KR101339283B1

KR101339283B1 - 태양광을 이용한 조명장치

Info

Publication number: KR101339283B1
Application number: KR1020120002135A
Authority: KR
Inventors: 송권섭; 김진환
Original assignee: (주)마이즈텍; 주식회사 정원주철
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2014-01-10
Also published as: KR20130081133A

Abstract

본 발명은 태양광을 도파하는 구조가 단순하여 설치를 용이하게 하고, 생산원가를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 도파하는 태양광을 조명하고자 하는 영역에서 넓게 확산시켜 채광 영역이 증가시킬 수 있도록 하는 태양광을 이용한 조명장치에 관한 것으로, 상단부가 천장의 상측으로 노출되고 하단부가 천장의 내부에 위치하도록 건물의 천장을 관통하여 설치되는 중공형 도광체와, 도광체의 상면을 커버하도록 도광체에 결합되며, 도광체의 내부로 태양광을 채광하는 채광부와, 도광체의 내부에 삽입되어 도광체로 유입되는 태양광을 반사 및 산란시켜 확산시키는 확산부재를 포함한다.

Description

태양광을 이용한 조명장치{Lighting device using sun lights}

본 발명은 태양광을 이용한 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광을 도파하는 구조가 단순하여 설치를 용이하게 하고, 생산원가를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 도파하는 태양광을 조명하고자 하는 영역에서 넓게 확산시켜 채광 영역이 증가시킬 수 있도록 하는 태양광을 이용한 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 사용되는 발전방법으로는 대규모의 화석연료를 사용하는 화력발전, 우라늄을 사용하는 원자력발전, 대규모의 담수설비가 필요한 수력발전 등이 많이 이용되고 있다.

화력발전은 석탄 또는 석유 등과 같은 연료를 연소시켜 발전을 해야 하므로, 연소가스가 많이 발생되어 대기오염을 가중시키고, 원자력발전은 대기를 오염시키는 연소가스는 배출되지 않으나 인체에 치명적인 방사선폐기물이 다량으로 배출되며, 수력발전은 연소가스나 방사선폐기물 등이 배출되지 않고 별도의 연료를 필요로 하지 않는 반면에 환경을 파괴시키므로 친환경적이지 못한 문제가 있다.

이에 최근에는 친환경적이면서도 연료를 영구히 사용할 수 있는 태양열발전 및 풍력발전의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이중 태양을 이용한 태양열 또는 태양광 발전은 그 연구 및 투가자 활발하게 진행되고 있는 추세이다.

특히, 태양 에너지는 지구의 기후에 힘을 주고 생물의 생명을 지탱시켜 주는 태양으로부터의 열과 빛 형태의 복사 에너지를 말하는데, 이러한 태양에너지는 각종 에너지원 중에서 가장 풍부한 에너지로서 가열, 냉각, 발전 등의 에너지원으로 활용되고 있다.

이러한 태양에너지를 난방 등의 에너지원으로 이용하고자 하는 태양열 집열장치는 주로 태양열을 이용하여 물이나 열매체의 온도를 상승시킨 후 이를 순환시키도록 구성된다. 그리고 태양열 집열기로는 평판형, 단일 진공관형, 이중 진공관형 등 다양한 형태로 제공되고 있다.

그리고 현재 개발되고 있는 태양에너지는 태양열을 직접 이용하거나 태양열로부터 전기에너지를 얻는 방식이다. 태양열을 직접 이용하는 경우는 집열판을 사용하여 물을 가열하고, 일정온도에 도달한 온수를 직접 주방이나 화장실에 공급하거나, 실내의 난방에 주로 이용하고 있다.

또한 직접 전기에너지를 얻는 방식은, 태양열에 의한 금속내부에서의 자유전자의 이동을 이용한 태양전지판을 이용하는 것이다. 그러나 태양전지는 아직까지 에너지변환효율이 낮고 가격이 매우 고가로서, 주로 우주선이나 인공위성에서 사용되고 있다. 따라서 아직까지 태양에너지의 이용은 한정된 부분에 국한되고 있으며, 지상에 쏟아지는 막대한 태양에너지를 낭비하고 있다.

더하여, 최근에는 태양광으로 실내를 조명하는 조명장치에 대한 관심이 나날이 높아지면서 이에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 이러한, 태양광을 이용한 종래 기술로는 국내 공개특허공보 제10-2002-0071557호의 "태양광을 이용한 실내조명장치" 및 국내 공개특허공보 제10-2011-0023377호의 "광분배기 및 이를 이용한 태양광 조명 시스템" 등에 개시되어 있다.

상기와 같은 종래의 태양광을 이용한 조명장치는 태양광을 도파하기 위한 구조가 복잡하여 설치하는데 많은 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 도파되는 태양광이 직선으로 전달되어 채광 영역이 좁은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 개발된 것으로, 태양광을 도파하는 구조가 단순하여 설치를 용이하게 하고, 단가를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 도파하는 태양광을 조명하고자 하는 영역에서 확산시켜 채광 영역이 넓힐 수 있도록 하는 태양광을 이용한 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상단부가 천장의 상측으로 노출되고 하단부가 천장의 내부에 위치하도록 건물의 천장을 관통하여 설치되는 중공형 도광체; 상기 도광체의 상면을 커버하도록 상기 도광체에 결합되며, 상기 도광체의 내부로 태양광을 채광하는 채광부; 및 상기 도광체의 내부에 삽입되어 상기 도광체로 유입되는 태양광을 반사 및 산란시켜 확산시키는 투명체의 빛 확산부재를 포함하는 태양광을 이용한 조명장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 천장의 외부로 노출되며 상측으로 갈수록 확장되는 집광부와, 상기 천장으로 삽입되도록 상기 집광부의 하부로 연장 형성되는 도광부와, 상기 도광부의 하단에서 외측으로 연장 형성되어 태양광이 투과하는 조명부를 포함하며, 상기 집광부 및 상기 도광부의 외면에는 태양광을 상기 도광체의 내부로 반사시키는 반사코팅층이 형성되는 도광체를 포함하는 태양광을 이용한 조명장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 태양광이 상기 도광체의 내부로 집중되도록 하면에 브이형 홈(121)이 이격되게 형성되는 채광부를 포함하는 태양광을 이용한 조명장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 도광체 및 상기 빛 확산부재에서 반사되는 빛을 상기 빛 확산부재로 반사하도록 반원 형태의 반사면이 형성되는 채광부를 포함하는 태양광을 이용한 조명장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 투명체에 의해 다각 볼 형태로 형성되는 빛 확산부재를 포함하는 태양광을 이용한 조명장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 건물의 벽체를 통해 건물 내부로 태양광을 채광하도록 상기 벽체의 외부로 노출되는 보조 채광부와, 상기 보조 채광부와 연결되어 건물의 내부에 위치하며, 내부에 다각형상의 확산볼이 삽입되고, 내부로 유도되는 빛을 반사하도록 외면에 반사 코팅막이 형성되는 도광관 부재를 포함하며, 상기 도광관 부재의 빛이 외부로 조사되도록 상기 반사 코팅막이 절개되는 조명영역이 형성되는 태양광을 이용한 조명장치를 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 태양광을 이용한 조명장치에 의하면, 태양광을 도파하는 구조가 단순하여 창고나 공장 등과 같은 천장에 용이하게 설치할 수 있고, 생산원가를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 태양광을 조명하고자 하는 영역에 넓게 확산시켜 채광 영역이 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광을 이용한 조명장치의 설치 상태도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 도광체, 채광부 및 빛 확산부재의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 조명체의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 채광부의 변형 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 조명장치의 변형 예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조명장치가 설치된 상태를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광을 이용한 조명장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 태양광을 이용한 조명장치(100)는 건물의 천장(10)을 관통하여 설치되는 중공형 도광체(110), 도광체(110)의 상부에 결합되어 태양광을 채광하는 채광부(120), 태양광을 산란 및 확산하도록 도광체(110)의 내부에 수용되는 빛 확산부재(130)를 포함한다.

또한, 본 실시 예에 따른 태양광을 이용한 조명장치(100)는 건물의 벽체(20)에 설치되어 벽체(20)를 통해 태양광을 채광하는 보조 조명체(150)를 더 포함한다.

건물의 천장(10)에는 조명장치(100)를 이격되게 설치하기 위한 설치공이 복수개 형성되고, 상기 설치공에 도광체(110)가 관통하여 지지된다.

도광체(110)는 상단부가 천장(10)의 상측으로 노출되고 하단부가 천장(10)의 내부에 위치하도록 건물의 천장(10)을 관통하여 설치되며, 내부에 광 확산부재(130)가 복수개 내장된다.

이러한, 도광체(110)는 천장(10)의 외부로 노출되어 천장(10)에 지지되는 집광부(111), 집광부(111)에서 하측으로 연장 형성되는 도광부(113) 및 천장(10)의 내부에 위치되도록 도광부(113)에서 확장 형성되어 태양광을 투과시키는 조명부(115)를 포함한다.

이와 같은 도광체(110)는 내부로 채광되는 태양광이 조명부(115)로 집중되도록 집광부(111) 및 도광부(113)의 외면에 반사코팅층(117)이 형성된다. 반사코팅층(117)은 집광부(111) 및 도광부(113)의 내부도 유도되는 태양광을 도광체(110)의 내부로 반사시켜 도광체(110)를 투과하는 태양광의 조도를 향상시킨다.

집광부(111)는 태양광의 집광이 효과적으로 이루어지도록 상측으로 갈수록 넓이가 확장되는 라운드 형태를 가지며, 반사코팅층(117)에 의해 외부로 반사되는 태양광의 일부가 채광부(120)를 통해 도광부(113)로 반사된다.

도관부(113)는 관 형태로 형성되어 그 외면에 천장(10)의 설치공에 삽입되어 지지되고, 내부에 광 확산부재(130)가 내장된다.

조명부(115)는 도광부(113)에서 반원 형태로 확장 형성되며, 상측 외면에 반사코팅층(117)이 형성되어 태양광을 조명장치(100)의 하부로 집중시킨다. 이러한 조명부(115)는 내부로 빛 확산부재(130)을 인출입할 수 있도록 하면에 관통공이 형성되고, 상기 관통공이 투명 커버(119)에 의해 밀폐된다. 투명 커버(119)는 접착재 또는 나사를 통해 조명부(115)에 결합된다.

채광부(120)는 도광체(110)의 집광부(111)를 커버하도록 집광부(111)에 접착재 또는 볼트를 통해 결합된다. 이러한, 채광부(120)는 도광체(120)의 내부로 이물질이 침투하는 것을 방지함은 물론 태양광의 채광을 효율을 향상시킨다.

이를 위하여, 채광부(120)는 호 형태로 형성되고 하면에 브이자 형 홈(121)이 형성되고, 중앙부에 반원 형태의 반사면(123)이 형성된다. 브이자 형 홈(121)은 이격되게 복수개 형성되어 태양광을 도광체(110)의 내부로 굴절시켜 집중시킨다. 반사면(123)은 집광부(111)의 반사코팅층(117) 및 빛 확산부재(130)에 의해 반사되는 태양광 중 일부를 도광체(120)의 내부로 반사시킬 수 있도록 반원홈 형태로 함몰되어 형성된다.

빛 확산부재(130)는 도광체(110)의 내부에 복수개 내장되며, 도광부(113) 및 조명부(115)에만 내장된다. 이러한, 빛 확산부재(130)는 태양광이 투과되면서 확산될 수 있도록 투명체에 의해 형성되며, 외면이 다각형 형태를 가진다. 즉, 빛 확산부재(130)는 다각 볼 형태를 가진다.

이로 인하여, 빛 확산부재(130)는 도광체(110)의 내부로 집광되는 태양광을 투과, 산란 및 확산시키면서 도광체(110)를 투과하는 태양광의 조도를 향상시켜 조명효율을 향상시키게 된다.

또한, 빛 확산부재(130)는 조명장치 내부의 공기 오염을 방지하고, 공기 정화 및 먼지제거를 위하여 외면에 이산화티타늄(TiO2)이 코팅될 수도 있다. 더하여, 조명장치에서 정화된 공기가 건물의 내부로 확산되도록 투명 커버(119)에 통공을 형성할 수도 있다.

본 실시 예에 따른 태양광을 이용한 조명장치(100)는 건물의 벽체(20)를 통해서도 자연채광을 할 수 있도록 벽체(20)에 설치되는 보조 조명체(150)를 더 포함한다.

보조 조명체(150)는 벽체(20)의 외부로 노출되는 보조 채광부(151)와, 건물의 벽체(20) 내부에 위치하도록 보조 채광부(151)와 연결되는 관 형태의 도광관 부재(153)를 포함한다. 이때, 도광관 부재(153)는 내부에 다각 형상을 가지는 확산볼(155)이 내장되고, 외면에 반사 코팅막(157)이 형성된다. 반사 코팅막(157)은 도광관의 내부로 유도되는 빛을 반사하여 도광관 부재(153)로 유도되는 태양광의 조도가 저하되는 것을 방지한다.

또한, 보조 조명체(150)는 도광관 부재(153)로 이동하는 태양광에 의해 건물이 자연채광되도록 도광관 부재(153)에 조명영역(153a)이 형성된다. 조명영역(153a)은 반사 코팅막(157)의 일부가 절개되어 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광을 이용한 조명장치(100)는 도광체(110)가 건물의 천장(10)을 관통하도록 설치되고, 이 도광체(110)를 통해 태양광이 건물의 내부로 채광된다. 이로 인하여, 건물의 사용전력을 현저하게 절감할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 조명장치(100)는 도광체(110), 채광부(120) 및 빛 확산부재(130)를 투명체로 제작하고, 도광체(110)의 외면에 반사코팅층(117)을 형성하므로, 그 제작이 용이하여 생산원가를 현저하게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 설치를 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 조명장치(100)는 도광체(110)의 내부에 투명체에 의해 다각 볼 형태로 형성되는 빛 확산부재(130)가 내장되어 있어 도광체(110)를 투과하는 태양광의 투과, 산란 및 확산을 향상시켜 보다 넓은 영역을 조명할 수 있다. 즉, 태양광에 의한 조명효과를 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시 예에 따른 조명자치(100)는 채광부(120)가 도 5에 도시된 바와 같이, 반원 형태로 형성될 수도 있다.

이러한, 채광부(120)는 도광체(110)에서 반사되는 빛을 도광체(110)의 내부로 반사하기 위한 반사판(127)이 지지구(129)를 통해 내부 중앙부에 결합된다.

또한, 본 실시 예에 따른 조명장치(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 도광체(110)로 체광되는 빛을 광케이블(160)을 통해 보다 원거리까지 전송할 수도 있다.

이를 위하여, 본 실시 예에 따른 도광체(110)는 조명부(115)의 하단으로 케이블 연결부(115a)가 형성된다. 케이블 연결부(115a)는 하부의 폭이 점차 감소하도록 조명부(115)의 하단에서 조명부(115)의 중심으로 경사지게 형성되고, 광케이블(160)을 연결하기 위한 연결부재(170)가 삽입된다.

또한, 케이블 연결부(115a)는 연결부재(170)가 안정되게 결합되도록 하단이 하측으로 연장되어 형성되는 삽입관부가 형성된다. 상기 삽입관부는 연결부재(170)와의 접촉면적을 증가시켜 연결부재(170)의 결합력을 향상시킨다.

연결부재(170)는 케이블 연결부(115a)에 삽입되어 고정되고 하단으로 광케이블(160)이 결합된다.

이와 같이 형성되는 본 실시 예에 따른 조명장치(100)는 그 설치 및 이동이 용이하도록 케이스(180)에 복수개 삽입되어 설치할 수 있다. 이때, 채광부(120)는 케이스(180)의 외부로 노출된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100 : 조명장치 110 : 도광체
111 : 집광부 113 : 도광부
115 : 조명부 117 : 반사코팅층
120 : 채광부 121 : 브이자형 홈
123 : 반사면 130 : 빛 확산부재
150 : 보조 조명체

Claims

상단부가 천장의 상측으로 노출되고 하단부가 천장의 내부에 위치하도록 건물의 천장을 관통하여 설치되는 중공형 도광체(110); 상기 도광체의 상면을 커버하도록 상기 도광체에 결합되며, 상기 도광체의 내부로 태양광을 채광하는 채광부(120); 및 상기 도광체의 내부에 삽입되어 상기 도광체로 유입되는 태양광을 반사 및 산란시켜 확산시키는 투명체의 빛 확산부재(130);를 포함하며,
상기 빛 확산부재는 투명체에 의해 형성되는 다각 볼 또는 원형 볼인 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 조명장치.
제 1 항에 있어서,
상기 도광체는 천장의 외부로 노출되며 상측으로 갈수록 확장되는 집광부(111)와, 상기 천장으로 삽입되도록 상기 집광부의 하부로 연장 형성되는 도광부(113)와, 상기 도광부의 하단에서 외측으로 연장 형성되어 태양광이 투과하는 조명부(115)를 포함하며, 상기 집광부 및 상기 도광부의 외면에는 태양광을 상기 도광체의 내부로 반사시키는 반사코팅층(117)이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 조명장치.
제 1 항에 있어서,
상기 채광부는 태양광이 상기 도광체의 내부로 집중되도록 하면에 브이형 홈(121)이 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 조명장치.
제 3 항에 있어서,
상기 채광부는 상기 도광체 및 상기 빛 확산부재에서 반사되는 빛을 상기 빛 확산부재로 반사하도록 반원 형태의 반사면(123)이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 조명장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
건물의 벽체를 통해 건물 내부로 태양광을 채광하도록 상기 벽체의 외부로 노출되는 보조 채광부(151)와, 상기 보조 체광부와 연결되어 건물의 내부에 위치하며, 내부에 다각형상의 확산볼(155)이 삽입되고, 내부로 유도되는 빛을 반사하도록 외면에 반사 코팅막(157)이 형성되는 도광관 부재(153);를 포함하며, 상기 도광관 부재의 빛이 외부로 조사되도록 상기 반사 코팅막이 절개되는 조명영역(153a)이 형성되는 보조 조명체(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 조명장치.