專利名稱：無接觸功率和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)和方法
無接觸功率和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要涉及光電半導(dǎo)體裝置的供電。更具體地說，本發(fā)明涉及到或自光電半 導(dǎo)體裝置的電力或信息的無接觸傳送。已知光電半導(dǎo)體裝置、特別是基于有機材料的裝置在暴露于濕氣和氧氣時將快速 老化。濕氣和氧氣經(jīng)常被視為主要的非本征老化因素，其限制裝置壽命。例如有機發(fā)光裝 置(OLED)的典型的大面積裝置成批或卷到卷(roll-to-roll)地使用密封封裝方案來制造 以便保護OLED免受有害環(huán)境影響。一般情況下，根據(jù)裝置結(jié)構(gòu)，使用玻璃、金屬箔(本質(zhì)上 均是極佳的屏障)和具有薄膜屏障的塑料膜作為襯底和/或上層(superstrate)。薄膜屏 障也能應(yīng)用作為用于光電半導(dǎo)體裝置的頂部封裝，這些光電半導(dǎo)體裝置在用作襯底的這些 上述材料中的任何材料上構(gòu)建。然而，裝置仍有未應(yīng)用封裝或封裝損壞的部分或區(qū)域，例如 連接封裝的裝置內(nèi)部與外部電源的電源引線和接觸焊盤(contact pad)的部分。未封裝的 電源引線能過早腐蝕、脫層(delaminate)或以其它方式老化，為水蒸汽和氧氣進入提供快 速通道，從而損害封裝。測試屏障屬性的一種方法是在封裝的裝置暴露于例如60oC/90%相對濕度(RH) 的惡劣環(huán)境時監(jiān)視其性能。對于部分金屬陰極觸點延伸到封裝外部的0LED，經(jīng)常觀察到此 觸點極快速地(數(shù)小時內(nèi))脫層、破裂和/或腐蝕，形成對于水和氧氣的快速滲入通道，從 而造成過早的裝置失效。此外，還已知鉬襯底上的例如基于CIGS(銅銦鎵硒)的裝置的光 伏裝置由于水蒸汽和氧氣滲透而惡化。因此，找到一種為此類裝置供電、其中消除上述過早失效機制的方法是非常合乎 需要的。無接觸功率/數(shù)據(jù)傳送的附加優(yōu)點在于通過消除例如如顯示器和檢測器陣列的此 類裝置所要求的多個傳導(dǎo)互連而實現(xiàn)的可能成本節(jié)約。

發(fā)明內(nèi)容
本文中公開的一個實施例是一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少部分地布置在屏障封裝內(nèi) 的封裝的光電半導(dǎo)體裝置和配置成跨屏障封裝來傳送功率和數(shù)據(jù)中的至少一個的無接觸 功率傳送系統(tǒng)。本文中公開的另一個實施例是一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少部分地布置在屏障封裝 內(nèi)的封裝的光電平面半導(dǎo)體裝置和配置成跨屏障封裝來傳送功率和數(shù)據(jù)中的至少一個的 無接觸功率傳送系統(tǒng)。本文中公開的仍有的另一個實施例是一種制造集成的無接觸供電的系統(tǒng)的方法。 該方法包括在襯底上提供裝置、提供可操作地電耦合到裝置的第一無接觸功率傳送元件、 提供包圍該裝置和第一無接觸功率傳送元件的屏障封裝、以及提供可操作地電耦合到電 源、在屏障封裝外部并在第一無接觸功率傳送元件對面的第二無接觸功率傳送元件以形成 集成的系統(tǒng)。本文中公開的另一個實施例是一種制造無接觸功率傳送光電半導(dǎo)體裝置系統(tǒng)的 方法。該方法包括提供與光電半導(dǎo)體裝置集成并布置在屏障封裝內(nèi)部的第一無接觸功率傳送元件，以及提供布置在襯底上并定位在屏障封裝外部并且與光電半導(dǎo)體裝置分離布置的 第二無接觸功率傳送元件。


參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更 好理解，附圖中類似的字符表示遍布這些圖的類似部分，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電感無接觸功率傳送系統(tǒng)的示意頂視圖和側(cè) 視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電感無接觸功率傳送系統(tǒng)電路的示意表示。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電感無接觸功率傳送系統(tǒng)電路的示意表示。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在屏障封裝的功率傳送組件的截面視圖的示
意表不。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電容無接觸功率傳送系統(tǒng)電路的示意表示。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電容無接觸功率傳送系統(tǒng)電路的示意表示。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在封裝屏障的功率傳送組件的截面視圖的示
意表不。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在無接觸功率傳送系統(tǒng)中使用的整流器電路 的示意表示。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在無接觸功率傳送系統(tǒng)中使用的整流器電路 的示意表示。圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的無接觸數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)電路的示意表示。圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的無接觸功率傳送系統(tǒng)的示意表示，其中，功率 從屏障封裝的裝置傳送出來。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的封裝的OLED裝置的示意表示。圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的無接觸功率傳送系統(tǒng)電路的示意表示。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例公開了用于無接觸功率傳送的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，電 力通過具有時變磁場或電場的絕緣屏障來傳送，即，經(jīng)電感或電容耦合來傳送。在下面的說明書和隨附的權(quán)利要求中，單數(shù)形式“一 (a) ”、“一 (an) ”和“該(the)，， 包括復(fù)數(shù)指示對象，除非上下文明確另外指出。在本文中使用時，術(shù)語“裝置”指光電半導(dǎo)體 裝置和/或多個光電半導(dǎo)體裝置，裝置的功能性基于半導(dǎo)體材料中光的量子機械效應(yīng)。此 類裝置的非限制性示例包括發(fā)光二極管和光電二極管。在本發(fā)明的一個實施例中，是一種包括封裝的裝置和無接觸功率傳送系統(tǒng)的系 統(tǒng)。裝置的至少部分封閉在屏障封裝內(nèi)?？捎欣乇环庋b的裝置的非限制性示例是有機發(fā) 光裝置、有機光伏裝置、薄膜無機光伏裝置、檢測器陣列和顯示器。無接觸功率傳送系統(tǒng)配 置成跨屏障封裝將功率和/或數(shù)據(jù)耦合進或出封裝的裝置。在一些實施例中，裝置是完全 封裝的。無接觸功率傳送系統(tǒng)的第一部分可布置在封裝內(nèi)部，并且無接觸功率傳送系統(tǒng)的第二部分可布置在封裝外部，其中第一部分與第二部分沒有接線的接觸，并且第一部分和 第二部分配置成跨屏障封裝來傳送能量和/或數(shù)據(jù)。在一個實施例中，第一部分與第二部 分之間的距離大約為幾厘米或更少。在一些實施例中，無接觸功率傳送系統(tǒng)是電感功率傳送系統(tǒng)，其包括跨屏障封裝 布置的至少一對變壓器線圈。在一個示例中，屏障封裝基本上對磁場是透明的。在一個實 施例中，基本上透明是指對磁場至少10%的透明度。在進一步的實施例中，基本上透明是指 對磁場至少50%的透明度。在一備選實施例中，無接觸功率傳送系統(tǒng)是電容功率傳送系統(tǒng)。電容功率傳送系 統(tǒng)包括至少一對功率傳送電容器。每個電容器的極板(第一極板和第二極板)布置在屏障 封裝的每一側(cè)(either side)上，其中屏障封裝被定位成充當(dāng)所述至少一對電容器的每個 電容器的第一極板與第二極板之間的電介隔離物。圖1示出本發(fā)明的一個實施例中的包括有機發(fā)光裝置12的無接觸功率傳送系統(tǒng) 10。系統(tǒng)10包括具有屏障涂層16的前襯底14和具有屏障涂層20的后襯底18。在一個實 施例中，屏障涂層16和20以及相應(yīng)襯底可形成部分的屏障封裝，其將裝置封裝。該系統(tǒng)還 包括隔離元件24和垂直互連22。相比常規(guī)系統(tǒng)，不是將來自電源的電源引線直接連接到 裝置12以對裝置供電，而是圖1的系統(tǒng)包括兩個感應(yīng)線圈分別布置在封裝的內(nèi)部和外部 的主線圈26和副線圈25，以將功率以無接觸方式從源傳送到裝置。功率在感應(yīng)線圈25與 26之間跨屏障封裝磁耦合。電壓在跨線圈26應(yīng)用時將跨封裝感應(yīng)出線圈25中的電壓，該 電壓隨后能應(yīng)用于對發(fā)光裝置12供電。在一個實施例中，裝置是大面積薄膜裝置，例如但 不限于區(qū)域照明有機發(fā)光裝置。在某個實施例中，有機發(fā)光裝置可使用薄膜技術(shù)來制造，其 在原子、分子或離子的極薄連續(xù)層中淀積。圖2示出本發(fā)明的一個實施例中對發(fā)光光電半導(dǎo)體裝置34供電的功率傳送電路 32。AC源36用于提供電力到主線圈38，該線圈將它變換成電磁輻射，電磁輻射又由副線圈 40變換回到電信號。電容器42和橋式整流器電路44用于將AC功率轉(zhuǎn)換為DC功率以對發(fā) 光光電半導(dǎo)體裝置供電。在圖3的示出的實施例中，示出集成例如圖2中示出的電路的電感功率傳送電路 的無接觸供電發(fā)光系統(tǒng)46。系統(tǒng)46包括布置在封裝60內(nèi)并由出現(xiàn)在封裝60外部的DC源 50來供電的發(fā)光裝置組裝件48。在一個實施例中，發(fā)光裝置組裝件是有機發(fā)光裝置組裝 件。在一非限制性示例中，DC源可以是由用于AC線路供電應(yīng)用的AC公用電力來供電的整 流器。在示出的實施例中，DC功率先輸送到逆變器52，該逆變器將DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率。 出自逆變器的AC電壓Vaci隨后應(yīng)用到無接觸鏈路54。該無接觸鏈路包括變壓器，其包括線 圈Lia 56和L1b58，其中，線圈56布置在封裝60的外部，而線圈58在封裝的內(nèi)部。電壓Vaci 應(yīng)用到線圈L1A56，并且功率電感性地傳送到L1B58，使得跨Lib形成電壓VA。2。在一個實施例 中，封裝60還充當(dāng)分隔兩個線圈的絕緣屏障，但封裝基本上對磁場是透明的，以便功率可 通過封裝來傳送。出自線圈58的AC功率隨后使用整流器62來整流，以供應(yīng)對于發(fā)光光電 半導(dǎo)體裝置所要求的DC功率。逆變器和整流器可選自大量多種公知電路的任何電路。在 進一步的實施例中，整流器可包括濾波元件以平滑到發(fā)光裝置的電流。有利的是，高頻逆變 器的使用能有助于消除由于整流器輸出中的紋波電流而造成的可見閃爍(flicker)。在一些實施例中，逆變器或DC源可受到控制以控制通過發(fā)光光電半導(dǎo)體裝置的電流并因此控制其光輸出。此外，共同使用的諧振逆變器電路可配置成用作電流源，使得發(fā) 光裝置電壓中大的改變導(dǎo)致裝置電流中極小的改變。裝置本身可用作整流器或用作整流器 電路的部分。功率傳送系統(tǒng)中的電感器線圈可具有相同的匝數(shù)或不同的匝數(shù)。當(dāng)線圈具有不同 的匝時，變壓器可在升壓配置或降壓配置中使用。在一個實施例中，變壓器可以是具有可調(diào) 匝比的可變變壓器，其中，至少一個線圈具有可調(diào)匝控制。因此，跨屏障封裝的能量傳送也 能夠變化。圖4示出在本發(fā)明的一個實施例中，在屏障封裝70的磁耦合功率傳送組件64的 截面。在示出的實施例中，第一線圈72布置在封裝外部68，而第二線圈74布置在封裝內(nèi)部 66。磁芯層76和78分別與線圈72和74相鄰布置。導(dǎo)體80和82將功率從電源帶到線圈 72，并且導(dǎo)體84和85將功率從線圈74離開向裝置傳導(dǎo)。在一個實施例中，一個或多個磁芯層可與主和/或副電感器線圈相鄰布置。在圖 4的示出的實施例中，功率傳送組件包括磁層，即磁芯76和78。這些層可由磁導(dǎo)率基本上 大于一的材料來制成。此類材料的示例包括但不限于鐵、鈷、鎳及其合金。預(yù)期磁芯層將有 助于增強變壓器的耦合系數(shù)，從而在給定頻率實現(xiàn)比在無磁芯情況下更有效的操作。在一 些實施例中，電感器線圈的一側(cè)上的磁芯可用于增加耦合系數(shù)。在其它實施例中，芯層可在 電感器線圈的兩側(cè)上存在，并且預(yù)期導(dǎo)致效率增加至少一個數(shù)量級。在某些實施例中，磁芯 是在線圈層外部而不是在其之間。磁芯還有利地降低包圍線圈的雜散磁場，并因此降低電 磁干擾(EMI)的生成和對其的敏感性。在一個實施例中，磁芯層76是分開的層。由于許多磁性材料也是導(dǎo)電的，因此，在 芯層中可能出現(xiàn)渦電流損耗。這些損耗可通過將磁芯層分成如圖4的示出的實施例中看到 的多個部分來降低。在一個示例中，此類徑向分開的芯與圓平面繞組一起使用，例如，與芯 層同心的圓螺旋繞組。預(yù)期芯中的徑向間隙以對磁耦合的極小影響來降低渦電流。相同的 原理適用于其它形狀的線圈。例如，比方說功率以耦合效率大于90%在6MHz頻率以24W/cm2的級別通過無磁芯 的平面變壓器來傳送。600kHz的頻率因而將以相當(dāng)?shù)男试试S大約0.24W/cm2。如果芯損 耗保持為低，則在磁耦合的一側(cè)上添加磁芯能允許為相當(dāng)效率進一步降低15-30%的頻率。 與無磁芯操作時相比，預(yù)期在兩側(cè)上均添加芯層在效率中提供5X-10X的改進。在操作頻率增加時，預(yù)期能量傳送的效率也將增加。在一個實施例中，高頻發(fā)生器 (generator)由主源來供電，并且來自高頻發(fā)生器的高頻輸出用于對主電感器線圈供電。在對于圖4示出的實施例的備選實施例中，電容耦合可用于對封裝的裝置供電。 耦合電容器各自由兩個導(dǎo)體層(極板)制成，一個導(dǎo)體層布置在屏障封裝內(nèi)部，另一個導(dǎo)體 層在屏障外部。屏障封裝用作兩個極板之間的電介質(zhì)。圖5示出本發(fā)明的一個實施例中的 電容耦合電路88。發(fā)光裝置90由AC電源92以無接觸方式來供電。電源92連接到耦合 電容器94和96的外部極板。負載(具有或不具有整流/調(diào)節(jié)電路的裝置90)連接到電容 器的內(nèi)部極板。橋式整流器電路98可用于將從耦合電容器96輸出的AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電 壓，隨后，DC電壓跨裝置90應(yīng)用。在圖6的示出的實施例中，示出集成例如圖5中示出的電路的電容功率傳送電路 的無接觸供電發(fā)光系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括發(fā)光裝置組裝件110和供應(yīng)DC電壓VDa到逆變器114的DC電源。無接觸鏈路116用于將功率從逆變器114傳送到整流器124。無接觸鏈 路包括第一電容器CiaIIS和第二電容器Cib 120。逆變器的AC電壓輸出Vaci應(yīng)用到布置在 封裝122外部的電容器118和120的電容器極板。從布置在封裝內(nèi)部的電容器極板，供應(yīng) 到整流器124的輸入AC電壓VAe2。整流器124將AC電壓VAe2轉(zhuǎn)換成DC電壓VDe2，之后，DC 電壓應(yīng)用到發(fā)光裝置組裝件110。圖7示出包括電容器126和127的在屏障封裝的電容耦合功率傳送組件125的截 面。每個電容器126和127的導(dǎo)體極板定位在屏障封裝的每一側(cè)上。在一非限制性示例中，對于電容無接觸功率傳送，對于50微米厚聚合物屏障封 裝，預(yù)期總串聯(lián)電容大約為每cm27. 5pF-10pF(C1A和Cib的串聯(lián)組合)。IOOkHz頻率將允許 具有跨屏障大約200VRMS的大約50mA電流。在電容功率傳送中，通過使用增加數(shù)量的更小 的串聯(lián)的裝置，有利地降低對于給定功率所要求的電流。通過降低絕緣屏障厚度、增加其介 電常數(shù)、或者通過增加操作頻率，能改進電容能量傳送。在操作頻率增加時，能量傳送的效率增加。在電容功率傳送中，對于給定電流，跨 屏障的電壓與頻率成反比地增加，使得在低頻率，電壓能擊穿屏障。因此，在電容無接觸功 率傳送系統(tǒng)的一個實施例中，頻率發(fā)生器用于對電容器供電。在一非限制性示例中，應(yīng)用的 頻率在從大約50kHz到大約IMHz的范圍內(nèi)。對于功率傳送系統(tǒng)的電感和電容實施例，大面積傳送元件可替代為多個更小面積 的元件。因此，多個變壓器可用于跨封裝來傳送功率。備選的是，多對電容器可用于跨封 裝傳送功率。這可允許降低對于給定總能量傳送的峰值雜散場強度，并因此降低電磁干擾 (EMI)的生成和對其的敏感性。圖8是用于在無接觸功率傳送系統(tǒng)中使用的全波整流器電路128的圖示示例。整 流器電路128用于對裝置129供電，并包括可選的阻塞電容器130、橋式整流器電路132及 電容濾波器134。在一個實施例中，電容濾波器134用于降低整流器輸出的AC分量(紋波 電壓或電流)。圖9是半波整流器電路138的圖示示 ?？蛇x的阻塞電容器142結(jié)合二極管144 和電容濾波器146來使用。在缺少阻塞電容器的情況下，二極管通過在發(fā)光光電半導(dǎo)體裝 置反向偏置時傳導(dǎo)，仍能起到最小化在發(fā)光光電半導(dǎo)體裝置組裝件140上出現(xiàn)的反向電壓 的目的。如果二極管144選取成具有小于發(fā)光裝置組裝件上期望的最大反向電壓的正向電 壓降，則能發(fā)生這種情況。封裝的無接觸供電的系統(tǒng)的實施例包括例如有機發(fā)光裝置和顯示裝置的發(fā)光裝 置。在一個實施例中，無接觸供電的系統(tǒng)配置用于持續(xù)供電，例如，用于連續(xù)供電幾小時。封 裝的無接觸功率或數(shù)據(jù)傳送裝置的其它示例包括封裝的檢測器陣列，數(shù)據(jù)從其能無接觸地 傳送到封裝的檢測器陣列外部。此類檢測器陣列的示例包括CCD裝置。在一個實施例中， 裝置是封裝的光電平面半導(dǎo)體裝置。在進一步的實施例中，平面半導(dǎo)體裝置可以是能夠被 卷成某個形狀的柔性裝置。在一個實施例中，屏障封裝材料可包括有機材料、無機材料或其組合。屏障封裝降 低了裝置對例如但不限于水蒸汽和氧氣的有害物質(zhì)的暴露。屏障封裝材料的非限制性示例 包括玻璃、聚合物、金屬和其組合。在一些示例中，屏障封裝可以是金屬箔的形式。在一些實 施例中，可使用包括一種或多種屏障材料的多層封裝。在一個實施例中，屏障封裝充當(dāng)防止氧氣和/或水蒸汽滲透到裝置中的屏障。有機_無機屏障涂層的示例在許多參考文獻中有 描述，包括美國專利6746782和美國專利7015640。例如，此類屏障封裝可提供低于0. Ig/ m2/天的水蒸汽傳送率和低于lg/m2/天的氧氣傳送率。在一個實施例中，無接觸功率傳送系統(tǒng)是無接觸數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)。在一個非限制性 示例中，數(shù)據(jù)能發(fā)送到調(diào)制器，以便它能跨絕緣屏障在高頻載波上攜帶，其中，信號經(jīng)解調(diào) 并轉(zhuǎn)送到附加的控制電路。此控制電路能用于控制一個或多個裝置。具體而言，此控制能用 于控制顯示器，例如計算機監(jiān)視器或視頻顯示器。此類方案能用于消除當(dāng)前使用的數(shù)百、數(shù) 千或更大數(shù)量的傳導(dǎo)互連，具有大大降低此類顯示器的成本并增加其可靠性的可能性。這 能應(yīng)用到任何光電半導(dǎo)體裝置系統(tǒng)，包括例如發(fā)光顯示器和液晶顯示器，其中，可要求密封 各個裝置(或像素)以防止大氣或其它環(huán)境狀況。在一個實施例中，系統(tǒng)傳送功率和數(shù)據(jù)。除功率外，電感或電容耦合能用于傳送數(shù) 據(jù)。例如，可能使用逆變器作為調(diào)制器，以便它能傳送功率和數(shù)據(jù)。此外，可生成調(diào)制的數(shù) 據(jù)信號，將其與功率傳送波形組合，并且跨相同無接觸鏈路來發(fā)送。備選的是，數(shù)據(jù)信號可 通過單獨的無接觸鏈路來傳送。圖10示出一無接觸數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)實施例。系統(tǒng)148包括接收要傳送的數(shù)據(jù)信號 的調(diào)制器150。該調(diào)制器調(diào)制載頻信號，載頻信號在調(diào)制的數(shù)據(jù)信號中編碼數(shù)據(jù)，調(diào)制的數(shù) 據(jù)信號輸送到無接觸鏈路152。無接觸鏈路152包括布置在屏障封裝158外部的電感器線 圈154和布置在屏障封裝內(nèi)部的電感器線圈156。電感器線圈156接收調(diào)制的數(shù)據(jù)信號，該 信號在解調(diào)器160解調(diào)以提取數(shù)據(jù)信號，并且數(shù)據(jù)信號被轉(zhuǎn)送到附加的控制電路162，該控 制電路可配置成控制裝置。在本發(fā)明的進一步的實施例中，是一種制造集成的無接觸供電的光電半導(dǎo)體裝置 系統(tǒng)的方法。該方法包括以下步驟在襯底上提供光電半導(dǎo)體裝置，并且提供可操作地電 耦合到光電半導(dǎo)體裝置的第一無接觸功率傳送元件。光電半導(dǎo)體裝置可使用本領(lǐng)域技術(shù)人 員已知的技術(shù)來制造。電介質(zhì)屏障封裝包圍裝置和第一無接觸功率傳送元件來布置。第二 無接觸功率傳送元件可操作地電耦合到電源，在屏障封裝外部并在第一無接觸功率傳送元 件對面以形成集成裝置。在一個實施例中，第一和第二無接觸功率傳送元件是電感器，例如 薄膜電感器。在一備選實施例中，無接觸功率傳送元件是例如薄膜電容器的電容器的極板。 薄膜電容器或電感器能通過如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種方法來制造。在本發(fā)明進一步的 備選實施例中，是一種制造無接觸供電的光電半導(dǎo)體裝置系統(tǒng)的方法，其中，電耦合到電源 的第二功率傳送元件布置在其自己的襯底上，并且可能與環(huán)境電隔離，從而提供系統(tǒng)的固 定部分。第一功率傳送元件、光電半導(dǎo)體裝置和屏障封裝在單獨的襯底上制造，從而提供系 統(tǒng)的可更換組件。雖然本發(fā)明的所有上述實施例教導(dǎo)了功率到封裝的光電半導(dǎo)體裝置中的無接觸 傳送，但本發(fā)明并不限于其中將功率傳送到封裝的光電半導(dǎo)體裝置中的系統(tǒng)。其中從封裝 的光電半導(dǎo)體裝置傳送出功率的無接觸功率傳送系統(tǒng)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，無接 觸功率傳送系統(tǒng)可包括從其傳送出能量的封裝的光伏裝置。圖11中示出一個此類示例。無接觸功率傳送系統(tǒng)164包括光伏組裝件165，其包 括一個或多個光伏裝置。來自DC組裝件的DC輸出Vio由逆變器166從DC轉(zhuǎn)換成AC。AC 電壓VAa輸送到形成無接觸鏈路的內(nèi)部功率傳送組件的電感器線圈Lia 167。光伏組裝件165、逆變器166和線圈Lia 167全部封裝在屏障封裝168內(nèi)。能量跨封裝磁傳送到電感器 線圈Lib 169。線圈的AC電壓輸出Vac2可供應(yīng)到電網(wǎng)或者可轉(zhuǎn)換成DC并存儲在存儲裝置 中。在一個實施例中，光伏裝置是有機光伏裝置。示例 1在無接觸供電的第一示例170中，在無接觸模式中對500歐姆負載172供電。如 圖13中示出的，低頻或線路頻率AC源174用于對高頻發(fā)生器176供電。使用了具有主線 圈178和副線圈180的螺旋變壓器。1密耳(mil)邁拉(Mylar)層形成變壓器線圈之間的 屏障。電容濾波器193 (C = 0. 22uF)與全橋式整流器182 (4x MBR1100RLG)組合使用以整 流來自副線圈的輸出并跨負載172提供DC輸入。主電流和副電流(主線圈和副線圈)均 用Lecroy AP 105電流探針來測量。主電壓和副電壓均用Lecroy PP007探針來測量以比 較主電壓上的功率和副電壓上的功率。頻率發(fā)生器的頻率輸出從250kHz到IMHz地變化， 并且主和副功率輸出已確定。在有和沒有鐵氧體磁芯情況下執(zhí)行了測量。表1中概括了沒 有鐵氧體磁芯層的結(jié)果。表2中概括了有鐵氧體磁芯層的結(jié)果。表1 主線圈和副線圈的測量的功率輸出。 表2 在500歐姆負載和主側(cè)上有鐵氧體磁芯層的情況下在螺旋變壓器主線圈和 副線圈上測量的功率。 表1和2中概括的結(jié)果指示出在越高的頻率，無接觸功率傳送的效率就越大。示例 2示例1的無接觸供電電路用于對如圖13中示出的制造的封裝的OLED(有機發(fā)光 裝置)裝置供電。該系統(tǒng)包括由通過玻璃隔離物192分離的底部玻璃襯底188和頂部玻璃 襯底190來封裝的0LED。擴散體194跨底部襯底188布置，通過其光從封裝的OLED顯現(xiàn)。 電源196電連接到頂部襯底的外側(cè)，并且供應(yīng)功率到主線圈198。能量跨頂部襯底傳送到副 線圈200。來自副線圈的AC輸出由整流器電路202轉(zhuǎn)換成用于對OLED 186賦能的DC輸 出ο雖然本文中只示出和描述了本發(fā)明的某些特征，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到許多 修改和改變。因此，要理解，隨附權(quán)利要求旨在涵蓋落在本發(fā)明真正精神內(nèi)的所有此類修改 和改變。
權(quán)利要求
一種系統(tǒng)，包括封裝的光電半導(dǎo)體裝置，至少部分地布置在屏障封裝內(nèi)；以及無接觸功率傳送系統(tǒng)，配置成跨所述屏障封裝來傳送功率和數(shù)據(jù)中的至少一個。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述無接觸功率傳送系統(tǒng)的第一部分布置在所述封 裝內(nèi)部，并且所述無接觸功率傳送系統(tǒng)的第二部分布置在所述封裝外部，其中所述第一部 分與所述第二部分沒有接線的接觸，以及其中所述第一部分和第二部分配置成跨所述屏障 封裝來傳送能量。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述無接觸功率傳送系統(tǒng)是電感功率傳送系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述屏障封裝基本上對磁場是透明的。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述電感功率傳送系統(tǒng)包括至少一個變壓器，所述 至少一個變壓器包括布置在所述屏障封裝的外部的至少一個第一電感器線圈和布置在所 述封裝內(nèi)部的至少一個第二電感器線圈，其中所述至少一個第一和所述至少一個第二電感 器線圈配置成跨所述屏障封裝來傳送能量。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述電感功率傳送系統(tǒng)還包括與所述至少一個第一 或第二電感器線圈相鄰的至少一個磁層。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個第一或第二電感器線圈定位在所述至 少一個磁層與所述屏障封裝之間。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個磁層是分開的層。
9.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個變壓器是升壓或降壓變壓器。
10.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個變壓器是可變變壓器，并且跨所述屏 障封裝的能量傳送是可變的。
11.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述電感功率傳送系統(tǒng)包括配置成跨所述屏障封 裝來傳送能量的多個變壓器。
12.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述無接觸功率傳送系統(tǒng)是電容功率傳送系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述電容功率傳送系統(tǒng)包括至少一對功率傳送電 容器，所述至少一對電容器的每個電容器包括第一極板和第二極板，其中電容器的所述對 的每個的第一極板布置在所述屏障封裝的外部，并且電容器的所述對的每個的第二極板布 置在所述屏障封裝的外部，其中所述屏障封裝定位成充當(dāng)所述至少一對電容器的每個電容 器的第一極板與第二極板之間的電介質(zhì)隔離物。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，包括多個功率傳送電容器。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括將DC功率轉(zhuǎn)換為輸入到所述無接觸功率傳送系 統(tǒng)的AC功率的逆變器。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括高頻發(fā)生器以提供輸入到所述無接觸功率傳送 系統(tǒng)的高頻功率。
17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括將從所述無接觸功率傳送系統(tǒng)輸出的AC功率轉(zhuǎn) 換為DC功率的整流器。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括配置成減少所述整流器的AC分量的至少一個濾 波電容器。
19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括配置為DC阻塞濾波器的至少一個阻塞電容器。
20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述屏障封裝包括含有有機材料、無機材料或它們 的組合的材料。
21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述屏障封裝包括含有玻璃、金屬、聚合物或它們 的組合的材料。
22.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述裝置是光伏裝置，以及其中功率跨所述封裝從 所述裝置耦合出來。
23.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光電半導(dǎo)體裝置是照明裝置，并且功率跨所述 封裝耦合到所述照明裝置中以對所述照明裝置供電。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述照明裝置是有機發(fā)光裝置。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述有機發(fā)光裝置用作整流器元件。
26.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光光電半導(dǎo)體裝置是顯示裝置。
27.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述裝置是薄膜裝置。
28.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述裝置是檢測器陣列。
29.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述屏障封裝包括防止氧氣和水蒸汽的屏障。
30.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)配置用于通過單個無接觸功率傳送鏈路 的功率和數(shù)據(jù)傳送。
31.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)配置用于通過不同無接觸功率傳送鏈路 的功率和數(shù)據(jù)傳送。
32.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括調(diào)制器，通過調(diào)制對所述無接觸功率傳送系統(tǒng)的輸入功率來編碼數(shù)據(jù)以用于數(shù)據(jù)傳 送；以及解調(diào)器，通過解調(diào)來自所述無接觸功率傳送系統(tǒng)的輸出功率來解碼傳送的數(shù)據(jù)。
33.一種系統(tǒng)，包括封裝的平面光電半導(dǎo)體裝置，至少部分地布置在屏障封裝內(nèi)；以及 無接觸功率傳送系統(tǒng)，配置成跨所述屏障封裝來傳送功率和數(shù)據(jù)中的至少一個。
34.一種制造集成的無接觸功率傳送光電半導(dǎo)體裝置系統(tǒng)的方法，包括 在襯底上提供光電半導(dǎo)體裝置；提供可操作地電耦合到所述光電半導(dǎo)體裝置的第一無接觸功率傳送元件； 提供包圍所述光電半導(dǎo)體裝置和所述第一無接觸功率傳送元件的電介質(zhì)屏障封裝；以及提供可操作地電耦合到電源、在所述屏障封裝外部并在所述第一無接觸功率傳送元件 對面的第二無接觸功率傳送元件以形成集成的裝置。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述第一和第二無接觸功率傳送元件是薄膜電感
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述第一和第二無接觸功率傳送元件是薄膜電容 器的極板。
37.一種制造無接觸功率傳送光電半導(dǎo)體裝置系統(tǒng)的方法，包括提供與所述光電半導(dǎo)體裝置集成并布置在屏障封裝內(nèi)部的第一無接觸功率傳送元件;以及提供布置在襯底上并定位在所述屏障封裝外部并且與所述光電半導(dǎo)體裝置分離布置 的第二無接觸功率傳送元件。
全文摘要
公開了一種無接觸功率和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少部分地布置在屏障封裝內(nèi)的封裝的光電半導(dǎo)體裝置和配置成跨屏障封裝來傳送功率和數(shù)據(jù)中的至少一個的無接觸功率傳送系統(tǒng)。還公開了一種用于制造無接觸功率和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的方法。
文檔編號H05B33/08GK101904219SQ200880122582
公開日2010年12月1日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者A·G·埃爾拉特, A·亞基莫夫, C·M·A·赫勒, J·S·格拉澤, K·E·利茨 申請人:通用電氣公司