KR20120013745A

KR20120013745A - 태양전지를 이용한 가로등

Info

Publication number: KR20120013745A
Application number: KR1020100075939A
Authority: KR
Inventors: 김미지
Original assignee: 김미지
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-15
Also published as: KR101162280B1

Abstract

본 발명은 가로등의 전주에 연결설치되는 본체, 상기 본체의 외주면에 직립되도록 연결설치된 적어도 하나 이상의 태양전지 모듈 및 상기 본체의 양 말단에 각각 직립되도록 연결설치된 프레임을 포함하는 태양전지 어레이; 및 상기 태양전지 어레이와 가로등의 전주 사이에 연결설치되어 상기 태양전지 어레이를 가로등의 전주에 고정시키는 고정수단을 포함하는 태양전지를 이용한 가로등에 관한 것이다.

Description

태양전지를 이용한 가로등{Street Lamp Using Solar Cell}

본 발명은 태양전지를 이용한 가로등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한 쌍의 태양전지의 배면이 서로 마주보도록 연결설치한 태양전지 모듈을 가로등의 지주에 고정되는 본체의 외주면에 직립되도록 연결설치하여 집광면적이 넓어지고 태양의 직사광선과 산란광을 효율적으로 이용할 수 있도록 함으로써, 안정적이며 공간대비 고 효율의 태양광 발전이 가능하도록 한 태양전지 모듈을 이용한 가로등에 관한 것이다.

가로등은 가로교통의 안전과 보안을 위해서 가로를 따라 설치한 조명시설로서, 고속도로, 시가지의 주요도로, 상업지구의 도로, 주택지구의 도로 등 설치장소에 따라 그에 알맞은 종류가 사용된다.

또한, 가로등 전주의 형식은 다양한 종류가 있는바, 이러한 일례로서 전주의 종단을 구부려서 그 끝에 등을 다는 하이웨이형, 전주의 종단에 가로로 가지를 뻗게 한 후 등을 다는 브래킷형, 전주의 꼭대기에 등을 다는 주두형 등이 있다.

이러한 가로등은 전원을 공급하기 위해 별도로 전원공급부가 필요하다.

한편, 최근 들어 가로등에 공급되는 전기의 사용량을 절감하기 위해 태양광 발전을 이용하여 낮 시간에는 태양광 발전을 통해 전기 에너지를 저장한 후 밤시간 또는 날씨가 흐릴 때 저장된 전기 에너지를 이용하여 가로등을 점등한다.

여기서, 상기 태양광 발전은 태양의 광(光) 에너지를 전기에너지로 변환하는 것이기 때문에 태양광의 강도와 태양전지에서 나오는 전기의 양은 서로 비례한다.

특히, 태양광 발전을 위한 태양전지는 복수로 배열되어 어레이(array), 바람직하게는 태양전지 어레이를 형성하는바, 상기 어레이는 태양광 입사 각도에 따르는 어레이 상호간에 발생하는 그림자 간섭을 고려하여 어레이 간의 간격을 조정하여야 하고, 태양전지 어레이의 개수에 비례하여 태양광 발전의 발전량이 증가하므로, 적정량의 태양광 발전을 위해서는 상기 어레이, 특정적으로 태양전지 어레이를 보다 많이 설치하기 위한 공간을 확보하는 것이 가장 중요하다.

한편, 태양전지 에레이 등을 가로등에 설치하여 태양광 발전을 함에 있어서, 겨울철의 눈 또는 도로의 먼지 등에 의해 태양전지 어레이에 구비되는 태양전지 표면이 오염되어 태양광 발전효율이 감소되는 원인을 제공할 수 있다.

본 발명은 양측면으로 태양광을 집광할 수 있는 모듈을 다수개 배열하여 태양전지의 집광 면적을 증가시키고, 태양의 직사광선과 산란광 등을 효과적으로 집광함으로써, 안정적이며 공간대비 고 효율의 태양광 발전이 가능하도록 한 태양전지 어레이를 가로등을 제공한다.

또한, 본 발명은 가로등에 연결설치된 태양전지 어레이를 보호할 수 있는 커버를 구비시킨 가로등을 제공한다.

본 발명은 가로등의 전주에 연결설치되는 본체, 상기 본체의 외주면에 직립되도록 연결설치된 적어도 하나 이상의 태양전지 모듈 및 상기 본체의 양 말단에 각각 직립되도록 연결설치된 프레임을 포함하는 태양전지 어레이; 및 상기 태양전지 어레이와 가로등의 전주 사이에 연결설치되어 상기 태양전지 어레이를 가로등의 전주에 고정시키는 고정수단을 포함하는 태양전지를 이용한 가로등을 제공한다.

본 발명은 양측면으로 태양광을 집광할 수 있도록 하는 다수개의 태양전지 모듈을 배열하여 태양전지 에레이를 구성함으로써, 태양전지의 집광 면적을 증가시키고, 태양의 직사광선 및/또는 산란광 등을 효과적으로 집광함으로써, 안정적이며 공간대비 고 효율의 태양광 발전이 가능하도록 한 가로등을 제공한다.

또한, 본 발명은 가로등에 연결설치된 태양전지 어레이를 보호할 수 있는 커버를 구비시켜 태양광 발전을 하지 않는 동안 태양전지 어레이를 보호한다.

도 1은 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 커버를 포함하는 태양전지 어레이의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 태양전지 어레이의 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 태양전지 어레이에 연결되는 상부커버의 사용양태를 나타내는 도,
도 7은 본 발명에 따른 태양전지 어레이가 적용된 가로등을 나타내는 도이다.

본 발명에 따른 태양전지 모듈은 한 쌍의 태양전지가 결합, 바람직하게는 배면이 합지되도록 결합되는 것을 포함한다.

이때, 상기 태양전지의 배면은 태양광이 조사되어 전기 에너지를 발생시키는 일측면을 정면으로 간주할 때, 상기 정면에 대향되는 타측면을 의미한다.

상기 태양전지는 태양의 광 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위한 당업계의 통상적인 태양전지라면 특별히 한정되지 않는다.

태양전지는 그 일측에 전극, 예를 들면 음극 및 양극의 전극이 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 태양전지 어레이는 상기 태양전지 모듈이 다수개 연결설치, 바람직하게는 직립되도록 연결설치되도록 구성된 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 평면도, 도 3은 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 커버를 포함하는 태양전지 어레이의 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 태양전지 어레이의 평면도, 도 6은 본 발명에 따른 태양전지 어레이에 연결되는 상부커버의 사용양태를 나타내는 도, 도 7은 본 발명에 따른 태양전지 어레이가 적용된 가로등을 나타내는 도로써 함께 설명한다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 가로등은 가로등의 전주(30)에 연결설치되는 본체(16), 상기 본체(16)의 외주면에 직립되도록 연결설치된 적어도 하나 이상의 태양전지 모듈(10) 및 상기 본체(16)의 양 말단에 각각 직립되도록 연결설치된 프레임(22)을 포함하는 태양전지 어레이(12); 및 상기 태양전지 어레이(12)와 가로등의 전주(30) 사이에 연결설치되어 상기 태양전지 어레이(12)를 가로등의 전주(30)에 고정시키는 고정수단(28)으로 구성된다.

본 발명에 따른 태양전지 모듈(10)은 양극(6) 및 음극(8)의 전극을 갖는 태양전지(2) 한 쌍을 서로 배면이 마주보도록 연결설치하고, 각각의 태양전지(2)의 배면에 위치하는 하나의 전극을 직렬로 연결하고, 직렬로 연결되지 않은 각 태양전지(2)의 다른 전극을 외부에서 연결 가능하도록 노출시키는 것을 포함한다.

본 발명에 따른 태양전지(2)는 태양의 광 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위한 당업계의 통상적인 태양전지(2)이라면 특별히 한정되지 않는다.

상기 태양전지(2)는 그 일측에 전극, 예를 들면 양극(6) 및 음극(8)의 전극이 구비되어 있다.

본 발명에 따른 태양전지 모듈(10)은 태양전지 어레이(12)를 구성하기 위한 것으로서, 한 쌍의 태양전지(2)가 결합, 바람직하게는 배면이 마주보도록 결합되어 연결설치된다.

여기서, 상기 배면이 마주보도록 연결설치되는 태양전지(2) 한 쌍 사이에는 연결부재(4)가 더 구비되어 상기 한 쌍의 태양전지(2) 사이의 전기적인 연결을 방지할 수 있다.

이때, 상기 태양전지(2)의 배면은 태양광이 조사되어 전기 에너지를 발생시키는 일측면을 정면으로 간주할 때, 상기 정면에 대향되는 타측면을 의미한다.

상기 연결부재(4)는 비전도성 재료, 예를 들면 고분자 수지, 목재 등의 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결부재(4)는 그 형태가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 판상으로 구성되어, 연결부재(4)의 양측면에 태양전지(2)의 배면이 결합되면 그 연결부재(4)의 두께에 해당되는 공간을 통해 한 쌍의 태양전지(2)의 전극(6, 8)이 서로 연결설치될 수 있다. 이때 상기 전극은 전선(14)을 통해 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 용이한 설명을 위해 상기 한 쌍의 태양전지(2) 중 임의로 하나의 태양전지(2)을 제 1 태양전지(2')로 지칭할 경우, 다른 태양전지(2)을 제 2 태양전지(2")로 지칭할 수 있다.

상기 태양전지 모듈(10)을 구성하는 한 쌍의 태양전지(2)의 전극 연결방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 제 1 태양전지(2')의 음극(8)이 제 2 태양전지(2")의 양극(6)에 연결설치되면, 상기 연결설치된 전극을 제외한 다른 전극, 예를 들면 제 1 태양전지(2')의 양극(6) 및 제 1 태양전지(2")의 음극(8)은 다른 태양전지 모듈(10)의 전극 또는 태양전지(2)로부터 제공되는 전기를 저장하는 수단(미도시)과 외부에서 연결 가능하도록 노출된다.

한편, 본 발명에 따른 태양전지 모듈(10)은 적어도 두 개 이상 서로 연결설치되어 태양전지 어레이(12)를 구성한다.

본 발명에 따른 태양전지 어레이(12)는 본체(16)의 외주면에 적어도 두개 이상의 태양전지 모듈(10)이 직립되도록 연결설치되고, 상기 직립되도록 연결설치된 태양전지 모듈(10)의 전극(6, 8)을 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 포함한다.

상기 본체(16)는 태양전지 모듈(10)이 연결설치되는 장소를 제공하기 위한 구조물, 바람직하게는 입체형 구조물로서, 그 외주면에 태양전지 모듈(10)이 삽입되어 안착될 수 있는 모듈홈(18)이 형성되어 있고, 상개 태양전지 모듈(10)이 연결설치되는 일측에 대향되는 타측면, 즉 가로등의 전주(30)에 연결설치되는 단면이 내부로 만곡된 반원형인 입체형 구조물인 것이 좋다.

여기서, 상기 본체(16)는 태양전지 어레이(12)가 설치되는 장소인 가로등의 전주(30)와 연결설치될 수 있는 구조물이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 가로등의 전주(30) 형태에 대응되도록 본체(16)의 내부로 만곡되어 있는 것이 좋고, 상기 만곡되는 부분은 사용자의 선택에 따라 변형 가능하지만, 통상적인 가로등의 전주(30)가 원통형으로 구성되므로, 본 발명에 따른 본체(16)는 내부로 만곡된 반원형인 것이 좋다.

상기 본체(16)에 연결설치되는 태양전지 모듈(10)은 전체적으로 방사형 형태로 구비되어 태양의 직사광선 및/또는 산란광 등을 효과적으로 집광할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 모듈홈(18)은 태양전지 모듈(10)을 구성하는 연결부재(4), 바람직하게는 비전도성 연결부재(4)가 삽입되어 안착될 수 있도록 길이방향으로 확장된 형태를 갖는 것이 좋다.

특정적으로, 본 발명에 따른 본체(16)에 형성된 모듈홈(18)의 일측에는 태양전지 모듈(10)을 구성하는 태양전지(2)의 전극(6, 8) 및 상기 전극(6, 8)을 서로 연결할 수 있는 전선(14)이 관통할 수 있는 관통홈(20)이 구비될 수 있다.

여기서, 상기 전선(14)은 양극(6)과 양극(6), 음극(8)과 음극(8) 또는 양극과 음극(8)을 서로 연결한다.

본 발명에 따른 태양전지 어레이(12)에 구비되는 프레임(22)은 본체(16)의 양 말단, 바람직하게는 단면이 내부로 만곡된 반원형, 보다 바람직하게는 반원형 구조물인 본체(16)의 양 말단에 각각 직립되도록 연결설치되어 태양전지 모듈(10)을 보호하는 동시에, 필요에 따라 후술하는 투명커버(24)가 연결설치되는 장소를 제공한다.

상기 프레임(22)은 길이방향으로 확장된 판상 형태를 갖는 것이 바람직하며, 추천하기로는 적어도 태양전지 어레이(12)에 구비되는 태양전지 모듈(10)의 크기보다 큰 면적을 갖는 것이 좋다.

본 발명에 따른 고정수단(28)은 태양전지 어레이(12), 바람직하게는 태양전지 어레이(12)의 프레임(22), 본체(16) 또는 이들 모두에 연결설치되어 상기 태양전지 어레이(12)를 가로등의 전주(30)에 고정하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적이 고정수단(28)이라면 특별히 한정되지 않는다.

상기 고정수단(28)은 유볼트를 이용한 결합, 나사결합, 타이결합, 핀결합 등 다양한 방법을 선택하여 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 태양전지(2)를 이용한 가로등에 구비되는 태양전지 어레이(12)는 겨울철 눈 또는 도로의 먼지 등과 같은 외부요인에 의해 태양전지 어레이(12)의 태양전지 모듈 표면(10)이 오염되어 태양광 발전효율을 감소시킬 수 있다.

전술한 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 가로등은 태양전지 어레이(12)의 태양전지 모듈(10)과 일정거리 이격되도록 태양전지 어레이(12)를 덮고, 양 말단이 태양전지 어레이(12)의 프레임(22)에 각각 연결설치되는 투명커버(24)를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 투명커버(24)는 광이 통과할 수 있는 재질, 예를 들면 투명한 고분자 수지, 유리 등의 재질이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 장시간 외부에 노출되어도 물성이 변하지 않는 유리 재질을 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 투명커버(24)는 태양전지 모듈(10)과 일정거리 이격됨으로써, 이격된 투명커버(24)와 태양전지 모듈(10) 사이의 공간을 통해 공기가 이동하며 태양전지 모듈(10)에 구비된 태양전지(2)의 표면온도가 상승하는 것을 방지한다.

특히, 상기 태양전지(2)가 장시간 태양광에 노출되면, 태양전지(2) 표면의 온도가 상승하여 태양전지 주변의 공기를 가열하고, 가열된 공기의 상승에 의한 대류현상으로 인해 태양전지가 포함된 태양전지 모듈(10)의 하단으로부터 외부 공기가 유입됨으로써, 태양전지 모듈(10)에 구비되는 태양전지(2)의 온도를 감소시키게 된다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 태양전지를 이용한 가로등은 상기 태양전지 어레이(12)의 태양전지 모듈(10)과 일정거리 이격되도록 평행하게 태양전지 모듈(10)을 덮도록 반원형 형태를 갖는 상부덮개(26)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 상부덮개(26)는 태양전지 어레이(12)의 태양전지 모듈(10) 상부를 덮어 눈, 비 또는 먼지 등이 태양전지 어레이(12) 내부로 유입되는 것을 방지하는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 상부덮개(26)라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 투명한 고분자 수지 또는 유리 등으로 이루어진 판상의 덮개를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 상부덮개(26)는 태양전지 어레이(12)의 상부 일측에 연결설치될 수도 있고, 그 자체가 가로등의 전주(30)에 직접 연결설치될 수도 있다.

특정적으로, 상기 상부덮개(26)는 태양전지 어레이(12)의 상부를 개방할 수 있도록 회전 가능한다.

상기 상부덮개(26)는 가로등의 전주(30) 또는 태양전지 어레이(12)의 본체(16)를 중심으로 회전하며, 태양전지 어레이(12) 내부로 공기가 자유롭게 이동할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 상부덮개(26)의 회전은 수동 또는 자동으로 회전 가능하다.

상기 상부덮개(26)를 자동으로 회전시킬 경우, 상기 상부덮개(26)의 일측에 상부덮개(26)를 회전시킬 수 있는 구동모터(미도시)가 연결설치되고, 상기 구동모터는 제어부(미도시)에 연결설치되어 시간, 날씨 등에 따라 작동 가능하도록 한다.

전술한 구성을 갖는 태양전지를 이용한 가로등은 태양전지 어레이(12)에 의해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 저장수단(미도시)이 연결설치되며, 상기 태양전지 어레이(12)가 야간 또는 흐린 날씨 등으로 인해 가로등의 점등에 필요한 충분한 전력을 공급할 수 없을 경우, 별도의 전원공급수단(미도시)으로부터 전력을 공급받을 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

2 : 태양전지 4 : 연결부재
6 : 양극 8 : 음극
10 : 태양전지 모듈 12 : 태양전지 어레이
14 : 전선 16 : 본체
18 : 모듈홈 20 : 관통홈
22 : 프레임 24 : 투명커버
26 : 상부덮개 28 : 고정수단
30 : 전주

Claims

가로등의 전주에 연결설치되는 본체, 상기 본체의 외주면에 직립되도록 연결설치된 적어도 하나 이상의 태양전지 모듈 및 상기 본체의 양 말단에 각각 직립되도록 연결설치된 프레임을 포함하는 태양전지 어레이; 및
상기 태양전지 어레이와 가로등의 전주 사이에 연결설치되어 상기 태양전지 어레이를 가로등의 전주에 고정시키는 고정수단을 포함하는 태양전지를 이용한 가로등.
제1항에 있어서,
상기 태양전지 어레이의 태양전지 모듈과 일정거리 이격되도록 태양전지 어레이를 덮고, 양 말단이 태양전지 어레이의 프레임에 각각 연결설치되는 투명커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 가로등.
제1항에 있어서,
상기 태양전지 어레이의 태양전지 모듈과 일정거리 이격되도록 평행하게 태양전지 모듈을 덮도록 반원형 형태를 갖는 상부덮개를 더 포함하는 태양전지를 이용한 가로등.
제3항에 있어서,
상기 상부덮개가 태양전지 어레이의 본체 또는 가로등의 전주를 중심으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 가로등.
제1항에 있어서,
상기 태양전지 어레이의 태양전지 모듈은 양극 및 음극의 전극을 갖는 태양전지 한 쌍을 서로 배면이 마주보도록 연결설치하고, 각각의 태양전지의 배면에 위치하는 하나의 전극을 직렬로 연결하고, 직렬로 연결되지 않은 각 태양전지의 다른 전극을 외부에서 연결 가능하도록 노출된 것을 포함하는 태양전지를 이용한 가로등.
제5항에 있어서,
상기 배면 마주보도록 연결설치되는 태양전지 한 쌍 사이에 구비되는 비전도성 연결부재를 더 포함하는 태양전지를 이용한 가로등.
제5항에 있어서,
상기 본체는 단면이 내부로 만곡된 반원형인 입체형 구조물인 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 가로등.
제1항에 있어서,
상기 본체는 그 외주면에 태양전지 모듈이 삽입되어 안착될 수 있는 모듈홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전기 어레이.