RU2778837C2 - Lightguides with coating for use in water - Google Patents
Lightguides with coating for use in water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778837C2 RU2778837C2 RU2020107142A RU2020107142A RU2778837C2 RU 2778837 C2 RU2778837 C2 RU 2778837C2 RU 2020107142 A RU2020107142 A RU 2020107142A RU 2020107142 A RU2020107142 A RU 2020107142A RU 2778837 C2 RU2778837 C2 RU 2778837C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- silicone
- stack
- layers
- light
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 82
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 191
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 111
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 61
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 49
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 48
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 41
- 229920002068 Fluorinated ethylene propylene Polymers 0.000 claims description 26
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 claims description 26
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 19
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 10
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000005373 siloxane group Chemical group [SiH2](O*)* 0.000 claims description 9
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N N#B Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000002633 protecting Effects 0.000 claims description 6
- 229910002800 Si–O–Al Inorganic materials 0.000 claims description 4
- MPSXZBZUSOMAQW-UHFFFAOYSA-N acetic acid;prop-1-ene Chemical class CC=C.CC(O)=O MPSXZBZUSOMAQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 4
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 claims description 4
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 4
- 229910003849 O-Si Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003872 O—Si Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 3
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 2
- 230000036961 partial Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 822
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 139
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 37
- 230000003373 anti-fouling Effects 0.000 description 32
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 18
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 13
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 11
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 10
- 229920001721 Polyimide Polymers 0.000 description 9
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 8
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 8
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 8
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 7
- -1 polysiloxanes Polymers 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 7
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N o-xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 5
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 4
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 4
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-Aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 3
- 230000000670 limiting Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000001902 propagating Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Substances CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N Fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 241000237852 Mollusca Species 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 230000002070 germicidal Effects 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000008233 hard water Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002365 multiple layer Substances 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 2
- SDTMFDGELKWGFT-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropan-2-olate Chemical compound CC(C)(C)[O-] SDTMFDGELKWGFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010063836 Atrioventricular septal defect Diseases 0.000 description 1
- 241000700670 Bryozoa Species 0.000 description 1
- 210000002421 Cell Wall Anatomy 0.000 description 1
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 description 1
- 206010010741 Conjunctivitis Diseases 0.000 description 1
- 241001481833 Coryphaena hippurus Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 206010015150 Erythema Diseases 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000243320 Hydrozoa Species 0.000 description 1
- 229920002681 Hypalon Polymers 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N Methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004400 Mucous Membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000003097 Mucus Anatomy 0.000 description 1
- 241000237536 Mytilus edulis Species 0.000 description 1
- NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N N-hydroxy-Succinimide Chemical compound ON1C(=O)CCC1=O NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 241000243820 Polychaeta Species 0.000 description 1
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 description 1
- 241000131858 Siboglinidae Species 0.000 description 1
- NCVIXNVCXNGGBW-UHFFFAOYSA-N Sodium naphthalenide Chemical compound [Na+].C1=CC=CC2=C[CH][CH-]C=C21 NCVIXNVCXNGGBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001138 Tears Anatomy 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J aluminum;tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 description 1
- 239000004443 bio-dispersant Substances 0.000 description 1
- 230000032770 biofilm formation Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003013 deoxyribonucleic acid Polymers 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 231100000321 erythema Toxicity 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- KLGZELKXQMTEMM-UHFFFAOYSA-N hydride Chemical group [H-] KLGZELKXQMTEMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic Effects 0.000 description 1
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 235000020638 mussel Nutrition 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Настоящее изобретение относится к стопке слоев, содержащей слой силикона, а также к использованию такой стопки слоев и к системе для борьбы с биообрастанием, включающей в себя такую стопку слоев. Настоящее изобретение также относится к объекту с такой стопкой слоев на поверхности такого объекта. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу сборки такой стопки слоев.The present invention relates to a stack of layers containing a layer of silicone, as well as to the use of such a stack of layers, and to a system for combating biofouling, including such a stack of layers. The present invention also relates to an object with such a stack of layers on the surface of such an object. The present invention further relates to a method for assembling such a stack of layers.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Способы для борьбы с биологическим обрастанием известны в данной области техники. Патентный документ US 2013/0048877, например, описывает систему для борьбы с биологическим обрастанием защищаемой поверхности, содержащую источник ультрафиолетового излучения, выполненный с возможностью генерирования ультрафиолетового излучения; а также оптическую среду, расположенную вблизи от защищаемой поверхности и соединенную так, чтобы получать ультрафиолетовое излучение, в которой оптическая среда имеет направление толщины, перпендикулярное к защищаемой поверхности, причем два ортогональных направления оптической среды, ортогональные к направлению толщины, являются параллельными защищаемой поверхности, причем оптическая среда выполнена с возможностью обеспечивать путь распространения ультрафиолетового излучения таким образом, что ультрафиолетовое излучение проходит внутри оптической среды по меньшей мере в одном из двух ортогональных направлений, ортогональных к направлению толщины, а также таким образом, что в точках вдоль поверхности оптической среды соответствующие части ультрафиолетового излучения выходят из оптической среды.Methods for combating biofouling are known in the art. Patent document US 2013/0048877, for example, describes a system for combating biological fouling of a surface to be protected, comprising a source of ultraviolet radiation, configured to generate ultraviolet radiation; and also an optical medium located near the protected surface and connected so as to receive ultraviolet radiation, in which the optical medium has a thickness direction perpendicular to the protected surface, and two orthogonal directions of the optical medium, orthogonal to the thickness direction, are parallel to the protected surface, and the optical medium is configured to provide a propagation path for ultraviolet radiation in such a way that ultraviolet radiation passes inside the optical medium in at least one of two orthogonal directions orthogonal to the thickness direction, and also in such a way that at points along the surface of the optical medium, the corresponding parts of the ultraviolet radiation leaves the optical medium.
Патентный документ US2014/140091 описывает систему освещения, использующую волновод. Свет, получаемый от края или конца волновода, распространяется в соответствии с пропусканием и полным внутренним отражением. Отклоняющие свет элементы, непрерывно распределенные вдоль пути распространения света, изменяют внеплоскостной угол распространения световых лучей и вызывают выход частей распространяющегося света из сердечника волновода на различных расстояниях от края или конца входа света. Свет выходит из волновода в промежуточный слой под низкими внеплоскостными углами и далее перенаправляется особенностями для извлечения света из системы. В одном варианте осуществления система освещения выполнена с возможностью испускания коллимированного света. В одном варианте осуществления система освещения включает в себя мелкие особенности рельефа поверхности. В одном варианте осуществления, отклоняющие свет элементы включают в себя рассеивающие вперед частицы, распределенные по всему объему волновода. Также раскрыты дополнительные блоки и способы коллимированного и неколлимированного освещения.Patent document US2014/140091 describes a lighting system using a waveguide. Light received from the edge or end of a waveguide propagates according to transmission and total internal reflection. Light deflecting elements continuously distributed along the light propagation path change the out-of-plane propagation angle of the light rays and cause portions of the propagating light to exit the waveguide core at various distances from the edge or end of the light entry. Light exits the waveguide into the intermediate layer at low out-of-plane angles and is further redirected by features to extract light from the system. In one embodiment, the lighting system is configured to emit collimated light. In one embodiment, the lighting system includes fine surface features. In one embodiment, the light deflecting elements include forward scattering particles distributed throughout the volume of the waveguide. Additional blocks and methods for collimated and non-collimated illumination are also disclosed.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Биологическое обрастание или биологическое засорение (в настоящем документе также обозначаемое как «обрастание» или «биообрастание») представляет собой накопление микроорганизмов, растений, морских водорослей и/или животных на поверхностях. Разнообразие среди организмов, вызывающих биологическое обрастание, является очень большим, и выходит далеко за рамки прикрепления моллюсков и морских водорослей. В соответствии с некоторыми оценками, за биологическое обрастание ответственны более чем 1700 разновидностей, содержащих более чем 4000 организмов. Биологическое обрастание разделяется на микрообрастание, которое включает в себя формирование биопленки и бактериальную адгезию, и макрообрастание, которое представляет собой прикрепление более крупных организмов. Благодаря различной химии и биологии, которые определяют то, что именно препятствует нарастанию организмов, эти организмы также классифицируются на твердые или мягкие типы обрастания. Известковые (твердые) организмы обрастания включают в себя морских желудей, образующих корку мшанок, моллюсков, многощетинковых червей и других трубчатых червей, а также полосатых мидий (дрейссен). Примерами неизвестковых (мягких) организмов обрастания являются морские водоросли, гидроиды, микроскопические морские водоросли и биопленка («слизь»). Все вместе эти организмы формируют загрязняющее сообщество.Biofouling or biofouling (herein also referred to as "fouling" or "biofouling") is the accumulation of microorganisms, plants, algae and/or animals on surfaces. The diversity among biofouling organisms is very large, and goes far beyond the attachment of molluscs and algae. According to some estimates, over 1,700 species containing over 4,000 organisms are responsible for biofouling. Biofouling is divided into microfouling, which includes biofilm formation and bacterial adhesion, and macrofouling, which is the attachment of larger organisms. Due to the different chemistry and biology that determine what prevents organisms from growing, these organisms are also classified into hard or soft types of fouling. Calcareous (solid) fouling organisms include sea acorns, crusting bryozoans, mollusks, polychaetes and other tube worms, and striped mussels (zemussels). Examples of non-calcareous (soft) fouling organisms are algae, hydroids, microscopic algae, and biofilm ("mucus"). Together, these organisms form a polluting community.
При некоторых обстоятельствах биологическое обрастание создает существенные проблемы. Машины прекращают работать, водоприемные устройства закупориваются, а корпуса судов страдают от увеличенной торможения, вызываемого трением. Следовательно, тема борьбы с обрастанием, то есть процесса удаления или предотвращения обрастания, является хорошо известной. В промышленных процессах биодиспергирующие агенты могут использоваться для того, чтобы управлять биологическим обрастанием. В менее управляемой окружающей среде организмы уничтожаются или отпугиваются с помощью покрытий, использующих пестициды, термообработку или импульсы энергии. Нетоксичные механические стратегии, которые предотвращают присоединение организмов, включают в себя выбор материала или покрытие скользкой поверхностью, или создание наноразмерных поверхностных топологий, подобных коже акул и дельфинов, которые обеспечивают малое количество якорных точек. Биологическое обрастание на корпусах судов вызывает серьезное увеличение торможения, вызываемого трением, и таким образом приводит к увеличению расхода топлива. Считается, что биологическому обрастанию может быть приписано до 40% увеличения расхода топлива. Поскольку большие нефтяные танкеры или контейнерные транспортные суда могут потреблять за один день топлива на сумму до 200000€, за счет эффективного способа борьбы с биологическим обрастанием возможна существенная экономия.Under some circumstances, biofouling poses significant problems. Machinery stops working, water intakes clog, and ship hulls suffer from increased drag caused by friction. Therefore, the subject of antifouling, ie the process of removing or preventing fouling, is well known. In industrial processes, biodispersants can be used to control biofouling. In less controlled environments, organisms are killed or repelled by coatings using pesticides, heat treatment, or energy pulses. Non-toxic mechanical strategies that prevent organisms from attaching include material selection or coating with a slippery surface, or the creation of nanoscale surface topologies like shark and dolphin skin that provide a low number of anchor points. Biofouling on the hulls of ships causes a serious increase in drag caused by friction and thus leads to an increase in fuel consumption. It is believed that up to 40% of the increase in fuel consumption can be attributed to biofouling. Since large oil tankers or container transport ships can consume up to €200,000 worth of fuel in a single day, significant savings can be made with an efficient way to combat biofouling.
Неожиданно оказалось, что можно эффективно использовать ультрафиолетовое излучение для того, чтобы по существу предотвратить биообрастание на поверхностях, которые находятся в контакте с морской водой или водой в озерах, реках, каналах и т.д. В настоящем документе представлен подход, основанный на оптических способах, в частности на использовании ультрафиолетового света или излучения (UV). По-видимому, при достаточном облучении ультрафиолетовым светом большинство микроорганизмов уничтожается, становятся неактивными или неспособными к воспроизводству. Этот эффект зависит главным образом от суммарной дозы ультрафиолетового света. Типичная доза для убивания 90% некоторых микроорганизмов составляет 10 мВт-час/м2.Surprisingly, ultraviolet radiation can be effectively used to substantially prevent biofouling on surfaces that are in contact with sea water or water in lakes, rivers, canals, etc. This document presents an approach based on optical methods, in particular the use of ultraviolet light or radiation (UV). Apparently, with sufficient exposure to ultraviolet light, most microorganisms are destroyed, become inactive or unable to reproduce. This effect depends mainly on the total dose of ultraviolet light. A typical dose to kill 90% of some microorganisms is 10 mWh/m 2 .
В конкретных вариантах осуществления средняя доза (ультрафиолетового облучения) с течением времени выбирается из диапазона по меньшей мере 10 Дж/м2, например из диапазона 100-3000 Дж/м2. In specific embodiments, the implementation of the average dose (ultraviolet radiation) over time is selected from the range of at least 10 J/m 2 for example from the range of 100-3000 J/m 2 .
Особенно хорошие результаты могут быть получены при использовании по существу постоянного ультрафиолетового облучения с плотностью по меньшей мере приблизительно 0,5*10-9 Вт/мм2, например по меньшей мере приблизительно 10-9 Вт/мм2, например по меньшей мере приблизительно 1,5*10-9 Вт/мм2 относительно площади светоизлучающей поверхности, например не больше, чем 10-6 Вт/мм2, например не больше, чем 0,5*10-7 Вт/мм2, например не больше, чем 10-7 Вт/мм2.Particularly good results can be obtained using substantially constant ultraviolet irradiation with a density of at least about 0.5*10 -9 W/mm 2 , for example at least about 10 -9 W/mm 2 , for example at least about 1 .5*10 -9 W/mm 2 relative to the area of the light-emitting surface, for example, not more than 10 -6 W/mm 2 , for example, not more than 0.5*10 -7 W/mm 2 , for example, not more than 10 -7 W/mm 2 .
Ультрафиолетовое облучение, однако, может также использоваться для приложений, отличающийся от для борьбы с обрастанием водных (таких как морской флот) объектов. Ультрафиолетовое облучение может также использоваться для очистки объектов или для поддержания объектов в чистоте от бактерий и т.д. UV irradiation, however, can also be used for applications other than anti-fouling of aquatic (such as marine) facilities. UV irradiation can also be used to clean objects or to keep objects clean of bacteria, etc.
Термин «водный» и подобные ему термины могут относиться как к применениям для пресной воды, так и для соленой воды (и конечно также к применениям для жесткой воды).The term "water" and similar terms can refer to both fresh water and salt water applications (and of course also hard water applications).
В прошлом были предложены модули освещения для борьбы с обрастанием защищаемой поверхности, содержащие по меньшей мере один источник света для генерации света для борьбы с обрастанием, оптическую среду для распределения через нее по меньшей мере части для борьбы с обрастанием, содержащую излучающую поверхность для излучения распределенного света для борьбы с обрастанием в направлении от защищаемой поверхности, когда модуль освещения расположен в, на и/или около защищаемой поверхности, и в которых излучающая поверхность является по существу плоской поверхностью. В частности, эта оптическая среда содержит силиконовый материал, в частности силиконовый материал, выбираемый из группы, содержащей метилсиликоны и/или кремнеземистый материал УФ-сорта. Обычной проблемой со световодами является то, что слишком много света может выходить из них в некоторых частях, и слишком мало - в других частях, что может приводить к неоптимальному распределению выходящего света. Например, в зависимости от положения на поверхности свет должен либо выходить, например, ближе к LED, либо должен быть сохранен в (силиконовом) слое, который функционирует в качестве световода. Последнее может быть сделано несколькими способами. Например, может использоваться коллимация путем применения малых отражателей или линз рядом с LED. Однако это может включать в себя дополнительные оптические элементы, которые могут сделать модуль более дорогим, а процесс производства - более сложным. Кроме того, размеры модуля также могут существенно увеличиться. В настоящем документе термины «силикон» и «силоксан» используются взаимозаменяемо. Здесь термин «силоксан» относится к полисилоксанам, то есть к материалам, которые являются твердыми при комнатной температуре и имеют основную цепь из групп Si-O-Si-.In the past, lighting modules have been proposed for combating fouling of a surface to be protected, comprising at least one light source for generating antifouling light, an optical medium for distributing at least a portion of the antifouling through it, comprising an emitting surface for emitting distributed light for anti-fouling away from the surface to be protected, when the illumination module is located in, on and/or near the surface to be protected, and in which the emitting surface is a substantially flat surface. In particular, this optical medium contains a silicone material, in particular a silicone material selected from the group consisting of methyl silicones and/or UV-grade silica material. A common problem with light guides is that too much light can come out of them in some parts and too little in other parts, which can lead to a sub-optimal distribution of the output light. For example, depending on the position on the surface, the light must either exit, for example, closer to the LED, or must be stored in a (silicone) layer that functions as a light guide. The latter can be done in several ways. For example, collimation can be used by using small reflectors or lenses next to the LED. However, this may include additional optical elements that can make the module more expensive and the manufacturing process more complicated. In addition, the dimensions of the module can also increase significantly. In this document, the terms "silicone" and "siloxane" are used interchangeably. Here, the term "siloxane" refers to polysiloxanes, that is, materials that are solid at room temperature and have a backbone of Si-O-Si- groups.
Кроме того, световоды могут ухудшаться при контакте с химикатами или могут не обеспечивать достаточной прочности при обеспечении относительно тонкого (но УФ-прозрачного) слоя.In addition, the light guides may deteriorate upon contact with chemicals, or may not provide sufficient strength while providing a relatively thin (but UV transparent) layer.
Следовательно, один аспект настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить альтернативную стопку слоев, которая предпочтительно дополнительно по меньшей мере частично устраняла бы один или более из вышеописанных недостатков. Кроме того, один аспект настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ для обеспечения такой стопки слоев.Therefore, one aspect of the present invention is to provide an alternative stack of layers, which would preferably additionally at least partially eliminate one or more of the disadvantages described above. In addition, one aspect of the present invention is to provide a method for providing such a stack of layers.
Задачей настоящего изобретения может быть преодоление или улучшение по меньшей мере одного из недостатков предшествующего уровня техники или обеспечение полезной альтернативы.It may be an object of the present invention to overcome or improve at least one of the disadvantages of the prior art, or to provide a useful alternative.
В настоящем документе предлагается решение, в котором высокая прозрачность оптического слоя, в частности силиконового слоя, объединяется с одним или несколькими слоями, которые обеспечивают дополнительную функцию, и которые позволяют оптическому слою быть тонким и/или, например, быть сделанным из высокопрозрачного силикона. Высокопрозрачные силиконы характеризуются, например, низким содержанием функциональных групп на основной цепи силоксана, которые позволяют образовывать поперечные связи, низким содержанием молекул катализатора, которые облегчают сшивку, и опционально высоким содержанием молекул защиты катализатора, которые стабилизируют катализатор, предотвращая поглощение катализатором ультрафиолетового излучения. В частности, пропускание в диапазоне UV-C, более конкретно на длине волны приблизительно 270 нм, составляет по меньшей мере приблизительно 50%/10 мм, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 70%/10 мм, и еще более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 80%/10 мм.The present document proposes a solution in which the high transparency of an optical layer, in particular a silicone layer, is combined with one or more layers which provide an additional function and which allow the optical layer to be thin and/or, for example, to be made of highly transparent silicone. Highly transparent silicones are characterized, for example, by a low content of functional groups on the siloxane backbone that allow crosslinking, a low content of catalyst molecules that facilitate crosslinking, and optionally a high content of catalyst protection molecules that stabilize the catalyst by preventing the catalyst from absorbing ultraviolet radiation. In particular, the transmission in the UV-C range, more specifically at a wavelength of about 270 nm, is at least about 50%/10 mm, preferably at least about 70%/10 mm, and even more preferably at least about 80 %/10 mm.
Следовательно, в первом аспекте настоящее изобретение предлагает стопку слоев, содержащую первый слой, в частности слой, имеющий относительно высокое пропускание для ультрафиолетового излучения, в частности в вариантах осуществления первый слой силикона, в которой этот первый слой (в настоящем документе также обозначаемый ссылкой на конкретный вариант осуществления слоя силикона или ссылкой на «световод») имеет первую поверхность и вторую поверхность (определяющие толщину (d1) первого слоя силикона), причем первый слой силикона является пропускающим для ультрафиолетового излучения, имеющего одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм, причем эта стопка слоев дополнительно содержит один или более из (i) элемента первого слоя, конфигурируемого на первой стороне первой поверхности, причем в конкретных вариантах осуществления элемент первого слоя связан химическим связыванием с первой поверхностью напрямую или через первый промежуточный слой, который является пропускающим для ультрафиолетового излучения, имеющего одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм, причем элемент первого слоя содержит по меньшей мере первый слой, отличающийся по составу от первого слоя силикона, и причем элемент первого слоя является пропускающим для ультрафиолетового излучения, имеющего одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм; и (ii) элемента второго слоя, конфигурируемого на второй стороне второй поверхности, причем в конкретных вариантах осуществления элемент второго слоя связан химическим связыванием со второй поверхностью напрямую или через второй промежуточный слой, причем элемент второго слоя содержит по меньшей мере второй слой, отличающийся по составу от первого слоя силикона, как определено дополнительно в прилагаемой формуле изобретения.Therefore, in a first aspect, the present invention provides a stack of layers comprising a first layer, in particular a layer having a relatively high transmittance to ultraviolet radiation, in particular in embodiments a first layer of silicone, in which this first layer (herein also referred to as a specific an embodiment of a layer of silicone or referring to "light guide") has a first surface and a second surface (defining the thickness (d1) of the first layer of silicone), and the first layer of silicone is transmissive for ultraviolet radiation having one or more wavelengths selected from the range of 200- 380 nm, wherein this layer stack further comprises one or more of (i) a first layer element configurable on a first side of the first surface, wherein in specific embodiments, the first layer element is chemically bonded to the first surface directly or through a first intermediate layer that is permeable for ultraviolet radiation having one or more wavelengths selected from the range of 200-380 nm, and the element of the first layer contains at least the first layer, which differs in composition from the first layer of silicone, and moreover, the element of the first layer is transmissive for ultraviolet radiation having one or more wavelengths selected from the range of 200-380 nm; and (ii) a second layer element configurable on the second side of the second surface, wherein in specific embodiments, the second layer element is chemically bonded to the second surface directly or through a second intermediate layer, the second layer element comprising at least a second layer differing in composition from the first layer of silicone, as further defined in the appended claims.
В одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также предлагает объект, содержащий поверхность, такую как внешняя поверхность, в котором стопка слоев, определенная в настоящем документе, присоединяется по меньшей мере к части этой поверхности.In one additional aspect, the present invention also provides an object containing a surface, such as an outer surface, in which the stack of layers defined herein is attached to at least a portion of this surface.
В еще одном аспекте настоящее изобретение предлагает способ для обеспечения стопки слоев, такой как определенная в настоящем документе, содержащий связывание (i) первого слоя, в частности слоя, имеющего относительно высокое пропускание для ультрафиолетового излучения и/или видимого света, в частности для ультрафиолетового излучения, в частности в вариантах осуществления первого слоя силикона и (ii) одного или более элемента первого слоя и элемента второго слоя путем одного или более из (i) соединения путем химического связывания первой поверхности первого слоя (в настоящем документе также обозначаемого ссылкой на конкретный вариант осуществления слоя силикона) и элемента первого слоя напрямую или через первый промежуточный слой, и (ii) соединения путем химического связывания второй поверхности слоя силикона и элемента второго слоя напрямую или через второй промежуточный слой, как определено дополнительно в прилагаемой формуле изобретения.In yet another aspect, the present invention provides a method for providing a stack of layers as defined herein, comprising bonding (i) a first layer, in particular a layer having a relatively high transmittance for ultraviolet radiation and/or visible light, in particular for ultraviolet radiation specifically, in embodiments of the first layer of silicone and (ii) one or more of the first layer element and the second layer element by one or more of (i) joining by chemical bonding of the first surface of the first layer (herein also referred to as a specific embodiment silicone layer) and the first layer element directly or through the first intermediate layer, and (ii) bonding by chemically bonding the second surface of the silicone layer and the second layer element directly or through the second intermediate layer, as further defined in the appended claims.
С помощью такой стопки слоев возможно обеспечить слой, который может использоваться в комбинации с источником ультрафиолетового света в качестве системы для борьбы с биообрастанием. Кроме того, такая стопка слоев может включать в себя волновод (в настоящем документе также обозначаемый как «световод») с высокой УФ-прозрачностью и относительно эффективным выводом излучения. Дополнительно к этому такая стопка слоев может иметь относительно высокую прочность и/или непроницаемость для молекул или других частиц, которые могут поглощать ультрафиолетовое излучение (и тем самым приводить к ухудшению стопки слоев). Кроме того, такая стопка слоев может иметь адгезионные свойства. Кроме того, такая стопка слоев может иметь относительно высокую стабильность, поскольку два или более слоев в стопке слоев связываются химически. Следовательно, с помощью такой стопки слоев можно по существу блокировать попадание молекул в световод. Такие молекулы, как органические молекулы, могут (с течением времени) приводить к уменьшению УФ-пропускания световода. Кроме того, с помощью такого элемента световода можно (лучше) распределять ультрафиолетовое излучение по световоду, поскольку на стороне выхода излучения часть света будет отражаться благодаря полному внутреннему отражению, приводя к дополнительному распределению ультрафиолетового излучения по световоду. Кроме того, с помощью такой стопки слоев можно увеличить пропускание световода, что в вариантах осуществления может подразумевать использование механически более слабого, но более УФ-прозрачного силикона. С помощью элемента слоя механическая прочность может быть сохранена или даже улучшена. Также может быть уменьшена толщина световода. Кроме того, с помощью такой стопки слоев ультрафиолетовое излучение, которое выходит с нежелательной стороны, может быть отражено обратно в световод (например, ультрафиолетовое излучение, которое может выходить на второй поверхности световода). Кроме того, с помощью такой стопки слоев можно обеспечить клейкий слой. Например, силиконовый световод может приводить к затруднениям при приклеивании к объекту. Однако когда обеспечивается добавочный слой, который хорошо связывается со световодом и имеет адгезионные свойства, эта проблема решается. Следует отметить, что один или более слоев могут иметь одну или более функциональностей. Например, клейкий слой может также обеспечивать световоду свойства (полного внутреннего) отражения.With such a stack of layers it is possible to provide a layer that can be used in combination with a UV light source as a system for combating biofouling. In addition, such a stack of layers may include a waveguide (herein also referred to as "light guide") with high UV transparency and relatively efficient radiation output. In addition, such a stack of layers may have a relatively high strength and/or impermeability to molecules or other particles that can absorb ultraviolet radiation (and thereby lead to deterioration of the stack of layers). In addition, such a stack of layers may have adhesive properties. In addition, such a layer stack can have relatively high stability since two or more layers in the layer stack are chemically bonded. Therefore, with such a stack of layers, it is possible to essentially block the entry of molecules into the light guide. Molecules such as organic molecules can (over time) lead to a decrease in the UV transmission of the light guide. In addition, with such a light guide element it is possible (better) to distribute the ultraviolet radiation over the light guide, since on the radiation exit side part of the light will be reflected due to total internal reflection, resulting in an additional distribution of ultraviolet radiation over the light guide. In addition, with such a stack of layers it is possible to increase the transmission of the light guide, which in embodiments may involve the use of a mechanically weaker but more UV transparent silicone. With the layer element, the mechanical strength can be maintained or even improved. The thickness of the light guide can also be reduced. In addition, with such a stack of layers, ultraviolet radiation that exits from an undesirable side can be reflected back into the light guide (for example, ultraviolet radiation that can exit on the second surface of the light guide). In addition, an adhesive layer can be provided with such a stack of layers. For example, a silicone light guide can lead to difficulty in adhering to an object. However, when an additional layer is provided that binds well to the light guide and has adhesive properties, this problem is solved. It should be noted that one or more layers may have one or more functionalities. For example, the adhesive layer can also provide (total internal) reflection properties to the light guide.
Следовательно, в одном аспекте настоящее изобретение предлагает систему для борьбы с биообрастанием. В еще одном аспекте настоящее изобретение также предлагает применение определенной в настоящем документе стопки слоев в (функциональной) комбинации с источником ультрафиолетового света в качестве системы для борьбы с биообрастанием.Therefore, in one aspect, the present invention provides a system for combating biofouling. In yet another aspect, the present invention also provides the use of the stack of layers defined herein in (functional) combination with a UV light source as a system for combating biofouling.
Как было указано выше, настоящее изобретение предлагает стопку слоев. Эта стопка слоев содержит по меньшей мере два слоя. Кроме того, эти по меньшей мере два слоя стопки слоев химически связываются друг с другом. Следовательно, эта стопка слоев не является простым ламинатом из двух или более слоев, но может быть ламинатом, в котором по меньшей мере два (смежных) слоя химически связываются друг с другом. Это повышает стабильность стопки слоев, которая может подвергаться механическим воздействиям и т.д. во время срока ее службы.As mentioned above, the present invention provides a stack of layers. This layer stack contains at least two layers. In addition, these at least two layers of the layer stack are chemically bonded to each other. Therefore, this layer stack is not a simple laminate of two or more layers, but may be a laminate in which at least two (adjacent) layers are chemically bonded to each other. This increases the stability of the stack of layers, which can be subjected to mechanical stress, etc. during its service life.
Стопка слоев содержит первый слой. Этот первый слой конфигурируется как волновод (также обозначаемый как «световод»). Первый слой может использоваться для передачи ультрафиолетового излучения. Первый слой может также быть обозначен как оптическая среда, и в конкретных вариантах осуществления может содержать силикон. Оптическая среда может быть обеспечена как (силиконовая) фольга для нанесения на поверхность. В вариантах осуществления эта фольга имеет толщину от пары миллиметров до нескольких сантиметров, такую как 0,05-5 см, например 0,1-5 см или 0,2-2 см. В вариантах осуществления эта фольга по существу не ограничена в любом направлении, перпендикулярном к направлению толщины, обеспечивая по существу большую фольгу, имеющую размеры порядка десятков или сотен квадратных метров. Эта пленка может быть по существу ограничена в размерах в двух ортогональных направлениях, перпендикулярных к направлению толщины пленки, для того, чтобы обеспечить плитку для борьбы с обрастанием; в другом варианте осуществления эта пленка по существу ограничивается размером только в одном направлении, перпендикулярном к направлению толщины пленки, для того, чтобы обеспечить удлиненную полосу пленки для борьбы с обрастанием. Следовательно, оптическая среда может быть предусмотрена в виде плитки или в виде полосы.The layer stack contains the first layer. This first layer is configured as a waveguide (also referred to as "lightguide"). The first layer can be used to transmit ultraviolet radiation. The first layer may also be referred to as an optical medium, and in specific embodiments, the implementation may contain silicone. The optical medium can be provided as a (silicone) foil for application to the surface. In embodiments, this foil has a thickness from a couple of millimeters to several centimeters, such as 0.05-5 cm, such as 0.1-5 cm or 0.2-2 cm. In embodiments, this foil is substantially unrestricted in any direction. , perpendicular to the thickness direction, providing a substantially large foil having dimensions on the order of tens or hundreds of square meters. This film may be substantially dimensionally limited in two orthogonal directions perpendicular to the film thickness direction in order to provide an anti-fouling tile; in another embodiment, the film is substantially limited in size in only one direction, perpendicular to the film thickness direction, in order to provide an elongated strip of antifouling film. Therefore, the optical medium may be provided in the form of a tile or a strip.
Этот слой предпочтительно имеет относительно высокое пропускание для ультрафиолетового излучения и/или видимого света, в частности для ультрафиолетового излучения. В частности, оптический слой является пропускающим для ультрафиолетового излучения. Следовательно, материал оптического слоя является пропускающим для ультрафиолетового излучения. Следовательно, этот материал в настоящем документе также обозначается как пропускающий ультрафиолетовое излучение материал оптического слоя. Например, с помощью высоты оптического слоя можно управлять выводом ультрафиолетового излучения источника света (см. также ниже). В настоящем документе «пропускающий» может например означать, что по меньшей мере 5% ультрафиолетового излучения источника света (который выходит из световода) передаются через оптический слой, предпочтительно по меньшей мере 10%, еще более предпочтительно по меньшей мере 20%, например по меньшей мере 40%, например в диапазоне 40-95% или даже выше. Следует отметить, что это пропускание таким образом относится к излучению, которое не остается в световоде, например благодаря углу падения. Здесь значение пропускания относится к излучению, распространяющемуся перпендикулярно к толщине слоя. Пропускание или проницаемость для света могут быть определены путем подачи света с конкретной длиной волны с первой интенсивностью к материалу и соотнесения интенсивности света с этой длиной волны, измеренной после передачи через материал, с первой интенсивностью света с этой конкретной длиной волны, поданного к этому материалу (см. также разделы E-208 и E-406 в публикации CRC Handbook of Chemistry and Physics, 69th edition, 1088-1989). В конкретных вариантах осуществления пропускание для одной или более длин волн в ультрафиолетовом диапазоне составляет по меньшей мере 1%, например по меньшей мере 2%, по меньшей мере 5%, по меньшей мере 10% по всей длине световода. This layer preferably has a relatively high transmission for ultraviolet radiation and/or visible light, in particular for ultraviolet radiation. In particular, the optical layer is transparent to ultraviolet radiation. Therefore, the material of the optical layer is transparent to ultraviolet radiation. Therefore, this material is also referred to herein as the ultraviolet transmissive material of the optical layer. For example, the height of the optical layer can control the output of ultraviolet radiation from the light source (see also below). As used herein, "transmissive" may, for example, mean that at least 5% of the ultraviolet radiation of the light source (which exits the light guide) is transmitted through the optical layer, preferably at least 10%, even more preferably at least 20%, such as at least least 40%, for example in the range of 40-95% or even higher. It should be noted that this transmission therefore refers to radiation which does not remain in the fiber, for example due to the angle of incidence. Here, the transmission value refers to radiation propagating perpendicular to the layer thickness. Transmittance or transmissivity to light can be determined by applying light at a particular wavelength at a first intensity to a material and relating the intensity of light at that wavelength, measured after transmission through the material, to the first intensity of light at that particular wavelength applied to that material ( see also sections E-208 and E-406 in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 69th edition, 1088-1989). In specific embodiments, the transmission for one or more wavelengths in the ultraviolet range is at least 1%, such as at least 2%, at least 5%, at least 10% along the entire length of the fiber.
В конкретных вариантах осуществления материал можно считать УФ-пропускающим, когда пропускание ультрафиолетового излучения на длине волны ультрафиолетового диапазона, в частности с длиной волны или в диапазоне длин волн описанного в настоящем документе излучения, генерируемого источником излучения, например 280 нм, или излучения UV-B и/или UV-C, через слой материала толщиной 1 мм (такого как силикон или вода), в частности даже через слой материала толщиной 5 мм, при перпендикулярном облучении упомянутым ультрафиолетовым излучением составляет по меньшей мере приблизительно 50%, например по меньшей мере приблизительно 60%, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 80%, например по меньшей мере приблизительно 85% или даже по меньшей мере приблизительно 90%. Следовательно, в вариантах осуществления пропускание для ультрафиолетового излучения, в частности с длиной волны 280 нм, составляет по меньшей мере 80%/мм, и более предпочтительно по меньшей мере 80%/5 мм, например по меньшей мере приблизительно 50%/10 мм. Термин «пропускание» конкретно относится к внутреннему пропусканию. Термин «коэффициент внутреннего пропускания» относится к потере энергии за счет поглощения, тогда как термин «коэффициент полного пропускания» или «коэффициент пропускания» относится к пропусканию с учетом поглощения, рассеивания, отражения и т.д. Пропускание может быть относительно большим; даже коэффициент полного пропускания через слой материала толщиной 5 мм при перпендикулярном облучении (вышеуказанным) ультрафиолетовым излучением может составлять по меньшей мере приблизительно 80%, по меньшей мере приблизительно 85%, по меньшей мере приблизительно 90%. Следовательно, фраза «пропускание в диапазоне UV-C, и более конкретно на длине волны приблизительно 270 нм, составляет по меньшей мере приблизительно 50%/10 мм» и подобные фразы конкретно относятся к внутреннему пропусканию.In particular embodiments, a material may be considered UV transmissive when the transmission of ultraviolet radiation at a wavelength of the ultraviolet range, in particular at or in the wavelength range of the radiation described herein, generated by a radiation source, such as 280 nm, or UV-B radiation and/or UV-C, through a layer of
В конкретных вариантах осуществления внутреннее пропускание составляет по меньшей мере 65%/см.In specific embodiments, the internal transmission is at least 65%/cm.
Как было указано выше, первый слой конкретно представляет собой первый слой силикона. Этот первый слой имеет первую поверхность и вторую поверхность. Первая поверхность и вторая поверхность могут определять толщину (d1) первого слоя силикона. Эта толщина может быть постоянной или может изменяться. В большинстве случаев эта толщина будет по существу постоянной по всему световоду. В частности, эта толщина может быть выбрана из диапазона 0,5-50 мм, например 1-50 мм. В конкретных вариантах осуществления эта толщина составляет максимум 5 мм, например находится в диапазоне 0,5-2,5 мм или 1-2 мм.As mentioned above, the first layer is specifically the first layer of silicone. This first layer has a first surface and a second surface. The first surface and the second surface may define the thickness (d1) of the first layer of silicone. This thickness may be constant or may vary. In most cases, this thickness will be substantially constant throughout the fiber. In particular, this thickness may be selected from the range of 0.5-50 mm, for example 1-50 mm. In specific embodiments, this thickness is at most 5 mm, for example in the range of 0.5-2.5 mm or 1-2 mm.
Как было указано выше, этот первый слой, то есть первый слой силикона, является пропускающим для ультрафиолетового излучения, имеющего одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм. В дополнительных вариантах осуществления первый слой силикона является пропускающим для ультрафиолетового излучения, имеющего одну или более длин волн, выбираемых из одного или более диапазонов UV-A, UV-B и UV-C.As mentioned above, this first layer, ie the first layer of silicone, is transparent to ultraviolet radiation having one or more wavelengths selected from the range of 200-380 nm. In additional embodiments, the implementation of the first layer of silicone is transparent to ultraviolet radiation having one or more wavelengths selected from one or more of the ranges of UV-A, UV-B and UV-C.
Ультрафиолетовое излучение (UV) представляет собой часть электромагнитного света, которая с одной стороны граничит с коротковолновой частью видимого спектра, а с другой стороны с рентгеновским диапазоном электромагнитного излучения. Спектральный диапазон ультрафиолетового света по определению находится приблизительно между 100 и 400 нм (1 нм =10-9 м) и является невидимым для человеческого глаза. Используя классификацию CIE, ультрафиолетовый спектр подразделяется на три диапазона: UVA (длинноволновый) - от 315 до 400 нм; UVB (средневолновый) - от 280 до 315 нм; и UVC (коротковолновый) - от 100 до 280 нм. На самом деле многие фотобиологи часто говорят о неблагоприятных кожных эффектах, проявляющихся в результате воздействия ультрафиолетового облучения при длине волны выше и ниже 320 нм, предлагая таким образом альтернативное определение. Термины «видимый», «видимый свет» или «видимое излучение» относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне приблизительно 380-780 нм.Ultraviolet radiation (UV) is a part of electromagnetic light, which on the one hand borders on the short-wave part of the visible spectrum, and on the other hand on the X-ray range of electromagnetic radiation. The spectral range of ultraviolet light is by definition approximately between 100 and 400 nm (1 nm = 10 -9 m) and is invisible to the human eye. Using the CIE classification, the ultraviolet spectrum is divided into three ranges: UVA (long wavelength) - from 315 to 400 nm; UVB (medium wave) - from 280 to 315 nm; and UVC (shortwave) - from 100 to 280 nm. In fact, many photobiologists often speak of adverse skin effects resulting from exposure to ultraviolet radiation above and below 320 nm, thus offering an alternative definition. The terms "visible", "visible light" or "visible radiation" refers to light having a wavelength in the range of approximately 380-780 nm.
Сильный бактерицидный эффект обеспечивается светом в коротковолновом диапазоне UVC. В дополнение к этому эритема (покраснение кожи) и конъюнктивит (воспаление слизистых оболочек глаза) также могут вызываться этой формой света. Из-за этого, когда используются бактерицидные лампы ультрафиолетового излучения, важно проектировать системы так, чтобы исключить утечку ультрафиолетового света диапазона C и таким образом избежать этих эффектов. В случае подводных источников света поглощение ультрафиолетового света водой может быть достаточно сильным для того, чтобы утечка ультрафиолетового света диапазона C не создавала проблем для людей над поверхностью жидкости. Следовательно, в одном варианте осуществления ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием) представляет собой свет UVC. В еще одном варианте осуществления ультрафиолетовое излучение представляет собой излучение, выбираемое из диапазона длин волн 100-300 нм, предпочтительно 200-300 нм, например 230-300 нм. Следовательно, ультрафиолетовое излучение предпочтительно может быть выбрано из UVC и другого ультрафиолетового излучения вплоть до длины волны приблизительно 300 нм. Хорошие результаты получаются с длинами волн внутри диапазона 100-300 нм, например 200-300 нм.A strong bactericidal effect is provided by light in the shortwave UVC range. In addition to this, erythema (reddening of the skin) and conjunctivitis (inflammation of the mucous membranes of the eye) can also be caused by this form of light. Because of this, when UV germicidal lamps are used, it is important to design systems to prevent leakage of UV C-band light and thus avoid these effects. In the case of underwater light sources, the absorption of ultraviolet light by water can be strong enough that leakage of ultraviolet C-band light does not cause problems for people above the surface of the liquid. Therefore, in one embodiment, the ultraviolet light (anti-fouling light) is UVC light. In yet another embodiment, the ultraviolet radiation is radiation selected from the wavelength range of 100-300 nm, preferably 200-300 nm, such as 230-300 nm. Therefore, ultraviolet radiation may preferably be selected from UVC and other ultraviolet radiation up to a wavelength of approximately 300 nm. Good results are obtained with wavelengths within the range of 100-300 nm, eg 200-300 nm.
Как было указано выше, первый слой сам по себе может быть недостаточно прочным, или может с трудом присоединяться к поверхности объекта, или может быть уязвим для проникновения в него нежелательных частиц. Следовательно, один или более дополнительных слоев могут быть объединены с этим первым слоем. Это может подразумевать обеспечение дополнительного слоя на первом слое, но альтернативно или дополнительно это может также подразумевать обеспечение первого слоя на другом слое. Если явно не указано иное, оба варианта осуществления включены в настоящий документ (см. также ниже обсуждение способа обеспечения стопки слоев). Следовательно, стопка слоев по меньшей мере содержит первый слой, а также дополнительный слой. В конкретных вариантах осуществления с одной или обеих сторон первого слоя может быть предусмотрено один или более слоев.As mentioned above, the first layer itself may not be strong enough, or may be difficult to adhere to the surface of the object, or may be vulnerable to penetration of unwanted particles. Therefore, one or more additional layers may be combined with this first layer. This may involve providing an additional layer on a first layer, but alternatively or additionally, it may also involve providing a first layer on another layer. Unless explicitly stated otherwise, both embodiments are included herein (see also the discussion of layer stacking method below). Therefore, the layer stack at least contains the first layer as well as an additional layer. In particular embodiments, one or more layers may be provided on one or both sides of the first layer.
Следовательно, предпочтительно стопка слоев дополнительно содержит один или более из элемента первого слоя, конфигурируемого на первой стороне первой поверхности, и элемента второго слоя, конфигурируемого на второй стороне второй поверхности. Элемент первого слоя и элемент второго слоя таким образом в вариантах осуществления могут выбираться независимо. Следовательно, один или оба из них могут присутствовать. Каждый элемент слоя включает в себя по меньшей мере один слой. Здесь термин слой может относиться к составному слою, если явно не указано иное.Therefore, preferably, the layer stack further comprises one or more of a first layer element configurable on the first side of the first surface and a second layer element configurable on the second side of the second surface. The first layer element and the second layer element can thus be independently selected in the embodiments. Therefore, one or both of them may be present. Each layer element includes at least one layer. Here, the term layer may refer to a composite layer, unless explicitly stated otherwise.
В частности, с учетом получения прочной стопки слоев, два или более слоев связываются химически. Альтернативно или дополнительно к этому, химически связанный слой может обеспечивать стопке слоев свойства, которые не были бы доступными при использовании одного первого слоя, такого как слой силикона (см. также выше).In particular, in view of obtaining a strong stack of layers, two or more layers are chemically bonded. Alternatively, or in addition to this, the chemically bonded layer can provide properties to the stack of layers that would not be available with a single first layer, such as a layer of silicone (see also above).
Следовательно, в конкретных вариантах осуществления элемент первого слоя связывается химическим связыванием с первой поверхностью напрямую или через первый промежуточный слой. Альтернативно или дополнительно к этому, в конкретных вариантах осуществления элемент второго слоя связывается химическим связыванием со второй поверхностью напрямую или через второй промежуточный слой. Первый промежуточный слой можно считать частью элемента первого слоя. Аналогично, второй промежуточный слой можно считать частью элемента второго слоя.Therefore, in particular embodiments, the element of the first layer is chemically bonded to the first surface, either directly or through the first intermediate layer. Alternatively, or in addition to this, in particular embodiments, the element of the second layer is chemically bonded to the second surface, either directly or via a second intermediate layer. The first intermediate layer can be considered part of the element of the first layer. Likewise, the second intermediate layer can be considered part of the element of the second layer.
Прямое связывание подразумевает, что первый или второй слой и другой слой формируют ламинат с химическими связями, обеспечивающими присоединение. Также возможно наличие одного или более промежуточных слоев. Следовательно, в других вариантах осуществления связывание элемента первого слоя и/или элемента второго слоя может осуществляться посредством промежуточного слоя (слоев), обозначаемых в настоящем документе как первый промежуточный слой и второй промежуточный слой, соответственно. Следует отметить, что такие термины, как «первый слой», «второй слой», «промежуточный слой» могут независимо относиться ко множеству (различных) слоев. Термин «слой» может также относиться к многослойной конструкции из по существу идентичных слоев, которые тем самым формируют многослойную конструкцию.Direct bonding means that the first or second layer and the other layer form a laminate with chemical bonds providing attachment. It is also possible to have one or more intermediate layers. Therefore, in other embodiments, the bonding of the first layer element and/or the second layer element may be via the intermediate layer(s), referred to herein as the first intermediate layer and the second intermediate layer, respectively. It should be noted that terms such as "first layer", "second layer", "intermediate layer" may independently refer to a plurality of (different) layers. The term "layer" may also refer to a sandwich structure of substantially identical layers, which thereby form a sandwich structure.
Термины «первый» и «второй» по существу используются только для различения слоев. Элемент первого слоя связан с первой поверхностью. Этот элемент первого слоя предпочтительно является пропускающим для ультрафиолетового излучения, имеющего одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм. Следовательно, когда наносится первый промежуточный слой, такой промежуточный слой также пропускает ультрафиолетовое излучение, в частности имеющее одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм. В зависимости от вариантов осуществления второй промежуточный слой также может быть пропускающим для ультрафиолетового излучения, в частности имеющего одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм; см. также ниже.The terms "first" and "second" are essentially used only to distinguish between layers. The element of the first layer is associated with the first surface. This element of the first layer is preferably transmissive for ultraviolet radiation having one or more wavelengths selected from the range of 200-380 nm. Therefore, when the first intermediate layer is applied, such an intermediate layer also transmits ultraviolet radiation, in particular having one or more wavelengths selected from the range of 200-380 nm. Depending on embodiments, the second intermediate layer may also be transparent to ultraviolet radiation, in particular having one or more wavelengths selected from the range of 200-380 nm; see also below.
Элемент первого слоя содержит по меньшей мере первый слой, отличающийся по составу от первого слоя силикона. Аналогичным образом элемент второго слоя содержит по меньшей мере второй слой, отличающийся по составу от первого слоя силикона.The element of the first layer contains at least the first layer, which differs in composition from the first layer of silicone. Similarly, the element of the second layer contains at least a second layer, different in composition from the first layer of silicone.
Различия в составах, с одной стороны, между слоями элемента первого слоя и/или элемента второго слоя, а с другой стороны первым слоем могут основываться на использовании материала существенно другого типа, такого как первый силиконовый слой и один или более слоев фторполимера для элемента первого слоя и/или элемента второго слоя. Однако, это также может быть основано на использовании одного или более слоев силикона для элемента первого слоя и/или элемента второго слоя, которые имеют состав, отличающийся от состава первого силиконового слоя. Это различие может заключаться в одном или более из типа и концентрации боковых групп (и/или концевых групп) на силоксановой основной цепи (например метил, винил), добавок, например типа и концентрации катализатора, стабилизирующих катализатор молекул, средней длины цепей силоксана или плотности сшивки и т.д. Первый слой силикона может быть относительно тонким и прозрачным, но при этом относительно слабым и/или уязвимым для попадания в него поглощающих ультрафиолет частиц. Необязательный слой (слои) силикона в одном или более из элемента первого слоя и элемента второго слоя предпочтительно может иметь функциональность, которая улучшает свойства стопки слоев. В вариантах осуществления элемент первого слоя имеет одну или более функциональностей, выбираемых из группы, состоящей из (a) частичного отражения ультрафиолетового излучения, (b) упрочнения стопки слоев и (c) защиты первого слоя силикона. Такие одна или более функциональностей могут быть обеспечены с помощью одного или более слоев. Поскольку световод может быть относительно тонким и может быть также относительно слабым, может быть желательно обеспечить армирующий слой (со стороны первой поверхности световода и/или со стороны второй поверхности световода). Следовательно, в вариантах осуществления элемент первого слоя имеет одно или более из (i) большего предела прочности при сжатии, (ii) большего модуля Юнга и (iii) большей жесткости, чем световод. Например, эти свойства могут быть по меньшей мере на 5%, например по меньшей мере на 10% или по меньшей мере на 20% выше. Таким образом, элемент световода может иметь увеличенную прочность.Differences in composition, on the one hand, between the layers of the element of the first layer and/or element of the second layer, and on the other hand, the first layer can be based on the use of a significantly different type of material, such as the first silicone layer and one or more layers of fluoropolymer for the element of the first layer and/or element of the second layer. However, this can also be based on the use of one or more silicone layers for the first layer element and/or the second layer element, which have a composition different from that of the first silicone layer. This difference may be in one or more of the type and concentration of pendant groups (and/or end groups) on the siloxane backbone (e.g. methyl, vinyl), additives, e.g. type and concentration of catalyst, catalyst stabilizing molecules, average siloxane chain length, or density stitching, etc. The first layer of silicone may be relatively thin and transparent, but relatively weak and/or vulnerable to ingress of ultraviolet absorbing particles. The optional layer(s) of silicone in one or more of the first layer element and the second layer element may preferably have functionality that enhances the properties of the layer stack. In embodiments, the first layer element has one or more functionalities selected from the group consisting of (a) partial UV reflection, (b) strengthening of the layer stack, and (c) protection of the first layer of silicone. Such one or more functionalities may be provided by one or more layers. Since the light guide may be relatively thin and may also be relatively weak, it may be desirable to provide a reinforcing layer (on the first surface of the light guide and/or on the second surface of the light guide). Therefore, in embodiments, the first layer element has one or more of (i) greater compressive strength, (ii) greater Young's modulus, and (iii) greater rigidity than the fiber. For example, these properties may be at least 5%, such as at least 10% or at least 20% higher. Thus, the light guide element can have increased strength.
В конкретных вариантах осуществления элемент первого слоя содержит один или более из (i) алюминиевого слоя, слоя силикона и полимерного слоя, содержащего фторполимер, более предпочтительно элемент первого слоя содержит один или более из (i) алюминиевого слоя и полимерного слоя, содержащего фторполимер. Алюминиевый слой будет относительно тонким, принимая во внимание пропускание элемента первого слоя. Следовательно, в вариантах осуществления элемент первого слоя содержит алюминиевый слой с толщиной, выбираемой из диапазона 5-40 нм, предпочтительно 5-20 нм, который все еще может быть (в некоторой степени) пропускающим ультрафиолетовое излучение. Альтернативно или дополнительно алюминиевый слой может не быть непрерывным слоем, а может представлять собой множество опционально регулярно расположенных алюминиевых островков. Таким образом, эти алюминиевые островки могут иметь толщину в том же самом диапазоне, или выше, поскольку пропускание ультрафиолета может происходить между алюминиевыми островками. Распределение этих островков может быть регулярным, или нерегулярным, или их комбинацией (квазирегулярным). Когда наносятся алюминиевые островки, они могут быть более толстыми, например в диапазоне 40-100 нм или 50-90 нм. Ниже приблизительно 100 нм Al может начать пропускать ультрафиолетовое излучение. Например, использование островков Al с толщиной ~50-90 нм прямо над LED может ограничить пропускание таким уровнем, который все еще позволяет получать эффект борьбы с обрастанием, но отраженный свет может распространяться дальше от LED. Следовательно, для переднего слоя (обращенного к воде) могут быть выгодными островки (частично пропускающего) Al (например на FEP или другом фторполимере), предпочтительно выровненные с положениями LED. На заднем слое (например, обращенном к судну) от алюминиевого слоя может требоваться максимально возможное отражение, и таким образом он может иметь в толщину по меньшей мере 100 нм. Следовательно, когда островки наносятся, островки и источники света могут выравниваться для максимального пропускания или максимального отражения.In particular embodiments, the first layer element comprises one or more of (i) an aluminum layer, a silicone layer, and a fluoropolymer-containing polymer layer, more preferably, the first layer element comprises one or more of (i) an aluminum layer and a fluoropolymer-containing polymer layer. The aluminum layer will be relatively thin considering the transmission of the element of the first layer. Therefore, in embodiments, the first layer element comprises an aluminum layer with a thickness selected from the range of 5-40 nm, preferably 5-20 nm, which can still be (to some extent) UV transmissive. Alternatively or additionally, the aluminum layer may not be a continuous layer, but may be a plurality of optionally regularly spaced aluminum islands. Thus, these aluminum islands can have thicknesses in the same range, or higher, since ultraviolet transmission can occur between the aluminum islands. The distribution of these islands can be regular, or irregular, or a combination of both (quasi-regular). When aluminum islands are applied, they can be thicker, for example in the range of 40-100 nm or 50-90 nm. Below about 100 nm, Al may begin to transmit ultraviolet radiation. For example, using ~50-90 nm thick Al islands directly above the LED can limit transmission to a level that still allows an anti-fouling effect, but the reflected light can travel farther away from the LED. Therefore, for the front layer (facing the water) islands of (partially transmissive) Al (eg on FEP or other fluoropolymer) preferably aligned with the positions of the LED can be advantageous. On the back layer (for example, facing the ship), the aluminum layer may be required to be as reflective as possible, and thus may be at least 100 nm thick. Therefore, when the islands are applied, the islands and light sources can be aligned for maximum transmission or maximum reflection.
Алюминиевый слой, непрерывный или с распределением островков, может быть осажден, например с помощью (плазменного) химического или физического осаждения из паровой фазы, на слой, предпочтительно на полимерный слой. Такой слой может быть слоем силикона, но может также быть (органическим) полимерным слоем. В частности, полимерный материал содержит один или более из фторированного этилена, фторированного пропилена, фторированного этиленпропилена и фторированного пропиленацетата. Такие полимерные материалы могут быть относительно прочными, устойчивыми и пропускающими ультрафиолетовое излучение. Одна сторона алюминиевого слоя может быть направлена к первому (силиконовому) слою; другая сторона алюминиевого слоя может контактировать с другим слоем, таким как слой силикона или полимерный слой, предпочтительно полимерный слой, такой как фторполимер.The aluminum layer, continuous or with a distribution of islands, can be deposited, for example by (plasma) chemical or physical vapor deposition, on the layer, preferably on the polymer layer. Such a layer may be a silicone layer, but may also be an (organic) polymeric layer. In particular, the polymeric material contains one or more of fluorinated ethylene, fluorinated propylene, fluorinated ethylene propylene, and fluorinated propylene acetate. Such polymeric materials can be relatively strong, stable, and transmissive to ultraviolet radiation. One side of the aluminum layer can be directed towards the first (silicone) layer; the other side of the aluminum layer may be in contact with another layer such as a silicone layer or a polymer layer, preferably a polymer layer such as a fluoropolymer.
Таким образом, в вариантах осуществления может быть обеспечена стопка слоев, содержащая первый слой, в частности слой силикона, алюминиевый слой и дополнительный слой, в частности фторполимер. Элемент первого слоя таким образом в вариантах осуществления может содержать алюминиевый слой и дополнительный слой, в частности фторполимер. Как было указано выше, элемент первого слоя предпочтительно является пропускающим ультрафиолетовое излучение, например с одной или более длинами волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм.Thus, in embodiments, a layer stack can be provided comprising a first layer, in particular a silicone layer, an aluminum layer, and an additional layer, in particular a fluoropolymer. The first layer element may thus, in embodiments, comprise an aluminum layer and an additional layer, in particular a fluoropolymer. As mentioned above, the element of the first layer is preferably transmissive to ultraviolet radiation, for example with one or more wavelengths selected from the range of 200-380 nm.
В частности первый слой элемента первого слоя может (также) содержать слой силикона, имеющий большую механическую прочность, чем световод (который может таким образом состоять по существу из силикона, такого как например Lumisil L400). Например, и световод, и первый слой могут содержать силикон. Однако, пропускание УФ-излучения световодом может быть более высоким, тогда как пропускание УФ-излучения слоем силикона может быть более низким (чем у световода).In particular, the first layer of the first layer element may (also) comprise a layer of silicone having greater mechanical strength than the light guide (which may thus consist essentially of silicone, such as for example Lumisil L400). For example, both the light guide and the first layer may contain silicone. However, the UV transmission of the light guide may be higher, while the UV transmission of the silicone layer may be lower (than the light guide).
Элемент первого слоя пропускает по меньшей мере часть ультрафиолетового излучения. Однако элемент первого слоя может также отражать часть ультрафиолетового излучения. Среди прочего это может быть получено с помощью пропускающего ультрафиолетовое излучение слоя, имеющего показатель преломления (в УФ-диапазоне) меньше, чем показатель преломления материала световода (см. также ниже).The element of the first layer transmits at least part of the ultraviolet radiation. However, the element of the first layer may also reflect some of the ultraviolet radiation. Among other things, this can be achieved by using a UV-transmitting layer having a refractive index (in the UV range) lower than that of the fiber material (see also below).
Альтернативно или дополнительно к этому элемент первого слоя может содержать один или более слоев, которые блокируют проникновение молекул в световод. Поскольку может быть (небольшая) диффузия молекул с внешней стороны в световод, это может приводить к уменьшению пропускания УФ-излучения, поскольку в большинстве случаев такие молекулы, как (поглощающие УФ-излучение) органические молекулы могут приводить к образованию продуктов разложения и/или могут ослаблять структуру материала световода. Следовательно, в вариантах осуществления элемент первого слоя выполнен с возможностью препятствовать попаданию органических молекул в световод. Следовательно, элемент первого слоя может иметь защитную функцию.Alternatively, or in addition, the first layer element may comprise one or more layers that block molecules from entering the light guide. Since there may be (small) diffusion of molecules from the outside into the fiber, this may result in a reduction in UV transmission, since in most cases molecules such as (UV-absorbing) organic molecules may lead to the formation of degradation products and/or may weaken the structure of the fiber material. Therefore, in embodiments, the first layer element is configured to prevent organic molecules from entering the light guide. Therefore, the element of the first layer can have a protective function.
Альтернативно или дополнительно к этому, элемент первого слоя может быть выполнен с возможностью препятствовать попаданию неорганических молекул. Кроме того, альтернативно или дополнительно элемент первого слоя может быть выполнен с возможностью препятствовать попаданию ионов. В вариантах осуществления термин «ион» может также относиться к заряженной органической молекуле (например, заряженной молекуле ацетата) или неорганической молекуле (например, заряженной молекуле силиката).Alternatively, or in addition to this, the element of the first layer may be configured to prevent the ingress of inorganic molecules. In addition, alternatively or additionally, the element of the first layer can be configured to prevent the entry of ions. In embodiments, the term "ion" may also refer to a charged organic molecule (eg, a charged acetate molecule) or an inorganic molecule (eg, a charged silicate molecule).
В частности, блокируемыми частицами являются частицы, которые поглощают свет в диапазоне UV-C, такие как поглощающие ультрафиолетовое излучение (органические) молекулы. В частности, блокируемые органические молекулы обычно, но не исключительно, содержат по меньшей мере одну двойную связь, независимо от того, является ли она сложноэфирной, карбонильной, винильной, алкинной, уретановой и т.д. Эти молекулы могут как создаваться морскими организмами, так и присутствовать в море благодаря внешним фактора (разливу нефти и другой промышленной активности).In particular, particles to be blocked are particles that absorb light in the UV-C range, such as ultraviolet absorbing (organic) molecules. In particular, blocked organic molecules usually, but not exclusively, contain at least one double bond, whether it be ester, carbonyl, vinyl, alkyne, urethane, etc. These molecules can either be created by marine organisms or be present in the sea due to external factors (oil spills and other industrial activities).
Альтернативно или дополнительно к этому, элемент первого слоя может быть нанесен для предотвращения попадания воды в световод и/или в слой первого элемента световода, например в том случае, когда наносится золь-гелевый оптический слой (см. также ниже). Alternatively or additionally, the first layer element may be applied to prevent water from entering the fiber and/or the layer of the first fiber element, such as when a sol-gel optical layer is applied (see also below).
Как было указано выше, в вариантах осуществления стопка слоев содержит элемент первого слоя или элемент второго слоя, или и элемент первого слоя, и элемент второго слоя. Следовательно, в вариантах осуществления стопка слоев содержит по меньшей мере элемент второго слоя. В вариантах осуществления элемент второго слоя может иметь одну или более функциональностей, выбираемых из (a) отражения ультрафиолетового излучения, (b) клейкости для приклеивания стопки слоев к объекту, (c) упрочнения стопки слоев и (d) защиты первого слоя силикона. Элемент первого слоя может содержать (под)стопку слоев и/или элемент второго слоя может содержать (под)стопку слоев. Когда элемент первого слоя содержит стопку слоев, эта стопка слоев может быть обозначена как подстопка слоев, поскольку она является частью стопки слоев. Аналогичным образом, когда элемент второго слоя содержит стопку слоев, эта стопка слоев может быть обозначена как подстопка слоев, поскольку она является частью стопки слоев.As noted above, in embodiments, the layer stack comprises a first layer element or a second layer element, or both a first layer element and a second layer element. Therefore, in embodiments, the layer stack contains at least a second layer element. In embodiments, the second layer element may have one or more functionalities selected from (a) reflecting ultraviolet radiation, (b) adhesiveness to adhere the stack of layers to an object, (c) strengthening the stack of layers, and (d) protecting the first layer of silicone. The first layer element may comprise a (sub)stack of layers and/or the second layer element may comprise a (sub)stack of layers. When the element of the first layer contains a stack of layers, this layer stack can be referred to as a substack of layers, since it is part of the layer stack. Similarly, when a second layer element contains a layer stack, that layer stack can be referred to as a substack of layers because it is part of the layer stack.
Для получения отражающих свойств могут быть выбраны различные механизмы. Отражение ультрафиолетового излучения может быть обеспечено отражающим слоем, который основан, например, на алюминиевом покрытии. Также может быть нанесен другой отражающий или рассеивающий материал.Various mechanisms can be chosen to obtain reflective properties. The reflection of ultraviolet radiation can be provided by a reflective layer which is based on, for example, an aluminum coating. Other reflective or diffusing material may also be applied.
Альтернативно или дополнительно к этому, отражение ультрафиолетового излучения может быть обеспечено слоем, который придает световоду полное внутреннее отражение. Например, слой, имеющий более низкий показатель преломления на поверхности световода, может возвращать часть света обратно в световод благодаря полному внутреннему отражению в световоде. Следовательно, при использовании полного внутреннего отражения показатель преломления слоя на поверхности световода может быть существенно меньше, чем показатель преломления материала световода. Например, показатель преломления материала (оптического) слоя, содержащегося в элементе второго слоя, в частности такой слой, находящийся в физическом контакте со второй поверхностью световода, составляет по меньшей мере на 0,02, например по меньшей мере на 0,04 меньше, чем показатель преломления световода (материала световода).Alternatively, or in addition to this, ultraviolet reflection may be provided by a layer which gives the fiber total internal reflection. For example, a layer having a lower refractive index on the surface of the light guide may return some of the light back to the light guide due to total internal reflection in the light guide. Therefore, when using total internal reflection, the refractive index of the layer on the surface of the light guide can be significantly less than the refractive index of the light guide material. For example, the refractive index of the material of the (optical) layer contained in the element of the second layer, in particular such a layer in physical contact with the second surface of the light guide, is at least 0.02, for example at least 0.04 less than refractive index of the light guide (light guide material).
Следовательно, в вариантах осуществления элемент второго слоя содержит один или более из (i) алюминиевого слоя, (ii) слоя силикона, содержащего отражающий материал в виде частиц, и (iii) полимерного слоя, содержащего отражающий материал в виде частиц. Такой полимерный или силиконовый слой является также по существу непоглощающим, но может содержать рассеивающий материал, такой как, например, частицы BN, Al2O3, BaSO4, MgO, PTFE (политетрафторэтилена) и т.д. Средневзвешенные размеры частиц могут находиться, например, в диапазоне 5-400 нм, более конкретно в диапазоне 50-200 нм. Кроме того, в вариантах осуществления рассеивающий материал может присутствовать в количестве 0,001-1 об.%, например в диапазоне 0,001-0,1 об.%. Такой слой силикона в большинстве случаев также будет иметь другой состав, чем первый слой силикона. Как было указано выше, эта разница может заключаться в одной или более боковых группах (например метильных), добавках и т.д. Следовательно, в конкретных вариантах осуществления элемент второго слоя содержит слой, содержащий одно или больше из силоксана и полимерного материала с внедренным в него отражающим материалом в виде частиц. В частности, этот слой содержит одно или более из силоксана и фторполимера. В вариантах осуществления материал в виде частиц содержит нитрид бора. Следовательно, в конкретных вариантах осуществления слой в элементе второго слоя содержит силикон с зернистым материалом, в частности нитридом бора (BN) внутри него. Зернистый материал выполнен с возможностью рассеивания ультрафиолетового излучения. Поскольку силоксан может быть более легко функционализирован, чем фторполимер, в конкретных вариантах осуществления может применяться силикон. Альтернативно или дополнительно к этому, элемент второго слоя может содержать (iv) полимерный слой, имеющий показатель преломления меньше, чем у первого слоя силикона. В частности, такой полимерный слой (имеющий показатель преломления меньше, чем у первого слоя силикона) может содержать фторполимер (описанный в настоящем документе). Как уже было указано, показатель преломления может быть по меньшей мере на 0,02, например по меньшей мере на 0,04 меньше, чем показатель преломления первого слоя силикона.Therefore, in embodiments, the second layer element comprises one or more of (i) an aluminum layer, (ii) a silicone layer containing a particulate reflective material, and (iii) a polymer layer containing a particulate reflective material. Such a polymeric or silicone layer is also substantially non-absorbent, but may contain scattering material such as, for example, particles of BN, Al 2 O 3 , BaSO 4 , MgO, PTFE (polytetrafluoroethylene), etc. The weight average particle sizes may be, for example, in the range of 5-400 nm, more specifically in the range of 50-200 nm. In addition, in embodiments, the scattering material may be present in an amount of 0.001-1 vol.%, for example in the range of 0.001-0.1 vol.%. Such a layer of silicone will in most cases also have a different composition than the first layer of silicone. As mentioned above, this difference may be in one or more side groups (eg methyl), additives, etc. Therefore, in particular embodiments, the second layer element comprises a layer containing one or more of a siloxane and a polymeric material with a particulate reflective material embedded therein. In particular, this layer contains one or more of a siloxane and a fluoropolymer. In embodiments, the particulate material comprises boron nitride. Therefore, in specific embodiments, the implementation of the layer in the element of the second layer contains silicone with a granular material, in particular boron nitride (BN) inside it. The granular material is configured to scatter ultraviolet radiation. Because a siloxane can be more easily functionalized than a fluoropolymer, silicone can be used in specific embodiments. Alternatively, or in addition to this, the second layer element may comprise (iv) a polymeric layer having a refractive index less than that of the first silicone layer. In particular, such a polymer layer (having a refractive index less than that of the first silicone layer) may contain a fluoropolymer (described herein). As already mentioned, the refractive index may be at least 0.02, for example at least 0.04 less than the refractive index of the first silicone layer.
В вариантах осуществления полимерный материал содержит один или более из фторированного этилена, фторированного пропилена, фторированного этиленпропилена и фторированного пропиленацетата. Такой материал (материалы) может использоваться в вариантах осуществления без зернистого материала, поскольку показатель преломления может быть ниже, чем у силикона. Следовательно, содержащий фторполимер слой может также использоваться в качестве отражающего слоя (см. также выше). Такой слой может способствовать внутреннему отражению первого слоя силикона.In embodiments, the polymeric material contains one or more of fluorinated ethylene, fluorinated propylene, fluorinated ethylene propylene, and fluorinated propylene acetate. Such material(s) may be used in embodiments without particulate material since the refractive index may be lower than that of silicone. Therefore, the fluoropolymer-containing layer can also be used as a reflective layer (see also above). Such a layer may contribute to the internal reflection of the first layer of silicone.
Как было указано выше, алюминиевый слой также может использоваться в качестве отражающего слоя. Поскольку элемент второго слоя во всей его полноте не обязан быть пропускающим, так как этот элемент второго слоя может использоваться для присоединения к поверхности объекта, этот слой может по существу быть более толстым, чем тогда, когда алюминиевый слой применяется в элементе первого слоя. Следовательно, алюминиевый слой также может использоваться для (дополнительного) упрочнения стопки слоев. В вариантах осуществления элемент второго слоя содержит алюминиевый слой, имеющий толщину в диапазоне по меньшей мере 50 нм, например по меньшей мере 90 нм, по меньшей мере 100 нм, по меньшей мере 120 нм, например по меньшей мере 200 нм. При слишком малых толщинах этот слой может быть частично пропускающим, а при толщинах ≥ 50 нм, таких как ≥ 90 нм, более конкретно по меньшей мере 100 нм, этот слой может быть главным образом или по существу только отражающим. Одна сторона алюминиевого слоя может быть обращена к первому слою силикона; другая сторона алюминиевого слоя может контактировать с другим слоем, таким как слой силикона или полимерный слой, без обязательных конкретных свойств УФ-прозрачности или отражения, в частности с полимерным слоем, таким как, например, фторполимер, но также могут использоваться и другие полимеры. Фторполимер может, однако, быть особенно полезным в тех вариантах осуществления, в которых алюминиевый слой является узорчатым.As mentioned above, the aluminum layer can also be used as a reflective layer. Since the second layer element in its entirety does not have to be transmissive, since this second layer element can be used to adhere to the surface of an object, this layer can be substantially thicker than when the aluminum layer is used in the first layer element. Therefore, the aluminum layer can also be used to (further) reinforce the stack of layers. In embodiments, the second layer element comprises an aluminum layer having a thickness in the range of at least 50 nm, such as at least 90 nm, at least 100 nm, at least 120 nm, such as at least 200 nm. At too thin thicknesses, this layer may be partially transmissive, and at thicknesses ≥ 50 nm, such as ≥ 90 nm, more specifically at least 100 nm, this layer may be mainly or essentially only reflective. One side of the aluminum layer may face the first silicone layer; the other side of the aluminum layer may be in contact with another layer, such as a silicone layer or a polymer layer, without having specific UV transparency or reflection properties, in particular with a polymer layer such as, for example, a fluoropolymer, but other polymers may also be used. The fluoropolymer may, however, be particularly useful in those embodiments in which the aluminum layer is patterned.
Кроме того, элемент второго слоя может использоваться для обеспечения адгезии элемента световода. Поскольку, например, силиконовые световоды могут с трудом приклеиваться к объектам, таким как корпус сосуда, может быть предусмотрен клейкий слой. Следовательно, в конкретных вариантах осуществления элемент второго слоя содержит один или более элементов второго слоя, имеющих одну или более функциональностей, выбираемых из (a) отражения ультрафиолетового излучения и (b) клейкости для приклеивания световода к объекту. В вариантах осуществления элемент второго слоя может содержать первый отражающий слой, контактирующий со второй поверхностью световода, и первый клейкий слой, конфигурируемый как наружный слой элемента второго слоя.In addition, a second layer element may be used to provide adhesion to the light guide element. Since, for example, silicone light guides can be difficult to adhere to objects such as the body of a vessel, an adhesive layer can be provided. Therefore, in particular embodiments, the second layer element comprises one or more second layer elements having one or more functionalities selected from (a) UV reflectance and (b) adhesiveness to adhere the light guide to an object. In embodiments, the second layer element may comprise a first reflective layer in contact with the second surface of the light guide and a first adhesive layer configurable as the outer layer of the second layer element.
Кроме того, единственный слой может обеспечивать более одной функциональности. Это может относиться как к элементу первого слоя, так и к элементу второго слоя.In addition, a single layer may provide more than one functionality. This can apply to both the element of the first layer and the element of the second layer.
Например, в конкретных вариантах осуществления настоящее изобретение также предлагает клейкий слой, в частности такой слой, находящийся в физическом контакте со второй поверхностью световода, который содержит материал, являющийся в принципе пропускающим ультрафиолетовое излучение, но который имеет меньший показатель преломления, чем материал световода, в частности по меньшей мере на 0,02, например по меньшей мере на 0,04 меньше, чем показатель преломления (материала) световода.For example, in specific embodiments, the present invention also provides an adhesive layer, in particular such a layer in physical contact with the second surface of the light guide, which contains a material that is inherently transmissive to ultraviolet radiation, but which has a lower refractive index than the light guide material, in in particular at least 0.02, for example at least 0.04 less than the refractive index (material) of the light guide.
Следовательно, в конкретных вариантах осуществления элемент световода содержит как элемент первого слоя, так и элемент второго слоя, причем оба элемента слоя содержат слой, имеющий показатель преломления ниже, чем у световода.Therefore, in particular embodiments, the light guide element comprises both a first layer element and a second layer element, with both layer elements comprising a layer having a refractive index lower than that of the light guide.
Как было указано выше, может использоваться слой, который является пропускающим для интересующего излучения, такого как ультрафиолетовое излучение, но который имеет показатель преломления ниже, чем у первого (силиконового) слоя. Такой слой может использоваться в элементе первого слоя. Альтернативно или дополнительно к этому, такой слой может использоваться в элементе второго слоя. Следовательно, далее объясняются некоторые дополнительные аспекты относительно такой комбинации первого слоя силикона и смежного пропускающего излучение слоя.As mentioned above, a layer can be used which is transparent to the radiation of interest, such as ultraviolet radiation, but which has a lower refractive index than the first (silicone) layer. Such a layer can be used in the element of the first layer. Alternatively or additionally, such a layer may be used in a second layer element. Therefore, some additional aspects regarding such a combination of a first silicone layer and an adjacent radiation-transmitting layer are explained below.
Как было указано выше, первый слой также может быть обозначен как слой световода, или волноводный слой, или волновод, и т.д. Световод может иметь пластинчатую форму. Пластинчатая форма в вариантах осуществления может быть искривленной в одном или двух направлениях, или может искривляться в одном или двух направлениях, как это может иметь место с силиконом. В частности, световод имеет высоту существенно меньшую, чем длина или ширина, например по меньшей мере в 5 раз меньшую, и более предпочтительно по меньшей мере в 10 раз меньшую. По меньшей мере одна из поверхностей (из двух поверхностей, определяющих высоту световода) или по меньшей мере часть такой первой поверхности световода (в настоящем документе также обозначаемой как «первая поверхность») может использоваться в качестве поверхности вывода светового излучения. Эта поверхность в настоящем документе также обозначается как первая поверхность световода. Ультрафиолетовое излучение может выходить из этой поверхности. Некоторый выход желателен с точки зрения функции защиты от биообрастания, но слишком много излучения может выходить, или излучение может выходить в неправильных частях первой поверхности световода. As mentioned above, the first layer can also be referred to as a light guide layer, or a waveguide layer, or a waveguide, etc. The light guide may be plate-shaped. The plate shape in embodiments may be curved in one or two directions, or may be curved in one or two directions, as may be the case with silicone. In particular, the light guide has a height substantially less than the length or width, for example at least 5 times less, and more preferably at least 10 times less. At least one of the surfaces (of the two surfaces defining the height of the light guide) or at least a portion of such a first light guide surface (herein also referred to as the "first surface") can be used as the light output surface. This surface is also referred to herein as the first surface of the light guide. Ultraviolet radiation can escape from this surface. Some output is desirable from the point of view of the anti-biofouling function, but too much radiation may be emitted, or radiation may be output at the wrong portions of the first surface of the light guide.
С этой целью, настоящее изобретение предлагает в вариантах осуществления оптический слой, который находится в контакте по меньшей мере с частью первой поверхности световода. Этот оптический слой имеет показатель преломления меньше, чем у воды, особенно для УФ-излучения источника света, используемого в комбинации со световодом (см. дополнительно также ниже). Оптический слой находится в оптическом и/или физическом контакте по меньшей мере с частью световода. В частности, оптический слой находится в физическом контакте по меньшей мере с частью первой поверхности световода.To this end, the present invention provides, in embodiments, an optical layer that is in contact with at least a portion of the first surface of the light guide. This optical layer has a refractive index less than that of water, especially for the UV radiation of a light source used in combination with a light guide (see further also below). The optical layer is in optical and/or physical contact with at least a portion of the light guide. In particular, the optical layer is in physical contact with at least a portion of the first surface of the light guide.
В вариантах осуществления показатель преломления оптического слоя составляет по меньшей мере на 2% меньше, например по меньшей мере на 5% меньше, чем показатель преломления морской воды. В вариантах осуществления оптический слой имеет первый показатель преломления (n1) меньше чем 1,36 на длине волны 280 нм. На длине волны 280 нм показатель преломления воды, включая морскую воду, равен или выше чем 1,36. Следовательно, показатель преломления оптического слоя должен быть меньше чем это значение, например по меньшей мере на вышеуказанные 5%. Следовательно, в более конкретных вариантах осуществления первый показатель преломления (n1) равен или меньше чем 1,35 на длине волны 280 нм, например равен или меньше чем 1,34 на длине волны 280 нм, равен или меньше чем 1,30 на длине волны 280 нм, равен или меньше чем 1,25 на длине волны 280 нм, или равен или меньше чем приблизительно 1,22 на длине волны 280 нм. В частности, первый показатель преломления оптического слоя может быть по меньшей мере приблизительно равен 1 (на длине волны 280 нм), например по меньшей мере приблизительно 1,10 (на длине волны 280 нм), например по меньшей мере приблизительно 1,15 (на длине волны 280 нм). В конкретных вариантах осуществления показатель преломления оптического слоя составляет по меньшей мере на 0,02, например по меньшей мере на 0,04 меньше, чем показатель преломления (материала) световода.In embodiments, the refractive index of the optical layer is at least 2% less, such as at least 5% less than the refractive index of sea water. In embodiments, the optical layer has a first refractive index (n1) of less than 1.36 at a wavelength of 280 nm. At a wavelength of 280 nm, the refractive index of water, including sea water, is equal to or greater than 1.36. Therefore, the refractive index of the optical layer should be less than this value, for example by at least the above 5%. Therefore, in more specific embodiments, the first refractive index (n1) is equal to or less than 1.35 at a wavelength of 280 nm, for example, equal to or less than 1.34 at a wavelength of 280 nm, equal to or less than 1.30 at a wavelength 280 nm, equal to or less than 1.25 at 280 nm, or equal to or less than about 1.22 at 280 nm. In particular, the first refractive index of the optical layer may be at least about 1 (at 280 nm), such as at least about 1.10 (at 280 nm), such as at least about 1.15 (at 280 nm). wavelength 280 nm). In specific embodiments, the refractive index of the optical layer is at least 0.02, such as at least 0.04 less than the refractive index (material) of the light guide.
Такой оптический слой может содержать, или по существу состоять из фторполимера.Such an optical layer may contain, or essentially consist of, a fluoropolymer.
Выбор для определения показателя преломления на длине волны 280 нм не означает, что источник света, используемый для обеспечения света для борьбы с биообрастанием, обязательно обеспечивает излучение на длине волны 280 нм, или обеспечивает излучение, имеющее доминирующую длину волны 280 нм. Эта длина волны выбрана только ради определения. Например, если бы использовалась длина волны 200 нм или 300 нм, показатель преломления оптического слоя на этих длинах волн был бы меньше чем 1,39 или 1,35, соответственно.The choice to determine the refractive index at a wavelength of 280 nm does not mean that the light source used to provide light for combating biofouling necessarily provides radiation at a wavelength of 280 nm, or provides radiation having a dominant wavelength of 280 nm. This wavelength is chosen for the sake of definition only. For example, if a wavelength of 200 nm or 300 nm were used, the refractive index of the optical layer at these wavelengths would be less than 1.39 or 1.35, respectively.
Показатель преломления, используемый в настоящем документе, измеряется при атмосферном давлении и температуре 25°C. Справочные значения для воды можно найти в издании George M. Hale et al., Applied Optics, 1973, Vol. 12, No.3, p. 555-563, которое включено в настоящий документ посредством ссылки. The refractive index used in this document is measured at atmospheric pressure and a temperature of 25°C. Reference values for water can be found in George M. Hale et al., Applied Optics, 1973, Vol. 12, No.3, p. 555-563, which is incorporated herein by reference.
В частности, оптический слой имеет первый показатель преломления (n1) меньше, в частности по меньшей мере на 2% меньше, например по меньшей мере на 5% меньше, чем показатель преломления воды при 25°C (и атмосферном давлении), например в диапазоне приблизительно 80-98% от показателя преломления воды при 25°C (и атмосферном давлении), например в диапазоне приблизительно 85-95%. Показатель или показатели преломления воды, указанные в настоящем документе, могут относиться к деминерализованной воде. Конечно же, это не означает того, что настоящее изобретение должно применяться в деминерализованной воде. Только показатель преломления оптического слоя может быть определен относительно деминерализованной воды, например показатель преломления оптического слоя, являющийся по меньшей мере на 2% более низким, чем показатель преломления (деминерализованной) воды (при 25°C и при атмосферном давлении). Показатель преломления оптического слоя и воды (таким образом) оценивается по существу при идентичных условиях (например, при 25°C и атмосферном давлении). Для воды могут использоваться справочные значения, например приведенные в публикации за авторством Hale et al. (см. выше). In particular, the optical layer has a first refractive index (n1) less, in particular at least 2% less, for example at least 5% less than the refractive index of water at 25°C (and atmospheric pressure), for example in the range about 80-98% of the refractive index of water at 25° C. (and atmospheric pressure), eg in the range of about 85-95%. The index or indices of refraction of water referred to herein may refer to demineralized water. Of course, this does not mean that the present invention should be applied to demineralized water. Only the refractive index of the optical layer can be determined relative to demineralized water, for example the refractive index of the optical layer being at least 2% lower than the refractive index of (demineralized) water (at 25° C. and at atmospheric pressure). The refractive index of the optical layer and water (thus) is evaluated under substantially identical conditions (eg, at 25° C. and atmospheric pressure). For water, reference values can be used, such as those given in Hale et al. (see above).
Вышеуказанные значения для коэффициента преломления оптического слоя могут означать, что материал оптического слоя имеет такой показатель преломления. Однако, как будет объяснено ниже, при введении пористости в оптический слой у материал оптического слоя может также иметь (слегка) больший коэффициент преломления. Оптический слой по сути имеет показатель преломления ниже, чем у воды, и/или показатель преломления ниже, чем 1,36 на длине волны 280 нм. The above values for the refractive index of the optical layer may mean that the material of the optical layer has such a refractive index. However, as will be explained below, by introducing porosity into the optical layer, y may also have a (slightly) higher refractive index. The optical layer essentially has a refractive index lower than that of water and/or a refractive index lower than 1.36 at a wavelength of 280 nm.
Химический состав пропускающего ультрафиолетовое излучение материала оптического слоя и/или морфология оптического слоя предпочтительно отличаются от химического состава материала световода и/или морфологии световода. Следовательно, предпочтительно имеется (прозрачная) граница между световодом и оптическим слоем.The chemical composition of the ultraviolet-transmitting material of the optical layer and/or the morphology of the optical layer preferably differ from the chemical composition of the material of the light guide and/or the morphology of the light guide. Therefore, there is preferably a (transparent) boundary between the light guide and the optical layer.
Оптический слой может использоваться для расширения диапазона углов падения, при которых свет остается в световоде. Следует отметить, что например световод, сделанный из силикона, но без оптического слоя, будучи погруженным в воду, может показывать некоторое полное внутреннее отражение (TIR), хотя по существу только под очень пологими углами (поскольку разность коэффициента преломления между водой и силиконом является очень малой). Добавление оптического слоя поверх силикона (или другого материала) с коэффициентом преломления ниже, чем у воды, будет увеличивать «диапазон углов», которые фактически отразятся в соответствии с TIR. Следовательно, больше света будет оставаться внутри световода.The optical layer can be used to extend the range of incidence angles at which light remains in the fiber. It should be noted that, for example, a fiber made of silicone but without an optical layer, when immersed in water, may show some total internal reflection (TIR), although essentially only at very shallow angles (because the refractive index difference between water and silicone is very small). Adding an optical layer on top of silicone (or other material) with a refractive index lower than that of water will increase the "range of angles" that will actually be reflected according to TIR. Consequently, more light will remain inside the fiber.
Оптический слой может конфигурироваться по всей первой поверхности световода, но в других вариантах осуществления может также находиться только на части первой поверхности световода. Кроме того, оптический слой может быть предусмотрен с различными толщинами на различных частях первой поверхности световода. Таким образом положения, в которых (больше) ультрафиолетового излучения должно быть отражено обратно в световод, могут быть получены путем обеспечения этого слоя и положения, в которых (меньше) ультрафиолетового излучения должно быть отражено обратно в световод, могут быть получены за счет отсутствия этого слоя. Таким образом, а также и другими способами, узорчатый слой может быть обеспечен в частности для равномерного распределения выхода света от источника света из первой поверхности световода. Следовательно, в вариантах осуществления оптический слой является узорчатым оптическим слоем с одной или более первых областей, содержащих упомянутый материал оптического слоя с первой толщиной слоя (h1), а также с одной или более вторых областей, содержащих упомянутый материал оптического слоя со второй толщиной слоя (h2) в диапазоне 0≤h2<h1. При h2=0 оптический слой отсутствует. Толщина первого слоя предпочтительно составляет по меньшей мере 100 нм, более предпочтительно по меньшей мере 200 нм, еще более предпочтительно по меньшей мере 300 нм, например по меньшей мере 400 нм, например в диапазоне 400 нм - 20 мкм, 1-15 мкм или 2-10 мкм. Однако также возможны более толстые слои, например вплоть до приблизительно 2 мм, например вплоть до приблизительно 1 мм (и в частности по меньшей мере 200 нм, например по меньшей мере 300 нм). При такой толщине ультрафиолетовое излучение может передаваться через оптический слой, в частности когда используются один или более из упомянутых в настоящем документе материалов. Следовательно, оптический слой может быть выбран так, чтобы было получено указанное в настоящем документе пропускание. Это известно специалистам в данной области техники.The optical layer may be configured over the entire first surface of the light guide, but in other embodiments, it may also be on only a portion of the first surface of the light guide. In addition, the optical layer may be provided with different thicknesses on different portions of the first surface of the light guide. Thus, positions where (more) UV should be reflected back to the fiber can be obtained by providing this layer and positions where (less) UV should be reflected back to the fiber can be obtained by not having this layer. . In this way, as well as in other ways, the patterned layer can be provided in particular to evenly distribute the light output from the light source from the first surface of the light guide. Therefore, in embodiments, the optical layer is a patterned optical layer with one or more first regions containing said optical layer material with a first layer thickness (h1), as well as one or more second regions containing said optical layer material with a second layer thickness ( h2) in the range 0≤h2<h1. At h2=0, there is no optical layer. The thickness of the first layer is preferably at least 100 nm, more preferably at least 200 nm, even more preferably at least 300 nm, such as at least 400 nm, such as in the range of 400 nm - 20 µm, 1-15 µm or 2 -10 µm. However, thicker layers are also possible, eg up to about 2 mm, eg up to about 1 mm (and in particular at least 200 nm, eg at least 300 nm). With such a thickness, ultraviolet radiation can be transmitted through the optical layer, in particular when one or more of the materials mentioned herein are used. Therefore, the optical layer can be selected so that the transmission specified herein is obtained. This is known to those skilled in the art.
Как было указано выше, материал оптического слоя может иметь низкий показатель преломления, например ниже, чем у воды.As mentioned above, the material of the optical layer may have a low refractive index, eg lower than that of water.
Оптический слой может включать в себя поры. Термин «пора» может также относиться к «полости». Такие поры могут содержать газ, такой как инертный газ, CO2 или воздух. За счет такой пористой структуры коэффициент преломления оптического слоя также может быть относительно низким.The optical layer may include pores. The term "pore" can also refer to "cavity". Such pores may contain a gas such as an inert gas, CO 2 or air. Due to such a porous structure, the refractive index of the optical layer can also be relatively low.
В частности, поры являются порами, содержащими газ. Например, во время производства оптического слоя газ может захватываться в этом слое, обеспечивая тем самым оптический слой со своего рода пористой структурой, хотя такие поры могут быть недоступны снаружи.In particular, the pores are pores containing gas. For example, during the production of an optical layer, gas can be trapped in this layer, thereby providing an optical layer with a kind of porous structure, although such pores may not be accessible from the outside.
Альтернативно или дополнительно к этому, в вариантах осуществления эти поры могут быть доступными снаружи, но этот доступ по существу блокируется слоем, таким как водостойкий слой или водонепроницаемый слой.Alternatively or additionally to this, in embodiments, these pores may be accessible from the outside, but this access is essentially blocked by a layer, such as a waterproof layer or a waterproof layer.
Альтернативно или дополнительно к этому, поры могут быть доступными снаружи для газа, но они могут иметь такие размеры, опционально в комбинации с водоотталкивающим материалом в порах (или самим пористым материалом), что вода по существу не попадает в поры.Alternatively, or in addition to this, the pores may be accessible from the outside to the gas, but they may be sized, optionally in combination with the water-repellent material in the pores (or the porous material itself), such that water is essentially kept out of the pores.
В вариантах осуществления оптический слой представляет собой пористый оптический слой, имеющий пористость в диапазоне 5-70%, например 10-50%. Пористость может быть определена, например, по объему слоя, объемной массовой плотности, известной для данного материала оптического слоя, и массе слоя. На основе этого пористость может быть определена, поскольку занимаемый объем превышает теоретический объем без пористости, определяемый на основе массы. В конкретных вариантах осуществления размеры пор составляют меньше чем приблизительно 300 нм, например меньше чем приблизительно 200 нм. В конкретных вариантах осуществления эти размеры могут быть меньше, чем доминирующая длина волны излучения источника света, который может использоваться в комбинации с элементом световода.In embodiments, the optical layer is a porous optical layer having a porosity in the range of 5-70%, such as 10-50%. The porosity can be determined, for example, from the volume of the layer, the bulk density known for a given material of the optical layer, and the weight of the layer. Based on this, the porosity can be determined because the occupied volume is greater than the theoretical volume without porosity determined on the basis of mass. In particular embodiments, pore sizes are less than about 300 nm, such as less than about 200 nm. In particular embodiments, these dimensions may be less than the dominant emission wavelength of the light source that may be used in combination with the light guide element.
В вариантах осуществления материал оптического слоя содержит золь-гелевый материал. Способы получения слоев золь-геля или пористых слоев известны в данной области техники и описаны, например, в патентных документах WO2012/125271, US2011/0111203, US4271210 и в публикации Guangming Wu et al., Materials Science Engineering B78, 135-139, которые включены в настоящий документ посредством ссылки.In embodiments, the optical layer material comprises a sol-gel material. Methods for producing sol-gel layers or porous layers are known in the art and are described, for example, in patent documents WO2012/125271, US2011/0111203, US4271210 and Guangming Wu et al., Materials Science Engineering B78, 135-139, which incorporated herein by reference.
Следовательно, в вариантах осуществления материал с низким показателем преломления представляет собой микропористый материал. Этот материал в вариантах осуществления быть получен способом золь-геля, например из MTMS/TEOS (метилтриметоксисилан/тетраэтоксисилан), где микропористость может быть достигнута за счет использования мыла (например полиэтиленоксида). Микропоры в золь-геле имеют размеры меньше, чем длина волны ультрафиолетового света, что предотвращает высокие потери благодаря рассеиванию. Материалы с низким показателем преломления могут наноситься в виде тонкого слоя. Такой слой с низким показателем преломления увеличивает угол полного отражения, и тем самым уменьшает выход света. Оптический слой в вариантах осуществления может содержать одно или более из алюмината и силиката.Therefore, in embodiments, the low refractive index material is a microporous material. This material in embodiments be produced by a sol-gel process, for example from MTMS/TEOS (methyltrimethoxysilane/tetraethoxysilane), where microporosity can be achieved through the use of soap (eg polyethylene oxide). The micropores in the sol-gel are smaller than the wavelength of ultraviolet light, which prevents high losses due to scattering. Materials with a low refractive index can be deposited as a thin layer. Such a low refractive index layer increases the angle of total reflection, and thereby reduces the light output. The optical layer in embodiments may comprise one or more of an aluminate and a silicate.
Термин «оптический слой» может также относиться ко множеству (различных) оптических слоев, конфигурируемых как стопка слоев и обеспечивающих стопку оптических слоев (которая в настоящем документе также может обозначаться как «первая стопка оптических слоев», или «первая стопка слоев», или «стопка слоев», или «первая стопка слоев»). Такая стопка оптических слоев в настоящем документе обозначается просто как «оптический слой». Следовательно, в вариантах осуществления элемент первого слоя может включать в себя единственный слой или множество слоев, уложенных друг на друга.The term "optical layer" may also refer to a plurality of (different) optical layers configured as a layer stack and providing an optical layer stack (which may also be referred to herein as "first optical layer stack" or "first layer stack" or " stack of layers", or "first stack of layers"). Such a stack of optical layers is herein simply referred to as an "optical layer". Therefore, in embodiments, the first layer element may include a single layer or multiple layers stacked on top of each other.
Как было указано выше, элемент первого слоя содержит химические связи с первым слоем силикона, и/или второй слой содержит химические связи с первым слоем силикона.As mentioned above, the element of the first layer contains chemical bonds with the first layer of silicone, and/or the second layer contains chemical bonds with the first layer of silicone.
В частности, химическое связывание представляет собой одно или более из амидного связывания, сложноэфирного связывания, эфирного связывания и связывания Si-O-Al. С этой целью первый слой силикона, полимерный слой, алюминиевый слой или промежуточный слой могут включать в себя функциональные группы, которые при контакте различных материалов обеспечивают химическое связывание между этими материалами. Это будет дополнительно объяснено ниже. Опционально между, например, полимерным слоем или алюминиевым слоем может находиться промежуточный слой. Это может быть фторполимер, и предпочтительно силикон (см. также выше). Следовательно, в вариантах осуществления один или более из первого промежуточного слоя и второго промежуточного слоя содержит (второй) слой силикона, имеющий состав, отличающийся от первого слоя силикона.In particular, the chemical bonding is one or more of amide bonding, ester bonding, ester bonding, and Si-O-Al bonding. To this end, the first silicone layer, polymeric layer, aluminum layer or intermediate layer may include functional groups that, when different materials come into contact, provide a chemical bond between these materials. This will be further explained below. Optionally, between, for example, the polymer layer or the aluminum layer can be an intermediate layer. This may be a fluoropolymer, and preferably silicone (see also above). Therefore, in embodiments, one or more of the first intermediate layer and the second intermediate layer comprises a (second) layer of silicone having a composition different from the first layer of silicone.
В вариантах осуществления стопки слоев элемент первого слоя содержит полимерный слой, содержащий фторполимер, такой как FEP, а элемент второго слоя содержит один или более из алюминиевого слоя и полимерного слоя. В вариантах осуществления элемент второго слоя содержит алюминиевый слой, или слой фторполимера, или слой полиимида. В частности, этот слой связывается с первым слоем силикона химическим связыванием.In embodiments of the layer stack, the first layer element comprises a polymer layer containing a fluoropolymer, such as FEP, and the second layer element comprises one or more of an aluminum layer and a polymer layer. In embodiments, the second layer element comprises an aluminum layer, or a fluoropolymer layer, or a polyimide layer. In particular, this layer is chemically bonded to the first silicone layer.
Следовательно, в вариантах осуществления элемент второго слоя может содержать алюминиевый слой. В частности, в таких вариантах осуществления элемент второго слоя дополнительно содержит полимерный слой, такой как фторполимер или полиимид.Therefore, in embodiments, the second layer element may comprise an aluminum layer. In particular, in such embodiments, the second layer element further comprises a polymeric layer, such as a fluoropolymer or a polyimide.
Альтернативно в вариантах осуществления элемент второго слоя может содержать (только) полимерный слой, такой как слой фторполимера. В частности, такой слой имеет показатель преломления меньше, чем первый слой силикона, ограничивает проникновение воды, и опционально может быть клейким.Alternatively, in embodiments, the second layer element may comprise (only) a polymer layer, such as a fluoropolymer layer. In particular, such a layer has a refractive index lower than the first layer of silicone, limits the penetration of water, and optionally can be adhesive.
Альтернативно в вариантах осуществления элемент второго слоя может содержать (только) слой полиимида. В частности, такой слой имеет показатель преломления меньше, чем первый слой силикона, ограничивает проникновение воды, и опционально может быть клейким.Alternatively, in embodiments, the second layer element may comprise (only) a polyimide layer. In particular, such a layer has a refractive index lower than the first layer of silicone, limits the penetration of water, and optionally can be adhesive.
В вариантах осуществления элемент второго слоя содержит алюминиевый слой и полимерный слой, причем первый располагается ближе к первому слою силикона, чем последний. В конкретных вариантах осуществления алюминиевый слой связывается с первым слоем силикона. Полимерный слой может использоваться в качестве защитной пленки. Полимерный слой в вариантах осуществления может содержать одно или более из фторполимера, такого как FEP, и полиимида.In embodiments, the second layer element comprises an aluminum layer and a polymer layer, the former being closer to the first silicone layer than the latter. In specific embodiments, the implementation of the aluminum layer is associated with the first layer of silicone. The polymer layer can be used as a protective film. The polymer layer in embodiments may comprise one or more of a fluoropolymer such as FEP and a polyimide.
В вариантах осуществления элемент второго слоя содержит стопку слоев из (i) полимерного слоя, содержащего фторполимер, (ii) алюминиевого слоя и (iii) полимерного слоя (такого так один или более из фторполимера, такого как FEP, и полиимида).In embodiments, the second layer element comprises a stack of layers of (i) a polymer layer containing a fluoropolymer, (ii) an aluminum layer, and (iii) a polymer layer (such as one or more of a fluoropolymer such as FEP and a polyimide).
В вариантах осуществления описанный в настоящем документе полиимид, в частности для элемента второго слоя, может содержать поли(4,4'-оксидифенилен-пиромеллитимид).In embodiments, the polyimide described herein, in particular for the element of the second layer, may contain poly(4,4'-oxydiphenylene-pyromellitimide).
Алюминиевый слой в вариантах осуществления элемента второго слоя может быть узорчатым.The aluminum layer in embodiments of the second layer element may be patterned.
В дополнение к описанным выше слоям в вариантах осуществления элемент второго слоя может также включать в себя противокоррозийную краску. В стопке слоев этот слой будет самым удаленным от первого слоя силикона.In addition to the layers described above, in the embodiments, the second layer element may also include an anti-corrosion paint. In the layer stack, this layer will be the furthest layer from the first layer of silicone.
Во время использования этот слой второй стопки слоев, самый удаленный от первого слоя силикона, может находиться в физическом контакте с объектом, таким как корпус, например стальной корпус. Объект может включать в себя поверхность с противокоррозийной краской. В таких вариантах осуществления вторая стопка слоев (которая может не содержать противокоррозийной краски) может находиться в физическом контакте с противокоррозийной краской.During use, this layer of the second stack of layers, furthest from the first layer of silicone, may be in physical contact with an object such as a housing, such as a steel housing. The object may include a surface with anti-corrosion paint. In such embodiments, the implementation of the second stack of layers (which may not contain anticorrosive paint) may be in physical contact with the anticorrosive paint.
Элемент первого слоя может содержать (только) фторполимер, такой как FEP.The first layer element may contain (only) a fluoropolymer such as FEP.
Элемент первого слоя может иметь одно или более свойств, выбираемых из (i) показателя преломления ниже, чем у первого слоя силикона (для создания TIR), (ii) пропускания в диапазоне UV-C, (iii) стойкости к ультрафиолетовому излучению, (iv) ограничения проникновения химических компонентов и (v) более высокой прочности, чем у силикона.The element of the first layer may have one or more properties selected from (i) a refractive index lower than that of the first layer of silicone (to create TIR), (ii) transmission in the UV-C range, (iii) UV resistance, (iv ) limit the penetration of chemical components and (v) higher strength than silicone.
Первый слой силикона предпочтительно (i) имеет высокую прозрачность для UV-C (65-90%/см в массе) и/или (ii) является стойким к ультрафиолетовому излучению. Фраза «пропускание в диапазоне UV-C 65%/см в массе» и подобные фразы относятся к внутреннему пропусканию.The first silicone layer preferably (i) has high UV-C transparency (65-90%/cm by weight) and/or (ii) is UV resistant. The phrase "transmission in the UV-C range 65%/cm by weight" and similar phrases refer to internal transmission.
В вариантах осуществления первый слой элемента второго слоя, непосредственно смежный с первым слоем силикона, может иметь одно или более свойств, выбираемых из (i) показателя преломления ниже, чем показатель преломления первого слоя силикона (для создания TIR), (ii) пропускания в диапазоне UV-C и (iii) стойкости к ультрафиолетовому излучению. Такой первый слой элемента второго слоя может быть фторполимером, таким как FEP. Второй слой элемента второго слоя, непосредственно смежный с таким первым слоем (и таким образом находящийся дальше от первого слоя силикона, чем первый слой элемента второго слоя), может иметь одно или более свойств, выбираемых из (i) ограничения проникновения химических компонентов и (ii) наличия отражения в диапазоне UV-C ≥ 50%. Такой второй слой элемента второго слоя может быть алюминиевым слоем, который опционально может быть узорным. Третий слой элемента второго слоя, непосредственно смежный с таким вторым слоем (и таким образом находящийся дальше от первого слоя силикона, чем второй слой), может иметь одно или более свойств, выбираемых из (i) ограничения проникновения воды (например, для защиты алюминиевого слоя), и (ii) клейкости. Такой третий слой может содержать один или более из фторполимера и полиимида.In embodiments, the first layer of the second layer element immediately adjacent to the first layer of silicone may have one or more properties selected from (i) a refractive index lower than the refractive index of the first layer of silicone (to create TIR), (ii) transmission in the range UV-C and (iii) UV resistance. Such a first layer of the second layer element may be a fluoropolymer such as FEP. The second layer of the second layer element immediately adjacent to such first layer (and thus further from the first layer of silicone than the first layer of the second layer element) may have one or more properties selected from (i) limiting the penetration of chemical components and (ii ) the presence of reflectance in the UV-C range ≥ 50%. Such a second layer of the second layer element may be an aluminum layer, which may optionally be patterned. A third layer of a second layer element immediately adjacent to such a second layer (and thus further away from the first layer of silicone than the second layer) may have one or more properties selected from (i) restricting water penetration (e.g. to protect the aluminum layer ), and (ii) stickiness. Such a third layer may contain one or more of a fluoropolymer and a polyimide.
В вариантах осуществления первый слой элемента второго слоя, непосредственно смежный с первым слоем силикона, может иметь отражение в диапазоне UV-C > 50%. Такой первый слой элемента второго слоя может быть алюминиевым слоем, который опционально может быть узорным. Второй слой элемента второго слоя, непосредственно смежный с таким первым слоем (и таким образом находящийся дальше от первого слоя силикона, чем первый слой элемента второго слоя), может иметь одно или более свойств, выбираемых из (i) ограничения проникновения химических компонентов и (ii) клейкости. Такой второй слой элемента второго слоя может содержать один или более из фторполимера и полиимида.In embodiments, the first layer of the second layer element immediately adjacent to the first layer of silicone may have a reflectance in the UV-C range of >50%. Such a first layer of the second layer element may be an aluminum layer, which may optionally be patterned. The second layer of the second layer element immediately adjacent to such first layer (and thus further from the first layer of silicone than the first layer of the second layer element) may have one or more properties selected from (i) limiting the penetration of chemical components and (ii ) stickiness. Such a second layer of the second layer element may comprise one or more of a fluoropolymer and a polyimide.
Эта стопка слоев предпочтительно имеет большое соотношение сторон, например больше чем 10, еще более предпочтительно по меньшей мере 100, то есть длина и/или ширина (предпочтительно обе) по меньшей мере в 10 раз больше толщины.This layer stack preferably has a large aspect ratio, eg greater than 10, even more preferably at least 100, ie length and/or width (preferably both) at least 10 times the thickness.
Эта стопка слоев предпочтительно может использоваться для борьбы с биообрастанием. Следовательно, в конкретных вариантах осуществления эта стопка слоев дополнительно содержит один или больше, предпочтительно множество твердотельных источников света, внедренных в первый слой силикона.This stack of layers can preferably be used to combat biofouling. Therefore, in particular embodiments, this layer stack further comprises one or more, preferably a plurality of solid state light sources embedded in the first layer of silicone.
Как было указано выше, световод в комбинации с источником света может использоваться для обеспечения света для борьбы с биообрастанием для обрастающих поверхностей, таких как корпуса кораблей. Еще более конкретно, как будет также дополнительно объяснено ниже, элемент световода может использоваться в качестве покрытия на объекте, таком как судно. Принимая во внимание, что внешняя поверхность («обрастающая поверхность») объекта, такого как корпус корабля, может подвергаться биообрастанию, когда элемент световода используется в качестве покрытия на таком объекте, обрастающая поверхность переносится на первую поверхность световода (включая дополнительный слой), обеспечиваемую элементом световода. Следовательно, по меньшей мере для части объекта элемент световода может стать наружной поверхностью (и таким образом потенциально подвергаться обрастанию).As mentioned above, a light guide in combination with a light source can be used to provide anti-fouling light to fouling surfaces such as ship hulls. Even more specifically, as will also be further explained below, the light guide element may be used as a coating on an object such as a ship. Whereas the outer surface ("fouling surface") of an object, such as a ship's hull, may be subject to biofouling, when a light guide element is used as a coating on such an object, the fouling surface is transferred to the first surface of the light guide (including the additional layer) provided by the element. light guide. Therefore, for at least part of the object, the light guide element may become the outer surface (and thus potentially be subject to fouling).
Следовательно, в еще одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также предлагает систему для борьбы с биообрастанием («систему»), содержащую описанный в настоящем документе элемент световода и источник света, в которой источник света выполнен с возможностью обеспечивать упомянутое ультрафиолетовое облучение для световода, и которая выполнена с возможностью обеспечивать по меньшей мере часть упомянутого ультрафиолетового облучения далее от первой поверхности световода (и опционально далее от оптического слоя). Следовательно, ультрафиолетовое облучение выходит из световода по меньшей мере через часть первой поверхности световода, и таким образом обеспечивается далее от первой поверхности световода (и опционально далее от оптического слоя). В частности, настоящее изобретение предлагает систему для борьбы с биообрастанием, содержащую описанный в настоящем документе элемент световода и источник света, которая содержит окно выхода излучения, содержащее упомянутую первую поверхность световода, в которой источник света выполнен с возможностью обеспечивать упомянутое ультрафиолетовое излучение для световода, и в которой окно выхода излучения выполнено с возможностью передавать по меньшей мере часть упомянутого ультрафиолетового излучения. Окно выхода излучения таким образом в вариантах осуществления может также содержать элемент первого слоя. В конкретных вариантах осуществления источник света содержит светоизлучающую поверхность, причем светоизлучающая поверхность конфигурируется внутри световода. Например, один или более твердотельных источников света могут быть залиты в световод. По существу весь твердотельный источник света может быть внедренным в световод (материал).Therefore, in yet another additional aspect, the present invention also provides a system for combating biofouling ("system"), comprising a light guide element described herein and a light source, in which the light source is configured to provide said ultraviolet irradiation to the light guide, and which is made capable of providing at least a portion of said ultraviolet irradiation further from the first surface of the light guide (and optionally further from the optical layer). Therefore, UV radiation exits the light guide through at least a portion of the first surface of the light guide, and is thus provided further from the first surface of the light guide (and optionally further from the optical layer). In particular, the present invention provides a system for combating biofouling, comprising a light guide element as described herein, and a light source, which comprises a radiation exit window, comprising said first surface of the light guide, in which the light source is configured to provide said ultraviolet radiation to the light guide, and wherein the radiation exit window is configured to transmit at least a portion of said ultraviolet radiation. The radiation exit window thus, in the embodiments, may also comprise a first layer element. In particular embodiments, the light source comprises a light emitting surface, the light emitting surface being configured within the light guide. For example, one or more solid state light sources may be cast into the light guide. Essentially the entire solid state light source may be embedded in the light guide (material).
Источник света предпочтительно содержит твердотельный источник света, такой как LED. Комбинация световода и источника света в настоящем документе также обозначается как «УФ-излучающий элемент».The light source preferably comprises a solid state light source such as an LED. The combination of light guide and light source is also referred to herein as "UV emitting element".
В одних вариантах осуществления источник света конфигурируется как внешний по отношению к световоду. В таких вариантах осуществления источник света выполнен с возможностью обеспечивать свет от источника света на поверхности световода, посредством чего свет от источника света входит в световод (например через краевую поверхность световода). Источник света и световод предпочтительно являются радиационно связанными. Термин «радиационно связанные» означает, что источник света и световод связаны друг с другом таким образом, что по меньшей мере часть излучения, испускаемого источником света, получается световодом (и по меньшей мере частично выходит из световода). In some embodiments, the implementation of the light source is configured as external to the light guide. In such embodiments, the light source is configured to provide light from the light source on the surface of the light guide, whereby light from the light source enters the light guide (eg, through the edge surface of the light guide). The light source and the light guide are preferably radiation coupled. The term "radiation coupled" means that the light source and the light guide are coupled to each other in such a way that at least a portion of the radiation emitted by the light source is received by the light guide (and at least partially exits the light guide).
В других вариантах осуществления источник света содержит светоизлучающую поверхность, причем светоизлучающая поверхность конфигурируется внутри световода. Например, LED может быть залит в силикон. Примеры последнего варианта осуществления описаны, например, в патентном документе WO2014/188347, который включен в настоящий документ посредством ссылки. Конечно же, различные варианты осуществления могут быть объединены.In other embodiments, the light source comprises a light emitting surface, the light emitting surface being configured within the light guide. For example, an LED can be embedded in silicone. Examples of the latter embodiment are described, for example, in patent document WO2014/188347, which is incorporated herein by reference. Of course, various embodiments can be combined.
В еще одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также предлагает объект, содержащий поверхность, такую как внешняя поверхность, в котором стопка слоев по любому из предшествующих пунктов присоединяется по меньшей мере к части этой поверхности. В частности, в одном аспекте настоящее изобретение предлагает объект, который во время использования по меньшей мере частично погружен в воду и содержит определенную в настоящем документе систему для борьбы с биообрастанием, причем УФ-излучающий элемент выполнен с возможностью облучения ультрафиолетовым излучением во время стадии облучения одного или более из (i) части поверхности, такой как внешняя поверхность, упомянутого объекта и (ii) воды, смежной с упомянутой частью упомянутой внешней поверхности. Как указано в настоящем документе, объект может выбираться из группы, состоящей из судна и инфраструктурного объекта, а также и из других объектов. Фраза «во время использования по меньшей мере частично погружен в воду» может относиться к пресной воде или морской воде или их смеси этого (жесткой воде). Следовательно, настоящее изобретение среди прочего может использоваться для водных приложений, таких как морские приложения.In yet another additional aspect, the present invention also provides an object containing a surface, such as an outer surface, in which the stack of layers according to any of the preceding claims is attached to at least a portion of this surface. In particular, in one aspect, the present invention provides an object that, during use, is at least partially submerged in water and contains a system for combating biofouling as defined herein, wherein the UV emitting element is configured to irradiate ultraviolet radiation during the irradiation step of one or more of (i) a surface portion, such as the outer surface, of said object and (ii) water adjacent to said portion of said outer surface. As stated in this document, the object can be selected from the group consisting of a ship and an infrastructure object, as well as from other objects. The phrase "during use, at least partially immersed in water" may refer to fresh water or sea water, or a mixture thereof (hard water). Therefore, the present invention can be used for aquatic applications, such as marine applications, among others.
В вариантах осуществления элемент световода содержит элемент второго слоя, контактирующий со второй поверхностью световода, причем этот элемент второго слоя содержит первый клейкий слой, контактирующий с внешней поверхностью (объекта).In embodiments, the light guide element comprises a second layer element in contact with the second surface of the light guide, this second layer element comprising a first adhesive layer in contact with the outer surface (of the object).
В настоящем документе фраза «объект, который во время использования по меньшей мере частично погружен в воду» предпочтительно относится к таким объектам, как суда и инфраструктурные объекты, которые имеют водные применения. Следовательно, во время использования такой объект будет в большинстве случаев находиться в контакте с водой, как судно в море, озере, канале, реке и т.д. As used herein, the phrase "an object that is at least partially submerged in water during use" preferably refers to objects such as ships and infrastructure objects that have water applications. Therefore, during use, such an object will in most cases be in contact with water, like a ship in the sea, lake, canal, river, etc.
Термин «судно» может относиться, например, к лодке или кораблю и т.д., такому как парусная шлюпка, танкер, круизное судно, яхта, паром, подводная лодка и т.д. The term "vessel" may refer to, for example, a boat or ship, etc., such as a sailboat, tanker, cruise ship, yacht, ferry, submarine, etc.
Термин «инфраструктурный объект» может относиться к водным приложениям, которые в большинстве случаев расположены по существу неподвижно, таким как плотина, шлюз, понтон, буровая вышка и т.д. Термин «инфраструктурный объект» может также относиться к трубам (например для закачки морской воды в электростанцию), а также к другим частям (гидроэлектрических) электростанций, таким как системы охлаждения, турбины и т.д.The term “infrastructural facility” may refer to water applications that are in most cases essentially stationary, such as a dam, lock, pontoon, oil rig, etc. The term "infrastructure" can also refer to pipes (for example, for pumping sea water into a power plant), as well as other parts of (hydroelectric) power plants, such as cooling systems, turbines, etc.
Термин «объект» в вариантах осуществления может относиться к опорной конструкции для плавучих или морских ветровых турбин, нефтяных вышек, к структуре для сбора волновой/приливной энергии, к плавающему устройству и т.д. Термин «внешняя поверхность» относится к поверхности, которая может находиться в физическом контакте с водой. В случае труб это может относиться к одной или более из внутренней поверхности трубы и внешней поверхности трубы. Следовательно, вместо термина «внешняя поверхность» также может быть применен термин «загрязненная поверхность». Кроме того, в таких вариантах осуществления термин «ватерлиния» может также относиться, например, к уровню заполнения. The term "object" in embodiments may refer to a support structure for floating or offshore wind turbines, oil rigs, a wave/tidal energy collection structure, a floating device, and so on. The term "outer surface" refers to a surface that may be in physical contact with water. In the case of pipes, this may refer to one or more of the inner surface of the pipe and the outer surface of the pipe. Therefore, instead of the term "outer surface", the term "contaminated surface" can also be used. In addition, in such embodiments, the implementation of the term "waterline" may also refer to, for example, the level of filling.
Предпочтительно объект является объектом, предназначенным для морского применения, то есть применения в море или океане или близко к ним. Такие объекты во время их использования по меньшей мере временно, или по существу всегда, по меньшей мере частично находятся в контакте с водой. Объект может по меньшей мере частично находиться под водой (ниже ватерлинии) во время использования, или может по существу весь все время находиться под водой (ниже ватерлинии), как например для подводных приложений. Настоящее изобретение может применяться, например, для защиты судов, для поддержания в чистоте смачиваемых поверхностей, для прибрежных приложений, для подводных приложений, для буровых платформ и т.д.Preferably, the object is an object intended for maritime use, that is, use at or near the sea or ocean. Such objects, during their use, are at least temporarily, or substantially always, at least partially in contact with water. The object may be at least partially submerged (below the waterline) during use, or may be substantially all the time submerged (below the waterline), such as for underwater applications. The present invention can be applied, for example, to protecting ships, keeping wet surfaces clean, coastal applications, subsea applications, drilling platforms, and the like.
Благодаря этому контакту с водой может происходить биообрастание, вызывая вышеописанные неудобства. Биообрастание будет происходить на поверхности такого объекта, такой как внешняя поверхность. Поверхность защищаемого (элемента) объекта может представлять собой сталь, но может опционально также представлять собой другой материал, например выбираемый из группы, состоящей из древесины, полиэстера, композита, алюминия, резины, хайпалона, поливинилхлорида, стекловолокна и т.д. Следовательно, вместо стального корпус может также быть корпусом из поливинилхлорида или корпусом из полиэстера, и т.д. Вместо стали также может использоваться другой железный материал, такой как (другие) сплавы железа.Due to this contact with water, biofouling can occur, causing the above-described disadvantages. Biofouling will occur on the surface of such an object, such as the outer surface. The surface of the object to be protected may be steel, but may optionally also be another material, such as selected from the group consisting of wood, polyester, composite, aluminium, rubber, hypalon, polyvinyl chloride, fiberglass, etc. Therefore, instead of a steel case, it may also be a PVC case or a polyester case, etc. Instead of steel, another iron material such as (other) iron alloys can also be used.
В настоящем документе термины «обрастание» или «биообрастание» или «биологическое обрастание» используются взаимозаменяемо. Выше приведены некоторые примеры обрастания. Биообрастание может происходить на любой поверхности в воде, или находящейся близко к воде и иногда подвергающейся воздействию воды (или другой электропроводящей водной жидкости). На такой поверхности может происходить биологическое обрастание, когда элемент находится в воде или около воды, например (непосредственно) выше уровня воды (например благодаря брызгам воды вследствие носовой корабельной волны). Между тропиками биологическое обрастание может происходить в течение всего нескольких часов. Даже при умеренных температурах первые стадии обрастания будут происходить в течение нескольких часов; например, образование первого (молекулярного) уровня сахаров и бактерий.In this document, the terms "fouling" or "biofouling" or "biological fouling" are used interchangeably. Above are some examples of fouling. Biofouling can occur on any surface in or close to water and sometimes exposed to water (or other electrically conductive aqueous liquid). Biofouling can occur on such a surface when the element is in or near water, eg (immediately) above the water level (eg due to water spray due to a ship's bow wave). Between the tropics, biofouling can occur within just a few hours. Even at moderate temperatures, the first stages of fouling will occur within a few hours; for example, the formation of the first (molecular) level of sugars and bacteria.
Система для борьбы с биообрастанием содержит по меньшей мере УФ-излучающий элемент. Кроме того, система для борьбы с биообрастанием может содержать систему управления (см. также ниже), источник электроэнергии и т.д.The biofouling control system comprises at least a UV emitting element. In addition, the biofouling control system may include a control system (see also below), an electrical power source, and so on.
Термин «система для борьбы с биообрастанием» может также относиться ко множеству таких систем, опционально функционально соединенных друг с другом, например управляемых одной системой управления. Кроме того, система для борьбы с биообрастанием может содержать множество таких УФ-излучающих элементов. В настоящем документе термин «УФ-излучающий элемент» может (таким образом) относиться ко множеству УФ-излучающих элементов. Например, в одном варианте осуществления множество УФ-излучающих элементов может быть связано с поверхностью, такой как внешняя поверхность, объекта, такого как корпус, или может быть представлено такой поверхностью (см. также ниже), тогда как, например, система управления может находиться где-нибудь внутри объекта, например в диспетчерской или в рулевой рубке судна.The term "system for combating biofouling" can also refer to a plurality of such systems, optionally operatively connected to each other, for example controlled by a single control system. Furthermore, the biofouling control system may comprise a plurality of such UV emitting elements. As used herein, the term "UV emitting element" can (thus) refer to a plurality of UV emitting elements. For example, in one embodiment, a plurality of UV emitting elements may be associated with a surface, such as the outer surface, of an object, such as a housing, or may be such a surface (see also below), while, for example, the control system may be somewhere inside the facility, such as in the control room or in the wheelhouse of a ship.
Поверхность или область, на которой может быть возникнуть обрастание, в настоящем документе обозначается также как загрязняющаяся поверхность. Она может быть, например, корпусом судна и/или эмиссионной поверхностью оптической среды (см. также ниже). С этой целью, УФ-излучающий элемент обеспечивает ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием), которое применяется для того, чтобы предотвратить формирование биологического обрастания и/или удалить биологическое обрастание. Это ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием) содержит по меньшей мере ультрафиолетовое излучение (также обозначаемое как «ультрафиолетовый свет»). Следовательно, УФ-излучающий элемент предпочтительно выполнен с возможностью обеспечивать ультрафиолетовое излучение. Для этого УФ-излучающий элемент содержит источник света. Термин «источник света» может также относиться ко множеству источников света, такому как от 2 до 2000 или от 2 до 200 (твердотельных) источников света, таких как LED, хотя может быть применено и намного большее количество источников света. Следовательно, термин «светоизлучающий диод (LED)» может также относиться ко множеству светоизлучающих диодов. В частности, УФ-излучающий элемент может содержать множество источников света. Следовательно, как было указано выше, УФ-излучающий элемент содержит один или более (твердотельных) источников света. Светоизлучающие диоды могут быть органическими светоизлучающими диодами (OLED) или твердотельными светоизлучающими диодами, или комбинацией этих светоизлучающих диодов. Предпочтительно источник света содержит твердотельные светоизлучающие диоды. Следовательно, предпочтительно источник света содержит УФ-светодиод, выполненный с возможностью обеспечивать свет в одном или более из диапазонов UVA и UVC (см. также ниже). Ультрафиолетовый свет диапазона A (UVA) может использоваться для нарушения клеточных стенок, тогда как ультрафиолетовый свет диапазона C (UVC) может использоваться для того, чтобы повредить ДНК. Следовательно, источник света предпочтительно выполнен с возможностью обеспечивать ультрафиолетовое излучение. В настоящем документе термин «источник света» предпочтительно относится к твердотельному источнику света. Источник (источники) света может также включать в себя твердотельный лазер (лазеры). Термин «источник света» может также относиться к источнику света, включающему оптику, такому как твердотельный источник света с одним или более элементами формирования луча, выбираемыми из линзы и отражателя (такими как коллиматор).A surface or area where fouling may occur is also referred to herein as a fouling surface. It may be, for example, the ship's hull and/or the emission surface of the optical medium (see also below). To this end, the UV emitting element provides ultraviolet radiation (anti-fouling light) which is applied to prevent the formation of bio-fouling and/or remove bio-fouling. This ultraviolet light (anti-fouling light) contains at least ultraviolet light (also referred to as "ultraviolet light"). Therefore, the UV emitting element is preferably configured to provide ultraviolet radiation. To this end, the UV emitting element comprises a light source. The term "light source" can also refer to a plurality of lights, such as 2 to 2000 or 2 to 200 (solid state) lights such as LEDs, although many more lights can be used. Therefore, the term "light emitting diode (LED)" may also refer to a plurality of light emitting diodes. In particular, the UV emitting element may comprise a plurality of light sources. Therefore, as mentioned above, the UV emitting element contains one or more (solid-state) light sources. The light emitting diodes may be organic light emitting diodes (OLEDs) or solid state light emitting diodes, or a combination of these light emitting diodes. Preferably, the light source comprises solid state light emitting diodes. Therefore, preferably the light source comprises a UV LED configured to provide light in one or more of the UVA and UVC ranges (see also below). Ultraviolet A (UVA) light can be used to damage cell walls, while ultraviolet C (UVC) light can be used to damage DNA. Therefore, the light source is preferably configured to provide ultraviolet radiation. In this document, the term "light source" preferably refers to a solid state light source. The light source(s) may also include solid state laser(s). The term "light source" may also refer to a light source including optics, such as a solid state light source with one or more beam forming elements selected from a lens and a reflector (such as a collimator).
Твердотельный источник света, такой как LED, может быть верхним излучателем или боковым излучателем.A solid state light source such as an LED may be a top emitter or a side emitter.
Предпочтительно источник или источники света представляют собой LED. Следовательно, в вариантах осуществления система для борьбы с биообрастанием содержит множество источников света, которые содержат LED. Альтернативно или дополнительно к этому источники света содержат твердотельные лазеры.Preferably the light source or sources are LED. Therefore, in embodiments, the biofouling control system comprises a plurality of light sources that comprise LEDs. Alternatively or additionally, the light sources comprise solid state lasers.
Как было указано выше, УФ-излучающий элемент выполнен с возможностью облучать упомянутым ультрафиолетовым излучением (во время стадии облучения) одно или более из (i) упомянутой части упомянутой поверхности и (ii) воды, смежной с упомянутой частью упомянутой поверхности. Термин «часть» относится к части внешней поверхности объекта, такой как например корпус или затвор (дверца). Однако термин «часть» может также относиться по существу ко всей внешней поверхности, такой как внешняя поверхность корпуса или затвора. Предпочтительно внешняя поверхность может содержать множество частей, которые могут облучаться ультрафиолетовым светом одного или более источников света, или которые могут облучаться ультрафиолетовым излучением одного или более УФ-излучающих элементов. Каждый УФ-излучающий элемент может облучать одну или более частей. Кроме того, опционально могут быть части, которые получают ультрафиолетовое излучение от двух или более УФ-излучающих элементов.As mentioned above, the UV emitting element is configured to irradiate with said ultraviolet radiation (during the irradiation step) one or more of (i) said part of said surface and (ii) water adjacent to said part of said surface. The term "part" refers to a part of the outer surface of an object, such as for example a body or a shutter (door). However, the term "part" may also refer to essentially the entire outer surface, such as the outer surface of a housing or closure. Preferably, the outer surface may comprise a plurality of portions which may be irradiated with ultraviolet light from one or more light sources, or which may be irradiated with ultraviolet radiation from one or more UV emitting elements. Each UV emitting element may irradiate one or more parts. In addition, there may optionally be parts that receive ultraviolet radiation from two or more UV emitting elements.
В одном варианте осуществления УФ-излучающий элемент содержит двухмерную сетку источников света для генерирования ультрафиолетового излучения, и оптическая среда располагается так, чтобы распределять по меньшей мере часть ультрафиолетового излучения из этой двумерной сетки источников света через оптическую среду так, чтобы обеспечить двумерное распределение ультрафиолетового излучения, выходящего из светоизлучающей поверхности модуля освещения. Двумерная сетка источников света может быть расположена в виде структуры мелкой проволочной сетки, структуры с плотной упаковкой, структуры рядов/колонок, или в виде любой другой подходящей регулярной или нерегулярной структуры. Физическое расстояние между соседними источниками света в сетке может быть фиксированным по всей сетке, или может изменяться, например как функция мощности световыхода, требуемого для обеспечения эффекта борьбы с обрастанием, или как функция положения УФ-излучающего элемента на защищаемой поверхности (например, положения на корпусе судна). Преимущества обеспечения двухмерной сетки источников света включают в себя то, что ультрафиолетовое излучение может генерироваться близко к защищаемым областям, и это будет уменьшать потери в оптической среде или световоде и увеличивать однородность распределения света. Предпочтительно ультрафиолетовое излучение в целом однородно распределяется по эмиссионной поверхности; это уменьшает или даже предотвращает образование недостаточно освещенных областей, где в противном случае может иметь место обрастание, уменьшая или предотвращая в то же самое время затраты энергии на избыточное освещение других областей большим количеством света, чем это необходимо для борьбы с обрастанием. В одном варианте осуществления эта сетка содержится в оптической среде. В еще одном варианте осуществления сетка может содержаться в (силиконовой) пленке.In one embodiment, the UV emitting element comprises a two-dimensional array of light sources for generating ultraviolet radiation, and the optical medium is positioned to distribute at least a portion of the ultraviolet radiation from this two-dimensional array of light sources through the optical medium so as to provide a two-dimensional distribution of ultraviolet radiation, emerging from the light-emitting surface of the illumination module. The two-dimensional grid of light sources may be arranged in a fine wire mesh pattern, a close-packed pattern, a row/column pattern, or any other suitable regular or irregular pattern. The physical distance between adjacent light sources in a grid may be fixed throughout the grid, or may vary, for example as a function of the light output required to provide an anti-fouling effect, or as a function of the position of the UV emitting element on the surface to be protected (for example, the position on the housing ship). Advantages of providing a two-dimensional grid of light sources include that ultraviolet radiation can be generated close to protected areas and this will reduce losses in the optical medium or light guide and increase the uniformity of light distribution. Preferably, the ultraviolet radiation is generally uniformly distributed over the emission surface; this reduces or even prevents the formation of under-lit areas where fouling may otherwise occur, while reducing or preventing the energy cost of over-illuminating other areas with more light than needed to combat fouling. In one embodiment, this grid is contained in the optical medium. In yet another embodiment, the mesh may be contained in a (silicone) film.
Кроме того, в одном варианте осуществления оптическая среда может быть расположена вблизи (включая присоединенное состояние) от защищаемой поверхности и присоединена так, чтобы получать ультрафиолетовое излучение, причем эта оптическая среда имеет направление толщины, перпендикулярное к защищаемой поверхности, причем два ортогональных направления оптической среды, ортогональные к направлению толщины, являются параллельными защищаемой поверхности, причем оптическая среда выполнена с возможностью обеспечивать путь распространения ультрафиолетового излучения таким образом, что ультрафиолетовое излучение проходит внутри оптической среды по меньшей мере в одном из двух ортогональных направлений, ортогональных к направлению толщины, а также таким образом, что в точках вдоль поверхности оптической среды соответствующие части ультрафиолетового излучения выходят из оптической среды.In addition, in one embodiment, the optical medium may be located near (including the attached state) from the surface to be protected and attached so as to receive ultraviolet radiation, and this optical medium has a thickness direction perpendicular to the protected surface, and two orthogonal directions of the optical medium, orthogonal to the thickness direction, are parallel to the surface to be protected, wherein the optical medium is configured to provide a propagation path for ultraviolet radiation in such a way that ultraviolet radiation passes inside the optical medium in at least one of two orthogonal directions orthogonal to the thickness direction, and also in such a way that, at points along the surface of the optical medium, corresponding portions of the ultraviolet radiation exit the optical medium.
В одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также предлагает способ борьбы с (био)обрастанием (части) поверхности, такой как внешняя поверхность, объекта, который во время его использования по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, причем этот способ содержит: обеспечение для объекта системы для борьбы с биообрастанием, определенной в настоящем документе, генерирование ультрафиолетового излучения (во время использования объекта), опционально в зависимости от одного или более из (i) сигнала обратной связи и (ii) таймера для (периодического) изменения интенсивности ультрафиолетового излучения (света для борьбы с обрастанием) и обеспечения упомянутого ультрафиолетового излучения (во время стадии облучения) для (части) внешней поверхности. Такой сигнал обратной связи может обеспечиваться чувствительным элементом.In one additional aspect, the present invention also provides a method for combating (bio)fouling of (a portion of) a surface, such as an outer surface, of an object that is at least temporarily exposed to water during use, the method comprising: providing the object with a system for anti-biofouling defined herein, generating ultraviolet radiation (during use of the facility), optionally depending on one or more of (i) a feedback signal and (ii) a timer for (periodically) changing the intensity of ultraviolet radiation (light to combat with fouling) and providing said ultraviolet radiation (during the irradiation step) to (part of) the outer surface. Such a feedback signal may be provided by a sensing element.
Далее дополнительно объясняется способ для обеспечения стопки слоев. Как было указано выше, в одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также предлагает такой способ, который может использоваться для обеспечения описанной в настоящем документе стопки. Следовательно, в одном аспекте настоящее изобретение также предлагает стопку слоев, получаемую с помощью описанного в настоящем документе способа. Next, a method for providing a stack of layers is further explained. As noted above, in one additional aspect, the present invention also provides such a method that can be used to provide the stack described herein. Therefore, in one aspect, the present invention also provides a stack of layers obtained using the method described herein.
В частности, настоящее изобретение предлагает способ для обеспечения стопки слоев, содержащий связывание (i) первого слоя силикона и (ii) одного или более из элемента первого слоя и элемента второго слоя путем одного или более из (a) химического связывания первой поверхности слоя силикона и элемента первого слоя непосредственно или через первый промежуточный слой, и (b) химического связывания второй поверхности слоя силикона и элемента второго слоя непосредственно или через второй промежуточный слой.In particular, the present invention provides a method for providing a layer stack comprising bonding (i) a first layer of silicone and (ii) one or more of a first layer element and a second layer element by one or more of (a) chemically bonding the first surface of the silicone layer, and the first layer element directly or through the first intermediate layer, and (b) chemically bonding the second surface of the silicone layer and the second layer element directly or through the second intermediate layer.
Фраза «связывание первого слоя силикона и элемента слоя» и подобные фразы может означать, что первый связывается с последним, или последний связывается с первым. Кроме того, такая фраза и подобные фразы могут означать, что, например, слой силикона связывается со стопкой слоев, но может также означать, что слой обеспечивается на первом (силиконовом) слое как элемент первого слоя, а затем один или более дополнительных слоев обеспечиваются на таком слое для того, чтобы обеспечить элемент слоя, содержащий несколько слоев.The phrase "associating the first layer of silicone and the layer element" and similar phrases can mean that the former is associated with the latter, or the latter is associated with the first. In addition, such phrase and similar phrases may mean that, for example, a layer of silicone is bonded to a stack of layers, but may also mean that a layer is provided on the first (silicone) layer as an element of the first layer, and then one or more additional layers are provided on such a layer in order to provide a layer element containing multiple layers.
Чтобы химически связать один слой с другим, может быть необходимо функционализировать один или оба слоя или материал, который должен обеспечивать один из слоев. Слой, или материал, который должен обеспечивать один из слоев, может также быть функционализированным сам по себе. Например, силиконовое клейкое вещество не полностью реагирует или затвердевает, и может включать в себя группы, которые могут использоваться для формирования химических связей с другим слоем. Например, силикон может включать в себя винильные группы и/или гидридные группы, которые могут в дальнейшем реагировать или функционализироваться.In order to chemically bond one layer to another, it may be necessary to functionalize one or both layers or the material that one of the layers is to provide. The layer, or material that one of the layers is to provide, may also be functionalized in itself. For example, the silicone adhesive does not fully react or harden, and may include moieties that can be used to form chemical bonds with another layer. For example, the silicone may include vinyl groups and/or hydride groups, which may be further reacted or functionalized.
В частности, в настоящем документе одна или более из -ОН групп, -COOH групп, -NH2 групп и -Si-Н групп могут использоваться для создания межслойных химических связей. Такие группы могут быть доступными изначально или могут быть созданы путем функционализации.In particular, herein one or more of -OH groups, -COOH groups, -NH 2 groups and -Si-H groups can be used to create interlayer chemical bonds. Such groups may be available natively or may be created through functionalization.
Следовательно, в вариантах осуществления этот способ может (дополнительно) содержать обеспечение связывания между по меньшей мере двумя функционализированными материалами, из которых один или более обеспечиваются первой поверхностью, функционализированной функциональными группами, и/или второй поверхностью, функционализированной функциональными группами, причем эти функциональные группы представляют собой одну или более групп, выбираемых из группы -ОН, группы -COOH, группы -NH2 и группы -Si-Н. В частности, такие группы могут использоваться для формирования химических связей, представляющих собой одну или более из амидных связей, сложноэфирных связей, эфирных связей и связей Si-O-Al.Therefore, in embodiments, the method may (additionally) comprise providing a bond between at least two functionalized materials, of which one or more is provided by a first functionalized surface and/or a second functionalized surface, where these functional groups are is one or more groups selected from the -OH group, the -COOH group, the -NH 2 group and the -Si-H group. In particular, such groups can be used to form chemical bonds that are one or more of amide bonds, ester bonds, ether bonds, and Si-O-Al bonds.
Возможны различные варианты создания химической связи между волноводом и защитным материалом. Например, в вариантах осуществления готовый силиконовый волновод может быть соединен химическим образом с готовым слоем защитного материала. В других вариантах осуществления жидкий силиконовый (волноводный) материал может быть связан с готовым слоем защитного материала химическим образом. В других вариантах осуществления жидкий силиконовый (волноводный) материал может быть связан с незавершенным слоем защитного материала химическим образом.There are various options for creating a chemical bond between the waveguide and the protective material. For example, in embodiments, the finished silicone waveguide may be chemically bonded to the finished protective material layer. In other embodiments, the implementation of the liquid silicone (waveguide) material may be associated with the finished layer of protective material in a chemical manner. In other embodiments, the liquid silicone (waveguide) material may be chemically bonded to the unfinished layer of protective material.
Как было указано выше, фторполимеры могут быть желательными в качестве основания для алюминиевого слоя, в качестве оптического слоя, с учетом их низкого показателя преломления, или отражающего слоя при использовании рассеивающего материала. Однако фторполимерные материалы относительно трудно активизировать для связи химическим образом на границе.As mentioned above, fluoropolymers may be desirable as a base for an aluminum layer, as an optical layer due to their low refractive index, or as a reflective layer when using a scattering material. However, fluoropolymer materials are relatively difficult to activate to bond chemically at the interface.
В вариантах осуществления можно частично удалить группы фтора и заменить их подходящей функциональной группой. В вариантах осуществления может быть возможна окислительная замена, например карбоксильными группами, например с использованием раствора FluoroEtch (нафталенида натрия). Замечено, что чем больше время или температура травления, тем сильнее коричневое окрашивание, что приводит к увеличению поглощения в диапазоне UV-C. Для предотвращения этого можно использовать более короткое травление, или более низкую температуру травления, или постокисление протравленного листа.In embodiments, the fluorine groups can be partially removed and replaced with a suitable functional group. In embodiments, oxidative substitution may be possible, for example with carboxyl groups, for example using a FluoroEtch (sodium naphthalenide) solution. It has been observed that the longer the etching time or temperature, the stronger the brown coloration, resulting in increased absorption in the UV-C range. To prevent this, a shorter etch, or lower etch temperature, or post-acidification of the etched sheet can be used.
Для того, чтобы улучшить связывание между полимером и силиконом или промежуточным слоем, можно использовать карбонильные группы, или заменять карбонильные группы более активными функциональными группами, такими как более реакционноспособная карбоксильная группа. Например, посредством химии EDC-NHS может быть сформирована чрезвычайно реакционноспособная группа, которая может использоваться для связывания с группой NH2 другого слоя или материала. Таким образом могут быть созданы относительно устойчивые к гидролизу амидные связи. EDC используется для обозначения (1-этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимидгидрохлорида). NHS используется для обозначения N-гидроксисукцинимида. Использование EDC-NHS для связывания описано, например, в публикации «Room-temperature intermediate layer bonding for microfluidic devices», by Jacob Bart et al., Lab Chip, 2009, 9, 3481-3488, которая включена в настоящий документ посредством ссылки. Следовательно, в вариантах осуществления способ может дополнительно содержать создание химического связывания посредством реакции с помощью EDC-NHS. In order to improve bonding between the polymer and the silicone or intermediate layer, carbonyl groups can be used, or the carbonyl groups can be replaced with more active functional groups, such as a more reactive carboxyl group. For example, through EDC-NHS chemistry, a highly reactive group can be formed that can be used to bond to the NH 2 group of another layer or material. In this way, relatively hydrolysis-resistant amide bonds can be created. EDC is used to refer to (1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride). NHS is used to refer to N-hydroxysuccinimide. The use of EDC-NHS for bonding is described, for example, in "Room-temperature intermediate layer bonding for microfluidic devices", by Jacob Bart et al., Lab Chip, 2009, 9, 3481-3488, which is incorporated herein by reference. Therefore, in embodiments, the method may further comprise creating a chemical bond through a reaction with the EDC-NHS.
Следовательно, для химического связывания между двумя слоями или между слоем и материалом, который должен образовывать слой, может быть применено использование карбоксильных групп и/или EDC-NHS, в комбинации с использованием групп амина, соответственно. Например, это может подразумевать комбинацию процесса активации фторуглеродных полимеров, увеличения реакционной способности карбоновых кислот, созданных для обеспечения быстрой реакции с группами NH2 на другой поверхности (такой как, в частности, силикон, который также нерегулярно функционализирован группами NH2, и для которого необходимо выполнять отдельную активацию, например плазменную активацию). Например, силикон может функционализироваться посредством процесса обработки NH3-плазмой. Также возможно проводить функционализацию посредством химии APTES, которая также описана в вышеупомянутой статье за авторством Jacob Bart et al. Термин «APTES» используется для обозначения (3-аминопропил)триэтоксисилана.Therefore, for chemical bonding between two layers, or between a layer and the material to form the layer, the use of carboxyl groups and/or EDC-NHS, in combination with the use of amine groups, respectively, can be used. For example, this may involve a combination of the process of activating fluorocarbon polymers, increasing the reactivity of carboxylic acids designed to react quickly with NH 2 groups on another surface (such as, in particular, silicone, which is also irregularly functionalized with NH 2 groups, and which requires perform a separate activation, such as plasma activation). For example, silicone can be functionalized through an NH 3 plasma treatment process. It is also possible to carry out functionalization through APTES chemistry, which is also described in the aforementioned article by Jacob Bart et al. The term "APTES" is used to refer to (3-aminopropyl)triethoxysilane.
Алюминий может быть предусмотрен, например, на слое фторполимера, и может относительно хорошо связываться с таким слоем. Однако для связывания алюминия и силикона могут понадобиться некоторые дополнительные стадии.Aluminum can be provided, for example, on a fluoropolymer layer, and can bond relatively well to such a layer. However, some additional steps may be required to bond aluminum and silicone.
Алюминий может быть активирован (кислотой H3PO4 или плазмой O2) для формирования гидроксильных групп, которые впоследствии должны реагировать с химическим веществом, которое может создавать устойчивые к гидролизу связи. Как известно, силаны образуют связи Al-O-Si, которые являются очень устойчивыми. Выгода силанов заключается в том, что сам силан может быть модифицирован группами NH2, винильными группами или практически любыми другими группами, которые могут снова создавать устойчивую к гидролизу связь C-C или связь амина.Aluminum can be activated (with H 3 PO 4 acid or O 2 plasma) to form hydroxyl groups, which must subsequently react with a chemical that can create hydrolysis-resistant bonds. Silanes are known to form Al-O-Si bonds which are very stable. The advantage of silanes is that the silane itself can be modified with NH 2 groups, vinyl groups, or virtually any other group that can again create a hydrolysis-resistant CC bond or an amine bond.
Было показано, что коммерческие праймеры, содержащие смесь силанов и титановых комплексов с винильными группами, являются очень эффективными при формировании поверхности для адгезии с силиконом, однако поглощение в диапазоне UV-C является значительным для тонкого слоя с толщиной < 1 мкм (>30%). Commercial primers containing a mixture of silanes and titanium complexes with vinyl groups have been shown to be very effective in forming a surface for adhesion to silicone, however UV-C absorption is significant for a thin < 1 µm layer (>30%) .
Альтернативно или дополнительно к этому может использоваться праймер (R1)(R2)(R3)M. По-видимому такие праймеры являются очень подходящими, и могут использоваться без дополнительных силанов для обеспечения желаемого связывания. С учетом управляемости и/или стабильности ультрафиолетового пропускания это может быть желательным. При использовании такого праймера поглощение в диапазоне UV-C является существенно более низким.Alternatively or in addition, the primer (R1)(R2)(R3)M may be used. It appears that such primers are very suitable, and can be used without additional silanes to provide the desired binding. Given the controllability and/or stability of ultraviolet transmission, this may be desirable. When using such a primer, absorption in the UV-C range is significantly lower.
Следовательно, в вариантах осуществления этот способ может дополнительно содержать формирование химического связывания Al-O-Si посредством реакции с использованием праймера, в которой праймер выбирается из группы, состоящей из (R1)(R2)(R3)M, где R1, R2 и R3 каждый независимо представляет собой алкокси-группу, а M обозначает металлы группы III, такие как один или несколько из B, Al, Ga, In, но особенно подходящим металлом является Al. Использование Al может быть желательным с учетом реакционной способности, а также постольку, поскольку его использование может привести к остаточному материалу праймера, который является относительно пропускающим для ультрафиолетового излучения и/или по существу не поглощает ультрафиолетовое излучение, что может быть несвойственным для других подходящих праймеров. Например, праймер может содержать одно или более из три-втор-бутоксида, три-н-бутоксида, трет-бутоксида, три-н-пропилоксида, три-изопропилоксида, но возможны также и другие вещества, например с другими боковыми группами. Особенно хорошие результаты были получены в способе, в котором праймер содержит одно или более из Al[OCH(CH3)C2H5]3 и Al[OC(CH3)3]3.Therefore, in embodiments, this method may further comprise forming an Al-O-Si chemical bond through a reaction using a primer, wherein the primer is selected from the group consisting of (R1)(R2)(R3)M, where R1, R2, and R3 each independently represents an alkoxy group and M represents Group III metals such as one or more of B, Al, Ga, In, but Al is a particularly suitable metal. The use of Al may be desirable in view of reactivity, and also insofar as its use may result in residual primer material that is relatively transmissive to ultraviolet radiation and/or substantially non-absorbent of ultraviolet radiation, which may not be the case with other suitable primers. For example, the primer may contain one or more of tri-sec-butoxide, tri-n-butoxide, tert-butoxide, tri-n-propyl oxide, tri-isopropyl oxide, but other substances are also possible, for example with other pendant groups. Particularly good results have been obtained in a method in which the primer contains one or more of Al[OCH(CH 3 )C 2 H 5 ] 3 and Al[OC(CH 3 ) 3 ] 3 .
Следовательно, в вариантах осуществления настоящее изобретение может включить в себя, например, слой Al, имеющий относительно малую толщину, такую как ≤20 нм. Это все еще может позволить использовать процесс активации для получения устойчивых к гидролизу связей. Однако это может также обеспечить желаемую прозрачность слоя в диапазоне UV-C.Therefore, in embodiments, the present invention may include, for example, an Al layer having a relatively thin thickness such as ≦20 nm. This may still allow the activation process to be used to obtain hydrolysis-resistant bonds. However, this may also provide the desired transparency of the layer in the UV-C range.
Такой (тонкий) слой Al может быть осажден на слой полимера, в частности фторполимера, такого как фторированный этиленпропилен (FEP). Использование слоя Al вместо, например, слоя фторполимера в качестве отражающего слоя может иметь то преимущество, что функционализация слоя Al может быть более легкой, чем функционализация слоя фторполимера.Such a (thin) Al layer can be deposited on a polymer layer, in particular a fluoropolymer such as fluorinated ethylene propylene (FEP). The use of an Al layer instead of, for example, a fluoropolymer layer as a reflective layer may have the advantage that functionalization of the Al layer may be easier than functionalization of the fluoropolymer layer.
Как было указано выше, вместо обеспечения интегрального слоя Al на полимерном слое могут быть осаждены также островки Al. Термин «островки Al» может по существу относиться к любому прерывистому слою Al с двумя или более доменами, которые не имеют никакого прямого контакта, предпочтительно с множеством доменов. Размер (здесь предпочтительно определяемый как диаметр эквивалентной окружности) доменов Al может варьироваться от 0,01 до 5 мм, более конкретно от 0,1 до 0,5 мм, а количество доменов Al на единицу площади поверхности должно варьироваться от 1 до 10 000 на см2, тогда как площадь поверхности алюминиевых доменов относительно непокрытой области не должна превышать 10% для поддержания ультрафиолетовой прозрачности интегрированной стопки слоев. Диаметр эквивалентной окружности (или ECD) нерегулярной двумерной формы является диаметром круга с эквивалентной площадью. Например, диаметр эквивалентной окружности квадрата со стороной а составляет 2*a*SQRT(1/π).As mentioned above, instead of providing an integral layer of Al, islands of Al can also be deposited on the polymer layer. The term "Al islands" can essentially refer to any discontinuous Al layer with two or more domains that do not have any direct contact, preferably with multiple domains. The size (here preferably defined as the equivalent circle diameter) of the Al domains may vary from 0.01 to 5 mm, more specifically from 0.1 to 0.5 mm, and the number of Al domains per unit surface area should vary from 1 to 10,000 per cm 2 while the surface area of the aluminum domains relative to the uncoated area should not exceed 10% to maintain the UV transparency of the integrated stack of layers. The equivalent circle diameter (or ECD) of an irregular 2D shape is the diameter of a circle with equivalent area. For example, the diameter of the equivalent circle of a square with side a is 2*a*SQRT(1/π).
Слой Al может быть термически связан с полимером, в частности с фторполимером, таким как FEP, во время (плазменного) процесса химического или физического осаждения из паровой фазы. Такой слой Al может связываться с силиконом напрямую, как было описано выше, или посредством силиконового геля в качестве промежуточного слоя.The Al layer may be thermally bonded to a polymer, in particular a fluoropolymer such as FEP, during a chemical or physical vapor deposition (plasma) process. Such an Al layer can be bonded to the silicone directly, as described above, or via a silicone gel as an intermediate layer.
Однако также фторполимер может использоваться для связывания с первым слоем силикона. Как было указано выше, возможно закрепить группы NH2 на фторполимере, таком как слой FEP, вместо групп карбоновой кислоты. Они могут реагировать, например, с активированными карбоксильными группами на поверхности силикона.However, a fluoropolymer can also be used to bond to the first silicone layer. As mentioned above, it is possible to attach NH 2 groups to a fluoropolymer such as an FEP layer instead of carboxylic acid groups. They can react, for example, with activated carboxyl groups on the silicone surface.
Альтернативно или дополнительно к этому слой силикона может использоваться для связывания с первым слоем силикона. Такой слой силикона или слой фторполимера может включать в себя отражающий материал, см. также выше. Альтернативно или дополнительно к упомянутым выше материалам нитрид бора, который является относительно инертным, может быть включен в матрицу, такую как силиконовая матрица.Alternatively or additionally, a layer of silicone may be used to bond to the first layer of silicone. Such a silicone layer or fluoropolymer layer may include a reflective material, see also above. Alternatively or in addition to the materials mentioned above, boron nitride, which is relatively inert, may be included in a matrix such as a silicone matrix.
Вышеприведенная информация о способе может по существу относиться как к элементу первого слоя, так и к элементу второго слоя. Кроме того, как было указано выше, также может быть необходимо активировать силикон, когда применяется по существу полностью прореагировавший силикон. Конечно же, жидкий силикон также может применяться, и тогда его реакционноспособные группы также могут применяться (см. также выше).The above information about the method can essentially apply to both the element of the first layer and the element of the second layer. In addition, as noted above, it may also be necessary to activate the silicone when substantially fully reacted silicone is used. Of course, liquid silicone can also be used, in which case its reactive groups can also be used (see also above).
Следовательно, в вариантах осуществления может быть необходимо функционализировать силикон для того, чтобы обеспечить одно или более из групп -ОН, групп -COOH, групп -NH2 и опционально групп -Si-H.Therefore, in embodiments, it may be necessary to functionalize the silicone in order to provide one or more of -OH groups, -COOH groups, -NH 2 groups, and optionally -Si-H groups.
Например, в вариантах осуществления боковые группы, такие как метильные боковые группы цепей силикона, могут быть окислены, например с помощью одного или более из УФ-озона, плазмы O2 и сильной кислоты. Таким образом могут быть сформированы гидроксильные группы или карбонильные группы. Как было указано выше, они могут реагировать с образованием, например, эфиров или сложных эфиров.For example, in embodiments, pendant groups, such as the methyl pendant groups of silicone chains, can be oxidized, for example, with one or more of UV ozone, O 2 plasma, and strong acid. Thus, hydroxyl groups or carbonyl groups can be formed. As mentioned above, they can react to form, for example, esters or esters.
В частности для устойчивых к гидролизу связей амина могут быть сформированы боковые группы NH2. Например, используя плазменную химию, боковые цепи также могут быть функционализированы группами NH2, которые могут реагировать, например, с (активированными) карбоксильными группами с образованием аминов, см. также вышеописанную химию EDC-NHS.In particular, for hydrolysis-resistant amine bonds, NH 2 pendant groups can be formed. For example, using plasma chemistry, the side chains can also be functionalized with NH 2 groups, which can react with, for example, (activated) carboxyl groups to form amines, see also EDC-NHS chemistry above.
В конкретных вариантах осуществления для блокирующего слоя на задней стороне алюминий может напрямую осаждаться из паровой фазы на силиконовый материал после активации, и в этом случае герметичность металлического слоя может предотвратить гидролиз связей Al-O-C, образующихся в этом процессе. В конкретных вариантах осуществления островки алюминия могут быть осаждены для увеличения адгезии со следующим слоем, который будет обеспечивать более долгосрочную защиту, таким как фторполимер.In particular embodiments for the blocking layer on the backside, the aluminum may be directly vapor-deposited onto the silicone material after activation, in which case the tightness of the metal layer may prevent hydrolysis of the Al-O-C bonds formed in this process. In particular embodiments, islands of aluminum can be deposited to increase adhesion with a subsequent layer that will provide longer term protection, such as a fluoropolymer.
Для того, чтобы получить слой Al, опционально в форме множества доменов Al, на первом (силиконовом) слое, кремниевые боковые цепи могут быть функционализированы с помощью химии NH2 для того, чтобы обеспечить устойчивые к гидролизу точки реакции. Алюминий может быть осажден в виде множества алюминиевых островков. Такой алюминиевый слой может использоваться для улучшения адгезии и устранения проблем с разностью коэффициентов теплового расширения в сочетании с поверхностной активацией Al для того, чтобы обеспечить возможность связывания более дешевого влажного защитного слоя, такого как заливочный материал 2K PUR, напрямую с силиконом с помощью молекулярной адгезии.In order to obtain an Al layer, optionally in the form of a plurality of Al domains, on the first (silicone) layer, the silicon side chains can be functionalized with NH 2 chemistry in order to provide hydrolysis resistant reaction points. The aluminum may be deposited as a plurality of aluminum islands. Such an aluminum layer can be used to improve adhesion and eliminate problems with thermal expansion coefficient differences, in combination with surface activation of Al in order to allow a cheaper wet backing layer such as 2K PUR potting material to bond directly to the silicone by molecular adhesion.
В конкретных вариантах осуществления возможно даже совместное взаимодействие силикона и защитного материала, когда они находятся в жидкой форме. Когда фтороуглеродные форполимеры и силиконовые форполимеры объединяются в жидкой форме, они могут образовывать взаимосвязанные молекулярные сети. Затем может быть желательно разделить фторуглерод и силикон в пространстве, что может быть возможно при двухслойном литьевом формовании, или даже возможно на основании различных поверхностных натяжений фторполимера и силиконового полимера. В вариантах осуществления можно использовать разности поверхностного натяжения для разделения различных жидкостей. Кроме того, можно применять катализируемую Pt полимеризацию винила. Это может потребовать модификации перфторсоединений виниловой функциональностью. Следовательно, в вариантах осуществления этот способ может дополнительно содержать контактирование неполностью отвержденного слоя силикона с другим слоем, таким как полимерный слой (такой как фторполимер), содержащий функционализированное алюминиевое покрытие, или с самим полимерным слоем (таким как фторполимер).In particular embodiments, it is even possible for the silicone and the protective material to interact together when they are in liquid form. When fluorocarbon prepolymers and silicone prepolymers are combined in liquid form, they can form interconnected molecular networks. It may then be desirable to separate the fluorocarbon and silicone spatially, which may be possible with two-layer injection molding, or even possible based on the different surface tensions of the fluoropolymer and silicone polymer. In embodiments, surface tension differences can be used to separate different liquids. In addition, Pt-catalyzed vinyl polymerization can be used. This may require the modification of perfluoro compounds with vinyl functionality. Therefore, in embodiments, this method may further comprise contacting the incompletely cured silicone layer with another layer, such as a polymer layer (such as a fluoropolymer) containing a functionalized aluminum coating, or with the polymer layer itself (such as a fluoropolymer).
Если химия отверждения не полностью отрегулирована, тесное механическое соединение между полимерными цепями уже может привести к достаточной адгезии и химической защите. Диффузия мульти-NH2-модифицированных силиконовых соединений может быть исходной точкой, обеспечивающей точки реакции для вновь образующихся кислотно-функциональных перфторсоединений и амида для их удержания. Можно использовать имеющуюся пористость в силиконе для диффузии в матрицу как мульти-NH2-модифицированных силиконовых соединений, так и кислых фторсодержащих соединений.If the curing chemistry is not fully adjusted, the tight mechanical bonding between the polymer chains can already lead to sufficient adhesion and chemical protection. Diffusion of multi-NH 2 -modified silicone compounds can be a starting point providing reaction points for newly formed acid-functional perfluoro compounds and an amide to retain them. You can use the existing porosity in the silicone to diffuse into the matrix as multi-NH 2 -modified silicone compounds and acidic fluorine compounds.
Как было указано выше, в конкретных вариантах осуществления стопка слоев должна быть обеспечена на объекте, таком как, например, судно. Задняя сторона волновода не должна страдать от морской водной среды или других нежелательных условий, поскольку деградация задней стороны волновода также влияет на выход излучения UV-C спереди. Следовательно, обращенная к объекту сторона стопки слоев должна хорошо приклеиваться к объекту, такому как судно. Со слоем FEP это трудно сделать, а с алюминием можно использовать тонкий алюминиевый слой на пластмассовом носителе, таком как, например, PET. Следовательно, в вариантах осуществления этот способ может таким образом дополнительно содержать обеспечение стопки слоев по меньшей мере на части поверхности объекта. Такой пластмассовый носитель может быть более легко присоединен к поверхности объекта.As mentioned above, in particular embodiments, the implementation of the stack of layers must be provided on the object, such as, for example, a ship. The backside of the waveguide should not be affected by the marine aquatic environment or other undesirable conditions, since degradation of the backside of the waveguide also affects the UV-C output from the front. Therefore, the object-facing side of the layer stack should adhere well to an object such as a ship. With a FEP layer this is difficult to do, but with aluminum a thin aluminum layer on a plastic carrier such as PET can be used. Therefore, in embodiments, this method may thus further comprise providing a stack of layers on at least a portion of the object's surface. Such a plastic carrier can be more easily attached to the surface of an object.
Как было указано выше, первый (силиконовый) слой может использоваться в качестве волноводного слоя, в котором залиты (по меньшей мере частично) один или более, предпочтительно множество источников света. Следовательно, в вариантах осуществления один или более, предпочтительно множество твердотельных источников света являются внедренными в первый слой силикона. Дополнительные слои могут быть предусмотрены на таком первом слое силикона.As mentioned above, the first (silicone) layer can be used as a waveguide layer in which one or more, preferably a plurality of light sources are flooded (at least partially). Therefore, in embodiments, one or more, preferably a plurality of solid state light sources are embedded in the first silicone layer. Additional layers may be provided on such a first layer of silicone.
В одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также предлагает способ обеспечения системы для борьбы с биообрастанием на объекте, таком как объект, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, причем этот способ содержит обеспечение, такое как интегрирование в объекте и/или присоединение к поверхности, такой как внешняя поверхность, системы для борьбы с биообрастанием для объекта, такого как судно. В частности, УФ-излучающий элемент может быть выполнен с возможностью обеспечения упомянутого ультрафиолетового излучения для одной или более частей поверхности объекта, такой как внешняя поверхность, и воды, находящейся рядом с упомянутой частью (во время использования). В частности, УФ-излучающий элемент присоединяется к внешней поверхности, или может даже конфигурироваться как (первая) часть внешней поверхности.In one additional aspect, the present invention also provides a method for providing a system for combating biofouling on an object, such as an object that is at least temporarily exposed to water during use, the method comprising provision such as integrating into the object and/or attaching to surface, such as an outer surface, a biofouling control system for an object, such as a ship. In particular, the UV emitting element may be configured to provide said ultraviolet radiation to one or more parts of the object's surface, such as the outer surface, and water adjacent to said part (during use). In particular, the UV emitting element is attached to the outer surface, or may even be configured as a (first) part of the outer surface.
С помощью описанного в настоящем документе изобретения поверхность может быть обработана излучением против биообрастания таким образом, чтобы биообрастание было уменьшено или предотвращено. Следовательно, в одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также предлагает способ предотвращения и/или уменьшения биообрастания на поверхности элемента световода, связанного с внешней поверхностью объекта, как определено в настоящем документе, причем этот способ включает генерирование УФ-излучения и его подачу на поверхность, в то время как по меньшей мере часть УФ-излучения выходит из элемента световода через эту поверхность. В еще одном дополнительно аспекте настоящее изобретение предлагает способ предотвращения и/или уменьшения биообрастания на поверхности объекта, такой как внешняя поверхность, которая во время использования объекта по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, причем этот способ включает генерирование УФ-излучения системой для борьбы с биообрастанием (такой как описанная в настоящем документе) и его подачу к внешней поверхности объекта и воде, смежной с этой внешней поверхностью, причем система для борьбы с биообрастанием содержит описанный в настоящем документе элемент световода. Элемент световода может быть использован для подачи ультрафиолетового излучения на поверхность объекта, или элемент световода может обеспечивать поверхность объекта.Using the invention described herein, a surface can be treated with anti-biofouling radiation in such a way that biofouling is reduced or prevented. Therefore, in one additional aspect, the present invention also provides a method for preventing and/or reducing biofouling on the surface of a light guide element associated with the outer surface of an object, as defined herein, which method includes generating UV radiation and applying it to the surface, while while at least a portion of the UV radiation exits the light guide element through this surface. In yet another further aspect, the present invention provides a method for preventing and/or reducing biofouling on a surface of an object, such as an exterior surface that is at least temporarily exposed to water during use of the object, the method comprising generating UV radiation from a biofouling control system. (such as described herein) and its delivery to the outer surface of the object and water adjacent to this outer surface, and the system for combating biofouling contains the light guide element described herein. The light guide element may be used to deliver ultraviolet radiation to the surface of the object, or the light guide element may provide the surface of the object.
Термин «связанный» и подобные ему могут относиться к функциональной связи элементов. Например, элемент световода может покрывать объект или может быть присоединен к объекту, например с помощью одного или более из механических средств, клея, клейкого вещества и т.д. Термин «связанный» и подобные ему в контексте источника света могут также относиться, например, к связи по излучению, в том смысле, что элемент и источник света могут быть связаны таким образом, что элемент получает по меньшей мере часть излучения от источника света.The term "associated" and the like may refer to the functional connection of elements. For example, the light guide element may cover the object, or may be attached to the object, such as by one or more of mechanical means, glue, adhesive, and so on. The term "coupled" and the like in the context of a light source may also refer to, for example, radiative coupling, in the sense that the element and the light source may be coupled such that the element receives at least a portion of the radiation from the light source.
Дополнительно или альтернативно (к химическому связыванию) также может применяться термическое связывание. Термическое связывание может подразумевать, что поверхность деформируется тепловой энергией пара, позволяя пару проникать в поверхность, которая после охлаждения сжимается вокруг пара. Таким образом, например, «острые выступы» из Al могут формироваться на поверхности PET в качестве «якорей» для последующего пара Al. Как только образуется закрытый слой Al, заякоривание больше не происходит.Additionally or alternatively (to chemical bonding), thermal bonding may also be used. Thermal bonding may mean that the surface is deformed by the thermal energy of the vapor, allowing the vapor to penetrate the surface, which, upon cooling, contracts around the vapor. Thus, for example, Al "spikes" can form on the PET surface as "anchors" for the subsequent Al vapor. Once the closed Al layer is formed, anchoring no longer occurs.
Как было указано выше, настоящее изобретение предлагает систему, содержащую источник света, выполненный с возможностью генерации излучения, которое по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовое излучение предпочтительно может использоваться для борьбы с биообрастанием. Поскольку эта система может использоваться для нейтрализации бактерий и/или других микроорганизмов, или для предотвращения прикрепления бактерий и/или микроорганизмов, система для борьбы с биообрастанием также в целом быть обозначена как «система», а в конкретных вариантах осуществления «система для борьбы с микробиологическим обрастанием», или «гигиеническая система» и т.д. В настоящем документе, система может дополнительно быть обозначена как «система для борьбы с биообрастанием» или «система».As mentioned above, the present invention provides a system containing a light source configured to generate radiation that contains at least ultraviolet radiation. Ultraviolet radiation can preferably be used to combat biofouling. Since this system can be used to neutralize bacteria and/or other microorganisms, or to prevent bacteria and/or microorganisms from attaching, the biofouling control system may also be generally referred to as a "system", and in specific embodiments, a "microbiological control system". fouling”, or “hygienic system”, etc. In this document, the system may further be referred to as "biofouling control system" or "system".
В частности, система содержит УФ-излучающий элемент. В вариантах осуществления такой УФ-излучающий элемент может содержать источник света со множеством светоизлучающих поверхностей. В вариантах осуществления такой УФ-излучающий элемент может содержать множество источников света, например сконфигурированных в виде матрицы, например для обеспечения относительно широкого луча ультрафиолетового излучения. Например, УФ-излучающий элемент может содержать светодиодное устройство, содержащее множество нанопроволок или нанопирамид, выращенных на графитовой подложке, причем упомянутые нанопроволоки или нанопирамиды имеют p-n или p-i-n переход, первый электрод находится в электрическом контакте с упомянутой графитовой подложкой, второй электрод находится в контакте с вершиной по меньшей мере части упомянутых нанопроволок или нанопирамид, опционально в форме светоотражающего слоя, причем упомянутые нанопроволоки или нанопирамиды содержат по меньшей мере один составной полупроводник III-V группы, такой как, например, описанный в патентном документе WO2017009394A. Такой УФ-излучающий элемент может также содержать волновод, например для распределения ультрафиолетового излучения по меньшей мере по части поверхности волновода. Во всех вариантах осуществления УФ-излучающий элемент выполнен с возможностью генерации ультрафиолетового излучения во время работы, хотя не исключается и другое излучение, сопутствующее этому ультрафиолетовому излучению. Некоторые из этих вариантов осуществления более подробно описываются ниже.In particular, the system comprises a UV emitting element. In embodiments, such a UV emitting element may comprise a light source with a plurality of light emitting surfaces. In embodiments, such a UV emitting element may comprise a plurality of light sources, eg configured in an array, eg to provide a relatively wide UV beam. For example, a UV emitting element may comprise an LED device containing a plurality of nanowires or nanopyramids grown on a graphite substrate, wherein said nanowires or nanopyramids have a p-n or p-i-n junction, the first electrode is in electrical contact with said graphite substrate, the second electrode is in contact with the tip of at least a part of said nanowires or nanopyramids, optionally in the form of a reflective layer, said nanowires or nanopyramids containing at least one group III-V compound semiconductor, such as, for example, described in patent document WO2017009394A. Such a UV emitting element may also comprise a waveguide, for example for distributing ultraviolet radiation over at least a portion of the surface of the waveguide. In all embodiments, the implementation of the UV emitting element is configured to generate ultraviolet radiation during operation, although other radiation associated with this ultraviolet radiation is not excluded. Some of these embodiments are described in more detail below.
Как было указано выше, система может предпочтительно содержать волновод. Один или более источников света, внешних по отношению к волноводу, и/или один или более источников света, внедренных в волновод, могут обеспечивать излучение источника света для волновода. За счет полного внутреннего отражения по меньшей мере часть излучения источника света может распределяться по волноводу и выходить из его окна выхода излучения. Волновод может содержаться в листовом устройстве вывода света. Следовательно, в вариантах осуществления система содержит компоновку волноводного элемента, которая содержит волноводный элемент, содержащий окно выхода излучения, причем этот волноводный элемент (a) выполнен с возможностью получать излучение от источника света и (b) выполнен с возможностью излучать (в режиме работы) часть излучения источника света наружу из волноводного элемента через окно выхода излучения. Вместо термина «волноводный элемент» также может использоваться термин УФ-излучающий элемент. В частности, волноводный элемент выполнен с возможностью обеспечивать во время использования системы ультрафиолетовое излучение. Термин «волноводный элемент» может относиться к волноводу и опционально другим элементам, внедренным в него, таким как источник света.As stated above, the system may preferably include a waveguide. One or more light sources external to the waveguide and/or one or more light sources embedded in the waveguide may provide light source radiation to the waveguide. Due to total internal reflection, at least part of the radiation of the light source can be distributed along the waveguide and exit from its radiation exit window. The waveguide may be contained in a light output sheet. Therefore, in embodiments, the system comprises a waveguide element arrangement that comprises a waveguide element comprising a radiation exit window, wherein the waveguide element is (a) configured to receive radiation from a light source and (b) configured to emit (in operation) a portion emitting the light source outward from the waveguide element through the radiation exit window. Instead of the term "waveguide element" the term UV emitting element can also be used. In particular, the waveguide element is configured to provide ultraviolet radiation during use of the system. The term "waveguide element" may refer to the waveguide and optionally other elements embedded in it, such as a light source.
В конкретных вариантах осуществления источник света может быть залит в волноводный элемент. Следовательно, единственный источник света с единственной светоизлучающей поверхностью, единственный источник света со множеством светоизлучающих поверхностей (таких как концы множества волокон), или множество источников света со множеством светоизлучающих поверхностей (например множество LED с матрицами LED, являющимися светоизлучающими поверхностями) могут быть залиты в волноводный элемент, то есть залиты в волноводный материал, такой как, например, силикон. Следовательно, волноводный элемент предпочтительно содержит волноводный материал. Источник (источники) света может быть (по меньшей мере частично) залит в волноводный материал. Излучение источника света может распространяться через волноводный материал и выходить из волноводного материала через окно выхода излучения. Часть проходящего по волноводу ультрафиолетового света может рассеиваться внутри волновода (например силиконом) и попадать в окно выхода излучения под достаточно крутыми углами, чтобы покинуть волновод (и обеспечить защиту от обрастания).In particular embodiments, the implementation of the light source may be flooded into the waveguide element. Therefore, a single light source with a single light-emitting surface, a single light source with a plurality of light-emitting surfaces (such as the ends of a plurality of fibers), or a plurality of light sources with a plurality of light-emitting surfaces (such as a plurality of LEDs with LED arrays being light-emitting surfaces) can be flooded into the waveguide. element, i.e. embedded in a waveguide material such as, for example, silicone. Therefore, the waveguide element preferably comprises a waveguide material. The light source(s) may be (at least partially) embedded in the waveguide material. Light source radiation may propagate through the waveguide material and exit the waveguide material through a radiation exit window. Some of the ultraviolet light passing through the waveguide may be scattered inside the waveguide (eg by silicone) and enter the exit window at sufficiently steep angles to leave the waveguide (and provide protection against fouling).
В еще одном дополнительном аспекте настоящее изобретение также предлагает компьютерный программный продукт, который при его выполнении компьютером, который функционально соединен с определенной в настоящем документе системой или содержится в ней, способен управлять источником света. Это может также подразумевать управление множеством источников света. Таким образом можно управлять пространственным распределением излучения источника света, например выходящего из светоизлучающей поверхности. Управление может осуществляться в соответствии с одним или несколькими сигналами чувствительного элемента, таймера и т.д. Следовательно, система может дополнительно содержать один или более чувствительных элементов, которые могут быть выполнены с возможностью воспринимать одно или более из биообрастания, температуры, контакта части системы, такой как светоизлучающая поверхность, с водой, близости человека или животного к системе, например светоизлучающей поверхности, и т.д.In yet another additional aspect, the present invention also provides a computer program product that, when executed by a computer that is operatively connected to or contained in the system defined herein, is capable of controlling a light source. This may also involve controlling multiple light sources. In this way, it is possible to control the spatial distribution of the radiation of the light source, for example emerging from the light-emitting surface. The control may be in accordance with one or more signals of a sensing element, a timer, etc. Therefore, the system may further comprise one or more sensing elements that may be configured to sense one or more of biofouling, temperature, contact of a part of the system, such as a light emitting surface, with water, proximity of a person or animal to the system, such as a light emitting surface, etc.
Термин «управление» и подобные ему относится по меньшей мере к определению поведения или к наблюдению за работой элемента. Следовательно, в настоящем документе термин «управление» и подобные ему могут относиться, например, к определению поведения элемента (к определению поведения или к наблюдению за работой элемента) и т.д., такому как, например, измерение, отображение, приведение в действие, открытие, сдвиг, изменение температуры и т.д. Кроме того, термин «управление» и подобные ему могут дополнительно включать в себя мониторинг. Следовательно, термин «управление» и подобные ему могут включать в себя определение поведения элемента, а также определение поведения элемента и мониторинг элемента. Управление элементом может осуществляться с помощью системы управления. Система управления и элемент таким образом могут, по меньшей мере временно, быть соединенными функционально. Элемент может содержать систему управления. В вариантах осуществления система управления и элемент могут быть не связаны физически. Управление может осуществляться проводным и/или беспроводным образом. Термин «система управления» может также относиться ко множеству различных систем управления, которые предпочтительно являются функционально связанными, и из которых, например, одна система управления может быть главной системой управления, и одна или более других могут быть подчиненными системами управления.The term "management" and the like refers to at least the definition of behavior or to the observation of the operation of the element. Therefore, in this document, the term "control" and the like may refer, for example, to determining the behavior of an element (to determine the behavior or to observe the operation of an element), etc., such as, for example, measurement, display, actuation , opening, shift, temperature change, etc. In addition, the term "management" and the like may further include monitoring. Therefore, the term "management" and the like can include determining the behavior of an element, as well as determining the behavior of an element and monitoring an element. The element can be controlled by a control system. The control system and the element can thus, at least temporarily, be operatively connected. The element may contain a control system. In embodiments, the control system and the element may not be physically connected. The control may be wired and/or wireless. The term "control system" may also refer to a plurality of different control systems, which are preferably operably linked, and of which, for example, one control system may be a master control system and one or more others may be slave control systems.
Как было указано выше, система для борьбы с биообрастанием содержит УФ-излучающий элемент. Термин «УФ-излучающий элемент» может также относиться ко множеству УФ-излучающих элементов. Следовательно, система может включать в себя множество таких элементов. Система может включать в себя источник электроэнергии, но система также может быть (во время использования) функционально связана с источником электроэнергии. В вариантах осуществления каждый УФ-излучающий элемент может быть функционально связан с источником энергии. Это позволяет обеспечить децентрализованное питание УФ-излучающих элементов. Источник энергии используется для питания источника (источников) света.As mentioned above, the system for combating biofouling contains a UV emitting element. The term "UV emitting element" can also refer to a plurality of UV emitting elements. Therefore, the system may include a plurality of such elements. The system may include a source of electrical power, but the system may also be (during use) operatively coupled to a source of electrical power. In embodiments, each UV emitting element may be operatively associated with an energy source. This allows a decentralized supply of UV-emitting elements. The energy source is used to power the light source(s).
В настоящем документе УФ-излучающий элемент может также быть обозначен как «осветительный модуль». УФ-излучающий элемент может быть пластинчатым модулем (в настоящем документе также обозначаемым как «оптическая среда»), с одним или более соответствующими элементами, по меньшей мере частично, или даже полностью, внедренными в него. Следовательно, в вариантах осуществления УФ-излучающий элемент содержит светопропускающий (твердый) материал, такой как силикон и т.д. Однако этот элемент может также включать в себя корпус, окружающий, по меньшей мере частично, или даже полностью, один или несколько соответствующих элементов. Эти один или несколько соответствующих элементов содержат по меньшей мере источник света, выполненный с возможностью обеспечивать излучение источника света, предпочтительно ультрафиолетовое излучение. УФ-излучающий элемент может иметь плоское или криволинейное окно выхода излучения. Термин «УФ-излучающий элемент» означает, что элемент выполнен с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения во время использования элемента.In this document, the UV emitting element may also be referred to as "illumination module". The UV emitting element may be a plate module (herein also referred to as "optical medium"), with one or more of the corresponding elements at least partially, or even completely, embedded therein. Therefore, in embodiments, the UV emitting element comprises a light transmitting (solid) material such as silicone, etc. However, this element may also include a housing surrounding, at least partially, or even completely, one or more respective elements. These one or more respective elements comprise at least a light source configured to provide light source radiation, preferably ultraviolet radiation. The UV emitting element may have a flat or curved output window. The term "UV emitting element" means that the element is configured to provide ultraviolet radiation during use of the element.
Волноводный элемент может быть сформирован как пластина, опционально криволинейной формы. Однако волноводный элемент также может иметь другие формы. Это может зависеть, например, от приложения. Например, когда объект представляет собой дверную ручку, ручку крана, ручку унитаза, перила, кухонную разделочную доску или медицинское устройство, форма волноводного элемента может или должна отличаться от пластины, и может иметь одну или несколько криволинейных поверхностей.The waveguide element can be formed as a plate, optionally with a curved shape. However, the waveguide element may also have other shapes. This may depend, for example, on the application. For example, when the object is a doorknob, a faucet handle, a toilet handle, a railing, a kitchen cutting board, or a medical device, the shape of the waveguide element may or should be different from a plate, and may have one or more curved surfaces.
Поскольку волноводный элемент может быть плоским, источники света могут конфигурироваться так, чтобы оптическая ось была по существу параллельна оси длины волноводного элемента. Это может облегчить распределение излучения источника света по волноводу. Например, источник света может включать в себя LED с боковым излучением. В частности, волноводный элемент может включать в себя множество LED с боковым излучением.Since the waveguide element may be planar, the light sources may be configured such that the optical axis is substantially parallel to the length axis of the waveguide element. This can facilitate the distribution of light source radiation along the waveguide. For example, the light source may include a side emitting LED. In particular, the waveguide member may include a plurality of side emitting LEDs.
УФ-излучающий элемент содержит выходное окно для ультрафиолетового излучения. Выходное окно для ультрафиолетового излучения выполнено с возможностью передавать по меньшей мере часть ультрафиолетового излучения из источника света. По меньшей мере часть ультрафиолетового излучения выходит через окно выхода излучения из УФ-излучающего элемента наружу. Следовательно, выходное окно является пропускающим для ультрафиолетового излучения. В большинстве случаев окно также будет пропускающим для видимого света. Как было указано выше, и как будет дополнительно объяснено ниже, в вариантах осуществления элемент может быть пропускающей излучение пластиной. В таком случае окно может быть поверхностью (или плоскостью) этого элемента.The UV emitting element contains an output window for ultraviolet radiation. The exit window for ultraviolet radiation is configured to transmit at least a portion of the ultraviolet radiation from the light source. At least part of the ultraviolet radiation exits through the radiation exit window of the UV emitting element to the outside. Therefore, the exit window is transparent to ultraviolet radiation. In most cases, the window will also be transparent to visible light. As stated above, and as will be further explained below, in embodiments, the element may be a radiation-transmitting plate. In such a case, the window could be the surface (or plane) of that element.
Термин «пропускающий излучение» относится к пропусканию излучения, в частности ультрафиолетового излучения, и опционально также видимого излучения.The term "transmitting radiation" refers to the transmission of radiation, in particular ultraviolet radiation, and optionally also visible radiation.
Выходное окно для ультрафиолетового излучения имеет входную сторону окна и выходную сторону окна. Термины «перед» или «входной» и «после» или «выходной» относятся к расположению деталей или особенностей относительно распространения света от средства генерирования света (здесь, в частности, источника света), причем относительно первого положения внутри луча света от средства генерирования света второе положение в луче света, находящееся ближе к средству генерирования света, считается находящимся «перед» первым положением, а третье положение внутри луча света, находящееся дальше от средства генерирования света, считается находящимся «после» первого положения. Следовательно, входная сторона окна («сторона входа») направлена внутрь элемента и может принимать, напрямую или после внутреннего отражения, излучение источника света. Выходная сторона окна («выходная сторона») может быть направлена от элемента наружу. Эта сторона окна может например (временно) находиться в контакте с водой во время использования системы. Следует отметить, что в пластинчатых вариантах осуществления элемента входная сторона окна и выходная сторона окна могут быть сторонами одного и того же края (или плоскости).The exit window for ultraviolet radiation has an entrance side of the window and an exit side of the window. The terms "before" or "inlet" and "after" or "outlet" refer to the arrangement of details or features with respect to the propagation of light from the light generating means (here in particular the light source), moreover, relative to the first position within the light beam from the light generating means a second position in the light beam closer to the light generating means is said to be "before" the first position, and a third position inside the light beam farther from the light generating means is said to be "after" the first position. Therefore, the entrance side of the window ("entrance side") is directed into the element and can receive, directly or after internal reflection, the radiation of the light source. The exit side of the window ("exit side") can be directed from the element to the outside. This side of the window may for example (temporarily) be in contact with water during the use of the system. It should be noted that in plate-like embodiments of the element, the entry side of the window and the exit side of the window may be sides of the same edge (or plane).
Как было указано выше, объект или система для борьбы с биообрастанием может дополнительно содержать систему управления. Следовательно, объект может содержать такую систему управления. В вариантах осуществления система для борьбы с биообрастанием содержит систему управления, отдельную от объекта. Следовательно, в вариантах осуществления система для борьбы с биообрастанием может дополнительно содержать систему управления, опционально включенную в УФ-излучающий элемент. Когда система управления содержит более одного элемента, один или более элементов могут содержаться в объекте, и/или один или более элементов могут находиться снаружи от объекта.As discussed above, the biofouling facility or system may further comprise a control system. Therefore, the object may contain such a control system. In embodiments, the biofouling control system comprises a control system separate from the facility. Therefore, in embodiments, the biofouling control system may further comprise a control system optionally included in the UV emitting element. When the control system contains more than one element, one or more elements may be contained in the object, and/or one or more elements may be external to the object.
В одном варианте осуществления система управления содержит множество систем управления. Например, судно может содержать систему управления в качестве главной системы управления, и при этом каждая система для борьбы с биообрастанием может содержать подчиненную систему управления. Опционально система управления может конфигурироваться отдельно от объекта, то есть удаленно от объекта. В конкретных вариантах осуществления главная система управления, удаленная от объекта, управляет подчиненной системой управления, содержащейся в объекте (таком как система для борьбы с биообрастанием). Следовательно, например (главная) система управления может находиться далеко; или не на судне, а на берегу, например в диспетчерской транспортной компании. Такая главная система управления может быть выполнена с возможностью управления борьбой с биообрастанием.In one embodiment, the control system comprises a plurality of control systems. For example, a ship may contain a control system as the master control system, and each biofouling control system may contain a slave control system. Optionally, the control system can be configured separately from the object, that is, remotely from the object. In specific embodiments, a master control system remote from the facility controls a slave control system contained within the facility (such as a system for combating biofouling). Therefore, for example, the (main) control system may be far away; or not on the ship, but on the shore, for example, in the control room of a transport company. Such a master control system may be configured to control biofouling.
В частности, система содержит множество источников ультрафиолетового света. Еще более предпочтительно они могут быть расположены по существу в регулярном порядке. In particular, the system contains a plurality of ultraviolet light sources. Even more preferably, they may be arranged in a substantially regular manner.
Следовательно, в вариантах осуществления система для борьбы с биообрастанием содержит множество источников света, причем соседние источники света имеют взаимные расстояния до источника света (d1), выбираемые из диапазона 0,5-200 мм, например 2-100 мм.Therefore, in embodiments, the biofouling control system comprises a plurality of light sources, with adjacent light sources having mutual light source distances (d1) selected from the range of 0.5-200 mm, such as 2-100 mm.
В других дополнительных вариантах осуществления система для борьбы с биообрастанием содержит множество LED, которые выполнены с возможностью генерировать упомянутое ультрафиолетовое излучение и содержат матрицы LED, причем матрицы соседних LED имеют взаимные расстояния до источника света (d1), выбираемые из диапазона 0,5-200 мм.In other additional embodiments, the system for combating biofouling comprises a plurality of LEDs that are configured to generate said ultraviolet radiation and contain arrays of LEDs, wherein the arrays of adjacent LEDs have mutual distances to the light source (d1) selected from the range of 0.5-200 mm .
Как уже было указано выше, система может также содержать множество источников света, причем каждый источник света направлен главным образом к части окна выхода излучения.As mentioned above, the system may also comprise a plurality of light sources, with each light source directed primarily towards a portion of the radiation exit window.
Следовательно, предпочтительно система является системой для борьбы с биообрастанием. В вариантах осуществления система для борьбы с биообрастанием содержит волноводный элемент, такой как листовое устройство вывода света, причем в более конкретных вариантах осуществления эти источники света являются внедренными в волноводный элемент. В частности, волноводный элемент является водонепроницаемым. В настоящем документе термин «водонепроницаемый» в конкретных вариантах осуществления может относиться к международной защитной маркировке IPx5 или выше, такой как IPX6, например предпочтительно IPx7 (погружение на глубину до 1 м), и еще более предпочтительно IPx8 (погружение на глубину 1 м или больше). Значение x предпочтительно равно по меньшей мере 4, например по меньшей мере 5 или 6.Therefore, preferably the system is a system for combating biofouling. In embodiments, the biofouling system comprises a waveguide element, such as a light output sheet, in more specific embodiments, these light sources are embedded in the waveguide element. In particular, the waveguide member is waterproof. In this document, the term "waterproof" in particular embodiments may refer to an international security marking of IPx5 or higher, such as IPX6, for example, IPx7 (submersible to a depth of 1 m) is preferred, and even more preferably IPx8 (immersible to a depth of 1 m or more). ). The x value is preferably at least 4, such as at least 5 or 6.
Как было указано выше, в вариантах осуществления УФ-излучающий элемент может быть выполнен с возможностью облучать упомянутым ультрафиолетовым излучением (во время стадии облучения) одно или более из (i) упомянутой части упомянутой поверхности и (ii) воды, смежной с упомянутой частью упомянутой поверхности. Термин «часть» относится к части внешней поверхности объекта, такой как например корпус или затвор (дверца). Однако термин «часть» может также относиться по существу ко всей внешней поверхности, такой как внешняя поверхность корпуса или затвора. Предпочтительно внешняя поверхность может содержать множество частей, которые могут облучаться ультрафиолетовым светом одного или более источников света, или которые могут облучаться ультрафиолетовым излучением одного или более УФ-излучающих элементов. Каждый УФ-излучающий элемент может облучать одну или более частей. Кроме того, опционально могут быть части, которые получают ультрафиолетовое излучение от двух или более УФ-излучающих элементов.As stated above, in embodiments, the UV emitting element may be configured to irradiate said ultraviolet radiation (during the irradiation step) to one or more of (i) said part of said surface and (ii) water adjacent to said part of said surface. . The term "part" refers to a portion of the outer surface of an object, such as a body or a closure (door). However, the term "part" may also refer to essentially the entire outer surface, such as the outer surface of a housing or closure. Preferably, the outer surface may comprise a plurality of portions which may be irradiated with ultraviolet light from one or more light sources, or which may be irradiated with ultraviolet radiation from one or more UV emitting elements. Each UV emitting element may irradiate one or more parts. In addition, there may optionally be parts that receive ultraviolet radiation from two or more UV emitting elements.
В большинстве случаев, в частности для водных (таких как морские) приложений, можно выделить два главных варианта осуществления. Один из вариантов осуществления включает в себя часть внешней поверхности, облучаемой ультрафиолетовым излучением так, что по меньшей мере во время стадии облучения между источником света и УФ-излучающим элементом находится вода (или воздух, если это происходит выше ватерлинии), например морская вода. В таком варианте осуществления эта часть предпочтительно является «первоначальной» внешней поверхностью объекта. Однако в другом варианте осуществления «первоначальная» внешняя поверхность может быть расширена модулем, предпочтительно относительно плоским модулем, который присоединяется к «первоначальной» внешней поверхности объекта (такого как корпус судна), посредством чего сам модуль фактически формирует внешнюю поверхность. Например, такой модуль может быть связан с корпусом судна, посредством чего модуль формирует внешнюю поверхность (по меньшей мере ее часть). В обоих вариантах осуществления УФ-излучающий элемент предпочтительно содержит поверхность выхода излучения (см. также ниже). Однако, особенно в последнем варианте осуществления, в котором УФ-излучающий элемент может обеспечивать часть упомянутой внешней поверхности, такое окно выхода излучения может обеспечивать эту часть (поскольку первая часть и окно выхода излучения могут по существу совпадать; предпочтительно это может быть одна и та же поверхность).In most cases, and in particular for aquatic (such as marine) applications, two main implementation options can be distinguished. One embodiment includes a portion of the outer surface irradiated with ultraviolet radiation such that at least during the irradiation step, water (or air if above the waterline) is present between the light source and the UV emitting element, such as sea water. In such an embodiment, this portion is preferably the "original" outer surface of the object. However, in another embodiment, the "original" outer surface may be extended by a module, preferably a relatively flat module, that is attached to the "original" outer surface of an object (such as a ship's hull), whereby the module itself actually forms the outer surface. For example, such a module may be associated with the hull of a vessel, whereby the module forms the outer surface (at least part of it). In both embodiments, the UV emitting element preferably includes a radiation exit surface (see also below). However, especially in the latter embodiment, in which the UV emitting element may provide part of said outer surface, such a radiation exit window may provide that part (because the first part and the radiation exit window may substantially coincide; preferably it may be the same surface).
Следовательно, в одном варианте осуществления УФ-излучающий элемент присоединяется к упомянутой внешней поверхности. В одном дополнительном конкретном варианте осуществления окно выхода излучения системы для борьбы с биообрастанием конфигурируется как часть упомянутой внешней поверхности. Следовательно, в некоторых из вариантов осуществления объект может представлять собой судно, содержащее корпус, и УФ-излучающий элемент присоединяется к упомянутому корпусу. Термин «окно выхода излучения» может также относиться ко множеству окон выхода излучения (см. также ниже).Therefore, in one embodiment, the UV emitting element is attached to said outer surface. In one additional specific embodiment, the radiation exit window of the biofouling system is configured as part of said outer surface. Therefore, in some of the embodiments, the object may be a vessel containing a hull, and the UV emitting element is attached to said hull. The term "radiation exit window" can also refer to a plurality of radiation exit windows (see also below).
В обоих общих вариантах осуществления УФ-излучающий элемент выполнен с возможностью облучать упомянутым ультрафиолетовым излучением (во время стадии облучения) воду, смежную с упомянутой частью упомянутой внешней поверхности. В тех вариантах осуществления, в которых сам модуль фактически формирует внешнюю поверхность, УФ-излучающий элемент по меньшей мере выполнен с возможностью облучать упомянутым ультрафиолетовым излучением (во время стадии облучения) упомянутую часть упомянутой внешней поверхности, поскольку он фактически является частью упомянутой внешней поверхности, и опционально также воду, смежную с упомянутой частью упомянутой внешней поверхности. Тем самым биообрастание может быть предотвращено и/или уменьшено.In both general embodiments, the UV emitting element is configured to irradiate said ultraviolet radiation (during the irradiation step) to water adjacent to said portion of said outer surface. In those embodiments in which the module itself actually forms the outer surface, the UV emitting element is at least configured to irradiate said ultraviolet radiation (during the irradiation step) to said part of said outer surface, since it is in fact part of said outer surface, and optionally also water adjacent to said part of said outer surface. In this way, biofouling can be prevented and/or reduced.
В одном варианте осуществления значительное количество защищаемой поверхности, предпочтительно вся защищаемая поверхность, например корпус судна, может быть покрыто слоем, который излучает бактерицидный свет («свет для борьбы с обрастанием»), в частности ультрафиолетовый свет.In one embodiment, a significant amount of the surface to be protected, preferably the entire surface to be protected, such as the hull of a ship, may be coated with a layer that emits germicidal light ("fouling light"), in particular ultraviolet light.
В еще одном варианте осуществления ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием) может быть обеспечен для защищаемой поверхности через волновод, такой как волокно.In yet another embodiment, ultraviolet radiation (anti-fouling light) can be provided to the surface to be protected through a waveguide, such as a fiber.
Следовательно, в одном варианте осуществления система освещения для борьбы с обрастанием может содержать оптическую среду, содержащую волновод, такой как оптическое волокно, выполненный с возможностью обеспечения упомянутого ультрафиолетового излучения (света для борьбы с обрастанием) для загрязняющейся поверхности. Поверхность, например волновода, из которой выходит ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием), в настоящем документе также обозначается как эмиссионная поверхность. В большинстве случаев эта часть волновода может быть по меньшей мере временно погружена в воду. Благодаря тому, что ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием) выходит из эмиссионной поверхности, элемент объекта, который во время его использования по меньшей мере временно подвергается воздействию жидкости (такой как морская вода), может быть облучен, и тем самым очищен от обрастания. Однако, эмиссионная поверхность также может быть очищена сама по себе. Этот эффект используется в некоторых из вариантов осуществления УФ-излучающего элемента, содержащего описанную ниже оптическую среду.Therefore, in one embodiment, the anti-fouling lighting system may comprise an optical medium containing a waveguide, such as an optical fiber, configured to provide said ultraviolet radiation (anti-fouling light) to a fouling surface. A surface, such as a waveguide, from which ultraviolet radiation (anti-fouling light) emerges is also referred to herein as an emission surface. In most cases, this part of the waveguide can be at least temporarily submerged in water. Due to the fact that ultraviolet radiation (anti-fouling light) emerges from the emissive surface, an element of an object that, during its use, is at least temporarily exposed to a liquid (such as sea water), can be irradiated, and thereby cleared of fouling. . However, the emissive surface can also be cleaned by itself. This effect is exploited in some of the embodiments of a UV emitting element comprising the optical medium described below.
Варианты осуществления с оптическими средами также описаны в патентном документе WO2014188347. Варианты осуществления в патентном документе WO2014188347 также включены в настоящий документ посредством ссылки, поскольку они могут объединяться с блоком управления и/или водным переключателем, а также с другими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.Embodiments with optical media are also described in patent document WO2014188347. Embodiments in patent document WO2014188347 are also incorporated herein by reference as they can be combined with a control unit and/or water switch as well as other embodiments described herein.
Как было указано выше, настоящее изобретение также может применяться для приложений, отличающихся от водных (таких как морские) приложений, например для (дверных) ручек, больничных штор или других медицинских и немедицинских применений и т.д.As mentioned above, the present invention can also be applied to applications other than water (such as marine) applications, such as (door) handles, hospital curtains or other medical and non-medical applications, etc.
Как было указано выше, УФ-излучающий элемент предпочтительно может содержать выходное окно ультрафиолетового излучения. Следовательно, в одном конкретном варианте осуществления УФ-излучающий элемент содержит выходное окно ультрафиолетового излучения, причем УФ-излучающий элемент предпочтительно выполнен с возможностью обеспечивать упомянутое ультрафиолетовое излучение из упомянутого выходного окна ультрафиолетового излучения упомянутого УФ-излучающего элемента. Такое выходное окно для ультрафиолетового излучения может быть оптическим окном, через которое излучение выходит из УФ-излучающего элемента. Альтернативно или дополнительно к этому, выходное окно для ультрафиолетового излучения может быть поверхностью волновода. Следовательно, ультрафиолетовое излучение может подаваться УФ-излучающим элементом в волновод и выходить из этого элемента через поверхность волновода (или ее часть). Как было указано выше, в вариантах осуществления окно выхода излучения опционально может конфигурироваться как часть внешней поверхности объекта. Другим термином для «выхода» может быть «вывод излучения».As mentioned above, the UV emitting element may preferably include an output window of ultraviolet radiation. Therefore, in one particular embodiment, the UV emitting element comprises an ultraviolet output window, wherein the UV emitting element is preferably configured to provide said ultraviolet radiation from said ultraviolet output window of said UV emitting element. Such an exit window for ultraviolet radiation may be an optical window through which radiation exits the UV emitting element. Alternatively or additionally, the UV exit window may be a waveguide surface. Therefore, ultraviolet radiation can be fed into and out of the waveguide by the UV emitting element through the surface of the waveguide (or a portion thereof). As mentioned above, in embodiments, the radiation exit window can optionally be configured as part of the outer surface of the object. Another term for "output" could be "radiation output".
Предпочтительно (твердотельный) источник света может переключаться между по меньшей мере первым уровнем ультрафиолетового излучения и вторым уровнем ультрафиолетового излучения, причем первый уровень ультрафиолетового излучения больше, чем второй уровень ультрафиолетового излучения (и причем второй уровень ультрафиолетового излучения меньше, чем первый уровень ультрафиолетового излучения, или даже может быть равен нулю). Следовательно, в одном варианте осуществления источник света может быть выключен и может быть включен (во время стадии облучения). Кроме того, опционально также интенсивность ультрафиолетового излучения может переключаться между этими двумя стадиями, например ступенчато или непрерывно. Следовательно, источник света предпочтительно является управляемым (и таким образом его интенсивность ультрафиолетового излучения является управляемой).Preferably, the (solid-state) light source can switch between at least a first UV level and a second UV level, wherein the first UV level is greater than the second UV level (and wherein the second UV level is less than the first UV level, or may even be zero). Therefore, in one embodiment, the light source can be turned off and can be turned on (during the irradiation step). In addition, optionally also the intensity of the ultraviolet radiation can be switched between these two stages, for example stepwise or continuously. Therefore, the light source is preferably controllable (and thus its UV intensity is controllable).
В (водных (таких как морские)) вариантах осуществления система для борьбы с биообрастанием предпочтительно выполнена с возможностью обеспечивать ультрафиолетовое излучение для части объекта или для воды, смежной с этой частью. Это предпочтительно подразумевает, что во время стадии облучения применяется ультрафиолетовое излучение. Следовательно, опционально также могут иметь место периоды, в которых никакое ультрафиолетовое излучение не применяется вообще. Это может (таким образом) происходить не только благодаря, например, переключению системой управления одного или более УФ-излучающих элементов, но также и благодаря, например, предопределенным условиям, таким как день и ночь или температура воды и т.д. Например, в одном варианте осуществления ультрафиолетовое излучение применяется пульсирующим образом.In (aquatic (such as marine)) embodiments, the biofouling control system is preferably configured to provide ultraviolet radiation to a portion of an object or to water adjacent to that portion. This preferably implies that ultraviolet radiation is applied during the irradiation step. Therefore, periods may optionally also occur in which no ultraviolet radiation is applied at all. This can (thus) take place not only due to, for example, switching by the control system of one or more UV emitting elements, but also due to, for example, predetermined conditions such as day and night or water temperature, etc. For example, in one embodiment, ultraviolet radiation is applied in a pulsed manner.
Следовательно, в одном конкретном варианте осуществления или аспекте система для борьбы с биообрастанием конфигурируется для предотвращения или уменьшения биообрастания на загрязняющейся поверхности объекта, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, путем обеспечения света для борьбы с обрастанием (то есть ультрафиолетового излучения) для упомянутой поверхности или смежной с ней воды. Предпочтительно система для борьбы с биообрастанием может быть выполнена с возможностью обеспечивать упомянутый свет для борьбы с обрастанием посредством оптической среды для упомянутой поверхности, причем УФ-излучающий элемент дополнительно содержит (ii) упомянутую оптическую среду, выполненную с возможностью принимать по меньшей мере часть ультрафиолетового излучения (света для борьбы с обрастанием) и содержащую эмиссионную поверхность, выполненную с возможностью обеспечивать по меньшей мере часть упомянутого ультрафиолетового излучения (света для борьбы с обрастанием). Кроме того, предпочтительно эта оптическая среда содержит одно или более из волновода и оптического волокна, а ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием) предпочтительно содержит одно или более из света UVC и UVB. Эти волноводы и оптические среды в настоящем документе далее не обсуждаются подробно.Therefore, in one particular embodiment or aspect, the anti-fouling system is configured to prevent or reduce biofouling on a fouling surface of an object that is at least temporarily exposed to water during use by providing anti-fouling light (i.e., ultraviolet radiation) for said surface or water adjacent to it. Preferably, the biofouling system may be configured to provide said antifouling light via an optical medium to said surface, wherein the UV emitting element further comprises (ii) said optical medium configured to receive at least a portion of the ultraviolet radiation ( anti-fouling light) and comprising an emissive surface configured to provide at least a portion of said ultraviolet radiation (anti-fouling light). In addition, preferably this optical medium contains one or more of a waveguide and an optical fiber, and ultraviolet radiation (anti-fouling light) preferably contains one or more of UVC and UVB light. These waveguides and optical media are not further discussed in detail herein.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения, посредством только примеров и со ссылками на сопровождающие схематические чертежи, в которых соответствующие ссылочные символы обозначают соответствующие детали, и в которых:Embodiments of the present invention will now be described, by way of examples only, and with reference to the accompanying schematic drawings, in which the respective reference symbols designate respective parts, and in which:
Фиг. 1a-1h схематично изображают некоторые общие аспекты;Fig. 1a-1h schematically depict some general aspects;
Фиг. 2a-2f схематично изображают некоторые варианты осуществления;Fig. 2a-2f schematically depict some embodiments;
Фиг. 3 схематично изображает некоторые варианты, которые могут быть применены, опционально в комбинации; иFig. 3 schematically depicts some of the options that can be applied, optionally in combination; and
Фиг. 4a-4e схематично изображают некоторые варианты и аспекты.Fig. 4a-4e schematically depict some options and aspects.
Эти чертежи не обязательно выполнены в масштабе.These drawings are not necessarily drawn to scale.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Фиг. 1a схематично изображает один вариант осуществления системы 200 для борьбы с биообрастанием, которая содержит УФ-излучающий элемент 210. УФ-излучающий элемент 210 содержит выходное окно 230 ультрафиолетового излучения. УФ-излучающий элемент 210 по меньшей мере частично включает в себя источник 220 света, выполненный с возможностью обеспечивать ультрафиолетовое изучение 221 (свет для борьбы с обрастанием). Здесь для примера изображены три источника 220 света. Здесь УФ-излучающий элемент 210 конфигурируется как волновод или световод с внедренными в него элементами. Следовательно, источники 220 света в этом схематично изображенном варианте осуществления являются внедренными в волновод. Выходное окно 230 ультрафиолетового излучения выполнено с возможностью передавать по меньшей мере часть ультрафиолетового излучения 221 из источника 220 света. Выходное окно 230 ультрафиолетового излучения содержит входную сторону 231 окна, обращенную к источнику (источникам) света, и выходную сторону 232 окна. На Фиг. 1a схематично изображен элемент 1300 световода, содержащий световод 300 или оптическую среду и элемент 30 первого слоя. Световод 300 содержит первую поверхность 301 световода, которая содержит окно 230 выхода излучения. Световод 300 может быть пластиной с первой поверхностью 301 световода и противоположной ей второй поверхностью 302 световода. Расстояние между этими поверхностями может определять толщину или высоту световода 300, обозначаемую как h3 (длина и ширина (см. также Фиг. 2e) могут быть намного больше, чем высота). Вторая поверхность 302 может включать в себя отражающий слой.Fig. 1a schematically depicts one embodiment of a
Элемент 30 первого слоя содержит оптический слой 310. Оптический слой 310 находится в контакте по меньшей мере с частью первой поверхности 301 световода. Оптический слой находится в физическом контакте по меньшей мере с частью первой поверхности световода. В частности, оптический слой 310 имеет первый показатель преломления n1, составляющий меньше чем 1,36 на длине волны 280 нм. Кроме того, световод 300 содержит пропускающий ультрафиолетовое излучение материал 305 световода (такой как силикон). Оптический слой 310 содержит материал 315 оптического слоя. Этот материал 315 оптического слоя предпочтительно является пропускающим для ультрафиолетового излучения, но имеет показатель преломления меньше, чем у воды. Таким образом, этот слой уменьшает выход ультрафиолетового излучения, когда элемент 1300 световода применяется в водных средах, и может улучшать выход излучения в других частях первой поверхности световода. Оптический слой 310 конфигурируется на выходной стороне 232 окна. Здесь для примера световод 300 содержит оптические структуры 7. Они могут находиться внутри или на поверхностях световода 300. Оптические структуры 7 могут быть выполнены с возможностью обеспечения равномерного распределения ультрафиолетового излучения 221, выходящего из УФ-излучающего элемента 210. Здесь источники 220 света изображены как содержащиеся в элементе 1300 световода; однако это не обязательно должно быть так (см. также Фиг. 2c). The
Элемент 1300 световода в комбинации с источником (источниками) 220 света может использоваться, например, в качестве модуля освещения для борьбы с обрастанием (защищаемой) поверхности. Такой модуль может содержать по меньшей мере один источник света для генерации света для борьбы с обрастанием, оптическую среду для распределения через нее по меньшей мере части для борьбы с обрастанием, содержащую излучающую поверхность для излучения распределенного света для борьбы с обрастанием в направлении от защищаемой поверхности, когда модуль освещения расположен в, на и/или около защищаемой поверхности. Излучающая поверхность может быть по существу плоской поверхностью. Излучающая поверхность представляет собой выходное окно 230 ультрафиолетового излучения, включающее в себя элемент 30 первого слоя, и является первой поверхностью 301 световода, включающей в себя элемент 30 первого слоя.The light guide element 1300 in combination with the light source(s) 220 can be used, for example, as a lighting module for anti-fouling (protected) surface. Such a module may comprise at least one light source for generating anti-fouling light, an optical medium for distributing at least a portion of the anti-fouling through it, comprising an emitting surface for emitting distributed anti-fouling light in a direction away from the surface to be protected, when the lighting module is located in, on and/or near the surface to be protected. The emitting surface may be a substantially flat surface. The emitting surface is the ultraviolet
Фиг. 1b-1d схематично изображают варианты осуществления объекта 10, который во время использования по меньшей мере частично погружен в воду 2, см. ватерлинию 13. Объект 10, такой как судно или затвор, см. также ниже, дополнительно содержит систему 200 для борьбы с биообрастанием, содержащую УФ-излучающий элемент 210, специально для применения ультрафиолетового излучения 221 к части 111 поверхности 11, такой как внешняя поверхность объекта 10, такого как корпус или часть корпуса. Здесь показаны два варианта осуществления, в которых система 200 для борьбы с биообрастанием, конкретно УФ-излучающий элемент 210, является частью наружной поверхности, и тем самым фактически формирует часть наружной поверхности (Фиг. 1a), или в которых УФ-излучающий элемент 210 выполнен с возможностью облучать наружную поверхность, и не обязательно является частью наружной поверхности, такой как корпус судна (Фиг. 1c). Например, объект 10 выбирается из группы, состоящей из судна 1 и инфраструктурного объекта 15 (см. также ниже). Ссылка 400 на Фиг. 1b обозначает систему управления, которая в вариантах осуществления может управлять источником (источниками) 220 света системы 200 для борьбы с биообрастанием.Fig. 1b-1d schematically depict embodiments of an
УФ-излучающий элемент 210 содержит один или более источников 220 света и может таким образом быть выполнен с возможностью облучать упомянутым ультрафиолетовым излучением 221 во время стадии облучения одно или более из (i) упомянутой части 111 упомянутой внешней поверхности 11 и (ii) оды, смежной с упомянутой частью 111 упомянутой внешней поверхности 11. Первый вариант относится к варианту осуществления, показанному на Фиг. 1c, а последний вариант осуществления относится к обоим вариантам осуществления, показанным на Фиг. 1b-1c. Отметим, однако, что когда поверхность, такая как внешняя поверхность УФ-излучающего элемента 210 конфигурируется как внешняя поверхность объекта 10, часть 111 конечно же по сути облучается ультрафиолетовым излучением 21.The
Следовательно, УФ-излучающий элемент 210 содержит выходное окно 230 ультрафиолетового излучения, и УФ-излучающий элемент 210 выполнен с возможностью обеспечивать упомянутое ультрафиолетовое излучение 221 после упомянутого выходного окна 230 ультрафиолетового излучения упомянутого УФ-излучающего элемента 210.Therefore, the
Как было указано выше, термин «судно», обозначенный ссылкой 1, может относиться, например, к лодке или кораблю (см. 10a на Фиг. 1d) и т.д., такому как парусная шлюпка, танкер, круизное судно, яхта, паром, подводная лодка (см. 10d на Фиг. 1d), и т.д., как схематично обозначено на Фиг. 1d. Термин «инфраструктурный объект», обозначенный ссылкой 15, может относиться в частности к водным приложениям, которые в большинстве случаев располагаются по существу неподвижно, таким как плотина/затвор (см. 10e/10f на Фиг. 1d), понтон (см. 10c на Фиг. 1d), буровая вышка (см. 10b на Фиг. 1d) и т.д.As indicated above, the term "vessel" indicated by
Фиг. 1e схематично изображает более подробно один вариант осуществления системы 200 для борьбы с биообрастанием, для примера включающей в себя интегрированную систему управления 300 и интегрированный чувствительный элемент 310.Fig. 1e schematically depicts in more detail one embodiment of a
Фиг. 1f схематично изображает поверхность 11, такую как внешняя поверхность, объекта 10, такого как стенка судна или инфраструктурного объекта, со множеством УФ-излучающих элементов 210 (здесь связанных с корпусом 21 судна 1). Альтернативно или дополнительно к этому может применяться множество функционально связанных или независимо функционирующих систем 200 для борьбы с биообрастанием.Fig. 1f schematically depicts a
Фиг. 1f также схематично изображает вариант осуществления, в котором система 200 для борьбы с биообрастанием содержит множество УФ-излучающих элементов 210 (со множеством источников света), множество выходных окон 230 излучения и множество упомянутых частей 111, причем множество источников 220 света выполнено с возможностью обеспечивать упомянутое ультрафиолетовое излучение 221 через упомянутое множество выходных окон 23 излучения к упомянутому множеству частей 111, и причем упомянутое множество частей 111 конфигурируется на различных высотах объекта 10, и причем система 300 управления выполнена с возможностью управления источниками 220 света индивидуально в зависимости от упомянутых входных данных. Например, в одном варианте осуществления система 300 управления может быть выполнена с возможностью управления источниками 220 света индивидуально в зависимости от положений частей 111 внешней поверхности 11 относительно воды. Fig. 1f also schematically depicts an embodiment in which the
Фиг. 1g схематично изображает один вариант осуществления, в котором судно 1 в качестве варианта осуществления объекта 10 содержит множество систем 200 для борьбы с биообрастанием и/или одну или более таких систем 200 для борьбы с биообрастанием, содержащих множество УФ-излучающих элементов 210. В зависимости от высоты конкретной такой системы 200 для борьбы с биообрастанием и/или высоты УФ-излучающих элементов 210, например относительно ватерлинии, соответствующие УФ-излучающие элементы 210 для борьбы с биообрастанием могут включаться.Fig. 1g schematically depicts one embodiment in which the
Фиг. 1h показывает один вариант осуществления мелкой проволочной сетки, где источники 210 света, такие как ультрафиолетовые светоизлучающие диоды, располагаются в сетке и соединяются в ряд параллельных соединений. Эти светоизлучающие диоды могут быть установлены в узлах сетки посредством спаивания, склеивания или посредством любой другой известной методики электрического соединения для соединения светоизлучающих диодов с мелкими проволочными сетками. Один или более светоизлучающих диодов могут быть размещены в каждом узле сетки. Может использоваться питание постоянного тока или переменного тока. В случае использования переменного тока может использоваться пара светоизлучающих диодов в антипараллельной конфигурации. Специалисту в данной области техники известно, что в каждом узле сетки может использоваться более одной пары светоизлучающих диодов в антипараллельной конфигурации. Фактический размер мелкой проволочной сетки и расстояние между ультрафиолетовыми светоизлучающими диодами в сетке может быть отрегулировано путем растягивания структуры наподобие гармошки. Мелкая проволочная сетка может быть залита в оптическую среду. Выше описаны активные приложения, в которых система 200 для борьбы с биообрастанием выключает или переключает конкретные УФ-излучающие элементы 210 или конкретные источники 220 света в зависимости от их контакта с водой, сигнала чувствительного элемента и т.д. Однако альтернативно или дополнительно, также могут использоваться предупредительные сигналы или сообщения для предупреждения человека об опасности.Fig. 1h shows one embodiment of fine wire mesh where
Фиг. 2a схематично изображает один вариант осуществления, в котором оптический слой 310 является узорчатым оптическим слоем 310. Одна или более первых областей 311 могут содержать упомянутый материал 315 оптического слоя с первой толщиной слоя h1. Одна или более вторых областей 312 могут содержать упомянутый материал 315 оптического слоя со второй толщиной слоя h2 в диапазоне 0≤h2<h1. Здесь h2≠0. Следует отметить, что различные области могут содержать различные материалы 315 оптического слоя или те же самые материалы оптического слоя. В частности, когда вся первая поверхность световода находится в физическом контакте с оптическим слоем 310, оптический слой 310 содержит пропускающий ультрафиолетовое излучение материал 315 оптического слоя. Толщина слоя (h1, или h1 и h2) может зависеть от расстояния до самого близкого источника света; в частности ближе к источнику света h1≠0, а дальше от источника света в некоторых вариантах осуществления h2=0. Пропускание ультрафиолетового излучения через оптический слой (то есть через высоту h1 (и/или h2)) составляет по меньшей мере 10%, например по меньшей мере 20%, например по меньшей мере 40%, например в диапазоне 40-95% или даже выше (то есть для ультрафиолетового излучения, которое не направлено обратно в световод 300). Это в частности относится к ультрафиолетовому излучению, распространяющемуся в направлении, по существу перпендикулярном первой поверхности 301 световода (в направлении от световода, и таким образом через оптический слой с указанной высотой слоя h1 (или h2; если она есть)).Fig. 2a schematically depicts one embodiment in which the
Кроме того, здесь для примера указаны первая область и вторая область. Также могут применяться более двух различных областей.In addition, the first region and the second region are indicated here by way of example. More than two different areas may also be applied.
Фиг. 2b схематично изображает одну комбинацию вариантов осуществления. Среди прочего этот чертеж схематично изображает пористый оптический слой 310. Этот оптический слой включает в себя поры или полости, обозначенные ссылкой 313. Они могут быть заполнены газом, таким как инертный газ или воздух. Кроме того, элемент 30 первого слоя содержит стопку 3 слоев, содержащую упомянутый оптический слой 310 и дополнительно содержащую второй слой 320, находящийся в контакте по меньшей мере с частью упомянутого оптического слоя 310. В вариантах осуществления второй слой 320 является водонепроницаемым. В частности, когда второй слой покрывает по существу всю первую поверхность световода, второй слой 320 содержит пропускающий ультрафиолетовое излучение материал 325 оптического слоя. Как было указано выше, оптический слой может конфигурироваться по всей первой поверхности световода, как на Фиг. 2b, но в других вариантах осуществления может также находиться только на части первой поверхности световода, как на Фиг. 1a.Fig. 2b schematically depicts one combination of embodiments. Among other things, this figure schematically depicts a porous
Фиг. 2c схематично изображает варианты, в которых источник 220 света конфигурируется снаружи световода 300 (слева) и по меньшей мере частично внутри световода 300. Источник света 220 содержит светоизлучающую поверхность 227. В последнем варианте светоизлучающая поверхность 227 конфигурируется внутри световода 300.Fig. 2c schematically depicts embodiments in which the
Фиг. 2d схематично изображает один вариант осуществления, в котором световод 300 содержит закрытую полость 350, заполненную пропускающей ультрафиолетовое излучение жидкостью 305a. Световод 300 в этом варианте осуществления может содержать первый материал 305b, в частности содержащий силикон. Первый материал 305b может определять полость 350. Здесь фактически оптический слой 310 может определять полость 350. Пропускающая ультрафиолетовое излучение жидкость 305a может представлять собой, например, деминерализованную воду. Если такой элемент 1300 световода используется в системе для борьбы с биообрастанием, эта система может включать в себя насос для перемещения, например циркуляции, жидкости 305a. Такой насос может управляться упомянутой в настоящем документе системой управления.Fig. 2d schematically depicts one embodiment in which the
Фиг. 2e и 2f очень схематично изображают два варианта световода 300 с удлиненной пластиной, такой как пластина из силикона (которая может быть покрытием на объекте), или канальной системой. Диаметр последней определяется как d2. Размер диаметра может быть по существу тем же самым, что и определенный в настоящем документе для высоты h3 световода 300. Что касается первого варианта, световод может иметь высоту, существенно меньшую, чем длина или ширина, например по меньшей мере в 5 раз меньше. На Фиг. 2e длина пластины обозначена ссылкой l1, а ширина обозначена ссылкой w1. В частности, w1/h3≥5 и l1/h3≥5. Верхняя поверхность, здесь первая поверхность 301 световода (оптический слой не указан), может использоваться в качестве поверхности вывода излучения. Поверхность, противоположная первой поверхности 301 световода, обозначена ссылкой 302, и в данном случае является нижней поверхностью. Эта поверхность может включать в себя отражатель. Край (края) 303 может использоваться для ввода ультрафиолетового излучения в световод 300, если источники света являются внешними по отношению к световоду 300. Неиспользуемые края, и/или в тех вариантах осуществления, в которых источники света имеют светоизлучающие поверхности внутри световода 300, край (края) 303 может включать в себя отражающий материал. Длина световода 300 на Фиг. 2f перпендикулярна диаметру и параллельна длинной оси световода. Следовательно, световод в вариантах осуществления может представлять собой волокно.Fig. 2e and 2f very schematically depict two embodiments of a
Фиг. 3 схематично изображает один вариант осуществления стопки слоев 500. Стопка слоев 500 содержит первый слой, в частности первый слой 510 силикона. Этот первый слой имеет первую поверхность 511 и вторую поверхность 512, определяющие толщину d1 первого слоя 510 силикона. Первый слой 510 силикона является пропускающим для ультрафиолетового излучения, имеющего одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм. Следовательно, когда ультрафиолетовое излучение, имеющее длину волны в этом диапазоне, попадает на первую поверхность 511, тогда по меньшей мере часть этого ультрафиолетового излучения будет также выходить из второй поверхности 512, в частности существенная часть, поскольку первый слой 510 является пропускающим для ультрафиолетового излучения. Следовательно, этот первый слой 510 также обозначается как световод 300.Fig. 3 schematically depicts one embodiment of a stack of
Стопка слоев содержит один или более из элемента 610 первого слоя и элемента 620 второго слоя. Здесь изображен один из возможных вариантов осуществления с элементами обоих слоев.The layer stack contains one or more of a
Элемент 610 первого слоя конфигурируется на первой стороне первой поверхности 511. Элемент 610 первого слоя связан химическим связыванием (не показано) с первой поверхностью 511 напрямую (или через первый промежуточный слой), которая является пропускающей для ультрафиолетового излучения, имеющего одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм. Элемент 610 первого слоя содержит по меньшей мере первый слой 1210, отличающийся по составу от первого слоя 510 силикона. Элемент первого слоя может также содержать множество слоев, из которых по меньшей мере один отличается по составу от первого слоя. В большинстве случаев все слои элемента первого слоя будут отличаться по составу от первого слоя.The
Здесь для примера элемент первого слоя содержит два слоя, обозначенные ссылками 1211 и 1212, причем первый из них химически связан с первым слоем 510, а последний (химически) связан с ним. Элемент 610 первого слоя является пропускающим для ультрафиолетового излучения, имеющего одну или более длин волн, выбираемых из диапазона 200-380 нм. Слой 1211 может содержать, например, тонкий слой Al, а слой 1212 может содержать, например, слой FEP.Here, for example, the element of the first layer contains two layers, designated references 1211 and 1212, the first of which is chemically bonded to the
Элемент 620 второго слоя конфигурируется на второй стороне второй поверхности 512. Элемент 620 второго слоя связан химическим связыванием (не показано) со второй поверхностью 512 напрямую (или через второй промежуточный слой). Элемент 620 второго слоя содержит по меньшей мере второй слой 1220, отличающийся по составу от первого слоя 510 силикона. Элемент второго слоя может также содержать множество слоев, из которых по меньшей мере один отличается по составу от второго слоя. В большинстве случаев все слои элемента второго слоя будут отличаться по составу от второго слоя.The
Стопка слоев (500) дополнительно содержит один или больше, предпочтительно множество твердотельных источников 220 света, внедренных в первый слой 510 силикона. Энергия может подаваться из внешнего источника электроэнергии и/или внутреннего источника электроэнергии, такого как один или более из аккумулятора, солнечной батареи и т.д. Эти электрические детали не показаны ради простоты.The stack of layers (500) further comprises one or more, preferably a plurality of solid state
Следовательно, Фиг. 3 схематично изображает также один дополнительный вариант осуществления элемента 1300 световода и системы 200 для борьбы с биообрастанием, в который включено множество вариантов, которые могут использоваться независимо или которые могут применяться в комбинации.Therefore, FIG. 3 also schematically depicts one further embodiment of the light guide element 1300 and the
Например, в этом схематично изображенном варианте осуществления источник 220 света по меньшей мере частично, здесь по существу полностью, залит в световод 300. Следовательно, источник (источники) света содержат светоизлучающую поверхность 227, которая находится внутри световода 300. В частности, светоизлучающая поверхность представляет собой матрицу твердотельного источника света (220).For example, in this schematically depicted embodiment, the
Кроме того, элемент 1300 световода содержит первую стопку 30, содержащую по меньшей мере один слой, здесь для примера два слоя, в которой первый слой является оптическим слоем 310, и в которой второй слой 320 может использоваться, например, в качестве защитного слоя. Оптический слой 310 находится в контакте с первой поверхностью 301 световода. Материал 315 оптического слоя и материал второго слоя, обозначенный ссылкой 325, являются пропускающими для ультрафиолетового излучения.In addition, the light guide element 1300 includes a
Альтернативно или дополнительно к этому имеется вторая стопка 130, содержащая по меньшей мере один слой, здесь для примера один слой, обозначенный как третий слой 330. Эта стопка слоев, здесь третий слой 130, находится в контакте со второй поверхностью 301 световода. Этот третий слой может содержать материал 335 третьего слоя, который в вариантах осуществления может быть идентичным материалу 315 оптического слоя, но который в других вариантах осуществления может быть по существу отражающим, и/или который в других вариантах осуществления может быть клейким. Например, третий слой 330 может быть нанесен для размещения элемента 1300 световода, точнее световодного слоя 300, на поверхности 11 объекта.Alternatively, or in addition, there is a second stack 130 comprising at least one layer, here for example one layer, referred to as third layer 330. This stack of layers, here third layer 130, is in contact with the
Световод 300 имеет первую поверхность 301 световода. Когда имеется элемент 30 первого слоя, внешняя поверхность элемента 1300 световода является поверхностью внешнего слоя, обозначаемой в настоящем документе как 1301. Следовательно, ссылка 1301 означает наружный слой элемента 1300 световода. Окно выхода излучения может рассматриваться как слой (стопка слоев) между первой поверхностью 301 световода и наружным слоем 1301.The
Следовательно, может быть верхний слой или верхняя фольга и/или может быть нижний слой или верхняя фольга. Первый может быть обозначен более общим как оптический слой, или может в более общем смысле содержаться в стопке слоев. Последний может быть обозначен в целом как третий слой, или может в более общем смысле содержаться во второй стопке слоев.Therefore, there may be a top layer or top foil and/or there can be a bottom layer or top foil. The former may be referred to more generally as an optical layer, or may more generally be contained in a stack of layers. The latter may be referred to generally as the third layer, or may more generally be contained in the second stack of layers.
Верхняя фольга/слой может наноситься для того, чтобы защитить световод от механических повреждений. Кроме того, она должна быть в достаточной степени прозрачной в диапазоне UV-C.A top foil/layer may be applied to protect the fiber from mechanical damage. In addition, it must be sufficiently transparent in the UV-C range.
Оптический слой или (первая) стопка слоев может обеспечивать защиту против химической интрузии нежелательных молекул, которые могут нарушить прозрачность световода.The optical layer or (first) stack of layers may provide protection against chemical intrusion of undesirable molecules that could interfere with the transparency of the light guide.
Второй слой может иметь хорошую стойкость к разрыву. Второй слой может иметь более низкий показатель преломления по сравнению с силиконом, чтобы распространять свет в диапазоне UV-C через силикон до его излучения из поверхности. Это становится более важным, если слой силикона является очень тонким (≤2 мм) или если силикон является высокопрозрачным. Этот эффект также может быть получен путем добавления слоя золь-геля в качестве варианта осуществления оптического слоя между световодом и верхней фольгой (см. выше).The second layer may have good tear resistance. The second layer may have a lower refractive index than the silicone in order to propagate UV-C light through the silicone before it is emitted from the surface. This becomes more important if the silicone layer is very thin (≤2mm) or if the silicone is highly transparent. This effect can also be obtained by adding a sol-gel layer as an embodiment of the optical layer between the light guide and the top foil (see above).
Нижняя фольга может применяться для того, чтобы отражать свет от поверхности обратно в световод. Третий слой может быть химической границей, позволяющей присоединять снизу другие слои, такие как свинцовые рамки, провода и электронику.The bottom foil can be used to reflect light from the surface back into the light guide. The third layer can be a chemical interface allowing other layers such as lead frames, wires and electronics to be attached from below.
также третий слой может иметь более низкий показатель преломления по сравнению с силиконом, чтобы распространять свет в диапазоне UV-C через силикон до его излучения из поверхности. Этот эффект также может быть получен путем добавления слоя золь-геля (см. также выше) в качестве варианта осуществления оптического слоя между световодом и третьим слоем.also, the third layer may have a lower refractive index than the silicone, in order to propagate UV-C light through the silicone before it is emitted from the surface. This effect can also be obtained by adding a sol-gel layer (see also above) as an embodiment of the optical layer between the light guide and the third layer.
Подходящие материалы для второго слоя или для третьего слоя или и для второго слоя, и для третьего слоя могут выбираться из PET (полиэтилентерефталата) и FEP (фторированного этиленпропилена). Также возможны и другие материалы. Альтернативно или дополнительно к этому, подходящие материалы для второго слоя или для третьего слоя, или и для второго слоя, и для третьего слоя, могут быть выбраны из силиконовых материалов (но отличающихся от материала световода в тех вариантах осуществления, в которых материал световода также содержит силикон). Материалы второго слоя и третьего слоя могут отличаться.Suitable materials for the second layer or the third layer or both the second layer and the third layer can be selected from PET (polyethylene terephthalate) and FEP (fluorinated ethylene propylene). Other materials are also possible. Alternatively, or in addition, suitable materials for the second layer or the third layer, or both the second layer and the third layer, may be selected from silicone materials (but different from the light guide material in those embodiments in which the light guide material also contains silicone). The materials of the second layer and the third layer may differ.
Фиг. 4a-4e схематично изображают некоторые дополнительные аспекты.Fig. 4a-4e schematically depict some additional aspects.
Фиг. 4a схематично изображает вариант осуществления, включающий как элемент 610 первого слоя, так и элемент 620 второго слоя. Оба элемента включают в себя для примера единственный слой, обозначаемый ссылками 1210 и 1220, соответственно.Fig. 4a schematically depicts an embodiment including both a
Фиг. 4b схематично изображает один вариант осуществления, в котором нанесены промежуточные слои 615 и 625, соответственно. Конечно, может быть нанесен только один из них, или как первый промежуточный слой 615, содержащийся в элементе 610 первого слоя, или как второй промежуточный слой 625, содержащийся в элементе второго слоя. Примером обеспечения такого промежуточного слоя может быть нанесение жидкого силикона на слой, активированный функциональными группами, в присутствии грунтовки (на границе). Это может привести к химическому связыванию между силиконом и слоем с функциональными группами.Fig. 4b schematically depicts one embodiment in which
Фиг. 4c и 4d схематично показывают некоторые из возможных вариантов осуществления для создания химического связывания, например, с прерывистым слоем алюминия на непрерывном слое, которые вместе образуют, например, элемент 620 второго слоя (Фиг. 4c) или элемент первого слоя (Фиг. 4d). Алюминиевый слой может быть осажден, например, из паровой фазы. Первый слой 510 может быть функционализирован, например, группами COOH; слой Al может быть функционализирован, например, группами NH2. При их контакте друг с другом может быть обеспечена стопка химически связанных слоев. Fig. 4c and 4d schematically show some of the possible embodiments for creating a chemical bond, for example, with a discontinuous layer of aluminum on a continuous layer, which together form, for example, a second layer element 620 (Fig. 4c) or a first layer element (Fig. 4d). The aluminum layer can be deposited, for example, from the vapor phase. The
Фиг. 4e схематично изображает один вариант осуществления способа по настоящему изобретению для обеспечения стопки слоев 500, хотя могут быть возможными и другие варианты осуществления (см. также выше). Этот способ содержит связывание (i) первого слоя 510 силикона и (ii) одного или более из элемента 610 первого слоя и элемента 620 второго слоя путем одного или более из (a) химического связывания первой поверхности 511 слоя 510 силикона и элемента 610 первого слоя непосредственно или через первый промежуточный слой 615, и (b) химического связывания второй поверхности 512 слоя 510 силикона и элемента 610 второго слоя непосредственно или через второй промежуточный слой 625. Здесь также показан вариант осуществления, в котором способ дополнительно содержит обеспечение стопки слоев 500 по меньшей мере на части поверхности 11 объекта 10.Fig. 4e schematically depicts one embodiment of the method of the present invention for providing
Сначала обеспечивается слой по существу прозрачного материала, в котором для рассеивания предусматривается материал в виде частиц, такой как BaSO4 и/или BN. Этот слой может содержать, например, FEP. Слой FEP может быть активирован функциональными группами (не показано), и на нем может быть предусмотрен (неотвержденный) функционализированный силикон с праймером на границе, чтобы обеспечить дополнительный слой, обозначенный ссылкой 1220, хотя он также может быть обозначен как второй промежуточный слой 625. Обеспеченный таким образом элемент 620 второго слоя и первый (силиконовый) слой 510, который также может быть активирован функциональными группами, могут быть объединены, с праймером на границе, для того, чтобы обеспечить стопку 500. Здесь первый (силиконовый) слой содержит источники 220 света. Кроме того, он может быть объединен с защитным слоем, таким как тонкий слой Al или полимерный слой. Этот дополнительный слой, который обеспечивает в этом варианте осуществления элемент 610 первого слоя, обозначен ссылкой 1210.First, a layer of substantially transparent material is provided in which a particulate material such as BaSO 4 and/or BN is provided for scattering. This layer may contain, for example, FEP. The FEP layer may be functionalized activated (not shown) and provided with (uncured) functionalized silicone with a boundary primer to provide an additional layer, referred to as 1220, although it may also be referred to as a second
Среди прочего, была проведена экспериментальная работа, в которой световод Lumisil 400 подвергался воздействию ксилола. Этот эксперимент был повторен с покрытием Lumisil 400 активированной плазмой фольгой из FEP толщиной 100 мкм. Эта стопка слоев также была подвергнута воздействию ксилола. В незащищенном Lumisil ксилол, по-видимому, проникал в Lumisil, так как со временем пропускание ультрафиолета уменьшалось. Это указывает на присутствие поглощающих ультрафиолет частиц, в качестве здесь для примера был выбран ксилол. Однако защищенный Lumisil по существу не имел уменьшения пропускания УФ-излучения со временем, что указывает на то, что ксилол не проникал в Lumisil через слой FEP. Слой FEP таким образом является хорошей защитой от проникновения органических молекул в первый слой силикона.Among other things, experimental work was carried out in which a
Был повторен по существу тот же самый эксперимент, за исключением того, что слои не подвергались воздействию ксилола, а контактировали с электрическим кабелем. Даже несмотря на то, что полимерная защита была отверждена, оказалось, что незащищенный Lumisil поглощает органические молекулы (например пластификатора) из электрического кабеля, а защищенный Lumisil - нет. Этот эффект является довольно сильным, поскольку только физический контакт уже вызывал уменьшение пропускания на несколько % в день для незащищенного Lumisil. Защита, например с помощью FEP, по существу решает эту проблему.Essentially the same experiment was repeated, except that the layers were not exposed to xylene, but were in contact with an electrical cable. Even though the polymer protection was cured, the unprotected Lumisil appeared to absorb organic molecules (eg plasticizer) from the electrical cable, while the protected Lumisil did not. This effect is quite strong, since physical contact alone has already caused a decrease in transmission of several % per day for unprotected Lumisil. Protection, for example with FEP, essentially solves this problem.
Примеры и вариации некоторых вариантов осуществления стопок слоев на корпусе, например стальном корпусе, показаны в следующей таблице:Examples and variations of some embodiments of layer stacks on a case, such as a steel case, are shown in the following table:
Термин «множество» означает два или больше.The term "multiple" means two or more.
Используемый в настоящем документе термин «по существу», такой как «по существу весь свет» или «по существу состоит из», будет понятным специалистам в данной области техники. Термин «по существу» может также включать в себя варианты осуществления «в целом», «полностью», «все» и т.д. Следовательно, в вариантах осуществления прилагательное «существенно» также может быть удалено. Когда это применимо, термин «по существу» может также относиться к 90% или больше, например к 95% или больше, предпочтительно к 99% или больше, и еще более предпочтительно к 99,5% или больше, включая 100%. Термин «содержит» включает в себя также варианты осуществления, в которых термин «содержит» означает «состоит из». Термин «и/или» относится к одной или более сущностям, упомянутым до и после термина «и/или». Например, фраза «сущность 1 и/или сущность 2» и подобные ей фразы могут относиться к одной или более из сущности 1 и сущности 2. Термин «содержащий» в одном варианте осуществления может относиться к термину «состоящий из», но в другом варианте осуществления может также относиться к термину «содержащий по меньшей мере определенные разновидности и опционально одну или более других разновидностей».As used herein, the term "substantially", such as "essentially the whole world" or "essentially consists of", will be understood by those skilled in the art. The term "substantially" may also include embodiments of "as a whole", "completely", "all", etc. Therefore, in embodiments, the adjective "substantially" may also be removed. When applicable, the term "substantially" may also refer to 90% or more, such as 95% or more, preferably 99% or more, and even more preferably 99.5% or more, including 100%. The term "comprises" also includes embodiments in which the term "comprises" means "consists of". The term "and/or" refers to one or more of the entities mentioned before and after the term "and/or". For example, the phrase "
Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и т.п. в описании и в формуле изобретения используются для различения подобных элементов, а не обязательно для того, чтобы описать последовательный или хронологический порядок. Следует понимать, что используемые таким образом термины являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и что описанные в настоящем документе варианты осуществления настоящего изобретения могут работать в других последовательностях, отличающихся от описанных или проиллюстрированных в настоящем документе.In addition, the terms "first", "second", "third", etc. in the description and in the claims are used to distinguish between like elements, and not necessarily to describe sequential or chronological order. It should be understood that the terms used in this manner are interchangeable under appropriate circumstances, and that the embodiments of the present invention described herein may operate in other sequences than those described or illustrated herein.
Эти устройства в настоящем документе находятся среди других, описываемых во время работы. Как будет понятно специалисту в данной области техники, настоящее изобретение не ограничивается способами работы или устройствами, участвующими в работе.These devices in this document are among others described during operation. As will be clear to a person skilled in the art, the present invention is not limited to the methods of operation or devices involved in the work.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают настоящее изобретение, и что специалисты в данной области техники будут в состоянии разработать альтернативные варианты осуществления, не отступая от области охвата прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные знаки, помещенные в круглые скобки, не должны рассматриваться как ограничивающие соответствующий пункт формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает присутствия элементов или стадий, отличающихся от заявленных в формуле изобретения. Упоминание элемента в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Настоящее изобретение может быть осуществлено посредством технических средств, содержащих несколько различных элементов, а также посредством подходящим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения, описывающем устройство и перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть воплощены одним и тем же аппаратным средством. Тот факт, что некоторые меры приведены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих мер не может быть использована для получения выгоды.It should be noted that the above embodiments illustrate and do not limit the present invention, and that those skilled in the art will be able to develop alternative embodiments without departing from the scope of the appended claims. In the claims, any reference marks placed in parentheses should not be construed as limiting the corresponding claim. The use of the verb "comprise" and its conjugations does not preclude the presence of elements or steps other than those claimed in the claims. The mention of an element in the singular does not exclude the presence of a plurality of such elements. The present invention can be carried out by means of technical means containing several different elements, as well as by a suitably programmed computer. In a claim describing an apparatus and listing several means, some of these means may be implemented by the same hardware. The fact that certain measures are listed in mutually different dependent claims does not mean that a combination of these measures cannot be used to advantage.
Настоящее изобретение дополнительно относится к устройству, содержащему одну или более характеризующих особенностей, описанных в описании и/или показанных в прилагаемых чертежах. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу или процессу, содержащему одну или более характеризующих особенностей, описанных в описании и/или показанных в прилагаемых чертежах.The present invention further relates to a device comprising one or more of the features described in the description and/or shown in the accompanying drawings. The present invention further relates to a method or process comprising one or more of the features described in the description and/or shown in the accompanying drawings.
Различные аспекты, обсужденные в этом патенте, могут быть скомбинированы для того, чтобы обеспечить дополнительные преимущества. Кроме того, некоторые из особенностей могут формировать базис для одной или более выделенных заявок.The various aspects discussed in this patent may be combined to provide additional benefits. In addition, some of the features may form the basis for one or more distinguished claims.
Claims (32)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17181832.1A EP3431867A1 (en) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Light guides with coating for use in water |
| EP17181832.1 | 2017-07-18 | ||
| PCT/EP2018/069564 WO2019016291A1 (en) | 2017-07-18 | 2018-07-18 | Light guides with coating for use in water |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020107142A RU2020107142A (en) | 2021-08-18 |
| RU2020107142A3 RU2020107142A3 (en) | 2022-02-10 |
| RU2778837C2 true RU2778837C2 (en) | 2022-08-25 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036849C1 (en) * | 1991-09-30 | 1995-06-09 | Юнион Карбайд Кемикалз энд Пластикс Технолоджи Корпорейшн | Water system microorganism and biological fouling depression method |
| RU2541252C2 (en) * | 2013-06-26 | 2015-02-10 | Региональная общественная организация-Институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП) | Composition for protection against biofouling, corrosion and scale |
| WO2018002193A1 (en) * | 2016-06-29 | 2018-01-04 | Koninklijke Philips N.V. | Light guides with low refractive coating to be used in water |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036849C1 (en) * | 1991-09-30 | 1995-06-09 | Юнион Карбайд Кемикалз энд Пластикс Технолоджи Корпорейшн | Water system microorganism and biological fouling depression method |
| RU2541252C2 (en) * | 2013-06-26 | 2015-02-10 | Региональная общественная организация-Институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП) | Composition for protection against biofouling, corrosion and scale |
| WO2018002193A1 (en) * | 2016-06-29 | 2018-01-04 | Koninklijke Philips N.V. | Light guides with low refractive coating to be used in water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7190909B2 (en) | Coated light guide for underwater use | |
| AU2023216774A1 (en) | Light guides with coating for use in water | |
| TWI813655B (en) | System for planar uvc-based biofouling prevention | |
| CN110312955B (en) | UV LED waveguide system with scattering for contamination prevention | |
| RU2778837C2 (en) | Lightguides with coating for use in water |