CN103197437A - 光敏流体变色眼镜 - Google Patents
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Abstract
光敏流体变色眼镜，属于微流体控制应用领域。为了解决目前的变色眼镜变色速度较慢，不能实现自动控制，可控性差的问题。它包括眼镜框、变色镜片和变色装置，变色装置固定在变色镜片的眼镜框上；变色装置包括光敏传感器、控制电路、执行机构和储液装置；根据光敏传感器对光强的感应，控制电路控制执行机构使有色流体在储液装置和变色流道之间流动，使眼镜变色，所述变色流道分布在每片变色镜片内，所述流道流通面积占变色镜片总面积30％～80％。它用于遮挡阳光。
Description
技术领域
本发明涉及一种流体变色眼镜，特别涉及一种光敏流体变色眼镜，属于微流体控制应用领域。
背景技术
目前，市场上广泛应用的自动变色眼镜是以变色玻璃为材质制造的固体变色眼镜，其变色实现方式是采用在适当波长光的辐照下能够改变颜色，而移去光源后则恢复其原来颜色的玻璃材料。固体变色眼镜的基本原理是在玻璃原料中加入光色材料，此材料具有两种不同的分子或电子结构状态，在可见光区有两种不同的吸收系数，在强光源的作用下，可从一种结构转变到另一种结构，而去掉光源后，则恢复原来的结构，从而实现颜色的可逆变化。目前常见的固体变色眼镜采用在玻璃中加入卤化银的光敏变色材料，但这种基于光敏变色材料的眼镜变色速度慢，使用寿命不高，且价格昂贵，变色单一，不能实现手动及程序控制，可控性差。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前的变色眼镜变色速度较慢，不能实现自动控制，可控性差的问题，本发明提供一种光敏流体变色眼镜。
本发明的一种光敏流体变色眼镜，它包括眼镜框、变色镜片和两个变色装置，两个变色装置固定在变色镜片的眼镜框上；
两个变色装置的结构相同，每个变色装置包括光敏传感器、控制电路、执行机构和储液装置，光敏传感器的检测信号输出端与控制电路的检测信号输入端连接，控制电路的控制信号输出端与执行机构的控制信号输入端连接；
每片变色镜片内分布有变色流道，所述流道流通面积占变色镜片总面积30％～80％，位于每片变色镜片内的变色流道分别与两个变色装置的储液装置的出液口连通，且所述变色流道与储液装置形成一个封闭的腔体，所述腔体内装有有色流体，执行机构控制储液装置的有色流体向变色流道流出或吸回。
本发明还提供一种光敏流体变色眼镜，它包括眼镜框、变色镜片和变色装置，变色装置固定在变色镜片的眼镜框上；
变色装置包括光敏传感器、控制电路、执行机构和储液装置，光敏传感器的检测信号输出端与控制电路的检测信号输入端连接，控制电路的控制信号输出端与执行机构的控制信号输入端连接；
每片变色镜片内分布有变色流道，所述流道流通面积占变色镜片总面积54％～70％，位于每片变色镜片内的变色流道均与变色装置的储液装置的出液口连通，且所述变色流道与储液装置形成一个封闭的腔体，所述腔体内装有有色流体，执行机构控制储液装置的有色流体向变色流道流出或吸回。
本发明的优点在于，本发明利用流体的流动实现眼镜颜色对于环境光线强弱的自动变化。在强光下执行机构可自动将有色流体从储液装置注入变色流道内使变色镜片颜色变暗，从而减少射入人眼的可见光。在弱光下执行机构也可自动将有色流体传送回储液装置中使变色镜片恢复透明。因此通过有色流体自动传输可以方便的改变变色镜片的颜色从而保护人眼不受强光的伤害，变色过程时间快，很容易实现变色的自动控制，也易于控制。
附图说明
图1为本发明所述的光敏流体变色眼镜的结构示意图。
图2为本发明的所述的变色装置的电气原理示意图。
图3为为本发明具体实施方式八所述的控制电路的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的光敏流体变色眼镜，它包括眼镜框1、变色镜片2和两个变色装置，两个变色装置固定在变色镜片2的眼镜框1上；
两个变色装置的结构相同，每个变色装置包括光敏传感器3、控制电路4、执行机构5和储液装置6，光敏传感器3的检测信号输出端与控制电路4的检测信号输入端连接，控制电路4的控制信号输出端与执行机构5的控制信号输入端连接；
每片变色镜片2内分布有变色流道7，所述流道流通面积占变色镜片总面积30％～80％，位于每片变色镜片2内的变色流道7分别与两个变色装置的储液装置6的出液口连通，且所述变色流道7与储液装置6形成一个封闭的腔体，所述腔体内装有有色流体，执行机构5控制储液装置6的有色流体向变色流道7流出或吸回。
本实施方式中变色流道1形成变色镜片。变色流道1内部可以实现有色流体流通，作为可变色层。
两个镜片设置在镜框内，储液装置6内储存着有色流体并通过管路和镜片上的变色流道7相连。光敏传感器3安装固定在眼镜框上，光敏传感器2安装固定在眼镜框上，能直接接触阳光的位置，用于检测环境光线强弱，以采集控制电路4的检测输入信号。控制电路4对执行机构5实现简单逻辑控制功能。从而在执行机构的作用下，有色流体可以由储液装置6进入变色镜片上的变色流道7内，也可以返回到储液装置6中。当有色流体进入到变色镜片上的变色流道7内并充满整个变色流道时，眼镜就会变成有色流体的颜色，当流体返回到储液装置6中时，变色镜片又会恢复原来的颜色。
具体实施方式二：本实施方式所述的光敏流体变色眼镜，它包括眼镜框1、变色镜片2和变色装置，变色装置固定在变色镜片2的眼镜框1上；
变色装置包括光敏传感器3、控制电路4、执行机构5和储液装置6，光敏传感器3的检测信号输出端与控制电路4的检测信号输入端连接，控制电路4的控制信号输出端与执行机构5的控制信号输入端连接；
每片变色镜片2内分布有变色流道7，所述流道流通面积占变色镜片总面积30％～80％，位于每片变色镜片2内的变色流道7均与变色装置的储液装置6的出液口连通，且所述变色流道7与储液装置6形成一个封闭的腔体，所述腔体内装有有色流体，执行机构5控制储液装置6的有色流体向变色流道7流出或吸回。
本实施方式中变色流道1形成变色镜片。变色流道1内部可以实现有色流体流通，作为可变色层。
两个镜片设置在镜框内，储液装置6内储存着有色流体并通过管路和镜片上的变色流道7相连。光敏传感器3安装固定在眼镜框上，光敏传感器2安装固定在眼镜框上，能直接接触阳光的位置，用于检测环境光线强弱，以采集控制电路4的检测输入信号。控制电路4对执行机构5实现简单逻辑控制功能。从而在执行机构的作用下，有色流体可以由储液装置6进入两个变色镜片上的变色流道7内，也可以返回到储液装置6中。当有色流体进入到变色镜片上的变色流道7内并充满整个变色流道时，眼镜就会变成有色流体的颜色，当流体返回到储液装置6中时，变色镜片又会恢复原来的颜色。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的光敏流体变色眼镜的进一步说明，所述执行机构5为电加热装置或电磁机构或电渗装置或电泳装置或微型注射器。
所述执行机构5为电加热装置：
光敏传感器输出的检测信号与参考电压进行比较，当环境光强大于光敏传感器3预先设定阈值时，控制电路4输出一个控制信号，接通电加热装置的开关，储液装置6内的有色流体被加热并膨胀，从而将有色流体推入变色流道7内，实现变色功能。当环境光强小于光敏传感器3预先设定阈值时，控制电路4的输出一个控制信号，切断电加热装置的开关，加热装置的容腔内的有色流体冷却并收缩，从而将有色流体吸回到储液装置内，实现恢复眼镜透明功能。
所述电加热装置利用加热膜或加热棒加热气体容腔，通过气体体积变化驱动有色流体。
所述执行机构5为电磁机构：
当控制电路4的输出一个控制信号使电磁机构的线圈通电时，产生磁场，使处于磁场中的导磁体在磁场力的作用下产生运动，从而将有色流体推入变色流道7内，实现变色功能。当控制电路4的输出一个控制信号使得线圈断电时，断开磁场，处于磁场中的导磁体又回到原位，从而将有色流体抽回到储液装置6内，实现恢复眼镜透明功能。
所述执行机构5为电渗装置：
当控制电路4的输出一个控制信号使电渗装置的两个电极通电并产生正向电压时，处于电场中的有色流体在电场的作用下产生正向运动，从而有色流体从储液装置6内流入到变色流道7内，实现变色功能。当控制电路4输出一个控制信号使电渗装置的两个电极通电并产生反向电压时，处于电场中的有色流体在电场的作用下产生反向运动，从而有色流体又从变色流道7流入储液装置6内，实现恢复眼镜透明功能。
光敏流体变色眼镜利用有色流体在执行机构、储液装置和变色流道7之间的流动来实现眼镜的变色，具有变色速度快，时间短，价格低廉，可根据使用者的意愿实现变色，可控性强的特点。而且能够实现多种颜色的变化和个性化的流道设计。它是为强光环境下保护视力而实现的一种快速自动改变眼镜镜片颜色的方法。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的光敏流体变色眼镜的进一步说明，它还包括现有镜片，现有镜片与变色镜片紧密压接，或成为一体结构。
变色流道7覆盖在常规眼镜镜片之上，变色流道7内部可以实现液体流通，作为可变色层。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的光敏流体变色眼镜的进一步说明，所述光敏传感器3位于变色镜片2边缘的眼镜框上。
具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一或二所述的光敏流体变色眼镜的进一步说明，所述执行机构5为微型注射器，所述控制电路4包括放大器、电阻R1、电阻R2、双向稳压管Dz、发光二极管和电机M，放大器的信号输出端与电阻R2的一端连接，该电阻R2的另一端同时与双向稳压管Dz的一端和电机M的控制端连接，电阻R1的一端与发光二极管的阳极连接，该电阻R1的另一端与放大器的正向信号输入端以及供电电源VCC连接，发光二极管的阴极和双向稳压管Dz的另一端均接供电电源地，放大器的反向信号输入端为控制电路4的检测信号输入端，电机M用于控制微型注射器向变色流道7流出或吸回有色液体。
图3中UR端用于连接光敏传感器，Ucc端用于供电电源VCC。
当环境光强大于光敏传感器3预先设定阈值时，光敏传感器3输出低电平信号，该低电平信号进入控制电路4中的电压比较器与参考电压进行比较，此时，控制电路4输入信号电平低于参考电压，控制电路4输出负压，带动电机正转，驱动连杆机构使微型注射器推进，将有色流体从储液装置6内充入变色流道7中，实现变色功能；当环境光强小于光敏传感器3预先设定阈值时，光敏传感器3输出高电平信号，该高电平信号进入控制电路4中的电压比较器与参考电压进行比较，此时，控制电路4输入信号电平高于参考电压，控制电路4输出正压，带动电机反转，驱动连杆机构使微型注射器抽回，形成负压，将有色流体由变色流道1中吸回到储液装置6内，实现恢复眼镜透明功能。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一或二或四所述的光敏流体变色眼镜的进一步说明，变色镜片采用聚二甲基硅氧烷PDMS或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或玻璃或高分子树脂PC制作。
变色流道7采用聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯或玻璃或高分子树脂。
变色流道7可以是聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃、高分子树脂等薄膜材料或薄片材料，流道构型根据实际需求情况不同，可以实现个性化设计。
变色流道7可以在以玻璃或聚甲基丙烯酸甲脂或高分子树脂或PC为材料的镜片内，也可以设置在两片玻璃镜片之间的聚二甲基硅氧烷PDMS膜片内，单层或多层。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的光敏流体变色眼镜的进一步说明，变色流道7沿镜片厚度方向的长度为0.05mm～0.5mm，宽度为0.025mm～0.25mm。
变色流道7的形状为长方形或椭圆形或三角形或任意个性化不规则形状，均匀或不均匀分布在镜片上，可以为单层或多层。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的光敏流体变色眼镜的进一步说明，所述变色装置固定在变色镜片2两侧的眼镜框1上或固定在变色镜片2周围的眼镜框上或固定在连接两个变色镜片2的眼镜框上。
具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的光敏流体变色眼镜的进一步说明，所述有色流体为任意颜色的液体或气体。
所述有色流体可以是水、油、空气、乙醇、氮气、其它化学溶剂等各种液体或气体。
Claims (10)
1.光敏流体变色眼镜，其特征在于，它包括眼镜框(1)、变色镜片(2)和两个变色装置，两个变色装置固定在变色镜片(2)的眼镜框(1)上；
两个变色装置的结构相同，每个变色装置包括光敏传感器(3)、控制电路(4)、执行机构(5)和储液装置(6)，光敏传感器(3)的检测信号输出端与控制电路(4)的检测信号输入端连接，控制电路(4)的控制信号输出端与执行机构(5)的控制信号输入端连接；
每片变色镜片(2)内分布有变色流道(7)，所述流道流通面积占变色镜片总面积30％～80％，位于每片变色镜片(2)内的变色流道(7)分别与两个变色装置的储液装置(6)的出液口连通，且所述变色流道(7)与储液装置(6)形成一个封闭的腔体，所述腔体内装有有色流体，执行机构(5)控制储液装置(6)的有色流体向变色流道(7)流出或吸回。
2.光敏流体变色眼镜，其特征在于，它包括眼镜框(1)、变色镜片(2)和变色装置，变色装置固定在变色镜片(2)的眼镜框(1)上；
变色装置包括光敏传感器(3)、控制电路(4)、执行机构(5)和储液装置(6)，光敏传感器(3)的检测信号输出端与控制电路(4)的检测信号输入端连接，控制电路(4)的控制信号输出端与执行机构(5)的控制信号输入端连接；
每片变色镜片(2)内分布有变色流道(7)，所述流道流通面积占变色镜片总面积30％～80％，位于每片变色镜片(2)内的变色流道(7)均与变色装置的储液装置(6)的出液口连通，且所述变色流道(7)与储液装置(6)形成一个封闭的腔体，所述腔体内装有有色流体，执行机构(5)控制储液装置(6)的有色流体向变色流道(7)流出或吸回。
3.根据权利要求1或2所述的光敏流体变色眼镜，其特征在于，所述执行机构(5)为电加热装置或电磁机构或电渗装置或电泳装置或微型注射器。
4.根据权利要求1或2所述的光敏流体变色眼镜，其特征在于，它还包括现有镜片，现有镜片与变色镜片紧密压接，或成为一体结构。
5.根据权利要求1或2所述的光敏流体变色眼镜，其特征在于，所述光敏传感器(3)位于变色镜片(2)边缘的眼镜框上。
6.根据权利要求1或2所述的光敏流体变色眼镜，其特征在于，
所述执行机构(5)为微型注射器，所述控制电路(4)包括放大器、电阻R1、电阻R2、双向稳压管(Dz)、发光二极管和电机(M)，放大器的信号输出端与电阻R2的一端连接，该电阻R2的另一端同时与双向稳压管(Dz)的一端和电机M的控制端连接，电阻R1的一端与发光二极管的阳极连接，该电阻R1的另一端与放大器的正向信号输入端以及供电电源VCC连接，发光二极管的阴极和双向稳压管(Dz)的另一端均接供电电源地，放大器的反向信号输入端为控制电路(4)的检测信号输入端，电机(M)用于控制微型注射器向变色流道(7)流出或吸回有色流体。
7.根据权利要求1或2或4所述的液体自动变色眼镜，其特征在于，变色镜片(2)采用聚二甲基硅氧烷PDMS或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或玻璃或高分子树脂PC制作。
8.根据权利要求1或2所述的光敏流体变色眼镜，其特征在于，变色流道(7)沿镜片厚度方向的长度为0.05mm～0.5mm，宽度为0.025mm～0.25mm。
9.根据权利要求1或2所述的光敏流体变色眼镜，其特征在于，所述变色装置固定在变色镜片(2)两侧的眼镜框(1)上或固定在变色镜片(2)周围的眼镜框上或固定在连接两个变色镜片(2)的眼镜框上。
10.根据权利要求1或2所述的光敏流体变色眼镜，其特征在于，有色流体为任意颜色的液体或气体。
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