KR20240071479A - 의료용 조명장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 의료용 조명장치는, 하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원과, 상기 광원의 전면에 위치하며 중심 부분에 미리 정해둔 형상과 크기를 가지는 광투과영역이 형성된 가이드 브라켓; 상기 광원으로부터 출사되는 광을 상기 가이드 브라켓의 중심으로 집중시키는 리플렉터; 및 상기 가이드 브라켓으로부터 출사되는 광의 경로를 변경하여 미리 정해둔 패턴 사이즈의 평행광으로 출사하는 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

의료용 조명장치 및 제어방법{Medical lighting devices and control methods for them}

본 발명은 의료용 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원으로부터의 광을 집중시킨 후에 원하는 형상과 크기의 조명에 대응되게 광을 투과한 후에 평행광으로 변형하여 출사함으로써 다수의 LED 모듈로 구성되는 광원으로부터 생성한 면광의 균제도를 높임과 아울러 색수차를 최소화하는 의료용 조명장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 조명장치는 인공적인 빛을 이용하여 물체와 그 주변을 볼 수 있도록 밝게 비춰주는 기구로 근래에 들어 LED 광원을 사용하는 조명장치의 사용이 점차 확대되고 있다.

상기 LED 광원은 고효율성 및 소형화, 경량화, 긴수명, 친환경성 등 기존의 조명이 가지고 있는 단점을 보완하는 새로운 조명으로 각광받고 있다. 이러한 LED 광원은 각종 휴대용 통신기, 컴퓨터, TV, 기타 디스플레이장치 및 산업용 등에 널리 이용되고 있다.

그러나 상기의 LED 광원을 면조명으로 사용하는 경우, 즉 복수의 LED를 구비하는 경우에는 복수의 LED 각각의 광량 및 색온도 차이에 의해 면광원으로 제공시에 균제도가 떨어짐과 아울러 음영이나 눈부심 등도 발생하는 문제가 있었다.

특히 수술등과 같이 의료용 조명등의 경우, 복수의 LED를 이용한 조명장치가 내재한 균제도가 떨어짐과 아울러 음영이나 눈부심 등이 발생하는 문제는 수술 또는 진단시에 오진과 의료사고를 유발할 수 있음은 물론이고 장시간 사용시 눈의 피로를 야기하는 심각한 문제가 있었다.

이에 종래에는 복수의 LED를 구비하는 수술등의 균제도를 높임과 아울러 눈의 피로를 최소화할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요망되었다.

또한 치과 등에서 사용되는 의료용 조명등은 구강을 국부적으로 조명하므로, LED로부터 발광되는 광을 컷오프하여 원하는 작은 영역으로만 광이 조사될 수 있게 하였다. 이는 LED가 발광한 광 중 많은 부분이 컷오프되므로 효율이 낮은 문제가 있었다. 이에 종래에는 작은 영역으로 광을 조사하는 의료용 조명등의 효율을 높일 수 있는 기술의 개발이 요망되었다.

대한민국 특허공개번호 제10-2021-0136320호 대한민국 특허공개번호 제10-2019-0092718호

본 발명은 하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원으로부터의 광을 집중시킨 후에 원하는 형상과 크기의 조명에 대응되게 광을 투과한 후에 평행광으로 변형하여 출사함으로써 다수의 LED 모듈로 구성되는 광원으로부터 생성한 면광의 균제도를 높임과 아울러 색수차를 최소화하는 의료용 조명장치 및 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명의 다른 목적은 출사되는 광의 자외선 파장 대역을 제한하여 사용자의 눈을 보호하고 피로감을 낮출 수 있는 의료용 조명장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 광원으로부터의 광이 조명장치 내부에서 차단되는 양을 줄여 광효율을 높일 수 있는 의료용 조명장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 의료용 조명장치는, 하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원과, 상기 광원의 전면에 위치하며 중심 부분에 미리 정해둔 형상과 크기를 가지는 광투과영역이 형성된 가이드 브라켓; 상기 광원으로부터 출사되는 광을 상기 가이드 브라켓의 중심으로 집중시키는 리플렉터; 및 상기 가이드 브라켓으로부터 출사되는 광의 경로를 변경하여 미리 정해둔 패턴 사이즈의 평행광으로 출사하는 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원으로부터의 광을 집중시킨 후에 원하는 형상과 크기의 조명에 대응되게 광을 투과한 후에 평행광으로 변형하여 출사함으로써 다수의 LED 모듈로 구성되는 광원으로부터 생성한 면광의 균제도를 높임과 아울러 색수차를 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.

또한 본 발명은 출사되는 광의 자외선 파장 대역을 제한하여 사용자의 눈을 보호하고 피로감을 낮출 수 있는 효과를 제공한다.

또한 본 발명은 광원으로부터의 광이 조명장치 내부에서 차단되는 양을 줄여 광효율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 의료용 조명장치의 구성도.
도 2 및 도 3은 도 1의 리플렉터(200)를 보다 자세히 나타낸 도면.
도 4의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리플렉터의 반사 패턴모양의 다양한 예를 나타낸 모식도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광경로를 예시한 도면.
도 6의 (a) 및 (b)는 가이드 브라켓의 광투과영역을 예시한 도면.
도 7의 (a) 및 (b)는 의료용 조명장치의 분해사시도와 광출력상태를 예시한 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 균제도 실험결과를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터의 장착예를 도시한 도면.
도 10은 도 9의 QD 필터의 적용에 따른 자외선 파장 변화를 예시한 도면.

본 발명은 하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원으로부터의 광을 집중시킨 후에 원하는 형상과 크기의 조명에 대응되게 광을 투과한 후에 평행광으로 변형하여 출사함으로써 다수의 LED 모듈로 구성되는 광원으로부터 생성한 면광의 균제도를 높임과 아울러 색수차를 최소화할 수 있다.

또한 본 발명은 출사되는 광의 자외선 파장 대역을 제한하여 사용자의 눈을 보호하고 피로감을 낮출 수 있다.

또한 본 발명은 광원으로부터의 광이 조명장치 내부에서 차단되는 양을 줄여 광효율을 높일 수 있다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 조명장치 및 그를 위한 제어방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 조명장치의 구성도, 도 2 및 도 3은 상기 도 1의 리플렉터(200)를 보다 자세히 나타낸 도면이다.

상기 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 의료용 조명장치는 하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원(100)과, 돔형태를 가지며 돔의 중심부에 상기 광원(100)이 장착되는 장착부재가 형성됨과 아울러 상기 광원(100)의 측면으로 출사되는 광을 광원(100)의 광출사면의 중앙 또는 가이드 브라켓(300)의 중앙으로 집중시키는 리플렉터(200)와, 상기 광출사면의 중앙부분에 미리 정해둔 형상과 크기를 가지는 광투과영역이 형성된 가이드 브라켓(300)과, 상기 가이드 브라켓(300)의 광투과영역을 통해 출사되는 광의 경로를 변경하여 미리 정해둔 패턴 사이즈의 평행광으로 변형하여 출사하는 렌즈(400)와, 상기 렌즈(400)의 광출사면에 위치하여 자외선 파장 대역의 광의 투과를 제한하는 필터(500)를 구비한다.

여기서, 의료용 조명장치는, 1차 광학계로 리플렉터(200)를 이용하고 2차 광학계로 렌즈(400)를 이용하여 광학계 조합을 구성하여 광균제도가 높은 의료용 조명 패턴을 구현할 수 있다.

먼저, 광가이드(light guide)로서 가이드 브라켓(300)을 사용하지 않고도 리플렉터(200)의 집중광을 활용한 광균제도가 높은 진료용(수술용) 조명 패턴 형태 및 크기를 구현할 수 있다. 이어, 리플렉터(200)의 반사 패턴을 통해 집중 광패턴을 컷오프한 영역(가변 영역)을 렌즈(400)로 확대 및 집중시켜 출사광의 크기를 설정 사이즈(패턴 형태)로 조사할 수 있다. 또한, 가이드 브라켓(300)을 광가이드로 활용하여 광집중 및 컷오프하여 발생되는 색수차(Yellow Ring)를 감소시킬 수 있다.

보다 자세히 살펴보면, 본 발명에서는 하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원(100)과, 상기 광원(100)으로부터 조사된 광이 내측면의 반사체에서 반사되어 조사된 광의 누수 없이 전방으로 조사되도록 하는 리플렉터(200)를 구성하고, 상기 광원(100)과 리플렉터(200)가 하나의 모듈 구조로서 일체로 형성될 수 있다.

예를 들어, 광원(100)은 3개의 LED가 조합된 LED 모듈의 상부에 그릇 모양의 반사부가 듀얼(dual) 구조 형태로 하나의 모듈로 형성된 리플렉터(200)를 체결하여 구성될 수 있다. 크게, 하나의 리플렉터(200)와 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED의 3개 조합의 LED 모듈로 구성될 수 있다. 보다 자세히 살펴보면, 상기 LED 모듈은 적, 녹, 청색의 LED의 조합으로 구성되고, 각 LED가 꼭지점을 형성하는 삼각 형태를 갖도록 형성되어 LED에서 조사되는 광의 균일성을 확보하거나 집광 효과로 광효율성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 3개의 LED 조합을 예로 들었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 적, 녹, 청색의 3개의 LED는 반드시 구성하고 이 외에 상기 3색 LED 중 어느 하나를 더 추가하여 3개 이상의 다수개의 LED 조합으로 구성될 수 있고, 다수개의 LED는 정사각형 등으로 중심에서 대칭적 구조를 갖는 형태로 구성되어 광의 균일성을 확보하게 구성될 수 있다.

상기 리플렉터(200)는, 상기 LED 모듈에서 발생되는 광을 반사시키는 메인(main) 반사부(220)와, 상기 LED 모듈에서 발생된 수직광을 차단하는 수직 차단 구조체(250)를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명에서 리플렉터(200)는 메인 반사부(220) 뿐만 아니라 중심에 형성되는 수직 차단 구조체에서도 서브(sub) 반사부(230)를 형성하여, 듀얼 반사 구조를 갖는다. 즉, 중심부에 형성되는 제1 반사부(230)와 상기 중심부를 둘러싸는 주변부에 형성되는 제2 반사부(220)를 포함하여 이중으로 형성될 수 있다. 또한, 수직 차단부(240)는 상기 LED 모듈(100)의 상부로부터 소정 거리 이격되어 형성되고, 상기 제1 반사부(230) 및 상기 제2 반사부(220)의 바닥 중심에 형성되므로, 상기 LED 모듈(100)이 상기 제1 반사부(230) 및 제2 반사부(220)의 바닥 중심에 위치될 수 있다.

상기 제1 및 제2 반사부(230)(220)는, 상기 LED 모듈(100)을 중심으로 하는 동심원을 갖고, 소정의 곡률 반경을 갖되, 바닥이 비어 있는 그릇 모양으로 형성될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 반사부(230)(220)는 하부가 개방된 오목한 그릇 모양의 반사물질로 코팅된 반사체로 구성되고, 상기 제1 반사부(230)의 측단면과 상기 제2 반사부(220)의 측단면이 소정 거리를 두고 상호 평행하게 배치될 수 있다.

여기서, 반사체, 즉 제1 및 제2 반사부(230)(220)의 내측면은 다수의 곡률반경을 갖는 곡선 홈(미도시)이 나란히 수평 및/또는 수직방향으로 형성된 것이 바람직하다. 이는 LED 모듈(100)에서 발생된 측면광이 반사체에 반사되는 경우, 각각의 반사면이 매끄럽게 균일하게 되면, 수직 차단부(240)에 의해 수직광이 차단되어 나타나는 그림자가 형성될 확률이 높아지게 되기 때문에, 반사면의 경사각을 조금씩 달리할 수 있도록 다수의 반사면을 형성하는 것이 바람직하기 때문이다.

전술한 바와 같이, 리플렉터(200)에서 하부가 개방된 그릇 모양의 제1 및 제2 반사부(230)(220)는 상기 LED 모듈(100)을 중심으로 하는 동심원으로 듀얼 방식으로 형성되고, 하부에 위치하는 LED 모듈(100)에서 발생되는 수직광을 차단하는 수직 차단부(240)는 제2 반사부(220) 하부에서 2개의 다리로 연결되어 전체적으로 'ㄱ'자 모양을 형성한다.

이에, 상기 수직 차단부(240)는 상기 제2 반사부(220)의 하단부에서 연장되는 2개의 다리로 연결되어, 고정 지지될 수 있다.

또한, 상기 수직 차단부(240)는 상기 제1 반사부(230)의 하부에서 연결되는데, 상기 수직 차단부(240)와 상기 제1 반사부(230)의 하단은 홈/돌기, 볼트-너트 결합 형태 등 다양한 형태로 체결되어, 상기 제1 반사부(230)는 수직 차단부(240)에 의해 고정 지지될 수 있다.

이와 같이, 상기 수직 차단부(240)를 통해 LED 모듈(100) 광원의 수직 광에서 발생하는 밝은 점을 제거한다.

이어, 상기 수직 차단부(240)와 연결된 듀얼 반사부는 1차적으로 중심부의 제1 반사부(230)를 측면광을 반사시키고, 2차적으로 제1 반사부(230)를 감싸 둘러싸는 제2 반사부(220)를 통해 측면광을 반사시키는 2중 구조로, LED 모듈(100) 광원의 조사방향으로 집광성 및 직진성을 향상시키고, 조명광 패턴의 균일성이 높고 색분리 현상이 적은 조명등 광원모듈을 제공한다. 즉, 리플렉터(200)를 통해, LED 모듈(100)에서 발생된 광 중에 수직 방향의 광은 상기 수직 차단부(240)에 의해 차단되고, 일정한 각도로 측면으로 조사되는 측면광은 각각 제1 반사부(230) 및 제2 반사부(220)의 듀얼 반사부의 내측면인 반사체에서 반사되어 LED 모듈로부터 조사된 광의 누수 없이 전방으로 조사되도록 한다. 이를 통해 치료 영역(패턴) 외의 주변 잡빛을 제거하고, 시술자 눈부심을 방지할 수 있으며, 단일 반사구조보다 30% 이상의 광출력 향상으로 치료시간 단축 및 효율을 증대시킬 수 있게 한다.

도 4는 도 1의 의료용 조명장치에서 리플렉터(200)에서 반사 패턴모양의 다양한 예를 나타낸 모식도이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 의료용 조명장치에서 광원(100)에서 발생된 광을 반사시키는 제2 반사부(220)의 내측면인 반사체는 다수의 곡률 반경을 갖는 곡선 홈이 수직 방향으로 나란히 형성되거나(도 4의 (a)), 수평 방향으로 나란히 형성되거나(도 4의 (b)), 수평 및 수직 방향으로 교차 형성되거나(도 4의 (c)), 동심원 방향으로 형성되고 1회 수평 및 수직 방향으로 교차 형성될 수 있다(도 4의 (d)).

또한, 제2 반사부(220)의 내측면 뿐만 아니라 제1 반사부(230)의 내측면도 동일하게 도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)에 따른 다양한 형태의 패턴 모양을 형성할 수 있다.

이때, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (c)는 비대칭 패턴 구현이 가능한 구조이며, 도 4의 (d)는 대칭 패턴 구현에 적합한 반사판의 패턴 구조이다.

이처럼 다양한 패턴의 곡선 홈을 형성하게 되면, 반사면이 각각 다른 틸팅각을 갖는 반사면을 형성하게 되어, LED(200) 반사광의 분산효과를 보다 더 높여 패턴의 균일성을 높이고 색분리 현상을 줄일 수 있게 된다.

즉, 매끄럽게 오목한 내측면을 형성하게 되면 LED 모듈(100)에서 조사되는 측면광의 각도에 따라 일정하게 반사되어 조명영역에 조사되기 때문에, 조명영역의 조명광 패턴이 중심에 수직 차단부(240)에 의해 형성된 원형의 그림자가 형성되고, 도넛 모양의 조명광이 형성될 가능성이 높아지게 되어, 패턴의 균일성이 떨어지고 색분리 현상이 발생하게 된다.

이에 본 발명에서는 제2 반사부(220) 및/또는 제1 반사부(230)의 내측면인 반사체에 반사각이 달라지는 다수의 반사면을 형성하도록 하기 위해 다수의 곡률 반격을 갖는 곡선 홈을 나란히 수평 및/또는 수직방향으로 형성하도록 함으로써, 반사광의 분산효과를 높여 중심에 그림자를 제거하고, 조명광 패턴의 균일성이 높고 색분리 현상을 줄이는 효과를 가져올 수 있게 한다.

가령, 상기 제1 및/또는 제2 반사부에서 광을 반사시키는 반사면이 수평 및/또는 수직방향으로 다수의 곡률 반경을 갖는 다수의 곡선 홈이 나란히 형성되어, 상기 반사면이 다수의 면으로 구성되고 각 면의 수직단면과 수평단면을 동일하게 형성하여 대칭 패턴을 형성할 수 있다.

다른 형태로, 상기 제1 및/또는 제2 반사부에서 광을 반사시키는 반사면이 수평 및/또는 수직방향으로 다수의 곡률 반경을 갖는 다수의 곡선 홈이 나란히 형성되어, 상기 반사면이 다수의 면으로 구성되고 각 면의 수직단면과 수평단면을 다르게 형성하여 비대칭 패턴을 형성할 수 있다.

이와 같이, 리플렉터의 반사면(facet)의 형태에 따라 원형/타원형 패턴으로 가변할 수 있고, 이를 통해 상기 광원(100)의 측면으로 출사되는 광을 상기 광원(100)의 광출사면의 중앙으로 집중시키기 위해 다양한 형태로 형성될 수 있다.

게다가, 본 발명에서는 LED 광을 1차 광학계로서 리플렉터(200)로 반사시키고 이어 가이드 브라켓(300)으로 중앙으로 집중시킨 다음 가이드 브라켓의 중앙 홀 모양에 따라 또는 상기 LED 광원(100)과 상기 가이드 브라켓(300) 사이의 이격거리를 가변하는 방식으로 패턴 투과하여, 2차 광학계로서 렌즈(400)로 확대하여 의료용 조명에 적합한 패턴 사이즈와 광균제도 최대로 구현할 수 있다.

이에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드 브라켓(300)을 이용한 광경로 및 광투과 영역 제어와 이를 통한 광균제도 향상을 위한 구성에 대해 자세히 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 의료용 조명장치는 상기 광원(100)과 렌즈(400) 사이에 위치하는 가이드 브라켓(300)과 상기 광원(100) 사이의 이격거리를 조정하는 이송기구 및 기구구동부(606)와, 상기 광원(100)과 렌즈(400) 사이에 위치하는 가이드 브라켓(300)의 광투과영역의 형상과 크기에 따라 각기 다르게 설정된 이격거리만큼, 상기 광원(100)과 상기 가이드 브라켓(300) 사이의 이격거리를 가변하거나 상기 이격걱리를 가변함 없이 여러 종류의 가이드 브라켓(300)중에서 사용자 선택에 따라 선택된 가이드 브라켓(300)을 배치하도록 상기 이송기구 및 기구구동부(606)를 제어하는 제어장치(600)와, 상기 제어장치(600)에 상기 의료용 조명장치에 장착된 가이드 브라켓(300)에 대한 정보를 제공하기 위한 사용자 인터페이스부(604)와, 상기 사용자 인터페이스부(604)를 통한 사용자 모드 선택에 맞추어 상기 광원(100)과 렌즈(400) 사이에 위치하는 가이드 브라켓(300)의 광투과 영역의 형상과 크기에 따라 각기 다르게 설정된 상기 광원(100)과 상기 가이드 브라켓(300) 사이의 이격거리 및 상기 가이드 브라켓(300) 형태 에 대한 정보를 저장하는 메모리부(602)가 구비된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드 브라켓(300)을 이용한 광경로 제어를 예시한 도면, 도 6의 (a) 및 (b)는 가이드 브라켓(300)의 광투과영역을 예시한 것으로, (a)는 치과 등 관찰 또는 시술영역을 위해 타원형인 조명이 요구되는 경우에 적합하게 광투과영역이 타원형으로 형성된 가이드 브라켓(300)을 예시한 것이고, (b)는 수술실 등에서 사용될 원형의 조명이 요구되는 경우에 적합하게 광투과영역이 원형으로 형성된 가이드 브라켓(300)을 예시한 것이다.

이와 같이 본 발명은 사용자 모드 설정에 따른 광투과 영역의 형상과 크기가 상이한 가이드 브라켓(300)을 다수 구비할 수 있다. 가령, 가이드 브라켓의 중앙 홀 모양을 타원형, 원형 등으로 구성한 예를 설명하고 있으나, 이에 한정한 것은 아니고 다양한 형태가 가능하다.

또한, 사용자 인터페이스부(604)를 통한 사용자의 모드선택에 따라 치과 모드의 경우에는 제어장치(600)는 이송기구 및 기구구동부(606)를 제어하여 상기 도 6의 (a)에 도시된 타원형 가이드 브라켓(300)을 배치하고, 반대로 일반 수술 모드의 경우에는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 원형 가이드 브라켓(30))을 배치하여, 사용자 선택에 따라 타원형 가이드 브라켓 또는 원형 가이드 브라켓을 선택적으로 상기 광원(100)과 렌즈(400) 사이에 위치함으로써, 사용자는 원하는 형태의 조명을 획득할 수 있게 한다.

한편, 전술한 가이드 브라켓의 형태 뿐만 아니라, 상기 광원(100)과 렌즈(400) 사이에 위치하는 가이드 브라켓(300)과 상기 광원(100) 사이의 이격거리를 조정하여 광투과 영역의 형상과 크기가 상이하게 조정할 수 있다.

즉, 사용자 인터페이스부(602)를 통한 사용자 모드 설정에 따라 치과 진료 모드와 일반 수술 모드를 선택할 수 있다.

이러한 사용자 모드 선택에 따라, 제어장치는 치과 진료 모드의 경우에는 광투과 영역의 형상과 크기에서 타원형 패턴을 형성할 수 있고, 일반 수술 모드에서는 원형 패턴을 형성할 수 있다.

이에 따라 제어장치(600)는 메모리부(602)로부터 설정된 상기 광원(100)과 렌즈(400) 사이에 위치하는 가이드 브라켓(300)의 광투과 영역의 형상과 크기에 따라 각기 다르게 설정된 상기 광원(100)과 상기 가이드 브라켓(300) 사이의 이격거리에 대한 정보를 읽어들인다. 이때, 타원형 패턴과 원형 패턴에 따라 상기 메모리부(602)에 설정된 광원(100)과 가이드 브라켓(300) 사이의 이격거리가 다르게 설정될 수 있다.

이어서, 제어장치(600)는 상기 이송기구 및 기구 구동부(606)를 제어하여 사용자가 선택한 치과 모드 또는 일반 수술 모드에 맞게 각각 타원형 패턴과 원형 패턴을 형성하도록 이송기구 및 기구 구동부(606)를 제어한다. 이때, 제어장치(600)는 설정된 사용자 모드에 맞게 가이드 브라켓(300)을 이동시켜 상기 가이드 브라켓(300)과 상기 광원(100) 사이의 이격거리를 조정한다.

이와 같이, 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 조명장치는 리플렉터(200)에 의해 광원(100)으로 출사되는 광을 집중시켜 출력할 수 있다. 게다가, 사용자 모드 설정에 따른 치과 모드 또는 일반 수술 모드에 따라 가이드 브라켓(300)에 형성된 광투과영역의 크기와 형상에 따라 가이드 브라켓(300)을 광원(100)쪽으로 더 가까이 이송하거나 광원(100)으로부터 더 멀리 이송함으로써 가이드 브라켓(300)에 의해 차단되는 광량의 크기를 제어할 수 있다. 즉, 일반 수술모드와 같이 광투과영역이 작은 경우(원형 패턴)의 경우에는 가이드 브라켓(300)을 리플렉터(200)에 의해 광이 집중되는 초점거리에 근접되도록 상기 광원(100)으로부터 멀리 위치하도록 상기 가이드 브라켓(300)을 이송할 수 있고, 치과 모드와 같이 상기 광투과영역이 큰 경우(타원형 패턴)의 경우에는 광원(100)으로 좀더 가까이 위치하도록 상기 가이드 브라켓(300)을 이송할 수 있다.

이를 위해 상기 제어장치(600)는 사용자 인터페이스부(604)를 통해 사용자가 특정 가이드 브라켓(300)이 장착되었음을 나타내는 정보를 입력하면, 해당 가이드 브라켓(300)에 대응되게 미리 정해진 광원(100)과의 이격거리정보를 메모리부(602)에서 독출하고, 상기 독출된 이격거리 정보에 따라 상기 광원(100)과 렌즈(400) 사이에 위치하는 가이드 브라켓(300)의 위치를 가변하도록 가이드 브라켓 이송기구 및 기구구동부(606)를 제어한다. 상기의 제어장치(600)의 제어에 따라 가이드 브라켓 이송기구 및 기구구동부(606)는 상기 가이드 브라켓(300)의 위치를 가변한다

도 7의 (a)는 타원형의 광투과영역을 구비하는 가이드 브라켓(300)을 위치한 경우의 의료용 조명장치의 분해사시도와 광출력상태를 예시한 것으로, 출사되는 조명의 크기는 160×90로 정해질 수 있다.

도 7의 (b)는 원형의 광투과영역을 구비하는 가이드 브라켓(300)을 위치한 경우의 의료용 조명장치의 분해사시도와 광출력상태를 예시한 것으로, 출사되는 조명의 크기는 φ200로 정해질 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 도 3에 도시한 바와 같이 광원(100)으로부터 출사되는 광을 리플렉터(200)를 통해 광원(100)의 광출사면의 중앙으로 집중하게 한다. 즉, 상기 광원(100)은 광출사면의 중앙으로 직진하는 광을 출사함은 물론이고 상기 광원(100)의 측면으로도 광을 출사한다. 이때, 상기 광원(100)으로 출사되는 광은 상기 리플렉터(200)에 의해 반사되어 광출사면의 중앙으로 집중된다. 이를 통해, 본 발명은 다수개의 LED 모듈로부터 출사되는 광을 집중시킴으로써 다수개의 LED 모듈 각각의 특성차이에 의해 유발되는 색수차에 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 리플펙터(200)를 통해 집중된 광이 가이드 브라켓(300)의 중앙에 형성된 광투과영역을 통과하여 렌즈(400)에 전달되게 구성한다. 이를 통해, 균제도가 현격하게 향상되게 할 수 있다.

이러한 균제도의 향상은 실험을 통해 확인하였으며, 도 8에 도시한 실험결과를 통해 설명한다.

먼저 타원형의 광투과영역을 가지는 가이드 브라켓(300)을 사용하는 경우에 D10 패턴 사이즈 160×90과 D50 패턴사이즈148×82의 균제도는 92.5%×91.1%로 치과진료등의 평균 균제도인 65%~75%에 대해 명확하게 향상되었다.

그리고 원형의 광투과영역을 가지는 가이드 브라켓(300)을 사용하는 경우에 D10 패턴 사이즈 198과 D50 패턴사이즈 178.5의 균제도가 90.1%로 수술용 무영등의 평균 균제도인 55%~65%에 대해 명확하게 향상되었다.

또한, 도 8에 도시한 실험결과는 본 발명에 따른 의료용 조명장치가 기존 국내외 치과진료등 및 수술용 광학 모듈과 비교하여 평균 광균제도 대비 15~20% 상승한 결과치로서 광균제도 매우 우수함을 확인할 수 있다.

도 9은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 상기 렌즈(400)의 광출사면에 위치하는 자외선 파장 대역의 광의 투과를 제한하는 필터(500)를 장착한 것을 예시한 도면이다.

상기의 필터(500)로는 고출력 LED에서 나오는 자외선 파장 대역을 50%이상 저감시키는 Quantum Dot(QD) 필터를 적용할 수 있다. 상기 QD 필터는 스스로 빛을 내는 수 나노미터 크기의 반도체 결정체로서, 천연색에 가까운 광(고 연색성) 출력을 구현하며, 반도체 입자의 크기에 따른 다양한 파장의 광을 발광할 수 있게 하며, 광 손실을 최소화함과 아울러 에너지 효율을 높일 수 있다. 특히 상기 필터(500)는 렌즈(400)를 통해 출사되는 광 패턴의 형상을 변화시키지 않는 특성도 가진다.

도 10은 상기의 QD 필터의 적용에 따른 자외선 파장 변화를 예시한 것으로, 일반 LED 모듈의 파장과 QD 필터 적용시 파장을 대비하면 자외선 파장 대역이 명확하게 감소됨을 확인할 수 있다.

상기의 본 발명의 바람직한 실시예에서는 리플렉터(200)는 그대로 유지한 채 여러 종류의 가이드 브라켓(300) 중에서 사용자 선택에 따라 선택된 가이드 브라켓(300)을 배치하여 가이드 브라켓(300)에 형성된 광투과영역의 형상과 크기를 조절하거나 상기 광원(100)과 상기 가이드 브라켓(300) 사이의 이격거리를 가변하는 방식으로 상기 이송기구 및 기구구동부(606)를 제어하는 구성을 제시하여, 가이드 브라켓(300)의 위치를 가변하는 것만을 예시하였다.

그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 가이드 브라켓(300)의 위치는 고정한 상태에서 리플렉터(200)를 상기 광투과영역의 형상과 크기에 따라 해당 광투과영역에 부합되는 정도의 광집중을 이행하는 형상을 가지는 리플렉터(200)로 교체하는 것 역시 가능하며, 이는 본 발명에 의해 당업자에게 자명하다.

위에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 광원
200 : 리플렉터
300 : 가이드 브라켓
400 : 렌즈
500 : 필터

Claims (6)

1. 의료용 조명장치에 있어서,
   하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원과,
   상기 광원의 전면에 위치하며 중심 부분에 미리 정해둔 형상과 크기를 가지는 광투과영역이 형성된 가이드 브라켓;
   상기 광원으로부터 출사되는 광을 상기 가이드 브라켓의 중심으로 집중시키는 리플렉터;
   상기 가이드 브라켓으로부터 출사되는 광의 경로를 변경하여 미리 정해둔 패턴 사이즈의 평행광으로 출사하는 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 조명장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈의 광출사면에 위치하는 자외선 파장 대역의 광의 투과를 제한하는 필터;를 더 포함함을 특징으로 하는 의료용 조명장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 의료용 조명장치는, 광투과영역의 형상과 크기가 상이한 가이드 브라켓을 다수 구비하여,
   사용자의 선택에 따라 어느 한 가이드 브라켓이 선택적으로 상기 광원과 렌즈 사이에 위치함을 특징으로 하는 의료용 조명장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 의료용 조명장치는,
   상기 광원과 렌즈 사이에 위치하는 가이드 브라켓과 상기 광원 사이의 이격거리를 조정하는 이송기구 및 기구구동부; 및
   상기 광원과 렌즈 사이에 위치하는 가이드 브라켓의 광투과영역의 형상과 크기에 따라 각기 다르게 설정된 이격거리만큼, 상기 광원과 상기 가이드 브라켓 사이의 이격거리를 가변하기 위해 상기 이송기구 및 기구구동부를 제어하는 제어장치;를 더 포함함을 특징으로 하는 의료용 조명장치.
5. 의료용 조명장치의 제어방법에 있어서,
   상기 의료용 조명장치가,
   하나 이상의 LED 모듈로 구성되는 광원과, 상기 광원의 전면에 위치하며 중심 부분에 미리 정해둔 형상과 크기를 가지는 광투과영역이 형성된 가이드 브라켓; 상기 광원으로부터 출사되는 광을 상기 가이드 브라켓의 중심으로 집중시키는 리플렉터; 상기 가이드 브라켓으로부터 출사되는 광의 경로를 변경하여 미리 정해둔 패턴 사이즈의 평행광으로 출사하는 렌즈; 상기 광원과 렌즈 사이에 위치하는 가이드 브라켓과 상기 광원 사이의 이격거리를 조정하는 이송기구 및 기구구동부와, 상기 이송기구 및 기구구동부를 제어하는 제어장치를 포함하여 구성되며,
   상기 제어장치가
   상기 가이드 브라켓에 대한 정보가 외부로부터 제공되면, 상기 가이드 브라켓에 대응되게 미리 저장된 상기 광원과 상기 가이드 브라켓과의 이격거리에 대한 정보를 독출하는 단계; 및
   상기 이격거리에 대한 정보에 따라 상기 광원과 상기 가이드 브라켓 사이의 이격거리에 대응되게 상기 가이드 브라켓을 이송하도록 상기 이송기구 및 기구구동부를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 조명장치의 제어방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 의료용 조명 장치는 사용자와 상기 제어장치 사이의 인터페이스를 담당하는 사용자 인터페이스부를 더 포함하며,
   상기 제어장치가 상기 사용자 인터페이스부를 통한 사용자 모드의 선택에 따라 상기 가이드 브라켓의 위치를 가변하는 것을 특징으로 하는 의료용 조명장치의제어방법.