CN112618012A - 一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置及控制方法，包括主控电路，半导体激光器，高频信号发生器，输出变压器，导光晶体，输出电极以及反馈电路，所述反馈电路与输出电极连接，反馈电路输出信号以逻辑电平表示，反馈电路的输出信号与主控电路连通；所述主控电路分别与半导体激光器、反馈电路连接，高频信号发生器与输出变压器连接，半导体激光器输出的激光经过导光晶体形成工作激光，输出变压器与输出电极连接，输出电极安装在导光晶体两侧，本发明能避免误触发输出激光导致人体特别是人眼受到的不可逆伤害。

Description

一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种激光美容设备，具体涉及一种半导体激光脱毛机的安全防护装置及控制方法。

背景技术

半导体激光脱毛机采用的激光波长是808nm，研究表明，毛囊中的黑色素对808nm激光吸收性较好，808nm波长能够深达毛囊最大限度的被黑色素吸收，同时又能最大限度的减少血红蛋白或水对激光的吸收，减少激光能量的损失，是目前最有效的永久除祛毛发的技术。同样由于黑色素对808nm激光吸收性较好，特别容易对人眼造成伤害，因为808nm激光为红外光，人眼不可见，而且脱毛机输出的激光功率很大，所以在误触发输出时极其危险，对人体特别是人眼造成不可逆的伤害，严重的造成失明。因此半导体激光脱毛机增加安全防护装置非常有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体激光脱毛机的安全防护装置及控制方法。在半导体脱毛机治疗头导光晶体两侧且安装输出电极，输出电极作为内部高频电路产生的高频交流信号的输出端，利用输出电极上高频交流信号的幅值变化，产生判断治疗头导光晶体输出面是否与皮肤接触的逻辑电平信号，从而在激光输出面离开皮肤时产生禁止信号，由主控电路实时采集并产生控制信号，禁止或停止激光输出，防止在治疗头激光输出面离开治疗部位皮肤时由于误触发而输出激光，造成危害。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置，包括主控电路，导光晶体，半导体激光器，主控电路能控制半导体激光器的激光输出和停止激光输出，还包括高频信号发生器，输出变压器，输出电极以及反馈电路，其中，所述高频信号发生器由高频信号振荡器和功率放大器组成，高频信号发生器是用于产生一个500KHz-5MHz固定频率的高频正弦波；所述输出变压器，是用于将高频正弦波电磁耦合输出，起到升高输出电压、实现输出隔离的作用；所述输出电极是用于高频正弦波输出的外露金属接点；所述反馈电路与输出电极连接，反馈电路是用于反馈两个电极以及脱毛机治疗头激光输出面是否接触皮肤，输出信号以逻辑电平表示，反馈电路的输出信号与主控电路连通；所述主控电路分别与半导体激光器、反馈电路连接，高频信号发生器与输出变压器连接，半导体激光器输出的激光经过导光晶体形成工作激光，输出变压器与输出电极连接，输出电极安装在导光晶体两侧。

其中，所述输出电极，是两个分别与输出变压器输出端相连接，安装在脱毛机治疗头导光晶体两侧，并与导光晶体输出面同一个平面的金属导体，在进行脱毛治疗时，导光晶体输出面以及两个电极与皮肤良好接触，两个电极间的皮肤电阻成为高频电路的负载，当脱毛机治疗头导光晶体输出面离开皮肤时，高频电路为空载状态。

其中，所述反馈电路包括高频互感器组成的取样电路，检波电路，电压比较电路，电平转换电路，所述高频互感器取样电路与检波电路连接，检波电路与电压比较电路连接，电压比较电路与电平转换电路连接，通过输出变压器将高频交流信号加载到输出电极上，然后再通过取样电路将电极上的高频交流信号取样，经过整流检波电路、电压比较电路、电平转换电路转换成逻辑电平，反馈给主控电路。

本发明的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置的控制方法，有以下步骤：

主控电路通过反馈电路实时采集反馈信号，若为低电平，则允许激光输出，正常响应脱毛机配置的脚踏开关所发出的输出激光命令，使能激光输出，激光脱毛机正常工作；若为高电平，则禁止激光输出，即使检测到脚踏开关发出的输出激光命令，也不使能激光输出，防止误触发而引起激光能量输出所导致的安全事故；若已处在激光脉冲的输出过程中，检测到禁止信号，则立即停止激光输出，避免激光能量输出到治疗皮肤以外的区域，确保对治疗区域以外的部位特别是人眼的激光安全防护。

其中，所述反馈电路，是通过高频互感器电磁耦合取样两个输出电极间的高频交流电压，经过整流检波电路变换为直流电压；由于输出变压器为升压变压器，输出阻抗较大，因此当两个输出电极接触皮肤时，两个输出电极间的皮肤电阻作为负载加载到输出电极，输出的高频交流电压值较空载时的电压值有明显地降低，导致反馈电路中整流检波后的直流电压较空载时的直流电压也有明显下降；用一个电压比较器将检波后的直流电压的变化变换为高低电平的逻辑变化，实现用逻辑电平判断输出电极是否接触皮肤。

其中，所述反馈电路所反馈输出的逻辑电平作为脱毛机输出脉冲激光的禁止信号；当主控电路采集反馈电路所反馈的逻辑电平代表的是治疗头导光晶体输出面没有接触皮肤，则禁止或立即停止激光输出，保护人体非治疗部位特别是眼睛受到激光伤害。

由主控电路实时采集反馈电路所反馈的逻辑电平，当所采集的逻辑电平信号代表导光晶体输出面没有接触皮肤时，主控电路立即禁止或停止激光输出。防止在治疗头激光输出面离开治疗部位皮肤时由于误触发而输出激光，造成危害。避免人体非治疗部位特别是眼睛受到激光伤害。

本发明使用时，用于半导体激光脱毛机的安全防护方法，有以下步骤：

1)半导体激光脱毛机在开机工作后，经过工作参数的设置，并操作脱毛机处于准备状态，同时由主控电路启动防护装置工作，在激光输出面上的两个电极上加载高频交流信号；

2)当半导体激光脱毛机治疗头的导光晶体输出面放置在需要脱毛治疗的皮肤区域上时，反馈电路所反馈的逻辑电平代表治疗头处于正常的使用状态，主控电路实时采集到的逻辑电平为允许激光输出信号，如果此时有控制输出的脚踏开关踩下，则主控电路正常使能激光脉冲的输出；

3)当半导体激光脱毛机治疗头的导光晶体输出面没有放置在皮肤上时，反馈电路所反馈的逻辑电平代表治疗头导光晶体输出面没有接触皮肤，处于不确定状态，主控电路实时采集到的逻辑电平为禁止激光输出信号，即使有控制输出的脚踏开关踩下，主控电路也禁止激光输出，可以有效地防止误触发引起的安全事故；如果在激光脉冲输出过程中，检测到禁止激光输出信号，则主控电路立即停止激光输出。避免激光能量造成危害。

本发明的优点在于：

根据加载到输出电极上高频交流信号幅值的变化，产生激光输出的禁止或允许信号，由主控电路实时采集、并对激光器驱动电源实时控制，不影响整机正常工作，但在治疗头处于非治疗状态时，防护装置产生的禁止信号可以禁止激光输出，及时避免由于误触发而导致的激光脉冲输出造成的意外伤害事故。

本发明通过高频变压器将高频交流信号加载到输出电极上，然后再通过互感器将电极上的高频交流信号取样，经过整流检波、电压比较电路转换成逻辑电平；相对于用直流信号加载到输出电极上，然后再分压取样转换成逻辑电平的这一种方案的优点如下：

1)输出电极是需要与皮肤按触的，高频交流信号通过高频变压器耦合，可以使输出电极与内部电路实现电气隔离,并且直流分量为零，保证人体安全。

2)反馈电路通过电磁耦合，取样输出电极间的交流信号及变化值，也实现了反馈电路与人体的电气隔离，安全系数高、抗干扰能力强。

附图说明

图1是本发明装置方框示意图；

图2是本发明反馈电路原理图。

图中：1、取样电路，2、检波电路，3、电压比较电路，4、电平转换电路，5、高频互感器，6、电压比较器，7、运算放大器，8、逻辑电平反馈输出端，C：检波电容，W1：电位器，R1、R2、R3：电阻，D：检波二极管；

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-2所示，

本发明的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置，包括主控电路，半导体激光器，导光晶体，主控电路主控电路能控制半导体激光器的激光输出和停止激光输出，还包括高频信号发生器，输出变压器，输出电极以及反馈电路，其中，所述高频信号发生器由高频信号振荡器和功率放大器组成，高频信号发生器是用于产生一个500KHz-5MHz固定频率的高频正弦波；所述输出变压器，是用于将高频正弦波电磁耦合输出，起到升高输出电压、实现输出隔离的作用；所述输出电极是用于高频正弦波输出的外露金属接点；所述反馈电路与输出电极连接，反馈电路是用于反馈两个电极以及脱毛机治疗头激光输出面是否接触皮肤，输出信号以逻辑电平表示，反馈电路的输出信号与主控电路连通；所述主控电路分别与半导体激光器、反馈电路连接，高频信号发生器与输出变压器连接，半导体激光器输出的激光经过导光晶体形成工作激光，输出变压器与输出电极连接，输出电极安装在导光晶体两侧。

所述输出电极，是两个分别与输出变压器输出端相连接，安装在脱毛机治疗头导光晶体两侧，并与导光晶体输出面同一个平面的金属导体，在进行脱毛治疗时，导光晶体输出面以及两个电极与皮肤良好接触，两个电极间的皮肤电阻成为高频电路的负载，当脱毛机治疗头导光晶体输出面离开皮肤时，高频电路为空载状态。

所述反馈电路包括高频互感器取样电路，检波电路，电压比较电路，电平转换电路，所述高频互感器取样电路与检波电路连接，检波电路与电压比较电路连接，电压比较电路与电平转换电路连接，通过输出变压器将高频交流信号加载到输出电极上，然后再通过取样电路将电极上的高频交流信号取样，经过整流检波电路、电压比较电路、电平转换电路转换成逻辑电平，反馈给主控电路。

本发明的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置的控制方法，有以下步骤：

主控电路通过反馈电路实时采集反馈信号，若为低电平，则允许激光输出，正常响应脱毛机配置的脚踏开关所发出的输出激光命令，使能激光输出，激光脱毛机正常工作；若为高电平，则禁止激光输出，即使检测到脚踏开关发出的输出激光命令，也不使能激光输出，防止误触发而引起激光能量输出所导致的安全事故；若已处在激光脉冲的输出过程中，检测到禁止信号，则立即停止激光输出，避免激光能量输出到治疗皮肤以外的区域，确保对治疗区域以外的部位特别是人眼的激光安全防护。

所述反馈电路，是通过高频互感器电磁耦合取样两个输出电极间的高频交流电压，经过整流检波电路变换为直流电压；由于输出变压器为升压变压器，输出阻抗较大，因此当两个输出电极接触皮肤时，两个输出电极间的皮肤电阻作为负载加载到输出电极，输出的高频交流电压值较空载时的电压值有明显地降低，导致反馈电路中整流检波后的直流电压较空载时的直流电压也有明显下降；用一个电压比较器将检波后的直流电压的变化变换为高低电平的逻辑变化，实现用逻辑电平判断输出电极是否接触皮肤。

所述反馈电路所反馈输出的逻辑电平作为脱毛机输出脉冲激光的禁止信号；当主控电路采集反馈电路所反馈的逻辑电平代表的是治疗头导光晶体输出面没有接触皮肤，则禁止或立即停止激光输出，保护人体非治疗部位特别是眼睛受到激光伤害。

本发明进一步说明：

本发明的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置，包括高频信号发生器、输出变压器、输出电极以及反馈电路。其中，所述高频信号发生器包括高频信号振荡器和功率放大器，是用于产生一个频率为1MHz，功率约为5W的高频交流信号；所述输出变压器，由E40高频磁芯和初次级绕组组成，初级绕组为2×3匝，次级绕组为22匝，属升压变压器，是用于将高频交流信号电磁耦合输出，次级空载输出电压设计为50V。同时实现隔离输出的作用；所述输出电极，是用于与输出变压器次级连接的外露金属接点，当两个输出电极接触皮肤时，皮肤的电阻成为了输出变压器的负载，输出变压器次级的电压值由空载时的50V降为24V以下；所述反馈电路，如图2所示，采样到输出电极两端电压幅值，由于有带载或空载所导致的变化，经过检波、电压比较、电平转换电路处理，反馈给主控电路一个TTL逻辑电平：以高电平表示空载；以低电平表示带载。即：高电平表示治疗头处于非治疗状态，为禁止输出信号；低电平表示治疗头处于治疗状态，为允许输出信号。

本发明在脱毛时，导光晶体的输出面(也是治疗头激光输出面)是需要贴在皮肤上；这样操作有几个目的：①为了安全，激光通过导光晶体输出面后，直接照射到皮肤，能量由皮肤吸收，不会照射到人眼或其他部位。②脱毛机的导光晶体处于低温状态，在输出激光脱毛时，起到冷敷镇痛的作用。③由于半导体激光器输出的激光是有发散角的，因此紧贴皮肤可以保证能量密度不变。如果激光输出面离开皮肤，照射到皮肤上的能量密度与距离成反比。本发明中电极A、电极B、晶体是同步接触或离开皮肤；

本发明两个输出电极是高频电路的输出端，在没有接触皮肤时是空载状态；在接触皮肤时，皮肤的电阻就是高频电路的负载，是带载状态。本发明治疗头激光输出面离开皮肤(也是导光晶体激光输出面离开皮肤)，电极A、电极B也同步地离开了皮肤，高频电路为空载状态；

输出电极的电极A、电极B是安装在晶体两侧不能分离,必须有电极A、电极B这两个电极接触皮肤才能构成检测回路。

人体皮肤电阻大约为1KΩ，干燥时阻值会增大，潮湿时阻值会减小。本发明治疗头激光输出面离开皮肤时，也就是导光晶体输出面、两个电极同步离开皮肤。电极A、电极B这两个电极间没有了皮肤电阻，就断开了，没有负载，为空载状态。所述主控电路、半导体激光器、导光晶体是半导体激光脱毛机中原有的主要部件，也是本发明所共有的部件；所述半导体激光脱毛机是武汉奇致激光技术股份有限公司生产的型号为ML-4120XING的产品。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置，包括主控电路，半导体激光器，导光晶体，主控电路能控制半导体激光器的激光输出和停止激光输出，其特征在于：还包括高频信号发生器，输出变压器，输出电极以及反馈电路，其中，所述高频信号发生器由高频信号振荡器和功率放大器组成，高频信号发生器是用于产生一个500KHz-5MHz的固定频率的高频正弦波；所述输出变压器，是用于将高频正弦波电磁耦合输出，起到升高输出电压、实现输出隔离的作用；所述输出电极是用于高频正弦波输出的外露金属接点；所述反馈电路与输出电极连接，反馈电路是用于反馈两个电极以及脱毛机治疗头激光输出面是否接触皮肤，输出信号以逻辑电平表示，反馈电路的输出信号与主控电路连通；所述主控电路分别与半导体激光器、反馈电路连接，高频信号发生器与输出变压器连接，半导体激光器输出的激光经过导光晶体形成工作激光，输出变压器与输出电极连接，输出电极安装在导光晶体两侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置，其特征在于：所述输出电极，是两个分别与输出变压器输出端相连接，安装在脱毛机治疗头导光晶体两侧，并与导光晶体输出面同一个平面的金属导体，在进行脱毛治疗时，导光晶体输出面以及两个电极与皮肤良好接触，两个电极间的皮肤电阻成为高频电路的负载，当脱毛机治疗头导光晶体输出面离开皮肤时，高频电路为空载状态。

3.根据权利要求1所述的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置,其特征在于：所述反馈电路包括高频互感器取样电路，检波电路，电压比较电路，电平转换电路，所述高频互感器取样电路与检波电路连接，检波电路与电压比较电路连接，电压比较电路与电平转换电路连接，通过输出变压器将高频交流信号加载到输出电极上，然后再通过取样电路将电极上的高频交流信号取样，经过整流检波电路、电压比较电路、电平转换电路转换成逻辑电平，反馈给主控电路。

4.根据权利要求1所述的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置的控制方法，其特征在于有以下步骤：

主控电路通过反馈电路实时采集反馈信号，若为低电平，则允许激光输出，正常响应脱毛机配置的脚踏开关所发出的输出激光命令，使能激光输出，激光脱毛机正常工作；若为高电平，则禁止激光输出，即使检测到脚踏开关发出的输出激光命令，也不使能激光输出，防止误触发而引起激光能量输出所导致的安全事故；若已处在激光脉冲的输出过程中，检测到禁止信号，则立即停止激光输出，避免激光能量输出到治疗皮肤以外的区域，确保对治疗区域以外的部位特别是人眼的激光安全防护。

5.根据权利要求4所述的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置的控制方法，其特征在于：所述反馈电路，是通过高频互感器电磁耦合取样两个输出电极间的高频交流电压，经过整流检波电路变换为直流电压；由于输出变压器为升压变压器，输出阻抗较大，因此当两个输出电极接触皮肤时，两个输出电极间的皮肤电阻作为负载加载到输出电极，输出的高频交流电压值较空载时的电压值有明显地降低，导致反馈电路中整流检波后的直流电压较空载时的直流电压也有明显下降；用一个电压比较器将检波后的直流电压的变化变换为高低电平的逻辑变化，实现用逻辑电平判断输出电极是否接触皮肤。

6.根据权利要求4所述的一种用于半导体激光脱毛机的安全防护装置的制作方法，其特征在于：所述反馈电路所反馈输出的逻辑电平作为脱毛机输出脉冲激光的禁止信号；当主控电路采集反馈电路所反馈的逻辑电平代表的是治疗头导光晶体输出面没有接触皮肤，则禁止或立即停止激光输出，保护人体非治疗部位特别是眼睛受到激光伤害。

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