JP2011029048A

JP2011029048A - 発電発光体及び発電発光装置

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Publication number: JP2011029048A
Application number: JP2009174987A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kamoi; 清鴨井
Original assignee: EL STREAM CORP
Current assignee: EL STREAM CORP
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】自己発光的あるいは自己給電的な作用を行わせ得る発電発光システムを提供すること。
【解決手段】本発明に係る発電発光システム１１は、平面状のＥＬパネル３の発光面３ａ側に透過型太陽電池パネル５を設けてなる発電発光体１と、前記発電発光体１の透過型太陽電池パネル５からの電力を受電して充電するとともに、前記発電発光体１のＥＬパネル３に発光用電力を供給することができるＥＬ発光充電コントローラ１３とを備えたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、Electro-Luminescence（エレクトロ−ルミネセッス（以下、単に「ＥＬ」と称す））パネルに透過型太陽電池パネルを一体化してなる発電発光体と、その発電発光体を用いて自己発光的あるいは自己給電的な作用を行わせる発電発光システムに関するものである。

太陽光発電装置（太陽光発電パネル）は、太陽光から直接電力を取り出すことができるため、効率のよい発電手段として利用されてきている。この太陽光発電パネルを利用した電力システムの一つとして、例えば図５に示すものが提案されている。

図５に示す電力システム１０１は、太陽光発電パネル１０３と、バッテリを含む充電器１０５と、無機ＥＬ発光装置（以下、「ＥＬパネル」という）１０７と、ＥＬコントローラ１０９とから構成されている。

図５において、昼間期に太陽光Ｓが太陽光発電パネル１０３に照射されると、太陽光発電パネル１０３で発電されて、その発電された電力が充電器１０５に供給される。充電器１０５では、供給された電力をバッテリーに充電する。その結果、発電から充電という一連の動作となる。

一方、充電器１０５からＥＬコントローラ１０９に電力が供給（給電）されて、ＥＬコントローラ１０９がＥＬパネル１０７を点灯させて光Ｌを放射する。その結果、電力から発光に変換される一連の動作となる。
このような太陽光を利用する電力システムに似たシステムとしては、特許文献１に記載のものがある。

また、夜間期等ソーラーパネル１０３から発電がなく、かつ、バッテリからの電力の供給が見込めなくなったときには、ＥＬコントローラ１０９では、例えばＡＣ１００［Ｖ］等の商用電源より電力の供給を受けて、ＥＬパネル１０７を点灯させて光Ｌを照射させている。

特開２００７−０５０１7３号公報

しかしながら、上述した太陽光を利用した従来の電力システムでは、次のような問題点があった。
（１）太陽光発電パネルとＥＬパネルとを別々に設置しなければならず、大きな設置面積を必要とする。
（２）夜間期には太陽光発電パネルを有効に利用できない。
（３）夜間などでバッテリからの電力の供給が見込めないときには、商用電源の電力消費が大きくなる。

本発明は、上述した問題点を解消し、設置面積を少なくできる発電発光体と、自己発光的あるいは自己給電的な作用を行わせ得る発電発光システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明に係る発電発光体は、平面状のＥＬパネルの発光面側に平面状の透過型太陽電池パネルを設けてなることを特徴とするものである。

請求項２記載の発明では、請求項１において、前記透過型太陽電池パネルは透過率４０％以上で色素増感型太陽電池パネルであり、前記ＥＬパネルは無機ＥＬシートであることを特徴とする。

上記目的を達成するため、請求項４記載の発明に係る発電発光システムは、平面状のＥＬパネルの発光面側に透過型太陽電池パネルを設けてなる発電発光体と、前記透過型太陽電池パネルからの電力を受電して充電するとともに、前記ＥＬパネルに発光用電力を供給するＥＬ発光充電コントローラとを備えたことを特徴する。

請求項１記載の発明に係る発電発光体によれば、ＥＬパネルと透過型太陽電池パネルとが一体化しているので、設置面積を少なくできるという効果がある。
請求項3記載の発明に係る発電発光システムによれば、次のような効果がある。

（１）夜間でも、ＥＬパネルを一番効率の良い状態で発光させ、発光エネギーの一部を透過型太陽電池パネルで発電させているので、ソーラーパネルを有効に利用できるほか、光エネルギーの一部を電力として回収できる。
（２）その結果、夜間期の商用電源の使用を少なくすることができる。

本発明の実施形態に係る発電発光体を示す断面図である。本発明の実施形態に係る発電発光体における透過型太陽電池パネルの電圧−電流特性図であって、横軸に電圧［Ｖ］を、縦軸に電流密度を、それぞれとったものである。本発明の実施形態に係る発電発光システムを示すブロック図である。本発明の実施形態に係る発電発光システムの動作を説明するための図であり、（ａ）が昼間期の動作を、（ｂ）が夜間期の動作を、それぞれ説明するための図である。従来の太陽光発電パネルを利用した電力システムを示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る発電発光体を示す断面図である。図１において、本発明の実施形態に係る発電発光体１は、平面状のＥＬパネル３の発光面側３ａに平面状のＥＬパネル３の面積と同一面積を少なくとも有する透過型太陽電池パネル５を設けてなるものである。

ここで、ＥＬパネル３は、無機ＥＬシートで構成されている。この無機ＥＬシートのＥＬパネル３は、片面をラミネート処理をした保護層と、この保護層の上に設けた導電（銀）インクと、この導電インクの上に設けたチタン酸バリウムからなる絶縁層と、この絶縁層の上に設けたＥＬ用硫化亜鉛からなる発光層と、この発光層の上で発光層側に透明電極を配置したポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）フィルムとから構成されている。前記透明電極は、インジウムスズを、ＰＥＴフィルムに蒸着（スパッタリング）している。この無機ＥＬシートのＥＬパネル３では、上記各素材にバインダー（接着剤）が混入されている。

透過型太陽電池パネル５は、可視光透過率４０％以上の色素増感型太陽電池モジュールを用いている。可視光透過率とは、人間が見ることができる波長の光であって、ある物体を透過した光量を、その物体に入射した光量で割ったものである。色素増感型太陽電池モジュールは、例えば一方の透明電極と他方の透明電極との間に電解液を封入した構造を有している。一方の透明電極は、他方の電極に向き合う側に、多孔質酸化チタン膜に光増感色素を吸着させた電極を設けている。色素増感型太陽電池モジュールでは、光増感色素が励起されて酸化チタン膜に電子注入されると、表面のショットキー障壁によって電流となって一方の透明電極から外部に流れ出し、他方の透明電極に移った電流は電解液を還元するという原理で発電をしている。一般的に、色素増感型太陽電池モジュールでは、電圧は０．７［Ｖ］から０．８［Ｖ］、電流は太陽光下（１ｋＷ／ｍ²）で１６〜２０［ｍＡ／ｍ² ]が得られることが知られている。また、色素増感型太陽電池モジュールは、１１％台の効率があるとされている。

本発明の実施形態に係る発電発光体１は、フィルム状に形成されているため、薄くフレキシブルな構造を有している。また、透過型太陽電池パネル５は太陽光Ｓを受光できるととともに、ＥＬパネル３からの放射光Ｌを透過させることができる。

図２は、本発明の実施形態に係る発電発光体における透過型太陽電池パネルの電圧−電流特性図であって、横軸に電圧［Ｖ］を、縦軸に電流密度［ｍＡ／ｃｍ² ]を、それぞれとったものである。

この図２からもわかるように、電圧が０［Ｖ］〜０．６［Ｖ］まではほぼ平坦な電流密度［ｍＡ／ｃｍ² ]であることがわかる。また、０．７［Ｖ］から０．８［Ｖ］にかけて、急激に電流密度が落ちる状態にあることがわかる。

本発明の実施形態に係る発電発光体１によれば、ＥＬパネルと透過型太陽電池パネルとが一体化しているので、設置面積を少なくできるという効果がある。
図３は、本発明の実施形態に係る発電発光システムを示すブロック図である。

図３において、本発明の実施形態に係る発電発光システム１１は、平面状のＥＬパネル３の発光面３ａ側に透過型太陽電池パネル５を設けてなる発電発光体１と、前記発電発光体１の透過型太陽電池パネル５からの電力を受電して充電するとともに、前記発電発光体１のＥＬパネル３に発光用電力を供給するＥＬ発光充電コントローラ１３とを備えた装置である。

ＥＬ発光充電コントローラ１３は、図示しないが、所定の電気容量を有するバッテリと、透過型太陽電池パネル５からの電力を前記バッテリに充電する充電器と、バッテリからの電力を取り出しあるいは商用電源からの電力を受電してＥＬパネル３を発光させる電力を供給できるＥＬコントローラとから構成されている。ＥＬ発光充電コントローラ１３のＥＬコントローラは、ＥＬパネル３を最高の効率点で発光させるように動作するものとする。最高の効率点とは、ＥＬコントローラから供給された電力に対して最も効率よく電力が光に変換されることをいう。

このような発電発光システム１１の作用を図４を参照して説明する。
図４（ａ）は、本発明の実施形態に係る発電発光システムの昼間期の動作を説明するための図である。
図４（ａ）において、昼間期では、太陽光Ｓが発電発光体１の透過型太陽電池パネル５の表面に入射する。これにより、透過型太陽電池パネル５では、太陽光を電力に変換（発電）してＥＬ発光充電コントローラ１３に出力する（ステップ（ＳＴＰ）２０１）。ＥＬ発光充電コントローラ１３の充電器では、受電した電力をバッテリに充電する（ＳＴＰ２０２）。昼間期では、上記動作を繰り返すことになる（ＳＴＰ２０１、２０２）。

図４（ｂ）は、本発明の実施形態に係る発電発光システムの夜間期等の動作を説明するための図である。

夜間期等では、ＥＬ発光充電コントローラ１３のＥＬコントローラが動作して、ＥＬコントローラから発電発光体１のＥＬパネル３へ電力が供給される。すると、発電発光体１のＥＬパネル３が発光する。この際に、ＥＬ発光充電コントローラ１３のＥＬコントローラは、ＥＬパネル３が最高効率で発光できるように動作する。すると、発電発光体１のＥＬパネル３の発光面側に設けられている発電発光体１の透過型太陽電池パネル５には、その裏面から光Ｌが供給されることになる。この際に、発電発光体１の透過型太陽電池パネル５は、所定の光エネルギーを電気エネルギーに変換（発電）し（ＳＴＰ３０１）、その電力をＥＬ発光充電コントローラ１３に供給する。ＥＬ発光充電コントローラ１３の充電器では、受電した電力をバッテリに充電する（ＳＴＰ３０２）。なお、照明に必要な光量は、発電発光体１の透過型太陽電池パネル５を透過し、発電発光体１の透過型太陽電池パネル５の表面から放射される光によって得られることになる。

このように本発明では、発電発光体１のＥＬパネル３を最高効率で発光させることにより発光効率を高め発光電力の無駄をなくし、その際に照明に必要な光量以外の不要な光量を発電発光体１の透過型太陽電池パネル５でできるだけ電力に変換（発電）してバッテリを充電することにより、省エネルギー化を図り、自己発光的あるいは自己給電的な作用を行わせるようにしたものである。

本発明の実施形態に係る発電発光システム１１では、次のような効果を奏することができる。
（１）夜間でも、発電発光体１のＥＬパネル３を一番効率の良い状態で発光させ、発光エネギーの一部を透過型太陽電池パネル５で発電させているので、ソーラーパネルを有効に利用でき、エネルギーの一部を回収することができる。
（２）その結果、夜間期の商用電源の使用量を少なくすることができる。

１発電発光体
３ＥＬパネル
５透過型太陽電池パネル
１１発電発光システム
１３ＥＬ発光充電コントローラ

Claims

平面状のＥＬパネルの発光面側に透過型太陽電池パネルを設けてなることを特徴とする発電発光体。
前記透過型太陽電池パネルは、透過率４０％以上で色素増感型太陽電池モジュールであり、前記ＥＬパネルは無機ＥＬシートであることを特徴とする請求項１記載の発電発光体。
平面状のＥＬパネルの発光面側に透過型太陽電池パネルを設けてなる発電発光体と、前記透過型太陽電池パネルからの電力を受電して充電するとともに、前記ＥＬパネルに発光用電力を供給するＥＬ発光充電コントローラとを備えたことを特徴する発電発光システム。