日光调控装置的制造方法
【专利摘要】一种日光调控装置包含一光聚焦模块以及一光偏折模块。光聚焦模块用以将入射的一日光会聚于一聚焦区域或邻近聚焦区域。光偏折模块设置于聚焦区域，并用以将会聚的日光偏折至一目标区域，其中目标区域偏离光聚焦模块的一光轴。上述的日光调控装置可使太阳能电池、加热装置以及光导元件等装置有较为弹性的设置方式。
【专利说明】
日光调控装置
【技术领域】
[0001]本发明是有关一种光调控装置，特别是一种日光调控装置。
【【背景技术】】
[0002]太阳能属于洁净能源且取的不尽，因此如何有效利用太阳能为各界的主要研发方向。目前太阳能的主要应用方式不外是发电、加热或照明等用途。为了有效利用太阳能，已知的太阳能电池多是设置于日光能够直射的空间，亦即露天设置。然而，露天设置太阳能电池，可能因气候因素使得太阳能电池的使用寿命缩短。
[0003]此外，若照明的耗电量大于太阳能的发电量，则引进日光作为照明用途显然较有助于能源的利用。然而，已知的太阳能电池大多采面向太阳且大面积的方式设置，以有助于吸收太阳能。换言之，太阳能电池遮蔽了大部分的日光而无法作为照明用途。若要移动大面积的太阳能电池不仅需要更大的空间，且移动不易。
[0004]综上所述，如何调控日光以有效利用太阳能便是目前极需努力的目标。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明提供一种日光调控装置，其是利用光聚焦模块以及光偏折模块将日光导引至目标区域，如此，太阳电池、加热装置以及光导元件的设置可较有弹性，例如有遮蔽的环境或直立设置等。
[0006]本发明一实施例的日光调控装置包含一光聚焦模块以及一光偏折模块。光聚焦模块用以将入射的一日光会聚于一聚焦区域。光偏折模块设置于聚焦区域或邻近聚焦区域，并用以将会聚的日光偏折至一目标区域，其中目标区域偏离光聚焦模块的一光轴。
[0007]以下借由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【【附图说明】】
[0008]
图1为一示意图，显示本发明一第一实施例的日光调控装置。
图2为一示意图，显示本发明一第二实施例的日光调控装置。
图3为一示意图，显示本发明一第三实施例的日光调控装置。
图4为一示意图，显示本发明一第四实施例的日光调控装置。
图5为一示意图，显示本发明一第五实施例的日光调控装置。
图6为一示意图，显示本发明一第六实施例的日光调控装置。
图7a以及图7b为一示意图，显示本发明一第七实施例的日光调控装置。
图8为一示意图，显示本发明一第八实施例的日光调控装置。
图9为一示意图，显示本发明一第九实施例的日光调控装置。
【符号说明】
[0009]
11、11a、Ilb光聚焦模块
12、12a、12b光偏折模块 121,121光学元件
13驱动件
14滤光元件
15散射兀件
20目标区域 A光轴
SLl入射日光
SL2会聚日光
WLl第一光线
WL2第二光线
【【具体实施方式】】
[0010]以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了该多个详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以申请专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节;然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。图式中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意的用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。
[0011]请参照图1，本发明的第一实施例的日光调控装置包含一光聚焦模块11以及一光偏折模块12。光聚焦模块11可将入射的一日光SLl会聚于一聚焦区域。举例而言，光聚焦模块11可为一菲涅耳透镜(Fresnel lens)，但不限于此，其它具有会聚光线功能的透镜或反射镜亦可实现本发明。于一实施例中，聚焦区域可为一焦点或焦线。光偏折模块12设置于会聚日光SLl的聚焦区域或邻近聚焦区域。光偏折模块12可将光聚焦模块11所会聚的日光SL2偏折至一目标区域20。目标区域20则偏离光聚焦模块11的光轴A。于一实施例中，光偏折模块12可为一反射式元件或一折射式元件。于图1所示的实施例中，光偏折模块12为一反射式元件。可以理解的是，光偏折模块12可为单一的光学元件，而此光学元件可包含多个反射面或折射面。举例而言，光偏折模块12可为一棱镜。此外，太阳的位置依时间的变化而有不同，聚焦区域亦随的移动。因此，于一实施例中，光偏折模块12的尺寸或可移动路径涵盖聚焦区域移动的轨迹。
[0012]于一实施例中，太阳能电池、加热装置或导光元件的入光面可设置于目标区域20，以利用光偏折模块12所偏折的日光SL2。依据图1所示的实施例，借由本发明的日光调控装置调整入射日光SLl的光路，太阳能电池、加热装置或导光元件的设置方式有较多的弹性。举例而言，太阳能电池可设置于有遮蔽的环境，如此可避免太阳能电池因风吹雨淋等气候因素而缩短使用寿命。此外，太阳能电池亦能够以直立的方式设置，以减少设置太阳能电池所需的空间。可以理解的是，照射至目标区域20的日光SL2亦可不作任何利用。
[0013]请参照图2，以说明本发明的第二实施例的日光调控装置。相较于图1所示的实施例，二者之间的差异在于第二实施例的光聚焦模块11为一可变焦距元件，其余元件则与第一实施例相同。于一实施例中，于菲涅耳透镜的沟槽中填充与菲涅耳透镜的折射率相同或相近的材料，则光聚焦模块11的聚焦效果即大幅降低。此时入射的日光SLl通过光聚焦模块11几乎没有会聚，且大部分的日光SLl不会被光偏折模块12偏折至目标区域20，因此，大部分的日光SLl即可作为照明用途。反之，将所填充的材料自菲涅耳透镜的沟槽中抽离，菲涅耳透镜即具备会聚光线功能，如此即可将会聚的日光SL2偏折至目标区域20作为其它的应用。简言之，借由调整光聚焦模块11的焦距即可控制入射的日光SLl是否照射至目标区域
20。可以理解的是，目标区域20偏离光聚焦模块11沿光轴A的一投影区域，可避免设置于目标区域20的太阳能电池、加热装置或光导元件遮蔽入射的日光SLl。
[0014]请参照图3以及图4，以说明本发明的第三以及第四实施例的日光调控装置。相较于图1所示的实施例，二者之间的差异在于第三以及第四实施例更包含与光偏折模块12连接的一驱动件13，其余元件则与第一实施例相同。驱动件13可驱动光偏折模块12作旋转(如图3所示)、线性移动(如图4所示)或以上二者的动作，以使光偏折模块12偏离聚焦区域。此时，来自光聚焦模块11的会聚日光SL2即不会被光偏折模块12偏折至目标区域20，且通过聚焦区域的会聚日光SL2即发散而形成较大范围的照射区域，例如作为照明用途。可以理解的是，光偏折模块12可部分偏离聚焦区域，以使部分会聚的日光SL2偏折至目标区域20，而部分会聚的日光SL2则作为照明用途。
[0015]请参照图5，以说明本发明的第五实施例的日光调控装置。相较于图1所示的实施例，二者之间的差异在于第五实施例的光偏折模块12包含多个光学元件121、122，其余元件则与第一实施例相同。如图5所示，光偏折模块12中的光学元件122可包含一曲面结构，如此，光学元件122即具有将光聚焦模块11所会聚的日光SL2再次会聚的作用，以照射至较小的目标区域20。可以理解的是，光偏折模块12仅包含具有曲面结构的单一光学元件亦可达到再次会聚日光SL2的目的。
[0016]请参照图6，以说明本发明的第六实施例的日光调控装置。相较于图5所示的实施例，二者之间的差异在于第六实施例更包含一驱动件13，其与光偏折模块中的光学元件121连接，其余元件则与第五实施例相同。如图3以及图4所示的第三以及第四实施例所示，驱动件13可驱动光学元件121作旋转或线性移动，以使光学元件121偏离光聚焦模块11的聚焦区域，进而使通过聚焦区域的会聚日光SL2发散而作为照明用途。可以理解的是，驱动件13可驱动包含光学元件121、122的光偏折模块偏离光聚焦模块11的聚焦区域而达到相同的目的。于一实施例中，驱动件13亦可驱动光学元件121旋转，以使光聚焦模块11所会聚的日光SL2不偏折至光学元件122，而是偏折至其它方向以照射较大范围的目标区域20。
[0017]请参照图7a以及图7b，以说明本发明的第七实施例的日光调控装置。相较于图1所示的实施例，二者之间的差异在于第七实施例更包含一滤光元件14以及一散射元件15至少其中之一，其余元件则与第一实施例相同。滤光元件14以及散射元件15可被驱动件(图7a以及图7b未图示)驱动而选择性线性移动或旋转至聚焦区域或邻近聚焦区域。依据此结构，举例而言，当作为照明用途时，滤光元件14或散射元件15可移至聚焦区域以对会聚的日光SL2进行滤光或散射的作用，以达到较佳的照明效果。
[0018]请参照图8，以说明本发明的第八实施例的日光调控装置。相较于图1所示的实施例，二者之间的差异在于第八实施例的光聚焦模块以及光偏折模块为多个，其中光聚焦模块I Ia对应于光偏折模块12a，光聚焦模块I Ib对应于光偏折模块12b，其余元件则与第一实施例相同。如图8所示，多组光聚焦模块以及光偏折模块可将所会聚的日光SL2偏折至同一目标区域20。依据此结构，单位面积的目标区域20可获得较多的日光照射。
[0019]请参照图9，以说明本发明的第九实施例的日光调控装置。相较于图1所示的实施例，二者之间的差异的一在于第九实施例的光聚焦模块11为非对称聚焦的光学元件。简言之，光聚焦模块11的聚焦区域偏离光聚焦模块11的物理中心轴C，因此，光偏折模块12的设置位置即偏离光聚焦模块11的物理中心轴C，以提升光偏折模块12的设置弹性。
[0020]请再参照图9，于一实施例中，光偏折模块12可为一反射式滤光片。换言之，日光中的一第一波长范围的一第一光线WLl可经由光偏折模块12偏折至目标区域20，而日光中一第二波长范围的第二光线WL2则透射光偏折模块12。依据此结构，第二光线WL2可用于照明或照射植物以促进植物生长，第一光线WLl则可用于发电或加热。可以理解的是，照射至目标区域20的第一光线WLl亦可不作任何利用。
[0021]综合上述，本发明的日光调控装置可利用光聚焦模块以及光偏折模块调整入射日光的光路，并导引至目标区域，因此，太阳电池、加热装置以及光导元件等装置的设置方式可较有弹性，例如设置于有遮蔽的环境或直立设置等。此外，借由控制光聚焦模块或光偏折模块亦可改变入射日光的光路而选择性地调整应用日光的方式。
[0022]以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明之内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
【主权项】
1.一种日光调控装置，其特征在于，包含: 一光聚焦模块，用以将入射的一日光会聚于一聚焦区域；以及 一光偏折模块，其设置于该聚焦区域或邻近该聚焦区域，用以将会聚的该日光偏折至一目标区域，其中，该目标区域偏离该光聚焦模块的一光轴。2.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光聚焦模块为一可变焦距元件。3.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光聚焦模块包含一菲涅耳透镜(Fresnel lens)。4.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该聚焦区域为一焦点或焦线。5.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光偏折模块的尺寸或可移动路径涵盖太阳移动所造成该聚焦区域移动的轨迹。6.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光偏折模块为一反射式元件或一折射式元件。7.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光偏折模块包含一曲面结构。8.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光偏折模块包含一光学元件，且该光学元件包含多个反射面或折射面。9.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光偏折模块包含多个光学元件，且该多个光学元件至少其中之一包含一曲面结构。10.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，更包含: 一驱动件，其与该光偏折模块连接，用以驱动该光偏折模块作线性移动以及旋转至少其中之一，以使该光偏折模块至少部分偏离该聚焦区域。11.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，更包含: 一滤光元件以及一散射元件至少其中之一，其选择性线性移动或旋转至该聚焦区域或邻近该聚焦区域。12.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，更包含: 一驱动件，其中该光偏折模块包含多个光学元件，且该驱动件与该多个光学元件其中之一连接，以驱动与该驱动件连接的该光学元件作线性移动以及旋转至少其中之一，以使与该驱动件连接的该光学元件至少部分偏离该聚焦区域。13.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光聚焦模块以及该光偏折模块为多个，且该日光经由该多个光聚焦模块以及对应的该多个光偏折模块偏折至同一该目标区域。14.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该目标区域偏离该光聚焦模块沿该光轴的一投影区域。15.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该目标区域包含一太阳能电池、一加热装置或一导光元件的入光面。16.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该日光中的一第一波长范围的一第一光线经由该光偏折模块偏折至该目标区域，以及该日光中一第二波长范围的第二光线透射该光偏折模块。17.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光偏折模块包含一反射式滤光片。18.如权利要求1所述的日光调控装置，其特征在于，该光偏折模块的设置位置偏离该光聚焦模块的物理中心轴。
【文档编号】G02B19/00GK105842833SQ201610063846
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】陈政寰
【申请人】财团法人交大思源基金会