KR20210001543A - 살균 유닛 - Google Patents

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KR20210001543A
KR20210001543A KR1020190077801A KR20190077801A KR20210001543A KR 20210001543 A KR20210001543 A KR 20210001543A KR 1020190077801 A KR1020190077801 A KR 1020190077801A KR 20190077801 A KR20190077801 A KR 20190077801A KR 20210001543 A KR20210001543 A KR 20210001543A
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염웅선
이원석
정환희
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 살균 유닛은 제 1 방향으로 연장하는 유로를 포함하는 유로부, 상기 유로부 내에 배치되며 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 연장하는 지지부 및 상기 지지부 상에 배치되며 자외선을 방출하는 광원 모듈을 포함하고, 상기 지지부는 상기 유로부에 공급된 유체에 의해 회전한다.

Description

살균 유닛{STERILIZATION UNIT}
실시예는 살균 유닛에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 발광소자는 넓고 조정이 용이한 밴드갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져 다양한 분야에 사용되고 있다.
3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 황색, 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 파장 대역의 빛을 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광원도 구현이 가능하다. 이러한 발광소자는, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
특히, 자외선을 방출하는 발광소자의 경우 상기 발광소자의 활성층에서 상대적으로 세기가 큰 파장의 광을 방출할 수 있다. 자세하게 상기 발광소자는 상대적으로 짧은 피크 파장대역, 예컨대 약 400nm 이하의 광을 방출할 수 있고, 상기 활성층은 이에 대응하는 밴드갭 에너지를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상기 발광소자는 상기 파장대역에서 단파장의 경우 살균 및 정화 등에 사용되며 장파장의 경우 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다.
최근에는 세균, 진드기, 전염성 질병 등의 유해 생물을 살균하거나 오염된 물을 정화하기 위해 단파장의 발광소자가 다양한 분야에 적용되고 있다. 자세하게, UV 광원은 유로를 포함하는 기기 내부에 배치되어 상기 유로를 통과하는 공기, 물 등의 유체, 자외선 광이 입사되는 표면을 살균하고 있다. 일례로, 상기 기기의 유로 내에는 360도로 자외선 광을 방출하는 UV 램프가 배치될 수 있고, 상기 유로 및 상기 유로를 통과하는 유체에 자외선을 조사하여 살균하고 있다.
그러나, 상기 UV 램프는 일반적으로 바(bar) 형태를 가지기 때문에 다양한 형태의 기기 내부에 배치되기 어려워 제한적으로 배치가 가능하다. 또한, 상기 UV 램프의 경우 부피가 크기 때문에 소형 기기에 배치되어 대상을 효과적으로 살균하기 어렵다. 또한, 상기 UV 램프는 인체에 유해한 수은을 포함하기 때문에 상기 UV 램프가 파손될 경우 유로, 유체를 오염시키는 문제점이 있다.
이를 방지하기 위해 UV 발광소자를 이용한 기기들이 출시되고 있으나, 상기 UV 발광소자의 경우 수중 또는 고습의 환경에서 방수 및 방습 기능의 저하로 동작 불량이 발생되며 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 유로를 통과하는 유체에 살균을 위한 충분한 자외선 에너지를 인가하기 어려워 고출력의 소자가 요구되고 있으며 이에 따라 소자의 방열 특성이 저하되는 문제가 있다.
이러한 이유로 상기 기기 내부에 상기 UV 발광소자가 배치될 수 있는 공간이 제한적이며 살균력이 상대적으로 낮아 효과적인 살균을 위해 많은 수의 발광소자가 요구되는 문제점이 있다.
따라서, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 살균 유닛이 요구된다.
실시예는 유로부에 공급된 유체의 유동 특성을 개선할 수 있는 살균 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 상기 유로부에 공급된 유체를 효과적으로 살균할 수 있는 살균 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 상기 유로부에 균일한 자외선을 인가하여 일정한 살균력을 가질 수 있는 살균 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 상기 유로부에 공급된 유체의 유동 경로 및 체류 시간을 증가시켜 상기 유체에 인가되는 자외선 에너지의 양을 증가시킬 수 있는 살균 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 광원 모듈의 방열 특성을 향상시킬 수 있는 살균 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 자가 발전할 수 있는 살균 유닛을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 살균 유닛은 제 1 방향으로 연장하는 유로를 포함하는 유로부, 상기 유로부 내에 배치되며 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 연장하는 지지부 및 상기 지지부 상에 배치되며 자외선을 방출하는 광원 모듈을 포함하고, 상기 지지부는 상기 유로부에 공급된 유체에 의해 회전한다.
실시예에 따른 살균 유닛은 유체가 공급되는 유입부, 상기 유체가 유동하는 유로 및 상기 유체가 배출되는 유출부가 서로 평행하도록 배치하여 유로부에 유입된 유체는 원활한 유동 흐름을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 살균 유닛은 상기 유로부 내에 지지부를 배치하여 유로의 유동 흐름을 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 지지부는 상기 유로의 연장 방향과 수직인 방향으로 연장하는 형태로 배치되어 상기 유체의 유동을 방해할 수 있다. 이에 따라, 상기 유체의 유동 경로 및 체류 시간을 증가시킬 수 있고, 상기 유체가 광원 모듈에서 방출되는 자외선에 노출되는 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 실시예는 저출력의 소자를 사용하거나 최소한의 소자를 이용하여 상기 유체를 효과적으로 살균할 수 있다.
또한, 상기 지지부는 상기 유로를 유동하는 유체에 의해 회전할 수 있다. 자세하게, 상기 지지부는 상기 유체의 이동에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라 상기 지지부 상에 배치된 광원 모듈은 상기 지지부와 대응되는 방향으로 회전하며 상기 유로의 내측면, 상기 유입부 및 상기 유출부를 향해 발광할 수 있다. 따라서, 실시예는 상기 유로를 유동하는 유체 전체에 균일한 자외선 에너지를 인가할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 살균 유닛은 상기 유체에 의해 지지부가 회전하는 과정에 자가 발전할 수 있고, 광원 모듈의 구동을 위한 전원을 확보할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 별도의 전원을 생략하거나 최소한의 전원을 이용하여 상기 광원 모듈을 구동할 수 있고 상기 유체를 효과적으로 살균할 수 있다.
또한, 상기 광원 모듈은 상기 지지부와 접하며 배치될 수 있고, 상기 광원 모듈 및 상기 지지부는 상기 유로를 유체와 직접 접촉할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원 모듈에서 방출된 열은 상기 지지부 및 상기 유체로 효과적으로 전달될 수 있다. 따라서, 실시에에 따른 살균 유닛은 별도의 방열 부재를 생략할 수 있으며 향상된 방열 특성을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 살균 유닛은 상기 유로부를 통과하는 유체에 약 1.89dose(mJ/cm2) 이상의 자외선 에너지를 인가할 수 있다. 이에 따라, 상기 유체에 포함된 대장균, 살모넬라 및 리스테리아 등의 유해 세균을 99% 이상 살균할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 살균 유닛은 정수기, 수처기 기기 등과 같이 유로를 포함하는 기기 내부에서 배치될 수 있다. 이때, 상기 살균 유닛은 상기 기기를 유동하는 유체의 유동 흐름 특성을 유지할 수 있고, 상기 기기 내에서 높은 설계 자유도로 배치될 수 있다. 따라서 상기 살균 유닛을 통과하는 유체를 효과적으로 살균할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 살균 유닛의 정면도이다.
도 2는 실시예에 따른 살균 유닛의 단면도이다.
도 3은 도 2의 A1 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 살균 유닛의 다른 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 살균 유닛에 투광 부재가 추가된 정면도이다.
도 6은 도 5의 A2 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 살균 유닛에 다른 투광 부재가 추가된 정면도이다.
도 8은 도 7의 A3 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 9는 실시예에 따른 살균 유닛에 또 다른 투광 부재가 추가된 정면도이다.
도 10 및 도 11은 도 9의 A4 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 12 내지 도 15는 실시예에 따른 살균 유닛이 복수의 지지부를 포함하는 것을 도시한 도면이다.
도 16 및 도 17은 실시예에 따른 살균 유닛의 지지부가 연장부를 더 포함하는 것을 도시한 도면이다.
도 18은 도 17의 살균 유닛의 지지부를 확대 도시한 도면이다.
도 19는 실시예에 따른 살균 유닛에 적용된 발광소자의 예를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 발명의 실시예에 대한 설명을 하기 앞서 도면에 도시된 x축 방향은 제 1 방향, y축 방향은 제 2 방향, z축 방향은 제 3 방향을 의미할 수 있다. 또한, 수평 방향은 x축 및 y축 방향을 의미할 수 있고, 수직 방향은 z축 방향을 의미할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 살균 유닛의 정면도이고, 도 2는 실시예에 따른 살균 유닛의 단면도이고, 도 3은 도 2의 A1 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 유로부(100), 지지부(200) 및 광원 모듈(300)을 포함할 수 있다.
상기 유로부(100)는 제 1 방향(x축 방향)으로 연장될 수 있다. 상기 유로부(100)는 중공을 포함하는 원통 형상 또는 다각 기둥 형상을 가질 수 있고, 파이프 형태로 제공될 수 있다. 상기 중공은 상기 유로부(100)의 연장 방향과 같은 제 1 방향으로 연장될 수 있고 유로(110)로 정의될 수 있다. 상기 유로부(100)에 유입된 유체는 상기 유로(110)를 통해 제 1 방향으로 유동할 수 있다.
상기 유로부(100)는 내측면(101)을 포함할 수 있다. 상기 내측면(101)은 상기 유로(110)를 구성하는 내측면일 수 있다. 상기 유로부(100)에 유입된 유체는 상기 내측면(101)과 직접 접촉할 수 있다.
상기 유로부(100)는 상기 광원 모듈(300)으로부터 방출된 자외선 파장에 의해 손상되지 않는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유로부(100)는 글래스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 유로부(100)는 석영 글래스를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 유로부(100)는 상기 광원 모듈(300)에서 방출된 자외선 파장의 광에 의해 손상되지 않고 상기 광을 투과시킬 수 있다.
또한, 상기 유로부(100)는 수지 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유로부(100)는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 유로부(100)는 상기 제 1 발광소자(312)에서 방출되는 광을 투과시킬 수 있고 산소, 습기 등이 상기 광원 모듈(300) 내부에 침투하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 유로부(100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 유로부(100)는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스(Stainless) 중 선택되는 하나의 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유로부(100)는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스(Stainless) 중 선택되는 2원 이상의 금속 합금을 포함할 수 있다. 상기 유로부(100)는 금속 재질을 포함함에 따라 자외선 광에 의한 파손을 방지할 수 있고 높은 신뢰성을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 살균 유닛(1000)은 우수한 방수 및 방습 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 유로부(100)가 금속 재질을 포함함에 따라 상기 광원 모듈(300)에서 방출된 광이 효과적으로 반사될 수 있다. 이에 따라, 상기 유로부(100)를 유동하는 유체에 입사되는 자외선 에너지의 양은 증가될 수 있다.
상기 유로부(100)는 유입부(160) 및 유출부(170)를 포함할 수 있다. 상기 유입부(160)는 상기 유로부(100)의 일 끝단으로 상기 유로(110)의 일 끝단과 연결될 수 있다. 상기 유입부(160)는 중공을 포함하는 원통 형상 또는 다각 기둥 형상을 가질 수 있고, 파이프 형태로 제공될 수 있다. 상기 유입부(160)는 상기 유로(110)에 공기나 물 등의 유체를 공급할 수 있다.
또한, 상기 유출부(170)는 상기 유로부(100)의 타 끝단으로 상기 유로(110)의 타 끝단과 연결될 수 있다. 상기 유출부(170)는 중공을 포함하는 원통 형상 또는 다각 기둥 형상을 가질 수 있고, 파이프 형태로 제공될 수 있다. 상기 유출부(170)는 상기 유로(110)를 유동한 유체를 상기 살균 유닛(1000) 외부로 배출할 수 있다.
상기 유입부(160) 및 상기 유출부(170)는 서로 마주할 수 있다. 예를 들어, 상기 유입부(160) 및 상기 유출부(170)는 상기 제 1 방향으로 마주하며 배치될 수 있다.
상기 유입부(160) 및 상기 유출부(170)는 제 1 방향으로 연장하는 형태를 가질 수 있다. 상기 유입부(160) 및 상기 유출부(170)는 상기 유로(110)와 평행할 수 있다. 이에 따라, 상기 유입부(160)는 상기 유로(110)에 제 1 방향으로 유체를 공급할 수 있고, 상기 유로(110)를 제 1 방향으로 유동한 유체는 상기 유출부(170)를 통해 제 1 방향으로 배출될 수 있다.
즉, 상기 살균 유닛(1000)에 유입된 유체는 상기 유입부(160), 상기 유로(110) 및 상기 유출부(170)에서 동일한 방향으로 유동할 수 있다. 자세하게, 상기 유체는 상기 유입부(160)와 상기 유로(110) 사이, 상기 유로(110)와 상기 유출부(170) 사이에서 유동 방향 변경없이 일 방향으로 유동할 수 있어 상기 살균 유닛(1000) 내에서 원활한 유동 흐름을 가질 수 있다.
상기 지지부(200)는 상기 유로부(100) 내에 배치될 수 있다. 상기 지지부(200)는 상기 유로(110) 내에 배치될 수 있다. 상기 지지부(200)는 상기 유로(110)의 내측면(101)과 직접 접촉할 수 있다.
상기 지지부(200)는 상기 광원 모듈(300)에서 방출된 광에 손상되지 않는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(200)는 금속 재질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(200)는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 스테인리스(Stainless) 및 이를 포함하는 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 지지부(200)는 탄성 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(200)는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 지지부(200)는 상기 광원 모듈(300)에서 방출된 자외선 파장의 광에 손상되지 않음과 동시에 소정의 탄성을 가질 수 있다.
상기 지지부(200)는 상기 유로(110) 내에서 설정된 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(200)는 상기 유로(110)의 중심 영역에 배치될 수 있다. 자세하게, 제 1 방향을 기준으로 상기 지지부(200)는 상기 유로(110)의 약 1/2 지점, 예컨대 상기 유입부(160)와 상기 유출부(170)의 중심 영역에 배치될 수 있다.
상기 지지부(200)는 상기 유로(110) 내에서 일 방향으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(200)는 상기 유로(110)의 연장 방향과 다른 방향으로 연장할 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(200)는 상기 유로(110)의 연장 방향인 제 1 방향과 수직인 제 2 방향(도면의 y축 방향)으로 연장할 수 있다. 상기 지지부(200)의 제 2 방향 중심축은 제 1 방향으로 마주하는 상기 유입부(160) 및 상기 유출부(170) 사이의 약 1/2 지점에 배치될 수 있다.
상기 지지부(200)는 다각 기둥 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(200)는 상기 유로부(100) 내에 상기 제 2 방향으로 연장하는 다각 기둥 형상을 가질 수 있다. 상기 지지부(200)는 단면 형상이 다각형일 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(200)는 삼각 기둥 형태일 수 있고, 도 2와 같이 삼각형의 단면 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(200)의 단면은 상기 지지부(200)의 효과적인 회전을 위해 정삼각형 형상을 가질 수 있다.
상기 지지부(200)는 복수의 외측면을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(200)는 후술할 광원 모듈(300)이 배치되는 복수의 외측면을 포함할 수 있다. 상기 외측면은 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 연장할 수 있다. 일례로, 상기 지지부(200)가 삼각 기둥 형태를 가질 경우, 상기 복수의 외측면은 제 1 외측면(201), 제 2 외측면(202), 제 3 외측면(203)을 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(300)은 상기 유로부(100) 내에 배치될 수 있다. 상기 광원 모듈(300)은 상기 지지부(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 광원 모듈(300)은 상기 유로(110)의 내측면(101), 상기 유입부(160) 및 상기 유출부(170) 중 적어도 하나의 영역으로 광을 방출할 수 있다.
상기 광원 모듈(300)은 회로기판 및 상기 회로기판 상에 하나 또는 복수개가 배치되는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 회로기판은 상기 발광소자와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로기판은 절연체 상에 회로패턴이 인쇄된 것일 수 있다. 상기 회로기판은 수지 재질의 PCB(Printed circuit board), 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 비연성 기판(nonflexible PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB), 세라믹 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 회로기판은 수지 재질의 층이나 세라믹 계열의 층을 포함할 수 있으며, 상기 수지 재질은 실리콘, 또는 에폭시 수지, 또는 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 상기 세라믹 재질은, 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature cofired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함할 수 있다.
상기 회로기판 내에는 다수의 비아 구조를 가질 수 있고, 상기 비아 구조는 상기 발광소자가 배치된 상기 회로기판의 일면과 상기 일면과 반대되는 타면 상에 형성된 전극 패턴을 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 회로기판 상에는 보호 소자, 트랜지스터, 변압 조절기 및 저항 등이 더 배치될 수 있다.
상기 발광소자는 상기 회로기판의 일면 상에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 발광소자는 상기 회로기판 상에 바로 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 발광소자는 별도의 패키지 형태로 제공되지 않고, 상기 발광소자의 발광 칩이 상기 회로기판 상에 바로 배치되는 형태로 제공될 수 있다. 이와 다르게, 상기 발광소자는 발광 칩 및 상기 발광 칩을 수용하는 패키지 몸체를 포함하는 패키지 형태로 제공될 수 있고, 상기 패키지는 상기 회로기판의 일면 상에 배치될 수 있다.
상기 발광소자는 자외선을 발광할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광소자는 자외선 발광소자로 약 400nm 이하의 광을 발광할 수 있고, UV-A, UV-B 및 UV-C 영역대의 자외선을 방출할 수 있다. 여기서, UV-A 발광소자는 방출되는 광에서 약 315nm 내지 약 400nm 대역의 파장의 세기가 상대적으로 가장 큰 발광소자로, UV 경화, 잉크 경화, 리소그래피, 광촉매 등의 분야에 이용될 수 있다. UV-B 발광소자는 방출되는 광에서 약 280nm 내지 약 315nm 대역의 파장의 세기가 상대적으로 가장 큰 발광소자로 피부 질환 등의 의학 분야에 이용될 수 있다. UV-C 발광소자는 방출되는 광에서 약 200nm 내지 약 280nm 대역의 파장의 세기가 상대적으로 가장 큰 발광소자로 살균, 소독, 공기 정화 등에 이용될 수 있다. 특히, 상기 UV-C 발광소자는 약 300nm 내지 약 400nm 대역의 파장의 광(근자외선)을 방출하는 발광소자 대비 약 1000배 이상의 살균 효과가 있을 수 있다. 실시예에 따른 광원 모듈(300)의 발광소자는 방출하는 광에서 약 280nm 이하의 파장 영역의 광의 세기가 상대적으로 가장 큰 UV-C 발광소자를 포함할 수 있고, 상기 유로부(100) 및 상기 유로부(100)를 유동하는 유체를 살균할 수 있다.
상기 광원 모듈(300)은 상기 복수의 외측면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 모듈(300)은 상기 복수의 외측면 상에 배치되는 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 광원 모듈(310)은 상기 제 1 외측면(201) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 1 광원 모듈(310)은 상기 제 1 외측면(201) 상에 하나 또는 복수 개가 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 광원 모듈(310)이 복수 개일 경우, 복수의 상기 제 1 광원 모듈(310)은 상기 제 1 외측면(201) 상에 등간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제 1 광원 모듈(310)은 상술한 회로기판 및 발광소자, 예컨대 제 1 회로기판(311) 및 상기 제 1 발광소자(312)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 회로기판(311)은 상기 지지부(200) 내에 배치될 수 있고, 상기 제 1 발광소자(312)는 상기 제 1 회로기판(311)과 연결될 수 있다. 일례로, 상기 지지부(200)는 상기 제 1 발광소자(312)와 중첩되는 영역에 형성된 제 1 홈(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 발광소자(312)는 상기 제 1 홈에 의해 노출된 상기 제 1 회로기판(311)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 광원 모듈(320)은 상기 제 2 외측면(202) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 2 광원 모듈(320)은 상기 제 2 외측면(202) 상에 하나 또는 복수 개가 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 광원 모듈(320)이 복수 개일 경우, 복수의 상기 제 2 광원 모듈(320)은 상기 제 2 외측면(202) 상에 등간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제 2 광원 모듈(320)은 상술한 회로기판 및 발광소자, 예컨대 제 2 회로기판(321) 및 상기 제 2 발광소자(322)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 회로기판(321)은 상기 지지부(200) 내에 배치될 수 있고, 상기 제 2 발광소자(322)는 상기 제 2 회로기판(321)과 연결될 수 있다. 일례로, 상기 지지부(200)는 상기 제 2 발광소자(322)와 중첩되는 영역에 형성된 제 2 홈(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 발광소자(322)는 상기 제 2 홈에 의해 노출된 상기 제 2 회로기판(321)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 3 광원 모듈(330)은 상기 제 3 외측면(203) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 3 광원 모듈(330)은 상기 제 3 외측면(203) 상에 하나 또는 복수 개가 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 3 광원 모듈(330)이 복수 개일 경우, 복수의 상기 제 3 광원 모듈(330)은 상기 제 3 외측면(203) 상에 등간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제 3 광원 모듈(330)은 상술한 회로기판 및 발광소자, 예컨대 제 3 회로기판(331) 및 상기 제 3 발광소자(332)를 포함할 수 있다. 상기 제 3 회로기판(331)은 상기 지지부(200) 내에 배치될 수 있고, 상기 제 3 발광소자(332)는 상기 제 3 회로기판(331)과 연결될 수 있다. 일례로, 상기 지지부(200)는 상기 제 3 발광소자(332)와 중첩되는 영역에 형성된 제 3 홈(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 발광소자(322)는 상기 제 3 홈에 의해 노출된 상기 제 3 회로기판(331)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 광원 모듈(300)은 상기 유로(110)를 유동하는 유체 전체에 균일한 자외선 에너지를 인가하기 위해 소정의 각도로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 발광소자(312)와 상기 제 2 발광소자(322) 각각의 광축 사이각은 약 120도일 수 있다. 또한, 상기 제 2 발광소자(322)와 상기 제 3 발광소자(332) 각각의 광축 사이각은 약 120도 일 수 있다. 또한, 상기 제 3 발광소자(332)와 상기 제 1 발광소자(312) 각각의 광축 사이각은 약 120도일 수 있다.
상기 광원 모듈(300)은 서로 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330)은 제 1 방향으로 대응되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330)은 상기 지지부(200) 상에서 상기 제 1 방향으로 서로 중첩되도록 배치될 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한하지 않으며 상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330) 상기 제 1 방향으로 서로 대응되지 않도록 배치될 수 있다.
실시예에 따른 지지부(200)는 상기 유로(110) 내에서 회전할 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(200)의 양 끝단은 상기 유로(110)의 내측면(101) 상에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 상기 지지부(200)는 상기 유로(110) 내에서 유체의 유동 방향으로 회전할 수 있다.
예를 들어, 상기 지지부(200)는 도 2를 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 자세하게, 상기 유입부(160)를 통해 유체가 공급될 경우, 상기 유체는 상기 제 2 방향으로 연장하는 지지부(200)의 외측과 접촉할 수 있다. 일례로, 공급된 상기 유체가 상기 제 1 외측면(201)과 접할 경우, 상기 지지부(200)는 상기 유체의 힘에 의해 시계 방향 또는 반시계 반향으로 회전할 수 있다.
이때, 상기 지지부(200)는 제 1 폭(d1)으로 정의되는 폭을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(200)의 상기 제 1 내지 제 3 외측면(201, 202, 203) 각각은 상기 제 2 방향과 수직인 방향의 폭인 제 1 폭(d1)으로 정의되는 폭을 가질 수 있다. 또한, 상기 광원 모듈은 상기 제 2 방향과 수직인 방향의 폭인 제 2 폭(d2)으로 정의되는 폭을 가질 수 있다.
상기 제 1 폭(d1)은 상기 제 2 폭(d2)보다 클 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 폭(d1)은 상기 제 2 폭(d2)의 약 1.2배 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 폭(d1)은 상기 제 2 폭(d2)의 약 1.2배 내지 3배일 수 있다. 상기 제 1 폭(d1)이 상기 제 2 폭(d2)의 약 1.2배 미만인 경우, 상기 지지부(200)가 상기 유체에 의해 효과적으로 회전하기 어려울 수 있다. 즉, 상기 유체가 상기 지지부(200)의 외측면과 접하는 영역이 작아 원활하게 회전하지 못할 수 있다. 상기 제 1 폭(d1)이 상기 제 2 폭(d2)의 약 1.2배 미만인 경우, 상기 광원 모듈(300) 상에 후술할 투광 부재(410)가 배치할 영역을 확보하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 제 1 폭(d1)이 상기 제 2 폭(d2)의 약 3배를 초과할 경우, 상기 유로(110) 내에 상기 지지부(200)가 차지하는 면적이 지나치게 클 수 있고, 상기 유로부(100)에 공급된 유체의 유동 흐름 특성이 나빠질 수 있다. 따라서, 상기 제 1 폭(d1) 및 상기 제 2 폭(d2)은 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 지지부(200)의 외측면 상에 각각 배치된 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330)은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하며 발광할 수 있고, 상기 유로(110)의 내측면(101), 상기 유입부(160) 및 상기 유출부(170)를 향해 발광할 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(300)은 상기 유로(110)를 유동하는 유체 전체에 균일한 자외선 에너지를 인가할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 살균 유닛의 다른 단면도이다. 도 4를 이용한 설명에서는 앞서 설명한 살균 유닛과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 4를 참조하면, 상기 지지부(200)는 다각 기둥 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(200)는 사각 기둥 형태일 수 있고, 도 4와 같이 사각형의 단면 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 지지부(200)의 단면은 상기 지지부(200)의 효과적인 회전을 위해 정사각형 형상을 가질 수 있다.
상기 지지부(200)는 제 1 내지 제 4 외측면(201, 202, 203, 204)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원 모듈(300)은 상기 제 1 외측면(201) 상에 배치되는 제 1 광원 모듈(310), 상기 제 2 외측면(202) 상에 배치되는 제 2 광원 모듈(320)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원 모듈(300)은 상기 제 3 외측면(203) 상에 배치되는 제 3 광원 모듈(330) 및 상기 제 4 외측면(204) 상에 배치되는 제 4 광원 모듈(340)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 4 광원 모듈(310, 320, 330, 340)은 인접한 외측면 상에 배치된 광원 모듈과 수직인 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 광원 모듈(310)의 발광소자의 광축과 상기 제 2 광원 모듈(320)의 발광소자의 광축이 이루는 사이각은 약 90도일 수 있다. 또한, 상기 제 2 광원 모듈(320)의 발광소자의 광축과 상기 제 3 광원 모듈(330)의 발광소자의 광축이 이루는 사이각은 약 90도일 수 있다. 또한, 상기 제 3 광원 모듈(330)의 발광소자의 광축과 상기 제 4 광원 모듈(340)의 발광소자의 광축이 이루는 사이각은 약 90도일 수 있다. 또한, 상기 제 4 광원 모듈(340)의 발광소자의 광축과 상기 제 1 광원 모듈(310)의 발광소자의 광축이 이루는 사이각은 약 90도일 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 유로(110)를 유동하는 유체 전체에 보다 균일한 자외선 에너지를 인가할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 살균 유닛은 상기 지지부(200)의 단면 형상이 삼각형인 도 2의 살균 유닛과 비교하여 상기 유체에 보다 균일하고 넓은 영역에 자외선 에너지를 인가할 수 있다. 따라서, 상기 유로부(100)를 보다 빠른 속도로 유동하는 유체를 효과적으로 살균할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 유로부(100)에 공급된 유체에 자외선 광을 조사할 수 있고, 소정의 자외선 에너지를 인가할 수 있다. 자세하게, 상기 유로부(100)를 유동하는 유체에 입사되는 자외선 에너지는 하기 [수학식 1]을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
E = mW * T
(E= 에너지(dose, mJ/cm2), mW= 조사 대상에 입사되는 조도(mW/cm2), T: 발광소자의 발광 시간(s))
상기 [수학식 1]을 참조하면, 상기 자외선 에너지는 조사 대상에 입사되는 자외선 조도와 상기 조사 대상이 자외선에 노출되는 시간에 비례할 수 있다.
또한, 하기 표 1은 입사된 자외선 에너지 값에 대한 미생물의 살균력을 평가한 데이터다.
미생물 UV Dose (mJ/cm2)
0
(0 min)		 0.332
(0.5 min)		 0.63
(1 min)		 1.89
(3 min)		 3.15
(5 min)
E. coli O 157:H7
(대장균)		 0% 97.64% 99.97% > 99.99% > 99.99%
S. Typhimurium(살모넬라) 0% 97.81% 99.78% > 99.99% > 99.99%
L. monocywogenes(리스테리아) 0% 59.57% 88.25% 99.97% > 99.99%
표 1을 참조하면, 상기 미생물에 약 0.63mJ/cm2의 자외선 에너지를 가할 경우, 대장균(E. coli O 157:H7) 및 살모넬라(S. Typhimuriu)는 약 99% 이상 살균되는 것을 알 수 있고, 리스테리아(L. monocywogenes)는 약 88% 이상 살균되는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 미생물에 약 1.89mJ/cm2의 자외선 에너지를 가할 경우, 대장균, 살모넬라 및 리스테리아가 약 99% 이상 살균되는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 미생물에 약 3mJ/cm2 이상의 자외선 에너지를 가할 경우, 대장균, 살모넬라 및 리스테리아가 약 99.99% 이상 살균되는 것을 알 수 있다.
실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 유로부(100)를 유동하는 유체에 약 1.89mJ/cm2 이상의 자외선 에너지를 인가할 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 광원 모듈(300)에서 방출된 광, 상기 유로부(100)의 내측면을 통해 반사된 광에 의해 상기 유로부(100)에 공급된 유체에 약 1.89mJ/cm2 이상의 자외선 에너지를 인가할 수 있다. 자세하게, 상기 유입부(160)를 통해 상기 유로(110)에 공급된 유체는 상기 유출부(170)를 통해 출수되는 과정에 인가되는 자외선 에너지에 의해 효과적으로 살균될 수 있고, 상기 유체에 포함된 대장균, 살모넬라 및 리스테리아 등을 약 99% 이상 살균할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 유체의 유동 방향과 다른 방향으로 연장하는 지지부(200)를 배치하여 유체의 유동을 방해할 수 있다. 일례로, 상기 유로부(100) 내에는 상기 지지부(200)에 의해 난류가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 살균 유닛(1000)은 상기 유로부(100)에 유입된 유체의 유동 경로 및 체류 시간을 증가시킬 수 있고, 상기 유체가 상기 광원 모듈(300)의 자외선에 노출되는 시간을 극대화할 수 있다. 이로 인해 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 저출력의 소자를 사용하거나, 최소한의 소자를 이용하여 유체를 효과적으로 살균할 수 있다.
또한, 실시예는 유로(110)를 유동하는 유체와 광원 모듈(1000)이 직접 접할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원 모듈(300)에서 방출된 열은 상기 지지부(200) 및/또는 상기 유체로 효과적으로 전달될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 히트 싱크(heat sink), 방열판 등과 같은 별도의 방열 부재를 생략할 수 있고, 향상된 방열 특성을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 지지부(200)가 회전하는 과정에 자가 발전할 수 있고, 상기 광원 모듈(300)을 구동하기 위한 전원을 확보할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 별도의 전원을 생략하거나 최소한의 전원을 이용하여 상기 광원 모듈(300)을 구동할 수 있고 상기 유로부(100)에 공급된 유체를 살균할 수 있다.
도 5 내지 도 10은 실시예에 따른 살균 유닛에 투광 부재가 추가된 예를 도시한 도면이다. 도 5 내지 도 10을 이용한 설명에서는 앞서 설명한 살균 유닛과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 광원 모듈(300) 상에 배치되는 투광 부재(410)를 포함할 수 있다. 상기 투광 부재(410)는 투명할 수 있고, 상기 광원 모듈(300)에서 방출된 자외선에 의해 손상되지 않는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 투광 부재(410)는 자외선 광에 손상되지 않고 자외선 광을 투과시킬 수 있는 석영 글래스를 포함할 수 있다. 또한, 상기 투광 부재(410)는 수지 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 투광 부재(410)는 자외선에 대한 신뢰성이 우수하고 자외선을 투과시킬 수 있는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 살균 유닛에 투광 부재가 추가된 정면도이고, 도 6은 도 5의 A2 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 투광 부재(410)는 상기 지지부(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 투광 부재(410)는 상기 지지부(200)의 외측면 상에 배치될 수 있다. 상기 투광 부재(410)는 상기 광원 모듈(300)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다.
상기 투광 부재(410)의 전체 수는 상기 광원 모듈(300)의 전체 수와 대응될 수 있다. 즉, 하나의 상기 투광 부재(410)는 하나의 상기 광원 모듈(300)과 일대일로 매칭되어 배치될 수 있다. 상기 투광 부재(410)의 개수는 상기 광원 모듈(300)의 발광소자의 수와 대응될 수 있다.
상기 광원 모듈(300)은 상기 제 1 외측면(201) 상에 배치되며 상기 제 1 광원 모듈(310)과 중첩되는 제 1 투광 부재(411), 상기 제 2 외측면(202) 상에 배치되며 상기 제 2 광원 모듈(320)과 중첩되는 제 2 투광 부재(412), 상기 제 3 외측면(203) 상에 배치되며 상기 제 3 광원 모듈(330)과 중첩되는 제 3 투광 부재(413)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 투광 부재(411, 412, 413)는 각각 배치된 상기 제 1 내지 제 3 외측면(201, 202, 203)보다 짧은 폭을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 내지 제 3 투광 부재(411, 412, 413)은 서로 이격될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 투광 부재(411, 412, 413)는 각각 대응되는 상기 제 1 내지 제 3 외측면(201, 202, 203)과 결합할 수 있다. 예를 들어, 상기 투광 부재(410)는 상기 투광 부재(410)의 하면과 상기 지지부(200)의 외측면 사이에 배치된 접착 부재에 의해 결합할 수 있다. 또한, 상기 투광 부재(410)는 나사 등의 체결 부재에 의해 상기 지지부(200)와 결합할 수 있다.
상기 투광 부재(410)는 상기 광원 모듈(300)과 대응되는 리세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(200)의 외측면과 마주하는 상기 투광 부재(410)의 하면에는 상기 광원 모듈(300)의 발광소자와 대응되는 리세스를 포함할 수 있고, 상기 발광소자는 상기 리세스 내에 삽입되어 배치될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330) 각각의 발광소자에서 방출된 광은 상기 제 1 내지 제 3 투광 부재(411, 412, 413) 각각의 리세스 내부면을 통해 각각의 투광 부재(411, 412, 413)에 입사될 수 있고, 투광 부재의 외측면, 예컨대 출사면을 통해 출사될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 투광 부재(411, 412, 413) 각각의 외측면은 곡면을 포함할 수 있다. 상기 투광 부재(410)의 외측면은 구면 또는 비구면을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 리세스를 통해 상기 투광 부재(410)에 입사된 광은 상기 투광 부재(410)의 외측면에 굴절되어 방출될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 내지 제 3 투광 부재(411, 412, 413)는 상기 지지부(200)의 외측면 상에 반구 형태로 배치될 수 있다. 즉, 상기 투광 부재(410)는 렌즈의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 최소한의 광원을 이용하여 높은 휘도 균일도를 가질 수 있고, 상기 유로(110)를 유동하는 유체에 균일한 광을 조사할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 투광 부재(410) 및 상기 지지부(200) 사이에는 방수 부재(미도시)가 더 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광 부재(410)의 하면 및 상기 지지부(200)의 외측면 사이에는 수지 재질, 예컨대 불소 수지 재질의 방수 부재가 더 배치될 수 있다. 상기 방수 부재는 오-링(O-ring) 형태를 가질 수 있고, 상기 발광소자의 둘레를 감싸며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 투광 부재(410)와 상기 지지부(200)가 결합할 경우 상기 방수 부재에 의해 상기 투광 부재(410)와 상기 지지부(200) 사이 공간은 효과적으로 차폐될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(300)에 이물질, 수분, 습기 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 살균 유닛에 다른 투광 부재가 추가된 정면도이고, 도 8은 도 7의 A3 영역을 확대 도시한 단면도이다. 도 7 및 도 8에 대한 설명에서는 앞서 설명한 살균 유닛과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 7및 도 8을 참조하면, 상기 투광 부재(410)는 상기 지지부(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 투광 부재(410)는 상기 지지부(200)의 외측면 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 투광 부재(410)는 상기 지지부(200)의 외측면을 감싸며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광 부재(410)는 상기 제 1 내지 제 3 외측면(201, 202, 203)보다 큰 폭을 가지며, 상기 제 1 광원 모듈(310), 상기 제 2 광원 모듈(320) 및 상기 제 3 광원 모듈(330)을 감싸며 배치될 수 있다. 즉, 하나의 상기 투광 부재(410)는 상기 제 1 방향으로 중첩하며 배치된 상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330)을 감싸며 배치될 수 있다.
상기 투광 부재(410)는 상기 제 1 내지 제 3 외측면(201, 202, 203) 중 적어도 하나의 외측면과 결합할 수 있다. 예를 들어, 상기 투광 부재(410)는 상기 지지부(200)의 외측면(201, 202, 203) 과 마주하는 상기 투광 부재(410)의 하면과 상기 지지부(200)의 외측면(201, 202, 203) 사이에 배치된 접착 부재에 의해 결합할 수 있다. 또한, 상기 투광 부재(410)는 나사 등의 체결 부재에 의해 상기 지지부(200)와 결합할 수 있다.
상기 투광 부재(410)는 상기 광원 모듈(300)과 대응되는 리세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 상기 투광 부재(410)의 내면에는 상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330)과 각각 대응되는 복수의 리세스를 포함할 수 있고, 상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330) 각각의 발광소자는 상기 리세스 내에 각각 삽입되어 배치될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330) 각각의 발광소자에서 방출된 광은 상기 투광 부재(410)의 리세스 내부면을 통해 상기 투광 부재(410)에 입사될 수 있고, 투광 부재(410)의 외측면, 예컨대 출사면을 통해 출사될 수 있다.
상기 투광 부재(410)의 외측면은 곡면을 포함할 수 있다. 상기 투광 부재(410)의 외측면은 구면 또는 비구면을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 리세스를 통해 상기 투광 부재(410)에 입사된 광은 상기 투광 부재(410)의 외측면에 굴절되어 방출될 수 있다. 일례로, 상기 투광 부재(410)는 구형의 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 하나의 투광 부재(410)는 상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330)을 감싸는 구형의 형태를 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 투광 부재(410)는 도 8과 같이 단면이 원형인 구형의 형태를 가질 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 최소한의 광원을 이용하여 높은 휘도 균일도를 가질 수 있고, 상기 유로(110)를 유동하는 유체에 균일한 광을 조사할 수 있다. 또한, 상기 투광 부재(410)와 상기 지지부(200) 사이를 효과적으로 차폐할 수 있어 외부로부터 상기 광원 모듈(300)에 이물질, 수분, 습기 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 살균 유닛에 또 다른 투광 부재가 추가된 정면도이고, 도 10 및 도 11은 도 9의 A4 영역을 확대 도시한 단면도이다. 도 9 내지 도 11에 대한 설명에서는 앞서 설명한 살균 유닛과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 투광 부재(410)는 상기 광원 모듈(300)과 인접하게 배치될 수 있다. 상기 투광 부재(410)는 내부에 중공을 포함하는 원통 형상 또는 다각 기둥 형상을 가질 수 있고 파이프 형태로 제공될 수 있다. 일례로, 상기 투광 부재(410)는 내부에 중공이 형성되며 상기 지지부(200)와 대응되는 기둥 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 투광 부재(410)는 도 10과 같이 상기 지지부(200)와 대응되는 다각 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 투광 부재(410)는 도 11과 같이 원통 형상을 가질 수 있다.
상기 투광 부재(410)는 상기 지지부(200)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장할 수 있다. 자세하게, 상기 투광 부재(410)는 상기 지지부(200)의 연장 방향과 동일한 상기 제 2 방향으로 연장할 수 있고, 상기 유로부(100)의 내측면(101)과 직접 접촉할 수 있다.
상기 투광 부재(410)는 상기 광원 모듈(300) 및 상기 지지부(200)를 감싸며 배치될 수 있다. 이때, 상기 투광 부재(410)는 광원 모듈(200) 및 상기 지지부(200)와 이격될 수 있다. 자세하게, 상기 투광 부재(410)는 중공을 구성하는 내측면을 포함하고, 상기 투광 부재(410)의 내측면은 상기 광원 모듈(300) 및 상기 지지부(200)와 이격될 수 있다.
상기 투광 부재(410)는 상기 유로(110) 내에서 회전할 수 있다. 예를 들어, 상기 투광 부재(410)의 양 끝단은 상기 유로(110)의 내측면(101) 상에 회전 가능하도록 배치될 수 있다.
상기 투광 부재(410)는 상기 유로(110) 내에서 유체의 유동 방향으로 회전할 수 있다. 이때, 상기 투광 부재(410) 및 상기 지지부(200)는 별도의 고정 부재(미도시)에 의해 서로 연결되어 함께 회전할 수 있다. 예를 들어, 상기 유입부(160)를 통해 공급된 유체가 상기 유로(110)를 유동할 경우, 상기 유체는 상기 제 2 방향으로 연장하는 상기 투광 부재(410)의 외측면과 접촉할 수 있다. 이로 인해 상기 투광 부재(410)는 상기 유체의 힘에 의해 시계 방향 또는 반시계 반향으로 회전할 수 있고, 상기 투광 부재(410)와 연결된 상기 지지부(200) 역시 상기 투광 부재(410)와 대응되는 방향으로 회전할 수 있다. 또한, 상기 지지부(200) 상에 배치된 복수의 광원 모듈(310, 320, 330) 역시 상기 투광 부재(410) 및 상기 지지부(200)와 대응되는 방향으로 회전하며 발광할 수 있다.
따라서, 실시예는 상기 살균 유닛(1000)에 유동하는 유체, 수분, 습기, 이물질 등이 상기 광원 모듈(300)에 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 상기 유로(110)를 유동하는 유체 전체에 다양한 방향으로 균일한 자외선을 인가하여 상기 유체를 효과적으로 살균할 수 있다. 또한, 유로(110)를 유동하는 유체를 이용하여 자가 발전하여 상기 광원 모듈(300)을 구동하기 위한 전원을 확보할 수 있다.
도 12 내지 도 15는 실시예에 따른 살균 유닛이 복수의 지지부를 포함하는 것을 도시한 도면이다. 도 12 내지 도 15를 이용한 설명에서는 앞서 설명한 살균 유닛과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 12 내지 도 15를 참조하면, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 제 2 방향으로 연장하며 서로 이격된 복수의 지지부를 포함할 수 있다.
먼저, 도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 살균 유닛(1000)은 상기 제 1 및 제 2 방향과 수직인 제 3 방향(도면의 z축 방향)으로 이격된 제 1 지지부(200a), 제 2 지지부(200b) 및 제 3 지지부(200c)를 포함할 수 있다.
상기 제 3 방향을 기준으로, 상기 제 1 지지부(200a)는 상기 유로(110)의 중심에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 지지부(200b)는 상기 제 1 지지부(200a)의 상부에 배치될 수 있고, 상기 제 3 지지부(200c)는 상기 제 2 지지부(200b)의 하부에 배치될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c)는 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c)는 다각 기둥 형상을 가질 수 있다. 일례로, 상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c)는 단면 형상이 삼각형인 삼각 기둥 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c) 각각의 외측면 상에는 광원 모듈(200)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 모듈(300)은 상기 제 1 지지부(200a)의 서로 다른 외측면 상에 배치되는 제 1 서브 제 1 광원 모듈(310a), 제 1 서브 제 2 광원 모듈(320a) 및 제 1 서브 제 3 광원 모듈(330a)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원 모듈(300)은 상기 제 2 지지부(200b)의 서로 다른 외측면 상에 배치되는 제 2 서브 제 1 광원 모듈(310b), 제 2 서브 제 2 광원 모듈(320b) 및 제 2 서브 제 3 광원 모듈(330b)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원 모듈(300)은 상기 제 3 지지부(200c)의 서로 다른 외측면 상에 배치되는 제 3 서브 제 1 광원 모듈(310c), 제 3 서브 제 2 광원 모듈(320c) 및 제 3 서브 제 3 광원 모듈(330c)을 포함할 수 있다.
상기 유입부(160)를 통해 상기 유로(110)에 공급된 유체는 제 1 방향으로 유동할 수 있다. 또한, 상기 유체는 상기 복수의 지지부들(200a, 200b, 200c) 사이, 상기 복수의 지지부들(200a, 200b, 200c)와 상기 내측면(101) 사이를 통해 상기 유출부(170)로 유동할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c)는 상기 유로(110) 내에서 회전할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c)는 상기 유로(110)를 유동하는 유체에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이때, 상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c) 상에 각각 배치된 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330) 역시 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 상기 유로(110)를 유동하는 유체 전체에 균일한 자외선 에너지를 인가할 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c)가 회전할 경우 일부 지지부는 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 지지부(200a)가 상기 유체에 의해 시계 방향으로 회전하면 상기 제 2 지지부(200b) 및 상기 제 3 지지부(200c)는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 상기 제 2 및 제 3 지지부(200b, 200c)는 상기 제 1 지지부(200a)와 반대 방향으로 회전할 수 있다.
이 경우, 도 13의 지지부들(200a, 200b, 200c)을 기준으로 좌측 영역으로 정의되는 제 1 영역에 위치한 유체의 일부는 상기 제 1 지지부(200a) 및 상기 제 2 지지부(200b) 사이, 상기 제 3 지지부(200c) 및 상기 내측면(101) 사이 영역을 통해 상기 유출부(170) 방향으로 유동할 수 있다. 또한, 도 13의 지지부들(200a, 200b, 200c)을 기준으로 우측 영역으로 정의되는 제 2 영역에 위치한 유체의 일부는 상기 제 1 지지부(200a) 및 상기 제 3 지지부(200c) 사이, 상기 제 2 지지부(200b) 및 상기 내측면(101) 사이 영역을 통해 상기 유입부(160) 방향으로 유동할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 유로부(100)에 공급된 유체의 유동 경로 및 체류 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 유로부(100)에 공급된 유체가 상기 광원 모듈(300)의 자외선에 노출되는 시간을 극대화할 수 있어, 상기 유체를 효과적으로 살균할 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 살균 유닛(1000)은 상기 제 3 방향으로 이격된 제 1 지지부(200a), 제 2 지지부(200b) 및 제 3 지지부(200c)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 살균 유닛(1000)은 상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c)와 상기 제 1 방향으로 이격된 제 4 지지부(200d) 및 제 5 지지부(200e)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 3 방향을 기준으로, 상기 제 1 지지부(200a)는 상기 유로(110)의 중심에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 지지부(200b)는 상기 제 1 지지부(200a)의 상부에 배치될 수 있고, 상기 제 3 지지부(200c)는 상기 제 2 지지부(200b)의 하부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 4 지지부(200d)는 상기 제 1 및 제 2 지지부(200a, 200b) 사이 영역과 중첩되는 위치에 배치될 수 있고, 상기 제 5 지지부(200e)는 상기 제 1 및 제 3 지지부(200a, 200c) 사이 영역과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 5 지지부(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)는 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다. 일례로, 제 1 내지 제 5 지지부(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)는 단면 형상이 삼각형인 삼각 기둥 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c) 각각의 외측면 상에는 광원 모듈(200)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 모듈(300)은 상기 제 1 지지부(200a)의 서로 다른 외측면 상에 배치되는 복수의 제 1 서브 광원 모듈(300a), 상기 제 2 지지부(200b)의 서로 다른 외측면 상에 배치되는 복수의 제 2 서브 광원 모듈(300b), 상기 제 3 지지부(200c)의 서로 다른 외측면 상에 배치되는 복수의 제 3 서브 광원 모듈(300c)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원 모듈(300)은 상기 제 4 지지부(200d)의 서로 다른 외측면 상에 배치되는 복수의 제 4 서브 광원 모듈(300d)을 포함할 수 있고, 상기 제 5 지지부(200e)의 서로 다른 외측면 상에 배치되는 복수의 제 5 서브 광원 모듈(300e)을 포함할 수 있다.
상기 유입부(160)를 통해 상기 유로(110)에 공급된 유체는 제 1 방향으로 유동할 수 있다. 또한, 상기 유체는 상기 복수의 지지부들(200a, 200b, 200c, 200d, 200e) 사이, 상기 복수의 지지부들(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)와 상기 내측면(101) 사이를 통해 상기 유출부(170)로 유동할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 5 지지부(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)는 상기 유로(110) 내에서 유동하는 유체에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이때, 상기 제 1 내지 제 5 지지부(200a, 200b, 200c, 200d, 200e) 상에 각각 배치된 제 1 내지 제 3 광원 모듈(300a, 300b, 300c, 300d, 300e) 역시 상기 지지부(200)와 대응되는 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 5 지지부(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)가 회전할 경우 일부 지지부는 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 지지부(200a)가 상기 유체에 의해 시계 방향으로 회전하면 상기 제 2 지지부(200b) 및 상기 제 3 지지부(200c)는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 또한, 상기 제 4 지지부(200d)는 시계 방향으로 회전할 수 있고, 상기 제 5 지지부(200e)는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
이 경우, 도 15의 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c)를 기준으로 좌측 영역으로 정의되는 제 1 영역에 위치한 유체의 일부는 상기 제 1 지지부(200a) 및 상기 제 2 지지부(200b) 사이, 상기 제 3 지지부(200c) 및 상기 내측면(101) 사이 영역을 통해 상기 유출부(170) 방향으로 유동할 수 있다.
또한, 도 15의 제 1 내지 제 3 지지부(200a, 200b, 200c)와 제 4 및 제 5 지지부(200d, 200e) 사이 영역으로 정의되는 제 2 영역에 위치한 유체의 일부는 상기 제 1 지지부(200a) 및 상기 제 3 지지부(200c) 사이, 상기 제 2 지지부(200b) 및 상기 내측면(101) 사이 영역을 통해 상기 유입부(160) 방향으로 유동할 수 있다.
또한, 상기 제 2 영역에 위치한 유체의 다른 일부는 상기 제 4 지지부(200d) 및 상기 내측면(101) 사이, 상기 제 5 지지부(200e) 및 상기 내측면(101) 사이 영역을 통해 상기 유출부(170) 방향으로 유동할 수 있다.
또한, 도 15의 제 4 및 제 5 지지부(200d, 200e)를 기준으로 우측 영역으로 정의되는 제 3 영역에 위치한 유체의 일부는 상기 제 4 및 제 5 지지부(200d, 200e) 사이 영역을 통해 상기 제 2 영역으로 유동할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 유로부(100)에 공급된 유체의 유동 경로 및 체류 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 유로부(100)에 공급된 유체가 상기 광원 모듈(300)의 자외선에 노출되는 시간을 극대화할 수 있어, 상기 유체를 효과적으로 살균할 수 있다.
도 16 및 도 18은 도 1 및 도 2의 살균 유닛이 연장부를 더 포함하는 구조를 도시한 도면이다. 도 16 내지 도 18을 이용한 설명에서는 앞서 설명한 살균 유닛과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 살균 유닛(1000)의 지지부(200)는 상기 지지부(200)의 외측면 상에 배치되는 연장부(250)를 더 포함할 수 있다.
상기 연장부(250)는 상기 광원 모듈(300)과 이격될 수 있다. 상기 연장부(250)는 상기 광원 모듈(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 연장부(250)는 상기 제 2 방향을 기준으로 상기 광원 모듈(300)과 중첩되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 연장부(250)는 상기 광원 모듈(300)에서 방출된 광의 손실을 방지할 수 있다.
상기 연장부(250)는 상기 지지부(200)의 외측면 상에 하나 또는 복수개가 배치될 수 있다. 일례로, 상기 지지부(200)가 복수의 외측면을 포함하는 다각 기둥 형태일 경우, 상기 연장부는 상기 복수의 외측면 경계에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 17과 같이 상기 지지부(200)가 삼각 기둥 형태를 가질 경우, 상기 연장부(250)는 상기 제 1 외측면(201) 및 상기 제 2 외측면(202) 경계에 배치되는 제 1 연장부(251), 상기 제 2 외측면(202) 및 상기 제 3 외측면(203) 경계에 배치되는 제 2 연장부(252), 상기 제 3 외측면(203) 및 상기 제 1 외측면(201) 경계에 배치되는 제 3 연장부(253)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 연장부(251, 252, 253)은 서로 다른 방향으로 연장할 수 있다.
상기 연장부(250)는 상기 지지부(200) 상에서 소정의 길이를 가지며 일 방향으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 상기 연장부(250)는 상기 지지부(200)의 제 1 내지 제 3 외측면(201, 202, 203)의 길이보다 짧은 길이를 가지며 상기 유로부(100)의 내측면(101) 방향으로 연장할 수 있다.
자세하게, 상기 연장부(250)는 도 18의 (A)와 같이 평면 형상을 가질 수 있다. 상기 연장부(250)는 서로 인접한 외측면들의 경계에서 상기 유로부(100)의 연장 방향에 대해 수직인 방향으로 연장할 수 있다. 또한, 상기 연장부(250)는 도 18의 (B)와 같이 유체의 유동 방향에 대해 오목한 곡면 형태를 가지며 상기 외측면들의 경계에서 연장할 수 있다. 상기 유로(110)를 유동하는 유체는 상기 지지부(200)의 외측면 및 상기 연장부(250)와 접할 수 있고 이로 인해 상기 지지부(200)는 보다 효과적으로 회전할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 지지부(200)는 상기 연장부(250)가 배치됨에 따라 상대적으로 느린 유속에도 효과적으로 회전할 수 있다. 이에 따라 상기 지지부(200) 상에 배치된 복수의 광원 모듈(310, 320, 330)은 상기 유로(110)를 유동하는 유체 전체에 균일한 자외선 에너지를 인가할 수 있다.
실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 정수기, 수처리 기기 등과 같이 유로를 포함하는 기기에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 정수기(미도시)는 내부에 소정의 수용 공간을 가지는 본체를 포함할 수 있고, 상기 본체 내부에는 상기 정수기에 공급된 물을 정화하기 위한 필터부가 배치될 수 있다. 또한, 상기 정수기는 상기 필터부로부터 정화된 물을 외부로 출수하는 취출부를 포함할 수 있다
실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 필터부와 상기 취출부 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 정수기는 상기 필터부를 통과하여 정수된 물이 유동하는 정수관을 포함할 수 있고, 상기 정수관은 상기 살균 유닛(1000)의 유입부(160)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 정수기의 취출부는 상기 정수기 내부를 유동하는 물을 외부로 출수하는 취출관을 포함할 수 있고, 상기 취출관은 상기 살균 유닛(1000)의 유출부(170)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 필터부를 통해 정수된 물은 상기 살균 유닛(1000)을 통과하여 외부로 출수될 수 있고, 상기 살균 유닛(1000)을 통과하는 과정에 유해 세균을 효과적으로 살균할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 유입부(160), 상기 유로(110) 및 상기 유출부(170)가 서로 평행하도록 배치하여 상기 유로부(100)에 유입된 유체는 원활한 유동 흐름을 가질 수 있다.
또한, 상기 유로(110) 내에 상기 유체의 유동 방향과 다른 방향으로 연장하는 지지부(200)를 배치하여 유체의 유동 경로 및 체류 시간을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 유로를 유동하는 유체가 상기 광원 모듈(300)의 자외선에 노출되는 시간이 증가되어 효과적으로 살균될 수 있다.
또한, 상기 지지부(200)는 상기 유로(110) 내에서 상기 유체에 의해 회전 가능하도록 구비될 수 있고, 회전하는 과정에 자가 발전할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 살균 유닛(1000)은 상기 광원 모듈(300)을 구동하기 위한 전원을 확보할 수 있으며, 별도의 전원을 생략하거나 최소한의 전원을 이용하여 상기 유체를 효과적으로 살균할 수 있다.
따라서, 상기 살균 유닛(1000)은 저출력의 소자를 사용하거나 최소한의 소자를 이용하여 유체를 효과적으로 살균할 수 있다. 또한, 상기 살균 유닛(1000)은 정수기와 같은 소형 기기, 수처리 장치 등에 적용 시 높은 설계 자유도를 가지며 기기 내부에 다양한 형태로 배치되어 유체를 살균할 수 있다.
도 19는 실시예에 따른 살균 유닛에 적용된 발광소자의 예를 나타낸 단면도이다. 실시예에 따른 복수의 광원 모듈(200)들은 서로 대응되는 발광소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 내지 제 3 광원 모듈(310, 320, 330)은 서로 동일한 발광소자를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 제 1 광원 모듈(310)의 제 1 발광소자(312) 중심으로 설명한다. 설명되지 않은 제 2 및 제 3 광원 모듈(320, 330)의 발광소자는 상기 제 1 발광소자(312)의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.
도 19를 참조하면, 상기 제 1 발광소자(312)는 리세스(367)를 포함하는 몸체(360), 상기 리세스(367)에 배치되는 복수의 전극(371, 372, 373), 상기 복수의 전극(371, 372, 373) 중 적어도 하나의 전극 상에 배치되는 발광 칩(350), 상기 리세스(367) 상에 배치되는 투명 윈도우(390)를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(350)은 자외선 파장부터 가시광선 파장의 범위 내에서 선택적인 피크 파장을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 칩(350)은 약 10nm 내지 400nm 영역대의 자외선 파장을 발광할 수 있다. 자세하게, 상기 발광 칩(350)은 UV-A, UV-B 및 UV-C 영역대의 자외선 파장을 발광할 수 있다.
상기 발광 칩(350)은 Ⅱ족과 Ⅵ족 원소의 화합물 반도체, 또는 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 예컨대 AlInGaN, InGaN, AlGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs와 같은 계열의 화합물 반도체를 이용하여 제조된 반도체 발광 소자를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(350)의 n형 반도체층, p형 반도체층, 및 활성층을 포함할 수 있고, 상기 활성층은 InGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs와 같은 페어로 구현될 수 있다.
상기 몸체(360)는 절연 재질 예컨대, 세라믹 소재를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함할 수 있다. 상기 몸체(360)의 재질은 예를 들면, AlN 일 수 있으며, 열 전도도가 140W/mK 이상인 금속 질화물을 포함할 수 있다.
상기 몸체(360)는 단차 구조를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 몸체(360)의 상부 둘레는 단차 구조(363)를 포함할 수 있다. 상기 단차 구조(363)는 상기 몸체(360)의 상면보다 낮은 영역으로 상기 리세스(367)의 상부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 단차 구조(363)의 깊이는 상기 몸체(360)의 상면으로부터의 깊이로서, 상기 투명 윈도우(390)의 두께보다 깊게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리세스(367)는 상기 몸체(360)의 상부 영역의 일부가 개방된 영역으로 상기 몸체(360)의 상면으로부터 소정 깊이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 리세스(367)의 바닥은 상기 몸체(360)의 단차 구조(363)보다 더 깊은 깊이로 형성될 수 있다. 상기 단차 구조(363)의 위치는 상기 리세스(367)의 바닥 상에 배치된 발광 칩(350)에 연결되는 제 1 연결 부재의 높이를 고려하여 배치될 수 있다. 여기서, 상기 리세스(367)가 개방된 방향은 발광 칩(350)으로부터 발생된 광이 방출되는 방향이 될 수 있다.
상기 리세스(367)는 탑뷰 형상이 다각형, 원 형상 또는 타원 형상을 포함할 수 있다. 상기 리세스(367)는 모서리 부분이 모따기 처리된 형상 예컨대, 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 리세스(367)는 상기 몸체(360)의 단차 구조(363)보다 내측에 위치될 수 있다.
상기 리세스(367)의 하부 너비는 상기 리세스(367)의 상부 너비와 동일한 너비로 형성되거나 상부 너비가 더 넓게 형성될 수 있다. 또한, 상기 리세스(367)의 측벽(361)은 상기 리세스(367)의 하면의 연장 선에 대해 수직하거나 경사지게 형성될 수 있다.
상기 리세스(367) 내에는 서브 리세스(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 서브 리세스(367)의 하면은 상기 리세스(367)의 하면보다 수직 방향으로 하부에 배치될 수 있다. 상기 서브 리세스에는 보호 소자(미도시)가 더 배치될 수 있다. 상기 서브 리세스(367)의 수직 방향 높이는 상기 보호 소자의 수직 방향 두께와 대응되거나 더 클 수 있다. 즉, 상기 보호 소자의 상면이 상기 리세스의 하면 위로 돌출되지 않도록 배치하여 상기 보호 소자에 의한 광 출력 저하를 방지할 수 있고, 지향각이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
상기 리세스(367)에는 복수 개의 전극(371, 372, 373)이 배치되며, 상기 복수 개의 전극(371, 372, 373)은 상기 발광 칩(350)에 선택적으로 전원을 공급할 수 있다. 상기 복수 개의 전극(371, 372, 373)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(371, 372, 373)은 백금(Pt), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 탄탈늄(Ta) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 전극(371, 372, 373) 중 적어도 하나는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(371, 372, 373)이 다층으로 형성될 경우, 최상층에는 본딩 특성이 좋은 금(Au)이 배치될 수 있고, 최하층에는 상기 몸체(360)와의 접착성이 좋은 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta)의 재질이 배치될 수 있다. 또한, 최상층과 최하층 사이의 중간층에는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등이 배치될 수 있다.
상기 전극(371, 372, 373)은 상기 발광 칩(350)이 배치되는 제 1 전극(371), 상기 제 1 전극(371)과 이격되는 제 2 전극(372) 및 제 3 전극(373), 상기 서브 리세스 내에 배치되는 제 4 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극(371)은 상기 리세스(367)의 바닥 중심에 배치되며 상기 제 2 전극(372) 및 상기 제 3 전극(373)은 상기 제 1 전극(371)의 양측에 배치될 수 있다. 또한, 제 1 전극(371) 및 제 2 전극(372) 중 어느 하나는 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다. 상기 발광 칩(350)은 제 1 내지 제 3 전극(371, 372, 373) 중 복수의 전극 상에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제 1 전극(371) 및 상기 제 4 전극은 제 1 극성의 전원이 공급될 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극(372) 및 상기 제 3 전극(373)은 제 2 극성의 전원이 공급될 수 있다. 상기 전극의 극성은 전극 패턴이나 각 소자와의 연결 방식에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(350)은 상기 리세스(367) 내에 배치될 수 있다. 상기 발광 칩(350)은 상기 제 1 전극(371)과 전도성 접착제로 본딩될 수 있고, 제 와이어 등을 포함하는 1 연결부재로 상기 제 2 전극(372)에 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(350)은 상기 제 1 전극 및 제 2 전극(371, 372) 또는 제 3 전극(373)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(350)의 연결 방식은 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 연결될 수 있고, 본딩 방식에 따라 칩 종류 및 칩의 전극 위치는 변화할 수 있다. 상기 보호소자는 상기 제 4 전극에 본딩될 수 있고 와이어 등을 포함하는 제 2 연결 부재로 상기 제 3 전극(373)에 연결될 수 있다. 그러나 실시예는 이에 제한되지 않고 상기 보호 소자는 상기 리세스(367) 내에서 제거되어 상술한 회로기판(502) 상에 배치될 수 있다.
상기 몸체(360)의 하면에는 복수의 패드(381, 382)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 몸체(360)의 하면에는 서로 이격되어 배치되는 제 1 패드(381) 및 제 2 패드(382)가 배치될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 패드(381, 382) 중 적어도 하나는 복수로 배치되어 전류 경로를 분산시켜 줄 수 있다.
상기 몸체(360) 내에는 연결 패턴(375)이 배치될 수 있다. 상기 연결 패턴(375)은 상기 리세스(367)와 상기 몸체(360)의 하면 사이의 전기적인 연결 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(371)의 일부는 상기 몸체(360)의 내부로 연장되어 상기 연결 패턴(375)과 연결될 수 있고, 상기 연결 패턴(375)을 통해 다른 전극과 연결될 수 있다. 상기 연결 패턴(375)은 상기 제 1 전극(371), 상기 제 4 전극 및 상기 제 1 패드(381)를 전기적으로 연결시켜줄 수 있고, 상기 제 2 전극(372), 상기 제 3 전극(373) 및 상기 제 2 패드(382)를 전기적으로 연결시켜줄 수 있다.
상기 리세스(367) 상에는 투명 윈도우(390)가 배치될 수 있다. 상기 투명 윈도우(390)는 글래스(glass) 재질 예컨대, 석영 글래스를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 투명 윈도우(390)는 상기 발광 칩(350)으로부터 방출된 광 예컨대, 자외선 파장에 의해 분자 간의 결합 파괴와 같은 손해 없이 투과시켜 줄 수 있는 재질로 정의할 수 있다.
상기 투명 윈도우(390)는 외측 둘레가 상기 몸체(360)의 단차 구조(363) 상에 결합될 수 있다. 상기 투명 윈도우(390)와 상기 몸체(360)의 단차 구조(363) 사이에는 접착층(385)이 배치되며, 상기 접착층(385)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질을 포함한다. 상기 투명 윈도우(390)는 상기 리세스(367)의 바닥 너비보다 넓은 너비로 형성될 수 있다. 상기 투명 윈도우(390)의 하면 면적은 상기 리세스(367)의 바닥 면적보다 넓은 면적으로 형성될 수 있다. 이에 따라 투명 윈도우(390)은 상기 몸체(360)의 단차 구조(363)에 용이하게 결합될 수 있다.
상기 투명 윈도우(390)는 상기 발광 칩(350)으로부터 이격될 수 있다. 상기 투명 윈도우(390)가 상기 발광 칩(350)으로부터 이격됨에 따라, 상기 발광 칩(350)에 의해 발생된 열에 의해 팽창되는 것을 방지할 수 있다. 상기 투명 윈도우(390) 아래의 공간은 빈 공간이거나 비금속 또는 금속 화학 원소가 채워질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 투명 윈도우(390) 상에는 렌즈가 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 윈도우(390) 상에는 별도의 렌즈를 결합하여 지향각을 조절할 수 있다.
상기 몸체(360)의 측면에는 몰딩 부재가 더 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 발광소자(312)의 측면에는 몰딩 부재가 더 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 발광소자(312)의 신뢰성 및 방습력을 향상시킬 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 제 1 방향으로 연장하는 유로를 포함하는 유로부;
    상기 유로부 내에 배치되며 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 연장하는 지지부; 및
    상기 지지부 상에 배치되며 자외선을 방출하는 광원 모듈을 포함하고,
    상기 지지부는 상기 유로부에 공급된 유체에 의해 회전하는 살균 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 광원 모듈이 배치되는 복수의 외측면을 포함하고, 단면 형상이 다각형인 살균 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부는 삼각형의 단면 형상을 가지며 제 1 내지 제 3 외측면을 포함하고,
    상기 광원 모듈은,
    상기 제 1 외측면 상에 배치되는 제 1 광원 모듈;
    상기 제 2 외측면 상에 배치되는 제 2 광원 모듈; 및
    상기 제 3 외측면 상에 배치되는 제 3 광원 모듈을 포함하는 살균 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 제 1 및 제 2 외측면의 경계에서 상기 지지부의 연장 방향과 수직인 방향으로 연장하는 제 1 연장부;
    상기 제 2 및 제 3 외측면의 경계에서 상기 지지부의 연장 방향과 수직인 방향으로 연장하는 제 2 연장부; 및
    상기 제 3 및 제 1 외측면의 경계에서 상기 지지부의 연장 방향과 수직인 방향으로 연장하는 제 3 연장부를 포함하고,
    상기 제 1 내지 제 3 연장부는 서로 다른 방향으로 연장하고,
    상기 제 2 방향을 기준으로, 상기 제 1 내지 제 3 연장부는 상기 광원 모듈과 중첩되지 않는 살균 유닛.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원 모듈은 발광소자 및 회로기판을 포함하고,
    상기 회로기판은 상기 지지부 내에 배치되는 살균 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 외측면의 폭은 상기 발광소자의 폭의 1.2배 내지 3배인 살균 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광원 모듈 상에 배치되는 투광 부재를 포함하는 살균 유닛.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 발광소자에서 방출된 광은 280nm 이하의 파장 영역의 광의 세기가 가장 큰 살균 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 제 1 및 제 2 방향과 수직인 제 3 방향으로 서로 이격되는 복수의 지지부들을 포함하고,
    상기 복수의 지지부는 제 1 지지부; 상기 제 3 방향을 기준으로 상기 제 1 지지부보다 상부에 배치되는 제 2 지지부; 및 상기 제 3 방향을 기준으로 상기 제 1 지지부보다 하부에 배치되는 제 3 지지부를 포함하고,
    상기 제 1 내지 제 3 지지부가 상기 유체에 의해 회전할 경우, 상기 제 1 지지부는 상기 제 2 및 제 3 지지부와 반대 방향으로 회전하는 살균 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 모듈은 상기 유로부에 공급된 유체에 1.89mJ/cm2 이상의 자외선 에너지를 인가하는 살균 유닛.
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