CN107456660B - 一种高可靠脉冲强光美容设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具备脱毛、祛痘、热敷功能的高可靠脉冲强光照射美容设备及其控制方法。该发明充分利用面积等效原理，控制可控开关器件采用脉宽调制（PWM）技术，对高压储能电容释放能量的最大电流和持续时间进行控制，控制其瞬间释放的最大电流，加长储能电容能量的释放时间，以减少用户初次使用以及熟悉过程中的疼痛感和后遗症；并具备高可靠安全性，利用双重可靠保护，防止对眼睛造成危害，能够检测不适宜照射的皮肤，防止误灼伤。用户可以通过更换多种灯头，实现脱毛、祛痘、热敷等功能，从而具备更大的使用范围和更长的使用寿命。

Description

一种高可靠脉冲强光美容设备及其控制方法

技术领域

本发明属于组织光学皮肤美容设备技术领域，具体涉及一种高可靠脉冲强光美容设备。

背景技术

伴随医疗美容行业规范度提升、网络交流平台发展和大健康行业消费需求的提高，医疗美容市场正引来巨大发展空间，预计将有千亿规模的市场。由于在医院进行光学美容整形，费用高、持续时间长，因此市场发展缓慢；而家用光学美容设备因操作便捷、安全实用，而受到普遍欢迎。

国际上把研究生物组织中光辐射与组织相互作用的学科称为“组织光学”，当前组织光学通过利用特定波长的光照射人体皮肤，使得皮肤组织的毛囊或病灶吸收光脉冲能量，起到抑制毛发再生、杀死病灶内细菌、促进药物渗透等作用，是目前主流美容设备采用的方式。

短期看，下游美容整形受制于营销费用较高的拖累，以及行业口碑不一，整体净利润较低，而上游美容器械生产商具有较大利润，其中氙灯美容仪（即光子美容仪）因其操作便捷、安全实用而受到普遍欢迎。

现有便携式光学美容仪，为节省成本和空间，采用功能较为简单的IC或单片机，由用户自行设置档位，以及自行判断照射次数，容易导致用户没有控制好照射程度，带来很多皮肤不适和后遗症，最显著的为疼痛感、皮肤重度发红、色斑沉降等。同时，自锁保护功能不强，或随时间性能容易下降，容易造成光学窗口照射眼睛的危害。这些情况导致用户在购置并使用过美容仪一到二次之后，不愿意继续使用，严重影响了家用美容行业的发展。

发明内容

本发明属于组织光学皮肤美容设备技术领域，具体涉及一种高可靠脉冲强光美容设备，提供了一种具备脱毛、祛痘、热敷功能的高可靠脉冲强光照射美容设备及其控制方法。本发明通过初始化智能设置，在对使用者进行光照美容时减少用户初次使用以及熟悉过程中的疼痛感和后遗症，同时利用双重可靠保护，防止对使用者的眼睛造成危害。

本发明提出的一种高可靠脉冲强光美容设备，由外壳、控制模块、设置面板、供电模块和光学灯头组件组成，其中：

所述外壳由一对相互卡扣的侧板、光学窗口、设置面板口和底板组成，一对相互卡扣的侧板相连组成外壳的主体，其底部设置底板，上部一侧设置光学窗口，侧板上部设置有设置面板口；且相互卡扣的侧板、光学窗口、设置面板口和底板形成一体化无缝结构；

所述的控制模块设置在外壳内部靠上处，包括按键信号接收电路、控制芯片、内部电源电路、灯头驱动电路、信号接收电路和保护子模块；按键信号接收电路的输出端连接控制芯片的输入端，控制芯片的输出端连接灯头驱动电路的输入端，控制芯片与内部电源模块双向连接，内部电源模块的输出端与信号接收电路的输入端连接，信号接收电路的输入端连接保护子模块，信号接收电路的输出端连接控制芯片；

所述的设置面板口设有液晶交互屏和按键板，所述液晶交互屏与控制芯片双向连接；所述按键板与按键信号接收电路连接；光学灯头组件设置在外壳内部，且正对准光学窗口，光学灯头组件通过接插件连接光学灯头电路；

所述的供电模块包括外部供电模块接口和内部供电模块，内部供电模块设置在侧板上靠下处；所述相互卡扣的侧板上设有外部供电模块接口，外部供电模块接口与内部电源模块连接，提供低压直流电源；

所述的内部电源模块通过接插件与光学灯头组件连接。

本发明中，所述的光学灯头组件由灯头外壳、滤光片和氙灯灯管组成，根据脱毛、祛痘和热敷的不同功能需求，分别选择520nm-1200nm、407nm-430nm和800nm-1200nm的不同光谱范围的滤光片和氙灯灯管。

本发明中，所述的控制模块上加有装风扇，相应的装风扇位置处的侧板上设置细孔，以形成风扇的散热风道，所述的风扇为涡流风扇或鼓风扇，风扇的电源线连接风部电源模块，通过内部电源模块驱动。

本发明中，所述液晶显示屏上设置有不同档位按钮，控制芯片能根据液晶显示屏上所设定的不同档位，通过占空比D1和周期C1这两个参数调节释放的能量，输出不同脉宽和周期的窄脉冲。

本发明还涉及一种控制所述的高可靠脉冲强光美容设备的方法，具体包括以下步骤：

（1）开机后首先进入初始化设置阶段，用户先将光学窗口贴近皮肤，利用颜色传感器和反馈光路检测肤色；

（2）控制芯片根据肤色分类在液晶交互屏上给出建议档位；如果肤色不适宜用美容设备照射，则液晶交互屏上数字会出现提示和警报声；

（3）待用户确认档位后，控制芯片采用冗余判断的方式，通过信号接收电路分别接收环形检测电路和反馈光路给出的反馈信号来判断皮肤是否紧贴光学窗口，以防止光直接照射伤害眼睛；

（4）待用户再度将脸紧贴光学窗口后，位于灯壳背面的贴紧指示灯点亮，控制芯片根据不同的档位，利用脉宽调制技术，通过占空比D1和周期C1这两个参数调节释放的能量，并输出不同脉宽和周期的窄脉冲。

本发明具有以下优点：

（1）通过初始化设置，减少用户初次使用美容仪过程中因不熟悉导致的过度疼痛感；

（2）使用多种可更换光学灯头组件，实现脱毛、祛痘、热敷的不同功能，并能够实现灯头更换，提高设备使用寿命；

（3）使用前初始化设置，利用颜色传感器，实现对肤色的检查，防止深色皮肤误使用被灼伤；同时在使用过程中，利用颜色传感器检测反光情况，防止在未完全贴紧的情况下按动按键误触发。

（4）使用贴近检测，再次防止在未完全贴紧的情况下按动按键误触发，从而实现对光照眼睛的双重可靠防护。

附图说明

图1为美容设备侧视示意图。

图2为美容设备正视示意图。

图3为美容设备整体连接示意图。

图4为液晶交互屏示意图。

图5为光学窗口内的光学灯头组件和保护子模块。

图6为初始化流程示意图。

图7为使用脉宽调制技术控制美容设备示意图。

图8为脉宽调制技术下氙灯灯管的电流-电压波形图

图中：1为外壳，101为按键板，1011为按键，102为侧板，1021为散热风道，1022为外部供电模块接口，103为底板，104为光学灯头组件，2为控制模块，201为按键信号接收电路，202为控制芯片，203为内部电源模块，204为灯头驱动电路，205为信号接收电路，206为保护子模块，2061为环形检测电路，2062为反馈光路，3为液晶交互屏，4为外部供电模块。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例１：

根据图1-3，设备由外壳1、控制模块2、设置面板、供电模块和光学灯头组件104组成。其中：

外壳由一对相互卡扣的侧板102、套在光学灯头组件104外面的光学窗口、底板103和预留放置液晶交互屏3和按键板101的设置面板口构成，形成一体化无缝结构；

控制模块2设置在外壳1内部靠上处，包括按键信号接收电路201、控制芯片202、灯头驱动电路204和保护子模块206；控制芯片202和灯头驱动电路204相连，给出驱动信号以驱动光学灯头组件104；保护子模块206包括环形检测电路2061、颜色传感器、反馈光路2062、信号接收电路205和贴紧指示灯；

设置面板包括液晶交互屏3和按键板101，按键板101上有按键1011；液晶交互屏3与控制芯片202通讯，可进行档位设置和信息提示；

供电模块包括外部供电模块接口1022和内部供电模块203；外部供电模块4通过外壳一对侧板102上的外部供电模块接口1022与内部电源模块203连接，提供低压直流电源，例如5V，9V，12V；内部供电模块设置在外壳1内部靠下处，通过接插件与光学灯头104组件链接；

光学灯头组件104由灯头外壳、滤光片、氙灯灯管和接插件组成，通过接插件与灯头驱动电路204相连；光学灯头组件设置在外壳1内部，正对光学窗口。

图1-2中，组成外壳的按键板101、一对相互卡扣的侧板102、底板103和光学灯头组件104在连接处形成一体化无缝结构，形成脉冲高电压和强光的屏蔽。一对侧板102中心分别具备许多圆形细孔，通过加装在控制模块2上的风扇形成内部电源模块的散热风道1021；光学灯头组件104用于实现脱毛、祛痘、热敷的不同功能，可以选择不同类的光学灯头组件104，产生的光谱范围分别为520nm-1200nm，407-430nm，800nm-1200nm。

图3中，控制模块2中，控制芯片202接收按键接收电路201、信号接收电路205的信号，通过反馈信号控制内部电源模块203及灯头驱动电路204；内部电源模块203向控制芯片202、按键接收电路201、灯头驱动电路204、信号接收电路205、液晶交互屏3提供功率，产生的电源损耗热量，通过加装在控制模块2上的涡流风扇（或鼓风扇），利用侧板的散热风道1021进行散热。

根据图4，液晶交互屏3与控制芯片202通讯，形成人机界面。人机界面中，左上角的四个方框代表灯头种类模式，分别代表脱毛（HR, hair removal）、祛痘（AC, anti-acne）、镇痛（PR, pain relief）以及灯头未安装好（）。上方右侧为5位数字显示。

下方，左边的五叶草代表档位，表示不同能量等级的照射光，为1-5级，1级最弱，5级最强。右边的三叶草代表皮肤切合度，仅在使用者将皮肤紧贴光学窗口时，三叶草叶片才会齐全，该设备才能启动功能。启动后外壳上的贴紧指示灯会点亮，代表按键后可以照射患处。

下方，右边列的三个图案，上面太阳图案代表未断电正在使用，中间温度计图标点亮代表温度过高，下面两个合起来代表距离皮肤太远，可能产生光照眼睛的危害，无法启动功能。

如图6所示，控制模块中的保护子模块206，包括环形检测电路2061、反馈光路2062，信号接收电路205将信号传递给控制芯片202。环形检测电路2061通过检测皮肤靠近时的电容来判断皮肤贴紧；反馈光路2062通过使用三段导光材料，其中一段导光材料末端有一发光LED，另一段导光材料末端有一颜色传感器，当未紧贴时，会产生漏光，不能完全导入到电路板上的颜色传感器上，导致信号强度不足。信号接收电路分别接收环形检测电路和反馈光路的电信号，传入控制芯片，控制芯片采用冗余判断方式检测皮肤是否贴紧，以防止光照射眼睛。在确认贴紧后，位于灯壳背面的贴紧指示灯点亮，此时可使用该美容设备。

本文结合具体实施案例对高可靠脉冲强光美容设备进一步说明如下：

开机后，进入初始化设置阶段，用户用灯头窗口贴近皮肤，利用反馈光路中的颜色传感器检测肤色；根据肤色分类，控制芯片利用人机界面的五叶草给出建议档位，利用人机界面的数字给出照射次数，如果肤色不适宜用美容设备照射，也利用数字会出现提示和警报声，提示可为字母“FFFFF”、“NOUSE”；待用户确认后，人机界面上方数字归零，档位保持。

使用过程中，用户需将灯头窗口贴紧皮肤，此时人机界面三叶草点亮，同时尾部的贴紧指示灯点亮，此时可以使用灯头窗口照射脱毛处、患处或热敷处。

使用结束后，数字显示本次照射的次数，在断开电源前，人机界面的电源指示始终点亮。当可更换光学灯头组件与接插件未紧密连接时，会出现报警，提示灯头未连接好。

如图7所示是使用该美容设备时，控制芯片根据不同的档位，利用脉宽调制技术，通过占空比D1和周期C1这两个参数调节释放的能量，并输出不同脉宽和周期的窄脉冲的示意图。

当使用者经过上述初始化的步骤后，控制芯片根据使用者所选定的某一档位，向灯头驱动电路输出一组占空比D1为50%，C1为12us，设置D2为29个PWM周期，C2为700us的驱动信号；灯头驱动电路内部的IGBT固态开关管根据驱动信号进行通断转换；灯头驱动电路内部的高压储能电容在事先由内部电源完成充电的情况下，随着IGBT的通断，以脉冲的形式点亮光学灯头组件内部的氙灯灯管，实现该美容设备的脉宽调制技术控制，并得到如图8所示的波形图。

Claims (4)

1.一种高可靠脉冲强光美容设备，其特征在于由外壳、控制模块、设置面板、供电模块和光学灯头组件组成，其中：

所述外壳由一对相互卡扣的侧板、光学窗口、设置面板口和底板组成，一对相互卡扣的侧板相连组成外壳的主体，其底部设置底板，上部一侧设置光学窗口，侧板上部设置有设置面板口；且相互卡扣的侧板、光学窗口、设置面板口和底板形成一体化无缝结构；

所述的控制模块设置在外壳内部靠上处，包括按键信号接收电路、控制芯片、内部电源电路、灯头驱动电路、信号接收电路和保护子模块；按键信号接收电路的输出端连接控制芯片的输入端，控制芯片的输出端连接灯头驱动电路的输入端，控制芯片与内部电源模块双向连接，内部电源模块的输出端与信号接收电路的输入端连接，信号接收电路的输入端连接保护子模块，信号接收电路的输出端连接控制芯片；

所述的设置面板口设有液晶交互屏和按键板，所述液晶交互屏与控制芯片双向连接；所述按键板与按键信号接收电路连接；光学灯头组件设置在外壳内部，且正对准光学窗口，光学灯头组件通过接插件连接光学灯头电路；

所述的供电模块包括外部供电模块接口和内部供电模块，内部供电模块设置在侧板上靠下处；所述相互卡扣的侧板上设有外部供电模块接口，外部供电模块接口与内部电源模块连接，提供低压直流电源；

所述的内部电源模块通过接插件与光学灯头组件连接；

所述液晶显示屏上设置有不同档位按钮，控制芯片能根据液晶显示屏上所设定的不同档位，通过占空比D1和周期C1这两个参数调节释放的最大电流，输出不同脉宽和周期的窄脉冲；

控制模块中的保护子模块包括环形检测电路、反馈光路，信号接收电路将信号传递给控制芯片；环形检测电路通过检测皮肤靠近时的电容来判断皮肤贴紧；反馈光路通过使用三段导光材料，其中一段导光材料末端有一发光LED，另一段导光材料末端有一颜色传感器，当未紧贴时，会产生漏光，不能完全导入到电路板上的颜色传感器上，导致信号强度不足；信号接收电路分别接收环形检测电路和反馈光路的电信号，传入控制芯片，控制芯片采用冗余判断方式检测皮肤是否贴紧，以防止光照射眼睛。

2.根据权利要求1所述的高可靠脉冲强光美容设备，其特征在于所述的光学灯头组件由灯头外壳、滤光片和氙灯灯管组成，根据脱毛、祛痘和热敷的不同功能需求，分别选择520nm-1200nm、407nm-430nm和800nm-1200nm的不同光谱范围的滤光片和氙灯灯管。

3.根据权利要求1所述的高可靠脉冲强光美容设备，其特征在于所述的控制模块上加有装风扇，相应的装风扇位置处的侧板上设置细孔，以形成风扇的散热风道，所述的风扇为涡流风扇或鼓风扇，风扇的电源线连接风部电源模块，通过内部电源模块驱动。

4.一种如权利要求1所述的高可靠脉冲强光美容设备的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）开机后首先进入初始化设置阶段，用户先将光学窗口贴近皮肤，利用颜色传感器和反馈光路检测肤色；

（2）控制芯片根据肤色分类在液晶交互屏上给出建议档位；如果肤色不适宜用美容设备照射，则液晶交互屏上数字会出现提示和警报声；

（3）待用户确认档位后，控制芯片采用冗余判断的方式，通过信号接收电路分别接收环形检测电路和反馈光路给出的反馈信号来判断皮肤是否紧贴光学窗口，以防止光直接照射伤害眼睛；

（4）待用户再度将脸紧贴光学窗口后，位于灯壳背面的贴紧指示灯点亮，控制芯片根据不同的档位，利用脉宽调制技术，通过占空比D1和周期C1这两个参数调节释放的能量，输出不同脉宽和周期的窄脉冲。