JP2013252413A - 平面パネル型狭帯域単色光照射装置および砲弾型led狭帯域単色光照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に設けられた1個乃至複数の平面実装タイプLED(発光ダイオード)と、基板に並行に平面実装タイプLEDを覆う、通過光の波長帯域を半値幅10nm 以下に絞るバンドバスフィルターパネルを備えたことを特徴とする。1つ又は複数個並べた平面実装タイプLEDを覆うようにバンドバスフィルターパネルを設けるだけであり、光学系の調整は不要で、装置自体のサイズが非常にコンパクトにすることができる。平面実装タイプLED自体のサイズは縦横が数ミリ四方で、厚みがコンマミリのオーダーである。従って、バンドバスフィルターパネルをLEDに接触しない程度に隣接させて設置することにより、装置の大幅なコンパクト化を図る。
【選択図】図1
Description
既に、本発明者は、半値幅が10nm 以下の超狭帯域の単色光を患部に照射することで、同じ光量の近似する波長域の光よりも強い作用を得られることができる技術を幾つか開示している(例えば、特許文献1〜4)。
超狭帯域光の効果が世の中に徐々に認知される中で、装置の簡素化と製作コストの低減化、また様々な装置への組み込みを可能とするコンパクト化の必要性が大きくなっている。
上記状況に鑑みて、本発明は、光学系の調整が不要で、他のデバイスへの組み込みが簡便に行える半値幅10nm 以下の狭帯域単色光照射装置を提供することを目的とする。
1個の平面実装タイプLEDを覆うようにバンドバスフィルターパネルを設けるだけであり、光学系の調整は不要で、装置自体のサイズを非常にコンパクト化することができる。平面実装タイプLED自体のサイズは縦横が数ミリ四方で、厚みがコンマミリのオーダーである。従って、バンドバスフィルターパネルをLEDに接触しない程度に隣接させて設置することにより、装置の大幅なコンパクト化を図れることになる。
光量が不足する場合や、複数の色を必要とする場合に、複数の平面実装タイプLEDを搭載する。
平面実装タイプLEDとバンドパスフィルターパネルの間隙を透光性樹脂により充填することになる。透光性樹脂をハウジングに充填することで、バンドパスフィルターパネルの撓みを防止できる。
ハウジングの内壁はミラーのように光を反射できることがより好ましい。平面実装タイプLEDの光を効率的に使用するためである。
ここで、液体の透光性樹脂の場合は、ハウジングに充填後に、例えば、電子ビーム照射の下、迅速に固化反応が進行して固体にすることが可能である。また、例えば、光反応開始剤を添加して均一に混合し、混合後の透光性樹脂を紫外線照射の下で迅速に固化させることもできる。
市販されている平面実装タイプLEDの厚みは0.1〜1.0mmであり、防水や防圧等の特殊なLEDを考慮しても、厚みは1mm以下とするのが好ましく、平面実装タイプLEDの表面とバンドバスフィルターパネルが接触しない程度に間隔を設ければよい。
平面実装タイプLEDがコンパクトになったことから、それを覆うバンドバスフィルターパネルの大きさのコンパクト化が可能になる。そこで、異なる波長帯をカットする2種類以上のバンドバスフィルターを並行に並べることにより、同時に、異なる波長の狭帯域単色光を照射することが可能になる。これにより、1台のコンパクトな装置で、様々な効果を発揮することが可能になる。
LED光の放射開口部の周囲にドーナツ状に接着部材を設けることで、様々な装置に組み込むことが簡便に行える。上述したように、平面パネル型狭帯域単色光照射装置のサイズは非常にコンパクトになる。平面実装タイプLEDが1個の場合、直径10mm程度、厚み1mm程度の円盤にすべて収納されることも可能である。その場合、LED光の放射開口部の周囲に接着部材を設けておけば、LED光の放射方向を内側に向けて、様々な装置に貼り付けることができる。
ここで、接着部材とは脱着可能な接着シール、接着のり、面ファスナーなど自由に選択できる。
また、上記の平面実装タイプLEDが1個の平面パネル型狭帯域単色光照射装置において、バンドバスフィルターパネルと平面実装タイプLEDとの間に、両凸レンズもしくは平凸レンズが設けられたことが好ましい。バンドバスフィルターパネルに入射する光が所定の入射角よりも大きいと、バンドバスフィルターパネルを光が通過しなくなる。また、バンドバスフィルターパネルに入射する光の入射角が大きいとバンドバスフィルターのフィルター性能が低下する。このため、バンドバスフィルターパネルと平面実装タイプLEDとの間に、両凸レンズもしくは平凸レンズを設ける。これにより、平面実装タイプLEDから出射される光は、一旦、両凸レンズもしくは平凸レンズにより集光されることになり、バンドバスフィルターパネルへの入射角が所定角以下にすることが可能になる。従って、平面実装タイプLEDから出射される光が、バンドバスフィルターパネルによって反射したり、十分に波長域がカットされないといった事態を回避でき、光の利用効率を高めることができる。
平面パネル型狭帯域単色光照射装置がコンパクトであり、様々な装置に組み込みが可能である。ここで、ヘルメット状とは頭を覆うものであり、カチューシャのようなヘアーバンドのようなものも含まれる。マスク状は顔全体を覆うものに限定されず、顔の一部を覆うものも含まれる。皿状のものには桶のようなものも含まれる。
皿状のものは、身体の一部の損傷がある場合、その部位を覆うように皿状のものを身体に被せるようにする。例えば、褥瘡(じょくそう)などの症状の際に、うつむせになって褥瘡の部位を皿状のもので覆い、LED光の照射光の方向が褥瘡の部位に照射されるようにする。皿状で覆うことにより外光の影響を排除できる。
また、ドーム状のものは、身体全体を覆いこんで、身体全体にLED光を照射できるものである。
狭帯域の赤色光を頭部に照射させることにより、毛乳頭細胞から分泌されるサイトカインのmRNA発現量を変化させ、育毛を促進することができる。また、血管内皮増殖因子であるVEGF(Vascular Endothelial Growth Factor)の増殖を強く誘導できる。
緑色の狭帯域光は、美顔、美容効果を発揮することができる。
青色の狭帯域光は、強い睡眠誘導効果を発揮することができる。また、リラックスでき睡眠誘導効果もある。
絆創膏(ばんそうこう)の形状のものに、本発明の平面パネル型狭帯域単色光照射装置を組み込むことにより、装置を手軽に持ち運べ、装置を簡便に装着することができる。
砲弾型LEDであっても、指向特性が10°以内の強い指向性のあるLEDであれば、平面実装タイプLEDと同様に使用することができる。
砲弾型LEDとバンドパスフィルターパネルの間隙を透光性樹脂により充填することになる。透光性樹脂をハウジングに充填することで、バンドパスフィルターパネルの撓みを防止できる。なお、ハウジングの内壁はミラーのように光を反射できることがより好ましい。砲弾型LEDの光を効率的に使用するためである。
ここで、液体の透光性樹脂の場合は、ハウジングに充填後に、例えば、電子ビーム照射の下、迅速に固化反応が進行して固体にすることが可能である。また、例えば、光反応開始剤を添加して均一に混合し、混合後の透光性樹脂を紫外線照射の下で迅速に固化させることもできる。
導光板を用いることにより、導光板の出射光がムラのない効率的な光にすることができる。
導光板を用いることにより、導光板の出射光がムラのない効率的な光にすることができる。
また、本発明の狭帯域単色光照射装置によれば、絆創膏(ばんそうこう)のように手軽に持ち運べ、簡便に装着することが可能である。
図1は狭帯域単色光照射装置1を正面から見た様子を描いており、1個の平面実装タイプLED4が所定の間隔をあけて基板上に並んでいる。1個の平面実装タイプLED4を覆うように1枚の円形のバンドパスフィルターパネル7が設けられている。それぞれの平面実装タイプLED4は、LEDチップ2とLED基板3で構成されている。
LEDチップ2は数mm角であり、LED基板も縦横数mm程度である。また、厚みは0.1〜0.3mm程度の薄肉である。
本発明の狭帯域単色光照射装置は、図4(1)は絆創膏(ばんそうこう)の形状に類似しているが、中央部分に狭帯域単色光照射装置1を貼り付け、その周囲に接着部材15を設けたものである。狭帯域単色光照射装置1は外光の影響を受けないように遮光部材13を設けるのが好ましい。遮光部材は光を反射するものや反対に吸収するものが用いられる。
また、図4(2)に示すように略正方形の部材の中央部分に狭帯域単色光照射装置1を貼り付け、その周囲に接着部材16を設けたものでもよい。なお、図4(2)の場合も、狭帯域単色光照射装置1は外光の影響を受けないように遮光部材14を設けるのが好ましい。
平面実装タイプLEDのLED素子は電圧供給回路を介して外部電源(AC100Vコンセント)もしくは小型バッテリーから電源供給される。LED素子から発生する熱は放熱部(ヒートシンク)から放熱される。
直管型の狭帯域単色光照射装置は、細長い基板30に複数の平面実装タイプLED4が一列に並べられた直管型デバイスに、バンドパスフィルターパネル32を搭載し、アクリル樹脂からなるカバー34を取り付ける。バンドパスフィルターパネル32が搭載されなければ、直管型照明具にもなりうる。逆に言うと、直管型照明具を用いて、バンドパスフィルターパネル32と平面実装タイプLED4を調整し、安眠誘導や植物育成などの機能を発揮できる狭帯域単色光を照射できるように改良できることになる。
また、カバー34は、様々な形状に形成してもかまわない。図9では、半楕円柱のような形状のカバーであるが、カバーの形状はこれに限定されない。例えば、三角柱や四角柱や平面実装タイプLED4から離れるに従い、湾曲して反った形状でも構わない。また、アクリル樹脂に限らず、自由に形状を形成可能であり、また透明あるいは半透明であるものであれば構わない。
図10はヘルメットの内側面にLEDを装着した場合を示している。育毛促進の効果を発揮できるデバイスの一例である。
図10のようなヘルメットで頭部を覆う。ヘルメットの内壁に設けられた狭帯域単色光照射装置1のLED光の照射光は、図に示すように、ヘルメットで覆っている頭皮に向かって進み、頭部の育毛促進部位に照射される。
図13及び図15は、平面実装タイプLEDが1個の平面パネル型狭帯域単色光照射装置であって、平凸レンズを備えた狭帯域単色光照射装置の断面図である。
図13は、図7の断面図と異なり、バンドバスフィルターパネル7と平面実装タイプLED4との間に、平凸レンズ22が更に設けられている。バンドバスフィルターパネル7に入射する光が所定の入射角よりも大きいと、バンドバスフィルターパネル7を光が通過しなくなる。また、バンドバスフィルターパネルに入射する光の入射角が大きいとバンドバスフィルターのフィルター性能が低下する。このため、バンドバスフィルターパネル7と平面実装タイプLED4との間に、平凸レンズ22を設ける。
なお、図13は、平凸レンズ22の平ら側が平面実装タイプLEDに向いており、図15は、平凸レンズ22の平ら側がバンドバスフィルターパネル7と当接している。
平面実装タイプLED4の近傍に平凸レンズ22を設けることで、平面実装タイプLED4から出射される光は、一旦、平凸レンズ22により集光される。そのため、バンドバスフィルターパネルへの入射角が所定角以下にすることが可能になり、平面実装タイプLEDから出射される光が、バンドバスフィルターパネルによって反射したり、十分に波長域がカットされないといった事態を回避できる。すなわち、平面実装タイプLED4の出射光の利用効率を高めることができるのである。
なお、平凸レンズ22の代わりに、両凸レンズを用いてもよい。
この場合も、平面実装タイプLED4から出射される光は、一旦、平凸レンズ22により集光されるため、バンドバスフィルターパネルへの入射角が所定角以下にすることが可能になり、平面実装タイプLEDから出射される光が、バンドバスフィルターパネルによって反射したり、十分に波長域がカットされないといった事態を回避できる。平面実装タイプLED4の出射光の利用効率を高めることができるのである。平凹レンズ20により、バンドバスフィルターパネル7から透過する光を拡散させることができる。
すなわち、平面実装タイプLED4とバンドパスフィルターパネル7の間隙を透光性樹脂19が充填されている。これにより、バンドパスフィルターパネル7の撓みを防止する。
ハウジング12の開口面とバンドパスフィルターパネル7と隙間には、ハウジング12外部への光洩れ防止部材として黒色のテープが巻かれている。ハウジング12に充填される透光性樹脂は、シリコン樹脂を使用する。
実施例4の砲弾型LEDは径が5mmであり、指向角が10°のものを使用した。指向角が10°とは、図19に示すように、砲弾型LEDの長手方向の軸方向を基準0°とした指向特性が10°以内であることを意味し、指向性の高い光を発光する。
2 LEDチップ
3 LED基板
4 平面実装タイプLED
7,7a〜7c,32 バンドパスフィルターパネル
8 透明ガラス
9a,9b 電極
10,30 基板
12 ハウジング
13,14 遮光部材
15,16 接着部材
19 透光性樹脂
20 平凹レンズ
22 平凸レンズ
40 ヘルメット
50 マスク
60 皿状容器
70 砲弾型LED
Claims (25)
- 基板上に設けられた1個の平面実装タイプLED(発光ダイオード)と、
前記基板に並行に前記平面実装タイプLEDを覆う、通過光の波長帯域を半値幅10nm 以下に絞るバンドバスフィルターパネル、
を備えたことを特徴とする平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 基板上に設けられた複数の平面実装タイプLED(発光ダイオード)と、
前記基板に並行に前記平面実装タイプLEDを覆う、通過光の波長帯域を半値幅10nm 以下に絞るバンドパスフィルターパネル、
を備えたことを特徴とする平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 基板上に設けられた1個乃至複数の平面実装タイプLED(発光ダイオード)から成る電球型あるいは直管型のLED照明具内に、前記基板に並行に前記平面実装タイプLEDを覆う、通過光の波長帯域を半値幅10nm 以下に絞るバンドバスフィルターパネルが設けられたことを特徴とする平面パネル型狭帯域単色光照射装置。
- 前記基板を収納する不透明のハウジングであって、該ハウジングは前記平面実装タイプLEDの光が出射し得る開口面を備え、
透光性樹脂が前記ハウジングに充填され、
前記開口面を塞ぐように前記バンドパスフィルターパネルが配設された、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 前記ハウジングの開口面と前記バンドパスフィルターパネルと隙間に、ハウジング外部への光洩れ防止部材が設けられたことを特徴とする請求項4に記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。
- 前記ハウジングに充填される前記透光性樹脂は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、又はそれらの共重合物であることを特徴とする請求項4に記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。
- 前記平面実装タイプLEDの厚さを1mm以下とし、
前記平面実装タイプLEDの表面と前記バンドバスフィルターパネルの間隙を0.01〜3mmとした、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 前記平面実装タイプLEDは、異なる波長の単色光あるいは白色光を照射する複数のLEDであり、
前記バンドバスフィルターパネルは、異なる波長帯をカットする2種類以上のバンドバスフィルターが並行に並べられたものである、
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 前記複数のLEDの電圧供給が、予め指定されたシーケンスに従って電圧供給が制御される、
ことを特徴とする請求項8に記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 前記平面実装タイプLEDの照射開口部の周囲に接着部材が設けられた、
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 前記バンドバスフィルターパネルにおけるLED側と反対側に、前記バンドバスフィルターパネルに両凹レンズもしくは平凹レンズが隣接して設けられた、
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 前記バンドバスフィルターパネルと前記平面実装タイプLEDとの間に、両凸レンズもしくは平凸レンズが設けられた、
ことを特徴とする1〜11のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 頭部の一部もしくは全体を覆うヘルメット状、顔の一部もしくは全体を覆うマスク状、または、身体の一部を覆う皿状もしくは身体の全体を覆うドーム状の形をした部材を備え、LED光の照射光の方向が内側に向かう方向で、前記ヘルメット、前記マスク、前記皿、もしくは前記ドームの内側面に設けられた、
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。 - 前記平面実装タイプLEDが、ピーク波長域が620〜660nmの赤色光を照射するものであり、該LED照射光が通過する前記バンドバスフィルターパネルは、620〜660nmの波長帯域を半値幅10nm 以下に絞ることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。
- 前記平面実装タイプLEDが、ピーク波長域が500〜540nmの緑色光を照射するものであり、該LED照射光が通過する前記バンドバスフィルターパネルは、500〜540nmの波長帯域を半値幅10nm 以下に絞ることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。
- 前記平面実装タイプLEDが、ピーク波長域が440〜480nmの青色光を照射するものであり、該LED照射光が通過する前記バンドバスフィルターパネルは、440〜480nmの波長帯域を半値幅10nm 以下に絞ることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。
- 絆創膏(ばんそうこう)の形状した部材の中央部に、照射光の放出面を開放して平面パネル型狭帯域単色光照射装置を固定し、放出面の周辺を遮光部材で囲み、更に該遮光部材の外側に接着部材を設けたことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。
- 前記平面実装タイプLEDの替りに10mm以下のサイズの砲弾型LEDを用いたことを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置。
- 基板上に設けられた1個もしくは複数個の砲弾型LED(発光ダイオード)と、
前記基板に並行に前記砲弾型LEDを覆う、通過光の波長帯域を半値幅10nm 以下に絞るバンドバスフィルターパネルと、を備え、
前記砲弾型LEDは、長手方向の軸方向を基準0°とした指向特性が10°以内である指向性の高い光を発光する、
ことを特徴とする砲弾型LED狭帯域単色光照射装置。 - 前記砲弾型LEDは、長手方向のサイズが10mm以下のサイズであることを特徴とする請求項19に記載の砲弾型LED狭帯域単色光照射装置。
- 前記基板を収納する不透明のハウジングであって、該ハウジングは前記砲弾型LEDの光が出射し得る開口面を備え、
透光性樹脂が前記ハウジングに充填され、
前記開口面を塞ぐように前記バンドパスフィルターパネルが配設された、
ことを特徴とする請求項19又は20に記載の砲弾型LED狭帯域単色光照射装置。 - 前記ハウジングの開口面と前記バンドパスフィルターパネルと隙間に、ハウジング外部への光洩れ防止部材が設けられたことを特徴とする請求項21に記載の砲弾型LED狭帯域単色光照射装置。
- 前記ハウジングに充填される前記透光性樹脂は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、又はそれらの共重合物であることを特徴とする請求項21に記載の砲弾型LED狭帯域単色光照射装置。
- 請求項1〜18のいずれかに記載の平面パネル型狭帯域単色光照射装置から照射された狭帯域単色光を導光板の側面から入射させ、該導光板の表面から均一な光を照射させたことを特徴とする平面パネル型狭帯域単色光照射装置。
- 請求項19〜23のいずれかに記載の砲弾型LED型狭帯域単色光照射装置から照射された狭帯域単色光を導光板の側面から入射させ、該導光板の表面から均一な光を照射させたことを特徴とする砲弾型LED狭帯域単色光照射装置。
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