[发明专利]适于眼罩的PWM加热系统

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2012年2月16日提交的号为13/397,691的美国非临时专利申请的权益和优先权。

技术领域

本发明涉及眼罩的加热，以便防止防护性的眼罩起雾，并且更具体地涉及附接到眼罩的电阻元件的电子电源供电的加热，用于防止起雾，诸如将有利于对护目镜、潜水面罩或其它便携式的透明护眼罩的除雾。

背景技术

通常在涉及导致在眼罩上积聚冷凝物的条件以及甚至由起雾导致的短暂性视力损害将成问题的环境中使用运动护目镜、潜水面罩和其它高度便携的透明护眼罩是可取的。当这种眼罩的温度已降至低于露点温度，即低于其水滴开始凝结并且露水可以形成的大气温度时，已发生起雾。

这种便携式护眼罩的共同特征是下述事实，即它们的重量轻到足以佩戴到用户的头部上且相对紧密地定位到用户的面部，这样用户的呼吸和身体热量加剧起雾条件。预期在冬季活动期间使用的易于起雾的运动护目镜的示例包括适于高山滑雪、越野滑雪、滑板滑雪、雪地摩托、乘雪橇、滑雪胎、冰山攀登等的护目镜，上述运动护目镜广为人知且广泛地由运动爱好者以及其工作或活动要求他们在雪天和其它恶劣的寒冷天气条件下处于户外的其他人利用。易于起雾的潜水面罩的示例包括独立于呼吸装置的眼罩和鼻罩，以及其中将呼吸装置集成到罩内的全面罩。易于起雾的护眼罩的示例包括医生或牙医将佩戴以便防止病原体进入用户的嘴巴或眼睛内的面罩、或摩托车头盔的透明面罩部分。损害视力的起雾是这种眼罩、潜水面罩和护眼罩的常见问题。

已经存在设计成用于防止在适于护眼罩的眼罩上的冷凝物积聚的各种导电装置。这些导电装置的目的是提供一种保持没有冷凝物的眼罩，这样用户将能够在观察活动期间享受到不受阻碍的视野。现有的具有电子系统的运动护目镜主要在需要高度便携性的环境中使用，也就是，其中用于给适于设备的电子产品供电的电源有利地承载于适于护目镜的带上或护目镜本身上的环境，如由McCulloch提交的、标题为“Modular Anti-fog Goggle System”的、序列号为61/563,738的共同待决美国专利申请中所示和所述的那样。这种电源供电的设备、尤其是消耗掉显著量的来自电池的功率的加热设备需要在通常以安培-小时进行测量的总可用电源容量的使用中是合理(judicious)的，以便维持电源寿命。从而，调节输送到眼罩电阻元件的电流量的能力也会是可取的。

这些设备的限制是电源功率受到限制，所述电源功率可容易地承载于人的身上，例如承载于头带上或护目镜或面罩本身中，以便维持长期的使用。虽然近年来锂离子及相关电源技术取得了进步，但是改善眼罩加热系统的效率以便最大化电源寿命将是可取的。

授予Curcio的标题为“Electrically Heated Ski Goggles”的、号为4,868,929的美国专利包括眼罩，其具有经由开关设备可操作性地连接到外部电源包的嵌入式电阻丝，所述外部电源包适于为了防雾的目的而产生眼罩的加热。授予Welchel等的、标题为“Eyewear With Heating Elements”的、号为7,648,234的美国专利公开了用于加热眼罩的镍铬合金和薄膜加热元件的使用，并公开了用于接通和关断到所述眼罩的热量的控制机构的使用。

对于采用电加热的运动护目镜而言的另一个问题是眼罩的整个表面上的不均匀加热。护目镜和护目镜眼罩制备成保持靠近佩戴者面部的位置所需的以及允许形成适于鼻子的切口(cutout)和用于周边视野的延伸边缘的不规则形状。在现有技术中一直没有实现这种不规则形状的均匀加热。

现有技术的设备易于受热点影响，并且在有限的电池供电的应用中使用这种设备会使电池过度放电。热点的原因是因为跨眼罩上的电阻元件的电连接之间的电阻率在眼罩上的不同位置处较大或较小，使得在端子连接之间的距离较小的面积中所消耗的电流量较大，并且在端子连接之间的距离较大的面积中所消耗的电流量较小。例如，在电阻布线的应用中，在端子位于镜片任一侧的情况下，对于均匀加热透镜而言存在问题，因为在鼻梁上方以及在眼睛下方向下行进的那些电线与跨镜片的中央部分行进较短距离的其它电线相比，电线从一个端子行进到另一端子的距离更大。为了克服起雾条件，必须供应充足的功率以便克服在端子连接点之间的距离最大的面积中的雾，这导致较小的面积过热，其转而浪费功率。从而，问题导致护目镜眼罩的加热的有限有用性。因为眼罩的不规则形状，所以无论考虑电阻丝应用还是电阻膜应用都存在这些问题。