KR20010067551A

KR20010067551A - 태양광을 이용한 조명장치

Info

Publication number: KR20010067551A
Application number: KR1020010007379A
Authority: KR
Inventors: 전경호
Original assignee: 전경호
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2001-07-13
Also published as: KR100401363B1

Abstract

본 발명은 태양광을 이용한 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 전기에너지를 필요로 하는 백열전등, 형광등과 같은 기구를 이용하지 않고 실내조명을 제공하며, 또한 태양광을 이용하여 동력을 자체적으로 발생시킴으로써 별도의 에너지 공급이 필요없는 태양광을 이용한 조명장치에 관한 것이다.

본 발명의 태양광을 이용한 조명장치는, 태양광을 이용하여 실내에 조명을 제공하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치가 태양으로부터 방사되는 광을 수집하기 위한 집광부(10)와, 상기 집광부(10)로부터 입사되는 광을 분산시키기 위한 분광부(20)와, 상기 분광부(20)에 의하여 분광된 빛을 전달하기 위한 광전송부(30)와, 상기 광전송부(30)로부터 전송되는 광을 이용하여 조명을 하기 위한 조명부(40)와, 태양의 이동상태에 따라서 상기 집광부(10)의 지향위치를 최적의 상태로 조정하기 위한 위치 및 모터제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광을 이용한 조명장치{Lighting device using sun lights}

석탄, 석유와 같은 화석연료는 자원의 유한성과 연료연소과정에서 발생되는 유해가스로 인하여 환경오염등과 같은 많은 문제점을 일으키고 있으며, 이에 대하여 전지구적인 대처의 목소리가 대두되고 있다. 현재 화석에너지를 대체할 에너지원으로서 태양에너지, 풍력에너지, 수소에너지등이 개발되고 있으며, 그 중에서도 태양으로부터 방사되는 태양광에 포함된 막대한 열, 빛에너지를 이용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 태양에너지는 무공해, 청정에너지로서 태양이 소멸될 때 까지 무료로 거의 무한정으로 얻을 수 있기 때문에 미래의 에너지원으로서 각광 받고 있다.

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 실내난방에 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.

또한 국내에서는 전기에너지를 얻기 위하여 발전소에서 석유를 사용하고 있다. 그러나 석유를 외국에서 전량 수입하여야 하기 때문에 외화가 소모되며, 이에 따른 국부가 유출이 문제가 되며 국가경쟁력을 저하시키는 하나의 요인이 된다.

석유의존도를 감소시키기 위하여 원자력발전소의 건설을 추진중이지만, 원자력발전후에 발생되는 핵폐기물의 처리문제, 환경오염등으로 인하여 원자력발전소 건설도 한계에 다다른 상태이다. 따라서 에너지의 낭비를 감소시키고, 국부의 유출을 방지하기 위하여 에너지절약형 장치들이 절실히 요구되고 있다.

본 출원인은 이에 따라서 무한하고 청정한 태양에너지를 실내의 조명장치에 적용함으로서 전기에너지를 획기적으로 절약할 수 있는 본 발명의 장치를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 에너지소비를 감소시킬 수 있으며 태양광을 직접 사용함으로서 환경오염의 우려가 없는 태양광을 이용한 조명장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전기에너지를 필요로 하는 백열전등, 형광등과 같은 기구를 이용하지 않고 실내조명을 제공하며, 또한 태양광을 이용하여 동력을 자체적으로 발생시킴으로써 별도의 에너지 공급이 필요없는 태양광을 이용한 조명장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치는, 태양광을 이용하여 실내에 조명을 제공하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치가 태양으로부터 방사되는 광을 수집하기 위한 집광부와, 상기 집광부로부터 입사되는 광을 분산시키기 위한 분광부와, 상기 분광부에 의하여 분광된 빛을 전달하기 위한 광전송부와, 상기 광전송부로부터 전송되는 광을 이용하여 조명을 하기 위한 조명부와, 태양의 이동상태에 따라서 상기 집광부의 지향위치를 최적의 상태로 조정하기 위한 위치 및 모터제어부로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치의 개략도,

도 2는 도 1의 집광부의 외관구조를 나타내는 정면도,

도 3은 도 1의 수집판의 구조를 나타내는 측단면도,

도 4는 본 발명의 위치 및 모터제어부의 블록도,

도 5는 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치의 작동상태흐름도,

도 6a, 도 6b는 조명부를 다수이용하여 구성한 조명램프의 실시예.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 집광부 12 : 수집판

14 : 전면판 16 : 케이스

18 : 베이스 20 : 분광부

22 : 미러 24 : 회전축

30 : 광전송부 32 : 집광렌즈

34 : 연결부 36 : 광섬유

40 : 조명부 42 : 수납부

44 : 난반사렌즈 50 : 위치 및 모터제어부

60 : 와이퍼 62 : 고정부

64 : 모터 66 : 열기전력생성부

70 : 제어부 72 : 기전력감지부

74 : 솔레노이드구동부 76 : 솔레노이드

78 : 스위칭부 80 : 태양전지판

82 : 모터구동부 84 : 모터

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 태양광을 이용하여 실내에 조명을 제공함으로서 에너지를 절약할 수 있는 장치이다. 종래 태양광을 이용한 실내조명은 채광창을 이용한 것이 주를 이루었으나 이것을 태양광의 조도조절이 어려운 자연광방식이었다. 또한 채광창을 내기 어려운 실내 깊숙한 장소에는 태양광을 유도하기 어렵기 때문에 거의 사용되지 않고 있었다. 현재에도 지하철과 같은 장소에서는 자연채광이 불가능하기 때문에 항상 형광등을 이용한 조명을 이용하고 있다.

도 1은 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치의 개략적인 구성도로서, 태양으로부터 방사되는 광을 수집하기 위한 집광부(10)와, 상기 집광부로부터 입사되는 광을 분산시키기 위한 분광부(20)와, 상기 분광부(20)에 의하여 분광된 빛을 전달하기 위한 광전송부(30)와, 상기 광전송부(30)로부터 전송되는 광을 이용하여 조명을 하기 위한 조명부(40)가 표시되어 있다. 또한 도시되지 않았지만, 태양의 이동상태에 따라서 상기 집광부(10)의 지향위치를 최적으로 조정하기 위한 위치 및 모터제어부(50)를 더 포함하고 있다.

상기 집광부(10)는 태양으로부터 방사되는 광을 한 점으로 모으는 기능을 수행한다. 통상 태양광을 수집하는 다수의 기술들이 알려져 있으며, 본 발명에서 집광부(10)는 태양광을 한 곳에 수집한 후에 직선으로 전달한다.

도 1을 다시 참고하면, 집광부(10)는 태양광을 받아들이기 위한 전면판(14)과, 상기 전면판(14)의 내측중심부에 설치되어서 한 점으로 태양광을 모으는 수집판(12)과, 상기 전면판(14)을 지지하며 내부에는 태양광을 반사시키기 위한 물질이 도포되고 타원형 또는 원형의 케이스(16)를 포함하고 있다. 상기 전면판(14)은 태양광의 투과성이 좋은 형태로서 투명한 원형판이다. 케이스(16)의 중앙부에는 집속된 태양광이 통과할 수 있는 구멍이 형성되어 있다.

도 2는 집광부(10)의 정면도로서, 투명한 전면판(14)의 중심부에는 와이퍼(60)가 설치되어서 전면판(14)의 표면을 청소한다. 와이퍼(60)는 수집판(12)의 온도차에 의하여 생성되는 열기전력을 전원으로 이용하여 작동된다. 또한 전면판(14)의 하부에는 태양으로부터 직접 전압을 생성할 수 있는 태양전지판(80)이 설치되어 있다. 상기 태양전지판(80)은 분광부(20)의 모터를 작동시키는데 사용된다. 베이스(18)의 내부에는 도시되지 않았지만 집광부(10)를 회전시키기 위한 솔레노이드(76)와 이것을 작동시키기 위한 제어회로등이 설치되어 있다. 솔레노이드(76)는 태양광의 입사방향을 최적의 상태로 유지하도록 작동된다.

전면판(14)을 통하여 입사된 태양광은 반사물질에 의하여 반사된 후에 수집판(12)의 중심부에 모아지게 된다. 모아진 태양광은 렌즈에 의하여 집속된 것과 같은 매우 강한 열에너지를 가진 상태가 된다. 이것은 실제로 렌즈에 의하여 한 점에 모여진 태양광을 종이에 집중하여 발화시키는 상태와 유사하다. 고온의 상태가 되기 때문에 수집판(12)은 고온에 의하여 파손되는 것을 방지할 수 있는 금속을 사용하거나 또는 열전달율이 높은 금속을 사용하여 구성하는 것이 바람직하다. 또한 상기 케이스(16)의 외부구성물질도 열전달율이 높은 금속 또는 고온에 잘 견디는 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 입사광 및 집속광의 이동상태가 도면에 화살표로 표시되어 있다.

상기와 같이 태양광을 집속하는 것은 통상의 태양광은 에너지밀도가 낮아서 먼 곳으로 전달하면 조도가 낮아지기 때문에 고에너지상태로 집속한 상태로 전달하기 위한 것이다.

상기 집광부(10)에 의하여 수집된 광은 분광부(20)에 입사된다. 상기 분광부(20)는 입사된 태양광을 분산시키는 작용을 한다. 즉 상기 집광부(10)에서입사된 광은 집속광으로서 사람이 직접 눈으로 보기 어려운 고에너지집적상태이므로 이것을 약 100Hz 정도로 분산시켜서 전달한다.

상기 분광부(20)는, 도 1을 다시 참고하면, 상기 집광부(10)로부터 입사되는 태양광을 굴절시키기 위한 미러(22)와, 상기 미러(22)를 회전시키기 위한 모터(미 도시됨)로 구성된다. 미러(22)는 모터의 회전축(24)에 중심부가 연결되어서 회전한다. 집속된 상태의 태양광은 미러(22)의 회전에 의하여 순간적으로 굴절시킨다. 따라서 미러(22)에 의하여 순간적으로 굴절되는 태양광은 섬광형태로 전달되며, 눈으로 직접보아도 큰 손상을 초래하지 않는 정도가 된다. 미러(22)의 회전수는 초당 약 60~120 정도, 바람직하게는 약 100회 정도가 되는 것이다.

상기 분광부(20)로부터 발생된 섬광은 광전송부(30)에 의하여 전송된다. 광전송부(30)는 섬광을 실내 또는 조명이 필요한 장소로 전달한다.

광전송부(30)는 분광부(20)로부터 입사되는 태양광섬광을 집중시키기 위한 집광렌즈(32)와, 광전송통로가 되는 광섬유(36)와, 상기 집광렌즈(32)와 광섬유(36)를 고정시키기 위한 연결부(34)를 포함하고 있다. 광섬유는 주지하는 바와 같이 손실율이 적은 상태로 광을 원하는 장소에까지 전달할 수 있는 특징이 있다.

광전송부(30)를 통하여 전송된 태양광은 조명부(40)에 의하여 발광상태를 가지게 된다. 즉 조명부(40)는 종래의 램프작용을 하며, 이 때 사용되는 에너지원이 전기가 아닌 태양광에 차이점이 있다.

조명부(40)는 도시된 바와 같이, 광섬유(36)를 수납하는 수납부(42)와, 상기수납부(42)에 연결되어서 광섬유(36)를 통하여 입사된 태양광을 분산시키기 위한 난반사렌즈(44)를 포함하고 있다. 난반사렌즈(44)의 형태에 따라서 다양한 형태의 램프를 구성할 수 있으며, 조도의 조정이 가능하다.

또한 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치에는 위치 및 모터제어부(50)가 더 포함되어 있다. 위치 및 모터제어부(50)는 본 발명의 집광부(10)의 위치를 조정 및 분광부(20)에서 미러(22)를 회전시키는 모터를 조정하기 위한 것이다. 미러(22)는 태양광을 반사시키는 목적에 사용되므로 사각형태의 소형미러를 사용할 수 있다. 이에 따라서 모터의 출력도 작은 것을 사용하며, 태양전지에 의하여 작동시킬 수 있는 소형의 모터사용이 가능하다. 위치 및 모터제어부(50)의 구조가 도 4에 표시되어 있다.

집광부(10)는 태양광을 광원으로 사용하기 때문에 항상 최적의 상태(가장 밝은 상태)로 태양광을 집광하여야 한다. 따라서 시간의 경과에 의하여 변화하는 태양의 이동에 따라서 수집판(12)의 지향위치를 변경시켜야 한다. 본 발명에서는 열기전력을 이용하여 태양의 위치를 식별하고, 식별된 위치에 따라서 집광부(10)의 케이스(16)를 이동시켜서 최적의 대면상태를 유지한다. 이 때 열기전력에 대하여 기준이 되는 전압은 태양광에 의하여 조명이 설치되는 장소에 적합한 조도를 제공할 수 있도록 하는 태양광에 의하여 발생되는 열기전력값과 동일한 값이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 따라서 기준전압은 본 발명의 장치가 설치되는 장소에 따라서 변경될 수 있다.

도 3은 열기전력을 발생시키기 위한 구조로서, 특히 수집판(12)에 열기전력생성부(66)를 설치한 일실시예이다.

열기전력생성부(66)에서 생성된 열기전력은 태양의 위치판단 및 와이퍼(60)의 구동에 사용된다. 와이퍼(60)는 열기전력생성부(66)에서 발생된 기전력을 이용하여 모터(64)를 구동시킴으로서 작동된다. 와이퍼(60)는 전면판(14)의 표면을 청소하여 먼지등의 이물질을 제거하여 항상 최대 태양광이 입사되도록 유지한다.

먼저 열기전력에 대하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

열기전력은 두 종의 서로 다른 도체(또는 반도체)의 두 끝을 접합하여 2접점을 다른 온도로 유지할 때, 회로에 생기는 기전력을 말한다. 이 기전력에 의하여 회로에 열전류가 흐르는 현상을 1821년 T.제베크가 구리와 비스무트 및 안티몬에 관하여 발견하였으므로 제베크 효과라고 한다. 열기전력을 측정함으로써 온도를 측정할 수 있다. 즉, 한쪽의 접합부를 일정한 온도(얼음 등의 표준온도)로 유지하여, 그 두 끝에 발생하는 전위차(電位差)를 측정하여 온도를 구한다. 이것을 열전쌍(熱電雙)이라고 하는데, 널리 이용된다.

제베크효과(Seebeck effect)에 의한 열기전력을 이용하기 위해 2종류의 금속이나 반도체의 양끝을 연결하여 폐회로를 만든다. 2개의 접합점이 같은 온도일 때는 전류가 흐르지 않지만, 온도가 다르면 열전기 현상에 의해 회로에 전류가 흐른다. 예를 들면 구리와 콘스탄탄(구리 60 %, 니켈 40 %인 합금)의 열전기쌍에서는 한쪽의 접합점을 0 ℃, 다른 쪽을 100 ℃로 유지하면 열전류는 100 ℃의 접합점을 통하여 구리 쪽으로 흐르며, 열기전력은 4.24 mV이다. 접합점의 온도를 각각 일정하게 유지하면서 회로의 중간을 잘라 제3의 금속을 이어도 양쪽 이음점의 온도를같게 하면, 열기전력은 변하지 않는다. 이 사실로부터 열기전력을 밀리전압계 또는 보다 정확한 전위차계를 사용하여 측정할 수 있다.

본 발명에서 열기전력생성부(66)를 수집판(12)에 설치한 것은, 수집판(12)이 태양광의 집속에 의하여 고온상태가 되기 때문이다. 즉 수집판(12)의 내측단부는 고온이며 외측단부는 상대적으로 저온이 되기 때문에 한 쌍의 금속(a,b)을 서로 접촉시켜서 열기전력을 생성시킨다.

열기전력생성부(66)는 한 쌍의 금속(a,b)을 서로 접촉시켜서 구성된 것으로 설명되었지만, 온도차를 이용하여 열기전력을 생성할 수 있는 다른 소자를 이용하여 구성하는 것도 가능함은 명백하다.

상기 금속(a,b)은 알루멜과 크로멜을 사용하여 구성할 수 있다. 크로멜은 니켈에 약 20%의 크롬을 가한 니켈합금으로서 알루멜(alumel)과 조합하여 열전기쌍에 많이 사용된다. 알루멜은 알루미늄(3.5%)과 철(0.5%)을 니켈에 첨가한 것이다. 알루멜과 크로멜 열전기쌍의 기전력은 온도에 대하여 대략 직선적으로 변환하고, 공업용 열전기쌍으로 가장 많이 사용되고 있다.

이것은 대기중에서는 안정하며, 1200℃정도 까지 사용할 수 있으므로 본 발명에서 태양광의 고온에 견딜 수 있는 충분한 내구성을 가진다. 100℃의 상승에 대한 기전력의 증가는 약 4.1mV이다.

위치 및 모터제어부(50)는, 도 4를 다시 참고하면, 열기전력생성부(66)로부터 생성된 열기전력을 감지하는 기전력감지부(72)와, 상기 기전력감지부(72)로부터 입력되는 열기전력과 미리 설정된 기준전압을 비교하여 태양의 위치를 판단하기 위한 제어부(70)와, 상기 제어부(70)로부터 출력되는 제어신호에 따라서 집광부(10)의 위치를 이동시키는 솔레노이드구동부(74)와, 태양광을 이용하여 소정전압을 생성하는 태양전지판(80)과, 미러(22)를 회전시키기 위한 모터(84)를 구동시키는 모터구동부(82)를 포함한다.

상기 기전력감지부(72)는 기전력생성부(66)에서 생성된 기전력을 감지하고 그에 상응하는 신호를 제어부(70)에 입력한다. 제어부(70)는 입력된 기전력데이터를 미리 설정된 기준전압데이터와 비교한다. 비교결과, 열기전력이 설정된 기준전압과 같거나 크면 현재 위치를 유지하고, 적으면 태양광으로부터 충분한 광량이 입사되지 않는 것으로 판단하여 위치를 조정한다. 위치를 조정하는 경우에 제어부(70)에서 솔레노이드구동부(74)에 제어신호를 출력하면 솔레노이드구동부(74)에서는 솔레노이드(76)를 제어하여 집광부(10)의 위치를 1스텝각도씩 이동시킨다.

1스텝각도는 다음과 같은 방식으로 결정할 수 있다. 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치가 설치되는 지역의 일출과 일몰시중에서 조명에 적당한 조도를 가지는 시간대를 결정하고, 태양이동상태에 따른 열기전력변경임계점을 측정하고, 측정된 변경임계점을 시간으로 환산하여, 환산된 시간으로 조도시간대를 나누어서 1스텝각도로 설정한다.

예를 들어서, 적당한 조도를 가지는 시간대가 오전 8시부터 오후 4시까지라고 하면, 시간대는 8시간이 된다. 또한 열기전력변경임계점은 한 스텝각도에서 측정된 열기전력이 기준전압보다 작아지는 점이되며, 이것을 15분이라고 하면, 8시간은 8x60(=480)/15 = 32스텝이 된다. 즉 8시간은 32스텝으로 구분되며, 솔레노이드(76)가 한 번 작동할 때마다 집광부(10)의 전면판(14)이 1스텝각도씩 이동되는 것이다. 스텝각도는 지역에 따라서 변경될 수 있는 값이 된다. 솔레노이드(76)의 설치상태는 도시되지 않았지만 종래 기술에 의하여 용이하게 제작될 수 있다. 또한 솔레노이드(76)를 이용하지 않고 1스텝각도씩 집광부(10)를 이동시키도록 스텝핑모터와 기어메카니즘을 이용하여 구성할 수 있음은 명백하다.

제어부(70)도 역시 태양전지판(80)을 통하여 공급되는 전압을 작동전원으로 사용할 수 있다. 이 때 작동의 안정성을 기하기 위하여 태양전지판(80)으로부터 공급된 전압을 저장하는 축전지를 이용하거나 또는 상용건전지를 이용하여 제어부(70)에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 따라서 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치는, 일단 설치된 후에는 외부로부터의 전원공급이 없어도 작동되는 특징이 있다.

태양전지판(80)을 통하여 발생된 전압은 분광부(20)의 미러(22)를 회전시키는 모터(84)를 구동시키는데 사용된다. 즉 제어부(70)는 기전력감지부(72)로부터 태양광이 입사되는 것을 확인하면, 태양전지판(80)의 전압을 감지한 후에, 소정전압이 되면 모터구동부(82)를 제어하여 모터(84)에 전압을 인가한다. 전압이 인가되면 모터(84)가 회전하며, 회전축(24)에 연결된 미러(22)가 회전하면서 집광부(10)로부터 입사되는 태양광을 분광시킨다.

도 1을 참고한 상기 설명에서 분광부(20)에 연결된 광전송부(30)가 하나만 표시되어 있지만 분광부(20)가 초당 100회전하기 때문에 동일한 태양광원에 대하여광전송부(30)는 이론적으로 100개를 연결할 수 있다. 따라서 태양광을 발산하는 조명부(40)의 개수를 조정하여 적절한 조명을 유지할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 다수의 조명부(40)를 이용하여 형성한 형광등이다. 도시된 바와 같이, 원형 또는 직사각형의 난반사렌즈(44)를 이용하여 필요한 정도의 조도를 얻어서 형광등을 대신하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치의 작용효과를 도 5의 흐름도를 참고하여 설명한다.

설치가 완료되고 작동이 개시되면, 제어부는 열기전력을 감지한다. 감지된 열기전력이 0이면, 이것은 태양이 뜨기 전이거나 또는 흐린날이기 때문에 본 발명의 태양광을 이용한 조명장치는 작동되기 않는다. 따라서 실내에서는 상용전원을 이용하여 조명을 하여야 한다.

열기전력이 0보다 크면 제어부에서는 열기전력을 감지하고 기준전압과 비교한다. 비교결과 열기전력이 크거나 같으면 제어부에서는 현재 태양광이 정상적으로 입사되는 것으로 판단하고 현재의 집광부(10) 위치를 유지한다.

그러나 열기전력이 적으면 태양광이 정상적으로 입사되지 않은 것이므로 제어부에서는 현재의 집광부 위치를 변경하도록 솔레노이드구동부에 제어신호를 출력하여 집광부의 위치를 1스텝각도 변화시킨다.

집광부의 위치를 1스텝각도 변화시킨 후에 다시 제어부에서는 열기전력의 값을 감지하여 기준전압과의 비교를 수행한다. 태양광에 따라서 정상적으로 위치가 이동되면 열기전력은 기준전압과 같거나 큰 값을 가지게 된다. 이러한 경우에는 집광부는 현재 위치를 유지한다. 또한 태양광의 입사위치의 오차를 허용하기 위하여 열기전력의 측정은 수 분 동안 측정하도록 하는 것이 바람직하다.

태양이 지거나 또는 흐린날에는 열기전력의 값이 0이 되거나 매우 미약한 값을 가지게 된다. 제어부는 이러한 상태가 소정시간동안 지속되면 집광부(10)를 원위치시켜서 다음의 태양광이 입사되는 상태, 즉 다음날 오전에 태양이 뜨는 시간에 태양과 마주 보도록 대기상태를 유지한다. 또한 본 발명의 장치는 야간이나 흐린날을 대비하여 상용전원을 이용한 조명장치와 병행 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 전기에너지를 필요로 하는 백열전등, 형광등과 같은 기구를 이용하지 않고 실내조명을 제공하며, 또한 태양광을 이용하여 동력을 자체적으로 발생시킴으로써 별도의 에너지 공급이 필요없는 태양광을 이용한 조명장치을 제공할 수 있는 것이다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims

태양광을 이용하여 실내조명을 제공하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치가:

태양광을 받아들이기 위한 전면판(14)과, 상기 전면판(14)의 내측중심부에 설치되어서 한 점으로 태양광을 모으는 수집판(12)과, 상기 전면판(14)을 지지하며 내부에는 태양광을 반사시키기 위한 물질이 도포된 타원형의 케이스(16)를 포함하는 집광부(10);

상기 집광부(10)로부터 입사되는 태양광을 굴절시키기 위한 미러(22)와, 상기 미러(22)를 회전시키기 위한 모터(84)를 포함하는 분광부(20);

분광부(20)로부터 입사되는 태양광섬광을 집중시키기 위한 집광렌즈(32)와, 광전송통로가 되는 광섬유(36)와, 상기 집광렌즈(32)와 광섬유(36)를 고정시키기 위한 연결부(34)를 포함하는 광전송부(30);

광섬유(36)를 수납하는 수납부(42)와, 상기 수납부(42)에 연결되어서 광섬유(36)를 통하여 입사된 태양광을 분산시키기 위한 난반사렌즈(44)를 포함하는 조명부(40); 및

열기전력생성부(66)로부터 생성된 열기전력을 감지하는 기전력감지부(72)와, 상기 기전력감지부(72)로부터 입력되는 열기전력과 미리 설정된 기준전압을 비교하여 태양의 위치를 판단하기 위한 제어부(70)와, 상기 제어부(70)로부터 출력되는 제어신호에 따라서 집광부(10)의 위치를 이동시키는 솔레노이드구동부(74)와, 태양광을 이용하여 소정전압을 생성하는 태양전지판(80)과, 미러(22)를 회전시키기 위한 모터(84)를 구동시키는 모터구동부(82)를 포함하는 위치 및 모터제어부(50);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 조명장치.
제 1항에 있어서,

상기 집광부(10)의 전면판(14)에 와이퍼(60)가 더 설치되어서 전면판(14)의 표면에 부착되는 이물질을 제거하며, 와이퍼(60)는 수집판(12)에 설치된 열기전력 생성부(66)에 의하여 작동에 필요한 동력을 공급받는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 조명장치.
제 1항에 있어서,

상기 분광부(20)의 미러(22)가 초당 80~120회, 바람직하게는 100회 회전하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 조명장치.
제 1항에 있어서,

상기 조명부(40)가 집광부(10)로부터 입사되는 동일한 태양광원에 대하여 100개가 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 조명장치.