WO2013168944A1 - 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치 - Google Patents

광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치 Download PDF

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light source
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장민준
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Jang Min Jun
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Definitions

  • the present invention relates to a power generation device for converting light energy into electrical energy, and more particularly, to a power generation device for selectively converting light in an idle wavelength region of a light source and converting energy of the light into electrical energy.
  • General lighting which is not sunlight among light sources, converts electrical energy into light energy. Typically, the amount of light energy generated increases in proportion to the amount of electrical energy input. The rate at which electrical energy is converted to light energy is called light conversion efficiency.
  • a power generation apparatus using light in an idle wavelength region of a light source includes a solar cell module for converting light energy into electrical energy, and selectively selecting light in an idle wavelength region from light emitted from the light source.
  • the solar cell module may include a light splitting means for transmitting to the illumination region, and the light of the effective wavelength region.
  • the light splitting means may be implemented in various forms as follows.
  • the light dividing means may include a case in which the light radiated from the light source passes and an inclination on the traveling path of the light irradiated from the light source, inside the case, the light having an idle wavelength among the light radiated from the light source. Is reflected to the inner side of the case, the rest includes an optical filter that transmits, the solar cell module may be installed on the inner side of the case is irradiated with the light of the idle wavelength.
  • the light dividing means may include a wavelength selective condenser lens for selectively condensing light having an idle wavelength among the light irradiated from the light source to irradiate the solar cell module, and transmitting the remaining light to the solar cell module.
  • the light splitting means is a passage through which the light radiated from the light source passes, and includes a case including a window through which light of an effective wavelength exits, and an image of a traveling path of light radiated from the light source inside the case.
  • a wavelength selective focusing lens configured to focus light of an idle wavelength at a specific position of the window among light emitted from the light source, wherein the solar cell module is located at a specific position of the window where light of an idle wavelength is collected. Can be installed.
  • the above-described power generation apparatus may further include a condenser lens provided between the light source and the light splitting means.
  • the apparatus may further include an infrared filter configured to selectively separate light in the infrared region from the light emitted from the light source.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a power generation apparatus using light in an idle wavelength region of a light source according to the present invention.
  • the light source 10 various kinds of light sources such as sunlight, incandescent lamps, fluorescent lamps, metal halide lamps, sodium, mercury lamps, and light emitting diodes may be used.
  • the light dividing means 20 is installed in the path of the light irradiated from the light source 10, and separates the light irradiated from the light source 10 into light A in the effective wavelength region and light B in the idle wavelength region. , And transmits the light B in the idle wavelength region to the solar cell module 30.
  • the light source is lighting for a plant factory
  • plants are placed through the lower surface window 23 after blue light, red light, and far red light, which are light A in the effective wavelength region required for plant photosynthesis, have passed through the optical filter 25.
  • the planted area is surveyed.
  • the green light and the infrared light (B) in the idle wavelength region reflected from the plant are reflected toward the solar cell module 30.
  • the solar cell module 30 is installed at a position where light B in an idle wavelength region between the light source 10 and the optical filter 45 collects.
  • the solar cell module 30 is installed on the support 41 extending from the optical filter 45 in the direction of the light source 10.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a third embodiment of a power generation apparatus using light in an idle wavelength region of a light source according to the present invention.
  • the light dividing means 60 reflects the light A in the effective wavelength region among the light irradiated from the light source 10, as opposed to the first embodiment.
  • the light B of the region includes an optical filter 65 for transmitting the light and a supporting means 61 for fixing the light filter 65 on the solar cell module 30.
  • the light irradiated from the light source 10 is directed toward the optical filter 65, and the light A of the effective wavelength range reflected by the optical filter 65 is directed toward the illumination region.
  • the light B in the idle wavelength region transmitted through the optical filter 65 is transmitted to the solar cell module 30.

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Abstract

본 발명은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 선택적으로 분리하여, 이 빛의 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 모듈과, 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장 영역의 빛을 선택적으로 분리하여, 상기 태양전지 모듈에 전달하고, 유효 파장 영역의 빛은 조명영역에 전달하는 광분할 수단을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치는 광원에서 조사되는 빛 중에서 유휴 파장 영역의 빛을 분리한 후 태양전지 모듈에 조사하여 전기 에너지로 변환한 후, 다시 사용할 수 있으므로 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 조명영역의 온도가 유휴 파장 영역의 빛에 의해서 불필요하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.

Description

광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치
본 발명은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 선택적으로 분리하여, 이 빛의 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전장치에 관한 것이다.
공개특허공보 제2010-0006823호에는 실내등이 설치되는 프레임에 태양전지를 설치하여 실내등의 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 축전기에 충전한 후 사용함으로써 전기료를 절감시킬 수 있는 조명장치가 개시되어 있다.
또한, 공개특허공보 제2012-0015004호에는 광손실 영역에 빛에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 에너지 변환 모듈을 설치된 조명장치용 반사갓이 개시되어 있다.
광원 중에서 태양광이 아닌 일반적인 조명은 전기에너지를 빛에너지로 변환시킨다. 통상적으로, 발생하는 빛에너지의 양은 입력된 전기에너지의 양에 비례하여 증가한다. 전기에너지가 빛에너지로 변환되는 비율을 광변환 효율이라고 한다.
광변환 효율은 광원의 종류에 따라서 차이가 있다. 예를 들어, 백열등의 경우에는 광변환 효율이 약 81%이며, 형광등의 경우에는 약 58%이며, 메탈핼라이드 램프(Metal halide lamp)의 경우에는 약 63%이며, 발광 다이오드의 경우에는 약 20% 이다.
또한, 광원의 종류에 따라서 조사되는 빛의 파장 영역에 차이가 있다. 광변환 효율이 높아도, 가시광선 영역이 아닌, 자외선이나 적외선 영역의 빛이 주로 발생한다면, 일반 조명으로서의 가치는 떨어진다.
예를 들어, 백열등의 경우에는 광변환 효율이 약 81%로 매우 높지만, 약 73%가 적외선 영역에 속하기 때문에, 광변환 효율이 더 낮은 형광등이나 메탈핼라이드 램프, 발광 다이오드에 비해서 오히려 더 어둡게 느껴진다.
조명용으로 사용되는 일반 광원의 경우에 가시광선 영역의 빛은 30%가 되지 않는다. 백열등의 경우에는 약 8%이며, 형광등의 경우에는 약 21%이며, 메탈핼라이드 램프의 경우에는 약 27%이며, 발광 다이오드의 경우에는 약 20% 이다.
특수한 용도의 조명인 경우에는 실제로 사용되는 유효 파장 영역이 정해져 있으며, 나머지 파장 영역의 빛은 불필요한 경우가 있다. 예를 들어, 식물의 광합성을 위해서 식물공장의 재배영역에 빛을 조사하는 식물공장용 광원의 경우에는 청색 광과 적색 광이 주로 필요하며, 녹색 광은 불필요하다. 식물이 청색 광과 적색 광을 흡수하고, 녹색 광은 반사하기 때문이다(이러한 이유로 식물이 녹색으로 보인다).
공개특허공보 제2010-0006823호에 개시된 종래의 조명장치에서는 광원에서 조사되는 빛을 파장 영역별로 구별하지 않고 발전용으로 사용하였다. 따라서 조명장치의 본래 목적에 맞는 유효 파장 영역의 빛의 일부가 조명용이 아닌 발전용으로 사용되어, 오히려 광변환 효율을 떨어뜨린다는 문제가 있었다.
태양전지는 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 효율이 30%정도 수준이므로 조명장치에서 유효 파장 영역의 빛을 발전용으로 사용하고, 다시 이를 광원을 밝히기 위해서 사용하는 것은 매우 비효율적이다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 광원에서 조사되는 빛 중에서 광원의 용도에 따른 유효 파장 영역의 빛과 불필요한 유휴 파장 영역의 빛을 분리한 후 유효 파장 영역의 빛은 조명용으로 사용하고, 유휴 파장 영역의 빛만은 태양전지 모듈에 조사하여, 전기 에너지로 변환할 수 있는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용한 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 모듈과, 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장 영역의 빛을 선택적으로 분리하여, 상기 태양전지 모듈에 전달하고, 유효 파장 영역의 빛은 조명영역에 전달하는 광분할 수단을 포함할 수 있다.
상술한 발전장치에 있어서, 상기 광분할 수단은 아래와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다.
상기 광분할 수단은, 상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장의 빛은 반사시켜서 상기 태양전지 모듈에 조사하며, 나머지는 투과시키는 광학필터를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 태양전지 모듈은 상기 광원과 상기 광학필터의 사이에 배치되며, 상기 광학필터는 상기 광학필터에서 반사된 유휴 파장의 빛이 상기 태양전지 모듈을 향해서 모이도록 상기 태양전지 모듈 방향으로 굽어있는 곡면을 구비할 수 있다.
또한, 상기 광분할 수단은, 상기 광원에서 조사된 빛이 통과하는 케이스와, 상기 케이스의 내부에, 광원에서 조사된 빛의 진행경로 상에 경사지게 설치되며 상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장의 빛은 상기 케이스의 내부 측면으로 반사시키며, 나머지는 투과시키는 광학필터를 포함하며, 상기 태양전지 모듈은 상기 유휴 파장의 빛이 조사되는 상기 케이스의 내부 측면에 설치될 수 있다.
또한, 상기 광분할 수단은, 상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장의 빛을 선택적으로 집광하여 상기 태양전지 모듈에 조사하며, 나머지는 투과시키는 파장선택적 집광 렌즈를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 광분할 수단은, 상기 광원에서 조사된 빛이 통과하는 통로이며, 유효 파장의 빛이 나가는 윈도우를 포함하는 케이스와, 상기 케이스의 내부에, 광원에서 조사된 빛의 진행경로 상에 설치되며, 상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장의 빛을 상기 윈도우의 특정 위치에 집광하는 파장선택적 집광 렌즈를 포함하며, 상기 태양전지 모듈은 유휴 파장의 빛이 집광되는 상기 윈도우의 특정 위치에 설치될 수 있다.
또한, 상기 광분할 수단은, 상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장은 투과시켜 상기 태양전지 모듈에 조사하며, 나머지는 반사시키는 광학필터일 수 있다.
또한, 상술한 발전장치는 상기 광원과 광분할 수단 사이에 설치되는 집광 렌즈를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원에서 조사된 빛 중에서 적외선 영역의 빛을 선택적으로 분리하도록 구성된 적외선필터를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치는 광원에서 조사되는 빛 중에서 유휴 파장 영역의 빛을 분리한 후 태양전지 모듈에 조사하여 전기 에너지로 변환한 후, 다시 사용할 수 있으므로 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 조명영역의 온도가 유휴 파장 영역의 빛에 의해서 불필요하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제1실시예의 단면도이다.
도 2는 메탈핼라이드 램프의 파장별 파워를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제2실시예의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제3실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제4실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제5실시예의 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제1실시예의 단면도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제1실시예는 광원(10)에서 조사되는 빛을 유효 파장 영역의 빛(A)과 유휴 파장 영역의 빛(B)으로 분할하는 광분할 수단(20) 및 태양전지 모듈(30)을 포함한다.
유효 파장 영역의 빛(A)이란 광원(10)의 용도에 부합하는 유효한 파장 범위의 빛을 의미하며, 유휴 파장 영역의 빛(B)이란 광원(10)의 용도에 부합하는 유효한 파장 범위를 벗어나는 파장 범위에 속하는 빛을 의미한다. 식물공장용 광원(10)인 경우에는 식물이 광합성에 사용하는 청색광과 적색광이 유효 파장 영역의 빛(A)에 해당하며, 식물이 반사하는 녹색광과 투과하거나 열을 발생시키는 750 ㎚ 이상의 근 적외선이 유휴 파장 영역의 빛(B)에 해당한다.
도 2는 메탈핼라이드 램프의 파장별 파워를 나타낸 도면이다. 메탈핼라이드 램프를 식물공장용 광원으로 사용할 경우에는 도 2에 표시된 바와 같이 550 ㎚ 대 주변의 녹색광과 750 ㎚ 이상의 근 적외선이 유휴 파장 영역의 빛이 유휴 파장 빛에 해당된다.
광원(10)으로는 태양광, 백열등, 형광등, 메탈핼라이드 램프, 나트륨, 수은등, 발광 다이오드 등 다양한 종류의 광원을 사용할 수 있다.
광분할 수단(20)은 광원(10)에서 조사된 빛의 경로에 설치되며, 광원(10)에서 조사된 빛을 유효 파장 영역의 빛(A)과 유휴 파장 영역의 빛(B)으로 분리하고, 유휴 파장 영역의 빛(B)을 태양전지 모듈(30)에 전달하는 역할을 한다.
본 실시예에 있어서, 광분할 수단(20)은 케이스(21)와 케이스(21)의 내부에 설치되는 광학필터(25)를 포함한다.
케이스(21)는 광학필터(25)를 수용하고, 지지하기 위한 것이다. 케이스(21)는 상면과 하면에 광학적으로 투명한 재질의 윈도우(22, 23)가 설치되어 있으며, 내부에 수용공간이 형성된 직육면체 형태이다. 윈도우(22, 23)는 유리 또는 투명한 재질의 플라스틱일 수 있다.
케이스(21)의 상면의 윈도우(22)를 통해서 광원(10)에서 조사된 빛이 들어오고, 케이스(21)의 하면 윈도우(23)로는 광학필터(25)를 투과한 유효한 파장 범위의 빛이 나간다.
광학필터(25)는 케이스(21)의 내면에 빛의 진행방향에 대해서 약 45°정도의 각도를 이루도록 설치된다. 광학필터(25)는 광원(10)에서 조사된 빛 중에서 유효 파장 영역의 빛(A)은 통과시키고, 유휴 파장 영역의 빛(B)은 태양전지 모듈(30)을 향해서 반사시킨다.
광원이 식물 공장용 조명인 경우에는 식물의 광합성에 필요한 유효 파장 영역의 빛(A)인 청색광, 적색광 및 원적색 광이 광학필터(25)를 통과한 후 하면 윈도우(23)를 통해서 식물들이 배치되어 있는 재배영역에 조사된다. 그리고 식물에서 반사되는 유휴 파장 영역의 빛(B)인 녹색광과 적외선은 태양전지 모듈(30)을 향해 반사된다.
따라서 광원의 본래의 목적인 식물의 광합성에 필요한 유효 파장 영역의 빛(A)을 재배영역에 조사하는 기능을 충실히 수행하면서도, 전기에너지를 생산할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 유휴 파장 영역의 빛(B)이 재배영역에 조사되어, 재배영역의 온도를 불필요하게 상승시키는 것도 방지할 수 있다.
태양전지 모듈(30)은 케이스(21)의 안쪽 측면에 설치되어, 광학필터(25)에 의해서 반사된 유휴 파장 영역의 빛(B)을 전기에너지로 변화시킨다.
본 발명에 있어서, 태양전지 모듈(30)로는 각 광원(10)의 유휴 파장 영역의 빛(B)의 에너지를 전기에너지로 전환시키기 위한 고유한 흡수 스펙트럼을 갖는 다양한 종류의 태양전지 모듈(30)이 사용될 수 있다.
태양전지 모듈(30)은 특정한 파장의 빛을 효과적으로 흡수하여 전기로 전환시킬 수 있는 반도체 재료로 제작된다. 예를 들어, 결정질 규소 단일 접합부는 약 400 ㎚ 내지 약 1150 ㎚, 무정형 규소 단일 접합부는 약 300 ㎚ 내지 약 720 ㎚, 리본 규소는 약 350 ㎚ 내지 약 1150 ㎚, CIGS(구리 인듐 갈륨 셀레나이드)는 약 350 ㎚ 내지 약 1100 ㎚, CdTe는 약 400 ㎚ 내지 약 895 ㎚, GaAs 다중-접합부는 약 350 ㎚ 내지 약 1750 ㎚ 파장 범위의 빛을 효과적으로 흡수한다.
식물공장의 경우를 예로 들면, 550 ㎚ 대 주변의 녹색광과 750 ㎚ 이상의 근적외선이 유휴 파장 영역의 빛(B)에 해당하므로, 이 영역의 빛에너지를 전기에너지로 효과적으로 변환할 수 있는 반도체 재료로 제작된 태양전지 모듈(30)을 선택한다.
도 3은 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제2실시예의 단면도이다.
본 실시예에 있어서, 광분할 수단(40)은 제1실시예와 마찬가지로 유휴 파장 영역의 빛(B)은 반사시키고, 유효 파장 영역의 빛(A)은 투과시키는 광학필터(45)이다. 본 실시예에 있어서, 광학필터(45)는 태양전지 모듈(30) 방향으로 굽어있는 곡면을 가지며, 광원(10)의 아래에 배치되어, 광원(10)에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장 영역의 빛(B)을 하나의 포인트를 향해서 반사하고, 유효 파장 영역의 빛(A)은 조명영역으로 투과하는 역할을 한다.
광원(10)과 광학필터(45)의 사이의 유휴 파장 영역의 빛(B)이 모이는 위치에는 태양전지 모듈(30)이 설치된다. 태양전지 모듈(30)은 광학필터(45)에서 광원(10) 방향으로 연장된 지지대(41)에 위에 설치된다.
도 4는 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제3실시예의 단면도이다.
본 실시예에 있어서, 광분할 수단(50)은 케이스(51)와 케이스(51)의 내부에 설치되는 파장선택적 집광 렌즈(55)를 포함한다.
케이스(51)는 상면과 하면에 광학적으로 투명한 재질의 윈도우(52, 53)가 설치되어 있으며, 내부에 수용공간이 형성된 직육면체 형태이다.
파장선택적 집광 렌즈(55)는 빛의 파장에 따라 굴절률에 차이를 발생시키는 볼록렌즈이다. 파장선택적 집광 렌즈(55)는 렌즈에 나노 패턴을 형성하는 방법으로 제작할 수 있다.
파장선택적 집광 렌즈(55)는 상부 윈도우(52)와 하부 윈도우(53) 사이에 배치된다. 파장선택적 집광 렌즈(55)는 유휴 파장 영역의 빛(B)을 선택적으로 하면의 윈도우(53)에 설치되는 태양전지 모듈(30)에 집광시키고, 유효 파장 영역의 빛(A)은 하면의 윈도우(53)를 통해서 진행하도록 한다.
태양전지 모듈(30)들은 하면의 윈도우(53)에 빛이 집광되는 위치들에 설치된다. 케이스(51)의 하면의 윈도우(53)의 일부는 태양전지 모듈(30)에 의해서 가려지고, 나머지 부분으로는 유효 파장 영역의 빛(A)이 통과한다.
도 5는 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제4실시예의 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 광분할 수단(60)은 제1실시예와 반대로 광원(10)에서 조사된 빛 중에서 유효 파장 영역의 빛(A)은 반사시키고, 유휴 파장 영역의 빛(B)은 투과시키는 광학필터(65)와 이를 태양전지 모듈(30) 위에 고정시키는 지지수단(61)을 포함한다.
광원(10)에서 조사된 빛은 광학필터(65)를 향하고, 광학필터(65)에서 반사된 유효 파장 영역의 빛(A)은 조명영역을 향한다. 광학필터(65)를 투과한 유휴 파장 영역의 빛(B)은 태양전지 모듈(30)에 전달된다.
도 6은 본 발명에 따른 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치의 제5실시예의 단면도이다.
본 실시예는 제1실시예와 달리 태양광을 광원(10)으로 사용하며, 프레넬 렌즈와 같은 집광 렌즈(57)가 광원(10)과 광학필터(25) 사이에 설치된다. 본 실시예에서는 집광 렌즈(57)에 의해서 집광된 유휴 파장 영역의 빛(B)이 태양전지 모듈(30)에 전달되므로 발전효율이 향상된다는 장점이 있다.
도시하지 않았으나, 광원(10)에서 조사된 빛 중에서 적외선 영역의 빛을 선택적으로 분리하도록 구성된 적외선필터를 집광 렌즈(57)의 하류 측에 추가로 설치할 수 있다. 적외선필터를 통해서 분리된 적외선은 발전장치의 외부에 설치된 히트펌프시스템 등에 공급될 수도 있다. 예를들어 식물공장의 경우에 식물의 재배영역에 적외선이 조사되면 재배영역의 온도가 상승하여 식물의 성장에 방해가 될 수도 있으므로, 적외선필터를 이용하여 적외선을 분리한 후 식물공장의 온도를 제어하기 위해서 사용되는 히트펌프시스템에 공급할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
예를들어 제1실시예에 있어서, 광학필터(25)는 광원(10)에서 조사된 빛 중에서 유효 파장 영역의 빛(A)은 통과시키고, 유휴 파장 영역의 빛(B)은 태양전지 모듈(30)을 향해서 반사시키는 것으로 설명하였으나, 태양전지 모듈(30)을 아래에 배치하고, 유효 파장 영역의 빛(A)은 반사시키고, 유휴 파장 영역의 빛(B)은 태양전지 모듈(30)을 향해서 통과시키는 제5실시예서에 사용된 광학필터를 사용할 수도 있다.
<부호의 설명>
10: 광원 20, 40, 50, 60: 광분할 수단
25, 45, 65: 광학 필터 30: 태양전지 모듈
55: 파장선택적 집광 렌즈 57: 집광 렌즈

Claims (9)

  1. 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 모듈과,
    광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장 영역의 빛을 선택적으로 분리하여, 상기 태양전지 모듈에 전달하는 광분할 수단을 포함하는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광분할 수단은,
    상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장의 빛은 반사시켜서 상기 태양전지 모듈에 조사하며, 나머지는 투과시키는 광학필터를 포함하는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은,
    상기 광원과 상기 광학필터의 사이에 배치되며,
    상기 광학필터는 상기 광학필터에서 반사된 유휴 파장의 빛이 상기 태양전지 모듈을 향해서 모이도록 상기 태양전지 모듈 방향으로 굽어있는 곡면을 구비하는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광분할 수단은,
    상기 광원에서 조사된 빛이 통과하는 케이스와,
    상기 케이스의 내부에, 광원에서 조사된 빛의 진행경로 상에 경사지게 설치되며 상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장의 빛은 상기 케이스의 내부 측면으로 반사시키며, 나머지는 투과시키는 광학필터를 포함하며,
    상기 태양전지 모듈은 상기 유휴 파장의 빛이 조사되는 상기 케이스의 내부 측면에 설치되는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광분할 수단은,
    상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장의 빛을 선택적으로 집광하여 상기 태양전지 모듈에 조사하며, 나머지는 투과시키는 파장선택적 집광 렌즈를 포함하는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광분할 수단은,
    상기 광원에서 조사된 빛이 통과하는 통로이며, 유효 파장의 빛이 나가는 윈도우를 포함하는 케이스와,
    상기 케이스의 내부에, 광원에서 조사된 빛의 진행경로 상에 설치되며, 상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장의 빛을 상기 윈도우의 특정 위치에 집광하는 파장선택적 집광 렌즈를 포함하며,
    상기 태양전지 모듈은 유휴 파장의 빛이 집광되는 상기 윈도우의 특정 위치에 설치되는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광분할 수단은,
    상기 광원에서 조사된 빛 중에서 유휴 파장은 투과시켜 상기 태양전지 모듈에 조사하며, 나머지는 반사시키는 광학필터인 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 광분할 수단 사이에 설치되는 집광 렌즈를 더 포함하는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원에서 조사된 빛 중에서 적외선 영역의 빛을 선택적으로 분리하도록 구성된 적외선필터를 더 포함하는 광원의 유휴 파장 영역의 빛을 이용하는 발전장치.
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