KR101762565B1 - 자연 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널용 자연 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널을 따라 구비되어 집광된 태양광을 전달하기 위한 전달부, 상기 전달부를 통해 전달된 태양광의 일부를 조사하여 터널을 조명하도록 다수 개 구비되는 조명부, 및 상기 터널의 외부에 구비되어 태양광을 집광시키기 위한 집광부,를 포함하고, 상기 집광부에서 집광된 태양광이 전달부를 따라 전달되어 조명부를 통해 조사됨에 따라 터널 내부를 태양광으로 조명한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 태양광을 효율적으로 터널 내부로 공급하여 터널의 조명이 가능하며, 운영비용도 종래보다 절감시킬 수 있다.

Description

자연 조명장치{Natural lighting device}

본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 공간을 조명하되, 태양광을 이용하여 조명하게 하여 운영비용을 절감시킬 수 있는 자연 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 조명은 어두운 곳을 밝히고, 밤에도 활동할 수 있도록 하여 생활의 편리함을 제공하는 장치이다.

특히, 터널은 사람이나 차량이 통행하기 어려운 지역에 형성되어 시간을 단축시키기 위해 사용되고 있으나, 땅속에 형성됨에 따라 통행을 위해서 별도의 조명이 필요하다.

이 조명은 보통 터널의 천정에 다수의 조명등이 설치되어 있으며, 터널의 양 출입부에는 자연광과의 시각장애를 제거 및 최소화하기 위해 중간부보다 밝은 광을 조사하도록 구성된다.

이러한 터널 조명에 관한 구성은 출원번호 제10-2003-0009592호에 개시되어 있다.

이 종래 터널 조명은 전원공급장치가 구비되는 것으로, 이 전원공급장치는 터널로부터 멀리 떨어진 위치에 설치되는 발전부와, 터널의 인접영역에 설치되어 발전부로부터의 전력을 수령하여 조명등에 동작전압을 공급하는 전원공급부와, 발전부와 전원공급부를 연결하는 전력전송설비와, 터널의 내부 또는 외부 인접영역에 설치된 조도센서와, 조도센서의 검출값에 기초하여 전원공급부로부터 터널조명등에 공급되는 동작전압의 크기를 조절하는 전압조절부로 구성된다.

그러나 종래 터널조명은 365일 동작해야됨에 따라 운영비용이 많이 발생되며, 터널이 길 경우는 그 비용이 더욱 발생되어 운영이 어려운 문제점이 있다.

이에 따라, 터널의 조명을 제공함은 물론, 운영비용을 최소화할 수 있는 기술에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 집광된 태양광을 전달하기 위한 전달부와 전달부를 통해 전달된 태양광의 일부를 조사하여 조명하도록 다수 개 구비되는 조명부 및 태양광을 집광시키기 위한 집광부,를 포함하고, 집광부에서 집광된 태양광이 전달부를 따라 전달되어 조명부를 통해 조사됨에 따라 일정 공간을 태양광으로 조명함에 따라, 태양광을 효율적으로 공급하여 조명이 가능하며, 운영비용도 종래보다 절감시킬 수 있는 자연 조명장치를 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 집광된 태양광을 전달하기 위한 전달부, 상기 전달부를 통해 전달된 태양광을 일정 공간으로 조사하여 조명하도록 구비되는 조명부, 및 태양광을 집광시키기 위한 집광부,를 포함하고, 상기 집광부에서 집광된 태양광이 전달부를 따라 전달되어 조명부를 통해 조사됨에 따라 일정 공간을 태양광으로 조명한다.

바람직하게, 상기 전달부는, 내부에 전달공간부를 갖는 전달관, 및 상기 전달관의 내측면에 코팅되어 집광된 태양광이 반사되어 전달시키는 반사층,을 포함한다.

그리고 상기 전달관의 전달공간부는, 진공과 액체충진 및 기체충진 중 어느 하나이다.

또한, 상기 조명부는, 집광된 태양광을 확신시키기 위한 조명확산렌즈, 및 상기 전달부를 따라 전달되는 집광된 태양광을 상기 조명확산렌즈로 반사시키기 위한 조명반사렌즈,를 포함한다.

그리고 상기 집광부는, 타원형 반구 형상으로 태양광을 1차 집광시키기 위한 제1집광렌즈, 및 상기 제1집광렌즈에 의해 1차 집광된 태양광을 2차 집광하여 상기 전달부로 전달시키기 위한 제2집광렌즈,를 포함한다.

또한, 상기 제1집광렌즈는, 다각형의 집광 단위렌즈가 다수 개 배열된다.

그리고 집광 단위렌즈는, 육각형이다.

또한, 상기 제2집광렌즈는, 프레넬렌즈(Fresnel lens)이다.

그리고 전달부로 인공광을 조사하기 위한 인공조명부,가 더 포함된다.

또한, 상기 인공조명부는, 광을 발산하기 위한 조명패널로 상기 집광부에 구비된다.

그리고 상기 인공조명부에 전원을 공급하기 위한 그린에너지시스템이 더 포함된다.

또한, 제1항의 전달부를 다수 개 설치하되, 각각 다른 길이로 형성되어 각 일단부는 터널 외측에 위치되고, 각 타단부는 터널을 따라 각각 위치되며, 상기 각 전달부의 타단부에는 상기 조명부가 각각 구비되어 해당 전달부로 전달된 태양광을 각각 다른 위치에서 조사하여 터널에 대한 조명이 이루어지며, 각 전달부로 태양광을 집광시키기 위한 집광부가 상기 각 전달부의 일단부에 각각 구비되되, 전달부의 길이에 따라, 집광량이 다르도록 구성된다.

그리고 상기 각 전달부로 인공광을 조사하기 위한 인공조명부;가 각각 더 포함된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 자연 조명장치에 의하면, 태양광을 효율적으로 공급하여 조명이 가능하며, 구조가 간단하여 운영비용도 종래보다 절감시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 자연 조명장치를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 따른 자연 조명장치의 전달부를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 자연 조명장치의 조명부를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 자연 조명장치의 집광부를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 자연 조명장치의 인공조명부를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 자연 조명장치을 이용한 터널 조명시스템을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 자연 조명장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 따른 자연 조명장치의 전달부를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 자연 조명장치의 조명부를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 자연 조명장치의 집광부를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 자연 조명장치의 인공조명부를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 자연 조명장치을 이용한 터널 조명시스템을 도시한 도면이다.

도면에서 도시한 바와 같이, 자연 조명장치(10)는 전달부(100)와 조명부(200) 및 집광부(300)를 포함한다.

전달부(100)는 집광된 태양광을 전달하기 위해 구비되고, 조명부(200)는 전달부(100)를 통해 전달된 태양광의 일부를 조사하여 일정 공간을 조명하도록 구비된다.

그리고 집광부(300)는 외부에 구비되어 태양광을 집광시키기 위해 구비된다.

이러한 자연 조명장치(10)의 작동상태를 살펴보면, 집광부(300)에서 집광된 태양광이 전달부(100)를 따라 전달되어 각 조명부(200)를 통해 조사됨에 따라 일정 공간을 태양광으로 조명할 수 있는 것이다.

이를 위한 전달부(100)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 전달관(110)과 반사층(120)으로 구성된다.

전달관(110)은 내부에 전달공간부(112)가 형성되고, 반사층(120)은 전달관(110)에 코팅되어 집광된 태양광이 반사되어 전달시킨다.

여기서, 전달관(110)은 유리나 투명한 수지재로 형성될 수 있으며, 경우에 따라 선택하여 사용됨이 바람직하다.

그리고 반사층(120)은 거울의 기능과 동일한 것으로, 액체주석과 은으로 코팅되며, 광을 반사시킬 수 있는 물질이라면 코팅시킬 수 있음이 당연하다.

또한 전달관(110)의 전달공간부(112)는 진공과 액체충진 및 기체충진 중 어느 하나인 것으로, 진공상태를 유지하여 집광부(300)에서 집광된 태양광을 로스율을 최소화시켜 전달함이 바람직하다.

그리고 액체가 충진될 경우 광이 산란효과가 있고, 기체가 충전될 경우 깨끗한 산소를 충진시켜 전달효율을 향상시킬 수 있다.

이러한 전달관(110)의 외측을 보호하도록 보호케이스(130)가 더 구비될 수 있으며, 이 보호케이스(130)는 충격을 완화시켜 전달관(110)으로 전달되는 것을 방지하도록 구성됨이 바람직하다.

일 실시 예로, 보호케이스(130)는 수지재로 제작되고, 전달관(110)과의 사이에 솜이나 스티로폼 또는 발포에 의한 폼(foam) 등의 완충층(132)이 형성되어 외부로부터 전달된 충격이 전달관(110)으로 전달되어 파손되는 것을 방지함이 바람직하다.

그리고 조명부(200)는 도 3에서 도시한 바와 같이, 조명확산렌즈(210)와 조명반사렌즈(220)로 구성된다.

조명확산렌즈(210)는 집광된 태양광을 확신시키기 위해 구비되고, 조명반사렌즈(220)는 전달부(100)를 따라 전달되는 집광된 태양광을 조명확산렌즈(210)로 반사시키기 위해 구비된다.

이러한 조명반사렌즈(220)에 의해 반사된 태양광은 조명확산렌즈(210)를 통해 조사됨에 따라, 조명 역할을 하게 되는 것이다.

여기서, 조명반사렌즈(220)는 태양광의 일부를 투과시키고 나머지는 반사시킬 수 있는 것으로, 반사율과 투과율은 제작에 의해 조절 가능함이 당연하다.

그리고 집광부(300)는 도 4에서 도시한 바와 같이, 제1집광렌즈(310)와 제2집광렌즈(320)로 구성된다.

제1집광렌즈(310)는 타원형 반구 형상으로 태양광을 1차 집광시키기 위해 구비되고, 제2집광렌즈(320)는 제1집광렌즈(310)에 의해 1차 집광된 태양광을 2차 집광하여 전달부(100)로 전달시키기 위해 구비된다.

여기서, 타원형 반구 형상인 제1집광렌즈(310)의 긴 지름은 동서방향으로 위치되고, 짧은 지름은 남북방향으로 위치되어 계절에 따라 고도와 궤적이 다른 태양의 광을 효과적으로 집광시킬 수 있다,

물론, 이 긴 지름과 짧은 지름의 비율은 설치되는 위도에 따라 다르게 적용됨이 당연하다.

그리고 제1집광렌즈(310)는 다각형의 집광 단위렌즈(312)가 다수 개 배열되는 것으로, 일 실시 예로, 집광 단위렌즈(312)는 육각형의 패널로 형성됨이 바람직하다.

한편, 이 집광 단위렌즈(312)는 하나의 오각형 패널을 기준으로, 다수의 육각형 패널이 배열될 수도 있으며, 이를 반복하도록 구성된다.

또한 제2집광렌즈(320)는 프레넬렌즈(Fresnel lens)로, 설치되는 두께를 최소화시키며, 태양광을 효과적으로 집광시킬 수 있다.

그리고 도 5에서 도시한 바와 같이, 전달부(100)로 인공광을 조사하기 위한 인공조명부(400)가 더 포함된다.

이 인공조명부(400)은 일정 공간 내부에 설치된 조도센서(410)에 의해 작동되는 것으로, 조명부(200)에서 조사된 광에 의한 일정 공간의 조도를 센싱하여 일정 조도 이하일 경우, 제어부(420)에 의해 자동으로 작동되는 것이다.

이러한 인공조명부(400)는 광을 발산하기 위한 조명패널로 각 집광부(300)에 각각 구비된다.

다시 말해, 인공조명부(400)는 집광부(300)의 제1집광렌즈(310)에 형성되는 것으로, 제1집광렌즈(310)의 집광 단위렌즈(312) 중 어느 하나 또는 그 이상에 대체설치됨이 바람직하다.

이러한 인공조명부(400)는 전선을 따라 공급되는 전원을 인가받아 작동됨이 바람직하다.

한편, 인공조명부(400)에 전원을 공급하기 위한 그린에너지시스템이 더 구비될 수 있다.

이 그린에너지시스템은 태양열시스템이나 풍력시스템 등으로, 자연 에너지를 이용하여 발전할 수 있는 발전시스템이면 사용 가능함이 당연하다.

이와 같은, 자연 조명장치(10)를 이용하여 터널 조명이 가능하며, 터널 조명 시스템은 도 6에서 도시한 바와 같이, 전달부(100)는 다수 개 구비되되, 각각 다른 길이로 형성된다.

다시 말해, 각 전달부(100)의 일단부는 터널 외측에 위치되고, 각 타단부는 터널(1)을 따라 각각 위치된다.

그리고 각 전달부(100)의 타단부에는 조명부(200)가 각각 구비되어 해당 전달부(100)로 전달된 태양광을 각각 다른 위치에서 조사하여 터널(1)에 대한 조명이 이루어진다.

또한 각 전달부(100)로 태양광을 집광시키기 위한 집광부(300)가 각각 구비되되, 전달부(100)의 길이에 따라, 집광량이 다르도록 구성된다.

다시 말해, 터널(1)의 양 출입구에서 중앙부로 갈수록 조도가 점진적으로 낮아지도록 조절되며, 양 출입구 부근의 조도는 태양광의 약 60 ~ 80%이며, 70%가 바람직하다.

이에, 종래 터널(1) 조명을 위해 사용되는 운영비용을 절감시킬 수 있는 것이다.

여기서, 각 전달부(100)로 인공광을 조사하기 위한 인공조명부(400)가 더 포함된다.

이 인공조명부(400)은 터널(1) 내부에 설치된 조도센서(410)에 의해 작동되는 것으로, 조명부(200)에서 조사된 광에 의한 터널(1)의 조도를 센싱하여 일정 조도 이하일 경우, 제어부(420)에 의해 자동으로 작동되는 것이다.

이러한 인공조명부(400)에 대한 설명은 상기 도 5에서 도시하고, 설명한 바와 동일하다.

10 : 자연 조명장치 100 : 전달부
110 : 전달관 120 : 반사층
200 : 조명부 210 : 조명확산렌즈
220 : 조명반사렌즈 300 : 집광부
310 : 제1집광렌즈 320 : 제2집광렌즈
400 : 인공조명 410 : 조도센서
420 : 제어부

Claims (13)

1. 집광된 태양광을 전달하기 위한 전달부;
   상기 전달부를 통해 전달된 태양광을 일정 공간으로 조사하여 조명하도록 구비되는 조명부; 및
   태양광을 집광시키기 위한 집광부;를 포함하고,
   상기 집광부에서 집광된 태양광이 전달부를 따라 전달되어 조명부를 통해 조사됨에 따라 일정 공간을 태양광으로 조명하며,
   상기 집광부는,
   타원형 반구 형상으로 태양광을 1차 집광시키기 위한 제1집광렌즈; 및
   상기 제1집광렌즈에 의해 1차 집광된 태양광을 2차 집광하여 상기 전달부로 전달시키기 위한 제2집광렌즈;를 포함하고,
   상기 제1집광렌즈는, 다각형의 집광 단위렌즈가 다수 개 배열되며,
   상기 전달부로 인공광을 조사하기 위한 인공조명부;가 더 포함되고,
   상기 인공조명부는,
   광을 발산하기 위한 조명패널로 상기 제1집광렌즈의 집광 단위렌즈 중 어느 하나 또는 그 이상에 대체설치되는 것을 특징으로 하는 자연 조명장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전달부는,
   내부에 전달공간부를 갖는 전달관; 및
   상기 전달관에 코팅되어 집광된 태양광이 반사되어 전달시키는 반사층;을 포함하는 자연 조명장치.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 전달관의 전달공간부는,
   진공과 액체충진 및 기체충진 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자연 조명장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 조명부는,
   집광된 태양광을 확신시키기 위한 조명확산렌즈; 및
   상기 전달부를 따라 전달되는 집광된 태양광을 상기 조명확산렌즈로 반사시키기 위한 조명반사렌즈;를 포함하는 자연 조명장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 집광 단위렌즈는,
   육각형인 것을 특징으로 하는 자연 조명장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2집광렌즈는,
   프레넬렌즈(Fresnel lens)인 것을 특징으로 하는 자연 조명장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 인공조명부에 전원을 공급하기 위한 그린에너지시스템이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자연 조명장치.
12. 제1항 내지 제4항, 제7항 내지 제8항, 제11항 중 어느 한 항의 자연 조명장치의 전달부를 터널에 다수 개 설치하되, 각각 다른 길이로 형성되어 각 일단부는 터널 외측에 위치되고, 각 타단부는 터널을 따라 각각 위치되며,
    상기 각 전달부의 타단부에는 상기 자연 조명장치의 조명부가 각각 구비되어 해당 전달부로 전달된 태양광을 각각 다른 위치에서 조사하여 터널에 대한 조명이 이루어지며,
    각 전달부로 태양광을 집광시키기 위한 집광부가 상기 각 전달부의 일단부에 각각 구비되되, 전달부의 길이에 따라, 집광량이 다르도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자연 조명장치를 이용한 터널 조명시스템.
13. 삭제

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