[发明专利]冷光光学装置以及与这种冷光光学装置一起使用的膜

说明书

公开了一种基于冷光太阳能收集器(LSC)的冷光光学装置。除了形成用于从太阳能产生电能的LSC的部件之外，该冷光光学装置还包括光源以及可选的一个或多个传感器，两者均电连接到LSC的能量储存装置。在控制单元的控制下，光源可以例如响应于传感器测量的环境数据发射不同波长的光，从而激发包含发光材料的相应域以发射不同颜色的光。冷光光学装置可以用作能够方便且灵活地采集能量、照亮自身以及显示各种内容的独立的且全集成的装置，以用于各种目的。

技术领域

本公开内容总体上涉及光学装置，尤其涉及利用光致发光的冷光光学装置，以及与这种冷光光学装置一起使用的膜。

背景技术

不是由热引起的物质的光发射通常称为冷光(luminescence)。一种发光形式-称为光致发光(PL)并且通常分为荧光现象和磷光现象-是由受到电磁辐射的物质吸收能量产生的，该能量以发射的电磁辐射的形式释放。在大多数情况下，发射的电磁辐射具有比吸收的电磁辐射更长的波长。

冷光太阳能集中器(LSC)是一种利用光致发光材料和太阳能电池产生电能的装置。

LSC通过在相对大的表面积上收集由光致发光材料发射的电磁辐射或光，并且通过将发射的辐射引导到相对小的太阳能电池目标(例如光伏(PV)电池)中来操作。

例如，可以通过在由具有相对高折射率的材料(诸如塑料或玻璃)制成的透明承载件的表面上施加高荧光油墨涂层来构建LSC。入射到LSC的电磁辐射(特别是太阳光或环境光)被荧光材料吸收，并且由荧光材料发射的电磁辐射或光学耦合到透明承载件中。由于承载件材料的高折射率，发射的光的较大部分通过全内反射被捕获在承载件中。在有效角(也称为临界角)之外发射的一部分光将作为荧光离开LSC。发射的光的被捕获在透明承载件中的一部分行进到其侧面，在那里光伏电池光学耦合到透明承载件的一个或多个边缘。光伏电池将发射的光的一部分转换成电能，用于为能量储存装置(诸如蓄电池)充电。

由LSC产生并储存在能量储存装置中的电能可以用于各种目的。通过引用的方式并入本文中的US 2012/0118381 A1公开了一种LSC，其包括与透明承载件的边缘光学耦合的光源，用于照亮由施加在透明承载件的表面或施加在布置在透明承载件的表面上的膜处的发光材料的图案形成的图像。光源由能量储存装置供电。

该图案可以包括当被光源照射时发射不同颜色的光的不同的发光材料，用于由LSC显示彩色的单个图像。

在实践中，需要更通用的LSC操作，以便选择性地显示来自发光材料图案的不同图像。

发明内容

在本公开的第一方面，通过一种冷光光学装置实现了上述目的，所述冷光光学装置包括：承载板，其被布置为用于引导光；至少一个光伏电池，其光学耦合到所述承载板并且被布置为用于由从所述承载板所接收的光产生电能；能量储存装置，其连接到所述至少一个光伏电池并且被布置为用于储存由所述光伏电池产生的电能；光源，其光学耦合到所述承载板，电连接到所述能量储存装置，并且被布置为用于将光发射到所述承载板中。多个冷光域设置在所述承载板处，并且被布置为用于在被环境光激发时向所述承载板中发射冷光，以及用于在由来自所述光源的经由所述承载板引导的光激发时向外发射可见冷光。所述多个冷光域中的不同冷光域包括被布置为用于在被不同波长的光激发时发射可见冷光的发光材料，并且所述光源被布置为用于发射不同波长的光以激发相应的域来发射冷光。

本公开基于以下见解：特定发光材料即光致发光材料发射发光的光取决于电磁辐射的波长，即入射在相应发光材料上的光的波长。通过构建具有在被特定波长或特定波长范围的光激发时发射代表不同图像的可见的发光的光的发光材料的冷光域的图案，可以通过控制光源发射的光的一个或多个波长通过选择性地照亮对应于特定图像的相应域来显示不同图像。