KR101548896B1 - 팽창식 태양 에너지 램프 - Google Patents

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Abstract

태양 에너지 램프에 편평한 단부와 반투명 가요성 하우징이 제공되어 하우징이 독립적으로 설 수 있는 원통형으로 팽창된다. 편평한 단부 중 하나에는 태양광 패널이 바깥쪽으로 향해 얇은 재충전할 수 있는 배터리를 재충전하고, 이는 인쇄 회로 기판의 제어 하에 하우징 내부로 향하는 LED 어레이에 전력을 공급한다. 램프의 대향하는 내부 단부 벽 상에서 마주보고 있는 반사 표면이 LED로부터의 빛의 확산을 최대화한다. 램프는 전력 공급 그리드와 떨어져 있는 사람들이나 재난 피해자 등에 대해 내구성, 휴대성, 장수명 조명 솔루션을 제공한다.

Description

팽창식 태양 에너지 램프{Inflatable solar powered lamp}
본 발명은 태양 에너지 조명 장치 분야에 해당한다. 특히, 본 개시는 개발도상국 인구 및 재난지역 희생자를 포함하여 신뢰성 있는 전력에 대한 접근이 어려운 사람들에게 저비용의 조명을 제공할 수 있는 팽창되고 접을 수 있는 태양 에너지 램프에 관한 것이다. 이 유닛은 선진국에서도 에너지 효율적이고 친환경적인 조명 대체품으로 사용될 수 있다.
US 2012/0120642(Shreshta) 및 US 2012/0224359(Chun)이 팽창식 태양광에 관한 공개된 미국특허출원이다. 개시된 장치는 불편한 형태를 갖고 있으며 효율적인 광확산 능력이 없다.
따라서, 하나의 양상에서, 본 발명은 접을 수 있는 랜턴 하우징; 태양광 패널; 재충전할 수 있는 리튬-이온 배터리; LED 등; 및 회로 기판을 포함하는, 접을 수 있는 태양 에너지 랜턴이다. 재충전할 수 있는 배터리는 접을 수 있는 랜턴 하우징을 직사광선에 4 내지 5시간 둠으로써 충전완료된다.
실시예에서, 랜턴은 편평한 원형 단부 벽과 측벽을 갖는 접을 수 있는 반투명 하우징을 갖는 램프의 형태이다. 이 방법에서, 램프는 옆으로 눕혀질 수 있으며 팽창되었을 때 독립적으로 서 있는 원통형태를 형성한다. 접을 수 있는 하우징을 팽창하기 위하여 밸브가 제공된다. 발광 다이오드(LED)의 평면 어레이가 한쪽 단부 벽 상의 인쇄 회로 기판에 배열된다. 인쇄 회로 기판은, LED에 전력을 공급하는 재충전할 수 있는 배터리; 재충전할 수 있는 배터리를 재충전하기에 적합한 태양광 패널; 및 LED의 전력 공급을 온 및 오프하는 스위치에 작용하도록 연결된다. 바람직한 실시예에서, 단부 벽 상의 반사 표면은 서로 마주하여 장치로부터의 확산광을 증가시킨다.
도 1a는 본 발명에 따른 태양 에너지 램프의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 태양 에너지 램프를 바닥측으로부터 본 사시도이다.
도 2는 도 1a의 태양 에너지 램프의 분해사시도이다.
도 1의 실시예를 참조하면, 접을 수 있는 하우징(100)은 폴리염화비닐(PVC)과 같은 반투명, 바람직하게는 투명한, 플라스틱 물질로 만들어지지만, 사용되는 재료는 결정적인 것이 아니며 폴리에틸렌과 같은 다른 적당한 반투명 가요성 재료가 사용될 수 있다. 하우징(100)은 원통형 측벽(14), 편평한 원형 상단부 벽(13), 및 편평한 원형 하단부 벽(16)을 포함한다. 편평한 단부 벽들은 램프가 팽창되었을 때 독립적으로 서 있는 원통을 형성할 수 있도록 충분히 경질이다. 또한 바람직하게는 하우징과 동일한 가요성 플라스틱 재료로 만들어진 핸들(17)이 부착되어 램프가 벽 또는 천정에 쉽게 부착되거나 필요한 경우 운반할 수 있도록 한다. 가장 바람직한 실시예에서, 도 1b에 나타난 바와 같이, 제2 핸들(172)이 반대쪽 단부 벽(16)에 제공된다.
도 2의 분해사시도에 나타난 바와 같이, 상단부 벽(13)은 바람직하게는 내상부(134)와 외상부(132)를 포함한다. 하단부 벽은 내하부(162) 및 외하부(164)를 포함한다. 내상부 및 외상부(134, 132)는 측벽(14)에 봉합되고 서로 봉합되어 상부 반사기(125)를 방수 방식으로 빌봉한다. 일반적으로 하우징은 IP 67로 알려진 침투 보호 수준(Ingress Protection level)으로 봉인되는 것이 바람직하다. 이는 먼지와 오염의 침투로부터 보호되고, 15 cm와 1 m 사이의 물에 30분 동안 일시적으로 잠기는 것에 대해 보호되는 것을 의미한다. 상부 반사기(125)는 하단부 벽에 위치된 LED(28)를 바로 마주보는 반사면을 가지며, 하우징 단부 벽(13)에 경질을 제공하고 또한 LED로부터의 빛을 반사할 수 있도록, 반사 코팅으로 도금된 PVC, 반사 코팅을 갖는 카드스톡(cardstock), 또는 다른 적절한 재료로 이루어진다.
반사-코팅 재료로 이루어진 하부 반사기(166)와 함께, 유사한 배열이 하단부 벽(16) 상에 제공된다. 하부 반사기에는 LED 등(28) 위로 위치하는 개구(44)가 제공된다. 개구(44)에는 구멍을 차단하기 위한 확산 직물 재료가 제공될 수 있다.
LED 등(28)은 차례로 장치의 한 단부 벽 상의 인쇄 회로 기판(200) 상에 배치된다. LED에 전력을 공급하기에 적합하게 된 재충전할 수 있는 배터리(40)가 재충전할 수 있는 배터리(40)를 재충전하기에 적합하게 된 태양광 패널(202)(도 1b에 나타나 있음) 반대쪽 인쇄 회로 기판(200) 상에 제공된다. 태양광 패널은 하부 프레임(160) 내의 개구를 통해 투명한 외하부(164)를 통해 태양광에 노출된다. 인쇄 회로 기판은 양면 테이프(202)로 하부 프레임 부재에 부착된다.
본 발명과 사용하기 위한 태양광 패널은 작은 LED 어레이에 전력을 공급하기에 적합한 것으로 이 기술분야에 알려진 것으로부터 선택될 수 있다. 적당한 태양광 패널은 개회로 전압 4.3 V, 단락 전류 약 3.5 A, 및 최적 사용 전압 2.6 V의 다결정 5V/130mA 어레이이다. 일반적으로, 태양광 패널이 직사광선 내에 평평하게 놓이면, 재충전할 수 있는 배터리는 4 내지 8 시간 내에 충전완료되며, 이는 6 시간 이상, 바람직하게는 일단 완전 충전되면 8시간 이상 조명을 제공하기에 충분한 충전량이다. 비록 임의의 수의 LED가 본 발명의 범위 내에서 사용 가능하지만, 6 내지 10개의 LED가 바람직하며, 8개가 가장 바람직하다. LED는 10평방피트를 적합한 조명으로 밝히기에 충분한 4000 mcd 광원을 제공한다. 실시예에서, 다색 LED가 사용될 수 있다. 다색 LED의 사용은 응급 상황을 나타내기 위한 적색 또는 황색과 같이 기능적이거나 또는 장식적일 수 있다.
재충전할 수 있는 배터리(40)는 바람직하게는 리튬-이온 폴리머 배터리이며 인쇄 회로 기판에 쉽게 결합될 수 있는 얇은 프로파일을 갖는다. 가장 바람직한 실시예에서, 재충전할 수 있는 배터리는 약 5 mm 이하의 두께, 1000 mAh 용량, 및 3.7 V 정격 사용 전압을 가지며. 평면 LED 어레이는 원형으로 배열된 8개의 LED로 구성되고 배터리에 의해 전력이 공급된다. 바람직한 실시예에서, 각 LED는 90 lumens에서 320 mA(고전력) 및 70 lumens에서 220 mA(저전력)의 최대 사용 전류를 갖는다.
인쇄 회로 기판(200)은 배터리(40)에 의한 LED의 전력 공급을 제어한다. 사용자가 LED에 전력을 공급하기 위하여 램프 외부에 위치한 전원 스위치(204)를 작동시킨다. 실시예에서, 회로 기판은 3 수준의 조명을 제어한다: 저전력, 고전력 및 일시적. 수준들은 장치를 온 및 오프하는 데 사용하는 것과 동일한 전원 스위치를 누르는 것으로 얻어진다. 예를 들면, 저전력을 위해서는 스위치가 한 번 눌러지고, 고전력을 위해서는 두 번, 일시적 조명을 위해서는 세 번, 장치를 끄기 위해서는 네 번 눌러질 수 있다. 이러한 목적을 위해 적합한 마이크로칩을 조달하는 것은 이 분야의 일반적인 기술자에게 맡겨질 수 있다.
하우징은 접을 수 있으며 바람직하게는 상단부 벽(13)을 통한 밸브(123)를 통해 팽창될 수 있다. 상부 반사기 및 내상부 내에 하우징 내부로 개구가 제공되어 하우징이 팽창될 수 있으며, 이에 따라 어려움에 처한 사람들을 위한 저비용, 경량 및 내구성의 조명을 얻을 수 있다.
바람직한 실시예에 대한 상기 설명은 발명을 제한하기 위한 것이 아니며, 이는 이하의 특허청구범위에 의해 정해진다. 상술한 명세서는 기재된 실시예의 변형을 실시하기에 충분한 정보를 이 분야의 기술자에게 제공한다. 하나의 실시예와 관련하여 기술된 특징 및 개선점은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예와 결합될 수 있다.

Claims (12)

  1. 편평한 단부 벽들과 측벽을 갖는 접을 수 있는(collapsible) 반투명(translucent)의 폴리염화비닐(polyvinylchloride) 하우징;
    상기 하우징을 팽창시키는 밸브;
    상기 단부 벽들과 상기 측벽 사이의 방수 밀봉 실(seal);
    어느 하나의 단부 벽 상의, 평면형의 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 어레이를 포함하는, 인쇄 회로 기판;
    평면형의 상기 LED 어레이 위로 배치된 개구를 포함하며, 하나의 상기 편평한 단부 상에 제공되는 반사 표면;
    상기 LED에 전력을 공급하도록, 상기 인쇄 회로 기판에 부착된, 재충전할 수 있는 배터리;
    상기 LED 어레이와 대향하며, 상기 재충전할 수 있는 배터리를 재충전하도록 이루어진 태양광 패널을 포함하며,
    상기 회로 기판은 상기 재충전할 수 있는 배터리, 상기 LED, 상기 태양광 패널 및 상기 LED의 전력을 온 및 오프하는 스위치에 작용하도록 연결되고,
    상기 각 편평한 단부 벽은 원형이며, 내부 단부 벽, 외부 단부 벽 및 상기 내부 단부 벽과 외부 단부 벽 사이에 밀봉된 경질의 반사 패널을 포함하는, 팽창식 방수 태양 에너지 램프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 단부 벽의 노출된 내면 전체를 실질적으로 덮는 편평한 반사 패널을 더 포함하는, 태양 에너지 램프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 투명한 가요성의 폴리염화비닐(PVC)인, 태양 에너지 램프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배터리는 5 mm 이하의 두께, 1000 mAh 용량, 및 3.7 V 정격 사용 전압을 갖는 리튬 이온 폴리머 배터리 팩이며, 상기 평면 LED 어레이는 원형으로 배열된 8개의 LED로 구성되고, 상기 배터리에 의해 전력이 공급되며, 각각 90 lumens에서 320 mA의 최대 사용 전류를 갖는, 태양 에너지 램프.
  5. 제1항에 있어서, 하나 또는 양자의 편평한 단부에 부착된 핸들을 더 포함하는, 태양 에너지 램프.
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