TWI572835B - An optical member with a fixed and aligned structure - Google Patents

Description

具固定與對位結構之光學構件

一種光學構件，尤其是一種具有固定與對位結構之光學構件。

聚光型太陽能發電是透過安裝聚光型太陽能接收器來獲得光能，其係透過聚集更大量光能來提升發電效率。而其中，當太陽光能被菲聶爾透鏡(Fresnel lens)聚焦後，可先集中進入一形狀近似倒金字塔型之透明導光柱，也就是均光器。

此均光器的下方為光滑的平面，其主要作用在於將菲聶爾透鏡聚焦之光點能量均勻化。若光點的能量沒有先以均光器將之均勻化而直接照射於太陽能電池，其能量會過於集中，致使光電轉換效率下降。再者，由於太陽光的照射角度並非一成不變，而是隨著時間有即時性的變動，因此聚光型太陽能電池模組需要搭配追日系統，此追日系統會以調整角度的方式，即時性地調整出最佳的日照角度。而均光器在此的作用之一就是改善聚光型太陽能電池模組的角度容忍度，以及模組組裝時的尺寸容忍度，是一極具重要性和功能性的元件。

現今均光器在安裝時常是透過人力完成，而基於功能上的需求，均光器在結構上係頭重腳輕，且僅是以一層膠材黏合於均光器與聚光型太陽能電池之間，因此其支撐強度不足，容易在聚光型太陽能模組進行太陽追蹤時傾斜、甚至剝離。再加上均光器與聚光型太陽能電池的黏合處恰好為光線聚集處，溫度最高，若黏合膠材因熱軟化，將無法支撐均光器 之重量而造成均光器傾斜，嚴重影響均光器之功能性與可靠度。

再者，均光器與膠體的接觸介面也是可能會發生漏光的關鍵之處。由於人工安裝均光器時，若均光器在沒有輔助設定高度而被直接按壓於膠體之上，則膠體會被推擠至均光器側邊靠下方的表面處方能黏合，也就是產生溢膠現象，而這些因推擠而攀附於均光器側邊下方表面的膠體將會導致光能的散失，使得能抵達聚光型太陽能電池的光能減少，降低了效率。

請參考發明專利申請號101148535之申請案的具固定結構之聚光型太陽能接收器，其係包含：一底座；一聚光型太陽能電池，設置於該底座之上；一支撐件，其包含：至少一固定部，位於該聚光型太陽能電池之一側，並具有一底面貼合於該底座；一支撐主體，與該固定部相連接，且區隔出一空間以容置該聚光型太陽能電池；以及一貫穿孔，貫穿該支撐主體之一頂面，該貫穿孔對應於該聚光型太陽能電池之上；以及一均光器，穿設於該貫穿孔並位於該聚光型太陽能電池之上。

然而習知技術仍具有材料成本較高、加工成本高、公差大、耐候性差等缺點，首先以材料與加工成本而言，需要使用固定部與支撐主體來組裝成用來固定均光柱的支撐主體，亦即需要使用較多的構件，也因此必須將不同構件加以組裝，且支撐主體要加工出貫穿孔，而固定部與底座也要經加工以成型出多個螺孔。

由於需要設置貫穿孔、螺孔，以及把固定部與支撐主體再組裝，就導致習知技術的公差問題，習知技術存在至少兩個公差，第一個是貫穿孔與聚光型太陽能電池之間的公差，第二個是固定部與底座間的的公 差，第三個是固定部與支撐主體間的公差。

此外，均光柱安裝時常是透過人力完成，以人工方式讓均光器與聚光型太陽能電池要精準對應並不容易，首先人眼必須先判斷均光器與聚光型太陽能電池是否已精準對應，只是因人眼會因視角關係難以精確對準均光器與聚光型太陽能電池的位置，即使有經驗的專業人員能精準精確對準均光器與聚光型太陽能電池的相對位置，然而均光器在固定於聚光型太陽能電池的過程時會受多次公差影響，包含固定均光器時均光器因移動不穩定而晃動的公差，以及均光器本身構件組裝時的公差，甚至在均光器固定於聚光型太陽能電池上也容易產生偏差，由此可知，由於均光器的固定與對位必須分次完成，導致現在安裝均光器時非常耗時耗力，而過度仰賴人工對位使對位精度無法更精準，因此必須提供一種具固定與對位結構之光學構件，使光學構件的固定與對位能一次完成，不但省時省力增加製作效率，同時大幅提高對位精度。

本發明的主要目的在於提供一種一光學構件，包含供光線通過之一導光結構與一固定結構，該導光結構位於該光學構件之內側，該固定結構位於該光學構件之外側，該導光結構並與該固定結構相連結成一體，其中該固定結構具有一定位部；以及一太陽能接收器，至少包含一基板及一光電元件，該光電元件設置於該基板對應於該光學構件之一面上並對應於該導光結構，其中該基板更具有一限位部，該定位部係與該限位部相結合而相互制約干涉。

本發明的主要特點在於，本創作的固定結構直接自該導光結 構延(突)設而成，為一體成型結構，因此只需加工一次就能成型出具固定與對位結構的光學構件，但現有技術還必須使用較多的構件，更須經由多道加工與人力組裝才能固定二次光學元件，因此藉由本創作提供的二次光學構件之封裝結構，能有效節省材料成本與加工成本。

尤其，透過在光學構件設置固定結構，固定結構本身能穩定站立以支撐並固持導光結構，且固定結構還更具有定位部，因此固定結構的定位部結合於限位部時，除了兩者因相互制約干涉而產生的固定效果，只要經適當設計構件的彼此位置，就能讓導光結構精準對位於光電元件，如此不需額外的構件或製程來保持該導光結構在預定位置，必須再次強調定位部與限位部因相互制約干涉，因此烘烤處理時不會因膠體未完全固化時而發生偏移，因為光學構件已保持在穩定平衡的狀態且恆保持位置固定本發明提供具固定與對位結構之光學構件，使光學構件的固定與對位能一次完成，不但使導光構件安裝時變得省時省力以增加製作效率，同時大幅提高對位精度。

100‧‧‧具固定與對位結構之光學構件

10‧‧‧光學構件

20‧‧‧太陽能接收器

11‧‧‧導光結構

13‧‧‧固定結構

15‧‧‧定位部

21‧‧‧基板

23‧‧‧光電元件

25‧‧‧限位部

27‧‧‧導熱金屬電極

w‧‧‧導線

第一圖為本發明第一較佳實施例的立體分解圖。

第二圖為本發明第一較佳實施例的立體示意圖。

第三圖為本發明第二較佳實施例的立體示意圖。

第四圖為本發明第三較佳實施例的立體示意圖。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的 說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，本發明第一較佳實施例的立體分解圖，參閱第二圖，本發明第一較佳實施例的立體示意圖。如第一圖所示，本發明的具固定與對位結構之光學構件100主要包含一光學構件10與太陽能接收器20，該光學構件10設置於該太陽能接收器20之上，該光學構件10系將外界的光線導引至該太陽能接收器20上，使太陽能接收器20能接收到更多的光線，而提升其光電轉換效率。

該光學構件10包含一導光結構11與一固定結構13，該導光結構11位於該光學構件10之內側，該固定結構13位於該光學構件10之外側，該導光結構11並與該固定結構13相連結成一體，其中該固定結構13具有一定位部15。

該太陽能接收器20至少包含一基板21及一光電元件23，該光電元件23設置於該基板21對應於該導光結構11之一面上並對應於該導光結構11，其中該基板21更具有一限位部25，該定位部15係與該限位部25相結合而相互制約干涉。

其中該導光結構11為能使光線發生二次光學作用的構件，比如光線因折射或反射而改變其行進方向的二次光學構件，比如使該導光結構11具透光性且該導光結構11的內部折射率小於外部環境空間的折射率，藉此讓光線能夠進入該導光結構11，以使光線被折射而射向太陽能接收器20；或者，該導光結構11為具有一光通過路徑之一中空體(圖面未顯示)，該中空體包含有一內側面與一外側面，該內側面用以改變光線的行進方向，以使光線經由該內側面的反射而射向太陽能接收器20。

其中，該導光結構11為空心或實心透明的錐狀體、空心或實心透明的彈頭體、空心或實心透明的鐘型體、空心或實心透明的多面型體或具幾何形狀的物體，其中空心的錐狀體為光學反射罩(reflector)的形式；該固定結構13為柱狀體或多面體，第一圖的實施例為導光結構11是多面體，而該固定結構13是柱狀體；第四圖的實施例為導光結構11是錐狀體，而該固定結構13是多面體，要注意的是，上述的導光結構、固定結構甚或基板的配置形狀及配置態樣視實際需要而定，在此僅是說明用的實例而已，並非用以限制本發明的範圍。

其中該基板21也不以第一圖至第三圖的圓形為限，也能做成如第四圖的方形或其他適當幾何形狀的基板21，當然該固定結構13也能做成與該基板21相配合的形狀。

該導光結構11與該固定結構13能以一體成形或兩者獨立製作再結合成一體；雖然第一圖所示的該導光結構11與該固定結構13是以各自頂緣相互連結，但是圖示在此僅是說明用的實例而已，並不是用以限定本發明的範圍，亦即該固定結構13亦能設置於該導光結構11頂緣以下的適當位置；此外，雖然第一圖中，該固定結構13僅與該導光結構11的部分部位(該導光結構11的四端)接合，但是並不以圖示為限，也就是雖然圖一所示的該導光結構11與該固定結構13為不連續性的結合，但也可以沿著環周緣做連續性的結合，亦即該導光結構11與該固定結構13能以點、線、面方式來做結合或以點、線、面方式形成一體化結構。

如第一圖所示，該固定結構13係圍設於該基板21之周緣，該定位部15設置於該固定結構13對應於該基板21之一側，該定位部15 為一凹部，該限位部25設置於該基板21對應於該固定結構13之一側，該限位部25為一凸部；或者該定位部15可被設置於該固定結構13之底側，該定位部15為一凹部，該限位部25設置於該基板21對應於該固定結構13之外環側壁，該限位部25為一凸部。

在本發明的一較佳實施例中，該固定結構13的底面與該基板21的底面為共平面，因此光學構件10與太陽能接收器20皆能保持在水平，而能恆保持穩定平衡的狀態且恆保持位置固定。

此外，該導光結構11與該光電元件23相隔有一間距，該導光結構11與該光電元件23之間系設置有一膠體(圖面未顯示)。

參閱第三圖，本發明第二較佳實施例的立體示意圖。如第四圖所示，其中該太陽能接收器20更包含一導熱金屬電極27，該導熱金屬電極27與該光電元件23利用導線w構成電性連接，該導熱金屬電極27並設置於該光電元件23之下，以將該光電元件23的熱能以直接導熱方式傳導至外部環境空間，而使該光電元件23不會因過熱而降低其效能，因此不必再使用陶瓷基板或散熱鰭片(Heat Sink)的附加散熱裝置，不僅有效降低材料成本，由於熱能傳導途徑較短，也能提升散熱的效率。

本發明的主要特點在於，本創作的固定結構直接自該導光結構延(突)設而成，為一體成型結構，因此只需加工一次就能成型出具固定與對位結構的光學構件，但現有技術還必須使用較多的構件，更須經由多道加工與人力組裝才能固定二次光學元件，因此藉由本創作提供的二次光學構件之封裝結構，能有效節省材料成本與加工成本。

尤其，透過在光學構件設置固定結構，固定結構本身能穩定 站立以支撐並固持導光結構，且固定結構還更具有定位部，因此固定結構的定位部結合於限位部時，除了兩者因相互制約干涉而產生的固定效果，只要經適當設計構件的彼此位置，就能讓導光結構精準對位於光電元件，如此不需額外的構件或製程來保持該導光結構在預定位置，必須再次強調定位部與限位部因相互制約干涉，因此烘烤處理時不會因膠體未完全固化時而發生偏移，因為光學構件已保持在穩定平衡的狀態且恆保持位置固定

本發明提供具固定與對位結構之光學構件，使光學構件的固定與對位能一次完成，不但使導光構件安裝時變得省時省力以增加製作效率，同時大幅提高對位精度。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

100‧‧‧具固定與對位結構之光學構件

10‧‧‧光學構件

11‧‧‧導光結構

13‧‧‧固定結構

15‧‧‧定位部

20‧‧‧太陽能接收器

21‧‧‧基板

23‧‧‧光電元件

25‧‧‧限位部

Claims (8)

1. 一種具固定與對位結構之光學構件，包含：一光學構件，包含供光線通過之一導光結構與一固定結構，該導光結構位於該光學構件之內側，該固定結構位於該光學構件之外側，該導光結構並與該固定結構相連結成一體，其中該固定結構具有一定位部，該定位部設置於該固定結構之底側；以及一太陽能接收器，至少包含一基板及一光電元件，該光電元件設置於該基板對應於該光學構件之一面上並對應於該導光結構，其中該固定結構係圍設於該基板之周緣，該基板更具有一限位部，該限位部設置於該基板之外環側壁，該定位部係與該限位部相結合而相互制約干涉。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之具固定與對位結構之光學構件，其中該導光結構具透光性，且該導光結構的內部折射率小於外部環境空間的折射率。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之具固定與對位結構之光學構件，其中該導光結構為具有一光通過路徑之一中空體，包含有一內側面與一外側面，該內側面用以改變光線的行進方向。
4. 依據申請專利範圍第1、2或3項所述之具固定與對位結構之光學構件，其中該固定結構為柱狀體或多面體。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之具固定與對位結構之光學構件，其中該定位部為一凸部，該限位部為一凹部。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之具固定與對位結構之光學構件，其中，該定位部為一凸部，該限位部為一凹部。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之具固定與對位結構之光學構件，其中該 太陽能接收器更包含一導熱金屬電極，該導熱金屬電極與該光電元件構成電性連接並設置於該光電元件之下。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之具固定與對位結構之光學構件，其中該導光結構與該光電元件相隔有一間距，該導光結構與該光電元件之間系設置有一膠體。