CN105283621A - 光谱选择性面板 - Google Patents

光谱选择性面板 Download PDF

Info

Publication number
CN105283621A
CN105283621A CN201380062799.0A CN201380062799A CN105283621A CN 105283621 A CN105283621 A CN 105283621A CN 201380062799 A CN201380062799 A CN 201380062799A CN 105283621 A CN105283621 A CN 105283621A
Authority
CN
China
Prior art keywords
panel
reflecting part
radiation
reflecting
spectral selection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380062799.0A
Other languages
English (en)
Inventor
米哈伊尔·瓦西列夫
卡迈勒·阿拉梅赫
维克托·罗森贝格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TROPIGLAS TECHNOLOGIES Ltd
Original Assignee
TROPIGLAS TECHNOLOGIES Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2012905254A external-priority patent/AU2012905254A0/en
Application filed by TROPIGLAS TECHNOLOGIES Ltd filed Critical TROPIGLAS TECHNOLOGIES Ltd
Publication of CN105283621A publication Critical patent/CN105283621A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/281—Interference filters designed for the infrared light
    • G02B5/282—Interference filters designed for the infrared light reflecting for infrared and transparent for visible light, e.g. heat reflectors, laser protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight
    • F21S11/007—Non-electric lighting devices or systems using daylight characterised by the means for transmitting light into the interior of a building
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/143—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using macroscopically faceted or segmented reflective surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/283—Interference filters designed for the ultraviolet
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • 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
    • H01L31/0549—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising spectrum splitting means, e.g. dichroic mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

本公开内容提供了一种光谱选择性面板，其对于波长在可见波长范围内的辐射至少部分地透射。所述面板具有用于接收入射辐射的接收表面并且包括至少一个反射部件，所述反射部件被布置成反射所接收的入射辐射的穿过所述面板的深度部分到达反射部件的部分。所述至少一个反射部件可以包括相对于接收表面倾斜的一系列反射部分，使得所反射的辐射的至少一部分在所述面板内或者沿着所述面板被重新导向。某些实施方案包括用于重新导向内部反射的光以用于照明房间或区域的装置。

Description

光谱选择性面板
技术领域
本发明涉及光谱选择性面板。
背景技术
内部空间的过热是可以利用空气调节器来克服的问题。在全球范围内大量的电能用于冷却内部空间。大部分电能是利用不可持续资源来生成的，这就是日益增加的环境问题。与太阳辐射相关的热能透射通过窗玻璃并且导致内部空间的过热。
发明内容
本发明在第一方面提供了一种光谱选择性面板，其对于波长在可见光波长范围内的辐射至少部分地透过，所述面板具有用于接收入射辐射的接收表面并且包括至少一个反射部件，所述反射部件布置成反射穿过所述面板的深度部分到达所述反射部件的所接收的入射辐射的一部分，所述至少一个反射部件包括相对于所述接收表面倾斜的一系列反射部分，使得所反射的辐射的至少一部分在所述面板内重新导向。
光谱选择性面板可以包括至少两个面板部件，并且反射部件可以位于面板部件之间或者被夹在面板部件之间。反射部件可以与每个面板部件形成界面。反射部件还可以形成两个面板部件中的至少之一的一部分。
光谱选择性面板可以包括均具有结构化的内表面的第一部件面板和第二部件面板，相应的第一面板部分和第二面板部分在所述结构化的内表面处(直接或间接地)配合。相应的第一面板部件和第二面板部件可以通过合适的材料(合适的环氧树脂或粘合剂、聚合材料或层压层)(直接或间接地)接合。
在一个特定的实施方案中，第一面板部件和第二面板部件中的每一个具有结构化的内表面，相应的第一面板部分和第二面板部分在所述结构化的内表面处(直接或间接地)配合并且在所述结构化的内表面处形成有反射部件。
在可替代的实施方案中，第一面板部件和第二面板部件具有结构化的内表面，在所述结构化的内表面处形成有反射部件，并且在配合的第一面板部件与第二面板部件之间的空间可以填充有合适的材料，例如环氧树脂或层压材料。
所述面板部件可以是基本平坦的，并且可以包括玻璃或合适的聚合材料或者可以由玻璃或合适的聚合材料形成。光谱选择性面板可以具有基本平坦的外表面。光谱选择性面板可以以窗玻璃的形式设置或者可以形成窗玻璃的一部分。例如，光谱选择性面板可以以窗玻璃的形式设置或者可以包括窗玻璃，所述窗玻璃可以为建筑物、汽车、船或包括窗或百叶窗的任意其他对象的窗玻璃。
所述至少一个反射部件可以被布置成对入射辐射的红外(IR)波段内以及通常还有紫外(UV)波段内的至少一部分进行反射而对于波长在可见波段内的辐射至少部分地透过。所述至少一个反射部件还能够可替代地或者附加地布置成对入射辐射的可见波段内的一部分进行反射。
在一个实施方案中，所述至少一个反射部件包括光学干涉涂层，所述光学干涉涂层位于反射部分处或者位于反射部分的附近，并且所述光学干涉涂层导致上述光谱特征。所述光学干涉涂层可以包括单个边缘滤光器，所述边缘滤光器包括多个材料层。所述边缘滤光器可以包括材料层的一个或更多个堆叠体，所述至少一个堆叠体包括至少两个不同材料特性的材料层。第一堆叠体可以具有第一序列的材料层并且第二堆叠体可以具有第二序列的材料层，并且其中第一序列和第二序列为不同的序列。所述堆叠体中的至少两个可以包括相似或基本相同的材料层，但是可以具有不同的层序列(不同的“重复指数”)。
另外，光谱选择性面板还可以包括发光材料，所述发光材料被布置成吸收入射和/或反射的辐射的至少一部分并且通过发光(luminescene)来发射辐射。
如上所述，根据本发明的实施方案的光谱选择性面板可以用于各种目的。光谱选择性面板可以被布置成使得入射辐射的一部分通过反射部件被重新导向至光谱选择性面板的边缘。例如，光谱选择性面板可以形成如下***的一部分，所述***包括位于光谱选择性面板的边缘处并且被布置成接收重新导向的辐射的一部分的光伏电池或热电电池(thermoelectriccell)。可替代地，所述***可以例如包括光学耦合器和光提取器。所述光学耦合器可以位于光谱选择性面板的边缘处并且可以被布置成将辐射的一部分从边缘导向光提取器用于内部区域的照明。
在一个实施方案中，光谱选择性面板被布置成使得在红外(IR)波段内和/或在紫外(UV)波段内的入射辐射的至少大部分通过反射部件被反射。
至少这种实施方案的一些变化方案提供了可将所述面板用作隔热板的优点。可以收集并且使用重新导向的辐射用于生成电或者其他地方的照明。
光谱选择性面板可以被布置成使得通过在界面处的全内反射来帮助光谱选择性面板内的辐射的重新导向、捕获、行进(routing)和/或波导。虽然利用面板中的无源结构的组合不能实现入射光能量的完全捕获，然而适当设计的结构促使在面板内传播的入射光能量的显著部分有效地重新导向。
反射部件的反射部分可以相对于面板的接收表面倾斜任意合适的角度。在一个实施方案中，反射部分是平面的，但是还可以可替代地为另一合适的形状。反射部分可以具有平坦的表面，但是也可以具有结构化的或粗糙的表面，所述结构化的或粗糙的表面通常足够平滑以表现为光学特性接***坦表面的光学特性的表面。反射部分中的至少一些可以以一致的方式倾斜。
反射部分可以倾斜，使得对于面板的预定取向，相对于垂直于接收表面的法线以大于25度、大于30度、大于35度、大于40度、大于45度、大于50度、大于60度或大于70度的角度入射的经光谱选择的波长范围(例如具有所选择的波长范围的IR辐射和/或UV辐射和/或可见光辐射)的至少大部分或者所有辐射在面板内并且通常沿着面板重新导向。
在特定的实例中，光谱选择性面板被布置成使得如下在使用中的经光谱选择的波长范围的至少大部分辐射在面板内被重新导向，所述辐射在包括接收表面的法线的平面内以25度至90度、30度至90度、35度至90度、40度至90度、45度至90度、50度至90度、60度至90度或70度至90度的入射角入射。
反射部件可以包括任意数目的反射部分。反射部分可以例如布置成“锯齿”构造。每个反射部分在垂直于接收表面的平面内可以具有棱柱形截面形状。此外，每个反射部分通常以任意合适长度(例如，具有几厘米至几米的范围的长度)的条带的形式设置，例如沿着光谱选择性面板的长度或宽度的至少一部分或者全部延伸的长度。每个反射部分可以具有任意合适的宽度，例如大于0.05mm、大于0.1mm、大于0.5mm、大于1mm、大于5mm、大于10mm、大于20mm、大于50mm或者甚至大于100mm的宽度。
在一个实施方案中，反射部分以相同方式倾斜。在可替代的实施方案中，至少一个反射部分可以以不同于其他反射部分的倾斜角度的角度倾斜。此外，第一组反射部分可以以第一方式倾斜并且第二组反射部分可以以可以与第一方式相反的第二方式倾斜。例如，反射部分可以位于共用平面上并且在所述共用平面的第一区域上的反射部分可以以第一方式倾斜并且所述共用平面的第二区域的反射部分可以以第二方式倾斜。
反射部件的反射部分可以以模制工艺形成并且可以一体地形成。可替代地，反射部分中的至少一些可以分开地形成并且然后被组装以形成反射部件的至少一部分。反射部分可以包括任意合适的材料，包括玻璃、陶瓷材料、聚合材料、合适的金属材料和金属氧化物。
在一个实施方案中，每个反射部分包括第一反射部分并且所述至少一个反射部件还包括第二反射部分，并且其中第一反射部分和第二反射部分形成位于共用平面上的一系列反射部分，并且其中第一反射部分与第二反射部分交替。第一反射部分可以相对于接收表面以第一角度倾斜并且第二反射部分可以相对于第一反射部分以第二角度倾斜。第一角度可以为约5度至20度、7度至17度、9度至15度、10度至13度例如12度。与第一反射部分相邻的第二角度为100度至150度、101度至111度、103度至109度、105度至107度例如106度。在该实施方案中，相邻的第一反射部分和第二反射部分因此可以被布置成使得反射部件的基础平面与相邻的第一反射部分和第二反射部分一起具有基本上为三角形的截面形状，所述三角形的截面形状的第一角度可以为12±5度，第二角度可以为106±5度，第三角度可以为62±5度。
在一个实施方案中，反射部分具有非平面的反射表面并且可以凹形弯曲或凸形弯曲。
所述多层结构通常位于反射部分处或者位于反射部分上。在一个实施方案中，所述多层结构位于具有配合的截面形状的两个面板部件之间。
多层结构可以位于每个第一反射部分处或者位于每个第一反射部分上。可替代地或者另外地，所述多层结构还可以位于第二反射部分中的至少一些或者全部处或位于第二反射部分中的至少一些或者全部上。在另一可替代的实施方案中，多层结构位于每个第一反射部分处或者位于每个第一反射部分上，第二反射部分涂覆有另一涂层。
在可替代的实施方案中，光谱选择性部件还可以包括可以被用于控制反射部分的倾斜的布置。
反射部件可以被布置成反射在约300nm至约420nm的波长范围内的多于60％、多于70％、多于80％或多于90％的入射辐射。
反射部件还可以被布置成使得在约380nm至约420nm波长范围内的透射从少于10％增加至多于60％。
此外，反射部件可以被布置成透射在约400nm至约680-750nm波长范围内的多于40％、多于50％、多于60％、多于70％、多于80％或多于90％的入射辐射。
在一个实施例中，反射部件被布置成使得在约600nm至约800nm波长范围内的透射从至少60％下降至少于10％。
其他反射部件还可以被布置成在约700nm至约1700nm的波长范围内反射多于90％的入射辐射的太阳能。
光谱选择性面板还可以包括被布置成增加入射辐射的散射的散射材料，例如主要对波长在IR波长范围的辐射进行散射的散射材料。例如，所述散射材料可以包括微米尺寸的颗粒或纳米尺寸的颗粒并且可以以膜的形式设置。如果例如使用具有相对宽能带隙的散射材料，如稀土氧化物(例如Yb2O3或Nd2O3)的颗粒，则可以在IR和/或可见光波长范围内以基本上无损耗(非吸收)的方式来实现辐射的散射。
本发明在第二方面提供了一种***，包括：
根据本发明的第一方面的光谱选择性面板；以及
至少一个光伏电池，其定位成用于接收重新导向的辐射的至少一部分来发电。
本发明在第三方面提供了一种***，包括：
光谱选择性面板，其被布置成将入射辐射的至少一部分导向光谱选择性面板的边缘；
光导管，其耦接至光谱选择性面板的边缘并且被定位成引导在所述面板的边缘处所接收的辐射的至少一部分；以及
光提取器，其耦接至光导管并且被布置成提取所引导的辐射的至少一部分以照亮区域。
在本发明的第三方面中，光谱选择性面板还可以以根据本发明的第一方面的光谱选择性面板的形式提供。光谱选择性面板通常被布置成使得入射的可见光的一部分在光谱选择性面板内被重新导向。
根据本发明的具体实施方案的以下描述，将更充分地理解本发明。参照附图来提供描述。
附图说明
图1为根据本发明的一个具体实施方案的光谱选择性面板的图示；
图2为根据本发明的一个实施方案的光谱选择性部件的部件的示意图；以及
图3和图4为根据本发明的实施方案的***的部件的示意图。
具体实施方式
现在参照图1和图2，描述光谱选择性面板100。光谱选择性面板100可以例如被设置为建筑物、汽车、船或任意其他合适的对象的窗玻璃的形式。在该实施方案中，光谱选择性面板100减少了波长在IR波段内的辐射的透过，而对于可见光在很大程度上是透射性的。在使用中所选择的波长范围的IR辐射被转向光谱选择性面板100的边缘。
光谱选择性面板100包括第一面板102和第二面板104。第一面板102与第二面板104间隔开使得形成空气间隙。在可替代的实施方案中，所述间隙可以填充有任意其他合适的介电材料。第一面板102包括面板部分106和面板部分108，并且面板部分106具有异型表面，多层光学干涉涂层110位于该异型表面上。所述异型表面与所述光学干涉涂层110一起形成反射部件。
在另一变化方案(未示出)中，第一面板102包括均具有异型配合表面的两个面板部分，在异型配合的表面处设置有多层涂层并且在异型配合的面板处利用合适的光学粘合剂将所述面板部分接合。
光谱选择性面板100具有接收表面112，经由接收表面112接收辐射例如太阳光。反射部件被布置成使入射辐射的穿过第二面板104和穿过第一面板102的深度部分到达反射部件的一部分进行反射。所述反射部件包括相对于第二面板104的接收表面112倾斜的一系列反射部分114。对反射部分114进行取向并且层110被布置成使得所接收的入射辐射的一部分在光谱选择性面板100内或者沿着光谱选择性面板100被重新导向。
在该实施方案中，反射部分114是平面的(平坦的)，但是还可以可替代地具有另一合适的形状。例如，反射部分可以具有粗糙表面，所述粗糙表面的光学特性与光滑且平坦的表面的光学特性近似。反射部分114是倾斜的，使得当面板100位于合适的竖直位置时，以地平线之上40度至50度的角度入射的经光谱选择的太阳光(取决于层110的特性)朝着光谱选择性面板100的边缘被重新导向和引导(通过在界面处的全内反射来促进)。
在该实施方案中，光谱选择性面板100包括接收重新导向的辐射并且发电的光伏电池116。在所描述的实施方案的变化方案中，光谱选择性面板可以不包括光伏电池116，但是可以可替代地包括具有光学光导的光学耦合器(未示出)，所述光学光导被布置成收集在面板100的边缘处的辐射并且将辐射引导至光提取器用于建筑物中内部空间的照明。下面还将参照图3和图4描述该实施方案。
面板部分106、面板部分108以及第二面板104可以由任意合适的材料例如玻璃或聚合材料形成。
在该实施方案中，每个反射部分114以细长的条带的形成设置，所述条带可以具有任意合适的长度并且宽度为约0.01mm至1mm、0.05mm至0.5mm、0.7mm至0.3mm，例如约0.1mm。在可替代的实施方案中，每个反射部分114还可以具有较大的宽度，例如大于1mm、5mm、10mm或20mm的宽度。
图2示意性示出了可以取代图1中示出的反射部分114的第一反射部分202和第二反射部分204的可能的几何布置。第一反射部分202和第二反射部分204形成了一系列反射部分，其中第一反射部分202和第二反射部分204交替。第一反射部分202相对于基础表面206以12±5度的第一角度203倾斜，基础表面206平行于接收表面112。第二反射部分204被定位成使得第二反射部分204相对于相邻的第一反射部分202形成106±5度的第二角度205。在该实施方案中，相邻的第一部分202和第二部分204因此被布置成使得基础平面206与相邻的第一部分202和第二部分204一起具有三角形的截面形状，所述三角形的截面形状的第一角度为12±5度，第二角度为106±5度，以及第三角度为62±5度。本领域技术人员应该理解，可以为可替代的变化方案。例如，可以不是所有的第一反射部分均以相同的方式倾斜。此外，可以不是所有的第二反射部分均以相同的方式倾斜。光谱选择性面板可以包括相应的区域，其中所述第一反射部分和第二反射部分以相应的方式倾斜。例如，所述第一反射部分和第二反射部分可以形成类似锯齿的布置，该布置为在光谱选择性面板的第一区域内以第一方式取向并且在第二区域中的所述第一反射部分和第二反射部分可以以相反的方式取向，使光导向面板的两个相反的边缘。
多层结构110位于反射部分114、反射部分202、反射部分204处或位于反射部分114、反射部分202、反射部分204上。可替代地，多层结构可以仅位于反射部分114和反射部分202上并且不同类型的涂层(或无涂层)可以位于反射部分204上。在图1中示出的实施方案中，多层结构110位于面板部分106与面板部分108之间。
在该实施方案中，多层结构110对于可见光是抗反射的而对于入射的UV辐射是反射的。因此，IR辐射的一部分和UV辐射的一部分通过倾斜的反射部分被反射并且朝着面板100的边缘重新导向。然而，本领域的技术人员应理解，可替代地，多层结构110可以被布置成对分可见光的一部进行重新导向，所述被重新导向的可见光可以被用于利用合适的光学耦合器、导向器和光提取器对建筑物的室内部分进行照明。
在该实施方案中，与多层结构110相邻的是附加层118，附加层118包括具有相对宽的能带隙的纳米尺寸或微米尺寸的稀土氧化物颗粒，以使得合适的辐射的散射是有效无损耗的(无吸收的)。另外，层118包括将面板部分106与面板部分108耦接的环氧树脂。层118还可以包括发光材料。
图3和图4示出了根据本发明的实施方案的***。***300包括光谱选择性面板302，光谱选择性面板302与参照图1描述的光谱选择性面板100很大程度上相同，但是不包括光伏元件。***100包括光学光耦合器304，光学光耦合器304被定位并且被布置成接收导向面板300的边缘的光。光学光耦合器304包括通常平坦并且基本为三角形的部分306，其中通过全内反射将光导向光导308。光学光耦合器具有端面310，端面310的形状与面板300的端面的形状近似并且利用合适的光学胶使端面310与至面板300耦接。
光学光导308被布置成用于通过全内反射对光进行导向并且包括反射器部分312。反射器部分312设置在光学光导308内并且被布置成对从光导308出射的光进行反射。反射器部分可以例如被设置在建筑物的内部部分内，使得利用可以形成建筑物的窗的一部分的面板300可以收集日光并且光导308可以将日光从光学光耦合器304定向至反射器部分312，使得日光从光导306离开并且可以用于建筑物的内部照明。
光学耦合器304和光导308通常具有矩形截面形状并且可以包括合适的光学透射材料，例如聚合材料。
现在将更加详细地描述多层结构110。多层结构110为边缘滤光涂层设计类型并且利用RF溅射技术由包括Al2O3、SiO2和Ta2O5的层形成。在该实施方案中，这样的涂层的总厚度为4μm至8μm，并且在部件层的序列内的光学材料的顺序可以根据所选择的设计而变化。退火实验(在600℃下进行3小时，其中升降温速率为5℃/min)证明了良好的机械稳定性、压力暴露相关稳定性、热暴露相关稳定性和粘附稳定性。
多层结构110被布置成使得总太阳IR辐射能的一部分包含在700nm至1700nm的波长范围内并且在光学上透射仅约4％。在该实施方案中，多层结构110还对300nm至410nm的大致范围内的宽UV波段太阳辐射具有太阳辐射的高反射率(>90％或甚至>98％)。另外，多层结构110在接近约400nm处具有相当陡峭的光谱透射响应斜率，使得辐射透射从对于波长刚好低于400nm至415nm的近零水平(低于5％)增加至在近400nm至420nm的相邻紫外辐射区域内已超过60％至80％的显著光学透射水平。该斜率的陡度被定义为每纳米带宽的透射率变化的百分比。在UV至可见光的透射斜率位于400nm附近的情况下，多层结构110具有8％T/nm至10％T/nm的UV至可见光的透射斜率正切值。
可以通过透射辐射波段的80％T水平的带宽(以nm为单位)相对在相同透射波段的最大带宽一半处的全部宽度之比来描述可见透射响应区域的“稳定性”。多层结构110具有超过0.9的响应稳定性。
多层结构110还被布置成在接近约700+/-100nm处具有陡峭光谱透射响应斜率，以使得透射率从对于波长在400+/-20nm以上但在700+/-100nm以下的可见段水平内的水平(通常超过60％至80％)下降至在接近700nm附近的相邻红光或近IR辐射区域内的已不超过5％至10％的相当小的光透射水平，其中设计在700nm附近发生显著的透射变化。
可以通过每纳米带宽的透射率变化的百分比来表征该光谱透射减少斜率的陡度。多层结构110被布置成使得在可见至IR透射响应斜率通常被位于光谱的700nm(+/-20nm)或750nm(+/-20nm)附近的情况下，可见光辐射波段至近红外太阳辐射的斜率正切值为约-2.5％T/nm至-3％T/nm。
然而，如上所述多层结构110还可以可替代地被布置成具有不同的反射特性，并且对于可见光的一部分可以是反射的(特别是关于其中将面板100用于提供室内空间的照明的光的应用)。
下面将总结多层结构110的设计。多层结构110包括介电材料层。所述三重堆叠体中的每个堆叠体通常包括多于10个部件层。可以利用合适的软件程序和高性能的针法优化或随机优化，或者遗传算法来将层的特性计算如下：
S{a}(L/2HL/2)m{b}(L/2HL/2)n{c}(L/2HL/2)p{d}(LMHML)q
S标识基底相对于膜序列的位置，并且L、H和M表示相应材料的四分之一波的光学厚度层。相对于基础设计波长，在每组括号中的设计波长根据在“{}”括号中的在前乘法因子而变化。例如，对于500nm的设计波长，在子堆叠{2.0}(HLM)10中的光学层厚度被计算为对于在“()”括号内的子堆叠内的所有层为1000nm。因此，每个层“H”的物理厚度为1000nm/(4*n(H))。
优化算法的目的是针对任意给定应用使子堆叠重复指数m、n、p和q最小化以及使实现所期望的光谱响应形状所需要的总厚度和层数目最小化。另一目的是优化局部(子堆叠的)个别设计波长乘法因子a、b、c和d。如果需要，则任意附加层可以被***层序列中、子堆叠之间或任意折射率配合层中，以进一步调节多层结构110的所得到的性能和光谱。
如下提供该设计方法的一个实施方案的实施例：
S{2.11}(L/2HL/2)12{1.64}(L/2HL/2)8{2.85}(L/2HL/2)8{1.4}(LMHML)1
使用500nm的(基础)设计波长来用于优化并且所用的材料为Ta2O5、Al2O3和SiO2。沉积序列为61层(厚度为辐射波长的1/4)，在该实施例中示出的涂层的总厚度为9.4μm。
通过调节设计次序和单个层的厚度，低波长透射斜率和高波长透射斜率两者可以在光谱上位移，因而可以控制斜率的位置。在该实施例中，高透射段向绿-红区域位移，以及由于该实施例设计而导致相当窄的短波排斥段。
虽然已参照具体实例描述了本发明，但本领域技术人员应理解，本发明可以以许多其他形式实施。

Claims (35)

1.一种光谱选择性面板，其至少部分地透过波长在可见光波长范围内的辐射，所述面板具有用于接收入射辐射的接收表面并且包括至少一个反射部件，所述反射部件被布置为反射所接收的入射辐射的穿过所述面板的深度部分到达所述反射部件的部分，所述至少一个反射部件包括相对于所述接收表面倾斜的一系列反射部分，使得所反射的辐射的至少一部分在所述面板内被重新导向。
2.根据权利要求1所述的光谱选择性面板，包括至少两个面板部件并且其中所述反射部件位于所述面板部件之间。
3.根据权利要求2所述的光谱选择性面板，其中所述反射部件与每个面板部件形成界面。
4.根据权利要求2所述的光谱选择性面板，其中所述反射部件形成两个面板部件中至少之一的一部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光谱选择性面板，其中所述光谱选择性面板包括均具有结构化的内表面的第一部件面板和第二部件面板，相应的第一面板部分和第二面板部分在所述结构化的内表面处直接或间接地配合并且在所述结构化的内表面处形成有所述反射部件。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光谱选择性面板，包括第一面板部件和第二面板部件，其中所述第一面板部件或所述第二面板部件具有结构化的内表面，在所述结构化的内表面处形成有所述反射部件，并且在配合的相应的第一面板部件与第二面板部件之间的空间填充有合适的材料。
7.根据权利要求5或6所述的光谱选择性面板，其中所述相应的第一面板部件和第二面板部件通过合适的环氧树脂或粘合剂、聚合材料和层压层中至少之一来直接或间接地接合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光谱选择性面板，包括面板部件并且其中所述光谱选择性面板具有基本平坦的外表面。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光谱选择性面板，其中所述光谱选择性面板设置为窗玻璃的形式或者形成窗玻璃的一部分。
10.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述至少一个反射部件被布置成反射入射辐射的红外(IR)波段内的至少一部分而至少部分地透过波长在可见光波段内的辐射。
11.根据权利要求10所述的面板，其中所述至少一个反射部件包括光学干涉涂层，所述光学干涉涂层位于所述反射部分处或者位于所述反射部分的附近，并且所述光学干涉涂层导致反射红外(IR)波长内的入射辐射的至少一部分。
12.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述光谱选择性面板还包括发光材料，所述发光材料被布置成吸收入射的和/或反射的辐射的至少一部分并且通过发光来发射辐射。
13.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述面板被布置成使得使下述的经光谱选择的波长范围的辐射的至少大部分在所述面板内被重新导向，所述辐射在使用中相对于包括所述接收表面的法线的平面以30度至90度范围内的入射角度入射。
14.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述面板被布置成使得使下述的经光谱选择的波长范围的辐射的至少大部分在所述面板内被重新导向，所述辐射在使用中相对于包括所述接收表面的法线的平面以60度至90度范围内的入射角度入射。
15.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中每个反射部分在垂直于所述接收表面的平面内具有棱柱形截面形状。
16.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中每个反射部分是细长的并且宽度大于1mm。
17.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中每个反射部分是细长的并且宽度大于5mm。
18.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中每个反射部分是细长的并且宽度大于10mm。
19.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述反射部分以相同方式倾斜。
20.根据权利要求1至18中任一项所述的面板，其中所述反射部分中的至少之一以不同于其他反射部分的倾斜角度的角度倾斜。
21.根据权利要求20所述的面板，其中第一复数个反射部分以第一方式倾斜，第二复数个反射部分以与所述第一方式相反的第二方式倾斜。
22.根据权利要求21所述的面板，其中所述反射部分位于共用平面上并且在所述共用平面的第一区域上的反射部分以所述第一方式倾斜，并且在所述共用平面的第二区域上的反射部分以所述第二方式倾斜。
23.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中每个反射部分包括第一反射部分并且所述至少一个反射部件还包括第二反射部分，并且其中所述第一反射部分和所述第二反射部分形成位于共用平面上的一系列反射部分并且其中所述第一反射部分与所述第二反射部分交替布置。
24.根据权利要求23所述的面板，其中所述第一反射部分相对于所述接收表面以第一角度倾斜并且所述第二反射部分相对于第一反射部分以第二角度倾斜，并且其中所述第一角度为约5度至20度并且其中所述第二角度为100度至150度。
25.根据权利要求1至14中任一项所述的面板，其中所述反射部分具有非平面的反射表面。
26.根据权利要求25所述的面板，其中所述反射表面是凸形弯曲的或凹形弯曲的。
27.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述反射部件的所述反射部分一体地形成。
28.根据权利要求1至26中任一项所述的面板，其中所述反射部分中的至少一些分开地形成并且然后被组装以形成所述反射部件的至少一部分。
29.根据权利要求25或26所述的面板，其中相邻的第一反射部分和第二反射部分布置成使得所述反射部件的基础平面与所述相邻的第一反射部分和第二反射部分一起具有基本上为三角形的截面形状。
30.根据前述权利要求中任一项所述的面板，包括位于每个第一反射部分处或者位于每个第一反射部分上的多层结构。
31.根据前述权利要求中任一项所述的面板，包括位于每个第二反射部分处或者位于每个第二反射部分上的多层结构。
32.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述至少一个反射部件被布置成反射多于60％、80％或90％的在从约300nm至约420nm的波长范围内的入射辐射。
33.一种***，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的面板；以及
至少一个光伏电池，其被定位成接收被重新导向的辐射的至少一部分以发电。
34.一种***，包括：
光谱选择性面板，其被布置成将入射辐射的至少一部分导向所述光谱选择性面板的边缘；
光导管，其耦接至所述光谱选择性面板的边缘并且被定位成引导在所述面板的边缘处接收的辐射的至少一部分；以及
光提取器，其耦接至所述光导管并且被布置成提取被引导的辐射的至少一部分以照亮区域。
35.根据权利要求33所述的***，其中所述光谱选择性面板以根据权利要求1至32中任一项所述的光谱选择性面板的形式提供。
CN201380062799.0A 2012-12-03 2013-12-03 光谱选择性面板 Pending CN105283621A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2012905254 2012-12-03
AU2012905254A AU2012905254A0 (en) 2012-12-03 A spectrally selective panel
AU2013902207A AU2013902207A0 (en) 2013-06-18 A spectrally selective panel
AU2013902207 2013-06-18
PCT/AU2013/001401 WO2014085853A1 (en) 2012-12-03 2013-12-03 A spectrally selective panel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105283621A true CN105283621A (zh) 2016-01-27

Family

ID=50882656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380062799.0A Pending CN105283621A (zh) 2012-12-03 2013-12-03 光谱选择性面板

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150309228A1 (zh)
EP (1) EP2938801A4 (zh)
JP (1) JP2016500448A (zh)
CN (1) CN105283621A (zh)
CA (1) CA2892014A1 (zh)
WO (1) WO2014085853A1 (zh)
ZA (1) ZA201504738B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110382974A (zh) * 2017-02-27 2019-10-25 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 玻璃装置单元、其制造方法及其用途
CN111465745A (zh) * 2017-12-21 2020-07-28 科灵弗尤科技公司 产生电能的装置
CN112753106A (zh) * 2018-07-27 2021-05-04 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 具有图案化盖板和光学干涉层的太阳能模块
CN116774333A (zh) * 2023-08-24 2023-09-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 宽光谱非对称角度选择性热辐射器件及应用

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9320201B2 (en) 2013-12-20 2016-04-26 Elwha Llc Reflective articles and methods for increasing photosynthesis
US9746604B2 (en) * 2014-01-06 2017-08-29 Agira, Inc. Light guide apparatus and fabrication method thereof
US10520151B2 (en) * 2014-10-24 2019-12-31 Sharp Kabushiki Kaisha Daylighting apparatus
US11256023B2 (en) * 2017-10-29 2022-02-22 Himax Technologies Limited Light wave-guide optical element and method for forming the same
JP6417068B1 (ja) * 2018-06-18 2018-10-31 コナース コーポレーション 太陽電池モジュール

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997044690A1 (en) * 1996-05-22 1997-11-27 Tropiglas Pty Ltd Optical transmission element for capturing and redirecting incident radiation
US6059438A (en) * 1991-09-19 2000-05-09 Geoffrey Burton Smith Sunlight collecting and transmitting system
CN1354828A (zh) * 1999-06-10 2002-06-19 3M创新有限公司 用来收集辐射能的板状结构
WO2009121180A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Morgan Solar Inc. Solar panel window
CN101882635A (zh) * 2009-05-06 2010-11-10 财团法人工业技术研究院 太阳能模块
KR20110021119A (ko) * 2009-08-25 2011-03-04 정재헌 광파이프 태양광 채광장치 및 분배 집광장치
CN102193124A (zh) * 2010-02-12 2011-09-21 索尼公司 光学元件、遮阳装置、以及光学元件的制造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1072752B1 (de) * 1999-09-20 2002-06-19 Werner Dr. Lorenz Eine Fensterscheibe für Sonnenschutz, Raumausleuchtung und Energieeinsparung
DE10207564C1 (de) * 2002-02-22 2003-11-20 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Lichtlenkung aus wenigstens einem teiltransluzentem Flächenmaterial
US20070277869A1 (en) * 2006-04-27 2007-12-06 Intematix Corporation Systems and methods for enhanced solar module conversion efficiency
US20090255568A1 (en) * 2007-05-01 2009-10-15 Morgan Solar Inc. Solar panel window
CA2685108C (en) * 2007-05-01 2014-04-29 Morgan Solar Inc. Illumination device
CN102160196A (zh) * 2008-09-18 2011-08-17 高通Mems科技公司 增加太阳能收集器/集中器中的光收集角度范围
KR102154562B1 (ko) * 2009-12-04 2020-09-11 캄브리오스 필름 솔루션스 코포레이션 증가된 헤이즈를 갖는 나노구조체 기반의 투명 도전체 및 그것을 포함하는 장치
DE102010007763A1 (de) * 2010-02-12 2011-08-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 Photovoltaik-Vorrichtung sowie dessen Verwendung
JP4858650B2 (ja) * 2010-03-02 2012-01-18 ソニー株式会社 光学体、窓材、建具および日射遮蔽装置
JP2014112571A (ja) * 2011-03-24 2014-06-19 Sharp Corp 太陽電池モジュール、太陽光発電装置および太陽電池モジュールの設置方法
JP2012225611A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 太陽光集光装置および太陽エネルギー利用システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6059438A (en) * 1991-09-19 2000-05-09 Geoffrey Burton Smith Sunlight collecting and transmitting system
WO1997044690A1 (en) * 1996-05-22 1997-11-27 Tropiglas Pty Ltd Optical transmission element for capturing and redirecting incident radiation
CN1354828A (zh) * 1999-06-10 2002-06-19 3M创新有限公司 用来收集辐射能的板状结构
WO2009121180A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Morgan Solar Inc. Solar panel window
CN101882635A (zh) * 2009-05-06 2010-11-10 财团法人工业技术研究院 太阳能模块
KR20110021119A (ko) * 2009-08-25 2011-03-04 정재헌 광파이프 태양광 채광장치 및 분배 집광장치
CN102193124A (zh) * 2010-02-12 2011-09-21 索尼公司 光学元件、遮阳装置、以及光学元件的制造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110382974A (zh) * 2017-02-27 2019-10-25 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 玻璃装置单元、其制造方法及其用途
US11431283B2 (en) 2017-02-27 2022-08-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Glazing unit, method for the production thereof and use thereof
CN111465745A (zh) * 2017-12-21 2020-07-28 科灵弗尤科技公司 产生电能的装置
CN112753106A (zh) * 2018-07-27 2021-05-04 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 具有图案化盖板和光学干涉层的太阳能模块
CN112753106B (zh) * 2018-07-27 2023-05-02 中建材玻璃新材料研究院集团有限公司 具有图案化盖板和光学干涉层的太阳能模块
CN116774333A (zh) * 2023-08-24 2023-09-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 宽光谱非对称角度选择性热辐射器件及应用
CN116774333B (zh) * 2023-08-24 2023-11-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 宽光谱非对称角度选择性热辐射器件及应用

Also Published As

Publication number Publication date
EP2938801A4 (en) 2016-12-21
ZA201504738B (en) 2017-02-22
CA2892014A1 (en) 2014-06-12
WO2014085853A1 (en) 2014-06-12
JP2016500448A (ja) 2016-01-12
EP2938801A1 (en) 2015-11-04
US20150309228A1 (en) 2015-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105283621A (zh) 光谱选择性面板
KR102045092B1 (ko) 스펙트럼 선택 패널
CN109212660B (zh) 导光组件、光准直组件、背光模组及显示装置
CN101194391B (zh) 航天器的热控制膜
WO2015024045A1 (en) A device having an electrically controllable optical property
US10330970B2 (en) Variable light shaping optic using liquid crystals and surface relief micro-structure diffuser
JP2013526786A (ja) 発光型太陽集光システム
TW202212913A (zh) 光內耦合元件、相關方法及用途
EP2823221B1 (en) Lighting panel and method of producing a lighting panel
JP6385959B2 (ja) 集光光学素子、及びこれを備えた集光装置
US20210010649A1 (en) Light ray concentrator
KR20230043875A (ko) 광 인커플링 테이프, 관련 방법 및 용도
TW202215090A (zh) 光偏移帶、相關方法及用途
CN103225752B (zh) 照明装置
KR20140070997A (ko) 조명장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160127