KR102571194B1 - 살균 및 비타민d 체내 합성 유도 바이오 엘이디등 - Google Patents

살균 및 비타민d 체내 합성 유도 바이오 엘이디등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등에 관한 것으로서 상부하우징과; 400~410nm의 자외선을 발광하고 405nm일 때 피크파장인 UV-A 엘이디와; 295~330nm의 자외선 광을 발광하고 파장 310nm일 대 피크파장인 UV-B 엘이디와; 상부하우징에 체결되고, 하부에 절곡된 플랜지와, UV-A 엘이디의 빛을 확산하고, UV-B 엘이디에 대응되게 투과공과 투과공에 연장되고 저면에서 상부하우징의 내부방향으로 돌출되고 UV-B가 투사되는 방향으로 확장되는 115~125°경사면이 구성된 리플렉터를 구성하여; UV-B 엘이디에서 발광하는 빛의 간섭을 최소화하고, 상부하우징이 천정 등에 결합될 때 플랜지가 상부하우징을 천정 등의 내부로 더 이상 삽입되지 않게 하고; UV-A 엘이디와 UV-B 엘이디를 전원과 MOSFET 트랜지스터와 컨트롤러(IC)의 SW1 또는 SW2에 연결하여 스위치의 온오프 반복에 의해 살균용 및 비타민D 체내합성 유도용이 선택적으로 사용되고, 살균효능과 사용상 안전성이 있고, 실내 거주자 등에게 비타민D의 체내합성을 유도하고, 경사각은 UV-B 광의 확산하고, 최소한의 부품 변경으로 조명등에 설치할 수 있는 등의 효과가 있다.

Description

살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등{Bio LED lamp for sterilization and inducing synthesis of vitamin D in the body}
본 발명은 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체에 유해하지 아니한 자외선을 발광하는 UV-A 엘이디 및 비타민D 합성을 위한 UV-B 엘이디를 구성하고 UV-B가 투과되고 절곡 돌출되는 플랜지가 구성된 리플렉터를 구성하여; UV-B 엘이디에서 발광하는 빛의 간섭을 최소화하고, 실내 천장이나 벽면 등에 사용되거나 엘이디 조명등에 결합 적용할 수 있고, 살균등 및 비타민D 체내합성 유도등의 겸용으로 사용할 수 있고, 실내 거주자나 환자 등에게 부족한 비타민D의 체내합성을 유도할 수 있고, 플랜지에 의해 상부하우징이 천정, 텍스의 내부로 더 이상 삽입되지 않는 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등에 관한 것이다.
엘이디(LED) 조명등은 종래의 형광등이나 백열전구에 비해 전력효율 및 조도가 높으며, 전기적 응답속도가 빠르고 다양한 색상의 빛을 방출할 수 있어 산업현장이나 가정 등에 널리 사용되고 있다. 이와 같은 엘이디 조명등은 일반적으로는 엘이디를 조명용으로 사용하게 되는데, 최근에는 자외선(UV, Ultra Violet Rays)이 발광되는 엘이디가 개발되어 UV-A 엘이디를 적용한 살균용 장치(조명등)와 UV-B 엘이디를 적용한 비타민D 합성 장치(조명등)의 기술이 개발되고 있디.
일반적으로 자외선은 대체로 그 파장대에 따라서 UV-A(320~400nm), UV-B(280~320nm), 및 UV-C(100~280nm)로 구분되며, 그 중에서 UV-A가 세균을 제거할 수 있는 효과가 있음이 확인되어 다양한 분야에서 UV-A 엘이디를 살균 수단으로서 적용하고 조명과 연동한 실내 정화용 살균용 엘이디 조명등이 제시되고 있으며, 인체는 UV-B에 쪼이게 되면 피부에 함유되어 있는 7-데히드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)이라는 스테롤(sterol) 물질이 비타민D3로 전환하게 되므로 UV-B 엘이디를 적용한 비타민D 생성장치가 제시되고 있다.
상기 엘이디 살균장치 및 비타민D 합성 조명장치에 대한 종래기술을 살펴보면,
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0085038호 태양전지 자외선엘이디 살균장치(공개일 2020년07월14일)는, 자외선을 하부로 조사하여 실내공간을 살균하는 태양전지 자외선엘이디 살균장치에 있어서, 하우징의 상부에 구비되어 빛에 의해 전기를 생산하는 태양전지와 전기적으로 연결되게 구비되는 회로부와; 상기 회로부로부터 전원을 공급받으면 태양전지에서 생산한 전기가 충전되는 축전지와; 상기 회로부로부터 전원을 공급받으면 자외선이 조사되도록 PCB기판의 하면에 실장되어 설치되는 자외선엘이디와; 상기 회로부하부에 설치되어 전류의 인가에 따라 가시광선을 조사하는 조명엘이디와; 상기 회로부에 구비되어 회로부에서 인가된 전류로 작동시 안내음성이나 경고음을 발생시키는 스피커와; 상기 회로부에 구비되어 회로부에서 인가된 전류로 작동하는 전원차단회로와 동작감지센서로 구성된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0042649호 비타민D 합성장치(공고일 2020년04월24일)는 280~320nm 파장의 자외선 광을 발광하는 자외선 조사유닛들과, 자외선 조사유닛들이 배치되는 엘이디 기판을 포함하고 자외선 엘이디기 구성된 자외선 조사부와, 자외선 조사유닛들 각각과 피조사체 사이의 간격 정보를 획득하기 위해 피조사체를 스캔하는 스캐닝부와, 스캐닝부에 의해 획득된 간격 정보에 의존하여 자외선 조사유닛들 각각과 피조사체 사이의 간격이 동일하도록 자외선 조사유닛들의 높낮이를 조절하기 위한 제어부로 구성되어; 비타민D 합성을 위한 자외선 광의 피조사체의 표면을 스캔하여 피조사체의 높낮이 또는 굴곡면에 따라서 자외선 광원의 높낮이를 조절하여 표면에 대체로 동일한 거리에서 균일하게 자외선 광이 조사될 수 있도록 구성되어 인체에 필요한 전체 비타민 D의 부족분을 보충할 수 있는 구성이다.
상기 종래기술의 태양전지 자외선엘이디 살균장치는 태양전지 및 축전지의 구성에 의하여 그 구조가 복잡하고, 양면테이프에 의하여 등기구에 부착사용하여 미관이 미려하지 아니하고 살균장치로만 사용하는 한계가 있따.
상기 종래기술의 비타민D 합성장치는 스캐닝부와 피조사체의 높낮이 또는 굴곡면에 따라서 자외선 광원의 높낮이를 조절하는 구성 등에 의하여 그 구조가 복잡하여 조명등에 적용하기가 어렵고 범용이 없으면서 비타민D 합성장치로만 사용하는 한계가 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 살균을 수행할 수 있도록 405nm 파장의 자외선을 발광하는 UV-A 엘이디와, 비타민D 합성을 위한 295~330nm 파장의 자외선을 발광하는 UV-B 엘이디와, 하부 둘레에 절곡 돌출되는 플랜지와 UV-B가 투과되는 투과공과 UV-B가 확산될 수 있게 하고 저면에 돌출된 115~125°경사면이 구성된 리플렉터를 구성하여; UV-B 엘이디에서 발광하는 빛의 간섭을 최소화하고, 가정의 주방, 욕실, 거실 등이나 음식창고, 식당 조리실, 사무실 등의 천정 등에 설치되거나 신규 제작되는 엘이디 조명등애 결합 적용할 수 있도록 하고, 스위치의 온(On)/오프(Off)의 반복으로 실내의 세균이나 박테리아 등의 살균 및 실내 거주자나 환자 등에게 부족한 비타민D의 체내 합성의 유도가 동시에 되던가 선택적으로 되고, 플랜지에 의해 상부하우징이 천정, 텍스의 내부로 더 이상 삽입되지 않아 체결 작업이 편리하면서 컴팩트(compact)하고 범용성이 있는 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등을 제공함에 있다.
본 발명은 상부하우징과; UV-A 엘이디와; UV-B 엘이디와; 상부하우징에 체결되고, 하수직부의 가장자리 전체에 절곡 돌출되는 플랜지와, UV-A 엘이디에서 발광하는 빛을 확산하고, UV-B 엘이디에 대응되는 위치에 투과공과 투과공에 연장되고 저면에서 상부하우징의 내부방향으로 돌출되고 UV-B가 투사되는 방향을 따라 점진적으로 확장하고 저면에 돌출된 경사각 115~125°경사면이 구성된 리플렉터가 구성되고; 상부하우징 또는 리플렉터가 UV-A 엘이디 및 UV-B 엘이디를 내부에 안치하고; 상부하우징이 천정, 텍스에 삽입 결합될 때 플랜지는 상부하우징이 천정, 텍스의 내부로 더 이상 삽입되지 않게 한다.
또한, 본 발명은 UV-A 엘이디는 파장 400~410nm의 자외선 광을 발광하고, 파장 405nm에서 피크파장(peak wavelength)으로 구성된다.
또한, 본 발명은 UV-B 엘이디는 광각 120°, 파장 295~330nm의 자외선 광을 발광하고, 파장 310nm에서 피크파장(peak wavelength)으로 구성된다.
또한, 본 발명은 투과공에 연장된 경사면과 인접한 투과공에 연장된 경사면의 상부 경계는 띠형의 평면으로 되고 이 띠형은 플랜지와 동일한 평면으로 연결 구성된다.
또한, 본 발명은 UV-A 엘이디와 UV-B 엘이디를 전원과 MOSFET 트랜지스터와 컨트롤러(IC)의 SW1 또는 SW2에 연결하여 살균등과 비타민D 체내합성 유도등이 동시에 조명되거나 어느 하나가 선택적으로 조명된다.
본 발명은 UV-A 엘이디 및 UV-B 엘이디가 소수개로 구성되어 전체 형상이 컴팩트(compact)한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 경사면과 투과공이 형성하는 전체형상의 끝단이 UV-B 엘이디에 접근돠게 구성되어 경사면과 투과공이 UV-B 엘이디에서 발광하는 빛의 간섭을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 UV-A 엘이디에서 발광하는 405nm 파장의 자외선은 파장이 길어 공간살균에 용이하고 사용상의 안전성이 제고되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 UV-A 엘이디의 400~410nm 파장은 살균 기능을 유지하면서 안구질환이나 피부질환에 대한 위험도가 없는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실내의 천정, 텍스 등에 설치되거나 컴팩트한 외형에 의하여 기 설치되었거나 신규로 제작되는 엘이디 조명등에서 최소한의 부품 변경으로 조명등에 설치할 수 있어서 실내의 공간활용도가 매우 높고 범용성이 있다.
또한, 본 발명은 일반 조명등 형태로 형성됨에 따라 별도의 설치공간없이 기존 등기구에 설치할 수 있어서 등기구의 공간활용도가 매우 높은 효과가 있다.
또한, 본 발명이 천정, 텍스에 결합 적용될 때 플랜지가 천정, 텍스의 내부로 더 이상 삽입되지 않게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 리플렉터는 사용 부주의에 의한 감전을 방지하여 안전성이 제고되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 경사면이 리플렉터의 저면에서 조명 엘이디기판 방향으로 돌출되어 리플렉터의 외관이 미려한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 UV-B 엘이디의 295~330nm 파장은 비타민D룰 생성할 수 있으면서 인체에 악영향이 없는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 UV-B 엘이디 피크파장은 순방향 전류 4.0~30mA에서 전류의 크기와 상관없이 312~313nm 파장으로 안정적으로 유지되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 UV-A 엘이디 및 UV-B 엘이디가 구성되어 스위치의 온(On)/오프(Off)의 반복으로 살균용 및 비타민D 체내합성 유도용으로 사용하거나, 살균용으로 사용하거나 비타민D 체내합성 유도용으로 사용할 수 있는 효과 있다.
또한, 본 발명은 UV-A 엘이디와 UV-B 엘이디를 전원과 MOSFET 트랜지스터와 컨트롤러(IC)의 SW1 또는 SW2에 연결하여 살균등과 비타민D 체내합성 유도등이 동시에 조명되거나 어느 하나가 선택적으로 조명되는 구성이 간단한 효과가 있다.
도 1: 본 발명의 분해 사시도.
도 2: 본 발명의 리플렉터 사시도.
도 3: 본 발명의 경사면과 투과공이 형성하는 형상도.
도 4: 본 발명의 UV-A 엘이디 및 UV-B 엘이디의 개략도.
도 5: 본 발명 컨트롤러의 블럭도,
도 6: 본 발명의 개략 회로도.
도 7: 본 발명 UV-A 엘이디의 UV-A 스펙트럼 특성그래프.
도 8: 본 발명 UV-A 엘이디의 순방향 전류 및 순방향 전압의 특성그래프.
도 9: 본 발명 UV-A 엘이디의 순방향 전류 및 피크파장의 특성그래프.
도 10: 본 발명 UV-B 엘이디의 UV-B 스펙트럼 특성그래프.
도 11: 본 발명 UV-B 엘이디의 순방향 전류 및 순방향 전압의 특성그래프.
도 12: 본 발명 UV-B 엘이디의 순방향 전류 및 피크파장의 특성그래프.
도 13: 청색광의 파장에 따른 위험도를 나타내는 그래프.
도 14; 본 발명이 텍스에 설치된 상태도.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않으며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
그러므로 본 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되고 본 발명의 출원 시점에 있어서 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이고 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
2020년 국제학술지의 실내공간에서의 호흡기계 질병 감염 위험을 주제로 발표된 논문에 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 포함한 호흡기 감염병의 실내 공간 감염 위험은 개방된 공간에 비해 3배가량 높다는 연구 결과가 있으며, 사람들이 생활하는 실내 공간에는 미세먼지, 부유세균 등을 비롯하여 질병을 유발할 수 있는 다양한 병원균들이 있으며 부유 미생물은 제어하기 어려우며 실내 표면에도 가시적으로 확인되는 피해를 유발할 수 있다고 한다.
청색광은 안구질환이나 피부 질환을 유발하는 것으로 알려져 있으며 색광의 파장에 따른 위험도를 나타내는 그래프를 살펴보면 430~440nm 파장범위에서 가장 강한 위험도를 나타내며, 420~455nm 파장범위는 위험도가 가장 높은 값을 기준으로 90% 이상의 위험도를 나타내며, 413~465nm 파장범위는 위험도가 가장 높은 값을 기준으로 70% 이상의 위험도를 411~476nm는 50% 이상의 위험도를 나타낸다.
현대에 비타민D는 단순한 비타민의 수준을 넘어 신체의 다양한 기능에 관여하는 것으로 받아들여지고 있고, 비타민D는 심혈관계 질환, 당뇨, 대사 관련 질환, 피부과학적 질환 및 구루병, 골연화증같은 근골격계 질환들에 영향을 한다. 세계보건기구에 따르면 혈중 비타민D 농도가 10ng/ml 미만인 경우 결핍, 10~20ng/ml인 경우 부족으로 평가하고 있으며, 체내 비타민D가 20ng/ml 미만인 경우 심혈관계 질환, 암, 자가면역 길환 및 감염의 위험도가 올라 간다고 하며 전세계적으로 비타민D 결핍증의 비율은 점점 늘어나고 있다고 한다. 수면 조절을 관장하는 뇌간 부위에 비타민D 수용체가 발견됨에 따라 비타민D가 수면의 개시와 지속 등 수면 조절 시스템과도 연관이 있다고 알려져 있으며 최근 여러 연구를 통해 낮은 비타민D 농도가 수면시간, 수면의 질을 감소시키는 데 영향을 주는 것으로 밝혀진 바 있다.
상기 비타민D는 인체 필요한 성분이나 사람이 음식물을 통하여 섭취되는 비타민D는 많지 않고 대부분 태양광선의 UV-B에 의해 체내합성하여 보충하여야 하나 환자, 지하 공간이나 실내에서 근무하는 사람들은 신체 또는 근무 환경의 특성상 햇빛을 받지 못하여 비타민D의 결핍현상이 발생하기도 하며, 특히 적은 야외 활동량, 실내 생활, 자외선 차단제의 사용, 폐경, 상대적으로 적은 체지방률 등의 이유로 남성보다 여성에서 비타민D 부족 환자 비율이 상대적으로 높게 나타나며, 새끼 돼지(자돈)는 비타민D의 부족으로 폐사하는 경우가 발생한다는 보고서가 있다.
상기 사람들이 하루에 음식물을 통하여 섭취할 수 있는 비타민D의 양은 일반적으로 전체 필요량의 20% 정도에 해당하는 약 100IU(International Unit, 비타민D의 경우 1IU = 0.025㎍)에 불과하므로, 나머지 80%에 해당하는 비타민D의 부족을 채워야 한다. 이와 같이 부족한 부분을 태양광을 통하여 보충하지 않으면, 비타민D의 결핍에 따른 부작용이나 질병이 언제나 나타날 수 있다.
본 발명은 인체에 직접적인 영향을 미치는 병원균들은 질병을 발생시킬 위험성이 매우 크기 때문에 자외선 소독, 물리적 또는 화학적 제거와 같은 방법들로 살균을 하여 쾌적하고 위생적인 실내 환경을 유지할 필요성이 있으며, 특히 실내 공간에 존재하는 다양한 병원균과 부유 미생물을 UV-A 엘이디에서 발광되는 UV-B의 조사에 의하여 게거하여 쾌적하고 위생적인 실내 환경을 유지하는 것이다.
또한, 본 발명은 지하 또는 반지하, 흐린 날씨가 많은 지방의 실내외, 흐린날이 많아 우울증이나 불면증 환자가 많이 발생하는 북유럽 국가 등의 실내외 등에 설치되어 환자, 지하 작업장에 근무하거나 반지하 주택에 거주하는 사람, 외출을 삼가하는 노인들이 태양광을 받지 아니하더라도 UV-B 엘이디에서 발광되는 UV-B의 조사에 의하여 평상시 비타민D를 체내합성할 수 있도록 하면서 치료 효과도 겸할 수 있다. 또한, 본 발명은 천정, 텍스에 결합 적용될 때 플랜지가 천정, 텍스의 내부로 더 이상 삽입되지 않게 하고 리플렉스(60)에 의해 사용 부주의에 의한 감전이 방지된다.
본 발명의 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)은 천정, 벽, 텍스(a)에 체결 사용할 수 있으면서 컴팩트(compact)하고 상부하우징(20), 컨버터(30), 엘이디기판(40), UV-B 엘이디(50), 리플렉터(60), UV-A 엘이디(70)로 구성된다.
상기 상부하우징(20)은 천정, 텍스, 엘이디 조명등의 관통홈에 삽입되고, 상면부(21)와 상수직부(22)로 구성되고, 상면부(21)는 판형으로 구성되고, 상면부(21)에 상하 관통되고 일정한 간격으로 된 소수개의 공기배출구(23)가 구성되고, 상수직부(22)는 상면부(21)의 가장자리 둘레에 수직의 일체형으로 연장 돌출된 수직면으로 구성된다. 상기 공기배출구(23)는 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)에서 발생하는 열을 외부로 배출하고 외부의 냉기가 유입되게 하여 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)가 과열되지 아니하게 한다. 상기 상면부(21)는 사각 판형, 원판형 등의 형상으로 구성되고 상부하우징(20)은 상면부(21)의 형상에 따라 밀폐된 육면체통, 원통 등으로 구성되나 이에 한정하지 아니하고 변형이 가능하다.
상기 컨버터(30)는 상부하우징(20) 또는 리플렉터(60)의 내부에서 엘이디기판(40)의 상부에 이격되게 장착되고 수지계열의 기판상에 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)를 구동하기 위한 구동회로 및 반도체 소자가 실장되며 외부 전극과 전선에 의하여 전기적으로 연결되고 전극선을 통해 입력되는 교류전류를 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)에 적합한 직류전류로 변환하고 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)와 전기적으로 연결, 즉 엘이디기판(40)의 전극회로에 연결된다.
상기 컨버터(30)는 UV-A 엘이디(70)를 구동하기 위한 구동회로 및 반도체 소자가 실장된 UV-A 엘이디컨버터(도시 생략)와 UV-B 엘이디(50)를 구동하기 위한 구동회로 및 반도체가 실장된 UV-B 엘이디컨버터(도시 생략)로 구성될 수 있으며 이 경우의 UV-A 엘이디컨버터(도시 생략)와 UV-B 엘이디컨버터(도시 생략)의 전기적 연결, 작용은 상기 컨버터(도시 생략)의 설명으로 유추할 수 있으므로 이 설명으로 갈음한다.
상기 엘이디기판(40)은 상부하우징(20) 또는 리플렉터(60)의 내부에서 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)가 실장되고, 통상적으로 사용되고 있는 수지계열의 재질로 된 판형으로 구성되고, UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)를 전기적으로 연결할 수 있는 전극회로가 실장된다. 상기 엘이디기판(40)은 사각 판형, 원판형 등의 형상으로 구성된다.
상기 UV-A 엘이디(70)는 살균 효능이 있으면서 위험도가 상대적으로 매우 낮은 근거리 자외선(Near UV)인 405nm 파장을 발광하는 엘이디를 사용한다. 상기 405nm 파장은 자외선과 가시광선 경계의 청자색 빛을 방출하며 UV-C 파장과 다른 살균효능을 가지고 있으며 자외선보다 파장이 길어 공간살균에 용이하다. 상기 UV-A 엘이디(70)는 400~410nm의 UV-A 파장 대역의 자외선 광을 발광한다. 400~430nm의 단파장 가시광선은 안구질환이나 피부질환에 대한 위험도가 상대적으로 낮으며, 병원성 미생물에 대한 살균 능력이 크나 UV-A 엘이디의 400~410nm 파장은 살균 기능을 유지하면서 안구질환이나 피부질환에 대한 위험도가 없다.
상기 UV-A 엘이디(70)의 전기광학적 특징(electo-optical characteristic)은 Ta=25℃일 때 405nm의 피크파장(peak wavelength)을 형성하고, 순방향 전압(forward voltage)이 3.4V, 반폭 스펙트럼 (spectrum half width)이 18nm, 광각(radiant angle)이 120°이다.
상기 UV-A 엘이디(70)에서 발광되는 UV-A 의 스펙트럼은 Ta=25℃일 때 파장 375nm에서 서서히 증가하여 파장 380~390nm에서 곡선으로 증가하며 이후 405nm까지 급격히 직선적으로 증가하여 최고 파장을 형성한 후 파장 425nm까지 직선적으로 감소한 후 파장 440nm까지 서서히 곡선적으로 감소하나 피크 파장 이후의 스펙트럼이 피크 파장 이전의 스펙트럼보다 약간 완만하게 형성된다.
상기 UV-A 엘이디(70)의 순방향 전류는 Ta=25℃일 때 순방향 전압 3.1V에서 3.3V까지 100mA에서 250mA로 직선적으로 증가하다가 3.3V에서 약간의 변곡점을 형성하여 순방향 전압 3.7V까지 700mA로 직선적으로 증가된다. 상기 UV-A 엘이디(70)의 피크파장은 순방향 전류 100mA에서 150mA까지 407.5nm에서 406.5nm까지 감소하여 약간의 변곡점을 형성하여 330mA에서 405,5mA까지 감소하여 약간의 변곡점을 형성하여 700mA까지 404.8nm으로 직선적으로 감소한다. 상기 UV-A 엘이디(70)는 엘지이노텍(LGInnotek)사의 UV-A 엘이디(모델명 5152) 및 서울반도체의 엘이디를 사용할 수 있으며, 엘지이노텍(LGInnotek) 및 서울반도체의 UV-A 엘이디(70)는 피크파장(Peak wavelength)이 405nm 이다.
상기 UV-B 엘이디(50)는 조사에 의하여 비타민D의 체내합성을 유도할 수 있고 치료 효과를 볼수 있는 310nm 파장을 발광하는 엘이디를 사용한다. 상기 UV-B 엘이디(50)는 295~330nm의 UV-B 파장 대역의 자외선 광을 발광한다. 상기 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)는 엘이디기판(40)의 일면 즉 리플렉터(60)의 투과공(62) 방향의 엘이디기판(40)의 면에 실장된다.
280nm 이하의 파장을 가지는 자외선은 살균력은 강하나 피부암을 유발하는 문제점이 있고, 340~380nm의 파장을 가지는 자외선은 색소 침착성도 있으므로 UV-B 엘이디의 295~330nm 파장은 비타민D룰 생성할 수 있으면서 인체에 악영향이 없다. 상기 UV-A 엘이디 및 UV-B 엘이디는 상대적으로 세기가 약한, 즉 상대적으로 저출력인 경우에는 병렬 또는 적절한 직병렬로 구성하여 저전류에 의해 구동과 수명의 연장을 도모할 수 있다.
상기 UV-B 엘이디(50)의 전기광학적 특징(electo-optical characteristic)은 Ta=25℃일 때 310nm의 피크파장(peak wavelength)을 형성하고, 순방향 전압(forward voltage)이 6.2V, 반폭 스펙트럼 (spectrum half width)이 11nm, 광각(radiant angle)이 120°이다. 상기 UV-B 엘이디(50)에서 발광되는 UV-B의 스펙트럼은 Ta=25℃일 때 파장 287nm에서 서서히 증가하여 파장 295~300nm에서 곡선으로 증가하며 이후 310nm까지 급격히 직선적으로 증가하여 최고 파장을 형성한 후 파장 325nm까지 직선적으로 감소한 후 파장 345nm까지 서서히 곡선적으로 감소하나 피크 파장 이후의 스펙트럼이 피크 파장 이전의 스펙트럼보다 약간 완만하게 형성된다.
상기 UV-B 엘이디(50)의 순방향 전류는 Ta=25℃일 때 순방향 전압 5.6V에서 6.1V까지 0.0047A에서 0.01A로 직선적으로 증가하다가 6.1V에서 변곡점을 형성하여 순방향 전압 7.3V까지 0.03A로 급격한 직선적으로 증가된다. 상기 UV-B 엘이디(50)의 피크파장은 순방향 전류 4.0~30mA에서는 전류의 크기와 상관없이 312~313nm 파장으로 일정하게 안정적으로 유지한다.
일반적으로, 태양광에 포함되어 있는 280~320nm 파장의 UV-B를 쪼임으로써 인체에서 비타민 D의 생성이 가능하며, 인체의 피부에는 7-데히드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)이라는 스테롤(sterol) 물질이 함유되어 있는데, 태양광의 UV-B를 쪼이게 되면 이러한 스테롤 물질이 비타민 D3로 전환하게 된다. 상기 UV-B 엘이디(50)는 서울바이오시스(SEOUL VIOSYS)사의 CA3535 series, 엘지이노텍(LGInnotek)사의 6060모델을 사용할 수 있으며, 서울바이오시스(SEOUL VIOSYS)사의 CA3535 series의 CUD1GF1A모델은 305~315nm의 피크파장(Peak wavelength)을 갖고 엘지이노텍(LGInnotek)사의 6060모델은 300~310nm의 피크파장을 갖는다.
상기 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)는 상부하우징(20) 또는 리플렉터(60)의 내부에 안치되고, 엘이디기판(40) 상에 소량의 대수개가 실장되되 일자형으로 배열되거나 등분포되는 사각형으로 배열되거나 중앙의 하나가 구성되고 중앙을 중심으로 동심원형으로 배열되거나 교번되게 배열될 수 있으며, 배열 어레이는 이에 한정하지 아니하고 변형이 가능하다. 상기 엘이디기판(40)에 실장되는 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)의 배열 형상, 간격 또는 개수는 필요에 따라 적절히 조절될 수 있다.
상기 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)는 UV-A 및 UV-B의 자외선을 방출하고 Ⅲ족 질화물 반도체, 예컨대 AlGaInN계열의 반도체를 이용하여 형성된 무기 발광 다이오드인 자외선 발광다이오드(50-2)를 포함하여 구성될 수 있으며, 자외선 발광다이오드(50-2)는 플립칩형, 수직형 또는 수평형 등 그 구조도 특별히 한정되지 않는다. 상기 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)는 엘이디본체(50-3)와 엘이디본체(50-3)에 장착되는 다수의 자외선 발광다이오드(50-2)와 엘이디본체(50-3) 및 자외선 발광다이오드(50-2)의 상부에 형성되어 자외선 발광다이오드(50-2)를 덮는 파장변환기(50-1)를 포함할 수 있다. 상기 파장변환기(50-1)는 자외선 발광다이오드(50-2)에서 방출된 광의 파장을 변환시키며 형광체(phosphor) 또는 양자점(quantum dot, QD)을 함유하는 수지층일 수 있다. 상기 양자점은 초미세 반도체 나노 입자로서 전기를 걸어주게 되면 UV-A 및 UV-B 파장의 빛을 방출하며, 전력 소모량도 줄일 수 있다.
본 발명의 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)은 조명용 엘이디가 구성되지 아니하고 소수개의 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50) 만으로 구성되어 전체 형상이 컴팩트하게 되며 이로 인하여 기 설치되었거나 신규로 제작되는 엘이디조명등에 결합 적용할 수 있는 범용성이 있다.
상기 리플렉터(60)는 상부하우징(20)에 체결되고, UV-A 엘이디에서 발광하는 빛을 확산하고, 컨버터(30), UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)를 내부에 포용하고 수직의 폐쇄형 띠형으로 구성되는 하수직부(61)와, 상하 관통된 투과공(62)과, 투과공(62)에 연장, 즉 상부에서 하부 방향으로 갈수록 넓게 구성된 경사면(63)과, 하수직부(61)의 하부에 외부방형으로 절곡 돌출되는 플랜지(64)로 구성된다. 상기 리플렉터(60)의 평면은 사각형, 원형 등의 형상으로 상면부(21)의 형상과 동일한 형상과 크기로 구성된다.
상기 컨버터(30), UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)가 상부하우징(20)의 내부에 포용되는 경우에는 컨버터(30), UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)는 리플렉터(60)의 내부에 포용되지 아니하고, 컨버터(30), UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)가 리플렉터(60)의 내부에 포용되는 경우에는 컨버터(30), UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)는 상부하우징(20)의 내부에 포용되지 아니한다. 상기 상부하우징(20)과 리플렉터(60)의 체결된 상호의 접촉면, 즉 상수직부(22)와 하수직부(61)가 접촉하는 면에 따라 컨버터(30), UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)는 상부하우징(20)에 포용되거나 리플렉터(60)에 포용된다.
상기 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)은 텍스(a)에 비하여 전체 크기가 작고 컴팩트(compact)하게 구성되어 상대적으로 크가가 큰 텍스(a)에 삽입 체결 가능하게 된다. 상기 플랜지(64)는 하수직부(61)의 하부 가장자리 둘레 전체에 수평의 일체형으로 연장 돌출된 평면으로 구성된다. 상기 플랜지(64)는 상부하우징(20)의 상면부(21)가 사각 관통공인 경우에는 짧은 사각통 하수직부(61)의 하부 4변의 가장자리에 구성되고 상부하우징(20)의 상면부(21)가 원형의 판형인 경우에는 원판형의 바깥 원주에 구성되고 상부하우징(20)의 상면부(21)가 네잎 클로버형의 판형인 경우에는 네잎 클로버형의 가장자리 둘레에 구성된다.
상기 플랜지(64)는 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)을 천정 또는 텍스(a)에 체결될 때 천정 또는 텍스(a)의 저면에 플랜지(64) 상면이 밀착되어 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10), 즉 상부하우징(20)이 천정 또는 텍스(a) 내부로 더 이상 삽입되지 않게 한다. 상기 플랜지(64)는 비타민D 체내 합성 유도 바상기 플랜지(64)는 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)을 천정 또는 텍스(a)에 체결될 때 천정 또는 텍스(a)의 저면에 플랜지(64) 상면이 밀착되어 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10), 즉 상부하우징(20)이 천정 또는 텍스(a) 내부로 더 이상 삽입되지 않게 한다. 상기 플랜지(64)는 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)이 천정, 텍스(a)에 결합 적용될 때 텍스(a) 면에 플랜지(64) 상면이 밀착되어 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)이 텍스(a)의 내부로 더 이상 삽입되지 않게 하며 하수직부(61)에 구성되거나 구성되지 아니할 수 있다. 상기 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)이 텍스(a)에 결합 적용될 때 텍스(a) 면에 플랜지(64) 상면이 밀착되어 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)이 텍스(a)의 내부로 더 이상 삽입되지 않게 하며 하수직부(61)에 구성되거나 구성되지 아니할 수 있다.
상기 리플렉터(60)에 플랜지(64)가 하수직부(61)의 하부에 외부방형으로 절곡 돌출되게 구성된다. 상기 플랜지(64)는 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)을 천정 또는 텍스에 체결될 때 천정 또는 텍스의 저면에 플랜지(64) 상면이 밀착되어 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10), 즉 상부하우징(20)이 천정 또는 텍스 내부로 더 이상 삽입되지 않게 한다.
상기 리플렉터(60)는 저면이 UV-B 엘이디(50)에서 발광되는 UV-B가 투과할 수 있도록 투과공(62)이 구성된다. 상기 UV-B는 투과력이 매우 약하여 중간에 석영을 제외한 매개 물질이나 커버가 있으면 투과를 하지 못하므로 UV-B 의 투과를 위하여 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)의 저부를 완전히 노출시키게 되면 사람의 손이 UV-B 엘이디(50)의 단자부와 접촉할 수 있게 되어 사용 또는 설치 부주의에 의해 사람이 감전이 될 수 있으므로 리플렉터(60)에 의해 감전에 대한 안전성이 제고된다.
상기 투과공(62)은 UV-B 엘이디(50)에 대응되는 위치에 구성되어 UV-B 엘이디(50)의 수량과 동일하게 구성되고, 각각의 투과공(62)의 중심은 대응되는 각각의 UV-B 엘이디(50)의 중심과 대체로 일치되게 구성된다. 상기 투과공(62)의 단면은 UV-B 엘이디(50)의 평면과 동일하게 구성되는 것이 효율적이다. 상기 리플렉터(60)는 저면이 UV-B 엘이디(50)에서 발광되는 UV-B가 투과할 수 있도록 사각형, 원형 등으로 된 투과공(62)이 구성된다. 상기 투과공(62)의 단면은 UV-B 엘이디(50)의 평면이 사각형이므로 투과공(62)의 단면도 사각형으로 하는 것이 바람직하나 원형으로도 가능하다.
상기 리플렉터(60)에서 UV-B 엘이디(50)에 대응되는 위치에는 석영을 구성하여 UV-B 엘이디(50)에서 발광되는 UV-B가 투과되도록 하여야 하나 이를 위해서는 리플렉터(60)를 전체를 석영으로 구성하거나 투과공(62)과 경사면(63)을 석영으로 하고 그외는 플라스틱으로 구성, 즉 석영이 인서트된 리플렉터(60)로 구성하게 되면 석영의 가격이 비싸고 제작비가 고가되어 경제적, 실용적으로 바람직하지 않게 된다. 그러므로 상기 리플렉터(60)에서 UV-B 엘이디(50)에 대응되는 위치에 투과공(62)을 형성한다.
상기 UV-B는 UV 방사선이나 석영(quartz)을 제외한 물질은 투과하지 못하는 특성을 갖고 있다. 상기 UV-A는 리플렉터(60)를 관통할 수 있어서 UV-A 엘이디(70)에 대응되는 리플렉터(60)에 투과공(62)이 구성되지 아니하여도 확산 조명이 가능하나 리플렉터(60)에 UV-A 엘이디(70)에 대응되는 위치에 투과공(62)을 구성할 수 있다.
상기 경사면(63)은 리플렉터(60)의 내부 저면에서 상부방향으로 돌츨되어 상부하우징(20) 또는 리플렉터(60)에 포용되어 리플렉터(60)의 저면이 미려하게 된다. 상기 경사면(63)은 투과공(62)에서 상부에서 하부 방향으로 갈수록 넓게, 즉 확장되게 구성되고 투과공(62)의 가장자리에서 전방을 향하여, 즉 UV-B 엘이디(50)에서 발광되는 UV-B가 투사되는 방향을 따라 점진적으로 확장하게 구성된다. 상기 경사면(63)은 UV-B가 투사되는 방향으로 갈수록 투과공(62)의 중심에서 외부방향으로 확장되는 경사면(63)으로 구성된다.
상기 경사면(63)과 투과공(62)이 형성하는 전체형상은 투과공(62)이 사각형으로 구성되는 경우에는 각뿔통(pyramid)이 절단된 형상으로 되고 투과공(62)이 원형으로 구성되는 경우에는 원뿔통이 절단된 형상으로 되고, 투과공(62)의 형상에 따라 이에 대응되는 절단된 통형으로 구성될 수 있따. 상기 절단된 각뿔통 또는 원뿔통이 리플렉터(60)의 저면에서 UV-B 엘이디(50)의 방향으로 돌출되게 구성되고 각뿔통 또는 원뿔통의 끝단과 UV-B 엘이디(50)가 접근되어 절단된 각뿔통 또는 원뿔통, 즉 경사면(63)과 투과공(62)이 UV-B 엘이디(50)에서 발광하는 빛의 간섭을 최소화한다.
상기 UV-B 엘이디(50)에서 발광되는 UV-B의 광각이 120°이므로 경사면(63)의 경사각은 115~125°로 구성되고 바람직하게는 120°로 구성된다. 상기 경사면(63)의 경사각이 115°이하인 경우에는 UV-B 엘이디(50)에서 발광되는 UV-B의 일부가 경사면(63)에 충돌 반사되어 UV-B의 광각이 축소되어 UV-B의 조사면적이 감소하게 되고, 경사면(63)의 경사각이 125°이상인 경우에는 UV-B의 광각이 축소되지 아니하나 리플렉터(60)에서의 두께가 감소되는 부분이 증가하여 경사면(63)이 있는 리플렉터(60)의 강도가 저하된다. 상기 투과공(62)의 크기 및 경사면(63)의 경사각은 UV-B 엘이디(50)에서 방출된 UV-B 광을 최대한으로 받아들일 수 있으면서 리플렉터(60)의 강도를 최대한 유지할 수 있게 구성된 것이다.
상기 리플렉터(60)는 투과공(62)에 연장된 경사면(63)과 인접한 투과공(62)에 연장된 경사면(63)의 하부 경계, 즉 띠면(65)은 띠형의 평면으로 되고 이 띠면(65)은 플랜지(64)와 동일한 평면으로 연결 구성된다. 예를 들면, 상기 투과공(62)이 제1투과공, 제2투과공, 제3투과공, 제4투과공의 4개로 구성되면서 제1투과공, 제2투과공, 제3투과공, 제4투과공을 연결한 선이 정사각형을 이루어지면, 즉 가상의 정사각형의 각각의 모서리에 제1투과공, 제2투과공, 제3투과공, 제4투과공이 구성되면 제1투과공, 제2투과공, 제3투과공, 제4투과공의 4개의 경사면이 만나는 하부 경계의 띠면(65)은 ＋형상으로 구성되고 플랜지(64)와 동일한 평면으로 연결 구성된다. 상기 투과공(62)이 2열 3행으로 6개로 구성되면 경사면(63)이 만나는 하부 경계의 띠면(65)은 ╊╊형상으로 구성되고 ╊╊면은 플랜지(64)와 동일한 평면으로 연결 구성된다.
상기 상부하우징(20)과 리플렉터(60)는 이미 공지된 결합돌기(도시 생략) 및 결합홈(도시 생략) 등으로 된 원터치 체결수단(도시 생략)에 의하여 상호 체결된다. 상기 원터치 체결수단은 상부하우징(20)의 내면 및 리플렉터(60)의 외면에 구성되되 결합돌기는 상부하우징(20)의 내면 또는 리플렉터(60)의 외면에 반구형 또는 삼각형으로 돌출되고 결합홈은 리플렉터(60)의 외면 또는 상부하우징(20)의 내면에 반구형 또는 삼각형의 요홈으로 대응되는 위치에 구성된다. 상기 결합돌기가 상부하우징(20)의 내면에 구성되면 결합홈은 리플렉터(60)의 외면에 구성되고 결합홈이 상부하우징(20)의 내면에 구성되면 결합돌기는 리플렉터(60)의 외면에 구성된다.
상기 리플렉터(60)의 외면에는 이미 공지된 결합돌기(도시 생략) 등으로 된 원터치 체결수단(도시 생략)이 구성되어 이 체결수단(도시 생략)에 의해 상부하우징(20)이 천정 및 텍스(a)에 체결되어 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등(10)이 천정 및 텍스(a)에 체결된다. 상기 상부하우징(20)과 리플렉터(60)의 체결된 상호의 접촉면, 즉 상수직부(22)와 하수직부(61)가 접촉하는 면에 따라 상수직부(22)와 하수직부(61)에서의 결합돌기와 결합홈의 설치 위치가 변경된다.
본 발명은 UV-A 엘이디(70)와 UV-B 엘이디(50)의 점소등을 제어하기 위해 컨트롤러(IC, 220)가 구성된다. 상기 컨트롤러(IC, 220)는 Vref 및 내부 바이어스, 저전압 차단, 내부 OTP(Over-Temperature Protection), 저전압차단, 블랭킹 시간, 스위치(SW1, SW2) 컨트롤러, VDD 단자 과전압보호(VDD pin Over-Voltage Protection), 주파수 폴드 백, VDD 클램프, 삼각파 발진기, 클럭 생성기, 필터 및 비교기 등의 장치로 구성되어 최대 게이트 구동 출력 클램프기능, VDD 단자 과전압 보호기능, 사이클 별 전류 제한기능, 엘이디(LED) 과전류 보호기능, 엘이디(LED) 개방 루프 보호기능, 엘이디(LED) 단락 보호기능, 내부 온도 초과 보호기능 등의 기능을 수행하면서 스위치(SW1), 스위치(SW2), DRV 단자, GND 단자, COMP 단자, FB 단자, CS 단자, VDD 단자, CLK 단자 등으로 구성된다.
상기 컨트롤러(IC, 220)는 스위치의 온(ON)/오프(OFF)를 반복할 때마다 UV-A 엘이디(70)와 UV-B 엘이디(50)를 점등 제어하거나 UV-A 엘이디(70)만을 점등 제어하거나 UV-B 엘이디(50) 만을 점등 제어를 한다. 상기 컨트롤러(IC, 220)의 SW1은 UV-A 엘이디(70)의 제어 신호를 출력하여 MOSFET 트랜지스터(Q1)가 작동되게 하고 SW2는 UV-B 엘이디(50)의 제어 신호를 출력하여 MOSFET 트랜지스터(Q2)가 작동되게 한다. 상기 컨트롤러(IC, 220)는 스위치 조절부(SW1/SW2 Control)가 외부의 CLK 단자와 스위치(SW1) 및 스위치(SW2)에 연결되어 있다. 상기 CLK 단자는 외부 벽 스위치의 CLK 신호를 감지하여 스위치 조절부(SW1/SW2 Control)에 신호를 인가하게 스위치조절부(SW1/SW2 Control)가 MOSFET 트랜지스터[(전계효과(電界效果) 트랜지스터(FET: field effect transistor, Q1)] 및 트랜지스터(Q2)의 온(On)/오프(Off)를 결정하여 스위치의 온(On)/오프(Off)의 반복 회수에 의하여 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)를 선택적으로 점등하게 한다.
상기 UV-A 엘이디(70)와 UV-B 엘이디(50)가 점등되면 실내 조명이 되면서 실내 거주자나 환자 등이 야외에서 태양광을 쬐지 않더라도 비타민D의 체내합성을 유도할 수 있고, UV-A 엘이디(70)만 점등되면 실내 조명이 되고, 야간 수명 시간에는 UV-B 엘이디(50) 만을 점등하게 되면 실내 거주자나 환자 등이 수면 중에도 비타민D의 체내합성을 유도할 수 있개 된다.
상기 MOSFET 트랜지스터(Q1) 만 온(On)되면 UV-A 엘이디(70)가 발광되고 MOSFET 트랜지스터(Q2) 만 온(On)되면 UV-B 엘이디(50)가 발광되고 MOSFET 트랜지스터(Q1)와 MOSFET 트랜지스터(Q2)가 동시에 온(On)되면 UV-A 엘이디(70)와 UV-B 엘이디(50)가 동시에 발광된다. 교류 전원이 브릿지 정류기(BR: Bridge Rectifer, 210)를 통해 직류 전원(DC)으로 되어 컨트롤러(IC, 220)의 VDD에 공급되면 컨트롤러(IC, 220)가 작동을 시작하며, DRV 단자는 구동회로(200) 내의 MOSFET 트랜지스터를 작동시켜 구동회로(200) 전체가 가동되어 UV-A 엘이디(70)와 UV-B 엘이디(50)가 발광한다.
상기 CLK 단자는 컨트롤러(IC, 220)의 외부에서 벽 스위치의 온(On)/오프(Off)를 CLK 신호로 받아 스위치 조절부(SW1/SW2 Control)를 작동시키며 스위치 조절부(SW1/SW2 Control)는 스위치(SW1, SW2)를 결정하여 구동(Driver)을 제어한다. 상기 교류(AC) 전원은 브릿지 정류기(BR, 210)를 통해 직류(DC)로 전환하여 회로의 입력 단자로 공급된다. 상기 직류(DC) 전원의 공급으로 컨트롤러(IC, 220)의 VDD 단자에 전원이 공급되어 컨트롤러(IC, 220)가 작동하여 DRV 단자는 외부 MOSFET 트랜지스터(Q1)를 작동시켜 구동회로(200) 전체가 가동되어 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)의 동작을 유도한다.
상기 구동회로(200)의 출력 전류는 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)를 발광시킬 수 있으나 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50) 결선의 음극부가 스위칭 MOSFET 트랜지스터(Q1, Q2)에 결선되어 MOSFET 트랜지스터(Q1, Q2) 스위칭의 온(On)상태에서 만 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)의 폐회로가 구성되므로 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)의 발광 상태는 MOSFET 트랜지스터(Q1, Q2)가 온(On)일 때 발광(점등)하고 MOSFET 트랜지스터(Q1, Q2)가 오프(Off)일때는 비발광(소등)하는 조절이 된다.
상기 CLK 단자는 스위치의 온(On)/오프(Off)에 의해 브릿지 정류기(BR, 210)를 통해 직류 입력에 의한 CLK 신호가 인가되며 CLK 단자는 직류 입력의 유무에 따라 CLK 신호를 감지하여 컨트롤러(IC, 220)의 스위치조절부(SW1/SW2 Control)에 신호를 인가하게 된다. 상기 COMP 단자의 전압 레벨은 전원 스위치의 온(On) 시간을 결정하고 변압기(T1)의 에너지를 조절하며 COMP 단자의 전압이 높을 수록 구동의 듀티 사이클이 커져서 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)의 조도가 높아진다. 상기 컨트롤러(IC, 220)는 COMP 단자의 전압 신호에 따라 보상된 블랭 오프 시간을 적산하며 입력 전압이 높아지거나 부하가 더 가벼울 때 COMP 단자의 신호가 감소하고 컨트롤러(IC, 220)의 ZCD 회로에서 더 긴 블랭크 오프(Blank-Off) 시간이 발생하여 동작 주파수가 감소하고 효율이 향상된다.
상기 스위치의 온(On)에 의하여 교류 전압이 브릿지 정류기(BR, 210)를 통해 직류 전원(DC)으로 전환하여 회로에 처음 공급되면 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50) 구동에 작류 전압이 인가되어 컨트롤러(IC, 220)가 동작하여 스위칭 동작을 시작하고 MOSFET 트랜지스터(Q2)(SW1 신호)에 의해 UV-A 엘이디(70)가 점등된다. 상기 컨트롤러(IC, 220)는 적절한 턴 온(Turn On) 시간과 함께 DRV 듀티 신호를 출력으로 UV-A 엘이디(70)가 현재 설정 레벨로 전류를 조절하며 MOSFET 트랜지스터(Q1)(SW1 신호)가 처음에 턴 온(Turn On)되는 동안, MOSFET 트랜지스터(Q2)(SW2)는 턴오프(Turn Off)된다.
상기 스위치가 오프(Off)되어 교류 입력 전압이 제거되면 VDD 단자 및 CLK 단자 전압이 모두 감소하여 컨트롤러(IC, 220)의 내부 타이머가 활성화되고 MOSFET 트랜지스터(Q1)가 오프(Off)된다. 상기 벽 스위치의 온(On)에 의하여 구동회로(200)에 직류 전원이 다시 공급되어 VDD 전압이 상승하면 컨트롤러(IC, 220)가 동작하여 스위칭 동작을 시작하고 MOSFET 트랜지스터(Q2)(SW2 신호)에 의해 UV-B 엘이디(50)가 점등된다. 상기 UV-B 엘이디(50)의 전류의 전압이 내부 기준 전압과 비교되고, 컨트롤러(IC, 220)는 적절한 턴 온(Turn On) 시간과 함께 DRV 듀티 신호를 출력으로 UV-B 엘이디(50)가 현재 설정 레벨로 전류를 조절하며 MOSFET 트랜지스터(Q2)(SW2 신호)가 턴 온(Turn On)되는 동안, MOSFET 트랜지스터(Q1)(SW1)는 턴 오프(Turn Off)된다.
상기 벽 스위치가 오프(Off)되어 교류 입력 전압이 제거되면 VDD 단자 및 CLK 단자 전압이 모두 감소하고, 컨트롤러(IC, 220)의 내부 타이머활성화되고, MOSFET 트랜지스터(Q2)가 오프(Off)된다. 상기 벽 스위치의 온(On)에 의하여 구동회로(200)에 직류 전원이 재차 공급되면 컨트롤러(IC, 220)가 동작하여 스위칭 동작을 시작하고 MOSFET 트랜지스터(Q1)(Q2)(SW1/SW2 신호)에 의해 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)가 점등된다. 상기 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)의 전류의 검출된 전압은 내부 기준 전압과 비교되고, 컨트롤러(IC, 220)는 적절한 턴 온(Turn On) 시간과 함께 DRV 듀티 신호를 출력으로 UV-A 엘이디(70) 및 UV-B 엘이디(50)가 현재 설정 레벨로 전류를 조절하며 MOSFET 트랜지스터(Q1)(SW1 신호)가 턴 온(Turn On)되는 동안, MOSFET 트랜지스터(Q2)(SW2)도 턴 온(Turn On)된다. 상기 스위치가 오프(Off)되어 교류 입력 전압이 제거되면 VDD 단자 및 CLK 단자 전압이 모두 감소하여 컨트롤러(IC, 220)의 내부 타이머가 활성화되고, MOSFET 트랜지스터(Q1)(Q2)가 모두 오프(Off)된다.
상기 컨트롤러(IC, 220)는 사용시간과 관련된 데이터베이스화되어 데이터베이스에 의하여 비타민D 체내합성 유도등(10)이 기 설정된 일정시간 동안 점등되게 하거나 일정시간 동안 점등된 후 일정시간 동안 점멸되는 것을 반복되게 하여 사용자에 필요한 IU량에 해당하는 비타민D가 체내에서 합성되도록 하여 사용자가 편리하고 안심하여 사용할 수 있다.
10: 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등
20: 상부하우징 21: 상면부
22: 상수직부 23: 공기배출구
30: 컨버터 40: 엘이디기판
50: UV-B 엘이디 50-1: 파장변환기
50-2: 자외선 발광다이오드 50-3: 엘이디본체
60: 리플렉터 61: 하수직부
62: 투과공 63: 경사면
64: 플랜지 65: 띠면
70: UV-A 엘이디 200: 구동회로
210: 브릿지 정류기 220: 컨트롤러
a: 텍스

Claims (11)

  1. 상부하우징과;
    400~410nm 파장의 자외선 광을 발광하는 UV-A 엘이디와;
    295~330nm 파장의 자외선 광을 발광하는 UV-B 엘이디와;
    상기 상부하우징에 체결되고, 하부 둘레에 절곡 돌출되는 플랜지와, UV-B 엘이디에 대응되는 위치에 투과공과, 투과공에 연장되고 리플렉터의 내부 저면에서 상부방향으로 돌출되고 UV-B 엘이디가 투사하는 방향을 따라 점진적으로 확장 구성되는 경사면과, 투과공에 연장된 경사면과 인접한 투과공에 연장된 경사면의 상부 경계는 플랜지와 동일한 평면으로 연결 구성되는 띠면이 구성된 리플렉터와;
    상기 UV-A 엘이디 및 UV-B 엘이디는 엘이디기판 상에 일자형 배열, 등분포사각형 배열, 동심원형 배열 또는 교번 배열되고; 상부하우징 또는 리플렉터는 내부에 UV-A 엘이디 및 UV-B 엘이디를 안치되는 것을 특징으로 하는 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사면의 경사각은 115~125°로 구성되는 것을 특징으로 하는 살균 및 비타민D 체내 합성 유도 바이오 엘이디등.
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