KR20150129995A - 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛과 이 유닛을 구비한 피부 치료용 다파장 레이저 장치 - Google Patents

방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛과 이 유닛을 구비한 피부 치료용 다파장 레이저 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛과 이 유닛을 구비한 피부 치료용 다파장 레이저 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛은, 스위칭 소자를 턴온/턴오프 제어하는 스위치 구동부와, 스위칭 소자의 턴온/턴오프에 따라 공급된 스위칭 전압을 승압시키는 승압 트랜스와, 승압 트랜스의 2차측 전압을 정류하는 정류부와, 정류부의 정류 전압으로부터 방전 시동 전압을 생성하는 방전 시동 전압 생성부와, 및 정류부의 정류 전압으로부터의 유지 전류를 생성하는 유지 전류 생성부를 제공한다.

Description

방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛과 이 유닛을 구비한 피부 치료용 다파장 레이저 장치{DISCHARGE STARTING VOLTAGE AND HOLDING CURRENT SUPPLY UNIT, AND MULTI-WAVELENGTH LASER APPARATUS FOR TREATMENT OF SKIN HAVING THE SAME}
본 발명은 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛과 이 유닛을 구비한 피부 치료용 다파장 레이저 장치에 관한 것으로, 특히 방전 시동 및 유지 전류를 하나의 트랜스를 이용하여 생성하는 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛과 이 유닛을 구비한 피부 치료용 다파장 레이저 장치에 관한 것이다.
레이저 공진기에 공급되는 방전 시동 전압 및 유지 전류는 각각의 전원 생성부로부터 방전 시동 전압 및 유지 전류를 생성하여 레이저 공진기에 공급한다. 이러한 예가 미국등록특허 제6,888,319호에 도시되어 있다.
미국등록특허 제6,888,319호의 경우 방전 시동 전압이 방전 시동 전압 생성부(22 및 24)로부터 레이저 공진기(18)에 공급되고, 유지 전류가 짐머 소스(26)로부터 레이저 공진기(18)에 공급된다.
그러나 방전 시동 전압 및 유지 전류는 동시에 레이저 공진기에 공급될 필요가 없다. 따라서 각각의 전원 생성부로부터 방전 시동 전압 및 유지 전류를 생성하여 레이저 공진기에 공급하는 것은 불필요한 부품들의 낭비를 초래한다.
특허문헌 1 : 미국등록특허 제6,888,319호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 방전 시동 전압 및 유지 전류를 하나의 트랜스를 이용하여 생성하는 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛과 이 유닛을 구비한 피부 치료용 다파장 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛은, 스위칭 소자를 턴온/턴오프 제어하는 스위치 구동부와, 상기 스위칭 소자의 턴온/턴오프에 따라 공급된 스위칭 전압을 승압시키는 승압 트랜스와, 상기 승압 트랜스의 2차측 전압을 정류하는 정류부와, 상기 정류부의 정류 전압으로부터 방전 시동 전압을 생성하는 방전 시동 전압 생성부와, 및 상기 정류부의 정류 전압으로부터의 유지 전류를 생성하는 유지 전류 생성부를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 피부 치료용 다파장 레이저 장치는, 스위칭 소자를 턴온/턴오프 제어하는 스위치 구동부와, 상기 스위칭 소자의 턴온/턴오프에 따라 공급된 스위칭 전압을 승압시키는 승압 트랜스와, 상기 승압 트랜스의 2차측 전압을 정류하는 정류부와, 상기 정류부의 정류 전압으로부터 방전 시동 전압을 생성하는 방전 시동 전압 생성부와, 상기 정류부의 정류 전압으로부터 유지 전류를 생성하여 복수의 레이저 공진기에 동시에 공급하는 유지 전류 생성부와, 및 상기 방전 시동 전압 생성부에서 생성된 방전 시동 전압을 복수의 레이저 공진기 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 선택부를 제공한다.
상술한 구성들에 의해, 본 발명은 하나의 승압 트랜스를 이용하여 방전 시동 전압 및 유지 전류를 생성함으로써, 불필요한 부품들의 낭비를 방지할 수 있다.
본 발명은 하나의 피부 치료용 레이저 장치로 다파장을 각각 출력할 수 있어 비용적인 측면이나 효율성 측면에서 많은 이점이 있다. 예를 들어, 알렉산드라이트 레이저가 커버할 수 없는 피부 질환이나 미용 개선 효과를 앤디야그(Nd:YAG) 레이저로 커버할 수 있다.
또한, 본 발명은 알렉산드라이트 레이저 공진기 또는 앤디야그 레이저 공진기로부터 레이저 출력을 위해 하나의 고전압 공급 회로만을 이용함으로 생산 비용을 절감하고 장치 부피를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛의 블록도를 도시한 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛의 회로도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피부 치료용 다파장 레이저 장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전원 공급 유닛을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 고전압 생성부를 구체적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이미지 복원 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛의 블록도를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛은 승압부(110), 필터부(120), 스위치 구동부(130), 승압 트랜스(140), 정류부(150), 방전 시동 전압 생성부(160) 및 유지 전류 생성부(170)를 포함한다.
승압부(110)는 상용 전원을 300V 정도로 승압하며, 필터부(120)는 승압된 전압으로부터 노이즈를 제거하며, 스위치 구동부(130)는 스위칭 소자를 턴온/턴오프 제어하며, 승압 트랜스(140)는 스위칭 소자의 턴온/턴오프에 따라 공급된 스위칭 전압을 승압시켜 출력하며, 정류부(150)는 승압 트랜스(140)의 2차측 전압을 정류하며, 방전 시동 전압 생성부(160)는 정류부(150)의 정류 전압으로부터 방전 시동 전압을 생성하며, 그리고 유지 전류 생성부(170)는 정류부(150)의 정류 전압으로부터의 유지 전류를 생성한다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛의 회로도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피부 치료용 다파장 레이저 장치를 도시한 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 피부 치료용 레이저 장치는 레이저 생성 유닛(10), 전원 공급 유닛(200), UI 유닛(310), 냉각 시스템 유닛(320), 핸드피스 유닛(330) 및 제어 유닛(340)을 포함한다.
레이저 생성 유닛(10)은 앤디야그 레이저 공진기(20), 알렉산드라이트 레이저 공진기(50)로. 여기서 앤디야그 레이저 공진기(20) 및 알렉산드라이트 레이저 공진기(30)는 다파장의 예로써 설명된다.
전원 공급 유닛(200)은 도 4에 도시된 고전압 생성부(210), 스위칭부(220), 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛(230), 선택부(240), 변압기부(250), 역전압 방지부(260)로 이루어질 수 있다.
UI(User Interface) 유닛(310)은 이중 파장 레이저 생성 장치의 동작 등을 표시하기 위한 FPD 디스플레이부(312)와 사용자의 입력 등을 받아들이는 FPD 디스플레이부 상의 터치 패널부(314)로 이루어진다.
또한, UI 유닛(310)은 색도 센서(316) 및 풋 스위치(318)를 더 포함할 수 있다. 색도 센서(316)는 실시간으로 피사용자의 피부 상태를 검출한다. 제어 유닛(340)은 색도 센서(316)에 의해 검출된 피사용자의 피부 상태에 따라 레이저의 출력을 자동으로 조정할 수 있다. 풋 스위치(318)는 피사용자가 시술을 받을 때 통증을 완화할 수 있도록 냉각 가스를 분출하기 위한 사용자 인터페이스이다.
냉각 시스템 유닛(320)은 알렉산드라이트 플래시 램프(274)와 앤디야그 플래시 램프(284)에 흐르는 냉각수의 온도를 조절하기 위한 것이다. 알렉산드라이트 플래시 램프(274)와 앤디야그 플래시 램프(284)에 흐르는 냉각수의 온도는 15도 내지 25도가 적절하다. 이 냉각 시스템 유닛(320)에 의해 피부의 레이저 조사시 열손상이나 열감을 최소화할 수 있다.
핸드피스 유닛(330)은 인체의 피부에 레이저를 직접 조사하기 위한 것으로, 로터리 스위치 등을 구비하여 레이저의 스폿 크기를 조절할 수 있다.
제어 유닛(340)은 UI 유닛(310)으로부터 입력 신호들을 수신받아, 선택부(240) 등을 제어한다. 제어 유닛(340)은 UI 유닛(310)으로부터 알렉산드라이트 레이저 공진기(30) 및 앤디야그 레이저 공진기(20) 중 어느 하나에 대한 선택 신호가 입력되면, 선택부(240)에 선택 신호에 따른 제어 신호를 출력한다. 또한 UI 유닛(310)(핸드피스 유닛(330)의 일부를 이룰 수 있음)으로부터 레이저 출력 요청 신호가 입력되면, 스위칭부(220)에 스위칭 온 신호를 출력한다.
제어 유닛(340)은 색도 센서(316)에 의해 검출된 피사용자의 피부 상태에 따라 레이저의 출력을 자동으로 조정할 수 있다. 또한, 제어 유닛(340)은 알렉산드라이트 광 검출 모듈(50 및 앤디야그 광 검출 모듈(40)의 검출 값들을 이용하여 고전압 생성부(210)에서의 고전압 레벨을 자동으로 제어할 수 있다. 또한 제어 유닛(340)은 알렉산드라이트 플래시 램프(274)와 앤디야그 플래시 램프(284)에 흐르는 냉각수의 온도는 15도 내지 25도가 되도록 냉각 시스템 유닛(320)을 제어할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 전원 공급 유닛을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전원 공급 유닛(200)은 고전압 생성부(210), 스위칭부(220), 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛(230), 선택부(240), 변압기부(250) 및 역전압 방지부(260)를 포함한다.
고전압 생성부(210)는 알렉산드라이트 플래시 램프(274) 및 앤디야그 플래시 램프(284)에 필요한 고전압을 생성하여 출력한다. 고전압 생성부(210)에서 출력된 고전압의 일단은 알렉산드라이트 플래시 램프(274) 및 앤디야그 플래시 램프(284)의 각각 일단에 연결되고, 또한 고전압 생성부(210)에서 출력된 고전압의 타단은 스위칭부(220)와 제2 다이오드를 통해 알렉산드라이트 플래시 램프(274) 및 앤디야그 플래시 램프(284)의 각각 타단에 연결된다. 고전압 생성부(210)에서 알렉산드라이트 플래시 램프(274) 및 앤디야그 플래시 램프(284)에 공급되는 전압은 각각의 플래시 램프의 정격 전압 이하일 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 고전압 생성부를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 고전압 생성부(210)는 필터링 파트(410), AC-DC 변환 파트(420), 고전압 생성 파트(430), 커패시터 뱅크(440)로 이루어진다.
필터링 파트(410)는 전원의 노이즈 등을 제거하기 위한 필터링 소자들로 이루어지며, AC-DC 변환 파트(420)는 전류 전파 정류를 포함하여 AC 전압을 DC 전압으로 변환한다. 고전압 생성 파트(430)는 전파 정류된 DC 전압을 변압기 등을 이용하여 고전압으로 변환하며, 커패시터 뱅크(440)는 고전압 생성 파트에서 변환된 고전압을 충전한다. 커패시터 뱅크에 충전된 고전압은 스위칭부(220)가 온되면 알렉산드라이트 플래시 램프(274) 또는 앤디야그 플래시 램프(284)에 공급된다.
스위칭부(220)는 알렉산드라이트 플래시 램프(274) 및 앤디야그 플래시 램프(284)에 고전압을 공급하기 위한 것으로, IGBT(Insulated Gate bipolar Transistor)로 이루어질 수 있다.
방전 시동 전압 및 유지 전류 공급부는 알렉산드라이트 플래시 램프(274)에 감긴 알렉산드라이트 코일(미도시됨) 및 앤디야그 플래시 램프(284)에 감긴 앤디야그 코일(미도시됨)에 방전 시동을 공급하고, 알렉산드라이트 플래시 램프(274) 및 앤디야그 플래시 램프(284)에 유지 전류를 공급하기 위한 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛으로 이루어질 수 있다.
선택부(240)는 알렉산드라이트 코일 및 앤디야그 코일 중 어느 하나에 방전 시동 전압을 공급하기 위한 것으로, 릴레이로 이루어질 수 있다. 선택부(240)에 의해 알렉산드라이트 코일에 방전 시동 전압이 공급되면, 알렉산드라이드 플래시 램프(274)는 초기 방전 전류가 흐르고, 알렉산드라이드 플래시 램프(274)에 유지 전류가 공급되면 방전 전류가 계속 흘러 약간의 실방전이 알렉산드라이트 플래시 램프(274)에서 유지되기 때문에, 스위칭부(220)의 동작에 의해 플래시 램프의 정격 전압 이하의 고전압이 공급되어도 알렉산드라이트 플래시 램프(274)는 발광하여 알렉산드라이트 로드(112)를 펌핑하나, 앤디야그 플래시 램프(284)는 발광하지 않으므로 앤디야그 로드(122)는 펌핑되지 않는다.
변압기부(250)는 알렉산드라이트 코일에 방전 시동 전압을 공급하기 위한 알렉산드라이트 변압기(252)와 앤디야그 코일에 방전 시동 전압을 공급하기 위한 앤디야그 변압기(254)를 포함한다.
역전압 방지부(260)는 알렉산드라이트 플래시 램프(274)의 양단에 역방향으로 배치된 제1 다이오드(262)와 스위칭부(220)와 알렉산드라이트 플래시 램프(274) 사이에 전류 방향으로 배치된 제2 다이오드(264)를 포함한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 알렉산드라이트 레이저 공진기(30)와 앤디야그 레이저 공진기(20)를 구비한 피부 치료용 레이저 장치의 동작은 다음과 같다.
만약 털의 영구 제모 및 문신 제거 등을 위해 알렉산드라이트 레이저를 피부에 제공하고자 하는 경우 사용자는 UI 유닛(310)을 통해 알렉산드라이트 레이저 출력 메뉴를 선택하고 제어 유닛(340)은 제어 유닛(340)은 UI 유닛(310)으로부터 입력된 알렉산드라이트 레이저 선택 신호에 따라 선택부(240)에 알렉산드라이트 레이저 공진기(30) 신호를 출력한다.
선택부(240)가 알렉산드라이트 레이저 공진기(30)를 선택하면, 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛(230)로부터 공급된 방전 시동 전압이 알렉산드라이트 레이저 공진기(30)에 공급되고 따라서 알렉산드라이트 코일에 방전 시동 전압이 공급된다. 그 후 알렉산드라이트 레이저 공진기(30)에 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛(230)로부터 유지 전류가 공급되고 따라서 알렉산드라이트 코일에 약간의 실방전이 유지된다.
그 후 UI 유닛(310)으로부터 레이저 출력 요청 신호가 입력되면, 제어 유닛(340)은 스위칭부(220)에 스위칭 온 신호를 출력한다. 이 경우 제어 유닛(340)은 알렉산드라이트 레이저의 반복 비율이 0.5~10Hz, 펄스폭이 50ns가 되도록 스위칭 온 신호를 제어할 수 있다.
알렉산드라이트 챔버(111)에 고전압 생성부(210)로부터 고전압이 공급되면, 알렉산드라이트 로드(미도시됨)는 펌핑되고, 펌핑된 알렉산드라이트 레이저는 알렉산드라이트 리어 미러(미도시됨)와 알렉산드라이트 출력 미러(미도시됨) 사이에서 공진되고 알렉산드라이트 출력 미러를 통해 방출된다.
한편, 알렉산드라이트 광 검출 모듈(50)은 알렉산드라이트 반사경(미도시됨)을 투과한 알렉산드라이트 레이저의 일부를 검출한다. 제어 유닛(340)은 알렉산드라이트 광 검출 모듈(50에 검출된 검출값에 기초하여 고전압 생성부(210)의 고전압 레벨을 조정한다.
본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 레이저 생성 유닛 20: 앤디야그 레이저 공진기
30: 알렉산드라이트 레이저 공진기 40: 앤디야그 광검출 모듈
50: 알렉산드라이트 광검출 모듈 110: 승압부
120: 필터부 130: 스위치 구동부
140: 승압 트랜스 150: 정류부
160: 방전 시동 전압 생성부 170: 유지 전류 생성부
200: 전원 공급 유닛 210: 고전압 생성부
220: 스위칭부 240: 선택부
230: 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급부
250: 변압기부 260: 역전압 방지부
310: UI 유닛 320: 냉각 시스템 유닛
330: 핸드피스 유닛 340: 제어 유닛

Claims (2)

  1. 스위칭 소자를 턴온/턴오프 제어하는 스위치 구동부와,
    상기 스위칭 소자의 턴온/턴오프에 따라 공급된 스위칭 전압을 승압시키는 승압 트랜스와,
    상기 승압 트랜스의 2차측 전압을 정류하는 정류부와,
    상기 정류부의 정류 전압으로부터 방전 시동 전압을 생성하는 방전 시동 전압 생성부와, 및
    상기 정류부의 정류 전압으로부터의 유지 전류를 생성하는 유지 전류 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 시동 전압 및 유지 전류 공급 유닛.
  2. 서로 다른 레이저 파장을 출력하는 복수의 레이저 공진기와,
    스위칭 소자를 턴온/턴오프 제어하는 스위치 구동부와,
    상기 스위칭 소자의 턴온/턴오프에 따라 공급된 스위칭 전압을 승압시키는 승압 트랜스와,
    상기 승압 트랜스의 2차측 전압을 정류하는 정류부와,
    상기 정류부의 정류 전압으로부터 방전 시동 전압을 생성하는 방전 시동 전압 생성부와,
    상기 정류부의 정류 전압으로부터 유지 전류를 생성하여 복수의 레이저 공진기에 동시에 공급하는 유지 전류 생성부와, 및
    상기 방전 시동 전압 생성부에서 생성된 방전 시동 전압을 복수의 레이저 공진기 중 어느 하나에 선택적으로 연결하는 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 치료용 다파장 레이저 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101705591B1 (ko) * 2016-12-05 2017-02-22 주식회사 와로메디컬 의료용 레이저 조사 장치

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