CN114424427A - 用于保护表面免受生物污染的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种防污染系统用于保护表面免受生物污染。感应功率传输用于为防污染光源装置供电，并且在接收器(次级)侧使用电压倍增器。所述电压倍增器实现面板中的次级线圈的光学影响的减小。

Description

用于保护表面免受生物污染的方法和系统

技术领域

本公开涉及用于防止表面的污染(或通常被称为防污染)的方法，并且涉及用于执行这些方法的设备。本公开具体地涉及用于轮船的船体的防污染的方法和设备。

背景技术

生物污染或生物学污染是微生物、植物、藻类和/或动物在表面上的积聚。生物污染性有机体种类是高度地多样的并且远远超出藤壶和海藻的附着。按照一些估计，包括4000多种有机体的1700多种物种是造成生物污染的原因。生物污染划分为包括生物膜形成和细菌黏附的微观污染和更大有机体的附着的宏观污染。由于确定什么阻止有机体沉积的不同化学和生物学，这些有机体也分类为硬污染类型或软污染类型。

钙质(硬)污染性有机体包括藤壶、包壳苔藓虫、软体动物、多毛类环虫和其他管蠕虫、以及斑马贻贝。非钙质(软)污染性有机体的示例是海藻、水蛭、藻类和生物膜“粘液”。这些有机体一起形成污染群落。

在若干情况下，生物污染造成严重问题。机械停止工作，水输入口堵塞，并且轮船的船体遭受增加的拖曳。因此，防污染的主题，即移除或阻止污染形成的过程，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染。在较不受控的环境中，利用使用杀虫剂的涂层、热处理或能量脉冲，有机体被杀死或驱除。阻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，或创造类似于鲨鱼和海豚皮肤的、仅仅提供弱锚点的纳米级别表面拓扑。

通过示例，轮船的船体上的生物污染导致拖曳的严重增加和由此增加的燃料消耗。据估计，高达40％的燃料消耗的增加可以归因于生物污染。由于大油轮或集装箱运输轮船每天消耗燃料可以高达€200000，利用有效的防生物污染方法，显著的节约是可能的。

WO2014/188347公开了用于防止生物污染的方法和系统，其中，要保持清洁而免受污染的所有表面或显著量的表面(例如轮船的船体)被覆盖有发射杀菌光(具体地UV光)的层。因此，已知采用光学方法，具体地使用紫外光(UV)。众所周知的是利用足够UV光，大部分微生物被杀死，变得无活性或不能够再生。该效果主要地由UV光的总剂量支配。杀死90％的特定微生物的典型剂量是10mW-小时每平方米。

紫外线(UV)是由可见光谱的短波长极限和X射线辐射带所限制的电磁光的那部分。UV光的光谱范围按照定义是位于100nm和400nm之间，并且对人眼不可见。使用CIE分类，UV光谱细分为三个带：

从315nm至400nm的UVA(长波长)

从280nm至315nm的UVB(中波长)

从100nm至280nm的UVC(短波长)

用于生成UV的各种光源是已知的，诸如低压汞放电灯、中压汞放电灯和介电屏障放电灯。

例如如WO2014/188347中提出的优选选项是低成本、更低功率的UV LED。LED一般能够被包括在更小的封装中，并且消耗比其他类型的光源更少的功率。LED能够被制造为发射各种期望波长的(UV)光，并且其操作参数(最显著地输出功率)能够在高程度上被控制。合适的杀菌剂量能够利用现有UV LED容易地实现。

UV LED可以形成在要放置在要保护的表面之上的面板中。为了给UV LED供电，使用从面板中的初级侧发射器到次级侧接收器的感应功率传输是可能的。然而，次级侧所需的拾取线圈占据空间，并且该大的线圈表面需要通过添加额外的LED来补偿。增加LED的数量是一个问题，因为存在更高的功率需求，并且因此存在更高的电流需求(对于给定电压)，从而需要更宽的导电迹线。

可以通过增加初级线圈的数量来减小初级侧电流，但是这需要次级侧线圈的数量的增加以维持给定的匝数比。

因此，需要折中来满足感应功率传输方法的光学和电学要求。

发明内容

本发明由权利要求进行限定。

根据依据本发明的一方面的示例，提供了一种用于保护表面免受生物污染的防污染系统，包括：

面板，所述面板用于发射防污染光并且用于安装在所述表面之上，包括：光源装置，其用于生成防污染光；以及感应功率接收器，其包括用于与感应功率发射器的一个或多个初级绕组对准的一个或多个次级绕组，

其中，所述感应功率接收器包括电压倍增器。

该系统优选地还包括感应功率发射器，所述感应功率发射器用于安装在表面之上并且包括一个或多个初级绕组。

因此，本发明提供了一种面板以及使用所述面板的总体系统。

总体系统在用于功率发射器的功率源和面板之间产生电流隔离变压器。为了减小面板中的次级线圈(由(一个或多个)次级绕组形成)的光学影响，使用电压倍增器。这意味着可以在次级线圈中使用更少的绕组，并且具有低的表面积，并且从而可以改进面板的光学性能。这继而意味着可能需要光源装置中的更少光源(例如LED)，从而给出更低的操作电流并且因此用于更薄的导电迹线的选项。

初级线圈(由(一个或多个)初级绕组形成)被设计为实现期望的磁通量变化率，并且次级线圈设计和电压倍增器设计的组合实现期望的照明性能。

初级绕组的数量的增加可以用于减少生成期望的磁通量特性所需的电流，并且电压倍增器的使用避免了对于相应增加的数量的次级绕组的需要。通过使次级绕组的数量能够保持为低的，减少了由迹线电阻引起的线圈损耗。

电压倍增器例如包括二极管-电容器电路。这可以用小的分立部件来实施，所述小的分立部件因此可以被布置为比它们替换的次级线圈绕组占据更少的空间并且具有更小的光学影响。

电压倍增器例如是电压四倍器。已经发现，这在次级绕组的数量的期望减少与所得到的电效率的损失之间提供了最佳平衡。

感应功率发射器例如用于抵靠表面安装，并且面板用于安装在感应功率发射器之上。流电隔离的面板因此是外层。

所述感应功率发射器可以包括细长功率条带，并且所述面板包括与所述细长功率条带交叠的边缘区域，所述感应功率接收器形成在所述边缘区域中。因此，一个或多个线圈占据面板的相对小的区。网格可以由功率条带(例如垂直布置)和面板(例如水平布置)形成。

所述感应功率发射器例如包括在所述初级绕组之下、因此在要被保护的表面与所述绕组之间的铁氧体片。系统效率能够因此被保持高的，例如接近50％。铁氧体片在表面(例如轮船的船体)与感应变压器初级绕组之间，以防止涡电流通过导电船体(或定义要被保护的表面的其他导电层)。

感应功率发射器例如包括至多10个初级绕组，并且用于感应发射器的功率源具有50V或更小的RMS电压并且递送3A或更少的RMS电流。

感应功率接收器例如包括10个或更少的次级绕组。

感应功率接收器例如包括被形成在印刷电路板上或中的次级绕组。PCB材料通常是针对所生成的UV光的吸收体，因此其应当尽可能薄。

面板例如具有小于5mm(例如小于4mm，例如小于3mm)的厚度。该厚度通常包括印刷电路板和保护性涂层。

例如，面板包括诸如涂层或嵌入材料形式的硅树脂材料。该材料可以执行光学功能(例如光引导)以及保护性功能。其可以被选择为具有对所生成的UV光的相对高的透明性。

感应功率发射器例如包括具有50kHz至1MHz(例如50kHz至200kHz，例如60kHz至90kHz)的谐振频率的谐振电路。

光源装置例如包括具有在270nm和280nm之间的波长的UV-C LED的阵列。

所述系统可以包括多个感应功率发射器和多个面板。一个感应功率发射器可以与一个或多个面板相关联。

本发明还提供了一种保护表面免受生物污染的方法，所述方法包括：

使用安装在所述表面之上的感应功率发射器无线地发送功率；

使用安装在所述表面上的面板的感应功率接收器接收无线发送的功率；

在所述感应功率接收器处执行电压倍增；并且

使用经电压倍增的接收功率驱动光源装置。

本发明的这些和其他方面将根据下文描述的(一个或多个)实施例而显而易见，并且将参考下文描述的(一个或多个)实施例得到阐述。

附图说明

为了更好地理解本发明并且为了更清楚地示出其可以如何被实施，现在将仅通过示例参考附图，其中：

图1示出了被应用于轮船以保护轮船与水接触的表面(即船体表面)的防污染系统；

图2示出了通过感应功率发射器和面板的横截面(在水平平面中)；

图3更详细地示出了线圈装置；

图4示出了面板的结构的示例；

图5示出了从发光表面查看的面板；

图6示出了具有一起限定电压倍增器的LED、次级绕组和无源部件的面板；

图7示出了由该系统实施的电路；并且

图8示出了作为电压倍增器的电压四倍器电路的一个示例。

具体实施方式

本发明将会参考附图来进行描述。

应当理解，详细描述和具体示例在指示装置、系统和方法的示例性实施例的同时，仅旨在用于图示的目的，而不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求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，附图仅仅是示意性的，并未按比例绘制。还应当理解，在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。

本发明提供了一种用于保护表面免受生物污染的防污染系统。感应功率传输用于为用于生成防污染光的光源装置供电，并且在接收器(次级)侧使用电压倍增器。电压倍增器使得能够减小面板中的次级侧线圈的绕组的光学影响。

图1示出了可以根据本发明调整的防污染系统，其被应用于轮船1以便保护轮船与水接触的表面(即船体表面)。

防污染系统包括被安装在表面之上的一组感应功率发射器10。它们采取抵靠船体垂直地延伸的功率馈送线的形式。在上端处，馈送线连接到电功率的源(未示出)。感应功率发射器均包括一组一个或多个初级绕组。在该文件中，一组初级绕组(不论是有一个还是多于一个绕组)被称为初级线圈。

一组面板20也被安装在表面之上。面板均包括光源装置和具有与该组初级绕组对准的一组一个或多个次级绕组的感应功率接收器。在该文件中，一组次级绕组(不论是有一个还是多于一个绕组)被称为次级线圈。因此，术语“线圈”一般用于指代形成变压器的一侧的一组绕组。

如根据下面的描述将清楚的，每个功率馈送线上可以存在多个线圈，例如沿着每个面板的位置处的功率馈送线的一个或多个线圈。

如下面更详细解释的，感应功率接收器包括电压倍增器。

本发明提供了总体系统、隔离的面板和发光方法。

图2示出了通过功率馈送线(感应功率发射器10)并且通过面板20的横截面(在水平平面中)。感应功率发射器包括初级线圈12和在初级线圈的绕组与轮船的船体16的金属之间的铁氧体片14。船体的表面18是要被保护以免受污染的表面。铁氧体片防止轮船的船体16的金属中的涡电流，由此增加能量传输的效率。

在所示的示例中，表面18实质上完全由面板覆盖。因此，表面18由面板保护，并且其是面板的易遭受污染的暴露表面。因此，由面板提供的照明旨在防止污染性有机体在面板的表面上的形成。

然而，这仍然要被理解为形成用于保护船体表面免受生物污染的系统(其中，在没有系统的情况下，船体表面将会遭受生物污染)。

备选布置例如可以具有仅覆盖要被保护的表面的小分数的面板，并且光朝向要被保护的表面被导向或引导。在这样的情况下，船体表面的主要部分实际上暴露于水，并且因此易遭受生物污染。

在图2中示出的示例中，感应功率发射器10抵靠船体表面18安装，并且面板20被安装在感应功率发射器之上。

具体地，每个面板20的边缘区域22与馈送线交叠。面板20均具有位于该边缘区域中的次级线圈24和光源装置26。

次级绕组与初级绕组对准以提供感应功率传输。无线传输的功率由面板20用来为光源装置26供电。

初级线圈可以被形成在馈送线的印刷电路板上或内，并且次级线圈也可以被形成在面板的印刷电路板上或内。光源装置也可以被形成在可以与次级线圈的印刷电路板分开或与次级线圈的印刷电路板相同的印刷电路板上。共享柔性印刷电路板可以例如允许面板适于下层馈送线的轮廓。替代地，可以存在在面板中的单独印刷电路板和在它们之间的电学连接。备选地，光源装置可以被形成为线网格结构。这减小了PCB面积，因为仅需要PCB用于次级线圈。

在附图中未示出印刷电路板，以保持所示的结构简单。

例如可以在发光系统的操作期间为感应功率发射器10的初级线圈供应100kHz至150kHz正弦波。为了补偿在馈送线的位置处到船体16的电容泄露电流，可以进一步为馈送线提供用于实施低通滤波器的电容器。如果高效能切换放大器用于生成AC电源，则这例如是感兴趣的。在这样的情况下，低通滤波器用于放大器的残余更高频率谐波。

备选方案是使用谐振电路来生成AC电源。例如，每个馈送线可以包括谐振电路，其基于电容谐振电路，具有在范围60kHz至90kHz内的谐振。

一般来说，操作(谐振或驱动)的频率可以在范围50kHz至1MHz(例如50kHz至200kHz，例如60kHz至90kHz)内。

图3示出了线圈装置。

图2的示例具有在一个边缘处与相关联的馈送线交叠的面板。在图4中，面板20在两个横向边缘处与馈送线10交叠，并且每个馈送线10具有沿着其长度布置的初级线圈的对。一对中的一个线圈在一侧为面板供电，并且该对中的线圈用于在另一侧为面板供电。以这种方式，由来自两侧的功率供应每个面板。这减小了光源装置所需的功率线的长度。

馈送线的所有线圈能够具有相同的相位，这贡献于发光系统40的电冗余。如果馈送线被破坏，光源装置26仍然能够完全运行。在这方面，馈送线可以被设计为以两倍于正常水平的增加水平递送电功率。

因此，可以存在每个面板的一个线圈组件(即初级线圈和次级线圈)(图2)或每个面板的两个线圈组件(图3)。

可以存在例如每个馈送线的在2和50个之间的面板，例如被连接到馈送线的20行个体片块。

在所示出的示例中，馈送线沿着轮船的侧面在基本上垂直取向上延伸。然而，馈送线的任何合适的布置是可能的。馈送线可以例如覆盖轮船的船体的焊缝和/或其他表面不规则。

图4示出了具有多个光源40的面板20的结构的示例，在该示例中，多个光源40是侧面发射UV-C LED，其中，主要从LED的侧面并且差不多平行于表面发射光。光源40被封装在液密光学介质42中以经由通过光学介质的全内反射引导从光源40发射的光44的至少部分。

光学结构46被提供为干扰全内反射和散射光，并且然后朝向光的目标将散射光48从光学介质42中引导出，所述目标是存在生物污染性有机体的区。

表面52上的生物污染性有机体将在散射光48进入水之前直接接收散射光48。

此外，不进入水的内散射光48中的一些将遇到外部散射部位。这在水内产生照明50，其中一些也将反射回到面板20的表面52，其中，生物污染要被防止。

照明意味着表面52处的单细胞生物机制将停止生长和分裂，并且因此将在UV-C光的影响下死亡。

光学介质是相对薄的，使得面板可以被认为是二维结构。要对光进行散射的光学结构46可以分散在光学介质材料的一个或多个部分中，可能地贯穿它的全部，并且光输出可以是大致均匀的或否则局部化的。

具有不同结构性质的内散射中心可以被组合以提供光学以及结构特性，诸如耐磨和/或冲击。合适的散射体包括不透明的物体，但是也可以使用很大程度上半透明的物体，例如小气泡、玻璃和/或硅石；要求仅仅是折射率的改变针对所使用的(一个或多个)波长发生。

光引导并且在表面之上扩散光的原理是众所周知的，并且被广泛地应用于各种领域中。此处，出于防污染的目的，该原理被应用于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，光引导上的(部分)反射涂层的使用和/或受保护表面(例如轮船的船体)本身的反射性质的使用也能够用于建立用于引导光通过光学介质的条件。

在上面的示例中，面板在要被保护的表面之上形成新的表面，并且从要被保护的表面向外引导光。然而，备选方案是面板在要被保护的表面之上间隔开并且朝向要被保护的表面将光引导回来。

然后可以在面板的光源装置与要被保护的表面之间引入小的空隙。UV光可以在空气中比在光学介质中更好地行进，具有更少的吸收，即使当该光学介质被设计为光引导材料时。

由于大多数材料具有对于UV光的(非常)有限的透射比，在光学介质的设计中必须注意。作为结果，能够选择低功率LED的相对细小的节距，以最小化光必须进行通过光学介质的距离。

在一个示例中，光学介质42包括硅树脂，并且其被设计为具有良好的UV-C透明性。

可以使用固定封装，如图4所示。然而，可以替代地使用中空结构，诸如具有将其保持为与受保护表面相距小距离的间隔件的硅树脂垫。这产生UV光能够以更高效率传播通过的空气通道。由此类结构提供的空气填充的通道的使用允许在显著距离内将UV光分布在否则将太强地吸收UV光的材料的光学介质中以有用于防污染。类似地，可以形成单独的袋装件。

图5示出了从前面查看的面板20，并且示出了照明图案。面板包括LED40的二维阵列和在边缘区域22处的初级线圈24。

根据本发明，感应功率接收器包括电压倍增器。任选地，电压倍增器也实施整流。

电压倍增器可以由无源部件形成，诸如形成二极管-电容器电路的二极管和电容器。LED 40被提供在印刷电路板上，并且印刷电路板迹线还限定次级线圈的绕组。电压倍增器的部件也可以被提供在散布有LED的相同基板上。

图6示出了具有一起限定电压倍增器的LED 40、次级线圈24和无源部件60(例如电容器和二极管)的面板。电压倍增器例如是电压四倍器。存在用于从分立部件配置电压倍增器的电路的PCB迹线。

电压倍增器可以分布在如图6所示的区之上，或其可以被提供在单个位置处。可以存在分布在PCB之上的多个电压倍增器。对于大的照明片块，电压倍增器可以分布在片块之上，并且被电连接以在片块的局部区域处向光源递送功率。

感应功率传输的使用在功率源和面板之间产生电流隔离变压器。电压倍增器意味着可以使用更少的次级线圈绕组，并且从而可以改进面板的光学性能。图6示出了LED可以被提供在绕组的内部区内，以便维持LED在面板之上的均匀分布。改进的光学性能意味着可能需要光源装置中的更少光源(例如LED)，从而给出更低的操作电流并且因此用于更薄的导电迹线的选项。

初级线圈(尺寸、材料和数量)被设计为实现期望的磁通量变化率，并且次级线圈设计和电压倍增器设计的组合实现期望的照明性能。

初级绕组数量的增加可以用于减少生成期望磁通量所需的电流，并且电压倍增器的使用避免了对于相应增加的数量的次级绕组的需要。通过使次级绕组的数量能够保持为低的，减少了由迹线电阻引起的线圈损耗。

通过示例，功率发射器中的每个线圈可以具有10个或更少的绕组。

例如，具有1个初级侧绕组的初级线圈可以用相对大的电流(例如2A rms)驱动，从而需要相对低的电压，例如5V rms。具有5个初级侧绕组的线圈可以用减小的电流(例如，1Arms)驱动，从而需要更大的电压，例如，10V rms。具有10个初级侧绕组的线圈可以用相对小的电流(例如0.4A rms)驱动，从而需要相对高的电压(例如24V rms)。

在没有电压倍增的情况下，次级侧中的线圈可能例如需要20个绕组以在24V rms下从具有10个初级侧绕组的线圈产生期望的48V电源。

如果使用电压倍增器，那么次级侧中的线圈可能需要10个绕组。如果使用电压四倍器，那么次级侧中的线圈可能需要5个绕组。

典型的次级侧电流是0.1A，并且典型的期望次级侧电压是大约40V。为了安全，可以考虑50V rms的最大电压(仅通过示例)。系统被设计或操作在考虑感应耦合的所有特性和电流的扩散的最大电压之下。对于给定的操作电压，所需的电流取决于所需的功率。更高的电压实现更低的电流，并且反之亦然。

馈送线例如利用小于1mm(例如0.5mm)的厚度的PCB，从而产生大约3mm的模制结构厚度。

面板例如具有0.8mm的PCB厚度，并且具有在5mm之下(例如在范围2mm至4mm内)的硅树脂的总厚度。

图7示出了由该系统实施的电路。

其示出了初级绕组的集合14、次级绕组的集合24、电压倍增器70、以及UV-C LED的串联连接。LED由可编程电流源72驱动。低通滤波器74由电阻器和电容器形成。

图8示出了作为电压倍增器70的电压四倍器电路的一个示例。该电路是使用安装在面板的PCB上的分立部件形成的已知二极管-电容器电路，如参考图6所解释的。该电路用作整流器和电压倍增器两者，并且由此从来自接收器线圈的AC输入生成DC输出电压。

该电路具有四个电容器。输入电压给每个电容器充电，并且电容器之间的二极管连接提供电压的连续添加。

存在基于二极管和电容器的各种不同的电压倍增器电路拓扑，并且这是仅一个示例。

本发明对海上物体特别感兴趣，但是不限于用于在海水中以及在已知包含生物污染性有机体的任何类型的水中使用的物体。海上物体的示例包括轮船和其他船体、海洋站、基于海洋的油或气设施、浮力设备、用于海里的风涡轮的支撑结构、用于收获波浪/潮汐能量的结构、海水箱、水下工具等。

在优选的示例中，防污染光源是如上面解释的UV LED。UV LED的网格可以被封装在液密封装中，硅树脂仅是其一个示例。UV LED可以以串联和/或并联布置被电连接。UVLED例如是包装的表面安装LED，在这种情况下它们可以已经包括光学元件以跨宽发射角从LED包发射的光。在其他实施例中，UV LED可以是LED管芯，通常不包括光学元件，但比包装的LED显著更薄。作为示例，LED管芯可以被拾取并放置到光学介质的表面上。

硅树脂材料能够被选择为相比于其他材料，以小损失提供针对UV光的光学透射。对于较短波长光(例如具有300nm之下的波长的UV光)，情况尤其如此。硅树脂材料的特别有效组是或至少包括根据通用化学式CH3[Si(CH3)2O]nSi(CH3)3的所谓的甲基硅树脂，其中，“n”指示任何合适的整数。

硅树脂材料还是柔性且弹性的，使得它们是鲁棒、耐用的且能够承受压缩，诸如由于物体对表面的撞击、碰撞等(例如轮船对码头的撞击)导致的。此外，可以适应由于温度波动、波浪的重击、轮船随着膨胀的弯曲等变形。

由一个或多个光源发射的光的至少部分可以以具有基本上平行于要被保护的表面的分量的方向扩散。这促进沿受保护表面或箔的应用表面在显著距离之上分布光，这有助于获得防污染光的合适强度分布。

波长转换材料可以包括在光学介质中，并且可以通过以下操作来产生防污染光的至少部分：用具有第一波长的光来光激发波长转换材料，从而使得波长转换材料以另一波长发射防污染光。波长转换材料可以提供为上转换磷光体、量子点、非线性介质，诸如一个或多个光子晶体纤维等。由于针对与UV光不同、大多数更长的波长的光的光学介质中的吸收和/或散射损失倾向于在光学介质中较不明显，因此可以更加能量高效地生成非UV光并且通过光学介质透射其并且在其期望的使用位置处或附近生成UV防污染光(即从表面到液体环境中的发射)。

所示的示例利用了侧面发射LED和光学散射部位。然而，光扩散装置可以被用于产生侧路光。例如，圆锥体可以被布置在光学介质中并且被定位在光源对面，其中，对置的物体具有以45°角垂直于受保护表面的表面区，以便在基本上平行于所述表面的方向上反射由垂直于所述表面的光源发射的光。

LED优选地是DC驱动的。然而，一对背对背平行LED可以由AC驱动信号驱动。

如上面提到的，LED优选地被安装在PCB上，并且PCB迹线(在PCB表面上或在PCB的层内内部地)形成接收器线圈。然而，LED网格可以替代地通过由钎焊、粘接或任何其他已知的电连接技术将LED连接到独立线结构的连接节点来形成。这可以与更小PCB上的次级线圈进行组合。

本发明能够被应用于各种各样的领域。与自然水接触的几乎任何物体将随着时间遭受生物污染。这能够妨碍例如脱盐工厂的水进口，堵塞泵送站的管道，或甚至覆盖室外泳池的墙壁和底部。所有这些应用将受益于目前提供的方法、照明模块和/或系统，即防止整个表面区上的生物污染的有效的薄的额外表面层。

尽管UV光是优选的解决方案，但是也设想了其他波长。非UV光(可见光)对防止生物污染也是有效的。典型的微生物对非UV光比对UV光更不敏感，但是能够在到光源的每单位输入功率的可见光谱中生成高得多的剂量。

UV LED是用于薄发光表面的理想源。然而，也能够使用除了LED之外的UV源，诸如低压汞蒸气灯。这些光源的形状因子是相当不同的；主要地，源是大得多的。这导致不同的光学设计，以将来自单个源的所有光分布在大的区之上。此外，可以产生期望波长和/或波长组合中的光的显著贡献。代替于使用在远离受保护表面的方向上向外发射UV光以便避免生物污染的薄层，生物污染也可以潜在地通过在受保护表面的方向上从外部应用UV光来去除，如上面解释的。面板可以替代地在朝向和远离要被保护的表面的方向上发射防污染光。

在上面的示例中，面板与馈送线交叠。这提供了电源与暴露于水的结构之间的流电隔离。替代地，馈送线可以被提供在面板之上。单独的电隔离可以被提供(例如在馈送线的顶部处)。馈送线的表面然后将易遭受生物污染，因此然后应当确保光到达馈送线的表面，通过透射通过馈送线或通过面板内的反射或波导透射。因此，感应功率发射器和面板两者用于安装在表面之上，但是以任一顺序。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。如果术语“适于”用于权利要求书或说明书中，应注意术语"适于"旨在等效于术语“被配置为”。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于保护表面(16)免受生物污染的防污染系统，包括：

面板(20)，其用于发射防污染光，所述面板用于安装在所述表面上，所述面板包括防污染光源装置，其用于生成所述防污染光；以及感应功率接收器(24)，其包括用于与感应功率发射器的一个或多个初级绕组对准的一个或多个次级绕组，

其中，所述感应功率接收器(24)包括电压倍增器(70)。

2.根据权利要求1所述的防污染系统，其中，所述电压倍增器(70)包括二极管-电容器电路。

3.根据权利要求1或2所述的防污染系统，其中，所述电压倍增器(70)是电压四倍器。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的防污染系统，其中，所述感应功率接收器(24)包括被形成在印刷电路板上或印刷电路板中的10个或更少的次级绕组。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的防污染系统，其中，所述面板(20)具有小于5mm的厚度，例如小于4mm的厚度，例如小于3mm的厚度。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的防污染系统，其中，所述面板包括硅树脂涂层和至少用于所述一个或多个次级绕组的印刷电路板。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的防污染系统，其中，所述防污染光源装置包括一个或多个UV-C LED，所述一个或多个UV-C LED用于发射具有在270nm与280nm之间的波长的所述防污染光。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的防污染系统，还包括用于安装在所述表面(16)之上并且包括所述一个或多个初级绕组的所述感应功率发射器(12)。

9.根据权利要求8所述的防污染系统，其中，所述感应功率发射器用于抵靠所述表面(16)安装，并且所述面板(20)用于安装在所述感应功率发射器之上。

10.根据权利要求8或9所述的防污染系统，其中，所述感应功率发射器(10)包括细长功率条带，并且所述面板包括与所述细长功率条带(10)交叠的边缘区域(22)，所述感应功率接收器(24)被形成在所述边缘区域(22)中。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的防污染系统，其中，感应功率发射器包括在所述绕组之下的铁氧体片(14)。

12.根据权利要求8至11中的任一项所述的防污染系统，其中，所述感应功率发射器(12)包括至多10个初级绕组，并且用于所述感应发射器的功率源具有50V或更小的RMS电压并且递送3A或更小的RMS电流。

13.根据权利要求8至12中的任一项所述的防污染系统，其中，所述感应功率发射器(12)包括具有50kHz至1MHz的谐振频率的谐振电路，例如50kHz至200kHz的谐振频率的谐振电路，例如60kHz至90kHz的谐振频率的谐振电路。

14.根据权利要求8至13中的任一项所述的防污染系统，包括多个感应功率发射器(10)和多个面板(20)。

15.一种保护表面(16)免受生物污染的方法，包括：

使用被安装在所述表面之上的感应功率发射器(12)来无线地发送功率；

使用用于提供防污染光并且被安装在所述表面之上的面板(20)的感应功率接收器(24)来接收无线发送的功率；

在所述感应功率接收器(24)处执行电压倍增；并且

使用经电压倍增的接收功率来驱动防污染光源装置(26)。

Images