CN112770970A - 用于保护表面免受生物污染的具有感应功率传输的防污系统 - Google Patents

Abstract

一种用于减少和/或防止在使用时暴露于污染条件的物体的污染的防污系统，包括多个防污设备(26)，其用于向所述物体的至少部分和/或所述防污系统的至少部分提供防污辐射；其中，所述防污系统还包括：功率传输系统，所述功率传输系统包括：感应功率发射器(10)，其包括至少一个感应发射器元件(12)；以及，多个感应功率接收器(24)，每一个感应功率接收器包括至少一个感应接收器元件；其中，所述感应功率发射器和所述多个感应功率接收器用于相对于彼此以固定配置安装在所述物体上，从而在所述至少一个感应接收器元件中的每一个与所述至少一个感应发射器元件之间提供感应耦合，使得在所述功率传输系统使用时可以感应地传输功率；并且其中，所述多个防污设备(26)被配置为在所述系统使用时，使用来自所述多个感应功率接收器中的至少一个的发射功率而被驱动。

Description

用于保护表面免受生物污染的具有感应功率传输的防污系统

技术领域

本公开涉及具有用于向防污系统的负载供电的具有感应功率传输系统的防污系统。本公开还涉及在使用时遭受污染并具有这种防污系统的物体。

背景技术

生物污染或生物学污染是微生物、植物、藻类和/或动物在表面上，尤其是在那些暴露于潮湿或水环境(如海、湖或河)的表面上的积聚。生物污染有机体之间的种类非常多种多样，并且远远超出了藤壶和海藻的附着。根据一些估计，由超过4000种有机体组成的1700多个物种能够导致生物污染。生物污染被分为包括生物膜形成和细菌粘附的微观污染和较大有机体的附着的宏观污染。由于确定是什么阻止有机体沉降的独特的化学和生物学，这些有机体也被分为硬污染类型或软污染类型。

钙质(硬)污染有机体包括藤壶、包壳的苔藓虫、软体动物、多毛类环虫和其他管状蠕虫以及斑马贻贝。非钙质(软)污染有机体的范例是海藻、水螅虫、藻类和生物膜“软泥”。这些有机体共同形成了污染群落。

在几种情况下，生物污染产生严重的问题，例如，机械停止工作、进水口被堵塞、以及船体遭受的拉力增加，并且因此导致油耗增加。据估计，燃料消耗中高达40％的增加可归因于生物污染。由于大型油轮或集装箱运输船每天能够消耗多达200,000欧元的燃料，因此采用有效的防污方法可能节省大量资金。因此，防污的主题，即去除或防止形成污染的过程是众所周知的。

在工业过程中，生物分散剂能够用于控制生物污染。在控制较少的环境中，利用使用杀生物剂的涂层、热处理或能量脉冲将有机体杀死或抵御有机体。防止有机体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，或者创建类似于鲨鱼和海豚的皮肤的纳米级表面拓扑，这些拓扑仅提供较差的锚定点。

WO 2014/188347公开了一种用于防止生物污染的系统，其中，要保持清洁以防止污染的所有表面或大量表面(例如，船体)覆盖有发射杀菌光(具体是紫外)的层。因此，已知的是采用基于光的方法，具体地，使用紫外(UV)光来减少或防止污染。众所周知，大多数微生物有机体会在足够的紫外光的情况下被杀死、呈现不活跃或无法繁殖。这种效果主要由紫外光的总剂量支配。杀死90％的某些微生物有机体的典型剂量为每平方米10毫瓦小时。在这方面，一种具体有效的光类型是波长在大约100至280nm波长范围内的UVC光。在WO2014/188347中，较低功率的UV LED用于提供必要的UV光。LED能够总体上包括在小包装中，并且比其他类型的光源消耗更少的功率。LED能够被制造为发射各种所需波长的(UV)光，并且能够在很高程度上控制其操作参数，尤其是输出功率。现有的UV LED能够容易地达到合适的杀菌剂量。

发明内容

在已知系统中，必须向被布置在施加于轮船的层中的光源输送功率。这在某种意义上是有问题的，系统需要被设计为使得其允许应用到物体(例如船体)的大的不规则形状的表面上，并且在其至少部分浸入水中可能引起电气危险以及腐蚀问题的条件下是可操作的。

因此，需要一种改进的电动防污系统。

本发明的一个目的是至少部分地预见前述需求。

发明人认识到，这样的系统必须被应用和操作的前述条件要求做出许多设计选择以应对这些条件。具有受保护的功率供应电路的单个元件系统将是优选的。但是，这样的系统实际上很难设计并安装到大型物体上。

根据本发明的第一方面，提供如权利要求中所限定的防污系统。

发明人已经认识到，具有包括用于覆盖物体的表面区域的多个防污面板的模块化设计的防污系统将至少部分实现上述目的。具体地，这将允许通过将防污面板应用到这种表面的不同区域来覆盖物体(例如，船体)的大的表面。这将不仅使系统的安装更容易，而且使系统在形状(例如弯曲)和能够覆盖的表面的尺寸方面更加灵活。为了使这样的系统稳健地操作，功率供应策略被选择为部分地基于利用权利要求中所限定的功率传输系统的无线功率传送。利用这样的传输系统，可以使用中央功率感应功率发射器来向多个感应功率接收器提供功率。因此，每个面板能够具有一个这样的接收器，并因此由中央感应功率发射器供电。这提供了一种有效的方式将功率输送到在大面积上延伸的负载(多个防污设备)。具体地，可以形成至少一个且优选地多个功率输送传输器的网格来覆盖大的面积，每个功率输送传输器与多个功率接收面板相关联。感应功率接收器和传输器可以被封装在面板中，从而保护它们免受环境条件(例如水)的侵害。因此，可以减少腐蚀问题，同时能够根据需要传送功率。此外，可以在物体的水线上方建立从功率源(例如，船用发电机或电池等)到感应功率发射器的中央功率供应，从而可以将电流连接用于该目的，而不引入例如腐蚀问题，同时水线以下的功率传输能够以无线方式发生。使用诸如线圈之类的感应元件的无线功率传送不仅通过没有向环境开口的封装而简化水密布置，而且使防污系统的应用更加容易。毕竟，在物体的总体上不规则的表面上的不同的发射器和接收器元件的对齐的微小差异，否则这会导致功率传送的差异，通过这种感应设计，能够在某种程度上容忍这种感应设计。

利用功率传送系统，能够为防污设备提供功率，以将其驱动为提供防污辐射。在使用防污系统期间，驱动不必是连续的。驱动可以是周期性的。在一些实施例中，所有传送的功率都用于这种驱动。在其他实施例中，仅部分这种功率被用于驱动防污设备。因此，在这种情况下，可以存在比驱动防污设备所需的更多的功率被传送。因此，可以使用多余的功率来驱动其他设备，例如传感器或数据传送设备。在这些实施例的变型中，功率可以用于不连续地(即，在一个时间段期间)驱动防污设备，而在与该时间段不同的另一时间段内不驱动(或在较低功率水平上)防污设备。在这种非驱动期间，功率可以停止传送，或者可以用于驱动诸如传感器或数据传送系统之类的其他设备。例如，当不存在足够的功率被传送以同时驱动所有需要功率的设备时，这可能会很方便。

优选地，防污系统的防污设备包括UV光源，并且具体地包括UV-C光源。在这种情况下，UV或UV-C光提供防污辐射。

防污系统是由物理上彼此分离的感应功率发射器和感应功率接收器组成的模块化系统，其中多个接收器可以由一个发射器提供功率。

在实施例中，防污系统包括：包括感应功率发射器的第一面板(功率提供面板)和与第一面板分离的多个第二面板(防污面板)，每个第二面板包括多个感应功率接收器中的至少一个和多个防污设备中的至少一个。防污面板可以比功率提供面板覆盖更大的区域。具体地，每个防污面板将从功率提供面板接收的功率分布到防污面板内的防污设备。如果存在多于一个设备，这些设备优选地被分布在防污面板的整个区域上。

多个第二面板中的每一个优选包括一种或多种防水材料，通过所述防水材料封装存在于该具体的第二面板中的多个感应功率接收器中的任何一个和多个防污设备中的任何一个。封装用于保护多个感应功率接收器和多个防污设备免受至少液态水的侵害。保护需要至少部分地屏蔽但优选地完全屏蔽诸如海水的环境水。当系统在水条件下使用时，这可以减少接收器和防污设备的腐蚀和短路问题，毕竟它们是易受这种劣化情况影响的电气设备。防水材料的一个范例包括硅氧烷聚合物。另一种包括氟乙烯聚合物(FEP)。封装可以采取多种形式，其中之一包括设备被嵌入在材料中的至少一种。材料可以是一种单一类型的材料，但是也可以是混合形式或层状形式或两者的复合物。因此，可以存在例如包含多层硅氧烷聚合物和FEP聚合物的系统。然后设备可以被嵌入硅氧烷聚合物中，而FEP聚合物用作硅氧烷聚合物顶部的另一个覆盖层。

在防污系统的实施例中，一个或多个感应发射器元件均包括或由功率发射器线圈组成，并且一个或多个感应接收器元件均包括或由功率接收器线圈组成，并且感应功率发射器和感应功率接收器被配置为，使得当系统被安装到物体上时，一个或多个功率接收器中的每一个与一个或多个功率发射器线圈中的至少一个至少部分重叠。线圈能够用作有效的功率传送元件，其提供内部(已封装的)横截面积，磁场通量集中在所述横截面积中以用于感应耦合。线圈可以具有一个或多个绕组，例如多于2个、多于3个、多于5个的绕组。发射器线圈可以具有少于或多于接收器线圈的绕组。线圈(发射器和/或接收器线圈)可以具有用于进一步集中磁通量的芯，但这本身不是必需的。发射器线圈和接收器线圈可以具有相同的横截面积或不同的横截面积。例如，发射器线圈可以具有比接收器线圈更大的横截面积。例如，当多个接收器线圈需要从一个并且相同的发射器线圈汲取功率时，这是有利的。

在实施例中，多个感应功率接收器中的每一个被配置为使得当系统被安装到物体上时，相应感应功率接收器元件的至少一个功率发射器元件与至少一个功率发射器元件至少部分重叠，并且其中，多个第二面板中的每一个包括一个或多个边缘区域，在所述边缘区域中布置了其至少一个功率接收器元件。这种重叠对于优化感应耦合是有利的。则优选地，任何发射或接收元件都是之前或之后在本文中所公开的线圈。如果存在包括感应功率接收器的第二面板，则多个第二面板中的每一个包括一个或多个边缘区域(22)，在所述边缘区域中布置了其至少一个功率接收器元件。次级面板中的每个例如被安装在感应功率发射器上方。感应功率发射器例如用于安装在物体的表面上方，并且感应功率接收器面板与感应功率发射器重叠。因此，例如线圈形式的功率接收器元件占据面板的相对较小的区域，并且面板与感应功率传输器部件的重叠区域仅需要很小，使得整个系统总体上可以保持很薄。例如当初级面板的部分相对于由次级面板覆盖的区域可以保持很小时，感应功率传输器占据的区域也是这样。

感应功率传输器能够包括用于电连接到至少一个功率发射器元件的功率馈送线和功率返回线。一对功率馈送线和功率返回线可以被称为功率传输线。感应功率发射器能够设计成具有导致低损耗的低AC传输线阻抗。这种线被称为部分或全部平衡的传输线。为此，功率馈送线和返回线可以沿着在其间具有隔离器的线路，以限定的恒定距离并排延伸。它们可以在单层多导体轨道设置中并排布置，或者在多导体层设置中一个在另一个顶部上布置。后者可以提供功率传输线的几乎完全的平衡。

在防污系统的有利实施例中，至少一个感应发射器元件包括多个感应发射器元件，每一个感应发射器元件以并联配置被电连接到功率馈送线和功率返回线，并且在感应功率发射器内相对于彼此被顺序定位，多个感应发射器元件中的每一个被布置为与多个感应功率接收器中的一个的至少一个感应接收器元件中的至少一个感应耦合。同样，发射器元件和接收器元件优选地是之后或之前在本文中所定义的线圈。每个感应功率接收器可以被感应地耦合到感应功率发射器的功率发射器元件中的至少一个并且优选地一个。顺序定位是指元件相对于彼此并排在空间上分布，使得至少存在一些不重叠的部分。这是一种以有效方式将电流传送到每个功率接收器元件的方式，使得功率接收器元件能够以最佳对齐的方式并排定位，以覆盖物体的大表面。这样的系统可以是电压驱动的。使用串联的发射器元件(这意味着在所有点上都是相同的电流)将更难以使总电压保持在安全电压限制(例如50Vrms)之内。

感应功率发射器可以具有从感应功率传输器的一端延伸到至少一个感应发射器元件的功率馈送线和从至少一个感应发射器元件延伸到感应功率传输器的一端的功率返回线，其中，功率馈送线和功率返回线位于至少一个感应发射器元件的一侧。因此，对于多个感应发射器元件中的每一个，功率馈送线和功率返回线位于该感应功率发射器的一侧。优选地，这些线沿着多个感应功率传输器的同一侧运行。以这种方式，至少部分或基本消除由功率馈送线和功率返回线在感应发射器元件的位置处引起的磁场，由于并联电配置引起的相继线圈的电流的分接，这些磁场沿着这些线的长度具有不同的强度，从而实现了从感应功率发射器中的一个感应发射器元件到另一个感应发射器元件的更均匀的磁场强度。

在防污系统的另一种布置中，感应功率发射器包括至少一个感应发射器元件，其用于感应耦合到多个功率接收器元件，多个功率接收元件包括多个感应功率接收器中的至少两个的至少一个功率接收器元件。优选地，感应功率发射器包括单个感应发射器元件，其用于耦合到多个感应功率接收器中的功率接收器元件中的每个和每一个。因此，单个功率发射器元件用于感应耦合到一组感应功率接收器。以这种方式，感应耦合以及由此传送到每个感应功率接收器的功率可以是相同的或接近相同。

在防污系统的实施例中，感应功率发射器包括功率馈送线和功率返回线，并且至少一个感应发射器元件中的每一个包括功率馈送线的部分和功率返回线的部分。现在不存在实际的线圈，而是存在仅彼此接近的线的部分，以提供在其间的和场，所述和场能够用于与功率接收器元件感应耦合。这是一种更简单的设计。

在防污系统的实施例中，所述系统还包括另一个感应功率发射器和至少一连接构件，其中，感应功率发射器的功率馈送线经由连接构件被连接到另一感应功率发射器的功率返回线。在这样的布置中，所述系统包括一组感应功率发射器，并且每一个感应功率发射器与相应的多个感应功率接收器相关联。感应功率传输器中的每个包括功率馈送线和功率返回线，并且感应功率发射器中的一个的功率馈送线被连接到感应功率传输器中的另一个的功率返回线。

在这种设计中，个体感应功率传输器不具有闭合的功率传输线。相反，它们定义了一个功率发射器线圈的一半和另一功率发射器线圈的一半。同样存在一个在条带(strip)的整个长度上延伸的功率发射线圈。

然后，优选地在例如相邻布置的感应功率发射器的第二端之间提供连接构件，以将一个传输器的功率馈送线与相邻的一个传输器的功率返回线连接到一侧，并且将所述一个传输器的功率返回线与相邻的条带的功率馈送线连接到另一侧。

感应功率发射器可以包括铁氧体材料，例如以在感应发射器元件下方，因此当系统被安装到物体时在物体的表面和元件之间的层或薄板形式。因此，系统效率能够保持较高，例如接近50％，即使系统所要安装的表面是导电的，如船用金属船体就是这种情况。铁氧体材料在表面之间，例如在船体与感应变压器初级绕组之间，以防止涡电流通过限定表面的导电层。当表面由诸如木头或塑料之类的非导电材料制成时，可以省去这种铁氧体材料。

可以提供涂层或油漆材料以施加到表面上，使得系统用于安装在涂层或油漆材料层上，其中，涂层或油漆材料具有大于20的相对磁导率(μr)，例如大于100，例如大于200。因此，涂层或油漆材料优选位于系统和表面之间。

目的是防止或减弱会导致损失的船体中涡电流的存在。值越高，性能越好。例如，即使使用聚酯或铝船体，这也改善耦合系数。

高的相对磁导率例如也可以引起高的介电常数。

这提供了一种减少(导致损失的)金属船体中的涡电流的备选方式，并且可以避免对铁氧体材料的需求。涂层或油漆材料例如具有嵌入的铁磁颗粒。

感应功率接收器例如具有小于5mm的厚度，例如小于4mm、例如小于3mm。该厚度通常包括印刷电路板(PCB)。

包括感应功率接收器的次级面板可以具有小于2cm的厚度，例如小于1.5cm或甚至小于1cm。这可以包括之前在本文中所定义的封装材料。

多个防污设备例如包括一个或多个光源，以提供防污光，如之前在本文中所描述的。感应功率传送系统因此可以是基于光的防污系统中将被施加到表面的部分。光源可以是例如包括用于发射波长在270nm至280nm之间的UV光的UV-C LED阵列的光源布置的部分。

防污系统能够包括用于将功率输送到感应功率发射器的功率源。功率源例如包括谐振频率为50kHz至1MHz的谐振电路，例如50kHz至200kHz，例如60kHz至90kHz。

感应功率接收器和感应功率发射器可以包括在相应的第一面板和第二面板中，每个第一面板和第二面板包括具有保护功能并且可选地还具有光学功能(例如光引导)的硅材料。

第二面板可以具有许多形状，例如三角形或矩形。它们可以具有0.5平方米或更大的面积。优选地，它们具有2.5平方米或更大的面积。这样的面板的边可以是大于0.1或0.2米的尺寸(长度和宽度)，优选地大于0.5米。并非面板或者在系统中有更多面板情况下不同面板的所有边都需要具有相同的尺寸。

第一面板的形状和大小(面积)或尺寸(长度、宽度)可以是任何只要适合用于在防污系统中使用以能够保护矿石甚至覆盖表面的形状和大小或尺寸。它们的形状和大小可以根据它们需要被施加到其上的表面的大小和形状来选择。由于表面优选是诸如船、轮船等海洋物体中的一个，因此这些表面总体上相当大，即更大或超大于1平面米。

第一面板及随其的感应功率传输器可以具有任何形状，但是优选地是细长的，并且还优选地是矩形的。它优选的具有大于0.2米，或大于0.5米的长度。甚至更优选的是大于1米的长度。第一面板的宽度可以是任何尺寸，只要能够容纳其电气部件。它们可能具有0.1米或更大的宽度，例如0.5米或更大。

如之前在本文中所描述的系统旨在被安装到在正常使用条件下暴露于污染的物体上。总体上这意味着系统也被至少部分地暴露于这种条件下。

因此，在本发明的另一方面，提供一种在正常使用时暴露于污染条件的物体，所述物体包括如之前在本文中所描述的防污系统，其中，感应功率发射器和多个感应功率接收器以相对于彼此的固定配置被安装在物体上，从而提供感应耦合。固定配置意味着在物体的使用期间，系统的各部分是不可移动的。这并不意味着它们不能从物体中移除，例如在维修或更换系统部件时将出现的。固定能够以许多方式完成，例如使用螺钉、夹具或任何形式的胶合。

多个防污设备中的每一个优选包括用于提供UV光作为防污辐射的UV光源。UV光在微生物有机体的DNA水平上起作用，因此基于此类光源的系统可以用于各种各样的防污。

在物体的实施例中，防污系统包括

-第一面板，其包括感应功率发射器(10)，以及

-多个第二面板，其与第一面板分开，每个第二面板包括多个感应功率接收器(20)中的至少一个和多个防污设备中的至少一个，

其中，第一面板和多个第二面板被安装到物体上，使得多个第二面板中的不同面板至少部分地被安装到物体的不同区域。系统的模块化允许覆盖系统所安装的物体的区域，使得第一面板和第二面板彼此相邻地被固定到物体，以覆盖较大的面积，同时能够由第一面板向多个第二面板有效地提供功率。为此目的，第一面板优选具有细长形状，在这种情况下，第二面板从细长形状沿长度方向横向延伸以形成诸如鲱鱼骨(herring bone)的方案。

在实施例中，物体在正常使用时部分或完全浸入水中，并且其中，多个第二面板中的每一个包括一种或多种防水材料，多个感应功率接收器中的任何一个和存在于具体的第二面板中的多个防污设备中的任何一个通过所述防水材料被封装，以保护其免受水的侵蚀。物体优选是在使用期间暴露于水(尤其是海水)的物体。这样的物体包括例如建筑物(如水闸、石油钻井平台、泵站或浮标)和船只(如轮船)。海洋物体可以是上文或下文所述的任何物体，例如船只或轮船。优选地，物体是轮船。在所有情况下，系统被安装在物体的外表面上，使得至少感应功率接收器(或它们所属于的第二面板)被安装到该表面上。优选地，感应功率发射器(或它们所属于的第一面板)也被安装到外表面。

在实施例中，物体具有水线，并且第一面板的部分被安装成使得当物体在使用中时第一面板的部分保持在水线上方，从而用于向感应功率发射器提供功率的功率源能够经由被设置在水线上方的电流连接器被连接到感应功率传输器。功率源可以被配置为经由被设置在海洋物体的水线上方的电流连接向感应功率发射器提供功率。感应功率发射器，优选地以如上所述的条带形式，可以延伸到水线上方，从而可以在水外部的位置处与功率源进行电流接触，并且在其进行负载功率提供时系统能够被完全封闭和封装在水线下方。

因此，物体包括表面，并且防污系统被安装在所述表面上。

物体可以具有如以上在本文中所定义的涂层材料，其被施加到物体表面及物体表面与防污系统之间。这对于由靠近表面的导电材料制成的物体是有利的，例如具有金属船体的轮船或本文定义的具有在应用了系统的表面附近的金属部分的其他构造。

本发明还提供一种将所公开的防污系统安装到物体上的方法。防污系统和/或物体的任何特征都可以用来定义这种安装方法。例如，可以存在一种安装方法，其中，系统的至少部分以及具体地感应功率发射器被安装在物体的水线上方。在实施例中，可以在物体与至少感应功率传输器之间施加具有大于20的介电常数的铁氧体材料和/或涂层材料。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。

附图说明

为了更好地理解本发明，并更清楚地显示本发明如何实现，现在仅以范例的方式来参考所附示意图，其中：

图1示出了应用于轮船以保护轮船与水接触的表面(即船体表面)的本发明的防污系统；

图2示出了穿过感应功率发射器、面板和轮船表面的部分的图1的系统的横截面(在水平平面中)；

图3更详细地示出了线圈布置；

图4示出了面板的结构的范例；

图5示出了初级线圈和功率接收器线圈的一种可能的电气配置；

图6示出了在感应功率发射器内布置功率发射器线圈和功率传输线的第一种方式；

图7示出了在感应功率发射器内布置功率发射器线圈和功率传输线的第二种方式；

图8示出了使用感应功率发射器的功率馈送线和功率返回线来布置功率发射器线圈的第三种方式；

图9示出了布置一个感应功率发射器的功率返回线和另一个感应功率发射器的功率馈送线使得它们一起形成感应发射器元件的一种方式；以及

图10示出了一种布置，其中，感应功率发射器和感应功率接收器面板被提供在高磁导率油漆层上方。

具体实施方式

将参考附图描述由权利要求书限定的防污系统的范例。

应当理解，详细说明和具体范例虽然指示了装置、系统和方法的范例性实施例，但是仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。从以下说明书、所附权利要求书和附图，将更好地理解本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应当理解，附图仅是示意性的，并且未按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。

图1示出了这样一种防污系统，其被安装到轮船1形式的物体上。系统用于保护物体在轮船使用时不受污染。这意味着与没有系统的轮船相比，系统至少能够减少污染。在这种情况下，表面是轮船船体的外表面，其在轮船的水线30下方的部分可能在轮船使用时浸入水中，并因此暴露于污染。

总体上，水线是当物体在正常使用中时物体表面(例如轮船的船体)与水表面相遇处的线。

防污系统包括一组(多个)第一面板10，第一面板中的每个包括(或者在最简单的实施例中是)感应功率发射器。在这种情况下，第一面板(以及功率传输器)具有长度比宽度大的细长的矩形形状。它们被安装在表面上，使得它们的长度方向相对于轮船的水线30成非零角度。在图中，该角度约为90度，使得第一面板在垂直方向上延伸超过了轮船的高度。它们沿轮船的长度方向(平行于轮船的水线)在空间上分布。

感应功率发射器以及因此面板包括功率传输线，例如功率馈送线和功率返回线。它们至少部分地从面板的一个远端铺设到面板的另一个远端。在这种情况下，在水线30上方的面板10的上部远端处，功率传输线被连接到一个或多个电子功率源(未示出)。此类源可以是任何种类的发电机或电池等。

感应功率发射器均包括一组或多组感应发射器元件，能够利用所述感应发射器元件经由磁感应来传输电功率。在这种情况下，这些感应发射器元件采用功率发射器线圈的形式，每个功率发射器线圈具有1至5个绕组。然而，可以使用其他形式。

总体上，感应发射器元件和感应接收器元件旨在包括能够承载交流电以生成磁场或捕获磁场的任何导电元件，能量能够通过所述磁场传输。能够通过将这样的导体缠绕成线圈并将它们在公共轴上靠近放置来增加两根导线之间的耦合，由此一个线圈的磁场穿过另一个线圈。线圈中的如铁或铁氧体之类的铁磁材料的磁芯也能够增加耦合，这增加了磁通量。两个线圈可以物理上包含在一个单元中，如在变压器的初级绕组和次级绕组中，或者可以分开。一组初级绕组能够具有一个或多个导线绕组。一组初级绕组在本文中称为功率发射线圈。因此，感应功率发射器包括一个或多个功率发射器线圈。

防污系统还包括一组(多个)第二面板20，其可以称为防污面板。它们以空间分布的方式被安装在表面上，使得每一个面板覆盖轮船的船体表面的不同区域。在这种情况下，它们全部都被安装在水线30下方，但是也可能有一些被安装在水线上方以考虑使用物体时的波浪。在这种情况下，面板20具有细长的矩形形状，其长度方向平行于水线，并且宽度方向垂直于水线。它们被安装至表面上，使得不同的面板至少部分覆盖表面的不同区域。在这种情况下，它们根本不会彼此重叠。它们具有面向轮船的第一面板表面，它们通过所述第一面板表面被附接到轮船表面，并且与之相反，它们具有面向水的第二面板表面。

这些第二面板均包括至少一个感应功率接收器，用于从与它们相关联的第一面板10中的一个或多个接收功率。面板20中的每个包括多个UV光源，用于通过利用由一个或多个感应功率接收器接收并由与面板20相关联的一个或多个感应功率发射器传输的功率驱动所述UV光源来提供防污光。在该范例中，防污光至少指向面向水的面板表面，使得在轮船使用期间，在暴露于污染的该表面上，可以减少或防止污染。光源以使得它们在空间上分布在覆盖轮船的部分表面的面板20的区域上的光源装置来布置。利用这样的防污系统，实际上轮船的表面至少部分由面板20的表面组成。由于后者受到保护免于污染，因此还间接地保护了轮船的船体表面。应当注意，面板和光源可以被配置为使得防污光也被提供给轮船表面，例如通过在面向轮船的船体表面的面板20的表面处离开面板20。因此，光随后被提供为使得面板所应用的轮船的表面和/或暴露于污染的第二面板的表面(因为现在该面板表面暴露于水)被照射，以减少或防止污染。

如何能够设计这样的防污面板20以及能够使用哪些光源来提供防污光的其他细节在本领域中是已知的，例如在WO 2014/188347中进行了描述。其中公开了用于防止生物污染的方法和系统，在所述方法中，要保持清洁不受污染的所有表面或大量表面(例如轮船的船体)被面板覆盖，所述面板具有发射杀菌光的层，具体地是UV光，如UC C光。众所周知，大多数微生物有机体会在足够的UV光下被杀死、失活或无法繁殖。因此，光源能够用于提供紫外(UV)防污光。UV光是电磁光中受可见光光谱的较低波长极限和X射线辐射带的限制的部分。根据定义，UV光的光谱范围限定在100到400nm之间，人眼看不见。使用CIE分类，UV光谱被分为三个波段：

315至400nm的UVA(长波)

280至315nm的UVB(中波)

100至280nm的UVC(短波)

用于生成UV的各种光源是已知的，例如低压汞放电灯、中压汞放电灯和电介质阻挡放电灯。例如如在WO 2014/188347中提出的优选选项是低成本、低功率的UV LED。LED通常能够包含在较小的包装中，并且比其他类型的光源消耗更少的功率。能够将LED制造为发射各种所需波长的(UV)光，并且能够在高程度上控制其工作参数，尤其是输出功率。利用现有的UV LED能够很容易地达到合适的杀菌剂量。

面板20的感应功率接收器均包括一个或多个感应接收器元件，用于从感应功率发射器的线圈接收功率。在这种情况下，这样的感应接收器元件采取具有多个绕组的功率接收器线圈的形式，例如每个线圈的绕组数量在1到5个之间。这些功率接收器线圈位于面板20中，使得它们与第一面板中的一个或多个的功率发射器线圈中的一个或多个对齐，从而可以在它们之间感应地传输功率。因此，功率发射器线圈可以看作是变压器的一侧，而对齐的功率接收器线圈则形成变压器的另一侧。或者，换言之，一对对齐的初级线圈和功率接收器线圈可以形成用于功率传送的变压器。

图1的系统是有利的，因为其提供了一种模块化系统，包括一个或多个面板10和多个(防污)面板20，利用这些面板能够针对多种轮船表面形状和大小覆盖轮船的表面。同时，可以从准中央功率提供面板向与这种功率提供面板相关联的多个防污面板无线地提供有效且可靠的功率传输。系统和功率提供设置保留或允许模块化设置，同时防止或减少腐蚀的影响以及因此通过面板之间的开放电连接防止或减少可能发生的电气短路。模块化还提供了系统所需的稳定性，因为每个面板20以并联方式为功率提供面板供电。此外，系统的设计和设置允许功率面板10在水线上方延伸，使得准中央功率电板10可以经由水线上方的大电流电连接被连接至功率源。

在所示的范例中，轮船的表面18至少在水线以下基本上被防污面板完全覆盖。防污面板彼此不重叠，但是如果需要，相邻的防污面板可以重叠。在这种情况下，面板被安装到表面上，使得在面板和轮船表面之间不存在水。为此，它们用防水胶粘在表面上。因此，表面18由面板直接保护，同时现在暴露于污染的面板的表面受到保护，因为向该表面提供了防污辐射。因此，由面板提供的防污辐射旨在防止在暴露于污染的面板的表面上形成污染有机体。仍应将其理解为形成用于保护船体表面免受生物污染的系统(因为没有防污系统，船体表面将遭受生物污染)。备选地或额外地，存在被安装的面板，使得水能够在该表面和面板之间到达轮船的表面。在这样的情况下，面板可以被配置为向轮船表面和面向轮船表面的面板表面也提供防污辐射。

从下面的描述将清楚的是，可以存在被连接到功率传输线的多个线圈。然后能够使用组合功率发射器线圈和功率接收器线圈的许多配置，每种配置都有其特定的优点。例如，每个面板可以有一个功率发射线圈，或者每个面板可以有多个功率发射器线圈。在每种情况下，每个面板能够具有与在面板10附近的位置处可用的功率发射器线圈对齐的一个或多个功率接收器线圈。

图2示出了穿过轮船的船体16的部分和包括第一面板10中的两个和第二面板20中的两个的系统的部分的横截面(在水平平面中)。船体的表面18是受保护以防止污染的表面，并且为此第一面板10和第二面板20背靠该表面18被安装。如上所述，这意味着面板20的表面23现在实际上已经变成暴露于防污的表面。由于在该范例中面板20以大体上水密的方式被附接至表面，因此现系统与表面之间的水被忽略。

第一面板10均具有感应功率发射器10，每个感应功率发射器10继而包括至少一个功率发射器线圈12，所述功率发射器线圈12的绕组在垂直于附图平面的平面中延伸。在图中未画出与功率发射器线圈12连接的面板10中的感应功率发射器的功率传输线，但是在这种情况下，其将垂直于绘图的平面延伸。

面板中的每个20均包括感应功率接收器20，每一个感应功率接收器20均包括功率接收器线圈，所述感应功率接收器线圈的绕组也在垂直于绘图的平面的平面中延伸。功率接收器线圈位于面板20的边缘区域22中，并且第一面板和第二面板被安装到表面，使得第二部件20的边缘区域22与第二部件10重叠，使得功率发射线圈12与功率接收器线圈24重叠。这可以在第一和功率接收线圈之间以及在功率传输器和接收器之间提供良好的感应功率传送。

在这种情况下，从轮船的表面算起，面板20在边缘区域中重叠在面板10上。这也可以倒过来。

面板20均具有被布置在光源装置26中的一个或多个光源，以便布置为至少向表面23提供防污光。通过面板10的无线传输功率由面板20用来向装置26中的光源供电。

在当前范例中，轮船的船体由钢制成，其中，在功率传送期间，在线圈的位置处可能会产生涡电流。这样的涡电流可以降低功率传送的效率。为了减小或防止这种效率损失，第二面板10具有在功率发射线圈与轮船的船体16的金属之间的铁氧体片材14形式的铁氧体材料。铁氧体材料减少甚至防止轮船的船体16的金属中的涡电流，从而提高能量传送的效率。高介电常数材料也能够用于此目的。很明显，当涡电流没有明显出现时，就不需要这种铁氧体材料或其他解决方案。例如，当船体由非导电材料(例如塑料或木材)制成时。

功率发射器线圈可以形成在印刷电路板(PCB)上或内部，印刷电路板继而是感应功率发射器和/或功率传输线的部分。同样，功率接收器线圈可以形成在感应功率接收器的PCB上或内部。光源装置也可以形成在PCB上，PCB可以是独立的，或者与功率接收线圈的PCB相同。为了保持所示结构简单，未在附图中示出PCB。因此，PCB也是相应面板的部分。

面板中可以存在单个共享的柔性PCB，例如在面板内具有线圈和光源以及电气功率提供电路的其他部件。这种柔性面板然后能够适应其安装在上面的表面的轮廓。相反，在面板中可以有独立的PCB，在它们之间存在电气连接。

PCB形式的电路很方便，但本质上不必使用。也能够使用其他制造电路的方式。

面板电路的部分可以使用PCB制成，同时其他部分可以以不同的方法制成。例如，光源装置可以形成为导线网格结构，而不是具有分布式光源的PCB。由于对于功率接收器线圈仅需要PCB，因此减少了PCB面积。在其他变型中，整个面板电路没有PCB，并且以其他技术制成。

感应功率发射器10的功率发射器线圈可以例如在系统的操作期间被提供有100kHz至150kHz的AC功率源(正弦波)。为了补偿在功率传输线的位置处到船体16的电容性泄漏电流，这些电容器(以及感应功率发射器)可以进一步提供有电容器以实施低通滤波器。例如，如果使用高效的开关放大器来生成AC功率源，这将是感兴趣。在这种情况下，低通滤波器用于滤除放大器的残留高频谐波。

备选的是使用谐振电路生成AC功率源。例如，每条功率传输线(感应功率发射器)可以包括基于电容性谐振电路的谐振电路，其具有60kHz至90kHz范围内的谐振。

总体上，操作的频率(谐振或驱动)可以在50kHz至1MHz的范围内，例如50kHz至200kHz，例如60kHz至90kHz。

图3示出了面板及其重叠的范例性布置。

图2的范例具有面板10，其在一个横向边缘处与相关联的面板10重叠。在图3中，面板20在两个横向边缘处与面板10重叠，并且每个面板10具有成对的功率发射器线圈，例如沿其长度(长度在绘图平面中是垂直的)布置的水平相邻的12a和12b。一对中的一个线圈，例如12a，用于向一侧的第二面板20供电，并且该对中的另一个线圈，例如12b，用于向另一侧的第二面板20供电。以这种方式，每个第二面板20从两侧并且因此从两个不同的第一面板供电。当使用第一面板的网格而不是一组或更多或更少的平行延伸的第一面板10时，该原理可以扩展到两个以上的侧面。这可以使系统对于防止第一面板10和/或第二面板20的损坏更加冗余。

第一面板10的所有功率发射器线圈能够具有相同的相位，这有助于系统的电冗余。如果第一面板的感应功率发射器中的功率传输线断开，则光源装置26仍然能够其整体上起作用。在该方面，感应功率发射器和功率传输线可以被设计成以正常水平的两倍的增加水平来输送电功率。

因此，每个面板可以有一个线圈组件(即，功率发射器线圈和功率接收器线圈)(图2)，或者每个面板有两个线圈组件(图3)。甚至在面板的另一侧上可以有两个以上的组件(未示出)。

防污系统的第一面板和第二面板包括封装材料，用于保护在系统供电中涉及的系统的部件以及具体的电气部件。即，在系统使用时通常暴露于水的系统的所有部件都具有这种封装。因此，在以上本文所描述的范例中，面板包括这样的封装，其封装负责接收功率和驱动光源的电路。在这种情况下，封装是针对所有电气部件的，包括例如线圈、功率传导线和PCB。例外可能是面板中的传感器设备，或者至少是传感器设备中需要与水进行电流接触以提供传感功能的那些部分。然而，优选地，在系统中，采用基于不需要电流电接触的传感原理操作的传感器(例如，电容性或其他)。封装防止或至少减少到达系统的这些功率提供部件和驱动电路的水。封装可以具有在其中嵌入了所有电气部件的材料的形式。材料可以被称为具有至少降低的水渗透特性的防水材料。面板因此可以被称为水密面板。下文将描述用于这种目的的合适的材料，但是一种类型是基于硅氧烷聚合物。

系统的面板10还包括封装感应功率发射器的封装材料，所述感应功率发射器包括线圈、功率传输线和PCB或其他。然而，可以存在用于连接至面板10外部的功率源的电流连接器。然后，优选地，这种连接器或连接位于定位在轮船使用期间未浸入水中的表面部分上的，例如在水线以上的面板10的位置处。

利用这种封装的模块化系统，不存在用于将功率从条带提供给面板或从面板提供给条带(如果需要)或在面板之间提供功率的电流电接触。因此，尽管封装可以减少或防止腐蚀，但是能够方便地向模块系统的不同水密部件提供功率。同时，保留了系统模块化，以提供有利的设置用于有效覆盖要被保护的表面区域(如轮船的船体)。

如例如图1中所示，防污系统具有多个第一面板10和用于覆盖轮船表面的面板20。例如，可以有多于2个、多于5个、多于10个、多于20个或者甚至多于50个的面板20被耦合到第一面板10的感应功率发射器。在最简单的覆盖表面的布置中，只有一个第一面板10和多个第二面板20，每个第二面板20与要由该面板供电的单个第一面板10相关联。然而，在图1的范例中，有多个第一面板10，并且多个第二面板20耦合到这些多个第一面板10中的每一个。

利用这种模块化系统，相对于单个元件系统，可以有助于或更便于到表面的系统的应用。另外，也能够更容易地覆盖诸如曲面的不规则和非平坦形状的表面(如轮船的船体可能发生的情况)。在这方面，变压器线圈的对齐(初级线圈和功率接收器线圈的对齐)的自由度将是有益的。但是应当注意，只有在系统应用到表面或物体期间才需要这种自由度，因为一旦应用，将其将保持在固定的位置或配置中(除了维修的情况)。每个第一面板10的第二面板20的数量和/或每个表面区域的面板10和29的数量可以一方面基于面板的形状、面积和尺寸来选择，另一方面基于要覆盖的表面的面积和尺寸来选择。利用所述系统，能够实现防污系统的灵活设计选择。

在所示范例中，第一面板10以及因此的感应功率发射器10以及所包括的功率传输线以沿着轮船的侧面以基本垂直的方向延伸。第二面板20沿着这样的第一面板10的长度方向连续地布置，并且相对于该长度方向基本上横向地延伸。然而，面板的任何合适的布置都是可能的。第一面板可以彼此平行，但是不是必须是这种情况。它们可以与轮船的水线成小于90度的角度。它们甚至可以与船的水线平行。它们不需要是笔直的，而是可以具有一个或多个曲线或弯曲。这对于应用于本质上不平的表面可以是有利的。在这种情况下，面板也可以具有适于实现覆盖实质上不平的表面的目的的形状。面板10可以例如覆盖焊缝和/或轮船的船体的其他表面不规则处。在所有情况下，使第一面板延伸到水线上方，以允许在轮船使用中接触位于非浸没区域中的诸如轮船发电机之类的通用功率源可以是有利的。

图4示出了具有多个光源40的第二面板20的结构的范例的横截面，光源40在该范例中是侧面发射的UV-C LED，其中，光主要从LED的侧面发射，并且或多或少平行于表面52。其他配置也可以起作用。光源40被封装，并且，在这种情况下(尽管本身不是必需的)被嵌入在光学介质或材料42中，以经由光学介质或材料的全内反射来引导从光源40发射的光44的至少部分。光至少被引导朝向暴露于水的面板的表面52，但是也可以被引导至其他表面或部分，例如与表面52相对的表面。这种介质或材料可以是并且优选是与之前本文中提到的水密性封装材料相同。同样，将在下文中描述合适的材料。

提供光学结构46，以破坏全内反射和散射光，然后将散射光48从光学介质42引导向光的目标，所述目标是存在生物污染有机体的区域。这些光学结构本身不是必需的。

表面52上的生物污染有机体将在其进入水之前直接接收散射光48，从而光可以通过破坏有机体的重要生化生长机制来发挥其防污作用，如本领域中所述的。在这方面，特别是UV-C光已经被发现是有效的。

光学介质是相对薄的，使得面板可以被认为是具有例如小于3cm或者优选地小于2cm或者甚至小于1cm的厚度的二维结构。散射光的光学结构46可以散布在光学介质材料的一个或多个部分中，可能遍及整个光学介质材料，并且光输出总体上可以是均匀的或局部的。

可以组合具有不同结构特性的内部散射中心，以提供光学和结构特征，例如耐磨性和/或抗冲击性。合适的散射体包括不透明的物体，但是也可以使用高度半透明的物体，例如小气泡、玻璃和/或二氧化硅；要求仅是对于所使用的波长发生折射率的变化。

在表面上引导和散布光的原理是众所周知的，并广泛应用于各个领域。在此，出于防污的目的将原理应用于UV光。

为了维持全内反射的条件，光引导材料的折射率应当高于周围介质的折射率。然而，在光引导上的(部分)反射涂层的使用和/或所保护的表面(例如轮船的船体)的反射特性的使用本身也能够用于建立引导光通过光学介质的条件。

在上面的范例中，面板在要保护的表面(物体的表面，在这种情况下是船体的外表面)上形成个新的表面，并且从要保护的表面向外导向光。然而，备选的是使面板在要保护的表面上间隔开并且将光导向回朝向要保护的表面。两者的组合也是可能的，因为面板可以将其发射的光导向到其相对的表面，其中一个相对的表面将面向水，另一个表面将面向船体表面。

然后可以在面板的光源装置和要保护的表面之间引入小的气隙。即使当光学介质被设计为光引导材料的情况下，UV光在空气中的行进也可以比在光学介质中行进地更好，吸收更少。

由于大多数材料对UV光具有(非常)有限的透射率，因此在光学介质的设计中必须格外小心。因此，能够选择相对精细的低功率LED的间距，以使必须通过光学介质行进的光距离最小。

在一个范例中，光学介质42包括基于硅的材料，并且其被设计为具有良好的UV-C透明度。

如图4所示，在可以使用固态封装情况下，部分面板嵌入封装材料中。然而，可以使用中空结构代替，例如带有隔片的硅，以使其保持远离受保护的表面一小段距离。这产生了空气通道，UV光能够通过所述空气通道以更高的效率传播。由这种结构提供的充气通道的使用允许UV光在材料的光学介质中以相当长的距离进行分布，否则该材料将太强地吸收UV光而不能用于防污。类似地，可以形成单独的口袋。

图5示出了例如图1的系统之一的防污系统的电气配置。

系统包括用于将功率输送到感应功率发射器的功率源。功率源包括AC驱动器60、调谐线圈62和调谐电容器64。功率源通过电缆66连接到系统的感应功率发射器10。具体地，电缆引线连接到功率传输线的功率馈送线70和功率返回线72。现在，能够将功率传输器和功率源之间的这种连接制成电流的并在轮船的水线以上，其中，在水条件下这种电流连接不易腐蚀。在所示的布置中，感应功率发射器10包括一组功率发射器线圈12(示出了5个)，所述一组功率发射器线圈以物理方式被布置在沿着功率传输线的一条线中，但是并联电连接。

面板(为了清楚起见仅示出其中一个)包括功率接收器线圈24，其对齐并因此磁耦合至功率发射器线圈12之一(顶部所示的一个)。在附图中线圈示出为相邻于彼此，并且仅管在实际情况可能是真实的情况，但优选地，线圈被设计和布置为使得它们按上述方式在彼此顶部上。

对于用于驱动许多第二面板的长的功率传输线，例如大于10，则功率传输线优选至少部分平衡，并且更优选完全平衡。平衡的传输线可以是由相同类型的两个导体组成的传输线，每个导体沿其长度具有相等的阻抗，并且对接地和对其他电路也具有相同的阻抗。功率传输线则表现为平衡传输线，并且能够由诸如H-桥的平衡驱动器驱动。这对于电磁兼容性(EMC)和驱动器具有优势，例如，因为两条PCB引线(即，功率传输线的功率馈送线引线和功率返回线引线)能够看到到轮船的船体和到水的相同的阻抗(例如，相同的电容)。在平衡的情况下，使驱动频率处的发射性能恶化的EMC杂散场将得到平衡。这提高了天线效率。

平衡的功率传输线能够制成双引线的形式，其中两个导体条带沿着传输线保持精确恒定的相互距离，并且在导体条带之间具有绝缘体。这允许使用单个金属层PCB，并且可以为系统提供薄型解决方案。备选地或额外地，功率传输线能够是包括在其之间具有绝缘体层的彼此顶部上的两个金属导体的双引线。同样，它们之间的距离沿导体长度保持处于恒定值。在这种情况下，参考使用时连接到物体表面的系统的表面，功率馈送线可以在输电线的功率返回线的顶部，反之亦然。

两层PCB设计还可以用于使导体中的交叉点能够形成为例如靠近线圈，因为将有绕组连接到功率输送线。

图6示出了一种布置，其中，功率馈送线70在功率发射器线圈的一侧下方，功率返回线72在功率发射器线圈的另一侧下方。连接可能需要更少的交叉。然而，线圈中的磁场现在取决于通过功率功率功率馈送线的电流，因为通过功率馈送线和功率返回线的电流都生成磁场，所述磁场在内部线圈区域相加，即它们增加了线圈的磁通量。当电流沿着功率馈送线经过时，电流被每个线圈依次分接(因此，线圈C1在线圈C2之前分接)，并且因此，流动的总电流取决于沿着功率馈送线的位置。例如，在一个位置处，电流为NI_COIL，其中I_COIL是每个功率发射器线圈汲取的电流，并且仍有N个线圈需被提供有电流。下一个线圈过后，电流为(N-1)I_COIL。因此，在具体线圈中生成磁场的电流是线圈位置的函数。因此，具体线圈内的功率传输是该具体线圈沿着感应功率发射器(或其作为部分的面板)的位置的函数。这意味着可以将由不同的功率发射器线圈驱动的不同的功率接收器线圈驱动到不同的电压或电流。在某些情况下，这是一个优点，但在另一些情况下，则可能是一个缺点。

图7示出了解决这种缺点的第一种方法。感应功率发射器10同样包括多个功率发射器线圈12(示出了C1和C2)，这些功率发射器线圈12电并联，但在物理上沿着功率传输线的长度顺序地定位。功率馈送线70从馈送线的一端延伸到多个功率发射器线圈，功率返回线72从多个功率发射器线圈延伸到馈送线的一端。在这种情况下，功率馈送线和功率返回线是并排的，并且在这种情况下，在功率发射器线圈的一侧。在这种情况下，甚至到多个功率发射线圈的同一侧，但这本身不是必需的。以这种方式，由(由于在线圈之间的电流的分接而沿其长度具有不同强度的)功率馈送线和功率返回线引起的磁场在功率发射器线圈的位置处基本上被抵消。因此，在功率发射器线圈内实现了更均匀的磁场强度。

所述布置例如可以由电压控制的驱动器来驱动，以确保电压不超过安全水平。

图8示出了解决图6的非均匀功率传输的第二种方法。感应功率发射器10包括沿着发射器或面板的长度延伸的单个线圈。貌似线圈也执行馈送线的功能。单个线圈则用于磁耦合到由该感应功率发射器关联或驱动的多个感应功率接收器面板的功率接收器线圈。因此，使用由在馈送线的端部具有连接桥74的功率馈送线70和功率返回线72形成的单个功率发射线圈来磁耦合到一组功率接收器线圈。以这种方式，耦合到每个功率接收器线圈的磁场是相的同或接近相同的。

单个线圈的使用放宽了功率接收器线圈需要与功率发射器线圈对齐的垂直和/或角度精度。所述布置可以例如由电压电流控制的驱动器或电流控制的驱动器来驱动。仅使用一个功率发射器线圈意味着电压更容易控制，因此电流驱动也是一种选择。功率发射线圈同样可以具有多个绕组，例如1至5个。

图9示出了解决之前关于图6的范例在本文中指出的非均匀驱动缺点的第三种方法。在该第三种方法中，感应功率发射器包括一组功率传输线10a、10b形式的导电元件。每条馈送线与相应的多个感应功率接收器面板相关联，每个感应功率接收器面板从相应位置沿着馈送线横向延伸。馈送线10a与面板20a以及形成其他行(未示出)的其他面板相关联(并向其提供功率)。馈送线10与面板20b以及形成其他行(未示出)的其他面板相关联(并向其提供功率)。

每条馈送线10a、10b包括功率馈送线70a、70b和功率返回线72a、72b。功率馈送线和功率返回线均从馈送线的第一端(图9的顶部)延伸到馈送线的第二端(图9的底部)。任何给定的功率传输线的功率馈送线和功率返回线形成能够传送功率的导电元件的部分。毕竟，它们的相邻部分在它们之间会生成可能加起来的磁场。

因此，在这种实施方式中，各功率馈送线没有线圈。相反，它们限定了一个功率发射器线圈的一半(例如，馈送部分)和另一个功率发射器线圈的一半(例如，返回部分)。同样有一个在馈送线对的整个长度上延伸的准功率发射器线圈(没有形成实际的绕组)。

在相邻的馈送线的第二端之间提供连接构件76，以在一侧(图9中的右侧)连接一条馈送线10a的功率馈送线(例如70a)与相邻馈送线10b的功率返回线(例如72b)，并在另一侧(图9中的左侧)连接所述一条馈送线10a的功率返回线72a与相邻馈送线的功率馈送线。连接构件远离面板。能够利用在馈送线的第一端(顶端)处的电容器来调谐由连接构件76引起的漏电感应，以使整体布置用作电阻负载，从而通过消除盲电流来提高效率。

第一电流I1流过功率馈送线70a，并经由功率返回线72b流回。功率接收器线圈24在这些功率馈送线的磁场相加的位置处与相邻的一对馈送和功率返回线重叠。因此，电流以大的回路流动，但是到功率接收器线圈24的磁耦合是借助于局部相反流动的电流。

为了确保局部电流(例如I0和I1)以相反的方向流动，使功率馈送线的磁场在所需位置处相加，相邻的大环路彼此异相驱动。

该第三选择布置可以更容易地安装到表面。

在以上范例中，第二面板20与第一面板10重叠，以使功率接收器线圈与功率发射器线圈重叠。这在功率供应与暴露于水的结构之间提供了电流隔离。面板还保护下方的馈送线。替代地或额外地，第一面板可以提供在第二面板上方。可以提供单独的电隔离(例如，在馈送线的顶部)。条带的表面则可以是易于被生物污染的，因此应当确保光通过馈送线的透射或通过面板内的反射或波导透射或通过添加到第一部分的光源而到达馈送线的表面。

因此，在以上范例中，感应功率发射器和面板都用于安装在表面上，但是顺序是任意的。

备选地，仅将面板安装在表面上方。条带仍被施加到物体上，使得功率发射器线圈与功率接收器线圈对齐，但不在同一表面上。例如，将条带施加到轮船的船体内侧，然后通过轮船的船体传送功率。木制或塑料船体可以这种方式工作。备选地，船体能够具有用于容纳功率发射线圈的孔。

如所提到的，上面的一些范例利用在绕组下方的铁氧体片材14来减小涡电流。图10中所示的备选方案是在表面上的涂层材料100上方提供感应功率发射器10和感应功率接收器20。涂层材料包括铁磁或其他高磁导率颗粒，使得其具有大于20的相对磁导率，例如大于100或甚至大于200。还可以省略用于防止涡电流的附加层。例如，当轮船的船体不易提供此类电流时。在木制或塑料类型船体的情况下可能是这样。

高磁导率涂料能够替代铁氧体层发挥作用。它具有良好的绝缘性能，但传导磁场。因此，它用于对磁场进行整形，但防止在下面的导电层(如轮船的船体)中的感应电流。

为了将本发明应用于生物污染防止系统，典型的次级侧电流为0.1A，典型的所需次级侧电压为约40V。为了安全起见，可以(仅以范例方式)考虑50V rms的最大电压。系统在最大电压下设计或运行，考虑了供应耦合和电流分布的所有特征。对于给定的操作电压，所需电流取决于所需功率。较高的电压能够使电流降低，反之亦然。

馈送线例如使用由大约3mm的模制结构厚度创建的具有厚度小于1mm，例如0.5mm的PCB。

面板例如具有0.8mm的PCB厚度，硅的总厚度小于5mm，例如在2mm至4mm的范围内。

面板可以具有许多形状，例如三角形或矩形。它们可以具有0.5平方米或更大的面积。优选地，它们具有2.5平方米或更大的面积。这样的面板的侧面可以具有大于0.1或0.2米的尺寸(长度和宽度)，优选地大于0.5米。并非面板的所有侧面，或者如果系统中有多个面板，也不是不同面板的所有侧面都需要具有相同的尺寸。面板例如具有在1m至5m范围内的长度(沿水平行方向)和在50cm至150cm范围内的高度(沿垂直列方向)。例如，小面板尺寸可以是600mm×1200mm，大面板尺寸可以是1m×4m。要覆盖的范例面积(例如轮船船体的一侧)可以是长度约为100m，高度约为10m。但这全部取决于要覆盖的表面的大小，从而取决于物体的大小。

条带和面板的形状和大小(面积)或尺寸(长度、宽度)可以是只要适合用于防污系统以能够保护或者甚至覆盖表面的任何形状、大小或尺寸。它们的形状和大小可以根据需要施加到其上的表面的大小和形状来选择。由于表面优选地是诸如轮船和轮船等物体中的一种，因此这些表面总体上相当大，即大于或远大于1平方米。

第一面板10可以具有任何形状，但是优选地是细长的并且更优选地也是矩形的。其优选地具有大于0.2米，或大于0.5米的长度。甚至更优选的是长于1米或长于5米的长度。第一面板的宽度可以是任何尺寸，只要它的电气部件，例如线圈和/或功率传输线能够被容纳。它们能够具有比以下值中的任何一个更宽的宽度：0.1米、0.2米、0.3米、0.4米、0.5米或更大。

对于至少部分浸没在水中的物体，防污实施方式是令人感兴趣的，其中，水是指已知容纳生物污染有机体的任何类型的水，例如河水、湖水或海水。海洋物体的范例包括轮船和其他轮船、海洋站、海上石油或天然气设施、浮力设备、海上风力涡轮机的支撑结构、用于收集波浪/潮汐能的结构、海箱、水下工具等以及所有这些的部件。为了防止生物污染，系统可以应用于锁上的门、食品工业中的筒仓和饮用水容器。

本发明的防污用途可以应用于各种领域。几乎所有与天然水接触的物体都将随着时间的流逝遭受生物污染。这能够阻碍海水淡化厂的进水口、堵塞泵站的管道、甚至覆盖室外游泳池的墙壁和底部。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，即有效的薄附加表面层，其防止在整个表面面积上的生物污染。

在优选范例中，光源是如上所述的UV LED。可以将UV LED的网格封装在不透液体的封装中，硅仅是其中一个范例。UV LED可以以顺序和/或并联布置电连接。UV LED是例如包装表面安装LED，在这种情况下，它们已经可以包括光学元件，以将从LED包装发射的光分布在宽的发射角度上。在其他实施例中，UV LED可以是LED管芯，通常不包括光学元件，但是比包装LED明显更薄。作为范例，能够拾取LED管芯并将其放置在光学介质的表面上

与其他材料相比，能够选择能用作封装材料和/或光学材料的硅材料来提供与其他材料相比损耗很小的用于UV光的光学传输。对于较短波长的光，例如波长低于300nm的UV光，尤其如此。具有有效的一组硅材料是或者至少包括根据通用化学式CH₃[Si(CH₃)₂O]_nSi(CH₃)₃的所谓的甲基硅，其中“n”表示任何合适的积分。

硅材料还是柔韧的和有弹力的，因此它们是坚固、耐用的，并且能够承受诸如因物体的撞击、碰撞等引起的表面受到的压缩，例如，轮船撞到码头上。此外，可以适应因温度波动、波浪的重击、轮船在浪涌上的弯曲等引起的变形。

封装可以具有多种材料，所述多种材料可以如在这种新的基于光的防污系统领域中的当代技术中已知的那样分层。

由一个或多个光源发射的光的至少部分可以在具有基本上平行于要保护的表面的分量的方向上扩散。这有利于将光以明显的距离沿受保护表面，或者沿金属薄片(foil)的应用表面分布，这有助于获得防污光的适当强度的分布。

波长转换材料可以包含在光学介质中，并且可以通过光-激发波长转换材料生成防污光的至少部分，所述光-激发利用具有第一波长的光，使波长转换材料发射另一波长的防污光。可以将波长转换材料提供为上转换磷光体、量子点、诸如一根或多根光子晶体光纤的非线性介质等。由于用于与UV光不同的、更长的波长的光的光学介质中的吸收和/或散射损耗在光学介质中趋于不那么明显，生成非UV的光并将其传输通过光学介质，并且在所想要的使用防污光的位置上或附近的(从表面发射到液体环境中)生成UV防污光可以是更具能源效率的。

上述一个范例利用侧发射LED和光散射部位。但是，光扩散布置可以用于创建侧向光。例如，锥体可以布置在光学介质中并且与光源相对定位，其中，对面的锥体具有与受保护表面垂直的45°角的表面面积，以反射由垂直于所述表面的光源发射的基本平行于所述表面的方向中的光。

LED可以是直流驱动的。但是，一对背对背平行的LED可以由AC驱动信号来驱动。

如上所述，LED优选安装在PCB上，PCB轨道(在PCB表面上或在多层PCB内部)形成接收器线圈。但是，LED网格可以替代地通过焊接、胶合或任何其他已知的电连接技术将LED连接到独立式导线结构的连接节点而形成。这可以与较小PCB上的功率接收器线圈结合使用。

尽管UV光是优选的解决方案，但也可以设想其他波长。非UV光(可见光)也可以有效防止生物污染。典型的微生物有机体对非UV光的敏感性比对UV光的敏感性低，但是在到光源的每单位输入功率的可见光谱中能够生成高得多的剂量。

UV LED是用于薄的光发射表面的理想光源。但是，也能够使用LED以外的UV源，例如低压汞蒸气灯。这些光源的形成因数非常不同；主要是光源更大。这导致了不同的光学设计，以将来自单个光源的所有光分布在一个较大的区域上。此外，可以产生所需波长和/或波长组合中的光的显着贡献。为了避免生物污染，除了使用沿远离受保护表面的方向向外发射的UV光的薄层外，还可能通过在受保护表面的方向中从外侧施加UV光来去除生物污染，如上所述。面板可以在朝向和远离要保护的表面的方向中代替发射防污光。

防污系统范例性地基于提供用于在表面浸没在水中时保护表面免受生物污染的防污光。尽管这是该系统可能具有其巨大优点的优选应用领域，但是系统的使用并不一定限于如浸没在水中这样的情况，因为生物污染也可能出现在暴露于大气环境的表面上。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。如果在权利要求书或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置为”。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。

Claims (20)

1.一种用于减少和/或防止在使用时暴露于污染条件的物体的污染的防污系统，所述防污系统包括多个防污设备(26)，以向所述物体中的至少部分和/或所述防污系统中的至少部分提供防污辐射；

其中，所述防污系统还包括：

-功率传输系统，其包括：

-感应功率发射器(10)，其包括至少一个感应发射器元件(12)；以及

-多个感应功率接收器(24)，每一个感应功率接收器包括至少一个感应接收器元件；

其中，所述感应功率发射器和所述多个感应功率接收器用于相对于彼此以固定配置安装在所述物体上，从而在所述至少一个感应接收器元件中的每一个与所述至少一个感应发射器元件之间提供感应耦合，使得在所述功率传输系统使用时功率可以感应地被传输；并且

其中，所述多个防污设备(26)被配置为在所述系统使用时使用来自所述多个感应功率接收器中的至少一个的传输的功率而被驱动。

2.如权利要求1所述的防污系统，包括

-第一面板，其包括所述感应功率发射器(10)，以及

-多个第二面板，其与所述第一面板分开，每个第二面板包括所述多个感应功率接收器(20)中的至少一个和所述多个防污设备中的至少一个。

3.如权利要求2所述的防污系统，其中，所述多个第二面板中的每一个包括一种或多种防水材料，通过所述防水材料，将所述多个感应功率接收器中的任何一个和所述多个防污设备中的任何一个封装在该具体的第二面板。

4.如权利要求1至3所述的防污系统，其中，所述多个防污设备中的每一个包括UV光源，所述UV光源用于提供UV光作为所述防污辐射。

5.如权利要求1至4所述的防污系统，其中，所述一个或多个感应发射器元件均包括功率发射器线圈或由功率发射器线圈组成，并且所述一个或多个感应接收器元件均包括功率接收器线圈或由功率接收器线圈组成，并且所述感应功率发射器和所述感应功率接收器被配置为使得当所述系统被安装到所述物体上时，所述一个或多个功率接收器线圈中的每一个至少部分地与所述一个或多个功率发射器线圈中的至少一个重叠。

6.如权利要求2所述的防污系统，其中，所述多个感应功率接收器中的每一个被配置为使得当所述系统被安装到所述物体上时，感应功率接收器的所述至少一个功率发射器元件至少部分地与所述至少一个功率发射器元件重叠，并且其中，所述多个第二面板中的每一个包括一个或多个边缘区域(22)，在所述边缘区域中布置其至少一个功率接收器元件。

7.如权利要求1至6中的任一项所述的防污系统，其中，所述感应功率发射器包括功率馈送线和功率返回线，并且所述至少一个感应发射器元件包括多个感应发射器元件，每一个感应发射器元件以并联配置被电连接至所述功率馈送线和所述功率返回线，并且相对于彼此被串联定位在所述感应功率发射器内，所述多个感应发射器元件中的每一个被布置为感应耦合至所述多个感应功率接收器中的一个的所述至少一个感应接收器元件中的至少一个。

8.如权利要求7所述的防污系统，其中，所述功率馈送线和所述功率返回线位于所述多个感应发射器元件中的任何一个的一侧。

9.如权利要求1至6中的任一项所述的防污系统，其中，所述感应功率发射器包括至少一个感应发射器元件，其用于感应耦合至所述多个感应功率发射器中的每一个的所述至少一个感应接收器元件中的一个或多个。

10.如权利要求1至6中的任一项所述的防污系统，其中，所述感应功率发射器包括功率馈送线和功率返回线，并且所述一个或多个感应发射器元件中的每一个包括所述功率馈送线的部分和所述功率返回线的部分。

11.如权利要求10所述的防污系统，其中，所述系统包括另一感应功率发射器和至少一个连接构件，其中，所述感应功率发射器的所述功率馈送线经由所述连接构件被连接至所述另一感应功率发射器的所述功率返回线。

12.如权利要求1至11中的任一项所述的防污系统，其中，所述感应功率发射器包括被布置在所述系统内的铁氧体材料(14)，使得当将所述系统安装至所述物体时，所述铁氧体材料在所述物体与所述至少一个感应发射器元件和/或所述至少一个感应功率接收器之间。

13.如权利要求1至11中的任一项所述的防污系统，包括用于应用到所述物体的涂层材料，其中，所述涂层材料具有大于20的相对磁导率，例如大于100。

14.如前述权利要求中的任一项所述的防污系统，包括功率源，其用于将功率输送到所述感应功率发射器和/或所述另一感应功率发射器，如果存在的话。

15.一种在正常使用时暴露于污染条件的物体，所述物体包括如权利要求1至14中的任一项所述的防污系统，其中，所述感应功率发射器和所述多个感应功率接收器以相对于彼此的固定配置被安装在所述物体上，从而提供所述感应耦合。

16.如权利要求15所述的物体，其中，所述多个防污设备中的每一个包括UV光源，所述UV光源用于提供UV光作为所述防污辐射。

17.如权利要求15或16所述的物体，其中，所述防污系统包括

-第一面板，其包括所述感应功率发射器(10)，以及

-多个第二面板，其与所述第一面板分开，每个第二面板包括所述多个感应功率接收器(20)中的至少一个和所述多个防污设备中的至少一个，

其中，所述第一面板和所述多个第二面板被安装到所述物体上，使得所述多个第二面板中的不同面板至少部分地被安装到所述物体的不同区域。

18.如权利要求17所述的物体，其中，所述物体在正常使用时部分或完全浸没在水中，并且其中，所述多个第二面板中的每一个包括一种或多种防水材料，通过所述防水材料，存在于该具体的第二面板内的所述多个感应功率接收器中的任何一个和所述多个防污设备中的任何一个被封装，以保护其免受水的侵害。

19.如权利要求18所述的物体，其中，所述物体具有水线，并且所述第一面板的部分被安装成使得，当使用所述物体时，所述第一面板保持在所述水线上方，使得用于向所述感应功率发射器提供功率的功率源能够经由被设置在所述水线上方的电流连接被连接到所述感应功率传输器。

20.如权利要求15至19中的任一项所述的物体，其中，物体包括：

-铁氧体材料，其在所述物体与所述至少一个感应发射器元件和/或所述至少一个感应功率接收器之间；和/或

-涂层材料，其被应用到所述物体，所述涂层材料具有大于20的相对磁导率，例如大于100。

Images