FR3061604A1 - OPTICAL COMMUNICATION PHOTOVOLTAIC DEVICE - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un dispositif photovoltaïque et de réception optique permettant à la fois la production d'énergie et la réception d'une communication optique, composé d'au moins deux plaques parallèles (21,22) : - une première plaque (21) en partie transparente à la lumière du soleil (1) comprenant une face sur laquelle est disposée une pluralité de zones photo-actives (31) formant des photo détecteurs dédiés à la réception d'une lumière modulée provenant d'une source de lumière modulée (2) porteuse d'une information, lesdites zones photo-actives (31) étant intrinsèquement opaques et séparées par des zones de transparence (61) ; - une seconde plaque (22) comprenant un substrat sur lequel est disposé une pluralité de cellules photovoltaïques (32) dédiées à la production d'énergie photo-électrique et comprenant une électrode opaque ; - caractérisé en ce que les faces actives desdites zones photo-actives (31) sont en regard des zones actives desdites cellules photovoltaïques (32).The invention relates to a photovoltaic and optical reception device for both the production of energy and the reception of an optical communication, composed of at least two parallel plates (21,22): a first plate (21) partially transparent to sunlight (1) comprising a face on which is disposed a plurality of photoactive areas (31) forming photo detectors dedicated to the reception of modulated light from a modulated light source ( 2) carrying information, said photoactive zones (31) being intrinsically opaque and separated by zones of transparency (61); - a second plate (22) comprising a substrate on which is disposed a plurality of photovoltaic cells (32) dedicated to the production of photoelectric energy and comprising an opaque electrode; characterized in that the active faces of said photoactive zones (31) are facing active zones of said photovoltaic cells (32).

Description

Titulaire(s) :Holder (s):

BIALIC EMILIE.BIALIC EMILIE.

SUNPARTNER TECHNOLOGIES.SUNPARTNER TECHNOLOGIES.

® Mandataire(s) : GLOBAL INVENTIONS.® Agent (s): GLOBAL INVENTIONS.

® DISPOSITIF PHOTOVOLTAÏQUE DE COMMUNICATION OPTIQUE.® PHOTOVOLTAIC OPTICAL COMMUNICATION DEVICE.

(© L'invention concerne un dispositif photovoltaïque et de réception optique permettant à la fois la production d'énergie et la réception d'une communication optique, composé d'au moins deux plaques parallèles (21,22) :(© The invention relates to a photovoltaic and optical reception device allowing both the production of energy and the reception of an optical communication, composed of at least two parallel plates (21,22):

- une première plaque (21 ) en partie transparente à la lumière du soleil (1 ) comprenant une face sur laquelle est disposée une pluralité de zones photo-actives (31 ) formant des photo détecteurs dédiés à la réception d'une lumière modulée provenant d'une source de lumière modulée (2) porteuse d'une information, lesdites zones photo-actives (31) étant intrinsèquement opaques et séparées par des zones de transparence (61);- a first plate (21) partly transparent to sunlight (1) comprising a face on which is arranged a plurality of photoactive zones (31) forming photo detectors dedicated to the reception of modulated light coming from 'a modulated light source (2) carrying information, said photoactive zones (31) being intrinsically opaque and separated by transparency zones (61);

- une seconde plaque (22) comprenant un substrat sur lequel est disposé une pluralité de cellules photovoltaïques (32) dédiées à la production d'énergie photo-électrique et comprenant une électrode opaque;- a second plate (22) comprising a substrate on which is disposed a plurality of photovoltaic cells (32) dedicated to the production of photoelectric energy and comprising an opaque electrode;

- caractérisé en ce que les faces actives desdites zones photo-actives (31) sont en regard des zones actives desdites cellules photovoltaïques (32).- characterized in that the active faces of said photoactive zones (31) are opposite the active zones of said photovoltaic cells (32).

Figure FR3061604A1_D0001
Figure FR3061604A1_D0002

Dispositif photovoltaïque de communication optiquePhotovoltaic optical communication device

La présente invention se rapporte aux dispositifs de communication par lumière visible et invisible (IR et UV) de type communication optique laser et/ou de type VLC (acronyme pour « Visible Light Communication ») / LiFi (acronyme pour « Light-Fidelity ») associée à un dispositif de production d'énergie photovoltaïque.The present invention relates to communication devices by visible and invisible light (IR and UV) of optical laser communication type and / or of VLC (acronym for "Visible Light Communication") / LiFi (acronym for "Light-Fidelity") type. associated with a photovoltaic energy production device.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Les dispositifs de communication optique utilisent les ondes lumineuses pour transmettre une information entre deux points distants.Optical communication devices use light waves to transmit information between two distant points.

Les dispositifs de communication optique en espace libre utilisent en général des lasers ou diodes laser comme moyen d'émission, et des photodiodes comme moyen de réception. Le faisceau lumineux émis par le laser ou la diode laser est un faisceau cohérent. Il peut donc être modulé en amplitude et en phase.Free space optical communication devices generally use lasers or laser diodes as the transmission means, and photodiodes as the reception means. The light beam emitted by the laser or the laser diode is a coherent beam. It can therefore be modulated in amplitude and in phase.

Les dispositifs de communication par la lumière visible (VLC ou LiFi) comprennent en général une LED (ou un module de LEDs) formant un moyen d'émission et un photo détecteur formant un moyen de réception.Communication devices using visible light (VLC or LiFi) generally include an LED (or a module of LEDs) forming a transmission means and a photo detector forming a reception means.

La LED fournit un signal lumineux incohérent (Visible/IR/UV) dont l'intensité est modulée en fonction de l'information à transmettre. En particulier pour le domaine visible, les luminaires à LEDs présentent l'avantage de permettre la double fonction d'éclairage et de transmission de données. Leurs caractéristiques physiques permettent d'envisager des débits de l'ordre du Gbits/s pour des systèmes dédiés. Cette LED peut être constituée d'une unique puce bleue recouverte d'une luminophore pour permettre un éclairage blanc, ou être constituée de plusieurs puces (RGYB par exemple). Le premier type, avec une puce bleue associée à un luminophore est prépondérant dans les ampoules à LEDs, mais il est aussi souvent le facteur limitant la bande passante du fait du temps de réponse des luminophores.The LED provides an inconsistent light signal (Visible / IR / UV), the intensity of which is modulated according to the information to be transmitted. In particular for the visible area, LED luminaires have the advantage of allowing the dual function of lighting and data transmission. Their physical characteristics make it possible to envisage bit rates of the order of Gbits / s for dedicated systems. This LED can consist of a single blue chip covered with a phosphor to allow white lighting, or be made up of several chips (RGYB for example). The first type, with a blue chip associated with a phosphor is predominant in LED bulbs, but it is also often the factor limiting the bandwidth due to the response time of the phosphors.

Une puce bleue peut atteindre une bande passante de 20-100MHz, alors que cette même puce bleue associée à un luminophore verra ses performances se réduire à 2-3 MHz. Pour pallier cette problématique, il est possible de filtrer le signal dans le bleu avant le photo détecteur afin de ne conserver que la réponse de la puce.A blue chip can reach a bandwidth of 20-100MHz, while this same blue chip associated with a phosphor will see its performance reduced to 2-3 MHz. To overcome this problem, it is possible to filter the signal in blue before the photo detector in order to keep only the response of the chip.

Classiquement, l'utilisation d'un filtre bleu non associé à une lentille convergente, permet d'utiliser 10% du signal disponible avant le filtre. Dans le cas d'une réception optique dans un environnement à forte intensité lumineuse (lumière du soleil en environnement extérieur par exemple), cette caractéristique peut présenter un avantage certain pour éviter la saturation des photo détecteurs par les longueurs d'ondes hors du spectre VLC ou LiFi. Le signal VLC ou LiFi passe alors d'un ratio signal utile / spectre en environnement extérieur de 500 Lux / 150 000 Lux, à un ratio de 100 Lux / 20 000 Lux. La lumière non modulée issue par exemple du soleil, n'est plus alors une raison de non détection du signal LiFi car la saturation des photo détecteurs est évitée.Conventionally, the use of a blue filter not associated with a converging lens makes it possible to use 10% of the signal available before the filter. In the case of optical reception in an environment with high light intensity (sunlight in an outdoor environment for example), this characteristic can have a definite advantage in avoiding saturation of the photo detectors by wavelengths outside the VLC spectrum. or LiFi. The VLC or LiFi signal then goes from a useful signal / spectrum ratio in an external environment of 500 Lux / 150,000 Lux, to a ratio of 100 Lux / 20,000 Lux. Unmodulated light, for example from the sun, is no longer a reason for not detecting the LiFi signal because the saturation of the photo detectors is avoided.

Cependant, tous les photo détecteurs ne sont pas adaptés à ce type de détection en fort flux lumineux ambiant. Néanmoins, certains photo détecteurs photovoltaïques, tel que cela est décrit dans la publication Spécifie innovative semitransparent solar cell for indoor and outdoor LiFi applications (E. Bialic, L. Maret, and D. Ktnénas, Applied Optics, Vol. 54, N° 27, pp 8062-8269 (2015)) présentent des caractéristiques permettant la détection de faibles variations lumineuses dans un environnement extérieur à forte intensité lumineuse.However, not all photo detectors are suitable for this type of detection in high ambient light flux. However, some photovoltaic photo detectors, as described in the publication Specifies innovative semitransparent solar cell for indoor and outdoor LiFi applications (E. Bialic, L. Maret, and D. Ktnénas, Applied Optics, Vol. 54, N ° 27 , pp 8062-8269 (2015)) have characteristics allowing the detection of small light variations in an outdoor environment with high light intensity.

Dans le cas d'une LED multi puces, chaque puce peut être adressée indépendamment de sa voisine, ce qui signifie que l'amplitude lumineuse issue de chaque puce peut être modulée indépendamment. Ainsi chaque puce génère un canal de communication particulier qui pourra être traité de manière indépendante. Un tel système de communication est avantageux en ce qu'on peut utiliser comme moyen de réception la plupart des surfaces photo détectrices associées à un système de traitement de l'information permettant d'analyser la variation de l'amplitude du signal lumineux reçu et d'en déduire le signal transmis, à condition que chaque photo détecteur reçoive uniquement le signal utile issu d'un canal de communication dédié. Un moyen de dédier un photo détecteur à un canal de transmission à bande étroite est d'utiliser un filtre coloré associé à la couleur qui contient le signal utile.In the case of a multi-chip LED, each chip can be addressed independently of its neighbor, which means that the light amplitude from each chip can be modulated independently. Thus each chip generates a particular communication channel which can be processed independently. Such a communication system is advantageous in that most of the photo-detecting surfaces associated with an information processing system making it possible to analyze the variation in the amplitude of the received light signal and d '' deduce the transmitted signal, provided that each photo detector receives only the useful signal from a dedicated communication channel. One way to dedicate a photo detector to a narrow band transmission channel is to use a color filter associated with the color which contains the useful signal.

Comme l'utilisation d'un filtre pour la communication optique réduit l'utilisation du spectre disponible à environ 10% du spectre totale, 90% de l'énergie lumineuse est donc inutilisée.As the use of a filter for optical communication reduces the use of the available spectrum to around 10% of the total spectrum, 90% of the light energy is therefore unused.

Le dispositif objet de l'invention vise à maximiser l'utilisation de l'énergie lumineuse disponible tout en permettant la meilleure détection possible du signal lumineux modulé permettant la communication optique.The object of the invention aims to maximize the use of available light energy while allowing the best possible detection of the modulated light signal allowing optical communication.

BUT DE L’INVENTIONPURPOSE OF THE INVENTION

L'invention a pour but l'optimisation de l'utilisation du spectre visible, IR et UV, dans le cadre d'une communication optique. Elle concerne un dispositif qui a pour objectif de maximiser l'énergie générée par des cellules photovoltaïques tout en minimisant les contraintes de saturation des récepteurs optiques de télécommunication. Autrement dit, l'invention a pour but d'une part, de diriger la partie du spectre utile de la lumière modulée vers les zones de réception optique de télécommunication, et d'autre part de laisser passer la quasi-totalité de l'énergie vers les zones photovoltaïques dédiées à la récupération de l'énergie électrique.The invention aims to optimize the use of the visible spectrum, IR and UV, in the context of optical communication. It relates to a device which aims to maximize the energy generated by photovoltaic cells while minimizing the saturation constraints of optical telecommunications receivers. In other words, the object of the invention is, on the one hand, to direct the part of the useful spectrum of the modulated light towards the optical reception areas of telecommunications, and on the other hand to let pass almost all of the energy. to the photovoltaic zones dedicated to the recovery of electrical energy.

OBJETS DE L'INVENTIONOBJECTS OF THE INVENTION

Dans son principe de base l'invention a pour objet un dispositif photovoltaïque et de réception optique permettant à la fois la production d'énergie et la réception d'une communication optique, composé d'au moins deux plaques parallèles :In its basic principle, the invention relates to a photovoltaic and optical reception device allowing both the production of energy and the reception of an optical communication, composed of at least two parallel plates:

- une première plaque en partie transparente à la lumière du soleil comprenant une face sur laquelle est disposée une pluralité de zones photo-actives formant des photo détecteurs dédiés à la réception d'une lumière modulée provenant d'une source de lumière modulée porteuse d'une information, lesdites zones photoactives étant intrinsèquement opaques et séparées par des zones de transparence;- A first plate partially transparent to sunlight comprising a face on which is disposed a plurality of photoactive zones forming photo detectors dedicated to the reception of modulated light coming from a modulated light source carrying information, said photoactive zones being intrinsically opaque and separated by transparency zones;

- une seconde plaque comprenant un substrat sur lequel est disposé une pluralité de cellules photovoltaïques dédiées à la production d'énergie photoélectrique et comprenant une électrode opaque ;- a second plate comprising a substrate on which is disposed a plurality of photovoltaic cells dedicated to the production of photoelectric energy and comprising an opaque electrode;

- caractérisé en ce que les faces actives desdites zones photo-active sont en regard des zones actives desdites cellules photovoltaïques.- characterized in that the active faces of said photo-active zones are opposite the active zones of said photovoltaic cells.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les zones photoactives dédiées à la réception d'une lumière modulée sont des zones photo-actives photovoltaïques.In a particular embodiment of the invention, the photoactive zones dedicated to receiving modulated light are photo-active photovoltaic zones.

Avantageusement, les zones photo-actives photovoltaïques dédiées à la réception d'une lumière modulée sont agencées selon un réseau de bandes photovoltaïques parallèles ou selon tout autre réseau de motifs (cercle, hexagone, etc.) permettant le contrôle de la transparence de la première face du dispositif selon l'invention. Avantageusement, le taux de transparence de la première face est supérieur à 50% permettant ainsi l'optimisation de la production énergétique par la seconde face.Advantageously, the photo-active photovoltaic zones dedicated to the reception of modulated light are arranged according to a network of parallel photovoltaic strips or according to any other network of patterns (circle, hexagon, etc.) allowing the transparency of the first to be controlled. face of the device according to the invention. Advantageously, the transparency rate of the first face is greater than 50% thus allowing the optimization of the energy production by the second face.

Dans un autre mode de réalisation particulier de l'invention, la multitude de cellules photovoltaïques est recouverte d'un ou de plusieurs filtres ou miroirs dichroïques qui ont la propriété de laisser passer une partie du spectre visible, IR ou UV, et de réfléchir l'autre partie du spectre visible, IR ou UV. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux dans le cas où la lumière du soleil et la lumière modulée provenant d'une source de lumière modulée porteuse de l'information proviennent de la même direction. Dans ce cas particulier, les zones photo-actives ne reçoivent pas la lumière modulée selon un chemin direct mais selon un chemin réfléchi. L'utilisation des filtres ou miroirs dichroïques permet alors de rediriger vers les zones photo-actives une partie de la lumière modulée. Avantageusement, leur fonction de filtrage permet de diminuer l'éblouissement des zones photo-actives en ne redirigeant qu'une partie du spectre optique. Avantageusement, plusieurs filtres ou miroirs dichroïques peuvent être utilisés afin de sélectionner les canaux de communication via la bande spectrale de réflexion lors d'une communication optique multicanal utilisant des sources multi-LEDs, telle que par exemple une LED RYGB composée de 4 puces LEDs de couleurs rouge, verte, jaune et bleue.In another particular embodiment of the invention, the multitude of photovoltaic cells is covered with one or more filters or dichroic mirrors which have the property of letting through part of the visible spectrum, IR or UV, and of reflecting l other part of the visible spectrum, IR or UV. This embodiment is particularly advantageous in the case where the sunlight and the modulated light coming from a modulated light source carrying the information come from the same direction. In this particular case, the photoactive zones do not receive the modulated light along a direct path but according to a reflected path. The use of dichroic filters or mirrors then allows part of the modulated light to be redirected to the photoactive zones. Advantageously, their filtering function makes it possible to reduce the glare of the photoactive zones by redirecting only part of the optical spectrum. Advantageously, several filters or dichroic mirrors can be used in order to select the communication channels via the reflection spectral band during a multichannel optical communication using multi-LED sources, such as for example a RYGB LED composed of 4 LED chips of colors red, green, yellow and blue.

Avantageusement, ledit filtre ou miroir dichroïque est structuré optiquement en surface pour disperser les rayons réfléchis de manière à favoriser la redirection des rayons réfléchis vers les zones-photo-actives et vers les zones de transparence.Advantageously, said dichroic filter or mirror is optically structured on the surface to disperse the reflected rays so as to favor the redirection of the reflected rays towards the photo-active zones and towards the transparency zones.

Dans un autre mode particulier de réalisation de l'invention, la multitude de cellules photovoltaïques est un réseau de bandes photovoltaïques parallèles ou tout autre réseau de motifs (cercle, hexagone, etc.) permettant le contrôle de la transparence de la seconde face du dispositif selon l'invention. Avantageusement, le dispositif intégral est semi-transparent.In another particular embodiment of the invention, the multitude of photovoltaic cells is a network of parallel photovoltaic strips or any other network of patterns (circle, hexagon, etc.) allowing the transparency of the second face of the device to be controlled. according to the invention. Advantageously, the integral device is semi-transparent.

L'invention a également pour objet un vitrage, notamment pour bâtiment, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif photovoltaïque et de réception optique tel que décrit plus haut.The invention also relates to glazing, in particular for building, characterized in that it comprises a photovoltaic and optical reception device as described above.

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

L'invention est maintenant décrite plus en détail à l'aide de la description des figures 1 à 4.The invention is now described in more detail using the description of Figures 1 to 4.

La figure 1 est un schéma de principe du dispositif lorsqu'il est dans un mode de réalisation semi-transparent intégré à une fenêtre dans le cas où la lumière du soleil et la lumière porteuse de l'information se trouvent de part et d'autre du dispositif.Figure 1 is a block diagram of the device when it is in a semi-transparent embodiment integrated into a window in the case where the sunlight and the light carrying information are on either side of the device.

La figure 2 est un schéma de principe du dispositif lorsqu'il est intégré à un revêtement mural dans le cas où la lumière du soleil et la lumière porteuse de l'information se trouvent du même côté dudit revêtement.Figure 2 is a block diagram of the device when integrated into a wall covering in the case where the sunlight and the light carrying information are on the same side of said covering.

La figure 3 est un schéma de principe du dispositif lorsqu'il est dans un mode de réalisation semi-transparent intégré à une fenêtre dans le cas où la lumière du soleil et la lumière porteuse de l'information se trouvent du même côté de la fenêtre.Figure 3 is a block diagram of the device when it is in a semi-transparent embodiment integrated into a window in the case where the sunlight and the light carrying information are on the same side of the window .

La figure 4 est un schéma de principe du dispositif lorsqu'il est dans un mode de réalisation semi-transparent intégré à une fenêtre dans le cas où la lumière du soleil et la lumière porteuse de l'information se trouvent du même côté de la fenêtre et que la communication est de type multi-canal optique.Figure 4 is a block diagram of the device when it is in a semi-transparent embodiment integrated into a window in the case where the sunlight and the light carrying information are on the same side of the window and that the communication is of the multi-channel optical type.

La figure 1 est un schéma de principe qui représente un dispositif de réception pour communication optique visible ou invisible (IR ou UV) et de réception d'énergie photovoltaïque dans un mode de réalisation semi-transparent. Dans son principe de base, le dispositif est composé d'au moins deux plaques planes parallèles (21,22). Le côté interne de la plaque plane (21) fait face à la lumière modulée (2). Le côté externe de la plaque plane (21) fait face au soleil. Le côté interne de la plaque plane (21) est recouvert d'un réseau de zones photo-actives (31) formant des photo détecteurs dédiés à la réception d'une lumière modulée dédiée à la communication optique en espace libre et comprenant des zones de transparence (61). Avantageusement, les zones photo-actives sont photovoltaïques. Le côté interne de la plaque plane (22) fait face à la lumière du soleil (1). Le coté interne de la plaque plane (22) est recouvert de de zones actives photovoltaïques disjointes (32) laissant apparaître des zones de transparence (62).FIG. 1 is a block diagram which represents a device for receiving visible or invisible optical communication (IR or UV) and for receiving photovoltaic energy in a semi-transparent embodiment. In its basic principle, the device is composed of at least two parallel flat plates (21,22). The internal side of the flat plate (21) faces the modulated light (2). The outer side of the flat plate (21) faces the sun. The internal side of the flat plate (21) is covered with a network of photoactive zones (31) forming photo detectors dedicated to the reception of a modulated light dedicated to optical communication in free space and comprising zones of transparency (61). Advantageously, the photoactive zones are photovoltaic. The inner side of the flat plate (22) faces the sunlight (1). The internal side of the flat plate (22) is covered with separate active photovoltaic zones (32) revealing zones of transparency (62).

Dans un mode de réalisation non représenté ici, la plaque (22) est associée à un dispositif opacifiant dont la commande d'opacification est contrôlée par les informations contenues dans la lumière modulée (2) réceptionnée par les capteurs optiques (31).In an embodiment not shown here, the plate (22) is associated with an opacifying device whose opacification command is controlled by the information contained in the modulated light (2) received by the optical sensors (31).

La figure 2 est un schéma de principe qui représente un dispositif de réception pour communication optique visible ou invisible (IR ou UV) et de réception d'énergie photovoltaïque. Dans son principe de base, le dispositif est composé d'au moins deux plaques planes parallèles (21,22). Le côté interne de la plaque plane (21), qui ne fait pas face au soleil (1), est recouvert d'un réseau de zones photo-actives (31) formant des photo détecteurs dédiés à la réception d'une lumière modulée dédiée à la communication optique en espace libre. Les zones actives des photo détecteurs sont disposées en regard du côté interne de la plaque plane (22), de façon à ne réceptionner que certains des rayons réfléchis (121) par la surface (42). La surface (42) est une surface transparente à une partie du spectre visible qui transmet cette partie du spectre à la surface photovoltaïque (32) dédiée à la génération d'énergie électrique et qui réfléchit une bande étroite du spectre optique reçu (121, 122) vers les zones photo-actives (31) dédiées à la communication optique.Figure 2 is a block diagram showing a receiving device for visible or invisible optical communication (IR or UV) and receiving photovoltaic energy. In its basic principle, the device is composed of at least two parallel flat plates (21,22). The internal side of the flat plate (21), which does not face the sun (1), is covered with a network of photoactive zones (31) forming photo detectors dedicated to receiving dedicated modulated light to optical communication in free space. The active areas of the photo detectors are arranged opposite the internal side of the flat plate (22), so as to receive only some of the rays reflected (121) by the surface (42). The surface (42) is a surface transparent to part of the visible spectrum which transmits this part of the spectrum to the photovoltaic surface (32) dedicated to the generation of electrical energy and which reflects a narrow band of the received optical spectrum (121, 122 ) to the photo-active areas (31) dedicated to optical communication.

Positionné en tant que revêtement mural extérieur, le dispositif optimise ainsi la production d'énergie électrique générée par les cellules photovoltaïques (32) tout en réceptionnant de manière optimale (c'est-à-dire non saturé par la lumière ambiante parasite) les données de communications optiques visibles ou invisibles. Avantageusement, les zones photo-actives (31) pourront être des éléments photovoltaïques disposés par exemple en réseau de bandes parallèles (31) absorbant dans la partie du spectre de la lumière modulée.Positioned as an exterior wall covering, the device thus optimizes the production of electrical energy generated by the photovoltaic cells (32) while optimally receiving (i.e. unsaturated by stray ambient light) the data. visible or invisible optical communications. Advantageously, the photoactive zones (31) could be photovoltaic elements arranged for example in a network of parallel bands (31) absorbing in the part of the spectrum of the modulated light.

Dans un autre mode de réalisation non représenté ici, les deux plaques peuvent être concaves, convexes, ou présenter des courbures permettant d'améliorer l'aspect fonctionnel ou esthétique du dispositif.In another embodiment not shown here, the two plates can be concave, convex, or have curvatures making it possible to improve the functional or aesthetic appearance of the device.

La figure 3 est un schéma de principe qui représente un dispositif de réception pour communication optique visible ou invisible (IR ou UV) et de réception d'énergie photovoltaïque dans un mode de réalisation semi-transparent. Dans son principe de base, le dispositif est composé d'au moins deux plaques planes parallèles (21,22). Le côté interne de la plaque plane (21), qui ne fait pas face au soleil (1), est recouverte d'un réseau de capteurs optiques dédiés à la communication optique en espace libre. Les zones actives des capteurs optiques sont disposées en regard du côté interne de la plaque plane (22), de façon à ne réceptionner que certains des rayons réfléchis (121) par des portions de surface (42). La surface (42) est une surface transparente à une partie du spectre visible qui transmet cette partie du spectre à la surface photovoltaïque (32) dédiée à la génération d'énergie électrique et qui réfléchit une bande étroite du spectre optique reçu (121, 122) vers les capteurs optiques (31) dédiés à la communication optique. Le côté interne de la plaque (22) qui fait face au soleil est recouverte de zones photo-actives photovoltaïques disjointes (32) associées à des filtres dichroïques (42). Agencé de telle sorte à former des fenêtres, le dispositif optimise ainsi la production d'énergie électrique générée par les zones photovoltaïques (32) tout en réceptionnant de manière optimale (c'est-à-dire non saturée par la lumière ambiante parasite) les données de communications optiques visibles ou invisibles tout en conservant la fonctionnalité de semi-transparence.Figure 3 is a block diagram showing a receiving device for visible or invisible optical communication (IR or UV) and receiving photovoltaic energy in a semi-transparent embodiment. In its basic principle, the device is composed of at least two parallel flat plates (21,22). The internal side of the flat plate (21), which does not face the sun (1), is covered with a network of optical sensors dedicated to optical communication in free space. The active areas of the optical sensors are arranged opposite the internal side of the flat plate (22), so as to receive only some of the rays reflected (121) by surface portions (42). The surface (42) is a surface transparent to part of the visible spectrum which transmits this part of the spectrum to the photovoltaic surface (32) dedicated to the generation of electrical energy and which reflects a narrow band of the received optical spectrum (121, 122 ) to the optical sensors (31) dedicated to optical communication. The internal side of the plate (22) which faces the sun is covered with separate photovoltaic photo-active zones (32) associated with dichroic filters (42). Arranged so as to form windows, the device thus optimizes the production of electrical energy generated by the photovoltaic zones (32) while receiving in an optimal manner (that is to say unsaturated by the stray ambient light) the visible or invisible optical communications data while retaining the semi-transparency functionality.

Dans un autre mode de réalisation, décrit par le schéma de la figure 4, des filtres ou miroirs dichroïques avec des propriétés de réflexion différentes, peuvent être répartis aléatoirement ou non sur les zones photovoltaïques dédiées à la production d'énergie, dans le but de sélectionner sélectivement des bandes spectrales dans le cadre d'une communication optique multi-canal. Les filtres dichroïques (421, 422, 423) peuvent être par exemple dédiés à une lumière colorée modulée particulière (par exemple, respectivement rouge, verte et bleue) issue d'une lampe LED multi-puces (rouge, verte et bleue). Ainsi, les zones photo-actives adressées séparément permettront de récupérer sans interférence multi-spectrale simultanément les informations issues des trois canaux de communication optique.In another embodiment, described by the diagram in FIG. 4, dichroic filters or mirrors with different reflection properties, can be distributed randomly or not over the photovoltaic zones dedicated to energy production, with the aim of selectively select spectral bands for multi-channel optical communication. The dichroic filters (421, 422, 423) can for example be dedicated to a particular modulated colored light (for example, red, green and blue respectively) coming from a multi-chip LED lamp (red, green and blue). Thus, the photo-active areas addressed separately will make it possible to recover information from the three optical communication channels simultaneously without multi-spectral interference.

Dans un autre mode de réalisation, non représenté ici, les deux plaques (21,22) peuvent être concaves, convexes, ou présenter des courbures permettant d'améliorer l'aspect fonctionnel (toit ouvrant de voiture par exemple) ou esthétique du dispositif.In another embodiment, not shown here, the two plates (21, 22) can be concave, convex, or have curvatures making it possible to improve the functional aspect (sunroof of a car for example) or aesthetic of the device.

EXEMPLE DE REALISATIONEXAMPLE OF IMPLEMENTATION

Un exemple concret de réalisation est composé d'un double vitrage rectangulaire en verre de 70cm x 100 cm et de 4 mm d'épaisseur. La première face interne du double vitrage est recouverte d'un réseau en bandes photovoltaïques parallèles d'une largeur de 200 microns et espacées de 20 mm. La seconde face interne du double vitrage est recouverte d'un réseau en bandes photovoltaïques parallèles d'une largeur de 200 microns et espacées de 1 mm. La face active des surfaces photovoltaïques de la seconde face est recouverte d'un miroir dichroïque bleu qui laisse passer l'ensemble des couleurs du spectre visible excepté le bleu. La face non active des surfaces photovoltaïques est composée d'une électrode conductrice électriquement transparente. Les faces actives dichroïques sont donc en regard de la première face interne. Les surfaces photovoltaïques sont couplées électriquement en partie en mode série et en partie en mode parallèle afin d'obtenir une tension de sortie du dispositif qui soit proche de 24 volts.A concrete example of realization is composed of a rectangular double glazing in glass of 70cm x 100 cm and 4 mm thick. The first internal face of the double glazing is covered with a network of parallel photovoltaic strips with a width of 200 microns and spaced 20 mm apart. The second internal face of the double glazing is covered with a network in parallel photovoltaic strips with a width of 200 microns and spaced 1 mm apart. The active face of the photovoltaic surfaces of the second face is covered with a blue dichroic mirror which lets through all the colors of the visible spectrum except blue. The non-active face of the photovoltaic surfaces is composed of an electrically transparent conductive electrode. The active dichroic faces are therefore opposite the first internal face. The photovoltaic surfaces are electrically coupled partly in series mode and partly in parallel mode in order to obtain an output voltage of the device which is close to 24 volts.

Ce dispositif correspond à un vitrage photovoltaique produisant de l'énergie photovoltaïque via sa seconde face et à un vitrage de réception de communication optique via sa première face. Avantageusement, ce système fonctionne à la fois lorsque la lumière modulée provient de la même direction que le soleil (par réception des rayons réfléchis par le miroir dichroïque) et lorsqu'il provient d'une direction opposée. Ce type de vitrage peut donc être intégré à des bâtiments et peut recevoir de l'information des luminaires modulés extérieurs et intérieurs.This device corresponds to a photovoltaic glazing producing photovoltaic energy via its second face and to a glazing for receiving optical communication via its first face. Advantageously, this system works both when the modulated light comes from the same direction as the sun (by reception of the rays reflected by the dichroic mirror) and when it comes from an opposite direction. This type of glazing can therefore be integrated into buildings and can receive information from exterior and interior modulated luminaires.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1 - Dispositif photovoltaïque et de réception optique permettant à la fois la production d'énergie et la réception d'une communication optique, composé d'au moins deux plaques parallèles (21,22) :1 - Photovoltaic and optical reception device allowing both the production of energy and the reception of an optical communication, composed of at least two parallel plates (21,22): - une première plaque (21) en partie transparente à la lumière du soleil (1) comprenant une face sur laquelle est disposée une pluralité de zones photo-actives (31) formant des photo détecteurs dédiés à la réception d'une lumière modulée provenant d'une source de lumière modulée (2) porteuse d'une information, lesdites zones photo-actives (31) étant intrinsèquement opaques et séparées par des zones de transparence (61) ;- a first plate (21) partly transparent to sunlight (1) comprising a face on which is arranged a plurality of photoactive zones (31) forming photo detectors dedicated to the reception of modulated light coming from 'a modulated light source (2) carrying information, said photoactive zones (31) being intrinsically opaque and separated by transparency zones (61); - une seconde plaque (22) comprenant un substrat sur lequel est disposé une pluralité de cellules photovoltaïques (32) dédiées à la production d'énergie photo-électrique et comprenant une électrode opaque ;- a second plate (22) comprising a substrate on which is disposed a plurality of photovoltaic cells (32) dedicated to the production of photoelectric energy and comprising an opaque electrode; - caractérisé en ce que les faces actives desdites zones photo-actives (31) sont en regard des zones actives desdites cellules photovoltaïques (32).- characterized in that the active faces of said photoactive zones (31) are opposite the active zones of said photovoltaic cells (32). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites zones photo-actives (31) dédiées à la réception d'une lumière modulée sont des zones photo-actives photovoltaïques.2 - Device according to claim 1, characterized in that said photo-active areas (31) dedicated to the reception of modulated light are photo-active photovoltaic areas. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites zones photo-actives (31) photovoltaïques dédiées à la réception d'une lumière modulée (2) sont agencées selon un réseau de bandes photovoltaïques parallèles séparées par des zones de transparence (61).3 - Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said photo-active areas (31) photovoltaic dedicated to the reception of modulated light (2) are arranged according to a network of parallel photovoltaic strips separated by areas transparency (61). 4 - Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites zones photo-actives (31) photovoltaïques sont agencées selon un réseau de motifs circulaires ou polygonaux photovoltaïques.4 - Device according to claims 1 or 2, characterized in that said photo-active areas (31) photovoltaic are arranged in a network of circular or polygonal photovoltaic patterns. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pluralité de cellules photovoltaïques (32) est recouverte d'un 10 ou de plusieurs filtres ou miroirs dichroïques (42, 421, 422, 423) qui ont la propriété de laisser passer une partie du spectre visible, IR ou UV et de réfléchir l'autre partie du spectre visible, IR ou UV.5 - Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the plurality of photovoltaic cells (32) is covered with a 10 or more filter or dichroic mirrors (42, 421, 422, 423) which have the property to let pass part of the visible spectrum, IR or UV and to reflect the other part of the visible spectrum, IR or UV. 5 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits filtres ou miroirs dichroïques (42, 421, 422, 423) sont structurés optiquement en surface pour disperser les rayons réfléchis (121, 122) de manière à favoriser la redirection des rayons réfléchis vers les zones photo-actives des photo détecteurs (31).5 6 - Device according to claim 5, characterized in that said filters or dichroic mirrors (42, 421, 422, 423) are optically structured on the surface to disperse the reflected rays (121, 122) so as to favor the redirection of the rays reflected towards the photoactive areas of the photo detectors (31). 10 7 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit substrat est transparent et en ce que la pluralité de cellules photovoltaïques (32) est un réseau de bandes photovoltaïques parallèles ou tout type de réseau de motifs permettant de générer des zones de transparence (62).7 - Device according to one of the preceding claims, characterized in that said substrate is transparent and in that the plurality of photovoltaic cells (32) is a network of parallel photovoltaic strips or any type of network of patterns for generating transparency zones (62). 15 8 - Vitrage, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.8 8 - Glazing, characterized in that it comprises a device according to any one of claims 1 to 7. 1/31/3 --— ---sH i--— --- sH i
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