Устройство для загара на основе ультрафиолетовых светодиодов

Полезная модель относится к области оптоэлектроники, а именно к полупроводниковым приборам на основе излучательной рекомбинации. В частности, к устройствам для наружного ультрафиолетового облучения человека с лечебной или профилактической целями, а также для проведения косметологических процедур с целью получения ультрафиолетовой пигментации (загара) кожных покровов человеческого организма.
Широкий солнечный спектр помимо эффекта освещения окружающей среды, обладает положительным влиянием на человеческий организм. Он обеспечивает улучшение обмена, а для отдельных процессов просто незаменим. Недостаток солнечного света может приводить к болезням. Одним из эффектов, вызываемым солнечным излучением на человеческий организм является загар. Загар образуется, когда кожа начинает производить больше дополнительных пигментов (красителей), чтобы защитить себя от ожогов, вызываемым ультрафиолетовым излучением (УФ), которое присутствует в солнечном свете.
Из развития науки и техники известно, что для получения загара используют устройства - солярии (заявка WO №0168184, МПК A61N 5/06, 2001.09.20, патент RU №136722, МПК A61N 5/00 20.01.2014), которые представляют собой устройства для проведения процедур облучения человеческой кожи ультрафиолетовым излучением, с целью вызвать загар. Они выполнены в виде панели, в которой смонтировано несколько вертикально установленных трубчатых газовых люминесцентных ламп, работающих в широком ультрафиолетовом диапазоне.
Такие солярии обладают следующими недостатками:
- низкая энергоэффективность, связанная с испусканием излучения в широком диапазоне,
- возможно нанесение вреда организму, вызванное выходом из строя фильтров "жесткого" ультрафиолетового излучения посредством специальных фильтров (причем фильтры выходят из строя раньше, чем сами лампы),
- фиксированные спектральные характеристики излучения ламп солярия (невозможность изменения спектрального диапазона излучения в процессе работы), что приводит к возможности получения ожога у людей с чувствительной кожей.
Основным из перечисленных недостатков является генерация излучения в глубоком ультрафиолете, что может вызывать как ожоги, так и серьезные кожные заболевания, в случае изнашивания или отсутствия фильтров.
Наиболее близким к заявляемому является техническое решение, представленное в патенте US 7229467 «Метод и устройство проецирования излучения ультрафиолетовых светодиодов», МПК A61N5/06, опубл. 05.05.2005. Устройство содержит множество светодиодов, сосредоточенных в матрице, связанных с блоком управления модуляцией мощности излучения светодиодов. Блок управления модуляцией мощности излучения светодиодов выполнен с возможностью активизировать светодиоды с целью облучения объекта ультрафиолетовым излучением, для получения загара. Мощность, продолжительность облучения и спектральный состав ультрафиолетового излучения, проецируемый множеством УФ светодиодов, может изменяться с помощью блока управления модуляцией мощности светодиодов. Равномерность излучения регулируется путем выдвижения излучающих элементов светодиодной матрицы. Ряд датчиков фиксируют расстояние человека от облучающей матрицы и рельеф поверхности его кожи. В зависимости от полученных данных, светодиоды, размещенные в матрице прямоугольной структуры, приближаются или отдаляются от человека. Каждому светодиоду соответствует свой электрический привод, отвечающий за его перемещения, и датчик, который считывает актуальное положение светодиода. После фиксирования положения каждого из светодиодов матрицы, проводится облучение человека.
Важнейшим недостатком такого устройства является сложность его технического исполнения, за счет которого достигается равномерность излучения и качество загара. Кроме того, вследствие множества составляющих элементов такого устройства возможен эффект накапливания ошибок, каждый элемент будет вносить погрешность в положения датчиков, как на этапе определения положения человека, так и на этапе определения положения светодиодов матрицы. В этом случае профиль положения светодиодов матрицы может не соответствовать профилю облучаемой поверхности, что может привести к неравномерности загара и даже ожогам.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства для загара на основе светодиодов, позволяющее обеспечить технический результат, заключающийся в достижение равномерного фронта излучения по спектру на облучаемой поверхности более простым и надежным устройством, в частности- кожного покрова человека.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для загара человека на основе ультрафиолетовых светодиодов, содержащее блок излучения, выполненный в виде матрицы светодиодов, связанный с блоком управления модуляцией мощности излучения светодиодов, матрица блока излучения выполнена с размещением светодиодов в вершинах шестиугольников гексагональной структуры, причем использованы ультрафиолетовые светодиоды трех групп, первая - со спектральным диапазоном излучения от 320 нм до 350 нм, вторая группа - от 280 нм до 320 нм и третья - от 350 нм до 380 нм, причем светодиоды разных групп располагаются равномерно по площади матрицы.
Использование матрицы гексагональной структуры с равномерным размещением по плоскости матрицы разных групп светодиодов в вершинах шестиугольников при использовании трех групп светодиодов, причем первая группа со спектральным диапазоном излучения от 320 нм до 350 нм, вторая группа со спектральным диапазоном излучения от 280 нм до 320 нм и третья группа со спектральным диапазоном излучения от 350 нм до 380 нм позволяет получить равномерный загар.
В случае выбора более коротковолнового диапазона излучение становится вредным для человека, и может вызывать ожоги, а при сдвиге ультрафиолетового излучения в оптическую область загар перестает образовываться. В результате суперпозиции данных факторов был выбран вышеприведенный спектральный диапазон. Светодиодов второй группы должно быть меньше всего, так как спектральная мощность данного диапазона для достижения эффекта загара должна быть значительно меньше, чем у светодиодов 1-й и 3-й групп.
Равномерное размещение светодиодов разных групп в вершинах шестиугольников матрицы позволяет повысить равномерность фронта излучения по спектру на облучаемой поверхности. Достижение качественного загара облучаемого человека происходит за счет совмещения в фокальной плоскости фронта излучения от светодиодов 3 различных групп с разным спектральным диапазоном излучения.
Таким образом, равномерность загара получается более простым устройством, которое, содержит всего два блока, обеспечивающих излучение и управление модуляцией мощности светодиодов.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено: Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - Схема размещения светодиодов в гексагональной матрице блока излучения.
фиг. 2 - Устройство для загара на основе ультрафиолетовых светодиодов в случае облучения человека в зоне лица;
Организация равномерного распределения светодиодов разных групп в светодиодной матрице (Фиг. 1), где первая группа со спектральным диапазоном излучения от 320 нм до 350 нм обозначена цифрой 1, вторая группа со спектральным диапазоном излучения от 280 нм до 320 нм обозначена цифрой 2 и третья группа со спектральным диапазоном излучения от 350 нм до 380 нм обозначена цифрой 3.
Устройство (Фиг. 2) содержит блок излучения 1, выполненный в виде матрицы светодиодов, закрепленной в корпусе любого держателя, (настольного для облучения лица и стационарного для облучения всего тела человека). Блок излучения 1 электрически связан с блоком управления модуляцией мощности светодиодов 2.
Устройство работает следующим образом (в случае облучения зоны лица). Перед проведением соответствующей процедуры с помощью блока управления модуляцией мощности светодиодов 2. задают необходимые параметры интенсивности и длительности косметической процедуры. Во время сеанса ультрафиолетового облучения человек находится перед блоком излучения 1. При этом кожного покров лица подвергаются воздействию ультрафиолетового излучения, генерируемому светодиодами в матрице.
Устройство может иметь различные размер и форму, в зависимости от площади облучаемой поверхности. Для облучения области лица достаточно размеров светодиодной матрицы 15*25 см, содержащей 60 светодиодов. Могут быть использованы светодиоды 3 типов - UVTOP310, UVTOP335, UVTOP355. Светодиодная матрица может иметь защитную крышку, состоящую из прозрачного для ультрафиолета материала, например, кварцевое стекло.
Блок управления модуляцией мощности светодиодов может быть реализован в виде процессора, микроконтроллера, монитора и пульта управления, соединенных посредством электрических схем с светодиодной матрицей.