GF-RB200-A 紅藍光治療儀的故障維修

潘則文

杭州市中醫院 （浙江杭州 310000）

發光二極管 （light emitting diode，LED）是一種可以將電能轉化為光能的半導體固態光源， 目前被廣泛應用于醫療照明領域，作為檢查、診斷、手術的輔助工具等。因為LED 可以產生波長不一的光，所以治療時可根據疾病治療需求選擇不同波長及強度的光，從而達到治療疾病的目的。紅藍光治療儀就是通過LED 產生的紅光和藍光照射皮膚治療炎癥及痤瘡，因其操作簡單、安全可靠，且LED 光輸出特性穩定，所以在皮膚科應用較為廣泛。 本研究對GF-RB200-A 紅藍光治療儀近期發生的1 例故障報道如下。

1 紅藍光治療儀的功能、工作原理及流程

紅藍光治療儀（也稱LED 治療儀）是一種用于理療和治療的半導體固態光源系統。LED 主要的理療和治療功能：（1）適用于消炎、消腫、改善血液黏度，促進血液循環；（2）治療痤瘡及多種炎癥。工作原理：理療和治療機制是LED 光的光動力和光免疫學效應[1]；作用過程為紅光照射在皮膚上，通過表皮組織作用至血管，從而提高白細胞的吞噬能力，增加細胞的免疫力，加速血液循環，達到增強自身免疫力的效果；藍光照射在皮膚上，同樣可以通過表皮滲透到皮下組織，抑制毛囊皮脂腺的活性，從而減少油脂分泌量，同時殺滅痤瘡丙酸桿菌，起到抗菌消炎的作用。

LED 治療儀主要由以下幾個部分構成：治療頭、光傳導裝置、時間控制系統、操作系統及電源系統[2]。其中，治療頭包括LED 光源、支架系統和風扇系統。設備有2 個治療頭，在使用過程中可以通過按鍵板設置參數使治療頭發射治療功率紅藍光。治療參數分別是紅光中心波長適宜的（625±10）nm，紅光中心光斑功率密度200 mw/cm2，藍光中心波長適宜的（465±10）nm，藍光中心光斑功率密度如200 mw/cm2，紅藍光的中心波長及光斑功率密度均不可以調節，但可以通過按鍵板調整照射時間和功率。設備內部結構如圖1 所示。

圖1 設備結構示意圖

設備使用流程：打開位于設備機身側面的電源開關，此時液晶顯示屏點亮，控制系統開始工作，設備進入自檢狀態，自檢成功后進入治療界面，根據患者皮膚情況設定好紅藍光參數，將治療頭對準患者治療部位開始治療，到達治療時間后，機器會自動關閉受控LED 光源，停止出光。同時蜂鳴器發出聲音報警，提示用戶“治療時間已到”。

2 LED 治療儀維修實例

2.1 故障現象

操作人員接通設備電源并按下總開關，在設備自檢后未進行參數設置及開啟照射等操作，藍光就開始不受控制一直閃爍并伴有持續不斷的按鍵聲，屏幕上的“藍光關”“藍光開”字符一直交替閃爍，且治療頭發射的藍光也隨著屏幕上字符的交替更換而持續開啟和關閉，儀器的屏幕如圖2 所示。

圖2 儀器的屏幕

2.2 故障分析和處理

根據經驗考慮可能是按鍵板故障，按鍵板接觸不良可能性較大。聯系廠家提供相同型號按鍵板，更換按鍵板后發現故障依舊。用萬用表測試2 塊按鍵板按鍵的通斷，比較2 塊按鍵板的線路情況，發現新舊按鍵板均正常，重新將按鍵板連接，測量按鍵板與主控板連接處的焊點是否有虛焊和脫焊。反復多次測試后，發現故障現象改變（設備電源接通后，按下總開關，藍光自動打開但是不再閃爍，且按鍵板失靈，無論按任何按鍵，按鍵板均反應），將屏幕線和按鍵板的排線從主控板上拔下，排線位置如圖3 所示。打開總電源開關發現故障依舊，藍光自動開啟且不再閃爍。

圖3 屏幕和按鍵板排線位置

根據上述故障現象，排除了按鍵板和屏幕線接觸不良導致故障的可能。在設備主控板下面有4 個開關電源，分別提供5、12、26、36 V 電壓給主控板，測量輸入輸出電壓均正常，也排除了儀器供電部分出現故障的可能，考慮是控制部分出現問題。查看主控板發現控制LED 光源開啟的電路分別由單片機、三極管和繼電器等其他元器件組成。控制藍光LED 開啟的電路是先由單片機將信號傳輸至三極管，三極管有截止、線性放大、飽和3 種工作狀態，其中截止和飽和狀態相當于開關的斷開和閉合，所以在電路中三極管可以作為開關使用。當三極管的基極偏置電壓＞PN 結的導通電壓、基極電流增大到一定數值時，集電極上的電流幾乎不隨基極電流改變而變化，無限靠近1 個固定的數值，處于飽和狀態；在電路中猶如一個導通的開關，此時5 V 電壓經過繼電器從三極管的集電極到發射極再到公共端。繼電器線圈中流過電流，由此產生電磁效應，在電磁力吸引的作用下銜鐵會克服返回彈簧的拉力吸住鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點和靜觸點吸合，LED 工作電路閉合，產生藍光。相關電路如圖4 所示。

圖4 控制部分相關電路圖

首先根據藍光自動開啟的故障現象，考慮繼電器出現故障的概率較大。由于繼電器是一種可控的機械式開關，可能會由于長期吸合釋放運動導致各種零件變形或松動及彈簧因疲勞而失去彈性，出現銜鐵持續吸合的故障，從而導致藍光常開的故障。繼電器位置如圖5 所示，將繼電器從主控板上拆下，給繼電器外加5 V 的直流電，聽到繼電器開關閉合的聲音，則說明繼電器工作正常，將繼電器與主控板上其他繼電器交換位置后重新焊接，故障依舊，排除繼電器損壞的可能。

圖5 主控板上的繼電器

查看主控板電路，考慮故障是否由主控板上線路部分短路造成。用萬用表測量芯片供電腳和芯片連接到按鍵板排線接口處的線路及連接三極管繼電器部分線路有無斷路或短路，發現并無異常，由此排除芯片及其周圍線路的問題。從工作原理出發，單片機通過三極管做開關驅動繼電器，如果當三極管被擊穿，三極管不受單片機輸出信號控制，出現三極管持續導通的情況，繼電器也將一直吸合，使IED 電路將在電源開關打開的瞬間則開始工作，將三極管從電路板上拆下，觀察到三極管的型號是9013。9013 是一種NPN 型小功率三極管（最大耐壓25 V、最大電流1 A、功率400 MW），將顯示文字平面朝自己，從左向右依次為發射極、基極、集電極。用萬用表測量二極管的擋位分別測試三極管發射極、集電極的正反偏是否正常，發現9013 三極管已經損壞，由于只有8050 三極管，且因為8050 和9013 一樣也是小功率NPN 型三極管，所以可以相互替換。更換8050 三極管后，打開電源開關，藍光不再自動開啟，且按鍵板可以重新控制藍光開啟，機器可以正常運行，故障排除。

3 總結

本研究中LED 治療儀的故障現象雖然在維修過程中發生了變化，但是通過故障現象可以分析出一定的規律。在最初故障現象階段，損壞的元器件還處于不穩定的狀態，隨著對儀器的反復測試檢查，損壞的元器件性能和結構發生了徹底改變，導致故障現象的改變。觀察到故障現象不再改變后，運用排除法開始進行維修，充分分析可能會產生這種故障現象的原因，確定故障形成的位置，但不能盲目進行拆卸，需要首先了解設備工作原理和基本構造，然后分部檢查，逐步排除按鍵板、屏幕、開關電源、主控板上繼電器、芯片及周圍線路故障的可能性，最后確定是在電路中作為開關的三極管出現故障，并使用替換法用主要參數很接近的8050 三極管替換9013 三極管，機器故障排除完成維修。

LED 治療儀作為皮膚科使用頻率較高的設備，一旦停用，沒有備用機器，過長的維修時間會對臨床日常工作造成影響。所以醫學裝備部的工程師應具有自修能力，了解整個設備工作流程及熟悉設備各項參數、電路的基本構造、供電方式，盡快解決故障，縮短停機時間，才能保障臨床科室日常工作的正常開展。