本發(fā)明屬于光電能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種光電能量轉(zhuǎn)換模塊。

背景技術(shù)：
光電能量轉(zhuǎn)換模塊是一種新型的能量傳輸方式，其通過光纖將半導(dǎo)體激光光源發(fā)射的激光能量傳送到模塊內(nèi)，再由光電池將激光能量轉(zhuǎn)化成電能量，為終端設(shè)備提供所需的電能，其具有絕緣性好、損耗低的特點(diǎn)，可以將能量傳輸?shù)綆装倜咨踔辽锨走h(yuǎn)的地方，同時(shí)由于激光在光纖中傳輸，對高溫、低溫、輻射以及電磁干擾等完全不敏感，該模塊可以應(yīng)用在電力領(lǐng)域中的隔離斷路器供電、各種傳感器及采集電路供電等，可以使用在核磁共振設(shè)備中，可以用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)健康檢測系統(tǒng)中，可以應(yīng)用在飛機(jī)的燃油艙檢測中。現(xiàn)有的模塊存在以下缺點(diǎn)：1.光電池采用微型電池結(jié)構(gòu)，其需要在半導(dǎo)體襯底上外延PN反結(jié)結(jié)構(gòu)電池，再通過多步光刻、套刻制作出多個(gè)扇形子電池，制作好的電池輸出電壓恒定，無法再提高或降低；2.激光與光電池之間的距離有嚴(yán)格的要求，以保證激光能夠盡可能大的照射光電池，對于外殼的誤差要求極高；3.光電池的輸出功率恒定，但需要調(diào)整時(shí)，只能整體更換光電池，使用非常不方便；4.TO基座面積較小，散熱效果差，不利于長期穩(wěn)定運(yùn)行。綜上所述，現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換模塊需要進(jìn)一步改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輸出功率大、光強(qiáng)度均勻且易于制造裝配的一種光電能量轉(zhuǎn)換模塊。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種光電能量轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于：包括殼體、法蘭接頭、光學(xué)器件固定環(huán)，光學(xué)器件和光電池，所述殼體上端開口連通一殼體內(nèi)制出的圓柱形空腔，該空腔下端的殼體內(nèi)壁上制出凸出部，該凸出部上端面和空腔內(nèi)所裝的光學(xué)器件固定環(huán)之間嵌裝所述光學(xué)器件，該光學(xué)器件上方的殼體上端開口安裝法蘭接頭，該法蘭接頭上制出光纖接頭，該光學(xué)器件下方的空腔底面上安裝光電池，所述光纖接頭用于導(dǎo)入激光，所述光學(xué)器件用于將穿透其的激光匯聚后覆蓋投射至所述光電池的整個(gè)上端面，該光電池由多個(gè)串聯(lián)的子電池拼接構(gòu)成，每個(gè)子電池為扇形或三角形，相互拼接后的光電池整體外緣為圓形或多邊形，第一個(gè)子電池和最后一個(gè)子電池分別連接嵌裝在殼體底面的正極端子和負(fù)極端子。而且，法蘭接頭和殼體上端之間嵌裝一防水密封墊片。而且，所述空腔處的殼體內(nèi)壁上徑向制出與殼體同軸向的多個(gè)凸棱，該多個(gè)凸棱下端向殼體中心制出凸出部，該多個(gè)凸出部上方的凸棱表面制出內(nèi)螺紋，所述光學(xué)器件固定環(huán)外緣制出外螺紋，在凸出部上放置一墊環(huán)，該墊環(huán)上放置光學(xué)器件，該光學(xué)器件上的內(nèi)螺紋嚙合連接所述光學(xué)器件固定環(huán)，所述光學(xué)器件上方的焦點(diǎn)與所述光纖接頭處光纖導(dǎo)入的激光入射點(diǎn)重合。而且，所述空腔底面上貼裝一陶瓷基板，該陶瓷基板上端面設(shè)置覆銅層，該覆銅層上制出多個(gè)溝槽，該多個(gè)溝槽將覆銅層分割成與子電池?cái)?shù)量相同的多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域和一個(gè)負(fù)極區(qū)域，該多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域和負(fù)極區(qū)域之間為斷路絕緣，每個(gè)導(dǎo)電區(qū)域位于陶瓷基板中部的部位用于貼裝一個(gè)子電池且與該子電池底面電連接，第一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域位于陶瓷基板外側(cè)的部位連接陶瓷基板和殼體底面嵌裝的正極端子，負(fù)極區(qū)域連接陶瓷基板和殼體底面嵌裝的負(fù)極端子，第一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域中的子電池的上端面通過金帶連接逆時(shí)針方向的下一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域位于陶瓷基板外側(cè)的部位，最后一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域中的子電池的上端面通過金帶連接負(fù)極區(qū)域，第一個(gè)子電池和最后一個(gè)子電池之間的逆時(shí)針方向上的剩余子電池均通過金帶連接其逆時(shí)針方向上的下一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域位于陶瓷基板外側(cè)的部位。而且，所述陶瓷基板底面設(shè)置一覆銅層，該覆銅層通過導(dǎo)熱膠與空腔底面處的殼體壓接。而且，所述正極端子和負(fù)極端子位于殼體底板內(nèi)的外緣套裝絕緣層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：1.本模塊中，將光電池分解為多個(gè)子電池，然后安裝在具有覆銅層的陶瓷基板上，各子電池之間串聯(lián)連接，使輸出電壓增大，輸出功率增大，根據(jù)設(shè)備的需求，可以采用不同數(shù)量的子電池而得到不同電壓等級的光電池，便于使用，解決了現(xiàn)有的制造工藝復(fù)雜的微型電池只能提供單一電壓輸出的缺陷。2.本模塊中，在殼體內(nèi)安裝光學(xué)器件，該光學(xué)器件為平凸透鏡，其平面朝向光纖接頭，光纖導(dǎo)入的激光入射點(diǎn)正好位于平凸透鏡的平面上方的焦點(diǎn)處，激光被平凸透鏡匯聚成圓柱形勻化激光束，投射到光電池時(shí)光強(qiáng)度均勻，增大了光電池的輸出電流，提高了光電池的壽命，而且無需考慮光電池與激光入射點(diǎn)之間的距離，使殼體長度選擇較隨意，易于加工和裝配。3.本模塊中，陶瓷基板上端面和底面均經(jīng)過金屬化處理，形成了覆銅層，而且陶瓷基板直接貼裝在空腔底面的殼體上，光電池產(chǎn)生的熱量經(jīng)過陶瓷基板、覆銅層傳導(dǎo)至金屬材料制成的殼體上，與傳統(tǒng)的TO基座及膠封方式比較，使散熱面積增大，散熱效果更好，提高了光電池工作時(shí)的可靠性。4.本模塊中，在陶瓷基板和其下方的殼體上嵌裝正極端子和負(fù)極端子，正極端子和負(fù)極端子通過覆銅層與光電池連接，二者連接更穩(wěn)固，導(dǎo)電性更好，使光電池的電連接穩(wěn)定。5。本發(fā)明中，殼體內(nèi)安裝光學(xué)器件固定環(huán)，由其完成光學(xué)器件的固定，光電池由多個(gè)子電池拼接而成，陶瓷基板上被溝槽分成若干個(gè)導(dǎo)電區(qū)域并與子電池相配合，各種結(jié)構(gòu)相互配合，實(shí)現(xiàn)了具備光路直徑大、光路長度大、光強(qiáng)度均勻、輸出電壓和功率均高、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)的新型模塊，能夠在不同環(huán)境的不同設(shè)備中長期、穩(wěn)定的工作。附圖說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的截面圖；圖3為圖1的爆炸圖；圖4為圖1的俯視圖；圖5為圖1的A-A向截面圖；圖6為圖5的B-B向放大圖；圖7為光電池和陶瓷基板的放大示意圖；圖8為子電池的正面視圖；圖9為子電池的背面視圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種光電能量轉(zhuǎn)換模塊，如圖1～9所示，本發(fā)明的創(chuàng)新在于：包括殼體4、法蘭接頭1、光學(xué)器件固定環(huán)11，光學(xué)器件13和光電池17，所述殼體上端開口連通一殼體內(nèi)制出的圓柱形空腔15，該空腔下端的殼體內(nèi)壁上制出凸出部16，該凸出部上端面和空腔內(nèi)所裝的光學(xué)器件固定環(huán)之間嵌裝所述光學(xué)器件，該光學(xué)器件上方的殼體上端開口安裝法蘭接頭，該法蘭接頭上制出光纖接頭2，該光學(xué)器件下方的空腔底面19上安裝光電池，所述光纖接頭用于導(dǎo)入激光，所述光學(xué)器件用于將穿透其的激光匯聚后覆蓋投射至所述光電池的整個(gè)上端面，該光電池由多個(gè)串聯(lián)的子電池22拼接構(gòu)成，每個(gè)子電池為扇形或三角形，相互拼接后的光電池整體外緣為圓形或多邊形，第一個(gè)子電池和最后一個(gè)子電池分別連接嵌裝在殼體底面的正極端子26和負(fù)極端子25。標(biāo)號9為開孔，標(biāo)號12為固定環(huán)11內(nèi)緣制出豎槽。本實(shí)施例中，上述多邊形優(yōu)選正多邊形，殼體呈圓柱形、方柱形或其他多邊形結(jié)構(gòu)，殼體下端部兩側(cè)外壁上對稱制出安裝座6，每個(gè)安裝座上制出固定孔20。法蘭接頭由金屬板(銅板或鋁板)加工而成，成型后對其進(jìn)行表面處理使其具有防銹及美觀的效果，其與殼體上端形狀一致的薄片狀，二者通過鎖緊孔7和安裝孔8內(nèi)的螺栓固定，法蘭接頭和殼體上端之間嵌裝一防水密封墊片3。所述空腔處的殼體內(nèi)壁上徑向制出與殼體同軸向的多個(gè)凸棱10，該多個(gè)凸棱下端向殼體中心制出凸出部16，該多個(gè)凸出部上方的凸棱表面制出內(nèi)螺紋，所述光學(xué)器件固定環(huán)外緣制出外螺紋，在凸出部上放置一墊環(huán)14，該墊環(huán)上放置光學(xué)器件，該光學(xué)器件上的內(nèi)螺紋嚙合連接所述光學(xué)器件固定環(huán)，光學(xué)器件固定環(huán)將光學(xué)器件和墊環(huán)壓緊在凸出部上。所述光學(xué)器件為由光學(xué)玻璃或塑料注模而成的平凸透鏡，其平面朝法蘭接頭，凸面朝向光電池，平面的焦點(diǎn)與所述光纖接頭處光纖導(dǎo)入的激光入射點(diǎn)重合，其中心法線與光電池中心法線相互重合。使用時(shí)的效果見圖2、12、13，圖2、12中箭頭代表光路，光纖導(dǎo)入的激光自平面的焦點(diǎn)處入射，經(jīng)過平凸透鏡匯聚后，形成了圓柱形的激光束，其照射到光電池的光強(qiáng)度分布見圖13，非常的均勻，而現(xiàn)有技術(shù)的光路如圖10所示，激光的入射點(diǎn)和光電池之間的距離要求非常的苛刻，而且光強(qiáng)度分布見圖11，中心處強(qiáng)度大，而外側(cè)強(qiáng)度低，這就造成光電池的輸出非常的不均勻。所述空腔底面上貼裝一陶瓷基板18，該陶瓷基板上端面設(shè)置覆銅層21，該覆銅層上制出多個(gè)溝槽23，該多個(gè)溝槽將覆銅層分割成與子電池?cái)?shù)量相同的多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域和一個(gè)負(fù)極區(qū)域，結(jié)合圖7進(jìn)行具體說明：子電池為六個(gè)分別為M、N、O、P、Q、R，每個(gè)均為等邊三角形，相互拼裝后形成正六邊形，導(dǎo)電區(qū)域?yàn)锽、C、D、E、F、G，負(fù)極區(qū)域?yàn)锳，該多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域和負(fù)極區(qū)域之間為斷路絕緣。導(dǎo)電區(qū)域位于陶瓷基板中部的部位用于貼裝子電池M、N、O、P、Q、R且與子電池底面(正極)電連接，第一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域G位于陶瓷基板外側(cè)的部位連接陶瓷基板和殼體底面嵌裝的正極端子26，負(fù)極區(qū)域A連接陶瓷基板和殼體底面嵌裝的負(fù)極端子25。第一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域G中的子電池M上端面兩個(gè)角處的負(fù)電極29通過金帶24連接逆時(shí)針方向的下一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域F位于陶瓷基板外側(cè)的部位，導(dǎo)電區(qū)域F中的子電池N上端面通過金帶連接逆時(shí)針方向的下一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域E位于陶瓷基板外側(cè)的部位，導(dǎo)電區(qū)域E中的子電池O上端面通過金帶連接逆時(shí)針方向的下一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域D位于陶瓷基板外側(cè)的部位,導(dǎo)電區(qū)域D中的子電池P上端面通過金帶連接逆時(shí)針方向的下一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域C位于陶瓷基板外側(cè)的部位,導(dǎo)電區(qū)域C中的子電池Q上端面通過金帶連接逆時(shí)針方向的下一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域B位于陶瓷基板外側(cè)的部位,最后一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域B中的子電池R的上端面通過金帶連接負(fù)極區(qū)域。通過上述的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了所有子電池的串聯(lián)連接。加工時(shí)利用鋼網(wǎng)，在經(jīng)金屬化表面的陶瓷基板帶有復(fù)雜圖形一側(cè)，印刷錫膏或銀膠圖形；用貼片機(jī)將砷化鎵子電池背面貼在印刷的錫膏圖形上側(cè)，使子電池與錫膏圖形方向一致；依次粘貼六片砷化鎵子電池，六片砷化鎵電池片組成圓形或正多邊形；整體放入真空回流焊爐，進(jìn)行焊接(利用焊接夾具，保證子電池不偏移)；焊接后進(jìn)行超聲波清洗，以清理焊接時(shí)附著在砷化鎵子電池和經(jīng)金屬化表面的陶瓷襯底表面的助焊劑；清洗完成后，安裝金帶，使所有子電池串聯(lián)連接。所述陶瓷基板底面設(shè)置一覆銅層，該覆銅層通過導(dǎo)熱膠與空腔底面處的殼體壓接。陶瓷基板上開孔，對應(yīng)的空腔底面的殼體上也開通孔28，正極端子和負(fù)極端子位于殼體底板內(nèi)的外緣套裝絕緣層27，正極端子和負(fù)極端子下端部5伸出殼體外部。本發(fā)明制造和裝配過程是：1.利用沖壓、拉伸、沖孔等模具，采用冷沖壓工藝，對鋁板、銅板、不銹鋼板等進(jìn)行加工，并進(jìn)行一定的表面處理(陽極氧化、鍍鉻、鍍鎳金等)最終成為一個(gè)殼體。2.將數(shù)片砷化鎵子電池焊接到經(jīng)金屬化表面的陶瓷襯底(錫焊，真空回流焊)，數(shù)片光電池組成圓形或正多邊形，焊接后進(jìn)行超聲波清洗，以清理焊接時(shí)附著在元器件和經(jīng)金屬化表面的陶瓷襯底表面的助焊劑，清洗完成后，安裝金帶并連接正極端子和負(fù)極端子。3.在陶瓷基板底面印刷銀膠或?qū)崮z，利用夾具(夾具使裝配精度更高)將陶瓷基板粘貼于空腔底面的殼體表面，若銀膠和導(dǎo)熱膠水需要在一定溫度下固化，則需要一個(gè)加熱箱，將粘接后的殼體和陶瓷基板整體進(jìn)行加熱，之后取下夾具。4.在陶瓷基板的開孔處印刷銀膠，將正、負(fù)極端子依此穿過陶瓷基板和殼體，放入加熱箱，進(jìn)行加熱固化。5.用高透光率絕緣膠水黏貼陶瓷基板，使其更牢固，若銀膠和高透光率膠水需要在一定溫度下固化，則需要一個(gè)加熱箱，將其整體進(jìn)行加熱。6.將墊環(huán)用高透光率膠水粘接粘接在凸出部，再放置平凸透鏡，然后將光學(xué)器件固定環(huán)擰緊并壓住平凸透鏡和墊環(huán)，使平凸透鏡的中心法線與拼接后的光電池中心法線重合。7.將法蘭接頭安裝于外殼上側(cè)，法蘭接頭下側(cè)與外殼中間加防水墊片，并用密封膠密封法蘭接頭。8.可根據(jù)需要將光電能量轉(zhuǎn)換模塊與DC-DC模塊連接，獲得用戶需要的電壓或安裝在PCB電子線路板，給遠(yuǎn)程設(shè)備提供電源，多個(gè)光電能量轉(zhuǎn)換模塊還可以串、并聯(lián)連接，獲得需要的電壓和功率。本發(fā)明中，殼體內(nèi)安裝光學(xué)器件固定環(huán)，由其完成光學(xué)器件的固定，光電池由多個(gè)子電池拼接而成，陶瓷基板上被溝槽分成若干個(gè)導(dǎo)電區(qū)域并與子電池相配合，各種結(jié)構(gòu)相互配合，實(shí)現(xiàn)了具備光路直徑大、光路長度大、光強(qiáng)度均勻、輸出電壓和功率均高、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)的新型模塊，能夠在不同環(huán)境的不同設(shè)備中長期、穩(wěn)定的工作。