DE102018118912A1

DE102018118912A1 - Bestrahlungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Bestrahlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018118912A1
Application number: DE102018118912.5A
Authority: DE
Inventors: Melanie Sternecker; Carola Diez; Thomas Kippes
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-02-06
Also published as: WO2020025618A1

Abstract

Eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, zum Bestrahlen einer Hautoberfläche, insbesondere zur Epilation, umfasst:eine Strahlungsquelle (11) zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung undein Gehäuse (13), in dem die Strahlungsquelle (11) angeordnet ist,wobei das Gehäuse (13) eine Gehäuseseite (15) aufweist, die dazu ausbildet und vorgesehen ist, um in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder in einem Abstand vor die Hautoberfläche gehalten zu werden,wobei an der Gehäuseseite (15) ein Austrittsbereich (17) für die von der Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Strahlung vorgesehen ist, durch den die elektromagnetische Strahlung das Gehäuse (13) verlassen und auf die Hautoberfläche gelangen kann, wenn die Gehäuseseite (15) bestimmungsgemäß in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder in dem Abstand vor der Hautoberfläche angeordnet ist, undwobei die Strahlungsquelle (11) wenigstens einen Laser aufweist, bei dem es sich um einen Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser (19) handelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, zum Bestrahlen einer Hautoberfläche, insbesondere zur Epilation. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind Bestrahlungsvorrichtungen mit IPL(Intense Pulse Light)-Lichtquellen bekannt, wie beispielsweise zur Haarentfernung bzw. Epilation. Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Bestrahlungsvorrichtungen können als Lichtquelle Xenon-Gasentladungslampen im Pulsbetrieb mit einem Emissionsspektrum von nahem Ultraviolett bis ins nahe Infrarot verwenden.
Die Absorptionswirkung der Lichtpulse in der Haut wird im Wesentlichen durch Wasser, Hämoglobin und Melanin bestimmt. Bei der Haarentfernung liegt dabei der Schwerpunkt auf der Melaninabsorption, wobei Melanin sowohl in der Haut als auch im Haarfollikel und im Haar bzw. in der Haarwurzel auftritt. Um eine optimale Wirkung zu erzielen, wird ein möglichst hoher Energieeintrag in die Haarwurzel erfordert, ohne die Haut zu schädigen. Dabei ist die bevorzugte Emissionswellenlänge vom Hauttyp abhängig, wobei längere Wellenlängen üblicherweise besser für dunkle Hauttypen geeignet sind. Da Xenon-Gasentladungslampen ein sehr breites Emissionsspektrum aufweisen, werden üblicherweise Langpassfilter zur Unterdrückung der Emission von unerwünschten Wellenlängen verwendet. Darüber hinaus wird für die Haarentfernung üblicherweise das zu behandelnde Areal in Segmente eingeteilt, die der Größe des Behandlungskopfes, des sogenannten Applikators, entsprechen. Durch sequenzielles Versetzen des Applikators wird in jedem Segment eine bestimmte Energieflächendichte eingebracht.
Die DE 10 2015 226 377 A1 beschreibt eine Bestrahlungsvorrichtung, bei der eine Lichtquelleneinheit mindestens eine Festkörperlichtquelle, insbesondere eine LED, aufweist und bei der eine Sensoreinheit und eine Steuereinrichtung vorgesehen sind, um die mindestens eine Festkörperlichtquelle anzusteuern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und kostengünstig herstellbare Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen einer Hautoberfläche, insbesondere zur Epilation, bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch eine Bestrahlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung zum Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, zum Bestrahlen einer Hautoberfläche, insbesondere zur Epilation, umfasst eine Strahlungsquelle zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung und ein Gehäuse, in dem die Strahlungsquelle angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine Gehäuseseite aufweist, die dazu ausbildet und vorgesehen ist, um in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder in einem Abstand vor die Hautoberfläche gehalten zu werden, wobei an der Gehäuseseite ein Austrittsbereich für die von der Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Strahlung vorgesehen ist, über die die elektromagnetische Strahlung das Gehäuse verlassen und auf die Hautoberfläche gelangen kann, wenn die Gehäuseseite bestimmungsgemäß in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder in dem Abstand vor der Hautoberfläche angeordnet ist, und wobei die Strahlungsquelle wenigstens einen Laser aufweist, bei dem es sich um einen Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser handelt.
Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser werden auch als VCSEL (von Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) bezeichnet. Bei einem VCSEL handelt es sich um einen aus dem Stand der Technik bekannten Halbleiterlasertyp. Hierbei handelt es sich, zumindest nach manchen Ausführungen, um eine Laserdiode, bei der die elektromagnetische Strahlung bzw. das Licht senkrecht zur Ebene des Laserdiodenchips abgestrahlt wird, im Gegensatz zu einer kantenemittierenden Laserdiode. Auch Sonderformen, wie etwa ein abstimmbarer Oberflächenemitter mit einem mikromechanisch beweglichen Spiegel, der auch als Vertical External Cavity Surface Emitting Laser (VECSEL) bezeichnet wird, sollen unter den hierin verwendeten Begriff Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser fallen.
Da VCSEL, wie erwähnt, das Licht senkrecht zur Oberfläche des den VCSEL bildenden Chip emittieren, ist deren Integration auf Platinen verhältnismäßig einfach. Eine Anordnung von VCSELn, z.B. in mehreren untereinanderliegenden Zeilen, ist daher verhältnismäßig kompakt, einfach und kostengünstig. Die Bestrahlungsvorrichtung lässt sich daher ebenfalls auf einfache, kompakte und kostengünstige Weise herstellen.
Im Unterschied zu LEDs zeichnen sich VCSEL auch durch höhere realisierbare Ausgangsleistungen aus. Beispielsweise können in etwa doppelt so hohe optische Ausgangsleistungen bzw. eine doppelt so hohe optische Leistungsdichte erreicht werden als mit LEDs. Dies ermöglicht z.B. im Vergleich zu LEDs eine Verringerung der Anzahl an VCSEL.
Normalerweise wird die Strahlungsquelle der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung im Pulsbetreib eingesetzt. Die VCSEL werden somit gepulst betrieben, d.h. sie emittieren gepulste elektromagnetische Strahlung. Die Pulslängen können dabei im Bereich von einigen Millisekunden liegen.
Ein weiterer Vorteil an der Verwendung eines VCSELs ist, dass die elektromagnetische Strahlung in einem verhältnismäßig kleinen Abstrahlwinkel emittiert wird. Der Abstrahlwinkel kann beispielsweise zumindest annähernd 10 Grad betragen. Die elektromagnetische Strahlung ist somit stark gerichtet und breitet sich im Wesentlichen längs der Hauptabstrahlrichtung des VCSEL aus, die senkrecht zur Oberfläche des VCSELs verläuft. Verluste, z.B. an Gehäuseinnenwänden, können somit geringgehalten werden. Die gesamte elektromagnetische Strahlung kann dabei auf eine gewünschte Hautstelle aufgebracht werden. Aufgrund des kleinen Abstrahlwinkels ist außerdem weniger Reflexion bzw. Absorption an den Seiten des VCSEL Arrays zu erwarten. Das kann in der Anwendung dazu führen, dass mehr Licht aus der Gesamtlichtquelle abgestrahlt und zumindest im Wesentlichen alles in den VCSELn erzeugte Licht auf die Behandlungsfläche trifft, was wiederum die Effizienz erhöht.
VCSEL sind außerdem unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen bzgl. der Wellenlänge des emittierten Lichts. LEDs ändern dagegen mit steigender Temperatur die Wellenlängen des emittierten Lichts in Richtung höherer Wellenlängen, was schlecht ist für die Effizienz der Anwendung.
Die Strahlungsquelle kann insbesondere so betrieben werden, dass die erzeugten Pulse eine bestimmte, insbesondere vorgebbare, Pulsdauer, Pulshöhe, Wiederholrate und/oder einen vorgebbaren zeitlichen Abstand aufweisen, insbesondere in Abhängigkeit von der Haut- und/oder Haarfarbe und/oder der Haarstruktur.
Die Begriffe „elektromagnetische Strahlung“ und „Licht“ werden hierin als Synonyme verwendet. Dabei liegt vorzugsweise die von der Strahlungsquelle abgestrahlte Strahlung im infraroten (IR)-Wellenlängenbereich und besonders bevorzugt im Bereich von einschließlich 750 nm bis einschließlich 875 nm.
Die Strahlungsquelle kann eine Vielzahl von Lasern aufweisen, bei denen es sich um Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser handelt, wobei alle Laser der Vielzahl von Lasern elektromagnetische Strahlung dergleichen Wellenlänge emittieren. Die Wellenlänge kann dabei z.B. 850 nm betragen. Für diese Wellenlänge stehen besonders effiziente VCSEL zur Verfügung.
Bevorzugt sind die Laser in einer Array-Struktur angeordnet. Eine derartige Anordnung kann besonders einfach realisiert werden. Die VCSEL lassen sich dabei in mehreren, untereinanderliegenden Zeilen bzw. nebeneinanderliegenden Reihen anordnen, wobei in jeder Zeile bzw. in jeder Reihe eine bestimmte Anzahl an Lasern angeordnet ist. Die Anzahl kann von Zeile zu Zeile verschieden oder gleich sein. Entsprechendes kann für die Reihen gelten. Als Array kann allerdings auch eine einzeilige oder einspaltige Anordnung von Emittern angesehen werden.
Wie eingangs erwähnt wurde, liegt bei der Haarentfernung der Schwerpunkt auf der Melaninabsorption, wobei Melanin sowohl in der Haut als auch im Haar bzw. in den Haarwurzeln auftritt. Um eine optimale Wirkung zu erzielen, ist ein möglichst hoher Energieeintrag in die Haarwurzel erforderlich, ohne die Haut zu schädigen. Dabei ist die bevorzugte Emissionswellenlänge vom Haut- und Haartyp abhängig. Dabei sind längere Wellenlängen üblicherweise besser für dunkle Hauttypen geeignet.
Vor diesem Hintergrund ist es vorteilhaft, wenn die Strahlungsquelle eine Vielzahl von Lasern aufweist, bei denen es sich um Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser handelt, wobei die Vielzahl von Lasern zumindest einen ersten Satz von Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser und einen zweiten Satz von Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser umfasst, wobei die Laser des ersten Satzes elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge als die Laser des zweiten Satzes emittieren. Die unterschiedlichen Wellenlängen können zum Beispiel 850 nm und 810 nm betragen. Es können auch noch ein oder mehrere weitere Sätze von VCSELn vorgesehen sein, die elektromagnetische Strahlung bei noch einer anderen Wellenlänge emittieren. Durch Verwendung von mehreren VCSELn, die elektromagnetische Strahlung in verschiedenen Wellenlängen emittieren, können somit in verbesserter Weise mehrere Haar- und Hautfarbenkonstellationen abgedeckt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Vielzahl von Lasern in einer Array-Struktur angeordnet sein, wobei die Laser des ersten Satzes in anderen Spalten der Array-Struktur angeordnet sind als die Laser des zweiten Satzes. VCSEL, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittieren, sind somit bevorzugt in unterschiedlichen Spalten oder Zeilen der Array-Struktur angeordnet. Man könnte auch in einer Zeile oder in einer Spalte unterschiedliche Wellenlängen verwenden. Die Ansteuerung ist dann aber schwieriger.
Insbesondere kann die Strahlungsquelle ausschließlich Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser aufweisen. Die Strahlungsquelle kann somit ohne weitere, andere Typen von Lichtemittern auskommen, wie etwa LEDs. Die Elektronik, die zur Steuerung der Strahlungsquelle erforderlich ist, kann dadurch einfach und kompakt gehalten werden.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die Strahlungsquelle eine Vielzahl von Lasern aufweist, bei denen es sich um Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser handelt, und eine Vielzahl von LEDs. Die Strahlungsquelle kann somit sowohl VCSEL und LEDs umfassen, die insbesondere in einer Array-Struktur angeordnet sein können. Ein Vorteil an der Verwendung von LEDs ist, dass diese normalerweise ein breitbandigeres Spektrum emittieren, das auch andere Wellenlängen aufweist als die Wellenlängen des von den VCSELn emittierten Lichts. Eine Strahlungsquelle, die eine Kombination von VCSEL und LEDs in einer Array-Struktur aufweist, kann daher in verbesserter Weise mehrere Haar- und Hautfarbenkonstellationen abdecken.
Die LEDs können breitbandige Strahlung, insbesondere IR-Strahlung, emittieren oder in einem verhältnismäßig engen Wellenlängenbereich emittieren, der im IR-Bereich liegt.
Bevorzugt können die Laser in anderen Spalten der Array-Struktur angeordnet sein als die LEDs. Der Aufbau der Array-Struktur und die Ansteuerung der VCSEL und der LEDs kann dadurch vereinfacht werden.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine Steuerung für die Strahlungsquelle in dem Gehäuse angeordnet sein, wobei mittels der Steuerung wenigstens ein Betriebsparameter der Strahlungsquelle einstellbar ist. Die Steuerung kann dabei die einzelnen Strahlungserzeuger und somit insbesondere die VCSEL und gegebenenfalls die LEDs der Strahlungsquelle ansteuern und/oder mit elektrischem Strom und elektrischer Spannung versorgen. Die Ansteuerung kann individuell oder segmentweise erfolgen. Als Segment kann dabei eine Teilmenge oder die Gesamtheit der Lichterzeuger eines Arrays angesehen werden. Ein Betriebsparameter kann z.B. die Pulslänge sein, die je nach Hautfarbe und je nach Haardicke angepasst werden kann, um ein verbessertes bzw. optimales Ergebnis zu erreichen.
Der wenigstens eine Betriebsparameter kann manuell einstellbar sein, z.B. über eine an der Gehäuseaußenseite angeordnete und mit der Steuerung gekoppelte Eingabeeinrichtung, die zum Beispiel einen oder mehrere Druckknöpfe, einen Drehschalter oder ein Eingabefeld umfassen kann.
Es kann auch eine Eingabe und insbesondere eine Einstellung von wenigstens einem Betriebsparameter über ein externes elektrisches Gerät, wie etwa ein Smartphone mit einer entsprechenden App, als Eingabeeinrichtung möglich sein. Die Bestrahlungsvorrichtung kann dann insbesondere eine drahtgebundene Schnittstelle und/oder eine Luftschnittstelle aufweisen, um mit dem externen Gerät zu kommunizieren. Die drahtlose Datenübertragung kann dabei z.B. per Bluetooth erfolgen. Vorzugsweise kann eine kontinuierliche oder stufenweise Einstellung des Betriebsparameters, insbesondere mittels der Eingabeeinrichtung, erfolgen.
Bei dem Betriebsparameter kann es sich um wenigstens einen die Strahlung charakterisierenden Parameter, wie etwa die Intensität und/oder die Energieflächendichte pro Puls der Strahlung, handeln.
Die Strahlungsquelle kann dazu ausgebildet und derart in dem Gehäuse angeordnet sein, dass eine Hauptabstrahlrichtung der Strahlung senkrecht zur Hautoberfläche verläuft, wenn die Gehäuseseite bestimmungsgemäß in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder in dem Abstand vor der Hautoberfläche angeordnet ist. Die Oberfläche, über die ein jeweiliger VCSEL Licht emittiert, kann dabei der Hautoberfläche zugewandt sein. Da die Hautabstrahlrichtung der VCSEL senkrecht zu der Oberfläche verläuft, liegt diese somit gewissermaßen automatisch senkrecht zur Hautoberfläche, wenn die Bestrahlungsvorrichtung bestimmungsgemäß zur Epilation eingesetzt wird.
Die Gehäuseseite kann in einer Ebene liegen und eine Hauptabstrahlrichtung der Strahlungsquelle kann senkrecht zu der Ebene verlaufen. Die VCSEL und gegebenenfalls die LEDs der Strahlungsquelle können dabei insbesondere so angeordnet sein, dass deren jeweilige, Licht emittierende Oberfläche parallel zu der Ebene ausgerichtet ist.
Die Strahlungsquelle kann dazu ausgebildet sein, um zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Hauptabstrahlrichtung gerichtete Strahlung abzustrahlen. Dies kann bei Verwendung von VCSEL zumindest im Wesentlichen ohne zusätzliche Optik erreicht werden.
Die Bestrahlungsvorrichtung kann einen Detektor aufweisen, mittels welchem erkennbar ist, dass die Gehäuseseite in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht ist. Der Detektor kann an oder in der Gehäuseseite angeordnet sein, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Bestrahlungsvorrichtung in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht wird oder in einem Abstand vor die Hautoberfläche gehalten wird.
Der Detektor kann insbesondere in einem Randbereich der Gehäuseseite angeordnet sein, der den Austrittsbereich für die erzeugte Strahlung umgibt.
Der Detektor kann beispielweise als mechanischer Detektor ausgestaltet sein, der ein oder mehrere vom Randbereich weg nach außen hervorstehende, vorgespannte Detektorelement aufweist. Wenn die Gehäuseseite in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht wird, bewegen sich die Detektorelemente zurück hinter die Ebene der Gehäuseseite. Diese Verlagerung der Detektorelemente kann mit einem Sensor erfasst werden. Somit kann festgestellt werden, dass die Gehäuseseite in Kontakt mit der Hautoberfläche ist.
Alternativ kann der Detektor beispielsweise einen oder mehrere Sensoren, insbesondere optische Sensoren, aufweisen, die an einem Randbereich der Gehäuseseite angeordnet sind, der den Austrittsbereich für die erzeugte Strahlung umgibt. Mittels der Sensoren kann detektiert werden, dass die Gehäuseseite in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht ist.
Vorzugsweise ist eine Steuerung für die Strahlungsquelle mit dem Detektor gekoppelt. Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, einen Betrieb der Strahlungsquelle nur dann zuzulassen, wenn der Detektor erkennt, dass die Gehäuseseite in Kontakt mit der Hautoberfläche ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung, bei dem ein die Strahlung charakterisierender Parameter der Strahlungsquelle eingestellt wird, die Gehäuseseite der Bestrahlungsvorrichtung bestimmungsgemäß in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht wird, und die Strahlungsquelle zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung in Betrieb genommen wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Draufsicht auf eine Gehäuseseite eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung,
2 eine seitliche Ansicht der Bestrahlungsvorrichtung von 1,
3 eine Draufsicht auf eine Variante einer Strahlungsquelle der Bestrahlungsvorrichtung von 1,
4 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Variante der Strahlungsquelle der Vorrichtung von 1, und
5 eine Draufsicht auf eine weitere abgewandelte Variante der Strahlungsquelle der Vorrichtung von 1.

Die in den 1 und 2 schematisch gezeigte Bestrahlungsvorrichtung ist zum Bestrahlen einer Hautoberfläche, insbesondere zur Epilation, mit elektromagnetischer Strahlung und insbesondere Infrarot-Strahlung vorgesehen. Die Bestrahlungsvorrichtung umfasst eine Strahlungsquelle 11 zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung und ein Gehäuse 13, in dem die Strahlungsquelle 11 angeordnet ist.
Das Gehäuse 13 weist eine Gehäuseseite 15 auf, die dazu ausbildet ist, um in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht zu werden oder zumindest in einem Abstand vor der Hautoberfläche gehalten zu werden. In der Gehäuseseite 15 ist ein Austrittsbereich 17 für die von der Strahlungsquelle 11 erzeugte elektromagnetische Strahlung vorgesehen. Der Austrittsbereich 17 kann von einer Öffnung in der Gehäuseseite 15 gebildet sein, die optional mittels eines Fensters verschlossen ist, das die elektromagnetische Strahlung durchlässt. Über den Austrittsbereich 17 kann die elektromagnetische Strahlung das Gehäuse 13 verlassen und auf die Hautoberfläche gelangen, wenn die Gehäuseseite 15 bestimmungsgemäß in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder in dem Abstand vor der Hautoberfläche angeordnet ist. Die Strahlungsquelle 11 umfasst wenigstens einen Laser 19, bei dem es sich um einen Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser, der auch als VCSEL bezeichnet wird, handelt.
Die 3 zeigt eine Variante einer Strahlungsquelle 11, die eine Vielzahl von VCSEL 19 aufweist, die in einer Array-Struktur auf einer Platine bzw. einem Board 21 angeordnet sind. Die VCSEL 19 sind somit in nebeneinanderliegenden Spalten 23 bzw. in untereinanderliegenden Zeilen 25 angeordnet. Bei der Variante der 3 weist die Strahlungsquelle ausschließlich VCSEL 19 als Erzeuger für die elektromagnetische Strahlung auf, die außerdem alle elektromagnetische Strahlung mit der gleichen Wellenlänge emittieren, z.B. IR-Licht bei 850 nm. Die Strahlungsquelle 11 der 3 kann dadurch auf einfache, kostengünstige Weise realisiert werden.
Die in 4 gezeigte abgewandelte Variante einer Strahlungsquelle 11 weist wiederum nur ausschließlich VCSEL 19 als Erzeuger für die elektromagnetische Strahlung auf. Allerdings sind bei der Variante der 4 drei verschiedene Sätze von VCSELn vorgesehen, die IR-Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen emittieren und in unterschiedlichen Farbschattierungen in 4 dargestellt sind. In der ersten Spalte 27 der Array-Struktur ist ein erster Satz von VCSEL 19 vorgesehen, wobei jeder VCSEL 19 dieser Spalte 27 IR-Licht bei einer bestimmten, ersten Wellenlänge, z.B. 850 nm, emittiert. In der zweiten Spalte 29 ist ein zweiter Satz von VCSEL 19 vorgesehen, wobei jeder VCSEL 19 dieser Spalte 29 IR-Licht bei einer anderen, zweiten Wellenlänge, z.B. 810 nm, emittiert. In der dritten Spalte 31 ist ein dritter Satz von VCSEL 19 vorgesehen, wobei jeder VCSEL 19 dieser Spalte 31 IR-Licht bei einer weiteren, dritten Wellenlänge, z.B. 790 nm, emittiert. In der vierten Spalte 33 sind wiederum ausschließlich VCSEL 19 des dritten Satzes angeordnet, wie sich aus der Farbschattierung ergibt. Entsprechend sind in der fünften Spalte 35 ausschließlich VCSEL 19 des ersten Satzes und in der sechsten Spalte 37 ausschließlich VCSEL 19 des zweiten Satzes angeordnet. Für die weiteren Spalten ergibt sich die Zugehörigkeit zu einem der drei Sätze aus der Farbschattierung. Die Anordnung ist nur beispielhaft und auch andere Farbanordnungen sind möglich. Auch eine Aufteilung nach Zeilen ist möglich.
Die in 5 gezeigte, weitere Variante einer Strahlungsquelle 11 umfasst neben Spalten 29, 33, 37 mit VCSELn 19 auch noch Spalten 27, 31, 35 mit LEDs 39, die ein breiteres Emissionsspektrum aufweisen als die VCSEL 19 und auch IR-Licht bei anderen Wellenlängen als die VCSEL 19 emittieren können. Es können, wie bei der Variante der 5, alternierende Spalten mit VCSELn 19 und LEDs 39 vorgesehen sein. Dies ist allerdings nur eine mögliche Option. Auch können optional die VCSEL 19 in verschiedenen Spalten bei unterschiedlichen Wellenlängen IR-Licht emittieren.
Die VCSEL 19 und gegebenenfalls die LEDs 39 gemäß der Variante der 5 sind, wie erwähnt, insbesondere als Chips, auf einem jeweiligen Board 21 angeordnet. Dabei ist die lichtemittierende Oberfläche der VCSEL 19 und der LED-Chips 39 so ausgerichtet, dass sie vom Board 21 weggerichtet ist. Die Hauptabstrahlrichtung H (vgl. 2) verläuft somit bei den 3 bis 5 senkrecht aus der Bildebene heraus.
Mit Bezug auf die 1 und 2 kann die Strahlungsquelle 11, die zum Beispiel gemäß einer der Varianten der 3 - 5 ausgestaltet sein kann, somit derart im Gehäuse angeordnet werden, dass die Hauptabstrahlrichtung H senkrecht zu einer Ebene E verläuft, in der die Gehäuseseite 15 liegt. Das sich längs der Hauptabstrahlrichtung H ausbreitende Licht kann somit durch den Austrittsbereich 17 das Gehäuse verlassen und auf die Hautoberfläche gelangen, wenn die Bestrahlungsvorrichtung bestimmungsgemäß in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder zumindest in einem Abstand vor der Hautoberfläche angeordnet wurde.
Wie 2 außerdem zeigt, ist im Gehäuse, z.B. hinter dem Board 21, eine Steuerung 41 für die Strahlungsquelle 11 angeordnet. Die Steuerung 41 ist dazu ausgestaltet, die Strahlungsquelle 11 und insbesondere die VCSEL 19 und gegebenenfalls die LEDs 39 der Strahlungsquelle 11 mit elektrischem Strom bzw. mit elektrischer Spannung zu versorgen. Dazu ist die Steuerung 41 mit einer Energieversorgung 43, etwa einem Akku oder einer Batterie, elektrisch verbunden.
Mittels der Steuerung 41 kann wenigstens ein Betriebsparameter der Strahlungsquelle 11 einstellbar sein. Dies kann manuell über eine Eingabeeinrichtung 45, etwa ein Drehschalter oder ein Eingabefeld, erfolgen, die mit der Steuerung 41 operativ verbunden ist. Bei dem Betriebsparameter kann es sich zum Beispiel um eine Energieflächendichte pro Puls der emittierten IR-Strahlung handeln, wodurch bei geeigneter Einstellung des Betriebsparameters ein verbessertes Epilierergebnis erzielt werden kann.
Wie 1 zeigt, weist die Gehäuseseite 15 einen Randbereich 47 auf, der den Austrittsbereich 17 umgibt. In dem Randbereich 47 kann ein Detektor 49 vorgesehen sein, mittels welchem erkennbar ist, dass die Gehäuseseite 15 in Kontakt mit der Hautoberfläche ist.
Der Detektor 49 kann als mechanischer Detektor ausgebildet sein, bei dem mehrere, in Umfangsrichtung U des Randbereichs 47 gesehen, versetzt angeordnete Detektorelemente 51 vorgesehen sind, die vorgespannt nach außen hervorstehen. Wenn die Gehäuseseite 15 in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht wird, bewegen sich die Detektorelemente 51 zurück bis zur Ebene E. Diese Verlagerung der Detektorelemente 51 kann zum Beispiel mittels eines Sensors erfasst werden. Dadurch kann festgestellt werden, dass die Gehäuseseite 15 in Kontakt mit der Hautoberfläche ist.
Die Steuerung 41 kann mit dem Detektor 49 operativ gekoppelt sein. Insbesondere kann die Steuerung 41 Sensorsignale vom Detektor 49 empfangen, die anzeigen, dass die Gehäuseseite 15 in Kontakt mit der Hautoberfläche ist. Der Betrieb der Strahlungsquelle 11 kann von der Steuerung 41 nur dann zugelassen werden, wenn mittels des Detektors 49 erkannt wurde, dass die Gehäuseseite 15 in Kontakt mit der Hautoberfläche ist. Vor einem Puls kann immer sichergestellt sein, dass keine Strahlung aus dem Gerät austreten kann bzw. nicht in die Haut einkoppelt. Dadurch kann die Augensicherheit gewährleistet werden. Alternativ kann der Detektor 49 als optischer Detektor ausgebildet sein (nicht dargestellt).
Die VCSEL 19 emittieren ein stark gerichtetes Licht und weisen somit einen kleinen Abstrahlwinkel auf. Das von den VCSELn 19 emittierte Licht breitet sich somit zumindest im Wesentlichen längs der Hauptabstrahlrichtung H aus. Bei den LEDs 39 ist das emittierte Licht weniger stark gerichtet und zumindest ein Teil der emittierten Strahlung kann somit auch schräg zur Hauptabstrahlrichtung H propagieren.
Bezugszeichenliste

11: Strahlungsquelle
13: Gehäuse
15: Gehäuseseite
17: Austrittsbereich
19: Laser, VCSEL
21: Platine, Board
23: Spalte
25: Zeile
27: Spalte
29: Spalte
31: Spalte
33: Spalte
35: Spalte
37: Spalte
39: LED
41: Steuerung
43: Energieversorgung
45: Eingabeeinrichtung
47: Randbereich
49: Detektor
51: Detektorelement
H: Hauptabstrahlrichtung
E: Ebene
U: Umfangsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015226377 A1 [0004]

Claims

Bestrahlungsvorrichtung zum Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, zum Bestrahlen einer Hautoberfläche, insbesondere zur Epilation, wobei die Bestrahlungsvorrichtung eine Strahlungsquelle (11) zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung und ein Gehäuse (13) aufweist, in dem die Strahlungsquelle (11) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (13) eine Gehäuseseite (15) aufweist, die dazu ausbildet und vorgesehen ist, um in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder in einem Abstand vor die Hautoberfläche gehalten zu werden, wobei an der Gehäuseseite (15) ein Austrittsbereich (17) für die von der Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Strahlung vorgesehen ist, durch den die elektromagnetische Strahlung das Gehäuse (13) verlassen und auf die Hautoberfläche gelangen kann, wenn die Gehäuseseite (15) bestimmungsgemäß in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder in dem Abstand vor der Hautoberfläche angeordnet ist, und wobei die Strahlungsquelle (11) wenigstens einen Laser aufweist, bei dem es sich um einen Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser (19) handelt.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (11) eine Vielzahl von Lasern aufweist, bei denen es sich um Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser (19) handelt, wobei alle Laser der Vielzahl von Lasern elektromagnetische Strahlung dergleichen Wellenlänge emittieren, wobei, bevorzugt, die Laser in einer Array-Struktur angeordnet sind.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (11) eine Vielzahl von Lasern aufweist, bei denen es sich um Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser (19) handelt, wobei die Vielzahl von Lasern zumindest einen ersten Satz von Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser (19) und einen zweiten Satz von Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser (19) umfasst, wobei die Laser des ersten Satzes elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge als die Laser des zweiten Satzes emittieren.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Lasern (19) in einer Array-Struktur angeordnet sind, wobei die Laser des ersten Satzes in anderen Spalten (27, 29, 31, 33, 35, 37) oder Zeilen der Array-Struktur angeordnet sind als die Laser des zweiten Satzes.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (11) ausschließlich Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser (19) aufweist.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (11) eine Vielzahl von Lasern aufweist, bei denen es sich um Vertikalresonator-Oberflächenemissionslaser (19) handelt, und eine Vielzahl von LEDs (39).
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser (19) und die LEDs (39) in einer Array-Struktur angeordnet sind, wobei, bevorzugt, die Laser (19) in anderen Spalten (27-37) oder Zeilen der Array-Struktur angeordnet sind als die LEDs (39).
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge im Bereich von einschließlich 750 nm bis einschließlich 875 nm aufweist.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (41) für die Strahlungsquelle (11) in dem Gehäuse (13) angeordnet ist, wobei mittels der Steuerung (41) wenigstens ein Betriebsparameter der Strahlungsquelle (11) einstellbar ist, insbesondere manuell und vorzugsweise kontinuierlich oder in Stufen.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Betriebsparameter um wenigstens einen die Strahlung charakterisierenden Parameter, wie etwa die Intensität und/oder die Energieflächendichte pro Puls der abgegebenen Strahlung, handelt.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (11) dazu ausgebildet und derart in dem Gehäuse (13) angeordnet ist, dass eine Hauptabstrahlrichtung (H) senkrecht zur Hautoberfläche verläuft, wenn die Gehäuseseite (15) bestimmungsgemäß in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht oder in dem Abstand vor der Hautoberfläche angeordnet ist.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseseite (15) in einer Ebene (E) liegt und eine Hauptabstrahlrichtung (H) der Strahlungsquelle (11) senkrecht zu der Ebene (E) verläuft.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (11) dazu ausgebildet ist, um zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Hauptabstrahlrichtung (H) gerichtete Strahlung abzustrahlen.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Detektor (49) aufweist, mittels welchem erkennbar ist, dass die Gehäuseseite (15) in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht ist.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (41) für die Strahlungsquelle (11) mit dem Detektor (49) operativ gekoppelt ist, wobei die Steuerung (41) dazu ausgebildet ist, einen Betrieb der Strahlungsquelle (11) nur dann zuzulassen, wenn mittels des Detektors (49) erkannt wird, dass die Gehäuseseite in Kontakt mit der Hautoberfläche ist.
Verfahren zum Betreiben einer Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: ein die Strahlung charakterisierender Parameter der Strahlungsquelle (11) eingestellt wird, die Gehäuseseite (15) der Bestrahlungsvorrichtung bestimmungsgemäß in Kontakt mit der Hautoberfläche gebracht wird, und die Strahlungsquelle (11) zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung in Betrieb genommen wird.