KR20140112163A - 짧은 시간에 여러 병원성 세균을 살균할 수 있는 자외선 led 살균 램프 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 개인용으로 사용할 수 있도록, 소형화가 가능하고 가격이 저렴하며 에너지 소비량이 적은 자외선(UV) LED를 이용한 UV 살균 램프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 살균 램프는 투명한 원통체 내에 다수의 자외선 LED가 일렬로 원통체의 길이 방향으로 배열된다. 배열된 자외선 LED는 모두 동일한 자외선 파장을 방출하는 것일 수도 있고, 각 LED마다 서로 다른 자외선 파장을 방출하도록 할 수도 있다.

Description

짧은 시간에 여러 병원성 세균을 살균할 수 있는 자외선 LED 살균 램프 및 그 제조방법 {UV LED sterilization lamp capable of sterilizing disease-causing bacteria in a short time, and method of manufacturing the same}

본 발명은 UV LED를 이용하여 병원성 세균을 살균하는 램프 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 자외선 램프를 생산, 판매하는 대표적인 회사로는 필립스와 산쿄가 있다.

이 회사들은 다양한 종류와 크기의 자외선 램프를 생산하고 있지만, 이들은 가스 발광식 램프로서 동일 파장대의 자외선량(조도×시간)만을 방출한다.

자외선은 병원성 세균의 살균 효과가 있어서 살균장치에 사용되고 있지만, 이렇게 동일 파장대의 자외선만 방출되는 기존 자외선 램프로는 특정 병원성 세균에만 살균효과가 있어서, 일반 식당이나 병원시설, 급식 시설 등에서 사용하는 의료기기, 식기, 주방기기 등에서 검출되는 일반 세균과 병원성 세균을 완전히 살균하기는 불가능하다.

수은이 포함된 일반 가스 발광방식 UV 램프는 중량 및 부피가 커서 개인용이나 휴대용으로 소형화하기에는 현실성이 없다. 또한, 램프 수명이 짧아 유지보수비가 과다하게 들고, UV 램프의 특성상 인체에 유해한 오존이 발생된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상기 문제를 해소하기 위하여 개인용으로 사용할 수 있도록, 소형화가 가능하고 가격이 저렴하며 에너지 소비량이 적은 자외선(UV) LED를 이용한 UV 살균 램프 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 과제는 상기 UV LED 살균 램프를 다양한 방식으로 제어하는 컨트롤러를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1측면에 따르면 자외선 LED를 이용한 살균 램프가 제공된다.

이 살균 램프는 투명한 원통체 내에 다수의 자외선 LED가 일렬로 원통체의 길이 방향으로 배열된다.

배열된 자외선 LED는 모두 동일한 자외선 파장을 방출하는 것일 수도 있고, 각 LED마다 서로 다른 자외선 파장을 방출하도록 할 수도 있다.

예를 들어, 폐렴간균 살균용으로서 255nm 파장의 자외선 LED를, 그리고, 황색포도상구균 살균용 265nm, 디프테리아균 살균용 270nm, 파상풍균 살균용 280nm, 대장균 살균용 295nm의 자외선 LED를 배열하여 다양한 살균대상물에 대응할 수 있도록 할 수 있다.

투명 원통체는 기존의 가스 발광식 자외선 살균등의 형태와 유사하여, 기존의 자외선 발생장치에 착탈가능하도록 제작가능하다.

이러한 투명 원통체에 다수의 자외선 LED를 배열하기 위하여 PCB를 사용할 수 있다. 즉, 투명 원통체 내에 설치가능한 형태로 가공된 PCB에 다수의 자외선 LED를 장착하여 투명 원통체 내에 설치할 수 있다. 또한, 투명 원통체의 좌우 끝부분에는 기존의 살균등과 동일한 규격의 접속 단자를 설치하여 기존의 자외선 발생장치에 접속시키도록 할 수 있다.

각 파장별 LED는 한 개일 수도 있지만, 광출력을 증대시키기 위해 동일한 파장의 다수의 LED를 직렬 또는 병렬로 연결하여 구성할 수도 있다.

각 LED의 전력 구동은 드라이버 회로에 의해 수행할 수 있다. 드라이버 회로는 컨트롤러의 명령을 받아서 LED를 물리적으로 구동하는 역할을 하는 것으로 기본적으로는 트랜지스터의 스위칭 작용을 이용하여 구동할 수 있다.

전원으로서 건전지나 충전지 등을 사용하여 소출력 조사기로 구성할 수도 있고, 상용 교류전원(100V, 110V, 220V, 230V 등)을 정류해서 사용하거나 그대로 이용할 수 있다.

다수의 LED를 병렬로 연결시에는 필요 전압을 증가시키지 않아도 되므로 건전지나 충전지 등을 이용시에 다소 적합하다. 단, 전류 용량을 고려해야 한다.

다수의 LED를, 그리고 다수의 제2 LED를 직렬로 연결시에는 필요 전압이 증가하므로 상용 교류전원을 사용하는 데 다소 적합하다. 상용 교류전원을 정류해서 직류로 변환하여 사용하는 것이 물론 가능하지만, 교류전원을 그대로 사용해서 다이나믹 구동을 하는 것도 가능하다.

다이나믹 구동이란 LED에 교류를 인가하여 LED가 점멸하도록 하는 구동 방식이다. 상용 교류전원의 +, - 변동 주파수는 약 50~60Hz이므로, LED가 이 주파수로 점멸 구동되면 LED 광 조사의 실효전력은 줄어들겠지만 이는 충분히 보상가능하기 때문에, 별도의 정류 회로 없이도 교류전원을 그대로 쓸 수 있는 것이다.

개별적으로 다양한 파장의 LED를 별도로 장착하는 대신에, 하나의 LED에서 다양한 파장의 자외선이 나오도록 제작된 다중 파장 LED를 사용하는 것도 가능하다.

본 발명의 일실시예에서는, 다양한 파장의 자외선을 방출하는 LED를 다양한 모드로 제어하는 컨트롤러가 포함된다. 컨트롤러는 마이크로컴퓨터로 구현할 수도 있고, 하드와이어드 회로로 구현할 수도 있다.

상기 드라이버 회로 및/또는 컨트롤러는 투명 원통체 살균 램프 내에 설치된 기판에 장착될 수도 있고, 별도의 모듈로서 살균 램프 외부에 위치할 수도 있다.

이 컨트롤러에는 자외선 LED의 자외선 조사 시간을 조절하는 수단과, LED에서 조사되는 광의 출력을 가변시키는 수단이 포함될 수 있다.

자외선 조사 시간 조절 수단은, 타이머 회로를 이용하여 각 LED의 조사 시간을 조절하도록 하며, 사용자 인터페이스(가령, 조절 노브, 버튼 등)를 통해 사용자가 원하는대로 조절하도록 구성할 수 있다.

자외선 출력 가변 수단은, 다양한 공지 기술을 이용하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 자외선 LED에 공급하는 전압의 크기를 가변시키는 방식을 이용할 수 있다. 만일 자외선 LED를 여러 개 직렬 또는 병렬 배열하여 사용할 경우에는 각 LED의 온/오프 제어를 통해서 광 출력을 가변할 수도 있다. 즉, 만일 각 파장별로 10개의 LED를 배열한 경우라면, LED를 2개만 켜거나 5개만 켜거나 7개만 켜거나 하여 전체적인 광 출력을 가변시키는 것이다.

물론, 이 경우에도 사용자 인터페이스(가령, 조절 노브, 버튼 등)를 통해 사용자가 원하는대로 조절하도록 구성할 수 있다.

한편, 컨트롤러에는 자외선 LED에서 방출되는 자외선 대역의 파장을 조절하는 수단이 포함될 수 있다. 즉, 방출 파장을 특정 자외선 대역의 파장에 고정해놓는 것이 아니라, 자외선 대역 내의 일정 범위에서 사용자가 조절할 수 있도록 하는 실시예이다. 이는 살균대상물의 종류와 양 등에 대응하여 최적의 효과를 얻기 위해서이다.

이러한 맥락에서, 컨트롤러에는 다양한 파장의 LED가 방출하는 자외선의 조사 타이밍을 조절하여 각 파장이 서로 교번되어 출력되거나 서로 다른 시간동안 출력되도록 하는 프로그래밍 수단이 포함될 수 있다. 프로그램의 예를 들자면, 265 nm 파장 1초 -> 295nm 파장 2초 -> 1초 휴지 -> 270nm 파장 3초 -> .... 과 같이 원하는 시퀀스로 다양한 파장의 자외선 조사 시간을 프로그래밍하도록 할 수 있다.

자외선 조사 프로그램에는 자외선 조사 시간 뿐만 아니라 자외선 방출 출력을 변화시키는 것도 포함될 수 있다.

또한, 몇 가지 전형적인 자외선 조사 프로그램을 미리 설정해 놓아서 프리셋 형태로 컨트롤러에 저장해 놓고, 사용자가 원하는 것을 선택하여 이용하도록 할 수도 있다.

이 밖에 컨트롤러에서는 조사 반복 시간, 조사 간격, 점등 시간, 점멸 시간 등 다양한 변수를 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 각종 병원성 세균의 살균을 위한 자외선 살균 램프를 에너지가 낮게 소모되는 LED로 구성함에 따라, 신체 조직과 눈 등을 손상시키지 않는다.

수명이 길고 소비전력이 적어 환경친화적이며, 제품의 크기가 작고 가벼워서 개인용, 휴대용으로 적합하다.

기존의 가스 발광식 자외선 살균등과 동일한 형태의 투명 원통체 내에 설치가능하므로 기존의 살균 장치를 그대로 이용해 램프만 교체해서 사용할 수 있다.

제품을 저렴하게 생산할 수 있어서 가격 경쟁력이 우수하다.

자외선 조사의 반복시간, 간격, 점등시간, 점멸 시간 등, 다양한 변수로 조사량을 변화시켜서 살균 대상물의 종류와 양에 따라 차별적이며 효율적인 살균 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자외선 LED 살균 램프의 개념적 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자외선 LDE 살균 램프 구동장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자외선 LDE 살균 램프를 제어하는 컨트롤러의 블록도이다.

도 1은 본 발명에 따른 자외선 LED 살균 램프의 개념적 구조도로서, 투명 원통체 내에 기판이 설치되어 있다.

(a)에서 기판에는 UV LED1, UV LED2, ..., UV LEDn이 배열되어 있다. 투명 원통체의 양 끝단에는 살균장치의 램프 홀더에 접속되는 단자가 부착되어 있다.

기판에는 드라이버 회로와 컨트롤러도 장착되어 있다. 드라이버 회로와 컨트롤러는 능동소자와 수동소자를 조합한 개별 부품으로 장착될 수도 있고, 한 개의 커스텀 IC로써 장착될 수도 있다.

물론, 이들 드라이버 회로와 컨트롤러를 살균 램프 내에 위치시키지 않고 별도의 모듈로서 램프 외부에 위치시키고 램프 양단의 단자를 통해서 신호를 입출력시킬 수도 있다. 한편, 드라이버 회로와 컨트롤러에 전력을 공급하는 전원과, 사용자가 조작하는 UI는 램프 내에 설치하기가 기술적으로 또는 사용효용적으로 곤란할 수도 있을 것이다.

도 1의 (b)는 투명원통체 내에 기판이 설치된 모습을 단면도로 나타낸 것으로서, UV LED가 한쪽 방향으로만 향하도록 장착되어 있는 것을 나타내고 있다. 이럴 경우에 UV LED 뒤쪽으로는 자외선량이 약하기 때문에, 이를 개선하기 위하여 (c)에서와 같이 UV LED를 사방을 향하도록 장착하였다. 당업자는 UV LED가 사방을 향하도록 장착하는 다른 방법에 대해서도 알고 있을 것이다.

도 2에 나타낸 것은 본 발명에 따른 UV LED 구동장치의 일 실시예로서, UV LED1 ~ LEDn을 구동하는 드라이버 회로와, 드라이버 회로를 제어하여 다양한 모드로 UV LED를 구동하도록 하는 컨트롤러와, 사용자가 다양한 UV LED 구동 모드를 선택하거나 조절할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스(UI)와, 상기 드라이버 회로, 컨트롤러, 사용자 인터페이스에 전력을 공급하는 전원이 도시되어 있다.

도 3은 도 2에 나타낸 컨트롤러의 일 실시예의 내부 구성도로서, 방출 UV 조사시간 조절부, UV 출력 가변부, UV 파장 조절부, UV 파장 프로그램부, 프리셋 처리부가 도시되어 있다.

Claims (2)

1. 투명한 원통체 내에 다수의 자외선 LED가 일렬로 원통체의 길이 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 짧은 시간에 여러 병원성 세균을 살균할 수 있는 자외선 LED 살균 램프.
2. 투명한 원통체 내에 다수의 자외선 LED를 일렬로 원통체의 길이 방향으로 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 짧은 시간에 여러 병원성 세균을 살균할 수 있는 자외선 LED 살균 램프 제조방법.
   
   

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