KR20060017442A

KR20060017442A - A waveguide system for the sunlight

Info

Publication number: KR20060017442A
Application number: KR1020040066130A
Authority: KR
Inventors: 나극환
Original assignee: 나극환
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-02-23

Abstract

본 발명은 주택이나 빌딩 등 건물의 지하실을 포함한 실내에서 해가 뜨는 대낮에도 조명을 위해서 전등을 켜야 하는 불편함을 해소하기 위하여 창문 밖이나 옥상에 설치된 집광기로부터 들어오는 태양광을 실내로 끌어와 실내조명에 활용하기 위한 도광(導光) 시스템으로서, 생활수준의 향상에 따라 대부분의 실내에서 낮에도 조명을 필요로 하게 되었으며, 그러한 경향은 국내외적인 에너지 및 환경 문제를 감안하면 현실적으로 심각한 문제점이라 할 수 있으므로, 본 고안은 그러한 문제점을 완화시키기 위한 좋은 방안 중의 하나가 될 수 있다.The present invention draws the sunlight from the condenser installed on the outside of the window or on the roof to the interior to eliminate the inconvenience of having to turn on the lights for lighting even in the daylight, including the basement of the building, such as a house or building. It is a light guide system for use in the field, and the lighting is required even in the daytime in most rooms according to the improvement of living standard, and such a trend is a serious problem in reality considering domestic and international energy and environmental problems. However, the present invention can be one of the good ways to alleviate such problems.

주로 실외에 설치될 집팡기(13)는 볼록렌즈(12) 또는 오목거울로 이루어져 있어 그에 의해 집속된 광은 유리관이나 PVC 파이프로 이루어진 광 도파관의 입구(18)에 조준되어 광 도파관을 타고 실내까지 도달한 후, 실내에 설치된 배광기(配光器)(15)에 의하여 빛을 넓게 퍼지게 하여 실내를 골고루 조명하도록 하는 본 발명은 투명 유리관이나 투명 플라스틱관의 외부 표면을 니켈이나 아연 또는 수은 등으로 코팅함으로써 내부 표면이 거울 특성을 같도록 하거나, 또는 PVC 파이프의 내부 표면을 니켈 및 아연 등으로 빛이 전반사되도록 코팅하여 역시 거울특성을 갖도록 하여 태양광을 도파하는 기능을 갖도록 함을 특징으로 한다.The mold 13 to be installed outdoors mainly consists of a convex lens 12 or a concave mirror so that the focused light is aimed at the inlet 18 of the optical waveguide made of glass tube or PVC pipe, and then rides through the optical waveguide to the interior. After reaching, the present invention is to spread the light widely by a light distribution unit 15 installed in the room to illuminate the room evenly. Nickel, zinc, mercury, etc. By coating the inner surface to have the same mirror characteristics, or coating the inner surface of the PVC pipe to the total reflection of light, such as nickel and zinc to also have a mirror characteristic to have a function to guide the sunlight.

유리관 거울, PVC 광 도파관, 집광기, 보조 실내조명, 배광기Glass tube mirror, PVC light waveguide, condenser, auxiliary indoor lighting, light distribution

Description

A waveguide system for the sunlight

도 1은 광 도파관을 이용한 태양광 도광 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a solar light guide system using an optical waveguide.

11 : 입사 태양광, 12 : 볼록렌즈, 13 : 집광기 케이스11: incident sunlight, 12: convex lens, 13: condenser case

14 : 외부 면이 거울 코팅된 투명유리관이나 투명 플라스틱 관으로 이루어지거나 또는 내부면이 거울면이 되도록 코팅된 PVC 로 만들어진 광 도파관14: Optical waveguide made of PVC coated so that the outer surface is a mirror-coated transparent glass tube or a transparent plastic tube or the inner surface is a mirror surface

15 : 배광기 케이스, 16 : 오목렌즈,15: light distribution case, 16: concave lens,

17 : 실내로 전달되는 태양광, 18 :광도파관 입구17: sunlight transmitted to the room, 18: light waveguide entrance

본 발명은 무공해 에너지의 활용을 위한 보조조명장치 분야로서, 종래에는 벽이나 지붕에 투명한 유리창을 달아서 태양광이 실내에 유입되도록 하거나 광섬유를 이용한 도광시스템들이 이용되어 왔다. 그러나 유리창을 이용하는 실내조명은 벽에서 가까운 부분이나 지붕 바로 밑에서만 가능하다고 할 수 있다. 또한 광섬유는 공기와의 사이에서 파동의 임피던스가 정합되기 어려웠기 때문에 조명이 가능할 만큼의 큰 광량을 도광할 수가 없어서 조명에 활용할 수가 없고, 반도체 레이저에서 나오는 비교적 작은 양의 적외선을 직접 광섬유에 인가하면서 임피던스 정합이 이루어지도록 하는 광통신시스템분야만 발전하였으며, 그러한 광섬유 및 반도체 레이저나 발광 다이오드를 응용한 여러 가지 장식물들만이 상품화되었으므로, 본 발명인 실내 보조조명장치와는 차이가 있다.The present invention is the field of auxiliary lighting device for the utilization of pollution-free energy, conventionally, the light guide system using the optical fiber or the optical fiber by attaching a transparent glass window on the wall or roof has been used. However, indoor lighting using glass windows is only possible near the wall or just under the roof. In addition, since the impedance of the wave is difficult to match with the air, the optical fiber cannot guide a large amount of light that can be illuminated, and thus cannot be used for illumination, while applying a relatively small amount of infrared light emitted from the semiconductor laser directly to the optical fiber. Only the optical communication system for impedance matching has been developed, and only various decorations using such optical fibers and semiconductor lasers or light emitting diodes have been commercialized, which is different from the indoor auxiliary lighting apparatus of the present invention.

본 발명은 우리사회 대부분의 건축물 내에서 대낮에도 조명을 필요로 하게 되었고, 결국 그에 따른 전기의 낭비가 외화의 낭비로 이어져 국가의 경쟁력을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있음을 감안하여, 조명을 위한 에너지 비용을 줄이기 위해 태양광을 지하실과 같은 실내 깊숙한 곳까지 저렴한 비용으로 끌어들여 조명에 활용하는 것을 목적으로 하는 유리관 또는 PVC 파이프를 이용한 광 도파로 및 그를 이용한 보조조명시스템의 구현을 목적으로 한다.The present invention requires lighting even in the daytime in most buildings of our society, after all, the waste of electricity can lead to the waste of foreign currency, which can act as a factor that lowers the competitiveness of the country, energy for lighting In order to reduce the cost, the purpose of the present invention is to implement an optical waveguide using glass tubes or PVC pipes and an auxiliary lighting system using the same, which aims to draw solar light deeply into a room such as a basement at low cost and use it for lighting.

본 발명은 투명한 유리관 플라스틱 파이프의 외부표면을 니켈이나 아연, 수은 등으로 코팅 처리하여 관의 내부 면에 거울 면이 형성되도록 한 광 도파관이나, 또는 PVC 파이프의 내부 면을 니켈, 아연 등으로 코팅함으로써 파이프의 내부 표면이 역시 거울처럼 빛이 전반사되게 만든 공기로 채워진 PVC 파이프를 이용한 도광시스템으로서, 초고주파 도파관과 유사한 동작을 하는데, 주로 간섭성이 있는 레이저 광을 전송하는 광섬유에 비하여 광의 진행 매질이 균일한 공기이면서 파장이 파이프의 직경에 비하여 충분히 작기 때문에 임피던스의 정합문제가 전혀 없고, 따라서 많은 양의 태양광이 전달될 수 있다.According to the present invention, an optical waveguide is formed by coating an outer surface of a transparent glass tube plastic pipe with nickel, zinc, or mercury to form a mirror surface on the inner surface of the tube, or by coating an inner surface of a PVC pipe with nickel, zinc, or the like. A light guiding system using air-filled PVC pipes whose interior surfaces are also mirror-reflected light, which acts similar to ultra-high-frequency waveguides, with a uniform light propagation medium compared to optical fibers that transmit coherent laser light. Since it is one air and the wavelength is sufficiently small compared to the diameter of the pipe, there is no problem of impedance matching, so a large amount of sunlight can be transmitted.

본 발명인 태양광 도광시스템은 볼록렌즈나 오목거울로 이루어진 집광장치(13)를 옥상에 설치하고 광 도파관(14)을 연결하여 지하실 등의 실내 깊숙한 곳까지 끌어온 다음, 배광기(15)에 의하여 퍼지도록 하는 구조(그림1)로 이루어져 있는데, 이 시스템은 그 설치비용이 저렴하고 일단 설치가 된 후에는 전혀 비용이 들지 않는 장점을 갖고 있을 뿐 아니라, 자연의 태양광을 이용하므로 완전히 무공해 에너지원에 해당하며, 화재 등의 위험 요소도 전혀 없는 이상적인 보조 조명장치이다.The solar light guiding system of the present invention is installed on the roof with the condenser lens or concave mirror condenser 13 is connected to the optical waveguide 14 to the deep inside the basement, such as basement, and then purged by the light distributor 15 This system has the advantages of low installation cost and no cost at all once it is installed. It is an ideal auxiliary lighting device with no risks such as fire.

금속 진공증착에 의해 니켈이나 아연, 수은, 은 등을 유리관의 외부 표면에 코팅 처리한 유리관이나 Mg, Ca, Se, Na, Zn 등을 증유치금하거나 Ti, Fe, Ni, Cr, Co 등을 환원치금에 의해 코팅함으로써, 내부 벽면이 빛을 전반사(全反射)하도록 만들어진 PVC 파이프 내부를 통과하는 태양광은 지그재그 형태로 반복적으로 전반사되면서 앞으로 진행해나가게 되는데, 조명을 위한 빛은 간섭성이 전혀 필요하지 않고 광량(光量)만 많을 것이 요구되기 때문에, 빛이 통과하는 매질을 모두 공기로 함으로써 광파의 파동임피던스 정합을 위한 별도의 부품이나 장치가 필요없도록 하였다.By depositing metal vacuum, nickel, zinc, mercury, silver, etc. are coated on the outer surface of the glass tube, and Mg, Ca, Se, Na, Zn, etc. are deposited or Ti, Fe, Ni, Cr, Co, etc. By coating with reduced platinum, the sunlight passing through the inside of the PVC pipe, whose inner wall is made to totally reflect the light, proceeds forward as it is totally reflected in a zigzag form, and the light for lighting needs no coherence. Since only a large amount of light is required instead of air, all the medium through which light passes is made of air so that no separate parts or devices are required for matching the wave impedance of light waves.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시에 따른 태양광 도광 시스템과 그 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a solar light guide system according to a preferred embodiment of the present invention and its operation.

도 1 은 광 도파로를 이용한 태양광 도광 시스템의 구성도이고, 11 은 입사하는 태양광이고, 12 는 광을 집속하기 위한 볼록렌즈이고, 13 은 집광기 케이스로서 눈비나 먼지 등으로부터 집광기 내부를 보호하는 역할을 하며, 14 는 외부 면이 거울 코팅된 투명유리관이나 투명 플라스틱으로 이루어지거나 또는 내부면이 거울 면이 되도록 코팅된 PVC 로 만들어진 광 도파관이고, 15 는 배광기 케이스이고, 16 은 전달된 태양광을 넓게 퍼뜨리기 위한 오목렌즈이고, 17 은 실내로 전달되는 태양광이고, 18은 집속된 광 도파로 입구이다1 is a configuration diagram of a solar light guide system using an optical waveguide, 11 is incident sunlight, 12 is a convex lens for focusing light, and 13 is a light collector case to protect the inside of the light collector from rain or dust. 14 is an optical waveguide made of transparent glass tube or transparent plastic whose outer side is mirror coated or made of PVC coated so that the inner side is mirror side, 15 is the light distributor case, 16 is the transmitted sunlight Is a concave lens for spreading light, 17 is sunlight transmitted into the room, and 18 is a focused optical waveguide entrance.

본 발명은 그동안 우리사회의 주택, 아파트, 빌딩 등 모든 건물의 실내에서 해가 뜨는 대낮에도 조명을 위해서 대부분 전등을 키고 있는 현실을 감안하여 창문 밖이나 옥상에 설치된 집광기로부터 들어오는 태양광을 실내로 끌어와 실내조명에 활용하는 시스템이므로, 현실적으로 국내외적인 에너지 문제를 다소간 완화시킬 수 있으며, 자연의 태양광을 이용하는 완전히 무공해의 에너지원이기 때문에 에너지의 소비에 따르는 환경 문제가 전혀 없을 뿐 아니라, 한번 장치가 설치된 후에는 전혀 비용이 들지 않으면서 화재 등의 위험 요소도 전혀 없는 이상적인 보조 조명장치로서 조명을 ON/OFF하기 위한 노력을 전혀 기울일 필요가 없으므로, 시민들의 생활환경을 좀더 만족스럽게 개선시킬 수가 있다.The present invention draws the sunlight from the condenser installed on the outside of the window or on the roof in consideration of the reality that most of the lights are turned on even in the daylight when the sun rises in the interior of all buildings, such as houses, apartments, buildings of our society. As it is a system used for indoor and indoor lighting, it can realistically alleviate domestic and international energy problems, and since it is a completely pollution-free energy source using natural sunlight, there is no environmental problem caused by energy consumption. After installation, it is an ideal auxiliary lighting device that costs no money at all and does not have any risks such as fire. Therefore, no effort is required to turn on / off the lights, which can improve the living environment of citizens more satisfactorily.

Claims

Nickel, silver, mercury, etc. are coated on the outer surface of the transparent glass tube or transparent plastic pipe so that the entire surface of the tube has a mirror characteristic so that solar light is totally reflected.

Solar waveguide made by coating the inner surface of plastic pipe such as PVC for total reflection

Solar light guide lighting system using a light condenser using a convex lens or a concave mirror, and a light spreader having a function of spreading light such as the optical waveguides and concave lenses of claims 1 and 2