专利名称：循环使用光能与电能的能量管理方法
技术领域：
本发明涉及一种能量管理方法，尤指涉及一种循环使用光能与电能的能量管理方法。
背景技术：
自从发现电能以来，随着十八世纪西方世界的工业革命，电力的应用也日益广泛， 如今电能已大大地改善了人类的生活，在物质文明的层面上，造就了惊人的进步，但是由于 人类对电能的极度依赖与大量的需求，人类开始不断地从事各种能源的开发，以求获取转 换为电能，但是在人类贪婪的大规开发与破坏下，我们赖以生存的地球正逐步悄悄地展开 反扑，诸如温室效应、厄尔尼诺(圣婴)现象、各种污染、绿地沙漠化、酸雨…等等，几乎都是 由于追求物欲的工业化结果，无限扩张的物欲与深度工业化的代价，就是能源枯竭与环境 污染，以及人类可能的自我灭绝。 能源泛指石油、光、热及核能等可供人类利用的能量，其中又以石油为现代社会最
主要的能源形式，近世纪以来石油一直是驱动人类所有经济活动的力量，然而伴随大量开
采，使得原油逐渐匮乏，在世界各国对于石油的需求居高不下的情况下，因为石油而衍生出
的各种急迫现象时有耳闻，举凡经济、政治甚至战争都和石油有着莫大的关联性，虽原油即
将耗尽已为既定的事实，但值得庆幸的是，人们早已开始进行其他替代性能源的开发，如太
阳能、风力、火力及水力等低污染的自然界能源，其中，又以太阳能电池最受关注及青睐。 —般可知，太阳能电池的发电能源来自太阳光，其借由光电效应将光能转换成电
能，其中光电效应的现象是由法国的物理学家Edmund Becquerel在1839年首次发现；到
1900年德国科学家普朗克以物质结构理论中不连续概念，提出辐射量子论，并在1905年由
爱因斯坦成功解释光电效应，人类才在深入研究光和物质相互作用的微观结构，逐渐确立
光量子理论，发展出量子力学；也因此进一步促进了太阳能电池的研究与开发。 太阳能电池大略可分为单晶、多晶及非晶等类别，其中单晶太阳能电池由单结晶
硅制成，效率最高，理论极限值可以达到29%的效率，而多晶硅太阳能电池效率略低，但因
成本较为低廉，故被比较广泛使用，至于非晶类太阳能电池即如薄膜太阳能电池，其成本也
低，但因效率并不高，目前通常使用在用耗电量较低的小型电子产品方面。另外，属于化合
物半导体类的镓化砷(GaAs)电池，也属于单晶材料，由于成本极高，仅运用在特殊用途上。 然而，目前太阳能电池的使用仍受限于天气、纬度及季节因素等影响，使得日照条
件经常变化，进而影响太阳能电池的效率，且一旦日照不足时，太阳能电池将会停止运行，
而无法提供电力，故转由功率调节器及换流器等自动切接市电，以维持电力的提供，是以太
阳能电池因天气因素而无法长时间的提供电力。 于是，本发明人有认为述缺失的可得到改善，提出一种合理且有效改善上述缺失 的发明。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种循环使用光能与电能的能量管理方法，应用该管理
方法，可以进一步达到减少石油或其他天然资源开采的目的，或停止核能电厂及其他形态
电厂的兴建与运转，以降低污染，进而保护地球环境及保障人类持续生存。 本发明的另一目的在于提出一种利用光能与电能交互转换的发电方法，其可独立
自主运行并且长时间的发电与供电，以减轻电费的负担，同时还可以尽情享受电子设备与科技。 本发明又一目的在于提供一种循环使用光能与电能的能量管理方法，可以不受昼
夜、天候、地域纬度及其他自然条件限制，持续产出无污染的电能。 本发明的又一目的在于借由光能与电能的交互转换以长时间提供电力，达到独立
自主、低成本且高效率的发电方法，其可进一步运用于偏远地区的电力提供，以加速开发促 进偏远地区经济发展，平衡经济发展失衡的现象。 本发明的又一目的在提供一种利用光能与电能交互转换的能量管理方法，其可摆 脱大规模的中央供电网路系统的束缚，而是以独立自主的形态运行，一旦中央供电网路系 统发生问题，仍不会影响用电。 为了达成上述的目的，本发明提供一种循环使用光能与电能的能量管理方法，其 步骤包括如下提供一启动光源；利用一光电转换模块接收该启动光源的光线并进行光电 转换以产生电力，且进一步传输电力至一效率发光单元与一负载，该效率发光单元接收电 力而产生一人造光源，该负载接收电力而运行；其中导引该人造光源的光线至该光电转换 模块以继续产生电力，而产生的电力再次传输至该效率发光单元与该负载进行使用，并且 如此周而复始地循环使用光能与电能。 优选地，该电力为直流电并且传输至适用直流电的效率发光单元与适用直流电的 负载。 优选地，该电力为直流电并且通过一直/交流转换器转换成交流电，而交流电传 输至适用交流电的效率发光单元与适用交流电的负载。 优选地，利用折射件或反射件将该人造光源的光线导引集中至该光电转换模块， 并经光电转换产生电力。
因此，本发明的循环使用光能与电能的能量管理方法具以下效果 本发明可以不受天候、地域纬度及其他自然条件限制，长时间持续产生出电力，且
亦可进一步使用于偏远地区的电力提供，以促进经济发展。 本发明以光能来转换成电能，故不会对环境产生污染，非常环保；此外，本发明可 以独立自主进行运行，且长时间持续产出的电力，借此使用者可以减轻电费的负担，同时还 可尽情享受电子设备与科技成就。 再者，借由本发明的循环使用光能与电能的能量管理方法，可以摆脱大规模的中 央供电网路系统的束缚而以小规模独立自主的形态，故让电厂降低发电量，进而减少电厂 增加发电机组的必要，以利减少二氧化碳的排放，达到节能省碳的目的。 为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说 明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为本发明的循环使用光能与电能的能i 图2A为本发明的循环使用光能与电能的能 图2B为本发明的循环使用光能与电能的能 图3为本发明的第二实施例示意图。 图4为本发明的第三实施例示意图。 图5为本发明的第四实施例示意图。 图6为本发明的第五实施例示意图。 图7为本发明的第六实施例示意图； 并且，上述附图中的附图标记说明如下 1 启动光源 2 光电转换模块 3 效率发光单元 4 负载 5 光导引单元 6 直/交流电转换器 7 直/交流电转换电路 8 储能单元
具体实施例方式
请参阅图1所示，本发明提出一种循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征
在于步骤如下 (A)提供一启动光源。 (B)接着，以一光电转换模块接收该启动光源的光线并经该光电转换模块转换处 理而产生电力。 (C)产生的电力进一步传输至一效率发光单元与一负载内进行使用，其中该效率 发光单元接收电力而产生一人造光源。 (D)导引该人造光源的光线至该光电转换模块，使该光电转换模块转换处理该人 造光源的光线而产生电力，而产生的电力再次传输至该效率发光单元与该负载内进行使 用。 (E)接收电力的效率发光单元则持续产生该人造光源，而该人造光源的光线则再 次导弓I至该光电转换模块以继续产生电力。 (F)最后，借由循环步骤(C)至步骤(E)，周而复始的进行光能与电能的相互转换， 以便持续长时间供应电力至该负载。 为了帮助本领域普通技术人员明白并实施本发明，在此详细介绍说明本发明的方 法细节，并请配合参考图2A，图2A为说明本发明的循环使用光能与电能的能量管理方法所 使用的基本系统架构，该系统包括有一启动光源1、至少一光电转换模块2以及一效率发 光单元3，其中该效率发光单元3用以产生出一人造光源(未图示)，且该人造光源所发出 的光线的波段为适用于该光电转换模块2利用的波段，借此该光电转换模块2可以接收该
l管理方法的步骤流程图。
量管理方法的系统架构示意图。
量管理方法的使用状态示意图。效率发光单元3产生的人造光源的光线而进行光电转换。 该启动光源1发射出光线至该光电转换模块2，其中该启动光源1可为太阳、发 光二极管(Light-Emitting Diode， LED)、日光灯、冷阴极管(ColdCathode Fluorescent Lamp, CCFL)、外部电极冷阴极管(External ElectrodeFluorescent Lamp, EEFL)或其他可 供照明的光源，借该启动光源1提供适用波段的光线至该光电转换模块2，而该光电转换模 块2接收该启动光源1的光线后，便进行光电转换以产生出电力。 更具体说明的是，该光电转换模块2可为太阳能板，其中太阳能板是一种可以将 能量转换的光电元件，而太阳能电池最主要的结构为P-N二极管，该结构为太阳能电池的 光电转换效应的来源，而P-N 二极管的基本构造是由P型与N型半导体接合而成，并利用P 型半导体的空穴，与N型半导体多出一个自由电子的电位差来产生电流，当太阳能板被光 照射时，光子被吸收而产生电子_空穴对，并受到内建电位的影响，分别被P型及N型半导 体吸引而聚集在两端，此时在其外部以电极连接起来即可形成一个回路，从而进行预期的 发电作业，产生电力；由于关于太阳能板的相关技术与理论均已为各专业人士所熟悉，且均 已有成熟实用产品广泛流通及使用，在此不予逐一赘述。 另外，该光电转换模块2电性连接该效率发光单元3，亦进一步电性连接一负载4， 使得该光电转换模块2所产生的电力传输至该效率发光单元3与该负载4内；必须提及的 是，由于该光电转换模块2所产生的电力为直流电(目前的太阳能板所产生出的电力皆为 直流电)，因此该效率发光单元3必须是适用于直流电驱动，而该负载4也是必需是适用于 直流电驱动的电气用品；换言之，当该光电转换模块2传输电力至适用交流电驱动的效率 发光单元3及负载4时，该光电转换模块2必须进一步装设一直/交流电转换器6 (如图 3所示)，即该光电转换模块2所产生的电力先传输至该直/交流电转换器6内进行直/ 交流电转换处理，在将处理后的电力(交流电)传输至该效率发光单元3及该负载4内使 用。另外，需提及的是，该效率发光单元3可为发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)、 日光灯、冷阴极管(ColdCathode Fluorescent Lamp, CCFL)、外部电极冷阴极管(External ElectrodeFluorescent Lamp, EEFL)或其他可供照明的光源。 综合上述，可考虑的是，虽然该光电转换模块2必须配合使用该直/交流电转换器 6才可产生交流电，但该直/交流电转换器6亦可设计成一直/交流电转换电路7(如图4 所示)，该直/交流电转换电路7制作于该光电转换模块2内，以使该光电转换模块2直接 输出交流电。 当该效率发光单元3接收电力后，受电力驱动的效率发光单元3产生出一适用波 段的人造光源，接着将该人造光源的光线导引回该光电转换模块2使用，其中该效率发光 单元3与该光电转换模块2之间设置有一光导引单元5，该光导引单元5可为折射镜元件或 反射镜元件或前述两元件的组合，借该光导引单元5的设置以引导集中该人造光源的光线 至该光电转换模块2。 —旦该人造光源的光线导引至该光电转换模块2时，该光电转换模块2即可脱离 该启动光源l的照射，而只接受该效率发光单元3所产生的人造光源照射(如图2B所示)， 借接收该人造光源的光线，使该光电转换模块2进行光电转换而持续产生出电力，而产生 出的电力也传输至该效率发光单元3与该负载4内进行使用。 具体而言，持续的循环交换使用光能与电能，以达成长时间的电力提供，也即以该效率发光单元3所产生的人造光源的光线照射于该光电转换模块2，而该光电转换模块2接 收该人造光源的光线而产生电力，产生的电力再持续驱动该效率发光单元3以产生该人造 光源，借此周而复始的进行光能与电能交互使用与转换，最后，使得该光电转换模块2能长 时间的提供电力至该负载4，以达到独立自主的电力供应。 另外，请参阅图5所示，该光电转换模块2可进一步电性连接一储能单元8，其中该 储能单元8为电容(Capacitor)、超级电容(Ultra-C即acitor)或蓄电池，借该储能单元8 来储存该光电转换模块2产生的电力，因此使用者可以依据需求来使用该储能单元8，即当 需要使用电力时，可将该负载4电性连接于该储能单元8以接收电力。
同样的必需说明的是，由于目前所有市面上出现的储能单元8以通入直流电来进 行电力的储存，并且使用时输出直流电，因此当该负载4为适用交流电驱动时，则必需在该 储能单元8与该负载4之间电性连接该直/交流电转换器6 (如图6所示)，如此直流电转 换成交流电并传输进入该负载4内进行使用，或是该储能单元8内设置有直/交流电转换 电路7 (如图7所示)，让该储能单元8直接输出交流电。 此外，综合上述可考虑的是，使用者可以依据需求去增设该光电转换模块2或加 大该光电转换模块2的尺寸，以提供或储存更多的电量，且该效率发光单元3的数目与尺寸
也不固定，借上述的组合，使本发明可以广泛地应用于家庭、公司或工厂中，因此电性连接 该光电转换模块2的负载4可为家用电气用品或工业机台。 另外，以上关于本发明所揭示的系统所需的电子控制元件、光导引元件、导线、电 路、人造光源、频谱、蓄电池种类、蓄电方法、设施、系统及各种论述，以及光电原理及其制造 方法、材料类别等等，均已为本专业人士所熟悉，且均已有成熟实用的论述或产品广泛流通 及使用，在此不予逐一赘述。 此外，本发明的循环使用光能与电能的能量管理方法具有如下述的特点 1、本发明借由光能与电能交互转换的发电方法，可以不受天候、地域纬度及其他
自然条件限制，长时间持续产出的电力，以供 用者使用。 2、本发明进一步适用于偏远地区或开发中地区的电力提供，在促进经济发展同时 亦不会产生任何环境污染。 3、本发明可以进行长时间的发电与蓄电，并且可以独立自主进行运行，以持续产 出的电力。 4、借由本发明，使用者可以减轻电费的负担，但是同时亦可尽情享受电子设备与 科技成就。 5、利用本发明的循环使用光能与电能的能量管理方法，可以使电厂降低发电量， 进而减少电厂增加发电机组的必要，以利减少二氧化碳的排放，达到节能省碳的目的。
6、本发明可应用于家庭、公司或工厂，应用面广泛。 7、提供一种利用光能与电能交互转换的能量管理方法，可以摆脱大规模的中央供 电网路系统的束缚而以小规模独立自主的形态，长时间的获取的电力。 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非意欲局限本发明的专利保护范围，因此 凡是通过运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均同理而包含于本发明的权利要 求的保护范围内。
权利要求
一种循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于步骤包括如下提供一启动光源；利用一光电转换模块接收该启动光源的光线并进行光电转换以产生电力，且进一步传输电力至一效率发光单元与一负载，该效率发光单元接收电力而产生一人造光源，该负载接收电力而运行；其中导引该人造光源的光线至该光电转换模块以继续产生电力，而产生的电力再次传输至该效率发光单元与该负载进行使用，并且如此周而复始地循环使用光能与电能。
2. 如权利要求1所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于当导引该人 造光源至该光电转换模块后，该光电转换模块不再接收该启动光源的光线而是接收该人造 光源的光线。
3. 如权利要求1所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于该启动光源 为太阳、发光二极管、日光灯或冷阴极管、外部电极冷阴极管或其他可供照明的光源。
4. 如权利要求1所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于该光电转换 模块为太阳能板。
5. 如权利要求1所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于该效率发光 单元为发光二极管、日光灯、冷阴极管、外部电极冷阴极管或其他可供照明的光源。
6. 如权利要求1所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于进一步传输 电力至该效率发光单元与该负载指该电力为直流电并且传输至适用直流电的效率发光单 元与适用直流电的负载。
7. 如权利要求1所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于进一步传输 电力至该效率发光单元与该负载指该电力为直流电并且经一直/交流转换器转换成交流 电，而交流电传输至适用交流电的效率发光单元与适用交流电的负载。
8. 如权利要求7所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于该负载为家 用电气用品或工业机台。
9. 如权利要求1所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于导引该人造 光源的光线至该光电转换模块以继续产生电力指利用一光导引单元将该人造光源的光线 导引集中至该光电转换模块，并经光电转换产生电力。
10. 如权利要求9所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于该光导引 单元为折射镜元件或反射镜元件或折、反射镜两元件的组合。
11. 如权利要求1所述的循环使用光能与电能的能量管理方法，其特征在于该光电转 换模块装进一步电性连接一储能单元，以储存该光电转换模块产生的电力。
全文摘要
本发明涉及一种循环使用光能与电能的能量管理方法，其以一启动光源照射于一光电转换模块以进行光电转换产生电力，而产生的电力传输至一效率发光单元与一负载，该效率发光单元接收电力而产生出一人造光源，并且进一步导引该人造光源的光线至该光电转换模块继续产生电力，借此周而复始地循环使用光能与电能，以提供该负载运行所需的电力。本发明可以不受天候、地域纬度及其他自然条件限制，可以摆脱大规模的中央供电网路系统的束缚而在独立自主形态下长时间持续产生出电力，而且不会产生环境污染。
文档编号H02N6/00GK101728977SQ200810170438
公开日2010年6月9日 申请日期2008年11月3日 优先权日2008年11月3日
发明者邱聪智 申请人:邱聪智