[發明專利]光收集器設備

有效

• 申請號: 201380023994.2
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN104302986B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: E.P.布內坎普;R.G.尼坎普
• 申請（專利權）人: 飛利浦燈具控股公司
• 主分類號: F24J2/06
• 分類號: F24J2/06;A01G9/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 孫之剛,景軍平

技術領域

本發明涉及光收集器設備。本發明還涉及太陽能設備、溫室或照明單元，其包括這樣的光收集器設備。

背景技術

光內耦合結構在本領域中是已知的。例如，WO2009115574描述了包括具有兩個主表面側的透明片的溫室，其包含透明片內的發光染料，其特征在于在兩個主表面側的至少一個上存在幾何光學元件的陣列。特別地，光致發光染料包含在與透明片接觸的分離層內。

另外，發光太陽能集中器在本領域中是已知的。例如，WO2012023094描述了諸如例如使用其波導的后側上的散射或者反射層的太陽能集中器之類的光電設備。散射或者反射層還合并了用于吸收和發射的發光或者磷光材料。散射或者反射層中的附加的吸收和發射功能性允許入射光的較為動態的使用。

發明內容

重要的方面是光如何能夠以高效的方式被引導朝向植物（例如，在溫室中）并且具有優化的光譜。像是棱鏡、透鏡或者散射微結構那樣的結構的使用在本領域中是已知的。該結構的確進行工作來提取光，但是不能足夠有效地將光引導朝向植物。此外，提供有（這樣的）微結構的箔對于該應用而言可能變得過于昂貴。

另外，可應用包含熒光染料和光散射（顆粒）添加劑的聚合基質。然而，似乎在一些系統中超過50%的光被引導朝向溫室的外部，并且沒有被植物有效地使用。

因此，本發明的一個方面是提供可替換的光收集器設備，其優選地另外至少部分地消除上述缺陷中的一個或多個。

因此，在第一方面中，本發明提供了包括片狀光接收側和光出射側的光收集器設備（在本文中也被指示為“設備”），光收集器設備包括光導材料的多個彎曲結構（在本文中也被指示為“結構”），其中光導材料包括被配置成吸收光源光的至少一部分并且將所吸收的光的至少一部分轉換成可見波長范圍中的經轉換的光的有機染料，其中每個彎曲結構具有被配置成從所述光源接收光并且被配置成將光源光耦合到彎曲結構中的在光接收側的凸起彎曲部分、在光出射側的凹入部分和在光出射側的光出射邊緣部分，其中每個彎曲結構具有被配置成促進內耦合的光和可見波長范圍中的經轉換的光在光出射邊緣部分的方向上的輸運的曲率和光導厚度，以提供從光出射邊緣部分逸出的設備光。

利用這樣的光收集器設備，（太陽）光可以高效地耦合到彎曲結構中，在彎曲結構內被有機染料至少部分地轉換成另一波長的光，并且在光出射邊緣部分處耦合離開光收集器設備。由此，提供了收集的（太陽）光和/或收集的經轉換的（太陽）光。注意，光源不是光收集器設備的（多個）基本實施例的一部分。

光收集器設備被特別地設計成以高效的方式收集太陽的光，并且將收集的光在光出射側處耦合出（作為冷光和可選的其余太陽光），所述收集的光至少部分地被有機染料轉換成冷光。因此，在實施例中，光收集器用于集中（太陽）光，并且至少部分地將該集中的太陽光轉換成冷光（通過利用染料對至少部分的太陽光的轉換）。由于全內反射（TIR），內耦合的光和冷光可以遷移至邊緣部分并且從光出射部分（或者光出射邊緣部分）逸出。為了抵消光導的TIR屬性中的減小，有機染料基本上不作為微顆粒存在，而是優選地呈分子分布，因而抵消光的全向散射。另外，染料具有本質上不與所述染料的發射光譜重疊的吸收和/或激發光譜，因而抵消經轉換的光的全向再發射。所述全向散射和全向再發射二者都導致光導材料的TIR屬性中的不合期望的減小，并且因此導致不太高效的太陽光收集器設備。

光收集器設備包括多個彎曲結構。在一些實施例中，這些可包括半球結構，像是圓頂那樣，在其它實施例中，這些可以包括漏斗狀結構或者球冠。凸起部分被配置在光接收側。因此，光接收側包括多個凸起彎曲結構。凹入部分在光收集器設備的“背側”（光出射側）。彎曲結構的邊緣被用作外耦合或者光出射邊緣部分（在光出射側）。因此，彎曲結構的至少一部分邊緣被配置成允許內耦合的光在光收集器設備的光出射側從彎曲結構的光出射邊緣部分逸出。

注意，在光收集器設備（自身）的實施例中，除了可選的涂層，在凸起彎曲部分的上游不存在物理結構。正是有利的彎曲結構提供高效的內耦合。

術語“上游”和“下游”涉及項或者特征相對于來自光生成裝置（在此特別地為太陽或者光源）的光的傳播的布置，其中相對于來自光生成裝置的光線內的第一位置，更接近光生成裝置的光線中的第二位置是“上游”，并且更遠離光生成裝置的光線內的第三位置是“下游”。這樣，一個人也可以將光接收側指示為上游側或者上游面，并且將光出射側指示為下游側或者下游面。