WO2019209063A1 - 안구 치료용 광원 및 이를 포함하는 안구 치료 장치 - Google Patents

안구 치료용 광원 및 이를 포함하는 안구 치료 장치 Download PDF

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WO2019209063A1
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light source
present
solar spectrum
spectrum
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이아영
윤영민
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서울바이오시스 주식회사
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    • A61N2005/0663—Coloured light

Definitions

  • the present invention relates to a light source for eye treatment and an eye treatment device comprising the same.
  • An ocular therapeutic light source has a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm and emits light having an area of at least about 55% of the area of the normalized solar spectrum, and has a wavelength of about 380 to about 490 nm.
  • the peak of the light has a deviation of 0.14 or less from the normalized solar spectrum.
  • the valley of light in the wavelength band of about 460 to about 490 nm, may have a deviation of 0.15 or less from the normalized solar spectrum.
  • the light may have a color temperature of about 2600K to about 7000K.
  • the light when it has a color temperature of 2600K to 3700K, it may have an area of about 55% or more of the area of the normalized solar spectrum.
  • the light may have a deviation of about 0.10 or less compared to the normalized solar spectrum.
  • the light when it has a color temperature of 3700K to 4700K, it may have an area of about 70% or more of the area of the normalized solar spectrum.
  • the light may have a deviation of about 0.13 or less compared to the normalized solar spectrum.
  • the light when it has a color temperature of 4700K to 7000K, it may have an area of about 75% or more of the area of the normalized solar spectrum.
  • the light may have a deviation of about 0.14 or less compared to the normalized solar spectrum.
  • light having a color temperature of about 2600K to about 7000K and having an area of at least about 55% of the area of the normalized solar spectrum may be emitted.
  • the light may have a deviation of about 0.14 or less compared to the normalized solar spectrum.
  • the normalized solar spectrum may be represented by the following formula (1).
  • the light source may be used for myopia treatment and / or ocular stress reduction.
  • the light source for eye treatment may be employed in an eye treatment apparatus and used to treat the eye of a user.
  • An eye treatment apparatus may include a control unit for controlling the light source and the emission of light from the light source.
  • the eye treatment apparatus may further include a mounting member connected to the light source to be mounted to the user's head, it may be provided in the head-mounted type.
  • the eye treatment apparatus further comprises a support member for supporting the light source, it may be provided as a stand illumination type.
  • Embodiments in accordance with one embodiment of the present invention provide a light source and an eye treatment device having a spectrum close to sunlight.
  • FIG. 1 illustrates a spectrum of a light source according to an embodiment of the present invention together with a solar spectrum.
  • Figures 2a to 2e show the spectrum according to the color temperature of the light source of the present invention, respectively.
  • FIG. 3 is a reference diagram for explaining a method of obtaining a deviation of a peak and a valley of a spectrum of a light source according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a plan view schematically illustrating a light source according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an eye treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a block diagram showing an eye treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of driving an eyeball treatment device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of driving an eyeball treatment device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A illustrates an eye care apparatus according to an embodiment of the present invention, in which two light sources are shown, and FIG. 9B illustrates three light sources.
  • FIGS. 10A to 10D are perspective views illustrating an eye treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 11A to 11E illustrate the spectrum of sunlight, a conventional LED light source, and a light source according to an embodiment of the present invention for each color temperature.
  • 12A to 12C illustrate spectra of sunlight, a conventional fluorescent lamp, and a light source according to an embodiment of the present invention for each color temperature.
  • the present invention relates to an ocular therapeutic light source that emits light similar to sunlight.
  • the light source according to the embodiment of the present invention emits light having a spectrum very similar to sunlight, and is applied to the human eye to treat or prevent diseases such as myopia of the human eye and to relieve eye stress Can be used to
  • FIG. 1 illustrates a spectrum of a light source according to an embodiment of the present invention together with a solar spectrum.
  • the x-axis is the wavelength (nm) and the y-axis is the relative intensity
  • the spectrum denoted by RS is the solar spectrum
  • the spectrum denoted by ES is the light emitted from the light source according to an embodiment of the present invention.
  • the solar spectrum corresponds to a color temperature of 5000K.
  • a light source according to an embodiment of the present invention has a spectrum similar to sunlight.
  • a light source according to an embodiment of the present invention is a wavelength band excluding a majority of harmful wavelength bands, for example, ultraviolet wavelength bands, when applied to a human eye, and has a wavelength band corresponding to at least a part of visible light. Is different from sunlight.
  • a light source according to an embodiment of the present invention emits light having a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm substantially corresponding to the entire wavelength band of visible light.
  • the light source according to the exemplary embodiment of the present invention may emit light corresponding to some wavelength bands of visible light instead of the entire wavelength of visible light, and may emit light having a wavelength band of about 400 nm to about 630 nm, for example. have.
  • the term similar to sunlight means that the overlapping area of the spectrum of the light source and the sunlight spectrum is greater than or equal to a predetermined value based on the normalized sunlight spectrum.
  • the deviation of the peak from the light spectrum also means the case below the predetermined value.
  • the light source can emit light having an area of at least about 55% of the area of the normalized solar spectrum, and the peak of light is about 0.14 compared to the normalized solar spectrum. It may have the following deviations.
  • the normalized solar spectrum may be represented by Equation 1 below.
  • the sunlight may have a variety of color temperature according to the time
  • the light source according to an embodiment of the present invention may emit light having a spectrum similar to the sunlight having a different color temperature.
  • a light source according to one embodiment of the present invention can emit light of warm white having a color temperature of 2600K to 3700K, which is similar to evening sunlight.
  • the light source according to an embodiment of the present invention can emit light of natural white (cool white) having a color temperature of 3700K to 4700K, which is similar to sunlight in the morning time.
  • the light source according to an embodiment of the present invention may emit light of cool white having a color temperature of 4700K to 7000K, which is similar to sunlight at lunch time.
  • 2A to 2E show a spectrum according to color temperature of a light source according to an embodiment of the present invention, respectively.
  • the x-axis is the wavelength (nm) and the y-axis is the relative intensity
  • the spectrum denoted by RS is the solar spectrum
  • the spectrum denoted by ES is the light emitted by the light source according to an embodiment of the present invention. It is the spectrum of light.
  • the light emitted from the light source according to the embodiment of the present invention has a spectrum similar to sunlight in the visible light band of about 380 nm to about 780 nm, particularly about In the 380 nm to about 650 nm band, the spectrum is very similar to sunlight.
  • the light when the color temperature is about 2600K to about 2800K, for example about 2700K, the light is at least about 55%, for example 59% of the normalized solar spectrum. It may have an area, and the light may have a peak deviation of about 0.10 or less, for example about 0.07, relative to the area of the normalized solar spectrum.
  • the peak deviation is a value indicating how far the value of the highest peak in the predetermined region of the spectrum of the light source according to the embodiment of the present invention deviates from the solar spectrum corresponding to the light source peak wavelength, and is shown in FIG. 3. In a way. The method for calculating the peak deviation will be described later.
  • the light emitted from the light source according to the embodiment of the present invention has a spectrum similar to sunlight in the visible light wavelength band of about 380 nm to about 780 nm wavelength band, in particular In the wavelength range from about 380 nm to about 640 nm, it has a spectrum very similar to sunlight.
  • the light when the color temperature is about 2800K to about 3700K, for example about 3000K, the light is at least about 55%, for example 62% of the normalized solar spectrum. It may have an area, and the light may have a peak deviation of about 0.10 or less, for example about 0.07, relative to the area of the normalized solar spectrum.
  • light emitted from the light source according to the embodiment of the present invention has a spectrum similar to sunlight in the visible light wavelength band of about 380 nm to about 780 nm wavelength band, in particular In the wavelength band of about 400 nm to about 650 nm has a spectrum very similar to sunlight.
  • the light when the color temperature is about 3700K to about 4700K, for example about 4000K, the light is at least about 65%, for example 70% of the normalized solar spectrum.
  • the light may have an area, and the light may have a peak deviation of about 0.13 or less, for example, about 0.11, relative to the area of the normalized solar spectrum.
  • the light emitted from the light source according to the embodiment of the present invention has a spectrum similar to sunlight in the wavelength band of about 380 nm to about 780 nm, which is a visible light wavelength band. In the wavelength range from about 400 nm to about 640 nm, it has a spectrum very similar to sunlight.
  • the light when the color temperature is about 4700K to about 5800K, for example about 5000K, the light is at least about 70%, for example 75% of the normalized solar spectrum.
  • the light may have an area, and the light may have a peak deviation of about 0.13 or less, for example, about 0.10, relative to the area of the normalized solar spectrum.
  • light emitted from the light source according to the embodiment of the present invention has a spectrum similar to sunlight in the visible light wavelength band of about 380 nm to about 780 nm wavelength band, in particular In the wavelength band of about 400 nm to about 650 nm has a spectrum very similar to sunlight.
  • the light when the color temperature is about 5800K to about 7000K, for example about 6500K, the light is at least about 76%, for example 79% of the normalized solar spectrum.
  • the light may have an area, and the light may have a peak deviation of about 0.16 or less, for example, about 0.14, relative to the area of the normalized solar spectrum.
  • the light from the light source when the light from the light source has a warm white color temperature of about 2600K to about 3700K, the light has an area of at least about 55% of the normalized solar spectrum.
  • the light may have a peak deviation of about 0.10 or less relative to the area of the normalized solar spectrum.
  • the light from the light source when the light from the light source has a natural white color temperature of about 3700K to about 4700K, the light may have an area of at least about 70% of the normalized solar spectrum, the light May have a peak deviation of about 0.13 or less relative to the area of the normalized solar spectrum.
  • the light from the light source when the light from the light source has a cool white color temperature of about 4700K to about 7000K, the light may have an area of at least about 75% of the normalized solar spectrum, the light May have a deviation of about 0.16 or less relative to the area of the normalized solar spectrum.
  • the light source according to one embodiment of the invention exhibits a spectrum similar to sunlight, in particular at the blue wavelength.
  • it unlike the present invention, it exhibits a spectrum different from sunlight in the blue wavelength band, in particular, a high peak and a low valley are far from the sunlight.
  • the light emitted from the light source according to the exemplary embodiment of the present invention exhibits a spectrum almost similar to that of sunlight in the blue wavelength band, almost no peaks or valleys appear or are not noticeable.
  • Table 1 shows the peak deviation and the valley deviation of the spectrum of the light source according to the embodiment of the present invention with respect to the solar spectrum in the wavelength band of 380nm to 490nm.
  • Deviation of the peak of the spectrum of the light source according to an embodiment of the present invention with respect to the solar spectrum the value of the highest peak in a predetermined region of the spectrum of the light source according to an embodiment of the present invention corresponds to the light source peak wavelength It is a value indicating how far from the solar spectrum.
  • the deviation of the valley of the spectrum of the light source according to an embodiment of the present invention with respect to the solar spectrum is such that the value of the lowest valley in the predetermined region of the light source according to an embodiment of the present invention corresponds to the light source valley wavelength. It is a value indicating how far from the light spectrum.
  • the peak deviation and the valley deviation of the spectrum of the light source according to the exemplary embodiment of the present invention may be obtained by obtaining a value shown in FIG. 3.
  • an area for checking peak deviations and valley deviations is indicated by BA.
  • the deviation of the peak of the spectrum of the light source according to an embodiment of the present invention corresponds to PK which is a value obtained by subtracting the value of the spectrum of sunlight from the spectrum value of the highest peak in the blue wavelength band.
  • the deviation of the valley of the spectrum of the light source according to an embodiment of the present invention corresponds to VL minus the spectral value of the lowest valley from the spectral value of sunlight at a wavelength representing the lowest valley in the blue wavelength band.
  • the therapeutic light source according to an embodiment of the present invention has a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm and has an area of at least about 55% of the area of the normalized solar spectrum.
  • the light having the same is emitted, but the peaks and valleys of the spectrum in the wavelength band of about 380 nm to about 490 nm show deviation values within a predetermined range.
  • the peak of light has a deviation of 0.14 or less from the normalized solar spectrum
  • the valley of light has a deviation of 0.15 or less from the normalized solar spectrum. Have This deviation may have a different value depending on the color temperature.
  • the valley of the light has the same deviation of 0.15 or less even in the wavelength range of 460 nm to 490 nm.
  • the peak of the spectrum is about from the normalized solar spectrum. It may have a deviation of 0.02, and the valley of light may also have a deviation of about 0.02 from the normalized solar spectrum.
  • the peak of the spectrum is about from the normalized solar spectrum. There may be a deviation of 0.03, and the valley of light may have a deviation of about 0.06 from the normalized solar spectrum.
  • the peak of the spectrum is about from the normalized solar spectrum. It can have a deviation of 0.11, and the valley of light can have a deviation of about 0.12 from the normalized solar spectrum.
  • the peak of the spectrum is about from the normalized solar spectrum. It can have a deviation of 0.10, and the valley of light can have a deviation of about 0.10 from the normalized solar spectrum.
  • the peak of the spectrum is about from the normalized solar spectrum. It can have a deviation of 0.14, and the valley of light can have a deviation of about 0.15 from the normalized solar spectrum.
  • the light source according to the exemplary embodiment of the present invention emits light having only a deviation of up to about 0.15 in both peak and valley, although it depends on the color temperature. Accordingly, the light emitted from the light source according to the embodiment of the present invention exhibits a very similar aspect to the solar spectrum. In particular, at a color temperature of 2500K to 3500K where the color temperature is relatively low, both peaks and valleys have a deviation of 0.10 or less from the solar spectrum. Considering that a general light source has a peak deviation of more than 1.0 and a valley deviation of more than 0.50, it can be seen that the light emitted from the light source according to an embodiment of the present invention has a spectrum very similar to sunlight. Spectrum and peak and valley deviation of a general light source can be confirmed later in the experimental example.
  • the light source according to the embodiment of the present invention provides light except for ultraviolet light in a wavelength band, for example, some wavelength bands, which is harmful to the human body, and provides the user with light that is similar to sunlight to provide substantially no harm. It can have a therapeutic effect like light. This is described as follows.
  • Sunlight can be applied to the human eye to produce a variety of therapeutic effects. For example, frequent exposure to sunlight can reduce myopia prevalence. If you don't have enough time outside to take proper sunlight, your eye can grow longer and become elliptical, increasing your chances of becoming myopia.
  • myopia prevalence about 40% of 6-year-old children who do not participate outdoors have myopia, but only about 30% of children who live about 40 minutes of outdoor life every day have myopia. The more time outdoors, the lower the myopia prevalence.
  • a study by the University of Cambridge University in the UK found that every hour of outdoor activity for children decreases myopia risk by about 2%, with children with myopia compared to children with shortsighted or primitive. It was found that they spent 3.7 hours less weekly outdoors.
  • studies in Danish children found that children with 80 minutes of outdoor activity each day had less myopia progression than children without outdoor activity, and children's eyes grew normally during long summer days. However, the eye was growing fast in the winter when the day is relatively short.
  • wavelengths of light contained in sunlight can adversely affect the human eye.
  • some wavelengths of UV light in the sun can cause cataracts (cloudy and cloudy conditions), pterygium (growth of blood vessels and fibrous tissue in the cornea), and keratitis (temporary burns to the corneal epithelial cells). Inflamed disease), and the like.
  • the light source according to the embodiment of the present invention unlike sunlight, excludes light of a wavelength band causing cataracts, pterygium, and keratitis, and provides light of only a wavelength band corresponding to visible light. Accordingly, when receiving sunlight outdoors for the purpose of preventing and treating myopia, there is no problem that the outdoor activity time must be adjusted in consideration of time and ultraviolet values, and there is almost no risk even when exposed to light for a long time.
  • the light source according to an embodiment of the present invention irradiates light of a relatively uniform intensity in all wavelength bands without excessively radiating light of a specific wavelength. Accordingly, side effects due to light exposure are minimized.
  • the light source according to the embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of a light emitting device package in which at least one chip is mounted.
  • 4A is a plan view schematically illustrating a light source according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of FIG. 4A.
  • a light source according to an embodiment of the present invention includes a substrate 10 and at least one light emitting unit 20 provided on the substrate 10.
  • the light emitting unit 20 is provided to include two, that is, the first light emitting unit and the second light emitting unit, but is not limited thereto, and the light emitting unit 20 is provided. One or more than three may be provided.
  • the light emitting unit 20 is an individual light emitting source capable of individually implementing a specific spectral power distribution in the light source, and implements white light.
  • the light emitting unit 20 includes a light emitting device chip 21 that emits light in a violet wavelength band of ultraviolet light or visible light, and a light conversion layer 23 provided on the light emitting device to convert light from the light emitting device chip 21. ).
  • the light conversion layer 23 may include first to third phosphors that convert light of ultraviolet rays or purple wavelength bands emitted from the light emitting device chip 21 into light of blue, green, and red wavelength bands.
  • the wavelength band of light may be about 290 nm to about 390 nm corresponding to the ultraviolet wavelength band. Or from about 290 nm to about 320 nm. In one embodiment, in the light emitting device chip 21, the wavelength band of light may be about 400 nm to about 470 nm corresponding to the purple visible light wavelength band.
  • the light conversion layer 23 is provided on the light emitting element chip 21.
  • the light conversion layer 23 may be coated on the light emitting device chip 21 or manufactured separately and attached.
  • the light conversion layer 23 absorbs the light emitted from the light emitting device chip 21 and emits the light as light having a different wavelength band, and quantum dots and / or phosphors may be used. In one embodiment of the present invention, a phosphor may be used as the light conversion layer 23.
  • examples of the phosphor include YAG-based phosphors, LuAG phosphors, beta SiAlON phosphors, alpha SiAlON phosphors, CASN phosphors, silicate BAM phosphors, and the like. At least one may be selected.
  • YAG-based phosphors are generally responsible for yellow wavelengths, and may emit light in a yellow wavelength range from yellowish orange to green depending on the addition of Gd and Ga.
  • the spectrum shifts to longer wavelengths as Gd is added and its amount increases, and the spectrum shifts to shorter wavelengths as Ga is added and its amount is increased.
  • LuAG-based phosphor is mainly responsible for the yellow green wavelength, and can add cyan color by adding Ga.
  • the phosphor of beta SiAlON is suitable for emitting light in the green wavelength region, and the alpha SiAlON is suitable for emitting light in the amber wavelength region.
  • the CASN (CaAlSiN) -based phosphor is suitable for emitting light in the red wavelength region.
  • the phosphor may be a phosphor for converting light emitted from the light emitting device chip 21 into wavelength bands corresponding to blue, green, and red. If each of the phosphors converting to blue, green, and red light is called first to third phosphors, the first phosphor is BaMgAl 10 O 17 : Mn 2+ , BaMgAl 12 O 19 : Mn 2+ , Sr, Ca, Ba ( PO 4 ) Cl: Eu 2+ , and the second phosphor may be LuAG (Lu 3 (Al, Gd) 5 12 : Ce 3+ ), YAG (Y 3 (Al, Gd) 5 O 12 : Ce 3+ ), Ga-LuAG ((Lu, Ga) 3 (Al, Gd) 5 O 12 : Ce 3+ , Ga-YAG (Ga, Y) 3 (Al, Gd) 5 O 12 : Ce 3+ ) , LuYAG ((Lu, Y
  • the first light emitting unit and the second light emitting unit may include the same light emitting device chip 21 and the same first to third phosphors. That is, the first light emitting unit and the second light emitting unit may have the same spectrum of light emitted from each other.
  • the combination of the light emitting device chip 21 and the first to third phosphors of the first light emitting unit and the second light emitting unit is not limited thereto.
  • the light emitting element chip 21 of the first light emitting unit emits ultraviolet rays of a predetermined wavelength band
  • the light emitting element chip 21 of the second light emitting unit emits ultraviolet rays of a different wavelength band from the ultraviolet rays from the first light emitting unit.
  • the first to third phosphors that convert light emitted from each light emitting device chip 21 of the first and second light emitting units may vary according to the light profile of each light emitting device chip 21 of the first and second light emitting units. May be combined in concentration and form. As a result, the final output light has a spectrum substantially similar to that of sunlight in the light source as a whole.
  • the number of the light emitting units 20 may be provided as three or more, and the light emitting unit 20 may not only convert the emitted light into blue, green, and red colors, but also cyan, yellow, amber, and the like. An additional unit for converting to color may be further provided.
  • the overall spectrum of light is determined by the light emitted from the first to third phosphors, the light emitted from the first to third phosphors has a broad spectrum compared to the light emitted from the light emitting device chip, Light similar to sunlight can be obtained.
  • the type of phosphor is not limited thereto, and may be replaced with another phosphor that can obtain an equivalent spectrum.
  • each of the light emitting units 20 may be driven together or individually. Accordingly, the light source may emit light fixed to have a predetermined color temperature, but may emit light changeable to have different color temperatures according to treatment conditions. For example, the light source according to the exemplary embodiment of the present invention may be changed to emit light of cool white for a predetermined time and emit light of warm white for another predetermined time.
  • the light source according to the embodiment of the present invention having the above-described structure can be employed in various kinds of eye treatment apparatus.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an eye treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the ocular treatment apparatus includes a light source unit 100 that emits sunlight-like light, a control unit 400 that controls the light source unit 100, and a power source that supplies power to the light source unit 100 and the control unit 400. It may include a supply unit 300.
  • the light source unit 100 includes a light source consisting of a light emitting element and a phosphor. At least one light source may be provided, and a plurality of light sources may be provided according to embodiments.
  • the light emitting device may be formed of an LED, and a light source having a specific wavelength may be used, or a light source capable of converting wavelength may be used. In the case of a light source capable of wavelength conversion, a single light source may be used, or a plurality of light sources may be selectively emitted.
  • the controller 400 may control whether light is emitted from the light source unit 100, the amount of light, the intensity of light, the emission time, and the like.
  • the controller 400 may control whether light is emitted or not, whether the light is emitted, the amount of light, the intensity of the light, or the emission time in various ways. For example, the controller 400 continuously emits light, blinks, or mixes the light. can do.
  • the power supply unit 300 is electrically connected to the light source unit 100 and the control unit 400 to supply power to the light source unit 100 and the control unit 400.
  • the eye treatment apparatus may further be provided with an optical unit 200 for selectively focusing or diverging the light emitted from the light source unit 100.
  • the optical unit 200 may focus the light generated from the light source unit 100 in a narrow range or a wide area according to a portion to be treated. Alternatively, the light can be focused or dispersed in a uniform or non-uniform form depending on the processing location.
  • the optical unit 200 may include at least one lens as necessary, and the lens may perform various functions such as focusing, dispersing, uniformizing, and non-uniformizing light from the light source unit 100.
  • a lens for focusing the light to the optical unit 200 may be used, on the contrary one embodiment
  • a lens for dispersing the light may be used.
  • the optical unit 200 may be omitted according to an embodiment.
  • Figure 6 is a block diagram showing an eye treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • an eye treatment apparatus may include a light source unit 100 that emits sunlight-like light, a location information receiver 500 that receives location information, and a location information receiver 500. And a control unit 400 for receiving position information from the light source unit 100 and controlling the dose of light emitted from the light source unit 100.
  • the location information refers to information that can be obtained by using a global positioning system (GPS).
  • the light source unit 100 may emit light in a wavelength band of sunlight-like light.
  • the location information receiver 500 receives the location information from the satellite using GPS and checks the current location information of the eye treatment apparatus.
  • the location information may include latitude and longitude information.
  • the location information is provided to the controller 400.
  • the control unit 400 calculates the dose of light to be emitted by the light source unit 100 based on the position information provided from the location information receiver 500, and controls the light source unit 100 to emit light by the dose amount. Can be.
  • the controller 400 may control whether light is emitted, the amount of light, the intensity of light, the emission time, and the like.
  • the power supply unit 300 is electrically connected to the light source unit 100, the location information receiver 500, and the controller 400 to supply power to the light source unit 100, the location information receiver 500, and the controller 400.
  • the power supply unit 300 supplies power to the light source unit 100 and the location information receiver 500 through the control unit 400, but is not limited thereto.
  • the light source unit 100 and the location information receiver 500 are not limited thereto.
  • Sunlight is not irradiated to the same extent everywhere on Earth.
  • the lower the latitude the greater the dose of sunlight.
  • the higher the latitude the lower the dose.
  • the human body can obtain the effect of exposure to sunlight by being irradiated with the light by the eye treatment device of the present invention.
  • the dose of light from the ocular treatment apparatus is set within the limit which is harmless to a human body.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of operating the eyeball treatment device of FIG. 6.
  • the location information receiver receives location information from the satellite (S11).
  • the current position of the eye treatment apparatus may be confirmed according to the location information, for example, it may be determined that the eye treatment apparatus is located in the city B of the country A.
  • the location information is provided to the controller.
  • the controller calculates and confirms an appropriate dose amount of light to be emitted by the eye treatment apparatus based on the position information (S13). For example, if it is confirmed that the current position of the ocular treatment device is the city B of the country A, in addition to the latitude and longitude information of the city B of the country A, information such as sunrise time, sunset time, and average amount of sunshine is controlled by the controller. Can be calculated.
  • the controller may determine whether it is day or night using an algorithm that calculates sunrise and sunset times on the current latitude and longitude. Alternatively, information such as sunrise time, sunset time, and average amount of sunshine at each location may be stored in a separate memory in the controller, or may be easily obtained by accessing a separate internet network or the like.
  • the controller calculates the turn-on time, turn-off time, light intensity, etc. of the light source unit using information such as sunrise time, sunset time, and average amount of sunshine, so as to have a similar dose to the actual sunlight, that is, an appropriate dose. Can be. In particular, it is possible to appropriately adjust the light irradiation of the light source unit by discriminating day or night without adding an illuminance sensor.
  • the control unit causes the light corresponding to the appropriate dose amount calculated by turning on or turning off the light source unit to be irradiated to the user from the light source unit (S15).
  • the user can be irradiated with a dose amount substantially the same as that of sunlight even if the user does not go outside in the place where he is.
  • the user even if the user is in an environment where the user is hard to be exposed to sunlight, for example, living indoors for a long time, being in a sickroom or confined space, or mainly at night, Light similar to the sunlight in E. coli can be provided at an appropriate dose for an appropriate time. Accordingly, the user is in a familiar environment, and psychological stability is possible. In addition, the user can also control the irradiation time in consideration of the sunrise or sunset time, it is easy to recover the daily rhythm.
  • the eye treatment apparatus has been used to replace sunlight based on location information, but one embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • An eye treatment apparatus according to an embodiment of the present invention provides a light similar to sunlight, and at the same time, a complementary light source part that also compensates for a lack of sunlight-like light (for example, insufficient dose or insufficient wavelength band compared to sunlight). Can be used as.
  • the eye treatment apparatus according to an embodiment of the present invention when there is an external light originating from a light source other than sunlight, the insufficient portion of the external light (for example, the amount of dose insufficient compared to the external light It can be used as a complementary light source to compensate for the insufficient wavelength band).
  • the amount of sunshine can be significantly lower than in low latitudes.
  • the amount of sunshine is low, not only the light in the visible wavelength band irradiated to the user may be short, but also the light in the ultraviolet wavelength band may be insufficient.
  • the ocular treatment apparatus according to an embodiment of the present invention may serve to compensate for the insufficient light by additionally irradiating the light of the visible light wavelength band and the light of the ultraviolet wavelength band.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of driving an eyeball treatment device according to an embodiment of the present invention.
  • the location information receiver receives location information from the satellite (S21).
  • the location information receiver may determine that the ocular treatment device is located in city D of country C according to the location information.
  • the location information is provided to the controller.
  • the controller calculates information such as sunrise time, sunset time, and average amount of sunshine at the current location based on the location information, and uses the information such as sunrise time, sunset time, and average amount of sunshine to determine the sun at the location.
  • the dose of light is calculated (S23).
  • the difference between the appropriate dose required by the user and the dose of sunlight at the current position is calculated (S25).
  • the dose of sunlight at the position of the city D may be smaller than the dose of sunlight required by the human body.
  • the dose amount of sunlight required by the human body is called an appropriate dose amount, it becomes a dose amount which the value obtained by subtracting the dose amount of the present sunlight from the appropriate dose amount is insufficient.
  • the appropriate dose required by the user may be stored in a separate memory or the like in the controller, or can be easily obtained by connecting to a separate internet network or the like.
  • the control unit turns on or off the light source unit, so that the dose corresponding to the difference between the appropriate dose and the current dose of sunlight, that is, the light corresponding to the insufficient dose, is irradiated to the user from the light source unit (S27). .
  • the user can be irradiated with the predetermined light at a dose amount that is most suitable for the user regardless of where he is.
  • a plurality of light source units may be provided, and in this case, the plurality of light source units may emit light having different wavelength bands.
  • the plurality of light source units may be driven at the same time or each may be driven independently.
  • FIG. 9A illustrates an eye treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, in which two light source units are provided as a first light source and a second light source, and FIG. 9B illustrates three light source units, that is, a first light source unit.
  • the one provided by the light source, the second light source, and the third light source is shown.
  • the light source is provided in two and three, but one embodiment of the present invention is not limited to this may be provided in a different number of course.
  • the light source unit may include a first light source that emits light of a first wavelength band, and a second light source that emits light of a second wavelength band different from the first wavelength band.
  • the first light source may be light of a wavelength band similar to sunlight as in the above-described embodiment, and the second light source may emit light of an ultraviolet wavelength band.
  • the second light source may emit light in an infrared or near infrared wavelength band.
  • the second light source may emit light in the blue wavelength band.
  • the light source unit may include a first light source emitting light of a first wavelength band, a second light source emitting light of a second wavelength band different from the first wavelength band, and a second light source different from the first and second wavelength bands. It may include a third light source for emitting light of three wavelength bands.
  • the first to third light sources are driven independently of each other, and thus the first to third light sources may be combined in various forms.
  • the controller may provide each light individually or may mix at least two lights of the light and irradiate the light to the user.
  • the first light source may be light of a wavelength band similar to sunlight as in the above-described embodiment
  • the second light source may emit light of the visible light wavelength band
  • the third light source Can emit light in the infrared wavelength band.
  • the first light source may be light of a wavelength band similar to sunlight as in the above-described embodiment
  • the second light source may emit light of an ultraviolet wavelength band
  • the third light source may emit light of a blue wavelength band.
  • the first light source may be light of a wavelength band similar to sunlight as in the above-described embodiment
  • the second light source may emit light of a red to near infrared wavelength band
  • the third light source may emit light of an ultraviolet wavelength band. You can exit.
  • an additional effect can be obtained by compensating for light of a specific wavelength that is insufficient, for example, when compensating for light in the red to near infrared wavelength band, immunity in wound treatment. You can activate the mechanism.
  • the light of the blue wavelength band or the light of the ultraviolet wavelength band can be obtained a bactericidal effect on the pathogen.
  • Light in the red to near infrared wavelength band is applied to the skin to dilate blood vessels and promote blood circulation. That is, light in the red to near infrared wavelength band improves blood flow and thus promotes the body's immune function.
  • Light in the red to near infrared wavelength band may correspond to light in the wavelength band of about 610 nm to about 940 nm.
  • the light in the red to near infrared wavelength band may be light in the red visible wavelength band, eg, about 610 nm to about 750 nm, or in the infrared wavelength band, eg, about 750 nm to about It may be 940 nm light.
  • the light of the red to near infrared wavelength band may be about 830 nm light, 850 nm light, or 890 nm light of the infrared wavelength band.
  • the light of the blue wavelength band acts on photosensitizers present in pathogens such as bacteria, bacteria, fungi and the like to induce cell death by damaging cells.
  • the light of the blue wavelength band may be light of the wavelength band of about 400nm to about 420nm. In one embodiment of the present invention, more specifically, the light of the blue wavelength band may be light having a wavelength of 405nm.
  • Light in the ultraviolet wavelength band has an effect of killing pathogens such as bacteria, bacteria, and fungi.
  • DNA in bacteria absorbs ultraviolet rays, and the structure of DNA is changed by the energy of ultraviolet rays.
  • the modified DNA is incapable of cell proliferation, leading to the death of bacteria.
  • the ultraviolet light may be light in the wavelength band of about 100 nm to about 400 nm, and may be UVA, UVB, UVC.
  • the UVA may have a wavelength band of about 315 nm to about 400 nm
  • the UVB may have a wavelength band of about 280 nm to about 315 nm
  • the UVC may have a wavelength band of about 100 nm to about 280 nm.
  • the amount of light at the time of ultraviolet irradiation can be changed in various ways, the total dose to the object to be sterilized is set within a range harmless to the human body.
  • the amount of ultraviolet light is set to a dose amount in a harmless range that does not cause a light burn.
  • Ultraviolet rays are irradiated at different values depending on the altitude of the sun, and the dose to the sunburn is also different. This means that the dose of ultraviolet rays of the irradiated sunlight is different from each other according to the position on the earth, and the dose amount leading to the sunburn image is also different. Accordingly, the dose amount and the maximum allowable dose amount required for the person at the predetermined position can be set differently for each place.
  • the control unit controls the light source unit based on the dose amount required by the person and the maximum allowable dose amount.
  • the eye treatment apparatus has an advantage of providing the human body with light corresponding to sunlight or light whose dose is appropriately corrected as necessary.
  • the amount and intensity of light from the light source unit may be set to a plurality of modes, the user selects any one of a variety of modes, according to the mode Can be authorized.
  • the first mode is a mode in which only the first light source is turned on
  • the second mode is a first light source and a first light source. 2
  • Various shapes and methods such as a mode for turning on the light source, a third mode for turning on the first and third light sources, and a fourth mode for flashing the first light source and turning on the third light source To control the light sources.
  • These modes may be set automatically or manually by a user.
  • the eye treatment apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention may easily change the set value according to a condition desired by the user.
  • Eye treatment apparatus can be variously applied where lighting and light treatment is required.
  • it can be used not only for lighting devices in general places, but also for medical facilities, public health or personal care eye treatment devices such as operating rooms, hospitals, and the like.
  • the ocular treatment apparatus of the present invention can be used for public treatment by applying to public facilities, public use spaces and shared use products, or can be used for personal treatment by applying to personal facilities, personal use spaces and personal use products. It may also be used in addition to other treatment devices, rather than being used exclusively for eye treatment devices.
  • the eye treatment apparatus according to an embodiment of the present invention can be implemented in various forms.
  • FIGS. 10A to 10D are perspective views illustrating an eye treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • an eye treatment apparatus may be a lighting device, in particular, an indoor lighting device 1000.
  • the eye treatment apparatus may be a personal lighting device 2000.
  • a personal lighting device a desktop stand and lighting are mentioned, for example.
  • an ocular treatment apparatus may be a head mounted display treatment apparatus 3000 that directly irradiates light on an affected part.
  • an ocular treatment device may be an ophthalmic treatment device 4000 that directly irradiates light on an affected part.
  • the eye treatment light source according to an embodiment of the present invention is applied to a variety of devices to enable the user to access light very similar to sunlight regardless of the location and time.
  • the eye light source for treating the eye according to an embodiment of the present invention can be applied to various portable devices, and there is almost no restriction on the place and time. Accordingly, embodiments of the present invention provide a variety of effects that can be obtained from sunlight to those who are not exposed to sunlight, such as activities indoors for a long time, or give night activities.
  • 11A to 11E illustrate the spectrum of sunlight, a conventional LED light source, and a light source according to an embodiment of the present invention for each color temperature.
  • the spectrum denoted by RS is a solar spectrum
  • the spectrum denoted by ES is a spectrum of light emitted by a light source according to an embodiment of the present invention
  • the spectrum denoted by CS1 is a light source according to the existing invention. It is the spectrum of emitted light.
  • the LED light source according to the existing invention an LED emitting blue light and a light source using a red phosphor and a green phosphor were used.
  • the light source according to the exemplary embodiment of the present invention has a spectrum that is much similar to that of the conventional invention in the overall visible light spectrum band.
  • Existing LED light source shows a spectrum deviating from the solar spectrum compared to the light source according to an embodiment of the present invention at all measured color temperature.
  • the conventional LED light source has a high peak and deep valley compared to the sunlight and the light source according to an embodiment of the present invention in the blue wavelength band of the visible light region.
  • Existing LED light sources have a very high peak from about 400 nm to about 450 nm compared to sunlight and a light source according to an embodiment of the present invention.
  • the existing LED light source has a very low valley compared to the sunlight and the light source according to an embodiment of the present invention from about 450nm to about 490nm.
  • the light source according to the exemplary embodiment of the present invention has peaks and valleys at about 400 nm to about 450 nm and about 450 nm to about 490 nm, but has a very low peak and a very shallow valley compared to a conventional LED light source.
  • Table 2 shows the area overlap ratio between the conventional LED light source and sunlight in the wavelength band of 380-780nm and the area overlap rate between the light source and sunlight in one embodiment of the present invention as a percentage.
  • the area overlap ratio of less than 50% for the conventional LED light source at 2700K color temperature is low, but the area overlap ratio up to 59% for the light source according to an embodiment of the present invention.
  • the area overlap ratio increases, and the ratio of the overlapping region of the light source and the solar light according to the exemplary embodiment of the present invention reaches about 79% at about 6500K.
  • Table 3 shows the peak deviation between the conventional LED light source for the solar spectrum in the wavelength range of 380nm to 780nm and the peak deviation between light sources according to an embodiment of the present invention for the solar spectrum.
  • a peak deviation of 0.11 was shown for a conventional LED light source at 2700K with a low color temperature, but a peak deviation of only 0.07 was shown for a light source according to an embodiment of the present invention.
  • the difference in the peak deviation from the solar spectrum of the conventional LED light source and the light source according to an embodiment of the present invention became larger as the color temperature was increased. Although shown, in the case of the light source according to an embodiment of the present invention was only 0.14.
  • Table 4 shows the deviation of the peaks of the conventional LED light source and the light source spectrum according to an embodiment of the present invention, and the conventional LED for the solar spectrum in the wavelength range of 380nm to 490nm, and 450nm to 530nm wavelength band The deviation of the valley of the light source and light source spectrum according to an embodiment of the present invention is shown.
  • the conventional LED light source has a peak deviation of 0.11 compared with sunlight at 2700K color temperature, but the difference in peak deviation is increased as the color temperature increases. In particular, when the color temperature is 6500K, the peak deviation corresponds to 1.23. This means that the spectral difference from sunlight is large.
  • the peak deviation increases depending on the color temperature
  • the peak deviation of 0.14 or less as a whole shows that the spectral difference from the sunlight is not large.
  • the conventional LED light source has a valley deviation of 0.12 with respect to sunlight at a color temperature of 2700K, and as the color temperature increases, the difference in valley deviation becomes larger, reaching 0.57 when the color temperature is 6500K. This also means that the spectral difference from sunlight is large.
  • the valley deviation increases depending on the color temperature, but the peak deviation of 0.15 or less as a whole shows that the spectral difference from the sunlight is not large.
  • 12A to 12C illustrate spectra of sunlight, a conventional fluorescent lamp, and a light source according to an embodiment of the present invention for each color temperature.
  • the spectrum denoted by RS is the solar spectrum
  • the spectrum denoted by ES is the spectrum of the light source according to one embodiment of the present invention
  • the spectrum denoted by CS2 is the spectrum of the light source according to the existing invention.
  • a light source according to the existing invention a fluorescent lamp was used.
  • the light source according to the exemplary embodiment of the present invention has a spectrum much more similar to sunlight than the light source according to the existing invention in the overall visible light spectrum band.
  • Existing fluorescent light shows a spectrum deviating significantly from the solar spectrum compared to the light source according to an embodiment of the present invention at all measured color temperature.
  • conventional fluorescent lamps have high peaks and deep valleys in the entire visible light region.
  • Table 5 shows the area overlap ratio between the conventional fluorescent lamp and the sunlight and the area overlap ratio between the light source and the sunlight in one embodiment of the present invention as a percentage.
  • an area overlap ratio of less than 50% is shown for a conventional fluorescent lamp at a low color temperature of 3000K, but an area overlap ratio of up to 62% is shown for a light source according to an embodiment of the present invention.
  • the area overlap ratio increases, and the ratio of the overlapping region of the light source and the solar light according to the exemplary embodiment of the present invention reaches about 75% at about 6500K.
  • Table 6 shows the spectral peak deviation between the conventional fluorescent lamp and sunlight in the wavelength band of 380nm to 780nm and the spectral peak deviation between the light source and sunlight according to an embodiment of the present invention.
  • the fluorescence shows a very large peak deviation of 1.88 at the low color temperature of 3000K, and the higher the color temperature, the greater the peak deviation of 2.30 at 5000k.
  • the light source according to the embodiment of the present invention showed a peak deviation corresponding to only 0.07 to 0.11 at 3000K to 5000K. Through this, it can be seen that the light source of the embodiment of the present invention is significantly higher in spectral similarity with sunlight than the fluorescent lamp.
  • Table 7 shows the deviation of the peak of the conventional fluorescent lamp and the light source spectrum according to an embodiment of the present invention in the wavelength band of 380nm to 490nm, the conventional fluorescent lamp and the present wavelength of the solar spectrum in the wavelength range of 450nm to 530nm The deviation of the valley of the light source spectrum according to an embodiment of the invention is shown.
  • the conventional fluorescent lamp has a very large peak deviation of 0.88 or more regardless of the color temperature at 3000K to 5000K.
  • the peak deviation reached 1.53.
  • the spectral difference from sunlight is large.
  • the spectral difference from the sunlight is not large by showing a peak deviation of 0.11 or less as a whole.
  • the conventional fluorescent lamp has a valley deviation of 0.37 or more regardless of the color temperature at 3000K to 5000K color temperature.
  • the valley deviation varies depending on the color temperature, but the peak deviation of 0.12 or less as a whole shows that the spectral difference from the sunlight is not large.
  • Table 8 shows the deviation of the peak of the conventional fluorescent lamp and the light source spectrum according to an embodiment of the present invention, the conventional fluorescent lamp to the solar spectrum and the deviation of the valley of the light source spectrum according to an embodiment of the present invention It shows the deviation of the peak and the deviation of the peak in the predetermined range including 555 nm and 490 nm.
  • the conventional fluorescent lamp shows a peak deviation of 1.88 or more regardless of color temperature, which means that the difference in spectrum from sunlight is very large.
  • the peak deviation of 0.03 to 0.05 according to the color temperature can be confirmed that the spectral difference with the sunlight is not large.

Abstract

안구 치료용 광원은 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 가지며 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광을 출사하고, 약 380 내지 약 490 nm 파장 대역에 있어서, 상기 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.14 이하의 편차를 가진다.

Description

안구 치료용 광원 및 이를 포함하는 안구 치료 장치
본 발명은 안구 치료용 광원 및 이를 포함하는 안구 치료 장치에 관한 것이다.
현대인은 컴퓨터나 TV 시청 등으로 눈을 혹사하는 경우가 많을 뿐만 아니라, 실외 활동 대신 실내 활동을 많이 하는 생활 패턴을 가지는 것이 일반적이다. 이에 따라, 태양광을 충분히 접하지 못한 상태에서 생활하게 되는 바, 적절한 태양광을 쬐지 못해 근시 환자가 증가하는 등의 문제점이 발생하였다.
본 발명은 태양광과 근접한 스펙트럼을 갖는 광원 및 안구 치료 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료용 광원은 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 가지며 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광을 출사하고, 약 380 내지 약 490 nm 파장 대역에 있어서, 상기 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.14 이하의 편차를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 약 460 내지 약 490 nm 파장 대역에서, 상기 광의 밸리는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.15 이하의 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광은 약 2600K 내지 약 7000K의 색온도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광이 2600K 내지 3700K의 색온도를 가질 때, 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.10 이하의 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광이 3700K 내지 4700K의 색온도를 가질 때, 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 70% 이상의 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.13 이하의 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광이 4700K 내지 7000K의 색온도를 가질 때, 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 75% 이상의 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.14 이하의 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 약 2600K 내지 약 7000K의 색온도를 가지며 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 가지는 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.14 이하의 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼은 하기 식 1로 표시될 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2019005055-appb-I000001
λ: 파장(um)
h : 플랑크 상수
c : 빛의 속도
T: 절대 온도
k: 볼츠만 상수
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 근시 치료 및/또는 안구 스트레스 저감에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료용 광원은 안구 치료 장치에 채용되어 사용자의 안구를 치료하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 상술한 광원과 상기 광원으로부터의 광의 출사 여부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 안구 치료 장치는 사용자의 머리에 장착되도록 상기 광원에 연결된 장착 부재를 더 포함할 수 있으며, 헤드 마운트 타입으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 안구 치료 장치는 상기 광원을 지지하는 지지부재를 더 포함하며, 스탠드 조명 타입으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시예는 태양광과 근접한 스펙트럼을 갖는 광원 및 안구 치료 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼을 태양광 스펙트럼과 함께 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2e는 각각 본 발명의 광원의 색온도에 따른 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼의 피크 및 밸리의 편차를 구하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원을 도시한 개략으로 도시한 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 안구 치료 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치에 있어서, 광원이 두 개인 것을 도시한 것이며, 도 9b는 광원이 세 개인 것을 도시한 것이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치를 도시한 사시도들이다.
도 11a 내지 도 11e는 태양광, 기존 LED 광원 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼을 색온도 별로 도시한 것이다.
도 12a 내지 도 12c는 태양광, 기존 형광등 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼을 색 온도 별로 도시한 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 태양광과 유사한 광을 출사하는 안구 치료용 광원에 관한 것이다. 상세하게는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 태양광과 매우 유사한 스펙트럼을 갖는 광을 출사하며, 사람의 눈에 적용함으로써 사람의 눈의 근시 등의 질환을 치료하거나 예방하며 눈의 스트레스를 완화하기 위해 사용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼을 태양광 스펙트럼과 함께 도시한 것이다. 도 1에 있어서, x축은 파장(nm)이며 y축은 상대 강도(relative intensity)이며, RS로 표시된 스펙트럼은 태양광 스펙트럼이며, ES로 표시된 스펙트럼은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사한 광의 스펙트럼이다. 여기서, 태양광 스펙트럼은 색온도가 5000K일 때에 해당한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 태양광과 유사한 스펙트럼을 갖는다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 사람의 안구에 적용 시 유해한 파장 대역, 예를 들어 자외선 파장 대역의 대부분을 제외한 파장 대역으로서, 가시 광선의 적어도 일부에 대응하는 파장 대역을 갖는다는 점에서 태양광과 차이가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 실질적으로 가시 광선의 전체 파장 대역에 대응하는 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 갖는 광을 출사한다.
본 발명의 일 실시에 따른 광원은 가시 광선 전체 파장 대신, 가시 광선의 일부 파장 대역에 대응하는 광을 출사할 수 있으며, 예를 들어, 약 400nm 내지 약 630nm의 파장 대역을 갖는 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 태양광과 유사하다라는 의미는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼을 기준으로 할 때, 기존 발명 대비 광원의 스펙트럼과 태양광 스펙트럼의 중첩되는 면적이 소정 값 이상이며, 태양광 스펙트럼으로부터의 피크의 편차(태양광 스펙트럼의 피크를 기준으로 했을 때 벗어난 정도) 또한 소정 값 이하인 경우를 의미한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광을 출사할 수 있으며, 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.14 이하의 편차(deviation)을 가질 수 있다.
노멀라이즈된 태양광 스펙트럼은 하기 식 1로 표시될 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2019005055-appb-I000002
λ: 파장(um)
h : 플랑크 상수
c : 빛의 속도
T: 절대 온도
k: 볼츠만 상수
아울러, 태양광은 시각(時刻)에 따라 다양한 색온도를 가질 수 있는데, 본 발명 일 실시예에 따른 광원은 서로 다른 색온도를 갖는 태양광과 유사한 스펙트럼을 갖는 광을 출사할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 2600K 내지 3700K의 색온도를 갖는 웜 화이트(warm white)의 광을 출사할 수 있으며, 이는 저녁 시간의 태양광과 유사하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 3700K 내지 4700K의 색온도를 갖는 내추럴 화이트(cool white)의 광을 출사할 수 있으며, 이는 아침 시간의 태양광과 유사하다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 4700K 내지 7000K의 색온도를 갖는 쿨 화이트(cool white)의 광을 출사할 수 있으며, 이는 점심 시간의 태양광과 유사하다.
도 2a 내지 도 2e는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 색온도에 따른 스펙트럼을 나타낸 것이다. 이하 광의 스펙트럼에 있어서, x축은 파장(nm)이며 y축은 상대 강도(relative intensity)이며, RS로 표시된 스펙트럼은 태양광 스펙트럼이며, ES로 표시된 스펙트럼은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사한 광의 스펙트럼이다.
도 2a를 참조하면, 색온도가 약 2700K일 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원으로부터 출사된 광은 가시광선 대역인 약 380nm 내지 약 780 nm 파장 대역에서 태양광과 유사한 스펙트럼을 가지며, 특히 약 380 nm 내지 약 650nm 대역에서는 태양광과 매우 유사한 스펙트럼을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 2600K 내지 약 2800K일 때, 예를 들어, 약 2700K일 때, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 55% 이상, 예를 들어, 59%의 면적을 가질 수 있으며, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 0.10 이하의 피크 편차, 예를 들어 약 0.07의 피크 편차를 가질 수 있다.
여기서, 피크 편차는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼의 소정 영역내 최고 피크의 값이, 그 광원 피크 파장에 대응하는 태양광 스펙트럼으로부터 얼마나 벗어났는가를 나타낸 값으로서, 도 3에 도시된 방식으로 얻을 수 있다. 피크 편차를 구하는 방법은 후술한다.
도 2b를 참조하면, 색온도가 약 3000K일 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원으로부터 출사된 광은 가시광선 파장 대역인 약 380nm 내지 약 780 nm 파장 대역에서 태양광과 유사한 스펙트럼을 가지며, 특히 약 380 nm 내지 약 640nm 파장 대역에서는 태양광과 매우 유사한 스펙트럼을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 2800K 내지 약 3700K일 때, 예를 들어, 약 3000K일 때, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 55% 이상, 예를 들어, 62%의 면적을 가질 수 있으며, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 0.10 이하의 피크 편차, 예를 들어 약 0.07의 피크 편차를 가질 수 있다.
도 2c를 참조하면, 색온도가 약 4000K일 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원으로부터 출사된 광은 가시광선 파장 대역인 약 380nm 내지 약 780 nm 파장 대역에서 태양광과 유사한 스펙트럼을 가지며, 특히 약 400 nm 내지 약 650nm 파장 대역에서는 태양광과 매우 유사한 스펙트럼을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 3700K 내지 약 4700K일 때, 예를 들어, 약 4000K일 때, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 65% 이상, 예를 들어, 70%의 면적을 가질 수 있으며, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 0.13 이하의 피크 편차, 예를 들어 약 0.11의 피크 편차를 가질 수 있다.
도 2d를 참조하면, 색온도가 약 5000K일 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원으로부터 출사된 광은 가시광선 파장 대역인 약 380nm 내지 약 780 nm 파장 대역에서 태양광과 유사한 스펙트럼을 가지며, 특히 약 400 nm 내지 약 640nm 파장 대역에서는 태양광과 매우 유사한 스펙트럼을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 4700K 내지 약 5800K일 때, 예를 들어, 약 5000K일 때, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 70% 이상, 예를 들어, 75%의 면적을 가질 수 있으며, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 0.13 이하의 피크 편차, 예를 들어 약 0.10의 피크 편차를 가질 수 있다.
도 2e를 참조하면, 색온도가 약 6500K일 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원으로부터 출사된 광은 가시광선 파장 대역인 약 380nm 내지 약 780 nm 파장 대역에서 태양광과 유사한 스펙트럼을 가지며, 특히 약 400 nm 내지 약 650nm 파장 대역에서는 태양광과 매우 유사한 스펙트럼을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 5800K 내지 약 7000K일 때, 예를 들어, 약 6500K일 때, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 76% 이상, 예를 들어, 79%의 면적을 가질 수 있으며, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 0.16 이하의 피크 편차, 예를 들어 약 0.14의 피크 편차를 가질 수 있다.
상기 스펙트럼을 전체적으로 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원으로부터의 광이 약 2600K 내지 약 3700K의 웜 화이트 색온도를 가질 때, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 55% 이상의 면적을 가질 수 있으며, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 0.10 이하의 피크 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원으로부터의 광이 약 3700K 내지 약 4700K의 내추럴 화이트 색온도를 가질 때, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 70% 이상의 면적을 가질 수 있으며, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 0.13 이하의 피크 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원으로부터의 광이 약 4700K 내지 약 7000K의 쿨 화이트 색온도를 가질 때, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 75% 이상의 면적을 가질 수 있으며, 상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 0.16 이하의 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 특히 블루 파장에서 태양광과 유사한 스펙트럼을 나타낸다. 기존 발명의 경우, 본 발명과 달리 블루 파장 대역에서 태양광과 다른 스펙트럼을 나타내며, 특히 태양광으로부터 많이 벗어난 높은 피크와 낮은 밸리를 보이는 것이 일반적이었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사하는 광은 블루 파장 대역에서 태양광과 거의 비슷한 스펙트럼을 나타내기 때문에 거의 피크나 밸리가 나타나지 않거나, 나타나더라도 두드러지지 않는다.
표 1은 380nm 내지 490nm 파장 대역에서, 태양광 스펙트럼에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼의 피크 편차 및 밸리 편차를 나타낸 것이다.
색온도 피크 편차 밸리 편차
2700K 0.02 0.02
3000K 0.03 0.06
4000K 0.11 0.12
5000K 0.10 0.10
6500K 0.14 0.15
태양광 스펙트럼에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼의 피크의 편차는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼의 소정 영역 내 최고 피크의 값이, 그 광원 피크 파장에 대응하는 태양광 스펙트럼으로부터 얼마나 벗어났는가를 나타낸 값이다. 태양광 스펙트럼에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼의 밸리의 편차는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 상기 소정 영역내 최저 밸리의 값이, 그 광원 밸리 파장에 대응하는 태양광 스펙트럼으로부터 얼마나 벗어났는가를 나타낸 값이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼의 피크 편차 및 밸리의 편차는 도 3에 도시된 값을 구하는 방식으로 얻을 수 있다. 도 3을 참조하면, 피크 편차 및 밸리 편차를 확인하고자 하는 영역은 BA로 표시되었다. 본 도면에서는 일 예로 블루 파장 대역에서 피크 편차 및 밸리 편차를 확인하고자 하는 것을 도시하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼의 피크의 편차는 상기 블루 파장 대역 내에서 가장 높은 피크의 스펙트럼 값으로부터 태양광의 스펙트럼의 값을 뺀 값인 PK에 해당된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼의 밸리의 편차는 상기 블루 파장 대역 내에서 가장 낮은 밸리를 나타내는 파장에서 태양광의 스펙트럼 값으로부터 가장 낮은 밸리의 스펙트럼 값을 뺀 VL에 해당된다.
다시, 도 2a 내지 도 2e 및 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 치료용 광원은 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 가지며 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광을 출사하되, 특히, 약 380nm 내지 약 490 nm 파장 대역에서 스펙트럼의 피크와 밸리가 소정 범위 내의 편차 값을 나타낸다. 예를 들어, 약 380 nm 내지 약 490 nm 파장 대역에 있어서, 상기 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.14 이하의 편차를 가지며, 상기 광의 밸리는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.15 이하의 편차를 가진다. 이러한 편차는 색온도에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 여기서, 도 2a 내지 도 2e 를 살펴보면 상기 광의 밸리는 460 nm 내지 490nm 파장 대역에서도 동일한 0.15 이하의 편차를 갖는다.
도 2a와 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 2500K 내지 약 2800K일 때, 예를 들어, 약 2700K일 때, 상기 스펙트럼의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.02의 편차를 가질 수 있으며, 상기 광의 밸리 또한 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.02의 편차를 가질 수 있다.
도 2b와 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 2800K 내지 약 3500K일 때, 예를 들어, 약 3000K일 때, 상기 스펙트럼의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.03의 편차를 가질 수 있으며, 상기 광의 밸리는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.06의 편차를 가질 수 있다.
도 2c와 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 3500K 내지 약 4500K일 때, 예를 들어, 약 4000K일 때, 상기 스펙트럼의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.11의 편차를 가질 수 있으며, 상기 광의 밸리는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.12의 편차를 가질 수 있다.
도 2d와 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 4500K 내지 약 5800K일 때, 예를 들어, 약 5000K일 때, 상기 스펙트럼의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.10의 편차를 가질 수 있으며, 상기 광의 밸리는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.10의 편차를 가질 수 있다.
도 2e와 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 색온도가 약 5800K 내지 약 7000K일 때, 예를 들어, 약 6500K일 때, 상기 스펙트럼의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.14의 편차를 가질 수 있으며, 상기 광의 밸리는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 약 0.15의 편차를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 색온도에 따라 달라지기는 하나, 피크 및 밸리 모두 최대 약 0.15 이하의 편차만을 갖는 광을 출사한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사한 광은 태양광 스펙트럼과 매우 유사한 양태를 보인다. 특히, 색온도가 상대적으로 낮은 2500K 내지 3500K의 색온도에서는 피크 및 밸리 모두 태양광 스펙트럼으로부터 0.10 이하의 편차를 갖는다. 일반적인 광원이 1.0를 넘는 피크 편차와 0.50를 넘는 밸리 편차를 갖는 점을 고려해 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사하는 광은 매우 태양광과 유사한 스펙트럼을 갖는다는 것을 알 수 있다. 일반적인 광원의 스펙트럼 및 피크와 밸리 편차는 실험예에서 후술하는 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 인체에 해로운 파장 대역, 예를 들어, 일부 파장 대역의 자외선 광을 제외한 광을 제공하되, 태양광과 유사한 광을 사용자에게 제공함으로써 유해성이 없으면서도 실질적으로 태양광과 같은 치료 효과를 낼 수 있다. 이를 설명하면 다음과 같다.
태양광은 사람의 눈에 적용됨으로써 다양한 치료 효과를 낼 수 있다. 예를 들어, 태양광에 자주 노출되는 경우 근시 유병률이 낮아 질 수 있다. 실외활동 시간이 적어 적절한 태양광을 쬐지 못하게 되면 안구가 길게 성장하면서 타원형이 되어 근시가 될 가능성이 증가할 수 있다. 중국 중산대학 연구팀의 연구 결과에 따르면 실외활동을 하지 않는 6세 어린이의 약 40%에서 근시가 진행되었으나, 매일 약 40분 정도의 실외생활을 하는 어린이들은 이 중 30%만이 근시가 진행되었다. 실외활동 시간이 많을수록 근시 유병률은 낮아진다.　　또한, 영국 케임브리지대학 연구팀의 연구 결과에 따르면 어린이들의 실외활동 시간이 일주일에 한 시간씩 증가할 때마다 근시 위험이 약 2%씩 낮아지며, 근시를 지닌 어린이들은 정시안이나 원시안을 가진 어린이들에 비해 주당 3.7 시간 적게 실외에서 시간을 보낸 것으로 확인되었다. 이에 더해, 덴마크 어린이를 대상으로 진행된 연구결과에 따르면 매일 80분의 실외활동시간을 갖는 어린이들은 실외활동을 하지 않는 어린이들에 비해 근시 진행이 적었으며, 긴 여름 낮 시간 동안 어린이의 안구는 정상적으로 성장하지만 낮이 비교적 짧은 겨울에는 안구가 빨리 자란다는 것을 확인하였다.
그러나, 태양광에 포함되어 있는 일부 파장의 광은 사람의 안구에 불리한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 태양광에 포함된 일부 파장 대역의 UV는 백내장(정체가 혼탁해져 뿌옇게 보이는 질환), 익상편(각막에 혈관과 섬유조직이 자라는 질환), 광각막염(각막 상피 세포에 일시적 화상 증세로 염증이 생기는 질환) 등을 유발할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 태양광과 달리 백내장, 익상편, 광각막염 등을 유발하는 파장 대역의 광을 배제되며 가시 광선에 대응하는 파장 대역만의 광을 제공한다. 이에 따라, 근시 예방 및 치료 목적으로 실외에서 태양광을 받을 때는 시간, 자외선 수치 등을 고려하여 실외 활동 시간을 조절해야 하는 문제가 전혀 없으며, 장시간 광에 노출되어도 유해성이 거의 없다.
이에 더해, 태양광이 아닌 기존 광원의 경우, 백색광일지라도 분광스펙트럼이 태양광처럼 균일하게 분포되지 못하고 청색광이 강하게 조사된다. 과도한 청색광에 눈이 지속적으로 노출되면 황반변성, 백내장 등의 안과질환의 발병위험이 높아진다. 이에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 특정 파장의 광을 과도하게 방사하는 일 없이 전 파장 대역에서 상대적으로 균일한 강도의 빛을 조사한다. 이에 따라, 광 노출에 의한 부작용이 최소화된다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 적어도 1개 이상의 칩이 실장된 발광 소자 패키지의 형태로 구현될 수 있다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원을 도시한 개략으로 도시한 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 기판(10) 및 기판(10) 상에 제공된 적어도 1개 이상의 발광 유닛(20)을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 설명의 편의를 위해 발광 유닛(20)이 2개, 즉, 제1 발광 유닛과 제2 발광 유닛을 포함하는 제공된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 유닛(20)이 1개 또는 3개 이상으로 제공될 수도 있다.
발광 유닛(20)은 상기 광원 내에서 개별적으로 특정 스펙트럼 파워 분포를 구현할 수 있는 개별 발광원으로서, 백색광을 구현하기 위한 것이다.
발광 유닛(20)은 자외선 또는 가시 광선 중 보라색 파장 대역의 광을 출사하는 발광 소자 칩(21)과, 발광 소자 상에 제공되어 발광 소자 칩(21)으로부터의 광을 변환하는 광 변환층(23)을 포함한다. 광 변환층(23)은 발광 소자 칩(21)으로부터 출사된 자외선이나 보라색 파장 대역의 광을 청색, 녹색, 및 적색 파장 대역의 광으로 변환하는 제1 내지 제3 형광체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발광 소자 칩(21)에 있어서, 광의 파장 대역은 자외선 파장 대역에 해당하는 약 290 nm 내지 약 390 nm일 수 있다. 또는, 약 290 nm 내지 약 320 nm일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발광 소자 칩(21)에 있어서, 광의 파장 대역은 보라색 가시 광선 파장 대역에 해당하는 약 400 nm 내지 약 470 nm일 수 있다.
광 변환층(23)은 발광 소자 칩(21) 상에 제공된다. 광 변환층(23)은 발광 소자 칩(21) 상에 코팅되거나 별도로 제조되어 부착될 수 있다.
광 변환층(23)은 발광 소자 칩(21)에서 출사된 광을 흡수하여 다른 파장 대역의 광으로 방출하는 것으로서, 양자점 및/또는 형광체가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광 변환층(23)으로서 형광체가 사용될 수 있다.
광 변환층(23)으로 형광체가 사용되는 경우, 예를 들어, 형광체의 예로는 YAG계 형광체, LuAG 형광체, 베타 SiAlON 형광체, 알파 SiAlON 형광체, CASN 형광체, 실리케이트 BAM 형광체 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 적어도 하나가 선택될 수 있다.
YAG 계열의 형광체는 일반적으로 옐로우 파장을 담당하는데, Gd과 Ga의 첨가에 따라서 옐로이쉬 오렌지(yellowish orange)부터 그린(green) 파장 영역의 광을 방출할 수 있다. YAG 계열의 형광체에 있어서, Gd을 첨가하고 그 양이 늘어남에 따라서 스펙트럼이 장파장으로 이동하며 Ga을 첨가하고 그 양이 늘어남에 따라서 스펙트럼이 단파장으로 이동한다.
LuAG 계열의 형광체는 주로 옐로우 그린(Yellow Green) 파장을 담당하는데, Ga을 첨가하여 시안(Cyan) 색상을 낼 수 있다.
베타 SiAlON의 형광체는 그린 파장 영역의 광을 방출하기에 적합하며, 알파 SiAlON은 앰버(Amber) 파장 영역의 광을 방출하기에 적합하다. 또한, CASN(CaAlSiN) 계열의 형광체는 레드 파장 영역의 광을 방출하기에 적합하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 형광체는 발광 소자 칩(21)으로부터 출사된 광을 블루, 그린, 및 레드에 대응하는 파장 대역으로 변환하는 형광체일 수 있다. 블루, 그린, 및 레드 광으로 변환하는 형광체 각각을 제1 내지 제3 형광체라고 하면, 제1 형광체는 BaMgAl10O17:Mn2+, BaMgAl12O19:Mn2+, Sr,Ca,Ba(PO4)Cl:Eu2+ 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 제2 형광체는 　LuAG(Lu3(Al,Gd)512: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 BOSE ((Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2+), 또는 Oxynitride (Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+)Thio Gallate(SrGa2S4:Eu2+)　중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 제3 형광체는 CASN(CaAlSiN3:Eu2+), Oxynitride((Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2+), Sulfide(Ca,Sr)S2:Eu2+), 또는 Thio-Silicate((Sr,Ca)2SiS4:Eu2+) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 발광 유닛과 제2 발광 유닛은 서로 동일한 발광 소자 칩(21)과 서로 동일한 제1 내지 제3 형광체를 포함할 수 있다. 즉, 제1 발광 유닛과 제2 발광 유닛은 각각 출사하는 광의 스펙트럼이 동일할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 발광 유닛과 제2 발광 유닛의 발광 소자 칩(21)과 제1 내지 제3 형광체의 조합은 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 발광 유닛의 발광 소자 칩(21)은 소정 파장 대역의 자외선을 출사하고, 제2 발광 유닛의 발광 소자 칩(21)은 제1 발광 유닛으로부터의 자외선과 다른 파장 대역의 자외선을 출사할 수 있다. 제1 및 제2 발광 유닛의 각 발광 소자 칩(21)으로부터 출사된 광을 변환하는 제1 내지 제3 형광체는 제1 및 제2 발광 유닛의 각 발광 소자 칩(21)의 광 프로파일에 따라 다양한 농도 및 형태로 조합될 수 있다. 이로써, 광원 전체적으로 보아 최종 출사 광이 태양광과 실질적으로 유사한 스펙트럼을 가지게 된다.
상술한 바와 같이, 발광 유닛(20)의 수는 3개 이상으로 제공될 수 있으며, 발광 유닛(20)에는 출사광의 블루, 그린, 및 레드 컬러로의 변환뿐만 아니라, 시안, 옐로우, 앰버 등의 컬러로의 변환을 위한 부가 유닛이 더 구비될 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 형광체로부터 출사된 광에 의해 전체적인 광의 스펙트럼이 결정되는 바, 제1 내지 제3 형광체로부터 출사된 광은 발광 소자 칩으로부터 출사되는 광 대비 브로드한 스펙트럼을 가지며, 이에 따라, 태양광과 유사한 형태의 광을 얻을 수 있다. 그러나, 형광체의 종류는 이에 한정되는 것은 아니며, 동등한 정도의 스펙트럼을 얻을 수 있는 다른 형광체로 대체될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 유닛(20)이 복수 개로 제공된 경우, 각각의 발광 유닛(20)은 모두 함께 구동될 수도 있고 개별적으로 구동될 수 있다. 이에 따라, 광원은 소정의 색온도를 갖도록 고정된 광을 출사할 수 있으나, 치료 조건에 따라 서로 다른 색온도를 갖도록 변경 가능한 광을 출사할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 소정 시간 동안 쿨 화이트의 광을 출사하다가 다른 소정 시간 동안 웜 화이트의 광을 출사하는 형태로 변경될 수 있다.
상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 다양한 종류의 안구 치료 장치에 채용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치를 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 안구 치료 장치는 태양광 유사 광을 출사하는 광원부(100), 광원부(100)를 제어하는 제어부(400), 및 광원부(100)와 제어부(400)에 전원을 공급하는 전원 공급부(300)를 포함할 수 있다.
광원부(100)는 발광 소자와 형광체로 이루어진 광원을 포함한다. 광원은 적어도 한 개 이상으로 구비되며, 실시예에 따라 복수 개로 이루어질 수 있다. 발광 소자는 LED로 이루어질 수 있으며, 특정 파장의 광원이 사용되거나, 파장 변환이 가능한 광원이 사용될 수 있다. 파장 변환이 가능한 광원의 경우 단수 개의 광원이 사용될 수도 있고 복수 개의 광원이 선택적으로 발광될 수도 있다.
제어부(400)는 광원부(100)로부터 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간 등을 제어할 수 있다. 제어부(400)는 다양한 방식으로 광의 출사 여부나 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간을 제어할 수 있는 바, 예를 들어, 지속적으로 광을 출사하는 방식이나 점멸 방식 또는 혼합한 방식 등을 채용할 수 있다.
전원 공급부(300)는 광원부(100)와 제어부(400)에 전기적으로 연결되어 광원부(100)와 제어부(400)에 전원을 공급한다.
안구 치료 장치에는 선택적으로 광원부(100)로부터 출사된 광을 집속하거나 발산시키는 광학부(200)가 더 제공될 수 있다. 광학부(200)는 광원부(100)로부터 생성된 광을 치료하고자 하는 부위에 따라 좁은 범위 또는 넓은 부위로 집속할 수 있다. 또는, 광을 처리 위치에 따라 균일하거나 불균일한 형태로 집속하거나 분산시킬 수 있다. 광학부(200)는 필요에 따라 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있으며, 렌즈는 광원부(100)로부터의 광을 집속, 분산, 균일화, 불균일화하는 등 다양한 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원을 이용하여 좁은 면적의 환부에 광을 조사할 경우, 광학부(200)에 광을 집속하기 위한 렌즈가 사용될 수 있으며, 반대로 본 발명의 일 실시예에 따른 광원을 이용하여 넓은 면적, 예를 들어, 방 전체에 광을 제공할 경우, 광을 분산시키기 위한 렌즈가 사용될 수 있다. 상기 광학부(200)은 실시예에 따라 생략될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 안구 치료 장치를 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 태양광 유사 광을 출사하는 광원부(100)와, 위치정보를 수신하는 위치정보 수신부(500), 및 위치정보 수신부(500)로부터 위치정보를 수신하며 상기 광원부(100)로부터 출사된 광의 도즈량을 제어하는 제어부(400)를 포함한다. 여기서 위치정보는 GPS(global positioning system)를 이용하여 얻을 수 있는 정보를 의미한다.
광원부(100)는, 상술한 바와 같이, 태양광 유사 광의 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
위치정보 수신부(500)는 GPS를 이용하여 위성으로부터의 위치정보를 수신하며, 안구 치료 장치의 현재 위치정보를 확인한다. 위치정보는 위도 및 경도 정보 등을 포함할 수 있다. 위치정보는 제어부(400)로 제공된다.
제어부(400)는 위치정보 수신부(500)로부터 제공받은 위치정보를 기초로 하여 광원부(100)가 출사해야 할 광의 도즈량을 산출하고, 도즈량만큼의 광을 출사하도록 광원부(100)를 제어할 수 있다. 제어부(400)는 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간 등을 제어할 수 있다.
전원 공급부(300)는 광원부(100)와 위치정보 수신부(500) 및 제어부(400)에 전기적으로 연결되어 광원부(100), 위치정보 수신부(500), 및 제어부(400)에 전원을 공급한다. 도면에서는 전원 공급부(300)가 제어부(400)를 통해 광원부(100)와 위치정보 수신부(500)에 전원을 공급하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광원부(100)와 위치정보 수신부(500)가 각각 직접적으로 전원 공급부(300)에 연결될 수도 있다.
태양광은 지구 상에서 모든 장소에 동일한 정도로 조사되지 않는다. 태양광은 위도가 낮을수록 큰 도즈량으로 조사되며, 위도가 높을수록 낮은 도즈량으로 조사된다. 또한 고도가 높을수록 큰 도즈량으로 조사되고, 고도가 낮을수록 작은 도즈량으로 조사된다. 이에 따라, 어느 나라, 어느 장소에 사용자가 존재하느냐에 따라 사람이 태양광에 노출되는 시간이나 태양광에 노출되는 정도가 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 위치정보를 이용하여 안구 치료 장치의 위치를 파악하고, 그 위치에서의 태양광의 평균적인 도즈량을 연산한 후, 태양광의 평균적인 도즈량에 상응하는 광을 사용자에게 조사할 수 있다. 이에 따라, 인체는 본 발명의 안구 치료 장치에 의해 광을 조사받음으로써 태양광에 노출된 효과를 얻을 수 있다. 이때, 안구 치료 장치로부터의 광의 도즈량은 인체에는 무해한 한도 내로 설정된다.
이를 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
도 7은 도 6의 안구 치료 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 위치정보 수신부는 위성으로부터 위치정보를 수신(S11)한다. 상기 위치정보에 따라 안구 치료 장치의 현재 위치가 확인될 수 있으며, 예를 들어, 안구 치료 장치가 A국가의 B도시에 있는 것으로 판단될 수 있다.
위치정보는 제어부에 제공된다. 제어부는 위치정보를 기초로 안구 치료 장치가 출사해야 할 광의 적정 도즈량을 산출 확인(S13)한다. 예를 들어, 안구 치료 장치의 현재 위치가 A국가의 B 도시라고 확인되면, A국가의 B도시에서의 위도나 경도 정보 이외에, 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보 등이 제어부에 의해 산출될 수 있다. 제어부는 현재 위도 및 경도 상에서 일출 및 일몰시각을 산출하는 알고리즘을 이용하여 주간 또는 야간 여부 등을 판단할 수 있다. 또는 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 수득될 수도 있다.
제어부는 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보를 이용하여, 실제 태양광과 유사한 정도, 즉 적정한 정도의 도즈량이 되도록 광원부의 턴-온 시간, 턴-오프 시간, 광의 세기 등을 산출할 수 있다. 특히, 조도 센서 등의 추가 없이 주간이나 야간 등을 판별하여 광원부의 광 조사 여부를 적절하게 조절할 수 있다.
제어부는 광원부를 턴-온 하거나 턴-오프하여 산출된 적정 도즈량에 해당하는 광이 광원부로부터 사용자에 조사(S15)되도록 한다. 그 결과, 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 가능해진다. 또한, 사용자는 일출이나 일몰 시간 등을 고려하여 조사 시간도 제어할 수 있어 일상적인 생체 리듬의 회복이 용이하다.
상술한 실시예에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치가 위치정보를 기반으로 하여 태양광을 대신하는 사용된 것을 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 태양광과 유사한 광을 제공함과 동시에 태양광과 유사한 광의 부족한 부분(예를 들어, 태양광에 비해 부족한 도즈량이나 부족한 파장 대역)도 보완된 보완 광원부로서 사용될 수 있다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는, 태양광 이외의, 다른 광원으로부터 기인한 외부광이 존재하는 경우, 그 외부광의 부족한 부분(예를 들어, 외부광에 비해 부족한 도즈량이나 부족한 파장 대역)을 보완하는 보완 광원부로 사용될 수 있다. 이하에서는 태양광의 부족한 부분을 보완하는 장치로 사용되는 것을 설명한다.
위도가 높은 지역에 위치한 장소에서는, 일조량이 위도가 낮은 지역보다 현저하게 낮을 수가 있다. 일조량이 낮은 경우, 사용자에게 조사되는 가시 광선 파장 대역의 광이 부족한 것은 물론이고 자외선 파장 대역의 광이 부족할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 부족한 가시광선 파장 대역의 광과 자외선 파장 대역의 광을 추가적으로 조사함으로써 부족한 광을 보완하는 역할을 할 수 있다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8를 참조하면, 위치정보 수신부는 위성으로부터 위치정보를 수신(S21)한다. 위치정보 수신부는 위치정보에 따라 안구 치료 장치가 C국가의 D도시에 있는 것으로 판단할 수 있다.
위치정보는 제어부에 제공된다. 제어부는 위치정보를 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, 그 위치에서의 태양광의 도즈량을 산출(S23)한다.
다음으로, 사용자에게 필요한 적정 도즈량과 현재 위치에서의 태양광의 도즈량과의 차이를 산출(S25)한다. 예를 들어, 높은 위도에 위치한 C국가의 D도시의 경우, D도시의 위치에서의 태양광의 도즈량은 실제 인체가 필요로 하는 태양광의 도즈량보다 작을 수 있다. 인체에 필요한 태양광의 도즈량을 적정 도즈량이라고 하면, 적정 도즈량으로부터 현재 태양광의 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 광원부를 턴-온 하거나 턴-오프하여, 적정 도즈량과 현재 태양광의 도즈량의 차이에 해당하는 도즈량, 즉, 부족한 도즈량 만큼 해당하는 광이 광원부로부터 사용자에 조사(S27)되도록 한다.
사용자는 자기가 있는 장소에 구애받지 않고 사용자에게 가장 적절한 정도의 정도의 도즈량으로 소정 광에 조사될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 광원부는 복수 개로 제공될 수 있으며, 이 경우 복수 개의 광원부들은 서로 다른 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 복수 개의 광원부들은 동시에 구동될 수도 있으며 또는 각각이 독립적으로 구동될 수 있다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치에 있어서, 광원부가 두 개, 즉, 제1 광원과 제2 광원으로 제공된 것을 도시한 것이며, 도 9b는 광원부가 세 개, 즉, 제1 광원, 제2 광원, 및 제3 광원으로 제공된 것을 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원들이 2개와 3개로 제공된 것이 도시되었으나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며 이와 다른 개수로 제공 될 수 있음은 물론이다.
도 9a를 참조하면, 광원부는 제1 파장 대역의 광을 출사하는 제1 광원과, 제1 파장 대역과 다른 제2 파장 대역의 광을 출사하는 제2 광원을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 상술한 실시예에서와 같은 태양광과 유사한 파장 대역의 광일 수 있으며, 제2 광원은 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 또는 상기 제2 광원은 적외선 또는 근적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 또는 제2 광원은 블루 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 광원부는 제1 파장 대역의 광을 출사하는 제1 광원, 제1 파장 대역과 다른 제2 파장 대역의 광을 출사하는 제2 광원, 제1 및 제2 파장 대역과 다른 제3 파장 대역의 광을 출사하는 제3 광원을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 광원들은 각각 독립적으로 구동되며, 이에 따라 제1 내지 제3 광원들은 다양한 형태로 조합될 수 있다. 이 경우, 제어부는 각각의 광을 개별적으로 제공하거나, 상기 광 중 적어도 두 광을 혼합하여 사용자에게 조사할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 상술한 실시예에서와 같은 태양광과 유사한 파장 대역의 광일 수 있으며, 제2 광원은 가시 광선 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 제3 광원은 적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 또는 제1 광원은 상술한 실시예에서와 같은 태양광과 유사한 파장 대역의 광일 수 있으며, 제2 광원은 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 제3 광원은 블루 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 또는 제1 광원은 상술한 실시예에서와 같은 태양광과 유사한 파장 대역의 광일 수 있으며, 제2 광원은 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 제3 광원은 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 부족한 특정 파장의 광을 보완함으로써 추가적인 효과를 얻을 수 있는 바, 예를 들어, 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광을 보완하는 경우 상처 치료시의 면역기전을 활성화 할 수 있다. 또한, 블루 파장 대역의 광이나 자외선 파장 대역의 광을 보완하는 경우 병원체에 대한 살균 효과를 얻을 수 있다.
적색 내지 근적외선 파장 대역의 광은 피부 내에 인가되어 혈관을 확장시키고 혈액 순환을 촉진하는 효과가 있다. 즉, 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광은 혈류를 개선하며 이에 따라 인체의 면역 작용이 촉진된다. 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광은 약 610nm 내지 약 940nm의 파장 대역의 광에 해당할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광은 적색 가시광선 파장 대역, 예를 들어, 약 610nm 내지 약 750nm의 광일 수 있으며, 또는 적외선 파장 대역, 예를 들어, 약 750nm 내지 약 940nm의 광일 수 있다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광은 적외선 파장 대역 중, 약 830nm의 광, 850nm의 광, 또는 890nm의 광일 수 있다.
블루 파장 대역의 광은 박테리아, 세균, 곰팡이 등의 미생물과 같은 병원체 내에 존재하는 광감작제(photosensitizer)에 작용하여 세포를 손상시킴으로써 미생물의 사멸을 유도한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 블루 파장 대역의 광은 약 400nm 내지 약 420nm의 파장 대역의 광일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 더 상세하게는 블루 파장 대역의 광은 405nm의 파장을 갖는 광일 수 있다.
자외선 파장 대역의 광은 박테리아, 세균, 곰팡이 등의 병원체를 사멸시키는 효과가 있는 바, 자외선이 세균에 인가되면 세균 내의 DNA가 자외선을 흡수하며, 자외선의 에너지에 의해 DNA 구조의 변화가 생긴다. 변형된 DNA는 세포 증식 능력이 없기 때문에 세균의 사멸로 이어진다. 자외선은 약 100 nm 내지 약 400nm 파장 대역의 광일 수 있으며, UVA, UVB, UVC일 수 있다. UVA는 약 315 nm 내지 약 400nm 파장 대역을 가질 수 있으며, UVB는 약 280 nm 내지 약 315nm 파장 대역을 가질 수 있으며, UVC는 약 100 nm 내지 약 280nm 파장 대역을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 자외선 조사시의 광량은 다양하게 변경될 수 있으나, 살균하고자 하는 대상으로의 총 도즈량은 인체에 무해한 범위 내로 설정된다. 또한, 비타민 D의 합성을 촉진하는 한도 내에서 자외선의 광량은 광 화상을 입지 않는 무해한 범위의 도즈량으로 설정된다.
자외선은 태양의 고도에 따라 다른 값으로 조사되며, 햇볕에 의한 화상에 이르는 도즈량 또한 다르다. 이는 지구상에서의 위치에 따라 조사되는 태양광의 자외선 도즈량이 서로 다르다는 것을 의미하며, 햇볕에 의한 화상에 이르는 도즈량 또한 다르다는 것을 의미한다. 이에 따라, 소정 위치에 있는 사람에게 필요한 도즈량 및 최대 허용 도즈량이 장소마다 달리 설정될 수 있다. 제어부는 사람에게 필요한 도즈량 및 최대 허용 도즈량을 기초로 광원부를 제어한다.
상술한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 태양광에 상응하는 광, 또는 필요에 따라 도즈량이 적절하게 보정된 광을 인체에 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치에 있어서, 광원부로부터의 광의 광량과 세기는 다양한 복수 개의 모드들로 설정될 수 있으며, 사용자는 다양한 모드들 중 어느 하나를 선택하여, 그 모드에 따라 광을 인가받을 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치가 제1 내지 제3 광원을 포함하는 경우, 제1 모드는 제1 광원만 턴-온하는 모드, 제2 모드는 제1 광원과 제2 광원을 턴-온 하는 모드, 제3 모드는 제1 및 제3 광원을 턴-온 하는 모드, 제4 모드는 제1 광원을 점멸하고 제3 광원을 턴-온 하는 모드 등 다양한 형태와 방식으로 광원들을 제어할 수 있다.
이러한 모드들는 자동으로 설정될 수도 있으나 사용자에 의해 수동으로 설정될 수도 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 사용자가 원하는 조건에 따라 설정값을 용이하게 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 조명 및 광 치료가 필요한 곳에 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 일반적인 장소의 조명 장치뿐만 아니라, 수술실, 병원 등과 같이 의료 시설, 공공 위생이나 개인 위생용 안구 치료 장치에 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 안구 치료 장치는 공공 시설, 공공 사용 공간 및 공동 사용 제품 등에 적용하여 공공 치료 목적으로 사용되거나, 개인 시설, 개인 사용 공간 및 개인 사용 제품 등에 적용하여 개인 치료 목적으로 사용할 수 있다. 또한, 안구 치료 장치에 전용하여 사용되는 것이 아닌, 다른 치료 장치에 부가되어 사용될 수도 있다.
본 도면에서는 설명의 편의를 위해 블록도의 형태로 개시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치를 도시한 사시도들이다.
도 10a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 조명 장치, 특히, 실내용 조명 장치(1000)일 수 있다.
도 10b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 개인용 조명 장치(2000)일 수 있다. 개인용 조명 장치로는, 예를 들어, 탁상용 스탠드나 조명을 들 수 있다.
도 10c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 환부에 직접적으로 광을 조사하는 헤드마운트디스플레이 형 치료 장치(3000)일 수 있다.
도 10d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료 장치는 환부에 직접적으로 광을 조사하는 안경형 치료 장치(4000)일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료용 광원은 다양한 장치에 적용됨으로써 사용자가 장소 및 시간에 관계없이 태양광과 매우 유사한 광을 접할 수 있게 한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 치료용 광원은 다양한 휴대용 장치에 적용될 수 있어, 장소 및 시간에 대한 제한이 거의 없다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 오랜 시간 동안 실내에 활동한다거나, 주고 야간에 활동하는 등, 태양광을 접할 수 없는 사람들에게 태양광으로부터 얻을 수 있는 다양한 효과를 제공한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
실시예
1. 기존 LED 광원과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사하는 광 스펙트럼 비교 1
도 11a 내지 도 11e는 태양광, 기존 LED 광원 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼을 색온도 별로 도시한 것이다. 도 11a 내지 도 11e에 있어서, RS로 표시된 스펙트럼은 태양광 스펙트럼이며, ES로 표시된 스펙트럼은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사한 광의 스펙트럼이며, CS1으로 표시된 스펙트럼은 기존 발명에 따른 광원이 출사한 광의 스펙트럼이다. 기존 발명에 따른 LED 광원으로는 블루 광을 출사하는 LED와, 적색 형광체 및 녹색 형광체를 사용한 광원이 사용되었다.
도 11a 내지 도 11e을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 경우 전체적인 가시광선 스펙트럼 대역에서 기존 발명 대비 태양광과 훨씬 유사한 스펙트럼을 갖는 것을 가시적으로 확인할 수 있다.
기존 LED 광원은 측정한 모든 색온도에서 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 대비 태양광 스펙트럼으로부터 벗어난 스펙트럼을 보인다. 특히, 기존 LED 광원은 가시 광선 영역 중 블루 파장 대역에서 태양광 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원과 비교하여 높은 피크와 깊은 밸리를 갖는다. 기존 LED 광원은 약 400nm 내지 약 450nm 에서 태양광 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 대비 매우 높은 피크를 갖는다. 또한, 기존 LED 광원은 약 450nm 내지 약 490nm에서 태양광 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 대비 매우 낮은 밸리를 갖는다. 이에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 경우, 약 400nm 내지 약 450nm 및 약 450nm 내지 약 490nm에서 피크와 밸리가 있으나 기존 LED 광원 대비하여 매우 낮은 피크와 매우 얕은 밸리를 갖는다.
2. 기존 LED 광원과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사하는 광 스펙트럼 비교 2
표 2는 380-780nm의 파장 대역에서 기존 LED 광원과 태양광 사이의 면적 중첩률과 본 발명의 일 실시예에 광원과 태양광 사이의 면적 중첩율을 백분율로 나타낸 것이다. 표 2를 참조하면, 색 온도가 낮은 2700K에서 기존 LED 광원의 경우 50% 미만의 면적 중첩률을 나타내나 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 경우 59%에 이르는 면적 중첩률을 나타내었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원에 있어서는 색온도가 높아질수록 면적 중첩률이 높아지며, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원과 태양광의 중첩 영역의 비는 약6500K에서 약 79%에 달하였다.
색온도 기존 LED 광원 본 발명 실시예 광원
2700K 44% 59%
3000K 51% 62%
4000K 58% 70%
5000K 63% 75%
6500K 66% 79%
3. 기존 LED 광원과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사하는 광 스펙트럼 비교 3
표 3는 380nm 내지 780nm 파장 대역에서 태양광 스펙트럼에 대한 기존 LED 광원 사이의 피크 편차 및 태양광 스펙트럼에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 사이의 피크 편차를 나타낸 것이다. 표 3를 참조하면, 색 온도가 낮은 2700K에서 기존 LED 광원의 경우 0.11에 이르는 피크 편차를 나타내었으나, 본 발명의 실시예에 따른 광원의 경우 단지 0.07에 해당하는 피크 편차를 나타내었다. 이에 더해, 기존 LED 광원과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 태양광 스펙트럼으로부터의 피크 편차 차이는 색온도가 높아질수록 점점 커졌는 바, 색온도가 6500K인 경우에는 기존 LED 광원의 경우 무려 1.23의 피크 편차를 나타내었으나, 본 발명의 실시예에 따른 광원의 경우 0.14에 불과하였다.
색온도 기존 LED 광원 본 발명 실시예 광원
2700K 0.11 0.07
3000K 0.26 0.07
4000K 0.57 0.11
5000K 0.56 0.10
6500K 1.23 0.14
4. 기존 LED 광원과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사하는 광 스펙트럼 비교 4
하기 표 4는 380nm 내지 490nm파장 대역에서, 태양광 스펙트럼에 대한 기존 LED 광원 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼의 피크의 편차, 및 및 450nm 내지 530nm 파장 대역에서 태양광 스펙트럼에 대한 기존 LED 광원 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼의 밸리의 편차를 나타낸 것이다.
표 4에 있어서, 피크 및 밸리의 편차는 도 3에 도시된 방식을 이용하여 얻었다.
표 4를 참조하면, 기존 LED 광원의 경우 색온도가 2700K에서는 태양광 대비 0.11의 피크 편차를 가지나 색온도가 높아질수록 피크 편차의 차이가 크게 나타난다. 특히, 색온도가 6500K일 경우 피크의 편차는 1.23에 해당하였다. 이는 태양광과의 스펙트럼 차이가 큰 것을 의미한다.
이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 광원의 경우, 색온도에 따라 피크 편차가 커지기는 하나 전체적으로 0.14 이하의 피크 편차를 보임으로써 태양광과의 스펙트럼 차이가 크지 않음을 확인할 수 있다.
또한, 기존 LED 광원의 경우 색온도가 2700K에서는 태양광 대비 0.12의 밸리 편차를 가지며, 색온도가 높아질수록 밸리 편차의 차이가 점점 커져 색온도가 6500K일 때 0.57에 달하였다. 이 역시 태양광과의 스펙트럼 차이가 큰 것을 의미한다.
이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 광원의 경우, 색온도에 따라 밸리 편차가 커지기는 하나 전체적으로 0.15 이하의 피크 편차를 보임으로써 태양광과의 스펙트럼 차이가 크지 않음을 확인할 수 있다.
색온도 피크 편차(380-490nm) 밸리 편차(450-530nm)
기존 LED 광원 본 발명 실시예 광원 기존 LED 광원 본 발명 실시예 광원
2700K 0.11 0.02 0.12 0.02
3000K 0.26 0.03 0.16 0.06
4000K 0.57 0.11 0.37 0.12
5000K 0.56 0.10 0.31 0.10
6500K 1.23 0.14 0.57 0.15
5. 기존 형광등과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼 비교 1
도 12a 내지 도 12c는 태양광, 기존 형광등 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼을 색 온도 별로 도시한 것이다.
도 12a 내지 도 12c에 있어서, RS로 표시된 스펙트럼은 태양광 스펙트럼이며, ES로 표시된 스펙트럼은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 스펙트럼이며, CS2으로 표시된 스펙트럼은 기존 발명에 따른 광원의 스펙트럼이다. 기존 발명에 따른 광원으로는 형광등이 사용되었다.
도 12a 내지 도 12c을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 경우 전체적인 가시광선 스펙트럼 대역에서 기존 발명에 따른 광원 대비 태양광과 훨씬 유사한 스펙트럼을 갖는 것을 가시적으로 확인할 수 있다.
기존 형광등은 측정한 모든 색온도에서 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 대비 태양광 스펙트럼으로부터 현저하게 벗어난 스펙트럼을 보인다. 특히, 기존 형광등은 가시 광선 전 영역에서 높은 피크와 깊은 밸리를 갖는다.
6. 기존 형광등과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼 비교 2
표 5는 기존 형광등과 태양광 사이의 면적 중첩률과 본 발명의 일 실시예에 광원과 태양광 사이의 면적 중첩율을 백분율로 나타낸 것이다. 표 5를 참조하면, 색 온도가 낮은 3000K에서 기존 형광등의 경우 50% 미만의 면적 중첩률을 나타내나 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 경우 62%에 이르는 면적 중첩률을 나타내었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 색온도가 높아질수록 면적 중첩률이 높아지며 본 발명의 일 실시예에 따른 광원과 태양광의 중첩 영역의 비는 약6500K에서 약 75%에 달하였다.
색온도 　 기존 형광등 본 발명 실시예 광원
3000K 46% 62%
4000K 56% 70%
5000K 62% 75%
7 기존 형광등과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼 비교 3
표 6은 380nm 내지 780nm 파장 대역에서 기존 형광등과 태양광 사이의 스펙트럼 피크 편차와 본 발명의 일 실시예에 따른 광원과 태양광 사이의 스펙트럼 피크 편차를 나타낸 것이다. 표 6을 참조하면, 색 온도가 낮은 3000K에서 기존 형광의 경우 1.88에 이르는 매우 큰 피크 편차를 나타내었으며, 색온도가 높아질수록 그 값이 더욱 커져 5000k에서는 무려 2.30의 피크 편차를 나타내었다. 이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 광원의 경우 3000K 내지 5000K에서 단지 0.07 내지 0.11에 해당하는 피크 편차를 나타내었다. 이를 통해, 형광등에 비해 본 발명 실시예의 광원이 태양광과의 스펙트럼 유사도가 현저하게 높음을 알 수 있다.
　 색온도 기존 형광등 본 발명 실시예 광원
3000K 1.88 0.07
4000K 3.46 0.11
5000K 2.30 0.10
8. 기존 형광등과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼 비교 4
하기 표 7은 380nm 내지 490nm 파장 대역에서, 태양광 스펙트럼에 대한 기존 형광등 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼의 피크의 편차, 450nm 내지 530nm 파장 대역에서, 태양광 스펙트럼에 대한 기존 형광등 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼의 밸리의 편차를 나타낸 것이다.
표 7에 있어서, 피크 및 밸리의 편차는 도 3에 도시된 방식을 이용하여 얻었다.
표 7을 참조하면, 기존 형광등의 경우 색온도가 3000K 내지 5000K에서 색온도와 상관없이 0.88 이상의 매우 큰 피크 편차를 가진다. 특히, 색온도가 4000K일 경우 피크의 편차는 1.53에 달하였다. 이는 태양광과의 스펙트럼 차이가 큰 것을 의미한다. 이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 광원의 경우, 색온도에 따라 피크 편차가 일부 달라지기는 하나 전체적으로 0.11 이하의 피크 편차를 보임으로써 태양광과의 스펙트럼 차이가 크지 않음을 확인할 수 있다.
또한, 기존 형광등의 경우 색온도가 3000K 내지 5000K에서 색온도와 상관 없이 0.37 이상의 밸리 편차를 가진다. 이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 광원의 경우, 색온도에 따라 밸리 편차가 일부 달라지기는 하나 전체적으로 0.12 이하의 피크 편차를 보임으로써 태양광과의 스펙트럼 차이가 크지 않음을 확인할 수 있다.
색온도 　 피크 편차(380nm~490nm) 밸리 편차(450-530nm)
기존 형광등 본 발명 실시예 광원 기존 형광등 본 발명 실시예 광원
3000K 0.88 0.03 0.37 0.06
4000K 1.53 0.11 0.68 0.12
5000K 0.94 0.10 0.47 0.10
9. 기존 형광등과 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼 비교 5
하기 표 8은 태양광 스펙트럼에 대한 기존 형광등 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼의 피크의 편차, 태양광 스펙트럼에 대한 기존 형광등 및 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 스펙트럼의 밸리의 편차를 나타낸 것으로 555nm 및 490nm를 포함하는 소정 범위에서의 피크의 편차 및 밸리의 편차를 나타낸 것이다.
표 8을 참조하면, 기존 형광등의 경우 색온도와 관계없이 1.88 이상의 피크 편차를 나타내는 바, 이는 태양광과의 스펙트럼의 차이가 매우 크다는 것을 의미한다. 이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 광원의 경우, 색온도에 따라 0.03부터 0.05의 피크 편차를 보임으로써 태양광과의 스펙트럼 차이가 크지 않음을 확인할 수 있다.
기존 형광등의 경우 색온도에 관계없이 0.18 이상의 밸리 편차를 나타냄으로써 태양광과의 스펙트럼 차이가 큰 값을 나타내었다. 이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 광원의 경우, 색온도에 따라 밸리 편차가 일부 다르기는 하나 0.12 이하의 피크 편차를 보임으로써 태양광과의 스펙트럼 차이가 크지 않음을 확인할 수 있다.
색온도 　 피크 편차(535-565nm) 밸리 편차(460-490nm)
기존 형광등 본 발명 실시예 광원 기존 형광등 본 발명 실시예 광원
3000K 1.88 0.03 0.18 0.06
4000K 3.46 0.05 0.30 0.12
5000K 2.30 0.03 0.20 0.10

Claims (20)

  1. 안구 치료용 광원에 있어서, 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 가지며 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광을 출사하고,
    약 380 내지 약 490 nm 파장 대역에 있어서, 상기 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.14 이하의 편차를 가지는 안구 치료용 광원.
  2. 제1 항에 있어서,
    약 460 내지 약 490 nm 파장 대역에 있어서, 상기 광의 밸리는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.15 이하의 편차를 갖는 안구 치료용 광원.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 광은 약 2600K 내지 약 7000K의 색온도를 가지는 안구 치료용 광원.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 광이 2600K 내지 3700K의 색온도를 가질 때, 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 안구 치료용 광원.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.10 이하의 피크 편차를 갖는 안구 치료용 광원.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 광이 3700K 내지 4700K의 색온도를 가질 때, 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 70% 이상의 면적을 갖는 안구 치료용 광원.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.13 이하의 피크 편차를 갖는 안구 치료용 광원.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 광이 4700K 내지 7000K의 색온도를 가질 때, 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 75% 이상의 면적을 갖는 안구 치료용 광원.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.14 이하의 피크 편차를 갖는 안구 치료용 광원.
  10. 약 2600K 내지 약 7000K의 색온도를 가지며 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 가지는 광을 출사하는 안구 치료용 광원.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 광은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.14 이하의 피크 편차를 갖는 안구 치료용 광원.
  12. 제1 항, 또는 제10 항에 있어서,
    상기 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼은 하기 식 1로 표시되는 안구 치료용 광원.
    [식 1]
    Figure PCTKR2019005055-appb-I000003
    λ: 파장(um)
    h : 플랑크 상수
    c : 빛의 속도
    T: 절대 온도
    k: 볼츠만 상수
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 광원은 근시 치료에 이용되는 안구 치료용 광원.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 광원은 안구 스트레스 저감에 이용되는 안구 치료용 광원.
  15. 제1 항 또는 제10 항에 기재된 광원; 및
    상기 광원으로부터의 광의 출사 여부를 제어하는 제어부를 포함하는 안구 치료 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    사용자의 머리에 장착되도록 상기 광원에 연결된 장착 부재를 더 포함하며, 헤드 마운트 타입으로 제공되는 안구 치료 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 광원을 지지하는 지지부재를 더 포함하며, 스탠드 조명 타입으로 제공되는 안구 치료 장치.
  18. 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 가지며, 색온도가 약 2600K 내지 약 7000K인 범위 내에서 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광을 출사하는 안구 치료용 광원.
  19. 안구 치료용 광원에 있어서, 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 갖는 광을 출사하고,
    약 460 내지 약 490 nm 파장 대역에 있어서, 상기 광의 밸리는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.15 이하의 편차를 가지는 안구 치료용 광원.
  20. 안구 치료용 광원에 있어서, 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 가지며 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광을 출사하고,
    약 380 내지 약 490 nm 파장 대역에 있어서, 상기 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.14 이하의 편차를 가지며, 약 450nm 내지 약 530nm 파장 대역에 있어서, 상기 광의 밸리는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.15 이하의 편차를 갖는 안구 치료용 광원.
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