CN111420292A - 一种光疗仪器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光疗仪器及其制作方法，包括柔性基底、LED光源、位于LED光源四周以及柔性基底上的第一布拉格反射结构、位于LED光源和第一布拉格反射结构顶部的多个第二布拉格反射结构，以及位于多个第二布拉格反射结构顶部的透明混光层。由于光疗仪器具有透明混光层，因此，提高了LED光源的均匀性，使得光疗仪器表面不可见点光源，提高了佩戴的舒适感，并使得光疗更加可靠有效，提高了光疗的一致性。

Description

一种光疗仪器及其制作方法

技术领域

本发明涉及光疗技术领域，更具体地说，涉及一种光疗仪器及其制作方法。

背景技术

红光疗仪器是利用红光照射人体，使其与人体细胞起特殊的光化学作用，增强细胞的新陈代谢、促进细胞合成、加强细胞新生、改善血液循环、提高机体免疫功能。

虽然红光疗仪器等可穿戴光疗仪器可以采用发射红光的发光二极管(LightEmitting Diode，LED)作为光源，即在柔性基底上排布一个个的LED灯珠作为光源，但是，当LED灯珠发光时，会形成一个一个的亮点，给人的感受是，有些地方光很强，有些地方光很弱，并且，很多人会以为，光强的地方治疗好，光弱的地方治疗不好，导致用户的使用体验较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光疗仪器及其制作方法，以提高光疗仪器的出光均匀性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光疗仪器，包括：

柔性基底；

位于所述柔性基底表面的LED光源；

位于所述LED光源四周和所述柔性基底上的第一布拉格反射结构；

位于所述LED光源和所述第一布拉格反射结构顶部的多个第二布拉格反射结构；

位于所述多个第二布拉格反射结构顶部的透明混光层；

所述第一布拉格反射结构用于反射所述LED光源发射的光中光疗仪器所需波段的光、透射所述LED光源发射的光中其他波段的光，所述第二布拉格反射结构用于透射所述LED光源发射的光中所述光疗仪器所需波段的光、反射所述LED光源发射的光中其他波段的光，其中，不同的所述第二布拉格反射结构反射光的波段不同；

其中，所述第一布拉格反射结构和所述第二布拉格反射结构均包括多层反射膜层，所述第一布拉格反射结构和所述第二布拉格反射结构中反射膜层的层数、每层所述反射膜层的厚度和反射率都是根据所述光疗仪器所需波段的光的波长和所需的反射率预先设定的。

可选地，还包括：

位于所述透明混光层顶部的柔性光扩散混光层。

可选地，还包括：

位于所述柔性光扩散混光层顶部的透明保护层。

可选地，所述透明混光层朝向所述第二布拉格反射结构的一侧具有微纳结构混光层。

可选地，所述柔性光扩散混光层由混合有光扩散剂的柔性材料制作而成；所述光扩散剂包括无机光扩散剂和高分子有机光扩散剂；所述柔性材料包括PMMA、PDMS、TPU或和硅胶。

可选地，所述柔性材料的硬度小于或等于80。

可选地，所述微纳结构混光层包括微米尺度和/或纳米尺度的微结构，所述微结构包括条纹和沟壑。

可选地，所述透明混光层的材料至少包括PMMA、PDMS、TPU、TPE、PU和硅胶。

可选地，所述透明混光层的厚度大于1.5mm、小于2.2mm。

一种光疗仪器的制备方法，包括：

提供柔性基底；

在所述柔性基底表面形成LED光源；

在所述LED光源四周和所述柔性基底上形成第一布拉格反射结构，以通过所述第一布拉格反射结构反射所述LED光源发射的光中所需波段的光、透射所述LED光源发射的光中其他波段的光；

在所述LED光源和所述第一布拉格反射结构顶部形成多个第二布拉格反射结构，以通过所述第二布拉格反射结构透射所述LED光源发射的光中所需波段的光、反射所述LED光源发射的光中其他波段的光；

在所述多个第二布拉格反射结构顶部形成透明混光层；

其中，所述第一布拉格反射结构和所述第二布拉格反射结构均包括多层反射膜层，所述第一布拉格反射结构和所述第二布拉格反射结构中反射膜层的层数、厚度和反射率都是根据所需波段的光的波长和所需的反射率预先设定的。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的光疗仪器及其制作方法，可以根据光疗仪器所需波段的光的波长和所需的反射率预设第一布拉格反射结构和第二布拉格反射结构中反射膜层的层数、厚度和反射率，从而可以通过位于LED光源四周的第一布拉格反射结构反射LED光源发射的光中所需波段的光、透射LED光源发射的光中其他波段的光，通过位于LED光源顶部的多个第二布拉格反射结构透射LED光源发射的光中所需波段的光、反射LED光源发射的光中其他波段的光，进而可以降低出射的光的半波宽度，使得光疗仪器出射的光都为所需波段的光即都为有效光，避免了无效波长的光对光功率的影响，使得光疗仪器有效功率的测量更加准确，使得光疗仪器更加可靠有效，提高了光疗的一致性。

并且，本发明中通过透明混光层，提高了LED光源的均匀性，使得光疗仪器表面不可见点光源，提高了佩戴的舒适感，并使得光疗更加可靠有效，提高了光疗的一致性，且其设计简单，未来使用广泛，具有巨大的应用市场等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种光疗仪器的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光疗仪器的立体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种光疗仪器的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的柔性光扩散混光层的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的微纳结构混光层的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的光疗仪器的制作方法的流程图。

具体实施方式

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种光疗仪器，用于进行光疗，如图1和图2所示，该光疗仪器包括柔性基底1，位于柔性基底1表面的LED光源2，位于LED光源2四周以及柔性基底1上的第一布拉格反射结构3，位于LED光源2和第一布拉格反射结构3顶部的多个第二布拉格反射结构，如两个第二布拉格反射结构4和5，以及，位于多个第二布拉格反射结构顶部的透明混光层6。

其中，第一布拉格反射结构3用于反射LED光源发射的光中光疗仪器所需波段的光、透射LED光源发射的光中其他波段的光，第二布拉格反射结构4和5用于透射LED光源发射的光中所需波段的光、反射LED光源发射的光中其他波段的光，其中，不同的第二布拉格反射结构反射光的波段不同。

并且，第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5均包括多层反射膜层，第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5中反射膜层的层数、每层反射膜层的厚度和反射率都是根据光疗仪器所需波段的光的波长和布拉格反射结构所需的反射率预先设定的。

本发明实施例中，由于第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5均包括多层反射膜层，因此，可以根据光疗仪器所需波段的光的波长以及布拉格反射结构所需的反射率预先设定第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5中反射膜层的层数、每层的厚度和每层的反射率，从而可以通过位于LED光源2四周的第一布拉格反射结构3反射LED光源2发射的光中所需波段的光、透射LED光源2发射的光中其他波段的光，通过位于LED光源2顶部的多个第二布拉格反射结构4和5透射LED光源2发射的光中所需波段的光、反射LED光源2发射的光中其他波段的光，进而可以降低出射的光的半波宽度，使得光疗仪器出射的光都为所需波段的光即都为有效光。

并且，由于本发明实施例中的光疗仪器包括透明混光层6，因此，提高了LED光源的均匀性，使得光疗仪器表面不可见点光源，提高了佩戴的舒适感，并使得光疗更加可靠有效，提高了光疗的一致性，且其设计简单，未来使用广泛，具有巨大的应用市场等。

需要说明的是，本发明实施例中的LED光源2可以焊接在金属基板上，并通过与金属基板相连的驱动电路实现LED光源2的供电，以驱动LED光源2发光。可选地，LED光源2为贴片式封装的LED，该LED光源2光学分布为朗伯分布。

还需要说明的是，如图2所示，第一布拉格反射结构3位于LED光源2的四周，并且，第一布拉格反射结构3的底部全部位于柔性基底1上，或者，第一布拉格反射结构3的底部可以部分位于柔性基底1上、部分位于金属基板未设置LED光源2的区域。

可选地，本发明实施例中，透明混光层4的材料至少包括PMMA(polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)、TPU(Thermoplastic polyurethanes，热塑性聚氨酯弹性体橡胶)、TPE(Thermo-plasticelastomer，热塑性弹性体)、PU(Polyurethane，聚胺酯)和硅胶。其中，透明混光层6采用距离自然混光的方式进行混光。可选地，透明混光层6的厚度大于1.5mm、小于2.2mm。由于本发明实施例中的光疗仪器包括透明混光层6，因此，会使得点状的LED光源2发出的光线在此层混合，使得透明混光层6表面出射的光比较均匀，就不会显示一个一个的点状LED光源2，看起来就是面状光源反射。

可选地，如图1所示，本发明实施例提供的光疗仪器还包括：

位于透明混光层6顶部的透明保护层7，透明保护层7用于对第二布拉格反射结构4和5进行保护。

需要说明的是，本发明实施例中的透明保护层7都由透明材料制作而成，也就是说，透明保护层7会对LED光源2出射的光进行透射。本发明实施例中，透明保护层7的材料至少包括PMMA、PDMS、TPU和硅胶等。

可选地，本发明实施例中，多个第二布拉格反射结构包括两个第二布拉格反射结构4和5，两个第二布拉格反射结构4和5依次位于LED光源2的顶部。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，多个第二布拉格反射结构可以包括三个甚至更多个第二布拉格反射结构，具体个数还需根据实际需要反射的波段的光进行设定。

可选地，柔性基底1的材料为硅胶或PET(Polyethylene terephthalate，对苯二甲酸与乙二醇)材料。LED光源2为红光LED光源，基于此，包括该LED光源2的光疗仪器为红光疗仪器。可选地，红光LED光源2的峰值波长为630nm，半波宽度大于或等于14nm。第一布拉格反射结构3的反射光的波长范围为630±4nm；多个第二布拉格反射结构包括两个第二布拉格反射结构4和5，一个第二布拉格反射结构4的反射光的波段为590nm～626nm，另一个第二布拉格反射结构5的反射光的波段为634nm～660nm。

本发明实施例中，第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5中每层反射膜层的厚度都小于150nm，设计厚度和实际厚度的误差在5nm以内。第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5中反射膜层的层数均大于或等于6，第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5中的反射膜层对其反射波段的光的反射率大于50％，优选大于60％，以使LED光源2发射的红光通过透明混光层4顶部的两个第二布拉格反射结构4和5后，半波宽度小于或等于10nm，使得红光疗仪器出射的波段的光都为所需的有效光。

其中，第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5每层反射膜层的厚度有如下公式计算nh＝λ/4，n为反射膜层折射率，h为反射膜层厚度，λ为需要反射的反射光的波长。

需要说明的是，本发明实施例中，第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5中每层反射膜层由至少两层折射率不同的透明膜层层叠而成。基于此，可以通过调整每层膜层的反射率调整整个布拉格反射结构的反射率。

进一步地，本发明实施例中，第一布拉格反射结构3和第二布拉格反射结构4和5中多个反射膜层分别对应反射多个波段的光，也就是说，不同的反射膜层可以反射不同波长的光，以使布拉格反射结构反射所需波段的光、透射其他波段的光，或者，透射所需波段的光，反射其他波段的光。

可选地，如图3所示，本发明实施例提供的光疗仪器还包括：

位于透明混光层6和透明保护层7的柔性光扩散混光层8。

其中，如图4所示，柔性光扩散混光层8由混合有光扩散剂80的柔性材料81制作而成。光扩散剂80包括无机光扩散剂和高分子有机光扩散剂，可选地，光扩散剂80为微米级别光扩散剂或纳米级别光扩散剂或微纳米级别光扩散剂。柔性材料81包括PMMA、PDMS、TPU、TPE、PU和硅胶。其中，PMMA、PDMS、TPU、TPE、PU和硅胶的硬度小于或等于80。

本发明实施例中，光疗仪器包括透明混光层6和柔性光扩散混光层8，既能保证出光效率，又不易看见点状的光源，即又提高了光疗仪器出光的均匀性。

可选地，如图3所示，透明混光层6朝向第二布拉格反射结构5的一侧具有微纳结构混光层9。

如图5所示，微纳结构混光层9包括微米尺度和/或纳米尺度的微结构90，微结构90包括条纹和沟壑。可选地，本发明实施例中是通过湿法刻蚀或者干法刻蚀在透明混光层6进行刻蚀形成的微结构90，进而在透明混光层6朝向第一布拉格反射结构3的一侧形成微纳结构混光层9。

本发明实施例中，通过微纳结构混光层9中微结构90的反射、折射和衍射来扩散光束，使得光束扩散均匀。当微结构90的尺寸为微米尺寸时，其主要靠折射和反射来扩散光束；当微结构90的尺寸为纳米尺寸时，其主要靠多缝或单缝衍射来扩散光束，此时，条纹或沟壑的距离为纳米尺度，距离极小，此种扩散光束具有损失能量小，扩散效果好，扩散结构厚度低的特点。

本发明实施例还提供了一种光疗仪器的制备方法，如图6所示，包括：

S101：提供柔性基底；

可选地，柔性基底的材料为硅胶或PET(Polyethylene terephthalate，对苯二甲酸与乙二醇)材料。

S102：在柔性基底表面形成LED光源；

具体的，可以依次在柔性基底表面形成阴极、发光层和阳极，通过向阴极和阳极施加电压，来使得发光层发光。

S103：在LED光源四周和柔性基底上形成第一布拉格反射结构，以通过第一布拉格反射结构反射LED光源发射的光中所需波段的光、透射LED光源发射的光中其他波段的光；

S104：在LED光源和第一布拉格反射结构顶部形成多个第二布拉格反射结构，以通过第二布拉格反射结构透射LED光源发射的光中所需波段的光、反射LED光源发射的光中其他波段的光；

具体地，可以采用狭缝涂布方式、磁控溅射方式、微纳层叠共挤方式或原子层生长方式形成第一布拉格反射结构和第二布拉格反射结构。

其中，第一布拉格反射结构和第二布拉格反射结构均包括多层反射膜层，第一布拉格反射结构和第二布拉格反射结构中反射膜层的层数、每层反射膜层的厚度和反射率都是根据光疗仪器所需波段的光的波长和布拉格反射结构所需的反射率预先设定的。

S105：在多个第二布拉格反射结构顶部形成透明混光层；

本发明实施例中，透明混光层的材料至少包括PMMA、PDMS、TPU、TPE、PU和硅胶。其中，透明混光层采用距离自然混光的方式进行混光。可选地，透明混光层的厚度大于1.5mm、小于2.2mm。

本发明实施例提供的光疗仪器及其制作方法，可以根据光疗仪器所需波段的光的波长和所需的反射率预设第一布拉格反射结构和第二布拉格反射结构中反射膜层的层数、厚度和反射率，从而可以通过位于LED光源四周侧面的第一布拉格反射结构反射LED光源发射的光中所需波段的光、透射LED光源发射的光中其他波段的光，通过位于LED光源和第一布拉格反射结构顶部的多个第二布拉格反射结构透射LED光源发射的光中所需波段的光、反射LED光源发射的光中其他波段的光，进而可以降低出射的光的半波宽度，使得光疗仪器出射的光都为所需波段的光即都为有效光，避免了无效波长的光对光功率的影响，使得光疗仪器有效功率的测量更加准确，使得光疗仪器更加可靠有效，提高了光疗的一致性。且本发明中的光疗仪器的结构简单，成本低，具有较大的市场应用前景。

并且，本发明中通过透明混光层，提高了LED光源的均匀性，使得光疗仪器表面不可见点光源，提高了佩戴的舒适感，并使得光疗更加可靠有效，提高光疗的一致性，且其设计简单，未来使用广泛，具有巨大的应用市场等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光疗仪器，其特征在于，包括：

柔性基底；

位于所述柔性基底表面的LED光源；

位于所述LED光源四周和所述柔性基底上的第一布拉格反射结构；

位于所述LED光源和所述第一布拉格反射结构顶部的多个第二布拉格反射结构；

位于所述多个第二布拉格反射结构顶部的透明混光层；

所述第一布拉格反射结构用于反射所述LED光源发射的光中光疗仪器所需波段的光、透射所述LED光源发射的光中其他波段的光，所述第二布拉格反射结构用于透射所述LED光源发射的光中所述光疗仪器所需波段的光、反射所述LED光源发射的光中其他波段的光，其中，不同的所述第二布拉格反射结构反射光的波段不同；

其中，所述第一布拉格反射结构和所述第二布拉格反射结构均包括多层反射膜层，所述第一布拉格反射结构和所述第二布拉格反射结构中反射膜层的层数、每层所述反射膜层的厚度和反射率都是根据所述光疗仪器所需波段的光的波长和所需的反射率预先设定的。

2.根据权利要求1所述的光疗仪器，其特征在于，还包括：

位于所述透明混光层顶部的柔性光扩散混光层。

3.根据权利要求1所述的光疗仪器，其特征在于，还包括：

位于所述柔性光扩散混光层顶部的透明保护层。

4.根据权利要求1所述的光疗仪器，其特征在于，所述透明混光层朝向所述第二布拉格反射结构的一侧具有微纳结构混光层。

5.根据权利要求2所述的光疗仪器，其特征在于，所述柔性光扩散混光层由混合有光扩散剂的柔性材料制作而成；所述光扩散剂包括无机光扩散剂和高分子有机光扩散剂；所述柔性材料包括PMMA、PDMS、TPU或和硅胶。

6.根据权利要求5所述的光疗仪器，其特征在于，所述柔性材料的硬度小于或等于80。

7.根据权利要求4所述的光疗仪器，其特征在于，所述微纳结构混光层包括微米尺度和/或纳米尺度的微结构，所述微结构包括条纹和沟壑。

8.根据权利要求1所述的光疗仪器，其特征在于，所述透明混光层的材料至少包括PMMA、PDMS、TPU、TPE、PU和硅胶。

9.根据权利要求1所述的光疗仪器，其特征在于，所述透明混光层的厚度大于1.5mm、小于2.2mm。

10.一种光疗仪器的制备方法，其特征在于，包括：

提供柔性基底；

在所述柔性基底表面形成LED光源；

在所述LED光源四周和所述柔性基底上形成第一布拉格反射结构，以通过所述第一布拉格反射结构反射所述LED光源发射的光中所需波段的光、透射所述LED光源发射的光中其他波段的光；

在所述LED光源和所述第一布拉格反射结构顶部形成多个第二布拉格反射结构，以通过所述第二布拉格反射结构透射所述LED光源发射的光中所需波段的光、反射所述LED光源发射的光中其他波段的光；

在所述多个第二布拉格反射结构顶部形成透明混光层；

其中，所述第一布拉格反射结构和所述第二布拉格反射结构均包括多层反射膜层，所述第一布拉格反射结构和所述第二布拉格反射结构中反射膜层的层数、厚度和反射率都是根据所需波段的光的波长和所需的反射率预先设定的。

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