專利名稱：太陽(yáng)光棱鏡收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)光收集器，尤其涉及用于將光進(jìn)行集中的收集器。
背景技術(shù)：
眾所周知，能夠通過(guò)各種方法利用太陽(yáng)光產(chǎn)生可用的能量。其中一種方法為使用光電池將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電。太陽(yáng)光收集器通常用于收集陽(yáng)光或其他光并將其導(dǎo)向光電池。 通常，設(shè)置聚光器以便將光從一個(gè)區(qū)域聚集到遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于該區(qū)域的光電池。通常，光電池的顏色為深藍(lán)色或黑色，使得收集器也具有類似的顏色。結(jié)果，當(dāng)將這種收集器安裝到建筑物上時(shí)，它非常顯眼，尤其是當(dāng)安裝這種收集器的建筑物的區(qū)域具有對(duì)比顏色時(shí)，就更加顯眼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面提供了一種太陽(yáng)光收集器，用于接收來(lái)自角度范圍的光，所述范圍包括構(gòu)成接收角的第一范圍，以及構(gòu)成所述第一范圍以外的角度的第二范圍。所述收集器進(jìn)一步包括光電池和調(diào)整器，該調(diào)整器用于調(diào)整收集器對(duì)位于第二范圍內(nèi)的觀察者顯現(xiàn)的圖像，并構(gòu)成可見(jiàn)光源，該可見(jiàn)光對(duì)于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見(jiàn)的。本發(fā)明的另一方面提供了一種太陽(yáng)光收集器，包括 棱鏡聚光器，具有進(jìn)入口，該進(jìn)入口用于接收來(lái)自角度范圍的光，所述范圍包括構(gòu)成聚光器的接收角的第一范圍，以及構(gòu)成所述第一范圍以外的角度的第二范圍； 光電池，與所述聚光器設(shè)置在一起，使得在所述第一范圍內(nèi)照射所述進(jìn)入口的光到達(dá)該光電池；以及 調(diào)整器，構(gòu)成預(yù)定顏色的可見(jiàn)光源，即從該可見(jiàn)光源發(fā)出光，該調(diào)整器與所述聚光器設(shè)置在一起，使得所述可見(jiàn)光對(duì)于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見(jiàn)的(即所述可見(jiàn)光源位于沿著在第二范圍內(nèi)照射到進(jìn)入口上的光的光路，因此，從調(diào)整器發(fā)出的至少部分光將會(huì)以一定角度到達(dá)進(jìn)入口使得所述至少部分光在第二范圍內(nèi)被拒絕)。另外，在第二范圍內(nèi)照射到進(jìn)入口上的光可能到達(dá)所述調(diào)整器。所述聚光器具有三角形截面，該三角形截面的第一側(cè)構(gòu)成接收面，第二側(cè)構(gòu)成所述進(jìn)入口，以及第三側(cè)構(gòu)成底部反射面；所述調(diào)整器被形成為與所述聚光器相同，并與所述聚光器設(shè)置在一起，使得所述聚光器和所述調(diào)整器的各自第二側(cè)彼此平行，并使所述聚光器和所述調(diào)整器的各自第三側(cè)彼此面對(duì)且平行。所述聚光器的所述第二側(cè)和所述第三側(cè)之間的角度等于所述聚光器的全內(nèi)反射的角度。如上述所述的太陽(yáng)光收集器允許位于接收角外的觀察者看到來(lái)自于調(diào)整器的光。 因此收集器的顏色，至少對(duì)于位于接收角外的觀察者而言，是至少部分由調(diào)整器決定。此處可以理解的是，在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的術(shù)語(yǔ)“源”應(yīng)當(dāng)根據(jù)其最廣義的定義來(lái)理解，包括但不限于將一種能量轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光(例如，通過(guò)使用如LED等發(fā)光源將電能轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光)，對(duì)在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的入射光進(jìn)行反射，使得反射光為預(yù)定顏色，該顏色與照射時(shí)的光(即僅有部分波長(zhǎng)被反射)的顏色不同，例如采用熒光方式或?qū)?lái)自于外部源入射光重定向?yàn)樗杞嵌鹊确绞?，將第一頻率的光轉(zhuǎn)換為第二頻率的光(是指第二波長(zhǎng)的光源)。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語(yǔ)“發(fā)出”應(yīng)當(dāng)理解為用于描述光來(lái)自于這種源。所述調(diào)整器的位置不會(huì)阻礙在所述第一范圍內(nèi)照射到所述進(jìn)入口上的光到達(dá)所述光電池。所述調(diào)整器可以用于改變光的外觀顏色，例如通過(guò)對(duì)到達(dá)的光中可見(jiàn)光譜內(nèi)的特定波長(zhǎng)范圍的光進(jìn)行反射，使得反射光具有與照射時(shí)的光(通常為白光)不同的顏色。具體地，這可以通過(guò)吸收預(yù)定波長(zhǎng)的照射時(shí)的光來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而為反射光賦予預(yù)定顏色。所述調(diào)整器可以包括光發(fā)射器，如一個(gè)或多個(gè)LED，用于發(fā)出預(yù)定顏色的光。例如， 該光發(fā)射器可以包括三個(gè)LED，分別用于發(fā)出紅光、藍(lán)光和綠光?？梢赃M(jìn)一步設(shè)置控制器來(lái)控制各個(gè)LED的運(yùn)行。所述聚光器可以進(jìn)一步包括底部反射面，用于通過(guò)全內(nèi)反射對(duì)來(lái)自于所述第一范圍的至少部分光進(jìn)行反射，該收集器進(jìn)一步包括鏡面，該鏡面與所述底部反射面設(shè)置在一起，用于將穿過(guò)聚光器的光反射到調(diào)整器。所述進(jìn)入口可以在所述底部反射面的第一端與所述底部反射面交匯，所述鏡面在所述底部反射面的第二端與所述底部反射面交匯，所述調(diào)整器靠近或位于所述底部反射面的所述第一端。所述底部反射面包括彼此成一角度的兩個(gè)面。例如，所述鏡面被設(shè)置為與所述兩個(gè)面的中的第一面大致平行并與其分開(kāi)小的間隔。所述鏡面從所述第一面突出，突出部分相對(duì)于所述兩個(gè)面中的第二面成一角度，所述調(diào)整器橫跨于所述第二面與所述鏡面之間?？蛇x地，所述調(diào)整器可以被設(shè)置為平行于所述兩個(gè)面中的第二面，并與其分開(kāi)小的間隔。所述聚光器可以包括底部反射面，用于通過(guò)全內(nèi)反射將來(lái)自于所述第一范圍的光反射到所述光電池，所述收集器進(jìn)一步包括位于所述底部反射面之下的具有雙重用途的面，該面被形成為具有多個(gè)齒的鋸齒形截面，每個(gè)齒具有前表面和后表面，每個(gè)所述表面被交替地形成為鏡面或部分所述調(diào)整器。所述鋸齒形結(jié)構(gòu)的鏡面被設(shè)置為以使將來(lái)自于第一范圍的光反射到所述光電池，而該光并不會(huì)通過(guò)全內(nèi)反射進(jìn)行反射。所述鏡面可以構(gòu)成所述前表面，而所述部分所述調(diào)整器構(gòu)成所述后表面?？蛇x地， 所述鏡面構(gòu)成所述后表面，而所述部分所述調(diào)整器構(gòu)成所述前表面。所述聚光器可以包括被形成為具有多個(gè)齒的鋸齒形截面的底面，每個(gè)齒具有前表面和后表面，每個(gè)所述表面被交替地形成為反射面或設(shè)置有部分所述調(diào)整器，每個(gè)所述反射面用于通過(guò)全內(nèi)反射對(duì)來(lái)自于第一范圍的光進(jìn)行反射，或者通過(guò)底鏡對(duì)該光進(jìn)行折射。所述反射面構(gòu)成所述前表面，所述后表面上設(shè)置有所述部分所述調(diào)整器。可選地， 所述反射面構(gòu)成所述后表面，所述前表面上設(shè)置有所述部分所述調(diào)整器。在所述底部反射面之下可以設(shè)置鏡面。所述聚光器可以包括底部反射面，用于通過(guò)全內(nèi)反射對(duì)來(lái)自于所述第一范圍的光進(jìn)行反射，所述調(diào)整器被設(shè)置為平行于所述底部反射面且大致沿所述底部反射面的整個(gè)長(zhǎng)度，并與其分開(kāi)小的間隔。所述聚光器可以具有三角形截面，該三角形截面的第一側(cè)構(gòu)成接收面，第二側(cè)構(gòu)成所述進(jìn)入口，第三側(cè)構(gòu)成所述底部反射面，所述第二側(cè)與所述第三側(cè)之間的角度等于所述聚光器的全內(nèi)反射的角度。所述調(diào)整器可以被形成為與所述聚光器相同， 并與所述聚光器設(shè)置在一起，使得所述聚光器和所述調(diào)整器各自第二側(cè)彼此平行，并使所述聚光器和所述調(diào)整器的各自第三側(cè)彼此面對(duì)且平行。所述第三側(cè)彼此分開(kāi)小的間隔。所述聚光器可以包括側(cè)壁，所述調(diào)整器與至少一個(gè)所述側(cè)壁相鄰。例如，所述調(diào)整器可以被設(shè)置為與至少一個(gè)所述側(cè)壁平行，且與其分開(kāi)小的間隔。所述聚光器包括填充有電介質(zhì)的復(fù)合拋物面聚光器(CPC)，所述調(diào)整器與所述 CPC至少部分側(cè)壁相鄰。所述調(diào)整器與所述側(cè)壁平行，并與所述側(cè)壁分開(kāi)小的間隔。


為了理解本發(fā)明，也為了領(lǐng)會(huì)本發(fā)明在實(shí)踐中如何實(shí)現(xiàn)，以下參照附圖，通過(guò)非限定性的舉例對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述，其中圖1為可以與本發(fā)明共同使用的典型太陽(yáng)光收集器的截面視圖；圖2A和2B為圖1所示的根據(jù)本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例所述收集器的截面視圖；圖3A 3C為圖2A和2B所示實(shí)施例的改進(jìn)；圖4A為圖2A和2B所示實(shí)施例的另一改進(jìn)實(shí)施例的截面視圖；圖4B為圖4A中一區(qū)域的特寫(xiě)視圖；圖4C為圖4A所示實(shí)施例的改進(jìn)；圖5為根據(jù)本發(fā)明所述收集器的進(jìn)一步實(shí)施例的透視圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明所述調(diào)整器舉例的透視圖；圖7為收集器陣列的部分平面視圖；圖8A和8B為根據(jù)本發(fā)明所述收集器的進(jìn)一步實(shí)施例的截面視圖；圖9A和9B部分顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述透明收集器；以及圖10顯示了包括根據(jù)圖2A 9B任一附圖所示的太陽(yáng)光收集器陣列的太陽(yáng)光收集單元，用于本發(fā)明一個(gè)舉例中。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，提供了一種太陽(yáng)光收集器，表示為10，其是可以與本發(fā)明共同使用的典型類型。所述收集器10包括棱鏡聚光器12、光電池14以及可選的鏡面M，該鏡面M 可以通過(guò)小的間隔32與聚光器相分離。較佳地是，收集器10的各個(gè)元件可以包括一個(gè)或多個(gè)部分，而沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍，細(xì)節(jié)上可以做必要的修改。所述聚光器12可以為任意已知的聚光器，例如對(duì)本申請(qǐng)人公開(kāi)的W02008/072224 中的內(nèi)容，其并入本發(fā)明作為參考。它可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或任何其他折射率 η大于1、更具體地大于1. 5的恰當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。根?jù)一個(gè)舉例，所述聚光器包括位于其前側(cè)的進(jìn)入口 18用于被入射光照射(此處的術(shù)語(yǔ)“前側(cè)”在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中應(yīng)當(dāng)被理解為是指聚光器、進(jìn)入口和/或收集器的由入射的太陽(yáng)光照射到的側(cè)面，即朝向進(jìn)入口背對(duì)聚光器12的一側(cè)；相反，術(shù)語(yǔ)“后側(cè)”應(yīng)當(dāng)被理解為是指聚光器、進(jìn)入口和/或收集器的與入射的太陽(yáng)光照射到的側(cè)面相反的側(cè)面)；底部反射面20，可選地與鏡面24設(shè)置在一起， 共同用于將從棱鏡內(nèi)照射于其上的光反射回棱鏡內(nèi)；以及接收面22，光電池14或其他聚光器或部分聚光器安裝于其上或與其一體形成，正如W02008/072224中所描述的那樣(所述接收面被設(shè)計(jì)為使得所有到達(dá)它的光最終都到達(dá)光電池)。所述聚光器可以形成為圖中所示的直角三角形，并具有棱角a。這種聚光器的幾何中心Cg可以表示為
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)光收集器，其中包括 棱鏡聚光器，具有進(jìn)入口，該進(jìn)入口用于接收來(lái)自角度范圍的光，所述范圍包括構(gòu)成聚光器的接收角的第一范圍，以及構(gòu)成所述第一范圍以外的角度的第二范圍； 光電池，與所述聚光器設(shè)置在一起，使得在所述第一范圍內(nèi)照射所述進(jìn)入口的光到達(dá)該光電池；以及 調(diào)整器，構(gòu)成預(yù)定顏色的可見(jiàn)光源，與所述聚光器設(shè)置在一起，使得所述可見(jiàn)光對(duì)于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見(jiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述聚光器具有三角形截面，該三角形截面的第一側(cè)構(gòu)成接收面，第二側(cè)構(gòu)成所述進(jìn)入口，以及第三側(cè)構(gòu)成底部反射面；所述調(diào)整器被形成為與所述聚光器相同，并與所述聚光器設(shè)置在一起，使得所述聚光器和所述調(diào)整器的各自第二側(cè)彼此平行，并使所述聚光器和所述調(diào)整器的各自第三側(cè)彼此面對(duì)且平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述聚光器的所述第二側(cè)和所述第三側(cè)之間的角度等于所述聚光器的全內(nèi)反射的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述調(diào)整器的位置不會(huì)阻礙在所述第一范圍內(nèi)照射到所述進(jìn)入口上的光到達(dá)所述光電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述調(diào)整器用于反射出顏色與照射于其上的光的顏色不同的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4和5中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述調(diào)整器包括發(fā)光源，用于發(fā)出所述預(yù)定顏色的光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述發(fā)光源包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管 (LED)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述發(fā)光源包括三個(gè)LED，分別用于發(fā)出紅光、藍(lán)光和綠光。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的太陽(yáng)光收集器，其中進(jìn)一步包括控制器，用于控制各個(gè)所述LED的運(yùn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或4 9中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述聚光器進(jìn)一步包括底部反射面，用于通過(guò)全內(nèi)反射對(duì)來(lái)自于所述第一范圍內(nèi)的光進(jìn)行反射，所述收集器進(jìn)一步包括與所述底部反射面設(shè)置在一起的鏡面，用于反射在所述第一范圍內(nèi)照射到所述聚光器上并穿過(guò)所述底部反射面的光使該光到達(dá)所述光電池，并用于反射在所述第二范圍內(nèi)照射到所述聚光器上并穿過(guò)所述聚光器的光使該光到達(dá)所述調(diào)整器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述進(jìn)入口在所述底部反射面的第一端與所述底部反射面交匯，所述鏡面在所述底部反射面的第二端與所述底部反射面交匯，所述調(diào)整器靠近或位于所述底部反射面的所述第一端。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述底部反射面包括彼此成一角度的兩個(gè)面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述鏡面被設(shè)置為與所述兩個(gè)面的中的第一面大致平行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽(yáng)光收集器3，其中所述鏡面從所述第一面突出，突出部分相對(duì)于所述兩個(gè)面中的第二面成一角度，所述調(diào)整器橫跨于所述第二面與所述鏡面之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述調(diào)整器被設(shè)置為與所述兩個(gè)面中的第二面大致平行。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或4 9中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述聚光器進(jìn)一步包括底部反射面，用于通過(guò)全內(nèi)反射對(duì)來(lái)自于所述第一范圍的光進(jìn)行反射，所述收集器進(jìn)一步包括位于所述底部反射面之下的具有雙重用途的面，該面被形成為具有多個(gè)齒的鋸齒形截面，每個(gè)齒具有前表面和后表面，每個(gè)所述表面被交替地形成為鏡面或部分所述調(diào)整器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述鏡面構(gòu)成所述前表面，所述部分所述調(diào)整器構(gòu)成所述后表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述鏡面構(gòu)成所述后表面，所述部分所述調(diào)整器構(gòu)成所述前表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或4 9中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述聚光器進(jìn)一步包括被形成為具有多個(gè)齒的鋸齒形截面的底面，每個(gè)齒具有前表面和后表面，每個(gè)所述表面被交替地形成為反射面或設(shè)置有部分所述調(diào)整器。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述反射面構(gòu)成所述前表面，所述后表面設(shè)置有所述部分所述調(diào)整器。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述反射面構(gòu)成所述后表面，所述前表面設(shè)置有所述部分所述調(diào)整器。
22.根據(jù)權(quán)利要求18 20中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)光收集器，其中進(jìn)一步包括鏡面，設(shè)置于所述底部反射面之下。
23.根據(jù)權(quán)利要求1或4 9中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)光收集器，其中，所述聚光器進(jìn)一步包括底部反射面，用于通過(guò)全內(nèi)反射對(duì)來(lái)自于所述第一范圍的光進(jìn)行反射，所述調(diào)整器被設(shè)置為平行于所述底部反射面且大致沿所述底部反射面的整個(gè)長(zhǎng)度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述聚光器具有三角形截面，該三角形截面的第一側(cè)構(gòu)成接收面，第二側(cè)構(gòu)成所述進(jìn)入口，第三側(cè)構(gòu)成所述底部反射面，所述第二側(cè)與所述第三側(cè)之間的角度等于所述聚光器的全內(nèi)反射的角度。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述調(diào)整器被形成為與所述聚光器相同，并與所述聚光器設(shè)置在一起，使得所述聚光器和所述調(diào)整器各自第二側(cè)彼此平行，并使所述聚光器和所述調(diào)整器的各自第三側(cè)彼此面對(duì)且平行。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述第三側(cè)分開(kāi)小的間隔。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述聚光器包括側(cè)壁，所述調(diào)整器與至少一個(gè)所述側(cè)壁相鄰。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述調(diào)整器與至少一個(gè)所述側(cè)壁平行。
29.根據(jù)權(quán)利要求1或4 9中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述聚光器包括填充有電介質(zhì)的復(fù)合拋物面聚光器(CPC)，所述調(diào)整器與所述CPC至少部分側(cè)壁相鄰。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的太陽(yáng)光收集器，其中所述調(diào)整器與所述側(cè)壁平行，并與所述側(cè)壁分開(kāi)小的間隔。
31.一種太陽(yáng)光收集器的陣列，其中每個(gè)所述收集器根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的陣列，其中所述收集器被設(shè)置為使他們的預(yù)定顏色結(jié)合起來(lái)形成圖像。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的陣列，其中所述圖像為移動(dòng)圖像。
34.一種太陽(yáng)光收集器，用于接收來(lái)自角度范圍的光，所述范圍包括構(gòu)成接收角的第一范圍，以及構(gòu)成所述第一范圍以外的角度的第二范圍；所述收集器包括光電池，該收集器用于將所述第一范圍內(nèi)的光導(dǎo)向所述光電池，所述收集器進(jìn)一步包括調(diào)整器，該調(diào)整器構(gòu)成可見(jiàn)光源，該可見(jiàn)光對(duì)于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見(jiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)光收集器，所述收集器用于接收來(lái)自角度范圍的光，所述范圍包括構(gòu)成接收角的第一范圍，以及構(gòu)成所述第一范圍以外的角度的第二范圍。所述收集器進(jìn)一步包括光電池和調(diào)整器，該調(diào)整器用于調(diào)整收集器對(duì)位于第二范圍內(nèi)的觀察者顯現(xiàn)的圖像，并構(gòu)成可見(jiàn)光源，該可見(jiàn)光對(duì)于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見(jiàn)的。
文檔編號(hào)H01L31/052GK102272948SQ200980153199
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者伊塔·巴盧齊, 戈嫩·芬克 申請(qǐng)人:畢達(dá)哥拉斯太陽(yáng)公司