一種基于PWM驅(qū)動(dòng)的LED光療設(shè)備的制作方法

本實(shí)用新型屬于醫(yī)療與照明技術(shù)的交叉領(lǐng)域，具體涉及一種基于PWM驅(qū)動(dòng)的LED光療設(shè)備。

背景技術(shù)：

在醫(yī)療領(lǐng)域，采用光照來改善疾病狀況是一種十分常見的治療方法，目前廣為使用的有激光技術(shù)與強(qiáng)光脈沖技術(shù)。其基本原理為：皮膚表面或皮下異常組織因強(qiáng)力吸收入射的光照而在短時(shí)間內(nèi)局部升高溫度，從而使得細(xì)胞被破壞或氣化。這類方案雖即時(shí)療效明顯，但屬于入侵或破壞式治療，對(duì)人體的正常生理組織會(huì)造成一定的副作用。此外，被照射的患者常常會(huì)感受到一定的燒灼感，從而產(chǎn)生對(duì)治療不利的焦慮與恐懼心理。

而越來越多的研究表明，在一定條件下，相同波長(zhǎng)的激光和LED光在產(chǎn)生細(xì)胞生物活性調(diào)節(jié)效應(yīng)上無明顯差異。例如，LED紅光及紅外光部分波段能夠極大地促進(jìn)膠原蛋白增生，增加上皮細(xì)胞繁殖率，加速疤痕恢復(fù)，淡化色斑，可應(yīng)用于女性妊娠紋、手術(shù)傷口與組織愈合、面部痤瘡等等的皮膚醫(yī)療領(lǐng)域；藍(lán)光具有抑制褪黑激素分泌的顯著作用，故能夠改善冬季因?yàn)槿照諒?qiáng)度不足而導(dǎo)致的季節(jié)性憂郁癥（Seasonal Affective Disorder, SAD），因該病癥的特點(diǎn)是患者褪黑激素的分泌量過高。此外，由于LED器件本身安全長(zhǎng)壽、結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡(jiǎn)便，光譜覆蓋廣，以及屬于自然舒適的冷光源，因此新興的LED光源組件替代激光與強(qiáng)光脈沖以應(yīng)用于光學(xué)治療，特別是在研發(fā)軟體親膚便攜式光療設(shè)備方面潛力巨大，前景廣闊。

大量實(shí)驗(yàn)表明，治療用光源的輸出光功率密度大于40mW/cm²左右時(shí)才會(huì)產(chǎn)生明顯療效。然而由于LED眾所周知的散熱難題，常規(guī)恒流驅(qū)動(dòng)下當(dāng)光功率密度高于此下限值時(shí)，光療設(shè)備的表面溫度往往輕易超過國(guó)家相關(guān)條例規(guī)定的安全上限溫度。因此，本實(shí)用新型利用LED器件易于數(shù)字調(diào)控的特點(diǎn)，采用PWM脈沖驅(qū)動(dòng)方式，并結(jié)合新穎高效的散熱設(shè)備，使得治療設(shè)備表面溫度大大降低，從而在產(chǎn)生可觀治療效果的同時(shí)也符合安全標(biāo)準(zhǔn)，能夠應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)之中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于PWM驅(qū)動(dòng)的LED光療設(shè)備。

本實(shí)用新型提出的基于PWM驅(qū)動(dòng)的LED光療設(shè)備，由醫(yī)用硅膠層1、LED光源組件2、柔性電路板3、電池＋PWM驅(qū)動(dòng)控制盒4、非平面型導(dǎo)熱硅膠5和腰腹固定帶６組成，其中：腰腹固定帶6上開有凹槽，所述凹槽內(nèi)自下而上放置有非平面型導(dǎo)熱硅膠5和柔性電路板3，醫(yī)用硅膠層1蓋于腰腹固定帶6上方，所述柔性電路板3通過導(dǎo)線連接電池＋PWM驅(qū)動(dòng)控制盒4；所述非平面型導(dǎo)熱硅膠5一面為平面，另一面為鋸齒型或波浪型，所述非平面型導(dǎo)熱硅膠5平面部分與柔性電路板3貼合，所述柔性電路板3上均勻分布有LED光源組件2。

本實(shí)用新型中，LED光源組件2由電池＋PWM驅(qū)動(dòng)控制盒4產(chǎn)生的PWM脈沖電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)與控制，該信號(hào)的峰值光功率密度不低于恒流驅(qū)動(dòng)方式下的平均光功率密度輸出值，同時(shí)可采用長(zhǎng)治療周期與低占空比的方式。

本實(shí)用新型的光療設(shè)備利用LED帶寬較窄、波長(zhǎng)幾近覆蓋全可見光及紅外紫外波段、與光譜峰值易于控制調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，采用經(jīng)醫(yī)學(xué)研究證明有明顯療效的特殊光譜或光譜組合，即采用一種或多種優(yōu)質(zhì)LED組合，以達(dá)到對(duì)特定疾病的針對(duì)性治療效果。

LED光源組件的散熱裝置采用非平面型導(dǎo)熱硅膠，其結(jié)構(gòu)形式包括但不限于波浪型與鋸齒形。該散熱裝置能夠顯著增大內(nèi)部器件與外部空氣的對(duì)流面積，從而有效增強(qiáng)散熱能力。

此外，利用LED器件緊湊小巧的優(yōu)點(diǎn)，可生產(chǎn)為大面積軟體結(jié)構(gòu)。其配套組件包括但不限于柔性電路板與柔性薄膜硅膠勻光層。同時(shí)結(jié)合上述非平面型導(dǎo)熱硅膠與PWM脈沖驅(qū)動(dòng)方式，使得治療設(shè)備表面溫度低于國(guó)家相關(guān)條例規(guī)定的安全上線溫度42℃，從而能夠應(yīng)用于親膚可穿戴式治療。

本實(shí)用新型的有益效果在于：首先，采用優(yōu)質(zhì)LED取代激光及強(qiáng)光脈沖技術(shù)。LED發(fā)出柔光刺激，其光動(dòng)力學(xué)過程非損傷性療法，故對(duì)患者的身體及心理均無負(fù)面作用。其次，采用更為先進(jìn)靈活的PWM驅(qū)動(dòng)方式，結(jié)合非平面型導(dǎo)熱硅膠，既能使得設(shè)備輸出光功率密度高于有效治療閾值，又能保證表面溫度低于國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限。再者，由于LED及其驅(qū)動(dòng)具有小巧緊湊的特點(diǎn)，該光療設(shè)備非常適合應(yīng)用于柔性親膚可穿戴治療。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述的光源組件PWM脈沖驅(qū)動(dòng)方式的原理示意圖。

圖2是本實(shí)用新型所述治療設(shè)備的一種可行的結(jié)構(gòu)之分立部件圖。

圖3是本實(shí)用新型所述的非平面導(dǎo)熱硅膠散熱層的兩種可行的結(jié)構(gòu)示意圖。其中：(ａ)為鋸齒型，（b）為波浪型。

圖4是本實(shí)用新型所述治療設(shè)備的一種可行的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1是醫(yī)用硅膠層，2是LED光源組件，3是柔性電路板，4是電池＋PWM驅(qū)動(dòng)控制盒，5是非平面型導(dǎo)熱硅膠，6是腰腹固定帶，7是非平面導(dǎo)熱硅膠（鋸齒型），8是非平面導(dǎo)熱硅膠（波浪型）。

具體實(shí)施方式

下面參考附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)成做一個(gè)詳細(xì)的說明。

但本實(shí)用新型的實(shí)施并不只局限于此處的說明，所述實(shí)施例中的任何變化和進(jìn)一步的改進(jìn)，以及本文所示的對(duì)與本實(shí)用新型所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是很容易被想到的本實(shí)用新型原理的任何進(jìn)一步應(yīng)用也包括在內(nèi)。整篇說明中出現(xiàn)的同一個(gè)編號(hào)對(duì)應(yīng)同一構(gòu)成要素。

實(shí)施例1：

圖1是本實(shí)用新型所述的光源組件PWM脈沖驅(qū)動(dòng)方式的波形示意圖。實(shí)驗(yàn)證明，由于LED散熱技術(shù)條件的限制，采用恒流方式驅(qū)動(dòng)的LED溫升嚴(yán)重，導(dǎo)致在一定的輸出光功率密度下治療設(shè)備的表面溫度遠(yuǎn)超國(guó)家相關(guān)條例規(guī)定的安全上限溫度。而若采用PWM脈沖驅(qū)動(dòng)則可以有效解決此問題。根據(jù)需要，可以將脈沖周期頻率設(shè)置為高于人眼融合頻率，使得患者對(duì)兩種驅(qū)動(dòng)方式下的輸出光感受相同。在該電流脈沖信號(hào)下，設(shè)備的峰值光功率密度等于（不低于）恒流驅(qū)動(dòng)方式下的平均光功率密度輸出值，以保證產(chǎn)生同樣（甚至更優(yōu)）的治療效果。同時(shí)，可采用低占空比的方式，即在一個(gè)周期中實(shí)際有很長(zhǎng)時(shí)間處于不工作的狀態(tài)（t2時(shí)間段內(nèi)），這極大地降低器件的散熱要求。此外，結(jié)合創(chuàng)新型的非平面導(dǎo)熱硅膠結(jié)構(gòu)，從而能夠有效降低器件表面溫度。

圖2是本實(shí)用新型所述的治療設(shè)備一種可行的結(jié)構(gòu)示意圖。該設(shè)備包括醫(yī)用硅膠層1，LED光源組件2，柔性電路板3，電池＋PWM驅(qū)動(dòng)控制盒4，非平面型導(dǎo)熱硅膠5。其中，非平面型導(dǎo)熱硅膠5包含但不限于波浪型與鋸齒型，如圖3所示。因該治療設(shè)備為柔性親膚可穿戴設(shè)計(jì)，故除以上核心結(jié)構(gòu)部件外，還應(yīng)含有可穿戴性構(gòu)成組件，例如腰腹固定帶6。非平面型散熱硅膠5，柔性電路板3，醫(yī)用硅膠層1依次從下至上裝配在腰腹固定帶6上。柔性電路板3上裝有LED光源組件2，實(shí)際使用中，患者首先使用外部電源通過電池＋PWM驅(qū)動(dòng)控制盒4為光療設(shè)備充電，然后通過腰腹固定帶6將光療設(shè)備固定于待治療部位，如圖4所示。設(shè)備啟動(dòng)后，布線于柔性電路板3的LED光源組件2發(fā)出具有治療效果的一定強(qiáng)度和波長(zhǎng)的光組，通過醫(yī)用硅膠層混合勻光后，為患者提供舒適安全的治療。