RU175693U1

RU175693U1 - UV tanning device

Info

Publication number: RU175693U1
Application number: RU2017110561U
Authority: RU
Inventors: Антон Сергеевич Евсеенков
Original assignee: Антон Сергеевич Евсеенков
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Полезная модель относится к области светодиодной техники, а именно к полупроводниковым приборам на основе фотолюминесценции, предназначенным для генерации ультрафиолетового излучения, необходимого для получения загара, безвредного для здоровья. Основной рабочий элемент прибора - это матрица на основе светодиодов. Светодиодная матрица состоит из светодиодов 3 групп, равномерно распределенных по плоскости матрицы в вершинах гексагонов. Источников излучения в матрице 3 вида - это светодиоды с пиками длин волн - со спектральным диапазоном излучения у первого типа от 320 нм до 350 нм, вторая группа - от 280 нм до 320 нм и третья - от 350 нм до 380 нм. Предлагаемое решение в создании устройства для загара с ультрафиолетовыми светодиодами, равномерно распределенными в светодиодной гексагональной матрице в вершине гексагонов, позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в достижении равномерного фронта излучения по спектру на облучаемой поверхности более простым и надежным устройством.The utility model relates to the field of LED technology, namely to semiconductor devices based on photoluminescence, designed to generate ultraviolet radiation, which is necessary to obtain a tan that is harmless to health. The main working element of the device is a matrix based on LEDs. The LED matrix consists of 3 groups of LEDs uniformly distributed along the matrix plane at the vertices of the hexagons. The radiation sources in the matrix of 3 types are LEDs with peaks of wavelengths - with a spectral range of radiation of the first type from 320 nm to 350 nm, the second group - from 280 nm to 320 nm and the third - from 350 nm to 380 nm. The proposed solution in creating a tanning device with ultraviolet LEDs uniformly distributed in the LED hexagonal matrix at the top of the hexagons allows to provide a technical result consisting in achieving a uniform radiation front in the spectrum on the irradiated surface with a simpler and more reliable device.

Description

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.The utility model relates to the field of optoelectronics, namely to semiconductor devices based on radiative recombination. In particular, to devices for external ultraviolet irradiation of a person for therapeutic or prophylactic purposes, as well as for cosmetic procedures in order to obtain ultraviolet pigmentation (tanning) of the skin of the human body.

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.The wide solar spectrum, in addition to the effect of environmental lighting, has a positive effect on the human body. It provides improved metabolism, and for individual processes is simply indispensable. Lack of sunlight can lead to illness. One of the effects caused by solar radiation on the human body is tanning. A tan is formed when the skin begins to produce more additional pigments (dyes) to protect itself from burns caused by ultraviolet radiation (UV), which is present in sunlight.

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.From the development of science and technology, it is known that tanning devices are used for tanning (application WO No. 0168184, IPC A61N 5/06, 2001.09.20, patent RU No. 136722, IPC A61N 5/00 01/20/2014), which are devices for carrying out procedures for irradiating human skin with ultraviolet radiation, in order to cause a tan. They are made in the form of a panel in which several vertically mounted tubular gas fluorescent lamps mounted in a wide ultraviolet range are mounted.

Такие солярии обладают следующими недостатками:Such tanning beds have the following disadvantages:

- низкая энергоэффективность, связанная с испусканием излучения в широком диапазоне,- low energy efficiency associated with the emission of radiation in a wide range,

- возможно нанесение вреда организму, вызванное выходом из строя фильтров "жесткого" ультрафиолетового излучения посредством специальных фильтров (причем фильтры выходят из строя раньше, чем сами лампы),- it is possible to cause harm to the body caused by the failure of the filters of "hard" ultraviolet radiation through special filters (moreover, the filters fail earlier than the lamps themselves),

- 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.- fixed spectral characteristics of radiation from solarium lamps (the impossibility of changing the spectral range of radiation during operation), which leads to the possibility of burns in people with sensitive skin.

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.The main of these shortcomings is the generation of radiation in the deep ultraviolet, which can cause burns and serious skin diseases, in case of wear or lack of filters.

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.Closest to the claimed is a technical solution presented in patent US 7229467 "Method and device for projecting radiation of ultraviolet LEDs", IPC A61N5 / 06, publ. 05/05/2005. The device comprises a plurality of LEDs concentrated in a matrix coupled to a control unit for modulating the radiation power of the LEDs. The control unit for modulating the radiation power of the LEDs is configured to activate the LEDs in order to irradiate the object with ultraviolet radiation to obtain a tan. The power, duration of irradiation and the spectral composition of ultraviolet radiation projected by many UV LEDs can be changed using the power modulation control unit of the LEDs. The uniformity of the radiation is regulated by extending the radiating elements of the LED matrix. A number of sensors record a person’s distance from the irradiating matrix and the surface relief of his skin. Depending on the received data, the LEDs placed in a matrix of a rectangular structure are approaching or moving away from a person. Each LED has its own electric drive, which is responsible for its movement, and a sensor that reads the current position of the LED. After fixing the position of each of the matrix LEDs, a person is irradiated.

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.The most important disadvantage of such a device is the complexity of its technical design, due to which the uniformity of radiation and the quality of the tan are achieved. In addition, due to the many constituent elements of such a device, the effect of the accumulation of errors is possible, each element will introduce an error in the position of the sensors, both at the stage of determining the position of a person, and at the stage of determining the position of the matrix LEDs. In this case, the position profile of the matrix LEDs may not correspond to the profile of the irradiated surface, which can lead to uneven tanning and even burns.

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.The task to which the claimed utility model is directed is to create a tanning device based on LEDs, which allows providing a technical result consisting in achieving a uniform radiation front in the spectrum on the irradiated surface with a simpler and more reliable device, in particular, human skin.

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.The essence of the utility model is that a device for tanning a person based on ultraviolet light emitting diodes, containing a radiation unit made in the form of a matrix of LEDs, connected to a control unit for modulating the radiation power of the LEDs, the matrix of the radiation unit is made with the placement of the LEDs at the vertices of the hexagons of the hexagonal structure, and UV light emitting diodes of three groups were used, the first - with a spectral range of radiation from 320 nm to 350 nm, the second group - from 280 nm to 320 nm and the third - from 350 nm to 380 nm, and the LEDs of different groups are evenly distributed over the matrix area.

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.The use of a matrix of a hexagonal structure with uniform distribution on the matrix plane of different groups of LEDs at the vertices of the hexagons when using three groups of LEDs, the first group with a spectral range of radiation from 320 nm to 350 nm, the second group with a spectral range of radiation from 280 nm to 320 nm and the third a group with a spectral range of radiation from 350 nm to 380 nm allows to obtain a uniform tan.

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.If you select a shorter wavelength range, the radiation becomes harmful to humans, and can cause burns, and when the ultraviolet radiation shifts to the optical region, tanning ceases to form. As a result of a superposition of these factors, the above spectral range was chosen. The LEDs of the second group should be the least, since the spectral power of this range to achieve the tanning effect should be much less than that of the LEDs of the 1st and 3rd groups.

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.The uniform placement of LEDs of different groups at the vertices of the hexagons of the matrix makes it possible to increase the uniformity of the radiation front over the spectrum on the irradiated surface. Achieving a good tan of the irradiated person occurs by combining in the focal plane of the radiation front from LEDs of 3 different groups with different spectral ranges of radiation.

Таким образом, равномерность загара получается более простым устройством, которое, содержит всего два блока, обеспечивающих излучение и управление модуляцией мощности светодиодов.Thus, the uniformity of tanning is obtained by a simpler device, which contains only two blocks that provide radiation and control the modulation of the power of the LEDs.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено: Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:The utility model is illustrated by drawings, which depict: The utility model is illustrated by drawings, which depict:

фиг. 1 - Схема размещения светодиодов в гексагональной матрице блока излучения.FIG. 1 - Layout of LEDs in the hexagonal matrix of the radiation unit.

фиг. 2 - Устройство для загара на основе ультрафиолетовых светодиодов в случае облучения человека в зоне лица;FIG. 2 - Device for tanning based on ultraviolet light-emitting diodes in case of human exposure in the face area;

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.The organization of the uniform distribution of the LEDs of different groups in the LED matrix (Fig. 1), where the first group with a spectral range of radiation from 320 nm to 350 nm is indicated by the number 1, the second group with the spectral range of radiation from 280 nm to 320 nm is indicated by the number 2 and the third group with a spectral range of radiation from 350 nm to 380 nm is indicated by the number 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.The device (Fig. 2) contains a radiation unit 1, made in the form of a matrix of LEDs mounted in the body of any holder (desktop for face irradiation and stationary for irradiation of the entire human body). The radiation unit 1 is electrically connected to the power modulation control unit of the LEDs 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.The device operates as follows (in the case of exposure to the face area). Before carrying out the appropriate procedure using the power modulation control unit of the LEDs 2. set the necessary parameters of the intensity and duration of the cosmetic procedure. During the ultraviolet radiation session, the person is in front of the radiation unit 1. In this case, the skin of the face is exposed to ultraviolet radiation generated by the LEDs in the matrix.

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.The device may have a different size and shape, depending on the area of the irradiated surface. For irradiation of the facial area, the dimensions of a 15 * 25 cm LED matrix containing 60 LEDs are sufficient. 3 types of LEDs can be used - UVTOP310, UVTOP335, UVTOP355. The LED matrix may have a protective cover consisting of a material transparent to ultraviolet radiation, for example, quartz glass.

Блок управления модуляцией мощности светодиодов может быть реализован в виде процессора, микроконтроллера, монитора и пульта управления, соединенных посредством электрических схем с светодиодной матрицей.The control unit for modulating the power of LEDs can be implemented in the form of a processor, microcontroller, monitor and control panel connected via electrical circuits with an LED matrix.

Claims

A device for tanning a person based on ultraviolet light-emitting diodes, comprising a radiation unit made in the form of a matrix of light-emitting diodes, connected with a control unit for modulating the power of the light-emitting diodes, characterized in that the radiation unit matrix is made in the form of a hexagonal structure with uniform distribution of ultraviolet light-emitting diodes along the matrix plane at the vertices of the hexagons structures, and ultraviolet LEDs of three groups are used, the first group with a spectral range of radiation from 320 nm to 350 nm, sec the first group with a spectral range of radiation from 280 nm to 320 nm and the third group with a spectral range of radiation from 350 nm to 380 nm.