WO2011089287A1 - Dispositivo luminoso de doble aprovechamiento energetico diurno y nocturno - Google Patents

Dispositivo luminoso de doble aprovechamiento energetico diurno y nocturno Download PDF

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Definitions

  • the present invention belongs to the field of lighting, and more specifically to light sensitive semiconductor devices adapted as conversion devices.
  • the main object of the present invention is a luminous device that incorporates a photovoltaic solar cell by means of which it is possible to convert solar energy into electrical energy during daylight hours, and light energy into electrical energy at night, once said luminous devices are turned on. .
  • photovoltaic solar cells that convert sunlight into electrical energy have attracted the attention of many people, in view of the effective use of natural materials and the prevention of environmental pollution.
  • the application of said photovoltaic solar cells for the generation of electricity is mainly limited by the poor performance of the energy conversion of current photovoltaic cells and their cost.
  • Electrically powered outdoor lighting devices are widely used to illuminate roads, yards, parks and other similar areas. Generally, said devices are connected to systems of electrical companies, or sources of electrical energy, and are controlled by predetermined timing devices to illuminate desired areas when dusk and turn off automatically at a predetermined time, for example, before dawn.
  • autonomous lighting devices have been used for lighting and / or decorative purposes, which are powered by solar energy using photovoltaic devices to charge batteries that, in turn, activate a light source in the absence of sunlight.
  • Such autonomous devices have limited battery power and thus typically use small power bulbs, particularly incandescent bulbs that do not generate enough light to provide clear illumination in the desired areas.
  • incandescent bulbs provide a reduced level of light and makes such autonomous lighting devices impractical for safety or similar applications.
  • the battery power is insufficient to maintain the illumination for the desired time.
  • the technical problem raised here is the need to have a lighting device, through which it is possible to obtain a double energy use, day and night, taking advantage of solar energy during the day, and the remaining light energy not used at night, to generate electricity, thus optimizing the performance of photovoltaic solar cells and reducing the high energy costs generated.
  • the aforementioned technical problem is solved, providing a luminous device, whether for indoor or outdoor, such as lamps, street lamps, football stadium lights, etc., which is provided with at least one transparent photovoltaic solar cell or semi-transparent through which it is possible to obtain a conversion of solar energy into electrical energy during the hours of sunlight, and a conversion of light energy into electrical energy at night or in the absence of sunlight when these devices are in operation, taking advantage of This way all the remaining electric light that is not used, without reducing any visibility.
  • the luminous device object of the invention is of the type comprising a support or housing inside which is a luminous element, which can be a light bulb, luminous LEDs or the like.
  • a luminous element which can be a light bulb, luminous LEDs or the like.
  • the light element can be incandescent, halogen, or fluorescent.
  • the photovoltaic solar cell can be of any type currently existing in the market, provided it has transparency or semitransparency properties.
  • Some of these solar cells are the "DSSC” (Dye Sensitized Solar Cell), organic solar cells, or semi-transparent silicon solar cells.
  • Any fixing means, hinges, screws, nuts, adhesives or adhesives of strong adhesion, etc. can be used to fix the photovoltaic solar cell on the light device.
  • the solar cell is installed on the outer frame of the housing, completely covering the cavity, hole or outer surface of the luminous device by where the light comes out, being able to present, however, a variable geometry and dimension, depending on the type of application to which it is intended.
  • the luminous device is protected by an external glass, plastic or any transparent material screen.
  • the solar cell can fully or partially cover the outer screen, preferably being installed on the inner face of said outer screen, in order to obtain greater protection and safety from the solar cell.
  • the photovoltaic solar cell is located perpendicular to the outer screen of the luminous device, or inclined a certain angle so as to maximize the amount of light energy absorbed.
  • the luminous device object of the invention preferably has a rechargeable battery, adapted for the storage of the generated electrical energy, so that its subsequent use is possible when required.
  • Said rechargeable battery may be lithium, nickel cadmium, nickel metal hydride, or the like.
  • the luminous device described herein may additionally have means for regulating the light intensity, which are adapted to regulate and modify the intensity of light emitted by the bulb, LED or luminous element in question, with in order to obtain a greater efficiency of the solar cell.
  • said light intensity regulating means are a pyranometer and a spectrometer.
  • the luminous device of the present invention it is possible to obtain a double energy use, by day absorbing the incident sunlight, and at night or in the absence of sunlight taking advantage of the excess light energy to produce electrical energy. All this contributes to considerable energy savings, greatly reducing economic costs and constituting a solution for sustainable development.
  • Figure 1 Shows a perspective view of a light bulb, which has been installed a semi-transparent photovoltaic solar cell completely covering its outer cavity.
  • Figure 2. It shows a perspective view of a lighted luminous device that incorporates a semi-transparent solar cell in the center of its outer screen, by means of which the light energy is used to produce electrical energy, allowing to drive the motor of a fan.
  • Figures 3 They show a perspective view of a desk lamp or "flexo" which incorporates a photovoltaic solar cell for double energy use.
  • the light device (1) is a focus for outdoor use, of the type that is installed in large football stadiums, which has a housing (2) in whose interior there is a luminous element (3) that this case is a 500W halogen bulb, and that has of a semi-transparent photovoltaic solar cell (4) installed on the outer frame of the housing (2), and completely covering its cavity or outer hollow.
  • a luminous device (1) which has a transparent exterior screen (6), operating a small fan (7) whose blades are being moved thanks to the electrical energy received from the solar cell (4), which converts light energy into electrical energy.
  • the solar cell (4) is connected to a rechargeable lithium battery (5) located inside the housing (2), which allows the generated electrical energy to be stored.
  • means for regulating (8) the intensity of light emitted by the light element (3) are shown, by which the efficiency of the solar cell (4) is optimized.
  • a desk lamp is observed, of those used to study or work, which uses as a light element (3) a 60W incandescent bulb, and which externally presents a semi-transparent solar cell (4), of such so that while providing sufficient light to illuminate and view the documents on the desk, light energy is absorbed to produce electrical energy.

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Abstract

Aplicable tanto en interiores como exteriores, en lámparas de escritorio, farolas, focos de estadios de fútbol, etc., del tipo que comprende una carcasa (2) en cuyo interior se encuentra un elemento luminoso (3), ya sea una bombilla, LEDs o similares, estando dotado dicho dispositivo luminoso (1) de al menos una célula solar (4) fotovoltaica transparente o semitransparente mediante la cual se consigue obtener una conversión de energía solar en energía eléctrica durante las horas de luz solar, y una conversión de energía lumínica en energía eléctrica por la noche o en ausencia de luz solar, cuando dichos dispositivos luminosos (1) están encendidos. Además, se contempla la existencia de una batería (5) recargable adaptada para el almacenamiento de la energía eléctrica producida, y de unos medios de regulación (8) de la intensidad de luz emitida por el elemento luminoso (3) adaptados para mejorar la eficiencia de la célula solar (4).

Description

DISPOSITIVO LUMINOSO DE DOBLE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO
DIURNO Y NOCTURNO
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo de la iluminación, y más concretamente a dispositivos semiconductores sensibles a la luz adaptados como dispositivos de conversión.
El objeto principal de la presente invención es un dispositivo luminoso que incorpora una célula solar fotovoltaica mediante la cual es posible convertir energía solar en energía eléctrica durante las horas de luz, y energía lumínica en energía eléctrica por las noches, una vez encendidos dichos dispositivos luminosos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad, las células solares fotovoltaicas que convierten la luz solar en energía eléctrica han atraído la atención de mucha gente, a la vista de la utilización efectiva de materiales naturales y de la prevención de la contaminación del medio ambiente. Sin embargo, la aplicación de dichas células solares fotovoltaicas para la generación de electricidad se encuentra principalmente limitada por el escaso rendimiento de la conversión de energía de las células fotovoltaicas actuales y por su coste.
Los dispositivos de iluminación exterior alimentados eléctricamente se usan extensamente para iluminar caminos, patios, parques y otras áreas similares. Generalmente, dichos dispositivos están conectados a sistemas de empresas eléctricas, o fuentes de energía eléctrica, y están controlados por dispositivos de temporización prefijada para iluminar áreas deseadas al anochecer y apagarse automáticamente a una hora predeterminada, por ejemplo, antes del amanecer.
Muchos dispositivos de iluminación tradicionales requieren cableado extenso, mecanismos de temporización adecuados, etc. y de este modo son de instalación y mantenimiento relativamente caros. Además, tales dispositivos de iluminación utilizan energía eléctrica generada de una manera convencional tal como quemando combustible, lo cual contribuye a la contaminación del medio ambiente y al agotamiento de los recursos existentes de combustible.
Más recientemente, se han usado dispositivos autónomos de iluminación con fines de iluminación y/o decorativos, los cuales están alimentados por energía solar empleando dispositivos fotovoltaicos para cargar unas baterías que, a su vez, activan una fuente luminosa en ausencia de luz solar. Tales dispositivos autónomos tienen potencia limitada de batería y, de este modo, utilizan típicamente bombillas de potencia pequeña, particularmente bombillas incandescentes que no generan luz suficiente para proporcionar iluminación clara en las áreas deseadas.
El uso de bombillas incandescentes proporciona un nivel reducido de luz y hace tales dispositivos autónomos de iluminación poco prácticos para aplicaciones de seguridad o similares. Alternativamente, si se proporciona iluminación suficiente, la potencia de batería es insuficiente para mantener la iluminación durante el tiempo deseado.
El problema técnico aquí planteado es la necesidad de disponer de un dispositivo de iluminación, mediante el cual se permita obtener un doble aprovechamiento energético, diurno y nocturno, aprovechando la energía solar por el día, y la energía lumínica sobrante no utilizada por la noche, para generar energía eléctrica, optimizando así el rendimiento de las células solares fotovoltaicas y reduciendo los elevados costes de energía generados. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Mediante la presente invención se resuelve el problema técnico anteriormente citado, proporcionando un dispositivo luminoso, ya sea para interiores o exteriores, tales como lámparas, farolas, focos de estadios de fútbol, etc., que está dotado de al menos una célula solar fotovoltaica transparente o semitransparente mediante la cual se consigue obtener una conversión de energía solar en energía eléctrica durante las horas de luz solar, y una conversión de energía lumínica en energía eléctrica por la noche o en ausencia de luz solar cuando estos dispositivos están en funcionamiento, aprovechando de esta manera toda aquella luz eléctrica sobrante que no es utilizada, sin que ello reste visibilidad alguna.
El dispositivo luminoso objeto de invención es del tipo que comprende un soporte o carcasa en cuyo interior se encuentra un elemento luminoso, que puede ser una bombilla, LEDs luminosos o similares. En caso de que el elemento luminoso sea una bombilla, ésta puede ser incandescente, halógena, o fluorescente.
Por su parte, la célula solar fotovoltaica puede ser de cualquier tipo existente actualmente en el mercado, siempre que presente propiedades de transparencia o semitransparencia. Algunas de estas células solares son la "DSSC" (Dye Sensitized Solar Cell), células solares orgánicas, o células solares de silicio semitransparentes.
Para la fijación de la célula solar fotovoltaica sobre el dispositivo luminoso pueden emplearse unos medios de unión cualesquiera, bisagras, tornillos, tuercas, adhesivos o pegamentos de fuerte adherencia, etc.
De acuerdo con una realización preferente de la invención la célula solar se encuentra instalada sobre el marco exterior de la carcasa, cubriendo totalmente la cavidad, hueco o superficie exterior del dispositivo luminoso por donde sale la luz, pudiendo presentar no obstante una geometría y dimensión variables, en función del tipo de aplicación a que se destine.
De acuerdo con otra realización preferente el dispositivo luminoso está protegido por una pantalla exterior de vidrio, plástico o material transparente cualquiera. En este caso, la célula solar puede cubrir total o parcialmente la pantalla exterior, estando instalada preferentemente en la cara interna de dicha pantalla exterior, para obtener así una mayor protección y seguridad de la célula solar.
Asimismo, de acuerdo con otra realización preferente de la invención, la célula solar fotovoltaica está ubicada de manera perpendicular a la pantalla exterior del dispositivo luminoso, o inclinado un determinado ángulo de forma que se maximice la cantidad de energía lumínica absorbida.
Además, se ha previsto que el dispositivo luminoso objeto de invención disponga preferentemente de una batería recargable, adaptada para el almacenamiento de la energía eléctrica generada, de forma que es posible su uso posterior cuando se requiera. Dicha batería recargable puede ser de litio, de níquel cadmio, de níquel-hidruro metálico, o similar.
Finalmente, cabe mencionar que el dispositivo luminoso aquí descrito, puede presentar adicionalmente unos medios de regulación de la intensidad luminosa, los cuales están adaptados para regular y modificar la intensidad de luz emitida por la bombilla, LED o elemento luminoso de que se trate, con objeto de obtener una mayor eficiencia de la célula solar. Preferentemente dichos medios de regulación de la intensidad luminosa son un piranómetro y un espectrómetro.
Por tanto, mediante el dispositivo luminoso de la presente invención se consigue obtener un doble aprovechamiento energético, por el día absorbiendo la luz solar incidente, y por la noche o en ausencia de luz solar aprovechando la energía lumínica sobrante para producir energía eléctrica. Todo esto contribuye a un ahorro considerable de energía, reduciendo enormemente los costes económicos y constituyendo una solución para el desarrollo sostenible.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1 .- Muestra una vista en perspectiva de un foco luminoso, al que se le ha instalado una célula solar fotovoltaica semitransparente cubriendo totalmente su cavidad exterior.
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva de un dispositivo luminoso encendido que incorpora una célula solar semitransparente en el centro de su pantalla exterior, mediante la cual se aprovecha la energía lumínica para producir energía eléctrica, permitiendo accionar el motor de un ventilador.
Figuras 3: Muestran una vista en perspectiva de una lámpara de escritorio o "flexo" la cual incorpora una célula solar fotovoltaica para el doble aprovechamiento energético.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con una realización preferente de la invención mostrada en la figura 1 , el dispositivo luminoso (1 ) es un foco para su uso en exteriores, del tipo de los que se encuentran instalados en los grandes estadios de fútbol, el cual presenta una carcasa (2) en cuyo interior se encuentra un elemento luminoso (3) que este caso es una bombilla halógena de 500W, y que dispone de una célula solar (4) fotovoltaica semitransparente instalada sobre el marco exterior de la carcasa (2), y que cubre totalmente su cavidad o hueco exterior.
Por otro lado en la figura 2 se muestra un dispositivo luminoso (1 ) encendido que presenta una pantalla (6) exterior transparente, accionando un pequeño ventilador (7) cuyas aspas están siendo movidas gracias a la energía eléctrica recibida por parte de la célula solar (4), la cual convierte la energía lumínica en energía eléctrica. Como se puede ver en esta misma figura 2, la célula solar (4) está conectada a una batería (5) recargable de litio situada en el interior de la carcasa (2), la cual permite almacenar la energía eléctrica generada. Asimismo, se muestran unos medios de regulación (8) de la intensidad de luz emitida por el elemento luminoso (3), mediante los cuales se optimiza la eficiencia de la célula solar (4).
Por último, en la figura 3 se observa una lámpara de escritorio, de las empleadas para estudiar o trabajar, que utiliza como elemento luminoso (3) una bombilla incandescente de 60W, y que presenta exteriormente una célula solar (4) semitransparente, de tal manera que a la vez que proporciona luz suficiente para alumbrar y ver los documentos que hay sobre el escritorio, se absorbe energía lumínica para producir energía eléctrica.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1 . - Dispositivo luminoso (1 ) de doble aprovechamiento energético diurno y nocturno, ya sea para interiores o exteriores, que comprende un soporte o carcasa (2) en cuyo interior se encuentra un elemento luminoso (3), que puede ser una bombilla, LEDs luminosos o similares, caracterizado porque comprende adicionalmente al menos una célula solar (4) fotovoltaica transparente o semitransparente mediante la cual se consigue obtener por un lado, una conversión de energía solar en energía eléctrica durante las horas de luz solar, y por otro, una conversión de energía lumínica en energía eléctrica por la noche o en ausencia de luz solar, cuando dicho dispositivo luminoso (1 ) está encendido.
2. - Dispositivo luminoso (1 ) de doble aprovechamiento energético diurno y nocturno de acuerdo con reivindicación 1 , caracterizado porque dispone adicionalmente de una batería (5) recargable adaptada para el almacenamiento de la energía eléctrica producida.
3. - Dispositivo luminoso (1 ) de doble aprovechamiento energético diurno y nocturno de acuerdo con reivindicación 1 , caracterizado porque comprende adicionalmente unos medios de regulación (8) de la intensidad de luz emitida por el elemento luminoso (3) mediante los cuales se mejora la eficiencia de la célula solar (4).
4. - Dispositivo luminoso (1 ) de doble aprovechamiento energético diurno y nocturno de acuerdo con reivindicación 1 , caracterizado porque comprende adicionalmente una pantalla exterior (6) en cuyo centro está instalada la célula solar (4) cubriéndola total o parcialmente.
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