GF-RB200-A 红蓝光治疗仪的故障维修

潘则文

杭州市中医院 （浙江杭州 310000）

发光二极管 （light emitting diode，LED）是一种可以将电能转化为光能的半导体固态光源， 目前被广泛应用于医疗照明领域，作为检查、诊断、手术的辅助工具等。因为LED 可以产生波长不一的光，所以治疗时可根据疾病治疗需求选择不同波长及强度的光，从而达到治疗疾病的目的。红蓝光治疗仪就是通过LED 产生的红光和蓝光照射皮肤治疗炎症及痤疮，因其操作简单、安全可靠，且LED 光输出特性稳定，所以在皮肤科应用较为广泛。 本研究对GF-RB200-A 红蓝光治疗仪近期发生的1 例故障报道如下。

1 红蓝光治疗仪的功能、工作原理及流程

红蓝光治疗仪（也称LED 治疗仪）是一种用于理疗和治疗的半导体固态光源系统。LED 主要的理疗和治疗功能：（1）适用于消炎、消肿、改善血液黏度，促进血液循环；（2）治疗痤疮及多种炎症。工作原理：理疗和治疗机制是LED 光的光动力和光免疫学效应[1]；作用过程为红光照射在皮肤上，通过表皮组织作用至血管，从而提高白细胞的吞噬能力，增加细胞的免疫力，加速血液循环，达到增强自身免疫力的效果；蓝光照射在皮肤上，同样可以通过表皮渗透到皮下组织，抑制毛囊皮脂腺的活性，从而减少油脂分泌量，同时杀灭痤疮丙酸杆菌，起到抗菌消炎的作用。

LED 治疗仪主要由以下几个部分构成：治疗头、光传导装置、时间控制系统、操作系统及电源系统[2]。其中，治疗头包括LED 光源、支架系统和风扇系统。设备有2 个治疗头，在使用过程中可以通过按键板设置参数使治疗头发射治疗功率红蓝光。治疗参数分别是红光中心波长适宜的（625±10）nm，红光中心光斑功率密度200 mw/cm2，蓝光中心波长适宜的（465±10）nm，蓝光中心光斑功率密度如200 mw/cm2，红蓝光的中心波长及光斑功率密度均不可以调节，但可以通过按键板调整照射时间和功率。设备内部结构如图1 所示。

图1 设备结构示意图

设备使用流程：打开位于设备机身侧面的电源开关，此时液晶显示屏点亮，控制系统开始工作，设备进入自检状态，自检成功后进入治疗界面，根据患者皮肤情况设定好红蓝光参数，将治疗头对准患者治疗部位开始治疗，到达治疗时间后，机器会自动关闭受控LED 光源，停止出光。同时蜂鸣器发出声音报警，提示用户“治疗时间已到”。

2 LED 治疗仪维修实例

2.1 故障现象

操作人员接通设备电源并按下总开关，在设备自检后未进行参数设置及开启照射等操作，蓝光就开始不受控制一直闪烁并伴有持续不断的按键声，屏幕上的“蓝光关”“蓝光开”字符一直交替闪烁，且治疗头发射的蓝光也随着屏幕上字符的交替更换而持续开启和关闭，仪器的屏幕如图2 所示。

图2 仪器的屏幕

2.2 故障分析和处理

根据经验考虑可能是按键板故障，按键板接触不良可能性较大。联系厂家提供相同型号按键板，更换按键板后发现故障依旧。用万用表测试2 块按键板按键的通断，比较2 块按键板的线路情况，发现新旧按键板均正常，重新将按键板连接，测量按键板与主控板连接处的焊点是否有虚焊和脱焊。反复多次测试后，发现故障现象改变（设备电源接通后，按下总开关，蓝光自动打开但是不再闪烁，且按键板失灵，无论按任何按键，按键板均反应），将屏幕线和按键板的排线从主控板上拔下，排线位置如图3 所示。打开总电源开关发现故障依旧，蓝光自动开启且不再闪烁。

图3 屏幕和按键板排线位置

根据上述故障现象，排除了按键板和屏幕线接触不良导致故障的可能。在设备主控板下面有4 个开关电源，分别提供5、12、26、36 V 电压给主控板，测量输入输出电压均正常，也排除了仪器供电部分出现故障的可能，考虑是控制部分出现问题。查看主控板发现控制LED 光源开启的电路分别由单片机、三极管和继电器等其他元器件组成。控制蓝光LED 开启的电路是先由单片机将信号传输至三极管，三极管有截止、线性放大、饱和3 种工作状态，其中截止和饱和状态相当于开关的断开和闭合，所以在电路中三极管可以作为开关使用。当三极管的基极偏置电压＞PN 结的导通电压、基极电流增大到一定数值时，集电极上的电流几乎不随基极电流改变而变化，无限靠近1 个固定的数值，处于饱和状态；在电路中犹如一个导通的开关，此时5 V 电压经过继电器从三极管的集电极到发射极再到公共端。继电器线圈中流过电流，由此产生电磁效应，在电磁力吸引的作用下衔铁会克服返回弹簧的拉力吸住铁芯，从而带动衔铁的动触点和静触点吸合，LED 工作电路闭合，产生蓝光。相关电路如图4 所示。

图4 控制部分相关电路图

首先根据蓝光自动开启的故障现象，考虑继电器出现故障的概率较大。由于继电器是一种可控的机械式开关，可能会由于长期吸合释放运动导致各种零件变形或松动及弹簧因疲劳而失去弹性，出现衔铁持续吸合的故障，从而导致蓝光常开的故障。继电器位置如图5 所示，将继电器从主控板上拆下，给继电器外加5 V 的直流电，听到继电器开关闭合的声音，则说明继电器工作正常，将继电器与主控板上其他继电器交换位置后重新焊接，故障依旧，排除继电器损坏的可能。

图5 主控板上的继电器

查看主控板电路，考虑故障是否由主控板上线路部分短路造成。用万用表测量芯片供电脚和芯片连接到按键板排线接口处的线路及连接三极管继电器部分线路有无断路或短路，发现并无异常，由此排除芯片及其周围线路的问题。从工作原理出发，单片机通过三极管做开关驱动继电器，如果当三极管被击穿，三极管不受单片机输出信号控制，出现三极管持续导通的情况，继电器也将一直吸合，使IED 电路将在电源开关打开的瞬间则开始工作，将三极管从电路板上拆下，观察到三极管的型号是9013。9013 是一种NPN 型小功率三极管（最大耐压25 V、最大电流1 A、功率400 MW），将显示文字平面朝自己，从左向右依次为发射极、基极、集电极。用万用表测量二极管的挡位分别测试三极管发射极、集电极的正反偏是否正常，发现9013 三极管已经损坏，由于只有8050 三极管，且因为8050 和9013 一样也是小功率NPN 型三极管，所以可以相互替换。更换8050 三极管后，打开电源开关，蓝光不再自动开启，且按键板可以重新控制蓝光开启，机器可以正常运行，故障排除。

3 总结

本研究中LED 治疗仪的故障现象虽然在维修过程中发生了变化，但是通过故障现象可以分析出一定的规律。在最初故障现象阶段，损坏的元器件还处于不稳定的状态，随着对仪器的反复测试检查，损坏的元器件性能和结构发生了彻底改变，导致故障现象的改变。观察到故障现象不再改变后，运用排除法开始进行维修，充分分析可能会产生这种故障现象的原因，确定故障形成的位置，但不能盲目进行拆卸，需要首先了解设备工作原理和基本构造，然后分部检查，逐步排除按键板、屏幕、开关电源、主控板上继电器、芯片及周围线路故障的可能性，最后确定是在电路中作为开关的三极管出现故障，并使用替换法用主要参数很接近的8050 三极管替换9013 三极管，机器故障排除完成维修。

LED 治疗仪作为皮肤科使用频率较高的设备，一旦停用，没有备用机器，过长的维修时间会对临床日常工作造成影响。所以医学装备部的工程师应具有自修能力，了解整个设备工作流程及熟悉设备各项参数、电路的基本构造、供电方式，尽快解决故障，缩短停机时间，才能保障临床科室日常工作的正常开展。