KR20190113497A - 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 uv led 살균장치 및 이를 갖는 구조체 - Google Patents

두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 uv led 살균장치 및 이를 갖는 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대용 UV LED 살균장치 및 이를 갖는 구조체에 관한 것이다.
본 발명에서는 내부에 각도측정센서를 구비하고, 상기 각도측정센서를 이용하여 사용되는 각도를 측정하고, 사용 각도가 일정한 각도 범위를 만족하는 경우에만 동작하는 것을 특징으로 하는 휴대용 UV LED 살균장치가 개시된다.
본 발명의 휴대용 UV LED 살균장치 및 결합 구조체에 의하면 각도측정센서를 구비함으로써 조사 각도가 일정 범위 내에 있을 경우에만 UV 광을 조사하므로 인체 부위에 무분별하게 조사되는 것을 방지할 수 있게 되었다.

Description

두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치 및 이를 갖는 구조체{UV LED STERILIZATION DEVICE WITH TWO OPERATION MODE AND COMBINED STRUCTURE WITH THE SAME}
본 발명은 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치 및 이를 갖는 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 동작모드 스위치를 누르는 동안에만 UV LED를 발광시키는 제1동작모드와 정해진 일정시간동안 지속적으로 UV LED를 발광시키는 제2동작모드를 구비하고 어느 동작모드에서나 인체에 조사되는 것을 방지할 수 있는 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치 및 이를 갖는 구조체에 관한 것이다.
자외선(Ultraviolet, UV)은 파장의 종류에 따라 다른 성질을 가진다. 자외선 파장 종류에 따른 성질을 이용하여 살균 장치에 적용되고 있다. 자외선은 살균작용은 강하지만 유리 등을 거의 투과하지 못하는 범위도 있으므로 위생상으로 이용하는 것은 한정되며 물이나 식품 등에 조사(照射)하였을 경우에는 투과력이 거의 없으므로 표층의 일부만이 살균된다고 알려져 있다.
자외선(Ultra Violet)은 100~400nm 파장 사이에 존재하는 빛을 의미하며 파장에 따라 크게 3가지 영역으로 분류한다. 315~400nm 파장의 자외선을 UV-A라 하고, 280~315nm 파장의 광을 UV-B라 하며, 100~280nm 파장의 광을 UV-C라 한다. 통상 UV-C는 각종 미생물을 죽이는 살균 효과가 있어서 Germicidal Range(대표 파장: 253.7nm)라 부른다. 또한 100∼200nm 파장 사이는 오존(O3)을 형성하는 효과가 있으므로 Ozone Forming Range(대표 파장 184.9nm)라고 부른다.
자외선이 살균을 한다는 말은 곧 미생물의 DNA의 핵산을 파괴하거나 변형시켜서 더 이상 활성을 가지지 못하게 하는 것을 의미한다. 그런데 자외선에 의한 미생물의 살균은 세포막을 투과한 자외선이 미생물의 DNA에 영향을 일으키는 것으로 미생물의 종류에 따라 다를 수 밖에 없다. 살균의 궁극적인 시작은 미생물의 세포의 핵산류의 자외선 흡수곡선이 자외선 살균효과의 파장특성과 거의 일치하는 것으로 판단할 때, 살균선의 조사(照射)에 따라 살균선이 핵산류에 흡수되어 변화하고 신진대사에 장해를 일으켜서 미생물의 증식능력을 잃게 하고 사멸하는 것으로 이해하면 된다.
자외선을 이용한 살균 장치는 일반적으로 253.7nm 파장의 수은(Hg) 램프가 사용되고 있다. 수은 램프에서 나오는 파장에 의하여 생성되는 오존(O3)을 이용하여 살균 작용이 이루어진다. 자외선을 이용한 살균 장치는 일반적으로, 냉장고 등과 같은 장소에 수은(Hg) 램프를 고정시켜 사용하는 고정식 자외선 살균 장치가 적용되고 있다. 이러한 고정식 자외선 살균장치는 자외선 램프가 특정 위치에 고정된 상태에서 사용되는데, 자외선 살균장치가 고정된 상태에서 적용함에 따라, 한정된 공간 내에서만 살균할 수 있고 그 장치를 제외한 다른 곳을 살균하기 어려운 문제가 있다. 또한, 수은(Hg) 램프는 내부에 수은을 함유하고 있으므로 사용 시간이 증가할수록 환경을 오염시킬 수 있는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하고자 UV LED를 이용한 휴대용 살균장치가 상용화되고 있다. 예를 들어 한국공개특허 제10-2015-0028153호에는 길이를 조절할 수 있는 신장부에 헤더부를 설치하고, 헤더부에는 서로 다른 방향으로 조사가 가능한 적어도 둘 이상의 UV LED 칩이 배치된 휴대용 살균 장치가 개시되어 있다. UV LED를 이용한 휴대용 살균장치는 휴대가 용이하고 사용이 편리하다는 이점이 있으나 인체에 조사될 경우 피부발진, 홍반, 백내장 심할 경우 피부암 등을 유발할 수 있는 문제점이 있었다.
대한민국공개특허 제10-2015-0028153호 (2015.03.13. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로 휴대가 용이하고 스마트폰 화면과 같이 비교적 짧은 시간동안 UV LED를 조사하거나 칫솔 살균과 같이 상대적으로 긴 시간동안 UV LED를 조사하는 두 가지 동작모드를 제공하고, 두 가지 동작모드에서 인체에 조사되는 것을 방지할 수 있는 휴대용 UV LED 살균장치 및 이를 갖는 구조체를 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 휴대용 UV LED 살균장치에 있어서, 내부에 공간부를 갖는 하우징부와, 하우징부의 공간부에 장착되는 메인기판 및 LED기판과, LED기판은 상기 메인기판의 전단에서 상기 메인기판과 수직되는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하며, 메인기판에는 동작 모드를 선택하는 동작스위치소자, 동작스위치소자의 온/오프 상태를 표시하는 동작LED, 제어부 및 휴대용 UV LED 살균장치의 장축 방향의 기울어지는 각도를 측정하는 각도측정센서가 실장되며, LED기판에는 적어도 하나의 UV LED 및 적어도 하나의 가시광산 LED가 실장되며, 전원스위치소자 및 전원이 온 또는 오프 되었다는 상태를 표시하는 전원LED가 구비되는 것을 특징으로 하며, 제어부는 타이머를 구비하며 상기 전원스위치소자 및 상기 동작스위치소자의 작동에 따라 S00상태, S10상태, S11상태 및 S21상태로 전환 및 유지시키며, S00상태는 전원이 차단된 상태로서 동작LED, UV LED 및 가시광선 LED가 오프된 상태이며, S10상태는 다음 동작을 입력받기 위한 대기 상태로서 동작LED만 온 상태로 유지하며 UV LED 및 가시광선 LED는 오프 상태로 유지하는 상태이며, S11상태는 제1동작모드로 동작하는 상태이며 하우징부의 장축 방향이 제1각도를 초과하지 않는 상태에서 동작스위치소자가 눌러지는 동안 유지되는 상태로서 전원LED, 동작LED, 가시광선 LED 및 UV LED가 온 상태를 유지하는 상태이며, S21상태는 제2동작모드로 동작하는 상태이며 상기 S10상태에서 동작스위치소자를 비교적 짧은 제2일정시간 내에 두 번 클릭하는 경우에 수행되는 상태로서 하우징부의 장축 방향이 제2각도를 초과하지 않는 상태에서 타이머를 이용하여 제1기간 동안 동작LED를 깜박이면서 연속적으로 전원LED, 가시광선 LED 및 UV LED가 온 상태를 유지하는 상태이며, 제어부는 S11상태 및 S21상태에서 하우징의 장축 방향의 각도가 각각 제1각도 및 제2각도를 초과할 경우에는 S10상태로 천이시키며, 선택된 어느 하나의 상태에서 전원스위치소자가 오프되면 S00상태로 천이시키는 것을 특징으로 하는 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치에 의해서 달성가능하다.
바람직하게는 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치는 S31상태가 더 구비되며, S31상태는 제3동작모드로 동작하는 상태이며 S10상태에서 동작스위치소자를 비교적 짧은 제3일정시간 내에 세 번 클릭하는 경우에 수행되는 상태로서, 하우징부의 장축 방향이 제3각도를 초과하지 않는 상태에서 타이머를 이용하여 제2기간 동안 연속적으로 전원LED, 동작LED, 가시광선 LED 및 UV LED가 온 상태를 유지하는 상태이며, 제어부는 상기 S31상태에서 제2기간에서 제1기간을 제한 시간이 경과되면 S31상태에서 S21상태로 천이시키며, S31상태에서 하우징의 장축 방향의 각도가 제3각도를 초과할 경우에는 S10상태로 천이시키는 것이 좋다.
또한, 하우징의 전면부에는 억지끼움방식으로 삽입되며 가시광선 LED의 조사 범위를 적어도 일부 제한하는 전면 프레임이 더 구비되며, 바람직하게는 전면 프레임은 UV LED의 수직 중심선을 기준으로 45°각도로 방사되는 광이 방해받지 않도록 전면 프레임의 두께 방향 형상을 UV LED로부터 멀어질수록 넓은 개구로 형성하는 경사면을 구비하는 것이 좋다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치 및 결합부재를 포함하며, 결합부재는 결합덮개 및 결합덮개 상면에 연동하여 형성되며 내부에는 UV LED 살균장치를 삽입하기 위한 삽입 공간부와 삽입 공간부에 삽입된 UV LED 살균장치의 전단면에서 조사되는 광이 이동하는 조사홀을 갖는 끼움부를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 UV LED 살균장치 결합구조체에 의해 달성 가능하다.
본 발명에 따른 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치 및 이를 갖는 구조체에 의해서 스마트폰 화면과 같이 비교적 짧은 시간동안 사용자가 지속적으로 관찰하면서 UV LED를 조사하는 제1동작모드와 칫솔 살균 시와 같이 사용자가 주시할 필요없이 장시간 UV LED를 조사하여 살균하는 제2동작모드를 제공할 수 있게 되었다. 또한 제1동작모드에서는 UV LED 살균장치가 사용 중에 일정한 각도범위 내에서 사용하지 않고 벗어나는 것을 감지하여 UV LED 동작을 정지시키고, 제2동작모드에서는 UV LED 살균장치가 움직일 경우 즉시 UV LED 동작을 정지시켜 인체의 신체와 같이 필요치 않은 곳에 UV LED가 조사되는 것을 방지함으로써 각 동작모드에 적절히 대응하여 의도하지 않은 영역에 UV LED가 조사되는 것을 방지할 수 있게 되었다.
UV LED는 발광되더라도 사람의 눈으로는 확인할 수가 없다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 UV LED가 조사되는 영역과 동일한 영역을 가시광선 LED가 조사되도록 구성하였다. 특히, UV LED와 가시광선 LED가 동일한 영역을 조사하도록 설계하기 위해서는 LED가 실장되는 기판의 각도 등을 정밀하게 설계하여야 하나 본 발명에서는 LED 광이 조사되는 전방에 프레임을 설치하여 간단한 방식으로 광이 조사되는 방향을 조절할 수 있게 되었다.
마지막으로 본 발명에서는 휴대용 UV LED 살균장치 외에도 이와 결합되는 결합상자를 제공함으로써 칫솔 살균 또는 부피가 있는 피살균체를 생활 주변에서 사용하는 컵 등에 담은 후 결합상자에 휴대용 UV LED 살균장치를 결합시켜 장시간 UV LED를 조사할 수 있어 살균 효과를 효율적으로 얻을 수 있게 되었다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 휴대용 UV LED 살균장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 휴대용 UV LED 살균장치에 구비되는 메인기판, 전원기판 및 LED기판의 측면도.
도 3은 전면 프레임과 UV LED와 가시광선 LED의 배치 관계를 설명하는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 휴대용 UV LED 살균장치의 회로 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 휴대용 UV LED 살균장치의 동작 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 휴대형 UV LED 살균장치의 스위치 입력에 따라 제어부에서 전환하는 상태 변화를 설명하는 상태 천이도.
도 7은 본 발명에 따른 휴대용 UV LED 살균장치를 결합부재와 결합한 휴대용 UV LED 살균장치 결합구조체의 실시예도.
도 8은 본 발명에 따른 일 실시예인 결합부재의 단면도.
본 발명에서 사용하는 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 명세서에서, "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.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 휴대용 UV LED 살균장치의 분해 사시도이다. 휴대용 UV LED 살균장치(100)는 하우징부(110)와, 하우징부(110) 내부 공간에 설치되는 메인기판(120), 전원기판(135) 및 LED기판(130)과, 각각 메인기판(120), 전원기판(135) 및 LED기판(130)에 실장되는 동작LED(143), 전원LED(141), UV LED(145) 및 가시광선 LED(147)와, 메인기판(120)에 실장되는 동작스위치소자(153a), 전원기판(135)에 실장되는 전원스위치소자(151a)와, 하우징부(110)에 전면에 억지끼움방식으로 삽입되는 전면 프레임(161, 163) 및 전면 프레임(161, 163)이 끼워진 하우징부(110) 전면에 삽입되어 UV LED(145) 및 가시광선 LED(147)를 보호하는 보호캡(170)으로 구성된다.
하우징부(110)는 둥근 원통 형상의 사출 프라스틱으로 구성되며, 동작LED(143), 전원LED(141), 동작스위치소자(153a) 및 전원스위치소자(151a)가 실장되는 대응 위치에 관통홀을 구비한다. 기판에 실장되는 동작스위치소자(153a)는 별도의 동작스위치버튼(153)과 결합하여 하우징부(110)에 형성되는 관통홀로 동작스위치버튼(153)의 일부가 노출되도록 구성되거나 또는 전원기판(135)에 실장되는 전원스위치소자(151a)와 같이 별도의 버튼을 사용하지 않고 직접 관통홀을 통해 일부가 외부에 노출되도록 구성할 수 있음은 물론이다. 동작LED(143) 및 전원LED(141)와 대응되는 위치의 하우징부(110)에 관통홀을 구비하는 것으로 설명하였으나 이는 동작LED(143) 및 전원LED(141)의 조사 광이 하우징부(110) 외부로 보여질 수 있도록 하기 위함이다. 따라서 관통홀을 형성하지 않고 동작LED(143) 및 전원LED(141)와 대응되는 하우징부(110)의 해당 영역을 투명 또는 반투명 창으로 처리하여도 무방함은 물론이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 휴대용 UV LED 살균장치에 구비되는 메인기판, 전원기판 및 LED기판의 측면도이다. 도 2에서는 설명의 편의상 LED기판(130)의 전면을 별도로 확대 도시하였다. 메인기판(120)의 앞부분에 수직방향으로 LED기판(130)이 설치되고, 뒤부분에 수직방향으로 전원기판(135)이 설치된다. 메인기판(120) 상부에는 동작스위치소자(153a) 및 동작LED(143)가 실장되며, 메인기판(120) 하부에는 배터리(121)가 구비된다. 전원기판(135)에는 전원스위치소자(151a) 및 전원LED(141)가 실장된다. LED기판(130)에는 한 개 이상의 UV LED(145)와 한개 이상의 가시광선 LED(147)이 구비되며, LED 갯수는 필요에 따라 변경하여 설치할 수 있음은 물론이다. 가시광선 LED(147)로는 가격이 가장 저렴한 Blue LED를 사용하였다.
전면 프레임(161, 163)은 UV LED(145)와 가시광선 LED(147)의 전면 위치에서 하우징부(110)에 억지끼움방식으로 끼워져서 UV LED가 조사하는 영역과 동일한 영역을 가시광선 LED가 조사할 수 있도록 쉽게 설계할 수 있는 기능을 제공한다. 도 1에서는 두 개의 전면 프레임(161, 163)이 제시되어 있는데 이는 장착되는 UV LED와 가시광선 갯수를 두 가지 형태로 구성하였으며, 이에 각각 적합한 형태의 전면 프레임을 삽입하도록 구성하였다.
도 3은 전면 프레임과 UV LED와 가시광선 LED의 배치 관계를 설명하는 단면도이다. UV LED는 보통 120°의 조사 범위를 가지고 있지만 본원 발명자의 실험에 의하면 중심을 기준으로 조사각이 0°~ 90°를 유지할 때 최적의 살균력을 보임을 파악하였으며, 조사각이 90°보다 커질수록 살균력이 약해짐을 파악하였다. 한편 UV LED는 가시광선 파장에서 벗어나는 광이므로 인체의 눈으로 조사 영역을 파악하기 어려우므로 본 발명에서는 가시광선 LED도 함께 조사하도록 구성하였다. 가시광선 LED는 일반 전구와 같이 0°~ 180°범위에서 고른 강도를 가지면서 조사되는 특성을 갖는다. 본 발명에서는 전면 프레임을 적절히 설계함으로써 UV LED 조사 영역과 가시광선 LED의 조사영역이 일치되도록 구현하였다.
도 3(a)는 각각 한 개의 UV LED(145)와 두 개의 가시광선 LED(147)를 LED기판(130)에 실장한 경우에 대한 LED기판 전면도(前面圖)이며, 도 3(b)는 도 3(a)의 경우에서 제1전면 프레임(161)과 UV LED와 가시광선 LED의 배치 관계를 설명하는 단면도를 도시한 것이다. 참조기호 'L'은 제1전면 프레임(161)의 끝 단으로부터 UV LED 광이 도달하는 피조사체(200) 사이의 평균 거리(대략 20mm로 봄)를 의미한다. UV LED가 피조사체(200)에 조사되는 영역과 가시광선 LED(147)가 조사되는 영역을 일치시키기 위하여 제1전면 프레임(161) 개구부 형상만을 변경함으로써 손쉽게 대처할 수 있었다. 전면 프레임을 설계함에 있어서 중요한 부분은 UV LED(145)의 수직 중심선을 기준으로 45°각도로 모든 방향으로 방사되는 것을 방해받지 않도록 전면 프레임을 두께 방향의 형상을 도 3(b)에 도시한 바와 같이 UV LED(145)로부터 멀어질수록 넓은 개구가 형성되도록 경사면을 갖는 사선으로 형성하는 것이다. 그런 후 UV LED(145)가 피조사체(200)에 조사하는 영역 전체를 포함하도록 가시광선 LED(147)가 조사하는 영역을 제1전면 프레임(161)의 형상 및 간격을 이용하여 조절되도록 설계하는 것이다. 가시광선 LED(147)의 조사 영역은 출사광이 중심선을 두고 서로 크로스 되는 광의 진행 경로에 방해되지 않도록 제1전면 프레임(161)의 경사면을 설계하였음을 알 수 있다.
도 3(c)는 각각 한 개의 UV LED(145)와 한 개의 가시광선 LED(147)를 LED기판(130)에 실장한 경우에 대한 LED기판 전면도(前面圖)이며, 도 3(d)는 도 3(c)의 경우에서 제2전면 프레임(163)과 UV LED(145)와 가시광선 LED(147)의 배치 관계를 설명하는 단면도를 도시한 것이다. 참조기호 'L'은 제1전면 프레임(161)의 끝 단으로부터 UV LED 광이 도달하는 피조사체(200) 사이의 평균 거리(20mm로 봄)를 의미한다. UV LED가 피조사체(200)에 조사되는 영역과 가시광선 LED(147)가 조사되는 영역을 일치시키기 위하여 제2전면 프레임(163) 개구부 형상만을 변경함으로써 손쉽게 대처할 수 있었다. 전면 프레임을 설계함에 있어서 중요한 부분은 UV LED(145)의 수직 중심선을 기준으로 45°각도로 모든 방향으로 방사되는 것을 방해받지 않도록 전면 프레임을 두께 방향의 형상을 도 3(d)에 도시한 바와 같이 UV LED(145)로부터 멀어질수록 넓은 개구가 형성되도록 경사면을 갖는 사선으로 형성하는 것이다. 그런 후 UV LED(145)가 피조사체(200)에 조사하는 영역 전체를 포함하도록 가시광선 LED(147)가 조사하는 영역을 제2전면 프레임(163)의 형상 및 간격을 이용하여 조절되도록 설계하는 것이다. 가시광선 LED(147)의 조사 영역은 출사광이 중심선을 두고 서로 크로스 되는 광의 진행 경로에 방해되지 않도록 제2전면 프레임(163)의 경사면을 설계하였음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 휴대용 UV LED 살균장치의 회로 구성도이다. 휴대용 UV LED 살균장치(100)는 제어부(201), 메모리(203), UV LED(145), 동작스위치소자(153a), 동작LED(143), 각도측정센서(250), 배터리(121) 및 통신부(270)로 구성된다. 메모리(203)는 제어부(201)와 별도의 소자로 구비하는 대신 제어부(201) 내에 구비되는 메모리를 이용할 수 있음은 물론이다. 배터리(121)로는 이차 전지로 구현하는 것이 좋으며 이 경우에는 도면에는 도시되지 않았으나 마이크로 USB 단자를 구비하여 배터리(121)를 충전시킬 수 있게 구현하는 것이 좋다. 통신부(270)는 대표적으로 블루투스 장치로 구현할 수 있으며 스마트 폰에 별도의 앱(App)을 제공하고, 해당 앱을 통해서 휴대용 UV LED 살균장치의 동작 시간 및 동작 강도 등을 조절할 수 있게 구현할 수 있다.
제어부(201)는 각각의 회로소자의 동작을 제어하는 소자이며, 내부에 타이머를 구비하여 사용자가 조작하는 동작스위치소자(153a)를 누르는 방식에 따라 세 가지 동작 모드로 설정할 수도 있게 구현할 수 있다. 각도측정센서(250)로는 자이로센서, 가속도센서 및 지자계센서 등으로 구현할 수 있으나, 가격적인 측면에서 가속도센서가 가장 바람직하였다. 이하에서는 각도측정센서(250)로 가속도센서를 사용하여 제작된 휴대용 UV LED 살균장치에 대해 설명한다.
도 5를 이용하여 본 발명에 따른 휴대용 UV LED 살균장치의 동작에 대해 설명하기로 한다. 사용자가 전원스위치소자(151a)를 동작시키면(ST101) 배터리로부터 전원이 필요한 회로 소자에 공급되면서 제어부(210)는 전원LED(141)를 발광시킨다. 사용자가 동작스위치소자(153a)를 누르면(ST103), 제어부는 제1동작모드, 제2동작모드 및 제3동작모드 중 어느 모드로 동작시킬지 여부를 판별한다(ST105, ST115). 제어부는 동작스위치가 제1일정시간(예를 들어, 1초) 이상 지속적으로 누른 상태를 유지할 경우 제1동작모드로 동작시키고, 동작스위치가 제2일정시간(예를 들어, 2초) 동안 두 번 클릭될 경우 제2동작모드를 동작시키며, 동작스위치가 제3일정시간(예를 들어, 2초) 동안 세 번 클릭될 경우 제3동작모드를 동작시킨다. 물론 제2일정시간과 제3일정시간은 동일한 시간일 수 있다.
제1동작모드로 동작할 경우, 동작스위치소자(153a)가 눌러진 상태를 유지하는 동안 UV LED(145), 가시광선 LED(147) 및 동작LED(143)를 발광시킨다(ST107). 제1동작모드는 휴대용 UV LED 살균장치를 이동시키면서 일정한 영역을 살균하는 모드로서, 예로서 컴퓨터 키보드, 휴대폰 화면 또는 음식점에서 나오는 생선회 등을 살균할 때 사용하기 위한 모드이다. 제1동작모드가 시작될 때 메모리에는 사용자가 동작스위치소자(153a)를 눌렀을 때의 초기상태 x, y 및 z축 가속도를 저장한다(ST107). 이후 제1동작모드가 지속되는 동안 가속도센서로부터 실시간으로 입력되는 실시간 x, y 및 z축 가속도를 입력받은 후 이를 초기상태 x, y 및 z축 가속도와 비교하여 각도 변화를 연산한다(ST109). 각도 변화가 제1각도(예를 들어, 본 발명에 따른 휴대용 UV LED 살균장치는 30°로 설정함)를 벗어나거나 동작스위치소자가 off 되는지 여부를 판별하고(ST111), 판별이 참일 경우에는 UV LED, 가시광선 LED 및 동작LED의 발광을 종료시켜, 인체 등에 UV LED가 조사되는 것을 방지하게 된다(ST113). ST111 단계 판별이 거짓일 경우에는 ST109 단계부터 다시 수행한다.
ST115 단계의 판별결과 제2동작모드로 동작할 경우, UV LED(145), 가시광선 LED(147) 및 동작LED(143)를 발광시키고, 가속도센서에서 출력되는 x, y 및 z축 가속도가 제4일정시간(예를 들어 5초) 동안 변하지 않는 경우 UV LED 살균장치는 정지상태라 판단하고, 이때 정지상태 x, y 및 z축 가속도를 저장한다(ST123). 이후 가속도센서로부터 실시간으로 입력되는 실시간 x, y 및 z축 가속도를 입력받은 후 이를 초기상태 x, y 및 z축 가속도와 비교하여 각도 변화를 연산한다(ST125). 각도 변화가 제2각도(예를 들어, 본 발명에 따른 휴대용 UV LED 살균장치는 1°로 설정함)를 초과하거나 제어부에 구비된 타이머를 이용하여 정해진 제1기간(예를 들어, 5분)이 초과하였는지를 판별하고(ST127), 판별이 참일 경우에는 UV LED, 가시광선 LED 및 동작LED의 발광을 종료시켜, 인체 등에 UV LED가 조사되는 것을 방지하게 된다(ST113). ST127 단계 판별이 거짓일 경우에는 ST125 단계부터 다시 수행한다. 제2동작모드는 휴대용 UV LED 살균장치를 고정된 상태에서 제1기간동안 살균할 때 이용하는 모드로서, 예를 들어 칫솔을 용기에 담은 후 제1기간 동안 살균할 때 사용할 수 있다. 따라서 제2동작모드 동안에는 휴대용 UV LED 살균장치가 고정된 상태를 유지하게 되고, 제1기간이 종료되기 전에 휴대용 UV LED 살균장치에 움직임이 발생될 경우(즉, 각도 변경이 발생되는 경우)에는 즉시 UV LED의 발광을 중지시키도록 구성하였다.
ST115 단계의 판별결과 제3동작모드로 동작할 경우, UV LED(145), 가시광선 LED(147) 및 동작LED(143)를 발광시키고, 가속도센서에서 출력되는 x, y 및 z축 가속도가 제5일정시간(예를 들어 5초) 동안 변하지 않는 경우 UV LED 살균장치는 정지상태라 판단하고, 이때 정지상태 x, y 및 z축 가속도를 저장한다(ST117). 이후 가속도센서로부터 실시간으로 입력되는 실시간 x, y 및 z축 가속도를 입력받은 후 이를 초기상태 x, y 및 z축 가속도와 비교하여 각도 변화를 연산한다(ST119). 각도 변화가 제3각도(예를 들어, 본 발명에 따른 휴대용 UV LED 살균장치는 1°로 설정함)를 초과하거나 제어부에 구비된 타이머를 이용하여 정해진 제2기간(예를 들어, 15분)이 초과하였는지를 판별하고(ST121), 판별이 참일 경우에는 UV LED, 가시광선 LED 및 동작LED의 발광을 종료시켜, 인체 등에 UV LED가 조사되는 것을 방지하게 된다(ST113). ST121 단계 판별이 거짓일 경우에는 ST119 단계부터 다시 수행한다. 제3동작모드는 휴대용 UV LED 살균장치를 고정된 상태에서 제2기간동안 살균할 때 이용하는 모드로서, 예를 들어 신발 내부를 제2기간 동안 살균할 때 사용할 수 있다. 따라서 제3동작모드 동안에는 휴대용 UV LED 살균장치가 고정된 상태를 유지하게 되고, 제2기간이 종료되기 전에 휴대용 UV LED 살균장치에 움직임이 발생될 경우(즉, 각도 변경이 발생되는 경우)에는 즉시 UV LED의 발광을 중지시키도록 구성하였다. 즉, 제2동작모드 및 제3동작모드는 제어부 내부에 구비되는 타이머를 이용하여 정해진 시간동안 고정된 상태에서 살균을 실시하는 모드로서 어느 모드에서나 휴대용 UV LED 살균장치가 움직일 경우 UV LED 작동을 중지시키게 된다. 따라서 제2각도 및 제3각도는 휴대용 UV LED 살균장치가 고정된 상태에서 움직임이 발생되는 지 여부를 판별하기 위한 것이므로 동일한 각도로 정해질 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명에 따른 휴대형 UV LED 살균장치의 스위치 입력에 따라 제어부에서 전환하는 상태 변화를 설명하는 상태 천이도이며, 표 1에서는 각 상태에서 진행되는 상태를 정리하였다.
상태 상태 상태 상태 상태
S00 PLED Off S10 PB Click
PLED On
Timer 15 min setting
S11 OB 누르는 동안
초기포지션에서
OLED On
BLED On
SLED On		 S21 OB Click 두번
OLED 깜빡임
BLED On
SLED On
Timer 5 min Setting		 S31 OB Click Thrice
OLED On
BLED On
SLED On
Timer 15 min Setting
S10 OB No hold,
or
Out of Angle Range		 S10 Position Changed,
or
Time 5 min passed		 S21 Timer 10 min
Passed		 S10 Position Changed
표 1에서 PB는 전원스위치소자, OB는 동작스위치소자, PLED는 전원LED, OLED는 동작LED, BLED는 가시광선LED, SLED는 UV LED를 의미한다.
도 6 및 표 1을 이용하여 휴대용 UV LED 살균장치의 동작에 대해 설명하기로 한다. S00상태는 전원이 차단된 상태로서 동작LED, UV LED 및 가시광선 LED가 오프된 상태이며, S10상태는 다음 동작을 입력받기 위한 대기 상태로서, 동작LED만 온 상태로 유지하며 UV LED 및 가시광선 LED는 오프 상태로 유지하는 상태이다. S11상태는 제1동작모드로 동작하는 상태이며 하우징부의 장축 방향이 제1각도(예를 들어 30°)를 초과하지 않는 상태에서 동작스위치소자가 눌러지는 동안 유지되는 상태로서 전원LED, 동작LED, 가시광선 LED 및 UV LED가 온 상태를 유지하는 상태이다. S21상태는 제2동작모드로 동작하는 상태이며, S10상태에서 동작스위치소자를 비교적 짧은 제2일정기간(예로서 2초) 내에 두 번 클릭하는 경우에 수행되는 상태로서, 하우징부의 장축 방향이 제2각도(예를 들어 2°)를 초과하지 않는 상태에서 타이머를 이용하여 제1기간(예로서, 5분) 동안 동작LED를 깜박이면서 연속적으로 전원LED, 가시광선 LED 및 UV LED가 온 상태를 유지하는 상태이다. S31상태는 제3동작모드로 동작하는 상태이며, S10상태에서 동작스위치소자를 비교적 짧은 제3일정기간(예로서 2초) 내에 세 번 클릭하는 경우에 수행되는 상태로서, 하우징부의 장축 방향이 제3각도(예를 들어 1°)를 초과하지 않는 상태에서 타이머를 이용하여 제2기간(예로서, 15분) 동안 연속적으로 전원LED, 동작LED, 가시광선 LED 및 UV LED가 온 상태를 유지하는 상태이다.
제어부는 S31상태에서 제2기간(예로서, 15분)에서 제1기간(예로서, 5분)을 뺀 기간(15분-5분=10분)이 경과되면 S31상태를 S21상태로 천이시킨다. 또한, 제어부는 S11상태, S21상태 및 S31상태에서 하우징의 장축 방향의 각도가 각각 제1각도, 제2각도 및 제3각도를 초과할 경우에는 즉시 S10상태로 천이시키며, 마지막으로 선택된 어느 하나의 상태에서라도 전원스위치소자가 오프되면 S00상태로 천이된다.
도 6 및 표 1에 도시되지 않은 기능에 대해서는 별도로 간략하게 설명하기로 한다. 전원스위치소자를 켰을 때, 배터리가 25% 이하로 남은 경우에는 전원LED를 붉은 색으로 점등하고 25% 초과로 남았을 경우에는 전원LED를 초록색으로 점등되도록 하였다. 안전을 최우선으로 설정하여 가속도센서가 동작하지 않으면 전체 회로가 동작되지 않도록 하였으며, UV LED 및 가시광선LED 중 하나가 작동 불량일 경우 둘 다 동작하지 않도록 설계하였다.
도 7은 본 발명에 따른 휴대용 UV LED 살균장치를 결합부재와 결합한 휴대용 UV LED 살균장치 결합구조체의 실시예도이며, 도 8은 본 발명에 따른 일 실시예인 결합부재의 단면도이다. UV 광은 인체의 눈에 장시간 조사될 경우 좋지 않은 영향을 주게 된다. 따라서 조사되는 UV 광을 피조사 물체에 조사할 경우 외부로 새어나가지 않도록 차폐시키는 것이 바람직하다. 도 7에 도시된 바와 같이 결합부재(300)는 결합덮개(320) 및 결합덮개(320) 상면에 연동하여 형성되며 내부에는 UV LED 살균장치를 삽입하기 위한 삽입 공간부와 삽입 공간부에 삽입된 UV LED 살균장치(100)의 전단면에서 조사되는 UV LED 광을 결합덮개 하부로 조사하기 위한 조사홀을 갖는 끼움부(310)로 구성된다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 결합부재(300)를 구성하는 결합덮개(320)는 다양한 형태로 제작 가능하다. 도 7(a)에 도시된 바와 결합덮개(320)의 일부 모서리에 개구부(330)를 형성하고 바닥면을 원형으로 형성하여 도 7(b)에 도시된 바와 같이 용기(500)에 칫솔(510)을 넣고 결합부재(300)를 덮은 상태에서 끼움부(310)에 UV LED 살균장치(100)를 끼워서 제2동작모드 또는 제3동작모드로 동작시킬 수 있다.
도 8에 도시된 바와 결합덮개(320)는 내부에 살균할 피조사체를 놓아둘 공간부를 구비하도록 바닥면에서 상부면으로 갈수록 완만하게 상승하면서 형성되는 측벽을 형성하고, 결합덮개(320)의 상부 중앙에 이와 연이어 형성되는 끼움부(310)를 형성하였다. 끼움부(310)는 내부에 UV LED 살균장치(100)를 삽입하여 설치하는 삽입 공간부와, 삽입 공간부 중앙 하면을 관통하도록 형성되는 조사홀(315)을 구비하여 UV LED 살균장치에서 조사된 UV LED광이 조사홀(315)를 통하여 피조사체에 조사할 수 있도록 구성하였다.
지금까지 설명한 바로는 결합상자와 휴대용 UV LED 살균장치는 단순히 억기끼움식으로 결합되는 구조임을 설명하였다. 그러나 나사 결합을 통해 휴대용 UV LED 살균장치 결합구조체를 형성할 수 있음도 물론이다. 이러한 억지끼움식이나 나사 결합 외에도 다양한 결합 구조가 가능함은 물론이다. 예를 들어 서로 맞결합 되었을 때 밀폐되는 구조물을 양측에 형성하고 서로 다른 극성의 자석을 구비하도록 하여 자석을 통한 결합도 가능하다. 또는 또한, 결합상자와 휴대용 UV LED 살균장치가 결합되는 부위에 기계적, 전기적 또는 자계 방식으로 동작하는 스위치를 부설하고, 결합이 완료되는 시점에 동작되도록 구현할 수 있음은 물론이다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 휴대용 UV LED 살균장치 110: 하우징부
120: 메인기판 121: 배터리
135: 전원기판
130: LED기판 143: 동작LED
141: 전원LED 145: UV LED
147: 가시광선 LED 153a: 동작스위치소자
151a: 전원스위치소자 161: 제1전면 프레임
163: 제2전면 프레임 170: 보호캡
201: 제어부 203: 메모리
250: 각도측정센서 270: 통신부
300: 결합부재 310: 끼움부
315: 조사홀 320: 결합덮개
330: 개구부 500: 용기

Claims (7)

  1. 휴대용 UV LED 살균장치에 있어서,
    내부에 공간부를 갖는 하우징부와,
    상기 하우징부의 공간부에 장착되는 메인기판 및 LED기판과,
    상기 LED기판은 상기 메인기판의 전단에서 상기 메인기판과 수직되는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하며,
    상기 메인기판에는 동작 모드를 선택하는 동작스위치소자, 상기 동작스위치소자의 온/오프 상태를 표시하는 동작LED, 제어부 및 휴대용 UV LED 살균장치의 장축 방향의 기울어지는 각도를 측정하는 각도측정센서가 실장되며, 상기 LED기판에는 적어도 하나의 UV LED 및 적어도 하나의 가시광산 LED가 실장되며, 전원스위치소자 및 전원이 온 또는 오프 되었다는 상태를 표시하는 전원LED가 구비되는 것을 특징으로 하며,
    상기 제어부는 타이머를 구비하며 상기 전원스위치소자 및 상기 동작스위치소자의 작동에 따라 S00상태, S10상태, S11상태 및 S21상태로 전환 및 유지시키며,
    상기 S00상태는 전원이 차단된 상태로서 동작LED, UV LED 및 가시광선 LED가 오프된 상태이며,
    상기 S10상태는 다음 동작을 입력받기 위한 대기 상태로서 동작LED만 온 상태로 유지하며 UV LED 및 가시광선 LED는 오프 상태로 유지하는 상태이며,
    상기 S11상태는 제1동작모드로 동작하는 상태이며 하우징부의 장축 방향이 제1각도를 초과하지 않는 상태에서 동작스위치소자가 눌러지는 동안 유지되는 상태로서 전원LED, 동작LED, 가시광선 LED 및 UV LED가 온 상태를 유지하는 상태이며,
    상기 S21상태는 제2동작모드로 동작하는 상태이며 상기 S10상태에서 동작스위치소자를 비교적 짧은 제2일정시간 내에 두 번 클릭하는 경우에 수행되는 상태로서 하우징부의 장축 방향이 제2각도를 초과하지 않는 상태에서 상기 타이머를 이용하여 제1기간 동안 동작LED를 깜박이면서 연속적으로 전원LED, 가시광선 LED 및 UV LED가 온 상태를 유지하는 상태이며,
    상기 제어부는 상기 S11상태 및 상기 S21상태에서 상기 하우징의 장축 방향의 각도가 각각 제1각도 및 제2각도를 초과할 경우에는 상기 S10상태로 천이시키며, 선택된 어느 하나의 상태에서 상기 전원스위치소자가 오프되면 S00상태로 천이시키는 것을 특징으로 하는 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치.
  2. 제1항에 있어서,
    S31상태가 더 구비되며,
    상기 S31상태는 제3동작모드로 동작하는 상태이며 상기 S10상태에서 동작스위치소자를 비교적 짧은 제3일정시간 내에 세 번 클릭하는 경우에 수행되는 상태로서, 하우징부의 장축 방향이 제3각도를 초과하지 않는 상태에서 타이머를 이용하여 제2기간 동안 연속적으로 전원LED, 동작LED, 가시광선 LED 및 UV LED가 온 상태를 유지하는 상태이며,
    상기 제어부는 상기 S31상태에서 제2기간에서 제1기간을 제한 시간이 경과되면 상기 S31상태에서 상기 S21상태로 천이시키며, 상기 S31상태에서 상기 하우징의 장축 방향의 각도가 제3각도를 초과할 경우에는 상기 S10상태로 천이시키는 것을 특징으로 하는 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 전면부에는 억지끼움방식으로 삽입되며 상기 가시광선 LED의 조사 범위를 적어도 일부 제한하는 전면 프레임이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전면 프레임은 상기 UV LED의 수직 중심선을 기준으로 45°각도로 방사되는 광이 방해받지 않도록 전면 프레임의 두께 방향 형상을 상기 UV LED로부터 멀어질수록 넓은 개구로 형성하는 경사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 UV LED 살균장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각도측정센서는 가속도센서이며,
    상기 제1각도는 상기 S10상태가 시작될 때 상기 가속도센서의 x, y 및 z축 가속도로부터 상기 S10상태에서 상기 가속도센서로부터 실시간으로 입력되는 실시간 x, y 및 z축 가속도의 차이로부터 연산되는 것을 특징으로 하는 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2각도는 상기 S21상태에서 제4일정시간동안 상기 가속도센서의 x, y 및 z축 가속도가 변하지 않는 정지상태 x, y 및 z축 가속도와 상기 S21상태에서 상기 가속도센서로부터 실시간으로 입력되는 실시간 x, y 및 z축 가속도의 차이로부터 연산되는 것을 특징으로 하는 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치.
  7. 제3항 또는 제4항의 두 가지 동작 모드를 갖는 휴대용 UV LED 살균장치 및
    결합부재를 포함하며,
    상기 결합부재는
    결합덮개 및
    상기 결합덮개 상면에 연동하여 형성되며 내부에는 상기 UV LED 살균장치를 삽입하기 위한 삽입 공간부와 삽입 공간부에 삽입된 상기 UV LED 살균장치의 전단면에서 조사되는 광이 이동하는 조사홀을 갖는 끼움부
    를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 UV LED 살균장치 결합구조체.
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