专利名称：芯片集成led体内照射光源头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及多芯片集成大功率LED (本文简称为芯片集成LED)单色光作 为光源在人体内进行治疗照射的光源头。该光源头结合光纤、光头可进行体内腔道 炎症治疗、与光敏剂配合可进行肿瘤光动力治疗。
背景技术：
目前光子用于皮肤病的治疗已取得明显效果，对带状疱疹，斑秃、皮炎、湿疣、 伤口感染等表皮疾病应用广泛。但是以上所有专利及市场所售设备都不能用于体内疾病的治疗，其原因是传统 单颗二极管功率小，不能直接用于体内照射。二极管面阵可扩大总功率，但因二极 管为球面发光无法经过透镜汇聚成大功率的小光束而进入体内，而且体积大、散热 难。申请号200510009880.X把发光二极管做成平面矩阵，再经透镜阵列及石英透镜 两次整形，把光汇聚到光纤中。这种方法不具有实际临床治疗意义，原因是发光二 极管所发生的光为半球面形状，经透镜整形时其光损失非常严重。技术上LED的发 光光效率为10%左右，即1W的LED发光光功率为lOOmw，如再加上透镜损失， 经透镜后的光功率为小于100mw， 一个4W的发光二极管阵列实际光输出小于 400mw。这不能满足治疗要求。同时二极管阵列的面积不能任意扩大，因为透镜的 尺寸是有限的在医学临床应用中，要求光功率密度必须大于40mw/cm2才能达到治疗及消炎 的效果，例如德国woldman皮肤治疗仪，光功率密度为50mw/cm2~200mw/cm2。激 光可以有很高的光功率密度，但光斑面积小，对大面积炎症和溃疡无能为力，故激 光也末用于体内炎症治疗。综上所述，上述专利所使用的发光二极管阵列及激光不能用于体内腔道炎症等 疾病的治疗。传统二极管功率小，汇聚时光损失大，激光器成本高，光斑小。目前 体内光治疗还是空白。芯片集成LED (功率〉25w)现已问世，因其体积小、光功率密度大、照射面大 将是取代普通LED和白炽灯、卤钨灯的新一代照明设备，并且已出现了若干照明用 相关专利。到目前为止，人们对芯片集成LED的认识均停留在照明上的应用，称为第四代半导体照明光源。却未想到将其应用到光治疗领域中，以拓展光治疗应用范 围和疗效。发明内容本实用新型针对现有光子治疗中存在的光功率密度小、光斑小、光功率损耗大 等问题，而不能实现体内光子治疗的现状，提出芯片集成LED体内照射光源头。本 实用新型结合光纤、光头，真正实现体内腔道炎症以及体内肿瘤的光动力治疗。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于包括芯片集成LED、散热器、 聚光器、外壳，芯片集成LED背面连接在散热器上，聚光器一端与芯片集成LED 发光面连接，另一端连接光纤。本实用新型芯片集成LED聚光器形状为汇聚状锥形，可以是圆锥或方锥等。其 材料选用铜、铝合金并镀高反光材料，也可选塑料、铁、铜合、橡胶等镀上高反光 材料来做聚光器。聚光器可以是另外的结构形式由一个单凹透镜(一面为凹面， 一面为平面)和一个凸透镜构成，其中单凹透 镜位于光源前端，凹面朝向光源，凸透镜位于后端；光纤一头设置在凸透镜焦点处。 聚光器还可以是另一结构形式所述聚光器为非球面透镜。非球面透镜为现有技术，此处无须对其结构进行赘述。以上方案是针对光斑需求较小的情形，光斑需求较大时可取消聚光器。其方案如下芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于包括芯片集成LED、散热器、 外壳，芯片集成LED背面连接在散热器上，其发光面直接连接光纤。 本实用新型所述散热器包括散热片和风扇，风扇安装在散热器背面。 本实用新型所述芯片集成LED与散热器中间加导热胶。散热器上开上下相通的通风槽，既可解决通风又可扩大散热面积。通常散热器 上开槽可以是发射状或网状形状。芯片集成LED的热量通过散热风扇使其热量由光 源头周边的外壳孔中排出。所述散热器的材料为铜、铝、铝合金等高导热率的材料。本实用新型使用的芯片集成LED，其功率为25w 1500w，平面或凸面发光，发 光面积为5x5mm2 150xl50mm2，波长较佳地选为630nm士20nm，也可采用670nm士20nm的波长。也可根据不同疾病选择相应的波长。 本实用新型的有益效果表现在本实用新型使用芯片集成LED (25W 1500W)，使用特别设计的聚光器，把 超大功率的红光经聚光器后耦合到光纤中。实际测量，以25W的LED光输出为例， 25Wx20%=5W，经聚光器后(光损失<50%)耦合在光纤中，在光纤末端光功率为 5Wx50%=2.5W。 2500mw的光纤末端输出已能满足临床治疗要求，使单颗芯片集成 LED体内治疗能为可能。
以下结合附图对本实用新型作进一步阐述。
图1为本实用新型采用汇聚式聚光器的结构简图 图2为本实用新型采用透镜式聚光器的结构简图 图3为本实用新型不采用聚光器形式的结构简图图中标记1为芯片集成LED， 2为导热胶，3为散热器，4为风扇，5为外壳，6 为光纤，7为单凹透镜，8为凸透镜，9为聚光器具体实施方式
本实用新型为解决大光功率密度和大面积的矛盾，使用了新型多芯片集成LED 为治疗光源。多芯片集成LED又称单颗超大功率芯片集成LED或多芯片LED模组 等。本实用新型中简称芯片集成LED。芯片集成LED是利用多个芯片组装 (Multi-Chip Module Assembly)技术和倒装焊技术(Flip-Chip Technology)，将一 个或者多个LED芯片，信号控制芯片与防静电芯片(Electrostatic Discharge)通过 工艺集成和组装，形成一个大的可以防静电，可以控制的LED模组，其中LED芯 片可以是不同波长不同尺寸的LED芯片。根据需要倒装于不同尺寸，不同形状、不 同材质的底板上面。省略了繁杂的封装工序， 一次性解决了LED的散热问题。主要 的封装形成为COB (Chip on Board)和Sip (System in Package)等。芯片集成LED 和传统意义的LED的区别在于1、功率大，芯片集成LED为25W 1500W，传统 LED为0.5W 3W之间。2、芯片集成LED为平面或凸面发光，而传统LED为点光 源发光。3、电光转换效率高。芯片集成LED的发光效率为20。/。左右，而传统LED 为10%。 4、高功率密度，芯片集成LED的光功率密度是传统LED的数倍到数十倍。本实用新型使用25W 1500W芯片集成LED,波长选用630±20nm，也可采用 670nm±20nm的波长。使用圆锥形聚光器，直接把光耦合到光纤中。也可先用大面积光纤束直接贴在LED发光面上，在大面积光纤束后加聚光器。体内光纤直径从 400nm 20mm,根据部位不同而有所变化。如支气管用400nm，阴道用20mm等。特别地，在体内治疗中随着治疗部位的不同光纤的形状有不同的设计。例如在 治疗消化道炎症时，使用了光纤为圆柱形的光纤。为便于进入消化道，光纤头的末 端设计为半圆球置于圆柱体上。形状也可变为圆柱体或平头。在治疗中耳炎、鼻炎 等腔体时可用球形光头。球的直径可随病人的年龄有所改变，如小儿，婴儿可选用 小直径的光发头，成年人选用大直径的发射头。经直肠治疗前列腺炎时，可选半圆 面光头。在配合光敏剂进行光动力肿瘤治疗时，则需要缩小光纤和光头尺寸。以上光纤末端光发射头的形状和大小为多种多样，随病人年龄，治疗部位的不 同而有所改变。同时可改变芯片集成LED的电流来调节光输出量，从而调节到达病灶部位的光 功率。在光功率密度为100mw/ci^时，照射时间优选为20分钟，在光功率密度为 50mw/cm2时，照射时间优选为30分钟。 实施例1如图1所示，芯片集成LED体内照射光源头，包括芯片集成LED、散热器、 聚光器、外壳，芯片集成LED背面连接在散热器上，聚光器一端与芯片集成LED 发光面连接，另一端连接光纤，芯片集成LED、散热器、聚光器安装在外壳内。芯片集成LED聚光器形状为汇聚状锥形，可以是圆锥或方锥等。其材料选用铜、 铝合金并镀高反光材料，也可选塑料、铁、铜合、橡胶等镀上高反光材料来做聚光 器。本实用新型聚光器与光纤连接，光纤的另一端连接光头，聚光器把芯片集成LED 面上发光光线汇聚到光纤中，光线经光纤导入人体腔道内，通过光纤末端的光头对 病灶照射，适用于体内各类腔道炎症，溃疡，包括内科胃炎，气管炎、支气管哮喘等；妇科阴道炎、盆腔炎等；消化科食管炎、结肠炎、咽炎等；口腔科牙周炎、口腔溃疡等；耳鼻喉科中耳炎等。实施例2在上述实施例中，改用另一种透镜式聚光器，由一个单凹透镜(一面为凹面， 一面为平面)和一个凸透镜构成，其中单凹透镜位于光源前端，凹面朝向光源，凸 透镜位于后端；光纤一头设置在凸透镜焦点处。所述单凹透镜也可称为准直器。还 可使用非球面透镜汇聚光线到光纤中实施例3在以上实施例中，取消聚光器，直接将光纤连接在芯片集成LED发光面上，对 于光斑要求较大的情形适用本实施例。 实施例4在上述实施例3的基础上，在光纤末端的光头内设置聚光器，同样可以达到实 施例1和2的技术效果。 实施例5本实用新型通过縮小光纤和光头尺寸，选择不同波长，再配合光敏剂可进行光 动力肿瘤治疗。适应症包括体内肿瘤、老年性眼底黄斑、光角化病、尖锐湿疣、 头颈部晚期磷状上皮癌。下面给出芯片集成LED和药物配合治疗疾病的对应表英文名中文名适应症Photofrin血口卜啉体内肿瘤Visudyne维替泊芬老年性眼底黄斑Levulan (5-ALA)5氨基酮戊酸光角化病ALA艾拉尖锐湿疣HpD血卟啉衍生物体内肿瘤PsD-007癌光啉体内肿瘤YHpD光卟啉体内肿瘤Foscan替莫泊芬头颈部晚期磷状上皮癌实施例6通常用于消炎选用LED的波长为630土20nm,光功率为25W 1500W，光功率 密度〉40mw/cm2。实际使用中，选用100W体内治疗如咽炎、中耳炎、阴道炎经7 次治疗后炎症基本消除，临床观察发现对体内消炎有效率达95%。
权利要求1、芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于包括芯片集成LED、散热器、聚光器、外壳，芯片集成LED背面连接在散热器上，聚光器一端与芯片集成LED发光面连接，另一端连接光纤。
2、 根据权利要求1所述的芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于所述 聚光器形状为汇聚状锥形，材质为铜、铝合金并镀高反光材料，或选用塑料、铁、 铜合、橡胶等镀上高反光材料制成。
3、 根据权利要求1所述的芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于所述 聚光器由一个单凹透镜和一个凸透镜构成，其中单凹透镜位于光源前端，凹面朝向 光源，凸透镜位于后端；光纤一头设置在凸透镜焦点处。
4、 根据权利要求1所述的芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于:所述 聚光器为非球面透镜。
5、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的芯片集成LED体内照射光源头，其特征 在于所述芯片集成LED贴在散热器上，芯片集成LED与散热器中间加导热胶， 散热器包括散热片和风扇，风扇安装在散热器背面。
6、 根据权利要求1所述的芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于所述 芯片集成LED，其波长为630nm±20nm或670nm±20nm,功率为25w 1500w，平面 或凸面发光，发光面积为5x5mm2 150xl50mm2。
7、 根据权利要求1所述的芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于散热 器上开上下相通的通风槽，通风槽为发射状或网状形状。
8、 芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于包括芯片集成LED、散热器、 外壳，芯片集成LED背面连接在散热器上，其发光面连接光纤，在光纤末端的光头 内设置聚光器。
9、 根据权利要求8所述的芯片集成LED体内照射光源头，其特征在于所述 芯片集成LSD贴在散热器上，芯片集成LED与散热器中间加导热胶，散热器包括 散热片和风扇，风扇安装在散热器背面。
专利摘要本实用新型公开了一种芯片集成LED体内照射光源头，解决现有光子治疗中存在的光功率密度小、光斑小、光功率损耗大等问题。本实用新型包括芯片集成LED、散热器、聚光器、外壳，芯片集成LED背面连接在散热器上，聚光器一端与芯片集成LED发光面连接，另一端连接光纤。采用本实用新型结合光纤、光头，实现了体内腔道炎症以及体内肿瘤的光子治疗。
文档编号A61N5/06GK201168349SQ20072008221
公开日2008年12月24日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者刘先成, 岩 徐 申请人:徐 岩;刘先成