WO1996036390A2 - Niederdruckgesichtsfeld für bräunungsgeräte - Google Patents

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    • A61N2005/0615—Tanning using UV light sources having a specific spectrum

Definitions

  • a special importance is attached to the facial fields in tanning systems, since the pigmentation of the face is of particular importance for every cosmetic tanning session.
  • the face is much less sensitive because it is always exposed to daylight when it is outdoors and is therefore increasingly provided with UV protection, and on the other hand, the face receives more attention during cosmetic treatment.
  • the facial fields are specially designed for tanning devices. Since the sensitivity of the face is about a factor of 2 lower than that of the rest of the body, the irradiance in this area must be approximately twice as strong.
  • high-pressure units are often used for facial tanning.
  • This unit consisting of a high-pressure mercury lamp, reflector and filters, is operated with a high current input. So up to three such units are used in home appliances, the Hg spotlights being 400W types. Professional devices also use up to 8 high-pressure units, with spotlights up to 2,000W also being installed.
  • the solarization of a good and effective filter disc requires a check at regular intervals and the possible replacement after 1000 to 2000 hours.
  • the low pressure solution is only one if the spaghetti tubes fit between the main tubes.
  • the use of these tube types is not a solution for professional devices anyway.
  • UV tubes which is usually at max. 500 hours. Here expenditure of time and money is necessary to counteract this short lifespan.
  • An ideal field of view has a good power-benefit ratio, emits only a little IR, offers good irradiance in the UVB and sufficient in the UVA.
  • the radiation should be set up in such a way that the emission curve weighted via the erythema curve has its maximum in the short-wave range at a wavelength of greater than 306 nm and the lowest possible emission exists in the long-wave UVA above 365 nm.
  • a long service life of the unit is advantageous, although this should be significantly higher than that of conventional systems.
  • the device according to the invention is able to meet all requirements for a visual field.
  • the basis of this device is a series of longlife UVC tubes, which are housed in a light-tight manner in a housing which is sealed on one side with a filter disc or a UVC absorber layer.
  • UVC tubes Below the UVC tubes are reflector plates, which ensure that the majority of the UVC radiation on the filter disc resp. UVC absorber layer is directed. Since that for the Glass used in tubes also has a high transmission for UVC light, external reflectors can also be used here, which, in contrast to external reflectors in UVA tubes, not only deflect the lateral radiation, but in this case also each at a useful angle of up to 200 ° backwards and laterally emitted UVC light. In order to achieve a high radiation density, a sufficient number of lamps must be accommodated, which limits the dimensions of the reflector plate.
  • the filter disc must have the property that UVC light of 254nm is safely absorbed and that it is as open as possible to the useful tanning light from 306nm.
  • a special UVC absorber layer also fulfills this task. This can either be a pure film or Layer of polysiloxane with a built-in UVC absorber or the same material, but the strength of which is increased by built-in fibers, preferably glass fibers.
  • the UVC lamp unit with this special filter disc already forms a tanning field of vision.
  • the side of the filter disk or filter layer facing the UVC lamps is coated with a layer of UV luminous pigments.
  • the luminescent pigments are incorporated into siloxanes and this mixture is applied to the pane and then brought to polymerization. Since the polysiloxane on the one hand has a high UVC stability and on the other hand is uvc transparent, this plastic is particularly suitable for such an application in addition to fluoropolymers.
  • the polysiloxanes should be given preference because they are much easier to apply to glass and form an optical unit with them, since the adhesion takes place without air gaps, is stable and the light refraction coefficient of the two materials glass and polysiloxane is very similar .
  • the first layer facing the UVC lamps consists of polysiloxane or fluoropolymer mixed with luminous pigments.
  • the second layer then consists of the same carrier material as the first layer, UVC absorbers being incorporated here instead of the luminous pigments.
  • the UVC absorber layer applied directly to the PMMA plate then also protects the PMMA from aggressive UVC radiation.
  • a visual field unit according to the device according to the invention generates the same tanning-effective light for long-term pigmentation as a high-pressure unit with a 400W when using a filter system with a transmission of approx. 65% at 313nm and 5 light UVC compact tubes of 10W Spotlight and a particularly open filter, although only about 10% of the electrical power is used. This not only saves a significant amount of electricity, but also avoids the usual excess of heat.
  • the lifespan of the visual field system is up to 8,000 hours.
  • FIGS. 1 to 4 An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in FIGS. 1 to 4, wherein FIG. 1 shows a top view of the device, FIG. 2 shows a longitudinal cross section of FIG. 1 in the AB direction, FIG. 3 shows a cross section of FIG. 1 in the CD direction and FIG Longitudinal cross-section with optional air duct shown.
  • the basic mode of operation is shown in FIG.
  • FIGS. 1 to 5 The following details are shown in FIGS. 1 to 5:
  • the compact UVC lamps 2 In the housing 1, which, with one exception, is closed light-tight on all sides, are the compact UVC lamps 2 with the bases 3 and the connecting pins 4, to which the operating voltage is applied. The lamps are located above the parabolic reflectors 5.
  • the only light-open point in the housing 1 above the UVC lamps is closed by the uvc-tight but useful light-open layer 6, which e.g. can consist of a UV-open filter disc.
  • the UV luminous pigment layer 7 is below this UVC absorber layer 6.
  • the reflector 5 can also be designed in a parabolic manner so that the final radiation 8 is also guided to the light-open layer.
  • the air inlet 9 on the uv-transparent surface 6 can be designed as a UVC light trap, as can the air outlet 10 at the rear area of the housing 1.
  • the mode of operation is shown in FIG. 5.
  • the essential UV lines, 254 nm as the main line and the UVB line 313 nm, and the UVA line 365 nm emerge from the UVC tube 2.
  • the UVC is predominantly absorbed in the UV phosphor layer 7 and transformed into UV useful light 16, which penetrates the absorber layer 6 almost without loss.
  • the remaining UVC light is completely absorbed in the absorber layer above, so that no UVC light can penetrate to the outside.
  • the UVB line 313 nm 13 can pass through the luminous pigment and absorber layer with certain losses and then emerges directly from the unit according to the invention as useful light 14.
  • the UVA line 16 at 365nm goes through all layers with almost no loss and is available in full intensity.
  • the direct mercury lines are supported by the UV emission 16 from the pigment layer 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gesichtsfeld einer Besonnungsanlage zur kosmetischen Bräunung und dergleichen, die mit Hg-Niederdruck-Lampen betrieben wird. Um eine gute Ausbeute an Nutzstrahlung bezüglich der eingesetzten Energie zu erzielen, wobei die Hautalterung aufgrund der Bestrahlung zu minimieren ist, werden erfindungsgemäß in einem bis auf eine Seite lichtdichten Gehäuse UVC-Lampen angebracht, die ihr Licht durch eine UVC-dichte Absorberschicht, welche als hinreichend UVB- and UVA-transparentes Fenster dient, in der Weise abgeben, daß die vorhandenen UVB- and UVA-Linien zur Wirkung gelangen und genutzt werden können. Insbesondere kann hierbei eine PMMA-Platte eingesetzt werden, welche eine Absorberschicht aus Polysiloxan mit UV-Leuchtpigmenten aufweist.

Description

Ni ederdruc kges i cht sfe l d f ür Br äunung s ger äte Stand der Technik
In Besonnungsanlagen wird den Gesichtsfeldern eine besondere Bedeutung zugemessen, da bei jeder kosmetischen Bräunung die Pigmentierung des Gesichtes von besonderer Bedeutung ist. Zum einen ist das Gesicht wesentlich unempfindlicher, da es beim Aufenthalt im Freien immer dem Tageslicht ausgesetzt ist und somit schon vermehrt mit UV-Schutz versehen ist und zum anderen wird dem Gesicht bei einer kosmetischen Behandlung immer die größere Aufmerksamkeit zuteil.
Aus diesem Grunde werden bei Bräunungsgeräten auch die Gesichtfelder besonders ausgelegt. Da die Empfindlichkeit des Gesichtes ungefähr um den Faktor 2 geringer ist als der restliche Körper muß auch die Bestrahlungsstärke in diesem Bereich ca. doppelt so stark sein.
Dem wird dadurch Rechnung getragen, daß für die Gesichtsbräunung vielfach Hochdruckeinheiten eingesetzt werden. Diese aus einer Hg-Hochdrucklampe, Reflektor und Filtern bestehende Einheit wird mit hohem Strominput betrieben. So werden bei Heimgeräten bis zu drei solcher Einheiten ein¬ gesetzt, wobei es sich bei den Hg-Strahler um 400W - Typen handelt. Bei Profigeräten werden auch bis zu 8 Hochdruckeinheiten eingesetzt, wobei auch noch Strahler bis zu 2.000W installiert werden.
So ergeben sich bei diesen Geräten Anschluß werte nur für den Gesichtsbereich von 2,5 kW bis zu über 8 kW. Vergegenwärtigt sich man, daß für die Langzeitpigmentierung auch beim Einsatz von speziellen Filtern nur ca. 0,33% der Anschlußleistung genutzt wird, so fällt auf, daß enorme Verluste in Kauf genommen werden, um eine ausreichende Bräunung des Gesichtes zu erzielen.
Um hier ein besseres Leistungs-Nutz- Verhältnis zu errechen gehen einige Hersteller von Bräunungs¬ geräten einen anderen Weg, indem sie statt der Hochdruckeinheiten zwischen die UV-Röhren schmale UV-Röhren mit einem höheren UVB-Anteil einbauen. Diese Technik mit den als Spaghetti- Röhren bezeichneten UV-Lampen ist in ihrem Erfolg auch zweifelhaft. Dies sicher da, wo die Röh¬ renbestückung des Gerätes schon so dicht ist, daß nahezu kein Freiraum zwischen den UV-Röhren verbleibt, womit die Spaghetti-Röhren einen Teil der Hauptröhren verdecken und als reflektorlose Röhre diesen Verlust gerade kompensieren können.
Probleme
Bei Hochdruckeinheiten läßt sich beim Einsatz geeigneter Filter zwar das Ergebnis erreichen, daß im Gesichtsbereich eine genügend starke Bestrahlungsstärke zur Verfügung steht, wobei dies aber mit einer ungeheuren Energieverschwendung bezahlt wird.
Da die unnütze Energie immer in Hitze umgewandelt wird, ist dadurch das Gesicht beim Bräunungs¬ vorgang auch immer mit einer enormen Hitzestrahlung beaufschlagt. Diese Hitze fördert aber in Verbindung mit langwelligem UVA noch die Hautalterung, so daß es nahe liegt, daß man auf jeden Fall diese Hitzeproduktion unterbinden sollte.
Je nach Dotierung der Hg-Hochdrucklampe ist deren Lebensdauer auch begrenzt. Bei eisendotierten Strahlern wird eine Gebrauchslebensdauer von 500 bis max. 1000 Stunden angegeben. Auch ist der Schaltungsaufwand nicht unerheblich. Neben dem teueren Vorschaltgerät ist auch ein spezielles Zündgerät erforderlich.
Die Solarisation einer guten und effektiven Filterscheiben bedingt eine Kontrolle in regelmäßigen Abständen und den eventuellen Austausch nach 1000 bis 2000 Stunden.
Die Niederdrucklösung ist nur dann eine solche, wenn die Spaghetti-Röhren zwischen die Hauptröhren passen. Bei Profgeräten stellt der Einsatz dieser Röhrentypen ohnehin keine Lösung dar.
Weiterhin ist die geringe Lebensdauer von UV-Röhren zu beachten, die üblicherweise bei max. 500 Stunden liegt. Hier sind Aufwendungen an Zeit und Geld nötig um dieser kurzen Lebensdauer entge¬ genzuwirken.
Problemlösung
Ein ideales Gesichtsfeld weist ein gutes Leistungs-Nutz- Verhältnis auf, strahlt nur geringfügig IR ab, bietet eine gute Bestrahlungsstärke im UVB und eine ausreichende im UVA. Die Strahlung soll so eingerichtet sein, daß im kurzwelligen Bereich die über die Erythemkurve gewichtete Emissionskurve ihr Maximum bei einer Wellenlänge von größer 306nm hat und im langwelligen UVA eine möglichst schwache Emission oberhalb von 365nm existiert. Diese Anforderungen gewährleisten, daß die DNA-Schädigung der Strahlung geringer ist als bei der natürlichen Sonnenbestrahlung und die für die Hautalterung verantwortliche langwellige UVA-Strahlung minimiert ist.
Vorteilhaft ist eine lange Lebensdauer der Einheit, wobei diese deutlich über der herkömmlicher Sy¬ steme liegen soll.
Weiterhin sollte sichergestellt sein, daß durch geringfügige Veränderungen eine hohe Variabiliät der Gesichtsfelder ermöglicht wird, damit diese der Leistungsklasse der Sonnenbank einfach angepaßt werden können.
Das Niederdruckgesichtsfeld für Bräunungsgeräte
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Lage allen Anforderungen an ein Gesichtsfeld zu ent¬ sprechen.
Basis dieser Vorrichtung ist eine Reihe von longlife-UVC-Röhren, die lichtdicht in einem Gehäuse untergebracht sind, welches zu einer Seite mit einer Filterscheibe oder einer UVC-Absorberschicht abgeschlossen ist.
Unterhalb der UVC-Röhren sind Reflektorbleche angebracht, die sicher stellen, daß der größte Teil der UVC-Strahlung auf die Filterscheibe resp. UVC-Absorberschicht hin gerichtet ist. Da das für die Röhren verwendete Glas auch eine hohe Transmission für UVC-Licht aufweist, lassen sich hier auch externe Reflektoren einsetzten, die im Gegensatz zu externen Reflektoren bei UVA-Röhren nicht nur die seitliche Strahlung umgelenken, sondern in diesem Falle auch jedes in einem sinnvollen Nutzwin¬ kel von bis zu 200° rückwärts und seitlich abgestrahlte UVC-Licht. Um eine hohe Strahlungsdichte zu erreichen, müssen ausreichend viele Lampe untergebracht werden, was die Dimensicnierung des Reflektorbleches begrenzt.
Liegt die UVC-Lampe sogar in diesem Reflektor auf, dann ergibt sich hieraus noch eine optimale Kühlzone für die Lampe.
Die Filterscheibe muß die Eigenschaft aufweisen, daß UVC-Licht von 254nm sicher absorbiert wird und sie für das Bräunungsnutzlicht ab 306nm möglichst offen ist. Dies Aufgabe erfüllt auch eine spezielle UVC-Absorberschicht. Diese kann entweder eine reine Folie resp. Schicht aus Polysiloxan mit einem eingebauten UVC-Absorber sein oder das gleiche Material, dessen Festigkeit aber durch eingebaute Fasern, vorzugsweise Glasfasern erhöht wird.
Ist diese Eigenschaft gegeben, speziell die hohe Transmission bei 313nm, dann bildet die Einheit UVC-Lampe mit dieser speziellen Filterscheibe bereits ein bräunungswirksames Gesichtsfeld.
Ein solches Gesichtsfeld würde aber nur eine sehr geringe Direktpigmentierung verursachen, welche von den Nutzern von Besonnungsgeräten in einem gewissen Rahmen gewünscht wird.
Um dies sicherzustellen, wird die den UVC-Lampen zugewandte Seite der Filterscheibe oder Filter¬ schicht mit einer Schicht aus UV-Leuchtpigmenten belegt. Dies ist in der für UVA-Lampen ange¬ wendeten Technik nicht möglich. Aus diesem Grunde werden die Leuchtpigmente in Siloxane ein¬ gearbeitet und dieses Gemisch auf die Scheibe aufgetragen und dann zur Polymerisation gebracht. Da das Polysiloxan einerseits eine hohe UVC-Stabilität aufweist und andererseits auch uvc-rranspa- rent ist, eignet sich dieser Kunststoff neben Fluorpolymeren besonders für eine solche Applikation. Der Vorzug ist hier aber den Polysiloxanen zu geben, da diese sich wesentlich besser auf Glas auf¬ tragen lassen und mit diesem eine optische Einheiten bilden, da die Haftung ohne Luftzwischenräume erfolgt, beständig ist und der Lichtbrechungskoeffizient der beiden Materialien Glas und Polysiloxan sehr ähnlich ist.
Auch der Einsatz einer PMMA-Scheibe ist möglich, wobei darauf zwei Schichten aufgetragen werden müssen. Die erste, den UVC-Lampen zugewandte Schicht besteht aus mit Leuchtpigmenten versetztes Polysiloxan oder Fluorpolymer. Die zweite Schicht besteht dann aus dem gleichen Trägermaterial wie die erste Schicht, wobei statt der Leuchtpigmente hier UVC-Absorber eingearbeitet sind.
Soll nur die uvc-absorbierende Fähigkeit genutzt werden, dann wird nur die zweite Schicht aufgetragen.
Die direkt auf die PMMA-Platte aufgetragene UVC-Absorberschicht schützt dann auch das PMMA vor agressiver UVC-Strahlung.
Durch die Auswahl der UV-Leuchtpigmente, deren Mischung und die Emstellung der Auftragsdichte der Pigmente lassen sich sehr unterschiedliche Emissionskurven bei der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung einstellen, so auch UV-Licht mit geringer DNA-Schädigung und einem reduzierten Anteil von langwelligem UVA. Schon ohne den Einsatz von Leuchtpigmenten erzeugt eine Gesichtsfeldeinheit entsprechend der er¬ findungsgemäßen Vorrichtung beim Einsatz eines Filtersystems mit einer Transmission von ca. 65% bei 313nm und 5 lβnglife UVC-Kompaktröhren a 10W das gleiche bräunungswirksame Licht für die Langzeitpigmentierung wie eine Hochdruckeinheit mit einem 400W Strahler und einem besonders offenen Filter, obwohl nur ca. 10% der elektrischen Leistung eingesetzt wird. Hier wird nicht nur in erheblichem Umfang Strom gespart, sondern auch das übliche Unmaß von Hitze vermieden.
Durch den Einsatz von longlife-Röhren wird außerdem eine Lebensdauer des Gesichtsfeldsystem von bis zu 8.000 Stunden erreicht.
Beschreibung
Ein Ausführungsbespiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in den Figuren 1 bis 4 gezeigt, wobei Figur 1 eine Aufsicht auf die Vorrichtung zeigt, Figur 2 einen Längsquerschnitt der Figur 1 in Richtung AB, Figur 3 einen Querschnitt der Figur 1 in Richtung CD und die Figur 4 einen Längs¬ querschnitt mit eingezeichneter optionaler Luftführung. In Figur 5 wird die grundsätzliche Wir¬ kungsweise dargestellt.
In den Figuren 1 bis 5 werden die folgenden Einzelheiten gezeigt:
In dem Gehäuse 1, welches mit einer Ausnahme allseitig lichtdicht geschlossen ist, befinden sich die kompakten UVC-Lampen 2 mit den Sockeln 3 und den Anschlußstiften 4, an denen sie Betriebs¬ spannung anliegt. Die Lampen befinden sich oberhalb der parabelförmigen Reflektoren 5.
X
Die alleine lichtoffene Stelle im Gehäuse 1 oberhalb der UVC-Lampen wird durch die uvc-dichte aber nutzlichtoffene Schicht 6 abgeschlossen, die z.B. aus einer uvb-offenen Filterscheibe bestehen kann. Unterhalb dieser UVC-Absorberschicht 6 liegt die UV-Leuchtpigmentschicht 7. Am sockelent¬ fernten Ende der UVC-Lampe kann der Reflektor 5 ebenfalls parabelförmig ausgelegt sein, damit die Endstrahlung 8 auch noch zur lichtoffenen Schicht geführt wird.
Soll die Luft über die UVC-Lampen 2 geführt werden, so kann der Lufteinlaß 9 an der uv-transpa- renten Oberfläche 6 als UVC-Lichtfalle ausgeführt sein, ebenso wie der Luftaustritt 10 am hinteren Bereich des Gehäuses 1.
Die Wirkungsweise wird in Figur 5 dargestellt. Aus der UVC-Röhre 2 treten die wesentlichen UV- Linien, 254nm als Hauptlinie und die UVB-Linie 313nm, sowie die UVA-Linie 365nm aus. Das UVC wird überwiegend in der UV-Leuchtphosphorschicht 7 absorbiert und in UV-Nutzlicht 16 transformiert, welches die Absorberschicht 6 nahezu verlustfrei durchdringt. Das restliche UVC- Licht wird in der darüber liegenden Absorberschicht völlig absorbiert, so daß kein UVC-Licht nach außen dringen kann. Die UVB-Linie 313nm 13 kann die Leuchtpigment- und Absorberschicht mit gewissen Verlusten durchlaufen und tritt dann als Nutzlicht 14 direkt aus der erfindungsgemäßen Einheit heraus. Die UVA-Linie 16 bei 365nm geht nahezu verlustfrei durch alle Schichten und steht in voller Intensität zur Verfügung. Unterstützt werden die direkten Hg-Linien durch die UV-Emssion 16 aus der Pigmentschicht 7.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung eines Niederdruckgesichtsfeldes dadurch gekennzeichnet, daß in einem bis auf eine Seite lichtdichten Gehäuse UVC-Lampen angebracht sind, die ihr Licht durch eine uvc-dichte Ab¬ sorberschicht, welche als hinreichend uvb- und uva-transparentes Fenster dient, in der Weise ab¬ geben, daß die vorhandenen UVB- und UVA Linien zur Wirkung gelangen und genutzt werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberschicht aus einer Glasplatte besteht, die die Eigenschaften hat, UVC zu absorbieren und UVB und UVA möglichst verlustfrei passieren zu lassen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine den UVC-Lampen zugewandte Absorberschicht auf eine PMMA-Platte aufgetragen wird und diese so beschichtete Platte damit die ähnlichen Transmissionsdaten aufweist wie ein sehr uvb-offenes Glas.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberschicht auch aus mit UVC- Absorbermaterial gefüllten Poysiloxanschicht besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberschicht aus Polysiloxan faserverstärkt ist und die Fasern vorzugsweise aus Glasfasern bestehen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberschicht zu den UVC-Lampen hin mit einer UV-Leuchtpigmentschicht versehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Leuchtpig¬ mente in einer Poysiloxanschicht eingebettet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen durch ei¬ nen durch Lichtfallen geführten Luftstrom gekühlt werden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen auf dem Reflektor aufliegen und durdurch ihre Kühlung erhalten.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Leuchtpig¬ menten aus einer Mischung von UVB- und UVA-Leuchtpigmenten bestehen und die Mischung entsprechend den Erfordernissen ausgelegt ist.
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