CN109246896A - 基于单片机控制的红光led面膜 - Google Patents

基于单片机控制的红光led面膜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于单片机控制的红光LED面膜，包括可穿戴面膜模块、驱动模块、单片机控制模块和电源模块，电源模块与驱动模块、单片机控制模块相连接为其提供电压，可穿戴面膜模块上设有多组红光LED,所述驱动模块与可穿戴面膜模块相连接并向可穿戴模块输入多组模拟电流信号，单片机控制模块与驱动模块相连接并向其提供数字电压信号，单片机控制模块通过驱动模块对可穿戴面膜模块上的红光LED进行分区功率控制功能。本发明设计合理，其将面膜上的红光LED分区域布设，并合理选择红光LED波长域，通过单片机和压控恒流源对面膜上不同区域内红光LED分别进行功率控制，有效地提高了红光面膜的医疗效果。

Description

基于单片机控制的红光LED面膜
技术领域
本发明属于红光LED技术领域，尤其是一种结合智能医疗与单片机控制的智能红光LED面膜。
背景技术
众所周知，特定波长的低能量光波对痤疮、伤口愈合以及改善肤质具有良好的疗效，是一种非侵入式的物理疗法。
低能量光治疗方法是利用光的分解作用，在不破坏正常皮肤的前提下，满足作用光对靶目标的作用时间小于或等于靶目标的弛豫时间，并且具有足够的能量密度，使靶目标破坏分解，从而达到治疗效果。低能量光治疗克服了传统外用药物与口服激素治疗两种方法不可避免的缺陷，因此其在各个医院以及美容院中被广泛使用。经研究表明，红光波长段的低能量光对皮肤有着卓越的治疗效果。
现有的红光LED面膜存在如下问题：红光LED分布与波长域的选择不够科学，缺乏有效的治疗；缺少控制驱动模块对其进行可交互式的智能的分区功率控制，在使用的过程中对各参数不可控。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于单片机控制的红光LED面膜，其对面膜中红光LED进行合理分布，对红光LED波长域进行合理选择，并结合单片机和压控恒流源对面膜上不同区域内红光LED分别进行功率控制，从而达到良好的治疗效果。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于单片机控制的红光LED面膜，包括可穿戴面膜模块、驱动模块、单片机控制模块和电源模块，所述电源模块与驱动模块、单片机控制模块相连接为其提供电压，所述可穿戴面膜模块上设有多组红光LED,所述驱动模块与可穿戴面膜模块相连接并向可穿戴模块输入多组模拟电流信号，所述单片机控制模块与驱动模块相连接并向其提供数字电压信号，单片机控制模块通过驱动模块对可穿戴面膜模块上的红光LED进行分区功率控制功能。
所述可穿戴面膜模块包括一个FPC柔性电路板和捆绑在FPC柔性电路板两侧的捆绑带。
所述红光LED包括如下三组红光LED：左脸颊、右脸颊与额头，每组红光LED分别为32个红光LED，各个红光LED间距为1.4cm。
所述红光LED为贴片LED，所述红光LED焊贴在面膜穿戴模块的FPC柔性电路板上，并通过FPC柔性电路板内布的铜线串并联到面膜穿戴模块的电源接口上，并联的多组贴片LED分别独立被驱动模块控制。
所述电源接口接收来自驱动模块的稳定模拟电流信号，并对可穿戴面膜上的多组红光LED进行独立分区的功率控制。
所述红光LED选择波长域为600nm～700nm，红光LED光源的光束采用均匀光束、高斯光束或贝塞尔调制的高斯光束。
所述单片机控制模块包括单片机芯片、按键阵列和液晶显示屏，按键阵列和液晶显示屏与单片机芯片相连接进行交互式操作，对可穿戴面膜上的红光LED进行独立分区的功率控制。
所述驱动模块包括DAC数模转换模块与压控恒流源模块，所述DAC数模转换模块接受来自单片机控制模块的数字电压信号并将其转换为模拟电压信号；所述压控恒流源模块接受来自DAC数模转换模块的模拟电压信号将其转换为稳定的模拟电流信号并输出给可穿戴红光LED模块。
所述电源模块包括27V直流电源转换模块和5V直流电源转换模块，27V直流电源转换模块将220V交流电转换为27V直流电源并连接到驱动模块中的压控恒流源模块，5V直流电源转换模块将220V交流电转换为5V直流电源并连接到单片机控制模块。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明将面膜上的红光LED分区域布设，并合理选择红光LED波长域，通过单片机和压控恒流源对面膜上不同区域内红光LED分别进行功率控制，有效地提高了红光面膜的医疗效果。
2、本发明采用单片机控制模块并通过液晶显示屏与按键阵列可对红光LED面膜进行分区独立功率控制，其操作简单、控制灵活。
3、本发明的穿戴面膜模块上设有FPC柔性电路软板和捆绑于两侧的捆绑带，可以大角度地弯曲以贴合脸部进行治疗，从而实现更好的治疗效果。
附图说明
图1为本发明的整体连接示意图；
图2为本发明的电控原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于单片机控制的红光LED面膜，如图1及图2所示，包括可穿戴面膜模块1、驱动模块2、单片机控制模块3和电源模块4。所述电源模块与驱动模块、单片机控制模块相连接为其提供电压，所述驱动模块与可穿戴面膜模块相连接并向可穿戴模块输入模拟电流信号，所述单片机控制模块与驱动模块相连接并向其提供数字电压信号，单片机控制模块通过驱动模块对可穿戴面膜模块上的红光LED进行交互式的分区功率控制功能。下面对各个部分分别进行说明：
所述可穿戴面膜模块包括FPC柔性电路板和FPC柔性电路板两侧的捆绑带，所述捆绑带为弹性材料，FPC柔性电路板大角度弯曲从而贴合脸部并通过捆绑带进行固定。在FPC柔性电路板内嵌铜线，根据设计的PCB图进行布线与焊接块位置布置，在FPC柔性电路板上设有红光LED，红光LED采用贴片LED并焊贴在FPC柔性电路板上，通过FPC柔性电路板内布的铜线串并联到面膜穿戴模块的电源接口，其中并联的多组贴片LED分别独立被驱动模块控制。面膜上的红光LED被分成CH1、CH2、CH3三个部分，单片机控制模块通过驱动模块可对三个部分进行独立的功率控制。
所述红光LED分布为经过光学仿真并回归计算求得的符合智医疗效果的最优的位置分布，红光LED最佳位置分布分为三组：至少包含96个红光LED，其中左右脸颊与额头部位各包含32个红光LED，光源间距为1.4cm。
所述红光LED可选择波长域为600nm至700nm，红光LED的光束采用均匀光束、高斯光束或贝塞尔调制的高斯光束，光源亮度的控制方法为电流控制法。
所述电源模块与市电相连接，电源模块包括27V直流电源转换模块和5V直流电源转换模块，电源模块将220V交流电分别转换后的27V直流电源连接到驱动模块中的压控恒流源模块，5V供电电源连接到单片机控制模块为其供电。
所述单片机控制模块包括单片机、按键阵列和液晶显示屏，单片机与按键阵列及液晶显示屏相连接在本实施例中，单片机采用STM32处理器芯片，液晶显示屏采用TFLCD显示模块。单片机控制模块由电源模块提供的5V供电电源供电，并未驱动模块提供0-3.3V的数字信号和3.3V的参考电压。用户通过单片机控制模块的按键阵列和液晶显示屏，进行交互式操作，对可穿戴面膜上的红光LED进行独立分区的功率控制。
所述驱动模块包括DAC数模转换模块与压控恒流源模块。
所述DAC数模转换模块采用AD7228LN芯片，该芯片的参考电压接口连接单片机控制模块输出的3.3V电压；供电电压接口连接输出电压为5V的USB供电电源；8位数据接口连接单片机控制模块的8个GPIO端口，通过控制8个GPIO端口电压的高低平输入一个8位的二进制数以进行数模转换；模式选择接口连接单片机控制模块的4个GPIO端口，通过控制4个GPIO端口电压的高低平进行芯片的工作模式选择；接地接口与单片机控制模块一同接地。所述DAC模块作用至少为将单片机控制模块提供的数字信号转换为模拟信号(0～3.3V)输出压控恒流源模块。
所述压控恒流源模块由远算放大器芯片组成，该运算放大器芯片的供电电压接口连接电源模块输出的27V电压，运算放大器芯片的反相端与一个电阻R1串联后接地，同时并联一个电阻R3后连接运算放大器芯片的输出端；正相端与一个电阻R2串联后连接DAC模块输入的模拟电压信号，同时并联一个电阻R4后并联一个电阻RL后接地和一个电阻Rf后连接运算放大器芯片的输出端。所述压控恒流源模块作用至少为接受来自DAC数模转换模块的模拟电压信号并将其转换为稳定的多路模拟电流信号(0～30mA)，对可穿戴面膜上的红光LED进行独立分区的功率控制。
本发明在使用时，只需将柔性面膜铺于脸上，套上捆绑带；开启系统，即可根据具体的使用需求，实时地通过按键和液晶显示屏的界面对各个区域红光LED功率进行独立分区地有效控制，从而实现红光LED面膜的治疗功能。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于单片机控制的红光LED面膜，其特征在于：包括可穿戴面膜模块、驱动模块、单片机控制模块和电源模块，所述电源模块与驱动模块、单片机控制模块相连接为其提供电压，所述可穿戴面膜模块上设有多组红光LED,所述驱动模块与可穿戴面膜模块相连接并向可穿戴模块输入多组模拟电流信号，所述单片机控制模块与驱动模块相连接并向其提供数字电压信号，单片机控制模块通过驱动模块对可穿戴面膜模块上的红光LED进行分区功率控制功能。
2.根据权利要求1所述基于单片机控制的红光LED面膜，其特征在于：所述可穿戴面膜模块包括一个FPC柔性电路板和捆绑在FPC柔性电路板两侧的捆绑带。
3.根据权利要求1或2所述基于单片机控制的红光LED面膜，其特征在于：所述红光LED包括如下三组红光LED：左脸颊、右脸颊与额头，每组红光LED分别为32个红光LED，各个红光LED间距为1.4cm。
4.根据权利要求1或2所述基于单片机控制的红光LED面膜，其特征在于：所述红光LED为贴片LED，所述红光LED焊贴在面膜穿戴模块的FPC柔性电路板上，并通过FPC柔性电路板内布的铜线串并联到面膜穿戴模块的电源接口上，并联的多组贴片LED分别独立被驱动模块控制。
5.根据权利要求4所述基于单片机控制的红光LED面膜，其特征在于：所述电源接口接收来自驱动模块的稳定模拟电流信号，并对可穿戴面膜上的多组红光LED进行独立分区的功率控制。
6.根据权利要求1或2所述基于单片机控制的红光LED面膜，其特征在于：所述红光LED选择波长域为600nm～700nm，红光LED光源的光束采用均匀光束、高斯光束或贝塞尔调制的高斯光束。
7.根据权利要求1或2所述基于单片机控制的红光LED面膜，其特征在于：所述单片机控制模块包括单片机芯片、按键阵列和液晶显示屏，按键阵列和液晶显示屏与单片机芯片相连接进行交互式操作，对可穿戴面膜上的红光LED进行独立分区的功率控制。
8.根据权利要求1或2所述基于单片机控制的红光LED面膜，其特征在于：所述驱动模块包括DAC数模转换模块与压控恒流源模块，所述DAC数模转换模块接受来自单片机控制模块的数字电压信号并将其转换为模拟电压信号；所述压控恒流源模块接受来自DAC数模转换模块的模拟电压信号将其转换为稳定的模拟电流信号并输出给可穿戴红光LED模块。
9.根据权利要求1或2所述基于单片机控制的红光LED面膜，其特征在于：所述电源模块包括27V直流电源转换模块和5V直流电源转换模块，27V直流电源转换模块将220V交流电转换为27V直流电源并连接到驱动模块中的压控恒流源模块，5V直流电源转换模块将220V交流电转换为5V直流电源并连接到单片机控制模块。
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