WO2020111877A1 - 인체 내 기능성 물질 합성용 광 조사 장치 - Google Patents

인체 내 기능성 물질 합성용 광 조사 장치 Download PDF

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배희호
윤영민
이아영
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Definitions

  • the present invention relates to a light irradiation device for synthesizing a functional substance in the human body.
  • the sunlight includes light in the ultraviolet wavelength band and the infrared wavelength band as well as the visible wavelength band. Since light in each wavelength band of sunlight can have various effects, whether good or bad for the human body, it is necessary to develop a light irradiation device having a spectrum similar to sunlight but having various functions without risk.
  • the present invention has an object to provide a light irradiation device for promoting the synthesis of functional substances in the human body.
  • One embodiment of the present invention relates to a light irradiation device for promoting the synthesis of functional substances in the human body, the light irradiation device comprising: a first light source that emits first light in a visible light wavelength band; And a second light source emitting at least some wavelength band different from the wavelength band of the first light source and emitting a second light that promotes synthesis of a functional material in a light application target, wherein the second light is of the ultraviolet B wavelength band.
  • a first light source that emits first light in a visible light wavelength band
  • a second light source emitting at least some wavelength band different from the wavelength band of the first light source and emitting a second light that promotes synthesis of a functional material in a light application target, wherein the second light is of the ultraviolet B wavelength band.
  • the second light may include light in a wavelength band of about 280 nm to about 315 nm.
  • the light irradiation device may further include light in the ultraviolet A wavelength band and light in the ultraviolet C wavelength band.
  • the second light source when the dose of the harmless range is the allowable dose amount when the second light is applied to the human body, the second light source may emit the second light within the allowable dose amount.
  • the allowable dose amount of the second light may be about 30 J/m 2 to about 10000 J/m 2 .
  • the allowable dose amount of the second light is set to a different value according to a predetermined time of day or year, and the light amount of the second light source can be controlled according to the allowable dose amount.
  • the allowable dose amount of the second light may vary depending on the position of the human body, and the second light source may control the light amount according to the allowable dose amount of the second light.
  • the first light source has a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm, and an area of about 55% or more compared to an area of the normalized solar spectrum within a range of color temperature from about 2600K to about 7000K Light having a can be emitted.
  • the normalized solar spectrum may be represented by Equation 1 below.
  • the light irradiation device may further include a sensor unit for sensing the human body.
  • the light irradiation device controls the on/off of the first and second light sources according to the presence or absence of the human body, and at least one light emission direction of the first and second light sources It may further include a driving unit for controlling the.
  • the sensor unit detects whether the human body moves, and the driving unit may change the light emission directions of the first light source and the second light source according to whether the human body moves.
  • the light irradiation apparatus further includes a light source substrate on which the first and second light sources are mounted, and a tilting member provided on the light source substrate to adjust an angle at which the light source substrate is inclined. can do.
  • the light source substrate, the first and second light sources are provided in plural, and the tilting member is provided for each light source substrate and can be driven independently.
  • the light irradiation apparatus may further include one or more switches for controlling on/off of at least one of the first light source and the second light source.
  • the light irradiation apparatus is controlled by the user on/off of at least one of the first light source and the second light source, or the first light source and the second light source according to a preset program On/off of at least one of them may be controlled.
  • the light irradiation apparatus includes a control unit for controlling, and the control unit controls the light source unit to calculate a dose amount of light to be emitted based on the location information, and to emit light corresponding to the dose amount.
  • control unit may calculate an appropriate dose amount based on the location information provided from the location information receiver, and control the light source to emit an appropriate dose amount.
  • the location information receiving unit calculates location information of the light irradiation device, and the control unit receives the location information and calculates a dose amount of external light at a location where the light irradiation device is located, , It can be controlled to emit the light by the difference between the appropriate dose amount and the dose amount of the external light.
  • control unit may calculate time information from the location information, and control the dose amount of the light according to the time information.
  • control unit may control the light sources to emit light below the allowable dose.
  • the light source may include a plurality of light sources emitting light of different wavelength bands.
  • the light source includes a first light source that emits the first light in the visible light wavelength band, and a second light source that emits the second light in a wavelength band different from the wavelength band of the first light. can do.
  • the second light may have an ultraviolet wavelength band.
  • the control unit may control the second light to be emitted below a maximum allowable dose.
  • the second light may have a wavelength band of about 240nm to about 280nm.
  • the first light has a wavelength band of about 380nm to about 780nm, and an area of about 55% or more compared to an area of the normalized solar spectrum within a range of color temperature from about 2600K to about 7000K.
  • the first light may include a wavelength band of about 400 nm to about 500 nm.
  • the second light may have a red to near infrared wavelength band.
  • the second light may have a wavelength band of about 610 nm to about 940 nm.
  • the light source includes a first light source that emits the first light in the visible wavelength band, a second light source that emits the second light in the ultraviolet wavelength band, and a third light in the infrared wavelength band. It may include a third light source to emit.
  • control unit may be irradiated by mixing at least two of the first to third lights.
  • a plurality of light sources are provided, and the light sources may be driven independently.
  • the light irradiation apparatus can be used as illumination and has an effect of promoting the synthesis of functional substances in the human body.
  • FIG. 1 is a plan view showing a light irradiation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 shows a spectrum of the first light emitted from the first light source in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A shows the spectrum of the first light emitted from the first light source in one embodiment of the present invention
  • FIG. 3B shows the spectrum of the first light shown in FIG. 3A together with the solar spectrum.
  • FIGS. 4A to 4C are block diagrams illustrating a light irradiation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line I-I' in FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 6A.
  • FIG. 7A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line III-III' of FIG. 7A.
  • FIG. 8A is a plan view of a light irradiation device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line IV-IV' of FIG. 8A
  • FIG. 8C is a light irradiation device employing a tilting member. It is a sectional view showing that the light source substrate is inclined by driving.
  • Figure 9 shows the intensity of the ultraviolet light of the sunlight according to the time during the day.
  • FIG. 10 is a plan view showing a light irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a light irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of driving a light irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a spectrum of light emitted from a light source in the light irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of driving a light irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 15A is a light irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention, showing that two light sources are provided, that is, a first light source and a second light source, and FIG. 15B shows three light sources, that is, the first light source. It shows what is provided as a light source, a second light source, and a third light source.
  • FIG. 1 is a plan view showing a light irradiation device according to an embodiment of the present invention.
  • the light irradiation apparatus 100 includes a first light source 30 for emitting first light, a second light source 40 for emitting second light, and the first and second light sources It includes a light source substrate 20 for mounting (30, 40).
  • the light irradiation apparatus 100 may be used as illumination as an individual light emitting source capable of realizing a spectral distribution of a specific wavelength band.
  • the first light source 30 may emit light in the visible light wavelength band.
  • the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention may be used as a light source that provides light that promotes a reaction of synthesizing a functional substance so that the human body can synthesize a predetermined functional substance in the body when applied to the human body.
  • the second light source 40 emits light in a wavelength band that promotes the synthesis of functional substances in the human body, for example, an ultraviolet wavelength band.
  • the first light from the first light source includes light in the visible light wavelength band
  • the second light from the second light source includes light in the ultraviolet wavelength band.
  • at least some wavelength bands of the first light and the second light are different from each other.
  • the light source substrate 20 is particularly capable of mounting the first and second light sources 30, 40. It is not limited, and may be provided in various forms.
  • the light source substrate 20 may be provided in a form including wiring so as to supply power to the first and second light sources 30 and 40.
  • the light source substrate 20 may be formed of, for example, a metal substrate on which wiring is formed, a printed circuit board, or the like.
  • the first light source 30 and the second light source 40 may be driven simultaneously or separately, respectively. That is, the first and second light sources 30 and 40 may be turned on/off at the same time, and the first light source 30 and the second light source 40 may be turned on/off separately.
  • the intensity of the light emitted from the first light source 30 and the second light source 40 that is, the intensity of the first and second light may also be controlled simultaneously or separately.
  • the first light source 30 emits light in a visible light wavelength band, and is provided to be used as illumination illuminating a predetermined space.
  • the first light source 30 may be a light emitting diode, a fluorescent lamp, or the like that emits light in a visible light wavelength band.
  • the type of the first light source 30 is not limited thereto.
  • the x-axis is wavelength (nm) and the y-axis is relative intensity.
  • a spectrum of a light emitting diode that emits light in a visible light wavelength band is illustrated as an example.
  • the first light source emits light in a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm as the first light.
  • the first light source functions as illumination illuminating a predetermined area.
  • the first light emitted from the first light source may include light emitted from the ultraviolet region or the infrared region, but its intensity is very weak, and most of the light is distributed in the visible light wavelength band.
  • the second light source emits light that induces and promotes the synthesis of certain functional substances in the human body.
  • the light emitted by the second light source that is, the second light may include various wavelength bands capable of inducing the synthesis of a specific functional material of the human body.
  • the second light can be ultraviolet light, visible light and/or infrared light.
  • the second light may overlap the first light in some wavelength bands, but at least some wavelength bands emit light in a different wavelength band from the first light.
  • the second light may be in the ultraviolet wavelength band, particularly in the ultraviolet wavelength band may be the wavelength band of ultraviolet B.
  • the target for applying light may be an organism, for example, a plant or an animal, to which a specific functional material can be synthesized upon exposure to a predetermined light, and particularly for a human body.
  • vitamin D which is one of the functional substances in the human body, may be synthesized when exposed to a predetermined ultraviolet ray.
  • the ultraviolet light applied to the human body may be in the ultraviolet B wavelength band, and when the human body is exposed to the vitamin B wavelength band, 7-dehydrocholesterol in skin cells is cholecalciferol, that is, ( Vitamin D3).
  • the second light corresponding to ultraviolet B may include light in a wavelength band of about 280 nm to about 315 nm.
  • the wavelength band of the second light is not limited thereto, and in addition to the wavelength band of ultraviolet light B, it may also include light in the ultraviolet A and/or ultraviolet C wavelength band.
  • the second light is applied to the human body at an amount less than the allowable dose.
  • the allowable dose amount means a dose amount in a range harmless to the human body when applied to the human body.
  • the allowable dose amount of the second light may be about 30 J/m 2 to about 10000 J/m 2 .
  • the light irradiation apparatus includes a first light source for general lighting and a second light source that promotes the synthesis of a functional material, so that it can be used as general lighting and at the same time The effect of accelerating the synthesis of functional substances can be obtained.
  • the first light source may be used in a variety of limits that can be used as illumination.
  • FIG. 3A shows a spectrum of the first light emitted from the first light source in another embodiment of the present invention.
  • the x-axis is wavelength (nm) and the y-axis is relative intensity.
  • the first light source may emit first light having a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm. Since the first light in this embodiment has a spectrum similar to that of sunlight, the first light will be described in comparison with sunlight.
  • FIG. 3B shows the spectrum of the first light shown in FIG. 3A together with the solar spectrum.
  • the first light corresponds to light having an area of about 55% or more compared to an area of the normalized solar spectrum within a range of about 2600K to about 7000K.
  • the peak of the first light may have a deviation of 0.14 or less from the normalized solar spectrum.
  • the normalized solar spectrum may be represented by Equation 1 below.
  • the spectrum indicated by RS is a solar spectrum
  • the spectrum indicated by ES is a spectrum of light emitted by a light source according to an embodiment of the present invention.
  • the solar spectrum corresponds to a color temperature of 5000K.
  • the first light source according to an embodiment of the present invention has a spectrum similar to sunlight. However, the first light source according to an embodiment of the present invention differs from sunlight in that it emits light except for most of the ultraviolet wavelength band.
  • the light source according to an embodiment of the present invention emits light having a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm corresponding to substantially the entire wavelength band of visible light.
  • the first light source according to an embodiment of the present invention may emit light corresponding to a partial wavelength band of visible light instead of the entire wavelength of visible light, and emit light having a wavelength band of about 400 nm to about 630 nm, for example. can do.
  • the meaning that is similar to sunlight is based on a normalized solar spectrum
  • the area overlapped with the existing invention is a predetermined value or more
  • the deviation of the peak from the solar spectrum The degree of deviation from the peak of the solar spectrum is also referred to as below a predetermined value.
  • the light source may emit light having an area of at least about 55% of the area of the normalized solar spectrum, and the peak of the light is about 0.14 compared to the normalized solar spectrum. It may have the following deviations.
  • sunlight may have various color temperatures according to time
  • the light source according to an embodiment of the present invention may emit light having a spectrum similar to sunlight having different color temperatures.
  • Sunlight can produce various treatment effects by being applied to the human body, especially the human eye.
  • the prevalence of myopia may be lowered when frequently exposed to sunlight.
  • the outdoor activity time is small and the proper sunlight is not exposed, the possibility that the eyeball grows long and becomes elliptical may increase myopia, but when the first light source similar to sunlight is used as in the present invention, the myopia prevalence decreases.
  • the first light source provides light having a wavelength band very similar to that of sunlight, side effects caused by excessive blue light may be minimized.
  • the intensity of light in the blue wavelength band may be very high due to the characteristics of the existing light emitting diode.
  • the second light source is mainly light including an ultraviolet wavelength band
  • light of a blue wavelength band may be emitted together even if the intensity is weak.
  • the intensity of the blue wavelength band light is very large.
  • light of an excessive blue wavelength is continuously exposed to the eye, there is a problem that the risk of developing eye diseases such as macular degeneration and cataracts of the eye increases.
  • the light source according to another embodiment of the present invention is used as the first light source, since light in the blue wavelength band is not particularly strong, similar to sunlight, relative to all wavelength bands without excessively emitting blue wavelength light As a result, light of an appropriate intensity can be irradiated. Accordingly, side effects due to excessive light exposure in the blue wavelength band are minimized.
  • the light source according to an embodiment of the present invention when used as the first light source, since light in the wavelength band of 380 nm to about 780 nm is emitted, light in the ultraviolet wavelength band is substantially not emitted or very small amount is emitted. Accordingly, when ultraviolet rays are provided using the second light source, ultraviolet rays having a degree similar to that of sunlight, in particular, ultraviolet B having a degree similar to that of sunlight can be provided.
  • the light irradiation apparatus may be provided with one or more switches so that the user can directly control the on/off of the first light source and/or the second light source.
  • the switch may be disposed adjacent to the first and/or second light sources, or may be disposed spaced apart from the first and/or second light sources.
  • the switch may be electrically and physically connected to the first and/or second light sources, but is not limited thereto, and may be wirelessly connected.
  • the shape of the switch can be provided in various ways, and if the signal can be input, the shape is not limited.
  • the switch may take the form of a general push button, or may have the form of a touch input device using a touch screen.
  • the user may directly or manually control whether the first and/or second light sources are on or off, as well as using an automatic program.
  • the user can set a mode in which the driving time and the light emission degree of the first and/or second light sources are programmed in advance, and by executing this, the first and/or second light sources are automatically turned on/off without additional user input. Can be controlled.
  • the light irradiation apparatus enables a user to contact light very similar to sunlight regardless of place and time, and in addition, to selectively contact light of a specific wavelength such as ultraviolet light. do.
  • the light irradiation device according to an embodiment of the present invention can be applied to a hospital room where a specific functional material is required to be synthesized, thereby enhancing a therapeutic effect on a patient.
  • the light irradiation device according to an embodiment of the present invention can be applied to various portable devices, so there is almost no restriction on place and time. Accordingly, the embodiment of the present invention provides various effects that can be obtained from sunlight to people who cannot access the sunlight, such as being indoors for a long time or giving and working at night.
  • the light irradiation apparatus may be implemented in various forms.
  • FIGS. 4A to 4C are block diagrams illustrating a light irradiation device according to an embodiment of the present invention.
  • the light irradiation apparatus 100 includes a first light source 30 for emitting first light, a second light source 40 for emitting second light, first and It may include a control unit 50 for controlling the second light sources 30, 40, a control unit 50 and a power supply unit 60 for supplying power to the first and second light sources 30, 40.
  • each of the first and second light sources 30 and 40 may emit a first light including a visible light wavelength band and a second light including an ultraviolet wavelength band.
  • the control unit 50 may control whether light is emitted from the first and second light sources 30 and 40, the amount of light, the intensity of the light, and the emission time.
  • the control unit 50 can control whether or not light is emitted or emitted, the amount of light, the intensity of the light, and the emission time in various ways. For example, the method of continuously emitting light, sequentially reducing or increasing the light intensity A method of making, a flashing method, or a mixed method can be adopted.
  • the control unit 50 may be connected to one or more switches that allow a user to select on/off of the first and second light sources 30 and 40.
  • the power supply unit 60 is electrically connected to the first and second light sources 30 and 40 and the control unit 50 to supply power to the first and second light sources 30 and 40 and the control unit 50.
  • the power supply unit 60 is illustrated as supplying power to the first and second light sources 30 and 40 through the control unit 50, but is not limited thereto, and the first and second light sources 30 , 40) may be directly connected to the power supply unit 60 to supply power to the first and second light sources 30 and 40.
  • the light irradiation apparatus 100 may be further provided with an optical unit that selectively focuses or diverges light emitted from the first and second light sources 30 and 40.
  • the optical unit may focus light generated from the first and second light sources 30 and 40 into a narrow range or a wide area, if necessary. Alternatively, the light may be focused or dispersed in a uniform or non-uniform form according to a position to which light is to be irradiated.
  • the optical unit may include at least one or more lenses as necessary, and the lenses may perform various functions such as focusing, dispersing, uniformizing, and non-uniformizing light from the first and second light sources 30 and 40.
  • a lens for focusing light on the first and second light sources 30 and 40 is provided.
  • a lens for dispersing light may be used.
  • the light irradiation apparatus 100 in addition to the components shown in Figure 4a, a sensor for sensing the environment of the place where the light from the light irradiation device 100 is applied A portion 70 may be further included. According to the result detected by the sensor unit 70, the light irradiation device 100 may be driven in a manual mode or an automatic mode.
  • the sensor unit 70 is for detecting various factors that may affect the driving of the first and second light sources 30 and 40, and various ones may be provided.
  • the sensor unit 70 is a sensor unit 70 that detects the presence or absence of a human body, and may be a motion sensor that detects the motion of the human body. Since the human body is generally accompanied by movement, the presence or absence of movement of the human body can be confirmed by detecting the movement.
  • the sensor unit 70 may include an illuminance sensor that detects the presence or absence of external light in a place to which light emitted from the light irradiation device is applied, as well as the human body.
  • the controller 50 may drive on/off power of the first light source 30 and the second light source 40 and 25 according to the sensing result of at least one of the illuminance sensor and/or the motion sensor. .
  • the motion sensor can detect whether the human body is active. When the user's activity is detected by the motion sensor, the first light source 30 and the second light source 40 may be turned on. If the user's activity is not detected by the motion sensor, the first light source 30 and the second light source 40 may be turned off. Alternatively, the second light source 40 may be turned off when the distance between the light irradiation device and the user reaches a predetermined limit approach distance through a motion sensor.
  • the illuminance sensor can detect the illuminance of ambient external light.
  • the controller 50 pre-sets the illumination range of the ambient light to at least one or more, and then turns on/off the first and second light sources 30 and 40 according to the detected illumination range of the ambient light, or the first and second The amount of light from the light sources 30 and 40 can be adjusted. For example, if the ambient light of the ambient light is high due to sunlight, the illuminance of the first light source 30 may be lowered and the second light source 40 may be turned off.
  • the light irradiation apparatus can be used in various forms such as selectively driving the first and second light sources 30 and 40 according to the activity of the human body or the amount of external light, and the required power is There is a saving effect.
  • the light irradiation apparatus in addition to the components shown in Figure 4b, the first light source 30 and the second light source 40 of the light exit direction A driving unit 80 for controlling may be further included.
  • the driving unit 80 based on the sensing information from the sensor unit 70, detects the presence or absence of a human body and whether or not the human body moves, so that light is emitted toward the human body or is emitted from the human body. At least one light emission direction of the first light source 30 and the second light source 40 may be changed.
  • the driving unit 80 is not particularly limited in shape as long as it can control the light exit positions of the first and second light sources 30 and 40.
  • the driving unit 80 may be, for example, a tilting member to be described later.
  • FIG. 5A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line I-I' in FIG. 5A.
  • the first light source 30, the second light source 40, and the first and second light sources 30 and 40 are mounted in the light irradiation device according to the exemplary embodiment of the present invention. It may include a light source substrate 20.
  • a plurality of first light sources 30 may be provided, and a plurality of second light sources 40 may also be provided.
  • the first light sources 30 and the second light sources 40 are provided in an equal number, and as shown, may be alternately arranged in a row form.
  • the number of the first and second light sources 30 and 40 is not limited thereto, and the number of the first light sources 30 may be more or less than the number of the second light sources 40.
  • it may be arranged regularly or irregularly.
  • the light irradiation apparatus may further include a housing accommodating the first and second light sources 30 and 40 and the light source substrate 20.
  • the housing may be provided with a transmission window through which light emitted from the first and second light sources 30 and 40 is transmitted, and light emitted from the first and second light sources 30 and 40 may be transmitted through the transmission window.
  • Light can be provided to the side.
  • control unit 50 is formed in a variety of forms, for example, a separate circuit wiring on the light source substrate 20, or is formed of a separate chip to form the light source substrate It may be provided in the form of being mounted on the (20).
  • FIG. 6A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 6A.
  • the light irradiation apparatus is a light source substrate in which first and second light sources 30 and 40 are mounted in addition to the components disclosed in the above-described embodiments
  • the base substrate 10 on which the 20 is mounted may be further included.
  • the base substrate 10 may be provided in a form including wiring so as to supply power to the first and second light sources 30 and 40 and/or the light source substrate 20.
  • the base substrate 10 may be provided in various forms, for example, may be made of a metal substrate on which wiring is formed, a printed circuit board, or the like.
  • a plurality of light source substrates 20 may be provided, and at least one of the first light sources 30 and at least one of the second light sources 40 may be provided on the light source substrates 20.
  • First and second light sources 30 and 40 may be provided, respectively.
  • four light source substrates 20 are provided, two light source substrates 20 are provided with first light sources 30 respectively, and the other two light source substrates 20 are provided with second light source substrates 20. It is shown that the light sources 40 are provided respectively.
  • each light source substrate 20 may be provided in the form of a package in which a plurality of light sources are mounted, and in this case, the light irradiation device can be easily manufactured in a form in which a plurality of packages are arranged on the base substrate 10. Can be.
  • control unit on the at least one light source substrate 20 and the base substrate 10 in various forms, for example, at least one light source substrate 20 and the base substrate 10 separately It may be formed of a circuit wiring or formed of a separate chip may be provided in the form of mounting on at least one light source substrate 20 and the base substrate 10.
  • FIG. 7A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line III-III' of FIG. 7A.
  • the light irradiation apparatus may further include a sensor unit 70 in addition to the components disclosed in the above-described embodiments.
  • the sensor unit 70 may be provided on the base substrate 10.
  • the position of the sensor unit 70 is not limited to this, and may be provided on the light source substrate 20, and may be separately disposed at a location spaced apart from the base substrate 10 or the light source substrate 20. It might be. If the sensor unit 70 is disposed in a separate place spaced from the base substrate 10 or the light source substrate 20, the sensor unit 70 and the control unit 50 may be connected by wiring or wirelessly.
  • the sensor unit 70 is for detecting various factors that may affect the driving of the first and second light sources 30 and 40, and various ones may be provided.
  • the sensor unit 70 is a sensor that detects the presence or absence of a human body, and may also be a motion sensor that detects motion of the human body.
  • the sensor 70 may be an illuminance sensor that detects the presence or absence of external light in a place to which light emitted from the light irradiation device is applied, as well as the human body.
  • the sensor 70 may further include a rotating member or a vertically moving member that can adjust the sensing direction of the sensor 70.
  • the object to be sensed by the sensor 70 can be easily detected using the rotating member or the vertically moving member.
  • the senor 70 is provided as one, but is not limited thereto, and the sensor 70 may be provided in various numbers.
  • a plurality of sensors 70 of the same type may be provided, or a plurality of different sensors 70 may be provided in various combinations.
  • FIG. 8A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line IV-IV' of FIG. 8A.
  • the light irradiation apparatus may further include a driver in addition to the components disclosed in the above-described embodiments.
  • the driving unit is for controlling the light emission direction of at least one of the first light sources 30 and the second light sources 40.
  • the driving unit may be provided to each of the first and second light sources 30 and 40 to individually control the light emission direction of each of the first and second light sources 30 and 40, but the light source substrate 20 may be controlled.
  • the light emission direction of the first and second light sources 30 and 40 may be controlled by controlling the inclination.
  • each light source substrate 20 and the base substrate It is shown that the tilt member 90 is provided as a driving part between 10). Tilting member 90 is provided between the base substrate 10 and the light source substrate 20, it is possible to adjust the inclination angle of the light source substrate 20.
  • the tilting member 90 may be provided in various forms within a limit capable of moving the light source substrate 20 in a predetermined direction.
  • the driving unit based on the sensing information from the above-described sensor 70, detects the presence or absence of a human body and whether the human body moves, and then the first light source to allow light to be emitted toward the human body or to escape from the human body ( 30) and at least one of the second light sources 40 may change the light emission direction.
  • control unit 50 receives information of the human body from the sensor 70 to control on/off of the first and second light sources 30 and 40 while simultaneously emitting light to the human body.
  • the angle of the light source substrate 20 may be changed by using the driving unit, that is, the tilting member 90.
  • FIG. 8C is a cross-sectional view showing that the light source substrate 20 is inclined by driving the tilting member 90 in the light irradiation device in which the tilting member 90 is employed.
  • the tilting member 90 is provided for each of the light source substrates 20 and can be driven independently.
  • the first and second light sources 30 and 40 connected to each driving unit may be individually driven, and thus different directions It is possible to provide individual light to.
  • the sensor 70 detects a plurality of human bodies, for example, a plurality of human bodies, it is possible to provide individual lighting according to the movement of the human body.
  • a plurality of driving parts may be provided to provide light for each area by arranging light to be emitted for each area.
  • the first and second light sources may be individually controlled by the controller to provide the first and second light in various intensities and various directions.
  • the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention has an advantage that at least a portion of the first and second light sources can be provided to the human body in a predetermined dose amount in place of sunlight.
  • the synthesis of functional substances is promoted by exposure to light in a specific wavelength band of sunlight. Accordingly, in order to synthesize a certain degree of functional material, the human body needs to be exposed to sunlight to an appropriate degree.
  • the wavelength band and intensity of sunlight vary depending on the timing (for example, time of day, day of year), or location (for example, latitude or longitude).
  • Figure 9 shows the intensity of the ultraviolet light of the sunlight according to the time during the day. As illustrated in FIG. 9, the intensity of ultraviolet light continuously varies according to the time during the day. Accordingly, it is not easy to expose the human body to sunlight in accordance with the first and second lights of the required degree to the actual human body.
  • the lighting apparatus has the advantage of being able to provide the human body with an appropriate amount of light corresponding to sunlight by controlling the first and second light sources according to the time or the location. . That is, depending on the position of the sun, the intensity and irradiation time of the ultraviolet rays of the sunlight, the amount and intensity of light from the first and second light sources so that light below the maximum allowable amount of ultraviolet light is exposed to the human body, in particular the second corresponding to ultraviolet light
  • the amount and intensity of light from the light source can be adjusted.
  • the allowable dose amount of the second light is set to a different value depending on the season, and the second light from the second light source can be controlled according to the allowable dose amount.
  • the light quantity and intensity of the first light and the second light may be set in a plurality of different modes, and the user selects one of a variety of modes, and the mode Depending on the first and second light may be applied.
  • the light irradiation apparatus may be set to the first to fifth modes.
  • the first mode is a basic lighting mode, and may be a mode that provides only basic lighting (that is, a mode in which only the first light source is turned on), and the second mode is a dynamic mode, which is the first according to morning, lunch, and evening hours. And a mode in which the color temperature and wavelength of the second light are changed.
  • the third mode is an artificial light enhancement mode, and may be a mode in which the second light source is turned on so that the second light is emitted more as the main light source than the first light.
  • the fourth mode is a solar mode, and may be a mode in which the first and second light sources are turned on to a degree most similar to sunlight.
  • the fifth mode is a user setting mode, and may be a mode in which the user selects on/off of the first and second light sources and the amount and intensity of the first and second lights.
  • the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention can easily change the set value according to the conditions desired by the user.
  • the light irradiation apparatus can be applied in various places where treatment with illumination and ultraviolet rays is required.
  • it may be used in a medical facility such as an operating room, a hospital, a light irradiation device for public health or personal hygiene.
  • the light irradiation device can be used for the purpose of patient treatment.
  • the light irradiation device of the present invention may be used for public treatment purposes by applying to public facilities, public use spaces, and common use products, or may be used for personal treatment purposes by applying to personal facilities, personal use spaces, and personal use products.
  • FIG. 10 is a plan view showing a light irradiation device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 11 is a block diagram showing a light irradiation device according to an embodiment of the present invention.
  • the light irradiation apparatus 100 is a light source 30 for emitting light, a location information receiving unit for receiving location information, and location information from a location information receiving unit It includes a control unit 50 for receiving and controlling the dose amount of light emitted from the light source (30).
  • the location information refers to information that can be obtained using a global positioning system (GPS).
  • the light source 30 emits light of various wavelength bands, and its wavelength band may be determined according to which application the light irradiation apparatus 100 according to the present embodiment is used. For example, when the light irradiation device 100 according to an embodiment of the present invention is used as a lighting device, light in the wavelength band of visible light may be emitted, and when used for wound sterilization, light in the ultraviolet wavelength band is used. You can run.
  • the wavelength band of the light source 30 according to the application in which the light irradiation apparatus 100 is used will be described later.
  • the location information receiving unit 45 is for calculating current location information of the light irradiation apparatus 100 by receiving location information from a satellite using GPS. That is, the location information may include latitude and longitude, and the location information, such as latitude and longitude, of the current light irradiation apparatus 100 may be grasped by the location information received by the location information receiving unit 45. The location information obtained using the location information signal is provided to the control unit 50.
  • the controller 50 calculates a dose amount of light to be emitted by the light source 30 based on the location information provided from the location information receiving unit 45 and controls the light source 30 to emit light corresponding to the dose amount .
  • the control unit 50 may control whether light is emitted, the amount of light, the intensity of the light, and the emission time.
  • the power supply unit 60 is electrically connected to the control unit 50 to the light source 30 and the location information receiving unit 45 to supply power to the light source 30 and the location information receiving unit 45.
  • the power supply unit 60 is illustrated as supplying power to the light source 30 and the location information receiving unit 45 through the control unit 50, but is not limited thereto, and the light source 30 and the location information receiving unit 45 are not limited thereto. ) May be directly connected to the power supply unit 60, respectively.
  • the light source 30 and the location information receiving unit 45 may be disposed on the substrate 20.
  • the substrate 20 may be a printed circuit board on which wiring or circuitry on which at least one of the light source 30 and the location information receiving unit 45 can be directly mounted is formed, but is not limited thereto.
  • the substrate 20 is sufficient as long as at least one of the light source 30 and the location information receiving unit 45 can be disposed, and the shape or structure is not particularly limited and may be omitted.
  • the light irradiation apparatus 100 may be used for various purposes according to a wavelength band and a driving method of light emitted from the light source 30.
  • the light irradiation device 100 when the light emitted from the light source 30 has a wavelength band similar to that of sunlight, the light irradiation device 100 is a routine lighting device or eye disease It can be used for treatment or prevention. In particular, one embodiment of the present invention allows a user to encounter light very similar to sunlight, regardless of place or time.
  • the sunlight is not irradiated to the same extent to all the longitudes on the Earth, and the lower the latitude, the larger the dose of sunlight and the higher the latitude, the smaller the dose of sunlight.
  • the position of the light irradiation device 100 is determined using the location information, the dose of sunlight is calculated at the location, and then the visible light corresponding to the dose of sunlight is used. By irradiating to, it is possible to obtain the effect of exposure to sunlight within limits that are harmless to the human body.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of driving a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the location information receiving unit receives the location information (S11). For example, it may be determined that the light irradiation apparatus is located in city B of country A according to the location information obtained from the location information receiving unit.
  • the received location information is provided to the control unit, and the control unit checks or calculates an appropriate dose amount of light to be emitted by the light irradiation apparatus based on the location information (S13). For example, if city B of country A is determined, information such as sunrise time, sunset time, and average sunshine may be calculated in addition to latitude and longitude information in city B of country A. Using latitude and longitude information, the sunrise and sunset times on latitude and longitude can be easily checked. The control unit determines whether day or night using an algorithm that calculates the sunrise and sunset times on the current latitude and longitude. It can be configured to.
  • the control unit calculates the turn-on time, turn-off time, and light intensity of the light source so as to have a degree similar to that of actual sunlight, that is, an appropriate amount of dose using information such as sunrise time, sunset time, and average sunshine. Can be. In particular, it is possible to accurately determine whether the light source is irradiated by accurately discriminating day or night lights without adding an illuminance sensor.
  • Information such as sunrise time, sunset time, and average sunshine in each place may be stored in a separate memory in the control unit, or may be easily obtained by accessing a separate Internet network.
  • the control unit causes the light corresponding to an appropriate dose amount calculated by turning on or off the light source to be irradiated to the user from the light source (S15).
  • the user can be irradiated with a dose of substantially the same amount as that of sunlight even if he does not go outdoors in a place where he is.
  • the light emitted from the light source may have a spectrum similar to that of sunlight as a form in which light in the entire wavelength band is evenly mixed.
  • the light source according to an embodiment of the present invention is similar to sunlight, but may emit light having a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm substantially corresponding to the entire wavelength band of visible light.
  • the meaning that is similar to sunlight is based on a normalized solar spectrum
  • the area overlapped with the existing invention is a predetermined value or more
  • the deviation of the peak from the solar spectrum The degree of deviation from the peak of the solar spectrum is also referred to as below a predetermined value.
  • the normalized solar spectrum may be represented by Equation 1 above.
  • the first light source may emit light having an area of about 55% or more compared to the area of the normalized solar spectrum, and the peak of the first light is about 0.14 compared to the normalized solar spectrum It may have the following deviations.
  • the light emitted from the light source may be light having a spectrum shown in FIG. 134.
  • the place where he or she is currently located Light similar to the sunlight in Esau can be provided in an appropriate dose in an appropriate amount of time. Accordingly, the user is in a familiar environment, psychological stability becomes possible, and the irradiation time can be controlled through setting such as sunrise or sunset time, thereby facilitating the recovery of everyday biorhythms.
  • sunlight can be applied to the human eye to produce various therapeutic effects.
  • the prevalence of myopia may be lowered when frequently exposed to sunlight.
  • the possibility that the eyeball grows to be elliptical while growing long may increase myopia, but according to an embodiment of the present invention, the possibility may be reduced.
  • the light irradiation apparatus may provide light similar to sunlight but after intentionally excluding light in a wavelength band harmful to a user.
  • the light source according to an embodiment of the present invention can provide light except for wavelength band light that causes cataracts, pterygoid flakes, and keratitis, unlike sunlight. Accordingly, when receiving sunlight outdoors for the purpose of preventing and treating myopia, there is no problem of adjusting the time of outdoor activity in consideration of time, ultraviolet rays, etc., and there is little harm even when exposed to light for a long time.
  • the light emitted from the light source is light similar to sunlight, but is not limited thereto, and other light, for example, ultraviolet light or infrared light may be applied in a similar form. Of course.
  • the present invention is not limited thereto, and natural light emitted from sunlight or lighting devices, That is, it can be used as a correction light source to compensate for the lack of external light in the presence of external light.
  • the amount of sunshine may be significantly lower than a low-latitude area, and in this case, it is necessary to compensate for the insufficient amount of sunshine.
  • the amount of sunlight is low, not only the light in the visible light wavelength band irradiated to the user is insufficient, but the light in the ultraviolet wavelength band may be insufficient.
  • the light irradiation apparatus may serve to compensate for the insufficient light by additionally irradiating light in the visible wavelength band and ultraviolet wavelength band.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of driving a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the location information receiving unit receives the location information (S21). For example, it may be determined that the light irradiation apparatus is located in the D city of country C in accordance with the location information obtained from the location information receiving unit.
  • the received location information is provided to the control unit, and the control unit calculates information such as sunrise time, sunset time, and average sunshine at the current location based on the location information, and calculates sunrise time, sunset time, and average sunshine amount. Using the information, the current dose of actual sunlight is calculated (S23).
  • the difference between the appropriate dose required for the user and the current dose is calculated (S25). For example, in the case of D city in country C, if the amount of sunshine is insufficient because it is located in a high-latitude area, the required amount of sunshine actually becomes the appropriate dose, and the value obtained by subtracting the current dose from the appropriate dose is the amount of dose.
  • the appropriate dose required for the user may be stored in a separate memory or the like in the control unit, or may be easily obtained by accessing a separate Internet network or the like.
  • the control unit irradiates the object to be processed from the light source with a dose amount corresponding to the difference between the appropriate dose amount and the external dose amount calculated by turning on or off the light source (S27). As possible.
  • the user can be irradiated to a predetermined light with a dose amount of a degree that is most appropriate for the user, regardless of where the user is.
  • an additional effect can be obtained by supplementing light of a specific wavelength that is insufficient, for example, when complementing light in a red to near-infrared wavelength band, it is possible to activate an immune mechanism when treating a wound. have.
  • a sterilizing effect on the pathogen can be obtained. The effect of this light is as follows.
  • Red to near-infrared wavelength band light is applied to the skin to expand blood vessels and promote blood circulation. That is, light in the red to near infrared wavelength band improves blood flow, and as a result, immune function is promoted. More specifically, red visible light or near infrared light acts on the skin to be treated, and stimulates the mitochondria in the cell, thereby causing ATP (adenosine tri-phosphate), reactive oxygen species (ROS), and/or nitrogen oxide (NO). To create. ATP, ROS, and/or NO act on the wounded area to promote wound healing. ATP and ROS induce the expression of genes necessary for cell growth and genes involved in the inflammatory response, an immune response necessary for wound healing.
  • ATP adenosine tri-phosphate
  • ROS reactive oxygen species
  • NO nitrogen oxide
  • ROS and/or NO also have the ability to sterilize pathogens such as bacteria that have penetrated the wounded area. This induces an inflammatory response and cell growth in the damaged tissue area, resulting in healing of the wound. NO promotes immune cell migration and increases the supply of oxygen and nutrients to accelerate the tissue healing process. It also expands the capillaries of surrounding tissues and induces the formation of new capillaries.
  • Light in the red to near infrared wavelength band may correspond to light in a wavelength band of about 610 nm to about 940 nm.
  • the light in the red to near infrared wavelength band may be a red visible light wavelength band, for example, about 610 nm to about 750 nm, or an infrared wavelength band, for example, about 750 nm to about It may be 940 nm light.
  • the light in the red to near infrared wavelength band may be light of about 830 nm, light of 850 nm, or light of 890 nm in the infrared wavelength band.
  • Light in the blue wavelength band acts on photosensitizers present in pathogens such as microorganisms such as bacteria, bacteria, and fungi to damage cells and induce the death of microorganisms.
  • the light in the blue wavelength band corresponds to the absorption wavelength of porphyrin, a photosensitizer present in bacteria.
  • the light in the blue wavelength band shows a high sterilizing power, particularly in the wavelength range of 400 nm to 420 nm and 455 nm to 470 nm, which corresponds to the absorption wavelength band of the photosensitizer porphyrin.
  • Porphyrin is a pigment that is essential for the process of intracellular oxygen delivery.
  • Porphyrin shows a particularly high absorption at a wavelength of about 402 nm to about 420 nm, and also absorbs a wavelength of about 455 nm to 470 nm.
  • it may be used for the purpose of killing specific bacteria by controlling the wavelength and intensity of light in the blue wavelength band.
  • porphyrin in the bacteria absorbs the light in the blue wavelength band, and reactive oxygen species are generated in the cells of the bacteria by the energy of the light in the blue wavelength band. Free radicals accumulate in the cells of bacteria to oxidize the cell walls of bacteria, and as a result, bacteria are killed.
  • Light in the blue wavelength band may correspond to light in a wavelength band of about 400 nm to about 500 nm.
  • light in the blue wavelength band may be light in a wavelength band of about 400 nm to about 420 nm.
  • the light in the blue wavelength band may be light having a wavelength of 405 nm.
  • 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 changes in DNA structure are generated by energy of ultraviolet rays.
  • the DNA breaks the binding of thymine and adenine in the DNA by absorption of the light, because the bases constituting the DNA, such as purine or pyrimidine, strongly absorb ultraviolet rays, and as a result of absorption of light, thymine dimer is formed.
  • DNA is modified, and the modified DNA has no cell proliferation ability, leading to the death of bacteria.
  • DNA can absorb light in a wavelength range of about 240 nm to about 280 nm.
  • the ultraviolet light when ultraviolet light is used, may be light in a wavelength range of about 100 nm to about 400 nm, and may be UVA, UVB, or UVC.
  • UVA may have a wavelength band of about 315 nm to about 400 nm
  • UVB may have a wavelength band of about 280 nm to about 315 nm
  • UVC may have a wavelength band of about 100 nm to about 280 nm.
  • ultraviolet light may correspond to UVC, and may have a wavelength band of about 240 nm to about 280 nm.
  • ultraviolet light may be light having a wavelength of 275 nm.
  • the light in the ultraviolet wavelength band promotes the synthesis of vitamin D in the human body, and in particular, in the case of UVB, it has an effect of promoting the synthesis of vitamin D.
  • the ultraviolet light applied to the human body may be in the ultraviolet B wavelength band, and when the human body is exposed to the vitamin B wavelength band, 7-dihydrocholesterol in skin cells is cholecalciferol, that is, (Vitamin D3) To synthesize.
  • the amount of light upon ultraviolet irradiation may be variously changed, but 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 photo burn.
  • the light source may emit the ultraviolet rays within the allowable dose amount.
  • the allowable dose of ultraviolet light may be about 30 mJ/m 2 to about 1000000 J/m 2 , or about 30 mJ/m 2 to about 10000 J/m 2 , depending on the wavelength band. The amount may vary.
  • Table 1 shows the time required for sunburn according to the zenith of the sun, the dose of UVB that causes sunburn, and the dose of UVB required to synthesize vitamin D 1000IU.
  • the dose of UVB was measured based on skin type I-II face and hands (10%).
  • the control unit can tabulate such information and store it in a memory or the like and access it through the Internet, thereby controlling the amount of light from the light source.
  • the light source is controlled according to the time or the location, so that light corresponding to sunlight, or light with an appropriately corrected dose according to need can be provided to the human body.
  • the driving method of the above-described light irradiation device may be changed in various forms according to the wavelength band of the light source.
  • various embodiments according to types and wavelength bands of light sources will be described.
  • a plurality of light sources may be provided, and in this case, the plurality of light sources may emit light of different wavelength bands.
  • the plurality of light sources may be driven simultaneously, or each may be driven independently.
  • FIG. 15A shows that in the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, two light sources are provided, that is, a first light source and a second light source, and FIG. 15B shows three light sources, that is, the first light source. It shows what is provided as a light source, a second light source, and a third light source. In one embodiment of the present invention, it is shown that the light sources are provided in two and three, but one embodiment of the present invention is not limited to this and can be provided in different numbers.
  • the light source may include a second light source that emits light in the first wavelength band and a second light source that emits light in a second wavelength band different from the first wavelength band.
  • the first light source may emit light having a wavelength band similar to sunlight as in the above-described embodiment, that is, light including ultraviolet light, visible light, and infrared light, and the second light source.
  • the light source may emit light in the ultraviolet wavelength band.
  • the first light source may emit light in the visible light wavelength band
  • the second light source may emit light in the ultraviolet wavelength band
  • the first light source may emit light in the blue wavelength band
  • the second light source may emit light in the ultraviolet wavelength band
  • the first light source may emit light in the visible light wavelength band
  • the second light source may emit light in the infrared wavelength band.
  • the second light source may emit light in a red to near infrared wavelength band.
  • the first light source may emit light in the blue wavelength band
  • the second light source may emit light in the infrared wavelength band.
  • the second light source may emit light in a red to near infrared wavelength band.
  • the first light source may emit light in the ultraviolet wavelength band
  • the second light source may emit light in the near infrared wavelength band.
  • the second light source may emit light in a red to near infrared wavelength band.
  • the light source includes a second light source that emits light in a first wavelength band, a second light source that emits light in a second wavelength band different from the first wavelength band, and a second light source that is different from the first and second wavelength bands. It may include a third light source for emitting light in the three wavelength band.
  • the first to third light sources are driven independently, and accordingly, the first to third light sources may be combined in various forms.
  • the control unit may provide each light individually or mix at least two of the first to third lights to irradiate the user.
  • the first light source may emit light in the ultraviolet wavelength band
  • the second light source may emit light in the visible light wavelength band
  • the third light source emits light in the infrared wavelength band. You can run.
  • the amount and intensity of light from a light source may be set in a plurality of modes, and the user selects any one of a variety of modes, depending on 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 the first light source and the first light source. 2
  • Various forms and methods such as a mode to turn on the light source, a mode to turn on the first and third light sources in the third mode, and a mode to flash the first light source and turn on the third light source in the fourth mode
  • the light sources can be controlled.
  • These modes may be set automatically, or may be set manually by the user.
  • the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention can easily change the set value according to the conditions desired by the user.
  • the light irradiation apparatus can be variously applied where illumination and light treatment are required.
  • it can be used not only for lighting devices in general places, but also for medical facilities such as operating rooms and hospitals, and light irradiation devices for public health and personal hygiene.
  • the light irradiation device can be used for patient treatment purposes.
  • the light irradiation apparatus of the present invention can be used for public treatment purposes by applying to public facilities, public use spaces, and common use products, or can be used for personal treatment purposes by applying to private facilities, personal use spaces, and personal use products.
  • it may be used in addition to other treatment devices that are not used exclusively for light irradiation devices.

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Abstract

광 조사 장치는 가시광선 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원 및 적어도 일부 파장대역이 상기 제1 광원의 파장 대역과 다르며 광 인가 대상에서의 기능성 물질을 합성을 촉진하는 제2 광을 출사하는 제2 광원을 포함하며, 상기 제2 광은 자외선 B 파장 대역의 광을 포함한다.

Description

인체 내 기능성 물질 합성용 광 조사 장치
본 발명은 인체내 기능성 물질 합성용 광 조사 장치에 관한 것이다.
현대인은 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 못하는 것이 일반적이다. 태양광은 가시광선 파장 대역뿐만 아니라 자외선 파장 대역 및 적외선 파장 대역의 광을 포함하고 있다. 태양광의 각 파장 대역의 광은 인체에 좋은 쪽이든 나쁜 쪽이든 다양한 영향을 미칠 수 있는 바, 이에 따라 태양광과 비슷한 스펙트럼을 가지되 위험성이 없는 다양한 기능을 갖는 광 조사 장치의 개발이 필요하다.
그런데 대부분의 광 조사 장치는 태양광과 다른 파장대역을 갖는 것이 일반적이며, 어두운 곳을 밝히는 장치로서만 사용되는 경우가 대부분이다. 또한, 특정 기능을 갖춘 특수 광원이 개발되고는 있으나, 이 경우 치료기에만 국한되어 사용되고 있다.
본 발명은 인체내 기능성 물질 합성 촉진용 광 조사 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예는 인체내 기능성 물질 합성을 촉진하는 광 조사 장치에 관한 것으로서, 광 조사 장치는 가시광선 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원; 및 적어도 일부 파장대역이 상기 제1 광원의 파장 대역과 다르며 광 인가 대상에서의 기능성 물질을 합성을 촉진하는 제2 광을 출사하는 제2 광원을 포함하며, 상기 제2 광은 자외선 B 파장 대역의 광을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 약 280nm 내지 약 315nm 파장 대역의 광을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광 조사 장치는 상기 제2 광은 자외선 A 파장 대역의 광 및 자외선 C 파장 대역의 광을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광이 인체에 인가될 때 무해한 범위의 도즈량을 허용 도즈량이라고 하면, 상기 제2 광원은 허용 도즈량 내에서 상기 제2 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광의 허용 도즈량은 약 30 J/m2 내지 약 10000 J/m2일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광의 허용 도즈량은 하루 또는 일년 중 소정 시기에 따라 다른 값으로 설정되며, 상기 제2 광원은 상기 허용 도즈량에 따라 광량이 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광의 허용 도즈량은 인체의 위치에 따라 달라질 수 있으며, 상기 제2 광원은 상기 제2 광의 허용 도즈량에 따라 광량이 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광원은, 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 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼은 하기 식 1로 표시될 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2019016756-appb-I000001
λ: 파장(um)
h : 플랑크 상수
c : 빛의 속도
T: 절대 온도
k: 볼츠만 상수
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광 조사 장치는 인체를 감지하는 센서부를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광 조사 장치는 상기 인체의 유무에 따라 상기 제1 및 제2 광원들의 온/오프를 제어하는 제어부 및 상기 제1 및 제2 광원들 중 적어도 하나의 광 출사 방향을 제어하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 센서부는 인체의 이동여부를 감지하며, 상기 구동부는 상기 인체의 이동 여부에 따라 상기 제1 광원 및 제2 광원의 광 출사 방향을 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광 조사 장치는 상기 제1 및 제2 광원들이 실장된 광원 기판, 및 상기 광원 기판 상에 제공되어, 상기 광원 기판이 기울어진 각도를 조절하는 기울임 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원 기판, 상기 제1 및 제2 광원들은 복수 개로 제공되며, 상기 기울임 부재는 상기 광원 기판들마다 제공되어 독립적으로 구동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 조사 장치는, 상기 제1 광원 및 제2 광원들 중 적어도 하나의 온/오프를 제어하는 하나 이상의 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 조사 장치는 사용자에 의해 상기 제1 광원 및 제2 광원들 중 적어도 하나의 온/오프가 제어되거나, 기설정된 프로그램에 따라 상기 제1 광원 및 제2 광원들 중 적어도 하나의 온/오프가 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치는, 광을 출사하는 광원, 위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부, 및 상기 위치 정보 수신부로부터 상기 위치 정보를 수신하며, 상기 광원으로부터 출사된 광의 도즈량을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 위치 정보를 기초로 하여 상기 광원부가 출사해야 할 광의 도즈량을 산출하고, 상기 도즈량만큼의 광을 출사하도록 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 위치 정보 수신부로부터 제공받은 위치 정보를 기초로 하여 적정 도즈량을 산출하고, 상기 광원이 적정 도즈량을 출사하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 위치 정보 수신부는 상기 광 조사 장치의 위치 정보를 산출하고, 상기 제어부는 상기 위치 정보를 수신받아 상기 광 조사 장치가 위치한 장소에서의 외부광의 도즈량을 산출하며, 상기 적정 도즈량과 상기 외부광의 도즈량의 차이만큼 상기 광을 출사하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 위치 정보로부터 시간 정보를 산출하고, 상기 시간 정보에 따라 상기 광의 도즈량을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 허용 도즈량 이하로 광을 출사하도록 상기 광원들을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 광원은 서로 다른 파장 대역의 광을 출사하는 복수 개의 광원들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 광원은 가시광선 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원, 및 상기 제1 광의 파장 대역과 다른 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원을 포함할 수 있다. 상기 제2 광은 자외선 파장 대역을 가질 수 있다. 상기 제어부는 상기 제2 광의 최대 허용 도즈량 이하로 출사되도록 제어할 수 있다. 상기 제2 광은 약 240nm 내지 약 280nm의 파장 대역을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 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 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 약 400nm 내지 약 500nm의 파장 대역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 적색 내지 근적외선 파장 대역을 가질 수 있다. 상기 제2 광은 약 610nm 내지 약 940nm의 파장 대역을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 광원은 가시광선 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원, 자외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원, 및 적외선 파장 대역의 제3 광을 출사하는 제3 광원을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 내지 제3 광 중 적어도 두 광을 혼합하여 조사할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 광원은 복수 개로 제공되며, 상기 광원들은 독립적으로 구동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는, 조명으로 사용할 수 있음과 동시에 인체 내에서의 기능성 물질의 합성을 촉진시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원으로부터 출사된 제1 광의 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원으로부터 출사된 제1 광의 스펙트럼을 도시한 것이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 제1 광의 스펙트럼을 태양광 스펙트럼과 함께 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 블록도들이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 III-III'선에 따른 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 IV-IV'선에 따른 단면도이며, 도 8c는 기울임 부재가 채용된 광 조사 장치에 있어서, 기울임 부재의 구동에 의해 광원 기판이 기울어진 것을 도시한 단면도이다.
도 9는 하루 동안의 시간에 따른 태양광의 자외선의 세기를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 평면도이다.
도 11는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 블록도이다.
도 12은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 13는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치에 있어서 광원에서 출사된 광의 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다. 도 15a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치에 있어서, 광원이 두 개, 즉, 제1 광원과 제2 광원으로 제공된 것을 도시한 것이며, 도 15b는 광원이 세 개, 즉, 제1 광원, 제2 광원, 및 제3 광원으로 제공된 것을 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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 제1 광을 출사하는 제1 광원(30), 제2 광을 출사하는 제2 광원(40), 및 상기 제1 및 제2 광원들(30, 40)을 실장하는 광원 기판(20)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 특정 파장 대역의 스펙트럼 분포를 구현할 수 있는 개별 발광원으로서, 조명으로서 사용될 수 있다. 이를 위해, 제1 광원(30)은 가시 광선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 인체에 인가시 인체가 체내에서 소정의 기능성 물질을 합성할 수 있도록 기능성 물질 합성 반응을 촉진하는 광을 제공하는 광원으로서 사용될 수 있다. 이를 위해, 제2 광원(40)은 인체 내 기능성 물질 합성을 촉진하는 파장 대역, 예를 들어, 자외선 파장 대역의 광을 출사한다. 다시 말해, 제1 광원으로부터의 제1 광은 가시 광선 파장 대역의 광을 포함하며, 제2 광원으로부터의 제2 광은 자외선 파장 대역의 광을 포함한다. 여기서, 제1 광과 제2 광은 적어도 일부 파장대역이 서로 다르다.
제1 광원(30)과 제2 광원(40)은 광원 기판(20) 상에 실장되는 바, 광원 기판(20)은 제1 및 제2 광원들(30, 40)을 실장할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 제공될 수 있다. 광원 기판(20)은 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원을 공급할 수 있도록 배선이 포함된 형태로 제공될 수 있다. 광원 기판(20)은 예를 들어, 배선이 형성된 금속 기판, 인쇄 회로 기판 등으로 이루어질 수 있다.
제1 광원(30)과 제2 광원(40)은 동시에 또는 개별적으로 각각 구동 가능하다. 즉, 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 동시에 온/오프 될 수 있으며, 제1 광원(30)과 제2 광원(40) 각각이 별개로 온/오프 될 수도 있다. 또한, 제1 광원(30)과 제2 광원(40)으로부터의 출사광, 즉, 제1 및 제2 광의 세기 또한 동시에 또는 개별적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원(30)은 가시 광선 파장 대역의 광을 출사하되, 소정의 공간을 비추는 조명으로 사용될 수 있는 것으로 마련된다. 예를 들어, 제1 광원(30)은 가시 광선 파장 대역의 광을 출사하는 발광 다이오드, 형광등, 등일 수 있다. 그러나 제1 광원(30)의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에 있어서, 제1 광원으로부터 출사된 제1 광의 스펙트럼을 도시한 것이다. 도 2에 있어서, x축은 파장(nm)이며 y축은 상대 강도(relative intensity)이다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 가시 광선 파장 대역의 광을 출사하는 발광 다이오드의 스펙트럼을 일 예로 도시하였다.
도 2를 참조하면, 제1 광원은 제1 광으로서 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역의 광을 출사한다. 제1 광원은 소정 영역을 비추는 조명으로서 기능한다. 제1 광원으로부터 출사된 제1 광은 자외선 영역이나 적외선 영역에서 출사된 광을 포함될 수는 있으나 그 세기는 매우 미약하며, 거의 대부분이 가시 광선 파장 대역에 분포한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 광원은 인체의 특정 기능성 물질의 합성을 유도 및 촉진하는 광을 출사한다. 제2 광원이 출사하는 광, 즉 제2 광은 인체의 특정 기능성 물질의 합성을 유도할 수 있는 다양한 파장 대역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 광은 자외선, 가시광선 및/또는 적외선일 수 있다. 여기서, 제2 광은 제1 광과 일부 파장 대역에서 중첩할 수도 있으나, 적어도 일부 파장 대역에서 제1 광과 서로 다른 파장 대역의 광을 출사한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 광은 자외선 파장 대역일 수 있으며, 특히 자외선 파장 대역 중 자외선 B의 파장 대역일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광 인가 대상은 소정 광에 노출 시에 특정 기능성 물질이 합성될 수 있는 생물체, 예를 들어, 식물이나 동물일 수 있으며, 특히 인체에 해당될 수 있다. 인체의 경우 소정 자외선에 노출 되는 경우 인체 내에서 기능성 물질 중 하나인 비타민 D가 합성될 수 있다. 이를 위해, 인체에 인가되는 자외선은 자외선 B 파장 대역일 수 있으며, 비타민 B 파장 대역에 인체가 노출되는 경우, 피부세포 속의 7-디하이드로콜레스테롤(dehydrocholesterol)이 콜레칼시페롤Cholecalciferol), 즉, (Vitamin D3)를 합성하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 자외선 B에 해당하는 제2 광은 약280nm 내지 약 315nm 파장 대역의 광을 포함할 수 있다.
그러나, 제2 광의 파장 대역은 이에 한정되는 것은 아니며, 자외선 B의 파장 대역에 더해, 자외선 A 및/또는 자외선 C 파장 대역의 광을 포함할 수도 있다.
일반적으로 자외선은 인체에 소정 도즈량 이상 인가시 인체에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에 있어서 제2 광은 허용 도즈량 이하로 인체에 인가된다. 여기서, 허용 도즈량이라 함은 인체에 인가될 때 인체에 무해한 범위의 도즈량을 의미한다. 예를 들어, 제2 광의 허용 도즈량은 약 30 J/m2 내지 약 10000 J/m2일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 일반적인 조명을 위한 제1 광원과 기능성 물질의 합성을 촉진시키는 제2 광원을 포함함으로써, 일반적인 조명으로 사용할 수 있음과 동시에 인체에서의 기능성 물질의 합성이 촉진되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 조명으로 사용될 수 있는 한도 내에서 다양한 것이 사용될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제1 광원으로부터 출사된 제1 광의 스펙트럼을 도시한 것이다. 도 3a에 있어서, x축은 파장(nm)이며 y축은 상대 강도(relative intensity)이다.
도 3a을 참조하면, 제1 광원은, 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 갖는 제1 광을 출사할 수 있다. 본 실시예에서의 제1 광은 태양광과 유사한 스펙트럼을 가지는 바, 제1 광에 대해 태양광과 비교하여 설명한다.
도 3b는 도 3a에 도시된 제1 광의 스펙트럼을 태양광 스펙트럼과 함께 도시한 것이다.
도 3b를 참조하면, 본 실시예에 있어서 제1 광은 색온도가 약 2600K 내지 약 7000K인 범위 내에서 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광에 해당한다. 여기서, 약 380 내지 약 490 nm 파장 대역에 있어서, 제1 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼으로부터 0.14 이하의 편차를 가질 수 있다.
노멀라이즈된 태양광 스펙트럼은 하기 식 1로 표시될 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2019016756-appb-I000002
λ: 파장(um)
h : 플랑크 상수
c : 빛의 속도
T: 절대 온도
k: 볼츠만 상수
RS로 표시된 스펙트럼은 태양광 스펙트럼이며, ES로 표시된 스펙트럼은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원이 출사한 광의 스펙트럼이다. 여기서, 태양광 스펙트럼은 색온도가 5000K일 때에 해당한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광원은 태양광과 유사한 스펙트럼을 갖는다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광원은 자외선 파장 대역의 대부분을 제외하고 출사한다는 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 제1 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 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.
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.
태양광은 인체, 특히 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 있으나, 본 발명과 같이 태양광과 유사한 제1 광원을 사용하는 경우 근시 유병률이 감소될 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 제1 광원이 태양광과 매우 유사한 형태의 파장 대역의 광을 제공하는 바, 과도한 청색광에 의한 부작용이 최소화될 수 있다.
기존의 광원(예를 들어 기존의 발광 다이오드)을 제1 광원으로 사용하는 경우, 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기존의 발광 다이오드의 특성 상 블루 파장 대역의 광의 세기가 매우 높을 수 있다. 여기에 더해, 제2 광원이 주로 자외선 파장 대역을 포함하는 광이기는 하나, 강도가 약하더라도 블루 파장 대역의 광까지 함께 출사될 수 있다. 이 경우, 제2 광의 블루 파장 대역의 광이 제1 광원의 블루 파장 대역의 광과 중첩됨으로써, 최종적으로 블루 파장 대역 광의 세기가 매우 커질 가능성이 있다. 그런데 과도한 블루 파장의 광이 안구에 지속적으로 노출될 경우에는 안구의 황반변성, 백내장 등의 안과 질환의 발병위험이 높아지는 문제점이 있다.
그러나 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원을 제1 광원으로 이용하는 경우, 태양광과 비슷하게 블루 파장 대역의 광이 특별히 강하게 나타나지 않기 때문에, 블루 파장의 광을 과도하게 방사하는 일 없이 전 파장 대역에서 상대적으로 적절한 강도의 빛을 조사할 수 있게 된다. 이에 따라, 블루 파장 대역에서의 과다한 광 노출에 의한 부작용이 최소화된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원을 제1 광원으로 사용하는 경우, 380nm 내지 약 780nm 파장 대역의 광을 출사하므로 자외선 파장 대역의 광이 실질적으로 출사되지 않거나 매우 적은 양이 출사된다. 이에 따라, 제2 광원을 이용하여 자외선을 제공하는 경우, 태양광과 유사한 정도의 자외선, 특히 태양광과 유사한 정도의 자외선 B의 광을 제공할 수 있다.
이에 더해, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 사용하는 경우, 가시광선 파장 대역의 광을 출사하는 제1 광원뿐 아니라, 자외선 파장 대역의 광을 출사하는 제2 광원의 온/오프도 선택할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에는 제1 광원 및/또는 제2 광원의 온/오프를 사용자가 직접 조작할 수 있도록 하나 이상의 스위치가 제공될 수 있다. 스위치는 제1 및/또는 제2 광원들에 인접하게 배치되거나, 제1 및/또는 제2 광원들과 이격되어 배치될 수도 있다. 스위치는 제1 및/또는 제2 광원들에 전기적으로 물리적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 무선으로 연결될 수도 있다. 또한, 스위치의 형태는 다양하게 제공될 수 있는 바, 신호를 입력받을 수 있는 것이라면, 그 형태가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스위치는 일반적인 누름 버튼의 형태를 가질 수 있으며, 또는 터치 스크린을 이용한 터치 입력기의 형태를 가질 수도 있다.
이에 더해, 사용자는 제1 및/또는 제2 광원들의 온/오프 여부를 직접 수동 조작하는 것뿐만 아니라, 자동 프로그램을 이용하여 조작할 수도 있다. 사용자는 미리 제1 및/또는 제2 광원들의 구동 시간, 발광 정도 등을 프로그래밍한 모드를 설정할 수 있으며, 이를 실행함으로써 사용자의 추가 입력 없이 자동으로 제1 및/또는 제2 광원들의 온/오프가 제어될 수 있다.
이에 따라, 태양광의 경우, 자외선 파장 대역의 광이 포함된 채로 인체에 인가됨으로써 자외선 파장 대역의 광에 대해 선택적으로 노출 여부를 결정하는 것이 불가능하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에서는 필요에 따라 자외선 파장 대역의 광에 대한 노출 여부를 사용자가 결정할 수 있다. 그 결과, 특정 기능성 물질의 합성이 필요한 사람의 경우, 제2 광원을 의도적으로 온 시킴으로써 효과적으로 기능성 물질의 합성을 촉진할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 사용자가 장소 및 시간에 관계없이 태양광과 매우 유사한 광을 접할 수 있게 하며, 이에 더해 자외선과 같이 특정 파장의 광을 선택적으로 접할 수 있게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 특정 기능성 물질의 합성이 필요한 병원의 병실에 적용됨으로써, 환자에 대한 치료 효과를 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 블록도들이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 제1 광을 출사하는 제1 광원(30), 제2 광을 출사하는 제2 광원(40), 제1 및 제2 광원들(30, 40)을 제어하는 제어부(50), 제어부(50)와 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원을 공급하는 전원 공급부(60)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 광원들(30, 40) 각각은 상술한 바와 같이, 가시 광선 파장 대역을 포함하는 제1 광과 자외선 파장 대역을 포함하는 제2 광을 출사할 수 있다.
제어부(50)는 제1 및 제2 광원들(30, 40)으로부터 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간 등을 제어할 수 있다. 제어부(50)는 다양한 방식으로 광의 출사 여부나 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간을 제어할 수 있는 바, 예를 들어, 지속적으로 광을 출사하는 방식, 순차적으로 광의 세기를 감소시키거나 증가시키는 방식, 점멸 방식, 또는 혼합한 방식 등을 채용할 수 있다.
제어부(50)에는 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 온/오프를 사용자가 선택할 수 있도록 하는 하나 이상의 스위치가 연결될 수 있다.
전원 공급부(60)는 제1 및 제2 광원들(30, 40)와 제어부(50)에 전기적으로 연결되어 제1 및 제2 광원들(30, 40)와 제어부(50)에 전원을 공급한다. 도면에서는 전원 공급부(60)가 제어부(50)를 통해 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원을 공급하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원 공급부(60)가 직접적으로 연결되어 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원을 공급할 수도 있다.
광 조사 장치(100)에는 선택적으로 제1 및 제2 광원들(30, 40)로부터 출사된 광을 집속하거나 발산시키는 광학부가 더 제공될 수 있다. 광학부는 제1 및 제2 광원들(30, 40)로부터 생성된 광을 필요에 따라 좁은 범위 또는 넓은 부위로 집속할 수 있다. 또는, 광을 조사하고자 하는 위치에 따라 균일하거나 불균일한 형태로 집속하거나 분산시킬 수 있다. 광학부는 필요에 따라 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있으며, 렌즈는 제1 및 제2 광원들(30, 40)로부터의 광을 집속, 분산, 균일화, 불균일화하는 등 다양한 기능을 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)를 이용하여 좁은 면적에 광을 조사할 경우, 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 광을 집속하기 위한 렌즈가 사용될 수 있으며, 반대로 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)을 이용하여 넓은 면적, 예를 들어, 방 전체에 광을 제공할 경우, 광을 분산시키기 위한 렌즈가 사용될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 도4a에 도시된 구성 요소에 더해, 광 조사 장치(100)로부터의 광이 인가되는 장소의 환경을 감지하는 센서부(70)를 더 포함할 수 있다. 센서부(70)에서 감지한 결과에 따라, 광 조사 장치(100)는 수동 모드 또는 자동 모드로 구동될 수 있다.
센서부(70)는 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 구동에 영향을 미칠 수 있는 다양한 인자들을 감지하기 위한 것으로서, 다양한 것이 마련될 수 있다. 예를 들어, 센서부(70)는 인체의 존재 유무를 감지하는 센서부(70)로서, 인체의 모션을 감지하는 모션 센서일 수도 있다. 인체는 일반적으로 움직임이 수반되므로, 이러한 움직임을 감지함으로써 인체의 존재 유무 또는 움직임 유무를 확인할 수 있다. 또한 센서부(70)는 인체뿐만 아니라, 광 조사 장치로부터 출사된 광이 인가되는 장소에서의 외부 광의 유무를 감지하는 조도 센서를 포함할 수도 있다. 상기 제어부(50)는 조도 센서 및/또는 모션 센서 중 적어도 하나의 센싱 결과에 따라 상기 제1 광원(30)과 상기 제2 광원(40)(25)의 전원의 온/오프를 구동할 수 있다.
모션 센서는 인체의 활동 여부를 감지할 수 있다. 모션 센서에 의해 사용자의 활동이 감지되는 경우 제1 광원(30) 및 제2 광원(40)을 턴 온할 수 있다. 모션 센서에 의해 사용자의 활동이 감지되지 않는 경우, 반대로 제1 광원(30) 및 제2 광원(40)을 턴 오프할 수 있다. 또는, 모션 센서를 통해 광 조사 장치와 사용자 사이의 거리가 기설정된 한계 접근 거리에 도달하면 상기 제2 광원(40)를 턴-오프할 수 있다.
조도 센서는 주변 외부광의 조도를 감지할 수 있다. 제어부(50)는 주변 광의 조도 범위를 적어도 하나 이상으로 미리 설정한 후, 감지된 주변 광의 조도 범위에 따라 제1 및 제2 광원들(30, 40)를 온/오프 하거나, 제1 및 제2 광원들(30, 40)로부터의 광량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 만약 태양광에 의해 주변 외부광의 조도가 높은 경우 제1 광원(30)의 조도를 낮추고 제2 광원(40)을 오프할 수 있다.
이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 인체의 활동 여부나 외부 광량에 따라 제1 및 제2 광원들(30, 40)을 선택적으로 구동하는 등 다양한 형태로 사용될 수 있으며 소요 전력이 절감되는 효과가 있다.
도 4c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 도4b에 도시된 구성 요소에 더해, 상기 제1 광원(30) 및 제2 광원(40) 중 적어도 하나의 광 출사 방향을 제어하는 구동부(80)를 더 포함할 수 있다.
구동부(80)는 상술한 센서부(70)로부터의 센싱 정보를 기초로 하여, 인체의 유무 및 인체의 이동 여부를 감지한 후, 인체를 향하여 광이 출사되도록, 또는 인체를 피해서 광이 출사되도록 제1 광원(30) 및 제2 광원(40) 중 적어도 하나의 광 출사 방향을 변경할 수 있다.
구동부(80)는 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 광 출사 위치를 조절할 수 있는 것이라면 특별히 그 형태가 한정되는 것은 아니다. 구동부(80)는 예를 들어, 후술할 기울임 부재일 수도 있다.
본 도면에서는 설명의 편의를 위해 블록도의 형태로 개시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하에서는 광 조사 장치의 구체적인 실시예를 설명한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 제1 광원(30), 제2 광원(40), 및 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 실장된 광원 기판(20)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 광원(30)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 제2 광원(40) 또한 복수 개로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원들(30)과 제2 광원들(40)은 동수로 제공되어, 도시된 바와 같이, 행열 형태로 서로 교번하여 배치될 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 광원(30)의 개수가 제2 광원(40)의 개수보다 많을 수도 적을 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 광원(30)과 제2 광원(40)의 개수에 따라, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 제1 및 제2 광원들(30, 40)과 광원 기판(20)을 수납하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 하우징에는 제1 및 제2 광원들(30, 40)으로부터 출사된 광이 투과하는 투과창이 마련될 수 있으며, 제1 및 제2 광원들(30, 40)으로부터 출사된 광은 투과창을 통해 인체 측으로 광이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원 기판(20) 상에는 제어부(50)가 다양한 형태, 예를 들어, 광원 기판(20) 상에 별도의 회로 배선으로 형성되거나, 별도의 칩으로 형성되어 광원 기판(20) 상에 실장 되는 등의 형태로 제공될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상술한 실시예들에 개시된 구성 요소에 더해, 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 실장된 광원 기판(20)이 장착된 베이스 기판(10)을 더 포함할 수 있다.
베이스 기판(10)은 제1 및 제2 광원들(30, 40) 및/또는 광원 기판(20)에 전원을 공급할 수 있도록 배선이 포함된 형태로 제공될 수 있다. 베이스 기판(10)은 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 예를 들어, 예를 들어, 배선이 형성된 금속 기판, 인쇄 회로 기판 등으로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 광원 기판(20)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 광원 기판들(20)에는 제1 광원들(30) 중 적어도 하나, 제2 광원들(40) 중 적어도 하나, 또는 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 각각 제공될 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위해, 광원 기판(20)이 네 개로 제공되며, 두 개의 광원 기판(20)에는 제1 광원들(30)이 각각 제공되고, 나머지 두 개의 광원 기판(20)에는 제2 광원들(40)이 각각 제공된 것을 도시하였다. 이와 같이, 각 광원 기판(20)은 복수 개의 광원들이 실장된 패키지 형태로 제공될 수 있으며, 이 경우, 다수 개의 패키지를 베이스 기판(10) 상에 배열하는 형태로 용이하게 광 조사 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광원 기판(20) 및 베이스 기판(10) 상에는 제어부가 다양한 형태, 예를 들어, 적어도 하나의 광원 기판(20) 및 베이스 기판(10) 상에 별도의 회로 배선으로 형성되거나, 별도의 칩으로 형성되어 적어도 하나의 광원 기판(20) 및 베이스 기판(10) 상에 실장 되는 등의 형태로 제공될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 III-III'선에 따른 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상술한 실시예들에 개시된 구성 요소들에 더해, 센서부(70)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 센서부(70)는 베이스 기판(10) 상에 제공될 수 있다. 그러나, 센서부(70)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 광원 기판(20) 상에 제공될 수도 있으며, 그 외, 베이스 기판(10)이나 광원 기판(20)으로부터 이격된 장소에 별도로 배치될 수도 있다. 만약 센서부(70)가 베이스 기판(10)이나 광원 기판(20)으로부터 이격된 별도의 장소에 배치되는 경우, 센서부(70)와 제어부(50)는 배선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
센서부(70)는 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 구동에 영향을 미칠 수 있는 다양한 인자들을 감지하기 위한 것으로서, 다양한 것이 마련될 수 있다. 예를 들어, 센서부(70)는 인체의 존재 유무를 감지하는 센서로서, 인체의 모션을 감지하는 모션 센서일 수도 있다. 또한 센서(70)는 인체뿐만 아니라, 광 조사 장치로부터 출사된 광이 인가되는 장소에서의 외부 광의 유무를 감지하는 조도 센서일 수도 있다.
센서(70)에는 센서(70)의 감지 방향을 조절할 수 있는 회전 부재나 상하 이동 부재 등이 더 구비될 수 있다. 이러한 회전 부재나 상하 이동 부재를 이용하여 센서(70)가 감지하고자 하는 대상을 용이하게 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 센서(70)가 하나로 마련된 것이 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 센서(70)는 다양한 개수로 제공될 수 있다. 여기서, 동일한 종류의 센서(70)가 복수 개로 제공될 수도 있고, 서로 다른 센서(70)가 다양한 조합으로 복수 개로 제공될 수도 있음은 물론이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 IV-IV'선에 따른 단면도이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상술한 실시예들에 개시된 구성 요소들에 더해, 구동부를 더 포함할 수 있다. 구동부는 제1 광원들(30)과 제2 광원들(40) 중 적어도 하나의 광 출사 방향을 제어하기 위한 것이다.
구동부는 제1 및 제2 광원들(30, 40) 각각에 제공되어, 개별적으로 제1 및 제2 광원들(30, 40) 각각의 광 출사 방향을 제어할 수도 있으나, 광원 기판(20)의 기울기를 제어하는 방식으로 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 광 출사 방향을 제어할 수도 있다. 본 실시예에서는, 광원 기판(20)이 2개로 제공되고 각 광원 기판(20) 상에 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 제공될 때, 각 광원 기판(20)과 베이스 기판(10)의 사이에 구동부로서 기울임 부재(90)가 제공된 것을 도시하였다. 기울임 부재(90)는 베이스 기판(10)과 광원 기판(20) 사이에 제공되어, 상기 광원 기판(20)이 기울어진 각도를 조절할 수 있다. 기울임 부재(90)는 기울임 부재(90) 이외에도 광원 기판(20)을 소정 방향으로 움직일 수 있는 한도 내에서 다양한 형태로 제공될 수 있다.
구동부는 상술한 센서(70)로부터의 센싱 정보를 기초로 하여, 인체의 유무 및 인체의 이동 여부를 감지한 후, 인체를 향하여 광이 출사되도록, 또는 인체를 피해서 광이 출사되도록 제1 광원(30) 및 제2 광원(40) 중 적어도 하나의 광 출사 방향을 변경할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제어부(50)는 센서(70)로부터의 인체의 정보를 수신하여 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 온/오프를 제어함과 동시에 인체로 광이 출사될 수 있도록 구동부, 즉, 기울임 부재(90)를 이용하여 광원 기판(20)의 각도를 변경할 수 있다.
도 8c는 기울임 부재(90)가 채용된 광 조사 장치에 있어서, 기울임 부재(90)의 구동에 의해 광원 기판(20)이 기울어진 것을 도시한 단면도이다.
상기 기울임 부재(90)는 상기 광원 기판들(20)마다 제공되어 독립적으로 구동될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 2개 이상의 구동부가 제공되는 경우, 각 구동부에 연결된 제1 및 제2 광원들(30, 40)은 개별적으로 구동될 수 있으며, 이에 따라 서로 다른 방향으로의 개별적인 광의 제공이 가능하다. 이에 따라, 센서(70)가 다수의 인체, 예를 들어, 다수의 인체를 감지하는 경우, 인체의 이동에 따른 개별적인 조명의 제공이 가능하다.
또한, 다수의 인체를 감지한 경우가 아니더라도, 특정 영역을 지정하고 그 특정 영역에 개별적인 조명을 제공해야 하는 경우, 복수 개의 영역에 개별적인 조명도 가능하다. 예를 들어, 병원 내 병실에서 다수의 구역에 별도의 치료용 조명을 제공해야 하는 경우, 다수개의 구동부를 구비함으로써 다수의 구역별로 광이 출사되도록 배치하여 각각의 영역에 조명을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 광원들이 제어부에 의해 개별적으로 제어됨으로써 다양한 세기와 다양한 방향으로 제1 및 제2 광을 제공할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 태양광을 대신하여 제1 및 제2 광원들의 적어도 일부가 소정 정도의 도즈량으로 인체에 제공될 수 있는 장점이 있다.
사람의 경우, 태양광 중 특정 파장 대역의 광에 노출됨으로써 기능성 물질, 예를 들어, 비타민 D의 합성이 촉진된다. 이에 따라, 소정 정도의 기능성 물질을 합성하기 위해 인체는 적절한 정도로 태양광에 노출될 필요가 있다. 그러나, 태양 광의 경우 시기(예를 들어, 하루 중 어느 시간, 일년 중 어느 날)인지에 따라, 또는 위치(예를 들어, 위도나 경도)가 어떻게 되느냐에 따라 태양광의 파장 대역 및 세기가 달라진다.
도 9는 하루 동안의 시간에 따른 태양광의 자외선의 세기를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 태양광은 하루 동안의 시간에 따라 자외선의 세기가 지속적으로 달라진다. 이에 따라, 실제 인체가 필요한 정도의 제1 및 제2 광에 맞추어 태양광에 인체를 노출시키기는 쉽지 않다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치는, 시기에 따라 또는 위치에 따라 제1 및 제2 광원들이 제어됨으로써, 태양광에 상응하는 광을 적절한 양으로 인체에 제공할 수 있는 장점이 있다. 즉, 태양의 위치에 따라, 태양광의 자외선의 세기나 조사 시간에 따라, 자외선 최대 허용량 이하의 광이 인체에 노출되도록 제1 및 제2 광원들로부터의 광량 및 세기, 특히 자외선에 해당하는 제2 광원으로부터의 광량 및 세기가 조절될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 광의 허용 도즈량은 계절에 따라 다른 값으로 설정되며, 제2 광원으로부터의 제2 광이 상기 허용 도즈량에 따라 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에 있어서, 제1 광과 제2 광의 광량과 세기는 다양한 복수 개의 모드들로 설정될 수 있으며, 사용자는 다양한 모드들 중 어느 하나를 선택하여, 그 모드에 따라 제1 및 제2 광을 인가받을 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 제1 내지 제5 모드로 설정될 수 있다. 여기서, 제1 모드는 기본 조명 모드로서, 기본적인 조명만 제공하는 모드(즉, 제1 광원만 온 되는 모드)일 수 있으며, 제2 모드는 다이나믹 모드로서, 아침, 점심, 저녁 시간대에 맞춰 제1 및 제2 광의 색온도와 파장이 변화하는 모드일 수 있다. 제3 모드는 인공광 강화 모드로서, 제1 광에 비해 제2 광이 주요 광원으로서 더 출사되도록 제2 광원이 온 되는 모드일 수 있다. 제4 모드는 태양광 모드로서, 태양광과 가장 유사한 정도로 제1 및 제2 광원들이 온되는 모드일 수 있다. 제5 모드는 사용자 설정 모드로서, 사용자가 제1 및 제2 광원들의 온/오프 및 제1 및 제2 광의 광량과 세기를 선택하는 모드일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 사용자가 원하는 조건에 따라 설정값을 용이하게 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 조명 및 자외선에 의한 치료가 필요한 곳에 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 수술실, 병원 등과 같이 의료 시설, 공공 위생이나 개인 위생용 광 조사 장치에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 환자 치료 목적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 광 조사 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, 광 조사 장치에 전용하여 사용되는 것이 아닌, 다른 치료 장치에 부가되어 사용될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 평면도이며, 도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 블록도이다.
도 10 및 도 11를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 광을 출사하는 광원(30)과, 위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부, 및 위치 정보 수신부로부터 위치 정보를 수신하며 상기 광원(30)으로부터 출사된 광의 도즈량을 제어하는 제어부(50)를 포함한다. 여기서 위치 정보는 GPS(global positioning system)를 이용하여 얻을 수 있는 정보를 의미한다.
광원(30)은 다양한 파장 대역의 광을 출사하는 것으로서, 본 실시예에 따른 광 조사 장치(100)가 어느 용도로 사용되느냐에 따라 그 파장 대역이 결정 될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)가 조명 장치로 사용되는 경우 가시광선 파장 대역의 광을 출사 할 수 있으며, 상처 살균 용으로 사용되는 경우 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 광 조사 장치(100)가 사용되는 용도에 따른 광원(30)의 파장 대역에 대해서는 후술한다.
위치 정보 수신부(45)는 GPS를 이용하여 위성으로부터의 위치 정보를 수신함으로써 광 조사 장치(100)의 현재 위치 정보를 산출하기 위한 것이다. 즉, 위치 정보는 위도 및 경도 등을 포함할 수 있으며, 위치 정보 수신부(45)가 수신한 위치 정보에 의해 현재의 광 조사 장치(100)의 위도 및 경도 등의 위치 정보를 파악할 수 있다. 위치 정보 신호를 이용하여 얻은 위치 정보는 제어부(50)로 제공된다.
제어부(50)는 위치 정보 수신부(45)로부터 제공받은 위치 정보를 기초로 하여 광원(30)부가 출사해야 할 광의 도즈량을 산출하고, 도즈량만큼의 광을 출사하도록 광원(30)을 제어한다. 다시 말해, 제어부(50)는 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간 등을 제어할 수 있다.
전원 공급부(60)는 광원(30)과 위치 정보 수신부(45)에 제어부(50)에 전기적으로 연결되어 광원(30)과 위치 정보 수신부(45)에 전원을 공급한다. 도면에서는 전원 공급부(60)가 제어부(50)를 통해 광원(30)과 위치 정보 수신부(45)에 전원을 공급하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광원(30)과 위치 정보 수신부(45)가 각각 직접적으로 전원 공급부(60)에 연결될 수도 있다.
광원(30) 및 위치 정보 수신부(45)는 기판(20) 상에 배치될 수 있다. 기판(20)은 광원(30) 및 위치 정보 수신부(45) 중 적어도 하나가 직접 실장될 수 있는 배선이나 회로 등이 형성된 인쇄 회로 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(20)은 광원(30) 및 위치 정보 수신부(45) 중 적어도 하나가 배치될 수 있는 것이라면 족하며, 그 형상이나 구조는 특별히 한정되는 것은 아니며, 생략될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 광원(30)이 출사하는 광의 파장 대역 및 구동 방법에 따라 다양한 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)에 있어서, 광원(30)이 출사하는 광이 태양광과 비슷한 파장 대역을 갖는 경우, 광 조사 장치(100)는 일상적인 조명 장치 또는 안구 질환의 치료나 예방에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예는 사용자가 장소나 시간에 관계없이 태양광과 매우 유사한 광을 접할 수 있게 한다.
태양광은 지구 상에서 모든 장도에 동일한 정도로 조사되지 않으며, 위도가 낮을수록 태양광의 도즈량이 커지고 위도가 높을수록 태양광의 도즈량이 작아진다. 또한 고도가 높을수록 태양광의 도즈량이 크고 고도가 낮을수록 태양광의 도즈량이 작아진다. 이에 따라, 어느 나라, 어느 장소에 사용자가 존재하느냐에 따라 태양광에 노출되는 시간이나 노출되는 정도가 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 위치 정보를 이용하여 광 조사 장치(100)의 위치를 파악하고, 그 위치에서의 태양광의 도즈량을 연산한 후, 태양광의 도즈량에 상응하는 가시 광선의 광을 사용자에게 조사함으로써, 인체에는 무해한 한도 내에서 태양광에 노출된 효과를 얻을 수 있게 한다.
이를 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 12을 참조하면, 위치 정보 수신부는 위치 정보를 수신(S11)한다. 예를 들어, 위치 정보 수신부로부터 얻은 위치 정보에 따라 광 조사 장치가 A국가의 B도시에 있는 것으로 판단될 수 있다.
수신된 위치 정보는 제어부에 제공되며, 제어부는 위치 정보를 기초로 광 조사 장치가 출사해야 할 광의 적정 도즈량을 확인 또는 산출(S13)한다. 예를 들어, A국가의 B 도시가 결정되면 A국가의 B도시에서의 위도나 경도 정보 이외에도, 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보 등이 산출될 수 있다. 위도 및 경도 정보를 이용하면 위도 및 경도 상에서의 일출 및 일몰 시각이 용이하게 확인될 수 있는 바, 제어부는 현재 위도 및 경도 상에서 일출 및 일몰시각을 산출하는 알고리즘을 이용하여 주간 또는 야간 여부 등을 판단하도록 구성될 수 있다.
제어부는 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보를 이용하여, 실제 태양광과 유사한 정도, 즉 적정한 정도의 도즈량이 되도록 광원의 턴-온 시간, 턴-오프 시간, 광의 세기 등을 산출할 수 있다. 특히, 조도 센서 등의 추가 없이 주간이나 야간등을 정확하게 판별하여 광원의 광 조사 여부를 적절하게 조절할 수 있다.
각 장소에서의 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보는 제어부 내의 별도의 메모리 등에 저장되어 있을 수도 있으며, 또는 별도의 인터넷 망 등에 접속함으로써 용이하게 수득할 수 있다.
제어부는 광원을 턴-온 하거나 턴-오프하여 산출된 적정 도즈량에 해당하는 광이 광원으로부터 사용자에 조사(S15)되도록 한다. 사용자는 자기가 있는 장소에서, 실외를 나가지 않더라도 태양광과 실질적으로 동일한 정도의 도즈량으로 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원으로부터 출사된 광은 전체적인 파장 대역의 광이 골고루 섞인 형태로서 태양광과 유사한 스펙트럼을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 태양광과 유사하되, 실질적으로 가시 광선의 전체 파장 대역에 대응하는 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 갖는 광을 출사할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 태양광과 유사하다라는 의미는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼을 기준으로 할 때, 기존 발명 대비 중첩되는 면적이 소정 값 이상이며, 태양광 스펙트럼으로부터의 피크의 편차(태양광 스펙트럼의 피크를 기준으로 했을 때 벗어난 정도) 또한 소정 값 이하인 경우를 의미한다.
노멀라이즈된 태양광 스펙트럼은 상기 식 1로 표시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광을 출사할 수 있으며, 제1 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.14 이하의 편차(deviation)를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원으로부터 출사된 광은 도 134에 도시된 스펙트럼을 갖는 광일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 예를 들어 오랫동안 실내 생활을 한다거나, 병실이나 한정된 공간 내에 있거나, 주로 야간에 활동하는 등 사용자가 태양광에 노출되기 힘든 환경에 있는 경우에도, 자신이 현재 위치한 장소에서의 태양광과 유사한 광을 적절한 시간 동안 적절한 도즈량으로 제공받을 수 있다. 이에 따라, 사용자는 익숙한 환경 내에 있게 되며, 심리적인 안정이 가능해지며 일출이나 일몰 시간 등의 설정을 통해 조사 시간도 제어할 수 있어 일상적인 생체 리듬의 회복이 용이하다.
또한, 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 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 그러한 가능성이 감소될 수 있다.
이에 더해, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 태양광과 유사한 광을 제공하되 사용자에게 해로운 파장 대역의 광을 의도적으로 배제한 후 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 태양광과 달리 백내장, 익상편, 광각막염 등을 유발하는 파장 대역의 광을 배제된 광을 제공할 수 있다. 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.
상술한 실시예에 있어서, 광원으로부터 출사된 광이 태양광과 유사한 광인 것을 일 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외의 광, 예를 들어, 자외선이나 적외선도 유사한 형태로 적용될 수 있음을 물론이다.
상술한 실시예에서는 위치 정보를 기반으로 하여 태양광을 대신하는 단독 조명으로 사용된 것을 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 태양광이나 조명 장치들로부터의 출사된 자연광, 즉 외부광이 있는 상태에서 외부광의 부족한 부분을 보완하는 보정 광원으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 위도가 높은 지역에 위치한 장소의 경우, 일조량이 위도가 낮은 지역보다 현저하게 낮을 수가 있으며, 이 경우, 부족한 일조량을 보완할 필요가 있다. 일조량이 낮은 경우, 사용자에게 조사되는 가시 광선 파장 대역의 광이 부족한 것은 물론이고 자외선 파장 대역의 광이 부족할 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 부족한 가시광선 파장 대역의 광, 자외선 파장 대역의 광을 추가적으로 조사함으로써 부족한 광을 보완하는 역할을 할 수 있다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치가 구동되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 13를 참조하면, 위치 정보 수신부는 위치 정보를 수신(S21)한다. 예를 들어, 위치 정보 수신부로부터 얻은 위치 정보에 따라 광 조사 장치가 C국가의 D도시에 있는 것으로 판단될 수 있다.
수신된 위치 정보는 제어부에 제공되며, 제어부는 위치 정보를 기초로 현재의 그 위치에서의 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보 등이 산출하고 일출 시간, 일몰 시간, 및 평균 일조량 등의 정보를 이용하여, 실제 태양광의 현재 도즈량을 산출(S23)한다.
다음으로, 사용자에게 필요한 적정 도즈량과 현재 도즈량과의 차이를 산출(S25)한다. 예를 들어, C국가의 D도시의 경우 위도가 높은 지역에 위치해 있어 일조량이 부족한 경우, 실제로 필요한 일조량이 적정 도즈량이 되며, 적정 도즈량으로부터 현재 도즈량을 뺀 값이 부족한 도즈량이 된다. 사용자에게 필요한 적정 도즈량은 제어부 내의 별도의 메모리 등에 저장되어 있을 수도 있으며, 또는 별도의 인터넷 망 등에 접속함으로써 용이하게 수득할 수 있다.
제어부는 광원을 턴-온 하거나 턴-오프하여 산출된 적정 도즈량과 외부광 도즈량의 차이에 해당하는 도즈량, 즉, 부족한 도즈량 만큼 해당하는 광이 광원으로부터 피 처리 대상에 조사(S27)되도록 한다.
사용자는 자기가 있는 장소에 구애받지 않고 사용자에게 가장 적절한 정도의 정도의 도즈량으로 소정 광에 조사될 수 있다.
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. 이러한 광의 효과를 설명하면 다음과 같다.
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 그 결과 면역 작용이 촉진된다. 좀더 상세하게는, 적색 가시광선 내지 근적외선은 피처리대상의 피부에 작용하며, 세포 내 미토콘드리아를 자극함으로써 ATP (adenosine tri-phosphate), ROS(reactive oxygen species), 및/또는 NO(nitrogen oxide)를 생성한다. ATP, ROS, 및/또는 NO는 상처 난 부위에 작용하여 상처를 치유를 촉진한다. ATP와 ROS는 상처 치유에 필요한 면역 반응인 염증 반응에 관여하는 유전자들과 세포 성장에 필요한 유전자들의 발현을 유도한다. 또한, 또한 ROS 및/또는 NO는 상처난 부위에 침투한 박테리아와 같은 병원체를 살균하는 기능이 있다. 이에 따라, 손상된 조직 부분에서 염증 반응 및 세포 성장이 유도되며, 결과적으로 상처가 치유된다. NO는 면역 세포의 이동을 촉진하며 조직 치유 과정을 가속화하기 위한 산소와 영양소의 공급을 증가시킨다. 또한, 주변 조직의 모세 혈관을 확장하며, 새로운 모세 혈관의 형성을 유도한다. 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. 블루 파장 대역의 광은 세균 내 존재하는 광감작제인 포르피린(porphyrin)의 흡수 파장에 대응한다. 블루 파장 대역의 광은 특히 400nm 내지 420nm, 455nm 내지 470nm 파장에서 높은 살균력을 보이며, 이는 광감작제인 포르피린(porphyrin)의 흡수 파장 대역에 해당한다. 포르피린은 세포 내 산소 전달 과정에 필수 요소인 안료(pigment)이다. 포르피린은 특히 약 402nm 내지 약 420nm 파장에서 높은 흡수율을 보이며, 약 455nm 내지 470nm 파장도 흡수한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 포르피린은 박테리아의 종류에 따라 함량의 차이가 있기 때문에, 블루 파장 대역의 광의 파장 및 강도를 조절함으로써 특정 박테리아의 사멸 목적으로 사용될 수도 있다. 세균에 블루 파장 대역의 광이 인가되면 세균 내 포르피린은 블루 파장 대역의 광을 흡수하며, 블루 파장 대역의 광의 에너지에 의해 세균의 세포 내에 활성 산소(reactive oxygen species)가 생성된다. 활성 산소는 세균의 세포 내에 축적되어 세균의 세포벽을 산화시키며, 그 결과 세균이 사멸되는 효과가 있다. 블루 파장 대역의 광은 약 400nm 내지 약 500nm의 파장 대역의 광에 해당할 수 있다. 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. DNA는 상기 광의 흡수에 의해 DNA 내의 티민과 아데닌의 결합이 끊어지는 바, 이는 DNA를 구성하는 염기들인 퓨린이나 피리미딘 등이 자외선을 강하게 흡수하기 때문이며, 광의 흡수 결과 티민 다이머가 형성된다. 이러한 과정을 거쳐 DNA의 변형이 일어나며, 변형된 DNA는 세포 증식 능력이 없기 때문에 세균의 사멸로 이어진다. DNA는 약 240nm 내지 약 280nm 파장 대역의 광을 흡수할 수 있다. 이에 따라, 자연광에 추가적인 보완용 광으로서, 자외선이 사용되는 경우, 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, 자외선은 UVC에 해당할 수 있으며, 이때, 약 240nm 내지 약 280nm의 파장 대역을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 더 상세하게는 자외선은 275nm의 파장을 갖는 광일 수 있다.
여기서, 자외선 파장 대역의 광은 인체 내에서의 비타민 D의 합성을 촉진하는 바, 특히 UVB의 경우 비타민 D의 합성을 촉진하는 효과가 있다. 인체에 인가되는 자외선은 자외선 B 파장 대역일 수 있으며, 비타민 B 파장 대역에 인체가 노출되는 경우, 피부세포 속의 7-디하이드로콜레스테롤(dehydrocholesterol)이 콜레칼시페롤Cholecalciferol), 즉, (Vitamin D3)를 합성하게 된다.
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.
특히, 자외선이 인체에 인가될 때 하루당 무해한 범위의 도즈량을 허용 도즈량이라고 하면, 광원은 허용 도즈량 내에서 상기 자외선을 출사할 수 있다. 예를 들어, 자외선의 허용 도즈량은 약 30 mJ/m2 내지 약 1000000 J/m2일 수 있으며, 또는 약 30 mJ/m2 내지 약 10000 J/m2일 수 있으며, 파장 대역에 따라 그 양이 달라질 수 있다.
표 1은 태양의 천정각에 따른 햇볕 화상까지 걸리는 시간, 햇볕 화상을 일으키는 UVB의 도즈량, 비타민 D 1000IU를 합성하는데 필요한 UVB의 도즈량을 나타낸 것이다. 여기서, UVB의 도즈량은 피부 타입 I-II의 얼굴과 손(10%)를 기준으로 하여 측정되었다.
Solar Zenith Angle (°) Time for sunburn(min) UV Dose to Sunburn(UVB ; J/m2) UV Dose to Vit.D 1000IU(UVB ; J/m2)
70 180 2.5x104 2.8x104
63 120 1.7x104 1.1x104
57 60 8.3x103 5.9x103
53 45 6.2x103 4.1x103
50 36 5.0x103 3.2x103
47 30 4.1x103 2.6x103
42 26 3.6x103 2.1x103
38 22 3.0x103 1.8x103
36 20 2.8x103 1.5x103
32 18 2.5x103 1.4x103
24 15 2.1x103 1.1x103
0 12 1.7x103 0.9x103
표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 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, 위치 정보에 따른 위치 설정을 통해 그 위치에 있는 사람에게 필요한 도즈량 및 최대 허용 도즈량이 장소마다 설정될 필요가 있다는 점을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제어부가 이러한 정보를 테이블화 하여 메모리 등에 저장하거나 인터넷등을 통해 엑세스할 수 있으며, 이에 따라 광원으로부터의 광량을 제어할 수 있다.그 결과, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치는, 시기에 따라 또는 위치에 따라 광원이 제어됨으로써, 태양광에 상응하는 광, 또는 필요에 따라 그 도즈량이 적절하게 보정된 광이 인체에 제공할 수 있는 장점이 있다.
상술한 광 조사 장치의 구동 방법은 광원의 파장 대역에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있다. 이하에서는 광원의 종류 및 파장 대역에 따른 다양한 실시예에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원은 복수 개로 제공될 수 있으며, 이 경우 복수 개의 광원들은 서로 다른 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 복수 개의 광원들은 동시에 구동될 수도 있으며 또는 각각이 독립적으로 구동될 수 있다.
도 15a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에 있어서, 광원이 두 개, 즉, 제1 광원과 제2 광원으로 제공된 것을 도시한 것이며, 도 15b는 광원이 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 15a를 참조하면, 광원은 제1 파장 대역의 광을 출사하는 제2 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 광, 즉, 자외선, 가시광선, 및 적외선을 포함하는 광을 출사할 수 있으며, 제2 광원은 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 가시 광선 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 제2 광원은 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 블루 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 제2 광원은 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 가시 광선 파장 대역의 광을 출사 할 수 있으며, 제2 광원은 적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 또는 제2 광원은 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 블루 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 제2 광원은 적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 또는 제2 광원은 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 제2 광원은 근적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 또는 제2 광원은 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
도 15b를 참조하면, 광원은 제1 파장 대역의 광을 출사하는 제2 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, 제1 내지 제3 광 중 적어도 두 광을 혼합하여 사용자에게 조사할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 자외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 제2 광원은 가시 광선 파장 대역의 광을 출사할 수 있으며, 제3 광원은 적외선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에 있어서, 광원으로부터의 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 광 조사 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 광 조사 장치는 사용자가 원하는 조건에 따라 설정값을 용이하게 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 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 광 조사 장치에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 환자 치료 목적으로 사용할 수 있다.
특히, 본 발명의 광 조사 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, 광 조사 장치에 전용하여 사용되는 것이 아닌, 다른 치료 장치에 부가되어 사용될 수도 있다.
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.

Claims (20)

  1. 가시광선 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원; 및
    적어도 일부 파장대역이 상기 제1 광원의 파장 대역과 다르며 광 인가 대상의 기능성 물질을 합성을 촉진하는 제2 광을 출사하는 제2 광원을 포함하며,
    상기 제2 광은 자외선 B 파장 대역의 광을 포함하는 광 조사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 광은 약 280nm 내지 약 315nm 파장 대역의 광을 포함하는 광 조사 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 광은 자외선 A 파장 대역의 광 및 자외선 C 파장 대역의 광을 더 포함하는 광 조사 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 광이 인체에 인가될 때 무해한 범위의 도즈량을 허용 도즈량이라고 하면, 상기 제2 광원은 허용 도즈량 내에서 상기 제2 광을 출사하는 광 조사 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 광의 허용 도즈량은 약 30 J/m2 내지 약 10000 J/m2인 광 조사 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 광의 허용 도즈량은 하루 또는 일년 중 소정 시기에 따라 다른 값으로 설정되며, 상기 제2 광원은 상기 허용 도즈량에 따라 광량이 제어되는 광 조사 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 광의 허용 도즈량은 인체의 위치에 따라 달라질 수 있으며, 상기 제2 광원은 상기 제2 광의 허용 도즈량에 따라 광량이 제어되는 광 조사 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광원은, 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 광 조사 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼은 하기 식 1로 표시되는 광 조사 장치.
    [식 1]
    Figure PCTKR2019016756-appb-I000003
    λ: 파장(um)
    h : 플랑크 상수
    c : 빛의 속도
    T: 절대 온도
    k: 볼츠만 상수
  10. 제1 항에 있어서,
    인체를 감지하는 감지 센서를 더 포함하는 광 조사 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 인체의 유무에 따라 상기 제1 및 제2 광원들의 온/오프를 제어하는 제어부; 및
    상기 제1 및 제2 광원들 중 적어도 하나의 광 출사 방향을 제어하는 구동부를 더 포함하는 광 조사 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 감지 센서는 인체의 이동여부를 감지하며, 상기 구동부는 상기 인체의 이동 여부에 따라 상기 제1 광원 및 제2 광원의 광 출사 방향을 변경하는 광 조사 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광원들이 실장된 광원 기판; 및
    상기 광원 기판 상에 제공되어, 상기 광원 기판이 기울어진 각도를 조절하는 기울임 부재를 더 포함하는 광 조사 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 광 조사 장치는 사용자에 의해 상기 제1 광원 및 제2 광원들 중 적어도 하나의 온/오프가 제어되는 조명장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 광 조사 장치는 기설정된 프로그램에 따라 상기 제1 광원 및 제2 광원들 중 적어도 하나의 온/오프가 제어되는 광 조사 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부; 및
    상기 위치 정보 수신부로부터 상기 위치 정보를 수신하며, 상기 제1 및 제2 광원으로부터 출사된 광의 도즈량을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 위치 정보를 기초로 하여 상기 제1 및 제2 광원이 출사해야 할 광의 도즈량을 산출하고, 상기 제1 및 제2 광원이 상기 도즈량만큼의 광을 출사하도록 제어하는 광 조사 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 위치 정보 수신부는 상기 광 조사 장치의 위치 정보를 산출하고, 상기 제어부는 상기 위치 정보를 수신받아 상기 광 조사 장치가 위치한 장소에서의 외부광의 도즈량을 산출하며, 상기 적정 도즈량과 상기 외부광의 도즈량의 차이만큼 상기 제1 및 제2 광원이 상기 광을 출사하도록 제어하는 광 조사 장치.
  18. 가시광선 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원; 및
    광 인가 대상에서의 기능성 물질을 합성을 촉진하며 자외선 B 파장 대역을 갖는 제2 광을 출사하는 제2 광원을 포함하며,
    상기 제1 광은 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 가지는 광 조사 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부; 및
    상기 위치 정보 수신부로부터 상기 위치 정보를 수신하며, 상기 제1 및 제2 광원으로부터 출사된 광의 도즈량을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 위치 정보를 기초로 하여 상기 제1 및 제2 광원이 출사해야 할 광의 도즈량을 산출하고, 상기 제1 및 제2 광원이 상기 도즈량만큼의 광을 출사하도록 제어하는 광 조사 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 위치 정보 수신부는 상기 광 조사 장치의 위치 정보를 산출하고, 상기 제어부는 상기 위치 정보를 수신받아 상기 광 조사 장치가 위치한 장소에서의 외부광의 도즈량을 산출하며, 상기 적정 도즈량과 상기 외부광의 도즈량의 차이만큼 상기 제1 및 제2 광원이 상기 광을 출사하도록 제어하는 광 조사 장치.
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