CN113907874A - 一种手持家用激光脱毛仪及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持家用激光脱毛仪，属于激光脱毛领域。其包括脱毛仪本体和设置于脱毛仪本体上的激光器、光波导、散热单元、制冷单元和控制器。其中激光器包括衬底和设置于衬底上的多个激光器芯片，激光器芯片发出的激光束与衬底垂直。光波导用于对激光束进行整形，且光波导端面形成治疗窗口。散热单元用于散热，制冷单元用于对光波导进行制冷。激光束的出光方向垂直衬底实现高密度二维面阵的集成，实现不同功率或不同波长的输出。散热单元直接抵持衬底进行散热，散热单元结构简单，另外采用制冷单元直接冷却光波导，并采用光波导端面作为治疗窗口，冷却治疗区域的皮肤，可以缓减脱毛时的疼痛感，提高脱毛效率。

Description

一种手持家用激光脱毛仪及其系统

技术领域

本发明涉及手持家用激光脱毛领域，特别是一种手持家用激光脱毛仪及其系统。

背景技术

目前传统的家用激光脱毛仪使用的都是边发射半导体激光器，出光方向沿平行于衬底表面发出，在35℃以下工作，高温失效是边发射半导体激光器失效的主要原因之一，故需要使用散热器对边发射半导体激光器进行散热，另外传统家用激光脱毛仪均采用金属治疗头冷却皮肤，而出光治疗区域温度高，在脱毛的同时，容易灼伤皮肤，同时散热器的噪音大，影响用户体验。

而VCSEL激光器，出光方向垂直衬底，输出光斑为圆形，且具有低电压高电流的特点，可以在80℃下连续工作，不易损坏。并且传统家用激光脱毛仪基本采用通过切换档位治疗，相应的档位参数出厂时已经固定，无法满足客户定制化需求。

因此针对上述问题，本发明申请人旨在研发一种温度耐受高的家用激光脱毛仪，并通过制冷机构来减缓用户脱毛时的疼痛感，并满足用户定制化的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提出的问题，设计了一种手持式家用激光脱毛仪。通过对激光发射单元的设计并配合制冷单元，使本申请的家用脱毛仪使用寿命延长并且减缓用户脱毛时的疼痛感，并且可满足用户对不同功率、不同波长的需求。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种手持家用激光脱毛仪，至少包括：脱毛仪本体和设置于所述脱毛仪本体上的激光器、光波导、散热单元、制冷单元和控制器；

所述激光器包括衬底和多个激光器芯片；

多个所述激光器芯片设于所述衬底上，用于发出激光束，所述激光束与所述衬底垂直；

所述光波导设于所述激光束的光路中，用于对所述激光束进行整形，且所述光波导端面形成治疗窗口；

所述散热单元包括散热器，所述散热器用于散热；

所述制冷单元用于对光波导进行制冷；

所述控制器分别与所述激光器、散热单元和制冷单元电连接。

在本发明一些实施方式中，所述制冷单元包括：半导体制冷片和传热器；

所述半导体制冷片的制冷面抵持所述光波导，所述半导体制冷片的发热面抵持传热器；

所述传热器连接所述散热单元。

在本发明一些实施方式中，手持家用激光脱毛仪，还包括光波导固定座；

所述光波导固定座设有固定槽，所述光波导设于所述固定槽，并且所述光波导的第一面暴露于所述固定槽外，所述半导体制冷片的制冷面抵持所述光波导的第一面。

在本发明一些实施方式中，手持家用激光脱毛仪，还包括光波导盖板；

所述光波导盖板与所述光波导固定座配合固定所述光波导，并用于封闭所述光波导的第一面；

且所述光波导盖板设有通过孔，供所述半导体制冷片的发热面暴露于所述光波导盖板外。

在本发明一些实施方式中，多个激光器芯片的波长相同或不同；

和/或，所述激光器芯片的波长范围为500nm-1200nm；

和/或，所述激光器为VCSEL激光器；

和/或，所述光波导为蓝宝石光波导；

和/或，所述散热单元还包括散热风扇，所述散热风扇的通风面朝向所述散热器，用于对所述散热器降温。

在本发明一些实施方式中，手持家用激光脱毛仪，还包括功能指示灯板；

所述功能指示灯板设于所述光波导盖板，用于照亮整个光波导，点亮的光波导可以起到指示脱毛区域的功能；

在本发明一些实施方式中，所述功能指示灯板用于提供多种不同颜色灯光标记，用于功能指示照明；

具体的，通过不同的颜色来标识脱毛仪的档位和功能，例如：蓝色代表待机状态时脱毛仪冰点功能启动；粉红色代表脱毛仪的嫩肤功能启动；红色代表脱毛仪的脱毛功能启动。

在本发明一些实施方式中，所述散热器的一侧抵持所述衬底；

或，所述散热单元还包括热沉，所述热沉的一侧抵持所述衬底，另一侧抵持所述散热器。

在本发明一些实施方式中，手持家用激光脱毛仪，还包括温度传感器和/或皮肤感应器；

所述温度传感器设于所述衬底，用于监测所述激光器芯片的温度；

所述皮肤感应器用于监测所述治疗窗口是否接近皮肤。

在本发明一些实施方式中，还包括肤色传感器；

所述肤色传感器用于识别皮肤颜色。

在本发明一些实施方式中，所述激光器芯片与所述光波导之间的预留间隙，间隙为1mm-2mm，激光器芯片的出光均匀性好。

在本发明一些实施方式中，所述散热风扇选自超静音散热风扇或调速风扇。

本发明还提供一种家用激光脱毛仪系统，包括上述任一种实施方式所述的手持家用激光脱毛仪，还包括数据处理装置；

所述手持家用脱毛仪和/或数据处理装置包括照相镜头；

所述手持家用脱毛仪还包括第一通讯模块，所述第一通讯模块与所述控制器电连接；

所述数据处理装置还包括处理器和适于与所述第一通讯模块通讯连接的第二通讯模块；

所述照相镜头与所述第一通讯模块和所述第二通讯模块通讯连接。

在本发明一些实施方式中，所述处理器可执行计算机程序以实现包括下列步骤的处理方法：

S1、通过皮肤照片对比识别皮肤颜色和毛发密度；

S2、根据对比识别的结果给出家用激光脱毛仪操作参数。

在本发明一些实施方式中，所述操作参数包括激光器峰值功率、激光脉冲宽度、能量密度和激光器输出波长等。

在本发明一些实施方式中，所述控制装置可以为单片机，单片机可以是一个8位最小系统。所述控制装置也可以选用不同的品牌和型号，或者更高位数的控制器或处理器。

在本发明一些实施方式中，所述控制器还包括触控屏，可通过触控屏调节脱毛仪的各功能单元的参数和启闭。

有益效果：

1)使用制冷单元直接冷却光波导，治疗窗口输出高能激光的同时，冷却治疗区域的皮肤，可以大大缓减脱毛时的疼痛感，提高脱毛效率；

2)激光束的出光方向垂直衬底，激光为圆形对称光斑，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，可方便实现不同功率输出和更高功率输出；

3)不同的激光波长的组织渗透深度不同，通过在衬底上设置不同波长范围的激光器芯片，并根据用户皮肤情况，选择相应的激发波长，避免单一波长脱毛不彻底或者对皮肤造成损伤；

4)采用VCSEL半导体激光器，可以在80℃下连续工作，使用的环境温度可以高达35℃；

5)使用超静音散热风扇或者调速风扇，冷却系统噪音可以低至30dB(A)以内，有效提升脱毛体验；

6)通过外置数据处理装置，可实现识别皮肤颜色和毛发密度，并通过算法计算治疗方案参数，实现定制化脱毛；

7)手持家用激光脱毛仪，一体式模块化，集成度高，整体体积小，可快速整体集成到不同风格的手持家用激光脱毛仪中。

附图说明

图1是本发明实施例1所述的手持家用激光脱毛仪的结构示意图；

图2是图1所示的手持家用激光脱毛仪的爆炸图；

图3是本发明实施例1所述激光器结构示意图；

图4是本发明实施例1所述的手持家用激光脱毛仪的部分结构爆炸图；

图5是本发明实施例2所述的激光器结构示意图；

图6是本发明实施例3所述的皮肤颜色色卡。

图中标号如下：

1、激光器；

11、衬底；12、激光器芯片；

2、光波导；

21、治疗窗口；

22、光波导固定座；

221、固定槽；

23、光波导盖板；

231、通过孔；

31、散热器；32、热沉；33、散热风扇；

41、半导体制冷片；42、传热器；

5、功能指示灯板；

6、控制板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上/下端”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置/套设有”、“套接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1-4，一种手持家用激光脱毛仪，至少包括：脱毛仪本体和设置于脱毛仪本体上的激光器1、光波导2、散热单元、制冷单元和控制器。激光器1包括衬底11和多个激光器芯片12。多个激光器芯片12设于衬底11上，用于发出激光束，且激光束与衬底11垂直。光波导2设于激光束的光路中，用于对激光束进行整形，且光波导2端面形成治疗窗口21。散热单元包括散热器31，散热器31用于散热，散热器31直接与衬底11抵持。制冷单元用于对光波导2进行制冷。控制器分别与激光器1、散热单元和制冷单元电连接。控制器及其他电元件设置于控制板6上。

在一个具体的实施例中，所述激光器1采用VCSEL激光器，VCSEL激光器可在80℃下连续工作，使用的环境温度可高达35℃。将光波导的端面作为治疗窗口21，使光波导的端面直接接触皮肤，激光光路透过率高。

在一个具体的实施例中，光波导2采用蓝宝石，蓝宝石防化学腐蚀，耐高温，硬度高并且冰点效果更佳。另外将蓝宝石的端面直接作为治疗窗口，激光光路透过率高达90％以上。采用蓝宝石作为光波导进行光路整形，光路简单，光斑均匀，容易得到所需形状的光斑，光斑优选为10mm×30mm。

在一个优选实施例中，由于激光束与衬底11垂直，激光器的导热基座可以与散热器31表面直接贴合，不需要额外的转接热沉，接触面积大，散热效率高。此种结构设计节省了大量空间，对于整机性能提高及外观优化提供了空间。

在一个具体的实施例中，多个激光器芯片12设于衬底11上，用于发出激光束，且激光束与衬底11垂直，可以实现高密度二维面阵集成，使脱毛仪的峰值功率可高达百瓦乃至千瓦，能够获得更大的能量密度，显著提高脱毛效果。并且峰值功率的提高，为保证脱毛效果，脉宽可以大大减小，能有效减轻脱毛时的疼痛感。

具体的，衬底11上设置多个封装位点，可选择相同功率或不同功率的激光器芯片12封装到衬底11上，同时可预留空封装位点，方面后续根据用户需求不同，进行升级改造。

在一个具体的实施例中，参考图3，多个激光芯片12以矩阵排列为4行8列，行间距为3.2mm，列间距为1.8mm。本实施例中，单个激光芯片12输出光为圆形光斑，发散角为25°，总体的发射光束窄，输出光斑均匀性好。另外可通过改变矩阵排列及间距，输出较大且能量均匀的光斑。

在另一个具体的实施例中，光波导采用普通光传导物作为治疗窗口，比如玻璃。激光器直接贴近玻璃治疗窗口，不需要经过光波导的匀光及整形。

在一个优选的实施例中，多个激光芯片12的波长相同或不同，和/或，激光器芯片12的波长范围为500nm-1200nm；

在一个具体的实施例中，在衬底11上分装了755nm/810nm/1064nm三个波长的激光器芯片12，可以实现多波长同时输出。并可以根据用户的需求，进行选择输出。

在一个优选的实施例中，制冷单元包括：半导体制冷片41和传热器42。半导体制冷片41的制冷面抵持光波导2，半导体制冷片41的发热面抵持传热器42。传热器42连接散热器31。

具体的，半导体制冷片41直接冷却光波导2，传热器42选用热管，将半导体制冷片42的热量迅速传至散热器31，通过散热器31与空气进行热交换，有效简化散热系统。

在一个具体的实施例中，光波导2采用蓝宝石，蓝宝石的端面作为治疗窗口21，半导体制冷片41抵持蓝宝石光波导的一面，对蓝宝石直接进行冷却，使治疗窗口21温度迅速降低，可以有效的冷却皮肤，大大减缓脱毛时的疼痛感。

在一个优选的实施例中，散热单元还包括热沉32，热沉32的一侧抵持衬底11，另一侧抵持散热器31。

在一个具体的实施例中，参照图2，热沉32作为激光器1的固定座。针对不同型号的激光器1，只需要更换相应的热沉32即可实现通用。

在一个优选的实施例中，手持家用激光脱毛仪，还包括光波导固定座22。光波导固定座22设有固定槽221，光波导2设于固定槽211，并且光波导的第一面暴露于固定槽221外，半导体制冷片41的制冷面抵持光波导的第一面。

在一个优选的实施例中，手持家用激光脱毛仪，还包括光波导盖板23。光波导盖板23与光波导固定座22配合固定光波导2，并用于封闭光波导的第一面，且光波导盖板23设有通过孔231，供半导体制冷片41的发热面暴露于光波导盖板23外。

具体的，光波导盖板23通过卡扣与光波导固定座22将光波导加紧固定，并与激光器1形成固定封闭组件。另外，半导体制冷片41的制冷面贴紧光波导2的第一面，半导体制冷片41的发热面紧贴热管，半导体制冷片41通过热管和光波导固定座22加紧固定。

在一个优选的实施例中，手持家用激光脱毛仪，还包括功能指示灯板5。功能指示灯板5设于光波导盖板23，用于照亮整个光波导，点亮的光波导可以起到指示脱毛区域的功能。

在一个优选的实施例中，功能指示灯板5用于提供多种不同颜色灯光标记，用于功能指示照明。具体的，通过不同的颜色来标识脱毛仪的档位和功能，例如：蓝色代表待机状态时脱毛仪冰点功能启动，粉红色代表脱毛仪的嫩肤功能启动，红色代表脱毛仪的脱毛功能启动。

在一个具体的实施例中，功能指示灯板5设置于光波导2的一侧，且靠近所述激光器1侧。

在一个优选的实施例中，散热单元还包括散热风扇33，散热风扇33设于散热器31，用于对散热器31降温。

在一个具体的实施例中，激光器1选用VCSEL激光器，其可在80℃下连续工作，本实施例中，散热风扇采用低噪音风扇，使散热单元的噪音可以低至30dB(A)以内，有效提升脱毛体验。

在一个优选的实施例中，手持家用激光脱毛仪，还包括温度传感器，温度传感器设于衬底11，用于监测激光器芯片12的温度。

具体的，散热风扇选用调速风扇。调速风扇和温度传感器分别与控制器电连接，形成闭环控制，可根据激光器芯片12的温度，进行风扇风速的调节，适用于更加恶劣的使用环境和更高的能量输出。

在一个优选的实施例中，手持家用激光脱毛仪，还包括皮肤感应器，皮肤感应器用于监测治疗窗口21是否接近皮肤。当治疗窗口21接触皮肤后才会出光治疗，保证激光使用的安全性。

在一个优选的实施例中，还包括肤色传感器，肤色传感器用于识别皮肤颜色。

在一个优选的实施例中，激光器芯片12与光波导2之间的预留间隙，间隙为1mm-2mm。

实施例2

参考图5，黑色点为已经封装激光器芯片12，空心点为预留的空封装位点。多个激光芯片12以矩阵排列为6行6列，并在上述阵列的两侧的衬底上分别预留了6行3列空封装位点。本实施例中，行间距为3.7mm，列间距为2mm，经过试验研究采用此排布距离可使光斑均匀性最佳，可以达到不需要进行光斑匀化，直接输出均匀光斑的效果。

实施例3

本发明还提供一种家用激光脱毛仪系统，包括上述任一种实施例中所述的手持家用激光脱毛仪，还包括数据处理装置。手持家用脱毛仪设有第一通讯模块，第一通讯模块与所述控制器电连接。数据处理装置设有照相镜头、处理器和适于与第一通讯模块通讯连接的第二通讯模块，所述处理器与照相镜头及第二通讯模块通讯连接。照相镜头用于拍摄皮肤照片，并传送至处理器处理，第二通讯模块接收处理器的处理结果并传输给第一通讯模块，第一通讯模块进一步将处理结果传输给控制器。

在一个优选的实施例中，处理器可执行计算机程序以实现包括下列步骤的处理方法：

S1、通过皮肤照片对比识别皮肤颜色和毛发密度；

S2、根据对比识别的结果给出激光脱毛仪操作参数。

在本发明一些实施方式中，所述参数包括激光器峰值功率、激光脉冲宽度、能量密度和激光器输出波长等。

在一个具体的实施例中，数据处理装置为手机或平板电脑等，第一通讯模块和第二通讯模块为无线数据传输模块，例如WiFi、蓝牙、红外无线等；

手机和平板电脑中安装APP，并在存储器或远程服务器中存储A种皮肤类型照片，B种皮肤颜色，C种毛发密度。上述A、B、C为整数，并且各参数分别对应不同的脱毛仪各参数的方案；

首先，采用手机拍摄用户皮肤的照片，根据存储器中的中已经存储的皮肤类型、皮肤颜色、毛发密度(根/平方厘米)通过算法进行比对，并推送适宜的脱毛仪各操作参数方案，并通过无线数据传输模块输送至脱毛仪控制器。操作参数包括激光器峰值功率、激光脉冲宽度、能量密度和激光器输出波长等。

所述控制器还可以包括触控屏，可通过触控屏调节脱毛仪的各功能单元的参数和启闭。

在一个具体的实施例中，参照图6所示，存储8种皮肤颜色。毛发密度有8种，分别是5根/平方厘米、10根/平方厘米、15根/平方厘米、20根/平方厘米、25根/平方厘米、30根/平方厘米、40根/平方厘米。并分别对应64种参数方案。

在一个具体的实施例中，图6中B1皮肤颜色，毛发大约为10根/平方里米，对应的激光器1的输出功率为100瓦，激光器1的发光波长为810nm。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种手持家用激光脱毛仪，其特征在于，至少包括：脱毛仪本体和设置于所述脱毛仪本体上的激光器(1)、光波导(2)、散热单元、制冷单元和控制器；

所述激光器(1)包括衬底(11)和多个激光器芯片(12)；

多个所述激光器芯片(12)设于所述衬底(11)上，用于发出激光束，且所述激光束与所述衬底(11)垂直；

所述光波导(2)设于所述激光束的光路中，用于对所述激光束进行整形，且所述光波导端面形成治疗窗口(21)；

所述散热单元包括散热器(31)，用于散热；

所述制冷单元用于对光波导(2)进行制冷；

所述控制器分别与所述激光器、散热单元和制冷单元电连接。

2.根据权利要求1所述的手持家用激光脱毛仪，其特征在于，所述制冷单元包括：半导体制冷片(41)和传热器(42)；

所述半导体制冷片(41)的制冷面抵持所述光波导(2)，所述半导体制冷片(41)的发热面抵持所述传热器(42)；

所述传热器(42)连接所述散热单元。

3.根据权利要求2所述的手持家用激光脱毛仪，其特征在于，还包括光波导固定座(22)；

所述光波导固定座(22)设有固定槽(221)，所述光波导(2)设于所述固定槽(221)，并且所述光波导(2)的第一面暴露于所述固定槽(221)外，所述半导体制冷片(41)的制冷面抵持所述光波导(2)的第一面。

4.根据权利要求3所述的手持家用激光脱毛仪，其特征在于，还包括光波导盖板(23)；

所述光波导盖板(23)与所述光波导固定座(22)配合固定所述光波导(2)，并用于封闭所述光波导的第一面；

且所述光波导盖板(23)设有通过孔(231)，供所述半导体制冷片(41)的发热面暴露于所述光波导盖板(23)外。

5.根据权利要求1所述的手持家用激光脱毛仪，其特征在于，多个激光器芯片(12)的波长相同或不同；

和/或，所述激光器芯片(12)的波长范围为500nm-1200nm；

和/或，所述激光器(1)为VCSEL激光器；

和/或，所述光波导(2)为蓝宝石光波导；

和/或，所述散热单元还包括散热风扇(33)，所述散热风扇(33)的通风面朝向所述散热器(31)，用于对所述散热器(31)降温。

6.根据权利要求4所述的手持家用激光脱毛仪，其特征在于，还包括功能指示灯板(5)；

所述功能指示灯板(5)设于所述光波导盖板(23)，用于照亮整个光波导；

和/或，所述功能指示灯板用于提供多种不同颜色灯光标记。

7.根据权利要求1-6任一项所述的手持家用激光脱毛仪，其特征在于，所述散热器(31)的一侧抵持所述衬底(11)；

或，所述散热单元还包括热沉(32)，所述热沉(32)的一侧抵持所述衬底(11)，另一侧抵持所述散热器(31)。

8.根据权利要求7所述的手持家用激光脱毛仪，其特征在于，还包括温度传感器和/或皮肤感应器；

所述温度传感器设于所述衬底，用于监测所述激光器芯片的温度；

所述皮肤感应器用于监测所述治疗窗口是否接近皮肤。

9.一种手持家用激光脱毛仪系统，包括如权利要求1-8任一项所述的手持家用激光脱毛仪，其特征在于，还包括数据处理装置；

所述手持家用脱毛仪和/或数据处理装置包括照相镜头；

所述手持家用脱毛仪还包括第一通讯模块，所述第一通讯模块与所述控制器电连接；

所述数据处理装置还包括处理器和适于与所述第一通讯模块通讯连接的第二通讯模块；

所述照相镜头与所述第一通讯模块和所述第二通讯模块通讯连接。

10.根据权利要求9所述的手持家用激光脱毛仪系统，其特征在于，所述处理器可执行计算机程序以实现包括下列步骤的处理方法：

S1、通过皮肤照片对比识别皮肤颜色和毛发密度；

S2、根据对比识别的结果给出家用激光脱毛仪操作参数。

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