(57)【要約】【課題】比較的長い使用寿命及び比較的速い不可視光の発生速度を有し、不可視光の局部の放射強度を制御することができる不可視光発光装置を提供する。【解決手段】  不可視光発光装置は、熱放射発生素子と光変換素子とを含み、熱放射発生素子は、第１不可視光及び熱エネルギーを提供するのに適し、光変換素子は、熱放射発生素子の光出射面を覆うように形成される。光変換素子は、第１光透過性体と、第１光透過性体内に配置される光変換材料とを含む。光変換材料は、熱放射発生素子が生成する第１不可視光及び熱エネルギーを吸収して第２不可視光を放射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱放射発生素子と光変換素子とを含む不可視光発光装置において、
前記熱放射発生素子は、第１不可視光を提供するのに適し、
前記光変換素子は、第１光透過性体と光変換材料とを含み、
前記第１光透過性体は、前記熱放射発生素子の光出射面を覆うように形成され、
前記光変換材料は、前記第１光透過性体内に配置され、前記第１不可視光を吸収して第２不可視光を放射することを特徴とする不可視光発光装置。
【請求項２】
基板をさらに含み、
前記基板は、互いに対向する第１表面と第２表面とを有し、前記熱放射発生素子及び前記光変換素子は前記第１表面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の不可視光発光装置。
【請求項３】
第２光透過性体をさらに含み、
前記第２光透過性体は、前記基板の前記第１表面に配置され、かつ前記光変換素子を覆うように形成されることを特徴とする請求項２に記載の不可視光発光装置。
【請求項４】
第２光透過性体をさらに含み、
前記第２光透過性体は、前記基板の前記第１表面に配置され、かつ前記熱放射発生素子と前記光変換素子との間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の不可視光発光装置。
【請求項５】
放熱素子をさらに含み、
前記放熱素子は、前記基板の前記第２表面に配置されることを特徴とする請求項２に記載の不可視光発光装置。
【請求項６】
前記放熱素子は熱変換材料を含み、
前記熱変換材料は、熱エネルギーを吸収して第３不可視光を放射することを特徴とする請求項５に記載の不可視光発光装置。
【請求項７】
前記第１不可視光は近赤外線を含み、前記第２不可視光及び前記第３不可視光は遠赤外線を含むことを特徴とする請求項６に記載の不可視光発光装置。
【請求項８】
前記第１不可視光は近赤外線を含み、前記第２不可視光は遠赤外線を含むことを特徴とする請求項１に記載の不可視光発光装置。
【請求項９】
前記第１不可視光の波長範囲は、７００〜１４００ｎｍであり、前記第２不可視光の波長範囲は、４〜１０００μmであることを特徴とする請求項１に記載の不可視光発光装置。
【請求項１０】
前記光変換材料は、前記第１光透過性体内に点状に分布されることを特徴とする請求項１に記載の不可視光発光装置。
【請求項１１】
前記熱放射発生素子は発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載の不可視光発光装置。
【請求項１２】
前記光変換材料は遠赤外線放射材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の不可視光発光装置。
【請求項１３】
前記熱放射発生素子は、さらに熱エネルギーを提供し、前記熱エネルギーは、前記第１光透過性体によって前記光変換材料へ伝導され、前記光変換材料は前記熱エネルギーを吸収して前記第２不可視光を放射することを特徴とする請求項１に記載の不可視光発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号発射装置に関し、特に、不可視光発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療界では、現代技術の急速な発展に伴い、音声、光、熱、電気、磁気及び放射線等の様々な物理エネルギーを医療行為に応用することによって便利になってきている。そのうち、不可視光である遠赤外線（Ｆａｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｌｉｇｈｔ, ＦＩＲ Ｌｉｇｈｔ）を用いて物理治療を行う方法も多くなりつつある。
【０００３】
自然界では、そのような不可視光である遠赤外線を自然発生させる材料が存在する。例えば、遠赤外線セラミック材料がその１つである。それらの物質の遠赤外線放射強度は、物質の特性及び表面温度に関連する。同じ材質の場合、表面温度が高いほど、発生する遠赤外線の放射強度は強い。現在知られている遠赤外線発射源は、非加熱式と加熱式との２種類がある。非加熱式の遠赤外線発射源の材料は、室温又は装着する人の体温によって遠赤外線を発生させる。この場合は、温度が高くないため、微弱な遠赤外線しか放射することができない。一方、加熱式の遠赤外線発射源では、例えば、電線又は電気抵抗膜などの電熱素子によって遠赤外線セラミック材料を覆う。この場合は、電熱素子によって加熱することにより、遠赤外線セラミック材料の表面温度を上げるため、十分な放射強度の遠赤外線を発生させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電線又は電気抵抗膜による加熱は、熱伝導を利用するため、熱放射による加熱と比べて、加熱速度がかなり遅い。また、一般的に熱伝導方式で使用される電線の使用寿命は約数千時間であり、赤外線熱放射を発生させる発光ダイオードが有する数万時間の寿命と比べて、電線の使用寿命はかなり短い。さらに、熱放射線及び遠赤外線はともに光であるものの、従来技術では効果的に集光することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的の１つは、不可視光発光装置を提供することにあり、本発明に係る不可視光発光装置は比較的長い使用寿命及び比較的速い不可視光の発生速度を有するだけでなく、不可視光の局部の放射強度を制御することができる。
【０００６】
本発明に係る不可視光発光装置は、熱放射発生素子と光変換素子とを含み、熱放射発生素子は、第１不可視光及び熱エネルギーを提供するのに適し、光変換素子は、熱放射発生素子の光出射面を覆うように形成される。光変換素子は、第１光透過性体と、第１光透過性体内に配置される光変換材料とを含む。光変換材料は、熱放射発生素子が生成する第１不可視光及び熱エネルギーを吸収して第２不可視光を放射する。本発明に係る不可視光発光装置は、比較的速い第２不可視光の生成速度及び比較的長い使用寿命を有するだけでなく、第２不可視光の局部の放射強度を制御することができる。
【０００７】
本発明の１つの実施例において、上記不可視光発光装置は、基板をさらに含み、基板は、互いに対向する第１表面と第２表面とを有し、熱放射発生素子及び光変換素子は第１表面に配置される。
【０００８】
本発明の１つの実施例において、上記不可視光発光装置は、第２光透過性体をさらに含み、第２光透過性体は、基板の第１表面に配置され、かつ光変換素子を覆うように形成される。
【０００９】
本発明の１つの実施例において、上記不可視光発光装置は、第２光透過性体をさらに含み、第２光透過性体は、基板の第１表面に配置され、かつ熱放射発生素子と光変換素子との間に配置される。
【００１０】
本発明の１つの実施例において、上記不可視光発光装置は、基板の第２表面に配置される放熱素子をさらに含む。
【００１１】
本発明の１つの実施例において、上記放熱素子は、熱エネルギーを吸収して第３不可視光を放射する熱変換材料を含む。
【００１２】
本発明の１つの実施例において、上記第１不可視光は、近赤外線を含み、第２不可視光及び第３不可視光は、遠赤外線を含む。
【００１３】
本発明の１つの実施例において、上記第１不可視光は、近赤外線を含み、第２不可視光は、遠赤外線を含む。
【００１４】
本発明の１つの実施例において、上記第１不可視光の波長範囲は、７００〜１４００ｎｍであり、第２不可視光の波長範囲は、４〜１０００μmである。
【００１５】
本発明の１つの実施例において、上記光変換材料は、第１光透過性体内に点状に分布される。
【００１６】
本発明の１つの実施例において、上記熱放射発生素子は、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ, ＬＥＤ）を含む。
【００１７】
本発明の１つの実施例において、上記光変換材料は、遠赤外線放射材料（Ｆａｒ-Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ）である。
【００１８】
本発明の１つの実施例において、上記熱放射発生素子は、さらに熱エネルギーを提供し、熱エネルギーは、第１光透過性体によって光変換材料へ伝導され、光変換材料は熱エネルギーを吸収して第２不可視光を放射する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る不可視光発光装置は、熱放射発生素子により第１不可視光及び熱エネルギーを放射する。第１不可視光は、第１光透過性体を通して熱放射方式で光変換材料へ伝送される。また、熱エネルギーも、光変換素子内の第１光透過性体により熱伝導方式で光変換素子内の光変換材料へ伝送される。光変換材料は、第１不可視光及び熱エネルギーを吸収した後、内部の分子が振動してエネルギー変換が行われ、第２不可視光を放射する。本発明は、従来技術の熱伝導方式の代わりに、熱放射及び熱伝導の両方を利用して光変換材料を加熱することによって、比較的速い第２不可視光の生成速度と、比較的長い使用寿命を有するだけでなく、第１光透過性体の光学設計により第２不可視光の局部の放射強度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の１つの実施例に係る不可視光発光装置を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例に係る不可視光発光装置を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明のさらに他の実施例に係る不可視光発光装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の目的、技術構成及び利点をさらに明確かつ明白にするため、図面及び実施例を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。ここで記載している具体的な実施例は本発明の解釈にのみ用いるものであって、本発明を限定するものではないと理解すべきである。
【００２２】
以下、遠赤外線発光装置を例として本発明に係る不可視光発光装置について詳細に説明する。注意すべきは、本発明に係る不可視光発光装置は、遠赤外線発光装置に限定されない。また、本発明における熱放射発生素子は、近赤外線発光ダイオードに限定されない。
【００２３】
図１は、本発明の１つの実施例に係る不可視光発光装置１００を示す概略図である。本実施例に係る不可視光発光装置１００は、熱放射発生素子１１０と光変換素子１２０とを含む。熱放射発生素子１１０は、第１不可視光Ｌ１を提供するのに適し、また、光変換素子１２０は熱放射発生素子１１０の光出射面１１１を覆うように形成される。光変換素子１２０は、第１光透過性体１２２と、第１光透過性体１２２内に配置される光変換材料１２４とを含む。光変換材料１２４は、第１不可視光Ｌ１を吸収して第２不可視光Ｌ２を放射する。
【００２４】
本実施例に係る不可視光発光装置１００は、例えば、基板１３０をさらに含む。基板１３０は、互いに対向する第１表面１３１と第２表面１３２とを有する。熱放射発生素子１１０及び光変換素子１２０は、基板１３０の第１表面１３１に配置される。基板１３０は、例えば、回路基板である。熱放射発生素子１１０は、基板１３０に電気的に接続されることにより、基板１３０によって駆動され第１不可視光Ｌ１を提供する。本実施例は、例えば、ワイヤ１６０により基板１３０と熱放射発生素子１１０とを電気的に接続する。しかし、本発明は、基板１３０と熱放射発生素子１１０との接続方法を限定しない。
【００２５】
本実施例において、熱放射発生素子１１０は、例えば、近赤外線発光ダイオードであり、それが提供する第１不可視光Ｌ１は、例えば、波長範囲が約７００〜１４００ナノメートル（ｎｍ）にある近赤外線である。さらに、光変換材料１２４は、第１光透過性体１２２内に例えば、点状に分布される。光変換材料１２４は、例えば、遠赤外線を放射する材料である。光変換材料１２４は、第１不可視光Ｌ１の熱エネルギーを吸収して第２不可視光Ｌ２を放射することができる。第２不可視光Ｌ２は、例えば、波長範囲が約４〜１０００マイクロメートル（μm）にある遠赤外線である。
【００２６】
本実施例において、熱放射発生素子１１０は、駆動されると、第１不可視光Ｌ１を放射する。第１不可視光Ｌ１は近赤外線であり、熱放射の特性を有するため、熱放射発生素子１１０が生成する熱量を効果的に分散させることができる。光変換材料１２４は、第１不可視光Ｌ１によって照射されると、その内部にある分子が振動してエネルギー変換が行われ、第２不可視光Ｌ２を放射する。
【００２７】
さらに、本実施例において、熱放射発生素子１１０は、駆動されると、熱エネルギー（未図示）をも放射する。その熱エネルギーは、第１光透過性体１２２を媒体として、熱伝導方式で光変換材料１２４へ伝送される。光変換材料１２４では、エネルギー変換が行われ、第２不可視光Ｌ２が放射される。従来技術での熱伝導方式のみで光変換材料１２４を加熱して遠赤外線を放射させるのと違って、本実施例は、熱放射及び熱伝導の２種類を同時に利用する。これによって、光変換材料１２４は、熱放射発生素子１１０が生成する第１不可視光Ｌ１及び熱エネルギーを受けてエネルギー変換を行い、第２不可視光Ｌ２を放射する。したがって、本実施例にかかる不可視光発光装置は、比較的速い第２不可視光Ｌ２の生成速度及び比較的長い使用寿命を有するといった利点を有する。また、本実施例は、需要に応じて、第１光透過性体１２２の形状を設計することにより、不可視光の出光形状を調整することができる。例えば、第１光透過性体１２２の形状を光が収束するような形状に設計することにより、第２不可視光Ｌ２を限定範囲に集中させることで局部の放射強度を強化することができる。
【００２８】
さらに、不可視光発光装置１００の熱エネルギーを利用するため、基板１３０の第１表面１３１と対向する第２表面１３２に放熱素子１４０を配置することにより、熱放射発生素子１１０に対し放熱を行う。放熱素子１４０は、例えば、放熱フィンなどの受動的放熱部材１４２を含む。さらに、熱放射発生素子１１０が生成する熱エネルギーを十分に利用するため、放熱素子１４０は、熱変換材料１４４を含むことができる。熱変換材料１４４は、受動的放熱部材１４２に伝導される熱エネルギーを吸収して第３不可視光Ｌ３を放射する。熱変換材料１４４は、例えば、遠赤外線放射材料であり、それが放射する第３不可視光は、例えば、遠赤外線である。本実施例において、熱変換材料１４４は、例えば、受動的放熱部材１４２の表面に被覆されるコーティングである。しかし、本発明は、上述した例に限定されない。例えば、熱変換材料１４４は、受動的放熱部材１４２の表面又は内部に点状に分布するものであってもよい。
【００２９】
図２は、本発明の他の実施例に係る不可視光発光装置２００を示す概略図である。本実施例に係る不可視光発光装置２００は、上記実施例で述べた不可視光発光装置１００と構造及び利点が類似するため、構造の差異のみについて以下で説明する。上記不可視光発光装置１００と比べて、本実施例に係る不可視光発光装置２００は、第２光透過性体２５０をさらに含む。第２光透過性体２５０は、基板１３０の第１表面１３１に配置され、かつ光変換素子２２０を覆うように形成される。光変換素子２２０は、上記光変換素子１１０と類似するため、ここでの説明を省略する。本実施例に係る第２光透過性体２５０は、例えば、光透過性封止材料であるが、それに限定されない。本実施例は、需要に応じて、第２光透過性体２５０の形状を設計することにより、不可視光の出光形状を調整することができる。本実施例において、第２光透過性体２５０は、例えば、熱変換材料１４４を含まない完全透過性封止材料であってもよい。従って、需要に応じて、第２光透過性体２５０の形状を設計することにより、第２不可視光Ｌ２の出光形状を精密に調整することができる。
【００３０】
図３は、本発明のさらに他の実施例に係る不可視光発光装置３００を示す概略図である。本実施例に係る不可視光発光装置３００は、上記実施例で述べた不可視光発光装置１００と構造及び利点が類似するが、違いは不可視光発光装置３００が第２光透過性体３５０をさらに含む点にある。第２光透過性体３５０は、基板１３０の第１表面１３１に配置され、かつ熱放射発生素子１１０と光変換素子３２０との間に配置される。光変換素子３２０は、上記光変換素子１１０と類似するため、ここでの説明を省略する。本実施例は、基板１３０とその第１表面１３１に配置される熱放射発生素子１１０及び第２光透過性体３５０とを含む既製品を使用することにより、生産効率を上げ、かつ生産コストを下げる目的を達成することができる。
【００３１】
以上のように、本発明によると、従来の熱伝導方式の代わりに、熱放射及び熱伝導の両方を利用して光変換材料を加熱することにより、比較的速い第２不可視光の生成速度及び比較的長い使用寿命を有するだけでなく、光学設計により第２不可視光の光出射面及び出光形状を決めることにより、生成する第２不可視光を限定範囲に集中させることで局部の放射強度を強化することができる不可視光発光装置を提供することができる。
【００３２】
以上に説明したのは、本発明の比較的好ましい実施例であって、本発明を制限するためのものではない。添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる種々の変更や類似の構成は、すべて最も広い解釈によって本発明の保護範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１００  不可視光発光装置
１１０  熱放射発生素子
１１１  光出射面
１２０  光変換素子
１２２  第１光透過性体
１２４  光変換材料
１３０  基板
１３１  第１表面
１３２  第２表面
１４０  放熱素子
１４２  受動的放熱部材
１４４  熱変換材料
１６０  ワイヤ
２００  不可視光発光装置
２２０  光変換素子
２５０  第２光透過性体
３００  不可視光発光装置
３２０  光変換素子
３５０  第２光透過性体
Ｌ１  第１不可視光
Ｌ２  第２不可視光
Ｌ３  第３不可視光
【図１】
2015128158.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015128158.tif 000005