KR101879023B1 - 조명장치 및 그 설치방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 이는 빛에너지를 받아들여 전기에너지로 변환하는 태양광 전지; 이 태양광 전지와 전기적으로 연결되고 충전가능한 축전지; 이 축전지와 전기적으로 연결된 광원부; 태양광 전지와 축전지 및 광원부를 적층하여 고정하는 프레임; 및 이 프레임의 외주면에 고정된 지지부를 포함하여서, 태양에너지를 이용하기 때문에 전력망을 통해 전기를 공급받지 않아 전기료나 연료비 등과 같은 비용을 절감할 수 있고, 특히 대기오염이나 폐기물의 발생이 없으며 기계적인 진동과 소음이 없어, 친환경적인 조명장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

조명장치 및 그 설치방법 {LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 예컨대 공장 등과 같은 건물이나 구조물의 천장 또는 벽체에 설치되어 실내의 밝기를 항상 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 조명장치 및 그 설치방법에 관한 것이다.
일반적으로, 널리 사용되는 화석연료는 그 양이 한정되어 있으므로 언젠가는 고갈되고 여러 오염물질을 배출하기 때문에 대부분의 국가에서는 이를 대체하여 사용할 수 있는 대체에너지를 개발하고 있는 실정이다.
화석연료를 대체할 수 있는 에너지로는 여러 종류가 있으며, 이들 대체에너지를 이용하는 방법은 상당히 실용화되고 있는데, 태양에너지를 이용하여 발전 및 난방에 이용하는 것도 그 중 하나이다.
태양에너지를 이용하는 방법에는 크게 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다. 먼저, 태양열을 이용하는 방법은 태양에 의해 데워진 물 등을 이용하여 난방 및 발전을 하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양의 빛을 이용하여 발전을 함으로써 생성된 전기로 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법이다.
여기서, 태양광을 이용한 발전은 태양의 빛에너지를 태양전지라 불리우는 광전 변환기에 의해 직접 전기에너지로 변환시켜 사용할 수 있는데, 전력망을 통한 전기의 공급 없이도 독립형으로 전기를 제공할 수 있는 이점이 있다.
통상, 공장 등과 같은 산업설비의 조명장치는 전력망을 통해 또는 연료를 소비하는 발전기를 통해 전기를 공급받아 빛을 조사하게 되므로, 장시간의 조명에 따른 전기료나 연료비가 제품의 생산원가에 반영됨으로써 제품에 대한 경쟁력을 떨어뜨리는 한 요인이 되고 있다.
이에 본 발명은 예컨대 공장 등과 같은 건물이나 구조물의 천장 또는 벽체에 설치되어 쾌적한 실내 환경의 조성과 동시에, 에너지 절약을 통해 전기료나 연료비 등과 같은 비용을 절감할 수 있는 조명장치 및 그 설치방법을 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 조립 및 해체 그리고 교체가 용이한 조명장치 및 그 설치방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 조명장치는, 빛에너지를 받아들여 전기에너지로 변환하는 태양광 전지; 상기 태양광 전지와 전기적으로 연결되고 충전가능한 축전지; 상기 축전지와 전기적으로 연결된 광원부; 상기 태양광 전지와 상기 축전지 및 상기 광원부를 적층하여 고정하는 프레임; 상기 프레임의 외주면에 고정된 지지부; 상기 광원부의 일측에 설치되고, 실내의 조도를 감지하여 신호를 발생하는 조도센서; 및 상기 조도센서로부터 전달받은 신호에 근거하여, 상기 축전지와 상기 광원부의 작동을 제어함으로써, 상기 광원부의 밝기를 항상 일정하게 유지하는 제어부를 포함하고, 상기 태양광 전지와 상기 축전지 및 상기 광원부는 순차적으로 적층되면서 전기적으로 연결되고 일체형으로 조립되어 패널 형태로 제작되며, 상기 프레임의 내면에는 탄성재질의 패킹이 개재되고, 상기 프레임의 외주면에는 상기 지지부의 결합위치를 결정할 수 있는 노치형태의 위치결정수단이 마련되어 있고, 상기 위치결정수단에 상기 지지부가 위치된 후에 상기 위치결정수단의 내면에 실링부재가 도포되며, 상기 지지부는 설치될 지붕의 개구부 주변에 걸쳐 놓이게 되고, 상기 지붕과 상기 지지부 사이, 상기 프레임의 상부선단과 상기 태양광 전지 사이, 및 상기 프레임의 하부선단과 상기 광원부 사이에 각각 내열성 실링부재가 부착된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조명장치의 설치방법은, 태양광 전지와 축전지 및 광원부를 적층시키고 전기적으로 연결한 후 프레임에 끼워 조명장치를 준비하는 단계; 건물이나 구조물의 외면의 형상에 상응한 형상을 갖도록 지지부를 형성한 후 상기 지지부를 상기 프레임에 고정하는 단계; 상기 프레임의 위치결정수단에 상기 지지부가 위치된 후 상기 위치결정수단의 내면에 실링부재를 도포하는 단계; 상기 건물이나 구조물의 지붕에 개구부를 형성하는 단계; 상기 개구부 주변에 실링부재를 제공하는 단계; 상기 개구부에 상기 프레임을 장착하여 상기 광원부가 실내를 향하도록 위치시키는 단계; 및 상기 건물이나 구조물의 외면에 걸쳐 놓이는 상기 지지부에다 압력을 가해 누르는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 무한정이고 무공해인 태양에너지를 이용하여서, 전력망을 통해 전기를 공급받지 않아 전기료나 연료비 등과 같은 비용을 절감할 수 있고, 특히 대기오염이나 폐기물의 발생이 없으며 기계적인 진동과 소음이 없어, 친환경적인 조명장치를 제공할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 태양전지의 수명이 길고, 전체 시스템을 자동화시키기가 용이하여, 운전 및 유지관리가 편리한 조명장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의하면, 조립 및 해체 그리고 교체가 용이하도록 구성되어 있어, 설치나 유지관리에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 도 2의 B부분을 확대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 제어관계를 설명하기 위해 도시한 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치가 건물의 천장에 설치된 상태를 예시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 설치방법을 설명하기 위해 도시한 분리 사시도이다.
이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치(L)는 빛에너지를 받아들여 전기에너지로 변환하는 태양광 전지(1); 이 태양광 전지와 전기적으로 연결되고 충전가능한 축전지(2); 이 축전지와 전기적으로 연결된 광원부(3); 태양광 전지와 축전지 및 광원부를 제1방향으로 적층하여 고정하는 프레임(4); 및 상기 제1방향에 직교하는 제2방향으로 연장하도록 프레임에 고정된 지지부(5)를 포함하고 있다.
복수의 태양광 전지(1)가 태양광을 수광하여 태양에너지를 전기에너지로 변환하고, 출력단을 통해 직류 전력을 공급해 준다.
축전지(2)는 태양광 전지(1)와 광원부(3) 사이에 배치되고 전기적으로 연결되어, 태양광 전지에 의해 발생한 전력을 충전시킨다. 이러한 축전지는 태양광 전지의 하면에 적층되는 슬립형 배터리로 구성될 수 있다.
축전지(2)와 태양광 전지(1) 또는 광원부(3) 사이의 전기적인 연결은 와이어나 커넥터 등과 같은 임의의 연결수단을 매개로 하여 이루어질 수 있으며, 안정적으로 연결될 수 있다면 특별히 한정되지 않는다.
광원부(3)는 축전지(2)로부터 전류를 공급받아 조명용 빛을 방출한다. 이러한 광원부는 복수의 발광 다이오드(LED: light emitting diode) 소자를 집적한 적어도 하나의 LED 모듈로 구성되어 직류 저전압에서도 작동이 가능하게 되는 것이 바람직하다. 하지만, 광원부의 구성은 반드시 이에 한정되지 않으며, 다른 임의의 발광수단이 채택되어도 된다.
이러한 광원부(3)는 축전지(2)의 하면에 적층되어, 태양광 전지(1)와 축전지 및 광원부가 순차적으로 배치되고 일체형으로 조립될 수 있다. 예를 들어, 태양광 전지와 축전지 및 광원부를 포함하는 조명모듈이 샌드위치 패널 형태로 제작될 수도 있다.
이 조명모듈은 태양광 전지(1)가 태양광을 직접 받아 태양에너지를 전기에너지로 전환시켜 슬립형 배터리인 축전지(2)에다 전력을 공급하여 충전하게 된다. 충전된 전력에 의해, 실내에 노출되고 복수의 발광 다이오드 소자로 이루어진 광원부(3)로부터 빛을 방출하여 쾌적한 조명을 조성하게 되는 것이다.
광원부(3)의 일측에는 실내의 조도를 감지하여 신호를 발생하는 조도센서(6)가 추가로 설치될 수 있다.
이렇게 구성된, 즉 태양광 전지(1)와 축전지(2) 및 광원부(3)가 적층된 조명모듈을 일체로 고정하기 위한 프레임(4)이 구비될 수 있다. 이 프레임은 대략 ㄷ자 단면형상을 가진 부재로서, 예컨대 금속과 같이 견고하면서 탄성을 가진 재질로 만들어질 수 있다.
프레임(4)의 내면과 조명모듈 사이에는 탄성재질의 패킹(7)이 개재될 수 있다. 이러한 패킹은 충격으로부터 조명모듈을 보호하고 프레임과 조명모듈 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또, 프레임의 상부선단과 태양광 전지 사이에는 예컨대 고무나 실리콘으로 된 내열성 실링부재(8)가 부착될 수 있으며, 프레임의 하부선단과 광원부 사이에도 내열성 실링부재가 부착될 수 있다. 이에 따라, 프레임과 조명모듈 사이에 수분 또는 빗물이 유입되는 것이 방지된다.
프레임(4)의 외주면으로부터 조명모듈의 적층 방향인 제1방향에 직교하는 제2방향으로 연장하도록 된 지지부(5)는 예컨대 용접 등과 같은 방법으로 프레임에 일체로 고정되게 된다. 이때 지지부는 프레임의 중간높이에 접합되는 것이 좋다.
도 3은 도 2의 B부분을 확대한 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 프레임(4)의 외주면에는 지지부의 결합위치를 결정할 수 있는 위치결정수단(4a)이 마련될 수 있다.
이 위치결정수단(4a)은 프레임(4)에 형성되는 노치형태의 조립홈으로서, 일측은 단턱이 구비되고 타측으로는 경사면이 형성되어 있다. 이러한 위치결정수단에 지지부(5)가 위치된 후에 조립홈의 내면에는 실링부재(8)가 도포되어 밀봉성을 높이고, 프레임과 지지부 사이는 용접되어 용접부(4b)를 형성함으로써 그 결합이 견고하게 이루어질 수 있게 된다.
지지부(5)는 예를 들어 아연도금강판과 같이 고내식성을 가진 재질로 만들어져, 장시간 대기 중에 또는 빗물에 노출시 내식성을 확보하여 교체 주기를 연장할 수 있도록 되는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 지지부(5)는 본 발명의 조명장치(L)가 설치될 건물(10) 또는 구조물의 외면, 특히 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이 지붕(11)에 설치되는 경우에도 그 외면의 형상에 상응한 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 제어관계를 설명하기 위해 도시한 개략적인 구성도이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 조명장치는 태양광 전지(1)를 통해 전력을 생산하고 이 전력을 이용하여 광원부(3)로부터 빛을 방출함으로써 조명을 실시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치는 맑은 날과 흐린 날에도 별도의 전력망을 통한 전력의 공급 없이 항상 일정하게 빛의 밝기를 유지하기 위해, 축전지(2)에 전기적으로 연결되어 서로 충전과 방전이 가능하게 된 예비 축전지(9)와, 축전지(2)와 광원부(3)의 작동을 제어하는 제어부(C)를 추가로 포함할 수 있다.
이러한 제어부(C)는 축전지(2) 내에 잉여전기가 발생할 때 예비 축전지(9)에 잉여전기를 저장하고, 반대로 축전지 내 전력이 부족할 때 예비 축전지에 저장된 잉여전기를 축전지로 공급하여 재충전하게 된다.
조명 후 잉여전기가 슬립형 배터리인 축전지(2)에 접속된 예비 축전지(9) 내에 저장되고, 이렇게 저장된 전력량을 제어부(C)에서 감지할 수도 있다.
보다 구체적으로, 광원부(3)의 일측에 설치된 조도센서(6)가 건물(10)의 실내 밝기를 감지하고 그 값에 해당하는 신호를 제어부(C)에 보내게 되고, 이 제어부에서는 실내의 밝기와 관련된 이 신호에 따라 광원부의 밝기를 조절하는 한편, 축전지(2)로부터의 잉여전기를 예비 축전지(9)에 저장하거나, 예비 충전지로부터 축전지로 저장된 잉여전기를 공급하여 재충전하는 것을 제어하게 된다.
예를 들어, 맑은 날일 경우에 제어부(C)는 광원부(3)의 조도를 낮추어 축전지(2)로부터 공급받는 전력량을 줄여 잉여전기의 형태로 예비 축전지(9)에 저장하게 된다.
반대로, 흐린 날일 경우에는 제어부(C)가 광원부(3)의 조도를 높여 실내에 조명을 하게 되는데, 축전지(2) 내 전력이 부족하게 되면 예비 축전지(9)에 저장된 잉여전기를 축전지로 공급하여 광원부의 밝기를 항시 일정하게 제어할 수 있다.
이에 따라 본 발명에 따른 조명장치는 빛의 밝기를 조절하여 항상 쾌적한 조명을 조성할 수 있게 되는 것이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 설치방법에 대해 간략히 설명하는데, 도 5 및 도 6를 참조로 하여 건물의 지붕에 설치되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 다만, 동일한 방식으로 건물이나 다른 구조물의 벽체에도 본 발명의 조명장치가 설치될 수 있음은 당연하다.
우선, 태양광 전지(1)와 축전지(2) 및 광원부(3)를 순차적으로 적층시키고 전기적으로 연결하여 조명모듈을 준비한다.
한편으로, 예를 들어 본 발명의 조명장치가 설치될 건물(10)의 지붕(11)이 골판시트로 구성되어 있는 경우에, 본 발명의 조명장치를 구성하는 지지부(5)도 골판시트와 상응하게 파(wave) 형상으로 형성한 후 프레임(4)에 끼운 후 용접 등에 의해 일체로 고정시킨다.
이어서, 프레임(4)이 적층된 조명모듈의 가장자리를 고정할 수 있도록 조명모듈을 프레임에 끼워 본 발명의 조명장치를 준비한다. 이때, 프레임이 약간의 탄성을 갖고 있어 적절히 구부려짐으로써 조명모듈과 결합할 수 있으며, 더구나 탄성재질의 패킹(7)도 프레임과 조명모듈 사이에 개재시킬 수 있다.
그리고 점성을 가지는 내열성 실링부재(8)를 프레임(4)의 상부선단 또는 하부선단과 조명모듈 사이에 부착한다.
본 발명의 조명장치가 설치될 건물(10)의 지붕(11)에는 조명모듈 및 프레임의 형상과 크기로 된 개구부(12)를 형성한다.
다음으로, 개구부(12) 주변에서 골판시트로 된 지붕(11)의 상면에다 내열성 실링부재(8)를 얇게 바르고, 지붕의 상면으로부터 본 발명의 조명장치 중 조명모듈 및 프레임(4)을 개구부에 끼워 넣어 광원부(3)가 실내를 향하도록 위치시킨다. 이에 따라 조명장치의 지지부(5)는 건물(10)의 외면에 걸쳐 놓이게 되면서 조명모듈을 지지하게 된다.
지붕(11)의 골판시트와 접하는 조명장치의 지지부(5)에다 압력을 가해 누르면 접촉면 사이로부터 공기가 빠져 나가면서 지붕의 골판시트와 조명장치의 지지부가 서로 밀착된 형태로 실링부재(8)에 의해 접합되게 된다.
고내식성 아연도금강판 등으로 된 지지부(5)는 프레임(4)과 일체로 되고서 지붕(11)의 골판시트와 형상맞춤되며 서로 포개어져 밀봉을 유지하게 된다. 더구나, 이들 사이에 개재된 실링부재(8)는 내열성과 기밀성을 갖고 있어, 개구부(12)를 통해 빗물이 새어 들어오는 것을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 조명장치는 대략 샌드위치 패널 형태로 제작된 조명모듈을 조립 및 해체 그리고 교체가 용이하도록 구성되어 있어, 설치나 유지관리에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 태양광 전지 2: 축전지
3: 광원부 4: 프레임
5: 지지부 6: 조도센서
9: 예비 축전지 10: 건물
11: 지붕 12: 개구부
C: 제어부 L: 조명장치

Claims (11)

  1. 빛에너지를 받아들여 전기에너지로 변환하는 태양광 전지;
    상기 태양광 전지와 전기적으로 연결되고 충전가능한 축전지;
    상기 축전지와 전기적으로 연결된 광원부;
    상기 태양광 전지와 상기 축전지 및 상기 광원부를 적층하여 고정하는 프레임;
    상기 프레임의 외주면에 고정된 지지부;
    상기 광원부의 일측에 설치되고, 실내의 조도를 감지하여 신호를 발생하는 조도센서; 및
    상기 조도센서로부터 전달받은 신호에 근거하여, 상기 축전지와 상기 광원부의 작동을 제어함으로써, 상기 광원부의 밝기를 항상 일정하게 유지하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 태양광 전지와 상기 축전지 및 상기 광원부는 순차적으로 적층되면서 전기적으로 연결되고 일체형으로 조립되어 패널 형태로 제작되며,
    상기 프레임의 내면에는 탄성재질의 패킹이 개재되고,
    상기 프레임의 외주면에는 상기 지지부의 결합위치를 결정할 수 있는 노치형태의 위치결정수단이 마련되어 있고,
    상기 위치결정수단에 상기 지지부가 위치된 후에 상기 위치결정수단의 내면에 실링부재가 도포되며,
    상기 지지부는 설치될 지붕의 개구부 주변에 걸쳐 놓이게 되고, 상기 지붕과 상기 지지부 사이, 상기 프레임의 상부선단과 상기 태양광 전지 사이, 및 상기 프레임의 하부선단과 상기 광원부 사이에 각각 내열성 실링부재가 부착된 조명장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 축전지에 전기적으로 연결되어 서로 충전과 방전이 가능하게 된 예비 축전지를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 조도센서로부터 전달받은 신호에 근거하여, 상기 축전지와 상기 예비 축전지 및 상기 광원부의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 내식성을 가진 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 조명장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 조명장치가 설치될 건물이나 구조물의 외면의 형상에 상응한 형상을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 조명장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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