KR20100094605A - 태양광 위치 추적 발전용 광센서 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광센서 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 변화하는 태양광의 입사방향을 효율적으로 검출하여 태양전지판의 발전효율을 향상시킬 수 있는 태양광 위치 추적 발전용 광센서 모듈에 관한 것이다.

태양광 추적 발전, 광센서, 태양전지판, 광 간섭, 발전효율

Description

태양광 위치 추적 발전용 광센서 모듈{Optical sensor module for sun location tracking type solar generation system}

본 발명은 광센서 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 변화하는 태양광의 입사방향을 효율적으로 검출하여 태양전지판의 발전효율을 향상시킬 수 있는 태양광 위치 추적 발전용 광센서 모듈에 관한 것이다.

태양광 발전이란 태양광을 수광하여 광전효과에 의해 전기를 발생시키는 태양전지판을 이용하는 발전기술로써, 태양광을 전기에너지로 변환하는 발전기술이다.

또한, 태양광 발전은 태양이라는 무제한의 에너지원을 사용하고, 오염물질의 배출이 없는 장점이 있어, 최근 환경보호의 요구에 따라 태양열 발전, 풍력 발전 등의 청정에너지 발전과 함께 급속하게 기술 발전이 이루어지고 있는 발전기술이다.

그러나, 태양광 발전은 전력생산에 있어서 지역에 따른 일사량의 의존도가 크고, 에너지 밀도가 낮아 대형 태양전지판이 필요하여 설치장소가 한정적이며, 초 기투자비가 큰 문제점이 있다.

따라서, 상술한 문제점들을 해결하여 하여 태양광 발전의 발전 효율을 극대화하기 위한 노력이 있어왔다.

그 노력의 산물 중 하나로 태양광을 전력으로 발전하는 태양전지판을 변화하는 태양광의 입사방향을 추적하며 전력을 발전하게 하여, 태양광 발전의 효율을 높일 수 있는 태양광 위치 추적 발전 기술이 개발되었는데, 이러한 태양광 위치 추적 발전은 기존의 고정식 태양광 발전보다 약 15%의 발전효율을 향상시켰다.

한편, 상기 태양광 위치 추적 발전의 태양전지판은 변화하는 태양광의 입사방향을 검출하기 위한 광센서 모듈이 장착되는데, 한국등록실용신안 '제02764245호'에는 네 개의 광센서를 이용하여 태양광을 추적하는 '태양광 추적장치'가 개시되어 있다.

그러나 상기 한국등록실용신안 '제02764245호'의 광센서들은 서로 동일한 공간상에 구비되어 있어, 임의의 방향에서 입사되는 태양광을 인접한 광센서들이 동시에 수광하게 되어 태양광의 입사방향을 정확하게 검출하는데 어려움이 있다.

본 발명자들은 태양광 위치 추적 발전에 있어 태양광의 입사방향을 효과적으로 검출할 수 있는 광센서 모듈을 개발하고자 연구 노력한 결과, 서로 다른 방향에서 입사되는 태양광을 효과적으로 검출할 수 있는 광센서 모듈의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 변화하는 태양광의 입사방향을 효과적으로 검출할 수 있는 광센서 모듈을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 태양전지판이 태양광을 정확하게 추적할 수 있게 하여 태양전지판의 발전효율을 향상시킬 수 있는 광센서 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입사되는 광량에 따라 각각 일정한 크기의 전기신호를 출력하며, 서로 다른 방향을 바라보고 설치되는 복수 개의 광센서 및 상기 광센서들 사이에 설치되고, 상기 각 광센서들이 서로 다른 방향에 서 입사되는 광을 검출할 수 있도록, 상기 각 광센서들로 입사되는 광의 입사영역을 구분하는 광 간섭 방지판을 구비하는 광센서 모듈을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 광센서들은 평면상에 구비되되, 상기 평면상의 가상의 중심점을 기준으로 서로 일정한 각도를 이루며 이격되어 설치되고, 상기 광 간섭 방지판은, 상기 평면과 수직이며 상기 중심점에서 연장된 가상의 연장선상에 각각의 일 변이 접하는 복수 개의 면을 포함하고, 상기 광센서들은 상기 면들 사이에 각각 설치된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 면들은 각각 두 개의 내각이 90도인 평행사변형으로써 인접하는 두 변과 서로 90도를 이루는 일 변이 상기 가상의 연장선상에 접하고, 평행한 두 변 중 아래 변은 상기 평면상에 접하며, 상기 평행한 두 변 중 윗변은 상기 아래 변보다 짧은 평행사변형으로 이루어진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 가상의 연장선상에 접하는 일 변의 대 변은 상기 평면과 45도를 이룬다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 면들은 각각 직각삼각형으로써, 인접하는 변과 직각인 변들 중, 일 변은 상기 가상의 연장선상에 접하고, 타 변은 상기 평면상에 접하는 면으로 이루어진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 면들의 빗변은 상기 평면과 45도를 이룬다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 면들은 각각 중심각이 90도인 부채꼴로써, 중심각을 이루는 두 변이 각각 상기 가상의 연장선 및 상기 평면상에 접하는 면으 로 이루어진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 면들은 각각 사각형으로써, 인접하는 두 변이 각각 상기 가상의 연장선 및 상기 평면상에 접하는 면으로 이루어진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 광센서들은 네 개의 광센서로 구비된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 광센서들은 상기 가상의 중심점을 기준으로 서로 90도를 이루며 설치된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 면들은 상기 가상의 연장선을 중심으로 서로 90도를 이루며 구비된다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 광센서 모듈에 의하면 복수 개의 광센서가 각각 서로 다른 방향에서 입사되는 태양광을 검출할 수 있으므로 태양광의 입사방향을 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 광센서 모듈에 의하면 복수 개의 광센서들 사이에 광 간섭 방지판을 설치하여 각 광센서들로 입사되는 광의 입사영역을 구분함으로써, 태양광 입사방향의 검출 분해능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 광센서 모듈에 의하면 태양광의 입사방향을 정확하게 검출하여 태양전지판이 태양광을 효과적으로 추적할 수 있게 함으로써, 태양전지판의 발전효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

[제 1 실시예]

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 광센서 모듈의 사용태양을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광센서 모듈을 보여주는 도면이다.

도면들을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광센서 모듈(100)은 태양(10)의 움직임에 따라 변화하는 태양광(11)의 입사방향을 추적하며, 전력을 생산하는 태양전지판(20)의 상부에 부착된다.

그러나 상기 광센서 모듈(100)은 상기 태양전지판(20)과 이격되어 설치될 수 있으며, 상기 태양광(11)의 입사방향을 검출할 수 있는 위치에 설치되면 충분하다.

또한, 상기 광센서 모듈(100)은 상기 태양광(11)의 입사방향을 검출하여, 구동부(30)로 하여금 상기 태양전지판(20)을 상기 태양광(11)의 입사방향을 향하도록 구동하게 한다.

즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광센서 모듈(100)은 상기 태양전지판(20)을 상기 태양광(11)의 입사방향으로 향하게 하여 상기 태양전지판(20)이 발전하는 전력의 발전효율을 향상시키는 위한 장치이다.

또한, 상기 광센서 모듈(100)은 복수 개의 광센서(110) 및 광 간섭 방지판(120)을 포함하여 이루어진다.

상기 복수 개의 광센서(110)는 각각 입사되는 태양광의 광량에 따라 일정한 크기의 전기신호를 출력하며, 서로 다른 방향을 바라보고 설치된다.

즉, 상기 복수 개의 광센서(110)는 상기 광센서들(110) 중 가장 큰 전기신호를 출력하는 광센서가 향하는 방향을 상기 태양광(11)이 입사되는 방향으로 판단할 수 있게 해준다.

또한, 상기 광센서들(110)은 상기 태양광(11)의 변화하는 입사 방향에 대해 서로 식별력을 가질 수 있도록 서로 다른 방향을 바라보고 설치된다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에서는 상기 광센서들(110)을 평면상에서 서로 이격되어 설치되는 네 개의 광센서들(110a,110b,110c,110d)로 구비하였으며, 상기 평면상의 가상의 중심점(a)을 기준으로 서로 90도의 각도를 이루도록 설치하였다.

그러나, 상기 광센서들(110)은 120도의 각도를 이루며 설치되는 세 개의 광센서들이나, 72도의 각도를 이루며 설치되는 다섯 개의 광센서들로 구비될 수도 있 다.

즉, 상기 광센서들(110)은 적어도 2개 이상의 광센서로 구비되어 상기 태양광(11)의 입사방향에 따라 서로 다른 전기신호를 출력하게 하여 상기 광의 입사방향을 판단하게 할 수 있으면 충분하다.

상기 광 간섭 방지판(120)은 상기 광센서들(110) 사이에 설치되고, 상기 광센서들(110)이 서로 다른 방향에서 입사되는 광을 검출할 수 있도록, 상기 각 광센서들(110a,110b,110c,110d)로 입사되는 광의 입사영역을 구분한다.

다시 말해서, 상기 광 간섭 방지판(120)은 일정한 영역으로 입사되는 광을 상기 광센서들(110a,110b,110c,110d) 중 어느 하나의 광센서만이 검출할 수 있도록 해준다.

또한, 상기 광 간섭 방지판(120)은 상기 광센서들(110)이 설치되는 평면과 수직이며, 상기 중심점(a)에서 연장된 연상선(b) 상이 각각의 일 변이 접하는 복수 개의 면(120a,120b,120c,120d)을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 제 1 실시예에서는 상기 광 간섭 방지판(120)을 상기 연장선(b)을 중심으로 서로 90도를 이루는 네 개의 면(120a,120b,120c,120d)이 포함되는 광 간섭 방지판(120)으로 구비하였다.

또한, 상기 광센서들(110a,110b,110c,110d)은 상기 면(120a,120b,120c,120d) 사이에 각각 설치된다.

그러나, 상기 광 간섭 방지판(120)은 상기 광센서들(110a,110b,110c,110d)의 갯수에 따라 세 개의 면 또는 다섯 개의 면을 갖는 광 간섭 방지판으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 광 간섭 방지판(120)의 각 면들은 두 개의 내각이 90도인 평행사변형 형태의 면(s)들로 구비되고, 상기 각 면(s)들은 인접하는 두 변들(d,e)과 서로 90도를 이루는 일 변(c)은 상기 연장선(b) 상에 접하고, 평행한 두 변(d,e) 중 아래 변(e)은 상기 평면상에 접하도록 구비된다.

또한, 상기 광 간섭 방지판(120)의 각 면(s)들은 상기 평행한 두 변(d,e) 중 윗 변(e)의 길이는 상기 아래 변(e)의 길이보다 짧은 평행사변형 형태이며, 상기 연상선(b)에 접하는 일 변(c)의 대변(f)은 상기 평면과 서로 45도를 이루는 면이다.

즉, 상기 광 간섭 방지판(120)은 90도의 범위로 상기 광센서들(110a,110b, 110c,110d)에 각각 입사되는 광의 입사영역을 구분하여, 상기 광센서들(110a,110b,110c,110d)로 각각에 입사되는 태양광이 다른 광센서들에 입사되지 않도록 함으로써, 광 간섭에 의한 검출 오류를 최소화하여 광 검출의 분해능을 향상시킬 수 있다.

[제 2 실시예]

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광센서 모듈을 보여주는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 제 1 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 하고 동일한 부호를 참조하기로 한다.

도 3을 참조하면 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광센서 모듈(100)은 복수 개 의 광센서(110) 및 광 간섭 방지판(130)을 포함하여 이루어진다.

상기 복수 개의 광센서(110)은 입사되는 태양광에 광량에 따라 각각 일정한 전기신호를 출력하며, 서로 다른 방향을 바라보고 설치된다.

또한, 상기 복수 개의 광센서(110)는 본 발명의 제 1 실시예의 광센서들(110)과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.

상기 광 간섭 방지판(130)은 상기 각 광센서들(110a,110b,110c,110d)로 입사되는 태양광의 입사영역을 구분하여, 상기 각 광센서들(110a,110b,110c,110d)이 서로 다른 방향에서 입사되는 태양광을 검출할 수 있게 한다.

다만, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광 간섭 방지판(130)이 포함하는 면들은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 간섭 방지판(120)의 면들과 달리, 각각 직각삼각형 형태의 면들로 이루어진다.

또한, 상기 광 간섭 방지판(130)의 각 면들은 인접하는 변과 직각인 변들 중 일 변은 상기 가상의 연장선(b)상에 접하고, 타 변은 상기 평면상에 접하는 형태로 구비된다.

또한, 상기 각 면들은 각 빗변이 상기 평면과 45도의 각도를 이루는 면들일 수 있다.

즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광센서 모듈(100)은 광 간섭 방지판(130)의 형태만 다를 뿐, 제 1 실시예에 따른 광센서 모듈(100)과 실질적으로 동일하다.

[제 3 실시예]

도 4은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광센서 모듈을 보여주는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 제 1 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 하고 동일한 부호를 참조하기로 한다.

도 4을 참조하면 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광센서 모듈(100)은 복수 개의 광센서(110) 및 광 간섭 방지판(140)을 포함하여 이루어진다.

상기 복수 개의 광센서(110)은 입사되는 태양광에 광량에 따라 각각 일정한 전기신호를 출력하며, 서로 다른 방향을 바라보고 설치된다.

또한, 상기 복수 개의 광센서(110)는 본 발명의 제 1 실시예의 광센서들(110)과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.

상기 광 간섭 방지판(140)은 상기 각 광센서들(110a,110b,110c,110d)로 입사되는 태양광의 입사영역을 구분하여, 상기 각 광센서들(110a,110b,110c,110d)이 서로 다른 방향에서 입사되는 태양광을 검출할 수 있게 한다.

다만, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광 간섭 방지판(140)이 포함하는 면들은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 간섭 방지판(120)의 면들과 달리, 각각 직각부채꼴 형태의 면들로 이루어진다.

또한, 상기 광 간섭 방지판(140)의 각 면들은 중심각이 90도인 부채꼴형태로 구비된다.

즉, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광센서 모듈(100)은 광 간섭 방지판(140)의 형태만 다를 뿐, 제 1 실시예에 따른 광센서 모듈(100)과 실질적으로 동일하다.

[제 4 실시예]

도 5은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광센서 모듈을 보여주는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 제 1 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 하고 동일한 부호를 참조하기로 한다.

도 5을 참조하면 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광센서 모듈(100)은 복수 개의 광센서(110) 및 광 간섭 방지판(150)을 포함하여 이루어진다.

상기 복수 개의 광센서(110)은 입사되는 태양광에 광량에 따라 각각 일정한 전기신호를 출력하며, 서로 다른 방향을 바라보고 설치된다.

또한, 상기 복수 개의 광센서(110)는 본 발명의 제 1 실시예의 광센서들(110)과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.

상기 광 간섭 방지판(150)은 상기 각 광센서들(110a,110b,110c,110d)로 입사되는 태양광의 입사영역을 구분하여, 상기 각 광센서들(110a,110b,110c,110d)이 서로 다른 방향에서 입사되는 태양광을 검출할 수 있게 한다.

다만, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광 간섭 방지판(150)이 포함하는 면들은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 간섭 방지판(120)의 면들과 달리, 각각 사각형 형태의 면들로 이루어진다.

즉, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광센서 모듈(100)은 광 간섭 방지판(150)의 형태만 다를 뿐, 제 1 실시예에 따른 광센서 모듈(100)과 실질적으로 동일하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설 명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 광센서 모듈의 사용태양을 보여주는 도면이고,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광센서 모듈을 보여주는 도면이고,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광센서 모듈을 보여주는 도면이고,

도 4은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광센서 모듈을 보여주는 도면이고,

도 5은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광센서 모듈을 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 도면들에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들에 대하여는 동일한 참조부호를 사용한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110a,110b,110c,110d:광센서 120:광 간섭 방지판

Claims (11)

1. 입사되는 광량에 따라 각각 일정한 크기의 전기신호를 출력하며, 서로 다른 방향을 바라보고 설치되는 복수 개의 광센서; 및

   상기 광센서들 사이에 설치되고, 상기 각 광센서들이 서로 다른 방향에서 입사되는 광을 검출할 수 있도록, 상기 각 광센서들로 입사되는 광의 입사영역을 구분하는 광 간섭 방지판;을 구비하는 광센서 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광센서들은 평면상에 구비되되, 상기 평면상의 가상의 중심점을 기준으로 서로 일정한 각도를 이루며 이격되어 설치되고,

   상기 광 간섭 방지판은, 상기 평면과 수직이며 상기 중심점에서 연장된 가상의 연장선상에 각각의 일 변이 접하는 복수 개의 면을 포함하고,

   상기 광센서들은 상기 면들 사이에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 면들은 각각 두 개의 내각이 90도인 평행사변형으로써 인접하는 두 변 과 서로 90도를 이루는 일 변이 상기 가상의 연장선상에 접하고, 평행한 두 변 중 아래 변은 상기 평면상에 접하며, 상기 평행한 두 변 중 윗변은 상기 아래 변보다 짧은 평행사변형인 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 가상의 연장선상에 접하는 일 변의 대 변은 상기 평면과 45도를 이루는 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 면들은 각각 직각삼각형으로써, 인접하는 변과 직각인 변들 중, 일 변은 상기 가상의 연장선상에 접하고, 타 변은 상기 평면상에 접하는 면인 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 각 면들의 빗변은 상기 평면과 45도를 이루는 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 면들은 각각 중심각이 90도인 부채꼴로써, 중심각을 이루는 두 변이 각각 상기 가상의 연장선 및 상기 평면상에 접하는 면인 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 면들은 각각 사각형으로써, 인접하는 두 변이 각각 상기 가상의 연장선 및 상기 평면상에 접하는 면인 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
9. 제 2 항 내지 제 8 항에 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광센서들은 네 개의 광센서로 구비되는 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 광센서들은 상기 가상의 중심점을 기준으로 서로 90도를 이루며 설치되는 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 면들은 상기 가상의 연장선을 중심으로 서로 90도를 이루는 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.

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