KR100951433B1

KR100951433B1 - 채광 조명 장치

Info

Publication number: KR100951433B1
Application number: KR1020090010698A
Authority: KR
Inventors: 김덕보
Original assignee: 김덕보; 윤광은
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2010-04-07

Abstract

본 발명은 태양광을 이용한 조명 장치에 관한 것으로, 특히 흐린 날에도 높은 휘도를 얻을 수 있는 채광 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 실시예는 건물의 외부에 형성된 채광구를 통과한 태양광은 내부 통로에서 난반사부재에 반사되어 산란되고, 휘도를 증대시키기 위하여 집광시키는 볼록 렌즈와, 조명 각도를 넓히기 위하여 확산시키는 오목 렌즈를 통과한 후 실내에 형성되는 조명구로 방출된 것으로 이루어진다.

이로써, 채광구 내부로 유입된 태양광을 난반사부재를 통하여 산란시킨 후 볼록렌즈에 의하여 집광됨으로써 휘도가 증대되므로, 흐린 날에도 휘도가 증대되므로, 전기 에너지원을 절약할 수 있는 효과를 갖는다.

태양, 조명

Description

채광 조명 장치{illumination device using natural light}

실내를 밝게 하는 조명 수단으로 전력을 소비하지 아니하여, 친환경적인 자연광을 이용한 채광이 각광을 받고 있다.

일반적인 채광은 건물의 외곽에 구비되는 창호를 통하여 이루어지는 것이나, 다층 건축물에서 천장에서 바로 실내를 밝히거나, 창호로부터 벽 등에 의하여 밀폐된 어두운 공간을 밝히기 위해서는 태양광을 모아, 내부의 전반사를 이용하여 조명되어야 할 공간까지 빛을 안내하는 도광 장치가 사용된다.

이러한 도광 장치에 대한 종래의 기술에는 태양광을 집광시키는 집광 수단과, 모아진 빛을 실내로 전달하는 안내수단이 구비된다. 이러한 종래의 기술은 태양광을 오목한 반사 거울, 볼록 렌즈 등으로 집광시키거나, 태양의 이동을 추적하도록 구성하여 최대한 태양광을 모아, 자연 조명 시설의 휘도를 증대시키는 것이 기술의 핵심인 것이다.

이러한 구성을 가지는 집광 수단이 구비된 도광 장치가 건축물에 시공됨에 있어, 경사진 지붕에 설치되는 경우 집광 장치의 방향성을 설정하기 어려운 것이고, 태양 추적 장치의 원활한 작동을 위하여 지면과 평평한 보조 구조물이 더 설치되어야 하는 번거로운 점이 있는 것이다.

또한, 종래의 도광 장치는 오랜 기간 사용함에 따라 미세 먼지 등 이물질이 집광 수단에 쌓여 집광효율이 떨어져 조명의 휘도가 저하되며, 복잡한 외형을 가짐으로써 이를 세척하기 어려운 단점도 갖는다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예는 흐린 날씨에도 상당한 휘도를 얻을 수 있도록 내부로 유입된 태양광을 산란시킨 후 집광하여 휘도를 증대시키고, 미세 먼지 등 이물질의 침입을 방지하지 하며, 외형을 단순하게 함은 물론 태양의 이동 경로를 고려하여 태양광의 유입량을 증대시키고, 복층 구조를 가지는 건물의 측면에 설치되는 경우, 건물의 내부의 조명 기구까지 태양광을 유도하는 목적을 갖는다.

삭제

또한, 건물의 측면에 설치되는 때, 태양광을 수집하는 목적을 갖는다.

또한, 사용자의 필요에 따라 실내 조명을 막을 수 있게 하는 목적을 갖는다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시예로 건물의 외부에 태양광의 유입면적을 증대시키기 위하여 비스듬하게 형성된 채광구를 통과한 태양광은 내부 통로에서 난반사부재에 반사되어 산란되고, 휘도를 증대시키기 위하여 집광시키는 볼록렌즈와, 조명 각도를 넓히기 위하여 확산시키는 오목렌즈를 통과한 후 실내에 형성되는 조명구로 방출되되, 상기 채광구와 조명구에는 이물질의 유입을 방지하는 투명한 각각의 투광판이 구비되며, 상기 채광구부터 상기 볼록렌즈까지는 유연하게 휘어지는 관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 채광 조명 장치를 제시한다.

삭제

또한, 상기 채광구에는 상기 태양광을 집광하여 상기 채광구로 유입시키도록 상기 채광구 주위를 감싸는 보조 채광판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 채광 조명 장치를 제시한다.

또한, 상기 조명구의 하부에는 상기 조명구를 감싸는 프레임과, 상기 프레임 하단에 상기 조명구를 덮도록 개폐되는 가림막을 포함하는 가림부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 채광 조명 장치를 제시한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 채광 조명 장치에 따르면, 채광구 내부로 유입된 태양광을 난반사부재를 통하여 산란시킨 후 볼록렌즈에 의하여 집광됨에 따라 휘도가 증대되므로, 흐린 날에도 휘도가 증대되어, 전력을 소비하는 별도의 조명 장치를 켜지 아니하여도 되므로 전기 에너지를 절약할 수 있는 효과와 함께 채광구와 조명구에 투광판이 구비되는 경우, 통로 내부로 이물질의 유입이 방지되어 장기간 사용에도 태양광의 손실이 줄어드는 효과는 물론 채광부는 태양의 평균 고도를 고려한 경사면을 형성하므로, 연평균의 실내 휘도를 높게 얻을 수 있는 효과를 가지고, 복층 구조를 가지는 건물의 측면에 설치되는 경우, 휘어지는 관을 사용하여 채광구를 통과한 태양광을 실내까지 안내하며, 이때 태양광이 난반사되며 굴곡진 통로를 진행하게 되므로, 통로의 굴곡 형상에 따라 태양광의 손실이 적어지는 효과를 갖는다.

삭제

또한, 건물의 측면에 설치되는 때, 채광구에는 보조 채광판이 더 구비되어 보조 채광판에 반사되는 태양광을 채광구로 진행하게 되므로, 실내에 설치된 조명구에서의 휘도가 증대되는 효과를 갖는다.

또한, 조명구에 가림막이 설치되어, 사용자는 필요에 따라 조명구를 가림막으로 가려 태양광을 차단함으로써 실내 조명을 조절할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 조명구를 가리는 가림막의 면적을 변화시킴으로써, 실내 조도를 변화할 수 있어, 다양한 분위기를 연출할 수 있게 된다.

이하, 첨부도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명인 채광 조명 장치의 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 채광 조명 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 채광 조명 장치의 단면도이다.

단, 도면 중 화살표는 일부 태양광의 진행방향을 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 채광 조명 장치(1)에는 태양광이 통과되어 들어오는 채광구(10)와, 이 채광구(10)의 빛이 실내로 비춰지는 조명구(30) 및 채광구(10)와 조명구(30)를 연결하는 통로(20)가 구비된다. 이때, 통로(20)는 통상 원형으로 형성되는 것이며, 그 외 다각형으로 형성될 수도 있는 것이다.

더하여, 통로(20)에는 채광구부터 조명구(30)까지 차례로, 통로(20)의 벽면에 설치되는 난반사부재(21)와, 태양광을 집광하는 볼록렌즈(22)와, 집광된 태양광을 확산시키는 오목렌즈(23)가 더 구비된다.

이로써, 건물의 외부에 형성된 채광구(10)를 통과한 태양광은 내부 통로(20)에서 난반사부재(21)에 반사되어 산란되고, 휘도를 증대시키기 위하여 집광시키는 볼록 렌즈와, 조명 각도를 넓히기 위하여 확산시키는 오목 렌즈를 통과한 후 실내에 형성되는 조명구(30)로 방출되는 되는 것이다.

보다 자세히 설명하면, 채광구(10)를 통하여 유입된 태양광은 통로(20) 내벽에 형성되는 난반사부재(21)에 의하여 난반사되며, 이러한 난반사된 태양광은 이웃하는 난반사부재(21)에 계속 난반사됨에 따라 사방으로 산란되면서, 통로(20)의 내부로 진행되는 것이다. 이는 추후 설명되는 내부 통로(20)가 휘어지는 경우 태양광의 전체적인 휘도를 저하되지 아니하는 조건이 되는 것이다.

이를 위하여, 난반사부재(21)는 반사율이 뛰어난 고운 파편(21a)이 통로(20)의 내벽에 부착되어 형성된다. 이때, 파편(21a)은 반사율이 뛰어난 물질로서 일반적인 금속 파편이 사용되거나, 오랜 시간이 지나도 표면에서 산화가 일어나지 아니하는 유리 파편 또는 합성 수지 파편이 사용될 수 있다. 또한, 이러한 파편(21a)은 접착제(21b)에 의하여 통로(20) 내벽에 고정될 수 있다.

한편, 산란된 태양광은 통로(20)의 아래로 진행되면서 볼록렌즈(22)를 통과하고, 각 방향으로 진행하던 대부분 태양광은 볼록렌즈(22)를 통과하면서 굴절되어 볼록렌즈(22)의 하부로 집광된다. 즉, 대부분의 태양광의 진행방향을 볼록렌즈(22)가 구비된 하부방향으로 진행케 하면서, 통로(20)의 중앙에 집광케 하는 것으로 이때, 집광에 의하여 휘도가 증대되는 것이다.

이렇게 집광된 태양광의 하부에는 오목렌즈(23)가 더 구비됨에 따라 태양광은 확산되어, 조명구(30)를 빠져나가는 태양광의 폭을 넓혀 실내 공간을 환하게 비출 수 있게 된다. 즉, 하방으로 집광된 태양광의 조명 각도 범위를 증대시켜 조명구(30)를 통한 빛이 실내바닥에 한정되지 않고, 조명구(30)에서 넓게 퍼짐으로써 실내 공간을 밝게 비출 수 있게 되는 것이다.

또한, 실내 공간에 고르게 펴져나가는 태양광은 실내 거주자에게 안정감을 주게 되어 우울증 등 심인성 질병의 개선에 도움을 줄 뿐만 아니라, 태양광의 살균력을 이용하여 집안 진득이, 곰팡이, 진균 등을 박멸하는 기능을 더 할 수 있게 되 는 것이다.

또한, 태양광을 이용함으로써 인위적인 조명시설보다 눈의 피로가 적어 교실, 도서관, 공장 등 장기간 눈을 혹사하는 환경에 노출된 실내거주자에게 편안함을 제공하게 되며 학습효율, 작업효율을 향상시키게 되는 것이다.

더하여, 실내에서 재배하는 각종 관상수에게 광합성을 위한 최적의 광원을 제공하므로, 공기를 정화하는 기능성 식물의 식생을 돕게 되는 효과도 갖는다.

나아가, 태양광을 수집하는 데 따로 비용이 소요되지 아니하며, 종전의 인공 조며시설을 대체함으로서 에너지 절감의 효과 및 잦은 전구, 형광등의 교체에 따른 유지관리의 부담 역시 저감되는 효과를 갖는다.

한편, 채광구(10)와 조명구(30)에는 이물질의 유입을 방지하는 투명한 투광판(11,31)이 구비된다. 이때, 투광판은 가능한 투광성이 큰 물질로 이루어지는 것이 좋으며, 일례로, 투과율이 우수한 폴리카보네이트(polycarbonate)가 사용될 수 있다.

이 경우, 미세 먼지 등이 난반사부재(21), 볼록렌즈(22), 오목렌즈(23)에 들러붙어 태양광을 흡수함으로써 휘도가 저하되는 것을 방지되는 것이다.

또한, 조명구(30)의 투광판(31)은 하부로 볼록한 판형으로 형성되어, 조명 각도가 외부로 퍼져나갈 수 있도록 돕는 것이 바람직하다.

또한, 채광구(10)는 태양광의 유입면적을 증대시키기 위하여 비스듬하게 형 성된다. 태양은 북반구에서 남반구원을 일주하므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 지붕(P)에 설치되어 수평면에서 수직되는 채광구(10)는 비스듬한 경사를 갖도록 형성되고, 이 경사진 면이 남반구를 향하도록 위치됨에 따라 하루 동안 평균적인 태양광의 유입면적을 크게 확보할 수 있게 된다.

이러한 경사각도는 채광구(10)가 설치되는 장소의 위도에 따른 평균 태양의 남중 고도를 고려하여 결정되는 것이다. 즉, 대한 민국의 경우 위도를 37도로 보면 춘추분의 태양의 남중 고도가 53도이므로, 채광구(10)의 경사는 지면을 기준으로 대략 37도로 결정되는 것이다. 즉, 설치지역의 위도에 맞추어 채광구(10)의 경사를 결정함으로써 태양광을 평균적으로 많이 받을 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 채광 조명 장치의 사용상태를 도시한 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 채광 조명 장치(1)는 아파트와 같은 복합층 건물에 사용될 수 있도록, 채광구(10)는 건물의 외벽에 외부를 향하게 설치될 수 있다.

이때, 채광구(10)부터 볼록렌즈(22)까지는 유연하게 휘어지는 관(F)으로 형성되어, 채광구(10)에 들어온 태양광이 볼록렌즈(22)까지 굴곡진 통로(20)를 통과하여 진행되는 것이다.

이때, 유연하게 휘어지는 관(F)으로는 통상적인 플렉시블관이 사용될 수 있는 것으로, 관(F)의 내부는 전술된 난반사부재(21)가 구비된 통로(20)가 되어 채광 구(10)로 들어온 빛이 난반사되면서 굴곡진 통로(20)를 통과함에 따라 통로(20)가 급하게 휘어진 경우에도 태양광의 진행이 원활하게 이루어지는 것이다.

또한, 굴곡진 부분을 난반사되며 진행되기 때문에 태양광의 손실이 적으며, 이는 결국 조명구(30)로 비춰지는 태양광의 휘도가 크게 저하되지 아니하는 것이다.

한편, 건물의 외부에 형성되는 채광구(10)에는 태양광을 집광하여 채광구(10)로 유입시키도록 채광구(10) 주위를 감싸는 보조 채광판(32)이 더 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 건물의 측면에 형성되는 채광구(10)는 건물의 층 사이의 공간부에 형성되는 것으로 태양광이 통과하는 입사면적이 수직형에 비하여 상대적으로 작게 형성되므로, 태양광을 충분히 확보하기 위하여 채광구(10) 주위에 보조 채광판(32)이 더 구비되는 것이다.

이때, 보조 채광판(32)은 채광구(10) 주위에서 외측으로 감싸는 원호면을 가지도록 형성되며, 이 보조 채광판(32)의 내측면은 태양광을 반사하도록 거울면으로 형성된다. 즉, 보조 채광판(32)의 경사는 거울면에 입사되어 반사된 태양광이 채광구(10)의 내측을 향하는 경사를 가지게 형성되어, 채광구(10) 내에 유입되는 태양광을 늘려 조명구(30)에서의 휘도를 증대시키는 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 채광 조명 장치에 따르면 종래에 태양광이 전혀 닿지 못하는 지하시설이나, 건물의 밀집으로 인하여 일조권의 피해를 받는 실내 의 해결 대안으로 제시될 수 있는 것이다.

한편, 도 3은 도 1에 도시된 채광 조명 장치에 채용된 가림부를 도시한 사시도이다.

조명구(30)의 하부에 구비되는 가림부(40)에는 조명구(30)를 감싸는 프레임(41)과, 이 프레임(41) 하단에 조명구(30)를 덮도록 개폐되는 가림막(42)이 구비된다.

이때, 가림부(40)는 조명구(30)를 통과하는 태양광을 차단하여 실내 조명을 어둡게 조절할 수 있게 하는 것으로, 가림막(42)이 개방된 때에는 조명구(30)의 일측에 롤 형상으로 말려 보관되었다가, 조명구(30)를 폐쇄할 때는 펼쳐져 조명구(30)의 바로 아래 위치하여 태양광을 가리도록 구성된다.

이때, 조명구(30)가 원통형상인 경우에는 조명구(30)의 하부에 사각형 프레임(41)이 설치되고, 이 프레임(41)의 일측에 가림막(42)이 롤 형상으로 말려 있다가, 프레임(41)의 타측으로 펼쳐져 조명구(30)를 가리도록 구성될 수 있다.

또한, 이러한 가림막(42)의 개폐는 가림막(42)이 탄성있게 말려 프레임(41)의 일측에 구비되는 롤(43)과, 타측에 전기 모터 등의 동력원(44)에 의하여 탄성있게 말린 가림막(42)의 끝단을 인출 와이어(45)로 잡아당겨 조명구(30)를 폐쇄하도록 구성될 수 있다.

이로써, 사용자의 필요에 따라 태양광을 차단할 수 있어는 사용상 편리성이 증대되는 것이다. 또한, 조명구(30)를 가리는 가림막(42)의 면적을 변화시킴으로 써, 실내 조도를 변화할 수 있는 것이다.

한편, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 채광 조명 장치의 단면도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 채광 조명 장치(1′)에는 채광구와 조명구를 연결하는 통로와, 채광구와 조명구에 이물질의 유입을 방지하는 투명한 투광판(11,31)이 외부로 볼록하게 형성되게 구비된다.

이때, 통로의 상단부 즉 채광구는 수평면으로 형성되어 설치 방향과 상관없이 간편하게 설치되는 것이고, 채광구에 설치된 볼록한 투광판(11)으로 인하여 태양광의 수집면적이 증대되어, 수평으로 형성된 채광구의 형상에도 불구하고 충분한 태양광을 수집할 수 있게 되는 것이다.

또한, 조명구에 설치된 볼록한 투광판(31)은 수집된 태양광을 실내에 고르게 확산하여 실내 밝기를 증대시키는 것이다.

상기 설명외의 구성 및 작용은 전술된 실시예와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 채광 조명 장치의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 채광 조명 장치의 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 채광 조명 장치에 채용된 가림부를 도시한 사시도.

도 4는 도 1에 도시된 채광 조명 장치의 사용상태를 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 채광 조명 장치의 사용상태를 도시한 단면도.

도 6은 도 4에 따른 채광 조명 장치가 설치된 실내 내부를 나타낸 사진.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 채광 조명 장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 조명 장치 10 : 채광구

11 : 투광판 20 : 통로

21 : 난반사부재 21a : 파편

21b : 접착제 22 : 볼록렌즈

23 : 오목렌즈 F : 관

30 : 조명구 31 : 투광판

32 : 보조 채광판 40 : 가림부

41 : 프레임 42 : 가림막

43 : 롤 44 : 동력원

45 : 인출 와이어

Claims

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건물의 외부에 태양광의 유입면적을 증대시키기 위하여 비스듬하게 형성된 채광구(10)를 통과한 태양광은 내부 통로(20)에서 난반사부재(21)에 반사되어 산란되고, 휘도를 증대시키기 위하여 집광시키는 볼록렌즈(22)와, 조명 각도를 넓히기 위하여 확산시키는 오목렌즈(23)를 통과한 후 실내에 형성되는 조명구(30)로 방출되되, 상기 채광구(10)와 조명구(30)에는 이물질의 유입을 방지하는 투명한 각각의 투광판(11)(31)이 구비되며, 상기 채광구(10)부터 상기 볼록렌즈(22)까지는 유연하게 휘어지는 관(F)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 채광 조명 장치.
제4항에 있어서,

상기 채광구(10)에는 상기 태양광을 집광하여 상기 채광구(10)로 유입시키도록 상기 채광구(10) 주위를 감싸는 보조 채광판(32)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 채광 조명 장치.
제4항에 있어서,

상기 조명구(30)의 하부에는 상기 조명구(30)를 감싸는 프레임(41)과,

상기 프레임(41) 하단에 상기 조명구(30)를 덮도록 개폐되는 가림막(42)을 포함하는 가림부(40)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 채광 조명 장치.