KR20180003057U - 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치 - Google Patents

염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치(100)에 관한 것으로서, 틀상의 프레임(110)과; 램프(120)와; 상기 램프(120)에서 발산되는 빛에 대한 면발광을 위하여 상기 프레임(110)내에 설치되는 도광판(130)과; 상기 도광판(130)의 일측면에 적층되는 형태로 상기 프레임(110)내에 설치되는 염료 감응형 태양 전지 패널(140)과; 상기 도광판(130)의 타측면에 적층되는 형태로 상기 프레임(110)내에 설치되는 도광판 보호 시트(150)와; 상기 염료 감응형 태양 전지 패널(140)에서 생산되는 전기를 저장하는 배터리(160)를 포함하고, 상기 도광판(130)은 양측면에서 면발광 할 수 있는 양면형 도광판인 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따르면, 태양빛이 있는 주간 뿐만 아니라 야간이나 날씨가 흐려서 광량이 적을 때에도 전기를 생산하여 저장한 후 필요시 램프를 구동시켜 면발광을 통해 유도등이나 간판, 건물 외벽의 경관 조명, 커튼윌 등에 다양하게 적용할 수 있다. 또한, 램프 구동시 램프에서 발산되는 빛은 다시 면발광을 통해 염료 감응형 태양 전지 패널을 향하여 전달 흡수되어 면발광한 빛을 광원으로 하여 전기를 재생산할 수도 있다. 또한, 반투명하거나 다양한 염료별 색상으로 구현 가능하므로 외관이 미려하여 다양한 형태의 디자인을 연출할 수 있다.

Description

염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치{Smart Illumination System using Dye-Sensitized Solar Cell}
본 고안은 조명 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 티타니아층 표면에 화학적으로 흡착된 염료 분자가 태양빛을 흡수하여 전자를 냄으로써 전기를 생산하는 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전구의 수명은 길지 않고, 사용시간에 따라 수명이 더 짧아져 주기적으로 체크하고 교체해야 되므로, 전구 교체비용 및 관리비용이 발생되어 운영비용이 더 발생되는 문제점이 있다. 이에 비하여, LED 램프는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가지므로 기존의 광원을 LED 램프로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, LED 램프는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 기구의 광원으로서 통상의 전구를 대체하고 있는 추세이다.
한편, 건물의 외벽에는 상점, 회사, 영업소, 기관 등의 이름이나 업무의 특성 등을 알리기 위하여 사람들의 눈에 잘 띄도록 간판을 설치한다. 이러한 간판은 그 구조나 재질 등에 따라 다양한 형상으로 제조되어 건물의 외벽에 설치된다. 이때, 간판에 기재된 내용을 명확하게 식별하기 위하여 야간에는 조명에 의해 육안으로 간판이 용이하게 인식가능하도록 간판에 조명 장치가 별도 설치된다. 종래에는 파나플렉스(panaflex) 간판의 내부에 형광등을 내장시켜 필요시 점등 및 소등할 수 있는 형광등 조명 간판이나 네온사인 간판 등이 주로 사용되었다.
다른 한편, 이러한 조명 간판의 경우 야간 내내 사용되기 때문에 전력소모가 과다하여 유지비용이 크게 증가한다는 문제점이 있었다. 따라서, 근래에는 전기 사용량을 감소시킴으로써, 태양에너지의 사용으로 환경을 보호함과 동시에 유지비용을 절감할 수 있는 염료 감응형 태양 전지를 이용한 조명 장치의 필요성이 대두되고 있다.
종래 관련 분야 특허 기술로서, 염료감응형 태양전지가 장착된 간판 본체; 상기 간판 본체의 상기 염료감응형 태양전지와 전기적으로 결합되어 빛을 발생시키는 조명부; 상기 간판 본체에 돌출되게 구비되고, 광고 내용이 기재된 도식부; 및 상기 염료감응형 태양전지로부터 발전 축적된 전기에너지를 사용하여 상기 조명부의 ON/OFF를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 간판 본체에는 상기 도식부가 설치되는 입사면이 구비되고, 상기 염료감응형 태양전지는 상기 입사면에 장착되는 것을 특징으로 하는 염료감응형 태양전지를 이용한 간판이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
또한, 하나 이상의 LED를 포함하는 발광부; 발광부를 수용하는 케이스; 및 상기 발광부의 하방에 설치되고, 상기 발광부로부터 조사되는 빛을 투과시키며, 상기 발광부로부터 방출되는 빛을 확산시키는 염료 감응 태양 전지;를 포함하는 LED 조명 기구가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
또한, 상부가 개방된 육면체 형상으로, 내부에 PCB기판과 LED 및 배터리가 설치되는 본체; 태양광을 받아 전기를 생산하는 염료감응형 태양전지; 하부가 개방된 육면체 형상이고, 상기 본체의 측벽의 외면에 끼워지는 투명캡; 상기 투명캡의 측벽 외면에 끼워지며, 상면이 개방되어 있고, 측면에 빛을 발산하기 위한 틈이 형성되어 있는 커버를 구비하는 것을 구성적 특징으로 하는 염료감응형 태양전지를 이용한 옥외 조명등이 제안되어 있다(특허문헌 3 참조).
국내공개특허 10-2013-0003879 국내등록특허 10-1202821 국내등록특허 10-1199235
본 고안은 태양에너지의 사용으로 환경을 보호함과 동시에 유지비용을 절감할 수 있도록 태양빛이 있는 주간 뿐만 아니라 야간이나 날씨가 흐려서 광량이 적을 때에도 전기를 생산하여 저장한 후 램프를 구동시켜 면발광을 통해 유도등이나 간판, 건물 외벽의 경관 조명, 커튼윌 등에 유용하게 적용할 수 있는 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치는, 틀상의 프레임과; 램프와; 상기 램프에서 발산되는 빛에 대한 면발광을 위하여 상기 프레임내에 설치되는 도광판과; 상기 도광판의 일측면에 적층되는 형태로 상기 프레임내에 설치되는 염료 감응형 태양 전지 패널과; 상기 도광판의 타측면에 적층되는 형태로 상기 프레임내에 설치되는 도광판 보호 시트과; 상기 염료 감응형 태양 전지 패널에서 생산되는 전기를 저장하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 도광판은 양측면에서 면발광 할 수 있는 양면형 도광판일 수 있다.
또한, 상기 램프를 시간 또는 빛 감지 여부에 따라 온 또는 오프시킬 수 있도록 타이머 및 빛 감지 센서를 포함하는 회로 기판을 더 구비할 수 있다.
본 고안에 따르면, 태양빛이 있는 주간 뿐만 아니라 야간이나 날씨가 흐려서 광량이 적을 때에도 전기를 생산하여 저장한 후 필요시 램프를 구동시켜 면발광을 통해 유도등이나 간판, 건물 외벽의 경관 조명, 커튼윌 등에 다양하게 적용할 수 있다.
또한, 램프 구동시 램프에서 발산되는 빛은 다시 면발광을 통해 염료 감응형 태양 전지 패널을 향하여 전달 흡수되어 면발광한 빛을 광원으로 하여 전기를 재생산할 수도 있다.
또한, 반투명하거나 다양한 염료별 색상으로 구현 가능하므로 외관이 미려하여 다양한 형태의 디자인을 연출할 수 있다.
도 1은 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치의 구성도.
도 2 내지 4는 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치의 실시예.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치의 구성도이다.
본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치는 태양에너지의 사용으로 환경을 보호함과 동시에 유지비용을 절감할 수 있도록 태양빛이 있는 주간 뿐만 아니라 야간이나 날씨가 흐려서 광량이 적을 때에도 전기를 생산하여 저장한 후 램프를 구동시켜 면발광을 통해 유도등이나 간판, 건물 외벽의 경관 조명, 커튼윌 등에 다양하게 적용할 수 있도록 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치(100)는, 프레임(110), 램프(120), 도광판(130), 염료 감응형 태양 전지 패널(140), 도광판 보호 시트(150), 배터리(160) 및 회로 기판(170)을 포함한다.
상기 프레임(110)은 구성 요소들을 일체형으로 결합하기 위하여 소정의 형태를 갖는 틀상으로서 조명 장치의 외부 케이싱을 의미한다.
상기 램프(120)는 복수개가 배열된 LED 램프 또는 RGB(Red, Green, Blue) 램프 등으로서 소정의 빛을 발산한다.
부연하자면, 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치(100)를 일반적인 조명 장치로 사용하고자 하는 경우에는 일반적인 백색의 LED 램프를 사용하지만, 건물 외벽 경관 조명 내지는 커튼월로 사용하고자 하는 경우에는 RGB 램프를 사용하여 다양한 칼라를 표출할 수 있다.
상기 도광판(130)은 순수 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate) 수지로 만들어진 투명 아크릴 패널을 의미하는데, 상기 램프(120)에서 발산되는 빛에 대한 면발광을 위하여 상기 프레임(110)내에 설치된다. 즉, LED의 빛은 확산 없이 직진하기 때문에 표면에 점 형태(Dot-Print) 혹은 선 형태(V-Cut)의 홈이 파여 있어, 빛을 전체적으로 고르게 확산시킬 수 있는 도광판(130)이 설치되는 것이다.
이때, 상기 도광판(130)은 통상적인 조명 기능을 수행하는 것 뿐만 아니라 상기 염료 감응형 태양 전지 패널(140)에서 전기 재생산, 즉 면발광한 빛을 광원으로 하여 다시 전기를 생산하기 위해 양측면 표면에 점 형태 혹은 선 형태의 홈이 파여 있어 양측면에서 면발광 할 수 있는 양면형 도광판인 것이 바람직하다.
상기 염료 감응형 태양 전지 패널(140)은 표면에 화학적으로 흡착된 염료 분자가 태양빛을 받아 흡수하여 전자를 냄으로써 전기를 생산할 수 있도록 상기 도광판(130)의 일측면에 적층되는 형태로 상기 프레임(110)내에 설치된다.
본 고안의 경우 상기와 같이 양면형 도광판(130)을 적용함에 따라 상기 염료 감응형 태양 전지 패널(140)을 향하여 빛이 전달되어 이 빛을 흡수한 염료 감응형 태양 전지 패널(140)에서 전기를 재생산할 수 있다. 즉, 주간에 램프(120)가 구동하지 않는 경우에는 통상의 태양빛에 의해 염료 감응형 태양 전지 패널(140)에서 전기를 생산 축전하고, 야간에 램프(120)가 구동하는 경우에는 램프(120)에서 발산되는 빛에 대하여 양면형 도광판(130)에서 면발광을 통해 염료 감응형 태양 전지 패널(140)을 향하여 빛이 전달 흡수되어 전기를 재생산하는 것이다. 이를 통해 전기 생산량을 추가적으로 증가시킬 수 있다.
상기 도광판 보호 시트(150)는 도광판(130)을 보호하기 위한 것으로서 상기 도광판(130)의 타측면에 적층되는 형태로 상기 프레임(110)내에 설치된다.
참고적으로, 상기 도광판 보호 시트(150)는 두께가 얇은 필름 형태이거나 어느 정도의 두께를 가지고 있는 아크릴, PC(폴리카보네이트) 등의 소재로 이루어진 패널 형태일 수 있다.
상기 배터리(160)는 상기 염료 감응형 태양 전지 패널(140)에서 생산되는 전기를 저장한다.
상기 회로 기판(170)은 소정의 부품이 실장된 기판으로서 상기 램프(120)를 시간 또는 빛 감지 여부에 따라 온 또는 오프시킬 수 있도록 타이머 및 빛 감지 센서를 포함한다. 따라서, 특정 시간이나 빛이 없는 야간 등에 램프(120)를 자동으로 구동시켜 조명 기능을 수행할 수 있다.
도 2 내지 4는 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치의 실시예이다.
도 2는 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치(100)가 공원, 자전거 도로 그리고 등산로의 유도등 등으로 사용되는 경우로서 염료 감응형 태양 전지 패널(140)은 태양을 향하여 설치되어 태양빛을 흡수하여 전기를 생산하고 도광판 보호 시트(150)는 지면 방향에 위치하여 유도등의 역할을 수행하기 위해 투명 또는 반투명 상태인 것이 바람직하다.
이와 같이, 투광기 형태의 유도등은 일반 전기에 비해 그 밝기가 훨씬 떨어지기 때문에 통행인이 상대적으로 적고 투사 범위가 상대적으로 작은 장소에 적합하고, 그리고 부처님 오신 날에 절에서 사용하는 “연등” 또는 “청사초롱” 등으로도 사용할 수 있다.
도 3은 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치(100)가 소형 입간판, 점포와 상가 정면의 간판 등으로 사용되는 경우로서 조명 장치(100)의 양쪽 방향 즉, 염료 감응형 태양 전지 패널(140)과 도광판 보호 시트(150) 방향에서 조명에 의해 육안으로 간판이 용이하게 인식가능하도록 염료 감응형 태양 전지 패널(140)과 도광판 보호 시트(150) 모두 투명 또는 반투명 상태인 것이 바람직하다.
도 4는 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치(100)가 건물 외벽의 경관 조명 등으로 사용되는 경우로서 기존의 건물 외벽에 부착하거나 신축 건물의 외장재로서 외벽에 부착하여 사용할 수 있다. 이때, 백색의 LED 대신에 RGB의 LED 램프를 사용하여 주기적으로 건물 외벽의 칼라를 다양하게 변화시킬 수 있다.
추가적으로, 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치(100)가 종래 통상적인 유리창호를 대신하여 스스로 여러가지 색으로 변하면서 면발광하는 커튼월로도 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 태양빛이 있는 주간 뿐만 아니라 야간이나 날씨가 흐려서 광량이 적을 때에도 전기를 생산하여 저장한 후 필요시 램프를 구동시켜 면발광을 통해 유도등이나 간판, 건물 외벽의 경관 조명, 커튼윌 등에 다양하게 적용할 수 있다.
또한, 램프 구동시 램프에서 발산되는 빛에 대한 면발광을 통해 염료 감응형 태양 전지 패널을 향하여 빛을 전달 흡수시켜 면발광한 빛을 광원으로 하여전기를 재생산할 수 있다.
또한, 투명하거나 적용가능 염료별 색상으로 구현할 수 있으므로 외관이 미려하여 다양한 형태의 디자인을 연출할 수 있다.
한편, 본 고안에 따른 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 고안의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 고안과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 고안에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 조명 장치 110 : 프레임
120 : 램프 130 : 도광판
140 : 염료 감응형 태양 전지 패널
150 : 도광판 보호 시트 160 : 배터리
170 : 회로 기판

Claims (3)

  1. 염료 감응형 태양 전지를 이용하는 조명 장치(100)로서,
    틀상의 프레임(110)과;
    램프(120)와;
    상기 램프(120)에서 발산되는 빛에 대한 면발광을 위하여 상기 프레임(110)내에 설치되는 도광판(130)과;
    상기 도광판(130)의 일측면에 적층되는 형태로 상기 프레임(110)내에 설치되는 염료 감응형 태양 전지 패널(140)과;
    상기 도광판(130)의 타측면에 적층되는 형태로 상기 프레임(110)내에 설치되는 도광판 보호 시트(150)와;
    상기 염료 감응형 태양 전지 패널(140)에서 생산되는 전기를 저장하는 배터리(160)를 포함하는 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도광판(130)은 양측면에서 면발광 할 수 있는 양면형 도광판인 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 램프(120)를 시간 또는 빛 감지 여부에 따라 온 또는 오프시킬 수 있도록 타이머 및 빛 감지 센서를 포함하는 회로 기판(170)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치.
KR2020170001893U 2017-04-14 2017-04-14 염료 감응형 태양 전지를 이용한 스마트 조명 장치 KR20180003057U (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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