專利名稱：用于放電燈的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于放電燈的控制器，其適用于提供適合醫(yī)療和美容應(yīng)用的寬 帶非相干光源。
背景技術(shù)：
公知地，用于提供這種目的的非相干光源的放電燈相比傳統(tǒng)的激光技術(shù)而言有幾 種優(yōu)勢(shì)，包括它們的低成本，以及它們產(chǎn)生允許多種用途的多種波長(zhǎng)和較少受嚴(yán)格規(guī)范控 制的事實(shí)。一種用于這種醫(yī)療和美容應(yīng)用的典型放電燈包括位于反射器內(nèi)的氙弧閃光燈，反 射器適合于將來自閃光燈的光學(xué)輸出引導(dǎo)至治療部位。附圖的圖1示出了包括放電管1的 這種燈，放電管1安裝在具有孔3的反射器外殼2中，在孔3的上方設(shè)置合適的透明光導(dǎo)4， 透明光導(dǎo)4用于收集從閃光燈反射和直射的照明光束并將光束傳送到治療部位。這種閃光燈典型地由電容放電電路驅(qū)動(dòng)，其中所需的電能一直存儲(chǔ)在電容中，直 至IJ需要輸出光脈沖為止；附圖的圖2示出了用于這種閃光燈的簡(jiǎn)單電路，其中放電管1由一 觸發(fā)變壓器5和一儲(chǔ)能電容器6f供給能量。當(dāng)需要光輸出時(shí)，電能被傳送到閃光燈，因此 將電能轉(zhuǎn)化為光輸出。在這種類型的放電電路中，流經(jīng)閃光燈的電流在脈沖期間變化，其與 電容的放電特性成比例。由于輸出波長(zhǎng)由閃光燈內(nèi)的等離子體溫度確定，并且等離子體溫 度由電流控制，所以在脈沖期間電流的這種變化生成不同的光能強(qiáng)度，并引起輸出波長(zhǎng)光 譜的改變。為了有益地確保輸出波長(zhǎng)保持恒定，已提出嘗試在輸出脈沖期間產(chǎn)生恒定電流的 方案。美國(guó)專利US6，888，319提出了一種以在光脈沖期間產(chǎn)生恒定電流為目的的方法。 這種方法提供一種用于脈沖閃光燈的驅(qū)動(dòng)電路，該電路包括一通過燈的能量的傳感器和一 串聯(lián)調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器可控制在儲(chǔ)能電容器和閃光燈之間的開/關(guān)開關(guān)，開關(guān)頻率由監(jiān)測(cè) 電路中的電流或能量決定。該方法能夠在整個(gè)電流脈沖期間提供相對(duì)恒定的電流輸出，且 一般被稱為如在美國(guó)專利4，513，360中描述的慣性同步電路。雖然提供恒定的電流脈沖有優(yōu)勢(shì)，但是這種方法不能提供恒定的光學(xué)輸出，因?yàn)?輸出光能取決于許多不表現(xiàn)為電流變化的外部因素。這些因素包括，但不局限于，氣體充裝 壓力，氣體純度，工作溫度，閃光燈表層老化，閃光燈表層涂覆(為了提高傳導(dǎo)性閃光燈通 經(jīng)常被涂覆)或閃光燈表層加添加劑(向表層加添加劑能夠選擇性地過濾特定波長(zhǎng))。在 使用時(shí)可以改變?cè)S多上述參數(shù)；例如，常見的是，因?yàn)槲廴疚飳?dǎo)致光學(xué)波動(dòng)，在使用期間閃 光燈輸出會(huì)降低。這些污染物能夠?qū)е鹿鈱W(xué)性能減退，但可能不會(huì)影響流經(jīng)閃光燈的電流。

發(fā)明內(nèi)容
我們因此開發(fā)了一種在脈沖期間監(jiān)測(cè)光輸出并確保基本恒定輸出的系統(tǒng)。本發(fā)明因此提供一種系統(tǒng)，組合地包括
至少一個(gè)電子放電燈，其能夠在可見光譜的波長(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生非相干輸出光脈沖， 該光脈沖有預(yù)定的脈沖時(shí)間間隔和預(yù)定的脈沖總電能輸入，和一驅(qū)動(dòng)電路，用于傳送多個(gè)能量脈沖到所述電子放電燈，該驅(qū)動(dòng)電路包括a) 一儲(chǔ)能電容器，能存儲(chǔ)輸入到該電路的電能；b) 一充電器，用于對(duì)儲(chǔ)能電容器反復(fù)充電；c) 一開關(guān)，用于將從儲(chǔ)能電容器輸入的電能傳送到放電燈；和d)驅(qū)動(dòng)裝置，用于在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)選擇性地開啟和關(guān)閉開關(guān)，以便允許發(fā)送 多個(gè)能量包給放電燈，每個(gè)包的持續(xù)時(shí)間小于預(yù)定的時(shí)間間隔；該組合進(jìn)一步包括一光傳感器，用于檢測(cè)來自放電燈的光輸出；和一控制器，用于操縱驅(qū)動(dòng)裝置，以響應(yīng)由傳感器檢測(cè)到的光輸出的變化。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種電子放電燈，其能夠在可見光譜的波長(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生一寬帶 輸出脈沖，該輸出脈沖有預(yù)定的脈沖時(shí)間間隔和預(yù)定的脈沖總電能輸入；與其連接的有一 驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路用于傳送能量脈沖至電子放電燈，一傳感器，用于檢測(cè)來自放電燈的 光輸出；以及一控制機(jī)構(gòu)，用于操縱驅(qū)動(dòng)電路，以響應(yīng)由傳感器檢測(cè)到的參數(shù)。光脈沖的時(shí)間間隔典型地為1 100毫秒(例如10 100毫秒)，而單獨(dú)的能量 包典型地有規(guī)律的數(shù)量級(jí)降低，例如5 25微秒的持續(xù)期間。優(yōu)選地，該控制器包括處理器單元，設(shè)置其用來將傳感器檢測(cè)的光輸出與存儲(chǔ)在 存儲(chǔ)器中的預(yù)先校準(zhǔn)的值相比較。再優(yōu)選地，該控制機(jī)構(gòu)包括一用于每個(gè)傳感器輸出的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選的是，多個(gè)放電燈被使用；這能獲得更均勻的光輸出。這樣多個(gè)燈典型地存在 于給這些燈提供一個(gè)光導(dǎo)的一個(gè)反射器單元里。當(dāng)采用多個(gè)放電燈時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)選地包括用于在檢測(cè)器顯示其中一個(gè)燈不能產(chǎn)生輸 出脈沖時(shí)關(guān)閉放電燈的裝置。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種驅(qū)動(dòng)諸如放電燈的脈沖輻射源的方法，該方法包括提供儲(chǔ) 能電容器，以便于能存儲(chǔ)需要傳送到輻射源的電能，和選擇性地向儲(chǔ)能電容器充電，以便在 預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)以多個(gè)能量包的形式將能量脈沖傳送到輻射源，其中來自輻射源的光輸 出被檢測(cè)，并且從儲(chǔ)能電容器到輻射源的能量傳送被控制，以響應(yīng)由傳感器檢測(cè)到的光學(xué)參數(shù)。更進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種光學(xué)美容的治療方法，其包括提供輸入到放電燈的電 能，以便產(chǎn)生針對(duì)動(dòng)物組織的光輸出脈沖，該放電燈由上面描述的方法驅(qū)動(dòng)。


現(xiàn)在將參照

本發(fā)明的優(yōu)選特征，其中圖1示意地示出了在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的典型的反射器與光導(dǎo)的結(jié)合；圖2為示出了傳統(tǒng)閃光燈系統(tǒng)中光輸出隨時(shí)間變化的圖；圖3示出了一種根據(jù)本發(fā)明使用的示范電路和光學(xué)反饋系統(tǒng)；以及圖4示出了適合于圖3系統(tǒng)中使用的示范的數(shù)字控制器。
具體實(shí)施例方式參見圖3，電源11有AC交流電源12 (典型地為IlOV或240V，AC50/60Hz)，其被轉(zhuǎn) 換成直流(DC)電壓。這個(gè)DC電壓用于向儲(chǔ)能電容器Cl充電，通過從數(shù)字控制系統(tǒng)13發(fā) 給電源11的SET信號(hào)控制給電容器Cl充電的電壓進(jìn)行。電容電壓Vc由數(shù)字控制系統(tǒng)13 監(jiān)測(cè)；當(dāng)Vc達(dá)到時(shí)，控制系統(tǒng)13關(guān)閉電源11。在此充電期間，半導(dǎo)體開關(guān)14和15在關(guān)閉 模式，抑制電流流經(jīng)電路的其它部分。
閃光燈16和17 (典型地為氙弧放電燈)都在斷路模式，也就是說，沒有通過閃光 燈的導(dǎo)電通路。電容器Cl保持其存儲(chǔ)電荷直到需要為止。當(dāng)來自閃光燈16和17的光輸出被需要時(shí)，首先閃光燈必須被“分解”或“觸發(fā)”， 以便創(chuàng)建一條穿過閃光燈內(nèi)氣體的導(dǎo)電通路。為了觸發(fā)閃光燈16和17，通過外部觸發(fā)面18 和19將高尖峰電壓施加到閃光燈玻璃殼外表面。當(dāng)需要光輸出時(shí)，控制系統(tǒng)13通過TRIG 信號(hào)發(fā)信號(hào)給觸發(fā)電路20。觸發(fā)電路20施加電壓脈沖到每個(gè)觸發(fā)變壓器Tl和T2的初級(jí) (Pri)繞組上。初級(jí)(Pri)繞組上的電壓被放大，以便在觸發(fā)變壓器次級(jí)(Sec)繞組上感生 引發(fā)更高電壓。由之生成的觸發(fā)尖峰電壓Vn和Vt2典型地為5 10kV，持續(xù)時(shí)間為10微秒，而原 始電壓脈沖為大約200 400V。這個(gè)在閃光燈外部的尖峰高電壓電離閃光燈內(nèi)的氙氣，導(dǎo) 致形成從閃光燈陽極到陰極的導(dǎo)電通路。為了提供一條導(dǎo)電通路，在TRIG信號(hào)施加到觸發(fā)電路20的同時(shí)，經(jīng)由來自控制系 統(tǒng)13的控制信號(hào)SW1和SW2,打開半導(dǎo)體開關(guān)14和15 (也就是說，閉合的)。假如觸發(fā)尖峰 電壓Vn和Vt2引起了閃光燈16和17內(nèi)的必然電離，電流將會(huì)流經(jīng)電感器Ll和L2，兩個(gè)閃 光燈底部從閃光燈內(nèi)電離氙氣產(chǎn)生光輸出。同時(shí)來自電容器Cl的電流流經(jīng)開關(guān)14和15， 以及兩個(gè)閃光燈，電感器Ll和L2存儲(chǔ)自電容器Cl輸送來的部分能量。當(dāng)來自于閃光燈16或閃光燈17的光輸出達(dá)到一預(yù)定的高電平時(shí)，為防止進(jìn)一步 的電流從Cl流經(jīng)相應(yīng)的閃光燈，控制系統(tǒng)13相應(yīng)打開開關(guān)14或15 ；所述高電平由控制電 路13限定，并由來自光傳感器21和22的信號(hào)Sl和S2監(jiān)測(cè)。例如，如果閃光燈16達(dá)到預(yù) 置的光輸出值，來自控制系統(tǒng)13的信號(hào)SW1將開關(guān)14打開，由此阻止進(jìn)一步的電流從電容 Cl流出。當(dāng)開關(guān)15閉合時(shí)，電感器Ll內(nèi)存儲(chǔ)的能量引起電流經(jīng)由二極管Dl (通常被稱為 “續(xù)流二極管”)流過閃光燈16。光輸出由控制系統(tǒng)13通過Sl監(jiān)測(cè)，并且當(dāng)該電流衰減到 預(yù)定的低點(diǎn)時(shí)，開關(guān)15閉合，從而允許電流從Cl重新開始流動(dòng)，這既保持閃光燈的輸出，又 在電感器內(nèi)存儲(chǔ)能量。閃光燈17也是同時(shí)并獨(dú)立的運(yùn)行這個(gè)過程。通過以100 500kHz的頻率重復(fù)這一過程，來自閃光燈的光輸出能夠在所需光脈 沖持續(xù)期間(典型地有一個(gè)1 100毫秒的持續(xù)期間)保持在恒定的水平。為了在所需光 脈沖持續(xù)期間確保閃關(guān)燈的恒定輸出，在脈沖期間兩個(gè)開關(guān)14和15的開斷次數(shù)之間的負(fù) 荷系數(shù)是變化的，以便補(bǔ)償電容器Cl在儲(chǔ)能釋放期間的電壓下降。參見圖4，數(shù)字控制系統(tǒng)包含一含有合適的操作控制軟件算法的處理器單元31。 由Vc信號(hào)監(jiān)測(cè)的電容器Cl的充電電壓反饋到模數(shù)轉(zhuǎn)換器32，模數(shù)轉(zhuǎn)換器32的數(shù)字輸出由 處理器單元31讀取。根據(jù)所需的充電電壓\值，處理器單元經(jīng)由SET信號(hào)控制電源，當(dāng)達(dá) 到期望的Vc值時(shí)，切斷電源輸出。當(dāng)光輸出脈沖結(jié)束后儲(chǔ)能消散時(shí)，電容器Cl通過電源再 充電，電源同樣由處理器單元31控制。
裝置的操作者通過用戶界面33選擇期望的能量輸出光學(xué)參數(shù)，脈沖持續(xù)時(shí)間和 脈沖序列(單一脈沖或多脈沖)。處理器單元31參考包含在存儲(chǔ)器單元34中的數(shù)據(jù)表，以 便獲得預(yù)定的傳感器讀數(shù)，該讀數(shù)對(duì)應(yīng)于所需輸出光能量的水平。來自光傳感器21和22的信號(hào)由兩個(gè)獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器34，35轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，以便被處理器單元31讀取，并與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元34中的數(shù)據(jù)表中所限定的預(yù)定值相比 較。
權(quán)利要求
組合，其特征在于至少有一個(gè)能產(chǎn)生在可見光譜的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輸出脈沖的電子放電燈，所述輸出脈沖具有預(yù)定的脈沖時(shí)間間隔和預(yù)定的脈沖總電能輸入，和用于向所述電子放電燈傳送多個(gè)能量脈沖的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路包括a)能存儲(chǔ)輸入到所述電路的電能的儲(chǔ)能電容器裝置；b)用于對(duì)所述儲(chǔ)能電容器裝置反復(fù)充電的充電裝置；c)用于允許從所述儲(chǔ)能電容器裝置傳送電能到所述放電燈的開關(guān)；和d)用于在所述預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)選擇性地開啟和關(guān)閉所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)裝置，以便從所述儲(chǔ)能電容器裝置傳送多個(gè)能量包到所述放電燈，每個(gè)所述包的持續(xù)時(shí)間小于所述預(yù)定的時(shí)間間隔；該組合進(jìn)一步包括用于檢測(cè)來自放電燈的光輸出的光傳感器裝置；和用于響應(yīng)由所述傳感器裝置檢測(cè)到的光輸出中的變化來操縱所述驅(qū)動(dòng)裝置的控制器裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其特征在于所述控制器裝置包括設(shè)置用來將由傳感 器裝置檢測(cè)的光輸出與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的預(yù)校準(zhǔn)值相比較的處理器單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合，其特征在于該組合包括多個(gè)所述放電管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合，其特征在于該組合進(jìn)一步包括當(dāng)檢測(cè)器顯示其中一 個(gè)所述放電管不能產(chǎn)生所述輸出脈沖時(shí)用于關(guān)閉所述放電管的裝置。
5.一種電子放電燈，其特征在于其能產(chǎn)生在可見光譜的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的寬帶輸出脈 沖，該輸出脈沖有預(yù)定的脈沖時(shí)間間隔和預(yù)定的脈沖總電能輸入；與其連接的有一向該電 子放電燈傳送能量脈沖的驅(qū)動(dòng)電路，一用于檢測(cè)來自該放電燈的光輸出的傳感器；和一控 制機(jī)構(gòu)，用于響應(yīng)由傳感器檢測(cè)的光參數(shù)以操縱該驅(qū)動(dòng)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈，其特征在于該燈包括多個(gè)電子放電管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的燈，其特征在于其中控制機(jī)構(gòu)包括一設(shè)置用來將由傳 感器裝置檢測(cè)的光輸出與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的預(yù)校準(zhǔn)值相比較的處理器單元。
8.—種驅(qū)動(dòng)諸如放電燈的脈沖輻射源的方法，其特征在于該方法包括提供一儲(chǔ)能電 容器，以便能存儲(chǔ)需要傳送到所述輻射源的電能，并且選擇性地向所述儲(chǔ)能電容器充電，以 便在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)以多個(gè)能量包的形式將所述能量脈沖傳送到所述輻射源，該方法進(jìn) 一步包括檢測(cè)來自該輻射源的光輸出；和響應(yīng)由傳感器檢測(cè)的參數(shù)，以控制從該儲(chǔ)能電容 器到該輻射源的能量傳送。
9.一種光學(xué)美容的治療方法，包括為放電燈提供電能輸入，以便產(chǎn)生針對(duì)動(dòng)物組織的 光輸出脈沖，其特征在于所述放電燈由根據(jù)權(quán)利要求8的方法驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
至少一個(gè)能產(chǎn)生在可見光譜的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的寬帶輸出脈沖的放電燈，該輸出脈沖有預(yù)定的脈沖時(shí)間間隔和預(yù)定的脈沖總電能輸入，放電燈有用于向放電燈傳送能量脈沖的驅(qū)動(dòng)電路，以及用于檢測(cè)來自放電燈的光輸出的傳感器；和用于響應(yīng)由傳感器檢測(cè)的光參數(shù)操縱驅(qū)動(dòng)電路的控制機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)H05B41/34GK101828431SQ200880107966
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者簡(jiǎn)·西蒙森(已死亡), 羅伯特·馬克·克萊門特, 邁克爾·諾埃爾·基爾南 申請(qǐng)人:Cyden有限公司