KR101276278B1 - 태양 판넬의 표면 상의 이미지를 디스플레이하기 위한 광학시스템 - Google Patents

태양 판넬의 표면 상의 이미지를 디스플레이하기 위한 광학시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양의 직사광선을 막는 방해물을 형성하지 않고, 태양 판넬의 표면 상에 이미지가 디스플레이되는 것을 허용하는 광학 시스템에 관한 것이다. 태양 판넬(SP), 선형 렌즈로부터 형성된 렌즈 모양의 표면(LS), 및 렌즈의 세로축에 평행하고 제거되었던 직선 밴드(BT)인 이미지(I)가 프린트 된 투명한 필름(F)으로 구성된다. 특정 시각에서, 관찰자(OB)는 오직 이미지 밴드(BN)만을 볼 수 있는 반면, 다른 입사각에서는, 태양광선이 투명한 밴드(BT)를 통해 지나가고, 태양 센서의 활성 표면에 도달할 것이다. 본 발명은 특히 태양 판넬의 미적 및 건축적 완성 및 태양 판넬 표면 상의 시각적 정보를 선전하는데 적합하다.

Description

태양 판넬의 표면 상의 이미지를 디스플레이하기 위한 광학 시스템{OPTICAL SYSTEM FOR DISPLAYING AN IMAGE ON THE SURFACE OF SOLAR PANEL}
본 발명은 태양 판넬의 표면 상에 이미지를 디스플레이하기 위한 광학 시스템에 관한 것이다.
"태양 판넬"이라는 용어는 여기서, 태양 에너지를 열 또는 전기로 변화시키는 기능을 갖는 편평하거나 또는 곡선인, 어떤 타입의 표면으로 정의된다.
최적의 절연 효율을 얻기 위해서, 태양 판넬은 설치의 지리적인 위치 상에서 태양의 다양한 위치를 고려하기 위해, 일정한 방향으로 향해져야 한다. 일반적으로, 태양 판넬은 위치의 위도와 동일한 각에 의해 남쪽으로 향하도록 기울여져 있다. 그러나, 태양 판넬 특히, 박막 형태의 실리콘을 사용하는 광기전성 타입의 태양 판넬 제조 비용의 꾸준한 절감과 함께, 배향에 따른 효율성 부족이 가격의 큰 차이 없이 활성 영역에서의 전체 증가에 의해 보상될 수 있기 때문에, 태양 판넬의 배향은 그 필요성이 줄어들 것이다. 이는 예를 들어, 태양 판넬의 수직 배치를 용이하게 한다.
태양 판넬은 일반적으로 어두운 색이거나 또는 심지어 완전 검은색으로, 태양 판넬이 고정되는 지지대의 색과 크게 대조되며, 미적 건축적 완성에 반한다.
본 발명의 목적은 태양 판넬의 표면 상에 이미지를 디스플레이하기 위한 것이다. 이 이미지는 단지 부분적으로 태양의 직사광선에 대한 방해물을 형성할 것이고, 선택된 이미지의 시각적 특성을 얻으면서 태양 판넬이 최소의 절연 손실을 가지며 작동되게 한다. 이러한 이미지 또는 색을 디스플레이함으로써, 태양 판넬의 미적 완성을 용이하게 하는 것이 가능할 것이다. 이 이미지는 또한, 내용에 의해, 지적 또는 광고 타입의 정보 전달의 수단이 된다. 본 발명의 주체를 형성하는 광학 시스템을 구비하는 태양 판넬은 이후로 "이미저 태양 판넬"이란 용어로 나타내어질 것이다.
"주위 광"이라는 용어는 여기서, 태양 센서에 의해 수용되는 총 광으로서 정의된다. 주위 광은 환경때문에 태양의 직사광선과 산란광으로 조성된다.
본 발명은 렌즈 모양의 표면, 이미지 및 태양 판넬로 구성된다. 이러한 각 요소들의 상대적인 배열은, 특정한 시야각에서는 태양 판넬의 표면을 보지 않고 해당 이미지를 나타내는 것을 가능하게 하는 한편, 상기 시야각에 따라 달라지는 입사각을 갖는 태양의 직사광선이 태양 판넬의 활성 표면에 도달하게한다. 그래서, 렌즈 모양의 표면과 이미지는 태양의 직사광선에 대한 방해물을 형성하지 않고, 주변의 산란광에 대한 방해물을 부분적으로만 형성할 것이다.
본 발명의 주체를 형성하는 "이미저 태양 판넬(imager solar panel)"은 제거되었던 평행한 등거리의 직선 밴드인 이미지가 인쇄된 투명한 필름으로 구성된다. "이미지 밴드"라는 용어는 제거되지 않은 이미지의 나머지 밴드로서 정의된다. 필름은 태양 판넬의 활성 표면과 렌즈모양의 표면 사이에 위치된다. 렌즈모양의 표면은 평철 타입의 동일한 선형 렌즈의 병치로 구성되고, 너비는 이미지 밴드의 너비와 투명한 밴드 너비의 총합과 동일하다. 투명한 필름은 렌즈의 초점면에서 렌즈 모양의 표면의 편평한 면측에 위치되어, 이미지 밴드와 투명한 밴드는 렌즈의 세로 축에 평행하다. 이미지 밴드와 투명한 밴드의 너비는 계산되어, 시야각의 특정 범위 내에서, 관찰자는 오직 이미지 밴드만, 그래서, 이미지 자체만을 볼 것인 반면, 시야각의 또 다른 범위 내에서, 빛은 투명한 밴드를 통해 지나갈 것이고, 그래서, 태양 센서의 활성 표면에 도달할 것이다. 이 선형 렌즈들은 사실 빛, 그래서 시각을, 렌즈의 표면에서 빛의 입사각에 의존하는 위치인 초점면 구역 상에 집속시킨다. 빛은 주름진 표면에 직각을 이루는 각에 비례되게 측정된 입사각을 갖는 렌즈모양의 표면의 주름진 면에 부딪히며, 입사각은 +45°와 -45°사이값을 갖는다. 렌즈의 초점면 구역 Z1과 Z2는 입사각 범위[A1, A2]와 [A2, A3]에 대응한다. Z1 및 Z2 구역 각각을 향하는 이미지의 이미지 밴드와 투명한 밴드를 적절하게 위치시킴으로써, 시야각이 A1과 A2 사이인 관찰자는 Z1 구역에서 이미지 밴드, 그래서 이미지 자체를 볼 것인 반면, A2와 A3 사이의 입사각을 갖는 빛은 Z2 구역 상에 집속될 것이고, 태양 센서의 표면에 도달하기 전에 투명한 밴드를 통해 통과할 것다. 렌즈모양의 표면에 관한 이미지의 상대적인 위치지정은, 관찰자의 여러 가능한 위치와 하늘에 있는 태양의 여러 가능한 위치에 의존하는데, 이는 이러한 여러 각도의 위치들이 이미지 밴드와 투명한 밴드가 있을 Z1과 Z2 구역을 결정할 것이라는 것을 앎에 따라 이루어진다.
빛의 복합적인 반사가 렌즈 모양의 표면으로부터 필름으로, 및 필름으로부터 태양 센서의 표면으로 지나가는 것을 막기 위해, 여러 요소들은 접촉하는 광학 부분과 동일한 굴절률을 갖는 투명한 접착제를 사용하여 접촉될 수 있거나, 그 밖의 다양한 표면들은 반사방지 처리를 구비한다. 정밀도를 높이고 접착 작용의 필요 없이, 이미지는 렌즈 모양의 표면의 편평한 면 상에 직접적으로 프린트될 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미저 태양 판넬은 상기 실시예의 특징을 가질 것이지만, 렌즈 모양의 표면은 이번엔 바깥쪽을 향하는 편평한 면을 가질 것이고, 편평한-면의 투명한 플레이트는 렌즈 모양의 표면과 이미지 사이에 삽입될 것이다. 이러한 투명한 플레이트는, 렌즈의 세로축에 평행하고 렌즈의 각각의 교차점을 향하게 위치되는 얇고 편평한 공기 슬레이트를 제공하기 위해, 선형 방식으로, 일정한 간격을 두고 플레이트의 표면에 직각으로 잘려질 것이다. 그 전의 것과 비교되는 이러한 광학 표면의 이점은, 태양광선의 시야각과 입사각이 -70°와 +70°사이의 값을 가질 수 있다는 것이다. 다시 말하면, 광선들이 렌즈를 통해 통과한 후, 45°보다 큰 입사각을 갖는 광선은 Z1 또는 Z2 구역의 방향으로 다시 배향되도록, 플레이트 내에서 굴절될 것이고 굴절률 급등의 광학 원리에 의해 공기 슬레이트의 표면에서 반사될 것이다.
특정 일실시예에 따르면, 시야각을 90°로 높이기 위해, 상기 실시예에 따른 평철 선형렌즈는 양쪽이 볼록한 선형 렌즈로 대체된다.
또 다른 일실시예에 따르면, 이미저 태양 센서와 관련된 이미지는 예를 들면, 액정 디스플레이의 사용에 의해 원격으로 수정될 수 있다. 이미지가 빠르게 수정되면, 움직이는 이미지가 관찰될 것이다.
(예시되지 않은) 변형에 따르면, 태양 센서의 표면과 같은 색의 구역이 지워지고 투명해지기 위해, 움직이는 이미지 또는 이미지들은 수정될 것이다. 그러므로, 투명해짐으로써, 이러한 구역들이 구역 뒤에 있는 태양 판넬의 색을 가질 것이기 때문에, 이미지의 연출은 수정되지 않을 것이다. 이미지를 통해 지나갈 빛은 태양 센서에 도달할 것이고, 그래서, 센서에 의해 이미 수용된 빛에 부가될 것이다.
또 다른 실시예에 따르면, 이미지 밴드는 얇은 태양 센서 밴드로 대체될 것이고, 태양 판넬은 고정되거나 움직이는 이미지로 대체될 것이다. 이러한 태양 센서 밴드는 태양으로부터의 직사광선을 수용하기 위해, 렌즈 모양의 표면에 비례하여 위치될 것인 반면, 투명한 밴드는 다른 시야각에 위치한 관찰자가 이미지, 또는 움직이는 이미지를, 그렇게 형성되는 태양 판넬을 통해 볼 수 있게 한다.
첨부된 도면은 본 발명을 예증한다:
- 도 1은 이미저 태양 판넬을 조성하는 여러가지 요소들의 배열을 보여주는 분해도;
- 도 2는 한편으로는 관찰자에게 보여지는 이미지의 시각, 다른 한편으로는, 동시에 태양 센서의 표면에 도달하는 태양광선의 광학로를 갖는 이미저 태양 판넬의 원리를 예시하는 단면도 및 도표;
-도 3은 시야각을 증가시키기 위해, 굴절률 급증에 의한 반사의 원리에 따라 평철 렌즈 모양의 표면과 광선의 재방향을 사용하는 하나의 특정 실시예를 보여주 는 도면.
이러한 도면을 참조하면, 시스템은 태양 판넬 (SP), 이미지(I)가 프린트 되는 투명한 필름 (F), 및 렌즈 모양의 표면(SL)으로 이루어진다. 이미지(I)는 선형, 평행하고 등거리의 투명한 밴드 (BT)에 의해 부분적으로 지워진다. 그래서, 이미지는 불투명하고 평행한 이미지 밴드(BN)와 투명하고 평행한 밴드(BT)로부터 형성되는 이미지가 된다. 렌즈 모양의 표면은 동일한 선형 렌즈로부터 형성되고, 평철 단면의 동일한 선형 렌즈로부터 형성되고, 너비는 이미지 밴드의 너비와 투명한 밴드 너비의 총합과 동일하며, 서로 평행하게 나란히 놓여있다. 투명한 필름(F)은 렌즈의 초점면에서, 시스템의 외부를 향하는 렌즈모양의 렌즈의 주름진 면과 함께 태양 판넬(SP)와 렌즈 모양의 표면(SL) 사이에 놓여진다. 이미지 밴드(BN)와 투명한 밴드(BT)는, 이러한 밴드들(BN 및 BT)이 렌즈의 세로축(X)에 평행한 방식과, 각 범위[A1, A2] 내에 놓여진 특정 각에서 보여질 때, 관찰자(OB)는 이미지 밴드(BN)만을 보는 방식으로, 렌즈들에 대해 위치된다. 그러나, 각 범위[A2, A3] 내에 놓여진 다른 시야각에서는, 태양으로부터의 광선이 이미지의 투명한 밴드(BT)를 통해 통과하고, 태양 센서(SP)의 표면에 도달할 것이다. 밴드들(BN 및 BT)은 Z1 및 Z2 구역을 향해 위치된다. Z1 및 Z2 구역은 입사각이 각각 범위 [A1, A2] 및 [A2, A3] 내에 놓이는 광선에 의해 커버되는 선형 렌즈의 초점 면의 구역을 나타낸다. 볼록하게 굴절된 표면이 반원통인 렌즈의 경우(도 2), A1 및 A3는 45˚값의 한계값을 가질 것이다. 이러한 각들은 렌즈의 세로축(X)에 직각이고 렌즈 모양의 표면(SL)에 직각인 축(Y)에 대해 측정된다.
바깥쪽을 향하는 편평한 면(도 3)을 갖는 평철 렌즈 모양의 표면의 실시예의 경우, 입사선이 렌즈의 볼록하게 굴절된 표면을 통해 통과하여 집중되고, 그 후, 투명한 플레이트(PT)의 첫 번째 편평한 면을 통해 통과하여 굴절을 겪는다. 몇몇 광선들은 Z1 및 Z2 구역에 직접적으로 닿는 반면, 더 높은 입사각의 다른 광선들(R1, R2)은 Z1 및 Z2 구역에 도달하기 전에 공기 슬레이트의(Lm) 표면에 굴절된다.
기생 반사를 감소시키기 위해, 렌즈 모양 표면, 평행한-면의 플레이트, 및 태양 센서의 여러 면들은 반사방지 처리를 겪거나, 그 밖에 필름은 접촉하는 광학 부분의 굴절률과 동일한 굴절률을 가질 투명한 접착제(C)를 사용하여 접착될 수 있다.
비제한적인 예로서, 태양 판넬은 균일한 박막 실리콘 코팅을 구비하는 광기전성 타입일 수 있다. 태양 판넬, 마찬가지로, 투명 필름 및 렌즈 모양의 표면은 60cm 너비와 100cm 높이 치수를 갖는 사각형 형태일 것이다. 태양 판넬은 수직선과 남쪽을 향하는 활성면에 22˚ 북쪽으로 기울어져 있다. 투명 및 불투명 수평 밴드가 동일한 폭이고, 이 폭은 0.5mm인 컬러 이미지는 스크린 프린팅에 의해 투명한 필름 상에 프린트된다. 렌즈 모양의 표면은 1mm 직경과 1.2mm 두께의 선형 렌즈로부터 형성되고, 이는 각 렌즈의 초점 길이와 같다. 렌즈 모양의 표면은 렌즈의 세로축이 평평하여 이미지의 밴드에 평행한 방식으로 위치된다. 투명한 필름은 투명한 접착제를 사용하여 렌즈 모양의 표면의 평면에 접착되고, 각 이미지 밴드가 각 렌즈의 초점면의 상부 절반에 놓여지도록 정확하게 위치된다. 각 투명 밴드는 그래서, 각 렌즈의 초점면의 하부 절반에 놓여진다. 이미저 태양 판넬과 같은 레벨에 위치한 관찰자에게, 시야각은 -22°와 동일하고, 이는 관찰자가 이미지 밴드를 볼 수 있게 한다. 자오선을 지나고 위도 45°에서, 태양은 계절에 따라 남쪽 수평선에 비례하여 22°와 68°사이에서 변화하는 고도를 갖고, 그래서, 태양광선은 0°와 46°사이의 태양 판넬에 비례하는 입사각을 갖는다. 그래서, 모든 태양광선은 투명한 밴드를 통해 지나가고 태양 센서의 표면에 도달한다.
본 발명은 특히, 태양 판넬의 미적 및 건축적 완성과 표면 상의 시각적인 정보를 나타내기에 적합하다.
본 발명은 태양 판넬의 표면 상에 이미지를 나타내기 위한 광학 시스템에 사용된다.

Claims (10)

  1. 태양 판넬의 표면상에 이미지를 디스플레이하기 위한 광학 시스템으로서,
    - 태양 판넬과,
    - 투명한 필름으로서, 상기 투명한 필름 위에 이미지가 프린트되고, 상기 이미지의 동일한 너비 및 등거리로 떨어진 평행한 일련의 선형 밴드는 투명한 밴드 및 이미지 밴드를 형성하도록 이미지로부터 제거되는, 투명한 필름과,
    - 동일한 선형 렌즈의 병치로 구성된 렌즈모양의 표면으로서, 이미지를 향하거나 외부를 향하는 편평한 면을 갖는 평철 단면을 갖거나, 양쪽이 볼록한 타입(bi-convex type)이고, 렌즈모양의 표면의 너비는 이미지 밴드의 너비와 투명한 밴드의 너비를 더한 총합과 동일한, 렌즈모양의 표면을
    포함하고,
    상기 렌즈의 세로 축은 이미지 밴드 및 투명한 밴드에 평행하고, 상기 투명한 밴드 및 상기 이미지 밴드는, 렌즈의 초점면에서, 렌즈모양의 표면이 관찰되는 시야각에 따라 관찰자가 이미지 밴드만을 보거나 태양 판넬의 표면만을 보는 방식으로 태양 판넬의 표면과 렌즈모양의 표면 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템과 관련된 태양 판넬.
  2. 제 1항에 있어서, 렌즈모양의 표면은 평철 단면을 갖는 동일한 선형 렌즈의 병치로 구성되고, 상기 렌즈모양의 표면은 바깥쪽을 향하는 편평한 면을 갖고, 평행한-면의 투명한 플레이트는 렌즈모양의 표면과 필름 사이에 삽입되며, 상기 플레이트는, 렌즈들의 세로축에 평행하고 렌즈의 각 교차점을 향하도록 위치되는 얇은 판 공기 슬레이트 조각을 제공하기 위해, 선형 방식으로 일정한 간격으로 플레이트의 표면에 직각을 이루게 잘려지는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템과 관련된 태양 판넬.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 태양 판넬 및 렌즈모양의 표면으로 이루어진 여러 광학 표면들은 반사방지 코팅을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템과 관련된 태양 판넬.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 필름은 투명한 접착제를 사용하여 태양 판넬 및 렌즈모양의 표면으로 이루어진 여러 광학 표면들에 접착되고, 투명한 접착제의 굴절률은 접착하는 광학부분의 굴절률과 동일한 것을 특징으로 하는, 광학 시스템과 관련된 태양 판넬.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 태양 판넬의 표면과 같은 색의 이미지의 구역은 제거되고 투명하게 되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템과 관련된 태양 판넬.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 이미지 밴드는 태양 센서 밴드를 형성하도록 수정되고, 태양 판넬은 이미지를 형성하도록 수정되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템과 관련된 태양 판넬.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 고정된 이미지가 움직이는 이미지를 형성하도록 수정되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템과 관련된 태양 판넬.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 이미지 밴드 및 투명한 밴드는, 태양 판넬의 표면에 도달하기 위해, 빛이 집중되고 투명한 밴드를 통해 통과하는 방식으로 위치되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템과 관련된 태양 판넬.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 이미지는 액정 디스플레이에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 광학 시스템과 관련된 태양 판넬.
  10. 삭제
KR1020087017833A 2006-01-26 2007-01-23 태양 판넬의 표면 상의 이미지를 디스플레이하기 위한 광학시스템 KR101276278B1 (ko)

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