JP2009048983A - ソーラー照明タイル - Google Patents

Abstract

【課題】ソーラー照明タイルが開示される。
【解決手段】ソーラー照明タイルは、ベース１１０、滑り防止用突起１２２の形成された透明蓋体１２０、支持部材１３０と、入射光を電気エネルギーに変換させる太陽電池板１４０、太陽電池板１４０の上部に配置され、下面に太陽電池板１４０に透過される光量が夜間に照明が可能であるほどの電気エネルギーが充電される密度で反射パターン１５５が形成され、側面１５８から入射される光を反射パターン１５５によって上方に反射させて透明蓋体１２０の方向に出射させる導光板１５０と、導光板１５０の側面１５８を通じて導光板１５０の内部に光を照射する発光ダイオード１６４と、太陽電池板１４０から生成された電気エネルギーを充電する電気エネルギー保存部材１７０と、昼間に太陽電池板１４０から電気エネルギー保存部材１７０に充電させ、夜間に発光ダイオード１６４に放電させる充放電制御回路部１８０を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、ソーラー照明タイル（ＳＬＴ：Ｓｏｌａｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｔｉｌｅ）に係わり、より詳細には距離や道路の底面に埋め立てられるか建物の外壁に設置され、昼間には太陽エネルギーを充電させ、夜間には充電されたエネルギーに周辺を照明するソーラー照明タイルに関する。

一般的に、ソーラー照明タイルは、街や道路の底面に埋め立てられるか建物の外壁に設置され、昼間には太陽電池板を通じて太陽エネルギーに変換させてバッテリーに充電させ、夜間には充電されたエネルギーで発光ダイオードを駆動させて周辺を美しい光で照明する。

したがって、最近には夜間に道路や歩道の境界標示や案内標示などで設置して歩行者の夜間安全を図り、発光ダイオードの多様な色を組み合わせて周辺をカラフルに照明することができので、都市の街を美しく造形することができるので、それの需要が増加しつつある。

また、ソーラー照明タイルは、夜間に照明の美しさも与えるが昼間には充電のために路上に露出するように設置されるので、周辺造形物と調和をなすために外観のデザインや色なども考えて製作されており、外部環境に露出された状態であるので、外部環境、即ち、湿気、温度または衝撃などから保護される構造が要求される。

究極的に、ソーラー照明タイルは、別途の外部電力の供給なしに昼間（日出から日没まで）に提供された太陽エネルギーを充電して夜間（日没から日出まで）に照明が持続されるべきである。特に、ソーラー照明タイルは、雨天や曇天などの周辺の光量が非常に弱い悪条件でも夜間に照明が持続されることが要求される。

したがって、ソーラー照明タイルは、外部環境の限定設置の条件のため、与えられた受光面積内において太陽電池板の大きさを最大限大きく確保することがいつも設計者における困難事項であった。

図１に示したように、従来のソーラー照明タイル１０は、中央部に導光板１２が設置され、それの周辺部の周に太陽電池板１４が設置される。導光板の下部面には不透明反射シートを設置して上方に光が出射されるようになっている。それで、従来の方式では導光板と太陽電池板を重ねることが不可能であった。

そのため、一日の夜間に照明を維持する十分なエネルギーを得るために、太陽電池板の大きさを増加させると導光板の大きさが減少して照明効果が低減し、逆に照明効果を増大するために導光板の大きさを増加させると太陽電池板の大きさが減少して一日の夜間に照明を維持するくらいの十分な電気エネルギーを保存できなくなるという問題があった。
日本特許第２９６４８５９号

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するために導光板と太陽電池板とを重ねて設置することで、与えられた設置空間にて導光板と太陽電池板の大きさを最大にすることができるソーラー照明タイルを提供することにある。

本発明の他の目的は、昼間には太陽光を下方の太陽電池板に通過させ、夜間には側方から入射された照明光を上方に反射させることができる新しい導光板構造を有するソーラー照明タイルを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、太陽電池板のサイズを多様に設計することができ、外観デザインを自由にすることができるソーラー照明タイルを提供することにある。

前記目的を達成するための本発明のソーラー照明タイルは、ベースと、ベースと結合されて内部に収納空間部を形成し、上部面の外部に滑り防止用複数の突起の形成された透明蓋体と、収納空間部に収納され、収納空間部を上部空間部と下部空間部に分離させる支持部材と、支持部材の上面に相当部分を占めるほどの大きさで設置され、透明蓋体を通じて入射された光を受光して電気的エネルギーに変換させる太陽電池板と、太陽電池板の上部に前記太陽電池板の大きさ以上の大きさで配置されて支持部材に支持され、下部面には太陽電池板に透過される光量が夜間に照明が可能であるほどの電気エネルギーが十分充電されるほどの密度で反射パターンが形成され、側面から入射される光を反射パターンによって上方に反射させて透明蓋体の方向に出射させる導光板と、導光板の側面に面接されるように支持部材に設置され、導光板の側面を通じて内部に光を照射する少なくとも一つ以上の発光ダイオードと、下部空間部に収納され、太陽電池板から生成された電気エネルギーを充電するための電気エネルギー保存部材と、下部空間部に収納され、昼間には太陽電池板から生成された電気エネルギーを電気エネルギー保存部材に充電させ、夜間にはバッテリーに充電された電気エネルギーを発光ダイオードに放電させる充放電制御回路が設置された回路基板と、を含む。

本発明において支持部材の上面には一定空間を限定するための収納隔壁が形成され、太陽電池板は収納隔壁で限定された空間に設置され、前記収納隔壁で限定された空間は透明シリコンシーリング材で満たされて密封される。

本発明において、収納隔壁の周辺の支持部材の上面には、発光ダイオードを収納して支持するための収納部が形成され、導光板の側面と接面する収納部の側面には通孔を形成して発光ダイオードから出射された光を通過させる。
特に、導光板は、角が面取りされ、面取りされた側面に発光ダイオードの収納部が接面させる。

本実施例において、反射パターンは、導光板の下面をＶ溝彫り加工によって幾何学的な図形、文字、または記号などを反復的に形成する。

本発明では、既存のソーラー照明タイルと同一の大きさで、太陽電池板の大きさを最大化して充電課程を通じて発生する電気エネルギー量を極大化することができるので、放電時に制限的に用いられた電流量を高めることができるので、発光ダイオードの発光時間と発光照度を高める効果を得ることができる。

なお、導光板もまた既存のソーラー照明タイルの２倍以上に拡大されることで照明効果を最大化することができる。現太陽光エネルギーに対する使用効率が低いことを一段階進歩させる一連の課程が最も大きい効果といえる。

また、太陽電池板の大きさを多様に設計することができるので、全体的な外観デザインの設計を自由にすることができる。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施例による半導体装置の製造方法について詳細に説明するが、本発明が下記の実施例に限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。

図２は、本発明による８インチ（２０ｃｍ）×８インチ（２０ｃｍ）タイプのソーラー照明タイルの斜視図であり、図３は、図２のＩ−Ｉ’に沿って見た断面図であり、図４は、図２の分解斜視図である。

図面を参照すると、本発明のソーラー照明タイル１００は、ベース１１０、透明蓋体１２０、支持部材１３０、太陽電池板１４０、導光板１５０、発光ダイオード部１６０、電気エネルギー保存部材１７０、制御回路部１８０を含む。

ベース１１０は、上面のない箱形態に不透明強化プラスチックで製造される。
透明蓋体１２０は、底面のない箱形態に透明強化プラスチックで製造される。ソーラー照明タイルは室外に設置されるので、外部の衝撃から破壊されない程度に透明蓋体１２０は十分な強度を有しかつ、太陽光が９０％以上に透過するように良い光透過率を有する。ベース１１０と透明蓋体１２０は、互いに締結されて内部に収納空間部１１２を形成し、湿気の浸透を防止するために結合部はシリコン接着剤などで密封され完全放水状態に処理される。透明蓋体１２０の上面の外表面には、複数の半球体形状の突起が形成される。この突起は、歩道、階段のような底面に設置時、歩行者の滑り防止の役割を果たす。なお、これら突起は、凸レンズとして作用して太陽光が太陽電池板に集中するようにする役割も果たす。

支持部材１３０は、透明蓋体１２０の内側面に内接する正方形の大きさを有する。支持部材１３０は収納空間部１１２に収納され、収納空間部１１２を上部空間部１１４と下部空間部１１６に分離させる。

支持部材１３０の上部面の中央に相当面積を占めるように四角形をなす収納隔壁１３２が形成される。収納隔壁１３２に限定された内部空間に太陽電池１４０が設置される。そして、太陽電池板１４０を電気的に接続するためのリード線１４２の終端が下部空間部１１６に引出されるように通孔１３３が形成される。太陽電池板１４０が設置された収納隔壁１３２の内部空間は、透明シリコンシーリング材１４４で満たして太陽電池板１４０を外部から完全密封させる。

収納隔壁１３２の四つの角部位に隣接する支持部材１３０の上面には発光ダイオード収納部１３４が形成される。収納部１３４は、角形シリンダー構造で収納隔壁１３２の角を向い合う面には開口１３５が形成される。収納部１３４の底面には通孔１３６が形成される。

収納部１３４の高さは、収納隔壁１３２の高さよりは高い寸法を有し、導光板１５０が水平方向に動かないように支持する役割を果たす。
収納隔壁１３２がなす四角形の辺に対応して隣接する支持部材１３０の上面には支持突起１３８が形成される。支持突起１３８は、収納部１３４と同様に導光板１５０が水平方向に動かないように支持する役割を果たす。

導光板１５０は、正方向の板体であって出射面に提供される上部面１５２、反射面に提供される下部面１５４、長さが長い４つの長側面１５６、入射面に提供され長さが短い４つの短側面１５８を有する。長さが短い４つの短側面１５８は角を面取りして長側面１５６に対して約４５°の角度を有する。

導光板１５０は収納隔壁１３２上に配設され、長側面１５６は支持突起１３８によって支持され、短側面１５８は収納部１３４によって支持される。長側面１５６には光反射接着テープ１５７が付着されて導光板１５０の内部の光が外部に出射されることを遮断させ、再び内部に反射されるようにする。短側面１５８は、収納部１３４の開口１３５の形成面と接面し、発光ダイオードから照射された光が入射される入射面に提供される。

導光板１５０の下部面１５４には反射パターン１５５が形成される。反射パターン１５５は、Ｖ溝彫り加工によって星模様を反復的に形成してなされたものである。星模様のほかにも多様な幾何学的なパターン、文字、記号などで形成することができる。

反射パターン１５５の密度が高いと、上部面１５２に出射される光量が多くなって照度が向上するが、逆に反射パターンが透過される光量を散乱させる作用をして太陽電池に伝達される太陽光量を減少させるようになる。また、逆に反射パターンの密度が減少すると、そのだけ反射される光量が減少するようになるので、照度が減少するようになるが、反対に太陽電池板に提供される透過される光量は増加するようになる。そのため、必要とする太陽光の透過率と希望する照度を維持することができる反射率の条件によって反射パターンの密度は決定される。

なお、導光板１５０は光源から遠くなるほど光量が減少するので、光源から遠くなるほど反射パターン１５５の密度が高く形成することが一般的であるが、本発明では導光板の四つの角に光源が存在するので、光源からの距離に係わらず反射パターンの密度を均一に維持することができるので、反射パターンの設計及び製作を容易にする。

発光ダイオード部１６０は、基板１６２、発光ダイオード１６４、連結線１６６を含む。発光ダイオード１６４と連結線１６６は、基板１６２にはんだ付けによって固定される。基板１６２は、収納部１３４に収納される程度の大きさを有し、連結線１６６は収納部１３４の底通孔１３６を通じて下部空間部１１６に引出されて下部に収納される制御回路部１８０に電気的に接続される。発光ダイオード１６４は、収納部１３４の開口１３５に位置して導光板１３０の短側面１５８に発光部が接面され短側面１５８に光を照射する。

電気エネルギー保存部材１７０は、本発明ではウルトラキャパシタを用いる。ウルトラキャパシタは、既存のキャパシタや充放電バッテリーに比べて周辺温度の条件変化に強く、充放電サイクルの制限がないので、外部環境に露出された条件でよりよい条件を有する。下記の表１は、既存のバッテリーとウルトラキャパシタとを比較したものである。表１中、ＤＩＹはＤｏ Ｉｔ Ｙｏｕｒｓｅｌｆ（日曜大工）の略語である。

充放電制御回路部１８０は、回路基板１８２上に回路部品１８４を組み立てて構成する。充放電制御回路部１８０は、太陽電池板１４０の出力電圧を監視して出力電圧が一定電圧の以下に減少すると夜間と認識して保存部材１７０に保存された電気エネルギーを発光ダイオード１６４に提供して点灯させる放電動作を制御する。逆に、太陽電池板１４０の出力電圧が一定電圧の以上に増加すると昼間と認識して発光ダイオード１６４を消灯させて太陽電池板１４０から提供された電気エネルギーを保存部材１７０に充電させる充電動作を制御する。

本発明のソーラー照明タイルの組立工程は、まず、長側面に反射テープが付着された導光板１５０を準備する。支持部材１３０の収納隔壁１３２の内部空間に太陽電池板１４０を設置し、リード線１４２を通孔１３３を通じて支持部材の下部面の方向に引出した後、透明シリコンシーリング材１４４に塗布して完全密封させる。その後、収納部１３４の通孔１３６に連結線１６６を介在して支持部材１３０の下部面の方向に引出して基板１６２と発光ダイオード１６４を収納部１３４に装着させた後、収納部１３４の上部を銀テープで巻いて発光ダイオード部１６０を固定する。つづいて、収納隔壁１３２上に導光板１５０をおいて支持突起１３８及び収納部１３４によって支持されるように組み立てる。

太陽電池板１４０、導光板１５０、発光ダイオード部１６０が組み立てられた支持部材１３０を透明蓋体１２０の下部開口部から押し上げて上部の内面に導光板１５０の上部面が接面するようにした後、支持部材１３０の下部面に接着シーリング材１９０を塗布して上部空間部１１４を外部と完全に遮断するように密封させる。

その後、下部空間部１１６に回路基板１８２と保存部材１７０を収納し、発光ダイオード接続線と保存部材１７０との連結線を回路基板１８２にはんだ付けして電気的に接続させる。その後、ベース１１０で透明蓋体１２０の下部の開口部を覆い、接着テープで外側面を取り囲んで密封させて組立を完成する。

図５は、本発明による４インチ（１０ｃｍ）×４インチ（１０ｃｍ）タイプの正六面体形状のソーラー照明タイルの外観斜視図であり、図６は、本発明による８インチ（２０ｃｍ）×４インチ（１０ｃｍ）タイプの直六面体タイプのソーラー照明タイルの外観斜視図を示し、図７は本発明による直径４インチ（１０ｃｍ）タイプの円形ソーラー照明タイルの外観斜視図を示す。図示したように、ソーラー照明タイプの大きさや形態に合わせて太陽電池板を多様に設計することができることがわかる。このように、多様なサイズのソーラー照明タイルは設置場所によって周辺と美的調和をなすように組み合わせて設置される。

本発明によると、ソーラー照明タイルは、発光歩道ブロックは横断歩道と一般歩道との境界線上に設置したり、歩道に沿って一定間隔に設置したり、階段やカーブ道、公園の道などに設置され、昼間に太陽エネルギーを電気エネルギーで充電し、夜間に保存された電気エネルギーで発光ダイオードを点灯して夜間に道路と歩道との境界を照明して交通事項を未然に防止し、都市の夜間距離を美しく照明することができる。

従来の８インチ（２０ｃｍ）×８インチ（２０ｃｍ）タイプの正六面体形ソーラー照明タイルの外観斜視図である。 本発明による８インチ（２０ｃｍ）×８インチ（２０ｃｍ）タイプの正六面体形のソーラー照明タイルの外観斜視図である。 図２のＩ−Ｉ’に沿って見た断面図である。 図２の分解斜視図である。 本発明による４インチ（１０ｃｍ）×４インチ（１０ｃｍ）タイプの正六面体形のソーラー照明タイルの外観斜視図である。 本発明による８インチ（２０ｃｍ）×４インチ（１０ｃｍ）タイプの直六面体のソーラー照明タイルの外観斜視図である。 本発明による直径４インチ（１０ｃｍ）タイプの円形ソーラー照明タイルの外観斜視図である。

符号の説明

１００ ソーラー照明タイル、１１０ ベース、１２０ 透明蓋部材、１３０ 支持部材、１４０ 太陽電池板、１５０ 導光板、１６０ 発光ダイオード部、１７０ 電気エネルギー保存部材、１８０ 制御回路部。

Claims (6)

1. ベースと、
   前記ベースと結合され、内部に収納空間部を形成する透明蓋体と、
   前記収納空間部に収納され、収納空間部を上部空間部と下部空間部に分離させる支持部材と、
   前記支持部材の上面に相当部分を占めるほどの大きさで設置され、前記透明蓋体を通じて入射された光を受光して電気的エネルギーに変換させる太陽電池板と、
   前記太陽電池板の上部に前記太陽電池板の大きさ以上の大きさで配置されて前記支持部材に支持され、下部面には前記太陽電池板に透過される光量が夜間に照明が可能であるほどの電気エネルギーが十分充電されるほどの密度で反射パターンが形成され、側面から入射される光を前記反射パターンによって上方に反射させて前記透明蓋体の方向に出射させる導光板と、
   前記導光板の側面に面接するように前記支持部材に設置され、前記導光板の側面を通じて導光板の内部に光を照射する少なくとも一つ以上の発光ダイオードと、
   前記下部空間部に収納され、前記太陽電池板から生成された電気エネルギーを充電するための電気エネルギー保存部材と、
   前記下部空間部に収納され、昼間には前記太陽電池板から生成された前記エネルギーを前記電気エネルギー保存部材に充電させ、夜間には前記バッテリーに充電された電気エネルギーを前記発光ダイオードに放電させる充放電制御回路が設置された回路基板と、を具備することを特徴とするソーラー照明タイル。
2. 前記支持部材の上面には一定区間を限定するための収納隔壁が形成され、前記太陽電池板は前記収納隔壁で限定された空間に設置され、前記収納隔壁で限定された空間は透明シリコンシーリング材で満たされて密封されることを特徴とする請求項１に記載のソーラー照明タイル。
3. 前記収納隔壁の周辺の前記支持部材の上面には、前記発光ダイオードを収納して支持するための収納部が形成され、前記導光板の側面と接面する収納部の側面には発光ダイオードから出射された光を通過させるための通孔が形成されることを特徴とする請求項２に記載のソーラー照明タイル。
4. 前記導光板は、角が面取りされ、面取りされた側面に前記発光ダイオードの収納部が接面することを特徴とする請求項３に記載のソーラー照明タイル。
5. 前記反射パターンは、導光板の下面をＶ溝彫り加工によって幾何学的な図形、文字、または記号などを反復的に形成することを特徴とする請求項１に記載のソーラー照明タイル。
6. 前記反射パターンは、光源から距離にかかわらず、均一の密度で形成されることを特徴とする請求項２に記載のソーラー照明タイル。

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