CN104811247A - 非可见光发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非可见光发射装置，该非可见光发射装置包括热辐射发射元件以及光转换元件，其中热辐射发射元件适于提供第一非可见光与热能，光转换元件覆盖热辐射发射元件的出光面。光转换元件包括第一透光体，及配置于第一透光体内的光转换材料。光转换材料用以吸收热辐射发射元件产生的第一非可见光与热能，并发出第二非可见光。此非可见光发射装置产生第二非可见光的速率较快，并具有较长的使用寿命。此外，此非可见光发射装置可以由第一透光体的光学设计，控制第二非可见光在照射区域的辐射强度分布。

Description

非可见光发射装置

技术领域

本发明涉及一种信号发射装置，特别是涉及一种非可见光发射装置。

背景技术

近年来，由于现代科技的发展迅速，更方便医疗界将声、光、热、电、磁以及放射线等各种物理能量普遍运用在医疗行为上，其中采用属于非可见光的远红外线(Far Infrared Light,FIR Light)来进行物理治疗的方法也愈来愈常见。

自然界存在有可以自然产生此类属于非可见光的远红外线辐射的材料(例如：远红外线陶瓷材料)，这些物质的远红外线辐射强度和物质特性及其表面温度有关。相同材质的条件下，表面温度越高，产生的远红外线辐射强度也越强。已知技术的远红外线发射源可分为无加热式和加热式等两大类。无加热式的远红外线发射源，其远红外线产生材料是以室温或是依附的人体体温为能量基础，由于温度不高，因此仅能激发出微弱的远红外线。加热式的远红外线发射源，通常藉由电热元件的传导加热，提升远红外线陶瓷材料的表面温度，产生足够辐射强度的远红外线。例如，以电热丝或是发热电阻薄膜包覆于远红外线陶瓷材料之内。

然而，由于电热丝加热或是发热电阻薄膜加热是以传导的方式进行导热，与利用热辐射的加热方式相比较，电热丝使用热传导的加热方式其加热速率明显比较慢。此外，一般以热传导方式导热的电热丝的使用寿命约为数千小时，与可以产生红外线热辐射的发光二极管具有数万小时寿命相比较，电热丝的使用寿命明显较短。而且，热辐射线以及远红外线都是属于光线，但现有技术无法有效聚集光线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非可见光发射装置，其不仅具有较长的使用寿命与较快的非可见光产生速率，而且可以控制非可见光发射的区域辐射强度。

本发明所提供的非可见光发射装置包括热辐射发射元件以及光转换元件，其中热辐射发射元件适于提供第一非可见光与热能，光转换元件覆盖热辐射发射元件的出光面。光转换元件包括第一透光体及配置于第一透光体内的光转换材料。光转换材料用以吸收热辐射发射元件产生的第一非可见光与热能，并发出第二非可见光。此非可见光发射装置，不仅具有比较快的第二非可见光产生速率与比较长的使用寿命，而且可以控制第二非可见光发射的区域辐射强度。

在本发明的一实施例中，上述的非可见光发射装置更包括基板，该基板具有相对的第一表面与第二表面，其中热辐射发射元件与光转换元件设置在第一表面上。

在本发明的一实施例中，上述的非可见光发射装置更包括第二透光体，该第二透光体配置在基板的第一表面上，并覆盖光转换元件。

在本发明的一实施例中，上述的非可见光发射装置更包括第二透光体，该第二透光体配置在基板的第一表面上，且位于热辐射发射元件与光转换元件之间。

在本发明的一实施例中，上述的非可见光发射装置更包括散热元件，该散热元件设置于基板的第二表面。

在本发明的一实施例中，上述的散热元件包括热转换材料，该热转换材料用以吸收热能并辐射出第三非可见光。

在本发明的一实施例中，上述的第一非可见光包括近红外光，第二非可见光及第三非可见光包括远红外光。

在本发明的一实施例中，上述的第一非可见光包括近红外光，第二非可见光包括远红外光。

在本发明的一实施例中，上述的第一非可见光波长范围介于700～1400纳米(nm)，第二非可见光波长范围介于4～1000微米(μm)。

在本发明的一实施例中，上述的光转换材料成点状分佈于第一透光体内。

在本发明的一实施例中，上述的热辐射发射元件包括发光二极管(Light Emitting Diode,LED)。

在本发明的一实施例中，上述的光转换材料为远红外线辐射材料(Far-Infrared Radiation Material)。

在本发明的一实施例中，上述的热辐射发射元件更提供热能，该热能经由第一透光体传导至光转换材料，光转换材料用以吸收热能，并发出第二非可见光。

本发明的非可见光发射装置以热辐射发射元件发射出第一非可见光与热能。第一非可见光可透过第一透光体以热辐射方式传递至光转换材料，而热能也可藉由光转换元件内的第一透光体以热传导的方式传递至光转换元件内的光转换材料，光转换材料吸收第一非可见光及热能后，造成内部分子震动进行能量转换，进而发射出第二非可见光。由于本发明以热辐射与热传导兼具的方式取代现有的热传导方式加热光转换材料，因此本发明不仅具有比较快的第二非可见光产生速率与比较长的使用寿命，而且可以藉由第一透光体的光学设计控制第二非可见光发射的区域辐射强度。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种非可见光发射装置示意图。

图2是本发明另一实施例的一种非可见光发射装置示意图。

图3是本发明又一实施例的一种非可见光发射装置示意图。

具体实施方式

以下将以远红外光发射装置为例来对本发明的非可见光发射装置做详细的说明。需注意的是，本发明的非可见光发射装置并非限定于远红外光发射装置。此外，本发明中的热辐射发射元件并非限定于近红外光发光二极管。

图1是本发明一实施例的非可见光发射装置示意图。请参照图1，本实施例的非可见光发射装置100包括热辐射发射元件110以及光转换元件120，其中热辐射发射元件110适于提供第一非可见光L1，光转换元件120覆盖热辐射发射元件110的出光面111。光转换元件120包括第一透光体122及配置在第一透光体122内的光转换材料124。光转换材料124用以吸收第一非可见光L1并发射出第二非可见光L2。

本实施例的非可见光发射装置100例如更包括基板130，此基板130具有相对的第一表面131与第二表面132，其中热辐射发射元件110与光转换元件120设置于基板130的第一表面131。基板130例如是电路板，而热辐射发射元件110电性连接至基板130，以使基板130能驱使热辐射发射元件110提供第一非可见光L1。本实施例例如是透过焊线160来电性连接基板130与热辐射发射元件110，但本发明并不限定基板130与热辐射发射元件110的电性连接方式。

在本实施例中，热辐射发射元件110例如为近红外光发光二极管，其提供的第一非可见光L1例如为波长范围大约介于700至1400纳米(nm)之间的近红外光。此外，光转换材料124例如是以点状分布于第一透光体122内。光转换材料124例如为适合的远红外线辐射材料。光转换材料124可吸收第一非可见光L1中的热能并辐射出第二非可见光L2。此第二非可见光L2例如是波长范围大约介于4至1000微米之间的远红外光。

在本实施例中，当驱动热辐射发射元件110后，热辐射发射元件110会发射出第一非可见光L1。由于第一非可见光L1为近红外光，其具有热辐射的特性，因此可有效带走热辐射发射元件110所产生的热量。第一非可见光L1照射到光转换材料124后，光转换材料124的内部分子会震动而进行能量转换，进而发射出第二非可见光L2。

此外，在本实施例中，当驱动热辐射发射元件110后，热辐射发射元件110更会发射出热能(图未示)，利用第一透光体122作为介质，以热传导的方式传递至光转换材料124，使光转换材料124进行能量转换而发射出第二非可见光L2。有别于现有技术，本实施例并非单独采用热传导的方式对光转换材料124加热来达到辐射出远红外光的目的，而是同时采用热辐射与热传导两种方式，使光转换材料124接受热辐射发射元件110产生的第一非可见光L1与热能进行能量转换，以发射出第二非可见光L2。本实施例具有较快的第二非可见光L2产生速率与较长的使用寿命的优点。另外，本实施例可藉由第一透光体122的形状设计来调整非可见光的出光光形，以符合使用需求。举例来说，第一透光体122的形状可设计成能汇聚光线的形状，以使第二非可见光L2能聚集于限定范围以加强区域辐射强度。

为了进一步利用非可见光发射装置100的热能，可于基板130的与第一表面131相对的第二表面132设置散热元件140，以对热辐射发射元件110进行散热。此散热元件140例如包括被动式散热件142，如散热鳍片。此外，为了充分利用热辐射发射元件110所产生的热能，散热元件140可包括热转换材料144，用以吸收传导至被动式散热件142的热能并辐射出第三非可见光L3。热转换材料144例如为远红外线辐射材料，其辐射出的第三非可见光例如是远红外光。在本实施例中，热转换材料144例如是涂布于被动式散热件142表面的涂层，但本发明并不以此为限。举例来说，热转换材料还可以是点状分布于被动式散热件142的表面或内部。

图2是本发明另一实施例的非可见光发射装置示意图。请参照图2，本实施例的非可见光发射装置200与上述实施例的非可见光发射装置100的结构与优点相似，以下仅针对其结构上差异进行说明。相较于上述的非可见光发射装置100，本实施例的非可见光发射装置200更包括第二透光体250，配置在基板130的第一表面131上，并覆盖光转换元件220。光转换元件220与上述的光转换元件110相似，在此不再重述。本实施例的第二透光体250例如为可透光封装材料，但不以此为限。本实施例可藉由第二透光体250的形状设计来调整非可见光的出光光形，以符合使用需求。本实施例中，第二透光体250例如为一完全可透光封装材料，并未包含热转换材料144。因此，可以更藉由第二透光体250的形状设计来精确调整第二非可见光L2的出光光形，以符合使用需求。

图3是本发明又一实施例的非可见光发射装置示意图。请参照图3，本实施例的非可见光发射装置300与上述实施例的非可见光发射装置100的结构与优点相似，差别处在于非可见光发射装置300更包括第二透光体350，配置在基板130的第一表面131上，且位于热辐射发射元件110与光转换元件320之间。光转换元件320与上述的光转换元件110相似，在此不再重述。本实施例可以直接使用包含基板130与配置在其第一表面131上的热辐射发射元件110和第二透光体350的现有成品，达到提升生产效率与降低生产成本的目的。

综上所述，由于本发明以热辐射与热传导兼具的方式取代现有的热传导方式加热光转换材料，因此本发明不仅具有较快的第二非可见光产生速率与较长的使用寿命，而且可以利用光学设计方法决定第二非可见光的出光面与光形，将产生的第二非可见光聚集于限定范围，以加强第二非可见光的区域辐射强度。

虽然本发明已以比较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种非可见光发射装置，其特征在于，该非可见光发射装置包括一热辐射发射元件以及一光转换元件，该热辐射发射元件适于提供一第一非可见光，该光转换元件包括一第一透光体以及一光转换材料，该第一透光体覆盖于该热辐射发射元件的一出光面，该光转换材料配置在该第一透光体内，用以吸收该第一非可见光，并发出一第二非可见光。

2.如权利要求1所述的非可见光发射装置，其特征在于，该非可见光发射装置还包括一基板，该基板具有相对的一第一表面与一第二表面，其中该热辐射发射元件与该光转换元件设置在该第一表面上。

3.如权利要求2所述的非可见光发射装置，其特征在于，该非可见光发射装置还包括一第二透光体，该第二透光体配置在该基板的该第一表面上，并覆盖该光转换元件。

4.如权利要求2所述的非可见光发射装置，其特征在于，该非可见光发射装置还包括一第二透光体，该第二透光体配置在该基板的该第一表面上，且位于该热辐射发射元件与该光转换元件之间。

5.如权利要求2所述的非可见光发射装置，其特征在于，该非可见光发射装置还包括一散热元件，该散热元件设置于该基板的该第二表面。

6.如权利要求5所述的非可见光发射装置，其特征在于，该散热元件包括一热转换材料，该热转换材料用以吸收热能并辐射出一第三非可见光。

7.如权利要求6所述的非可见光发射装置，其特征在于，该第一非可见光包括近红外光，该第二非可见光及该第三非可见光包括远红外光。

8.如权利要求1所述的非可见光发射装置，其特征在于，该第一非可见光包括近红外光，该第二非可见光包括远红外光。

9.如权利要求1所述的非可见光发射装置，其特征在于，该第一非可见光的波长范围介于700～1400纳米，该第二非可见光的波长范围介于4～1000微米。

10.如权利要求1所述的非可见光发射装置，其特征在于，该光转换材料成点状分布于该第一透光体内。

11.如权利要求1所述的非可见光发射装置，其特征在于，该热辐射发射元件包括发光二极管。

12.如权利要求1所述的非可见光发射装置，其特征在于，该光转换材料包括远红外线辐射材料。

13.如权利要求1所述的非可见光发射装置，其特征在于，该热辐射发射元件还提供热能，该热能经由该第一透光体传导至该光转换材料，该光转换材料用以吸收该热能，并发出该第二非可见光。