專利名稱：充電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種充電裝置，且特別是涉及一種能源轉換的充電裝置。
背景技術：
自然能源具有低污染、高再生、取得容易的特性，特別是風力及太陽能，相較于火力發(fā)電燃料資源的有限(煤炭、石油、天然瓦斯)以及產生煤灰所造成的空氣污染；或者水力發(fā)電受限于地形、河流的限制，在開發(fā)風力及太陽能的應用上具有更大誘因。尤其整合多項自然能源而非仰賴單一來源，更能確保能源供應的穩(wěn)定性及持續(xù)性。近年來關于太陽能發(fā)電的開發(fā)應用日益劇增，企業(yè)大規(guī)模的設立太陽能薄膜板以降低生產所需的耗電成本也日漸風行，營造一個低污染的生產環(huán)境是企業(yè)對社會的責任， 而如何更有效廣泛地將自然能源轉換成的電能儲存以為其它應用，更是永續(xù)能源的重要課題。譬如美國專利US6，994，448披露一種使用太陽能做為能量的發(fā)光裝置。不過，由于電能為驅動電子儀器、電器使用的必需要件，而傳統(tǒng)的充電方式，其電能是利用既有的火力、水力、核能發(fā)電來產生的，再通過變壓器、電源線、插座達到充電效果。然而，既有的充電方式因為需靠接觸才得以實現(xiàn)，除了易造成接觸點氧化充電效果不佳外，也容易造成火花、觸電、跳電的危險。另外，各種不同的電子、電器用品所需的電源線、充電設備也有所不同，所以使用多種電子產品會造成線路糾纏，并且因為電源來源、線路長短而限制使用的地域及活動空間。近來也有部分關于利用無線方式進行充電的研發(fā)，例如美國專利US2007/0114967 披露一種光充電裝置，其中包含一個光源與一個連接到光源的傳感器。當傳感器檢測到一個以太陽能電池為接收裝置的攜型電子裝置接近前述光源時，傳感器會讓前述光源發(fā)光， 使前述光源發(fā)出的光照射到上述攜帶型電子裝置中的太陽能電池，使手提式電子裝置因此開始進行充電。但美國專利US2007/0114967所提出的這種充電裝置因利用太陽能電池 (photovoltaic cell)做為能量傳輸?shù)慕邮斩?，其光電轉換效率較低，實用性尚有待改善。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種自然能源驅動的充電裝置，包括自然能源轉換模塊、能源發(fā)送器以及能源接收器。上述自然能源轉換模塊，用于接收一種自然能源形成第一電能，而能源發(fā)送器則用于接收第一電能并轉換成光能，且能源發(fā)送器包括發(fā)光裝置、激光光波發(fā)射器或激光二極管。至于能源接收器是用于接收上述光能，并轉換形成第二電能以為外部裝置使用。為使本發(fā)明能更明顯易懂，下文特舉實施例，并結合附圖詳細說明如下。


圖1是依照本發(fā)明的第一實施例的一種自然能源驅動的充電裝置的方塊圖。圖2是應用于第一實施例的太陽能發(fā)電裝置的方塊圖。圖3是應用于第一實施例的風力發(fā)電裝置的方塊圖。圖4是依照本發(fā)明的第二實施例的一種自然能源驅動的充電裝置的方塊圖。圖5是依照本發(fā)明的第三實施例的一種自然能源驅動的充電裝置的方塊圖。圖6是依照本發(fā)明的第四實施例的一種自然能源驅動的充電裝置的方塊圖。圖7是依照本發(fā)明的第五實施例的一種電磁波充電裝置的方塊圖。附圖符號說明100、400、500、600 自然能源轉換模塊102、700 能源發(fā)送器104、702 能源接收器106、406、506、606、708 外部裝置200:太陽能電池組列202:充電電池組列204 單一方向電流元件206:外引線210 太陽能芯片212:充電電池304、408、512、608 儲電元件402:電磁波發(fā)送器404 電磁波接收器502:無線電波發(fā)射器504:無線電波接收器508 發(fā)送天線510 接收天線602 發(fā)光裝置604 光檢測器704 傳輸介質706 能源供應模塊
具體實施例方式下文中請參考附圖以更充分地了解本發(fā)明，其中附圖顯示本發(fā)明的各實施例。不過，本發(fā)明還可用多種不同形式來實踐，且不應將其解釋為限于下文所陳述的實施例。實際上，提供這些實施例只是為了使本發(fā)明被披露得更詳盡且完整，同時藉此將本發(fā)明的范疇完全傳達至本領域技術人員。在附圖中，為明確起見可能將各層的尺寸以及相對尺寸做夸張的描繪。圖1是依照本發(fā)明的第一實施例的一種自然能源驅動的充電裝置的方塊圖。請參考圖1，第一實施例的自然能源驅動的充電裝置包括一個自然能源轉換模塊100、一個能源發(fā)送器102以及一個能源接收器104。上述自然能源轉換模塊100用于接收一種自然能源形成第一電能。而能源發(fā)送器102則用于接收第一電能并轉換成光能，例如發(fā)光裝置或無線電波發(fā)射器。舉例來說，上述發(fā)光裝置可以是發(fā)光二極管或白熾光；上述無線電波發(fā)射器可以是發(fā)送天線，用于將第一電能轉換成電磁波，并輻射至空間。此外，可在能源發(fā)送器102上裝設一個傳感器(未示出)，用以檢測能源接收器104的位置，當檢測到能源接收器104接近時，傳感器會驅使能源發(fā)送器102開始工作。至于能源接收器104用于接收上述光能，并轉換形成第二電能以為外部裝置106使用，其中能源接收器104譬如光檢測器或無線電波接收器。舉例來說，上述光檢測器可以是光電半導體、檢光二極管或檢光敏晶體管。此外，上述能源接收器104如果是無線電波接收器，則可由接收天線構成，以接收電磁波并轉換形成第二電能。此外，自然能源驅動的充電裝置還可包括一個儲電元件(未示出)，用以儲存第二電能。上述能源發(fā)送器102與能源接收器104可為感應線圈。在圖1 中，能源發(fā)送器102以及能源接收器104之間是以虛線箭號表示兩者間并無傳統(tǒng)電源線的連接，即達到能量的傳遞。舉例來說，當能源發(fā)送器102是發(fā)光裝置時，則從其產生的光可用光纖傳到能源接收器104;而當能源發(fā)送器102是無線電波發(fā)射器時，從其發(fā)出的電磁波可利用波導管(針對無線電波)或空氣為媒介，傳送至能源接收器104。
請再次參考圖1，上述自然能源轉換模塊100可以是太陽能發(fā)電裝置或風力發(fā)電裝置。當自然能源轉換模塊100是太陽能發(fā)電裝置時，可將太陽能源轉換成第一電能。舉例來說，上述太陽能發(fā)電裝置可如圖2所示，包括太陽能電池組列200、充電電池組列202、 單一方向電流元件204以及外引線206。其中，太陽能電池組列200包括一個以上的太陽能芯片210，用于吸收太陽能源轉換成第一電能，而充電電池組列202包括一個以上的充電電池212，用于儲存第一電能。至于單一方向電流元件204位于太陽能電池組列200與充電電池組列202之間，其中單一方向電流元件204例如阻隔二極管，這個阻隔二極管用于防止電流逆流產生的電能耗損。而外引線206則用于連接太陽能電池組列200、單一方向電流元件 204以及充電電池組列202。另外，當自然能源轉換模塊100是風力發(fā)電裝置時，可將風力轉換成第一電能。舉例來說，上述風力發(fā)電裝置可如圖3所示，包括風力發(fā)電機300、數(shù)字逆變器(digital inverter) 302以及另一儲電元件304。其中的風力發(fā)電機300用于將風能轉換成第一電能，數(shù)字逆變器302則用于轉換第一電能的電壓，至于儲電元件304用于儲存第一電能。圖4是依照本發(fā)明的第二實施例的一種自然能源驅動的充電裝置的方塊圖。請參考圖4，第二實施例的自然能源驅動的充電裝置包括自然能源轉換模塊400、 電磁波發(fā)送器402以及電磁波接收器404。上述自然能源轉換模塊400用于接收一自然能源形成第一電能。電磁波發(fā)送器402則用于接收第一電能并轉換成電磁波(如激光光波或無線電波)，其中電磁波發(fā)送器402例如激光二極管(Laser Diodes, LD)或其它可發(fā)出激光的裝置。在電磁波發(fā)送器402產生激光光波后，可經過光纖傳輸或點對點以空氣為媒介的傳輸，將光能傳遞到電磁波接收器404。此外，可在電磁波發(fā)送器402上裝設一個傳感器(未示出)，用以檢測電磁波接收器404的位置，當檢測到電磁波接收器404接近時，傳感器會驅使電磁波發(fā)送器402發(fā)出電磁波。在激光光波的選擇上，可為GaAs基板系列可見光或不可見光的激光，如波長介于600nm-1600nm的激光；或者，GaN基板系列可見光或深紫外光的激光，如波長介于200nm-600nm的激光。此外，上述激光光波還可以是InP基板系列，如波長介于IlOOnm-ISOOnm范圍的激光。上述激光還可選擇固態(tài)激光、氣態(tài)激光或激光二極管(Laser Diode, LD)。請繼續(xù)參考圖4，自然能源驅動的充電裝置中的電磁波接收器404用于接收前述激光，并轉換形成第二電能以為外部裝置406使用。舉例來說，第二實施例的電磁波接收器 404包括一種光檢測器，其中光檢測器譬如光電半導體、檢光二極管或檢光敏晶體管。而且， 上述光檢測器的適用波段包括波長涵蓋可見光或不可見光的波段。經光檢測器轉化出來的電能通常為電流源，可經過轉換后成為電壓源，或利用一個儲電元件(如電池)408先將第二電能儲存后，驅動后端的外部裝置406，如發(fā)光裝置、移動裝置、顯示裝置...等。舉例來說，一個GaAs基板的激光發(fā)出980nm，IOOmff的激光光，經過光纖傳輸至GaAs基板的光檢測器，產生40mA的電流，便足以驅動一個小燈泡。而在第二實施例中，上述電磁波發(fā)送器402 與電磁波接收器404之間的傳輸介質可為空氣或光纖。至于自然能源轉換模塊400則可參考第一實施例的自然能源轉換模塊100。圖5是依照本發(fā)明的第三實施例的一種自然能源驅動的充電裝置的方塊圖。請參考圖5，第三實施例的自然能源驅動的充電裝置包括自然能源轉換模塊500、 無線電波發(fā)射器502以及無線電波接收器504。上述自然能源轉換模塊500用于接收一自然能源形成第一電能，且自然能源轉換模塊500可參照第一實施例的自然能源轉換模塊 100。而無線電波發(fā)射器502則連接至自然能源轉換模塊500，用于接收第一電能并轉換成一無線電波。此外，可在無線電波發(fā)射器502上裝設一個傳感器(未示出)，用以檢測無線電波接收器504的位置，當檢測到無線電波接收器504接近時，傳感器會驅使無線電波發(fā)射器502發(fā)出無線電波。無線電波接收器504則相對無線電波發(fā)射器502配置，用于接收前述無線電波，并轉換形成第二電能以為外部裝置506使用。上述無線電波發(fā)射器502包括一發(fā)送天線508，用于將第一電能轉換成電磁波，并輻射至空間。至于，無線電波接收器504 例如一接收天線510，以接收無線電波并轉換形成第二電能。而自然能源驅動的充電裝置還可包括一個儲電元件512。這個儲電元件512與無線電波接收器504相連，用以儲存第二電能以為外部裝置506所需。在第三實施例中，上述無線電波發(fā)射器502與無線電波接收器504可為感應線圈，而無線電波發(fā)射器502與無線電波接收器504之間的傳輸介質可為波導管或空氣。圖6則是依照本發(fā)明的第四實施例的一種自然能源驅動的充電裝置的方塊圖。請參考圖6，第四實施例的自然能源驅動的充電裝置包括一自然能源轉換模塊 600、一發(fā)光裝置602和一光檢測器604。其中，自然能源轉換模塊600用于接收一自然能源形成一第一電能，且自然能源轉換模塊600可參照第一實施例的自然能源轉換模塊100。 發(fā)光裝置602則連接至自然能源轉換模塊600，用于接收第一電能并轉換成一光源，其中光源可為電磁波型態(tài)的光(如激光光波)或者非電磁波型態(tài)的光(如發(fā)光二極管或白熾燈泡所發(fā)出的光)。在第四實施例中，上述發(fā)光裝置602例如發(fā)光二極管或白熾光。此外，可在發(fā)光裝置602上裝設一個傳感器(未示出)，用以檢測光檢測器604的位置，當檢測到光檢測器604接近時，傳感器會驅使發(fā)光裝置602發(fā)光。由于本實施例利用能夠對應相關波長的光檢測器604，因此光電之間的轉換效率較高，一般可超過60%，在能量轉換上具有明顯的提升。而且除光電轉換效率明顯高于太陽能電池之外，太陽能電池的波長吸收范圍一般為0. 4μ m-1. 1 μ m，本發(fā)明利用對應光源的光檢測器在波長范圍的選擇上將更具有彈性。
請繼續(xù)參考圖6，光檢測器604相對發(fā)光裝置602配置，用于接收前述光源，并轉換形成一第二電能以為外部裝置606使用。其中，光檢測器604例如一光電半導體、一檢光二極管或一檢光敏晶體管，其中檢光敏晶體管通常為一檢光二極管加上一轉阻放大器，此轉阻放大器是將檢光二極管提供的電流轉換為電壓，使得輸出為電壓源。此外，在第四實施例中，上述自然能源驅動的充電裝置還包括一個第一儲電元件608，與光檢測器604相連，用以儲存第二電能。圖7則是依照本發(fā)明的第五實施例的一種電磁波充電裝置的方塊圖。請參考圖7，第五實施例的電磁波充電裝置包括一能源發(fā)送器700和一能源接收器702。其中，能源發(fā)送器700用于接收一第一電能并轉換成電磁波(如無線電波或激光光波)。至于能源接收器702則通過一傳輸介質704接收來自能源發(fā)送器700的電磁波， 并轉換形成一第二電能。此外，可在能源發(fā)送器700上裝設一個傳感器(未示出)，用以在檢測到能源接收器702接近時，驅使能源發(fā)送器700開始工作。前述傳輸介質704可為空氣或者光纖或波導管，其中光纖例如石英光纖或塑料光纖。此外，第五實施例的電磁波充電裝置還可包括一能源供應模塊706，用以提供上述第一電能至能源發(fā)送器700，其中能源供應模塊706例如一般電源或一自然能源的轉換模塊；舉例來說，一般電源如電池或市電、自然能源則譬如太陽能或風力。在能源發(fā)送器700收到能源供應模塊706所提供的第一電能后，能源接收器702可通過傳輸介質704接收來自能源發(fā)送器700的電磁波，并轉換形成第二電能，以供外部裝置708使用。綜上所述，本發(fā)明的充電裝置由于不需額外線路連接能源發(fā)送器和能源接收器， 所以不受使用區(qū)域及活動空間上的諸多限制。而且，本發(fā)明的充電裝置可用電能驅動的能源發(fā)送器，將電能轉換為電磁波；并使用能源接收器接收電磁波，并將其轉換成電能儲存， 因此可達到非傳統(tǒng)電源線傳遞充電的效果。如此一來，不但能防止既有的接觸式充電方式所導致的接觸點氧化、跳電與電磁干擾等問題的出現(xiàn)外，還能避免使用多種電子產品所造成的線路糾纏問題。此外，本發(fā)明的充電裝置還可接收自然能源來形成第一電能，并將其轉換成能源。雖然本發(fā)明已以實施例披露如上，但其并非用以限定本發(fā)明，本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可做若干的更改與修飾，因此本發(fā)明的保護范圍應以本發(fā)明的權利要求為準。
權利要求
1.一種自然能源驅動的充電裝置，該充電裝置包括 一自然能源轉換模塊，用于接收一自然能源形成一第一電能；一能源發(fā)送器，連接至該自然能源轉換模塊，用于接收該第一電能并轉換成一光能，該能源發(fā)送器為一發(fā)光裝置或一激光光波發(fā)射器；以及一能源接收器，相對該能源發(fā)送器配置，用于接收該光能，并轉換形成一第二電能以為外部裝置使用。
2.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該發(fā)光裝置包括一發(fā)光二極管或一白熾光。
3.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，還包括一傳感器，裝設于該能源發(fā)送器上，用以檢測該能源接收器的位置。
4.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該能源接收器包括一光檢測器或一電磁波接收器。
5.如權利要求4所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該光檢測器包括一光電半導體、一檢光二極管或一檢光敏晶體管。
6.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該激光光波發(fā)射器為固態(tài)激光、氣態(tài)激光或激光二極管。
7.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該激光光波發(fā)射器為GaAs基板系列可見光或不可見光的激光，波長介于600nm-1600nm的激光。
8.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該激光光波發(fā)射器為GaN基板系列可見光或深紫外光的激光，波長介于200nm-600nm的激光。
9.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，其中激光光波發(fā)射器為InP基板系列，波長介于1100nm-1800nm范圍的激光。
10.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該自然能源轉換模塊包括一太陽能發(fā)電裝置，用以將一太陽能源轉換成該第一電能。
11.如權利要求10所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該太陽能發(fā)電裝置，包括 一太陽能電池組列，包括一個以上的太陽能芯片，用于吸收該太陽能源轉換成該第一電能；一充電電池組列，包括一個以上的充電電池，用于儲存該第一電能； 一單一方向電流元件，位于太陽能電池組列與充電電池組列之間；以及一外引線，用于連接該太陽能電池組列、該單一方向電流元件以及該充電電池組列。
12.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該自然能源轉換模塊包括一風力發(fā)電裝置，用以將一風能轉換成該第一電能。
13.如權利要求12所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該風力發(fā)電裝置，包括 一風力發(fā)電機，用于將該風能轉換成該第一電能；一數(shù)字逆變器，其用于轉換該第一電能的電壓；以及一儲電元件，用于儲存該第一電能。
14.如權利要求1所述的自然能源驅動的充電裝置，其中該能源接收器通過一傳輸介質接收來自該能源發(fā)送器的該光能，并轉換形成該第二電能以為所述外部裝置使用
15.如權利要求14所述的電磁波充電裝置，其中該傳輸介質包括空氣、光纖或波導管。
全文摘要
一種充電裝置，包括能源發(fā)送器以及能源接收器。能源發(fā)送器則用于接收第一電能并轉換成光能，能源發(fā)送器包括發(fā)光裝置、激光光波發(fā)射器或激光二極管。至于能源接收器是用于接收上述光能，并轉換形成第二電能以為外部裝置使用。前述的第一電能可利用自然能源轉換模塊，將自然能源形成第一電能，而傳輸介質為光纖、波導管或空氣。
文檔編號H02J17/00GK102324775SQ20111032823
公開日2012年1月18日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權日2008年3月12日
發(fā)明者余昱辰, 張愛蓮, 朱慕道, 陳振坤 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院