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TW201833606A - 具散射功能且用於防污之紫外光發光二極體波導系統 - Google Patents

具散射功能且用於防污之紫外光發光二極體波導系統 Download PDF

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TW201833606A
TW201833606A TW106143918A TW106143918A TW201833606A TW 201833606 A TW201833606 A TW 201833606A TW 106143918 A TW106143918 A TW 106143918A TW 106143918 A TW106143918 A TW 106143918A TW 201833606 A TW201833606 A TW 201833606A
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light
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waveguide
transmitting material
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TW106143918A
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艾維拉 喬漢娜 瑪麗亞 保羅桑
巴特 安得烈 沙爾特斯
休格 裘漢 康奈里森
Original Assignee
荷蘭商皇家飛利浦有限公司
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Abstract

本發明提供一種波導元件(1000)，其包括一第一面(1001)及一第二面(1002)，其中輻射透射材料(1005)經組態於該第一面(1001)與該第二面(1002)之間，其中該輻射透射材料(1005)透射UV輻射，其中該輻射透射材料(1005)係針對除該輻射透射材料(1005)以外的另一組合物之一相(1010)之一基質材料，其中該相(1010)可在基質中作為區域(1110)獲得，其中該等區域(1110)具有選自50 nm至1500 nm之範圍之平均粒子半徑(r1)且具有選自該輻射透射材料(1005)之1*104/mm3至1.5*108/mm3之範圍之一平均區域濃度。

Description

具散射功能且用於防污之紫外光發光二極體波導系統
本發明係關於一種波導元件，其可例如尤其與一光源組合用於防污。本發明進一步係關於一種防污系統(或防生物污著系統)，其包括此波導且亦包括一光源。本發明亦係關於一種包含此防污系統或防生物污著系統之物件。
此項技術中已知用於防生物污著之系統。例如，WO2014/188347描述一種在一受保護表面至少部分浸沒於一液體環境(特定言之，一含水或含油環境)中時使該受保護表面防污之方法，該方法包括：提供一防污光；提供緊鄰該受保護表面之一光學介質，該光學介質具有一實質上平坦發射表面；透過該光學介質在實質上平行於該受保護表面之一方向上分佈該防污光之至少部分；及在遠離該受保護表面之一方向上自該光學介質之該發射表面發射該防污光。 WO2015/000756描述一種光導部件，其包括一光透射材料、固體載體材料及分散在該載體材料中之散射氮化硼粒子。在包括一固態發光元件之一發光配置中採用光導部件，該固態發光元件經配置以經由一光輸入表面將光發射至該光導部件中。可在光導部件內導引光以經由一光輸出表面之至少部分耦合輸出(outcoupled)。發光配置提供用於水及其他流體之UV消毒之一簡單且高效照明裝置。
生物污著(Biofouling或biological fouling)(本文中亦被指示為「污著」或「生物污著」)係表面上之微生物、植物、藻類及/或動物之累積。生物污著生物中之種類係高度多樣化的且範圍遠超藤壺及海藻之附著。根據一些估計，多於1700種物種(包括多於4000種生物)引起生物污著。生物污著被劃分為包含生物膜形成及細菌黏附之微污著及係較大生物之附著之巨污著。歸因於判定什麼防止生物沉澱之相異化學及生物學，此等生物亦經分類為硬或軟污著類型。鈣質(硬)污著生物包含藤壺、結殼苔蘚蟲、軟體動物類、多毛類及其他管蠕蟲及斑紋蚌。非鈣質(軟)污著生物之實例係海藻、水螅體、藻類及生物膜「黏液」。此等生物一起形成一污著群落。 在若干情境中，生物污著產生實質問題。機器停止工作，進水口堵塞且船體遭受增大的阻力。因此，防污之主題(即，移除或防止污著形成之程序)廣為人知。在工業程序中，生物分散劑可用於控制生物污著。在較不受控制之環境中，運用使用生物滅除劑之塗層、熱處理或能量脈衝殺死或擊退生物。防止生物附著之無毒性機械策略包含選擇具有一光滑表面之一材料或塗層或產生類似於僅提供不良之錨點之鯊魚或海豚之皮膚的奈米級表面形態。船體上之生物污著造成阻力之嚴重增大及因此增大的燃料消耗。估計，多達40%之燃料消耗增大可歸因於生物污著。由於大油輪或貨櫃傳送船一天可消耗多達€200.000的燃料，故使用防生物污著之一有效方法，大量節省係可能的。 令人驚奇地發現，吾人可有效使用UV輻射以實質上防止與海水或湖、河、運河等中的水接觸之表面上之生物污著。 在此，呈現基於光學方法(特定言之，使用紫外光或輻射(UV))之一方法。發現使用充足UV光殺死大部分微生物，使其等失去活性或無法繁殖。主要藉由UV光之總劑量管控此效應。殺死一特定微生物之90%之一典型劑量係10 mWh/m2 (尤其持久地施加)。 發現先前技術波導對於防止或減少生物污著不如期望有效。因此，本發明之一態樣提供一種替代波導或包括此波導之系統，其(等)較佳地進一步至少部分消除上述缺點之一或多者。 (令人驚奇地)發現，若透光(透明)聚矽氧用作將UV輻射傳送至出射表面之介質，則減少或防止生物污著之效率低於期望。因此，儘管一高度透明波導或光學介質看似為期望的，但發現此實際上較不有用。令人驚奇地發現，當將粒子引入該波導中時可增大效率，不過亦發現，尤其憑藉一有限粒子大小範圍及一有限粒子濃度範圍獲得此效應。 因此，本發明在一第一態樣中提供一種波導元件(其亦可被指示為「波導」或「光導」或「光學介質」或「元件」)，其包括輻射透射材料(其亦可被指示為「光透射材料」或「材料」)，其中該輻射透射材料透射UV輻射，其中該輻射透射材料係針對除該輻射透射材料以外的另一組合物之一相之一基質材料，其中該相可在基質中作為區域(本文中有時亦被指示為「粒子」)獲得，其中該等區域具有尤其選自50 nm至1500 nm之範圍之平均粒子半徑(r1)且具有尤其選自該輻射透射材料之1*104 /mm3 至1.5*108 /mm3 之範圍之一平均區域濃度，且在實施例中尤其具有選自0.00003 vol.%至3 vol.%之範圍、尤其選自0.0001 vol.%至1 vol.%之範圍、甚至更尤其選自0.0005 vol.%至0.5 vol.%之範圍(諸如0.0005 vol.%至0.2 vol.%)之一區域體積分率。此外，尤其該波導元件包括一第一面及一第二面，其中該輻射透射材料經組態於該第一面與該第二面之間。該輻射透射材料尤其經組態為該輻射透射材料之基質。 此波導可允許一光源之光(尤其UV輻射)有效分佈遍及該第一面及該第二面之一或多者。以此方式，該波導可有效地用作防污元件。UV輻射可經由一或兩個面耦合輸出，從而導致生物污著的移除或生物污著或生物污著生長的抑制。 因此，在又一態樣中，本發明亦提供一種防生物污著系統(本文中亦被指示為「系統」或「防生物污著系統」)，其包括經組態以提供UV輻射之一光源及如本文中定義之波導元件，其中該光源及該波導元件經調適用於使該UV輻射之至少部分傳播通過輻射透射材料且隨後自第一面及第二面之至少一者射出。 此系統可用於防止或減少生物污著。自該(等)面之一者(或兩者)射出之該輻射可用於生物污著的移除或生物污著(生長)的抑制。例如，可藉由將此防污輻射提供至待清潔或受保護以防生物污著之一表面而使用該輻射本身。然而，該第一面及/或該第二面亦可用作一物件之外表面，藉此為該物件提供可較不易遭受生物污著之一替代表面。應注意，輻射可取決於該波導之形狀而自一或多個面、亦自比本文中指示之該第一面及該第二面更多之面逸出。其中該UV輻射可自該波導(用於提供該防污輻射)逸出之該面或該面之部分在本文中亦被指示為「UV輻射出射面」。 因此，在又一態樣中，本發明亦提供一種物件，其包括一物件表面及如本文中定義之防生物污著系統，其中該防生物污著系統之第一面及第二面之至少一者經組態為該物件表面之至少部分，且其中在一第一狀態中，該防生物污著系統經組態以提供自該第一面及一第二面之至少一者射出之UV輻射。術語「在一第一狀態中」指示存在具有本質上固定條件之至少一個設定。一般言之，此第一狀態係其中該系統在使用中之狀態。因此，術語「第一狀態」亦可指一「開啟狀態」。若該系統係可控制的，則可存在不同「開啟狀態」。在此實施例中，可存在一第一狀態、一第二狀態及視情況進一步狀態。此可為例如，可結合(連續)可變條件使用之系統的情況。此處，術語「條件」可例如係指光源之光之強度。 如上文指示，本發明尤其提供一種波導元件，其可用於亦如在下文進一步描述之一系統。該波導包括一第一側及一第二側。原則上，該波導可具有一本質上圓形橫截面。在此例項中，該第一側及該第二側亦可界定該波導之一直徑。然而，一般言之，該波導可具有一板狀形狀或一樑狀形狀，尤其一板狀形狀，不過該波導未必為本質上平坦的。該波導可為彎曲的。例如，該波導可包含彎曲的一或多個側，或該波導可包括一可撓性材料且可由於該波導經應用至一彎曲表面而彎曲(在一操作位置中)等等。由於該波導在大部分實施例中可具有一板狀或樑狀形狀，故該波導經界定為具有一第一面及一第二面。該第一面及該第二面可界定該波導之厚度或高度。該波導元件可具有由該第一面與該第二面之間的距離界定之選自0.1 mm至500 mm之範圍(諸如0.5 mm至500 mm，如1 mm至200 mm，諸如2 mm至100 mm，如2 mm至20 mm)之一厚度(h1)。若應用一纖維狀波導，則此厚度可係指該纖維狀波導之直徑(或視情況若長度小於該直徑，則(亦)係指該長度)。 如上文指示，該波導包括經組態於該第一面與該第二面之間的輻射透射材料。實際上，該輻射透射材料可提供該第一面及該第二面，如例如聚矽氧板片或另一輻射透射材料之一板片。因此，例如一輻射透射材料板可將該第一面及該第二面界定為相對配置之面。 該輻射透射材料本質上不可滲透水，尤其使得水自一個面至另一面之遷移本質上係零，諸如在大氣壓及室溫下，小於該波導之0.01 mg/天/m2 ，諸如甚至小於1 µg/天/m2 ，如尤其等於或小於0.1 µg/天/m2 。因此，該材料及該厚度可經選擇，使得本質上沒有水可滲透穿過該波導。 相比之下，光可透射穿過該材料，此係因為該波導可作為窗。因此，該波導元件包括輻射透射材料。該波導尤其透射UV輻射。因此，基本上，當在該元件之該等面之一者處提供UV輻射時，該UV輻射之部分將視情況在(多次)散射之後透射穿過該波導，且(例如，在另一面處)自該波導逸出。因此，該波導尤其包括一輻射透射材料，諸如玻璃、石英、(熔融)矽石、聚矽氧、氟聚合物等，該輻射透射材料尤其包括聚矽氧及氟聚合物之一或多者，該輻射透射材料尤其包括聚矽氧，例如Lumisil，尤其來自Wacker之Lumisil 400或類似材料。因此，該波導元件包括輻射透射材料，即，透射UV輻射之一材料。 該波導未必透射所有波長且亦未必完全透射所有輻射。因此，該波導透射該UV輻射之至少部分。尤其，該波導經調適以透射該防污輻射之至少25%，諸如至少50%，諸如至少75%，如至少90%。換言之，該光源相對於該波導而組態(視情況該光源經嵌入該波導中)(依此一方式)且該波導經選擇，使得提供至該波導之該輻射之總光子數目之至少25%亦自該波導逸出。可藉由將具有一第一強度之一特定波長之輻射提供至該材料且使在透射穿過該材料之後量測之該波長的輻射之強度與依該特定波長提供至該材料之該輻射之該第一強度相關而判定透射率或輻射滲透率(亦參見CRC Handbook of Chemistry and Physics之E-208及E-406，第69版，第1088頁至第1989頁)。 在特定實施例中，當一波長或一波長範圍中(尤其由一輻射源產生之輻射之一波長或一波長範圍中)之輻射穿過在用該輻射垂直照射下之1 mm厚之一材料層(尤其甚至穿過5 mm厚之一材料層)之透射率係至少約50% (諸如至少約75%，諸如甚至至少約80%)時，材料可被視為透射的。 此外，該輻射透射材料係針對除該輻射透射材料以外的另一組合物之一相之一基質材料，其中該相可在基質中作為區域獲得。此處，使用術語「相」，如類似地亦在如一油包水(water-in-oil)相之內容脈絡中使用。因此，提供一相包相(phase-in-phase)類型，其中前一相係指另一材料，且後一相係指基質材料(諸如聚矽氧等)。 該等區域中之物質之組合物可尤其不同於該周圍基質材料。該等區域可包括氣體填充腔穴、液體填充腔穴或本質上由固體材料構成。該等區域係相對小區域且亦可被指示為粒子。儘管該等區域可具有不規則形狀，但(一最大尺寸對一最小尺寸之)一最大縱橫比將在(數目上)平均小於10及/或一最小縱橫比將在(數目上)平均大於0.1。術語尺寸可係指長度、寬度、高度及直徑。在該區域係完美球形之情況中，該縱橫比為一，因為該最小尺寸及該最大尺寸或兩者皆為直徑(因為實際上不存在最小尺寸或最大尺寸而僅存在一直徑)。一般言之，該等粒子可被視為(本質上)球形粒子。該等區域(或粒子)具有選自50 nm至1500 nm之範圍(尤其選自100 nm至1250 nm之範圍，諸如選自350 nm至1200 nm之範圍)之平均粒子半徑(r1)。術語「半徑」因此本質上係指等效球形半徑(類似於等效球形直徑(ESD)之定義)。一不規則形狀物件之該等效球形半徑係具有等效體積之一球形之半徑。替代地或另外，區域(或粒子)具有選自該輻射透射材料之1*104 /mm3 至1.5*108 /mm3 之範圍(諸如選自5*104 /mm3 至1*107 /mm3 之範圍，如選自1*105 /mm3 至1.5*106 /mm3 之範圍)之一平均區域濃度。因此，藉由實例，1 mm3 之輻射透射材料可包含1.5*107 個200 nm粒子或1 mm3 輻射透射材料可包含1.5*105 個1200 nm粒子等。以此方式，可在透射與光耦合輸出之間找到一平衡。此外，憑藉本文中描述之本發明，在該等面之一者或兩者處耦合輸出之該輻射可最強烈且最有效地分佈，藉此允許較小光源數目，此節省能量及(其他)資源。 在一特定實施例中，該等區域具有由範圍c1=a*(10b )*(xd )界定之平均粒子半徑r1 (以nm為單位)及一平均區域濃度c1 (以/mm3 為單位)，其中0.5≤a≤4；7≤b≤15；-3.0≤d≤-1.0；x=r1；且50 nm ≤r1≤ 1500 nm，更尤其100 nm ≤r1≤ 1000 nm。 在實施例中，該區域體積分率可選自約0.00003 vol.%至3 vol.%之範圍，如約0.0003 vol.%至1.5 vol.%，諸如0.003 vol.%至0.5 vol.%，如0.01 vol.%至0.2 vol.%。 在本文中，術語「平均(average)」及「平均(mean)」可尤其係指數目平均值及基於元件(諸如此處之區域)數目之一平均值。 在實施例中，一或多個區域由至少80% vol.% (或甚至尤其100 vol.%)之一氣體構成。因此，一小空隙可經填充有氣體，尤其完全填充有該氣體，其藉此提供一種氣體粒子。在特定實施例中，複數個區域(諸如所有該等區域之至少50%或甚至所有區域之本質上100%)由至少80% vol.% (尤其100 vol.%)之一氣體構成。當在一小空隙中包括小於100 vol.%之該氣體時，其餘物可為例如一液體，諸如水。該氣體可為空氣或氮氣或二氧化碳等。術語「氣體」亦可係指一氣體混合物，諸如空氣等。可在該波導之產生期間(諸如在該聚矽氧或其他聚合物之產生期間)引入該等氣體空隙。 在其他實施例中，一或多個區域由至少80% vol.% (或甚至本質上100 vol.%)之一液體(諸如水)構成。在特定實施例中，複數個區域(諸如所有該等區域之至少50%或甚至所有區域之本質上100%)由至少80% vol.% (甚至更尤其100 vol.%)之液體構成。當在一小空隙中包括小於100 vol.%之該液體時，其餘物可為例如氣體，諸如空氣。術語「液體」亦可係指一液體混合物，諸如水及乙醇等。可在該波導之產生期間(諸如在該聚矽氧或其他聚合物之產生期間)引入該等液體粒子。 在其他實施例中，該一或多個區域包括固體粒子。尤其，該等固體粒子包括輻射反射材料，諸如尤其反射UV輻射之材料。在特定實施例中，該一或多個區域包括選自由下列項目構成之群組之固體粒子：二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、氮化硼、氧化鎂、硫酸鋇、碳酸鈣、二氧化鋯及氧化鋅。在特定實施例中，複數個區域(諸如所有該等區域之至少50%或甚至所有區域之本質上100%)包括此等粒子。該等區域可完全填充有該固體材料，或亦可包括一液體及一氣體之一或多者。尤其，該等區域完全填充有該固體材料。換言之，該等粒子界定該等區域。術語「固體粒子」可係指皆由相同材料構成之粒子或由不同材料構成之粒子。此外，該等粒子亦可包括上文材料之兩者或兩者以上之混合物。因此，在實施例中，該等區域係固體粒子。 歸因於另一相(諸如包括另一材料之另一相)之存在，傳播通過該輻射透射材料之該UV輻射經散射，從而導致一更好分佈及/或耦合輸出。然而，如上文指示，區域之數目及尺寸經選擇，使得可在有效耦合輸出與跨越該等表面之一者或兩者之良好分佈之間找到一折衷。 尤其，該等區域具有不同於該基質材料之一折射率(或在應用該相之不同材料時之若干折射率)。此可增強散射。因此，在特定實施例中，該輻射透射材料及該相具有大於零(尤其選自0.04至0.8之範圍，如選自0.06至0.7之範圍)之一(平均)折射率絕對差。 視情況，在(其他)實施例中，該輻射透射材料及該相可為本質上相同材料但具有不同結構(如不同結晶度或結晶及非晶等)。 此外，發現，在該波導元件具有選自0.2至30之範圍(尤其0.2 mm至15 mm，諸如0.5 mm至12 mm)之一Henyey Greenstein平均自由路徑且具有選自0.8至0.95之範圍之一Henyey Greenstein各向異性因數時可獲得良好結果。尤其，參考L.G.Henyey、J.L.Greenstein之Diffuse radiation in the galaxy，Astrophysical Journal 93:70-83，1941年，該案以引用的方式併入本文中。 如上文指示，本發明亦提供一種防生物污著系統，其包括經組態以提供UV輻射之一光源及如本文中定義之波導元件，其中該光源及該波導元件經調適用於使該UV輻射之至少部分傳播通過輻射透射材料且隨後自第一面及一第二面之至少一者射出。經組態以提供UV輻射之該波導元件及該光源之組合亦可被指示為「UV發射元件」。在該輻射自該元件逸出時，亦使用術語(後續)發射或逸出來替代片語「後續射出」。 在實施例中，該光源經組態於該波導元件外部。在其他實施例中，該光源可至少部分經組態於該波導元件內。在前者實施例中，一發光表面(諸如一LED晶粒)在該波導元件外部，而在後者實施例中，尤其該發光表面(諸如一LED晶粒)經組態於該波導元件內。因此，在此等實施例中，該發光表面可在實施例中與該輻射透射材料實體接觸。因此，在特定實施例中，該光源至少部分嵌入該波導元件中，或可甚至完全嵌入該波導元件中。 尤其，該光源具有一光學軸(O) (即，由該光源產生之一光束具有此光學軸)，其中該光源經組態為具有垂直於該第一面及該第二面之一或多者之該光學軸(O)。此可在接收光源光之該等表面之一者處提供最大光點且可因此潛在地減少生物污著或防止生物污著。在實施例中，該光點可為本質上圓形。在其他實施例中，該光源經組態為具有平行於該第一面及該第二面之一或多者之該光學軸(O)。此可導致偏離圓形之一光點。此光點在本文中亦被指示為「清潔直徑」，不過該光點未必為完美圓形。 在特定實施例中，該光源經組態以提供UVC輻射。在其他實施例中，提供UVA、UVB及UVC之一或多者之一組合。在下文描述一些其他特定實施例。 在其他實施例中，該防生物污著系統包括複數個光源，其中各光源具有一發光表面，且其中該等光源具有相鄰發光表面之間的選自0.5至100之範圍(諸如1 mm至100 mm，如1 mm至50 mm，諸如5 mm至50 mm，如5 mm至25 mm)之最短距離(d1)。在具有特別選定散射之情況下，光源之間的該距離可相對大。 當應用複數個光源時，此等光源可尤其組態為具有互連光源之一網格(亦參見下文)，尤其組態為平行的。在特定實施例中，所有一或多個光源經組態為具有本質上垂直於一或兩個面之該等光學軸。在其他實施例中，所有一或多個光源經組態為具有本質上平行於一或兩個面之該等光學軸。在其他實施例中，可存在兩個或兩個以上光源子組，該子組內之各(一或多個)光源具有平行對準之該等光學軸，但其中不同光源子組之該等光學軸經組態為不平行的(包含反平行)。例如，複數個光源可經組態為具有本質上平行於一或兩個面之該光學軸且複數個光源可經組態為具有本質上垂直於一或兩個面之該光學軸。例如，此等光源可經組態為具有交替組態之不同光源之2D陣列。 亦如上文指示，本發明進一步提供一種物件，其包括一物件表面及如本文中定義之防生物污著系統，其中該防生物污著系統之第一面及第二面之至少一者經組態為該物件表面之至少部分，且其中在一第一狀態中，該防生物污著系統經組態以提供自該第一面及一第二面之該至少一者射出之UV輻射。 如上文指示，在又一態樣中，本發明提供一種在使用期間可至少部分浸沒於水中之物件，該物件包括如本文中定義之防生物污著系統，其中該防生物污著系統經組態以在一照射階段期間使用UV輻射照射(i)該物件之一表面之一部分及(ii)鄰近於該表面之該部分之水之一或多者。如上文指示，該物件可尤其選自由一船舶及一基礎架構物件等構成之群組。因此，在實施例中，該物件係選自由下列項目構成之群組：一固定海上物件、一移動海上物件(如一(機動化)海上物件，諸如一(機動化)船舶)、一基礎架構元件及一風車。 在本文中，片語「在使用期間至少部分浸沒於水中之物件」尤其係指具有水上應用之物件，諸如船舶及基礎架構物件。因此，在使用期間，此物件將通常與水接觸，如海、湖、運河、河或另一水道等中之船舶。術語「船舶」可例如係指例如船(boat或ship)等，諸如帆船、油輪、郵輪、遊艇、渡輪、潛艦等。術語「基礎架構物件」可尤其係指通常配置成實質上固定之水上應用，諸如水壩、水閘、浮船、油井裝備等。術語「基礎架構物件」亦可係指管道(用於例如將海水向上泵抽至例如一發電廠)及(水電)發電廠之其他部分，諸如冷卻系統、渦輪機等。術語「表面」尤其係指可與水實體接觸之表面。在管道之情況中，此可應用於內導管表面及外管道表面之一或多者。因此，亦可應用術語「防污表面」來替代術語「表面」。此外，在此等實施例中，術語「水位線」亦可係指例如填充高度。尤其，該物件係經組態用於海上應用(即，海或海洋中或其附近的應用)之一物件。此等物件在其等使用期間至少臨時或實質上始終至少部分與水接觸。該物件在使用期間可至少部分低於該水位(線)，或可實質上始終低於該水位(線)，諸如對於潛艦應用。本發明可例如應用於海上防污、使潮濕表面保持乾淨、用於離岸應用、用於海(下)應用、用於鑽探平台等。 歸因於與水之此接觸，可發生生物污著，具有上文指示之缺點。生物污著將在此物件之一表面之該表面處發生。待保護之一物件(之一元件)之該表面可包括鋼但亦可視情況包括另一材料，諸如例如選自由木材、聚酯、複合物、鋁、橡膠、海波綸(hypalon)、PVC、玻璃纖維等構成之群組。因此，替代一鋼船體，該船體亦可為一PVC船體或一聚酯船體等。亦可使用另一鐵材料(諸如一(其他)鐵合金)來替代鋼。 在本文中，可互換地使用術語「污著」或「生物污著(biofouling或biological fouling)」。上文提供污著之一些實例。生物污著可在水中或接近於水及臨時曝露於水(或另一導電含水液體)之任何表面上發生。當該元件在水中或水附近(諸如(恰)高於該水位線(如例如，歸因於濺水，諸如例如歸因於一艏波))時可在此表面上發生生物污著。在熱帶地區，生物污著可在幾小時內發生。甚至在中等溫度下，第一污著(階段)可在幾小時內發生；如糖及細菌之一第一(分子)位準。 該防生物污著系統包括至少一UV發射元件。此外，該防生物污著系統可包括一控制系統(亦參見下文)、一電能供應器等。 術語「防生物污著系統」亦可係指視情況功能地彼此耦合(諸如例如經由一單一控制系統控制)之複數個此等系統。此外，該防生物污著系統可包括複數個此等UV發射元件。在本文中，術語「UV發射元件」可(因此)係指複數個UV發射元件。例如，在一實施例中，複數個UV發射元件可與該物件之一表面(諸如一船體)相關聯或可由此表面所包括(亦參見下文)，而例如一控制系統可經組態於該物件內之某處，諸如在一船舶之一控制室或操舵室中。 其上可產生污著之該表面或區域在本文中亦被指示為污著表面。其可為例如一船之船體及/或一光學介質之一發射表面(亦參見下文)。為此，該UV發射元件提供UV輻射(防污光)，該UV輻射經應用以防止生物污著形成及/或移除生物污著。此UV輻射(防污光)尤其至少包括UV輻射(亦被指示為「UV光」)。因此，該UV輻射元件尤其經組態以提供UV輻射。另外，該UV發射元件包括一光源。術語「光源」亦可係關於複數個光源，諸如2個至20個(固態) LED光源，不過亦可應用多得多的光源。因此，術語LED亦可係指複數個LED。尤其，該UV發射元件可包括複數個光源。因此，如上文指示，該UV發射元件包括一或多個(固態)光源。該等LED可為(OLED或)固態LED (或此等LED之一組合)。尤其，該光源包括固態LED。因此，尤其，該光源包括一UV LED，該UV LED經組態以提供UV-A及UVC光之一或多者(亦參見下文)。UV-A可用於損壞細胞壁，而UVC可用於損壞DNA。因此，該光源尤其經組態以提供該UV輻射。在本文中，術語「光源」尤其係指一固態光源。該(等)光源亦可包含(一)固態雷射。 尤其，該光源或該等光源係LED。因此，在實施例中，該防生物污著系統包括複數個光源，其中該等光源包括LED。替代地或另外，該等光源包括固態雷射。 紫外光(UV)係由可見光譜之波長下極限及X射線輻射頻帶定界之電磁光之該部分。UV光之光譜範圍按照定義在約100 nm與400 nm之間(1 nm=10-9 m)且對人眼不可見。使用CIE分類，UV光譜經細分為三個頻帶：自315 nm至400 nm之UVA (長波)；自280 nm至315 nm之UVB (中波)；及自100 nm至280 nm之UVC (短波)。現實中，許多光生物學家經常提及由UV曝光導致之集膚效應為高於及低於320 nm之波長之加權效應，因此提供一替代定義。 由短波UVC頻帶中之光提供一強殺菌效應。另外，亦可由此形式之光導致紅斑(皮膚之變紅)及結膜炎(眼睛黏膜之炎症)。有鑑於此，當使用殺菌UV光燈時，設計系統以排除UVC洩漏且因此避免此等效應係重要的。在浸沒式光源之情況下，藉由水之UV光吸收可足夠強，使得UVC洩漏對於液體表面上方之人類不成問題。因此，在一實施例中，該UV輻射(防污光)包括UVC光。在又一實施例中，該UV輻射包括選自100 nm至300 nm (尤其200 nm至300 nm，諸如230 nm至300 nm)之一波長範圍之輻射。因此，該UV輻射可尤其選自UVC及高達約300 nm之一波長之其他UV輻射。使用100 nm至300 nm之範圍(諸如200 nm至300 nm)內之波長獲得良好結果。尤其，該等光源可為具有選自255 nm至290 nm之範圍(諸如260 nm至280 nm)之峰值波長之光源。 如上文指示，該UV發射元件可經組態以(在一照射階段期間)使用該UV輻射照射(i)該表面之該部分及(ii)鄰近於該表面之該部分之水之一或多者。術語「部分」係指一物件之表面之部分，諸如例如一船體或一水閘(門)。然而，術語「部分」亦可係指實質上整個表面，諸如該船體或水閘之該表面。尤其，該表面可包括複數個部分，該複數個部分可使用一或多個光源之該UV光照射或可使用一或多個UV發射元件之該UV輻射照射。各UV發射元件可照射一或多個部分。此外，可視情況存在接收兩個或兩個以上UV發射元件之UV輻射之部分。 一般言之，兩個主要實施例之間可存在區別。該等實施例之一者包含至少在該照射階段期間使用該UV輻射照射之該表面之該部分，其中該光源與該UV發射元件之間具有水(或在該水位線上方時之空氣)，諸如海水。在此實施例中，該部分尤其由該物件之「原始」表面所包括。然而，在又一實施例中，該「原始」表面可擴展為具有一模組，尤其一相對平坦模組，該模組經附接至該物件之該「原始」表面(諸如一船舶之船體)，藉此該模組本身實際上形成該表面。例如，此模組可與一船舶之該船體相關聯，藉此該模組形成該表面(之至少部分)。在兩個實施例中，該UV發射元件尤其包括一輻射出射表面(亦進一步參見下文)。然而，尤其在其中該UV發射元件可提供該表面之部分之後一實施例中，此輻射出射面可提供該部分(因為該第一部分及該輻射出射面可本質上重合；尤其可為相同表面)。 因此，在一實施例中，該UV發射元件經附接至該表面。在又一特定實施例中，該防生物污著系統之該輻射出射面經組態為該表面之部分。因此，在一些該等實施例中，該物件可包括一船舶，該船舶包括一船體，且該UV發射元件經附接至該船體。術語「輻射出射面」亦可係指複數個輻射出射面(亦參見下文)。 在兩個一般實施例中，該UV發射元件經組態以(在一照射階段期間)使用該UV輻射照射鄰近於該表面之該部分之水。在其中該模組本身實際上形成該表面之實施例中，該UV發射元件至少經組態以(在一照射階段期間)使用該UV輻射照射該表面之該部分(因為其實際上係該表面之部分)，且視情況亦照射鄰近於該表面之該部分之水。以此方式，可防止及/或減少生物污著。 在一實施例中，待保持乾淨不受污著影響之一受保護表面(例如一船之該船體)之一顯著量經覆蓋有發射殺菌光(「防污光」)(特定言之，UV光)之一層。 在又一實施例中，該UV輻射(防污光)可經由一波導(諸如一光纖)提供至待保護之表面。 因此，在一實施例中，該防污發光系統可包括一光學介質，其中該光學介質包括一波導，諸如一光纖，該波導經組態以將該UV輻射(防污光)提供至污著表面。該UV輻射(防污光)自其逸出之例如該波導之該表面在本文中亦被指示為發射表面。一般言之，該波導之此部分可至少被臨時浸沒。歸因於自該發射表面逸出之該UV輻射(防污光)，在使用期間至少臨時曝露於該液體(諸如海水)之該物件之一元件可經照射，且藉此防污。然而，該發射表面本身亦可防污。在下文描述之包括一光學介質之該UV發射元件之一些該等實施例中使用此效應。 亦在WO2014188347中描述具有光學介質之實施例。WO2014188347中之該等實施例亦以引用的方式併入本文中，因為其等可與控制單元及/或水開關及本文中描述之其他實施例組合。 如上文指示，該UV發射元件可尤其包括一UV輻射出射面。因此，在一特定實施例中，該UV發射元件包括一UV輻射出射面，其中該UV發射元件尤其經組態以自該UV發射元件之該UV輻射出射面向下游提供該UV輻射。該UV輻射出射面可為一波導之該表面。因此，UV輻射可在該UV輻射元件中耦合至該波導中，且經由該波導之一面(之一部分)從該元件逸出。亦如上文指示，在實施例中，該輻射出射面可視情況經組態為該物件之該表面之部分。 尤其，可至少在一第一UV輻射位準與一第二UV輻射位準之間控制該(固態)光源，其中該第一UV輻射位準大於該第二UV輻射位準(且其中該第二UV輻射位準小於該第一輻射位準或可甚至為零)。因此，在一實施例中，(在一輻射階段期間)該光源可關閉且可開啟。此外，視情況亦可在此兩個階段之間控制該UV輻射之強度，諸如一逐步或連續UV輻射強度控制。因此，尤其可控制該光源(及因此其UV輻射強度)。 如上文指示，該物件或該防生物污著系統可包括複數個輻射出射面。在實施例中，此可係指複數個防生物污著系統。然而，替代地或另外，在實施例中，此可係指包括複數個UV輻射發射元件之一防生物污著系統。此防生物污著系統可因此尤其包含用於提供UV輻射之複數個光源。然而，替代地或另外，在實施例中，此(亦)可係指包括經組態以提供該UV輻射之複數個光源之一UV發射元件。應注意，具有一單一UV輻射出射面之一UV發射元件可(仍)包含複數個光源。 尤其在該UV發射元件包括複數個光源及複數個UV輻射出射面(尤其此表面之各者藉由一或多個光源定址)時，及/或在該防污系統包括複數個UV發射元件時，可藉由該等光源之一控制獨立對該表面之不同部分進行定址。因此，藉由將該等不同UV輻射出射面配置在該物件之不同高度處(其中尤其在該物件之使用期間界定該高度)，可能實質上僅使用UV輻射僅照射適用該部分及該UV輻射出射面之一或多者低於該水位(線)的情況之該等部分。 因此，在一特定實施例中，該防生物污著系統包括複數個光源、複數個輻射出射面及複數個該等部分，其中該複數個光源經組態以經由該複數個輻射出射面將該UV輻射提供至該複數個部分，且其中該複數個部分經組態於該物件之不同高度處。尤其，該控制系統可經組態以依據該輸入資訊個別地控制該等(固態)光源。例如，在一特定實施例中，該控制系統可經組態以依據該表面之該等部分相對於水(即，該水位線)之位置而個別地控制該等光源。 該防生物污著系統尤其經組態以將UV輻射提供至該物件之該部分或鄰近於此部分之水。此尤其暗示在一照射階段期間應用該UV輻射。因此，視情況亦可存在其中根本未應用UV輻射之週期。此可(因此)不僅歸因於例如該UV發射元件之一或多者之一控制系統切換而且亦可例如歸因於預定義設定，諸如白天及夜晚或水溫等。例如，在一實施例中，以一脈衝方式應用該UV輻射。 因此，在一特定實施例或態樣中，該防生物污著系統經組態用於藉由將一防污光(即，UV輻射)提供至在使用期間至少臨時曝露於水之一物件之一污著表面或鄰近於該污著表面之水而防止或減少該污著表面上之生物污著。尤其，該防生物污著系統可經組態以經由一光學介質將該防污光提供至該污著表面，其中該UV發射元件進一步包括(ii)經組態以接收該UV輻射(防污光)之至少部分之該光學介質，該光學介質包括經組態以提供該UV輻射(防污光)之至少部分之一發射表面。此外，尤其該光學介質包括一波導及一光纖之一或多者，且其中該UV輻射(防污光)尤其包括UVB及UVC光之一或多者。未在本文中進一步詳細論述此等波導及光學介質。 該光學介質亦可經提供為用於應用至該受保護表面之(聚矽氧)箔片，該箔片包括用於產生防污光之至少一個光源及用於使該UV輻射跨越該箔片分佈之一片狀光學介質。在實施例中，該箔片具有呈幾毫米至幾公分(諸如0.1 cm至5 cm，如0.2 cm至2 cm)之一數量級之一厚度。在實施例中，該箔片實質上不在垂直於厚度方向之任何方向上受限制，以便提供具有呈幾十平方米或幾百平方米之數量級之大小之實質上大箔片。該箔片可實質上在垂直於該箔片之該厚度方向之兩個正交方向上大小受限；在另一實施例中，該箔片實質上在垂直於該箔片之一厚度方向之僅一個方向上大小受限，以便提供防污箔片之一長形條帶。因此，該光學介質及甚至亦該UV發射元件可經提供為瓦塊(tile)或條帶。該瓦塊或條帶可包括(聚矽氧)箔片。瓦塊或條帶係樑或板之實施例(亦參見上文)。 在一實施例中，該UV發射元件包括用於產生UV輻射之二維光源網格且該光學介質經配置以使來自該二維光源網格之該UV輻射之至少部分跨越該光學介質分佈，以便提供從光模組之發光表面出射之UV輻射的二維分佈。該二維光源網格可經配置成一鐵絲網(chicken-wire)結構、一密集結構、一列/行結構或任何其他適合規則或不規則結構。該網格中之相鄰光源之間的實體距離可跨越該網格而固定或可例如依據提供該防污效應所需之光輸出功率或依據該受保護表面上之該UV發射元件之位置(例如，一船之該船體上之位置)而變化。提供二維光源網格之優點包含可接近於待使用UV輻射照明保護之該等區域產生該UV輻射且其減少該光學介質或光導中之損耗且其增大光分佈之均勻性。較佳地，使該UV輻射通常本質上均勻地跨越該發射表面分佈；此減少或甚至防止照明不足之區域(其中污著可以其他方式發生)，同時減少或防止用比防污所需更多之光過度照明其他區域造成之能量浪費。在一實施例中，該網格包括在該光學介質中。在又一實施例中，該網格可由(聚矽氧)箔片所包括。 此外，在一實施例中，該光學介質可經安置為接近於(包含視情況附接至)該受保護表面且經耦合以接收紫外光，其中該光學介質具有垂直於該受保護表面之一厚度方向，其中正交於該厚度方向之該光學介質之兩個正交方向平行於該受保護表面，其中該光學介質經組態以提供該紫外光之一傳播路徑，使得該紫外光在正交於該厚度方向之該兩個正交方向之至少一者上在該光學介質內行進，且使得該紫外光之各自部分在沿著該光學介質之一表面之點處逸出該光學介質。 在又一態樣中，本發明亦提供一種使在使用期間至少臨時曝露於水之一物件之一表面(之一部分)防污(生物污著)之方法，該方法包括：將如本文中定義之防生物污著系統提供至該物件；(在該物件之使用期間)視情況依據(i)一回饋信號及(ii)用於(週期性地)變化該UV輻射(防污光)之強度之一計時器之一或多者產生UV輻射；及(在一照射階段期間)將該UV輻射提供至該表面(之該部分)。可由感測器提供此回饋信號。 在又一態樣中，本發明亦提供一種將如本文中定義之一防生物污著系統提供至在使用期間可至少臨時曝露於水之一物件之方法，該方法包括：將該防生物污著系統提供至該物件，諸如將該防生物污著系統整合於該物件中及/或附接至一物件表面，其中該防生物污著系統經組態以將該UV輻射提供至該物件之一物件表面之一部分及鄰近於該部分之水之一或多者。 術語「上游」及「下游」係關於品項或特徵相對於來自一光產生構件(此處尤其指光源)之光之傳播之一配置，其中相對於在來自光產生構件之一光束內之一第一位置，在光束中更接近於光產生構件之一第二位置為「上游」，且在光束內更遠離於光產生構件之一第三位置為「下游」。 在一特定實施例中，該光源包括一固態光源(諸如一LED或雷射二極體)。術語「光源」亦可係關於複數個光源，諸如2個至200個(固態) LED光源。因此，術語LED亦可係指複數個LED。此外，在實施例中，術語「光源」亦可係指一所謂板上晶片(COB)光源。術語「COB」尤其係指呈既不圍封亦不連接而是直接安裝至一基板(諸如一PCB)上之一半導體晶片之形式之LED晶片。因此，複數個半導體光源可經組態於相同基板上。在實施例中，一COB係一起組態為一單一發光模組之一多LED晶片。 該元件或系統可包含(進一步)光學器件，如反射器、光纖、額外光源等。例如，一或多個反射器可用於將自非組態為光逸出面或光出射面之面逸出之輻射重新引導回至該波導。在本文中，尤其該第一面作為實例用作(單一)光出射面。
圖1a (及其他)示意性地描繪一波導元件1000之一實施例，其包括一第一面1001及一第二面1002，其中輻射透射材料1005經組態於第一面1001與第二面1002之間。如上文指示，輻射透射材料1005透射UV輻射。輻射透射材料1005係針對除輻射透射材料1005以外的另一組合物之一相1010之一基質材料，其中相1010可在基質中作為區域1110獲得，其中區域1110具有選自50 nm至1500 nm之範圍之平均粒子半徑r1。粒子之直徑指示為2*r1。透射材料可具有選自輻射透射材料1005之1*104 /mm3 至1.5*108 /mm3 之範圍之一平均區域濃度。參考符號h1指示波導元件1000之高度或厚度。有時，波導元件在本文中亦被指示為板片，且高度被指示為板片高度。 圖1b示意性地描繪一防生物污著系統200之一實施例，其包括經組態以提供UV輻射11之一光源10 (諸如一固態光源)及如本文中定義之波導元件1000。光源10及波導元件1000經調適用於使UV輻射11之至少部分傳播通過輻射透射材料1005且隨後自第一面1001及一第二面1002之至少一者射出。藉由實例，一或多個鏡1031可經組態以將自波導逸出之輻射反射回至波導中，尤其在此輻射自不期望輻射逸出之部分逸出時。可在光源10與波導之間使用一半透明光纖。憑藉此組態，可能使輻射本質上僅自一或多個所要面(此處，第一表面1001)逸出波導1000。 自波導逸出之輻射被指示為裝置輻射201。此裝置輻射亦可被指示為防污輻射或防生物污著輻射或系統輻射。裝置輻射201包括UV輻射之至少部分，不過歸因於波導1000內之散射及一些吸收，光譜分佈可(略微)不同於直接自光源10逸出之輻射。(UV)輻射自其逸出之光源之面被指示為發光表面12。 此外，藉由實例，示意性地描繪光源之不同組態。光源10可組態於波導1000外部。然而，光源亦可部分嵌入波導中，如在中間展示，且光源10可本質上完全嵌入波導1000中，如在圖1b之左側展示。此外，光源10之光學軸可經組態為垂直於光逸出表面及/或光入射表面或平行於光逸出表面及/或光入射表面。此處，在諸如圖1b (及圖1c)中示意性地描繪之實施例中，第一表面1001係一光逸出表面或防生物污著表面且第二表面1002可經組態為光入射表面(圖1b，右側光源10)。參考符號O指示(若干)光源10之光學軸。如上文指示，波導透射UV輻射之至少部分。取決於(若干)光源10之組態，此可對波導材料及區域濃度及區域粒子大小強加條件。因此，UV輻射11之至少部分經透射穿過輻射透射材料1005且自第一面1001 (或視情況第二面1002)射出。 圖1c示意性地描繪一物件2000之一實施例，其包括一物件表面2110及如本文中描述之防生物污著系統200。該防生物污著系統200之第一面1001及第二面1002之至少一者經組態為該物件表面2110之至少部分，且其中在一第一狀態中，防生物污著系統200經組態以提供自第一面1001及一第二面1002之該至少一者射出之UV輻射11。此處，第一表面1001再次被選為波導1000之輻射逸出表面。 應注意，替代組態亦為可行的。例如，防生物污著系統亦可經組態為在距物件表面2110之某距離處具有波導1000，且使用防污輻射照射物件表面2110 (針對圖1c中之下部防生物污著系統200展示)。 圖1d示意性地描繪在使用期間可至少部分浸沒於水2中(參見水位線13)之物件2000之實施例，不過本發明不限於此等實施例。物件2000 (諸如一船舶或一水閘，亦參見下文)進一步包括一防生物污著系統200，該防生物污著系統200包括一UV發射元件(此處，波導1000)，該UV發射元件尤其用於將UV輻射11應用至物件2000之一(外)表面2110之一部分，諸如一船體或一船體之部分。參考圖1c，展示兩個實施例，其中防生物污著系統200 (更尤其波導1000)可為一外表面之部分且藉此實際上形成外表面之部分(圖1c上部選項)，或其中防生物污著系統200 (更尤其波導1000)經組態以照射外表面且未必形成一外表面之部分(諸如一船之一船體)。例如，物件2000選自由一船舶2015及一基礎架構物件構成之群組。用參考符號2015指示之術語「船舶」可例如係指例如船(boat或ship) (圖1d中之參考符號2000a)等，諸如帆船、油輪、郵輪、遊艇、渡輪、潛艦(圖1d中之參考符號2000d)等，如在圖1d中示意性地指示。術語「基礎架構物件」可尤其係指可通常配置成實質上固定之水上應用，諸如水壩/水閘(圖1d中之參考符號2000e/2000f)、浮船(圖1d中之參考符號2000c)、油井裝備(圖1d中之參考符號2000b)等。 圖1e示意性地描繪一實施例，其中作為物件2000之實施例之一船舶2015包括複數個防生物污著系統200及/或此等防生物污著系統200之一或多者包括複數個波導1000。取決於特定此防生物污著系統200之高度及/或波導1000(諸如相對一水位(線))之高度，可開啟各自防生物污著系統200。圖1e示意性地描繪一控制系統300，其經組態以控制(若干)防生物污著系統。然而，一控制系統之應用不限於圖1e之示意性描述實施例。術語「控制」尤其係指判定光源之行為或監督光源之運行，尤其因此強度及光譜分佈之一或多者，尤其至少強度。 圖1f展示一鐵絲網實施例，其中光源10 (諸如UV LED)經配置成一網格且連接成一系列並聯連接。可透過焊接、膠合或用於將LED連接至鐵絲網之任何其他已知電連接技術將LED安裝於節點處。一或多個LED可經放置於各節點處。可實施DC或AC驅動。若使用AC，則可使用呈反平行組態之一對LED。熟習此項技術者已知，在各節點處可使用呈反平行組態之多於一對的LED。可藉由伸展口風琴結構來調整鐵絲網網格之實際大小及網格中之UV LED之間的距離。鐵絲網網格可嵌入一光學介質(諸如本文中描述之波導)中。光源之光學軸可全部指向相同方向，但一或多個光學軸亦可經組態為正交於一或多個其他光學軸；其他組態亦可為可行的。 防污系統可配備有嵌入聚矽氧光導中之UV LED。光導之功能係將UV輻射自LED源進一步朝向光導之出射表面傳送，從而與污著表面重合。保持乾淨不受污著影響之每UV LED之區域尤其取決於光導內部之UV LED之定向：垂直於出射表面之UV LED之直接照明光學軸或平行於出射表面之側照明光學軸。 發現，「清潔區域」針對直接照明系統係對稱的且針對側照明系統係不對稱的。術語「清潔直徑」係「清潔區域」之另一術語且係針對側照明系統在LED之z軸方向上量測。由於在LED光學軸之z軸方向上量測之清潔直徑(本文中亦被指示為清潔區域，因為該區域未必為完美圓形)略小垂直方向，故指定前者(次優情況)。 此外，發現，清潔直徑取決於散射量。若散射量過低，則有效促成大清潔區域之大部分(下游)輻射將最小。若散射量過大，則大部分輻射在LED附近從光導出射且清潔直徑亦將為小的。在本文中界定最大可能清潔直徑之最佳散射參數。 若透光(透明)聚矽氧用作將UV輻射傳送至出射表面之介質，則吸收率主宰行進距離。此意謂在UV輻射到達光導之一(出射)表面之前由聚矽氧吸收大部分UV輻射。 若聚矽氧介質含有適當散射參數，則由逐漸耦合輸出(經重新引導)之UV輻射增大出射表面處之清潔直徑(因此，增大較大直徑處之局部照射度)。 圖2a展示聚矽氧中之一直接照明(左圖)對一側照明(右圖)構造，本質上未特意引入散射元件。由聚矽氧之光導及吸收限制用D指示之清潔直徑或清潔區域。按大於臨界角之角度之射線經全內反射且可完全不與光導背離。出射表面處之清潔直徑(假定一臨限值10-8 W/mm2 )取決於板片厚度且在圖2a中針對直接照明及側照明系統展示。由於期望直接照明系統需要厚於側照明系統之一聚矽氧介質以達成足夠防污區域，故針對大於側照明系統之4 mm至10 mm之板片厚度(h1)完成直接照明系統之模擬(參見圖2a，右側)。 圖2b分別展示具有散射之直接照明(DL)及側照明(SL)系統。聚矽氧內部之額外散射粒子使輻射能夠在被聚矽氧吸收之前到達光導之出射表面。再者，經重新引導之射線防止射線在出射表面處被全內反射。因此，照射度位準將在光導之出射表面處增大且清潔直徑將遠大於無散射之情況(比較圖2a及圖2c之出射表面處之清潔直徑D (模擬臨限值10-8 W/mm2 ))。此處足以藉由具有一單一mfp及g之一HG散射函數描述散射。在圖2b中，假定針對10 mm之一材料厚度之68.5%之一(內部)透射率。直接照明及側照明組態之任一者之防污直徑在15 mm與20 mm之間(臨限值10-8 W/mm2 )，其中出於參考目的，在不具有粒子之情況下評估聚矽氧； 參考圖2c，當將使用複數個光源10時，光學軸O可全部經組態為平行的，但其他選項亦為可行的。在左側實施例中，若將使用複數個光源，則通常所有光源10可經類似組態，其中光學軸O垂直於一面。在右側實施例中，所有光源10可經類似組態，諸如其中光學軸指向左，但視情況一或多者亦可指向左(即，組態為反平行)。此外，可使用不同組態之光源10之一組合，諸如具有經組態為具有垂直於面之一者之光學軸之一子組及具有經組態為本質上正交於另一子組之光源之光學軸之光學軸之一子組之複數個光源。 圖2d展示，對於3 mm之一平均自由路徑，具有4 mm之聚矽氧光導厚度之直接照明及側照明系統兩者之清潔直徑增大至＞45 mm (相較於圖2b)。在圖2d中，假定68.5%之一內部透射率。虛線再次係指側照明(SL)系統；實線係指直接照明(DL)系統。在模擬中，已選擇mfp=3 (上部兩個曲線)及mfp=3 (下部兩個曲線)。在模擬中使用Henyey-Greenstein體積散射模型，mfp及g因數兩者可經最佳化以達成一特定板片厚度之最大可能清潔直徑。圖2e分別展示側照明系統(虛線)及直接照明系統(實線)之7 mm及5 mm的板片厚度(h1)之清潔直徑對平均自由路徑(mm)。圖2e展示可在2 mm至10 mm (mfp)之間找到最佳值。G因數係0.85且對於較大g因數，清潔直徑減小(紅色曲線)。圖2f展示可在0.85與0.95之間找到最佳g因數。圖2f展示具有3 mm之一板片高度h1及mfp=3 mm之一平均自由路徑之一側照明(SL)系統。聚矽氧之透射率針對上部曲線選擇為85%/1 cm且針對下部曲線選擇為68.5%/1 cm。圖2g展示聚矽氧中H2 O之清潔區域對粒子密度(以粒子數/mm3 為單位之濃度)。 本發明之應用可尤其包含海上防污、保持乾淨潮濕表面、離岸、海(下)、鑽探平台；需要(甚至在可見光中)或多或少均勻耦合輸出之任何光導等。 因此，在實施例中，本發明提供一種防污/抗微生物系統，其包括具有嵌入一散射光導介質中以用於達成一防污/抗微生物作用之UV輻射之一LED系統，其具有散射性質。尤其，藉此達成散射介質之散射參數經最佳化以達成光導之出射表面處之一較大防污區域。本發明進一步提供此防污/抗微生物系統，其中散射介質係聚矽氧或氟聚合物。此外，本發明提供此防污/抗微生物系統，其中散射粒子係具有經選擇以獲得介質之散射參數之粒子大小及濃度之氮化硼(BN)或硫酸鋇(BaSO4 )類型。 圖3a展示(MIE)最佳濃度對粒子半徑，其中x軸(對數標度)上係以nm為單位之半徑且y軸(對數標度)上係以粒子數/mm3 為單位之粒子濃度。曲線A係指聚矽氧中之水區域，曲線B係指聚矽氧中之空氣區域，且曲線C係指聚矽氧中之BN粒子(區域)。曲線A+10%A及曲線C-10%C界定可尤其適合之一範圍。此外，各曲線+/-10%可分別界定可尤其適合之特定材料之範圍。如+/-10%A之指示及類似指示可係指可大10%或小10%之y值。 圖3b示意性地描繪體積分率(VF)對粒子大小(以nm為單位)，其中x軸具有自0 nm變化至1200 nm之半徑且其中資料在100 nm至1000 nm之間。使用相同於圖3a中之材料，且在圖3b中指示相同指示A至C。發現，低於600 nm (諸如低於400 nm)之(平均)粒子大小特別受關注，此係因為需要相對較少粒子來達成一最佳結果。 熟習此項技術者將理解本文中之術語「實質上」(諸如在「實質上全部光」或「實質上由……構成」中)。術語「實質上」亦可包含具有「整個」、「完全」、「所有」等等之實施例。因此，在實施例中，亦可實質上移除形容詞。在適用之情況下，術語「實質上」亦可係關於90%或更高，諸如95%或更高，尤其為99%或更高，甚至更尤其為99.5%或更高，包含100%。術語「包括」亦包含實施例，其中術語「包括」意謂「由……構成」。術語「及/或」尤其係關於「及/或」之前及之後提及之品項之一或多者。例如，一片語「品項1及/或品項2」及類似片語可係關於品項1及品項2之一或多者。術語「包括」在一實施例中可係指「由……構成」但在另一實施例中亦可係指「至少含有所定義之物種且視情況含有一或多個其他物種」。 此外，描述及發明申請專利範圍中之術語第一、第二、第三及類似物用於區分類似元件且不一定用於描述一循序或時序順序。應理解，如此使用之術語在適當情形下係可互換的，且在本文中描述之本發明之實施例能夠以除本文中描述或繪示外之其他序列操作。 尤其在操作期間描述本文之裝置。熟習此項技術者將瞭解，本發明不限於操作方法或操作中之裝置。 應注意，上述實施例繪示而非限制本發明，且熟習此項技術者將能夠在不脫離隨附發明申請專利範圍之範疇之情況下設計許多替代實施例。在發明申請專利範圍中，放置於括號之間的任何元件符號不應被解釋為限制發明申請專利範圍。動詞「包括」及其詞形變化之使用並不排除除一發明申請專利範圍中陳述以外之元件或步驟之存在。除非內容脈絡另外明確要求，否則貫穿描述及發明申請專利範圍，字詞「包括(comprise)」、「包括(comprising)」及類似物應解釋為一包含性含義，而非一排他性或窮盡性含義；即，「包含但不限於」之含義。在一元件之前的冠詞「一」或「一個」並不排除複數個此等元件之存在。可藉由包括若干相異元件之硬體及藉由一經適當程式化之電腦實施本發明。在列舉若干構件之裝置發明申請專利範圍中，若干此等構件可藉由硬體之同一品項加以體現。在互異之附屬發明申請專利範圍中敘述特定措施之純粹事實並不指示無法有利地使用此等措施之一組合。 本發明進一步適用於包括在描述中描述及/或在隨附圖式中展示之特徵化特徵部之一或多者之一裝置。本發明進一步係關於包括在描述中描述及/或在隨附圖式中展示之特徵化特徵部之一或多者之一方法或程序。 在此專利中論述之各種態樣可經組合以便提供額外優點。此外，熟習此項技術者將理解，實施例可經組合且兩個以上實施例亦可經組合。此外，一些特徵可形成一或多個分割申請案之基礎。
2‧‧‧水
10‧‧‧光源
11‧‧‧紫外光(UV)輻射
12‧‧‧發光表面
13‧‧‧水位線
200‧‧‧防生物污著系統
201‧‧‧裝置輻射
300‧‧‧控制系統
1000‧‧‧波導元件
1001‧‧‧第一面
1002‧‧‧第二面
1005‧‧‧輻射透射材料
1010‧‧‧相
1031‧‧‧鏡
1110‧‧‧區域
2000‧‧‧物件
2000a‧‧‧船
2000b‧‧‧油井裝備
2000c‧‧‧浮船
2000d‧‧‧潛艦
2000e‧‧‧水壩
2000f‧‧‧水閘
2015‧‧‧船舶
2110‧‧‧物件表面
h1‧‧‧板片厚度/波導元件1000之高度或厚度
O‧‧‧光學軸
r1‧‧‧平均粒子半徑
現將僅舉例而言參考隨附示意圖描述本發明之實施例，其中對應元件符號指示對應部分，且其中： 圖1a至圖1f示意性地描繪本發明之一些態樣； 圖2a示意性地描繪無散射之直接照明(左側)及無散射之側照明(右側) (亦參見圖2c)； 圖2b展示對於直接照明組態及側照明組態之任一者，針對小聚矽氧厚度(約4 mm)，防污直徑僅為15 mm與20 mm之間(臨限值10-8 W/mm2 )； 圖2c示意性地描繪具有散射之直接照明(左側)及具有散射之側照明(右側)； 圖2d展示直接照明系統及側照明系統之清潔直徑對光導厚度；針對不同散射平均自由路徑(mfp：3 mm及30 mm) 完成模擬。各向異性因數g=0.85； 圖2e展示直接照明系統及側照明系統之模擬清潔直徑對分別用於直接照明系統及側照明系統之7 mm及5 mm之光導厚度之mfp。現在使用具有一各向異性因數g=0.85之Henyey-Greenstein模型完成模擬。可找到一最佳mfp參數。應注意，mfp參數與散射粒子濃度成反比。每一系統之兩個模擬展示清潔直徑針對0.991之g因數而減小(強烈正向散射)； 圖2f展示具有3 mm厚度及mfp=3 mm之側照明系統之清潔直徑對g因數。針對兩個不同透射完成模擬(85%/cm及68.5%/cm)； 圖2g展示其中變化粒子半徑及濃度之一側照明系統中之模擬清潔區域。針對各給定粒子半徑，可找到一最佳濃度。使用Mie散射模型完成模擬。在此實例中，粒子由空氣構成且介質係聚矽氧。已使用水及氮化硼作為粒子獲得類似曲線；臨限值係10-8 W/mm2 且光導厚度係8 mm；內部透射率係約68%/cm；及 圖3a至圖3b示意性地描繪一些模擬結果。 示意圖未必按比例。

Claims (15)

  1. 一種波導元件(1000)，其包括輻射透射材料(1005)，其中該輻射透射材料(1005)透射UV輻射，其中該輻射透射材料(1005)係針對除該輻射透射材料(1005)以外的另一組合物之一相(1010)之一基質材料，其中該相(1010)可在該基質中作為區域(1110)獲得，其中該等區域(1110)具有選自50 nm至1500 nm之範圍之平均粒子半徑(r1)且具有選自該輻射透射材料(1005)之1*104 /mm3 至1.5*108 /mm3 之範圍之一平均區域濃度且具有選自0.00003 vol.%至3 vol.%之範圍之該等區域(1110)之一體積分率。
  2. 如請求項1之波導元件(1000)，其中該輻射透射材料(1005)包括聚矽氧及氟聚合物之一或多者。
  3. 如請求項1或2之波導元件(1000)，其中一或多個區域(1110)由至少80% vol.%之一氣體構成。
  4. 如請求項1或2之波導元件(1000)，其中一或多個區域(1110)由至少80% vol.%之水構成。
  5. 如請求項1或2之波導元件(1000)，其中一或多個區域(1110)包括選自由下列項目構成之群組之固體粒子：二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、氮化硼、氧化鎂、硫酸鋇、碳酸鈣、二氧化鋯及氧化鋅。
  6. 如請求項1或2之波導元件(1000)，其中該輻射透射材料(1005)及該相(1010)具有選自0.04至0.8之範圍之一折射率絕對差，其中該波導元件(1000)具有由一第一面(1001)與一第二面(1002)之間的距離界定之選自0.5 mm至200 mm之範圍之一厚度(h1)，其中該輻射透射材料(1005)經組態於該第一面(1001)與該第二面(1002)之間，且其中該輻射透射材料(1005)包括聚矽氧。
  7. 如請求項1或2之波導元件(1000)，其中該等區域(1110)具有由範圍c1=a*(10b )*(xd )界定之以nm為單位之平均粒子半徑(r1)及以/mm3 為單位之一平均區域濃度(c1)，其中0.5≤a≤4；7≤b≤15；-3.0≤d≤-1.0；x=r1；且100 nm≤r1≤1000 nm。
  8. 一種防生物污著系統(200)，其包括經組態以提供UV輻射(11)之一光源(10)及如前述請求項1至7中任一項之波導元件(1000)，其中該光源(10)及該波導元件(1000)經調適用於使該UV輻射(11)之至少部分傳播通過該輻射透射材料(1005)且隨後自一第一面(1001)及一第二面(1002)之至少一者射出。
  9. 如請求項8之防生物污著系統(200)，其中該光源(10)經組態於該波導元件(1000)外部。
  10. 如請求項8或9之防生物污著系統(200)，其中該光源(10)至少部分嵌入該波導元件(1000)中，其中該光源(10)具有一光學軸(O)，其中該光源(10)經組態為具有垂直於該第一面(1001)及該第二面(1002)之一或多者之該光學軸(O)。
  11. 如請求項8或9之防生物污著系統(200)，其中該光源(10)經組態以提供UVC輻射。
  12. 如請求項8或9之防生物污著系統(200)，其包括複數個光源(10)，其中各光源(10)具有一發光表面(12)，且其中該等光源(10)具有相鄰發光表面(12)之間的選自1 mm至50 mm之範圍之最短距離(d1)。
  13. 一種物件(2000)，其包括一物件表面(2110)及如前述請求項8至12中任一項之防生物污著系統(200)，其中該防生物污著系統(200)之第一面(1001)及第二面(1002)之至少一者經組態為該物件表面(2110)之至少部分，且其中在一第一狀態中，該防生物污著系統(200)經組態以提供自該第一面(1001)及一第二面(1002)之該至少一者射出之UV輻射(11)。
  14. 如請求項13之物件(2000)，其中該物件(1000)選自由下列項目構成之群組：一固定海上物件、一移動海上物件、一基礎架構元件及一風車。
  15. 一種將如請求項8至12中任一項之防生物污著系統(200)提供至在使用期間至少臨時曝露於水之一物件(2000)之方法，該方法包括將該防生物污著系統(200)提供至該物件(2000)，其中該防生物污著系統(200)經組態以將該UV輻射(11)提供至該物件(10)之一物件表面(2110)之一部分(2111)及鄰近於該部分(2111)之水之一或多者。
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