KR20110119859A - 광전변환기 - Google Patents

Abstract

광에너지를 전력으로 변환할 수 있는 광전변환기로서 강화 유리층과, 렌즈모듈과, 기판과, 방열부로 이루어진다. 렌즈모듈은 강화 유리층의 일측에 위치하는 복수의 렌즈 유닛들로 이루어진다. 강화 유리층과 렌즈 유닛들 사이에 복수의 돌출막대들에 의해 갭이 형성된다. 이 갭에는 투명고무가 채워진다. 복수의 수광부들이 렌즈 유닛들의 위치 각각에 대응하도록 배치된다. 방열부는 수광부들로부터 전달된 열에너지를 발산하기 위해 기판의 일측에 위치한다. 광을 강화 유리층과 렌즈모듈을 통해 수광부들에 집광시킴으로써 수광부들에 의해 광에너지가 전기에너지로 변환된다.

Description

광전변환기{PHOTOELECTRIC CONVERSION}

본 발명은 광전변환기에 관한 것으로, 특히 광전변환모듈에 관한 것이다.

종래의 광전변환기는 렌즈와 광전변환부로 이루어지며, 예를 들어 렌즈는 광을 광전변환부에 집광하기 위해 이용되며, 광전변환부는 주로 반도체물질로 이루어진다. 제조공정시 광전변환부가 기판에 형성되고, 그후 광전변환부는 광전변환을 수행하게 된다. 광전변환부는 실외용으로 사용되기 때문에, 태양광노출 또는 우천 등의 기후조건에 쉽게 영향을 받게 되며, 이는 렌즈 유닛 표면에 큰 영향을 줄 수 있다. 또한, 렌즈 유닛의 재질은 경도가 약하기 때문에, 실외 기후조건에 따라 쉽게 손상된다.

본 발명의 특징 및 효과는 아래의 설명 및 첨부된 특허청구범위에 의해 더욱 명확해질 것이며, 이후 제시될 본 발명의 실시에 의해 알 수 있게 될 것이다.

본 발명의 광전변환기는 렌즈모듈과 수광부들을 통해 광원으로부터의 광에너지를 전기에너지로 변환한다.

본 발명의 광전변환기는 갭에 채워지는 투명고무가 소정의 높이를 갖게 되도록 렌즈 유닛들이 돌출막대들에 의해 렌즈모듈 주위에 서로 소정의 거리를 두고 배치된다.

본 발명에 따른 광원으로부터의 광에너지를 전력으로 변환할 수 있는 광전변환기는 강화 유리층과, 렌즈모듈과, 기판과, 방열부를 포함하여 이루어진다. 상기 렌즈모듈은 복수의 렌즈 유닛들로 이루어지고, 상기 렌즈 유닛들은 상기 강화 유리층의 일측에 위치하며, 상기 강화 유리층과 상기 렌즈 유닛들 사이에 복수의 돌출막대들에 의해 갭이 형성되고, 상기 갭에 투명고무가 채워진다. 상기 렌즈 유닛들의 위치 각각에 대응하도록 위치하는 복수의 수광부들이 상기 기판에 배치된다. 상기 기판의 일측에는 상기 수광부들로부터 전달된 열을 발산하기 위해 방열부가 제공된다. 광을 강화 유리층과 렌즈모듈을 통해 수광부들에 집광시킴으로써 수광부들에 의해 광에너지가 전기에너지로 변환된다.

본 발명의 광전변환기는 렌즈 유닛들 중 일부가 손상되었을 경우 쉽게 대체될 수 있도록 많은 수의 모듈들로 구성된다는 특징이 있다. 또한, 투명고무가 돌출막대들을 통해 강화 유리층과 렌즈 유닛들에 밀착하여 부착하는데 이용되기 때문에 광전변환기 전체는 내구성이 높은 특성을 지닌다. 수광부의 기판의 일측에 위치하는 열분산부는 광전변환 도중에 열에너지가 발생하는 문제를 해소하도록 구성되기 때문에 본 발명의 광전변환기의 수명이 상당히 증가하게 된다.

본 발명의 효과가 쉽게 이해될 수 있도록, 위에서 간략히 기술한 본 발명에 대해서 이하 첨부한 도면에 예시한 구체적인 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 첨부한 도면을 사용하여 더욱 자세하고 구체적으로 기술되고 설명될 것이나, 첨부한 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 나타낸 것으로서 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 해석되지 말아야 한다는 점을 알아야 한다.도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전변환기를 나타낸 개략도이다.도 2는 도 1의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전변환기의 렌즈모듈을 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전변환기의 렌즈모듈을 나타낸 개략도다.
도 4는 도 1의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전변환기를 통한 광전변환을 나타낸 개략도다.
도 5는 도 1의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전변환기를 나타낸 개략도다.

본 발명의 원리에 대한 이해를 돕기 위해, 이하 도면에 나타낸 예시적 실시예들에 대해서 설명하며, 이 설명을 위해 특정한 용어나 표현이 사용될 것이다. 하지만, 이는 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아님을 알아야 한다. 본 발명을 이해한 당업자가 행할 수 있는 예시된 본 발명의 원리에 대한 임의의 추가 응용, 예시된 발명 특징에 대한 임의의 수정 및 임의의 추가 변경 등은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 여겨져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전변환기를 나타낸 개략도이다. 광전변환기(10)는 광원(LS)을 전력으로 변환하는데 이용되며, 광원(LS)은 태양광으로부터 온 것일 수 있다. 광전변환기(10)는 강화 유리층(12)과, 렌즈모듈(14)과, 기판(16)과, 방열부(18)를 포함하여 이루어지며, 강화 유리층(12)은 광전변환기(10)의 표면 경도를 강화시키고 렌즈모듈(14)을 보호하기 위해 이용된다. 렌즈모듈(14)은 강화 유리층(12)의 일측에 위치하는 복수의 렌즈 유닛(142)으로 이루어진다. 갭(Gp)은 복수의 렌즈 유닛(142)과 강화 유리층(12) 사이의 복수의 돌출막대(144)에 의해 형성된다. 갭(Gp)에는 투명고무(Rub)가 채워져 있다. 이때, 렌즈모듈(14)이 강화 유리층(12)에 확실히 부착되도록 갭(Gp)에 채워진 투명고무(Rub)의 최종 두께가 돌출막대(144)의 높이와 같게 되도록 돌출막대(144)의 높이가 미리 정해지며 고정되게 된다는 점을 주목해야 한다.

투명고무(Rub)는 널리 이용되는 것으로서, 빛이 쉽게 투과하여 광원(LS)의 광에너지의 손실이 최소가 되도록 높은 투명도를 지닌다. 또한, 투명고무(Rub)는 아주 작은 열팽창계수를 지니고 있으므로, 빛이 투명고무(Rub)를 투과할 때 투명고무(Rub)의 열팽창이 최소가 된다. 본 실시예의 최적의 형태에 따르면, 투명고무(Rub)의 두께는 1mm 미만인 것이 바람직하다.

기판(16)은 복수의 수광부들(162)로 이루어져 있으며, 이들 수광부(162)는 렌즈 유닛(142)으로부터 제공된 광에너지를 전기 에너지로 변환하도록 렌즈 유닛(142)에 대응하도록 위치한다. 기판(16)의 수광부(162)는 각각 렌즈 유닛(142)의 촛점 또는 렌즈 유닛(142)에 인접한 촛점에 위치한다. 수광부(162)가 렌즈 유닛(142)의 촛점에 위치함으로써, 수광부(162)는 렌즈 유닛(142)을 경유한 모든 광에너지를 수집하여 전기 에너지로 변환할 수 있게 되어, 광전변환효율이 증가하게 된다. 방열부(18)는 기판(16)의 일측에 위치하며, 렌즈 유닛(142)을 통해 전달된 광에너지의 변환 도중에 수광부(162)에서 발생하는 열을 분산시키는데 이용된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전변환기를 나타낸 개략도이다. 렌즈모듈(14)은 렌즈 유닛들(142)이 일체화되어 이루어지며, 복수의 돌출막대(144)은 렌즈 유닛들(142)이 각각 서로에 대해 동일한 간격을 갖도록 도 2에 나타낸 바와 같이 렌즈모듈(14) 주위에 서로 소정의 거리를 두고 배치된다. 렌즈 유닛(142)은 빛을 집광하는 특성을 지닌다. 렌즈 유닛(142)의 일측을 통해 입사된 광은 렌즈 유닛(142)의 집광기능에 의해 렌즈 유닛(142)의 한 영역에 투사되게 된다. 상술한 바와 같이, 렌즈 유닛(142) 대응하는 수광부(162)는 렌즈 유닛(142)을 통해 집광된 광에너지를 수광하여 필요한 전기 에너지로 변환하게 된다. 이와 같은 광전변환기(10)의 수광부들(162) 및 렌즈 유닛들(142)의 구성 및 배열에 의해 광원이 렌즈 유닛(142)을 통해 효과적으로 집광 및 투사될 수 있게 된다.

렌즈 유닛(142)을 보호하기 위하여 돌출막대(144)의 일측은 강화 유리층(12)과 일체화된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 렌즈 유닛(142)은 렌즈 유닛(142)의 경도가 불충분하여 발생하는 어떠한 손상으로부터도 보호되어 광전변환 효율이 렌즈 유닛(142)의 손상에 의해 영향을 받지 않게 된다. 기후 조건, 태양광 노출, 우천 등의 외부 조건은 렌즈 유닛(142)의 표면에 상당한 영향을 줄 수 있다. 렌즈 유닛(142)의 표면이 약해지거나 손상되면, 광전변환 효율이 심각하게 감소하게 된다. 갭(Gp)은 강화 유리층(12)과 렌즈 유닛(142) 사이에 위치하는 돌출막대(144)에 의해서 형성된다. 높은 투명계수와 및 낮은 열팽창계수를 지닌 투명고무(Rub)가 갭(Gp)에 채워져 있다. 갭(Gp)에 투명고무(Rub)를 구성하는 것은 강화 유리층(12)에서 렌즈 유닛(142)로 공이 전달되는데 있어서의 광 회절 간섭을 감소시키기 위한 것이다. 그러한 고 투명계수 및 저 열팽창계수를 지닌 투명고무(Rub)는 투명고무(Rub)의 두께가 1mm 미만이 되도록 강화 유리층(12)과 렌즈 유닛(142)에 밀착하여 부착하는데 이용된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전변환기를 통한 광전변환을 나타낸 개략도이다. 도 1 및 도 4는 광전 변환 모듈 조립을 위한 복수의 광전변환기(10’)를 조립함으로써 광전변환기(10)가 형성되는 것을 보여주고 있다. 광전변환기(10’) 중 하나가 파손되면, 파손된 광전변환기(10’)는 광전변환기(10)의 전체 유닛의 변경 없이 광전변환기(10) 내에서 쉽게 교체될 수 있다. 광전변환기(10’)의 수광부(162)가 광전변환 과정 전의 위치에 존재한다면, 열에너지가 발생하여 광전변환기(10)의 내부장치들의 수명과 광전변환효율에 영향을 줄 것이다. 방열부(18’)는 도 5에 나타낸 바와 같이 수광부(162)의 기판의 일측에 위치한다. 방열부(18)는 복수의 막대형상의 열분산기들로 이루어져 있으며, 본 발명에 있어서 열분산기의 형태는 막대형상에 한정되지 않고, 원형, 정방형, 또는 그 이외의 형상의 열분산기가 채용될 수 있다.

종래기술와 달리, 본 발명의 광전변환기는 렌즈 유닛들 중 일부가 손상되었을 경우 쉽게 대체될 수 있도록 많은 수의 모듈들로 구성된다는 특징이 있다. 또한, 투명고무가 돌출막대들을 통해 강화 유리층과 렌즈 유닛들에 밀착하여 부착하는데 이용되기 때문에 광전변환기 전체는 내구성이 높은 특성을 지닌다. 수광부의 기판의 일측에 위치하는 열분산부는 광전변환 도중에 열에너지가 발생하는 문제를 해소하도록 구성되기 때문에 본 발명의 광전변환기의 수명이 상당히 증가하게 된다.

본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 “일실시예”, “실시예”, 또는 이와 유사한 용어는 그 실시예에서 설명된 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 “일실시예”, “실시예”, 또는 이와 유사한 용어는 반드시 그렇지는 않지만 동일하거나 다른 예시된 발명의 동일한 실시예, 다른 실시예들, 또는 구성부분들을 가리키는 것일 수 있다. 또한, 2개 이상의 특징이나 요소 등에 대해서 “일실시예” 등의 표현을 사용한 것은 그 2개 이상의 특징이 서로 관련되거나, 유사하거나, 동일하다는 것 등을 의미하지는 않는다. “일실시예” 혹은 이와 유사한 용어를 사용하는 것은 단지 선택적인 특징들을 가리키기 위한 편리한 표현일 뿐이며, 이들 선택적인 특징은 특허청구범위에 기재된 본 발명의 일부분일 수 있고, 일부분이 아닐 수도 있다.

각각의 “실시예”라는 용어의 언급은 각 실시예를 가리키기 위해 유사하거나 동일한 용어를 사용하였지만 다른 모든 “실시예”의 언급과는 독립적으로 고려되어야 한다. 따라서, 하나의 실시예가 “다른 실시예”와 동일한 것으로서 파악되는 경우에, 이 실시예는 “다른 실시예”라는 용어로 표현된 다른 모든 실시예와 독립적인 것이다. 본 발명 및/또는 특허청구범위에서 직접적이거나 간접적으로 또는 암시적이거나 명시적으로 제시하는 것처럼, 그러한 서로 독립적인 실시예들은 다른 실시예와 전체적으로 혹은 부분적으로 결합될 수 있는 것으로 고려될 수 있다.

마지막으로, 실무상 관례적으로 종종 그러하듯“일실시예” 등의 표현을 본 명세서의 모든 문장의 시작부분에 사용하지 않은 것은 단지 편의상 독자의 명확한 이해를 위한 것이다. 하지만, 본 출원에서는 논리적으로 가능하고 적절한 경우 모든 문장의 시작 부분에 “일실시예” 등의 표현이 참조되어 포함되는 것으로 한다.

이상과 같이 현재 본 발명의 가장 실용적이고 바람직하다고 판단되는 실시예와 관련하여 상세하고 구체적으로 본 발명을 충분히 기술하였지만, 해당 기술분야에 있어서 통상의 기술을 지닌 자라면 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 원리 및 개념에서 벗어나지 않는 범위 내에서 크기, 재질, 모양, 형태, 동작 방식 및 기능, 조립 및 사용 상의 변경 등을 포함하며 이에 한정되지 않는 여러 가지 변형이 가능하다는 점을 알 수 있을 것이다.

10: 광전변환기
12: 강화 유리층
14: 렌즈모듈
16: 기판
18: 발열부
142: 렌즈유닛
144: 돌출막대
162: 수광부
Gp: 갭
LS: 광원
Rub: 투명고무

Claims (8)

1. 광원으로부터의 광에너지를 전력으로 변환할 수 있는 광전변환기에 있어서,
   강화 유리층과;
   복수의 렌즈 유닛들을 갖는 렌즈모듈로서, 상기 렌즈 유닛들은 상기 강화 유리층의 일측에 위치하며, 상기 강화 유리층과 상기 렌즈 유닛들 사이에 복수의 돌출막대들에 의해 갭이 형성되고, 상기 갭에 투명고무가 채워지는 상기 렌즈모듈과;
   상기 렌즈 유닛들의 위치 각각에 대응하도록 위치하는 복수의 수광부들을 갖는 기판과;
   상기 수광부들로부터 전달된 열을 발산하기 위해 상기 기판의 일측에 위치하는 방열부를 포함하여 이루어지는 상기 광전변환기.
2. 제1항에 있어서,
   렌즈 유닛들이 상기 돌출막대들에 의해 상기 렌즈모듈 주위에 서로 소정의 거리를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 상기 광전변환기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 렌즈 유닛들과 상기 강화 유리층 사이의 상기 소정의 거리는 상기 돌출막대들에 의해 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 상기 광전변환기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 갭에 채워진 상기 투명고무의 높이는 상기 돌출막대의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 상기 광전변환기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 기판의 상기 수광부들은 상기 렌즈 유닛들의 촛점들 혹은 상기 렌즈 유닛들에 인접한 촛점들에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 상기 광전변환기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 방열부는 복수의 막대형상의 열발산부들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 광전변환기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 투명고무는 높은 투명계수 및 낮은 열팽창계수의 특성을 지니는 것을 특징으로 하는 상기 광전변환기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 투명고무의 두께는 대략 1mm 미만인 것을 특징으로 하는 상기 광전변환기.

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