CN103424857B - 太阳能集光器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能集光器，具有相对的一第一侧以及一第二侧，太阳能集光器包括一第一光导引模块及一第二光导引模块。第一光导引模块具有一第一表面、一第一反射面及一第一转接反射面，第一表面及第一转接反射面位于第一侧，第一反射面位于第二侧。第二光导引模块具有一第二表面、一第二反射面及一第二转接反射面，第二表面及第二转接反射面位于第一侧，第二反射面位于第二侧，其中第二表面的离开光线的延伸汇聚点与第一转接反射面的离开光线的延伸汇聚点实质上共点。本发明的太阳能集光器具有薄型化的优点，进而减少太阳能集光器的材料成本，以便于各种应用。

Description

太阳能集光器

技术领域

本发明关于一种太阳能集光器。

背景技术

由于石油、燃煤等自然资源逐渐消耗殆尽，有关太阳能的研究发展愈来愈多，而太阳能应用技术的缺点在于太阳能的转换效率偏低，但相较于其它传统的转换能量方式，在成本上却高出许多，故提高太阳能的利用效率以及降低太阳能转换成本遂成为近年来研究上的重要目标。

为了提高对于太阳光的利用效率，其中一种方法便是使用结合导光组件模块的太阳能集光器，将太阳光通过导光组件的引导，传导至太阳能电池或热传导组件，以增加太阳光的收集效能，进而提升太阳能转换装置的生产效率。已知的太阳能转换装置需要通过太阳能集光器，以将入射的太阳光聚集至出光侧的多个焦点，以供太阳能电池或热传导组件使用。然而，其汇聚光线的焦距造成了已知太阳能转换装置的巨大体积，大体积的太阳能转换装置不仅需要耗费较高的制作及材料成本、较难精密移动控制太阳追踪（Solartracking），而且还需要大面积的装设区域。

因此，如何提供一种太阳能集光器，具有薄型化的优点，进而减少太阳能集光器的材料成本，以便于各种应用，已成为当前重要课题。

发明内容

本发明的目的为提供一种太阳能集光器，具有薄型化的优点，进而减少太阳能集光器的材料成本。

本发明可采用以下技术方案来实现的。

本发明的一种太阳能集光器，具有相对的一第一侧以及一第二侧，且太阳能集光器包括一第一光导引模块及一第二光导引模块。第一光导引模块具有一第一表面、一第一反射面及一第一转接反射面，第一表面及第一转接反射面位于第一侧，第一反射面位于第二侧。第二光导引模块具有一第二表面、一第二反射面及一第二转接反射面，第二表面及第二转接反射面位于第一侧，第二反射面位于第二侧，其中光线通过第一光导引模块的第一表面入射后，经第一反射面反射并于第一光导引模块内传递，再被第一转接反射面反射至第二光导引模块。

在一实施例中，第二表面的离开光线的延伸汇聚点与第一转接反射面的离开光线的延伸汇聚点实质上共点。

在一实施例中，第二表面的离开光线的延伸汇聚点与第一转接反射面的离开光线的延伸汇聚点之间的可容许误差距离为d，第二表面的离开光线的延伸汇聚点与第二表面之间的距离为L₁，第一转接反射面的离开光线的延伸汇聚点与第一转接反射面之间的距离为L₂，其中满足以下不等式：

在一实施例中，第一光导引模块与第二光导引模块并排设置。较佳的，第一光导引模块及第二光导引模块并排设置的方向实质上与光线被导引的主要方向平行。

在一实施例中，第一光导引模块及第二光导引模块呈一同心圆排列，且光线主要被导引至同心圆的圆心。

在一实施例中，经第一转接反射面反射的光线射至第二光导引模块的第二反射面。

在一实施例中，光线经第一转接反射面反射后形成平行光，且与光线穿过第一表面或第二表面后的方向实质上平行。

在一实施例中，第一表面及/或第二表面为一平面、一凸面、一凹面、或一楔型面。在此须说明的是，说明书中所提及的凸面或凹面，皆以对于光行进路线而言，其接触到表面时的观点来定义，而并非以光导引模块的外观来定义。

在一实施例中，第一反射面及/或第二反射面与第一转接反射面及/或第二转接反射面分别为非球面、或自由光学曲面（freeformopticalsurface）。

在一实施例中，第一光导引模块及/或第二光导引模块的形状为环状、直线状或曲线状。

在一实施例中，第一光导引模块及第二光导引模块包括透光材料。

在一实施例中，太阳能集光器还包括一容置模块，与第一光导引模块或与第二光导引模块连结，容置模块具有一容置部，以容置一光电转换组件或一热能传递媒介。其中，容置部位于第一侧或第二侧、或第一侧与第二侧之间。

在一实施例中，第一光导引模块及第二光导引模块具有一导引本体，第一侧及第二侧位于导引本体的相对两侧。

在一实施例中，第一光导引模块及第二光导引模块还包括相对设置的一第一透镜及一第二透镜，第一透镜包括第一侧、第一表面、第二表面、第一转接反射面及第二转接反射面，第二透镜包括第二侧及第一反射面及第二反射面。

在一实施例中，太阳能集光器还包括至少一个光线汇聚组件，其设置于第一光导引模块及第二光导引模块的第一侧，光线经光线汇聚组件聚集至第一表面及第二表面，且光线汇聚组件调整通过的光线，以维持第二表面的像点与第一转接反射面的像点实质上共点。

在一实施例中，第一表面、第二表面、第一反射面、第二反射面、第一转接反射面及第二转接反射面为曲面、菲涅尔（Fresnel）面或绕射（diffractive）面。

在一实施例中，第一表面、第二表面、第一反射面、第二反射面、第一转接反射面及第二转接反射面为内部全反射（totalinternalreflection）面、或光学高反射面。

承上所述，本发明的太阳能集光器通过多个表面、反射面及转接反射面组成多个光导引模块来达成导引光线的功效，并且通过太阳能集光器的表面的像点与前一个光导引模块的转接反射面的像点的实质上共点，可使入射光线除了被导引外，还能准确且被聚集至一焦点。与已知相较，本发明的太阳能集光器降低了使光线聚焦所需的轴向行进距离，因而使整体太阳能集光器的厚度减少，进而能达成薄型化的目的。如此一来，不仅大幅减少太阳能集光器的材料成本，还能提升太阳光的利用率，并让具有本发明的太阳能集光器的太阳能转换装置可方便于各种设置条件下、或是受限的空间中应用。

附图说明

图1为本发明第一实施例的太阳能集光器的剖面示意图；

图2A本发明第一实施例的太阳能集光器的上视及剖面图；

图2B本发明第一实施例不同实施态样的太阳能集光器的上视及剖面图；

图3A及图3B分别为本发明第二实施例的不同实施态样的太阳能集光器的上视图；

图4为本发明第三实施例的太阳能集光器的上视及剖面图；

图5A及图5B分别为本发明第四实施例的不同实施态样的太阳能集光器的部分剖面图；

图5C为本发明第四实施例的太阳能集光器的另一实施态样的部分剖面图；以及

图6A、图6B及图6C分别为本发明第五实施例的不同实施态样的太阳能集光器的部分剖面图。

主要元件符号说明：

1、2a、2b、3、4a、4b、4c、5a、5b、5c：太阳能集光器

11、11a、21a、21b、31、41a、41b、51、51a：第一光导引模块

111、211、411a、411b、411c、511a、511b、511c：第一表面

112、212、412：第一反射面

113、113a、213、413、513：第一转接反射面

12、22a、22b、32、42a、42b、52：第二光导引模块

121、421a、421b、421c、521a、521b、521c：第二表面

122、422：第二反射面

123、423、523：第二转接反射面

13、23a、23b、33、53：容置模块

131、531c：表面

132：反射面

133、233、333、533：容置部

55a、55b、55c：光线汇聚组件

D1、D2、D3、D4：方向

d、L1、L2：距离

L：光线

M：太阳能电池

M1、M1a：第一透镜

M2、M2a：第二透镜

M3：第三透镜

M4：第四透镜

MB、MBa、MBc：导引本体

P₀、P₁、P₂：像点

S1：第一侧

S2：第二侧

z：光学表面

r：侧向距离

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明优选实施例的一种太阳能集光器，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。

图1为本发明第一实施例的太阳能集光器的剖面示意图，图2A本发明第一实施例的太阳能集光器的上视及剖面图。

如图1及图2A所示，太阳能集光器1具有相对的一第一侧S1以及一第二侧S2，于此，太阳能集光器1以收集太阳光线的集光器为例，太阳光线由第一侧S1入射太阳能集光器1，故第一侧S1为入光侧，而与第一侧S1相对的第二侧S2则为背光侧，太阳能集光器1以包括二第一光导引模块11、11a以及一第二光导引模块12为例说明，然而第一光导引模块11及第二光导引模块12的数量可依实际需求增减设置，以调整太阳能集光器1的尺寸大小，非用以限制本发明。另外，在本实施例中，太阳能集光器1的形状以板状为例。不过，在其它的实施态样中，例如图2B所示，太阳能集光器1的上视形状以条状为例。

第一光导引模块11具有一第一表面111、一第一反射面112及一第一转接反射面113，第一表面111及第一转接反射面113位于第一侧S1，第一反射面112位于第二侧S2。第二光导引模块12具有一第二表面121、一第二反射面122及一第二转接反射面123，第二表面121及第二转接反射面123位于第一侧S1，第二反射面122位于第二侧S2。图1及图2A中的第一光导引模块11及第二光导引模块12虽以具有相同的形状为例，但本发明并不予以限制，第一光导引模块11及第二光导引模块12可具有完全相同或不同的形状，而其尺寸及曲率也可为相同或不相同，且不一定相邻，将于第二实施例及第三实施例中再举例说明。其中，第一光导引模块11及第二光导引模块12可连结或不连结，另外，第一光导引模块11及第二光导引模块12并排设置且实质上相互平行排列，而使得太阳能集光器1成为一板体，又，第一光导引模块11及第二光导引模块12并排设置的方向实质上与光线L被导引的主要方向D1平行。另外，第一光导引模块11及第二光导引模块12的材质可包括透光的材料，例如为玻璃、压克力（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯（PC）或其它透光的高分子材料。

以下，将详细说明光线入射太阳能集光器1后，通过太阳能集光器1导引并聚焦的光路径。在本实施例中，第一光导引模块11及第二光导引模块12是以光线行经的顺序来决定。换言之，如图1所示，光线经过的光导引模块的顺序为光导引模块11及光导引模块12，故光导引模块11可视为第一光导引模块，而光导引模块12可视为第二光导引模块。

请同时参照图1及图2A所示，于此，光线L（图1中的平行箭头）通过第一光导引模块11的第一表面111入射太阳能集光器1后，经第一反射面112反射并于第一光导引模块11内有方向性的传递，再被第一转接反射面113反射至第二光导引模块12，例如但不限于如图1或图2A所示反射至第二光导引模块12的第二反射面122。另外，本实施例中的光线L经第一转接反射面113反射后可被准直（collimated）而形成平行光射向第二反射面122，而且，此平行光与光线L穿过第一表面111或第二表面121后的方向实质上平行。在光学上而言，光线在光学表面反射或折射前的光线可以延伸汇聚为一焦点，此点称为物点，而在通过光学表面反射或折射后的延伸汇聚焦点称为像点。其中，第二表面121的像点（imagepoint）与相邻的第一光导引模块11的第一转接反射面113像点为实质上共点（coincident），具体而言，光线L入射第二表面121并形成平行光，在无穷远处汇聚成像；而光线L入射第一转接反射面113反射，也是形成平行光，也在无穷远处汇聚成像，故二者的成像点实质上相同。

于本实施例中，太阳能集光器1还可包括另一个第一光导引模块11a，第一光导引模块11的一端与第一光导引模块11a连结，另一端则与第二光导引模块12连结。其中，第一光导引模块11a可具有与第一光导引模块11相同的形状或不相同的形状，以利整体太阳能集光器1的制造、设计或增加光线L的入光表面积。于此，将设置于侧边的第一光导引模块11a的边缘作钝化处理，去除锐角的部分，较易方便拿取或组装。且第一表面111的像点与第一光导引模块11a的第一转接反射面113a的像点实质上共点（光线L入射第一表面111并形成平行光，在无穷远处成像；而光线L入射第一转接反射面113a反射，也是形成平行光，也在无穷远处成像，故二者的成像点实质上相同）。另外，除了第一表面111的像点与第一光导引模块11a的第一转接反射面113a的像点为共点外，此第一光导引模块11a与第一转接反射面113a的像点同为第一反射面112的物点，而第一光导引模块11中的第一反射面112的像点即为第一转接反射面113的物点，在经过第一转接反射面113反射后的成像位置落在无限远处，即为前段所述。

除了第一光导引模块11、11a及第二光导引模块12外，如图1及图2A所示，太阳能集光器1还可包括一容置模块13，容置模块13为光线L最终被导引的目标，其与第二光导引模块12可相邻设置，容置模块13具有一表面131、一反射面132以及一容置部133，同样的，其表面131的像点与第二转接反射面123的像点为实质上共点。容置模块13的形状可与第一光导引模块11或第二光导引模块12相同或不相同，于此以容置模块13与第二光导引模块12的形状相似，但侧边有作钝化处理为例。容置部133位于容置模块13的反射面132反射并汇聚光线处。换言之，光线L入射第一光导引模块11、11a及第二光导引模块12的表面后，将沿光线被导引的主要方向D1陆续传递至容置模块13中的容置部133，容置部133可用以容置一光电转换组件或一热能传递媒介，例如可为太阳能电池、或是集热管（heatpipe）。于此，以容置部133位于太阳能集光器1的第一侧S1为例，且容置部133为长条形，以容置一长条状的太阳能电池M。在其它的实施态样中，容置模块13内部可有多重光学镜面，因此容置部133可位于太阳能集光器1的第二侧S2，或是第一侧S1与第二侧S2之间，且容置部133可为其它形状。

请参照图2A所示，通过设置多个第一光导引模块11及第二光导引模块12，入射的光线L可从太阳能集光器1中的一侧接续传递至太阳能集光器1的另一侧，最终汇聚至容置模块13中的容置部133。

另外需强调的是，本实施例中的第一表面111及第二表面121以一平面为例，第一反射面112及第二反射面122以一凹面（concave）为例，第一转接反射面113及第二转接反射面123以一凸面（convex）为例，但本发明并不仅限于此，上述的表面还可具有不同的变化态样。其中，表面111、121、131与转接反射面113a、113、123的交接处可形成连续或不连续表面，于实际应用上可为一体成型或组合制成。例如第一表面111及第二表面121通过光学组件的设置，或本身的形状设计而成为一凸面、一凹面、或一楔型（wedge）面；第一反射面112及/或第二反射面122与第一转接反射面113及/或第二转接反射面123可分别为任一非球面（例如为抛物面、双凸面（lenticularsurface）、或双曲面）、或自由光学曲面。

然而，不论第一转接反射面113、第二反射面122、第二表面121为哪一种表面，只要设计使第二表面121的像点与第一转接反射面113的点像为实质上共点即可，故在实际应用上可依各种光学设计需求而选择对应种类的表面。根据同样原理，可以此类推至太阳能集光器1具有多个第一光导引模块11或第二光导引模块12时，以本实施例具有二第一光导引模块11、11a为例，不论第一转接反射面113a、第一反射面112、第一表面111为哪一种表面，只要设计使其中一表面的像点与前一光导引模块的转接反射面的像点为实质上共点即可。进一步而言，若欲使表面的像点与前一光导引模块的转接反射面的像点为共点，上述光学表面z可符合且被描述成以下的式子，其中r是侧向距离，a₀、a₁、a₂…a_n为非球面系数：

z=a₀+a₁r+a₂r²+a₃r³+a₄r⁴+a₅r⁵+.....

并且，非球面系数a₂可以由以下的式子求出估计值，其中R是光学表面近轴区（paraxialregion）的曲率半径。

$R=\frac{1}{2a_2}$

另根据高斯方程式，在上述像点共点的情况下，1/p+1/q=1/f，且R=2f，其中R是光学表面近轴区的曲率半径，f是光学路径中产生反射的光学表面的焦距，p是光学表面的物距，q是光学表面的像距。

此外，在实际设计上，因光线无法由第一转接反射面113及第二转接反射面123入射太阳能集光器1，故第一转接反射面113及第二转接反射面123的面积设计不能过大，才能使入光表面积增大。

再者，第一表面111、第二表面121、第一反射面112、第二反射面122、第一转接反射面113、以及第二转接反射面123可为图中的一般曲面，或者为菲涅尔面或绕射面，以达到体积的更加薄型化。在一实施例中，还可透过材料折射率及光线L入射各表面的角度的配合设计，使上述表面成为内部全反射面，或者在上述表面涂布高反射率的涂层（例如镀金、银、铝、铜等），使其成为光学高反射面，以加强光线L于太阳能集光器1中的导引效果。

请参考图3A及3B所示，其为本发明第二实施例的另一实施态样的太阳能集光器的上视图。

太阳能集光器2a、2b具有与第一实施例的太阳能集光器1大致相同的结构，其不同处在于，第一实施例中的太阳能集光器1将光线聚集至其一侧边，而本实施例中的太阳能集光器2a、2b将光线聚集至其中央处。太阳能集光器2a、2b的容置部233设置于太阳能集光器2a、2b的中央处，并且于图3A及图3B中，以容置部233为中央，而大致左右对称设置多个第一光导引模块21a、一个第二光导引模块22a以及一设置于中间的容置模块23a为例，故具有二方向相反的光线的主要导引方向D2、D3，同时指向容置模块23a、23b的容置部233。于图3A中，容置模块23a、第一光导引模块21a及第二光导引模块22a的形状皆为直线状，且彼此实质上平行排列，而图3B的太阳能集光器2b的容置模块23b、第一光导引模块21b及第二光导引模块22b，其形状则为曲线状，同样为彼此实质上平行排列。

另外，请参考图4所示，其为本发明第三实施例的太阳能集光器的上视及剖面图。

太阳能集光器3具有与第一实施例的太阳能集光器1类似的结构，其不同处在于，于本实施例中，太阳能集光器3的第一光导引模块31及第二光导引模块32的形状为环状，且其呈一同心圆排列，光线L如方向D4所示主要被导引至同心圆的圆心，因而将一光电转换组件或一热能传递媒介设置于此，并且利用光学上的设计，容置模块33的容置部333位于太阳能集光器3的第二侧S2，当然，容置部333也可如前述实施例设置于第一侧S1。

请参考图5A所示，其为本发明第四实施例的太阳能集光器的部分剖面图。

太阳能集光器4a具有与第一实施例的太阳能集光器1类似的结构，其不同处在于，本实施例中的第一表面411a及第二表面421a为一凸面，以及第一转接反射面413及第二转接反射面423为一凹面，并且两者的第一反射面412及第二反射面422的曲率亦可不相同。需注意的是，凹面或凸面的定义，由光线入射所述表面的一侧而定。但相同的是，第二表面421a的像点仍与第一转接反射面413的像点为实质上共点，意即，光线L入射第二表面421a后的像点P₀，与光线L被第一转接反射面413反射后的像点P₀相同。

请参照图5A中的圆形部分的局部放大图，这里需注意的是，说明书中所提到的「实质上共点」包括在实际的光导引过程中，可能会因光学组件设计、组装或制造上的些许误差，造成光线L被第一转接反射面413反射后的像点P₁，以及光线L入射第二表面421a后的像点P₂之间存在一距离d，而非完全的共点。但从实验中显示，只要像点P₁及像点P₂具有相当程度的接近，也就是在一定的误差范围内，像点P₁及像点P₂间的距离d并不会影响光线的导引，并可被定义为共点。其中，可容许误差范围内的此距离d需满足以下的公式，其中L₁为聚焦的像点P₁离光学表面第一转接反射面413的光线行进距离，L₂为聚焦的像点P₂离光学表面第二表面421a的光线行进距离：

$\left|d\right|<\left|\frac{L_1+L_2}{10}\right|$

另外，请同时参考图5A及图5B所示，其中，图5B为本发明第四实施例的太阳能集光器的另一实施态样的部分剖面图。

图5A所示的太阳能集光器4a的第一光导引模块41a及第二光导引模块42a具有一导引本体MB，第一侧S1及第二侧S2位于导引本体MB的相对两侧，因此，光线L入射第一表面411a及第二表面421a后，于导引本体MB内导引传递，导引本体MB可由光透明的材料组成，例如为玻璃、压克力（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）或聚碳酸酯（PC）等。相较于图5A，图5B所示的太阳能集光器4b具有与图5A所示实施例大致相同的光学表面结构，两者的不同处在于，太阳能集光器4b还包括相对设置的一第一透镜M1及一第二透镜M2，第一透镜M1包括第一侧S1、第一表面411b及第二表面421b及第一转接反射面413及第二转接反射面423，第二透镜M2包括第二侧S2及第一反射面412及第二反射面422。也就是说，第一光导引模块41b及第二光导引模块42b内的传递介质为空气，且第一光导引模块41b及第二光导引模块42b由第一透镜M1及第二透镜M2组成，因此，光线L入射第一表面411b及第二表面421b后于第一透镜M1及第二透镜M2之间的空气中导引传递，第一透镜M1及第二透镜M2的材质可为透光的材料，例如为玻璃、压克力、聚对苯二甲酸乙二酯或聚碳酸酯等。当然，前述的第一实施例至第三实施例中的光导引模块，也都可以是利用二个分离的部材组成，使得相邻光导引模块间的传递介质为空气。

值得一提的是，太阳能集光器4a及太阳能集光器4b具有相同的第一转接反射面413及第二转接反射面423以及第一反射面412及第二反射面422，不同的是，太阳能集光器4b的第一表面411b及第二表面421b由凸面改为凹面，而让太阳能集光器4b的第二表面421b的像点P₀与太阳能集光器4b的第一转接反射面413的像点P₀为共点，进而让光线L通过第二表面421b后具有与图5A中相同的像点P₀。

另外，请参照图5C所示，其为本发明第四实施例的太阳能集光器的另一实施态样的部分剖面图。

相较于图5B，图5C所示的太阳能集光器4c具有与图5B所示实施例大致相同的结构，两者的不同处在于，太阳能集光器4c还可包括分别设置于第一透镜M1上的一第三透镜M3及一第四透镜M4。其中，第三透镜M3及第四透镜M4分别设置于第一表面411c及第二表面421c上，以分别将入射至第一表面411c及第二表面421c的光线先聚集后，再由第一表面411c及第二表面421c入射至太阳能集光器4c内。如此，还可提高入射光线的利用率而使太阳能集光器4c的集光效果更好。其中，第三透镜M3及第四透镜M4可例如分别为一凸透镜，而其形状也可为相同或不相同，于此并不加以限制。

请参考图6A所示，其为本发明第五实施例的太阳能集光器的部分剖面图。

太阳能集光器5a具有与图5A所示实施例类似的结构，其不同处在于，本实施例中的太阳能集光器5a还包括至少一个光线汇聚组件55a，设置于第一光导引模块51及第二光导引模块52的第一侧S1，光线L经光线汇聚组件55a分别聚集至第一表面及第二表面511a、521a，也就是说光线汇聚组件55a具有多个焦点。设置光线汇聚组件55a的用意在于增加光线L的入射量，避免因第一转接反射面513及第二转接反射面523占去了第一侧S1的面积而造成入光量减少，进而能提高光线的利用率。其中，第一表面511a及第二表面521a为一凹面，发散经光线汇聚组件55a汇聚后的光线，以维持第二表面521a的像点能与第一转接反射面513的像点的实质上共点，且其像点是位于无穷远处。

光线汇聚组件55a可例如但不限于为抛物面反射镜（parabolicreflectors）、立方反射镜（cubicreflectors）、双曲线反射镜（hyperbolicreflectors）、椭圆反射镜（ellipticalreflectors）、平面反射镜（flatreflectors）、卡塞格伦反射镜（Cassegrainoptics）、温斯顿锥反射镜（WinstonConeoptics）、圆形反射镜（roundreflectors）、透镜、全像片（hologram）、或棱镜柱（prismaticridges）等等。图6A中以两个局部透镜（partiallens）的组合一体成型制成光线汇聚组件55a举例，非用以限制本发明。

另外，请同时参考图6A及图6B所示，其中，图6B为本发明第五实施例的太阳能集光器的另一实施态样的部分剖面图。

如同第四实施例的原理，图6A及图6B的差异在于，图6A所示的太阳能集光器5a具有一导引本体MBa，光线L入射第一表面511a及第二表面521a后于导引本体MBa内导引传递；图6B所示的太阳能集光器5b包括相对设置的一第一透镜M1a及一第二透镜M2a，光线L入射第一表面511b及第二表面521b后于第一透镜M1a及第二透镜M2a之间的空气中导引传递。不同的是，太阳能集光器5b的第一表面511b及第二表面521b由凹面改为凸面，惟太阳能集光器5b的第二表面521b的像点与第一转接反射面513的像点，仍然为实质上共点。其中，图6B中的光线汇聚组件55b以两个局部透镜接合制成。

最后，请参照图6C所示，其为本发明第五实施例另一太阳能集光器的部分剖面图。

太阳能集光器5c具有与图6A所示实施例类似的结构，其不同处在于，本实施例中的太阳能集光器5c的光线汇聚组件55c设置于第一光导引模块51及第二光导引模块52的第一侧S1上，而且第一光导引模块51及第二光导引模块52的沿光线主要传递方向的形状及尺寸均不相同，于此以第二光导引模块52的尺寸略大于第一光导引模块51为例。另外，第一表面511c及第二表面521c分别为一凹面，其第一侧S1上均有其对应的光线汇聚组件55c，在经过此凹面后可调整汇聚组件55c汇聚后的光线位置，以维持第二表面521c的像点能与第一转接反射面513的像点的实质上共点，故第一表面511c及第二表面521c并不限于凹面，且此像点是位于P₀点。另外，容置部533设置于第二侧S2，而光线L入射第一光导引模块51、51a及第二光导引模块52的表面后，沿光线被导引的主要方向D1陆续传递至容置部533，以例如被容置部533内的太阳能电池M所接收。于此，图6C以四个自由曲面的透镜的组合一体成型制成光线汇聚组件55c举例，其形状可如图6C所示，但非用以限制本发明。此外，在其它的实施态样中，太阳能集光器55c还可具有多个光线汇聚组件55c，并以堆栈方式设置于第一光导引模块51及第二光导引模块52的第一侧S1上。另外，光线L分别通过光线汇聚组件55c及表面531c的折射后，其延伸的光线汇聚点的位置在容置部533内，而光线经第二转接反射面523反射后，其延伸的光线汇聚点的位置亦在容置部533内，且两者实质上为共点。

综上所述，本发明的太阳能集光器通过多个表面、反射面及转接反射面组成多个光导引模块来达成导引光线的功效，并且通过太阳能集光器的表面的像点与前一个光导引模块的转接反射面的像点的实质上共点，可使入射光线除了被导引外，还能准确且被聚集至一焦点。与已知相较，本发明的太阳能集光器降低了使光线聚焦所需的轴向行进距离，因而使整体太阳能集光器的厚度减少，进而能达成薄型化的目的。如此一来，不仅大幅减少太阳能集光器的材料成本，还能提升太阳光的利用率，并让具有本发明的太阳能集光器的太阳能转换装置可方便于各种设置条件下、或是受限的空间中应用。当然，除了收集太阳光外，本发明的集光器也能收集其它光源所发出的光线。

以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (13)

1.一种太阳能集光器，具有相对的一第一侧以及一第二侧，其特征在于，所述太阳能集光器包括：

一第一光导引模块，具有一第一表面、一第一反射面及一第一转接反射面，所述第一表面及所述第一转接反射面位于所述第一侧，所述第一反射面位于所述第二侧；以及

一第二光导引模块，具有一第二表面、一第二反射面及一第二转接反射面，所述第二表面及所述第二转接反射面位于所述第一侧，所述第二反射面位于所述第二侧，

其中光线通过所述第一光导引模块的所述第一表面入射后，经所述第一反射面反射并于所述第一光导引模块内传递，再被所述第一转接反射面反射至所述第二光导引模块，光线入射所述第二表面后的像点与光线入射所述第一转接反射面后的像点实质上共点，且光线入射所述第二表面后的像点与光线被所述第一转接反射面反射后的像点之间的可容许误差距离为d，光线入射所述第二表面后的像点与所述第二表面之间的距离为L₂，光线被所述第一转接反射面反射后的像点与所述第一转接反射面之间的距离为L₁，其中满足以下不等式： $\left|d\right|<\left|\frac{L_1+L_2}{10}\right|.$

2.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，所述第一光导引模块与所述第二光导引模块并排设置，或所述第一光导引模块及所述第二光导引模块呈一同心圆排列。

3.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，经所述第一转接反射面反射的光线射至所述第二光导引模块的所述第二反射面。

4.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，光线经所述第一转接反射面反射后形成平行光，且与光线穿过所述第一表面或所述第二表面后的方向实质上平行。

5.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，所述第一表面及/或所述第二表面为一平面、一凸面、一凹面、或一楔型面。

6.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，所述第一反射面及/或所述第二反射面与所述第一转接反射面及/或所述第二转接反射面分别为非球面、或自由光学曲面。

7.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，还包括：

一容置模块，与所述第一光导引模块或与所述第二光导引模块连结，所述容置模块具有一容置部，以容置一光电转换组件或一热能传递媒介。

8.根据权利要求7所述的太阳能集光器，其特征在于，所述容置部位于所述第一侧、或所述第二侧、或所述第一侧与所述第二侧之间。

9.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，所述第一光导引模块及所述第二光导引模块具有一导引本体，所述第一侧及所述第二侧位于所述导引本体的相对两侧。

10.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，还包括：

相对设置的一第一透镜及一第二透镜，所述第一透镜包括所述第一侧、所述第一表面及所述第二表面及所述第一转接反射面及所述第二转接反射面，所述第二透镜包括所述第二侧及所述第一反射面及所述第二反射面。

11.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，还包括：

至少一个光线汇聚组件，设置于所述第一光导引模块及所述第二光导引模块的所述第一侧，光线经所述光线汇聚组件聚集至所述第一表面及所述第二表面，且所述光线汇聚组件调整通过的光线，以维持所述第二表面的像点与所述第一转接反射面的像点实质上共点。

12.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，所述第一表面、所述第二表面、所述第一反射面、所述第二反射面、所述第一转接反射面及所述第二转接反射面为曲面、菲涅尔面或绕射面。

13.根据权利要求1所述的太阳能集光器，其特征在于，所述第一表面、所述第二表面、所述第一反射面、所述第二反射面、所述第一转接反射面及所述第二转接反射面为内部全反射面、或光学高反射面。