Устройство коллектора света

Устройство коллектора света

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к устройству коллектора света. Кроме того, изобретение относится к солнечному устройству, к теплице или осветительному блоку, содержащему такое устройство коллектора света.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В соответствующей области техники известны структуры ввода света. Например, публикация WO2009115574 описывает теплицу, содержащую прозрачные листы, имеющие две главные стороны поверхности, содержащие люминесцентный краситель внутри прозрачного листа, отличающиеся тем, что на по меньшей мере одной из двух главных сторон поверхности есть совокупность геометрических оптических модулей. В особенности, внутри отдельного слоя, который находится в контакте с упомянутым прозрачным листом, удерживается фотолюминесцентный краситель.

Кроме того, в соответствующей области техники известны люминесцентные солнечные концентраторы. Например, публикация WO2012023094 описывает фотоэлектрическое устройство, такое как, например, солнечный концентратор, который на нижней стороне своего волновода использует рассеивающий или отражающий слой. Этот рассеивающий или отражающий слой также инкорпорирует люминесцентный или фосфоресцирующий материал для поглощения и излучения. Дополнительная функциональность, связанная с поглощением или излучением в рассеивающем или отражающем слое, позволяет более динамично использовать входной свет.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Важным аспектом является то, каким образом свет может быть направлен на растения (например, в теплице) эффективным образом и с оптимизированным спектром. В соответствующей области техники известно использование структур, подобных призмам, линзам или рассеивающим микроструктурам. Эти структуры действительно работают, чтобы извлекать свет, но они не могут достаточно эффективно направлять свет к растениям. Кроме того, обеспеченные (такими) микроструктурами фольги могут стать слишком дорогими для упомянутого применения.

Далее, могла бы найти применение полимерная матрица, удерживающая флуоресцентный краситель и светорассеивающую добавку (в виде частиц). Однако, по-видимому, в некоторых системах более чем 50% света направлено наружу из теплицы, и растениями эффективно не используется.

Следовательно, объектом изобретения является обеспечение альтернативного устройства коллектора света, которое дополнительно, предпочтительно, по крайней мере частично устраняет один или более из вышеописанных недостатков.

Следовательно, в первом аспекте изобретение обеспечивает устройство коллектора света (здесь также указанное как "устройство"), содержащее подобную листу сторону приема света и сторону выхода света, при этом устройство коллектора света содержит множество криволинейных структур (здесь также указанных как "структуры") из световодного материала, при этом световодный материал содержит органический краситель, выполненный с возможностью поглощения по меньшей мере части света источника света и преобразования по меньшей мере части поглощенного света в видимом диапазоне длин волн, при этом каждая криволинейная структура имеет выпуклую криволинейную часть на стороне приема света, выполненную с возможностью приема света от упомянутого источника света и выполненную с возможностью ввода света источника света в криволинейную структуру, вогнутую часть на стороне выхода света и краевую часть выхода света на стороне выхода света, при этом каждая криволинейная структура имеет кривизну и толщину световода, выполненную с возможностью облегчения передачи введенного света и света, преобразованного в видимый диапазон длин волн, в направлении краевой части выхода света для обеспечения испускания света устройства из краевой части выхода света.

Посредством такого устройства коллектора света (солнечный) свет может быть эффективно введен в криволинейные структуры, будучи внутри этих криволинейных структур по меньшей мере частично преобразован посредством органического красителя в свет другой длины волны и выведен из упомянутого устройства коллектора света через краевые части выхода света. Тем самым обеспечиваются собранный (солнечный) свет и/или собранный преобразованный (солнечный) свет. Заметим, что источник света не является частью основного варианта(ов) исполнения устройства коллектора света.

Устройство коллектора света создано специально для того, чтобы эффективным образом собирать свет солнца и выводить собранный свет, который по меньшей мере частично преобразован посредством органического красителя в люминесценцию, наружу на стороне выхода света (в виде люминесценции и необязательного остающегося солнечного света). Поэтому в одном варианте исполнения коллектор света используется для того, чтобы концентрировать (солнечный) свет и по меньшей мере частично преобразовывать упомянутый концентрированный солнечный свет в люминесценцию (посредством преобразования по меньшей мере части солнечного света посредством красителей). Введенный свет и люминесцентный свет в результате полного внутреннего отражения может доходить до краевой части и испускаться из части выхода света (или краевой части выхода света). Чтобы противодействовать уменьшению свойств полного внутреннего отражения световода органический краситель по существу не присутствует в виде микрочастиц, но предпочтительно является распределенным в молекулярном виде так, чтобы противодействовать всенаправленному рассеянию света. Кроме того, краситель имеет такой спектр поглощения и/или возбуждения, который по существу не перекрывается со спектром излучения упомянутого красителя, тем самым противодействуя всенаправленному вторичному излучению преобразованного света. Оба упомянутых явления, и всенаправленное рассеяние, и всенаправленное вторичное излучение приводят в результате к нежелательному уменьшению свойств полного внутреннего отражения световодного материала и, следовательно, к менее эффективному устройству коллектора солнечного света.

Устройство коллектора света содержит множество криволинейных структур. В некоторых вариантах исполнения они могут содержать полусферические структуры, подобные куполам, в других вариантах исполнения они могут содержать воронкообразные структуры или сферических чашек. Выпуклая часть выполнена на стороне приема света. Следовательно, сторона приема света содержит множество выпуклых криволинейных структур. Вогнутые части находятся на "нижней стороне" (сторона выхода света) устройства коллектора света. Края криволинейных структур используются в качестве выводящих или краевых частей выхода света (со стороны выхода света). Следовательно, по меньшей мере часть края криволинейных структур выполнена с возможностью позволения выведенному свету испускаться на стороне выхода света устройства коллектора света из краевых частей выхода света криволинейных структур.

Заметим, что в вариантах исполнения устройства коллектора света (как такового) за исключением необязательного покрытия сверху криволинейных частей нет никакой физической структуры. Это обладающая преимуществом криволинейная структура, которая обеспечивает эффективный ввод света.

Термины "сверху" и "снизу" относятся к компоновке деталей или признаков, относящихся к распространению света из светогенерирующего средства (в данном конкретном случае, солнца или источника света), при этом относительно первого положения в луче света от светогенерирующего средства второе положение в луче света, более близкое к светогенерирующему средству, есть положение "сверху", а третье положение в луче света, более удаленное от светогенерирующего средства, есть положение "снизу". Таким образом, сторону приема света можно называть также верхней стороной или верхней лицевой поверхностью, а сторону выхода света нижней стороной или нижней лицевой поверхностью.

Вообще, криволинейные структуры скомпонованы в регулярную формацию, такую как с кубической или с шестигранной симметрией. В основном, криволинейные структуры, особенно выпуклые части, могут быть выполнены как плотная упаковка, такая как шестигранная плотная упаковка или кубическая плотная упаковка. Следовательно, полусферические структуры или воронкообразные структуры и т.д. могут быть скомпонованы в плотную упаковку, такую как определенная выше. Следовательно, устройство коллектора света может содержать шестигранную плотную упаковку, или кубическую плотную упаковку, или подобные криволинейные структуры.

Необязательно, существует упаковка или особо плотная упаковка структур иных типов. Например, может быть использована комбинация множества полусферических криволинейных структур и воронкообразных криволинейных структур, которые чередуются одна с другой. Они могут быть упакованы (в двух кристаллических подрешетках соответствующих криволинейных структур) в необязательные плотные упаковки.

Это не значит, что выпуклые криволинейные части могут, таким образом, привести к структуре выступающего типа (выступающего по отношению к плоскости устройства коллектора света), таким как структуры, подобные полусферическим, но в каком-либо варианте исполнения могут привести к структурам типа "углубления", таким как воронкообразные структуры.

Криволинейные структуры содержат, главным образом, по существу, состоят из, даже более того, специально сделаны из прозрачного материала, который выполнен с возможностью позволения по крайней мере видимому свету, но особенно также и частям ультрафиолетового (УФ) и/или инфракрасного (ИК) излучения, распространяться через световодный материал. Другим названием для световодного материала является "волноводный " материал. Световодный или волноводный материал может содержать один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из носителя пропускающего органического материала, таких как выбранные из группы, состоящей из полиэтилена (РЕ), полипропилена (РР), полиэтиленнафталата (PEN), поликарбоната (РС), полиметилакрилата (РМА), полиметилметакрилата (РММА) (Plexiglas или Perspex), бутирата ацетата целлюлозы (САВ), кремния, поливинилхлорида (PVC), полиэтилентерефталата (РЕТ), гликоль-модифицированного полиэтилентерефталата(PETG), полидиметилселаксана (PDMS) и сополимера циклоолефина (СОС). Однако в другом варианте исполнения световодный или волноводный материал может содержать неорганический материал. Предпочтительные неорганические материалы выбираются из группы, состоящей из разновидностей стекла, (плавленого) кварца, пропускающих керамических материалов и разновидностей кремния. Могут также использоваться гибридные материалы, содержащие как органические, так и неорганические части. Особенно предпочтительным материалом для волновода являются полиметилметакрилат (РММА), поликарбонат (РС) или стекло.

Следовательно, криволинейные структуры представляют собой особым образом искривленные световоды с особой кривизной, которая такова, что имеется выпуклая часть и вогнутая часть. Следовательно, криволинейные структуры специально не содержат круглых оптических волокон.

Принципиально, что в волноводном материале краситель, по существу, не присутствует в виде микрочастиц, но предпочтительно является распределенным в молекулярном виде. Таким образом, в нем не может быть обнаружено, по существу, никаких границ зерна, что благоприятно ввиду рассеяние. Молекулярное распределение красителя может быть специально получено при встраивании красителя в органический материал, такой как один или более из вышеуказанных прозрачных органических материалов.

Органический краситель специально выполнен с возможностью поглощения по меньшей мере части введенного света источника света и преобразования его в свет другой длины волны. Вообще говоря, это (также) будет видимый свет. Однако краситель может быть выбран таким образом, чтобы обеспечить свет в области длин волн с конкретной функцией. Например, в применениях, связанных с садоводством/овощеводством, конкретные цвета могут оказывать на растения конкретное воздействие и т.д.

В одном варианте исполнения краситель может быть также выполнен с возможностью преобразования УФ света в видимый свет. В зависимости от типа света источника света (см. ниже) органические люминесцентные материалы могут, например, содержать комбинацию зеленого и красного излучающих материалов или комбинацию желтого и красного излучающих люминесцентных материалов и т.д. Однако в зависимости от (желательного) применения могут быть использованы также и красители, которые преобразуют УФ или видимый свет в инфракрасный. Например, в некоторых применениях, связанных с садоводством/овощеводством могут быть желательны также и ИК компоненты.

Далее, как будет ясно для специалистов в данной области, термин "краситель" может относиться также к множеству красителей, два или более из которых поглощают и/или излучают в разных диапазонах длин волн. Таким образом может быть создан оптимизированный спектр поглощения и/или излучения. В конкретном варианте исполнения два или более подмножеств общего количества криволинейных структур составляют соответственно два или более различных красителей.

Существует почти неограниченный ассортимент органических люминесцентных материалов или красителей. Релевантными примерами являются перилены (такие как красители известные под своими торговыми марками Lumogen от компании BASF, Ludwigshafen, Германия (Lumogen F240 оранжевый, Lumogen F300 красный, Lumogen F305 красный, Lumogen F083 желтый, Lumogen F170 желтый, Lumogen F850 зеленый), Yellow 172 от компании Neelocon Food Dyes & Chemical Ltd., Mumbai, Индия, и красители, такие как кумарины (например, Coumarin 6, Coumarin 7, Coumarin 30, Coumarin 153, Basic Yellow 51), нафталимиды (например, Solvent Yellow 11, Solvent Yellow 116), Fluorol 7GA, пиридины (например, Pyridine 1), пирометены (такие как Pyrromethene 546, Pyrromethene 567), уранин, родамины (например, Rhodamine 110, Rhodamine В, Rhodamine 6G, Rhodamine 3B, Rhodamine 101, Sulphorhodamine 101, Sulphorhodamine 640, Basic Violet 11, Basic Red 2), цианины (например, фталоцианин, DCM), стилбены (например, Bis-MSB, DPS), имеющиеся на рынке от многих поставщиков. Несколько других красителей, таких как кислотные красители, основные красители, прямые красители и дисперсионные красители также могут быть использованы, если они демонстрируют достаточно высокий квантовый выход люминесценции для предполагаемого использования. Представляющие специальный интерес органические материалы, которые могут быть применимы, содержат, например, BASF Lumogen 850 для зеленой люминесценции, BASF Lumogen F083 или F170 для желтой люминесценции, BASF Lumogen F240 для оранжевой люминесценции и BASF Lumogen F30 или F305 для красной люминесценции. Необязательно, для освещения во время отсутствия (достаточного) дневного света может быть применен краситель, содержащий фосфоресцирующие красители, которые имеют большое время затухания, такое как несколько часов.

Термин "белый свет" специалистам в данной области известен. Он относится, главным образом, к свету, имеющему коррелированную цветовую температуру (ССТ) от около 2000 до 20000 К, предпочтительно 2700-20000 К, для общего освещения предпочтительно в диапазоне от около 2700 до 6500 К, а также в целях задней подсветки предпочтительно в диапазоне от около 7000 до 20000 К и предпочтительно внутри примерно 15 СОЦС (стандартное отклонение цветового соответствия (SDCM)) от точки черного тела (BBL), предпочтительно внутри примерно 10 СОЦС от точки черного тела и еще более предпочтительно внутри примерно 5 СОЦС от точки черного тела.

Термины "фиолетовый цвет" или "фиолетовое излучение" относятся, в частности, к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 380-440 нм. Термины "синий цвет" или "синее излучение" относятся, в частности, к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 440-490 нм (включая некоторые оттенки фиолетового и голубого). Термины "зеленый цвет" или "зеленое излучение" относятся, в частности, к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 490-560 нм. Термины "желтый цвет" или "желтое излучение" относятся, в частности, к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 560-590 нм. Термины "оранжевый цвет" или "оранжевое излучение" относятся, в частности, к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 590-620 нм. Термины "красный цвет" или "красное излучение" относятся, в частности, к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 620-750 нм, более точно 620-650 нм. Термины "видимый", "видимый свет" или "видимое излучение" относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 380-750 нм. Термин "ИК" (инфракрасный) может относиться, в частности, к диапазону около 750-3000 нм, более точно к диапазону около 750-1100 нм.

При использовании солнечного элемента (солнечных элементов) (для приема собранного света от коллектора света) краситель или красители могут быть оптимизированы, чтобы обеспечить люминесцентный спектр, который специально адаптирован к чувствительности длин волн солнечного элемента (солнечных элементов).

Как указывалось выше, источник света не является частью основных вариантов исполнения изобретения. Устройство коллектора света используется специально для того, чтобы собирать (и по меньшей мере частично преобразовывать) солнечный свет. Следовательно, в одном варианте исполнения термин "источник света" может относиться к Солнцу. Однако необязательно один или более искусственных источников света могут применяться для сбора (и преобразования) света от них.

В одном варианте исполнения (см. также ниже) собирается солнечный свет, и устройство коллектора света используется в качестве осветительного блока. В этом варианте исполнения в это осветительное устройство необязательно могут быть также интегрированы один или более искусственных источников света. Свет от этих искусственных источников света необязательно может быть собран устройством коллектора света, но в другом варианте исполнения он может быть использован в качестве вспомогательного источника света без того, чтобы упомянутый свет собирать и/или преобразовывать. Возможны также комбинации таких вариантов исполнения.

Кривизна и толщина световода криволинейных структур специально выбраны таким образом, чтобы обеспечивать хороший ввод света и полное внутреннее отражение. Оказывается, что криволинейные структуры, которые вогнуты (при контакте вогнутой части с воздухом или с другим газом) и с выпуклой частью в качестве поверхности приема света и которые являются относительно тонкими, имеют хорошие свойства с точки зрения внутреннего отражения и преобразования посредством красителя. В частности, толщина световода выбирается из диапазона 0,5-50 мм, даже более предпочтительно из диапазона 0,5-10 мм, такого как 1-5 мм.

Аспект преобразования света в прозрачной системе (например, люминесцентном красителе, растворенном в полиметилметакрилате (РММА) или в полиэтилентерефталате (РЕТ), см. выше) основан на наблюдении того, что сгенерированное в материале (изотропное) излучение света в значительной своей части является уловленным. В случае люминесцентного полимера прямоугольной формы полезная доля сгенерированного света есть (см. также фиг. 1а)

,

что составляет 76,4% (то есть 23,6% света улавливается в материале). В формулах 1-5 asin означает арксинус. В случае люминесценции в геометрии в форме диска (см. фиг. 1b) полезная доля есть

,

что составляет 92,1% (7,9% света улавливается). То есть диск гораздо более эффективен, чем люминесцентный полимер прямоугольной формы.

И прямоугольная пластина, и диск демонстрируют высокую долю света, испускаемого через края. Для прямоугольной пластины доля света, высвобожденного из краев, есть 2/3=66,7% от общего количества испущенного света. В случае геометрии в форме диска краевая доля есть

,

что обеспечивает выход 72,3% от общего количества испущенного света.

Использование светопроницаемых люминесцентных пленок на основе красителя для преобразования света, в общем, совершенно неэффективно, потому что большая часть света идет к краям (генерируя большой оптический путь и, следовательно, высокие потери).

Аспект изобретения состоит в том, чтобы использовать, в частности, "краевой свет" и генерировать листовой оптический компонент, излучающий свет большей частью только в одном направлении ("вниз"). При преобразовании диска, например, в полусферическую форму (см., например, фиг. 1е), специально имеющую относительно тонкие стенки, доля света, направленного вниз, оценивается как составляющая

Это обеспечивает выход 79,3% от общего количества света, сгенерированного в полусферической чашке. Отношение потока света, направленного вниз, к общему излученному потоку может быть оценено по формуле

Отношение потока света, направленного вниз, к общему потоку есть 0,86. Для эффективного использования этой трехмерной формы принимается, что толщина d стенки световода мала по сравнению с внешним радиусом R. Это обеспечивает проведение сгенерированного света в направлении краев (предпочтительно d/R<0,25). Количество уловленного света уменьшено посредством изготовления краев шероховатыми. Следовательно, отношение «поток, направленный вниз/общий поток» (слегка) возрастает до 0,87. На фиг. 1а и 1b поток, направленный вниз, указан как Ф. В формуле (5) Ф_total есть общий люминесцентный поток (лм), а Ф_down есть люминесцентный поток, направленный вниз (лм).

Другой аспект изобретения состоит в том, что сгенерированный свет является высокодиффузным (в отличие от высоконаправленного света от Солнца). В теплицах диффузный свет более эффективен для роста растений, чем прямой (направляемый) свет от Солнца. (Непреобразованный входящий свет тоже в некоторой степени является расходящимся и рассеянным). Основываясь на описанных принципах, можно сконструировать несколько практических форм для использования в качестве эффективного и дешевого преобразователя света для использования, например, в теплицах.

Предположим, есть сферическая структура чашки, а именно полусферическая криволинейная структура, при этом площадь поверхности S верхней половины может быть определена по уравнению (6)

Для сплюснутой полусферической криволинейной структуры a=b=1; c<1; для вытянутой полусферической криволинейной структуры, такой как сферическая чашка, a=b=1; c>1. Параметры a, b и c указаны на фиг. 1k. Для проведения вычислений a и b нормализованы на 1, а с варьируется. Постоянная р может быть использована для широкого диапазона величин a, b и c. Для с=1 (сфера) S=6,3; для с=0,2 (сплюснутый сфероид) S=3,5; для с=5 (вытянутый сфероид) S=25.

Следовательно, в конкретном варианте исполнения каждая криволинейная структура, особенно каждая сферическая чашка, такая как полусферическая структура, имеет радиус (R) плоскости основания, при этом выпуклая криволинейная часть, имеющая упомянутый радиус (R) плоскости основания, имеет площадь (S) поверхности криволинейной структуры, при этом кривизна выпуклой криволинейной части имеет нормализованную площадь в диапазоне 2,5≤S/R²≤30 и имеет толщину (d) световода, которая выбрана из диапазона 0,5-50 мм. Более предпочтительно каждая криволинейная структура (10) имеет радиус (R) плоскости основания, при этом криволинейная структура (10) имеет форму сферической чашки и при этом выпуклая криволинейная часть (11), имеющая упомянутый радиус (R) плоскости основания, имеет площадь (S) поверхности криволинейной структуры, при этом кривизна выпуклой криволинейной части имеет нормализованную площадь в диапазоне 2,5≤S/R²≤30 и имеет толщину (d) световода, которая выбрана из диапазона 0,5-50 мм. Это может быть особенно применимо к полусферическим чашкам или куполам.

Особенно хорошие результаты, по-видимому, могут получиться в тех вариантах исполнения, в которых отношение толщины световода к радиусу плоскости основания (d/R) равно 0,001≤d/R≤0,25. Кроме того, оказывается, что хорошие устройства коллектора света могут быть получены тогда, когда множество криволинейных структур имеет радиус (R) плоскости основания, выбранный из диапазона 0,25-100 мм, и при этом выпуклая криволинейная часть, имеющая упомянутый радиус (R) плоскости основания, имеет площадь (S) поверхности криволинейной структуры в диапазоне 10 мм²-0,3 м². Это может быть особенно применимо к полусферическим криволинейным структурам. В том случае, когда криволинейная структура имеет некруговое поперечное сечение (то есть R плоскости основания варьируется), для получения среднего значения R радиусы усредняются. Упомянутое среднее значение может быть использовано при определенных здесь условиях, таких что радиус плоскости основания (d/R) составляет 0,001≤d/R≤0,25. В том случае, когда криволинейная структура не является сферической насадкой, такой как полусфера, в качестве радиуса кривизны можно использовать R.

Далее, как правило, по меньшей мере 20% площади поверхности выпуклых криволинейных частей имеют локальную кривизну 0,2<κR<5, где κ - локальная кривизна аппроксимирующего круга в плоскости поперечного сечения выпуклой криволинейной части, описывающего локальную кривизну, R - радиус плоскости основания (см. также ниже). Как правило, по меньшей мере 30% площади поверхности выпуклых криволинейных частей имеют такую локальную кривизну как 20-90%, как 30-70%.

Криволинейные структуры предпочтительно могут иметь высокую симметрию. Однако могут использоваться также и деформированные криволинейные структуры, подобные полусферической криволинейной структуре, которая является удлиненной (например, сферическая чашка, такая как полусферическая структура с a≠b). В таком случае R может быть выбран как средняя величина (средний радиус). Кроме того, необязательно могут быть применимы также и части или секции конкретных криволинейных структур. Следовательно, ниже указано также, что могут быть применимы и сегменты. В одном варианте исполнения это относится к части (то есть не к целому) такой конкретной криволинейной структуры, которая может быть использована, такой как часть, подобная треугольной части. Однако в другом варианте исполнения термин "сегмент" может также относиться к полной конкретной структуре, такой как полный полукупол или полная полусферическая криволинейная структура. Поскольку криволинейные структуры имеют выпуклую и вогнутую часть, то термин "сферическая чашка" относится конкретно к чашке полой сферы.

Таким образом, сторона приема света или поверхность устройства коллектора света может содержать криволинейные структуры, которые, когда воспринимаются наблюдателем со стороны приема света, являются выпуклыми. Аналогично сторона выхода света может, таким образом, может содержать криволинейные структуры, которые, когда воспринимаются наблюдателем со стороны приема света, являются вогнутыми.

Таким образом, площадь поверхности стороны приема света есть результат суммирования поверхностей площадей поверхности выпуклых криволинейных структур и необязательной промежуточной площади поверхности. Как правило, 20-95%, более конкретно 30-95% площади поверхности стороны приема света покрыты выпуклыми криволинейными структурами. Следовательно, предпочтительно, чтобы по меньшей мере 20% площади поверхности было криволинейной, и более предпочтительно, чтобы она имела указанную здесь кривизну (как выраженная в варианте исполнения в виде нормализованной площади).

Как уже указывалось выше, криволинейные структуры могут быть воронкообразными структурами. Следовательно, в одном варианте исполнения криволинейные структуры имеют форму сегментов двухмерных криволинейных воронок с большими первыми отверстиями со стороны приема света и с меньшими вторыми отверстиями со стороны выхода света. В одном конкретном варианте исполнения криволинейные структуры имеют форму двухмерных криволинейных воронок с большими первыми отверстиями со стороны приема света и с меньшими вторыми отверстиями со стороны выхода света.

Здесь термин "двухмерные криволинейные" воронки применяется для того, чтобы указать, что радиус воронки по оси воронки не уменьшается (или увеличивается) линейно, а увеличивается нелинейно, чтобы обеспечить выпуклую криволинейную часть. Следовательно, на видах поперечных сечений, перпендикулярных (продольной) оси воронки (что само по себе и должно быть случаем воронки), воронка является криволинейной, и на этих видах поперечных сечений, как правило, будут присутствовать круги. Однако и на видах сечений, параллельных (продольной) оси воронки, будут присутствовать криволинейные структуры с выпуклыми частями на стороне приема света и с вогнутыми частями на стороне выхода света. Вообще, сужающаяся структура имеет большее отверстие на одной стороне и сужается к меньшему отверстию. Здесь сужение является нелинейным (двухмерным криволинейным).

Воронки в устройстве коллектора света или на его стороне приема света могут быть видны как впадины с большими отверстиями со стороны приема света и с меньшими отверстиями со стороны выхода света.

Необязательно эти отверстия отсутствуют, и сквозного канала нет. Следовательно, изобретение обеспечивает также вариант исполнения устройства коллектора света, в котором криволинейные структуры имеют форму сегментов двухмерных криволинейных впадин с большими первыми отверстиями со стороны приема света и с закрытым вытянутым концом, содержащим краевую часть выхода света на стороне выхода света. В одном конкретном варианте исполнения криволинейные структуры представляют собой двухмерные криволинейные впадины с большими первыми отверстиями со стороны приема света и с закрытым вытянутым концом, содержащим краевую часть выхода света на стороне выхода света. Такие воронки могут указываться как закрытые воронки с сужающимся концом. Углубление, вообще, имеет большее отверстие на одной стороне и сужается к меньшей части, которая закрыта. Если бы сужающийся конец был отверстием, такое углубление называлось бы здесь "воронкой".

Как указывалось выше, вместо воронкообразных (включающих в себя такие структуры, как в форме углубления) криволинейных структур или в дополнение к ним в одном варианте исполнения криволинейные структуры имеют форму сегментов полых сферических чашек с выпуклыми криволинейными частями на стороне приема света и с вогнутыми частями на стороне выхода света. В одном конкретном варианте исполнения криволинейные структуры являются полыми сферическими чашками с выпуклыми криволинейными частями на стороне приема света и с вогнутыми частями на стороне выхода света. Заметим, что сегменты полой сферической чашки могут быть половинными сферами (здесь указываемые также как "полусферические криволинейные структуры"). В геометрии сферическая чашка есть участок сферы, отрезанный плоскостью. Если эта плоскость проходит через центр сферы, то тогда высота чашки равна радиусу сферы, и эта сферическая чашка называется полусферой. Следовательно, в одном варианте исполнения одна или более сферических чашек, в частности, все из сферических чашек устройства коллектора света являются полусферическими.

В еще одном варианте исполнения криволинейные структуры имеют форму сегментов выпуклых желобков с выпуклыми частями на стороне приема света и с вогнутыми частями на стороне выхода света. В одном конкретном варианте исполнения криволинейные структуры являются выпуклыми желобками с выпуклыми частями на стороне приема света и с вогнутыми частями со стороны выхода света. Таким образом может быть получен вид рифленой структуры. В частности, расстояние между двумя соседними выпуклыми желобками мало, в частности, на дне они могут касаться друг друга или даже могут иметь общую нижнюю поверхность.

Как указывалось выше, устройство коллектора света может содержать различные типы криволинейных структур.

В одном варианте исполнения отдельные сферические чашки, такие как полусферы, взаимосвязаны, например, посредством очень тонкого прозрачного листа. Подобным же образом, это может быть применимо и к выпуклым желобкам.

В еще одном конкретном варианте исполнения, который может относиться к любому из вышеупомянутых вариантов исполнения, но в частности к вариантам исполнения полусферических криволинейных структур (включая сферические части), устройство коллектора света содержит первые криволинейные структуры и вторые криволинейные структуры, при этом первые криволинейные структуры заключают в себе вторые криволинейные структуры, и при этом краситель в волноводном материале первых криволинейных структур отличается от красителя в волноводном материале вторых криволинейных структур. Первая криволинейная структура может быть выполнена с возможностью прохождения по меньшей мере часть света источника света. Этот непоглощенный свет затем может быть по меньшей мере частично поглощен посредством второй криволинейной структуры, которая заключает в себе вторую криволинейную структуру.

Здесь указано, что устройство коллектора света является подобным листу. Следовательно, устройство коллектора света может иметь по существу форму листа, хотя выпуклые части с одной стороны и вогнутые части с другой стороны могут выступать из воображаемой гладкой плоскости.

Термин "подобный листу" может обозначать, в основном, непрерывный слой с большей длиной и шириной, чем высотой. Особенностью является то, что высота, включающая в себя криволинейные структуры устройства коллектора света, составляет порядка 1-100 мм, а именно 2-50 мм. Как длина, так и ширина устройства коллектора света могут например быть в диапазоне 10 см - 20 м; при этом площадь устройства коллектора света, определенная как l×w (длина × ширина) находится в диапазоне 0,01-50 м², а именно 0,2-20 м². В подобном листу устройстве коллектора света сторона приема света и сторона выхода света скомпонованы одна напротив другой. На стороне выхода света выполнены части выхода света.

Устройство коллектора света может быть применимо во всех видах устройств и, в частности, может быть использовано во всех видах применений, в частности благодаря его эффективному захвату света, преобразованию света и выводу света. Свет от источника света, такого как Солнце, собирается устройством коллектора света на стороне приема света и покидает (по меньшей мере частично в виде преобразованного света) сторону выхода света через части выхода света. Таким образом, свет внутри световода по меньшей мере частично испускается из краев криволинейные структуры, то есть (на) стороне выхода света. Преимущественный аспект криволинейных структур состоит в том, что краевая поверхность минимизирована, и по существу вся краевая поверхность имеет функцию краевой части выхода света. При использовании собранный свет источника света и/или преобразованный свет источника света, таким образом, могут исходить из частей выхода света (на стороне выхода света).

Например, устройство коллектора света может быть использовано в солнечном устройстве. Следовательно, в следующем аспекте изобретение обеспечивает солнечное устройство, содержащее устройство коллектора света, как оно здесь определено, и солнечный элемент, при этом солнечный элемент выполнен с возможностью приема света, испускаемого из краевой части выхода света.

В еще одном аспекте изобретение обеспечивает теплицу, содержащую устройство коллектора света, как оно здесь определено, при этом устройство коллектора выполнено с возможностью обеспечения света через краевые части выхода света в теплицу.

Еще в одном аспекте изобретение обеспечивает осветительный блок, содержащий устройство коллектора света, как оно здесь определено, множество источников света и необязательно пластину диффузора, при этом источники света выполнены с возможностью обеспечения света источника света на сторону приема света, и при этом необязательная пластина диффузора выполнена между множеством источников света и устройством коллектора света.

Важной областью применения устройства коллектора света являются теплицы. Стены и/или крыши теплицы могут быть покрыты посредством изобретенного листа. Устройство коллектора света может быть ра