日光調(diào)控裝置的制造方法
【專利摘要】一種日光調(diào)控裝置包含一光聚焦模塊以及一光偏折模塊。光聚焦模塊用以將入射的一日光會聚于一聚焦區(qū)域或鄰近聚焦區(qū)域。光偏折模塊設(shè)置于聚焦區(qū)域，并用以將會聚的日光偏折至一目標(biāo)區(qū)域，其中目標(biāo)區(qū)域偏離光聚焦模塊的一光軸。上述的日光調(diào)控裝置可使太陽能電池、加熱裝置以及光導(dǎo)元件等裝置有較為彈性的設(shè)置方式。
【專利說明】
日光調(diào)控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)一種光調(diào)控裝置，特別是一種日光調(diào)控裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]太陽能屬于潔凈能源且取的不盡，因此如何有效利用太陽能為各界的主要研發(fā)方向。目前太陽能的主要應(yīng)用方式不外是發(fā)電、加熱或照明等用途。為了有效利用太陽能，已知的太陽能電池多是設(shè)置于日光能夠直射的空間，亦即露天設(shè)置。然而，露天設(shè)置太陽能電池，可能因氣候因素使得太陽能電池的使用壽命縮短。
[0003]此外，若照明的耗電量大于太陽能的發(fā)電量，則引進(jìn)日光作為照明用途顯然較有助于能源的利用。然而，已知的太陽能電池大多采面向太陽且大面積的方式設(shè)置，以有助于吸收太陽能。換言之，太陽能電池遮蔽了大部分的日光而無法作為照明用途。若要移動大面積的太陽能電池不僅需要更大的空間，且移動不易。
[0004]綜上所述，如何調(diào)控日光以有效利用太陽能便是目前極需努力的目標(biāo)。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明提供一種日光調(diào)控裝置，其是利用光聚焦模塊以及光偏折模塊將日光導(dǎo)引至目標(biāo)區(qū)域，如此，太陽電池、加熱裝置以及光導(dǎo)元件的設(shè)置可較有彈性，例如有遮蔽的環(huán)境或直立設(shè)置等。
[0006]本發(fā)明一實(shí)施例的日光調(diào)控裝置包含一光聚焦模塊以及一光偏折模塊。光聚焦模塊用以將入射的一日光會聚于一聚焦區(qū)域。光偏折模塊設(shè)置于聚焦區(qū)域或鄰近聚焦區(qū)域，并用以將會聚的日光偏折至一目標(biāo)區(qū)域，其中目標(biāo)區(qū)域偏離光聚焦模塊的一光軸。
[0007]以下借由具體實(shí)施例配合所附的圖式詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。
【【附圖說明】】
[0008]
圖1為一示意圖，顯示本發(fā)明一第一實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。
圖2為一示意圖，顯示本發(fā)明一第二實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。
圖3為一示意圖，顯示本發(fā)明一第三實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。
圖4為一示意圖，顯示本發(fā)明一第四實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。
圖5為一示意圖，顯示本發(fā)明一第五實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。
圖6為一示意圖，顯示本發(fā)明一第六實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。
圖7a以及圖7b為一示意圖，顯示本發(fā)明一第七實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。
圖8為一示意圖，顯示本發(fā)明一第八實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。
圖9為一示意圖，顯示本發(fā)明一第九實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。
【符號說明】
[0009]
11、11a、Ilb光聚焦模塊
12、12a、12b光偏折模塊 121,121光學(xué)元件
13驅(qū)動件
14濾光元件
15散射兀件
20目標(biāo)區(qū)域 A光軸
SLl入射日光
SL2會聚日光
WLl第一光線
WL2第二光線
【【具體實(shí)施方式】】
[0010]以下將詳述本發(fā)明的各實(shí)施例，并配合圖式作為例示。除了該多個詳細(xì)說明之外，本發(fā)明亦可廣泛地施行于其它的實(shí)施例中，任何所述實(shí)施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并以申請專利范圍為準(zhǔn)。在說明書的描述中，為了使讀者對本發(fā)明有較完整的了解，提供了許多特定細(xì)節(jié);然而，本發(fā)明可能在省略部分或全部特定細(xì)節(jié)的前提下，仍可實(shí)施。此外，眾所周知的步驟或元件并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免對本發(fā)明形成不必要的限制。圖式中相同或類似的元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意的用，并非代表元件實(shí)際的尺寸或數(shù)量，有些細(xì)節(jié)可能未完全繪出，以求圖式的簡潔。
[0011]請參照圖1，本發(fā)明的第一實(shí)施例的日光調(diào)控裝置包含一光聚焦模塊11以及一光偏折模塊12。光聚焦模塊11可將入射的一日光SLl會聚于一聚焦區(qū)域。舉例而言，光聚焦模塊11可為一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)，但不限于此，其它具有會聚光線功能的透鏡或反射鏡亦可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。于一實(shí)施例中，聚焦區(qū)域可為一焦點(diǎn)或焦線。光偏折模塊12設(shè)置于會聚日光SLl的聚焦區(qū)域或鄰近聚焦區(qū)域。光偏折模塊12可將光聚焦模塊11所會聚的日光SL2偏折至一目標(biāo)區(qū)域20。目標(biāo)區(qū)域20則偏離光聚焦模塊11的光軸A。于一實(shí)施例中，光偏折模塊12可為一反射式元件或一折射式元件。于圖1所示的實(shí)施例中，光偏折模塊12為一反射式元件?？梢岳斫獾氖?，光偏折模塊12可為單一的光學(xué)元件，而此光學(xué)元件可包含多個反射面或折射面。舉例而言，光偏折模塊12可為一棱鏡。此外，太陽的位置依時間的變化而有不同，聚焦區(qū)域亦隨的移動。因此，于一實(shí)施例中，光偏折模塊12的尺寸或可移動路徑涵蓋聚焦區(qū)域移動的軌跡。
[0012]于一實(shí)施例中，太陽能電池、加熱裝置或?qū)Ч庠娜牍饷婵稍O(shè)置于目標(biāo)區(qū)域20，以利用光偏折模塊12所偏折的日光SL2。依據(jù)圖1所示的實(shí)施例，借由本發(fā)明的日光調(diào)控裝置調(diào)整入射日光SLl的光路，太陽能電池、加熱裝置或?qū)Ч庠脑O(shè)置方式有較多的彈性。舉例而言，太陽能電池可設(shè)置于有遮蔽的環(huán)境，如此可避免太陽能電池因風(fēng)吹雨淋等氣候因素而縮短使用壽命。此外，太陽能電池亦能夠以直立的方式設(shè)置，以減少設(shè)置太陽能電池所需的空間?？梢岳斫獾氖?，照射至目標(biāo)區(qū)域20的日光SL2亦可不作任何利用。
[0013]請參照圖2，以說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。相較于圖1所示的實(shí)施例，二者之間的差異在于第二實(shí)施例的光聚焦模塊11為一可變焦距元件，其余元件則與第一實(shí)施例相同。于一實(shí)施例中，于菲涅耳透鏡的溝槽中填充與菲涅耳透鏡的折射率相同或相近的材料，則光聚焦模塊11的聚焦效果即大幅降低。此時入射的日光SLl通過光聚焦模塊11幾乎沒有會聚，且大部分的日光SLl不會被光偏折模塊12偏折至目標(biāo)區(qū)域20，因此，大部分的日光SLl即可作為照明用途。反之，將所填充的材料自菲涅耳透鏡的溝槽中抽離，菲涅耳透鏡即具備會聚光線功能，如此即可將會聚的日光SL2偏折至目標(biāo)區(qū)域20作為其它的應(yīng)用。簡言之，借由調(diào)整光聚焦模塊11的焦距即可控制入射的日光SLl是否照射至目標(biāo)區(qū)域
20?？梢岳斫獾氖?，目標(biāo)區(qū)域20偏離光聚焦模塊11沿光軸A的一投影區(qū)域，可避免設(shè)置于目標(biāo)區(qū)域20的太陽能電池、加熱裝置或光導(dǎo)元件遮蔽入射的日光SLl。
[0014]請參照圖3以及圖4，以說明本發(fā)明的第三以及第四實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。相較于圖1所示的實(shí)施例，二者之間的差異在于第三以及第四實(shí)施例更包含與光偏折模塊12連接的一驅(qū)動件13，其余元件則與第一實(shí)施例相同。驅(qū)動件13可驅(qū)動光偏折模塊12作旋轉(zhuǎn)(如圖3所示)、線性移動(如圖4所示)或以上二者的動作，以使光偏折模塊12偏離聚焦區(qū)域。此時，來自光聚焦模塊11的會聚日光SL2即不會被光偏折模塊12偏折至目標(biāo)區(qū)域20，且通過聚焦區(qū)域的會聚日光SL2即發(fā)散而形成較大范圍的照射區(qū)域，例如作為照明用途。可以理解的是，光偏折模塊12可部分偏離聚焦區(qū)域，以使部分會聚的日光SL2偏折至目標(biāo)區(qū)域20，而部分會聚的日光SL2則作為照明用途。
[0015]請參照圖5，以說明本發(fā)明的第五實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。相較于圖1所示的實(shí)施例，二者之間的差異在于第五實(shí)施例的光偏折模塊12包含多個光學(xué)元件121、122，其余元件則與第一實(shí)施例相同。如圖5所示，光偏折模塊12中的光學(xué)元件122可包含一曲面結(jié)構(gòu)，如此，光學(xué)元件122即具有將光聚焦模塊11所會聚的日光SL2再次會聚的作用，以照射至較小的目標(biāo)區(qū)域20?？梢岳斫獾氖牵馄勰K12僅包含具有曲面結(jié)構(gòu)的單一光學(xué)元件亦可達(dá)到再次會聚日光SL2的目的。
[0016]請參照圖6，以說明本發(fā)明的第六實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。相較于圖5所示的實(shí)施例，二者之間的差異在于第六實(shí)施例更包含一驅(qū)動件13，其與光偏折模塊中的光學(xué)元件121連接，其余元件則與第五實(shí)施例相同。如圖3以及圖4所示的第三以及第四實(shí)施例所示，驅(qū)動件13可驅(qū)動光學(xué)元件121作旋轉(zhuǎn)或線性移動，以使光學(xué)元件121偏離光聚焦模塊11的聚焦區(qū)域，進(jìn)而使通過聚焦區(qū)域的會聚日光SL2發(fā)散而作為照明用途?？梢岳斫獾氖牵?qū)動件13可驅(qū)動包含光學(xué)元件121、122的光偏折模塊偏離光聚焦模塊11的聚焦區(qū)域而達(dá)到相同的目的。于一實(shí)施例中，驅(qū)動件13亦可驅(qū)動光學(xué)元件121旋轉(zhuǎn)，以使光聚焦模塊11所會聚的日光SL2不偏折至光學(xué)元件122，而是偏折至其它方向以照射較大范圍的目標(biāo)區(qū)域20。
[0017]請參照圖7a以及圖7b，以說明本發(fā)明的第七實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。相較于圖1所示的實(shí)施例，二者之間的差異在于第七實(shí)施例更包含一濾光元件14以及一散射元件15至少其中之一，其余元件則與第一實(shí)施例相同。濾光元件14以及散射元件15可被驅(qū)動件(圖7a以及圖7b未圖示)驅(qū)動而選擇性線性移動或旋轉(zhuǎn)至聚焦區(qū)域或鄰近聚焦區(qū)域。依據(jù)此結(jié)構(gòu)，舉例而言，當(dāng)作為照明用途時，濾光元件14或散射元件15可移至聚焦區(qū)域以對會聚的日光SL2進(jìn)行濾光或散射的作用，以達(dá)到較佳的照明效果。
[0018]請參照圖8，以說明本發(fā)明的第八實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。相較于圖1所示的實(shí)施例，二者之間的差異在于第八實(shí)施例的光聚焦模塊以及光偏折模塊為多個，其中光聚焦模塊I Ia對應(yīng)于光偏折模塊12a，光聚焦模塊I Ib對應(yīng)于光偏折模塊12b，其余元件則與第一實(shí)施例相同。如圖8所示，多組光聚焦模塊以及光偏折模塊可將所會聚的日光SL2偏折至同一目標(biāo)區(qū)域20。依據(jù)此結(jié)構(gòu)，單位面積的目標(biāo)區(qū)域20可獲得較多的日光照射。
[0019]請參照圖9，以說明本發(fā)明的第九實(shí)施例的日光調(diào)控裝置。相較于圖1所示的實(shí)施例，二者之間的差異的一在于第九實(shí)施例的光聚焦模塊11為非對稱聚焦的光學(xué)元件。簡言之，光聚焦模塊11的聚焦區(qū)域偏離光聚焦模塊11的物理中心軸C，因此，光偏折模塊12的設(shè)置位置即偏離光聚焦模塊11的物理中心軸C，以提升光偏折模塊12的設(shè)置彈性。
[0020]請?jiān)賲⒄請D9，于一實(shí)施例中，光偏折模塊12可為一反射式濾光片。換言之，日光中的一第一波長范圍的一第一光線WLl可經(jīng)由光偏折模塊12偏折至目標(biāo)區(qū)域20，而日光中一第二波長范圍的第二光線WL2則透射光偏折模塊12。依據(jù)此結(jié)構(gòu)，第二光線WL2可用于照明或照射植物以促進(jìn)植物生長，第一光線WLl則可用于發(fā)電或加熱?？梢岳斫獾氖?，照射至目標(biāo)區(qū)域20的第一光線WLl亦可不作任何利用。
[0021]綜合上述，本發(fā)明的日光調(diào)控裝置可利用光聚焦模塊以及光偏折模塊調(diào)整入射日光的光路，并導(dǎo)引至目標(biāo)區(qū)域，因此，太陽電池、加熱裝置以及光導(dǎo)元件等裝置的設(shè)置方式可較有彈性，例如設(shè)置于有遮蔽的環(huán)境或直立設(shè)置等。此外，借由控制光聚焦模塊或光偏折模塊亦可改變?nèi)肷淙展獾墓饴范x擇性地調(diào)整應(yīng)用日光的方式。
[0022]以上所述的實(shí)施例僅是為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明之內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種日光調(diào)控裝置，其特征在于，包含: 一光聚焦模塊，用以將入射的一日光會聚于一聚焦區(qū)域；以及 一光偏折模塊，其設(shè)置于該聚焦區(qū)域或鄰近該聚焦區(qū)域，用以將會聚的該日光偏折至一目標(biāo)區(qū)域，其中，該目標(biāo)區(qū)域偏離該光聚焦模塊的一光軸。2.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光聚焦模塊為一可變焦距元件。3.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光聚焦模塊包含一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)。4.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該聚焦區(qū)域?yàn)橐唤裹c(diǎn)或焦線。5.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光偏折模塊的尺寸或可移動路徑涵蓋太陽移動所造成該聚焦區(qū)域移動的軌跡。6.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光偏折模塊為一反射式元件或一折射式元件。7.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光偏折模塊包含一曲面結(jié)構(gòu)。8.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光偏折模塊包含一光學(xué)元件，且該光學(xué)元件包含多個反射面或折射面。9.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光偏折模塊包含多個光學(xué)元件，且該多個光學(xué)元件至少其中之一包含一曲面結(jié)構(gòu)。10.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，更包含: 一驅(qū)動件，其與該光偏折模塊連接，用以驅(qū)動該光偏折模塊作線性移動以及旋轉(zhuǎn)至少其中之一，以使該光偏折模塊至少部分偏離該聚焦區(qū)域。11.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，更包含: 一濾光元件以及一散射元件至少其中之一，其選擇性線性移動或旋轉(zhuǎn)至該聚焦區(qū)域或鄰近該聚焦區(qū)域。12.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，更包含: 一驅(qū)動件，其中該光偏折模塊包含多個光學(xué)元件，且該驅(qū)動件與該多個光學(xué)元件其中之一連接，以驅(qū)動與該驅(qū)動件連接的該光學(xué)元件作線性移動以及旋轉(zhuǎn)至少其中之一，以使與該驅(qū)動件連接的該光學(xué)元件至少部分偏離該聚焦區(qū)域。13.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光聚焦模塊以及該光偏折模塊為多個，且該日光經(jīng)由該多個光聚焦模塊以及對應(yīng)的該多個光偏折模塊偏折至同一該目標(biāo)區(qū)域。14.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該目標(biāo)區(qū)域偏離該光聚焦模塊沿該光軸的一投影區(qū)域。15.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該目標(biāo)區(qū)域包含一太陽能電池、一加熱裝置或一導(dǎo)光元件的入光面。16.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該日光中的一第一波長范圍的一第一光線經(jīng)由該光偏折模塊偏折至該目標(biāo)區(qū)域，以及該日光中一第二波長范圍的第二光線透射該光偏折模塊。17.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光偏折模塊包含一反射式濾光片。18.如權(quán)利要求1所述的日光調(diào)控裝置，其特征在于，該光偏折模塊的設(shè)置位置偏離該光聚焦模塊的物理中心軸。
【文檔編號】G02B19/00GK105842833SQ201610063846
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】陳政寰
【申請人】財(cái)團(tuán)法人交大思源基金會