KR101087663B1

KR101087663B1 - 조명기구

Info

Publication number: KR101087663B1
Application number: KR1020100013722A
Authority: KR
Inventors: 강재식; 최경석
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-11-30
Also published as: KR20110094389A

Abstract

본 발명에 따른 조명기구는 빛을 발산하는 조명등과, 상기 조명등의 상측에 설치되어 상기 조명등에서 발산된 빛을 반사시키는 반사갓과, 상기 반사갓의 상측에 설치되며 상기 조명등에서 발산되는 열을 흡수하는 상변화물질이 채워진 축열부재를 구비함으로써 조명등에서 발생하는 열을 흡수하여 조명등에서 발생하는 열에 의한 냉방부하를 줄일 수 있다.

Description

조명기구{Lighting Apparatus}

본 발명은 조명기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조명등에 의해 발생하는 열에 의한 냉방부하를 줄일 수 있는 조명기구에 관한 것이다.

최근 에너지 가격이 상승함에 따라 건축물에서 손실되는 에너지를 줄이고자 하는 노력들이 많이 행해지고 있다.

건축물에서 손실되는 에너지를 줄이기 위해 열 전도성이 낮은 물질로 건축물의 내벽 및 외벽을 둘러싸고, 틈새를 접착제로 막고 있다. 또한 건축물에서 개방되는 창호의 크기가 줄어들고 있을 뿐만 아니라, 창호가 아예 개방되지 않도록 하는 건물들도 생겨나고 있다.

이와 같이 밀폐된 건축물의 실내 공기는 전적으로 공기조화 시스템에 의존하고 있으며, 상기 공기조화 시스템에 의해 냉방과 난방이 관리하고 있다.

한편 오피스 빌딩의 경우는 사무용 기기 및 조명등과 같은 각종 실내기구에서 많은 열이 발생되는데, 이와 같은 열은 공기조화 시스템이 감당해야 하는 냉방부하(Cooling Load)가 된다.

여기서 냉방부하란 실내 공기를 쾌적한 상태로 유지하기 위하여 단위 시간당 외부로 내보내야 하는 열에너지의 총량을 말한다.

냉방부하는 크게 태양으로부터 오는 태양 복사열과, 실내와 실외와의 온도차에 의해 발생하는 전도열, 사무용 기기 및 조명등과 같은 각종 실내기구에서 발생하는 열 등과 같이 실내에서 발생하는 열, 실내로 침입해 들어오는 열 등으로 구성된다.

이와 같은 냉방부하 중에서 조명등에 의해 발생하는 열 또한 무시하지 못할 정도이다.

이 중 조명등에 의해 발생하는 냉방부하의 계산법은 아래와 같다.

Q=0.86WF (백열등인 경우)

Q=0.861.2WF (형광등인 경우)

(여기서 Q는 냉방부하, W는 조명기구의 와트수, F는 조명 점등율을 각각 의미함)

따라서 조명등에 의해 발생하는 열에 의한 냉방부하를 줄이기 위한 노력이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 조명등에 의해 발생하는 열에 의한 냉방부하를 줄일 수 있는 조명기구를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 조명기구 빛을 발산하는 조명등과, 상기 조명등의 상측에 설치되어 상기 조명등에서 발산된 빛을 반사시키는 반사갓과, 상기 반사갓의 상측에 설치되며 상기 조명등에서 발산되는 열을 흡수하는 상변화물질이 채워진 하우징을 가지는 축열부재를 포함할 수 있다.

이때 상기 축열부재는 상기 반사갓과 일체로 형성될 수 있다.

또한 상기 반사갓은 복수개의 반사판을 구비하고, 서로 이웃하는 상기 반사판 사이에는 상기 조명등에서 발생된 열이 전달되는 제1열전달 유로가 형성될 수 있다.

한편 상기 축열부재는 복수개로 형성되며, 서로 이웃하는 상기 축열부재 사이에는 상기 조명등에서 발생된 열이 전달될 때 상기 축열부재와 접촉하는 표면적을 넓히는 제2열전달 유로가 형성될 수 있다.

그리고 상기 조명등에서 발생된 열이 상기 상변화물질에 잘 전달될 수 있도록 상기 하우징에서 상기 축열부재의 내부로 연장되는 열전달 핀을 더 가질 수 있다. 이때 상기 열전달 핀은 은, 동 또는 알루미늄으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 조명등의 길이방향을 따라 연장되어 상기 조명등에서 발산된 열을 집진하며 상기 열전달 핀과 연결되는 열 집진판을 더 가질 수 있다.

상기 상변화 물질은 대기 온도에서 고체이며, 상기 상변화 물질은 30℃와 50℃사이의 융해점을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조명기구에 의하면, 조명등에서 발생하는 열을 축열부재의 상변화물질이 흡수하게 되므로 조명등에서 발생하는 열에 의한 냉방부하를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기구가 설치된 천장구조의 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명기구가 설치된 천장구조의 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명기구가 설치된 천장구조의 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기구에 대해 상세히 설명하도록 한다.

본 실시예에서는 형광등이 사용되는 조명기구를 예로 들었으나 본 실시예에 따른 조명기구는 백열등, 할로겐등, 엘이디등과 같이 다른 조명등이 사용되는 구조에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기구가 설치된 천장구조를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 조명기구가 설치된 천장구조는 도 1에 도시한 바와 같이 건축물의 천장에 설치되는 단열재(10)와, 상기 단열재(10)의 하부에 설치되는 조명기구(100)를 포함한다.

상기 조명기구(100)는 반사판(111)이 채널형상으로 절곡되며 그 양단에 사이드패널(112)이 결합되어 형성된 반사갓(110)과, 상기 반사갓(110)의 양측에 장착되는 소켓(120)을 구비한다. 상기 소켓(120)에는 형광등(130) 양단의 플러그가 결합되어 소켓(120)으로부터 전원을 공급받게 된다.

상기 반사갓(110)의 저면에는 형광등(130)에 작용되는 전압을 일정하게 유지하기 위한 안정기(140)와, 상기 안정기(140)를 은폐하기 위한 커버(150)가 장착된다.

상기 형광등(130)과 안정기(140)에서는 많은 열이 발생하게 된다. 특히 여름철에 이와 같이 형광등(130)과 안정기(140)에서 발생되는 열은 냉방부하로 작용하게 되므로 공기조화 시스템이 실내공간을 쾌적하게 하기 위해서는 많은 에너지를 소비하게 된다.

특히 오피스 빌딩의 경우 낮에도 대부분 조명등을 켜놓고 작업하는 경우가 많은데 낮에는 태양열 복사열과, 실내와 실외와의 온도차에 의해 발생하는 전도열이 더해져 냉방부하가 집중된다. 따라서 공기조화 시스템은 이와 같이 낮에 집중되는 냉방부하를 부담하기 위해 많은 에너지를 소비하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 조명기구(100)는 형광등(130)과 안정기(140)에서 발생되는 열을 흡수하여 실내온도를 낮추는 축열부재(200)를 구비함으로써 낮에 집중되는 냉방부하를 줄일 수 있다.

상기 축열부재(200)는 열전도성 재료로 형성되는 하우징(210)과, 상기 하우징(210)의 내부에 채워지는 상변화물질(220: Phase Change Material(PCM))을 구비한다.

상기 하우징(210)은 동, 은 또는 알루미늄과 같이 열전도성이 높은 재료로 형성되어 하우징(210) 외부의 열이 하우징(210) 내부에 채워진 상변화물질(220)로 빠르게 전도되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 상변화물질(220)은 상온에서 고체이며, 약 30℃와 약 50℃사이의 융해점을 가져 상기 형광등(130)과 안정기(140)에서 발생되는 열을 흡수하게 되면 액체로 상변화하게 된다.

상기 상변화물질(220)은 유기물, 무기물 및 이들의 조합된 물질을 포함하는 군에서 선택될 수 있다.

상기 상변화 물질(220)은 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스와 같은 유기물질들을 포함할 수 있으며 이들은 단독으로 사용되거나 혼합물로 사용될 수 있다.

또는 상기 상변화 물질(220)은 인산 수소나트륨·12수화물(Na2HPO4·12H2O), 황산나트륨·10수화물(Na2SO4·10H2O) 등과 같은 무기물질 등을 포함할 수 있으며 이들은 단독으로 사용되거나 혼합물로 사용될 수 있다.

한편 상기 상변화 물질(220)은 대기 온도에서 약 1.7보다 큰 비열을 가져 상기 형광등(130)과 안정기(140)에서 발생되는 열을 충분히 흡수할 수 있는 것이 바람직하다.

도 1에서는 반사갓(110)의 일부가 축열부재(200)의 하우징(210) 중에서 일부를 형성하도록 하여 축열부재(200)와 반사갓(110)이 일체로 형성되는 것을 보였다.

다음으로 상술한 조명기구(100)의 동작에 대해 설명한다.

상기 형광등(130)과 안정기(140)에서 발생된 열은 반사갓(110)으로 전달되고, 반사갓(110)으로 전달된 열은 상변화물질(220)에 의해 흡수되어 상변화물질(220)을 액체상태로 변화시킨다. 고체상태의 상변화물질(220)이 액체상태로 변할 때 상변화물질(220)은 주위의 열을 흡수하게 되므로 형광등(130)과 안정기(140)에서 발생된 열이 상변화물질(220)에 의해 흡수된다. 따라서 낮시간에 조명등에 의해 발생되는 열에 의한 냉방부하의 집중을 줄일 수 있다.

그리고 저녁에 근무자들이 퇴근하여 조명등을 사용하지 않게 되면 상기 상변화물질(220)에 의해 흡수된 열은 다시 방출되므로 낮시간에 집중적으로 발생하는 냉방부하를 분산시킬 수 있어 공기조화 시스템이 소비하는 에너지를 절약할 수 있다.

이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명기구를 설명한다.

이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명기구를 설명할 때 상술한 조명기구와 동일한 구성요소에 대해서는 동일 참조번호를 사용하며 그 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명기구가 설치된 천장구조를 나타낸 단면도이다.

도 2에는 상기 반사갓(110)은 서로 이격되는 복수개의 반사판(113)을 구비하고, 서로 이웃하는 반사판(113) 사이에는 형광등(130)에서 발생된 열이 전달되는 제1열전달 유로(161)가 형성된 조명기구(100)가 도시되어 있다.

상기 복수개의 반사판(113)은 상부에서 소정의 간격을 가지며 서로 이격되도록 설치되는 복수개의 상부 반사판(113a)과, 하부에서 소정의 간격을 가지며 서로 이격되도록 설치되는 복수개의 하부 반사판(113b)를 구비한다.

이때 상기 복수개의 상부 반사판(113a)과 복수개의 하부 반사판(113b)은 서로 교번하여 설치된다.

그리고 서로 이웃하는 상부 반사판(113a) 사이의 간격은 서로 이웃하는 하부 반사판(113b) 사이의 간격보다 크게 형성된다.

한편 복수개의 상부 반사판(113a)의 상부에는 복수개의 축열부재(300)가 설치된다.

각 축열부재(300)는 하부가 상부보다 좁은 사다리꼴 형상을 가지며 축열부재(300)의 하부는 상부 반사판(113a)의 상부와 맞닿아 있다.

이러한 구조에 의해 이웃하는 축열부재(300) 사이에는 제2열전달 유로(162)가 형성된다. 이때 제2열전달 유로(162)는 하부에서 상부로 향할수록 그 폭이 좁아지게 된다.

그리고 상기 축열부재(300)는 상기 형광등(130)이나 안정기(140)에서 발생된 열이 축열부재(300) 내부에 채워진 상변화물질(320)에 잘 전달될 수 있도록 상기 축열부재(300)의 하우징(310)에서 상기 축열부재(300)의 내부로 연장되는 열전달 핀(330)을 구비한다.

상기 열전달 핀(330)은 하우징(310)과 동일하게 동, 은 또는 알루미늄과 같이 열전도성이 높은 재료로 형성될 수 있으며, 상기 하우징(310)과 일체로 형성될 수도 있다.

이와 같은 구조에 의해 형광등(130)이나 안정기(140)에서 발생된 열은 긴 경로를 가지는 제1열전달 유로(161) 및 제2열전달 유로(162)를 통해 이동하면서 상기 축열부재(300)에 열을 전달하게 된다. 따라서 열이 제1열전달 유로(161) 및 제2열전달 유로(162)를 통해 이동할 때 축열부재(300)와 접촉하는 표면적을 높일 수 있어 열전달율을 높일 수 있다.

또한 상기 축열부재(300)에는 열전달 핀(330)이 구비됨으로써 제1열전달 유로(161) 및 제2열전달 유로(162)를 통해 이동하는 열이 상변화물질(320)에 잘 전달될 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명기구가 설치된 천장구조를 나타낸 단면도이다.

도 3에는 상기 반사갓(110)은 서로 이격되는 복수개의 반사판(114)을 구비하고, 서로 이웃하는 반사판(114) 사이에는 형광등(130) 및 안정기(140)에서 발생된 열이 전달되는 제1열전달 유로(163)가 형성된 조명기구(100)가 도시되어 있다.

한편 복수개의 반사판(114)의 상부에는 복수개의 축열부재(400)가 설치된다.

각 축열부재(400)는 “H”형상을 90도 회전시킨 형상의 단면을 가진다. 복수개의 축열부재(400) 중 제1축열부재(410)의 하부는 상부 반사판(114)의 상부와 맞닿아 있으며 제2축열부재(420)는 상부 반사판(114)에서 소정 거리 이격되며 한쌍의 제1축열부재(410) 사이에 위치하게 된다.

이러한 구조에 의해 이웃하는 제1축열부재(410)와 제2축열부재(420) 사이에는 미로형의 제2열전달 유로(164)가 형성된다. 따라서 형광등(130) 또는 안정기(140)에서 발생된 열이 이러한 미로형의 제2열전달 유로(164)를 지날 때 축열부재(400)와 접촉하는 표면적을 높일 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명기구가 설치된 천장구조를 나타낸 단면도이다.

도 4에는 상기 반사갓(110)이 서로 이격되는 복수개의 반사판(115)을 구비하고, 서로 이웃하는 반사판(115) 사이에는 형광등(130)이나 안정기(140)에서 발생된 열이 전달되는 열전달 유로(165)가 형성된 조명기구가 도시되어 있다.

각 반사판(115)의 일부가 예각으로 절곡되어 있어 열전달 유로(165)는 경사지게 형성되며, 상기 열전달 유로(165)를 통해 형광등(130)이나 안정기(140)에서 발생된 열이 이동하게 된다.

한편 상기 반사판(115)의 상부에는 축열부재(500)가 구비된다. 상기 축열부재(500)는 통기성 부직포(510)의 내부에 그래뉼러당(granular 糖)과 같은 상변화물질(520)이 함침되어 형성된다.

따라서 경사지게 형성된 열전달 유로(165)를 통해 이동하는 열은 축열부재(500)에 흡수되므로 형광등(130)이나 안정기(140)에서 발생된 열에 의한 냉방부하를 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명기구가 설치된 천장구조를 나타낸 단면도이다.

도 5에는 반사갓(110)과 단열재(10)가 서로 결합되어 축열부재(600)의 하우징(610)을 형성하는 실시예가 도시되어 있다.

따라서 상변화물질(620)은 단열재(10)와 반사갓(110) 사이의 공간에 채워진다.

형광등(130)이나 안정기(140)에서 발생된 열이 축열부재(600) 내부의 상변화물질(620)에 잘 전달될 수 있도록 상기 반사갓(110)에서 하우징(610) 내부로 연장되어 상변화물질(620)과 접촉되는 열전달 핀(630)을 구비한다.

한편 형광등(130)의 길이방향을 따라 연장되며 상기 열전달 핀(630)과 연결되는 열 집진판(640)을 구비할 수 있다.

상기 열 집진판(640)은 열전도율이 높은 은, 동 또는 알루미늄으로 형성되고 상기 열 집진판(640)을 열전달 핀(630)과 연결시킴으로써, 형광등(130)에서 발생된 열은 열 집진판(640)을 통해 집진한 후 열전달 핀(630)을 통해 상변화물질(620)로 전달된다. 따라서 형광등(130)에서 발생된 열이 상변화물질(620)에 전달되는 효율을 높일 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 조명기구에 의하면 상변화물질을 가지는 축열부재가 조명등에서 발생하는 열을 흡수하므로 조명등에서 발생하는 열에 의한 냉방부하를 줄일 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 조명기구에 대해 설명하였으나, 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 단열재 110: 반사갓
130: 형광등 140: 안정기
200: 축열부재 210: 하우징
220: 상변화물질

Claims

빛을 발산하는 조명등과,
상기 조명등의 상측에 설치되어 상기 조명등에서 발산된 빛을 반사시키는 반사갓과,
상기 반사갓의 상측에 설치되며 상기 조명등에서 발산되는 열을 흡수하는 상변화물질이 채워진 하우징을 가지는 축열부재를 포함하고,
상기 상변화 물질은 대기 온도에서 고체인 것을 특징으로 하는 조명기구.
제 1항에 있어서,
상기 축열부재는 상기 반사갓과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명기구.
제 1항에 있어서,
상기 반사갓은 복수개의 반사판을 구비하고, 서로 이웃하는 상기 반사판 사이에는 상기 조명등에서 발생된 열이 전달되는 제1열전달 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 조명기구.
제 3항에 있어서,
상기 축열부재는 복수개로 형성되며, 서로 이웃하는 상기 축열부재 사이에는 상기 조명등에서 발생된 열이 전달될 때 상기 축열부재와 접촉하는 표면적을 넓히는 제2열전달 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 조명기구.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명등에서 발생된 열이 상기 상변화물질에 전달될 수 있도록 상기 하우징에서 상기 축열부재의 내부로 연장되는 열전달 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명기구.
제 5항에 있어서,
상기 열전달 핀은 은, 동 또는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명기구.
제 5항에 있어서,
상기 조명등의 길이방향을 따라 연장되어 상기 조명등에서 발산된 열을 집진하며 상기 열전달 핀과 연결되는 열 집진판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명기구.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 상변화 물질은 30℃와 50℃사이의 융해점을 갖는 것을 특징으로 하는 조명기구.