(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 PL/EP T3 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (1) Int. Cl. G02B27/22 (06.01) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej Europejski Biuletyn Patentowy 09/27 EP B1 (4) Tytuł wynalazku: Układ optyczny do wyświetlania obrazu na powierzchni panelu słonecznego () Pierwszeństwo: FR (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 08/43 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 12/09 (73) Uprawniony z patentu: SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE, Courbevoie, FR (72) Twórca (y) wynalazku: GILBERT Joël, Lambesc, FR (74) Pełnomocnik: Polservice Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. rzecz. pat. Kuczyńska Teresa Warszawa skr. poczt. 33 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 1 3P24829PL00 EP B1 Opis 1 2 [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy układu optycznego do wyświetlania obrazu na powierzchni panelu słonecznego. [0002] Pojęcie «panel słoneczny» oznacza tu każdy typ powierzchni, płaskiej lub zakrzywionej, której funkcją jest przetwarzanie energii słonecznej na ciepło lub elektryczność. [0003] W celu uzyskania najlepszej efektywności nasłonecznienia, panele słoneczne powinny być ustawione z uwzględnieniem różnych położeń słońca w geograficznym miejscu instalacji. Na ogół panele słoneczne są pochylone ku Południowi pod kątem równym szerokości geograficznej miejsca. Ale z uwagi na regularne obniżanie kosztów produkcji paneli słonecznych, w szczególności tych typu fotowoltaicznego wykorzystujących krzem w postaci cienkiej warstewki, ukierunkowanie paneli słonecznych stanie się mniej istotne, ponieważ wynikły z tego brak efektywności będzie mógł być zrekompensowany, bez większej różnicy w cenie, przez ogólne zwiększenie powierzchni czynnej. Co ułatwi na przykład pionowa pozycja paneli słonecznych. [0004] Panele słoneczne są na ogół koloru ciemnego, a nawet całkiem czarnego, co silnie kontrastuje z kolorem wsporników, na których są zamocowane, i co przeszkadza ich integracji estetycznej i architektonicznej. [000] Celem niniejszego wynalazku jest wyświetlanie obrazu na powierzchni paneli słonecznych. Obraz ten będzie stanowił tylko częściową przeszkodę dla bezpośrednich promieni słonecznych, co umożliwi panelom słonecznym funkcjonowanie przy minimalnej stracie nasłonecznienia, korzystając jednocześnie z wizualnych

3 2 1 2 cech wybranego obrazu. Wyświetlanie tego obrazu lub tego koloru umożliwi więc łatwiejszą integrację estetyczną paneli słonecznych. Obraz ten będzie również mógł, poprzez jego treść, stać się środkiem komunikacji typu informacyjnego, sygnalizacyjnego lub reklamowego. W dalszej części, panel słoneczny wyposażony w układ optyczny, stanowiący przedmiot tego wynalazku, będzie określany terminem panel słoneczny do formowania obrazów. [0006] Termin «światło otaczające» oznacza tu światło całkowite otrzymane przez kolektor słoneczny. Światło otaczające składa się z bezpośrednich promieni słonecznych i ze światła rozproszonego z otoczenia. [0007] Niniejszy wynalazek jest utworzony z powierzchni soczewkowatej, obrazu i panelu słonecznego. Ułożenie względne każdego z tych elementów umożliwia, pod pewnymi kątami obserwacji, wyświetlanie danego obrazu bez widzenia powierzchni panelu słonecznego, umożliwiając jednocześnie bezpośrednim promieniom słonecznym, które mają kąty padania różne od poprzednich kątów obserwacji, dotarcie do powierzchni czynnej panelu słonecznego. Powierzchnia soczewkowata i obraz nie będą więc stanowiły przeszkody dla bezpośrednich promieni słonecznych i będą stanowiły tylko częściową przeszkodę dla światła rozproszonego z otoczenia. [0008] «Panel słoneczny do formowania obrazów», przedmiot tego wynalazku, jest utworzony z przezroczystej błony, na której nadrukowany jest obraz, którego pasma, prostoliniowe, równoległe i równoodległe zostały usunięte. Termin «pasmo obrazu» oznacza pozostałe pasma obrazu, które nie zostały usunięte. Błona ustawiona jest pomiędzy powierzchnią czynną

4 3 1 2 panelu słonecznego i powierzchnią soczewkowatą. Powierzchnia soczewkowata jest utworzona z umieszczonych obok siebie identycznych, prostoliniowych soczewek, typu płasko-wypukłego, których szerokość równa się sumie szerokości pasma obrazu i szerokości pasma przezroczystego. Błona przezroczysta umieszczona jest od strony płaskiego boku powierzchni soczewkowatej, w płaszczyźnie ogniskowej soczewek, w taki sposób, aby pasma obrazu i pasma przezroczyste były równoległe do osi podłużnej soczewek. Szerokość pasm obrazu i pasm przezroczystych obliczana jest w taki sposób, aby w pewnym przedziale kątów widzenia obserwator widział tylko pasma obrazu, a więc sam obraz, podczas gdy w innym przedziale kątów widzenia, światło będzie przechodziło przez pasma przezroczyste, a więc dotrze do powierzchni czynnej kolektora słonecznego. Istotnie, prostoliniowe soczewki skupiają światło, a więc widzenie, w strefach płaszczyzny ogniskowej, której położenie zależy od kąta padania światła na powierzchnię soczewki. Światło pada na powierzchnię pofałdowaną powierzchni soczewkowatej pod kątami padania, mierzonymi względem osi prostopadłej do powierzchni pofałdowanej, które mają wartość od +4º do -4º. Przedziałom kątów padania [A1, A2] i [A2, A3] odpowiadają strefy Z 1 i Z2 płaszczyzny ogniskowej soczewki. Umieszczając właściwie pasma obrazu i pasma przezroczyste obrazu, odpowiednio, na wprost stref Z 1 i Z2, obserwator, którego kąty widzenia będą zawarte w przedziale od A1 do A2 zobaczy pasma obrazu w strefie Z1, a więc sam obraz, podczas gdy światło, które będzie miało kąty padania zawarte w przedziale między A2 i A3 skupi się w strefie Z2 i przejdzie przez pasma przezroczyste aby dotrzeć do powierzchni kolektora

5 4 1 2 słonecznego. Ustawienie względne obrazu względem powierzchni soczewkowatej będzie się więc dokonywało w zależności od różnych możliwych pozycji obserwatora i różnych możliwych pozycji słońca na niebie; wiedząc, że te różne pozycje kątowe będą wyznaczały strefy Z1 i Z2, w których znajdą się pasma obrazu i pasma przezroczyste. W celu uniknięcia licznych odbić światła przy przejściu z powierzchni soczewkowatej do błony, i z błony do powierzchni kolektora słonecznego, będą mogły być naklejane różne elementy za pomocą przezroczystego kleju o takim samym współczynniku załamania co stykające się części optyczne, lub różne powierzchnie będą mogły być pokryte przeciwodblaskowo. W celu zyskania na precyzji i uniknięcia czynności naklejania, druk obrazu będzie mógł się odbywać bezpośrednio na płaskim boku powierzchni soczewkowatej. Według jednego ze szczególnych przykładów wykonania, panel słoneczny do formowania obrazów będzie miał cechy poprzedniego wykonania, ale powierzchnia soczewkowata będzie miała tym razem płaski bok skierowany ku stronie zewnętrznej, a pomiędzy powierzchnią soczewkowatą i obrazem będzie umieszczona przezroczysta płyta o bokach równoległych. Ta przezroczysta płyta zostanie pocięta prostopadle do jej powierzchni, w sposób prostoliniowy, i w regularnych odstępach, w celu utworzenia płaskich odstępów powietrznych o małej grubości, które będą równoległe do osi podłużnej soczewek i ustawione na wprost każdego połączenia soczewek. Zaletą tej powierzchni optycznej w porównaniu z poprzednią, jest to, że kąty widzenia i kąty padania promieni słonecznych będą mogły przybierać wartości zawarte pomiędzy -70º i + 70º. Promienie, których kąt padania będzie większy od 4º będą bowiem, po ich przejściu

6 1 2 przez soczewkę, załamywane wewnątrz płyty i odbijane na powierzchni odstępów powietrznych zgodnie z zasadą optyczną skoku wskaźnika załamania i kierowane do wewnątrz stref Z1 lub Z2. [0009] Według jednego ze szczególnych przykładów wykonania, i w celu zwiększenia kątów widzenia do 90 soczewki prostoliniowe płasko-wypukłe według poprzedniego przykładu wykonania zostaną zastąpione soczewkami prostoliniowymi dwuwypukłymi. [00] Według innego przykładu wykonania, obraz powiązany z kolektorem słonecznym do formowania obrazów będzie mógł być zmieniany na odległość, na przykład przez użycie wyświetlania ciekłokrystalicznego. Jeśli obraz zmienia się szybko, można będzie widzieć obraz animowany. [0011] Według jednego z wariantów, nie przedstawionego, obraz lub obrazy animowane będą zmieniane w taki sposób, że strefy o tym samym kolorze co powierzchnia kolektora słonecznego będą usuwane aby stały się przezroczyste. W ten sposób, oddawanie obrazu nie będzie zmieniane, ponieważ z powodu przezroczystości strefy te przybiorą kolor panelu słonecznego, który znajduje się z tyłu. Światło, które będzie w ten sposób przechodziło przez obraz, dojdzie do kolektora słonecznego i doda się do światła już otrzymanego przez kolektor. [0012] Według innego przykładu wykonania, pasma obrazu będą zastępowane pasmami kolektora słonecznego o małej grubości, a panel słoneczny zostanie zastąpiony obrazem stałym lub animowanym. Te pasma kolektora słonecznego będą ustawiane względem powierzchni soczewkowatej w taki sposób, aby odbierać bezpośrednie promienie słoneczne, podczas gdy pasma przezroczyste umożliwią

7 6 1 2 obserwatorowi ustawionemu pod innymi kątami widzenia, widzenie obrazu lub obrazów animowanych, poprzez panel słoneczny zbudowany w taki sposób. [0013] Załączone rysunki przedstawiają wynalazek: Figura 1 przedstawia w stanie rozłożonym rozmieszczenie różnych elementów tworzących panel słoneczny do formowania obrazów. Figura 2 przedstawia przekrój i schemat zasady panelu słonecznego do formowania obrazów, z jednej strony, z widzeniem obrazu widzianego przez obserwatora, a z drugiej strony, optyczny przebieg promieni słonecznych, które, w tym samym czasie, dochodzą do powierzchni kolektora słonecznego. Figura 3 przedstawia szczególny przykład wykonania, w którym, w celu zwiększenia kątów widzenia, wykorzystywana jest powierzchnia soczewkowata płasko-wypukła i przekierowanie promieni zgodnie z zasadą odbicia przez skok wskaźnika załamania. [0014] Jak przedstawiono na tych rysunkach, układ składa się z panelu słonecznego (SP), błony przezroczystej (F), na której nadrukowany jest obraz (I) i z powierzchni soczewkowatej (SL). Obraz (I) jest częściowo usunięty przez pasma przezroczyste (BT) prostoliniowe, równoległe i równoodległe. Obraz staje się więc obrazem utworzonym z równoległych, nieprzezroczystych pasm obrazu (BN) i równoległych pasm przezroczystych (BT). Powierzchnia soczewkowata jest utworzona z identycznych soczewek prostoliniowych, o przekroju płasko-wypukłym, o szerokości równej sumie szerokości pasma obrazu plus szerokość pasma przezroczystego, i umieszczonych obok siebie, równolegle do siebie nawzajem. Błona przezroczysta (F) znajduje się pomiędzy panelem słonecznym (SP) i

8 7 1 2 powierzchnią soczewkowatą (SL), w płaszczyźnie ogniskowej soczewek, z bokiem pofałdowanym powierzchni soczewkowatej zwróconym na zewnątrz układu. Pasma obrazu (BN) i pasma przezroczyste (BT) są ustawione względem soczewek w taki sposób, aby te pasma (BN i BT) były równoległe do osi podłużnej (X) soczewek, i w taki sposób, aby pod pewnymi kątami widzenia z przedziału kątów [A1, A2], obserwator (OB) widział tylko pasma obrazu (BN). Natomiast pod innymi kątami widzenia zawartymi w przedziale kątów [A2, A3] promienie słoneczne będą przechodziły przez pasma przezroczyste (BT) obrazu i dojdą do powierzchni kolektora słonecznego (SP). Pasma (BN) i (BT) ustawiają się na wprost stref Z1 i Z2. Strefy Z1 i Z2 są strefami płaszczyzny ogniskowej soczewki prostoliniowej, które są pokryte promieniami słonecznymi, których kąty padania są zawarte odpowiednio w przedziałach [A1, A2] i [A2, A3]. W przypadku soczewek, których wypukła powierzchnia jest półcylindryczna (Figura 2), A1 i A3 przybierają wartości graniczne wynoszące 4º. Kąty te są mierzone względem osi (Y), która jest jednocześnie prostopadła do osi podłużnej soczewek (X) i prostopadła do powierzchni soczewkowatej (SL). [001] W przypadku wykonania z powierzchnią soczewkowatą płasko-wypukłą, której płaski bok jest zwrócony na zewnątrz (Figura 3), promienie padające są skupiane przy przejściu przez powierzchnię wypukłą soczewki, następnie ulegają załamaniu przy przejściu przez pierwszy bok płaski płyty przezroczystej (PT). Część promieni dochodzi bezpośrednio do stref Z1 i Z2, podczas gdy inne (R1, R2), padające pod większym kątem, są odbijane na powierzchni odstępu powietrznego (Lm) przed dotarciem do stref Z1 i Z2.

9 8 1 2 [0016] W celu zredukowania odbić zakłócających, różne boki powierzchni soczewkowatej, płyty o bokach równoległych i kolektora słonecznego będą mogły być pokryte zabezpieczeniem przeciwodblaskowym lub błona będzie mogła być naklejona przy użyciu kleju przezroczystego (C), którego wskaźnik załamania będzie identyczny ze wskaźnikiem stykających się części optycznych. [0017] Tytułem przykładu, nie ograniczającego, panel słoneczny będzie panelem typu fotowoltaicznego wyposażonym w jednolitą powłokę krzemową o cienkiej warstewce, Panel słoneczny, tak samo jak błona przezroczysta i powierzchnia soczewkowata będą miały kształt prostokątny o wymiarach 60 centymetrów szerokości i 0 centymetrów wysokości. Jest on nachylony ku Północy pod kątem 22 względem pionu, a jego powierzchnia czynna jest skierowana na Południe. Na błonie przezroczystej nadrukowany jest techniką sitodruku obraz kolorowy, w którym są ułożone przemiennie pasma poziome przezroczyste i nieprzezroczyste o tej samej szerokości równej 0, mm. Powierzchnia soczewkowata jest utworzona z soczewek prostoliniowych o średnicy 1 mm, których grubość wynosi 1,2 mm, co jest równe odległości ogniskowej każdej soczewki. Powierzchnia soczewkowata jest ustawiona w taki sposób, że oś podłużna soczewek jest w poziomie, a więc jest równoległa do pasm obrazu. Błona przezroczysta jest naklejona na bok płaski powierzchni soczewkowatej za pomocą przezroczystego kleju i ustawiona dokładnie w taki sposób, aby każde pasmo obrazu znajdowało się w górnej połowie płaszczyzny ogniskowej każdej soczewki. Każde pasmo przezroczyste znajduje się więc w dolnej połowie płaszczyzny

10 9 1 ogniskowej każdej soczewki. Dla obserwatora znajdującego się na wysokości panelu słonecznego do formowania obrazu, kąt widzenia ma wartość -22, co umożliwia widzenie pasm obrazu. Słońce, przy jego przejściu przez południk i na szerokości geograficznej 4, może przyjmować, w zależności od pory roku, wysokości zmienne od 22 do 68 względem horyzontu Południowego, a więc promienie słoneczne mają kąty padania względem panelu słonecznego zawarte między 0 i 46. Wszystkie promienie słoneczne będą więc przechodziły przez pasma przezroczyste i dochodziły do powierzchni kolektora słonecznego. [0018] Niniejszy wynalazek jest szczególnie dostosowany do integracji estetycznej i architektonicznej paneli słonecznych, oraz do rozpowszechniania informacji wizualnej na ich powierzchni. SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE Pełnomocnik:

11 3P24829PL00 EP B1 Zastrzeżenia patentowe Panel słoneczny (SP) połączony z układem optycznym umożliwiającym wyświetlanie obrazu na jego powierzchni, znamienny tym, że zawiera panel słoneczny (SP), błonę przezroczystą z obrazem (F), z którego usunięto szereg pasm prostoliniowych, równoległych, o tej samej szerokości i równoodległych od siebie, i powierzchnię soczewkowatą utworzoną z identycznych, umieszczonych obok siebie, soczewek prostoliniowych, których szerokość równa się sumie szerokości pasma przezroczystego i szerokości pasma obrazu, i których płaski bok jest zwrócony ku obrazowi; przy czym oś podłużna soczewek jest równoległa do pasm obrazu i do pasm przezroczystych, zaś wspomniane pasma przezroczyste i pasma obrazu są ustawione pomiędzy powierzchnią panelu słonecznego i powierzchnią soczewkowatą, w taki sposób, że zależnie od kąta widzenia, pod którym jest widziana powierzchnia soczewkowata obserwator będzie widział tylko pasma obrazu lub tylko powierzchnię panelu słonecznego,. 2. Panel słoneczny według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że soczewki prostoliniowe mają przekrój płaskowypukły lub dwuwypukły. 3. Panel słoneczny połączony z układem optycznym według zastrzeżenia 2, znamienny tym, że powierzchnia soczewki płasko-wypukłej i/lub dwuwypukłej ma bok płaski skierowany na zewnątrz, i że pomiędzy powierzchnię soczewkowatą i błonę jest wstawiona płyta przezroczysta o bokach równoległych, przy czym wspomniana płyta jest

12 11 pocięta prostopadle do swojej powierzchni, w sposób prostoliniowy i w regularnych odstępach, dzięki czemu powstają płaskie odstępy powietrzne o małej grubości, równoległe do osi podłużnej soczewek i ustawione na wprost każdego połączenia soczewek. 4. Panel słoneczny połączony z układem optycznym według zastrzeżenia 1, 2 lub 3, znamienny tym, że różne powierzchnie optyczne posiadają powłokę przeciwodblaskową. 1. Panel słoneczny połączony z układem optycznym według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że błona jest przyklejona do różnych powierzchni optycznych klejem przezroczystym, którego wskaźnik załamania jest identyczny ze wskaźnikiem załamania stykających się części optycznych. 6. Panel słoneczny połączony z układem optycznym według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że strefy obrazu, które są tego samego koloru co powierzchnia panelu słonecznego są usuwane, aby były przezroczyste. 7. Panel słoneczny połączony z układem optycznym według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że pasma obrazu są zastąpione pasmami kolektora słonecznego, a panel słoneczny jest zastąpiony obrazem Panel słoneczny połączony z układem optycznym według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że obraz nieruchomy jest zastąpiony obrazem animowanym. 9. Panel słoneczny według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że pasma obrazu i pasma przezroczyste są ustawione w taki sposób, że światło

13 12 się skupia i przechodzi przez pasma przezroczyste, aby dojść do powierzchni kolektora słonecznego.. Panel słoneczny według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że obraz powiązany z kolektorem słonecznym do formowania obrazów jest wyświetleniem ciekłokrystalicznym. SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE Pełnomocnik:

14

15

16