KR20190068586A - 보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치 및 방법 - Google Patents

보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190068586A
KR20190068586A KR1020197013498A KR20197013498A KR20190068586A KR 20190068586 A KR20190068586 A KR 20190068586A KR 1020197013498 A KR1020197013498 A KR 1020197013498A KR 20197013498 A KR20197013498 A KR 20197013498A KR 20190068586 A KR20190068586 A KR 20190068586A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
mirror
emitting device
light source
optical medium
Prior art date
Application number
KR1020197013498A
Other languages
English (en)
Inventor
룰란트 부데베인 히트브린크
바트 안드레 솔터스
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 KR20190068586A publication Critical patent/KR20190068586A/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
    • 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
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055—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
    • G02B6/0066—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
    • 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
    • G02B6/0081—Mechanical or electrical aspects of the light guide and light source in the lighting device peculiar to the adaptation to planar light guides, e.g. concerning packaging
    • G02B6/0083—Details of electrical connections of light sources to drivers, circuit boards, or the like

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Catching Or Destruction (AREA)
  • Prevention Of Fouling (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

해양 구조물의 표면(30)의 오손-방지를 실현하기 위한 광 방출 장치(100)가 제공된다. 광 방출 장치는 시트 형태로 형상화되고, 광학 매체(4) 및 광학 매체 내에 매립되고 방출 표면(301)으로부터 오손-방지 광을 방출하도록 구성된 광원(20)을 갖는다. 광 방출 장치는 광원으로부터의 오손-방지 광을 방출 표면을 향해 반사하도록 구성된 적어도 하나의 미러를 갖는다. 미러는 후방 표면에 또는 그 부근에 배열되고, 광원과 전원 사이의 전력의 전달을 위해 배열되는 제1 전극(120)을 구성하기 위해 전기적으로 전도성이고 광원에 결합된다. 예를 들어, 미러는 외부 전기 전도성 요소(50) 및 유전체 층(4a)과 조합하여 커패시터(6)를 형성한다.

Description

보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치 및 방법
본 발명은 생물오손 유기체(biofouling organism)를 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 해양 구조물의 보호 표면의 오손-방지(anti-fouling)를 실현하도록 구성된 광 방출 장치(light emitting arrangement)에 관한 것이다. 광 방출 장치는 시트(sheet) 형태로 형상화되고, 광학 매체 및 광학 매체 내에 매립되고 오손-방지 광을 방출하도록 구성된 광원을 포함한다. 광학 매체는 오손-방지 광의 적어도 일부가 광학 매체를 통해 분배될 수 있게 한다. 광학 매체는 광 방출 장치가 보호 표면 내에 또는 상에 배열될 때 오손-방지 광을 보호 표면으로부터 멀어지는 방향으로 방출하도록 구성된 방출 표면, 및 보호 표면과 대면하기 위한 후방 표면을 갖는다.
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 또는 상에 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. 그러나, 편리하고 신뢰성 있는 방식으로 광원에 전력을 제공할 필요가 또한 있다.
본 발명은 보호 표면의 오손-방지를 위해 광 방출 장치의 광원으로부터의 오손-방지 광의 분배를 제공하면서, 또한 광원에 전력을 제공하는 목적을 갖는다.
본 발명에 따르면, 생물오손 메커니즘들을 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 해양 구조물의 보호 표면의 오손-방지를 실현하도록 구성된 광 방출 장치가 제공되며, 광 방출 장치는 시트 형태로 형상화되고, 광학 매체, 및 광학 매체 내에 매립되고 오손-방지 광을 방출하도록 구성된 광원을 포함하며, 광학 매체는 오손-방지 광의 적어도 일부가 광학 매체를 통해 분배될 수 있게 하고, 광학 매체는 보호 표면 내에 또는 상에 배열될 후방 표면, 및 오손-방지 광을 보호 표면으로부터 멀어지는 방향으로 방출하도록 구성된 방출 표면을 갖고, 광 방출 장치는 광원으로부터의 오손-방지 광을 광학 매체의 방출 표면을 향해 반사하도록 구성된 적어도 하나의 미러(mirror)를 추가로 포함하고, 미러는 후방 표면에 또는 그 부근에 배열되고, 전원과 광원 사이에서 전력을 전달하기 위해 배열되는 제1 전극을 제공하기 위해 전기 전도성이고 광원에 전기적으로 결합된다.
상기의 특징은, 본 발명이 실시될 때, 광학 매체 및 광원을 포함하는 오손-방지 광 방출 장치가 제공된다는 효과를 갖는다. 유리하게도, 미러는 오손-방지 광을 분배하도록 배열됨과 동시에, 제1 전극이 전원으로부터 광원으로 전력을 전달하도록 형성된다. 따라서 미러는 또한 미러에 접속된 광원의 전기 단자에 전류를 전도하는 도체를 구성한다.
선택적으로, 미러는, 외부 전기 전도성 요소 및 유전체 층과 조합하여, 제1 전극과 외부 요소 사이의 전력의 용량성 전달을 위한 커패시터(capacitor)를 형성하는 제1 전극을 제공하도록 배열된다. 커패시터는 유전체 층 및 외부 전기 전도성 요소와 조합하여 미러에 의해 형성되며, 이는 갈바니 접속(galvanic connection)의 필요성 없이 광원에 전력을 전달하는 것을 가능하게 한다. 보호 표면 아래의 해양 구조물은 상기 외부 전기 전도성 요소를 구성할 수 있어서, 광 방출 장치가 표면 내에 또는 상에 부착될 때 전력이 용이하게 전달될 수 있다. 유전체 층은 미러가 후방 표면 부근에서 광학 매체의 재료 내에 매립될 때 재료에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 유전체 층은 보호 표면 상에 존재하는 코팅 층, 예를 들어 페인트에 의해 형성될 수 있다. 광원에 대한 추가의 전기 접속이 예를 들어 광 방출 장치로부터 전원으로의 갈바니 접속에 의해 제공될 수 있고, 액체는, 사용 시에, 광 방출 장치로부터 연장되는 도체와 접촉할 수 있다. 대안적으로, 미러의 추가 부분이 전원에 대한 추가 접속을 제공하기 위해 배열되는 추가 전극을 형성하도록, 그리고/또는 고주파 AC 전원으로부터 광원으로 전력을 전달하기 위해 추가의 외부 전도성 요소와 조합하여 추가 커패시터를 형성하도록 배열될 수 있다. 추가의 접속은 예를 들어 상기 오손 액체, 예컨대 해수에 의해 부분적으로 형성될 수 있고, 액체는, 사용 시에, 상기 추가 커패시터를 형성하기 위해 추가의 외부 전도성 요소를 구성할 수 있다.
미러는 광학 매체의 후방 표면 부근에서 또는 후방 표면에서 광학 매체 내에 배열될 수 있고, 사용 시에, 광이 광원으로부터 나오는 위치에서 광원 주위에 위치될 수 있다. 그때 추가의 이점은 광원에 가까운 고강도 방사선으로부터의 보호 표면의 보호이다. 광이 예를 들어 경면 반사성 층(specular reflective layer) 또는 산란 층 각각에 의해 광학 매체의 후방 표면에서 광학 매체로부터 출사하는 것이 미러에 의해 차단되도록 될 수 있다.
선택적으로, 광 방출 장치는 방출 표면에서 또는 그 부근에서 추가의 미러를 포함하며, 이때 미러의 반사성 면(reflective side)은 광원과 대면한다. 미러는 광원의 바로 근처에서 광학 매체의 방출 표면에서의 오손-방지 광의 방출을 국소적으로 감소시켜서, 방출 표면에 걸친 광의 원하는 균질한 분배에 기여하도록 배열될 수 있다. 선택적으로, 그러한 추가 미러는 오손-방지 광에 대해 반-투과성(semi-transparent)이다. 미러는 또한 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 패턴화되거나 오손-방지 광에 대해 반-투과성인 정도가 광원으로부터 멀어지는 방향으로 증가하는 반-투과성 미러의 설계를 갖는 것이 옵션이다.
선택적으로, 추가의 미러는 추가의 전극을 구성하기 위해 전기 전도성이고 광원에 전기적으로 결합되며, 추가의 전극은, 추가의 외부 전기 전도성 요소와 조합하여, 추가의 전극과 추가의 외부 전기 전도성 요소 사이의 전력의 전달을 위한 갈바니 접속 또는 추가의 커패시터를 형성하도록 배열된다. 예를 들어, 추가의 외부 전기 전도성 요소는 해수와 같은 오손 액체에 의해 형성될 수 있다. 또한, 추가의 미러는 히트 싱크(heat sink)를 구성하기 위해 광원에 열적으로 결합될 수 있다.
광 방출 장치의 실시예에서, 미러는 광원으로부터의 열을 위한 히트 싱크를 구성하기 위해 열 전도성이고 광원에 열적으로 결합된다. 유리하게도, 미러는 이제 오손-방지 광을 분배하는 기능과, 광원에 전력을 전달하는 기능과, 히트 싱크를 제공하는 기능을 조합한다. 선택적으로, 미러는 전기 전도성 재료를 통해 광원에 열적으로 결합되며, 이때 재료는 또한 광원에 대한 상기 전기적 결합을 제공한다. 사실상, 전기 전도성 재료는 광원에 대한 열적 및 전기적 전도성을 제공한다.
광 방출 장치의 실시예에서, 미러는 제1 부분 및 제1 부분으로부터 전기적으로 격리된 제2 부분을 적어도 포함하며; 미러의 제1 부분은 제1 전극을 제공하기 위해 광원에 전기적으로 결합되고 제2 전기적 부분은 추가의 전극을 제공하기 위해 광원에 전기적으로 결합된다. 예를 들어, 광원이 LED인 경우, 상기 제1 부분은 애노드에 결합될 수 있고 제2 부분은 LED의 캐소드에 결합될 수 있다. 미러의 둘 모두의 부분은 각자의 외부 전도성 요소를 따라 배열될 수 있어서, 고주파 전원으로부터의 전력이 무선으로, 즉 광 방출 장치의 내부 부분과 외부 세계 사이의 갈바니 접속 없이, LED로 전달될 수 있다.
광 방출 장치의 실시예에서, 미러의 적어도 제1 부분은 오손-방지 광을 광원으로부터 광학 매체의 방출 표면을 향해 경면 방식으로 반사하도록 배열된다. 또한, 미러의 적어도 제2 부분은 주로 오손-방지 광을 광학 매체의 방출 표면을 통해 광학 매체 밖으로 산란되게 하도록 배열 및 구성될 수 있다. 미러의 반사성 부분 및/또는 산란 부분의 배열에 의해, 오손-방지 광이 방출 표면에 걸쳐 분배된다.
선택적으로, 광 방출 장치는 광원으로부터의 오손-방지 광에 의해 덮이는 3개의 구역들, 즉 주로 오손-방지 광을 광학 매체의 방출 표면을 향해 경면 방식으로 반사되게 하도록 배열 및 구성된 미러의 제1 부분을 포함하는 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 미러의 제2 부분을 포함하는 제3 구역의 그룹을 포함하고, 제1 구역은 제2 구역보다 광원에 더 가깝고, 제2 구역은 제3 구역보다 광원에 더 가깝다.
상기의 배열에서, 3개의 구역은 특정 순서로 광원과 관련된다. 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 효과는 아닌 것이 사실이다. 구역들로 인해, 증가된 전력 효율이 달성되고, 보호 표면의 더 큰 면적이 깨끗한 상태로 유지될 수 있고/있거나 더 적은 전력이 필요할 수 있다.
또한, 광원 외부의 소정 구역에서, 예를 들어 적어도 상기 제2 구역에서 투과성인 광 방출 장치를 갖는 것이 가능하며, 이는 보호 표면의 가시성을 허용한다.
추가적으로, 광의 내부 반사는 그 구역에서 저굴절률 층(low-index layer)을 갖는 광학 매체의 후방 표면을 제공함으로써 촉진될 수 있다. 광학 매체의 후방 표면에는 그 구역에서 굴절률을 감소시키기 위한 임의의 층 또는 다른 수단이 없는 것이 가능하다는 점에 유의한다. 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.
광 방출 장치의 실시예에서, 광원은, 방출 표면의 증가된 면적을 갖기 위해, 광학 매체의 후방 표면에보다 광학 매체의 방출 표면에 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 배향될 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.
선택적으로, 미러는 제1 미러 부분 및 제2 미러 부분을 포함하고, 제1 미러 부분은 광원의 제1 전기 단자에 전기적으로 접속되고, 제1 전극을 형성하며, 제2 미러 부분은 광원의 제2 전기 단자에 전기적으로 접속되고, 전원에 접속될 제2 전극을 형성한다. 유리하게도, 광원의 둘 모두의 전기 단자는 미러 부분들을 통해 전원의 각자의 단자에 접속가능하다.
본 발명에 따른 광 방출 장치의 실용적인 실시예에서, 광학 매체는 슬래브(slab) 또는 시트의 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 220 nm 내지 300 nm의 파장을 갖는 광을 방출하도록 선택될 수 있다. 실제로, 피크 효율이 265 nm 주위에서 달성되며, 이때 더 높은 파장 및 더 낮은 파장을 향해 감소가 존재한다. 220 nm에서 그리고 300 nm에서 ~ 10% 효율로 감소하였다.
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 시트의 평면을 따른 방향들로 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 복수의 광원들과 복수의 미러들을 포함하는 것이 실용적인 가능성이며, 여기서 미러들 각각은 광원들 중 하나 이상에 전기적으로 결합된다. 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 미러의 다양한 부분을 통해 격자를 이루어, 선택적으로 미러들로부터 연장되는 추가의 전도성 트랙(track)들의 구조를 갖는 격자를 이루어 일련의 병렬 접속으로 배열될 수 있다. 각자의 광원은 각자의 미러를 통해 전원에 접속될 수 있거나, 배열은 병렬 또는 직렬의 다수의 광원을 하나 이상의 미러를 통해 전원에 접속시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 상황에서 적용가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 광 방출 장치는 해양 선박의 상황에서 적용될 수 있다. 따라서, 선택적으로, 해양 구조물은 상기의 광 방출 장치를 포함하는 외측 표면을 가지며, 여기서 광 방출 장치는 생물오손 유기체들을 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 외측 표면의 오손-방지를 실현하기 위해 상기 외측 표면에 부착된다. 또한, 상기의 광 방출 장치를 설치하기 위한 방법에서, 방법은 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 해양 구조물의 외측 표면의 오손-방지를 실현하기 위해 광 방출 장치를 외측 표면에 부착하는 단계를 포함한다. 또한, 광 방출 장치가 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 해양 구조물의 외측 표면의 오손-방지를 실현하기 위해 외측 표면에 설치될 때, 상기의 광 방출 장치의 용도가 예견된다. 그러한 상황에서, 광 방출 장치는 예를 들어 선박의 선체를 생물오손으로부터 깨끗한 상태로 유지하는 기능을 갖도록 배열되며, 이는 그러한 상황에서도 많은 다른 적용 가능성이 존재한다는 사실을 변경하지 않는다.
본 발명의 전술한 그리고 다른 태양들이 광학 매체 및 광학 매체 내에 매립된 하나 이상의 광원을 포함하는 광 방출 장치로서, 상기 광원들은 오손-방지 광을 방출하는 역할을 하며, 따라서 광 방출 장치가 보호 표면의 오손-방지를 실현하기 위해 사용되기에 적합한, 상기 광 방출 장치의 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백할 것이고 그를 참조하여 설명될 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 태양들이 아래의 설명에서 그리고 첨부 도면들을 참조하여 예로서 설명되는 실시예들로부터 명백할 것이고 그 실시예들을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체(10) 내에 침지될 때 보호 표면의 오손-방지를 실현하기 위한 광 방출 장치를 도시한다.
도 2는 보호 표면의 오손-방지를 실현하기 위한 광 방출 장치의 제2 예를 도시한다.
도 3은 보호 표면의 오손-방지를 실현하기 위한 광 방출 장치의 제3 예를 도시한다.
도 4는 미러 구역들을 갖는 광 방출 장치의 추가 실시예를 도시한다.
도면들은 전적으로 도식적인 것이며, 일정한 축척으로 작성된 것은 아니다. 도면들에서, 이미 설명된 요소들에 대응하는 요소들은 동일한 도면 부호들을 가질 수 있다.
하기에서, 본 발명이 생물-오손에 대항하기 위해 배 선체의 외측 표면에 장착될 수 있는 UV 광원(특히 LED)의 전력공급을 위해 사용되는 응용 시나리오에 관하여 설명될 것이다. 따라서, 개시된 주제의 다양한 실시예의 상세 사항이 설명되기 전에, 그러한 응용 시나리오에서 생물-오손에 대항하기 위한 일반적인 개념 및 알려진 접근법이 논의될 것이다.
WO 2014/188347 A1호는 표면이 액체 환경 내에 적어도 부분적으로 잠겨 있는 동안의 상기 표면의 오손-방지의 방법을 개시한다. 개시된 방법은 오손-방지 광을 제공하는 단계, 광의 적어도 일부를 실리콘 재료 및/또는 UV 등급 (용융) 실리카를 포함하는 광학 매체를 통해 분배하는 단계, 및 광학 매체로부터 그리고 표면으로부터 오손-방지 광을 방출하는 단계를 포함한다. 그러한 오손-방지 해법은 UV-C 조사(irradiation)에 기초하여 예를 들어 배 선체 상에의 미생물 및 거대 유기체(macro organism)의 (초기) 정착을 방지한다. 생물막에 관한 문제는 그의 두께가 유기체의 성장으로 인해 시간 경과에 따라 증가함에 따라 그의 표면이 거칠어진다는 것이다. 따라서, 항력이 증가하여, 엔진이 배의 순항 속도를 유지하기 위해 더 많은 연료를 소비하도록 요구하며, 이에 따라 가동 비용이 증가한다. 생물-오손의 다른 영향은 파이프 방열기(pipe radiator)의 냉각 용량에 있어서의 감소, 또는 염수 흡입 필터(salt water intake filter) 및 파이프의 유동 용량 감소일 수 있다. 따라서, 서비스 및 유지보수 비용이 증가한다.
배 선체의 생물-오손에 대항하기 위한 잠재적인 해법은 외부 선체를 예를 들어 매립된 UV-C LED(들)를 갖는 UV-C 투과성 재료의 슬래브로 덮는 것일 수 있다. 이들 슬래브, 또는 일반적으로 임의의 광 방출 장치(즉, 광을 생성하기 위해 전기 에너지를 소비하는 요소 또는 장치)가 흘수선 아래에 위치된다. 이는 물 속에 잠긴 표면이 대개 생물-오손에 민감하고, 따라서 항력의 증가의 원인이 되기 때문이다. 따라서, 전력이 흘수선 아래에서 부하를 향해 전달될 필요가 있다.
전기, 물 및 해양 산업의 거칠고 혹독한 환경의 조합은 대단한 난제를 야기한다. 이는 물(해수)이 우수한 전기 도체이며, 따라서 단락이 쉽게 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 물은 전류의 영향하에서 분해된다. 해수의 경우에, 그것은 DC 전류하에서 염소 및 수소 가스로 분해된다. AC 전류하에서, 둘 모두의 가스가 각각의 전극에서 교번하여 형성된다. 형성된 가스에 관한 추가의 문제는 밀폐식으로 밀봉되지 않으면 염소가 강철 배 선체의 이미 자연적으로 발생하는 부식을 강화시킬 수 있고 UV-C LED를 포함한 다른 재료의 열화를 가속화한다는 것이다. 다른 한편으로는 수소 가스는 철 취화(iron embrittlement)를 초래할 수 있으며, 이는 결국에는 철 벌크(bulk) 내의 심각한 균열 형성으로 이어진다.
강철 선체의 자연적 부식에 대항하기 위해, 대부분의 배는 코팅되거나 도장되고, 게다가 종종 보호 코트(coat) 또는 페인트가 국소적으로 기능하지 못할 때 배 선체가 자연적 부식에 대해 보호되어 유지되도록 수동 또는 능동 캐소드 보호 시스템을 구비한다. 수동 시스템은 시간 경과에 따라 전기-화학적으로 용해되는 희생 아연, 알루미늄 또는 철 애노드를 사용하는 반면, 능동 시스템은 MMO-Ti(혼합 금속 산화물) 코팅된 티타늄 또는 Pt/Ti(백금 코팅된 티타늄)으로 제조된 애노드의 사용 시에 DC 전류를 인가한다. 해수 내로 DC 전류를 인가하는 능동 시스템의 경우, 너무 큰 전류가 선체를 높아진 속도로 국소적으로 용해시킬 수 있기 때문에 주의 깊은 모니터링이 요구된다. 명백히, 오손-방지 해법은 캐소드 보호 시스템을 실패하게 하지 않아야 한다. 따라서, 배의 선체가 접지 단자로서의 역할을 하여야 하고, 보호 전류가 DC이어야 하고, 해수가 전기 회로를 닫는 고 전도율 매체로서의 역할을 할 수 있다.
또한, 배 선체들은 예를 들어 자연적 마모, 부유 목재 및 다른 표면에 근접하거나 가까운 부유 물체와의 비-의도적인 충돌로 인해 수명에 걸쳐 (심하게) 손상되거나, 그들은 인접하게 묶인 배 또는 예인선과 같은 다른 배와의 충돌로 인해 더 통제된 충격을 받을 수 있다. 이에 따라, 전력 공급 라인뿐만 아니라 또한 오손-방지 부하가 수명에 걸쳐 손상될 가능성이 더 높다. 또한, 부하 및 공급 라인 둘 모두가 심하게 손상되고 심지어 절단되어 전도성 해수에 의해 젖은 개방 회로를 생성할 수 있다. 따라서, 외부에서 가해진 손상 때문에 원하지 않는 전기-화학반응이 일어날 수 있다. 이러한 이유로, DC 전원은 부하에 전력을 공급하기 위한 1차 전원으로서 사용되지 않아야 한다.
그러나, 원칙적으로, UV-C LED는 DC 전류에 의해 작동된다. 따라서, 오손-방지 부하 내에서, AC 전력을 공급받을 때 국소 DC 전류를 발생시킬 수 있는 수단과 방법이 사용될 수 있다. DC 전류원은 강철 선체(예를 들어, 접지 단자로서의 역할을 함)로부터 격리될 수 있다. 따라서, DC 전력 단자가 노출될 때 전기-화학반응이 일어날 수 있지만, 전기-화학반응은 노출 영역으로 국한될 것이다. 또한, 전기-화학반응의 크기는 국소적으로 흐를 수 있는 DC 전류의 양과 노출된 전극의 표면적에 의존할 것이다. 따라서, DC 전류를 UV-C LED에 의해 요구되는 값(전형적으로, 소형 LED에 대해 0.1 내지 10 mA)에 근사하게 제한하고, 노출된 국소 DC 전력 단자의 표면적을 제한할 필요가 또한 있다. LED에 AC 전력을 전달하기 위해 미러에 의해 제공되는 커패시터를 사용하는 것은 노출된 전력 단자의 상기 문제를 회피한다.
실제로 오손-방지 해법의 상당한 영역이 수명에 걸쳐 손상될 수 있다. 이론적으로, 이러한 손상은 하나 이상의 부하 내의 하나 이상의 UV-C LED의 국소 손상을 포함할 수 있거나, 심지어 부하의 대부분이 소실될 수 있다. 따라서, 실시예에서 (이음매 없는(seamless)) 타일화된 부하들이 제안된다. 타일 내에 UV-C LED 및 전원의 소정 종류의 세분 부분이 각자의 커패시터를 통해 제공될 수 있는데, 왜냐하면 하나의 고장 LED(또는, 일반적으로, 부하)가 타일의 기능적 잔여부를 손상 시에 비-작동 상태로 되게 하지 않아야 하기 때문이다. 이에 의해, 고장 LED는 개방 회로 또는 단락을 생성할 수 있고, 직렬 LED 스트링(string)이 회피될 수 있다. 절충이 이루어져야 한다. 직렬 접속이 유익한데, 왜냐하면 I-V 특성의 고유 확산이 일련의 LED들에 걸쳐 균일하게 되고; 이에 따라 개별 스트링들이 광 출력에 관하여 더 균등하게 동작하는 것을 확실히 한다. 그러나, 직렬 접속 스트링에서의 단일 LED 고장은 전체 스트링을 작동불가능하게 만들 것이다. 따라서, 단일 LED 고장에 대처하기 위해 추가의 조치가 취해질 수 있다. 실제로, 단일 고장이 다른 스트링들에 의해 적어도 부분적으로 보상되도록 중간 길이 직렬 스트링들이 사용될 수 있고/있거나, 스트링들의 패턴이 사용될 수 있다.
명백히, 또한 타일화된 부하들이, 유선 또는 무선의, 소정 종류의 전력을 여전히 필요로 할 것이다. 와이어 해슬(wire hassle)에 관한 예상되는 문제와, 해양 산업이 거칠고 혹독한 것을 고려할 때, 무선 전력 해법이 바람직하고 본 발명에 의해 제안된다. 그러나, 해수 및 철 선체 둘 모두가 우수한 전기 도체이기 때문에, 유도 시스템뿐만 아니라 (RF) 무선 해법에서의 전력 전달 손실이 상당히 클 수 있다. 그 외에도, 그들은 상당히 부피가 클 수 있다. 따라서, 전력을 제공하기 위한 매력적인 해법은 AC 용량성 결합을 이용한다.
종래의 용량성 (무선) 전력 전달 시스템은 AC 오실레이터에 의해 구동되는 1개 또는 2개의 (긴) 공급 와이어를 사용한다. 공급 와이어가 유전체 필름으로 덮일 때, 2개의 픽업 전극(pick-up electrode)을 갖는 수신 요소가 와이어를 따른 임의의 장소의 상부에 배치될 수 있고 전력이 전달된다. 또한, 부하에 전력을 공급하기 위한 알려진 전력 장치에서, 전달되는 전력은 리액턴스 제한(reactance limited)될 수 있다. 시스템은 주위 공기의 양호한 격리 특성 때문에 기능한다. 따라서, 고 전압 전기장이 수신 요소의 2개의 수동 접지 전극들 사이에 형성될 수 있다. 그러나, 해수의 경우에 그렇듯이, 주위 환경이 전도성으로 될 때, 전력의 전달이 또한 잘 전도하는 주위에 의해 2개의 와이어를 따른 임의의 장소에서 용이해진다. 따라서, 임의의 전력을 조금이라도 의도된 수신 요소를 향해 전달하는 것이 매우 어렵다.
본 발명에 따르면, 용량성 전력 전달의 사용은 예컨대 보통 물 속에 있는, 즉 습식이고, 전도성이고, 가혹한 주위 환경 내에 있는 배 선체의 부분에 장착된 광원에 전력을 전달하기 위한 전력 장치에서의 응용을 위해 변경 및 최적화되었다.
도 1은 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체(10) 내에 침지될 때 보호 표면(30)의 오손-방지를 실현하도록 구성된 광 방출 장치를 도시한다. 광 방출 장치(100)는 파선으로 표시된 바와 같이 시트 형태로 형상화되고, 오손 액체와 대면하는 전방 표면(301) 및 보호 표면과 대면하는 후방 표면(201)을 갖는다. 그러한 시트에서, 광학 매체의 방출 표면과 광학 매체의 후방 표면은 실질적으로 평탄하고 서로 실질적으로 평행하게 연장된다. 도면은 광 방출 장치의 일부인 광학 매체의 일부분, 광학 매체 내에 매립된 LED, 및 광학 매체의 후방 표면 부근에 존재하는 바와 같은 미러(40)의 단면도를 개략적으로 도시하며, 여기서 광 빔들의 가능한 경로들이 화살표들로 개략적으로 지시된다.
조명 장치는 광학 매체(4) 및 광원(20)을 가지며, 광원은 광원으로부터 나오는 화살표로 나타내어진 바와 같이 오손-방지 광을 방출하기 위해 광학 매체 내에 매립된다. 광원(20)은 자외선 광을 방출하도록 구성되는데, 예를 들어 위의 섹션에서 설명된 바와 같이 UV-C LED이다. 광학 매체는, 광원으로부터 나오고, 전파되고, 광학 매체의 층에서 내부 반사되는 화살표들에 의해 나타내어진 바와 같이, 오손-방지 광의 적어도 일부가 광학 매체를 통해 분배될 수 있게 한다. 예에서, 하나의 광원이 도시되어 있고 설명된다. 실제로, 조명 장치는 단일 광학 매체 및 복수의 광원과, 대응하는 관련된 복수의 미러를 포함할 수 있다. 미러들 각각은 광원들 중 하나 이상에 전기적으로 결합될 수 있다.
광학 매체는 시트 또는 슬래브로서 형성되고, 광 방출 장치가 보호 표면 내에 또는 상에 배열될 때 보호 표면(30)으로부터 멀어지는 방향으로 오손-방지 광을 방출하기 위한 방출 표면(301), 및 보호 표면과 대면하기 위한 후방 표면(201)을 갖는다. 광 방출 장치는 또한 광원(20)으로부터의 오손-방지 광을 광학 매체의 방출 표면(301)을 향해 반사하기 위한 적어도 하나의 미러(40)를 갖는다. 미러의 반사 상부 층이 화살표로 표시된다. 미러는 후방 표면(201)에 또는 그 부근에 위치된다.
미러는 전기 전도성이고, 리드(lead)(2a)에 의해 표시된 바와 같이 제1 측에서 광원에 전기적으로 결합된다. 예를 들어, 미러는 반사성, 전도성 금속의 얇은 금속성 층이다. 미러의 적어도 일부분은 산란 층일 수 있다. 미러는 광원과 전원(1) 사이의 전력의 전달을 위해 배열되는 제1 전극(120)을 구성한다. 제1 전극은 시트의 에지에 있는 커넥터(도시되지 않음)에 의해 전원에 갈바니 결합되도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(120)은 미러를 또한 형성하는 금속 층에 의해 일체적으로 형성되는 전기 도체로서 시트에서 더욱 연장될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 실시예에서, 제1 전극(120)은 유전체 층(4a) 및 외부 전기 전도성 요소(50), 예를 들어 보호되어야 하는 표면(30)을 갖는 금속성 부분과 조합하여 커패시터(6)를 형성하도록 배열된다. 커패시터는 제1 전극과 외부 요소 사이의 전력의 용량성 전달을 가능하게 한다. 도면은 리드(1a)를 통해 금속성 부분(50)에, 그리고 액체 내에서 연장되는 별개의 전극(1d)으로의 리드(1b)를 통해 오손 액체에 결합된 AC 전원(1)을 개략적으로 도시한다. 예에서, 광원(20)은 액체를 통해 갈바니 접속을 제공하기 위해 리드(2c)를 통해 전용 전극(2d)에 결합된다. 예에서, 액체, 예를 들어 해수는 전도성인 것으로 가정된다. 전원에 대한 광원의 제2 측의 대안적인 접속, 예를 들어 직접 와이어 접속 또는 아래에 논의되는 바와 같은 추가 커패시터를 통한 접속이 대안적으로 고려될 수 있다.
실제로, 광 방출 장치는 방출 표면으로부터 실질적으로 균질한 광 방출을 제공하면서 넓은 영역을 덮기 위해 다수의 광원 및 관련 미러들의 패턴을 가질 수 있다. 그러한 배열에서, 갈바니 또는 직접 와이어 접속은 다수의 광원에 의해 공유될 수 있다. 또한, 추가의 커패시터가 광원의 다수의 제2 측을 접속시킴으로써 공유될 수 있다.
도 2는 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체(10) 내에 침지될 때 보호 표면(30)의 오손-방지를 실현하도록 구성된 광 방출 장치의 제2 예를 도시한다. 광 방출 장치(100)는 도 1에 도시된 예와 유사하며; 대응하는 요소는 동일한 도면 부호를 갖고 위에서 설명된다.
조명 장치는 이제 시트의 방출 표면에 배열된 제2 미러(41)를 갖는다. 미러의 반사 상부 층이 화살표로 표시된다. 제2 미러는 미러(41)에서 반사되는 화살표 및 또한 미러를 통과하는 화살표 둘 모두에 의해 표시된 바와 같이 오손-방지 광에 대해 부분적으로 투과성일 수 있다. 또한, 제2 미러는 오손-방지 광을 부분적으로 투과시키기 위해 패턴화될 수 있는데, 예를 들어 구멍들의 패턴을 구비할 수 있다. 선택적으로, 추가의 미러(41)가 패턴화되거나 오손-방지 광에 대해 반-투과성인 정도는 광원(20)으로부터 멀어지는 방향으로 증가한다.
제2 미러는 전기 전도성이고 리드(2c)를 통해 광원(20)의 제2 측에 전기적으로 결합될 수 있다. 예에서, 제2 미러는 리드(1b)를 통해 전원(1)에 대한 갈바니 접속을 제공하는 제2 전극(121)을 제공한다. 선택적으로, 리드(2c)는 또한 히트 싱크를 구성하기 위해 광원으로부터의 열을 제2 미러(41)로 안내하도록 열 전도성인데, 예를 들어 금속 스트립이다.
도 3은 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체(10) 내에 침지될 때 보호 표면(30)의 오손-방지를 실현하도록 구성된 광 방출 장치의 제3 예를 도시한다. 광 방출 장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 예와 유사하며; 대응하는 요소는 동일한 도면 부호를 갖고 위에서 설명된다.
도 3의 실시예에서, 제2 미러(42)가 광학 매체 내에 매립되며, 이는 또한 액체와의 접촉으로 인한 악화에 대해 미러 재료를 보호할 수 있다. 매립될 때, 미러는 예를 들어 매립된 미러로부터 전원까지의 추가의 매립된 금속 트랙 또는 와이어(도시되지 않음)에 의해 접속되는, 전원(1)으로부터의 전력의 전달을 위한 제2 전극(122)을 구성하기 위해 광원에 갈바니 접속될 수 있다.
대안적으로, 제2 미러(42)는, 매립될 때, 유전체 층(4b) 및 추가의 외부 전도성 요소와 조합하여 추가의 커패시터(7)를 형성함으로써 전력의 전달을 위한 제2 전극(122)을 구성할 수 있다. 실제로, 액체(10)는 그러한 외부 전도성 요소를 구성할 수 있다. 전원은 그때 액체 내에서 연장되는 전원 전극(1p)을 가질 수 있다. 따라서, 추가의 미러는 추가의 전극(122)을 구성하기 위해 전도성이고 리드(2c)를 통해 광원에 전기적으로 결합될 수 있으며, 추가의 전극은, 추가의 외부 전기 전도성 요소와 조합하여, 추가의 전극과 추가의 외부 전기 전도성 요소 사이의 전력의 전달을 위한 갈바니 접속 또는 추가의 커패시터를 형성하도록 배열된다.
선택적으로, 광 방출 장치에서, 미러(40, 41, 42) 중 적어도 하나는 광원으로부터의 열을 위한 히트 싱크를 구성하기 위해 광원에 열적으로 결합된다. 열-전도성 재료는 광원으로부터의 열을 미러로 전도하기 위해 광원과 미러 사이에 위치될 수 있다. 그러한 조명 장치에서, 미러는 3가지 상이한 물리적 특성, 즉 광학적 특성(미러임), 전기적 특성(커패시터의 일부로서), 및 열적 특성(히트 싱크로서)을 제공하도록 배열된다.
선택적으로, 광 방출 장치에서, 미러는 전기 전도성 재료를 통해 광원에 열적으로 결합되며, 이때 재료는 또한 광원에 대한 상기 전기적 결합을 제공한다. 실용적인 예에서, 광원과 미러 사이의 리드(2a) 및/또는 리드(2c)는, 예를 들어 비교적 두꺼운 와이어, 금속 스트립 및/또는 땜납 페이스트(solder paste)를 사용함으로써, 열을 또한 전도하도록 설계될 수 있다. 선택적으로, 광이 횡방향으로, 즉 시트의 표면에 대해 횡단하는 대신에 표면을 따라 방출되고 있는 동안 미러에 대한 직접 부착 또는 납땜을 허용하는 측면-방출 유형의 LED가 선택될 수 있다. 또한, 추가의 열 장착 영역 또는 접점을 갖는 LED가 선택될 수 있다. 그러한 접점은 상기 LED 열 장착 영역 또는 접점 사이의 중간의 열 전도성 재료 또는 미러 상에 배열될 수 있고, 미러는 히트 싱크를 제공하기 위해 LED로부터의 열을 미러로 안내하도록 적용될 수 있다.
위의 광 방출 장치의 실시예에서, 미러는 제1 부분 및 제1 부분으로부터 격리된 제2 부분을 적어도 포함하며; 미러의 제1 부분은 제1 전극을 구성하기 위해 광원에 전기적으로 결합되고 제2 전기적 부분은 추가의 전극을 구성하기 위해 광원에 전기적으로 결합된다. 미러의 2개의 격리된 부분을 형성함으로써, 그러한 부분들은 각자의 외부 전도성 요소와 정렬될 때 별개의 커패시터를 형성할 수 있다.
예를 들어, 다수의 광원을 갖는 시트의 실시예에서, 시트의 제1 영역에 있는 미러들은 제1 전극을 함께 형성하도록 전기적으로 접속될 수 있는 반면, 시트의 제2 영역에 있는 미러들은 함께 제2 전극을 형성하도록 전기적으로 접속될 수 있다. 둘 모두의 영역은 대응하는 외부 전도성 요소 위에 위치될 때 각자의 커패시터를 형성할 수 있다. 2개의 커패시터는 LED 광원들의 둘 모두의 접속에 전력을 전달하는 데 사용될 수 있다.
위의 광 방출 장치의 실시예에서, 미러는 다수의 부분을 포함할 수 있으며, 이때 부분들은 표면에 걸친 더 균일한 광 분배를 달성하도록 배열된다. 예를 들어, 미러(40)의 적어도 제1 부분은 오손-방지 광을 광원(20)으로부터 광학 매체(4)의 방출 표면을 향해 경면 방식으로 반사하도록 배열될 수 있다. 선택적으로, 미러(40)의 적어도 제2 부분은 주로 오손-방지 광을 광학 매체의 방출 표면을 통해 광학 매체 밖으로 산란되게 하도록 배열 및 구성된다.
도 4는 광 방출 장치(100)의 추가 실시예를 도시한다. 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 하나 이상의 광원을 또한 포함한다. 다수의 광원들은 격자, 특히 치킨-와이어 구조를 갖는 격자를 이루어 일련의 병렬 접속들로 배열될 수 있다. 그것은 광원들(20)의 다른 직렬 및/또는 병렬 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 4는 슬래브(4)의 후방 표면(11)의 부분들이 덮인다는 사실의 명확한 예시를 제공한다. 특히, 자외선 광을 반사하기 위한 미러들(13) 및 자외선 광을 산란시키기 위한 산란 미러(14)의 패턴이 슬래브(10)의 후방 표면(11)의 부분들을 덮도록 존재한다. 미러(13)는 미러를 광원(20)의 제1 측에 전기적으로 접속시키는 연장된 부분(13a)을 구비한다. 확장된 부분은 또한 LED를 미러에 물리적으로 그리고 전기적으로 접속시키는 별개의 재료, 예를 들어 납땜 재료에 의해 형성될 수 있다.
미러(13)는 실질적으로 원형으로 만곡된 외측 경계(15)를 가질 수 있으며, 미러들(13) 각각은 LED들(20) 중 하나와 관련될 수 있다. LED들(20)은 미러(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 미러(14)는 실질적으로 원형으로 만곡된 내측 경계(17)를 갖는 일련의 상호접속된 산란 층 부분들(16)을 포함할 수 있으며, 산란 층 부분들(16) 각각의 내측 경계(17)는 미러들(13) 중 하나의 외측 경계(15)에 대해 동심원 위치설정을 갖는다.
도시된 바와 같이, 미러(13, 14)는 후방 표면에 제공된다. 커패시터를 형성하기 위해, 보호될 표면 또는 조명 장치의 후방 표면은 격리, 유전체 층을 구성하기 위한 추가의 층, 예컨대 페인트 또는 코팅을 구비할 수 있다. 대안적으로, 미러(13, 14)는 재료 슬래브(4) 내에 매립될 수 있으며, 이는 이어서 유전체 층을 구성한다. 후속하여, 보호될 전도성 표면에 부착될 때, 미러, 유전체 층 및 외부 전도성 표면의 조합은 LED로의 AC 전력의 전달을 가능하게 하는 커패시터를 형성한다.
예시적인 실시예에서, 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 조합들에서, 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 미러들(14)의 적용은 슬래브의 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. 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 슬래브의 방출 표면(12)에 충돌하는 광 빔들만이 슬래브로부터 (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 외부의 매체는 오손 액체일 것으로 예상된다는 점에 유의해야 한다. 제1 구역(1)에서 슬래브의 방출 표면(12)에 충돌하는 다른 광 빔들은 제2 구역(2) 및 제3 구역(3)의 방향으로 전파된다. 특히, 그러한 다른 광 빔들은 슬래브로부터 출사하도록 허용되는 것이 아니라, 대신에 방출 표면(12) 상에서 반사되어, 그들은 슬래브의 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 슬래브로부터 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 슬래브로부터 출사하도록 허용된다. LED(20)를 수용하는 슬래브의 구성은 제2 구역(2)에서의 내부 전반사에 주로 의존하도록 선택되며, 따라서 제1 구역(1)으로부터 수광되는 광의 비교적 적은 양만이 슬래브의 방출 표면(12)에서 슬래브로부터 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 슬래브의 후방 표면(11)에 적용될 수 있다. 제2 구역(2) 내의 슬래브의 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, 슬래브의 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 밖으로 지향시키도록 구성된다.
선택적으로, 제1 구역은 실질적으로 원형으로 만곡된 외측 경계를 가질 수 있고, 제3 구역은 실질적으로 원형으로 만곡된 내측 경계를 가질 수 있고, 광원은 원형 형상들의 중심에 있고, 따라서 경계들이 오손-방지 광이 광원으로부터 이동할 수 있는 방향들을 따라 볼 때 광원으로부터 일정한 거리에 있다. 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 거리가 광학 매체 내의 광원의 위치 태양 및 광학 매체에서의 내부 전반사에 대한 임계각에 관련되고/되거나, 제3 구역의 내측 경계와 광원 사이의 반경방향 거리가 광학 매체에서의 치수 태양, 광학 매체 내의 광원의 위치 태양, 및 광학 매체에서의 내부 전반사에 대한 임계각에 관련된다. 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.
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(4)는 10 mm의 두께, 즉 슬래브의 후방 표면(11)에 대한 슬래브(10)의 방출 표면(12)의 높이 he를 갖는 투과성 도광체 슬래브인 것으로 가정된다. 또한, LED들(20)은 슬래브의 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 4에 표시되어 있다는 점에 유의한다.
광 방출 장치(100)가 슬래브의 방출 표면(12)에 걸친 광의 분배를 실현함에 있어서 효과적일 수 있는 정도는 hl을 증가시킴으로써 훨씬 더욱 확대될 수 있다. 예를 들어, 슬래브의 후방 표면(11)에 대해 8 mm의 높이 hl에 LED들(20)을 위치시키는 것이 실용적일 수 있다. 또한, LED들의 경사진 배향, 특히 LED들이 더 하향 방향으로 광을 방출하도록, 특히 제1 구역(1)에서 광의 50% 초과를 슬래브의 후방 표면(11)을 향해 직접 방출하도록 배열되는 배향을 갖는 것이 유익할 수 있다.
도 4는 특히 제1 구역(1)에서 추가 미러(18)를, 즉 제1 구역(1)에서 슬래브(4)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.
(도시되지 않은) 실시예에서, 추가 미러(18)는 제2 전극을 형성하도록 광원에 접속된다. 제2 전극은, 예를 들어 추가 미러를 전원에 접속시키는 추가의 전도성 트랙을 통해, 전원과 직접, 갈바니 접촉할 수 있다. 대안적으로, 추가 미러(18)는 도 2에서 도시되고 설명된 실시예의 제2 미러와 유사하게, 오손 유체와 접촉하는 전극을 구성할 수 있다.
(도시되지 않은) 추가 실시예에서, 추가의 커패시터를 형성하기 위해, 조명 장치의 방출 표면은 격리, 유전체 층을 구성하기 위한 추가의 층, 예컨대 페인트 또는 코팅을 구비할 수 있다. 대안적으로, 미러(18)는 도 3의 제2 미러와 유사하게 방출 표면 부근에서 재료 슬래브(4) 내에 매립될 수 있다. 재료는 이어서, 액체 내에 침지될 때, 미러와 액체 사이의 얇은 층을 형성하며, 이는 따라서 추가의 유전체 층을 구성한다. 후속하여, 오손 유체 내에 침지될 때, 미러, 유전체 층 및 외부 전도성 액체의 조합은 LED로의 AC 전력의 전달을 가능하게 하는 제2 커패시터를 형성한다.
도 5는 보호 표면의 오손-방지를 실현하도록 구성된 광 방출 장치의 추가 예를 도시한다. 광 방출 장치(110)는 그의 방출 표면 측으로부터의 평면도에서 시트의 일부로서 도시되며, 이때 시트의 하나의 에지가 화살표로 표시된다.
광 방출 장치(110)는 상기에 논의된 바와 같이 광학 매체 및 그의 방출 표면으로부터 오손-방지 광을 방출하기 위해 광학 매체 내에 매립된 광원(22)에 의해 시트 형태로 형상화된다. 복수의 광원(22)은 대응하는, 관련된 복수의 미러(44, 45)를 갖는다. 예에서, 각각의 광원은 그의 광이 나오는 측이 각자의 미러의 에지 부근에 있는 상태로 위치된다. 미러는 흑색으로 도시된 제1 미러 부분(44) 및 백색으로 도시된 제2 미러 부분(45)으로 전기적으로 분할된다. 둘 모두의 미러 부분은 미러를 함께 구성하여 오손-방지 광을 방출 표면을 향해 광학적으로 분배한다. 또한, 제1 미러 부분은 각자의 광원의 제1 전기 단자에 전기적으로 접속되고 제2 미러 부분은 각자의 광원의 제2 전기 단자에 접속된다. 따라서, 광원으로의 전력의 전달을 위해, 제1 미러 부분은 전원의 제1 단자에 접속될 제1 전극을 형성하는 반면, 제2 미러 부분은 전원의 제2 단자에 접속될 제2 전극을 형성한다.
실시예에서, 제1 미러 부분(44)은 금속 도체, 예를 들어 패턴화된 금속 층 내의 일체적으로 형성된 트랙에 의해 추가의 제1 미러 부분에 전기적으로 접속된다. 다수의 접속된 제1 미러 부분(44)은 제1 전극(124)을 구성한다. 유사하게, 다수의 접속된 제2 미러 부분(45)은 제2 전극(125)을 구성한다. 제1 및 제2 전극은 전원으로부터 광원으로의 전력의 전달을 위해 시트의 에지에 있는 커넥터(126)에 의해 전원에 결합될 수 있다. 미러 부분들 각각은 직렬 및/또는 병렬로 접속된 광원들의 서브세트(subset)들을 접속시키기 위한 추가의 전기 회로를 구성하기 위해 추가의 트랙 또는 미러 부분에 의해 광원들 중 하나 이상에 전기적으로 결합될 수 있다.
본 발명의 범주가 상기에 논의된 예로 제한되지 않으며, 그것의 여러 수정 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 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. 따라서 해양 구조물은 전술된 광 방출 장치를 포함하는 외측 표면을 가질 수 있다. 광 방출 장치는 그때 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 외측 표면의 오손-방지를 실현하기 위해 상기 외측 표면에 부착된다. 유사하게, 상기의 광 방출 장치를 설치하기 위한 방법은 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 해양 구조물의 외측 표면의 오손-방지를 실현하기 위해 광 방출 장치를 외측 표면에 부착하는 단계를 포함한다.
마지막으로, 상기의 광 방출 장치의 용도, 특히 생물오손 유기체를 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 해양 구조물의 외측 표면의 오손-방지를 실현하기 위해 외측 표면에 설치된 광 방출 장치의 용도가 예견된다. 그 용도는 요구되는 전력을 커패시터를 통해 광원에 전달하기 위해 충분히 높은 주파수를 갖는 AC 전원에 의해 조명 장치가 전력을 공급받는 것을 필요로 한다. 따라서, 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 연안 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(4)는, 광 방출 장치(100)의 의도된 응용에 따라, 임의의 적합한 형태일 수 있다. 광학 매체(4)가 앞서 언급한 바와 같은 재료의 슬래브를 포함하는 것이 실용적일 수 있으며, 여기서 재료는 오손-방지 광이 광학 매체(4)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.
요컨대, 표면의 오손-방지를 실현하기 위한 광 방출 장치가 제공된다. 광 방출 장치는 시트 형태로 형상화되고, 광학 매체 및 광학 매체 내에 매립되고 방출 표면으로부터 오손-방지 광을 방출하도록 구성된 광원을 갖는다. 광 방출 장치는 광원으로부터의 오손-방지 광을 방출 표면을 향해 반사하도록 구성된 적어도 하나의 미러를 갖는다. 미러는 후방 표면에 또는 그 부근에 배열되고, 광원과 전원 사이의 전력의 전달을 위해 배열되는 제1 전극을 구성하기 위해 전도성이고 광원에 전기적으로 결합된다. 예를 들어, 미러는 외부 전기 전도성 요소 및 유전체 층과 조합하여 커패시터를 형성한다. 커패시터는 제1 전극과 외부 요소 사이의 전력의 용량성 전달을 가능하게 한다.

Claims (15)

  1. 생물오손 유기체(biofouling organism)들을 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 해양 구조물의 보호 표면(30)의 오손-방지(anti-fouling)를 실현하도록 구성된 광 방출 장치(light emitting arrangement)(100)로서, 상기 광 방출 장치(100)는 시트(sheet) 형태로 형상화되고,
    - 광학 매체(4), 및 상기 광학 매체 내에 매립되고 오손-방지 광을 방출하도록 구성된 광원(20)을 포함하며, 상기 광학 매체(4)는 상기 오손-방지 광의 적어도 일부가 상기 광학 매체(4)를 통해 분배될 수 있게 하고,
    - 상기 광학 매체(4)는 상기 보호 표면(30) 내에 또는 상에 배열될 후방 표면(11, 201), 및 상기 오손-방지 광을 상기 보호 표면(30)으로부터 멀어지는 방향으로 방출하도록 구성된 방출 표면(12, 301)을 갖고,
    - 상기 광 방출 장치(100)는 상기 광원(20)으로부터의 오손-방지 광을 상기 광학 매체(4)의 상기 방출 표면(12)을 향해 반사하도록 구성된 적어도 하나의 미러(mirror)를 추가로 포함하고,
    상기 미러는 상기 후방 표면 부근에 또는 상기 후방 표면에 배열되고, 전원과 상기 광원 사이에서 전력을 전달하기 위해 배열되는 제1 전극을 제공하기 위해 전기 전도성이고 상기 광원에 전기적으로 결합되는, 광 방출 장치(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 미러는, 외부 전기 전도성 요소(50) 및 유전체 층(4a)과 조합하여, 상기 제1 전극과 상기 외부 요소(50) 사이의 전력의 용량성 전달을 위한 커패시터(capacitor)(6)를 형성하도록 배열되는 상기 제1 전극을 제공하도록 배열되는, 광 방출 장치(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미러는 상기 광원으로부터의 열을 위한 히트 싱크(heat sink)를 구성하기 위해 열 전도성이고 상기 광원에 열적으로 결합되는, 광 방출 장치(100).
  4. 제3항에 있어서, 상기 미러는 전기 전도성 재료를 통해 상기 광원에 열적으로 결합되며, 상기 재료는 또한 상기 광원에 대한 상기 전기적 결합을 제공하는, 광 방출 장치(100).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러는 제1 부분 및 상기 제1 부분으로부터 전기적으로 격리된 제2 부분을 적어도 포함하고, 상기 미러의 상기 제1 부분은 상기 제1 전극을 제공하기 위해 상기 광원에 전기적으로 결합되고, 상기 제2 부분은 추가의 전극을 제공하기 위해 상기 광원에 전기적으로 결합되는, 광 방출 장치(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러의 적어도 제1 부분은 오손-방지 광을 상기 광원(20)으로부터 상기 광학 매체(4)의 상기 방출 표면(12)을 향해 경면 방식(specular manner)으로 반사하도록 배열되는, 광 방출 장치(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러의 적어도 제2 부분은 주로 상기 오손-방지 광을 상기 광학 매체(4)의 상기 방출 표면(12)을 통해 상기 광학 매체 밖으로 산란되게 하도록 배열 및 구성되는, 광 방출 장치(100).
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 광 방출 장치(100)는 상기 광원(20)으로부터의 오손-방지 광에 의해 덮이는 3개의 구역들(1, 2, 3), 즉 주로 상기 오손-방지 광을 상기 광학 매체(4)의 상기 방출 표면(12)을 향해 경면 방식으로 반사되게 하도록 배열 및 구성된 상기 미러의 상기 제1 부분을 포함하는 제1 구역(1), 주로 내부 전반사(total internal reflection)에 의해 상기 광학 매체(4)를 통한 상기 오손-방지 광의 전파를 실현하도록 배열 및 구성된 제2 구역(2), 및 주로 상기 오손-방지 광을 상기 광학 매체(4)의 상기 방출 표면(12)을 통해 상기 광학 매체 밖으로 산란되게 하도록 배열 및 구성된 상기 미러의 상기 제2 부분을 포함하는 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).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 방출 장치는 상기 방출 표면 부근에서 또는 상기 방출 표면에서 추가의 미러(18, 42)를 포함하며, 선택적으로 상기 추가의 미러는 패턴화되거나 상기 오손-방지 광에 대해 반-투과성(semi-transparent)이고, 선택적으로 상기 추가의 미러(18)가 패턴화되거나 상기 오손-방지 광에 대해 반-투과성인 정도는 상기 광원(20)으로부터 멀어지는 방향으로 증가하는, 광 방출 장치(100).
  10. 제9항에 있어서, 상기 추가의 미러는 추가의 전극을 구성하기 위해 전기 전도성이고 상기 광원에 전기적으로 결합되며, 상기 추가의 전극은, 추가의 외부 전기 전도성 요소와 조합하여, 상기 추가의 전극과 상기 추가의 외부 전기 전도성 요소 사이의 전력의 전달을 위한 갈바니 접속(galvanic connection) 또는 추가의 커패시터를 형성하도록 배열되는, 광 방출 장치(100).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러는 제1 미러 부분(44) 및 제2 미러 부분(45)을 포함하고, 상기 제1 미러 부분은 상기 광원의 제1 전기 단자에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 전극을 형성하며, 상기 제2 미러 부분은 상기 광원의 제2 전기 단자에 전기적으로 접속되고, 상기 전원에 접속될 제2 전극을 형성하는, 광 방출 장치(100).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 방출 장치는 단일 광학 매체(4) 및 복수의 광원들(20)과, 관련된 복수의 미러들을 포함하며, 상기 미러들 각각은 상기 광원들(20) 중 하나 이상에 전기적으로 결합되는, 광 방출 장치(100).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 광 방출 장치(100)를 포함하는, 외측 표면을 갖는 해양 구조물로서, 상기 광 방출 장치(100)는 생물오손 유기체들을 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 상기 외측 표면의 오손-방지를 실현하기 위해 상기 외측 표면에 부착되고, 전원(1)이 상기 광 방출 장치(100)에 전력을 공급하기 위해 상기 미러에 의해 형성되는 상기 제1 전극에 결합되어 제공되는, 해양 구조물.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 한정된 바와 같은 광 방출 장치(100)를 설치하기 위한 방법으로서, 생물오손 유기체들을 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 해양 구조물의 외측 표면의 오손-방지를 실현하기 위해 상기 외측 표면에 상기 광 방출 장치(100)를 부착하는 단계, 및 상기 광 방출 장치에 전력을 공급하기 위해 상기 미러에 의해 형성되는 상기 제1 전극에 결합되는 전원(1)을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 한정된 바와 같은 광 방출 장치(100)의 용도로서, 상기 광 방출 장치(100)는 생물오손 유기체들을 함유하는 오손 액체 내에 침지될 때 해양 구조물의 외측 표면의 오손-방지를 위해 상기 외측 표면에 설치되고, 상기 용도는 상기 미러에 의해 형성되는 상기 제1 전극에 결합된 전원(1)을 통해 상기 광 방출 장치(100)에 전력을 공급하는 것을 포함하는, 용도.
KR1020197013498A 2016-10-10 2017-10-10 보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치 및 방법 KR20190068586A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16193044 2016-10-10
EP16193044.1 2016-10-10
PCT/EP2017/075828 WO2018069330A1 (en) 2016-10-10 2017-10-10 Light emitting arrangement and method for anti-fouling of a protected surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190068586A true KR20190068586A (ko) 2019-06-18

Family

ID=57136693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197013498A KR20190068586A (ko) 2016-10-10 2017-10-10 보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치 및 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10792714B2 (ko)
EP (1) EP3523058A1 (ko)
JP (1) JP7418209B2 (ko)
KR (1) KR20190068586A (ko)
CN (1) CN109890523B (ko)
BR (1) BR112019002420A2 (ko)
RU (1) RU2019113755A (ko)
TW (1) TW201832840A (ko)
WO (1) WO2018069330A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102570591B1 (ko) 2023-02-10 2023-08-25 (주)트리스톤 중첩 주파수에 따른 적정 주파수 및 적정 진동자수 예측 시스템

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3340431A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-27 Koninklijke Philips N.V. System for impressed current cathodic protection
DK3853122T3 (da) * 2018-09-20 2022-07-04 Koninklijke Philips Nv Lysemitterende enhed konfigureret til anbringelse på et overfladeareal af et havobjekt

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JPH11269838A (ja) * 1998-03-19 1999-10-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 水漬構造物
GB2385026B (en) 2002-02-09 2005-03-30 Jan Stieglitz Marine anti-fouling
JP4133663B2 (ja) * 2003-07-30 2008-08-13 三菱電機株式会社 面状光源装置および該装置を備えた表示装置
JP2005339955A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Harison Toshiba Lighting Corp 平面型放電ランプ及び照明装置
FR2892594B1 (fr) * 2005-10-21 2007-12-07 Saint Gobain Structure lumineuse comportant au moins une diode electroluminescente, sa fabrication et ses applications
FR2895781B1 (fr) * 2005-12-29 2014-10-10 Saint Gobain Structure lumineuse comportant au moins une diode electroluminescente, sa fabrication et ses applications
WO2007126899A2 (en) 2006-03-28 2007-11-08 Topanga Technologies Coaxial waveguide electrodeless lamp
JP4125778B2 (ja) * 2006-06-09 2008-07-30 松下電器産業株式会社 誘電体バリア型放電ランプ、バックライト装置、及び液晶表示装置
WO2009153715A2 (en) * 2008-06-17 2009-12-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light emitting device adapted for ac drive
RU2538756C2 (ru) 2009-06-25 2015-01-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Устройство освещения с солнечным энергоснабжением
KR101076262B1 (ko) * 2009-11-05 2011-10-27 한국과학기술원 무반사 유기 발광 다이오드 소자
US9776219B2 (en) * 2013-01-17 2017-10-03 Raytheon Company Method and apparatus for removing biofouling from a protected surface in a liquid environment
BR112015028954B1 (pt) * 2013-05-22 2023-12-12 Koninklijke Philips N.V Método de anti-incrustação de uma superfície protegida, módulo de iluminação para anti-incrustação de uma superfície protegida, e sistema para anti-incrustação de uma superfície protegida
US10330389B2 (en) 2014-12-12 2019-06-25 Koninklijke Philips N.V. Cooling apparatus for cooling a fluid by means of surface water

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102570591B1 (ko) 2023-02-10 2023-08-25 (주)트리스톤 중첩 주파수에 따른 적정 주파수 및 적정 진동자수 예측 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
CN109890523A (zh) 2019-06-14
JP2019537532A (ja) 2019-12-26
US20200047227A1 (en) 2020-02-13
US10792714B2 (en) 2020-10-06
CN109890523B (zh) 2022-05-13
RU2019113755A (ru) 2020-11-13
JP7418209B2 (ja) 2024-01-19
WO2018069330A1 (en) 2018-04-19
BR112019002420A2 (pt) 2019-06-04
TW201832840A (zh) 2018-09-16
EP3523058A1 (en) 2019-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102605233B1 (ko) 부하에 전력을 공급하기 위한 부하 배열
TWI831833B (zh) 發光系統、固持器及發光系統的總成、海洋物體與一發光系統的總成以及施用發光系統的複數個發光單元之方法
US11524754B2 (en) Light guides with low refractive coating to be used in water
KR20190068586A (ko) 보호 표면의 오손-방지를 위한 광 방출 장치 및 방법
AU2023202212A1 (en) A light emitting arrangement for anti-fouling of a protected surface
US11299244B2 (en) UV LED waveguide system with scattering for anti-fouling
US20210046521A1 (en) System for Planar UV-C Based Biofouling Prevention
KR102384602B1 (ko) 액체 내의 부하에 전력을 공급하기 위한 부하 배열
EP3838431A1 (en) An antifouling lighting system
TW202217380A (zh) 抗污損光輸出系統

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application