KR102213129B1 - 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 led 조명장치 - Google Patents

동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 led 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치는 550 내지 700nm의 광파장을 발광하는 복수의 LED가 행렬 구조로 배치된 기판; 상기 기판에 설치된 것으로, 해충의 움직임을 감지하는 동작감지센서; 상기 기판에 설치된 것으로, 15 내지 25kHz 대역의 음파를 발생하는 음파 발생기; 상기 기판을 감싸는 하우징; 상기 하우징에서 상기 LED의 대향 측에 설치된 방열판; 상기 LED와 방열판에서 이격된 상기 하우징의 일 측에 형성된 것으로서, 외부 온도를 측정하는 온도감지센서; 상기 기판에 장착된 것으로서, 상기 동작감지센서의 동작 감지 및 상기 온도감지센서의 온도 감지로 상기 LED 및 음파 발생기를 구동하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치{LED lighting device for pest control based on motion and temperature detection}
본 발명은 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 동작감지센서 및 온도감지센서를 통해 해충의 움직임을 파악하고 LED 및 음파 발생기로부터 550 내지 700nm의 광파장 및 15 내지 25kHz 대역의 음파를 발생하여 해충을 방지하는 역할을 수행할 수 있는, 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치에 관한 것이다.
먼저, 야간 인공조명은 인간에게 편리함을 제공해주고 있으나, 과도한 인공조명의 사용으로 인한 부작용이 발생하고 있다.
대표적으로, 인공조명의 빛의 증가로 인해 해충이 유인되어 집중적으로 모이는 현상이 발생하고 있으며, 이에 따라 인공조명의 내구성 및 유지관리가 어려워지며 인공조명의 빛을 따라 여러 곤충들이 집중적으로 모이면서 자연 생태계의 먹이사슬에 문재가 발생하고 있다. 각종 질병, 피부병, 전염병을 유발하고 매개하는 것으로 보고됨에 따라 이러한 해충들로 인한 피해를 방지하는 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다.
이때, 이러한 해충 접근 방지에 관련된 선행기술로 한국 등록특허 제 10-1792194호(발명의 명칭 : 해충 접근 방지가 용이한 가로등)가 등록되어 있다.
상기 선행기술은 가로 또는 도로를 따라 지면으로부터 직립되게 설치되는 지주대; 상기 지주대 상부에 수직되게 결합되는 가로대; 내부에 공간부를 형성하고 측벽 둘레가 적어도 육각으로 형성되는 본체가 상기 가로대에 마련되며, 상기 측벽을 이루는 각 면에 개별적으로 장착되어 발광하는 엘이디 모듈과, 상기 본체의 하부에 형성되어 전방향을 촬영하는 카메라와, 상기 본체의 내부 공간부 일측에 마련되어 상기 엘이디 모듈과 상기 카메라의 작동을 제어하는 컨트롤러와, 상기 본체의 내부 공간부 타측에 마련되어 상기 엘이디 모듈을 순환식 수랭방식 및 순환식 공랭방식으로 냉각시키는 냉각기를 포함하는 조명부; 및 상기 지주대의 일측에 마련되어 해충의 접근을 방지하는 전자기파, 음파, 및 화학물질 중 적어도 하나를 발생시키는 해충퇴치부;를 포함하며, 상기 냉각기는, 상기 엘이디 모듈의 기판 후면에 마련되며, 일측에는 냉각된 액체가 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에는 열교환된 액체가 배출되는 배출구가 형성된 열교환유닛과, 상기 열교환유닛의 배출구와 연결되어 상기 열교환된 액체가 일정 방향으로 순환하도록 흡입 및 흡출시키는 펌핑유닛과, 일정 간격으로 굴곡진 형태로 이루어져 굴곡진 사이사이로 일정 간극이 형성되며 일단부는 상기 열교환유닛과 연결되고 타단부는 상기 펌핑유닛과 연결되어 상기 펌핑유닛에서 흡출된 액체가 순환하는 상기 열교환유닛 방향으로 흐르는 동안 냉각시키는 냉각관과, 상기 냉각관과 마주하게 배치되며 회전날개가 회전하며 송풍을 발생시켜 상기 냉각관을 흐르는 액체를 냉각시키는 냉각팬을 포함하는 냉각처리유닛, 및 상기 본체 내부에 마련되어 상기 냉각팬으로부터 발생된 송풍을 상기 엘이디 모듈의 측면으로 가이드하는 송풍가이드유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 해충 접근 방지가 용이한 가로등을 제시하고 있다.
상기 선행기술은 가로등 주변에 접근하는 해충을 방지할 수 있지만, 전자기파, 음파, 화학물질 중 어느 하나에 대한 정확한 기준이 없으며 냉각처리유닛 및 송풍가이드유닛의 구성을 포함하여 조명장치의 제조 과정에서 비경제적이며 대량 생산이 불가능할 수 있다는 문제가 따른다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 동작감지센서 및 온도감지센서를 통해 해충의 움직임을 파악하고 LED 및 음파 발생기로부터 550 내지 700nm의 광파장 및 15 내지 25kHz 대역의 음파를 발생하여 해충을 방지하는 역할을 수행할 수 있는 신규하고 진보한 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치를 개발할 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 동작감지센서 및 온도감지센서를 통해 해충의 움직임을 파악하고 LED 및 음파 발생기로부터 550 내지 700nm의 광파장 및 15 내지 25kHz 대역의 음파를 발생하여 해충을 방지할 수 있는 LED 조명장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 동작감지센서로 방폭카메라를 사용하며 이를 통해 촬영된 영상을 통해 해충의 여부를 파악할 수 있는 LED 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 동작감지센서 및 온도감지센서를 통해 해충 개체수의 고저를 파악하고 이에 따라 음파 발생기 주파수 대역 및 작동 시간을 차등 조절할 수 있는 LED 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 해충퇴치물질을 분사하는 디스펜서를 구비한 LED 조명장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치는 550 내지 700nm의 광파장을 발광하는 복수의 LED가 행렬 구조로 배치된 기판; 상기 기판에 설치된 것으로, 해충의 움직임을 감지하는 동작감지센서; 상기 기판에 설치된 것으로, 15 내지 25kHz 대역의 음파를 발생하는 음파 발생기; 상기 기판을 감싸는 하우징; 상기 하우징에서 상기 LED의 대향 측에 설치된 방열판; 상기 LED와 방열판에서 이격된 상기 하우징의 일 측에 형성된 것으로서, 외부 온도를 측정하는 온도감지센서; 상기 기판에 장착된 것으로서, 상기 동작감지센서의 동작 감지 및 상기 온도감지센서의 온도 감지로 상기 LED 및 음파 발생기를 구동하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 동작감지센서는, 방폭카메라이고, 상기 컨트롤러는, 상기 방폭카메라에 촬영된 물체의 움직임에 따라 해충의 움직임인지 여부를 판단하는 카메라 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 컨트롤러는, 상기 동작감지센서 및 상기 온도감지센서를 통해 해충 개체수의 고저를 파악하는 개체수 파악모듈과, 상기 해충 개체수의 고저에 따라 상기 LED의 광파장과 상기 음파 발생기의 주파수 대역 및 작동 시간을 차등 조절하는 차등 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치에 의하면,
1) 동작감지센서 및 온도감지센서를 기반으로 해충의 움직임을 파악하고 LED 및 음파 발생기로부터 해충을 퇴치할 수 있는 광파장 및 음파를 발생하여 해충을 효과적으로 방지할 수 있고,
2) 동작감지센서로 방폭카메라를 사용하여 다양한 환경에 설치되어도 해충의 동작을 잘 감지할 수 있도록 도움을 줄 수 있으며,
3) 동작감지센서 및 온도감지센서를 통해 해충 개체수의 고저를 파악하고 이에 따라 음파 발생기 주파수 대역 및 작동 시간을 차등 조절하여 합리적이고 효율적으로 해충을 방지할 수 있을 뿐 아니라,
4) 해충퇴치물질을 분사하는 디스펜서를 구비하여 LED 조명장치 주변의 해충에게 해충퇴치물질을 분사하여 해충을 직접적으로 퇴치할 수 있다.
도 1은 본 발명의 LED 조명장치의 기본적인 구조를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 컨트롤러의 전체적인 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 LED 조명장치가 디스펜서를 구비한 일 실시예를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 첨가제를 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 보조제를 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 LED 조명장치의 기본적인 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 컨트롤러의 전체적인 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치(1)는 동작감지센서(20) 및 온도감지센서(60)를 통해 해충의 움직임을 파악하고 LED 및 음파 발생기로부터 550 내지 700nm의 광파장 및 15 내지 25kHz 대역의 음파를 발생하여 해충을 방지하는 역할을 수행한다.
이러한 본 발명의 LED 조명장치(1)는 길거리, 공원, 도로 등의 가로등, 신호등, 외부등 등으로 다양하게 사용될 수 있으며, 조명장치 작동 시 해충이 집중적으로 모이게 되는 현상을 방지함으로써 광의 효율 저하 현상을 방지함과 동시에 해충으로 인한 주변 사람들의 불쾌함 및 피해를 감소시킬 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 LED 조명장치(1)는 기판(10), 동작감지센서(20), 음파 발생기(30), 하우징(40), 방열판(50), 온도감지센서(60), 컨트롤러(70)의 구성을 포함한다.
기판(10)은 550 내지 700nm의 광파장을 발광하는 복수의 LED가 행렬 구조로 배치된 것으로, LED 조명장치(1)의 광원으로서 역할을 수행함과 동시에 해충이 기피하는 광파장의 광을 조사할 수 있으며, 이때 LED의 구조 및 원리는 이미 잘 알려진 공지의 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
여기서, 상술한 광파장은 청색광, 녹색광, 황색광, 적색광 영역의 광을 조사할 수 있으며 해당 파장의 광은 해충의 접근을 방지할 수 있는 빛의 파장대이다. 이때, 상술한 광파장의 광만을 조사하는 것이 가능하지만, 상술한 광파장의 광만을 조사할 시 광의 효율 및 가시성이 떨어질 수 있으므로 일반적인 조명으로 많이 사용되는 백색광 또는 황색광을 기본적으로 조사하되, 상술한 광파장의 광을 보조광으로 설정하여 추가적으로 발광시키는 것이 가능하다.
동작감지센서(20)는 상기 기판(10)에 설치된 것으로, 해충의 움직임을 감지하는 역할을 수행하며, 이때 동작감지센서(20)는 기판(10) 상에 설치되거나 케이블을 매개로 기판(10)과 연결되어 설치되는 것이 가능하다.
여기서, 동작감지센서(20)는 특정 감지각도 내의 움직임을 포착하기 위한 센서로서 일반적으로는 사람 및 사물의 움직임을 감지하기 위해 사용되지만, 본 발명에서는 해충의 움직임을 포착하기 위한 용도로 사용되므로 일반적인 동작감지센서 보다 감도가 높은 것을 사용하는 것이 해충의 미세한 움직임을 포착하기 위하여 바람직하다.
이때, 동작감지센서(20)에서 미세한 움직임이 포착되었을 시 본 발명의 LED 조명장치(1) 주변에 해충이 존재한다고 판단할 수 있으며, 이러한 신호를 후술할 컨트롤러로 전송하여 LED 및 음파 발생기(30)가 구동되도록 할 수 있다.
이러한 동작감지센서(20)는 대상의 움직임을 포착하기 위한 카메라 및 이러한 영상 신호를 전송하기 위한 송수신부 등의 구성이 포함되어 있을 수 있다.
음파 발생기(30)는 상기 기판(10)에 설치된 것으로, 15 내지 25kHz 대역의 음파를 발생하는 기능을 제공하는 것으로서, 이때 음파 발생기(30)의 원리 및 구조는 이미 잘 알려진 공지 기술이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
여기서, 상술한 대역의 음파는 해충이 기피하는 음역대로서 해당 음역대의 음파를 발생함으로써 해충이 집중하여 모이는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
하우징(40)은 상기 기판(10)을 감싸는 역할을 수행하는 것으로, 기판(10)과 상응하는 크기로 이루어지거나 기판(10) 및 상술한 구성을 모두 포함할 수 있는 충분한 크기로 형상될 수 있다.
이때, 하우징(40)의 형상은 도 1과 같은 돔형이거나 사각형, 원통형 등 다양한 형상 및 크기로 이루어질 수 있으며, 유리, 플라스틱 등의 LED 광을 통과시킬 수 있는 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
추가적으로, 하우징(40)의 측면에는 통공 한 개 또는 복수 개 존재하여 후술할 방열판(50)으로부터 방출되는 열을 효과적으로 방출하여 LED의 발광 효율을 유지시키는 것이 가능하다.
방열판(50)은 상기 하우징(40)에서 상기 LED의 대향 측에 설치된 것으로, LED로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
여기서, LED는 열에 취약하기 때문에 LED로부터 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출시키는 것이 LED의 수명 및 기능 유지에 있어서 매우 중요하다. 이때, 방열판(50)은 기판(10)에 적층되거나 일정 이격 거리를 가지고 위치할 수 있다.
온도감지센서(60)는 상기 LED와 방열판(50)에서 이격된 상기 하우징의 일 측에 형성된 것으로서, 외부 온도를 측정하는 기능을 수행한다.
이때, 온도감지센서(60)는 온도 변화를 감지하여 측정 가능한 신호로 변환하는 센서로서 크게 접촉식 온도 센서와 비접촉식 온도 센서로 구분되며 열전쌍, 서미스터(thermistor), 저항온도 검출기(RTD, resistance temperature detectors) 등이 사용될 수 있으며 이에 대한 구체적인 제한은 두지 않는다. 더하여, 온도감지센서(60)의 원리 및 기능은 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
컨트롤러(70)는 상기 기판(10)에 장착된 것으로서, 상기 동작감지센서(20)의 동작 감지 및 상기 온도감지센서(60)의 온도 감지로 상기 LED 및 음파 발생기(30)를 구동하는 역할을 수행한다.
즉, 컨트롤러(70)는 동작감지센서(20) 및 온도감지센서(60)로 부터 동작 및 온도 감지 신호를 수신 받으면 상술한 광파장의 광과 상술한 대역의 음파가 출력되도록 구동할 수 있으며, 이를 통해 해충의 집중이 방지될 수 있다.
이때, 동작감지센서(20) 및 온도감지센서(60)의 신호 세기와 상관없이 기 설정된 세기 및 구동 시간에 따라 구동될 수도 있지만, 동작감지센서(20) 및 온도감지센서(60)의 신호 세기에 따라 LED 광 및 음파 출력의 세기 및 구동 시간을 차등 조절할 수도 있다.
이러한 구성을 포함하는 본 발명의 LED 조명장치(1)는 기본적으로 광원으로서 역할을 수행함과 동시에 해충이 싫어하는 광파장 및 음파를 구동함으로써 LED 조명장치(1) 주변으로 집중되는 해충을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
더하여, 동작감지센서(20)는 방폭카메라일 수 있고, 컨트롤러(70)는 카메라 제어모듈(100)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 LED 조명장치(1)가 다양한 환경에 설치되어도 해충의 동작을 잘 감지할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
방폭카메라는 이름 그대로 폭발을 예방하거나 폭발에 의한 피해를 방지하기 위해 만든 카메라로서 내구성 및 설치성이 우수하며 폭발성 가스가 존재하거나 발생할 수 있는 위험도가 높은 지역에서 활용될 수 있다.
이때, 동작감지센서(20)가 방폭카메라인 경우 체적이 너무 커 하우징(40) 내에 동작감지센서(20)가 구비되지 못할 수도 있으며, 이러한 경우 동작감지센서(20)를 하우징(40) 외부에 존재하게 하여 케이블을 매개로 컨트롤러(70)와 연결되어 신호를 송수신할 수 있다.
카메라 제어모듈은 상기 방폭카메라에 촬영된 물체의 움직임에 따라 해충의 움직임인지 여부를 판단하는 역할을 수행한다.
이때, 방폭카메라를 통해 촬영된 영상을 분석함으로써 해충의 여부를 판단할 수 있으며, 이때 해충의 여부 판단은 공지의 영상분석프로그램을 통해 진행되거나 시스템의 관리자 또는 영상 분석가를 통해 진행될 수 있다.
다른 실시예로서, 컨트롤러(70)는 개체수 파악모듈(200), 차등 제어모듈(300)을 포함하여 해충 개체수의 고저를 파악한 후 이에 따라 LED 및 음파 발생기(30)의 구동을 차등적으로 조절함으로써 합리적이고 효율적으로 해충을 방지할 수 있다.
개체수 파악모듈(200)은 상기 동작감지센서(20) 및 온도감지센서(60)를 통해 해충 개체수의 고저를 파악하는 기능을 제공한다.
이때, 동작감지센서(20) 및 온도감지센서(60)를 통해 해충의 움직임을 파악함으로써 해충 개체수의 대략적인 고저를 파악할 수 있다. 예를 들어, 움직임을 파악하였을 경우 전체적으로 미세한 움직임이 높은 밀도로 감지될 수 있으며, 이러한 경우 해충의 개체수가 많다고 파악할 수 있다.
차등 제어모듈(300)은 상기 해충 개체수의 고저에 따라 상기 LED의 광파장과 상기 음파 발생기(30)의 주파수 대역 및 작동 시간을 차등 조절하는 역할을 수행한다.
예를 들면, 해충 개체수가 높다고 판단될수록 음파 발생기 및 LED의 작동 시간이 길어지거나, 해충이 가장 싫어하는 주파수 및 음파를 집중하여 발산할 수 있도록 조절할 수 있다.
나아가, 차등 제어모듈(300)은 음파 가변부(310)를 포함하여 LED 조명장치(1) 주변으로 집중된 해충을 더욱 효과적으로 분산시킬 수 있다.
음파 가변부(310)는 상기 음파 발생기(30)의 주파수 대역을 일정 주기 별로 가변시키는 기능을 수행한다.
즉, 15 내지 25kHz 주파수 대역 내에서 일정 주기별로 주파수를 가변시켜 음파를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 해충의 움직임이 감지된 후 3초 동안은 25Hz 음파를 발생하다가 점점 25Hz에서 15Hz 주파수로 감소하도록 음파를 발생시킬 수 있다. 다른 예로서, 15Hz 음파로 시작하여 25Hz까지 주파수를 증가시켰다가 다시 15Hz로 주파수를 감소시켜 음파를 발생시킬 수도 있다.
이때, 해충마다 싫어하는 주파수가 미세하게 차이 있을 수 있는데 이렇게 주파수를 가변시킴으로써 해충을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다. 예를 들어, A 종류 해충은 15Hz 음파를 가장 싫어하고, B 종류 해충은 20Hz 음파를 가장 싫어한다고 할 때 주파수 대역을 가변시켜 음파를 발생시킴으로써 A, B 종류 해충을 모두 방지할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 차등 제어모듈(300)은 다음의 수학식 1을 통해 상기 주파수 대역을 차등 조절하여 더욱 합리적인 방법을 통해 주파수 대역이 자동적으로 조절될 수 있도록 할 수 있다.
수학식 1.
Figure 112020087592388-pat00001
여기서,
Figure 112020087592388-pat00002
은 기준 주파수(23 내지 25 kHz),
Figure 112020087592388-pat00003
는 상기 음파 발생기의 주파수(kHz), T는 온도감지센서에서 측정한 온도(℃), L은 상기 해충 개체수의 고저에 따른 레벨(
Figure 112020087592388-pat00004
)로서, 개체수가 많을수록 증가할 수 있다.
상기 수학식 1은 음파 발생기의 주파수, 측정 온도, 해충 개체수의 고저를 기반으로 주파수 대역을 산출하는 식이다.
구체적으로, 기준 주파수는 음파 발생기로부터 발생하는 음파 대역의 일부분으로 이 기준 주파수를 기준으로 온도 및 해충 개체수를 파악하여 주파수 대역을 산출하고 이를 발생시킬 수 있다. 이때, 23 내지 25kHz는 상술한 음파 발생기의 음파 대역 중 가장 높은 대역의 음파로서 실제 사람의 귀에는 잘 들리지 않는 음역대의 소리이기 때문에 음파가 발생되어도 사람에게 크게 피해가 가지 않으면서 해충을 방지할 수 있다는 특징이 있다. 또한, 온도가 높을수록 주파수가 작게 산출되게 되는데, 이때 기준 주파수(23 내지 25 kHz)보다 약 1 내지 5kHz 이하 감소되면 해충이 가장 싫어하는 음파 대역(18 내지 22kHz)이기 때문에 온도가 높을수록 해충이 싫어하는 음역대를 발생시킨다고 할 수 있다. 더하여, 해충 개체수 고저에 따른 레벨은 미리 컨트롤러 상에서 해충 개체수에 따른 레벨 기준을 정해놓고 이에 따라 산출되도록 할 수 있으며, 예를 들면 해충 개체수가 10미만일 때 레벨 1, 해충 개채수가 10 내지 30마리일 때 레벨 2, 해충 개체수가 30마리 이상일 때 레벨 3 등으로 기준이 존재할 수 있다. 이러한 레벨에 대한 기준 및 설정은 일 실시예에 불과하며 상황에 따라 다양하게 설정하는 것이 가능하다.
이때, 기존 주파수가 25kHz이고, 온도가 30℃이며, 해충 개체수에 따른 레벨이 2라고 할 때, 이를 상기 수학식 1에 대입하여 주파수를 산출하면 다음과 같다.
Figure 112020087592388-pat00005
상술한 예시를 수학식 1에 대입하여 주파수를 산출한 결과 16.80kHz가 산출된 것을 알 수 있다.
이렇게 수학식 1에 대입하여 주파수를 산출하고 이에 따른 음역대의 음파를 생성함으로써 더욱 합리적이고 효과적으로 해충을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 LED 조명장치가 디스펜서를 구비한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
다른 실시예로서, 하우징(40)은 디스펜서(80)를 구비할 수 있으며, 이에 따라 컨트롤러(70)는 디스펜서 구동모듈(400)을 포함하여 LED 조명장치(1) 주변의 해충에게 해충퇴치물질을 분사하여 해충을 직접적으로 퇴치할 수 있다.
디스펜서(80)는 해충퇴치물질을 분사하는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 하우징(40)의 일 측에 구비될 수 있다.
구체적으로, 디스펜서(80)는 액체 물질을 펌핑하여 노즐을 통해 용액을 분사하거나 안개처럼 뿜어낼 수 있는 기기로서 압축식, 에어로졸식 등의 방식으로 사용될 수 있으며 이러한 디스펜서(80)는 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
이때, 해충퇴치물질이 디스펜서(80)를 통해 분사되기 위해 해충퇴치물질이 액체상인 조건이 요구되며, 해충퇴치물질로는 살충 또는 향균 성능을 가지는 아크리나스린, 비펜스린, 사이플루트린, 사이할로스린, 사이퍼메스린, 델타메스린 등이 포함될 수 있다.
디스펜서 구동모듈(400)은 상기 동작감지센서(20)의 동작 감지 및 온도감지센서(60)의 온도 감지로 상기 디스펜서(80)를 구동하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 동작감지센서(20)로부터 해충의 움직임이 파악되거나 온도감지센서(60)로부터 해충의 움직임 및 존재가 파악되면 디스펜서(80)가 구동될 수 있으며, 디스펜서(80)의 구동 횟수, 시간 등이 함께 설정될 수 있다. 예를 들면, 동작감지센서(20)로 부터 해충의 움직임이 파악되면, 파악된 후 5초 뒤 디스펜서(80)가 3초 동안 2회 구동되도록 설정되어 있을 수 있다.
더하여, 컨트롤러(70)는 개체수 파악모듈(200)을 포함할 수 있다.
개체수 파악모듈(200)은 상기 동작감지센서(20)를 통해 해충 개체수의 고저를 파악하는 역할을 수행한다. 즉, 앞서 상술하였듯이 동작감지센서(20) 및 온도감지센서(60)를 통해 해충의 움직임을 파악함으로써 해충 개체수의 대략적인 고저를 파악할 수 있다.
이에 따라, 디스펜서 구동모듈(400)은 분사량 차등 조절부(410)를 포함할 수 있다.
분사량 차등 조절부(410)는 상기 해충 개체수의 고저에 따라 상기 디스펜서(80)에서 분사되는 해충퇴치물질의 분사량을 차등 조절하는 기능을 수행한다.
즉, 개체수 파악모듈(200)을 통해 해충의 개체수가 많다고 파악될수록 디스펜서(80)에서 해충퇴치물질이 더 많이 분사되도록 차등 조절할 수 있다.
예를 들면, 컨트롤러의 시스템 상에 해충 개체수의 기준을 매우 많음, 많음, 보통, 적음, 매우 적음으로 미리 분류해 놓았을 수 있으며, 해충 개체수가 '매우 많음'일 경우 디스펜서(80)에서 해충퇴치물질이 30ml, '많음'일 경우 25ml 등으로 디스펜서(80)에서 분사되는 해충퇴치물질의 분사량을 조절할 수 있다.
다른 실시예로서, 해충퇴치물질은 신남알데하이드(Cinnamic aldehyde), 캄펜(Camphene), 시네올(Cineol), 유제놀(Eugenol)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 베이스 85 내지 99중량부, 페퍼민트 오일 및 PVA(Poly vinyl alcohol)를 포함하는 첨가제 1 내지 15중량부의 혼합물로 이루어질 수 있으며, LED 조명장치(1)의 발광으로 인해 집중되는 해충을 향해 해충퇴치물질을 직접적으로 분사함으로써 효과적으로 살충 또는 분산시킬 수 있다.
이때, 상술한 베이스 및 첨가제 이외에도 해충퇴치물질의 기능 및 특성 향상을 위하여 별도의 첨가물과 함께 혼합되는 것도 가능하다.
신남알데하이드는 계피 알데하이드라고도 불리는 노란색의 유동성 액체이며, 성분적으로 안정적이고 모기 유충을 효과적으로 살충하는 효과가 있어 살충제로 많이 사용되는 물질이다.
캄펜은 무색을 띄며 특유의 냄새를 가지는 승화성 결정으로서 해충을 살충하는 효과가 있어 살충제의 합성 원료로 사용되는 물질이다.
시네올은 향긋한 향과 시원한 맛을 가지며 에테르, 에탄올, 클로로폼에 용해되는 물질이며 특유의 맛과 향 때문에 향신료, 향수, 화장품으로도 이용되고 입 냄새를 없애는 양치질 물약 및 기침억제제 제조 원료로도 사용되는 물질이다. 더하여, 염증과 고통을 경감시키는 효과가 있어 살충제 및 방충제의 재료로 사용된다.
유제놀은 소독 및 진통 작용을 가진 무색 또는 유황색의 점조질의 액체로서 특이한 향기가 난다는 특징이 있어 향수 제조, 향료, 살균제, 마취제의 재료로 사용되는 물질이다.
더하여, 첨가제는 페퍼민트 오일 및 PVA(Poly vinyl alcohol)를 포함하여 제조된 것으로 방충 효과가 우수하며 지속 시간 및 저장 기간이 길고 안정적이라는 특징이 있으며, 이에 대한 구체적인 제조 방법은 하기에서 후술하도록 한다.
도 4는 본 발명의 첨가제를 제조하는 과정을 나타낸 순서도이고, 도 5는 본 발명의 보조제를 제조하는 과정을 나타낸 순서도이다.
더하여, 상술한 첨가제는 제 1 물질 제조 단계(S100), 제 2 물질 제조 단계(S110), 제 3 물질 제조 단계(S120), 제 4 물질 제조 단계(S130), 첨가제 완성 단계(S140)를 거쳐 제조될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.
먼저, 제 1 물질 제조 단계(S100)는 메탄올 85 내지 99중량부, 실리카 분말 1 내지 15중량부를 80 내지 120rpm의 속도로 10 내지 30분 동안 교반하여 제 1 물질을 제조하는 과정이다.
여기서, 실리카 분말은 규소 산화물의 한 종류로서 다양한 화학종의 친수성 기능기들과 수소결합을 형성할 수 있으며 이러한 특성으로 인해 새로운 복합소재 합성에도 중요한 역할을 수행할 수 있다. 이때, 실리카는 흄드 실리카와 침전 실리카로 구분할 수 있는데, 본 발명에서는 입자의 크기가 작고 표면적이 큰 특징을 가지는 흄드 실리카를 사용하는 것이 좀 더 바람직하며 후술할 페퍼민트 오일 및 시나몬 오일의 기능 및 작용의 안정성 향상을 보조하는 역할을 수행한다. 더하여, 메탄올은 실리카 분말의 분산을 위핸 유기 용매로서 역할을 수행한다.
다음, 제 2 물질 제조 단계(S110)는 제 1 물질 80 내지 95중량부, 페퍼민트 오일 1 내지 10중량부, 시나몬 오일 1 내지 10중량부를 200 내지 400rpm의 속도로 40 내지 80분 동안 교반한 후 이를 60 내지 80℃에서 20 내지 30시간 동안 건조하고 분쇄하여 제 2 물질을 제조하는 과정이다.
여기서, 페퍼민트 오일 및 시나몬 오일은 메틸 아세톤, 메톤 등의 물질을 함유하여 해충의 기본적인 생화학적 대사물질을 억제할 뿐 아니라 물리적, 행동학적 특성까지 저해시킬 수 있다는 특징이 있다.
이때, 페퍼민트 오일 및 시나몬 오일은 방충 효과가 우수하지만 낮은 열적안정성으로 인해 휘발성이 강하다는 특징을 가져 그 효과의 지속 시간 및 저장 기간이 짧다는 문제가 있다. 따라서 이러한 페퍼민트 오일 및 시나몬 오일을 제 1 물질 내의 실리카 분말과 혼합함으로써 실리카 구조 내에 오일이 담지될 수 있고 이로써 페퍼민트 오일 및 시나몬 오일의 열적 및 구조적 안정성이 높아질 수 있으며 효과의 지속 시간 및 저장 시간이 길어질 수 있다.
이후, 제 3 물질 제조 단계(S120)는 물 65 내지 85중량부, 제 2 물질 5 내지 25중량부, PVA(Poly vinyl alcohol) 1 내지 15중량부, 염산(HCl) 0.5 내지 5중량부를 40 내지 60분 동안 혼합하여 제 3 물질을 제조하는 과정이다.
여기서, PVA는 폴리비닐 알코올 합성섬유의 원료, 접착제, 호료, 필름 등에 사용되는 수용성 수지로서 PVA의 수산화기와 페퍼민트 오일 및 시나몬 오일 내의 메탄온 성분이 반응하여 페퍼민트 오일 및 시나몬 오일의 물리적 성능이 안정화되어 효과 지속 시간 향상이 보조될 수 있으며, PVA는 평균분자량이 1300 내지 1700인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 더하여, 염산은 페퍼민트 오일 및 시나몬 오일과 PVA 간의 반응을 촉진하는 촉매로서 역할을 수행한다.
다음, 제 4 물질 제조 단계(S130)는 물 90 내지 99중량부, 시트르산(CItric Acid) 1 내지 10중량부, 아염소산나트륨(Sodium Chlorite) 0.5 내지 5중량부를 4 내지 60℃에서 1 내지 10분 동안 혼합하여 제 4 물질을 제조하는 과정이다.
여기서, 아염소산나트륨은 우수한 살균력의 특성이 있어 식육, 과체류, 해산물 등의 식품에 침지 또는 분무 용액으로 사용되는 물질로서 해충의 방역을 보조할 수 있다. 또한, 시트르산은 아염소산나트륨과의 반응 효율을 극대화할 수 있는 물질이다.
마지막으로, 첨가제 완성 단계(S140)는 제 3 물질 80 내지 90중량부, 제 4 물질 0.5 내지 5중량부, 스티렌(Styrene) 및 시트로넬라(Citronella) 오일을 포함하는 보조제 1 내지 10중량부 250 내지 350rpm의 속도로 교반한 뒤 65 내지 75℃의 온도로 20 내지 40시간 동안 건조하고 이를 분쇄하여 첨가제를 완성하는 과정이다.
여기서, 보조제는 스티렌(Styrene) 및 시트로넬라(Citronella) 오일을 포함하여 제조된 것으로 해충을 퇴치하는 기능을 효과적으로 보조할 수 있으며, 이러한 보조제의 구체적인 제조 방법은 후술하도록 한다.
이러한 과정을 통해 제조된 첨가제는 기본적으로 방충 효과가 우수하며 지속 시간 및 저장 기간이 길고 안정적이라는 특징을 가진다. 따라서 해충의 감지 시 디스펜서(80)를 통해 직접적으로 분사시킴으로써 해충의 집중을 효과적으로 방지할 수 있다.
나아가, 상술한 보조제는 1차 물질 제조 단계(S200), 2차 물질 제조 단계(S210), 3차 물질 제조 단계(S220), 보조제 완성 단계(S230)를 거쳐 제조될 수 있다.
먼저, 1차 물질 제조 단계(S200)는 물 85 내지 95중량부, SDS(Sodium dodecyl sulfate) 5 내지 15중량부를 혼합하여 1차 물질을 제조하는 과정으로서, 1차 물질은 보조제 제조 과정의 수상이 된다.
여기서, SDS는 음이온 계면활성제의 한 종류이며, 본 과정에서는 수상인 1차 물질과 후술할 유상인 2차 물질의 혼합을 위한 유화제로서 역할을 수행한다.
다음, 2차 물질 제조 단계(S210)는 스티렌(Styrene) 40 내지 55중량부, n-헥사데칸(nomal-hexadecane) 10 내지 25중량부, 디비닐벤젠(Divnyl bezene) 5 내지 20중량부, 시트로넬라(Citronella) 오일 1 내지 15중량부를 혼합하여 2차 물질을 제조하는 과정으로서, 2차 물질은 보조제 제조 과정의 유상이 된다.
여기서, 스티렌은 벤젠 고리에서 수소 1개를 바이닐기로 치환한 구조를 가진 방향족 탄화수소이며, 중합된 스티렌 입자 내부에 시트로넬라 오일을 함입시킴으로써 시트로넬라 오일의 기능 및 효과를 안정적으로 오래 지속할 수 있도록 보조한다. 또한, n-헥사데칸은 파라핀족 탄화수소의 하나로서 무색의 액체로, 알코올이나 에테르에 잘 녹는다는 특징이 있다. 더하여, 디비닐벤젠은 중합제로서 역할을 수행하며 용액 내 물질들의 가교성을 향상시켜 중합 반응을 도모하는 역할을 수행한다.
여기서, 시트로넬라 오일은 시트로넬라로부터 추출한 오일로서 시트로넬라는 방부, 살균, 탈취, 발한, 해열, 살충, 강장에 효과가 있는 식물이므로 해충을 효과적으로 퇴치시키는 역할을 수행할 수 있다.
이후, 3차 물질 제조 단계(S220)는 1차 물질 40 내지 60중량부, 2차 물질 40 내지 60중량부를 18000 내지 20000rpm의 속도로 교반하여 3차 물질을 제조하는 과정으로서, 이 과정을 통해 수상인 1차 물질과 유상인 2차 물질이 혼합 및 균질화될 수 있으며, 교반 과정은 별도의 교반기를 통해 진행할 수 있다.
여기서, 1차 물질과 2차 물질을 균질화함으로써 o/w의 에멀젼 형태의 3차 물질이 생성될 수 있다.
마지막으로, 보조제 완성 단계(S230)는 질소 분위기 하에서 3차 물질 90 내지 99중량부, AIBN(2,2.-Azobis(2-methylpropionitrile) 1 내지 10중량부를 혼합한 뒤 원심 분리하여 여과액을 제거한 잔여물을 물로 1 내지 3회 세척한 뒤 건조하여 보조제를 완성하는 과정이다.
여기서, AIBN은 비닐 중합 및 플라스틱용 발포제에 촉매로 사용되는 물질로서 보조제 합성 과정을 개시하는 개시제로서 역할을 수행한다.
이러한 과정을 거쳐 제조된 보조제는 해충을 효과적으로 퇴치시키는 역할을 수행하는 시트로넬라 오일을 스티렌 입자 내부에 함입시킴으로써 시트로넬라 오일의 해충 퇴치 및 방지 효과가 안정적으로 오래 지속될 수 있다. 더하여, 첨가제 제조 과정에 포함되어 첨가제의 기능을 효과적으로 보조할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치를 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
1: LED 조명장치 10: 기판
20: 동작감지센서 30: 음파 발생기
40: 하우징 50: 방열판
60: 온도감지센서 70: 컨트롤러
100: 카메라 제어모듈 200: 개체수 파악모듈
300: 차등 제어모듈 310: 음파 가변부
80: 디스펜서 400: 디스펜서 구동모듈
410: 분사량 차등 조절부 S100: 제 1 물질 제조 단계
S110: 제 2 물질 제조 단계 S120: 제 3 물질 제조 단계
S130: 제 4 물질 제조 단계 S140: 첨가제 완성 단계
S200: 1차 물질 제조 단계 S210: 2차 물질 제조 단계
S220: 3차 물질 제조 단계 S230: 보조제 완성 단계

Claims (10)

  1. 동작 및 온도 감지 기반의 해충 퇴치용 LED 조명장치로서,
    550 내지 700nm의 광파장을 발광하는 복수의 LED가 행렬 구조로 배치된 기판;
    상기 기판에 설치된 것으로, 해충의 움직임을 감지하는 동작감지센서;
    상기 기판에 설치된 것으로, 15 내지 25kHz 대역의 음파를 발생하는 음파 발생기;
    상기 기판을 감싸는 하우징;
    상기 하우징에서 상기 LED의 대향 측에 설치된 방열판;
    상기 LED와 방열판에서 이격된 상기 하우징의 일 측에 형성된 것으로서, 외부 온도를 측정하는 온도감지센서;
    상기 기판에 장착된 것으로서, 상기 동작감지센서의 동작 감지 및 상기 온도감지센서의 온도 감지로 상기 LED 및 음파 발생기를 구동하는 컨트롤러;를 포함하되,
    상기 컨트롤러는,
    상기 동작감지센서 및 상기 온도감지센서를 통해 해충 개체수의 고저를 파악하는 개체수 파악모듈과,
    상기 해충 개체수의 고저에 따라 상기 LED의 광파장과 상기 음파 발생기의 주파수 대역 및 작동 시간을 차등 조절하는 차등 제어모듈을 포함하고,
    상기 차등 제어모듈은,
    다음의 수학식 1을 통해 상기 주파수 대역을 차등 조절하는 것을 특징으로 하는, LED 조명장치.
    수학식 1.
    Figure 112020119316311-pat00015

    (여기서,
    Figure 112020119316311-pat00016
    은 기준 주파수(23 내지 25 kHz),
    Figure 112020119316311-pat00017
    는 상기 음파 발생기의 주파수(kHz), T는 상기 온도감지센서에서 측정한 온도(℃), L은 상기 해충 개체수의 고저에 따른 레벨(
    Figure 112020119316311-pat00018
    )로서, 개체수가 많을수록 증가)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동작감지센서는,
    방폭카메라인 것을 특징으로 하는, LED 조명장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 방폭카메라에 촬영된 물체의 움직임에 따라 해충의 움직임인지 여부를 판단하는 카메라 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 조명장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차등 제어모듈은,
    상기 음파 발생기의 주파수 대역을 일정 주기 별로 가변시키는 음파 가변부를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 조명장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    해충퇴치물질을 분사하는 디스펜서를 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 동작감지센서의 동작 감지 및 온도감지센서의 온도 감지로 상기 디스펜서를 구동하는 디스펜서 구동모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 조명장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 동작감지센서 및 상기 온도감지센서를 통해 해충 개체수의 고저를 파악하는 개체수 파악모듈을 포함하고,
    상기 디스펜서 구동모듈은,
    상기 해충 개체수의 고저에 따라 상기 디스펜서에서 분사되는 해충퇴치물질의 분사량을 차등 조절하는 분사량 차등 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 조명장치.
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