KR20170003859A - 자외선 광원 및 이를 이용한 포충기 - Google Patents

자외선 광원 및 이를 이용한 포충기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자외선 광원 및 이를 이용한 포충기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 광원의 탈착이 용이하며, 적은 수의 UV LED를 사용하면서도 확산판 등의 광학적 구성 없이도 면광원의 효과를 낼 수 있는 자외선 광원 및 이를 이용한 포충기에 관한 것이다.
본 발명은 자외선에 의해 유인된 벌레를 포집하는 포집부(90), 상기 포집부의 상부에 이격 설치되는 광원설치부(80) 및 상기 광원설치부에 설치되어 자외선을 조사함으로써 벌레를 유인하는 광원(1)을 포함하는 포충기에 있어서, 상기 광원(1)은, 자외선을 조사하는 UV LED(20) 및 상기 UV LED(20)가 실장된 기판(10)을 포함하고, 상기 광원(1)은 UV LED(20)의 광 조사방향의 중심축(o)이 하향하도록 상기 광원설치부(80)에 설치되며, 상기 UV LED(20)의 자외선 조사 방향의 전방에는, 하향하는 자외선의 조사 방향을 측방으로 변환시키는 변환부가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 포충기용 자외선 광원은, 상기 UV LED(20) 상부에 마련되어 상기 UV LED(20)에서 조사되는 광원의 방향을 측방으로 전환하는 렌즈(30); 및 상기 렌즈의 형성 위치에 대향하는 위치에 설치되어 상기 UV LED에서 조사되는 자외선을 측방으로 반사시키는 반사면(40)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자외선 광원 및 이를 이용한 포충기{Ultraviolet Light Source and Bug Trap Using the same}
본 발명은 자외선 광원 및 이를 이용한 포충기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 광원의 탈착이 용이하며, 적은 수의 UV LED를 사용하면서도 확산판 등의 광학적 구성 없이도 면광원의 효과를 낼 수 있는 자외선 광원 및 이를 이용한 포충기에 관한 것이다.
최근에 지구 온난화와 친환경 정책 등의 기후적 영향 및 사회적 영향에 의해, 해충이 증가하고 있다. 해충은 농작물 및 가축에 피해를 입히는 것은 물론, 말리리아, 뎅기열, 일본 뇌염 등의 병원균을 옮김으로써, 인간에게도 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 주변 생활 환경에 대한 살충 요청이 지속적으로 요구되고 있으며, 이에 따라 살충 관련 산업도 성장하고 있는 추세이다.
살충 방법과 관련하여, 종래에는, 살충제를 이용하는 화학적 방제법, 미꾸라지 등을 이용하는 생물학적 방제법, 유문등 및 이산화탄소 등으로 해충을 유인한 다음 고전압 등을 인가하여 해충을 퇴치시키는 물리적 방제법, 물 웅덩이를 없애거나 해충의 유충이 살 수 없도록 주위환경을 개선하는 환경적 방제법 등이 시도되었다. 그러나, 화학적 방제법의 경우 2차 오염문제가 대두되고, 생물학적 방제법 또는 환경적 방제법 등은 상대적으로 많은 비용, 처리 시간 및 노력이 소요될 수 있다. 살충 또는 포충기를 이용하는 물리적 방제법 등의 경우 장치 구성이 복잡하여 사용자의 편의성이 떨어질 수 있으며, 포충 효율이 보장되지 않고, 장치 구성에 소요되는 비용이 비교적 크다는 어려움이 존재한다.
한편 UV 광원은 살균, 소독 등의 의료 목적, 조사된 UV 광의 변화를 이용한 분석 목적, UV 경화의 산업용 목적, UV 태닝의 미용목적, 포충, 위폐검사 등의 다양한 목적으로 사용되고 있다.
이러한 UV 광원으로 사용되는 전통적인 UV 광원 램프는 수은 램프(mercury lamp), 엑시머 램프(excimer lamp), 중수소 램프(deuterium lamp) 등이 있었다. 하지만 이러한 종래의 램프들은 모두 전력소모와 발열이 심하고, 수명이 짧으며, 내부에 충진되는 유독가스로 인해 환경이 오염된다는 문제가 있었다.
상술한 종래의 UV 광원 램프들이 가지고 있는 문제를 해결하기 위해 UV LED가 각광을 받아오고 있다. UV LED는 전력소모가 적고, 환경오염의 문제가 없는 장점이 있다. 그런데, UV 영역에서 발광하는 LED 패키지의 제조비용은 가시광선에서 발광하는 LED 패키지의 제조비용보다 상당히 높고, UV 광의 특성에 의해 LED 패키지를 이용한 다양한 응용제품들이 개발되지 못하고 있는 실정이다.
또한 기존의 UV 광원 램프에 비해 LED가 가지는 발광 특성으로 인해, 기존의 UV 광원 램프 제품에 UV LED를 그대로 적용하더라도 기존의 UV 광원 램프 제품이 가지는 효과를 그대로 가지지 못하는 경우가 많이 발생한다.
아직까지 포충기에 적용되던 기존의 UV 광원 램프들은 UV LED로 교체되고 있지 아니하다. 포충기에 사용되는 자외선 광원을 램프에서 LED로 변경함에 있어서는, 조사된 UV 광의 변화를 이용한 분석 목적, UV 경화의 산업용 목적, UV 태닝의 미용목적, 위폐검사 등의 분야와 달리, 자외선에 의해 벌레들이 유인되는 원인이나 원리는 물론, 유인되는 벌레들이 자외선에 대해 가지는 선호도나 습성까지 모두 고려하여야 하기 때문에, 세대 교체가 쉽지 않다.
특히 벌레의 종에 따라 위와 같은 유인 원리나 습성에 차이가 있을 수 있는 반면, UV LED 역시 어느 정도 자외선의 성질 등을 튜닝할 수 있으므로, 인간에게 유해한 해충을 타겟으로 하는 자외선 특성을 가지도록 튜닝이 잘 이루어져야 한다.
등록특허공보 제692432호
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 벌레들의 유인 효과가 높은 UV LED를 구성하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 벌레들의 유인 효과를 더 높일 수 있고 설치와 유지보수가 간편한 포충기의 UV LED 설치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기존의 포충기의 형태를 크게 변경하지 않거나 더 간단하게 구성할 수 있는 포충기의 UV LED 설치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 자외선에 의해 유인된 벌레를 포집하는 포집부(90), 상기 포집부의 상부에 이격 설치되는 광원설치부(80) 및 상기 광원설치부에 설치되어 자외선을 조사함으로써 벌레를 유인하는 광원(1)을 포함하는 포충기에 있어서, 상기 광원(1)은, 자외선을 조사하는 UV LED(20) 및 상기 UV LED(20)가 실장된 기판(10)을 포함하고, 상기 광원(1)은 UV LED(20)의 광 조사방향의 중심축(o)이 하향하도록 상기 광원설치부(80)에 설치되며, 상기 UV LED(20)의 자외선 조사 방향의 전방에는, 하향하는 자외선의 조사 방향을 측방으로 변환시키는 변환부가 설치된 포충기를 제공한다.
상기 변환부는 상기 UV LED에서 조사되는 자외선의 조사방향을 측방으로 변환시키는 렌즈(30)를 포함할 수 있다.
상기 렌즈(30)는, 상기 UV LED의 광 조사방향의 중심축에서 외측으로 경사지며 연장되되 외측으로 연장됨에 따라 그 기울기가 점점 감소하는 형상을 하는 전반사면(31)을 구비하여, 상기 UV LED에서 조사되는 자외선 중 광 조사방향의 중심축(o)에 대해 소정 각도(a) 이내의 범위에 조사된 광을 상기 전반사면(31)에 의해 전반사하여 그 조사방향을 측방으로 변환시킬 수 있다.
상기 렌즈(30)는, 상기 전반사면의 외측 방향으로 연장 형성되어, 상기 전반사면에서 반사된 광과, 상기 UV LED에서 전반사면을 거치지 않고 조사된 광을 굴절시키는 굴절면(32)을 포함할 수 있다.
상기 변환부는 상기 UV LED에서 조사되는 자외선을 측방으로 반사시키는 반사면(40)을 포함할 수 있다.
상기 반사면은 상기 UV LED(20)의 발광지점을 초점으로 하는 포물면 형태이며, 상기 포물면에 의해 반사되는 자외선이 상기 광원설치부의 외측을 향해 조사될 수 있다.
상기 렌즈(30)는 렌즈의 중심에 대해 측방으로 소정 각도(y)만큼 형성되고, 상기 렌즈가 형성된 각도 부분이 상기 광원설치부(80)의 외측을 향하도록 배치되며, 상기 변환부는, 상기 렌즈의 형성 위치에 대향하는 위치에 소정 각도(x) 범위만큼 설치되어 상기 UV LED에서 조사되는 자외선을 측방으로 반사시키는 반사면(40)을 포함하되, 상기 반사면(40)에서 반사되는 광이 상기 렌즈를 통해 외측으로 조사될 수 있다.
상기 반사면(40)은 렌즈의 표면에 형성될 수 있다.
또한 본 발명은 포충기용 자외선 광원으로서, 자외선을 조사하는 UV LED(20); 상기 UV LED(20)가 실장된 기판(10); 및 상기 UV LED(20) 상부에 마련되어 상기 UV LED(20)에서 조사되는 광원의 방향을 측방으로 전환하는 렌즈(30);를 포함하며, 상기 렌즈는 렌즈의 중심에 대해 측방으로 소정 각도(y)만큼 형성되고, 상기 렌즈의 형성 위치에 대향하는 위치에 설치되어 상기 UV LED에서 조사되는 자외선을 측방으로 반사시키는 반사면(40)을 더 포함하되, 상기 반사면(40)을 통해 반사되는 광은 상기 렌즈를 통해 측방으로 조사되는 광원을 제공한다.
상기 렌즈(30)는 상기 UV LED의 광 조사방향의 중심축에서 외측 상방으로 연장되되 외측 상방으로 연장됨에 따라 그 기울기가 점점 감소하는 형상을 하는 전반사면(31)을 구비하여, 상기 UV LED에서 조사되는 자외선 중 광 조사방향의 중심축(o)에 대해 소정 각도(a) 이내의 범위에 조사된 광을 상기 전반사면(31)에 의해 전반사하여 그 조사방향을 측방으로 변환시킬 수 있다.
상기 렌즈(30)는, 상기 전반사면의 외측 방향으로 연장 형성되어, 상기 전반사면에서 반사된 광과, 상기 UV LED에서 전반사면을 거치지 않고 조사된 광을 굴절시키는 굴절면(32)을 포함할 수 있다.
상기 반사면(40)은 렌즈의 표면에 형성될 수 있다.
상기 반사면은 상기 UV LED(20)의 발광지점을 초점으로 하는 포물면 형태이며, 상기 포물면에서 일어나는 반사에 의해 반사되는 자외선이 측방으로 조사될 수 있다.
또한 본 발명은 UV LED(20)에서 조사되는 자외선 조사방향을 측방으로 변환하는 조사방향 변환부로서, 상기 변환부는, 상기 UV LED가 설치되는 수용공간; 상기 수용공간에 수용된 UV LED에서 조사되는 자외선의 조사방향을 그 조사방향에 대한 측방으로 변환시키는 렌즈(30); 및 상기 수용공간에 수용된 UV LED에서 조사되는 자외선을 그 조사방향에 대한 측방으로 반사시키는 반사면(40);을 포함하고, 상기 반사면(40)을 통해 반사되는 광이 상기 렌즈(30)를 통해 측방으로 조사되는 변환부를 제공한다.
상기 렌즈는 렌즈의 중심에 대해 측방으로 소정 각도(y)만큼 형성되고, 상기 반사면(40)은 상기 렌즈의 형성 위치에 대향하는 위치에 설치될 수 있다.
상기 렌즈는 상기 수용공간에 설치되는 UV LED의 광 조사방향의 중심축에서 외측 상방으로 연장되되 외측 상방으로 연장됨에 따라 그 기울기가 점점 감소하는 형상을 하는 전반사면(31)을 구비하여, 상기 UV LED에서 조사되는 자외선 중 광 조사방향의 중심축(o)에 대해 소정 각도(a) 이내의 범위에 조사된 광을 상기 전반사면(31)에 의해 전반사하여 그 조사방향을 측방으로 변환시킬 수 있다.
상기 렌즈(30)는, 상기 전반사면의 외측 방향으로 연장 형성되어, 상기 전반사면에서 반사된 광과, 상기 UV LED에서 전반사면을 거치지 않고 조사된 광을 굴절시키는 굴절면(32)을 포함할 수 있다.
상기 반사면(40)은 렌즈의 표면에 형성될 수 있다.
상기 반사면은 상기 UV LED(20)의 발광지점을 초점으로 하는 포물면 형태이며, 상기 포물면에서 일어나는 반사에 의해 반사되는 자외선이 측방으로 조사될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기존의 포충기의 형태를 그대로 유지하면서도 포충 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한 UV LED의 설치와 유지보수를 간편하게 할 수 있고, 이와 더불어서 기존의 포충기를 보다 더 컴팩트하고 간단하게 구성할 수 있다.
또한 UV LED를 많이 사용하지 않고도 벌레에 대한 유인 효과를 높여 포충 효율을 크게 높일 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 포충기에 사용되는 광원의 제1실시예의 사시도,
도 2는 도 1의 광원의 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 포충기에 사용되는 광원의 제2실시예의 사시도,
도 4는 도 3의 광원의 측단면도,
도 5는 도 3의 광원의 평면도,
도 6은 본 발명의 포충기를 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 포충기에 광원이 설치된 형태를 나타낸 도면,
도 8은 도 7의 광원설치부에 제1실시예의 광원이 설치된 상태에서 광의 조사 형태를 나타낸 도면, 그리고
도 9는 도 7의 광원설치부에 제2실시예의 광원이 설치된 상태에서 광의 조사 형태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 포충기에 사용되는 광원의 제1실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 광원의 측단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 포충기에 사용되는 광원은 UV LED로 구성하였다.
기존의 자외선 램프를 사용할 때보다, UV LED를 사용하는 경우 벌레 유인 효과가 훨씬 탁월하다는 것은 실험으로 확인하였다.
다음은 동일한 조건에서 UV LED를 설치한 포충기와, 기존의 상용 BL램프를 사용한 포충기를 사용하여 포충 실험을 한 결과이다. 먼저 두 램프의 제원을 살피면 아래 표와 같다.
　 전압[V] 전류[A] 전력[W] PF Wp[nm]
피크파장 		Fw[nm]
Spectrum
Half width		 Φe[mW]
방사속(Radiant Flux)		 Φv[lm]
UV LED 램프 220.1 0.034 4.98 0.66 367.94 9.24 759.19 5.7
Black Light 램프 220.1 0.247 6.4 0.12 365.88 18.36 528.8 8.37
두 램프 모두 피크 파장 365nm 부근으로 비슷하지만, 스펙트럼 피크치의 중간 부분의 폭(spectrum half width)은 UV LED가 BL 램프의 반에 불과하고, 가시광선 영역 대비 UV의 세기는 UV LED가 133mW/lm으로 BL 램프 63mW/lm보다 2배 이상 크다.
이를 가지고 야외 축사에서 2회 실험을 하였는데, 하룻밤 동안 유인되어 포집된 개체의 수(Trap Index)는 다음과 같다.
종(Specie) 일반명칭
(전염질병) 		포집 개체수 평균 포집율% (표준편차)
B/L UV LED B/L UV LED
Aedes vexans 금빛숲모기
(West Nile Fever)		 1
0		 7
0		 12.5
(-)		 87.5
(-)
Anopheles sinensis 중국얼룩날개모기
(Malaria)		 296
316		 1,028
2,500		 16.8b
(7.9)		 83.2a
(7.9)
Culex pipiens 빨간집모기
(West Nile Fever)		 118
104		 497
536		 17.8b
(2.1)		 82.2a
(2.1)
Cx . tritaeniorhynchus 작은빨간집모기
(J. Encephalitis)		 687
452		 3,307
3,196		 14.8b
(3.4)		 85.2a
(3.4)
Mansonia uniforms 반점날개늪모기 145
80		 269
368		 26.5b
(12.1)		 73.5a
(12.1)
Total 1,247
952		 5,108
6,600		 16.1b
(4.9)		 83.9a
(4.9)
위 실험결과에서 알 수 있듯이, UV LED 포충기를 사용한 경우가, 기존의 BL램프 포충기를 사용한 경우보다 5배 이상의 포집 효율을 갖는다. 이러한 실험 결과는 UV LED가 기존의 자외선 램프보다 반치폭(spectrum half width)이 훨씬 좁아 원하는 파장대의 자외선을 집중적으로 조사할 수 있다는 점, 조사되는 광이 지향성을 가지고 있어서 목표가 되는 지점에 자외선 조사 영역을 집중할 수 있다는 점 등에 기인한 것으로 추정된다.
다음으로, 본 발명의 UV LED(20)는 365nm의 피크파장을 가지는 자외선을 조사한다. 일반적으로 UVA 영역대의 자외선은 벌레 유인 효과가 있는 것으로 알려져 있으나, 그 영역 중 특히 어떠한 파장대에서 더 효과가 좋은지에 대해서는 딱히 알려져 있지 않다. 이러한 기존의 지식은 UVA 영역의 자외선 램프가 다른 영역의 자외선 램프보다 벌레 유인 효과가 더 좋다는 점에서 비롯된 것이다. 하지만 UV LED는 자외선 램프에 비해 반치폭이 상당히 좁기 때문에 어떠한 피크파장을 가지는 자외선이 더 벌레 유인 효과가 좋은지 특정할 필요가 있다.
이에 암실 조건에서 각각 340nm 피크파장과 365nm 피크파장의 면광원화 자외선을 조사하며 방사속이 500mW인 UV LED가 설치된 두 Lurallite 트랩을 사용하여 집파리에 대해 실시한 포충 경쟁 실험을 하였다.
집파리 포집율은 50마리의 집파리를 서로 얼마나 포집하였는가를 비교하여 이루어졌다. 실험 장소는 암실 내의 스크린 봉합공간(1.8 x 3.7 x 1.8m)이다. 실내온도는 26±1℃, 습도는 64±4%이며, 아침부터 1시간, 2시간, 4시간, 8시간, 12시간 동안 동시에 자외선에 노출시킨 경합 테스트(paired test)였으며, 서로 위치를 바꾸어 동일한 조건으로 2회 실시하였다.
노출기간 (시간) 누적 포집율의 평균과 표준편차 (%)
365 nm 피크파장
(500mW 방사속
면광원화)		 340 nm피크파장
(500mW 방사속
면광원화)		 Total
1 11.0 ±1.4a1 ) 3.0 ±1.4a 14.0 ±0.0
2 23.0 ±4.2a 5.0 ±1.4a 28.0 ±2.8
4 56.0 ±5.7a 11.0 ±1.4a 67.0 ±4.2
8 79.0 ±7.1a 14.0 ±0.0b 93.0 ±7.1
12 84.0 ±2.8a 16.0 ±2.8b 100.0 ±0.0
각각 365nm 피크파장과 340nm 피크파장을 가지는, 면광원화한 500mW 방사속의 UV LED가 설치된 Luralite 트랩을 이용하여, 아침부터 12시간동안 암실 조건에서 스크린 봉합공간 내에 있는 50마리의 집파리에 대한 포집율 비교(서로 위치를 바꾸어 동일한 조건으로 2회 실시)
1)은 해당 표기가 있는 행에서는 큰 차이가 없었다는 것을 의미한다(p>0.05; SPSS PC 소프트웨어를 사용한 paired t-test).
표 3에서 알 수 있듯이, 8시간과 12시간 노출에서, 365nm 피크파장의 500mW 방사속의 면광원 자외선이 340nm 피크파장의 500mW 방사속의 면광원 자외선보다 집파리 포집율이 더욱 높다. 따라서 365nm 피크파장의 자외선이 340nm 피크파장의 자외선보다 더 포집 효율이 좋다는 것을 알 수 있다.
상술한 실험 결과에 근거, 본 발명에서는 365nm의 피크파장을 가지는 UV LED(20)를 광원으로 한다. 대략 360~ 370 nm 의 피크파장을 가지는 자외선이라면 이와 동등한 효과를 낼 것으로 기대한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 포충기는 포집부(90)와, 그 상부에 이격 형성된 유인부를 구비하며, 유인부는 도시된 바와 같이 광원설치부(80)를 구비한다. 광원설치부(80)에 설치된 광원(1)은 측방으로 자외선을 조사하고, 이러한 자외선을 보고 광원설치부(80)와 포집부(90) 근처에 날아온 벌레는, 포집부(90) 내의 팬(미도시)에 의해 형성되는 공기의 유동에 휘말려 포집부(90) 내부에 갇히게 된다.
멀리 있는 벌레까지 유인하기 위해서는 자외선이 측방으로 조사되어야 하는데, 이처럼 자외선이 측방으로 조사되도록 하기 위해 광원설치부(80)의 측면에 UV LED를 설치한다면, 광원설치부 측면의 테두리를 따라 굉장히 많은 수의 UV LED를 설치해야 할 뿐만 아니라, UV LED 설치를 위해 광원설치부의 높이 내지 두께를 상당량 확보하는 설계를 해야 한다. 하지만 이는 많이 사용하지 않아도 충분히 강도를 확보할 수 있는 UV LED를 많이 사용해야 하는 결과를 가져오고, 또한 광원설치부를 두껍게 할 수밖에 없어 포충기를 컴팩트하게 구성할 수 없다.
반면, 광원설치부(80)를 도 6에 도시된 바와 같이 얇게 구성하고, UV LED(20)를 이러한 광원설치부(80)의 평판 부분에 설치하면서, UV LED의 자외선이 측방으로 조사되도록 구성한다면, UV LED를 적정 개수만큼 사용하면서도 광원설치부를 상당히 컴팩트하게 구성할 수 있다.
특히 UV LED(20)는 평평한 기판(10) 상에 실장되어 제작되는바, 광원설치부(80)가 도시된 바와 같이 평판 형상이라면, UV LED를 설치하기가 매우 편리하다.
따라서 본 발명은, UV LED(20)가 광원설치부(80)의 저면에 설치됨으로 인해 UV LED에서 조사되는 자외선의 조사 방향이 하향하더라도, UV LED의 전방에 이러한 자외선의 조사 방향을 측방으로 변환할 수 있는 수단을 둠으로써, 광원설치부(80)의 저면에 설치한 UV LED에서 조사되는 자외선이 측방을 향해 조사되도록 하는 것을 요지로 한다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 UV LED(20)는 평평한 기판(10) 상에 실장되고, 기판의 상부에는 UV LED(20)를 덮는 형태로 렌즈(30)가 설치되어 있다.
UV LED(20)에서 조사되는 광의 중심축(o)과 렌즈(30)의 중심 부분은 서로 정렬되어 있으며, 렌즈(30)의 중심 부분은 UV LED(20)를 향해 함몰된 형태이다. 또한 렌즈(30)는, 함몰의 중심점으로부터 시작하여 UV LED(20)의 광 조사방향의 중심축(o)에서 외측으로 연장될수록 상향 경사지는 프로파일을 가지는데, 이때 프로파일이 외측으로 연장됨에 따라 그 기울기는 점점 감소하는 형상을 가진다. 이러한 프로파일 부분은 전반사면(31)이 된다. 가령 중심축(o)으로부터 소정 각도(a)의 범위 내의 방향으로 조사된 광은 전반사면(31)에 의해 전반사되어 측방으로 그 조사각이 바뀌게 된다.
다음으로, 렌즈(30)의 상기 전반사면(31) 외측에는, 다시 외측방향으로 굴절면(32)이 연장 형성된다. 굴절면(32)은 렌즈의 매질 내에서 조사되던 광이 굴절되며 렌즈로부터 빠져나가는 면이 된다. 굴절면(32)을 통해 빠져나가는 광은, 소정 각도(a) 이상의 조사각으로 UV LED에서 조사되어 직접 굴절면에 도달한 광과, 소정 각도(a) 이내의 조사각으로 UV LED에서 조사되어 상기 전반사면(31)에서 전반사된 후 그 조사각이 바뀌어 굴절면에 도달한 광을 포함한다.
이처럼 도 1과 도 2의 광원에 의하면, UV LED에서 조사되는 광의 조사각이 모두 측방으로 변환된다.
본 발명의 포충기에 광원이 설치된 형태를 나타낸 도면인 도 7과, 도 7의 광원설치부에 제1실시예의 광원이 설치된 상태에서 광의 조사 형태를 나타낸 도 8을 참조하면, 광원설치부(80)의 평평한 면에 방사상으로 상기 도 1과 도 2에 도시된 제1실시예의 광원(1)을 설치한 경우, 자외선은 도 8에 도시된 바와 같이 광 지향 패턴(P)이 모두 측방으로 퍼지게 되며, 이러한 조사 형태는 이를 측면 멀리서 보는 벌레의 시각에서 면발광과 유사하게 느껴지게 된다. 즉 본 발명은 면발광에 필요한 별도의 광학 구성 없이, 이격 설치되는 UV LED(20)에 간단하게 렌즈(30)를 설치하는 것만으로도 면발광에 상응하는 효과를 낼 수 있다.
면발광과 직발광이 가지는 벌레 유인 효과의 차이는 이하의 실험 결과에서 확인할 수 있다.
면발광의 효과를 확인하기 위한 실험은, 암실 조건에서 각각 면광원화된 자외선과 면광원화하지 않은 직발광 자외선을 조사하는 두 Lurallite 트랩을 사용하여 집파리에 대해 실시한 포충 경쟁 실험으로서, 모두 1000mW의 방사속을 가지는 365nm 피크파장 UV LED 자외선의 포충 경쟁 실험이다.
집파리 포집율은 50마리의 집파리를 서로 얼마나 포집하였는가를 비교하여 이루어졌다. 실험 장소는 암실 내의 스크린 봉합공간(1.8 x 3.7 x 1.8m)이다. 실내온도는 26±1℃, 습도는 62±4%이며, 아침부터 1시간, 2시간, 4시간, 8시간, 12시간동안 동시에 자외선에 노출시킨 경합 테스트(paired test)였으며, 서로 위치를 바꾸어 동일한 조건으로 4회 실시하였다.
표 4에서 알 수 있듯이, 2시간, 4시간, 8시간 및 12시간 노출에서, 면광원화된 자외선의 집파리 포집율이 면광원화하지 않은 직발광 자외선 트랩보다 현저히 높았다. 따라서 1000mW의 방사속을 가지며 365nm 피크파장의 면광원화 자외선을 사용한 트랩이, 1000mW의 방사속을 가지며 365nm 피크파장의 면광원화하지 않은 직발광 자외선을 사용한 트랩보다 더 효율적이다.
노출기간 (시간) 누적 포집율의 평균과 표준편차 (%)
직발광
(1000mW 방사속
365nm 피크파장)		 면광원화
(1000mW 방사속
365nm 피크파장)		 Total
1 3.0 ±1.2a1 ) 7.0 ±2.6a 10.0 ±2.3
2 6.5 ±4.1b 29.5 ±12.8a 36.0 ±12.8
4 15.0 ±8.4b 52.0 ±10.5a 67.0 ±9.0
8 22.0 ±8.5b 76.0 ±10.3a 98.0 ±2.8
12 22.5 ±9.1b 77.5 ±9.1a 100.0 ±0.0
각각 면광원화 자외선과 면광원화하지 않은 직발광 자외선을 조사하며, 1,000mW의 방사속을 가지는 365nm 피크파장 UV LED가 설치된 Luralite 트랩을 이용하여, 아침부터 12시간동안 암실 조건에서 스크린 봉합공간 내에 있는 50마리의 집파리에 대한 포집율 비교(서로 위치를 바꾸어 동일한 조건으로 4회 실시)
1)은 해당 표기가 있는 행에서는 큰 차이가 없었다는 것을 의미한다(p>0.05; SPSS PC 소프트웨어를 사용한 paired t-test).
이처럼 본 발명의 제1실시예에 의하면 면발광에 필요한 별도의 광학 구성 없이, 이격 설치되는 UV LED(20)에 간단하게 렌즈(30)를 설치하는 것만으로도 면발광에 상응하는 효과를 냄으로써, 포충 효율을 더욱 높일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 포충기에 사용되는 광원의 제2실시예의 사시도이고, 도 4는 도 3의 광원의 측단면도이며, 도 5는 도 3의 광원의 평면도이다.
제2실시예에 따른 본 발명의 광원은, 도시된 바와 같이 평평한 기판(10) 상에 UV LED(20)가 실장되어 있고, 기판의 상부에는 UV LED의 절반을 덮는 형태로 렌즈(30)가 설치되며, 나머지 절반을 덮는 형태로 반사면(40)이 설치된다.
렌즈(30)는 도 1과 도 2에 도시된 제1실시예의 렌즈(30)와 동일한 프로파일을 가지며, 다만 360도의 모든 범위가 아니라 y의 각도만큼만 형성된 점에서 제1실시예의 렌즈와 차이가 있다. y의 각도 범위는 다양할 수 있으나, 가령 90도 내지 240도의 범위일 수 있다.
반사면(40)은 UV LED의 발광 중심을 초점으로 하는 포물면 형태로 이루어질 수 있다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 반사면(40)은 그 단면이 포물선을 이루며, 포물선의 초점은 UV LED의 발광의 중심이 된다.
따라서 UV LED(20)에서 렌즈(30)가 형성된 방향을 향해 조사되는 자외선은, 앞서 설명한 제1실시예에서와 같이 조사가 이루어지며, UV LED(20)에서 반사면(40)이 형성된 방향을 향해 조사되는 자외선은, 반사면(40)에서 반사된 후 수평 방향으로 조사되어 렌즈(30)를 거친 후 굴절면(32)을 통과하여 외측으로 조사된다. 반사면(40)은 UV LED의 발광부위를 초점으로 하는 포물면 형태이므로, UV LED(20)로부터 반사면(40)으로 조사된 모든 자외선은, 반사면에서 반사되어 수평하게 조사된다. 따라서 도 4에서 보았을 때 UV LED에서 조사된 자외선은 모두 도면 상 좌측으로 조사되며, 도 5에서 보았을 때 UV LED에서 조사된 자외선은 모두 도면 상 좌측 180도 영역(y)으로 조사된다. 이처럼 UV LED(20)에서 조사된 자외선은, y의 각도 범위만큼 수평으로 그 조사각이 변환되어 조사되는 효과를 가진다.
도 4를 참조하면, 반사면(40)은 렌즈(30)의 표면 상에 형성될 수 있다. 즉 반사면(40)은 포물면의 형상을 가지는 렌즈의 표면 상에 자외선을 잘 반사시키는 물질을 부착한 형태일 수 있다. 가령 렌즈(30)를 제작할 때 도 4의 도면상 좌측 반 부분(전반사면과 굴절면 프로파일이 있는 형상)과 우측 반 부분(포물면 형상)을 일체로 제작하고, 우측 반 부분의 렌즈 표면에 반사면(40)을 형성하는 방식으로 렌즈(30)와 반사면(40)을 함께 형성할 수 있다. 이렇게 반사면(40)의 내측 공간이 렌즈와 동일한 재질로 채워져 있으면, 자외선이 통과하는 매질의 경계 수를 줄일 수 있고, 자외선의 강도가 약해지는 것을 방지할 수 있다.
렌즈의 각도(y)와 포물면(x)의 각도는 상보적일 수 있다. 가령 렌즈의 각도가 240도라면 포물면의 각도는 120도일 수 있다.
본 발명의 포충기에 광원이 설치된 형태를 나타낸 도면인 도 7과, 도 7의 광원설치부에 제2실시예의 광원이 설치된 상태에서 광의 조사 형태를 나타낸 도 9를 참조하면, 광원설치부(80)의 평평한 면에 방사상으로 상기 도 3 내지 도 5에 도시된 제2실시예의 광원(1)을 설치할 수 있으며, 이때 반사면(40)을 광원설치부(80)의 중심을 향하는 방향으로 배열하고 렌즈(30)를 광원설치부(80)의 중심에서 멀어지는 방향으로 배열하면, UV LED에서 조사된 자외선은 도 9에 도시된 바와 같이 광 지향 패턴(P)이 광원설치부(80)의 외측을 향해 더 집중된다. 이는 제1실시예의 경우보다는 벌레로 하여금 면발광과 유사하게 느끼도록 하는 효과가 조금 떨어질 수 있지만, 제1실시예보다 그만큼 자외선 강도가 외향 집중되어 더 멀리 있는 벌레도 유인할 수 있게 된다.
제2실시예의 변형예로서, 전반사면(31)과 굴절면(32)이 형성된 렌즈 영역은 생략한 채 반사면(40)만 구비된 형태로 광원(1)을 구성하는 것 역시 가능하다. 이 때 반사면은 렌즈가 생략된 영역까지 연장 형성되어 UV LED의 상부를 모두 덮는 형태일 수 있다. 반사면(40)은 포물면 형태로서 UV LED에서 조사되는 광을 모두 실질적으로 수평방향으로 반사하므로, 이러한 변형예에 의할 때 UV LED에서 조사되는 자외선은 모두 측방으로 그 조사각이 변환된다.
어떠한 구성을 서로 일체화 할 것인지도 선택 가능하다. 가령 광원(1)으로서 기판(10), UV LED(20), 및 렌즈(30)까지 모두 일체화한 형태로 구성하고, 이러한 광원을 광원설치부(80)에 설치하는 방식으로 포충기를 설계할 수 있다. 이와 달리 광원(1)으로서는 기판(10)과 UV LED(20)만을 일체화한 형태로 구성하고, 렌즈(30) 및/또는 반사면(40)은 광원설치부(80)에 설치하며, 이렇게 광원설치부(80)에 기 설치되어 있는 렌즈(30)와 반사면(40) 위치에 상기 광원(1)을 교체 가능하게 설치하는 방식으로도 설계가 가능하다. 즉 UV LED의 조사각을 변환시키는 변환부를 포충기의 광원설치부(80)에 일체로 설치하고, 기판과 UV LED 부분만을 소모품으로 교체하는 방식도 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
1: 광원
10: 기판
20: UV LED
30: 렌즈
31: 전반사면
32: 굴절면
40: 반사면
80: 광원설치부
90: 포집부
o: 광의 중심축
P: 광 지향 패턴

Claims (19)

  1. 자외선에 의해 유인된 벌레를 포집하는 포집부, 상기 포집부의 상부에 이격 설치되는 광원설치부 및 상기 광원설치부에 설치되어 자외선을 조사함으로써 벌레를 유인하는 광원을 포함하는 포충기에 있어서,
    상기 광원은, 자외선을 조사하는 UV LED 및 상기 UV LED가 실장된 기판을 포함하고,
    상기 광원은 UV LED의 광 조사방향의 중심축이 하향하도록 상기 광원설치부에 설치되며,
    상기 UV LED의 자외선 조사 방향의 전방에는, 하향하는 자외선의 조사 방향을 측방으로 변환시키는 변환부가 설치된 것을 특징으로 하는 포충기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변환부는 상기 UV LED에서 조사되는 자외선의 조사방향을 측방으로 변환시키는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 포충기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 UV LED의 광 조사방향의 중심축에서 외측으로 경사지며 연장되되 외측으로 연장됨에 따라 그 기울기가 점점 감소하는 형상을 하는 전반사면을 구비하여,
    상기 UV LED에서 조사되는 자외선 중 광 조사방향의 중심축에 대해 소정 각도 이내의 범위에 조사된 광을 상기 전반사면에 의해 전반사하여 그 조사방향을 측방으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 포충기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 전반사면의 외측 방향으로 연장 형성되어, 상기 전반사면에서 반사된 광과, 상기 UV LED에서 전반사면을 거치지 않고 조사된 광을 굴절시키는 굴절면을 포함하는 것을 특징으로 하는 포충기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 변환부는 상기 UV LED에서 조사되는 자외선을 측방으로 반사시키는 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 포충기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 반사면은 상기 UV LED의 발광지점을 초점으로 하는 포물면 형태이며, 상기 포물면에 의해 반사되는 자외선이 상기 광원설치부의 외측을 향해 조사되는 것을 특징으로 하는 포충기.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 렌즈는 렌즈의 중심에 대해 측방으로 소정 각도만큼 형성되고, 상기 렌즈가 형성된 각도 부분이 상기 광원설치부의 외측을 향하도록 배치되며,
    상기 변환부는, 상기 렌즈의 형성 위치에 대향하는 위치에 소정 각도 범위만큼 설치되어 상기 UV LED에서 조사되는 자외선을 측방으로 반사시키는 반사면을 포함하되, 상기 반사면에서 반사되는 광이 상기 렌즈를 통해 외측으로 조사되는 것을 특징으로 하는 포충기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 반사면은 렌즈의 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 포충기.
  9. 포충기용 자외선 광원으로서,
    자외선을 조사하는 UV LED;
    상기 UV LED가 실장된 기판; 및
    상기 UV LED 상부에 마련되어 상기 UV LED에서 조사되는 광원의 방향을 측방으로 전환하는 렌즈;를 포함하며,
    상기 렌즈는 렌즈의 중심에 대해 측방으로 소정 각도만큼 형성되고,
    상기 렌즈의 형성 위치에 대향하는 위치에 설치되어 상기 UV LED에서 조사되는 자외선을 측방으로 반사시키는 반사면을 더 포함하되, 상기 반사면을 통해 반사되는 광은 상기 렌즈를 통해 측방으로 조사되는 것을 특징으로 하는 광원.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 UV LED의 광 조사방향의 중심축에서 외측 상방으로 연장되되 외측 상방으로 연장됨에 따라 그 기울기가 점점 감소하는 형상을 하는 전반사면을 구비하여,
    상기 UV LED에서 조사되는 자외선 중 광 조사방향의 중심축에 대해 소정 각도 이내의 범위에 조사된 광을 상기 전반사면에 의해 전반사하여 그 조사방향을 측방으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 광원.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 전반사면의 외측 방향으로 연장 형성되어, 상기 전반사면에서 반사된 광과, 상기 UV LED에서 전반사면을 거치지 않고 조사된 광을 굴절시키는 굴절면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 반사면은 렌즈의 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 광원.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 반사면은 상기 UV LED의 발광지점을 초점으로 하는 포물면 형태이며, 상기 포물면에서 일어나는 반사에 의해 반사되는 자외선이 측방으로 조사되는 것을 특징으로 하는 광원.
  14. UV LED에서 조사되는 자외선 조사방향을 측방으로 변환하는 조사방향 변환부로서,
    상기 변환부는,
    상기 UV LED가 설치되는 수용공간;
    상기 수용공간에 수용된 UV LED에서 조사되는 자외선의 조사방향을 그 조사방향에 대한 측방으로 변환시키는 렌즈; 및
    상기 수용공간에 수용된 UV LED에서 조사되는 자외선을 그 조사방향에 대한 측방으로 반사시키는 반사면;을 포함하고,
    상기 반사면을 통해 반사되는 광이 상기 렌즈를 통해 측방으로 조사되는 것을 특징으로 하는 변환부.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 렌즈는 렌즈의 중심에 대해 측방으로 소정 각도만큼 형성되고,
    상기 반사면은 상기 렌즈의 형성 위치에 대향하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 변환부.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 수용공간에 설치되는 UV LED의 광 조사방향의 중심축에서 외측 상방으로 연장되되 외측 상방으로 연장됨에 따라 그 기울기가 점점 감소하는 형상을 하는 전반사면을 구비하여,
    상기 UV LED에서 조사되는 자외선 중 광 조사방향의 중심축에 대해 소정 각도 이내의 범위에 조사된 광을 상기 전반사면에 의해 전반사하여 그 조사방향을 측방으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 변환부.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 전반사면의 외측 방향으로 연장 형성되어, 상기 전반사면에서 반사된 광과, 상기 UV LED에서 전반사면을 거치지 않고 조사된 광을 굴절시키는 굴절면을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환부.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 반사면은 렌즈의 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 변환부.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 반사면은 상기 UV LED의 발광지점을 초점으로 하는 포물면 형태이며, 상기 포물면에서 일어나는 반사에 의해 반사되는 자외선이 측방으로 조사되는 것을 특징으로 하는 변환부.

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