(57)【要約】  【課題】  上記したようなＬＥＤの発熱に付帯する諸問題を解決し、所望の部位に所定波長の光を自在に照射することができる装置に、光源としてＬＥＤを使用することを可能にして、ＬＥＤの特徴である電力から光出力への高い変換効率を享受し得る光照射装を提供する。  【解決手段】  歯科や外科などの医療に用いられる光照射装置１０Ａであって、この装置は、光源としての発光ダイオード単体３と、この発光ダイオード単体から入力する光を所定位置に集光するように出力し得るレンズ４とが、所定長離隔してケース５の内部に配置され、このケースは少なくともレンズの光出力位置に対向する部位が透明に形成され、このケースの内部には液状の冷却剤６が液密に充填された。【選択図】  図１
2005103133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科や外科などの医療に用いられる光照射装置であって、該装置は、光源としての発光ダイオード単体または発光ダイオードアレイと、該発光ダイオード単体または発光ダイオードアレイから入力する光を所定位置に集光するように出力し得る光学部材とが、所定長離隔して容器の内部に配置され、該容器は少なくとも前記光学部材の光出力位置に対向する部位が透明に形成され、該容器の内部には液状の冷却剤が液密に充填されたものである医療用光照射装置。
【請求項２】
歯科や外科などの医療に用いられる光照射装置であって、該装置は、光源としての発光ダイオード単体または発光ダイオードアレイが容器の内部に配置され、該発光ダイオード単体または発光ダイオードアレイが出力する光を前記容器外部の所定位置まで導き得る導光性部材が、その一端を容器内まで延長して前記発光ダイオード単体または前記発光ダイオードアレイから所定長離隔して対向するように配置され、該容器の内部には液状の冷却剤が液密に充填されたものである医療用光照射装置。
【請求項３】
前記容器内まで延長した導光性部材の一端に、前記発光ダイオード単体または前記発光ダイオードアレイよりも大きい凹部が設けられ、該凹部の内部に前記発光ダイオード単体または前記発光ダイオードアレイが所定長離隔して対向するように配置されたものである請求項２に記載の医療用光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科や外科などの医療現場において所定箇所に光を照射するための医療用光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光硬化性樹脂は、例えば、歯科などの医療現場において、う触や歯磨きにより生じる歯冠の欠損を補い、歯を成形修復する材料として知られている。従来、これらの光硬化性樹脂を硬化させる手段としては、ハロゲンランプを光源とする光照射装置が用いられている。
【０００３】
また、これ以外では、青色発光ダイオードを用いた光照射装置が、長田電気工業株式会社から形式番号ＯＲＬ−１、医療用具許可番号２３ＢＺ００７５として提供されている。すなわち、光硬化性樹脂には、樹脂を硬化させるための光増感剤としてカンファーキノンが含まれており、この光増感剤が吸収し易い光波長は４００〜５００ｎｍであり、この帯域の光を選択的に出力するものが、上記青色発光ダイオードを用いた光照射装置である。
【０００４】
以上の光照射装置では、光源であるハロゲンランプや青色発光ダイオードを冷却するために、いずれも冷却ファンが装着されている。光硬化性樹脂を臨床上の必要性において短時間に硬化しようとする際には、少なくとも照射部位において５０００ルクス程度の光を必要とし、高輝度の光源として高熱を発するハロゲンランプはもとより、比較的発熱が少ない発光ダイオード（以下、本明細書においてＬＥＤということもある）を用いたとしても、現状では照射部位の光量を稼ぐために数十個の素子を集約して利用する必要があるので、結果として発熱量は増大し、いずれにしてもハロゲンランプやＬＥＤ素子、さらに附属するレンズ等の光学素子の焼損ならびに器具そのものの過熱を防止するために、何らかの冷却装置が必要となる。
【０００５】
このような熱の蓄積は、ハロゲンランプやＬＥＤ素子の寿命を著しく低下させるため好ましいものではない。特に、これらの光照射装置に具備されている冷却ファン等が不意に停止した場合には、たとえ、光照射装置を直ちに停止したとしても、既に発生した相当量の熱が装置内に蓄積されることになり、過熱により光照射装置が損傷する可能性が高いものである。
【０００６】
またＬＥＤの一般的な性質として、素子の温度上昇が電流量の増大をもたらすことから、ＬＥＤを光源とした装置では電流損失による発熱は相対的に大きな値となり、熱耐久性に劣るＬＥＤでは、その集積利用による周囲温度の上昇が素子およびその周囲素材の寿命を縮める大きな要因になる。すなわち、ＬＥＤでは電流を投入すればするほど発光量も比例的に増加する一方で、発熱量も大幅に上昇し、ＬＥＤチップの封止樹脂の劣化が激しくなることが問題になっていた。
【０００７】
特に、近年開発された高輝度ＬＥＤでは、電流損失による発熱に対してＬＥＤ素子を封止する透明プラスチック素材の耐熱性が不充分であることから、従来の高輝度ＬＥＤ素子を単体製品として固定して形成することができない。この問題を回避するために、近年開発された高輝度ＬＥＤ、例えば、日亜化学工業株式会社製で形式番号ＮＳＨｘ１８０Ｆの高輝度ＬＥＤでは、樹脂等の有機物を使用しない気密封止型構造を採用し、従来のように封止材料がＬＥＤ素子に接触する構造は採っておらず、ＬＥＤ素子の発熱によって生ずる封止材料の劣化対策としている。
【０００８】
しかしながら、上記の気密封止型構造は、ＬＥＤの耐熱性を向上させるものに過ぎず、ＬＥＤ素子の温度上昇を軽減する作用は殆ど期待することができない。したがって、ＬＥＤ素子の発熱が素子のみならず、光照射装置自体の温度上昇をもたらすならば、この熱は、患者や医療従事者に不快感を与えるものになる。
【０００９】
さらに、これらの光照射装置は操作性を向上させるために、二次電池（充電式バッテリー）による駆動が一般的であり、ＬＥＤ素子の発光による過熱が消費電力量の増加をもたらすのに加え、ＬＥＤ素子の冷却装置にもバッテリー電力を振り向ける必要があることから、結果的に光照射装置の運用可能時間の短縮をもたらすことになる。
【００１０】
また、特に高輝度ＬＥＤにおける発熱の問題は、光出力や目的部位に対して伝導する手段にも大きく影響している。その理由は、過熱するＬＥＤ素子に対しては上記に示した封止樹脂と同様に、光ファイバーやレンズなどの樹脂製品を接続ないし近接させることが困難だからである。これらレンズなど光学素子が如何なる素材から形成されたものであっても、その耐熱性には限界があり、光出力を導く目的でこれを利用する際はＬＥＤの発熱の影響を避けるため、或る程度の距離をおいて設置する必要がある。けれども、発光体と光学素子の間に生じるギャップは光出力の大きな減衰を生じるので、決して好ましいものではなく、この点でもＬＥＤ素子の発熱は、その光出力の有効利用の妨げとなっている。
【００１１】
さらに、近年のＬＥＤは小型化し、１立法ミリメートル程度のチップ形状の製品が普及している。ＬＥＤの小型化によってＬＥＤを光源として利用する際、集積化により小型で光量の大きいＬＥＤランプを製作することが可能になる。
【００１２】
特に、これらＬＥＤ素子の集積化の恩恵は歯科領域においては大きい。例えば、光硬化性樹脂を硬化させるための光照射装置では、照射部位において歯科臨床上必須である短時間で光硬化性樹脂を硬化できる光量を確保するために、複雑な光学手段によって集光する必要があった。それは、例えば、グリット上に配置した多数のランプからの光を、レンズ等を用いて光ファイバーに導入し、この光ファイバーを通して照射部位に光を伝達するか、あるいは個々のＬＥＤ素子の発光部に光ファイバーを１本ずつ対応させたうえで、しかも、光ファイバーを多数束ねて照射部位に収束させるという極めて複雑な装置であった。
【００１３】
一方、チップ型ＬＥＤの集積による発光部位の面積は、光硬化性樹脂の硬化に必要な光量を満たすＬＥＤ素子をアレイとした場合でも、その発光面積は１平方センチメートル足らずである。したがって、光出力の伝達手段としては従来の場合と異なり、複雑な光学的集光手段を用いずとも、ガラス、樹脂棒あるいは単なる光ファイバー束などで、照射部位に必要な光量を与えることが可能になる。
【００１４】
しかし、これを実現するためにＬＥＤチップを集積化した場合には、ＬＥＤ素子からの発熱が大きな障害になる。例えば、豊田合成株式会社製の形式番号Ｅ１Ｓ０３−ＡＢ１Ａ７−０２の青色ＬＥＤチップ５０個を円状に集積したアレイでは、発光面の直径は１センチメートル程度であるが、これらを定格にて同時に点灯すると、３０秒後には中央部のＬＥＤは焼損、欠落し始め、１０分後には中央部を中心におよそ半分のＬＥＤが焼欠損する。すなわち、ＬＥＤから高い発光を得ようとする際は、単体で用いる場合でも、複数を集積化して用いる場合であっても、ＬＥＤ素子からの発熱が障害になるのである。
したがって、高輝度ＬＥＤの過剰な発熱を回避することは、ＬＥＤ素子の耐用期間を延ばし、消費電力の軽減によるエネルギー効率の向上を図るうえで極めて重要である。
【００１５】
本出願人は、以上に記載したＬＥＤの課題を踏まえたうえで、ＬＥＤ素子の有効利用を図るべく、ＬＥＤ素子の機能を妨げずに過剰な発熱を回避することができる無影灯などの照明装置を発明し、この照明装置は、既に特許第３１４９４０２号（特許文献１）として登録されている。
この特許文献１における照明装置は、光源としてのＬＥＤアレイと、このＬＥＤアレイが取り付けられた放熱板と、ＬＥＤアレイが内包されるように放熱板に突設されたカップ状の透明ケースと、この透明ケースの先端に付設されたレンズと、カップ状の透明ケースと放熱板とで囲まれた内部に充填された液状冷却剤とから構成されている。このような構成により、ＬＥＤ素子の温度は８０℃程度よりも低く抑えることが可能になり、過熱による電流量の増加を回避するとともに、ＬＥＤ素子の耐用期間も改善することができる。また液状冷却剤自体の温度上昇も５０℃程度に抑制することができるものである。
【００１６】
【特許文献１】特許第３１４９４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記特許文献１に記載された装置は、無影灯などの医療用照明装置に関するものであり、この装置は、歯を成形修復するための光硬化性樹脂を口腔内において硬化させ得るものではない。
【００１８】
したがって、本発明では、上記したようなＬＥＤの発熱に付帯する諸問題を解決し、所望の部位に所定波長の光を自在に照射することができる装置に、光源としてＬＥＤを使用することを可能にして、ＬＥＤの特徴である電力から光出力への高い変換効率を享受し得る光照射装置を提供することを目的とする。
【００１９】
また従来の光照射装置では光学的に複雑な集光手段により光を所定部位に照射していたのであるが、これに対して、本発明では装置自体の構造が簡略化かつ小型化された光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明では、歯科や外科などの医療に用いられる光照射装置であって、該装置は、光源としてのＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイと、該ＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイから入力する光を所定位置に集光するように出力し得る光学部材とが、所定長離隔して容器の内部に配置され、該容器は少なくとも前記光学部材の光出力位置に対向する部位が透明に形成され、該容器の内部には液状の冷却剤が液密に充填されたものである医療用光照射装置が提供される。
本発明の光照射装置において、ＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイから出力された光は、液状冷却剤を通って光学部材に入力し、この光学部材を通過した後に、再び液状冷却剤を通って容器を通過し、外部に放射されて照射対象部位に到達する。光学部材に入力した光は、ここで光軸が整えられて前方指向性のある光となり、例えば、口腔内の所定部位を照射し得るように集光される。
また上記光照射装置では、液状冷却剤が、ＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイと光学部材との間隙、ＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイと容器内面との間隙、光学部材と容器内面との間隙に充たされているため、ＬＥＤが発生する熱による悪影響は、ＬＥＤ、光学部材、容器のいずれに対しても及ばず、ＬＥＤの発熱に付帯する諸問題は解決される。
【００２１】
また本発明では、歯科や外科などの医療に用いられる光照射装置であって、該装置は、光源としてのＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイが容器の内部に配置され、該ＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイが出力する光を前記容器外部の所定位置まで導き得る導光性部材が、その一端を容器内まで延長して前記ＬＥＤ単体または前記ＬＥＤアレイから所定長離隔して対向するように配置され、該容器の内部には液状の冷却剤が液密に充填されたものである医療用光照射装置が提供される。
上記光照射装置において、ＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイから出力された光は、液状冷却剤を通って導光性部材に入力し、この導光性部材を通って容器外部に出力され、さらに照射対象部位まで導かれる。したがって、ひとたび導光性部材に入力した光は、照射対象部位に至るまで光軸が乱れることなく、減衰も極めて低く抑制され、例えば、口腔内の所定部位を集中的に照射するものである。
また上記光照射装置では、液状冷却剤が、ＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイと導光性部材との間隙、ＬＥＤ単体またはＬＥＤアレイと容器内面との間隙に充たされているため、ＬＥＤが発生する熱による悪影響は、ＬＥＤ、導光性部材、容器のいずれに対しても及ばず、ＬＥＤの発熱に付帯する諸問題は解決される。
【００２２】
本発明において、前記液状の冷却剤は、ＬＥＤの過熱を防止することができるように、熱容量が大きく且つ熱伝導性が良好で、熱が作用しても化学的に安定していて変化し難く、電気的に或る程度の絶縁性を有し、さらに、ＬＥＤから出力された光の減衰が極めて低くなるように透過させることが可能な材料を使用する。このような液状冷却剤は、特に限定されるものではないが、例えば、シリコンオイルを使用することが好ましい。
【００２３】
本発明において、ＬＥＤは単体のものを使用するか、あるいは、ＬＥＤが平面的または立体的に集積されたものを使用することができる。
【００２４】
また本発明において、前記容器内まで延長した導光性部材の端面には、前記ＬＥＤ単体または前記ＬＥＤアレイよりも大きい凹部を設けることができる。この凹部の内部に前記ＬＥＤ単体または前記ＬＥＤアレイを配置すると共に、これらＬＥＤと導光性部材の凹部との間には所定長のクリアランスができるように配置される。このようにＬＥＤと導光性部材の凹部とを配置することにより、ＬＥＤが発生する熱による悪影響は導光性部材に対して及ばず、また前記ＬＥＤ単体または前記ＬＥＤアレイから光が出力され、液状の冷却剤を通過して導光性部材に入力するまでの過程において、その減衰量を極めて低く抑制することが可能になる。
【００２５】
さらに本発明において、導光性部材は、減衰量を極めて低く抑えながら所定位置まで光を伝達することができるものであれば良く、例えば、光ファイバーを束ねたもの、単にガラスから形成された棒状ガラス、あるいは、光ファイバーの束または棒状ガラスを複数配列したものを適用することができる。これら導光性部材の先端、すなわち、容器の外側へ延長されて光を出力する端部には、ここから出力される光に前方直進性を与えるためにレンズなどの光学部材を取り付けても良い。
【００２６】
本発明の光照射装置においては、各種のＬＥＤのなかでも、特に、白色ＬＥＤを光源として使用することができる。このように光照射装置を構成すれば、歯科医療において、歯冠への照射により透過光を観察することで齲触診断装置としても利用可能になる。
【００２７】
また本発明の光照射装置において、赤色ＬＥＤまたは赤外光ＬＥＤを光源として使用することができる。このように光照射装置を構成すれば、口腔内組織の反射光や透過光を検知することにより、パルスオキシメーターなど組織血中酸素飽和度の計測装置として利用することが可能である。
【００２８】
さらに本発明の光照射装置において、チップ型青色ＬＥＤを光源として使用することができる。このように光照射装置を構成すれば、光硬化性樹脂に含まれる光増感剤としてのカンファーキノンの吸収波長帯である４００〜５００ｎｍの光を出力することが可能になり、このような用途における光照射装置が、従来装置に比べ、小型、静粛、低コストで実現可能になる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の光照射装置では、ＬＥＤの発熱に付帯する諸問題は解決されているため、ＬＥＤを集積化して用いることが可能になり、従来の歯科や外科などの医療用光照射装置に比較して装置の小型化が可能になった。また照射部位において必要な光量を得るために、従来の装置では必要であった複雑な光学的集光機能を省略することができるので、装置の簡略化によるコストダウンが図れるとともに、装置の小型化が実現し易い。また本発明の光照射装置では、液状の冷却剤によりＬＥＤが冷却されることで装置の発熱が抑制されているので、ほとんどの従来装置で用いられてきた空冷ファン等による冷却は不要になり、装置の簡略化が図れるうえ、ファンによる騒音や電力の浪費を無くすことができる。また臨床時においては、光照射装置を取り扱う医療従事者や患者が熱による不快感を受けることがない。さらに、ＬＥＤ素子の温度上昇が極めて小さく抑制されるので、ＬＥＤ素子の熱による劣化が最小限に抑えられ、装置の耐用期間を比較的長くすることができる。このようにＬＥＤ素子の過熱を抑止する本発明は、結果としてＬＥＤにより高い光出力をもたらすことを可能とし、照射装置としての有益性を高めるとともに、歯科臨床において、光硬化性充填材の重合深度を高めることから、従来より深く大きな窩洞に対する光硬化性充填材の適用を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
本発明の光照射装置は、歯科や外科などの医療現場において、光を所定部位に集中的に照射するものであり、例えば、患部を集中的に明るくするスポット照明として使用したり、または口腔内の所定部位に設けた光硬化性樹脂を硬化させるために使用したり、さらには、口腔内の歯冠への照射により透過光を観察することで齲触診断装置として利用するものである。
【実施例１】
【００３１】
図１は本発明の第一実施例である光照射装置１０Ａを概略的に示した図である。光照射装置１０Ａでは、ＬＥＤ素子１が封止材２で封止されたＬＥＤ単体３と、このＬＥＤ単体３から入力する光を出力して所定位置に集光し得るレンズ４とが、透明ガラスからなるケース５内に配置され、ケース５内には液密な状態でシリコンオイルからなる冷却剤６が充填されており、さらに、ＬＥＤ単体３からは配線７がケース５の外側まで延びて電源８に接続されている。ここで、ＬＥＤ単体３とレンズ４とは所定長の間隙を隔てて配置され、ＬＥＤ単体３とケース５の内面とは所定長の間隙を隔てて配置され、さらに、レンズ４とケース５の内面とは所定長の間隙を隔てて配置されており、したがって、これらの間隙にも冷却剤６が充たされている。
【００３２】
次に、図１の光照射装置１０Ａの動作について説明する。
電源８からの電流が配線７を通してＬＥＤ素子１に供給されると、光が封止材２を介して出力され、冷却剤６を通過してレンズ４に入力される。光は、封止材２と冷却剤６の界面、冷却剤６とレンズ４との界面において複屈折しながらレンズ４に入力されるが、このレンズ４において光軸が修正されて前方指向性のある光に変えられ、再び封止材２を通過してケース５から外部に放射され、所定部位を集中的に照射することが可能になる。一般的に、ＬＥＤ素子１からの光は発光点から３６０°の方向に拡散するものであるが、この光照射装置１０Ａにおいては、ＬＥＤ単体３が冷却剤６と伴にケース５内に封入されているので、従来から普及しているランプ型ＬＥＤに採用されているクリヤーレンズと同様の効果を得ることができて、出力する光に前方への指向性を付与することが可能になる。
【００３３】
また光照射装置１０Ａでは、ＬＥＤ単体３からの熱を冷却剤６により速やかに拡散させることができるので、レンズ４は熱による劣化を懸念することなく、ＬＥＤ単体３に対して比較的近い位置に固定することが可能になる。しかしながら、ＬＥＤ単体３が高輝度ＬＥＤである場合には、発熱が極めて高くなる場合もあり得るので、その際にはＬＥＤ単体３とレンズ４とをクリアランスが比較的大きくなるように配置し、このクリアランスを冷却剤６が流れ易くすることにより、高輝度ＬＥＤの冷却が速やかに行なわれ、レンズ４に熱が伝播することを防止することが可能になる。このようにクリアランスを比較的大きく採ったとしても、高輝度ＬＥＤからの光は空気中を伝播する訳ではないため、レンズ４までの伝播過程における光量の減衰は最小限に抑制することができる。
【００３４】
なお、光照射装置１０Ａでは、ＬＥＤ素子１が封止材２で封止されたＬＥＤ単体３を光源として使用しているのであるが、ここでは、シリコンオイルを冷却剤６として用いているので、例えば、封止材で封止されていないＬＥＤ素子を光源として使用することも可能であり、この場合、ＬＥＤ素子はシリコンオイルにより直接的に冷却される。
またレンズ４は、ＬＥＤ単体３における発光面に対応する形状かつ大きさとすることが好ましい。つまり、ＬＥＤ単体３は、多くの場合に、その発光面が凹面または平面に形成されたものが用いられるので、レンズ４は両面が凸状、光の入射面が平らで出力面が凸状、アクロマティックレンズ、或いは非球面レンズなどを使用することができる。
【実施例２】
【００３５】
図２は本発明の第二実施例である光照射装置１０Ｂを概略的に示した図である。
この光照射装置１０Ｂでは、図１のレンズ４に替えて導光性部材９を用いている点が第一実施例と異なり、他の構成は第一実施例とほぼ同様である。したがって、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略し、以下、異なる構成に関して主に説明する。
第二実施例において、導光性部材９は、光を伝導することが可能な合成樹脂、光ファイバー、ガラス等の材料から線状または棒状に形成されたものが使用される。このような導光性部材９は、その一端がケース５を貫通して内部まで延長し、端面９ａがＬＥＤ単体３の発光面から所定長離隔して対向配置される一方で、この導光性部材９の他端はケース５の外部で所定長さ延長するように形成されている。ケース５の内部において、導光性部材９の端面９ａとＬＥＤ単体３の発光面との間隙には冷却剤６が充たされている。
なお、第二実施例では、導光性部材９の端面９ａに、図３に示したような凹部９ｃを形成しても良い。この場合、光源としては封止材で封止されていないＬＥＤ素子１を使用するか、あるいは図１のＬＥＤ単体３を使用することが可能であり、このＬＥＤ素子１またはＬＥＤ単体３を凹部９ｃの内側に配置すると共に、これらＬＥＤ素子１またはＬＥＤ単体３と凹部９ｃとの間には所定長のクリアランスができるように配置し、このクリアランスにも冷却剤６が充たされる。このようにＬＥＤ素子１またはＬＥＤ単体３を凹部９ｃに配置することにより、これらＬＥＤからの熱による悪影響は導光性部材に対して及ばず、ＬＥＤから冷却剤６を通過して導光性部材９に入力するまでの過程において、その減衰量を極めて低く抑制することが可能になる。
【００３６】
次に、図２の光照射装置１０Ｂの動作について説明する。
電源８からの電流が配線７を通してＬＥＤ素子１に供給されると、光が封止材２を介して出力され、冷却剤６を通過して端面９ａから導光性部材９に入力される。光は、導光性部材９の内部を通過して出力端９ｂまで伝播し、この出力端９ｂから照射対象部位に向けて照射される。ここで、光は、封止材２と冷却剤６の界面、冷却剤６と端面９ａとの界面において複屈折しながら導光性部材９に入力されるが、導光性部材９の内部において光は前方指向性をもって伝播し、この伝播過程では、導光性部材９の長さに拘わらず、減衰の影響もほとんど受けることが無い。したがって、導光性部材９を比較的長く形成し、その出力端９ｂを照射対象部位に近接させれば、光を効率的に照射することが可能になる。
なお、導光性部材９の出力端９ｂにおいて、光は拡散する傾向があるので、この出力端９ｂにはレンズ等の光学部材（図示せず）を取り付けることが好ましく、これにより、前方指向性に優れた光照射を可能にする。
以上、第二実施例において、第一実施例と同じ構成からは同様な作用や効果が得られるのであるが、これに関しては説明を省略する。
【実施例３】
【００３７】
図４は本発明の第三実施例である光照射装置１０Ｃを概略的に示した図である。
この光照射装置１０Ｃでは、第一実施例におけるＬＥＤ単体３が複数集積されて形成されたＬＥＤ集積体１１が使用されている点で第一実施例とは異なるが、他の構成は第一実施例とほぼ同様である。したがって、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略し、以下、異なる構成に関して主に説明する。
第三実施例において、レンズ４は、ＬＥＤ集積体１１における発光面の全域に対応することができる大きさのものを使用する。しかしながら、複数のＬＥＤ３からの光を一つのレンズ４のみにより前方指向性のある整った照射光にすることが困難な場合もあり、このような場合には、光路上に複数のレンズ（図示せず）を配置して、いわゆるマルチレンズ構造とすることも可能である。例えば、エックス線写真などをスクリーンに拡大投影するためには、光源として平行ビームを必要とするのであるが、このような場合には、マルチレンズ構造を採用すれば平行ビームが実現可能になる。
【００３８】
第三実施例に関して、さらに例示すれば、豊田合成株式会社製の形式番号Ｅ１Ｓ３１−ＡＷＯＣ７−０１の白色ＬＥＤチップを用いた場合、１平方センチメートルあたり最大７５個のチップが集積可能であり、直径１センチメートルの円内には約６０個のチップが配置できる。本発明の光照射装置１０Ｃにおいて、直径１．５センチメートルの円内に上記白色ＬＥＤチップ７２個を配置したものが、約５０センチメートルの距離において５３６０ルクスの明るさによる光照射ができた。
【実施例４】
【００３９】
図５は本発明の第四実施例である光照射装置１０Ｄを概略的に示した図である。
この光照射装置１０Ｄでは、第三実施例におけるレンズ４に替えて、第二実施例で用いた導光性部材９を複数配置したものであり、第二実施例及び第三実施例における同じ構成には同じ符号を付し、以下、異なる構成に関して主に説明する。
ここで、導光性部材９は、光を伝導することが可能な合成樹脂、光ファイバー、ガラス等の材料から線状または棒状に形成されたものが使用される。この導光性部材９は、図５に示したように、複数本が配置されるか、あるいは一本に束ねたものが配置される。
光照射装置１０Ｄにおいて、ＬＥＤ集積体１１から出力された光は複数の導光性部材９に入力し、これらの導光性部材９の内部を伝播して、それぞれの出力端９ｂから照射対象部位に照射される。この実施例においても、出力端９ｂにはレンズ等の光学部材を取り付けることが好ましい。このように、複数の導光性部材９は、その断面積の総和が、ＬＥＤ集積体１１の発光面とほぼ同等になるように形成されているので、第二実施例の光照射装置１０Ｂよりも格段に多くの光量を照射対象部位に照射することができる。
なお、光ファイバーを導光性部材９として使用する場合には、冷却液６が光を導光性部材９まで効率的に伝達することができるので、各ＬＥＤ単体３と各光ファイバーとを対向配置する必要はなく、さらに、ＬＥＤ単体３の個数と光ファイバーの本数も、必ずしも一致させる必要がなく、それでも、導光性部材９の出力端９ｂからは、充分な光量で照射対象部位を照射することができる。
【００４０】
次に、実施例１から実施例４に共通する特徴について説明する。
本発明の光照射装置１０Ａ〜１０Ｄにおいて、冷却液６は熱対流により熱を効率的に拡散することが可能であるが、さらに、冷却液６を攪拌するポンプ或いはプロペラのような攪拌翼をケース５の内部に設ければ、ＬＥＤ素子１から生じた熱を更に速やかに取り除くことが可能になる。またヒートパイプ等を用いて放熱板を接続すれば、冷却液６を速やかに空冷することも可能である。さらに、外部に冷却装置を別に設置し、配管やポンプによりケース５に接続し、冷却液６をこの外部冷却装置に循環させれば、冷却液６の温度を更に効率良く低下させることができる。
ＬＥＤは低温で動作させると暗電流が低下し、電力から光への変換効率が向上するうえ、しかも、ＬＥＤの耐用期間の延長が期待できる。したがって、強力な冷却装置を設けて、これにより冷却液６の温度を低下させることも可能であるが、周囲温度との差により光照射装置１０Ａ〜１０Ｄの外表面に結露が生じることも考えられる。このような場合には、送風機等を用いて周囲の雰囲気に気流を作るか、ケース５の外周に空気を介して二重にケースを設ければ、結露を防止することが可能になる。
光源には、従来品であるＬＥＤを複数集積したもの、あるいは、既製のＬＥＤアレイを使用することが可能であるが、絶縁性が高く、かつＬＥＤ素子の機能や素材を劣化させないシリコンオイル等を冷却剤として用いた場合には、本来ならば酸化などによる劣化を避けるためにＬＥＤ素子を封止していた封止材を省略することが可能になり、ＬＥＤ素子が露出したＬＥＤを光源として使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第一実施例である光照射装置を概略的に示した図である。
【図２】本発明の第二実施例である光照射装置を概略的に示した図である。
【図３】第二実施例において、導光性部材の端面が図２とは異なる形状に形成されたものを示した図である。
【図４】本発明の第三実施例である光照射装置を概略的に示した図である。
【図５】本発明の第四実施例である光照射装置を概略的に示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ＬＥＤ素子
２  封止材
３  ＬＥＤ単体
４  レンズ（光学部材）
５  ケース（容器）
６  冷却剤
８  電源
９  導光性部材
９ｃ  凹部
１０Ａ〜１０Ｄ  光照射装置
１１  ＬＥＤ集積体
【図１】
2005103133.tif 000003
【図２】
2005103133.tif 000004
【図３】
2005103133.tif 000005
【図４】
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【図５】
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