一种多波长集成led光学治疗仪的制作方法
一种多波长集成led光学治疗仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体发光二极管(LED)用于光学治疗的装置，具体为一种多波长芯片集成LED光学治疗仪，属于光子医学技术领域。
[0002]
【背景技术】
[0003]可见光与生物体作用时，光子能量被蛋白质等分子吸收，引起大部分在生命过程中至关重要的光化学过程，其中多个谱段的光可对生物体产生积极的刺激效应，用于临床起到医学治疗作用。630nm左右的红光能增强细胞的活性，促进细胞新陈代谢，改善血液动力学效应，促进胶原纤维细胞的合成，因此合理强度的照射具有消炎镇痛、降压降脂，提高人体免疫力等效能。波长为470nm左右的蓝光具有快速抑制炎症的功效，如蓝光可以在对皮肤组织毫无损伤的情况下，高效的破坏丙酸杆菌，最大限度减少痤疮的形成，消除痤疮炎症。590nm左右的黄光具有改善细胞氧交替功能，具有激励微循环，分解色素、促进淋巴排毒，改善皮肤粗糙、红斑等功能。LED光源谱线窄、纯净，与生物作用时不会因为杂散谱线而引起负面作用，是弱光生物刺激治疗的理想光源。随着固体光电子技术的快速发展，高集成、高能量的LED越来越成熟，促进了光子医学的快速发展及应用，如201120015950.3、200910061587.6等专利介绍了应用多个波长的高功率LED光对溃疡等疾病照射治疗。光对生物的刺激效应取决于波长、功率密度、照射时间等参数，不同疾病所需要的生物效应不同，只有LED光波长、功率密度、照射时间等参数合理组合才能产生最佳生物效应，达到最佳治疗效果，如果参数不合理，不但不能达到理想治疗效果，还可能产生负面效应。目前LED光学治疗仪器虽然已广泛应用，但光学参数都是治疗前的人工设置，目前还没有发现一种仪器或专利能够针对不同疾病实现自动参数控制程序进行精确控制治疗。人工设置无法实现治疗需要的波长、功率和时间等参数的实时变化，难以实现最佳参数治疗。特别对于很多家庭LED光学治疗仪器，更难保证参数的准确性，也更难达到理想的治疗效果，操作不当还可能产生负面效果。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是针对【背景技术】所述问题，公开一种多波长集成LED光学治疗仪。此治疗仪将红绿蓝三种高功率LED芯片集成在一块基板上，每种波长的光功率密度、照射时间分别实现精确控制，更重要的是在生物光子学理论、生物光学实验及临床经验的基础上，对痤疮、溃疡等疾病治疗设计了专门的治疗程序，通过对几种波长的光功率密度、照射时间的实时、精确控制，使光辐射达到最佳生物刺激效应，实现对疾病的准确高效治疗。
[0005]本发明技术方案是:一种多波长集成LED光学治疗仪，由LED光学治疗头、电源系统、控制系统三个部分组成；其特征在于:所述LED光学治疗头分为LED光源和集光装置两部分，其中光源是由红、黄、蓝三种波长的大功率LED芯片阵列集成在一个基板上形成的，红光LED芯片辐射中心波长为625nm，黄光LED辐射中心波长为590nm，蓝光LED芯片辐射中心波长为465nm，三种波长谱宽均为10nm，每种LED阵列由自己所对应驱动电源单独驱动；集光装置由反射罩和凸透镜构成，抛物型反射罩将LED周围辐射光聚拢为前射光束，通过透镜的进一步整形实现LED光束功率密度均匀的小发散角辐射；电源系统为恒流电源，电流大小可通过IGBT斩波控制；控制系统分为控制界面和控制模块两部分，通过控制界面可以选择需要治疗的疾病种类，按开始按钮便可根据选择的疾病种类进入控制模块的自动治疗程序。
[0006]本发明多波长集成LED光学治疗仪的工作原理是:控制系统通过单独的固体继电器控制不同LED光源的开启和关断，实现每种LED光辐射时间控制；通过IGBT斩波来控制驱动电源输出电流的大小，实现对LED光辐射功率的实时控制。根据光对生物体的作用机理、规律及临床资料，针对于痤疮、溃疡等不同疾病设计专门的治疗控制程序，对红、黄、蓝三种波长LED光的照射时间和照射功率进行实时、精确控制，达到最佳的生物刺激效应。在治疗仪使用过程中，通过控制界面选择疾病种类，然后开启治疗开关，控制系统便启动自动治疗程序，控制不同波长LED光的照射时间和实时功率变化。辐射波长的合理搭配、照射时间和功率密度的精确控制实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强疾病治疗效果。
[0007]本发明多波长集成LED光学治疗仪的有益效果是:
①在治疗过程中，控制系统根据选择的疾病种类启动自动治疗程序，实现不同波长LED光的照射时间和实时功率得到精确控制。自动治疗程序是在光与生物体的作用机理、规律及临床资料研究的基础上专门设计的，通过自动治疗控制程序得到辐射波长的合理搭配、照射时间和功率密度的精确控制，实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强疾病治疗效果。与人工设置相比，光照参数变化实时精确，大大提高疾病治疗效果。
[0008]②LED光学治疗头采用反射罩和凸透镜构成集光装置，抛物型反射罩的光聚拢作用和透镜的光束发散角压缩作用使LED光产生功率密度均匀的小发散角辐射，照射区域能量均匀，保证了最优光学参数和最佳治疗效果。
【附图说明】
[0009]图1是本发明多波长集成LED光学治疗仪的结构示意图；
图2是本发明多波长集成LED光学治疗仪LED光学治疗头截面示意图。
[0010]图中标记:1 一控制界面，2—控制|旲块，3—红光LED驱动电源,4一黄光LED驱动电源，5—蓝光LED驱动电源，6—蓝光LED阵列，7—黄光LED阵列，8—红光LED阵列，9一反射罩，10一透镜。
[0011]
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述:
如图1?2所示，本发明一种多波长集成LED光学治疗仪的组成可分为LED光学治疗头、电源系统和控制系统三个部分。LED光学治疗头由三种LED光源阵列6、7、8及反射罩9、透镜10组成的集光装置构成，其中光源阵列6由两组高功率红光LED芯片阵列组成，最大辐射功率40W，辐射波长620-630nm，对称封装在基板的外侧；光源阵列7由两组黄光高功率LED芯片阵列组成，最大辐射功率40W，辐射波长585-595nm，对称封装在蓝光LED阵列两侧；光源阵列8由I组蓝光高功率LED芯片阵列组成，最大辐射功率20W，辐射波长460-470nm，封装在基板中心位置。反射罩9和透镜10构成集光装置，反射罩9的反射面型通过光学软件计算分析设计，将LED周围辐射光聚拢为前射光束，聚拢后的LED辐射光束通过透镜10的进一步整形，实现LED光束功率密度均匀的小发散角辐射。三种光源的对称分布，更容易实现光辐射能量均匀。电源系统由三组LED驱动电源组成，其中红光LED驱动电源3与两组红光LED芯片阵列6连接；黄光LED驱动电源4与两组黄光LED芯片阵列7连接；蓝光LED驱动电源5与蓝光LED芯片阵列8连接，三组电源全部为电流大小可控的恒流源，由控制模块2分别控制。控制模块2和控制界面I组成控制系统，其中控制界面I是选择疾病种类等操作的人机对话界面。
[0013]本发明多波长集成LED光学治疗仪工作时，通过控制界面I选择疾病种类并开启治疗操作，由控制模块2启动自动治疗程序，治疗程序通过IGBT斩波实时控制驱动电源3、4、5的输出电流大小，从而完成对LED光辐射功率的实时控制。治疗程序还可以通过单独的固体继电器控制LED光源的开启和关断，实现每种LED光辐射的时间控制。治疗程序是在光对生物体的作用机理、规律及临床资料研究的基础上，根据疾病康复要求专门设计的，对红、黄、蓝三种波长LED光的照射时间和照射功率进行实时、精确控制，辐射波长的合理搭配、照射时间和功率密度的精确控制实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强疾病治疗效果。
【主权项】
1.一种多波长集成LED光学治疗仪，由LED光学治疗头、电源系统、控制系统组成，其特征在于:所述LED光学治疗头的光源是由红、黄、蓝三种波长的大功率LED芯片阵列集成在一个基板上形成的，福射中心波长分别为625nm、590nm和465nm,谱宽均为1nm;每种LED阵列由自己所对应的驱动电源单独驱动，驱动电源为恒流电源，电流大小由控制系统通过IGBT斩波控制；控制系统包括控制界面和控制模块两部分，控制系统通过固体继电器和IGBT斩波对三组驱动电源的电流和通断实时控制，从而实现红、黄、蓝三种波长LED光的照射时间和照射功率实时、精确控制；仪器使用时可通过控制界面选择要治疗的疾病种类，按开始便可进入自动治疗程序进行治疗。2.如权利要求1所述的一种多波长集成LED光学治疗仪，其特征在于:自动治疗程序是在光对生物的作用机理、规律及临床资料大量研究的基础上专门设计，实现治疗过程中三种LED辐射波长的合理搭配，照射时间和功率密度的精确控制，从而实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强治疗效果。
【专利摘要】本发明公开一种多波长集成LED光学治疗仪,包括LED光学治疗头、电源系统和控制系统；其中治疗头光源是由红、黄、蓝三种窄谱宽大功率LED芯片阵列集成在一个基板上构成；反射罩和透镜将LED辐射光聚拢整形为功率密度均匀的小发散角光束；三种波长的光源分别对应自己的驱动电源，电流大小及启停由控制系统控制。应用时通过控制界面选择治疗的疾病种类，按开始便进入自动治疗程序。自动治疗程序是在光对生物体的作用机理、规律及临床资料的基础上专门设计的，辐射波长的合理搭配、照射时间和功率密度的精确控制实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强疾病治疗效果。
【IPC分类】A61N5/06
【公开号】CN104906694
【申请号】CN201410088393
【发明人】姚育成, 黄楚云, 刘慧 , 徐国旺
【申请人】无锡太福光电科技有限公司, 湖北工业大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月12日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体发光二极管(LED)用于光学治疗的装置，具体为一种多波长芯片集成LED光学治疗仪，属于光子医学技术领域。
[0002]
【背景技术】
[0003]可见光与生物体作用时，光子能量被蛋白质等分子吸收，引起大部分在生命过程中至关重要的光化学过程，其中多个谱段的光可对生物体产生积极的刺激效应，用于临床起到医学治疗作用。630nm左右的红光能增强细胞的活性，促进细胞新陈代谢，改善血液动力学效应，促进胶原纤维细胞的合成，因此合理强度的照射具有消炎镇痛、降压降脂，提高人体免疫力等效能。波长为470nm左右的蓝光具有快速抑制炎症的功效，如蓝光可以在对皮肤组织毫无损伤的情况下，高效的破坏丙酸杆菌，最大限度减少痤疮的形成，消除痤疮炎症。590nm左右的黄光具有改善细胞氧交替功能，具有激励微循环，分解色素、促进淋巴排毒，改善皮肤粗糙、红斑等功能。LED光源谱线窄、纯净，与生物作用时不会因为杂散谱线而引起负面作用，是弱光生物刺激治疗的理想光源。随着固体光电子技术的快速发展，高集成、高能量的LED越来越成熟，促进了光子医学的快速发展及应用，如201120015950.3、200910061587.6等专利介绍了应用多个波长的高功率LED光对溃疡等疾病照射治疗。光对生物的刺激效应取决于波长、功率密度、照射时间等参数，不同疾病所需要的生物效应不同，只有LED光波长、功率密度、照射时间等参数合理组合才能产生最佳生物效应，达到最佳治疗效果，如果参数不合理，不但不能达到理想治疗效果，还可能产生负面效应。目前LED光学治疗仪器虽然已广泛应用，但光学参数都是治疗前的人工设置，目前还没有发现一种仪器或专利能够针对不同疾病实现自动参数控制程序进行精确控制治疗。人工设置无法实现治疗需要的波长、功率和时间等参数的实时变化，难以实现最佳参数治疗。特别对于很多家庭LED光学治疗仪器，更难保证参数的准确性，也更难达到理想的治疗效果，操作不当还可能产生负面效果。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是针对【背景技术】所述问题，公开一种多波长集成LED光学治疗仪。此治疗仪将红绿蓝三种高功率LED芯片集成在一块基板上，每种波长的光功率密度、照射时间分别实现精确控制，更重要的是在生物光子学理论、生物光学实验及临床经验的基础上，对痤疮、溃疡等疾病治疗设计了专门的治疗程序，通过对几种波长的光功率密度、照射时间的实时、精确控制，使光辐射达到最佳生物刺激效应，实现对疾病的准确高效治疗。
[0005]本发明技术方案是:一种多波长集成LED光学治疗仪，由LED光学治疗头、电源系统、控制系统三个部分组成；其特征在于:所述LED光学治疗头分为LED光源和集光装置两部分，其中光源是由红、黄、蓝三种波长的大功率LED芯片阵列集成在一个基板上形成的，红光LED芯片辐射中心波长为625nm，黄光LED辐射中心波长为590nm，蓝光LED芯片辐射中心波长为465nm，三种波长谱宽均为10nm，每种LED阵列由自己所对应驱动电源单独驱动；集光装置由反射罩和凸透镜构成，抛物型反射罩将LED周围辐射光聚拢为前射光束，通过透镜的进一步整形实现LED光束功率密度均匀的小发散角辐射；电源系统为恒流电源，电流大小可通过IGBT斩波控制；控制系统分为控制界面和控制模块两部分，通过控制界面可以选择需要治疗的疾病种类，按开始按钮便可根据选择的疾病种类进入控制模块的自动治疗程序。
[0006]本发明多波长集成LED光学治疗仪的工作原理是:控制系统通过单独的固体继电器控制不同LED光源的开启和关断，实现每种LED光辐射时间控制；通过IGBT斩波来控制驱动电源输出电流的大小，实现对LED光辐射功率的实时控制。根据光对生物体的作用机理、规律及临床资料，针对于痤疮、溃疡等不同疾病设计专门的治疗控制程序，对红、黄、蓝三种波长LED光的照射时间和照射功率进行实时、精确控制，达到最佳的生物刺激效应。在治疗仪使用过程中，通过控制界面选择疾病种类，然后开启治疗开关，控制系统便启动自动治疗程序，控制不同波长LED光的照射时间和实时功率变化。辐射波长的合理搭配、照射时间和功率密度的精确控制实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强疾病治疗效果。
[0007]本发明多波长集成LED光学治疗仪的有益效果是:
①在治疗过程中，控制系统根据选择的疾病种类启动自动治疗程序，实现不同波长LED光的照射时间和实时功率得到精确控制。自动治疗程序是在光与生物体的作用机理、规律及临床资料研究的基础上专门设计的，通过自动治疗控制程序得到辐射波长的合理搭配、照射时间和功率密度的精确控制，实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强疾病治疗效果。与人工设置相比，光照参数变化实时精确，大大提高疾病治疗效果。
[0008]②LED光学治疗头采用反射罩和凸透镜构成集光装置，抛物型反射罩的光聚拢作用和透镜的光束发散角压缩作用使LED光产生功率密度均匀的小发散角辐射，照射区域能量均匀，保证了最优光学参数和最佳治疗效果。
【附图说明】
[0009]图1是本发明多波长集成LED光学治疗仪的结构示意图；
图2是本发明多波长集成LED光学治疗仪LED光学治疗头截面示意图。
[0010]图中标记:1 一控制界面，2—控制|旲块，3—红光LED驱动电源,4一黄光LED驱动电源，5—蓝光LED驱动电源，6—蓝光LED阵列，7—黄光LED阵列，8—红光LED阵列，9一反射罩，10一透镜。
[0011]
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述:
如图1?2所示，本发明一种多波长集成LED光学治疗仪的组成可分为LED光学治疗头、电源系统和控制系统三个部分。LED光学治疗头由三种LED光源阵列6、7、8及反射罩9、透镜10组成的集光装置构成，其中光源阵列6由两组高功率红光LED芯片阵列组成，最大辐射功率40W，辐射波长620-630nm，对称封装在基板的外侧；光源阵列7由两组黄光高功率LED芯片阵列组成，最大辐射功率40W，辐射波长585-595nm，对称封装在蓝光LED阵列两侧；光源阵列8由I组蓝光高功率LED芯片阵列组成，最大辐射功率20W，辐射波长460-470nm，封装在基板中心位置。反射罩9和透镜10构成集光装置，反射罩9的反射面型通过光学软件计算分析设计，将LED周围辐射光聚拢为前射光束，聚拢后的LED辐射光束通过透镜10的进一步整形，实现LED光束功率密度均匀的小发散角辐射。三种光源的对称分布，更容易实现光辐射能量均匀。电源系统由三组LED驱动电源组成，其中红光LED驱动电源3与两组红光LED芯片阵列6连接；黄光LED驱动电源4与两组黄光LED芯片阵列7连接；蓝光LED驱动电源5与蓝光LED芯片阵列8连接，三组电源全部为电流大小可控的恒流源，由控制模块2分别控制。控制模块2和控制界面I组成控制系统，其中控制界面I是选择疾病种类等操作的人机对话界面。
[0013]本发明多波长集成LED光学治疗仪工作时，通过控制界面I选择疾病种类并开启治疗操作，由控制模块2启动自动治疗程序，治疗程序通过IGBT斩波实时控制驱动电源3、4、5的输出电流大小，从而完成对LED光辐射功率的实时控制。治疗程序还可以通过单独的固体继电器控制LED光源的开启和关断，实现每种LED光辐射的时间控制。治疗程序是在光对生物体的作用机理、规律及临床资料研究的基础上，根据疾病康复要求专门设计的，对红、黄、蓝三种波长LED光的照射时间和照射功率进行实时、精确控制，辐射波长的合理搭配、照射时间和功率密度的精确控制实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强疾病治疗效果。
【主权项】
1.一种多波长集成LED光学治疗仪，由LED光学治疗头、电源系统、控制系统组成，其特征在于:所述LED光学治疗头的光源是由红、黄、蓝三种波长的大功率LED芯片阵列集成在一个基板上形成的，福射中心波长分别为625nm、590nm和465nm,谱宽均为1nm;每种LED阵列由自己所对应的驱动电源单独驱动，驱动电源为恒流电源，电流大小由控制系统通过IGBT斩波控制；控制系统包括控制界面和控制模块两部分，控制系统通过固体继电器和IGBT斩波对三组驱动电源的电流和通断实时控制，从而实现红、黄、蓝三种波长LED光的照射时间和照射功率实时、精确控制；仪器使用时可通过控制界面选择要治疗的疾病种类，按开始便可进入自动治疗程序进行治疗。2.如权利要求1所述的一种多波长集成LED光学治疗仪，其特征在于:自动治疗程序是在光对生物的作用机理、规律及临床资料大量研究的基础上专门设计，实现治疗过程中三种LED辐射波长的合理搭配，照射时间和功率密度的精确控制，从而实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强治疗效果。
【专利摘要】本发明公开一种多波长集成LED光学治疗仪,包括LED光学治疗头、电源系统和控制系统；其中治疗头光源是由红、黄、蓝三种窄谱宽大功率LED芯片阵列集成在一个基板上构成；反射罩和透镜将LED辐射光聚拢整形为功率密度均匀的小发散角光束；三种波长的光源分别对应自己的驱动电源，电流大小及启停由控制系统控制。应用时通过控制界面选择治疗的疾病种类，按开始便进入自动治疗程序。自动治疗程序是在光对生物体的作用机理、规律及临床资料的基础上专门设计的，辐射波长的合理搭配、照射时间和功率密度的精确控制实现疾病康复所需要的最佳生物刺激效应，增强疾病治疗效果。
【IPC分类】A61N5/06
【公开号】CN104906694
【申请号】CN201410088393
【发明人】姚育成, 黄楚云, 刘慧 , 徐国旺
【申请人】无锡太福光电科技有限公司, 湖北工业大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月12日
最新回复(0)