MX2014011916A - Dispositivo recolector de luz. - Google Patents
Dispositivo recolector de luz.Info
- Publication number
- MX2014011916A MX2014011916A MX2014011916A MX2014011916A MX2014011916A MX 2014011916 A MX2014011916 A MX 2014011916A MX 2014011916 A MX2014011916 A MX 2014011916A MX 2014011916 A MX2014011916 A MX 2014011916A MX 2014011916 A MX2014011916 A MX 2014011916A
- Authority
- MX
- Mexico
- Prior art keywords
- light
- curved
- collecting device
- structures
- receiving side
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 54
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 11
- 238000007373 indentation Methods 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 8
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002319 Poly(methyl acrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N benzo-alpha-pyrone Natural products C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006217 cellulose acetate butyrate Polymers 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 2
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- COIVODZMVVUETJ-UHFFFAOYSA-N sulforhodamine 101 Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC(S([O-])(=O)=O)=CC=C1C1=C(C=C2C3=C4CCCN3CCC2)C4=[O+]C2=C1C=C1CCCN3CCCC2=C13 COIVODZMVVUETJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OVTCUIZCVUGJHS-VQHVLOKHSA-N trans-dipyrrin Chemical compound C=1C=CNC=1/C=C1\C=CC=N1 OVTCUIZCVUGJHS-VQHVLOKHSA-N 0.000 description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 2
- QKLPIYTUUFFRLV-YTEMWHBBSA-N 1,4-bis[(e)-2-(2-methylphenyl)ethenyl]benzene Chemical compound CC1=CC=CC=C1\C=C\C(C=C1)=CC=C1\C=C\C1=CC=CC=C1C QKLPIYTUUFFRLV-YTEMWHBBSA-N 0.000 description 1
- DXWHZJXKTHGHQF-UHFFFAOYSA-N 2-butyl-6-(butylamino)benzo[de]isoquinoline-1,3-dione Chemical compound O=C1N(CCCC)C(=O)C2=CC=CC3=C2C1=CC=C3NCCCC DXWHZJXKTHGHQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCGDWIWUQDHQLK-UHFFFAOYSA-N 2-morpholin-4-yl-5-nitrobenzaldehyde Chemical compound O=CC1=CC([N+](=O)[O-])=CC=C1N1CCOCC1 PCGDWIWUQDHQLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOLORTLGFDVFDW-UHFFFAOYSA-N 3-(1h-benzimidazol-2-yl)-7-(diethylamino)chromen-2-one Chemical compound C1=CC=C2NC(C3=CC4=CC=C(C=C4OC3=O)N(CC)CC)=NC2=C1 GOLORTLGFDVFDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQMOXTJVIYEOQL-UHFFFAOYSA-N Cumarin Natural products CC(C)=CCC1=C(O)C(C(=O)C(C)CC)=C(O)C2=C1OC(=O)C=C2CCC PQMOXTJVIYEOQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FSOGIJPGPZWNGO-UHFFFAOYSA-N Meomammein Natural products CCC(C)C(=O)C1=C(O)C(CC=C(C)C)=C(O)C2=C1OC(=O)C=C2CCC FSOGIJPGPZWNGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJEYSFABYSGQBG-UHFFFAOYSA-M Patent blue Chemical compound [Na+].C1=CC(N(CC)CC)=CC=C1C(C=1C(=CC(=CC=1)S([O-])(=O)=O)S([O-])(=O)=O)=C1C=CC(=[N+](CC)CC)C=C1 SJEYSFABYSGQBG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920005439 Perspex® Polymers 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000980 acid dye Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000981 basic dye Substances 0.000 description 1
- XJHABGPPCLHLLV-UHFFFAOYSA-N benzo[de]isoquinoline-1,3-dione Chemical class C1=CC(C(=O)NC2=O)=C3C2=CC=CC3=C1 XJHABGPPCLHLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002981 blocking agent Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N chembl402140 Chemical compound Cl.C1=2C=C(C)C(NCC)=CC=2OC2=C\C(=N/CC)C(C)=CC2=C1C1=CC=CC=C1C(=O)OCC VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 1
- VSSSHNJONFTXHS-UHFFFAOYSA-N coumarin 153 Chemical compound C12=C3CCCN2CCCC1=CC1=C3OC(=O)C=C1C(F)(F)F VSSSHNJONFTXHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRUYYVYCSJCVMP-UHFFFAOYSA-N coumarin 30 Chemical compound C1=CC=C2N(C)C(C=3C4=CC=C(C=C4OC(=O)C=3)N(CC)CC)=NC2=C1 JRUYYVYCSJCVMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004775 coumarins Chemical class 0.000 description 1
- 150000001925 cycloalkenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000982 direct dye Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000000989 food dye Substances 0.000 description 1
- 125000003827 glycol group Chemical group 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- LPQMOFIXRVVOSF-UHFFFAOYSA-M methyl sulfate;n-methyl-n-[(1,3,3-trimethylindol-1-ium-2-yl)methylideneamino]aniline Chemical compound COS([O-])(=O)=O.C[N+]=1C2=CC=CC=C2C(C)(C)C=1/C=N/N(C)C1=CC=CC=C1 LPQMOFIXRVVOSF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 150000002979 perylenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000012994 photoredox catalyst Substances 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005644 polyethylene terephthalate glycol copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003222 pyridines Chemical class 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- MUSLHCJRTRQOSP-UHFFFAOYSA-N rhodamine 101 Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C(C1=CC=2CCCN3CCCC(C=23)=C1O1)=C2C1=C(CCC1)C3=[N+]1CCCC3=C2 MUSLHCJRTRQOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYIOYATURDILJN-UHFFFAOYSA-N rhodamine 110 Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(N)=CC2=[O+]C2=CC(N)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O MYIOYATURDILJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- SOUHUMACVWVDME-UHFFFAOYSA-N safranin O Chemical compound [Cl-].C12=CC(N)=CC=C2N=C2C=CC(N)=CC2=[N+]1C1=CC=CC=C1 SOUHUMACVWVDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 150000001629 stilbenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000021286 stilbenes Nutrition 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
- A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
- A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/14—Greenhouses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
- A01G9/243—Collecting solar energy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
- A01G9/249—Lighting means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
- F21V13/12—Combinations of only three kinds of elements
- F21V13/14—Combinations of only three kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements, reflectors and refractors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/06—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for filtering out ultraviolet radiation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
- F21V9/38—Combination of two or more photoluminescent elements of different materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/30—Solar heat collectors for heating objects, e.g. solar cookers or solar furnaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/12—Light guides
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/22—Absorbing filters
- G02B5/223—Absorbing filters containing organic substances, e.g. dyes, inks or pigments
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Ecology (AREA)
- Botany (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Greenhouses (AREA)
Abstract
La invención proporciona un dispositivo recolector de luz similar a una lámina que comprende un lado de recepción de luz y un lado de salida de luz y una pluralidad de estructuras curvadas de material de guía de luz que comprende un tinte orgánico configurado para absorber por lo menos parte de la luz de una fuente de luz y para convertir por lo menos parte de la luz absorbida en luz convertida en el rango de longitud de onda visible. Cada estructura curvada tiene una parte curvada, convexa en el lado de recepción de luz, una parte cóncava en el lado de salida de luz y una parte de borde de salida de luz en el lado de salida de luz. Cada estructura curvada tiene una curvatura y un espesor de la guía de luz configurados para facilitar el transporte de la luz acoplada interiormente y la luz convertida visible en la dirección de la parte de borde de salida de luz para proporcionar luz de dispositivo que escapa de la parte de borde de salida de luz.
Description
DISPOSITIVO RECOLECTOR DE LUZ
Campo de la Invención
La invención se refiere a un dispositivo recolector de luz. La invención se refiere además a un dispositivo solar, un invernadero o una unidad de iluminación que comprende este dispositivo recolector de luz.
Antecedentes de la Invención
Las estructuras de acoplamiento interior de luz son conocidas en el campo. El documento WO2009115574 , por ejemplo, describe un invernadero que comprende láminas trasparentes que tienen dos lados superficiales principales, que contienen un tinte luminiscente dentro de la lámina transparente, caracterizado porque en por lo menos uno de los dos lados superficiales principales existe un conjunto de elementos ópticos geométricos. Especialmente, el tinte foto-luminiscente está contenido dentro de una capa separada la cual está en contacto con la lámina transparente.
Además, los concentradores solares luminiscentes son conocidos en el campo. El documento O2012023094 , por ejemplo, describe un dispositivo fotovoltaico, tal como por ejemplo un concentrador solar, el cual utiliza una capa de dispersión o reflectante sobre el lado posterior de su guía de ondas. La capa de dispersión o reflectante también incorpora material luminiscente o fosforescente para la
Ref. 250966
absorción y la emisión. La funcionalidad adicional de la absorción y la emisión en la capa de dispersión o reflectante permite un uso más dinámico de la luz entrante.
Breve Descripción de la Invención
Un aspecto importante es como la luz puede ser dirigida hacia las plantas (por ejemplo en un invernadero) de una manera eficiente y con un espectro optimizado. El uso de estructuras como prismas, lentes o microestructuras de dispersión es conocido en el campo. Las estructuras funcionan en realidad para extraer la luz pero no son capaces de dirigir la luz hacia las plantas de manera suficientemente efectiva. Además, las hojas delgadas de metal provistas con (estas) microestructuras pueden volverse muy costosas para esta aplicación.
Además, se podría aplicar una matriz polimérica que contiene un tinte fluorescente y un aditivo (partícula) de dispersión de luz. Sin embargo, parece que en algunos sistemas más de 50% de la luz se dirige hacia el exterior del invernadero y no es utilizada de manera efectiva por la planta.
Por lo tanto, un aspecto de la invención es proporcionar un dispositivo recolector de luz alternativo, el cual evita preferiblemente además por lo menos parcialmente una o más de las desventajas descritas anteriormente.
Por lo tanto, en un primer aspecto, la invención
proporciona un dispositivo recolector de luz (en este documento también se indica como "dispositivo") que comprende un lado de recepción de luz similar a una lámina y un lado de salida de luz, el dispositivo recolector de luz comprende una pluralidad de estructuras curvadas (en este documento también se indican como "estructuras") de material de guía de luz, en donde el material de guía de luz comprende un tinte orgánico configurado para absorber por lo menos parte de la luz de una fuente de luz y convertir por lo menos parte de la luz absorbida en una luz convertida en el rango de longitud de onda visible, en donde cada estructura curvada tiene una parte curvada, convexa en el lado de recepción de luz, configurada para recibir la luz de la fuente de luz y configurada para acoplar la luz de la fuente de luz en la estructura curvada, una parte cóncava en el lado de salida de luz y una parte de borde de salida de luz en el lado de salida de luz, en donde cada estructura curvada tiene una curvatura y un espesor de la guía de luz) configurada para facilitar el transporte de la luz acoplada en el interior y la luz convertida en el rango de longitud de onda visible en la dirección de la parte de borde de salida de luz para proporcionar luz del dispositivo que escapa de la parte de borde de salida de luz.
Con este dispositivo recolector de luz, la luz eficientemente (solar) se puede acoplar en las estructuras
curvadas, se puede convertir por lo menos parcialmente a luz de otra longitud de onda dentro de las estructuras curvadas por el tinte orgánico y se puede acoplar fuera del dispositivo recolector de luz en las partes de borde de salida de luz. Por esta razón, se proporciona luz (solar) recolectada y/o luz (solar) convertida, recolectada. Se debe observar que la fuente de luz no es parte de la(s) modalidad (es) básica (s) del dispositivo recolector de luz.
El dispositivo recolector de luz se diseña especialmente para recolectar luz del sol de una manera eficiente y para acoplar la luz recolectada, la cual es convertida por lo menos parcialmente por el tinte orgánico en luminiscencia, fuera en el lado de salida de luz (como luminiscencia y luz solar, restante, opcional) . Por lo tanto, en una modalidad el recolector de luz se utiliza para concentrar la luz (solar) y para convertir por lo menos parcialmente esta luz solar concentrada en luminiscencia (mediante la conversión de por lo menos parte de la luz solar con los tintes) . La luz acoplada en el interior y la luz de luminiscencia pueden emigrar debido a la reflexión interna total (TIR, por sus siglas en inglés) a la parte de borde y escapar de la parte de salida de luz (o la parte de borde de salida de luz) . Para contrarrestar una disminución en las propiedades de TIR de la guía de luz el tinte orgánico no está presente sustancialmente como micropartículas , sino que
está distribuido mo1ecu1ármente de preferencia, para contrarrestar de esta manera la dispersión omni-direccional de la luz. Adicionalmente, el tinte tiene un espectro de absorción y/o excitación que no se traslapa esencialmente con un espectro de emisión del tinte, contrarrestando de esta manera la re-emisión omni-direccional de la luz convertida. Tanto la dispersión omni-direccional como la re-emisión omni-direccional dan por resultado una disminución indexada en las propiedades de TIR del material de guía de luz y por lo tanto un dispositivo recolector de luz solar menos eficiente.
El dispositivo recolector de luz comprende una pluralidad de estructuras curvadas. En algunas modalidades, éstas podrían comprender estructuras hemisféricas, como domos, en otras modalidades éstas podrían comprender estructuras similares a un embudo o tapas esféricas. La parte convexa se configura en lado de recepción de luz. Por lo tanto el lado de recepción de luz comprende una pluralidad de estructuras curvadas, convexas. Las partes cóncavas están en el "lado posterior" (lado de salida de luz) del dispositivo recolector de luz. Los bordes de las estructuras curvadas se utilizan como acoplamiento de salida o partes de borde de salida de luz (en el lado de salida de luz) . Por lo tanto, por lo menos parte del borde de las estructuras curvadas se configura para permitir el escape de luz acoplada en el interior en el lado de salida de luz del dispositivo
recolector de luz desde las partes de borde de salida de luz de las estructuras curvadas.
Se debe observar que en las modalidades del dispositivo recolector de luz (per se) , excepto para un recubrimiento opcional, no existe una estructura física corriente arriba de las partes curvadas, convexas. La estructura curvada ventajosa es lo que proporciona un acoplamiento interior eficiente.
Los términos "corriente arriba" y "corriente abajo" se refieren a una ordenación de artículos o cualidades en relación con la propagación de la luz desde un medio generador de luz (en este documento especialmente el sol o una fuente de luz) , en donde en relación con una primera posición dentro de un rayo de luz del medio generador de luz, una segunda posición en el rayo de luz más cerca del medio generador de luz esta "corriente arriba" y una tercera posición dentro del rayo de luz más lejos del medio generador de luz esta "corriente abajo" . De esta manera, uno podría indicar el lado de recepción de luz también como lado corriente arriba o cara corriente arriba y el lado de salida de luz como lado corriente abajo o cara corriente abajo.
En general, las estructura curvadas se dispondrán en un patrón regular como en una simetría cúbica o hexagonal. Especialmente, las estructuras curvadas, especialmente las partes convexas, se pueden configurar en un empaquetado
compacto, tal como un empaquetado compacto hexagonal o un empaquetado compacto cúbico. Por lo tanto, las estructuras semiesféricas o las estructuras similares a un embudo, etcétera, se pueden disponer en un empaquetado compacto, tal como se definiera anteriormente. Por lo tanto, el dispositivo recolector de luz puede comprender un empaquetado compacto hexagonal o un empaquetado compacto cúbico de estructuras curvadas similares.
Opcionalmente, hay un empaquetado, o especialmente un empaquetado compacto, de diferentes tipos de estructuras. Por ejemplo, se puede aplicar una combinación de una pluralidad de estructuras curvadas semiesféricas y estructuras curvadas similares a un embudo, las cuales alternan entre sí. Estas pueden ser empaquetadas (en dos sub-entramados de las estructuras curvadas respectivas) , opcionalmente en un empaquetado compacto.
Se debe observar que las partes curvadas, convexas pueden conducir de esta manera a un tipo sobresaliente de estructura (que sobresale en relación con un plano del dispositivo recolector de luz) , tal como las estructuras similares a un hemisferio, pero en una modalidad también pueden conducir a estructuras de tipo indentación, tal como las estructuras similares a un embudo.
Las estructuras curvadas comprenden, en especial consisten esencialmente de, incluso más especialmente están
hechas de un material transparente, es decir configurado para permitir que por lo menos la luz visible, pero especialmente también las partes Ultravioleta (=UV) y/o Infrarroja (=IR) , se propaguen a través del material de guía de luz . Otra palabra para el material de guía de luz es el "material de guía de ondas" . El material de guía de luz o de guía de ondas puede comprender uno o más materiales seleccionados de un grupo que consiste de un soporte de material orgánico transmisivo tal como uno seleccionado del grupo que consiste de PE (polietileno) , PP (polipropileno) , PEN (polietilen-naftalato) , PC (policarbonato) , polimetilacrilato (PMA) , polimetilmetacrilato (PMMA) (Plexiglás o Perspex) , butirato de acetato de celulosa (CAB) , silicona, cloruro de polivinilo (PVC) , polietilen-tereftalato (PET) , (PETG) (polietilen-tereftalato modificado con glicol) , PDMS (poli-dimetil-siloxano) y COC (copolímero de ciclo-olefina) . Sin embargo, en otra modalidad el material de guía de luz o de guía de ondas puede comprender un material inorgánico. Los materiales inorgánicos preferidos se seleccionan del grupo que consiste de vidrios, cuarzo (fusionado) , materiales cerámicos transmisivos y siliconas. También se pueden aplicar materiales híbridos que comprenden partes tanto inorgánicas como orgánicas. Se prefiere especialmente el PMMA, PC o un vidrio como material para la guía de ondas.
Por lo tanto, las estructuras curvadas son
especialmente guías de luz curvadas, con especialmente una curvatura que es tal que existe una parte convexa y una parte cóncava. Por lo tanto, las estructuras curvadas no comprenden especialmente fibras ópticas circulares.
Especialmente, el tinte no está disponible sustancialmente como micro-partículas en el material de guía de ondas, sino que está distribuido molecularmente de preferencia. De esta manera, no se pueden encontrar sustancialmente límites de grano, lo cual es ventajoso en vista de la dispersión. La distribución molecular del tinte se puede obtener especialmente cuando se incorpora el tinte en un material orgánico, tal como uno o más de los materiales orgánicos, transparentes indicados anteriormente.
El tinte orgánico está configurado especialmente para absorber por lo menos parte de la luz de la fuente de luz acoplada interiormente y convertirla en luz de otra longitud de onda. En general, ésta (también) será luz visible. Sin embargo, el tinte se puede seleccionar para proporcionar luz en un área de longitud de onda con una función específica. Por ejemplo, para aplicaciones de horticultura los colores específicos pueden tener un efecto específico sobre las plantas, etcétera.
En una modalidad el tinte también se puede configurar para convertir la luz UV en luz visible. Dependientes del tipo de luz de la fuente de luz (véase
posteriormente) los materiales luminiscentes orgánicos pueden comprender por ejemplo una combinación de materiales emisores verdes y rojos o una combinación de materiales luminiscentes emisores amarillos y rojos, etcétera. Sin embargo, los tintes que convierten la luz UV o luz visible en luz IR también se pueden aplicar, dependiendo de la aplicación (deseada) . Por ejemplo, en algunas aplicaciones de horticultura, también se pueden desear componentes IR.
Además, como será claro para una persona experta en el campo, el término "tinte" también puede referirse a una pluralidad de tintes de los cuales dos o más absorben y/o emiten en diferentes intervalos de longitud de onda. De esta manera, se puede crear un espectro de absorción y/o emisión optimizado. En una modalidad específica, dos o más subconjuntos del número total de estructuras curvadas comprenden dos o más tintes diferentes, respectivamente.
Existe una variedad casi ilimitada de estos materiales o tintes luminiscentes, orgánicos. Los ejemplos relevantes son perilenos (tales como tintes conocidos bajo su nombre comercial Lumogen de la compañía BASF, Ludwigshafen, Alemania: Anaranjado Lumogen F240, Rojo Lumogen F300, Rojo Lumogen F305, Amarillo Lumogen F083, Amarillo Lumogen F170, Verde Lumogen F850) , Amarillo 172 de la compañía Neelikon Food Dyes & Chemical Ltd., Mumbai, India, y tintes tales como cumarinas (por ejemplo Cumarina 6, Cumarina 7, Cumarina 30,
Cumarina 153, Amarillo Básico 51), naftalimidas (por ejemplo Amarillo Solvente 11, Amarillo Solvente 116), Fluorol 7GA, piridinas (por ejemplo piridina 1) , pirrometenos (tal como Pirrometeno 546, Pirrometeno 567), uranina, rodaminas (por ejemplo Rodamina 110, Rodamina B, Rodamina 6G, Rodamina 3B, Rodamina 101, Sulforodamina 101, Sulforodamina 640, Violeta Básico 11, Rojo Básico 2), cianinas (por ejemplo, ftalocianina, DCM) , estilbenos (por ejemplo Bis-MSB, DPS) , disponibles de muchos comerciantes. Otros diversos tintes, tales como tintes ácidos, tintes básicos, tintes directos y tintes de dispersión se pueden utilizar siempre y cuando muestren un rendimiento cuántico de fluorescencia suficientemente alto para el uso propuesto. Los materiales orgánicos de interés especial que se pueden aplicar comprenden por ejemplo Lumogen 850 de BASF para la luminiscencia verde, Lumogen F083 o F170 de BASF para la luminiscencia amarilla, Lumogen F240 de BASF para la luminiscencia anaranjada y Lumogen F300 o F305 de BASF para la luminiscencia roja. Opcionalmente , el tinte comprende un tinte fosforescente, que tiene un tiempo de decadencia prolongado, tal como horas, el cual se puede aplicar para la iluminación durante la ausencia de (suficiente) luz de día.
El término luz blanca en este documento, es conocido para la persona experta en el campo. Se refiere especialmente a luz que tiene una temperatura de color
correlacionada (CCT, por sus siglas en inglés) entre aproximadamente 2000 y 20000 K, especialmente 2700-20000 K, para iluminación general especialmente en el intervalo de aproximadamente 2700 K y 6500 , y para propósitos de iluminación posterior especialmente en el intervalo de aproximadamente 7000 K y 20000 K y especialmente dentro de aproximadamente 15 SDCM (desviación estándar de coincidencia de color) del BBL (lugar de los cuerpos negros) , especialmente dentro de aproximadamente 10 SDCM del BBL, aún más especialmente dentro de aproximadamente 5 SDCM del BBL.
Los términos "luz violeta" o "emisión violeta" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 380-440 nm. Los términos "luz azul" o "emisión azul" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 440-490 nm (incluyendo algunos tonos violeta y cian) . Los términos "luz verde" o "emisión verde" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 490-560 nm. Los términos "luz amarilla" o "emisión de amarillo" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 560-590 nm. Los términos "luz anaranjada" o "emisión anaranjada" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 590-620. Los términos "luz roja" o "emisión
roja" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 620-750 nm, especialmente 620-650 nm. Los términos "visible", "luz visible" o "emisión visible" se refieren a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 380-750 nm. El término "IR" (infrarojo) , puede referirse especialmente a aproximadamente 750-3000 nm, especialmente en el intervalo de aproximadamente 750-1100 nm.
Cuando se utilizan (a) celda (s) solar (es) (para recibir la luz recolectada del recolector de luz), el (los) tinte (s) se puede (n) optimizar para proporcionar un espectro de luminiscencia que está adaptado especialmente a la sensibilidad de dependencia a la longitud de onda de la(s) celda(s) solar(es).
Como se indicara anteriormente, la fuente de luz no es parte de las modalidades básicas de la invención. Especialmente, el dispositivo recolector de luz se utiliza para recolectar (y convertir por lo menos parcialmente) luz solar. Por lo tanto, en una modalidad el término "fuente de luz" puede referirse al sol. Sin embargo, opcionalmente , una o más fuentes de luz artificial se pueden aplicar para recolectar luz (y convertir) luz.
En una modalidad (véase también posteriormente) , la luz solar se recolecta y el dispositivo recolector de luz se utiliza como una unidad de iluminación. En esta modalidad,
opcionalmente una o más fuentes de luz artificial también se pueden integrar en la unidad de iluminación. La luz de esas fuentes de luz artificial se puede recolectar opcionalmente con el dispositivo recolector de luz, pero en otra modalidad se puede utilizar como una fuente de luz auxiliar sin que la luz sea recolectada y/o convertida. Las combinaciones de estas modalidades también son posibles.
La curvatura y el espesor de la guía de luz de las estructuras curvadas se seleccionan especialmente para tener un buen acoplamiento interior de luz y reflexión interna total. Parece que las estructuras curvadas las cuales son cóncavas (con aire u otro gas en contacto con la parte cóncava) y con la parte convexa como superficie de recepción de luz y las cuales son relativamente delgadas tienen buenas propiedades en el sentido de reflexión interna y conversión por el tinte. Especialmente, el espesor de la guía de luz se selecciona del intervalo de 0.5-50 mm, aún más especialmente del intervalo de 0.5-10 mm, tal como 1-5 mm.
Un aspecto de la conversión de luz en un sistema transparente (por ejemplo un tinte luminiscente disuelto en PMMA o PET; véase también anteriormente) es la observación que la emisión de luz (isotrópica) , generada en el material, es atrapada por una parte significativa. En caso de un polímero luminiscente configurado como un rectángulo, la fracción útil de la cantidad total de luz generada es (véase
también la Figura 1A)
la cual es 76.4% (es decir 23.6% de la luz es atrapada en el material) . En las fórmulas 1-5, asin se refiere a arcoseno. En el caso de luminiscencia en una geometría configurada como un disco (Figura IB) la fracción útil es
la cual es 92.1% (7.9% de la luz es atrapada). Es decir el disco es mucho más eficiente que el polímero luminiscente configurado como un rectángulo.
Tanto la placa rectangular como el disco muestran una alta fracción de luz que escapa por vía de los bordes. Para una placa rectangular, la fracción de la luz liberada desde los bordes es 2/3=66.7% de la cantidad total de luz escapada. En el caso de una geometría configurada como un disco la fracción de borde es
la cual produce 72.3% de la cantidad total de luz escapada.
El uso de películas luminiscentes, basadas en
tinte, claras para convertir luz es en general muy ineficaz debido a que una gran parte de la luz viaja a los bordes (generando una ruta óptica grande y consecuentemente una pérdida alta) .
Un aspecto de esta invención es utilizar en particular la "luz de borde" para generar un componente de lámina óptica, que emite luz para una gran parte en solo una dirección ("hacia abajo"). Al transformar el disco en por ejemplo una forma hemisférica (véase por ejemplo también la Figura 1E) , que tiene especialmente paredes relativamente delgadas, se calcula que la fracción de luz dirigida hacia abajo es:
Esto produce 79.3% de la cantidad total de luz generada en la copa hemisférica. La relación del flujo de luz hacia abajo y el flujo emitido total puede ser calculado por
Fdown
Ftotal
La relación de flujo de luz hacia abajo y el flujo total es 0.86. Para el uso efectivo de esta configuración 3D se asume que el espesor de la guía de luz de pared d es pequeño en comparación con el radio exterior . Esto asegura
la guía de luz de la luz generada hacia los bordes (preferiblemente: d/R < 0.25). La cantidad de luz atrapada se reduce al hacer los bordes ásperos. Consecuentemente, la relación de flujo hacia abajo/total incrementa (ligeramente) a 0.87. En las Figuras 1A-1B, el flujo hacia abajo se indica con F. En la fórmula 5, Ototal es el flujo luminiscente total (lm) y <í>down es el flujo luminiscente dirigido hacia abajo (lm) .
Otro aspecto de la invención es que la luz generada es sumamente difusa (en contraste a la luz sumamente dirigida del sol) . En los invernaderos, la luz difusa es más efectiva para el crecimiento de plantas que la luz directa (direccional) del sol. (También la luz entrante no convertida es esparcida/dispersada en algún grado) . Con base en los principios descritos, es capaz de construir una cantidad de configuraciones prácticas para el uso como un convertidor de luz eficiente y económico para el uso en por ejemplo invernaderos .
Asumiendo una estructura de tapa esférica, especialmente una estructura curvada hemisférica, el área superficial (S) de una mitad superior se puede definir como en la ecuación 6 :
Sellipsoid ¾ p = 1.6075 {6}
Para una estructura curvada, hemisférica, achatada,
a=b=l; c<l; para una estructura curvada, hemisférica, alargada, tal como una tapa esférica, a=b=l; c>l. Los parámetros a, b y c se indican en la Figura 1K. Para los cálculos, a y b se normalizan a 1, y c varía. La constante p se puede utilizar para un amplio intervalo de los valores a, b y c. Para c = 1 (esfera) : S=6.3; para c = 0.2 (esferoide achatado): S = 3.5; para c = 5 (esferoide alargado): S = 25.0.
Por lo tanto, en una modalidad específica, cada estructura curvada, especialmente cada tapa esférica, tal como una estructura hemisférica, tiene un radio del plano de tierra (R) , en donde la parte curvada, convexa que tiene el radio del plano de tierra (R) tiene un área superficial de estructura curvada (S) , en donde la curvatura de la parte curvada, convexa tiene un área normalizada en el intervalo de 2.5 < S/R2 < 30 y tiene un espesor de la guía de luz (d) el cual se selecciona del intervalo de 0.5-50 mm. Aún más especialmente, cada estructura curvada (10) tiene un radio del plano de tierra (R) , en donde la estructura curvada (10) tiene la configuración de una tapa esférica, en donde la parte curvada, convexa (11) que tiene el radio del plano de tierra (R) tiene un área superficial de estructura curvada (S) , en donde la curvatura de la parte curvada, convexa tiene un área normalizada en el intervalo de 2.5 < S/R2 < 30 y tiene un espesor de la guía de luz (d) el cual se selecciona
del intervalo de 0.5-50 mm. Esto puede aplicar especialmente a tapas o domos esféricos, hemisféricos.
Los resultados especialmente buenos observados que se obtienen en modalidades en donde la relación del espesor de la guía de luz y el radio del plano de tierra (d/R) son 0.001 < d/R < 0.25. Además, parece que los dispositivos recolectores de luz buenos se pueden obtener cuando la pluralidad de estructuras curvadas tienen un radio del plano de tierra (R) seleccionado del intervalo de 0.25 - 100 mm y en donde la parte curvada, convexa que tiene el radio del plano de tierra (R) tiene un área superficial de estructura curvada (S) en el intervalo de 10 mm2 - 0.3 m2. Esto puede aplicar especialmente a estructuras curvadas, hemisféricas. En caso de que la estructura curvada no tenga un corte transversal circular (es decir R varía dentro del plano de tierra) , los radios se promedian para obtener un valor medio para R. Este valor medio se puede utilizar en las condiciones definidas en este documento, tal como que el radio del plano de tierra (d/R) sea 0.001 < d/R < 0.25. En caso de que una estructura curvada no sea una copa esférica, tal como un hemisferio, el radio de la curvatura se puede utilizar como R.
Además, especialmente por lo menos 20% del área superficial de las partes curvadas, convexas tienen una curvatura local 0.2 < ?? < 5 en donde ? es la curvatura local
del círculo de ajuste en un plano transversal de la parte curvada, convexa que describe la curvatura local y en donde R es el radio de un plano de tierra (véase también posteriormente) . Especialmente por lo menos 30% del área superficial de las partes curvadas, convexas tienen esta curvatura local, como 20-90%, como 30-70%.
Las estructuras curvadas pueden tener preferiblemente una simetría alta. Sin embargo, también las estructuras curvadas, distorsionadas se pueden aplicar, como una estructura curvada, hemisférica que es alargada (por ejemplo una tapa esférica, tal como una estructura hemisférica con a?b) . En este caso, R se puede seleccionar como un valor medio (radio promedio) . Además, opcionalmente también partes o secciones de estructuras curvadas, específicas se pueden aplicar. Por lo tanto, a continuación también se indica que los segmentos se pueden aplicar. En una modalidad, esto se refiere a que una parte (es decir no la totalidad) de esta estructura curvada, específica se puede aplicar, tal como parte, como una parte triangular, de esta estructura curvada, específica. Sin embargo, en otra modalidad, el término "segmento" también puede referirse a la estructura específica completa, tal como una mitad completa de domo o una estructura curvada, hemisférica, completa. Como las estructuras curvadas tienen una parte convexa y cóncava, el término "tapa esférica" se refiere especialmente a una
tapa de una esfera hueca.
El lado o superficie de recepción de luz del dispositivo recolector de luz puede comprender de esta manera estructuras curvadas, las cuales cuando son percibidas por un observador desde el lado de recepción de luz son convexas. Del mismo modo, el lado de salida de luz puede comprender de esta manera estructuras curvadas, las cuales cuando son percibidas por un observador desde el lado de recepción de luz son cóncavas.
El área superficial del lado de recepción de luz es de esta manera una suma de las superficies de las áreas superficiales de las estructuras curvadas de partes curvadas, convexas y el área superficial, intermedia, opcional. Especialmente, 20-95%, especialmente 30-95%, del área superficial del lado de recepción de luz es cubierta por las estructuras curvadas, convexas. Por lo tanto, preferiblemente por lo menos 20% del área superficial es curvada y aún más preferiblemente tiene la curvatura indicada en este documento (como se expresa en una modalidad como área normalizada) .
Como ya se indicó anteriormente, las estructuras curvadas pueden ser estructuras similares a un embudo. Por lo tanto, en una modalidad, las estructuras curvadas tienen la configuración de segmentos de embudos curvados en 2D, con primeras aberturas más grandes en el lado de recepción de luz y segundas aberturas más pequeñas en el lado de salida de
luz. En una modalidad específica, las estructuras curvadas son embudos curvados en 2D, con primeras aberturas más grandes en el lado de recepción de luz y segundas aberturas más pequeñas en el lado de salida de luz.
En este documento, el término embudos "curvados en
2D" se aplica con el propósito de indicar que el radio del embudo sobre el eje del embudo no disminuye (o incrementa) linealmente, sino que incrementa de manera no lineal con el propósito de proporcionar una parte curvada, convexa. Por lo tanto, el embudo es curvado en vistas transversales perpendiculares a un eje de embudo (longitudinal) (el cual será per se el caso con un embudo) , como en esas vistas transversales se encontrarán círculos en general. Sin embargo, también en vistas transversales paralelas al eje del embudo (longitudinal) , se encontrarán estructuras curvadas, con la parte convexa en el lado de recepción de luz y con la parte cóncava en el lado de salida de luz. Una estructura ahusada en general tiene una abertura más grande en un lado y se ahusa o estrecha hacia una abertura más pequeña. En este punto, el ahusamiento no es lineal (curvado en 2D) .
Los embudos se pueden observar como indentaciones en el dispositivo recolector de luz o el lado de recepción de luz del mismo, con la abertura más grande en el lado de recepción de luz y las aberturas más pequeñas en el lado de salida de luz.
Opcionalmente, estas aberturas están ausentes y no existe un orificio pasante. Por lo tanto, la invención también proporciona una modalidad del dispositivo recolector de luz, en donde las estructuras curvadas tienen la configuración de segmentos de indentaciones curvadas en 2D, con primeras aberturas más grandes en el lado de recepción de luz y un extremo extensible, cerrado que comprende la parte de borde de salida de luz en el lado de salida de luz. En una modalidad específica, las estructuras curvadas son indentaciones curvadas en 2D, con primeras aberturas más grandes en el lado de recepción de luz y un extremo extensible, cerrado que comprende la parte de borde de salida de luz en el lado de salida de luz. Estos embudos se pueden indicar como embudos cerrados de extremo ahusado. Una indentación tiene en general una abertura más grande en un lado y se ahusa o estrecha hacia una parte más pequeña, que está cerrada. En el extremo ahusado habría una abertura, esta hendidura es denominada en este documento "embudo" .
Como se indicara anteriormente, en lugar de o además de estructuras curvadas similares a un embudo (tal como que incluyen similares a una indentación) , en una modalidad las estructuras curvadas tienen la configuración de segmentos de tapas esféricas huecas, con partes curvadas convexas en el lado de recepción de luz y partes cóncavas en el lado de salida de luz. En una modalidad específica, las
estructuras curvadas son tapas esféricas huecas, con partes curvadas convexas en el lado de recepción de luz y partes cóncavas en el lado de salida de luz. Se debe observar que los segmentos de tapa esférica hueca pueden tener mitades de esferas (en este documento también indicadas como "estructuras curvadas, hemisféricas"). En geometría, una tapa esférica es una porción de una esfera cortada por un plano. Si el plano pasa a través del centro de la esfera, de modo que la altura de la tapa sea igual al radio de la esfera, la tapa esférica es llamada un hemisferio. Por lo tanto, en una modalidad, una o más tapas esféricas, especialmente la totalidad de las tapas esféricas del dispositivo recolector de luz son hemisféricas.
En todavía otra modalidad, las estructuras curvadas tienen la configuración de segmentos de canales convexos, con partes convexas en el lado de recepción de luz y partes cóncavas en el lado de salida. En una modalidad específica, las estructuras curvadas son canales convexos, con partes convexas en el lado de recepción de luz y partes cóncavas en el lado de salida. De esta manera, se puede obtener una clase de estructura corrugada. Especialmente, la distancia entre dos canales convexos adyacentes es pequeña, especialmente pueden tocarse entre sí en la base o incluso pueden tener una base mutua.
Como se indicara anteriormente, el dispositivo
recolector de luz puede comprender diferentes tipos de estructuras curvadas .
En una modalidad, las tapas esféricas separadas, tales como hemisferios, son interconectadas , por ejemplo por vía de una lámina transparente muy delgada. Del mismo modo, esto puede aplicar a los canales convexos.
En una modalidad específica adicional, la cual puede referirse a cualquiera de las modalidades anteriores, pero especialmente a las modalidades de las estructuras curvadas, hemisféricas (incluyendo secciones esféricas), el dispositivo recolector de luz comprende primeras estructuras curvadas y segundas estructuras curvadas, las primeras estructuras curvadas encierran las segundas estructuras curvadas, en donde el tinte en el material de guía de ondas de las primeras estructuras curvadas difiere del tinte en el material de guía de ondas de las segundas estructuras curvadas. La primera estructura curvada se puede disponer para pasar por lo menos parte de la luz de la fuente de luz. Esta luz no absorbida entonces puede ser absorbida por lo menos parcialmente por la segunda estructura curvada, la cual está encerrando la segunda estructura curvada.
En este documento se indica que el dispositivo recolector de luz es similar a una lámina. Por lo tanto, el dispositivo recolector de luz puede tener sustancialmente la configuración de una lámina, aunque las partes convexas en un
lado y las partes cóncavas en el otro lado pueden sobresalir de un plano allanado imaginario.
El término "similar a una lámina" puede indicar especialmente una capa continua, con una longitud y anchura más grandes que la altura. Especialmente, la altura que incluye las estructuras curvadas del dispositivo recolector de luz está en el orden de 1 mm - 100 mm, tal como 2-50 mm. La longitud y la anchura del dispositivo recolector de luz pueden estar ambas por ejemplo en el intervalo de 10 cm - 20 m; especialmente el área del dispositivo recolector de luz, definida por l*w (longitud*anchura) está en el intervalo de 0.01- 50 m2, tal como 0.2-20 m2. En el dispositivo recolector de luz similar a una lámina, el lado de recepción de luz y el lado de salida de luz se disponen opuestos entre sí. Las partes de salida de luz se configuran en el lado de salida de luz .
El dispositivo recolector de luz se puede aplicar en toda clase de dispositivos y se puede utilizar para toda clase de aplicaciones, especialmente debido a su captura de luz, conversión de luz y acoplamiento exterior de luz eficientes. La luz de una fuente de luz, tal como el sol, es recolectada por el dispositivo recolector de luz en el lado de recepción de luz y sale (por lo menos parcialmente como luz convertida) del lado de salida de luz en las partes de salida de luz. De esta manera, la luz dentro de la guía de
luz escapa por lo menos parcialmente del borde de la estructura curvada, es decir (en) el lado de salida de luz. Un aspecto ventajoso de las estructuras curvadas es que la superficie de borde es minimizada y sustancialmente toda la superficie de borde tiene la función de parte de salida de luz. Durante el uso, la luz recolectada de la fuente de luz y/o la luz convertida de la fuente de luz pueden emanar de esta manera de las partes de salida de luz (en el lado de salida de luz) .
Por ejemplo, el dispositivo recolector de luz se puede utilizar en un dispositivo solar. Por lo tanto, en un aspecto adicional, la invención proporciona un dispositivo solar que comprende el dispositivo recolector de luz como se define en este documento y una celda solar, en donde la celda solar se configura para recibir la luz que escapa de la parte de borde de salida de luz.
En todavía un aspecto adicional, la invención proporciona un invernadero que comprende el dispositivo recolector de luz como se define en este documento, en donde el dispositivo recolector se configura para proporcionar luz por vía de las partes de borde de salida de luz dentro del invernadero .
En todavía otro aspecto, la invención proporciona una unidad de iluminación, que comprende el dispositivo recolector de luz como se define en este documento, una
pluralidad de fuentes de luz y opcionalmente una placa difusora, en donde las fuentes de luz se configuran para proporcionar luz de la fuente de luz al lado de recepción de luz y en donde la placa difusora opcional se configura entre la pluralidad de la fuente de luz y el dispositivo recolector de luz .
Un área de aplicación importante del dispositivo recolector de luz es los invernaderos. Las paredes y/o techos del invernadero se pueden ataviar con la lámina inventada. El dispositivo recolector de luz también se puede colocar en una posición intermedia en el invernadero (no conectado directamente al vidrio) . El dispositivo recolector de luz también puede ser curvado (ID) en por ejemplo una configuración cilindrica. Se pueden colocar plantas dentro de este cilindro. El dispositivo recolector de luz también se puede utilizar en el "campo abierto" como una lámina colocada directamente sobre las plantas. En este ejemplo los agentes bloqueadores de luz ultravioleta (y/o los tintes de conversión de luz ultravioleta a luz visible y/o luz IR) también se pueden incorporar en la hoja delgada de metal para proteger el cultivo de la luz ultravioleta demasiado peligrosa. El dispositivo recolector de luz inventado también se puede utilizar en combinación con LEDs (convertidos con fósforo) azules o blancos en luminarias para la iluminación hortícola o general. La estructura del dispositivo recolector
de luz puede evitar ventajosamente el uso de pigmentos de dispersión y es una manera eficiente de convertir la luz. El dispositivo recolector de luz también puede tener propiedades decorativas, adicionales, muy interesantes cuando se utiliza en aplicaciones de iluminación de áreas grandes (iluminación para oficinas, escuelas, espacios comerciales) .
El término "sustancialmente" en este documento, tal como en "sustancialmente toda la emisión" o en "consiste sustancialmente" , será entendido por la persona experta en el campo. El término "sustancialmente" también puede incluir modalidades con "enteramente", "completamente", "todo", etcétera. En este documento, en modalidades el adjetivo también puede ser retirado sustancialmente. Cuando sea aplicable, el término "sustancialmente" también puede referirse a 90% o más alto, tal como 95% o más alto, especialmente 99% o más alto, aún más especialmente 99.5% o más alto, inclusive 100%. El término "comprenden" también incluye modalidades en donde el término "comprende" significa "consiste de" .
Adicionalmente , los términos primero, segundo, tercero y similares en la descripción y en las reivindicaciones, se utilizan para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronológico. Se debe entender que los términos utilizados de esta manera son intercambiables bajo
circunstancias apropiadas y que las modalidades de la invención descritas en este documento tienen la capacidad de operación en otras secuencias diferentes de aquellas descritas o ilustradas en este documento.
Los dispositivos en este documento se describen entre otros durante la operación. Como será claro para la persona experta en el campo, la invención no está limitada a métodos de operación o dispositivos en operación.
Se debe observar que las modalidades mencionadas anteriormente ilustran preferiblemente que limitan la invención y que aquellas personas expertas en el campo serán capaces de diseñar muchas modalidades alternativas sin apartarse del alcance de las reivindicaciones anexas. En las reivindicaciones, cualquier signo de referencia colocado entre paréntesis no deberá ser interpretado como limitante de la reivindicación. El uso del verbo "comprender" y sus conjugaciones no excluye la presencia de elementos o pasos diferentes de aquellos establecidos en una reivindicación. El término "un" o "una" que precede a un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de estos elementos. La invención puede ser implementada por medio de hardware (componentes físicos) que comprende varios elementos distintos y por medio de una computadora programada adecuadamente . En la reivindicación de dispositivo que enumera varios medios, varios de estos medios pueden ser incorporados por uno y el
mismo artículo de hardware. El solo hecho de que ciertas medidas sean citadas en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinación de estas medidas no pueda utilizarse para tomar ventaja.
La invención se aplica además a un dispositivo que comprende una o más de las cualidades distintivas descritas en la descripción y/o mostradas en las figuras anexas.
Los diversos aspectos planteados en esta patente se pueden combinar con el propósito de proporcionar ventajas adicionales. Adicionalmente, algunas de las cualidades pueden formar la base para una o más solicitudes divisionales.
Breve Descripción de las figuras
Las modalidades de la invención ahora se describirán, a manera de ejemplo únicamente, y con referencia a las figuras esquemáticas asociadas en las cuales los símbolos de referencia correspondientes indican partes correspondientes y en las cuales :
las Figuras 1A-1L representan esquemáticamente algunos principios y aspectos y modalidades de la invención;
las Figuras 2A-2L representan esquemáticamente algunas modalidades;
las Figuras 3A-3C representan esquemáticamente además algunos aspectos de la invención;
la Figura 4 representa diagramas de eficiencia contra valores (1- (d/R) ) ; y
las Figuras 5A-5H representan esquemáticamente algunas aplicaciones del dispositivo recolector de luz como se describe en este documento.
las figuras 1A-3C y 4-5H no están necesariamente a escala.
Descripción Detallada de la Invención
Las Figuras 1A-1B representan esquemáticamente un polímero luminiscente configurado como un rectángulo transparente y un polímero luminiscente configurado como un disco, respectivamente. El lado de recepción de luz se indica con la referencia 1010 y el lado de salida de luz se indica con la referencia 1020. La luz, tal como la luz solar, se indica con la referencia 70. Parte de la luz puede escapar de los bordes y parte de la luz puede escapar de la parte de borde de salida de luz 1020. Los primeros son indicados con "E" ; la última parte se indica en este documento con el símbolo F.
En caso de un polímero luminiscente configurado como un rectángulo (Figura 1A) la fracción útil de la cantidad total de luz generada es 76.4% (es decir 23.6% de la luz es atrapada en el material) . En caso de luminiscencia en una geometría configurada como un disco (Figura IB) , la fracción útil es 92.1% (7.9% de la luz es atrapada). Por lo tanto, el disco es mucho más eficiente que el polímero luminiscente configurado como un rectángulo.
Tanto la placa rectangular como el disco muestran una alta fracción de luz que escapa por vía de los bordes (E) . Para una placa rectangular, la fracción de la luz liberada de los bordes es 2/3=66.7% de la cantidad total de la luz escapada. En caso de una geometría configurada como un disco, la fracción de borde (E) es 72.3% de la cantidad total de luz escapada.
Al transformar el disco en una configuración hemisférica, que tiene paredes relativamente delgadas (copas; Figuras 1C-1E) , la fracción de luz dirigida hacia abajo es 79.3% de la cantidad total de luz generada en la copa hemisférica. La relación de flujo de luz hacia abajo y flujo emitido total puede ser 0.86. Para el uso efectivo de esta configuración en 3D se asume que el espesor de la guía de luz de pared es pequeño en comparación con el radio exterior R. Esto asegura que la guía de luz de la luz generada hacia los bordes (preferiblemente: d/R < 0.25). Opcionalmente , la cantidad de luz atrapada se reduce al hacer ásperos los bordes. Consecuentemente, la relación de flujo hacia abajo/total incrementa (ligeramente) a 0.87.
Las Figuras 1C-1D representan esquemáticamente una modalidad del dispositivo recolector de luz 100 que comprende el lado de recepción de luz 1010 y el lado de salida de luz 1020. El dispositivo recolector de luz 100 comprende además una pluralidad de estructuras curvadas 10 (en el lado de
salida de luz 1010) de material de guía de luz 20. El material de guía de luz 20 comprende un tinte orgánico configurado para absorber por lo menos parte de la luz de una fuente de luz y convertir por lo menos parte de la luz absorbida en luz convertida en el rango de longitud de onda de luz visible e infrarroja. Cada estructura curvada 10 tiene una parte curvada, convexa 11 en el lado de recepción de luz 1010. Esta parte curvada, convexa 11 está configurada especialmente para recibir luz (70) de la fuente de luz y está configurada para acoplar la luz de la fuente de luz en la estructura curvada. Además, cada estructura curvada 11 comprende una parte de borde de salida de luz 13 en el lado de salida de luz 1020. Cada estructura curvada 10 tiene una curvatura y un espesor de la guía de luz d configurado para facilitar el transporte de la luz acoplada interiormente y la luz convertida en el rango de longitud de onda de luz visible en la dirección de la parte de borde de salida de luz 13 para proporcionar luz del dispositivo que escapa de la parte de borde de salida de luz 13.
Las Figuras 1C-1D representan esquemáticamente modalidades en donde las estructuras curvadas 10 comprenden tapas esféricas, las cuales son indicadas con la referencia 1051. La Figura ID muestra tapas esféricas en la forma de estructuras hemisféricas. Se debe observar que en la Figura ID las estructuras curvadas están en contacto físico entre
sí, como podría ser el caso en un empaquetado compacto hexagonal o cúbico (Figura 1C) . Alternativa o adicionalmente, las tapas esféricas separadas, tales como hemisferios, se interconectan por ejemplo por vía de una lámina transparente (muy delgada) (véase también las Figuras 3A-3C) , en este documento también indicada como una placa de fondo.
Como es claro a partir de estas y otras figuras, el lado de recepción de luz 1010 y el lado de salida de luz 1020 son dos lados opuestos del dispositivo concentrador similar a una lámina 100. El primero comprende las partes convexas; el último comprende las partes convexas y opcionalmente una lámina transparente adicional (placa de fondo) .
La referencia S tiene que ver con la superficie de la parte curvada convexa de la estructura curvada respectiva 10. La referencia Sp tiene que ver con el área superficial total del lado de recepción de luz 1010, es decir la suma del área superficial total de las estructuras curvadas (?Si, en donde "i" indica las esferas respectivas) y el área superficial total del lado de recepción de luz 1010 entre las estructuras curvadas. Preferiblemente por lo menos 20%, especialmente por lo menos 30%, de esta área superficial está curvada. La referencia R tiene que ver con el radio del plano de tierra de la estructura curvada 10, es decir el radio de la parte curvada, convexa 11; la referencia Rl tiene que ver con el radio del plano de tierra de la parte curvada, cóncava
12. El primero se utiliza para definir el intervalo de área normalizado deseado, el cual es: 2.5 < S/R2 < 30.
La referencia 70 tiene que ver con la luz de una fuente externa, tal como luz solar; la referencia 71 tiene que ver con la luz de la fuente de luz acoplada interiormente, de esta manera dentro del material de guía de luz y la referencia 72 tiene que ver con la luz de fuente de luz acoplada exteriormente en el lado de salida de luz 1020. La luz que emana del lado de salida de luz 1020 también se indica con F (véase también anteriormente) . La referencia 200 tiene que ver con un plano del dispositivo recolector de luz. En relación con este plano 200, las estructuras curvadas 10 pueden sobresalir o hacerse profundas (en el caso de por ejemplo embudos) .
La Figura 1E representa esquemáticamente con mayor detalle una modalidad de una tapa esférica como una estructura curvada 10. La tapa esférica se indica con la referencia 1051. El espesor de la guía de luz, o el espesor de la guía de luz, se indica con la referencia "d" . Especialmente, la relación del espesor de la guía de luz d y el radio del plano de tierra (d/R) es 0.001 < d/R < 0.25. La tapa esférica es una tapa de una esfera hueca, que tiene un radio externo R y un radio interior Rl, el cual es R-d.
La Figura 1F se utiliza para describir la curvatura de la superficie curvada, convexa. Una elipse se utiliza como
modelo para describir la curvatura. La elipse se describe con:
x = cos(t)
y = c * sin(t)
El círculo se utiliza como un círculo oscilante. Los parámetros a (a lo largo del eje x) y b (a lo largo del eje z fuera del plano, no representado) , se seleccionan para que sean 1. La parte superior de la elipse está en t=7t/2; la base del círculo está en t=0. La curvatura local, indicada con K se define como:
El parámetro se refiere de esta manera a 1/radio del círculo oscilante (este radio se indica con la referencia r en la Figura 1F. Para un círculo (c=l) , una elipse plana, relativa (c=0.2) y para una elipse alta relativa (c=5) , se obtienen los siguientes valores para la curvatura ? local:
Para c=l (un círculo): ?= 1 (t = p/2)
Para c=0.2: ? = 0.2 (t = p/2)
Para c=5: ? = 5(t = p/2)
Por lo tanto, a partir de estos datos se deduce que la curvatura local de la parte curvada, convexa es preferiblemente :
0.2 < \R < 5
Con estos datos, también se puede definir un espesor ventajoso de la guía de luz de la estructura curvada, como un espesor normalizado, normalizado al radio en la base:
-<0.25
R
Especialmente, la relación del espesor de la guía de luz (d) y el radio del plano de tierra (d/R) es 0.001 < d/R < 0.25.
Las Figuras 1G-1J representan esquemáticamente modalidades de las estructuras curvadas 10. Estas estructuras curvadas se representan de una manera transversal y podrían ser por ejemplo un corte transversal de estructuras curvadas de dispositivos recolectores de luz idénticos o similares 100 como se representa esquemáticamente en las Figuras 2A-3C. Esto es especialmente claro cuando estos dispositivos recolectores de luz 100 se representan esquemáticamente en un corte transversal, tal como en las Figuras 2C, 2F, 21, 2J y 3A. Por ejemplo, cuando se compara la Figura 1G con las Figuras 2C, 2F, 21, 2J y 3A, la Figura 1G podría tanto reflejar partes de las partes curvadas de dos estructuras curvadas adyacentes 10 (véase las Figuras 2J y 3A) o reflejar una estructura similar a una indentación (véase las Figuras 2A-2I) .
De esta manera la Figura 1G podría tanto reflejar partes de las partes curvadas de dos estructuras curvadas
adyacentes 10 o reflejar una estructura similar a una indentación (véase anteriormente y también posteriormente) , ya que las dos estructuras curvadas pueden ser un corte transversal de dos embudos adyacentes así como también dos tapas esféricas (hemisféricas) adyacentes. Especialmente, para cada parte en la estructura curvada se puede evaluar un valor de R y d. Además, para la estructura curvada completa 10, o segmentos de la misma, el área superficial S se puede determinar (véase también posteriormente) .
Las Figuras 1H-1J representan esquemáticamente modalidades en donde las indentaciones o tapas esféricas tienen un alargamiento en los bordes o bordes alargados. Estos alargamientos pueden tener una estructura ahusada (Figura II) o una estructura de ensanchamiento (Figura 1J) . En la primera modalidad, el valor de d disminuye en la parte de borde de salida de luz; y en la última el valor de d incrementa .
Las Figuras 1G-1J incluyen la opción de que exista una abertura física, en este documento indicada como la segunda abertura 1552, como también se puede observar en las modalidades de las Figuras 2A-2F. Sin embargo, estas aberturas también pueden estar ausentes, como se representa esquemáticamente en las Figuras 2J-2I y/o pueden ser cerradas con una placa de fondo transparente (véase también las Figuras 3A-3C) .
Asumiendo las indentaciones , tal como embudos, la abertura superior de la primera abertura está indicada con la referencia 1551. La segunda abertura tiene un diámetro interno indicado con la referencia d2 y un radio externo indicado con R2.
Se debe observar que, excepto para un recubrimiento opcional, no existe una estructura física corriente arriba de las partes curvadas, convexas. La estructura curvada, ventajosa es la que proporciona un acoplamiento interior eficiente de la luz de una fuente de luz, tal como del sol.
La Figura 1K se representa para ilustrar adicionalmente que los parámetros de la fórmula para calcular la superficie son la tapa superficial (véase anteriormente) .
La Figura 11 muestra que las curvaturas locales se pueden calcular en principio para cualquier estructura arbitraria al hacer cortes transversales tal como en la Figura ID pero también en la Figura 1G. Para al menos 20%, especialmente al menos 30%, del área superficial de la parte curvada, convexa 11, estos valores obtenidos deben estar dentro del intervalo: 0.2 < rsR > 5.
Las Figuras 2A-2I representan esquemáticamente algunas modalidades con hendiduras en el dispositivo recolector de luz, con una primera abertura 1551 en el lado de recepción de luz 1010 y con un ahusamiento de la hendidura hacia el lado de salida de luz 102. La distancia entre
embudos adyacentes 1052, como una distancia de corazón a corazón se indica con la referencia di. Las hendiduras en las Figuras 2A-2F también se pueden indicar como embudos o sifones (elemento curvado configurado como un sifón) ; aquellas en la Figura 1G también se pueden indicar como embudos o sifones (elemento curvado configurado como un sifón) ; cerrados en el extremo ahusado.
Una longitud 1 y una anchura w del dispositivo recolector de luz 100 (como se indica por ejemplo en las Figuras 1C, 2A-2I y 3A-3C) pueden estar ambas por ejemplo en el intervalo de 2 cm - 20 m; especialmente el área del dispositivo recolector de luz, definida por l*w está en el intervalo de 4 cm2 - 50 m2, tal como 0.01 - 20 m2. Las unidades más grandes se pueden proporcionar como unidades individuales, o como una disposición o montaje de (sub) unidades más pequeñas.
En las Figuras 2A-2C, las hendiduras son embudos, los cuales se indican con la referencia 1052. En la Figura 2A, el dispositivo recolector de luz 100 se observa en el lado de recepción de luz 1010, en la Figura 2B el dispositivo recolector de luz 100 se observa en el lado de salida de luz 1020 y en la Figura 2C una vista transversal del dispositivo recolector de luz 100 de las Figuras 2A-2B se representa esquemáticamente. Los embudos 1052 se disponen en un empaquetado cúbico (no compacto) .
En la Figura 2C, la altura del dispositivo recolector de luz 100 se indica con la referencia h. Especialmente, la altura que incluye las estructuras curvadas (pero excluyendo otras capas opcionales) del dispositivo recolector de luz esta en el orden de 1 mm - 100 mm, tal como 2-50 mm. Estas alturas también tienen aplicación en otro tipo de dispositivos, como dispositivos recolectores de luz basados en embudos cerrados de extremo ahusado o basados en tapas esféricas 100. En caso de una estructura curvada que no es una copa esférica, tal como los embudos de las Figuras 2A-2C, etcétera, el radio de la curvatura se puede utilizar como R. El área superficial se puede integrar sobre la parte curvada, convexa 11 y R se puede calcular como un valor promedio para cada corte transversal de la parte curvada, convexa 11.
Las Figuras 2D-2E representan esquemáticamente modalidades similares a aquella representada esquemáticamente en las Figuras 2A-2C; sin embargo, los embudos 1052 no están dispuestos en un empaquetado hexagonal compacto.
Las Figuras 2D-2E representan esquemáticamente modalidades similares a aquella representada esquemáticamente en las Figuras 2A-2C; sin embargo, ahora se representan embudos los cuales están cerrados en el extremo ahusado. En este documento, las estructuras curvadas 10 tienen la configuración de hendiduras curvadas en 2D, con primeras
aberturas más grandes 1551 en el lado de recepción de luz 1010 y un extremo extensible cerrado 1553 que comprende la parte de borde de salida de luz 13 en el lado de salida de luz 1020. Estos embudos se indican como embudos cerrados de extremo ahusado 1053. Además, los embudos (cerrados de extremo ahusado) 1053 se disponen en un empaquetado cúbico (no compacto) .
Las Figuras 2J-2L representan esquemáticamente estructuras curvadas 10 que tienen la configuración de canales convexos 1054, con partes convexas 11 en el lado de recepción de luz 1010 y partes cóncavas 12 en el lado de salida 1020. En este documento, las estructuras curvadas 10 se configuran en contacto físico con estructuras curvadas, adyacentes 10. En la Figura 2J, el dispositivo recolector de luz 100 se observa en una vista transversal, en la Figura 2 el dispositivo recolector de luz 100 se observa en el lado de recepción de luz 1010 y en la Figura 2L, el dispositivo recolector de luz se observa en el lado de salida de luz 1020 del dispositivo recolector de luz 100 (es decir "desde el fondo" ) .
A manera de ejemplo, las Figuras 2J-2L representan esquemáticamente una aplicación 2000, en este documento un dispositivo solar 2200, el cual comprende además celdas solares 300, las cuales se configuran para recibir luz que escapa de las partes de borde de salida de luz 13. De esta
manera, las celdas solares 300 pueden ser acopladas radiacionalmente a las partes de borde de salida de luz 13. Sin embargo, estos canales convexos en lugar de las celdas solares 300 también podrían ser conectados a una placa de fondo transparente, por ejemplo para otras aplicaciones diferentes de la concentración de luz solar.
En este documento, el término "acoplado radiacionalmente" significa especialmente que la parte de borde de salida de luz y otra(s) parte (s), tal como en este documento la(s) celda(s) solar (es) , son asociadas entre sí de modo que por lo menos parte de la radiación emitida por la(s) parte (s) de borde de salida de luz del dispositivo recolector de luz es recibida por la(s) otra(s) parte (s) .
Las Figuras 3A-3C representan esquemáticamente una modalidad del dispositivo recolector de luz 100, en donde las estructuras curvadas 10 tienen la configuración de tapas esféricas, huecas, indicadas con la referencia 1051, con las partes curvadas, convexas 11 en el lado de recepción de luz 1010 y las partes cóncavas 1020 en el lado de salida de luz 1020. En la Figura 3A, el dispositivo recolector de luz 100 se observa en una vista transversal, en la Figura 3B el dispositivo recolector de luz 100 se observa en el lado de recepción de luz 1010 y en la Figura 3C, el dispositivo recolector de luz se observa en el lado de salida de luz 1020 del dispositivo recolector de luz 100 (es decir "desde el
fondo" ) .
En esta modalidad, las estructuras curvadas 10 se disponen en una placa de fondo 160 , la cual tiene una altura h2; la altura total del dispositivo recolector de luz 100 incluyendo la placa de fondo 160 se indica con la referencia hl . Especialmente h2<<h y h2<<hl, tal como h/h2>5, tal como >10 o hl/h2>5, tal como > 10.
La placa de fondo 160 es transparente para al menos parte de la luz visible y opcionalmente también al menos parte de la luz infrarroja. Especialmente, la placa de fondo tiene una transmisión de luz en el intervalo de 50-100%, especialmente en el intervalo de 70-100%, para la luz generada por la fuente de luz, tal como la luz solar, y que tiene una longitud de onda seleccionada del rango de longitud de onda de luz visible. De esta manera, la cubierta de soporte es transmisora para luz visible de la fuente de luz. La transmisión o permeabilidad de luz se puede determinar al proporcionar luz en una longitud de onda específica con una primera intensidad al material y relacionar la intensidad de la luz en esa longitud de onda medida después de la transmisión a través del material con la primera intensidad de la luz proporcionada a esa longitud de onda específica al material (véase también E-208 y E-406 del CRC Handbook of Chemistry and Physics, 69a edición, 1088-1989) .
En la Figura 4, la relación del flujo hacia
abajo/total se calcula para un conjunto de copas iluminadas por una fuente de excitación difusa mediante el rastreo de rayos (LightTools 7.1.0). Los bordes se modelan como superficies ásperas (100% de dispersión hacia adelante) para aumentar la salida de luz. Se descubre que los valores para la relación de flujo hacia abajo/total en el caso de paredes delgadas de las copas hemisféricas son cercanos a los valores calculados (ecuación 5; véase anteriormente). Los cálculos se llevaron a cabo utilizando diferentes valores de recorrido libre medio (MFP, por sus siglas en inglés) de los tintes luminiscentes. Estos valores de MFP reflejan la concentración de las moléculas luminiscentes disueltas en el polímero. Especialmente para las concentraciones bajas de tinte, los hemisferios de pared delgada son adecuados para obtener una relación alta de flujo hacia abajo/total. En este documento, los valores de R y d son normalizados primero al valor de R. Para las estructuras curvadas en este documento, d<R. En el eje x (l-(d/R)) se representa. Como se indicara anteriormente, 0.001 < d/R < 0.25; por lo tanto 0.75 < 1-(d/R) < 1.
Las Figuras 5A-5H representan esquemáticamente una variedad de aplicaciones 2000.
La Figura 5A representa esquemáticamente una modalidad de un dispositivo solar 2200 que comprende una modalidad del dispositivo recolector de luz 100 como se
describe en este documento y una celda solar 300. La celda solar 300 se configura para recibir luz que escapa de la(s) parte (s) de borde de salida de luz 13. Como se indicara anteriormente, la celda solar 300 se acopla en especial radiacionalmente a la(s) parte (s) de borde de salida de luz. Esto se logra en esta modalidad, al recolectar la luz 72 que escapa de las partes de salida de luz 13 en una cámara (de recolección de luz o mezcla de luz) 550 con paredes reflectantes y una abertura 551 en la misma para permitir que la luz escape de la cámara 550 e irradie la celda solar 300. La Figura 5B representa esquemáticamente una vista superior de una modalidad del dispositivo recolector de luz 100 que se puede utilizar para esta aplicación 2000 (dispositivo solar 2200) .
La Figura 5C representa esquemáticamente una variante, con una pluralidad de aberturas 551, con celdas solares 300 detrás de cada abertura 551, para recolectar sustancialmente toda la luz en la cámara 550.
Por lo tanto, en una modalidad, un conjunto de copas luminiscentes, huecas (tales como hemisferios) se coloca en la parte superior de una caja de luz (cámara 500) . Los bordes de las copas se conectan exactamente a las aberturas 552 en la caja de luz (sin embargo, también se puede aplicar una ordenación de copas u otros tipos de tapas esféricas las cuales se disponen en una placa de fondo
transmisora 160; no representada en esta figura, pero véase por e emplo la Figura 3A) . La caja de luz también contiene una o más áreas de salida más grandes en el lado opuesto. La superficie interior de la caja de luz es sumamente reflectante (R>95%) y puede consistir de un material reflectante especular o blanco/difuso (plata MIRO, MCPET, pintura blanca) . Las copas tienen preferiblemente paredes delgadas para asegurar la guía efectiva de la luz luminiscente .
En la(s) superficie (s) de salida, la (s) celda (s) solar (es) se puede (n) colocar para recibir la luz convertida. Las copas se pueden disponer de varias maneras; una colocación hexagonal crea la densidad más alta y produce el recolector más eficiente. El área superior (que recibe la luz solar) es en general mucho más grande que el área para las celdas solares (?A2) (?S/?A2 >> 10) . El proceso de concentración inicia en las copas luminiscentes donde la luz solar es convertida de manera efectiva en luz de longitudes de onda más altas. La luz luminiscente la cual experimenta la TIR en las superficies grandes de las copas es transportada hacia los bordes e inyectada en la caja de luz. Múltiples reflexiones dentro de la caja de luz transportan eventualmente la luz a las celdas solares en las superficies de salida. Debido a las múltiples reflexiones, se prefiere una alta reflectividad de la superficie de la caja de luz
para retener una eficiencia óptica alta. Otro aspecto es que toda la luz inyectada en la caja de luz es "atrapada" esencialmente en la caja de luz hasta que choca con la celda solar. Sin embargo, también existe la posibilidad de que la luz presente en la caja de luz choque contra los bordes de las copas luminiscentes. En ese caso, la luz es transportada simplemente a través de la copa nuevamente dentro de la caja de luz .
La gran ventaja de las copas separadas es la longitud limitada de la ruta óptica de los fotones emitidos en el proceso de excitación (es decir la luz es recolectada de la manera más eficiente) . Los tamaños típicos (prácticos) de las copas están en el intervalo de 10-20 mm (diámetro exterior R) . El espesor de la guía de luz de pared está en el intervalo de 0.5-2 mm. Las copas pequeñas se prefieren debido a la baja ruta óptica involucrada. Esta dimensión también se puede aplicar a otras modalidades representadas y/o descritas en este documento.
Opcionalmente, las diferentes estructuras curvadas 10 pueden comprender diferentes tipos de tintes, como se muestra a manera de ejemplo en la Figura 5E (véase posteriormente) indicado con los diferentes sombreados de las estructuras curvadas 10.
La Figura 5D representa esquemáticamente una modalidad del dispositivo recolector de luz 100 que comprende
primeras estructuras curvadas 10a y segundas estructuras curvadas 10b. Las primeras estructuras curvadas 10a encierran las segundas estructuras curvadas 10b. Especialmente, el tinte en el material de guía de ondas 20 de las primeras estructuras curvadas 10a difiere del tinte en el material de guía de ondas 20 de las segundas estructuras curvadas 10b, se debe observar que esta ordenación específica de estructuras curvadas no está limitada únicamente a aplicaciones de celdas solares, como se representa en esta figura.
Por lo tanto, en por ejemplo las Figuras 5C-5D (y también 5E, véase posteriormente) , las copas de conversión de luz, u otros tipos de copas esféricas, pueden contener diferentes tipos de tintes. Esta separación puede producir una eficiencia total más alta debido a que (casi) no existe interferencia entre los diferentes tintes (es decir la luz emitida por un tipo de tinte no puede ser absorbida por el otro tinte) . La ventaja del concepto de la caja de luz es que toda la luz convertida/luminiscente es mezclada adecuadamente e ilumina la celda solar de una manera uniforme.
La Figura 5E representa esquemáticamente una modalidad en donde el dispositivo recolector de luz 100 se utiliza en una unidad de iluminación 2100. En este punto, la abertura 551 en la cámara 500 se utiliza para proporcionar luz de la unidad de iluminación 2101. Opcionalmente, se pueden aplicar fuentes de luz adicionales 2110, por ejemplo
para complementar adicionalmente el espectro.
La fuente de luz puede ser cualquier fuente de luz, pero (de esta manera) es especialmente una fuente de luz que es capaz de emitir sustancialmente en el espectro UV o en el espectro azul. Por lo tanto, en una modalidad la fuente de luz comprende un dispositivo emisor de luz que emiten luz azul. En todavía otra modalidad, la cual se puede combinar con la modalidad anterior, la fuente de luz comprende un dispositivo emisor de luz que emite luz ultravioleta. Por lo tanto, el término fuente de luz puede referirse en especial a un LED (diodo emisor de luz) . Preferiblemente, la fuente de luz es una fuente de luz que durante la operación emite por lo menos luz en la longitud de onda seleccionada del intervalo de 300-480 nm, especialmente 380-460. Esta luz puede ser utilizada parcialmente por el elemento de conversión de luz (véase posteriormente) . En una modalidad específica, la fuente de luz comprende una fuente de luz de LED en estado sólido (tal como un LED o un diodo láser) . El término "fuente de luz" también puede referirse a una pluralidad de fuentes de luz, tal como fuentes de luz de 2-20 LEDs (en estado sólido) . Opcionalmente , la fuente de luz se configura para generar luz blanca (y opcionalmente luz ultravioleta) (véase también posteriormente) y parte de la luz azul y/o la luz ultravioleta opcional es utilizada por uno o más de los materiales luminiscentes como luz de
excitación y es convertida por lo menos parcialmente en luminiscencia .
Por lo tanto, con esta modalidad de recolección de luz se utiliza para generar por ejemplo luz blanca al combinar la luz luminiscente y los LEDs azules. En este planteamiento, los espectros de emisión de las copas, que contienen varios tintes luminiscentes y los LEDs azules producen un "espectro blanco" . La luz blanca se puede utilizar directamente para la iluminación de interiores en casos donde no se prefiere un tragaluz convencional. Permite integrar la luz de día y la luz artificial en una fuente de luz compacta, individual. La luz blanca también puede ser colimada e inyectada en un tubo de luz para la iluminación de espacios sin acceso a la luz del día. Se pueden aplicar sensores y controles para mantener constante el nivel de luz y la temperatura del color. Se pueden instalar LEDs blancos, adicionales en casos donde la iluminación solar es insuficiente. El sistema representado en la Figura 5E se puede integrar en el techo ("panel de techo") y también se puede integrar en paredes de edificios. El sistema también puede servir como un elemento arquitectónico o decorativo en edificios .
Opcionalmente, dos o más subconjuntos de estructuras curvadas 10 pueden comprender diferentes tintes, como es indicado por el sombreado (diferente) .
La Figura 5F representa esquemáticamente de nuevo un dispositivo solar 2200. El dispositivo recolector de luz se utiliza como se describe. Nuevamente, la luz que escapa de los bordes de las estructuras luminiscentes se inyecta en las aberturas 552 en la caja de luz la cual guía subsecuentemente la luz a una o más celdas solares 300.
La Figura 5G representa esquemáticamente otro tipo de aplicación 2000, en este documento una unidad de iluminación 2100. La unidad de iluminación 2100 comprende el dispositivo recolector de luz 100, como se define en este documento (en este punto se muestra un ejemplo de las modalidades a manera de ejemplo) y una fuente de luz 2100, en general una pluralidad de fuentes de luz 2110, y opcionalmente una placa difusora 555. Las fuentes de luz 2110 se configuran para proporcionar luz de la fuente de luz 2111 al lado de recepción de luz 1010. La placa difusora opcional 555 se configura entre la pluralidad de la fuente de luz 2110 y el dispositivo recolector de luz (100) . La placa difusora opcional 555 se dispone corriente arriba del dispositivo recolector de luz 100. Las fuentes de luz 2110 se disponen en la cámara 550. Además, la cámara 550 tiene una o más aberturas 551, las cuales permiten que la luz escape de la cámara 50 por vía de (el difusor opcional 555 y) el dispositivo recolector de luz 100. La luz 2101 comprende por lo menos la luz convertida 72, pero también puede comprender
opcionalmente luz no convertida 2111. En esta modalidad, existe una abertura individual grande 551, cerrada completamente por el dispositivo recolector de luz 100 y corriente arriba (opcional) del mismo está dispuesto el difusor 555.
La Figura 5H representa esquemáticamente otra aplicación 2000, en este documento un invernadero 2300 que comprende el dispositivo recolector de luz 100. El dispositivo recolector 100 está configurado para proporcionar luz por vía de las partes de borde de salida de luz 13 dentro del invernadero 2300. Naturalmente, se puede aplicar una pluralidad de concentradores de luz 100. Además, se pueden aplicar modalidades descritas anteriormente y variantes.
Por lo tanto, la invención proporciona dispositivos recolectores de luz en donde la luz convertida es emitida principalmente de un lado de la lámina (>80%, incluso >85% de la luz emitida total) . Las estructuras luminiscentes pueden consistir de una película clara, configurada en 3D en la cual se incorporan tintes luminiscentes. La invención puede ser relevante para una nueva generación de recolectores solares luminiscentes y como un componente de conversión de luz en sistemas de iluminación basados en LEDs .
Por lo tanto, un aspecto de esta invención es el uso en particular de la "luz de borde" para generar un componente de lámina óptica, que emite luz para una gran
parte en solo una dirección ("hacia adelante"). Esto se logra al crear una familia de estructuras como se representa en las figuras asociadas. La luz de una fuente de excitación (sol, LEDs azules, etcétera) es "recolectada" en el lado liso. La luz emitida en la estructura luminiscente es transportada a través del perfil curvado hacia la superficie de salida. Para la guía efectiva de la luz luminiscente, las paredes de la estructura deben ser delgadas. Especialmente, d<0.5R y para un desempeño aún mejor d<0.25R se puede preferir. Para las estructuras en 3D ideales, aproximadamente 86% de la luz luminiscente liberada escapa en las salidas.
En algunas modalidades, los orificios (hendiduras) en la estructura tienen una ordenación hexagonal. Esta ordenación puede asegurar una ruta óptica mínima de la luz emitida en el material. La ruta óptica mínima es ventajosa para lograr una alta eficiencia debido a que se minimizan las pérdidas de dispersión/absorción (las pérdidas de dispersión pueden ocurrir en imperfecciones superficiales) . La configuración curvada del componente mejora dramáticamente el acoplamiento interior de la luz de la fuente de excitación, en comparación con una placa plana (especialmente en ángulos de incidencia altos) . Se puede seleccionar una pluralidad de configuraciones alternativas:
• Los orificios en la estructura también pueden tener una ordenación cuadrada (véase la Figura 1C) .
• Los orificios pueden tener un área superficial muy pequeña o cero (en el fondo; véase las Figuras 2G-2I) .
• Los orificios pueden tener un alargamiento (Figuras 1H-1J) . Este alargamiento puede tener una estructura ahusada (Figura II) .
• Los orificios pueden tener una superficie de salida áspera (para evitar el atrapamiento de luz e incrementar de ese modo la eficiencia) .
• El plano de salida puede estar inclinado.
· El plano de salida puede ser conectado a un elemento óptico colimador (Figura 1J) .
• La totalidad o una parte de la estructura puede ser provista con un recubrimiento anti-reflectante .
• El material de guía de luz, especialmente el material de guía de luz polimérico, puede contener múltiples tintes (tintes luminiscentes o una combinación de tintes luminiscentes y tintes absorbedores) .
• El material de guía de luz, especialmente el material de guía de luz polimérico, puede ser revestido con un filtro de interferencia de múltiples capas óptico para reflejar o transmitir partes específicas del espectro (visible) .
La invención se puede utilizar principalmente para recolectar, especialmente para concentrar, energía solar y generar electricidad utilizando celdas solares. El recolector
solar se puede aplicar ¾en el campo abierto" pero también se puede integrar en luminarias para la iluminación de carreteras (en combinación con celdas solares y el almacenamiento de energía) . La invención también se puede utilizar para la iluminación en interiores en casos donde no se prefiere un tragaluz convencional. Permite integrar la "luz de día convertida" y luz artificial (azul) en una fuente de luz compacta, individual. El sistema también se puede utilizar como un elemento de iluminación arquitectónico/decorativo en por ejemplo la pared de un edificio .
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (15)
1. Un dispositivo recolector de luz similar a una lámina que comprende un lado de recepción de luz y un lado de salida de luz, caracterizado porque comprende una pluralidad de estructuras curvadas del material de guía de luz, en donde el material de guía de luz comprende un tinte de conversión de luz orgánico para la absorción de por lo menos parte de la luz de una fuente de luz y para la conversión de por lo menos parte de la luz absorbida en luz convertida en el rango de longitud de onda visible e infrarrojo, en donde cada estructura curvada tiene una parte curvada, convexa en el lado de recepción de luz, para recibir luz de la fuente de luz y para acoplar la luz de la fuente de luz en la estructura curvada, una parte cóncava en el lado de salida de luz y una parte de borde de salida de luz en el lado de salida de luz, en donde cada estructura curvada tiene una curvatura y un espesor de la guía de luz para facilitar el transporte de la luz acoplada en el interior y la luz convertida en la dirección de la parte borde de salida de luz para proporcionar luz del dispositivo que escapa de la parte del borde de salida de luz.
2. El dispositivo recolector de luz de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos 20% del área superficial de las partes curvadas, convexas tiene una curvatura local 0.2 < XR < 5 en donde K es la curvatura local de un círculo de ajuste en un plano transversal de la parte curvada, convexa que describe la curvatura local y en donde R es el radio de uri plano de tierra .
3. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada estructura curvada tiene un radio del plano de tierra (R) , en donde la estructura curvada tiene configuración de una tapa esférica, en donde la parte curvada, convexa que tiene el radio del plano de tierra (R) tiene un área superficial de estructura curvada (S) , en donde la curvatura de la parte curvada, convexa tiene un área normalizada en el intervalo de 2.5 < S/R2 < 30 y tiene un espesor de la guía de luz (d) el cual se selecciona del intervalo de 0.5-50 mm.
4. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-3, caracterizado porque la relación del espesor de la guía de luz (d) y el radio del plano de tierra (d/R) es 0.001 < d/R < 0.25.
5. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-4, caracterizado porque tiene un radio del plano de tierra (R) seleccionado del intervalo de 0.25 - 100 mm y en donde la parte curvada, convexa que tiene el radio del plano de tierra (R) tiene un área superficial de estructura curvada (S) en el intervalo de 10 mm2 - 0.3 m2.
6. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las estructuras curvadas tienen la configuración de segmentos de embudos curvados en 2D, con primeras aberturas más grandes en el lado de recepción de luz y segundas aberturas más pequeñas en el lado de salida de luz.
7. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las estructuras curvadas tienen la configuración de segmentos de indentaciones curvadas en 2D, con primeras aberturas más grandes en el lado de recepción de luz y un extremo extensible cerrado que comprende la parte de borde de salida de luz en el lado de salida de luz.
8. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las estructuras curvadas tienen la configuración de segmentos de tapas esféricas huecas, con partes curvadas, convexas en el lado de recepción de luz y partes cóncavas en el lado de salida de luz.
9. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6-8, caracterizado porque comprende un empaquetado compacto, hexagonal o un empaquetado compacto, cúbico de estructuras curvadas similares.
10. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las estructuras curvadas tienen la configuración de segmentos de canales convexos, con partes convexas en el lado de recepción de luz y partes cóncavas en el lado de salida de luz.
11. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dos o más subconjuntos del número total de estructuras curvadas comprenden dos o más tintes, respectivamente.
12. El dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende primeras estructuras curvadas y segundas estructuras curvadas, las primeras estructuras curvadas encierran las segundas estructuras curvadas, en donde el tinte en el material de guía de ondas de las primeras estructuras curvadas difiere del tinte en el material de guía de ondas de las segundas estructuras curvadas.
13. Un dispositivo solar que comprende el dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, y una celda solar, caracterizado porque la celda solar se configura para recibir la luz que escapa de la parte de borde de salida de luz.
14. Un invernadero que comprende el dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque el dispositivo recolector se configura para proporcionar luz por vía de las partes de borde de salida de luz dentro del invernadero.
15. Una unidad de iluminación, que comprende el dispositivo recolector de luz de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, una pluralidad de fuentes de luz y opcionalmente una placa difusora, caracterizada porque las fuentes de luz se configuran para proporcionar luz de la fuente de luz al lado de recepción de luz y en donde la placa difusora opcional se configura entre la pluralidad de la fuente de luz y el dispositivo recolector de luz.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261643544P | 2012-05-07 | 2012-05-07 | |
| EP12166956.8A EP2662641A1 (en) | 2012-05-07 | 2012-05-07 | Light collector device |
| PCT/IB2013/053601 WO2013168069A1 (en) | 2012-05-07 | 2013-05-06 | Light collector device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MX2014011916A true MX2014011916A (es) | 2014-11-12 |
| MX344432B MX344432B (es) | 2016-12-15 |
Family
ID=46087508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MX2014011916A MX344432B (es) | 2012-05-07 | 2013-05-06 | Dispositivo recolector de luz. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9310540B2 (es) |
| EP (2) | EP2662641A1 (es) |
| JP (1) | JP5819025B2 (es) |
| CN (1) | CN104302986B (es) |
| BR (1) | BR112014027513A2 (es) |
| MX (1) | MX344432B (es) |
| RU (1) | RU2627642C2 (es) |
| WO (1) | WO2013168069A1 (es) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2927155B1 (fr) * | 2007-03-05 | 2010-04-02 | R & D Ind Sarl | Capteur solaire. |
| WO2014142816A1 (en) * | 2013-03-13 | 2014-09-18 | Ofs Fitel, Llc | Light-emitting diode input for hybrid solar lighting systems |
| HUE053124T2 (hu) | 2013-12-31 | 2021-06-28 | Opti Harvest Inc | Napfény összegyûjtése, átvitele, spektárlis módosítása és eljuttatása növények árnyékolt területeire |
| CN105210704A (zh) * | 2014-06-17 | 2016-01-06 | 北京大学深圳研究生院 | 一种植物培养箱系统 |
| CN108235796A (zh) | 2015-07-02 | 2018-06-29 | 明亮空间科技股份有限公司 | 太阳光系统、相关部件及方法 |
| KR101729157B1 (ko) | 2016-06-16 | 2017-04-24 | 옵토파워주식회사 | 접이식 태양광 충전장치 |
| JP2019047037A (ja) | 2017-09-05 | 2019-03-22 | 株式会社東芝 | 光検出器 |
| GB201715204D0 (en) | 2017-09-20 | 2017-11-01 | Lopez Juan Ramon | A modular, movable, versatile, vertical greenhouse |
| MX2020006413A (es) * | 2017-12-19 | 2020-12-09 | Opti Harvest Inc | Metodos y dispositivos para estimular el crecimiento de vides de uva, replantaciones de vides de uva o cultivos agricolas. |
| US20210267138A1 (en) * | 2018-07-10 | 2021-09-02 | Joseph W. Boudeman | System and apparatus for crop management |
| KR20210111272A (ko) | 2019-01-07 | 2021-09-10 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 서로 반대편에 있는 콜드 미러 및 핫 미러에 의해 형성된 광학 공동을 포함하는 이미지 형성 장치를 위한 백라이트 |
| US10440900B1 (en) * | 2019-01-22 | 2019-10-15 | Calyx Cultivation Tech. Corp. | Grow light with adjustable height and emission spectrum |
| AU2020220235A1 (en) * | 2019-02-14 | 2021-09-23 | Lleaf Pty Ltd | Photoperiodic control of phytochrome with materials |
| US11499707B2 (en) | 2020-04-13 | 2022-11-15 | Calyxpure, Inc. | Light fixture having a fan and ultraviolet sterilization functionality |
| WO2022067258A1 (en) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Phytophotonic approach to enhanced photosynthesis |
| USD1028646S1 (en) | 2021-04-30 | 2024-05-28 | Opti-Harvest, Inc. | Canopy unit for light harvesting |
| US11759540B2 (en) | 2021-05-11 | 2023-09-19 | Calyxpure, Inc. | Portable disinfection unit |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3012477A (en) * | 1956-05-04 | 1961-12-12 | Arthur Ash | Translucent materials |
| JPS5158965A (es) | 1974-11-20 | 1976-05-22 | Dainippon Printing Co Ltd | |
| FR2309809A1 (fr) * | 1975-04-30 | 1976-11-26 | Caulier Daniel | Capteur d'energie solaire a miroir fixe cylindro-elliptique |
| US4088116A (en) * | 1976-01-06 | 1978-05-09 | Jose Pastor | Radiant energy collector |
| US4148297A (en) * | 1976-07-08 | 1979-04-10 | Sherman Benjamin F Jr | Collector of direct dispersed and reflected waves |
| US4143234A (en) * | 1976-11-08 | 1979-03-06 | Monsanto Company | Solar collector using total internal reflectance |
| US4227939A (en) * | 1979-01-08 | 1980-10-14 | California Institute Of Technology | Luminescent solar energy concentrator devices |
| US4303732A (en) * | 1979-07-20 | 1981-12-01 | Torobin Leonard B | Hollow microspheres |
| US4303729A (en) * | 1979-07-20 | 1981-12-01 | Torobin Leonard B | Hollow plastic microspheres |
| US4303730A (en) * | 1979-07-20 | 1981-12-01 | Torobin Leonard B | Hollow microspheres |
| US4306542A (en) * | 1980-02-19 | 1981-12-22 | Solarein, Inc. | Solar greenhouse |
| US4884860A (en) * | 1986-02-05 | 1989-12-05 | Brown David C | Linear lens and method for concentrating radiant energy and multiplying phosphor luminance output intensity |
| CN2347043Y (zh) * | 1998-06-25 | 1999-11-03 | 陈平 | 阳光吊灯 |
| JP2004186334A (ja) | 2002-12-02 | 2004-07-02 | Sharp Corp | 太陽電池、および太陽電池用集光素子とその製造方法 |
| RU2264080C2 (ru) * | 2002-12-20 | 2005-11-20 | Чабанов Алим Иванович | Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс |
| US7112253B2 (en) * | 2003-10-22 | 2006-09-26 | Mario Rabinowitz | Manufacturing transparent mirrored mini-balls for solar energy concentration and analogous applications |
| US20060191566A1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-31 | Applied Optical Materials | Solar concentrator system using photonic engineered materials |
| US20070280622A1 (en) | 2006-06-02 | 2007-12-06 | 3M Innovative Properties Company | Fluorescent light source having light recycling means |
| CN101165471B (zh) * | 2006-10-17 | 2010-12-29 | 财团法人工业技术研究院 | 多角度多通道检测装置 |
| JP5314706B2 (ja) * | 2008-02-06 | 2013-10-16 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 生物を収納するための容器、ドッキングステーションおよび運搬システム |
| EP2257150A1 (en) | 2008-03-19 | 2010-12-08 | Grow Foil B.V. | Greenhouse for enhanced plant growth |
| CN102216695B (zh) * | 2008-09-19 | 2013-12-25 | 加利福尼亚大学董事会 | 用于太阳能采集的系统和方法及相关的制造方法 |
| WO2010046358A1 (en) | 2008-10-21 | 2010-04-29 | Grow Foil B.V. | Greenhouse for enhanced plant growth i |
| WO2010052654A1 (en) | 2008-11-06 | 2010-05-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Lighting element comprising a light guiding structure with a surface guided mode and a phospor material, and a method of lighting |
| US20110192446A1 (en) | 2010-02-05 | 2011-08-11 | Denso Corporation | Solar cell module and solar panel |
| TWI435459B (zh) * | 2010-07-02 | 2014-04-21 | Epistar Corp | 多向式太陽能集光系統 |
| WO2012023094A2 (en) | 2010-08-16 | 2012-02-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Luminescent scattering or reflecting layer for enhanced photovoltaic device performance |
| EP2447338B1 (en) | 2010-10-26 | 2012-09-26 | Leuchtstoffwerk Breitungen GmbH | Borophosphate phosphor and light source |
| CN202152989U (zh) * | 2011-07-27 | 2012-02-29 | 宁波福泰电器有限公司 | 余光收集器 |
-
2012
- 2012-05-07 EP EP12166956.8A patent/EP2662641A1/en not_active Withdrawn
-
2013
- 2013-05-06 RU RU2014149112A patent/RU2627642C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2013-05-06 WO PCT/IB2013/053601 patent/WO2013168069A1/en active Application Filing
- 2013-05-06 JP JP2015510920A patent/JP5819025B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-05-06 EP EP13729458.3A patent/EP2847520B1/en not_active Not-in-force
- 2013-05-06 CN CN201380023994.2A patent/CN104302986B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-05-06 US US14/399,008 patent/US9310540B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-05-06 BR BR112014027513A patent/BR112014027513A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2013-05-06 MX MX2014011916A patent/MX344432B/es active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2847520B1 (en) | 2016-01-20 |
| CN104302986B (zh) | 2017-04-26 |
| MX344432B (es) | 2016-12-15 |
| BR112014027513A2 (pt) | 2017-06-27 |
| US9310540B2 (en) | 2016-04-12 |
| JP2015528093A (ja) | 2015-09-24 |
| EP2662641A1 (en) | 2013-11-13 |
| RU2014149112A (ru) | 2016-06-27 |
| JP5819025B2 (ja) | 2015-11-18 |
| WO2013168069A1 (en) | 2013-11-14 |
| EP2847520A1 (en) | 2015-03-18 |
| CN104302986A (zh) | 2015-01-21 |
| RU2627642C2 (ru) | 2017-08-09 |
| US20150083221A1 (en) | 2015-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2847520B1 (en) | Light collector device | |
| JP6756067B2 (ja) | 照明ユニットおよび照明器具 | |
| JP6806775B2 (ja) | 大面積光源および大面積照明器具 | |
| WO2009115574A1 (en) | Greenhouse for enhanced plant growth | |
| JP5825582B2 (ja) | 発光型太陽集光システム | |
| US11569402B2 (en) | Luminescent optical elements for agricultural applications | |
| JP2017528879A (ja) | 照明装置用の集光器 | |
| US9823411B2 (en) | Etendue-preserving light coupling system having light output aperture smaller than light input aperture | |
| EP2791574A1 (en) | Optical arrangement with diffractive optics | |
| JP2020520079A (ja) | レーザベースの光源における色混合 | |
| Wang et al. | A new design of luminescent solar concentrator and its trial run | |
| JP6244835B2 (ja) | 太陽電池付き化粧材 | |
| JP2019003947A5 (es) | ||
| JP2011244721A (ja) | 波長変換部材、並びにこれを用いた植物の育成方法 | |
| Wang et al. | Development and testing of a fluorescent fiber solar concentrator for remote daylighting | |
| US9970629B2 (en) | Remote phosphor lighting devices and methods | |
| Rizwan et al. | Solar Concentrator Daylighting Systems | |
| CN107884372A (zh) | 用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架 | |
| JP2012064895A (ja) | 集光装置、光発電装置及び光熱変換装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GB | Transfer or rights |
Owner name: PHILIPS LIGHTING HOLDING B.V. |
|
| FG | Grant or registration |