JP2016525932A - 表面汚染防止のための方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
Description
紫外線(UV)は可視スペクトルの低波長極端とX線放射線帯域によって境界される電磁光の部分である。UV光のスペクトル域は、定義により100〜400nm(1nm=10−9m)であり、人の目には見えない。CIE分類を用いてUVスペクトルは三つの帯域にわけられる:
315〜400nmのUVA(長波)
280〜315nmのUVB(中波)
100〜280nmのUVC(短波)
最も効率的なUVC発生源は低圧水銀放電ランプであり、平均で入力ワットの35%がUVCワットに変換される。放射はほとんど254nmのみで、すなわち最大殺菌効果の85%で生成される(図3)。Philipsの低圧管状蛍光紫外線(TUV)ランプはオゾン形成放射、この場合185nm水銀線をフィルタ除去する特殊ガラスのエンベロープを持つ。このガラスのスペクトル透過は図4に示され、これらのTUVランプのスペクトルパワー分布は図5に与えられる。
・高パワー密度
・高パワー、同じアプリケーションで使用される低圧タイプよりも少ないランプをもたらす
・環境温度への低感受性
である。ランプは壁温度が600〜900℃になり、ピンチが350℃を超えないように操作されるべきである。これらのランプは低圧ランプが可能なように調光されることができる。
‐防汚光を生成するための一連のUV LED;
‐保護表面にわたってLED点光源から防汚光を発散させるための光発散体;
‐防汚光が表面にわたって発散され得るようにさらにガイドする/発散させるための光ガイド、光ガイドはシリカ粒子又は一つ以上のシリカ被覆部分の有無を問わず、UV光に透明なシリコーン材料の薄層を有する。
‐光が光学媒体を通って移動しなければならない距離を最小化するために、比較的微細なピッチの低パワーLEDが選ばれ得る。
‐'中空'構造、例えば保護表面から短い距離離れたままにするスペーサを持つシリコーンゴムマットが使用され得る。これは空気'チャネル'を作り、それを通してUV光が高効率で伝搬し得る(空気はUVに対して非常に透明である)。このような構造によって提供される気体充填チャネルの使用は、さもなければUV光を強力に吸収し過ぎて防汚に役立たない可能性がある材料の光学媒体においてかなりの距離にわたってUV光を配光することを可能にする。同様に、個別ポケットが形成され得る。
‐特定のシリコーン若しくはUVグレード(溶融)シリカのような、高UV透明性を持つ特殊材料が選ばれ得る。実施形態において、この特殊材料は光に距離の大部分を伝搬させるためのチャネルを作り出すためだけに使用され得る。より安価な/より頑丈な材料が表面の残りの部分に使用され得る。
‐典型的なコンテナ船の保護表面積は〜10.000m2である。
‐典型的なLED光源は〜1mm2の面積を持つ。これは1010小さい。
‐所要パワーレベルを考慮すると、m2あたり約10のLEDが必要とされ得る。
‐これは1LEDから〜1000cm2にわたって光が発散されなければならないことを意味する。
‐例えば以下のような理由のため、別の境界条件としてソリューションは薄くなければならない(1cmの桁):
‐船に'コーティング'としてソリューションを追加することができるようにするため
‐船の断面サイズ増加によって抗力を増加させないため
‐(バルク)材料コストを制限するため
‐本開示は多種多様な分野に適用され得る。天然水に接触するほとんどいかなる物体も、時間とともに生物付着にさらされることになる。これは例えば淡水化プラントの吸水口を妨げ、ポンプステーションのパイプをブロックし、若しくは屋外プールの壁や底を覆う可能性さえある。これらのアプリケーションは全て本発明で提供される方法、照明モジュール及び/又はシステム、すなわち全表面積上の生物付着を防止する効果的な薄い追加表面層によって利益を得る。
‐UV光が好適なソリューションであるが、他の波長も同様に想定される。非UV光(可視光)も生物付着に対して有効である。典型的な微生物はUV光よりも非UV光に対する感受性が低いが、光源への単位入力パワーあたり、かなり高い線量が可視スペクトルにおいて生成され得る。
‐UV LEDは薄い発光面にとって理想的な光源である。しかしながら低圧水銀ランプなどのLED以外のUV光源も使用されることができる。これらの光源の形状因子はかなり異なり、主に光源はかなり大きくなる。これは大きな面積にわたって単一光源からの光全てを'配光'するために異なる光学的設計をもたらす。しかし本明細書で論じた光ガイドの概念は変わらない。さらに、所望の波長及び/又は波長の組み合わせにおける光の顕著な寄与がもたらされ得る。
Claims (19)
- 保護表面の防汚の方法であって、当該保護表面が液体環境、特に水性若しくは油性環境に少なくとも部分的に沈んでいる間、
防汚光を供給するステップと、
前記保護表面に接近して光学媒体を設けるステップであって、当該光学媒体は実質的に平面の発光面を持つ、ステップと、
前記保護表面に実質的に平行な方向に前記光学媒体を通して前記防汚光の少なくとも一部を配光するステップと、
前記保護表面から離れる方向に前記光学媒体の発光面から前記防汚光を発するステップと
を有する、方法。 - 前記防汚光が、前記保護表面上に若しくは前記保護表面に接近して二次元格子に配列される複数の光源から発せられる、請求項1に記載の方法。
- 波長変換材料が前記光学媒体に含まれ、前記防汚光の少なくとも一部が、前記波長変換材料に別の波長において前記防汚光を発光させる第一の波長を持つ光で、前記波長変換材料を光励起することによって生成される、請求項1に記載の方法。
- 前記光学媒体がシリコーン材料、特にメチルシリコーン及び/又はUVグレードシリカ材料を有する群から選択されるシリコーン材料を有し、
前記光学媒体が光ガイド、光発散体、若しくは光ガイドと光発散体の組み合わせのうちの一つである、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 気体及び/又は透明液体、例えば水で充填される光学媒体内の空間、例えばチャネルを通じて前記防汚光の少なくとも一部を配光するステップを有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記防汚光が約220nmから約420nm、好適には約260nmのUV若しくは青色波長範囲である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- シリコーン材料に少なくとも部分的に埋め込まれた、空間的に変動する密度のUV半透明粒子、例えばUVグレードシリカ粒子、特にフレークを、前記光学媒体の少なくとも一部に設けるステップを有し、前記光学媒体の発光面から前記防汚光を発するステップを有し、好適には前記光学媒体の前記一部において、前記シリコーン材料中の前記UVグレードシリカ粒子の密度が前記光学媒体の内部から前記光学媒体の発光面へ向かって増加する、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 保護表面の防汚のための照明モジュールであって、
防汚光を生成するための少なくとも一つの光源と、
光学媒体を通して前記防汚光の少なくとも一部を配光するための当該光学媒体とを有し、
前記光学媒体が、前記照明モジュールが前記保護表面の中、上、及び/又は付近に配置されるときに前記保護表面から離れる方向に前記配光された防汚光を発するための発光面を有し、
前記発光面が実質的に平面である、
照明モジュール。 - 前記防汚光を生成するための複数の光源を有し、当該複数の光源が二次元光子に配列される、請求項8に記載の照明モジュール。
- 前記複数の光源が金網構造に一連の並列接続で配列される、請求項9に記載の照明モジュール。
- 前記少なくとも一つの光源若しくは前記複数の光源の二次元格子が液密カプセル化に封入される、請求項8から10のいずれか一項に記載の照明モジュール。
- 前記発光面が前記少なくとも一つの光源の厚さを実質的にマスクする若しくは覆い隠す、請求項8から11のいずれか一項に記載の照明モジュール。
- 前記光学媒体がシリコーン材料、特にメチルシリコーン、及び/又はUVグレードシリカ材料を有する群から選択されるシリコーン材料を有し、
前記光学媒体が光ガイド、光発散体、若しくは光ガイドと光発散体の組み合わせのうちの一つである、
請求項8から12のいずれか一項に記載の照明モジュール。 - 前記光学媒体が、そこを通して前記防汚光の少なくとも一部をガイドするための気体及び/又は透明な水で充填される空間、例えばチャネルを有する、請求項8から13のいずれか一項に記載の照明モジュール。
- 前記少なくとも一つの光源が発光ダイオード若しくは有機発光ダイオード、誘電体バリア放電ランプのうちの少なくとも一つであり、
前記少なくとも一つの光源が、約220nmから約420nm、特に約240nmから約280nmのUV若しくは青色光の波長範囲の防汚光を発するように構成され、並びに/或いは、波長変換材料に別の波長において前記防汚光を発光させる第一の波長を持つ光で当該波長変換材料を光励起することによって、前記防汚光の少なくとも一部を生成するための当該波長変換材料が前記光学媒体に含まれる、
請求項8から14のいずれか一項に記載の照明モジュール。 - 前記光学媒体の少なくとも一部が、シリコーン材料に少なくとも部分的に埋め込まれた、空間的に変動する密度のUV半透明粒子、例えばUVグレードシリカ粒子、特にフレークを有し、前記シリコーン材料中の前記UVグレードシリカ粒子の密度は、前記光学媒体の少なくとも一部において前記光学媒体の内部から前記光学媒体の発光面へ向かって増加する、請求項8から15のいずれか一項に記載の照明モジュール。
- 前記照明モジュールがタイル若しくは伸長ストリップとして形作られる、請求項8から16のいずれか一項に記載の照明モジュール。
- 請求項8から17のいずれか一項に記載の複数の照明モジュールを有する、保護表面の防汚のためのシステムであって、前記複数の照明モジュールが前記保護表面の実質的に全領域にわたって防汚光を供給するように前記保護表面上に配置される、システム。
- 保護表面の防汚のためのシステムであって、
防汚光を発するための複数の光源であって、前記保護表面上に若しくは前記保護表面に接近して二次元格子に配列され、前記保護表面に実質的に平行な方向に若しくは前記保護表面から実質的に離れる方向に防汚光を発するように構成される、複数の光源と、
前記保護表面に実質的に平行な成分を持つ方向に前記複数の光源の少なくとも一つの光源によって発せられる前記防汚光の少なくとも一部を発散させるための、前記複数の光源の前に配置される光発散体と、並びに/或いは、
前記複数の光源の前に配置される光ガイドであって、前記複数の光源の少なくとも一つの光源から前記防汚光をカップリングインするための光カップリングイン面と、前記保護表面から離れる方向に前記光ガイドから前記防汚光をカップリングアウトするための光カップリングアウト面とを持ち、前記防汚光の少なくとも一部が前記光カップリングアウト面においてカップリングアウトされる前に前記保護表面に実質的に平行な方向に内部全反射を介して前記光ガイド中を伝搬するように、液体環境の屈折率よりも高い屈折率を持つ光ガイド材料を有する、光ガイドとを有し、
前記光発散体及び/又は前記光ガイドが前記複数の光源及び前記保護表面上に被覆若しくは噴霧される、
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