KR20240024212A

KR20240024212A - Led 기반 발광 유닛

Info

Publication number: KR20240024212A
Application number: KR1020247002151A
Authority: KR
Inventors: 포브 카스
Original assignee: 파머-라이트 홀딩 에이에스
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2024-02-23
Also published as: US20240285965A1; CA3220707A1; EP4359069A1; TW202315517A; JP2024525003A; WO2022268768A1

Abstract

본 발명은 주로 비타민 D 생성을 촉진하고 미생물 압력을 줄이며 선택적으로 동물 사육장 생산 시설, 병원, 사무실, 건물 내 작업 등을 위한 발광 다이오드를 기반으로 하는 방법, 시스템 및 발광 유닛에 관한 것이다. 일 실시예는 1) 미생물 압력을 낮추고, 2) 천연 비타민 D3 생성을 촉진하기 위한 발광 유닛에 관한 것으로, 상기 발광 유닛은 292 내지 302nm 사이, 바람직하게는 295 내지 299nm 사이, 더 바람직하게는 296 내지 298nm 사이, 가장 바람직하게는 297nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-B LED를 포함하며, 상기 발광 유닛의 최대 강도는 293nm이 바람직하다. 그리고, 상기 발광 유닛은 278 내지 288nm 사이, 바람직하게는 281 내지 285nm 사이, 더 바람직하게는 282 내지 284nm 사이, 가장 바람직하게는 283nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-B LED, 및/또는 228 내지 238nm 사이, 바람직하게는 231 내지 235nm 사이, 더 바람직하게는 232 내지 234nm 사이, 가장 바람직하게는 233nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-C LED를 포함할 수 있다.

Description

LED 기반 발광 유닛

본 발명은 특히 동물 농장 생산 시설, 병원, 사무실, 건물, 저장 시설, 제조 시설, 식료품점, 학교/교실 등과 같은 건물 내부에서 비타민 D의 생산을 증가 및/또는 촉진하고 미생물 압력을 낮추며 선택적으로 작업등을 제공하기 위한 발광 다이오드에 기초한 방법, 시스템 및 발광 장치에 관한 것이다. 발광 유닛은 건물 내 미생물 압력, 특히 동물 및/또는 사람의 표면 및 건물 내부 표면의 인수공통전염병(zoonoses), 에어로졸(aerosols), 박테리아(bacteria) 및 바이러스(virus)로부터의 미생물 압력을 낮추는 동시에 동물 및/또는 사람의 천연 비타민 D3 형성을 촉진하도록 구성되며, 바람직하게는 가시광선 작업광도 제공할 수 있다.

축산업에서는 돼지, 새끼 돼지, 기타 가축과 같은 동물들은 동물 사육 시설에서 사육된다. 동물 사육 시설들의 환경은 메티실린 내성 황색포도상구균(Methicillin Resistant Staphylococcus Aureus, MRSA)과 같은 박테리아와 돼지 급성 설사 증후군 코로나바이러스(Swine Acute Diarrhea Syndrome-CoronaVirus, SADS-CoV)와 같은 바이러스를 포함한 다양한 미생물의 번식을 촉진시킬 수 있다. 동물 사육 시설에서 공기 중 미생물들의 존재는 해당 시설의 공기 질에 영향을 미쳐 동물, 시설 종사자, 인근 지역 주민들이 병원균에 노출될 수 있다. 집약적 사육은 동물농장 생산 시설 내부의 미생물, 특히 인수공통전염병과 에어로졸로 인한 미생물 압력을 만족스럽지 않게 증가시켜 잠재적으로 심각한 건강 위험을 초래할 수 있다.

좋은 공기질과 동물 사육 시설에서 사육되는 동물의 복지 및 농장 내 직원/근로자의 복지를 보장하기 위해 동물 사육 시설 내부의 미생물 압력을 제어하기 위해 다양한 조치가 취해진다(예를 들어 동물의 출입을 통제하고 제한하여 오염 위험을 줄임). 그러나 동물 간, 동물과 사람 간 전염병(예: 인수공통전염병)의 확산은 동물 사육 환경에서 여전히 심각한 문제로 대두되고 있다.

코로나 팬데믹 기간 동안 병원, 사무실, 건물, 제조 시설, 식료품점, 학교/교실 등 모든 유형의 건물 내부의 미생물 압력도 관심의 대상이 되었으며, 특히 건물 내부에서 오랜 시간을 보내는 사람들을 사스-코로나19(SARS-COVID-19)와 같은 전염병으로부터 보호하기 위한 방안으로 주목받았다.

이는 많은 경우 사람과 가축이 만족할 만한 수준의 비타민 D3를 자연적으로 생산할 수 없다는 사실에서 더욱 강조된다. 자연광(햇빛)은 사람과 동물의 피부에서 비타민 D3의 자연적 생산을 향상시킨다. 비타민 D3는 B형 자외선(UV-B)에 의해 피부에서 7-디히드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)로부터 생성된다. UV-B는 자연광 스펙트럼에 존재하므로 피부가 자연광에 노출되면 피부에 천연 비타민 D3(ND3)가 형성된다. ND3는 면역 체계와 골격 및 뼈의 발달과 유지에 중요한 기능을 가지고 있다.

사람과 가축은 하루 중 대부분의 시간을 실내에서 보내기 때문에 충분한 수준의 ND3를 형성하는 데 충분한 양의 UV-B를 받지 못하는 경우가 많다. 그 결과, 비타민 D3 결핍은 동물 농장의 주거 환경과 북반구에 사는 사람에게서 드물지 않으며, 이와 관련된 심각한 건강상의 영향이 나타나고 있다. 낮은 ND3 수준이 건강에 미치는 일반적인 영향 중 하나는 면역 체계가 약화되는 것이며, 이는 열악한 공기질과 결합하여 감염되기 쉬워진다.

사람과 동물이 충분한 양의 ND3를 섭취하도록 보장하기 위해 다양한 접근법이 사용되었다. 동물을 위한 한 가지 접근법은 동물 사료에 첨가된 식이보충제 형태로 합성 비타민 D3(SD3)를 동물에게 먹이는 것이다. 한 가지 예는 동물 사료에 SD3를 첨가하거나 알약이나 분말 형태의 SD3를 첨가하는 것이다. 그리고 사람을 위한 식이 비타민 SD3 보충제도 전 세계적으로 사용되고 있다.

SD3와 ND3는 화학적으로 동일하지만 동물과 사람의 체내에서 다르게 기능한다. SD3는 ND3처럼 적절한 수송 단백질에 결합하지 않지만 대신 장관(intestinal tract)을 통해 흡수된 후 혈액의 잔류 지방(residual fat)에 남아 있는다. 이는 비타민의 생물학적 효과에 중요한 역할을 하는 것으로 간주되며, 많은 양의 SD3는 독성이 있는 반면, ND3는 과다 복용할 수 없는 이유를 설명해 준다.

세균성 질병(bacterial disease)에 감염된 동물이나 사람은 항생제로 치료될 수 있다. 대부분의 질병에서 항생제는 동물이나 사람을 치료하지만, 그럼에도 불구하고 건강상의 관점 뿐만 아니라 이러한 항생제 치료는 비용이 많이 들고 농가에 경제적 손실을 초래하기 때문에 만족스럽지 못하다. 게다가, 앞서 언급한 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)을 비롯한 항생제 내성 종들(species)이 지속적으로 증가하고 있으며, 이는 광범위한 가축 종들의 웰빙(well-being)에 대한 주요 관심사로 대두되었고 결과적으로 농가에 심각한 경제적 결과를 가져왔다.

결과적으로, 건물 내부의 조명 조건은 건물 안에서 오랜 시간을 보내는 사람 및/또는 동물의 웰빙과 건강에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 게다가 건물 내부의 시각적인 빛의 조명 조건은 사람 눈의 원뿔과 막대에 의해 인식되는 물체의 시각적 인식에 중요하며 조명 수준(lighting level), 공간 분포(spatial distribution) 및 연색성(colour rendering)을 기반으로 형성된다. 예를 들어 학교나 작업 환경의 조명 상태가 좋지 않으면 눈의 피로(eye-strain), 피로(fatigue), 두통(headache) 및 스트레스(stress)가 유발될 수 있다. 이는 결국 사고 위험 증가, 생산성 저하, 전반적인 삶의 질 저하로 이어진다.

본 발명은 건물의 조명 조건을 최적화하기 위해 건물 내부, 특히 건물의 특정 공간에서 미생물 압력을 낮추고, ND3의 형성을 촉진하며, 바람직하게는 이상적인 작업 조명 조건을 제공하기 위한 발광 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 명세서에 개시된 발광 유닛, 장치, 시스템 및 방법은 특정 측면에서 동일한 발명자에 의한 PCT/EP2020/067069의 개시로부터 이익을 얻을 수 있으며, 따라서 그 전체가 참고로 포함된다.

본 발명은 다수의 파장 범위, 예를 들어, 2개, 3개 또는 그 이상의 중요한 파장 범위, 특히 UV-B 범위, 또한 선택적으로 UV-C 범위, 또한 선택적으로 가시광선 범위에서 광을 방출하도록 구성된 발광 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 발광 유닛은 예를 들어, 사람을 위한 건물 및 농장 생산 시설에서 가시광선을 제공하는 종래의 램프를 대체하는 것을 목적으로 한다. 농장 생산 시설을 위한 발광 유닛의 경우 추가적인 기능으로 1) 동물을 방해하지 않는 파장 범위(wavelength range) 및/또는 색온도(colour temperature)에서 가시광선을 제공하고, 2) 농장 생산 시설 내부의 미생물 압력을 낮추는 데 도움이 되는 하나 이상의 사전 정의된 파장 범위에서 광을 제공한다. 이러한 점에서, 본 발명의 발광 유닛이 단일 램프, 예를 들어 단일 (인쇄)회로 기판 상에 단일 램프로만 제공되는 경우 이점이 있다. 따라서, 본 발명은 UV-B 범위 및 선택적으로 UV-C 범위 및 가시광선 범위를 포함하는 2개, 3개 또는 그 이상의 중요한 파장 범위에서 비정상적인 고에너지로 광을 방출하도록 구성된 단일 램프를 갖는 발광 유닛에 관한 것이다. LED 칩들을 갖는 단일 램프는 설치 비용과 운영 비용 측면에서 상당한 비용 절감을 가능하게 한다.

따라서, 본 발명의 실시예는 1) 미생물 압력을 낮추고, 2) 천연 비타민 D3 생성을 촉진하기 위한 발광 유닛으로서, 상기 발광 유닛은 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 UV-B 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 및/또는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 UV-C 발광 다이오드(LED)를 포함한다.

바람직한 실시예는 1) 미생물 압력을 낮추고, 2) 천연 비타민 D3 생성을 촉진하기 위한 발광 유닛으로서, 상기 발광 유닛은 292 내지 302nm 사이, 바람직하게는 295 내지 299nm 사이, 더 바람직하게는 296 내지 298nm 사이, 가장 바람직하게는 297nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-B LED, 및

- 278 내지 288nm 사이, 바람직하게는 281 내지 285nm 사이, 더 바람직하게는 282 내지 284nm, 가장 바람직하게는 283nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-B LED, 및/또는

- 228 내지 238nm 사이, 바람직하게는 231 내지 235nm 사이, 더 바람직하게는 232 내지 234nm, 가장 바람직하게는 233nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-C LED를 포함한다.

본 실시예는 297nm 광이 사람과 동물 모두에서 천연 비타민 D3의 생성을 자극하고, 283nm 광이 동물 농장 생산 시설에서 미생물 압력을 감소시키며, 233nm 광이 병원, 학교 등과 같이 사람이 거주하는 건물에서 미생물 압력을 감소시키기 때문에 바람직하다. 그러나, 이러한 모든 파장이 단일 램프, 아마도 단일 회로 기판에 제공될 수 있으며, 개별 LED 칩들의 제어는 소프트웨어에 의해 제공되어 램프의 목적 및/또는 위치에 적합한 파장이 선택될 수 있다.

특히, 10-20nm로 분리되고 UV-B 스펙트럼의 각 부분에서 선택된 두 개의 UV-B 파장, 즉 UV-C 스펙트럼 범위에 가까운 저파장 UV-B LED와 UV-A 스펙트럼 범위에 가까운 더 높은 UV-B LED, 예를 들어 275 내지 285nm, 또는 278 내지 288nm를 다른 LED들에서 제공되는 292 내지 302nm와 결합하는 것이 유리한 것으로 나타났는데, 이는 이러한 두 개의 UV-B LED의 조합이 미생물 압력의 감소와 ND3 생성의 자극을 모두 제공할 수 있기 때문이다. 미생물 압력의 추가 감소는 하나 이상의 UV-C 파장, 예를 들어 단색 UV-C 광, 바람직하게는 215 내지 240nm 범위의 파장, 예를 들어 222nm, 230nm, 233nm 및/또는 260nm 파장을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 UV-C LED를 추가함으로써 제공될 수 있다.

특히 유리한 또 다른 실시예는 UV-B 스펙트럼의 상단의 UV-B 파장(예: 297±5nm)을 230±10nm 또는 230±5nm, 또는 233±5nm 정도(예: 233nm)의 UV-C 파장과 결합하는 것인데, 이는 이러한 파장의 조합이 무해한 233nm UV-C 광으로부터 미생물 압력의 감소와 UV-B 광으로부터의 ND3 생성 자극을 모두 제공할 수 있기 때문이다.

상기 발광 유닛은 특히 동물 농장 생산 시설에서 미생물 압력을 감소시키기 위해 구성될 수 있다. 상기 발광 유닛은 복수의 LED 광원을 포함할 수 있다. 상기 발광 유닛은 380nm 내지 750nm 범위의 파장을 갖는 다색성/광대역 가시광선을 방출하고, 2) 222nm, 230nm, 233nm 및/또는 260nm와 같은 하나 이상의 사전 정의된 파장에서 단색광의 방출을 제외하고 285nm 미만, 바람직하게는 270nm 미만의 (광대역) 광을 방출하지 않도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 상기 발광 유닛은 하나 이상의 추가적으로 사전 정의된 파장, 예를 들어 295nm 또는 297nm에서 단색광을 방출하도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 특히 선택된 파장이 사람이나 동물에게 유해하지 않은 것이 중요하며, 230±10nm 및 295±10/297±5nm가 이러한 비유해 파장 범위의 예시들이다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 유닛은 미생물들의 비활성화, ND3의 생산 및 가시 작업광의 제공을 위해 선택된 파장 범위들 및 에너지들에서 다색성 가시광 및 단색광을 방출하도록 구성된다. 동시에, 상기 발광 유닛은 UV-B 범위 이하의 파장을 갖는 적은 양의 에너지 또는 심지어 제로 에너지를 방출하도록 구성될 수 있지만, 사전 선택된 파장들의 단색광을 제외하고는 가능하다. 상기 발광 유닛은 단일 표준 램프 소켓(single standard lamp socket)에 의해 수신될 수 있도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

학교의 어린이, 병원의 환자 및 의료진, 보관 시설, 제조 시설, 사무실 시설, 동물 농장 시설의 작업자 등 하루 중 많은 시간을 실내에 머무는 사람들의 웰빙, 안전, 효율성을 위해 좋은 작업 조명 조건은 매우 중요하다. 조명 수준, 공간 분포, 연색성 등 조명 조건은 사물을 시각적으로 인식하는 데 중요한 영향을 미친다. 사람이 인지하는 물체의 대비(contrast)는 예를 들어 물체의 흡수 특성(absorption property), 조명의 강도(intensity) 및 스펙트럼 성분(spectral component), 망막의 광수용체 세포(예: 원추(cone), 막대(rod) 및 본질적으로 감광성 망막 신경절 세포(photosensitive retinal ganglion cell))의 감도의 함수이다. 따라서 본 발명의 발광 장치는 선택된 색온도(colour temperature)를 갖는 가시광선을 제공하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 병원에는 2700K가 적합하고 농장 생산 시설에는 4500K가 적합할 수 있다.

본 발명은 건물의 조명 조건을 최적화하기 하여 건물 내부, 특히 건물의 특정 공간에서 미생물 압력을 감소시키고, ND3의 형성을 촉진시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1 및 도 2는 원형 하우징이 있고 천장 장착에 적합한 LED 기술을 기반으로 하는 본 발명에 따른 방광 유닛의 일 실시예를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 직사각형 하우징이 있고 천장 장착에 적합한 LED 기술을 기반으로 하는 본 발명에 따른 발광 유닛의 일 실시예를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 유닛의 실시예를 사용하여 UV 방사선으로 유리 비드(glass bead)의 황색포도상구균(S. aureus)을 조사하기 위한 테스트 설정을 나타낸다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 발광 유닛에 사용하기 위한 일반적인 인쇄 회로 기판 상의 UV-B, UV-C 및 백색광 LED 칩들의 다양한 조합을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 따른 발광 유닛에 사용하기 위한, 특히 병원, 학교 등과 같은 사람 시설에 사용하기에 적합한 일반적인 인쇄 회로 기판 상의 UV-B, UV-C 및 백색광 LED 칩들의 다양한 조합을 나타낸다.
도 7a 내지 도 7e는 일반적인 인쇄 회로 기판 상의 UV-B, UV-C 및 백색광 LED 칩들의 다양한 조합을 나타낸다.
도 8은 듀얼 인라인 패키지 LED 칩의 관점 개념도(perspective illustrative view)를 나타낸다.
도 9는 피크 파장이 295nm, FWHM이 14nm이고, 약 275 내지 315nm의 UVB 광을 제공하는 UV-B LED의 예시적인 스펙트럼 분포를 나타낸다.
도 10a는 피크 파장이 275nm이고, 약 260 내지 300nm의 UVB 광을 제공하는 FWHM이 15nm인 UV-B LED의 예시적인 스펙트럼 분포를 나타낸다.
도 10b는 피크 파장이 285nm이고, 약 265 내지 315nm의 UVB 광을 제공하는 FWHM이 25nm인 UV-B LED의 예시적인 스펙트럼 분포를 나타낸다.
도 10c는 각각 피크 파장이 280nm와 295nm인 두 개의 UV-B LED(둘 다 FWHM이 15nm)의 예시적인 스펙트럼 분포와 약 260 내지 320nm의 결합된 스펙트럼 분포 UVB 광을 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 병원 병동의 천장 근처에 설치되고, 병원 병동에 작업 조명을 제공하고 환자에게 자외선을 비추기 위한 광 센서가 벽에 장착된 복수의 발광 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 12a 및 도 12b는 돈사 천정 근처에 설치되고, 돈사에 작업등을 제공하고 자외선으로 돼지를 비추기 위한 복수의 발광 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 13은 실시예 1에서 세균 제거 측정에 사용된 페트리 접시(petri dish) 내 유리 비드를 나타내는 그림이다.
도 14는 조명광의 파장에 따른 제균 효율을 나타내는 그래프이다.
도 15 내지 도 17은 서로 다른 UV-B 파장 설정을 사용하여 서로 다른 자외선 조사량에서 유리 비드들에 접종한 황색포도상구균의 제거를 나타낸다: 285+295nm LED들을 사용한 도 15a 및 도 15b, 280+297nm LED들을 사용한 도 16a 및 도 16b, 285nm의 넓은 스펙트럼 LED를 사용한 도 17a 및 도 17b.

전술한 바와 같이, 본 발명은 1) 미생물 압력을 낮추고, 2) 천연 비타민 D3 생성을 촉진하기 위한 발광 유닛에 관한 것으로서, 상기 발광 유닛은 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 UV-B 발광 다이오드를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 발광 유닛은 280nm 내지 290nm 사이, 더 바람직하게는 283nm 내지 287nm 사이, 가장 바람직하게는 283nm 또는 283nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-B LED를 포함한다. 상기 단색 UV-B LED 광은 50nm 이하, 더 바람직하게는 40nm 이하, 더욱 더 바람직하게는 30nm 이하의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는다. 넓은 스펙트럼의 단일 UV-B LED를 사용하는 이러한 실시예는 동물 농장 생산 시설에서 사용하기에 바람직하고, 그 이유는 UV-B 스펙트럼의 서로 다른 파장들 사이의 전력 비율을 조정할 필요가 없는 비용 효율적인 솔루션에서 UV-B 스펙트럼의 많은 부분이 활용되기 때문이다.

일 실시예에서, 상기 발광 유닛은 275nm 내지 290nm 사이, 더 바람직하게는 278nm 내지 288nm 사이, 가장 바람직하게는 283nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-B LED를 포함한다. 추가로 또는 대안적으로 상기 발광 유닛은 290nm 내지 305nm 사이, 더 바람직하게는 292nm 내지 302nm 사이, 가장 바람직하게는 297nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-B LED를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 단색 UV-B LED 광은 25nm 이하, 더 바람직하게는 20nm 이하, 더욱 더 바람직하게는 15nm 이하, 가장 바람직하게는 10nm 이하의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는다. 특히 짧은 UV-B 파장 LED, 즉 약 283nm의 경우, UV-C 광의 양을 줄이기 위해 15nm 이하의 좁은 스펙트럼 대역폭을 갖는 것이 바람직한 반면, 더 높은 파장의 UV-B LED는 약 15 내지 20nm의 더 큰 스펙트럼 대역폭을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 283±5nm와 297±5nm의 두 가지 UV-B 파장을 가진 조합 솔루션은 서로 다른 파장의 LED 칩들의 출력을 조정하여 UV-B 범위에서 결과 스펙트럼을 조정할 수 있기 때문에 사람이 관여하는 솔루션에 선호된다. 또한, 보건, 살균 등 다양한 용도에 따라 서로 다른 스펙트럼이 선호될 수 있다.

더 바람직한 실시예에서, 상기 발광 유닛은 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 UV-C LED를 포함하며, 바람직하게는 215 내지 240nm 범위의 파장을 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된다. 예를 들어, 228 내지 238nm 사이, 바람직하게는 231 내지 235nm 사이, 가장 바람직하게는 233nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-C LED. 추가로 또는 대안적으로 217 내지 227nm 사이, 바람직하게는 220 내지 224nm 사이, 가장 바람직하게는 222nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-C LED.

추가로 또는 대안적으로 255 내지 265nm 사이, 바람직하게는 258 내지 262nm 사이, 더 바람직하게는 259nm 내지 261nm, 가장 바람직하게는 260nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제3 UV-C LED. 이 세가지 중심 파장은 개별적으로 사용하거나 두 개 또는 세 개를 조합하여 사용하면 미생물 압력을 낮추는데 매우 효율적인 것으로 나타났다.

위에서 언급한 바와 같이, 233±5nm의 UV-C LED 광선과 297±5nm의 UV-B 광선의 조합은 소독 측면에서 매우 효율적인 230nm 정도의 인체에 무해한 UV-C 광선과 소독 효과도 있지만 ND3 생성을 자극하는 300nm 정도의 UV-B 광선으로 인해 특히 유리한 것으로 나타났다.

일 실시예에서, 상기 단색 UV-C LED 광은 25nm 이하, 더 바람직하게는 20nm 이하, 더욱 더 바람직하게는 15nm 이하, 가장 바람직하게는 10nm 이하의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는다. 특히, 단파장 UV-C 파장 LED, 즉 222nm의 경우, 단파장 UV-C 광의 양을 줄이기 위해 5nm 이하의 좁은 스펙트럼 대역폭을 갖는 것이 바람직한 반면, 더 높은 파장의 UV-C LED는 약 10 내지 15nm의 더 큰 스펙트럼 대역폭을 갖는 것이 바람직할 수 있다.

LED 기술을 사용하면 여러 개의 LED 칩을 공통 회로 기판에 추가할 수 있으며, 즉 특히 하나 이상의 가시광선 LED 칩을 본 발명에 따른 발광 유닛에 추가하여 건물 내의 사람에게 작업용 조명을 제공하는 데 사용될 수 있다. 즉, 추가 실시예에서, 본 발명에 따른 발광 유닛은 바람직하게는 380 내지 750nm 범위의 파장들을 갖는 다색 가시광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 가시광선 LED를 포함한다. 가시광선의 색온도는 용도에 따라 달라질 수 있는데, 즉 병원의 경우 색온도는 청색 편이, 바람직하게는 약 2700 K인 반면, 동물 농장 시설의 경우 적색 편이 가시광선, 바람직하게는 약 4500 K가 유리하다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 본 발명에 따른 발광 유닛은 가시 다색광의 색온도가 2500 내지 5000K 사이, 예를 들어 약 4500 K, 바람직하게는 약 2700 K가 되도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 발광 유닛은 하나 이상의 선택된 파장, 예를 들어 222nm, 233nm 및/또는 260nm에서 단색 UV-C 광의 방출을 제외하고, 275nm 미만 또는 심지어 265nm 미만의 광을 방출하지 않도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 발광 유닛은 하루 16시간 미만의 제1 사전 정의된 기간 동안 상기 다색 가시광선을 방출하도록 구성될 수 있고, 단색 비가시광선 UV-B 및/또는 UV-C를 방출하도록 구성될 수 있다.

본 발명자는 예를 들어 건물의 공간 및 장비가 233nm, 283nm 및/또는 297nm 및 선택적으로 222nm 및/또는 260nm의 파장으로 조명될 때 방의 감염 압력이 크게 감소할 것이라는 것을 깨달았다. 이러한 파장의 조합은 예를 들어 UV-C 광선만 사용할 때보다 훨씬 더 많은 바이러스와 박테리아를 제거한다. 에어로졸을 기반으로 하는 모든 질병 관련 박테리아와 바이러스는 조명이 있는 공간에서 밤새 완전히 줄어들고 모든 조명 표면이 멸균된다.

최근에는 230±10nm, 더 바람직하게는 230±5nm, 예를 들어 233nm와 같은 230nm 전후의 UV-C 광이 살균 효능과 피부 내성(skin tolerability)이 매우 높다는 것이 밝혀졌다. 테스트는 중심 파장이 233nm이고 FWHM이 약 12nm인 UV-C LED 광원에 서 수행되었다. 살균 효능은 혈액 한천 테스트(blood agar test)와 다양한 토양 부하를 가진 다양한 MRSA 균주 및 황색포도상구균를 사용한 세균 운반체 테스트(germ carrier test)를 통해 정성적으로 분석했다. 또한 절제된 인체 피부와 재건된 인체 표피에 대한 살균 방사선량의 호환성(compatibility)도 분석했다. 세포 생존력(Cell viability), DNA 손상 및 라디칼 생성을 HED 방전 램프(222nm, 254nm)의 일반적인 UV-C 방사선 및 임상 평가를 위한 UV-B 방사선과 비교하여 평가했다. 40mJ/cm²의 조사량에서 233nm UV-C 광원은 토양 부하가 없는 경우 생존 가능한 미생물을 5log10 수준의 log10 감소(LR)만큼 감소시켰다. 뮤신(Mucin)과 단백질이 포함된 토양 부하가 있으면 그 효과는 1.5~3.3의 LR로 감소했다. 인공 땀을 나타내는 소금 용액은 감소에 약간의 영향만 미쳤다. 피부 모델의 생존력은 감소하지 않았고 DNA 손상은 0.1 UVB 최소 홍반 선량(minimal erythema dose)으로 유발된 손상보다 훨씬 낮아서 안전하다고 볼 수 있다. 또한, 유발된 손상은 24시간 후에 사라졌으며 4일 연속 조사도 DNA 손상을 유발하지 않았다. 라디칼 형성은 20분 동안의 실외 가시광선보다 훨씬 낮았으며, 이는 낮은 라디칼 부하로 분류되며 항산화 방어 시스템(antioxidant defense system)에 의해 보상될 수 있다. 이러한 테스트를 통해 233nm와 같은 230nm 전후의 UV-C LED들은 사람과 동물에게 해를 끼칠 위험이 매우 낮으며, 즉 이러한 UV-C LED는 건물 내 미생물 압력을 낮추기 위한 발광 유닛에 사용될 수 있으며, 사람과 동물이 건물 내에 있는 경우에도 이러한 UV-C LED들을 24시간 내내 켤 수 있다는 결론을 내릴 수 있다.

예를 들어, 학교 교실이나 사무실과 같은 공간을 사용할 때 본 발명에 따른 발광 유닛을 켜면 미생물 압력이 현저히 감소하여 사람 간 감염 전파가 크게 최소화된다. 에어로졸이나 조명을 받는 부위를 통해 사람 간 감염이 발생하는 것은 거의 불가능할 것이다.

본 발명에 따른 발광 유닛은 낮 동안에는 233nm, 283nm 및/또는 297nm(또는 285nm)의 파장으로만 조명을 비추는 데 사용해야 하며, 반면에 밤에는 222nm 및/또는 260nm의 UV-C 광이 추가적으로 추가될 수 있다. 일반적으로 283nm와 297nm의 조합으로도 충분하기 때문에 항상 UV-C로 조명을 비출 필요는 없다. 도 14는 조사광의 파장에 따른 박테리아 살모넬라균(bacteria salmonella)과 대장균(E. coli)의 제거 효율을 나타낸 그래프이다. 도 14의 그래프에서 볼 수 있듯이, 285nm 미만의 파장들은 매우 효율적인 반면, 290nm 초과의 파장들은 효율이 떨어진다. 그러나 약 275nm 미만의 파장들은 인체에 유해하며, 233nm 정도의 파장은 예외이다. 본 발명에 따른 해롭지 않은 UV-B 파장들 조합의 놀라운 이점은 283nm 광이 바이러스의 보호 표면인 단백질을 분해시키고, 297nm 광은 얇은 유기 표면을 투과하지만 222nm 광은 투과하지 못한다는 것이다. 박테리아와 서로 겹쳐진 단백질은 약한 얇은 유기 표면을 형성한다. 283nm와 297nm의 조합은 인체에 해를 끼치지 않고 박테리아와 바이러스를 비활성화하는 동시에 조명을 받은 사람의 혈장 내 비타민 ND3를 증가시킨다. 혈장 내 ND3가 증가하면 사람의 면역 체계가 크게 향상되어 질병을 유발하는 바이러스 및 박테리아의 감염이 최소화되어 감염 및 질병에 걸릴 가능성이 크게 감소된다. 따라서 도 14에서 290nm 초과의 광(예: 297±5nm)은 박테리아 제거 효율이 떨어지는 것으로 나타났지만, 이보다 파장이 짧은 UV-B 광과 함께 사용하면 놀랍도록 효과적인 것으로 나타났다.

UV-B 파장인 283nm와 297nm의 실제적인 조합에서는 파장의 절대 에너지/강도 및 상대 에너지/강도도 중요하며, 본 발명에 따른 발광 유닛의 바람직한 실시예에서 이는 변경될 수 있다. 예를 들어, 새끼 돼지가 있는 동물 농장 시설의 조명의 경우 283nm의 4배에서 297nm의 8배의 비율로 에너지를 조합할 수 있다. 코로나 집중 치료 구역과 같은 병원 병상의 경우, 예를 들어 297nm 광의 2배에 비해 283nm의 10배 에너지로 저파장 광의 상대적 양을 증가시켜야 한다.

본 발명에 따른 발광 유닛은 하나 이상의 UV-C LED를 포함할 수 있다. 청소를 하고 실내 미생물 압력을 매우 강력하게 감소시킬 때, UV-C 광(예: 222nm 및/또는 260nm 광)을 켤 수 있고, 이는 인체에 해롭지만, 특히 260nm에서, 미생물 압력을 감소시키는데 효과적이다. UV-C 광은 단독으로 사용하거나 UV-B 광과 함께 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 방광 유닛의 바람직한 실시예에서, 모든 LED는 공통 회로 기판, 바람직하게는 교체 가능한 회로 기판에 장착되어 서비스 또는 오작동 시 회로 기판만 교체하면 된다.

본 발명에 따른 발광 유닛은 바람직하게는 금속제이고, 바람직하게는 냉각 핀들을 갖는 하우징을 포함할 수 있으며, 상기 하우징은 상기 발광 유닛의 모든 LED들을 수용한다.

· UV

본 발명에서 UV-A라는 용어는 315 내지 400nm의 범위를 의미하고, UV-B는 280 내지 315nm의 범위를 의미하며, UV-C는 100 내지 280nm의 범위를 의미한다. 원적외선(Far UV, FUV)이라는 용어는 122 내지 200nm의 파장 범위를 의미한다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 단파장 UV-B LED는 283nm(예: 278 내지 288nm) 또는 285nm(예: 283 내지 290nm)를 중심으로 사용된다. 이 유형은 UV-B 스펙트럼의 하한과 UV-C 스펙트럼의 상한에 가깝지만 여기서는 UV-B 광원으로 언급된다. 그 이유는 본 발명자가 이러한 유형의 광원이 특히 해당 발광 유닛(들)으로부터의 광 강도 및/또는 선량을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서와 함께 사용될 경우 사람 및 동물에게 해를 끼치지 않고 함께 사용될 수 있다는 것을 깨달았기 때문이다.

UV 광은 많은 반응을 수행할 수 있으며, 그러한 반응 중 하나는 광자들(photons)과 핵산들 (nucleic acids) 사이의 상호작용을 통해 유전 물질과의 반응으로, 종종 티미딘 이량체(thymidine dimers)와 같은 피리미딘 이량체(pyrimidine dimers)를 형성하는 핵산을 중합하는 반응이다. 중합된 염기들은 복제 및 전사가 불가능하므로 세포에 해롭다. 또한, UV 광은 아미노산을 가교시켜 단백질과 반응하므로 단백질의 기능을 비활성화 시킬 수 있다.

DNA 손상은 유기체들에서 여러 가지 메커니즘을 통해 복구된다. 한 가지 메커니즘은 반응을 담당하는 효소가 350 내지 500nm 범위의 광과 반응하여 손상된 DNA를 절단하는 광 재활성화 반응(photo-reactivation reaction)이다. 가시광선은 이러한 방식으로 손상된 박테리아를 복구할 수 있다. 박테리아의 상기 광 재활성화는 광과 노출 시간에 따라 달라진다.

자외선 손상만으로도 박테리아가 멸균될 수 있다. 박테리아가 병원성을 가지려면 스스로 복제할 수 있어야 한다.

또 다른 복구 메커니즘은 암흑 복구 메커니즘(dark repair mechanism)이다. 상기 암흑 복구 메커니즘에서 효소는 광 에너지 없이 손상된 DNA를 복구할 수 있다. 이러한 효소는 예를 들어 탈아미네이트된 시토신(deaminated cytosine)들을 대체할 수 있도록 N-글리코시드 결합(N-glycosidic bond)들을 절단할 수 있는 N-글리코실라제 효소(N-glycosylase enzyme)들이다. 유기체는 여러 가지 방법으로 DNA 손상을 복구할 수 있기 때문에, 박테리아가 광과 반응하여 재활성화되지 않는 방식으로 유기체를 손상시키는 것이 본 발명의 목적이다. 예를 들어, 이는 DNA 손상들과 산화 반응들의 조합에 의한 것일 수 있다.

본 발명에 의해, 동물 사육장에서 미생물 압력을 감소시킴으로써, 항생제 및 기타 약품의 양을 현저히 감소시켜 동물의 건강을 개선하고 농가의 비용을 절감할 수 있다는 것이 실현된다. 특히 돼지와 새끼 돼지를 사육하는 농장과 관련하여 본 발명에 의해 실현되는 또 다른 이점은 박테리아와 바이러스(예: MRSA 및 SADS-CoV)를 크게 제거하여 동물과 농장 근로자 모두의 건강과 복지를 개선할 수 있다는 것이다. 미생물 압력의 감소는 본 발명의 방법들의 발광 및/또는 액체 소독에 의해 달성될 수 있다. 이러한 발광 및/또는 소독은 동물 농장 생산 시설 내부에서 이루어질 수 있다.

본 발명의 발광 유닛은 ND3의 생성을 촉진하여 동물의 면역 체계를 강화함으로써 동물의 건강을 증진시킬 뿐만 아니라, 동물 농장 생산 시설의 미생물 압력을 감소시켜 동물의 건강을 증진시키도록 더 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 발광 유닛은 박테리아 및 바이러스와 같은 미생물들을 비활성화 시키는 파장 범위를 갖는 광을 방출하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이는 항생제 및 기타 의약품의 양을 크게 줄여 동물의 건강을 개선하고 농가의 비용을 절감할 수 있다. 특히 돼지와 새끼 돼지를 기르는 농장과 관련하여 본 발명에 의해 실현되는 또 다른 이점은 MRSA 박테리아 뿐만 아니라 바이러스 감염과 같은 기타 에어로졸 운반 감염(예: SADS-CoV)을 크게 제거 할 수 있으므로 동물과 농장 근로자 모두의 건강과 복지가 개선된다는 것이다. 미생물 압력의 감소는 본 발명의 방법들에 의한 소독에 의해 달성될 수 있다.

미생물의 비활성화는 일반적으로 253.7nm의 UV-C 파장 범위의 광을 사용하여 수행된다. 그러나, 이와는 반대로, 본 발명에 따른 발광 유닛은 일 실시예에서 파장이 280nm 미만 또는 270nm 미만인 광이 방출되지 않도록 구성됨으로써, 사람 및 동물이 유해한 UV-C 광선들에 노출되지 않도록 보장할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 유닛에는 램프에서 방출되는 광에서 280nm 미만 또는 270nm 미만의 파장이 필터링되는 날카로운 가장자리 필터 유리(sharp edge filter glass)가 제공될 수 있다. 따라서 UV-C 파장은 날카로운 가장자리 필터 유리를 통과하지 못한다. 파장이 적어도 280nm 이상인 광을 사용하여 미생물을 비활성화하기 위해 방출되는 광은 표준 UV HID 램프에 비해 UV-B 영역에서 훨씬 더 높은 에너지를 갖는다. 그러나, 다른 실시예에서, 상기 발광 유닛은 215 내지 245nm, 더 바람직하게는 218 내지 230nm, 가장 바람직하게는 217 내지 227nm 사이의 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 222nm에 중심을 두고, 바람직하게는 LED 광에 의해 제공될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 발광 유닛은 단일 표준 램프 소켓 또는 단일 인쇄 회로에 수용될 수 있도록 구성된다. 따라서, 상기 발광 유닛은 바람직하게는 상기 소켓에 의해 수신되는 단일 커넥터만을 갖도록 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 특정 실시예에서, 상기 발광 유닛은 살아있는 동물의 피부에서 ND3의 형성을 촉진하고, 동물 사육장의 미생물 압력을 낮추며, 최적화된 작업 조명 조건을 제공하면서, 단일 표준 램프 소켓으로 수신될 수 있도록 구성되어 전체 비용 및 공간 요구 사항을 감소시키도록 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 발광 유닛은 단일 표준 램프 소켓에 수용될 수 있도록 구성된다. 따라서, 상기 발광 유닛은 바람직하게는 상기 소켓에 의해 수신되는 단일 커넥터만을 갖도록 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 특정 실시예에서, 상기 발광 유닛은 살아있는 동물의 피부에서 ND3의 형성을 촉진하고, 동물 사육장의 박테리아 압력을 감소시키며, 최적화된 작업 조명 조건을 제공하면서, 단일 표준 램프 소켓에 의해 수신될 수 있도록 구성되어 전체 비용 및 공간 요구 사항을 감소시키도록 구성된다.

· LED - 발광 다이오드(Light Emitting Diode)

본 발명에서 사용되는 상기 광원은 발광 다이오드(LED)이며, 따라서 본 발명에 따른 상기 발광 유닛의 바람직한 실시예는 LED 기술을 기반으로 한다. 표면 실장형 다이오드(urface-mounted-diode) 또는 칩 온 보드(chip-on-board)와 같은 LED 및/또는 LED 칩은 반도체를 통해 전류가 흐를 때 광을 발산하는 반도체 광원이다. 바람직하게는, 단일 색상 LED들은 다양한 반도체 재료를 선택하여 단일 색상 LED들이 근적외선부터 가시광선 스펙트럼을 거쳐 자외선 범위에 이르는 좁은 파장대의 광을 방출할 수 있도록 구성될 수 있다. LED의 작동 전압은 이러한 반도체의 더 큰 밴드 갭 때문에 더 짧은 파장에 의해 증가할 수 있다. 이러한 반도체들의 더 큰 밴드 갭으로 인해 파장이 더 짧을수록 LED의 작동 전압이 증가한다. 일반적으로 LED는 발광 다이오드를 의미하고, LED 칩은 LED를 구성하는 칩을 의미할 수 있다. 그러나 이 두 용어는 본 명세서에서 같은 의미로 사용된다.

LED에서 나오는 광은 레이저에서 나오는 광처럼 일관되게 단색이 아니지만, 본 출원의 맥락에서 별도의 발광 다이오드들은 단색 광원들로 간주되고, 그 이유는 방출된 파장 범위가 넓은 스펙트럼 다색 광원에 비해 실제로 단색이기 때문이다. 따라서, 상기 발광 유닛은 LED들로부터 방출되는 단색 LED 광 스펙트럼이 30nm 미만, 바람직하게는 20nm 미만, 더 바람직하게는 15nm 미만, 더욱 더 바람직하게는 10nm 미만, 가장 바람직하게는 10nm 내외, 또는 심지어 9, 8, 7, 6 또는 5nm 이하, 또는 그보다 더 작은 스펙트럼 대역폭을 갖도록 구성될 수 있다.

283nm에 중심을 두고 FWHM이 16nm인 UV-B LED는 275nm 부근에서 약 50%의 강도를 제공하는 반면, 268nm 미만에서는 발광량이 미미하다. 따라서 LED의 가장 큰 장점은 매우 구체적이고 좁은 파장 범위를 타겟팅 할 수 있다는 것이며, 그러나 여전히 일정한 스펙트럼 대역폭을 가지므로 특정 기능적 특성을 가진 여러 파장을 LED에서 방출할 수 있다는 것이다.

LED 칩을 사용하는 것의 한 가지 장점은, 특히 자외선 범위에서 전력을 조명 전력으로 변환하는 데 훨씬 더 효율적이라는 것이다. 10.5W(즉, 전력 소비량)로 정격 283±5nm의 UV-B LED 칩은 3W 이상의 UV-B 광을 제공할 수 있으며, 이는 예를 들어 기존의 고압(HID) UV 램프들에 비해 매우 효율적인 전기-광 에너지 변환을 제공한다.

현재 LED UV 광원들의 비용은 고압 UV 램프들보다 높지만, 고압 램프들의 전력 소비가 높기 때문에 LED 기술보다 운영 비용이 훨씬 더 빠르게 증가할 것이다. 그리고 일반적으로 LED 기술은 UV HID 기술보다 훨씬 환경 친화적이다. 특히 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)를 기반으로 하는 LED 칩들은 상대적으로 높은 전력량과 원하는 파장 범위들(200nm 내지 750nm)로 방전된다. 테스트들은, 어미 돼지 1마리와 새끼 돼지 10 내지 15마리가 있는 돈사를 대상으로 하고 하루 16시간 동안 4500K의 가시광선, 24시간 동안 각각 297nm, 283nm, 230nm의 UVB 및 UVC LED를 발광하도록 구성된 본 발명에 따른 발광 장치 중 하나가, 하루 약 0.3kWh의 전력 소비로 작동할 수 있어 전력 효율이 매우 높은 것을 보여준다.

일 실시예에서 본 발명에 따른 발광 유닛은 275 내지 305nm 범위의 파장(들)을 갖는 단색 UV-B 광선을 방출하도록 구성되며, 바람직하게는 297±5nm에서 최대 강도를 갖도록 구성된다. 이러한 UV-B 광선의 장점들은 박테리아와 바이러스를 비활성화할 수 있다는 것이다. 특히 약 297nm에서 피크 파장을 갖는 LED 광은, 특히 상기 광이 297nm, 302nm 및 303nm 주변의 하나 이상의 파장에서 광을 포함하는 경우, ND3의 자연 생성을 촉진하는 297nm 주변의 잘 정의된 파장 스펙트럼을 제공할 수 있다는 점에 주목할 수 있다. 동시에 미생물들은 약 295 내지 296nm의 광으로 비활성화될 수 있으며, 특히 이러한 광은 작은 유기물 층을 투과할 수 있어 미생물의 비활성화에 매우 효율적이라는 장점이 있다. 파장 스펙트럼의 피크 파장이 297±5nm, 파장 스펙트럼의 FWHM이 약 15nm인 경우 280nm 미만의 광은 상당히 피할 수 있다. 도 9는 295nm의 피크 파장과 약 13~14nm의 FWHM을 가진 LED의 파장 스펙트럼의 예를 보여준다. 도 9에서 볼 수 있듯이 FWHM을 약 10nm로 줄이면 280nm 이하의 나머지 광은 미미하여 농장 생산 시설의 동물과 사람이 "햇볕에 타는(sunburnt)" 것을 피할 수 있지만 290nm와 300nm 주변에는 여전히 약간의 광이 남아있게 된다. UVB LED 광원의 또 다른 장점은 가시광선이 방출되지 않아 동물의 수면을 방해하지 않고 24시간 동안 활성화할 수 있으며, 동시에 ND3 자극 및 미생물 비활성화 측면의 장점들을 유지할 수 있다는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 발광 유닛은 217 내지 227nm 범위의 파장들을 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성될 수 있으며, 바람직하게는 222±5nm에서 최대 강도를 갖도록 구성될 수 있다. 이러한 UV-C 광선의 장점은 예를 들어 바이러스 표면의 단백질이 240nm 이하의 광을 강하게 흡수하기 때문에 박테리아와 바이러스를 매우 효율적으로 비활성화할 수 있다는 것이다. 단백질의 변질에 가장 적합한 간격은 220 내지 240nm이다. 220-240nm의 장점은 이러한 UVC 광이 동물 농장 생산 시설에서 동물과 사람의 각막과 피부를 악화시키지 않는다는 것이다. 지금까지 알려진 접근 방식은 동물 농장 생산 시설 내부의 UV-C 광을 줄이거나 제거하는 것이었기 때문에 UV-C 광을 이런 방식으로 사용할 수 있다는 것은 매우 놀라운 일이다. 그러나 LED 기술을 통해 동물이나 사람에게 해를 끼치지 않으면서도 동물 농장 생산 시설 내부의 미생물 압력을 효율적으로 줄일 수 있는 좁은 범위의 광 방출량을 가진 적절한 파장이 확인되었다. 특히 222nm 및/또는 233nm의 UVC 광을 포함하는 것이 유리한 것으로 나타났다. 222/233nm의 광은 DNA가 222/233nm에서 심각하게 손상될 수 있기 때문에 박테리아를 악화시키는 데 매우 효율적인 것으로 나타났다. UVC(220 내지 240nm) LED 광원의 또 다른 장점은 가시광선이 방출되지 않아 동물의 수면을 방해하지 않고 24시간 동안 활성화할 수 있다는 것이다.

LED 기술을 사용하면 가시광선의 색온도와 강도를 정확하게 맞춤화하여 사람의 작업 조명 조건을 개선하고 동물이 방해받는 것을 최소화할 수 있다. 이러한 점에서, 동물 농장 생산 시설에서는 광을 적색으로 전환하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌는데, 즉, 본 발명에 따른 발광 유닛은 가시광선의 색온도가 4500 내지 6500K 범위 또는 4000 내지 6000K 범위, 가장 바람직하게는 주로 644nm에 중심을 둔 파장 스펙트럼에 대응하는 4500K에 있도록 구성될 수 있다. 이러한 가시광선 LED들은 약 1W에서 1000W 이상의 와트로 제공될 수 있다. 따라서, 가시광선 방출량은 용도 및 상황, 특히 동물 농장 생산 시설의 규모 및 상기 발광 유닛의 위치에 따라 쉽게 선택할 수 있다.

가시광선은 단일 다이오드로 제공될 수 있지만 필요한 경우 더 많은 다이오드들을 제공할 수 있다. 단색 UV-B 광은 적어도 1개, 2개, 3개 또는 4개의 LED로 제공될 수 있다. 유사하게, 단색 UV-C 광은 적어도 1개, 2개, 3개 또는 4개의 LED에 의해 제공될 수 있다.

모든 LED는 필요한 광도에 따라 선택되고 다양한 전력량으로 결합될 수 있다. LED들은 약 1W에서 약 50W까지 사용할 수 있다(예: 1W, 3W, 12W 및 48W LED). 위에서 언급한 바와 같이 백색광/가시광선을 제공하는 LED는 더 높은 전력 설정에서도 사용할 수 있다. 농장 생산 시설의 적용 및 환경 조건에 따라 본 발명에 따른 발광 유닛에는 수동 및/또는 능동 냉각이 제공될 수 있다. 예를 들어, LED 회로 기판 근처에 장착된 펠티에(Peltier) 소자(들) 형태의 능동 냉각과 도 1 내지 3에 예시된 것처럼 하우징의 냉각 핀 형태의 수동 냉각이 있다.

모든 LED는 예를 들어 CIE 62471에 따라 DIL 피팅을 통해 DIL(dual in-line) 설정으로 공통 회로 기판에 장착될 수 있다. 바람직하게는 상기 발광 유닛은 LED들을 갖는 공통 회로 기판이 교체 가능하도록 구성된다. 따라서 상기 광원을 교체해야 할 경우 사용자나 서비스 기술자는 회로 기판만 교체하면 된다.

상기 발광 유닛은 LED들로부터 방출된 광을 확산시키기 위한 반사기(reflector)를 포함할 수 있고, 반사기는 예를 들어 공통 회로 기판 위에 장착될 수 있다. 상기 발광 유닛은 작동 중에 광원이 효율적으로 냉각되도록 냉각 핀을 갖는 하우징, 바람직하게는 금속제를 더 포함할 수 있다.

비타민 ND3 부족에 매우 민감한 동물 그룹 중 하나는 혈액 내 측정 가능한 수준의 ND3가 없이 태어나서 면역 체계가 약화된 갓 태어난 새끼 돼지이다. 갓 태어난 새끼 돼지는 어미 돼지의 모유를 통해 ND3를 받는 데 의존한다. 그러나 모유 내 ND3 함량은 매우 낮다. 어미 돼지는 여름에 새끼 돼지를 낳기 때문에 태양의 UV-B 방사선에 의해 ND3의 필요성이 완전히 충족되므로 자연에서는 문제가 되지 않는다. ND3의 결핍은 사육되는 새끼 돼지의 감염 퇴치 능력과 그에 따른 기존 생산 방식의 새끼 돼지의 사망률에 핵심적인 역할을 한다. ND3의 형성을 향상시키기 위한 UV 광의 사용은 EP 2558984에 기술되어 있다.

· 동물에서의 ND3 형성(ND3 formation in animals)

상기 면역 체계는 외부 유기체들(foreign organisms), 주로 박테리아, 곰팡이(fungi), 바이러스 및 기생충에 대한 신체의 방어이다. 신체의 면역체계는 수백만 개의 서로 다른 백혈구로 구성되어 있으며, 각 백혈구는 특정 형태의 외부 세포를 인식할 수 있다. 바이러스와 같은 외부 세포가 몸에 들어오면 백혈구가 공격하여 외부 세포를 죽이려고 한다. 따라서 이식에서는 삽입되는 조직이 환자 자신의 세포와 최대한 유사해야 한다는 것이 중요하다. 면역체계에는 기억력이 있으므로 다음에 동일한 유형의 박테리아나 바이러스에 노출되면 이 특정 박테리아나 바이러스에 대한 항체를 구축하여 신속하게 박멸할 수 있다. 면역체계는 선천면역체계와 적응면역체계로 나누어진다.

상기 적응 면역 반응은 영구적이며 항원 의존적이다. 본 발명에 따른 UV LED 광의 조합은 적응 면역 반응을 크게 향상시킨다.

비타민 ND3의 수준은 일반적으로 사람에게 너무 낮아 사망률이 높아진다. 따라서 혈장 내 ND3를 증가시키는 자외선 조명과 식품, 특히 유제품에 함유된 높은 천연 비타민 ND3를 섭취하는 것이 중요하다. 예를 들어, 비타민 ND3는 신생아는 물론 어린이와 청소년의 발달에도 매우 중요한 요소이다. 비타민 ND3 결핍은 호흡기 감염, 천식, 골다공증 및 기타 이차 질환을 유발할 수 있다. 또한 연구에 따르면 유아가 권장 용량의 비타민 ND3를 섭취하면 제1형 당뇨병과 천식을 30% 이상 예방할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, ND3가 면역 체계를 강화하여 유방암, 전립선암, 대장암의 위험을 줄이고 일반적으로 심혈관 질환 및 골다공증과 같은 생활 습관병(lifestyle diseases)의 위험을 줄이는 것으로 나타났다.

본 발명의 또 다른 목적은 갓 태어난 새끼 돼지와 같은 동물의 피부에서 ND3 형성을 향상시키는 데 적합한 발광 유닛을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 발광 유닛은 동물의 피부에서 비타민 ND3 형성을 보장하는 방법으로 작용한다.

7-디히드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)을 비타민 D3 이전 생성에 가장 효과적으로 조사하는 것은 297 nm UV-B 광이다. 각질형성세포(keratinocytes)를 비타민 D3 이전 상태로 전환시키는 데 가장 효과적인 파장은 302 nm UV-B 광이다. 또한 일부 상황에서는 285nm 미만의 2차 최대값이 나타난다.

바람직하게는 상기 발광 장치는 UV-B 범위의 일부인 280 내지 305nm 범위의 파장들을 포함하는 광을 방출하도록 구성된다. 이 범위는 새끼 돼지에서 ND3의 자연적인 형성을 자극하는 데 가장 효율적인 것으로 밝혀졌다. 상기 발광 유닛은 파장 295nm, 더 바람직하게는 297nm의 파장을 갖는 광에 대한 고강도를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 297nm 파장의 고강도 광이 동물의 피부에서 ND3를 형성하는 데 특히 적합하다는 것이 밝혀졌다.

새끼 돼지와 같은 동물에 조명을 가하면 동물의 피부에서 ND3가 더욱 효과적으로 형성된다. 이로 인해 동물이 더 건강해지고 동물 집단 내에서 사망률이 감소한다. 이러한 건강 개선의 또 다른 바람직한 효과는 육종가에서 항생제 사용을 줄일 수 있다는 것이며, 이는 다제내성 박테리아(multi-resistant bacteria.)의 발생을 방지하는 중요한 단계가 될 것이다. ND3 형성 강화의 또 다른 긍정적인 효과는 동물 사료 내 인과 칼슘의 더 나은 흡수이며, 이는 사료 생산에 긍정적인 환경 영향을 미칠 것이다. 체내 ND3 함량이 높은 농장 동물은 ND3 함량이 높은 우유와 고기를 생산하여 사람의 식단 기반 비타민 D3 흡수를 향상시키는 역할을 한다.

· 조명 시스템(Lighting system)

또한, 본 발명에 따른 시스템은, 예를 들어 교실, 병원 병동, 사무 공간 또는 집회장과 같은 사람을 수용하는 공간 또는 동물 농장 생산 시설에서 1) 작업 광을 제공하고 2) 미생물 압력을 낮추고, 및/또는 3) 천연 비타민 D3 생성을 촉진하기 위한 모듈형 조명 시스템과 같은 조명시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 다음을 포함한다.

- 본 명세서에 개시된 발광 유닛들 중 적어도 하나, 및

- 다음을 관리/및 또는 제어하기에 적합한 제어 시스템

1. 상기 발광 유닛(들)의 선택된 파장 범위, 즉 본 명세서에 개시된 선택된 파장 범위들에서

A. 광 노출 시간, 및/또는

B. 총 광 방출량과 같은 광 노출 강도.

본 발명에 따른 발광 유닛은 복수의 다른 LED를 통해 복수의 파장 범위에서 광을 방출하는 데 적합할 수 있으므로, 상기 제어 시스템은 예를 들어 방출된 광의 세기를 조정하기 위한 전력 조정 및 분, 시간, 일, 주, 월, 연 등의 광 노출 시간 측면에서 각 LED를 개별적으로 제어하도록 조정될 수 있다.

상기 조명 시스템은 가시광선 및/또는 UV-B 및/또는 UV-C 광을 모두 측정할 수 있는 센서 또는 별도의 파장 범위에 대한 별도의 센서 중 하나로서, 상기 발광 유닛(들)으로부터의 광 노출을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 광 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서(들)는 해당 발광 장치(들) 근처에 배치될 수 있으며(예: 해당 발광 장치(들)의 하우징에 통합), 추가적으로 또는 대안적으로 동일한 공간에 배치되도록 구성될 수 있으며(예: 벽에 장착), 센서가 발광 장치(들)의 광에 의해 조명될 수 있도록 구성될 수 있다. 광 노출 센서가 가려지거나 오작동하는 경우 상기 시스템은 적어도 UV-B LED 및/또는 UV-C LED를 끄도록 구성될 수 있다.

LED들은 일반적으로 시간이 지남에 따라 성능이 저하되므로 동일한 전력에 대해 시간이 지남에 따라 방출 강도가 천천히 떨어지며 일반적으로 5,000시간 또는 심지어 10,000시간 동안 30% 감소한다. 상기 발광 유닛으로부터의 광 강도를 측정함으로써 제어 파라미터인 방출된 광 강도를 확인할 수 있다. 따라서, 상기 조명 시스템은 상기 발광 유닛으로부터의 광 노출의 측정에 기초하여 상기 발광 유닛의 선택된 파장 범위에서 사전 정의된 광 노출 강도의 발광을 유지하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여 상기 발광 유닛은 LED들을 새로 설치할 때 최대 전력으로 조정하는 대신 효율이 서서히 저하되는 것에 대응하여 천천히 증가하도록 구성할 수 있다. 그러면 개별 LED의 수명이 훨씬 더 길어질 수 있다. 사용되는 LED들의 일반적인 수명을 5000시간으로 지정할 수 있으며, 수명 기간 동안 30%의 방출량 감쇄가 발생한다. 장기간에 걸쳐 전력을 증가시킴으로써 이러한 감쇠를 보상하고 LED 칩들의 수명을 늘릴 수 있다.

또한, 상기 제어 매개변수(control parameter)는 본 명세서에서 논의된 바와 같이 다양한 UV-B 및/또는 UV-C LED 파장의 서로에 대한 상대적 강도일 수도 있다.

상기 조명 시스템은, 예를 들어, 상기 발광 시스템을 포함하는 해당 공간에 사람 및/또는 동물이 상기 발광 유닛 근처에 존재하지 않을 때만 상기 발광 유닛이 UV-C 광선을 방출하도록 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, UV-C 광은 사람과 동물에게 해로울 수 있으므로 상기 발광 장치가 실내에 사람이 없을 때만 UV-C 광선을 방출하도록 구성할 수 있다. 이는 다양한 방법으로 제공될 수 있다.

상기 조명 시스템은 상기 발광 유닛이 하루 중 선택된 기간 동안에만, 예를 들어 상기 공간의 폐쇄 시간, 예를 들어 야간시간, 예를 들어 현지시간으로 22시부터 5시까지만 UV-C 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 사용자/관리자는 특정 공간 또는 건물의 폐쇄 시간을 정의하여 상기 제어 시스템이 그에 따라 상기 발광 장치를 제어할 수 있도록 할 수 있다.

상기 조명 시스템은 공간 및/또는 건물 내 활동을 감지하기 위한 적어도 하나의 움직임 센서를 포함 및/또는 접촉할 수 있습니다. 이는 사람이 있을 때 상기 발광 장치에서 유해한 광이 방출되지 않도록 하는 또 다른 방법이다.

상기 시스템의 일부이거나 단순히 시스템과 접촉하는 센서들은 무선 연결이나 필요한 경우 유선으로 상기 시스템에 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명에 따른 발광 유닛 및/또는 시스템은 가시광선이 하루에 제한되고 사전 정의된 기간 동안, 예를 들어 하루에 8시간 내지 16시간 동안 방출되는 반면, 비가시광선, 특히 UVB 및/또는 UVC는 하루에 24시간 동안 방출되도록 구성되는데, 이는 이러한 비가시광원이 미생물의 불활성화 및/또는 동물의 NDS 자극 측면에서 기능적 특성을 갖기 때문이다. 따라서 야간과 같이 동물의 수면을 방해하지 않으면서 기능성 광원의 효과를 극대화할 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명에 따른 발광 유닛 및/또는 시스템은 UV LED들 중 하나, 그 이상 또는 전부의 광 강도를 증가시키도록 구성된다. 이는 특히 해당 공간에 있는 사람이나 동물의 "일광화상(sunburn)"을 방지하기 위해 제공될 수 있다. 광도의 램핑(ramping)은 일반적으로 초기 전력 설정, 단계적 증가, 각 전력 설정에서의 지속 시간 및 최대 전력 설정으로 정의된다. 램프는 일반적으로 몇 시간, 심지어 하루 또는 며칠에 걸쳐 정의된다.

본 발명에 따른 발광 장치 및/또는 시스템은 스마트폰 또는 다른 디스플레이 장치와 같이 원격으로 활성화되는 광원/파장 스펙트럼 및 이에 상응하는 강도/전력을 제어할 수 있도록 더 구성될 수 있다. 다양한 조명 LED들의 타이밍을 원격으로 제어할 수도 있다. 광원/파장 스펙트럼의 개별 제어는 특히 LED들의 옵션이다. 따라서, 본 발명에 따른 발광 유닛 및/또는 시스템은 하루에 20시간, 18시간, 16시간, 12시간 또는 8시간 미만과 같이 하루에 사전 정의된 제1 시간 동안 광대역 가시광선을 방출하도록 구성될 수 있고, 하루에 적어도 20시간, 22시간 또는 24시간과 같이 하루에 사전 정의된 제2 시간 동안 단색 비가시성 LED 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 사전 정의된 제2 시간은 사전 정의된 제1 시간보다 큰 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 발광 유닛 및/또는 시스템은 센서(들)로부터의 입력에 기초하여, 297±5nm 광의 총 광 방출량에 대한 283±5nm 광의 총 발광량의 비율이 선택될 수 있도록 적어도 하나의 제1 UV-B LED(들)와 적어도 하나의 제2 UV-B LED(들) 사이의 발광량의 비율을 제어하도록 더 구성될 수 있다.

· 실시예들(Examples)

이하에서는 바람직한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하면 본 발명을 설명한다.

· 실시예 1 - 유리 비드들에 접종한 황색포도상구균에 대한 UV LED 조사의 소독 효율

본 실험의 목적은 황색포도상구균(S. aureus)에 대한 다양한 접촉 시간에 따른 UV LED 조사의 소독 효율을 테스트하는 것이다. 멸균 페트리 플레이트(sterile petri-plate)에서 황색포도상구균을 멸균 유리 비드들에 접종하고 접촉 시간을 달리하여 자외선에 노출시켰다. 도 13은 본 실시예에서 사용된 페트리 접시에 있는 유리 비드들의 그림으로, 유리 비드들의 직경은 약 6 내지 8mm이다.

본 발명에 따른 UV LED 발광 장치의 다른 실시예는 다른 실험에 사용되었다. 각 실험에서, 하나의 UV LED 발광 장치는 황색포도상구균의 접종된 유리 비드들을 포함하는 배양 접시 위에 수평으로 76cm 높이로 장착되었다. 자외선 조사 시간이 달라질 때마다 황색포도상구균이 접종된 페트리 플레이트를 제거하여 어두운 곳에 두었다. 유사하게, 황색포도상구균이 접종된 유리 비드들이 포함된 두 개의 페트리 플레이트는 어두운 곳에 (UV 조사를 피하여) 두어졌고, 이후 이를 사용하여 시간 제로에서 박테리아를 계수하였다.

자외선 조사 종료 후(24시간), 각 페트리 플레이트의 황색포도상구균을 만니톨염 한천(mannitol salt agar, MSA)에서 플레이트 카운트 방법을 사용하여 계수하였다. 37°C에서 24시간 배양 후, MSA 플레이트에서 관찰된 집락(colony)의 수를 사용하여 다양한 시간대의 자외선 조사로부터 황색포도상구균이 제거되는 정도를 계산하였다.

아래 표 1 내지 표 3은 UV LED를 조사하는 동안 다양한 사간대에 유리 비드들에서 황색포도상구균이 제거된 비율을 나타낸다. 이는 또한 도 15 내지 17에도 나타나 있다.

Time (hours)	cfu/mL	Log removal
0	7150	x
1	3893	0.3
2	3560	0.3
6	20	2.6
24	<1	>3.9

285 + 295 nm with FWHM of 15 nm

Time (hours)	cfu/mL	Log removal
0	2960000	x
2	2405000	0.1
6	66000	1.7
24	555	3.7

280 + 297 nm with FWHM of 15 nm

Time (hours)	cfu/mL	Log removal
0	1015000	x
2	895000	0.05
6	125000	0.91
24	525	3.3
48	<1	6.0

285 nm with FWHM of 40 nm

"285+295nm"는 285nm(2.5mW)와 295nm(4mW)의 서로 다른 UV-B LED들을 사용했으며, 둘 다 약 15nm, 8시간당 가중 선량(weighted dose)은 32.5 J/m2이다. 도 15a는 선량(J/m2) 대비 박테리아의 양을 로그 스케일의 막대로 표시한 것으로, 5.7은 1시간, 11.3은 2시간을 나타내며, 표 1의 시간과 같은 방식이다. 박테리아 제거율은 막대 위의 숫자로 표시되어 있다. 도 15b는 도 15a에 해당하지만 로그 제거를 보여준다.

"280+297nm"는 280nm(2.5mW)와 297nm(4mW)의 서로 다른 UV-B LED를 사용했으며, 둘 다 FWHM이 약 15nm, 8시간당 가중 선량이 32.1J/m2이다. 도 16a에서는 박테리아의 양을 로그 스케일의 막대로 시간 대비로 보여주고 있으며, 표 2의 시간과 같은 방식이다. 박테리아 제거율은 막대 위에 숫자로 표시되어 있다. 도 16b는 도 16a에 해당하지만 로그 제거를 보여준다.

"285nm"는 단일 285nm(2.5mW) UV-B LED를 사용했지만 FHWM이 약 40nm, 8시간당 가중 선량이 31.9J/m2이며, 도 17a는 선량(J/m2) 대비 박테리아의 양을 로그 스케일의 막대로 표시한 것으로, 13.2는 2시간, 39.7은 2시간, 158.7은 24시간에 해당한다. 박테리아 제거율은 막대 위에 숫자로 표시되어 있다. 도 17b는 도 17a에 해당하지만 로그 제거를 보여준다.

이러한 실험 동안 IEC 및 SED 표준에 따른 가중치도 계산되었으며 아래 표 4에 나와 있다.

Dose	285+295nm	280+297nm	285nm
1 hour / 3.8 J/m²	31.7%	30.7%	18.2%
8 hours / 30 J/m²	95.3%	93.6%	77.8%
24 hours / 90 J/m²	99.99%	99.97%	98.91%

다양한 자외선 조사량에서 유리 비드들에 접종한 황색포도상구균의 제거량 가중치

표 1 내지 표 4와 도 15 내지 도 17에서 볼 수 있듯이 두 개의 UV-B LED를 사용하는 조합 솔루션은 박테리아를 죽이는 데 매우 효율적이다. 단일 파장의 더 넓은 스펙트럼을 가진 285nm UV-B LED는 비용 효율적인 솔루션이며 소독에도 적합하지만 결합 솔루션에 비해 효율성이 떨어진다.

· 실시예 2

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 LED 기술에 기초한 발광 유닛의 일 실시예를 도시한다. 상기 발광 유닛(10)은 하우징의 상부 내부에 전원 공급 장치(11)를 수용하는 금속 직사각형 하우징, 농장 생산 시설의 천장 근처에 위치한 멀티탭과 결합될 수 있는 커넥터(12), 투명 커버(14) 및 LED 광원(16, 17)을 더 잘 냉각시킬 수 있도록 하우징의 표면을 증가시키는 복수의 냉각 핀(13)을 포함한다. 도 3a는 발광 유닛(10)의 사시도를 나타낸다. 도 3b는 상기 발광 유닛(10)이 멀티탭(20)과 전기적으로 결합되어 멀티탭(20)에 매달린 상태에서 농장 생산 시설 바닥에 있는 동물들을 향해 발광이 이루어지도록 한 투시 사시도(perspective bottom view)이다. 도 3c는 인쇄 회로 기판(15)이 11개의 LED 칩을 수용하는 것으로 보이는 상기 발광 유닛(10)의 저면도로서, 중앙의 LED(15)는 중성 백색광을 제공하고 나머지 10개의 단색 LED 칩(17)은 다양한 파장의 광을 갖는다. 도 3c에서 볼 수 있듯이 공통 인쇄 회로 기판은 발광 장치(10)의 바닥에서 직접 접근할 수 있으며, 따라서 4개의 나사(18)를 사용하여 쉽게 교체할 수 있다.

· 실시예 3

도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 LED 기술에 기초한 발광 유닛의 일 실시예를 도시한 것으로서, 도 1a 및 도 1b는 측면도를, 도 1c는 사시도를, 도 1d는 투시 사시도/측면도를 나타낸다. 그림 2A는 공통 회로 기판(15)의 적어도 일부가 LED 칩을 수용하는 것으로 보이는 투시 사시도이다. 도 2b는 발광 유닛의 절단면 투시도를 나타낸다. 도 1 및 도 2의 발광 유닛은 하우징의 상부 내부에 전원 공급 장치를 수용하는 금속성 원형 하우징과 천장 요소에 부착하기 위한 마운팅 요소를 포함한다. 마운팅 요소는 천장 요소에 부착된 후 발광 유닛을 기울일 수 있는 방식으로 원형 하우징에 부착된다. 도 2에서와 같이 복수의 냉각 핀이 제공되어 하우징의 표면을 증가시켜 LED 광원을 더 잘 냉각할 수 있다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 공통 인쇄 회로 기판은 발광 유닛(10)의 바닥에서 직접 접근 가능하며, 따라서 4개의 나사(18)를 이용하여 쉽게 교체될 수 있다. 원형 하우징은 LED 칩의 광이 일반적으로 약 ± 60도의 원형 원뿔 각도로 방출되기 때문에 유리할 수 있다.

· 실시예 4

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 발광 장치에 사용하기 위한 특히 돈사와 같은 동물 농장 생산 시설에 사용하기에 적합한 일반적인 인쇄 회로 기판상의 UV-B 및 백색광 LED 칩의 다양한 조합을 나타낸다.

도 5a는 회로 기판의 중앙에 배치된 단일 UV-B LED 295nm 칩을 나타내고, 도 5b는 회로 기판의 중앙에 배치된 단일 UV-B LED 285nm 칩을 나타낸다. 이러한 설정은 주로 동물 둥지(예: 새끼 돼지 둥지 및 밍크 둥지)의 검은색 발광 장치를 대상으로 하며, UV-B 광선이 ND3의 자연적인 형성을 향상시키지만 가시광선은 방출되지 않아야 한다. 동물 둥지에서 상기 발광 장치는 일반적으로 동물과 매우 가까운 곳에 위치하며 단일 LED 칩으로 충분할 수 있다.

도 5c와 도 5b는 중앙에 위치한 2700K 색상의 다색 백색광 LED 칩을 나타내고, 도 5c에서는 295nm의 단색광, 도 5d에서는 285nm의 광을 제공하는 4개의 UV-B LED 칩의 조합을 나타낸다. 농장 생산 시설에서 사람에게 가시광선을 제공하는 데는 하나의 백색광 LED 칩으로도 충분하지만, 상기 발광 장치가 시설의 천장 근처에 있는 경우 충분한 광도를 제공하기 위해 4 개의 UV-B LED 칩이 적합 할 것이다.

도 5a 내지 도 5d의 단일 UV-B 파장 설정은 바람직하게는 넓은 스펙트럼 LED 칩으로 제공될 수 있으며, 즉 약 30nm의 FMHM을 가진 LED 칩으로 제공될 수 있고, 이를 통해 돼지의 조명 및 돈사에서 미생물 압력 감소에 전체 UV-B 스펙트럼을 활용하고 이용할 수 있다. 이는 도 12에 나타난 것과 같다.

· 실시예 5

도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 따른 발광 장치에 사용하기 위한 특히 병원, 학교 등과 같은 사람 시설에서 사용하기에 적합한 일반적인 인쇄 회로 기판상의 UV-B, UV-C 및 백색광 LED 칩들의 다양한 조합을 나타낸다.

도 6a의 설정은 색 온도가 2700K인 단일 백색광 LED 칩과 283nm LED 칩 2개, 297nm LED 칩 2개를 제공한다. 이러한 UV-B 칩들은 일반적으로 각각 283±5nm 및 297±5nm로 지정되어 있으므로 중심 파장에 약간의 차이가 있을 수 있다. 일반적인 FWHM은 약 10 내지 15nm이다. 도 6a의 설정은 UV-B 스펙트럼의 많은 부분이 ND3 생성 및 미생물 압력 감소에 활용되기 때문에 병원, 학교 등과 같은 사람 시설들에서 사용하기에 특히 적합하다. 283nm와 297nm를 결합할 때의 장점은 보드에 사용되는 서로 다른 LED 칩들의 상대적인 수 또는 칩들에 공급되는 전력을 제어하여, 283nm와 297nm 광의 비율을 조정할 수 있으며, 도 11에 예시된 것처럼 상기 발광 장치 및/또는 상기 조명 시스템의 일부로, 예를 들어 병원 병동 벽에 설치된 광 센서들과 함께 사용할 수도 있다는 것이다.

도 6d는 도 6a의 설정에 해당하지만 백색 광원, 즉 283nm LED 칩 2개와 297nm LED 칩 2개가 없다. 도 6d의 설정의 장점은 도 6a의 설정과 동일하지만, 도 6d의 설정을 사용하여 작업 조명을 제공할 수 없다. 도 6d의 설정은 예를 들어 병원, 학교, 동물 농장 생산 시설에서 미생물 압력을 지속적으로 낮추고 ND3의 생산을 자극하기 위해 지속적으로 켜져 있는 발광 장치로 사용할 수 있지만 사람이나 동물의 눈에 보이지 않고, 즉 밤에는 동물이 방해받지 않고 잠을 잘 수 있도록 할 수 있다.

도 6b는 도 6a의 설정에 해당하며, 미생물 압력을 더욱 낮출 수 있는 260nm UV-C LED 칩 2개가 추가로 제공된다. 그러나 이러한 260nm UV-C LED 칩들의 광은 사람과 동물에게 유해하므로 사람이나 동물이 없을 때만 사용해야 한다.

도 6c는 도 6b의 설정에 해당하며 미생물 압력을 더욱 줄일 수 있는 두 개의 222nm UV-C LED 칩이 추가로 제공된다. 이러한 222nm UV-C LED 칩들의 광은 실제로 사람과 함께 사용할 수 있지만, 케이스와 함께 사용해야 하며, 바람직하게는 이러한 UV-C 광에 의해 제공되는 선량을 모니터링 할 수 있는 하나 이상의 센서와 함께 사용해야 한다.

도 6e의 설정은 두 개의 233nm UV-C LED 칩과 두 개의 297nm UV-B LED 칩이다. 이러한 LED 칩들은 일반적으로 각각 233±5nm 및 297±5nm로 지정되어 있으므로 중심 파장에 약간의 변화가 있을 수 있다. 일반적인 FWHM은 약 10 내지 15nm이다. 도 6e의 설정은 특히 병원, 학교 등과 같은 사람 시설에서 사용하기에 적합한데, 그 이유는 297±5nm UV-B 광이 ND3 생성에 적합하고 부분적으로 미생물 압력을 줄이는 데 적합한 반면, 233±5nm UV-C는 사람이나 동물에게 해를 끼치지 않고 미생물 압력을 줄이는 데 매우 효율적이기 때문이다. 233과 297nm를 결합할 때의 장점은 233과 297nm 광의 비율을 보드에 사용되는 서로 다른 LED 칩들의 상대적인 수에 의해 또는 칩들에 공급되는 전력을 제어하여 조정할 수 있으며, 도 11에 도시된 것처럼 발광 장치의 일부 및/또는 상기 조명 시스템의 일부로서, 예를 들어 병동 벽에 설치된 광 센서들과 결합하여 조정할 수도 있다는 것이다. 도 6e의 설정은 예를 들어 병원 및 학교에서 미생물 압력을 지속적으로 감소시키고 ND3의 생성을 자극하기 위해 지속적으로 켜져 있는 발광 장치로 사용할 수 있지만, 사람의 눈에는 보이지 않고, 즉 밤에는 환자가 방해받지 않고 잠을 잘 수 있도록 할 수 있다.

도 6f의 설정은 작업등도 제공할 수 있도록 색 온도가 2700K인 백색광 LED를 추가로 추가한 도 6e의 설정에 해당한다.

팬데믹으로 발전할 수 있는 돼지 독감과 같이 농장 생산 시설 전체에서 인수공통전염병을 제한하는 것이 주된 목적이라면, 발광 장치는 24시간 조명을 위한 적어도 하나의 UVB LED 칩과 약 2700K의 작업등을 제공하기 위한 적어도 하나의 가시광선 LED(예: 16시간 조명)로 구성할 수 있다. LED들의 수와 와트는 농장 생산 시설의 특정 조건에 따라 선택된다.

발광 장치의 위치가 더 국소적인 경우(예: 돈사 내), 파장 및 전력 구성은 자돈(piglet), 이유자돈(weaner) 또는 도축돈(slaughter pig)과 같이 동물의 크기, 연령 및/또는 유형/종족에 따라 선택되야 한다. 가시광선이 필요한 돈사의 경우 하루 조명 시간을 줄일 수 있지만, 긍정적인 효과를 극대화하기 위해서는 24시간 조명이 필요한 UVB 및 UVC 조명이 여전히 중요하다. 그러나 특히 동물이 어리거나 발광 장치가 동물과 더 가까운 곳에 있는 경우 LED 칩의 수 및/또는 와트가 감소될 수 있다.

· 실시예 6

도 7a 내지 도 7e는 일반적인 인쇄 회로 기판에서 UV-B, UV-C 및 백색광 LED 칩들의 다양한 조합을 보여준다. 예를 들어, LED 칩들은 3W 칩, 80W 칩 또는 그 사이의 모든 칩이 될 수 있다.

도 7a에서 도 5c의 회로 기판에는 농장 생산 시설의 미생물 압력을 더욱 줄이기 위해 405nm에서 단색광을 제공하는 6개의 LED 칩이 제공된다.

도 7b에서 도 5c의 회로 기판에는 농장 생산 시설의 미생물 압력을 더욱 줄이기 위해 230nm에서 단색 UV-C 광을 제공하는 4개의 LED 칩이 제공된다.

도 7c에서 도 7a의 회로 기판에는 농장 생산 시설의 미생물 압력을 더욱 줄이기 위해 230nm에서 단색 UV-C 광선을 제공하는 4개의 LED 칩이 제공된다. 도 7c의 설정에는 가시광선용 칩 1개, UV-C 칩 4개, UV-B 칩 4개, 진한 보라색에 해당하는 405nm 광을 제공하는 LED 칩 6개 등 최대 15개의 LED 칩이 수용된다.

도 7d는 하나의 백색광 LED, 하나의 295nm LED 칩, 4개의 405nm LED 칩을 제공한다. 도 7e에서는 살균 기능을 높이기 위해 405nm LED 칩을 230nm UV-C LED 칩(도 7d 기준)으로 교체했다.

도 7의 예시에서 모든 설정에 UV-B LED 칩이 하나만 있는 경우, 예를 들어 UV-B 광선의 주요 목적이 동물의 천연 ND3 생성을 자극하는 것이라면 UV-B 강도가 낮을 수 있지만, 농장 생산 시설 내부의 미생물 압력 감소를 극대화하려면 UV-C 및 보라색 광원에서 높은 강도가 필요하다는 것을 알 수 있다.

· 실시예 7

도 5e는 회로 기판 중앙에 배열된 단일 UV-C LED 233nm 칩을 나타낸다. 이러한 설정은 주로 병원, 학교 등과 같이 상당히 청결한 환경에서의 소독 애플리케이션을 대상으로 한다. 가시광선을 방출하지 않고도 24시간 내내 미생물 압력을 낮출 수 있기 때문에 인체에 해를 끼칠 위험이 거의 없는 230nm 전후의 광을 사용할 수 있다. 동물 농장 생산 시설에서도 소독 기능을 사용할 수 있고 동물에게 해를 끼치지 않기 때문에 원칙적으로 230nm 전후의 광을 사용할 수 있다. 그러나 동물 농장 생산 시설에 존재하는 먼지와 미세 입자는 특히 동물의 피부에 존재하는 경우 233nm의 광을 흡수하여 UV-C 광의 소독 능력을 크게 감소시킬 수 있다.

도 5f는 중앙에 위치한 2700K 색상의 다색 백색광 LED 칩과 233nm에서 단색광을 제공하는 4개의 UV-C LED 칩의 조합을 나타낸다. 하나의 백색광 LED 칩은 사람에게 가시광선을 제공하기에 충분하며, 상기 발광 장치가 건물의 천장 근처에 있는 경우 소독에 충분한 광도를 제공하기 위해 4 개의 UV-C LED 칩을 사용하는 것이 적합하다.

· 항목들(Items)

1. 1) 미생물 압력을 낮추고, 2) 천연 비타민 D3 생성을 촉진하기 위한 발광 유닛으로서, 상기 발광 유닛은 다음을 포함한다.

- 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 UV-B 발광 다이오드(LED)

2. 제1항목에 있어서, 280 내지 290nm 사이, 더 바람직하게는 283 내지 287nm 사이, 가장 바람직하게는 285nm인 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-B LED를 포함하는 것인, 발광 유닛.

3. 제2항목에 있어서, 상기 단색 UV-B LED 광은 50nm 이하, 더 바람직하게는 40nm 이하, 더욱 더 바람직하게는 30nm이하, 가장 바람직하게는 20nm 이하의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는 것인, 발광 유닛.

4. 제2항목에 있어서, 상기 단색 UV-B LED 광은 적어도 30nm, 더 바람직하게는 적어도 35nm, 가장 바람직하게는 적어도 40nm의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는 것인, 발광 유닛.

5. 제1항목에 있어서, 상기 발광 유닛은 다음을 포함한다.

- 278 내지 288nm 사이, 더 바람직하게는 281 내지 285nm 사이, 가장 바람직하게는 283nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-B LED.

6. 전술한 항목들 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 발광 유닛은 다음을 포함한다.

- 292 내지 302nm 사이, 더 바람직하게는 295 내지 299nm 사이, 가장 바람직하게는 297nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-B LED.

7. 제5항목 및 제6항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 단색 UV-B LED 광은, 30nm 이하, 더 바람직하게는 20nm 이하, 더욱 더 바람직하게는 15nm 이하, 가장 바람직하게는 10nm 또는 심지어 8nm 이하의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는 것인, 발광 유닛.

8. 제5항목 내지 제7항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 UV-B LED와 상기 적어도 하나의 제1 UV-B LED 사이의 발광량의 비율을 제어하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

9. 제5항목 내지 제8항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 UV-B LED와 상기 적어도 하나의 제2 UV-B LED 사이의 발광량의 비율이 1 초과, 바람직하게는 2 초과, 더 바람직하게는 2.5 초과, 가장 바람직하게는 3 정도 또는 3 초과인 것인, 발광 유닛.

10. 제5항목 내지 제8항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 UV-B LED와 상기 적어도 하나의 제1 UV-B LED 사이의 발광량의 비율이 1 미만, 바람직하게는 0.75 미만, 가장 바람직하게는 0.5 미만인 것인, 발광 유닛.

11. 전술한 항목들 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 발광 유닛은 다음을 포함한다.

- 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 UV-C LED.

12. 제11항목에 있어서, 상기 적어도 하나의 UV-C LED는, 215 내지 240nm 범위의 파장들을 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

13. 제11항목 및 제12항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 발광 유닛은 다음을 포함한다.

- 228 내지 238nm 사이, 바람직하게는 231 내지 235nm 사이, 가장 바람직하게는 233nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-C LED.

14. 제11항목 내지 제13항목 중 어느 한 항목에 있어서,

- 217 내지 227nm 사이, 바람직하게는 220 내지 224nm 사이, 가장 바람직하게는 222nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-C LED를 포함하는 것인, 발광 유닛.

15. 제11항목 내지 제14항목 중 어느 한 항목에 있어서,

- 255 내지 265nm 사이, 바람직하게는 258 내지 262nm 사이, 가장 바람직하게는 260nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제3 UV-C LED를 포함하는 것인, 발광 유닛.

16. 제11항목 내지 제15항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 단색 UV-C LED 광은, 20nm 이하, 더 바람직하게는 15nm 이하, 더욱더 바람직하게는 10nm, 가장 바람직하게는 8nm 또는 심지어 5nm 이하의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는 것인, 발광 유닛.

17. 제11항목 내지 제16항목 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 UV-B LED 및 적어도 하나의 UV-C LED를 포함하고, 상기 적어도 하나의 UV-B LED와 상기 적어도 하나의 UV-C LED 사이의 발광량의 비율을 제어하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

18. 전술한 항목들 중 어느 한 항목에 있어서, 다색 가시광선, 바람직하게는 380 내지 750 nm 범위의 파장을 갖는 다색 가시광선을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 가시광선 LED를 포함하는 것인, 발광 유닛.

19. 전술한 항목들 중 어느 한 항목에 있어서, 215 내지 240nm 범위의 단색 UV-C 광의 방출을 제외하고, 270nm 미만의 광을 방출하지 않도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

20. 제11항목 및 제12항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 다색 가시광선의 색온도가 2500K 내지 5000K, 예를 들어 약 4500K, 바람직하게는 약 2700K가 되도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

21. 제18항목 내지 제20항목 중 어느 한 항목에 있어서, 하루 16시간 미만의 제1 사전 정의된 기간 동안 상기 다색 가시광선을 방출하도록 구성되고, 하루 22시간 이상의 제2 사전 정의된 기간 동안 상기 단색 비가시광선 UV-B 및 UV-C 광을 방출하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

22. 전술한 항목들 중 어느 한 항목에 있어서, 모든 LED가 공통으로 교체 가능한 회로 기판에 장착되는 것인, 발광 유닛.

23. 전술한 항목들 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 발광 유닛으로부터의 광 노출을 측정하기 위한 적어도 하나의 광 센서를 포함하는 것인, 발광 유닛.

24. 전술한 항목들 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 발광 유닛 근처에서 사람들 및/또는 동물들의 움직임과 같은 활동을 감지하기 위한 적어도 하나의 움직임 센서를 포함하는 것인, 발광 유닛.

25. 전술한 항목들 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 발광 유닛 근처에서 활동이 감지될 때, 상기 UV-B LED(들) 및/또는 UV-C LED(들)를 끄도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

26. 전술한 항목들 중 어느 한 항목에 있어서, 바람직하게는 금속제이고, 바람직하게는 냉각 핀들을 갖는 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 상기 발광 유닛의 모든 LED들을 수용하는 것인, 발광 유닛.

27. 제18항목 내지 제26항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 다색 가시광선을 제공하기 위한 최소 48W의 와트수를 갖는 단일 LED, 및 UV-B 광, 선택적으로 UV-C 광을 각각 제공하기 위한, 1W, 3W, 12W, 48W 또는 100W의 와트수를 갖는 하나 이상의 LED들을 포함하는 것인, 발광 유닛.

28. 교실, 병원 병동, 사무 공간 또는 집회장과 같은 사람을 수용하는 공간 또는 동물 농장 생산 시설에서 1) 작업 광을 제공하고 2) 미생물 압력을 낮추고, 및/또는 3) 천연 비타민 D3 생성을 촉진하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은 다음을 포함한다.

- 전술한 항들 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 상기 발광 유닛, 및

- 다음을 관리하기에 적합한 제어 시스템

상기 발광 유닛(들)의 선택된 파장 범위들에서,

- 광 노출 시간, 및/또는

- 총 광 방출량과 같은 광 노출 강도.

29. 제28항목에 있어서, 상기 발광 유닛(들)로부터의 광 노출을 측정하기 위한 적어도 하나의 광 센서를 포함하는 것인, 시스템.

30. 제28항목 및 제29항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 공간에서의 활동을 감지하기 위한 적어도 하나의 움직임 센서를 포함하는 것인, 시스템.

31. 제28항목 내지 제30항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 발광 유닛(들)로부터의 광 노출의 측정에 기초하여, 상기 발광 유닛(들)의 선택된 파장들 범위에서 사전 정의된 광 노출 강도의 방출을 유지하도록 구성되는 것인, 시스템.

32. 제28항목 내지 제31항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 발광 유닛들은 하루 중 선택된 기간 동안에만, 예를 들어 상기 공간의 폐쇄 시간, 예를 들어 야간시간, 예를 들어 현지시간으로 22시부터 5시까지만 UV-C 광을 방출하도록 구성된 것인, 시스템.

33. 제28항목 내지 제32항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 발광 유닛들이, 상기 발광 시스템을 포함하는 해당 공간에 사람들 및/또는 동물들이 상기 발광 유닛(들) 근처에 존재하지 않을 때만 UV-C 광을 방출하도록 구성되는 것인, 시스템.

34. 제28항목 내지 제33항목 중 어느 한 항목에 있어서, 센서(들)로부터의 입력에 기초하여, 297±5nm 광의 총 광 방출량에 대한 283±5nm 광의 총 발광량의 비율이 선택될 수 있도록 적어도 하나의 제2 UV-B LED(들)와 적어도 하나의 제1 UV-B LED(들) 사이의 발광량의 비율을 제어하도록 구성되는 것인, 시스템.

35. 제28항목 내지 제34항목 중 어느 한 항목에 있어서, 센서(들)로부터의 입력에 기초하여, 233±5nm 광의 총 발광량에 대한 297±5nm 광의 총 발광량의 비율이 선택될 수 있도록 적어도 하나의 제1 UV-B LED들과 적어도 하나의 제1 UV-C LED(들) 사이의 발광량의 비율을 제어하도록 구성되는 것인, 시스템.

Claims

1) 미생물 압력을 낮추고, 2) 천연 비타민 D3 생성을 촉진하기 위한 발광 유닛으로서, 상기 발광 유닛은 다음을 포함한다.
- 292 내지 302nm 사이, 더 바람직하게는 295 내지 299nm 사이, 가장 바람직하게는 297nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-B LED, 및
- 275 내지 290nm 사이, 바람직하게는 278 내지 288nm 사이, 더 바람직하게는 281 내지 285nm 사이, 가장 바람직하게는 283nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-B LED, 및/또는
- 228 내지 238nm 사이, 바람직하게는 231 내지 235nm 사이, 가장 바람직하게는 233nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 UV-C LED.

제1항에 있어서,
적어도 하나의 상기 제1 및 제2 UV-B LED 광은,
20nm 이하, 더 바람직하게는 15nm 이하, 가장 바람직하게는 10nm 또는 심지어 8nm 이하의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는 것인, 발광 유닛.

제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 UV-B LED 광은,
적어도 30nm, 더 바람직하게는 적어도 35nm, 가장 바람직하게는 적어도 40nm의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 UV-B LED는,
296 내지 298nm 사이, 가장 바람직하게는 297nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 UV-B LED는,
282 내지 284nm 사이, 가장 바람직하게는 283nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-B 광을 방출하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 UV-C LED는,
232 내지 234nm 사이, 가장 바람직하게는 233nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 UV-B LED와 상기 적어도 하나의 제2 UV-B LED 사이의 발광량의 비율을 제어하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 UV-B LED와 상기 적어도 하나의 제1 UV-B LED 사이의 발광량의 비율이 2 초과, 더 바람직하게는 2.5 초과, 가장 바람직하게는 3 정도 또는 3 초과인 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 217 내지 227nm 사이, 바람직하게는 220 내지 224nm 사이, 가장 바람직하게는 222nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제2 UV-C LED,
를 포함하는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 255 내지 265nm 사이, 바람직하게는 258 내지 262nm 사이, 가장 바람직하게는 260nm에서 최대 강도를 갖는 단색 UV-C 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 제3 UV-C LED,
를 포함하는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단색 UV-C LED 광은,
20nm 이하, 더 바람직하게는 15nm 이하, 가장 바람직하게는 10nm 또는 심지어 8nm 이하의 반치전폭(Full Width Half Max, FWHM) 스펙트럼 대역폭을 갖는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 UV-B LED와 적어도 하나의 상기 UV-C LED 사이의 발광량의 비율을 제어하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
다색 가시광선, 바람직하게는 380 내지 750 nm 범위의 파장들을 갖는 다색 가시광선을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 가시광선 LED를 포함하는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
215 내지 240nm 범위의 단색 UV-C 광의 방출을 제외하고, 270nm 미만의 광을 방출하지 않도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다색 가시광선의 색온도가 약 2700K가 되도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
하루 16시간 미만의 제1 사전 정의된 기간 동안 상기 다색 가시광선을 방출하도록 구성되고, 하루 22시간 이상의 제2 사전 정의된 기간 동안 상기 단색 비가시광선 UV-B 및 UV-C 광을 방출하도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
모든 LED가 공통으로 교체 가능한 회로 기판에 장착되는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 유닛으로부터의 광 노출을 측정하기 위한 적어도 하나의 광 센서를 포함하는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 유닛 근처에서 사람들 및/또는 동물들의 움직임과 같은 활동을 감지하기 위한 적어도 하나의 움직임 센서를 포함하는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 유닛 근처에서 활동이 감지될 때, 상기 UV-B LED(들) 및/또는 UV-C LED(들)를 끄도록 구성되는 것인, 발광 유닛.

전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
바람직하게는 금속제이고, 바람직하게는 냉각 핀들을 갖는 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 상기 발광 유닛의 모든 LED를 수용하는 것인, 발광 유닛.

제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다색 가시광선을 제공하기 위한 최소 48W의 와트수를 갖는 단일 LED, 및
UV-B 광, 선택적으로 UV-C 광을 각각 제공하기 위한, 1W, 3W, 12W, 48W 또는 100W의 와트수를 갖는 하나 이상의 LED를 포함하는 것인, 발광 유닛.

교실, 병원 병동, 사무 공간 또는 집회장과 같은 사람을 수용하는 공간 또는 동물 농장 생산 시설에서 1) 작업 광을 제공하고 2) 미생물 압력을 낮추고, 및/또는 3) 천연 비타민 D3 생성을 촉진하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은 다음을 포함한다.
- 전술한 항들 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 상기 발광 유닛, 및
- 다음을 관리하기에 적합한 제어 시스템
상기 발광 유닛(들)의 선택된 파장 범위들에서,
- 광 노출 시간, 및/또는
- 총 광 방출량과 같은 광 노출 강도.

제23항에 있어서,
상기 발광 유닛(들)로부터의 광 노출을 측정하기 위한 적어도 하나의 광 센서를 포함하는 것인, 시스템.

제23항 및 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공간에서의 활동을 감지하기 위한 적어도 하나의 움직임 센서를 포함하는 것인, 시스템.

제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 유닛(들)로부터의 광 노출의 측정에 기초하여, 상기 발광 유닛(들)의 선택된 파장 범위들에서 사전 정의된 광 노출 강도의 방출을 유지하도록 구성되는 것인, 시스템.

제23항 내지 26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 유닛들은 하루 중 선택된 기간 동안에만, 예를 들어 상기 공간의 폐쇄 시간, 예를 들어 야간시간, 예를 들어 현지시간으로 22시부터 5시까지만 UV-C 광을 방출하도록 구성된 것인, 시스템.

제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 유닛들이, 상기 발광 시스템을 포함하는 해당 공간에 사람들 및/또는 동물들이 상기 발광 유닛 근처에 존재하지 않을 때만 UV-C 광을 방출하도록 구성되는 것인, 시스템.

제23항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
센서(들)로부터의 입력에 기초하여, 297±5nm 광의 총 광 방출량에 대한 283±5nm 광의 총 발광량의 비율이 선택될 수 있도록 적어도 하나의 제1 UV-B LED(들)와 적어도 하나의 제2 UV-B LED(들) 사이의 발광량의 비율을 제어하도록 구성되는 것인, 시스템.

제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
센서(들)로부터의 입력에 기초하여, 233±5nm 광의 총 발광량에 대한 297±5nm 광의 총 발광량의 비율이 선택될 수 있도록 적어도 하나의 제1 UV-B LED들과 적어도 하나의 제1 UV-C LED(들) 사이의 발광량의 비율을 제어하도록 구성되는 것인, 시스템.