KR101290126B1 - Illumination system having mirrors to condense and sense the sun exactly and a multiplex renewable energy system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양의 궤도를 이용하여 자동으로 태양을 추적하는 태양광 집광모듈에 광센서를 부착하여 태양 추적 오차를 정밀하게 보정하는 태양광 정밀트레커를 이용하고, 태양광 조명이 불가능한 경우에 대비한 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a mirror-mounted lighting system having a precision photovoltaic concentrating sensing technology having a complex renewable energy generation system, and more particularly, to a photovoltaic condensing module that automatically tracks the sun using the sun's orbit. Of a photovoltaic lighting system with precision light condensing sensing technology that uses a photovoltaic precision tracker that accurately compensates for solar tracking errors and has a complex renewable energy generation system in case solar lighting is not possible. will be.
최근들어 화석에너지의 고갈과 지구 온난화 현상에 의해 여러가지 문제점이 대두되면서 국제적으로 환경 규제가 강화되고 있고, 화석연료의 사용이 억제되고 있으며, 신재생 에너지의 개발 및 사용에도 관심이 높아지고 있다. 신재생 에너지의 개발은 다른 에너지원에 비해 초기에 과다 투자가 요구되는 장애요인이 있음에도 불구하고 계속해서 성장하고 있다.Recently, due to the depletion of fossil energy and global warming, various problems have emerged, and environmental regulations have been strengthened internationally, the use of fossil fuels has been suppressed, and interest in the development and use of renewable energy has been increasing. The development of renewable energy continues to grow despite the barriers to overinvestment initially compared to other energy sources.
한편, 시간이 갈수록 도시로의 인구 밀도가 높아지고 있으며, 도시에 거주하는 많은 사람들이 건물 내부, 터널, 지하상가 등에서 생활하고 있다. 건물 내부, 터널, 지하상가 등에는 태양광이 도달하지 않아 주간에도 전기조명에 의존하고 있으며, 주간의 실내 조명을 밝히는데 많은 전기 에너지가 소비되고 있다.On the other hand, the population density of the city is increasing over time, and many people living in the city live in buildings, tunnels, underground malls, and the like. As sunlight does not reach inside buildings, tunnels, underground shopping centers, etc., it relies on electric lighting during the day, and a lot of electric energy is consumed to illuminate the indoor lighting during the day.
신재생 에너지 중에서도 태양에너지는 태양의 열에너지를 흡수하여 난방에 사용하는 방식, 태양의 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 태양전지를 사용하는 방식, 태양의 빛에너지를 집광하여 사용하는 방식 등이 개발되고 있다.Among renewable energy, solar energy is developed to absorb solar heat energy and use it for heating, solar cell converting solar light energy into electrical energy, and condensate and use solar energy. have.
태양의 빛에너지를 집광하여 사용하는 방식의 경우, 태양광을 집광한 후 광섬유를 통해 전송하여 건물 내부의 조명광으로 사용할 수 있다. 광섬유는 태양광을 거의 손실없이 건물 내부로 전송해 줄 수 있어 태양이 존재하는 주간에 유용하게 사용될 수 있으나, 야간에는 사용할 수 없는 문제점이 존재한다.In the case of condensing and using the light energy of the sun, it can be used as the illumination light inside the building by condensing the sunlight and transmitted through the optical fiber. The optical fiber can transmit the sunlight into the building with almost no loss, so it can be usefully used during the day when the sun exists, but there is a problem that cannot be used at night.
즉, 태양광 채광이 불가능한 야간이나 날씨가 좋지 않은 경우에는 풍력발전, 태양광 발전, 혹은 소수력 발전과 같은 재생에너지 시스템을 이용함으로써 조명에 필요한 에너지를 생산하여 조명 시스템에 공급하는 기술이 요구되고 있다.In other words, in the case of poor nighttime or bad weather where solar light is impossible, there is a demand for a technology for producing energy for lighting and supplying it to a lighting system by using a renewable energy system such as wind power, solar power, or small hydro power generation. .
또한, 태양광을 집광하는 태양광 집광장치가 고정형인 경우, 태양의 위치 변화로 인해 집광 효율이 크게 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 태양광을 효율적으로 집광하기 위해서는 태양의 위치 변화에 따라 태양을 정밀하게 추적하는 태양광 집광장치가 요구되고 있다.
In addition, when the solar light collecting device for condensing the sunlight is a fixed type, there is a problem that the light collection efficiency is greatly reduced due to the position change of the sun. Accordingly, in order to efficiently collect sunlight, a solar light collecting device that accurately tracks the sun according to a change in the position of the sun is required.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양의 위치 변화를 따라 움직이면서 발생한 태양 추적 오차를 정밀하게 보정하고, 태양광이 없는 경우에도 소형 복합 재생에너지 발전설비나 배터리로부터 전력을 공급 받을 수 있도록 구성된 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, precisely correct the solar tracking error generated by moving along the position change of the sun, and supplies power from a small complex renewable energy generation facility or battery even in the absence of sunlight It is an object of the present invention to provide a mirrored lighting system having a precision solar light condensing sensing technology having a complex renewable energy generation system configured to receive.
본 발명의 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템은 태양광을 집광하여 출력하고, 태양광을 전기 에너지로 변환하여 출력하는 태양광 장치부와; 상기 태양광 장치부를 각 일자 시간별로 설정된 태양의 고도와 방위각에 따라 이동시켜, 상기 태양광 장치부가 태양을 추적하도록 구동하는 메인트레커와; 상기 태양광 장치부에서 생성된 전기 에너지가 충전되는 배터리부와; 상기 태양광 장치부에서 집광된 태양광의 세기를 조정하여 조명으로 출력하고, 상기 태양광 장치부와 상기 배터리부에서 제공되는 전기 에너지를 조명으로 출력하는 조명부와; 상기 태양광 장치부에서 생성된 전기 에너지를 안정화시켜, 상기 배터리부로 제공할지, 상기 조명부로 제공할지를 선택하는 선택부와; 상기 태양광 장치부가 태양을 추적하도록 상기 메인트레커를 제어하고, 상기 태양광 장치부에서 집광되어 출력되는 태양광의 세기에 따라, 상기 태양광 장치부에서 생성된 전기 에너지가 상기 조명부 및 상기 배터리부 중 어느 하나로 제공되도록 상기 선택부를 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 태양광 장치부는, 태양을 향하도록 설치되어 초점으로 태양광이 집중되도록 태양광을 반사하는 오목거울과, 상기 오목거울로부터 반사된 태양광이 정밀 가공된 일측 단면에 입사되면, 타측 단면으로 태양광을 전달하는 광섬유 다발과, 상기 오목거울이 태양과 마주하는 면에 4개의 원통형 부재가 정사각형 형태로 설치되어 구성되는 광센서부를 포함하는 복수의 태양광 모듈이 배열된 태양광 집광부와; 상기 복수의 태양광 모듈 각각의 하측에 설치되어, 상기 복수의 태양광 모듈 각각이 태양을 향해 수직을 유지하도록 미세 구동하는 복수의 정밀트레커와; 상기 복수의 태양광 집광부의 양측에 설치되며, 태양광을 전기 에너지로 변환하는 복수의 태양 전지가 배열된 태양광 어레이부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 광센서부의 4개의 원통형 부재 내부에 설치된 광센서로부터 감지된 태양광의 광량이 같아지도록 상기 정밀트레커를 제어하여 상기 복수의 태양광 집광모듈이 태양을 향해 수직을 유지하도록 조정하는 것을 특징으로 하는 한다.The lighting system with a mirror having a precision solar light condensing sensing technology having a complex renewable energy generation system of the present invention comprises: a photovoltaic device unit for condensing and outputting sunlight and converting and converting sunlight into electrical energy; A main tracker which moves the photovoltaic unit according to the altitude and azimuth of the sun set for each day, and drives the photovoltaic unit to track the sun; A battery unit in which electrical energy generated by the solar device unit is charged; An illumination unit which adjusts the intensity of sunlight collected by the solar device unit and outputs the light, and outputs electrical energy provided by the solar device unit and the battery unit as illumination; A selection unit for stabilizing electrical energy generated by the photovoltaic unit and providing the battery unit or the lighting unit; The photovoltaic unit controls the main tracker to track the sun, and according to the intensity of sunlight collected and output from the photovoltaic unit, electrical energy generated by the photovoltaic unit is one of the lighting unit and the battery unit. And a control unit for controlling the selection unit to be provided as one, wherein the photovoltaic device unit is installed to face the sun, and includes a concave mirror reflecting sunlight to focus the sunlight at a focal point, and the sun reflected from the concave mirror. When the light is incident on one side of the precision machined, the optical fiber bundle for transmitting the sunlight to the other end surface, and the optical sensor unit is formed by four cylindrical members in a square shape on the surface facing the sun concave mirror A solar light collecting unit in which a plurality of solar modules are arranged; A plurality of precision trackers installed under each of the plurality of photovoltaic modules to finely drive each of the plurality of photovoltaic modules to be perpendicular to the sun; And a solar array unit disposed at both sides of the plurality of solar light collecting units and having a plurality of solar cells arranged to convert sunlight into electrical energy. The control unit includes four cylindrical members inside the optical sensor unit. The precision tracker is controlled to be equal to the amount of light detected by the optical sensor installed in the plurality of solar light collecting module, characterized in that for adjusting to maintain the vertical to the sun.
여기서, 상기 광센서부는, 상기 4개의 원통형 부재 각각의 내부면은 검은색으로 코팅되어 태양광이 반사없이 내부에 설치된 광센서에 도달하는 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.Here, the optical sensor unit is characterized in that the inner surface of each of the four cylindrical members is coated in black so that the sunlight reaches the optical sensor installed therein without reflection.
그리고, 상기 제어부는, 상기 태양광 집광부의 집광 상태를 모니터링하여, 상기 태양광 집광부에서 출력되는 태양광의 세기가 기 설정된 세기보다 작은 경우, 상기 태양광 어레이부에서 생성된 전기 에너지가 상기 조명부로 출력되고, 상기 태양광 집광부에서 출력되는 태양광의 세기가 기 설정된 세기보다 큰 경우, 상기 태양광 어레이부에서 생성된 전기 에너지가 상기 배터리부에 충전되도록 상기 선택부를 제어하는 것을 특징으로 한다.The controller may monitor a light condensing state of the solar light concentrator, and when the intensity of sunlight output from the solar light concentrator is smaller than a predetermined intensity, the electrical energy generated by the solar array unit is the illumination unit. When the intensity of the solar light output from the solar light collecting unit is greater than a predetermined intensity, it characterized in that for controlling the selection unit so that the electrical energy generated in the solar array unit is charged to the battery unit.
또한, 본 발명의 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템은 바람에 의해 구동되는 회전자의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력 발전부와; 물의 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소수력 발전부;를 더 포함하며, 상기 선택부는, 상기 태양광 어레이부와 상기 풍력 발전부와 상기 소수력 발전부로부터 출력되는 전기 에너지를 안정화시켜, 상기 배터리부로 출력할지, 상기 조명부로 출력할지를 더 선택하는 것이 가능하다.In addition, a mirror-mounted lighting system having a precision solar light condensing sensing technology with a complex renewable energy generation system of the present invention includes a wind power generation unit for converting the rotational energy of the rotor driven by the wind into electrical energy; And a hydrophobic power generation unit for converting potential energy of water into electrical energy, wherein the selection unit stabilizes electrical energy output from the solar array unit, the wind power generation unit, and the hydrophobic power generation unit, and outputs the power to the battery unit. It is possible to further select whether to output to the lighting unit.
여기서, 상기 제어부는, 상기 태양광 집광부에서 출력되는 태양광의 세기가 기 설정된 세기보다 작고, 상기 태양광 어레이부에서 생성된 전기 에너지의 세기가 기 설정된 세기보다 작은 경우, 상기 배터리부에 충전된 전기 에너지가 상기 조명부에 공급되도록 상기 배터리부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
Herein, when the intensity of sunlight output from the solar light collecting unit is less than a preset intensity and the intensity of electrical energy generated by the solar array unit is smaller than a preset intensity, the controller is charged in the battery unit. The battery unit is controlled to supply electric energy to the lighting unit.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.As described above, according to the lighting system with a mirror having the solar precise light concentrating sensing technology having the complex renewable energy generation system of the present invention, the following effects are obtained.
태양의 고도 및 방위각에 따라 태양을 추적하고, 이때 발생된 태양 추적 오차를 보정여, 태양광 집광 효율을 크게 증대시킴으로써, 집광된 태양광을 이용하여 오랜 시간 동안 조명을 밝힐 수 있다.By tracking the sun according to the altitude and azimuth of the sun, and correcting the solar tracking error generated at this time to greatly increase the solar light collecting efficiency, it is possible to brighten the light for a long time using the concentrated sunlight.
또한, 흐린날이나 야간과 같이 태양광을 이용할 수 없을 때는 배터리에 충전된 전기 에너지를 사용하여 조명을 밝히고, 태양전지를 이용한 태양광발전을 비롯하여, 바람을 이용한 소규모의 풍력발전이나 소수력발전을 통해 생성된 전기 에너지를 사용하여 조명을 밝힘으로써, 조명 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.
In addition, when the solar light is not available, such as on a cloudy day or at night, the lamp is lit using electric energy charged in the battery, and solar power generation using solar cells, small wind power generation or small hydro power generation using wind. By using the generated electrical energy to illuminate the lighting, the reliability of the lighting system can be increased.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템의 태양광 장치부의 구성을 설명하기 위한 도면
도 3a 및 도 3b는 도 2a 및 도 2b에서 설명한 태양광 장치부에 포함된 태양광 집광모듈의 구성과 정밀트레커의 동작을 설명하기 위한 도면
도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에서 설명한 태양광 집광모듈에 포함된 광센서부의 구성을 설명하기 위한 도면1 is a block diagram showing a schematic configuration of a lighting system according to an embodiment of the present invention
2A and 2B are views for explaining the configuration of a photovoltaic device unit of the lighting system according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are views for explaining the configuration of the solar light collecting module included in the solar cell unit described in FIGS. 2A and 2B and the operation of the precision tracker.
4A and 4B are views for explaining a configuration of an optical sensor unit included in the solar light collecting module described with reference to FIGS. 3A and 3B.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a mirror-illuminated lighting system having a precision photoconcentration sensing technology with a complex renewable energy generation system according to the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 조명 시스템의 태양광 장치부의 구성을 설명하기 위한 도면, 도 3a 및 도 3b는 도 2a 및 도 2b에서 설명한 태양광 장치부에 포함된 태양광 집광모듈의 구성과 정밀트레커의 동작을 설명하기 위한 도면, 그리고 도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에서 설명한 태양광 집광모듈에 포함된 광센서부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a lighting system according to an embodiment of the present invention, Figures 2a and 2b is a view for explaining the configuration of a solar device of the lighting system according to an embodiment of the present invention, 3A and 3B are views for explaining the configuration of the solar light collecting module included in the solar cell unit described in FIGS. 2A and 2B and the operation of the precision tracker, and FIGS. 4A and 4B are FIGS. 3A and 3B. FIG. Is a view for explaining the configuration of the optical sensor unit included in the solar light collecting module described.
도 1을 참조하면, 본 발명의 조명 시스템은 태양광 집광부(110)와 태양광 어레이부(130)를 포함하는 태양광 장치부(100), 메인트레커(120), 조명부(170), 풍력발전부(140), 소수력발전부(150), 선택부(160), 배터리부(180), 및 제어부(190)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the lighting system of the present invention includes a
태양광 집광부(110)에는 도 2a에 나타낸 바와 같이, 태양광 집광모듈(110a, 도 3a의 200)이 복수개 배열되어 있다. 각각의 태양광 집광모듈(110a, 도 3a의 200)은 태양광을 집광하여 출력하며, 내부 구성에 대해서는 도 3a 및 도 3b을 통해 상세하게 후술하기로 한다.As illustrated in FIG. 2A, a plurality of solar
각각의 태양광 집광모듈(110a,도 3a의 200)의 하측에는 도 3a에 나타낸 바와 같이, 태양 추적 오차를 보정하기 위한 정밀트레커(210)가 장착된다. 정밀트레커(210)는 X축 및 Y축으로 구동하는 2축 모터(미도시)를 포함하며, 태양광 집광모듈(110a,도 3a의 200)이 태양을 향해 수직을 유지하도록 구동한다.At the lower side of each solar light collecting
태양광 어레이부(130)는 도 2a에 나타낸 바와 같이, 태양광 집광부(110)의 양측에 설치되며, 태양광을 전기 에너지로 변환하는 복수의 태양전지(130a)가 배열되어 있다. 이 태양광 어레이부(130)에서 생성된 전기 에너지는 직류전기(DC)이다.As shown in FIG. 2A, the
메인트레커(120)는 태양광 장치부(100)를 상,하,좌,우로 동작시켜 태양광 장치부(100)가 태양의 위치 변화를 따라 태양을 추적하도록 구동한다. 즉, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 메인트레커(120)는 상하 동작용 모터(미도시)와 좌우 회전용 모터(미도시)를 포함하며, 후술되는 제어부(190)의 제어에 의해, 각 일자 시간별로 설정된 태양의 방위각과 고도에 따라 태양광 장치부(100)가 태양을 추적하도록 구동한다.The
조명부(170)는 태양광 집광부(110)로부터 출력되는 태양광의 밝기를 조정하여 조명으로 출력한다. 또한, 조명부(170)는 태양광 어레이부(130), 풍력발전부(140), 및 소수력발전부(150)에서 생성된 전기 에너지나 배터리부(180)에 충전된 전기 에너지를 조명으로 출력한다.The
즉, 조명부(170)에는 조도센서(미도시)가 포함되어 있으며, 조도센서에 의해 감지된 밝기가 기 설정된 밝기를 유지하도록 제어부(190)의 제어에 따라 태양광의 밝기를 조정한다. 이러한 조명부(170)는 도 3a에 나타낸 광섬유 다발(204)의 타측 단면을 통해 방출되는 태양광을 실내에 확산시키는 렌즈(미도시)를 포함하여 구성된다.That is, the
그리고 조명부(170)는 조도센서에 의해 감지된 밝기가 기 설정된 밝기보다 낮은 경우, 제어부(190)의 제어에 따라 태양광 어레이부(130), 풍력발전부(140), 및 소수력발전부(150)에서 생성된 전기 에너지나 배터리부(180)에 충전된 전기 에너지가 조명으로 출력되도록 한다. 이러한 조명부(170)는 전기 에너지를 빛으로 변환시켜 주는 전구나 LED 등을 포함한다.In addition, when the brightness detected by the illuminance sensor is lower than the preset brightness, the
풍력발전부(140)는 바람에 의해 구동되는 회전자(미도시)의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 여기서, 회전자는 소형이며, 지상에서 10m이상의 위치에 설치되어 발전효과를 최대한 활용할 수 있다.The wind
소수력발전부(150)는 물의 위치 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 소수력발전부(150)는 건물 옥상의 물탱크에서 나오는 수직의 송수관로에 터빈(turbine)을 설치하여 구성된다. 여기서, 소수력발전부(150)의 터빈으로는 소형의 카플란(Kaplan) 수차 또는 프란시스(Francis) 수차를 사용한다.The
배터리부(180)에는 태양광 어레이부(130), 풍력발전부(140), 및 소수력발전부(150)에서 생성된 전기 에너지가 충전된다. 또한, 충전된 전기 에너지는 제어부(190)의 제어에 따라 조명부(170)로 공급된다.The
선택부(160)는 태양광 어레이부(130), 풍력발전부(140), 및 소수력발전부(150)에서 생성된 전기 에너지를 선택하는 입력 스위치(163a,164a,165a)를 포함하며, 풍력발전부(140) 및 소수력발전부(150)에서 생성된 교류전기(AC)를 직류로 변환하는 AC/DC(164b,165b)를 포함한다. 또한, 각 발전부(130,140,150)의 직류전기 에너지가 승압과 강압을 통해 일정 전압을 유지하도록 1차적으로 동작하는 Buck/Boost(163c,164c,165c), 각 Buck/Boost(163c,164c,165c)에서 출력되는 직류전기 에너지를 2차적으로 안정화시키는 regulator(167), 및 regulator(167)에서 출력되는 직류전기 에너지를 배터리부(180)에 충전할지, 조명부(170)로 출력할지를 선택하는 출력 스위치(168)를 포함한다.The
제어부(190)는 조명 시스템에 포함된 각 부(110,120,130,140,150,160,170, 180)의 동작을 모니터링 및 제어하여, 조명부(170)를 통해 일정한 조도의 광이 출력되도록 한다.The
제어부(190)는 태양광 집광부(110)에서 출력되는 태양광의 세기가 기 설정된 세기보다 큰 경우, 조도를 낮추도록 조명부(170)를 제어하고, 기 설정된 세기와 동일하면, 그대로 출력하도록 조명부(170)를 제어한다. 이때, 제어부(190)는 태양광 어레이부(130), 풍력발전부(140), 및 소수력발전부(150)의 발전 상태를 모니터링 하고, 배터리부(180)의 충전 상태를 모니터링하여, 배터리부(180)가 방전되었거나 로우(low) 충전 상태인 경우, 각 발전부(130,140,150)에서 생성된 전기 에너지가 배터리부(180)에 충전되도록 선택부(160)를 제어한다.The
이와 반대로 제어부(190)는 태양광 집광부(110)에서 출력되는 태양광의 세기가 기 설정된 세기보다 작은 경우, 태양광 어레이부(130), 풍력발전부(140), 및 소수력발전부(150)에서 생성된 전기 에너지나 배터리부(180)에 충전된 전기 에너지가 조명부(170)에 제공되도록 제어한다. 이때, 제어부(190)는 태양광 어레이부(130), 풍력발전부(140), 및 소수력발전부(150)의 발전 상태를 모니터링 하여, 생성된 전기 에너지가 조명부(170)로 공급되도록 선택부(160)를 제어한다. 여기서 만약, 태양광 어레이부(130), 풍력발전부(140), 및 소수력발전부(150)에서 전기 에너지가 생성되고 있지 않는 경우, 제어부(190)는 배터리부(180)에 충전된 전기 에너지가 조명부(170)에 공급되도록 제어한다.On the contrary, when the intensity of sunlight output from the solar
이상과 같은 구성에 의해 흐린날이나 태양광이 없는 야간에도 일정한 세기의 조명을 출력할 수 있게 된다.With the above configuration, it is possible to output a constant intensity of illumination even on a cloudy day or at night without sunlight.
한편, 도 3a 및 도 3b을 참조하면, 태양광 집광모듈(110a,도 3a의 200)은 오목거울(201), 광센서부(203), 광섬유 다발(204), 및 홀더(205)를 포함한다.Meanwhile, referring to FIGS. 3A and 3B, the solar
오목거울(201)은 태양을 향하도록 설치되어 초점으로 태양광이 집중되도록 태양광을 반사시킨다. 즉, 오목거울(201)은 도 3a에 나타낸 바와 같이, 태양광을 반사시켜 광섬유 다발(204)이 묶여 있는 홀더(205) 쪽으로 태양광을 모아준다.The
광센서부(203)는 오목거울(201)이 태양과 마주하는 면에, 4개의 원통형 부재가 정사각형 형태로 설치되어 구성된다. 즉, 광센서부(203)는 도 4a에 나타낸 바와 같이, 'A'변과 'B'변의 길이가 동일하도록 원통형 부재가 오목거울(201)에 고정 설치된다. 여기서, 정사각형 형태로 설치된 광센서부(203)는 정사각형의 두 대각선이 만나는 지점에서 수직한 상측에 후술되는 홀더(205)가 위치하도록 설치된다.The
그리고, 도 4b에 예시한 바와 같이 각각의 원통형 부재는 내부가 비어 있으며, 이 속에 광센서(203a)가 설치된다. 여기서, 각각의 원통형 부재의 내부면은 검은색으로 코팅이 되어 있어 반사되는 태양광 없이 태양광이 광센서에 도달할 수 있도록 구성된다. 혹은, 각각의 원통형 부재의 내부가 태양광이 반사되지 않고 광센서에 도달할 수 있는 내부 형태를 가질 수도 있다.As illustrated in FIG. 4B, each cylindrical member is empty inside, and an
광섬유 다발(204)은 일측 단면이 최대의 투명도를 가지도록 정밀 가공되며, 오목거울(201)로부터 반사된 태양광이 일측 단면에 입사되면, 입사된 태양광을 조명부(170)에 위치한 타측 단면으로 전달한다.The
홀더(205)는 광섬유 다발(204)을 고정시키며 외측에 나선홈이 형성되어 있다. 이 나선홈에 의해 홀더(205)가 프레임에 고정되며, 태양광이 집광되는 초점에 광섬유 다발(204)의 일측 단면이 위치할 수 있도록 조절된다.The
제어부(190)는 메인트레커(120)를 제어하여 태양광 장치부(100)가 태양을 추적하도록 구동시킨다. 다시 말해서, 제어부(190)는 기 설정된 각 일자 시간별로 설정된 태양의 방위각과 고도에 따라 태양을 추적하도록 메인트레커(120)를 제어한다.The
또한, 제어부(190)는 태양광 집광부(110)에 포함된 광센서부(203)에 감지되는 신호를 분석하여 각각의 정밀트레커(210)를 제어하여, 각각의 태양광 집광모듈(110a,도 3a의 200)이 태양을 향해 수직 상태를 유지하도록 한다. 즉, 제어부(190)는 광센서부(203)를 구성하는 4개의 원통형 부재의 내부에 장착된 광센서(203a)로부터 감지된 태양광의 광량이 같아지도록 각각의 태양광 집광모듈(110a,도 3a의 200)에 장착된 정밀트레커(210)를 제어한다.In addition, the
이로 인해, 메인트레커(120)의 구동에 의해 발생하는 태양 추적 오차를 보정한다. 즉, 태양광 장치부(100)가 태양을 추적하도록 메인트레커(120)가 구동되지만, 메인트레커(120)는 기 저장된 데이터를 이용하여 제어되므로, 기 저장된 데이터와 실제 태양의 방위각과 고도에 있어서 오차가 존재한다. 또한, 각각의 태양광 집광모듈(110a,도 3a의 200)의 위치에 따라 미세한 오차가 존재한다. 이러한 태양 추적 오차를 정밀트레커(210)를 제어하여 보정할 수 있다.For this reason, the sun tracking error generated by the driving of the
결과적으로, 각각의 태양광 집광모듈(110a,도 3a의 200)이 항상 태양을 향해 수직을 유지하게 되고, 오목거울(201)에 의해 반사된 태양광이 홀더(205)에 정확하게 집중된다. 따라서, 정밀트레커(210)의 구동에 의해 각각의 태양광 집광모듈(110a,도 3a의 200)의 집광 효율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.As a result, each of the solar
이상 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
그러므로, 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It is therefore to be understood that the embodiments described above are illustrative and not restrictive in all respects and that the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the meaning and scope of the invention, and from the equivalents thereof, be included within the scope of the present invention.
100 : 태양광 장치부 110 : 태양광 집광부
120 : 메인트레커 130 : 태양광 어레이부
140 : 풍력발전부 150 : 소수력 발전부
160 : 선택부 170 : 조명부
180 : 배터리부 190 : 제어부
110a, 200 : 태양광 집광모듈 130a : 태양광 전지
201 : 오목거울 203 : 광센서부
204 : 광섬유 케이블 205 : 홀더
210 : 정밀트레커 203a : 광센서 100: solar cell unit 110: solar light collecting unit
120: main tracker 130: solar array unit
140: wind power generation unit 150: small hydro power generation unit
160: selection unit 170: lighting unit
180: battery unit 190: control unit
110a, 200: solar
201: concave mirror 203: light sensor
204: fiber optic cable 205: holder
210:
Claims (5)
상기 태양광 장치부를 각 일자 시간별로 설정된 태양의 고도와 방위각에 따라 이동시켜, 상기 태양광 장치부가 태양을 추적하도록 구동하는 메인트레커와;
상기 태양광 장치부에서 생성된 전기 에너지가 충전되는 배터리부와;
상기 태양광 장치부에서 집광된 태양광의 세기를 조정하여 조명으로 출력하고, 상기 태양광 장치부와 상기 배터리부에서 제공되는 전기 에너지를 조명으로 출력하는 조명부와;
상기 태양광 장치부에서 생성된 전기 에너지를 안정화시켜, 상기 배터리부로 제공할지, 상기 조명부로 제공할지를 선택하는 선택부와;
상기 태양광 장치부가 태양을 추적하도록 상기 메인트레커를 제어하고, 상기 태양광 장치부에서 집광되어 출력되는 태양광의 세기에 따라, 상기 태양광 장치부에서 생성된 전기 에너지가 상기 조명부 및 상기 배터리부 중 어느 하나로 제공되도록 상기 선택부를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 태양광 장치부는,
태양을 향하도록 설치되어 초점으로 태양광이 집중되도록 태양광을 반사하는 오목거울과, 상기 오목거울로부터 반사된 태양광이 정밀 가공된 일측 단면에 입사되면, 타측 단면으로 태양광을 전달하는 광섬유 다발과, 상기 오목거울이 태양과 마주하는 면에 4개의 원통형 부재가 정사각형 형태로 설치되어 구성되는 광센서부를 포함하는 복수의 태양광 모듈이 배열된 태양광 집광부와;
상기 복수의 태양광 모듈 각각의 하측에 설치되어, 상기 복수의 태양광 모듈 각각이 태양을 향해 수직을 유지하도록 미세 구동하는 복수의 정밀트레커와;
상기 복수의 태양광 집광부의 양측에 설치되며, 태양광을 전기 에너지로 변환하는 복수의 태양 전지가 배열된 태양광 어레이부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 광센서부의 4개의 원통형 부재 내부에 설치된 광센서로부터 감지된 태양광의 광량이 같아지도록 상기 정밀트레커를 제어하여 상기 복수의 태양광 집광모듈이 태양을 향해 수직을 유지하도록 조정하는 것을 특징으로 하는 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템.A photovoltaic device unit which collects and outputs sunlight and converts sunlight into electrical energy;
A main tracker which moves the photovoltaic unit according to the altitude and azimuth of the sun set for each day, and drives the photovoltaic unit to track the sun;
A battery unit in which electrical energy generated by the solar device unit is charged;
An illumination unit which adjusts the intensity of sunlight collected by the solar device unit and outputs the light, and outputs electrical energy provided by the solar device unit and the battery unit as illumination;
A selection unit for stabilizing electrical energy generated by the photovoltaic unit and providing the battery unit or the lighting unit;
The photovoltaic unit controls the main tracker to track the sun, and according to the intensity of sunlight collected and output from the photovoltaic unit, electrical energy generated by the photovoltaic unit is one of the lighting unit and the battery unit. It includes; a control unit for controlling the selection unit to be provided to any one,
The solar device unit,
A concave mirror installed to face the sun and reflecting the sunlight to focus the sunlight at the focal point, and when the sunlight reflected from the concave mirror is incident on one side of the precision machined, a bundle of optical fibers to transmit the sunlight to the other side And a solar light collecting unit including a plurality of solar modules including an optical sensor unit configured to have four cylindrical members installed in a square shape on a surface of the concave mirror facing the sun;
A plurality of precision trackers installed under each of the plurality of photovoltaic modules to finely drive each of the plurality of photovoltaic modules to be perpendicular to the sun;
And a solar array unit installed at both sides of the plurality of solar light collecting units and arranged with a plurality of solar cells for converting sunlight into electrical energy.
The control unit,
The optical tracker is controlled so that the amount of solar light detected from the optical sensors installed in the four cylindrical members of the optical sensor unit is equal so that the plurality of solar light concentrating modules are vertically maintained toward the sun. A mirrored lighting system with precision solar light sensing technology with a renewable energy generation system.
상기 광센서부는,
상기 4개의 원통형 부재 각각의 내부면은 검은색으로 코팅되어 태양광이 반사없이 내부에 설치된 광센서에 도달하는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템.The method of claim 1,
The optical sensor unit,
An inner surface of each of the four cylindrical members is coated in black so that solar light reaches the optical sensor installed therein without reflection. Having a mirrored lighting system.
상기 제어부는,
상기 태양광 집광부의 집광 상태를 모니터링하여, 상기 태양광 집광부에서 출력되는 태양광의 세기가 기 설정된 세기보다 작은 경우, 상기 태양광 어레이부에서 생성된 전기 에너지가 상기 조명부로 출력되고, 상기 태양광 집광부에서 출력되는 태양광의 세기가 기 설정된 세기보다 큰 경우, 상기 태양광 어레이부에서 생성된 전기 에너지가 상기 배터리부에 충전되도록 상기 선택부를 제어하는 것을 특징으로 하는 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템.The method of claim 1,
The control unit,
When the light condensing state of the solar light concentrating unit is monitored and the intensity of sunlight output from the solar light concentrating unit is smaller than a predetermined intensity, the electrical energy generated by the solar array unit is output to the lighting unit, and the solar When the intensity of the solar light output from the light condensing unit is greater than a predetermined intensity, the composite renewable energy generation system, characterized in that for controlling the selection unit so that the electrical energy generated in the solar array unit is charged in the battery unit A mirrored lighting system with one solar precision condensing sensing technology.
바람에 의해 구동되는 회전자의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력 발전부와;
물의 위치 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소수력 발전부;를 더 포함하며,
상기 선택부는,
상기 태양광 어레이부와 상기 풍력 발전부와 상기 소수력 발전부로부터 출력되는 전기 에너지를 안정화시켜, 상기 배터리부로 출력할지, 상기 조명부로 출력할지를 더 선택하는 것을 특징으로 하는 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템.The method of claim 1,
A wind turbine for converting rotational energy of the rotor driven by the wind into electrical energy;
It further comprises; a hydrophobic power generation unit for converting the potential energy of the water into electrical energy,
Wherein the selection unit comprises:
Equipped with a complex renewable energy generation system characterized in that to stabilize the electrical energy output from the solar array unit, the wind power generation unit and the hydrophobic power generation unit, whether to output to the battery unit or the lighting unit. Mirrored lighting system with solar precision condensing sensing technology.
상기 제어부는,
상기 태양광 집광부에서 출력되는 태양광의 세기가 기 설정된 세기보다 작고, 상기 태양광 어레이부에서 생성된 전기 에너지의 세기가 기 설정된 세기보다 작은 경우, 상기 배터리부에 충전된 전기 에너지가 상기 조명부에 공급되도록 상기 배터리부를 제어하는 것을 특징으로 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템.The method of claim 1,
The control unit,
When the intensity of sunlight output from the solar light collecting unit is smaller than a preset intensity and the intensity of electrical energy generated by the solar array unit is smaller than a preset intensity, the electric energy charged in the battery unit is in the lighting unit. And control the battery unit to be supplied, the illumination system with a mirror having a precision solar light condensing sensing technology having a complex renewable energy generation system.
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