KR101338130B1 - 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치, 그리고 실내 공기 살균 및 조광 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치, 그리고 실내 공기 살균 및 조광 방법은, 조명 장치가 실내에 사람이 존재하는지 감지하고, 해당 감지 결과 실내에 사람이 존재하지 않는 경우, 조명 장치가 내부로 인입된 공기에 UV-A(320~360nm), UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을 조사하여 실내로 배출하고, 실내로의 조명광 조사를 중단하며, 해당 감지 결과 실내에 사람이 존재하는 경우, 조명 장치가 자외선 조사를 중단하거나 내부로 인입된 공기에 UV-A(320~360nm) 파장의 자외선을 조사하여 실내로 배출하고, 실내로 조명광을 조사하는 동작을 수행하며, 이를 통해, 실내에 사람이 존재하는지 여부에 따라, 살균을 위해 조사하는 자외선의 파장을 달리하거나 자외선 조사 여부를 결정함으로써, 자외선의 유해성으로부터 사용자를 보호함과 동시에 살균 효과를 극대화 할 수 있다.
Description
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내에 설치되는 조명 장치가 실내 공기의 살균 기능도 수행할 수 있도록 하는, 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치, 그리고 실내 공기 살균 및 조광 방법에 관한 것이다.
대부분의 도시가 자동차와 산업체 등에서 배출되는 각종 오염물질로 오염되고 있으며, 이로 인해 많은 사람이 기관지염을 비롯한 각종 질병에 시달리고 있다. 특히 중국에서 불어오는 황사속에 섞인 오염물질로 인하여 많은 사람들이 공기 오염에 대한 대처 방안을 마련하고자 노력하고 있다. 따라서 이제는 가정에서 맑은 공기를 마시기 위해 공기청정기 등의 정화 장치를 구비하는 것은 거의 필수적인 현상이 되어가고 있다.
예를 들어, 종래의 공기청정기는 여러 단계의 필터를 사용하는 구조를 이용한다. 이러한 종래 공기 청정기는 공기 중에서 흡입된 세균류(곰팡이 등 포함)를 필터링 시켜주지만, 필터를 정기적으로 자주 교환해주는 불편함이 있다. 또한 필터는 세균을 죽이는 역할을 못하기 때문에 세균이 필터에 서식하고 번식이 가능한 단점이 있으며, 공조가 나쁠 때는 오히려 더 많은 오염된 공기를 배출할 가능성도 있었다.
또한 종래의 공기청정기는 공기청정성능을 높이기 위해 전기집진기를 사용하기도 하였으나 이는 오존을 다량 발생시키고, 집진과 오염물 제거성능이 미미하여 가정이나 사무실 등에서 사용하기에는 부적절하였다.
그리고 종래의 공기청정기는 실내의 공간을 차지하여 미관상 좋지 않고 공중에 부유하는 세균 등을 살균하는데 한계가 있었다.
따라서 소음 발생이 적고, 크기도 작으며, 전력소모가 적고, 친환경적인 공기청정 기술에 대한 개발이 절실한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1목적은, 실내에 설치되는 조명 장치가 공기 살균 기능을 동시에 수행하도록 하는, 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치, 그리고 실내 공기 살균 및 조광 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제2목적은, 실내에 사람이 존재하는지 여부에 따라 적응적으로 조광 기능 및 공기 살균 기능을 수행할 수 있는 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치, 그리고 실내 공기 살균 및 조광 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치는, 공기인입구와 공기배출구를 가지는 케이스, 상기 공기인입구를 통해 상기 케이스 내부로 공기가 인입되도록 하고, 상기 공기배출구를 통해 상기 케이스 외부로 공기가 배출되도록 하는 팬, 상기 케이스 내부에 위치한 기판, 상기 기판의 일측면에 위치하여 상기 공기인입구를 통해 들어온 공기로 자외선을 조사하는 자외선 발광 다이오드, 상기 기판의 타측면에 위치하여 실내로 조명광을 조사하는 조명용 발광 다이오드, 실내에 사람이 존재하는지 감지하는 센서 모듈, 상기 센서 모듈의 감지결과 실내에 사람이 존재하지 않는 경우, 상기 자외선 발광 다이오드를 제어하여 UV-A(320~360nm), UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을 인입된 공기로 조사하고, 상기 조명용 발광 다이오드를 제어해 실내로의 조명광 조사를 중단하며, 상기 센서 모듈의 감지결과 실내에 사람이 존재하는 경우, 상기 자외선 발광 다이오드를 제어하여 UV-A(320~360nm) 파장의 자외선을 인입된 공기로 조사하거나 자외선 조사를 중단시키고, 상기 조명용 발광 다이오드를 제어해 실내로 조명광을 조사하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치에 있어서, 상기 센서 모듈은, 적외선 센서, 근접 센서 또는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치에 있어서, 상기 자외선 발광 다이오드의 자외선이 발산되는 방향으로 상기 자외선 발광 다이오드와 이격되어 형성되는 자외선 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치는, 상기 조명용 발광 다이오드의 조명광이 발산되는 방향으로 상기 조명용 발광 다이오드와 이격되어 형성되는 조명광 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치에 있어서, 상기 자외선 렌즈부 또는 상기 조명광 렌즈부는, 점광원에서 조사된 광을 면광원으로 확산시키는 확산판, 및 광원의 조사 각도를 확장하는 조사각 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치에 있어서, 상기 케이스의 내측에 형성되며, 자외선에 의하여 여기되는 광촉매부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 자외선 발광 다이오드가 상기 광촉매부로 자외선을 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실내 공기 살균 및 조광 방법은, 조명 장치가 실내에 사람이 존재하는지 감지하는 감지 단계, 상기 감지 단계에서 감지한 결과 실내에 사람이 존재하지 않는 경우, 상기 조명 장치가 내부로 인입된 공기에 UV-A(320~360nm), UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을 조사하여 실내로 배출하고, 실내로의 조명광 조사를 중단하는 살균 단계, 상기 감지 단계에서 감지한 결과 실내에 사람이 존재하는 경우, 상기 조명 장치가 자외선 조사를 중단하거나 내부로 인입된 공기에 UV-A(320~360nm) 파장의 자외선을 조사하여 실내로 배출하고, 실내로 조명광을 조사하는 조광 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실내 공기 살균 및 조광 방법에 있어서, 상기 살균 단계 또는 상기 조광 단계는 상기 조명 장치가 내부 기판의 일측면에 위치한 자외선 발광 다이오드를 이용하여 공기로 자외선을 조사하고, 상기 조광 단계는 상기 조명 장치가 상기 기판의 타측면에 위치한 조명용 발광 다이오드를 이용하여 실내로 조명광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치, 그리고 실내 공기 살균 및 조광 방법에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 실내 공기를 살균하여 제공함으로써 사용자가 세균이나 박테리아에 의한 감염 등의 위험으로부터 보호된다.
둘째, 실내에 사람이 존재하는 경우에만 조명광을 조사함으로써 전력 소모를 최소화 할 수 있다.
셋째, 실내에 사람이 존재하는지 여부에 따라, 살균을 위해 조사하는 자외선의 파장을 달리하거나 자외선 조사 여부를 결정함으로써, 자외선의 유해성으로부터 사용자를 보호함과 동시에 살균 효과를 극대화 할 수 있다.
넷째, 실내에 사람이 들어오는 경우 별도의 동작을 취할 필요가 없이 자동으로 조명이 켜져, 사용자 편의가 증진된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 조명 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 공기 살균 및 조광 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1의 조명 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 공기 살균 및 조광 방법을 나타낸 흐름도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치(100)를 보여주는 사시도이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조명 장치(100)가 실내의 천장에 설치된 형태를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 조명 장치(100)는 하방으로 실내 조명광을 조사하고 있으며,이를 위한 조명용 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
도 1에서 점선은 공기의 흐름을 나타내며, 조명 장치(100)는 내부의 팬을 이용해 우측에서 내부로 실내 공기를 인입시키고, 내부에서 좌측으로 공기를 배출한다.
조명 장치(100)는 인입된 공기에 자외선을 조사하는 자외선 발광 다이오드(ultra violet ray light emitting diode: UVLED)를 포함할 수 있으며, 이를 이용하여 공기 중에 포함된 세균이나 바이러스 등의 살균 동작을 수행한다.
조명 장치(100)에 포함된 자외선 발광 다이오드는 동종 또는 이종 파장의 자외선을 발산하는 복수의 자외선 발광 다이오드를 포함하고, 해당 복수의 발광 다이오드는 각각 UV-A(320~360nm), UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을 조사할 수 있다.
태양으로부터 지구로 직접 전달되는 자외선은 그 파장에 따라 UV-A(320~360nm) UV-B (280~320nm), UV-C(250~280nm)의 3가지 형태가 있으며, 대기중의 오존층에서 대부분 흡수되고, 지구표면에 도달되는 99%는 UV-A(320~360nm) 형태로 식물에 단지 작은 해가 있다. 반면 UV-B(280~320nm) 파장의 자외선은 식물 조직의 손상과 인간에게 피부암을 유발시킬 수 있으며, UV-C(250~280nm) 파장의 자외선은 박테리아와 바이러스를 태워 죽일 수 있다.
이러한 자외선의 살균효과는 자외선 파장대 중에서도 주로 250nm 에서 280nm 사이의 UV-C(250~280nm) 파장 영역에 의해 발생한다. UV-C(250~280nm)가 살균 자외선으로 특징되어지는 것은 세포내에 존재하는 DNA가 UV-C(250~280nm)를 잘 흡수하기 때문이다.
UV-C(250~280nm)중에서도 253.7nm(대략 254nm)의 파장이 DNA에 가장 잘 흡수되며, 이 파장이 미생물 유전자 물질인 DNA를 영구히 손상시켜 사멸케 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 가장 높은 살균 효과를 나타내는 파장은 265nm이다. 저압 또는 고출력 저압 아말감 램프가 방출하는 254nm의 파장이 매우 높은 자외선 살균 효과를 가지나 이는 램프의 특성 상 254nm의 파장만을 방출하기 때문에 그 파장이 가장 높은 효과를 가지는 것으로 알려져 있을 뿐 실제로는 265nm가 가장 높은 효율을 갖는 것으로 보고되어 있다.
이러한 UV-C(250~280nm) 파장을 거의 감지할 수 없는 것은 파장이 너무 짧아 투과력이 약하기 때문이고, 지구 대기권에 존재하는 오존층이 철저하게 이를 막아 주기 때문이다. 이로 인해 자외선을 방사하는 발광 다이오드를 구비하여 인위적으로 살균에 이용할 수 있다.
이러한 자외선을 이용한 살균은 모든 세균을 살균할 수 있는 반면, 조사받은 세균에 내성을 주지 않으며, 사용 방법이 간단하고 경제적인 장점이 있다.
이와 같은 자외선의 파장별 성질에 따라, 본 발명의 조명 장치(100)가 내부로 인입된 공기에 UV-B(280~320nm)나 UV-C(250~280nm) 파장의 자외선을 조사하여 살균하는 경우에는 그 살균 효과는 높아지는 반면, 조명 장치(100)가 조사하는 UV-B(280~320nm)나 UV-C(250~280nm) 파장의 자외선에 실내의 사용자가 직간접적으로 노출되는 경우 인체에 유해한 손상을 입을 수 있다.
이와 같은 위험을 사전에 방지하기 위해 본 발명의 조명 장치(100)는 실내에 사람이 존재하는지 감지하는 센서 모듈을 포함하고, 해당 감지 결과에 따라 적응적으로 살균 동작을 수행할 수 있다.
즉, 제1 실시예의 조명 장치(100)는 내부의 센서 모듈을 이용해 감지한 결과 실내에 사람이 존재하지 않는 경우라면, 자외선 발광 다이오드를 이용해 UV-A(320~360nm), UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을 인입된 공기로 조사하고 배출한다. 그리고 조명 장치(100)는 실내로 조명광을 조사하던 조명용 발광 다이오드의 동작을 중지시켜 조명광 조사를 중단한다.
반대로, 조명 장치(100)가 센서 모듈을 이용해 감지한 결과 실내에 사람이 존재하는 경우라면, 자외선 발광 다이오드를 이용해 UV-A(320~360nm) 파장의 자외선을 인입된 공기로 조사하여 배출하거나, 자외선 조사를 중단한다. 그리고 조명 장치(100)는 조명용 발광 다이오드를 동작시켜 실내로 조명광을 조사한다.
제1 실시예에 따른 조명 장치(100)의 이러한 동작 특징은, 실내 사용자의 안전을 최대한 배려함과 동시에, 내부로 인입된 실내 공기에 대한 강력한 살균 동작을 가능케 한다.
제1 실시예에 따라 실내 공기의 살균 동작을 수행하는 조명 장치(100)의 구성 및 기능에 대해서는 도 2를 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 조명 장치(100)의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 조명 장치(100)는 케이스(110), 전원부(111), 기판(120), 자외선 발광 다이오드(130), 조명용 발광 다이오드(140), 센서 모듈(150), 제어부(160), 자외선 렌즈부(170), 조명광 렌즈부(180) 및 팬(190)을 포함하며, 점선으로 표현된 것을 공기의 흐름 방향을 나타내고, 실선으로 표현된 것은 자외선 또는 조명광의 조사 방향을 나타낸다.
케이스(110)는 조명 장치(100)의 외부 프레임을 형성하며, 실내의 천장 등에 부착되기 위한 고정 부재 등을 포함할 수 있다.
제1 실시예의 케이스(110)는 실내 공기가 내부로 인입되는 공기인입구(112)와 살균된 공기가 실내로 배출되는 공기배출구(113)를 포함한다.
팬(190)은 공기인입구(112)를 통해 케이스(110) 내부로 공기가 인입되도록 하고, 살균 과정을 거친 공기가 공기배출구(113)를 통해 케이스(110) 외부로 배출되도록 한다.
전원부(111)는 조명 장치(100)의 동작을 위해 전력을 공급하는 역할을 한다.
기판(120)은 케이스(110)의 내부에 위치하며, PCB(printed circuit board) 형태로 제작될 수 있으며, 조명 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(160)가 실장될 수 있다.
자외선 발광 다이오드(130)는 기판(120)의 상부면에 실장되어, UV-A(320~360nm), UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을 공기인입구(112)를 통해 인입된 공기로 조사한다.
자외선 발광 다이오드(130)는 UV-A(320~360nm), UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 파장의 자외선 각각을 방사하는 복수의 LED를 포함할 수 있다.
조명용 발광 다이오드(140)는 기판(120)의 하부면에 실장되어, 아래 방향으로 조명광 또는 식물 생장용 광 등을 조사한다.
센서 모듈(150)은 실내에 사람이 존재하는지 감지하는 기능을 하며, 예를 들어, 적외선 센서, 근접 센서 또는 카메라 등의 센싱 장비를 포함할 수 있다.
제어부(160)는 자외선 발광 다이오드(130), 조명용 발광 다이오드(140), 센서 모듈(150) 및 팬(190)을 포함한 조명 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 역할을 하며, 이를 위한 프로세서 및 응용 프로그램 저장소를 포함할 수 있다.
제1 실시예의 제어부(160)는 기판(120)에 실장될 수 있다.
자외선 렌즈부(170)는 자외선 발광 다이오드(130)에서 조사된 자외선을 확산하고 그 조사 각도를 확장시키는 역할을 하며, 자외선 발광 다이오드(130)의 자외선이 발산되는 방향으로 자외선 발광 다이오드(130)와 이격되어 형성된다. 도 2에 도시된 실시예에서 자외선 렌즈부(170)는 확산판(171)과 조사각 렌즈(172)를 포함한다.
조명광 렌즈부(180)는 조명용 발광 다이오드(140)에서 조사된 조명광을 확산하고 그 조사 각도를 확장시키는 역할을 하며, 조명용 발광 다이오드(140)의 조명광이 발산되는 방향으로 조명용 발광 다이오드(140)와 이격되어 형성된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 조명광 렌즈부(180)는 확산판(181)과 조사각 렌즈(182)를 포함한다.
확산판(171, 181)은 점광원인 발광 다이오드(130, 140)의 자외선 또는 조명광 각각을 면광원의 자외선이나 조명광으로 변경한다. 즉, 확산판(171, 181)에는 확산 패턴이 형성되며, 형성된 확산 패턴에 따라 입사되는 점광원의 광이 면광원의 광으로 확산된다.
확산판(171, 181)은 자외선 또는 조명광의 확산 특성과 열화 방지를 위해, 합성 석영(Fused quartz 또는 Fused silica), 글라스(glass) 재질을 사용하여 제작될 수 있다. 확산판(171, 181) 및 확산판(171, 181)에 형성되는 확산 패턴은 레이저 가공, 스크래치, 및 식각 방법 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다.
조사각 렌즈(181, 182)는 발광 다이오드(130, 140)에서 방사된 자외선 또는 조명광 각각이 조사되는 각도를 확장하여 조사 면적을 넓힌다. 조사각 렌즈(181, 182)는 그 열화를 방지하기 위하여 합성 석영, 글라스 류 고분자, 테프론류, 특수아크릴 또는 특수 플라스틱 재질을 사용하여 제작될 수 있다. 조사각 렌즈(181, 182)는 레이저 가공, 코팅, 증착, 스크래치, 식각 방법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
제1 실시예에서 제어부(160)는 센서 모듈(150)의 감지결과 실내에 사람이 존재하지 않는 경우, 자외선 발광 다이오드(130)를 제어하여 UV-A(320~360nm), UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을, 공기인입구(112)를 통해 인입된 공기로 조사한다. 이때, 제어부(160)는 조명용 발광 다이오드(140)를 제어해 실내로의 조명광 조사를 중단한다.
만일 센서 모듈(150)의 감지결과 실내에 사람이 존재하는 경우라면, 제어부(160)는 자외선 발광 다이오드(130)를 제어하여 UV-A(320~360nm) 파장의 자외선을 인입된 공기로 조사하거나, 자외선 조사를 중단한다. 그리고 제어부(160)는 조명용 발광 다이오드(140)를 제어해 실내로 조명광을 조사한다.
제1 실시예에 따른 제어부(160)의 이러한 제어 기능은, 자외선에 노출된 실내 사용자가 입게되는 신체 위험을 최대한 방지함과 동시에, 케이스(110) 내부로 인입된 실내 공기에 대한 강력한 살균 동작을 가능케 하며, 실내에 사람이 존재하는 경우에만 조명광을 조사함으로써 절전 효과가 탁월하고, 사용자의 별도 동작 없이도 조명광이 조사되어 편의가 증진된다.
제1 실시예에 따라 실내 공기의 살균 동작을 수행하는 조명 장치(100a)의 구성 및 기능에 대해서는 도 2를 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치(100a)를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 도 3에 도시된 제2 실시예에 따른 조명 장치(100a)는 케이스(110), 전원부(111), 기판(120), 자외선 발광 다이오드(130), 조명용 발광 다이오드(140), 센서 모듈(150), 제어부(160), 자외선 렌즈부(170), 조명광 렌즈부(180) 및 팬(190)을 구비하는 점에서, 도 2를 참조하여 설명한 제1 실시예와 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 제2 실시예에 따른 조명 장치(100a)는 케이스(110) 상단의 내측면에 광촉매부(114)가 위치하며, 자외선 발광 다이오드(130)는 공기인입구(112)를 통해 인입된 공기 뿐만 아니라 광촉매부(114)를 향해서도 자외선을 조사하는 점에서 제1 실시예에 따른 조명 장치(100)와 비교하여 차이가 있다.
광촉매부(114)에 포함된 광촉매는 촉매의 한 종류로서 촉매작용이 빛에너지를 받아 일어나는 물질을 의미한다. 이러한 광촉매부(114)에 사용할 수 있는 물질로는 TiO2, ZnO, CDS, ZRO2, SNO2, V2O2, WO3 등과 페롭스카이트형 복합금속산화물(SRTIO3) 등이 이용될 수 있다.
특히 제2 실시예의 광촉매부(114)는 산화티탄(TiO2) 소재의 광촉매를 포함하는 것이 바람직하다. 산화티탄은 자원적으로 매우 풍부하기 때문에 가격도 저렴하고, 광촉매로서 내구성, 내마모성이 우수하며, 그 자체는 안전, 무독물질로 폐기하여도 2차 공해에 대한 염려가 없는 물질이다. 이러한 산화티탄은 광촉매의 조건과 활성을 고려해 볼 때, 빛을 받아도 자신은 변화하지 않아 반영구적으로 사용할 수 있고, 염소나 오존보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어나며, 모든 유기물을 이산화탄소와 물로 분해할 수 있다.
한편 광촉매부(114)는 광촉매 코팅제에 의하여 코팅됨으로써 형성될 수도 있다. 광촉매 코팅제는 초미립자 산화티탄을 무기질 바인더와 배합하여 고경도 내산성의 투명한 막을 형성하도록 설계된 코팅제이다. 이러한 광촉매 코팅재는 건물 벽면, 유리, 거울, 타일 등에 쉽게 코팅할 수 있는 특징이 있다.
한편 산화티탄의 특성에 대해서 살펴보면, 광촉매인 산화티탄에 빛이 닿아 발생한 전자(e-), 정공(h+)은 각각 공기 중에 O2, H2O와 반응을 일으켜 산화티탄 표면에 슈퍼옥사이드음이온, 수산라디칼 2종의 활성산소를 생성하게 된다.
특히 수산라디칼은 높은 산화, 환원 전위를 가지고 있기 때문에 NOx, SOx, 휘발성 유기화합물 및 각종 악취 정화에 탁월하고, 폐수, 오수, 오염물질, 환경호르몬 등을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 균류, 박테리아 등을 99%이상 살균하는 등 대상물질을 산화시키는 능력을 갖고 있다.
또한 빛이 조사되면 산화티탄을 구성하고 있는 산소 2개중 하나와 공기 중의 H2O가 반응하여 친수성이 매우 좋은 친수가(-OH)가 생성되어 산화티탄 표면은 오염물질의 부착을 방지하는 내오염성을 갖게 되며, 부착된 오염물질은 강우나 물에 의해 쉽게 세척되게 하는 자정성(self-cleaning)을 갖는 특징이 있다.
이러한 산화티탄 광촉매는 태양에너지 또는 형광빛에 의해서도 반응이 일어나며, 물체에 정착하며, 광분해된 후 분해 과정이 완료되면 재생되는 사이클에 의해 영속적인 기능을 발휘하므로 경제적이다. 또한, 반응후의 부산물은 물과 CO2로 환경에 무해한 물질이다.
산화티탄으로 이루어진 광촉매부(114)가 파장 380나노미터(nm)이하의 자외선을 흡수하면 광촉매 분해작용이 발생한다. 이것은 물질을 분해하는 형상으로 예를 들어, 유기물은 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로 분해될 수 있다. 이러한 분해 특성은 광합성반응의 역인 연소반응에 해당한다. 상기 연소 반응은 30,000도 이상에서의 연소반응에 해당하지만 통상의 연소반응과 전혀 다르다. 즉 광촉매를 통한 연소 반응은 온도가 상승하지 않고, 실온의 상태에서 반응이 진행되며, 빛이 닿을 때에 빛의 양만큼만 반응이 일어난다.
이에 따라 제2 실시예의 제어부(160)는 자외선 발광 다이오드(130)에서 방사된 자외선이 케이스(110) 내부의 공기 뿐만 아니라 광촉매부(114)로 조사되도록 제어하며, 해당 자외선으로 여기된 광촉매부(114)는 조명 장치(100a)로 인입된 공기 중에 존재하는 세균, 바이러스 등을 분해하여 살균 효과를 높인다.
본 발명의 일 실시예에 따라 조명 장치(100)가 공기를 살균하고 조명광을 조사하는 과정에 대해서는 도 4를 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 공기 살균 및 조광 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 실내에 설치된 본 발명의 조명 장치(100)는 내부의 센서 등을 이용해 실내에 사람이 존재하는지 감지한다(S11).
단계(S11)에서의 조명 장치(100)는 예를 들어, 적외선 센서, 근접 센서 또는 카메라 등의 센싱 장비를 포함할 수 있고, 이를 이용해 실내의 사람을 감지할 수 있다.
단계(S11)에서의 감지 결과 실내에 사람이 존재하는 경우라면(S12), 조명 장치(100)는 내부로 인입된 공기로의 자외선의 조사를 중단하거나, 내부로 인입된 공기에 인체에 비교적 해가 덜한 UV-A(320~360nm) 파장의 자외선을 조사하여 실내로 배출한다(S13).
그리고 조명 장치(100)는 실내로 조명광을 조사하여 사람이 이를 이용할 수 있도록 한다(S14).
단계(S13)에서의 자외선 제어 동작과, 단계(S14)에서의 조명광 제어 동작은 그 순서를 바꾸어 전후로 이루어질 수 있다.
단계(S11)에서의 감지 결과 실내에 사람이 존재하지 않는 경우라면(S12), 조명 장치(100)는 실내로의 조명광 조사를 중단한다(S15).
그리고 조명 장치(100)는 내부로 인입된 공기에 UV-A(320~360nm), UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을 조사하여 강력한 살균 기능을 수행한 후 실내로 배출한다(S16).
단계(S15)에서의 조명광 제어 동작과, 단계(S16)에서의 자외선 제어 동작은 그 순서를 바꾸어 전후로 이루어질 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
100 : 조명 장치 110 : 케이스
111 : 전원부 112 : 공기인입구
113 : 공기배출구 114 : 광촉매부
120 : 기판 130 : 자외선 발광 다이오드
140 : 조명용 발광 다이오드 150 : 센서 모듈
160 : 제어부 170 : 자외선 렌즈부
171, 181 : 확산판 172, 182 : 조사각 렌즈
180 : 조명광 렌즈부 190 : 팬
111 : 전원부 112 : 공기인입구
113 : 공기배출구 114 : 광촉매부
120 : 기판 130 : 자외선 발광 다이오드
140 : 조명용 발광 다이오드 150 : 센서 모듈
160 : 제어부 170 : 자외선 렌즈부
171, 181 : 확산판 172, 182 : 조사각 렌즈
180 : 조명광 렌즈부 190 : 팬
Claims (8)
- 공기인입구와 공기배출구를 가지는 케이스;
상기 공기인입구를 통해 상기 케이스 내부로 공기가 인입되도록 하고, 상기 공기배출구를 통해 상기 케이스 외부로 공기가 배출되도록 하는 팬;
상기 케이스 내부에 위치한 기판;
상기 기판에 위치하여 상기 공기인입구를 통해 들어온 공기로 자외선을 조사하는 자외선 발광 다이오드;
상기 기판에 위치하여 실내로 조명광을 조사하는 조명용 발광 다이오드;
실내에 사람이 존재하는지 감지하는 센서 모듈;
상기 센서 모듈의 감지결과 실내에 사람이 존재하지 않는 경우, 상기 자외선 발광 다이오드를 제어하여 UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을 인입된 공기로 조사하고, 상기 조명용 발광 다이오드를 제어해 실내로의 조명광 조사를 중단하며, 상기 센서 모듈의 감지결과 실내에 사람이 존재하는 경우, 상기 자외선 발광 다이오드를 제어하여 UV-A(320~360nm) 파장의 자외선을 인입된 공기로 조사하거나 자외선 조사를 중단시키고, 상기 조명용 발광 다이오드를 제어해 실내로 조명광을 조사하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치. - 제1항에 있어서,
상기 센서 모듈은, 적외선 센서, 근접 센서 또는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치. - 제1항에 있어서,
상기 자외선 발광 다이오드의 자외선이 발산되는 방향으로 상기 자외선 발광 다이오드와 이격되어 설치되는 자외선 렌즈부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 조명용 발광 다이오드의 조명광이 발산되는 방향으로 상기 조명용 발광 다이오드와 이격되어 설치되는 조명광 렌즈부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치. - 제4항에 있어서,
상기 조명광 렌즈부는,
점광원에서 조사된 광을 면광원으로 확산시키는 확산판; 및
광원의 조사 각도를 확장하는 조사각 렌즈;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치. - 제1항에 있어서,
상기 케이스의 내측에 형성되며, 자외선에 의하여 여기되는 광촉매부;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 자외선 발광 다이오드가 상기 광촉매부로 자외선을 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실내 공기 살균 기능을 겸비한 조명 장치. - 조명 장치가 실내에 사람이 존재하는지 감지하는 감지 단계;
상기 감지 단계에서 감지한 결과 실내에 사람이 존재하지 않는 경우, 상기 조명 장치가 내부로 인입된 공기에 UV-B(280~320nm) 또는 UV-C(250~280nm) 중 하나 이상의 파장의 자외선을 조사하여 실내로 배출하고, 실내로의 조명광 조사를 중단하는 살균 단계;
상기 감지 단계에서 감지한 결과 실내에 사람이 존재하는 경우, 상기 조명 장치가 자외선 조사를 중단하거나 내부로 인입된 공기에 UV-A(320~360nm) 파장의 자외선을 조사하여 실내로 배출하고, 실내로 조명광을 조사하는 조광 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 공기 살균 및 조광 방법. - 제7항에 있어서,
상기 살균 단계 또는 상기 조광 단계는 상기 조명 장치가 내부 기판의 일측면에 위치한 자외선 발광 다이오드를 이용하여 공기로 자외선을 조사하고,
상기 조광 단계는 상기 조명 장치가 상기 기판의 타측면에 위치한 조명용 발광 다이오드를 이용하여 실내로 조명광을 조사하는 것을 특징으로 하는 실내 공기 살균 및 조광 방법.
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