KR102652715B1 - 세포 활성 기능을 갖는 led 조명 장치 - Google Patents

세포 활성 기능을 갖는 led 조명 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102652715B1
KR102652715B1 KR1020217016642A KR20217016642A KR102652715B1 KR 102652715 B1 KR102652715 B1 KR 102652715B1 KR 1020217016642 A KR1020217016642 A KR 1020217016642A KR 20217016642 A KR20217016642 A KR 20217016642A KR 102652715 B1 KR102652715 B1 KR 102652715B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
light emitting
emitting diode
wavelength
lighting device
Prior art date
Application number
KR1020217016642A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210079368A (ko
Inventor
배희호
이아영
윤영민
Original Assignee
서울바이오시스 주식회사
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 서울바이오시스 주식회사 filed Critical 서울바이오시스 주식회사
Publication of KR20210079368A publication Critical patent/KR20210079368A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102652715B1 publication Critical patent/KR102652715B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/062—Photodynamic therapy, i.e. excitation of an agent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • 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
    • F21K9/65—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction specially adapted for changing the characteristics or the distribution of the light, e.g. by adjustment of parts
    • 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
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0626—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0626—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N2005/0627—Dose monitoring systems and methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A61N2005/0652—Arrays of diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0659—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0659—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared
    • A61N2005/066—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared far infrared
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0661—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used ultraviolet
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0662—Visible light
    • A61N2005/0663—Coloured light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0664—Details
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0624—Apparatus adapted for a specific treatment for eliminating microbes, germs, bacteria on or in the body
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

일 실시예에 따른 조명 장치는, 적어도 하나의 제1 발광 다이오드 및 파장변환기를 포함하여 백색광을 구현하는 백색광 방출 장치; 및 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출하는 적어도 하나의 제2 발광 다이오드를 포함하되, 상기 제1 발광 다이오드는 약 300 내지 420nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출하고, 상기 제2 발광 다이오드는 약 605 내지 935nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출하고, 상기 파장변환기는 상기 제1 발광 다이오드의 광을 백색광으로 변환하도록 복수의 파장변환물질을 포함하고, 상기 백색광 방출 장치에서 구현된 백색광 및 상기 제2 발광 다이오드에서 생성된 광을 외부로 방출하되, 상기 백색광 방출 장치에서 구현된 백색광의 복사 조도 스펙트럼에서 상기 제1 발광 다이오드에서 방출되는 광의 중심 파장의 복사 조도는 상기 청색 파장변환 물질에서 방출되는 청색광의 피크 파장의 복사 조도보다 작다.

Description

세포 활성 기능을 갖는 LED 조명 장치
본 개시는 LED를 이용한 세포 활성 기능을 갖는 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 무기 광원으로서, 디스플레이 장치, 차량용 램프, 일반 조명과 같은 여러 분야에 다양하게 이용되고 있다. 특히, 발광 다이오드는 수명이 길고, 소비 전력이 낮아 기존 조명 광원을 빠르게 대체하고 있다.
한편, 태양광은 자외선, 가시광 및 적외선 영역에 걸쳐 넓은 파장 스펙트럼을 나타낸다. 인체는 태양광에 적응하여 생존해 왔으며, 특히, 세포는 근적외선 근처의 파장의 광을 흡수하여 세포 활성에 이용한다.
한편, 자외선은 일반적으로 인체, 특히 눈이나 피부에 해로운 것이 잘 알려져 있다. 예를 들어, 선행문헌인 미국 등록 특허 US9,700,641B2(2017. 7.11)는 UV 광이 인간에게 해롭다는 것을 기재하고 있다(선행문헌의 배경 기술 마지막 문단 참조). 또한, 청색 파장 영역의 일부 파장대도 안구질환이나 피부질환을 유발하는 것은 잘 알려져 있다.
본 개시가 해결하고자 하는 과제는, 자외선이나 청색 파장 영역의 일부 파장대에 의해 인체에 해가 발생하는 것을 방지하면서 세포 활성 기능을 갖는 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시가 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 태양광과 같이 시간에 따라 색온도를 변화시킬 수 있으며 세포 활성 기능을 갖는 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시가 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 지역과 시간에 따른 태양광의 색온도를 고려하여 색온도를 변화시킬 수 있으며 세포 활성 기능을 갖는 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 조명 장치는, 적어도 하나의 제1 발광 다이오드 및 파장변환기를 포함하여 백색광을 구현하는 백색광 방출 장치; 및 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출하는 적어도 하나의 제2 발광 다이오드를 포함하되, 상기 제1 발광 다이오드는 약 300 내지 420nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출하고, 상기 제2 발광 다이오드는 약 605 내지 935nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출하고, 상기 파장변환기는 상기 제1 발광 다이오드의 광을 백색광으로 변환하도록 복수의 파장변환물질을 포함하고, 상기 백색광 방출 장치에서 구현된 백색광 및 상기 제2 발광 다이오드에서 생성된 광을 외부로 방출하되, 상기 백색광 방출 장치에서 구현된 백색광의 복사 조도 스펙트럼에서 상기 제1 발광 다이오드에서 방출되는 광의 중심 파장의 복사 조도는 상기 파장변환 물질에서 방출되는 청색광의 피크 파장의 복사 조도보다 작다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치는, 중심 파장이 약 300 내지 420nm 범위 내의 광을 방출하는 제1-1 발광 다이오드 및 제1 파장변환기를 포함하는 제1 발광 유닛; 중심 파장이 약 300 내지 470nm 범위 내의 광을 방출하는 제1-2 발광 다이오드 및 제2 파장변환기를 포함하는 제2 발광 유닛; 및 중심 파장이 약 605 내지 935nm 범위 내에서 광을 방출하는 적어도 하나의 제2 발광 다이오드를 포함하고, 상기 제1 발광 유닛은 상기 제2 발광 유닛보다 더 높은 색온도의 광을 방출하고, 상기 제1 파장변환기는 제1-1 발광 다이오드에서 방출된 광을 청색광으로 변환시키는 청색 파장변환물질을 포함하고, 외부로 방출된 광의 복사 조도 스펙트럼에서 상기 제1 및 제2 발광 유닛들 내의 각각의 발광 다이오드에서 생성되어 파장변환 없이 외부로 방출되는 광의 중심 파장의 복사 조도는 상기 제1 및 제2 파장변환기에서 방출되는 파장변환된 광의 최대 피크 파장의 복사 조도보다 작다.
또한, 본 개시의 또 다른 실시예들은 상기 조명 장치를 포함하는 조명 시스템을 제공한다.
도 1은 청색광의 파장에 따른 위험도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 종래 기술에 따라 청색 발광 다이오드를 사용한 백색광원의 스펙트럼을 나타낸다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 3의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 조명 장치의 대표적인 스펙트럼들을 나타낸다.
도 6은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 10은 도 9의 절취선 B-B를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(100)를 도시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 개시는 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 개시의 일 실시예에 따른 조명 장치는, 적어도 하나의 제1 발광 다이오드 및 파장변환기를 포함하여 백색광을 구현하는 백색광 방출 장치; 및 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출하는 적어도 하나의 제2 발광 다이오드를 포함하되, 상기 제1 발광 다이오드는 약 300 내지 420nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출하고, 상기 제2 발광 다이오드는 약 605 내지 935nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출하고, 상기 파장변환기는 상기 제1 발광 다이오드의 광을 백색광으로 변환하도록 복수의 파장변환물질을 포함하고, 상기 백색광 방출 장치에서 구현된 백색광 및 상기 제2 발광 다이오드에서 생성된 광을 외부로 방출하되, 상기 백색광 방출 장치에서 구현된 백색광의 복사 조도 스펙트럼에서 상기 제1 발광 다이오드에서 방출되는 광의 중심 파장의 복사 조도는 상기 파장변환 물질에서 방출되는 청색광의 피크 파장의 복사 조도보다 작다.
백색 발광 장치와 함께 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 제2 발광 다이오드를 사용함으로써 세포 활성 기능을 갖는 조명 장치를 제공할 수 있다. 나아가, 제1 발광 다이오드에서 방출되는 자외선 또는 청색광에 의해 인체에 해가 발생하는 것을 방지하기 위해 제1 발광 다이오드에서 방출된 광의 복사 조도가 파장변환 물질에서 방출되는 청색광의 피크 파장의 복사 조도보다 작다.
상기 세포 활성 물질은 미토콘드리아 내의 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase) 활성에 의해 생성된 일산화질소(nitric oxide; NO)일 수 있다. NO는 통증 완화 및 혈액 순환 개선 등에 영향을 주어 인체의 건강을 증진시키는 것으로 알려져 있다.
상기 제2 발광 다이오드는 약 605~655nm, 685~705nm, 790~840nm, 또는 875~935nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출할 수 있다. 이 파장 범위에서 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase)의 에너지 흡수율이 상대적으로 더 높다. 특히, 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase)는 790~840nm 범위 내에서 가장 높은 흡수율을 나타내며, 875~935nm 범위 내에서 그 다음으로 높은 흡수율을 나타낸다. 따라서, 상기 제2 발광 다이오드는 적어도 790~840nm 범위 내 또는 875~935nm 범위 내에 중심 파장을 갖는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 파장변환기는 제1 발광 다이오드의 광을 청색, 녹색 및 적색광으로 변환하는 파장변환물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 파장변환기는 제1 발광 다이오드의 광을 청색 및 오렌지색의 광으로 변환하는 청색 및 오렌지색 파장변환물질을 포함할 수도 있다.
상기 백색광과 상기 제2 발광 다이오드에서 방출된 광은 혼합되어 방출될 수 있다. 예를 들어, 상기 조명 장치는 상기 백색광과 제2 발광 다이오드에서 방출된 광을 혼합하기 위한 확산판을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 파장변환기는 형광체 또는 양자점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 파장변환기는, 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함할 수 있다. 실시예들에 있어서, 이들 형광체는 개별적으로 또는 모두 양자점으로 대체될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 발광 다이오드에서 방출되는 광은 상기 파장변환기를 통과하지 않고 외부로 방출될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 발광 다이오드에서 방출되는 광의 일부는 상기 파장변환기에 의해 파장변환될 수 있다.
한편, 상기 제1 발광 다이오드는 약 400 내지 420nm 범위 내의 중심파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 자외선을 사용하는 경우에 비해 이 범위 내의 파장을 갖는 광을 사용함으로써 광 변환 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 적어도 하나의 제2 발광 다이오드에서 생성되어 외부로 방출된 광의 복사 조도(irradiance)는 상기 파장변환기에 의해 파장변환되어 방출되는 적색광의 복사 조도(irradiance)보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 발광 다이오드를 이용하여 세포 활성 물질을 생성할 수 있다.
상기 조명 장치는 상기 적어도 하나의 제2 발광 다이오드보다 더 많은 수의 제1 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이에 따라, 백색 발광 장치의 조도는 제2 발광 다이오드에 비해 더 크다.
한편, 상기 적어도 하나의 제2 발광 다이오드에서 생성되어 외부로 방출된 광의 복사 조도(irradiance)는 570W/m2 이하일 수 있다.
상기 조명 장치는 상기 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 실장하기 위한 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 조명 장치는, 위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부; 및 상기 위치 정보 수신부로부터 상기 위치 정보를 수신하며, 상기 백색광 방출장치로부터 출사된 광의 도즈량을 제어하는 제어부를 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 위치 정보를 기초로 하여 상기 백색광 방출장치가 출사해야 할 광의 도즈량을 산출하고, 상기 도즈량만큼의 광을 출사하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 위치 정보 수신부로부터 제공받은 위치 정보를 기초로 하여 적정 도즈량을 산출하고, 상기 광원이 적정 도즈량을 출사하도록 제어할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 위치 정보 수신부는 상기 조명 장치의 위치 정보를 산출하고, 상기 제어부는 상기 위치 정보를 수신받아 상기 조명 장치가 위치한 장소에서의 외부광의 도즈량 및 적정 도즈량을 산출하며, 상기 적정 도즈량과 상기 외부광의 도즈량의 차이만큼 상기 광을 출사하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 위치 정보로부터 시간 정보를 산출하고, 상기 시간 정보에 따라 상기 백색광 방출장치가 출사해야 할 광의 도즈량을 제어할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치는, 중심 파장이 약 300 내지 420nm 범위 내의 광을 방출하는 제1-1 발광 다이오드 및 제1 파장변환기를 포함하는 제1 발광 유닛; 중심 파장이 약 300 내지 470nm 범위 내의 광을 방출하는 제1-2 발광 다이오드 및 제2 파장변환기를 포함하는 제2 발광 유닛; 및 중심 파장이 약 605 내지 935nm 범위 내에서 광을 방출하는 적어도 하나의 제2 발광 다이오드를 포함하고, 상기 제1 발광 유닛은 상기 제2 발광 유닛보다 더 높은 색온도의 광을 방출하고, 상기 제1 파장변환기는 제1-1 발광 다이오드에서 방출된 광을 청색광으로 변환시키는 청색 파장변환물질을 포함하고, 외부로 방출된 광의 복사 조도 스펙트럼에서 상기 제1 및 제2 발광 유닛들 내의 각각의 발광 다이오드에서 생성되어 파장변환 없이 외부로 방출되는 광의 중심 파장의 복사 조도는 상기 제1 및 제2 파장변환기에서 방출되는 파장변환된 광의 최대 피크 파장의 복사 조도보다 작다.
복수의 발광 유닛들을 포함함으로써 다양한 색온도의 백색광을 구현할 수 있는 조명 장치를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 조명 장치는 태양광의 시간에 따른 변화에 맞춰 색온도를 변경할 수 있다. 또한, 조명 장치의 발광다이오드들에서 외부로 방출되는 청색광의 강도를 파장변환기에 의해 파장변환된 광의 강도보다 작게 함으로써 발광 다이오드에서 방출되는 청색광에 의해 눈이나 피부에 해가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 조명 장치는, 중심 파장이 약 300 내지 470nm 범위 내의 광을 방출하는 제1-3 발광 다이오드 및 제3 파장변환기를 포함하는 제3 발광 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 제3 발광 유닛은 상기 제2 발광 유닛보다 더 높은 색온도의 광을 방출하고, 외부로 방출된 광의 복사 조도 스펙트럼에서 상기 제3 발광 유닛 내의 제1-3 발광 다이오드에서 생성되어 파장변환 없이 외부로 방출되는 광의 중심 파장의 복사 조도는 상기 제3 파장변환기에서 방출되는 파장변환된 광의 최대 피크 파장의 복사 조도보다 작다.
한편, 상기 제1 내지 제3 파장변환기 각각은 상기 제1 발광 다이오드에서 방출된 광을 녹색광으로 변환시키는 녹색 파장변환물질 및 적색광으로 변환시키는 적색 파장변환물질을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 발광 유닛은 각각 백색광을 구현할 수 있다.
상기 제1 발광 유닛, 제2 발광 유닛 및 제3 발광 유닛은 각각 독립적으로 구동될 수 있다.
상기 제1-1 내지 제1-3 발광 다이오는 중심 파장이 약 400 내지 420nm 범위 내의 광을 방출할 수 있다. 상기 제1-1 내지 제1-3 발광 다이오드는 동일한 피크 파장의 광을 방출할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 세포 활성 물질은 미토콘드리아 내의 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase) 활성에 의해 생성된 일산화질소(nitrice acid; NO)일 수 있다.
나아가, 상기 제2 발광 다이오드는 약 605~655nm, 685~705nm, 790~840nm, 또는 875~935nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출할 수 있다. 이 파장 범위에서 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase)의 에너지 흡수율이 상대적으로 더 높다.
상기 파장변환기에 의해 파장변환된 광 및 상기 제2 발광 다이오드에서 방출된 광은 혼합되어 외부로 방출될 수 있다. 또한, 상기 혼합된 광은 백색광일 수 있다.
나아가, 상기 조명 장치는 상기 파장변환기에 의해 파장변환된 광과 상기 제2 발광 다이오드에서 방출되는 광을 혼합하기에 적합한 확산판을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1-1 및 제1-2 발광 다이오드는 각각 상기 적어도 하나의 제2 발광 다이오드보다 더 많이 배치될 수 있다.
상기 조명 장치는 상기 제1-1 및 제1-2 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드가 실장된 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 조명 장치는 위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부, 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들로부터 출사된 광의 도즈량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 위치 정보를 기초로 하여 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들로부터 출사되는 광의 도즈량을 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 위치 정보 수신부로부터 제공받은 위치 정보를 기초로 하여 적정 도즈량을 산출하고, 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들이 적정 도즈량을 출사하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치 정보 수신부는 상기 조명 장치의 위치 정보를 산출하고, 상기 제어부는 상기 위치 정보를 수신받아 상기 조명 장치가 위치한 장소에서의 외부광의 도즈량 및 적정 도즈량을 산출하며, 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들이 상기 적정 도즈량과 상기 외부광의 도즈량의 차이만큼의 도즈량을 출사하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 위치 정보로부터 시간 정보를 산출하고, 상기 시간 정보에 따라 상기 광의 도즈량을 제어할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예들에 따른 조명 시스템은 실내 공간에 배치된 조명 장치를 포함하는데, 상기 조명 장치는 위에서 설명된 조명 장치들 중 하나이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 청색광의 파장에 따른 위험도를 나타내는 그래프이다.
청색광은 안구질환이나 피부질환을 유발하는 것으로 알려졌으며, 특히, 430 내지 440nm 사이에 가장 강한 위험도를 나타낸다. 420 내지 455nm의 파장범위는 위험도가 가장 높은 값을 기준으로 90% 이상의 위험도를 나타내며, 413 내지 465nm는 70% 이상의 위험도를 411 내지 476nm는 50% 이상의 위험도를 나타낸다.
한편, 자외선은 인체에 해를 끼치며 특히, 270 내지 280nm 사이에 가장 강한 위험도를 나타낸다.
도 2는 종래 기술에 따라 청색 발광 다이오드를 사용한 백색광원의 스펙트럼을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 백색 광원은 청색 발광 다이오드와 함께 황색 형광체, 또는 녹색 형광체와 적색 형광체를 사용하여 백색광을 구현한다. 색온도에 따라 형광체의 종류, 형광체의 양이 조절되며, 색온도가 높을 수록 청색광의 강도가 증가한다.
종래 백색광원에 사용되는 청색 발광 다이오드는 대체로 430nm 내지 470nm 범위 내에 중심 파장(피크 파장)을 갖는다. 이 범위 내의 청색광은 도 1에 도시한 바와 같이 위험도가 상대적으로 높다. 따라서, 백색 광원의 색온도가 증가할수록 청색광의 강도도 증가하여, 안구질환이나 피부질환을 유발할 위험성이 증가한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 4는 도 3의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 조명 장치는 회로 기판(11), 제1 발광 다이오드(21), 파장변환기(23) 및 제2 발광 다이오드(31)를 포함할 수 있다.
회로 기판(11)은 제1 및 제2 발광 다이오드들(21, 31)에 전원을 공급하기 위한 회로 패턴을 가질 수 있다. 회로 기판(11)은 인쇄회로보드일 수 있으며, 예컨대 메탈-PCB일 수 있다.
제1 발광 다이오드(21)는 백색광을 구현하기 위한 광원으로서 적어도 하나가 회로 기판(11) 상에 실장된다. 복수의 제1 발광 다이오드(21)는 서로 다양한 방식으로 전기적으로 연결될 수 있으며, 예컨대 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결될 수 있다.
제1 발광 다이오드(21)는 예를 들어 약 300 내지 420nm 범위 내의 중심 파장을 가질 수 있으며, 나아가, 400 내지 420nm 범위 내의 중심 파장을 가질 수 있다. 또한, 제1 발광 다이오드가 이 범위 내의 중심 파장을 가짐으로써 제1 발광 다이오드(21)에서 방출되는 광의 상당 부분이 파장변환기(23)에 의해 파장변환될 수 있다. 제1 발광 다이오드(23)가 자외선을 방출하는 경우, 대부분의 자외선은 파장변환기(23)에 의해 파장변환되며, 이에 따라 자외선이 외부로 방출되는 것이 방지된다. 나아가, 400 내지 420nm 범위 내의 중심 파장을 갖는 제1 발광 다이오드를 사용할 경우, 자외선에 의한 안전 문제를 사전에 제거할 수 있다.
파장 변환기(23)는 제1 발광 다이오드(21)에서 방출된 광의 파장을 변환시킨다. 파장변환기(23)는 예를 들어 형광체 또는 양자점을 함유하는 몰딩부일 수 있다. 파장변환기(23)는 제1 발광 다이오드(21)를 덮는다. 복수의 제1 발광 다이오드(21)가 회로 기판(11) 상에 실장된 경우, 파장변환기(23)는 복수의 제1 발광 다이오드(21)를 모두 덮을 수 있다.
파장 변환기(23)는 제1 발광 다이오드(23)의 광과 함께 백색광을 구현하기 위한 파장변환물질을 포함한다. 일 실시예에서, 파장변환기(23)는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 파장변환기(23)는 청색 형광체 및 오렌지색 형광체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 파장변환기는 양자점을 포함할 수도 있다.
청색 형광체의 예로는 BAM계, Halo-Phosphate계 또는 알루미네이트계의 형광체를 들 수 있으며, 예를 들어, BaMgAl10O17:Mn2+, BaMgAl12O19:Mn2+ 또는 (Sr,Ca,Ba)PO4Cl:Eu2+ 를 포함할 수 있다. 청색 형광체는 예를 들어 440 내지 500nm 범위 내에 피크 파장을 가질 수 있다.
녹색 형광체의 예로는 LuAG(Lu3(Al,Gd)5O12:Ce3+), YAG(Y3(Al,Gd)5O12:Ce3+), Ga-LuAG((Lu,Ga)3(Al,Gd)5O12:Ce3+), Ga-YAG ((Ga,Y)3(Al,Gd)5O12:Ce3+), LuYAG ((Lu,Y)3(Al,Gd)5O12:Ce3+), Ortho-Silicate ((Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2+), Oxynitride ((Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+), 또는 Thio Gallate (SrGa2S4:Eu2+) 를 들 수 있다. 녹색 형광체는 500 내지 600nm 범위 내에 피크 파장을 가질 수 있다.
적색 형광체의 예로는 Nitride, Sulfide, Fluoride 또는 Oxynitride 계의 형광체를 들 수 있고, 구체적으로, CASN (CaAlSiN3:Eu2+), (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2+, (Ca,Sr)S2:Eu2+), 또는 (Sr,Ca)2SiS4:Eu2+ 등을 들 수 있다. 적색 형광체는 600 내지 700nm 범위 내에 피크 파장을 가질 수 있다.
제1 발광 다이오드(21)와 파장변환기(23)의 조합에 의해 백색광이 구현될 수 있다. 제1 발광 다이오드(21)와 파장변환기(23)의 조합에 의해 구현된 다양한 색온도의 백색광의 스펙트럼을 도 5에 나타내었다.
도 5에 도시한 바와 같이, 각 색온도의 백색광은 제1 발광 다이오드에서 방출된 광과 형광체들에서 방출된 광의 조합에 의해 구현된다. 또한, 모든 색온도에서 제1 발광 다이오드(21)에서 방출된 광의 복사 조도가 청색 형광체에서 방출된 광의 복사 조도보다 작은 것을 확인할 수 있다. 색온도가 증가할 수록 제1 발광 다이오드(21)에서 방출된 광의 복사 조도도 증가하지만, 청색 형광체에서 방출된 청색광의 복사 조도가 더 크게 증가한다. 또한, 제1 발광 다이오드에서 방출된 광의 복사 조도는 녹색 형광체에서 방출된 광의 복사 조도보다 작고 적색 형광체에서 방출된 광의 복사 조도보다 작을 수 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 발광 다이오드(31)는 파장변환기(23)로부터 이격되어 회로기판(11) 상에 실장될 수 있다. 제2 발광 다이오드(31)에서 방출된 광은 실질적으로 파장변환기(23)로 진입하지 않고 외부로 방출될 수 있다. 이에 따라, 제2 발광 다이오드(31)에서 방출되는 광의 복사 조도가 향상될 수 있다.
제2 발광 다이오드(31)는 제1 발광 다이오드(21)에 직렬 또는 병렬 연결될 수 있으며, 또는 제1 발광 다이오드(21)로부터 독립적으로 구동될 수도 있다.
한편, 제2 발광 다이오드(31)는 세포 활성에 적합한 광을 방출한다. 제2 발광 다이오드(31)는 예컨대 약 605 내지 935nm 범위 내의중심 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
약 605 내지 935nm 범위 내의 적색광 또는 근적외선은 미토콘드리아 내에서 세포 활성 물질을 생성한다. 구체적으로, 미토콘드라아 내의 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase)는 광 수용체로서 605 내지 935nm 범위 내의 광을 흡수하여 활동력이 증가하며, 이에 따라, NO를 생성한다. NO는 통증 완화 및 혈액순환 개선 등에 영향을 주어 인체의 건강을 증진하는 것으로 알려져 있다. 또한, 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase) 단백질의 활성은 ATP 생성에 기여하며, 세포 손상 치료에도 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
특히, 제2 발광 다이오드(31)는 605~655nm, 685~705nm, 790~840nm, 또는 875~935nm 범위 내의 중심 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 이 범위에서 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase)의 에너지 흡수율이 상대적으로 높다. 특히, 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase)의 에너지 흡수율은 790~840nm 파장 범위 내에서 가장 높고, 약 875~935nm 범위 내에서 그 다음으로 높으며, 약 605~655nm 파장 범위 내에서 그 다음으로 높다.
사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase)의 에너지 흡수율이 상대적으로 높은 파장의 광을 방출하는 제2 발광 다이오드(31)를 채택함으로써 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase)에 의한 인체의 건강 증진 효율을 향상시킬 수 있을 것이다.
나아가, 복수의 제2 발광 다이오드(31)를 사용할 경우, 위 파장범위 중 특정 파장 범위 내에서 광을 방출하는 발광 다이오드들, 예를 들어 효율이 높은 790~840nm, 또는 875~935nm 범위 내의 광을 방출하는 발광 다이오들을 복수개 사용할 수도 있고, 각 파장 범위들의 광을 골고루 방출하도록 다양한 발광 다이오드들을 사용할 수도 있다.
또한, 605~655nm 범위의 광을 방출하는 발광 다이오드는 백색광의 색온도에 영향을 미칠 수 있으므로, 백색 발광 장치의 색온도에 영향을 주지 않도록, 시감도가 낮은 범위, 즉, 약 685~705nm, 790~840nm, 또는 875~935nm 범위 내의 중심 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드들을 주로 사용할 수도 있다.
본 실시예에서, 조명 장치에 세포 활성 기능을 부가하기 위해, 제2 발광 다이오드(31)에서 방출되는 광의 복사 조도는 상기 백색 발광 장치에서 방출되는 광의 동일 파장에서의 복사 조도보다 크다. 나아가, 제2 발광 다이오드(31)에서 방출되는 광의 복사 조도는 중심 파장이 300 내지 420nm 범위 내의 제1 발광 다이오드(21)에서 조명 장치 외부로 방출되는 광의 복사 조도보다 클 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 조명 장치는 제1 발광 다이오드(21)에 비해 제2 발광 다이오드(31)에 의한 세포 활성 기능이 주요하게 된다.
한편, 제2 발광 다이오드(31)의 구동 시간과 제1 발광 다이오드(21)의 구동 시간은 동일할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 조명 장치의 설치 위치에 따라 제2 발광 다이오드(31)의 구동 시간을 조절할 수 있다. 특히, 제2 발광 다이오드의 사용시간 또는 복사 조도의 크기는 인체에 대한 위해성을 고려하여 조절될 수 있다.
예를 들어, 조명 장치로부터 방출되는 제2 발광 다이오드(31)의 복사 조도는 570W/m2 이하일 수 있으며, 나아가, 100W/m2 이하일 수 있다. 570W/m2은 광생물학적 안전 규격(IEC 62471)에서 적외선 범위의 광에 대한 위험 그룹 1(risk group 1)의 한계값을 나타내며, 100W/m2은 면제(exempt)에 해당한다. 570W/m2 미만의 복사 조도를 갖도록 함으로써 조명 장치에서 상대적으로 긴 시간 동안 인체에 해를 주지 않으면서 세포 활성 물질 생성 작용을 하도록 구동될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 조명 장치는 제2 발광 다이오드보다 제1 발광 다이오드를 더 많이 포함할 수 있으며, 따라서, 조명에 적합한 세기의 광을 방출할 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따르면, 실내 생활 공간뿐만 아니라, 공항이나 병원과 같이 다수의 사람들이 활동하는 공간에서 사용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 조명 장치와 대체로 유사하나, 파장변환기들(23)이 제1 발광 다이오드들(21) 상에 각각 형성된 것에 차이가 있다. 즉, 도 3 및 도 4에서 파장변환기(23)는 복수의 제1 발광 다이오드(21)를 모두 덮지만, 본 실시예에서, 각각의 제1 발광 다이오드(21)는 개별적으로 파장변환기(23)로 덮인다.
제1 발광 다이오드(21) 및 파장변환기(23) 내의 파장변환 물질은 앞서 설명한 바와 같으므로 상세한 설명은 생략된다.
한편, 제1 발광 다이오드들(21)이 각각 파장변환기(23)로 덮이므로, 제2 발광 다이오드(31)는 제1 발광 다이오드들(21) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 도시한 바와 같이, 제2 발광 다이오드들(31)은 제1 발광 다이오드들(21) 사이에 균일하게 분포될 수 있으며, 이에 따라, 제2 발광 다이오드(31)에서 방출되는 광이 백색광과 혼합될 수 있어 외부에서 제2 발광 다이오드(31)에서 방출되는 광이 인식되는 것을 완화할 수 있다. 외부 환경으로부터 보호하기 위해 상기 제2 발광 다이오드들(31)을 투명 몰딩부로 덮을 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 제2 발광 다이오드들(31)은 제1 발광 다이오드들(21)에 직렬 또는 병렬 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 발광 다이오드들(21)로부터 독립적으로 구동될 수 있도록 회로 기판(11)에 실장될 수 있다.
도 7은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 조명 장치와 대체로 유사하나, 제2 발광 다이오드(31)도 파장변환기(23)로 덮인 것에 차이가 있다.
즉, 파장변환기(23)는 제1 발광 다이오드(21)뿐만 아니라 제2 발광 다이오드(31)도 덮는다. 제2 발광 다이오드(31)는 대체로 파장변환기(23) 내의 파장변환 물질, 예컨대 형광체에 비해 장파장의 광을 방출하므로, 파장변환기(23)에서 파장변환되지 않고 외부로 방출될 수 있다.
다만, 제2 발광 다이오드(31)에서 방출된 광의 일부가 파장변환기(23)에 의해 흡수되어 손실될 수 있으며, 따라서, 세포 활성에 적합한 복사 조도를 구현하기 위해 앞의 실시예들에 비해 더 많은 제2 발광 다이오드(31)가 사용될 수 있다. 한편, 제2 발광 다이오드(31)에서 생성된 광 또한 백색광을 구현하는데 사용될 수 있다.
한편, 제2 발광 다이오드들(31)은 제1 발광 다이오드들(21) 사이에 균일하게 배치될 수 있으며, 이에 따라, 균일한 광을 외부로 방출할 수 있다. 그러나 본 개시가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 발광 다이오드(21)가 300 내지 420nm 범위 내의 중심 파장을 갖는 광을 방출하는 경우, 제2 발광 다이오드(31)에서 생성되어 파장변환 없이 외부로 방출되는 광의 복사 조도는 제1 발광 다이오드(21)에서 생성되어 파장변환 없이 외부로 방출되는 광의 복사 조도보다 크도록 제2 발광 다이오드(31)의 갯수 및 강도가 조절된다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 조명 장치도 제2 발광 다이오드(31)에 의해 유효한 세포 활성 기능을 제공한다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 조명 장치와 대체로 유사하나, 확산판(51)을 더 포함하는 것에 차이가 있다.
확산판(51)은 백색광과 제2 발광 다이오드(31)에서 방출된 광을 혼합하여 광을 균일화시킨다. 이에 따라, 제2 발광 다이오드(31)에서 방출된 광에 대한 시인성을 더욱 줄일 수 있다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 10은 도 9의 절취선 B-B를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는 기판(11), 제1 발광 유닛(122), 제2 발광 유닛(124), 제3 발광 유닛(126) 및 제2 발광 다이오드(31)를 포함한다. 기판(11) 및 제2 발광 다이오드(31)는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 것과 유사하므로 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
한편, 제1 발광 유닛(122)은 제1-1 발광 다이오드(121a) 및 제1 파장변환기(123a)를 포함하고, 제2 발광 유닛(124)은 제1-2 발광 다이오드(121b) 및 제2 파장변환기(123b)를 포함하며, 제3 발광 유닛(126)은 제1-3 발광 다이오드(121c) 및 제3 파장변환기(123c)를 포함한다.
일 실시예에서, 제1-1 내지 제1-3 발광 다이오드들(121a, 121b, 121c)은 각각 중심 파장이 약 300 내지 420nm 범위 내의 광을 방출할 수 있다. 특히, 제1-1 내지 제1-3 발광 다이오드들(121a, 121b, 121c)은 약 400 내지 420nm 범위 내의 중심 파장을 가질 수 있다. 이들은 상기 범위 내에서 동일한 발광 다이오드들일 수도 있으며, 서로 다른 중심파장을 갖는 발광 다이오드들일 수도 있다.
한편, 제1 내지 제3 파장변환기(121a, 121b, 121c)는 각각 발광 다이오드에서 방출된 광을 청색광으로 변환시키는 청색 파장변환물질을 포함한다. 제1 내지 제3 파장변환기(123a, 123b, 123c)는 또한, 각각 발광 다이오드에서 방출된 광을 녹색광으로 변환시키는 녹색 파장변환물질 및 적색광으로 변환시키는 적색 파장변환물질을 포함할 수 있다. 청색 파장변환물질, 녹색 파장변환물질 및 적색 파장변환물질은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중에서 선택될 수 있다. 또한, 이들 형광체들은 양자점으로 대체될 수도 있다.
한편, 제1 내지 제3 발광 유닛(122, 124, 126)은 서로 다른 색온도의 백색광을 방출할 수 있으며, 이를 위해, 제1 내지 제3 파장변환기는 서로 다른 파장변환물질 또는 서로 다른 양의 파장변환물질을 포함할 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 발광 유닛(122 124, 126)은 독립적으로 구동 가능하다. 예를 들어, 제1 발광 유닛(122)은 색온도 6000K 또는 6500K, 제2 발광 유닛(124)은 색온도 2700K, 제3 발광 유닛(126)은 색온도 4000K의 백색광을 구현할 수 있으며, 이에 따라, 하루 동안 제1 내지 제3 발광 유닛을 선택적으로 구동함으로써 태양광의 변화에 맞춰 조명 장치의 색온도를 변경할 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)은 함께 구동될 수도 있으며, 이들이 함께 원하는 색온도의 백색광을 구현할 수 있다.
한편, 조명장치의 외부로 방출된 광의 복사 조도 스펙트럼에서 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126) 내의 각 발광 다이오드(121a, 121b, 121c)에서 생성되어 파장변환 없이 외부로 방출되는 광의 중심 파장의 복사 조도는 대응하는 각 파장변환기(123a, 123b, 123c)에서 방출되는 청색광의 피크 파장의 복사 조도보다 작다.
제2 발광 다이오드(31)는 제1 내지 제3 발광 유닛(122, 124, 126) 중 적어도 하나가 구동될 때 함께 구동될 수 있다. 또한, 제2 발광 다이오드(31)는 제1 내지 제3 발광 유닛(122,124, 126)과 독립적으로 구동될 수 있으며, 따라서, 제1 내지 제3 발광 유닛(122, 124, 126)이 구동되지 않을 때에도 제2 발광 다이오드(31)가 구동될 수 있다. 따라서, 조명 장치가 사용되지 않는 야간에도 제2 발광 다이오드(31)가 동작하여 세포 활성 기능을 수행할 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)은 각각의 발광 유닛들이 고르게 분포하도록 배열될 수 있다. 본 실시예에서, 제2 발광 다이오드들(31)이 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)이 정렬된 위치의 바깥쪽에 배치된 것으로 도시하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 내지 제3 발광 유닛들과 함께 배열될 수도 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 충분한 조도의 광을 방출하기 위해 제1-1 내지 제1-3 발광 다이오드들은 각각 조명 장치 내에 제2 발광 다이오드보다 더 많이 배치될 수 있다. 그러나 본 개시가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)은 발광 다이오드(121a, 121b, 121c)를 파장변환기(123a, 123b, 123c)가 감싸는 구조를 갖는다. 예컨대, 이들 발광 유닛들은 칩 스케일 패키지일 수 있다. 그러나 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 발광 유닛들(122, 124, 126)은 종래의 패키지 형태의 발광 소자일 수도 있다.
또한, 본 실시예에서, 세 종류의 발광 유닛들(122, 124, 126)을 이용하여 색온도를 변화시키는 것으로 설명하지만, 4 종류 이상의 발광 유닛들을 이용하거나 2종류의 발광 유닛들을 이용하여 다양한 색온도를 구현할 수도 있다. 일 예로, 제1 발광 유닛(122)과 제2 발광 유닛(124)의 강도를 조절함으로써 제1 발광 유닛과 제2 발광 유닛의 색온도들 사이의 중간 색온도의 광을 다양하게 구현할 수 있으며, 따라서, 제3 발광 유닛(126)이 생략될 수도 있다. 이와 달리, 더 많은 발광 유닛들을 포함하여 이들을 차례로 구동함으로써 다양한 색온도의 광을 구현할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서, 제1-1 내지 제1-3 발광 다이오드들(121a, 121b, 121c)이 모두 300 내지 420nm 범위 내의 중심 파장을 갖는 것으로 설명하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 색온도가 낮은 발광 유닛, 예컨대 제2 발광 유닛(124)는 청색 발광 다이오드와 파장변환기를 포함할 수도 있다. 따라서, 제1-2 발광 다이오드(121b)는 300 내지 470nm 범위 내의 중심 파장을 가질 수 있다. 색온도가 낮은 발광 유닛은 종래와 같이 청색 발광 다이오드를 사용하더라도 외부로 방출되는 청색광의 강도가 약하므로 청색광에 의한 해를 유발하지 않고 사용될 수 있다. 중간 색온도를 나타내는 제3 발광 유닛(126)도 외부로 방출되는 청색광의 강도가 작다면 청색 발광 다이오드를 채택할 수 있다. 다만, 제1 발광 유닛(122)은 색온도가 높기 때문에 약 420nm 이하의 중심파장을 갖는 발광 다이오드를 채택할 필요가 있다.
한편, 제2 발광 유닛 또는 제3 발광 유닛(122, 124)이 청색 발광 다이오드를 채택할 경우, 이들은 청색 형광체를 사용하지 않고, 녹색 형광체와 적색 형광체를 사용하거나, 오렌지색 형광체를 사용할 수도 있다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 여기서, 도 11은 종래의 패키지 형태의 발광 소자를 개략적으로 나타낸다.
도 11을 참조하면, 제1 발광 유닛(122)은 제1-1 발광 다이오드(121a) 및 제1 파장변환기(123a)를 포함한다. 제1-1 발광 다이오드(121a)는 하우징(120)의 캐비티 내에 실장될 수 있으며, 제1 파장변환기(123a)는 캐비티 내에서 발광 다이오드(121a)를 덮는다. 한편, 제1-1 발광 다이오드(121a)는 본딩 와이어들을 통해 리드 전극들에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 11의 패키지는 일 예이며, 다양한 종류의 패키지가 사용될 수 있다. 또한, 제1 파장변환기(123a)도 다양한 형상으로 발광 다이오드(121a)를 덮을 수 있다.
한편, 여기서 제1 발광 유닛(122)을 대표적으로 설명하지만, 제2 발광 유닛(124) 및 제3 발광 유닛(126)도 동일한 패키지 형태의 발광 소자일 수 있다.
또한, 제2 발광 다이오드(31)도 패키지 형태의 발광 소자로 제공되어 기판(11) 상에 실장될 수도 있다. 다만, 제2 발광 다이오드(31)는 파장변환기로 덮이는 대신 투명 몰딩부로 덮일 수 있다.
본 개시의 조명 장치들은 시간에 따른 태양광의 색온도 변화에 대응하여 백색광의 색온도를 변화시킬 수 있다. 나아가, 본 개시의 조명 장치들은 지역에 따른 태양광의 색온도 변화를 고려하여 백색광의 색온도를 변화시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(100)를 도시한 블록도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치(100)는 광을 출사하는 광원(30)과, 위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부, 및 위치 정보 수신부로부터 위치 정보를 수신하며 광원(30)으로부터 출사된 광의 도즈량을 제어하는 제어부(50)를 포함한다. 여기서 위치 정보는 GPS(global positioning system)를 이용하여 얻을 수 있는 정보를 의미한다. 한편 광원(30)은 백색광을 구현하는 백색 광원을 의미하며, 색온도를 변화시킬 수 있는 임의의 광원이다. 예를 들어, 광원(30)은 제1 발광 다이오드(21)와 파장변환기(23)를 포함하는 백색광 방출 장치 또는 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
위치 정보 수신부(40)는 조명 장치(100)의 현재 위치 정보를 산출하기 위해 GPS를 이용하여 위성으로부터의 위치 정보를 수신한다. 즉, 위치 정보는 위도 및 경도 등을 포함할 수 있으며, 위치 정보 수신부(40)가 수신한 위치 정보에 의해 현재의 조명 장치(100)의 위도 및 경도 등의 위치 정보를 파악할 수 있다. 위치 정보 신호를 이용하여 얻은 위치 정보는 제어부(50)로 제공된다.
제어부(50)는 위치 정보 수신부(40)로부터 제공받은 위치 정보를 기초로 하여 광원(30)부가 출사해야 할 광의 도즈량을 산출하고, 도즈량만큼의 광을 출사하도록 광원(30)을 제어한다. 다시 말해, 제어부(50)는 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간 등을 제어할 수 있다. 제어부(50)는 또한 광원(30)의 도즈량과 함께 병원성 미생물을 살균하기 위해 제2 발광 다이오드(31)에서 방출할 광의 도즈량을 제어할 수 있다. 특히, 제어부(50)는 백색 광원(30)의 도즈량에 따라 제2 발광 다이오드(31)에서 출사되는 광의 도즈량을 제어할 수 있다.
전원 공급부(60)는 광원(30)과 위치 정보 수신부(40)에 제어부(50)에 전기적으로 연결되어 광원(30)과 위치 정보 수신부(40)에 전원을 공급한다. 도면에서는 전원 공급부(60)가 제어부(50)를 통해 광원(30)과 위치 정보 수신부(40)에 전원을 공급하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광원(30)과 위치 정보 수신부(40)가 각각 직접적으로 전원 공급부(60)에 연결될 수도 있다.
광원(30) 및 위치 정보 수신부(40)는 기판(11) 상에 배치될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 위치 정보 수신부(40)는 광원(30)이 배치되는 기판(11)과 다른 기판 상에 배치될 수도 있다.
태양광은 지구 상에서 모든 장소에 동일한 정도로 조사되지 않으며, 위도가 낮을수록 태양광의 도즈량이 커지고 위도가 높을수록 태양광의 도즈량이 작아진다. 또한 고도가 높을수록 태양광의 도즈량이 크고 고도가 낮을수록 태양광의 도즈량이 작아진다. 이에 따라, 어느 나라, 어느 장소에 조명 장치(100)의 사용자가 존재하느냐에 따라 태양광에 노출되는 시간이나 노출되는 정도가 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 인체에는 무해한 한도 내에서 태양광에 노출된 효과를 얻을 수 있도록, 위치 정보를 이용하여 광 조사 장치(100)의 위치를 파악하고, 그 위치에서의 태양광의 도즈량을 연산한 후, 태양광의 도즈량에 상응하는 가시 광선의 광을 사용자에게 조사할 수 있다.
이를 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 13을 참조하면, 위치 정보 수신부는 위치 정보를 수신(S11)한다. 예를 들어, 위치 정보 수신부로부터 얻은 위치 정보에 따라 광 조사 장치가 A국가의 B도시에 있는 것으로 판단될 수 있다.
수신된 위치 정보는 제어부에 제공되며, 제어부는 위치 정보를 기초로 광 조사 장치가 출사해야 할 광의 적정 도즈량을 확인 또는 산출(S13)한다. 예를 들어, A국가의 B 도시가 결정되면 A국가의 B도시에서의 위도나 경도 정보 이외에도, 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보 등이 산출될 수 있다. 위도 및 경도 정보를 이용하면 위도 및 경도 상에서의 일출 및 일몰 시각이 용이하게 확인될 수 있는 바, 제어부는 현재 위도 및 경도 상에서 일출 및 일몰시각을 산출하는 알고리즘을 이용하여 주간 또는 야간 여부 등을 판단하도록 구성될 수 있다.
제어부는 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보를 이용하여, 실제 태양광과 유사한 정도, 즉 적정한 정도의 도즈량이 되도록 광원의 턴-온 시간, 턴-오프 시간, 광의 세기 등을 산출할 수 있다. 특히, 조도 센서 등의 추가 없이 주간이나 야간등을 정확하게 판별하여 광원의 광 조사 여부를 적절하게 조절할 수 있다.
각 장소에서의 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보는 제어부 내의 별도의 메모리 등에 저장되어 있을 수도 있으며, 또는 별도의 인터넷 망 등에 접속함으로써 용이하게 수득할 수 있다.
제어부는 광원을 턴-온 하거나 턴-오프하여 산출된 적정 도즈량에 해당하는 광이 광원으로부터 사용자에 조사(S15)되도록 한다. 사용자는 자기가 있는 장소에서, 실외를 나가지 않더라도 태양광과 실질적으로 동일한 정도의 도즈량으로 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 예를 들어 오랫동안 실내 생활을 한다거나, 병실이나 한정된 공간 내에 있거나, 주로 야간에 활동하는 등 사용자가 태양광에 노출되기 힘든 환경에 있는 경우에도, 자신이 현재 위치한 장소에서의 태양광과 유사한 광을 적절한 시간 동안 적절한 도즈량으로 제공받을 수 있다. 이에 따라, 사용자는 익숙한 환경 내에 있게 되며, 심리적인 안정이 가능해지며 일출이나 일몰 시간 등의 설정을 통해 조사 시간도 제어할 수 있어 일상적인 생체 리듬의 회복이 용이하다.
상술한 실시예에서는 위치 정보를 기반으로 하여 태양광을 대신하는 단독 조명으로 사용된 것을 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 태양광이나 조명 장치들로부터의 출사된 자연광, 즉 외부광이 있는 상태에서 외부광의 부족한 부분을 보완하는 보정 광원으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 위도가 높은 지역에 위치한 장소의 경우, 일조량이 위도가 낮은 지역보다 현저하게 낮을 수가 있으며, 이 경우, 부족한 일조량을 보완할 필요가 있다. 일조량이 낮은 경우, 사용자에게 조사되는 가시 광선 파장 대역의 광이 부족한 것은 물론이고 자외선 파장 대역의 광이 부족할 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 부족한 가시광선 파장 대역의 광, 자외선 파장 대역의 광을 추가적으로 조사함으로써 부족한 광을 보완하는 역할을 할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 14를 참조하면, 위치 정보 수신부는 위치 정보를 수신(S21)한다. 예를 들어, 위치 정보 수신부로부터 얻은 위치 정보에 따라 광 조사 장치가 C국가의 D도시에 있는 것으로 판단될 수 있다.
수신된 위치 정보는 제어부에 제공되며, 제어부는 위치 정보를 기초로 현재의 그 위치에서의 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보 등을 산출하고 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보를 이용하여, 실제 태양광의 현재 도즈량을 산출(S23)한다.
다음으로, 사용자에게 필요한 적정 도즈량과 현재 도즈량과의 차이를 산출(S25)한다. 예를 들어, C국가의 D도시의 경우 위도가 높은 지역에 위치해 있어 일조량이 부족한 경우, 실제로 필요한 일조량이 적정 도즈량이 되며, 적정 도즈량으로부터 현재 도즈량을 뺀 값이 부족한 도즈량이 된다. 사용자에게 필요한 적정 도즈량은 제어부 내의 별도의 메모리 등에 저장되어 있을 수도 있으며, 또는 별도의 인터넷 망 등에 접속함으로써 용이하게 수득할 수 있다.
제어부는 광원을 턴-온 하거나 턴-오프하여 산출된 적정 도즈량과 외부광 도즈량의 차이에 해당하는 도즈량, 즉, 부족한 도즈량 만큼 해당하는 광이 광원으로부터 피 처리 대상에 조사(S27)되도록 한다.
사용자는 자기가 있는 장소에 구애받지 않고 사용자에게 가장 적절한 정도의 정도의 도즈량으로 소정 광에 조사될 수 있다.
앞에서 다양한 조명 장치에 대해 설명하였으나, 본 개시가 이들 특정 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 조명 장치는 실내 생활 공간 뿐만 아니라 병원이나 공항과 같이 다수의 사람들이 이용하는 실내 공간에 설치될 수 있다. 따라서, 상기 조명 장치가 설치된 조명 시스템이 또한 제공될 수 있다. 이 조명 시스템은 일상적으로 세포 활성 물질을 생성하기에 적합하며 또한 사람이 활동하지 않는 시간대에도 유효하게 세포 활성 물질을 생성하도록 조명 장치를 작동할 수 있다.
이상에서, 본 개시의 다양한 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하나의 실시예에 대해서 설명한 사항이나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한, 다른 실시예에도 적용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 제1 발광 다이오드 및 파장변환기를 포함하여 백색광을 구현하는 백색광 방출 장치; 및
    세포 활성 물질을 생성하는 광을 방출하는 적어도 하나의 제2 발광 다이오드를 포함하되,
    상기 제1 발광 다이오드는 300 내지 420nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출하고,
    상기 제2 발광 다이오드는 605 내지 935nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출하고,
    상기 파장변환기는 상기 제1 발광 다이오드의 광을 백색광으로 변환하도록 복수의 파장변환물질을 포함하고,
    상기 백색광 방출 장치에서 구현된 백색광 및 상기 제2 발광 다이오드에서 생성된 광을 외부로 방출하되,
    상기 백색광 방출 장치에서 구현된 백색광의 복사 조도 스펙트럼에서 상기 제1 발광 다이오드에서 방출되는 광의 중심 파장의 복사 조도는 상기 파장변환 물질에서 방출되는 청색광의 피크 파장의 복사 조도보다 작은 조명 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 세포 활성 물질은 미토콘드리아 내의 사이토크롬 c 산화효소(cytochrome c oxidase) 활성에 의해 생성된 일산화질소(nitric oxide; NO)인 조명 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 발광 다이오드는 605~655nm, 685~705nm, 790~840nm, 또는 875~935nm 범위 내의 중심 파장의 광을 방출하는 조명 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장변환기는 형광체 또는 양자점을 포함하는 조명 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 발광 다이오드에서 방출되는 광은 상기 파장변환기를 통과하지 않고 외부로 방출되는 조명 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드는 400 내지 420nm 범위 내의 중심파장을 갖는 광을 방출하는 조명 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 발광 다이오드에서 생성되어 외부로 방출된 광의 복사 조도(irradiance)는 상기 파장변환기에 의해 파장변환되어 방출되는 적색광의 복사 조도(irradiance)보다 큰 조명 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 발광 다이오드보다 더 많은 수의 제1 발광 다이오드를 포함하는 조명 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 발광 다이오드에서 생성되어 외부로 방출된 광의 복사 조도(irradiance)는 570W/m2 이하인 조명 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 실장하기 위한 회로 기판을 더 포함하는 조명 장치.
KR1020217016642A 2018-12-07 2019-12-05 세포 활성 기능을 갖는 led 조명 장치 KR102652715B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862776566P 2018-12-07 2018-12-07
US62/776,566 2018-12-07
US16/703,067 2019-12-04
US16/703,067 US11253721B2 (en) 2018-12-07 2019-12-04 LED lighting apparatus having sterilizing function
PCT/KR2019/017077 WO2020116950A1 (ko) 2018-12-07 2019-12-05 세포 활성 기능을 갖는 led 조명 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210079368A KR20210079368A (ko) 2021-06-29
KR102652715B1 true KR102652715B1 (ko) 2024-04-01

Family

ID=70971481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217016642A KR102652715B1 (ko) 2018-12-07 2019-12-05 세포 활성 기능을 갖는 led 조명 장치

Country Status (5)

Country Link
US (4) US11253721B2 (ko)
EP (1) EP3892326A4 (ko)
KR (1) KR102652715B1 (ko)
CN (2) CN111790059A (ko)
WO (1) WO2020116950A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10147850B1 (en) * 2010-02-03 2018-12-04 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US8905588B2 (en) * 2010-02-03 2014-12-09 Sorra, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US11253721B2 (en) * 2018-12-07 2022-02-22 Seoul Viosys Co., Ltd. LED lighting apparatus having sterilizing function
US11570873B2 (en) * 2021-02-12 2023-01-31 Broan-Nutone Llc Multi-modal lighting control

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7682850B2 (en) * 2006-03-17 2010-03-23 Philips Lumileds Lighting Company, Llc White LED for backlight with phosphor plates
FR2948876B1 (fr) * 2009-08-07 2011-11-04 Oreal Association d'un rayonnement lumineux et d'un agent de nature peptidique augmentant l'expression d'un substrat de la cytochrome c oxydase pour ameliorer notamment l'apparence de la peau et/ou du cheveu
US8905588B2 (en) * 2010-02-03 2014-12-09 Sorra, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
KR101075411B1 (ko) 2010-10-01 2011-10-24 박행배 광치료용 백색 엘이디 광원장치
US20120081033A1 (en) * 2010-10-01 2012-04-05 Edison Opto Corporation White light emitting diode
KR20120050781A (ko) * 2010-11-11 2012-05-21 주식회사 하렉스 발광 다이오드를 이용한 조명 장치 및 이를 이용한 색온도 제어방법
US20120161170A1 (en) * 2010-12-27 2012-06-28 GE Lighting Solutions, LLC Generation of radiation conducive to plant growth using a combination of leds and phosphors
TWI451048B (zh) * 2011-05-13 2014-09-01 Delta Electronics Inc 發光裝置、燈泡及其照明方法
CN102777778A (zh) * 2011-05-13 2012-11-14 台达电子工业股份有限公司 发光装置、灯泡及其照明方法
KR101341953B1 (ko) 2012-05-24 2013-12-16 오재석 근적외선 조명장치를 이용한 근적외선 조명 시스템
CN104718633B (zh) * 2012-10-04 2017-09-26 株式会社东芝 白色发光装置、照明装置、以及牙科用照明装置
JP6145679B2 (ja) * 2013-10-28 2017-06-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源モジュール及び照明装置
US9333274B2 (en) * 2014-07-31 2016-05-10 Vital Vio, Inc. Disinfecting light fixture
US10811572B2 (en) * 2014-10-08 2020-10-20 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting device
KR102205782B1 (ko) * 2015-06-26 2021-01-21 켄넬 매뉴팩처링 컴퍼니 병원균을 불활성화시키기에 충분한 적분 방사 조도값을 산출하기 위해 최소량의 전력을 출력하는 단일 에미터 조명 장치
CN108136196B (zh) * 2015-07-28 2020-07-17 诺欧生物有限责任公司 用于对一氧化氮的光疗调节的系统和方法
WO2017019933A1 (en) 2015-07-30 2017-02-02 Vital Vio, Inc. Single diode disinfection
US10357582B1 (en) 2015-07-30 2019-07-23 Vital Vio, Inc. Disinfecting lighting device
US10709898B2 (en) 2015-12-24 2020-07-14 Sharp Kabushiki Kaisha Light irradiating device and phototherapy machine
KR101769392B1 (ko) 2016-05-02 2017-08-18 손승곤 파장형 led조사기구
JP2018019667A (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明システム、照明制御方法及び植物栽培器
KR101848254B1 (ko) 2016-08-31 2018-04-12 한국해양대학교 산학협력단 손상된 세포의 회복을 위한 어류 양식방법
US10617774B2 (en) * 2017-12-01 2020-04-14 Vital Vio, Inc. Cover with disinfecting illuminated surface
US10309614B1 (en) * 2017-12-05 2019-06-04 Vital Vivo, Inc. Light directing element
US11253721B2 (en) * 2018-12-07 2022-02-22 Seoul Viosys Co., Ltd. LED lighting apparatus having sterilizing function

Also Published As

Publication number Publication date
US11844957B2 (en) 2023-12-19
EP3892326A4 (en) 2022-09-07
US20220241608A1 (en) 2022-08-04
CN111542370B (zh) 2023-12-26
US20240139542A1 (en) 2024-05-02
CN111790059A (zh) 2020-10-20
EP3892326A1 (en) 2021-10-13
US11253721B2 (en) 2022-02-22
US20200179712A1 (en) 2020-06-11
KR20210079368A (ko) 2021-06-29
US20240115876A1 (en) 2024-04-11
WO2020116950A1 (ko) 2020-06-11
CN111542370A (zh) 2020-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102652715B1 (ko) 세포 활성 기능을 갖는 led 조명 장치
KR102601418B1 (ko) 살균 기능을 갖는 led 조명 장치
EP3929484A1 (en) Led lighting apparatus and lighting system having same
JP5823416B2 (ja) 白色光源およびそれを用いた白色光源システム
ES2958094T3 (es) Luz blanca enriquecida con cian
CN103906309B (zh) 光源装置及照明装置
JP6548104B2 (ja) 光源モジュール及び光源ユニット
CN110753568B (zh) 用于眼球治疗的光源以及包括其的眼球治疗装置
JP7485674B2 (ja) 追加機能を持つｌｅｄ照明装置
US11996500B2 (en) LED lighting apparatus having additional function
TWM323899U (en) Phototherapy device with broad bandwidth

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