KR20190056845A - 자외선 살균 램프 및 자외선 살균 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 자외선 살균 램프는, 몸체를 형성하고, 내부공간을 가지는 유전체와, 상기 유전체의 내부공간에 봉입되며, 기체 상태의 제논(Xe)으로 제공되는 발광물질과, 상기 유전체의 외면에 제공되며, 상기 발광물질을 여기시켜 자외선을 발생시키는 복수개의 전극부와, 상기 유전체의 내면에 제공되며, 상기 발광물질에서 발생된 자외선을 흡수하여, 상기 발광물질에서 발생된 자외선과 다른 파장의 자외선을 발생시키는 형광물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 비활성 기체인 제논을 사용하여 친환경적인 자외선 살균 램프를 제공할 수 있다. 또한, 제논에서 발생되는 자외선의 파장을 살균에 적합한 자외선의 파장으로 변환하는 형광물질을 최적화 배치하여, 제논에서 발생된 자외선이 손실 없이 살균에 적합한 파장의 자외선으로 변환될 수 있다. 또한, 발광물질을 여기시키기 위해 요구되는 전원의 전압이 낮아지는 이점이 있다. 또한, 발생된 자외선이 넓은 범위로 출사될 수 있으므로 살균 범위가 증가되는 이점이 있다. 또한, 절연막을 제공하여 유전체가 파괴될 시 유전체가 비산되는 것을 방지할 수 있고, 서로 다른 전극부에 의해서 발생되는 전기적인 문제를 예방할 수 있다.
본 발명에 따르면, 비활성 기체인 제논을 사용하여 친환경적인 자외선 살균 램프를 제공할 수 있다. 또한, 제논에서 발생되는 자외선의 파장을 살균에 적합한 자외선의 파장으로 변환하는 형광물질을 최적화 배치하여, 제논에서 발생된 자외선이 손실 없이 살균에 적합한 파장의 자외선으로 변환될 수 있다. 또한, 발광물질을 여기시키기 위해 요구되는 전원의 전압이 낮아지는 이점이 있다. 또한, 발생된 자외선이 넓은 범위로 출사될 수 있으므로 살균 범위가 증가되는 이점이 있다. 또한, 절연막을 제공하여 유전체가 파괴될 시 유전체가 비산되는 것을 방지할 수 있고, 서로 다른 전극부에 의해서 발생되는 전기적인 문제를 예방할 수 있다.
Description
본 발명은 자외선 살균 램프 및 자외선 살균 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 자외선 램프는 자외선을 발생시켜, 세균 및 진균 등의 살균을 목적으로 다양한 방면에서 사용된다.
자외선 램프는 램프 방식을 사용함으로써, 필요한 시기에 간편한 조작으로 적절히 사용 가능하다. 그리고, 자외선 램프를 설치하기 위한 설치비와 유지비가 저렴하다. 또한, 자외선 램프에서 발생되는 자외선은 변화가 거의 없어, 지속적으로 동일한 살균력을 가진다.
자외선 램프는 램프의 내부에 제공되는 물질에 의하여 다양한 파장의 자외선(Ultraviolet rays, UV)을 발생시킨다. 예를 들어, UV-A(400nm~315nm), UV-B(315nm~280nm), UV-C(280nm~100nm) 등을 발생시킬 수 있다. 세균 및 진균 등에 자외선이 조사되면, 세균 및 진균 등의 DNA가 손상되어 사멸된다. 즉, 자외선은 생물의 DNA를 손상 시킴으로써, 다양한 균들에 대하여 유효한 살균력을 가질 수 있고, 다양한 자외선 파장 중 UV-C 파장의 자외선이 살균에 적합하다.
자외선 램프를 이용한 살균은 열에 의한 살균, 약품에 의한 살균, 오존 등에 의한 살균, 방사선에 의한 살균 보다 효율적이지만, 자외선은 생물의 DNA를 손상시킴으로써, 사람 등에게 조사되지 않도록 주의가 필요하다.
한편, 종래의 자외선 램프는 살균에 적합한 파장의 자외선을 발생시키기 위하여, 저렴하고 자외선 발생의 효율이 좋은 수은을 많이 사용하였고, 일 예로 대한민국 등록특허 제10-0725763호 “전계 자외선 방전등”이 개시된다. 그러나, 가장 널리 사용되는 수은은 환경적으로 유해하기 때문에, 최근에는 수은의 사용이 최소된 자외선 램프, 또는 수은을 사용하지 않는 자외선 램프가 개발되고 있다.
상기되는 종래의 기술을 살펴보면, 자외선 램프의 내부에 수은을 봉입하여 사용함으로써 자외선 램프가 파괴될 시 환경에 유해하다. 또한, 자외선 램프의 내부에 구비되는 필라멘트를 사용하여 자외선을 발생 시 필라멘트의 열화에 의해서 자외선 램프의 수명이 감소된다. 또한, 자외선 램프의 양측 단부에 제공되는 전극을 사용하여 자외선을 발생 시 수은을 여기 시키기 위해서는 초기에 고전압이 요구되며, 자외선 램프의 내부에 봉입된 수은이 균일하게 여기 되지 못하는 문제가 발생된다.
본 발명은, 수은을 대체하는 발광물질을 사용하여 살균 자외선을 발생시킬 수 있는 자외선 살균 램프 및 자외선 살균 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명은, 램프의 수명이 향상되고, 램프의 내부에 봉입된 발광물질을 여기 시켜 살균 자외선이 원활하게 발생될 수 있는 자외선 살균 램프 및 자외선 살균 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명은, 다양한 기기의 내부에 배치될 수 있도록 소형화된 자외선 살균 램프 및 자외선 살균 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명은, 수은을 대체하는 발광물질을 여기 시켜서 발생되는 자외선을 살균에 적합한 파장의 자외선으로 변환 시 자외선의 손실이 최소화되는 자외선 살균 램프 및 자외선 살균 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 자외선 살균 램프는, 유전체의 내부공간에 기체 상태의 제논(Xe)으로 제공되는 발광물질을 봉입하고, 봉입된 발광물질을 여기 시켜서 자외선을 발생시킬 수 있으므로, 수은을 사용하지 않아 친환경적인 자외선 살균 램프를 제공할 수 있다.
또한, 발광물질을 여기시켜 발생되는 자외선을 흡수하여 살균에 적합한 파장의 자외선으로 바꾸어 방광하는 형광물질을 유전체의 내면에 제공함으로써, 살균에 적합한 파장의 자외선을 발생시킬 수 있다.
또한, 유전체의 내면에 제공되는 형광물질을 최적화된 형광물질의 양과 형광물질의 두께로 제공하여, 발광물질이 여기되어 발생되는 자외선을 살균에 적합한 파장의 자외선으로 변환할 수 있는 효율이 증가될 수 있다.
또한, 유전체의 외면에 복수개로 제공되며, 내부공간에 봉입된 발광물질을 여기시켜 자외선을 발생시키는 전극부를 포함하여, 자외선을 여기 시키는 과정에서 램프의 내부에서 발생될 수 있는 열화에 의한 램프의 수명 감소를 방지할 수 있다.
또한, 유전체와 전극부의 일부를 감싸도록 제공되며, 유전체에서 발생된 자외선이 손실 없이 외부공간으로 투과되도록 자외선 투과성이 높은 물질로 제공되는 절연막을 포함하여, 자외선이 효율적으로 외부공간으로 조사되도록 하며, 유전체의 파손 시 유전체가 비산되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전극부는 유전체의 길이 방향을 기준으로 유전체의 일측 외면에 제공되는 제1전극부와, 유전체의 타측 외면에 제공되며 제1전극부와 마주보도록 배치되는 제2전극부를 포함하여, 서로 다른 전극부의 사이 거리가 근접하도록 배치하여 제1전극부와 제2전극부의 사이에서 효율적으로 발광물질이 여기되도록 할 수 있다.
또한, 전극부는 유전체의 일측 단부와 유전체의 타측 단부에 서로 이격되게 배치하여, 유전체의 외면에 제공되는 전극부에 의해 유전체의 내부공간에서 발생되어 외부공간으로 조사되는 못하는 자외선의 광 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 자외선 살균 모듈은, 하나 이상의 자외선 살균 램프를 지지하는 복수개의 램프 고정부와, 자외선 살균 램프에 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하여, 하나 이상의 자외선 살균 램프를 모듈화하여 다양한 장치에 적용할 수 있다.
또한, 하나 이상의 자외선 살균 램프를 지지하는 복수개의 램프 고정부를 전도체로 형성하고, 전도체로 형성된 복수개의 램프 고정부가 전원부로부터 전원을 공급받아 하나 이상의 자외선 살균 램프로 전원을 전달할 수 있으므로, 하나 이상의 자외선 살균 램프에 전원 공급이 용이해질 수 있다.
본 발명에 따르면, 환경에 유해한 수은을 대체하여 비활성 기체인 제논을 사용하여 친환경적인 자외선 살균 램프를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제논에서 발생되는 자외선의 파장을 살균에 적합한 자외선의 파장으로 변환하는 형광물질을 최적화 배치하여, 제논에서 발생된 자외선이 손실 없이 살균에 적합한 파장의 자외선으로 변환될 수 있다.
본 발명에 따르면, 유전체의 외면에 서로 대면되도록 배치되는 복수개의 전극부에 의해서 유전체의 내부공간에 봉입된 발광물질이 균일하게 여기될 수 있고, 발광물질을 여기시키기 위해 요구되는 전원의 전압이 낮아지는 이점이 있다.
본 발명에 따르면, 유전체의 양측 단부에 배치되는 복수개의 전극부에 의해서, 유전체의 내부공간에서 발생된 자외선이 넓은 범위로 출사될 수 있으므로 살균 범위가 증가되는 이점이 있다.
본 발명에 따르면, 유전체의 외면과 전극부의 일부를 감싸고, 자외선 투과율이 높은 물질의 절연막이 제공되어, 유전체가 파괴될 시 유전체가 비산되는 것을 방지할 수 있고, 서로 다른 전극부에 인가되는 고전압에 의해서 발생될 수 있는 전기적인 문제를 예방할 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 자외선 살균 램프를 모듈화할 수 있으므로, 다양한 장치에 손쉽게 장착할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프의 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프의 작동을 나타내는 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 전극부의 두께 변화를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 제1실시 예에 따른 형광체량과 자외선강도의 관계를 나타내는 그래프,
도 8은 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프에 제공되는 형광물질을 보여주는 사진,
도 9는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 모듈을 간략하게 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 자외선 살균 모듈을 간략하게 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 제3실시 예에 따른 자외선 살균 램프를 나타내는 사시도,
도 12는 본 발명의 제4실시 예에 따른 자외선 살균 램프를 나타내는 도면,
도 13은 본 발명의 제5실시 예에 따른 자외선 살균 램프를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프의 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프의 작동을 나타내는 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 전극부의 두께 변화를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 제1실시 예에 따른 형광체량과 자외선강도의 관계를 나타내는 그래프,
도 8은 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프에 제공되는 형광물질을 보여주는 사진,
도 9는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 모듈을 간략하게 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 자외선 살균 모듈을 간략하게 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 제3실시 예에 따른 자외선 살균 램프를 나타내는 사시도,
도 12는 본 발명의 제4실시 예에 따른 자외선 살균 램프를 나타내는 도면,
도 13은 본 발명의 제5실시 예에 따른 자외선 살균 램프를 나타내는 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자외선 살균 램프(2)는 유전체(10)와, 상기 유전체(10)의 외면(a1)에 제공되는 전극부(20)와, 상기 전극부(20)와 상기 유전체(10)를 감싸는 비산방지 절연막(30)을 포함할 수 있다.
상기 유전체(10)는 내부공간(11)을 가지는 바, 튜브, 파이프 등의 형상으로 제공될 수 있다. 상기 유전체(10)는 단면이 원형, 다각형, 타원형 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 유전체(10)는 길이 방향으로 길게 연장되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 유전체(10)는 설정된 직경(d)을 가지고, 길이 방향으로 길게 연장되어 형성됨으로써, 일정한 면적에 균일한 자외선을 조사하여 살균할 수 있다. 상기 유전체(10)는 실질적으로 상기 자외선 살균 램프(1)의 몸체를 구성하고 있으므로, 상기 자외선 살균 램프의 “몸체”라 칭할 수 있다.
상기 유전체(10)는 상기 내부공간(11)에서 발생된 자외선이 손실을 최소화한 상태에서 외부공간으로 조사될 수 있도록 자외선의 투과율이 높은 물질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 유전체(10)는 석영(Quartz), 붕규산염(Borosilicate), 석영 또는 붕규산염이 함유된 유리 등으로 제공될 수 있다. 상기 유전체(10)가 석영 또는 붕규산염으로 제공될 경우 70 ~ 99%의 자외선이 외부공간으로 투과할 수 있다. 상기 유전체(10)는 상기 전극부(20)에 전원이 공급되면 상기 내부공간(11)에 봉입되는 발광물질(50)이 여기(Excitation) 되도록 하는 용량성 결합 회로를 구성할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 유전체(10)는 4 ~ 7범위의 유전상수(ε)를 가질 수 있다.
상기 유전체(10)는 상기 자외선 살균 램프(1)의 몸체를 형성하며, 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에서 발생되는 자외선은 상기 유전체(10)를 통과하여 외부공간으로 조사될 수 있다. 그러므로, 상기 유전체(10)의 형상은 상기 내부공간(11)에서 발생되는 자외선이 외부로 조사되는 면적에 영향을 미칠 수 있다. 본 실시 예에서 상기 유전체(10)는 길이 방향으로 길게 연장되고, 설정된 직경(d)을 가지는 원형의 단면을 가지므로, 다수의 유전체(10)를 일정한 간격으로 이격되게 배치할 경우, 일정한 면적을 균일하게 살균할 수 있다.
상기 전극부(20)는 상기 유전체(10)의 외면(a1)에 제공되는 제1전극부(21) 및 제2전극부(22)를 포함할 수 있다. 상기 전극부(20)는 높은 전압을 인가하여 상기 유전체(10)의 내부에 봉입된 발광물질(50)을 여기시키는 “외부전극”으로 이해할 수 있다. 상기 외부전극 방식으로 상기 전극부(20)가 제공될 경우, 필라멘트 방식의 종래 자외선 램프에서 자외선 램프의 내부에 배치된 필라멘트의 열 손실로 인하여 자외선 램프의 수명이 저감되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 자외선 살균 램프(1)의 수명이 대폭 증가할 수 있다.
상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 외면(a1)에서 서로 마주보는 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 길이 방향으로 서로 연장되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극부(21)는 상기 유전체(10)의 상측에 제공되면, 상기 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 하측에 제공될 수 있다. 상기 전극부(20)에 전원이 공급되면, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)에는 서로 다른 전극이 인가될 수 있고, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 전기장이 발생될 수 있다. 상기 전기장에 의해서 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에 봉입된 발광물질(50)은 상기 전기장에 의해 여기 되어 자외선을 발생시킬 수 있다. 그리고, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)가 상기 유전체(10)의 길이 방향으로 서로 대면되도록 배치되어, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 발생되는 전기장은 상기 유전체(10)의 길이 방향으로 균일하게 발생될 수 있다. 균일하게 발생되는 자기장에 의해서 상기 유전체(10)의 내부에 봉입된 발광물질(50)은 균일하고 안정적으로 자외선을 발생시킬 수 있다.
상기 전극부(20)는 도전성 물질을 상기 유전체(10)의 외면(a1)에 도포하거나, 도전성 물체를 상기 유전체(10)의 외면(a1)에 고정하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극부(20)는 전기 전도율이 우수한 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 탄소나노튜브(CNT) 등으로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 전극부(20)를 상기 유전체(10)의 외면(a1)에 고정하기 위하여 결합제를 상기 전극부(20)와 상기 유전체(10)의 외면(a1) 사이에 개입할 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
상기 비산방지 절연막(30)은 상기 유전체(10)와 상기 전극부(20)를 감싸도록 제공될 수 있다. 상기 비산방지 절연막(30)은 상기 유전체(10)와 상기 전극부(20)를 감싸는 막 또는 필름으로 이해할 수 있다. 상기 비산방지 절연막(30)은 상기 유전체(10)을 감싸도록 제공되어, 상기 유전체(10)가 파손되었을 시 상기 유전체(10)가 비산되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 비산방지 절연막(30)은 상기 전극부(20)의 제1전극부(21) 및 제2전극부(22)를 감싸도록 제공되어, 상기 제1전극부(21) 및 상기 제2전극부(22)에 고전압이 인가되었을 시 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 발생될 수 있는 전기적 쇼트를 방지할 수 있다.
상기 비산방지 절연막(30)은 상기 유전체(10)에서 발생된 자외선이 투과량의 손실이 최소화된 상태에서 외부공간으로 투과될 수 있도록 자외선 투과량이 높은 물질로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 비산방지 절연막(30)은 상기 유전체(10)에서 발생되는 자외선이 장시간 동안에 조사되기 때문에 자외선에 강한 내성을 가지는 물질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 비산방지 절연막(30)은 불소를 포함하는 합성 수지로 제공될 수 있으며, FEP, ETFE, PFA 등이 사용될 수 있다.
상기 유전체(10)의 내부공간(11)에는 상기 전극부(20)에 전원이 인가되면 상기 내부공간(11)의 내부에서 자외선을 발생시키는 발광물질(50)이 봉입될 수 있다. 상기 발광물질(50)은 제논(Xe)으로 제공될 수 있다. 상기 발광물질(50)은 기체 상태로 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에 일정한 압력으로 봉입될 수 있다. 상기 제논은 상기 내부공간(11)의 내부에서 상기 전극부(20)에 의해서 여기 되면 대략 173nm 파장의 자외선이 발생될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광물질(50)은 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에 300 ~ 760 토르(Torr)의 압력으로 봉입될 수 있다. 그리고, 상기 발광물질(50)은 95% 이상의 조성으로 상기 내부공간(11)에 봉입될 수 있다. 또한, 상기 발광물질(50)을 여기 시키기 위해 상기 전극부(20)에는 교류로 0.8 ~ 1.5 kV의 전원이 공급될 수 있다.
종래의 자외선 램프는 자외선을 발생하기 위해 발광물질로 수은을 사용하였으나, 수은은 환경과 인체에 미치는 영향이 크고, 국제사회에서 수은 배출을 줄이려는 국제 협약이 체결되는 등 수은의 사용량은 점차적으로 감소되는 추세이다. 따라서, 본 발명은 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에 제논 가스를 봉입하고, 상기 제논 가스를 여기하여 자외선을 발생시킬 수 있고, 수은의 사용을 억제하여 인체 및 환경에 무해한 자외선 살균 램프(1)를 제공할 수 있다.
상기 유전체(10)의 내면(a2)에는 형광물질(40)이 제공될 수 있다. 상기 형광물질(40)은 상기 유전체(10)의 내면(a2)에 코팅되거나, 도포될 수 있다. 상기 형광물질(40)은 상기 발광물질(50)에서 발생되는 자외선을 흡수하고, 흡수된 자외선을 다른 파장의 자외선으로 바꾸어 방출할 수 있다. 상기 형광물질(40)은 상기 발광물질(50)을 여기 시켜서 발생되는 대략 173nm 파장의 자외선을 흡수하여, 대략 271nm 파장의 자외선을 외부공간으로 조사할 수 있다. 즉, 상기 형광물질(40)은 상기 발광물질(50)을 여기 시켜서 발생되는 자외선을 살균에 적합한 자외선으로 파장을 바꾸는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 형광물질(40)은 ZnAl2O4, LaPO4:Pr, YPO4:Pr, YPO4:Bi, (Ca,Mg)SO4:Pb, Y2SiO5:Pr, SrSiO3:Pb, LuBO3:Pr, YBO3:Pr 등으로 제공될 수 있다.
한편, 상기 유전체(10)의 직경(d)은 3 mm 이상 ~ 10 mm 이하의 범위로 형성될 수 있다. 본 실시 예에 따른 자외선 살균 램프(1)는 공기조화기, 공기청정기, 냉장고, 정수기, 주방후드, 세탁기 등과 같은 가전 제품의 내부에 설치되어 살균을 수행하는 것을 목적으로 함으로써, 소형의 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 유전체(10)의 직경(d)이 3mm 보다 작게 형성되는 경우, 상기 유전체(10)가 쉽게 파손되거나, 상기 전극부(20)가 배치되기 위한 공간이 부족해지는 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 상기 유전체(10)의 직경(d)이 10mm 보다 크게 형성되는 경우, 상기 유전체(10)의 내부에 봉입된 발광물질(50)을 여기 시키기 위해 요구되는 전압이 상승하여, 상기 자외선 살균 램프(1)의 소비전력이 증가되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 유전체(10)는 설정된 두께(t)로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서 제안하는 상기 유전체(10)의 바람직한 두께(t)는 0.3mm 이상 ~ 1mm 이하의 범위로 제공될 수 있다. 상기 유전체(10)를 설정된 두께(t)보다 작게 제공하면, 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에 설정된 압력으로 발광물질(50)을 봉입하는 과정과, 상기 유전체(10)를 취급하는 과정에서 충격에 의해서 상기 유전체(10)가 쉽게 파손되는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 얇은 두께의 유전체(10)를 제작하기 위해 공정이 어려워지는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 상기 전극부(20)에 높은 전압이 인가되어 상기 유전체(10)의 내부에서 상기 발광물질(50)이 여기 될 때, 상기 유전체(10)의 얇은 두께로 인해 상기 유전체(10)에서 절연 파괴 현상이 발생되는 문제가 발생될 수 있다. 그리고, 상기 유전체(10)를 설정된 두께(t)보다 크게 제공하면, 상기 유전체(10)의 두께(t)가 두꺼워지면서 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22) 간의 거리가 멀어지게 되고, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 발생되는 전기장이 감소되는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 설정된 직경(d)으로 형성된 유전체(10)의 내부공간(11)에 봉입되는 발광물질(50)의 양과, 상기 형광물질(40)이 제공되는 양이 감소되는 문제가 발생될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프의 작동을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 발광물질(50)은 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에 봉입될 수 있다. 상기 내부공간(11)에 봉입된 발광물질(50)은 기체 상태로 존재하며, 설정된 압력으로 봉입될 수 있다. 상기 발광물질(50)이 설정된 압력으로 상기 내부공간(11)에 봉입되면, 전원이 인가되어 상기 전극부(20)에서 발생되는 전기장에 의해서 상기 발광물질(50)이 원활하게 여기될 수 있다. A는 상기 발광물질(50)이 안정된 상태를 나타낸다.
상기 전극부(20)에 전원이 공급되면, 제1전극부(21)와 제2전극부(22)의 사이에 전기장이 발생될 수 있다. 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)에는 서로 다른 전극이 인가될 수 있다. 상기 제1전극부(21) 및 상기 제2전극부(22)에는 서로 다른 전극이 각각 인가되면, 상기 제1전극부(21) 및 상기 제2전극부(22)가 제공되는 유전체(10)의 내면(a2)에는 서로 다른 전극에 대응되는 구속 전하가 발생되며, 상기 구속 전하에 의해서 상기 유전체(10)의 내부에서 상기 전기장이 발생될 수 있다. 그리고, 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에 봉입된 발광물질(50)은 상기 전기장에 의해서 여기 될 수 있다. B는 상기 발광물질(50)이 여기되어 에너지 준위가 변화된 상태를 나타낸다.
에너지 준위의 변화가 발생된 발광물질(50)은 변화된 에너지를 빛 에너지로 방출하여, 에너지 준위의 변화가 발생되기 전에 안정된 상태의 발광물질(50)로 되돌아가려는 성질이 있으므로, 상기 전기장의 발생 유무에 따라서 빛 에너지의 방출 여부가 결정될 수 있다. 이때, 상기 발광물질(50)에서 방출되는 빛 에너지는 대략 173nm 파장을 가지는 자외선으로 이해할 수 있다. C는 상기 발광물질(50)이 빛 에너지를 방출하는 상태를 나타낸다.
상기 발광물질(50)에서 발생되는 자외선은 상기 유전체(10)의 내면(a2)에 제공되는 형광물질(40)로 조사될 수 있다. 상기 형광물질(40)에 상기 발광물질(50)에서 발생된 자외선이 조사되면, 상기 형광물질(40)은 다른 파장의 자외선을 외부공간으로 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 형광물질(40)은 상기 발광물질(50)에서 발생된 자외선을 살균에 적합한 자외선으로 바꾸어 외부공간으로 조사할 수 있다. 상기 형광물질(40)에서 발생된 자외선은 상기 유전체(10)와 상기 절연막(30)을 통과한 후 외부공간으로 조사될 수 있다. D는 상기 형광물질(40)이 상기 발광물질(50)에서 발생된 자외선을 흡수하고, 살균에 적합한 자외선의 빛 에너지를 방출하는 상태를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 전극부의 두께 변화를 나타내는 도면이다.
본 실시 예에 따른 전극부(20)는 상기 유전체(10)의 외면(a1)에 설정된 폭으로 제공될 수 있다. 상기 전극부(20)를 설정된 폭으로 제공하는 것은 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에 봉입된 발광물질(50)을 여기 시키기 위해 요구되는 전기장의 세기를 조절하고, 상기 유전체(10)에서 발생된 자외선이 외부공간으로 조사되는 광량을 조절하기 위함이다.
도 5를 살펴보면, 상기 전극부(20)는 유전체(10)의 일면에 제공되는 제1전극부(21)와, 상기 제1전극부(21)와 마주하는 유전체(10)의 타면에 제공되는 제2전극부(22)를 포함하고, 상기 제1전극부(21)는 제1폭(w1)로 제공될 수 있고, 상기 제2전극부(22)는 제2폭(w2)으로 제공될 수 있다. 이때, 상기 제1폭(w1)과 상기 제2폭(w2)은 서로 대응될 수 있도록 동일한 크기로 형성될 수 있다. 상기 제1폭(w1)과 상기 제2폭(w2)을 동일하게 형성하는 이유는 서로 다른 폭으로 형성되어 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 발생되는 전기장의 불균형을 방지하기 위함이다. 본 실시 예에서 상기 유전체(10)는 약 5mm의 직경으로 형성될 수 있다. 상기 제1폭(w1)과 제2폭(w2)의 합은 약 1.5mm로 제공될 수 있고, 상세히 상기 제1폭(w1)과 상기 제2폭(w2)은 각각 0.75mm로 제공될 수 있다. 이때, 상기 제1폭(w1) 및 제2폭(w2)의 길이의 합은 상기 유전체(10)의 둘레 길이의 10% 이상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 유전체(10)의 외면(a1)에는 상기 제1전극부(21) 및 상기 제2전극부(22)가 배치되는 영역 이외에 상기 유전체(10)의 내부에서 발생된 자외선이 외부로 조사될 수 있는 영역인 제1광출사면(L1)이 서로 마주하도록 복수개가 배치될 수 있다.
상기 제1폭(w1) 및 제2폭(w2)의 길이가 상기 유전체(10)의 둘레 길이의 10% 이하로 형성될 경우, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 발생되는 자기장의 세기가 감소하여 상기 발광물질(50)의 여기가 원활하지 못하고, 얇은 폭의 전극부(20)를 상기 유전체(10)의 외면(a1)에 제공하는 것에 어려움이 있다.
도 6을 살펴보면, 상기 전극부(20)는 제3폭(w3)으로 제공되는 제1전극부(21)와, 제4폭(w4)으로 제공되는 제2전극부(22)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제3폭(w3)과 상기 제4폭(w4)은 서로 대응될 수 있도록 동일한 크기로 형성될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 유전체(10)는 약 5mm의 직경으로 형성될 수 있다. 상기 제3폭(w3)과 제4폭(w4)의 합은 약 4.5mm로 제공될 수 있고, 상세히 상기 제3폭(w3)과 상기 제4폭(w4)은 각각 2.25mm로 제공될 수 있다. 이때, 상기 제3폭(w3) 및 제4폭(w4)의 길이의 합은 상기 유전체(10)의 둘레 길이의 30% 이하로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 유전체(10)의 외면(a1)에는 제2광출사면(L2)이 서로 마주하도록 복수개가 배치될 수 있다.
상기 제3폭(w3) 및 제4폭(w4)의 길이가 상기 유전체(10)의 둘레 길이의 30% 이상으로 형성될 경우, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 발생되는 자기장의 세기가 증가되어 상기 발광물질(50)이 원활하게 여기될 수 있으나, 상기 제2광출사면(L2)이 협소하게 형성됨으로써, 외부공간으로 조사될 수 있는 자외선의 양이 감소되는 문제가 있다.
따라서, 본 실시 예에서 제안하는 바람직한 전극부(20)의 폭은, 서로 대향되게 배치되는 제1전극부(21) 및 제2전극부(22)의 폭의 합은, 상기 유전체(10)의 둘레의 10% 이상 ~ 30% 이하의 범위로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)는 서로 대응될 수 있도록 동일한 크기로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1실시 예에 따른 형광체량과 자외선강도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 램프에 제공되는 형광물질을 보여주는 사진이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 유전체(10)의 내부공간(11)에서 상기 발광물질(50)이 여기 되면서 발생된 자외선은 상기 유전체(10)의 내면(a2)에 제공되는 형광물질(40)을 여기 시킬 수 있다. 상기 형광물질(40)은 상기 발광물질(50)에서 발생된 자외선에 의해서 여기 되며, 상기 형광물질(40)은 상기 발광물질(50)에서 발생된 자외선과 다른 자외선을 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 형광물질(40)에서 발생된 자외선은 살균에 적합한 자외선이 발생될 수 있다. 상기 형광물질(40)에서 발생된 자외선은 상기 유전체(10)와 상기 절연막(30)을 통과하여 외부공간으로 조사될 수 있다.
상기 형광물질(40)이 여기 되어서 외부공간으로 방출되는 자외선은 상기 형광물질(40)이 제공되는 양과, 상기 형광물질(40)이 제공되는 두께에 따라서 자외선 강도가 변화될 수 있다. 그리고, 상기 형광물질(40)이 제공되는 양과, 상기 형광물질(40)이 제공되는 두께에 따라서 상기 형광물질(40)에서 발생되는 자외선이 외부공간으로 투과될 수 있는 투과성능이 변화될 수 있다. 예를 들어, 투과성능이 저하될 경우에는 상기 형광물질(40)에서 발생된 자외선이 외부공간으로 잘 투과되지 못하여 상기 자외선 살균 램프(1)의 살균력이 저하되는 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 상기 형광물질(40)은 미리 설정된 형광물질(40)의 양과, 미리 설정된 형광물질(40)의 두께로 상기 유전체(10)의 내면(a2)에 도포되거나, 코팅되어 제공될 수 있다. 이하에서는 상기 형광물질(40)의 양을 “형광체량”이라 칭하고, 상기 형광물질(40)이 두께를 “형광체 두께”라 칭한다. 본 실시 예에서 설명하는 상기 형광체량의 단위는 mg(밀리그램)/cm^2(제곱 센티미터)이고, 형광체 두께는 um(마이크로 미터)이고, 상기 자외선 강도는 mW(밀리 와트)/cm^2(제곱 센티미터)이다.
본 실시 예에서 상기 형광물질(40)의 형광체량은 0.5 ~ 2 mg/cm^2 의 범위로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 형광물질(40)의 형광체 두께는 5 ~ 20 um의 범위로 제공될 수 있다.
예를 들어, 상기 형광체량이 0.5 mg/cm^2 보다 적게 제공될 경우, 상기 유전체(10)의 내면(a2)에 단위 면적당 제공되는 형광체량이 감소되어, 살균에 적합한 파장의 자외선을 원활하게 발생시키는 것에 어려움이 있다. 상기 형광체량이 2.0 mg/cm^2 보다 많게 제공될 경우, 상기 유전체(10)의 내면(a2)에 필요 이상의 형광물질(40)이 제공되어 제조 단가가 상승할 수 있다. 또한, 일정한 단위 면적에 제공되는 형광체량이 증가함에 따라 제공되는 형광체 두께가 비례하게 증가되어, 형광체 두께가 증가함으로써 발생되는 문제를 야기시킬 수 있다.
그리고, 상기 형광체 두께가 5 um 보다 작게 제공될 경우, 상기 발광물질(50)에서 발생된 자외선의 일부가 상기 형광물질(40)을 여기 시키기 이전에 얇은 두께의 형광물질(40)을 통과하여 외부공간으로 투과되는 문제가 발생될 수 있다. 상기 형광체 두께가 20 um 보다 크게 제공될 경우, 상기 발광물질(50)에서 발생된 자외선에 의해서 상기 형광물질(40)이 여기되고, 상기 형광물질(40)이 여기됨으로써 발생되는 자외선의 일부가 두꺼운 두께의 형광물질(40)을 통과하지 못하여 외부공간으로 조사되는 자외선 강도가 감소되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명에서 제안하는 바람직한 형광체량은 0.5 mg/cm^2 이상 ~ 2 mg/cm^2 이하로 제공될 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안하는 바람직한 형광체 두께는 5 um 이상 ~ 20 um 이하로 제공될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 모듈을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 9를 살펴보면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 자외선 살균 모듈(5)은 하나 이상의 자외선 살균 램프(1)와, 상기 자외선 살균 램프(1)를 지지하는 램프 고정부(100)와, 상기 자외선 살균 램프(1)에 전원을 공급하는 전원부(110)를 포함할 수 있다.
상기 자외선 살균 램프(1)는 상기 유전체(10)와, 상기 유전체(10)의 외면(a1)에 제공되는 전극부(20)와, 상기 유전체(10)와 상기 전극부(20)를 감싸는 절연막(30)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 유전체(10)의 내부에는 발광물질(50)이 봉입되고, 상기 유전체(10)의 내면(a2)에는 형광물질(40)이 제공될 수 있다.
상기 절연막(30)에는 상기 전극부(20)의 일부를 외부공간으로 노출하기 위한 개구부(31, 32)가 포함될 수 있다. 상기 개구부(31, 32)는 상기 절연막(30)의 일부가 절개되어 개구될 수 있다. 상기 개구부(31, 32)는 상기 전극부(20)의 제1전극부(21)와 제2전극부(22)를 외부로 노출시켜, 상기 전극부(20)에 전원이 인가되도록 할 수 있다. 상기 개구부(31, 32)는 상기 자외선 살균 램프(1)의 일측에 제공되는 제1개구부(31)와, 타측에 제공되는 제2개구부(32)를 포함할 수 있다.
상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 길이 방향으로 연장되며, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 길이보다 짧게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 유전체(10)의 길이보다 짧게 형성된 제1전극부(21)와 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 서로 다른 양측 단부에 각각 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극부(21)는 상기 유전체(10)의 우측 단부에 인접하게 배치될 수 있고, 상기 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 좌측 단부에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 길이 방향을 기준으로 서로 비대칭 되게 배치될 수 있다. 이때, 상기 유전체(10)의 우측 단부에 인접한 제1전극부(21)의 일부와, 상기 유전체(10)의 좌측 단부에 인접한 제2전극부(22)의 일부는 전원을 공급하기 위한 영역으로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1전극부(21)의 일부와, 상기 제2전극부(22)의 일부는 서로 마주하는 전극부가 제공되지 않으므로 상기 제1전극부(21)의 일부와, 상기 제2전극부(22)의 일부에서는 상기 발광물질(50)의 여기가 진행되지 않는 영역이 발생될 수 있으며, 이 부분을 전원을 공급하기 위한 영역으로 사용할 수 있다. 그리고, 상기 개구부(31, 32)는 상기 제1전극부(21)의 일부와, 상기 제2전극부(22)의 일부에 제공되어, 상기 제1전극부(21)의 일부와 상기 제2전극부(22)의 일부를 외부공간으로 노출시킬 수 있다. 노출된 제1전극부(21)의 일부와 제2전극부(22)의 일부는 상기 전원부(110)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
상기 램프 고정부(100)는 상기 자외선 살균 램프(1)의 양측 단부를 지지할 수 있다. 상기 램프 고정부(100)는 상기 자외선 살균 램프(1)를 지지하기 위한 제1도전홀더(101)와, 제2도전홀더(102)를 포함할 수 있다. 상기 제1도전홀더(101)는 상기 자외선 살균 램프(1)의 일측을 지지하고, 상기 제2도전홀더(102)는 상기 자외선 살균 램프(1)의 타측을 지지할 수 있다. 그리고, 상기 제1도전홀더(101)와 상기 제2도전홀더(102)는 상기 개구부(31, 32)를 통해서 외부공간으로 노출된 상기 제1전극부(21)의 일부와, 상기 제2전극부(22)의 일부에 각각 위치할 수 있다. 즉, 상기 제1도전홀더(101)와 상기 제2도전홀더(102)는 상기 제1전극부(21)의 일부와 상기 제2전극부(22)의 일부에 접촉되어 전원을 공급할 수 있다.
상기 전원부(110)는 상기 램프 고정부(100)와 전기적으로 연결되어 상기 전극부(20)로 전원을 공급할 수 있다. 그리고, 상기 전원부(110)에는 다수의 램프 고정부(100)가 병렬 연결될 수 있다. 상기 전원부(110)는 상기 램프 고정부(100)로 전원을 전달하기 위한 와이어(111)와, 상기 유전체(10)로 공급되는 전류를 변환하기 위한 인버터(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 다수의 램프 고정부(100)는 지지하기 위한 프레임을 더 포함할 수 있고, 상기 다수의 램프 고정부(100)는 상기 프레임에 병렬 배치될 수 있다. 그리고, 상기 프레임에는 상기 다수의 램프 고정부(100)에 연결되며, 상기 다수의 램프 고정부(100)로 상기 전원부(110)의 전원을 공급하기 위한 부스바(미도시)가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1도전홀더(101) 및 상기 제2도전홀더(102)는 도전성 물질로 제공되어 전기를 인가할 수 있는 구성으로 설명하고 있으나, 이에 제한되지 않고 전기가 인가되지 않는 비도전성 물질로 제공될 수도 있다. 이때, 상기 전극부(20)는 상기 와이어(111)와 직접 연결되어 전원을 공급받을 수도 있다.
도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 자외선 살균 모듈을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제2실시 예는 제1실시 예에서 특정 부분이 변경된 것이며, 상기 제2실시 예에서 상기 제1실시 예와 동일한 구성은 상기 제1실시 예의 설명과 동일한 것으로 이해할 수 있다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 자외선 살균 모듈(6)은 다수의 자외선 살균 램프(1)와, 상기 자외선 살균 램프(1)를 지지하는 램프 고정부(200)와, 상기 자외선 살균 램프(1)에 전원을 공급하기 위한 전원부(210)를 포함할 수 있다.
상기 자외선 살균 램프(1)는 유전체(10)와, 상기 유전체(10)의 외면(a1)에 제공되는 전극부(20)와, 상기 전극부(20)와 상기 유전체(10)를 감싸는 절연막(30)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 전극부(20)의 제1전극부(21)와 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 길이 방향을 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다. 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)가 서로 대칭되게 배치될 경우, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 발생되는 전기장은 균일하게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 절연막(30)은 상기 전극부(20)와 상기 유전체(10) 중 상기 전극부(20)의 일부가 외부공간으로 노출될 수 있도록 절개되는 개구부(31, 32)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 전극부(20)는 상기 개구부(31, 32)를 통해서 외부공간으로 노출되며, 상기 개구부(31, 32) 이외에는 상기 절연막(30)에 의해 감싸질 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)는 상기 개구부(31, 32)에 의해서 일부분이 외부공간으로 노출될 수 있다.
상기 램프 고정부(200)는 상기 자외선 살균 램프(1)를 지지할 수 있다. 상기 램프 고정부(200)는 상기 자외선 살균 램프(1)의 일측을 지지하는 제1도전홀더(201)와, 상기 자외선 살균 램프(1)의 타측을 지지하는 상기 제2도전홀더(202)와, 상기 제1도전홀더(201) 및 상기 제2도전홀더(202) 각각과 상기 자외선 살균 램프(1)의 사이에 개입되는 절연체(220)를 포함할 수 있다.
상기 램프 고정부(200)는 상기 자외선 살균 램프(1)의 일부를 감쌀 수 있도록 형성되어 상기 자외선 살균 램프(1)가 상기 램프 고정부(200)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 램프 고정부(200)는 클립, 후크 등의 타입으로 제공될 수 있다. 상기 절연체(220)는 상기 램프 고정부(200)와 상기 자외선 살균 램프(1)의 사이에 개입된 상태에서 상기 램프 고정부(200)에 고정될 수 있다.
상기 절연체(220)는 상기 개구부(31, 32)를 통해서 외부공간으로 노출된 상기 제1전극부(21)의 일부와, 상기 제2전극부(22)의 일부가 상기 램프 고정부(200)에 동시에 접촉되며 발생될 수 있는 전기적인 쇼트를 방지하기 위해 제공될 수 있다. 상기 절연체(220)는 상기 제1도전홀더(201)에 제공되는 제1절연체(221)와, 상기 제2도전홀더(202)에 제공되는 제2절연체(222)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1절연체(221)는 상기 자외선 살균 램프(1)의 제1개구부(31)로 노출된 제1전극부(21)의 일부와, 제2전극부(22)의 일부 중 어느 하나의 전극부와 상기 제1도전홀더(201)가 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2절연체(222)는 상기 제1자외선 살균 램프(1)의 제2개구부(32)로 노출된 제1전극부(21)의 일부와, 상기 제2전극부(22)의 일부 중 나머지 하나의 전극부와 상기 제2도전홀더(202)가 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 자외선 살균 램프(1)의 길이 방향을 기준으로 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)가 대칭되도록 배치될 수 있으므로, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 균일하게 자기장이 발생될 수 있으므로, 상기 자외선 살균 램프(1)의 효율이 증가될 수 있다.
한편, 본 실시 예에서 상기 제1개구부(31) 및 제2개구부(32)는 상기 제1전극부(21)의 일부와 상기 제2전극부(22)의 일부가 외부공간으로 노출되도록 하고 있으나 이러한 사상에 제한되지 않으며, 상기 제1개구부(31) 및 제2개구부(32)는 상기 제1전극부(21) 및 제2전극부(22)의 나머지 일부도 외부공간으로 노출되도록 개구될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3실시 예에 따른 자외선 살균 램프를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 제3실시 예는 제1실시 예에서 특정 부분이 변경된 것이며, 상기 제3실시 예에서 상기 제1실시 예와 동일한 구성은 상기 제1실시 예의 설명과 동일한 것으로 이해할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제3실시 예에 따른 자외선 살균 램프(2)는 유전체(10)와 상기 유전체(10)의 외면에 제공되는 전극부(20)와, 상기 유전체(10)와 상기 전극부(20)를 감싸는 절연막(30)과, 상기 유전체(10)의 일측에 배치되어 상기 전극부(20)와 연결되는 커넥터부(400)를 포함할 수 있다.
상기 전극부(20)는 상기 유전체(10)의 일면과 타면에 각각 배치되는 제1전극부(21)와 제2전극부(22)를 포함하고, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)는 서로 대면되도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 길이 방향을 기준으로 상기 유전체(10)의 일측과 타측에 서로 대응되도록 배치될 수 있다. 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)가 서로 대면되도록 배치되면, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이에서 발생되는 전기장이 균일하게 형성되어, 상기 유전체(10)의 내부공간에 봉입된 발광물질(50)을 효율적으로 여기 시킬 수 있다.
상기 절연막(30)은 상기 유전체(10)와 상기 전극부(20)를 감싸는 얇은 막으로써, 서로 다른 전극부의 사이에서 발생될 수 있는 전기적인 쇼트를 방지할 수 있고, 상기 유전체(10)가 파손될 시 상기 유전체(10)의 파편들이 비산되는 것을 방지할 수 있고, 상기 전극부(20)를 상기 유전체(10)의 외면에 밀착되도록 하여 발생되는 전기장의 손실을 방지할 수 있다.
상기 커넥터부(400)는 상기 유전체(10)의 일측에 고정될 수 있다. 상기 커넥터부(400)는 몸체를 형성하는 커넥터 몸체(401)와, 상기 제1전극부(21)에 연결되는 제1접속부(402)와, 상기 제2전극부(22)에 연결되는 제2접속부(403)를 포함할 수 있다. 상기 제1전극부(21)와 상기 제1접속부(402)는 서로 전기적으로 연결되고, 상기 제2전극부(22)와 상기 제2접속부(403)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1접속부(402) 및 제2접속부(403)는 소켓에 삽입되어 전기적으로 연결되며, 상기 제1접속부(402) 및 제2접속부(403)를 통해 공급된 전원으로 상기 자외선 살균 램프(2)가 자외선을 발생시킬 수 있다. 그리고, 상기 자외선 살균 램프(2)의 일단에 위치하는 커넥터부(400)를 상기 소켓에 삽입하여 고정할 수 있으므로, 상기 자외선 살균 램프(2)의 설치 위치가 다양해질 수 있다. 또한, 상기 자외선 살균 램프(2)에 전원을 공급하기 위한 전원부 및 와이어 등의 전기 회로가 간략해지는 장점이 있다.
도 12는 본 발명의 제4실시 예에 따른 자외선 살균 램프를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제4실시 예는 제1실시 예에서 특정 부분이 변경된 것이며, 상기 제4실시 예에서 상기 제1실시 예와 동일한 구성은 상기 제1실시 예의 설명과 동일한 것으로 이해할 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 자외선 살균 램프(3)는 내부공간(11)을 가지는 유전체(10)와, 상기 유전체(10)의 양측 단부에 각각 제공되는 전극부(20)와, 상기 유전체(10), 또는 상기 유전체(10) 및 전극부(20) 일부의 외면을 감싸는 절연막(30)과, 상기 내부공간(11)에 봉입되는 발광물질(50)과, 상기 유전체(10)의 내면에 도포되거나 코팅되는 형광물질(40)을 포함할 수 있다.
상기 전극부(20)는 상기 유전체(10)의 일측 단부에 제공되는 제1전극부(21)와, 상기 유전체(10)의 타측 단부에 제공되는 제2전극부(22)를 포함할 수 있다. 상기 유전체(10)는 길이 방향으로 연장되며, 상기 유전체(10)의 길이에 따라서 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이 거리가 변경될 수 있다. 그리고, 상기 제1전극부(21)와 상기 제2전극부(22)의 사이 거리에 따라서 상기 내부공간(11)에 봉입된 발광물질(50)을 여기 시키기 위해 요구되는 전원의 전압이 변경될 수 있다. 예를 들어, 제4실시 예와 같이 유전체(10)의 양측 단부에 전극부(20)가 제공될 경우에 요구되는 전원의 전압은, 제1실시 예과 같이 유전체(10)의 길이 방향을 기준으로 서로 대면되게 배치되는 전극부(20)에서 요구되는 전원의 전압보다 큰 초기 전압을 요구할 수 있다.
반면, 제4실시 예와 같이 유전체(10)의 양측 단부에 전극부(20)가 제공될 경우에 유전체(10)에서 발생된 자외선이 외부공간으로 조사되는 자외선의 조사 면적은, 제1실시 예와 같이 유전체(10)의 길이 방향을 기준으로 서로 대면되게 배치되는 전극부(20)에서 발생된 자외선이 외부공간으로 조사되는 자외선의 조사 면적보다 큰 면적으로 자외선을 조사할 수 있는 이점을 가질 수 있다.
도 13은 본 발명의 제5실시 예에 따른 자외선 살균 램프를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제5실시 예는 제1실시 예에서 특정 부분이 변경된 것이며, 상기 제5실시 예에서 상기 제1실시 예와 동일한 구성은 상기 제1실시 예의 설명과 동일한 것으로 이해할 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 자외선 살균 램프(4)는 내부공간(11)을 가지는 유전체(10)와, 상기 유전체(10)의 외면에 복수개로 제공되는 전극부(20)와, 상기 유전체(10), 또는 상기 유전체(10) 및 전극부(20) 일부의 외면을 감싸는 절연막(30)과, 상기 내부공간(11)에 봉입되는 발광물질(50)과, 상기 유전체(10)의 내면에 도포되거나 코팅되는 형광물질(40)을 포함할 수 있다.
상기 전극부(20)는 상기 유전체(10)의 길이 방향을 기준으로 상기 유전체(10)의 일면에 제공되는 복수개의 제1전극부(21-1, 21-2, 21-3)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 전극부(20)는 상기 유전체(10)의 길이 방향을 기준으로 상기 유전체(10)의 타면에 제공되는 복수개의 제2전극부(22-1, 22-2, 22-3)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 복수개의 제1전극부(21-1, 21-2, 21-3)는 상기 유전체(10)의 일면에서 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 복수개의 제2전극부(22)는 상기 유전체(10)의 타면에서 서로 이격되게 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수개의 제1전극부(21-1, 21-2, 21-3)와, 상기 복수개의 제2전극부(22-1, 22-2, 22-3)는 서로 교번하게 배치될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 상기 복수개의 제1전극부(21-1, 21-2, 21-3)와 상기 복수개의 제2전극부(22-1, 22-2, 22-3)를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있으므로, 다양한 회로를 구성할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 제1전극부(21-1, 21-2, 21-3)와 상기 복수개의 제2전극부(22-1, 22-2, 22-3)에 공급되는 전원의 전압을 낮출 수 있다. 또한, 상기 전극부(20)가 상기 유전체(10)의 외면에 제공됨으로써 상실되는 자외선의 조사 면적을 최대한 확보할 수 있다.
1,2,3,4 자외선 살균 램프
5, 6 자외선 살균 모듈
10 유전체 11 내부공간
20 전극부 30 절연막
40 형광물질 50 발광물질
100, 200 램프 고정부 110, 210 전원부
220 절연체 400 커넥터부
10 유전체 11 내부공간
20 전극부 30 절연막
40 형광물질 50 발광물질
100, 200 램프 고정부 110, 210 전원부
220 절연체 400 커넥터부
Claims (20)
- 몸체를 형성하고, 내부공간을 가지는 유전체;
상기 유전체의 내부공간에 봉입되며, 기체 상태의 제논(Xe)으로 제공되는 발광물질;
상기 유전체의 외면에 제공되며, 상기 발광물질을 여기시켜 자외선을 발생시키는 복수개의 전극부; 및
상기 유전체의 내면에 제공되며, 상기 발광물질에서 발생된 자외선을 흡수하여, 상기 발광물질에서 발생된 자외선과 다른 파장의 자외선을 발생시키는 형광물질;을 포함하고,
상기 유전체의 내면에 제공되는 형광물질의 양은 0.5 ~ 2 ㎎/㎠로 제공되고, 상기 유전체의 내면에 제공되는 형광물질의 두께는 5 ~ 20 ㎛로 제공되는 것을 특징으로 하는 자외선 살균 램프. - 제 1 항에 있어서,
상기 형광물질은, ZnAl2O4, LaPO4:Pr, YPO4:Pr, YPO4:Bi, CaSO4:Pb, MgSO4:Pb, Y2SiO5:Pr, SrSiO3:Pb, LuBO3:Pr, YBO3:Pr 중 어느 하나 이상을 포함하는 자외선 살균 램프. - 제 1 항에 있어서,
상기 형광물질은, 상기 유전체의 내면에 도포되거나, 코팅되어 제공되는 자외선 살균 램프. - 제 3 항에 있어서,
상기 형광물질은, 상기 발광물질을 여기 시켜서 발생되는 자외선을 흡수하고, 살균에 적합한 UV-C파장의 자외선을 발광하는 자외선 살균 램프. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극부는,
상기 유전체의 일측 단부에 제공되는 제1전극부; 및
상기 유전체의 타측 단부에 제공되는 제2전극부;를 포함하는 자외선 살균 램프. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극부는,
상기 유전체의 일측 외면에 제공되며, 상기 유전체의 길이 방향으로 연장되는 제1전극부; 및
상기 제1전극부와 서로 마주하는 유전체의 타측 외면에 제공되며, 상기 유전체의 길이 방향으로 연장되는 제2전극부;를 포함하는 자외선 살균 램프. - 제 6 항에 있어서,
상기 제1전극부 및 제2전극부는, 복수개로 제공되며,
복수개로 제공되는 제1전극부 및 제2전극부는, 상기 유전체의 길이 방향으로 서로 이격되는 자외선 살균 램프. - 제 6 항에 있어서,
상기 유전체의 일측 단부에 고정되고, 상기 제1전극부 및 제2전극부와 각각 연결되며, 외부로부터 인가되는 전원을 상기 제1전극부 및 제2전극부로 전달하는 커넥터부가 더 포함되는 자외선 살균 램프. - 제 1 항에 있어서,
상기 유전체는, 3mm 이상 ~ 10mm 이하의 직경을 가지고, 0.3mm 이상 ~ 1mm 이하의 두께로 형성되는 자외선 살균 램프. - 제 9 항에 있어서,
상기 발광물질은, 상기 내부공간에 95% 이상으로 조성되며, 300 Torr이상 ~ 760 Torr이하의 압력으로 봉입되는 자외선 살균 램프. - 제 10 항에 있어서,
상기 전극부는, 상기 발광물질을 여기 시키기 위해 0.8 ~ 1.5 kV의 교류를 인가하는 자외선 살균 램프. - 제 1 항에 있어서,
상기 유전체의 외면과 상기 전극부의 일부를 감싸고, 상기 형광물질에서 발생된 자외선이 투과되는 절연막을 더 포함하는 자외선 살균 램프. - 제 12 항에 있어서,
상기 절연막은, 불소를 포함하는 합성 수지로 제공되는 자외선 살균 램프. - 제 12 항에 있어서,
상기 절연막에는, 상기 전극부의 일부가 외부로 노출되도록 일부가 개구되는 개구부가 제공되는 자외선 살균 램프. - 살균 자외선을 발생시키는 하나 이상의 자외선 살균 램프;
상기 자외선 살균 램프를 지지하는 복수개의 램프 고정부; 및
상기 자외선 살균 램프에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고,
상기 하나 이상의 자외선 살균 램프는,
몸체를 형성하고, 내부공간을 가지는 유전체;
상기 유전체의 내부공간에 봉입되며, 기체 상태의 제논(Xe)으로 제공되는 발광물질;
상기 유전체의 외면에 제공되며, 상기 발광물질을 여기시켜 자외선을 발생시키는 복수개의 전극부; 및
상기 유전체의 내면에 제공되며, 상기 발광물질에서 발생된 자외선을 흡수하여, 상기 발광물질에서 발생된 자외선과 다른 파장의 자외선을 발생시키는 형광물질;을 포함하고,
상기 유전체의 내면에 제공되는 형광물질의 양은 0.5 ~ 2 ㎎/㎠로 제공되고, 상기 유전체의 내면에 제공되는 형광물질의 두께는 5 ~ 20 ㎛로 제공되는 것을 특징으로 하는 자외선 살균 모듈. - 제 15 항에 있어서,
상기 복수개의 램프 고정부는 도체로 제공되며, 상기 전원부로부터 전원을 공급받아 상기 전극부로 전달하는 자외선 살균 모듈. - 제 16 항에 있어서,
상기 전극부는,
상기 유전체의 일측 외면에 제공되며, 상기 유전체의 길이 방향으로 연장되는 제1전극부; 및
상기 유전체의 타측 외면에 제공되며, 상기 유전체의 길이 방향으로 연장되고, 상기 제1전극부와 서로 마주보도록 배치되는 제2전극부를 포함하는 자외선 살균 모듈. - 제 17 항에 있어서,
상기 복수개의 램프 고정부는,
상기 자외선 살균 램프의 일단을 지지하고, 상기 제1전극부에 접촉되며, 상기 제2전극부와 절연되는 제1도전 홀더; 및
상기 자외선 살균 램프의 타단을 지지하고, 상기 제2전극부에 접촉되며, 상기 제1전극부와 절연되는 제2도전 홀더;를 포함하는 자외선 살균 모듈. - 제 18 항에 있어서,
상기 제1도전 홀더 및 제2도전 홀더 중 어느 하나의 도전 홀더와, 상기 제1전극부 및 제2전극부 중 어느 하나의 전극부를 서로 절연시키기 위해 절연체가 개입되는 자외선 살균 모듈. - 제 16 항에 있어서,
상기 전극부는, 상기 유전체의 일측 단부에 제공되는 제1전극부와, 상기 유전체의 타측 단부에 제공되는 제2전극부를 포함하고,
상기 복수개의 램프 고정부는, 상기 제1전극부에 접촉되는 제1도전 홀더와, 상기 제2전극부에 접촉되는 제2도전 홀더를 포함하는 자외선 살균 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170154183A KR20190056845A (ko) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 자외선 살균 램프 및 자외선 살균 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170154183A KR20190056845A (ko) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 자외선 살균 램프 및 자외선 살균 모듈 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20190056845A true KR20190056845A (ko) | 2019-05-27 |
Family
ID=66679031
Family Applications (1)
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| KR1020170154183A KR20190056845A (ko) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 자외선 살균 램프 및 자외선 살균 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR20190056845A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024080535A1 (ko) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | 삼성전자주식회사 | 살균 장치 |
-
2017
- 2017-11-17 KR KR1020170154183A patent/KR20190056845A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2024080535A1 (ko) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | 삼성전자주식회사 | 살균 장치 |
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