KR20090055891A - 피부용 엘이디 광 조사기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피부용 LED 광 조사기에 관한 것으로, 다수의 동일 파장 LED로 이루어지는 한 개 이상의 LED 어레이와 연결 넥을 갖는 광조사 헤드; 상기 연결 넥을 통해 결합된 지지대; 상기 광조사 헤드에 하나 이상 장착된 온도센서 또는 컬러센서;및 상기 스탠드 또는 상기 광조사 헤드에 장착되어 미리 설정된 값에 따라 상기 온도센서 또는 상기 컬러센서 또는 시간 신호를 바탕으로 상기 LED를 발광점멸 제어하는 제어부를 포함하는 피부용 LED 광조사기를 제공한다.

본 발명은 피부용 LED 광 조사기는 서로 다른 파장의 LED로 이루어지는 서브어레이를 2개 이상 채택함으로써 각기 다른 용도로 사용할 수 있고 다른 파장의 광조사를 동시에 또는 선택적으로 제공할 수 있다.

서브어레이, LED, 광조사

Description

피부용 엘이디 광 조사기{LED Radiator for Skin}

본 발명은 피부용 LED 광 조사기에 관한 것이다.

치료 또는 미용의 목적으로 다양한 파장과 다양한 형태의 광 조사기가 사용되고 있다.

이러한 광 조사기는 단순하게는 초음파나 원적외선에 의한 온열효과에 의한 피부 미용에서부터 고 에너지의 레이저 광을 사용하여 피부를 치료하거나 광 민감성 물질과 병행하여 사용하여 피부 병소 특히 암의 치료에도 응용되고 있다. 원적외선을 이용하는 광 조사기는 에너지 밀도가 낮기 때문에 단일 전구에 의한 스탠드 형의 광 조사기가 널리 사용되고 있다. 이에 반하여 고 에너지의 레이저 광 조사기는 에너지 밀도가 높아 수초 이내의 범위에서 사용하는 것으로 화상과 같은 피부 손상의 위험이 있으므로 핸드헬드(핸드피스) 형태로 전문가가 사용해야 하는 문제가 있다.

원래, 피부광선조사기는 암 치료법으로 도입됐으나 여드름, 검버섯, 기미, 색소성 병변 등과 원하지 않는 털의 영구적인 제모 등과 같은 다양한 피부 미용 치료를 위해 많이 사용되고 있으며, 피부광선조사기의 램프를 발광시켜 소정의 파장 으로 광 또는 레이져를 피부에 일정 간격으로 일회 또는 수회 반복하여 조사함으로써, 다양한 파장의 광선에 의해서 원하지 않는 털의 영구적인 제모나 감소, 얼굴의 모세혈관 확장, 안면홍조나 주근깨, 기미 등의 색소질환에 응용되고 있다. 이러한 종래의 피부광선조사기는 시술자의 경험과 이론에 의존해서 출력부의 출력값을 조절하여 피부에 조사를 하여 치료를 하게 되는 바, 시술자의 숙련도와 경험치에 따라 치료의 효과가 미약하거나, 광선의 출력이 너무 강할때는 화상을 입기도 한다.

광과민성 물질을 피부에 도포하여 빛을 쪼임으로써 피부 미용치료효과를 높이는 방법도 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 광감작제인 5-아미노레불린산(5-aminolevulinic acid)를 도포하여 피지선에 축적시킨 뒤 빛을 쪼이게 되면 피지선은 축소시키고, 동시에 피지선에서 염증을 일으키는 여드름균을 살균시키는 방법이 사용되고 있다. 또한, 805nm에 선택적으로 흡수되는 광 과민제인 인도시아닌그린("ICG")과 805nm 파장의 레이저다이오드를 사용하는 피부 미용치료 방법이 알려져 있다. 또한, 한국특허 제773475호에는 인돌-3-아세트산("IAA")의 광감작제로서 다양한 파장의 광원과 함께 사용한 광역학적 치료에 대하여 기술하고 있다. 특히 청색광과 녹색광의 광원의 사용을 권장하고 있다.

한국특허등록 제611526호에는 피부접촉면의 온도를 제어하여 화상과 같은 사고를 방지하면서 여드름, 검버섯, 기미와 색소병변 등과 같은 다양한 피부 치료에 응용될 수 있는 레이저 광조사기를 개시하고 있다. 한국등록실용신안 제396456호에는 얼굴미용의 목적으로 신축성 소재로 된 마스크 형 LED, 초음파와 이온주입의 복합광조사기를 개시하고 있다.

이와 같이 피부 미용이나 치료에 피부광선조사기술이 광범위하게 채택되고는 있으나 LED의 특장을 충분히 이용하는 피부 광조사기는 제공되지 않았다. 또한, 근자외선 영역에서 부터 적외선 영역까지 선탠이나 온열의 다양한 미용이나 치료의 목적에 부합되면서도 구조가 단순하고 사용하기 편리한 광조사기는 제공되지 않았다.

본 발명은 사용 목적에 따라 특정한 파장대의 광을 편리하게 조사할 수 있는 피부용 LED 광조사기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 내구성이 있으면서 다양한 신체 형태에 폭넓게 적용될 수 있는 피부용 LED 광조사기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의하여, 다수의 동일 파장 LED로 이루어지는 한 개 이상의 LED 어레이와 연결 넥을 갖는 광조사 헤드; 상기 연결 넥을 통해 결합된 지지대; 상기 광조사 헤드에 하나 이상 장착된 온도센서 또는 컬러센서;및 상기 지지대 또는 상기 광조사 헤드에 장착되어 미리 설정된 값에 따라 상기 온도센서 또는 상기 컬러센서 또는 시간 신호를 바탕으로 상기 LED를 발광점멸 제어하는 제어부를 포함하는 피부용 LED 광조사기가 제공된다.

본 발명에 의하여, 또한, 2개 이상의 LED 서브어레이를 갖는 LED 어레이와 연결 넥을 갖는 광조사 헤드; 상기 연결 넥을 통해 결합된 지지대; 및 시간 신호를 바탕으로 상기 LED를 발광점멸 제어하는 제어부를 포함하고 상기 2개 이상의 LED 서브어레이는 서로 다른 파장의 LED로 구성되는 피부용 LED 광조사기가 제공된다. 이 때, 온도센서 또는 컬러센서가 상기 지지대 또는 상기 광조사 헤드에 장착되어 제어부는 미리 설정된 값에 따라 상기 온도센서 또는 상기 컬러센서 또는 시간 신호를 바탕으로 상기 LED를 발광점멸 제어할 수 있다.

상기 LED 어레이는, 바람직하게는, 각기 다른 파장의 LED로 이루어지는 2개 이상의 동일 파장 LED 서브어레이를 갖는다. 상기 다른 파장 LED로 이루어지는 서로 다른 파장의 LED 서브어레이는 서로 혼재되어 있어 동일 파장의 개별 LED는 비교적 골고루 분산되어 있는 것이 바람직하다. 상기 LED 서브어레이는 근자외선에서 부터 적외선 영역에 이르는 단일 파장의 LED 또는 2 이상의 서로 다른 파장을 갖는 LED로 이루어져 있다. LED는 예를 들면, 근자외선LED, 적외선LED, 청색LED, 황색LED, 적색LED 또는 녹색LED이다.

광조사 헤드는 패널 형태로 LED소자가 분산되어 있으며 바람직하게는 힌지로 연결된 다수의 패널로 이루어지며, 가장 바람직하게는, 연결 넥을 가진 중엽 패널, 상기 중엽에 힌지 결합된 우엽 패널과 상기 중엽에 힌지 결합된 좌엽 패널로 이루어진다. 중엽 패널, 좌엽 패널과 우엽 패널은 패널의 형태로서 서로 힌지로 연결되어 각도를 조절할 수 있어 다양한 형태의 신체부위나 특히 다른 얼굴 형태에 쉽게 적용할 수 있다. 중엽 패널은 연결넥을 통하여 지지대에 연결되고 연결넥을 통하여 LED의 전원선과 제어선이 패널에 분배된다. 지지대는 침대와 같은 가구에 설치되거나 스탠드와 같이 다리 또는 베이스와 다관절스템 또는 만능굴곡스템으로 이루어지 다. 제어부는 광조사헤드의 패널, 지지대 또는 스탠드에 장착된다. 바람직하게는 스탠드의 스템에 부착되는 것이 조작하기에 편리하다.

상기 온도센서와 컬러센서는 하나의 패널에 하나 이상 씩 장착한다. 보다 정밀한 측정을 위해서는 많은 수의 온도센서와 컬러센서를 장착할 수 있다. LED 어레이를 구동하는 제어기술은 LED 조명기술이나 LED 백라이트유니트("BLU") 에서 정확한 색상이나 정확한 휘도를 표현하기 위하여 아주 잘 개발되어 있다. LED 주변온도나 LED 파장의 세기를 각각 온도센서나 컬러센서에 의하여 측정하여 전력을 제어함으로써 균일한 색상과 고른 강도의 발광을 하게 한다. 또한, 제어부는 상기 센서의 신호 또는 시간설정 프로그램에 의하여 LED를 점멸할 수 있다.

일반적으로 각각의 LED소자에는 빛을 분산시키는 렌즈가 부착된다. 전체 LED 출력은 20 내지 100W의 범위가 일반적이다. 1W의 고출력 LED를 사용하는 경우 LED소자는 20개 내지 100개 정도 사용하는 것이 일반적이다. 수 십 mW의 저출력 LED를 사용하는 경우 수 백 개 또는 수 천 개의 LED소자를 사용할 수도 있다.

LED는 반도체라는 특성으로 인해 처리속도, 전력소모, 수명 등의 제반사항에서 큰 장점을 보여 각종 전자제품의 전자표시 부품으로 각광받고 있다. 기존 전구램프처럼 눈이 부시거나 엘러먼트가 단락되는 경우가 없는 LED는 소형으로 제작돼 각종 표시소자로 폭넓게 사용되고 있으며 반영구적인 수명(약 1백만시간)으로 그 활용도가 높다. LED는 가시광선 영역에서 발광 색상은 빨강, 녹색, 노랑, 오렌지색 등 거의 모든 색이 개발되어 있다. 첨가하는 불순물의 함량에 따라 재질의 파장이 달라 파장은 인간의 가시광선 영역인 4백 나노미터에서 7백 나노미터 사이이며 적 색은 7백 나노미터대, 녹색은 5백65 나노미터, 노랑은 5백85 나노미터, 오렌지색은 6백35 나노미터의 파장을 형성하고 있다. 또한 자외선 영역과 적외선 영역의 LED도 개발되어 있다. 자외선 LED로는 자외선C 영역에 해당하는 210nm 파장의 LED의 개발도 보고 되고 있다.

GaN계 청색 LED 칩은 근자외선에서부터 녹색 파장 영역(360nm ~530nm)까지의 LED로서 사용되고 있다. 현재의 주된 용도는 휴대전화의 액정 디스플레이 백 라이트용과 키패드용 광원이며 고출력의 청색 LED 칩은 형광체와의 조합을 통해 백색 LED용으로 급격하게 수요가 확대하고 있어 향후의 고출력화의 진전에 따라 자동차용 헤드라이트 및 일반 조명으로도 용도 확대가 진행되고 있다. 또한 GaN계 녹색 LED 및 AlInGaP계 적색 LED와의 조합으로 풀 컬러 디스플레이(Full Color Display)나 액정 TV용 백 라이트 등에 응용이 진행되고 있다.

근자외선LED는 350nm를 초과하고 410nm 이하, 바람직하게는 350nm를 초과하고 400nm 미만의 파장영역에 발광피크를 갖는 근자외선 광을 발하는 LED이다. 근자외선 영역(자외선A)의 LED 예를 들면 니치와 화학의 370nm 파장의 근자외선 LED가 시판되고 있다.

본 발명에서 사용되는 LED는 근자외선에서 부터 적외선 영역에 이르는 단일 파장의 LED 또는 2 이상의 서로 다른 파장을 갖는 LED로 이루어져 있다. 예를 들면, 상기 LED는 근자외선LED, 적외선LED, 청색LED, 적색LED과 녹색LED로 이루어지는 군에서 선택된다.

본 발명에서 LED 어레이를 구성하는 LED를 파장과 휘도를 제어하여 광속이 균일하고 파장 범위가 균일한 광조사기를 제공한다. 또한, 본 발명에서, 서로 다른 파장의 LED로 이루어지는 서브어레이를 2개 이상 채택함으로써 본 발명의 광조사기를 두 개 이상의 용도로 사용할 수 있다. 예를 들면 800nm 파장의 적외선 LED를 사용하여 온열효과를 얻거나 상기 배경기술에 언급한 바와 같이 805nm에 선택적으로 흡수되는 광 과민제인 인도시아닌그린("ICG")의 피부 미용치료에 광조사기로 사용될 수 있고, 청색이나 녹색 LED 서브어레이를 이용하여 인돌-3-아세트산("IAA")를 이용한 광화학 치료에 광조사기로 사용될 수 있다. 다수의 다른 파장을 갖는 서브어레이를 구성하여 광범위한 파장의 광조사를 동시에 또는 선택적으로 제공할 수 있다.

이하 본 발명의 한 실시양태로서 적외선 LED와 청색 LED로된 2개의 서브어레이를 가지는 안면용 LED 광조사기를 이하 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 광조사헤드(30)의 중엽 패널(31), 좌엽 패널(33)과 우엽 패널(32)로 이루어져 있고 이들은 서로 힌지(36)로 연결되어 각도를 조절할 수 있다. 중엽 패널(31)은 연결넥(35)을 통하여 스탠드(10)에 연결되고 연결넥(35)을 통하여 LED의 전원선과 제어선이 패널에 분배된다. 스탠드(10)는 다리(11)와 다관절스템(20)로 이루어지고 제어부는 스탠드스템에 장착된다.

0.1W의 출력을 갖는 적외선 LED와 청색 LED가 각각 중엽 패널(31)에 3열 20줄, 좌엽 패널(33) 2열 20줄과 우엽 패널(32) 2열 20줄로 배치된다. 적외선 LED와 청색 LED는 각각 140개의 LED로 서브어레이를 구성한다. 적외선 LED와 청색 LED는 교대로 배치되어 전체적으로 골고루 분산되어 있다. 각 서브어레이는 제어부의 해당 구동장치에 의하여 제어된다. 도5는 청색 LED로 된 하나의 서브어레이를 기준으로 한 제어부 구동의 블록도이다. 이에 도시된 바와 같이, 청색 LED 서브어레이(40)의 상태를 센서부(60)가 감지하고 상기 센서부(60)에서 감지된 상기 LED 서브어레이(40)의 상태를 입력받고, 전원제어부(70)는 상기 LED 서브어레이(40)의 급격한 전력 변화를 방지하여 상기 LED 서브어레이(40)에 전원을 공급한다. 상기 센서부(60)는, 상기 LED 서브어레이(40)의 청색 광을 포토다이오드 또는 포토트랜지스터를 포함한 소자로 측정하여 전기적 신호로 출력하는 컬러센서(61)와 상기 LED 서브어레이(40)의 외부 또는 내부의 발열에 의한 온도를 감시하는 온도센서(62)를 포함하여 구성된다. 상기 센서부(60)에서 감지된 상기 LED 서브어레이(40)의 상태를 신호는 전원제어부(70)로 통지되고 상기 LED 서브어레이(40)의 전류를 검출하여 상기 정전류 및 펄스폭 제어부(80)로 통지된다. 상기 정전류 및 펄스폭 제어부(80)로부터 입력받은 전기 신호를 기준으로 전력제어부(50)는 상기 LED 서브어레이(40)의 전력소자를 제어한다. 상기 LED 서브어레이(40)는, 다수개의 LED를 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합으로 구성될 수 있다.

도1은 본 발명 일 실시양태의 LED 광조사기의 사시도이고

도2는 도1의 LED 광조사기의 광조사헤드의 펼친 상태의 사시도이고

도3은 도2의 정면도이고

도4는 도2의 평면도이고

도5는 도1의 LED 광조사기에서 청색 LED로 된 하나의 서브어레이를 기준으로 한 제어부 구동의 블록도이다.

Claims (9)

1. 다수의 동일 파장 LED로 이루어지는 한 개 이상의 LED 어레이와 연결 넥을 갖는 광조사 헤드; 상기 연결 넥을 통해 결합된 지지대; 상기 광조사 헤드에 하나 이상 장착된 온도센서 또는 컬러센서;및 상기 지지대 또는 상기 광조사 헤드에 장착되어 미리 설정된 값에 따라 상기 온도센서 또는 상기 컬러센서 또는 시간 신호를 바탕으로 상기 LED를 발광점멸 제어하는 제어부를 포함하는 피부용 LED 광조사기
2. 2개 이상의 LED 서브어레이를 갖는 LED 어레이와 연결 넥을 갖는 광조사 헤드; 상기 연결 넥을 통해 결합된 지지대; 및 시간 신호를 바탕으로 상기 LED를 발광점멸 제어하는 제어부를 포함하고 상기 2개 이상의 LED 서브어레이는 서로 다른 파장의 LED로 구성되는 피부용 LED 광조사기
3. 제2항에 있어서, 온도센서 또는 컬러센서가 상기 광조사 헤드에 장착되어 미리 설정된 값에 따라 상기 온도센서 또는 상기 컬러센서 또는 시간 신호를 바탕으로 상기 LED를 발광점멸 제어하는 피부용 LED 광조사기
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LED 어레이가 복수의 LED 서브어레이를 가질 때 상기 복수의 LED 서브어레이는 각기 다른 파장의 LED로 이루어지고 상기 LED 서브어레이는 서로 혼재되어 있어 동일 파장의 개별 LED는 비교적 골고루 분산되어 있는 피부용 LED 광조사기
5. 제4항에 있어서, 상기 광조사 헤드가 힌지로 연결된 다수의 패널로 이루어지는 피부용 LED 광조사기
6. 제5항에 있어서, 상기 광조사 헤드가 LED가 다수 배열되고 연결 넥을 가진 중엽 패널, 상기 중엽에 힌지 결합되고 LED가 다수 배열된 우엽 패널과 상기 중엽에 힌지 결합되고 LED가 다수 배열된 좌엽 패널로 이루어지는 피부용 LED 광조사기
7. 제6항에 있어서, 상기 서브 어레이의 LED가 근자외선LED, 적외선LED, 청색LED, 황색LED, 적색LED과 녹색LED로 이루어지는 군에서 선택되는 피부용 LED 광조사기
8. 제7항에 있어서, 상기 LED가 상기 제어부에 의하여 상기 온도센서와 컬러센서의 감지신호 또는 프로그램에 의하여 점멸하는 피부용 LED 광조사기
9. 제8항에 있어서, 상기 LED 광조사기가 안면 피부용인 LED 광조사기

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