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JPH0679094B2 - Light collector - Google Patents

Light collector

Info

Publication number
JPH0679094B2
JPH0679094B2 JP59225764A JP22576484A JPH0679094B2 JP H0679094 B2 JPH0679094 B2 JP H0679094B2 JP 59225764 A JP59225764 A JP 59225764A JP 22576484 A JP22576484 A JP 22576484A JP H0679094 B2 JPH0679094 B2 JP H0679094B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
luminescence layer
layer
transparent plate
luminescence
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59225764A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61105511A (en
Inventor
守昭 塚本
勲 隅田
充平 藤野
光男 林原
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59225764A priority Critical patent/JPH0679094B2/en
Publication of JPS61105511A publication Critical patent/JPS61105511A/en
Publication of JPH0679094B2 publication Critical patent/JPH0679094B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は太陽エネルギー利用装置に係り、特に太陽を追
尾することなく太陽光を集光し、その集光した光を他に
供給するに好適な非追尾集光装置に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a solar energy utilization apparatus, and is particularly suitable for concentrating sunlight without tracking the sun and supplying the condensed light to others. The present invention relates to a non-tracking light collector.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

従来の非追尾集光装置では、第2図に示すように、透明
な平板3の表面に螢光体の層を設け、太陽光の波長変換
と全反射を利用して平板の端面に導き、端面を設けた光
電池4により電気に変換したり、または集熱体により熱
に変換していた。この装置では太陽を追尾することなく
太陽光を100倍以上に集光可能であるが、集光した太陽
光を平板の端面で電気や熱に変換して利用しており、集
光した光を平板の外部に取り出し、平板から遠くへ光の
まま伝送して利用することについては配慮されていなか
つた。
In the conventional non-tracking light-collecting device, as shown in FIG. 2, a fluorescent material layer is provided on the surface of a transparent flat plate 3, and it is guided to the end face of the flat plate by utilizing wavelength conversion and total reflection of sunlight. It was converted into electricity by the photocell 4 provided with the end face, or was converted into heat by the heat collector. This device can collect sunlight more than 100 times without tracking the sun, but the collected sunlight is converted into electricity or heat at the end face of the flat plate and used. No consideration was given to taking it out of the flat plate and transmitting the light as it is far from the flat plate for use.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

したがつて、本発明の目的は太陽を追尾することなく太
陽光を100倍以上に集光し、かつその集光した光を効率
よく外部に取り出すことの可能な非追尾集光装置を提供
することにある。
Therefore, the object of the present invention is to provide a non-tracking light concentrating device that can condense sunlight 100 times or more without tracking the sun and efficiently extract the condensed light to the outside. Especially.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明の集光装置は、ルミネツセンス層の少なくとも一
面に、直接又は透明体を介し、前記ルミネツセンス層に
対して傾斜した平面部分を有する透明体であつて、前記
ルミネツセンス層と対向する面の面積が該ルミネツセン
ス層の面積よりも小さい透明体からなる導光手段を設け
たことを特徴とする。
The light-collecting device of the present invention is a transparent body having a plane portion inclined with respect to the luminescence layer, directly or through a transparent body, on at least one surface of the luminescence layer, and the area of the surface facing the luminescence layer is It is characterized in that a light guide means made of a transparent material smaller than the area of the luminescence layer is provided.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は本発明の一実施例を示す非追尾集光装置の構造を示
す一部切り欠き図である。第1図において、11は透明板
であり、ガラス、石英、アクリル樹脂、ポリカーボネイ
ト樹脂等の光吸収率の低い材質が適している。本実施例
では透明体11としてガラス板を使用した。この透明板11
の裏面には特定波長域の太陽光を吸収し、その吸収スペ
クトルと波長域の異なるスペクトルの光を放射する物
質、すなわちルミネツセンス層12及び13が設けられてい
る。このルミネツセンス体としては無機質または有機質
の螢光体、燐光体等が適している。また性状は、液体で
も固体でもよい。本実施例ではルミネツセンス層12とし
てZnS:Ag螢光体、ルミネツセンス層13としてZnS:Cu螢光
体を用いている。ZnS:Ag及びZnS:Cu螢光体の特性を第3
図に示す。第3図において横軸は光の波長、縦軸は吸収
又は放射される光強度の相対値である。同図中ハツチン
グをほどこした曲線51及び曲線52がそれぞれZnS:Ag及び
ZnS:Cu螢光体の吸収スペクトルを表わし、実線53及び破
線54がそれぞれの螢光体の放射スペクトルを表わしてい
る。第3図より、例えばZnS:Cu螢光体の吸収スペクトル
52と放射スペクトル54のスペクトル重なり部分55が小さ
いことから、ZnS:Cu螢光体から放射された光が再びZnS:
Cu螢光体に入射してほとんど吸収されない。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. First
FIG. 1 is a partially cutaway view showing the structure of a non-tracking light collector according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 is a transparent plate, and a material having a low light absorptivity such as glass, quartz, acrylic resin, or polycarbonate resin is suitable. In this embodiment, a glass plate is used as the transparent body 11. This transparent plate 11
A substance that absorbs sunlight in a specific wavelength range and emits light having a spectrum different from the absorption spectrum, that is, the luminescent layers 12 and 13 is provided on the back surface of the. Inorganic or organic phosphors, phosphors and the like are suitable as the luminescent material. The property may be liquid or solid. In this embodiment, a ZnS: Ag phosphor is used as the luminescence layer 12, and a ZnS: Cu phosphor is used as the luminescence layer 13. The characteristics of ZnS: Ag and ZnS: Cu phosphors are described in Section 3.
Shown in the figure. In FIG. 3, the horizontal axis represents the wavelength of light and the vertical axis represents the relative value of the light intensity absorbed or emitted. In the figure, hatched curves 51 and 52 are ZnS: Ag and
The absorption spectrum of the ZnS: Cu phosphor is shown, and the solid line 53 and the broken line 54 show the emission spectrum of each phosphor. From Fig. 3, for example, the absorption spectrum of ZnS: Cu phosphor
Since the spectrum overlapping portion 55 of 52 and the emission spectrum 54 is small, the light emitted from the ZnS: Cu phosphor is again ZnS:
It is incident on the Cu phosphor and is hardly absorbed.

上記したZnS:Ag螢光体とZnS:Cu螢光体のそれぞれの屈折
率n,n2は約2.5でありほぼ等しいが、透明板11のガラス
の屈折率n0=1.4に比較して大きい。したがつて、光取
り出し用突起14をルミネツセンス層13の表面に設けた。
その理由を以下に説明する。第4図は第1図のA−A断
面図の一部である。第4図において、透明板11、ルミネ
ツセンス層12、ルミネツセンス層13のそれぞれの屈折率
n0,n1,n2を説明の便宜上、 n2>n1>n0 とする。いま、透明板11に入射した太陽光15はその大部
分が透明板11を透過してルミネツセンス層12内の点Bで
その一部分を波長変換されるとする。点Bで波長変換さ
れた光は点Bより等方的に放射される。この等方的に放
射された光のうち、次式 で決まる臨界角θC1より大きい入射角度で透明板11とル
ミネツセンス層12の界面61へ入射した光は界面61で全反
射される。この全反射された光は、 n2>n1 であるため、ルミネツセンス層12と13の界面62を通過し
てルミネツセンス層13に入る。一方、臨界角θC1より小
さい入射角度で界面61へ入射した光は界面61を通過して
透明板11の表面63に入射する。この表面63に入射した光
のうち、次式 で決まる臨界角θC3より大きい入射角度で表面63へ入射
した光は表面63で全反射される。この全反射した光は、 n2>n1>n0 であるため、界面61、界面62を通過してルミネツセンス
層13に入る。点Bで放射された光が表面63でθC3となる
界面61への入射角θは次式で与えられる。
The above-mentioned ZnS: Ag phosphor and ZnS: Cu phosphor each have a refractive index n, n 2 of about 2.5, which is almost equal, but larger than the refractive index n 0 = 1.4 of the glass of the transparent plate 11. . Therefore, the light extraction projections 14 were provided on the surface of the luminescence layer 13.
The reason will be described below. FIG. 4 is a part of a sectional view taken along the line AA in FIG. In FIG. 4, the respective refractive indexes of the transparent plate 11, the luminescence layer 12, and the luminescence layer 13 are shown.
For convenience of description, n 0 , n 1 , n 2 are set to n 2 > n 1 > n 0 . Now, it is assumed that most of the sunlight 15 incident on the transparent plate 11 is transmitted through the transparent plate 11 and a part of the sunlight 15 is wavelength-converted at a point B in the luminescence layer 12. The light whose wavelength is converted at the point B is isotropically emitted from the point B. Of this isotropically emitted light, the following equation Light incident on the interface 61 between the transparent plate 11 and the luminescence layer 12 at an incident angle larger than the critical angle θ C1 determined by is totally reflected at the interface 61. This totally reflected light is n 2 > n 1 and therefore passes through the interface 62 between the luminescent layers 12 and 13 and enters the luminescent layer 13. On the other hand, light incident on the interface 61 at an incident angle smaller than the critical angle θ C1 passes through the interface 61 and enters the surface 63 of the transparent plate 11. Of the light incident on this surface 63, the following formula Light incident on the surface 63 at an incident angle larger than the critical angle θ C3 determined by is totally reflected by the surface 63. Since the light totally reflected is n 2 > n 1 > n 0, it passes through the interfaces 61 and 62 and enters the luminescence layer 13. The incident angle θ 1 at the interface 61 where the light emitted at the point B becomes θ C3 on the surface 63 is given by the following equation.

同様にして、ルミネツセンス層13の中の点Cで波長変換
されて放射された光のうち、次式で与えられるθより
大きい入射角度で界面62に入射した光は、表面63で全反
射されて再びルミネツセンス層13にもどつてくる。
Similarly, of the light emitted by wavelength conversion at the point C in the luminescence layer 13, the light incident on the interface 62 at an incident angle larger than θ 2 given by the following equation is totally reflected by the surface 63. And returns to the luminescence layer 13 again.

また、ルミネツセンス層13の表面64から出る光に対する
臨界角θC4はθと等しい。
Further, the critical angle θ C4 with respect to the light emitted from the surface 64 of the luminescence layer 13 is equal to θ 2 .

したがつて、点Bや点Cで放射された光のうち、表面63
で全反射される光は必ずルミネツセンス層13にもどつて
くるが、表面64で全反射される光は必ずしも透明体11に
は入らない。そのため、効率よく外部に光を取り出すた
めには、光取り出し用突起を最も屈折率の大きく層の表
面に設ける必要がある。
Therefore, of the light emitted at points B and C, the surface 63
Although the light totally reflected by the light always returns to the luminescence layer 13, the light totally reflected by the surface 64 does not necessarily enter the transparent body 11. Therefore, in order to efficiently extract light to the outside, it is necessary to provide the light extraction protrusion on the surface of the layer having the highest refractive index.

第1図において、光取り出し用突起14は三角錐状とし、
透明な材質でかつその屈折率はそれを取りつける相手の
屈折率に近くしている。光取り出し用突起14の形状を三
角錐状としたのは以下の光学的理由による。透明板11、
ルミネツセンス層12,13で構成された集光用透明板16内
で波長変換と全反射によつて集光された光を集光用透明
板16の外部に取り出すためには、取り出し位置で全反射
条件を満たせない表面条件を作ればよい。その方法とし
ては、集光用透明板16の端面から取り出す方法、集光用
透明板16にくぼみを設ける方法等が考えられるが、これ
らの方法では集光用透明板16の内部で全反射をくり返し
ている広い角度範囲の光に対して全反射条件をくずすの
は困難であり、効率よく光を取り出すことはできない。
そこで集光用透明板に突起を設け、その形状を三角錐と
した。第1図における光取り出し用突起14の詳細図を第
5図に示す。第5図において、点D,点E,点F,点Gはそれ
ぞれ三角錐の角頂点である。また、第5図中の矢印は代
表的な光の経路である。この光取り出し用突起に入射す
る光のうち、外部に取り出すのに最も厳しい条件の入射
光の1つは、ルミネツセンス層13に密着している面DEF
にほぼ平行に光取り出し用突起に入射する光である。こ
の光を外部に取り出すため、面DEGで全反射されない条
件から面DEFと面DEGとのなす角αを次式を満足するよう
に設定した。
In FIG. 1, the projection 14 for extracting light has a triangular pyramid shape,
It is a transparent material, and its refractive index is close to that of the person to whom it is attached. The light extraction protrusions 14 have a triangular pyramid shape for the following optical reasons. Transparent plate 11,
In order to take out the light collected by the wavelength conversion and total reflection in the light collecting transparent plate 16 composed of the luminescence layers 12 and 13 to the outside of the light collecting transparent plate 16, the total reflection is performed at the extraction position. It suffices to create surface conditions that cannot meet the conditions. As the method, a method of taking out from the end surface of the light collecting transparent plate 16, a method of providing a recess in the light collecting transparent plate 16, and the like are conceivable. However, in these methods, total reflection is performed inside the light collecting transparent plate 16. It is difficult to break the condition of total reflection for the light of a wide angle range that is repeated, and the light cannot be extracted efficiently.
Therefore, projections are provided on the transparent plate for light collection, and the shape is a triangular pyramid. A detailed view of the light extraction projection 14 in FIG. 1 is shown in FIG. In FIG. 5, points D, E, F, and G are the corner vertices of a triangular pyramid. The arrow in FIG. 5 is a typical light path. Of the light incident on the light extraction protrusions, one of the most severe incident light to be extracted to the outside is the surface DEF that is in close contact with the luminescence layer 13.
The light is incident on the projection for extracting light substantially parallel to. In order to take out this light to the outside, the angle α formed by the surface DEF and the surface DEG is set so as to satisfy the following expression from the condition that the surface DEG is not totally reflected.

但しn=n3=n2 n2=ルミネツセンス層13の屈折率 n3=光取り出し用突起14の屈折率 とした。面EFG、面DFGについても(5)式を満足するよ
うに設定した。
However, n = n 3 = n 2 n 2 = refractive index of the luminescent layer 13 n 3 = refractive index of the projection 14 for light extraction. The surface EFG and surface DFG were also set so as to satisfy the equation (5).

もう一つの最も厳しい条件の入射光は、面EFGにほぼ平
行に入射する光である。しかし、第6図に示す面DEFか
ら見た光経路図に示すように面EFG全反射された光は、
面DEGへは入射角がより大きくなつて入射するための全
反射条件からはずれてくる。そのため、面EFG、面DEG、
面DFG等に平行に入射した光は1〜2回は全反射するこ
とはあるが、その後光取り出し用突起の外部へ出るため
問題ない。四角錐以上の多角錐やその1部を切り出した
形状としてもその効果はほとんどかわらない。
Another most severe incident light is the light that is incident almost parallel to the surface EFG. However, as shown in the optical path diagram seen from the surface DEF shown in FIG. 6, the light totally reflected by the surface EFG is
The angle of incidence on the surface DEG becomes larger than the total reflection condition for incidence. Therefore, surface EFG, surface DEG,
Light incident parallel to the surface DFG or the like may be totally reflected once or twice, but there is no problem because it goes out of the light extraction protrusion after that. Even if a polygonal pyramid having a quadrangular pyramid or more or a shape obtained by cutting out a part thereof is used, the effect is almost unchanged.

第1図において、曲面鏡17はその焦点位置が光取り出し
用突起14の内部にくるように配置されている。本実施例
では曲面鏡17を楕円面鏡で構成し、その一方の焦点位置
を光取り出し用突起14の内部に、他方の焦点位置をライ
トガイド18の入口付近に配置している。このことによ
り、光取り出し用突起14から放出される広い角度範囲の
光は、この曲面鏡17(楕円面鏡)で集光され、効率よく
ライトガイド18に入射する。
In FIG. 1, the curved mirror 17 is arranged so that its focal position is inside the projection 14 for extracting light. In this embodiment, the curved mirror 17 is an ellipsoidal mirror, and one focus position of the curved mirror 17 is arranged inside the light extraction protrusion 14 and the other focus position thereof is arranged near the entrance of the light guide 18. As a result, the light in a wide angle range emitted from the light extraction projection 14 is condensed by the curved mirror 17 (elliptical mirror) and efficiently enters the light guide 18.

第1図において、集光用透明板11の端面には、銀蒸着な
どにより反射層18を設けており、端面からの光の損失を
防止している。
In FIG. 1, a reflecting layer 18 is provided on the end surface of the light collecting transparent plate 11 by vapor deposition of silver or the like to prevent loss of light from the end surface.

以下、第1図に示した本発明の一実施例を示す非追尾集
光装置の動作を説明する。集光用透明板16に入射した太
陽光15はルミネツセンス層12又は13で波長変換され、等
方的に放射されるが、その放射された光のうち数十%以
上の全反射条件を満足する光は全反射をくり返して光取
り出し用突起14より放出される。この放出された光は曲
面鏡17により集光されてライトガイド18に入射し、光利
用部まで伝送される。この非追尾集光装置による集光倍
率N及び入射した全太陽光に対する効率ηは次式により
与えられる。
The operation of the non-tracking light-collecting device shown in FIG. 1 according to the embodiment of the present invention will be described below. The sunlight 15 incident on the transparent plate 16 for condensing is wavelength-converted by the luminescence layer 12 or 13 and isotropically radiated, but the total reflection condition of several tens% or more of the emitted light is satisfied. The light is repeatedly totally reflected and emitted from the projection 14 for extracting light. The emitted light is condensed by the curved mirror 17, enters the light guide 18, and is transmitted to the light utilization unit. The condensing magnification N and the efficiency η for all incident sunlight by this non-tracking condensing device are given by the following equations.

但し、N=集光倍率 η=集光装置の効率 η=集光用透明板と光取り出し部の総合伝達効率 A0=集光用透明板の太陽光受光面積 A1=光取り出し部の面積 I0=集光用透明板へ入射する太陽光の強度 I1=光取り出し用突起から放出される光の強度 P=ルミネツセンス層の太陽光に対する変換確率 上式より集光倍率N及び効率ηを高めるためには伝達効
率ηは高い必要があるが、上記説明したように光取り
出し用突起14での損失がほとんどないためηとして単
に端面から取り出す場合の0.5に対して0.9程度が可能で
ある。したがつて、A0/A1を10000、Pを0.1、ηを0.9
とすれば、集光倍率Nは900、効率ηは0.09が可能であ
る。
However, N = condensing magnification η = efficiency of condensing device η 1 = total transmission efficiency of the concentrating transparent plate and the light extraction part A 0 = sunlight receiving area of the concentrating transparent plate A 1 = of the light extraction part Area I 0 = Intensity of sunlight incident on the transparent plate for light collection I 1 = Intensity of light emitted from projections for extracting light P = Conversion probability of the luminescence layer for sunlight N from the above equation The transmission efficiency η 1 needs to be high in order to increase the value of η 1, but as described above, there is almost no loss in the light extraction protrusions 14, and therefore η 1 can be about 0.9, which is 0.5 compared to 0.5 when extracting from the end face. Is. Therefore, A 0 / A 1 is 10000, P is 0.1, η 1 is 0.9
Then, the condensing magnification N can be 900 and the efficiency η can be 0.09.

以上説明したように、本実施例によれば、太陽を追尾す
ることなく効率よく高い集光倍率で集光した光を外部に
取り出して利用できる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to efficiently extract the light condensed at a high condensing magnification to the outside without tracking the sun.

第7図は光取り出し用突起の他の実施例を示す鳥かん図
である。同図において三角錐の1つの項部を切り取つた
突起延長部81の底面に三角錐状の光取り出し用突起82の
1つの面を一致させて設けている。そして集光用透明板
に密着した面HIJを通過して側面IJKLに入射した光を反
射させる。そのため、側面IJKLを含む突起延長部81の3
つの側面に銀等を蒸着して反射面を形成している。この
反斜面は、側面と面HIJとのなす角βを次式を満足する
ように設定し、全反射させてもよい。
FIG. 7 is a bird's eye view showing another embodiment of the light extraction projection. In the figure, one surface of a triangular pyramid-shaped light extraction projection 82 is provided so as to coincide with the bottom surface of the projection extension portion 81 obtained by cutting out one section of the triangular pyramid. Then, the light that has passed through the surface HIJ closely attached to the transparent plate for condensing and is incident on the side surface IJKL is reflected. Therefore, 3 of the protrusion extension 81 including the side IJKL
A reflective surface is formed by depositing silver on one side surface. The anti-slope surface may be totally reflected by setting the angle β formed by the side surface and the surface HIJ so as to satisfy the following expression.

光取り出し用突起をこのように構成することにより、光
の放出部を集光用透明板から離すことができる。そのた
め、曲面鏡14の配置が設計上容易になる効果がある。
By configuring the light extraction protrusions in this manner, the light emitting portion can be separated from the light collecting transparent plate. Therefore, there is an effect that the arrangement of the curved mirror 14 becomes easy in design.

第8図は本発明の非追尾集光装置の他の実施例を示す断
面図である。第8図において球殻状の透明体球91の内部
にルミネツセンス層92が設けられている。さらに透明体
球91の表面の一部に光取り出し用突起93が設けられ、そ
の光取り出し用突起93のまわりに曲面鏡94が設けられて
いる。また、本実施例では光取り出し用突起93を透明体
球91に引き出し口を設けて取りつけているが、透明体球
91の曲面上に取りつけてもよい。
FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the non-tracking light collecting device of the present invention. In FIG. 8, a luminescence layer 92 is provided inside a spherical shell-shaped transparent body sphere 91. Further, a light extraction projection 93 is provided on a part of the surface of the transparent body sphere 91, and a curved mirror 94 is provided around the light extraction projection 93. Further, in the present embodiment, the projection 93 for extracting light is attached to the transparent body sphere 91 by providing an outlet, but the transparent body sphere is attached.
May be mounted on 91 curved surfaces.

以上説明した本実施例によれば、平板状の集光用透明体
にくらべて端面がないため、端面での光損失をなくすこ
とができ、効率の向上をはかることができる。また太陽
光の入射方向が変化しても球殻状の透明体球の投影面積
は変化しないため取り出すことの出来る光の量が変化し
ないという効果もある。
According to the present embodiment described above, since there is no end face as compared with the flat light collecting transparent body, it is possible to eliminate light loss at the end face and improve efficiency. Further, even if the incident direction of sunlight changes, the projected area of the spherical shell-shaped transparent sphere does not change, so that there is an effect that the amount of light that can be extracted does not change.

第9図は第1図の集光用透明板16の他の実施例を示す断
面図である。同図において、(a)は集光用透明板16を
ルミネツセンス層12のみで構成した場合、(b)はルミ
ネツセンス層12と透明板11で構成し、光取り出し用突起
14を透明板11の側につけた場合、(c)はルミネツセン
ス層12を透明板11ではさみ、サンドイツチ構造とした場
合、(d)は透明板11の両面にルミネツセンス層12及び
13を設けた場合、(e)は(b)の構成の集光用透明板
16を空間31及び32を設けてカバーガラス33及び34でカバ
ーした場合を示している。これらの構造からルミネツセ
ンス層の特性や使用環境に適した構造を選ぶことができ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing another embodiment of the transparent plate 16 for condensing light in FIG. In the figure, (a) is a light-collecting transparent plate 16 composed only of the luminescence layer 12, and (b) is composed of the luminescence layer 12 and the transparent plate 11, and is a projection for extracting light.
When 14 is attached to the side of the transparent plate 11, (c) sandwiches the luminescent layer 12 between the transparent plates 11, and when the structure has a Saint-German structure, (d) shows the luminescent layer 12 and the luminescent layer 12 on both sides of the transparent plate 11.
When 13 is provided, (e) is a transparent transparent plate for condensing the structure of (b).
The case where 16 is provided with spaces 31 and 32 and covered with cover glasses 33 and 34 is shown. From these structures, a structure suitable for the characteristics of the luminescence layer and the use environment can be selected.

第10図は、第1図の光取り出し用突起14の他の実施例を
示す鳥かん図である。第10図において、(a)は断面が
三角形のドーナツリング状の光取り出し用突起14を多重
に設けたものであり、(b)は同じく断面が三角形の角
柱をリング状に設けたものである。このように構成する
ことにより、光取り出し用突起14の底面積に対する高さ
を低くすることが可能となる。
FIG. 10 is a bird's-eye view showing another embodiment of the light extraction projection 14 of FIG. In FIG. 10, (a) shows multiple donut ring-shaped projections 14 each having a triangular cross section, and (b) shows a prism having the same triangular cross section provided in a ring shape. . With this configuration, it is possible to reduce the height of the light extraction protrusion 14 with respect to the bottom area.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、波長変換及び全反射を利用して光取り
出し部を伝送し、光取り出し部に多角錐又は多角錐を組
み合せた形状の光取り出し用突起とその光取り出し用突
起から放出される光を集光するための曲面鏡により効率
よく光を取り出すことができるので、効率、集光倍率と
も2倍近く性質の高い非追尾集光装置を得ることができ
る。
According to the present invention, the light extraction part is transmitted by utilizing wavelength conversion and total reflection, and the light extraction part is emitted from the light extraction protrusion having a shape of a polygonal pyramid or a combination of polygonal cones. Since the light can be efficiently extracted by the curved mirror for condensing the light, it is possible to obtain a non-tracking light condensing device having high efficiency and a condensing magnification of approximately 2 times.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構造図、第2図は従来
例を示す鳥かん図、第3図はルミネツセンス体の特性
図、第4図は第1図のA−A断面図の一部、第5図は第
1図の光取り出し用突起14の鳥かん図、第6図は第5図
の平図面、第7図と第10図は第1図の光取り出し用突起
14の他の実施例を示す鳥かん図、第8図は本発明の他の
実施例を示す断面図、第9図は、第1図の集光用透明板
16の他の実施例を示す断面図である。 11……透明板、12,13……ルミネツセンス層、14……光
取り出し用突起、16……集光用透明板、17……曲面鏡、
18……反射層、19……ライトガイド。
1 is a structural view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a bird's-eye view showing a conventional example, FIG. 3 is a characteristic view of a luminescent body, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of FIG. Partly, FIG. 5 is a bird's-eye view of the light extraction projection 14 of FIG. 1, FIG. 6 is a plan view of FIG. 5, and FIGS. 7 and 10 are light extraction projections of FIG.
14 is a bird's-eye view showing another embodiment, FIG. 8 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a light-collecting transparent plate of FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing another embodiment of 16. 11 …… Transparent plate, 12,13 …… Luminescence layer, 14 …… Light extraction protrusion, 16 …… Concentrating transparent plate, 17 …… Curved mirror,
18 …… Reflecting layer, 19 …… Light guide.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ルミネツセンス層の少なくとも一面に、直
接又は透明体を介し、前記ルミネツセンス層に対して傾
斜した平面部分を有する透明体であつて、前記ルミネツ
センス層と対向する面の面積が該ルミネツセンス層の面
積よりも小さい透明体からなる導光手段を設けたことを
特徴とする集光装置。
1. A transparent body having a flat surface portion, which is inclined with respect to the luminescence layer, directly or through a transparent body, on at least one surface of the luminescence layer, wherein the area of the surface facing the luminescence layer is the luminescent layer. A light condensing device provided with a transparent member having a smaller area than that of the condensing device.
【請求項2】導光手段としての透明体の屈折率とルミネ
ツセンス層と該導光手段との間に介在せる透明体の屈折
率とが同一ないし近似していることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の集光装置。
2. The refractive index of the transparent body as the light guide means and the refractive index of the transparent body interposed between the luminescence layer and the light guide means are the same or close to each other. The light condensing device according to claim 1.
【請求項3】ルミネツセンス層が励起作用の異なる2種
以上のルミネツセンスを含むことを特徴とする特許請求
の範囲第1項又は第2項記載の集光装置。
3. The light concentrating device according to claim 1, wherein the luminescence layer contains two or more kinds of luminescence having different excitation effects.
【請求項4】ルミネツセンス層は2種以上の多層構造を
有し、かつ各層は互いに励起作用が異なつていることを
特徴とする特許請求の範囲第3項記載の集光装置。
4. The light-collecting device according to claim 3, wherein the luminescence layer has a multi-layered structure of two or more kinds, and each layer has a different excitation action.
【請求項5】多層構造のルミネツセンス層は各層が互い
に屈折率が異なつたものであることを特徴とする特許請
求の範囲第3項記載の集光装置。
5. A light-collecting device according to claim 3, wherein each of the luminescent layers having a multilayer structure has different refractive indexes.
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