CN110548745A - 使用从盐水获取的能量的防污积系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防污积照明系统（1），其配置成通过向物体（1200）的污积表面（1201）提供防污积光（211），阻止或减少所述污积表面（1201）上的生物污积，该物体在使用期间至少暂时暴露于液体，该防污积照明系统（1）包含：照明模块（200），其包含配置成产生防污积光（211）的光源（210）；以及能量系统（500），其配置成本地地获取能量并且配置成向所述该光照明模块（200）提供电力，其中该能量系统（500）包含（i）牺牲电极（510），和（ii）第二能量系统电极（520），其中该能量系统（500）配置成，当该牺牲电极（510）和该第二能量系统电极（520）与该液体电气接触时，向该照明模块（200）提供电力。

Description

使用从盐水获取的能量的防污积系统

本申请是申请日为2015年6月19日、名称为“使用从盐水获取的能量的防污积系统”的中国专利申请201580036156.8的分案申请。

技术领域

本发明涉及防污积照明系统，并且涉及包含这种防污积照明系统的物体，诸如船舶或者用于特别是在水中使用的可移动建筑物。本发明还涉及（这种物体的）污积表面的防污积的方法。另外，本发明涉及向物体提供防污积照明系统的方法。

背景技术

防止生物污积的方法在本领域中已知。例如，US2013/0048877描述了用于为受保护表面防止生物污积的系统，其包含配置成产生紫外光的紫外光源；和光学介质，该光学介质靠近该受保护表面放置且被耦合以接收该紫外光，其中该光学介质具有垂直于该受保护表面的厚度方向，其中正交于该厚度方向的该光学介质的两个正交方向平行于该受保护表面，其中该光学介质配置成提供紫外光的传播路径，使得该紫外光在该光学介质内以正交于该厚度方向的所述两个正交方向中的至少一个方向行进，并且使得在沿着该光学介质的表面的多个点处，紫外光的相应部分逃离该光学介质。

在WO2007/107722A1中，教导了显著减少海洋污积的方法，该方法结合了在水下表面周围的区域内使用光，以转移浮游动物和樽海鞘的注意。这些海洋生物一般是夜行的以避免诸如鱼的光学捕食者。因此，它们将避免明亮区域。灯光可以提供在船或其相似物周围的护舷板中，该护舷板可以将光引导到船舶水下表面周围的区域。替代地，光可以定位到水下表面上。另外，可以将水下表面制成反射性的，以增加船舶周围的光水平。在另外的替代方案中，水下表面可以用生物或化学发光涂料涂布。

在JPS5675290A中，在接近水线的船体周围各处提供了阻止有机粘附的防护性设备。每一个设备被提供有由导线或垂直杆支持的曲板的紫外射线反射部件，和比如紫外灯的紫外辐射体，该紫外辐射体经由保持部件固定在该反射部件内，该保持部件含有电线以及覆盖该紫外辐射体的透明覆盖件。每一个设备还被提供有与该紫外射线反射部件成一体的基板，并且经由固定在该基板上的永磁体、软橡胶或其类似物的衬垫贴附在船体的壳板上。在此构造中，水线附近的紫外射线的辐射有效地阻止细菌黏质在船体外表面上的粘附。

发明内容

生物污积或生物学污积（在本文中也表示为“污积”）是微生物、植物、藻类和/或动物在表面上的累积。生物污积的生物的种类是高度多样的，并且延伸远远超过藤壶和海藻的附着。根据一些估计，包含超过4000种生物的超过1700个物种对生物污积负责。生物污积被分为微污积和宏污积，微污积包括生物膜形成和细菌粘附，宏污积是较大生物的附着。由于确定什么物质阻止生物固定的不同化学性质和生物性质，这些生物也被分类为硬或软污积类型。钙质（硬）污积生物包括藤壶、馅苔藓虫、软体动物、多毛纲动物和其它管虫、以及斑马贻贝。非钙质（软）污积生物的示例是海藻、水螅虫、藻类和生物膜“黏液”。这些生物一起形成污积群落。

在若干情形中，生物污积制造了大量问题。机器停止工作、进水口被阻塞以及船只的船体遭受增大的阻力。因此防污积，即移除污积或阻止污积形成的过程的主题是众所周知的。在工业过程中，生物分散剂可以用于控制生物污积。在较少控制的环境中，利用使用抗生物剂的涂层、热处理或能量脉冲杀死或驱除生物。阻止生物附着的无毒机械策略包括选择具有光滑表面的材料或涂层，或者创建类似鲨鱼和海豚皮肤的纳米级表面拓扑，其只提供差的锚点。船只船体上的生物污积引起阻力的极大增加，并且因此引起增加的燃料消耗。据估计，燃料消耗中多达40%的增加可以归因于生物污积。因为大型油船或集装箱运输船在燃料上每天能够消耗多达€200000，通过利用有效的防止生物污积的方法，大量节省是可能的。

因此，提出了一种基于光学方法，特别是使用紫外光（UV）的方案。看起来，利用足够的UV光，大多数微生物被杀死、致使不活跃或不能够繁殖。此效果主要由UV光的总剂量控制。杀死90%的某种微生物的典型剂量是每平方米10毫瓦时，细节包含在关于UV光的下述段落和相关附图中。

问题/挑战之一是向提供（UV）光或防污积光的系统提供电力；由于这是在物体外侧，该物体诸如为具有（非常大）船体的船舶，复杂度会增加，诸如：

- 钻孔形成用于从船内部的发电机到在外部的系统的布线的孔；

- 从电源延伸到实际LED的缆线的长度；

- 任何UV LED系统将可能具有一些形式的瓦以覆盖多达~10000m²（或对于最大船只周围甚至多达40000）。独立瓦之间的相互连接可能难以制作；

- 需要正极和负极两者，这要求预防措施以阻止电气短路，尤其在盐水中或者当损害发生时。

本文中，我们提出直接从例如盐水中获取所要求的能量。盐水与两种不同电极金属组合将产生电流。此电流可以为负载供电。在船只上，此原理可以被聪明地集成到已经存在的阴极保护解决方案中：具有两种不同材料的设置；钢船体伴有所谓的牺牲阳极，其例如由锌制成。由于电化学势能的差别，锌电极将快速腐蚀；同时钢船体被保护免于腐蚀。不过此系统产生的电力没有用于任何具体目的；它仅仅被浪费。阴极保护（CP）是一种用于控制金属表面腐蚀的技术，其通过使金属表面成为电化学电池的阴极而实现。一种简单保护方法将受保护金属连接到充当阳极的更容易腐蚀的“牺牲金属”。该牺牲金属随后腐蚀，而不是受保护金属腐蚀。利用这样的解决方案，污积表面上的生物污积来源（其可能尤其是至少暂时接触该表面的液体）也可以被用作能量源，以阻止和/或减少污积表面上的生物污积。

因此，本发明一方面是提供一种替代的防污积照明系统，和/或包含这样的防污积照明系统的物体，诸如船舶，和/或包含这样的防污积照明系统的用于在水中使用的可移动建筑物，和/或为（这样的船舶或建筑物等等的）元件防污积的替代方法，其另外优选地至少部分消除了上述缺点中的一个或多个。本发明另一方面是提供一种向诸如船舶的物体提供防污积照明系统的替代方法，其另外优选地至少部分消除了上述缺点中的一个或多个。

在第一方面中，本发明提供一种防污积照明系统（“系统”或“照明系统”）（其配置成通过为物体的污积表面提供防污积光，阻止或减少所述污积表面上的（导电水液体相关的，尤其是导电水相关的，甚至更尤其是海水相关的）生物污积，该物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，该防污积照明系统）包含：（a）照明模块，其包含配置成产生防污积光的光源，以及（b）能量系统，其配置成本地地获取能量并且配置成向所述光照明模块提供电力。在具体实施例中，能量系统包含（i）牺牲电极（与光源的第一电极电气连接），以及（ii）第二能量系统电极（与光源的第二电极电气连接），其中该能量系统配置成，当该牺牲电极和该第二能量系统电极与诸如尤其是海水的导电水液体电气接触时，向照明模块提供电力。在另外的实施例中，能量系统可以替代地或附加地还包括光伏电池。另外，在实施例中，能量系统可以包括获取构件，比如例如嵌入式太阳能电池、水中操作的小型涡轮机、压力波上操作的压电元件等等。这样的光伏源或其它能量获取构件可能在功能上连接到光源的第一和第二电极。本发明关于电化学电池而特别地另外解释。能量系统会产生电力，通过该电力，电流可以流过电路并且为光源和/或其它（可选）电气部件供电。

在另外的方面中，本发明还提供一种物体，该物体在使用期间至少暂时地暴露于导电水液体（诸如海水），该物体包含污积表面（该污积表面在使用期间至少暂时地暴露于导电水液体），该物体还包含本文限定的防污积照明系统，其中照明模块配置成利用防污积光辐照所述污积表面的至少部分。在实施例中，该物体可以是包含船体的船舶。然而，该物体还可以包括包含可移动部分的可移动建筑物，例如可以为堰、大坝、水闸等等，其可以具有可移动部分，诸如门或阀等等。因此，特别地该可移动建筑物是水中可移动建筑物。该可移动部分可以包含元件，比如，诸如钢板的板。然而，也包括除可移动建筑物之外的其它系统（也见下文）。

利用本照明系统，该物体或它的至少部分，特别是污积表面，可以保持基本没有生物污积。替代地或附加地，可以高效地移除生物污积。提供了一种基本自治的系统，其不一定需要来自主体内部的电力，因为照明系统可以获取其自己的能量。这还允许提供单个自治模块（本文也表示为“单元”），其可以容易地被新模块取代。物体的元件，特别是牺牲电极在期望时也可以更换。因此，能量被节省，诸如船舶的船体的该物体会被保护，因为过孔是不必要的，并且污积可以被阻止和/或减少。另外，因为能量系统是本地源，可能需要更少的布线。另外的可能性是，由于能量系统是本地的这一事实（正如其是本文描述的电化学电池的情况），光源将只在能量系统，或者更特别地牺牲电极和第二能量系统电极被淹没（在导电液体中）时被供电。必要时，即当污积表面暴露于（海）水时，此效果可以用于使照明单元只提供（UV）光。因此，照明模块的发射表面和能量系统一般将与彼此相距短距离，诸如在0.1-20m的范围内，比如0.2-10m。

本文中，术语“污积”或“生物污积”或“生物学污积”可互换地使用。污积的一些示例在上面提供。所描述的方法（见下文）和照明系统可被应用以阻止船只船体上的污积，但是它们可用于所有海洋物体，包括固定设施（管道、海洋站等等）和/或移动的海洋物体（潜水艇等等）。所公开的防污积解决方案还可以应用于在水道、运河或湖泊中操作的物体，并且例如还可应用于水族馆等等。生物污积可以发生于在水中的、或者靠近于水的和暂时暴露于水（或另一导电水液体）的任何表面。在这样的表面上，当元件处于水中或接近水，诸如（仅仅）高于水平面时，生物污积会发生（比如例如由于溅水，诸如例如由于艏波）。在回归线之间，生物污积可以在几个小时内发生。即使在中等温度处，第一（阶段的）污积将在几个小时内发生；正如第一（分子）水平的糖和细菌。

污积可以在其上产生的表面或区域在本文中表示为污积表面。它可以例如是船只的船体和/或光学介质的发射表面（也见下文）。为此，照明模块提供防污积光，其被应用以阻止生物污积的形成和/或移除生物污积。此防污积光特别地至少包含UV辐射（也表示为“UV光”）。特别地，光源包含配置成提供UV-A和UV-C光中的一种或多种的UV LED（也见下文）。UV-A可以用于损害细胞壁，而UV-C可以用于损害DNA。

紫外（UV）是被可见光谱的较低波长极限和X射线辐射带限制的电磁光的那部分。UV光的光谱范围根据定义在大约100和400nm之间（1nm=10^-9m）并且对于人眼不可见。使用CIE分类，UV光谱细分为三个带：从315到400nm的UVA（长波）；从280到315nm的UVB（中波）；以及从100到280nm的UVC（短波）。在现实中，许多光生物学家经常把源自UV曝光的皮肤效果说成320nm上下的波长的加权效果，因此提供了替代的定义。

短波UVC带中的光提供强烈的杀菌效果。另外，红斑（皮肤变红）和结膜炎（眼睛粘膜的炎症）也可以被这种形式的光引起。因为如此，当使用杀菌UV-光灯时，重要的是设计系统以排除UVC泄漏并且因此避免这些效果。在浸没光源的情况中，水对UV光的吸收可以足够强，使得UVC泄漏对于液体表面之上的人不成问题。因此，在实施例中，防污积光包含UV-C光。

不证自明地，人应该避免暴露于UVC。幸运地，这是相对简单的，因为其被大多数产品吸收，并且甚至标准平板玻璃吸收基本全部的UVC。例如石英和PTFE（聚四氟乙烯）是例外。再次好运地，UVC大部分被死皮吸收，因此红斑能够被限制。另外，UVC不穿透眼睛的晶状体；然而，结膜炎可能发生，并且尽管暂时地，它是极其疼痛的；红斑效果同样如此。

在暴露于UVC光发生的地方，应该注意不要超过阈值水平规范。就实践而言，表1给出了美国政府工业卫生学家大会（ACGIH）的相对于时间的人类曝光的UV阈值限制有效辐照度值。此时，值得注意，低于240nm的辐射波长从空气中的氧气形成臭氧O₃。臭氧是有毒的并且高度活性；因此必须采取预防措施以避免暴露于人类和某些材料。

表1：根据ACGIH，针对人的可允许UVC曝光

每天曝光时长	辐照度（μW/cm<sup>2</sup>）
		8小时	0.2
4小时	0.4
		2小时	0.8
1小时	1.7
		30分钟	3.3
15分钟	6.6
		10分钟	10
5分钟	20
		1分钟	100

上面列出的杀菌剂量还可以利用现有低成本低功率的UV LED容易地实现。LED一般可以被包括在相对较小的包装中，并且比其它类型光源消耗更少功率。LED可以制造成发射各种期望波长的（UV）光，并且可以在高的程度控制它们的操作参数，最引人注目的是输出功率。因此，特别地光源是在操作期间至少发射从UV波长范围中选择的波长处的光（光源光）的光源，尤其是至少发射UV-C的光源。在具体实施例中，光源包含固态LED光源（诸如LED或激光二极管）。术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2-20个（固态）LED光源，不过也可以应用大量更多的光源。因此，术语LED还可以指多个LED。LED可以是OLED或固态LED，或这些LED的组合。特别地，光源包含固态LED。

在实施例中，待保持免于污积的受保护表面的大量部分，优选整个受保护表面，例如船只的船体，可以用发射杀菌光（“防污积光”），特别是UV光的层覆盖。

在又一实施例中，防污积光可以经由光纤或波导提供到待保护表面。因此，在实施例中，防污积照明系统包含光学介质，其中该光学介质包含波导和光纤中的一种或多种，其配置成向污积表面提供所述防污积光。防污积光从其逃离的光纤或波导的表面在本文中也表示为发射表面。一般地，光纤或波导的此部分可以至少暂时浸没。由于防污积光从发射表面逃离，在使用期间至少暂时暴露于液体（诸如海水）的物体的元件可以被辐照，并且从而被防止污积。然而，发射表面自身也可以被防止污积。此效果在包含下面描述的光学介质的照明模块的实施例中使用。

用于受保护表面的防污积的照明模块包含至少一个光源，其用于产生防污积光，并且可选地包含光学介质，其用于分布来自该光源的防污积光。该至少一个光源和/或该光学介质可以至少部分地布置在受保护表面内、上和/或附近，以便在远离受保护表面的方向上发射防污积光。照明模块适配成，优选地在受保护表面至少部分浸没于液体环境中时发射防污积光。在实施例中，光学介质是包含硅树脂材料或UV级二氧化硅材料的光导。因此，在具体实施例中，照明模块另外包含光学介质，其配置成接收至少部分的防污积光，并且配置成将防污积光的至少部分分布穿过该光学介质，该光学介质包含（i）第一介质面，以及（i）发射表面，该发射面配置成，在远离该光学介质的第一介质面的方向上，发射经分布的防污积光的至少部分。在这样的实施例中，污积表面可以包含所述发射表面。然而，替代地或附加地，防污积光（还）用于辐照物体的表面。因此，在这样的实例中，污积表面可以包含诸如船只船体的物体的（元件的）表面。在具体实施例中，光源嵌入光学介质中，并且该光学介质包含用于与光源的电气连接的运输线。术语“运输线”还可以指多条运输线。例如，特别地，防污积照明系统、防污积照明单元或整个防污积照明系统可以具有薄片形状。这会允许容易应用在物体（的元件）的表面上。

短语“其中该牺牲电极与光源的第一电极电气连接，并且（ii）第二能量系统电极与光源的第二电极电气连接”以及相似的短语并不暗示总是存在与接通的光源的闭合电路。如上面指出的，照明模块可以以脉冲方式提供防污积光，并且其强度可以改变。另外，防污积光（的强度）可以取决于其它（预定义参数）。例如，计时器（其还可以由能量系统供电）可以用于接通和切断防污积光。至少在防污积光产生期间，将存在产生电流的闭合电路，该电流流过（多个）防污积光源。因此，短语“通过向所述污积表面提供防污积光”和相似短语还包括防污积光至少暂时地提供到所述污积表面的实施例。如上面指出的，本发明允许部件的智能集成。这还允许容易应用到诸如船舶等等的物体，以及容易更换物体。因此，能量系统向照明模块提供电力的事实允许照明模块（至少暂时地）提供防污积光。能量系统还可以向其它电气部件提供电力，所述其它电气部件不一定被照明模块包含。

用于受保护表面的防污积的照明模块还可以作为应用到受保护表面的箔被提供，该箔包含用于产生防污积光的至少一个光源，以及用于在箔各处分布防污积光的类薄板光学介质。在实施例中，箔具有若干毫米至几厘米的数量级的厚度，诸如0.1-5cm，比如0.2-2cm。在实施例中，箔在任何与厚度方向垂直的方向上基本不被限制，以便提供具有几十或几百平方米数量级的尺度的显著大的箔。箔可以在与箔厚度方向垂直的两个正交的方向上显著地被尺寸限制，以便提供防污积瓦；在另一实施例中，箔在与箔厚度方向垂直的唯一一个方向上显著地被尺寸限制，以便提供防污积箔的细长条。因此，光学介质并且甚至还有照明模块可以作为瓦或作为条被提供。

无论布置在受保护表面内、上和/或附近，或者无论是否作为单独的箔提供，照明模块包含发射表面和应用表面，该发射表面用于将来自光学介质的防污积光发射到环境中，与该发射表面相对的该应用表面用于将照明模块应用或布置到受保护表面。在优选实施例中，光模块的发射表面是基本平坦的，以便避免会成为污积起源的坑和凹槽，并且以便避免凸起以限制在应用到受保护表面时，由该结构引起的阻力的量。基本平坦表面相对于包含凹槽和凸起或具有显著表面粗糙度的表面的优点是，相比于在粗糙表面上或者在所述表面包含的坑中，微生物将更难粘附基本平坦表面，尤其是与在液体环境中的阻力效果组合。术语“基本平坦的”发射表面在本文中指一种表面，其掩蔽或遮挡嵌入于或接附到照明模块的布线连接和光源的厚度。术语“基本平坦的”还可以指掩蔽或遮挡受保护表面的一些结构性不平坦，从而甚至改进受保护表面在液体环境中的阻力属性。受保护表面结构性不平坦的示例是焊点、铆钉等等。术语“基本平坦的”可以被量化为导致光模块平均厚度的变化小于25%，优选地小于10%。“基本平坦的”因此不一定要求机器加工表面光洁度的表面粗糙度。

在优选实施例中，照明模块包含用于产生防污积光的光源的二维网格，并且光学介质布置成在光学介质各处分布来自该光源的二维网格的防污积光的至少部分，以便提供从光模块发光表面出射的防污积光的二维分布。光源的二维网格可以布置成铁丝网结构、密排结构、行/列结构、或任何其它合适的规则结构或不规则结构。网格中相邻光源之间的物理距离在网格各处可以是固定的，或者可以例如作为提供防污积效果所要求的光输出功率的函数，或者作为照明模块在受保护表面上的位置（例如船只船体上的位置）的函数而改变。提供二维网格光源的优点包括，防污积光可以靠近于待利用防污积光照明保护的区域而产生，以及它减少在光学介质中或光导中的损失，并且增加光分布的均匀性。优选地，防污积光一般均匀地在发射表面各处分布；这减少或甚至阻止照明不足的区域，在该区域中否则会发生污积，而同时减少或阻止由使用比防污积所需要的光更多的光对其它区域过度照明引起的能量浪费。

在优选实施例中，光源是UV LED。至少一个UV LED或UV LED的网格可以密封于不漏液的封装中。在实施例中，该至少一个UV LED或UV LED的网格可以嵌入光学介质中。多个UV LED可以在网格中组织，并且电气连接成串联/并联的铁丝网结构（如将在后面解释的）。LED和铁丝网连接可以密封于透光涂层中，并且接附到光学介质或直接嵌入光学介质中。在其它实施例中，UV LED的网格可以包含于电子纺织物层中，该电子纺织物层嵌入树脂结构中。

在一些实施例中，UV LED可以是封装的LED，在这种情况中，封装的LED可能已经包括光学元件，以在宽发射角各处分布从LED封装发射的光。在其它实施例中，UV LED可以是LED管芯，其典型不包含光学元件但是显著薄于封装的LED。作为示例，LED管芯可以拾取和放置于光学介质的表面（优选应用表面，不过发射表面将同样可以，因为部件的小尺寸将几乎不会干扰所述表面的光发射功能），经由印刷导电胶而电气布线，并且最终LED管芯和布线可以利用光学介质的薄层/涂层或任何其它背层封装，所述背层用于将照明模块应用到受保护表面。嵌入式光源的各种实施例允许所提供的防污积技术被商业化为箔而应用在船只船体上。

用于受保护表面的防污积的系统可以包含多个本文公开的照明模块，其用于布置在受保护表面上以便在受保护表面的基本整个范围之上提供防污积光。

硅树脂材料可以以相比于其它材料更少的损失为UV光提供光学透射。对于更短波长光，例如波长低于300nm的UV光，情况尤为如此。硅树脂材料的特别高效的基团是，或至少包含所谓的聚甲基硅树脂（按照有机化学的习惯，根据化学通式：CH₃[Si(CH₃)₂O]_nSi(CH₃)₃，其中“n”表示任何合适的整数）。这种类型的硅树脂材料正巧表现了出色的UV透射属性，其至少相比于其它硅树脂材料具有很低损失。另外，硅树脂材料是柔性的和有弹性的，使得它们结实、耐用并且可以耐受压缩，诸如由于物体与表面的撞击、碰撞等等，例如船只与堤岸的撞击。替代甲基基团，苯基基团或者苯基和甲基团也可以在硅树脂中出现。

另外，由于温度波动、波浪冲击、船只由于膨胀和起伏的弯曲等等导致的船只外皮的变形可以被调节。另外，硅树脂材料可以应用和形成于表面结构上：表面内或表面上的焊点、铆钉等等。硅树脂材料还倾向于与金属和涂料很好地粘附，使得保护涂层形成在表面上。可见透明的硅树脂材料使得能够读取被硅树脂材料覆盖的下层标志（例如绘制的符号）。另外，它们一般是防水的并且可以减少摩擦和阻力。一方面，硅树脂可以被制造的非常平滑以减少生物污积生物粘附到层上，并且减少对于流水的摩擦，而另一方面，该材料可以被精细地结构化，以便模仿鲨鱼皮，还已知鲨鱼皮在相对于周围水的足够快的速度下减少水中摩擦。注意，光学介质特别是光导的结构化表面，可以引起破坏全内反射的条件，并且于是引起光从光导耦出，所述光否则利用全内反射被捕获在光导内并且透射。因此，光耦出可以可靠地定位。

UV级二氧化硅具有针对UV光的非常少的吸收，并且因此非常适合作为光学介质和光导材料。相对大的物体可以通过一起使用多个相对小片或小部分的UV级二氧化硅和/或所谓的“熔融石英”制造，同时还为更大物体保持UV透射属性。嵌入硅树脂材料中的二氧化硅部分保护二氧化硅材料。在这样的组合中，二氧化硅部分可以在另外的硅树脂材料光学介质中提供UV透明散射体，用于将光（重新）分布穿过光学介质，和/或用于促进光从光导耦出。另外，二氧化硅粒子和/或其它硬质、UV半透明材料的粒子可以加强硅树脂材料。特别地，可以使用碎片状的二氧化硅粒子，也是以多达50%、70%或甚至更高的二氧化硅在硅树脂材料中的百分比的高密度，这会提供可以阻挡冲击的坚固层。考虑到，光学介质或光导的至少一部分可以提供具有密度空间改变的UV级二氧化硅粒子，特别是碎片，其至少部分地嵌入硅树脂材料中，例如以改变光学和/或结构属性。本文中“碎片”表示在三个笛卡尔方向上具有尺寸的物体，其中三个尺寸中的两个可以互不相同，然而这两个中的每一个都显著大于第三尺寸，例如为第三尺寸的10倍、20倍或显著更多倍，例如100倍。

在实施例中，在靠近于用于从自光学介质发射防污积光的发射表面的光学介质部分中，硅树脂材料中UV级二氧化硅粒子的密度可以从光学介质内部到光学介质的发射表面增大，使得在发射表面处或附近提供相对高密度的二氧化硅粒子。尽管可以使用或多或少的球状和/或随机形状的粒子，亚毫米长度规模的二氧化硅碎片（例如典型尺寸低至几微米）可以一起非常靠近地布置，以至于在非常局部力量的影响下（诸如来自尖锐尖端物体的点撞击，和/或来自钝物的局部撞击，包括刮痕、裂缝等等），碎片会在柔性硅树脂中具有一些（哪怕只是很小）移动自由度，使得它们可以稍微重布置自己，从而驱散撞击能量并且整体上减少对光导的损害。因此，可以保持属性的平衡，其导致既结实又有点可变形的层，但是还提供了期望的光学性能。在实施例中，硅树脂材料在光学介质中的比例，从光学介质的一侧到相对的一侧，从大约100%（即基本纯硅树脂材料）逐渐变为低于大约5%（大部分是二氧化硅）。

注意，可以使用除二氧化硅外其它材料（例如玻璃或云母）的粒子，特别是碎片状粒子。这样的其它材料还可以充当防污积光的散射体。还可以提供不同材料粒子的混合物，其可以包含半透明、不透明和/或光学活性粒子的混合物。这些混合物的组分可以在光导各处改变，例如为防污积光调整光导的透射率，特别是如果在一些部分中使用了相对大量的透射不良粒子。

为了制造光学介质，可以形成一系列硅树脂材料层，每个层可能具有关于二氧化硅粒子的数量和/或密度的不同组分。层可以是非常薄的，并且至少一些可以利用湿碰湿（wet on wet）技术应用，即，将硅树脂材料提供到液体或凝胶形式的层，该层应该被硬化成所期望的层，但是其中，在前面的层被完全硬化之前，随后的层被应用到该前面的层。因此，促进了层之间的良好粘附，并且在最终产物中，不同的层可能几乎是无法辨别的，并且可以实现组分的逐渐改变。不同的层合适地通过层材料的喷涂而形成和/或应用。分层材料可以利用高质量控制形成为任何合适厚度。注意，组成照明模块表面的大量部分的光学介质可以以包括粘合的任何合适方式接附到受保护表面。硅树脂材料倾向于显示出与陶瓷、玻璃和金属材料的强烈黏合，并且喷涂或涂抹硅树脂材料因此是形成光学介质并将其接附到衬底的非常合适方式。喷涂和/或涂抹的光学介质还可以容易地制造成不同的期望形状，例如按照水线、具体标志和/或表面形状。分层技术还可以促进在硅树脂材料中定向粒子，例如，平行于层和利用该层涂布的表面的延伸方向地布置碎片。

在照明模块的另一方面，光学介质包含空间，例如利用气体和/或例如水的清澈液体填充的通道，用于引导光穿过该通道，并且相关联的方法包含将该光的至少部分分布穿过光学介质中的这种空间。已经发现，UV光穿过气态物质（特别是空气）的光学透射一般显著好于光穿过固体材料的透射，该固体材料即使被一些人认为是半透明的或透明的，也会表现出多达每毫米百分之几的吸收损失。相比于利用气体填充空间，清澈的液体提供较小的散射，可以良好地传输UV光并且还可以提供光学介质中的腔的结构鲁棒性。已经发现水（最主要是清水）具有相对高的和合适的UV透射率。如果使用蒸馏水、去离子水和/或以其它方式净化的水，那么污染和/或UV吸收也可以和/或另外减少。因此，被认为特别有利的是，使光透射穿过填充气体和/或液体的空间。

为了在受保护表面各处分布光，填充气体和/或液体的空间应该优选地良好定义，并且通道可以在光学介质中提供。最终冲击通道壁的光可以进入光学介质并且在远离受保护表面的方向从光学介质发射，以及发射到液体环境内以提供防污积光。其中定义了空气通道并且自身对防污积光良好透明的光学介质另外保证，如果光学介质将泄漏并且液体介质进入该光学介质，那么产生的防污积光将仍然合适地透射穿过该光学介质。通道可以包含变化的直径。定义和封装单独体积的壁部分会提供局部的通道部分或囊，所述单独体积比相应壁部分的尺寸和/或厚度更大（得多），例如相似于品牌名称“Bubble Wrap”下销售的包装产品

在特别的实施例中，这样的含气体的光学介质包含硅树脂材料，其定义填充气体和/或液体的通道和/或其它空间；硅树脂材料可以被良好地成形以定义复杂结构。已经在上面陈述了具有或不具有诸如二氧化硅粒子的附加物体的硅树脂材料的另外优点。

在实施例中，通过形成两个相对的硅树脂材料层提供通道和/或其它空间，该两个相对的层保持以期望距离分开，硅树脂材料的壁部分和/或柱创建一定距离，例如各层之间的气隙。这样的壁部分和/或柱可以充当散射中心，用于将光（重新）分布穿过光学介质（中的通道），和/或用于将光从填充气体和/或液体的（多个）空间引导入硅树脂材料。这促进光从光学介质进入到液体环境的局部发射，防污积光将在该液体环境中投入使用。

一个或多个光源发射的防污积光的至少部分可以在一方向上传播，该方向具有基本平行于受保护表面的分量，或基本平行于箔的应用表面的分量（当光模块作为箔提供时）。这促进了在沿着受保护表面或箔的应用表面的显著距离上分布光，其帮助获得防污积光的合适的强度分布。

光学介质中可以包含波长转换材料，并且通过利用具有第一波长的光来光激励波长转换材料以引起波长转换材料发射另一波长的防污积光，可以产生防污积光的至少部分。波长转换材料可以作为下述被提供：上转换磷光体、量子点、诸如一个或多个光子晶体光纤的非线性介质等等。由于与UV光波长不同（主要是比其更长）的光在光学介质中吸收和/或散射损失倾向于在光学介质中不那么显著，可能是更加能量高效的是，产生非UV光并且使该光透射穿过光学介质，以及UV防污积光的期望使用位置处或附近产生UV防污积光（即从表面发射进入液体环境）。合适的防污积光处于UV波长范围，或者可选地还为蓝光，从大约220nm到大约420nm，特别是比大约300nm更短的波长，例如从大约240nm到大约280nm。

当应用波长转换材料时，短语“配置成产生防污积光的光源”可以被解释为用于与波长转换材料组合产生防污积光的光源。或者光源自身、或者将光源光转换成波长转换材料光的波长转换材料、或者这两者提供所述防污积光。

在实施例中，光学介质包含光散布体，其布置在至少一个用于产生防污积光的光源前面，用于在具有基本平行于受保护表面的分量的方向上，散布由该至少一个光源发射的防污积光的至少部分。光散布体的示例可以是“倒立”锥体，其布置在光学介质中且位置与该至少一个光源相对，其中该倒立锥体具有表面区域，该表面区域以45°角垂直于受保护表面，用于在基本平行于所述表面的方向上，反射由光源发射的垂直于所述表面的光。在实施例中，光学介质包含光导，其布置在用于产生防污积光的至少一个光源的前面，该光导具有光耦入表面和光耦出表面，该光耦入表面用于耦入来自所述至少一个光源的防污积光，该光耦出表面用于在远离受保护表面的方向上耦出防污积光；光导包含光导材料，该光导材料具有比液体环境的折射率高的折射率，使得防污积光的至少部分在该耦出表面耦出之前，在基本平行于受保护表面的方向上，经由全内反射传播穿过该光导。一些实施例会包含光学介质，该光学介质将光散布体和光导组合，或者将光散布特征与导光特征整合到光学介质中。在实施例中，光散布体和/或光导涂布到受保护表面上。在其它实施例中，光散布体和/或光导以箔的形状因子提供，用于应用到受保护表面上。

用于阻止污积的系统的实施例可以包含：

- 一系列UV LED，其用于产生防污积光；

- 光散布体，其用于在受保护表面各处散布来自LED点光源的防污积光；以及

- 光导（或波导），其用于进一步引导/散布防污积光，可以在表面各处散布，该光导包含对UV光透明的硅树脂材料的薄层，该薄层具有或不具有二氧化硅粒子或一个或多个覆盖二氧化硅的部分。

当基本上整个受保护表面被防污积光发射光学介质覆盖时，显著减少了微生物在此介质上的生长。因为微生物在光学介质的发射表面上被杀死，船体通过沿着该船体流动的水连续地清洁，该水将残骸运输离开船只，并且微生物没有机会污积在船体上。

当前提供的解决方案的优点在于，微生物不是在已经粘附或扎根于污积表面后被杀死，对于已知的有毒分散涂层正是这种情况，而是微生物在污积表面上的扎根被阻止。相比于光处理以移除具有大微生物结构的现有污积，更高效的是在微生物接触污积表面恰好之前或刚刚发生之后主动杀死微生物。该效果会相似于使用纳米表面所制造的效果，该纳米表面如此平滑使得微生物不能黏附于它。

由于杀死处于初始扎根阶段的微生物需要少量的光能量，系统可以被操作以在大表面各处连续地提供防污积光，而不需要极端功率要求。

可以为创建照明表面的LED网格提供能量获取部件，其比如例如嵌入式太阳能电池、水中操作的小型轮机、压力波上操作的压电元件等等。

当前提供的技术的一些优点包括，清洁表面的保留时间、腐蚀处理成本的减少、船只燃料消耗的减少、船体维护时间的减少、CO₂排放减少、环境中有毒物质使用的减少等等。基本平坦和平滑的光发射表面还具有下述优点：其自身不增加阻力，并且甚至可以通过将受保护表面的现有不均匀（铆钉、焊点等等）掩埋在光学介质下而进一步减少阻力。

物体（也见下文）可以包含至少暂时暴露于液体的一个或多个元件。这样的元件可以包括第一元件表面，其可能至少暂时暴露于液体。这样的元件还可以包含第二元件表面，其可以指向物体的主体。

替代硅树脂或在硅树脂之外，作为光学介质的材料，从由透射有机材料组成的组中选择的一个或多个材料可以被应用，所述透射有机材料诸如从由下述组成的组中选择：PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）、PC(聚碳酸酯)、聚丙烯酸甲酯（PMA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PPMA）（树脂玻璃或有机玻璃）、醋酸丁酸纤维素（CAB）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、（PETG）（醇化聚酯）、PDMS（聚二甲基硅氧烷）以及COC（环烯烃共聚物）。特别地，光学介质不是僵硬的。例如，光学介质可以应用到船只的船体。然而，光学介质还可以通过将材料涂布到船体上以及从而形成光学介质，而构造在船只船体上。

光学介质配置成接收所述光源的防污积光的至少部分。因此，特别地，光源和光学介质辐射地耦合。术语“辐射地耦合”特别意指光源和光学介质彼此相关联，使得光源发射的辐射的至少部分被该光学介质接收。光学介质配置成将防污积光分布穿过光学介质。这可以归因于光学介质特别地具有（波导的）光导属性的事实。可选地，光源嵌入于光学介质中（也见下文）。

另外，光学介质还可以包括耦出结构以耦出防污积光。因此，通过全内反射被捕获在光学介质内的防污积光，可以由于经由耦出结构的耦出而逃离该光学介质。这些耦出结构可以嵌入于光学介质中和/或可以配置在光学介质的表面。特别地，耦出结构，可选地与位于第一介质面的至少部分处的反射体组合，被配置成促进防污积光从发射表面在远离第一介质面的方向上发射（即，在照明模块的使用期间：远离元件的第一元件表面（也见下文））。此光用于阻止发光模块的发射表面处的生物污积和/或移除发光模块的发射表面处的生物污积。

如上面和下面指出的，照明模块可以基本由光学介质组成。例如，控制系统和电源中的一个或多个（还）可以嵌入光学介质中。另外，由于单个LED可以提供穿过光学介质的大面积的防污积光，在实施例中照明模块的表面面积可以至少80%由光学介质组成。光学介质可以用于密封元件。因此，第一介质面可以具有与第一元件表面的表面面积基本相同的表面面积。特别地，第一介质面与第一元件表面物理接触。甚至更特别地，整个第一介质面与第一元件表面物理接触。短语“发射表面配置成相比于第一介质面距离第一元件表面更远”表示，光学介质的第一介质面相比于发射表面更靠近元件的第一元件表面。这样，防污积光可以在远离元件的方向上逃离。如上面指出的，在一些实施例中，第一介质面的至少部分，或尤其是整个第一介质面，可以与元件（的第一元件表面）物理接触。术语“密封”及相似术语可以特别地表示，诸如水、尤其是海水的液体（基本）不能到达被密封的部分。

多于一个照明模块可以应用到物体，诸如这种物体的单个元件。因此，术语“照明模块”还可以指多个照明模块。另外，单个照明系统可以包括多个光学介质。因此，术语“光学介质”还可以指多个光学介质。当然，防污积照明系统还可以包括多个元件。因此，如上面指出的，术语“元件”还可以指多个照明元件。术语“元件”可以例如在一个实施例中指船体的板，诸如钢板。然而，术语“元件”还可以指整个船体。术语“元件”特别地指在水边的船体的部分，特别是船舶实施例的情况。

在实施例中，照明模块可以包含所述控制系统，并且可选地还可以包含电源。这样，可以在元件的第一元件表面处提供系统，而不必包括穿过元件的过孔。这可以是有利的，尤其从元件保护的角度。另外，电源可以可选地包括本文描述的本地能量获取系统，诸如从水，尤其是导电水液体，诸如尤其是海水产生电能的系统和/或光伏系统。上述两者可以有利地布置在这样的元件处，前者尤其是低于（预期的）水平面并且后者尤其是高于（预期的）水平面。

本文中，本发明关于导电水液体被描述。然而，本发明还可以与导电非水液体相关。这样的（水或非水）液体因为离子的存在尤其是导电的，诸如在海水的情况中。因此，特别地导电水液体包含海水。

在实施例中，防污积照明系统还包含控制系统。特别地，控制系统配置成作为反馈和计时器中的一个或多个的函数而控制防污积光的强度。术语控制系统可以指电子电路，诸如电路中的传感器，其在达到阈值水平之后允许或引起另一动作，诸如接通或切断光，和/或可以指可以包括（可编程的）软件的控制单元。在实施例中，控制系统包括（线性）反馈系统。该控制系统因此可以配置成操纵照明模块（特别是它的防污积光）。术语“控制强度”可以指防污积光的接通/切断状态，但是可以替代地或附加地还指防污积光的高和低强度。它还可以指防污积光在最大和最小（诸如无强度）之间逐步的无级的增加或减少。

计时器可以例如是一种系统，其触发照明模块在某时间段提供光，并且在另一时间段切断。因此，在实施例中，照明系统配置成以脉冲方式提供防污积光，其中具有防污积光的时间段与没有防污积光的时间段交替。光脉冲可以包括块（方形）脉冲、三角脉冲、锯齿脉冲、单极类正弦脉冲（比如例如具有整流）等等中的一种或多种。频率可以从几秒到几小时，或甚至几天。可选地，脉冲光可以包括慢和快脉冲，例如3小时接通和3小时切断，其中在接通期间，脉冲光以0.001-200Hz范围内的频率，诸如0.01-20Hz提供。通过使用脉冲光，特别是以诸如﹤0.01Hz的相对低频率使用脉冲光，生物污积可以在黑暗时间段中形成，并且在接通时间段中，生物污积可以高效地移除。这样，较少的光会被浪费。因此，在具体实施例中，防污积照明系统可以配置成以脉冲方式提供防污积光，其中具有防污积光的时间段与不具有防污积光的时间段交替。为此，例如，可以应用控制系统与计时器的组合，以利用脉冲方式提供防污积光。

照明系统还可以包括传感器。术语“传感器”还可以涉及多个传感器。防污积照明系统的典型实施例可以特别地包括下述：

- 针对一个或多个参数（见下文）的传感器；

- 基于参数值和阻止污积的最小功率设置的知识（例如预定义设置），计算所要求的功率量的软件；

- 调整有效输出功率的控制单元；作为例如船体或另一元件的整体或每个节段。

在具体实施例中，控制系统配置成作为传感器的反馈的函数控制防污积光的强度，其中传感器配置成感测下述之中的一种或多种：（i）包含所述照明模块的船舶的速度，（ii）（在污积表面一侧的）水流的相对速度，（iii）（在污积表面一侧的）水的水温，（iv）包含所述照明模块的船舶的负载，（v）（在污积表面一侧的）发射表面相对于导电水液体的导电水液面的位置。导电水液面可以尤其是水平面，甚至更尤其是海水平面。

上面描述了系统的一些方面，包括集成选项。在另外具体实施例中，防污积照明系统包含集成单元，该集成单元包含（i）照明模块以及下述中的一个或多个：所述牺牲电极和所述第二能量系统电极，并且可选地包含下述中的一个或多个：控制系统、（计时器）和传感器，其中该控制系统配置成作为下述中的一个或多个的函数控制防污积光的强度：（i）涉及生物污积风险的来自传感器的反馈信号和（ii）用于（周期性地）改变防污积光强度的计时器。在又一实施例中，防污积照明系统包含集成单元，该集成单元包含（i）照明模块和（a）控制系统、计时器和传感器中的一个或多个，其中该控制系统配置成作为下述中的一个或多个的函数控制防污积光的强度：（i）涉及生物污积风险的来自传感器的反馈信号，以及（ii）用于（周期性地）改变防污积光强度的计时器，并且可选地包含（b）所述牺牲电极和所述第二能量系统电极之中的一个或多个。这样的单元能够方便地接附到物体的现有表面以阻止或减少污积，并且还可以考虑到现有基础设施，诸如用于牺牲电极的基础设施。当集成单元中包括牺牲电极时，牺牲电极诸如利用扣紧/松开构件或螺丝等等，特别地配置成可拆卸的。这允许在例如牺牲电极的大量使用之后的替换。

另外，当牺牲电极和所述第二能量系统电极中的一个或多个集成到单元中时，这些电极的至少部分从单元外部可到达。这样，液体与牺牲电极和所述第二能量系统电极可以接触，使得电气电路可以形成。因此，尽管例如所有部件可以嵌入硅光学介质或其它光学介质中，牺牲电极和/或所述第二能量系统电极（当也集成到单元中时）是导电水液体可到达的（然而其它电气部件将一般不可被此液体到达，并且会被完全嵌入照明模块，尤其是光学介质中）。当牺牲电极和所述第二能量系统电极两者集成到单元中时，例如不必须使用船只船体的钢。因此，待保护物体（的元件）的表面可以包含钢，但是可以可选地还包含诸如例如从由下述组成的群组选择的另一材料：木材、聚酯、复合物、铝、橡胶、氯磺化聚乙烯、PVC、玻璃纤维等等。因此，替代钢船体，船体还可以是PVC船体或聚酯船体等等。替代钢，也可以是另一铁质材料，诸如（其它的）铁合金。

特别地，集成单元是闭合的单元，其包括发射表面，其中只有光源的第一电极、光源的第二电极、牺牲电极和第二能量系统电极中的一个或多个可以到达外部（并且可以暴露于液体）。

集成单元可以例如为（硅树脂）箔或（硅树脂）瓦，其可以应用到物体（的元件）的表面。所有元件可以嵌入其中，第二能量系统电极和牺牲电极可用于与液体，尤其是海水接触。

可选地，传感器还可以配置成监控牺牲电极，特别地控制系统在指示牺牲电极状态的预确定值之后给出警告信号。

光源，尤其是固态光源，可以包含第一电极和第二电极（也见上文）。后者可以例如接触地。例如，后者可以与船舶的钢船体或其它物体接触。这可以经由第二能量系统电极；例如，钢船体或其它钢表面可以具有第二能量系统电极的功能。前者，即光源的第一电极，可以特别地与牺牲电极接触。另外，此牺牲电极和第二能量系统电极可以尤其接触包含离子的水，即导电液体，诸如导电水液体，诸如尤其是海水。这样，存在电路，在牺牲电极和第二能量系统电极之间具有电势差，并且因此在第一电极和第二电极之间具有电势差。因此，特别地，牺牲电极和第二能量系统电极包含不同材料。

在具体实施例中，牺牲电极包含锌和镁中的一种或多种。在另外的实施例中，第二能量系统电极包含钢铁，诸如钢。然而，替代例如钢或在例如钢之外，还可以应用其它材料，比如尤其是碳、石墨、焦炭、铂、钢上氧化皮、高硅铸铁、铜、黄铜、青铜、铅和铸铁（没有石墨化）中的一个或多个。短语“其中牺牲电极包含锌和镁中的一种或多种”还可以指牺牲电极包含含有锌和/或镁的合金。然而，牺牲电极还可以基本上由锌和/或镁组成。还可以应用其它材料，诸如某种的铝或铝合金。

特别地，照明系统，尤其是能量系统可以另外包含电压差增强器，其配置成增加光源的第一电极和第二电极之间的电压差。例如，可以应用“焦耳小偷”。可以应用焦耳小偷和具有相似属性的设备，诸如升压转换器，以增加利用能量系统可获得的电势差，其对于例如固态光源会是稍微低一点的。特别地，牺牲电极和第二能量系统电极包含材料，当该材料与海水或其它导电液体接触时，在这些电极之间提供至少0.25V，甚至更特别地至少0.35V的电势差。与电压差增强器组合，第一电极和第二电极之间的电势差可以被创建，对于例如（UV）固态光源有用。术语“牺牲电极”和“第二能量系统电极”还可以分别独立地指多个牺牲电极和第二能量系统电极。短语“与导电水液体电气接触”尤其表示电极与液体物理接触。于是，可以形成闭合电路，其允许能量系统为照明模块，尤其是光源供电。能量系统还可以供电到其它（可选）元件，比如传感器、控制系统、计时器等等。因此，在实施例中，控制系统和传感器（以及可选地其它电气部件，诸如可选地计时器等等）中的一个或多个也由能量系统供电。例如，照明模块可以配置成改变防污积光的强度。为此，照明模块可以包括诸如控制系统的电气部件，以（周期性地）改变防污积光强度。因此，可以应用电压差增强器，从而也为照明系统的其它电气部件（尤其是照明模块，诸如可选的控制系统）增加电压差。因此，在实施例中，在根据前述权利要求中的任意一项所述的防污积照明系统中，该防污积照明系统另外包含电压差增强器，其配置成增加提供到照明模块的电力的电压差。提供的电流可以更低，但是电压差可以足够为照明系统的光源和/或其它可选电气部件供电。

如上面指出的，本发明还提供一种物体（其尤其在使用期间，至少暂时暴露于导电水液体），该物体包含（在使用期间至少暂时暴露于导电水液体的）污积表面，该物体另外包含本文描述的防污积照明系统，其中照明模块配置成（在物体使用期间）利用防污积光辐照所述防污积表面的至少部分。辐照可以直接利用光源完成，或者例如经由光纤或经由波导（诸如本文描述的光学介质）完成。如上面指出的，物体可以例如船舶、鱼塘、水闸、养鱼海水笼、以及其它可移动的或固定的海洋物体等等。在具体实施例中，物体包含船舶，其中该船舶包含钢船体，并且其中该船体配置为第二能量系统电极。污积表面可以是物体（的元件）的表面的一部分，和/或可以是照明系统的发射表面（特别是光学介质的发射表面，当该光学介质被照明系统包含时；也见下文）。因此，在实施例中，物体从由船舶、堰、坝、鱼塘、水闸、养鱼海水笼和航标组成的组中选择。

如上面指出的，照明模块可以另外包含光学介质，其配置成接收防污积光的至少部分，并且配置成将该防污积光的至少部分分布穿过该光学介质，该光学介质包含：（ia）第一介质面，以及（ib）发射表面，其配置成在远离光学介质的第一介质面的方向上发射所分布的防污积光的至少部分。特别地，第一介质面与第一元件表面物理接触。

在又一另外实施例中，物体包含多个照明模块，其在物体高度的至少部分之上布置，其中该控制系统配置成，作为照明模块相对于污积表面一侧的导电水液体的导电水液面的位置的函数，控制防污积光的强度。特别地，物体的高度定义为，在例如水中使用的物体的从低于液面的最低点到物体最高点的高度。这种物体的元件的高度利用相对于从最低点到最高点的垂直方向定义的高度定义。例如，船体高度可以是从龙骨到例如栏杆的高度。有利地，水平面之上的不期望的防污积光可以被减少（并且光和能量的浪费会减少），然而在水平面之下，可以提供防污积光。这还增强了（人类和/或动物的）安全性，因为例如人类曝光于UV辐射期望尽可能小。因此，控制系统可以配置成，作为照明模块相对于低于（在污积表面一侧的）导电水液体的导电水液面的照明模块的深度的位置的函数，控制防污积光的强度。

在又一另外实施例中，本发明还提供一种防污积照明系统（其配置成通过向物体的污积表面提供防污积光，阻止或减少所述污积表面上的生物污积，该物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，该防污积照明系统）包含：（a）照明模块，其包含配置成产生防污积光的光源；以及（b）能量系统，其配置成本地地获取能量并且配置成向所述光照明模块提供电力，其中该能量系统包含（a）牺牲电极，其与光源的第一电极电气连接，和/或用于与这样的牺牲电极连接的（第一）电气连接，该（第一）电气连接与光源的第一电极电气连接，以及（ii）第二能量系统电极，其与光源的第二电极电气连接，和/或用于与这样的第二能量系统电极连接的（第二）电气连接，该（第二）电气连接与光源的第二电极电气连接；其中能量系统配置成，当牺牲电极和第二能量系统电极与导电水液体电气接触时，向照明模块提供电力。牺牲电极和第二能量系统电极中的一个或多个在现有结构中可能已经可获得。因此，这样防污积照明单元可以应用到例如已经包括牺牲电极的现有基础设施。

在又一另外方面，本发明还提供一种为物体的污积表面防止污积的方法，该物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，该方法包含：（a）提供本文定义的照明模块；（b）产生防污积光，其可选地作为下述中的一个或多个的函数：（i）与生物污积风险相关的反馈信号和（ii）用于（周期性地）改变防污积光强度的计时器；以及（c）向所述污积表面提供所述防污积光。这样在物体使用期间，诸如在航行期间和/或在港口停留期间，船舶可以保持清洁免于生物污积，或者生物污积可以被移除。相同的方案适用于可以利用此方法防污积的其它物体。短语“防污积的方法”表示，污积被阻止和/或污积可以被移除。因此，该方法可以是治疗性的和/或预防性的。该方法可以尤其另外包含，诸如尤其是上面定义的那样，作为传感器反馈的函数控制防污积光的强度。例如，一个方案可以设想3小时切断、5分钟接通的计划。在实施例中，每小时提供防污积光0.2-10分钟。在又一实施例中，每（自然）日，即每24小时，提供防污积光30-300分钟。接通时间和/或切断时间可以例如基于反馈信号而是可变的。特别地，防污积光将在目标至少部分暴露于导电水液体时产生，正如（根据物体预确定的使用而）在该物体被使用时通常将是这种情况。因此，防污积照明系统可以配置成，在防污积照明系统使用期间，提供具有可变强度的防污积光，其可选地包括防污积光的接通和切断时间段。为此，防污积照明系统，尤其是该模块，可以包括诸如计时器和/或控制系统的另外电气元件。

在又一另外方面，本发明提供了一种向物体提供防污积照明系统的方法，该物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，该方法包含向船舶提供本文定义的照明模块（和能量系统），该照明模块配置成（在使用期间）向该物体和接附于该物体的该照明模块中的一个或多个的污积表面提供所述防污积光。因此，该防污积照明系统（和能量系统）还可以应用于现有物体。例如，该防污积照明系统可以集成到用于牺牲电极的现有基础设施。当能量系统和照明模块在功能上耦合时，防污积照明系统被提供到该物体。利用该防污积方法和利用向物体提供防污积照明系统的方法，污积表面能够被保护。如上面指出的，污积表面可以尤其包含下述中的一个或多个：光学介质的发射表面，以及被所述船舶的船体包含的元件的第一元件表面。因此，当将防污积照明系统应用到物体时，能量系统的一个或多个元件在（现有的）物体可能已经可获得。

本文中的术语“基本”，诸如“基本所有光”中或“基本由其组成”中的“基本”，将被本领域技术人员理解。术语“基本”还可以包括具有“整个地”、“完全地”、“全部”等等的实施例。因此，在实施例中，形容词“基本”还可以被移除。在适用的场合，术语“基本”还可以涉及90%或更高，诸如95%或更高，尤其是99%或更高，甚至更尤其是99.5%或更高，包括100%。术语“包含”还包括术语“包含”表示“由其组成”的实施例。术语“和/或”特别涉及在“和/或”前面和后面提到的项目中的一个或多个。例如，短语“项目1和/或项目2”和相似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包含”在一个实施例中可以指“由其组成”，但是在另一实施例中还可以指“含有至少所定义的种类并且可选地含有一个或多个其它种类”。

另外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二、第三以及类似术语用于区分相似的元件并且不一对用于描述序列顺序或时间顺序。将理解，这样使用的术语在合适的场合下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以除了本文描述或阐述的顺序之外的顺序操作。

本文的设备尤其在操作期间被描述。如本领域技术人员将清楚的是，本发明不限于操作中的设备或操作方法。

应注意，上面提到的实施例阐释而非限制本发明，并且在不背离所附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计许多备选实施例。在权利要求中，任何置于括号之间的附图标记将不解释为限制该权利要求。动词“包含”及其变形的使用不排除存在除了那些在权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤。元件之前的冠词“一（a）”或“一个（an）”并不排除存在多个这样的元件。本发明能够借助包含若干不同元件的硬件，以及借助合适编程的计算机来实现。在列举若干构件的设备权利要求中，这些构件中的若干构件可以通过一个并且相同项的硬件来实现。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

本发明还适用于包含说明书中描述的和/或附图中示出的突出特征中的一个或多个突出特征的设备。本发明还涉及包含说明书中描述的和/或附图中示出的突出特征中的一个或多个突出特征的方法或过程。

此专利中讨论的各种方面可以被组合以便提供附加的优点。而且，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

附图说明

现在将参考所附示意图仅仅通过示例的方式描述本发明的实施例，在这些图中，对应的附图标记表示对应的部件，并且其中：

图1是示出为光波长的函数的针对不同生物材料的杀菌作用光谱的曲线图；

图2是具有光导的光模块的示意截面图；

图3示出包含重新分布反射体和波长转换材料的实施例；

图4a-c示出铁丝网网格的实施例；

图5a-5d示意地描绘本文描述的照明系统的某方面；

图6a-6c示意地描绘防污积照明系统及其应用的一些方面；以及

图7a-7e示意地描绘防污积照明系统及其应用的一些方面。

附图不一定是按比例的。

具体实施方式

尽管本公开内容已经在附图和前面说明书中详细地予以说明和描述，这种说明和描述将被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本公开内容不限于所公开的实施例。

图1是示出为波长的函数的针对不同生物材料的杀菌作用光谱的曲线图，其中RE表示相对效果，曲线1表示源自IES照明手册应用卷（IES Lighting Handbook,Application Volume），1987年，第14-19页的杀菌作用；曲线2表示大肠杆菌光吸收（源自W.Harm的紫外辐射的生物学效果（Biological Effects of ultraviolet radiation），剑桥大学出版社，1980年），并且曲线3表示DNA吸收（同样源自IES手册）。

图2示出作为基本实施例的照明模块200的截面，该照明模块包含多个光源210（本文中是侧发射LED，其中光主要从LED的侧面发射，并且或多或少与表面平行地发射），该光源封装于不漏液的光学介质220内，从而经由全内反射将从光源210发射的光211的至少部分引导穿过该光学介质，该光学介质另外提供有光学结构7以散射光211，并且朝向将用光瞄准的物体1200（生物污积生物）将光211引导出光学介质220。光学介质220一般在两个维度上延伸得显著多于与在第三维度上，使得提供类似二维的物体。散射光211的光学结构7可以散布在光学介质材料的一个或多个部分中，可能散布遍及整个光学介质材料，其中在这些部分中，分布会是大体均匀或局部的。具有不同结构属性的散射中心可以被组合，以在光学特征之外还提供结构特征，诸如耐磨性和/或耐冲击性。合适的散射体包含不透明的物体，不过也可以使用很大程度上半透明的物体，例如小的气泡、玻璃和/或二氧化硅；仅仅要求对于使用的（多个）波长发生折射率改变。

导光和在表面上散布光的原理是众所周知的，并且广泛应用于各种领域。本文中，该原理出于防污积目的应用于UV光。注意，使诸如船只船体的表面利用UV自点亮（self-lit）的想法是一种与当前并且广为接受的防污积解决方案明显不同的解决方案，该当前并且广为接受的防污积解决方案依赖于平滑涂层、化学物质、清洁、控制船速的软件等等。

全内反射是使光透射穿过光学介质的一个方式，于是光学介质经常称作光导。为了维持全内反射的条件，光导的折射率应该比周围介质的折射率高。然而，在光导上的（部分）反射涂层的使用和/或例如船只船体的受保护表面的反射属性的使用自身也可以用于建立引导光穿过光学介质的条件。

在一些实施例中，光学介质可以相对于例如船只船体的受保护表面而定位，使得小的气隙在光学介质和受保护表面之间引入；UV光在空气中比在光学介质中可以甚至更好的行进-吸收更少，即使当此光学介质设计为导光材料时。在其它实施例中，例如空气通道的填充气体的通道可以在硅树脂材料中形成。还可以例如以比如矩形或蜂窝图案的规则图案或者以不规则图案，提供单独的填充气体的囊的阵列。替代填充气体（例如空气），通道和/或囊可以至少部分地利用例如清水和/或净化水的UV透射液体填充。在利用这样的光学介质覆盖的受保护表面经受冲击情况下，例如船只撞击坞边，小的囊可以缓冲、重新分布冲击能量，并且因此保护表面，其中填充液体的囊变形时可以比可能更容易爆开的空气囊更坚固。

因为大多数材料具有（非常）有限的UV光透射率，在光学介质的设计中必须注意。专用于此目的的许多具体特征和/或实施例在下面列出：

- 可以选择低功率LED的相对小间距，以最小化光必须行进穿过光学介质的距离。

- 可以使用“中空”结构，例如具有间隔物的硅树脂橡胶垫，该间隔物使其距受保护表面保持小段距离。这创建了空气“通道”，UV光能够以高效率传播穿过该通道（空气对于UV是非常透明的）。使用由这种结构提供的填充气体的通道允许在光学介质中很远的距离上分布UV光，否则该光学介质的材料将因为太强地吸收UV光而不能用于防污积。相似地，可以形成单独的囊。

- 可以选择具有高UV透明度的特殊材料，比如某些硅树脂或者UV级（熔融）二氧化硅。在实施例中，此特殊材料可以只用于创建用于让光传播大部分距离的通道；更便宜/更坚固的材料可以用于剩下的表面。

另外的实施例在附图中公开，其中主要问题是利用防污积光，优选UV光，然而使用点光源照明大表面。典型顾虑是将光从点光源散布到表面照明。更详细地：

- 典型货柜船的受保护表面面积是~10000m²。

- 典型LED源具有~1mm²的面积。这小了10¹⁰倍。

- 考虑到所要求的功率水平，可能要求大约每平方米10个LED。

- 这意味着光必须从一个LED散布在~1000cm²之上。

- 作为另一临界条件是解决方案应该是薄的（数量级：1cm），例如，其原因诸如：

- 为了能够将该解决方案作为“涂层”添加到船只

- 为了不增加由于船只截面尺寸增加引起的阻力

- 为了保持（块状）材料成本被限制。

因此提供了光学介质的使用，尤其是基本平坦光导的使用。光导的典型尺寸是大约1mm到大约10mm的厚度。在其它方向上，从光学的角度讲，不存在对尺寸的实际限制；如果提供多个光源，使得由于光的部分耦出以及可能的（吸收）损失而导致的遍及光导的光强度衰减被抵消，对尺寸特别地没有限制。

本文中认为，如同LED电视背光的设计，相似的光学挑战适用，不过在防污积中发射光强度均匀性没有LED电视背光那么严格。

存在附加的想法和解决方案以在更薄的光学结构内获得更高的均匀性，诸如在一个或多个光源的正前方引入散射体和/或反射体或其它光散布体。

图3（左手侧）示出在光学介质220中含有形式为反射锥体25的光散布体，其尖端朝向光源210。这在一方向上对光211导向，该方向具有基本平行于待被保护免于污积的表面101的分量。如果锥体25不是完全反射的也不是不透明的，来自光源的一些光将穿过该锥体并且导致减少的或无效的防污积的阴影的创建被阻止。

另外，图3示出包含于光学介质220中的波长转换材料CM。图示的实施例配置成，通过利用来自光源2100的光对波长转换材料CM光激励而产生至少部分的防污积光，具有第一波长的光31致使波长转换材料从光学介质220向环境E（即发射表面222的下游）中发射另一波长的防污积光211。波长转换材料在光学介质220中的分布可以例如根据光学介质220中的光（的不同波长）的（期望的）强度分布而空间地改变。

术语“上游”和“下游”涉及项目或特征相对于来自发光构件（本文中尤其是第一光源）的光的传播的布置，其中，相对于来自发光构件的光束中的第一位置，更靠近发光构件的光束中的第二位置是“上游”，并且更远离发光构件的光束中的第三位置是“下游”。

图4a-4c示出铁丝网实施例，其中，诸如UV LED的光源210布置在网格中并且连接成一系列并联连接。或者通过焊接、或者通过胶合、或者通过任何其它已知电气连接技术，LED可以如图4b所示安装在节点处，用于将LED连接到铁丝网4。每个节点处可以放置一个或多个LED。可以实施DC或AC驱动。在DC的情况中，LED如图4c所示地安装。如果使用AC，那么如图4c所示，使用反并联配置的一对LED。本领域技术人员知道，在每一个节点处可以使用超过一对反并联配置的LED。铁丝网网格的实际尺寸和网格中UV LED之间的距离可以通过拉伸口琴（harmonica）结构调整。铁丝网网格可以嵌入光学介质中，其中可选地，如图3中图示地提供散射特征的平行网格。

除了船只的船体的防污积应用，设想了下述替代应用和实施例：

- 本公开内容可以应用到广泛的领域中。几乎与自然水接触的任何物体将会随着时间遭受生物污积。这可以阻碍例如海水淡化装置的入水口，封堵泵站的管道，或甚至覆盖室外池的壁部或底部。所有这些应用将受益于当前提供的方法、照明模块和/或系统，即有效的薄的附加表面层，其阻止整个表面区域上的生物污积。

- 尽管UV光是优选的解决方案，也设想了其它波长。非UV光（可见光）也对生物污积有效。典型微生物相比于UV光对于非UV光不那么敏感，不过，供给光源的每单位输入功率可以在可见光谱中产生更高得多的剂量。

- UV LED是薄发光表面的理想源。然而，也可以使用LED之外的UV源，诸如低压汞蒸气灯。这些光源的形状因数是非常不同的；大体上，该光源更大得多。这导致不同的光学设计，以在大面积上“分布”来自单个光源的所有光。不过本文讨论的光引导的概念没有改变。另外，会产生期望波长和/或波长组合的光的重大贡献。

替代使用在远离受保护表面的方向上向外发射UV光的薄层以便避免生物污积，生物污积还可以通过在受保护表面的方向上应用来自外部的UV光而潜在地移除。例如，如描述地，将UV光照射到包含合适的光学介质的船体或表面上。因此，在朝向和远离受保护表面的方向上发射防污积光的单个光学介质会甚至更高效。

图5a-5d示意地描绘防污积系统的一些实施例和变型。图5a示意地描绘防污积照明系统1，其包含照明模块200并且可选地包含控制系统300。这里，作为具有污积表面1201的物体1200的示例，具有所述船体21的船舶20被示意地描绘。污积表面1201可以是元件100和/或与所述物体1200相关联的元件或系统的表面（的部分）。元件100表示该物体的元件，诸如，例如船舶20的船体21。在此示意描绘的实施例中，物体1200还包含防污积照明系统，其包括发射表面（见下文）。因此，污积表面1201可以例如还包含这样的发射表面220。

元件100包含第一元件表面101和第二面102，该第一元件表面101包含例如至少0.4m²的面积。例如，第二面102可以是船舶20的船体21的内壁（附图标记23表示龙骨）。第一元件表面101是朝向（在此实施例中）船舶20外部的面，其在使用期间将至少部分地接触液体5，尤其是水。液面用附图标记15表示。如可以看到的，元件100的至少部分被淹没。

照明模块200包含光源，并且可选地包含光学介质220。特别地，光源210配置成产生防污积光211，其尤其可以包括UV光，甚至更尤其至少包括UV-C光。光学介质220尤其配置成接收至少部分的防污积光211，并且另外配置成分布至少部分的防污积光211穿过光学介质220。光学介质包含第一介质面221和发射表面222，该第一介质面221可以例如具有至少0.4m²的面积，该发射表面222配置成在远离光学介质220的第一介质面221的方向上发射所分布的防污积光211的至少部分。这里，第一介质面221指向元件100的第一元件表面101。在此实施例中，光学介质220与光学元件的第一元件表面101物理接触。例如，在这样的实施例中，照明模块200的至少部分因此配置成密封第一元件表面101的至少部分，发射表面222配置成比第一介质面221距第一元件表面101更远。另外，照明系统1包含控制系统300，其配置成作为反馈和计时器的一个或多个的函数而控制防污积光211的强度。可选的计时器没有被描绘，但是可以可选地集成到控制系统中。替代地，用附图标记400表示的传感器可以感测时间信号。附图标记230表示电源，其可以本地地获取能量，或者其可以例如是电池。可选地，电力可以从船舶提供。附图标记h表示元件100的高度。

通过示例的方式，电源230、控制系统300和传感器400全部集成到照明模块200中，并且与光学介质220一起形成单个的单元。照明模块200可以基本上覆盖整个元件100。这里，通过示例的方式，第一面101的仅仅部分被覆盖。在图5a描绘的实施例中，第一光学介质表面接附于元件100的第一面。图5b仅仅通过示例的方式示意地描绘实施例，其中光学介质补接附于元件100；由此可以创建空腔107。注意，照明单元的至少部分密封元件100的第一元件表面。这里，通过示例的方式，元件是墙壁或门或可移动建筑物40，例如大坝或水闸。图5c通过示例的方式示出多个元件100，并且还示出多个照明模块200。照明系统还包括多个传感器400，以及单个控制系统300。另外，本地能量获取系统230可以例如是光伏电池。照明模块200在一个实施例中可以形成单个的集成单元，以及作为整体密封元件100。利用这种系统，可以监控哪些光学介质220低于液面15。如在附图中表示的，只有那些低于液面15的光学介质会提供防污积光211。当然，比示意描绘的照明模块更多的照明模块会是可得到的。图5d示意描绘单独的照明系统1，其可选地也可以被耦合。例如，控制系统300可以可选地（无线地）通信。然而，照明系统还可以独立地工作。

附图标记700表示集成单元，其包含（i）照明模块200和下述中的一个或多个：所述牺牲电极（见下文）、所述第二能量系统电极（见下文）、可选的控制系统300、可选的计时器以及可选的传感器400，其中该控制系统300可以例如配置成作为下述中的一个或多个的函数而控制防污积光211的强度：（i）来自传感器400的涉及生物污积风险的反馈信号，和（ii）用于（周期地）改变防污积光211强度的计时器。

如例如在一些示意描绘的实施例中所示，集成单元700可以尤其是闭合单元，发射表面221作为面之一。在图5a-5d中，为了简单起见没有描绘电极等等。然而，这些将参考图6a-6c和7a-7e在下面另外阐明。

注意，污积表面1201在一些实施例中（还）可以包含发射表面（222），尤其见图5a-5b。

图6a-6c示意地描绘防污积照明系统及其应用的一些方面。例如本发明的一个方面是，在电路中插入UV LED和/或其它光源210，该电路可能已经在物体1200中可获得，该物体具有（钢）污积表面1201和接附到该污积表面的牺牲电极510，没有光源210的情况（图6a）和具有光源的情况（图6b和6c）之间的比较见图6a-6c。虚线通过示例的方式表示穿过钢污积表面1201的电气回路。钢船体21，此处是污积表面1201，可以充当第二能量源电极520。这样，提供了可以用于为光源210供电的能量系统500。图6b示出光源210的引入，该光源可以照明污积表面1201，并且该光源可以由能量系统500供电。

图6c更详细地示意地描绘防污积照明系统1的实施例（这里也在闭合单元的实施例中），其中通过示例的方式光源210被光学介质220包含。防污积照明系统尤其关于此实施例而另外阐明，不过本发明并不限制于此实施例。图6c示意地描绘防污积照明系统1，其配置成通过向物体1200的污积表面1201提供防污积光211，阻止或减少所述污积表面1201上的（与水相关的）生物污积，该物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体。该防污积照明系统1包含：（a）照明模块200，其包含配置成产生防污积光211的光源210；和（b）能量系统500，其配置成本地地获取能量并且配置成向所述光照明模块200提供电力，其中该能量系统500包含（i）牺牲电极510（其与光源210的第一电极251电气连接），和（ii）第二能量系统电极520（其与光源210的第二电极252电气连接），其中该能量系统500配置成，当该牺牲电极510和该第二能量系统电极520与诸如尤其是海水（诸如液体5）的导电水液体电气接触时，向照明模块200提供电力。光源210嵌入于光学介质220中。光学介质220包含运输线530，其用于与光源210的电气连接1251、1252。这里，两个运输线是可得到的。注意，光学介质可以是聚合物，其中整个光源可以嵌入该聚合物中。注意，表面或船体21是待保护表面（具有带保护表面的元件）。通过将照明单元1，尤其是光学介质220布置到此待保护表面的大量部分，污积表面转变为照明单元1，尤其是光学介质的表面。因此，在此实施例中，防污积光将为发射表面221防止污积。因此，污积表面1201此处包含光学介质220的发射表面222。因此，在此实施例中，实际上发射表面222是待保护表面。

图7a-7e示意地描绘防污积照明系统及其应用的一些方面。图7a和7b更详细地示意描绘本发明的一些选择和方面。另外，图7a示意地描绘利用附图标记580表示的诸如“焦耳小偷”的电力增强器的应用，以增加光源210的第一电极251和第二电极252之间的电压差。附加或替代这样的“焦耳小偷”，升压转换器（增压变换器）可以应用作为电力增强器。升压转换器是输出电压比其输入电压高的DC到DC功率转换器。它是一类开关式电源（SMPS），其含有至少两个半导体（二极管和晶体管）和至少一个能量储存元件，即电容器、电感器或这两者的组合。“焦耳小偷”是简约的自激振荡升压器，其尺寸小、成本低、并且容易建造；典型用于驱动轻负载。其可以使用单芯电池中几乎所有能量，甚至远低于其它电路认为电池完全放电（或“耗尽”）的电压。电路可以使用间歇振荡器的自激振荡属性，以形成未调节升压转换器。以在输入部汲取更大电流为代价，输出电压增加。替代地或附加地，可以应用反激转换器。反激转换器可以在DC/DC转换中使用，输入部和任何输出部之间具有电流隔离。更精确地，反激转换器是一种电感器分开形成变压器的降压升压转换器，使得电压比率倍增，具有隔离的附加优点。

在图7a中，光源210的光被引入诸如光纤或波导的光学介质中，可选地在光学介质之上分布后，防污积光可以从该光学介质（从发射表面222）逃离。在附图顶部示出的此防污积光可以用于为污积表面（未描绘）防污积。图7b示意地描绘一种选择，其中光源210嵌入于例如硅树脂箔或瓦的光学介质220中。第一电极251和第二电极252可以在此处分别作为电气连接1251、1252，延伸穿过光学介质，并且可从光学介质220外部经由运输线530可到达。这些电极可以与能量系统的相应电极连接（未描绘；见上文；并且见图7e）。

图7c-7d示意地描绘照明单元1的一些实施例，其中在集成单元700中提供若干部件。集成单元700可以包含照明模块200和下述中的一个或多个：所述牺牲电极510（见图7c）和所述第二能量系统电极520（见图7d），并且可选地包含控制系统（未描绘）、计时器（未描绘）和传感器（未描绘）中的一个或多个。诸如包含所述牺牲电极510和所述第二能量系统电极520的那两个实施例的组合当然也是可能的。图7c的实施例可以例如接附到物体1200（未描绘）的表面，其中该表面例如是钢船体。这还可以应用于图7d的实施例，不过此实施例可能已经包含第二能量系统电极，但是此单元还将经由电气连接1251电气连接到牺牲电极（未示出）。

因此，虽然图7d的实施例可能需要包括牺牲电极的物体以电气连接到光源的第一电极251，此实施例不一定需要具有钢船体或可以用作第二能量系统电极520的其它元件的物体，因为此电极已经包括在防污积系统1中，尤其是单元700中。因此，此防污积系统1，尤其是单元700可以应用到的表面类型可以不是限制性的。相反，虽然图7c的实施例可能需要包括第二能量系统电极520的物体，以电气连接到光源的第二电极252，此实施例不一定需要具有牺牲电极510的物体，因为此电极已经包括在防污积系统1中，尤其是单元700中。这里，此防污积系统1，尤其是单元700可以应用到的表面的类型可以是更具限制性的。为了提供可以应用于为任何表面防止污积或者保护任何表面的完全自治系统，图7c和7d的实施例可以组合，如图7d示意性所示。图7a-7e没有描绘诸如在图5a-5d中示意描绘的其它可选部件。然而，当然同样地，控制系统、传感器、计时器等等也可以是可得到的，并且例如集成于单元700中。另外，能量系统700还可以为这样的可选电子部件供电。

因此，本发明提供防污积照明系统1，其配置成通过向物体1200的污积表面1201提供防污积光211，阻止或减少所述污积表面1201上的生物污积，该物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，该防污积照明系统1包含：照明模块200，其包含配置成产生防污积光211的光源210；以及b能量系统500，其配置成本地地获取能量并且配置成向所述光照明模块200提供电力，其中该能量系统500包含i牺牲电极510，和ii第二能量系统电极520，其中该能量系统500配置成，当牺牲电极510和第二能量系统电极520与导电水液体电气接触时，向照明模块200提供电力。

取决于用于阳极的确切金属以及使用的确切LED，产生的电压可能不足以直接为LED供电。在这种情况下，简单的DC-DC转换器可以产生更高的电压。例如，所谓的“焦耳小偷”可以利用低至0.35V的电压工作。所要求的总功率以及因此所需要的牺牲电极的量可以根据下述估计：

o 能量含量为每磅锌大约368安时；对于铝为1108安时；在3V电压的3mA电流将产生10mW的电功率 = UVC范围中1mW的光学功率（@1%转换效率）

o 1mW的UVC光可以阻止~1m2面积上的生物污积。

o 对于大船（10000m²），因此需要10000*3mA=30A。这每12小时消耗（腐蚀）一磅锌，或大约360千克/年。因此，利用相对简单的系统，并且通过重复利用船只船体上若干已经存在的部件，可以为UV防污积系统供电。

因此，释放某些化学物质或杀虫剂的防污积解决方案当前具有大的市场份额。为了有效，这些涂层必须提供对于活物恶劣的环境。缺点是，随着时间流逝，或者通过故意释放、或者通过表面的不可避免的清洁，那些化学物质被释放到水中。这些化学物质常常保持活性，对环境造成不利效果。一种阻止生物污积的根本不同方式是通过使用UV光发射。已知的是，倘若合适波长的充足剂量被应用，UV光对于去活或甚至杀死微生物是有效的。它的示例是压舱水处理。我们将提出一种用于防止生物污积的新方案，其中UV光发射层应用在船只的船体外部。引入UV-LED作为光源使得薄的、类似涂层的结构能够实现，在该结构中UV光在表面内均匀散布。另外的光学设计元件将确保，光在涂层各处上或多或少均匀地逃离。UV发射层将减少微生物接附于船体的可能性，或甚至阻止微生物接附于船体。在实验装置中，我们已经在延长时间段内保持表面免受生物污积上取得满意结果。两个元件布置在海水中，并且留在其中四周。一个元件利用UV光辐照；另一个没有利用UV光辐照。在四周之后，前者只在没有接收到UV光的位置包括污积；该位置自身本来不受污积。后一元件被污积完全覆盖。

Claims (21)

1.一种防污积照明系统（1），其配置成通过向物体（1200）的污积表面（1201）提供防污积光（211），阻止或减少所述污积表面（1201）上的生物污积，该物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，所述防污积照明系统（1）包含：

照明模块（200），其包含配置成产生所述防污积光（211）的光源（210）；以及

能量系统（500），其配置成本地地获取能量并且配置成向所述照明模块（200）提供电力，其中所述能量系统（500）包含（i）与所述光源（210）的第一电极（251）电气连接的牺牲电极（510），和（ii）与所述光源（210）的第二电极（252）电气连接的第二能量系统电极（520），其中所述能量系统（500）配置成，当所述牺牲电极（510）和所述第二能量系统电极（520）与所述导电水液体电气接触时，向所述照明模块（200）提供电力，

其中所述防污积照明系统还包含电压差增强器，所述电压差增强器配置成增加所述光源的第一电极（251）和第二电极（252）之间的电压差。

2.根据权利要求1所述的防污积照明系统（1），其中所述电压差增强器选自包含“焦耳小偷”和升压转换器的电压差增强器的组。

3.根据权利要求1或2所述的防污积照明系统（1），其中所述电压差增强器配置成增加提供到所述照明模块的电力的电压差。

4.根据权利要求1或2所述的防污积照明系统（1），其中所述光源（210）包含配置成提供UV-A和/或UV-C光的UV LED。

5.根据权利要求1或2所述的防污积照明系统（1），其中所述牺牲电极（510）包含锌和/或镁，其中所述第二能量系统电极（520）包含钢铁。

6.根据权利要求1或2所述的防污积照明系统（1），其中防污积照明系统（1）包含光学介质（220），其中所述光学介质（220）包含波导和/或光纤，该波导和光纤配置成向所述污积表面（1201）提供所述防污积光。

7.根据权利要求1或2所述的防污积照明系统（1），其中所述照明模块（200）另外包含光学介质（220），所述光学介质配置成接收所述防污积光（211）的至少部分，并且配置成将所述防污积光（211）的至少部分分布穿过所述光学介质（220），所述光学介质包含发射表面（222），所述发射表面配置成在远离所述光学介质（220）的方向上发射经分布的防污积光（211）的至少部分，其中所述污积表面（1201）包含所述发射表面（222）。

8.根据权利要求7所述的防污积照明系统（1），其中所述光源（210）嵌入于所述光学介质（220）中，并且其中所述光学介质（220）包含用于与所述光源（210）的电气连接（1251、1252）的运输线（530）。

9.根据权利要求1或2所述的防污积照明系统（1），其中所述牺牲电极（510）和/或所述第二能量系统电极（520）、以及所述照明模块（200）包含于集成单元（700）中。

10.根据权利要求9所述的防污积照明系统（1），其中所述集成单元另外包含控制系统（300），其中所述控制系统（300）配置成作为（i）涉及生物污积风险的反馈信号和/或（ii）用于基于时间地改变所述防污积光（211）的强度的计时器的函数来控制所述防污积光（211）的强度，并且其中所述控制系统（300）也由所述能量系统（500）供电。

11.根据权利要求10所述的防污积照明系统（1），配置成以脉冲方式提供所述防污积光（211），其中具有防污积光（211）的时间段与没有防污积光（211）的时间段交替。

12.根据权利要求9所述的防污积照明系统（1），其中所述集成单元另外包含控制系统（300）和传感器（400），其中所述控制系统（300）配置成作为（i）来自所述传感器（400）的反馈信号，所述反馈信号涉及生物污积风险，和/或（ii）用于基于时间地改变所述防污积光（211）的强度的计时器的函数来控制所述防污积光（211）的强度，并且其中所述控制系统（300）和/或所述传感器（400）也由所述能量系统（500）供电。

13.根据权利要求12所述的防污积照明系统（1），配置成以脉冲方式提供所述防污积光（211），其中具有防污积光（211）的时间段与没有防污积光（211）的时间段交替。

14.一种包含污积表面（1201）的物体（1200），该物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，所述物体（1200）另外包含如在权利要求1-9中的任意一项中限定的防污积照明系统（1）。

15.根据权利要求14所述的物体（1200），其中所述物体包含船舶（20），其中所述船舶包含钢船体（21），并且其中所述钢船体（21）配置作为第二能量系统电极（520）。

16.一种包含污积表面（1201）的物体（1200），该物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，所述物体（1200）另外包含如在权利要求10-13中的任意一项中限定的防污积照明系统（1）。

17.根据权利要求16所述的物体（1200），包含多个照明模块（200），所述照明模块（200）沿由所述物体的最高点和最低点定义的垂直方向布置在所述物体（1200）上，其中所述控制系统配置成，作为照明模块（200）相对于在所述污积表面（1201）一侧的导电水液体液面的位置的函数，控制来自照明模块的防污积光（211）的强度。

18.根据权利要求16-17中任意一项所述的物体（1200），其中所述物体包含船舶（20），其中所述船舶包含钢船体（21），并且其中所述钢船体（21）配置作为第二能量系统电极（520）。

19.一种为物体（1200）的污积表面（1201）防止污积的方法，所述物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，所述方法包含：

提供如在权利要求1-13中的任意一项中限定的防污积照明系统（1）；

由所述能量系统（500）本地地获取能量，以向所述照明模块（200）提供电力；

由所述照明模块（200）产生所述防污积光（211）；以及

向所述污积表面（1201）提供所述防污积光（211）。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述导电水液体是海水。

21.一种向物体（1200）提供防污积照明系统（1）的方法，所述物体在使用期间至少暂时暴露于导电水液体，所述方法包含：向所述物体（1200）提供如在权利要求1-13中的任意一项中限定的防污积照明系统（1），所述照明模块配置成向所述物体（1200）和/或接附于所述物体（1200）的所述照明模块的污积表面（1201）提供所述防污积光（211）。