ES2922015T3 - Una unidad emisora de luz configurada para ser aplicada a un área superficial de un objeto marino - Google Patents

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Abstract

En el contexto de la antiincrustación biológica de objetos marinos, una unidad emisora de luz está configurada para aplicarse a un área superficial de un objeto marino y comprende al menos una fuente de luz (12, 13) configurada para emitir luz antiincrustante, y dos placas conductoras de electricidad (14, 15), en las que al menos una fuente de luz (12, 13) está conectada eléctricamente por un lado a una de las placas (14, 15) y por el otro lado a una disposición de distribución de energía eléctrica de la unidad emisora de luz. Las placas (14, 15) están dispuestas para constituir respectivos condensadores (21, 22) con un área de superficie eléctricamente conductora del objeto marino o sobre él, estando dichos condensadores (21, 22) conectados en serie a través del área de superficie eléctricamente conductora. una vez que la unidad emisora de luz se aplica realmente a un área superficial de un objeto marino. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Una unidad emisora de luz configurada para ser aplicada a un área superficial de un objeto marino
Campo de la invención
En un primer aspecto, la invención se refiere a una unidad emisora de luz configurada para ser aplicada a un área superficial de un objeto marino, la unidad emisora de luz que comprende una disposición de distribución de energía eléctrica, y al menos un ensamblaje emisor de luz conectado eléctricamente a la disposición de distribución de energía eléctrica, que incluye al menos una fuente de luz configurada para emitir luz antiincrustante.
En un segundo aspecto, la invención se refiere a un ensamblaje de un portador y una pluralidad de unidades emisoras de luz interconectadas mecánicamente del tipo mencionado anteriormente.
En un tercer aspecto, la invención se refiere a un sistema emisor de luz que comprende al menos una unidad emisora de luz del tipo mencionado anteriormente, una fuente de potencia eléctrica y un elemento de suministro de potencia eléctrica.
En un cuarto aspecto, la invención se refiere a un ensamblaje de un objeto marino y un sistema emisor de luz del tipo mencionado anteriormente, en donde el elemento de suministro de potencia eléctrica y la al menos una unidad emisora de luz del sistema emisor de luz se coloca en un área superficial eléctricamente conductora del objeto marino o sobre el mismo.
En un quinto aspecto, la invención se refiere a un ensamblaje de un objeto marino y al menos una unidad emisora de luz del tipo mencionado anteriormente, en donde la al menos una unidad emisora de luz se coloca en un área superficial eléctricamente conductora de, o sobre, el objeto marino.
En un sexto aspecto, la invención se refiere a un método para aplicar una pluralidad de unidades emisoras de luz del tipo mencionado anteriormente a un área superficial de un objeto marino.
Antecedentes de la invención
La bioincrustación de superficies que están expuestas al agua, durante al menos una parte de su vida útil, es un fenómeno bien conocido, que causa problemas sustanciales en muchos campos. Por ejemplo, en el campo del transporte marítimo, se sabe que la bioincrustación en el casco de los barcos provoca un fuerte aumento en la resistencia de los barcos y, por lo tanto, aumenta el consumo de combustible de los barcos. En este sentido, se estima que un aumento de hasta un 40% en el consumo de combustible puede atribuirse a la bioincrustación.
En general, la bioincrustación es la acumulación de microorganismos, plantas, algas, pequeños animales y similares en las superficies. De acuerdo con algunas estimaciones, más de 1,800 especies que comprenden más de 4,000 organismos son responsables de la bioincrustación. Por lo tanto, la bioincrustación es causada por una amplia variedad de organismos e implica mucho más que la unión de percebes y algas marinas a las superficies. La bioincrustación se divide en microincrustación, que incluye la formación de biopelículas y la adhesión bacteriana, y macroincrustación, que incluye la unión de organismos más grandes. Debido a la química y la biología distintas que determinan lo que les impide asentarse, los organismos también se clasifican como duros o blandos. Los organismos incrustantes duros incluyen organismos calcáreos tales como percebes, briozoos incrustantes, moluscos, poliquetos y otros gusanos de tubo, y mejillones cebra. Los organismos incrustantes blandos incluyen organismos no calcáreos tales como algas marinas, hidroides, algas y biopelícula "limo". Juntos, estos organismos forman una comunidad incrustante.
Como se mencionó anteriormente, la bioincrustación crea problemas sustanciales. La bioincrustación puede hacer que la maquinaria deje de funcionar y que las entradas de agua se obstruyan, por mencionar sólo otras dos consecuencias negativas además del mencionado aumento de la resistencia al avance de los barcos. Por lo tanto, el tema de la antiincrustación biológica, es decir, el proceso de eliminar o prevenir la bioincrustación, es bien conocido.
El documento WO 2014/188347 A1 divulga un método de antiincrustante de una superficie mientras dicha superficie está al menos parcialmente sumergida en un entorno líquido, en particular un entorno acuoso o aceitoso. El método implica proporcionar una luz antiincrustante y proporcionar un medio óptico muy cerca de la superficie protegida, teniendo el medio óptico una superficie emisora sustancialmente plana. Al menos parte de la luz se distribuye a través del medio óptico en una dirección sustancialmente paralela a la superficie protegida, y la luz antiincrustante se emite desde la superficie emisora del medio óptico, en dirección opuesta a la superficie protegida. La luz antiincrustante puede ser luz ultravioleta, y el medio óptico puede comprender silicona transparente ultravioleta, es decir, silicona que es sustancialmente transparente a la luz ultravioleta y/o sílice fundida de grado ultravioleta, en particular cuarzo.
Aplicando el método conocido por el documento WO 2014/188347 A1, es posible cubrir una superficie protegida que debe mantenerse limpia de bioincrustaciones, al menos en una medida significativa, con una capa que emite luz germicida. La superficie protegida puede ser el casco de un barco, como se mencionó anteriormente, pero el método es igualmente aplicable a otros tipos de superficie.
El documento WO 2014/188347 A1 divulga además un módulo de iluminación que es adecuado para ser utilizado para poner en práctica el método mencionado anteriormente. Así, el módulo de iluminación comprende al menos una fuente de luz para generar luz antiincrustante y un medio óptico para distribuir la luz antiincrustante desde la fuente de luz. La al menos una fuente de luz y/o el medio óptico pueden estar dispuestos al menos parcialmente en, sobre y/o cerca de la superficie protegida para emitir la luz antiincrustante en una dirección que se aleja de la superficie protegida. El módulo de iluminación se puede proporcionar como una hoja que es adecuada para su aplicación a la superficie protegida. Dicha hoja puede tener un tamaño sustancialmente limitado en dos direcciones ortogonales perpendiculares a la dirección del grosor de la hoja, para proporcionar una baldosa antiincrustante, en otra realización la hoja tiene un tamaño sustancialmente limitado en una sola dirección perpendicular a la dirección del grosor de la hoja, para proporcionar una tira alargada de hoja antiincrustante. En cualquier caso, es posible que el módulo de iluminación comprenda una rejilla bidimensional de fuentes de luz para generar luz antiincrustante y para que el medio óptico esté dispuesto para distribuir al menos parte de la luz antiincrustante de la rejilla bidimensional de fuentes de luz a través del medio óptico para proporcionar una distribución bidimensional de la luz antiincrustante que sale de una superficie emisora de luz del módulo de luz.
El documento WO 2014/188347 A1 divulga que, en realizaciones, la hoja puede tener un grosor en un orden de magnitud de un par de milímetros a unos pocos centímetros. A este respecto, se observa que es un objeto de la invención proporcionar baldosas antiincrustantes ultrafinas, más generalmente hablando, unidades emisoras de luz antiincrustantes ultrafinas, adecuadas para su disposición en el casco de un barco y otras superficies que deben someterse a una acción antiincrustante. Es deseable proporcionar unidades emisoras de luz que tengan un grosor del orden de magnitud de unos pocos milímetros como máximo, pero que comprendan fuentes de luz y disposiciones para distribuir energía eléctrica.
El documento WO 2018/069330 divulga una disposición emisora de luz en forma de lámina que se aplica a una superficie tal como la superficie de una embarcación marina. La disposición hace uso de la transferencia capacitiva de potencia eléctrica.
Resumen de la invención
La invención está definida por las reivindicaciones.
De acuerdo con la invención, se proporciona un sistema emisor de luz que comprende:
al menos una unidad emisora de luz;
una fuente de potencia eléctrica; y
un elemento de suministro de potencia eléctrica.
El elemento de suministro de potencia eléctrica y la al menos una unidad emisora de luz están dispuestos entre sí para permitir la transferencia inductiva de potencia eléctrica desde el elemento de suministro de potencia eléctrica a la al menos una unidad emisora de luz.
La unidad emisora de luz está configurada para aplicarse a un área superficial de un objeto marino y comprende:
una disposición de distribución de energía eléctrica, y
al menos un ensamblaje emisor de luz conectado eléctricamente a la disposición de distribución de energía eléctrica, que incluye al menos una fuente de luz configurada para emitir luz antiincrustante, y que incluye además dos placas eléctricamente conductoras,
en donde la al menos una fuente de luz está conectada eléctricamente por un lado a una de las placas eléctricamente conductoras y por el otro lado a la disposición de distribución de energía eléctrica, y
en donde las placas eléctricamente conductoras del al menos un ensamblaje emisor de luz están dispuestas para constituir condensadores respectivos con un área superficial de eléctricamente conductora formada por o sobre el área superficial del objeto marino, estando conectados dichos condensadores en serie a través del área superficial eléctricamente conductora del objeto marino una vez que la unidad emisora de luz se aplica realmente al área superficial de un objeto marino.
La invención hace uso de una unidad emisora de luz que está diseñada de tal manera que es posible tener realizaciones ultrafinas de la unidad emisora de luz, particularmente realizaciones en las que la unidad emisora de luz se extiende sustancialmente en dos direcciones ortogonales y tiene una dimensión relativamente pequeña en una tercera dirección que es ortogonal a dichas dos direcciones ortogonales. Cuando la unidad emisora de luz se utiliza según lo previsto, es decir, en un área superficial de un objeto marino, se obtiene un circuito eléctrico cerrado a través de un área superficial eléctricamente conductora (que puede ser el área superficial del objeto marino, o un conductor separado posterior) de modo que la al menos una fuente de luz pueda recibir potencia eléctrica. En particular, las placas eléctricamente conductoras sirven para constituir respectivos condensadores con el área superficial eléctricamente conductora, en donde los condensadores están conectados en serie a través del área superficial eléctricamente conductora, sin necesidad de conexión galvánica.
En el contexto de la invención, una primera ventaja notable del uso de placas eléctricamente conductoras es que las placas pueden ser tan delgadas que apenas contribuyen al grosor de la unidad emisora de luz. Otra ventaja es que los condensadores que están formados por las placas proporcionan una función de limitación de corriente para la al menos una fuente de luz. Sin embargo, esto se logra sin requerir componentes de condensadores discretos. Así, la complejidad de la unidad emisora de luz se mantiene al mínimo. Por ejemplo, puede comprender solo una capa conductora (que forma las placas eléctricamente conductoras y las interconexiones eléctricas) y las fuentes de luz.
Además, los condensadores que se forman (para limitar la corriente) evitan el desarrollo de calor y se limitan las corrientes de cortocircuito.
En un conjunto de ejemplos, la superficie eléctricamente conductora comprende un área superficial eléctricamente conductora del objeto marino. La unidad emisora de luz se aplica directamente al área superficial del objeto marino. Una capa de pintura y/o pegamento sobre el área superficial eléctricamente conductora del objeto marino (por ejemplo, el casco) puede funcionar como un dieléctrico de condensador.
Las dos placas conductoras, por lo tanto, pueden considerarse cada una para formar una mitad de condensador de un condensador, en donde el dieléctrico del condensador está formado por dos capas de pintura y/o pegamento, y el medio del dieléctrico incluye una capa eléctricamente conductora aislada galvánicamente (el casco). Considerado de otra manera, se puede considerar que las dos placas conductoras forman el primer y el segundo condensador en serie, con la unión entre ellos definida por el casco conectado a tierra (u otra área superficial eléctricamente conductora).
En otro conjunto de ejemplos, la superficie eléctricamente conductora comprende una capa de agua formada sobre el área superficial del objeto marino, por ejemplo, sobre el ensamblaje emisor de luz. Esta capa de agua es, por ejemplo, agua de mar. El área superficial del objeto marino es nuevamente el casco, pero no es necesario que sea eléctricamente conductor en este ejemplo. El acoplamiento eléctrico de las dos mitades del condensador se logra mediante la capa de agua. Las placas eléctricamente conductoras pueden estar entonces en una región exterior de la unidad emisora de luz, por lo tanto, más cercana al agua (en lugar de en una región interior y, por lo tanto, más cercana al casco). El dieléctrico del condensador está entonces formado por un material en el que están incrustadas las placas eléctricamente conductoras, es decir, el material a granel de la unidad emisora de luz.
El diseño de la unidad emisora de luz se puede realizar de tal manera que la disposición de distribución de energía eléctrica (que puede ser, por ejemplo, una bobina inductora, que forma un lado secundario de un sistema de transferencia de energía inductiva, como se explica a continuación) y el al menos un ensamblaje emisor de luz pueden estar hechos para extenderse sustancialmente en una sola lámina, con un mínimo de cruces, en donde los cruces deben entenderse como áreas en la disposición de distribución de energía eléctrica donde el material eléctricamente conductor en forma de pistas o similares debe estar presente en dos niveles para permitir que la disposición de distribución de energía eléctrica se extienda desde y hacia todas las posiciones según sea necesario para tener una distribución de energía eléctrica completa en toda la unidad emisora de luz.
El al menos un ensamblaje emisor de luz de la unidad emisora de luz puede comprender cualquier número de fuentes de luz según sea aplicable/deseable. En una realización práctica de la unidad emisora de luz, la unidad emisora de luz puede comprender una pluralidad de ensamblajes emisores de luz, y cada ensamblaje emisor de luz incluye dos fuentes de luz, en donde una fuente de luz está conectada eléctricamente por un lado a una de las placas eléctricamente conductoras y por el otro lado a la disposición de distribución de energía eléctrica, y en donde la otra fuente de luz está conectada eléctricamente por un lado a la otra de las placas eléctricamente conductoras y por el otro lado a la disposición de distribución de energía eléctrica. Por otro lado, también es posible que el ensamblaje emisor de luz comprenda más de dos fuentes de luz
La fuente de luz de cada ensamblaje emisor de luz permite preferiblemente el flujo de corriente en ambas direcciones. En un ejemplo, la fuente de luz (o cada una) comprende un LED y un diodo de protección paralelo que permite el flujo de corriente en la dirección opuesta. El diodo de protección en paralelo, por ejemplo, tiene un umbral de conducción directa, que comprende, por ejemplo, un diodo Zener. En otro ejemplo, la fuente de luz (o cada una) comprende un par de l Ed paralelos uno tras otro.
Se deduce de las observaciones anteriores con respecto al deseo de tener solo un grosor mínimo de la unidad emisora de luz de acuerdo con la invención que es ventajoso si las placas eléctricamente conductoras del al menos un ensamblaje emisor de luz están dispuestas una al lado de la otra en la unidad emisora de luz, a una distancia mutua. De esa forma, se puede conseguir que todos los componentes del al menos un ensamblaje emisor de luz se extiendan prácticamente en una misma lámina en la unidad emisora de luz. Puede haber una sola capa conductora, sin cruces en el ensamblaje emisor de luz.
De conformidad con lo sugerido anteriormente, el al menos un ensamblaje emisor de luz puede incluir dos fuentes de luz, en donde una fuente de luz está conectada eléctricamente por un lado a una de las placas eléctricamente conductoras y por el otro lado a la disposición de distribución de energía eléctrica, y en donde la otra fuente de luz está conectada eléctricamente por un lado a la otra de las placas eléctricamente conductoras y por el otro lado a la disposición de distribución de energía eléctrica. Las dos fuentes de luz mencionadas pueden colocarse de tal manera en el al menos un ensamblaje emisor de luz que sean opuestas en el sentido de que cuando se aplica corriente alterna a las fuentes de luz, se obtiene una emisión continua de luz antiincrustante desde al menos un ensamblaje emisor de luz, alternativamente desde las dos fuentes de luz.
La unidad emisora de luz de acuerdo con la invención puede tener una configuración en capas, que comprende una capa de material eléctricamente conductor en la que se incluyen tanto la disposición de distribución de energía eléctrica como las placas eléctricamente conductoras del al menos un ensamblaje emisor de luz. La capa de material eléctricamente conductor se puede proporcionar de cualquier manera adecuada, por ejemplo, como una lámina que se ha sometido a acciones de corte, es decir, mediante técnicas de eliminación de material o mediante técnicas de adición de material, tal como la deposición de vapor. Puede ser suficiente que la capa de material eléctricamente conductor que se menciona tenga un grosor que esté en un rango de 3-15 pm. La unidad emisora de luz puede comprender además un material flexible en el que se incrusta la capa de material eléctricamente conductor. Toda la unidad emisora de luz puede ser flexible para ser capaz de seguir de cerca cualquier forma del área superficial a cubrir. A este respecto, cabe señalar que la unidad emisora de luz puede diseñarse para cubrir áreas superficiales de cualquier forma posible, y que el uso de la invención es posible tanto en el contexto de áreas superficiales que están curvadas/dobladas como en áreas superficiales que no lo están.
La unidad emisora de luz de acuerdo con la invención se puede hacer para que se extienda sustancialmente en dos direcciones ortogonales, siendo menor de 2 mm una dimensión de la unidad emisora de luz en una tercera dirección que es ortogonal a dichas dos direcciones ortogonales, es decir, se puede hacer que no sea más gruesa de 2 mm.
La disposición de distribución de energía eléctrica de la unidad emisora de luz de acuerdo con la invención puede comprender una estructura de pistas eléctricamente conductoras que se extienden en la unidad emisora de luz. El grosor de las pistas, como se mencionó, solo necesita ser mínimo en comparación con otros tipos de componentes eléctricamente conductores, tales como los alambres. Además, la fabricación de una estructura de pistas se puede realizar de formas mucho menos complejas que la fabricación de una estructura de alambres, tal como cortar una estructura como se desee en una lámina de material o utilizar técnicas tal como la deposición de vapor.
La disposición de distribución de energía eléctrica, por ejemplo, comprende una bobina inductora. Esto puede formar un lado secundario de un transformador, utilizado para la recepción inalámbrica de potencia desde un lado primario del transformador.
La unidad emisora de luz de acuerdo con la invención puede estar equipada con una pluralidad de ensamblajes emisores de luz, en cuyo caso las placas eléctricamente conductoras de los respectivos ensamblajes emisores de luz pueden disponerse en la unidad emisora de luz en un patrón de filas y columnas, lo que permite la posibilidad de que la disposición de distribución de energía eléctrica comprenda pistas eléctricamente conductoras que se extienden entre las placas eléctricamente conductoras de los respectivos ensamblajes emisores de luz en el patrón de filas y columnas.
Es práctico que la disposición de distribución de energía eléctrica de la unidad emisora de luz de acuerdo con la invención comprenda al menos una bobina eléctrica. Al menos una bobina eléctrica puede ser suficiente, pero se pueden aplicar dos bobinas eléctricas si se desea disminuir la posibilidad de fallo de la unidad emisora de luz en caso de daño. La al menos una bobina eléctrica puede proporcionarse en forma de una pista eléctricamente conductora colocada en una configuración enrollada apropiada.
La unidad emisora de luz de acuerdo con la invención puede comprender un material dieléctrico, en donde la disposición de distribución de energía eléctrica y la al menos una fuente de luz y las dos placas eléctricamente conductoras del al menos un ensamblaje emisor de luz pueden estar incrustadas en el material dieléctrico. Un ejemplo de material dieléctrico que se puede utilizar en el contexto de la invención es el caucho de silicona.
En el al menos un ensamblaje emisor de luz de la unidad emisora de luz de acuerdo con la invención, la placa eléctricamente conductora a la que la al menos una fuente de luz está conectada eléctricamente por un lado puede disponerse y configurarse para reflejar la luz antiincrustante emitida por la al menos una fuente de luz durante su operación. De esta manera, se hace un uso inteligente de la presencia de la placa eléctricamente conductora, en donde la placa no solo tiene la función de conducir potencia eléctrica, sino también de promover la emisión de luz desde la unidad emisora de luz.
En algunos ejemplos, las placas eléctricamente conductoras se encuentran entre la fuente de luz y la superficie del objeto marino. Así, el reflejo se aleja de la superficie del objeto marino, hacia la superficie exterior de la unidad emisora de luz. En ejemplos, esta es la superficie que requiere protección antiincrustante, ya que es la superficie en contacto con el agua.
De acuerdo con un aspecto de la invención, puede ser práctico si la al menos una fuente de luz está eléctricamente conectada a la disposición de distribución de energía eléctrica a través de un miembro eléctricamente conductor tal como un alambre o una pista, y la placa eléctricamente conductora a la que la al menos una fuente de luz está conectada eléctricamente por un lado está provista de una ranura para dejar espacio al miembro eléctricamente conductor, extendiéndose el miembro eléctricamente conductor en la ranura y estando eléctricamente aislado de la placa eléctricamente conductora. Esta configuración representa otra medida para tener un grosor de la unidad emisora de luz lo más pequeño posible, ya que permite tener la al menos una fuente de luz, el miembro eléctricamente conductor para conectar eléctricamente la al menos una fuente de luz a la disposición de distribución de energía eléctrica, y la placa eléctricamente conductora en el mismo nivel en la unidad emisora de luz.
La al menos una fuente de luz del al menos un ensamblaje emisor de luz puede ser de cualquier tipo adecuado y puede comprender un LED, por ejemplo.
Como se ha explicado anteriormente, la invención se refiere a una unidad emisora de luz, y la invención también se refiere a un ensamblaje de un portador y una pluralidad de unidades emisoras de luz interconectadas mecánicamente dispuestas en el portador, del que se van a tomar las unidades emisoras de luz en un proceso de aplicación de las unidades emisoras de luz a un área superficial de un objeto marino. Dicho portador puede comprender un carrete o cualquier otro portador/soporte adecuado del que se pueden tomar las unidades emisoras de luz.
El elemento de suministro de potencia eléctrica del sistema, por ejemplo, comprende el lado primario de un transformador, del cual la disposición de distribución de energía eléctrica forma el lado secundario.
También se incluye en la invención un ensamblaje de un objeto marino y un sistema emisor de luz como se ha mencionado, particularmente un ensamblaje en el que el elemento de suministro de potencia eléctrica y la al menos una unidad emisora de luz del sistema emisor de luz se colocan en un área superficial del objeto marino. En caso de que el área superficial del objeto marino esté cubierta con una capa de pintura, la al menos una unidad emisora de luz puede unirse a dicha capa. Un ejemplo del objeto marino es una embarcación que tiene un casco de metal, en cuyo caso el área superficial eléctricamente conductora es un área superficial del casco de metal. El sistema emisor de luz también se puede usar en un objeto marino que originalmente no incluye un área superficial eléctricamente conductora. En tal caso, el objeto marino puede estar provisto de una capa eléctricamente conductora en una o más posiciones apropiadas, por ejemplo, dicha capa eléctricamente conductora puede ser una capa de pintura. Puede ser ventajoso usar pintura que sea una mezcla de pintura comúnmente disponible y ferrita u otro material de alta permeabilidad. Como también se mencionó anteriormente, el agua de mar se puede usar en otros ejemplos para formar el área superficial eléctricamente conductora para un casco no conductor.
Aún más, la invención se refiere a un ensamblaje de un objeto marino y al menos una unidad emisora de luz, en donde la al menos una unidad emisora de luz se coloca en un área superficial eléctricamente conductora formada por o sobre el área superficial del objeto marino, y también a un método para aplicar una pluralidad de unidades emisoras de luz a un área superficial eléctricamente conductora formada por o sobre el área superficial del objeto marino, en donde las unidades emisoras de luz están dispuestas en un patrón de filas y columnas. De conformidad con lo que se ha sugerido anteriormente, es posible que se proporcione una pluralidad de unidades emisoras de luz interconectadas en un carrete y se tome del carrete que se desenrolla en el proceso. Las unidades emisoras de luz se pueden unir al área superficial del objeto marino de cualquier forma adecuada, tal como mediante una unión adhesiva y magnética.
Los aspectos descritos anteriormente y otros de la invención serán evidentes y aclarados con referencia a la siguiente descripción detallada de aspectos de los antecedentes teóricos de la invención y formas prácticas de poner la invención en práctica.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se explicará la invención con mayor detalle con referencia a las figuras, en las que las partes iguales o similares se indican mediante los mismos signos de referencia, y en las que:
Las figuras 1a y 1b ilustran configuraciones básicas de un ensamblaje emisor de luz de una unidad emisora de luz de acuerdo con la invención, dispuesta en el casco de un barco;
la figura 2 muestra esquemáticamente una sección transversal de un primer ejemplo de una unidad emisora de luz de acuerdo con la invención y una porción del casco de un barco sobre el que está dispuesta la unidad emisora de luz; la figura 3 muestra esquemáticamente una primera estructura posible de una hoja de metal que puede formar parte de una unidad emisora de luz de acuerdo con la invención, y fuentes de luz dispuestas sobre la hoja de metal; la figura 4 muestra esquemáticamente una segunda estructura posible de una hoja de metal que puede formar parte de una unidad emisora de luz de acuerdo con la invención, y fuentes de luz dispuestas sobre la hoja de metal; la figura 5 muestra esquemáticamente una sección transversal de un segundo ejemplo de una unidad emisora de luz de acuerdo con la invención y una porción del casco de un barco sobre el que está dispuesta la unidad emisora de luz;
la figura 6 ilustra cómo una pluralidad de unidades emisoras de luz de acuerdo con la invención pueden disponerse en un costado de un barco;
la figura 7 ilustra cómo se pueden utilizar las líneas de alimentación para suministrar energía eléctrica a las unidades emisoras de luz de acuerdo con la invención;
la figura 8 muestra una sección transversal (en un plano horizontal) a través de las líneas de alimentación y los paneles de iluminación; y
La figura 9 muestra las disposiciones de bobinas con más detalle.
Descripción detallada de las realizaciones
En un sentido general, la invención se refiere a una unidad emisora de luz configurada para aplicarse a un área superficial de un objeto marino, la unidad emisora de luz que comprende al menos una fuente de luz configurada para emitir luz antiincrustante. La luz antiincrustante puede ser luz UV-C, por ejemplo, que es conocida por ser eficaz cuando se trata de antiincrustante para que se puedan lograr buenos resultados. A continuación, se supone que el objeto marino es un barco y que la unidad emisora de luz de acuerdo con la invención está diseñada para ser dispuesta en el casco del barco, lo que no altera el hecho de que la invención también cubre muchas otras posibilidades.
La unidad emisora de luz de acuerdo con la invención comprende una disposición de distribución de energía eléctrica y al menos un ensamblaje emisor de luz conectado eléctricamente a la disposición de distribución de energía eléctrica. En ejemplos preferidos, la disposición de distribución de energía eléctrica recibe potencia de forma inalámbrica, por ejemplo, mediante transferencia de potencia inductiva. Además de la al menos una fuente de luz para emitir luz antiincrustante, el al menos un ensamblaje emisor de luz incluye además dos placas eléctricamente conductoras.
La figura 1a ilustra una configuración básica de dicho ensamblaje 10 emisor de luz, en donde se supone que la unidad emisora de luz de la que forma parte el ensamblaje 10 emisor de luz está dispuesta en el casco 20 de un barco. En la figura 1, se muestran una bobina 11 y dos fuentes 12, 13 de luz, una fuente 12 de luz se coloca entre una de las placas 14, 15 eléctricamente conductoras y la bobina 11, y la otra fuente 13 de luz se coloca entre la otra de las placas 14, 15 eléctricamente conductoras y la bobina 11.
Se puede considerar que la bobina 11 y los conductores eléctricos entre la bobina 11 y las fuentes 12, 13 de luz forman una disposición de distribución de energía eléctrica. Sin embargo, como mínimo, la disposición de distribución de energía eléctrica es un conjunto de conductores para suministrar potencia a las fuentes de luz. La combinación de la disposición 11 de distribución de energía eléctrica y el ensamblaje 10 emisor de luz es una unidad 1 emisora de luz.
Como se explicó anteriormente, es posible que el ensamblaje 10 emisor de luz comprenda solo una fuente de luz o más de dos fuentes de luz, lo que sea apropiado en una situación dada.
La transferencia de potencia inductiva a la bobina 11 es una transferencia de potencia AC. En disposiciones preferidas, las fuentes de luz permiten el flujo de corriente en ambas direcciones. En un ejemplo, cada fuente 12, 13 de luz comprende un LED y un diodo de protección en paralelo, tal como un diodo Zener, que permite el flujo de corriente en la dirección opuesta. Tal combinación de diodos paralelos es un paquete LED u V-C típico. En otro ejemplo, cada fuente de luz comprende un par de LED paralelos uno tras otro.
De hecho, cada fuente 12, 13 de luz de la figura 1 puede comprender una disposición de múltiples LED, en serie o en paralelo o con una disposición combinada en serie y en paralelo.
Aunque en la figura 1 las placas 14, 15 eléctricamente conductoras se muestran esquemáticamente en lados opuestos del casco, de hecho las placas están en el mismo lado (el exterior) y están separadas lateralmente entre sí. El circuito consta esencialmente de dos condensadores en serie. El primero se define entre la placa 14 eléctricamente conductora y el casco 20 y el segundo se define entre la placa 15 eléctricamente conductora y el casco 20. Alternativamente, se puede considerar que el circuito comprende dos subcircuitos independientes desde lados opuestos del suministro de potencia a tierra a través de una fuente de luz respectiva. Las fuentes de luz son accionadas por fases opuestas del suministro de potencia.
El casco puede considerarse como la tierra del circuito. El suministro de potencia de AC suministrada por el ejemplo de disposición de distribución de energía eléctrica tiene un voltaje simétrico con respecto a la tierra de este circuito. Sin embargo, el casco está aislado galvánicamente de las fuentes de luz.
Así, en una posición sobre el casco 20, se realiza un primer condensador 21 por medio de una primera de las placas 14, 15 y el casco 20, y en otra posición sobre el casco 20, un segundo condensador 22 se realiza por medio de una segunda de las placas 14, 15 y el casco 20, estando los dos condensadores 21, 22 conectados en serie a través del casco 20, asumiendo que el casco 20 comprende un material eléctricamente conductor, particularmente un material de metal.
En los condensadores 21, 22, un material dieléctrico y/u otro material adecuado puede estar presente entre la respectiva placa 14, 15 y el casco 20. Cuando se aplica una corriente alterna en el circuito como se muestra, las fuentes 12, 13 de luz se potencian con un acoplamiento capacitivo (al plano de tierra), y los condensadores proporcionan limitación de corriente (siendo limitada la corriente en proporción con la tasa de cambio de voltaje). De este modo, la corriente se controla con base en la frecuencia de operación. Los condensadores no disipan cantidades significativas de potencia y, por lo tanto, no se calientan. Los condensadores por ejemplo tienen una capacitancia del orden de cientos de pF.
No hay acoplamiento galvánico entre el ensamblaje 10 emisor de luz y el casco 20. Este es un aspecto importante para permitir que la unidad emisora de luz de acuerdo con la invención sea redundante frente a daños, en donde pueden evitarse particularmente cortocircuitos al casco 20.
Las fuentes 12, 13 de luz pueden ser LED, tal como LED UV-C, como se mencionó anteriormente. Como se indica en la figura 1a, cuando se dispone una fuente 12, 13 de luz entre la bobina 11 y una de las placas 14, 15, y otra fuente 12, 13 de luz está dispuesta entre la bobina 11 y otra de las placas 14, 15, es ventajoso si las fuentes 12, 13 de luz tienen una orientación opuesta para que cuando se aplique un voltaje negativo, la fuente 12, 13 de luz se activa, mientras que cuando se aplica un voltaje positivo, la otra fuente 12, 13 de luz se activa. De esta manera, se permite el uso eficiente de la corriente alterna, en donde siempre una fuente 12, 13 de luz está en un estado activo.
Una unidad emisora de luz de acuerdo con la invención puede comprender solo un ensamblaje 10 emisor de luz como se ilustra en la figura 1a. Sin embargo, para poder cubrir áreas superficiales relativamente grandes, es práctico tener una pluralidad de ensamblajes 10 emisores de luz en una unidad emisora de luz. Para tener una alta redundancia eléctrica, que se prefiere en el contexto de las unidades emisoras de luz que se van a disponer en el casco de un barco o similar, en cuyo contexto pueden esperarse impactos en las unidades emisoras de luz, diversos ensamblajes 10 emisores de luz pueden disponerse en paralelo entre los lados respectivos de la bobina 11.
Esto se muestra en la figura 1b.
Es posible que la bobina 11 y las placas 14, 15 se realicen en una estructura de capa delgada que puede estar hecha de metal. De esa forma, el grosor total de la unidad emisora de luz puede mantenerse lo más pequeño posible. A este respecto, se hace referencia a la figura 2, en la que se muestra una sección transversal de una unidad 1 emisora de luz y una porción del casco 20 de un barco sobre el que está dispuesta la unidad 1 emisora de luz.
La figura 2 se refiere a una unidad 1 emisora de luz de acuerdo con la invención, y muestra una porción de la unidad 1 emisora de luz y una porción del casco 20 sobre el que está dispuesta la unidad 1 emisora de luz. A modo de ejemplo, mediante la figura 2 se sugiere una apariencia plana del casco 20 y la unidad 1 emisora de luz, es decir, una apariencia libre de curvas/dobleces, pero eso no altera el hecho de que es posible otra apariencia. Como se explicó anteriormente, la unidad 1 emisora de luz de acuerdo con la invención puede tener cualquier forma adecuada para cubrir todo tipo de áreas superficiales.
La unidad 1 emisora de luz comprende al menos un ensamblaje 10 emisor de luz que tiene fuentes 12, 13 de luz y placas 14, 15 eléctricamente conductoras como se explicó anteriormente con referencia a la figura 1. En la orientación de la unidad 1 emisora de luz como se muestra, las placas 14, 15 están dispuestas una al lado de la otra, en un cierto nivel en la unidad 1 emisora de luz, y las fuentes 12, 13 de luz están dispuestas encima de las placas 14, 15. Alternativamente, las fuentes 12, 13 de luz pueden ubicarse al menos parcialmente al mismo nivel que las placas 14, 15, en cuyo caso las placas 14, 15 pueden estar provistas de una ranura o similar para dejar espacio a las fuentes 12, 13 de luz y miembros eléctricamente conductores que conectan las fuentes 12, 13 de luz a la disposición de distribución de energía eléctrica (es decir, las líneas conductoras) de la unidad 1 emisora de luz. Las fuentes 12, 13 de luz y las placas 14, 15 están incrustadas en una losa 16 de material tal como caucho de silicona, y lo mismo es aplicable a la bobina 11 (no mostrada en la figura 2) y otros componentes involucrados en proporcionar y distribuir energía eléctrica a través de la unidad 1 emisora de luz. En general, al tener una configuración incrustada de los diversos componentes eléctricos de la unidad 1 emisora de luz, se obtiene un paquete completamente cerrado, por así decirlo, en donde se asegura que esos componentes no puedan ser alcanzados por el agua del entorno marino en el que se pretende utilizar la unidad 1 emisora de luz.
Preferiblemente, hay solo una capa conductora, que forma la bobina 11, las placas 14, 15 eléctricamente conductoras y las pistas de interconexión a las fuentes 12, 13 de luz. Por lo tanto, las fuentes de luz pueden ser los únicos componentes discretos. Los condensadores limitadores de corriente se forman sin necesidad de componentes de condensadores discretos.
Las placas 14, 15 pueden comprender un material que tenga propiedades de reflexión de la luz, tal como un material de metal pulido, de modo que las placas 14, 15 no solo se puedan usar como componentes de los condensadores 21, 22 para proporcionar limitación de corriente y permitir la transferencia capacitiva de energía eléctrica a las fuentes 12, 13 de luz, sino también como reflectores de la luz emitida por las fuentes 12, 13 de luz durante su operación.
El reflejo es hacia la superficie exterior (frente al casco) de la unidad 1 emisora de luz. Esta es la superficie en contacto con el agua y, por lo tanto, la superficie donde se necesita protección contra la bioincrustación. Por lo tanto, la luz se transfiere de manera más efectiva a la superficie a tratar.
En la unidad 1 emisora de luz, la losa 16 de material en el que las fuentes 12, 13 de luz, las placas 14, 15 y otros componentes que están incrustados pueden comprender dos capas 16a, 16b de material diferente, lo que no altera el hecho de que la losa 16 de material puede comprender un solo tipo de material. Una capa superior o capa 16a exterior puede comprender caucho de silicona, como se mencionó, mientras que una capa inferior o capa 16b interior puede comprender titanato de bario u otro material que sea adecuado para aumentar la capacitancia. La capa 16b inferior puede estar hecha completamente de otro material o puede comprender puntos/áreas en las que está presente dicho material. La capa 16b inferior se puede proporcionar primero en el casco 20, después de lo cual se pueden proporcionar los otros componentes de la unidad 1 emisora de luz, o la capa 16b inferior se puede proporcionar como parte integral de la unidad 1 emisora de luz. Tener material en la unidad 1 emisora de luz para aumentar la capacitancia puede permitir tener una frecuencia más baja de la corriente alterna, puede disminuir las pérdidas de capacitancia, puede aumentar la flexibilidad en el rango de sintonización, permitiendo un voltaje más bajo, y/o puede permitir el uso de placas 14, 15 eléctricamente conductoras más pequeñas.
Como se ilustra en la figura 2, es posible cubrir el casco 20 con una capa 23 de pintura, y es posible unir la unidad 1 emisora de luz al casco 20 cubierto con pintura a través de una capa 24 de pegamento. La pintura y/o la cola forman entonces parte de la capa dieléctrica del condensador, además de la capa 16b.
La invención también cubre otras posibilidades: la invención no se limita a uno o más tipos de unión, y no es esencial si una o más capas están presentes o no entre el casco 20 y la unidad 1 emisora de luz. Preferentemente, la permitividad y permeabilidad de cualquier capa que pueda estar presente entre el casco 20 y la unidad 1 emisora de luz son altas, al menos hasta tal punto que no se comprometa el funcionamiento de la bobina 11 y la calidad de los condensadores 21, 22. En general, la permitividad y la permeabilidad del material que puede estar presente entre el casco 20 y la bobina 11 y las placas 14, 15 eléctricamente conductoras de la unidad 1 emisora de luz pueden ser diferentes en diferentes posiciones, en donde es práctico que la permeabilidad sea máxima en la posición de la bobina 11.
En particular, el acoplamiento capacitivo entre la bobina 11 y el casco debe mantenerse al mínimo.
Las figuras 3 y 4 ilustran dos estructuras posibles de una hoja 30 de metal que puede formar parte de una unidad 1 emisora de luz y fuentes 12, 13 de luz dispuestas en la hoja 30 de metal. En ambos casos, la unidad 1 emisora de luz incluye una pluralidad de ensamblajes 10 emisores de luz y dos bobinas 11a, 11b. Al tener dos bobinas 11a, 11b en lugar de solo una, se logra que si falla el suministro de potencia de una bobina 11a, 11b, la otra bobina 11a, 11b todavía puede ocuparse de todo el suministro de potencia, de modo que todavía puede tener lugar la emisión de luz desde las fuentes 12, 13 de luz. La hoja 30 de metal tiene una forma tal que las bobinas 11a, 11b se forman en una parte de hoja como presente en dos lados laterales opuestos de la hoja 30, que las placas 14, 15 de los ensamblajes 10 emisores de luz están formadas en una parte de hoja como está presente entre las bobinas 11a, 11b, en un patrón de filas y columnas, y que las pistas 17 eléctricamente conductoras de la disposición 18 de distribución de energía eléctrica están formadas en posiciones para conectar cada una de las fuentes 12, 13 de luz a las bobinas 11a, 11b. La hoja de metal se puede proporcionar como una lámina en la que se ha realizado una estructura mediante la eliminación de material, o se puede realizar sobre la base de técnicas de adición de material.
La hoja de metal utilizada para formar las líneas 17, 19 conductoras y las placas 14, 15 comprende una sola lámina. Esto es posible porque no hay cruces presentes. El único cruce necesario está en la región de las bobinas 11a, 11b. El área de la bobina está diseñada para permitir este cruce al tener una capa aislante dentro de la estructura.
Todas las fuentes 12 de luz que se conectan a un lado de las bobinas 11a, 11b están en paralelo y todas las fuentes 13 de luz que se conectan al otro lado de las bobinas 11a, 11b están en paralelo (como se muestra en la figura 1b). Sin embargo, cada fuente de luz puede comprender en sí misma una conexión en serie de múltiples LED.
La incorporación de los componentes mencionados en una sola lámina de hoja 30 no solo contribuye a mantener el grosor de la unidad 1 emisora de luz al mínimo, sino que también es ventajoso en vista del posible uso de caucho de silicona en la unidad 1 emisora de luz, ya que la integridad del caucho de silicona se mantiene mejor cuando el caucho de silicona se usa con sólo un mínimo de otros materiales.
Una diferencia entre las dos hojas 30 de metal que se muestran en las figuras 3 y 4 reside en el patrón de las pistas 17 eléctricamente conductoras. En la figura 3, las pistas 17 se extienden entre todas las filas de placas 14, 15, mientras que en la figura 4, las pistas 17 se extienden solo entre filas alternas de placas 14, 15. Por lo tanto, con referencia a la orientación de las hojas 30 de metal como se muestra en las figuras, en la estructura que se muestra en la figura 3, los ensamblajes 10 emisores de luz incluyen pares de placas 14, 15 horizontales, mientras que en la estructura que se muestra en la figura 4, los ensamblajes 10 emisores de luz incluyen pares de placas 14, 15 verticales. Como otra consecuencia, los miembros 19 eléctricamente conductores que conectan las fuentes 12, 13 de luz a las pistas 17 eléctricamente conductoras de la disposición 18 de distribución de energía eléctrica están dispuestos de acuerdo con un patrón alternado en una fila en la estructura que se muestra en la figura 3, para conectar alternativamente placas 14, 15 adyacentes en una fila a las dos pistas 17 que se extienden a lo largo de la fila en dos lados de la fila, mientras que los miembros 19 eléctricamente conductores están dispuestos en un patrón consistente en una fila en la estructura que se muestra en la figura 4, para conectar todas las placas 14, 15 en una fila a una sola pista 17 que se extiende a lo largo de la fila en un lado de la fila.
Así, la figura 3 muestra una disposición en la que cada fila de fuentes de luz está conectada alternativamente a lados opuestos de las bobinas 11a, 11b. Cada columna de fuentes de luz está conectada al mismo lado de las bobinas 11a, 11b. La figura 4 muestra una disposición en la que cada fila de fuentes de luz está conectada al mismo lado de las bobinas 11a, 11b. Cada columna de fuentes de luz está conectada alternativamente a lados opuestos de las bobinas 11a, 11b.
Los miembros 19 eléctricamente conductores se pueden realizar de cualquier manera adecuada y pueden comprender alambres o pistas, por ejemplo. Con todo, en la estructura que se muestra en la figura 3, las placas 14, 15 de una columna de placas 14, 15 pueden tener el mismo potencial de voltaje, mientras que en la estructura mostrada en la figura 4, las placas 14, 15 de una fila de placas 14, 15 pueden tener el mismo potencial de voltaje. Las columnas o filas de placas 14, 15 que tienen el mismo potencial de voltaje se pueden conectar eléctricamente entre sí, pero en el ejemplo que se muestra, esto no se hace para tener una redundancia eléctrica óptima y para ofrecer la mayor posibilidad de que la unidad 1 emisora de luz pueda operar para emitir luz incluso en casos de daños mecánicos.
El ejemplo anterior hace uso de la conductividad del casco, o de un recubrimiento tal como pintura sobre el casco, para proporcionar el acoplamiento eléctrico entre los condensadores 21,22.
Una alternativa es aprovechar la conductividad del agua de mar en la que se sumerge la embarcación marina.
La figura 5 muestra una implementación en la que el agua 2 de mar forma los terminales del condensador conductor. La capa 16a dieléctrica superior en este caso forma el dieléctrico del condensador. La unidad 1 emisora de luz se muestra nuevamente aplicada sobre una capa 23 de pintura y una capa 24 de pegamento. Sin embargo, no es necesario que sean conductores o tengan propiedades dieléctricas particulares para cumplir con los diseños de condensadores requeridos.
En la figura 5, las fuentes 12 de luz todavía están sobre las placas 14, 15 eléctricamente conductoras y pueden funcionar de nuevo para reflejar la luz. La capa 16a dieléctrica superior puede ser más delgada que la capa dieléctrica inferior de modo que las placas eléctricamente conductoras estén más cerca del agua de mar que del casco y/o tengan una permitividad de acoplamiento al agua más alta que al casco.
En una alternativa, las placas eléctricamente conductoras están en la parte superior del elemento emisor de luz por encima de las fuentes de luz, de manera que pueden colocarse más fácilmente más cerca del agua de mar que del casco. El diseño de guía de ondas de la losa 16 y/o el diseño de las placas eléctricamente conductoras es tal que las placas 14, 15 eléctricamente conductoras no impiden que la luz llegue a la superficie.
La figura 6 ilustra cómo se puede disponer una pluralidad de unidades 1 emisoras de luz de acuerdo con la invención en un costado de un barco 5, y tanto la figura 5 como la figura 6 ilustran cómo se pueden usar las líneas 25 de alimentación para alimentar energía eléctrica a las unidades 1 emisoras de luz de acuerdo con la invención. El barco 5 puede estar equipado con al menos una fuente de potencia eléctrica (no mostrada en las figuras), en donde las líneas 25 de alimentación están conectadas eléctricamente al menos a una fuente de potencia eléctrica, y en donde la al menos una fuente de potencia eléctrica, las líneas 25 de alimentación y las unidades 1 emisoras de luz constituyen un sistema 40 emisor de luz. En el ejemplo que se muestra, las líneas 25 de alimentación se extienden en las posiciones donde se ubican las bobinas 11a, 11b de las unidades 1 emisoras de luz, de modo que una disposición de las líneas 25 de alimentación y la unidad 1 emisora de luz sea tal que se permita la transferencia inductiva de potencia desde las líneas 25 de alimentación a la unidad 1 emisora de luz. Opcionalmente, se pueden usar hojas o placas de ferrita delgadas en la posición de las líneas 25 de alimentación para evitar corrientes de Foucault en el metal del casco 20 del barco y aumentar así la eficiencia de la transferencia de energía.
En una realización práctica, las líneas 25 de alimentación comprenden bobinas 26 que pueden alimentarse con una onda sinusoidal de 100-150 kHz durante la operación del sistema 40 emisor de luz. Con el fin de compensar la corriente de fuga capacitiva al casco 20 en la posición de las líneas 25 de alimentación, las líneas 25 de alimentación pueden además estar provistas de un condensador (no mostrado), cuyo condensador puede servir como un componente de filtro de paso bajo. Esto es especialmente ventajoso cuando se utilizan amplificadores conmutados de alta eficiencia. En tal caso, el condensador puede servir para eliminar los residuos de los armónicos de mayor frecuencia de los amplificadores. El valor del condensador en el filtro de paso bajo se ajusta con la capacitancia parásita de las líneas 25 de alimentación al casco 20. Se puede aplicar una fina capa de ferrita (hoja) entre las líneas 25 de alimentación y las unidades 1 emisoras de luz con el fin de mejorar la eficiencia de la transferencia de energía entre las bobinas 26 de las líneas 25 de alimentación y las bobinas 11a, 11b de las unidades 1 emisoras de luz. Todas las bobinas 26 de las líneas 25 de alimentación pueden tener la misma fase, lo que contribuye a la redundancia eléctrica del sistema 40 emisor de luz, en donde el sistema 40 emisor de luz puede seguir funcionando en su totalidad si una línea 25 de alimentación está rota. A ese respecto, es práctico que las líneas 25 de alimentación estén diseñadas para suministrar potencia eléctrica a un nivel incrementado de dos veces el nivel normal.
Una alternativa a la alimentación de las bobinas primarias con una señal de AC es usar un circuito resonante para generar el suministro de AC. Por ejemplo, cada línea de alimentación puede comprender un circuito resonante, con base en un circuito resonante capacitivo, con una resonancia en el rango de 60kHz a 90kHz.
Generalmente, la frecuencia de operación (resonante o accionada) puede estar en el rango de 50 kHz a 1 MHz, por ejemplo de 50 kHz a 200 kHz, por ejemplo de 60 kHz a 90 kHz.
En el ejemplo mostrado, las líneas 25 de alimentación se extienden en una orientación sustancialmente vertical a lo largo del costado del barco 5. Eso no altera el hecho de que dentro del alcance de la invención, es posible cualquier disposición adecuada de las líneas 25 de alimentación. En el contexto del barco 5, puede ser ventajoso usar las líneas 25 de alimentación para cubrir costuras de soldadura y/u otras irregularidades superficiales del casco 20 del barco.
La figura 8 muestra una sección transversal (en un plano horizontal) a través de las líneas 25 de alimentación de potencia y a través de las unidades 1 emisoras de luz (es decir, paneles de iluminación) para una disposición que hace uso de un casco de barco de metal. Los transmisores de potencia inductivos comprenden una bobina 42 primaria y una lámina 44 de ferrita entre los devanados de la bobina primaria y el metal del casco 20 del barco. La superficie 46 del casco es la superficie a proteger contra incrustaciones. Las láminas 44 de ferrita evitan las corrientes de Foucault en el metal del casco 20 del barco aumentando así la eficacia de la transferencia de energía.
En el ejemplo que se muestra, la superficie 46 está esencialmente completamente cubierta por los paneles de iluminación. Así, la superficie 46 está protegida por los paneles 1 de iluminación, y es la superficie expuesta de los paneles de iluminación la que es vulnerable a la incrustación. Por lo tanto, la iluminación proporcionada por los paneles de iluminación tiene como fin evitar la formación de organismos incrustantes en la superficie de los paneles de iluminación.
Sin embargo, esto todavía debe entenderse como que forma el sistema para proteger la superficie del casco contra la bioincrustación (en el sentido de que sin el sistema de iluminación, la superficie del casco sufrirá la bioincrustación).
Una disposición alternativa, por ejemplo, puede tener paneles de iluminación que solo cubren una pequeña fracción de la superficie a proteger, y la luz se dirige o guía hacia la superficie a proteger. En tal caso, una parte importante de la superficie del casco está de hecho expuesta al agua y, por lo tanto, es susceptible a la bioincrustación.
En el ejemplo que se muestra en la figura 8, los transmisores 42 de potencia inductivos están montados contra la superficie 46 del casco y los paneles 1 de iluminación están montados sobre los transmisores de potencia inductivos.
En particular, una región 50 de borde de cada panel 1 de iluminación se superpone a las líneas 25 de alimentación. Cada uno de los paneles 1 de iluminación tiene una bobina 11 secundaria (como se explicó anteriormente) ubicada en esta región de borde, y el ensamblaje 10 emisor de luz como se explicó anteriormente (y representado en la figura 8 como un solo elemento, por simplicidad) que se extiende entre las líneas 25 de alimentación.
Los devanados 11 secundarios están alineados con los devanados 42 primarios para proporcionar transferencia de potencia inductiva. La potencia transmitida de forma inalámbrica es utilizada por los paneles 1 de iluminación para potenciar las fuentes de luz del ensamblaje 10 emisor de luz.
Las bobinas primarias pueden formarse sobre o dentro de un tablero de circuito impreso de las líneas de alimentación, y las bobinas secundarias también pueden formarse sobre o dentro de un tablero de circuito impreso del panel de iluminación como se ha comentado anteriormente.
Un tablero de circuito impreso flexible de los paneles de iluminación puede permitir que los paneles de iluminación se adapten al contorno de las líneas de alimentación subyacentes. En cambio, puede haber tableros de circuito impreso separados en el panel de iluminación para la bobina 11 y para el ensamblaje emisor de luz y una conexión eléctrica entre ellos.
La figura 9 muestra las disposiciones de las bobinas con más detalle. Los paneles 1 de iluminación se superponen a las líneas 25 de alimentación en ambos bordes laterales, y cada línea 25 de alimentación tiene pares de bobinas primarias dispuestas a lo largo de su longitud. Una bobina de un par es para potenciar un panel 1 de iluminación a un lado y la otra bobina del par es para potenciar un panel de iluminación al otro lado. De esta manera, cada panel de iluminación se suministra con potencia desde ambos lados. Esto proporciona redundancia como se explicó anteriormente.
Puede haber, por ejemplo, entre 2 y 50 paneles de iluminación por línea 25 de alimentación, por ejemplo, 20 filas de baldosas individuales conectadas a una línea de alimentación.
Las fuentes de luz de los paneles de iluminación son, por ejemplo, LED UV-C de emisión lateral, en donde la luz se emite principalmente desde un lado del LED, y más o menos paralela a la superficie. El medio óptico en el que se encapsulan las fuentes de luz guía al menos una parte de la luz emitida por las fuentes de luz a través de la reflexión interna total a través del medio óptico. Entonces se pueden proporcionar estructuras ópticas para interrumpir la reflexión interna total y dispersar la luz, y luego guiar la luz dispersada fuera del medio óptico hacia un objetivo para la luz, que es un área donde está presente un organismo bioincrustante. Las estructuras ópticas para dispersar la luz pueden estar distribuidas en una o más porciones del material del medio óptico, posiblemente en todo el mismo, y la salida de luz puede ser generalmente homogénea o bien localizada.
Un organismo bioincrustante en la superficie recibirá directamente la luz dispersada antes de que ingrese al agua. Además, parte de la luz dispersa que ingresa al agua encontrará sitios de dispersión externos. Esto crea iluminación dentro del agua, parte de la cual también se reflejará en la superficie del panel de iluminación donde se evitará la bioincrustación.
La iluminación significa que los biomecanismos de una sola célula en la superficie dejarán de crecer y dividirse y, por lo tanto, morirán bajo la influencia de la luz UV-C.
Los centros de dispersión internos con diferentes propiedades estructurales pueden combinarse para proporcionar características ópticas y estructurales, tales como resistencia al desgaste y/o impacto. Los dispersores adecuados comprenden objetos opacos, pero también se pueden usar objetos en gran medida translúcidos, por ejemplo, pequeñas burbujas de aire, vidrio y/o sílice; un requisito es simplemente que se produzca un cambio en el índice de refracción para la longitud de onda utilizada.
El principio de la luz que guía y difunde la luz sobre una superficie es bien conocido y se aplica ampliamente en diversos campos. Aquí, el principio se aplica a la luz ultravioleta con el fin de evitar la incrustación. Para mantener las condiciones de reflexión interna total, el índice de refracción del material que guía la luz debe ser mayor que el del medio circundante.
Sin embargo, el uso de (parcialmente) recubrimientos reflectantes en la guía de luz y/o las propiedades reflectantes de las placas eléctricamente conductoras y/o el uso de las propiedades reflectantes de la superficie protegida, por ejemplo, el casco de un barco, también se puede utilizar para establecer las condiciones para guiar la luz a través del medio óptico.
A continuación se resume un número de ventajas y aspectos de la presente invención.
El acoplamiento de las unidades 1 emisoras de luz a elementos de suministro de potencia eléctrica tales como las líneas 25 de alimentación mostradas en las figuras 6 y 7 es preferentemente de naturaleza inductiva. Además, las fuentes 12, 13 de luz de las unidades 1 emisoras de luz están en un circuito que implica la alimentación de energía eléctrica a través de condensadores y la limitación de corriente capacitiva asociada. Por lo tanto, las unidades 1 emisoras de luz están completamente aisladas galvánicamente. Una señal en un rango de 100 a 150 kHz es un ejemplo práctico de una señal que se puede utilizar para distribuir la energía eléctrica a través del área superficial eléctricamente conductora de, o sobre, un objeto marino (del cual un área superficial del casco 20 de un barco como se ha mencionado anteriormente es un ejemplo). Tanto la operación resonante como no resonante del accionador son posibles dentro del marco de la invención como se ha explicado anteriormente. Un ejemplo práctico de voltaje máximo es 48 V, que se considera seguro.
Las unidades 1 emisoras de luz comprenden placas 14, 15 eléctricamente conductoras que se utilizan en la alimentación de energía eléctrica a través de condensadores en serie y que también pueden tener una función de reflexión de la luz. Las placas 14, 15 y los componentes de la disposición 18 de distribución de energía eléctrica de las unidades 1 emisoras de luz, tal como las bobinas 11a, 11b y las pistas 17 eléctricamente conductoras, pueden integrarse en una única capa/hoja/lámina fina de un material eléctricamente conductor, tal como el metal. En tal configuración, solo la vida útil de las fuentes 12, 13 de luz importa para la vida útil de las unidades 1 emisoras de luz. Además, el grosor de las unidades 1 emisoras de luz está determinado principalmente por el grosor de las fuentes 12, 13 de luz. Como se mencionó anteriormente, las fuentes 12, 13 de luz pueden comprender LED. Se prefiere si se elige un tipo de LED lo más pequeño posible, tal como un tipo de LED actualmente conocido como nano LED. Un ejemplo del material eléctricamente conductor de la capa/hoja/lámina delgada es el aluminio. Como puede verse en las figuras 3 y 4, es posible diseñar una capa/hoja/lámina delgada de este tipo con solo un cruce 31 por bobina 11a, 11b, en cuya posición se requiere grosor adicional para evitar cortocircuitos.
Las unidades 1 emisoras de luz se pueden fabricar de diversas maneras, en donde la capa/hoja/lámina delgada de un material eléctricamente conductor se puede realizar utilizando técnicas de eliminación de material o técnicas de adición de material. Además, se puede proporcionar una pluralidad de unidades 1 emisoras de luz de forma mecánicamente interconectada para facilitar un proceso de aplicación de las unidades 1 emisoras de luz a un área superficial. Por ejemplo, una cadena de una o más columnas de unidades 1 emisoras de luz puede enrollarse en un carrete o colocarse en forma de zigzag sobre un soporte.
Las unidades 1 emisoras de luz están destinadas a ser aplicadas a un área superficial de un objeto marino, aunque la invención también podría ponerse en práctica en otros campos. En vista del uso previsto de la invención, se desea tener un diseño delgado, generalmente plano, de las unidades 1 emisoras de luz. Además, es importante que las unidades 1 emisoras de luz y los componentes involucrados en el suministro de potencia eléctrica a las unidades 1 emisoras de luz están diseñados para tener un alto nivel de redundancia eléctrica ya que, en el contexto de objetos marinos, es probable que se produzcan impactos mecánicos. En el contexto del presente texto, la expresión "objeto marino" no se limita a objetos para uso en agua de mar, sino que debe entenderse que incluye objetos para uso en cualquier tipo de agua que se sepa que contiene organismos bioincrustantes. Los ejemplos de objetos marinos incluyen barcos y otras embarcaciones, estaciones marinas, instalaciones de gas o petróleo en el mar, dispositivos de flotabilidad, estructuras de soporte para turbinas eólicas en el mar, estructuras para recolectar energía de las olas/mareas, depósitos marinos, herramientas subacuáticas, etc.
Los paneles de iluminación, por ejemplo, tienen una longitud (a lo largo de la dirección de la fila horizontal) en el rango de 1m a 5m y una altura (a lo largo de la dirección de la columna vertical) en el rango de 50cm a 150cm. Por ejemplo, la dimensión de un panel pequeño puede ser de 600mm x 1200mm y la dimensión de un panel grande puede ser de 1m x 4m. Un área de ejemplo a cubrir, por ejemplo, un costado del casco de un barco, pueden ser del orden de 100m de largo por 10m de alto.
Será evidente para un experto en la materia que el alcance de la invención no se limita a los ejemplos discutidos anteriormente, sino que son posibles varias enmiendas y modificaciones de la misma sin desviarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Se pretende que la invención se interprete como que incluye todas las enmiendas y modificaciones en la medida en que entren dentro del alcance de las reivindicaciones 0 sus equivalentes. Si bien la invención se ha ilustrado y descrito en detalle en las figuras y la descripción, dicha ilustración y descripción deben considerarse ilustrativas o de ejemplo solamente, y no restrictivas. La invención no se limita a las realizaciones divulgadas. Los dibujos son esquemáticos, en donde pueden haberse omitido detalles que no son necesarios para comprender la invención, y no necesariamente a escala.
Las variaciones de las realizaciones divulgadas pueden ser comprendidas y efectuadas por un experto en la materia en la práctica de la invención reivindicada, a partir del estudio de las figuras, la descripción y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la expresión "que comprende" no excluye otros pasos o elementos, y el artículo indefinido "un" o "uno, una" no excluye una pluralidad. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debe interpretarse como una limitación del alcance de la invención.
Los elementos y aspectos discutidos para o en relación con una realización particular pueden combinarse adecuadamente con elementos y aspectos de otras realizaciones, a menos que se indique explícitamente lo contrario. Por lo tanto, el mero hecho de que determinadas medidas se mencionen en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinación de estas medidas no pueda utilizarse con ventaja.
La expresión "comprende" como se usa en este texto será entendida por un experto en la materia como que cubre la expresión "consiste en". Por lo tanto, la expresión "comprende" puede significar, con respecto a una realización, "consistir en", pero en otra realización puede significar "contener/incluir al menos las especies definidas y, opcionalmente, una o más especies".
Un resumen de la invención puede leerse como sigue. En el contexto de la antiincrustación biológica de objetos marinos, una unidad 1 emisora de luz está configurada para aplicarse a un área superficial de un objeto 5 marino y comprende al menos una fuente 12, 13 de luz configurada para emitir luz antiincrustante, y dos placas 14, 15 eléctricamente conductoras, en donde la al menos una fuente 12, 13 de luz está conectada eléctricamente por un lado a una de las placas 14, 15 y por el otro lado a una disposición 18 de distribución de energía eléctrica de la unidad 1 emisora de luz. Las placas 14, 15 están dispuestas para constituir los respectivos condensadores 21, 22 con un área superficial eléctricamente conductora de, o sobre, un objeto 5 marino, dichos condensadores 21,22 están conectados en serie a través del área superficial eléctricamente conductora del objeto 5 marino, o sobre él, una vez que la unidad 1 emisora de luz se aplica realmente al área superficial del objeto 5 marino.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (40) emisor de luz que comprende:
al menos una unidad (1) emisora de luz;
una fuente de potencia eléctrica; y
un elemento (25) de suministro de potencia eléctrica,
en donde la unidad (1) emisora de luz está configurada para aplicarse a un área superficial de un objeto marino y comprende:
una disposición (11, 18) de distribución de energía eléctrica, y
al menos un ensamblaje (10) emisor de luz conectado eléctricamente a la disposición (18) de distribución de energía eléctrica, que incluye al menos una fuente (12, 13) de luz configurada para emitir luz antiincrustante, y que incluye además dos placas (14, 15) eléctricamente conductoras,
en donde la al menos una fuente (12, 13) de luz está conectada eléctricamente por un lado a una de las placas (14, 15) eléctricamente conductoras y por el otro lado a la disposición (18) de distribución de energía eléctrica, y en donde las placas (14, 15) eléctricamente conductoras del al menos un ensamblaje (10) emisor de luz están dispuestas para constituir respectivos condensadores (21, 22) con una superficie eléctricamente conductora formada por o sobre el área superficial del objeto (5) marino, dichos condensadores (21,22) están conectados en serie a través de la superficie eléctricamente conductora una vez que la unidad (1) emisora de luz se aplica realmente a un área superficial de un objeto (5) marino, el sistema emisor de luz que es caracterizado porque el elemento (25) de suministro de potencia eléctrica y la al menos una unidad (1) emisora de luz están dispuestos entre sí para permitir la transferencia inductiva de potencia eléctrica desde el elemento (25) de suministro de potencia eléctrica a la al menos una unidad (1) emisora de luz.
2. Un sistema emisor de luz como se reivindica en la reivindicación 1, en donde:
la superficie eléctricamente conductora comprende un área superficial eléctricamente conductora del objeto marino; o la superficie eléctricamente conductora comprende una capa de pintura formada sobre el área superficial del objeto marino.
3. Un sistema emisor de luz como se reivindica en la reivindicación 1, en donde:
la superficie eléctricamente conductora comprende una capa de agua formada sobre el área superficial del objeto marino.
4. El sistema (40) emisor de luz de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que comprende una capa (30) de material eléctricamente conductor en la que se incluyen tanto la disposición (18) de distribución de energía eléctrica como las placas (14, 15) eléctricamente conductoras del al menos un ensamblaje (10) emisor de luz.
5. El sistema (40) emisor de luz de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la capa (30) de material eléctricamente conductor en la que están incuidas la disposición (18) de distribución de energía eléctrica y las placas (14, 15) eléctricamente conductoras del al menos un ensamblaje (10) emisor de luz, tiene un grosor que está en un rango de 3-15 |jm.
6. El sistema (40) emisor de luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde la unidad (1) emisora de luz se extiende sustancialmente en dos direcciones ortogonales, siendo una dimensión de la unidad (1) emisora de luz en una tercera dirección que es ortogonal a dichas dos direcciones ortogonales siendo menor que 2 mm.
7. El sistema (40) emisor de luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la o cada unidad emisora de luz comprende una pluralidad de ensamblajes (10) emisores de luz, en donde las placas (14, 15) eléctricamente conductoras de los respectivos ensamblajes (10) emisores de luz están dispuestas en la unidad (1) emisora de luz en un patrón de filas y columnas.
8. El sistema (40) emisor de luz de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la disposición (18) de distribución de energía eléctrica comprende pistas (17) eléctricamente conductoras que se extienden entre las placas (14, 15) eléctricamente conductoras de los respectivos ensamblajes (10) emisores de luz en el patrón de filas y columnas.
9. El sistema (40) emisor de luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la disposición (18) de distribución de energía eléctrica y la al menos una fuente (12, 13) de luz y las dos placas (14, 15) eléctricamente conductoras del al menos un ensamblaje (10) emisor de luz están incrustadas en un material (16) dieléctrico.
10. El sistema (40) emisor de luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde, en el al menos un ensamblaje (10) emisor de luz, la placa (14, 15) eléctricamente conductora a la que la al menos una fuente (12, 13) de luz está conectada eléctricamente por un lado, está dispuesta y configurada para reflejar la luz antiincrustante emitida por la al menos una fuente (12, 13) de luz durante su operación.
11. El sistema (40) emisor de luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde la al menos una fuente (12, 13) de luz del al menos un ensamblaje (10) emisor de luz comprende un LED.
12. Un ensamblaje de un portador y un sistema emisor de luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, el sistema emisor de luz que comprende una pluralidad de unidades (1) emisoras de luz interconectadas mecánicamente dispuestas en el portador, tal como un carrete, del que se van a tomar las unidades (1) emisoras de luz en un proceso de aplicación de las unidades (1) emisoras de luz a un área superficial eléctricamente conductora de un objeto (5) marino.
13. Un ensamblaje de un objeto (5) marino y un sistema (40) emisor de luz de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde el elemento (25) de suministro de potencia eléctrica y la al menos una unidad (1) emisora de luz del sistema (40) emisor de luz están colocados en un área superficial eléctricamente conductora del objeto (5) marino.
14. Un método para aplicar una pluralidad de unidades (1) emisoras de luz de un sistema emisor de luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11 a un área superficial eléctricamente conductora formada por o sobre el área superficial del objeto (5) marino, en donde las unidades (1) emisoras de luz están dispuestas en el área superficial eléctricamente conductora en un patrón de filas y columnas.
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