CN213072220U - 无线转能装置和无线转能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线转能装置和无线转能系统，该无线转能装置至少包含有能量收发模组以及与该能量收发模组电性连接的电能处理模组；该能量收发模组是具有第一透光率的基材载体、第一基材层、及第二基材层的结构体，且该第一基材层与该第二基材层分别设置于该基材载体的同一侧或相异侧；在该第一基材层中设有一天线总成与一直流供电部，以及在该第二基材层中设有一太阳能总成。

Description

无线转能装置和无线转能系统

技术领域

本实用新型关于一种传能装置，且特别是关于一种具有优异透光度并可远距离进行传能的无线转能装置和无线转能系统。

背景技术

现有的电能传输通常是通过电线连接电源与接收端装置，不过现在的接收端装置，如各种感测器与遥控器等，不但数量与种类愈来愈多，且更加微型化，因此这些接收端装置的设置位置可能遍布在室内、外空间中的各处。为了供电给这些接收端装置，不但要设置许多条电线，且这些电线还需要连接至建筑物中固定位置的电源，如市电网路的插座。若接收端装置与电源之间的距离很远，则电线的长度会相应很长，且愈长的电线，隐藏愈不易，从而造成电能网路的配置复杂且影响美观。若接收端装置具有内建电池来供电，虽然可避免上述在设置上的困难，不过使用电池供电的方式，除了会无可避免地需要更换电池之外，且电池的电力可能在无法预料的状态下耗尽而导致接收端装置无法获得供电。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在提出一种应用建筑物的透明材质上的可实现电能远距离接收及传送的无线转能装置与无线转能系统，以期望能解决电能网路配置过于复杂、不美观与供电不稳的问题，而且也避免市电的高电压对人体可能带来的安全问题。另外本实用新型的无线转能装置与无线转能系统除了捕集空间中的电磁波之外，也可以结合其他的发电装置，例如另一透明材质的薄膜状太阳能发电模组，将这些发电模组产生的电能以利用透明天线结构进行远距离的无线传输，以供给室内各电子装置使用。

具体而言，本实用新型可以提供一种无线转能装置，至少包含有能量收发模组以及与该能量收发模组电性连接的电能处理模组；该能量收发模组是具有第一透光率的基材载体、第一基材层、及第二基材层的结构体，且该第一基材层与该第二基材层分别设置于该基材载体的同一侧或相异侧；在该第一基材层中设有一天线总成与一直流供电部，以及在该第二基材层中设有一太阳能总成；其中该第一基材层具有一第二透光率，且该第二透光率为在50％～95％之间；该天线总成为由可收发电磁波的多个天线单元所构成；各该天线单元为排列成阵列状且包含一能量传递部、一接地部、及一配线部，该能量传递部为由第一金属线路层布设而成，该接地部为设置于该能量传递部外围且由第二金属线路层布设而成；该直流供电部为由第三金属线路层布设而成，并且与该太阳能总成电性连接，用以接收来自该太阳能总成接收太阳光能量所转换而成的直流电，并将该直流电传输至该电能处理模组；该电能处理模组包含射频信号产生器、以及与该射频信号产生器电性连接的功率放大器；该射频信号产生器用以接收来自该直流供电部的该直流电并将该直流电转换为交流信号，再经由功率放大器传送至该天线总成之能量传递部，进而将该交流信号所产生的电磁波输出至一接收端装置；以及该天线总成中的该配线部为配置于该能量传递部与该接地部之间、以及配置于该能量传递部、该接地部、该直流供电部以外的其他区域。

另外，本实用新型还可以提供另一种无线转能装置，至少包含具有第一透光率的基材载体、第一基材层、及第二基材层的结构体，且该第一基材层与该第二基材层分别设置于该基材载体的同一侧或相异侧；在该第一基材层中设有一天线总成，以及与该天线总成电性连接的电能处理模组；在该第二基材层中设有一太阳能总成，且该太阳能总成与该电能处理模组电性连接；其中该第一基材层具有一第二透光率，且该第二透光率为在50％～95％之间；该天线总成为由可接受电磁波的多个天线单元所构成；各该天线单元为排列成阵列状且包含设置于一第一基材层中的一能量传递部、一接地部、及一配线部，该能量传递部为由第一金属线路层布设而成，该接地部为设置于该能量传递部外围且由第二金属线路层布设而成，该配线部为配置于该能量传递部与该接地部之间、以及配置于该能量传递部、该接地部、该直流供电部以外的其他区域，该配线部包含多个导体元件，各该导体元件之间保持一第一间距以彼此绝缘，以及各该导体元件分别与该能量传递部、该接地部、该第一直流供电部、该第一直流供电部之间保持一第二间距以彼此绝缘；该电能处理模组包含至少一整流滤波器件及与该整流滤波器件电性连接的一直流供电部，该直流供电部为由第三金属线路层布设而成，且该整流滤波器件电性连接于该天线总成的该能量传递部，用以接收来自该天线总成的电磁波并对该电磁波实施整流滤波处理而成为一直流电，并经由该直流供电部输出电力至一输出端装置；该太阳能总成用以接收太阳光能量并转换为直流电，并将该直流电传输至该电能处理模组中的该直流供电部。

在本实用新型的一实施例中，其中该第一基材层的该第二透光率T2与该基材载体的该第一透光率T1之间符合以下关系式：

-10％≦T1-T2≦+10％。

在本实用新型的一实施例中，各该导体元件间的该第一间距自该能量传递部、该接地部以及该直流供电部的任一者到该基材载体的各外缘处渐增，且以等距长度累计方式渐增。

在本实用新型的一实施例中，构成该能量传递部、该接地部及该直流供电部的该第一金属线路层、该第二金属线路层以及该第三金属线路层的宽度分别为彼此相等的一固定宽度、或彼此不相等。

在本实用新型的一实施例中，构成该能量传递部、该接地部以及该直流供电部的该第一金属线路层、该第二金属线路层以及该第三金属线路层彼此纵横交错而分别形成方形网格，各该方形网格的边长是彼此相同或彼此相异。

在本实用新型的一实施例中，该第一基材层的厚度为分别为0.05mm至2mm 之间，而该第一金属线路层、该第二金属线路层以及该第三金属线路层的方阻分别小于2欧姆。

在本实用新型的一实施例中，该能量传递部还包含有一信号馈入部，该信号馈入部是该第一金属线路层竖直地延伸至该第一基材层边缘的部分。

在本实用新型的一实施例中，该无线转能装置还包含有连接于该电能处理模组的电能储存模组，用以储存由该电能处理模组所输出的电力。

在本实用新型的一实施例中，该太阳能总成是设于接近该基材载体的边缘且围绕该天线总成、或是与该天线总成并列设置。

另外，本实用新型还可以提供一种无线转能系统，包括：上述无线转能装置；以及一接收端装置，电性连接该无线转能装置，其中，该无线转能装置是与该接收端装置电性连接，用以提供该接收端装置运作所需电力，并且该接收端装置还可以包括一整流天线，用以接收来自于该无线转能装置的电磁波并转换电磁波为电能。

又，本实用新型亦可以提供一种无线转能的方法，其包括：将上述无线转能装置可拆卸地结合于一基材载体；使该无线转能装置中的该天线总成接收来该基材载体外部的空间的电磁波；该电磁波经由该电能处理模组转换成电能；以及将该电能储存于该电能储存模组或直接供应于一接收端装置。

在本实用新型的一实施例中，该电磁波包括游离在该空间中的电磁波或一既定发射源所发射的电磁波。

以下在实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技艺者了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容及说明书附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

附图说明

图1A为显示本实用新型的第一实施例的无线转能装置的配置示意图。

图1B为显示图1A的无线转能装置的俯视结构示意图。

图2为显示第一实施例中的能量收发模组以及电能处理模组的电路配置示意图。

图3为显示本实用新型的第二实施例的无线转能装置的配置示意图。

图4为第二实施例中的天线总成与电能处理模组的配置示意图。

图5为显示本实用新型另一实施例中的无线转能装置的俯视结构示意图。

图6A至6G为分别显示第一基材层、第二基材层、以及基材载体在不同实施例中的剖面结构示意图。

图7为显示本实用新型的第三实施例中的无线转能系统的架构示意图。

图8为显示本实用新型的第四实施例中的无线转能系统的架构示意图。

其中：10：无线转能系统；100：无线转能装置；900：能量收发模组；110：基材载体；111、111’：第一基材层；120：天线总成；122：天线单元；1224：能量传递部；1225：接地部；1226：配线部；1227：直流供电部；124：第三基材层；130：电能处理模组；131：整流滤波器件；132：射频信号产生器；1227：直流供电部；133：功率放大器；140：电能储存模组；150：太阳能总成；151：第二基材层；200：发射源；300：接收端装置；310：感测器；320：物联网装置；330：整流天线；S1：上表面侧；S2：下表面侧。

具体实施方式

为了对本创作的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本创作的具体实施方式。有关本创作的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本创作加以限制者；而关于本创作的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的各实施例的详细说明中，将可清楚呈现，以下实施例所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附加图示的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本创作；再者，在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的元件标号。

首先，请参阅图1A及图1B，图1A为显示本实用新型的第一实施例中的无线转能装置的配置架构示意图，图1B为显示该无线转能装置的俯视结构示意图。该无线转能装置100至少包含有能量收发模组900以及与该有能量收发模组900电性连接的电能处理模组130，该能量收发模组900包含有天线总成 120、太阳能总成150、以及直流供电部1227。该天线总成120和太阳能总成 150分别与该电能处理模组130电性连接，因此能够利用太阳能总成150收集太阳光能量并转换为直流电，再将经由电能处理模组130将该直流电转换为交流信号，然后以天线总成120将该交流信号产生的电磁波传输至接收端装置，可供接收端装置应用于所需电力。

具体而言，该能量收发模组900是由基材载体110、第一基材层111、及第二基材层151所构成的多层结构体，该第一基材层111与该第二基材层120可以分别设置于该基材载体110的同一侧表面或相异侧表面；在该第一基材层中111 设有该天线总成120与该直流供电部1227，以及在该第二基材层151中设有该太阳能总成150。

基材载体110具有一第一透光率T1且布植有一电性作用区与一非电性作用区；第一基材层111具有一第二透光率T2，该第二透光率T2为在50％～95％之间，且该第二透光率T2与该第一透光率T1之间的差值(T1-T2)为在-10％～+10％之间，较佳为在-5％～+5％之间。

在本实施例中，基材载体110为透明玻璃，例如是住宅、办公大楼或车辆的窗户玻璃、玻璃桌，基材载体110也可以是压克力、水晶等具有光可穿透性的材质，可应用于具透明壳体的装置，例如具透明壳体的时钟或电子桌历等，但不限于此。无线转能装置100可贴合在透明玻璃上，且无线转能装置100例如但不限于是以整体或局部的方式贴合于透明玻璃上。此外，无线转能装置100 可位于透明玻璃的朝向室外的室外面或朝向室内的室内面。在其他实施例中，基材载体110也可以是遮光件，例如但不限于是住宅或办公大楼的卷帘、窗帘或车辆的窗帘，且遮光件可以是透明、半透明或不透明。或者，基材载体110 亦可整合于广告看板、墙壁、设备外壳或建筑物外墙。

设置于该第二基材层151中的太阳能总成150可接收光线并将光线转换为电能，太阳能总成150所转换的电能可通过直流供电部1227传送至电能处理模组 130。太阳能总成150可以是透明、部分透明或不透明。在本实施例中，第二基材层151可以是以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚酰亚胺薄膜(PI)制成，且第二基材层151的厚度为0.05毫米至2毫米，但不限于此。

再者，第一基材层111中的天线总成120为多个排列成阵列状的天线单元 122，并且是以使用物理或化学沉积的方法形成于第一基材层111中。天线单元 122是用以收发电磁波，且天线单元122可接收电磁波并转换电磁波为电能，例如将电磁波转换成电流，反的亦然，天线单元122也可接收电能并转换电能为电磁波，将电能以电磁波的形式传送，而在另一接收端的无线转能装置100也可以使用天线接收电磁波并转换成电能，如此电能可以利用这种方式进行远距离的无线传送。再者，天线单元122包含有一组天线线路或者多组天线线路排列为阵列形式，以供接收或发射电磁波。

请参阅图2，其为显示本实施例中的能量接发模组900与电能处理模组130 的电路配置示意图。在本实施例中，天线总成120中的各个天线单元122包含一能量传递部1224、一接地部1225、以及一配线部1226，其中能量传递部1224为配置于电性作用区的第一金属线路层；接地部1225为配置于电性作用区的第二金属线路层，且接地部1225设置于该能量传递部1224的外围。又，电能处理模组130包含至少一射频信号产生器132、及功率放大器133。直流供电部1227为配置于电性作用区的第三金属线路层，用以接收来自该太阳能总成 150的直流电，并经由该射频信号产生器132转换为交流信号后，再通过功率放大器133将该交流信号产生的电磁波传递至能量传递部1224，进而传递该电磁波。

配线部1226为配置于非电性作用区，且该配线部1226为配置于该能量传递部1224与该接地部1225之间、以及配置于该能量传递部1224、该接地部 1225、该直流供电部1227以外的其他区域且具有的多个导体元件，各导体元件之间保持一第一间距d1以彼此绝缘，且各导体元件与该能量传递部1224、该接地部1225以及该直流供电部1227之间保持一第二间距d2以彼此绝缘。

根据本实用新型的技术思想，该第一基材层111的厚度为0.05毫米至2毫米之间，而作为该能量传递部1224和该接地部1225的金属线路层的方阻小于2 欧姆。天线单元122中的能量传递部1224、该接地部1225、以及电能处理模组 130中的该直流供电部1227、是以铟锡氧化物(ITO)制成，例如天线线路是形成在第一基材层111上且经过图案化的ITO膜层。在其他实施例中，天线总成 120亦可以银浆网格、铜丝网格、石墨稀或银合金等制成；并且，在本实施例中，第一基材层111是以是由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚酰亚胺薄膜(PI)制成，但不限于此。因此，具有该天线总成12的第一基材层111能够拥有良好的透光性。

承上，该能量传递部1224、该接地部1225以及该直流供电部1227分别为一方形网格状的金属线路层，各该网格状的间距彼此相同，而该第一间距d1和该第二间距d2分别为一固定间距且彼此相等。

又，根据本实用新型另一实施例，其中该第一间距d1为一非固定间距，该第二间距d2为一固定间距；在此说明上述非固定间距的该第一间距d1主要是自该能量传递部1224、该接地部1225以及该直流供电部1227的前述任一者到该基材载体110的各外缘处形成渐增，而每次渐增的长度为相同，例如：由邻近该接地部1225的该配线部1226的该第一间距d1朝外缘处每一间隔逐渐增加1μm，同理，垂直方向的该第一间距d1亦与水平方向形成渐增，而每次渐增的长度为相同。

承上所述，能量传递部1224、接地部1225及直流供电部1227可具有特定的图案，而在能量传递部1224、接地部1225及直流供电部1227之间的区域(电性作用区)与配线部1226(非电性作用区)可具有大体上相同的透光率。对于某些特殊的外观设计的需求，能量传递部1224、接地部1225及直流供电部1227也可以具有与配线部1226不同的透光率。另外，能量传递部1224、接地部1225、直流供电部1227及配线部1226的图案也没有限定，只要能区隔出电性作用区及非电性作用区即可，可以是任意形状。

接着，请再参阅图1A和图1B，本实用新型的无线转能装置还可以进一步包含有电能储存模组140，该电能储存模组140是与直流供电部1227、以及该电能处理模组130中的射频信号产生器132电性连接，太阳能总成150所转换的电能能够传送至电能储存模组140储存，而该电能储存模组140可以再将储存的电能传送至射频信号产生器132进行转换，以供天线总成120将转换后的交流信号传送至所需装置。

接着请参阅图3，其为显示本实用新型的第二实施例中无线转能装置的配置架构示意图。

在第二实施例中的该无线转能装置100是由基材载体110、第一基材层111、及第二基材层151所构成的多层结构体，该第一基材层111与该第二基材层120 可以分别设置于该基材载体110的同一侧表面或相异侧表面；在该第一基材层中111设有该天线总成120与该电能处理模组130，以及在该第二基材层151中设有该太阳能总成150。有关基材载体110、第一基材层111、第二基材层151、天线总成120、及太阳能总成150的配置及构成与前述相同，在此不赘述，主要差异在于，在本实施例中该电能处理模组130设置于第一基材层中并且包含有整流滤波器件131以及与该整流滤波器件131电性连接的直流供电部1227；该整流滤波器件131与该天线总成120电性连接，该天线模组120收集一发射源 200所发射的电磁波或游离于空间中的电磁波后，将该电磁波传送至该整流滤波器件131转换成直流电，再经由该直流供电部1227将该直流电输出；另外该太阳能总成150则是与该电能处理模组130中的直流供电部1227电性连，该太阳能总成150收集太阳光能量并转换为直流电。因此，本实用新型的无线转能装置能够同时收集外界环境中太阳能和电磁波的能量，并传换成电能供与该无线转能装置电性连接的外部装置所需电力。

又，请参阅图4，其为显示本实施例中的天线总成与电能处理模组的配置示意图。在本实施例中，各个天线单元122包含一能量传递部1224、一接地部 1225、以及一配线部1226，其中能量传递部1224为配置于电性作用区的第一金属线路层；接地部1225为配置于电性作用区的第二金属线路层，且接地部1225 设置于该能量传递部外围；又，电能处理模组130包含至少一整流滤波器件131 及与该整流滤波器件131电性连接的一直流供电部1227，该整流滤波器件131 电性连接于该天线总成的能量传递部1224，用以接收电磁波并对该电磁波实施整流滤波处理而成为一直流电，并经由该直流供电部1227输出电力，直流供电部1227为配置于电性作用区的第三金属线路层。

承上，与前述第一实施例相同地，配线部1226为配置于非电性作用区，且该配线部1226为配置于该收发1224与该接地部1225之间、以及配置于该能量传递部1224、该接地部1225、该直流供电部1227以外的其他区域且具有的多个导体元件，各导体元件之间保持一第一间距d1以彼此绝缘，且各导体元件与该能量传递部1224、该接地部1225以及该直流供电部1227之间保持一第二间距d2以彼此绝缘。

接着，请再参阅图3，在本实施例中的无线转能装置还可以进一步包含有电能储存模组140，该电能储存模组140是与该电能处理模组130中的直流供电部 1227电性连接，天线总成120和太阳能总成150所转换的电能可传送至电能处理模组130，而电能处理模组130会再将处理后的电能供电给用电装置或储存于该电能储存模组140中。在本实施例中，电能处理模组130中的整流滤波器件 131及电能储存模组140设置于第一基材层111中，但并不以此为限，上述的整流滤波器件131及电能储存模组140由于不一定使用透明材料制作，因此可不设置于第一基材层111上，以免影响透光度及美观。

另外，根据本实用新型一实施例，其中该能量传递部1224还包含有一信号馈入部(图未示)，该信号馈入部是金属网格竖直地延伸至基材载体110边缘的部分。

在前述第一实施例和第二实施例中，第二基材层151是配置在基材载体110 与第一基材层111之间而形成三层结构体，使得太阳能总成150设置于该天线总成120及电能处理模组130的下方，但并未局限于此。举例来说，该第一基材层111也可以配置在基材载体110与第二基材层151之间而形成三层结构体，使得太阳能总成150设置于该天线总成120及电能处理模组130的上方；另外，第一基材层111和第二基材层151也可以分别设置在基材载体110的相异侧表面上。

又，第一基材层111与第二基材层151也可以设置在同一平面上与该基材载体110形成二层结构体。第一基材层111与第二基材层150接都位于基材载体 110的上表面，使天线总成120、太阳能总成150、与电能处理模组130都在同一平面上。

例如，请参照图5，无线转能装置100的太阳能总成150与天线总成120都位于基材载体110的上表面，且太阳能总成150是位于天线总成120的一侧，其余相同或相似的元件不再赘述。在本实施例中，太阳能总成140是位于以图式而言的右侧，而天线总成120是位于以图式而言的左侧，天线总成120的天线单元122是直接且完全暴露出来，而未与太阳能总成140重叠。

另外，太阳能总成150也可以设置在天线总成120的周围，而在天线总成 120的周围可以黑色墨水印刷一装饰层，而太阳能总成150可内嵌于装饰层中，其余相同或相似的元件不再赘述。

在上述实施例中，太阳能总成150是透明或半透明的，而在其他实施例中，太阳能总成150也可以是不透明的。例如，太阳能总成150具有不透明发电层与不透明基材，而不透明发电层是位于不透明基材上，例如传统的不透明的硅晶薄膜太阳能电池，或者是透明膜片状可挠性的太阳能电池，如在第一基材层 111上涂布一层透明材质，其折射率大于第一基材层111，如此可以使阳光自涂布的透明材质朝第一基材层111入射时产生较大的折射角，而使阳光朝第一基材层111侧边行进，而被太阳能总成150吸收。由于不透明的太阳能总成150 是位于天线总成120的周围或位于天线总成120的一侧，因此天线总成120并未与太阳能总成150重叠，因而进入天线总成120的电磁波不会被太阳能总成 150屏蔽或阻挡。

在本实施例中，天线总成120是以铟锡氧化物(ITO)制成，例如天线线路是形成在第一基材层111上且经过图案化的ITO膜层。在其他实施例中，天线总成120亦可以银浆网格、铜丝网格、石墨稀或银合金等制成。

基于上述各实施例。该天线单元122可为一天线阵列线路，天线阵列线路为多组天线线路排列为阵列形式，而这些线路整合为一体，其余相同或相似的元件不再赘述。另外，天线阵列线路包括若干组排列成阵列状的天线，每组天线包括二能量传递部1224以及一接地部1225。在每个接地部1224之间形成一间隙G，因此减小每个天线的接地部1225的面积，可以得到较佳的电磁波的转能接收效率。

又，本实用新型的天线单元122也可以是由多个偶极子天线组(Dipole antenna)所构成，各个该偶极子天线组(Dipole antenna)分别包含一对对称放置的导体，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。该些偶极子天线组做为发射天线时，电信号从天线中心馈入导体；而当该些偶极子天线组做为接收天线时，也在天线中心从导体中获取接收信号。偶极子天线组与二极体可通过串并联连接接受不同极性方向的电磁波，并且可通过串并联连接进而调整转换效率。

接着，基于上述各实施例，请参阅图6A至6C，其为显示第一基材层、第二基材层、以及基材载体在不同实施例中的剖面结构示意图：

如图6A所示的实施例，该无线转能装置设有二层第一基材层111、111'和一层第二基材层151。该第二基材层151设置于第一基材层111、111’的下方，该第一基材层111、111’分别配置于基材载体110的上表面侧S1和下表面侧S2，能量传递部1224、配线部1226以及直流供电部1227分别配置在该第一基材层 111远离该基材载体110的表面，而接地部1225则配置于该第一基材层111’远离该基材载体110的表面；再者，该能量传递部1224、该直流供电部1227、该配线部1226、以及该接地部1225都不与该基材载体110接触。

如图6B所示的实施例，该无线转能装置设有二层第一基材层111、111’和一层第二基材层151。该第二基材层151设置于第一基材层111、111’的下方，该第一基材层111、111’分别配置于基材载体110的上表面侧S1和下表面侧 S2。能量传递部1224、配线部1226以及直流供电部1227分别配置于该第一基材层111的内部，而接地部1225则配置于该第一基材层111’的内部；再者，该能量传递部1224、该直流供电部1227、该配线部1226、以及该接地部1225 都不与该基材载体110接触。

如图6C所示的实施例，该无线转能装置设有二层第一基材层111、111’和一层第二基材层151。该第二基材层151设置于第一基材层111、111’的下方，该第一基材层111、111’分别配置于基材载体1101的上表面侧S1和下表面侧 S2。能量传递部1224、配线部1226以及直流供电部1227分别配置于该第一基材层111邻近该第二基材层151的表面，而接地部1225则配置于该第一基材层 111'邻近该基材载体110的表面；再者，该能量传递部1224、该直流供电部 1227、该配线部1226、以及该接地部1225都与该基材载体110接触。

接着，请再参考与6D-6F所示，其为显示本实用新型的无线转能装置在其他实施例中的剖面结构示意图：

如图6D所示的实施例，该无线转能装置设有一层第一基材层111和一层第二基材层151。该第二基材层151设置于该基材载体110的上表面侧S1，而该第一基材层111配置于该第二基材层151的上表面侧。该能量传递部1224、该接地部1225、该配线部1226以及该直流供电部1227分别设于该第一基材层111 远离该第二基材层151的表面；再者，该能量传递部1224、该接地部1225、该配线部1226以及该直流供电部1227都不与该第二基材层151接触。

如图6E所示的实施例，该无线转能装置设有一层第一基材层111和一层第二基材层151。该第二基材层151设置于该基材载体110的上表面侧S1，而该第一基材层111配置于该第二基材层151的上表面侧。能量传递部1224、接地部1225、配线部1226以及直流供电部1227分别配置于该第一基材层111的内部；再者，该能量传递部1224、该接地部1225、该配线部1226以及该直流供电部1227都不与该第二基材层151接触。

如图6F所示的实施例，该无线转能装置设有一层第一基材层111和一层第二基材层151。该第二基材层151设置于该基材载体110的上表面侧S1，而该第一基材层111配置于该第二基材层151的上表面侧。能量传递部1224、接地部1225、配线部1226以及直流供电部1227分别配置于该第一基材层111邻近该第二基材层151的表面；再者，该能量传递部1224、该接地部1225、该配线部1226以及该直流供电部1227都与该第二基材层151接触。

上述实施例中的第一基材层111、111’可拆卸地结合于基材载体110上，例如：第一基材层111、111’具有黏性而可以贴附于基材载体110上。具体地，第一基材层111、111’通过光学胶(OCA)贴合于基材载体110的该上表面侧S1 和相对侧的该上表面侧S2。

根据本实用新型一实施例，其中该能量传递部1224、该接地部1225、该配线部1226以及该直流供电部1227为选用铟锡氧化物(ITO)、石墨稀、奈米银浆、铜线或含银合金的前述任一者材料且经过图案化所制成的膜层；该基材载体110和该第一基材层111、111’可分别为选用聚对苯二甲酸乙二酯(PET) 或聚酰亚胺薄膜(PI)所制成，但不限于此。

根据本实用新型一实施例，其中该第一基材层111、111’的厚度为0.05毫米至2毫米之间，而作为该能量传递部1224和该接地部1225的金属线路层的方阻小于2欧姆，但不限于此。

请再配合参考图6G，其为显示本实用新型的又一实施例的剖面结构示意图；本实施例与图6A所示的结构主要差异在于：设有具有该第一透光率的一第三基材层124，该第三基材层124分别覆盖于该第一基材层111、111’上，以防止该能量传递部1224、该接地部1225、该配线部1226以及该直流供电部 1227刮伤或磨损，其中第三基材层124可以是具满足铅笔硬度规格>5H的保护层，例氮化硅硬化涂层或PET材质制成。补充说明，图6B-6F所示的各实施例所述的结构亦可具有该第三基材层124，以覆盖于该第一基材层111、111’及该第二基材层151的最外侧。

上述各实施例中，配线部1226的主要包含多个导体层，各导体层可透光且各导体层之间形成电性绝缘，各导体层之间是以相隔一既定距离的方式达到电性绝缘，即各导体层之间形成断路。另外，由于上述的各导体层之间的电性绝缘的结构，配线部1226本身无法收集电磁波，设置配线部1226的作用主要是在于使光线穿透本实用新型的天线单元122时，使各部分的透光度的差异不会太大，甚至相同。例如天线单元122形成于上述该第一基材层111、111’上，当光线通过上述该些透明基材与天线单元122时，其具有透光度，在没有设置配线部1226的情况下，在两个天线之间的区域由于只有该第一基材层111、 111’，因此当光线只通过该第一基材层111、111’时的透光度，则会明显高于配置有配线部1226的透光度，这样当本实用新型的在视觉上天线单元122贴附在基材载体110时，则会产生亮暗不同的区域，而影响基材载体原有的视觉效果。因此，在设置配线部1226的情况下，当本实用新型的无线转能装置应用至基材载体110时，设有配线部1226的区域并且凭借适当地设计配线部1226的图案，光线通过配线部1226及该第一基材层111、111’后，可大幅降低产生亮暗不同的区域的问题，使得即使基材载体110贴附天线总成120时也不会因而影响基材载体110原本欲呈现的视觉效果。另外，在该收发部1224、该接地部 1225、该配线部1226、以及该直流供电部1227远离该第一基材层111、111’的表面还可以进一步设置一油墨层(未图示)，该油墨层125主要用以弱化该收发部 1224、该接地部1225、该配线部1226以及该供电部1227中的金属颜色，举例来说，若以银浆制成的金属线路在颜色上偏灰色，可利用相对较低的透光率的油墨暗色化起到一致性的效果。

基材载体110为具有既定厚度的透明基材，电能处理模组130及电能储存模组140可以形成于基材载体110的侧面，而天线总成120中的能量传递部1224 所捕捉的电磁波可以经由导线传送至电能处理模组130，转换成电能后储存于电能储存模组140中，或者是将电能处理模组130所转换的电磁波传输至外部装置。关于电能处理模组130与天线总成120之间输出以及接收的连接形式在此说明；举例而言：该天线总成120中包含m组(m≧2)天线单元122，该电能处理模组130包含m个整流滤波元件，各该天线单元122中的能量传递部1224 和该电能处理模组130中的直流供电部1227可通过以并联形式连接各该整流滤波元件；或者各该天线单元122中的能量传递部1224和该电能处理模组130中的直流供电部1227通过以串联形式连接各该整流滤波元件以输出电力。补充说明，上述连接形式也可以是串并联的组合。

根据上述各实施例中所述的无线转能装置，基材载体110可以为一平板结构，该天线总成120为一共平面波导(CPW)馈入的平面天线单元；或者基材载体110为一实心或空心的圆柱体、方柱体、锥状体的前述任一者，该天线总成 120通过第一基材层112、112’可围绕着基材载体110贴附于外周表面或者内周表面。

另外，由于天线前端往往含有放大器等非线性器件，从而会产生大量的谐波分量。如果天线不具备谐波抑制的功能，则谐波能量会通过天线发射出去，会造成严重的电磁干扰；或者谐波能量通过接收天线进入系统，造成系统性能恶化。因此，基于上述各实施例的天线单元，该能量传递部1224还包含有一滤波谐振电路，该滤波谐振电路是配置在具有该第二透光率的金属线路层中，将滤波谐振电路和能量传递部1224在结构上融合设计，使天线单元在辐射能量的同时起到滤除谐波能量的作用。在本实施例中，在天线单元中嵌入的滤波谐振电路可以是一U型谐振结构，该谐振结构长度满足谐振频率的四分之一波长就可构成的特定频率的带阻滤波效果，能有效抑制二阶谐波、或者三阶谐波能量的作用，提升电磁波转直流转能效率。

再者，请参照图7，其为显示本实用新型的第三实施例中的无线转能系统10 的方块示意图。在本实施例中，无线转能系统10包括如图1A的无线转能装置 100与接收端装置300，该无线转能装置100与该接收端装置300彼此是以无线方式信号连接。太阳能总成150会将所接收的光线转换为电能，所转换的电能可传送至电能处理模组130。电能处理模组130包括直流供电部1227、射频信号产生器132、以及功率放大器133，直流供电部1227会将太阳能总成150所转换的直流电储存至电能储存模组140，电能储存模组140可以包含有电池或超级电容，而射频信号产生器132、及功率放大器133可将电能储存模组140传送的直流电转换成交流信号并将信号放大后，传送至天线总成120，以便将电力进行远距离传送。

如图7所示，在本实施例中，接收端装置300包括物联网装置320与整流天线330，整流天线330用以接收来自于无线转能装置100的电磁波并转换电磁波为电能。例如，天线总成120可将来自于太阳能总成150的电能转换为电磁波并发射给接收端装置300，接收端装置300的整流天线330会接收来自于天线总成120的电磁波，并且整流天线330会将所接收的电磁波转换并整流为物联网装置320所需的电能且供电给物联网装置320。换言之，物联网装置320可基于无线转能装置100所传送的电磁波而运作。

另外，请参阅图8，其为显示本实用新型的第四实施例中的无线转能系统10 的方块示意图。在本实施例中，无线转能系统10包括如图4的无线转能装置 100、发射源200与接收端装置300，该无线转能装置100与该接收端装置300 彼此是以有线方式连接。如此可同时接收来自发射源的电磁波所转换成电能以及以阳光利用太阳能总成150所转换成的电能，以供接收端300所需电力。

发射源200可以是基站(base station)或wifi路由器，但不限于此。基站210 与wifi路由器220可发出无线信号，如无线电或红外线等电磁波，这些无线信号可被无线转能装置100接收并转换为电能。在其他实施例中，无线转能装置 100与除了能接收来自于发射源200的电磁波，还能接收室内或室外的游离无线电波，并将其转换为电能。

又，接收端装置300包括感测器310与物联网(IoT)装置320，感测器310 与物联网装置320可接收来自于无线转能装置100与无线转能装置100的电能而运作，因此物联网装置320在室内的任何位置都可以以无线传输的方式接收无线转能装置100传送的电能而运转，例如可以实现可携式装置被携行至室内的任意位置均可充电，可携式装置包括行动电话、平板电脑、蓝芽喇叭甚至是无线的键盘及滑鼠等或桌面上的小型电子桌历等用电量不大的装置。

另外，本实用新型的天线阵列线路具有波束成型(beam forming)的作用，即天线阵列线路中的每个天线可以调整发射电磁波的相位及振幅，使得电磁波的波前可以集中地到达某一特定装置所在的位置，而增加对某一装置传输电能的效率。由于根据法规，对于有人员存在的环境，电磁波的辐射量不能超过某一数值，以避免伤害人体，因此本实用新型的天线阵列线路可以预先发出一较微弱的电磁波来侦测空间中有无人员存在，当人员离开该空间后，天线阵列线路才对该特定装置进行电力传送，以避免对人员造成健康的危害。

由于空间中的电磁波可以包括多种不同频带的电磁波，因此天线总成可以建构成接收不同频带的电磁波，以便于增加捕获电磁波的效率，例如ISM频段 (IndustrialScientific Medical Band)的电磁波，像是433MHz、915MHz、 1800MHz、2.4GHz、或5.8GHz。天线线路1221可以是多天线的结构，例如可以组合两种接收相同或不同频带的电磁波的天线线路。

并且，在接收端装置300运作时，接收端装置300还可与发射源200进行无线通讯。例如，感测器310、物联网装置320与wifi路由器220之间可互相传送信号。在其他实施例中，接收端装置300可仅包括感测器310或物联网装置 320。在其他实施例中，发射源200可仅包括基站210或wifi路由器220。

在本实施例中，接收端装置300的感测器310可包含环境光感测器、紫外线感测器、温度感测器、湿度感测器、PM2.5感测器、一氧化碳感测、压力感测器、影像感测器、气体感测器、水质感测器、PH值感测器等等其他侦测环境中所生事件或变化的感测器，但不限于此。物联网装置320可包括可信号连接至网路的各种装置，如行车电脑、自动化生产设备、家用电器或交通号志等，但不限于此。在其他实施例中，接收端装置300可包括微控制器(MCU)，微控制器可收集各式感测器310的数值，并执行各种对应的演算法，综合各种感测器310资讯演算与校正，提供使用者感测数据的收集以及判断，且这些数据与演算结果可应用作为物联网装置320运作所需的一部分。

另外，本实用新型的无线转能装置100可以分别贴设于窗玻璃的内、外两侧，以便同时收集室外及室内的电磁波。

在另一实施例中，也可以将如图1A所示的无线转能装置100及如图4所示的无线转能装置100加以连接组合，一方面可以收集室内的电磁波，而另一方面可以将太阳能总成140产生的电能经由透明的天线总成120传送给室内的装置，而达到同时进行无线及有线供电的效果。

综上所述，根据本实用新型实施例的无线转能装置与无线转能系统，可将无线转能装置设置于透明玻璃上或遮光件上，无线转能装置可接收发射源的电磁波并将电磁波转换为电能，也可凭借太阳能总成来接收光线并转换为电能，并能以有线或无线方式供电给接收端装置。无线转能装置可设置于如窗户玻璃、卷帘、窗帘或车辆玻璃等任何光线与电磁波较容易穿透之处，因此可减少对于室外光线进入室内的影响。且无线转能装置可以尽可能设置为靠近接收端装置，如各种感测器或物联网装置，使无线转能装置与接收端装置之间的电线网路可缩短，甚至可通过无线方式传送电能，如此可简化电能网路配置、改善美观性并提高供电的稳定性。

虽然本实用新型的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神所作些许的更动与润饰，都应涵盖于本实用新型的范畴内，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (13)

1.一种无线转能装置，其特征在于：至少包含有能量收发模组以及与该能量收发模组电性连接的电能处理模组；该能量收发模组是具有第一透光率T1的基材载体、第一基材层、及第二基材层的结构体，且该第一基材层与该第二基材层分别设置于该基材载体的同一侧或相异侧；在该第一基材层中设有一天线总成与一直流供电部，以及在该第二基材层中设有一太阳能总成；其中

该第一基材层具有一第二透光率T2，且该第二透光率T2为在50％～95％之间；

该天线总成为由可收发电磁波的多个天线单元所构成；各该天线单元为排列成阵列状且包含一能量传递部、一接地部、及一配线部，该能量传递部为由第一金属线路层布设而成，该接地部为设置于该能量传递部外围且由第二金属线路层布设而成；

该直流供电部为由第三金属线路层布设而成，并且与该太阳能总成电性连接，用以接收来自该太阳能总成接收太阳光能量所转换而成的直流电，并将该直流电传输至该电能处理模组；

该电能处理模组包含射频信号产生器、以及与该射频信号产生器电性连接的功率放大器；该射频信号产生器用以接收来自该直流供电部的该直流电并将该直流电转换为交流信号，再经由功率放大器传送至该天线总成的能量传递部，进而将该交流信号所产生的电磁波输出至一接收端装置；以及

该天线总成中的该配线部为配置于该能量传递部与该接地部之间、以及配置于该能量传递部、该接地部、该直流供电部以外的其他区域。

2.一种无线转能装置，其特征在于：至少包含具有第一透光率T1的基材载体、第一基材层、及第二基材层的结构体，且该第一基材层与该第二基材层分别设置于该基材载体的同一侧或相异侧；在该第一基材层中设有一天线总成，以及与该天线总成电性连接的电能处理模组；在该第二基材层中设有一太阳能总成，且该太阳能总成与该电能处理模组电性连接；其中

该第一基材层具有一第二透光率T2，且该第二透光率T2为在50％～95％之间；

该天线总成为由可收发电磁波的多个天线单元所构成；各该天线单元为排列成阵列状且包含设置于一第一基材层中的一能量传递部、一接地部、及一配线部，该能量传递部为由第一金属线路层布设而成，该接地部为设置于该能量传递部外围且由第二金属线路层布设而成；

该太阳能总成用以接收太阳光能量并转换为直流电，并将该直流电传输至该电能处理模组；该电能处理模组包含至少一整流滤波器件及一直流供电部；该整流滤波器件电性连接于该天线总成的该能量传递部，用以接收来自该天线总成的电磁波并对该电磁波实施整流滤波处理而成为直流电；该直流供电部为由第三金属线路层布设而成，并且与该整流滤波器件和该太阳能总成电性连接，用以接收直流电并输出至一接收端装置；以及

该天线总成中的该配线部为配置于该能量传递部与该接地部之间、以及配置于该能量传递部、该接地部、该直流供电部以外的其他区域。

3.根据权利要求1或2所述的无线转能装置，其特征在于：该第一基材层的该第二透光率T2与该基材载体的该第一透光率T1之间符合以下关系式：

-10％≦T1-T2≦+10％。

4.根据权利要求1或2所述的无线转能装置，其特征在于：该能量传递部、该接地部、该直流供电部以及该配线部都设置于该第一基材层内且都不与该基材载体接触。

5.根据权利要求1或2所述的无线转能装置，其特征在于：该能量传递部、该接地部、该直流供电部以及该配线部都设置于该第一基材层内且都与该基材载体接触。

6.根据权利要求1或2所述的无线转能装置，其特征在于：在该基材载体的上表面侧及下表面侧分别配置有该第一基材层，该能量传递部、该直流供电部以及该配线部都设于该上表面侧的该第一基材层内，该接地部为设于该下表面侧的该第一基材层内。

7.根据权利要求6所述的无线转能装置，其特征在于：设于该上表面侧的该能量传递部、该直流供电部以及该配线部都不与该基材载体接触，而设于该下表面侧的该接地部不与该基材载体接触。

8.根据权利要求6所述的无线转能装置，其特征在于：设于该上表面侧的该能量传递部、该直流供电部以及该配线部都与该基材载体接触，而设于该下表面侧的该接地部与该基材载体接触。

9.根据权利要求1或2所述的无线转能装置，其特征在于：该第一基材层的厚度为0.05mm至2mm之间，而该第一金属线路层、该第二金属线路层以及该第三金属线路层的方阻分别小于2欧姆。

10.根据权利要求1或2项所述的无线转能装置，其特征在于：该能量传递部还包含有一信号馈入部，该信号馈入部是为该第一金属线路层竖直地延伸至该第一基材层边缘的部分。

11.根据权利要求1或2所述的无线转能装置，其特征在于：该能量传递部还包含有一滤波谐振电路，该滤波谐振电路是配置在该第一金属线路层中，以使该能量传递部在辐射能量的同时具有滤除谐波能量的作用。

12.根据权利要求1或2所述的无线转能装置，其特征在于：还包含一电能储存模组，且该电能储存模组与该电能处理模组电性连接。

13.一种无线转能系统，其特征在于：包括：

一接收端装置；以及

至少一如权利要求1或权利要求2所述的无线转能装置，该无线转能装置与该接收端装置电性连接，用以提供该接收端装置运作所需电力。

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