KR102446594B1 - 보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치 - Google Patents

보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102446594B1
KR102446594B1 KR1020197005353A KR20197005353A KR102446594B1 KR 102446594 B1 KR102446594 B1 KR 102446594B1 KR 1020197005353 A KR1020197005353 A KR 1020197005353A KR 20197005353 A KR20197005353 A KR 20197005353A KR 102446594 B1 KR102446594 B1 KR 102446594B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical medium
light
zone
emitting device
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020197005353A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190032516A (ko
Inventor
휴고 요한 코르넬리센
바르트 안드레 살터스
롤란트 부데베인 히트브링크
Original Assignee
코닌클리케 필립스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리케 필립스 엔.브이. filed Critical 코닌클리케 필립스 엔.브이.
Publication of KR20190032516A publication Critical patent/KR20190032516A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102446594B1 publication Critical patent/KR102446594B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B17/00—Methods preventing fouling
    • B08B17/02—Preventing deposition of fouling or of dust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0057—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by ultraviolet radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B59/00—Hull protection specially adapted for vessels; Cleaning devices specially adapted for vessels
    • B63B59/04—Preventing hull fouling
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0031—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/102—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type for infrared and ultraviolet radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Prevention Of Fouling (AREA)
  • Road Signs Or Road Markings (AREA)
  • Catching Or Destruction (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

표면(30)의 오손-방지를 위한 광 방출 장치(100)는 광학 매체(10) 및 오손-방지 광을 방출하기 위한 적어도 하나의 광원(20)을 포함한다. 광원(20)에 가장 가까운 장치(100)의 제1 구역(1)은 주로 오손-방지 광을 광학 매체(10)를 통해 광학 매체(10)의 방출 표면(12)을 향해 경면 방식으로 반사되게 하도록 배열 및 구성되고, 장치(100)의 제2 구역(2)은 주로 내부 전반사에 의해 광학 매체(10)를 통한 오손-방지 광의 전파를 실현하도록 배열 및 구성되고, 광원(20)으로부터 가장 멀리 있는 장치(100)의 제3 구역(3)은 주로 오손-방지 광을 광학 매체(10)의 방출 표면(12)을 통해 광학 매체(10) 밖으로 산란되게 하도록 배열 및 구성된다.

Description

보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치
본 발명은 생물오손 유기체(biofouling organism)를 함유하는 오손 액체 내에, 적어도 자신의 수명의 일부 동안, 침지될 보호 표면의 오손-방지(anti-fouling)를 실현하도록 배열 및 구성된 광 방출 장치(light emitting arrangement)에 관한 것이며, 광 방출 장치는 광학 매체 및 오손-방지 광을 방출하기 위한 광원을 포함하고, 광학 매체는 오손-방지 광의 적어도 일부가 광학 매체를 통해 분배될 수 있게 하도록 구성된 재료를 포함하며, 여기서 광학 매체는 광 방출 장치가 보호 표면에 대해 작동 위치에 있을 때 보호 표면으로부터 멀어지는 방향으로 오손-방지 광을 방출하기 위한 방출 표면, 및 보호 표면과 대면하기 위한 후방 표면을 포함한다.
자신의 수명의 적어도 일부 동안 물에 노출되는 표면의 생물오손은 잘 알려진 현상이며, 이는 많은 분야에서 상당한 문제를 유발한다. 예를 들어, 해운 분야에서, 배의 선체 상의 생물오손은 배의 항력에 있어서의 극심한 증가, 및 이에 따라 배의 증가된 연료 소비량을 유발하는 것으로 알려져 있다. 이 점에 있어서, 연료 소비량의 최대 40%의 증가가 생물오손에 기인할 수 있는 것으로 추정된다.
일반적으로, 생물오손은 표면 상에의 미생물, 식물, 조류, 작은 동물 등의 축적이다. 몇몇 추정에 따르면, 4,000가지를 넘는 유기체를 포함한 1,800가지를 넘는 종(species)이 생물오손의 원인이다. 따라서, 생물오손은 매우 다양한 유기체에 의해 유발되며, 표면에 따개비 및 해초가 부착되는 것보다 훨씬 많은 것을 수반한다. 생물오손은 생물막 형성 및 박테리아 부착을 포함하는 미세 오손(micro fouling)과, 더 큰 유기체들의 부착을 포함하는 거대 오손(macro fouling)으로 나뉜다. 그들이 정착하는 것을 방지하는 것을 결정하는 별개의 화학적 특성 및 생물학적 특징으로 인해, 유기체들은 또한 경질 또는 연질로 분류된다. 경질 오손 유기체는 따개비, 피각화 이끼벌레, 연체동물, 다모류 및 다른 서관충, 및 얼룩무늬 홍합과 같은 석회질 유기체를 포함한다. 연질 오손 유기체는 해초, 히드로충, 조류 및 생물막 "슬라임(slime)"과 같은 비-석회질 유기체를 포함한다. 이들 유기체는 함께 오손 군집체(fouling community)를 형성한다.
상기에 언급된 바와 같이, 생물오손은 상당한 문제를 유발한다. 생물오손은, 전술한 배의 항력 증가 외에 2개의 다른 부정적인 결과만을 언급하자면, 기계가 작동 중지되게 하고 물 입구가 막히게 할 수 있다. 따라서, 생물오손-방지의 주제, 즉 생물오손을 제거하거나 방지하는 공정이 잘 알려져 있다.
WO 2014/188347 A1호는 표면이 액체 환경 내에, 특히 물 또는 기름 환경 내에 적어도 부분적으로 잠겨 있는 동안의 상기 표면의 오손-방지의 방법을 개시한다. 방법은 오손-방지 광을 제공하는 단계, 및 보호 표면에 매우 근접하게 광학 매체를 제공하는 단계를 포함하며, 광학 매체는 실질적으로 평탄한 방출 표면을 갖는다. 광의 적어도 일부는 보호 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 광학 매체를 통해 분배되고, 오손-방지 광은 보호 표면으로부터 멀어지는 방향으로 광학 매체의 방출 표면으로부터 방출된다. 오손-방지 광은 자외선 광일 수 있고, 광학 매체는 자외선 투과성 실리콘, 즉 자외선 광에 대해 실질적으로 투과성인 실리콘, 및/또는 자외선 등급 용융 실리카, 특히 석영을 포함할 수 있다.
WO 2014/188347 A1호로부터 알려진 방법을 적용함으로써, 살균성 광을 방출하는 층으로, 적어도 상당한 정도까지, 생물오손으로부터 깨끗한 상태로 유지될 보호 표면을 덮는 것이 가능하다. 보호 표면은 앞서 언급한 바와 같이 배의 선체일 수 있지만, 방법은 다른 유형의 표면에 동일하게 적용가능하다.
WO 2014/188347 A1호는 또한 전술한 방법을 실시하는 데 사용되기에 적합한 조명 모듈을 개시한다. 따라서, 조명 모듈은 오손-방지 광을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원, 및 광원으로부터의 오손-방지 광을 분배하기 위한 광학 매체를 포함한다. 적어도 하나의 광원 및/또는 광학 매체는 보호 표면으로부터 멀어지는 방향으로 오손-방지 광을 방출하도록 보호 표면 내에, 상에 그리고/또는 부근에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 조명 모듈은 보호 표면에 적용하기에 적합한 포일(foil)로서 제공될 수 있다. 어떤 경우에도, 조명 모듈이 오손-방지 광을 생성하기 위한 광원들의 2차원 격자를 포함하고, 광학 매체가 조명 모듈의 광 방출 표면으로부터 출사하는 오손-방지 광의 2차원 분배를 제공하기 위해 광학 매체에 걸쳐 광원들의 2차원 격자로부터의 오손-방지 광의 적어도 일부를 분배하도록 배열되는 것이 가능하다.
광원들의 2차원 격자는 치킨-와이어(chicken-wire) 구조, 밀접 패킹된(close-packed) 구조, 행/열 구조, 또는 임의의 다른 적합한 규칙적 또는 불규칙적 구조로 배열될 수 있다. 광원들의 2차원 격자를 제공하는 것의 이점들 중 하나는 방출 표면에 걸친 광 분배의 균질성이 증가된다는 것이다. 사실은, 방출 표면에 걸친 광 분배의 증가된 균질성을 가짐으로써, 그렇지 않으면 생물오손이 발생할 수 있는 과소-조명 영역(under-illuminated area)들이 감소되거나 심지어 방지될 수 있는 동시에, 그렇지 않으면 오손-방지에 필요한 것보다 더 많은 광을 수신하는 과다-조명 영역(over-illuminated area)들에서 발생할 수 있는 에너지 낭비가 또한 감소되거나 방지될 수 있다는 것이다. WO 2014/188347 A1호는 또한 광학 매체 내의 적절한 장소들에 산란체들의 패턴을 가짐으로써 방출 표면에 걸친 광 분배가 더욱 향상될 수 있는 것을 개시한다. 일반적인 의미에서, 비교적 얇은 광학 구조체에서 더 양호한 균일성을 얻기 위한 아이디어 및 해법은 하나 이상의 광원 바로 앞에 산란체 및/또는 반사기 또는 다른 광 확산기를 도입하는 것을 수반하는 것으로 보여진다.
전술한 내용으로부터, WO 2014/188347 A1호는 오손-방지 조명 모듈의 방출 표면에 걸친 광 분배의 균질성을 개선하는 주제를 다루고 있다는 결론이 나온다. 어떠한 조치도 취해지지 않으면, 방출 표면으로부터 방출되는 광은 광이 그에 의해 생성되는 광원까지의 거리에 따라 감소한다는 것이 명백하다. 본 발명은 동일한 주제와 관련되며, 보호 표면의 오손-방지를 위해 광 방출 장치의 광원으로부터의 오손-방지 광의 우수한 분배를 실현하는 실용적이고 복잡하지 않은 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따르면, 광 방출 장치가 제공되며, 광 방출 장치는 생물오손 메커니즘들을 함유하는 오손 액체 내에, 적어도 자신의 수명의 일부 동안, 침지될 보호 표면의 오손-방지를 실현하도록 배열 및 구성되고, 광 방출 장치는 광학 매체 및 오손-방지 광을 방출하기 위한 광원을 포함하며, 광학 매체는 오손-방지 광의 적어도 일부가 광학 매체를 통해 분배될 수 있게 하도록 구성된 재료를 포함하고, 광학 매체는 광 방출 장치가 보호 표면에 대해 작동 위치에 있을 때 보호 표면으로부터 멀어지는 방향으로 오손-방지 광을 방출하기 위한 방출 표면, 및 보호 표면과 대면하기 위한 후방 표면을 포함하고, 광 방출 장치는 광원으로부터의 오손-방지 광에 의해 덮이는 3개의 구역들, 즉 주로 오손-방지 광을 광학 매체를 통해 광학 매체의 방출 표면을 향해 경면 방식으로 반사되게 하도록 배열 및 구성된 제1 구역, 주로 내부 전반사(total internal reflection)에 의해 광학 매체를 통한 오손-방지 광의 전파를 실현하도록 배열 및 구성된 제2 구역, 및 주로 오손-방지 광을 광학 매체의 방출 표면을 통해 광학 매체 밖으로 산란되게 하도록 배열 및 구성된 제3 구역의 그룹을 포함하고, 제1 구역은 제2 구역보다 광원에 더 가깝고, 제2 구역은 제3 구역보다 광원에 더 가깝다.
본 발명이 실시될 때, 광학 매체 및 광원을 포함하는 오손-방지 광 방출 장치가 제공되며, 이 장치에서 3개의 구역이 특정 순서로 광원과 관련된다는 것이 본 발명의 위의 정의로부터 분명하다. 광원에 가장 가까운 제1 구역은 주로 오손-방지 광을 광학 매체를 통해 경면 방식으로, 즉 미러-유사(mirror-like) 방식으로 광학 매체의 방출 표면을 향해 반사하는 데 사용된다. 제1 구역보다 광원으로부터 더 멀리 있는 제2 구역은 내부 전반사에 의해 광학 매체를 통한 오손-방지 광의 전파를 실현하는 데 적합하다. 광원으로부터 가장 멀리 있는 제3 구역은 주로 오손-방지 광을 산란시키는 데, 즉 오손-방지 광을 광학 매체의 방출 표면을 통해 광학 매체 밖으로 확산 방식으로 반사하는 데 사용된다. 언급된 바와 같은 구역들을 갖는 것에 의해, 광학 매체의 방출 표면에 걸친 오손-방지 광의 우수한 분배가 달성된다. 그의 경면 반사 특성에 기초하여, 제1 구역은 방출된 오손-방지 광의 일부를 올바른 방향으로, 즉 제2 구역 및 제3 구역의 방향으로 방향전환시킬 수 있다. 제2 구역은 광이 제3 구역의 방향으로 전파될 수 있게 하는 중간 구역이다. 제1 구역 및 제2 구역 둘 모두에서, 광의 일부는 광학 매체의 방출 표면으로부터 방출되는데, 특히 여기서 광은 광이 방출 표면을 통해 광학 매체로부터 출사하는 것을 가능하게 하는 각도로 방출 표면에 충돌한다. 그의 광 산란 특성에 기초하여, 제3 구역은 이 구역에 도달하는 광의 사실상 전부를 방출 표면을 통해 광학 매체 밖으로 지향시킬 수 있다.
구역이 주로 오손-방지 광에 대한 소정의 효과를, 즉 제1 구역에서의 광학 매체의 방출 표면을 향한 경면 반사, 제2 구역에서의 내부 전반사에 의한 광학 매체를 통한 전파, 및 제3 구역에서의 광학 매체 밖으로의 산란을 실현하도록 배열 및 구성된다는 지시는, 그 효과가 그 구역에서 광의 대부분에 적용가능하다는 것을 의미하도록 이해되어야 한다. 예를 들어, 광의 산란은 제3 구역에서만 발생하는 것이 아니라, 어느 정도까지는, 각각, 제1 구역 및 제2 구역에서도 발생할 수 있다. 그러나, 제1 구역 및 제2 구역에서는 다른 효과들이 우세한 반면, 제3 구역은, 제3 구역에서만, 광 산란 효과가 우세하고 다른 2개의 구역에서보다 광의 상당히 더 많은 부분에 적용가능하다는 사실에 기초하여 그러한 다른 2개의 구역과 구별될 수 있다. 유사한 방식으로, 내부 전반사 효과가, 소정의 작은 정도까지는, 각각, 제1 구역 및 제3 구역에서도 존재할 수 있지만, 제2 구역에서 뚜렷하게 우세한데, 즉 광의 대부분에 적용가능하며, 광학 매체의 방출 표면을 향한 경면 반사가, 소정의 작은 정도까지는, 각각, 제2 구역 및 제3 구역에서도 발생할 수 있지만, 단연코 제1 구역에서 대부분 존재하는 효과인 것이 사실이다.
광 방출 장치는 보호 표면에 대해 작동 위치에 있도록 보호 표면에 대해 임의의 적합한 위치에 놓일 수 있으며, 그러한 적합한 위치는 광 방출 장치가 보호 표면 내에 배열되는 위치, 광 방출 장치가 보호 표면 상에 배열되는 위치, 및 광 방출 장치가 보호 표면 부근에 배열되는 위치와, 이들 위치의 임의의 가능한 조합을 포함한다.
본 발명의 제1 중요 이점은 보호 표면의 더 큰 깨끗한 영역 및/또는 더 적은 전력 소비량으로 이어지는 증가된 전력 효율이다. 본 발명의 제2 중요 이점은 광원에 가까운 고강도 방사선으로부터의 보호 표면의 보호이다. 심지어 광이 예를 들어 그의 후방 표면에서 광학 매체 상에 배열될 수 있는, 각각, 경면 반사성 층 및 산란 층에 의해 제1 구역 및 제3 구역에서 그의 후방 표면에서 광학 매체로부터 출사하는 것이 차단되고, 광이 제2 구역에서 후방 표면에 충돌하는 가능한 각도들에 따라, 광이 제2 구역에서도 그의 배면에서 광학 매체로부터 출사할 수 없도록 될 수 있으며, 그 각도들은 광 방출 장치의 설계 상세에 기초하여 소정의 경계들 내에 유지될 수 있다. 또한, 본 발명이 적용될 때, 광원 외부의 소정 구역에서, 즉 적어도 제2 구역에서 투과성인 광 방출 장치를 갖는 것이 가능하며, 이는 보호 표면의 가시성을 허용한다.
유리하게도, 본 발명의 체제 내에서, 제1 구역에서 광학 매체의 방출 표면이 미러에 의해 적어도 부분적으로 덮이며, 이때 미러의 반사성 면(reflective side)이 방출 표면과 대면하도록 될 수 있다. 그러한 경우에, 언급된 바와 같은 미러는 광원의 바로 근처에서 광학 매체의 방출 표면에서의 오손-방지 광의 방출을 감소시켜서, 방출 표면에 걸친 광의 원하는 균질한 분배에 기여하는 역할을 한다. 바람직하게는, 그러한 미러는 오손-방지 광에 대해 반-투과성(semi-transparent)이다. 미러는 예를 들어 패턴화된 미러일 수 있다. 방출 표면에 걸친 광의 원하는 균질한 분배를 고려하여, 광원으로부터 더 큰 거리에서 더 많은 광이 통과할 수 있게 하기 위해, 미러가 오손-방지 광에 대해 반-투과성인 정도가 광원으로부터 멀어지는 방향으로 증가하는 반-투과성 미러의 설계를 갖는 것이 유리한 옵션이다.
어떤 경우에도, 제1 구역이 오손-방지 광을 광학 매체를 통해 광학 매체의 방출 표면을 향해 경면 방식으로 반사되게 하는 것을, 특히 오손-방지 광을 광학 매체의 후방 표면에서 반사되게 하는 것을 가능하게 하기 위해, 제1 구역에서 광학 매체의 후방 표면이 미러에 의해 적어도 부분적으로 덮이고, 미러의 반사성 면이 후방 표면과 대면한다면 실용적이다. 제2 구역에서의 광의 내부 전반사는 그 구역에서 광학 매체의 후방 표면에 저굴절률 층(low-index layer)을 제공함으로써 촉진될 수 있으며, 이는 광학 매체의 후방 표면에는 그 구역에서 굴절률을 감소시키기 위한 어떠한 층 또는 다른 수단도 없다는 것이 가능하다는 사실을 변경하지 않는다. 저굴절률 층이 적용되는 경우, 그 층의 굴절률이 보호 표면이 침지될 오손 액체의 굴절률보다 낮은 것이 실용적이다. 그렇지 않으면, 층의 추가는 광학 매체의 재료 및 오손 액체의 굴절률들만이 결정적 인자들인 상황과 비교할 때 내부 전반사를 촉진하는 데 도움이 되지 않는다. 마지막으로, 제3 구역이 오손-방지 광을 광학 매체의 방출 표면을 통해 광학 매체 밖으로 산란되게 하는 것을, 특히 오손-방지 광을 광학 매체의 후방 표면에서 산란되게 하는 것을 가능하게 하기 위해, 제3 구역에서 광학 매체의 후방 표면이 산란 층에 의해 적어도 부분적으로 덮이고, 산란 층의 산란 면이 후방 표면과 대면한다면 실용적이다.
본 발명에 따른 광 방출 장치의 바람직한 실시예에서, 광원은, 방출 표면의 증가된 면적을 갖기 위해, 광학 매체의 후방 표면의 레벨(level)에보다 광학 매체의 방출 표면의 레벨에 더 가깝게 위치되며, 여기서 광의 출력 밀도는 오손-방지 효과를 달성하는 것에 관한 한 적절한 것으로 알려진 미리 결정된 임계치보다 높다. 또한, 본 발명에 따른 광 방출 장치의 설계의 유효성을 향상시키기 위해, 광원은 제1 구역에서 오손-방지 광의 50% 초과를 광학 매체의 후방 표면을 향해 직접 방출하도록 배열 및 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 구역에서 광의 대부분이 방출 표면에서 광학 매체로부터 직접 방출되기보다는 경면 방식으로 반사되게 되고 제2 구역에 도달하도록 허용되는 것이 달성될 수 있다.
본 발명의 기초를 이루는 통찰에 따르면, 제1 구역이 실질적으로 원형으로 만곡된 외측 경계를 갖고, 제3 구역이 실질적으로 원형으로 만곡된 내측 경계를 갖고, 광원이 원형 형상들의 중심에 있고, 따라서 경계들이 오손-방지 광이 광원으로부터 이동할 수 있는 방향들을 따라 볼 때 광원으로부터 일정한 거리에 있는 것이 유리하다. 제1 구역에서 광의 적어도 대부분이 광학 매체의 방출 표면을 향해 경면 방식으로 반사되고, 제2 구역에서 광의 적어도 대부분이 내부 전반사에 의해 광학 매체를 통해 전파되고, 제3 구역에서 광의 적어도 대부분이 광학 매체의 방출 표면을 통해 광학 매체 밖으로 산란되는 것을 달성하기 위해, 제1 구역의 외측 경계와 광원 사이의 반경방향 거리를 광학 매체에서의 광원의 위치 태양들 및 광학 매체에서의 내부 전반사에 대한 임계각에 관련시키고/시키거나, 제3 구역의 내측 경계와 광원 사이의 반경방향 거리를 광학 매체에서의 치수 태양들, 광학 매체에서의 광원의 위치 태양들, 및 광학 매체에서의 내부 전반사에 대한 임계각에 관련시키는 것이 유리하다. 특히, 제1 구역의 실질적으로 원형으로 만곡된 외측 경계와 광원 사이의 반경방향 거리는 hl/tan(90°-θ) 이상이 되도록 선택될 수 있고/있거나, 제3 구역의 실질적으로 원형으로 만곡된 내측 경계와 광원 사이의 반경방향 거리는 (he+(he-hl))/tan(90°-θ) 이상이 되도록 선택될 수 있으며, 여기서 hl은 광학 매체의 후방 표면에 대한 광원의 높이 레벨(height level)을 나타내고, he는 광학 매체의 후방 표면에 대한 광학 매체의 방출 표면의 높이 레벨을 나타내고, θ는 arcsin(n2/n1)로 정의되는, 광학 매체에서의 내부 전반사에 대한 임계각을 나타내고, n1은 광학 매체의 재료의 굴절률을 나타내고, n2는 보호 표면이 침지될 오손 액체의 굴절률을 나타낸다. 그러한 방식으로, 광학 매체 및 인접한 오손 액체에 의해 구성되는 환경에서의 오손-방지 광의 거동을, 특히 광이 광학 매체로부터 출사할 수 있는 방출 표면에 대한 충돌 각도의 범위 및 광학 매체에서의 광의 내부 전반사와 관련된 방출 표면에 대한 충돌 각도의 범위에 기초하는 바와 같은 거동을 고려함으로써 광 방출 장치의 설계가 최적화되는 것이 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 광 방출 장치의 실용적인 실시예에서, 광학 매체는 슬래브(slab)의 형태이며, 여기서 광학 매체의 방출 표면과 광학 매체의 후방 표면은 실질적으로 평탄하고 서로 실질적으로 평행하게 연장된다. 그러한 실시예에서, 광학 매체는 보호 표면에 커버로서 적용되기에 매우 적합하다.
광원이 자외선 광을 방출하도록 구성되는 것이 실용적이다. 생물오손-방지를 실현하기 위해 자외선 광을 사용하는 것의 일반적인 이점은, 용이하게 대응할 수 없는 임의의 해로운 부작용 또는 부작용들 없이, 미생물이 깨끗한 상태로 유지될 표면 상에 부착되어 정착하는 것이 방지된다는 점이다. 광원은 광학 매체 내에 매립될 수 있거나, 광학 매체에 인접한 위치에서 광학 매체의 외부에 배열될 수 있다.
완전성을 위해, 자외선 광의 사용에 의한 생물오손-방지에 관하여 다음이 언급된다. 오손-방지 광 방출 장치의 광원은 구체적으로는 UVC 광으로 또한 알려진 c 타입의 자외선 광을, 그리고 훨씬 더 구체적으로는 대략 250 nm 내지 300 nm의 파장을 갖는 광을 방출하도록 선택될 수 있다. 대부분의 오손 유기체들은 그들을 소정 선량의 자외선 광에 노출시킴으로써 사멸되거나, 비활성 상태로 되거나, 번식할 수 없게 되는 것으로 밝혀졌다. 생물오손-방지를 실현하기에 적합한 것으로 보이는 전형적인 강도는 제곱미터당 10 mW이다. 광은, 주어진 상황에서, 특히 주어진 광 강도에서 적절한 것이라면, 연속적으로 또는 적합한 빈도로 적용될 수 있다. LED는 광 방출 장치의 광원으로서 적용될 수 있는 UVC 램프의 한 유형이다. LED는 일반적으로 비교적 작은 패키지 내에 포함되고 다른 유형의 광원보다 적은 전력을 소비할 수 있는 것이 사실이다. 또한, LED는 재료의 슬래브 내에 매우 양호하게 매립될 수 있다. 또한, LED는 다양한 원하는 파장의 (자외선) 광을 방출하도록 제조될 수 있고, 그의 작동 파라미터, 무엇보다도 특히 출력 파워가 고도로 제어될 수 있다. LED는 소위 측면-방출 LED일 수 있고, 오손-방지 광을 제1 구역, 제2 구역 및 제3 구역이 연속적으로 위치되는 방향으로 방출하도록 광학 매체 내에 배열될 수 있다.
광원이 자외선 광을 방출하도록 구성될 때, 광학 매체가 자외선 투과성 실리콘과 같은 자외선 투과성 재료를 포함하는 것이 유리하다. 일반적인 의미에서, 광학 매체가 오손-방지 광의 적어도 일부가 광학 매체를 통해 분배될 수 있게 하도록 구성된 재료를 포함한다는 사실은, 예를 들어 광학 매체가 오손-방지 광에 대해 실질적으로 투과성인 재료를 포함한다는 것을 암시하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 광 방출 장치가 단일 광학 매체 및 광학 매체 내에 매립된 복수의 광원을 포함하며, 여기서 광 방출 장치는 제1 구역, 제2 구역 및 제3 구역의 복수의 그룹을 포함하고, 광원들 각각은 그룹들 중 하나와 관련되는 것이 실용적인 가능성이다. 그러한 경우에, 광 방출 장치의 광학 매체는 임의의 적합한 형상 및 크기를 가질 수 있으며, 여기서 LED들과 같은 광원들은 광학 매체 전체에 걸쳐 분포되고, 광원들 각각에 의해 방출되는 광은 광학 매체의 방출 표면에 걸쳐 최적화된 정도로 분배된다. 광원들은 격자, 선택적으로 치킨-와이어 구조를 갖는 격자를 이루어 일련의 병렬 접속들로 배열될 수 있다.
본 발명은 다양한 상황에서 적용가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 광 방출 장치는 해양 선박의 상황에서 적용될 수 있다. 특히, 그러한 상황에서, 광 방출 장치는 선박의 선체를 생물오손으로부터 깨끗한 상태로 유지하는 기능을 갖도록 배열될 수 있으며, 이는 그러한 상황에서도 많은 다른 적용 가능성이 존재한다는 사실을 변경하지 않는다.
본 발명의 전술한 그리고 다른 태양들이 광학 매체 및 광학 매체 내에 매립된 다수의 광원을 포함하는 광 방출 장치로서, 상기 광원들은 오손-방지 광을 방출하는 역할을 하며, 따라서 광 방출 장치가 보호 표면의 오손-방지에 사용되기에 적합한, 상기 광 방출 장치의 2개의 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백할 것이고 그를 참조하여 설명될 것이다.
이제, 도면을 참조하여 본 발명이 더 상세히 설명될 것이며, 도면에서 동일한 또는 유사한 부분은 동일한 도면 부호에 의해 지시된다.
도 1은 본 발명에 따른 광 방출 장치의 제1 실시예에 관한 것이며, 광 방출 장치의 일부인 광학 매체의 일부분, 광학 매체 내에 매립된 LED, 및 광학 매체의 후방 표면에 존재하는 바와 같은 미러 및 산란 층의 단면도를 개략적으로 도시하며, 여기서 광 빔들의 가능한 경로들이 화살표들로 개략적으로 지시된다.
도 2는 제1 실시예에 따른 광 방출 장치의 일부분의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 제1 실시예에 따른 광 방출 장치의 일부분의 상면 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 광 방출 장치의 제2 실시예에 관한 것이며, 광 방출 장치의 일부인 광학 매체의 일부분, 광학 매체 내에 매립된 LED, 광학 매체의 후방 표면에 존재하는 바와 같은 미러 및 산란 층, 및 광학 매체의 방출 표면에 존재하는 바와 같은 미러의 단면도를 개략적으로 도시하며, 여기서 광 빔들의 가능한 경로들이 화살표들로 개략적으로 지시된다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 광 방출 장치(100)의 제1 실시예에 관한 것이다. 광 방출 장치(100)는 자외선 투과성 실리콘의 슬래브(10)의 형태의 광학 매체를 포함하고, 슬래브(10) 내에 매립된 측면-방출 자외선 LED(20)의 형태의 복수의 광원을 또한 포함한다. 도 2 및 도 3에서, 도시된 예에서, 광원들(20)은 격자(21), 특히 치킨-와이어 구조를 갖는 격자(21)를 이루어 일련의 병렬 접속들로 배열되는 것을 볼 수 있다. 그것은 광원들(20)의 다른 배열들이 본 발명의 체제 내에서 실현가능하다는 사실을 변경하지 않는다.
슬래브(10)는 보호 표면(30), 즉, 적어도 자신의 수명의 일부 동안, 표면이 오손 액체에 노출되는 환경에서 생물오손으로부터 깨끗한 상태로 유지될 필요가 있는 표면과 대면하기 위한 후방 표면(11), 및 LED들(20)에 의해 방출되는 자외선 광을 보호 표면(30)으로부터 멀어지는 방향으로 방출하기 위한 방출 표면(12)을 갖는다. LED들(20)을 수용하는 기능 외에, 슬래브(10)는 LED들(20) 각각의 자외선 광의 적어도 일부를 보호 표면(30)으로부터 멀어지는 방향으로 방출되기 전에 보호 표면(30)의 일부에 걸쳐 분배하는 기능을 갖는다.
도 1 내지 도 3은 슬래브(10)의 후방 표면(11)의 부분들이 덮인다는 사실의 명확한 예시를 제공한다. 특히, 자외선 광을 반사하기 위한 미러들(13) 및 자외선 광을 산란시키기 위한 산란 층들(14)의 패턴이 슬래브(10)의 후방 표면(11)의 부분들을 덮도록 존재한다. 도 2에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 미러들(13)은 실질적으로 원형으로 만곡된 외측 경계(15)를 갖고, 미러들(13) 각각은 LED들(20) 중 하나와 관련되며, LED들(20)은 미러들(13)의 외측 경계(15)의 실질적으로 원형으로 만곡된 형상의 중심에 있다. 완벽을 기하기 위해, 미러들(13)의 반사성 면이 슬래브(10)의 후방 표면(11)과 대면한다는 점에 유의한다. 산란 층들(14)은 실질적으로 원형으로 만곡된 내측 경계(17)를 갖는 일련의 상호접속된 산란 층 부분들(16)을 포함하며, 산란 층 부분들(16) 각각의 내측 경계(17)는 미러들(13) 중 하나의 외측 경계(15)에 대해 동심원 위치설정을 갖는다.
1) LED(20)와, 2) LED(20)와 관련된 미러(13)(여기서 LED(20)는 그 미러(13)의 외측 경계(15)에 대해 실질적으로 중심의 위치를 가짐)와, 3) 그의 내측 경계(17)가 그 미러(13)의 외측 경계에 대해 실질적으로 동심원의 위치설정을 갖는 산란 층 부분(16)의 조합들 각각에서, 산란 층 부분(16)의 내측 경계(17)는 그 미러(13)의 외측 경계(15)로부터 거리를 두고서 연장된다. 이에 기초하여, LED(20)로부터의 자외선 오손-방지 광에 의해 덮이는 3개의 구역(1, 2, 3)의 그룹들이 광 방출 장치(100)에서 구별될 수 있는데, 즉 제1 구역(1)은 LED(20)와 관련된 미러(13)의 위치에 있고, 제3 구역(3)은 LED(20) 및 그 미러(13) 둘 모두와 관련된 산란 층 부분(16)의 위치에 있고, 제2 구역(2)은 제1 구역(1)과 제3 구역(3) 사이에 존재한다.
미러들(13) 및 산란 층들(14)의 적용은 슬래브(10)의 방출 표면(12)에 걸친 LED들(20)에 의해 방출되는 자외선 광의 분배를 개선하여서, 자외선 광의 더 효과적인 사용을 달성하는 것을 목표로 하는데, 그러한 더 효과적인 사용은 예를 들어 광 방출 장치(100)의 전력 소비량의 감소를 수반하고/하거나, 하나의 LED(20)가 방출 표면(12)의 더 큰 부분을 덮는 것을 가능하게 하여, LED들(20)의 수가 최소로 유지될 수 있게 한다.
전술한 내용으로부터, 3개의 구역(1, 2, 3)의 그룹이 LED들(20) 각각과 관련된다는 결론이 나온다. 도 1에서, 하나의 LED(20) 및 구역들(1, 2, 3)의 관련 그룹이 개략적으로 도시되며, 광 빔들의 가능한 경로들이 화살표들로 개략적으로 지시된다. 제1 구역(1)은 LED(20)에 가장 가깝다. 이를 고려하여, 이 구역(1)은 광의 대부분이 제2 구역(2) 및 제3 구역(3)의 방향으로 전파되는 것을 보장하도록 설계된다. 방출 표면(12)의 법선에 대해 비교적 작은 각도로 제1 구역(1)에서 슬래브(10)의 방출 표면(12)에 충돌하는 광 빔들만이 슬래브(10)로부터 (부분적으로) 출사하도록 허용된다. 광학 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 언급된 바와 같은 각도의 임계값은 경계 표면에 존재하는 바와 같은 2개의 재료의 굴절률에 의해 결정되는데, 이들 재료는 광 방출 장치(100)의 경우에 슬래브(10)의 재료 및 슬래브(10) 외부의 매체이고, 여기서 슬래브(10) 외부의 매체는 오손 액체일 것으로 예상된다는 점에 유의해야 한다. 제1 구역(1)에서 슬래브(10)의 방출 표면(12)에 충돌하는 다른 광 빔들은 제2 구역(2) 및 제3 구역(3)의 방향으로 전파된다. 특히, 그러한 다른 광 빔들은 슬래브(10)로부터 출사하도록 허용되는 것이 아니라, 대신에 방출 표면(12) 상에서 반사되어, 그들은 슬래브(10)의 후방 표면(11)의 방향으로 편향되고, 그들이 전파됨에 따라 제1 구역(1)으로부터 출사한다. 또한, 제1 구역(1)에서 후방 표면(11)에 충돌하는 모든 광 빔들은 슬래브(10)로부터 출사하도록 허용되는 것이 아니라, 대신에 후방 표면(11) 및/또는 미러(13) 상에서 반사되며, 이는 광의 상당한 양이 제2 구역(2) 및 제3 구역(3)의 방향으로 전파되게 한다.
제2 구역(2)에 도달하여 슬래브(10)의 후방 표면(11) 및 방출 표면(12) 중 하나에 충돌하는 광 빔들은 표면(11, 12)에 대한 광의 입사각이 표면(11, 12)의 법선에 대해 임계각보다 더 작은 경우에만 제2 구역(2)에서 슬래브(10)로부터 출사하도록 허용된다. LED(20)를 수용하는 슬래브(10)의 구성은 제2 구역(2)에서의 내부 전반사에 주로 의존하도록 선택되며, 따라서 제1 구역(1)으로부터 수광되는 광의 비교적 적은 양만이 슬래브(10)의 방출 표면(12)에서 슬래브(10)로부터 출사하도록 허용되는 반면, 광의 비교적 많은 양이 제3 구역(3)의 방향으로 전파되게 된다. 제2 구역(2)에서의 광 반사 기능을 향상시키기 위해, 졸-겔 코팅과 같은 저굴절률 층(도시되지 않음), 특히 오손 액체보다 더 낮은 굴절률을 갖는 층이 제2 구역(2) 내의 슬래브(10)의 후방 표면(11)에 적용될 수 있다. 제2 구역(2) 내의 슬래브(10)의 후방 표면(11)의 적어도 일부를 덮기 위한 적합한 미러(도시되지 않음)를 갖는 것이 또한 가능하며, 이때 미러의 반사성 면은 후방 표면(11)과 대면한다.
제3 구역(3)은 LED(20)로부터 가장 멀리 떨어져 있다. 이를 고려하여, 산란 층 부분(16)이 제3 구역(3)에 적용되며, 따라서 제3 구역(3)에 도달하는 광 빔들의 사실상 전부가, 방출 표면(12)의 법선에 대해 비교적 작은 각도로 배향되는 방식으로, 슬래브(10)의 방출 표면(12)을 향해 지향되는 것이 보장된다. 따라서, 제3 구역(3)은 제1 구역(1) 및 제2 구역(2)을 통과한 후에 남아 있는 광의 사실상 전부를 슬래브(10) 밖으로 지향시키도록 구성된다.
하기에서, 광 방출 장치(100)와 관련한 치수들 및 다른 파라미터들의 가능한 값들의 예가 주어진다. LED들(20)은 c 타입의 자외선 광(UVC)을 방출하도록 구성된 LED들인 것으로 가정되고, 슬래브(10)는 10 mm의 두께, 즉 슬래브(10)의 후방 표면(11)에 대한 슬래브(10)의 방출 표면(12)의 높이 he를 갖는 투과성 도광체 슬래브인 것으로 가정된다. 또한, LED들(20)은 슬래브(10)의 후방 표면(11)에 대해 5 mm의 높이 hl에서 횡방향으로 광을 방출하도록 장착되는 것으로 가정된다. 해수 및 실리콘의 275 nm의 UVC 파장에서의 굴절률은 각각 1.38 및 1.46이며, 그 결과 내부 전반사에 대한 임계각 θ는 θ = arcsin (1.38/1.46) = 70.9°가 된다. 슬래브(10)의 방출 표면(12)에 걸친 매우 양호한 광 분배 효과를 갖기 위해, 제1 구역(1)의 외측 경계(15)의 반경 r1이 r1 = hl/tan(90°-θ) = 14.5 mm 이상인 것이 유리하다. 또한, 제3 구역(3)의 내측 경계(17)의 반경 r3이 r3 = (he+(he-hl))/tan(90°-θ) = 43.5 mm 이상인 것이 유리하다. he, hl, r1 및 r3이 도 1에 표시되어 있다는 점에 유의한다.
광 방출 장치(100)가 슬래브(10)의 방출 표면(12)에 걸친 광의 분배를 실현함에 있어서 효과적일 수 있는 정도는 hl을 증가시킴으로써 훨씬 더욱 확대될 수 있다. 예를 들어, 슬래브(10)의 후방 표면(11)에 대해 8 mm의 높이 hl에 LED들(20)을 위치시키는 것이 실용적일 수 있다. 또한, LED들(20)의 경사진 배향, 특히 LED들(20)이 더 하향 방향으로 광을 방출하도록, 특히 제1 구역(1)에서 광의 50% 초과를 슬래브(10)의 후방 표면(11)을 향해 직접 방출하도록 배열되는 배향을 갖는 것이 유익할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 광 방출 장치(100)의 제2 실시예에 관한 것이며, 특히 제1 구역(1)에서 추가 미러(18)를, 즉 제1 구역(1)에서 슬래브(10)의 방출 표면(12)을 적어도 부분적으로 덮기 위한 미러(18)를 적용하는 것의 가능성을 예시하며, 이때 미러(18)의 반사성 면은 방출 표면(12)과 대면한다. 그러한 추가 미러(18)가 LED(20)에 의해 방출되는 광에 대해 반-투과성인 것이 실용적이다. 이를 고려하여, 미러(18)는 도 4에 개략적으로 표시된 바와 같이 패턴화된 미러일 수 있다. 추가 미러(18)를 갖는 것에 의해, 훨씬 더 많은 광이 제1 구역(1)으로부터 제2 구역(2) 및 제3 구역(3)을 향해 전파되게 되는 것을 보장하고, 훨씬 더욱 최적화된 슬래브(10)의 방출 표면(12)에 걸친 광의 분배를 갖는 것이 가능하다. 그 점에 있어서, 추가 미러(18)가 그의 반-투과성이 LED(20)로부터 제1 구역(1)의 외측 경계(15)로의 방향으로 증가하는 방식으로 설계되는 것이 유리한 가능성이다.
본 발명의 범주가 상기에 논의된 예로 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 그것의 여러 수정 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 모든 그러한 수정 및 변경이 청구범위의 범주 또는 그것의 등가물 내에 있는 한, 본 발명은 모든 그러한 수정 및 변경을 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다. 본 발명이 도면 및 설명에 상세히 예시되고 기술되었지만, 그러한 예시 및 설명은 제한적인 것이 아니라 단지 예시적인 또는 전형적인 것으로 간주되어야 한다. 본 발명은 개시된 실시예로 제한되지 않는다. 도면은 개략적인 것이며, 여기서 본 발명을 이해하는 데 필요하지 않은 상세 사항은 생략되었을 수 있고, 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아니다.
도면, 설명 및 첨부된 청구범위의 학습으로부터, 청구된 발명을 실시함에 있어서, 개시된 실시예에 대한 변형이 당업자에 의해 이해되고 이루어질 수 있다. 청구범위에서, 단어 "포함하는"은 다른 단계 또는 요소를 배제하지 않으며, 단수 형태(부정 관사 "a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "포함하다"는 용어 "~로 이루어지다"를 망라하는 것으로 당업자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 용어 "포함하다"는 소정 실시예에 관해서는 "~로 이루어지다"를 의미할 수 있지만, 다른 실시예에서는 "적어도 정의된 종 및 선택적으로 하나 이상의 다른 종을 포함/포괄하다"를 의미할 수 있다. 청구범위 내의 임의의 도면 부호는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
특정 실시예에 대해 또는 그것과 관련하여 논의된 요소 및 태양은, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예의 요소 및 태양과 적합하게 조합될 수 있다. 따라서, 소정의 수단들이 서로 상이한 종속항들에 열거된다는 단순한 사실이, 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.
일반적인 의미에서, 보호 표면(30)을 생물오손이 없는 상태로 유지하는 것이 본 발명에 따른 광 방출 장치(100)의 기본 기능이다. 따라서, 본 발명은 보호 표면이 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체 내에, 적어도 자신의 수명의 일부 동안, 침지되도록 의도되는 상황들인, 오손 위험을 수반하는 모든 상황들에서 적용가능하다. 해수는 그러한 오손 액체의 잘 알려진 예이다. 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 방출 장치(100)는 선박의 선체 상에 적용될 수 있다. 보호 표면(30)의 다른 예는 박스 냉각기(box cooler)의 외부 표면, 해저 해양 장비의 표면, 선박의 밸러스트 탱크(ballast tank)와 같은 물 저장조의 내부 벽, 및 담수화 플랜트의 필터 시스템의 필터 표면을 포함한다.
본 발명에 따른 광 방출 장치(100)의 일부인 광학 매체(10)는, 광 방출 장치(100)의 의도된 응용에 따라, 임의의 적합한 형태일 수 있다. 광학 매체(10)가 앞서 언급한 바와 같은 재료의 슬래브를 포함하는 것이 실용적일 수 있으며, 여기서 재료는 오손-방지 광이 광학 매체(10)을 통해 전파될 수 있게 하기에 적합한 임의의 유형의 재료일 수 있다. 더욱이, 재료는 예를 들어 보호 표면(30)의 윤곽을 따르기 위해 슬래브가 구부러지는 것이 필요한 경우에 슬래브가 구부러질 수 있게 하도록 가요성일 수 있다. 광학 매체(10)의 방출 표면(12)과 후방 표면(11)이 실질적으로 평탄하고 서로 실질적으로 평행하게 연장되도록 될 수 있으며, 이 경우에 광학 매체(10)는 대체로 평평한 설계를 갖지만, 그것은 광학 매체(10)의 다른 설계들이 본 발명의 체제 내에서 실현가능하다는 사실을 변경하지 않는다. 광학 매체(10)가 대체로 평평한 설계를 갖는 경우에, 3개의 구역(1, 2, 3)이 광학 매체(10)가 연장되는 방향, 즉 광학 매체(10)의 방출 표면(12) 및 후방 표면(11)에 실질적으로 평행한 방향으로 광학 매체(10)에서 연속적 배열을 갖는 것이 실용적이다.
본 발명은 광 방출 장치(100)의 일부인 적어도 하나의 광원(20)의, 광학 매체(10)에 대한 임의의 특정 위치설정으로 결코 제한되지 않는다. 적어도 하나의 광원(20)은, 본 발명의 소정의 응용 및 그 응용에 최적화된 광 방출 장치(100)의 설계에 적절한 것이라면, 광학 매체(10)의 내부 또는 외부에 배열될 수 있다.
제3 구역(3)의 일반적인 광 산란 거동은 광학 매체(10)의 후방 표면(11)에서 산란 층(14)을 사용하는 것을 수반하는, 도시되고 설명된 바와 같은 방법을 포함한, 다양한 방법으로 달성될 수 있다. 다른 실현가능한 옵션들은 광학 매체(10)의 후방 표면(11) 상의 스크래치(scratch), 또는 표면(11) 내의(또는 내로의) 주기적 구조물, 라인(line), 리지(ridge) 또는 덴트(dent)를 갖는 것을 포함한다.
본 발명은 상기에 설명된 바와 같은 상세를 갖는 광 방출 장치(100)에 관한 것이고, 또한 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같은 광 방출 장치(100)와 보호 표면(30)의 조립체에 관한 것이며, 이때 광 방출 장치(100)는 보호 표면(30)에 대해 작동 위치에 있으며, 특히 보호 표면(30) 내에, 상에 그리고/또는 부근에 배열된다.
요컨대, 광 방출 장치(100)는 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체 내에, 적어도 자신의 수명의 일부 동안, 침지될 보호 표면(30)의 오손-방지를 위해 제공된다. 광 방출 장치(100)는 광학 매체(10) 및 오손-방지 광을 방출하기 위한 적어도 하나의 광원(20)을 포함한다. 광원(20)과 관련된 3개의 연속적 구역(1, 2, 3)의 적어도 하나의 그룹이 광 방출 장치(100)에서 구별될 수 있으며, 여기서 광원(20)에 가장 가까운 제1 구역(1)은 주로 오손-방지 광을 광학 매체(10)를 통해 광학 매체(10)의 방출 표면(12)을 향해 경면 방식으로 반사되게 하도록 배열 및 구성되고, 제2 구역(2)은 주로 내부 전반사에 의해 광학 매체(10)를 통한 오손-방지 광의 전파를 실현하도록 배열 및 구성되고, 광원(20)으로부터 가장 멀리 있는 제3 구역(3)은 주로 오손-방지 광을 광학 매체(10)의 방출 표면(12)을 통해 광학 매체(10) 밖으로 산란되게 하도록 배열 및 구성된다.

Claims (16)

  1. 생물오손 유기체(biofouling organism)들을 함유하는 오손 액체 내에, 적어도 자신의 수명의 일부 동안, 침지될 보호 표면(30)의 오손-방지(anti-fouling)를 실현하도록 배열 및 구성된 광 방출 장치(light emitting arrangement)(100)로서, 상기 광 방출 장치(100)는,
    - 광학 매체(10) 및 오손-방지 광을 방출하기 위한 광원(20)을 포함하며, 상기 광학 매체(10)는 상기 오손-방지 광의 적어도 일부가 상기 광학 매체(10)를 통해 분배될 수 있게 하도록 구성된 재료를 포함하고,
    - 상기 광학 매체(10)는 상기 광 방출 장치(100)가 상기 보호 표면(30)에 대해 작동 위치에 있을 때 상기 보호 표면(30)으로부터 멀어지는 방향으로 상기 오손-방지 광을 방출하기 위한 방출 표면(12), 및 상기 보호 표면(30)과 대면하기 위한 후방 표면(11)을 포함하고,
    - 상기 광 방출 장치(100)는 상기 광원(20)으로부터의 오손-방지 광에 의해 덮이는 3개의 구역들(1, 2, 3), 즉 상기 광원으로부터의 상기 오손-방지 광이 상기 광학 매체(10)를 통해 상기 광학 매체(10)의 상기 방출 표면(12)을 향해 경면 방식으로 반사되는 제1 구역(1), 상기 제1 구역으로부터의 오손-방지 광이 내부 전반사(total internal reflection)에 의해 상기 광학 매체(10)를 통해 전파되는 제2 구역(2), 및 상기 제2 구역으로부터의 오손-방지 광이 상기 광학 매체(10)의 상기 방출 표면(12)을 통해 상기 광학 매체 밖으로 산란되는 제3 구역(3)의 그룹을 포함하고, 상기 제1 구역(1)은 상기 제2 구역(2)보다 상기 광원(20)에 더 가깝고, 상기 제2 구역(2)은 상기 제3 구역(3)보다 상기 광원(20)에 더 가까운, 광 방출 장치(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 구역(1)에서, 상기 광학 매체(10)의 상기 방출 표면(12)은 미러(mirror)(18)에 의해 적어도 부분적으로 덮이고, 상기 미러(18)의 반사성 면(reflective side)은 상기 방출 표면(12)과 대면하는, 광 방출 장치(100).
  3. 제2항에 있어서, 상기 미러(18)는 상기 오손-방지 광에 대해 반-투과성(semi-transparent)이고, 선택적으로 상기 미러(18)가 상기 오손-방지 광에 대해 반-투과성인 정도는 상기 광원(20)으로부터 멀어지는 방향으로 증가하는, 광 방출 장치(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구역(1)에서, 상기 광학 매체(10)의 상기 후방 표면(11)은 미러(13)에 의해 적어도 부분적으로 덮이고, 상기 미러(13)의 반사성 면은 상기 후방 표면(11)과 대면하는, 광 방출 장치(100).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 구역(2)에서, 상기 광학 매체(10)의 상기 후방 표면(11)은 저굴절률 층(low-index layer)을 구비하고, 선택적으로 상기 저굴절률 층의 굴절률은 상기 보호 표면(30)이 침지될 상기 오손 액체의 굴절률보다 낮은, 광 방출 장치(100).
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 구역(3)에서, 상기 광학 매체(10)의 상기 후방 표면(11)은 산란 층(14, 16)에 의해 적어도 부분적으로 덮이고, 상기 산란 층(14, 16)의 산란 면은 상기 후방 표면(11)과 대면하는, 광 방출 장치(100).
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 매체(10)는 평평한 설계를 갖고, 상기 3개의 구역들(1, 2, 3)은 상기 광학 매체(10)가 연장되는 방향으로 상기 광학 매체(10)에서 연속적 배열을 갖는, 광 방출 장치(100).
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(20)은 상기 광학 매체(10)의 상기 후방 표면(11)의 레벨(level)에보다 상기 광학 매체(10)의 상기 방출 표면(12)의 레벨에 더 가깝게 위치되는, 광 방출 장치(100).
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(20)은 상기 제1 구역(1)에서 상기 오손-방지 광의 50% 초과를 상기 광학 매체(10)의 상기 후방 표면(11)을 향해 직접 방출하도록 배열 및 구성되는, 광 방출 장치(100).
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구역(1)은 실질적으로 원형으로 만곡된 외측 경계(15)를 갖고, 상기 외측 경계(15)와 상기 광원(20) 사이의 반경방향 거리는 hl/tan(90°-θ) 이상이며, 여기서 hl은 상기 광학 매체(10)의 상기 후방 표면(11)에 대한 상기 광원(20)의 높이 레벨(height level)을 나타내고, θ는 arcsin(n2/n1)로 정의되는, 상기 광학 매체(10)에서의 내부 전반사에 대한 임계각을 나타내고, n1은 상기 광학 매체(10)의 상기 재료의 굴절률을 나타내고, n2는 상기 보호 표면(30)이 침지될 담수 또는 해수의 굴절률을 나타내는, 광 방출 장치(100).
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 구역(3)은 실질적으로 원형으로 만곡된 내측 경계(17)를 갖고, 상기 내측 경계(17)와 상기 광원(20) 사이의 반경방향 거리는 (he+(he-hl))/tan(90°-θ) 이상이며, 여기서 he는 상기 광학 매체(10)의 상기 후방 표면(11)에 대한 상기 광학 매체(10)의 상기 방출 표면(12)의 높이 레벨을 나타내고, hl은 상기 광학 매체(10)의 상기 후방 표면(11)에 대한 상기 광원(20)의 높이 레벨을 나타내고, θ는 arcsin(n2/n1)로 정의되는, 상기 광학 매체(10)에서의 내부 전반사에 대한 임계각을 나타내고, n1은 상기 광학 매체(10)의 상기 재료의 굴절률을 나타내고, n2는 상기 보호 표면(30)이 침지될 담수 또는 해수의 굴절률을 나타내는, 광 방출 장치(100).
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 매체는 슬래브(slab)(10)의 형태이고, 상기 광학 매체(10)의 상기 방출 표면(12)과 상기 광학 매체(10)의 상기 후방 표면(11)은 실질적으로 평탄하고 서로 실질적으로 평행하게 연장되는, 광 방출 장치(100).
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(20)은 자외선 광을 방출하도록 구성되고, 선택적으로 상기 광학 매체(10)는 자외선 투과성 실리콘을 포함하는, 광 방출 장치(100).
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 방출 장치는 단일 광학 매체(10) 및 상기 광학 매체(10) 내에 매립된 복수의 광원들(20)을 포함하며, 상기 광 방출 장치(100)는 상기 제1 구역(1), 상기 제2 구역(2) 및 상기 제3 구역(3)의 복수의 그룹들을 포함하고, 상기 광원들(20) 각각은 상기 그룹들 중 하나와 관련되는, 광 방출 장치(100).
  15. 제14항에 있어서, 상기 광원들(20)은 격자(21), 선택적으로 치킨-와이어(chicken-wire) 구조를 갖는 격자(21)를 이루어 일련의 병렬 접속들로 배열되는, 광 방출 장치(100).
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 광 방출 장치를 포함하는, 선박.
KR1020197005353A 2016-07-25 2017-07-24 보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치 KR102446594B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16181059 2016-07-25
EP16181059.3 2016-07-25
PCT/EP2017/068693 WO2018019794A1 (en) 2016-07-25 2017-07-24 A light emitting arrangement for anti-fouling of a protected surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190032516A KR20190032516A (ko) 2019-03-27
KR102446594B1 true KR102446594B1 (ko) 2022-09-22

Family

ID=56802228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197005353A KR102446594B1 (ko) 2016-07-25 2017-07-24 보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치

Country Status (14)

Country Link
US (1) US11179756B2 (ko)
EP (1) EP3487641B1 (ko)
JP (1) JP6987119B2 (ko)
KR (1) KR102446594B1 (ko)
CN (1) CN109496168B (ko)
AU (2) AU2017301848A1 (ko)
BR (1) BR112019001263B1 (ko)
CA (1) CA3031574A1 (ko)
DK (1) DK3487641T3 (ko)
ES (1) ES2926127T3 (ko)
MX (1) MX2019000938A (ko)
RU (1) RU2740616C2 (ko)
TW (1) TWI729173B (ko)
WO (1) WO2018019794A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3683134A1 (en) * 2019-01-18 2020-07-22 Koninklijke Philips N.V. Anti-biofouling arrangement and method of designing such an arrangement
US11272793B2 (en) * 2019-07-08 2022-03-15 Pluie, Inc. Diaper changing tables and methods of using thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005050727A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Advanced Display Inc 面状光源装置および該装置を備えた表示装置
WO2014188347A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 Koninklijke Philips N.V. Method and system for preventing fouling of surfaces

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994024482A1 (fr) * 1993-04-22 1994-10-27 Parmentier Francois Dispositif d'eclairage reparti
WO1995027919A2 (en) * 1994-04-06 1995-10-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Polarized light sources
JPH08297282A (ja) * 1994-05-27 1996-11-12 Canon Inc バックライト装置及びそれを用いた表示装置
JP3056089B2 (ja) * 1996-08-29 2000-06-26 住友重機械工業株式会社 海洋浮体構造物の下面領域への採光方法及び海洋浮体構造物への海洋生物付着防止方法
US7128457B2 (en) 2002-05-23 2006-10-31 3M Innovative Properties Company Surface light-emitting device
JP4280283B2 (ja) 2006-01-27 2009-06-17 株式会社オプトデザイン 面照明光源装置及びこれを用いた面照明装置
WO2010097499A1 (en) * 2009-02-25 2010-09-02 Maeki Markus System and method for photochemical treatment of liquid substances with ultraviolet light inside liquid conveying tubings
CN102753994B (zh) * 2009-12-10 2016-07-06 格库技术有限公司 海洋防结垢系统和方法
JP4985787B2 (ja) * 2010-01-12 2012-07-25 オムロン株式会社 面光源装置及び液晶表示装置
KR20110130606A (ko) 2010-05-28 2011-12-06 삼성코닝정밀소재 주식회사 복합 도광판 및 그를 포함하는 백라이트 유닛
US20120063160A1 (en) * 2010-08-23 2012-03-15 Energy Focus, Inc. Effiency and quality by applying light extraction means to the collection portion of a linear luminaire
US20120058302A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-08 Massachusetts Institute Of Technology Fabrication of anti-fouling surfaces comprising a micro- or nano-patterned coating
KR101943446B1 (ko) 2011-12-20 2019-01-30 엘지이노텍 주식회사 디스플레이 장치 및 조명 시스템
JP2014047299A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Dexerials Corp 防汚体、表示装置、入力装置、電子機器および防汚性物品
RU2692314C2 (ru) * 2014-06-30 2019-06-24 Конинклейке Филипс Н.В. Система для борьбы с биологическим обрастанием
ES2807273T3 (es) * 2015-06-30 2021-02-22 Koninklijke Philips Nv Recubrimiento reflectante ultravioleta marino difuminado con color
TW201833606A (zh) * 2016-12-16 2018-09-16 荷蘭商皇家飛利浦有限公司 具散射功能且用於防污之紫外光發光二極體波導系統

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005050727A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Advanced Display Inc 面状光源装置および該装置を備えた表示装置
WO2014188347A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 Koninklijke Philips N.V. Method and system for preventing fouling of surfaces

Also Published As

Publication number Publication date
JP6987119B2 (ja) 2021-12-22
DK3487641T3 (da) 2022-09-05
ES2926127T3 (es) 2022-10-24
BR112019001263B1 (pt) 2022-11-01
CA3031574A1 (en) 2018-02-01
JP2019533569A (ja) 2019-11-21
RU2019104880A3 (ko) 2020-11-02
CN109496168A (zh) 2019-03-19
TW201812355A (zh) 2018-04-01
BR112019001263A2 (pt) 2019-05-07
EP3487641A1 (en) 2019-05-29
US11179756B2 (en) 2021-11-23
KR20190032516A (ko) 2019-03-27
EP3487641B1 (en) 2022-06-22
WO2018019794A1 (en) 2018-02-01
AU2023202212A1 (en) 2023-05-04
AU2017301848A1 (en) 2019-03-14
TWI729173B (zh) 2021-06-01
US20190291151A1 (en) 2019-09-26
CN109496168B (zh) 2022-08-19
MX2019000938A (es) 2019-07-04
RU2019104880A (ru) 2020-08-25
RU2740616C2 (ru) 2021-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11090697B2 (en) Method and device for biofouling prevention on vessels by means of UV radiation and surface modification
AU2023202212A1 (en) A light emitting arrangement for anti-fouling of a protected surface
JP7442264B2 (ja) 水中で使用される低屈折性コーティングを備える導光器
JP7345492B2 (ja) Ｕｖ－ｃを利用した平面型生物汚損防止システム
US11299244B2 (en) UV LED waveguide system with scattering for anti-fouling
JP7418209B2 (ja) 被保護面の防汚のための発光装置及び方法
TW202217380A (zh) 抗污損光輸出系統
KR20210114482A (ko) 생물오손-방지 배열체 및 그러한 배열체를 설계하는 방법
TW201921013A (zh) 用於在水中使用之具有塗層之光導

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right