KR20100068707A - 투명 태양전지를 이용하는 조명장치 - Google Patents

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KR20100068707A
KR20100068707A KR1020080127161A KR20080127161A KR20100068707A KR 20100068707 A KR20100068707 A KR 20100068707A KR 1020080127161 A KR1020080127161 A KR 1020080127161A KR 20080127161 A KR20080127161 A KR 20080127161A KR 20100068707 A KR20100068707 A KR 20100068707A
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Abstract

투명 태양전지를 이용하는 조명장치가 개시된다. 투명 태양전지를 이용하는 조명장치는 주간에는 투명 태양전지모듈을 이용하여 배터리 충전 등 태양광발전을 함과 더불어 주광을 이용하여 실내 조명을 할 수 있다. 또한, 야간에는 태양광발전에 의해 배터리에 충전된 전기에너지를 이용하여 LED를 발광시켜 도광판을 통해 조명함으로써 부드러운 실내 조명을 조성할 수 있다. 또한, 투명 태양전지모듈의 하면에 도광판을 일체로 부착하여 LED 모듈에서 발산되는 광을 도광판 전체면에 균일하게 전달함으로써 고휘도와 균일한 조명 기능을 수행할 수 있다.
태양전지, 도광판, 배터리, LED, 조명장치

Description

투명 태양전지를 이용하는 조명장치{LIGHTING APPARATUS USING TRANSPARENT SOLAR CELL}
본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주간에는 태양광발전에 의해 전력을 충전함과 더불어 주광을 이용하여 조명할 수 있고, 야간에는 충전된 전기에너지를 이용하여 LED를 발광시켜 도광판을 통해 조명할 수 있는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치에 관한 것이다.
근래 들어, 환경 오염과 화석 연료의 고갈로 인하여 화석 연료를 대체할 수 있는 전력원 중의 하나인 태양전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 최근에는 가로등, 보안등 또는 실내등과 같은 조명장치에 이러한 태양전지를 전력원으로 이용하는 기술이 상용화되어 빠르게 확산, 보급되고 있는 추세이다.
일반적으로 태양전지를 이용한 조명장치는 주로 백열등, 형광등 또는 삼파장 램프 등을 발광원으로 사용하는데, 최근에는 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 발광원으로 사용하고 있다.
그러나, 이러한 일반적인 태양전지를 이용한 조명장치는 다수의 태양전지로 구성되는 태양전지모듈과 LED 발광부를 분리하여 구성하고, LED 발광부만을 조명으로 사용하므로 주야간에 휘도 및 균일한 조명을 조성하는데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주간에는 태양광발전에 의해 전력을 충전함과 더불어 주광을 이용하여 조명할 수 있고, 야간에는 충전된 전기에너지를 이용하여 LED를 발광시켜 도광판을 통해 조명함으로써 부드러운 실내 조명을 조성할 수 있는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 LED 발광부에서 발산되는 광을 도광판 전체면에 균일하게 전달함으로써 고휘도와 균일한 조명 기능을 수행할 수 있는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투명 태양전지를 이용하는 조명장치는, 다수의 투명 태양전지로 구성되는 투명 태양전지모듈, 상기 투명 태양전지모듈의 일측면에 부착되는 도광판, 상기 투명 태양전지모듈에 의해 발생하는 전력을 충전시키는 배터리, 상기 배터리로부터 전류를 공급받아 상기 도광판을 통해 조명용 광을 방출하는 발광부, 상기 투명 태양전지모듈에 연결되며 상기 투명 태양전지모듈의 출력 전압을 검출하는 태양전지 전압감지부, 및 상기 태양전지 전압감지부로 부터 전송되는 신호에 따라 상기 발광부로 공급되는 전류를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광부는 발광다이오드(light emitting diode : LED) 소자를 집적한 적어도 하나의 LED 모듈(61)로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 태양전지 전압감지부에서 검출된 상기 투명 태양전지모듈의 출력 전압이 기준 전압 이하일 경우 상기 배터리로부터 상기 발광부에 전류를 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 투명 태양전지를 이용하는 조명장치는, 상기 투명 태양전지모듈과 상기 배터리 사이에 연결되며, 상기 투명 태양전지모듈에서 발생하는 전력을 상기 배터리로 공급하는 충전모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 충전모듈은 상기 배터리가 과충전 상태인 경우 상기 배터리로 전력이 공급되지 않도록 오프시키는 릴레이스위치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 투명 태양전지를 이용하는 조명장치는, 상기 배터리에 연결되며, 상기 배터리의 출력 전압을 검출하여 상기 제어부에 전송하는 배터리 전압감지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 배터리 전압감지부에서 검출된 상기 배터리의 출력 전압이 기준 전압 이상일 경우 상기 충전모듈의 릴레이스위치를 오프시켜 상기 배터리로 공급되는 전력을 차단하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 투명 태양전지를 이용하는 조명장치는, 상기 배터리에 충전된 저전압의 직류 전류를 상기 발광부에 적합한 전압으로 변경시켜 상기 발광부로 공급하는 인버터를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 투명 태양전지를 이용하는 조명장치는, 다수의 투명 태양전지로 구성되는 투명 태양전지모듈, 상기 투명 태양전지모듈의 하면에 일체로 부착되는 도광판, 상기 투명 태양전지모듈에 의해 발생하는 전력을 충전시키는 배터리, 상기 배터리로부터 전류를 공급받아 상기 도광판을 통해 조명용 광을 방출하는 적어도 하나의 LED 모듈, 및 상기 투명 태양전지모듈로부터 전송되는 출력 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 출력 전압이 상기 기준 전압 이하일 경우에만 상기 배터리로부터 상기 LED 모듈에 전류를 공급하여 상기 LED 모듈을 발광시키는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 투명 태양전지를 이용하는 조명장치는, 다수의 투명 태양전지로 구성되는 투명 태양전지모듈, 상기 투명 태양전지모듈의 일측면에 부착되는 도광판, 상기 도광판을 통해 조명용 광을 방출하는 발광부, 및 교류 상용전원을 상기 발광부에 적합한 전압으로 변경하여 공급하는 인버터를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 투명 태양전지를 이용하는 조명장치에 따르면, 주간에는 투명 태양전지모듈을 이용하여 배터리 충전 등 태양광발전을 함과 더불어 주광을 이용하여 실내 조명을 할 수 있다. 또한, 야간에는 태양광발전에 의해 배터 리에 충전된 전기에너지를 이용하여 LED를 발광시켜 도광판을 통해 조명함으로써 부드러운 실내 조명을 조성할 수 있다.
또한, 투명 태양전지모듈의 하면에 도광판을 일체로 부착하여 LED 모듈에서 발산되는 광을 도광판 전체면에 균일하게 전달함으로써 고휘도와 균일한 조명 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 태양전지를 이용하는 조명장치를 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 태양전지를 이용하는 조명장치의 개략도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이며, 도 3은 본 발명의 투명 태양전지를 이용하는 조명장치의 구성 블록도이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 태양전지를 이용하는 조명장치는 투명 태양전지모듈(10), 도광판(20), 충전모듈(30), 배터리(40), 인버터(50), 발광부(60), 태양전지 전압감지부(70), 배터리 전압감지부(80) 및 제어부(90) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기와 같은 구성요소들을 수납하는 하우징은 공지 기술로 이해 가능하므로 도면에 도시하지 않았으며 상세한 설명은 생략한다.
투명 태양전지모듈(0)은 태양광을 전력원으로 사용하는 발전시스템으로서, 다수의 투명 태양전지(11)로 구성되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 출력단을 통해 직류 전력을 공급해 준다. 이러한 투명 태양전지모듈(10)의 구체적인 기술적 구성에 대해서는 대한민국 공개특허 제2005-66064호의 "투명 태양전지 모듈 및 그 제조방법"에 개시되어 있으므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
도광판(20)은 투명 태양전지모듈(10)의 일측면, 도면 상에서는 하면에 일체로 부착된다.
도광판(20)은 후술할 LED 모듈(61)에서 발산되는 광을 전체면에 균일하게 전달하여 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하는 역할을 하는 플라스틱 성형 렌즈의 하나이다.
충전모듈(30)은 투명 태양전지모듈(10)과 후술할 배터리(40) 사이에 연결되 며, 투명 태양전지모듈(10)에서 발생하는 전력을 배터리(40)로 공급한다.
도면에 도시된 바 없지만, 충전모듈(30)은 다이오드(diode) 및 릴레이스위치(relay switch) 등을 포함할 수 있다. 다이오드는 투명 태양전지모듈(10)의 출력단에 연결되어 투명 태양전지모듈(10)로 역전류가 흐르는 것을 방지해 준다. 또한, 릴레이스위치는 다이오드의 출력단과 배터리(40)의 입력단 사이에 연결되어 투명 태양전지모듈(10)로부터 배터리(40)에 공급되는 전력을 온/오프(on/off) 방식으로 단속하는 기능을 수행한다. 따라서, 배터리(40)는 릴레이스위치가 온이 되면, 투명 태양전지모듈(10)로부터 전력을 공급받아 내부에 충전시키게 되고, 릴레이스위치는 배터리(40)가 과충전 상태인 경우 배터리(40)로 전력이 공급되지 않도록 오프시킨다.
배터리(40)는 투명 태양전지모듈(10)에 의해 발생하는 전력을 충전시킨다.
인버터(50)는 배터리(40)에 충전된 저전압의 직류 전류를 후술할 발광부(60)에 적합한 전압으로 변경시켜 발광부(60)로 공급한다.
발광부(60)는 도광판(20)의 양측면에 설치되어 배터리(40)로부터 전류를 공급받아 도광판(20)을 통해 조명용 광을 방출한다.
발광부(60)는 발광다이오드(light emitting diode : LED) 소자를 집적한 적어도 하나의 LED 모듈(61)로 구성되어 직류 저전압에서도 작동이 가능하다.
태양전지 전압감지부(70)는 투명 태양전지모듈(10)의 출력단에 연결되며, 투명 태양전지모듈(10)의 출력 전압을 검출한다. 투명 태양전지모듈(10)의 출력 전압은 투명 태양전지모듈(10)의 태양전지(11)들에 조사되는 태양광의 광량에 비례하여 증가하므로, 투명 태양전지모듈(10)의 출력 전압을 검출하면 외부의 조도에 따른 조명 개시 및 중단 시점을 판단할 수 있게 된다.
배터리 전압감지부(80)는 배터리(40)의 출력단에 연결되며, 배터리(40)의 출력 전압을 검출하게 되는데, 이를 통하여 배터리(40)가 과충전 또는 과방전된 상태인지를 감지할 수 있다. 배터리 전압감지부(80)에 의해 검출되는 배터리(40)의 출력 전압은 후술할 제어부(90)에 전송된다.
제어부(90)는 투명 태양전지모듈(10)과 전기적으로 결합되는 회로기판(91)에 포함되어, 태양전지 전압감지부(70) 및 배터리 전압감지부(80)로부터 전송되는 신호에 따라 발광부(60) 및 배터리(40)로 공급되는 전류를 제어한다.
보다 상세하게는, 제어부(90)는 태양전지 전압감지부(70)에서 검출된 투명 태양전지모듈(10)의 출력 전압과 기준 설정된 전압을 비교한다. 제어부(90)는 출력 전압과 기준 전압을 비교하여 출력 전압이 기준 전압 이하일 때, 즉 야간에 주위의 조도가 낮을 때에만 배터리(40)로부터 LED 모듈(61)에 전류를 공급하여 LED 모듈(61)을 발광시킨다.
또한, 제어부(90)는 배터리 전압감지부(80)에서 검출된 배터리(40)의 출력 전압이 기준 전압 이상일 경우 충전모듈(30)의 릴레이스위치를 오프시켜 배터리(40)로 공급되는 전력을 차단한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 태양전지를 이용하는 조명장치는 투명 태양전지모듈(10)에 태양광이 입사되면 광기전력에 의해 소정의 전류가 발생되고, 이렇게 발생된 전류는 충전모듈(30)을 경유하여 배터리(40)에 충전된다.
제어부(90)는 태양전지 전압감지부(70)를 통해 외부의 조도를 계속적으로 감지하여 조도가 낮은 야간에만 배터리로부터 LED 모듈(61)로 전류를 공급하여 도광판(20)을 통해 조명용 광을 방출하도록 제어한다.
보다 상세하게는, 일몰 시와 같이 태양광의 광량이 감소하여 투명 태양전지모듈(10)의 출력 전압이 일정치 이하가 되면 인버터(50)를 제어하여 발광부(60)로 공급되는 전류를 온시킴으로써 도광판(20)을 통해 조명을 개시한다. 반면에, 일출 시와 같이 태양광의 광량이 증가하여 투명 태양전지모듈(10)의 출력 전압이 일정치 이상으로 상승하면 인버터(50)를 제어하여 발광부(60)로 공급되는 전류를 차단시킴으로써 LED 조명을 중단시킨다.
또한, 제어부(90)는 배터리 전압감지부(80)를 통해 배터리(40)의 충전 상태를 계속적으로 감지하여 배터리(40)의 전압이 지나치게 높아져 과충전될 위험이 있으면, 충전모듈(30)의 릴레이스위치를 제어하여 배터리(40)로의 전류 공급을 차단하여 충전을 중지시킴으로써 배터리(40)의 손상을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명은 주간에는 투명 태양전지모듈(10)을 이용하여 배터리(40) 충전 등 태양광발전을 함과 더불어 주광을 이용하여 실내 조명을 할 수 있고, 야간에는 태양광발전에 의해 배터리(40)에 충전된 전기에너지를 이용하여 LED를 발광시켜 도광판(20)을 통해 조명함으로써 부드러운 실내 조명을 조성할 수 있다.
또한, 도면에 도시된 바 없지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 일 실시예에서 배터리(40)를 제거하고 교류 상용전원을 발광부(60)에 적합한 전압으로 변경하는 인버터를 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 태양전지를 이용하는 조명장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 태양전지를 이용하는 조명장치의 구성 블록도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 투명 태양전지모듈 20 : 도광판
30 : 충전모듈 40 : 배터리
50 : 인버터 60 : 발광부
61 : LED모듈 70 : 태양전지 전압감지부
80 : 배터리 전압감지부 90 : 제어부

Claims (10)

  1. 다수의 투명 태양전지로 구성되는 투명 태양전지모듈;
    상기 투명 태양전지모듈의 일측면에 부착되는 도광판;
    상기 투명 태양전지모듈에 의해 발생하는 전력을 충전시키는 배터리;
    상기 배터리로부터 전류를 공급받아 상기 도광판을 통해 조명용 광을 방출하는 발광부;
    상기 투명 태양전지모듈에 연결되며, 상기 투명 태양전지모듈의 출력 전압을 검출하는 태양전지 전압감지부; 및
    상기 태양전지 전압감지부로부터 전송되는 신호에 따라 상기 발광부로 공급되는 전류를 제어하는 제어부를 포함하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발광부는 LED 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 태양전지 전압감지부에서 검출된 상기 투명 태양전지모듈의 출력 전압이 기준 전압 이하일 경우 상기 배터리로부터 상기 발광부에 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 태양전지모듈과 상기 배터리 사이에 연결되며, 상기 투명 태양전지모듈에서 발생하는 전력을 상기 배터리로 공급하는 충전모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 충전모듈은 상기 배터리가 과충전 상태인 경우 상기 배터리로 전력이 공급되지 않도록 오프시키는 릴레이스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 배터리에 연결되며, 상기 배터리의 출력 전압을 검출하여 상기 제어부에 전송하는 배터리 전압감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 배터리 전압감지부에서 검출된 상기 배터리의 출력 전압이 기준 전압 이상일 경우 상기 충전모듈의 릴레이스위치를 오프시켜 상기 배터리로 공급되는 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리에 충전된 저전압의 직류 전류를 교류 상용 전압으로 승압시켜 상기 발광부로 공급하는 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
  9. 다수의 투명 태양전지로 구성되는 투명 태양전지모듈;
    상기 투명 태양전지모듈의 하면에 일체로 부착되는 도광판;
    상기 투명 태양전지모듈에 의해 발생하는 전력을 충전시키는 배터리;
    상기 배터리로부터 전류를 공급받아 상기 도광판을 통해 조명용 광을 방출하는 적어도 하나의 LED 모듈; 및
    상기 투명 태양전지모듈로부터 전송되는 출력 전압과 기준 전압을 비교하여, 상기 출력 전압이 상기 기준 전압 이하일 경우에만 상기 배터리로부터 상기 LED 모듈에 전류를 공급하여 상기 LED 모듈을 발광시키는 제어부를 포함하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
  10. 다수의 투명 태양전지로 구성되는 투명 태양전지모듈;
    상기 투명 태양전지모듈의 일측면에 부착되는 도광판;
    상기 도광판을 통해 조명용 광을 방출하는 발광부; 및
    교류 상용전원을 상기 발광부에 적합한 전압으로 변경하여 공급하는 인버터를 포함하는 투명 태양전지를 이용하는 조명장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160064712A (ko) * 2014-11-28 2016-06-08 부경대학교 산학협력단 자가 충전 방식 조명 장치

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