JP2018006132A - Light condensing device and luminaire - Google Patents
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Abstract
【課題】縦向きでも使用できる集光装置を提供する。【解決手段】集光装置1は、透光体2及び透光体3を備える。透光体2に、表面5及び表面6が形成される。表面6は、表面5に対して対向する。透光体3に、表面8及び表面9が形成される。表面8は、表面6に対向する。表面9は、表面8に対して対向する。透光体2の表面6に凸型構造体7が形成される。凸型構造体7は、突出高さが−y方向に向かうに従って高くなり、x軸方向の幅が−y方向に向かうに従って小さくなる。透光体3は、−y方向に向かうに従って厚さが厚くなる。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a condensing device which can be used even in a vertical orientation. A condensing device 1 includes a translucent body 2 and a translucent body 3. A surface 5 and a surface 6 are formed on the translucent body 2. The surface 6 faces the surface 5. A surface 8 and a surface 9 are formed on the translucent body 3. The surface 8 faces the surface 6. The surface 9 faces the surface 8. A convex structure 7 is formed on the surface 6 of the translucent body 2. The convex structure 7 increases in the protruding height toward the −y direction, and decreases in the width in the x-axis direction toward the −y direction. The translucent body 3 becomes thicker toward the −y direction. [Selection diagram] Fig. 1
Description
この発明は、集光装置と集光装置を用いた照明装置とに関する。 The present invention relates to a light collecting device and an illumination device using the light collecting device.
特許文献1に、太陽光を利用するシステムが記載されている。特許文献1に記載のシステムは、太陽光を反射させるためのライトシェルフを備える。ライトシェルフは、建物の外側に突出するように横向きに配置され、ライトシェルフの上面で反射した太陽光が部屋の中に取り込まれる。 Patent Document 1 describes a system that uses sunlight. The system described in Patent Document 1 includes a light shelf for reflecting sunlight. The light shelf is arranged sideways so as to protrude to the outside of the building, and sunlight reflected by the upper surface of the light shelf is taken into the room.
特許文献1に記載のシステムでは、ライトシェルフを建物の外側に突出させなければならない。このため、ライトシェルフの保持機構が複雑になるといった問題があった。また、ライトシェルフが建物の外側に突出するため、建物の外観が損なわれるといった問題があった。 In the system described in Patent Document 1, the light shelf must protrude outside the building. For this reason, there is a problem that the light shelf holding mechanism is complicated. In addition, since the light shelf protrudes outside the building, there is a problem that the appearance of the building is impaired.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされた。この発明の目的は、縦向きでも使用できる集光装置を提供することである。また、そのような集光装置を用いた照明装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. An object of the present invention is to provide a light collecting device that can be used in a vertical orientation. Moreover, it is providing the illuminating device using such a condensing device.
この発明に係る集光装置は、平坦な第1表面及び第1表面に対して対向する第2表面が形成された第1透光体と、第1透光体の第2表面に対向する第3表面及び第2表面側とは反対側に且つ第3表面に対して対向する第4表面が形成された第2透光体と、を備える。第2表面に凸型構造体が形成される。凸型構造体は、突出高さが第2表面に沿う第1方向に向かうに従って高くなり、第1方向に直交し且つ第2表面に沿う第2方向の幅が第1方向に向かうに従って小さくなる。第2透光体は、第1方向に向かうに従って厚さが厚くなる。 The condensing device according to the present invention includes a first light-transmitting body on which a flat first surface and a second surface facing the first surface are formed, and a first light-transmitting body facing the second surface of the first light-transmitting body. And a second translucent body having a fourth surface opposite to the third surface and the third surface. A convex structure is formed on the second surface. The convex structure has a protruding height that increases as it goes in the first direction along the second surface, and a width in the second direction that is orthogonal to the first direction and extends along the second surface decreases as it goes toward the first direction. . The second light transmitting body becomes thicker as it goes in the first direction.
この発明に係る集光装置は、平坦な第1表面及び第1表面に対して対向する第2表面が形成された第1透光体と、第1透光体の第2表面に対向する第3表面及び第2表面側とは反対側に且つ第3表面に対して対向する第4表面が形成された第2透光体と、を備える。第2表面に凹型構造体が形成される。凹型構造体は、深さが第2表面に沿う第1方向に向かうに従って浅くなり、第1方向に直交し且つ第2表面に沿う第2方向の幅が第1方向に向かうに従って大きくなる。第2透光体は、第1方向に向かうに従って厚さが厚くなる。 The condensing device according to the present invention includes a first light-transmitting body on which a flat first surface and a second surface facing the first surface are formed, and a first light-transmitting body facing the second surface of the first light-transmitting body. And a second translucent body having a fourth surface opposite to the third surface and the third surface. A concave structure is formed on the second surface. The concave structure becomes shallower as the depth goes in the first direction along the second surface, and the width in the second direction perpendicular to the first direction and along the second surface becomes larger as going toward the first direction. The second light transmitting body becomes thicker as it goes in the first direction.
この発明に係る照明装置は、上記集光装置と、受光面で受けた光を、その向きを変えて照射する照射器と、照射器から照射される光の量を調整する光量調整器と、を備える。受光面は、第2透光体の第1方向を向く端面に対向する。 The illumination device according to the present invention includes the light collecting device, an irradiator that irradiates light received by the light receiving surface while changing its direction, a light amount adjuster that adjusts an amount of light emitted from the irradiator, Is provided. The light receiving surface faces the end surface of the second light transmitting body facing the first direction.
この発明に係る集光装置は、第1透光体及び第2透光体を備える。第1透光体の第2表面に凸型構造体が形成される。凸型構造体は、突出高さが第1方向に向かうに従って高くなり、第2方向の幅が第1方向に向かうに従って小さくなる。第2透光体は、第1方向に向かうに従って厚さが厚くなる。この発明に係る集光装置であれば、縦向きでも使用できる。 The condensing device according to the present invention includes a first light transmitting body and a second light transmitting body. A convex structure is formed on the second surface of the first light transmitting body. In the convex structure, the protruding height increases as it goes in the first direction, and the width in the second direction decreases as it goes in the first direction. The second light transmitting body becomes thicker as it goes in the first direction. If it is the condensing device which concerns on this invention, it can be used also in portrait orientation.
添付の図面を参照し、本発明を説明する。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。各図において、同一の符号は同一の部分又は相当する部分を示す。 The present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The overlapping description will be simplified or omitted as appropriate. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における集光装置1の例を示す分解斜視図である。図2は、この発明の実施の形態1における集光装置1の例を示す断面図である。集光装置1は、例えば透光体2、透光体3及び筐体4を備える。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a light collecting device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the light collecting device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The condensing device 1 includes, for example, a
透光体2は、例えば厚さが一定の板状である。透光体2に表面5及び表面6が形成される。透光体2の表面5は平坦であり、凹凸がない。透光体2の表面6に多数の凸型構造体7(図1及び図2では図示せず)が形成される。透光体2の表面6は、透光体2において、表面5に対して対向する面である。表面6のうち凸型構造体7が形成されていない部分は平坦である。以下においては、表面6のうち特に平坦な部分について言及する場合は表面6aと表記する。
The
透光体3は、例えば板状である。透光体3は、透光体2に対向するように配置される。透光体3に表面8及び表面9が形成される。透光体3の表面8は平坦であり、凹凸がない。透光体3の表面8は、透光体2の表面6に対向する。透光体3の表面9に多数の溝10が形成される。透光体3の表面9は、透光体3において、表面8に対して対向する面である。
The
理解を容易にするため、図1に示すようにx軸、y軸及びz軸を設定する。x軸、y軸及びz軸は互いに直交する。x軸に平行でxの値が徐々に大きくなる方向を+x方向と表記する。x軸に平行でxの値が徐々に小さくなる方向を−x方向と表記する。x軸方向は、+x方向と−x方向とを含む方向である。y軸及びz軸についても同様である。+x方向及び−x方向は、透光体2の表面5及び表面6に沿う方向である。+y方向及び−y方向は、透光体2の表面5及び表面6に沿う方向である。+z方向及び−z方向は、透光体2の表面5及び表面6に直交する方向である。
In order to facilitate understanding, the x-axis, y-axis, and z-axis are set as shown in FIG. The x axis, the y axis, and the z axis are orthogonal to each other. A direction parallel to the x axis and gradually increasing the value of x is denoted as + x direction. A direction parallel to the x axis and gradually decreasing the value of x is expressed as a −x direction. The x-axis direction is a direction including the + x direction and the −x direction. The same applies to the y-axis and the z-axis. The + x direction and the −x direction are directions along the
透光体3は、−y方向に向かうに従ってその厚さが徐々に厚くなる。即ち、表面8と表面9との距離は、−y方向に向かうに従って徐々に大きくなる。透光体3の厚さは、x軸方向で変化しない。溝10は、y軸方向に沿うように表面9に形成される。溝10は例えばV溝であり、表面9に平坦な部分がないように等間隔に配置される。
The thickness of the
筐体4は、例えば箱状である。筐体4の内面11は、箱の底面に相当する面である。透光体3は、表面9が筐体4の内面11に対向するように筐体4の内部に配置される。透光体2は、例えば表面5が筐体4の縁を形成する端面と面一になるように筐体4の内部に配置される。筐体4は、透光体2及び透光体3を収容するだけの厚さを有する。
The
筐体4の内面11は、光を反射する反射面である。例えば、内面11に、光を反射するための鏡面加工が施される。内面11に、光を反射するための拡散加工を施しても良い。本実施の形態に示す例では、筐体4のうち内面11が形成された部分が特許請求の範囲における反射体に相当する。集光装置1は、例えば板状の反射体を筐体4とは別部材として備えても良い。かかる場合、板状の反射体は、反射面が透光体3の表面9に対向するように筐体4の内部に配置される。
The
筐体4のうち透光体3の端面12が対向する部分に、開口13が形成される。透光体3の端面12は、−y方向を向く面である。端面12は、透光体3のうち厚さが最も厚い部分に形成される。
An
図2に示す矢印は、太陽14からの光が進む経路の一例を示す。集光装置1は、図2に示すように+y方向が上を向くように縦向きに配置される。例えば、太陽14からの光は、透光体2の表面5に入射角θ1で入射する。透光体2に入射した光は、透光体2を伝搬し、表面6から出射される。透光体2は、光偏向装置としての機能を有する。透光体2の表面6からは、偏向された光が出射される。
The arrow shown in FIG. 2 shows an example of a path along which light from the
透光体2の表面6から出射された光は、透光体3の表面8に入射角θ2で入射する。入射角θ2は入射角θ1より大きい。透光体3に入射した光は、表面8及び表面9で反射を繰り返しながら−y方向に進む。そして、透光体3を伝搬して端面12に達した光は、端面12から出射される。端面12から出射された光は、開口13を通過し、筐体4の外に放射される。このように、透光体3は、集光器としての機能を有する。表面5から集光装置1に取り込まれた光は、開口13から集光装置1の外に出ていく。
The light emitted from the
次に、図3から図9も参照し、透光体2の機能について詳細に説明する。図3は、透光体2を示す斜視図である。上述したように、透光体2の表面6に多数の凸型構造体7が形成される。例えば、凸型構造体7は、表面6に規則正しく配置される。凸型構造体7は、表面6aから突出する。凸型構造体7は、y軸方向に細長い形状である。凸型構造体7は、y軸方向に沿うように表面6に形成される。
Next, the function of the
図4は、1つの凸型構造体7を示す斜視図である。本実施の形態では、凸型構造体7が5面体のプリズムである例を示す。図4に示すように、凸型構造体7のうち突出高さが最も高い部分の高さをHとする。突出高さは、表面6aから突出する高さである。また、突出高さが最も高い部分の凸型構造体7のx軸方向の幅をw1とする。突出高さが最も低い部分の凸型構造体7のx軸方向の幅をw2とする。凸型構造体7のy軸に沿った長さをL1とする。
FIG. 4 is a perspective view showing one
図4に示す例では、凸型構造体7に、表面15、表面16、表面17及び表面18が形成される。例えば、表面15、表面17及び表面18は、表面6aに対して上方向に垂直である。表面15はy軸に直交する。
In the example shown in FIG. 4, the
図4に示すように、凸型構造体7は、−y方向に向かうに従って突出高さが高くなる。このため、表面16は、−y方向に向かうに従って表面6aから離れる。同様に、表面16は、−y方向に向かうに従って表面5からも離れる。表面16と表面6aとの境界の長さが幅w2である。表面16は、上底が幅w2及び下底が幅w1の左右対称な台形である。表面15は、縦が高さH及び横が幅w1の長方形である。
As shown in FIG. 4, the protruding
凸型構造体7は、x軸方向の幅が−y方向に向かうに従って小さくなる。したがって、凸型構造体7のx軸方向の幅は、突出高さが最も低い部分が最も大きい。その幅はw2である。凸型構造体7のx軸方向の幅は、突出高さが最も高い部分が最も小さい。その幅はw1である。即ち、幅w1は幅w2より小さい。
The
以下に、凸型構造体7が備える偏向機能について詳しく説明する。図5は、光の経路を説明するための図である。図5(a)は、透光体2のうち凸型構造体7を含む部分のyz断面図である。図5(b)は、透光体2のうち凸型構造体7を含む部分のxy平面図である。図5(a)に示す矢印と図5(b)に示す矢印とは、同じ光の経路を示す。
Hereinafter, the deflection function provided in the
図5に示す例では、y1の位置を光の起点とする。例えば、太陽14からの光は、y2の位置で透光体2の表面5に入射角θ1で入射する。表面5から透光体2に入射した光は、透光体2を伝搬し、y3の位置で凸型構造体7の表面16に達する。凸型構造体7の表面16に達した光は、表面16から出射される。+y方向が上を向くように集光装置1が配置されると、表面16は下方に向かうに従って表面5から離れるように傾斜する。このため、表面16への入射角は表面5への入射角θ1より大きい。表面16から出射される光は、表面16に近づくように曲げられる。したがって、入射角θ2は入射角θ1より大きくなる。
In the example shown in FIG. 5, the position of y1 is set as the light origin. For example, light from the
次に、凸型構造体7の表面17及び表面18の機能について説明する。図6及び図7は、光の他の経路を説明するための図である。図6(a)及び図7(a)は、透光体2のうち凸型構造体7を含む部分のyz断面図である。図6(b)及び図7(b)は、透光体2のうち凸型構造体7を含む部分のxy平面図である。図6(a)に示す矢印と図6(b)に示す矢印とは、同じ光の経路を示す。図7(a)に示す矢印と図7(b)に示す矢印とは、同じ光の経路を示す。
Next, functions of the
図6及び図7に示す例では、y5の位置を光の起点とする。例えば、太陽14からの光は、y6の位置で透光体2の表面5に入射角θ3で入射する。図6に示す入射角θ3は、図5に示す入射角θ1より大きい。図6及び図7は、透光体2の表面5への入射角が全反射角度より大きい場合を示している。
In the example shown in FIGS. 6 and 7, the position of y5 is set as the light origin. For example, light from the
表面5から透光体2に入射した光は、透光体2を伝搬し、y7の位置で凸型構造体7の表面16に達する。凸型構造体7の表面16に達した光は、表面16で全反射される。表面16で反射された光は、透光体2を更に伝搬し、y8の位置で表面18に達する。表面18に達した光は、表面18で全反射される。表面18で反射された光は、図6(a)に示すように、x軸方向から見ると透光体2に入射する前よりy軸に平行な光となる。また、表面18で全反射された光は、図6(b)に示すように、z軸方向から見ると透光体2に入射する前より+x方向或いは−x方向に曲げられた光となる。例えば、図6(b)に示す例では、表面18で反射された光は−x方向に曲げられる。光がy8の位置で表面17で反射すれば、+x方向に曲げられる。
The light incident on the
図7は、図6に示す経路を進んだ光が他の凸型構造体7で透光体2から放射される例を示す。図6のy9に達した光は、凸型構造体7が形成されていない場所では表面5及び表面6で全反射を繰り返す。例えば、透光体2を伝搬する光は、y11の位置において表面5で全反射される。表面5で反射された光は、透光体2を伝搬し、y12の位置で他の凸型構造体7の表面17に達する。表面17に達した光は、表面17で全反射される。表面17で反射された光は、凸型構造体7を更に伝搬し、y13の位置で表面18に達する。この時、光が表面18に入射する角度は、臨界角より小さい。表面17で反射された光は、y13の位置で表面18から透光体2の外に放射される。
FIG. 7 shows an example in which light that has traveled along the path shown in FIG. 6 is emitted from the
このように、表面5への入射角が全反射角度より大きいと、光は表面16で全反射される。表面16で全反射された光は、表面17及び表面18で1回或いは複数回全反射されることによって、表面17或いは表面18から透光体2の外に放射される。そして、透光体2の外へ取り出される光のYZ平面内の角度θ2は、表面16で全反射されているため、よりY方向に近い角度に曲げられることになる。その結果、θ2>θ1となり、透光体3に取り込まれ易い角度へと偏向させることができる。
Thus, when the incident angle on the
図8は、透光体2の集光率の依存性を示す図である。図8は、凸型構造体7の高さHと幅w2とを変化させた時の集光率を示す。図8に示す例では、光の入射角θ1=45°、凸型構造体7の長さL1=10及び凸型構造体7の幅w1=0.01に設定している。
FIG. 8 is a diagram showing the dependence of the light collection rate of the
図8に示すように、凸型構造体7の高さHに関しては、H=1.7〜1.9で集光率が最も高くなる。凸型構造体7の高さHが1.7〜1.9であれば、表面6aと表面16とのなす角度は9.6°〜10.8°である。同様に、表面5と表面16とのなす角度は9.6°〜10.8°である。凸型構造体7の幅w2に関しては、w2=1.3〜1.7及び2.0〜2.2で集光率が高くなる。しかし、幅w2を変化させた時の集光率の変化は、高さHを変化させた時の集光率の変化ほど大きくない。30%以上の集光率を得るためには、高さHを2より小さな値とし、幅w2を1.3〜2.8の値にすれば良い。
As shown in FIG. 8, with respect to the height H of the
図3に示すように、透光体2は板状である。透光体2の厚さに関しては、透光体2の機能上の制約はない。例えば、透光体2はシート状でも良い。かかる場合は、凸型構造体7をミリオーダ或いは微細加工技術を用いてミクロンオーダで表面6に形成しても良い。
As shown in FIG. 3, the
図9は、凸型構造体7の配列の例を示す図である。透光体2の表面6には平坦な部分が存在しなくても良い。図9は、隣接する凸型構造体7が互いに重なるような配列を示す。図9に示す例では、表面5との距離が最も小さい部分が上述した例の表面6aに相当する。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the
図3及び図9は、凸型構造体7が規則的に配置される例を示す。上述の偏向機能を実現するために必要な面は、表面16、表面17及び表面18の3面である。この3面の法線ベクトルの関係性を上述した例と同様に維持できるのであれば、表面6に凸型構造体7をランダムに配置しても良い。
3 and 9 show examples in which the
次に、図10から図14を参照し、透光体3の機能について詳細に説明する。図10は、透光体3を示す斜視図である。上述したように、透光体3の表面8は平坦である。透光体3の表面9に、y軸方向に沿う溝10が形成される。
Next, the function of the
透光体3は、−y方向に向かうに従ってその厚さが徐々に厚くなる。例えば、透光体3の薄い方の端部の厚さはT1である。透光体3の厚い方の端部の厚さはT2である。厚さT2は厚さT1より大きい。このため、側面19は楔形状である。側面19は、表面8及び端面12に直交する面である。図2にも示したように、端面12は、表面5から透光体2に入射した光が最終的に集まる集光面である。
The thickness of the
図11は、楔形状の透光体を伝搬する光の経路を説明するための図である。図11に示すように、表面20aと表面20bとの角度がαである楔形状の透光体を光が伝搬する例を考える。例えば、光は表面20aから透光体に入射し、表面20b及び表面20aで全反射しながら進む。表面20aから透光体に入射した光と表面20aとの角度をθ4とすると、表面20bで反射した光と表面20bとの角度はθ4−αとなる。また、表面20bで反射した光が表面20aで更に反射すると、反射後の光と表面20aとの角度はθ4−2αとなる。このように、透光体に入射した光は、全反射する度に反射した表面との角度がαだけ小さくなる。即ち、透光体に入射した光は、全反射する度に中心線Cとの角度が小さくなっていく。
FIG. 11 is a diagram for explaining a path of light propagating through the wedge-shaped light transmitting body. As shown in FIG. 11, consider an example in which light propagates through a wedge-shaped translucent body in which the angle between the
透光体3でも上記と同様の現象が起きる。即ち、表面8から透光体3に入射した光は、y軸に平行な光に近づきながら端面12に集められる。
The same phenomenon as described above also occurs in the
図12は、透光体3に集光されるまでの光の経路を説明するための図である。図12(a)は、透光体3及び筐体4のyz断面図である。図12(b)は、透光体3のxy平面図である。図12(a)に示す矢印と図12(b)に示す矢印とは、同じ光の経路を示す。
FIG. 12 is a diagram for explaining a light path until the light is collected on the
図12に示す例では、y15の位置を光の起点とする。例えば、透光体2の表面6から放射された光は、y16の位置で透光体3の表面8に入射する。表面8から透光体3に入射した光は、透光体3を伝搬し、y17の位置で表面9に達する。表面9に達した光は、表面9で全反射される。また、表面9に溝10が形成されているため、表面9で反射した光はz軸方向から見て+x方向或いは−x方向に曲げられる。図12は、y17の位置で光が+x方向に曲げられる例を示す。
In the example shown in FIG. 12, the position of y15 is set as the light origin. For example, the light emitted from the
図12は、y18の位置で透光体3から光が抜ける例を示す。例えば、透光体3を伝搬してきた光は、y18の位置で表面9から出射される。表面9から出射された光は、y19の位置で筐体4の内面11に達する。上述したように、筐体4の内面11は反射面である。内面11に達した光は、内面11で正反射される。内面11で反射された光は、y20の位置で表面9から透光体3に再び入射する。
FIG. 12 shows an example in which light passes through the
透光体3に入射した光は、表面8及び表面9で全反射を繰り返しながら−y方向に進み、端面12に達する。透光体3から光が一旦抜けても再び透光体3に入射すれば、光は表面8及び表面9で全反射を繰り返しながら−y方向に進み、端面12に達する。端面12に達した光は、端面12から透光体3の外に放射される。なお、透光体3を伝搬する光は、表面8及び表面9で反射する度に、x軸方向から見てy軸に平行な光に近づいていく。また、透光体3を伝搬する光は、表面9で反射する度にx軸方向にランダムに曲げられる。
The light incident on the
図13は、透光体3の表面9に形成された溝10の断面を示す図である。溝10はV溝である。溝10の断面形状は、頂角と2つの底角とから決まる三角形で定義できる。上記頂角は、溝10を形成する2つの斜面がなす角度である。
FIG. 13 is a view showing a cross section of the
図14は、透光体3の集光率の依存性を示す図である。図14は、上記2つの底角を変化させた時の集光率を示す。図14に示す例では、透光体2の凸型構造体7について、長さL1=10、幅w1=0.01及び幅w2=2.1に設定している。また、透光体3について、y軸に沿った長さL2=100、厚さT1=0.5及び厚さT2=2に設定している。
FIG. 14 is a diagram showing the dependence of the light collection rate of the
図14に示すように、一方の底角が65°〜75°であれば、もう一方の底角が30°〜75°の広い範囲で40%以上の集光率を実現できる。溝10の断面形状を定義する三角形は、二等辺三角形である必要はない。溝10の断面形状を定義する三角形は、非対称の三角形でも良い。例えば、透光体3を樹脂の射出成形で製造する場合は、樹脂の充填を安定させるため、溝10の頂角は60°以上の角度であることが望ましい。例えば、一方の底角が65°である場合、もう一方の底角を35°とし、頂角を80°とすれば、溝10の形状を安定させ且つ高い集光率を実現できる。
As shown in FIG. 14, when one base angle is 65 ° to 75 °, a light condensing rate of 40% or more can be realized in a wide range where the other base angle is 30 ° to 75 °. The triangle that defines the cross-sectional shape of the
次に、集光装置1を太陽に向けて配置した時の集光効率について説明する。図15は、集光装置1を太陽に向けて配置した例を示す図である。集光装置1は、建物の窓或いは壁に沿うように立てて配置することを想定した装置である。図15に示す例では、上記想定に基づき、+y方向が上を向くように集光装置1を配置している。即ち、開口13は下を向く。また、図15に示す例では、受光面となる透光体2の表面5が真南を向くように集光装置1を配置している。
Next, the light collection efficiency when the light collecting device 1 is arranged toward the sun will be described. FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which the light collecting device 1 is arranged facing the sun. The condensing device 1 is a device that is assumed to be placed upright along a window or wall of a building. In the example illustrated in FIG. 15, the light collecting device 1 is arranged so that the + y direction faces upward based on the above assumption. That is, the
以下の説明では、図15に示すように、真南を基準とした経度方向の角度変位を方位角と表記する。真南を基準とした緯度方向の角度変位を仰角と表記する。図15に示す例では、集光装置1は東西方向に対して対称な形状になる。このため、西側の方位角に対する集光効率と東側の方位角に対する集光効率とは同じになる。 In the following description, as shown in FIG. 15, the angular displacement in the longitude direction with reference to true south is referred to as an azimuth angle. The angular displacement in the latitudinal direction with reference to true south is expressed as an elevation angle. In the example shown in FIG. 15, the light collector 1 has a symmetrical shape with respect to the east-west direction. For this reason, the light collection efficiency for the west azimuth and the light collection efficiency for the east azimuth are the same.
図16は、集光装置1の集光効率を示す図である。図16は、図15に示すように集光装置1を配置し、入射光の方位角及び仰角を変化させた時の集光効率を示す。図16に示すように、方位角が0°〜20°であり、仰角が40°〜50°である場合に集光効率が高くなる。 FIG. 16 is a diagram illustrating the light collection efficiency of the light collecting apparatus 1. FIG. 16 shows the light collection efficiency when the light collecting device 1 is arranged as shown in FIG. 15 and the azimuth angle and elevation angle of the incident light are changed. As shown in FIG. 16, the light collection efficiency increases when the azimuth angle is 0 ° to 20 ° and the elevation angle is 40 ° to 50 °.
図17は、この発明の実施の形態1における照明装置21の例を示す図である。照明装置21は、例えば集光装置1、照射器22及び光量調整器23を備える。図18は、照射器22及び光量調整器23の断面を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an example of the
照射器22は、特定の領域に向けて光を照射する。照射器22は、端部24の端面24aで光を受ける。即ち、端面24aは、光を受ける受光面である。端面24aで受けた光は照射器22を伝搬する。照射器22は、端面24aで受けた光を、その向きを変えて照射する。図17は、照射器22の端面24aが透光体3の端面12に対向する例を示す。例えば、端面24aは端面12に密着する。図17は、照射器22が集光装置1によって集光された光を特定の領域に向けて照射する例を示す。
The
照射器22は、透光性を有する。例えば、照射器22の屈折率は、透光体3の屈折率と同じである。照射器22は、透光体2及び透光体3と同様の構成であることが望ましい。
The
図17は、集光装置1からの光を部屋の天井等に当てるため、照射器22が斜め上向きに光を照射する例を示す。例えば、照射器22は、端部24が曲げられた板状である。照射器22の曲げられた部分は、その曲率半径が照射器22の厚さの5倍程度であることが好ましい。
FIG. 17 shows an example in which the
光量調整器23は、照射器22から照射される光の量を調整する。図18に、照射器22の一部と光量調整器23の断面を示す。光量調整器23は、照射器22に設けられる。光量調整器23は、例えば容器25、反射板26、太陽電池セル27、液体28及び液量調整器29を備える。
The
容器25は、透光性を有する。例えば、容器25の屈折率は、照射器22の屈折率と同じである。容器25は、照射器22と同様に透明であることが望ましい。容器25は、照射器22のうち光が伝搬する部分に設けられる。本実施の形態では、照射器22の全体が透明である例について説明する。例えば、容器25は、斜め上方を向く照射器22の上面22aに設けられる。容器25の下面25aは、照射器22の上面22aに密着する。
The
反射板26は、容器25に設けられる。反射板26は、容器25の内部に配置される。反射板26は、鏡面加工等が施された反射面が容器25の内面に密着する。図18は、反射板26の反射面が容器25の内面25bに密着する例を示す。内面25bは、上面22aと同様に斜め上方を向く内面である。反射板26の反射面は、容器25を介して照射器22に対向する。
The
太陽電池セル27は、容器25に設けられる。太陽電池セル27は、容器25の内部に配置される。太陽電池セル27は、受光面27aで光を受ける。太陽電池セル27の受光面27aは、容器25の内面25bに対向する。図18は、容器25の内面25bのうち受光面27aが対向しない部分に反射板26が密着される例を示す。
The
液体28は、容器25に注入される。また、液体28は、容器25から抽出される。液体28は、透光性を有する。例えば、液体28の屈折率は、照射器22の屈折率と同じである。液体28は、照射器22と同様に透明であることが望ましい。液体28は、市販されている光学イマージョンオイル或いは光学用のシリコンオイルが最適である。太陽電池セル27に防水加工が施されていれば、液体28として水を用いても良い。
The liquid 28 is injected into the
液量調整器29は、容器25内の液体28の量を調整する。液量調整器29は、液体28を容器25に注入することによって容器25内の液体28の量を増やす。液量調整器29は、液体28を容器25から抽出することによって容器25内の液体28の量を減らす。液量調整器29は、太陽電池セル27の受光面27aの少なくとも一部が液体28に浸るまで液体28を容器25に注入することが可能である。太陽電池セル27の受光面27aの全体が液体28に浸っても良い。図18は、太陽電池セル27の受光面27aが半分だけ浸るように容器25に液体28が注入された例を示す。
The liquid amount adjuster 29 adjusts the amount of the liquid 28 in the
図17及び図18に示す例では、照射器22を伝搬する光が反射板26に達すると、反射板26によって正反射される。光量調整器23のうち反射板26が配置されていない部分に光が達すると、その部分が液体28で満たされていれば、光は容器25の内部に進入する。そして、液体28を進む光は、太陽電池セル27の受光面27aに達すると太陽電池セル27に吸収される。このように、容器25に注入されている液体28の量によって太陽電池セル27に吸収される光の量を調整できる。太陽電池セル27に吸収されない光は、液体28の液面で反射し、照射器22を進む経路に戻る。図17では、集光装置1で集光されて照射器22に入射した光は、光量調整器23にて調整された後、光量調整器23の設置されていない照射器22の上面22aより、右斜め上方に出射される。その出射角度は、図17に示すように、光量調整器23から離れていくほど小さくなっている。
In the example shown in FIGS. 17 and 18, when the light propagating through the
次に、太陽14が南中する時の仰角と室内の照度との相関について計算する。例えば、透光体3の長さL2=1mである集光装置1を用いて、奥行き方向(z軸方向)に10mに亘って部屋の天井面に光を当てる場合を考える。なお、窓の幅(x軸方向)は一様に開口しているものとする。
Next, the correlation between the elevation angle when the
北緯35°の地点では、太陽14の南中高度は32°〜78°の間で変化する。このため、以下の計算では、仰角の範囲を30°〜80°として10°刻みで床面照度を求める。
At a point of 35 ° north latitude, the south-middle altitude of the
集光装置1は、例えば建物の窓ガラスに合わせて垂直に配置される。太陽の仰角をθ1とすると、透光体2が受ける照度E2は、太陽光に垂直な面が受ける照度のcos(θ1)倍になる。そこで、入射角による角度係数Aを次式のように設定する。
A=cos(θ1) ・・・(1)
For example, the light collecting device 1 is arranged vertically in accordance with a window glass of a building. If the elevation angle of the sun is θ 1 , the illuminance E 2 received by the
A = cos (θ 1 ) (1)
図15に示すように、集光装置1は、太陽14の高度によって光伝搬効率ηが変化する。太陽14からの光に対して垂直な面が受ける単位面積(m2)当たりの照度をE1とすると、透光体2が単位面積当たりに集光できる光の量E2は次式で表される。
E2=E1・η・A=E1・η・cos(θ1) ・・・(2)
As shown in FIG. 15, in the light collecting device 1, the light propagation efficiency η changes depending on the altitude of the
E 2 = E 1 · η · A = E 1 · η · cos (θ 1 ) (2)
この光を奥行き10mに亘って天井に均等に照射すると、天井面の照度E3は次式で表される。
E3=E2/10 ・・・(3)
天井に反射率90%の部材が用いられていれば、床面の照度E4は次式で表される。
E4=0.9E3 ・・・(4)
When evenly irradiated to the ceiling over the light in the depth 10 m, the illuminance E 3 of the ceiling surface is expressed by the following equation.
E 3 = E 2/10 ··· (3)
If reflectance of 90% of the members are used on the ceiling, the illuminance E 4 of the floor surface is expressed by the following equation.
E 4 = 0.9E 3 (4)
式(1)から式(4)に基づいて計算した太陽高度と各種照度との相関を表1に示す。
表1に示す例では、太陽光による照度を98000ルクスに設定している。
Table 1 shows the correlation between the solar altitude calculated based on the equations (1) to (4) and various illuminances.
In the example shown in Table 1, the illuminance by sunlight is set to 98000 lux.
例えば、室内の最適照度を500ルクスとすると、太陽高度が30°〜70°であれば床面照度が最適照度を上回る。床面照度が最適照度より高い場合は、例えば調光システムを作動させてLED照明等の他の照明を完全に消灯させる。また、光量調整器23の容器25に液体28を注入することによって太陽電池セル27に光を吸収させる。これにより、床面照度を最適照度に近づける。
For example, if the indoor optimum illumination is 500 lux, the floor illumination exceeds the optimum illumination if the solar altitude is 30 ° to 70 °. When the floor surface illuminance is higher than the optimum illuminance, for example, the dimming system is operated to completely turn off other illumination such as LED illumination. Further, the liquid 28 is injected into the
床面照度が最適照度より低い場合は、調光システムを作動させて容器25から液体28を抽出する。このため、太陽電池セル27は光を吸収しない。照射器22は、集光装置1によって集光された全ての光を部屋の天井に向けて照射する。これにより、床面照度を最適照度に近づける。
If the floor illuminance is lower than the optimum illuminance, the light control system is activated to extract the liquid 28 from the
本実施の形態に示す例であれば、図17に示すように集光装置1を縦向きで使用することができる。集光装置1を縦向きで使用しても十分な集光効率を実現できる。なお、透光体3の表面9に形成された溝10と筐体4の内面11からなる反射面とは集光装置1にとって必須の要件ではない。しかし、表面9に溝10が形成されることにより、散乱させた光を透光体3の端面12から取り出すことができる。また、表面9に対向する反射体を備えることにより、集光効率を大幅に改善することができる。
If it is an example shown in this Embodiment, as shown in FIG. 17, the condensing apparatus 1 can be used vertically. Even if the condensing device 1 is used in the vertical direction, sufficient condensing efficiency can be realized. The
また、本実施の形態に示す例であれば、縦向きに配置した集光装置1を用いて天井等に光を当てることができる。照明装置21からの光が部屋にいる人に直接照射されることを防止した上で、照明装置21からの光だけで部屋の中を十分に明るくすることができる。
In the example shown in the present embodiment, light can be applied to the ceiling or the like using the light collecting device 1 arranged vertically. The light from the
本実施の形態に示す例では、集光装置1によって例えば10倍以上に集光することができる。このため、太陽電池セル27による発電を効率よく行うことができる。なお、熱源となるような長波長の光は透光体2及び3で吸収されるため、量子効率の高い波長を太陽電池セル27に吸収させることができる。このような理由からも発電効率を高めることができる。更に、使用する太陽電池セル27の面積が小さくて良いため、化合物半導体或いは多層膜構造を持つ高価な製造プロセスの太陽電池も適用できる。
In the example shown in the present embodiment, the light can be condensed by, for example, 10 times or more by the light collecting device 1. For this reason, the electric power generation by the
実施の形態2.
実施の形態1では、透光体2の表面6に凸型構造体7が形成される例について説明した。本実施の形態では、透光体2の表面6に多数の凹型構造体30が形成される例について説明する。例えば、凹型構造体30は、表面6に規則正しく配置される。凹型構造体30は、y軸方向に細長い形状である。凹型構造体30は、y軸方向に沿うように表面6に形成される。
In the first embodiment, the example in which the
図19は、1つの凹型構造体30を示す斜視図である。図19は、図4に対応する図である。本実施の形態では、表面6aから凹んだ形状自体が5面体のプリズムである例を示す。図4では凸型構造体7の上面が表面16にて存在しているが、図19では凹型構造体30の上面は存在していない。図19に示すように、凹型構造体30の最も凹んだ部分の深さをHとする。即ち、深さHは、上記5面体のプリズムの最も高い部分の高さに相当する。また、深さが最も深い部分の凹型構造体30のx軸方向の幅をw1とする。深さが最も浅い部分の凹型構造体30のx軸方向の幅をw2とする。凹型構造体30のy軸に沿った長さをL1とする。
FIG. 19 is a perspective view showing one
図19に示す例では、凹型構造体30に、表面31、表面32、表面33及び表面34が形成される。例えば、表面31、表面33及び表面34は、表面6aに対して下方向に垂直である。表面31はy軸に直交する。
In the example shown in FIG. 19, a
図19に示すように、凹型構造体30は、−y方向に向かうに従って深さが浅くなる。このため、表面32は、−y方向に向かうに従って表面6aに近づく。表面32は、−y方向に向かうに従って表面5から離れる。表面32と表面6aとの境界の長さが幅w2である。表面32は、上底が幅w1及び下底が幅w2の左右対称な台形である。表面31は、縦が高さH及び横が幅w1の長方形である。
As shown in FIG. 19, the
凹型構造体30は、x軸方向の幅が−y方向に向かうに従って大きくなる。したがって、凹型構造体30のx軸方向の幅は、深さが最も浅い部分が最も大きい。その幅はw2である。凹型構造体30のx軸方向の幅は、深さが最も深い部分が最も小さい。その幅はw1である。即ち、幅w1は幅w2より小さい。
The
本実施の形態に示す例では、透光体2の表面6に凹型構造体30が形成される。凹型構造体30は、凸型構造体7が備える偏向機能と同様の機能を備える。このため、本実施の形態に示す例でも、透光体2の表面に凸型構造体7が形成された例と同様の効果が期待できる。
In the example shown in the present embodiment, the
凹型構造体30は、図3に示す配列のように表面6に規則正しく配置されても良い。表面6に凹型構造体30が形成されることによって、透光体2の表面6に平坦な部分が存在しなくても良い。表面6に凹型構造体30がランダムに配置されても良い。
The
本実施の形態で開示しない集光装置1の構成及び機能は、実施の形態1で開示した構成及び機能と同様である。例えば、図8に示すように、凹型構造体30の深さHに関しては、H=1.7〜1.9で集光率が最も高くなる。凹型構造体30の深さHが1.7〜1.9であれば、表面6aと表面32とのなす角度は9.6°〜10.8°である。同様に、表面5と表面32とのなす角度は9.6°〜10.8°である。凹型構造体30の幅w2に関しては、w2=1.3〜1.7及び2.0〜2.2で集光率が高くなる。しかし、幅w2を変化させた時の集光率の変化は、深さHを変化させた時の集光率の変化ほど大きくない。30%以上の集光率を得るためには、深さHを2より小さな値とし、幅w2を1.3〜2.8の値にすれば良い。
The configuration and function of the light collecting device 1 not disclosed in the present embodiment are the same as the configuration and function disclosed in the first embodiment. For example, as shown in FIG. 8, with respect to the depth H of the
本実施の形態における集光装置1は、実施の形態1で開示した集光装置1と同様に照明装置21に用いることができる。
The condensing device 1 in this Embodiment can be used for the illuminating
実施の形態3.
図20は、この発明の実施の形態3における照明装置21の例を示す図である。本実施の形態における照明装置21は、例えば複数の集光装置1と複数の照射器22と複数の光量調整器23とを備える。図20に示す例では、照明装置21は、追加符号A〜Cで区別される3組の集光装置1、照射器22及び光量調整器23を備える。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the
例えば、集光装置1A、集光装置1B及び集光装置1Cが縦に並べられる。集光装置1A、集光装置1B及び集光装置1Cの大きさは同じであっても異なっていても良い。照射器22Aが光を照射する方向は、照射器22Bが光を照射する方向及び照射器22Cが光を照射する方向と一致しなくても良い。照射器22Bが光を照射する方向は、照射器22Cが光を照射する方向と一致しなくても良い。光を照射したい範囲全体が一定の照度となるように、各照射方向が設定される。図20では、集光装置1Aで集光されて照射器22Aに入射した光は、光量調整器23Aにて調整された後、光量調整器23Aの設置されていない照射器22Aの上面22aより、右斜め上方に出射される。その出射角度は、図20に示すように、光量調整器23Aから離れていくほど小さくなっている。照射器22B及び22Cからの光の出射も同様である。集光装置と照射器との角度については、(集光装置1Aと照射器22Aとの角度)<(集光装置1Bと照射器22Bとの角度)<(集光装置1Cと照射器22Cとの角度)となっている。このため、光の出射角度は、(照射器22Aからの光の角度)<(照射器22Bからの光の角度)<(照射器22Cからの光の角度)となる。
For example, the
図21は、照明装置21を建物35に適用した例を示す図である。集光装置1A、集光装置1B及び集光装置1Cは、南向きの窓ガラス36に沿うように設置される。例えば、集光装置1Aによって集光された光は、照射器22Aから部屋の天井に向かって照射される。
FIG. 21 is a diagram illustrating an example in which the
本実施の形態における照明装置21は、拡散器37を更に備える。拡散器37は、照射器22からの光が当たる天井に設けられる。図21は、天井に6台の拡散器37が設置される例を示す。図22は、拡散器37の断面を示す図である。拡散器37は、例えば支持具38、拡散板39及び光源40を備える。
The
拡散板39は、天井から吊り下げられるように支持具38によって支持される。拡散板39は、上端の厚さが一番厚く、下端に近づくに従って薄くなる。拡散板39の表面39a及び表面39bに、光を拡散するための拡散加工が施される。例えば、表面39a及び表面39bに、微小な凹凸が形成される。表面39a及び表面39bに形成される凹凸は、一般にシボと呼ばれる不規則なものでも良い。凹凸を作るために表面39a及び表面39bにV溝を形成しても良い。かかる場合、例えば表面39aに横向きにV溝を形成し、表面39bには溝の方向を90°変えて縦向きにV溝を形成する。表面39aに形成する溝の方向と表面39bに形成する溝の方向とを変えることにより、光を大きく散乱させることができる。拡散板39は、照射器22から照射された光が表面39a及び表面39bに当たるように配置される。照射器22から照射された光は、拡散板39によって拡散される。
The
光源40は、支持具38によって支持される。光源40は、拡散板39の上端面に対向するように配置される。夜間等、照射器22から照射される光だけでは十分な明るさを得ることができない場合に光源40が点灯される。光源40は、拡散板39の上端面に光を照射する。これにより、光源40からの光を拡散板39を通して部屋に放射させることができる。光源40からの光は、拡散板39の表面39a及び表面39bを通過する際に拡散される。
The
光源40からの光が支持具38から漏れることを防止するため、支持具38によって光源40を完全に覆っても良い。かかる場合、支持具38の内面を反射面にすれば、光源40からの光を拡散板39に効率よく取り込むことができる。
In order to prevent light from the
本実施の形態に示す例であれば、照射器22からの光を天井面及び拡散板39によって拡散できる。このため、眩しさを抑えた優しい光を供給できる。本実施の形態で開示しない集光装置1の構成及び機能は、実施の形態1又は2で開示した構成及び機能と同様である。
In the example shown in the present embodiment, the light from the
実施の形態4.
本実施の形態では、光量調整器23による他の調整方法について説明する。図23は、この発明の実施の形態4における照射器22及び光量調整器23の例を示す図である。
In the present embodiment, another adjustment method using the
照射器22は、例えば導光体41及び導光体42を備える。導光体41の一方の端部24に上述した端面24aが形成される。導光体41のもう一方の端部43に端面43aが形成される。導光体41は、透光性を有する。例えば、導光体41の屈折率は、透光体3の屈折率と同じである。導光体41は、透光体2及び透光体3と同様に透明であることが望ましい。導光体41は、端面24aで受けた光を端面43aに導く。即ち、端面24aから入射した光は導光体41を伝搬し、端面43aに達する。
The
導光体42は、導光体41と同様に透光性を有する。例えば、導光体42の屈折率は、透光体3の屈折率と同じである。導光体42は、透光体2及び透光体3と同様に透明であることが望ましい。導光体42の一方の端部44に端面44aが形成される。導光体42は、端面44aが導光体41の端面43aに対向するように配置される。導光体41の端面43aと導光体42の端面44aとの間には、一定の幅の隙間が形成される。
The
光量調整器23は、例えば容器25、反射板26、太陽電池セル27、液体28及び駆動装置45を備える。容器25は、照射器22に設けられる。導光体41の端部43は、容器25の側壁を貫通する。端部43の端面43aは、容器25の内部に配置される。導光体42の端部44は、容器25の他の側壁を貫通する。端部44の端面44aは、容器25の内部に配置される。即ち、容器25は、導光体41の端部43と導光体42の端部44とを覆うように配置される。導光体42の端面44aは、容器25の内部で導光体41の端面43aに対向する。
The
反射板26は、導光体41のうち容器25の内部に配置された部分に設けられる。反射板26は、上記部分のうち端面43a以外の部分を覆う。反射板26は、例えば導光体41に密着される。また、反射板26は、導光体42のうち容器25の内部に配置された部分に設けられる。反射板26は、上記部分のうち端面44a以外の部分を覆う。反射板26は、例えば導光体42に密着される。
The
容器25に液体28が入れられる。端面43aと端面44aとの間に形成された隙間は、液体28によって完全に満たされる。液体28の屈折率は、例えば導光体41の屈折率及び導光体42の屈折率と同じである。端面43aと端面44aとの間に液体28しか存在していなければ、導光体41を伝搬して端面43aに達した光は、液体28を伝搬して端面44aから導光体42に入射する。
A liquid 28 is placed in the
太陽電池セル27は、容器25の内部で移動可能に設けられる。太陽電池セル27は、少なくとも一部が端面43aと端面44aとの間に形成された隙間に配置される位置と端面43a及び端面44aの隙間に配置されない位置とに変位できる。駆動装置45は、太陽電池セル27を駆動する。例えば、太陽電池セル27は、受光面27aが端面43a及び端面44aに対して平行になるように配置される。駆動装置45は、太陽電池セル27を端面43aに沿って移動させる。これにより、駆動装置45は、太陽電池セル27を端面43a及び端面44aの隙間に入れたり出したりする。
The
太陽電池セル27が端面43a及び端面44aの隙間に配置されると、受光面27aが端面43aに対向する。かかる場合、導光体41の端面43aから液体28に進んだ光の一部は、受光面27aに達して太陽電池セル27に吸収される。駆動装置45によって太陽電池セル27を駆動することにより、太陽電池セル27の受光面27aのうち端面43aに対向する部分の面積を変えることができる。即ち、受光面27aが端面43aに対向する面積を変えることによって太陽電池セル27に吸収される光の量を調整できる。なお、太陽電池セル27に吸収されない光は、液体28を伝搬して端面44aから導光体42に入射する。
When the
図24は、この発明の実施の形態4における照射器22及び光量調整器23の他の例を示す図である。照射器22は、実施の形態1で開示した例と同様である。
FIG. 24 is a diagram showing another example of the
光量調整器23は、例えば反射板26、太陽電池セル27、液体28及び駆動装置45を備える。反射板26は、照射器22に設けられる。反射板26は、鏡面加工等が施された反射面が照射器22の上面22aに密着する。反射板26は、例えばシート状である。反射板26の厚さは太陽電池セル27の厚さと比較して極めて薄い。図24は、反射板26の中央部分に開口が形成される例を示す。
The
液体28は、透光性を有する。例えば、液体28の屈折率は、照射器22の屈折率と同じである。液体28は、照射器22と同様に透明であることが望ましい。液体28は、反射板26を覆うように層状に設けられる。液体28は、反射板26に形成された上記開口にも満たされる。
The liquid 28 has translucency. For example, the refractive index of the liquid 28 is the same as the refractive index of the
太陽電池セル27は、液体28の上に載せられる。液体28が100〜1000cStの粘度を有していれば、液体28を介して太陽電池セル27を照射器22に保持させることができる。即ち、太陽電池セル27と反射板26との間、及び太陽電池セル27と照射器22との間に液体28による液体層が形成される。太陽電池セル27は、受光面27aが液体28に浸るように下向きに配置される。太陽電池セル27は、少なくとも受光面27aの一部が照射器22の上面22aに対向する位置と受光面27aが上面22aに対向しない位置とに変位できる。
The
駆動装置45は、太陽電池セル27を駆動する。例えば、太陽電池セル27は、受光面27aが照射器22の上面22a及び反射板26に対して平行になるように配置される。太陽電池セル27は液体層に保持されているため、受光面27aと平行な方向に力を加えれば太陽電池セル27は横滑りする。駆動装置45は、太陽電池セル27を上面22a及び反射板26に沿って移動させる。これにより、駆動装置45は、太陽電池セル27を反射板26の裏側に隠したり裏側から出したりする。
The driving
図24に示す状態では、受光面27aの一部が照射器22の上面22aに対向する。かかる場合、照射器22から液体28に進んだ光の一部は、受光面27aに達して太陽電池セル27に吸収される。駆動装置45によって太陽電池セル27を駆動することにより、太陽電池セル27の受光面27aのうち照射器22の上面22aに対向する部分の面積を変えることができる。即ち、受光面27aが上面22aに対向する面積を変えることによって太陽電池セル27に吸収される光の量を調整できる。なお、太陽電池セル27に吸収されない光は、液体28の液面で反射し、照射器22を進む経路に戻る。
In the state shown in FIG. 24, a part of the
本実施の形態で開示しない集光装置1の構成及び機能は、実施の形態1から3の何れかで開示した構成及び機能と同様である。本実施の形態における集光装置1は、他の実施の形態で開示した集光装置1と同様に照明装置21に用いることができる。
The configuration and function of the light collecting apparatus 1 not disclosed in the present embodiment are the same as the configuration and function disclosed in any of the first to third embodiments. The condensing device 1 in this Embodiment can be used for the illuminating
1 集光装置、 2 透光体(第1透光体)、 3 透光体(第2透光体)、 4 筐体、 5 表面、 6 表面、 7 凸型構造体、 8 表面、 9 表面、 10 溝、 11 内面、 12 端面、 13 開口、 14 太陽、 15 表面、 16 表面、 17 表面、 18 表面、 19 側面、 20a 表面、 20b 表面、 21 照明装置、 22 照射器、 22a 上面、 23 光量調整器、 24 端部、 24a 端面、 25 容器、 25a 下面、 25b 内面、 26 反射板、 27 太陽電池セル、 27a 受光面、 28 液体、 29 液量調整器、 30 凹型構造体、 31 表面、 32 表面、 33 表面、 34 表面、 35 建物、 36 窓ガラス、 37 拡散器、 38 支持具、 39 拡散板、 40 光源、 41 導光体(第1導光体)、 42 導光体(第2導光体)、 43 端部、 43a 端面、 44 端部、 44a 端面、 45 駆動装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Condenser, 2 Translucent body (1st translucent body), 3 Translucent body (2nd translucent body), 4 Housing | casing, 5 Surface, 6 Surface, 7 Convex structure, 8 Surface, 9 Surface , 10 grooves, 11 inner surface, 12 end surface, 13 opening, 14 sun, 15 surface, 16 surface, 17 surface, 18 surface, 19 side surface, 20a surface, 20b surface, 21 illumination device, 22 illuminator, 22a upper surface, 23 light quantity Adjuster, 24 end, 24a end surface, 25 container, 25a lower surface, 25b inner surface, 26 reflector, 27 solar cell, 27a light receiving surface, 28 liquid, 29 liquid volume adjuster, 30 concave structure, 31 surface, 32 Surface, 33 surface, 34 surface, 35 building, 36 window glass, 37 diffuser, 38 support, 39 diffuser plate, 40 light source, 4 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light guide (1st light guide), 42 Light guide (2nd light guide), 43 End part, 43a End surface, 44 End part, 44a End surface, 45 Drive apparatus
Claims (12)
前記第1透光体の前記第2表面に対向する第3表面及び前記第2表面側とは反対側に且つ前記第3表面に対して対向する第4表面が形成された第2透光体と、
を備え、
前記第2表面に凸型構造体が形成され、
前記凸型構造体は、突出高さが前記第2表面に沿う第1方向に向かうに従って高くなり、前記第1方向に直交し且つ前記第2表面に沿う第2方向の幅が前記1方向に向かうに従って小さくなり、
前記第2透光体は、前記第1方向に向かうに従って厚さが厚くなる集光装置。 A first light-transmitting body formed with a flat first surface and a second surface facing the first surface;
A second light transmitting body in which a third surface facing the second surface of the first light transmitting body and a fourth surface facing the third surface on the side opposite to the second surface side are formed. When,
With
A convex structure is formed on the second surface;
The protruding structure has a protruding height that increases in the first direction along the second surface, and a width in the second direction that is orthogonal to the first direction and along the second surface is in the first direction. It gets smaller as you go,
The second light transmitting body is a light condensing device in which the thickness is increased toward the first direction.
前記第5表面と前記第1表面とのなす角は9.6°〜10.8°である請求項1に記載の集光装置。 A fifth surface is formed on the convex structure so as to move away from the first surface toward the first direction.
The condensing device according to claim 1, wherein an angle formed between the fifth surface and the first surface is 9.6 ° to 10.8 °.
前記第1透光体の前記第2表面に対向する第3表面及び前記第2表面側とは反対側に且つ前記第3表面に対して対向する第4表面が形成された第2透光体と、
を備え、
前記第2表面に凹型構造体が形成され、
前記凹型構造体は、深さが前記第2表面に沿う第1方向に向かうに従って浅くなり、前記第1方向に直交し且つ前記第2表面に沿う第2方向の幅が前記第1方向に向かうに従って大きくなり、
前記第2透光体は、前記第1方向に向かうに従って厚さが厚くなる集光装置。 A first light-transmitting body formed with a flat first surface and a second surface facing the first surface;
A second light transmitting body in which a third surface facing the second surface of the first light transmitting body and a fourth surface facing the third surface on the side opposite to the second surface side are formed. When,
With
A concave structure is formed on the second surface;
The concave structure becomes shallower as the depth goes in the first direction along the second surface, and the width in the second direction along the second surface is perpendicular to the first direction and goes in the first direction. Grows according to
The second light transmitting body is a light condensing device in which the thickness is increased toward the first direction.
前記第5表面と前記第1表面とのなす角は9.6°〜10.8°である請求項3に記載の集光装置。 A fifth surface is formed on the concave structure away from the first surface toward the first direction;
The condensing device according to claim 3, wherein an angle formed by the fifth surface and the first surface is 9.6 ° to 10.8 °.
前記底角の一方は65°〜75°であり、
前記底角のもう一方は30°〜75°である請求項5に記載の集光装置。 The groove is a V-groove whose cross section is defined by a triangle determined by an apex angle and two base angles,
One of the base angles is 65 ° to 75 °;
The condensing device according to claim 5, wherein the other of the base angles is 30 ° to 75 °.
受光面で受けた光を、その向きを変えて照射する照射器と、
前記照射器から照射される光の量を調整する光量調整器と、
を備え、
前記受光面は、前記第2透光体の前記第1方向を向く端面に対向する照明装置。 The light collecting device according to any one of claims 1 to 7,
An irradiator that irradiates the light received on the light receiving surface by changing its direction;
A light amount adjuster for adjusting the amount of light emitted from the irradiator;
With
The light receiving surface is an illuminating device facing an end surface of the second light transmitting body facing the first direction.
前記照射器に設けられた容器と、
前記容器の内部に配置された太陽電池セルと、
前記容器内の液体の量を調整する液量調整器と、
を備え、
前記液量調整器は、前記太陽電池セルの少なくとも一部が前記液体に浸るまで前記液体を前記容器に注入することが可能な請求項8に記載の照明装置。 The light amount adjuster is
A container provided in the irradiator;
Solar cells disposed inside the container;
A liquid amount adjuster for adjusting the amount of liquid in the container;
With
The lighting device according to claim 8, wherein the liquid amount adjuster is capable of injecting the liquid into the container until at least a part of the solar battery cell is immersed in the liquid.
前記受光面で受けた光を第1端面に導く第1導光体と、
第2端面が隙間を空けて前記第1導光体の前記第1端面に対向する第2導光体と、
を備え、
前記光量調整器は、
前記第1導光体の前記第1端面及び前記第2導光体の前記第2端面が内部に配置された容器と、
前記隙間を満たす液体と、
前記隙間に配置可能な太陽電池セルと、
前記太陽電池セルを前記第1端面に沿って移動させ、前記太陽電池セルのうち前記第1導光体の前記第1端面に対向する部分の面積を変える駆動装置と、
を備えた請求項8に記載の照明装置。 The irradiator is
A first light guide for guiding light received by the light receiving surface to a first end surface;
A second light guide opposite to the first end face of the first light guide with a second end face spaced apart;
With
The light amount adjuster is
A container in which the first end surface of the first light guide and the second end surface of the second light guide are disposed;
A liquid that fills the gap;
Solar cells that can be arranged in the gap,
A driving device that moves the solar battery cell along the first end face, and changes an area of a part of the solar battery cell facing the first end face of the first light guide;
The lighting device according to claim 8, comprising:
前記照射器に設けられたシート状の反射板と、
前記反射板との間に液体層が形成された太陽電池セルと、
前記太陽電池セルを前記反射板に沿って移動させ、前記太陽電池セルのうち前記照射器に対向する部分の面積を変える駆動装置と、
を備えた請求項8に記載の照明装置。 The light amount adjuster is
A sheet-like reflector provided in the irradiator;
A solar battery cell in which a liquid layer is formed between the reflecting plate, and
A driving device that moves the solar cell along the reflector and changes an area of the solar cell facing the irradiator;
The lighting device according to claim 8, comprising:
前記拡散板に光を照射する光源と、
を更に備えた請求項8から請求項11の何れか一項に記載の照明装置。 A diffusion plate for diffusing the light emitted from the irradiator;
A light source for irradiating the diffusion plate with light;
The lighting device according to claim 8, further comprising:
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