KR102255452B1 - Uvled를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구 - Google Patents
Uvled를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 실시예는 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구를 제공할 수 있다. 일례로, 본 발명의 실시예는 제1직류 전원 공급부; 제2직류 전원 공급부; 제1직류 전원 공급부로부터 제1직류 전원을 공급받아 가시광선을 조사하는 가시광선 LED; 제2직류 전원 공급부로부터 제2직류 전원을 공급받아 자외선을 조사하는 자외선 LED; 인체 감지 센서; 타이머; 및 인체 감지 센서를 통해 인체가 감지되면 제1직류 전원 공급부의 제1직류 전원이 가시광선 LED에 공급되도록 하되 타이머를 통한 미리 정해진 시간이 경과하면 가시광선 LED에 공급되는 제1직류 전원을 차단하고, 인체 감지 센서를 통해 인체가 감지되지 않으면 제2직류 전원 공급부의 제2직류 전원이 자외선 LED에 공급되도록 하되 인체 감지 센서를 통해 인체가 감지되면 자외선 LED에 공급되는 제2직류 전원을 차단하는 제어부를 포함하는, 일체형 스마트 센서등 기구를 제공할 수 있다.
Description
본 발명의 실시예는 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 크기가 작고 소비 전력 대비 휘도가 높으며, 사용 수명이 길고, 제조 비용도 저렴하다는 여러 가지 장점이 있어 기존의 전구를 대체하는 조명 수단이나 표시 수단 등으로 사용되고 있다.
LED는 발광 특성에 따라 적외선을 발광하는 적외선 IRLED, 가시광을 발광하는 가시광 VLED, 및 자외선을 발광하는 자외선 UVLED 등으로 구분될 수 있다. 자외선(Ultra Violet Rays, UV) UVLED는, DNA나 RNA를 가진 바이러스나 세균을 제거할수 있는 효과가 있음이 확인된 후, 다양한 분야에서 저렴하고 사용이 간편하며 효율이 높은 살균 장치로 이용되고 있다.
자외선의 스펙트럼 내에는 UVA, UVB, UVC의 세가지 대역폭의 자외선이 존재하며 그 파장에 따라 구분된다. 비타민D 부족과 결핍 증상은 일종의 선진국병 중 하나인데 도시화가 되어 많은 사람들이 실내에서 주로 생활하고, 공기의 오염 물질이 많아지면서 우리 피부에 닿는 자외선 양이 부족해졌기 때문이다. 특히 우리나라는 비타민D 결핍이 심한 국가중 하나이다. UV-C는 오존층에서 모두 흡수되며 UV-A와 UV-B는 6~10%만 땅에 도달된다. 그 중에서 우리 몸에 필요한 것은 UV-B이며, 이 역시 과다 노출되면 우리 몸에 좋지 않으므로 적당한 양과 시간을 받아들여야 몸에 좋다. 자외선 결핍은 식욕이 없거나 활동력이 떨어지거나 생식력이 떨어지는 경우 반드시 고려되어야 한다. 자외선 노출이 적거나 없을 경우 비타민D 저하증이 생기면 비정상적인 자세, 골감소증, 뼈의 변형, 근긴장저하, 근력 저하, 근육 떨림, 절름발이, 성장 부전, 골절, 연부조직 무기질침착, 섬유성 골형성장애 등이 생길 수 있다. 자외선 노출 결핍 시 자외선을 제공해야 한다. 자외선은 여과되지 않은 햇빛이 가장 좋다. Loisville 동물원에서는 여러 종에서 햇빛 노출 이후 드라마틱한 호전을 보였던 적이 있다. 일광욕이 불가능할 경우 인공 UV 등이 사용될 수 있다. 또한 UVLED는 최근 뉴스나 신문에서 보고된 코로나19 바이러스 살균에도 효과가 있는 것으로 확인되었다. 기존 UV 램프는 투명한 석영관 좌우에 전극이 있고, 내부에 수은, 금속 할라이드 첨가물(METAL ADDITIVE), 버퍼가스(주로 Ar, Xe, He)를 넣고 양단을 실링한 구조로 되어있다. 전극은 열전자가 잘 방출되고 유점이 높은 텅스텐 소재를 주로 사용하며 램프 종류에 따라 산화바륨, 산화 이트륨, 산화 스트론듐, 산화칼슘 등 열전자 방사 계수가 낮은 물질은 도핑하여 열전자 방출을 원활히 하는 구조로 설계하는게 기본이다. 예전에는(2005년경) 전력이 인가되면 1~8%가 UV 에너지로 방사되며 80% 이상이 열에너지로 방사되었으나 최근에는 UVLED로 인해 70%이상의 UV 에너지를 방출하기까지 가능하다. 또한 종래 UV 램프는 안정적인 UV가 방출하기까지 시간이 (에이징시간) 필요하다. 그에 비해 UVLED는 웨이퍼 위에 약100 미크론 두께의 에피 성장시킨 GaN(갈륨 나이트라이드) 칩을 팩키징하여 집광 시스템과 방열을 극대화 한 LED칩 소자를 뜻한다. UVLED 특징으로는 0.3 ~ 2mm의 소형 칩을 사용하고 지향성 광원이므로 부품 및 모듈의 슬림화가 가능하며 수십 나노(10의 -9승 ~ 10의 -8승) 초단위의 고속 응답 속도를 가지므로 온-오프(On-Off) 전환이 램프에 비해 매우 빠르다. 초기 출력 대비 50% 감소시점을 수명으로 볼 때 일반 사용 조건에서 GaN 계열 LED는 10만 시간, GaAs계 LED는 100만 시간으로 수명이 길다.스펙트럼의 선 폭이 작으므로 색 순도가 좋고 고속변조가 가능하다. 환경오염 물질이 없다. UV 광출에 안정화 시간이 필요없다. 센서등은 가정의 현관이나 베란다에 설치되어 인체의 움직임 감지를 통해 점등되는 조명장치이며 그 활용부는 아파트의 엘리베이터 앞, 공용계단, 또는 복도에 건물의 화장실, 공공화장실등에 설치되어 운영된다. 사람들이 움직임이 많은곳에 센서등을 설치하면 상시 점등되어 있는 조명과 비교해볼 때 불필요한 전력소모가 해결되어 절전효과를 가진다. 일반적으로 LED를 이용한 조명은 백열등 및 형광등과 비교하여 에너지 절감효과가 크고 밝기와 수명도 우수한 것으로 알려졌다. 이러한 LED조명은 사용 목적에 따라 발광하는 색상을 선택하거나 밝기 등을 조절 할 수 있게 제작한다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구를 제공하는데 있다. 일례로, 본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 센서등이 소등되었을 때 절체된 UVLED를 통해 살균 및 탈취 효과를 사용자의 편의에 따라 연속적 약살균 혹은 강살균으로 제어할수 있고, 또한 조명등의 밝기 및 점등 시간은 사용자에 따라 변경할수 있으며, 제어 방식에는 IR리모컨방식과 BLE(블루투스), WIFI 등 무선 통신 방법을 채택할수 있고, 일반 조명과 UVLED 조명이 일체형으로 구동장치를 구현하는 회로 제작 비용을 절감하고 회로 크기를 소형화하며, 설치 비용을 반으로 줄일 수 있어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구는 제1직류 전원 공급부; 제2직류 전원 공급부; 제1직류 전원 공급부로부터 제1직류 전원을 공급받아 가시광선을 조사하는 가시광선 LED; 제2직류 전원 공급부로부터 제2직류 전원을 공급받아 자외선을 조사하는 자외선 LED; 인체 감지 센서; 타이머; 및 인체 감지 센서를 통해 인체가 감지되면 제1직류 전원 공급부의 제1직류 전원이 가시광선 LED에 공급되도록 하되 타이머를 통한 미리 정해진 시간이 경과하면 가시광선 LED에 공급되는 제1직류 전원을 차단하고, 인체 감지 센서를 통해 인체가 감지되지 않으면 제2직류 전원 공급부의 제2직류 전원이 자외선 LED에 공급되도록 하되 인체 감지 센서를 통해 인체가 감지되면 자외선 LED에 공급되는 제2직류 전원을 차단하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구는 조도 센서를 더 포함하고, 제어부는 조도 센서를 통해 감지된 조도가 미리 정해진 조도보다 높으면 제1직류 전원 공급부의 제1직류 전원이 가시광선 LED에 공급되지 않도록 하되 제2직류 전원 공급부의 제2직류 전원이 자외선 LED에 공급되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구는 무선 통신부를 더 포함하고, 제어부는 제1,2직류 전원 공급부가 타이머를 통한 미리 정해진 시간동안 제1,2직류 전원을 가시광선 LED 및 자외선 LED에 공급하지 않으면 무선 통신부를 통해 알람 신호를 미리 정해진 무선 장치로 송신할 수 있다.
제어부는 제1PWM 신호를 공급하는 제1PWM 신호 공급부; 및 제1PWM 신호 공급부와 제1직류 전원 공급부의 사이에 연결되어 제1PWM 신호의 노이즈를 제거하는 제1노이즈 제거 회로를 더 포함하고, 제어부는 제2PWM 신호를 공급하는 제2PWM 신호 공급부; 및 제2PWM 신호 공급부와 제2직류 전원 공급부의 사이에 연결되어 제2PWM 신호의 노이즈를 제거하는 제2노이즈 제거 회로를 더 포함할 수 있다.
제1노이즈 제거 회로는 제1PWM 신호 공급부로부터 제1PWM 신호를 공급받아 반전하여 출력하는 제1반전 스위칭 소자; 및 제1반전 스위칭 소자로부터 반전된 제1PWM 신호를 공급받아 원래의 제1PWM 신호와 동위상이 되도록 하여 제1PWM 신호를 제1직류 전원 공급부에 출력하는 제1동위상 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
제1반전 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제1반전 스위칭 소자의 게이트 단자와 제1PWM 신호 공급부 사이에 제1저항이 연결되고, 제1반전 스위칭 소자의 드레인 단자는 접지되며, 제1동위상 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제1반전 스위칭 소자의 소스 단자가 제1동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 직류 전원 단자가 직렬로 연결된 제2,3저항을 통하여 제1동위상 스위칭 소자의 소스 단자에 연결되고, 제2,3저항 사이의 노드가 제4저항을 통하여 제1동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 제1동위상 스위칭 소자의 드레인 단자가 접지되며, 제3저항과 제1동위상 스위칭 소자의 소스 단자 사이의 노드가 제1직류 전원 공급부의 입력 단자에 연결될 수 있다.
제2노이즈 제거 회로는 제2PWM 신호 공급부로부터 제2PWM 신호를 공급받아 반전하여 출력하는 제2반전 스위칭 소자; 및 제2반전 스위칭 소자로부터 반전된 제2PWM 신호를 공급받아 원래의 제2PWM 신호와 동위상이 되도록 하여 제2PWM 신호를 제2직류 전원 공급부에 출력하는 제2동위상 스위칭 소자를 포함할수 있다.
제2반전 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제2반전 스위칭 소자의 게이트 단자와 제2PWM 신호 공급부 사이에 제1저항이 연결되고, 제2반전 스위칭 소자의 드레인 단자는 접지되며, 제2동위상 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제2반전 스위칭 소자의 소스 단자가 제2동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 직류 전원 단자가 직렬로 연결된 제2,3저항을 통하여 제2동위상 스위칭 소자의 소스 단자에 연결되고, 제2,3저항 사이의 노드가 제4저항을 통하여 제2동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 제2동위상 스위칭 소자의 드레인 단자가 접지되며, 제3저항과 제2동위상 스위칭 소자의 소스 단자 사이의 노드가 제2직류 전원 공급부의 입력 단자에 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예는 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구를 제공할 수 있다. 일례로, 본 발명의 실시예는 센서등이 소등되었을 때 절체된 UVLED를 통해 살균 및 탈취 효과를 사용자의 편의에 따라 연속적 약살균 혹은 강살균으로 제어할수 있고, 또한 조명등의 밝기 및 점등 시간은 사용자에 따라 변경할수 있으며, 제어 방식에는 IR 리모컨 방식과 BLE(블루투스), WIFI 등 무선 통신 방법을 채택할수 있고, 일반 조명과 UVLED 조명이 일체형으로 구동장치를 구현하는 회로 제작 비용을 절감하고 회로 크기를 소형화하며, 설치 비용을 반으로 줄일 수 있어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구를 제공할 수 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구의 전면도, 후면도 및 LED/UVLED 회로기판 전면도를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구의 전기적 구성중 노이즈 제거 회로 및 직류 전원 공급부의 일례를 도시한 블럭도 및 회로도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구의 전기적 구성중 노이즈 제거 회로 및 직류 전원 공급부의 일례를 도시한 블럭도 및 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구(100)의 전면도, 후면도 및 LED/UVLED 회로기판의 전면도를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구(100)는 인체 감지 센서(110), 조도 센서(120), 무선 통신부(130), 타이머(140), 제어부(150), 상용 전원 공급부(160), 제1직류 전원 공급부(170), 제2직류 전원 공급부(180), 다수의 가시광선 LED(191) 및 다수의 자외선 LED(192)가 실장되거나 전기적으로 연결되는[도 2a 및 도 2b 참조] 회로기판(193)과, 회로기판(193)을 전,후방에서 감싸는 케이스(194)를 포함할 수 있다.
일부예들에서, 회로기판(193)은 대략 원판 형태일 수 있고, 이에 따라 다수의 가시광선 LED(191) 및 다수의 자외선 LED(192)가 대략 원점을 중심으로 방사 형태 또는 다수의 원형 링 형태로 배열될 수 있다. 일부 예들에서, 전면의 케이스(194)는 대략 투명 또는 반투명 재질의 광확산판을 포함함으로써, 가시광선 LED(191)의 광이 넓게 균일하게 확산될 수 있도록 되어 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구(100)의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.
본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구(100)는 인체 감지 센서(110), 조도 센서(120), 무선 통신부(130), 타이머(140), 제어부(150), 상용 전원 공급부(160), 제1직류 전원 공급부(170), 제2직류 전원 공급부(180), 다수의 가시광선 LED(191) 및 다수의 자외선 LED(192)를 포함할 수 있다.
인체 감지 센서(110)는 일체형 스마트 센서등 기구(100)에 인체가 접근하면, 이를 감지하여 제어부(150)에 센싱 신호를 전송할 수 있다. 일부 예들에서, 인체 감지 센서(110)는 PIR 센서(Passive infrared sensor) 또는 도플러 센서를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.
조도 센서(120)는 일체형 스마트 센서등 기구(100)의 주변 조도를 센싱하고, 이를 제어부(150)에 전송할 수 있다. 조도 센서(120)는 포토레지스터(Photo Resistor) 또는 Cds(황화카드뮴) 센서를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.
무선 통신부(130)는 일체형 스마트 센서등 기구(100)가 외부의 제어 신호(예를 들면, 적외선 또는 무선 신호)를 수신하여 가시광선 LED(191) 및/또는 자외선 LED(192)가 온/오프되도록 하거나, 또는 일체형 스마트 센서등 기구(100)의 동작 상태(예를 들면, 가시광선 LED(191) 및/또는 자외선 LED(192)의 턴온 시간 또는 턴오프 시간)를 외부의 무선 송수신 장치에 전송할 수 있다. 무선 통신부(130)는 IR 수신부, 블루트스 모듈, 와이파이 모듈, 지그비 모듈, 4G 모듈, 5G 모듈 또는 IoT 모듈을 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. 이에 따라 적외선 리모콘이나, 스마트 폰 등을 통해 무선 통신부(130)로 가시광선 LED(191) 및/또는 자외선 LED(192)의 턴온/턴오프 신호를 전송하여, 이들의 온/오프를 제어할 수 있다. 더불어, 무선 통신부(130)를 통해 가시광선 LED(191) 및/또는 자외선 LED(192)의 턴온/턴오프 정보, 알람 정보 등이 스마트 폰 등에 전송될 수 있다.
타이머(140)는 클럭 신호 또는 시간 정보를 제어부(150)에 전송할 수 있다. 타이머(140)는 기본적으로 제어부(150) 내에 내장될 수 있으며, 모든 디지털 신호 처리를 위한 동기 주파수를 제공할 수 있다.
제어부(150)는 인체 감지 센서(110), 조도 센서(120), 무선 통신부(130) 및/또는 타이머(140)로부터 다양한 정보를 수신하여, 미리 정해진 로직이나 프로그램에 따라 다양한 동작을 제어할 수 있다.
일부 예들에서, 제어부(150)는 인체 감지 센서(110)를 통해 인체가 감지되면 제1직류 전원 공급부(170)의 제1직류 전원이 가시광선 LED(191)에 공급되도록 하거나(이때, 제2직류 전원 공급부(180)의 제2직류 전원이 자외선 LED(192)에 공급되지 않도록 차단함), 인체 감지 센서(110)를 통해 인체가 감지되지 않으면 제2직류 전원 공급부(180)의 제2직류 전원이 자외선 LED(192)에 공급되도록 할 수 있다(이때, 제1직류 전원 공급부(170)의 제1직류 전원이 가시광선 LED(191)에 공급되지 않도록 차단함).
상용 전원 공급부(160)는 제1직류 전원 공급부(170) 및/또는 제2직류 전원 공급부(180)에 상용 전원(예를 들면, AC220V, 60Hz)을 공급할 수 있다. 일부 예들에서, 상용 전원 공급부(160)는 AC 220V를 DC 5V 내지 100V로 변환하여 제1직류 전원 공급부(170) 및/또는 제2직류 전원 공급부(180)에 공급할 수 있다. 일부 예들에서, 상용 전원 공급부(160)는 교류 전원을 제1,2직류 전원 공급부(170,180)에 공급하고, 제1,2직류 전원 공급부(170,180)가 자체적으로 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다.
제1직류 전원 공급부(170)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 다수의 가시광선 LED(191)에 공급할 수 있다. 일부 예들에서, 제1직류 전원 공급부(170)는 상용 교류 전원을 직류 전원(예를 들면, 5V 내지 100V)로 변환하여 제어부(150) 및 다수의 가시광선 LED(191)에 공급할 수 있다. 일부 예들에서, 제1직류 전원 공급부(170)는 SMPS(Switched Mode Power Supply)를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. 일부 예들에서, 제1직류 전원 공급부(170)는 제어부(150)로부터 PWM(Pulse-width modulation) 신호를 인가받아, 상기 PWM 신호에 비례하는 직류 전원(예를 들면, 5V 내지 100V)을 가시광선 LED(191)에 공급할 수 있다.
제2직류 전원 공급부(180)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 다수의 자외선 LED(192)에 공급할 수 있다. 일부 예들에서, 제2직류 전원 공급부(180)는 상용 교류 전원을 직류 전원(예를 들면, 5V 내지 100V)로 변환하여 제어부(150) 및 다수의 자외선 LED(192)에 공급할 수 있다. 일부 예들에서, 제2직류 전원 공급부(180)는 SMPS(Switched Mode Power Supply)를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. 일부 예들에서, 제2직류 전원 공급부(180)는 제어부(150)로부터 PWM(Pulse-width modulation) 신호를 인가받아, 상기 PWM 신호에 비례하는 직류 전원(예를 들면, 5V 내지 100V)을 자외선 LED(192)에 공급할 수 있다.
다수의 가시광선 LED(191)는 제1직류 전원 공급부(170)로부터 인가되는 직류 전압에 비례하는 세기의 가시광선을 조사할 수 있다. 가시광선 LED(191)는 적색, 녹색, 청색 및/또는 백색 LED를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 가시광선 LED(191)는 대략 400 nm 내지 760 nm의 파장을 갖는 빛을 조사할 수 있다.
다수의 자외선 LED(192)는 제2직류 전원 공급부(180)로부터 인가되는 직류 전압에 비례하는 세기의 자외선을 조사할 수 있다. 일부 예들에서, 자외선 LED(192)는 대략 100 nm 내지 400 nm의 파장을 갖는 빛을 조사하여, 살균/탈취 기능이나 식물의 성장에 도움을 줄 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스마트 센서등 기구(100)에서 제어부(150)는 인체 감지 센서(110)를 통해 인체가 감지되면 제1직류 전원 공급부(170)의 제1직류 전원이 가시광선 LED(191)에 공급되도록 하되, 타이머(140)를 통한 미리 정해진 시간이 경과하면 가시광선 LED(191)에 공급되는 제1직류 전원을 차단할 수 있다.
일부 예들에서, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스마트 센서등 기구(100)에서 제어부(150)는 인체 감지 센서(110)를 통해 인체가 감지되지 않으면 제2직류 전원 공급부(180)의 제2직류 전원이 자외선 LED(192)에 공급되도록 하되, 인체 감지 센서(110)를 통해 인체가 감지되면 자외선 LED(192)에 공급되는 제2직류 전원을 차단할 수 있다.
또한, 일부 예들에서, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스마트 센서등 기구(100)에서 제어부(150)는 조도 센서(120)를 통해 감지된 조도가 미리 정해진 조도보다 높으면 제1직류 전원 공급부(170)의 제1직류 전원이 가시광선 LED(191)에 공급되지 않도록 하되 제2직류 전원 공급부(180)의 제2직류 전원이 자외선 LED(192)에 공급되도록 할 수 있다.
또한, 일부 예들에서, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 스마트 센서등 기구(100)에서 제어부(150)는 제1,2직류 전원 공급부(170,180)가 타이머(140)를 통한 미리 정해진 시간동안 제1,2직류 전원을 가시광선 LED(191) 및 자외선 LED(192)에 공급하지 않으면 무선 통신부(130)를 통해 알람 신호(경고 신호)를 미리 정해진 무선 장치(예를 들면, 독거노인의 보호자가 소지한 스마트폰)로 송신할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구(100)를 제공할 수 있다. 일례로, 본 발명의 실시예는 센서등이 소등되었을 때 절체된 UVLED를 통해 항균, 살균 및 탈취 효과를 사용자의 편의에 따라 연속적 약살균 혹은 강살균으로 제어할수 있고, 또한 조명등의 밝기 및 점등 시간은 사용자에 따라 변경할수 있으며, 제어 방식에는 IR 리모컨 방식과 BLE(블루투스), WIFI 등 무선 통신 방법을 채택할수 있고, 일반조명과 UVLED 조명이 일체형으로 구동 장치를 구현하는 회로 제작 비용을 절감하고 회로 크기를 소형화하며, 설치 비용을 반으로 줄일 수 있어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구(100)를 제공할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구(100)의 전기적 구성중 노이즈 제거 회로 및 직류 전원 공급부의 일례를 도시한 블럭도 및 회로도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제어부(150)는 제1PWM 신호를 공급하는 제1PWM 신호 공급부(151)와 제1PWM 신호 공급부(151)와 제1직류 전원 공급부(170)의 사이에 연결되어 제1PWM 신호의 노이즈를 제거하는 제1노이즈 제거 회로(153)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 제2PWM 신호를 공급하는 제2PWM 신호 공급부(152)와 및 제2PWM 신호 공급부(152)와 제2직류 전원 공급부(180)의 사이에 연결되어 제2PWM 신호의 노이즈를 제거하는 제2노이즈 제거 회로(154)를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1,2PWM 신호 공급부(151,152)는 제어부(150) 내에 구비될 수 있고, 제1,2노이즈 제거 회로(153,154)는 제어부(150)의 외측에 별도의 회로로 구성될 수 있다.
일반적으로 제어부(150)의 제1,2PWM 신호 공급부(151,152)에서 전송되는 PWM 신호는 완벽한 구형파 신호를 포함할 수 있다. 그러나, 제어부(150)에 다양한 센서, 디지털 스위치, 전력 변환 컨버터가 연결될 경우, PWM 신호는 외부 노이즈로 인해 왜곡되거나 노이즈가 함께 실려 정확한 PWM 신호가 전송되지 않는다.
통상 제어부(150)에서 전송되는 PWM 신호를 직접 DC/DC 컨버터에 입력하게 되면 노이즈로 인해 불빛이 깜박이거나 낮은 전력에서 혹은 디밍 구간내에서 깜박임 증상이 나타나게 되어 좋은 품질의 빛을 출력하기 어려워진다. 또한, PWM 신호의 왜곡으로 인해 플릭커가 발생하게 된다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 기존 회로는 RC 필터를 사용하였지만 이때 캐패시터의 용량값에 의해 구형파가 일그지게 되고 응답 속도 또한 느려진다.
이러한 문제를 해소하기 위해 본 발명의 실시예는 상술한 바와 같이, 제1,2PWM 신호 공급부(151,152)와 제1,2직류 전원 공급부(170,180)의 사이에 각각 제1,2노이즈 제거 회로(153,154)가 더 구비될 수 있다.
일부 예들에서, 제1노이즈 제거 회로(153)는 제1PWM 신호 공급부(151)로부터 제1PWM 신호를 공급받아 반전하여 출력하는 제1반전 스위칭 소자 및 제1반전 스위칭 소자로부터 반전된 제1PWM 신호를 공급받아 원래의 제1PWM 신호와 동위상이 되도록 하여 제1PWM 신호를 제1직류 전원 공급부(170)에 출력하는 제1동위상 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
또한, 일부 예들에서 제1반전 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제1반전 스위칭 소자의 게이트 단자와 제1PWM 신호 공급부(151) 사이에 제1저항이 연결되고, 제1반전 스위칭 소자의 드레인 단자는 접지되며, 제1동위상 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제1반전 스위칭 소자의 소스 단자가 제1동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 직류 전원 단자가 직렬로 연결된 제2,3저항을 통하여 제1동위상 스위칭 소자의 소스 단자에 연결되고, 제2,3저항 사이의 노드가 제4저항을 통하여 제1동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 제1동위상 스위칭 소자의 드레인 단자가 접지되며, 제3저항과 제1동위상 스위칭 소자의 소스 단자 사이의 노드가 제1직류 전원 공급부(170)의 입력 단자에 연결될 수 있다.
제2노이즈 제거 회로(154) 및 그 구성은 상술한 제1노이즈 제거 회로(153) 및 그 구성과 동일하거나 유사할 수 있다. 일부 예에서, 제2노이즈 제거 회로(154)는 제2PWM 신호 공급부(152)로부터 제2PWM 신호(PWM2)를 공급받아 반전하여 출력하는 제2반전 스위칭 소자(Q4) 및 제2반전 스위칭 소자(Q4)로부터 반전된 제2PWM 신호를 공급받아 원래의 제2PWM 신호와 동위상이 되도록 하여 제2PWM 신호를 제2직류 전원 공급부(180)에 출력하는 제2동위상 스위칭 소자(Q5)를 포함할 수 있다.
제2반전 스위칭 소자(Q4)는 게이트 단자(1), 소스 단자(2) 및 드레인 단자(3)를 포함하되, 제2반전 스위칭 소자(Q4)의 게이트 단자(1)와 제2PWM 신호 공급부(152) 사이에 제1저항(R32)이 연결되고, 제2반전 스위칭 소자(Q4)의 드레인 단자(3)는 접지되며, 제2동위상 스위칭 소자(Q5)는 게이트 단자(1), 소스 단자(2) 및 드레인 단자(3)를 포함하되, 제2반전 스위칭 소자(Q4)의 소스 단자(2)가 제2동위상 스위칭 소자(Q5)의 게이트 단자(1)에 연결되고, 직류 전원 단자(DC 5V)가 직렬로 연결된 제2,3저항(R29,R30)을 통하여 제2동위상 스위칭 소자(Q5)의 소스 단자(2)에 연결되고, 제2,3저항(R29,R30) 사이의 노드가 제4저항(R31)을 통하여 제2동위상 스위칭 소자(Q5)의 게이트 단자(1)와 제2반전 스위칭 소자(Q4) 사이의 노드에 연결되고, 제2동위상 스위칭 소자(Q5)의 드레인 단자(3)가 접지되며, 제3저항(R30)과 제2동위상 스위칭 소자(Q5)의 소스 단자(2)의 사이에 있는 노드가 제2직류 전원 공급부(180) 예를 들면, DC/DC 컨버터(U4)의 입력 단자(EN/DIM)에 연결될 수 있다.
이와 같이 하여, PWM 주파수를 16Khz로 설정하여 직류 전원 공급부(180)를 동작하게 되면 입력 전압 및 출력전압 그리고 L3 인덕터 값에 의해 100~300Khz로 스위칭하게 되어 듀티 10~100% 사이에 전력변환은 플리커가 발생하지 않게 된다.
도 3b는 일례로, 제2노이즈 제거 회로(154) 및 제2직류 전원 공급부(180)의 상호간 연결 관계 및 구성을 도시하고 있다. 이러한 제2노이즈 제거 회로(154) 및 제2직류 전원 공급부(180)의 상호간 연결 관계 및 구성은 제1노이즈 제거 회로(153) 및 제1직류 전원 공급부(170)의 상호간 연결 관계 및 구성과 동일하거나 유사할 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이 제2노이즈 제거 회로(154)에 의해 노이즈가 제거된 제2PWM 신호는 노드를 통해 DC/DC 컨버터(U4)의 EN/DIM 단자에 입력될 수 있다. DC/DC 컨버터(U4)의 VCC 단자는 캐패시터(C17)를 통해 접지될 수 있고, DC/DC 컨버터(U4)의 IN 단자 및 RS 단자에는 자외선 LED(192)에 인가되는 전압을 센싱하기 위한 센스 저항(RCS5,RCS6)이 연결될 수 있다. 더불어, 센스 저항(RCS5,RCS6)에 연결된 DC OUT 단자를 통해서는 일례로 6V 내지 60V의 직류 전압이 인가될 수 있으며, 단자 RD2 및 BK2를 통해 자외선 LED(192)에 직류 전원이 공급될 수 있다. 또한, DC/DC 컨버터(U4)의 DR 단자 및 저항(R33)을 통해 구동 신호가 스위칭 소자(Q7)의 게이트 단자(1)에 공급될 수 있다. 스위칭 소자(Q7)는 소스 단자(2)에 인덕터(L3)를 통해 단자 BK2에 연결되고 인덕터(L3)에 연결된 캐패시터(EC7)를 통해 단자 RD2에 연결된다. 상술한 바와 같이 단자 BK2 및 RD2를 통해 자외선 LED(192)가 연결될 수 있다. 또한, 스위칭 소자(Q7)의 드레인 단자(3)는 접지될 수 있다. 한편, DC OUT 단자와 스위칭 소자(Q7)의 소스 단자(2) 사이에는 쇼트키 다이오드와 같은 DCDC 강압형 스위칭 컨버터의 환류 다이오드(D9)가 연결됨으로써, 스위칭 소자(Q7)가 턴온되었을때 인덕터 L에 에너지를 저장하고, 스위칭 소자(Q7)가 턴오프되었을때 환류 다이오드(D9)를 통해 인덕터 L에 저장된 에너지가 단자 RD2 및 BK2를 통해 부하(예를 들면, 가시광선 LED 및/또는 자외선 LED)에 전달되도록 한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 일반 조명과 UVLED 조명이 일체형으로 구동 장치를 구현하는 회로 제작 비용을 절감하고 회로 크기를 소형화하며, 설치비용을 반으로 줄일 수 있어 가격경쟁력을 높일 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 UVLED를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 일체형 스마트 센서등 기구
110; 인체 감지 센서 120; 조도 센서
130; 무선 통신부 140; 타이머
150; 제어부 151; 제1PWM 신호 공급부
152; 제2PWM 신호 공급부 153; 제1노이즈 제거 회로
154; 제2노이즈 제거 회로 160; 상용 전원 공급부
170; 제1직류 전원 공급부 180; 제2직류 전원 공급부
191; 가시광선 LED 192; 자외선 LED
193; 회로기판 194; 케이스
110; 인체 감지 센서 120; 조도 센서
130; 무선 통신부 140; 타이머
150; 제어부 151; 제1PWM 신호 공급부
152; 제2PWM 신호 공급부 153; 제1노이즈 제거 회로
154; 제2노이즈 제거 회로 160; 상용 전원 공급부
170; 제1직류 전원 공급부 180; 제2직류 전원 공급부
191; 가시광선 LED 192; 자외선 LED
193; 회로기판 194; 케이스
Claims (8)
- 제1직류 전원 공급부;
제2직류 전원 공급부;
제1직류 전원 공급부로부터 제1직류 전원을 공급받아 가시광선을 조사하는 가시광선 LED;
제2직류 전원 공급부로부터 제2직류 전원을 공급받아 자외선을 조사하는 자외선 LED;
인체 감지 센서;
타이머; 및
인체 감지 센서를 통해 인체가 감지되면 제1직류 전원 공급부의 제1직류 전원이 가시광선 LED에 공급되도록 하되 타이머를 통한 미리 정해진 시간이 경과하면 가시광선 LED에 공급되는 제1직류 전원을 차단하고, 인체 감지 센서를 통해 인체가 감지되지 않으면 제2직류 전원 공급부의 제2직류 전원이 자외선 LED에 공급되도록 하되 인체 감지 센서를 통해 인체가 감지되면 자외선 LED에 공급되는 제2직류 전원을 차단하는 제어부를 포함하고,
제어부는 제1PWM 신호를 공급하는 제1PWM 신호 공급부; 및 제1PWM 신호 공급부와 제1직류 전원 공급부의 사이에 연결되어 제1PWM 신호의 노이즈를 제거하는 제1노이즈 제거 회로를 더 포함하고,
제어부는 제2PWM 신호를 공급하는 제2PWM 신호 공급부; 및 제2PWM 신호 공급부와 제2직류 전원 공급부의 사이에 연결되어 제2PWM 신호의 노이즈를 제거하는 제2노이즈 제거 회로를 더 포함하며,
제1노이즈 제거 회로는 제1PWM 신호 공급부로부터 제1PWM 신호를 공급받아 반전하여 출력하는 제1반전 스위칭 소자; 및 제1반전 스위칭 소자로부터 반전된 제1PWM 신호를 공급받아 원래의 제1PWM 신호와 동위상이 되도록 하여 제1PWM 신호를 제1직류 전원 공급부에 출력하는 제1동위상 스위칭 소자를 포함하고, 제1반전 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제1반전 스위칭 소자의 게이트 단자와 제1PWM 신호 공급부 사이에 제1저항이 연결되고, 제1반전 스위칭 소자의 드레인 단자는 접지되며, 제1동위상 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제1반전 스위칭 소자의 소스 단자가 제1동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 직류 전원 단자가 직렬로 연결된 제2,3저항을 통하여 제1동위상 스위칭 소자의 소스 단자에 연결되고, 제2,3저항 사이의 노드가 제4저항을 통하여 제1동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 제1동위상 스위칭 소자의 드레인 단자가 접지되며, 제3저항과 제1동위상 스위칭 소자의 소스 단자 사이의 노드가 제1직류 전원 공급부의 입력 단자에 연결되고,
제2노이즈 제거 회로는 제2PWM 신호 공급부로부터 제2PWM 신호를 공급받아 반전하여 출력하는 제2반전 스위칭 소자; 및 제2반전 스위칭 소자로부터 반전된 제2PWM 신호를 공급받아 원래의 제2PWM 신호와 동위상이 되도록 하여 제2PWM 신호를 제2직류 전원 공급부에 출력하는 제2동위상 스위칭 소자를 포함하고, 제2반전 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제2반전 스위칭 소자의 게이트 단자와 제2PWM 신호 공급부 사이에 제1저항이 연결되고, 제2반전 스위칭 소자의 드레인 단자는 접지되며, 제2동위상 스위칭 소자는 게이트 단자, 소스 단자 및 드레인 단자를 포함하되, 제2반전 스위칭 소자의 소스 단자가 제2동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 직류 전원 단자가 직렬로 연결된 제2,3저항을 통하여 제2동위상 스위칭 소자의 소스 단자에 연결되고, 제2,3저항 사이의 노드가 제4저항을 통하여 제2동위상 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결되고, 제2동위상 스위칭 소자의 드레인 단자가 접지되며, 제3저항과 제2동위상 스위칭 소자의 소스 단자 사이의 노드가 제2직류 전원 공급부의 입력 단자에 연결된, 일체형 스마트 센서등 기구. - 제 1 항에 있어서,
조도 센서를 더 포함하고,
제어부는 조도 센서를 통해 감지된 조도가 미리 정해진 조도보다 높으면 제1직류 전원 공급부의 제1직류 전원이 가시광선 LED에 공급되지 않도록 하되 제2직류 전원 공급부의 제2직류 전원이 자외선 LED에 공급되도록 하는, 일체형 스마트 센서등 기구. - 제 1 항에 있어서,
무선 통신부를 더 포함하고,
제어부는 제1,2직류 전원 공급부가 타이머를 통한 미리 정해진 시간동안 제1,2직류 전원을 가시광선 LED 및 자외선 LED에 공급하지 않으면 무선 통신부를 통해 알람 신호를 미리 정해진 무선 장치로 송신하는, 일체형 스마트 센서등 기구.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020200178118A KR102255452B1 (ko) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Uvled를 적용한 일체형 스마트 센서등 기구 |
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KR102255452B1 true KR102255452B1 (ko) | 2021-05-24 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102583467B1 (ko) | 2022-10-26 | 2023-09-27 | (주)글로벌엘이디 | 센서조명등용 인체감지센서 신호검출 회로장치 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012169147A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | 点灯装置及び照明装置 |
KR20190079726A (ko) * | 2017-12-27 | 2019-07-08 | 선문대학교 산학협력단 | Led 조명 시스템 |
KR20200100386A (ko) * | 2019-02-18 | 2020-08-26 | 주식회사 씨티랩 | Uv led 청정 시스템을 구비한 항균 조명 장치 |
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2020
- 2020-12-18 KR KR1020200178118A patent/KR102255452B1/ko active IP Right Grant
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