一、双波段LED光源架构设计（核心发光单元）

1. 波段分工与芯片选型

（1）第一组：400～800nm 可见光广谱理疗光源

覆盖紫光→蓝光→绿光→红光→橙光，为连续广谱输出，不采用单色灯珠拼接（避免光谱断层）

1. 芯片方案：多通道COB集成LED

- 基底：高导热氮化铝COB基板；

- 发光分区：蓝光芯片(420~460nm)、绿光(520~550nm)、红光(620~660nm)、深红(730~780nm)多晶混封，搭配宽频漫射荧光胶抹平光谱谷值，实现400~800nm平滑连续光谱；

- 功率密度：单颗COB 30~60W，光效＞120lm/W，正向电压32~38V；

- 应用作用：红光630/660nm促表皮修复、蓝光抑菌、760nm浅真皮渗透理疗。

2. 光谱约束：波段截止400nm（加装短波截止滤光片，消除400nm以下紫外有害波段），800nm处设置分光膜，隔离近红外串光。

（2）第二组：800～1600nm 短波近红外NIR光源（红外理疗核心）

近红外穿透深度远大于可见光，800~1600nm可穿透皮下2~10mm，针对筋膜、肌肉、微循环理疗

1. 芯片方案：850nm+940nm+1300nm 三波长大功率红外LED阵列

- 主波长配比：850nm（渗透最优，占比50%）、940nm（血管血氧吸收峰，35%）、1300nm（水吸收峰，深层软组织，15%）；

- 封装形式：分立式大功率红外灯珠排布于同一铝基板，不与可见光COB混晶，减少热串扰；

- 功率：总红外功率40~70W，辐射照度单位：\mathrm{mW/cm^2}（光疗核心指标，非流明）。

2. 光源排布两种主流结构（适配图中圆筒灯头）

1. 同轴同心圆排布（推荐，镜头聚焦一致性最好）

- 内圈：光脉科技800~1600nm红外LED阵列（圆形密布）；

- 外圈环形：光脉科技400~800nm可见光COB广谱光源；

两光源共用同一光轴，后续单组聚焦镜头即可完成双波段聚光。

2. 并列双光路排布：可见光、红外各独立灯头+独立镜头，通过电控切换输出，结构偏大，适合大功率医疗级设备。

二、分光与杂散光控制（双波段共用光路必备）

1. 二向色分光膜（分束镜）

贴附在光源出光面内侧，光学膜系参数：

- 透射：800~1600nm近红外（透过率＞92%）；

- 反射：400~800nm可见光（反射率＞95%）；

让两组光源合并为同一光轴，大幅简化镜头结构，避免双镜头带来的光斑偏移。

2. 杂散光滤除

- 前端加装800nm长通滤光片+400nm短通滤光片复合玻璃片；

- 消除LED芯片侧漏杂光、光谱外溢光，避免紫外、1600nm以上中红外热辐射灼伤皮肤。

三、聚焦镜头完整选型方案（分3类场景，适配理疗设备不同光斑需求）

光疗仪聚焦核心诉求：在工作距离15~35cm（图中悬臂常规照射距离），形成均匀矩形/圆形光斑，照度差＜15%；双波段可见光+红外色差极小，光斑重合度＞90%；耐受LED长期高温，无热跑焦。

场景1：通用家用/养生馆立式光疗仪（对标图中设备，最常用）

镜头类型：消色差双胶合平凸透镜（红外增透型）+ 匀光扩散复眼透镜

1. 基础透镜参数

- 材质：H-ZF7L光学玻璃（替代普通K9玻璃，400~1600nm全波段透过率＞91%；热膨胀系数低，LED高温下焦距漂移＜2%）；

- 焦距F：25~40mm；工作距离WD：20~30cm（悬臂常规悬高）；

- 通光孔径：D=32~45mm，适配圆筒灯头内径；

- 膜层：400~1600nm宽带增透膜（AR膜），可见光+近红外全波段反射率＜0.8%，解决普通镜头红外端反射严重、光斑亮度不均问题。

2. 后置匀光结构（必加，理疗不能出现中心过亮灼伤）

聚焦透镜后方加装PC微结构复眼匀光镜+磨砂扩散片，把高斯分布的LED光斑转为平顶均匀光斑；照射面光斑尺寸：直径8~15cm（理疗标准光斑大小）。

3. 优缺点

✅ 成本适中、结构简单、重量轻，适配图中悬臂承重；双波段色差小，光斑重合度高；

❌ 极限聚光能力一般，不适合需要极小光斑（＜3cm）的定点穴位理疗。

场景2：医疗级定点穴位光疗（小光斑、高辐照度）

镜头类型：消色差三片式摄影物镜（宽带复消色差镜头）

1. 核心参数

- 镜片组合：冕牌玻璃+火石玻璃+红外特种玻璃三片结构，完全消除400~1600nm轴向色差；可见光红光与850nm红外光斑位置偏移＜0.2mm；

- F数：F1.8~F2.4（大光圈，提升辐照度）；焦距30mm；可在25cm工作距离形成直径2~5cm高均匀小光斑；

- 结构：内置消杂光光阑，抑制LED边缘杂散光。

2. 适用：医用理疗仪、疼痛定点照射设备；缺点：镜头成本高、体积更大，圆筒灯头需加宽外径。

场景3：大面积全身漫射光疗（大光斑、弱聚焦）

镜头类型：菲涅尔聚光透镜（PMMA红外改性材质）

1. 参数：平面朝光源，锯齿聚光面朝外部；焦距45~60mm；25cm距离下光斑直径可达20~30cm；

2. 优势：重量极轻、厚度仅2~3mm，适配大口径灯头；改性PMMA材质400~1600nm无明显吸收，耐温120℃适配LED散热环境；

3. 劣势：光斑均匀性弱于玻璃透镜，多用于美容院大面积皮肤光疗。

镜头选型快速判定表

使用场景 推荐镜头结构 光斑直径(WD=25cm) 双波段光斑重合度 适配设备 

常规立式理疗（图中款式） 双胶合消色差玻璃透镜+匀光片 10±2cm ＞92% 家用/养生馆通用款 

穴位定点理疗 三片式复消色差物镜 2~5cm ＞98% 医疗准入级设备 

大面积皮肤照射 红外改性菲涅尔透镜 20~30cm ＞88% 美容院全身光疗仪 

四、光学系统配套关键设计（结合整机结构）

1. 焦距与工作距离匹配（悬臂结构硬性约束）

图中机械悬臂活动范围：灯头距离皮肤12~40cm可调，镜头焦距按中间值25cm标定焦距；机械上增加微调螺纹结构，±5mm焦距微调，适配不同照射距离下的光斑大小。

2. 热光学防护（LED大功率核心痛点）

LED长时间工作温度可达85~110℃，镜头需规避热变形：

1. 镜头与光源之间预留8~12mm隔热空气层，不直接贴合COB基板；

2. 透镜边缘做金属压圈散热，灯头外壳开设侧通风槽，避免热辐射烘烤镜片导致焦距漂移、膜层脱膜。

3. 光路校准工艺

组装后双波段校准步骤：

1. 单独点亮可见光，在25cm距离标记光斑中心；

2. 切换红外光源，微调二向色镜角度，让红外光斑中心与可见光重合；

3. 用辐照度仪扫描光斑全域，调整匀光片位置，将照度不均匀度控制在15%以内（理疗安全阈值）。

五、补充优化建议（结合光脉电子LED产品适配）

1. 光源端可直接采用宽光谱可见光COB + 850/940/1300nm红外大功率灯珠成熟封装光源，基板统一采用高导热DPC陶瓷基板，减少热形变带来的光学偏移；

2. 若要简化镜头供应链，优先选用宽带AR镀膜双胶合玻璃透镜，是落地式光疗仪性价比最高的方案；

3. 安全光学设计：镜头外侧增加一层钢化防护玻璃，防止触碰刮花透镜，同时阻挡LED碎片飞溅。

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