KR101118975B1 - 광수집기 - Google Patents

Abstract

입사면과 출사면을 갖는 광집속기와, 일측 및 타측의 2개의 끝단면을 갖는 광반사부와, 수광부로 이루어지는 입사광 수집이 가능한 광수집기다. 입사광이 광집속기의 입사면을 통해 광집속기에 진입하면, 광집속기는 입사광이 출사면에 균일하게 전달되도록 입사광의 광거리 및 광방향을 변경한다. 광반사부의 내부에 반사층이 위치하며, 출사면으로부터 출사되는 입사광을 수광하도록 광집속기가 광반사부의 일측 끝단면에 위치한다. 수광부는 광전변환과정이 수행되어 입사광이 전기에너지로 변환되도록 광반사부로부터 출사되는 입사광을 수광하는데 이용된다.

Description

광수집기{LIGHT COLLECTOR}

본 발명은 광수집기에 관한 것으로, 특히 광수집율이 높은 광수집기의 구조에 관한 것이다.

종래의 광전변환기는 복수의 광전 렌즈들과, 이에 대응하는 광전변환부들로 이루어진다. 광전렌즈는 광이 전기에너지로 변환될 수 있도록 광에너지를 광전변환부에 집광하는데 이용되며, 광전변환부는 제조공정시 기판상에 형성된다. 입사광이 광전변환부에 집광될 때, 광전렌즈들과, 이에 대응하는 광전변환부들 사이에 갭이 있기 때문에 반사 정확성이 요구된다. 따라서, 정확한 광반사를 달성해야 하는 문제가 있다. 입사광이 광전렌즈들을 통해 대응하는 광전변환부들에 집광될 수 있지만, 광전렌즈 내의 불순 물질 등의 다른 요인들 때문에 입사광은 광전렌즈들을 통해 대응하는 광전변환부들에 균일하거나 효과적으로 전달되지 않게 되며, 결과적으로 입사광이 분산, 산란, 간섭, 또는 회절될 수 있다. 이에 따라 광 전달의 효율성이 상당히 저하되게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 광전렌즈를 이탈하는 입사광의 동일 측면에 복수의 기어형태 혹은 브래그격자 광전렌즈를 배치하여 입사광이 효과적이고 균일하게 집광되도록 할 수 있다. 하지만, 이러한 기어형태 렌즈 혹은 브래그격자 구성에 있어서도, 입사광이 효과적으로 집광될 수 있도록 광전변환부가 기어형태 혹은 브래그격자 렌즈에 대해서 정확히 집광(focus)되어야 한다. 집광정확도(focus precision)가 약간 벗어나면 이는 입사광의 전달 및 변환에 상당히 영향을 주게 된다.

본 발명의 목적은 광에너지가 전기에너지로 쉽게 변환될 수 있도록 입사광이 정확히 반사될 필요 없이 입사광이 수광부에 효과적이고 균일하게 수집될 수 있는 광수집기를 제공하는 것이다.

본 발명의 광수집기는 입사면과 출사면을 갖는 광집속기로서, 입사광이 상기 입사면을 통해 진입하면, 상기 입사광이 상기 출사면에 균일하게 전달되도록 상기 입사광의 광거리 및 광방향을 변경하는 상기 광집속기를 포함한다. 본 발명의 광수집기는 일측 및 타측의 2개의 끝단면을 갖는 광반사부와, 수광부를 추가로 포함한다. 반사층이 상기 광반사부 내부에 위치하며, 상기 광집속기의 상기 출사면으로부터 출사되는 상기 입사광을 수광하도록 상기 광집속기가 상기 광반사부의 상기 일측 끝단면에 위치한다. 상기 광집속기의 상기 출사면으로부터 출사되는 상기 입사광이 상기 반사층을 거쳐서 상기 광반사부의 상기 타측 끝단면에 전달된다. 상기 수광부는 광전변환과정이 수행되어 상기 입사광이 전기에너지로 변환되도록 상기 광반사부로부터 출사되는 입사광을 수광하기 위해 상기 광반사부의 상기 타측 끝단면에 배치된다.

종래기술과 달리, 본 발명은 입사광을 정확히 집광시킬 필요 없이 입사광이 수광부에 효과적이고 균일하게 수광될 수 있도록 하는 향상된 광수집기를 제공한다. 이에 따라 광에너지는 전기 에너지로 쉽게 변환될 수 있다.

본 발명의 특징 및 효과는 아래의 설명 및 첨부된 특허청구범위에 의해 더욱 명확해질 것이며, 이후 제시될 본 발명의 실시에 의해 알 수 있게 될 것이다.

본 발명의 효과가 쉽게 이해될 수 있도록, 위에서 간략히 기술한 본 발명에 대해서 이하 첨부한 도면에 예시한 구체적인 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 첨부한 도면을 사용하여 더욱 자세하고 구체적으로 기술되고 설명될 것이나, 첨부한 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 나타낸 것으로서 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 해석되지 말아야 한다는 점을 알아야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광수집기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광수집기의 광수집과정을 나타낸 개략도이다.

본 발명의 원리에 대한 이해를 돕기 위해, 이하 도면에 나타낸 예시적 실시예들에 대해서 설명하며, 이 설명을 위해 특정한 용어나 표현이 사용될 것이다. 하지만, 이는 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아님을 알아야 한다. 본 발명을 이해한 당업자가 행할 수 있는 예시된 본 발명의 원리에 대한 임의의 추가 응용, 예시된 발명 특징에 대한 임의의 수정 및 임의의 추가 변경 등은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 여겨져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광수집기를 나타낸 도면이다. 광수집기(10)는 광집속기(12)와, 광반사부(14)와, 수광부(16)로 이루어진다. 또한, 광집속기(12)는 입사면(122)과 출사면(124)을 가지며, 원형 구조 또는 타원형 공 모양으로 형성된다. 광집속기(12)는 높은 열팽창계수 또는 높은 투명계수를 지니는 물질로 이루어져 높은 광전달율을 달성함으로써 입사광이 쉽게 전달되어 입사광의 광에너지로 인해 광집속기(12)의 재질이 변화하는 것을 방지하여, 그러한 재질 변화에 의해 광효율이 영향 받는 것을 방지한다.

광집속기(12)는 콜로이드 혹은 유리 재질로 이루어진다. 예를 들어, 광집속기(12)가 콜로이드로 이루어지는 경우, AB 콜로이드가 사용될 수 있다. 광반사부(14)에는 일측 및 타측의 2개의 끝단면(142,144)이 존재한다. 반사층(146)이 광반사부(14)의 내측부분에 형성되며, 광반사부(14)의 일측 끝단면(142)은 광집속기(12) 내에 위치하여 출사면(124)로부터의 광을 수광한다. 출사면(124)으로부터 수광된 광은 반사층(146)을 거쳐 광반사부(14)의 타측 끝단면(144)에 투사된다. 반사층(146)은 광반사부(14)를 통해 전달되는 입사광을 전반사한다. 반사층(146)은 광반사부(14)의 내측부분에 도포 또는 부착된다. 바람직하게, 광반사부(14)는 원뿔형태로 구성된다. 수광부(16)는 광반사부(14)의 타측 끝단면(144)에 위치하여 광반사부(14)로부터 전달된 광을 수광한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광수집기의 광수집과정을 나타낸 개략도이다. 광수집기(10)는 입사광(IL)으로부터의 빛을 수집하는데 이용되며, 이때, 입사광(IL)은 모든 방향으로부터 오는 빛의 집광을 가리킨다. 광집속기(12)는 입사면(122)과 출사면(124)을 가지며, 입사광(IL)은 입사면(122)을 통하여 광집속기(12)에 입사하며, 광집속기(12)는 입사광(IL)이 광집속기(12)의 출사면(124)에 균일하게 전달 될 수 있도록 그 광거리 및 광방향을 변화시킨다. 광반사부(14)는 2개의 끝단면(142,144)을 가지며, 반사층(146)은 광반사부(14)의 내측에 위치하며, 광집속기(12)는 광반사부(14)의 끝단면(142)에 위치하여 광집속기(12)의 출사면(124)으로부터 출사되는 입사광(IL)을 수집한다. 출사면(124)으로부터 출사되는 입사광은 반사층(146)을 거쳐서 광반사부(14)의 타측 끝단면(144)에 전달된다.

도 2을 참조하면, 광집속기(12)에 의해 모든 광방향으로부터 입사광이 수집되고, 광집속기(12)를 통해 입사광(IL)의 광거리 및 광방향이 변경된다는 것을 알 수 있다. 바람직하게, 입사광(IL)은 광집속기(12) 및/또는 광반사부(14)에 의해 최소의 광거리로 효과적으로 전달된다. 이와 같이 수광부(16)를 광반사부(14)의 타측 끝단면(144)에 배치하는 구성은 광에너지가 전기에너지로 변환될 수 있도록 광반사부(14)로부터 출사되는 입사광(IL)을 효과적으로 수집하기 위한 것이다.

종래기술과 달리, 본 발명은 입사광을 정확히 반사시킬 필요 없이 입사광이 수광부에 효과적이고 균일하게 수광될 수 있도록 하는 향상된 광수집기를 제공한다. 이에 따라 광에너지는 전기 에너지로 쉽게 변환될 수 있다.

본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 “일실시예”, “실시예”, 또는 이와 유사한 용어는 그 실시예에서 설명된 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 “일실시예”, “실시예”, 또는 이와 유사한 용어는 반드시 그렇지는 않지만 동일하거나 다른 예시된 발명의 동일한 실시예, 다른 실시예들, 또는 구성부분들을 가리키는 것일 수 있다. 또한, 2개 이상의 특징이나 요소 등에 대해서 “일실시예” 등의 표현을 사용한 것은 그 2개 이상의 특징이 서로 관련되거나, 유사하거나, 동일하다는 것 등을 의미하지는 않는다. “일실시예” 혹은 이와 유사한 용어를 사용하는 것은 단지 선택적인 특징들을 가리키기 위한 편리한 표현일 뿐이며, 이들 선택적인 특징은 특허청구범위에 기재된 본 발명의 일부분일 수 있고, 일부분이 아닐 수도 있다.

각각의 “실시예”라는 용어의 언급은 각 실시예를 가리키기 위해 유사하거나 동일한 용어를 사용하였지만 다른 모든 “실시예”의 언급과는 독립적으로 고려되어야 한다. 따라서, 하나의 실시예가 “다른 실시예”와 동일한 것으로서 파악되는 경우에, 이 실시예는 “다른 실시예”라는 용어로 표현된 다른 모든 실시예와 독립적인 것이다. 본 발명 및/또는 특허청구범위에서 직접적이거나 간접적으로 또는 암시적이거나 명시적으로 제시하는 것처럼, 그러한 서로 독립적인 실시예들은 다른 실시예와 전체적으로 혹은 부분적으로 결합될 수 있는 것으로 고려될 수 있다.

마지막으로, 실무상 관례적으로 종종 그러하듯“일실시예” 등의 표현을 본 명세서의 모든 문장의 시작부분에 사용하지 않은 것은 단지 편의상 독자의 명확한 이해를 위한 것이다. 하지만, 본 출원에서는 논리적으로 가능하고 적절한 경우 모든 문장의 시작 부분에 “일실시예” 등의 표현이 참조되어 포함되는 것으로 한다.

이상과 같이 현재 본 발명의 가장 실용적이고 바람직하다고 판단되는 실시예와 관련하여 상세하고 구체적으로 본 발명을 충분히 기술하였지만, 해당 기술분야에 있어서 통상의 기술을 지닌 자라면 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 원리 및 개념에서 벗어나지 않는 범위 내에서 크기, 재질, 모양, 형태, 동작 방식 및 기능, 조립 및 사용 상의 변경 등을 포함하며 이에 한정되지 않는 여러 가지 변형이 가능하다는 점을 알 수 있을 것이다.

10: 광수집기
12: 광집속기
14: 광반사부
16: 수광부
122: 입사면
124: 출사면
142: 일측 끝단면
144: 타측 끝단면
146: 반사층

Claims (10)

1. 입사면과 출사면을 갖는 광집속기로서, 입사광이 상기 입사면을 통해 진입하면, 상기 입사광이 상기 출사면에 균일하게 전달되도록 상기 입사광의 광거리 및 광방향을 변경하는 상기 광집속기와;
   2개의 끝단면을 가지며 내부에 반사층이 위치하는 광반사부로서, 상기 광집속기의 상기 출사면으로부터 출사되는 상기 입사광을 수광하도록 상기 광집속기가 상기 광반사부의 일측 끝단면에 위치하며, 상기 광집속기의 상기 출사면으로부터 출사되는 상기 입사광이 상기 반사층을 거쳐서 상기 광반사부의 타측 끝단면에 전달되도록 구성되는 상기 광반사부와;
   광전변환과정이 수행되어 상기 입사광이 전기에너지로 변환되도록 상기 광반사부로부터 출사되는 입사광을 수광하기 위해 상기 광반사부의 타측 끝단면에 배치되는 수광부를 포함하여 이루어지고,
   상기 반사층은 상기 광반사부의 내측부분에 도포 또는 부착되어, 상기 광반사부 내의 입사광에 광전변환과정의 전반사를 제공하며,
   상기 광집속기는 원형 구조 또는 타원형 공 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입사광 수집이 가능한 광수집기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 광집속기는 콜로이드 혹은 유리 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 광수집기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제3항에 있어서,
   상기 광집속기는 AB 콜로이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 광수집기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 광반사부는 원뿔형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 광수집기.
9. 삭제
10. 삭제

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