CN112771309A - 被配置为被应用于海洋对象的表面区域的发光单元 - Google Patents

被配置为被应用于海洋对象的表面区域的发光单元 Download PDF

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Abstract

在海洋对象的防污染的背景下，发光单元被配置为应用于海洋对象的表面区域并且包括被配置为发射防污染光的至少一个光源(12、13)，以及两个导电板(14、15)，其中，至少一个光源(12、13)在一侧电连接到板(14、15)之一并且在另一侧电连接到发光单元的电能分布装置。板(14、15)被布置为与所述海洋对象的或所述海洋对象之上的导电表面区域构成相应电容器(21、22)，一旦发光单元实际上应用于海洋对象的表面区域，所述电容器(21、22)就通过导电表面区域串联连接。

Description

被配置为被应用于海洋对象的表面区域的发光单元
技术领域
在第一方面中，本发明涉及一种被配置为应用于海洋对象的表面区域的发光单元，该发光单元包括：电能分布装置；以及至少一个发光组件，其电连接到电能分布装置，包括被配置为发射防污染光的至少一个光源。
在第二方面中，本发明涉及一种保持器的组件和如上文所提到的类型的多个机械互连的发光单元。
在第三方面中，本发明涉及一种发光系统，包括：如上文所提到的类型的至少一个发光单元；电功率的源；以及电功率供应元件。
在第四方面中，本发明涉及一种海洋对象的组件和如上文所提到的类型的发光系统，其中，发光系统的电功率供应元件和至少一个发光单元被定位在海洋对象的导电表面区域上或在海洋对象上的导电表面区域上。
在第五方面中，本发明涉及一种海洋对象的组件和如上文所提到的类型的至少一个发光单元，其中，至少一个发光单元被定位在海洋对象的导电表面区域上或在海洋对象上的导电表面区域上。
在第六方面中，本发明涉及一种将如上文所提到的类型的多个发光单元应用于海洋对象的表面区域的方法。
背景技术
在其寿命的至少部分期间暴露于水的表面的生物污染是公知的现象，其在许多领域中引起实质性问题。例如，在航运领域中，已知船的船体上的生物污染导致船的拖曳的严重增加，以及因此船的增加的燃料消耗。在这方面，估计燃料消耗的达到40％的增加能够归因于生物污染。
通常，生物污染是微生物、植物、藻类、小动物等在表面上的积累。根据一些估计，包括超过4000种有机体的超过1800种物种是造成生物污染的原因。因此，生物污染是由各种各样的有机体引起的，并且涉及比藤壶和海藻对表面的附着多得多。生物污染被划分为包括生物膜形成和细菌黏附的微观污染和包括较大有机体的附着的宏观污染。由于确定什么阻止有机体沉淀的不同的化学和生物学，有机体也被分类为硬的或软的。硬的污染有机体包括钙质有机体，诸如藤壶、结壳苔藓虫、软体动物、多毛类和其他管蠕虫以及斑马贻贝。软污染有机体包括非钙质有机体，诸如海草、水螅虫、藻类和生物膜“黏液”。这些有机体一起形成污染群体。
如前述内容中所提及的，生物污染产生实质的问题。生物污染能够导致机器停止工作以及进水口阻塞，除了上面提到的船的拖曳的增加之外，提到仅两个其他负面后果。因此，防生物污染的课题(即移除或防止生物污染的过程)是公知的。
WO 2014/188347 A1公开了一种在表面至少部分地浸没在液体环境(具体地，水性或油性环境)中时对所述表面进行防污染的方法。所述方法涉及提供防污染光并提供紧密邻近受保护表面的光学介质，所述光学介质具有基本上平坦的发射表面。光的至少部分在基本上平行于受保护表面的方向上通过光学介质分布，并且防污染光在远离受保护表面的方向上从光学介质的发射表面发射。防污染光可以是紫外光，并且光学介质可以包括紫外透明硅树脂(即对紫外光基本上透明的硅树脂)，和/或紫外级熔融硅石，具体地石英。
通过应用从WO 2014/188347 A1中已知的方法，能够利用发射杀菌光的层至少在很大程度上覆盖受保护表面以保持清洁，防止生物污染。如先前提及的，受保护表面能够是船的船体，但方法同样适用于其他类型的表面。
WO 2014/188347 A1还公开了一种照明模块，其适于被用于将上述方法付诸实践。因此，照明模块包括用于生成防污染光的至少一个光源和用于分配来自光源的防污染光的光学介质。至少一个光源和/或光学介质可以至少部分地布置在受保护表面中、上和/或附近，从而在远离受保护表面的方向上发射防污染光。照明模块可以被提供为适合于应用于受保护表面的箔。这样的箔可以在垂直于所述箔的厚度方向的两个正交方向上基本上是大小受限的，从而提供防污染瓦片，在另一实施例中，所述箔在垂直于所述箔的厚度方向的仅一个方向上基本上是大小受限的，从而提供防污染箔的细长条纹。在任何情况下，可能的是，照明模块包括用于生成防污染光的光源的二维网格，并且光学介质被布置为跨光学介质分配来自光源的二维网格的防污染光的至少部分，从而提供离开光模块的发光表面的防污染光的二维分布。
WO 2014/188347 A1公开了在实施例中箔可以具有几毫米到几厘米的数量级的厚度。在该方面中，应注意，本发明的目的是提供超薄防污染瓦片，更一般地说，适合于船的船体上的布置的超薄防污染发光单元和要提交给防污染动作的其他表面。期望的是，提供具有最大几毫米的数量级的厚度的发光单元，还包括光源和用于分配电能的布置。
发明内容
根据本发明，提供了一种发光单元，其被配置为应用于海洋对象的表面区域，并且其包括：
电能分布装置，以及
至少一个发光组件，其电连接到所述电能分布装置，包括被配置为发射防污染光的至少一个光源，并且还包括两个导电板，
其中，至少一个光源在一侧电连接到所述导电板之一并且在另一侧电连接到所述电能分布装置，并且
其中，所述至少一个发光组件的导电板被布置为与由海洋对象的表面区域的或者海洋对象的表面区域之上形成的导电表面区域构成相应电容器，一旦发光单元实际上应用于海洋对象的表面区域，所述电容器就通过所述海洋对象的导电表面区域串联连接。
本发明提供以这样的方式设计的发光单元：可能的是，具有所述发光单元的超薄实施例，特别地其中所述发光单元基本上在两个正交方向上延伸并且具有在正交于所述两个正交方向的第三方向上的相对小尺寸的实施例。当所述发光单元按设想被使用时，即，在海洋对象的表面区域上，闭合电路通过导电表面区域(其可以是所述海洋对象的表面区域，或者分离的导电层)获得，使得所述至少一个光源可以被提供有电功率。特别地，所述导电板用于与所述导电表面区域构成相应电容器，其中，所述电容器通过所述导电表面区域串联连接而没有对于电流连接的任何需要。
在本发明的背景下，所述导电板的使用的第一显著优点在于，所述板能够太薄以致于其几乎不对所述发光单元的厚度有贡献。另一优点在于，由所述板形成的电容器提供用于所述至少一个光源的电流限制功能。然而，这在不要求分立电容器部件的情况下实现。因此，所述发光单元的复杂性保持到最小。其可以例如仅包括导电层(其形成导电板和电互连)和(一个或多个)光源。
此外，形成(用于电流限制)的电容器避免热的形成并且任何短路电流是有限的。
在一组范例中，所述导电表面包括所述海洋对象的导电表面区域。所述发光单元直接地应用于所述海洋对象的表面区域。海洋对象(例如，船体)的导电表面区域之上的油漆和/或胶层可以用作电容器电介质。
因此，两个导电板各自可以被认为是形成电容器的电容器半，其中，电容器电介质由两层油漆和/或胶形成，并且电介质的中间包括电流隔离导电层(船体)。另一方式考虑，两个导电板可以被认为是与由接地船体(或其他导电表面区域)定义的它们之间的接合串联形成第一和第二电容器。
在另一组范例中，所述导电表面包括在所述海洋对象的表面区域之上形成的水层，例如在所述发光组件上。该水层是例如海水。所述海洋对象的表面区域再次是船体，但是在该范例中其不需要是导电的。两个电容器半的电耦合通过所述水层实现。所述导电板可以然后在所述发光单元的外部区域处因此最接近所述水(而不是在内部区域处并且因此最接近所述船体)。所述电容器电介质然后由所述导电板嵌入的材料形成，即，所述发光单元的散装材料。
所述发光单元的设计可以以这样的方式实现：可以使所述电能分布装置(其可以例如是感应器线圈，其形成感应能量传输系统的次级侧，如下文所解释的)和所述至少一个发光组件基本上仅利用最小交叉在单个薄板中延伸，其中，交叉要被理解为所述电能分布装置中的区域，其中，轨道等形式的导电材料需要存在于两个水平处以便使得所述电能分布装置能够根据需要从和至所有位置延伸以用于具有贯穿发光单元的完整电能分布。
所述发光单元的至少一个发光组件可以包括如适用/期望的任何数目的光源。在所述发光单元的实际实施例中，所述发光单元可以包括多个发光组件，并且每个发光组件包括两个光源，其中，一个光源在一侧电连接到所述导电板中的一个并且在另一侧电连接到所述电能分布装置，并且其中，另一个光源在一侧电连接到所述导电板中的另一个并且在另一侧电连接到所述电能分布装置。在另一方面，所述发光组件还可能包括超过两个光源。
每个发光组件的光源优选地允许在两个方向上的电流流动。在一个范例中，所述(或每个)光源包括LED和允许在相反方向上的电流流动的并联保护二极管。所述并联保护二极管例如具有正向传导阈值，例如包括齐纳二极管。在另一范例中，所述(或每个)光源包括一对并联背对背LED。
从关于期望仅具有根据本发明的发光单元的最小厚度的前述陈述得出，如果所述至少一个发光组件的导电板以相互距离彼此邻近布置在所述发光单元中，则是有利的。以那种方式，可以实现至少一个发光组件的所有部件实际上在所述发光单元中的同一个薄板中延伸。可以存在单个导电层，其中，在所述发光组件中没有交叉。
依照先前已经提出什么，至少一个发光组件可以包括两个光源，其中，一个光源在一侧电连接到所述导电板中的一个并且在另一侧电连接到所述电能分布装置，并且其中，另一个光源在一侧电连接到所述导电板中的另一个并且在另一侧电连接到所述电能分布装置。如所提到的两个光源可以以这样的方式被定位在所述至少一个发光组件中：它们在当交流电流被施加到所述光源时来自所述至少一个发光组件的防污染光的连续发射交替地从所述两个光源被获得的意义上是相反的。
根据本发明的发光单元可以具有分层设置，包括导电材料层，其中，所述电能分布装置和所述至少一个发光组件的所述导电板两者被包括。所述导电材料层可以以任何适合的方式提供，例如作为已经经受切割动作的薄板，即，通过材料移除技术或者通过材料添加技术，诸如汽相沉积。对于如所提到的导电材料层具有在3-15μm的范围内的厚度可能是足够的。所述发光单元还可以包括所述导电材料层被嵌入在其中的柔性材料。整个发光单元可以是柔性的，从而能够紧密跟随要覆盖的任何形状的表面区域。在该方面中，应注意，所述发光单元可以被设计为覆盖任何可能形状的表面区域，并且本发明的使用在弧形/弯曲的表面区域和非弧形/弯曲的表面区域的背景下是可能的。
可以使根据本发明的发光单元基本上在两个正交方向上延伸，在正交于所述两个正交方向的第三方向上的发光单元的尺寸小于2mm，即，可以使其不厚于2mm。
根据本发明的发光单元的电能分布装置可以包括在发光单元中延伸的导电轨道的结构。与其他类型的导电部件(诸如接线)相比较，如所提到的轨道的厚度仅需要是最小的。此外，制造轨道的结构可以以比制造接线的结构更不复杂的方式完成，诸如通过在材料的薄板中根据期望切割结构或使用诸如汽相沉积的技术。
电能分布装置例如包括感应器线圈。这可以形成变压器的次级侧，其被用于来自所述变压器的初级侧的功率的无线接收。
根据本发明的发光单元可以装备有多个发光组件，在这种情况下，相应发光组件的导电板可以以行和列的形式被布置在所述发光单元中，其允许所述电能分布装置包括以行和列的形式在相应发光组件的导电板之间延伸的导电轨道的可能性。
根据本发明的发光单元的电能分布装置包括至少一个电学线圈是实际的。至少一个电学线圈可能是足够的，但是如果期望在损坏的情况下减小发光单元的失败的机会，则可以应用两个电学线圈。所述至少一个电学线圈可以以适当的缠绕装置中放下的导电轨道的形式提供。
根据本发明的发光单元可以包括电介质材料，其中，所述电能分布装置和所述至少一个光源和所述至少一个发光组件的两个导电板可以嵌入在所述电介质材料中。可以使用在本发明的背景下的电介质材料的范例是硅酮橡胶。
在根据本发明的发光单元的至少一个发光组件中，所述至少一个光源在一侧电连接到其的导电板可以被布置并且被配置为反映由所述至少一个光源在其操作期间发射的防污染光。以这样的方式，做出所述导电板的存在的聪明的使用，其中，所述板不仅具有传导电功率中而且在促进来自所述发光单元的光发射中的功能。
在一些范例中，所述导电板在所述光源与所述海洋对象的表面之间。因此，反射远离朝向所述发光单元的外表面的海洋对象的表面。在范例中，这是要求防污染保护的表面，因为其在与水接触的表面中。
根据本发明的方面，可以实际的是如果所述至少一个光源通过导电构件(诸如接线或轨道)电连接到所述电能分布装置，并且所述至少一个光源在一侧电连接到其的导电板被提供有用于向所述导电构件留下空间的槽，所述导电构件在所述槽中延伸并且与所述导电板电绝缘。该设置表示用于具有尽可能小的发光单元的厚度的另一量度，因为其允许具有所述至少一个光源、用于将所述至少一个光源电连接到所述电能分布装置的所述导电构件、以及所述发光单元中的同一个水平的导电板。
所述至少一个发光组件的至少一个光源可以具有任何适合的类型，并且可以例如包括LED。
如在前文中所解释的，本发明涉及一种发光单元，并且本发明还涉及一种保持器和被布置在所述保持器上的多个机械互连的发光单元的组件，在将所述发光单元应用于海洋对象的表面区域的过程中所述发光单元要从其取得。这样的保持器可以包括所述发光单元可以从其取得的卷轴或任何其他适合的保持器/支架。
本发明还涉及一种发光系统，包括：如前文中定义的至少一个发光单元；电功率的源；以及电功率供应元件，其中，所述电功率供应元件和所述至少一个发光单元相对于彼此布置从而实现电功率从所述电功率供应元件到所述至少一个发光单元的感应传输，从而使从电功率的源一直到所述至少一个发光单元的电功率供应的中断的机会最小化。
所述电功率供应元件例如包括变压器的初级侧，其中，电能分布装置形成所述次级侧。
如所提到的海洋对象和发光系统的组件也被包括在本发明中，特别地在其中电功率供应元件和所述发光系统的至少一个发光单元被定位在所述海洋对象的表面区域上的组件。在所述海洋对象的表面区域利用油漆层覆盖的情况下，所述至少一个发光单元可以附接到这样的层。所述海洋对象的一个范例是具有金属船体的船舶，在这种情况下，所述导电表面区域是所述金属船体的表面区域。所述发光系统还可以使用在初始地不包括导电表面区域的海洋对象上。在这样的情况下，所述海洋对象可以在一个或多个适当的位置被提供有导电层，例如，该导电层可以是油漆层。使用作为常用油漆和铁酸盐或另一高磁导率材料的混合物的油漆可以是有利的。还如上文所提到的，在其他范例中，海水可以被用于形成用于非导电船体的导电表面区域。
更进一步地，本发明涉及一种海洋对象和至少一个发光单元的组件，其中，所述至少一个发光单元被定位在由所述海洋对象的表面区域或在所述海洋对象的表面区域之上形成的导电表面区域上，并且还涉及一种将多个发光单元应用于由所述海洋对象的表面区域或在所述海洋对象的表面区域之上形成的导电表面区域的方法，其中，所述发光单元以行和列的形式来布置。依照先前已经提出什么，可能的是，多个互连的发光单元被提供在卷轴上并且从其在所述过程中被缠绕的卷轴取得。所述发光单元可以以任何适合的方式附接到所述海洋对象的表面区域，诸如通过胶合和磁吸引之一。
本发明的上文所描述的方面和其他方面将根据本发明的理论背景和实践本发明的实际方式的方面的以下详细描述而是显而易见的并且将参考其进行阐述。
附图说明
现在将参考附图更详细地解释本发明，其中，相同或者相似部分由相同的附图标记指示，并且其中：
图1a和1b图示了布置在船的船体上的根据本发明的发光单元的发光组件的基本设置；
图2图解地示出了根据本发明的发光单元的第一范例和发光单元被布置在其上的船的船体的部分的截面；
图3图解地示出了如可以作为根据本发明的发光单元的部分的金属箔的第一可能结构，以及布置在金属箔上的光源；
图4图解地示出了如可以作为根据本发明的发光单元的部分的金属箔的第二可能结构，以及布置在金属箔上的光源；
图5图解地示出了根据本发明的发光单元的第二范例和发光单元被布置在其上的船的船体的部分的截面；
图6图示了根据本发明的多个发光单元可以如何被布置在船的一侧；
图7图示了馈送线可以如何被用于将电能馈送到根据本发明的发光单元；
图8示出了通过馈送线和照明面板的截面(在水平面中)；并且
图9更详细地示出了线圈装置。
具体实施方式
在一般意义上，本发明涉及一种被配置为应用于海洋对象的表面区域的发光单元，所述发光单元包括被配置为发射防污染光的至少一个光源。防污染光可以是UV-C光，例如，其已知用于当其达到防污染时是有效的，使得可以实现好的结果。在以下中，假定海洋对象是船并且根据本发明的发光单元被设计为布置在船的船体上，其不改变许多其他可能性也由本发明覆盖的事实。
根据本发明的发光单元包括电能分布装置，以及至少一个发光组件，其电连接到电能分布装置。在优选的范例中，电能分布装置无线地接收功率，例如通过感应功率传输。除用于发射防污染光的至少一个光源之外，至少一个发光组件还包括两个导电板。
图1a图示了这样的发光组件10的基本设置，其中，假定发光组件10是其部分的发光单元被布置在船的船体20上。在图1中，示出了线圈11和两个光源12、13，一个光源12被定位在导电板14、15之一与线圈11之间，并且另一个光源13被定位在导电板14、15中的另一个与线圈11之间。
线圈11和线圈11与光源12、13之间的电导体可以被认为形成电能分布装置。然而，作为最小值，电能分布装置是用于将功率递送到光源的一组导体。电能分布装置11和发光组件10的组合是发光单元1。
如先前所解释的，发光组件10仅包括一个光源或超过两个光源是可能的，无论如何在给定情况下是适当的。
线圈11的感应功率传输是AC功率传输。在优选的装置中，光源允许在两个方向上的电流。在一个范例中，每个光源12、13包括LED和并联保护二极管，诸如齐纳二极管，其允许在相反方向上的电流流动。这样的并联二极管组合是典型的UV-C LED封装。在另一范例中，每个光源包括一对并联背对背LED。
图1的每个光源12、13可以实际上包括串联或并联或者具有组合的串联和并联布置的多个LED的装置。
尽管在图1中导电板14、15示意性地示出在船体的相对侧，但是实际上板在同一侧(外部)并且其彼此横向间隔。电路基本上包括串联的两个电容器。第一个被定义在导电板14与船体20之间，并且第二个被定义在导电板15与船体20之间。备选地，电路可以被认为是包括通过相应光源从功率供应的相对侧到接地的两个独立子电路。光源由功率供应的反相致动。
船体可以被认为是电路接地。由电能分布装置范例递送的AC功率供应具有关于该电路接地的对称电压。然而，船体与光源电流隔离。
因此，在船体20上的一个位置处，第一电容器21借助于板14、15中的第一个和船体20实现，第二电容器22借助于板14、15中的第二个和船体20实现，两个电容器21、22通过船体20串联连接，假定船体20包括导电材料，特别是金属材料。
在电容器21、22中，电介质材料和/或另一适合材料可以存在于相应板14、15与船体20之间。当交流电流被施加在如所示的电路中，光源12、13利用电容性耦合(到接地平面)供电，并且电容器提供电流限制(电流是与电压的变化率成比例来限制的)。电流从而基于操作频率来控制。电容器不耗散显著量的功率并且因此不加热。电容器例如具有大约几百pF的电容。
不存在发光组件10与船体20之间的电流耦合。这在让根据本发明的发光单元对于损坏而言冗余中是重要的方面，其中，特别是可以避免对船体20的短路。
光源12、13可以是LED，诸如如上文所提到的UV-C LED。如图1a中所指示的，当光源12、13被布置在线圈11与板14、15之一之间，并且另一光源12、13被布置在线圈11与板14、15中另一个之间时，有利的是如果光源12、13具有相反取向，使得当负电压被施加时，一个光源12、13被激活，而当正电压被施加时，另一光源12、13被激活。以这种方式，实现交流电流的高效使用，其中，总是一个光源12、13在活动状态中。
根据本发明的发光单元可以仅包括如图1a所图示的一个发光组件10。然而，为了能够覆盖相对大的表面区域，具有发光单元中的多个发光组件10是实际的。为了具有高电冗余度，其在要布置在船的船体等上的发光单元的背景下是优选的，在该背景下，可以预期对发光单元的影响，各种发光组件10可以并联布置在线圈11的相应侧之间。
这在图1b中示出。
线圈11和板14、15实现在可以由金属制成的薄层结构中是可能的。以那种方式，发光单元的总体厚度可以保持尽可能小。在该方面中，对图2进行参考，其中，示出了发光单元1和发光单元1被布置在其上的船的船体20的部分的截面。
图2涉及根据本发明的发光单元1，并且示出了发光单元1的部分和发光单元1被布置在其上的船体20的部分。通过范例，船体20和发光单元1的平面外观(即，没有弧形/弯曲的外观)借助于图2提出，但是那不改变另一外观可能的事实。如先前所解释的，根据本发明的发光单元1可以具有用于覆盖所有种类的表面区域的任何适合的形状。
发光单元1包括具有光源12、13和导电板14、15的至少一个发光组件10，如先前参考图1所解释的。在如所示的发光单元1的取向中，板14、15在发光单元1中的某个水平处邻近彼此布置，并且光源12、13被布置在板14、15之上。备选地，光源12、13可以至少部分地位于与板14、15相同的水平，在该情况下，板14、15可以被提供有用于对光源12、13留下空间的槽等和将光源12、13连接到发光单元1的电能分布装置(即，导线)的导电构件。光源12、13和板14、15被嵌入在诸如硅酮橡胶的材料的平板16中，并且其适用于线圈11(在图2中未示出)和在提供和分配贯穿发光单元1的电能中涉及的其他部件。通常，通过具有发光单元1的各种电部件的嵌入式配置，获得完全封闭封装，可以说，其中，确保那些部件不能由来自发光单元1旨在使用在其中的海洋环境的水到达。
优选地仅存在一个导电层，其形成线圈11、导电板14、15和对光源12、13的互连轨道。因此，光源可以是仅有分立部件。电流限制电容器在不需要分立电容器部件的情况下形成。
板14、15可以包括具有光反射性质的材料，诸如抛光金属材料，使得板14、15可能不仅被用作用于提供电流限制的电容器21、22的部件并且实现电能到光源12、13的电容性传输，而且用作用于由光源12、13在其操作期间发射的光的反射器。
反射朝向发光单元1的外部表面(与船体相反)。这是与水接触的表面并且因此其中需要对生物污染的保护的表面。因此，光更有效地被传输到要处置的表面。
在发光单元1中，光源12、13、板14、15和其他部件被嵌入在其中的材料的平板16可以包括不同材料的两个层16a、16b，其不改变材料的平板16可以包括单个类型的材料的事实。顶层或者外层16a可以包括硅酮橡胶，如所提到的，而底层或者内层16b可以包括钛酸钡或适合于增加电容的另一材料。底层16b可以完全地由这样的其他材料制成或者可以包括这样的材料存在于其中的斑点/区域。底层16b可以首先提供在船体20上，在其之后可以提供发光单元1的其他部件，或者底层16b可以被提供为发光单元1的整体部分。具有用于增加电容的发光单元1中的材料可以实现具有交流电流的较低频率，可以减小电容损耗，可以增加调谐范围中的灵活度，从而允许较低电压，和/或可以允许使用较小的导电板14、15。
如图2中所图示的，船体20用油漆的层23覆盖是可能的，并且发光单元1通过胶的层24附接到用油漆覆盖的船体20是可能的。除层16b之外，油漆和/或胶然后形成电容器的电介质层的部分。
其他可能性也由本发明覆盖：本发明不限于一个或多个类型的附件，并且一个或多个层是否存在于船体20与发光单元1之间不是实质的。优选地，如可以存在于船体20与发光单元1之间的任何层的电容率和渗透率是高的，至少到线圈11的运行和电容器21、22的质量未损害的这样的程度。通常，如可以存在于船体20与线圈11和发光单元1的导电板14、15之间的材料的电容率和渗透率可以在不同位置是不同的，其中，如果渗透率在线圈11的位置处最高是实际的。
特别地，线圈11与船体之间的电容性耦合应当保持到最小值。
图3和4图示了如可以是发光单元1的部分的金属箔30和布置在金属箔30上的光源12、13的两个可能结构。在这种情况下，发光单元1包括多个发光组件10和两个线圈11a、11b。通过具有两个线圈11a、11b而不是仅一个线圈，应实现如果来自一个线圈11a、11b的功率供应失败，则所有功率供应可以仍然由另一线圈11a、11b处理，使得来自光源12、13的光的发射仍然可以发生。对金属箔30进行成形，使得线圈11a、11b形成在如存在于箔30的两个相对横向侧的箔部分中，发光组件10的板14、15被形成在以行和列的形式在如存在于线圈11a、11b之间的箔部分中，并且电能分布装置18的导电轨道17形成在用于将光源12、13中的每个连接到线圈11a、11b的位置处。金属箔可以被提供为其中结构已经通过材料移除制成或者可以基于材料添加技术实现的薄板。
用于形成导线17、19和板14、15的金属箔包括单个薄板。由于没有交叉存在，因而这是可能的。需要的仅有交叉在线圈11a、11b的区域中。线圈区域被设计为通过具有结构内的绝缘层实现该交叉。
连接到线圈11a、11b的一侧的所有光源12是并联的，并且连接到线圈11a、11b的另一侧的所有光源13是并联的(如图1b中所示)。然而，每个光源自身可以包括多个LED的串联连接。
不仅如在箔30的单个薄板中所提到的部件的并入对将发光单元1的厚度保持到最小有贡献，但是其也鉴于发光单元1中的硅酮橡胶的可能使用是有利的，因为硅酮橡胶的完整性当硅酮橡胶仅与最少的其他材料一起使用时最好地维持。
图3和4所示的两个金属箔30之间的差异驻留在导电轨道17的形式中。在图3中，轨道17在板14、15的所有行之间延伸，而在图4中，轨道17仅在板14、15的每隔一行之间延伸。因此，参考如图所示的金属箔30的取向，在图3所示的结构中，发光组件10包括板14、15的水平对，而在图4所示的结构中，发光组件10包括板14、15的垂直对。作为另一结果，将光源12、13连接到电能分布装置18的导电轨道17的导电构件19根据图3中所示的结构中的行中的交替形式来布置，从而交替地将行中的相邻板14、15连接到沿着行在行的两侧延伸的两个轨道17，而导电构件19在图4中所示的结构中的行中的一致形式中布置，从而将行中的所有板14、15连接到沿着行在行的一侧延伸的单个轨道17。
因此，图3示出了在其中光源的每个行交替地连接到线圈11a、11b的相对侧的装置。光源的每个列被连接到线圈11a、11b的相同侧。图4示出了在其中光源的每个行被连接到线圈11a、11b的相同侧的装置。光源的每个列交替地连接到线圈11a、11b的相对侧。
导电构件19可以以任何适合的方式实现，并且可以例如包括接线或轨道。总之，在图3所示的结构中，板14、15的列的板14、15可以具有相同电压电位，而在图4所示的结构中，板14、15的行的板14、15可以具有相同电压电位。具有相同电压电位的板14、15的列或行可以电连接到彼此，但是在所示的范例中，这未完成以便具有最佳电冗余度并且提供发光单元1可以操作以甚至在机械损坏的情况下发射光的最高机会。
以上范例利用船体或者船体上的涂层(诸如油漆)的电导率，以提供电容器21、22之间的电耦合。
备选方案是利用海洋船舶被浸没在其中的海水的电导率。
图5示出了其中海水2形成导电电容器端子的实施方式。在这种情况下，顶部电介质层16a形成电容电介质。发光单元1再次示出应用在油漆层23和胶层24上。然而，这些不需要是导电的或者具有特定电介质性质以满足所要求的电容器设计。
在图5中，光源12仍然在导电板14、15上并且其可以再次用于反射光。顶部电介质层16a可以比底部电介质层更薄，使得导电板到海水比到船体更近和/或具有到水比到船体更高的电容率耦合。
在备选方案中，导电板在光源上面的发光元件之上，使得其可以更容地到海水比到船体更近放置。平板16的波导设计和/或导电板的设计使得导电板14、15不防止光到达表面。
图6图示了根据本发明的多个发光单元1可以如何布置在船5的一侧，并且图5和图6两者图示了馈送线25可以如何被用于将电能馈送到根据本发明的发光单元1。船5可以被装备有至少一个电功率的源(在图中未示出)，其中，馈送线25电连接到至少一个电功率的源，并且其中，至少一个电功率的源、馈送线25和发光单元1构成发光系统40。在所示的范例中，馈送线25在发光单元1的线圈11a、11b定位在其中的位置延伸，使得馈送线25和发光单元1的布置使得从馈送线25到发光单元1的功率的感应传输被实现。任选地，薄铁酸盐板或箔可以在馈送线25的位置处被用于防止船的船体20的金属中的涡流并且从而增加能量传输的效率。
在实际的实施例中，馈送线25包括可以在发光系统40的操作期间利用100-150kHz正弦波馈送的线圈26。出于补偿馈送线25的位置处的船体20的电容性泄露电流的目的，馈送线25还可以被提供有电容器(未示出)，该电容器可以用作低通滤波器部件。这当使用高效率切换放大器时是特别有利的。在这样的情况下，电容器可以用于移除放大器的高频谐波的剩余部分。低通滤波器中的电容器的值利用从馈送线25到船体20的寄生电容调节。薄铁酸盐层(箔)可以应用在馈送线25与发光单元1之间以用于改进馈送线25的线圈26与发光单元1的线圈11a、11b之间的能量传输的效率的目的。馈送线25的所有线圈26可以具有对发光系统40的电冗余度有贡献的相同相位，其中，如果馈送线25损坏，则发光系统40可以仍然以其整体运行。在该方面中，如果馈送线25被设计为以两倍正常水平的增加水平递送电功率，则其是实际的。
利用AC信号馈送初级线圈的备选方案是使用谐振电路来生成AC供应。例如，每个馈送线可以包括基于具有范围60kHz至90kHz内的谐振的电容性谐振电路的谐振电路。
通常，操作(谐振或驱动)频率可以在范围50kHz至1MHz内，例如50kHz至200kHz，例如60kHz至90kHz。
在所示的范例中，馈送线25在沿着船5的一侧的基本上垂直取向上延伸。那不改变以下事实：在本发明的范围内，馈送线25的任何适合的布置是可能的。在船5的背景下，使用用于覆盖船的船体20的焊缝和/或其他表面不规则性的馈送线25可以是有利的。
图8示出了通过功率馈送线25和通过用于利用金属船体的布置的发光单元1(即，照明面板)的截面(在水平面中)。感应功率发射器包括初级线圈42和初级线圈的绕组与船的船体20的金属之间的铁氧体片。船体的表面46是要保护以免污染的表面。铁氧体片44防止船的船体20的金属中的涡流，从而增加能量传输的效率。
在示出的范例中，表面46由照明面板基本上完全覆盖。因此，表面46由照明面板1保护，并且其是易受污染的照明面板的裸露表面。因此，由照明面板提供的照明旨在防止照明面板的表面上的污染生物的形成。
然而，这仍然要被理解为形成用于对生物污染保护船体表面的系统(其中，在没有照明系统的情况下，船体表面将遭受生物污染)。
备选装置例如可以具有仅覆盖要保护的表面的小部分的照明面板，并且光朝向要保护的表面引导或者导引。在这样的情况下，船体表面的主要部分实际上暴露于水并且因此易受生物污染。
在图8所示的范例中，感应功率传送器42被安装在船体表面46上，并且照明面板1被安装在感应功率传送器之上。
特别地，每个照明面板1的边缘区50与馈送线25交叠。照明面板1各自具有位于该边缘区中的次级线圈11(如上文所讨论的)，以及在馈送线25之间延伸的如上文所解释的发光组件10(并且为简单起见在图8中表示为单个元件)。
次级绕组11与初级绕组42对准以提供感应功率传输。无线传送功率由照明面板1用于对发光组件10的光源进行供电。
初级线圈可以形成在馈送线的印刷电路板上或内，并且次级线圈也可以形成在如上文所讨论的照明面板的印刷电路板上或内。
照明面板的柔性印刷电路板可以允许照明面板适于下层馈送线的轮廓。相反，可以存在针对线圈11和发光组件的照明面板中的分离的印刷电路板和它们之间的电连接。
图9更详细地示出了线圈装置。照明面板1与两个横向边缘处的馈送线25交叠，并且每个馈送线25具有沿着其长度布置的初级线圈对。对的一个线圈用于将照明面板1供电到一侧，并且对的另一个线圈用于将照明面板供电到另一侧。以这种方式，每个照明面板由来自两侧的功率供应。这提供如上文所解释的冗余度。
可以例如存在2与50之间照明面板每馈送线25，例如连接到馈送线的个体瓦片的20行。
照明面板的光源例如是侧发射UV-C LED，其中，光主要地从LED的一侧发射，并且或多或少平行于表面。光源被密封的光学介质经由通过光学介质的全内反射引导从光源发射的光的至少部分。光学结构可以然后被提供以中断全内反射并且散射光，并且然后朝向针对光的目标将散射光引导到光学介质之外，其是生物污染生物体存在于其中的区域。散射光的光学结构可能贯穿其全部散布在光学介质材料的一个或多个部分中，并且光输出可以是大体均匀或否则局部的。
表面上的生物污染生物体将在其进入水之前直接地接收散射光。此外，进入水的散射光中的一些将遇到外部散射位点。这产生水内的照明，其中一些还将反射回到在其中生物污染将被防止的照明面板的表面。
照明意指表面处的单细胞生物机构将停止生长和分裂，并且将因此在UV-C光的影响下死亡。
具有不同结构性质的内部散射中心可以组合以提供光学以及结构性质，诸如对磨损和/或冲击的抗性。适合的散射体包括不透明对象，但是也可以使用极大半透明对象，例如小气泡、玻璃和/或二氧化硅；要求仅仅是折射率的改变针对使用的(一个或多个)波长发生。
表面上的光引导和散布光的原理众所周知并且广泛应用在各种领域中。此处，原理适用于UV光用于防污染的目的。为了维持针对全内反射的条件，光引导材料的折射率应当高于周围介质的折射率。
然而，光导上的(部分地)反射涂层和/或导电板的反射性质的使用和/或受保护表面(例如，船的船体)自己的反射特性的使用也可以被用于建立用于通过光学介质引导光的条件。
本发明的多个优点和方面在以下中概述。
将发光单元1耦合到电功率供应元件(诸如图6和7所示的馈送线25)优选地具有感应性质。此外，发光单元1的光源12、13在涉及通过电容器和相关联的电容性电流限制馈送电能的电路中。因此，发光单元1是完全电流隔离的。100至150kHz的范围内的信号是可以被用于经由海洋对象的导电表面区域或海洋对象之上的导电表面区域分配电能的特定范例(其中，如在前文中提到的船的船体20的表面区域是范例)。驱动器的谐振和非谐振操作两者在如上文所解释的本发明的框架内是可能的。最大电压的实际范例是48V，其被认为是安全的。
发光单元1包括导电板14、15，其被使用在通过串联电容器的电能的馈送中并且其还可以具有光反射功能。发光单元1的板14、15和电能分布装置18的部件(诸如线圈11a、11b和导电轨道17)可以被集成在导电材料(诸如金属)的单个薄层/箔/薄板中。在这样的配置中，仅光源12、13的寿命对发光单元1的寿命重要。而且，发光单元1的厚度主要由光源12、13的厚度确定。如先前所提到的，光源12、13可以包括LED。优选的是如果选择尽可能小的LED类型，诸如当前被称为纳米LED的LED类型。薄层/箔/薄板的导电材料的范例是铝。如在图3和4中可以看到的，设计具有仅一个交叉31每线圈11a、11b的这样的薄层/箔/薄板是可能的，在其位置处额外厚度被要求以便避免短路。
发光单元1可以以各种方式制造，其中，导电材料的薄层/箔/薄板可以通过使用材料移除技术或者材料添加技术实现。此外，多个发光单元1可以以机械互连的方式提供从而促进将发光单元1应用于表面区域的过程。例如，发光单元1的一个或多个列的串可以缠绕在卷轴上或者以之字形方式放下在支架上。
发光单元1旨在应用于海洋对象的表面区域，但是本发明也可以实践在其他领域中。鉴于本发明的预期使用，具有发光单元1的薄的大致平面设计是期望的。而且，重要的是，发光单元1和在将电功率供应到发光单元1中涉及的部件被设计为具有如在海洋对象的背景下的高水平的电冗余度，机械冲击可能发生。在本文本的背景下，术语“海洋对象”不限于用于使用在海水中的对象，但是将被理解为包括用于使用在已知包含生物污染生物体的任何类型的水中的对象。海洋对象的范例包括船和其他船舶、海洋站、基于海洋的油或气体安装、浮力装置、用于海洋风轮机的支持结构、用于收集波浪/潮汐能的结构、海箱、水下工具等。
照明面板例如具有1m至5m的范围内的长度(沿着水平行方向)和50cm至150cm的范围内的高度(沿着垂直列方向)。例如，小面板尺寸可以是600mm x 1200mm，并且大面板尺寸可以是1m x 4m。要覆盖的范例区域(例如，船体的一侧)可以是大约100m长度×10m高度。
对于本领域的技术人员而言将清楚的是，本发明的范围不限于在前述中所讨论的范例，而是其若干修正和修改是可能的，而不脱离如在权利要求书中定义的本发明的范围。本发明旨在被解释为包括所有这样的修正和修改，只要其落入权利要求书或其等价方案的范围之内。尽管已经在附图和描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要仅被认为是说明性或者示范性而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。附图是示意性的，其中，未被要求用于理解本发明的细节可能已经被省略，而不必是按比例的。
通过研究附图、说明书和权利要求书，本领域的技术人员在实践请求保护的本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”不排除其他步骤或者元件，并且词语“一”、“一个”不排除多个。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对本发明的范围的限制。
对于或者关于特定实施例所讨论的元件和方面可以与其他实施例的元件和方面适合地组合，除非另外明确说明。因此，尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
如在该文本中使用的术语“包括”将由本领域的技术人员理解为涵盖术语“由…组成”。因此，术语“包括”可以关于实施例意指“由…组成”，但是可以在另一实施例中意指“包含/包括至少定义种类和任选地一个或多个其他种类”。
本发明的综述可以阅读如下。在海洋对象的防污染的背景下，发光单元1被配置为应用于海洋对象5的表面区域并且包括被配置为发射防污染光的至少一个光源12、13，以及两个导电板14、15，其中，至少一个光源12、13在一侧电连接到板14、15之一并且在另一侧电连接到发光单元1的电能分布装置18。板14、15被布置为与海洋对象5的或海洋对象5之上的导电表面区域构成相应电容器21、22，一旦发光单元1实际上应用于海洋对象5的表面区域，所述电容器21、22通过海洋对象5的或海洋对象5之上的导电表面区域串联连接。

Claims (15)

1.一种发光单元(1)，其被配置为被应用于海洋对象(5)的表面区域，所述发光单元(1)包括：
电能分布装置(11、18)，以及
至少一个发光组件(10)，其被电连接到所述电能分布装置(18)，所述至少一个发光组件包括至少一个光源(12、13)，所述至少一个光源被配置为发射防污染光，并且还包括两个导电板(14、15)，
其中，所述至少一个光源(12、13)在一侧被电连接到所述导电板(14、15)中的一个导电板并且在另一侧被电连接到所述电能分布装置(18)，并且
其中，所述至少一个发光组件(10)的所述导电板(14、15)被布置为与导电表面构成相应电容器(21、22)，所述导电表面是由所述海洋对象(5)的所述表面区域或者在所述海洋对象(5)的所述表面区域之上形成的，一旦所述发光单元(1)实际上被应用于海洋对象(5)的表面区域，所述电容器(21、22)就通过所述海洋对象(5)的导电表面区域被串联连接。
2.根据权利要求1所述的发光单元，其中：
所述导电表面包括所述海洋对象的导电表面区域；或者
所述导电表面包括在所述海洋对象的所述表面区域之上形成的水层；或者
所述导电表面包括在所述海洋对象的所述表面区域之上形成的油漆层。
3.根据权利要求1或2所述的发光单元(1)，包括导电材料层(30)，所述电能分布装置(18)和所述至少一个发光组件(10)的所述导电板(14、15)两者被包括在所述导电材料层中。
4.根据权利要求3所述的发光单元(1)，其中，所述导电材料层(30)具有在3-15μm的范围内的厚度，所述电能分布装置(18)和所述至少一个发光组件(10)的所述导电板(14、15)被包括在所述导电材料层中。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的发光单元(1)，实质上在两个正交方向上延伸，所述发光单元(1)在正交于所述两个正交方向的第三方向上的尺寸小于2mm。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的发光单元(1)，包括多个发光组件(10)，其中，相应发光组件(10)的所述导电板(14、15)以行和列的形式被布置在所述发光单元(1)中。
7.根据权利要求6所述的发光单元(1)，其中，所述电能分布装置(18)包括导电轨道(17)，所述导电轨道以行和列的所述形式在所述相应发光组件(10)的所述导电板(14、15)之间延伸。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的发光单元(1)，其中，所述电能分布装置(18)以及所述至少一个发光组件(10)的所述至少一个光源(12、13)和所述两个导电板(14、15)被嵌入在电介质材料(16)中。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的发光单元(1)，其中，在所述至少一个发光组件(10)中，所述至少一个光源(12、13)在一侧被电连接到的所述导电板(14、15)被布置并且被配置为反映由所述至少一个光源(12、13)在其操作期间发射的防污染光。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的发光单元(1)，其中，所述至少一个发光组件(10)的所述至少一个光源(12、13)包括LED。
11.一种具有保持器和根据权利要求1-10中的任一项所述的多个机械互连的发光单元(1)的组件，所述多个机械互连的发光单元被布置在所述保持器上，所述保持器诸如为卷轴，在将所述发光单元(1)应用于海洋对象(5)的导电表面区域的过程中所述发光单元(1)要从所述保持器取得。
12.一种发光系统(40)，包括：根据权利要求1-10中的任一项所述的至少一个发光单元(1)、电功率的源以及电功率供应元件(25)，其中，所述电功率供应元件(25)和所述至少一个发光单元(1)相对于彼此被布置，从而实现电功率从所述电功率供应元件(25)到所述至少一个发光单元(1)的感应传输。
13.一种具有海洋对象(5)和根据权利要求12所述的发光系统(40)的组件，其中，所述发光系统(40)的所述电功率供应元件(25)和所述至少一个发光单元(1)被定位在所述海洋对象(5)的导电表面区域上。
14.根据权利要求1-10中的任一项所述的具有海洋对象(5)和至少一个发光单元(1)的组件，其中，所述至少一个发光单元(1)被定位在所述海洋对象(5)的导电表面区域上。
15.一种将根据权利要求1-10中的任一项所述的多个发光单元(1)应用于导电表面区域的方法，所述导电表面区域是由所述海洋对象(5)的所述表面区域或者在所述海洋对象(5)的所述表面区域之上形成的，其中，所述发光单元(1)以行和列的形式被布置在所述导电表面区域上。
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