TW201526301A - 非可見光發射裝置 - Google Patents

Abstract

一種非可見光發射裝置，包括熱輻射發射元件以及光轉換元件，其中熱輻射發射元件適於提供第一非可見光與熱能，光轉換元件覆蓋熱輻射發射元件的出光面。光轉換元件包括第一透光體，及配置於第一透光體內的光轉換材料。光轉換材料用以吸收熱輻射發射元件產生的第一非可見光與熱能，並發出第二非可見光。此非可見光發射裝置產生第二非可見光的速率較快，並具有較長的使用壽命。此外，此非可見光發射裝置可以由第一透光體的光學設計，控制第二非可見光於照射區域的輻射強度分布。

Description

非可見光發射裝置

本發明是有關於一種訊號發射裝置，尤其是一種非可見光發射裝置。

近年來，由於現代科技的發展迅速，更方便醫療界將聲、光、熱、電、磁以及放射線等各種物理能量普遍運用在醫療行為上，其中採用屬於非可見光的遠紅外線(Far Infrared Light,FIR Light)來進行物理治療的方法也愈來愈常見。

自然界存在有可以自然產生此類屬於非可見光之遠紅外線輻射的材料(例如：遠紅外線陶瓷材料)，這些物質的遠紅外線輻射強度和物質特性及其表面溫度有關。相同材質的條件下，表面溫度越高，產生的遠紅外線輻射強度也越強。已知技術之遠紅外線發射源可分為無加熱式和加熱式等二大類。無加熱式之遠紅外線發射源，其遠紅外線產生材料係以室溫或是依附的人體體溫為能量基礎，由於溫度不高，因此僅能激發出微弱的遠紅外線。加熱式之遠紅外線發射源，通常藉由電熱元件的傳導加熱，提升遠紅外線陶瓷材料的表面溫度，產生足夠輻射強度的遠紅外線。例如，以電熱絲或是發熱電阻薄膜包覆於遠紅外線陶瓷材料之內。

然而，由於電熱絲加熱或是發熱電阻薄膜加熱是以傳導的方式進行導熱，與利用熱輻射的加熱方式相較，電 熱絲使用熱傳導的加熱方式其加熱速率明顯較慢。此外，一般以熱傳導方式導熱之電熱絲的使用壽命約為數千小時，與可以產生紅外線熱輻射的發光二極體具有數萬小時壽命相較，電熱絲的使用壽命明顯較短。而且，熱輻射線以及遠紅外線都是屬於光線，但習知技術無法有效聚集光線。

本發明提供一種非可見光發射裝置，其不僅具有較長的使用壽命與較快的非可見光產生速率，而且可以控制非可見光發射的區域輻射強度。

本發明所提供的非可見光發射裝置包括熱輻射發射元件以及光轉換元件，其中熱輻射發射元件適於提供第一非可見光與熱能，光轉換元件覆蓋熱輻射發射元件的出光面。光轉換元件包括第一透光體及配置於第一透光體內的光轉換材料。光轉換材料用以吸收熱輻射發射元件產生的第一非可見光與熱能，並發出第二非可見光。此非可見光發射裝置，不僅具有較快的第二非可見光產生速率與較長的使用壽命，而且可以控制第二非可見光發射的區域輻射強度。

在本發明的一實施例中，上述之非可見光發射裝置更包括基板，具有相對之第一表面與第二表面，其中熱輻射發射元件與光轉換元件設置於第一表面上。

在本發明的一實施例中，上述之非可見光發射裝置更包括第二透光體，配置於基板之第一表面上，並覆蓋光轉換元件。

在本發明的一實施例中，上述之非可見光發射裝置更包括第二透光體，配置於基板之第一表面上，且位於熱輻射發射元件及光轉換元件之間。

在本發明的一實施例中，上述之非可見光發射裝 置更包括散熱元件，設置於基板之第二表面。

在本發明的一實施例中，上述之散熱元件包括熱轉換材料，用以吸收熱能並輻射出第三非可見光。

在本發明的一實施例中，上述之第一非可見光包括近紅外光，第二非可見光及第三非可見光包括遠紅外光。

在本發明的一實施例中，上述之第一非可見光包括近紅外光，第二非可見光包括遠紅外光。

在本發明的一實施例中，上述之第一非可見光波長範圍介於700~1400奈米(nm)，第二非可見光波長範圍介於4~1000微米(μm)。

在本發明的一實施例中，上述之光轉換材料成點狀分佈於第一透光體內。

在本發明的一實施例中，上述之熱輻射發射元件包括發光二極體(Light Emitting Diode,LED)。

在本發明的一實施例中，上述之光轉換材料為遠紅外線輻射材料(Far-Infrared Radiation Material)。

在本發明的一實施例中，上述之熱輻射發射元件更提供熱能，熱能經由第一透光體傳導至光轉換材料，光轉換材料用以吸收熱能，並發出第二非可見光。

本發明之非可見光發射裝置係以熱輻射發射元件發射出第一非可見光與熱能。第一非可見光可透過第一透光體以熱輻射方式傳遞至光轉換材料，而熱能亦可藉由光轉換元件內之第一透光體以熱傳導的方式傳遞至光轉換元件內之光轉換材料，光轉換材料吸收第一非可見光及熱能後，造成內部分子震動進行能量轉換，進而發射出第二非可見光。由於本發明以熱輻射與熱傳導兼具的方式取代習知之熱傳導方式加熱光轉換材料，因此本發明不僅具有較快的第二非可見光產生速率與較長的使用壽命，而且可以藉由第一透光體 的光學設計控制第二非可見光發射的區域輻射強度。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

100、200、300‧‧‧非可見光發射裝置

110‧‧‧熱輻射發射元件

111‧‧‧出光面

120、220、320‧‧‧光轉換元件

122‧‧‧第一透光體

124‧‧‧光轉換材料

130‧‧‧基板

131‧‧‧第一表面

132‧‧‧第二表面

140‧‧‧散熱元件

142‧‧‧被動式散熱件

144‧‧‧熱轉換材料

160‧‧‧焊線

250、350‧‧‧第二透光體

L1‧‧‧第一非可見光

L2‧‧‧第二非可見光

L3‧‧‧第三非可見光

圖1是本發明一實施例之一種非可見光發射裝置示意圖。

圖2是本發明另一實施例之一種非可見光發射裝置示意圖。

圖3是本發明另一實施例之一種非可見光發射裝置示意圖。

以下將以遠紅外光發射裝置為例來對本發明之非可見光發射裝置做詳細的說明。需注意的是，本發明之非可見光發射裝置並非限定於遠紅外光發射裝置。此外，本發明中之熱輻射發射元件並非限定於近紅外光發光二極體。

圖1是本發明一實施例之非可見光發射裝置示意圖。請參照圖1，本實施例之非可見光發射裝置100包括熱輻射發射元件110以及光轉換元件120，其中熱輻射發射元件110適於提供第一非可見光L1，光轉換元件120覆蓋熱輻射發射元件110的出光面111。光轉換元件120包括第一透光體122及配置於第一透光體122內的光轉換材料124。光轉換材料124用以吸收第一非可見光L1並發射出第二非可見光L2。

本實施例之非可見光發射裝置100例如更包括基板130，此基板130具有相對之第一表面131與第二表面132，其中熱輻射發射元件110與光轉換元件120設置於基板130 之第一表面131。基板130例如是電路板，而熱輻射發射元件110電性連接至基板130，以使基板130能驅使熱輻射發射元件110提供第一非可見光L1。本實施例例如是透過焊線160來電性連接基板130與熱輻射發射元件110，但本發明並不限定基板130與熱輻射發射元件110的電性連接方式。

在本實施例中，熱輻射發射元件110例如為近紅 外光發光二極體，其提供的第一非可見光L1例如為波長範圍大約介於700至1400奈米(nm)之間的近紅外光。此外，光轉換材料124例如係以點狀分布於第一透光體122內。光轉換材料124例如為適合的遠紅外線輻射材料。光轉換材料124可吸收第一非可見光L1中的熱能並輻射出第二非可見光L2。此第二非可見光L2例如是波長範圍大約介於4至1000微米之間的遠紅外光。

在本實施例中，當驅動熱輻射發射元件110後， 熱輻射發射元件110會發射出第一非可見光L1。由於第一非可見光L1為近紅外光，其具有熱輻射的特性，因此可有效帶走熱輻射發射元件110所產生之熱量。第一非可見光L1照射到光轉換材料124後，光轉換材料124之內部分子會震動而進行能量轉換，進而發射出第二非可見光L2。

此外，在本實施例中，當驅動熱輻射發射元件110 後，熱輻射發射元件110更會發射出熱能(圖未示)，利用第一透光體122作為介質，以熱傳導的方式傳遞至光轉換材料124，使光轉換材料124進行能量轉換而發射出第二非可見光L2。有別於習知技術，本實施例並非單獨採用熱傳導的方式對光轉換材料124加熱來達到輻射出遠紅外光的目的，而是同時採用熱輻射與熱傳導二種方式，使光轉換材料124接受熱輻射發射元件110產生之第一非可見光L1與熱能進行能量轉換，以發射出第二非可見光L2。本實施例具有較快的第二 非可見光L2產生速率與較長的使用壽命的優點。另外，本實施例可藉由第一透光體122的形狀設計來調整非可見光的出光光形，以符合使用需求。舉例來說，第一透光體122的形狀可設計成能匯聚光線的形狀，以使第二非可見光L2能聚集於限定範圍以加強區域輻射強度。

為了進一步利用非可見光發射裝置100的熱能， 可於基板130之與第一表面131相對的第二表面132設置散熱元件140，以對熱輻射發射元件110進行散熱。此散熱元件140例如包括被動式散熱件142，如散熱鰭片。此外，為了充分利用熱輻射發射元件110所產生的熱能，散熱元件140可包括熱轉換材料144，用以吸收傳導至被動式散熱件142的熱能並輻射出第三非可見光L3。熱轉換材料144例如為遠紅外線輻射材料，其輻射出的第三非可見光例如是遠紅外光。在本實施例中，熱轉換材料144例如是塗佈於被動式散熱件142表面的塗層，但本發明並不以此為限。舉例來說，熱轉換材料還可以是點狀分布於被動式散熱件142的表面或內部。

圖2是本發明另一實施例之非可見光發射裝置示 意圖。請參照圖2，本實施例之非可見光發射裝置200與上述實施例之非可見光發射裝置100的結構與優點相似，以下僅針對其結構上差異進行說明。相較於上述之非可見光發射裝置100，本實施例之非可見光發射裝置200更包括第二透光體250，配置於基板130之第一表面131上，並覆蓋光轉換元件220。光轉換元件220與上述之光轉換元件110相似，在此不再重述。本實施例之第二透光體250例如為可透光封裝材料，但不以此為限。本實施例可藉由第二透光體250的形狀設計來調整非可見光的出光光形，以符合使用需求。本實施例中，第二透光體250例如為一完全可透光封裝材料，並未包含熱轉換材料144。因此，可以更藉由第二透光體250的形狀設計 來精確調整第二非可見光L2的出光光形，以符合使用需求。

圖3是本發明另一實施例之非可見光發射裝置示 意圖。請參照圖3，本實施例之非可見光發射裝置300與上述實施例之非可見光發射裝置100的結構與優點相似，差別處在於非可見光發射裝置300更包括第二透光體350，配置於基板130之第一表面131上，且位於熱輻射發射元件110及光轉換元件320之間。光轉換元件320與上述之光轉換元件110相似，在此不再重述。本實施例可以直接使用包含基板130與配置於其第一表面131上的熱輻射發射元件110和第二透光體350之現有成品，達到提升生產效率與降低生產成本的目的。

綜上所述，由於本發明以熱輻射與熱傳導兼具的 方式取代習知之熱傳導方式加熱光轉換材料，因此本發明不僅具有較快的第二非可見光產生速率與較長的使用壽命，而且可以利用光學設計方法決定第二非可見光的出光面與光形，將產生的第二非可見光聚集於限定範圍，以加強第二非可見光的區域輻射強度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧非可見光發射裝置

110‧‧‧熱輻射發射元件

111‧‧‧出光面

120‧‧‧光轉換元件

122‧‧‧第一透光體

124‧‧‧光轉換材料

130‧‧‧基板

131‧‧‧第一表面

132‧‧‧第二表面

140‧‧‧散熱元件

142‧‧‧被動式散熱件

144‧‧‧熱轉換材料

160‧‧‧焊線

L1‧‧‧第一非可見光

L2‧‧‧第二非可見光

L3‧‧‧第三非可見光

Claims (13)

1. 一種非可見光發射裝置，包括：一熱輻射發射元件，適於提供一第一非可見光；以及一光轉換元件，包括：一第一透光體，覆蓋於該熱輻射發射元件的一出光面；以及一光轉換材料，配置於該第一透光體內，該光轉換材料用以吸收該第一非可見光，並發出一第二非可見光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之非可見光發射裝置，更包括一基板，具有相對之一第一表面與一第二表面，其中該熱輻射發射元件與該光轉換元件設置於該第一表面上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之非可見光發射裝置，更包括一第二透光體，配置於該基板之該第一表面上，並覆蓋該光轉換元件。
4. 如申請專利範圍第2項所述之非可見光發射裝置，更包括一第二透光體，配置於該基板之該第一表面上，且位於該熱輻射發射元件及該光轉換元件之間。
5. 如申請專利範圍第2項所述之非可見光發射裝置，更包括一散熱元件，設置於該基板之該第二表面。
6. 如申請專利範圍第5項所述之非可見光發射裝置，其中該散熱元件包括一熱轉換材料，用以吸收熱能並輻射出一第三非可見光。
7. 如申請專利範圍第6項所述之非可見光發射裝置，其中該第一非可見光包括近紅外光，該第二非可見光及該第三非可見光包括遠紅外光。
8. 如申請專利範圍第1項所述之非可見光發射裝置，其中該第一非可見光包括近紅外光，該第二非可見光包括遠紅外光。
9. 如申請專利範圍第1項所述之非可見光發射裝置，其中該第一非可見光波長範圍介於700~1400奈米，該第二非可見光波長範圍介於4~1000微米。
10. 如申請專利範圍第1項所述之非可見光發射裝置，其中該光轉換材料成點狀分布於該第一透光體內。
11. 如申請專利範圍第1項所述之非可見光發射裝置，其中該熱輻射發射元件包括發光二極體。
12. 如申請專利範圍第1項所述之非可見光發射裝置，其中該光轉換材料包括遠紅外線輻射材料。
13. 如申請專利範圍第1項所述之非可見光發射裝置，其中該熱輻射發射元件更提供熱能，該熱能經由該第一透光體傳導至該光轉換材料，該光轉換材料用以吸收該熱能，並發出該第二非可見光。