CN202256728U - 收光膜结构及其光电转换装置与发光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供收光膜结构及其光电转换装置与发光模块，该收光膜结构包含：一基材；以及多个成型于该基材上的收光透镜，每一该收光透镜的上表面成型有多个收光凸块；藉此，该收光膜结构将不同角度的入射光线收集并射出。当本实用新型的收光膜结构应用于光电转换装置时，该收光膜结构可将各角度的入射太阳光加以抓取并导引至平板式太阳能板上，以增加进入平板式太阳能板的入射光量，进而大幅提升光电转换装置的光电转换效率。

Description

收光膜结构及其光电转换装置与发光模块

技术领域

本实用新型涉及一种收光膜结构及其光电转换装置与发光模块，特别指一种可针对各角度光线进行收光的收光膜结构及其光电转换装置与发光模块。 

背景技术

绿色环境的营造在高度文明的世界中乃为各国所提倡的目标，由于人类活动影响，如通过燃烧石油产生动力的各种交通、动力工具皆会排放二氧化碳，造成温室效应日趋于严重，以及全球气候暖化、异常的现象，因此，现今各国不断地积极开发可替代石油的替代性能源。 

一种传统的太阳能板是固定在一固定位置及角度的固定架上，因此，其仅能接收固定角度的太阳光，但是，由于地球本身的自转及绕行太阳的公转活动，造成太阳光对于太阳板的入射角会因纬度、季节、时间有所不同，使得固定式太阳能发电模块无法有效地接收其他入射角度的太阳光，造成太阳能板无法充分发挥其应有效益，换言之，固定式太阳能发电模块的效率/总发电量无法满足一般用电的规模。 

另一种传统的太阳能板则是安装于可动的固定架上，其可利用自动导向光源或追光的控制器控制固定架的转动、升降等动作，使太阳能板尽可能的朝向太阳，以使太阳能板接收不同角度的太阳光，因此又可称作追日型太阳能发电模块。然而，上述的追日型太阳能发电模块需要非常精密的电控系统及驱动、旋转等机构件(例如伺服马达减速机、连接轴、联轴器、 直角升降电动缸、枢接结构及滑移结构等等)，故其整体成本相当高，且由于上述各组件的体积庞大，造成生产端、运送过程相当大的材料及成本支出，故不利于商业上的应用。 

本实用新型创作人有鉴于上述惯用的结构装置于实际施用时的缺陷，且积累个人从事相关产业开发实务上多年的经验，精心研究，终于提出一种设计合理且有效改善上述问题的结构。 

实用新型内容

本实用新型的目的之一，在于提供一种收光膜结构及其光电转换装置与发光模块，本实用新型所提出的收光膜结构可有效率的“抓取”、接收不同入射方向的太阳光线，以提高光电转换装置，如太阳能发电的效率。本实用新型的收光膜结构还可应用于光电转换装置与发光模块。 

本实用新型提供一种收光膜结构，包含：一基材；以及多个成型于该基材上的收光透镜，每一该收光透镜的上表面成型有多个收光凸块；藉此，该收光膜结构将不同角度的入射光线收集并射出。 

进一步地，收光凸块对称地成型于每一收光透镜上。 

进一步地，收光透镜阵列地排列于基材。 

进一步地，每一收光凸块为扇形的凸透镜，凸透镜具有介于15至30度的预定弧角。 

本实用新型还提供一种光电转换装置，包含：一平板式太阳能板；以及一设于该平板式太阳能板上的收光膜结构，其包括：一基材；以及多个成型于该基材上的收光透镜，每一该收光透镜的上表面成型有多个收光凸块；藉此，该收光膜结构将不同角度的入射光线收集并射向该平板式太阳能板。 

进一步地，平板式太阳能板与收光膜结构之间还具有一透光板材。 

进一步地，平板式太阳能板与透光板材之间及透光板材与收光膜结构之间具有黏胶层。 

进一步地，收光凸块对称地成型于每一收光透镜上。 

进一步地，收光透镜阵列地排列于基材。 

进一步地，每一收光凸块为扇形的凸透镜，凸透镜具有介于15至30度的预定弧角。 

本实用新型还提供一种发光模块，包括：一发光阵列，其具有一电路板及多个设于该电路板上的发光二极管；一收光膜结构，其对应这些发光二极管，该收光膜结构包括：一基材；以及多个成型于该基材上的收光透镜，每一该收光透镜的上表面成型有多个收光凸块。 

进一步地，收光凸块对称地成型于每一收光透镜上。 

进一步地，收光透镜阵列地排列于基材。 

进一步地，每一收光凸块为扇形的凸透镜，凸透镜具有介于15至30度的预定弧角。 

如上述构造，该收光膜结构可利用收光透镜的光折射效果，将不同入射方向的入射光线加以收集，并利用收光凸块提高收光透镜的收光面积；因此，当本实用新型的收光膜结构应用于光电转换装置时，该收光膜结构可将各角度的入射太阳光加以抓取并导引至平板式太阳能板上，以增加进入平板式太阳能板的入射光量，进而大幅提升光电转换装置的光电转换效率。 

为使能更进一步了解本本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。 

附图说明

图1A是显示本实用新型的收光膜结构的立体示意图。 

图1B是显示本实用新型的收光膜结构的侧视图。 

图1C是显示本实用新型的收光膜结构的俯视图。 

图1D是显示本实用新型的收光膜结构的立体剖视图。 

图1E是显示本实用新型的收光膜结构的部分放大图。 

图2A是显示本实用新型的光电转换装置的收光示意图(当光源在第一位置)。 

图2B是显示本实用新型的光电转换装置的收光示意图(当光源在第二位置)。 

图3是显示本实用新型的发光模块的示意图。 

【主要元件符号说明】 

1 收光膜结构 

11 基材 

12 收光透镜 

121 本体 

122 收光凸块 

2 透光板材 

3 平板式太阳能板 

4 发光阵列 

41 电路板 

42 发光二极管 

θ 预定弧角 

具体实施方式

本实用新型提出一种收光膜结构及其光电转换装置，该收光膜结构可将不同角度的入射光线加以收集，使移动性光源(如太阳)所投射出的不同角度光线能够被有效收集并导引至预定区域。 

请参考图1A至图1E，本实用新型所提出的收光膜结构1包括基材11及多个成型于基材11的收光透镜12，其中基材11与收光透镜12可利用一塑料所成型，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)，但不以此为限；换言之，基材11与收光透镜12可利用塑料成型方法所制作，故本实用新型所提出的收光膜结构1具有可大量生产、且生产效率高的优势。另外，收光膜结构1也可为玻璃等材质。 

如图1D所示，每一收光透镜12的上表面成型有多个收光凸块122。在本具体实施例中，收光透镜12为一种类似半圆球的结构，其包含有本体121及多个成型于本体121的表面的收光凸块122，每一收光凸块122 均可视为单一的凸透镜，而收光凸块122凸设于本体121的表面以大幅增加收光透镜12的收光面积，故可针对移动性光源(如太阳)所投射出的不同角度光线进行有效的收光作用；换言之，当太阳斜射时，若使用平板式太阳能板3时会有光通量的减少效应(因光线与平板式太阳能板3的角度的余弦损失量)，而本发明的收光透镜12可大量降低此一效应，使之可收集的光通量接近如同使用追日系统随时垂直面对太阳的量。 

更具体地说，收光凸块122大致以对称的方式成型于本体121的表面，因此每一收光透镜12即可将四面八方的光线加以收集，尤其当地球转动使太阳形成日出日落的移动，而不论太阳的位置移动到天空中的任何位置，其光线均可被收光透镜12的收光凸块122加以收集。另一方面，收光凸块122可为具有预定弧角θ的扇形的凸透镜(该预定弧角θ是指收光凸块122的弧长对应本体121的圆心所形成的夹角)，所述的预定弧角θ大约介于15至30度，而角度的选择可根据不同的应用加以调整。 

再者，太阳在不同的时节，其光线角度会有些微的偏差，而本实用新型的收光透镜12以阵列式的方式排列于基材11上，故可针对不同时节、不同角度的入射太阳光进行收集的效果。且在全球不同的地方所观察到的太阳，不一定是在头顶正上方(实际上也只有在赤道附近的地区才会看到太阳在正上方)，因此，在设置本实用新型的收光膜结构1的时候，并不需要考虑到太阳实际运行的角度，即可以达到收光效果。 

本实用新型的收光膜结构1的一种应用，即为利用聚光来进行光电转换的发电应用。请参考图2A、图2B，其显示本实用新型的收光膜结构1应用于光电转换装置，并针对不同位置的光源(太阳)进行收光的示意图，其中，该光电转换装置具有前述的收光膜结构1、透光板材2及平板式太阳能板3，其中收光膜结构1、透光板材2及平板式太阳能板3之间可利用贴附的方式加以固定，例如收光膜结构1与透光板材2之间及透光板材2与平板式太阳能板3之间可涂布有黏胶层(图未示)，而黏胶层的折射率优选地小于收光膜结构1与透光板材2的折射率，透光板材2可为玻璃等 材质；在一变化实施例中，收光膜结构1可直接固定于平板式太阳能板3上。故在上述实施例中，收光膜结构1以利用收光膜结构1所提供的大收光面积将光线收集而照射在平板式太阳能板3，进而进行光电转换的机制。 

如图2A、图2B所示，平板式太阳能板3可为一种硅晶及薄膜太阳能板、薄膜锑化镉(CdTe)太阳能板等等，其可大面积的制作，且也安装于建物或其他安装承载物件上，尤其可应用于小角度安装(例如太阳能板与水平面夹角可小于5度)；也或者，平板式太阳能板3可为染料敏化太阳电池(Dye Sensitized Solar Cell，DSSC)，其特点是具有半透明的特性，适合于建材(如建筑窗材、屋顶)的整合。而本实用新型的收光膜结构1即可固定于平板式太阳能板3之上，使各个角度的光线均被收集而照射在前述的平板式太阳能板3，使光电转换装置可不受日照角度的影响，同时利用收光膜结构1延长户外光线的照射时间(即使太阳的角度较大，收光膜结构1也可进行收光)，故可增加收光的范围，进而提升全天的发电量；因此，应用本实用新型的收光膜结构1，光电转换装置也可安装于较高纬度的地区，以解决太阳光入射角度过大的问题。 

综上所述，本实用新型利用收光膜结构1增加进入平板式太阳能板3的入射光量，故不论太阳的位置(中午或黄昏)、时节或光电转换装置的安装区域，收光膜结构1优选地可将各角度的入射太阳光导引于平板式太阳能板3上，因此可取代复杂的追日型(solar tracking system)的太阳能发电模块，并可大幅提升光电转换装置的输出电量。换言之，本实用新型的收光膜结构1可应用于固定式太阳能发电模块，籍以接收各个入射角度的太阳光，使固定式太阳能发电模块的效率/总发电量可满足一般用电的规模。 

再者，请参考图3，本实用新型的收光膜结构1应用于多个固定不动而发出不同方向的光源所形成的发光模块，例如发光阵列4，其包括一电路板41及多个发光二极管42，收光膜结构1是对应这些发光二极管42， 使多个发光二极管42的点光源的光线通过本实用新型的收光膜结构1而达到光形的均匀化，使其整体看来形成较均匀的面光源。 

以上所述仅为本实用新型的优选可行实施例，非因此局限本实用新型的权利要求范围，故举凡运用本实用新型说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本实用新型的权利要求范围内。 

Claims (14)

1.一种收光膜结构，其特征在于，所述收光膜结构包含：

一基材；以及

多个成型于所述基材上的收光透镜，每一所述收光透镜的上表面成型有多个收光凸块。

2.根据权利要求1所述的收光膜结构，其特征在于，所述收光凸块对称地成型于每一所述收光透镜上。

3.根据权利要求1所述的收光膜结构，其特征在于，所述收光透镜阵列地排列于所述基材。

4.根据权利要求1所述的收光膜结构，其特征在于，每一所述收光凸块为扇形的凸透镜，所述凸透镜具有介于15至30度的预定弧角。

5.一种光电转换装置，其特征在于，所述光电转换装置包括：

一平板式太阳能板；以及

一设于所述平板式太阳能板上的收光膜结构，所述收光膜结构包括：

一基材；以及

多个成型于所述基材上的收光透镜，每一所述收光透镜的上表面成型有多个收光凸块。

6.根据权利要求5所述的光电转换装置，其特征在于，所述平板式太阳能板与所述收光膜结构之间还具有一透光板材。

7.根据权利要求6所述的光电转换装置，其特征在于，所述平板式太阳能板与所述透光板材之间及所述透光板材与所述收光膜结构之间具有黏胶层。

8.根据权利要求5所述的光电转换装置，其特征在于，所述收光凸块对称地成型于每一所述收光透镜上。

9.根据权利要求5所述的光电转换装置，其特征在于，所述收光透镜阵列地排列于所述基材。

10.根据权利要求5所述的光电转换装置，其特征在于，每一所述收光凸块为扇形的凸透镜，所述凸透镜具有介于15至30度的预定弧角。

11.一种发光模块，其特征在于，所述发光模块包括：

一发光阵列，具有一电路板及多个设于所述电路板上的发光二极管；

一收光膜结构，对应所述发光二极管，所述收光膜结构包括：

一基材；以及

多个成型于所述基材上的收光透镜，每一所述收光透镜的上表面成型有多个收光凸块。

12.根据权利要求11所述的发光模块，其特征在于，所述收光凸块对称地成型于每一所述收光透镜上。

13.根据权利要求11所述的发光模块，其特征在于，所述收光透镜阵列地排列于所述基材。

14.根据权利要求11所述的发光模块，其特征在于，每一所述收光凸块为扇形的凸透镜，所述凸透镜具有介于15至30度的预定弧角。

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