JP2006107861A - 照明手段付太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽電池モジュール部と照明部を一体化した照明手段付太陽電池モジュールを提供することにある。
【解決手段】基板１１上には反射フィルム１２、接着剤１３を介して太陽光により発電する複数枚の太陽電池セル１４が配列されている。太陽電池セル１４上には接着剤１３を介して導光板１５が積層され、導光板１５の一側面には発光ダイオード１６が導光板１５に向けて配置されている。太陽電池セル１４の出力は電線１７を介してバッテリ１８に接続され、バッテリ１８は制御装置１９に接続され、制御装置１９に発光ダイオード１６が接続されている。昼間、太陽電池セル１４は導光板１５、接着剤１３を透過して太陽光を受光することにより発電し、発電した電力をに蓄電する。そして、夜間になったことが判別されると、発光ダイオード１６を点灯させ、導光板１５に光を導光する。導光板１５に入射した光は導光板１５内で全反射を繰り返しながら、導光板１５の表面１５ａの凹凸面により乱散乱し導光板１５の外部に出射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池セルによる発電機能と、照明手段として発光する機能を兼ね備えた照明手段付太陽電池モジュールに関するものである。
近年、エコエネルギ、環境対策の一環から、例えば図４に示すように街路灯１及び太陽電池モジュール２を設置し、昼間に太陽電池モジュール２により発電した電力を図示しないバッテリに蓄電し、この蓄電した電力により夜間に街路灯１を点灯させている装置が使用されている。
また、図５に示すように、道路標識３の上方に太陽電池モジュール２を設置し、昼間に蓄電した電力により夜間に点滅等する道路標識等が注目されてきている。
一般に、この種の太陽電池モジュール２は、単結晶、多結晶、アモルファスシリコン等から成る太陽電池セルを基板上に配列し、電極、配線等を施し、昼間に得られた電力を図示しないバッテリに蓄電している。そして、夜間には蓄電しておいた電力を用いて、発光ダイオードや電球や蛍光灯等を点灯させたり、点滅させている。
しかしながら、この種の街路灯や道路標識等は、太陽光により発電する太陽電池モジュール部及び照明部が別々となっており、デザインが制限されたり、太陽電池モジュール部から照明部に配線施工する必要がある。
また、道路標識等においては、文字や図形を点灯、点滅させるためには、その文字や図形の形状に沿ってダイオード等を配列することが必要となる。
本発明の目的は、上述の課題を解決し、自由度の大きなデザインを採用することができると共に、太陽電池モジュール部と照明部を一体化した照明手段付太陽電池モジュールを提供することにある。
上述の目的を達成するための本発明に係る照明手段付太陽電池モジュールの技術的特徴は、太陽電池セルと、該太陽電池セルに積層し面発光機能を有する導光板と、前記導光板の側面に配置した発光部材と、前記太陽電池セルにより発電した電力を蓄電するバッテリとを有し、該バッテリに蓄電された電力により前記発光部材を発光させ、前記導光板に導き前記導光板を面発光させることにある。
本発明に係る照明手段付太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュール部と照明部を一体化することにより、照明部全面を発光させることができ、文字や図形等を容易に表示することができる。
また、太陽電池モジュール部と照明部を一体化させたことにより、これらを接続するための配線等も少なくて済み、設置作業等が軽減する。
本発明を図１〜図３に図示の実施例に基づいて説明する。
図１は実施例１における照明手段付太陽電池モジュールの断面図、図２は平面図をそれぞれ示しており、ガラス、樹脂板等の基板から成る基板１１上には、反射フィルム１２、ＥＶＡ、ＰＶＢ、シリコン等から成る接着剤１３を介して、太陽光により発電する複数枚の太陽電池セル１４が平面的に配列されている。
更に、太陽電池セル１４上には導光板１５が積層され、この導光板１５の一側面には複数個の発光ダイオード１６が発光方向を導光板１５に向けて配置されている。なお、この場合の太陽電池セル１４を基板１１と導光板１５を接着する接着剤１３は、太陽光を太陽電池セル１４に導くために透光性を有することが必要である。
太陽電池セル１４の出力は電線１７を介してバッテリ１８に接続され、更にバッテリ１８は制御装置１９に接続され、制御装置１９に発光ダイオード１６、昼夜を判別するための光量センサ２０が接続されている。
また、基板１１、太陽電池セル１４、導光板１５を積層した端面には、発光ダイオード１６から入射した光がこれらの端面から外部に漏れることを防止するために、発光ダイオード１６側の端面を除いて、図示しない反射フィルムにより周囲が覆われている。
なお、導光板１５の表面１５ａには、発光ダイオード１６から入射した光を導光板１５の外部に漏出し易くするために、微細な粗さを持つ凹凸面が設けられている。
そして、この照明手段付太陽電池モジュールを例えばビルの外壁に取り付けたり、道路の境界線や一時停止ラインに沿って埋設すると、昼間に太陽電池セル１４は導光板１５、接着剤１３を透過した太陽光を受光することにより発電し、電力をバッテリ１８に蓄電する。
そして、光量センサ２０により夜間になったことが判別されると、制御装置１９は発光ダイオード１６を点灯させることにより、導光板１５に光を導光する。導光板１５に入射した光は導光板１５内で全反射を繰り返しながら、導光板１５の表面１５ａに設けた微細な凹凸面により乱散乱し、導光板１５の表面１５ａから外部に出射する。なお、反射フィルム１２は導光板１５に入射した発光ダイオード１６の光を、基板１１側に漏出することなく、導光板１５側に戻すものである。
このようにして、導光板１５を面発光させることができるが、発光ダイオード１６の近くほど表面１５ａから漏出する光量は大きくなるので、表面１５ａの凹凸分布を調整することによりほぼ均一な面発光を行うことが可能である。
また、導光板１５の表面１５ａ上に文字や図形を描くことにより、光がこれらの文字や図形を透過して出射するので、看板、道路標識等に利用することもできる。また、この文字や図形は透光性を有する有色フィルム、有色塗料等を用いて描くことにより、昼間時の太陽電池セル１４への入射光量の低下を抑制することができる。
本実施例においては光量センサ２０を用いて、昼夜を判別したが、光量センサ２０の代りに、太陽電池セル１４による発電量を測定することによって昼夜を判別するようにしてもよい。
実施例１においては、太陽光の入射面と発光ダイオード１６の発光による照明する面は同一面としたが、本実施例２においては図３に示すように、裏面である基板１１側から太陽光を入射させるようにしている。従って、基板１１は透明材料であることが必要であり、反射フィルム１２は太陽電池セル１４と導光板１５との間に導光板１５に向けて介在されている。
本実施例２における照明手段付太陽電池モジュールを、例えば建物の外壁、天井に埋め込み、或いは街路灯に吊設し、昼間は太陽光を背面から受光し、夜間に室内等に向けて発光させることができる。
本実施例においては、光量センサ２０により夜間になると自動的に発光ダイオード１６を点灯させたが、更に例えば赤外線センサ等の人感センサと組み合わせて、夜間に人が近付いた場合のみ点灯させることにより、バッテリ１８の蓄電量を節約させることもできる。
また、実施例においては、発光ダイオード１６の光を１方向から導光したが、発光ダイオード１６を導光板１５の周囲に配置し、複数方向から照射すれば、更に均一に導光板１５を発光させることができる。
また、導光板１５の凹凸は導光板１５の背面に設けてもよく、或いは導光板１５自体に金属粉等の反射材を混入し、導光板１５の内部において光を散乱させて、面発光させることもできる。この場合には、発光ダイオード１６から離れるにつれ光は減衰し、導光板１５から発光が弱くなるので、面位置における反射材の混合分布を調整することが好ましい。
実施例１の照明手段付太陽電池モジュールの断面図である。 平面図である。 実施例２の照明手段付太陽電池モジュールの断面図である。 太陽電池モジュールを用いた街路灯の概略図である。 太陽電池モジュールを用いた道路標識の概略図である。
符号の説明
１１ 基板
１２ 反射フィルム
１３ 接着剤
１４ 太陽電池セル
１５ 導光板
１６ 発光ダイオード
１７ 電線
１８ バッテリ
１９ 制御装置
２０ 光量センサ

Claims (6)

  1. 太陽電池セルと、該太陽電池セルに積層し面発光機能を有する導光板と、前記導光板の側面に配置した発光部材と、前記太陽電池セルにより発電した電力を蓄電するバッテリとを有し、該バッテリに蓄電された電力により前記発光部材を発光させ、前記導光板に導き前記導光板を面発光させることを特徴とする照明手段付太陽電池モジュール。
  2. 前記導光板に微細な凹凸面を設けたことを特徴とする請求項１に記載の照明手段付太陽電池モジュール。
  3. 前記導光板の裏面に反射部材を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明手段付太陽電池モジュール。
  4. 光量センサを設け前記発光部材を夜間にのみ発光させるようにしたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の照明手段付太陽電池モジュール。
  5. 前記発光部材は発光ダイオードとしたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の照明手段付太陽電池モジュール。
  6. 前記導光板上に画像を描いたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載の照明手段付太陽電池モジュール。
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