KR20220073105A - 스크린을 이용한 광량 조절 램프 및 이를 이용한 태양광 모사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광을 모사하는 광을 생성하는 램프; 상기 램프의 발광면에 배치되어 상기 램프로부터 발산되는 광을 일부 차단하는 스크린; 및 상기 스크린을 상기 발광면 으로부터 이동시키는 스크린 구동기를 포함하는 스크린을 이용한 광량 조절 램프를 제공한다. 또한 이를 이용한 태양광 모사 장치를 제공한다.

Description

스크린을 이용한 광량 조절 램프 및 이를 이용한 태양광 모사 장치{LAMP HAVING INTENSITY VARIABLE SCREEN AND SOLAR SIMULATION DEVICE USING THE LAMP}

본 발명은 태양광 모사 장치에 사용되는 광원 램프에 관한 것으로서, 구체적으로는 전력량 조절에 의한 광량 조절이 아닌 스크린을 이용하여 투과량을 변화시켜 광량을 조절하는 램프 및 이를 이용한 태양광 모사 장치에 관한 것이다.

솔라 시뮬레이터(solar simulator)는 매우 다양한 애플리케이션에서 사용된다. 예를 들어, 페인트, 스테인(stain), 외부 코팅 및 왁스 등을 포함하는 다양한 보호 코팅의 내광 특성을 테스트하는데 사용된다. 또한, 솔라 시뮬레이터는 다양한 의료 연구 애플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들어, 솔라 시뮬레이터는 피부암과 관련된 연구, 광생물학적 애플리케이션, 광독성, 광 알레르기 검사, 뿐만 아니라 다양한 다른 의료 애플리케이션에서 자주 사용된다. 게다가, 솔라 시뮬레이션은 다양한 화장품, 자외선 차단제(sun block), 로션 및 옷 등의 자외선 차단 지수(sun protection factor)(이하 SPF라 함)를 판정하기 위해 일반적으로 사용된다. 전형적으로, SPF 테스팅은 포유류의 피부에 적용된 자외선 차단 재료가 있을 경우와 없는 경우의 홍반 반응을 검사한다.

일반적으로, 이와 같은 솔라 시뮬레이터는 태양광에 대응되는 광을 조사하는 광원이 3차원 이동하는 구성을 가지지 않으며, 태양이 뜨고 지는 것을 모사하여 광량을 자동으로 조절하는 구성을 포함하지 않아 사실성 있게 테스트 하는데 한계가 있었다.

또한, MIL STD 810G Method 505.6 Procedure I, 2 에 부합하도록 시간대별 태양광의 조사량의 변화를 모사해야 하므로, 이를 구현하기 위해서는 새로운 방식의 태양광 모사 장치에 대한 개발 필요성이 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제10-2016-0063350호 한국공개특허 제10-2017-0098522호

본 발명은 전력량 조절에 의한 광량 조절이 아닌 스크린을 이용하여 투과량을 변화시켜 광량을 조절하는 램프의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 목적을 실현하기 위한 스크린을 이용한 광량 조절 램프는, 태양광을 모사하는 광을 생성하는 램프; 상기 램프의 발광면에 배치되어 상기 램프로부터 발산되는 광을 일부 차단하는 스크린; 및 상기 스크린을 상기 발광면 으로부터 이동시키는 스크린 구동기를 포함한다.

이때, 상기 스크린은, 제1 투과율을 가지는 제1 스크린; 제2 투과율을 가지는 제2 스크린; 및 제N 투과율을 가지는 제N 스크린을 포함하고(이때, N은 2보다 큰 자연수), 상기 제1 스크린, 상기 제2 스크린 및 상기 제N 스크린은 이동에 따라 순차적으로 상기 발광면에 접하도록 나란한 형태로 연결될 수 있다.

또한, 상기 스크린 구동기는, 상기 발광면의 일 측면에 배치되는 것으로서 상기 제1 스크린의 단부를 고정하여 회전에 따라 상기 제1 스크린을 및 상기 제2 스크린을 순차적으로 수용하거나 인출하는 제1 롤러; 및 상기 제1 롤러와 대칭되는 위치에 배치되는 것으로서 상기 제1 롤러의 회전에 맞추어 상기 제N 스크린 및 상기 제2 스크린을 순차적으로 수용하거나 인출하는 제2 롤러를 포함할 수 있다.

한편, 상기 발광면과 상기 스크린 구동기 사이의 간격을 조절하는 간격 조절기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 목적을 실현하기 위한 스크린을 이용한 광량 조절 램프를 이용한 태양광 모사 장치는, 태양광을 모사하는 광을 생성하는 램프; 상기 램프의 발광면에 배치되어 상기 램프로부터 발산되는 광을 일부 차단하는 스크린; 상기 스크린을 상기 발광면 으로부터 이동시키는 스크린 구동기; 및 상기 스크린 으로부터 일정거리 이격되어 상기 스크린을 투과한 광의 광량을 측정하는 센서를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스크린을 이용한 광량 조절 램프 및 이를 이용한 태양광 모사 장치에 의하면,

첫째, 스크린을 이용하여 램프의 투과량을 조절하므로 전력 조절시 발생하는 색온도의 변화를 방지할 수 있다.

둘째, 롤러 방식의 스크린 구동기를 통해 투과율이 상이한 여러 종류의 스크린을 램프의 발광면에 위치시킬 수 있으므로 컴팩트하게 광량 조절 램프를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스크린을 이용한 광량 조절 램프를 설명하는 모식도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 스크린을 이용한 광량 조절 램프의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 광량 조절 램프의 측면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 태양광 모사 장치의 사시도이다.
도 5는 스크린으로 사용되는 메쉬 철망의 실물 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 스크린을 이용한 광량 조절 램프를 설명하는 모식도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명에 따른 스크린을 이용한 광량 조절 램프를 설명하는 모식도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 스크린을 이용한 광량 조절 램프의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 광량 조절 램프의 측면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 태양광 모사 장치의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 스크린을 이용한 광량 조절 램프(1000)는 램프(100), 스크린(200) 및 스크린 구동기(300)를 포함한다.

램프(100)는 태양광을 모사하는 광을 생성한다. 램프(100)는 태양이 조사하는 광량인 27.5

, 162.5

, 387.5

, 6173.5

, 822.5

, 977.5

, 1080

, 1120

등을 모사하기 위해 메탈 헬라이드(Metal Halide) 램프, 또는 플라즈마 램프 또는 LED로 형성될 수 있다. 발광면(L)은 도시 기준 하측 방향이다.

도 1에서 램프(100)는 모식적으로 도시한 것으로서, 램프 본체, 반사판, 케이스 등은 간결한 도시를 위해 생략되었다.

스크린(200)은 램프(100)의 발광면(L)에 배치되는 것으로서 램프(100)로 부터 발산되는 광을 일부 차단한다. 도 5는 스크린으로 사용되는 메쉬 철망의 실물 사진이다. 스크린(200)은 금속 재질의 메쉬 형태인 것이 사용될 수 있다. 금속 재질의 철망은 램프(100)의 발열을 견딜 수 있으로 스크린(200)으로 적합하다.

스크린 구동기(300)는 스크린(200)을 발광면(L)로부터 이동시킨다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 스크린(200)은 투과율이 상이한 여러 종류의 스크린을 연결한 형태로 실시된다.

제1 스크린(200-1)은 제1 투과율을 가지는 것이고, 제2 스크린(200-2)은 제2 투과율을 가지는 것이고, 제3 스크린(200-3)은 제3 투과율을 가지는것이다. 간결한 설명을 위해 스크린(200)이 세 종류의 스크린이 연결된 것으로 도시하였을 뿐이며, 스크린의 종류 및 연결 수는 제한되지 않는다.

제1 스크린(200-1), 제2 스크린(200-2) 및 제3 스크린(200-3)은 이동에 따라 순차적으로 발광면(L)에 접하도록 나란한 형태로 연결된다. 연결은 다른 종류의 메쉬 철망을 바느질로 연결하는 방식에 의해 수행될 수도 있다.

각 스크린을 이루는 메쉬 철망의 개구율에 따라 램프(100)로부터 조사되는 모사 태양광의 광량을 조절할 수 있다. 즉, 램프(100)에 공급되는 전력을 조절하는 것이 아니라 조사하고자 하는 광량에 맞추어 필요한 차단율을 가지는 스크린을 발광면(L)에 위치시키는 것 만으로 간단하게 광량 조절이 가능하다.

본 발명에 의하면, 시뮬레이션 조건에서 신속하게 광량을 변화시켜야 할 경우 매우 탁월한 효과를 보인다. 예를 들어 광량을 신속하게 감소시키거나 증가해야 하는 경우 기존 방식에서는 램프에 공급하는 전력을 줄이거나 늘린다고 하더라도 일정 온도로 가열된 상태에서는 램프(100)의 응답이 즉각적으로 이루어지지 않는데.

이와 비교하여, 본원 발명에서는 광량을 최소 상태에서 최대 상태로 급격하게 변화시켜야 하는 경우에는 투과율이 상이한 두 종류의 스크린을 인접하도록 배치하는 형태로 실시하면 되므로 응답 속도를 용이하게 높일 수 있다. 스크린(200)의 효과를 설명한 것이며, 필요에 따라 램프(100)에 공급되는 전력의 조절이 병행될 수도 있다.

스크린 구동기(300)는 제1 롤러(310), 제2 롤러(320), 간격 조절기(330) 및 프레임(F)을 포함한다.

프레임(F)은 스크린 구동기(300)의 몸체를 이루는 것으로서 사각형 틀 형상이다. 제1 롤러(310), 제2 롤러(320), 간격 조절기(330)가 프레임(F)에 배치된다.

제1 롤러(310)는 발광면(L)의 일 측면에 배치되는 것으로서 제1 스크린(200-1)의 단부를 고정하며, 회전에 따라 제1 스크린(200-1) 및 제2 스크린(200-2)을 순차적으로 수용하거나 인출한다.

제2 롤러(320)은 제1 롤러(310)와 대칭되는 위치에 배치되는 것으로서(즉, 제1 롤러(310)를 마주 보는 방향에 배치) 제3 스크린의 단부를 고정하며, 제1 롤러(310)의 회전에 맞추어 제3 스크린(200-3) 및 제2 스크린(200-2)를 순차적으로 인출하거나 순차적으로 수용한다.

제1 롤러(310)와 제2 롤러(320)는 발광면(L)의 폭에 대응되는 간격으로 배치되며, 각 스크린(200-1, 200-2, 200-3)은 적어도 발광면(L)의 폭의 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

발광면(L)에 접하는 스크린(200-1, 200-2, 200-3)이 평평한 상태를 유지하도록 제1 롤러(310)와 제2 롤러(320)는 각각 보조 롤러(311, 321)를 포함할 수 있다.

간격 조절기(330)는 발광면(L)과 스크린 구동기(300) 사이의 간격을 조절한다. 즉, 스크린(200-1, 200-2, 200-3)과 발광면(L) 사이의 간격을 조절한다.

간격 조절기(330)는 적어도 한 쌍의 수직 이동 기어(331) 및 가이드핀(332)을 포함한다. 구동 모터(식별부호 330으로 지시)가 수직 이동 기어(331)를 구동하고 프레임(F)를 상하로 이동시켜 스크린(200-1, 200-2, 200-3)과 발광면(L) 사이의 간격이 조절된다.

도 2 및 도 3에 도시된 스크린 구동기(300)는 하나의 실시 형태에 불과한 것으로서, 도시된 형태로 본 발명이 한정되는 것은 아니며 실시자에 따라 제1 롤러(310), 제2 롤러(320), 간격 조절기(330)의 형태 및 배치 위치는 적절하게 변형될 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 태양광 모사 장치의 사시도이다. 도 4는 도 1 내지 도 3에서 설명된 광량 조절 램프(1000)를 구비하는 태양광 모사 장치이다.

도 4를 참조하면 태양광 모사 장치(S)는 램프(100), 스크린(200), 스크린 구동기(300), 센서(400) 및 챔버(C)를 포함한다.

램프(100), 스크린(200) 및 스크린 구동기(300)에 대해서는 앞서 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

챔버(C)는 시료를 수용하는 공간을 이루는 케이스이다. 시뮬레이션 조건에 따라 챔버(C)는 폐쇄형으로 실시될 수도 있고 개방형으로 실시될 수도 있다. 도 4에서는 육면체 공간을 이루는 형태이다.

챔버(C)의 상면에 광량 조절 램프(1000)가 구비되며, 광량 조절 램프(1000)의 발광면에 대응되는 면의 하면에 광량을 측정하는 센서(400)가 구비된다.

센서(400)는 스크린(200)으로부터 일정거리 이격되어 배치되며, 스크린(200)을 투과한 광의 광량을 측정한다. 제어부(미도시)는 측정된 광량을 통해 챔버(C)의 시뮬레이션 조건을 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 스크린을 이용한 광량 조절 램프를 설명하는 모식도이다. 본 발명 다른 실시예에 따른 스크린을 이용한 광량 조절 램프(1000')는 램프(100), 스크린(200), 스크린 구동기(300), 2차 스크린(200') 및 2차 스크린 구동기(300')을 포함한다. 2차 스크린(200') 및 2차 스크린 구동기(300')는 앞서 설명한 스크린(200) 및 스크린 구동기(300)와 동일한 것으로서, 스크린(200), 스크린 구동기(300)의 하측에 나란하게 배치된다. 본 실시 형태는 순간적인 광량 조절이 연속적으로 이루어져야 하는 시뮬레이션 조건을 용이하게 충족시키이 위해 개시된 것으로서, 스크린(200)과 2차 스크린(200')이 중첩되어 중첩의 조합에 따라 광량의 변화를 다양하게 그리고 신속하게 조절할수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙력된 기술자는 아래의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

S : 태양광 모사 장치
1000 : 광량 조절 램프
100 : 램프
200 : 스크린
300 : 스크린 구동기

Claims (5)

1. 태양광을 모사하는 광을 생성하는 램프;
   상기 램프의 발광면에 배치되어 상기 램프로부터 발산되는 광을 일부 차단하는 스크린; 및
   상기 스크린을 상기 발광면 으로부터 이동시키는 스크린 구동기를 포함하는 스크린을 이용한 광량 조절 램프.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스크린은,
   제1 투과율을 가지는 제1 스크린;
   제2 투과율을 가지는 제2 스크린; 및
   제N 투과율을 가지는 제N 스크린을 포함하고(이때, N은 2보다 큰 자연수),
   상기 제1 스크린, 상기 제2 스크린 및 상기 제N 스크린은 이동에 따라 순차적으로 상기 발광면에 접하도록 나란한 형태로 연결된 것을 특징으로 하는 스크린을 이용한 광량 조절 램프.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 스크린 구동기는,
   상기 발광면의 일 측면에 배치되는 것으로서 상기 제1 스크린의 단부를 고정하여 회전에 따라 상기 제1 스크린을 및 상기 제2 스크린을 순차적으로 수용하거나 인출하는 제1 롤러; 및
   상기 제1 롤러와 대칭되는 위치에 배치되는 것으로서 상기 제1 롤러의 회전에 맞추어 상기 제N 스크린 및 상기 제2 스크린을 순차적으로 수용하거나 인출하는 제2 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크린을 이용한 광량 조절 램프.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 발광면과 상기 스크린 구동기 사이의 간격을 조절하는 간격 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크린을 이용한 광량 조절 램프.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 가운데 어느 한 항에 개시된 광량 조절 램프; 및
   상기 스크린 으로부터 일정거리 이격되어 상기 스크린을 투과한 광의 광량을 측정하는 센서를 포함하는 태양광 모사 장치.
   
   
   

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