KR20180064879A - 살균 장치 및 이를 포함하는 전자제품 - Google Patents

살균 장치 및 이를 포함하는 전자제품 Download PDF

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Abstract

실시예는, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 발광소자; 및 상기 기판 상에 배치되는 수광소자를 포함하고, 상기 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고, 상기 수광소자는 제3 도전형 반도체층, 제4 도전형 반도체층, 및 상기 제3 도전형 반도체층과 제4 도전형 반도체층 사이에 배치되는 광흡수층을 포함하고, 상기 제3 도전형 반도체층은 상기 광흡수층을 기준으로 수광하는 측에 배치되고, 상기 활성층, 상기 광흡수층 및 상기 제3 도전형 반도체층은 알루미늄을 포함하고, 상기 제3 도전형 반도체층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 높고, 상기 광흡수층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 작은 살균 장치를 개시한다.

Description

살균 장치 및 이를 포함하는 전자제품{STERILLIZER AND ELECTRICAL APPLIANCES INCLUDING THE SAME}
실시예는 살균 장치 및 이를 포함하는 전자제품에 관한 것이다.
일반적으로,　살균 장치는 대상물에　자외선을 조사함으로써 대상물을 살균 처리하는 장치로 이용될 수 있다. 대상물은 음료, 식수, 공기 등의 유체나 식기 등의 용기 등을 포함하는 다양한 종류로 이루어질 수 있다. 살균 장치는 사용자에게 미생물이 살균된 대상물을 제공할 수 있다.
그러나　살균 장치에 사용되는　자외선 출력이 살균 장치의 구동 시간에 따라 점차 감소하여 살균력이 감소하는 문제가 존재한다.
또한, 살균 장치에서 발생하는 자외선 광에 대한 정확한 측정이 이루어지지 않는 한계도 존재한다.
실시예는 다양한 형태의 살균 장치를 제공한다.
또한, 광원의 세기를 정확하게 측정하는 살균 장치를 제공한다.
또한, 광출력을 유지하여 효율적인 살균이 가능한 살균 장치를 제공한다.
또한, 구동 시간이 증가하더라도 살균력이 유지되는 살균 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 발광소자; 및 상기 기판 상에 배치되는 수광소자를 포함하고, 상기 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고, 상기 수광소자는 제3 도전형 반도체층, 제4 도전형 반도체층, 및 상기 제3 도전형 반도체층과 제4 도전형 반도체층 사이에 배치되는 광흡수층을 포함하고, 상기 제3 도전형 반도체층은 상기 광흡수층을 기준으로 수광하는 측에 배치되고, 상기 활성층, 상기 광흡수층 및 상기 제3 도전형 반도체층은 알루미늄을 포함하고, 상기 제3 도전형 반도체층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 높고, 상기 광흡수층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 작다.
상기 발광소자로부터 방출된 광은 대상물을 투과하여 상기 수광소자로 흡수될 수 있다.
상기 발광소자와 상기 수광소자는 상기 대상물을 기준으로 마주보게 배치될 수 있다.
상기 발광소자 및 상기 수광소자 상에 배치되는 반사부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 대상물은 곰팡이, 세균 및 박테리아 중 적어도 하나를 포함하는 미생물을 포함할 수 있다.
제어모듈;을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은 상기 수광소자로부터 광 검출신호를 수신하여 상기 발광소자의 광출력을 산출하고 구동신호를 출력하는 조절부; 및 상기 구동신호에 따라 상기 발광소자에 전원을 가하는 전원부;를 포함할 수 있다.
상기 구동신호는 상기 발광소자의 광출력이 기 설정된 광출력 이상이 되도록 조절될 수 있다.
상기 제어 모듈은 상기 기판의 내부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자 제품은 케이스; 상기 케이스 내에 배치되는 살균 장치; 및 상기 살균 장치와 통신하는 제어부를 포함하고, 상기 살균 장치는, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 발광소자; 및상기 기판 상에 배치되는 수광소자를 포함하고, 상기 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고,상기 수광소자는 제3 도전형 반도체층, 제4 도전형 반도체층, 및 상기 제3 도전형 반도체층과 제4 도전형 반도체층 사이에 배치되는 광흡수층을 포함하고, 상기 제3 도전형 반도체층은 상기 광흡수층을 기준으로 수광하는 측에 배치되고, 상기 활성층, 상기 광흡수층 및 상기 제3 도전형 반도체층은 알루미늄을 포함하고, 상기 제3 도전형 반도체층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 높고,상기 광흡수층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 작을 수 있다.
실시예에 따르면, 살균 장치를 다양한 형태일 수 있다.
또한, 광원의 세기를 정확하게 측정하고, 광출력을 유지하여 효율적인 살균이 가능한 살균 장치를 제작할 수 있다.
또한, 구동 시간이 증가하더라도 살균력이 유지되는 살균 장치를 제작할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 살균 장치의 개념도이고,
도 2는 도 1의 발광소자의 개념도이고,
도 3은 도 1의 수광소자의 개념도이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 살균장치의 제1 변형예이고,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 살균 장치의 제2 변형예이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 살균 장치의 개념도이고,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 다른 살균 장치의 개념도이고,
도 8 및 도 9는 조절부의 유무에 따른 지속시간에 따른 광출력을 도시한 그래프이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제품의 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 살균 장치의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 도 1을 참고하면, 실시예에 따른 살균 장치(10A)는 기판(300), 기판(300)상에 배치되는 발광소자(100), 및 기판(300)상에 배치되는 수광소자(200), 반사부재(400)를 포함할 수 있다.
기판(300)은 발광소자(100) 및 수광소자(200)와 전기적으로 연결되는 회로패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 기판(300)은 외부 전원과 소자를 전기적으로 연결하는 구성이면 특별히 제한되지 않는다.
기판(300)의 내부에는 제어모듈(320) 및/또는 통신모듈을 포함할 수 있다. 따라서, 센서의 사이즈를 소형화할 수 있다.
제어모듈(320)은 발광소자(100)와 수광소자(200)에 전원을 인가하거나, 수광소자(200)가 검출한 신호를 증폭하거나, 검출한 신호를 외부로 전송할 수 있다. 제어모듈(320)은 FPGA 또는 ASIC일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(310)은 기판(300)에 결합하여 발광소자(100)와 수광소자(200)를 수용하는 제1, 제2공간부(311, 312)를 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1, 제2공간부(311, 312)에는 몰딩부재(313)가 충진될 수 있다.
몰딩부재(313)은 발광소자(100)와 수광소자(200)를 보호할 수 있다. 하우징(310)의 재질은 특별히 제한하지 않는다.
발광소자(100)는 하우징(310)의 외부로 자외선 파장대의 광을 출력할 수 있다. 발광소자(100)는 근자외선 파장대의 광(UV-A)을 출력할 수도 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)을 출력할 수도 있고, 심자외선 파장대의 광(UV-C)을 방출할 수 있다. 자외선 파장대는 발광소자(100)의 Al의 조성비에 의해 결정될 수 있다.
예시적으로, 근자외선 파장대의 광(UV-A)는 320nm 내지 420nm 범위의 파장을 가질 수 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)은 280nm 내지 320nm 범위의 파장을 가질 수 있으며, 심자외선 파장대의 광(UV-C)은 100nm 내지 280nm 범위의 파장을 가질 수 있다.
발광소자(100) 상에는 대상물(P)이 배치될 수 있다. 대상물(P)은 공기, 물 등을 포함하는 유체에 포함된 다양한 미생물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 미생물은 곰팡이, 세균, 박테리아 등을 포함하는 생물학적 입자일 수 있다.
그리고 대상물(P)은 발광소자(100)로부터 방출된 광을 투과할 수 있다. 이에 따라, 대상물(P)을 투과한 광은 반사부재(400)에서 반사되고, 다시 대상물(P)을 통과하여 수광소자(200)로 제공될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 살균 장치(10A)의 살균효율이 향상될 수 있다. 다만, 대상물(P)이 광에 대해 투과성을 가지는 것으로 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참고하면, 수광소자(200)는 발광소자(100)로부터 방출된 광을 흡수할 수 있다. 따라서, 수광소자(200)의 광 흡수 파장 대역은 발광소자(100)의 광 방출 파장 대역을 포함하여야 한다. 예를 들어, 수광소자(200)의 광 흡수 파장 대역이 발광소자(100)의 광 방출 파장 대역보다 작은 경우에, 수광소자(200)는 발광소자(100)로부터 방출된 광에 대한 정확하게 광 검출이 어려워질 수 있다. 이와 달리, 수광소자(200)의 광 흡수 파장 대역이 발광소자(100)의 광 방출 파장 대역을 포함하는 경우, 예를 들어 수광소자(200)는 발광소자(100)로부터 방출된 광으로부터, 많은 광전류를 발생시켜 정확한 광 검출이 이루어질 수 있다.
이로써, 수광소자(200)가 광 검출 정도에 따라 발광소자(100)의 광출력을 판단할 수 있다.
실시예에 따르면, 발광소자(100)와 수광소자(200)가 기판(300)에 모듈화되므로 소형화가 가능하다. 다만, 기판(300)은 하나의 기판일 수도 있고, 분리 또는 이격된 복수 개의 기판일 수도 있다.
발광소자(100)는 UV 발광다이오드일 수 있고, 수광소자(200)는 UV 포토다이오드 일 수 있다. 수광소자(200)는 p-n 접합 또는 pin 구조를 포함할 수 있다. 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐르며, 이때 광 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례한다. 수광소자(200)는 캐리어를 증배(multiplication)시켜 이득을 개선시키는 애벌런치 수광소자(APD: Avalanche Photo Diode)일 수도 있다.
발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(120), 활성층(130), 제1 도전형 반도체층(140)을 포함하고, 수광소자(200)는 제3 도전형 반도체층(220), 광흡수층(230), 제4 도전형 반도체층(240)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 도전형 반도체층(120, 140, 220, 240), 활성층(130), 및 광흡수층(230)은 모두 AlGaN을 포함할 수 있다. 이때, 제3 도전형 반도체층(220)은 광흡수층(230)을 기준으로 수광하는 측에 배치될 수 있다.
그리고 제3 도전형 반도체층(220)의 알루미늄 조성은 활성층(130)의 알루미늄 조성보다 높고, 광흡수층(230)의 알루미늄 조성은 활성층(130)의 알루미늄 조성보다 작을 수 있다.
도 2는 도 1의 발광소자의 개념도이고, 도 3은 도 1의 수광소자의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(120), 제2 도전형 반도체층(140), 활성층(130)을 포함하는 발광구조물과, 제1 도전형 반도체층(120)과 전기적으로 연결되는 제1전극(110), 제2 도전형 반도체층(140)과 전기적으로 연결되는 제2전극(150)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(120)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(120)에 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(120)은 Inx1Aly1Ga1 -x1- y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1 도전형 반도체층(120)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(130)은 제1 도전형 반도체층(120)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 도전형 반도체층(140)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(130)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(130)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(130)의 구조는 이에 한정하지 않는다. 활성층(130)은 자외선 파장대의 광을 생성할 수 있다. 활성층(130)은 AlGaN을 포함할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(140)은 활성층(130) 하부에 배치되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(140)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(140)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2 도전형 반도체층(140)은 p형 반도체층일 수 있다.
제2 도전형 반도체층(140)이 AlGaN인 경우, 낮은 전기 전도도에 의해 정공 주입이 원활하지 않을 수 있다. 따라서, 상대적으로 전기 전도도가 우수한 GaN을 제2 도전형 반도체층(140)의 하부에 배치할 수도 있다.
제1전극(110)과 제2전극(150)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
제1 기판(160)은 실리콘, 몰리브덴, 실리콘, 텅스텐, 구리 및 알루미늄으로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 그리고 제1 기판(160)은 상기 기판(300) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 기판(260)도 제1 기판(160)에 대한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
발광소자(100)는 다양한 본딩 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 발광소자(100)는 수평형 본딩 구조, 수직형 본딩 구조, 또는 플립 칩 본딩 구조를 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 수광소자(200)는 제3 도전형 반도체층(220), 광흡수층(230), 및 제4 도전형 반도체층(240)을 포함할 수 있다. 제3 도전형 반도체층(220)은 제1 도펀트가 도핑되고, 제4 도전형 반도체층(240)은 제2 도펀트가 도핑될 수 있다.
제1 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 제2 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
광흡수층(230)은 제3 도전형 반도체층(220)과 제4 도전형 반도체층(240) 사이에 배치될 수 있다. 광흡수층(230)은 진성 반도체층을 포함할 수 있다. 여기서, 진성 반도체층이란, 언도프드(Undoped) 반도체층 또는 비의도적 도핑(Unintentionally doped) 반도체층일 수 있다.
비의도적 반도체층이란, 반도체층의 성장 공정에서 도펀트 예를 들어, 실리콘(Si) 원자등과 같은 n형 도펀트의 도핑없이 N-vacancy가 발생한 것을 의미할 수 있다. 이때 N-vacancy가 많아지면 잉여 전자의 농도가 커져서, 제조공정에서 의도하지 않았더라고, n-형 도펀트로 도핑된 것과 유사한 전기적인 특성을 가질 수 있다. 광흡수층(230)의 일부 영역까지는 확산에 의해 도펀트가 도핑될 수도 있다.
제3 도전형 반도체층(220), 제4 도전형 반도체층(240), 및 광흡수층(230)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함하거나, InAlAs, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
그리고 제3 도전형 반도체층(220)은 광흡수층(230) 상에 배치될 수 있다. 제3 도전형 반도체층(220)은 광흡수층(230)을 기준으로 발광소자(100)로부터 방출된 광을 수광하는 측에 배치될 수 있다.
제3 도전형 반도체층(220)의 알루미늄 조성은 활성층(230)의 알루미늄 조성보다 클 수 있다. 그리고 광흡수층(230)의 알루미늄 조성은 활성층(130)의 알루미늄 조성보다 작을 수 있다.
제3 도전형 반도체층(220)의 알루미늄 조성, 활성층(130)의 알루미늄 조성 및 광흡수층(230)의 알루미늄 조성에 따라, 발광소자(100)로부터 방출된 광에 의해 수광소자(200)가 광전류를 생성하지 않을 수 있다.
제3 도전형 반도체층(220)의 알루미늄 조성과 광흡수층(230)의 알루미늄 조성은 광전류를 발생시키는 광의 파장 대역을 결정할 수 있다.
예시적으로, 제3 도전형 반도체층(220)의 알루미늄 조성이 0.6%이고, 광흡수층(230)의 알루미늄 조성이 0.4%일 수 있다. 이 때, 제3 도전형 반도체층(220)은 Al0.6Ga0.4N을 포함하여 240㎚ 파장 이상의 광에 대해 반응할 수 있다. 그리고 광흡수층(230)은 Al0 . 4Ga0 .6N을 포함하여 285㎚ 파장 이하의 광에 대해 반응할 수 있다. 이에 따라, 수광소자(200)는 240㎚ 내지 285㎚ 파장 대역을 갖는 광에 대해 광전류를 생성할 수 있다.
발광소자(100)에 의해 방출되는 자외선 광을 수광소자(200)가 검출하기 위해서, 예를 들어 발광소자(100)는 240㎚ 내지 285㎚ 파장 대역을 갖는 광을 방출할 수 있고, 활성층(130)은 Al0 . 4Ga0 .6N 내지 Al0 . 6Ga0 .4N을 포함할 수 있다.
이에 따라, 발광소자(100)에서 활성층(130)의 알루미늄 조성은 광흡수층(230)의 알루미늄 조성보다 높고 제3 도전형 반도체층(220)의 알루미늄 조성보다 낮을 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 수광소자(200)는 발광소자(100)로부터 방출되는 자외선 광을 정확하게 검출할 수 있다.
수광소자(200)는 광흡수층(230)의 내부에 공핍 영역이 형성되어 외부의 광을 흡수할 수 있다. 또한, 광흡수층(230)과 제3, 제4 도전형 반도체층(230, 240) 사이의 영역에서도 광을 흡수할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 수광소자(200)는 캐리어를 증배시키기 위한 기능층(270)을 더 포함할 수 있다. 기능층(270)은 제4 도전형 반도체층(240)과 광흡수층(230) 사이에 배치될 수 있다. 기능층(270)은 n형 반도체층 또는 p형 반도체층일 수 있다. 기능층(270)은 에벌런치 기능을 갖는 다양한 구조의 반도체층 구조가 채택될 수 있다.
수광소자(200)는 다양한 본딩 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 수광소자(200)는 수평형 본딩 구조, 수직형 본딩 구조, 또는 플립 칩 본딩 구조를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 살균장치의 제1 변형예이다.
도 4를 참조하면, 도 1에서 발광소자(100)와 수광소자(200)를 수용하는 제1 및 제2공간부(311, 312)가 없이 동일한 공간에 발광소자(100)와 수광소자(200)가 배치될 수 있다.
발광소자(100)와 수광소자(200) 각각을 동일한 공간에 배치하는 경우, 공간적 효율이 상승하므로 살균 장치(10B)의 소형화를 제공할 수 있다.
도 1에서 발광소자(100)와 수광소자(200) 사이에 배치된 하우징(310)에 의해 발광소자(100)로부터 방출되는 광이 흡수되어 광출력 효율이 감소할 수 있으므로, 도 4의 살균 장치(10B)는 효율적인 광출력을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 살균 장치의 제2 변형예이다.
도 5를 참조하면, 기판(300) 상에 복수 개의 발광소자(100a, 100b)가 배치될 수 있다. 그리고 복수 개의 발광 소자 사이에 수광소자(200)가 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
살균 장치(10C)는 복수 개의 발광소자(100a, 100b)를 통해 보다 높은 광출력을 얻을 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 보다 넓은 범위에 일정 수준 이상의 살균력을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 살균 장치의 개념도이다.
도 6을 참조하면, 발광소자(100)와 수광소자(200) 사이에 대상물(P)이 배치될 수 있다. 예시적으로, 발광소자(100)로부터 방출된 자외선 광은 대상물(P)을 투과하고 수광소자(200)에서 수광될 수 있다.
발광소자(100)와 수광소자(200)는 대상물(P)을 기준으로 서로 대응되도록 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 광이 반사부재를 통해 광이 일부 흡수되거나 반사되지 않으므로, 살균 장치(10D)에서 수광소자(200)는 보다 정확한 광을 검출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 다른 살균 장치의 개념도이다.
도 7을 참조하면, 살균 장치(10E)는 조절부(321)와 전원부(322)를 포함하는 제어 모듈(320)을 포함할 수 있다.
조절부(321)는 수광소자(200)가 검출한 광 검출신호를 수신할 수 있다. 광 검출신호는 수광소자(200)가 수광하여 발생한 전류 및/또는 전압의 크기에 대한 전기신호일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
조절부(321)는 광 검출신호에 따라 살균력이 일정 수준이상 유지되도록 발광소자(100)의 광출력을 제어할 수 있다. 예시적으로, 1L/min 속도로 흐르는 물을 살균하기 위해서 150mW 이상의 자외선 광이 요구될 수 있다. 조절부(321)는 광 검출신호를 이용하여 광출력을 산출할 수 있다. 조절부(321)는 산출된 광출력이 150mW보다 작은 경우에 광출력이 150mW 이상이 되도록 발광소자(100)에 높은 전원을 가하는 구동신호를 전원부(322)로 전송할 수 있다. 그리고 전원부(322)는 구동신호에 따라 발광소자(100)에 가해지는 전원을 증가시킬 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 조절부(321)는 구동 시간에 따라 살균 장치(10E)의 발광소자(100)의 광출력이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 구동시간에 따라 살균 장치(10E)의 광출력이 점진적으로 저하되는 것을 방지하여 일정수준으로 유지된 살균력을 제공할 수 있다.
예시적으로, 살균 장치(10E)의 초기 광출력을 제한 광출력으로 설정하여, 구동 시간과 무관하게 일정한 광출력을 가지는 살균 장치(10E)를 제공할 수 있다. 여기서, 초기 광출력은 살균 장치(10E)가 처음 구동되는 시점에서 측정된 광출력이며, 제한 광출력은 조절부에서 구동신호를 발생시키는 기준 광출력일 수 있다.
도 8 및 도 9는 조절부의 유무에 따른 지속시간에 따른 광출력을 도시한 그래프이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 조절부가 존재하지 않는 경우에, 구동 시간이 증가함에 따라 광출력은 초기 광출력에 비해 점차 감소할 수 있다.
이에 따라 일정 시점에서 발광소자로부터 방출된 자외선 광은 대상물을 살균하기에 충분한 살균력을 가지지 못할 수 있다.
이와 달리, 조절부를 통해 광출력을 제어하는 경우, 구동 시간이 증가하더라도 광출력은 초기 광출력과 동일하게 유지될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 살균 장치의 사용 시간에도 일정한 살균력을 제공할 수 있다. 또한, 대상물을 살균하는데 필요한 살균력을 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제품의 블록도이다.
도 10을 참조하면, 실시예에 따른 전자 제품은, 케이스(2), 케이스(2) 내에 배치되는 살균 장치(10), 제품의 기능을 수행하는 기능부(40) 및 제어부(20)를 포함한다.
전자 제품은 다양한 가전 기기 등을 포함하는 개념일 수 있다. 예시적으로, 전자 제품은 냉장고, 공기 청정기, 에어컨, 정수기, 가습기 등과 같이 전원을 공급받아 소정의 역할을 수행하는 가전 가기일 수 있다.
그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 전자 제품은 자동차와 같이 소정의 밀폐 공간을 갖는 제품을 포함할 수도 있다. 즉, 전자 제품은 대상물(P)의 미생물 살균을 제공하는 다양한 제품을 모두 포함하는 개념일 수 있다.
기능부(40)는 전자 제품의 주기능을 수행할 수 있다. 예시적으로, 전자 부품이 에어컨인 경우, 기능부(40)는 공기의 온도를 제어하는 부분일 수 있다. 또한, 전자 부품이 정수기인 경우, 기능부(40)는 물을 정수하는 부분일 수 있다.
제어부(20)는 기능부(40) 및 살균 장치(10)와 통신할 수 있다. 제어부(20)는 케이스(2) 내부로 유입된 대상물을 살균하기 위해 살균 장치(10)를 동작시킬 수 있다. 전술한 바와 같이 실시예에 따른 살균 장치(10)는 모듈 형태로 소형화가 가능하므로 다양한 사이즈의 전자 제품에 장착될 수 있다.
제어부(20)는 살균 장치(10)에서 검출된 자외선 광의 광출력에 대한 정보를 수신하여, 미리 저장된 데이터와 비교하여 살균 장치(10)의 고장을 판단할 수 있다. 미리 저장된 데이터는 룩-업 테이블 형식으로 메모리에 저장될 수 있으며, 주기적으로 갱신될 수 있다.
제어부(20)는 검출 결과, 광출력이 미리 설정된 기준값 이하인 경우 살균 장치(10)이 교체를 판단하거나, 디스플레이부(30)에 경고 신호를 출력할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 살균 장치
100: 발광소자
120: 제1 도전형 반도체층
130: 활성층
140: 제2 도전형 반도체층
200: 수광소자
220: 제3 도전형 반도체층
230: 광흡수층
240: 제4 도전형 반도체층
300: 기판

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 발광소자; 및
    상기 기판 상에 배치되는 수광소자를 포함하고,
    상기 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고,
    상기 수광소자는 제3 도전형 반도체층, 제4 도전형 반도체층, 및 상기 제3 도전형 반도체층과 제4 도전형 반도체층 사이에 배치되는 광흡수층을 포함하고,
    상기 제3 도전형 반도체층은 상기 광흡수층을 기준으로 수광하는 측에 배치되고,
    상기 활성층, 상기 광흡수층 및 상기 제3 도전형 반도체층은 알루미늄을 포함하고,
    상기 제3 도전형 반도체층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 높고,
    상기 광흡수층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 작은 살균 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자로부터 방출된 광은 대상물을 투과하여 상기 수광소자로 흡수되는 살균 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광소자와 상기 수광소자는 상기 대상물을 기준으로 마주보게 배치되는 살균 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자 및 상기 수광소자 상에 배치되는 반사부재;를 더 포함하는 살균 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 대상물은 곰팡이, 세균 및 박테리아 중 적어도 하나를 포함하는 미생물을 포함하는 살균 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    제어모듈;을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은
    상기 수광소자로부터 광 검출신호를 수신하여 상기 발광소자의 광출력을 산출하고 구동신호를 출력하는 조절부; 및
    상기 구동신호에 따라 상기 발광소자에 전원을 가하는 전원부;를 포함하는 살균 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동신호는 상기 발광소자의 광출력이 기 설정된 광출력 이상이 되도록 조절되는 살균 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 기판의 내부에 배치되는 살균 장치.
  9. 케이스;
    상기 케이스 내에 배치되는 살균 장치; 및
    상기 살균 장치와 통신하는 제어부를 포함하고,
    상기 살균 장치는,
    기판;
    상기 기판 상에 배치되는 발광소자; 및
    상기 기판 상에 배치되는 수광소자를 포함하고,
    상기 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고,
    상기 수광소자는 제3 도전형 반도체층, 제4 도전형 반도체층, 및 상기 제3 도전형 반도체층과 제4 도전형 반도체층 사이에 배치되는 광흡수층을 포함하고,
    상기 제3 도전형 반도체층은 상기 광흡수층을 기준으로 수광하는 측에 배치되고,
    상기 활성층, 상기 광흡수층 및 상기 제3 도전형 반도체층은 알루미늄을 포함하고,
    상기 제3 도전형 반도체층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 높고,
    상기 광흡수층의 알루미늄 조성은 상기 활성층의 알루미늄 조성보다 작은 전자 제품.
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