(57)【要約】【課題】表面輝度を高くしながら、太陽電池パネルの発電効率も高くする。【解決手段】照明装置は、太陽電池パネル１と、この太陽電池パネル１の裏面に配設している光源２とを備えている。太陽電池パネル１は、透光性を有する表面電極３と、この表面電極３の反対側の裏面に配設している裏面電極４と、この裏面電極４と表面電極３との間に設けている光を吸収して発電する発電層５とからなる。太陽電池パネル１の裏面電極４は金属層であって、金属層の裏面電極４は光を透過できる無数の貫通孔６を設けており、さらにこの貫通孔６の開口部には電磁波である光を受光し、受光した光を放射する誘電体アンテナ７を設けている。照明装置は、裏面電極４の貫通孔６に設けた誘電体アンテナ７でもって、太陽電池パネル１の裏面に配設している光源２の光を受光し、受光した光を太陽電池パネル１の表面側に放射している。【選択図】図５
2010277860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する表面電極(3)と、この表面電極(3)の反対側の裏面に配設している裏面電極(4)と、この裏面電極(4)と表面電極(3)との間に設けている光を吸収して発電する発電層(5)とからなる太陽電池パネル(1)と、この太陽電池パネル(1)の裏面に配設している光源(2)とを備える照明器具であって、
前記太陽電池パネル(1)の裏面電極(4)が金属層であって、金属層の裏面電極(4)は光を透過できる無数の貫通孔(6)を設けており、さらにこの貫通孔(6)の開口部には電磁波である光を受光し、受光した光を放射する誘電体アンテナ(7)を設けており、
前記裏面電極(4)の貫通孔(6)に設けた誘電体アンテナ(7)でもって、太陽電池パネル(1)の裏面に配設している光源(2)の光を受光し、受光した光を太陽電池パネル(1)の表面側に放射するようにしてなる照明装置。
【請求項２】
前記表面電極(3)が金属層であって、金属層の表面電極(3)は光を透過できる無数の貫通孔(8)を設けており、さらにこの貫通孔(8)の開口部には電磁波である光を受光して放射する誘電体アンテナ(9)を設けており、表面電極(3)の貫通孔(8)に設けた誘電体アンテナ(9)が外部の光を受光し、受光した光を放射して外部の光を発電層(5)に透過し、また前記太陽電池パネル(1)の裏面に設けている光源(2)の光を受光し、受光した光を放射して外部に放射するようにしてなる請求項１に記載される照明装置。
【請求項３】
前記光源(2)が平面光源(20)である請求項１又は２に記載される照明装置。
【請求項４】
前記平面光源(20)の裏面に、太陽電池パネル(1)で充電される二次電池(30)を積層している請求項３に記載される照明装置。
【請求項５】
前記二次電池(30)がリチウムイオン電池からなるシート状電池である請求項４に記載される照明装置。
【請求項６】
前記貫通孔(6)、(8)の内形の最小幅（Ｈ）が、０．４μｍないし１００μｍである請求項１または２に記載される照明装置。
【請求項７】
前記誘電体アンテナ(7)、(9)の外形の最小幅（Ｄ）が、０．４μｍないし１００μｍである請求項１、２、６のいずれかに記載される照明装置。
【請求項８】
前記誘電体アンテナ(7)、(9)の高さ（Ｔ）が、外形の最小幅（Ｄ）の０．５倍ないし２倍である請求項１または２に記載される照明装置。
【請求項９】
前記誘電体アンテナ(7)、(9)が円柱状、多角柱、楕円柱状のいずれかである請求項１または２に記載される照明装置。
【請求項１０】
前記誘電体アンテナ(7)、(9)が、平面形状を細長い長方形とする角柱状、あるいは平面形状において両端を円弧状とする細長い形状の柱状である請求項１または２に記載される照明装置。
【請求項１１】
前記誘電体アンテナ(7)、(9)を形成している誘電体の誘電率が２〜１０である請求項１または２に記載される照明装置。
【請求項１２】
前記裏面電極(4)の貫通孔(6)の開口部に設けている誘電体アンテナ(7)が、前記裏面電極(4)の表面から突出している請求項１に記載される照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネルと光源を有する照明装置に関し、とくに光源を太陽電池パネルの裏面に配設して光源の光を太陽電池パネルに透過して外部に照射する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源と太陽電池パネルの両方を有する照明装置は開発されている（特許文献１参照）。この特許文献に記載される照明装置は、図１の分解斜視図に示すように、太陽電池パネル９１の表面に導光板９３と透明カバー９４とを積層している。導光板９３の側面には、内部に光を照射する発光ダイオード９２を設けている。この照明装置は、外部の光を導光板９３に透過させて太陽電池パネル９１に照射して発電する。また、発光ダイオード９２を点灯して、導光板９３から外部に光を照射する。この構造の照明装置は、太陽電池パネル９１と導光板９３とを積層して配設するので、太陽電池パネル９１の発電領域を発光できる。このため、外形を小さくしながら、太陽電池パネル９１で発電し、また発電領域においても発光できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４８９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１に示す照明装置は、発光領域を発光できる特徴は実現できるが、光源の発光ダイオードを導光板の外周に配設することから、光の輝度を高くするのが難しい欠点がある。それは、発光ダイオードなどの光源の光を直接には外部に照射できず、発光ダイオードの光を導光板の内部に入射し、入射される光を導光板の表面で乱反射して外部に照射するからである。とくに、この照明装置は、導光板の面積を大きくして発光面積を大きくすると、単位面積の光量が低下する欠点がある。さらに、この構造の照明装置は、導光板に透過する光を太陽電池パネルに入射するので、太陽電池パネルの発電効率も低下する欠点がある。それは、導光板の両面での反射、さらに導光板の吸収光によって、太陽電池パネルに入射される光が減衰されるからである。
【０００５】
本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、表面輝度を高くしながら、太陽電池パネルの発電効率も高くできる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
本発明の照明装置は、太陽電池パネル１と、この太陽電池パネル１の裏面に配設している光源２とを備えている。太陽電池パネル１は、透光性を有する表面電極３と、この表面電極３の反対側の裏面に配設している裏面電極４と、この裏面電極４と表面電極３との間に設けている光を吸収して発電する発電層５とからなる。太陽電池パネル１の裏面電極４は金属層であって、金属層の裏面電極４は光を透過できる無数の貫通孔６を設けており、さらにこの貫通孔６の開口部には電磁波である光を受光し、受光した光を放射する誘電体アンテナ７を設けている。照明装置は、裏面電極４の貫通孔６に設けた誘電体アンテナ７でもって、太陽電池パネル１の裏面に配設している光源２の光を受光し、受光した光を太陽電池パネル１の表面側に放射している。
【０００７】
以上の照明装置は、表面輝度を高くしながら、太陽電池パネルの発電効率も高くできる特徴がある。表面輝度を高くできるのは、導光板で光を拡散することなく、太陽電池パネルの裏面に光源を設けて、光源の光を太陽電池パネルに透過させて直接に外部に照射するからである。また、太陽電池パネルの発電効率を高くできるのは、外光を導光板に透過させることなく、直接に入射できるからである。とくに、以上の照明装置は、金属層の裏面電極に設けた貫通孔の開口部に誘電体アンテナを設けているので、誘電体アンテナが電磁波の光を電波と同じように効率よく集めて受光し、受光した光を放射するので、単に貫通孔を設けた裏面電極に比較して、光の透過率を相当に大きくできる特徴がある。
【０００８】
本発明の照明装置は、表面電極３を金属層として、金属層の表面電極３には光を透過できる無数の貫通孔８を設けて、さらにこの貫通孔８の開口部には、電磁波である光を受光して放射する誘電体アンテナ９を設けることができる。この照明装置は、表面電極３の貫通孔８に設けた誘電体アンテナ９が外部の光を受光し、受光した光を放射して外部の光を発電層５に透過し、また、太陽電池パネル１の裏面に設けている光源２の光を受光し、受光した光を放射して外部に放射することができる。
【０００９】
以上の照明装置は、表面電極の電気抵抗を小さくしながら、光の透過率を高くして、太陽電池パネルの発電効率をより高くできる特徴がある。それは、表面電極の電気抵抗を小さくして電力損失を少なくし、光の透過率を高くすることで発電電力を大きくできるからである。
【００１０】
本発明の照明装置は、光源２を平面光源２０とすることができる。さらに、本発明の照明装置は、平面光源２０の裏面に、太陽電池パネル１で充電される二次電池３０を積層することができる。さらにまた、本発明の照明装置は、二次電池３０をリチウムイオン電池からなるシート状電池とすることができる。
【００１１】
本発明の照明装置は、貫通孔６、８の内形の最小幅（Ｈ）を、０．４μｍないし１００μｍとすることができる。また、本発明の照明装置は、誘電体アンテナ７、９の外形の最小幅（Ｄ）を０．４μｍないし１００μｍとすることができる。さらにまた、本発明の照明装置は、誘電体アンテナ７、９の高さ（Ｔ）を外形の最小幅（Ｄ）の０．５倍ないし２倍とすることができる。
【００１２】
以上の照明装置は、裏面電極や表面電極の貫通孔に設けた誘電体アンテナでもって、極めて効率よく光源の可視光線を透過する。誘電体アンテナが効率よく可視光線を透過させることから、裏面電極や表面電極は、微細な貫通孔を設けて可視光線を効率よく透過させながら、電気抵抗を小さくできる。それは、裏面電極や表面電極を電気抵抗の小さい金属層としながら、微細な貫通孔で可視光線を透過できるからである。
【００１３】
貫通孔に設けた誘電体アンテナが電磁波の光を受光し、また、これを放射する性能は、誘電体アンテナの利得で特定される。誘電体アンテナは、主として電波を受信し、あるいは送信するように設計されるが、光は電波と同じ電磁波であって、光と電波は周波数、すなわち波長のみが異なるものであって、実質的には全く同じものである。誘電体アンテナは、電磁波の波長を考慮して最適値に設計される。したがって、電波を効率よく受信し、また送信するように、波長を考慮して設計されるアンテナと同じように、光を効率よく受光し、また放射するように波長を考慮してアンテナを設計することができる。波長を考慮して設計されるアンテナは、形状や寸法で利得が特定される。利得が高くなるように設計されたアンテナは、利得の低いアンテナに比較してより強く電磁波を受光し、また放射する。このため、高利得のアンテナは、より効率よく電磁波の光を受光する。アンテナに誘導される電磁波の電力比率が、アンテナの「電力利得」である。「利得」は基準アンテナに対する比率で特定されるが、基準アンテナは無指向性アンテナであって、指向性のないアンテナである。無指向性アンテナは、たとえば、球の中心に配置して電磁波を送信すると、電力を球全面に均一に放射する。また、無指向性アンテナを受信アンテナに使用すると、全周から入射される電磁波を均一に受信する。
【００１４】
誘電体アンテナの利得は、この無指向性アンテナに対する電力比率や電圧比率で定義される。たとえば、ある位置に配置された無指向性アンテナに誘導される電力をＰ0、同じ位置に配置された誘電体アンテナに誘導される電力がＰiであるとき、誘電体アンテナの電力利得Ｇは、以下の式で示される。
Ｇ＝１０・ｌｏｇ１０（Ｐi／Ｐ0）
以上の式から、利得が１０ｄＢである誘電体アンテナは、無指向性アンテナに比較して１０倍の電磁波を受け、利得が２０ｄＢである誘電体アンテナは１００倍の電磁波を受ける。高利得な誘電体アンテナが、このように効率よく電磁波を受光するのは、周囲の電磁波を集めて受光するからである。したがって、利得が高い誘電体アンテナは、より広い面積に入射する電磁波、すなわち誘電体アンテナの断面積よりも広い面積に入射する光を集めて受光して放射する。すなわち、利得の高い誘電体アンテナを貫通孔に設けることで、貫通孔の開口面積よりも広い面積に入射する電磁波の光を集めて受光し、さらに受光した光を外部に放射する。利得の高い誘電体アンテナは、誘電体アンテナの貫通孔の外側に入射する光を電磁波として集めて受信するので、貫通孔に誘電体アンテナを設けている裏面電極は、電磁波の光を効率よく受光し、受光した光を効率よく放射することで光を効率よく透過させる。
【００１５】
誘電体アンテナの特性を図２と図３に示している。図２は、円筒状の誘電体アンテナの直径である外形の最小幅（Ｄ）に対する利得を示している。ただし、この図は、ひとつの誘電体アンテナの利得を示している。
【００１６】
図２から、誘電体アンテナは、電磁波の波長（λ）に対して外形の最小幅（Ｄ）を０．５倍以上とすることで利得を相当に大きく、たとえば、外形の最小幅（Ｄ）を波長（λ）に対して０．５倍以上とすることで、利得を１３ｄＢ以上と相当に大きくできる。可視光線にあって最大波長は約０．８μｍであるから、直径である外形の最小幅（Ｄ）をこの波長の０．５倍、すなわち０．４μｍとする誘電体アンテナは、利得を１３ｄＢ以上と極めて大きくできる。さらに、可視光線の最大波長の２．５倍、すなわち、外形の最小幅（Ｄ）を２μｍ以上とする誘電体アンテナは、利得が２０ｄＢ以上となって基準アンテナの約１００倍も効率よく電磁波を受光し、また放射する。したがって、以上の照明装置は、誘電体アンテナでもって極めて効率よく可視光線を透過させるので、光源の光を効率よく太陽電池に透過させて表面から照射できる特徴がある。
【００１７】
本発明の照明装置は、誘電体アンテナ７、９を、円柱状、多角柱、楕円柱状のいずれかとすることができる。また、本発明の照明装置は、誘電体アンテナ７、９を、平面形状を細長い長方形とする角柱状、あるいは平面形状において両端を円弧状とする細長い形状の柱状とすることができる。
【００１８】
本発明の照明装置は、誘電体アンテナ７、９を形成している誘電体の誘電率を２〜１０とすることができる。
【００１９】
本発明の照明装置は、裏面電極４の貫通孔６の開口部に設けている誘電体アンテナ７を、裏面電極４の表面から突出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の照明装置の分解斜視図である。
【図２】誘電体アンテナの直径に対する利得を示すグラフである。
【図３】誘電体アンテナの直径を変更して、最大利得を実現するための、高さ／直径の比率を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施例にかかる照明装置の概略斜視図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる照明装置の要部拡大概略断面図である。
【図６】本発明の他の実施例にかかる照明装置の要部拡大概略断面図である。
【図７】本発明の他の実施例にかかる照明装置の概略分解斜視図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかる照明装置の要部拡大概略断面図である。
【図９】図５に示す照明装置の裏面電極に設ける誘電体アンテナの一例を示す断面斜視図である。
【図１０】裏面電極に設ける誘電体アンテナの他の一例を示す断面斜視図である。
【図１１】裏面電極に設ける誘電体アンテナの他の一例を示す断面斜視図である。
【図１２】裏面電極に設ける誘電体アンテナの他の一例を示す断面斜視図である。
【図１３】裏面電極に設ける誘電体アンテナの他の一例を示す断面図である。
【図１４】裏面電極に設ける誘電体アンテナの他の一例を示す断面図である。
【図１５】裏面電極に設ける誘電体アンテナの他の一例を示す断面図である。
【図１６】図６に示す照明装置の表面電極に設ける誘電体アンテナの一例を示す断面斜視図である。
【図１７】表面電極に設ける誘電体アンテナの他の一例を示す断面斜視図である。
【図１８】表面電極に設ける誘電体アンテナの他の一例を示す断面図である。
【図１９】表面電極に設ける誘電体アンテナの他の一例を示す断面図である。
【図２０】本発明の一実施例にかかる照明装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための照明装置を例示するものであって、本発明は照明装置を以下のものに特定しない。
【００２２】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２３】
図４ないし図８に示す照明装置は、太陽電池パネル１の裏面に光源２を配設している。太陽電池パネル１は、透光性を有する表面電極３と、この表面電極３の反対側の裏面に配設している裏面電極４と、この裏面電極４と表面電極３との間に設けている光を吸収して発電する発電層５とからなる。
【００２４】
太陽電池パネル１は、裏面電極４を金属層として、金属層の裏面電極４には、光を透過できる無数の貫通孔６を設けている。さらに、裏面電極４の貫通孔６の開口部には、電磁波である光を受光し、受光した光を放射する誘電体アンテナ７を設けている。裏面電極４の貫通孔６に設けた誘電体アンテナ７は、太陽電池パネル１の裏面に配設している光源２の光を受光し、受光した光を太陽電池パネル１の表面側に放射して、裏面電極４に透過させる。したがって、この照明装置は、裏面電極４の裏面に配設している光源２の光を、太陽電池パネル１に透過させて、太陽電池パネル１の表面から外部に放射できる。
【００２５】
金属層である裏面電極４は、たとえば、金、アルミニウム、銅、銀等の金属薄膜とすることができる。金属層である裏面電極４は、電気抵抗を極めて小さくできるので、大電流を均一に流すことができ、発電層５の発電電力を極めて有効に出力できる。また、ジュール熱による発熱を少なくできる。ただ、裏面電極として、光をわずかに透過させる金属層も使用できる。裏面電極４は、貫通孔６に設けられる誘電体アンテナ７の高さとほぼ等しい厚さとすることができる。
【００２６】
裏面電極４は、無数の貫通孔６を開口しており、この貫通孔６に光を透過させている。図９に示す裏面電極４の貫通孔６は、円形としている。ただ、裏面電極４の貫通孔６は、図１０に示すように多角形状とし、あるいは、図示しないが楕円形状とし、あるいは、図１１に示すように、細長い長方形のスリットとし、あるいは、図１２に示すように、両端を円弧状とする細長い形状のスリットとすることができる。裏面電極４の貫通孔６の内形は、ここに設けられる誘電体アンテナ７の外形に等しい形状とすることができる。貫通孔６の内形の最小幅（Ｈ）は、たとえば０．４μｍ〜１００μｍとする。貫通孔が小さすぎると、光源２から照射される可視光線を効率よく透過できなくなる。また、貫通孔が大きすぎると、裏面電極に多数の貫通孔を設けることができなくなって、裏面電極でもって均一に電流を流すことができなくなる。したがって、貫通孔の最小幅は、前述の範囲とする。
【００２７】
裏面電極４は、貫通孔６から光を外部に放射させる。したがって、裏面電極４は、貫通孔６の開口率を大きくして、光の透過率を高くできる。ただ、貫通孔６の開口率を大きくすると、裏面電極４の実質的な電気抵抗が増加する。したがって、貫通孔６の開口率は、たとえば２０〜８０％、好ましくは３０〜７０％、さらに好ましくは４０〜６０％とする。
【００２８】
裏面電極４は、貫通孔６に誘電体アンテナ７を設けることにより、開口率を低くして光の透過率を高くしている。誘電体アンテナ７を設けた裏面電極４は、光源２から照射される光を貫通孔６に透過させて太陽電池パネル１を透過させる。誘電体アンテナ７は、裏面電極４の貫通孔６に位置して、太陽電池パネル１の表面に対して垂直方向に延長して設けられる。この誘電体アンテナ２は、外形の最小幅（Ｄ）を０．４μｍないし１００μｍとして、可視光線の最大波長の０．５倍以上としている。さらに、誘電体アンテナ７は、高さ（Ｔ）を、外形の最小幅（Ｄ）の０．５〜２倍とし、さらに、隣接する誘電体アンテナ７間の間隔（Ｌ）を最大波長の０．５〜１０倍としている。さらに、好ましくは、隣接する誘電体アンテナ７の間隔（Ｌ）は、誘電体アンテナの高さ（Ｔ）の０．５〜１０倍としている。
【００２９】
誘電体アンテナ７の高さ（Ｔ）は、外形の最小幅（Ｄ）にほぼ等しく設計される。ただ、誘電体アンテナの外形の最小幅（Ｄ）が大きい場合は、外形の最小幅（Ｄ）よりも小さく設計される。図３は、波長（λ）に対する誘電体アンテナの外形の最小幅（Ｄ）を変更して、最大利得を実現するための、高さ（Ｔ）／外形の最小幅（Ｄ）の比率を示すグラフである。ただし、この図において、▲は実測値であってこれを結ぶ線分を実線で示している。この図から明らかなように、誘電体アンテナは、高さ（Ｔ）を外形の最小幅（Ｄ）にほぼ等しく、たとえば、外形の最小幅（Ｄ）の１倍〜１．４倍として、最大感度にできる。図５と図６の照明装置は、裏面電極４の貫通孔６に誘電体アンテナ７を挿入するように設けている。したがって、誘電体アンテナ７の高さ（Ｔ）を裏面電極４の厚さ（ｄ）としている。ただ、誘電体アンテナ７の高さ（Ｔ）は、図１３に示すように、裏面電極４の厚さ（ｄ）よりも低くし、あるいは図８、図１４、及び図１５に示すように、裏面電極４の厚さ（ｄ）よりも高くして、裏面電極４から突出するように設けることもできる。図１３に示す誘電体アンテナ７は、裏面電極４の厚さよりも低く成形している。この構造は、裏面電極４を厚く成形して低抵抗にできる特長がある。また、図８と図１４に示す誘電体アンテナ７は、裏面電極４から下面に突出するように誘電体アンテナ７を設けている。この構造は、裏面電極４の下面側から入射する光をより効率よく受信して透過できる特長がある。さらに、図１５に示す誘電体アンテナ７は、発電層５の下面であって、誘電体アンテナ７を設ける領域を除去して凹部１０を設けて、この凹部１０内に突出するように設けている。
【００３０】
図９に示す誘電体アンテナ７は、円柱状としている。ただ、誘電体アンテナ７は、図１０に示すように多角柱状とし、あるいは、図示しないが楕円柱状とすることができる。さらに、誘電体アンテナ７は、図１１に示すように、平面形状を細長い長方形とする角柱状とすることも、あるいはまた、図１２に示すように、平面形状において両端を円弧状とする細長い形状の柱状とすることもできる。図１１と図１２に示すように、細長い柱状の誘電体アンテナ７は、長さである最大幅（Ｗ）を、可視光線の最大波長よりも大きくし、好ましくは最大幅（Ｗ）を最小幅（Ｄ）の２倍よりも大きくする。なお、図９ないし図１２は、誘電体アンテナ７の形状をわかりやすくするために、誘電体アンテナ７の間に配設される裏面電極４を部分的に取り除いた状態を示している。以上の図の誘電体アンテナ７は、先端を平面状としているが、誘電体アンテナは、図示しないが、先端を湾曲面とすることもできる。
【００３１】
誘電体アンテナ７は、有機や無機の誘電体で製作される。誘電体は、誘電率を２〜１０とする材質が適している。これより誘電率が低いとアンテナとして充分に利得が実現されず、また、高すぎると受信できる電磁波の波長領域が狭くなる。有機の誘電体として、ポリプロピレン、ポリエチレン、フッ素樹脂等が使用できる。無機の誘電体としてガラス、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等が使用できる。
【００３２】
以上の誘電体アンテナ７は、以下のようにして形成される。
（１）発電層５の表面に、金属層である裏面電極４をスパッタリングで形成する。
（２）ＰＲにてパターンを露光し、金属層である裏面電極４の表面をエッチングして貫通孔６を形成する。
（３）貫通孔が形成された裏面電極４の表面に、プラズマＣＶＤやスパッタリング等により誘電体の薄膜を形成する。このとき、裏面電極４の貫通孔６に誘電体が充填される。
（４）誘電体の薄膜の表面にパターンニングを行い、誘電体の薄膜をエッチング加工して除去する。誘電体の薄膜は、裏面電極４の部分を除去することにより、貫通孔６に充填された誘電体が所定の形状に成形されて誘電体アンテナ７が形成される。図示しないが、誘電体アンテナは、多層の誘電体膜で成形することもできる。
【００３３】
裏面電極４に設ける誘電体アンテナ７は、その周囲に入射する光源２の光も吸収して裏面電極４を透過させる。この裏面電極４は、誘電体アンテナ７が周囲の光を吸収して透過するので、誘電体アンテナ７の間に光を透過させない金属層からなる裏面電極４があっても、光の透過率を大きく低下させることなく、光源２の光を透過できる。
【００３４】
さらに、太陽電池パネル１は、裏面電極４の反対側の表面に透光性を有する表面電極３を配設している。この表面電極３は、太陽電池パネル１の表面側に入射する太陽光を発電層に透過させる。図５と図８の太陽電池パネル１は、表面電極３を透明電極としている。この表面電極には、ＩＴＯ等の透光性と導電性のある電極が使用される。ただ、太陽電池パネル１の表面電極３は、図６に示すように、貫通孔８を設けた金属層として、この貫通孔８に誘電体アンテナ９を設ける構造とすることもできる。
【００３５】
図６の太陽電池パネル１は、金属層の表面電極３に、光を透過できる無数の貫通孔８を設けて、各々の貫通孔８の開口部には電磁波である光を受光して放射する誘電体アンテナ９を設けている。表面電極３の貫通孔８に設けた誘電体アンテナ９は、外部の光を受光し、受光した光を発電層５に放射して外部の光で発電させる。また、表面電極３の貫通孔８に設けた誘電体アンテナ９は、裏面電極４と発電層５を透過した光源２の光を受光し、受光した光を外部に放射する。
【００３６】
この表面電極３は、前述の裏面電極４と同様にして形成することができる。すなわち、金属層である表面電極３は、たとえば、金、アルミニウム、銅、銀等の金属薄膜として電気抵抗を極めて小さくして、発電層５の発電電力を極めて有効に出力できると共に、ジュール熱による発熱を少なくできる。この表面電極３も、貫通孔８に設けられる誘電体アンテナ９の高さとほぼ等しい厚さとすることができる。
【００３７】
さらに、この表面電極３は、無数の貫通孔８を開口しており、この貫通孔８に光を透過させている。表面電極３の貫通孔８は、図１６に示すように円形とし、あるいは、図示しないが、楕円形や多角形等の形状とし、あるいは、図１７に示すように、細長い長方形のスリットとし、あるいは、図示しないが、両端を円弧状とする細長い形状のスリットとすることができる。さらに、裏面電極３の貫通孔８の内形の最小幅（Ｈ）は、たとえば０．４μｍ〜１００μｍとして、太陽電池パネル１に照射される太陽光や光源２から照射される可視光線を効率よく透過しながら、表面電極３でもって均一に電流を流すことができる。この表面電極３は、貫通孔８の開口率を大きくして、光の透過率を高くできる。ただ、貫通孔８の開口率を大きくすると、表面電極３の実質的な電気抵抗が増加する。したがって、貫通孔８の開口率は、たとえば２０〜８０％、好ましくは３０〜７０％、さらに好ましくは４０〜６０％とする。
【００３８】
さらに、この表面電極３は、貫通孔８に誘電体アンテナ９を設けており、この誘電体アンテナ９に透過させて、外部から照射される光を発電層５に放射して外部からの光で発電し、また、裏面電極４と発電層５を透過した光源２の光を外部に放射している。誘電体アンテナ７は、表面電極３の貫通孔８に位置して、太陽電池パネル１の表面に対して垂直方向に延長して設けている。この誘電体アンテナ９も、外形の最小幅（Ｄ）を０．４μｍないし１００μｍとして、可視光線の最大波長の０．５倍以上としている。さらに、誘電体アンテナ９は、高さ（Ｔ）を、外形の最小幅（Ｄ）の０．５〜２倍とし、さらに、隣接する誘電体アンテナ９間の間隔（Ｌ）を最大波長の０．５〜１０倍としている。さらに、好ましくは、隣接する誘電体アンテナ９の間隔（Ｌ）は、誘電体アンテナ９の高さ（Ｔ）の０．５〜１０倍としている。
【００３９】
図６、図１６、及び図１７の表面電極３は、貫通孔８に誘電体アンテナ９を挿入するように設けて、誘電体アンテナ９の高さ（Ｔ）を表面電極３の厚さ（ｄ）としている。ただ、表面電極３に設ける誘電体アンテナ９も、その高さ（Ｔ）を、図１８と図１９に示すように、表面電極３の厚さ（ｄ）よりも高くして、表面電極３から突出するように設けることができる。図１８に示す誘電体アンテナ９は、表面電極３から上面に突出するように設けている。さらに、この図の誘電体アンテナ９は、先端を湾曲面としている。この構造は、表面電極３の上面側から入射する光をより効率よく受信して透過できる特長がある。さらに、図１９に示す誘電体アンテナ９は、発電層５の上面であって、誘電体アンテナ９を設ける領域を除去して凹部１０を設けて、この凹部１０内に突出するように設けている。この構造は、表面電極３の下面側から入射する光をより効率よく受信して透過できる特長がある。さらに、誘電体アンテナは、図示しないが、表面電極の対向する両側の面から突出するように設けることもできる。
【００４０】
図１６に示す誘電体アンテナ９は、円柱状としている。ただ、誘電体アンテナは、図示しないが、多角柱状や楕円柱状とすることもできる。さらに、誘電体アンテナ９は、図１７に示すように、平面形状を細長い長方形とする角柱状とすることも、あるいは、図示しないが、平面形状において両端を円弧状とする細長い形状の柱状とすることもできる。なお、図１６と図１７は、誘電体アンテナ９の形状をわかりやすくするために、誘電体アンテナ９の間に配設される表面電極３を部分的に取り除いた状態を示している。これらの誘電体アンテナ９は、先端を平面状としているが、誘電体アンテナは、先端を湾曲面とすることもできる。
【００４１】
以上の表面電極３の誘電体アンテナ９は、前述の裏面電極４の誘電体アンテナ７と同様にして、すなわち同じ材料を使用して、同じ工程で設けることができる。さらに、表面電極に設ける誘電体アンテナを構成する誘電体は、顔料や染料を添加して着色することができる。着色した誘電体アンテナを表面電極に備える照明装置は、表面を美しい色にできる特長がある。この照明装置は、路面や壁面、屋根等に設置して、建築材のごとく活用が可能である。
【００４２】
以上のように、表面電極３に設ける誘電体アンテナ９は、その周囲に入射する外部からの光も吸収して表面電極３を透過させて発電層５に供給する。また、光源２から照射されて裏面電極４と発電層５を透過した光であって、誘電体アンテナ９の周囲に入射する光も吸収して表面電極３を透過させて外部に放射する。すなわち、この表面電極３は、誘電体アンテナ９が周囲の光を吸収して透過させるので、誘電体アンテナ９の間に光を透過させない金属層からなる表面電極３があっても、光の透過率が大きく低下することはない。
【００４３】
太陽電池パネル１の発電層５は、外部から入射する光を吸収して発電する。発電層５で発電された電力は、発電層５の対向面に設けられた表面電極３と裏面電極４を介して出力される。この発電層５には、裏面電極４を透過して入射する光源２の光を透過できる構造のものを使用する。
【００４４】
光源２は、太陽電池パネル１の裏面に配置している。光源２は、太陽電池パネル１に向かって光を照射すると共に、この光を太陽電池パネル１に透過させて外部に放射する。図４ないし図６に示す光源２は、太陽電池パネル１の裏面に積層している平面光源２０である。平面光源２０である光源２は、多数の発光ダイオード２１を面状に配置している。光源２を平面光源２０とする照明装置は、表面全体を明るく照らしながら、全体を薄くできる特長がある。
【００４５】
図５と図６の平面光源２０は、基板２２の上面に複数の発光ダイオード２１を配置すると共に、この基板２２の上に、発光ダイオード２１の光を透過させる透明プレート２３を積層して設けている。複数の発光ダイオード２１は、太陽電池パネル１に向かって上向きに光を照射するように基板２２に固定している。透明プレート２３は、透光性のあるプラスチックやガラス板で、表面に無数の凹凸を設けている。この透明プレート２３は、発光ダイオード２１から照射される光を表面の凹凸で拡散できる。光を拡散する透明プレート２３は、発光ダイオード２１の光を全面から均一に照射できる。ただ、透明プレートは、必ずしも発光ダイオードの照射光を拡散させる必要はない。発光ダイオード２１から照射されて太陽電池パネル１の裏面電極４に入射される光は、太陽電池パネル１を上方に透過して、外部に放射される。
【００４６】
以上のように、光源２を平面光源２０とする照明装置は、太陽電池パネル１の裏面電極４の全面にわたって貫通孔６と誘電体アンテナ７とを設けることにより、太陽電池パネル１の全面に光源２の光を透過させて外部に照射できる。ただ、太陽電池パネルは、必ずしも裏面電極の全面にわたって貫通孔と誘電体アンテナを設ける必要はなく、裏面電極に部分的に貫通孔と誘電体アンテナを設けることもできる。この照明装置は、裏面電極に部分的に設ける複数の貫通孔と誘電体アンテナとで特定の図形や文字を形成することで、太陽電池パネルを透過する光源の光を特定の形状で外部に照射して、図形や文字を表示することができる。さらに、全面に貫通孔を設けない裏面電極は、電気抵抗を小さくできるので、発電層の発電電力を極めて有効に出力しながら、ジュール熱による発熱を少なくできる特長もある。
【００４７】
さらに、図７と図８に示す照明装置は、基板２２の上面に複数の発光ダイオード２１を配置すると共に、この基板２２の上に、透明プレートを積層することなく太陽電池パネル１を積層している。この光源２は、複数の発光ダイオード２１を点状に配置してなる点光源２５としている。光源２を点光源２５とする照明装置は、図７に示すように、点状に配置される複数の発光ダイオード２１で特定の図形や文字を形成することができる。この照明装置は、発光ダイオード２１から照射された光を、太陽電池パネル１を透過して外部に照射して、図形や文字を表示できる。図に示すように特定の部分にのみ発光ダイオード２１を配置する点光源２５を備える照明装置は、太陽電池パネル１の裏面電極４の全面にわたって貫通孔と誘電体アンテナとを設けることもできるが、図８に示すように、点光源２５から照射される光の入射部分にのみ貫通孔６と誘電体アンテナ７を設けることができる。このように、部分的に貫通孔６を設ける裏面電極４は、電気抵抗を小さくできるので、発電層５の発電電力を極めて有効に出力しながら、ジュール熱による発熱を少なくできる。さらに、点光源である光源は、図示しないが、基板の全面にわたって発光ダイオードを配置すると共に、特定の発光ダイオードの発光色や発光パターン等を変更することにより、特定の図形や文字を表示することもできる。この点光源を備える照明装置は、太陽電池パネルの裏面電極の全面にわたって貫通孔と誘電体アンテナとを設けて、点光源の全面から照射される光を、太陽電池パネルを透過して外部に照射する。
【００４８】
さらに、図４と図７の照明装置は、光源２の裏面に、太陽電池パネル１で発電された電力で充電される二次電池３０を積層している。図の二次電池３０は、リチウムイオン電池からなるシート状電池としている。この二次電池３０は、全体を薄くしながら充電容量を大きくできる特長がある。ただ、二次電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池やポリマー電池とすることもできる。さらに、二次電池は、複数の薄型電池を積層して全体を薄くすることもできる。
【００４９】
さらに、照明装置は、図２０のブロック図に示すように、二次電池３０の充電を制御すると共に、二次電池３０からの電力で光源２の点灯状態を制御する制御回路３１を備えている。図４と図７の照明装置は、制御回路３１を内蔵するケース３２を二次電池３０の下面に配置している。制御回路３１は、図２０に示すように、太陽電池パネル１の発電電力で二次電池３０の充電状態を制御する充電回路３３と、二次電池３０から光源２への電力供給状態を制御する点灯回路３４とを備えている。
【００５０】
充電回路３３は、太陽電池パネル１の発電層５と二次電池３０との間に接続されて、太陽電池パネル１から供給される電力で二次電池３０を充電する。充電回路３３は、二次電池３０の電圧や電流から満充電を検出し、二次電池３０が満充電されると充電を停止する。
【００５１】
点灯回路３４は、光源２の発光ダイオード２１と二次電池３０との間に接続している。点灯回路３４は、発光ダイオード２１への通電状態を制御して光源２の点灯状態を制御する。図の照明装置は、周囲の明るさを検出するセンサ３５を備えており、このセンサ３５で周囲の明るさを検出して、周囲が暗くなると光源２の発光ダイオード２１を点灯するようにしている。ただ、照明装置は、太陽電池パネルから電力が供給されない状態になると、周囲が暗いと判定して、光源を点灯させることもできる。さらに、照明装置は、点灯回路にタイマを設けて、所定の時間になると発光ダイオードを点灯させることもできる。
【００５２】
以上の照明装置は、二次電池３０と制御回路３１を、太陽電池パネル１と光源２に積層している。この構造は、太陽電池パネル１の面積を大きくしながら全体を薄くできる特長がある。ただ、照明装置は、必ずしも二次電池や制御回路を太陽電池パネルと光源に積層する必要はない。照明装置は、二次電池と制御回路の両方またはいずれかを、太陽電池パネルと光源に積層することなく配置することもできる。この照明装置は、たとえば、二次電池や制御回路を収納する収納部を、太陽電池パネルと光源に隣接して設けることができる。このように、太陽電池パネルと光源に積層されない二次電池は、シート状電池や薄型電池とすることなく、円筒状電池や角形電池、あるいは、これらをブロック状に組み合わせた組電池とすることもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１…太陽電池パネル
２…光源
３…表面電極
４…裏面電極
５…発電層
６…貫通孔
７…誘電体アンテナ
８…貫通孔
９…誘電体アンテナ
１０…凹部
２０…平面光源
２１…発光ダイオード
２２…基板
２３…透明プレート
２５…点光源
３０…二次電池
３１…制御回路
３２…ケース
３３…充電回路
３４…点灯回路
３５…センサ
９１…太陽電池パネル
９２…発光ダイオード
９３…導光板
９４…透明カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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