WO2020111877A1 - 인체 내 기능성 물질 합성용 광 조사 장치 - Google Patents
인체 내 기능성 물질 합성용 광 조사 장치 Download PDFInfo
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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
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]
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]
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)
- 가시광선 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원; 및적어도 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.
- 제1 항에 있어서,상기 제2 광은 약 280nm 내지 약 315nm 파장 대역의 광을 포함하는 광 조사 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 제2 광은 자외선 A 파장 대역의 광 및 자외선 C 파장 대역의 광을 더 포함하는 광 조사 장치.
- 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.
- 제4 항에 있어서,상기 제2 광의 허용 도즈량은 약 30 J/m2 내지 약 10000 J/m2인 광 조사 장치.
- 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.
- 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.
- 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.
- 제8 항에 있어서,상기 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼은 하기 식 1로 표시되는 광 조사 장치.[식 1]
λ: 파장(um)h : 플랑크 상수c : 빛의 속도T: 절대 온도k: 볼츠만 상수 - 제1 항에 있어서,인체를 감지하는 감지 센서를 더 포함하는 광 조사 장치.
- 제10 항에 있어서,상기 인체의 유무에 따라 상기 제1 및 제2 광원들의 온/오프를 제어하는 제어부; 및상기 제1 및 제2 광원들 중 적어도 하나의 광 출사 방향을 제어하는 구동부를 더 포함하는 광 조사 장치.
- 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.
- 제12 항에 있어서,상기 제1 및 제2 광원들이 실장된 광원 기판; 및상기 광원 기판 상에 제공되어, 상기 광원 기판이 기울어진 각도를 조절하는 기울임 부재를 더 포함하는 광 조사 장치.
- 제12 항에 있어서,상기 광 조사 장치는 사용자에 의해 상기 제1 광원 및 제2 광원들 중 적어도 하나의 온/오프가 제어되는 조명장치.
- 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.
- 제1 항에 있어서,위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부; 및상기 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.
- 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.
- 가시광선 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원; 및광 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.
- 제18 항에 있어서,위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부; 및상기 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.
- 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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