Устройство для укладки волос
HAIR STYLING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству для укладки волос для фототермического изменения формы волос.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
WO 2017153121 (ссылка 2016PF00294 патентного поверенного), включенная в настоящий документ посредством ссылки, раскрывает устройство для укладки волос, которое содержит импульсный светоизлучающий диод (светодиод) или матрицу светодиодов, выполненную с возможностью подачи оптической энергии к волосам, причем длина волны выходного излучения находится в диапазоне 400-900 нм, с хорошими результатами в диапазоне 400-650 нм и предпочтительно в диапазоне 450-550 нм, ширина импульса находится в диапазоне 50-300 мс, предпочтительно между 50 и 200 мс, например, в диапазоне 100-200 мс или 50-100 мс, схему формирователя импульсов светодиодов для возбуждения светодиода/светодиодов, систему управления для управления формирователем импульсов светодиодов, в частности, управления электрическими параметрами импульса, включающими напряжение, длительность импульса и рабочий цикл импульса, поверхность контакта для контакта с волосами, выполненный с возможностью контакта с волосами и удержания волос в предварительно заданной форме, например, плоской, цилиндрической, во время воздействия импульсного светового излучения, обеспечиваемого светодиодом, и оптический экран, выполненный с возможностью блокировки постороннего света во время светового воздействия на волосы.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В частности, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного устройства для укладки волос. Настоящее изобретение определено независимыми пунктами формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно одному аспекту изобретения предлагается устройство для укладки волос, содержащее люминесцентный блок для обеспечения воздействия оптическим излучением на волосы. В предпочтительном варианте осуществления люминесцентный блок выполнен с возможностью преобразования первой длины волны света от источника света во вторую длину волны исходящего света, выходящего из люминесцентного блока. В предпочтительном варианте люминесцентный блок выполнен с возможностью препятствования выходу света из люминесцентного блока, за исключением мест, в которых волосы касаются люминесцентного блока, например, за счет наличия зеркал на концах люминесцентного блока. Люминесцентный блок предпочтительно содержит рассеивающий элемент. Показатель преломления люминесцентного блока может составлять от 1,3 до 1,7, предпочтительно от 1,3 до 1,42. В предпочтительном варианте люминесцентный блок обеспечивает множество отделений для обработки. Устройство для укладки волос предпочтительно содержит ручку, содержащую источник света для ввода света в люминесцентный блок, и может содержать множество сменных люминесцентных блоков, каждый из которых приспособлен для соответствующего типа укладки волос, причем сменные люминесцентные блоки (luminescent units, LU) выполнены с возможностью введения в ручку.
При фототермическом изменении формы волос сложно обеспечить однородную интенсивность света для достаточно большого пучка волос вследствие конструктивных ограничений и собственных параметров источника света. В настоящем изобретении описан способ обеспечения воздействия на волосы равномерного света без конструктивных ограничений. Варианты осуществления изобретения основаны на использовании люминесцентного блока для удерживания света в световоде и равномерного распределения интенсивности света к волосам с несколькими конструктивными возможностями. Форма люминесцентного блока предпочтительно приспособлена к виду укладки волос, выполняемому устройством для укладки волос.
Эти и другие аспекты изобретения будут понятны и объяснены со ссылкой на варианты осуществления изобретения, описанные далее в настоящей заявке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1-4 изображают варианты осуществления изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 иллюстрирует принципы, используемые в вариантах осуществления изобретения. При фототермическом изменении формы волос сложно обеспечить однородную интенсивность света для достаточно большого пучка волос вследствие конструктивных ограничений и собственных параметров источника света. Варианты осуществления обеспечивают воздействие на волосы Н равномерного света без конструктивных ограничений. Варианты осуществления изобретения основаны на использовании люминесцентного блока LU для удерживания света в световоде и могут обеспечить равномерное распределение интенсивности света к волосам с несколькими конструктивными возможностями. Люминесцентный блок содержит светопропускающий корпус, причем светопропускающий корпус содержит одну или более поверхностей ввода излучения и люминесцентный материал, выполненный с возможностью преобразования по меньшей мере части света от источника света в преобразованный свет.
На Фиг. 1 источники света L посылают свет Li к люминесцентному блоку LU, который здесь имеет форму люминесцентного стержня. Источниками света L могут быть матрицы светодиодов (LED) или органические светодиоды (OLED), или лазеры. Люминесцентный блок содержит люминесцентный краситель LD и зеркала M на обоих торцах люминесцентного стержня. Вследствие наличия люминесцентного красителя LD входящий свет Li преобразуется в преобразованный свет CL. Там, где волосы H касаются люминесцентного блока LU, исходящий свет EL выходит из люминесцентного блока LU.
Источники L света излучают свет Li в направлении люминесцентного блока LU. Флуоресцентный краситель LD внутри люминесцентного блока LU преобразует свет в свет со второй длиной волны и излучает свет во всех направлениях. Преобразование длины волны является важным аспектом некоторых вариантов осуществления и обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что в световоде удерживается достаточное количество света. Тип используемой длины волны является в данном случае второстепенным аспектом, так как потенциально любая длина волны может быть использована для укладки волос. Примером преобразования длины волны может быть следующее: из ультрафиолетового излучения (УФ) (<400 нм) в синий свет (~450-520 нм). УФ считается небезопасным в стандартной конфигурации, но за счет использования преобразования свет, выходящий из устройства, находится в безопасном диапазоне. В альтернативном варианте синий свет (~450 нм) преобразуют в инфракрасный (>700 нм), в этом случае свет, выходящий из устройства, будет невидим для пользователя, тогда как светодиоды синего света могут обеспечить большую входную мощность. Показатель преломления люминесцентного блока может составлять от 1,3 до 1,7, предпочтительно от 1,3 до 1,42.
Часть этого повторно излучаемого света удерживается в световоде люминесцентного стержня вследствие полного внутреннего отражения и проходит вдоль люминесцентного блока LU, поскольку материал прозрачен для этой повторно излучаемой длины волны. Полное внутреннее отражение представляет собой явление, при котором энергия не теряется. При контакте волос H с боковой стороной люминесцентного блока LU часть преобразованного света CL выходит в волосы H вследствие нарушенного внутреннего отражения.
Зеркала M расположены на обоих торцах люминесцентного блока LU, чтобы заставлять свет перемещаться вперед и назад внутри люминесцентного блока LU, в то время как основной выход света происходит от контакта с волосами. Таким образом, потенциальное излучение света с поверхности всегда однородно, поскольку только небольшая часть света может выходить, когда волосы входят в контакт с люминесцентным блоком LU. Иными словами, это решает проблему, связанную с неоднородностью света от источника света.
На основании этих принципов может быть получено несколько вариантов осуществления для изменения формы волос. Например, в одном варианте осуществления, показанном на Фиг. 2, люминесцентный блок LU выполнен в виде цилиндра или стержня, где волосы H могут быть намотаны вокруг стержня таким образом, чтобы они были уложены на расстоянии не более ~200 мкм от стержня.
В других вариантах осуществления люминесцентный блок LU образует гребнеобразную конструкцию. Это может быть сделано посредством матрицы из множества люминесцентных стержней (Фиг. 3), или за счет наличия первого местоположения, в котором свет излучают в люминесцентный стержень, причем люминесцентный стержень разделяется на несколько ответвлений (Фиг. 4). Предпочтительно отделения для обработки, образующиеся из ответвлений люминесцентного блока LU, имеют такие размеры, что они обеспечивают возможность укладки волос в 5-15 слоев, например приблизительно в 10 слоев волос. На Фиг. 3 и 4 волосы H показаны в различных отделениях для обработки.
В некоторых вариантах осуществления пучки волос могут быть расположены напротив источника света. Такие варианты осуществления имеют преимущество использования как преобразованного света, так и прямого света от источника света для нагрева волос, что уменьшает потерю света.
В других вариантах осуществления потеря энергии во время преобразования света используется для нагрева всего люминесцентного стержня с обеспечением двух типов нагрева волос (фототермического и диффузионного), в результате чего максимизируется эффективность устройства.
В других вариантах осуществления поверхность, испускающая свет в направлении волос, может быть покрыта рассеивающим элементом, обеспечивающим выход света из стержня без контакта с волосами. Рассеивающий элемент может представлять собой материал (например, тефлон) или микроструктуры.
В некоторых вариантах осуществления светопропускающий корпус предпочтительно является керамическим, но также может быть выполнен из стекла, кристалла, или хрусталя, или полимера. Передача света внутри светопропускающего корпуса без примеси предпочтительно была бы близкой к 100% для света, излучаемого светодиодом, и света, преобразованного примесью.
3
5
12
3
5
12
3+
В некоторых вариантах осуществления люминесцентный материал может быть флуоресцентным или фосфоресцентным материалом или квантовыми точками. Типичные флуорофоры представлены авторами C. Tummeltshammer, A. Taylor, A.J. Kenyon, I. Papakonstantinou в статье " Losses in luminescent solar concentrators unveiled" в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells, том 144, январь 2016 г., стр. 40-47. Более предпочтительно, керамика, легированная люминесцентным материалом (керамический гранат), была бы наиболее подходящим материалом. Они обычно представлены в виде ABO:Cr, где A, в частности, представляет собой гадолиний (Gd) и иттрий (Y), а В, в частности, представляет собой алюминий (Al) или галлий (Ga). Кроме того, может быть добавлен сенсибилизатор, такой как Ce, для улучшения поглощения света. Типичным материалом может быть, например, GdGaO:Cr.  этого материала обычно составляет более 80%, а затухание фотолюминесценции <300 мкс.
2
2
Кроме того, могут быть использованы квантовые точки. Квантовые точки представляют собой небольшие кристаллы полупроводникового материала, обычно имеющие ширину или диаметр всего несколько нанометров. При возбуждении падающим светом квантовая точка излучает свет, цвет которого определяется размером и материалом кристалла. Большинство известных квантовых точек с излучением в видимом диапазоне основаны на селениде кадмия (CdSe) с оболочкой, такой как сульфид кадмия (CdS) и сульфид цинка (ZnS). Также могут быть использованы квантовые точки без кадмия, такие как фосфид индия (InP), сульфид меди и индия (CuInS) и/или сульфид серебра и индия (AgInS). Кроме того, цвет излучения можно легко настроить посредством изменения размера квантовых точек.
Кроме того, могут быть использованы органические люминофоры. Примерами подходящих органических люминофорных материалов являются органические люминесцентные материалы на основе производных перилена, например, соединения, выпускаемые под маркой Lumogen компанией BASF. Примеры подходящих соединений включают в себя, помимо прочего, Lumogen Red F305, Lumogen Orange F240, Lumogen Yellow F083 и Lumogen F170.
Предпочтительно, чтобы концентрация люминесцентных центров в материале преобразователя была достаточно высокой, чтобы обеспечивать преобразование более 99%. Это означает, что длина поглощения для падающего (светодиодного) света должна быть менее 0,22 толщины пластины.
В некоторых вариантах осуществления для получения более широкого спектрального диапазона может быть использовано два или более типов люминесцентного материала.
В случае, когда светодиоды излучают ультрафиолетовый свет, из соображений безопасности на выходной поверхности может быть расположен дополнительный фильтр. В конфигурации без фильтра светодиоды размещены достаточно далеко от выходной поверхности, так что ультрафиолетовый свет, распространяющийся внутри светопропускающего корпуса, имеет преобразование, близкое к 100%.
Для применения в качестве выпрямителя волос устройство для укладки волос может просто представлять собой разновидность оптической гребенки, в которой нагревание и изменение формы выполняют в отделениях для обработки. Для применения в качестве завивочного устройства отделения для обработки могут быть изогнутыми, например, вокруг стержня, внутри которого расположены светодиоды. Стержень со светодиодами внутри, но без отделений для обработки упомянут в более ранней заявке PCT/EP2018/073508 (ссылка 2017PF02405 патентных поверенных), включенной в настоящий документ посредством ссылки.
В одном варианте осуществления люминесцентные блоки LU, имеющие соответствующие конкретные формы для завивки и выпрямления волос, могут быть взаимозаменяемыми. Основной блок или ручка содержат только источник L света, а люминесцентный блок LU является дополнительным устройством. Разные дополнительные устройства могут иметь разные диаметры.
2
2
2
2
2
В варианте осуществления изобретения для укладки волос применяют импульсные светодиоды. Длина волны выходного излучения предпочтительно находится в диапазоне от 400 до 900 нм, а более предпочтительно в диапазоне от 450 до 550 нм. Ширина импульса предпочтительно меньше или равна 200 мс, а более предпочтительно меньше или равна 100 мс. Для предотвращения повреждения волос интегральная плотность потока энергии на выходе на поверхности волос предпочтительно находится в диапазоне от 1 Дж/см до 10 Дж/см, более предпочтительно в диапазоне от 3 Дж/см до 7 Дж/см и наиболее предпочтительно в диапазоне от 4 до 6 Дж/см.
В варианте осуществления не только оптическая энергия, но также тепло от светодиодов (например, тепло от теплопоглотителей светодиодов или тепло, полученное из оптической энергии за пределами диапазона длин волн, подходящего для укладки волос) используют для нагрева контактной поверхности, которая контактирует с волосами, так что для нагрева волос до температуры выше их температуры стеклования, которая необходима для укладки волос, от светодиодов в подходящем диапазоне длин волн требуется меньше оптической энергии, как более подробно описано в более ранней заявке PCT/EP2018/073508 (ссылка 2017PF02405 патентных поверенных). Источник оптического излучения (например, один или более светодиодов) может быть выполнен с возможностью облучения волос с использованием одного импульса излучения, имеющего длительность по меньшей мере 0,1 с. В альтернативном варианте осуществления источник оптического излучения может быть выполнен с возможностью облучения волос с использованием по меньшей мере двух импульсов излучения, причем интервал между последовательными импульсами составляет менее 5 с, предпочтительно менее 1 с и более предпочтительно менее 0,3 с.
Следует отметить, что вышеописанные варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают настоящее изобретение, и специалисты в данной области техники могут разработать много альтернативных вариантов осуществления в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. В одном варианте осуществления источник света включается и выключается (мигает) с образованием импульсной волны (pulsed wave, PW) для изменения выходного оптического излучения таким образом, чтобы волосы могли получать требуемую оптическую энергию для повышения температуры, необходимой для укладки. В альтернативном варианте осуществления источник света включается (не выключается) с образованием незатухающей волны (continuous wave, CW) в сочетании с подходящим управлением источником света для обеспечения отсутствия чрезмерного воздействия на волосы световой энергии посредством регулирования тока, проходящего через светодиоды во время работы, для ограничения выходного оптического излучения. В формуле изобретения никакие ссылочные позиции, заключенные в скобки, не должны рассматриваться как ограничивающие формулу изобретения. Слово "содержащий" не исключает наличия элементов или этапов, отличных от перечисленных в пункте формулы изобретения. Элемент в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Настоящее изобретение может быть реализовано при помощи аппаратных средств, содержащих несколько отдельных элементов, и/или при помощи соответствующим образом запрограммированного процессора. В пункте формулы изобретения, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы одним и тем же элементом оборудования. Сам факт того, что определенные меры изложены в отличающихся друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, которые не относятся друг к другу, не означает, что сочетание этих мер не может быть использовано с выгодой.