KR20120060814A - 태양 발전 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
태양 발전 조명 장치(1)는, 솔라 셀(solar cell)(2); 상기 솔라 셀(2)로부터 얻어진 전기 전력에 의해 적어도 부분적으로 전력을 공급받도록 구성된 광원(8); 및 상기 솔라 셀(2) 쪽으로 태양 광(6)을 유도하도록 구성된 제1 반사 표면(5)이 제공된 제1 측면(4) 및 광(9)을 방출할 때 광원(8)에 의해 발생된 열의 발산을 위해 광원(8)이 열적으로 연결된 제2 측면(7)을 가지는 구조체 부재(3)를 포함한다. 본 발명에 따른 태양 발전 조명 장치로, 구조체 부재는, 결과적으로, 솔라 셀 쪽으로 태양 광을 유도하는 반사 표면으로서 뿐만 아니라, 부가적으로 광원을 위한 히트 시트의 기능을 할 수 있다.
Description
본 발명은 솔라 셀(solar cell) 및 솔라 셀로부터 발생된 전기 전력에 의해 적어도 부분적으로 전력 공급되도록 구성된 광원을 포함하는 태양 발전 조명 장치에 관한 것이다.
농촌 지역에 인공 조명을 도입하는 것은 시골 지역뿐만 아니라 지역 사회의 발전을 위한 방법일 수 있다. 그러나 이러한 농촌 지역들 다수가 오프-그리드(off-grid), 즉 전력 송신 네트워크에 의해 커버 되지 않기 때문에 그 지역들에서 보통의 조명 솔루션들은 실현 가능하지 않을 수 있다. 그러한 상황들에서, 조명을 도입하기 위한 하나의 공지된 방법은 전기 전력 생산을 위해 광전지 셀(photovoltaic cells)(솔라 셀)을 활용하는 태양 발전 조명을 설치하는 것이다. 전기 전력은 후속되는 사용을 위해, 예를 들어, 광원들을 포함하는 하나 또는 몇몇의 조명 기구들에 전력 공급을 위해 재충전 가능한 배터리에 저장될 수 있으며, 이것은 농촌 지역에 야간 동안 조명을 가져올 수 있다.
솔라 셀로부터의 전기 전력 생산에 관련된 비용들을 줄이기 위해, 집광기(concentrator)와 같은 반사 거울들을 활용하는 것이 유리할 수 있다. 집광기는 넓은 영역의 태양 광을 솔라 셀을 향하는 더 작은 빔으로 집중시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방법으로, 솔라 셀은 증가된 양의 태양 광을 이용할 수 있으며, 그것에 의해 증가된 양의 전기가 생산될 수 있다. 전기 전력 생산의 특정한 레벨에 도달하기 위해, 집광기가 없는 솔루션보다 집광기를 포함하는 솔라 패널(solar panel) 솔루션을 위해 더 적은 수의 셀이 필요할 수 있다. 예를 들어, 그러한 접근법은, 비용 효율적 방법으로 광전지 시스템의 성능 레벨의 강화 방법을 개시하는, DE 44 33 476에 설명되어 있다. DE 44 33 476에서, 컬러화되어 파장 선택적인 거울들로 이루어진, 반사 표면들을 가지는 반사 시스템에 의해 태양 광이 광전지 시스템으로 집중된다는 점에서 장비에 대한 낮은 경비가 달성된다.
DE 44 33 476은 더 적은 광전지 셀이 필요하도록 파장 선택 거울들을 도입함으로써 비용을 절약하는 방법을 설명함에도 불구하고, 태양 발전 조명의 공급을 위한 공지된 솔루션에서 활용되는 추가적인 컴포넌트들에 관한 비용을 줄이는 요구가 여전히 존재한다. 따라서, 상기와 연관된 단점들이 적어도 부분적으로 제거되는 장치에 대한 필요가 존재한다.
본 발명에 따르면, 상기 내용은, 솔라 셀; 상기 솔라 셀로부터 발생된 전기 전력에 의해 적어도 부분적으로 전력 공급되도록 구성된 광원; 및 상기 솔라 셀쪽으로 태양 광을 유도하도록 구성된 제1 반사 표면이 제공된 제1 측면과 광을 방출할 때 상기 광원에 의해 발생된 열을 분산시키기 위해 상기 광원이 그 위에 열적으로 연결된 제2 측면을 가지는 구조체 부재를 포함하는 태양 발전 조명 장치에 의해 적어도 부분적으로 만족된다.
본 발명에 따른 태양 발전 조명 장치로, 상기 구조체 부재는, 결과적으로, 솔라 셀 쪽으로 태양 광을 유도하기 위한 리플렉터로서 뿐만 아니라, 추가적으로, 광원을 위한 히트 싱크(heat sink)로서의 기능을 할 수 있다. 제1 측면의 제1 반사 표면은 넓은 영역의 태양광을 솔라 셀쪽으로 유도된 더 작은 빔으로 집중시키도록 구성되지만, 반면 상기 구조체 부재의 제2 측면은 광원으로부터의 열 에너지(열)의 전송을 위해 구성되고, 그것에 의해 상기 광원의 온도를 낮추는 냉각 디바이스로서의 역할을 한다. 이러한 목적을 위해 광원이 구조체 부재에 열적으로 연결되기 때문에, 광을 방출할 때 광원에 의해 발생된 열의 분산을 위해 별개의 히트 싱크는 더 이상 필요하지 않다. 상기 광원이 상기 광원에 의해 방출된 광을 유도할 수도 있는 구조체 부재와 통합될 수 있기 때문에, 별개의 조명기구가 필요하지도 않다. 따라서, 공지된 솔루션들과 비교해 보건데, 도입된 태양 발전 조명 장치에는 더 적은 컴포넌트들이 필요하며, 그것에 의해 비용 효율적인 접근법을 제공한다.
태양 발전 조명 장치는, 예를 들어 농촌 지역에 거리 조명을 공급한다던지 또는 예를 들어 슬럼가에 사는 사람들을 위한 실내 조명과 같은, 임의의 적절한 구현예를 위해 활용될 수 있다. 전자의 경우, 하나 또는 몇몇의 광원들이 구조체 부재의 제2 측면에 연결될 수 있고, 광원에 의해 방출된 광을 본질적으로 지면 방향으로 유도하도록 구성되며, 그것에 의해 효율적인 태양 발전 거리 조명이 제공될 수 있다. 후자의 경우, 태양 발전 조명 장치는, 솔라 셀과 태양을 향하고 있는 구조체 부재의 제1 측면과 창고의 내부를 향하는 구조체 부재의 제2 측면을 갖는, 예를 들어, 단순한 창고의 금속의 물결 모양 지붕의 일부일 수 있다. 그것에 의해, 값싼 태양 발전 실내 조명을 촉진하는 단순하고 효율적인 솔루션이 제공된다.
구조체 부재는 임의의 형상일 수 있고, 솔라 셀 쪽으로 태양 광을 유도하는 것과 함께 열을 분산시키는데 적절한 물질의 임의의 조합일 수 있다. 고체의 단일 구조체 부재뿐만 아니라, 복수의 층을 포함하는 샌드위치된 구조체 부재도 본 발명의 범주 내에 있다. 더욱이, 예를 들어, 제1 반사 표면 또는 제2 측면의 소망하는 효과들은 구조체 부재를 코팅함으로써 달성될 수도 있다. 제1 측면의 제1 반사 표면은 바람직하게는 최적의 방법으로 셀 쪽으로 태양 광을 유도하도록 형상화될 수 있고, 따라서, 예를 들어, 오목한 형상일 수 있다. 부가적으로, 제1 반사 표면은 입사하는 태양 광에 대하여 거울 반사 효과를 제공하는, 예를 들어, 금속, 스테인레스 강철, 알루미늄 합금들, 은 코팅된 폴리머들 또는 은 코팅된 강화 유리 또는 그것들의 조합과 같은, 임의의 물질을 포함할 수 있다. 더욱이, 제2 측면은 바람직하게는 광원으로부터의 열 에너지(열)의 빠른 전송을 위해 형상화될 수 있고, 따라서, 수작업으로 구현하기에 충분한 크기 및/또는 두께일 수 있다. 부가적으로, 제2 측면은 히트 싱크 특성을 제공하는, 예를 들어, 금속과 같은, 임의의 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 구조체 부재는 금속 판일 수 있다. 그것에 의해, 상기 구조체 부재는 광을 방출할 때, 광원에 의해 발생된 열을 분산시키기 위한 히트 싱크의 특성을 제공하는 것과 조합으로, 솔라 셀 쪽으로 태양 광을 유도하기 위한 최적의 형상 및 물질이다. 예를 들어, 그러한 금속 판은, 구조체 부재의 볼록한 제2 측면에 열적으로 연결된 하나 또는 몇몇의 광원과 제1 측면을 대부분 덮는 제1 측면의 오목한 반사 표면을 가진, 태양 발전 거리 조명 장치에 활용될 수 있다.
효율적인 방법으로 광원에 의해 방출된 광을 발산하는 것을 돕기 위해, 구조체 부재의 제2 측면에 광원에 의해 방출된 광을 유도하도록 구성된 제2 반사 표면이 제공될 수 있다. 그것에 의해 제2 측면은 열 분산을 가능하게 할 뿐만 아니라, 부가적으로, 바람직한 방법으로 광원에 의해 방출된 광을 반사하도록 구성될 수 있다. 제2 반사 표면은, 예를 들어, 광원에 의해 방출된 광을 바람직한 방향으로 유도하는 것을 돕도록 구성될 수 있으며, 또는 광을 발산하도록 구성될 수 있다.
도입된 태양 발전 조명 장치에 포함된 광원은 수작업으로 구현하는 데 적용가능한 임의의 타입일 수 있고, 일 실시예에 따라, 적어도 하나의 LED(light emitting diode)를 포함할 수 .있다. LED는 오랜 기간의 수명뿐 아니라 튼튼함을 가능하게 하는 광원의 종류를 상징한다. 예를 들어, LED의 잠재적인 오랜 기간의 수명을 유지하기 위해 기존의 광 전구에 비하여 LED를 활용할 때 히트 싱크가 특히 필요하고, 그 때문에 열의 발산을 위해 LED가 열적으로 연결되는 구조체 부재가 하나 이상의 LED들과 조합으로 특히 이득이 된다. 그러나, OLED들(organic light emitting diodes), PLED들(polymeric LEDs), 무기물 LED들(inorganic LEDs), 레이저 또는 그것들의 조합뿐만 아니라, 광대역(형광체 변환된 직접의) LED 및 광대역(형광체 변환된) 화이트 LED들과 같은 다른 종류의 광원을 사용하는 것이 가능할 수 있고, 본 발명의 범주 내에 있을 수 있다. 더욱이, TL, CFL과 같은 다른 광원들과의 조합들도 역시 가능하다.
증가된 양의 전기 전력이 발생되는 것을 가능하도록 하기 위해, 솔라 셀은 복수의 솔라 셀들의 상호 접속된 어셈블리에 포함될 수 있다. 그것에 의해, 구현을 위해 하나보다 많은 솔라 셀이 이용 가능하다면, 상기 솔라 셀은 패키지 솔루션을 효율적으로 제공하는 솔라 패널의 일부일 수 있다. 비용 및 실용성과 같은 추가적인 이유들 때문에, 따라서, 다수의 셀들이 전기적으로 접속되어, 솔라 패널 내에 패키지화될 수 있다. 예를 들어, 유리 및 프레임의 커버링 후드를 이용하여, 솔라 셀을 기계적으로 함께 묶음으로써, 솔라 셀은 추가적으로 주변 환경으로부터 및 후속하여, 예를 들어, 먼지, 비, 헤일(hail) 및 먼지 폭풍들로부터 보호될 수 있다.
인공 조명에 대한 최대의 요구는 야간 동안 발생할 수 있으며, 그 때문에 광원은, 바람직하게는, 해가 진 후에도 광을 방출하는 것이 가능하게 된다. 후속하여, 태양 발전 조명 장치는 솔라 셀로부터의 전기 전력을 저장하기 위한 중간 저장 유닛을 더 포함할 수 있다. 그러한 중간 저장 유닛, 예를 들어 재충전 가능한 배터리로, 태양 발전 조명 장치는, 예를 들어, 밤이 될 때, 인공 조명에 대한 필요성이 클 수 있을 때, 후속의 사용을 위해, 예를 들어, 낮 동안 솔라 셀로부터 발생된 전기 전력을 저장할 수 있다.
전기 전력의 낭비를 피하기 위해, 태양 발전 조명 장치는 광원을 활성화하도록 구성된 존재 감지 센서를 더 포함할 수 있다. 그러한 존재 감지 센서로, 광원은 센서의 적용 범위 지역 내에 누군가 또는 무언가가 나타나면, 스위치 온 될 수 있다. 그것에 의해, 광원은 필요하다고 사료될 때에만 활성화되고, 예를 들어 중간 저장 유닛에 저장된 전기 전력은 더 오랫동안 지속되도록 허용되어질 수 있다는 점에서, 에너지 낭비는 피할 수 있다.
구조체 부재의 제1 측면의 제1 반사 표면에 부딪치고 후속하여 솔라 셀 쪽으로 향하는 태양의 양을 극대화하려는 노력에서, 태양이 하늘을 가로질러 움직임에 따라, 태양 광의 초점이 솔라 셀 상에 유지되도록, 태양 발전 조명 장치는 제1 측면의 제1 반사 표면을 경사지게 하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 태양의 위치를 감시하는 솔라 트랙커(tracker)를 구현함으로써, 낮의 시간에 관계없이 태양 광이 솔라 셀 쪽으로 최적으로 향할 수 있도록, 제1 반사 표면은 기울어지거나 재배치되도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에 대해서, 제1 반사 표면의 재배치는 전체 구조체 부재 또는 적어도 그것의 대부분이 물리적으로 영향을 받는다는 것을 의미한다.
앞서 논의한, 예를 들어, 광원의 활성화 및/또는 제1 반사 표면을 기울이는 것과 같이, 태양 발전 조명 장치의 기능을 제어할 수 있도록 하기 위해, 태양 발전 조명 장치는 상기 구성의 제어를 위한 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 그러한 제어 유닛은, 예를 들어, 광원에 의해 방출된 광이 어떤 방향으로 유도 또는 반사되는지 그리고/또는 방출된 광의 구성을 제어하도록 대안적으로 또는 부가적으로 구성될 수 있으며 하나보다 많은, 예를 들어, 다르게(원색) 컬러화된 광원이 이용 가능하다면, 예를 들어, 컬러 및/또는 강도를 제어할 수 있다.
예를 들어, 광원으로부터 더 부드러운 광을 제공할 수 있도록 하기 위해, 태양 발전 조명 장치는 광원에 의해 방출된 광을 산란하기 위한 산란층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원에 근접하여 그러한 층을 적용함으로써, 광원에 의해 방출된 광은 수작업으로 구현하는데 적절한 방법으로 산란되거나 산란될 수 있다. 산란층은 부가적으로 주변 환경으로부터, 예를 들어, 제2 측면 또는 적어도 광원을 보호하는 것을 도울 수 있다.
일 실시예에 따르면, 태양 발전 조명 장치는 스탠딩 폴(standing pole) 상에 배치된다. 그것에 의해, 예를 들어, 농촌 지역에 거리 조명을 가능하게 할 수 있는, 효율적인 장착 수단이 제공된다.
본 발명의 이러한 양태 및 다른 양태들은 본 발명의 현재 바람직한 실시예들을 도시하는 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 예시적인 태양 발전 조명 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 예시적인 태양 발전 조명 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 예시적인 태양 발전 조명 장치의 3차원도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 예시적인 태양 발전 조명 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 예시적인 태양 발전 조명 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 예시적인 태양 발전 조명 장치의 3차원도를 도시한다.
본 발명은 이제 본 발명의 현재 바람직한 실시예들이 도시된, 첨부된 도면들을 참조로 하여 하기에서 좀더 자세하게 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 많은 다른 형태들로 실시될 수 있고, 여기에 서술된 실시예들에 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 차라리, 이들 실시예들은 완전함과 완벽함을 위해 제공되고, 숙련자들에게 본 발명의 범주를 완전히 전달한다. 전체적으로 유사한 부호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 예시적인 태양 발전 조명 장치(1)를 도시한다. 단순함을 위해, 도 1의 태양 발전 조명 장치(1)는 단일 솔라 셀(2)을 포함한다. 그러나, 복수의 솔라 셀들의 상호 접속된 어셈블리와 같이, 태양 발전 조명 장치(1)와 함께 하나보다 많은 솔라 셀이 존재할 수 있다는 것을 명심하라. 따라서, 도시된 단일 솔라 셀(2)은 마찬가지로 주변 환경으로부터의 보호를 위한 커버링 후드(covering hood)가 더 제공될 수 있는, 하나 또는 몇몇의 솔라 패널들일 수 있다. 솔라 셀(2)은 이 분야에서 임의의 적용 가능한 솔라 셀 또는 패널에 의해 대표될 수 있고, 솔라 셀(2)은 공지된 방법으로 전기 전력을 발생하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어져야 한다. 솔라 셀(2)로부터 전기 전력을 얻어내기 위한 태양 발전 장치(1)의 능력을 고찰하기 위해, 전기 전력(10)을 얻기 위한 수단이 도시된다. 전기 전력(10)을 얻기 위한 수단은 이 분야의 임의의 공지된 솔루션을 포함할 수 있고, 예를 들어, 필요한 전기 회로 및 충전 제어기를 포함할 수 있다. 더욱이, 솔라 셀(2)로부터의 전기 전력을 저장하기 위한 능력을 설명하기 위해, 중간 저장 유닛(11), 예를 들어, 재충전 가능한 배터리가 도시된다.
본 발명의 태양 발전 조명 장치(1)는 바람직하게는 솔라 셀(2)의 근처에 배치된 하나 또는 몇몇 구조체 부재들(3)을 포함할 수 있다. 구조체 부재(들)(3)의 배치는 임의적일 수 있고, 수작업으로 구현을 염두해 두고 배열될 수 있다. 구조체 부재(3)는 솔라 셀(2)를 마주하는 제1 측면(4)을 포함하며, 제1 측면(4)에는 태양 광(6)을 솔라 셀(2) 쪽으로 유도하도록 구성된 제1 반사 표면(5)이 제공될 수 있다. 제1 반사 표면(5)은, 예를 들어, 금속, 스테인레스 강철, 알루미늄 합금, 은 코팅된 폴리머들 또는 은 코팅된 강화 유리 또는 그것들의 조합과 같이, 입사 태양 광에 거울 효과를 제공하는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 도 1에서, 구조체 부재(3)는 본질적으로 곡면 판이고, 따라서, 효율적인 방법으로 태양 광을 솔라 셀(2) 쪽으로 유도할 수 있다. 그러나, 구조체 부재(3)의 형상은 도시된 예시의 형상에 결코 제한적인 것은 아니며; 반대로, 수작업으로 응용에 적용 가능한 임의의 형상이 범주 내에 있다.
구조체 부재(3)는 제2 측면(7)을 더 포함한다. 도 1에서, 상기 제2 측면(7)은 본질적으로 제1 측면(4)의 반대쪽에 있다. 그러나, 제2 측면(7)은 또한 임의의 실현 가능한 방법으로 배치될 수 있으며; 대안의 예시적인 배치는 이 후에 도 2와 함께 설명될 것이다.
태양 발전 조명 장치(1)는 솔라 셀(2)로부터 얻어진 전기 전력에 의해 적어도 부분적으로 전력 공급을 받도록 구성된 하나 또는 몇몇의 광원(8)을 포함할 수 있다. 광원(8)의 공급으로, 예를 들어, 해가 진 후에 인공 광이 공급될 수 있다. 광원(8)은 다양한 광학 효과들(도시되지 않음)을 제공하는 임의의 수의 광학 및/또는 비광학 컴포넌트들을 포함하거나 수반할 수 있다는 점이 인지되어야 한다. 이들 컴포넌트들은 소망하는 효과를 제공하도록 다른 조합들로 사용되는, 하나 이상의 반사 표면들, 렌즈들, 산란기 및 기타 등등을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되지는 않는다.
광원(들)(8)은 제2 측면(7) 상에 배치되고, 후속하여 구조체 부재(3)에 열적으로 연결될 수 있다. 따라서, 구조체 부재(3)는 광(9)을 방출할 때, 광원(8)에 의해 발생된 열의 발산을 위한 히트 싱크로서 역할을 할 수 있다. 이런 목적으로 광원(8)이 구조체 부재(3)에 열적으로 연결되었기 때문에, 따라서, 광원(8)에 의해 발생된 열의 발산을 위한 별개의 히트 싱크는 필요하지 않다. 도시된 것처럼, 광원(8)은 구조체 부재(3)에 통합될 수 있기 때문에, 광원(8)을 담기 위한 개별 조명 기구가 필요하지도 않다. 도 1의 도시된 예시에서, 광원(8)은 LED이다.
효율적인 방법으로 히트 싱크로서 기능하기 위해, 제2 측면(7)은 바람직하게는 그런 목적을 위한 특성을 가진 물질이다. 도시된 예시에서, 전체 구조체 부재(3)는 금속, 즉 고체의 단일 물질이다. 구조체 부재(3)는 대안적으로 솔라 셀(2) 쪽으로 태양 광을 유도하는 것과 함께 열을 분산시키기 위해 적절한 물질의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 층들을 포함하는 샌드위치된 구조체 부재가 또한 발명의 범주 내에 있다. 더욱이, 예를 들어, 제1 반사 표면(5) 또는 제2 측면(7)의 소망하는 효과는 심지어 구조체 부재(3)를 코팅함으로써 달성될 수 있다.
본 발명을 위해 필요한 것이 아님에도 불구하고, 제1 실시예에서, 태양 발전 조명 장치(1)는 스탠딩 폴(standing pole)(12)과 함께 제공된다. 그것에 의해, 태양 발전 조명 장치(1)는, 예를 들어, 오프-그리드(off-grid) 농촌 지역과 같은 어두운 장소들에 거리 조명을 제공할 수 있다. 효율적인 거리 조명을 위해, 여기서, 광원(8)은 광원(8)으로부터 방출된 광(9)을 본질적으로 지면쪽으로 유도하도록 구성된다. 그러나, 다른 구현예들을 위한 광원(8)은 임의의 다른 방향으로 광(9)을 유도하도록 구성될 수 있으며; 심지어 다른 광원들(8)은 다른 방향들로 광(9)을 유도하도록 구성될 수 있다는 것이 기억되어야 한다.
태양 발전 조명 장치(1)는 광원(8)을 활성화하도록 구성된 존재 감지 센서(13)를 더 포함할 수 있다. 존재 감지 센서(13)의 특성들은 다양할 수 있고, 이 분야에서 공지된 존재 감지 센서(13)가 구현될 수도 있다. 존재 감지 센서(13)를 이용하여, 광원(8)은 센서(13)의 커버리지 지역(coverage area) 내에 누군가 또는 무언가가 들어오면 스위치 온 될 수 있고, 예를 들어, 그 지역 내에 어떠한 움직임이나 체온이 감지되지 않는다면 스위치 오프될 수 있다. 예를 들어, 커버리지 지역, 감도 및 타이밍 파라미터들에 관한 세팅들뿐만 아니라, 존재 감지 센서(13)의 위치는 임의적일 수 있고, 현재의 구현을 염두해 두고 조정될 수 있다. 대안의 실시예에 따르면, 광원(8)을 스위치 온 및 오프 하는 것은 존재 감지 센서(13)에 의한 것보다, 예를 들어, 스위치 또는 리모트 콘트롤에 의해 달성될 수 있다.
제1 반사 표면(5)에 부딪치고, 후속하여 솔라 셀(2) 쪽으로 유도되는 태양 광(6)의 양을 극대화하기 위해, 태양 발전 조명 장치(1)는, 태양이 하늘을 가로질러 움직임에 따라 태양 광의 초점(17)이 솔라 셀(2) 상에 유지되도록 하기 위해, 제1 반사 표면(5)을 기울이도록 더 구성될 수 있다. 제1 실시예에 따르면, 본 분야에서 공지되었을 수 있는, 솔라 트랙커(solar tracker)(14)가 태양의 위치를 감지하기 위해 제공된다. 도시에서 솔라 트랙커(14)의 배치는 예시이고, 또한 어떤 임의의 적용 가능한 위치도 발명의 범주 내에 있다. 제1 반사 표면(5)은 태양 광(6)이 낮의 시간에 관계없이 솔라 셀(2) 쪽으로 최적으로 유도될 수 있게 하기 위해, 기울어지거나 재배치되도록 구성될 수 있다. 그러한 기울임 또는 재배치는, 그것에 의해 구조체 부재(3)가 예를 들어, 솔라 셀(2) 및 예를 들어, 그것에 접속되는 모터(도시되지 않음)에 이동식으로 부착될 수 있는, 예를 들어, 힌지들(hinges)(15)에 의해 가능하게 될 수 있다. 제1 반사 표면(5) 및, 아마도 심지어 제1 측면(4) 또는 전체 구조체 부재(3)의 기울임 또는 재배치를 가능하게 하는 다른 적용 가능한 장착 대안들도 당연히 실현 가능하다.
태양 발전 조명 장치(1)의, 예를 들어, 광원(8)의 활성화 및/또는 제1 반사 표면(5)의 기울임 또는 재배치와 같은 기능을 제어할 수 있도록 하기 위해, 태양 발전 조명 장치(1)의 제어를 위한 제어 유닛(16)이 제공될 수 있다. 그러한 제어 유닛(16)은 광원(들)(8)로부터 방출된 광(9)이 어떤 방향으로 유도되거나 반사되는지 및/또는 방출된 광의 구성, 예를 들면, 컬러 및/또는 강도를 제어하도록 더 구성될 수 있다. 도시된 예시에서, 제어 유닛(16)은 편리하게 폴(12)과 함께 위치하는 것으로 도시된 전기 전력을 얻기 위한 수단(10) 및 중간 저장 유닛(11)과 함께 있다. 그러나, 이들 디바이스들(16, 10, 11)의 배치는 예시적이고, 어떤 임의의 적용 가능한 위치, 예를 들어, 솔라 셀(2) 또는 구조체 부재(3)와 함께 위치하는 것 또한 발명의 범주 내에 있다.
사용에 있어, 태양 발전 조명 장치(1)는 뒤의 예시적인 과정에 따라 기능할 수 있다. 낮 동안, 태양은 솔라 셀(2) 및, 부가적으로 또는 대안으로, 솔라 셀(2)을 향한 태양 광(6)의 후속하는 반사를 위해 제1 반사 표면(5) 상을 비출 수 있다. 그것에 의해, 전기 전력은 전기 전력(10)을 얻기 위한 수단에 의해 발생되고, 중간 저장 유닛(11)에 저장될 수 있다. 낮이 지나감에 따라, 솔라 트랙커(14)는 태양이 하늘을 가로질러 움직임에 따라, 태양의 위치를 감지할 수 있으며, 그것에 의해 제어 유닛(16)은 제1 반사 표면(5)을 - 여기서는 전체 구조체 부재(3) - 적절하게 재배치하거나 또는 경사지게 할 수 있다. 밤이 되면, 또는 심지어 낮 동안에도 그것이 선호된다면, 광원(8)은 솔라 셀(2)로부터 얻어진 전기 전력에 의해 구동될 수 있고, 예를 들어, 누군가가 존재 감지(13)의 커버리지 지역 내에 들어오거나 나갈 때, 활성화 또는 비활성화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 예시적인 태양 발전 조명 장치(201)를 도시한다. 도시된 태양 발전 조명 장치(201)는 도 1과 함께 설명된 것(1)과 유사하며, 그 때문에 특유의 차이점들만이 아래에서 논의된다.
도 2의 태양 발전 조명 장치(201)는, 예를 들어, 실내 조명을 위해 편리하게 형상화된 도 1의 조명 장치와는 대조적이다. 여기서 구조체 부재(203)는, 태양을 바라보는 구조체 부재(203)의 제1 측면(204) 및 창고의 내부를 바라보는 제2 측면(207)을 갖는, 단순한 창고의 물결 모양의 지붕의 일부를 만드는 커다란 구조체이다. 구조체(203)는 반드시 물결 모양일 필요는 없고, 지붕의 일부일 필요도 없다; 다른 구현예들도 또한 적용 가능하다.
여기서 태양 발전 조명 장치(201)는 구조체 부재(203)의 위, 즉 제1 측면(204) 상에 배치된 복수의 솔라 셀들 또는 패널들(202)을 포함할 수 있다. 도 2의 제1 측면(204)은, 바람직하게는 최적의 방법으로 태양 광(206)을 각각의 솔라 셀(202) 쪽으로 유도하도록 구성되고, 구조체 부재(203)를 따라 배치된 복수의 제1 반사 표면(205)을 더 포함할 수 있다.
제2 실시예에 따르면, 제2 반사 표면(220)은 광원(208)의 근처에 배열될 수 있다. 여기서, 제2 반사 표면(220)은 구조체 부재(203)의 제2 측면(207)을 따라 제공되고, 바람직하게는, 광원(8)에 의해 방출된 광(209)을 소망하는 방향으로, 예를 들어, 바닥 방향으로, 최적의 방법으로 유도하도록 구성되고, 또는 광(209)을 발산하도록 구성된다. 제2 반사 표면(220)은 관념의 구현 예를 위해 적용 가능한 임의의 형상을 가질 수 있고, 소망하는 반사 특성들을 제공하는 임의의 물질, 예를 들어, 금속을 포함할 수 있다. 제2 반사 표면(220)은 개별의 층 또는 코팅에 의해 나타내어질 수 있으며, 또는 심지어 제2 측면(207) 그 자신의 물질에 의해 나타내어질 수도 있다. 제2 측면(207)은, 예를 들어, 하나보다 많은 광원(208)이 이용 가능하다면, 구조체 부재(203)를 따라 배치된 복수의 그러한 제2 반사 표면들(220)을 포함하거나 및/또는 구비할 수 있다.
도 2의 태양 발전 조명 장치(201)는 광원(208)이 제2 측면(207) 상에 배치되고, 후속하여 구조체 부재(203)에 열적으로 연결된다는 점에서, 도 1의 그것(1)과 유사하다. 따라서, 구조체 부재(203)는 이 제2 실시예에서도 또한 광(209)을 방출할 때 광원(208)에 의해 발생된 열의 분산을 위한 히트 싱크로서 역할을 할 수 있고, 광원들(208)을 위한 조명 기구를 구성할 수 있으며, 뿐만 아니라 솔라 셀(202) 쪽으로 태양 광(206)을 유도하기 위한 리플렉터(205)로서의 기능을 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 예시적인 태양 발전 조명 장치(301)의 3차원도를 도시한다. 도시된 태양 발전 조명 장치(301)는 도 1 및 도 2에 함께 설명된 것들과 유사하며, 그 때문에 특유의 차이점들만이 아래에서 논의된다.
여기서, 도 3의 구조체 부재(303)는 물결 모양의 지붕의 일부를 만드는 커다란 구조체이고, 따라서 도2 의 제2 실시예와 유사하게, 예를 들어, 실내 조명을 위해 편리할 수 있다. 도 3의 태양 발전 조명 장치(301)는 구조체 부재(303)의 제1 측면(304)을 가로질러 배치된 복수의 솔라 셀들 또는 패널들(302) 및 제2 측면을 가로질러 배치된 복수의 광원들(308)을 포함한다. 여기서, 각각의 솔라 셀(302)은 대응하는 솔라 셀(302) 쪽으로 태양 광을 유도하기 위한 네 개의 제1 반사 표면들(305) 및 두 개의 광원들(308)을 구비한다. 솔라 셀(302), 반사 표면들(305) 및 광원들(308)의 위치뿐만 아니라 수는 예시적이고, 다른 실현 가능한 장치는 또한 발명의 범주 내에 있다. 여기서, 솔라 셀들(302)은 매트릭스가 형성되도록 하기 위해 배열로 배치되며, 그것에 의해 태양 발전 조명 장치(301)는 단일 지점에 제공되는 것보다, 더 큰 지붕 영역에 펼쳐진 패키지 솔루션을 제공할 수 있다.
도 3의 예시적인 태양 발전 조명 장치(301)는 광원들(308)로부터 방출된 광을 산란시키기 위한 산란 층(330)을 더 포함한다. 산란 층(330)은 광원들(308)로부터 방출된 광이, 수작업으로 구현하기에 적절한 방법으로, 분산되거나 발산하도록 제공한다. 산란 층(330)은 부가적으로 주변 환경으로부터, 예를 들어, 제2 측면(307) 또는 적어도 광원들(308)을 보호하는 것을 도울 수 있다. 도시된 예시에서, 산란 층(330)은 전체 구조체 부재(303)를 가로질러 광원(들)(308) 아래에 배치된다. 그러나, 예를 들어, 그런 산란 층(330)은 또한 단지 하나 또는 수 개의 광원들(308)을 덮을 수 있고, 관념의 구현예를 위해 실현 가능하다면 다른 형상을 가지고 다르게 위치할 수 있다.
제1 및 제2 실시예들의 예시적인 솔루션들에 유사하게 전술한 제3 실시예의 광원들(308)이 제2 측면(307) 상에 배치되고, 후속하여 구조체(303)에 열적으로 연결됨으로써, 따라서 이 제3 실시예에서 또한 구조체 부재(303)는 광원들(308)에 의해 발생된 열의 분산을 위한 히트 싱크로서 역할을 하고, 광원들(308)을 위한 조명 기구를 구성하며, 뿐만 아니라 솔라 셀들(302) 쪽으로 태양 광(306)을 유도하는 리플렉터(305)로서 기능을 할 수 있다.
숙련자들은 본 발명이 앞서 설명된 바람직한 실시예들에 결코 제한되지 않는다는 것을 깨닫는다. 반대로, 숙련자들은 많은 변형들 및 변경들이 가능하고 첨부된 청구항들의 범주 내에 있다는 것을 이해한다. 도면들, 명세서 및 첨부된 청구항들의 연구로부터 청구된 발명을 실시하는데 있어서, 개시된 실시예들에 대한 변형들이 숙련자들에 의해 이해되고 달성될 수 있다. 청구항들에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다.
Claims (11)
- 태양 발전 조명 장치(1)로서,
솔라 셀(solar cell)(2);
적어도 부분적으로 상기 솔라 셀(2)로부터 얻어진 전기 전력에 의해 전력을 공급받도록 구성된 광원(8); 및
상기 솔라 셀(2) 쪽으로 태양 광(6)을 유도하도록 구성된 제1 반사 표면(5)이 제공된 제1 측면(4) 및 광(9) 방출시 광원(8)에 의해 발생된 열을 소산시키기 위해 광원(8)이 열적으로 결합된 제2 측면(7)을 가지는 구조체 부재(3)
를 포함하는 태양 발전 조명 장치(1). - 제1항에 있어서, 상기 구조체 부재(3)가 금속 판인 태양 발전 조명 장치(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 측면(207)에 광원(208)에 의해 방출된 광(209)을 유도하도록 구성된 제2 반사 표면(220)이 제공되는 태양 발전 조명 장치(201).
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(8)은 적어도 하나의 LED(light emitting diode)를 포함하는 태양 발전 조명 장치(1).
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 솔라 셀(2)은 복수의 솔라 셀들의 상호 접속된 어셈블리(assembly)에 포함되는 태양 발전 조명 장치(1).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 솔라 셀(2)로부터의 전기 전력을 저장하기 위한 중간 저장 유닛(11)을 더 포함하는 태양 발전 조명 장치(1).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(8)을 활성화하도록 구성된 존재 감지 센서(13)를 더 포함하는 태양 발전 조명 장치(1).
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(1)는, 태양이 하늘을 가로질러 움직임에 따라 태양 광의 초점(17)이 상기 솔라 셀(2) 상에 유지되도록, 상기 제1 측면(4)의 상기 제1 반사 표면(5)을 기울이도록 구성되는 태양 발전 조명 장치(1).
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(1)의 제어를 위한 제어 유닛(16)을 더 포함하는 태양 발전 조명 장치(1).
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(308)으로부터 방출된 광을 산란시키기 위한 산란 층(diffuser layer)(330)을 더 포함하는 태양 발전 조명 장치(301).
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(1)는 스탠딩 폴(standing pole)(12) 상에 배치되는 태양 발전 조명 장치(1).
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