单元接收外界声波并产生振动，在场效应单元形成随振动而变化的电流，提供给发光单元，实现了可调节光强的光源。根据本申请实施例提供的技术方案，通过具有振动子单元的场效应单元，实现发光单元随声波变化光强的光源。进一步的，根据本申请的某些实施例，通过光伏单元向场效应单元和发光单元供电，还能解决光源结构的供电问题，获得自供电效果。

Description

光源结构及照明装置
技术领域
本公开一般涉及照明领域，尤其涉及一种光源结构及照明装置。
背景技术
生活中，声波信号、振动信号无处不在，例如公路的汽车，飞机场上的飞机等带来的噪音与振动，悦耳的人声，嘈杂的机器声波与振动，所有和声波或者振动相关的信号也是一种资源，只是目前阶段对其的利用处于空白。对于能源利用以及资源合理利用方面，利用这些资源不失为一种明智的措施，因此开发设计可以利用这些资源的产品显得尤为重要。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本提案设计了一种光源结构及照明装置，可利用噪音/声波/振动等信号源实现光源光强的可变性，满足不同类型的光源需求。
第一方面，提供一种光源结构，包括供电单元、场效应单元、发光单元；
供电单元向场效应单元和发光单元供电；
场效应单元包括振动子单元，振动子单元接收外界声波并产生振动，在场效应单元形成随振动而变化的电流，提供给发光单元，实现了可调节光强的光源。
第二方面，提供一种照明装置，该照明装置包括本发明各实施例提供的光源结构。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过具有振动子单元的场效应单元，实现发光单元发出随声波信号的变化光强的光。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了根据本申请光源结构的示例性结构框图；
图2示出了根据本申请第一实施例的光源结构的示例性结构示意图；
图3示出了根据本申请第二实施例的光源结构的示例性结构示意图；
图4示出了根据本申请第三实施例的光源结构的示例性结构示意图；
图5示出了根据本申请第四实施例的光源结构的示例性结构示意图；
图6示出了根据本申请第五实施例的光源结构的示例性结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，示出了根据本申请光源结构的示例性结构框图。如图所示，一种光源结构包括供电单元100、场效应单元110、发光单元120；
供电单元100向场效应单元110和发光单元20供电；
场效应单元110包括振动子单元111，振动子单元111接收外界声波并产生振动，在场效应单元110形成随振动而变化的电流，提供给发光单元120，实现了可调节光强的光源。
伴随着外部的声波信号，该振动子单元产生振动摆幅，使得场效应单元的电流发生变化，从而使得发光单元的光强发生变化。需要说明的是，供电单元可根据应用场景，以一定比例向场效应单元和发光单元供电，提供给场效应单元的电能越来越多时，外部声波对发光单元光强的影响也越来越强，甚至可以仅向场效应单元供电来提高光强变化。
请参考图2，示出了根据本申请第一实施例的光源结构的示例性结构示意图。如图所示，场效应单元110包括：薄膜板1、振动子单元111、半导体层6、第二电极层7和第三电极层8，薄膜板1上设置有振动子单元，振动子单元的一端上设置半导体层6，半导体层6的两端分别设置有第二电极层7和第三电极层8；
振动子单元111包括：第一电极层2、第一绝缘层3、第二绝缘层5，第一绝缘层3的部分为中空，使得在第一电极层2与第二绝缘层5之间形成部分中空夹层4。
其中，第一电极层2可为栅极层，第二电极层7可为源极层，第三电极8层为漏极层。
发光单元120设置在第二绝缘层5的远离第一电极层2一侧上，发光单元包括：依次设置的阳极层11、发光层12和阴极层13，阳极层11与半导体层6同层设置并与第三电极层电连接。
此时，通过外部电路向第一电极层2、第二电极层7、阳极层8提供适当的电压，实现该光源结构发出的光的光强随外部声波变化而变化。随着声波信号，振动子单元振动摆幅，使得中空夹层4部分产生空间变化，即第一电极层2至第二绝缘层的距离发生变化，半导体层与和第一电极层之间的电容发生变化，流经第二电极层或第三电极层的电流发生变化，发光单元的阳极层电流也发生变化，导致光强发生变化。并且可通过控制提供给场效应单元的电能调节光强。
接着请参考图3，示出了根据本申请第二实施例的光源结构的示例性结构示意图。如图所示，场效应单元包括：薄膜板21、振动子单元、半导体层26、第二电极层27和第三电极层28，薄膜板21上依次设置有振动子单元和半导体层26，半导体层26的两端分别设置有第二电极层27和第三电极层28；
振动子单元包括：第一电极层22、第一绝缘层23、第二绝缘层5，第一绝缘23层的部分为中空，使得在第一电极层与第二绝缘层之间形成部分中空夹层24。
其中，第一电极层22可为栅极层，第二电极层27可为源极层，第三电极层28为漏极层。
发光单元120重叠设置在场效应单元110之上，发光单元120包括：依次设置的第三绝缘层31、阳极层32、发光层33和阴极层34，阳极层32通过第三绝缘层31的过孔35与第三电极层28电连接。
此时，通过外部电路向第一电极层22、第二电极层27、阳极层28提供适当的电压，实现该光源结构发出的光的光强随外部声波信号的变化而变化。
其工作原理与第一实施例相似，这里不再赘述。
接着，请参考图4和图5，图4示出了根据本申请第三实施例的光源结构的示例性结构示意图；图5示出了根据本申请第四实施例的光源结构的示例性结构示意图，如图4和图5所示，供电单元100为光伏单元(图中未标出)，光伏单元设置在发光单元的阴极层上，光伏单元包括：依次设置的第四绝缘层21、光伏阳极层22、光伏吸光层23和光伏阴极层24。图4中第三实施例的光源结构与图2中第一实施例的光源结构的差别在于供电单元的不同，图5中第三实施例的光源结构与图3中第一实施例的光源结构的差别也在于供电单元的不同。
光伏单元将外部光照转化为电能，通过控制电路向发光单元和场效应单元供电，控制电路用于在发光单元和场效应单元之间分配电能，解决了光源结构的供电问题，获得了自供电效果。
不同强度的光照射在光伏单元上，产生相应的光伏行为，转化为电能，实现电能存储以及持续供电给场效应单元和发光单元，三者相益，互为一体。需要说明的是，本发明中充分利用光强越强光伏单元的转化率越高的特性。发光单元在不同声波信号强度的作用下，振动膜摆幅，可获得不同光强的光，通过调节控制电路获得具有指定光强分布的光线，来满足光伏单元的大量及高效光转换要求。在此过程中将声学信号通过此光源结构转化成电能，达到声波信号和光照信号的再利用。
请参考图6示出了根据本申请第五实施例的光源结构的示例性结构示意图。如图所示，供电单元为光伏单元，光伏单元设置在第二绝缘层5的远离第一电极层一侧上，光伏单元包括：依次设置的光伏阳极层22、光伏吸光层23、光伏阴极层24和第五绝缘层25，光伏阳极层22与半导体层6同层设置，第五绝缘25层至少包括一延伸至第二绝缘层的侧边251用于隔离光伏单元与第三电极层8。
发光单元设置在光伏单元之上，发光单元包括：依次设置的阳极层11、发光层12和阴极层13，阳极层11包括一延伸至第三电极层的侧边112，发光单元在薄膜板上的正投影覆盖光伏单元在薄膜板上的正投影。
光伏单元将外部光照和发光单元的光照转化为电能，通过控制电路向发光单元和场效应单元供电，控制电路用于在发光单元和场效应单元之间分配电能。可见，本申请充分利用噪声、振动等外部声波信号实现光强的变化，又进一步将光强变化转化为电能存储，相当于间接将外界声波信号转换成了电能，二次利用了这些信号，将其变废为宝。
在一些实施例中，第一电极层为石墨烯、第二电极层与第三电极层为铁。
在一些实施例中，第一绝缘层、第二绝缘层为聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。
在一些实施例中，阳极层为氧化铟锡，发光层为有机太阳能电池，阴极层为铝。
在一些实施例中，光伏阳极层为氧化铟锡，光伏吸光层为有机太阳能电池，阴极层为铝。
本发明还提供一种照明装置，照明装置包括本发明各实施例提供的的光源结构。本发明的照明装置可由声学信号改变光强，并能实现自供电。因此可广泛应用于路灯和机场照明，可充分利用公路和机场的噪音。还可应用于车载照明，可充分利用车身的振动信号，例如车身振动或者车身由于继续震动发出的声波信号，用于夜间行驶时汽车或其他车的位置照明，或者其他信号灯照明等，同时光源本身储存的剩余电量可用于车载上的日常用电，也可作为储备电源用。又可以用在自由体验，利用人声,由产品体验者随心所欲获得光信号的变化，也可应用于情绪发泄等新兴产品类型。本照明装置可应用于信号传输，可通过控制光强变化以及光强变化的规律，实现类似‘摩斯密码’式的光强信号变化，来传达信号，例如船是否可以靠岸，飞机是否可以起飞降落，车辆是否能够驶入等，可以通过光强的变化规律来传送这些特定编制规则的信号。以上仅给出几个应用例子，其应用领域不限于此。
下面说明图4的光源结构的制造方法，包括如下步骤。
步骤S1：选取玻璃板作为基板；
步骤S2：将转移好的带有一层石墨烯(第一电极层)的聚甲基丙烯酸甲酯(第一绝缘层)沉积在基板上；
步骤S3：涂布负性光刻胶并曝光显影图案化方法制备第一绝缘层，形成中空图案；
步骤S4：沉积一层高分子薄膜(第二绝缘层)至第一绝缘层上，,然后制备半导体(可用铟镓锌氧化物)层、第二电极层(Cu)和第三电极层(Cu)；
步骤S5：制备发光单元的阳极层、发光层(有机太阳能电池)、阴极层(铝)，该阳极层与场效应单元的第三电极层相连，；
步骤S6：在发光单元阴极层上制备一层SiOx作为第四绝缘层；
步骤S7：在第四绝缘层上制备光伏单元的光伏阳极层、吸光层、阴极层；
步骤S8：使用稀释后的KOH(氢氧化钾)溶液将基板与薄膜板分离。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (14)

1.一种光源结构，其特征在于，包括供电单元、场效应单元、发光单元；
所述供电单元向所述场效应单元和所述发光单元供电；
所述场效应单元包括振动子单元，所述振动子单元接收外界声波并产生振动，在场效应单元形成随振动而变化的电流，提供给所述发光单元，实现了可调节光强的光源，其中，所述场效应单元包括：薄膜板、所述振动子单元、半导体层、第二电极层和第三电极层，所述薄膜板上设置有所述振动子单元，所述振动子单元的一端上设置所述半导体层，所述半导体层的两端分别设置有所述第二电极层和所述第三电极层；
所述振动子单元包括：第一电极层、第一绝缘层、第二绝缘层，所述第一绝缘层的部分为中空，使得在所述第一电极层与所述第二绝缘层之间形成部分中空夹层。
2.根据权利要求1所述的光源结构，其特征在于，所述发光单元设置在所述第二绝缘层的远离所述第一电极层一侧上，所述发光单元包括：依次设置的阳极层、发光层和阴极层，所述阳极层与所述半导体层同层设置并与所述第三电极层电连接。
3.根据权利要求1所述的光源结构，其特征在于，所述供电单元为光伏单元，所述光伏单元设置在所述第二绝缘层的远离所述第一电极层一侧上，所述光伏单元包括：依次设置的光伏阳极层、光伏吸光层、光伏阴极层和第五绝缘层，所述光伏阳极层与所述半导体层同层设置，所述第五绝缘层至少包括一延伸至所述第二绝缘层的侧边用于隔离所述光伏单元与所述第三电极层。
4.根据权利要求3所述的光源结构，其特征在于，所述发光单元设置在所述光伏单元之上，所述发光单元包括：依次设置的阳极层、发光层和阴极层，所述阳极层包括一延伸至第三电极层的侧边，所述发光单元在所述薄膜板上的正投影覆盖所述光伏单元在所述薄膜板上的正投影。
5.根据权利要求4所述的光源结构，其特征在于，所述光伏单元将外部光照转化为电能，通过控制电路向发光单元和所述场效应单元供电，所述控制电路用于在所述发光单元和所述场效应单元之间分配所述电能。
6.根据权利要求1所述的光源结构，其特征在于，所述第一电极层为石墨烯、第二电极层与第三电极层为铁。
7.一种光源结构，其特征在于，包括供电单元、场效应单元、发光单元；
所述供电单元向所述场效应单元和所述发光单元供电；
所述场效应单元包括振动子单元，所述振动子单元接收外界声波并产生振动，在场效应单元形成随振动而变化的电流，提供给所述发光单元，实现了可调节光强的光源，其中，所述场效应单元包括：薄膜板、所述振动子单元、半导体层、第二电极层和第三电极层，所述薄膜板上依次设置有所述振动子单元和所述半导体层，所述半导体层的两端分别设置有第二电极层和第三电极层；
所述振动子单元包括：第一电极层、第一绝缘层、第二绝缘层，所述第一绝缘层的部分为中空，使得在所述第一电极层与所述第二绝缘层之间形成部分中空夹层。
8.根据权利要求7所述的光源结构，其特征在于，所述发光单元重叠设置在所述场效应单元之上，所述发光单元包括：依次设置的第三绝缘层、阳极层、发光层和阴极层，所述阳极层通过所述第三绝缘层的过孔与所述第三电极层电连接。
9.根据权利要求2或8所述的光源结构，其特征在于，所述供电单元为光伏单元，所述光伏单元设置在所述发光单元的阴极层上，所述光伏单元包括：依次设置的第四绝缘层、光伏阳极层、光伏吸光层和光伏阴极层。
10.根据权利要求9所述的光源结构，其特征在于，所述光伏单元将外部光照转化为电能，通过控制电路向所述发光单元和所述场效应单元供电，所述控制电路用于在所述发光单元和所述场效应单元之间分配所述电能。
11.根据权利要求1或7所述的光源结构，其特征在于，第一绝缘层、第二绝缘层为聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。
12.根据权利要求2、4、8中任一所述的光源结构，其特征在于，所述阳极层为氧化铟锡，所述发光层为有机太阳能电池，所述阴极层为铝。
13.根据权利要求9所述的光源结构，其特征在于，所述光伏阳极层为氧化铟锡，所述光伏吸光层为有机太阳能电池，所述阴极层为铝。
14.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置包括权利要求1-13任一所述的光源结构。
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