WO2014107932A1 - 集光模块 - Google Patents

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WO2014107932A1
WO2014107932A1 PCT/CN2013/072285 CN2013072285W WO2014107932A1 WO 2014107932 A1 WO2014107932 A1 WO 2014107932A1 CN 2013072285 W CN2013072285 W CN 2013072285W WO 2014107932 A1 WO2014107932 A1 WO 2014107932A1
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WO
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light
light collecting
microprism
module according
included angle
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PCT/CN2013/072285
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English (en)
French (fr)
Inventor
林晖雄
杨文勋
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Industrial Technology Research Institute ITRI
Original Assignee
Industrial Technology Research Institute ITRI
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
    • H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H10F77/488—Reflecting light-concentrating means, e.g. parabolic mirrors or concentrators using total internal reflection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to a concentrating module, in particular to a concentrating module capable of improving a concentrating ratio.
  • the method of solar power generation can be divided into two types.
  • the first method of solar power generation is to convert the heat energy of sunlight into electric energy by means of photothermal conversion
  • the second method of solar power generation is to use the photoelectric conversion method to convert the sun.
  • the emitted light energy is converted into electrical energy.
  • a related company has proposed a solar cell system using a tracking module in combination with a solar cell module.
  • the tracking module mainly includes a photo sensor and an electromechanical servo mechanism.
  • the sensor is used to sense the change of the position of the sun, and the electromechanical servo mechanism is used to adjust the solar cell system to face the sun, thereby increasing the radiation amount of the solar module receiving sunlight.
  • the erection angle of the sensor needs to be exactly parallel to the vertical angle of the solar cell system.
  • the sensor is directly exposed to the external environment and is susceptible to interference and damage, making it impossible for the sensor to sense the correct position of the sun.
  • An object of the present invention is to provide a concentrating module, which can solve the problem that the prior art can only absorb light in a single incident direction, has a complicated structural design, and is susceptible to interference and damage of the sensor, and causes a sensing error.
  • the use area of the photoelectric conversion battery module can also be reduced, thereby effectively reducing the manufacturing cost of the light collection module.
  • the concentrating module comprises a main concentrating plate, a concentrating assembly and an electric energy generating module.
  • the main concentrator panel includes a main collection surface and a illuminating surface.
  • the light collecting assembly includes a first surface and a second surface. The area of the first surface is greater than the area of the second surface.
  • the main collection surface is for receiving a light, and the light exit surface emits light received by the main collection surface.
  • the first surface receives light from the light exiting surface and the second surface emits light received by the first surface to the electrical energy generating module.
  • the power generation module converts the energy of the light into an electrical energy.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a light collecting module according to the present invention
  • FIG. 2A is an enlarged schematic side view of an embodiment of the main light collecting plate according to FIG. 1
  • FIG. 2B is a collecting light according to FIG.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a second embodiment of a light collecting module according to the present invention
  • FIG. 4A is a cross-sectional structural view of an embodiment of the main light collecting plate according to FIG.
  • FIG. 4B is a cross-sectional structural view of an embodiment of the main concentrator according to FIG. 3;
  • FIG. 4C is a cross-sectional structural view of an embodiment of the main concentrator according to FIG. 3;
  • 4D is a cross-sectional structural view of an embodiment of the main concentrator according to FIG. 3;
  • FIG. 4A is a schematic perspective view of an embodiment of a first light collecting unit according to FIG. 3;
  • FIG. 4F is a perspective view of a second light collecting unit according to FIG. 3;
  • FIG. 5A is a set according to the present invention.
  • FIG. 5B is a cross-sectional structural view of the main light collecting plate according to FIG. 5A along a ⁇ - ⁇ cross-sectional line;
  • Figure 5C is a partially enlarged schematic view of the area A according to Figure 5A;
  • Figure 6 is a top plan view of a fourth embodiment of a light collecting module according to the present invention
  • Figure 7A is a top plan view of a fifth embodiment of the light collecting module according to the present invention
  • Figure 7B is a view of the area according to Figure 7A A partial enlarged view of B;
  • FIG. 7C is a schematic top plan view of a sixth embodiment of a light collecting module according to the present invention.
  • the light collecting module 100 includes a main light collecting plate 102, a light collecting assembly 104, and an electric energy generating module 106.
  • the main concentrator 102 includes a main concentrating surface 50 and a illuminating surface 52.
  • the light collecting assembly 104 includes a first surface 62 and a second surface 64. The area of the first surface 62 is greater than the area of the second surface 64.
  • the main collection surface 50 is for receiving the light 30, and the light 30 is transmitted through the main collection plate 102.
  • the light exit surface 52 emits the light 30 received by the main collection surface 50, as shown in Fig. 2A.
  • the first surface 62 receives the light 30 from the light exiting surface 52, causing the light 30 to pass through the light collecting assembly 104.
  • the second surface 64 projects the light 30 received by the first surface 62 to the electrical energy generation module 106.
  • the power generation module 106 converts the energy of the incident light 30, such as light energy or thermal energy, into electrical energy. In order to avoid the complexity of the drawing, the light 30 is not drawn in Figure 1.
  • the main collection surface 50 can include a plurality of first microprism structures 90.
  • the plurality of first microprism structures 90 are arranged along the first direction P.
  • the first direction P is the direction from the light exit surface 52 to the first surface 62.
  • Each of the first microprism structures 90 includes a first light-incident surface 92 and a first backlight surface 94.
  • the first direction P is perpendicular to a normal 32 that is perpendicular to the main collection surface 50.
  • Each first microprism structure 90 satisfies the following conditional formula:
  • ⁇ is the first angle between the first brightness-on surface 92 and the normal 32
  • ⁇ is the second angle between the first backlight surface 94 and the normal 32.
  • the light ray 30 received by the main concentrator 102 has a third angle ⁇ with the normal 32, and the third angle ⁇ can be greater than or equal to 45 degrees and less than 90 degrees (i.e., 45° ⁇ ⁇ 90°).
  • the following is a light collecting experiment using the main light collecting plate 102 of the above embodiment. Please refer to Table 1, for the first microprism structure to have a different percentage of the first angle ⁇ and the second angle ⁇ .
  • the percentage of light output is the percentage between the intensity of the light emitted from the light exiting surface 52 and the intensity of the light incident on the main light collecting surface 50.
  • the light ray 30 received by the main collection surface 50 has a third angle ⁇ between the normal line 32, and the third angle ⁇ can be greater than or equal to 45 degrees and less than 90 degrees (ie, 45° ⁇ ⁇ 90°). .
  • the light collection ratio of the light collection module 100 is increased, thereby improving the power conversion efficiency of the power generation module 106.
  • the above collection ratio satisfies the following formula (:1)
  • L is the concentrating ratio
  • A is the area of the main concentrating surface 50
  • C is the area of the second surface 64 (ie, the illuminating area of the electric energy generating module 106)
  • ⁇ is the optical transmission efficiency of the concentrating module 100 (ie, The percentage of light 30 incident between the primary collection surface 50 and the intensity of light transmitted to the electrical energy generation module 106).
  • the light collecting assembly 104 can include a single light collecting unit 70.
  • the light collecting unit 70 has a first surface 62 and a second surface 64, but this embodiment is not intended to limit the present invention.
  • the light collecting component 104 can also include two light collecting units. It should be noted that when the number of light collecting units increases, the light 30 may lose part of the light intensity due to the process of multiple passes, thereby affecting the light transmission efficiency ⁇ of the light collecting module 100.
  • the first surface 62 may also include a plurality of second microprism structures 63.
  • the plurality of second microprism structures 63 are arranged along a second direction S, as shown in FIG. 2A, which is an enlarged schematic view of a side view structure of an embodiment of the light collecting assembly and the electric energy generating module according to FIG.
  • Each of the second microprism structures 63 includes a second mating surface 631 and a second backlight surface 632.
  • the second direction S is perpendicular to a vertical line 71 perpendicular to the first surface 62.
  • Each of the second microprism structures 63 satisfies the following conditional formula:
  • ⁇ ' is the fourth angle between the second face-up face 631 and the vertical line 71
  • ⁇ ' is the fifth angle between the second backlight face 632 and the vertical line 71.
  • the light ray 30 received by the light collecting unit 70 has a sixth angle ⁇ with the vertical line 71, and the sixth angle ⁇ can be greater than or equal to 45 degrees and less than 90 degrees (i.e., 45° ⁇ ⁇ 90°). Since the design of the second microprism structure 63 is the same as the design of the first microprism structure 90, and the angle range of the light received by the light collecting unit 70 is the same as the angle range of the light 30 received by the main light collecting plate 102, the light collecting is performed. Unit 70 also has a light collecting function.
  • the light collecting module 200 includes a main light collecting plate 202, four light collecting assemblies 204, and four electric energy generating modules 206.
  • Each of the light assembly 204 includes a first surface 66 and a second surface 68. The area of the first surface 66 is greater than the area of the second surface 68.
  • the main concentrator 202 can include a main concentrating surface 54 and illuminating surfaces 11, 12, 13, 14.
  • the primary collection surface 54 can include, but is not limited to, a plurality of secondary collection surfaces 21, 22, 23, 24.
  • the sub-glossy surfaces 21, 22, 23, 24 intersect at a center point Q, but this embodiment is not intended to limit the invention.
  • the number of the light-emitting surface, the second light-collecting surface, the light-collecting component, and the electric energy generating module may be five, and the main light collecting plate is a pentagonal light collecting plate, which can be adjusted according to actual needs.
  • the number of the light-emitting surface, the second light-collecting surface, the light collecting component and the power generating module need to be the same, and the number of the second light collecting surface, the light collecting component and the power generating module is related to the number of the light emitting surface.
  • the sub-collective surfaces 21, 22, 23, 24 correspond to the light-emitting surfaces 11, 12, 13, 14, respectively, and the light-emitting surfaces 11, 12, 13, 14 correspond to the four light-collecting components 204, respectively, and the four light-collecting components. 204 corresponds to the four power generation modules 206, respectively.
  • FIG. 4D is a schematic cross-sectional structural view of an embodiment of the main concentrator according to Fig. 3, respectively.
  • the sub-glossy surfaces 21, 22, 23, 24 are for receiving light rays 34 having different incident directions and transmitting them to the corresponding light-emitting surfaces 11, 12, 13, 14.
  • the light-emitting surfaces 11, 12, 13, 14 project the light beams 34 received by the second light collecting surfaces 21, 22, 23, 24 to the corresponding light collecting members 204.
  • Light collecting assembly 204 utilizes second surface 68 to direct light 34 received by first surface 66 to corresponding electrical energy generating module 206.
  • the secondary concentrating surfaces 21, 22, 23, 24 can receive the light rays 34 from the incident direction A, the incident direction 8, the incident direction C, and the incident direction D, respectively, but this embodiment is not intended to limit the present invention.
  • Each of the first surfaces 66 receives light rays 34 from the corresponding light exiting surfaces 11, 12, 13, 14.
  • Each of the second surfaces 68 emits light rays 34 corresponding to the first surface 66 to the corresponding power generation module 206.
  • Each of the electrical energy generating modules 206 converts energy from the light 34 corresponding to the second surface 68 into electrical energy. In order to avoid the complexity of the drawing, the light 34 is not drawn in FIG.
  • the light rays 34 received by the secondary light collecting surfaces 21, 22, 23, 24 are perpendicular to a normal 58 of the main collecting surface 54 (or the secondary collecting surfaces 21, 22, 23, 24).
  • each light collecting component 204 further includes a first light collecting unit 95 and a second light collecting unit 96.
  • the first light collecting unit 95 may include a first surface 66 and a third surface 67.
  • the second light collecting unit 96 can include a second surface 68 and a fourth surface 69.
  • the area of the first surface 66 is greater than the area of the third surface 67.
  • the area of the third surface 67 is approximately equal to the area of the fourth surface 69, but is not limited thereto.
  • the area of the fourth surface 69 is greater than the area of the second surface 68.
  • the second light collecting unit 96 is disposed beside the first light collecting unit 95.
  • the fourth surface 69 of the second light collecting unit 96 is disposed opposite to the third surface 67 of the first light collecting unit 95.
  • the light 34 received by the light collecting component 204 is received by the first surface 66 of the first light collecting unit 95, and is then received by the first light collecting unit 95.
  • the unit 95 is delivered and the first light collecting unit 95 is emitted by the third surface 67. Thereafter, the light 34 is received by the fourth surface 69 of the second light collecting unit 96 and transmitted in the second light collecting unit 96 and is emitted by the second surface 68.
  • the concentrating module 200 can utilize the design of the serial connection of the first concentrating unit 95 and the second concentrating unit 96 (ie, the path of the ray 34 travels first through the first concentrating unit 95 and then through the second The light collecting unit 96) enhances the light collecting ratio of the secondary collecting surfaces 21, 22, 23, and 24 in the light collecting module 200, thereby effectively improving the power conversion efficiency of each of the electric energy generating modules 206.
  • the secondary collection surface 21 may include a plurality of third microprism structures 80.
  • a plurality of third microprism structures 80 are arranged along a corresponding direction H.
  • the secondary collection surface 22 can include a plurality of third microprism structures 81.
  • the plurality of third microprism structures 81 are arranged in a corresponding direction J.
  • the secondary collection surface 23 can include a plurality of third microprism structures 82.
  • a plurality of third microprism structures 82 are arranged along a corresponding direction K.
  • the secondary collection surface 24 can include a plurality of third microprism structures 83.
  • a plurality of third microprism structures 83 are arranged along a corresponding direction L.
  • the above-mentioned corresponding directions H, J, K, and L are directions from the center point Q to the light-emitting surfaces 11, 12, 13, and 14, respectively.
  • the third microprism structure 80 can include a third mating surface 801 and a third backlight surface 802.
  • the third microprism structure 81 can include a third mating surface 811 and a third backlight surface 812.
  • the third microprism structure 82 can include a third mating surface 821 and a third backlight surface 822.
  • the third microprism structure 83 can include a third mating surface 831 and a third backlight surface 832.
  • the normal lines 58 are perpendicular to the corresponding directions H, J, K, and L, respectively.
  • Each of the third microprism structures 80, 81, 82, 83 can satisfy the following conditional formula:
  • ⁇ " is the eighth angle between the third mating surface 801, 811, 821, 831 and the normal line 58, and ⁇ " is between the third backlight surface 802, 812, 822, 832 and the normal line 58.
  • the ninth angle is the eighth angle between the third mating surface 801, 811, 821, 831 and the normal line 58, and ⁇ " is between the third backlight surface 802, 812, 822, 832 and the normal line 58.
  • the secondary concentrating surfaces 21, 22, 23, 24 have a concentrating function.
  • each of the first surfaces 66 may also include a plurality of fourth microprism structures 93. Every fourth The microprism structure 93 includes a fourth mating surface 931 and a fourth backlight surface 932. These fourth microprism structures 93 are arranged in a direction perpendicular to a vertical line 73 perpendicular to the first surface 66. Each of the fourth microprism structures 66 satisfies the following conditional formula:
  • ⁇ is the tenth angle between the fourth brightness-incidence surface 931 and the vertical line 73
  • ⁇ is the first angle between the fourth backlight surface 932 and the vertical line 73.
  • the light ray 34 received by the first light collecting unit 95 and the vertical line 73 have a twelfth angle ⁇ ", and the twelfth angle ⁇ " may be greater than or equal to 45 degrees and less than 90 degrees (ie 45 ° ⁇ ⁇ " ⁇ 90°).
  • Each fourth surface 69 can also include a plurality of fifth microprism structures 75.
  • Each of the fifth microprism structures 75 includes a fifth illumination surface 751 and a fifth backlight surface 752.
  • the plurality of fifth microprism structures 75 are arranged in a direction perpendicular to a vertical line 77 perpendicular to the fourth surface 69.
  • Each of the fifth microprism structures 75 satisfies the following conditional formula:
  • ⁇ ' is the thirteenth angle between the fifth illuminating surface 751 and the vertical line 77
  • ⁇ ' is the fourteenth angle between the fifth back surface 752 and the vertical line 77.
  • the light ray 34 received by the second light collecting unit 96 and the vertical line 77 have a fifteenth angle ⁇ '", and the fifteenth angle ⁇ '" may be greater than or equal to 45 degrees and less than 90 degrees (ie, 45 ° ⁇ ⁇ "' ⁇ 90°).
  • the light collecting module 300 includes a main light collecting plate 302, two light collecting assemblies 304 and two electric energy generating modules 306.
  • the main collecting plate 302 is circular and includes a main collecting surface 40 and a light emitting surface 42. Each light assembly
  • the 304 includes a first surface 44 and two second surfaces 46, respectively.
  • the area of the first surface 44 is greater than the area of the second surface 46.
  • the two light collecting assemblies 304 can each include a light collecting unit 47.
  • the light collecting unit 47 is arched to surround the circular main light collecting plate 302, and the two light collecting assemblies 304 correspond to the two electric energy generating modules 306, respectively.
  • the main collection surface 40 is for receiving light rays 38 having different incident angles, so that the light rays 38 are on the main light collection plate. Passed in 302.
  • the light exit surface 42 emits light rays 38 received by the main collection surface 40.
  • the first surface 44 is configured to receive a portion of the light ray 38 from the light exit surface 42 and to be emitted to the corresponding power generating module 306 by the second surface 46.
  • the respective power generation module 306 converts the light 38 from the second surface 46 into electrical energy.
  • the two sides of each of the power generation modules 306 ie, the faces of the second surface 46) can receive the light rays 38.
  • Figure 5B is a schematic cross-sectional view of the main concentrator of Figure 5A taken along line ⁇ - ⁇ .
  • the main collection surface 40 may include a plurality of sixth microprism structures 43.
  • the sixth microprism structure 43 is radially centered on a center F of the main collection surface 40 (as shown in Fig. 5B).
  • Each of the sixth microprism structures 43 includes a sixth illumination surface 431 and a sixth backlight surface 432, and each of the sixth microprism structures 43 satisfies the following conditional formula:
  • ⁇ is the sixteenth angle between the sixth brightness-on surface 431 and a normal 45 perpendicular to the main light-collecting surface 40
  • ⁇ is the seventeenth clip between the sixth backlight surface 432 and the normal 45. angle.
  • the light ray 38 received by the main collection surface 40 has an eighteenth angle ⁇ with the normal 45, and the eighteenth angle ⁇ can be greater than or equal to 45 degrees and less than 90 degrees (ie, 45. ⁇ ⁇ 90.) .
  • FIG. 5C is a partially enlarged schematic view of the area ⁇ according to FIG.
  • Each of the light collecting assemblies 304 includes an arched light collecting unit 47.
  • the light collecting unit 47 has a first surface 44 and a second surface 46.
  • Each of the first surfaces 44 can also include a plurality of seventh microprism structures 88.
  • Each of the seventh microprism structures 88 includes a seventh illuminating surface 881 and a seventh backlight 882.
  • the arrangement of each of the seventh microprism structures 88 is perpendicular to a vertical line 85 perpendicular to the tangent 84 of the first surface 44.
  • Each of the seventh microprism structures 88 satisfies the following conditional formula:
  • ⁇ ' is the nineteenth angle between the seventh illumination surface 881 and the vertical line 85
  • ⁇ ' is the twentieth angle between the seventh backlight surface 882 and the vertical line 85.
  • the light ray 38 received by the light collecting unit 47 and the vertical line 85 have a twenty-first angle ⁇ ', and the twenty-first angle ⁇ ' may be greater than or equal to 45 degrees and less than 90 degrees (ie, 45 ° ⁇ ⁇ , ⁇ 90°).
  • each light collecting assembly 304 includes a first light collecting unit 97 and two second light collecting units 99.
  • the first light collecting unit 97 is arched.
  • the second light collecting unit 99 is wedge shaped.
  • Each of the first light collecting units 97 includes a first surface 44 and a third surface 48.
  • Each of the second light collecting units 99 includes a second surface 46 and a fourth surface 49.
  • the first light collecting unit 97 is disposed beside the second light collecting unit 99.
  • the fourth surface 49 of the second light collecting unit 99 is disposed opposite to the third surface 48 of the first light collecting unit 97.
  • the light 38 received by the light collecting assembly 304 is received by the first surface 44 of the first light collecting unit 97, transmitted in the first light collecting unit 97, and the first light collecting unit 97 is emitted from the third surface 48. Thereafter, the light ray 38 is received by the fourth surface 49 of the second concentrating unit 99, and transmitted in the second concentrating unit 99, and is emitted by the second surface 46. Since the second light collecting unit 99 can collect and steer the light 38 received by the first light collecting unit 97, each of the power generating modules 306 in this embodiment can be a power generating module that receives the light 38 on one side. .
  • each of the light collecting assemblies 304 includes two second surfaces 46, and the number of the power generating modules 306 is two, but the above embodiments are not intended to limit the present invention.
  • FIG. 7A is a top plan view of a fifth embodiment of a light collecting module according to the present invention.
  • each of the light collecting assemblies 304 includes a light collecting unit 98.
  • the light collecting unit 98 is a curved wedge shape. Each of the light collecting units 98 has a first surface 44 and a single second surface 46.
  • the number of power generation modules 306 is one and may be a power generation module that receives light 38 on both sides.
  • FIG. 7A and FIG. 7B which is a partially enlarged schematic view of the area B according to FIG. 7A.
  • Light collecting unit 98 also includes a plurality of eighth microprism structures 86.
  • Each of the eighth microprism structures 86 includes an eighth illumination surface 861 and an eighth backlight surface 862, each of which is arranged perpendicular to a vertical line 31 perpendicular to the tangent 84 of the first surface 44.
  • Each of the eighth microprism structures 86 satisfies the following conditional expression:
  • FIG. 7C is a schematic top plan view of a sixth embodiment of the light collecting module according to the present invention.
  • the number of the power generation modules 306 is one.
  • Each of the light collecting assemblies 304 includes a first light collecting unit 98' and two second light collecting units 99.
  • the first light collecting unit 98' is a curved wedge shape.
  • the second light collecting unit 99 has a wedge shape.
  • Each of the first light collecting units 98' includes a first surface 44 and a third surface 48.
  • Each of the second light collecting units 99 includes a second surface 46 and a fourth surface 49.
  • the first light collecting unit 98' is disposed beside the second light collecting unit 99.
  • the fourth surface 49 of the second light collecting unit 99 is disposed opposite to the third surface 48 of the first light collecting unit 98'.
  • the light 39 received by the light collecting assembly 304 is received by the first surface 44 of the first light collecting unit 98', transmitted in the first light collecting unit 98', and the first light collecting unit is emitted from the third surface 48. 98'. Thereafter, the light 39 is received by the fourth surface 49 of the second light collecting unit 99, and transmitted in the second light collecting unit 99, and is emitted by the second surface 46. Since the second light collecting unit 99 can collect and steer the light 39 received by the first light collecting unit 98', the power generating module 306 in this embodiment can be a power generating module that receives the light 39 on one side.
  • the area of the first surface is larger than the area of the second surface, and the concentrating ratio of the concentrating module is increased to reduce the use area of the photoelectric conversion battery module, thereby effectively reducing The production cost of the light collection module.
  • the design of the plurality of sub-gathering surfaces can be utilized, so that the main collector plate can receive a plurality of rays of different incident angles, and is converted into electric energy by the photoelectric conversion battery module.
  • the microprism structure on the sub-concentrating surface can be used to form a radial arrangement on the main collecting surface, so that the main collecting plate can receive light of any incident angle. Therefore, the concentrating module disclosed in the present invention can solve the problem of sensing errors caused by only absorbing light in a single incident direction, complicated structural design, and susceptible to interference and damage of the sensor in the prior art.
  • the area of the first surface is larger than the area of the second surface, and the concentrating ratio of the concentrating module is increased to reduce the use area of the photoelectric conversion battery module, thereby effectively reducing The production cost of the light collection module.
  • multiple sub-gloss designs can be utilized to make The winner collector plate can receive a plurality of light of different incident angles, and is converted into electric energy by the photoelectric conversion battery module.
  • the microprism structure on the sub-concentrating surface can be used to form a radial arrangement on the main collecting surface, so that the main collecting plate can receive light of any incident angle. Therefore, the concentrating module disclosed in the present invention can solve the problem that the prior art can only absorb light in a single incident direction, has a complicated structural design, and is susceptible to interference and damage of the sensor.

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Abstract

一种集光模块（100），包括一主集光板（102）、一集光组件（104）与一电能产生模块（106）。主集光板（102）包括一主集光面（50）与一出光面（52）。集光组件（104）包括一第一表面（62）与一第二表面（64）。第一表面（62）的面积大于第二表面（64）的面积。主集光面（50）用以接收光线。出光面（52）射出主集光面（50）所接收的光线。第一表面（62）接收来自出光面（52）的光线。第二表面（64）将第一表面（62）所接收的光线射出至电能产生模块（106）。电能产生模块（106）将光线的能量转换成电能。

Description

集光模块 技术领域
本发明涉及一种集光模块， 特别涉及一种可提高集光比的集光模块。 背景技术
近年来，随着人类环保意识的抬头，再生能源的研究与发展纷纷受到重视。 其中， 由于太阳光线的取得较其他再生能源容易， 使得业者纷纷投入大量资金 进行太阳能发电的发展。
目前，太阳能发电的方法可分成两种， 第一种太阳能发电方法是为利用光 热转换方式将太阳光所具有的热能转换成电能，第两种太阳能发电方法是为利 用光电转换方式将太阳所发出的光能转换成电能。
在多个太阳能电池模块所组成的太阳能电池系统中，以固定角度接受太阳 光照射最为普遍。但由于太阳光入射于太阳能电池系统的角度会随着时间与设 置地点的经纬度而有所变动， 使得太阳能电池系统吸收太阳光的照射量降低， 进而使得发电量降低。因此， 如何使固定角度接受太阳光照射的太阳能电池系 统提升光电转换效率成为相关业者研究与开发的方向之一。
此外， 为了提升太阳能电池系统吸收太阳光的照射量， 相关业者提出利用 追踪模块结合太阳能电池模块的追日型太阳能电池系统。其中， 追踪模块主要 包括光感测器及机电伺服机构， 感测器用以感测太阳的位置变化， 以利用机电 伺服机构调整太阳能电池系统面向太阳，进而提升太阳能模块接收太阳光的辐 射量。需注意的是， 感测器的架设角度需精确地平行太阳能电池系统的垂直角 度。 再者， 感测器直接曝露于外在环境， 易受干扰与损坏， 使得感测器无法感 测出正确的太阳位置。 发明公开
本发明的目的在于，提供一种集光模块， 可以解决现有技术所存在仅能吸 收单一入射方向的光线、结构设计复杂、感测器易受干扰与损坏而造成感测错 误的问题， 另外还可以减少光电转换电池模块的使用面积，进而有效地降低集 光模块的制作成本。 依据本发明所揭露之集光模块的一实施例，集光模块包括一主集光板、一 集光组件与一电能产生模块。主集光板包括一主集光面与一出光面。集光组件 包括一第一表面与一第二表面。第一表面的面积大于第二表面的面积。主集光 面用以接收一光线， 出光面射出主集光面所接收的光线。第一表面接收来自出 光面的光线，第二表面将第一表面所接收的光线射出至电能产生模块。 电能产 生模块将光线的能量转换成一电能。 附图简要说明
图 1为依据本发明所揭露的集光模块的第一实施例立体结构示意图； 图 2A为依据图 1的主集光板的一实施例侧视结构放大示意图； 图 2B为依据图 1的集光组件与电能产生模块的一实施例侧视结构放大示 意图；
图 3为依据本发明所揭露的集光模块的第二实施例立体结构示意图； 图 4A为依据图 3的主集光板的一实施例剖视结构示意图；
图 4B为依据图 3的主集光板的一实施例剖视结构示意图；
图 4C为依据图 3的主集光板的一实施例剖视结构示意图；
图 4D为依据图 3的主集光板的一实施例剖视结构示意图；
图 4E为依据图 3的第一集光单元的一实施例立体结构示意图； 图 4F为依据图 3的第二集光单元的一实施例立体结构示意图； 图 5A为依据本发明所揭露的集光模块的第三实施例俯视结构示意图； 图 5B为依据图 5A的主集光板的一实施例沿 Ι-Γ剖视线的剖视结构示意 图；
图 5C为依据图 5A的区域 A的局部放大示意图；
图 6为依据本发明所揭露的集光模块的第四实施例俯视结构示意图； 图 7A为依据本发明所揭露的集光模块的第五实施例俯视结构示意图； 图 7B为依据图 7A的区域 B的局部放大示意图；
图 7C为依据本发明所揭露的集光模块的第六实施例俯视结构示意图。 其中， 附图标记
11、 12、 13、 14、 42、 52 出光面
21、 22、 23、 24 次集光面 30、 34、 38、 39 光线
31、 71、 73、 77、 85 垂直线
32、 45、 58 法线
40、 50、 54 主集光面 43第六微棱镜结构
44、 62、 66 第一表面 46、 64、 68 第二表面 47拱型集光单元
48、 67第三表面
49、 69第四表面
63第二微棱镜结构
70、 95、 96 集光单元 75第五微棱镜结构
80、 81、 82、 83 第三微棱镜 84切线
86第八微棱镜结构
88第七微棱镜结构
90第一微棱镜结构
92第一迎光面
93第四微棱镜结构
94第一背光面
97、 98' 第一集光单元
98集光单元
99第二集光单元
100、 200、 300集光模块
102、 202、 302主集光板
104、 204、 304集光组件
106、 206、 306电能产生模块
431 第六迎光面
432 第六背光面 631 第二迎光面
632 第二背光面
751 第五迎光面
752 第五背光面
801、 811、 821、 831 ；三迎光面
802、 812、 822、 832 ；三背光面
861 第八迎光面
862 第八背光面
881 第七迎光面
882 第七背光面
931 第四迎光面
932 第四背光面 实现本发明的最佳方式
下面结合附图对发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参照图 1， 为依据本发明所揭露的集光模块的第一实施例立体结构示意 图。 在本实施例中， 集光模块 100包括一主集光板 102、 一集光组件 104与一 电能产生模块 106。
主集光板 102包括一主集光面 50与一出光面 52。集光组件 104包括一第 一表面 62与一第二表面 64。 第一表面 62的面积大于第二表面 64的面积。 主 集光面 50用以接收光线 30， 使光线 30在主集光板 102中传递， 出光面 52射 出主集光面 50所接收的光线 30， 如图 2A所示。第一表面 62接收来自出光面 52的光线 30， 使光线 30在集光组件 104中传递。 第二表面 64将第一表面 62 所接收的光线 30射出至电能产生模块 106。 电能产生模块 106将入射光线 30 的能量， 例如光能或热能， 转换成电能。 其中， 为避免造成图式复杂， 于图 1 中不绘制光线 30。
请参照图 2A, 主集光面 50可包括多个第一微棱镜结构 90。 多个第一微 棱镜结构 90是沿第一方向 P排列。 第一方向 P为出光面 52至第一表面 62的 方向。 每一第一微棱镜结构 90包括一第一迎光面 92与一第一背光面 94。 第 一方向 P与垂直于主集光面 50的一法线 32相互垂直。 每一第一微棱镜结构 90满足下列条件式：
0°≤α≤40°; 以及
45°≤β<90°ο
其中， α为第一迎光面 92与法线 32之间的第一夹角， β为第一背光面 94 与法线 32之间的第二夹角。
主集光板 102所接收的光线 30与法线 32之间具有第三夹角 Θ, 第三夹角 Θ可大于或等于 45度且小于 90度 （即 45° ^ θ<90°) 。
以下是利用上述实施例的主集光板 102进行集光实验。 请参照表 1， 为第 一微棱镜结构具有不同第一夹角 α与第二夹角 β的出光量百分比。其中， 出光 量百分比是为出光面 52射出的光线强度与入射于主集光面 50的光线强度之间 的百分比。
表 1
Figure imgf000007_0001
从表 1可知， 当 0° ^ α^ 40°且 45° ^ β<90°时， 出光量百分比均大于零。 换句话说， 当第一夹角 α与第二夹角 β符合上述条件时， 主集光板 102具有集 光机制。
此外， 主集光面 50所接收的光线 30与法线 32之间具有第三夹角 Θ, 第 三夹角 Θ可大于或等于 45度且小于 90度 （即 45° ^ θ<90° ) 。
请参照图 1， 由于第一表面 62的面积大于第二表面 64的面积， 使得集光 模块 100的集光比提升， 进而提升电能产生模块 106的电能转换效率。上述集 光比满足以下公式 (：1
T A cos (9
L =— x
C " (1) 其中， L为集光比， A为主集光面 50的面积， C为第二表面 64的面积（即 电能产生模块 106的收光面积）， η为集光模块 100的光传递效率（即光线 30 入射主集光面 50 的光强度与传递至电能产生模块 106 的光强度之间的百分 比） 。
在本实施例中， 集光组件 104可包括单一个集光单元 70。 集光单元 70具 有一第一表面 62与一第二表面 64， 但本实施例并非用以限定本发明。 举例而 言， 集光组件 104也可包括两个集光单元。需注意的是， 当集光单元的数量增 加时， 光线 30可能会因经过多次传递的过程而损失部分光强度， 进而影响集 光模块 100的光传递效率 η。
在本实施例中， 第一表面 62也可包括多个第二微棱镜结构 63。 多个第二 微棱镜结构 63是沿一第二方向 S排列， 如图 2Β所示， 其为依据图 1的集光 组件与电能产生模块的一实施例侧视结构放大示意图。 每一第二微棱镜结构 63包括一第二迎光面 631与一第二背光面 632。第二方向 S与垂直于第一表面 62的一垂直线 71相互垂直。 每一第二微棱镜结构 63满足下列条件式：
0ο≤α'≤40ο ; 以及
45°≤β' <90° ο
其中， α'为第二迎光面 631与垂直线 71之间的第四夹角， β'为第二背光 面 632与垂直线 71之间的第五夹角。
集光单元 70所接收的光线 30与垂直线 71之间具有第六夹角 γ， 第六夹 角 γ可大于或等于 45度且小于 90度 （即 45° ^γ<90°) 。 由于第二微棱镜结 构 63的设计与第一微棱镜结构 90的设计相同， 且集光单元 70所接收光线 30 的角度范围与主集光板 102所接收光线 30的角度范围相同， 因此， 集光单元 70也具有集光功能。
请参照图 3， 为依据本发明所揭露的集光模块的第二实施例立体结构示意 图。 在本实施例中， 集光模块 200包括一主集光板 202、 四集光组件 204与四 电能产生模块 206。 每一集光组件 204包括一第一表面 66与一第二表面 68。 第一表面 66的面积大于第二表面 68的面积。
主集光板 202可包括一主集光面 54和出光面 11、 12、 13、 14。 主集光面 54可包括但不限于多个次集光面 21、 22、 23、 24。 次集光面 21、 22、 23、 24 相交于一中心点 Q， 但本实施例并非用以限定本发明。 在另一实施例中， 出光面、 次集光面、集光组件与电能产生模块的数量均 可为五个， 且主集光板为五边形的集光板， 可依据实际需求进行调整。
需注意的是，出光面、次集光面、集光组件与电能产生模块的数量需相同， 且次集光面、集光组件与电能产生模块的数量与出光面的数量有关。换句话说， 次集光面 21、 22、 23、 24分别对应于出光面 11、 12、 13、 14， 出光面 11、 12、 13、 14分别对应于四集光组件 204， 四集光组件 204分别对应于四电能产生模 块 206。
请参照图 3、 图 4A、 图 4B、 图 4C与图 4D， 图 4A、 图 4B、 图 4C与图
4D是分别为依据图 3的主集光板的一实施例剖视结构示意图。 次集光面 21、 22、 23、 24用以接收具有不同入射方向的光线 34并传递至对应的出光面 11、 12、 13、 14。 出光面 11、 12、 13、 14将次集光面 21、 22、 23、 24所接收的光 线 34射出至对应的集光组件 204。集光组件 204利用第二表面 68将第一表面 66所接收的光线 34射出至对应的电能产生模块 206。
在本实施例中， 次集光面 21、 22、 23、 24可分别接收来自入射方向 A、 入射方向8、 入射方向 C与入射方向 D的光线 34， 但本实施例并非用以限定 本发明。 每一第一表面 66接收来自对应出光面 11、 12、 13、 14的光线 34。 每一第二表面 68将对应第一表面 66所接收的光线 34射出至对应电能产生模 块 206。每一电能产生模块 206将来自对应第二表面 68的光线 34的能量转换 成电能。 其中， 为避免造成图式复杂， 于图 3中不绘制光线 34。
在本实施例中， 次集光面 21、 22、 23、 24所接收的光线 34与垂直于主集 光面 54 (或次集光面 21、 22、 23、 24 ) 的一法线 58之间具有第七夹角 γ'， 第 七夹角 γ'可大于或等于 45度且小于 90度 （即 45° ^γ' <90°) 。
此外， 请参照图 3， 在本实施例中， 每一集光组件 204还可包括一第一集 光单元 95与一第二集光单元 96。第一集光单元 95可包括一第一表面 66与一 第三表面 67。 第二集光单元 96可包括一第二表面 68与一第四表面 69。 第一 表面 66的面积大于第三表面 67的面积。 第三表面 67的面积约略等于第四表 面 69的面积， 但不限于此。 第四表面 69的面积大于第二表面 68的面积。
第二集光单元 96是设置于第一集光单元 95旁。详细来说， 第二集光单元 96的第四表面 69是与第一集光单元 95的第三表面 67相向设置。集光组件 204 所接收的光线 34， 经第一集光单元 95的第一表面 66所接收后， 在第一集光 单元 95中传递， 并由第三表面 67射出第一集光单元 95。 之后， 光线 34由第 二集光单元 96的第四表面 69所接收， 并在第二集光单元 96中传递， 并由第 二表面 68射出。
如此一来，集光模块 200可利用第一集光单元 95与第二集光单元 96的串 接的设计 （即光线 34行进路径中， 会先经过第一集光单元 95， 再经过第二集 光单元 96) ， 使得集光模块 200中次集光面 21、 22、 23、 24的集光比提升， 进而有效提升每一电能产生模块 206的电能转换效率。
请参照图 4A、 图 4B、 图 4C与图 4D。 在本实施例中， 次集光面 21可包 括多个第三微棱镜结构 80。 多个第三微棱镜结构 80是沿一对应方向 H排列。 次集光面 22可包括多个第三微棱镜结构 81。 多个第三微棱镜结构 81是沿一 对应方向 J排列。 次集光面 23可包括多个第三微棱镜结构 82。 多个第三微棱 镜结构 82是沿一对应方向 K排列。 次集光面 24可包括多个第三微棱镜结构 83。多个第三微棱镜结构 83是沿一对应方向 L排列。上述对应方向 H、 J、 K、 L是分别为由中心点 Q至出光面 11、 12、 13、 14的方向。
此外， 第三微棱镜结构 80可包括一第三迎光面 801与一第三背光面 802。 第三微棱镜结构 81可包括一第三迎光面 811与一第三背光面 812。 第三微棱 镜结构 82可包括一第三迎光面 821与一第三背光面 822。 第三微棱镜结构 83 可包括一第三迎光面 831与一第三背光面 832。法线 58分别与对应方向 H、 J、 K、 L相互垂直。
每一第三微棱镜结构 80、 81、 82、 83可满足下列条件式：
0°≤α"≤40°; 以及
45°≤β" <90°;
其中， α"为第三迎光面 801、 811、 821、 831与法线 58之间的第八夹角， β"为第三背光面 802、 812、 822、 832与法线 58之间的第九夹角。
对比于图 1、 图 2Α的第一实施例， 由于第三微棱镜结构 80、 81、 82、 83 的设计与第一微棱镜结构 90的设计相同， 且次集光面 21、 22、 23、 24所接收 的光线 34的角度范围与主集光板 102所接收光线 30的角度范围相同， 因此， 次集光面 21、 22、 23、 24具有集光功能。
请参照图 4Ε, 为依据图 3的第一集光单元的一实施例立体结构示意图。 在本实施例中， 每一第一表面 66也可包括多个第四微棱镜结构 93。 每一第四 微棱镜结构 93包括一第四迎光面 931与一第四背光面 932。 这些第四微棱镜 结构 93的排列方向与垂直于第一表面 66的一垂直线 73垂直。 每一第四微棱 镜结构 66满足下列条件式：
0°≤χ≤40°; 以及
45°≤ω<90° ο
其中， χ为第四迎光面 931与垂直线 73之间的第十夹角， ω为第四背光面 932与垂直线 73之间的第 ^一夹角。
第一集光单元 95所接收的光线 34与垂直线 73之间具有第十二夹角 γ"， 第十二夹角 γ"可大于或等于 45度且小于 90度 （即 45° ^γ" <90°) 。
此外， 请参照图 4F, 为依据图 3的第二集光单元的一实施例立体结构示 意图。 每一第四表面 69也可包括多个第五微棱镜结构 75。 每一第五微棱镜结 构 75包括一第五迎光面 751与一第五背光面 752。 多个第五微棱镜结构 75的 排列方向与垂直于第四表面 69的一垂直线 77垂直。 每一第五微棱镜结构 75 满足下列条件式：
0ο≤χ'≤40ο ; 以及
45°≤ω' <90
其中， χ'为第五迎光面 751与垂直线 77之间的第十三夹角， ω'为第五背 光面 752与垂直线 77之间的第十四夹角。 第二集光单元 96所接收的光线 34 与垂直线 77之间具有第十五夹角 γ'"， 第十五夹角 γ'"可大于或等于 45度且 小于 90度 （即 45° ^γ"' <90°) 。
请参照图 5Α与图 5Β, 分别为依据本发明所揭露的集光模块的第三实施 例俯视结构示意图与依据图 5Α的主集光板的一实施例剖视结构示意图。在本 实施例中， 集光模块 300包括一主集光板 302、 二集光组件 304与二电能产生 模块 306。
主集光板 302为圆形且包括一主集光面 40与一出光面 42。每一集光组件
304分别包括一第一表面 44与二第二表面 46。第一表面 44的面积大于第二表 面 46的面积。 二集光组件 304可分别包括一集光单元 47。 在本实施例中， 集 光单元 47为拱形以环绕圆形的主集光板 302， 二集光组件 304分别对应二电 能产生模块 306。
主集光面 40用以接收具有不同入射角的光线 38， 使光线 38在主集光板 302中传递。 出光面 42射出主集光面 40所接收的光线 38。 于同一集光组件 304中，第一表面 44用以接收来自出光面 42的部分光线 38， 并利用二第二表 面 46射出至相应的电能产生模块 306。 藉此， 相应的电能产生模块 306将来 自第二表面 46的光线 38转换成电能。其中， 每一电能产生模块 306的二侧面 (即近第二表面 46的面） 均可接收光线 38。
图 5B为依据图 5A的主集光板的一实施例沿 Ι-Γ剖视线的剖视结构示意 图。 在本实施例中， 主集光面 40可包括多个第六微棱镜结构 43。 第六微棱镜 结构 43是以主集光面 40的一圆心 F为中心并呈放射状排列（如图 5B所示）。 每一第六微棱镜结构 43包括第六迎光面 431与第六背光面 432， 每一第六微 棱镜结构 43满足下列条件式：
0°≤5≤40°； 以及
45°≤ε<90°;
其中， δ为第六迎光面 431与垂直于主集光面 40的一法线 45之间的第十 六夹角， ε为第六背光面 432与法线 45之间的第十七夹角。 主集光面 40所接 收的光线 38与法线 45之间具有第十八夹角 ρ，第十八夹角 ρ可大于或等于 45 度且小于 90度 （即 45。^ ρ<90。） 。
请参照图 5Α与图 5C, 图 5C为依据图 5Α的区域 Α的局部放大示意图。 每一集光组件 304包括一拱形的集光单元 47。集光单元 47具有一第一表面 44 与一第二表面 46。每一第一表面 44也可包括多个第七微棱镜结构 88。每一第 七微棱镜结构 88包括一第七迎光面 881与一第七背光面 882。 每一第七微棱 镜结构 88的排列方向与垂直于第一表面 44的切线 84的一垂直线 85垂直。每 一第七微棱镜结构 88满足下列条件式：
0ο≤δ'≤40ο ; 以及
45。^，<90。。
其中， δ'为第七迎光面 881与垂直线 85之间的第十九夹角， ε'为第七背光 面 882与垂直线 85之间的第二十夹角。 集光单元 47所接收的光线 38与垂直 线 85之间具有第二十一夹角 ρ'， 第二十一夹角 ρ'可大于或等于 45度且小于 90度 （即 45° ^ ρ，<90°) 。
上述实施例中， 每一电能产生模块 306 的二侧面均可接收来自第二表面 46的光线 38， 但上述实施例并非用以限定本发明。 举例而言， 请参照图 6， 为依据本发明所揭露的集光模块的第四实施例俯视结构示意图。 在本实施例 中， 每一集光组件 304包括一第一集光单元 97与二第二集光单元 99。
第一集光单元 97为拱形。 第二集光单元 99为楔形。 每一第一集光单元 97包括一第一表面 44与一第三表面 48。 每一第二集光单元 99包括一第二表 面 46与一第四表面 49。 第一集光单元 97设置于第二集光单元 99旁。 详细来 说，第二集光单元 99的第四表面 49与第一集光单元 97的第三表面 48相向设 置。
集光组件 304所接收的光线 38， 经第一集光单元 97的第一表面 44所接 收后， 在第一集光单元 97中传递， 并由第三表面 48射出第一集光单元 97。 之后， 光线 38由第二集光单元 99的第四表面 49所接收， 并在第二集光单元 99中传递， 并由第二表面 46射出。 由于第二集光单元 99可将第一集光单元 97所接收的光线 38进一歩收集与转向， 故于本实施例中的每一电能产生模块 306可为单面接收光线 38的电能产生模块。
上述第三实施例与第四实施例中， 每一集光组件 304包括二第二表面 46， 且电能产生模块 306的数量为两个，但上述实施例并非用以限定本发明。举例 而言， 请参照图 7A， 为依据本发明所揭露的集光模块的第五实施例俯视结构 示意图。 在本实施例中， 每一集光组件 304包括一集光单元 98。
集光单元 98为弯曲的楔形。 每一集光单元 98具有一第一表面 44与单一 第二表面 46。 电能产生模块 306的数量为一个且可为双面接收光线 38的电能 产生模块。 此外， 请参照图 7A与图 7B , 图 7B为依据图 7A的区域 B的局部 放大示意图。 集光单元 98还包括多个第八微棱镜结构 86。 每一第八微棱镜结 构 86包括第八迎光面 861与第八背光面 862， 每一第八微棱镜结构 86的排列 方向与垂直于第一表面 44的切线 84的一垂直线 31垂直。 每一第八微棱镜结 构 86满足下列条件式：
0°≤5"≤40°； 以及
45ο ε，，<90。。
其中， δ"为第八迎光面 861与垂直线 31之间的第二十二夹角， ε"为第八 背光面 862与垂直线 31之间的第二十三夹角。 集光单元 98所接收的光线 39 与垂直线 31之间具有第二十四夹角 ρ"，第二十四夹角 ρ"可大于或等于 45度 且小于 90度 （即 45。^ ρ" <90。） 。 此外， 请参照图 7C， 系为依据本发明所揭露的集光模块的第六实施例俯 视结构示意图。在本实施例中， 电能产生模块 306的数量为一个。每一集光组 件 304包括一第一集光单元 98'与二第二集光单元 99。 第一集光单元 98'为弯 曲的楔形。 第二集光单元 99为楔形。
每一第一集光单元 98'包括一第一表面 44与一第三表面 48。 每一第二集 光单元 99包括一第二表面 46与一第四表面 49。第一集光单元 98'设置于第二 集光单元 99旁。 详细来说， 第二集光单元 99的第四表面 49与第一集光单元 98'的第三表面 48相向设置。
集光组件 304所接收的光线 39， 经第一集光单元 98'的第一表面 44所接 收后， 在第一集光单元 98'中传递， 并由第三表面 48射出第一集光单元 98'。 之后， 光线 39由第二集光单元 99的第四表面 49所接收， 并在第二集光单元 99中传递， 并由第二表面 46射出。 由于第二集光单元 99可将第一集光单元 98'所接收的光线 39进一歩收集与转向， 故于本实施例中的电能产生模块 306 可为单面接收光线 39的电能产生模块。
依据本发明所揭露的集光模块的实施例，可利用第一表面的面积大于第二 表面的面积， 提升集光模块的集光比， 以减少光电转换电池模块的使用面积， 进而有效地降低集光模块的制作成本。 再者， 可利用多个次集光面的设计， 使 得主集光板可接收多个不同入射角度的光线，进而被光电转换电池模块转换成 电能。 其中， 可利用次集光面上的微棱镜结构， 于主集光面形成放射状排列， 使得主集光板可接收任何入射角度的光线。因此， 本发明所揭露的集光模块可 解决现有技术所存在仅能吸收单一入射方向的光线、结构设计复杂、感测器易 受干扰与损坏而造成感测错误的问题。
当然， 本发明还可有其它多种实施例， 在不背离本发明精神及其实质的情 况下， 熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 工业应用性
依据本发明所揭露的集光模块的实施例， 可利用第一表面的面积大于第二 表面的面积， 提升集光模块的集光比， 以减少光电转换电池模块的使用面积， 进而有效地降低集光模块的制作成本。 再者， 可利用多个次集光面的设计， 使 得主集光板可接收多个不同入射角度的光线，进而被光电转换电池模块转换成 电能。 其中， 可利用次集光面上的微棱镜结构， 于主集光面形成放射状排列， 使得主集光板可接收任何入射角度的光线。因此， 本发明所揭露的集光模块可 解决现有技术所存在仅能吸收单一入射方向的光线、结构设计复杂、感测器易 受干扰与损坏而造成感测错误的问题。

Claims

权利要求书
1、 一种集光模块， 其特征在于， 包括：
一主集光板， 包括一主集光面与一出光面， 该主集光面用以接收光线， 该 出光面射出该主集光面所接收的光线；
一集光组件，包括一第一表面与一第二表面， 该第一表面接收来自该出光 面的光线， 该第一表面的面积大于该第二表面的面积； 以及
一电能产生模块，该第二表面将该第一表面所接收的光线射出至该电能产 生模块， 该电能产生模块将光线的能量转换成一电能。
2、 根据权利要求 1所述的集光模块， 其特征在于， 该主集光面还包括多 个第一微棱镜结构， 该些第一微棱镜结构沿一第一方向排列。
3、 根据权利要求 2所述的集光模块， 其特征在于， 每一该第一微棱镜结 构包括一第一迎光面与一第一背光面，该第一方向与垂直于该主集光面的一法 线相互垂直， 每一该第一微棱镜结构满足下列条件式：
0°≤α≤40°; 以及
45°≤β<90°;
其中， α为该第一迎光面与该法线之间的一第一夹角， β为该第一背光面 与该法线之间的一第二夹角。
4、 根据权利要求 1所述的集光模块， 其特征在于， 该主集光面所接收的 光线与垂直于该主集光面的一法线之间具有一第三夹角，该第三夹角大于或等 于 45度且小于 90度。
5、 根据权利要求 1所述的集光模块， 其特征在于， 该第一表面包括多个 第二微棱镜结构， 该些第二微棱镜结构沿一第二方向排列。
6、 根据权利要求 5所述的集光模块， 其特征在于， 该集光组件包括一集 光单元， 该集光单元具有该第一表面与该第二表面， 每一该第二微棱镜结构包 括一第二迎光面与一第二背光面，该第二方向与垂直于该第一表面的一垂直线 相垂直， 每一该第二微棱镜结构满足下列条件式：
0°≤α'≤40ο; 以及
45ο≤β' <90°;
其中， α'为该第二迎光面与该垂直线之间的一第四夹角， β'为该第二背光 面与该垂直线之间的一第五夹角。
7、 根据权利要求 6所述的集光模块， 其特征在于， 该集光单元所接收的 光线与该垂直线之间具有一第六夹角， 该第六夹角大于或等于 45度且小于 90 度。
8、 根据权利要求 1所述的集光模块， 其特征在于， 该主集光面包括多个 次集光面， 该些次集光面交于一中心点， 该集光模块还包括多个该集光组件与 多个该电能产生模块， 该主集光板还包括多个该出光面， 该些次集光面分别对 应该些出光面， 该些出光面分别对应该些集光组件， 该些集光组件分别对应该 些电能产生模块，该些次集光面用以接收来自不同入射方向的光线并传递至对 应的该些出光面，每一该出光面将每一该次集光面所接收的光线射出至对应的 该集光组件，每一该集光组件利用该第二表面将该第一表面所接收的光线射出 至对应的该电能产生模块。
9、 根据权利要求 8所述的集光模块， 其特征在于， 每一该次集光面所接 收的光线与垂直于该主集光面的一法线之间具有一第七夹角，该第七夹角大于 或等于 45度且小于 90度。
10、根据权利要求 8所述的集光模块， 其特征在于， 每一该次集光面包括 多个第三微棱镜结构，每一该次集光面所包括的该些第三微棱镜结构沿一对应 方向排列， 该对应方向为该中心点至每一该次集光面所对应该出光面的方向。
11、 根据权利要求 10所述的集光模块， 其特征在于， 每一该第三微棱镜 结构包括一第三迎光面与一第三背光面，该些对应方向与垂直于该主集光面的 一法线相互垂直， 每一该第三微棱镜结构满足下列条件式：
0°≤α"≤40°; 以及
45°≤β" <90°;
其中， α"为该第三迎光面与该法线之间的一第八夹角， β"为该第三背光 面与该法线之间的一第九夹角。
12、根据权利要求 1所述的集光模块， 其特征在于， 该集光组件包括一第 一集光单元与一第二集光单元， 该第一集光单元包括该第一表面与一第三表 面，该第二集光单元包括该第二表面与一第四表面，该集光组件所接收的光线， 经该第一集光单元的该第一表面所接收后，在该第一集光单元中传递， 并由该 第三表面射出， 该第三表面射出的光线由该第二集光单元的该第四表面所接 收， 并在该第二集光单元中传递， 并由该第二表面射出。
13、 根据权利要求 12所述的集光模块， 其特征在于， 该第二集光单元的 该第四表面与该第一集光单元的该第三表面相向设置。
14、 根据权利要求 12所述的集光模块， 其特征在于， 该第一表面的面积 大于该第三表面的面积， 该第四表面的面积大于该第二表面的面积。
15、 根据权利要求 12所述的集光模块， 其特征在于， 该第一表面包括多 个第四微棱镜结构， 每一该第四微棱镜结构包括一第四迎光面与一第四背光 面， 该些第四微棱镜结构的排列方向与垂直于该第一表面的一垂直线垂直， 每 一该第四微棱镜结构满足下列条件式：
0°≤χ≤40°; 以及
45°≤ω<90°;
其中， χ为该第四迎光面与该垂直线之间的一第十夹角， ω为该第四背光 面与该垂直线之间的一第十一夹角。
16、 根据权利要求 15所述的集光模块， 其特征在于， 该第一集光单元所 接收的光线与该垂直线之间具有一第十二夹角， 该第十二夹角大于或等于 45 度且小于 90度。
17、 根据权利要求 12所述的集光模块， 其特征在于， 该第四表面包括多 个第五微棱镜结构， 每一该第五微棱镜结构包括一第五迎光面与一第五背光 面， 该些第五微棱镜结构的排列方向与垂直于该第四表面的一垂直线垂直， 每 一该第五微棱镜结构满足下列条件式：
0°≤χ'≤40°; 以及
45ο≤ω' <90°;
其中， χ'为该第五迎光面与该垂直线之间的一第十三夹角， ω'为该第五背 光面与该垂直线之间的一第十四夹角。
18、 根据权利要求 17所述的集光模块， 其特征在于， 该第二集光单元所 接收的光线与该垂直线之间具有一第十五夹角， 该第十五夹角大于或等于 45 度且小于 90度。
19、根据权利要求 1所述的集光模块，其特征在于，该主集光板为一圆形， 且该主集光面包括多个第六微棱镜结构，该些第六微棱镜结构以该主集光板的 一圆心为中心并呈放射状排列。
20、 根据权利要求 19所述的集光模块， 其特征在于， 每一该第六微棱镜 结构包括一第六迎光面与一第六背光面，每一该第六微棱镜结构满足下列条件 式：
0°≤5≤40°； 以及
45°≤ε<90°;
其中， δ为该第六迎光面与垂直于该主集光面的一法线之间的一第十六夹 角， ε为该第六背光面与该法线之间的一第十七夹角。
21、 根据权利要求 19所述的集光模块， 其特征在于， 该集光组件包括一 集光单元， 该集光单元为拱形， 且具有该第一表面与该第二表面， 该第一表面 包括多个第七微棱镜结构，每一该第七微棱镜结构包括一第七迎光面与一第七 背光面，每一该第七微棱镜结构的排列方向与垂直于该第一表面的一切线的一 垂直线垂直， 每一该第七微棱镜结构满足下列条件式：
0ο≤δ'≤40ο ; 以及
45ο≤ε' <90°;
其中， δ'为该第七迎光面与该垂直线之间的一第十九夹角， ε'为该第七背 光面与该垂直线之间的一第二十夹角。
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