KR102394436B1 - Apparatus for modulating wavelength of light source - Google Patents

Apparatus for modulating wavelength of light source Download PDF

Info

Publication number
KR102394436B1
KR102394436B1 KR1020190139272A KR20190139272A KR102394436B1 KR 102394436 B1 KR102394436 B1 KR 102394436B1 KR 1020190139272 A KR1020190139272 A KR 1020190139272A KR 20190139272 A KR20190139272 A KR 20190139272A KR 102394436 B1 KR102394436 B1 KR 102394436B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluorescent material
transparent substrate
light source
light
material layer
Prior art date
Application number
KR1020190139272A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210053543A (en
Inventor
배영민
강동구
신기영
유동욱
이원주
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020190139272A priority Critical patent/KR102394436B1/en
Publication of KR20210053543A publication Critical patent/KR20210053543A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102394436B1 publication Critical patent/KR102394436B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F21V29/503—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass

Abstract

광원 파장 변조 장치는, 열전도도가 미리 설정된 기준 이상의 투명 기판, 투명 기판상에 형성된 박막의 형광 물질층, 및 투명 기판에 연결된 방열 기구를 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 높은 열전도도의 투명 기판상에 형광 물질층을 박막 형태로 형성하고 방열 기구를 투명 기판에 직접 연결함으로써, 열 방출 경로의 형성을 통해 파장 변경 과정 중 형광 물질에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 방출할 수 있게 된다.The light source wavelength modulation device includes a transparent substrate having a thermal conductivity greater than or equal to a preset standard, a thin-film fluorescent material layer formed on the transparent substrate, and a heat dissipation mechanism connected to the transparent substrate. According to this configuration, the fluorescent material layer is formed in the form of a thin film on the transparent substrate of high thermal conductivity and the heat dissipation mechanism is directly connected to the transparent substrate. can be released more effectively.

Description

광원 파장 변조 장치 {APPARATUS FOR MODULATING WAVELENGTH OF LIGHT SOURCE}Light Source Wavelength Modulation Device {APPARATUS FOR MODULATING WAVELENGTH OF LIGHT SOURCE}

본 발명은 적절한 분광 특성을 가지는 분광 광원 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, LED 등의 고체 광원으로부터 방출되는 광을 이용하여 원하는 파장대역의 빛을 방출할 수 있도록 하는 파장 모듈레이터의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a spectral light source device having appropriate spectral characteristics, and more particularly, to a structure of a wavelength modulator capable of emitting light in a desired wavelength band using light emitted from a solid light source such as an LED. .

광학 영상 장치는 시료에 빛을 조사하기 위한 광원과 시료로부터 방출되는 광을 검출하기 위한 검출기로 구성된다. 최근의 내시경 등의 의료용 광학영상 기술은 백색광 영상뿐만 아니라, 분광 및 형광 영상까지 얻을 수 있도록 진화하고 있다.The optical imaging device includes a light source for irradiating light to a sample and a detector for detecting light emitted from the sample. Recently, medical optical imaging technologies such as endoscopes are evolving to obtain not only white light images but also spectral and fluorescence images.

이를 위해서는 시료에 조사(illumination)하는 광원의 특성이 중요하다. 일 예로, 조사하는 광원의 스펙트럼에 따라 시료로부터 반사되는 반사광의 스펙트럼이 달라지며, 이를 통해 시료의 물성 등을 분석할 수 있다. For this, the characteristics of the light source illuminating the sample are important. For example, the spectrum of the reflected light reflected from the sample is changed according to the spectrum of the light source to be irradiated, and through this, the physical properties of the sample can be analyzed.

보다 구체적으로, 내시경에서는 헤모글로빈의 주요 흡광 대역인 410nm 파장의 협대역(narrow band) 파장 대역의 빛을 조사하여 혈관 영상의 대조도를 향상시키고 있으며, 이러한 광원을 위해서는 협대역 파장 특성 등 적절한 분광 특성을 가지는 빛의 발생이 필요하다. More specifically, in the endoscope, the contrast of blood vessel images is improved by irradiating light in a narrow band wavelength band of 410 nm, which is the main absorption band of hemoglobin. It is necessary to generate light with

도 1 내지 도 3은 협대역 파장의 광을 생성하기 위한 일반적인 의료용 광원에서의 파장 모듈레이션 방법을 도시한 도면이다. 도 1에는 광대역 광원으로부터 방출된 광을 대역 필터 등을 이용하여 해당되는 협대역 광만 투과시키는 방법이, 도 2에는 grating이 내장된 모노크로미터를 이용하여 광대역 중 일부만의 선택하여 조사하는 방법이 각각 도시되어 있다. 그런데 이러한 방법들은 광대역 광원으로부터 대부분을 제거하고 일부 파장대역 만을 통과시키는 방법이기 때문에, 최종적인 광 출력이 낮아지는 문제를 가지고 있다. 1 to 3 are diagrams illustrating a wavelength modulation method in a general medical light source for generating light of a narrowband wavelength. 1 shows a method of transmitting only the corresponding narrowband light by using a band filter, etc., and FIG. 2 shows a method of selecting and irradiating only a part of the broadband using a monochromator with a built-in grating. is shown. However, since these methods remove most of the broadband light source and pass only some wavelength bands, there is a problem in that the final light output is lowered.

이 외에도, 도 3에 도시된 바와 같이, 여러 개의 광원을 결합하여 필요에 따라서 해당되는 광원만을 구동하거나 조합하여 빛을 조사하는 방법 등이 있으나, 이 방법의 경우, 해당되는 파장대역의 광원이 미리 존재해야만 하는 문제점을 가지고 있다. In addition, as shown in FIG. 3 , there is a method of combining several light sources to drive only the corresponding light sources as needed or combining them to irradiate light, but in this case, the light source of the corresponding wavelength band is previously There are problems that must exist.

최근에 의료용 조명 등의 광원으로 LED(light emitting diode)를 사용하는 예를 들 수 있다. 도 4는 일반적인 LED 광원의 구조를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 LED 광원은, 발광체, 매질, 그리고, 매질에 포함되어 있는 형광체 등으로 구성된다. 발광체는 일반적으로 청색광을 방사하는 면 광원 형태를 가지며, 방사된 빛은 매질을 통해 공간으로 방사된다. Recently, an example of using a light emitting diode (LED) as a light source for medical lighting or the like is given. 4 is a view showing the structure of a general LED light source. The LED light source shown in FIG. 4 is composed of a light emitting body, a medium, and a phosphor included in the medium. The luminous body generally has the form of a surface light source emitting blue light, and the emitted light is radiated into space through a medium.

특히, 매질에 포함된 형광체는 청색광으로부터 나오는 빛을 흡수하여 더 높은 파장대역의 빛을 방출하며, 형광체의 종류에 따라 서로 다른 파장 대역을 빛을 방출할 수 있다. 또한, 매질은 형광체나 발광체에 산소나 수분의 접촉을 막아서 수명을 증가시키는 역할을 하기도 한다.In particular, the phosphor contained in the medium absorbs light emitted from blue light and emits light in a higher wavelength band, and may emit light in different wavelength bands depending on the type of the phosphor. In addition, the medium also serves to increase the lifespan by preventing the contact of oxygen or moisture to the phosphor or the light emitting material.

그런데, 고출력의 광을 조사할 때, 형광체가 가지는 quantum yield로 인해서, 흡수된 빛의 일정 부분은 더 높은 파장대역의 빛으로 방출되지 않고 열에너지로 전환되며, 이와 같이 형광체에서 발생하는 열에너지는 매질을 통해서 열을 방출해야 한다.However, when irradiating high-power light, due to the quantum yield of the phosphor, a certain part of the absorbed light is not emitted as light in a higher wavelength band but is converted to thermal energy. heat must be dissipated.

하지만, 대부분의 매질은 고분자로 구성되어 열전도율이 매우 낮기 때문에, 매질의 낮은 열전도율로 인해, 열방출 효율이 낮은 문제를 가지고 있다. 이에 따라, 열에너지를 신속하고 효율적으로 배출하지 못해, 광원 수명이 줄어드는 문제를 가진다. However, since most of the medium is composed of a polymer and has very low thermal conductivity, there is a problem in that heat dissipation efficiency is low due to the low thermal conductivity of the medium. Accordingly, there is a problem in that the heat energy cannot be discharged quickly and efficiently, and the lifespan of the light source is reduced.

KRKR 101753958101753958 B1B1

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 파장 변조 과정 중 형광 물질에서 발생하는 열을 효과적으로 방출함으로써, 광원 시스템의 수명을 연장할 수 있도록 해 주는 광원 파장 변조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is to provide a light source wavelength modulation device that can extend the lifespan of a light source system by effectively dissipating heat generated from a fluorescent material during a wavelength modulation process. The purpose.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광원 파장 변조 장치는, 열전도도가 미리 설정된 기준 이상의 투명 기판, 투명 기판상에 형성된 박막의 형광 물질층, 및 투명 기판에 연결된 방열 기구를 포함한다.In order to achieve the above object, a light source wavelength modulation device according to the present invention includes a transparent substrate having thermal conductivity greater than or equal to a preset standard, a thin-film fluorescent material layer formed on the transparent substrate, and a heat dissipation mechanism connected to the transparent substrate.

이와 같은 구성에 의하면, 높은 열전도도의 투명 기판상에 형광 물질층을 박막 형태로 형성하고 방열 기구를 투명 기판에 직접 연결함으로써, 열 방출 경로의 형성을 통해 파장 변조 과정 중 형광 물질에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 방출할 수 있게 된다.According to this configuration, a fluorescent material layer is formed in the form of a thin film on a transparent substrate with high thermal conductivity and a heat dissipation device is directly connected to the transparent substrate. can be released more effectively.

이때, 형광 물질층상에 형성된 투명 보호층을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 형광 물질층을 산소나 습도와 같은 외부 환경으로부터 보호할 수 있게 된다.In this case, a transparent protective layer formed on the fluorescent material layer may be further included. According to such a configuration, it is possible to protect the fluorescent material layer from an external environment such as oxygen or humidity.

또한, 형광 물질층은 입사된 파장 대역의 광을 흡수하여 입사된 파장 대역보다 긴 파장 대역의 광을 방출하는 형광 물질을 포함할 수 있으며, 형광 물질은 미리 설정된 나노 물질 입자인 양자점 등이나 무기 또는 유기 형광체 등을 포함할 수 있다.In addition, the fluorescent material layer may include a fluorescent material that absorbs light in an incident wavelength band and emits light in a longer wavelength band than the incident wavelength band, and the fluorescent material is a preset nanomaterial particle such as quantum dots, inorganic or inorganic materials. organic phosphors and the like.

이때, 나노 물질 입자의 크기는 변경될 파장 영역에 따라 선택될 수 있으며, 형광 물질층이 서로 다른 입자 크기의 나노 물질 입자들을 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 형광 물질층에 포함되는 나노 물질 입자의 크기를 조정함으로써, 다양한 조합의 파장 변조를 수행할 수 있게 된다. 또한, 형광 물질로 양자점이 적용될 때는 일반적인 형광체에 비해 더 좁은 협대역 광을 방출할 수 있다.In this case, the size of the nanomaterial particles may be selected according to the wavelength region to be changed, and the fluorescent material layer may include nanomaterial particles having different particle sizes. According to such a configuration, by adjusting the size of the nanomaterial particles included in the fluorescent material layer, it is possible to perform various combinations of wavelength modulation. In addition, when quantum dots are applied as a fluorescent material, a narrower band light can be emitted compared to a general fluorescent material.

또한, 형광 물질층은 형광 물질의 입자가 적층되어 형성될 수 있으며, 형광 물질의 입자가 포함된 고분자 물질로 형성될 수도 있다.In addition, the fluorescent material layer may be formed by stacking particles of a fluorescent material, or may be formed of a polymer material including particles of the fluorescent material.

또한, 형광 물질층은 서로 다른 파장 대역의 빛을 방출하는 복수의 형광 물질들을 포함할 수도 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 형광 물질을 동시에 형광 물질층에 포함시킴으로써, 다중의 출력 대역을 가지는 파장 변조를 득할 수 있게 된다.In addition, the fluorescent material layer may include a plurality of fluorescent materials emitting light of different wavelength bands. According to such a configuration, wavelength modulation having multiple output bands can be obtained by simultaneously including different fluorescent materials in the fluorescent material layer.

또한, 투명 기판은 광 투과도, 및 내열성이 미리 설정된 기준 이상인 물질로 형성될 수 있으며, 특히, 사파이어 글래스 기판일 수 있다.In addition, the transparent substrate may be formed of a material having light transmittance and heat resistance greater than or equal to preset standards, and in particular, may be a sapphire glass substrate.

또한, 방열 기구는 투명 기판의 하측에 접촉된 형태로 형성되며, 방열 기구 하측으로부터 투명 기판으로 광이 입사되도록 하는 개구부가 형성될 수 있다.In addition, the heat dissipation mechanism may be formed in contact with the lower side of the transparent substrate, and an opening through which light is incident to the transparent substrate from the lower side of the heat dissipation mechanism may be formed.

또한, 광원 파장 변조 장치는 형광 물질층상에 형성된 상부 투명 기판, 및 상부 투명 기판에 연결된 상부 방열 기구를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 연속적으로 배치된 투명 기판 및 방열 기구로 인해 방열을 보다 수월하게 수행할 수 있게 된다.In addition, the light source wavelength modulation device may further include an upper transparent substrate formed on the fluorescent material layer, and an upper heat dissipation mechanism connected to the upper transparent substrate. According to such a configuration, it is possible to more easily dissipate heat due to the continuously arranged transparent substrate and heat dissipation mechanism.

이때, 상부 투명 기판과 형광 물질층 사이에 형성된 투명 보호층을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 투명 기판과 형광 물질층 사이가 완전히 밀착되는 경우 투명 보호층을 생략할 수 있게 된다.In this case, a transparent protective layer formed between the upper transparent substrate and the fluorescent material layer may be further included. According to this configuration, when the transparent substrate and the fluorescent material layer are completely in close contact, the transparent protective layer can be omitted.

본 발명에 의하면, 높은 열전도도의 투명 기판상에 형광 물질층을 박막 형태로 형성하고 방열 기구를 투명 기판에 직접 연결함으로써, 열 방출 경로의 형성을 통해 파장 변조 과정 중 형광 물질에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 방출할 수 있게 된다.According to the present invention, by forming a fluorescent material layer in the form of a thin film on a transparent substrate with high thermal conductivity and directly connecting a heat dissipation device to the transparent substrate, heat generated from the fluorescent material during the wavelength modulation process is reduced through the formation of a heat emission path. can be emitted more effectively.

또한, 형광 물질층을 산소나 습도와 같은 외부 환경으로부터 보호할 수 있게 된다.In addition, it is possible to protect the fluorescent material layer from an external environment such as oxygen or humidity.

또한, 형광 물질층에 포함되는 나노 물질 입자의 크기를 조정함으로써, 다양한 조합의 파장 변조를 수행할 수 있게 된다.In addition, by adjusting the size of the nanomaterial particles included in the fluorescent material layer, it is possible to perform various combinations of wavelength modulation.

또한, 서로 다른 형광 물질을 동시에 형광 물질층에 포함시킴으로써, 다중의 출력 대역을 가지는 파장 변조를 획득할 수 있게 된다.In addition, by including different fluorescent materials in the fluorescent material layer at the same time, it is possible to obtain wavelength modulation having multiple output bands.

또한, 연속적으로 배치된 투명 기판 및 방열 기구로 인해 방열을 보다 수월하게 수행할 수 있게 된다.In addition, it is possible to more easily dissipate heat due to the continuously arranged transparent substrate and the heat dissipation mechanism.

또한, 투명 기판과 형광 물질층 사이가 완전히 밀착되는 경우 투명 보호층을 생략할 수 있게 된다.In addition, when the transparent substrate and the fluorescent material layer are completely in close contact, the transparent protective layer can be omitted.

도 1 내지 도 3은 협대역 파장의 광을 생성하기 위한 일반적인 의료용 광원에서의 파장 모듈레이션 방법을 도시한 도면.
도 4는 일반적인 LED 광원의 구조를 도시한 도면.
도 5는 대표적인 광대역 광원인 제논 램프의 분광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 6은 협대역 광의 파장 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 파장 변조 장치의 사용 상태 및 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 도 7의 형광 물질층을 더욱 상세히 도시한 도면.
도 10 및 도 11은 각각 서로 다른 형광 물질 구성에 의한 파장 모듈레이터의 출력 광 파장의 구성의 예를 도시한 도면.
도 12는 발광체의 방출 스펙트럼보다 넓은 파장 모듈레이터의 출력 광 파장의 예를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광원 파장 변조 장치의 사용 상태 및 구조를 개략적으로 도시한 도면.1 to 3 are diagrams illustrating a wavelength modulation method in a general medical light source for generating narrowband wavelength light.
4 is a view showing the structure of a general LED light source.
5 is a diagram illustrating a spectral spectrum of a xenon lamp, which is a representative broadband light source.
6 is a diagram exemplarily showing a wavelength spectrum of narrowband light.
7 is a diagram schematically illustrating a use state and structure of a light source wavelength modulation device according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are views illustrating the fluorescent material layer of FIG. 7 in more detail;
10 and 11 are diagrams showing examples of the configuration of the output light wavelength of the wavelength modulator by the different configurations of the fluorescent material, respectively.
12 is a diagram illustrating an example of an output light wavelength of a wavelength modulator that is wider than an emission spectrum of a light emitting body;
13 is a diagram schematically illustrating a use state and structure of a light source wavelength modulation device according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

내시경과 같은 의료용 광학 영상 장치에서 분광 영상 및 형광 영상을 위해서는 좁은 파장 대역에서 광출력이 높은 협대역(narrow band) 광이 필요하다. 도 5는 대표적인 광대역 광원인 제논 램프의 분광 스펙트럼을 도시한 도면이다. 도 5에서, 가시광 영역인 400 - 700nm 대역을 포함한 넓은 파장 대역에서 광출력이 발생하는 것을 알 수 있다. In a medical optical imaging device such as an endoscope, a narrow band light having a high optical output in a narrow wavelength band is required for a spectral image and a fluorescence image. 5 is a diagram illustrating a spectral spectrum of a xenon lamp, which is a representative broadband light source. 5 , it can be seen that light output is generated in a wide wavelength band including a 400-700 nm band, which is a visible light region.

이에 반해, 협대역 광원은 도 6에 도시된 바와 같이 특정 파장 대역에서 광출력이 높은 광원을 의미한다. 도 6은 협대역 광의 파장 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다.In contrast, the narrowband light source means a light source having high light output in a specific wavelength band as shown in FIG. 6 . 6 is a diagram exemplarily illustrating a wavelength spectrum of narrowband light.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 파장 변조 장치의 사용 상태 및 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 전체 광원 시스템은 LED 등의 발광체(200), 파장 모듈레이터(100), 및 방열기구(300) 등으로 구성된다. 7 is a diagram schematically illustrating a use state and structure of an apparatus for modulating a wavelength of a light source according to an embodiment of the present invention. The entire light source system is composed of a light emitting body 200 such as an LED, a wavelength modulator 100 , and a heat dissipation mechanism 300 .

각 구성 요소들의 기능은 다음과 같다; 1) LED 등의 발광체(200)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 역할을 하며, 일반적으로 UV Led 또는 청색광 LED 등을 이용할 수 있다. The function of each component is as follows; 1) The light emitting body 200 such as an LED serves to convert electrical energy into light, and in general, a UV LED or a blue light LED may be used.

2) 파장 모듈레이터(100)는 투명 기판(110) 위에 조사되는 빛을 더 긴 장파장으로 변화시키는 형광 물질층(120)과 그 위에 산소나 수분의 접근을 막는 encapsulation 층(130)으로 구성된다. 2) The wavelength modulator 100 is composed of a fluorescent material layer 120 that changes the light irradiated onto the transparent substrate 110 to a longer wavelength, and an encapsulation layer 130 that blocks access of oxygen or moisture thereon.

3) 방열 기구(300)는 투명 기판(110)이나 형광 물질층(120)과 접촉하여 열전도 등을 통해 외부로 형광 물질 층에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.3) The heat dissipation mechanism 300 is in contact with the transparent substrate 110 or the fluorescent material layer 120 to discharge heat generated in the fluorescent material layer to the outside through heat conduction or the like.

보다 구체적으로 설명하면, 발광체(200)로부터 빛이 발생하면 파장 모듈레이터(100)의 투명기판(110)을 통해서 형광 물질층(120)으로 전달되며, 형광 물질의 quantum yield에 따라 일부는 더 긴 파장의 빛으로 변환되어, encapsulation 층(130)을 통해 방출되고, 나머지 빛에너지는 열에너지로 변환된다. More specifically, when light is generated from the light emitting body 200, it is transmitted to the fluorescent material layer 120 through the transparent substrate 110 of the wavelength modulator 100, and some have a longer wavelength depending on the quantum yield of the fluorescent material. is converted into light of the , emitted through the encapsulation layer 130 , and the remaining light energy is converted into thermal energy.

이때, 생성된 열에너지는 형광 물질층(120)과 접촉하는 투명 기판(110)에 열전도되며, 투명 기판(110)에서 투명 기판(110)과 접촉하고 있는 열방출 기구(300)를 통해 외부로 방출된다. 이러한 신속한 열 방출 경로의 형성을 통해 광원 내부의 열에 따른 온도 상승을 상대적으로 억제할 수 있다. At this time, the generated thermal energy is thermally conducted to the transparent substrate 110 in contact with the fluorescent material layer 120 , and is emitted from the transparent substrate 110 to the outside through the heat dissipation mechanism 300 in contact with the transparent substrate 110 . do. Through the formation of such a rapid heat dissipation path, it is possible to relatively suppress a temperature rise due to heat inside the light source.

파장 모듈레이터(100)는 발광체(200)로부터 방출되는 빛을 흡수하여 더 긴 파장 대역의 빛을 방출하는 기능을 가진다. 이러한 파장 모듈레이터(100)는 도 8 및 도 9에 나와 있는 바와 같이 구성될 수 있다. 도 8 및 도 9는 도 7의 형광 물질층을 더욱 상세히 도시한 도면이다. The wavelength modulator 100 has a function of absorbing light emitted from the light emitting body 200 and emitting light of a longer wavelength band. The wavelength modulator 100 may be configured as shown in FIGS. 8 and 9 . 8 and 9 are views illustrating the fluorescent material layer of FIG. 7 in more detail.

투명 기판(110) 위에 빛의 파장을 더 긴 파장으로 방출하는 형광 물질층(120)이 형성되어 있으며, 대표적으로 양자점(quantum dot)이나 유기 또는 무기 형광체 등이 형광 물질로 사용될 수 있다. A fluorescent material layer 120 that emits a longer wavelength of light is formed on the transparent substrate 110 . Typically, quantum dots or organic or inorganic phosphors may be used as the fluorescent material.

이들 형광 물질층(120)을 구성하는 물질들은 spin-coating, drop-casting, screen-printing dipping 등의 박막이나 후막 제작 공정을 통해 막 형태로 투명 기판(110) 위에 올려지는데, 본 발명에서는 형광 물질층(120)에서 광흡수에 의해서 발생하는 열을 투명 기판을 통해 열전도 방식으로 잘 빠질 수 있도록 박막 형태를 가져야 한다.The materials constituting the fluorescent material layer 120 are placed on the transparent substrate 110 in the form of a film through a thin film or thick film manufacturing process such as spin-coating, drop-casting, screen-printing dipping, etc. In the present invention, the fluorescent material The layer 120 should have a thin film shape so that heat generated by light absorption can be easily dissipated through the transparent substrate in a heat conduction method.

투명 기판(110)은 형광 물질층(120)으로부터 전달되는 열이 축적되지 않도록 방열 기구(300)와 접촉하도록 하여 외부로 열이 잘 전도되도록 한다. 특히, 투명 기판(110)은 형광 물질층(120)에서 발생하는 열이 방열 기구(300)로 열을 잘 전달하도록 높은 열전도도를 가지는 물질로 구성되며, 대표적으로 사파이어 글래스를 사용할 수 있다.The transparent substrate 110 is in contact with the heat dissipation device 300 so that heat transferred from the fluorescent material layer 120 is not accumulated, so that heat is well conducted to the outside. In particular, the transparent substrate 110 is made of a material having high thermal conductivity so that heat generated from the fluorescent material layer 120 is well transferred to the heat dissipation mechanism 300 , and sapphire glass may be used as a representative.

또한, 형광 물질층(120)이 유지가 잘 되도록, 도 9에 도시된 바와 같이, 형광 물질을 고분자 등과 혼합한 형태의 막을 형성할 수 있으며, 이 역시 투명 기판(110)을 통해 열이 잘 전달되도록 박막 형태를 가져야 한다. 형광 물질층(120) 위에서는 형광 물질들이 산소나 수분이 접촉하는 것을 방지하기 위해서 encapsulation 층(130)이 형성될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 9 , a film in a form in which a fluorescent material is mixed with a polymer or the like can be formed so that the fluorescent material layer 120 is well maintained, and also heat is transmitted well through the transparent substrate 110 . It should be in the form of a thin film as much as possible. An encapsulation layer 130 may be formed on the fluorescent material layer 120 to prevent the fluorescent materials from contacting oxygen or moisture.

도 10 및 도 11은 각각 서로 다른 형광 물질 구성에 의한 파장 모듈레이터의 출력 광 파장의 구성의 예를 도시한 도면이다. 도 7의 구성에서, 발광체(200)로부터 발생하는 빛이 도 10의 lambda_ex와 같이 협대역 광으로 구성되며, 형광 물질을 구성하는 형광체의 방출광의 파장이 lambda_1과 같다면, 본 발명의 구성에 따라 실시하면, 도 10과 같은 방출광 스펙트럼을 가지게 되며, 형광 물질층(120)을 구성하는 형광 물질의 농도에 따라서, lambda_ex와 lambda_1의 광출력의 크기는 조절될 수 있다. 이 때, 발광체(200)는 LED나 레이저 등의 광원을 사용할 수 있다. 10 and 11 are diagrams illustrating examples of the configuration of the output light wavelength of the wavelength modulator by the different configurations of the fluorescent material, respectively. In the configuration of FIG. 7, if the light emitted from the light emitting body 200 is composed of narrowband light like lambda_ex of FIG. 10, and the wavelength of the emitted light of the phosphor constituting the phosphor is the same as lambda_1, according to the configuration of the present invention When carried out, the emission spectrum is as shown in FIG. 10 , and the light outputs of lambda_ex and lambda_1 may be adjusted according to the concentration of the fluorescent material constituting the fluorescent material layer 120 . In this case, the light emitting body 200 may use a light source such as an LED or a laser.

또한, 형광 물질층(120)에 2개 이상의 형광 물질을 포함하고 있으면, 도 11에서 나와 있는 바와 같이 여러 파장 대역(lambda_ex, lambda_1, lambda_2)에서의 광출력 대역을 가지는 방출 스펙트럼을 가지게 할 수 있다. 이러한 구성에서도 형광 물질층(120)에서 발생하는 열은 투명기판을 통해 방열 기구(300)로 열전도를 통해 방출되게 된다. In addition, when two or more fluorescent materials are included in the fluorescent material layer 120 , as shown in FIG. 11 , it is possible to have emission spectra having light output bands in various wavelength bands (lambda_ex, lambda_1, lambda_2). . Even in this configuration, heat generated in the fluorescent material layer 120 is emitted through heat conduction to the heat dissipation mechanism 300 through the transparent substrate.

또한, 다수의 형광 특성이 다른 형광 물질로 구성된 형광체로 구성된 형광 물질층(120)이 있을 때는 발광체(200)의 스펙트럼보다 더 넓은 발광 스펙트럼을 가지는 광원을 제작할 수 있다. 도 12는 발광체의 방출 스펙트럼보다 넓은 파장 모듈레이터의 출력 광 파장의 예를 도시한 도면이다. 따라서, 복합 광원을 이용하여 다양한 파장 대역에서의 흡광 특성을 가지는 병변의 영상 대조도를 높이는데 활용할 수 있게 된다.In addition, when there is a fluorescent material layer 120 composed of a fluorescent material composed of a plurality of fluorescent materials having different fluorescent characteristics, a light source having a wider emission spectrum than that of the light emitting unit 200 may be manufactured. 12 is a diagram illustrating an example of an output light wavelength of a wavelength modulator that is wider than an emission spectrum of a light emitting body. Therefore, it is possible to use the complex light source to increase the image contrast of lesions having absorption characteristics in various wavelength bands.

광원 파장 변조 장치는 형광 물질층(120)상에 형성된 상부 투명 기판(110-2), 및 상부 투명 기판(110-2)에 연결된 상부 방열 기구(300-2)를 더 포함할 수 있으며, 이때, 상부 투명 기판(110-2)과 형광 물질층(120) 사이에는 투명 보호층(130)이 형성될 수 있다. 도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광원 파장 변조 장치의 사용 상태 및 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.The light source wavelength modulation device may further include an upper transparent substrate 110 - 2 formed on the fluorescent material layer 120 , and an upper heat dissipation mechanism 300 - 2 connected to the upper transparent substrate 110 - 2 , in this case , a transparent protective layer 130 may be formed between the upper transparent substrate 110 - 2 and the fluorescent material layer 120 . 13 is a diagram schematically illustrating a use state and structure of an apparatus for modulating a wavelength of a light source according to another embodiment of the present invention.

보다 구체적으로, 도 13의 구성에 나와 있는 바와 같이, 투명 기판(110-1), 형광 물질층(120), 그리고 encapsulation층(130) 위에 다시 투명기판(110-2), 및 방열 기구(300-2)를 연속으로 배치하여 방열을 보다 더 수월하게 할 수 있다. 이러한 구조에서, 두 번째 투명 기판(110-2)이 형광 물질층(120)에 공기의 접촉이 없도록 철저히 부착될 수 있으면 encapsulation층(130)이 삭제될 수도 있다.More specifically, as shown in the configuration of FIG. 13 , the transparent substrate 110 - 2 , and the heat dissipation mechanism 300 on the transparent substrate 110 - 1 , the fluorescent material layer 120 , and the encapsulation layer 130 again. -2) can be arranged consecutively to make heat dissipation easier. In this structure, if the second transparent substrate 110 - 2 can be thoroughly attached to the fluorescent material layer 120 without air contact, the encapsulation layer 130 may be deleted.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.Although the present invention has been described with reference to some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereto, but should also extend to modifications or improvements of the above embodiments supported by the claims.

100: 파장 모듈레이터
110, 110-1, 110-2: 투명 기판
120: 형광 물질층
130: encapsulation 층
200: 발광체
300, 300-1, 300-2: 방열기구100: wavelength modulator
110, 110-1, 110-2: transparent substrate
120: fluorescent material layer
130: encapsulation layer
200: luminous body
300, 300-1, 300-2: heat sink

Claims (14)

열전도도가 미리 설정된 기준 이상의 투명 기판;
상기 투명 기판상에 형성된 박막의 형광 물질층; 및
상기 투명 기판에 연결된 방열 기구를 포함하는 광원 파장 변조 장치로서,
상기 형광 물질층상에 형성된 투명 보호층을 더 포함하고,
상기 형광 물질층은 상기 형광 물질의 입자가 적층되어 형성되고,
상기 방열 기구는 상기 투명 기판의 하측에 형성되고,
상기 방열 기구 하측으로부터 상기 투명 기판으로 광이 입사되도록 하는 개구부가 형성되고,
상기 개구부는 광원 파장 변조시 상기 광을 방출하는 발광체가 삽입 가능하도록 형성되고,
상기 발광체는 복수의 협대역 파장 대역을 포함하는 파장 대역의 복합 광원을 포함하고,
상기 형광 물질층은 상기 복수의 협대역 파장 대역에 대응하여 파장 변조를 수행하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
a transparent substrate having thermal conductivity greater than or equal to a preset standard;
a thin-film fluorescent material layer formed on the transparent substrate; and
A light source wavelength modulation device including a heat dissipation mechanism connected to the transparent substrate,
Further comprising a transparent protective layer formed on the fluorescent material layer,
The fluorescent material layer is formed by stacking particles of the fluorescent material,
The heat dissipation mechanism is formed under the transparent substrate,
An opening through which light is incident to the transparent substrate from the lower side of the heat dissipation mechanism is formed;
The opening is formed to allow insertion of a light emitting body emitting the light when the wavelength of the light source is modulated,
The light emitting body includes a complex light source of a wavelength band including a plurality of narrow band wavelength bands,
The light source wavelength modulation device, characterized in that the fluorescent material layer performs wavelength modulation corresponding to the plurality of narrow wavelength bands.
 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 형광 물질층은 입사된 파장 대역의 광을 흡수하여 입사된 파장 대역보다 긴 파장 대역의 광을 방출하는 형광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
The method according to claim 1,
and the fluorescent material layer includes a fluorescent material that absorbs light in an incident wavelength band and emits light in a longer wavelength band than the incident wavelength band.
 청구항 3에 있어서,
상기 형광 물질은 미리 설정된 나노 물질 입자인 양자점을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
4. The method according to claim 3,
The light source wavelength modulation device, characterized in that the fluorescent material includes quantum dots, which are preset nanomaterial particles.
 청구항 4에 있어서,
상기 나노 물질 입자의 크기는 변경될 파장 영역에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
5. The method according to claim 4,
The light source wavelength modulation device, characterized in that the size of the nanomaterial particle is selected according to the wavelength region to be changed.
 청구항 4에 있어서,
상기 형광 물질층은 서로 다른 입자 크기의 상기 나노 물질 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
5. The method according to claim 4,
The light source wavelength modulation device, wherein the fluorescent material layer includes the nanomaterial particles having different particle sizes.
 삭제delete 청구항 3에 있어서,
상기 형광 물질층은 상기 형광 물질의 입자들 사이에 위치하는 고분자 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
4. The method according to claim 3,
The fluorescent material layer further comprises a polymer material positioned between the particles of the fluorescent material.
 청구항 3에 있어서,
상기 형광 물질층은 서로 다른 파장 대역의 빛을 방출하는 복수의 형광 물질들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
4. The method according to claim 3,
The fluorescent material layer comprises a plurality of fluorescent materials emitting light of different wavelength bands.
 청구항 1에 있어서,
상기 투명 기판은 광 투과도, 및 내열성이 미리 설정된 기준 이상인 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
The method according to claim 1,
The transparent substrate is a light source wavelength modulation device, characterized in that formed of a material having light transmittance and heat resistance equal to or greater than preset standards.
 청구항 10에 있어서,
상기 투명 기판은 사파이어 글래스 기판인 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
11. The method of claim 10,
The transparent substrate is a light source wavelength modulation device, characterized in that the sapphire glass substrate.
 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 형광 물질층상에 형성된 상부 투명 기판;
상기 상부 투명 기판에 연결된 상부 방열 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
The method according to claim 1,
an upper transparent substrate formed on the fluorescent material layer;
The light source wavelength modulation device further comprising an upper heat dissipation mechanism connected to the upper transparent substrate.
 청구항 13 있어서,
상기 상부 투명 기판과 상기 형광 물질층 사이에 형성된 투명 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 파장 변조 장치.
14. The method of claim 13,
The light source wavelength modulation device further comprising a transparent protective layer formed between the upper transparent substrate and the fluorescent material layer.
KR1020190139272A 2019-11-04 2019-11-04 Apparatus for modulating wavelength of light source KR102394436B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190139272A KR102394436B1 (en) 2019-11-04 2019-11-04 Apparatus for modulating wavelength of light source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190139272A KR102394436B1 (en) 2019-11-04 2019-11-04 Apparatus for modulating wavelength of light source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210053543A KR20210053543A (en) 2021-05-12
KR102394436B1 true KR102394436B1 (en) 2022-05-03

Family

ID=75918979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190139272A KR102394436B1 (en) 2019-11-04 2019-11-04 Apparatus for modulating wavelength of light source

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102394436B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102342298B1 (en) * 2021-04-26 2021-12-21 국민대학교산학협력단 Apparatus and method for calculating ratio of negligence based on 3d simulator

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101680624B1 (en) 2014-12-08 2016-11-30 한국광기술원 headlight of motor vehicle
JP2019174562A (en) * 2018-03-27 2019-10-10 日立化成株式会社 Wavelength conversion member, backlight unit, and image display device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6103998B2 (en) * 2013-03-15 2017-03-29 スタンレー電気株式会社 Light emitting device
KR101753958B1 (en) 2015-05-22 2017-07-05 성균관대학교산학협력단 Wavelength tunable light source apparatus combined with led narrow band filter
EP3517835A4 (en) * 2016-09-21 2019-08-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Wavelength conversion device and iilluminating device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101680624B1 (en) 2014-12-08 2016-11-30 한국광기술원 headlight of motor vehicle
JP2019174562A (en) * 2018-03-27 2019-10-10 日立化成株式会社 Wavelength conversion member, backlight unit, and image display device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210053543A (en) 2021-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4580052B2 (en) Projector light source using solid green light source
JP6361333B2 (en) Light source device and optical engine
US10969529B2 (en) Spot lighting device having light guide with plurality of light converting segments
JP6913790B2 (en) Indoor light source and lighting equipment
RU2632263C2 (en) Light converting unit, lamp and luminaire
KR20120013366A (en) Luminescent converter for a phosphor-enhanced light source comprising organic and inorganic phosphors
JP2006060238A (en) Device and method for generating output light having wavelength spectrum in visible and infrared wavelength ranges by using fluorescent material
US9318649B2 (en) Multi-wavelength LED curing lamp
US20200256552A1 (en) Wavelength conversion device and lighting apparatus
JP7025424B2 (en) Light emitting device and lighting device
KR101425749B1 (en) Fluorescent device, irradiation apparatus, and projector apparatus
US10240749B2 (en) Light source, luminaire and surgical illumination unit
JP2012508961A (en) UV lamp
JP2017528879A (en) Concentrator for lighting device
JP2004031843A (en) Light-emitting diode
US11543577B2 (en) Luminescent concentrator with CPC, light guide and additional phosphor
KR102394436B1 (en) Apparatus for modulating wavelength of light source
JP5889807B2 (en) Lighting device and lighting method
US10274164B2 (en) Lighting device comprising a plurality of different light sources with similar off-state appearance
JPWO2019146327A1 (en) Light emitting device and lighting device
US20210005791A1 (en) Light-emitting diode filament structure and led lighting lamp including the same
JP2014235859A (en) Solid lighting device
JPWO2019164014A1 (en) Light emitting device and lighting device
EP2652805B1 (en) Illumination system with light source, radiation converting element and filter
KR102282644B1 (en) System for providing wavelength variable light source

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant