一、光伏型智慧手環（Photovoltaic Smart Band）
隨著近年來所掀起的穿戴式裝置風潮，主打健康應用產品已開始在市場發酵而
‧
資料來源：小米官方網站，http://www.mi.com/tw/
本創作提供一種光伏型智慧手環，包含：手環本體；環扣帶，係連接於該本體； 方式（例如紅外線、藍牙、ZigBee、ANT 等等）傳送至外部電子裝置（例如智慧型 手機）等，以透過例如智慧型手機本身的 APP（手機應用軟體）等，將光伏型智慧 手環所蒐集到的生理資訊等資料（如步數、卡路里、心率等）進行分析處理，而進 一步獲得對佩戴者本身的健康或運動方面等的詳細資訊與分析。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a
tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 14：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖 資料來源：本研究製作
本例中之鈣鈦礦模組，其具有光電轉換的功能，可將來自室內或室外的光能轉 換為電能，所獲得之電能可儲存於儲能單元中，儲能單元為內建電容器或充電電池。
關於自鈣鈦礦模組進行光電轉換後所獲得的電能的供給運用，係由控制單元進行判 斷，以進行下列三種供電模式之其中一種：(1)直接供電於智慧手環、(2)充電內建電 容器，待內建電容器到達工作電壓再供電於智慧手環、以及(3)充電內建充電電池，
待其到達工作電壓再供電於智慧手環。藉由上述三重的供電及蓄電模式，可以有效 地解決目前使用乾電池及水銀電池所面臨之一旦電池用罄便需立即更換，以及電池 本身發生漏液，亦或是使用充電電池需面臨使用一段時間後便必須充電才可繼續使 用等問題。
鈣鈦礦模組之材質具有一定之透明度（半透明或接近於全透明），因此，即使是
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a
tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
效率不高，而無法有效充電或是驅動電子元件或電路的問題。
第二種設計，請參閱圖 15。圖 15 所示之智慧手環組成構件與各構件間之連接關 係幾乎與圖 14 所示之智慧手環相同，相同之處便不再贅述。圖 14 及圖 15 所示之光 伏型智慧手環間的主要差異在於，圖 15 所示之智慧手環中，鈣鈦礦模組係覆蓋於智 慧手環外表面之一部分上，請參見圖 15，本例中鈣鈦礦模組係覆蓋於環扣帶的一部 分外表面上鈣鈦礦模組之材質並不一定需要具有一定之透明度。
圖 15：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖 資料來源：本研究製作
第三種設計，請參閱圖 16。圖 16 所示之智慧手環組成構件與各構件間之連接關 係幾乎與圖 14 所示之智慧手環相同，相同之處便不再贅述。圖 14 及圖 16 所示之光 伏型智慧手環間的主要差異在於，圖 16 所示之智慧手環中，僅有部分智慧手環之外 表面與外部附加的鈣鈦礦模組重疊，請參見圖 16，部分之鈣鈦礦模組是與部分之環 扣帶及部分之本體重疊且覆蓋於其上，但不以此為限，亦可依據設計等因素之考量，
將與部分之智慧手環之外表面重疊的鈣鈦礦模組設置在智慧手環之外表面下。其中 鈣鈦礦模組之材質並不一定需要具有一定之透明度。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a
tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 16：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖 資料來源：本研究製作
第四種設計，請參閱圖 17。圖 17 所示之智慧手環組成構件與各構件間之連接關 係幾乎與圖 14 所示之智慧手環相同，相同之處在此便不再贅述。圖 14 及圖 17 所示 之光伏型智慧手環間的主要差異在於，圖 17 所示之智慧手環中，外部附加之鈣鈦礦 模組並不與智慧手環之外表面重疊。鈣鈦礦模組之材質並不一定需要具有一定之透 明度。綜合以上四種產品設計，本創作所提供的光伏型智慧手環，可以將鈣鈦礦模 組疊加於手環之外表面上，不需增加手環原本之體積，對於穿戴型裝置所重視之輕 便性與攜帶方便性不會造成不利影響，另外，上述模組之材質可依據使用與設計上 的需求而具有一定之透明度，即使將模組覆蓋於智慧手環的外表面上，亦不會影響 使用者觀看顯示於其上的資訊如時間、使用者之生理資訊等。鈣鈦礦模組具有極高 能量轉換效率，只要在適當環境下就可產生電力而不需另外將手環接電源充電，目 前市場上主要將二次電池使用作為穿戴型裝置之電力來源，一旦電力耗盡便需不定
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a
tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 17：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖 資料來源：本研究製作
二、光伏型信標（Photovoltaic iBeacon）
將網絡世界與現實生活連結的概念蔚為風潮，帶動室內定位以及物聯網加速發 展，而藍芽技術在此領域扮演了一個非常重要的角色。在 GPS 訊號很微弱的室內，
我們無法使用 GPS 技術進行室內導航，也難以使用 GPS 技術建構精準室內地圖，但 我們可利用多個藍芽收發器進行室內微定位，並於特定位置傳遞特定訊息或是進行 特定金錢交易，這對於零售業而言，無異於代表與客戶的溝通可以更多元，帶來全 新的消費體驗。目前藍芽訊號收發器的電力來源大多為乾電池或是水銀電池，然而 利用鈣鈦礦模組可以自由彎曲符合藍芽訊號收發器設計，增大收光面積及整體美觀、
亦可調控電池片之顏色增加設計及美觀性、最大的特色是在弱光下之能量轉換效率 極高，可以有效解決汙染問題並提升附加價值。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a
tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 18：iBeacon（信標）
資料來源：Estimote 官方網站，http:// estimote.com
光伏型信標以相同的示範性原理加以設計，結合前創公司所研發的新穎發電材 料（鈣鈦礦模組）與信標的結合有以下五種搭配。我們將使用 APPLE 認證所 ibeacon 品牌 ESTIMOTE 販售的產品，將發電裝置替換，並對 ibeacon 相關技術品牌廠商進 行洽談，除了 ibeacon 本身以外，還包括物聯網中的相關系統廠商。
圖 19：信標結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖 資料來源：本研究製作
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a
tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 20：信標結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖 資料來源：本研究製作
圖 21：信標結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖 資料來源：本研究製作
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a
tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 22：信標結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖 資料來源：本研究製作
圖 23：信標結合鈣鈦礦模組之第五種設計示意圖 資料來源：本研究製作
三、光伏型遙控器（Photovoltaic Remote Controller）
除了傳統 VCD/DCD 撥放裝置、電視、音響、空調等裝置需要使用大量的遙控 器，物聯網的興起，更有大量的無線遙控器需求，例如車道管控、燈光調控、農業 軍事等用途，而傳統的遙控器則是利用一次性乾電池、鹼性電池或是水銀電池，這 些電池不僅需要定時更換電池也有漏液等問題，但其最嚴重的是會造成環境汙染。
目前市面上使用光源充電的遙控器雖然有採用太陽能相關的產品，但是其大多是使 用非晶矽薄膜太陽能電池（Amorphous Silicon thin film Solar Cells）來供電，非晶矽 薄膜太陽能電池在弱光下之光電轉換效率極低，而一般遙控器適用於室內，極不利 其進行光電轉換；利用鈣鈦礦光能電池可以自由彎曲符合遙控器設計，增大收光面 積及整體美觀、亦可調控電池片之顏色增加設計及美觀性、最大的特色是在弱光下 之能量轉換效率極高，可以有效解決目前各式光伏系統的電池系統在弱光下能量轉 換效率不高，無法有效充電來驅動電子元件電路的問題。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a
tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 24：太陽能遙控器
資料來源：聖岡科技官方網站，http://www.sazoon.com/
參考上述光伏型信標的五種設計，同理光伏型遙控器也可以相同的示範性原理 加以設計，結合前創公司所研發的新穎發電材料（鈣鈦礦模組）與遙控器的結合有 以下五種搭配。
圖 25：遙控器結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖 資料來源：本研究製作
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a
tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 26：遙控器結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖 資料來源：本研究製作
圖 27：遙控器結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖 資料來源：本研究製作
圖 28：遙控器結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖 資料來源：本研究製作