專利名稱：太陽光棱鏡收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽光收集器，尤其涉及用于將光進行集中的收集器。
背景技術(shù)：
眾所周知，能夠通過各種方法利用太陽光產(chǎn)生可用的能量。其中一種方法為使用光電池將太陽光轉(zhuǎn)換為電。太陽光收集器通常用于收集陽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區(qū)域聚集到遠遠小于該區(qū)域的光電池。通常，光電池的顏色為深藍色或黑色，使得收集器也具有類似的顏色。結(jié)果，當將這種收集器安裝到建筑物上時，它非常顯眼，尤其是當安裝這種收集器的建筑物的區(qū)域具有對比顏色時，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光收集器，用于接收來自角度范圍的光，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)整收集器對位于第二范圍內(nèi)的觀察者顯現(xiàn)的圖像，并構(gòu)成可見光源，該可見光對于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見的。本發(fā)明的另一方面提供了一種太陽光收集器，包括 棱鏡聚光器，具有進入口，該進入口用于接收來自角度范圍的光，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)照射所述進入口的光到達該光電池；以及 調(diào)整器，構(gòu)成預(yù)定顏色的可見光源，即從該可見光源發(fā)出光，該調(diào)整器與所述聚光器設(shè)置在一起，使得所述可見光對于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見的(即所述可見光源位于沿著在第二范圍內(nèi)照射到進入口上的光的光路，因此，從調(diào)整器發(fā)出的至少部分光將會以一定角度到達進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)照射到進入口上的光可能到達所述調(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。如上述所述的太陽光收集器允許位于接收角外的觀察者看到來自于調(diào)整器的光。 因此收集器的顏色，至少對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，在說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語“源”應(yīng)當根據(jù)其最廣義的定義來理解，包括但不限于將一種能量轉(zhuǎn)換為可見光(例如，通過使用如LED等發(fā)光源將電能轉(zhuǎn)換為可見光)，對在一定波長范圍內(nèi)的入射光進行反射，使得反射光為預(yù)定顏色，該顏色與照射時的光(即僅有部分波長被反射)的顏色不同，例如采用熒光方式或?qū)碜杂谕獠吭慈肷涔庵囟ㄏ驗樗杞嵌鹊确绞?，將第一頻率的光轉(zhuǎn)換為第二頻率的光(是指第二波長的光源)。進一步應(yīng)當理解的是，術(shù)語“發(fā)出”應(yīng)當理解為用于描述光來自于這種源。所述調(diào)整器的位置不會阻礙在所述第一范圍內(nèi)照射到所述進入口上的光到達所述光電池。所述調(diào)整器可以用于改變光的外觀顏色，例如通過對到達的光中可見光譜內(nèi)的特定波長范圍的光進行反射，使得反射光具有與照射時的光(通常為白光)不同的顏色。具體地，這可以通過吸收預(yù)定波長的照射時的光來實現(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，如一個或多個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LED，分別用于發(fā)出紅光、藍光和綠光?？梢赃M一步設(shè)置控制器來控制各個LED的運行。所述聚光器可以進一步包括底部反射面，用于通過全內(nèi)反射對來自于所述第一范圍的至少部分光進行反射，該收集器進一步包括鏡面，該鏡面與所述底部反射面設(shè)置在一起，用于將穿過聚光器的光反射到調(diào)整器。所述進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面。例如，所述鏡面被設(shè)置為與所述兩個面的中的第一面大致平行并與其分開小的間隔。所述鏡面從所述第一面突出，突出部分相對于所述兩個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面中的第二面，并與其分開小的間隔。所述聚光器可以包括底部反射面，用于通過全內(nèi)反射將來自于所述第一范圍的光反射到所述光電池，所述收集器進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齒的鋸齒形截面，每個齒具有前表面和后表面，每個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)置為以使將來自于第一范圍的光反射到所述光電池，而該光并不會通過全內(nèi)反射進行反射。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。可選地， 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齒的鋸齒形截面的底面，每個齒具有前表面和后表面，每個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，每個所述反射面用于通過全內(nèi)反射對來自于第一范圍的光進行反射，或者通過底鏡對該光進行折射。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?？蛇x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，用于通過全內(nèi)反射對來自于所述第一范圍的光進行反射，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長度，并與其分開小的間隔。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)彼此面對且平行。所述第三側(cè)彼此分開小的間隔。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)置為與至少一個所述側(cè)壁平行，且與其分開小的間隔。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)壁分開小的間隔。


為了理解本發(fā)明，也為了領(lǐng)會本發(fā)明在實踐中如何實現(xiàn)，以下參照附圖，通過非限定性的舉例對實施例進行描述，其中圖1為可以與本發(fā)明共同使用的典型太陽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)明兩個實施例所述收集器的截面視圖；圖3A 3C為圖2A和2B所示實施例的改進；圖4A為圖2A和2B所示實施例的另一改進實施例的截面視圖；圖4B為圖4A中一區(qū)域的特寫視圖；圖4C為圖4A所示實施例的改進；圖5為根據(jù)本發(fā)明所述收集器的進一步實施例的透視圖；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)明所述收集器的進一步實施例的截面視圖；圖9A和9B部分顯示了根據(jù)本發(fā)明實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光收集器陣列的太陽光收集單元，用于本發(fā)明一個舉例中。
具體實施例方式如圖1所示，提供了一種太陽光收集器，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 可以通過小的間隔32與聚光器相分離。較佳地是，收集器10的各個元件可以包括一個或多個部分，而沒有脫離本發(fā)明的范圍，細節(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，例如對本申請人公開的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?shù)牟牧现瞥?。根?jù)一個舉例，所述聚光器包括位于其前側(cè)的進入口 18用于被入射光照射(此處的術(shù)語“前側(cè)”在說明書和權(quán)利要求書中應(yīng)當被理解為是指聚光器、進入口和/或收集器的由入射的太陽光照射到的側(cè)面，即朝向進入口背對聚光器12的一側(cè)；相反，術(shù)語“后側(cè)”應(yīng)當被理解為是指聚光器、進入口和/或收集器的與入射的太陽光照射到的側(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)計為使得所有到達它的光最終都到達光電池)。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
1.一種太陽光收集器，其中包括 棱鏡聚光器，具有進入口，該進入口用于接收來自角度范圍的光，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)照射所述進入口的光到達該光電池；以及 調(diào)整器，構(gòu)成預(yù)定顏色的可見光源，與所述聚光器設(shè)置在一起，使得所述可見光對于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光收集器，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)彼此面對且平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽光收集器，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所述的太陽光收集器，其中所述調(diào)整器的位置不會阻礙在所述第一范圍內(nèi)照射到所述進入口上的光到達所述光電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的太陽光收集器，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中任一項所述的太陽光收集器，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所述的太陽光收集器，其中所述發(fā)光源包括一個或多個發(fā)光二極管 (LED)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽光收集器，其中所述發(fā)光源包括三個LED，分別用于發(fā)出紅光、藍光和綠光。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的太陽光收集器，其中進一步包括控制器，用于控制各個所述LED的運行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或4 9中任一項所述的太陽光收集器，其中所述聚光器進一步包括底部反射面，用于通過全內(nèi)反射對來自于所述第一范圍內(nèi)的光進行反射，所述收集器進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所述底部反射面的光使該光到達所述光電池，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所述聚光器的光使該光到達所述調(diào)整器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽光收集器，其中所述進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所述的太陽光收集器，其中所述底部反射面包括彼此成一角度的兩個面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽光收集器，其中所述鏡面被設(shè)置為與所述兩個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，突出部分相對于所述兩個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所述的太陽光收集器，其中所述調(diào)整器被設(shè)置為與所述兩個面中的第二面大致平行。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或4 9中任一項所述的太陽光收集器，其中所述聚光器進一步包括底部反射面，用于通過全內(nèi)反射對來自于所述第一范圍的光進行反射，所述收集器進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齒的鋸齒形截面，每個齒具有前表面和后表面，每個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中任一項所述的太陽光收集器，其中所述聚光器進一步包括被形成為具有多個齒的鋸齒形截面的底面，每個齒具有前表面和后表面，每個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中任一項所述的太陽光收集器，其中進一步包括鏡面，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中任一項所述的太陽光收集器，其中，所述聚光器進一步包括底部反射面，用于通過全內(nèi)反射對來自于所述第一范圍的光進行反射，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長度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽光收集器，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)彼此面對且平行。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的太陽光收集器，其中所述第三側(cè)分開小的間隔。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的太陽光收集器，其中所述聚光器包括側(cè)壁，所述調(diào)整器與至少一個所述側(cè)壁相鄰。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的太陽光收集器，其中所述調(diào)整器與至少一個所述側(cè)壁平行。
29.根據(jù)權(quán)利要求1或4 9中任一項所述的太陽光收集器，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)壁分開小的間隔。
31.一種太陽光收集器的陣列，其中每個所述收集器根據(jù)任一項前述權(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圖像。
34.一種太陽光收集器，用于接收來自角度范圍的光，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，所述收集器進一步包括調(diào)整器，該調(diào)整器構(gòu)成可見光源，該可見光對于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽光收集器，所述收集器用于接收來自角度范圍的光，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)整收集器對位于第二范圍內(nèi)的觀察者顯現(xiàn)的圖像，并構(gòu)成可見光源，該可見光對于所述第二范圍內(nèi)的觀察者是可見的。
文檔編號H01L31/052GK102272948SQ200980153199
公開日2011年12月7日 申請日期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 申請人:畢達哥拉斯太陽公司