皮肤处理装置的制作方法

本发明涉及一种皮肤处理装置，例如手持式毛发移除装置。该装置包括：柄部，其具有能量供应器；施用头部，其具有至少一个热源，该热源包括至少一个半导体光源；以及至少一个散热器，其包括冷却翅片。

背景技术：

已知使用利用半导体光源移除毛发的皮肤处理装置。例如，ep1771121b1公开了一种用于脱毛器的辐射装置，其包括led作为光源。

每个基于光的装置固有地产生热量并且光源加热。光源的高温可能导致性能损失。因此，需要有效的冷却系统来获得高性能的基于光的毛发移除装置。冷却系统中的热导体将热量从热源快速地传播并传导到冷却翅片。已知的冷却系统使用例如实心铜或铝棒来将热量从热源传导到冷却翅片。然而，这增加了皮肤处理装置的重量，这是不希望的。此外，此类冷却系统的有效使用仅限于在短距离上传递热量，这也限制了光输出功率的效率。

此外，us2005/0231983a1公开了一种led固化装置，其具有刚性主体和风扇，该刚性主体具有包括led的末端，该风扇位于该主体的相对端。延伸穿过主体的热管的一端与led粘合或胶合，并且另一端与风扇附近的散热器粘合或粘合。风扇将空气吹到散热器上方。

本公开的目的是提供具有改进的热传递系统的皮肤处理装置。

技术实现要素：

提供了一种皮肤处理装置，该皮肤处理装置包括：柄部，其具有能量供应器；施加头部，其具有至少一个热源，该热源包括至少一个半导体光源；以及至少一个散热器，其包括冷却翅片，其中该散热器远离该柄部内的热源定位，并且其中热源通过热管热传递系统热连接到散热器。更详细地，热传递系统可以包括含有工作介质的气密密封的管状主体，其中选择管状主体内的压力使得工作介质在室温下为饱和液体并且可以通过热源蒸发。吸芯结构可以位于管状主体中，在工作流体上施加毛细管作用，即，用于将液体从冷凝区域(散热器)输送到蒸发区域(热源)。适用于热管的吸芯结构包括烧结金属粉末、筛网和沟槽状吸芯，其具有平行于管轴线的一系列凹槽。根据管状主体的几何形状，不需要提供吸芯。例如，热管可以具有设置在内壁上以用于提供毛细管作用的配置和/或涂层。高导热性与热管重量轻的事实相结合使得能够在更远的距离中在空间上分离热源和散热器。

根据一个方面，施用头部可以密封(例如气密密封)而没有开口通向周围环境，并且可以包括适于将空气引导到至少一个半导体光源的至少一个空气通道。至少一个空气通道可以具有位于柄部中的至少一个入口开口和位于柄部中的至少一个出口开口。

此外或作为替代形式，根据另一方面，施用头部可以枢转地连接到柄部。

附图说明

图1示出了根据第一实施方案的皮肤处理装置的剖视图；

图2示出了根据第二实施方案的皮肤处理装置的剖视图；

图3示出了根据第三实施方案的皮肤处理装置的局部剖视图；

图4示出了根据第四实施方案的皮肤处理装置的局部剖视图；

图5示出了根据本发明的热传递系统的透视图；

图6a-c示出了施用头部相对于柄部的不同位置；

图7示出了图6a-c的替代形式；

图8a示出了根据第五实施方案的皮肤处理装置的细节的局部俯视图；

图8b示出了图8a的热传递系统的透视图；

图9a、9b以局部透视图和剖视图示出了根据第六实施方案的皮肤处理装置的细节；

图10a、10b以局部透视图和剖视图示出了根据第七实施方案的皮肤处理装置的细节；

图11a、11b以局部透视图和剖视图示出了根据第八实施方案的皮肤处理装置的细节；

图12示出了根据另一实施方案的皮肤处理装置中的铰链的细节；

图13a、13b示出了根据另一实施方案的皮肤处理装置中的铰链的细节；并且

图14a、14b示出了根据另一实施方案的皮肤处理装置中的铰链的细节。

具体实施方式

管状主体的不同基部形状(例如圆形或扁平形)的热管适用于皮肤处理装置。具体地，热管可以具有矩形形状。热传递系统的管状主体可以由导热材料制成、尤其是铜、钢或铝制成。热传递系统的工作介质可以是流体，如制冷剂，例如水、氨或1,1,1,2-四氟乙烷(r-134a)。

能量供应器可以包括位于柄部中的能量存储器，如电池，具体是可再充电电池。此外或另选地，可以经由电源电缆提供能量。任选地，热源通过热管热传递系统的管状主体电连接到能量供应器。

皮肤处理装置的热源可以包括适于毛发移除的光源。例如，热源可以包括垂直腔面发射激光器(vcsel)阵列、垂直外腔表面发射激光器(vecsel)阵列、发光二极管(led)阵列和/或有机发光二极管(oled)阵列。

皮肤处理装置的散热器可以包括用于增加来自热源的热传递的装置。例如，可以提供至少一个冷却风扇以提高散热。此外或另选地，可以提供至少一个热电元件。

施用头部可以是密封的，具体是头部可以机械密封而没有任何开口。采用这种环保封装的头部设计，可以保护头部免受灰尘、湿气、水或洗剂等环境影响。在这种情况下，散热器(包括可选的风扇、冷却空气入口和出口)可以完全放置在柄部中。

对于某些应用，如果施用头部刚性地连接到柄部，则可能是合乎需要的。此外，例如用于热管组的管状主体的刚性铜材料限制了头部相对于柄部的运动。然而，这可以使热管弯曲为所需形状。该特性使得头部与柄部之间的工业设计更加自由。头部中心线与柄部中心线之间的角度可以选择为±60°。这允许头部露出使得在柄部与头部之间具有固定的角度。由于在获得柄部与头部之间的最佳角度以获得最佳的期望装置可用性方面有设计自由度，手持装置的操作得到改善。

可选地，施用头部可以可枢转地连接到柄部。例如，具有附加柔性区段的热管使得能够设计旋转头部露出的装置。具有附加柔性区段的热导体使得能够设计旋转头部露出的装置。头部可以经由例如通常用于笔记本显示器的恒定扭矩铰链机械连接到装置主体(柄部)。该铰链将导热装置与机械装置分开。恒定扭矩铰链允许改变角度，同时保持装置的足够刚度以供使用而不会意外地改变头部-主体角度。当提供旋转连接时，连接的导热性非常重要。典型的机械铰链即使由铜或氧化铝制成也可能不具有足够的导热性来满足装置头部内具有大量热负荷的装置的需求。

一个重要的方面是如何实现从施用头部中的热源到柄部或主体中的散热器的足够热输送同时在这两个部件之间具有旋转连接件的解决方案。通过在热源与热冷却翅片部分之间插入柔性区段，可以使热管具有柔性。柔性区段适应热源与散热器之间的任何相对运动。这种柔性区段的示例是布置在施用头部与柄部之间的热管的柔性波纹管部分。作为另一示例，柔性区段可以在施用头部与柄部之间包括高导热石墨箔，例如热解石墨片(pgs)，例如连接到冷却系统的热源部件和散热器部件。柔性热管原则上与刚性热管相当。该附加特征部提高了装置的可用性，因为在使用时，头部朝向皮肤更适应于主体形状。

此外或另选地，施用头部可以通过具有心轴和插孔的导热铰链可枢转地连接到柄部。心轴可以包括热传递系统的管状主体的一部分，并且插孔可以包括热传递系统的管状主体的一部分或热解石墨片(pgs)。换句话讲，热传递系统可以包括作为心轴的一部分的第一热管和作为插孔的一部分的第二热管。作为替代形式，热管是心轴的一部分，而热解石墨片是插孔的一部分。

根据一方面，皮肤处理装置的施用头部还包括透明或半透明皮肤接触窗口。这种皮肤接触窗口防止用户的皮肤直接接触光源，并且进一步防止如灰尘、湿气、水或洗剂等环境影响。

在操作期间，光源模块(例如led光源模块)可以产生高达75w的热功率，并且光源模块的表面可以加热高达约80℃。热功率的一部分正在加热皮肤接触窗口。皮肤接触窗口温度越高，用户的使用就越不舒服。为了防止皮肤接触窗口的外表面处的高温，期望皮肤接触窗口主动冷却和/或窗口与热源热解耦。

就此而言，至少一个半导体光源的第一侧可以与热传递系统热连接，并且至少一个半导体光源的与第一侧相对的第二侧可以位于施用头部内允许光从至少一个半导体光源发射通过皮肤接触窗口的位置和取向处。换句话讲，热管热传递系统布置成使得热量从背离皮肤接触窗口的一侧从热源(即，半导体光源)传递。

此外或作为替代形式，皮肤接触窗口可以热连接到热传递系统，或者它可以热连接到附加的热传递系统。附加的热传递系统可以是热管热传递系统，其包括例如含有工作介质的气密密封的管状主体，其中选择管状主体内的压力使得工作介质在室温下为饱和液体并且可以通过热源蒸发。换句话讲，皮肤接触窗口冷却设计可以包括将玻璃或陶瓷窗口用导热框架(例如预先冲压)和/或可施用的导热间隙填料(例如填充硅橡胶或石墨基填料)连接到单独的第二热管。窗口可以由良好的导热材料(如陶瓷，蓝宝石等)制成。在皮肤处理装置的柄部内，半导体光源和皮肤接触窗口可以各自具有单独的散热器，例如单独的冷却翅片。作为替代形式，半导体光源和皮肤接触窗口可以共享一个共同的散热器。可以为单独的散热器提供两个不同的风扇。然而，即使使用两个单独的散热器，也优选地仅提供用于两个冷却系统的一个单独的风扇。

皮肤接触窗口可以直接与热传递系统连接。然而，为了提供均匀和更高性能的热流，皮肤接触窗口可以通过热电冷却器热连接到热传递系统或附加的热传递系统。例如，该皮肤接触窗口冷却系统包括放置在热管与皮肤接触窗口内侧之间的帕尔贴元件。珀耳帖元件是有源导热元件，其能够实现从低温部分到高温部分的均匀和高性能热流。提供热电冷却器(如珀耳帖元件)有利于使用仅一个单独的热管从光源和皮肤接触窗口进行热传递以在较低温度下同时冷却led模块或类似光源和皮肤接触窗口。

除了将热量从皮肤接触窗口传递到柄部之外或作为替代形式，施用头部可以包括冷却翅片，其与皮肤接触窗口热连接。例如，皮肤接触窗口冷却系统包括由导热材料(例如铝或特定填充塑料)制成的头部壳体，其直接或经由导电框架连接到皮肤接触窗口。换句话讲，施用头部壳体可以用作散热器，例如用作热电容器和/或具有附加的冷却翅片散热器。冷却翅片可以集成在施用头部壳体中，即，施用头部壳体和冷却翅片是一个组成部件。另选地，冷却翅片可以装配在头部的背侧，该背侧是背离皮肤接触窗口的一侧。该设计支持封装的施用头部设计。

进一步或作为替代形式，施用头部可以包括至少一个空气通道，其适于引导空气通过至少一个半导体光源与皮肤接触窗口之间的间隙。皮肤接触窗口冷却系统可以在施用头部与柄部之间包括空气通道。通道的功能是通过可以放置在柄部中的风扇从光源与皮肤接触窗口之间的间隙区域吸入热空气。该风扇的工作原理是从一侧(入口侧)吸入空气并且在相对侧(出口侧)产生过压。在吸入侧或入口侧，风扇产生负压，即，真空。当风扇位于柄部中并且柄部经由空气通道连接到施用头部时，柄部中的风扇产生的真空经由空气通道从施用头部区域吸入环境压力的空气，由此产生从施用头部到柄部的空气交换。该工作原理要求将施用头部连接到环境压力以向头部供应新鲜的冷却空气。

通常，至少一个空气通道可以包括位于施用头部中和/或柄部中的至少一个入口开口和位于施用头部中和/或柄部中的至少一个出口开口。例如，用于窗口冷却和/或中断从光源到窗口的热流的新鲜空气入口位于柄部中，直接连接到施用头部。在一些实施方案中，施用头部可以包括空气引导壁，以引导光源与皮肤接触窗口之间的空气。由于柄部中的风扇产生的真空，与柄部的第二通道连接件可以吸入热空气。由于密封的头部设计，可以将洗剂或类似液体与皮肤处理装置一起使用。另选地，用于头部冷却的新鲜空气入口位于施用头部本身中。例如，施用头部包括空气支撑壁，以引导光源与皮肤接触窗口之间的空气。在一些实施方案中，在施加头部与柄部之间仅一个冷却通道可能就足够了。由于这种非封装的头部设计，洗剂或类似液体与装置一起使用是有限的。冷却空气通道可以集成在柄部中和/或头部壳体中，或者可以提供作为额外部件，例如额外的内置管通道。

更进一步地，施用头部可以包括适于使空气通过空气通道的风扇。更详细地，皮肤接触窗口冷却系统可以包括施用头部具有小开口并且小风扇集成在头部中的非封装设计。在皮肤接触窗口与光源模块之间连续交换新鲜空气防止了光源模块发射的热量将皮肤接触窗口加热到对用户来说不舒服的温度水平。由于非封装头部，洗剂等的可用性受到限制。

光输出区域可以设计成使得提供不直接接触用户皮肤的窗口。例如，放置在光输出区域(即，窗口)前面的附加顶盖在使用期间防止皮肤与窗口之间的接触。根据一方面，除了一些可能的固定触点之外，顶盖不与窗口接触。这在皮肤接触顶盖与窗口之间提供了小的气隙，防止了从窗口到皮肤间隔件顶盖的热传递。

由于与皮肤的接触表面尺寸减小，这种皮肤间隔件顶盖可以减少从加热窗口到皮肤的热传递。此外，顶盖可以保持皮肤与加热窗口的距离。它还可以用作发射光的光导。提供这样的顶盖可能导致不需要附加的冷却窗口。

可以在光输出窗口的前面放置附加的凝胶垫、凝胶垫附件。凝胶可以具有对可见光和近红外光的高透光率，并且由柔性且透明箔包裹。除了一些固定触点之外，附件可能与窗口没有接触。凝胶垫附件与窗口之间的小间隙防止或显著减少温窗口到凝胶垫的热传递。凝胶垫的优点在于，由于凝胶垫的柔性性质，同时装置的使用以及将洗剂或类似液体与皮肤处理装置一起使用的可能性，改善了头部对主体形状的适应性。

如图1中所示的皮肤处理装置包括柄部1和施用头部2。施用头部2包括通常为led模块3的形式的光源。基于光的装置适用于皮肤处理，尤其适用于需要高强度光源以及希望光传递系统小而轻的应用。可能的应用包括基于光的毛发移除、经由生物照相调制的基于光的皮肤再生以及痤疮处理。

施用头部2可以设计成与柄部1分开的单独的部件。这导致针对不同的主体形状进行更好的施用头部调整。此外，环境封装的头部设计是可行的。通过增强待处理皮肤的可见性，施用头部的紧凑尺寸提高了小处理区域(例如，面部和比基尼区域)的使用精度。

在图1的皮肤处理装置中，在柄部1中提供能量供应器，例如可再充电电池(未示出)形式的能量源。此外，在柄部1中提供冷却翅片4和风扇5形式的散热器，从而允许将光源产生的热量传递到散热器。由于光源的高温导致皮肤处理装置的性能损失，因此期望有效的热传递。

led模块3通过热管6热连接到散热器4。热管6包括气密密封的扁平且基本上矩形的管状主体。工作介质位于管状主体内，选择管状主体内的工作介质的压力使得工作介质在室温下为饱和液体并且可以通过作为光源3的热源蒸发。例如从图5中可以看出，热管6具有光源3和散热器4，该散热器直接施加到管状主体的外表面上。任选地，热管6的管状主体还将能量源与光源电连接。

在图1的实施方案中，施用头部2被设置有皮肤接触窗口7，其在皮肤处理装置的使用期间接触用户的皮肤。施用头部2与皮肤接触窗口7封装在一起，以防止头部2受到如灰尘、湿气、水或洗剂等环境影响。

在皮肤处理装置中设置空气通道，该空气通道包括位于柄部1中的入口8、从柄部1到头部2的通道9a、从头部2到柄部1的另一通道9b，以及出口10。因此，环境空气可以通过风扇5经由入口8吸入，围绕光源3浮动并且通过光源与皮肤接触窗口7之间的通道9c，返回到柄部1并且通过风扇5到达出口10。换句话讲，风扇5不仅向翅片4供应冷却空气，而且还用于冷却皮肤接触窗口7。

图2描绘了替代设计。在该实施方案中，入口8直接设置在施用头部2中。因此，冷却空气由风扇5通过入口8吸入，穿过光源与皮肤接触窗7之间的通道9c，沿着冷却翅片7通过，最后通过出口10排出。

图3描绘了另一种替代形式。在该实施方案中，施用头部2被设置有单独的风扇11。入口8和出口10位于施用头部2中，使得冷却空气可以穿过施用头部2并穿过光源与皮肤接触窗口之间的通道9c。在该实施方案中，不需要柄部1与施用头部2之间的空气通道。如图1和2中所描绘，空气入口和空气出口可以与风扇5一起设置在柄部1中以向翅片4供应冷却空气。

在图4中描绘了又一实施方案。在该实施方案中，施用头部2设置为皮肤接触窗口7的散热器。就此而言，冷却翅片12可以设置在背离皮肤接触窗口7的一侧。如图4中的箭头所指示，热量可以从皮肤接触窗口7经由施用头部2的壳体传递到冷却翅片12。

由于热管6的相对刚性结构，施用头部2可以相对于柄部1固定。然而，可以不同的方式相对于柄部1定位施用头部2，以在施用头部2与柄部1之间获得最佳角度，以实现手持式皮肤处理装置的最佳期望可用性。图6a至6c示出了施用头部2与柄部1之间的不同角度的示例性实施方案。例如，柄部1的中心轴线与施加头部2之间的角度α如图6a中所示可以为正，或者如图6b所示为0，或者如图6c中所示为负。

作为替代形式，热管6可以设置有附加的柔性区段13，如图7中所描绘。该柔性区段13允许在施用头部2与柄部1之间旋转。柔性区段13可以包括柔性管、波纹管和/或导热石墨箔。

更详细地，柔性区段13可以是具有柔性热管6的旋转头部设计。通过在热导体/热管的上部和下部之间插入柔性波纹管部分，可以使热管具有柔性。这种柔性热管例如可从aavidthermalloy,llc公司以thermacore柔性热管的名称获得。旋转式施用头部2的这种附加特征提高了装置的可用性，因为头部-身体角度的调整允许改善对难以到达的身体区域的操作。

作为替代形式，用于旋转头部设计的柔性区段13可以包括pgs(热解石墨片)。这种pgs在材料平面内具有非常高的导热率。导热率可以比纯铜的导热率高5倍。此外，pgs材料允许弯曲成具有非常窄的弯曲半径和大量的弯曲循环。这种pgs可从panasonic公司以pgs石墨片的名称获得。

为了改善从皮肤处理窗口7的热传递，皮肤处理窗口7可以与热管14形式的单独的热传递系统热连接，如图8a和8b中所示。附加热管14可以与单独冷却翅片15连接，例如位于热管6的冷却翅片4附近。向翅片4供应冷却空气的风扇5也可以向冷却翅片15供应冷却空气。

作为替代形式，皮肤接触窗口7可以被设置有冷却系统，该冷却系统通过热管6将热量从皮肤接触窗口7传递到冷却翅片4。在该实施方案中，优选的是提供插入在皮肤冷却窗口7与热管6之间热电冷却器，例如图9a和9b中所示的帕尔贴元件16。

对于一些应用，可能希望防止用户的皮肤与装置的窗口7之间的直接接触。作为皮肤接触窗口7的替代形式，在图10a、10b中所描绘的实施方案中提供了皮肤间隔件顶盖17形式的光输出窗口顶盖。皮肤间隔件顶盖17在窗口7的背离光源的一侧定位在施用头部2处。皮肤间隔件顶盖17与窗口7之间的接触区域以及施用头部2的其他组成部件可以通过仅具有小的固定触点而最小化。此外，可以在皮肤间隔件顶盖17与窗口7之间设置小间隙18。通过减小皮肤间隔件顶盖17与和用户的皮肤的接触区域19，可以进一步最小化从光源3到用户皮肤的热传递。

此外或作为替代形式，可以在窗口7与用户的皮肤之间提供凝胶垫20，如图11a、11b中所描绘。附加的凝胶垫20放置在光输出窗口7的前面。凝胶具有对可见光和近红外光的高透光率，并且由柔性且透明箔包裹。除了一些固定触点之外，附件(例如皮肤间隔件顶盖17)不与窗口7接触。凝胶垫附件与窗口7之间的小间隙18减小了温窗7到凝胶垫20的传导性。

图12描绘了皮肤处理装置的细节的示意性实施方案，该皮肤处理装置具有作为热源的光源3和作为散热器的冷却翅片4。光源3和冷却翅片4通过热传递系统6彼此连接，该热传递系统包括第一热导体6'和第二热导体6”，它们经由铰链21(例如扭矩铰链)连接。铰链可以包括心轴22和插孔23，如图13a至14b中所描绘，其中心轴22连接到第二热导体6”，而插孔23连接到第一热导体6'。第一热导体6'和第二热导体6”通过pgs24进一步热连接，该pgs形成热传递系统6的柔性部分13。

在本实施方案中，第一(上部)热导体6'可以仅是良好导热材料(例如铜或氧化铝)的板、热管6或直接是pgs板24的延伸区域。来自头部2中的热源3的热量经由上部热导体6'传递到热导体的柔性部分13，该柔性部分可以是pgs箔。图12的铰链21主要用于机械稳定性，而铰链21的导热率可能相对不重要。

图12的实施方案的一方面是上部热导体6'与下部热导体6”之间的pgs箔24的长度优选地为低的。希望保持该长度尽可能低，例如保持在10mm以下的长度，以便将箔24的无支撑部分中靠近铰链21的长度上的温度差保持为低。下部热导体6”也可以直接是散热器(铜、带有冷却翅片4的氧化铝)或热管6，以允许热量传递到位于远处的散热器4。

将热量从头部2传递到主体或柄部1的另一种选择是使用特殊设计的铰链21，其具有传递足够热量的能力。

图13a和13b描绘了铰链21的替代实施方案，其适于相对于皮肤处理装置的柄部1旋转施用头部2，同时允许足够的热传递。图13a和13b示出了由两个热管构成的铰链21，每个热管形成上部热导体6'和下部热导体6”之一。心轴22与插孔23之间的圆柱形接触区域将热量从心轴22传递到插孔23。为了增加热传递，可以使用导热润滑剂。

图14a和14b描绘了铰链21的另一实施方案，其适于相对于皮肤处理装置的柄部1旋转施用头部2，同时允许足够的热传递。图14a和14b示出了在插孔侧23上使用pgs24作为热导体的设计。心轴22再次使用热管技术制成。

本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个此类量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

附图标号

1柄部

2头部

3光源

4翅片

5风扇

6热管

6'、6”热导体

7窗口

8入口

9a-c通道

10出口

11风扇

12翅片

13柔性区段

14热管

15翅片

16热电冷却器

17皮肤间隔件顶盖

18间隙

19接触区域

20凝胶垫

21铰链

22心轴

23插孔

24pgs

α角度