FR2542464A1

FR2542464A1 - Method and plane device enabling the cross-section of a parallel light beam to be changed

Info

Publication number: FR2542464A1
Application number: FR8304085A
Authority: FR
Original assignee: LAROCHEFOUCAULD GEORGES DE
Current assignee: LAROCHEFOUCAULD GEORGES DE
Priority date: 1983-03-11
Filing date: 1983-03-11
Publication date: 1984-09-14

Abstract

Method and plane device enabling the cross-section of a parallel light beam to be changed. The method consists in interrupting the light beam 1 with a plate 2 of translucent material and in suitably guiding the light rays 1 in this layer of translucent material by an alternation of reflections at mirrors 4 arranged on one face of the layer and of total reflections at the opposite layer 5/air dioptric interface. One embodiment furthermore comprises a reflection at a lateral mirror. Another embodiment comprises at least two layers of translucent material of different refractive indices. The method has various applications including the encapsulation of photovoltaic cells 7 and, in inverted use, the construction of non-dazzling rear lights for motor vehicles.

Description

DESCRIPTION
DISPOSITIF CONCENTRATEUR DE LUMIERE
La présente invention s'applique notamment aux générateurs électriques à cellules photo-voltaiques. DESCRIPTION
LIGHT CONCENTRATOR
The present invention applies in particular to electric generators with photovoltaic cells.

Il existe de nombreux moyens de concentrer un rayonnement lumineux depuis les lentilles et les miroirs, classiques ou de Fresnel, jusqu'aux dispositifs les plus complexes. Tous, sauf les dispositifs à piégeage de lumière dans des lames à faces parallèles ont en commun la caractéristique d'occuper un volume important, ce qui présente certains inconvénients lorsqu'il s'agit de concentrer de la lumière solaire sur des cellules photo-voltaiues ; c'est pourquoi les concentrateurs sont d'un emploi limité dans ce cas, surtout pour les petites puissances. There are many ways to focus light radiation from conventional and Fresnel lenses and mirrors to the most complex devices. All except the light-trapping devices in parallel-face blades have in common the characteristic of occupying a large volume, which has certain drawbacks when it comes to concentrating sunlight on photovoltaic cells. ; this is why concentrators are of limited use in this case, especially for small powers.

Quant aux dispositifs comportant une lame à faces parallèles, ils sont couramment utilisés pour encapsuler les cellules photo-voltaques. Dans de tels dispositifs, la lumière éclairant le module tombe soit directement sur une cellule, soit, entre les cellules, sur un fond qui la réfléchit dans une direction aléatoire ; une partie de la lumière est rejetée hors du module, une autre partie arrive à la face avant de la lame avec un angle d'incidence suffisant pour qu'elle y subisse une réflexion totale après laquelle elle arrive soit sur la cellule, soit de nouveau sur le fond réfléchissant; De tels dispositifs perdent la majeure partie de la lumière qui n'est pas arrivée d'emblée sur les cellules. As for the devices comprising a blade with parallel faces, they are commonly used to encapsulate the photo-voltaic cells. In such devices, the light illuminating the module falls either directly on a cell, or, between the cells, on a background which reflects it in a random direction; a part of the light is rejected out of the module, another part arrives at the front face of the blade with a sufficient angle of incidence so that it undergoes a total reflection there after which it arrives either on the cell, or again on the reflective background; Such devices lose most of the light that did not immediately reach the cells.

Le Procédé objet de l'invention présente l'avantage de permettre la réalisation de dispositifs globalement plans et peu épais, donc exigeant peu de mattière, facile à construire et de bon rendement. The method which is the subject of the invention has the advantage of making it possible to produce devices which are generally planar and not very thick, therefore requiring little material, easy to build and of good yield.

Ce procédé permettant de concentrer un faisceau de lumière parallèle sur une cible de surface limitée est caractérisé par le fait qu'il met en oeu- vre une plaque composée de matériaux translucides dont l:une des deux faces dite face avant est exposée à la lumière tandis que l'autre, dite face arrière, convenablement formée et traitée , réfléchit la lumière dans des directions précises, de telle manière qu'elle parvienne à la cible après un parcours prédéterminé comportant au moins la dite réflexion sur un miroir en face arrière et une réflexion totale sur la face avant
Les figures 1 et 2 de la planche unique représentent une coupe caractéristique de deux variante possibles d'application du procédé.This method of concentrating a parallel beam of light on a target with a limited surface is characterized by the fact that it employs a plate composed of translucent materials, one of the two faces of which is called the front face is exposed to light. while the other, said rear face, suitably formed and treated, reflects light in precise directions, so that it reaches the target after a predetermined path comprising at least said reflection on a mirror on the rear face and total reflection on the front
Figures 1 and 2 of the single plate show a characteristic section of two possible variants of application of the method.

Ces applications du procédé consistent essentiellement dans un aménagement particulier de la technique classique d'encapsulation des cellules photovoltaïques comportant une couche avant translucide (verre, PMMA, époxy, ou autre). These applications of the method essentially consist in a particular arrangement of the conventional technique for encapsulating photovoltaic cells comprising a translucent front layer (glass, PMMA, epoxy, or the like).

L'aménagement selon le procédé est tel que les cellules photo-voltalques (7) n'interceptent directement qu'une faible partie du rayonnement solaire, le reste du rayonnement arrivant à des miroirs (4) plans ou courbes, selon les variantes, qui le réfléchissent soit directement, soit en passant par le miroir latéral (8) sur le dioptre air/couche (5) avec un angle tel qu'au y subit une réflexion totale qui le rabat sur la cellule cible (7). The arrangement according to the method is such that the photovoltaic cells (7) directly intercept only a small part of the solar radiation, the rest of the radiation arriving at plane or curved mirrors (4), depending on the variants, which reflect it either directly, or by passing through the lateral mirror (8) on the air / layer diopter (5) with an angle such that there is a total reflection there which folds it over the target cell (7).

Un perfectionnement du procédé est caractérisé par le fait que la plaque de matériau translucide est constituée de deu ou plusieurs couches de matériau solide ou liquide d'indice de réfraction différent de manière principalement à infléchir la direction des rayons lumineux entre deux réflexions. An improvement of the process is characterized by the fact that the plate of translucent material is made up of two or more layers of solid or liquid material with a different refractive index so as to mainly influence the direction of the light rays between two reflections.

Un troisième mode de réalisation, particulièrement avantageux, est figuré en coupe sur la figure 3. Cette variante consiste à doubler la face avant translucide, la couche (3) au contact de l'atmosphère ayant par exemple un in dice -de réfraction de 1,33 et la seconde couche (6) un indice de 1,49 ; ou bien encore la première couche ayant un indice de 1,49 et la seconde un indice de 2,35 .Dans cette variante, les rayons (1) après réflexion sur le miroir arrière (4) traversent le dioptre (6)-(3) et sont rabattus avant d'être totalement réfléchis sur le dioptre avant (5), puis ils traversent à nouveau le dioptre (3)-(6) avant d'éclairer la cellule (7)
Cette disposition a sur les deux précédentes les avantages - de permettre de garnir utilement de miroirs toute la partie de la face arrière non occupée par la cellule - de permettre une meilleure adaptation optique de la cellule - de transporter à plus longue distance dans la lame (3) les rayons réfléchis.A third, particularly advantageous embodiment is shown in section in FIG. 3. This variant consists in doubling the translucent front face, the layer (3) in contact with the atmosphere having for example a refractive index of 1 , 33 and the second layer (6) an index of 1.49; or even the first layer having an index of 1.49 and the second an index of 2.35. In this variant, the rays (1) after reflection on the rear mirror (4) pass through the diopter (6) - (3 ) and are folded down before being completely reflected on the front diopter (5), then they pass through the diopter again (3) - (6) before lighting the cell (7)
This arrangement has the advantages over the two preceding ones - of making it possible to usefully garnish with mirrors the whole part of the rear face not occupied by the cell - of allowing a better optical adaptation of the cell - of transporting at a longer distance in the blade ( 3) reflected rays.

Les trois modes de réalisation sont trois modes parmi d'autres et donnés à titre d'exemple. The three embodiments are three modes among others and given by way of example.

Une variante des dispositifs précédents est caractérisé par le fait que les surfaces (5) et les miroirs (4) précités peuvent être constitués de plusieurs parties. A variant of the above devices is characterized in that the aforementioned surfaces (5) and the mirrors (4) can be made up of several parts.

Une autre variante est caractérisée par le fait que les surfaces (5) et les miroirs (4) et (8) précités peuvent être plans ou courbes. Another variant is characterized in that the aforementioned surfaces (5) and the mirrors (4) and (8) can be planar or curved.

Une autre variante des dispositifs est caractérisée par le fait que, sur les tranches de la plaque ou de l'une des couches de la plaque est placé un moyen (8) pour réfléchir dans la lame, selon une direction convenable tout rayon lumineux qui pourrait s'en échapper. Another variant of the devices is characterized in that, on the edges of the plate or of one of the layers of the plate is placed a means (8) for reflecting in the plate, in a suitable direction, any light ray which could escape from it.

Selon une autre variante, la cible(7) est en contact optique avec l'une au moins des couches de la plaque, soit collée contre, soit baignée dedans. According to another variant, the target (7) is in optical contact with at least one of the layers of the plate, either glued against or bathed in it.

Une autre variante est caractérisée par le fait que la couche avec laquelle la cible est en contact optique est un matériau liquide ayant pour effet secondaire de refroidir la dite cible. Another variant is characterized in that the layer with which the target is in optical contact is a liquid material having the secondary effect of cooling said target.

Entre autres applications, le procédé de concentration peut être utilisé chaque fois que lton désire augmenter à bon compte le courant électrique fourni par les cellules photo-voltalques. Convenablement adapté, il se prête également à la réalisation de feux arrières non éblouissants pour véhicules automobiles. Among other applications, the concentration process can be used whenever it is desired to inexpensively increase the electric current supplied by the photovoltaic cells. Suitably adapted, it is also suitable for making non-dazzling rear lights for motor vehicles.

Claims

1 Method for concentrating a parallel light beam (1) on a target with a limited surface (7), characterized in that it uses a plate (2) composed of translucent materials, one of the two faces of which is called front face (5) is exposed to light, while the other, called rear face, suitably formed and treated (4), reflects light in precise directions, so that it reaches the target (7) after a predetermined route comprising at least the said reflection on a mirror on the rear face (4) and a total reflection on the front face (5).

2 Method according to reseach 1, characterized in that the plate of translucent material consists of two or more layers of solid or liquid material of different refractive index (3) (6) so as to mainly bend the direction of the rays light between two reflections.

3 Device for implementing the method according to claims 1 or 2, characterized in that, on the edges of the plate or one of the layers of the plate is placed a means (8) for reflecting in the plate , in a suitable direction, any light ray which could escape from it.

4 Device for the implementation of the process according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the aforementioned surfaces (5) and mirrors (4) (8) may consist of several parts.

5 Di 5 Device for implementing the method according to one or more of claims I to 4, characterized in that the aforementioned surfaces (5) and mirrors (4) (8) (8) can be pa or curves.

6 Device for implementing the method according to claims 1 or 2, characterized in that the target (7) is in optical contact with one of the layers of the plate, either glued against, or bathed in it.

7 Device according to claim 6, characterized in that the layer with which the target is in optical contact is a liquid material having the secondary effect of cooling said target.