CN111550172A - 自给式ec igu - Google Patents

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Abstract

本申请涉及自给式EC IGU。控制器被配置成非常接近于所述EC窗,例如,处于IGU内。所述控制器可以是窗组件的部分,所述窗组件包括具有一个或多个EC窗格的IGU,并且因此既不必与所述EC窗匹配,又不必现场安装。本文描述的窗控制器具有多个优点,因为所述窗控制器与含有一个或多个EC设备的所述IGU匹配并且它们相对于所述窗的所述EC窗格的接近性克服了与常规控制器配置相关联的许多问题。还描述了用于电致变色窗的自网格化网络。

Description

自给式EC IGU
分案申请的相关信息
本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2015年11月24日、申请号为201580070776.3、发明名称为“自给式EC IGU”的发明专利申请案。
相关申请的交叉引用
本申请要求以下美国临时专利的优先权,所述专利中的每一个以其全部内容且出于所有目的以引用的方式并入本文:于2014年11月26日提交的名称为“SELF-CONTAINED ECIGU”的申请号62/085,179;以及于2015年10月29日提交的名称为“CONTROLLERS FOROPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS”的申请号62/248,181。
发明领域
本发明涉及电致变色设备,更具体地说涉及用于电子变色窗的控制器以及相关联的部件、系统和网络。
发明背景
电致变色是材料在被置于不同电子状态中时通常通过经受电压变化而展现光学性质的可逆电化学介导变化的现象。光学性质通常是颜色、透射率、吸收率以及反射率中的一个或多个。
电致变色材料可以作为窗玻璃上的薄膜涂层并入到例如家用、商用和其他用途的窗中。可以通过诱导电致变色材料的变化来改变这类窗的颜色、透射率、吸收率和/或反射率,例如,电致变色窗是可以电子方式变深或变浅的窗。施加至窗的电致变色设备(EC)的小电压会使所述窗变深;使电压极性反转会使所述窗变浅。这种能力允许控制穿过窗的光的量,并且使得电致变色窗有机会用作节能设备。
虽然二十世纪六十年代就发现了电致变色,但是遗憾的是,EC设备以及尤其是EC窗仍存在各种问题,并且尽管EC技术、装置以及制造和/或使用EC设备的相关方法取得了许多新近进展,但是它们尚未开始实现其全部商业潜力。例如,仍然存在将EC窗硬接线到建筑物中的问题。因此有益的是,具有不要求硬接线的EC窗,即,接线是任选的,并且如果存在,那么接线没有当前系统那么复杂的情况。
发明概要
描述了用于EC窗的“本地化”控制器。在一些实施方案中,本地化控制器是“板上”或“原位”控制器,其中窗控制器是窗组件的部分并且因此既不必与窗匹配,又不必现场安装。此外,被设计用于与建筑物中的本地化控制器接口连接的通信网络和配电系统提供各种益处。例如,一些实施方案消除了常规系统中从EC窗到控制器的导线长度不同的难题。在一些实施方案中,本地化控制器在安装之前并入到IGU和/或窗框架之中或之上。还描述了网状网络,所述网状网络用于电致变色窗之间的通信,电致变色窗的自动配置,以及与以下各项相关的各种特征:发电、电源连接、通信、绘图和与传感器相关的信息、跟踪、学习等。本文描述的各种特征在设计易于安装和易于操作的电致变色窗中是特别有用的。
本文的各种实施方案涉及电致变色IGU、电致变色IGU网络和制造电致变色IGU的方法。在许多实施方案中,电致变色IGU可以包括原位控制器。
在所公开的实施方案的一个方面中,提供绝缘玻璃单元(IGU),所述IGU包括:至少一个电致变色片(lite),所述电致变色片定向在第一平面上;至少一个额外片,所述额外片定向在平行于第一平面的第二平面上;密封分隔件,所述密封分隔件定位在电致变色片与额外窗格之间;以及窗控制器,所述窗控制器包括逻辑,所述逻辑被配置来控制至少一个电致变色窗格,其中窗控制器在第一平面与第二平面之间安装在电致变色窗格、额外窗格和/或密封分隔件中的至少一个上。
在某些实施方案中,窗控制器可通过电致变色片和/或额外片来触及,而不用拆卸或拆除IGU。在一些此类情况下,电致变色片和/或额外片包括槽口或切口,所述槽口或切口被成型来允许触及窗控制器。例如,IGU可以包括由周边区域包围的可视区域,所述周边区域被设计成装配在框架内;并且窗控制器和槽口或切口可以至少部分定位在IGU的可视区域内。窗控制器可以可移除地安装至电致变色片和/或额外窗格。在一些情况下,槽口或切口被成型为使得窗控制器可以在IGU安装在框架中时穿过槽口或切口。在各种实现中,密封分隔件限定IGU的从周围环境封离的内部区域,IGU的内部区域定位在密封分隔件之内且定位在电致变色片与额外窗格之间;并且窗控制器接近槽口或切口定位并暴露于周围环境。IGU还可以包括第二密封分隔件,所述第二密封分隔件接近切口定位,其中所述密封分隔件和第二密封分隔件一起限定IGU的从周围环境封离的内部区域,IGU的内部区域定位在密封分隔件之内、第二密封分隔件之外且定位在电致变色片与额外窗格之间,其中窗控制器接近切口定位并且暴露于周围环境。
在一些实施方案中,IGU还包括机构,所述机构用于接收无线功率和/或生成功率,使得IGU不要求外部导线来向IGU提供功率。用于生成功率的机构可以包括光伏面板、热电发电机、电池或其组合。
窗控制器可能能够通过无线通信来与第二控制器通信。在一些此类情况下,窗控制器可以被配置来在自网格化网络中操作。窗控制器可以被配置来感测一个或多个近旁IGU并且从近旁IGU接收数据,从而生成自网格化网络上的所有IGU的映射图。在某些实施方案中,还可以使用无线功率传递。IGU还可以包括无线功率发射器,所述无线功率发射器用于将功率从IGU传递至自网格化网络上的近旁IGU。IGU还可以包括无线功率接收器,所述无线功率接收器用于从自网格化网络上的近旁IGU接收功率。
在所公开的实施方案的另一个方面中,提供了电致变色窗网络,所述网络包括:多个电致变色窗,每个电致变色窗包括至少一个电致变色窗格;至少一个额外窗格;密封分隔件,所述密封分隔件定位在电致变色片与额外窗格之间;以及窗控制器,所述窗控制器定位在电致变色窗格上或作为电致变色窗的组件的部分,窗控制器包括逻辑,所述逻辑用于控制电致变色片;以及通信逻辑,所述通信逻辑用于与自网格化网络上的其他电致变色窗无线通信。其他实施方案包括电致变色窗的自网格化网络,而不管控制器是板上的还是电致变色窗组件的部分。
在一些实施方案中,每个电致变色窗能够感测自网格化网络上的近旁电致变色窗以生成相对位置数据,并且网络上的至少一个控制器被配置来处理相对位置数据以生成显示自网格化网络上的电致变色窗的相对物理位置的映射图。在一些此类情况下,自网格化网络上的至少一个控制器可以被配置来接收与自网格化网络上的至少一个电致变色窗相关的全球定位系统(GPS)数据,并且至少一个控制器可以被配置来基于全球定位系统数据和相对位置数据而生成显示自网格化网络上的电致变色窗的绝对物理位置的映射图。
在某些实现中,自网格化网络上的电致变色窗中的至少一个还可以包括用于生成GPS数据的GPS传感器。在这些或其他情况下,自网格化网络上的电致变色窗中的至少一个还可以包括用于生成罗盘数据的罗盘,并且相对位置数据可以包括至少罗盘数据。自网格化网络上的电致变色窗中的至少一个可以包括用于生成太阳跟踪数据的外部光传感器和相关联的逻辑,并且相对位置数据可以包括至少太阳跟踪数据。如所提及,电致变色窗可以无线地传送功率和/或通信。在一些实施方案中,自网格化网络上的电致变色窗中的至少一个包括无线功率发射器,所述无线功率发射器用于无线地将功率分配至自网格化网络上的其他电致变色窗。
窗控制器可以提供在各种位置处并且使用如本文所呈现的各种配置来提供。在一个实施方案中,网络上的电致变色窗中的至少一个的窗控制器定位在电致变色片上和/或额外窗格上、在对应于电致变色片的第一平面与对应于额外窗格的第二平面之间。在一些此类情况下,自网格化网络上的至少一个电致变色窗的窗控制器可以定位在电致变色窗的可视区域内,并且可以通过电致变色片或额外片上的槽口或切口来触及,而不用拆卸或拆除电致变色窗。在另一个实施方案中,窗控制器可以提供在电致变色片或额外片上,而不是提供在这些片之间。控制器可以处于具有层压构造的一个片上,层压件的电致变色片或配合片。控制器可以处于固持层压件或IGU的框架中,其中框架是窗组件的部分;也就是说,框架不是建筑物的框架系统或幕墙的部分,而是自给式窗组件的部件。这类窗组件自身可以装配到窗的诸如幕墙等等的传统框架系统中。
在所公开的实施方案的另一方面中,提供绝缘玻璃单元(IGU),所述IGU包括:至少一个电致变色片,所述电致变色片定向在第一平面上;至少一个额外片,所述额外片定向在平行于第一平面的第二平面上;密封分隔件,所述密封分隔件定位在电致变色片与额外窗格之间;密封的内部区域,所述密封的内部区域介于电致变色片与额外窗格之间,其中密封区域的周边由密封分隔件限定;以及窗控制器,所述窗控制器包括逻辑,所述逻辑被配置来控制至少一个电致变色窗格,其中窗控制器定位在第一平面与第二平面之间,其中窗控制器并不定位在密封的内部区域内,并且其中窗控制器在IGU的安装期间可由安装人员物理触及。
在所公开的实施方案的又另一个方面中,提供绝缘玻璃单元(IGU),所述IGU包括:电致变色片,所述电致变色片包括:透明衬底;电致变色设备,所述电致变色设备定位在透明衬底上;以及母线,所述母线用于驱动电致变色设备上的光学转变;额外片,所述额外片被定向成平行于电致变色片;间隔物,所述间隔物定位在电致变色片与额外片之间;对接部,所述对接部定位在电致变色片上或额外片上,其中对接部被配置来将载体紧固到电致变色片或额外片上,载体包括至少一个部件,所述部件用于控制电致变色设备上的光学转变。
在某些实现中,IGU还包括一个或多个电连接件,所述电连接件用于将功率从(a)对接部或载体传递至(b)电致变色片上的母线。对接部在一些情况下可以定位在额外片上,而在其他情况下,对接部可以定位在电致变色片上。
电连接件可以呈现许多形式。在一些实施方案中,用于将功率从(a)对接部或载体传递至(b)电致变色片上的母线的一个或多个电连接件可以包括上面提供了传导线路的柔性胶带,所述柔性胶带在上面定位了对接部的片的边缘周围延伸。在这些或其他实施方案中,用于将功率从(a)对接部或载体传递至(b)电致变色片上的母线的一个或多个电连接件可以包括夹片,所述夹片紧固在上面定位了对接部的片的边缘周围,所述夹片包括用于传递功率的传导线路。在一些情况下,用于将功率从(a)对接部或载体传递至(b)电致变色片上的母线的一个或多个电连接件可以包括上面提供了传导线路的柔性胶带,所述柔性胶带在额外片的边缘周围延伸、在间隔物附近延伸并且延伸到电致变色片上。在这些或其他情况下,用于将功率从(a)对接部或载体传递至(b)电致变色片上的母线的一个或多个电连接件可以包括夹片,所述夹片紧固在额外片的边缘周围,所述夹片包括用于传递功率的传导线路,IGU还包括用于在夹片与电致变色片上的母线之间传递功率的一个或多个电连接件。在某些实现中,用于将功率从(a)对接部或载体传递至(b)电致变色片上的母线的一个或多个电连接件提供临时电连接件。在一些情况下,用于在夹片与电致变色片上的母线之间传递功率的一个或多个电连接件可以包括:(i)包括传导线路的材料块,所述材料块定位在电致变色片与额外片之间,或者(ii)导线,所述导线附接至电致变色片和额外片并且定位在其间。次密封材料在一些情况下可以接近IGU的外周定位,定位在电致变色片与额外片之间,定位在间隔物外部外周,并且至少部分定位在用于将功率从(a)对接部或载体传递至(b)电致变色片上的母线的电连接件的外部外周。
可以使用许多不同类型的对接部。例如,对接部可以是其中装配了载体的插座。在一些其他情况下,对接部可以是上面装配了载体的基座。在一些实施方案中,IGU还包括载体。载体可以锁定到对接部中,使得所述载体仅可以由授权人员从对接部移除。在一些实现中,对接部可以被配置来从有线电源接收功率。在一些此类实现中,IGU还包括载体,并且载体可以从对接部接收功率。在这些或其他实施方案中,载体可以被配置来从有线电源接收功率。
在某些实现中,IGU还包括载体,其中载体包括电连接结构,所述电连接结构被配置来将功率传递至(i)对接部,或(ii)通过对接部而到达定位在对接部与上面定位了对接部的片之间的部件。电连接结构可以将功率传递至电连接件,所述电连接件将功率从(a)上面定位了对接部的电致变色片上或额外片上的表面传递至(b)电致变色片上或额外片上的不同表面,所述电连接件用于直接或间接地向电致变色片上的母线提供功率。电连接结构可以将功率传递至图案化到上面定位了对接部的片上的天线的部件。在一些实施方案中,电连接结构可以是伸缩探针。在一个实施方案中,IGU还包括光伏膜,所述光伏膜提供在电致变色片上或额外片上,其中伸缩探针经由电连接件来传送功率,所述电连接件在(a)上面定位了对接部的电致变色片上或额外片上的表面与(b)电致变色片上或额外片上的不同表面之间传递功率,所述电连接件用于直接或间接地将功率从光伏膜传递至对接部或载体。
在一个实施方案中,IGU还包括载体,其中载体包括用于感测外部光水平的光电传感器,并且其中对接部包括光电传感器通过其测量外部光水平的穿孔,其中对接部、载体和光电传感器被定位成使得光电传感器具有通过电致变色片和额外片的清晰的视线。载体可以包括光电传感器,所述光电传感器用于在一些情况下感测内部光水平。在某些实施方案中,电致变色片包括连接点,在所述连接点处,至两个母线的功率均被传递至电致变色片,电致变色片还包括上面印刷的传导线路以在电致变色片上的连接点与电致变色片上的母线之间提供电连接件。在一些实施方案中,多个连接点被提供来使得对接部和载体可以定位在IGU上的多个不同位置处。
IGU可以具有多个不同配置。在一些实施方案中,电致变色片可以定位在额外片外侧,并且对接部可以定位在额外片上,使得所述对接部可由站在安装了IGU的建筑物中的人员触及。框架还可以提供在例如IGU的外周周围,其中框架包括接近对接部定位的穿孔,并且其中电连接件穿过框架中的穿孔来将功率带到对接部或载体。在一些情况下,罩盖提供在对接部上,其中罩盖从上面定位了对接部的表面延伸不超过约0.1英寸。IGU还可以包括存储器部件,所述存储器部件存储与IGU有关的信息,其中存储器部件提供在(i)对接部中,或(ii)载体中。
下文将参考附图来更详细地描述这些和其他特征以及优点。
附图简述
当结合附图考虑时可以更充分理解以下详细描述,其中:
图1A描绘包括EC片且并入窗组件中的IGU的常规制作。
图1B描绘用于EC窗控制器的常规接线方案。
图2A-2D示出IGU具有板上控制器的窗组件的示意图。
图2E是板上窗控制器的示意图。
图3A-3F是如本文所述的无线功率传输网络的示意表示。
图3G描绘包括具有板上窗控制器的EC窗的接线方案。
图4A描绘具有常规的端或叶控制器的EC窗控制器的分布网络与具有板上控制器的EC窗的分布网络的比较。
图4B示出具有以网状网络连接的多个电致变色窗的建筑物。
图4C描绘如由网状网络上的一个或多个控制器生成的图4B所示的建筑物的电致变色窗的映射图。
图5A是板上窗控制器的示意图。
图5B描绘根据某些实施方案的具有用户接口的板上控制器配置。
图6A和图6B分别描绘用于EC窗和控制器的自动化和非自动化菊花链配置。
图7描绘自供电无线窗配置的一个实施方案。
图8示出具有多个对接部的IGU的实施方案,所述对接部被配置来固持窗控制器。
图9A-9F示出根据某些实施方案的具有整合的光电传感器的IGU的实施方案。
图10A-10C描绘具有安装在IGU的内侧窗格上的对接部上的控制器的IGU实施方案。
图10D描绘可以在一些实施方案中使用的传导胶带。
图10E和图10F示出具有安装在IGU的内侧窗格上的对接部和/或控制器的IGU的一部分。
图10G描绘可以在一些实施方案中使用的对接部的一个实施方案。
图10H示出根据一个实施方案的控制器和对接部。
图10I示出根据一个实施方案的定位在IGU的片上的图10H的控制器和对接部。
图11A-11C描绘具有各种接线方案的片,所述接线方案用于向电致变色设备的母线提供功率。
图12示出上面具有对接部的IGU的堆叠,IGU由垫子隔开以便装运。
图13A和图13B呈现根据某些实施方案的用于制造电致变色IGU的方法的流程图。
图14A是描述调试电致变色窗的方法的流程图。
图14B是在图14A-14G的上下文中调试的多个电致变色窗的物理位置的表示。
图14C以详细的细节示出可以在图14A的方法期间采取的某些步骤。
图14D是可以在图14A-14G的上下文中使用的电致变色窗网络的表示。
图14E和图14G描绘可以用于使用图14A的方法来调试电致变色窗的示例图形用户界面。
图14F是进一步解释图14A的方法中可能出现的某些步骤的流程图。
具体实施方式
电致变色窗可以用在各种各样的环境中,例如用在办公楼和住宅楼中。许多常规电致变色窗的复杂性(例如,控制器的接线、安装和编程等)可能会阻碍它们的使用。例如,住宅客户可能会让地方承包人安装窗,所述地方承包人可能并不熟悉电致变色窗及其安装要求。因此,某些公开的实施方案的一个目标是提供像非电致变色窗一样容易安装的电致变色IGU和窗组件。有助于简易安装的某些公开的特征包括无线供电能力和/或自供电能力、无线控制通信、自网格化网络、板上控制器以及与可普遍获得的窗(例如,双层窗格或三层窗格IGU)匹配的形状因数。各种实施方案中可能包括的其他特征包括但不限于:提供在窗上的蜂窝天线或其他天线、控制器中的蜂窝中继器、触摸面板控制、可安装/可移除的控制器、学习功能、天气跟踪、窗之间共享传感器输出和其他控制信息、可以包括某些控制器部件的子框架、无线母线、内置光电传感器和其他传感器等。这些特征中的任两个或多个可以根据需要针对具体应用来组合。
在一些实施方案中,IGU或其他窗组件被提供为在使用之前至多要求最低限度物理连接(例如,导线)的简单的自给式便携单元。这类单元可能看起来像非电致变色IGU或窗组件(控制器处于其中或其上某一位置)并且以与常规IGU基本上相同的方式安装。这些实施方案尤其有益于希望不需要与电源布线、通信线路等相关的显著的额外工作就可快速安装的住宅客户。
电致变色窗和本地化窗控制器
“原位”控制器如本文所述是与单一EC窗相关联且控制所述单一EC窗的窗控制器。通常,控制器会附接至IGU的玻璃或层压件,但是可以处于容纳IGU或层压件的框架中。EC窗可以包括一个、两个、三个或更多个个别的EC窗格(透明衬底上的EC设备)。另外,EC窗的个别窗格可以具有EC涂层,所述EC涂层具有独立可着色区。如本文所述的控制器可以控制与所述窗相关联的所有EC涂层,而不管EC涂层是单片的还是分区的。如本文所使用,术语窗格、片和衬底可互换使用。EC窗可以是IGU、层压结构或两者的形式,所述两者即为IGU具有作为其片的一个或多个层压窗格,例如,双层窗格IGU,其中一个窗格是单一玻璃片,并且另一个窗格是两个玻璃片的层压件。层压件可以具有两个、三个或更多个玻璃片。
例如,控制器通常被配置成非常接近于EC窗,通常邻近于玻璃,处于玻璃上或处于IGU之内,在自给式组件的框架内。在一些实施方案中,窗控制器是“原位”控制器;也就是说,控制器是窗组件、IGU或层压件的部分,并且可能既不必与EC窗匹配,又不必现场安装,例如,控制器作为来自工厂的组件的部分连同窗一起运送过来。控制器可以安装在窗组件的窗框架中,或者为IGU或层压组件的部分,例如安装在IGU的窗格上或其之间或者层压件的窗格上。在一些实施方案中,本地化控制器可以被提供为超过一个零件,其中至少一个零件(例如,包括存储与相关联的EC窗有关的信息的存储器部件)被提供为窗组件的一部分,并且至少一个其他零件是分开的且被配置成与为窗组件、IGU或层压件的部分的至少一个零件配合。在某些实施方案中,控制器可以是互连零件的组件,所述互连零件并不处于单一壳体中,而是间隔开的,例如处于IGU的次密封件中。在其他实施方案中,控制器是压缩单元,例如,处于单一壳体中或处于组合的两个或更多个部件中,例如对接部和壳体组件中,所述压缩单元接近玻璃,不处于可视区域中,或安装在可视区域中的玻璃上。
应理解,虽然所公开的实施方案聚焦于电致变色窗,但是所述概念可以适用于其他类型的可切换光学设备,诸如液晶设备和悬浮粒子设备。
本文描述的某些窗控制器具有多个优点,因为所述窗控制器与含有一个或多个EC设备的IGU匹配。在一个实施方案中,控制器在安装EC窗之前并入到IGU和/或窗框架之中或之上。在一个实施方案中,控制器在离开制造设施之前并入到IGU和/或窗框架之中或之上。在一个实施方案中,控制器并入到IGU中,基本上处于次密封件内。在另一个实施方案中,控制器并入到IGU之中或之上,部分地、基本上或完全处于由密封分隔件与衬底之间的主密封件限定的周边内。
将控制器作为IGU和/或窗组件的一部分,可以使用例如与IGU或窗单元一起运送的控制器的逻辑和特征来表征IGU。例如,当控制器为IGU组件的部分时,在EC设备的特性随时间变化的情况下,可以使用这个表征功能来例如重新引导IGU将并入到哪个产品中。在另一个实例中,如果已经安装在EC窗单元中,那么控制器的逻辑和特征可以用于校准控制参数以与预期安装匹配,并且例如如果已经安装,那么可以再次校准控制参数来与EC窗格的性能特性匹配。
在其他实施方案中,特定控制器并不预先与窗相关联,而是(例如,具有任何EC窗通用的零件的)对接部件在工厂处与每个窗相关联。在窗安装或以其他方式现场安装之后,控制器的第二部件与对接部件组合以完成EC窗控制器组件。对接部件可以包括芯片,所述芯片在工厂处用对接部所附接的特定窗的物理特性和参数进行编程(例如,在安装之后将面向建筑物的内部的表面上,有时被称为表面4或“S4”)。第二部件(有时称为“载体”、“外壳”、“壳体”或“控制器”)与对接部配合,并且当供电时,第二部件可以读取芯片并根据存储在芯片上的具体特性和参数来配置自身以为窗供电。以此方式,装运的窗仅需要具有其存储在芯片(其与窗一体成型)上的相关联的参数,同时可以稍后组合更精密的电路和部件(例如,在玻璃工安装窗之后由窗制造商单独装运和安装,之后由窗制造商进行调试)。下文将更详细描述各种实施方案。
在本申请中,“IGU”包括两个(或更多个)基本上透明的衬底,例如,两个玻璃窗格,其中至少一个衬底包括上面安置的EC设备,并且窗格具有安置在其之间的分隔件。IGU通常是气密密封的,具有与周围环境隔离的内部区域。“窗组件”可以包括IGU或例如独立式层压件;并且包括电引线,用于将IGU或层压件的一个或多个EC设备连接至电压源、开关等等;并且可以包括支撑IGU或层压件的框架。窗组件可以包括如本文所述的窗控制器,和/或窗控制器的部件(例如,对接部)。
如本文所使用,术语外侧意指更靠近外部环境,而术语内侧意指更靠近建筑物的内部。例如,在IGU具有两个窗格的情况下,定位成更靠近外部环境的窗格被称为外侧窗格或外窗格,而定位成更靠近建筑物的内部的窗格被称为内侧窗格或内窗格。IGU的不同表面可以被称为S1、S2、S3以及S4(假定是双窗格IGU)。S1指代外侧片的面向外部的表面(即,可以由站在外部的某人物理触摸的表面)。S2指代外侧片的面向内部的表面。S3指代内侧片的面向外部的表面。S4指代内侧片的面向内部的表面(即,可以由站在建筑物内的某人物理触摸的表面)。换言之,表面被标记为S1-S4,开始于IGU的最外侧表面且向内计数。在IGU包括三个窗格的情况下,这一趋势同样适用(其中S6是可以由站在建筑物内的某人物理触摸的表面)。对于上下文,以下是常规窗控制器技术的论述。
图1A描绘EC窗制作和控制过程100。具有EC设备(未示出,但是例如处于表面A上)的EC窗格105和为EC设备供电的母线110与另一个玻璃窗格115匹配(110和115中的任一个或两者自身可以是层压结构)。在IGU 125的制作期间,分隔件120夹在衬底105与115之间并且与所述衬底配准。IGU 125具有相关联的内部空间,所述内部空间由与分隔件120接触的衬底的面和分隔件的内表面限定。分隔件120通常是密封分隔件,也就是说,包括间隔物并且密封在间隔物与每个衬底之间,其中它们邻接来气密地密封内部区域并且因此保护内部免于湿气等等的影响。通常,一旦玻璃窗格密封至分隔件,可以在IGU的周边边缘周围施加次密封件,以便于赋予相对于环境的进一步的密封,以及将进一步的结构完整性赋予IGU。IGU 125必须经由导线130而有线连接至控制器。在这个实例中,IGU由框架支撑来产生窗组件135。窗组件135经由导线130而连接至控制器140。控制器140还可以经由通信线路145连接至框架中的一个或多个传感器。
如图1A所描绘,常规EC窗控制器不是原位的,也就是说,它们不安装在窗组件上或另外为其部分,并且因此安装在IGU和/或窗组件外部(或不附接至独立式层压件)和/或不处于框架中。另外,常规窗控制器具有更多相关联的接线零件要从制造商装运至安装场所,并且这具有相关联的跟踪缺陷,诸如窗、相关联的控制器和电缆的错配。错配的控制器和窗会引起安装延迟以及对控制器和/或IGU的损坏。所有这些因素都会造成更高的EC窗成本。另外,由于常规控制器是远程定位的,往往具有长的且长度不同的低电压(例如,小于10vDC)接线并且因此作为EC窗的安装的部分而有线连接至一个或多个EC窗。
参考本文的实施方案,原位控制器可以处于固持层压件或IGU的框架中,其中框架是窗组件的部分;也就是说,框架不是建筑物的框架系统或幕墙的部分,而是自给式窗组件的部件。这类窗组件自身可以装配到窗的诸如幕墙等等的传统框架系统中。组件类似于图1A所描绘的组件,但是具有明显区别:控制器处于组件的框架内并且因此是自给式单元的部分。框架是制作为最终产品的组件的部分。带框架的窗组件之后以与安装传统IGU相同的方式安装到玻璃窗槽或幕墙中。框架可以是非常薄的,并且因此组件的总尺寸类似于不具有这类框架的常规IGU。
参考图1B,控制器140每个控制EC窗135。通常,控制器被定位成接近于单一位置,并且因此导线130具有不同长度。即使只有一个控制器控制多个窗,这同样适用。存在因这种长接线所致的相关联的电流降和损耗。另外,由于控制器是远程定位的,安装在窗组件中的任何控制反馈或诊断传感器都要求单独的接线排布到控制器,这增加了安装的成本和复杂性。另外,IGU上的任何标识号被框架隐藏并且可能不容易获得,这使得检查IGU信息、检查保修单或其他供货商信息存在问题。
在一个实施方案中,本地化控制器安装作为框架材料的部分,所述框架材料将至少部分用作EC窗的框架,其中IGU或层压件安装到框架中。因此,一个实施方案是一种将EC窗和相关联的控制器安装到墙壁中的方法,所述方法包括(a)将相关联的控制器单元安装到墙壁中,以及(b)安装包括EC窗的窗框架的任一个EC窗单元,或安装IGU或层压件,其中墙壁框架用作EC窗的框架。
在一个实施方案中,本文描述的控制器是窗组件的部分。一个实施方案是窗组件,所述窗组件包括:基本上透明的衬底,所述衬底上面安置了电致变色设备;以及控制器,所述控制器作为窗组件的部分来用于提供对电致变色设备的光学切换控制。在一个实施方案中,窗组件还包括:第二基本上透明的衬底;以及密封分隔件,所述密封分隔件介于第一基本上透明的衬底与第二基本上透明的衬底之间,其中密封分隔件连同第一基本上透明的衬底和第二基本上透明的衬底一起限定隔热的内部区域。在一个实施方案中,控制器嵌入密封分隔件中或附连至所述密封分隔件。在另一个实施方案中,控制器附接至第一基本上透明的衬底和第二基本上透明的衬底之一。在一个实施方案中,控制器包括控制逻辑,用于引导电致变色设备来在三个或更多个光学状态之间切换。在一个实施方案中,控制器被配置来防止电致变色设备以反极性模式连接至外部电源。在一个实施方案中,控制器被配置来由传递约2和10伏特之间的来源供电。可能有供电线路包括在窗组件中,所述供电线路用于将功率和通信两者传递至控制器或者仅传递功率,其中控制器包括无线通信能力。
在一个实施方案中,窗组件包括具有至少一个EC窗格的IGU;以及窗控制器,所述窗控制器被配置来控制窗组件的IGU的至少一个EC片。在一些实施方案中,窗控制器并不定位在IGU的可视区域内。在其他实施方案中,窗控制器完全或部分定位在IGU的可视区域内。在一个实施方案中,窗控制器定位在IGU的主密封件之外。控制器可以处于窗框架中和/或介于IGU的窗格之间或处于IGU的窗格之一的外表面上。在一个实施方案中,窗控制器至少部分定位在主密封件之外的IGU的个别窗格之间。在一个实施方案中,窗控制器可以跨越例如从介于IGU的两个窗格之间的点与窗格之外的点的距离,使得延伸越过窗格的部分至少部分驻留在窗组件的框架中。
在一个实施方案中,窗控制器介于IGU的个别窗格之间并且并不延伸越过所述个别窗格。在这种配置中,窗控制器可以例如有线连接至IGU的EC窗格的EC设备,并且被包括在IGU的次密封件中。这将窗控制器并入到次密封件中;但是所述窗控制器出于接线目的可以部分暴露于环境。在一个实施方案中,控制器可能仅需要暴露电源插座,并且因此“插连”至低电压源(例如,24v源),因为控制器另外经由无线技术和/或通过电力线路(例如,类似电力线路上的以太网)来通信。在另一个实施方案中,对接部可以提供在次密封件中,并且控制器(或通常发现于控制器中的一个或多个部件,诸如存储与相关联的电致变色窗相关的参数的芯片)可以插入到对接部,类似盒中。由于控制器接近于EC设备,从控制器到EC设备的例如2v与10v之间的接线被最小化。
在一些实施方案中,控制器并入到IGU中,部分地、基本上或完全处于由密封分隔件与衬底之间的主密封件限定的周边内。类似地,在一些实施方案中,IGU包括存储器部件,所述存储器部件编程有指令以控制IGU的电致变色设备,其中存储器部件部分、基本上或完全定位在由主密封件限定的周边内。在一些实现中,IGU含有存储器元件,所述存储器元件存储除了控制器指令之外的信息;这类信息可以描述窗、电致变色设备、本地化控制器的特性,或与窗的操作有关的其他信息。
在一些情况下,控制器完全或部分定位在间隔物内。例如,控制器可以提供在间隔物的中空内部内,或将间隔物的两端附接在一起的间隔物栓内(例如,间隔物栓的中空内部内)。其中具有控制器的间隔物栓之后可以弹入到间隔物中并且安装在IGU中。控制器可以具有某些部件,所述部件延伸越过间隔物栓的边缘而进入到间隔物中,或者控制器基本上可以处于间隔物栓内。在一个实例中,控制器完全处于间隔物栓内,并且控制器中没有部分延伸越过间隔物栓的边缘。在另一个实施方案中,控制器嵌入泡沫间隔物中。在这类情况下,在观察泡沫间隔物时,控制器可能是不可视的(例如,控制器完全被泡沫包封)。名称为“SPACERS FOR INSULATED GLASS UNITS”的美国专利号8,711,465中进一步论述了可以修改来包括控制器的间隔物和间隔物栓的实例,所述专利以引用的方式整体并入本文。在控制器至少部分处于由主密封件限定的周边内的各种情况下,控制器并不延伸经过IGU的窗格的边缘。使控制器完全处于由主密封件限定的周边内的一个优点是控制器被保护免于元件的影响。
在一些实施方案中,控制器自身可以具有密封部件。例如,密封材料可以放置在控制器的一侧或多侧,这类密封材料/侧部与IGU的窗格中的一个或多个配合。在一个实施方案中,对接部可以驻留在IGU的窗格之间,并且在对接部与玻璃窗格的配合处可以具有密封材料。在一些此类情况下,控制器(或其各种部件)可以被提供为插入介于玻璃窗格之间的对接部的盒。控制器可以延伸越过玻璃窗格的边缘,或者不越过所述边缘。在一个实施方案中,控制器(或如本文所述的对接部)具有近似为IGU的窗格之间的距离的高度(厚度),其余距离被控制器(或对接部)的两侧上的密封剂占据。
如本文所使用,术语控制器指代逻辑硬件和/或软件,用于控制窗转变并为其供电,并且用于在网络上与其他部件通信和/或与电源通信。在一些情况下,控制器的各种部件可以一起提供在单一控制器单元中,而在其他情况下,一个或多个控制器部件可以彼此分开的方式提供,有时提供在一件不同的硬件中。
在多个实施方案中,控制器可以提供在载体(有时被称为外壳或壳体)中,所述载体与定位在窗组件上某一位置处的对接部接口连接和/或配合,例如接口连接和/或配合在插座中或基座上。对接部可以安装在窗组件上或其附近,以为附接载体提供方便的配置,所述载体经常容纳控制器的一些或所有部件。在某些实现中,对接部是一块塑料或其他材料,它们被设定大小和定位来将载体固持和/或锁定在IGU上或其附近的适当位置处。对接部用作窗上的载体的定位元件,并且还可以促进载体与电致变色设备的母线之间的电连接。对接部可以包括前述芯片或存储器,所述芯片或存储器含有与之相关联的EC窗的物理特性或其他参数(这类特性/参数通常在制作EC窗的工厂处编程到芯片/存储器中)。
如所提及,对接部在一些实施方案中可以是插座或基座。插座可以是载体可以插入其中并从中移除的壳体或框架。类似地,基座可以是上面可以安装控制器的一件硬件。在各种情况下,基座可能在载体的仅背侧上与所述载体接合。在一个实施方案中,基座将具有比载体更小的覆盖区(窗或上面安装所述基座的其他表面上的区域),并且载体基本上将包围基座,使得基座在载体与基座配合时是不可视的。插座可以在载体的其他侧上与所述载体接合,从而将载体支撑在其外围。插座可以具有比载体更大或更小的覆盖区。在许多情况下,当载体安装在插座中时,插座可能至少部分是可视的。下文进一步描述的图10H提供了载体1051安装在插座1050中的一个实例。下文也将进一步描述的图10A提供载体1008安装在基座1007上的实例。
插座、基座和类似安装硬件通常可以被称为对接部。在各种情况下,通常发现于控制器中的一个或多个部件可以提供在对接部中。一个实例是存储器部件,所述存储器部件可以存储与相关联的EC窗相关的信息和/或控制算法。如上所述,术语控制器指代用于控制窗转变并为其供电并且用于根据需要来通信的逻辑硬件和/或软件。因此,在这类情况下,术语“控制器”通常可以指代对接部、载体或两者(而不管哪个部件包括相关硬件和/或软件)。
对接部可以定位在IGU上的任何位置处。在各种情况下,对接部提供在IGU的周边上。对接部可以部分、基本上或完全嵌入次密封件中。这允许在不损坏次密封件的情况下移除/调换/升级载体(其可以包括一些或所有控制器部件)。类似地,对接部可以部分、基本上或完全定位在由主密封件限定的周边内。对接部可以处于玻璃上,例如,处于表面4上,并且靠近窗的框架。对接部可以包括密封材料以与玻璃的一个或两个窗格配合。在一些实施方案中,对接部将载体与次密封材料气密地隔离,或以其他方式保护载体免于次密封材料的影响。一个、两个、三个、四个或更多个对接部可以提供在单一窗上,从而提高安装期间的灵活性。图8提供IGU 800具有四个单独的对接部802的实例,一个对接部定位在IGU 800的一个边缘上。每个对接部具有接至EC窗的母线的接线,因此存在接至母线的冗余接线。容纳控制器的载体804可以如由虚线箭头所指示放置在对接部802之一中。这个系统的优点包括安装人员可以将冗余对接部中的任一个用于控制器,从而提高安装灵活性;而且,由于存在接至母线的冗余接线,在一个对接部的接线出于某个原因而失效的情况下,可以将载体(控制器)插入到其他对接部之一中,而不用更换或修理窗。
在各种实施方案中,对接部提供在窗格之间或提供在更靠近建筑物内部的片上(即,内侧片,例如,在表面S4上,例如,在框架附近,所述框架固持EC窗,以便不会干扰用户的通过窗的视野)。例如相对于图2B-2D所描述,内侧片可以包括槽口或切口。密封分隔件可以被成型来允许这类槽口或切口位于内侧片上,同时维持IGU的密封的内部区域。外侧片可以是矩形的,而不具有任何槽口或切口。外侧片因此将保护载体免于元件的影响。
在一些实施方案中,载体被成型为使得所述载体装配在IGU的片上的对接部上或装配在其中,并且不延伸越过IGU的周边。另外,载体可以被成型为使得所述载体不会延伸越过IGU的厚度,所述厚度在垂直于窗格的表面的方向上测量。
对接部可以彼此电连接,例如通过导线806所示,使得提供给任何对接部的功率可以路由至安装了载体的对接部。导线806在一些情况下可以延伸穿过中空间隔物的内部区域。导线806还可以提供在次密封件周围(例如,提供在次密封件中,或次密封件的外周边周围)。对接部可以具有母线引线连接器以向母线提供功率。对接部还可以与其他部件例如图案化到窗格之一的表面中的一个或多个天线(下文进一步描述)电连接。在特定实例中,连接对接部的导线承载24V电源。可以使用多个不同的电连接配置来向对接在对接部中/其上的载体提供功率。对接部还可以被配置成包括如上所述的存储器部件。存储器部件可以保留与IGU标识相关的信息、循环数据、窗特性/性质、对于个别IGU来说是特有的任何数据等。也可以与对接部分开的方式提供IGU-特定存储器部件,例如提供在本地窗控制器/载体中,所述本地窗控制器/载体与对接部接口连接,或者单独嵌入到IGU的次密封件中。虽然图8示出了具有四个对接部的IGU,但是实施方案并不限于此。任何数目的对接部可以提供在IGU的任一侧上,其中对接部的数目越大,安装期间提供的灵活性越大,并且对接部的数目越小,制造成本越低。在一个实施方案中,仅提供单一对接部。在另一个实施方案中,仅提供两个对接部,例如,在构造矩形IGU的情况下,IGU的一个长侧和一个短侧中的每一个可以具有其自身的对接部,或者两个对接部可以定位在IGU的相对侧上。
对接部可以由各种材料制成,并且可以具有许多不同的形状,只要所述对接部根据需要与载体接口连接来将载体固持在适当的位置即可。在对接部包括芯片(例如,包括与相关联的IGU相关的信息)的一些实现中,对接部可以通过以下方式来形成:将芯片(和任何相关联的连接)放置在模具中并且将可固化材料(例如,环氧树脂、塑料等)浇筑到芯片周围及其上(即,“灌封”电路),或者芯片可以简单地被共形的聚合物保护层覆盖。在材料固化之后,对接部可以安装在IGU上。可以使用注塑模制或类似的技术。芯片可以经由各种其他方法而附接至对接部,只要芯片保持可由控制器/载体读取即可。
在某些实施方案中,载体/控制器可以类似的方式形成,其中所有相关部件(例如,参见图10A-10C)被灌封或以其他方式被聚合物保护层覆盖。在特定实施方案中,基本上所有的控制器部件都以这种方式提供来形成载体,例外的是电池或电池组和/或超级电容器,它们可以与模制载体接口连接,同时是容易地可调换的/可更换的。在一些情况下,电池可以针对载体类似罩盖的方式成型。在另一个实施方案中,包括电池的所有或基本上所有控制器部件一起经由模制工艺来提供以形成载体。在某些实施方案中,电池是扁平的电池。如果/当电池用完时,可以更换整个载体。在另一个实施方案中,控制器的各种部件每个可以提供(i)在载体自身当中,或(ii)在与载体接口连接的对接部中。在对接部自身包括通常发现于控制器中的部件的情况下,对接部可以被视作是控制器的部分。
各种控制器部件可以提供在对接部中和/或与对接部接口连接的载体中。载体根据需要可以是可调换的/可更换的。在一个实例中,特别适于相关联的IGU的控制器部件可以提供在对接部上,而更一般的控制器部件可以提供在载体中/其上。适于相关联的IGU的控制器部件的实例包括具有存储器部件的芯片、卡、或板,所述存储器部件被编程为包括特定于相关联的IGU的信息。通过将这些特别适配的控制器部件直接提供在对接部上,最小化了所述部件与不同IGU错配的风险。相比之下,相对于更一般的控制器部件,诸如传感器(例如,内部和外部光电传感器、内部和外部温度传感器、运动传感器、占用传感器等)等就没有这类错配风险。
在一些实施方案中,载体可以锁定到对接部中。这个特征可以防止偷窃并且最小化损坏载体及其中的控制器部件的风险。这还确保触及载体和其中的部件的唯一人员是被授权来如此操作的人员(例如,所有者、安装人员、或其他维修工)。在一些情况下,可以使用特殊工具来将载体(或其一部分)从对接部解锁并解除对接。在一些此类情况下,这个工具可以提供在长手柄上,从而使得能够容易地触及例如定位在窗上的较高位置或天窗上的载体。该工具可以利用滑动、滑动、旋转或以其他方式移入和移出位置以允许载体根据需要从对接部移除的机构。所述工具还可以利用硬件来确保载体在被从对接部移除之后能得到支撑,从而最小化载体在解除对接之后掉落到地上的风险。例如,移除工具可以具有一个或多个销,所述一个或多个销在插入到载体中的孔隙中时接合将载体从对接部释放的机构。例如,可以存在通过张力而固持在一起的互锁部件,并且所述销消除张力并且载体可以从对接部移除(非常类似于以下机制:为防干扰而将一些汽车立体声收音机或面板从其相关联的对接部移除)。移除工具可以是锁和钥匙机构。本领域普通技术人员将了解,多个互锁和释放机构将落在这些实施方案的范围内。
对接部的使用进一步实现了可以存在于某些实施方案的其他特征。确切地说,定制载体可以提供用于不同目的,所述载体可以根据需要来与对接部接口连接。在一个实例中,可以提供安装载体。这个安装载体可以包括可用于安装和测试电致变色窗的控制器部件,并且可以由安装人员在定位和/或链接IGU时使用。这些部件在其预期最终使用期间可能没有用于控制窗的控制器复杂。在另一个实施方案中,载体可以被配置用于在工厂环境中使用,以便进行比例如现场使用的安装载体更复杂的测试。下文在与包装和安装相关的章节中进一步论述安装载体和其他定制载体/控制器。
在某些实现中,控制器可以包括光伏面板,虽然控制器安装在表面4上,但是当控制器例如处于窗上的适当位置或处于邻近于窗的槽口中时,所述光伏面板面向外部环境。这类启用PV的控制器在控制器可能例如像在图2B-2D的情况一样定位在暴露于光的区域中时是特别有用的。由控制器上的PV生成的功率可以用于为控制器、或其任何部件或功能(例如,通信功能)供电,例如以对控制器中的电池或超级电容器充电。如果PV足够有效并且用于驱动光学转变的能量/功率要求足够低,那么由控制器上的PV生成的功率可以用于驱动窗上的光学转变。在一个实例中,控制器上或IGU上的其他位置处的PV(或并不依赖于经由连接至建筑物的电源的导线而将功率传递至IGU的任何其他电源)可以用于为控制器供电,使得所述控制器可以与其他近旁控制器/窗通信来建立网状网络(下文进一步描述)并在其上。因此,窗可能能够自动配置自身,而不需要将它们连上另一个电源(在一些情况下是24V有线电源),或之后才将它们连上另一个电源。在没有连上另一个电源就使用PV配置的控制器(或并不依赖于来自建筑物电源的有线电源的其他自供电控制器)来通信的情况下,控制器可以使用低功率通信方法,例如使用WiFi或蓝牙低能量(BLE)来实现低功率射频。
在某些情况下,控制器可以定位在内侧窗格上的IGU的可视区域中,例如,双窗格IGU的S4或三窗格IGU的S6。这类配置在提供例如可由建筑物占用者触及的板上控制器中可能是有益的。控制器可触及性在控制器需要维修的情况下是有益的。可能需要维修的情况的一个实例是控制器需要安装新电池的情况。另外,控制器内的某些部件或控制器自身可能会损坏并且需要修理、升级或更换。在控制器以不可触及的方式密封到IGU中时,这类维修可能会非常具有挑战性。在控制器处于次密封件中的实施方案中,即使作为盒型控制器对接,也可能不得不打开固持窗的框架来触及控制器并将其从对接部移除。
为了使得能够容易地触及板上控制器,窗格中的一个或两个可以是特殊设计的。例如,一个或多个窗格可以具有槽口或切口,所述槽口或切口至少部分(且有时完全)定位在在其他情况下将为IGU的可视区域的区域内。板上控制器可以定位在此槽口或切口处,并且可以通过这类槽口或切口来实现对控制器的触及。在一些情况下,控制器可以部分或完全放置在可视区域之外,但是通过部分或完全定位在其他情况下将为可视区域的区域内的槽口或切口来实现对控制器的触及。例如,控制器可以滑动穿过窗格中的槽口或切口而进入适当的位置,进入框架后方的位置。罩盖可以提供在槽口/切口上以在控制器未被主动触及时帮助保护所述控制器。在一个实施方案中,IGU包括常规成型(例如,矩形)的第一片(例如,外侧窗格),在所述第一片上,可移除地安装了控制器;以及第二片(例如,内侧窗格),所述第二片具有槽口、切口或允许触及控制器的其他可触及性点。常规成型片可以是面向外部的片或面向建筑物的内部的片,这取决于例如对控制器的希望的触及。通常,希望从建筑物内部实现控制器触及。
可能有益的是,使带槽口/切口的片面向建筑物的内部以使得能够容易地从IGU定位所处的房间触及控制器。在其他情况下,可能有益的是,使带槽口/切口的片面向外部环境。这可能有用的一个原因是使得能够容易地从外部触及控制器,这可能是更方便的,尤其是在大量窗安装在不同房间中的情况下。在提供外部触及的情况下,可以采取安全措施来确保只有具有适当的许可的人员才能够触及控制器(例如,在槽口/切口上可能存在锁定的罩盖)。在另一个实施方案中,面向内部和面向外部的窗格都被修改来包括槽口或切口,通过所述槽口或切口,可以触及控制器。为了适应带槽口/切口的EC窗格,密封分隔件可以被设计来适应可触及的控制器,同时维持足够的密封来保护EC窗格的EC设备。
在另一个实施方案中,片中不具有槽口或切口的IGU具备可容易触及的本地窗控制器。在这些情况下,控制器可以是“粘贴”控制器,所述控制器可以定位在内侧片上(其中控制器面向建筑物的内部,处于表面S4上),或定位在窗的框架上,或定位在窗附近的墙壁上。带状电缆或其他电连接可以被提供来将控制器连接至其他部件,诸如IGU自身(例如,用于为母线供电的电连接)或上游网络部件/电缆。带状电缆可以提供功率和/或通信。带状电缆非常适合于此目的,因为所述带状电缆可以卷绕在窗格的边缘,并且窗的框架可以夹住带状电缆,而不会造成损坏。这些实施方案的一个益处是不需要在窗格中钻出孔洞/槽口/切口来进给导线。
出于灵活性考虑,带状电缆(和如本文所述的其他电连接)在安装期间可以提供在IGU的各个位置/侧上,这类似于图8所示的实施方案。在控制器以此“粘贴”方式提供在载体中时,所述控制器可以安装在对接部中。用于载体/控制器的对接部可以提供为IGU的面向室内的内侧片的一部分,直接提供在表面S4上,使得控制器在窗上的位置是预定的,或者所述对接部可以提供为单独的可安装单元。在对接部提供为IGU的部分的情况下,所述对接部往往定位在IGU的可视区域的边缘或拐角附近,在一些情况下,接近可视区域的顶缘或底缘。在用于载体/控制器的对接部提供为单独的可安装单元的情况下,用户可以将对接部安装在内侧窗格、窗框架或墙壁上的任何位置处,只要所述对接部在带状电缆或其他电连接器的有效范围内即可。
在这些或其他实施方案中,控制器(其可能包括或不包括对接部和/或载体)可以是相对较小的。例如,控制器(例如,对接部、载体、或两者)可以具有约1/2英寸或更小,例如约3/8英寸或更小,例如1/8英寸或更小的高度(厚度,如从对接部的安装表面或上面安装了所述对接部的表面、对接部的相对表面所测量)。控制器还可以具有约5英寸或更小,例如约4英寸或更小、或约3英寸或更小、或约2英寸或更小的长度。另外,控制器可以具有约为1英寸或更小,例如约1/2英寸或更小的宽度。可以在彼此正交的方向上测量高度(厚度)、长度和宽度。在某些实施方案中,当考虑面向室内的控制器一侧时,控制器具有约4平方英寸或更小的表面积,在其他实施方案中为3平方英寸或更小的表面积,在又其他实施方案中为2平方英寸或更小的表面积。当控制器提供在与对接部接口连接的载体中时,对接部可以大于或小于载体。在对接部是上面安装了载体的基座的多个实施方案中,基座可以小于(在许多情况下显著小于)载体。在一个实例中,基座可以具有长度,所述长度为约4英寸或更小,例如约3英寸或更小、或约2英寸或更小;宽度,所述宽度为约1/2英寸或更小;以及高度(厚度),所述高度为约1/4英寸或更小、或约0.125英寸或更小、或0.08英寸或更小。在一个实施方案中,基座可以是柔性印刷电路材料。这类材料往往是非常薄的。在一些情况下,这类柔性印刷电路材料可以粘附方式附接至玻璃。
通常,IGU用隔开邻近IGU的小垫子(例如,软木垫)来装运,以便于在装运期间保护IGU。图12描绘为了装运而彼此挨着堆叠的三个电致变色IGU 1240a-1240c。每个IGU1240a-1240c包括第一片1200a,所述第一片通过间隔物1201而与第二片1200b隔开。对接部1207提供在每个IGU 1240a-1240c的外表面上。在类似的实例中,可以省略对接部1207,并且元件1207可以是(例如,通过粘附剂等)直接定位在每个IGU的第一片1200a上的控制器。在另一个实例中,提供在装运期间其中具有载体(未示出)的对接部1207。邻近的IGU通过小垫子1230来隔开,例如,玻璃行业普遍使用的软木垫。板上控制器、载体和/或对接部1207可以被设计成使得它们薄于用来隔开邻近的IGU 1240a-1240c的垫子1230,从而确保板上控制器、载体和/或对接部1207不会刮擦或以其他方式损坏邻近的IGU,并且类似地,不会因与邻近的IGU接触而受损。可替代地或另外,罩盖(未示出)可以提供在板上控制器、载体和/或对接部上来防止相关部件在装运期间刮擦邻近的IGU。一个实施方案是罩盖,例如,塑料盖或胶带,所述罩盖覆盖对接部、控制器和/或载体。由于目的是防止对接部及其相关联的电触点(本文进一步描述)在装运和安装期间变脏,所以例如在安装窗之后,可以移除罩盖。罩盖还可以是通过静电力而固持在适当位置的乙烯脱层。
适合于与本文描述的控制器一起使用的电致变色窗包括但不限于:具有一个、两个或更多个电致变色窗格的EC窗。具有上面带有EC设备(它们全部是固态的和无机的EC设备)的EC窗格的窗尤其适于本文描述的控制器,因为所述窗具有优异的切换和转变特性以及低缺陷率。以下US专利申请中描述了这类窗:于2009年12月22日提交且发明人为MarkKozlowski等人的名称为“Fabrication of Low-Defectivity Electrochromic Devices”的序列号12/645,111;于2009年12月22日提交且发明人为Zhongchun Wang等人的名称为“Electrochromic Devices”的序列号12/645,159;每个于2010年4月30日提交的序列号12/772,055和12/772,075,以及每个于2010年6月11日提交的美国专利申请序列号12/814,277和12/814,279,后四个申请每个的名称都为“Electrochromic Devices”,发明人都为Zhongchun Wang等人;于2010年8月5日提交且名称为“Multipane ElectrochromicWindows”的序列号12/851,514,所述专利申请中的每一个出于所有目的以引用的方式并入本文。如所提及,本文公开的控制器可用于不为电致变色设备的可切换光学设备。这类替代设备包括液晶设备和悬浮粒子设备。
在某些实施方案中,EC设备或EC窗的设备面向IGU的内部区域以保护它们免于环境的影响。在一个实施方案中,EC窗包括双状态EC设备。在一个实施方案中,EC窗仅具有一个EC片,所述片可以具有双状态(光学)EC设备(有色状态或漂白状态)或者具有可变转变的设备。在一个实施方案中,窗包括两个EC窗格,所述EC窗格中的每一个上面包括双状态设备,并且IGU具有两个光学状态,在另一个实施方案中,IGU具有四个光学状态。在一个实施方案中,四个光学状态为:i)总透射率介于约60%与约90%之间;ii)总透射率介于约15%与约30%之间;iii)总透射率介于约5%与约10%之间;以及iv)总透射率介于约0.1%与约5%之间。在一个实施方案中,EC窗具有一个片,其中EC设备具有两个状态;以及另一个片,其中EC设备具有可变光学状态能力。在一个实施方案中,EC窗具有两个EC窗格,每个EC窗格具有带有可变光学状态能力的EC设备。在一个实施方案中,EC窗包括三个或更多个EC窗格。
在某些实施方案中,EC窗是低缺陷率窗。在一个实施方案中,EC窗的EC设备中的可视缺陷、针孔和因隔离可视短路相关缺陷产生的短路相关针孔的总数目小于约0.1个缺陷/平方厘米,在另一个实施方案中小于约0.045个缺陷/平方厘米。
图2A描绘包括窗框架205的窗组件200。图上指出了框架205的周边内的窗单元的可视区域。如由虚线所指示,在框架205内的是IGU 210,所述IGU包括由以灰色阴影表示的密封分隔件215隔开的两个玻璃窗格。窗控制器220是介于IGU 210的玻璃窗格之间,并且在这个实例中并不延伸越过IGU的玻璃窗格的周边。窗控制器不需要像所描绘那样并入到单一罩壳中,并且不需要沿循IGU的单一边缘。例如,在一个实施方案中,控制器沿着IGU的两个、三个或四个边缘驻留,在一些情况下,全部驻留在次密封区内。在一些实施方案中,窗控制器可以延伸越过IGU的周边而进入到窗组件的框架中。
玻璃窗格之间的控制器可以有电接线直接接到上面以便于控制,和/或所述控制器可以例如,使用穿过玻璃的磁感应控制或红外控制来无线地操作,例如在美国专利号4,340,813中所描述,所述专利以引用的方式整体并入本文。在一个实施方案中,控制器如本文所述被配置成介于IGU的窗格之间。例如,控制器处于IGU的次密封件中,但是在外表面,例如玻璃的S1或S4上具有控制面板。在这个实施方案中,控制器的电连接可以如本文所述是无线的和/或硬连线的。如果是硬连线的,那么可以通过如本文进一步所描述的玻璃中和/或玻璃边缘周围的孔隙来进行连接。
使窗控制器定位在次密封件中或以其他方式原位定位在IGU中具有多个优点,这些优点中的一些包括:1)从控制器到IGU窗格的一个或多个EC设备的接线非常短,并且对于给定安装而言,窗之间的接线是一致的;2)可以在工厂处完成控制器和IGU的任何定制配对和调谐,而不存在现场错配控制器和窗的可能性;3)即使不存在错配,也将装运、跟踪和安装更少的零件;4)控制器不需要单独的壳体和安装,因为控制器的部件可以并入到IGU的次密封件中;5)如果是硬连线的,那么抵达窗的接线可以是高电压接线,例如24V或48V,并且因此免除了较低电压线路(例如,小于10V DC)中存在的线路损耗;6)这种配置允许原位连接至控制反馈和诊断传感器,从而免除对接至远程控制器的长接线的需求;以及7)控制器可以例如使用RFID标签和/或可以任选地为可编程的存储器诸如固态串行存储器(例如,I2C或SPI)来存储与IGU有关的永久信息。存储的信息可以包括例如制造日期、批次ID、窗大小、保修信息、EC设备周期计数、当前检测到的窗状态(例如,施加电压、温度、%T可视)、窗驱动配置参数、控制器区从属关系以及下文将进一步描述的类似信息。这些益处节省了时间、金钱和安装停工时间,并且为控制和反馈感测提供更大的设计灵活性。
在其他实施方案中,窗控制器可与窗隔开(例如,可与之对接)并且读取如本文所述与对接部相关联的芯片。在这类实施方案中,可以在现场针对特定窗配置控制器,所述控制器鉴于与对接部配合和读取其中的芯片而与特定窗相关联。
本文描述了这类窗控制器的更多细节。
另外,板上控制器实现了以其他方式无法获得的某些窗供电配置。例如,在一些系统中,主干线路(例如,24V主干线路)用于将功率路由到整个建筑物中,中间线路(经常被称为引入线路)将本地窗控制器连接至主干线路,并且窗线路将窗控制器连接至窗。窗线路可以是较低电压电力线路。由于线路损耗,低电压窗线路通常受限于约15英尺或更小的长度。这个15英尺限制在某些窗配置中可能会存在问题,尤其是在使用大窗面板(例如,在会议室、大厅、中庭等中)的情况下以及使用天窗的情况下。板上控制器的使用可以消除对低电压窗线路的需求,因为较高电压中间线路可以将功率直接从主干线路路由至控制器/窗。因此,可以避免否则会引入15英尺限制(归因于线路损耗)的低电压电力线路。在板上控制器用无线通信耦合的情况下,与先前的系统相比较,尤其是在上文提及的困难情境中大大地简化了窗的接线。不需要提供可以承载功率和通信两者的昂贵电缆。相反,所有接线可以是简单的仅承载功率的2股导线格式,例如,不会经历显著的线路损耗的24V DC。
图2B示出具有可更容易触及的窗控制器220的窗组件230,所述窗控制器定位在其他情况下将为可视区域235的区域内。区域235位于框架205的内部边界236内。由于控制器和部件至少部分是不透明的,可能会阻断可视区域的这个部分。但是如本文所述,控制器可以具有非常小的覆盖区,以致于所述控制器例如相较于大型电致变色窗的6’x 10’区域而言并不引人注目。在其他实施方案中,一些或所有控制器处于窗框架后方。在图2B的实施方案中,IGU 211包括第一片231和第二片232。第一片231和第二片232中的任一个或两者可以是EC窗格。第一片231以虚线示出,并且第二片232以点线示出。第二片232被示出处于第一片231的略微内侧位置,但是这样做仅仅是为了清楚地示出每个窗格的边缘。虽然第一片或第二片中的任一个可以延伸越过另一个片,但是如图所示,这些窗格往往具有相同的尺寸或基本上相同的尺寸(例如,在制造公差内),例外的是控制器定位所处的区域。
在图2B中,控制器220安装在第一片231上。在一些情况下,控制器220可移除地安装在第一片231上,使得所述控制器可以根据需要来移除和维修。可以提供安装硬件来方便安装和移除(例如,片可以包括窗控制器220可以卡扣到其中/从中解除对其的卡扣的支架)。第二片232被成型为包括有控制器220定位在其中的槽口,在这个实例中处于第二片232的右下角。因此,可以通过第二片232中的槽口来容易地触及控制器220。在一些实施方案中,第二片232中的槽口可以被可移除罩盖(未示出)覆盖。罩盖可以用于保护控制器220免于损坏。罩盖可以提供对控制器220的即时触及(例如,罩盖可以旋转打开、滑动打开、弹开等),尤其是在期望频繁触及控制器的情况下。罩盖还可以通过螺钉或其他机构(例如,本文所述的锁定机构)来附接,所述其他机构提供对控制器220的相对容易的,但是非即时的触及。这类设计在防止小孩、动物等损坏控制器220方面可能是有益的。这些设计在以下情况下可能是有用的:不需要频繁地触及控制器本身,例如,用户从web浏览器、智能手机或与控制器220分开的其他设备输入控制命令。第二片232中的槽口的边缘以及罩盖的边缘可以是倒圆的或涂布有材料(例如,塑料、橡胶等)以防止受伤和/或保护衬底窗格的边缘。
为了充分密封图2B的IGU 211,可以像所示那样配置密封分隔件237。具体而言,密封分隔件237(其包括分隔件和介于分隔件与每个片231和232之间的密封剂(包括例如,分隔件与每个窗格之间的主密封,以及包围分隔件的周边的次密封))可以被成型来向排除了控制器220的内部IGU区域提供气密的防水密封。由于可触及控制器220,控制器220与内部IGU区域之间需要存在充分密封。如上所述,内部IGU区域包括介于窗格之间和密封分隔件237的内部边缘内的空间。在各种常规设计中,密封分隔件完全定位在可视区域之外,例如,被窗框架隐藏起来。相比之下,在图2B的实施方案中,可以在可视区域235中看见密封分隔件237的至少一部分。在某些实施方案中,控制器的载体或对接部或与之相关联的载体或对接部可以遮蔽控制器周围的这个区域中的密封分隔件。在另一个实施方案中,遮蔽材料诸如油漆或油墨可以添加至S4以将密封分隔件至少隐藏在控制器周围的区域中。
在某些实施方案中,在美学上可能希望使整个可视区域保持不含任何视线阻断元件,诸如分隔件或控制器(或者用于隐藏分隔件的遮蔽材料)。然而,对于各种应用,与提供在具有方便的模块化形式的窗中的可容易触及的板上控制器相关的益处在重要性上超过了这类美学考虑。
在一些实施方案中,控制器220连接至一根或多根导线(未示出),所述导线可以向控制器220提供功率和/或通信/从所述控制器220提供功率和/或通信。在无线传递功率和控制信息的情况下和/或在窗是自供电的情况下,可以消除这类导线。另外,在无线传递控制信息并且使用某些替代电源(例如,电池、超级电容器、光伏电池、热电设备、压电设备等)的情况下,可以省略这类接线。控制器220可以被成型为使得所述控制器可以通过第二片232中的槽口来移除。在这类情况下,第二片232和框架205可以被成型/设计来适应这类移除/触及。
图2C描绘具有窗控制器220的窗组件240的额外实施方案,所述窗控制器被定位成可由用户触及并且可以处于可视区域235内。可视区域235是框架205的内边缘236之内的区域。在这个实施方案中,IGU 213包括两个窗格:第一片是常规成型的并且不包括任何槽口或切口(这个片的边缘被示出为由213标记的点线),并且第二片是类似地成型的,但是包括有控制器220定位在其中的切口239(这个片的外边缘也被示出为由213标记的点线,并且这个片的切口边缘通过标记为239的线来示出)。如本文所使用,术语“切口”在应用于IGU/窗组件中的片时指代片中不存在衬底(例如,玻璃、塑料等)即为孔隙并且具有存在衬底的周围区域的一部分。换言之,切口是片中的孔隙或孔洞,所述孔隙或孔洞具有不完全延伸至窗格的任何边缘的形状。这与图2B所示的槽口形成对比,所述槽口可能一直延伸至窗格的一个或多个边缘。
如在以上图2B的情况下一样,控制器220(其是可触及的并且因此向环境开放)与IGU的内部区域之间存在密封。在这个实施方案中,IGU的内部区域是窗格之间、密封分隔件215的内边缘之内和第二密封分隔件238外边缘之外的区域。第二密封分隔件238密封IGU的内部区域,从而保护所述内部区域免于暴露于控制器220的周围环境的影响。如上文参考图2B所描述,控制器220可以连接至或可以不连接至导线(未示出)。另外,如上所述,可移除罩盖(未示出)可以提供在切口239上。
图2D示出在IGU 214的可视区域235内具有可触及控制器220的窗组件250的额外实例。区域235是框架205的内部边缘236之内的区域。IGU 214包括两个窗格:一个片,所述片是常规成型的并且不包括任何槽口或切口;以及第二片,所述第二片包括切口239。控制器220定位在切口239中,并且在其中是可触及的。切口239可以如图2D所示定位在框架205的内部边缘236之内。在其他情况下,切口239可以在一侧或多侧上延伸到框架中或者可以完全处于框架的区域内(其中框架具有以类似方式定位的触及点以允许触及切口/控制器)。与图2C的实施方案相对比,图2D的实施方案中仅使用单一密封分隔件241。密封分隔件241被成型来在IGU的内部区域与有控制器定位在其中的区域(其是可触及的并且因此向环境开放)之间提供气密的防水密封。在一些实施方案中,导线(未示出)可以连接至控制器,例如以提供功率和/或通信。
在相对于图2A-2D描述的实施方案中,控制器基本上处于IGU的厚度内;也就是说,例如,在图2A中,控制器介于IGU的窗格之间并且因此薄于IGU,而在图2B-2D中,控制器例如大约与IGU一样厚,但是所述控制器可以厚于或薄于IGU。这些配置的一个优点是控制器并未非常明显地突出到建筑物的内部(或外部环境)中,并且因此不太可能被撞出玻璃,或者因装运、处理、安装期间或使用期间其他物体的冲击而受损。在控制器介于玻璃窗格之间的实施方案中,玻璃窗格也会保护所述控制器免于冲击。在可从内部和/或外部触及控制器,也就是说,所述控制器处于在其他情况下将为窗的可视区域的区域中的一些实施方案中,控制器可能会受到以锐角撞击窗表面的物体的冲击。
在另一个实施方案中,控制器可以完全或部分定位在可视区域内,但是可能无法容易地触及。例如,控制器可以密封到IGU的内部区域中,在密封分隔件的内部边缘内,而没有切口/槽口/其他方式来容易地触及控制器。这类实施方案对于希望模块化/便于安装的窗组件的应用而言可能是合适的。虽然控制器可触及性是有益的,但是这并不是所有实施方案所要求的。使控制器存在于可视区域中可能是有益的,其中使用某些类型的视线无线通信,例如红外通信。
在一些实现中,控制器可以定位在IGU的窗格上,例如,定位在可以从建筑物的内部触及的表面上。在IGU具有两个窗格的情况下,例如,控制器可以提供在表面S4上。图10A-10C描绘各种控制器部件提供在以此方式安装的载体1008中的实施方案。在每种情况下,载体1008提供在基座1007上,所述基座可以经由压敏粘附剂(例如,双面胶带等等,未示出)或不同的粘附剂(例如,环氧树脂或其他粘附剂)而附接至内侧片1000b的表面S4上。在各种情况下,载体1008还可以被称为外壳或控制器(并且可以具有或可以不具有通常发现于窗控制器中的所有部件)。
在图10A中,IGU包括外侧片1000a和内侧片1000b,它们如所示具有表面S1-S4。片1000a和1000b由间隔物1001隔开,所述间隔物通过主密封材料(未示出)气密地密封至片1000a和1000b。母线1002在间隔物1001下方,例如,沿着其长度延伸,其中母线引线1003在外围向外延伸经过间隔物1001的边缘。载体1008与基座1007配准并装配到其中。在这个实例中,基座1007经由电缆1027而连接至连接器1017。连接器1017在一些情况下可以是M8连接器。电缆1027可以将功率和/或通信信息传递至IGU。功率和/或通信信息可以通过任何可获得的连接而从基座1007传送至载体1008。在图10A中,功率和/或通信信息可以分别通过基座1007和载体1008上的一个或多个连接1025和1026而从基座1007传送至载体1008。
载体1008包括印刷电路板(PCB)1009,上面安装了各种部件1011a、1011b和1011c。部件1011a-1011c可以是由本领域普通技术人员通常使用且例如相对于图2E描述的多个不同部件。电路板上的各种部件在一些情况下全部可以提供在电路板的单一侧上,而在其他情况下,部件可以提供在电路板的两侧上。控制器可以具有超过一个电路板,例如,呈堆叠格式或同一平面中的边对边格式。任选地,内部光传感器1012可以突出超过载体1008中的孔隙或孔洞(或者通过所述孔隙或孔洞来测量),从而使得内部光传感器1012能够测量安装了IGU的房间中的光的水平。类似地,任选的外部光传感器1013可以被提供来测量外部环境中的光的水平。外部光传感器1013可以定位在由间隔物1001限定的周边之内,在一些情况下定位在IGU的可视区域内。孔洞1014可以提供在基座中以确保外部光传感器1013可以测量外部光水平。
一系列电连接结构诸如弹簧加载式伸缩探针1010a、1010b和1010c可以从载体1008提供功率,使其穿过基座1007而到达位于基座1007下方的部件。电连接结构可以提供永久或临时的电连接。电连接结构可以通过粘附、冶金结合、摩擦等来提供牢固的附接。在一些情况下,摩擦可以通过由弹簧加载(例如,在伸缩探针的情况下)、来自载体1008/基座1007/片1000b之间的整体连接的压力等来提供。虽然以下实例呈现了伸缩探针,但是这仅是实例。连接件可以是镀金的,例如,以提高可靠性并且防止腐蚀。
例如,伸缩探针1010a向电连接件1006提供功率,所述伸缩探针将功率从S4路由至S2,其中提供了EC膜(未示出)和母线1002。电连接件1006可以(如下文相对于图11B和图11C所解释,直接或间接通过另一个电连接件)向母线引线1003提供功率。电连接件1006可以是被图案化成具有传导线路(例如,铜墨、银墨等)的薄胶带、带状电缆、另一种类型的电缆、上面或其中被图案化成具有传导线路的夹片、或者不同类型的电连接件。密封材料1005在一些情况下可以提供在内侧片1000b与电连接件1006之间,这可以帮助确保IGU的内部保持气密密封。在一些此类情况(未示出)下,这种密封材料1005(或另一种密封材料)可以延伸来抵达沿间隔物1001的外周边以帮助将电连接件1006保持处于间隔物1001附近的适当位置。密封材料1005可以是压敏密封材料或另一种密封材料。在间隔物1001和电连接件1006之外外围地定位的是次密封材料1004。可替代地,电连接件1006可以穿过内窗格中的孔隙,而不是经过内窗格的边缘周围,例如,其中电连接件1006从基座引出并且因此无法被最终用户看到。在这种情况下,密封材料,类似于密封材料1005,可以用于密封在电连接件1006(例如,导线)周围以密封在电连接件1006与其中有电连接件1006穿过的内片中的孔隙之间。
第二伸缩探针1010b可以在载体1008与部件1015之间提供电连接,而第三伸缩探针1010c可以在载体1008与部件1016之间提供电连接。在各种实施方案中,部件1015和1016可以形成如下所述将图案化到表面S4上的天线的部分。例如,部件1015可以为天线提供接地连接,并且部件1016可以是天线元件自身的一部分。在其他实施方案中,IGU的间隔物和/或IGU的母线可以起到天线的作用。在这些或其他情况下,天线可以印刷在S1-S4中的任一个或全部(或者IGU包括超过2个窗格情况下的额外表面)上。接至天线的电连接根据玻璃表面上或窗格之间,例如,间隔物表面中或其上的部件的位置来适当地配置。虽然图10A-10C中仅示出三个伸缩探针,但是可以根据需要来提供任何数目的伸缩探针对为不同部件供电或从天线等等接收输入。在一个实例中,提供了额外伸缩探针(未示出),所述额外伸缩探针将功率传输至类似于电连接件1006的PV连接器/从所述PV连接器传输功率。PV连接器可以具有与电连接件1006相同的形状/性质,但是代替将功率传递至母线,PV连接器将功率从定位在表面S2上的PV膜传递至载体1008。在PV膜定位在表面S3上的情况下,PV连接器可以简单地将功率从表面S3上的PV膜传递至表面S4上的基座和/或载体,这类似于图10B所示的电连接件1020。PV连接器可以将功率从PV电池供应至如所描述的板上电池或超级电容器。本文描述来用于在(a)载体和/或基座与(b)母线(或者与母线电连接的导体)之间路由功率的任何机构和硬件还可以用于在(a)载体和/或基座与(b)定位在IGU的片之一上的PV膜之间建立电连接。
载体1008可以牢固地装配在基座1007上,并且在一些情况下,可以锁定到适当的位置(例如,以防止偷窃并最小化任何可能的损坏)。载体1008中可能提供鼠洞、细缝或其他开口,其中可能会排布有电缆1027。鉴于载体被定位成充分靠近窗的框架,以致于遮蔽电缆1027(其可以进入到框架中,如由点线所指示;例如,连接器1017处于框架内并且使电连接处于框架内),电缆1027可以隐藏于视线范围之外。
图10B呈现类似于图10A所示的实施方案的实施方案,并且将仅描述两个主要差异。在图10B中,电缆1027直接连接至载体1008而不是连接至基座1007(但是在替代实施方案中,所述电缆可以像图10A那样配置)。因此,不需要任何连接(诸如图10A的1025和1026)来将功率和/或通信信息从基座1007带到载体1008。在这个实例中,基座1007可以是不通电的,其中功率通过伸缩探针1010a-1010c直接从载体1008传送至电连接件1020(并且传送至部件1015和1016)。在另一个实施方案中,伸缩探针1010a-1010c中的一个或多个可以终止于基座1007之上而不是穿过基座1007。基座1007之后可以经由任何可获得的电连接件而将功率传送至基座1007下方的部件。在一个实例中,基座1007包括传导迹线,每根迹线电连接(a)伸缩探针1010a-1010c接触基座1007所处的点,以及(b)基座1007下方由相关联的伸缩探针供电的部件(例如,部件1015和1016,以及电连接件1006或1020)。可替代地或另外,基座可以包括穿过基座而不是仅提供在基座的表面上的电连接件。
比图10A相比较,图10B中的另一个差异是电连接件1006被不同的电连接件1020和块1021置换。电连接件1020将功率从S4带到S3,内侧片1000b的边缘周围。块1021将功率从S3带到S2,其中所述块可以将功率传递至母线引线1003。为了实现此目的,块1021可以是传导的或者上面或其中具有导体。在一个实例中,块1021由易于牢固地插入在片1000a与1000b之间的材料制成。示例材料包括泡沫、橡胶、硅树脂等。在一些情况下,传导线路可以印刷在块上以将S2和S3电连接起来,在一些实施方案中,块与粘附剂涂底的带状电缆或柔性印刷电路配合来在S2与S3之间进行连接。
电连接件1020可以是相对于电连接件1006描述的任何类型的连接件。密封材料(未示出)可以提供在间隔物1001与块1021之间以确保气密密封。
图10C呈现类似于图10B所示的实施方案的实施方案,并且将仅描述主要差异。在图10C中,块1021被导线1022(或一系列导线)置换,所述导线将功率从S3带到S2。在类似的实施方案中,块或薄片(未示出)可以被提供来抵着间隔物1001而紧固导线1022(或其他电连接件)。这项技术可以确保导线1022或其他电连接件在形成次密封件1004时不会挡道。在替代的配置中,一根或多根导线1022可以经由一个或多个孔隙而穿过窗格1000b,并且任选地,可以使用密封剂材料来形成气密密封,使得湿气同样无法穿过孔隙。
在图10A-10C中的每一个中,示出从S4向S2提供功率的一组电连接件。然而,应理解,每个电致变色窗具有两个(或更多个)母线,并且电连接件应被配置来将适当的功率连接带到每个母线。以下参考图10E、图11B和图11C来进一步解释此内容。
虽然图10A-10C中未清楚示出,但是基座1007和载体1008中的任一个或两者可以包括可编程芯片,所述可编程芯片包括与相关联的IGU相关的信息,诸如与IGU中的电致变色片有关的信息。这类信息可以涉及窗的大小、窗的材料、对于窗来说特有的电流和电压限制、对于窗来说特有的控制算法或其他控制参数(例如,要求的驱动和保持电压以及斜率)、循环和其他寿命信息等。可能特别有益的是,在基座1007中包括芯片以消除芯片因错误安装到不同窗上而导致错配的风险。以此方式,载体1008基本上可以是通用的/可调换的,使得哪个载体与哪个IGU配对将不存在差别。这个特征可以显著减少安装复杂化和误差。类似地,通常发现于控制器中的其他部件中的一些可以根据需要来提供在基座或其他对接部中(例如,以与提供在载体中相对的方式)。如在其他位置所提及,在对接部自身包括通常发现于控制器中的部件的情况下,术语“控制器”可以指代对接部、载体或两者。图10A-10C中还未示出的是,基座1007或载体1008中的任一个或两者可以包括端口(例如,USB端口、迷你USB端口、微型USB端口等)。在各种实施方案中,端口可以被定向成使得与所述端口接口连接的设备(例如,USB驱动器)在平行于IGU的片的方向上插入。在一些其他实施方案中,端口可以被定向成使得与所述端口接口连接的设备在垂直于IGU的片的方向上插入。其他选项是可能的,例如,对接部和/或载体不是矩形的情况。
图10D呈现已被图案化成具有传导线路的一片柔性胶带(例如,柔性印刷电路)的实例。以传导胶带在用于图10A所示的电连接件1006情况下将具有的形状示出所述传导胶带。胶带卷绕在内侧片1000b周围,在间隔物1001的外周边上延伸,并且停留在外侧片1000a的S2上,其中所述胶带可以向母线/母线引线(未示出)提供供电连接件,其中一条引线用于一个母线。类似地,柔性胶带可以用于向天线部件,诸如接地平面和天线元件提供电连接件。在某些实施方案中,柔性胶带包括粘附表面,从而允许所述柔性胶带粘附至其所横越的IGU结构。
图10E呈现如相对于图10A所描述的IGU的一部分的视图。基座1007被示出安装在内侧片1000b上。电连接件1006将功率从S4传递至S2,从而将功率带到第一母线引线1025a和第二母线引线1025b。第一母线引线1025a可以将功率传递至第一母线,而第二母线引线1025b可以将功率传递至第二母线。在提供额外母线(例如,以在单一EC片内限定不同区)的实施方案中,可以提供传导胶带上的额外线路以及连接至这类胶带的额外母线引线。类似地,如果窗组件的其他电部件诸如天线驻留在S1、S2、S3和/或S4上,那么柔性胶带电路可以被配置来电连接至这些额外部件。基座1007在图10E中被示出包括多个特征1019。这些特征可以是各种不同的部件,包括但不限于:提供来容纳传感器(例如,光传感器)的孔洞;用于容纳伸缩探针的孔洞;用于在基座与载体之间传送功率和/或通信信息的连接件;用于确保载体除非是在适当时机否则不会脱离基座的锁定机构等。虽然基座被描绘为具有单一柔性电路胶带类型连接器,例如延伸至基座一侧的连接器,但是可能会有其他柔性胶带电路延伸至所述基座。例如,一个胶带可以像所描绘那样延伸,并且另一个胶带可以延伸至基座的另一侧。这个实施方案可以有助于在例如S2、S3上实现对涂层、天线等的接触,并且不需要使单一电路胶带进行所有连接。但是在某些实施方案中,为了制作简单起见,单一电路胶带是希望的,例如,会聚制作,其中片之间的所有电连接件都使用单一位置(柔性电路)来进行。
图10F示出图10E与载体1008安装在基座(未示出)上的实施方案。电缆1027向IGU提供功率和/或通信信息,并且可以连接至基座1007(如图10A所示)或载体1008(如图10B和图10C所示)。连接器1017可以与另一个连接器1030配合,所述另一个连接器可以经由电缆1028来提供功率和/或通信。连接器1017和1030可以是M8连接器,并且电缆1028可以是引入线路,所述引入线路可以直接连接至如本文所述的主干线路。电缆1027可以是窗电缆,又被称为IGU电缆。图10F示出从载体1008(和/或基座1007)的不同侧引出的电缆1027和电连接件1006,但是在其他实施方案中,这两个连接件可以从载体1008(和/或基座1007)的同一侧引出。虽然在这个实施方案中存在硬连线连接至电源,但是仍然具有优点:在IGU的例如S4上可容易地触及控制器,并且控制器可以是可移除的,例如,呈模块化、盒型格式。
一个实施方案是电致变色窗,所述电致变色窗具有安装在窗的窗格上的窗控制器,其中窗控制器的部件提供在彼此配合的对接部和载体中。在一个实施方案中,窗控制器具有盒格式,其中对接部和载体彼此以可逆的互锁方式接口连接。在一个实施方案中,控制器包括电池。在一个实施方案中,电池可从控制器移除。在一个实施方案中,电池是对接部的部分。在另一个实施方案中,电池是载体的部分。在一个实施方案中,电池是扁平的电池。在一个实施方案中,电池是可再充电的。在一个实施方案中,电池是基于锂离子的电池。在一个实施方案中,载体和对接部具有防篡改机构以将载体从对接部拆离。在一个实施方案中,对接部粘附地附接至窗格。在一个实施方案中,对接部经由电路胶带或带状电缆而与电致变色窗的电致变色设备电连通。在一个实施方案中,对接部经由电路胶带、带状电缆或其他电连接件而与电致变色窗的天线电连通。在一个实施方案中,对接部经由电路胶带、带状电缆或其他电连接件而与电致变色窗的母线电连通。在一个实施方案中,对接部经由电路胶带、带状电缆或其他电连接件而与电致变色窗的传感器电连通。在一个实施方案中,基座的顶(相对于窗格的最外侧)表面与其所附接的窗格的表面相距约1/2英寸或更小,例如与窗格的表面相距约3/8英寸或更小,例如与窗格的表面相距1/8英寸或更小。在一个实施方案中,当与基座对接时,载体的顶(相对于窗格的最外侧)表面与其所附接的窗格的表面相距约1英寸或更小,例如与窗格的表面相距约3/4英寸或更小,例如与窗格的表面相距1/2英寸或更小。在一个实施方案中,基座是矩形的。在一个实施方案中,基座的形状具有至少一个直角,使得所述基座可以装配到支撑电致变色窗的框架的拐角中。在一个实施方案中,控制器包括至少一个显示器。显示器可以是例如LCD显示器和LED显示器等等。显示器可以指示电致变色窗的着色水平。在一个实施方案中,控制器包括控制开关,例如按钮、拨号盘和/或小键盘。控制开关可以例如对应于电致变色窗的着色状态。控制器可以包括一个或多个指示灯,例如,LED,以指示着色水平变化、无线通信连接性、功率状态等等;这些功能还可以经由前述具有或不具有单独的指示灯的显示器来显示。在一个实施方案中,控制器包括USB端口。在一个实施方案中,控制器包括光纤通信端口。在一个实施方案中,控制器包括同轴连接端口。在一个实施方案中,控制器包括天线。在一个实施方案中,控制器具有无线通信,例如,蓝牙。本文描述的任何特征都可以组合在特定实施方案中。
IGU通常安装在用于支撑的框架或框架系统中。个别IGU可以安装在个别框架中,而大数量IGU可以安装在幕墙或类似结构中,其中竖框和横档隔开邻近窗。所有这些部件可以被视作形成IGU的框架。在多个实施方案中,孔洞、狭缝或其他穿孔可以提供在包围IGU的框架中,并且一根或多根导线/电缆可以进给穿过穿孔。例如,在图10F的上下文中,电缆1027可以路由穿过包围IGU的框架中的这类孔隙。在类似的实施方案中,电缆1027和电连接件1006均从载体1008(或其下方的对接部)的同一侧引出,并且其中安装了IGU的框架在接近电连接件1006在内侧片1000b的边缘周围卷绕处包括孔洞。这个孔洞可以通过载体1008(或在另一个实施方案中为对接部)的边缘来隐藏,所述载体可以抵接框架的内部边缘。在一些情况下,载体1008的外壳可以由具有一定程度的弹性材料(例如,橡胶、可弯曲的塑料等)制成,使得能够容易地将载体抵接框架,而在其间不会有任何空间。在其他实施方案中,虽然是载体为刚性的情况,但是柔性材料诸如泡沫或橡胶施加至外壳和/或框架中围绕孔洞的一侧,使得在载体与基座对接时,柔性材料遮蔽电连接件1006和/或电缆1027。类似地,载体中邻接框架的边缘的部分可以由这类材料制成,其中载体的其余部分由不同材料制成。电缆1027可以路由穿过框架中的孔洞并且连接经由电缆1028传递的功率和/或通信。以此方式,在玻璃上,控制器具有非常整洁的外观,因为最终用户不会看到接至控制器的接线或电连接件;而且由于控制器的覆盖区很小(例如,小于4平方英寸、小于3平方英寸、或小于2平方英寸),所述控制器占用窗的非常小的可视区域。
虽然载体1008在图10F中被示意性地示出为简单的矩形,但是在一些实施方案中,载体1008可以具备用于提供用户输入来控制IGU上的光学转变的机构。如上所述,载体1008可以包括按钮、开关、拨号盘、触摸屏、或用户可以与之交互来控制相关联的IGU的光学状态的其他机构。在一个简单的实例中,载体包括两个按钮,一个按钮使电致变色IGU变透明,而另一个按钮使电致变色IGU变得着色。在更复杂的实例中,可能可获得多个中间着色状态。例如,可能存在四个按钮,每个按钮对应于电致变色窗的四个着色状态之一。在另一个实例中,载体可以包括触摸面板/屏幕,所述触摸面板/屏幕允许用户控制电致变色IGU上的光学转变。触摸面板可以任何适当的方式编程以实现这类控制。在各种情况下,用于提供用户输入的机构可以提供在载体或其他板上控制器的前面上,例如,图10F中可视的面。所述机构还可以提供在载体或其他控制器上的其他位置处,这取决于载体/控制器的几何形状以及其在IGU上的取向。
图10F还可以用于说明另一个实施方案。例如,代替1008为载体(控制器),它可以是用户接口,例如,控制板,例如,触摸板、小键盘或触摸屏显示器(且因此例如是薄的),并且电连接件1006用于将用户接口连接至次密封件中或IGU原位的另一个位置处的控制器。这类似于以下实施方案:载体含有控制器电路和用户控制接口,但是会在玻璃之间,例如,在次密封件中移动控制器电路,并且将用户接口保持处于玻璃上。因此,电连接件1006将连接母线、天线和如上文所述介于窗格之间的其他特征,而且将控制器电路连接至控制板,所述控制器电路在这个实例中也介于窗格之间。用户接口可以例如用粘附剂来附连,并且可以是可移除的/可更换的。用户接口可以是非常薄的,从而仅具有接至柔性电连接件1006的例如小键盘连接,或者控制板可以是数字显示器(其也可以是薄的且例如柔性的)。控制接口可以至少部分是透明的。在一个实施方案中,用户控制接口和电连接件1006是单一部件。例如,电连接件1006(如上所述)背侧上的粘附性密封材料1005也可以处于具有例如用于“剥贴”形状因数的保护性背衬的用户控制接口的背侧上。例如,在制作期间,在适当时,要使母线、天线、控制器和介于窗格之间的其他部件适当地电接触S2和/或S3上的局部区域。当窗格在IGU形成期间被带到一起时,如果一个局部区域例如既处于S2上,又处于S3上,那么将局部区域配准。之后,例如用适当的电连接件来将用户接口剥贴到玻璃上,所述电连接件开始于S3,穿过间隔物,来到S2上,环绕窗格1000b的边缘,且之后来到S4上。以此方式,实现了会聚的(以及因此有效的)制作工艺。
图10G描绘根据一个实施方案的基座1007的特写图。虽然基座1007(和载体)被示出为是矩形的,但是它们可以具有允许载体对接到窗的任何形状。在一些情况下,基座1007的一个或多个表面可以是圆形的。一个实例是具有成型为半圆形、四分之一圆形、三角形或其他多边形的截面的基座。在一个实施方案中,基座具有至少一个90度拐角/角度,使得所述基座可以邻近于窗的框架的拐角来套装或套装在其中。通常,基座会包括至少一个平坦表面,所述平坦表面可以例如经由粘附剂而安装在IGU的片上。基座可以包括脊部、卡扣件、锁定件、或有助于将载体对接/紧固到基座上的其他硬件。在图10G中示出处于基座1007上的特征1019可以是相对于图10E描述的特征1019中的任一个。虽然图10G示出电缆1027连接至基座1007,但是情况不总是这样,如上文相对于图10B和图10C所解释。电缆1027在一些情况下可以包括五根导线,其中一些用于将功率传递至EC设备的电极,并且其中一些可以用于至存储器和/或集成电路设备的数据通信。在无线地进行通信的情况下,电缆1027可以具有更少的导线。图10G中示出了基座1007的尺寸,其中D1表示长度,D2表示宽度,并且D3表示高度(厚度)。在各种情况下,这些尺寸可以是相当小的,其中长度D1为约5英寸或更小,例如约4英寸或更小、或约3英寸或更小、或约2英寸或更小;并且其中宽度D2为约1英寸或更小,例如约1/2英寸或更小、或约1/4英寸或更小;并且其中厚度D3为约1/2英寸或更小,例如约3/8英寸或更小、或约1/4英寸或更小、或约0.08英寸或更小。如上所提及,基座1007的厚度D3可以小于装运期间用于隔开邻近IGU的垫子,从而防止基座1007刮擦和损坏邻近IGU的片。
图10H和图10I中示出了载体1051和对接部1050的3D打印实物模型。在这个实例中,对接部1050是其中装配了载体1051的插座。对接部1050安装至窗格,例如,如图10A-10C所描绘的窗格1000b的S4。载体1051包括窗控制器的部件的一些或全部以用于控制电致变色设备的光学转变。在这个实施方案中,载体1051具有盒形状因数。图10H描绘从对接部1050提出来的载体1051,而图10I描绘处于对接部1050中的载体1051,其中对接部1050在IGU的片上支撑在一个可能的对接位置中。从对接部1050一侧延伸的L形工件打算表示电缆1027,例如以用于将功率和/或通信信息传递至对接部1050和/或载体1051。当安装在IGU上时,电缆1027可以隐藏在IGU的框架部件里面。虽然图10I示出电缆1027定位在框架部件的前方,但是应理解,在一些情况下,这个工件可以隐藏起来。
可以使用任何适当的电连接件来向个别母线/母线引线路由功率。在一些情况下,母线引线自身或类似的印刷电连接件可以在片的周边或其一部分周围图案化。一个实例是使用银墨或铜墨,但是也可以使用其他传导油墨。另一个选项是路由如相对于图10D所论述已被图案化成具有传导线路的胶带。也可以使用导线、带状电缆或其他电连接件。
图11A-11C描绘具有两个母线1125a和1125b的电致变色片的各种实施方案,每个母线分别具有母线引线1126a和1126b。图11A中未示出额外电连接件。图11B和图11C描绘可以用于向电致变色片的母线1125a和1125b提供功率的电连接件1132a和1132b。如所提及,电连接件1132a和1132b可以是如上所述的任何可获得的电连接件,其中非限制性实例包括导线、印刷传导线路、传导/图案化胶带等。不同类型的电连接件呈现不同优点和缺点。例如,使用直接印刷在电致变色片上的传导线路的一个优点是湿气破坏电致变色设备周围的气密密封的风险被最小化。相比之下,在导线用于电连接件的情况下,存在某种风险:导线会随着时间的推移而在密封材料内移位和松动,从而可能允许湿气沿着导线行进到IGU的气密密封区域中。然而,这类导线可以嵌入在次密封材料内,从而将电连接件隐藏于视线范围之外并且产生美学上令人满意的窗。另外,导线可以例如经由热溶胶或其他粘附剂、胶带、块、薄片或另一种机构而紧固至间隔物,以降低所述导线变松动的可能性。相比之下,直接印刷在片上的传导线路无法隐藏在次密封材料内,因为这类线路对于它们在上面进行图案化的片的相对侧而言有必要是可视的。名称为“OBSCURING BUS BARS INELECTROCHROMIC GLASS STRUCTURES”的PCT专利申请号PCT/US14/72362中进一步描述了用于遮蔽母线或其他电连接件的方法和结构,所述专利申请以引用的方式整体并入本文。在一些情况下,传导线路可以使用与次密封剂和/或间隔物颜色匹配的油墨来印刷。在这些或其他情况下,线路可以隐藏在框架后方,和/或可以是足够薄的,以致于所述线路不会引起任何美学问题(例如,线路对于人而言基本上是视觉不可感知的)。
在图11B中,单一连接区域(或连接“点”)1131a提供在电致变色片上。连接点可以是例如具有触点的垫子,例如,柔性电路材料,或简单地是玻璃上聚集了电迹线的小区域。连接点1131a提供功率来分别经由电连接件1132a和1132b以及母线引线1126a和1126b而路由至母线1125a和1125b。在一个实例中,连接点1131a是电致变色片上安装了一片传导胶带之处,所述传导胶带可以如图10A所示从非电致变色片路由功率。在图10A和图11B的上下文中,连接点1131a可以是电连接件1006的一部分,定位在电连接件1006被示出与母线引线1003相遇之处。在图10B和图10C的上下文中,连接点1131可以类似地定位。在图10E和图10F中,连接点被示出处于外侧片1000a的表面S2上,其中母线引线1025a和1025b与将功率从表面S1传递到内侧片1000b上的电连接件1006相遇。在各种实施方案中,连接点1131可以提供在片上接近提供(或将提供)对接部、载体和/或控制器的位置处。S3上也可以存在类似的连接点,并且电连接件1006例如可以提供从S2和S3上的部件到S1上的部件诸如本文描述的控制器的电连接。
图11C呈现与图11B所示的实施方案类似的实施方案。然而,在这个实例中,提供了四个不同的连接点1131a-1131d。因此,在这个实施方案中,存在冗余连接点。多个连接点1131a-1131d的使用提高了有关对接部/载体将在何处定位的灵活性。这些连接点在例如,针对盒型控制器在次密封件中使用冗余对接部(参见相对于图8进行的描述)或者例如在S1或S4上使用冗余对接部,或者在控制器介于窗格之间的情况下,例如在S1和/或S4上使用冗余控制接口时也是有用的。虽然图11C示出了四个连接点1131a-1131d,但是应理解,可以提供任何数目的连接点。使用大量连接点提高了灵活性,但是也可能增加制造成本。可以提供任何数目的连接点(和对接部)。在某些实现中,IGU可以被制造成包括多个连接点(包括,例如,将连接点连接至母线/母线引线的电连接件),但是实际上仅安装一个对接部。这使得其他连接点例如在从制造商处装运时不具有对应的对接部。类似地,可以提供仅单一连接点和对接部,但是电致变色片可以被图案化成包括多个冗余电连接件,例如,使用印刷传导线路或本文描述的另一种连接件。这类实施方案可以包括类似于图11C所示的电致变色片,包括所有电连接件1132a和1132b,但是仅提供单一连接点1131a(或1131b/1131c/1131d)。这些制造方法的益处可能在于可以维持有关对接部/外壳/控制器的放置的灵活性,直到实际上安装对接部/外壳/控制器的那一刻为止。这可能有利的一个具体原因是方便大规模生产具有灵活取向的窗。一旦窗的取向变得已知(例如,归因于来自客户的输入),就可以提供大小适当的IGU,并且对接部/载体或其他控制器就可以安装在可获得的最方便或美学上令人满意的位置/取向上。
图13A和图13B呈现根据某些实施方案的用于制造电致变色IGU的方法1300和1300b的流程图。图13B的方法1300b呈现图13A的方法1300的特定实施方案,其中IGU包括(1)电致变色设备,所述电致变色设备定位在外侧片的表面S2上,以及(2)板上控制器,所述板上控制器提供在载体中,所述载体与定位在内侧片的表面S4上的对接部接口连接,如图10A-10C、图10E和图10F所示。图13A的方法1300开始于操作1301,其中电致变色设备形成在第一片上。于2009年12月22日提交且名称为“FABRICATION OF LOW DEFECTIVITYELECTROCHROMIC DEVICES”的美国专利申请号12/645,111中进一步论述了电致变色设备的形成,所述专利申请以引用的方式整体并入本文。
在步骤1303,将母线形成在第一片上,同样形成任何额外电连接件,所述电连接件向母线(例如,母线引线,以及可以印刷在第一片上的任何电连接件,诸如图11B和图11C的连接件1132a和1132b)馈送功率,包括如所描述的连接点。在步骤1305,将间隔物密封在第一片与第二片之间,从而形成IGU。这个步骤可以包括将主密封材料施加在间隔物与每个片之间。最终,可以将次密封材料施加在间隔物的周边周围以赋予进一步的密封。在操作1307处,在第一片上的母线与对接部/载体或其他板上控制器将定位的位置之间形成电连接件。这可以使用多种多样的对接部/载体、控制器、用户接口位置和许多不同种类的电连接件(包括如本文所述的那些)来实现。在步骤1309,在所需位置将对接部和/或控制器附接至IGU。例如,可以在步骤1307之后的任何时间施加次密封材料。
参考图13B,方法1300b开始于步骤1312,其中将电致变色设备形成在外侧片的表面S2上。在步骤1314,将母线、母线引线和接至母线引线的电连接件形成在外侧片的表面S2上。在一个实例中,这个步骤涉及将传导线路印刷在电致变色片的周边周围。传导线路可以连接至母线引线,从而将功率传递至母线。传导线路在一些情况下自身可以是母线引线。传导线路可以提供在多个位置处(例如,如图11C所示),从而使得对接部/载体或其他控制器能够在稍后的制造期间根据需要来定位在不同位置中的任一个处。在步骤1316,通常经由定位在间隔物与每个片之间的主密封剂来密封在内侧片与外侧片之间的空间。如参考图13A所提及,可以例如在步骤1320之后的稍后时间提供额外次密封材料。在步骤1318,在定位在外侧片的表面S2上的母线与内侧片的表面S3之间形成电连接件。这可能涉及安装各种类型的电连接件中的任一个,例如,图10A中的电连接件1006、或图10B中的块1021、或图10C中的导线1022。在步骤1320,在内侧片的表面S3与内侧片的表面S4之间形成电连接件。类似于步骤1318,这可以使用各种电连接件诸如图10A的电连接件1006、或图10B和图10C的电连接件1020来实现。在步骤1322,可以将对接部和/或控制器附接至内侧片的表面S4。图13A和图13B所示的步骤可以任何适当的次序执行。
在某些其他实施方案中,板上窗控制器(提供为载体和/或对接部,或为未利用对接部的不同的板上控制器)可以提供在IGU的可视区域之外。上文参考图2A描述了一个实例。窗控制器在这些情况下可以定位在各种位置处。例如,窗控制器可以完全或部分定位在IGU的窗格之间。窗控制器可以完全或部分定位在窗组件的框架内。窗控制器可以定位在间隔物的外边缘之外,或间隔物的内边缘之内,或间隔物自身的中空内部内。不同设计就美学和可触及性/可维修性方面而言提供了不同的优点和缺点,并且适当时可以针对特定应用来选择。在一些实施方案中,有益的是,将窗控制器定位成使得所述窗控制器不处于IGU的内部密封区域中,例如以防止受到可能从控制器漏气的任何物质的损害并且允许触及控制器来进行维修。
在某些实施方案中,IGU可以提供在子框架中。子框架是在IGU(或其一部分或大部分)的周边周围延伸的框架,所述框架在安装IGU时定位在常规框架内。子框架可以容纳电致变色窗的一个或多个部件。例如,子框架可以容纳窗控制器或窗控制器的多个部分。可以定位在子框架内或其上的示例部件包括但不限于:传感器、接收器、发射器、电连接件以及蜂窝中继器。通常,子框架附连至IGU并且被构造成使得其相当靠近IGU的外尺寸。在某些实施方案中,子框架从IGU的窗格的外周边延伸不超过约2英寸,例如不超过约1英寸或0.5英寸。子框架可以是实心的或中空的、或其组合。中空部分可以容纳如上所提及的各种部件。所述部件也可以附接至子框架,但是不处于所述子框架内。类似于图8所示的实施方案,子框架可以包括可以定位控制器的对接部。
一个实施方案是具有至少一个EC窗格的窗组件,其中窗组件包括窗控制器。窗组件还可以包括框架或子框架。窗组件可以包括层压件或IGU(其可以具有为层压件或不为层压件的窗格)。在一个实施方案中,窗控制器包括:功率转换器,所述功率转换器被配置来将低电压例如24V转换成所述至少一个EC窗格的功率要求,例如介于2V与10V之间;通信电路,所述通信电路用于从远程控制器接收命令并向所述远程控制器发送命令,并且从微控制器器接收输入并向微控制器发送输入;微控制器,所述微控制器包括逻辑,所述逻辑用于至少部分基于从一个或多个传感器接收的输入而控制所述至少一个EC片;以及驱动器电路,所述驱动器电路用于为所述至少一个EC设备供电。
图2E以一些细节描绘示例窗控制器220。控制器220包括功率转换器,所述功率转换器被配置来将低电压转换成IGU的EC片的EC设备的功率要求。这个功率通常经由驱动器电路(功率驱动器)而馈送至EC设备。在一个实施方案中,控制器220具有冗余功率驱动器,以使得在一个失效的情况下,存在备份并且不需要更换或修理控制器。
控制器220还包括通信电路(在图2E中标记为“通信”),所述通信电路用于从远程控制器(在图2E中描绘为“主控制器”)接收命令并向所述远程控制器发送命令。通信电路还用于从微控制器接收输入并向所述微控制器发送输入。在一个实施方案中,电力线路也用于例如经由协议诸如以太网来发送和接收通信。微控制器包括逻辑,所述逻辑用于至少部分基于从一个或多个传感器和/或用户接收的输入而控制至少一个EC片。在这个实例中,传感器1-3例如处于控制器220外部,例如处于窗框架中或接近窗框架。在一个实施方案中,控制器具有至少一个或多个内部传感器。例如,控制器220还可以或在替代方案中具有“板上”传感器4和5。在一个实施方案中,控制器例如通过以下方式将EC设备用作传感器:使用从通过EC设备发送一个或多个电脉冲获得的电流-电压(I/V)数据,并且分析反馈。发明人为Brown等人的名称为“Multipurpose Controller for Multistate Windows”的美国专利申请序列号13/049,756中描述了这种类型的感测能力,所述专利申请出于所有目的以引用的方式并入本文。窗组件还可以包括PV电池,并且控制器不仅可以使用PV电池来生成功率,而且可以将所述PV电池用作光电传感器。
在一个实施方案中,控制器包括芯片、卡或板,它们包括适当的逻辑、被编程和/或硬编码来执行一个或多个控制功能。控制器220的电力和通信功能可以组合在单一芯片中,例如,可编程逻辑设备(PLD)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)或类似设备。这类集成电路可以将逻辑、控制和功率功能组合在单一可编程芯片中。在一个实施方案中,在EC窗(或IGU)具有两个EC窗格的情况下,逻辑被配置来独立地控制两个EC窗格中的每一个。在一个实施方案中,以协同方式控制两个EC窗格中的每一个的功能,也就是说,使得每个设备被控制,以便于对另一个设备进行补充。例如,经由个别设备中的每一个的状态的组合来控制所需的光透射水平、隔热效果和/或其他性质。例如,一个EC设备可以具有上色状态,而另一个设备用于例如经由设备的透明电极来进行电阻加热。在另一个实例中,控制两个EC设备的上色状态,以使得组合透射率是所需结果。
控制器220还可以具有无线能力,诸如控制和供电功能。例如,可以使用无线控制,诸如RF和/或IR,以及无线通信,诸如蓝牙、WiFi、Zigbee、EnOcean等等,以向微控制器发送指令并且由所述微控制器对外向例如其他窗控制器和/或建筑物管理系统(BMS)发送数据。在适当时可以使用各种无线协议。最优无线协议可以取决于窗如何被配置来接收功率。例如,如果窗通过产生相对较少功率的手段来自供电,那么可以使用使用相对较少功率的通信协议。类似地,如果窗永久地例如与24V电源有线连接,那么不太需要关心保存功率,并且可以使用要求相对较多功率的无线协议。Zigbee是使用相对较多功率的协议的实例。WiFi和蓝牙低能量是使用相对较少功率的协议的实例。使用相对较少功率的协议在对窗间歇供电的情况下也可能是有益的。
无线通信在窗控制器中可以用于以下操作中的至少一个:编程和/或操作EC窗;从传感器收集EC窗的数据;以及使用EC窗作为无线通信的中继点。从EC窗收集的数据还可以包括计数数据,诸如EC设备已激活(循环)的次数、EC设备随着时间的推移的效率等等。发明人为Brown等人的名称为“Multipurpose Controller for Multistate Windows”的美国专利申请序列号13/049,756中描述了这些无线通信特征中的每一个,所述专利申请以引用的方式并入本文。
在某些实施方案中,光用于与窗控制器通信和/或为所述窗控制器供电。也就是说,在一定距离处由例如二极管激光器生成的光经由适当的光传输介质诸如光维电缆或自由空间而向窗控制器传输功率和/或控制信号。于2013年8月23日提交且名称为“PHOTONIC-POWERED EC DEVICES”的PCT申请号PCT/US13/56506中描述了适合于窗控制器的光子传输方法的实例,所述申请以引用的方式整体并入本文。在特定实施方案中,通过光子方法来提供功率,同时经由图案化到电致变色窗的片或相关联的IGU部件上的一根或多根天线来提供通信。在另一个实施方案中,通过光子方法来提供功率,同时经由Wi-Fi或另一种无线通信方法来提供通信。
返回到图2E的实施方案,控制器220还可以包括RFID标签和/或存储器,诸如固态串行存储器(例如,I2C或SPI),所述存储器可以任选地是可编程存储器。射频识别(RFID)涉及询问器(或读取器)和标签(或标记)。RFID标签经由电磁波使用通信来在终端与对象之间交换数据,例如,以用于识别和跟踪对象的目的。一些RFID标签可以在远离读取器几米处以及在所述读取器的视线范围之外读取。
大多数RFID标签含有至少两个零件。一个零件是集成电路,所述集成电路用于存储和处理信息,调制和解调射频(Rf)信号以及其他专业功能。另一个是天线,所述天线用于接收和传输信号。
存在三种类型的RFID标签:无源RFID标签,所述无源RFID标签不具有电源并且要求外电磁场启动信号传输;有源RFID标签,所述有源RFID标签含有电池并且一旦读取器被成功识别就可以传输信号;以及电池辅助无源(BAP)RFID标签,所述电池辅助无源RFID标签要求外部电源来唤醒,但是具有提供更大范围的显著更高的正向链路能力。RFID具有许多应用;例如,RFID用在企业供应链管理中来提高库存跟踪和管理的效率。
在一个实施方案中,RFID标签或其他存储器被编程有以下类型数据中的至少一种:保修信息、安装信息(例如,窗的绝对和相对位置和取向)、供货商信息、批次/库存信息、EC设备/IGU特性、EC设备循环信息以及客户信息。EC设备特性和IGU特性的实例包括例如,窗电压(VW)、窗电流(IW)、EC涂层温度(TEC)、玻璃可视透射率(%Tvis)、%着色命令(来自BMS的外部模拟输入)、数字输入状态以及控制器状态。这些中的每一个表示可以从控制器提供至BMS或窗管理系统或其他建筑物设备的上游信息。窗电压、窗电流、窗温度和/或可视透射水平可以直接从窗上的传感器检测。%着色命令可以提供至BMS或其他建筑物设备,从而指示控制器实际上已经采取动作来实施着色改变,所述改变可能是建筑物设备所要求的。这可能是很重要的,因为其他建筑物系统诸如HVAC系统可能无法辨别正在采取着色动作,这是因为窗在起始着色动作之后可能要花几分钟(例如,10分钟)来改变状态。因此,可以将HVAC动作推迟适当的时间段,以确保着色动作具有足够的时间来影响建筑物环境。数字输入状态信息可以告知BMS或其他系统已经采取与智能窗相关的手动动作。最终,控制器状态可以通知BMS或其他系统所讨论的控制器在操作或不在操作,或者具有与其整体运行相关的某一其他状态。
可以提供至控制器的BMS或其他建筑物系统的下游数据的实例包括窗驱动配置参数、区从属关系(例如,这个控制器属于建筑物内的哪个区的部分)、%着色值、数字输出状态以及数字控制(着色、漂白、自动控制、重新启动等)。窗驱动参数可以限定用于改变窗状态的控制序列(有效地是算法)。窗驱动配置参数的实例包括漂白到上色转变斜率、漂白到上色转变电压、初始上色斜率、初始上色电压、初始上色电流限制、上色保持电压、上色保持电流限制、上色到漂白转变斜率、上色到漂白转变电压、初始漂白斜率、初始漂白电压、初始漂白电流限制、漂白保持电压、漂白保持电流限制。名称为“Controlling Transitions InOptically Switchable Devices”的美国专利申请序列号13/049,623中呈现了这类窗驱动参数的应用实例,所述专利申请以引用的方式整体并入本文。
%着色值可以是从BMS或其他管理设备发送的模拟或数字信号,指令板上控制器使其窗进入对应于%着色值的状态。数字输出状态是控制器指示其已采取动作来开始着色的信号。数字控制信号指示控制器已接收手动命令,诸如将从如图5B所示的小键盘504所接收。这个信息可以由BMS使用来例如基于每个窗而记录手动动作的日志。
在一个实施方案中,可编程存储器用在本文描述的控制器中。这个可编程存储器可以用来代替RFID技术或与之结合使用。可编程存储器具有以下优点:提高存储与控制器与之匹配的IGU相关的数据的灵活性。
相对于图3G和图4A进一步描述了本文描述的“本地化”控制器尤其是“原位”或“板上”控制器的优点。图3G描绘包括EC窗395的布置390,每个EC窗具有相关联的本地化或板上窗控制器(未示出)。图3G说明在板上控制器的情况下,例如用于为窗供电并控制所述窗的接线与例如如图1B所描绘的常规接线相比是非常简化的。在这个实例中,单一电源例如低电压24V可以有线连接在包括窗395的整个建筑物内。不需要校准各种控制器来对许多远距离窗中的每一个的可变接线长度和相关联的较低电压(例如,小于10V DC)进行补偿。由于低电压接线并不会长期运行,会减少或避免因接线长度所致的损耗,并且安装会变得更为容易和模块化。如果窗控制器具有无线通信和控制,或将电力线路用于通信功能,例如以太网,那么仅单一电压电力布线需要穿过整个建筑物。如果控制器还具有无线功率传输或产生能力,那么不需要接线,因为每个窗具有其自身的控制器。这些因素显著降低了安装电致变色窗的复杂性,从而使得电致变色窗对于所有客户而言(以及尤其对于住宅客户而言)是更令人希望的。
于2015年10月29日提交且名称为“CONTROLLERS FOR OPTICALLY-SWITCHABLEWINDOWS”的美国临时专利申请号62/248,181中进一步论述了窗控制器和网络控制器,所述专利申请以引用的方式并入本文。如本文其他位置所论述,窗控制器在一些情况下可以与网络控制器或主控制器通信。
无线供电和自供电窗
电致变色窗利用电源来驱动光学转变。在许多常规情况下,电源是在整个建筑物中经由导线而路由至个别IGU的建筑物电源。因此,电致变色窗的安装往往是相对劳动密集的。在本文的一些实施方案中,电致变色窗可以是无线供电的和/或自供电的,这消除了对为了给每个IGU供电而在整个建筑物中进行导线布线的需求。这类窗特别易于且便于安装。在一些情况下,电致变色窗的整个网络可以是无线供电的和/或自供电的。在一些其他情况下,网络上的某些电致变色窗可以是无线供电的和/或自供电的,而网络上的其他电致变色窗可以通过有线建筑物电源来供电。在一些此类情况下,无线和/或自供电窗可以是网络上最难将导线路由至例如天窗的窗。仍然在其他情况下,除了经由连接至建筑物的电源的导线来供电之外,如下文进一步所论述,网络上的一个或多个电致变色窗可以是自供电的。
在各种实施方案中,窗/控制器可以具有无线供电和/或自供电功能。返回到图2E的实施方案,控制器220可以具有一个或多个无线功率接收器,所述无线功率接收器从一个或多个无线功率发射器接收传输,并且因此控制器220可以经由无线功率传输来为EC窗供电。无线功率传输包括,例如但不限于:感应、谐振感应、射频功率传送、微波功率传送以及激光功率传送。在一个实施方案中,功率经由射频而传输至接收器,并且接收器利用偏振波例如圆偏振、椭圆偏振和/或双偏振波、和/或各种频率和矢量来将功率转换成电流。在另一个实施方案中,功率经由磁场的感应耦合来无线传送。于2010年12月17日提交的名称为“Wireless Powered Electrochromic Windows”且发明人为Robert Rozbicki的美国专利申请号12/971,576中描述了电致变色窗的示例性无线功率功能,所述专利申请以引用的方式整体并入本文。在一些实施方案中,功率可以传输穿过玻璃窗格,例如到达IGU内的控制器,或直接传输至IGU的母线。
在某些实施方案中,控制器可以被配置成具有相对较小的尺寸。较小的控制器是有益的,尤其是在控制器在板上的情况下。
无线功率传输是无需互连导线就能将电能从电源传输至电负载的过程。在最广泛的意义上,电流可以像空气、水或固体对象一样无需导线就能穿过环境。存在无线功率传输的更有用的(受控的)形式,例如,经由RF、磁感应、激光或微波能而传输功率。无线传输可特别用于以下应用:需要瞬时或连续能量传送,但是互连导线是不方便的、有问题的、危险的或不可能的(例如,在住宅玻璃市场上,这类导线可能是相当不方便的或甚至对于许多客户来说是禁止的)。无线功率传送可以是感应的,包括电动感应,或基于其他已知的能量传送介质,诸如射频(RF)、微波和激光。无线功率可以直接为窗供电,或所述无线功率可以用于对直接为窗供电的电池充电。
在一些实施方案中,功率是经由RF来传送,并且由与EC设备,尤其是EC窗电连通的接收器转换成电势或电流。来自于2007年1月29日提交的Daniel W.Harrist等人的名称为“Power Transmission Network and Method”的申请11/699,148的美国专利公布2007/0191074中描述了经由RF来传送功率的一种特别有用的方法,其出于所有目的以引用的方式并入本文。
在其他实施方案中,使用以下两者经由磁感应来传送功率:第一谐振器,所述第一谐振器由外部电源供电;以及第二谐振器,所述第二谐振器将由第一谐振器产生的磁场能转换成向EC窗的EC设备供应的功率。来自于2006年7月5日提交的John Joannapoulos等人的名称为“Wireless Non-radiative Energy Transfer”的申请11/481,077的美国专利公布2007/0222542中描述了经由磁感应来传送功率的一种特别有用的方法,其出于所有目的以引用的方式并入本文。于2005年10月14日提交的David Baarman等人的名称为“Systemand Method for Powering a Load”的美国专利7,382,636中描述了控制无线感应功率的另一种有用的方法,所述专利出于所有目的以引用的方式并入本文。本文描述的EC窗可以并入控制无线功率传输的这类方法。
某些实施方案包括超过一个无线功率传输源,也就是说,本发明不限于使用单一无线功率传输源的实施方案。例如,在使用无线功率传输网络的实施方案中,一种无线功率传输方法例如RF功率传输用在网络的部分中,而另一种方法例如磁感应用在网络的另一部分中。另外,在窗连接在网络,例如网状网络中的情况下,无线功率可以从网络上的一个窗传递至另一个窗。以此方式,无线功率可以根据需要在整个网络上在窗之间传送。
所公开的实施方案的一个方面是由无线功率传输源供电的EC窗。在一个实施方案中,EC窗可以是任何有用的大小,例如,在汽车使用中,诸如在天窗或后视镜中,其中接线是不方便的,例如必需穿过汽车的挡风玻璃。在一个实施方案中,EC窗使用建筑规模玻璃作为窗的EC设备的衬底。建筑玻璃是用作建筑材料的玻璃。建筑玻璃通常用在商业建筑物中,但是也可以用在住宅建筑物中,并且通常(但不一定)将室内环境与室外环境分隔开来。建筑玻璃是至少20英寸乘以20英寸,并且可以大到约80英寸乘以80英寸。在一些实施方案中,EC设备是全固态的和无机的。窗将具有接收器,例如,RF接收器或谐振器,作为窗组件的部分并且有时作为IGU自身的部分(例如,介于IGU的窗格之间)。在一个实例中,无线功率接收器完全或部分定位在窗组件的框架内。无线功率接收器还可以整合到IGU中。事实上,无线功率接收器可以定位在板上控制器定位所处的任何位置处。因此,相对于板上控制器的位置的描述也可以适用于无线功率接收器的位置。板上控制器在一些情况下可以包括无线功率接收器,而在其他情况下,这些元件可以是分开的元件。
在一个实施方案中,无线功率传输源经由射频来传输功率。在这类实施方案中,EC窗包括射频接收器,其中射频接收器被配置来将射频转换成电能(例如,电流或电势),所述电能用于为EC窗中的EC设备供电。为EC设备供电包括为EC设备的光学转变或光学状态供电中的至少一个。在另一个实施方案中,功率经由磁场的感应耦合来无线传送。一般而言,由电源供电的主线圈(其将线圈中流动的电能,例如,AC转换成磁场)生成磁场,并且次线圈耦合至磁场,且从而经由感应来产生电能。由次线圈产生的电能用于为EC设备供电,在特定实施方案中为EC窗的EC设备供电。在利用谐振耦合磁能的特定实施方案中,功率经由以下两者来无线传送:第一谐振器,所述第一谐振器从硬连线至第一谐振器的外部电源接收功率;以及第二谐振器,所述第二谐振器通过以下方式来充当接收器:经由第一谐振器和第二谐振器的磁谐振场的耦合而产生电流。虽然利用磁感应的实施方案不一定需要使用谐振耦合磁场,但是这样做的话,来自定域渐逝磁场图形的近场谐振是无线功率传送的相对有效的方法。
在特定实施方案中,接收器具有相对较小的尺寸。“小尺寸”意指例如,接收器占据EC窗的不超过约5%的可视区域。在一个实施方案中,接收器不占据EC窗的可视区域,也就是说,接收器具有足够小的尺寸,以致于窗的用户可能不会将接收器视作是窗的部分,而是接收器隐藏于用户的视线范围之外,例如,容纳在窗的框架中。在一个实施方案中,在接收器容纳在IGU的密封区域中的情况下,窗的框架可以具有一个或多个触及端口来维修接收器,或者接收器可以永久地密封在窗框架中。还可能存在对于无线功率传输来说透明的端口和/或材料,使得接收器在没有来自窗框架材料的干扰的情况下就可以适当地接收无线功率传输。
在一个实施方案中,无线功率传输经由网络来执行,所述网络包括用于向特定区域中的窗接收器传输功率的一个或多个功率节点。本文描述的无线功率传输网络可以使用RF、磁感应、或两者,这取决于需求。根据建筑物,使用一个或多个有时是若干个节点来形成向其各自的窗接收器馈送功率的功率节点的网络。在一个实施方案中,在使用射频来传输功率并且存在超过一个功率节点的情况下,功率节点中使用超过一个频率和/或偏振矢量,使得不同电平或类型的功率从各个节点传送至具有不同功率需求的窗。
在一个实施方案中,在将磁感应用于无线功率传送的情况下,也存在一个或多个功率节点,但是在这个实施方案中,功率节点自身是谐振器。例如,在一个实施方案中,经由电源接收功率的第一谐振器是耦合至第二谐振器的谐振,并且第二谐振器是耦合至第三谐振器的谐振,例如所述第三谐振器将功率传递至EC窗。以此方式,第二谐振器充当从第一谐振器到第二谐振器再到第三谐振器的功率传送网络中的功率节点,第三谐振器充当接收器并且经由磁场转换成电力来向EC窗传输功率。以此方式,近场磁能可以跨越较长距离,以便于适合特定建筑物的EC窗的需求。
图3A是无线功率传输网络300的示意表示。无线功率传输网络具有无线功率发射器302,所述无线功率发射器例如经由如本文所述的RF功率或磁感应来向EC窗304传输无线功率。电致变色窗304被配置有接收器,所述接收器将无线传输的功率转换成电能,所述电能用于操作EC窗中的EC设备和/或窗控制器、传感器等等。在一个实施方案中,电能是用于为EC设备的转变供电和/或维持光学状态的电压势。通常,EC设备将具有相关联的控制器,例如,根据输入来控制和管理设备的微处理器。此外,EC设备可以由经由网络而与设备通信的外部控制器来控制和管理。输入可以由用户直接或经由无线通信来手动地输入,或者输入可以来自EC窗为其部件的建筑物的自动化热量和/或能量管理系统。
无线功率传输网络通常由区域306限定,也就是说,功率的传输通常定位于区域306,但是并不一定如此。区域306可以限定一个或多个窗驻留在其中并将传输无线功率的区域。发射器302在一些实施方案中可以处于区域306之外(并将功率传输到所述区域中)或者如图3A所描绘处于区域306之内。在一个实施方案中,无线功率接收器驻留在EC窗的IGU附近。在另一个实施方案中,无线功率接收器是IGU的部分。在一些情况下,接收器并不会阻碍视线穿过EC窗,并且在其他情况下,接收器可以与图2B-2E中的板上窗控制器220相同或类似的配置定位在可视区域内。本领域普通技术人员将了解,如所描述的无线功率网络可以含有经由一个或多个发射器而向其无线供应功率的多个EC窗。另外,经由无线功率产生的电能可以用于加强EC窗中的电池电源或光伏电源。在一个实施方案中,光伏电源用于加强经由无线功率传输而进行的电池充电。
图3B是另一个无线功率传输网络301的示意表示。网络301非常类似于如上文相对于图3A所描述的网络300,例外的是,从发射器302传输的由EC窗304中的接收器接收的无线功率不仅用于为窗304供电,而且用于为窗305供电。也就是说,单一窗中的接收器被配置来将无线功率传输转换成电能,以便于直接或经由通过接收器来充电的一个或多个电池而为超过一个EC窗供电。在这个实例中,与窗304相关联的接收器将无线功率传输转换成电能并且经由导线而将所述能量传送至窗305。这具有不依赖于每个窗的接收器的优点,并且虽然使用了一些接线,但是所述接线定位于窗安装区域,从而在窗之间提供电连通,而不是必需在整个建筑物中排布接线。另外,由于EC窗不具有高功率要求,这种配置是实用的。
图3C是另一个无线功率传输网络308的示意表示。网络308非常类似于如上文相对于图3A所描述的网络300,例外的是,从发射器302传输的无线功率并不是由EC窗304中的接收器直接接收,而是经由功率节点310来中继。功率节点310可以与其接收功率(例如,经由RF天线或感应线圈)相同的形式中继功率,或者被配置来改变无线功率并且以更适合于窗304的(最终)要求的形式将所述无线功率传输至接收器。在一个实例中,功率节点以一种形式(RF或磁感应)接收无线功率传输,并且以前述形式中的另一者形式将无线功率传输至窗304。在某些情况下,网络上的一个或多个电致变色窗包括功率节点,使得功率可以通过从一个窗/功率节点跳到下一个窗/功率节点而在整个建筑物中传送。一个实施方案是功率节点,所述功率节点包括:无线功率传输接收器;所述无线功率传输接收器被配置来以一种或多种形式接收无线功率传输并且将所述传输转换成电能;以及无线功率发射器,所述无线功率发射器被配置来以所述一种或多种形式将电能转换成无线功率传输。在一个实施方案中,无线功率发射器被配置来将电能转换成形式与无线功率接收器被配置来接收的无线功率传输相同的无线功率传输。虽然形式是相同的,但是可能会使用例如不同的频率或偏振,使得功率节点的接收器可以将来自发射器302与功率节点310的发射器的无线传输区分开来。在一个实施方案中,无线功率发射器被配置来将电能转换成形式与无线功率接收器被配置来接收的无线功率传输不同的无线功率传输。
图3D是另一个无线功率传输网络312的示意表示。网络312非常类似于如上文相对于图3C所描述的网络308,例外的是,从发射器302传输的无线功率经由功率节点310来中继至多个窗304。再次,功率节点310可以与其接收功率(例如,经由RF天线或感应线圈)相同的形式中继功率,或者被配置来改变无线功率并且以更适合于窗304的(最终)要求的形式将所述无线功率传输至接收器。在这个实例中,发射器302处于区域306之外。在这个实例中,窗304的功率要求是相同的,然而,本发明并不限于此。也就是说,从功率节点310传输的无线功率可以具有足够的电平,以便于满足例如具有不同功率需求的EC窗的功率要求,其中用于适当地将来自功率节点310的无线功率传输转换成电能的部件是每个窗304的接收器的部分。
在一个实施方案中,履行无线功率传输网络内的不同窗的变化的功率要求通过对具有不同功率需求的窗使用不同的功率节点来实现。从每个节点中继的功率可以例如具有不同的功率电平和/或以不同的方式传输。图3E是一个这类的无线功率传输网络314的示意表示。网络314非常类似于如上文相对于图3D所描述的网络312,例外的是,从发射器302传输的无线功率经由两个功率节点310和316来中继。功率节点310可以与其接收功率(例如,经由RF天线或感应线圈)相同的形式中继功率,或者被配置来改变无线功率并且以更适合于窗304的(最终)要求的形式将所述无线功率传输至(窗304中的)接收器。功率节点316以与功率节点310不同的方式中继无线功率,也就是说,功率节点316被配置来改变无线功率并且以更适合于窗318的(最终)要求的形式将所述无线功率传输至窗318中的接收器。在这个实例中,窗318被配置来向自身供应功率并且通过接线来向窗320供应功率。窗318从节点316接收无线功率传输,并且窗318的接收器将无线功率传输转换成足以操作窗318和窗320的功率。因此,在本文描述的实施方案中,不同的功率节点可以例如从单一发射器接收相同形式的无线能量,但是针对不同的EC设备(经由相关联的接收器)以不同格式中继无线能量,在这个实例中,EC窗具有不同的功率要求。在这个实例中,发射器302处于区域306之外。在特定实施方案中,单一无线功率发射器发射无线功率,并且多个EC窗中的每一个包括接收器,所述接收器被特别配置来将无线功率转换成适合于所述窗的特定需求的电能。在另一个实施方案中,每个窗具有将无线功率转换成相同电能的等效接收器,但是由与接收器连通的一个或多个电子部件例如整流器、电压转换器、变频器、变压器或逆变器针对窗的特定需求来转换电能。
图3F是另一个无线功率传输网络322的示意表示。图3F的网络322类似于图3E的网络314,然而,在这个实施方案中,每个窗324和304配备有无线功率接收器(未示出)和板上功率节点326两者。因此,每个窗既接收无线功率,又传输无线功率。以此方式,无线功率可以分布在网络上。图3F的其余元件与相对于图3E所描述的一样。在一些实施方案中,网络上的仅一些窗包括功率节点。
在一些实施方案中,电致变色窗包括用于对窗/窗控制器自供电的机构。在这类实施方案中,不需要外部接线来向窗/控制器提供功率。例如,控制器可以由电池供电。如上文所解释,在某些实施方案中,窗被设计成使得控制器是可触及的。这类可触及性允许根据需要来更换电池或对所述电池进行再充电。电池(可再充电或不可再充电)可以与本文描述的任何其他功率发生/分布方案一起结合使用。在提供可再充电电池的情况下,控制器可以包括用于经由任何可获得的来源来对电池进行再充电的电路。在一些实例中,电池可以与光伏电池或其他发电选项一起结合提供,并且这些光伏电池或其他发电选项可以用于对电池进行再充电。在不同的实例中,功率可以来自有线电源(例如,建筑物电源)和可再充电电池两者,并且有线电源可以根据需要来对电池进行再充电。在另一个实例中,控制器可以由燃料电池供电。
图7提供自供电无线窗实现的一个实例。示出了许多不同的特征。
在某些实施方案中,电致变色窗的母线配备有无线功率接收器。在情况是这样时,不需要直接向母线提供导线引线。相反,可以直接通过与母线一体成型的无线功率接收器来为所述母线供电。无线功率发射器可以提供在如上所述的任何位置处。在一些情况下,无线功率发射器提供在包围IGU的框架中。在这种情况下,无线功率发射器可以从任何可获得的来源(例如,以下列出的任何电源,包括例如,电池、燃料电池、电容器、光伏电池、压电设备、热电设备、来自电网的有线电源以及其组合)接收功率。在类似的实施方案中,无线功率发射器可以提供在控制器和/或对接部中。在其他情况下,发射器可以提供在IGU之外,例如,提供在可以向多个窗提供功率的中心功率传递位置处。无线供电式母线的优点可能是它们降低了与电致变色设备上直接具有导线引线相关联的风险。
窗还可以通过利用窗处可获得的太阳能、热能和/或机械能来生成功率以便为控制器/窗供电。在一个实例中,窗可以包括光伏(PV)电池/面板。PV面板可以定位在窗上的任何位置处,只要它能够吸收太阳能即可。例如,PV面板可以完全或部分定位在窗的可视区域中,和/或完全或部分定位在窗的框架中/其上。PV面板可以是控制器自身的部分。在PV面板不是控制器的一部分的情况下,可以在PV面板与控制器之间提供接线或另一种电连接件。
在一些实施方案中,PV电池被实施为涂布窗格的一个或多个表面的薄膜。在各种实施方案中,窗包括两个个别窗格(例如像在IGU中那样),每个窗格具有两个表面(未将边缘计数在内)。从建筑物的外部向内计数,第一表面(即,外窗格的面向外部的表面)可以被称为表面1,下一个表面(即,外窗格的面向内部的表面)可以被称为表面2,下一个表面(即,内窗格的面向外部的表面)可以被称为表面3,并且剩余表面(即,内窗格的面向内部的表面)可以被称为表面4。PV薄膜(或其他PV电池)可以实施在表面1-4中的任一个或多个上。
常规来说,在预期结合EC窗来使用PV电池的情况下,相对于PV膜朝向建筑物内部定位EC堆叠,使得在EC堆叠处于着色状态时,所述EC堆叠不会减少由PV电池聚集的能量。因此,PV电池可以实施在表面1,即外窗格的面向外部的表面上。然而,某些敏感的PV电池无法暴露于外部环境条件,并且因此无法可靠地实施在表面1上。例如,PV电池可能会对氧气和湿气敏感。
在某些实施方案中,PV膜施加至IGU或其他多片窗组件中的窗表面之一。在各种情况下,PV膜可以是透明的或基本上透明的。合适的PV膜的实例可获自Santa Barbara,CA的Next Energy Technologies公司。所述膜可以是有机半导体油墨,并且在一些情况下可以印刷/涂布在表面上。合适的PV膜的另一个实例是由Cambridge,MA的Ubiquitous Energy公司制造且如US 2015/0255651中所描述的波长选择性PV膜。
为了解决这类PV膜的空气和水敏感性问题,膜可以定位在表面2或3上,这有助于保护膜免于暴露于氧气和湿气。在一些情况下,电致变色材料的堆叠定位在表面3上并且PV薄膜定位在表面2上。在另一个实例中,电致变色材料的堆叠定位在表面2上并且PV膜定位在表面3上。在又另一个实例中,PV膜或其他PV电池可以在超过一个表面例如表面1和2上实施(其中EC设备处于例如表面2和/或3上)。
在这些实施方案中,太阳能可以被利用来为窗供电。在一些情况下,PV电池与一个或多个其他能量存储设备诸如电池、燃料电池、电容器(包括超级电容器)等一起结合使用。在电致变色设备处于透明、或相对透明的状态时,这些能量存储设备可以被配置来存储由PV电池生成的能量。窗控制器可以支配这种行为。在某些实施方案中,在电致变色设备被着色时,控制器还引导能量存储电池来放电,以驱动窗转变。当PV电池驻留在电致变色设备之内的位置时,这种行为是特别合适的。于2015年10月28日提交且名称为“PHOTOVOLTAIC-ELECTROCHROMIC WINDOWS”的临时专利申请号62/247,719中进一步论述了利用PV膜尤其是波长选择性PV膜的实施方案,所述申请以引用的方式整体并入本文。
可替代,或除了PV电池之外,窗可以包括一个或多个其他能量源/电源,诸如热电发电机、焦热电发电机、压电发电机、声发电机、电池等。
热电功率提供用于为控制器/窗供电的另一种可替代的选项。热电发电机可以用于将热量(温差)直接转换成电能。在传导材料内存在热梯度时,热量在材料内会从较热区域流至较冷区域。这个热流导致电荷载流子扩散,并且较热区域与较冷区域之间的电荷载流子的流动会产生电压差。通常,会在窗的面向内部的部分与面向外部的部分之间产生相当大的温差。例如,在亚利桑那州,在热天时,带空调的建筑物中的面向太阳的窗可能具有例如约40℃的面向外部的片,以及约20℃的面向内部的片。热电发电机可以被提供来利用这个温差以为窗/控制器供电。在另一个实例中,在缅因州,在冷天时,阴面窗可以具有约-30℃的面向外部的片,以及约20℃的面向内部的片。热电发电机可以定位在窗中的任何位置处,只要所述热电发电机能够利用相关温差即可。在一些情况下,热电发电机部分或完全定位在IGU的可视区域内,和/或部分或完全定位在包围IGU的框架中/其上。热电发电机可以包括许多热敏元件,所述热敏元件视情况而定可以串联和/或并联连接。
在一些情况下,热电发电机包括双金属结。热电发电机还可以是由例如,碲化铋(Bi2Te3)、碲化铅(PbTe)、氧化钙锰以及其组合制成的固态设备。在使用固态设备的情况下,热电发电机可能不包括活动件。活动件的缺席降低了对维护的需求并且有助于提高长设备使用期限。
热电发电机可以与其他电源一起结合使用。例如,热电发电机可以与电池、PV面板、压电发电机、燃料电池等一起结合提供。在特定实施方案中,窗包括PV面板和热电发电机两者(具有或不具有其他电源选项诸如电池等)。由于太阳能电池板通常仅使用太阳辐射的高频部分,故所述太阳能电池板结合热电发电机将是特别有用的。在隔离使用PV面板情况下否则会失去的低频热能替代地被热电发电机捕获并且被转换成电。这类组合功率方案可以帮助优化能量效率。
涉及热传递的另一种类型的能量产生涉及压电发电机。焦热电性涉及某些材料在加热或冷却时生成临时电压的能力。温度变化会修改晶体结构内原子的位置,从而改变材料的偏振并且在整个晶体上产生电压。焦热电性与热电性的不同之处在于整个晶体从一个温度变为另一个温度,从而导致整个晶体上产生临时电压。相比之下,关于热电性,设备的一个部分保持处于一个温度,并且设备的另一个部分处于不同温度,其结果是整个设备上存在永久电压(只要存在温差即可)。焦热电材料可以重复加热和冷却来生成电力。示例焦热电材料包括氮化镓、硝酸铯、聚氟乙烯、苯基吡啶的衍生物、酞菁钴以及钽酸锂。
功率产生的另一个选项是压电发电机。压电材料可以用于将环境应力/振动转换成电能。建筑物出于各种原因会经历振动,所述原因包括内部因素(例如,人员和设备在建筑物内移动等)以及外部因素(例如,人员、设备和车辆移出建筑物,风,场地微振动等)。建筑物内的窗也会经历这类振动。在不具有压电发电机的情况下,这类振动能会流失到环境。然而,在窗包括压电发电机的情况下,振动能相反可以被利用来为窗/控制器供电。另外,压电膜上由太阳能的吸收而诱导的应力可以被利用来为窗供电。类似地,声发电机可以用于将声能转换成电能。这种设计的一个益处可以是增加窗中的降噪,即,窗吸收比其在不具有声发电机的情况下否则可能会吸收的声音更多的声音。
一些压电发电机是单层压电发电机。通常,在这类单层发电机中,按压按钮会使弹簧加载锤将机械力施加至杆状单层压电陶瓷材料。作为响应,陶瓷元件产生电压,所述电压穿过整个小的火花隙以将燃料源点燃。常见实例是按钮式香烟打火机和气体BBQ烤架。在这些应用中,电能非常快速地从发电机释放,并且处于非常高的电压和弱电流。在其他情况下,发电机是多层压电发电机,所述多层压电发电机包括交替出现电极层的非常薄的(例如,<1mm厚)压电陶瓷材料的堆叠。由这类多层压电发电机产生的电能具有比单层发电机更低的电压和更高的电流。这类固态多层压电发电机有希望用于具有低功率要求的电子设备,诸如电致变色窗中。压电发电机可以与本文描述的任何其他电源选项一起结合使用。在特定实施方案中,窗包括压电发电机和可再充电电池两者。压电发电机将振动能转换成电能,并且使用电能来直接为控制器/窗供电,或者对为控制器/窗供电的电池进行再充电。可再充电电池和不可再充电电池还可以例如在主能源失效时(例如,在停电时;在窗通过导线供电的情况下;或在主自供电机构失效时;在窗自供电的情况下)用作备用电源。
无线供电和自供电窗的一个优点是不需要将窗连接至有线电源,并且因此不需要在整个建筑物中排布导线来传递这类功率。然而,在一些情况下,经由有线电源接收功率的窗还可以被配置成包括额外电源(例如,电池、光伏设备/膜、热电发电机、压电发电机等)。这类实施方案的主要优点之一是可以最小化窗网络对有线电源的峰值功率需求。峰值功率消耗通常在网络上的所有窗被引导来同时经受光学转变时出现。虽然可能不会频繁地规律地出现这种命令,但是网络应被设计成适应这类事件。因此,与网络上所需的平均功率量相比较,电致变色窗网络通常被设计成传递大得多的功率量。被配置来传递大得多的功率量的网络在接线和安全方面通常具有更严格的要求,这使得所述网络安装起来更为昂贵。
在一个实例中,网络中的每个电致变色IGU经由在整个建筑物中运行的配电网中提供的导线来接收功率。另外,每个IGU包括可再充电电池(有时被称为能量井),所述可再充电电池可以提供在可容易触及的位置处,在一些情况下,作为可触及板上控制器的部分。配电网可以被配置成使得其传递比驱动网络中的所有IGU上的同时光学转变所需的功率更小的峰值功率。功率的任何不足替代地可以由可再充电电池来提供。一旦配电网上可获得过量的功率传递容量,就可以经由配电网来对可再充电电池进行再充电。以此方式,配电网可以被设计来传递较低峰值功率负载,从而潜在地避免对更复杂且成本较高的网络部件的需求。于2015年7月13日提交且名称为“POWER MANAGEMENT FOR ELECTROCHROMIC WINDOWNETWORKS”的美国临时专利申请号62/191,975中进一步论述了这类配电方案,所述申请以引用的方式整体并入本文。
虽然某些实施方案描述窗能够自身供电,但是将导线排布到所述窗可能仍然存在优点。例如,由于许多实施方案描述无线通信会往返于这类窗,许多最终用户想要冗余系统,即硬导线排布到窗作为备用。而且,由于无线通信比硬连线系统更容易被中断,这是明智的。在一个实施方案中,电导线排布到本文描述的EC窗,而且承载低电压功率。通过排布仅电源线,极大地简化了接线系统。在另一个实施方案中,导线排布到窗,其中导线承载功率和通信两者,这对于窗控制器中的板上无线通信部件来说是冗余的。
如所提及,发电机构(例如,PV面板、热电发电机、压电发电机、电池等)可以定位在各种位置处。在一些实施方案中,发电机构以可触及的方式提供为IGU、控制器和/或窗组件的部分,如上文相对于图2B-2D中的控制器所描述。这类可触及性可以允许根据需要来容易地触及和维修发电机构。在其他实施方案中,发电机构可以不太可触及的方式提供在例如框架内和/或密封到IGU的窗格中,而不具有任何触及端口。如相对于无线功率接收器所提及,框架还可以包括用于触及其中的部件的触及端口,在一些情况下包括发电机构。
可以连续地或间歇地为窗供电。在窗通过导线例如24V电力线路来接收功率的情况下,连续功率可能是最适当的。然而,只要电源提供足够的功率/能量来连续地为窗/控制器供电,就都可以使用连续供电。在电源并未提供足够的能量来连续供电的情况下,或在需要能源意识更强的方法的情况下,可以间歇地为窗/控制器供电。在一个实例中,窗控制器在大多数时间内是切断/断电的,并且间歇地接通/通电。在通电时,控制器在其再次关断之前可以采取各种动作(例如,读取传感器数据、通过窗的脉冲电压或电流以确定着色水平,确定窗是否应经受光学转变,发起光学转变等)。如果/当需要功率来维持窗的光学状态,那么窗可以保持供电。
电致变色窗网络
图4A描绘具有常规的端或叶控制器的EC窗控制器的分布网络400与具有板上控制器的EC窗的分布网络420的比较。这类网络通常存在于可能包括智能窗的大型商业建筑物中。
在网络400中,主控制器控制多个中间控制器405a和405b。中间控制器中的每一个进而控制多个端或叶控制器410。控制器410中的每一个控制EC窗。网络400包括从叶控制器410中的每一个到每个窗430的长跨距的较低DC电压例如几伏特接线和通信电缆。相比之下,通过使用如本文所述的板上控制器,网络420消除了介于每个端控制器与其各自的窗之间的大量较低DC电压接线。而且,这节省了大量否则将容纳叶控制器410的空间。例如来自24v电源的单一低电压被提供至建筑物中的所有窗,并且不需要额外较低电压接线或用其各自的控制器校准许多窗。另外,如果板上控制器具有无线通信功能或使用电力导线的能力,例如像在以太网技术中一样,那么在中间控制器405a和405b与窗之间不需要额外的通信线路。再次,这极大地简化了接线的安装。
在某些实施方案中,电致变色窗控制器提供在网络诸如自网格化、自恢复通信网络中,其中电致变色窗控制器在初次安装和接通窗时基于感测到和/或编程的输入而辨别彼此。控制器中的一个或多个例如主控制器可以基于自网格化网络和由感测到和编程的输入提供的信息而产生窗映射图。换言之,系统可以通过创建每个窗在何处与其他窗相关且任选地与全球位置(例如,GPS位置)相关的模型来“自虚拟化”。以此方式,简化了窗的安装和控制,因为窗自身在理清它们在何处定位以及它们如何定向中完成了大量工作。很少或不需要对每个个别窗的位置和取向进行个别编程。
无线网状网络可以用于将窗中的每一个彼此连接起来。无线网状网络可以包括以网状拓扑组织的无线电节点或客户端(例如,窗/本地窗控制器)。除了网状网客户端之外,网状网络还可以包括例如网状网路由器和网关。网状网路由器将流量转发给网关并从其转发流量。在一些实施方案中,网关与互联网连接。无线电节点彼此工作来产生无线电网络,所述无线电网络覆盖可以被称为网状网云的物理区域。网状网云不同于在论述远程数据存储和处理时经常提及的“云”,但是在一些实施方案中,可以使用两者。例如,由网状网云中的设备生成的数据可以(即,远程通过互联网)存储在云中和/或在所述云中进行处理。如下文进一步所论述,云可以用于各种目标,包括监控、分析和学习。
无线网状网架构有效在特定覆盖区域上提供动态网络(网状网云)。这类架构例如由对等端无线电设备(节点/客户端)构成,所述对等端无线电设备与传统WLAN接入点相对比不需要用电缆连接至有线端口。无线网状架构能够通过将长距离分为一系列较短距离来维持信号强度。例如,可能会有单一网络控制器定位在建筑物的地下室中,并且会有十个本地控制器定位在建筑物的第1-5层上。常规网络架构将要求网络控制器能够直接与十个本地控制器中的每一个通信。在一些情况下,网络控制器可能难以与本地控制器尤其是最远定位在第5层上的本地控制器通信。在使用网状网络的情况下,本地控制器中的每一个充当中间节点。中间节点根据需要来增强和路由信号。换言之,中间节点合作来基于其对网络的了解而作出信号转发决策。可以在每个设备中实施动态路由算法以允许实现这类路由。以此方式,信号仅需要在短得多的距离上传输(例如,从地下室到第1层,从第1层到第2层等)。这意味着信号发射器可以是较低功率和较低成本的。网状网络可以是集中型或分散型的(即,其可以包括控制本地窗控制器的特定网络控制器,或者网络可以简单地由本地窗控制器构成)。
在使用网络控制器的情况下,所述网络控制器可能会提供为与其他控制器/窗接口连接的独立设备。独立网络控制器可以呈现许多形式,例如,远程、有线或无线输入面板、插入到墙壁中的简单设备等。网络控制器在一些情况下还可以直接提供在窗上,连同本地控制器一起组合到单一控制器单元中或者单独以与本地控制器串联的方式提供。可能有益的是,在一些情况下将网络控制器直接提供在窗上,尤其是在一起出售窗组(例如,一组四个电致变色窗,其中三个包括本地控制器,并且其中一个包括网络控制器和本地控制器)的情况下,和/或在希望在实际窗(以及存在于窗自身上的任何东西)之外不需要额外零件的情况下。
在近旁窗之间的间隔过大以致于无法实现这类窗之间的通信的情况下,可以使用中间信号增强器。信号增强器可以是独立设备,所述独立设备被特别设计成将通信传递至电致变色窗/控制器/从其传递通信,或者所述信号增强器可以是主要用于完全不同目的的单独设备。例如,信号增强器可以具备具有网状网络能力的灯、计算机、打印机、电话、恒温器等。可以具有网状网络能力的设备的其他实例包括但不限于:电视机、游戏系统、投影仪、宠物监控器(例如,项圈)、洗衣机、烘干机、洗碗机、厨房小器具、称重器具、医疗设备、报警系统、相机、摄像机、管道等。随着物联网的发展,越来越多的设备有望能够加入这类网络。这些设备可以用于传递电致变色窗的控制信息。在一些实施方案中,网状网络上的其他设备将信息传递至其他设备,使得信息最终抵达电致变色窗。在一些情况下,可以直接通过非窗设备或通过控制非窗设备的主控制器来与其他非窗设备交换信息。
另外,在这类额外(非窗)设备为网状网络的部分时,这些设备可以受益于所述网络已知的信息。例如,在一个或多个窗的GPS坐标已知的情况下,其他非窗设备可以基于所有其他(窗和非窗)设备的GPS数据和相对位置而了解其精确位置。由于GPS通常不在建筑物之内工作,对建筑物之内的设备位置的直接GPS感测是困难的或不可能的。因此,通过使用从窗自身搜集的绝对位置信息,以及网络上的各种设备的相对位置,甚至是处于建筑物之内的非窗设备都可以了解其精确位置。在一些实现中,这类网络设备可以填充到自动生成的映射图中。例如,在办公楼使用每个能够连接至网状网络的电致变色窗和打印机的情况下,由控制器生成的映射图可以示出连接至网络的所有窗和打印机的相对位置。建筑物占用者可以使用这个映射图(例如,加载到智能手机应用、计算机等)来帮助其找到距离其最近的打印机或网状网络上的其他相关设备。占用传感器和HVAC部件也可以连接至网状网络。在这类情况下,由控制器生成的映射图可以示出基于来自占用传感器的信息,特定房间是否被占用,并且可以示出基于来自其他HVAC部件的信息的其他条件(例如,实际温度、恒温器设定、湿度、光线状态等)。映射图的准确度和精密度随着网状网络上设备数目的增加而增加,因为额外设备为系统提供了拼合在一起的另外的数据。
在一些情况下,电致变色IGU上的一个或多个部件可以提供可用于网络上的其他(非窗)部件的信息。例如,电致变色IGU可以包括内部和/或外部光电传感器、内部和/或外部温度传感器、占用传感器等。这些传感器可以为恒温器或HVAC系统提供有用的信息。可替代地或另外,传感器可以与IGU分开的方式提供,并且可以向IGU馈送信息。IGU在确定是否以及何时发起光学转变时可以将这个信息考虑在内。在网状网络(或其他网络)上可访问所有相关部件的情况下,根据需要来在部件当中共享信息是非常容易的。
网状网络上的窗可以被配置来与网状网络上的其他设备例如与恒温器或其他HVAC部件交互。例如,在窗或窗组着色(从而降低热量通过窗进入建筑物的速率)的情况下,窗可以向恒温器或其他HVAC部件发送信号以降低通过空调进行的冷却的程度。类似的信号可以被发送来提高通过空调进行的冷却的程度,或者控制供暖系统。此外,通过电致变色窗(例如,通过传感器、性能等)搜集的信息可以与恒温器或其他HVAC部件共享来帮助通知由恒温器或HVAC作出的决策。
可以使用任何适当的路由协议。在一些实施方案中,路由协议利用特定按需距离向量(AODV)、更好的移动特定网络连接方式(B.A.T.M.A.N.)、Babel、动态NIx-矢量路由(DNVR)、目的地序列距离矢量路由(DSDV)、动态源路由(DSR)、模糊视野链路状态(HSLS)、混合无线网状网协议(HWMP)、基础设施无线网状网协议(IWMP)、无线网状网络路由协议(MRP)、优化链路状态路由(OLSR)、OrderOne路由(OORP)、开放最短路径优先路由(OSPF)、可预测无线路由协议(PWRP)、临时排序路由算法(TORA)、域路由协议(ZRP)等。这些协议仅仅提供为实例并且并不意在进行限制。存在用于在整个网状网络上路由分组的许多竞争方案。
自动配置协议可以用于在没有任何人工干预的情况下且在不需要任何软件配置程序或跳线的情况下自动地配置窗/控制器。自动配置设备有时还被称为“即插即用”设备。这些设备只需要通电并且它们自动地配置自身。配置可以例如存储在NVRAM中,由主处理器加载,或在系统初始化时协商。自动配置协议的实例包括但不限于:动态主机配置协议(DHCP)、第六版互联网协议(IPv6)无状态自动配置、特定配置协议(AHCP)、先验式自动配置、动态WMN配置协议(DWCP)等。
特定IGU的配置过程(在网状网络、线性总线网络或其他网络中自动化或非自动化配置过程)可以涉及读取和传输IGU和/或其相关联的窗控制器的ID。于2014年10月7日提交且名称为“APPLICATIONS FOR CONTROLLING OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”的美国专利申请号14/391,122中呈现了与调试/配置电致变色窗网络相关的另外的信息,所述专利申请以引用的方式整体并入本文。
在一些情况下,一些类型的反馈(例如,来自手动输入,诸如按钮/开关/等;或来自传感器,诸如光传感器、运动传感器、占用传感器等)可以用于识别特定IGU。可以在网络上例如与网络控制器和/或其他窗控制器共享这个信息。这个识别过程可以是生成映射图或如下所述的网络上的所有电致变色窗的其他目录中的一个步骤。在各种实施方案中,IGU识别/配置过程可以涉及单独触发每个IGU控制器以使IGU的相关联控制器向网络发送信号。信号可以包括IGU的标识号和/或与IGU相关联的控制器的标识号。例如,使用如本文所述的对接部/载体控制器形状因数的实例,安装人员将在建筑物中将IGU安装在其物理位置上。IGU将具有对接部,但是不具有控制器。对接部将具有芯片或存储器,所述芯片或存储器含有如本文所述的IGU的物理特性/参数等。然后,将载体(控制器)附接到每个对接部中/其上。一旦载体与对接部配合,控制器就可以在IGU触发时读取与IGU相关联的芯片或存储器。
触发可以通过各种机制来进行。在一个实例中,IGU包括光传感器,所述光传感器可以经由激光指示器或其他闪光来触发。安装人员可以使IGU的传感器上的激光指示器闪光来使IGU向系统发送具有IGU/控制器的标识的信号。由于安装人员了解激光指示器正指向何处,这允许以相对容易的方式来使每个IGU与其物理位置相关联。这种激光指示器方法是高度可靠的,并且可以用于识别大量窗,甚至是在以许多邻近IGU提供在幕墙中的情况下。在另一个实例中,IGU包括光传感器、运动传感器、占用传感器等,它们可以通过阻断或干扰传感器(例如,在传感器处挥手、覆盖传感器等)来触发。在另一个实例中,IGU包括传感器,所述传感器可以通过将磁铁放置在传感器附近来触发。在又另一个实例中,IGU包括按钮或开关,它们可以手动激活来使IGU向网络发送信号。无论所使用的触发类型如何,这个特征都可以实现用于在网络上调试若干电致变色窗的简易配置过程。
在一个实例中,电致变色窗网络包括10个窗,其中两个窗提供在五个房间中的每个中。在物理安装IGU之后,用户/安装人员可以调试窗来识别每个IGU并且使其与网络中的其物理位置相关联。安装人员可以使用电子设备诸如电话、平板计算机、计算机等来帮助调试窗。电致变色设备上的程序可以包括网络上所有电致变色窗的列表、目录和/或映射图。当安装人员进入第一房间时,她可以触发第一电致变色窗,从而使控制器在网络上发送具有窗的(和/或控制器的)标识的信号。归因于这个信号,电子设备上可能会弹出所触发的窗的标识。用户之后可以使所述标识与其所触发的窗的物理位置相关联。在电子设备上的程序生成(或以其他方式利用)窗的映射图的一个实例中,可以响应于所触发的标识的出现而在图形用户界面(GUI)中,例如通过将所触发的标识号拖到映射图上的适当位置处,或通过在适当位置处点击映射图来进行这种关联。映射图在一些实施方案中可以通过本文描述的网状网络技术来生成,或者映射图可以例如使用作为建筑物平面图部分绘制的安装示意图来预先加载到调试人员的计算设备中。在使第一窗与其物理位置相关联之后,安装人员可以触发第一房间中的第二窗并且从而使第二IGU/控制器的标识与其物理位置相关联。之后可以针对安装了电致变色窗的其他房间中的每一个重复这个过程。
在另一个实例中,每个电致变色IGU可以包括信标,所述信标传输与IGU相关的信息,例如IGU和/或相关联的控制器的标识。在一些情况下可以使用蓝牙低能量(BLE)信标。安装人员可以具有接收器以允许其对信标进行读取。电话和其他电子设备常常具有可以用于这个目的的蓝牙接收器。可以使用任何适当的接收器。安装人员可以在调试期间读取信标上的信息以使每个IGU/控制器的标识与IGU的物理位置相关联。可以使用映射图或目录来完成此关联。
在类似的实施方案中,可以通过网络来触发每个IGU,这可能会使IGU上的部件向安装人员/用户通知所述IGU已被触发。在一个实例中,每个IGU可以包括可以被激活的灯。可以在网络上发送信号来触发相关IGU或窗控制器,这之后会引起相关IGU上的灯的打开(或关闭、或闪烁等)。安装人员/用户之后可以通过查看哪个IGU具有触发的灯来识别相关IGU。基于这个过程和信息,安装人员/用户可以使每个IGU/控制器与其物理位置和标识相关联。
图14A是描绘根据某些实施方案的调试电致变色窗网络的方法1400的流程图。例如,在所有IGU具有相关联的控制器之后,在操作1402处,创建所有窗控制器ID的列表。这个步骤在下文参考图14C-14E进行进一步解释。窗控制器ID可以包括与每个窗有关的多个个别识别因素。这个信息存储在例如每个窗组件中例如对接部(或线束)中的芯片中。在一个实例中,窗ID包括CAN ID和LITE ID。CAN ID可以涉及窗/窗控制器在CAN总线系统上的唯一地址,而LITE ID可以涉及电致变色IGU和/或其相关联的窗控制器的唯一序列号。LITE ID(或所使用的其他ID)还可以包括与窗有关的信息,诸如其大小、电致变色设备的性质、在使电致变色设备转变时将使用的参数等。在生成窗控制器的列表之后,在操作1404中触发个别窗控制器。所述触发可以通过本文描述的任何方法来进行。这个触发使相关窗控制器发送具有窗控制器的ID的信号。作为响应,用户可以在操作1406中使所触发的窗控制器的ID与窗的物理位置相关联。操作1404和1406在图14F和图14G的上下文中进行进一步解释。在操作1420处,确定是否要调试额外窗。如果要调试额外窗,那么所述方法从操作1404开始重复。所述方法在所有窗都被调试时完成。
图14B呈现安装在建筑物的东墙上的五个电致变色窗的物理位置的表示。“LOCID”指代相关窗的位置,在这种情况下任意地标记为东1-东5。额外电致变色窗可以提供在建筑物中的其他位置处。可以对图14B所示的窗组进行例如如相对于图14C-14G所解释的图14A的方法。
图14C示出可以在图14A的操作1404期间采取的若干步骤。在这个实例中,电致变色窗网络包括主控制器(MC)、两个或更多个网络控制器(NC1-NCn)和若干窗控制器(WC1-WCm)。为了清楚起见,仅示出了与在第一网络控制器(NC1)下操作的窗控制器相关的信息。点线指示可以存在许多其他网络控制器和窗控制器。首先,用户可以经由用户应用/程序/等来发出命令以使得能够发现窗控制器。用户应用/程序将这个命令转发给主控制器。主控制器引导网络控制器来发现窗控制器,并且网络控制器引导窗控制器来识别自身。作为响应,窗控制器向网络控制器报告其ID,所述网络控制器之后向主控制器报告窗控制器ID,所述主控制器向用户应用/程序报告窗控制器ID。主控制器和/或用户应用/程序可以聚集这个信息来创建所有窗控制器的列表。这个列表可以包括详述每个网络控制器控制哪些窗控制器的信息。所述列表还可以提供为示出网络上所有相关控制器的配置的图表,如图14D所示。图14D所示的网络表示在一些情况下可以出现在图形用户界面上。
图14E描绘在完成操作1404并创建窗控制器ID的列表之后可以向用户呈现的用户界面特征的实例。在图14E的上部部分上,示出了相关窗的映射图。这个映射图可以通过任何可获得的手段来产生,并且在一些情况下可以针对每个安装进行特殊编程。在操作1404之后,仍然不了解每个窗定位在何处。因此,所述映射图尚未示出任何窗的CAN ID或LITEID,而是具有多个空字段,其将在调试过程期间填充有这个信息。在图14E的底部部分上,提供了窗控制器ID的列表。在操作1404之后,所有窗ID(CAN ID和LITE ID)通常是已知的,但是它们尚未与其物理位置(LOC ID)相关联。为此原因,图14E的底部部分示出如已填充的CAN ID和LITE ID,而LOC ID仍然是空白的。可以针对不同网络控制器中的每一个提供类似的列表。
图14F是根据一个实施方案的以更多细节呈现用于执行图14A的操作1404和1406的方法的流程图。在图14F中,所述方法开始于操作1404,其中用户触发窗控制器,从而使所述窗控制器向其相关联的网络控制器发送窗控制器ID。在操作1410中,网络控制器接收具有窗控制器ID的信号,并且向主控制器发送窗控制器ID。接着,在操作1412处,主控制器接收具有窗控制器ID的信号,并且向用户应用/程序/等发送窗控制器ID。在操作1414处,用户应用/程序显示所触发的窗的窗控制器ID。接着,在操作1418处,用户可以使所触发的窗的窗ID与被触发的窗的物理位置相关联。在一个实例中,用户将操作1414中显示的窗ID拖到如窗映射图上所呈现的所触发的窗的物理位置上。参考图14E,例如,响应于窗控制器被触发,特定窗ID(例如,CAN ID和LITE ID)可以在用户应用/程序中变为粗体或以其他方式变得显著。用户可以查看粗体窗ID,然后将其拖到映射图上的适当位置处。相反,用户可以将相关窗从映射图拖到已触发窗ID上。类似地,用户可以点击已触发窗ID并且点击映射图的相关窗以使两者相关联。可以使用各种方法。
图14G描绘在定位在东5处的窗已被识别并与其相关窗ID/位置相关联之后类似于图14E所示的图形用户界面的示例图形用户界面。如图14B所示,东5处的窗上面安装了WC1。因此,在东5位置处的窗下方显示WC1的CAN ID(XXXX1)和WC1的LITE ID(YYYY1)。类似地,如图14G的底部部分所示,窗控制器ID的列表现包括WC1的LOC ID。可以重复触发和位置/ID关联步骤,直到所有窗被识别并与其在建筑物内的位置相关联为止。选择首先触发WC1的事实仅仅是为了让附图清楚。可以任何次序触发窗控制器。
返回图14F,在操作1420处,确定是否要调试任何额外窗。如果不要,那么所述方法完成。如果要调试额外窗,那么针对不同窗重复开始于操作1404的方法。
网状网络是可靠的和冗余的。如果网络内的一个节点不再操作,那么其余节点仍然可以直接或通过一个或多个中间节点来彼此通信。因此,网络是自恢复的。在窗网络还具有硬连线电源和通信,且出于某种原因,硬连线通信线路失效的情况下,无线通信可以接管所述失效的导线通信,而不会中断系统。
此外,网状网络可以用于自动生成示出每个个别设备定位在何处的网状网云的映射图。基于感测到和/或编程的信息,窗控制器辨别彼此以及其在网络内的相对位置。每个本地控制器可“查看”近旁的其他本地控制器。这种接近度数据(以及下文描述的其他数据)可以用于产生每个窗定位在何处的图片。这允许用户根据需要非常容易地控制窗,尤其是在希望一次控制多个窗的情况下。在一些实施方案中,网状网络可以自我识别应当一起控制的窗群组。这类群组可以由建筑物的同一侧、建筑物的同一个部分、同一个房间、同一个楼层、同一片日晒区等上的窗组成。用户之后可以具有选择自识别群组来一起对其进行控制的选项。在另一个实施方案中,网络产生电致变色设备以及其在建筑物周围的位置的映射图,并且用户可以基于映射图而选择一次要控制的特定窗或窗群组。这类自动生成的视觉化图像极大地简化了窗网络的控制。图4B示出具有许多窗441-469的建筑物440。窗441-469中的每一个可以是如本文所公开的电致变色窗。具体而言,窗441-469中的每一个可以具有在自动配置、自网格化网络上与其他其他本地控制器(和任选的网络控制器)通信的本地板上控制器(未示出)。在窗初次安装和通电之后,控制器能够“查看”足够靠近的任何其他窗。例如,窗453可以从相邻窗449-452以及从相邻窗454-457拾取信号。窗453还可以从例如窗462或窗445拾取信号。由于窗462和445比先前提及的相邻窗449-452和454-457更为远离窗453,窗453处来自这些更为远距离的窗462和445的信号将是更弱的。因此,窗453处的本地控制器了解哪些窗在近旁,以及哪些窗在远处。
类似于窗453,个别本地窗控制器中的每一个能够感测其近旁的邻居并且了解每组相关窗之间的相对距离。通过将每个本地窗控制器搜集的信息组合,可以生成建筑物的映射图。图4C示出图4B所示的建筑物440的映射图470。映射图470可以在窗感测到彼此以及其相对位置时自动生成。映射图470可以包括某些建筑物特征(例如,某些外墙位于何处,以及窗定位在何处),并且排除其他特征(例如,门、除了窗/墙壁之外的任何建筑特征等)。虽然为了清楚起见,仅示出了建筑物的两侧,但是应理解,映射图470是三维的并且还包括与位于建筑物背侧上的窗相关的信息。在图4C的实例中,映射图470示出每个窗441-469相对于其他窗的位置。在一些实施方案中,映射图简单地包括窗的相对位置。
在其他实施方案中,映射图可以是更为详细且便于使用的。例如,一个或多个控制器(例如,本地窗控制器或网络控制器)可以编程有指令以基于所感测到的相对窗位置而填上相关建筑细节。这类建筑细节可以涉及例如外墙的位置/取向。只要外墙上存在电致变色窗,控制器就能够容易地了解外墙位于何处。另外,由控制器感测到的相对位置和取向还给出了与建筑物的拐角/边缘的位置有关的信息。控制器因此可以形成建筑物的“外层”(外墙/窗)的准确图片,所述准确图片会以绘图/映射图的形式呈现给用户。所述映射图在一些情况下可能能够操纵为例如三维模型,从而允许用户从任何所需角度观察建筑物。映射图还可以允许用户选择在给定时间要控制的任何窗或窗群组。
如上所提及,在一些情况下,控制器被编程来只要电致变色窗被安装和通电就生成这类映射图。如果某些窗在其他窗之前通电,那么可以基于最早接收功率的窗而生成不完整的映射图。随着更多的窗接通并感测到彼此,映射图可以变得更详细和准确。在一些实施方案中,控制器被编程来识别可能要一起控制的窗群组。这些群组可以作为用于控制窗的一个选项而呈现给用户。例如,在图4B和图4C的上下文中,控制器可以识别要同时控制的以下群组中的任一个:窗441-448/458-461/466/467(位于建筑物的同一侧上的窗);窗458-461(既位于建筑物的同一侧上,又位于建筑物的同一个部分中的窗);窗441/442/449-451(位于同一个楼层上的窗);窗449-451(既位于同一个楼层,又位于建筑物的同一侧上的窗);以及窗442/449(位于同一个房间内的窗)。在适当时,可以识别其他群组。另外,在一些实施方案中,用户可以选择要一起控制的任两个或更多个窗作为群组,而不管这类窗是否被控制器识别为群组。例如,控制器可以生成图4C所示的映射图470,并且用户可以决定选择要一起控制的窗451和463(或任何其他两个或更多个窗)。自网格化网络允许容易地识别和控制希望一起控制的任何窗组。在初次安装窗之后,很少或不需要劳动和知识密集型的调试过程来设置所述窗。相反,可以基于由控制器生成的映射图和自网格化网络而容易且直观地控制窗。虽然本文频繁使用短语“控制器”,但是应理解,使用许多本地控制器,经常但不一定与网络控制器一起使用,并且由一个控制器感测到或了解到的信息通过网络来与其他控制器共享/路由至所述其他控制器。
在各种实施方案中,可以一起控制网状网络上的窗。在某些情况下,可以一起控制窗群组,使得它们实现相同的光学状态。另外,可以一起控制窗群组,使得它们实现相同的着色率和/或除色率。在某些实现中,使用电反馈来一起控制窗群组。这类反馈可以通过脉冲调制IGU上的EC设备中通过的电流和/或电压并测量电响应来生成。基于来自每个个别窗的电响应,有可能根据需要来驱动每个窗中的光学转变以实现匹配的着色水平和/或着色率。以下专利申请中进一步论述了一起控制窗群组的方法,所述专利申请中的每一个以引用的方式整体并入本文:于2014年6月20日提交且名称为“CONTROLLING TRANSITIONS INOPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”的PCT申请号PCT/US14/43514;以及于2014年9月17日提交且名称为“CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”的美国申请号14/489,414。网状网络有助于一起控制窗,因为与每个窗相关的数据可以直接通过网状网络来与其他窗控制器(或网络控制器,如果存在的话)共享。在某些实施方案中,同样可以不仅基于每个窗自身的反馈,而且基于来自其他窗的反馈而控制每个窗。
可以有助于控制多个窗的一个特征是使用任选地单一线路(例如,电力线路)上供应的DC信号和AC信号两者的控制器架构。DC偏置信号可以用于控制窗上的EC设备的光学状态,并且AC通信信号可以用于在相关控制器之间(例如,在窗控制器之间和/或在窗控制器与网络控制器之间)通信。IGU上的电致变色堆叠充当大面积电容器,并且连同TCO电阻一起形成大型分布式RC网络。AC通信信号可以重叠在DC偏置信号之上。在AC信号具有足够高的频率时,AC信号对于电致变色堆叠来说是透明的。因此,AC通信信号可以用于与本地窗控制器或其他部件通信,而不会不利地导致EC设备中发生转变。这种架构允许(窗和/或网络)控制器与许多其他控制器通信。
在一个实例中,同时控制多个电致变色窗。每个窗包括IGU,所述IGU包括具有存储器部件的窗控制器。存储器部件存储每个IGU的唯一标识符(例如,信道号)。每个窗控制器接收DC输入(例如,2.4V)和AC输入。AC输入提供控制信号,以便基于IGU的唯一标识符而根据需要来与每个个别IGU通信。AC信号可以包括用于每个IGU的一个或多个二进制字。每个窗控制器中的数模转换器(例如,8位数模转换器)可以用于针对每个个别IGU将一个或多个二进制字转换成控制信号。例如,不同的二进制字可以用于传达用于每个个别IGU的驱动电压、保持电压等。窗控制器之后可以针对相关IGU基于通过AC信号中的指令修改的DC输入而输出EC控制信号。EC控制信号被施加至个别IGU上的电致变色设备。针对每个窗使用不同转变参数来同时控制多个窗相较于先前的方法已被大大简化,因为(1)每个IGU具有唯一标识符,(2)AC信号可以基于每个窗所特有的参数而引导每个个别窗改变,并且(3)AC信号不会干扰EC设备。这种架构在作为群组一起控制的EC窗具有不同大小或另外具有不同切换特性的情况下是特别有益的。这种架构在希望使用不同转变参数来控制窗群组中的个别窗的任何应用中也是有益的。
传感器、跟踪和学习
在一些情况下,来自窗的传感器数据用于帮助产生窗的虚拟映射图。传感器数据可以提高映射图的准确度和/或精确度。可以用于提供数据来产生映射图的传感器的实例包括外部光传感器、GPS传感器和磁力计。这类传感器可以是板上本地窗控制器的部分,或者可以与控制器分开。在一些实施方案中,一个或多个传感器附连至绘图的建筑物。在一些实施方案中,一个或多个传感器位于远离绘图的建筑物的位置。在一些实施方案中,一个或多个传感器是可以在绘图期间临时采用的便携式传感器。一般而言,传感器可以被定位或引导来捕获可能有控制器定位在其中的任何位置的信息(即,有关窗控制器的位置的描述也适用于传感器)。在一个实例中,GPS传感器提供在由用户或安装人员控制的外部电子设备中。例如,用户或安装人员可以使用其移动电话、相机、或其他电子设备来拍摄特定窗的照片,其中GPS数据嵌入在所述照片中。每个窗的GPS数据(例如,纯GPS数据或者嵌入在照片或其他介质中的GPS数据)可以输入至每个本地窗控制器(或网络上的任何控制器)。以此方式,可以产生建筑物的外部的高度准确的映射图。如所提及,罗盘数据也可以输入至控制器以便于获得每个窗相对于地球地理的精确取向。在某些实施方案中,一个或多个窗包括板上罗盘。在其他实施方案中,如上文相对于GPS数据所描述,罗盘数据由用户或安装人员提供。
可以被利用来形成建筑物的外部的映射图的另一种类型的数据是来自光传感器的数据,所述光传感器提供在任何给定时间给定窗上的日光量。通过将不同窗上的多个外部光传感器在约1天(从日出到日落)时段内的结果组合,控制器能够确定外墙的相对取向(例如,控制器能够了解哪些窗朝东、朝西等)。控制器还可能能够基于来自传感器的数据和与窗的相对位置相关的其他数据而识别带来阴影的对象(例如,近旁树木或建筑物)的位置。在建筑物上使用面向不同方向的几个光传感器(例如,3或4个光传感器)可以将其结果组合来提供与建筑物的所有部分上的光暴露有关的详细信息。参见于2014年9月29日提交且以引用的方式整体并入本文的美国临时专利申请62/057,104。
在一个实例中,使用网状网络和来自相邻窗的相对信号强度,控制器用于感测建筑物具有每一侧上都具有窗的四个侧部。来自外部光传感器的数据可以显示建筑物的第一侧在清晨接收更多阳光,并且建筑物的第二相对侧在午后/傍晚接收更多阳光。控制器因此了解建筑物的第一侧可能朝东,并且建筑物的第二侧可能朝西。此外,朝东侧的第一楼层上的窗上存在的传感器可以指示所讨论的窗接收少于基于其邻居所接收的日光而预期的晨光。控制器和网络因此了解这个特定窗可能被树木或其他对象遮挡。在一些实施方案中,这些带来阴影的对象可以被包括在由控制器生成的映射图中。在某些实施方案中,从外部光传感器和/或网状网络中的接近度知识提供的信息被提供至太阳能计算器或者用于预测或确定何时对光学可切换窗着色和除色的其他工具。于2013年2月21日提交的美国专利申请号13/772,969中描述了这类工具,所述专利申请以引用的方式整体并入本文。
类似地,光和其他传感器信息可以在窗之间共享,以检测异常状况,例如暂时阻挡光至特定窗的对象,或临时反射或以其他方式将光引导到特定窗上的对象。这类异常状况如果被窗上的传感器拾取就可以用来使受影响的窗转变。然而,由于状况是异常的/临时的,转变可能是不希望的并且对于窗来说可能优选的是,忽略异常输入。在一个实例中,来自停在建筑物前方的汽车的灯会反射光,使得所述光在侧接两个外窗的中间窗的光传感器上发光。如果窗是独立控制的,那么可以使中间窗着色,同时使外窗保持透明。然而,如果窗是一起控制的,以致于要考虑来自所有窗的传感器数据,那么各种传感器数据可以用于为窗确定最佳着色/转变策略。例如,来自外窗的数据(例如,来自外窗上的光传感器的数据)可以指示:虽然中间窗拾取了异常亮光状况,但是一般环境状况并没有足够亮到触发光学转变。异常状况可以基于邻近或近旁窗之间的传感器信号的对比而识别。事实上,在识别出异常状况的情况下,可以基于来自其他窗中的传感器的数据而非受影响的窗处接收的异常信号来控制接收异常状况的窗。
在一些实施方案中,IGU自身具有整合的占用传感器,或允许控制器了解人员何时存在于特定房间中的另一种整合的传感器或接收器。在一个实例中,IGU具有整合的传感器,所述整合的传感器检测手机或占用者经常携带的其他电子设备的存在。在类似的实施方案中,IGU可以与这类传感器通信,而不用将传感器与IGU一体成型。例如,传感器可以提供在网状网络上的另一个设备上。在各种实施方案中,电致变色窗或电致变色窗组的控制受到含有窗的房间的占用状况的影响。参见以引用的方式整体并入本文的美国专利号8,705,162和美国临时专利申请号62/991,375。
如上所述,IGU可以包括光电传感器/光传感器,它们可以与IGU一体成型(即,IGU在出现时预先安装和预先连线了光电传感器)。例如,光电传感器可以直接提供在IGU的片上。可以使用各种类型的光电传感器。在某些实施方案中,光电传感器是小而平/薄的,并且在许多情况下很少或不需要激活功率来操作。在一些情况下,光电传感器是LED光传感器、光敏电阻传感器、光电二极管等。在一个实施方案中,用于为窗供电的PV电池也可以用作光电传感器。传感器可以是按钮式传感器、灯泡式传感器、贴片/粘贴片式传感器或另一种形式的传感器。传感器可以测量直接测量光强度,或者所述传感器可以测量可用作光强度的代表的另一个参数。根据所使用的传感器,传感器可以输出可变电阻(例如,在光敏电阻的情况下),或者所述传感器可以输出电流/电压。输出可以馈送到逻辑电路中,所述逻辑电路可以是例如窗控制器的部分。光敏电阻传感器通过以下方式起作用:根据暴露于光敏电阻传感器的光来改变整个电阻引线上的电阻。电阻的这个变化可以被控制器或相关电路感测以确定入射到窗/光敏电阻传感器上的光的程度。
光电传感器可以定位在窗上的任何位置处,只要所述光电传感器被暴露来根据需要检测光即可。在一些情况下,光电传感器定位在IGU的周边附近,使得传感器是相对不显眼的并且接至传感器的接线的长度被最小化。可以提供任何数目的光电传感器。在多个光电传感器提供在单一IGU上的情况下,可以使用信号来确定IGU上的平均光暴露。另外,多个光电传感器可以用在单一IGU上以考虑可能的遮挡或反射。
图9A-9D呈现具有整合的光电传感器的IGU的替代实施方案。图9A-9D分别示出IGU900A-900D。每个IGU 900A-900D包括上面具有电致变色设备910的电致变色片901,以及玻璃或塑料片902。窗格901和902由间隔物906隔开,所述间隔物被次密封件905包围。主密封件(未示出)可以提供在间隔物906的侧部与每个个别片901和902之间。间隔物906、主密封件和次密封件905一起形成密封分隔件。在每个图中,太阳定位在左手侧上,使得电致变色片901更接近外部,并且玻璃或塑料片902更接近建筑物的内部。在图9A中,IGU900A包括光电传感器903,所述光电传感器安装在电致变色片(在这种情况下为外窗格)901的面向室外的表面上。换言之,光电传感器903安装在本文中往往被称为表面1的表面上。光电传感器903在这个实例中通过在窗格901的边缘周围延伸的接线904而电连接至EC窗控制器907。在替代实施方案中,接线904可以延伸穿过窗格901。未描绘控制器907与EC涂层910之间的电连接件,但是所述电连接件可以在间隔物906与窗格901之间延伸,例如,穿过主密封件,或穿过间隔物906,例如,使用如以下专利申请中所描述的有线贯穿的间隔物:于2014年3月4日提交且名称为“SPACERS AND CONNECTORS FOR INSULATED GLASS UNITS”的美国专利申请号14/196,895,所述专利申请以引用的方式整体并入本文。
相比之下,在图9B中,IGU 900B包括光电传感器903,所述光电传感器安装在电致变色片(在这种情况下,其为外窗格)901的面向室内的表面上。换言之,光电传感器903安装在本文中往往被称为表面2的表面上。在光电传感器安装在包括如图9B所示的EC设备的表面上的情况下,可以在有光电传感器定位在其中的区域中任选地删除/移除EC设备结构。在图9C所示的类似的实施方案中,IGU 900C包括处于内窗格的面向室外的表面(往往被称为表面3)上的光电传感器903。在图9B和图9C中,未描绘从光电传感器903到控制器907的电连接件,但是再次介于间隔物与片/窗格之间或者穿过间隔物。在图9D的实施方案中,IGU900D包括处于内窗格的面向室内的表面(往往被称为表面4)上的光电传感器903;在此处,接线904被描绘为围绕窗格902配置,但是在类似的实施方案中可以穿过所述窗格。如本文所述,玻璃接线周围应当具有次密封剂的良好密封,并且如果邻近窗格,那么向窗格提供良好的(气密)密封。
在制作期间(而不是在IGU的安装期间)整合到IGU中/其上的传感器可以简化各种安装程序。例如,传感器可以放置在IGU中/其上的预指定的位置处。可以例如在工厂处预先校准传感器,使得所述传感器在安装窗时根据需要来起作用。这有助于快速安装并且降低在安装期间错误校准传感器的风险。
图9E和图9F呈现具有整合的光电传感器的IGU的额外实例。在每个实施方案中,IGU包括由间隔物906隔开的电致变色片901和第二片902,所述第二片可以是例如玻璃或塑料。在图9E的情况下,IGU 900E包括整合的光电传感器903E。光电传感器903E在这个实例中呈线性格式。光电传感器903E放置在IGU 900E的边缘附近,使得在安装IGU 900E时,光电传感器903E处于IGU 900E的可视区域的边缘处或其附近。在类似的实施方案中,光电传感器可以沿着IGU的整个侧部延伸。在另一实施方案中,可以使用两个或更多个光电传感器,每个光电传感器沿着IGU的不同侧(或侧部的部分)延伸。在图9F的情况下,IGU 900F包括延伸的整合的光电传感器903F。在此处,光电传感器围绕IGU 900F的所有边缘延伸。光电传感器903F被定位成使得所述光电传感器在安装IGU 900F时将接近所述IGU的可视区域的边缘。在类似的实施方案中,光电传感器903F是四个独立的光电传感器的集合。图9E和图9F所示的光电传感器可以定位在如图9A-9D所示的衬底表面中的任一个上。
线性格式的光电传感器诸如图9E和图9F所示的那些在美学上可能比其他类型的光电传感器更为令人满意。在一些实施方案中,线性格式通过使传感器导体延伸成具有所需形状来实现。通过以此方式使传感器导体延伸,传感器/传感器导体可以具有非常窄的宽度。在一些情况下,线性格式的光电传感器是足够薄的,以致于在安装到窗框架中时,所述光电传感器是视觉不可视的。与这些实施方案相关的另一个优点是一个或多个传感器可以用于有效地均分整个IGU(图9F)上或IGU的一部分(图9E)上的入射光。另外,这些类型的整合的光电传感器可能比行业中普遍使用的其他类型的光电传感器更为成本有效。许多常规光电传感器要求电源(例如,独立电源),并且通常要求在IGU中钻出孔洞来用于接线和安装目的,这会使IGU安装过程明显变得复杂。相比之下,整合的光电传感器可以是无源的(不通电的)并且不要求在IGU中钻出任何额外孔洞,因此会节省制造期间的劳动成本。另外,整合的光电传感器在美学上可能比常规光电传感器更为令人满意,因为常规光电传感器往往被安装成使得它们从窗框架突出来或邻近所述窗框架。整合的光电传感器可以更小巧和更光滑,并且可以被安装成使得它们不会从框架突出来。
各种额外传感器可以用作窗组件/IGU的部分。名称为“Controlling Transitionsin Optically Switchable Devices”的美国专利号8,705,162中进一步论述和描述了可以并入到所公开的实施方案中的某些传感器,所述专利以引用的方式整体并入本文。这类传感器的实例包括占用传感器、温度传感器、内部光传感器、外部光传感器以及检测从外部穿过窗的光的透射率传感器。光传感器也可以被称为光电传感器。在某些实施方案中,如在例如于2014年9月29日提交的美国临时专利申请号62/057,121中所描述,传感器被提供来检测云和其他天气条件,所述申请以引用的方式并入本文。
在一些实施方案中,GPS数据、罗盘数据、太阳能计算器数据、光电传感器数据、温度数据和其他板上传感器数据还可以用于帮助控制电致变色窗。例如,控制器可以基于GPS坐标而查找特定建筑物处的日出和日落时间。日出和日落时间可以由控制器用作控制方案的部分。另外,可以通过罗盘数据或通过太阳能计算器或其他机构提供的窗的取向以及其相对于太阳的相对取向可以作为因素计入控制方案中。另外,配置有GPS能力的控制器可以帮助调试窗,例如,不仅经由网状网络产生每个窗在相对于其他在何处的映射图,而且识别每个窗或窗区的绝对坐标。
在一些实施方案中,控制器可以具有指令以基于各个窗的所感测到的相对和精确位置/取向而控制窗。例如,控制器可以具有指令以使朝东窗在清晨上色,从而防止太阳将朝东房间升温,并且使朝东窗在太阳不会直接照射到朝东房间中的午后的晚些时候漂白。可以使用任何控制方案,并且可以由用户或安装人员将任何控制方案编程到控制器中,或者可以由制造商、供货商等预先编程任何控制方案。在一些实施方案中,窗控制器可以与恒温器类似的方式编程(具有控制单一窗或一起控制多个窗的选项)。
包装和安装
在某些实施方案中,提供具有板上控制器的IGU,所述板上控制器能够形成自网格化网络。板上控制器可以如图2B-2D所示是可触及的,使得所述板上控制器能够根据需要来容易地维修或更换。板上控制器可以提供在载体中,所述载体在一些情况下与对接部接口连接。IGU可以具备或不具备子框架和/或框架。IGU可能不具有用于电力、通信或其他目的的外部接线。换句话说,IGU可以具有与常规非电致变色IGU匹配的形状(例如,外围形状),而不需要物理链接悬挂导线或控制器。这类IGU可以与非电致变色窗几乎相同的方式安装。在一些其他实施方案中,一根或多根电缆/导线可以被提供用于将功率和/或通信传递至IGU。
由于窗控制器在多个实施方案中可以形成自网格化网络,因此在窗安装之后,不需要进行大量调试来配置窗而供使用。相反,控制器自动配置自身,理清它们相对于彼此在何处,并且可以形成窗/建筑物的虚拟映射图。映射图可以用于根据需要来通过网络控制窗。这种安装/设置允许电致变色IGU/窗由任何玻璃安装人员安装,而不管他们对电致变色窗的熟悉程度如何。这类设计简化了电致变色窗的部署,尤其是在人们通常雇佣地方承包人(所述地方承包人可能不熟悉电致变色窗以及对各种常规设计的EC窗接线/调试的独特要求)来安装其窗的住宅区域中。
在某些实施方案中,电致变色IGU如上所述可以具备对接部。对接部的使用使得能够使用可以提供用于不同目的的定制载体/控制器。在一个实例中,可以提供安装载体。这种安装载体可以包括具有可用于安装/测试电致变色IGU的控制器部件的定制控制器。安装载体可以由安装人员在定位和/或链接IGU时使用(例如,通过将安装载体放置在对接部中来使用)。在电致变色窗通过排布在整个建筑物中的接线来供电的许多情况下,窗的安装涉及每个阶段具有不同专业指导的两个阶段。在第一安装阶段中,玻璃安装人员将在建筑物中将IGU定位在其相关联的框架中。在第二安装阶段中,电工将IGU电连接至承载功率的电缆。与这项安装技术相关联的一个问题是窗的电致变色方面无法进行测试,直到第二安装阶段完成为止。如果IGU在其电连接之前出现问题,那么玻璃安装人员必须返回并拆卸IGU。安装期间会出现的问题的实例包括导线卡住、电缆或连接器损坏等。这种分工过程很繁琐并且在玻璃安装人员必须返回来拆卸不工作(或达不到最优工作)的IGU时会导致安装期间的延迟。
然而,使用专业化安装载体(在一些情况下又被称为安装控制器)避免了这种问题。为了便于使用,安装载体可以卡合到对接部中/其上。安装载体可以包括硬件/电路/编程以允许测试具有各种形状/大小的各种IGU。安装控制器载体还具备电源(例如,电池或其他电源),所述电源具有足够的容量来随着时间的推移而驱动多个不同窗上的光学转变。以此方式,玻璃安装人员可以携带单一安装载体,所述单一安装载体可以在安装期间链接至每个窗以确保每个窗适当地经受所需的光学转变。这个过程允许玻璃安装人员立即识别应当拆卸/更换的任何IGU,并且避免要求玻璃安装人员在IGU由电工电连接至建筑物的电源之后返回操作。使用安装控制器因此可以显著减少安装延迟。
类似地,也可以提供其他定制载体/控制器。实例包括载体,所述载体包括控制器部件,所述控制器部件专门用于诊断电致变色设备的问题,评估电致变色设备的质量,读取与电致变色设备有关的信息等。在一些情况下,制作载体可以用于在一个或多个制造阶段期间测试电致变色设备。任何这类定制载体可以被成型来与提供在IGU上的对接部接口连接。定制载体可以是与通常用于驱动IGU上的光学转变的载体相同的形状。在一些其他情况下,定制载体可以是不同形状,只要它能够与对接部连接即可。
片安装式板上控制器的使用提供了市场机会并且传播了与电致变色窗和电致变色窗品牌有关的意识。常规来说,许多电致变色窗被制作成最低限度分散注意力,而具有通过窗的最大可视区域。一个结果是简单地通过注视很难或不可能了解大多数安装的电致变色窗来自何处(即,由哪个公司制造所述电致变色窗)。虽然这种方法在某些实现中是希望的,但是在其他情况下,可识别出产品的具体公司/品牌将是有益的。这类可识别性可以有助于提高对公司的产品的意识和需求。因此,在某些实现中,板上控制器/载体上面可以具备徽标(例如,商标、其他标记、公司名称等)。这类特征在控制器/载体例如相对于图10A-10C所描述安装在IGU的片上时可能是特别有用的。可以相对巧妙的方式提供徽标以最小化与具有可视徽标相关联的任何注意力分散。例如,徽标可以如浮雕一般提供,或可以是与背景一样的颜色。当然,徽标替代地同样可以被制成是有意轻易可视的。在载体或其他控制器前方是或包括卡合到上面的可更换或可再充电电池的实施方案中,徽标可以提供在电池上。如上所提及,载体/控制器在一些情况下可以通过模制工艺来形成。徽标(或者之后)可以此相同的工艺形成。
蜂窝阻断器、天线和中继器
在各种实施方案中,电致变色IGU中的片的一个或多个可以被配置来作为天线起作用,例如用于接收蜂窝信号、Wi-Fi信号和/或电视信号。美国临时专利申请号62/084,502中进一步描述了与这类实施方案相关的细节,所述申请以引用的方式整体并入本文。
控制器和接口配置
图5A是板上窗控制器配置500的示意图,所述配置包括接口,所述接口用于将EC窗整合到例如住宅系统或建筑物管理系统中。电压调节器从标准24v AC/DC电源接受功率。电压调节器用于为微处理器(μP)以及脉冲宽度调制(PWM)放大器供电,所述放大器可以生成处于高和低输出电平的电流,例如以为相关联的智能窗供电。通信接口允许例如与控制器的微处理器进行无线通信。在一个实施方案中,通信接口是基于已制定的接口标准,例如,在一个实施方案中,控制器的通信接口使用串行通信总线,所述串行通信总线可以是由Bosch引入的现今广泛用于汽车和工业应用的CAN 2.0物理层标准。“CAN”是允许每个网络有64个节点(窗控制器)的线性总线拓扑,其中数据速率为10kbps至1Mbps,并且距离高达2500m。其他硬连线实施方案包括MODBUS、LonWorksTM、以太网供电、BACnet MS/TP等。总线还可以采用无线技术(例如,Zigbee、蓝牙、蓝牙低能量(BLE)等)。在对IGU内(例如,介于IGU的窗格之间)的控制器利用无线通信的实施方案中,无线信号可以具有性质(例如,功率和频率),所述性质被设计成穿透玻璃或其他IGU部件,因此通信可以被控制器接收。
在所描绘的实施方案中,控制器包括离散输入/输出(DIO)功能,其中接收多个数字和/或模拟输入,例如,着色水平、EC设备的温度、%透射率、设备温度(例如,来自热敏电阻)、光强度(例如,来自LUX传感器)等等。输出包括EC设备的着色水平。图5A所描绘的配置对于自动化系统来说是特别有用的,例如,在所述自动化系统中,先进的BMS与具有如本文所述的EC控制器的EC窗一起结合使用。例如,总线可以用于BMS网关与EC窗控制器通信接口之间的通信。BMS网关还与BMS服务器通信。
现将描述离散I/O的一些功能。
DI-着色水平位0和DI-着色水平位1:这两个输入一起构成二进制输入(2位或22=4个组合;00、01、10和11)以允许外部设备(开关或继电器触点)为IGU的每个EC窗格选择四个离散着色状态之一。换言之,这个实施方案假定窗格上的EC设备具有可以设定的四个单独的着色状态。对于含有两个窗格的IGU,由于每个窗格具有其自身的四态着色水平,可能存在至多八个二进制输入组合。参见于2010年8月5日提交且先前以引用的方式并入的美国专利申请序列号12/851,514。在一些实施方案中,这些输入允许用户超控BMS控制(例如,即使BMS想要对窗着色来减少热增益,也会为了更多光而不对所述窗着色)。
AI-EC温度:这个模拟输入允许传感器(热电偶、热敏电阻、RTD)直接连接至控制器以用于确定EC涂层的温度的目的。因此,可以直接确定温度,而不需测量窗处的电流和/或电压。这允许控制器在适当时针对温度设定控制器输出的电压和电流参数。
AI-透射率:这个模拟输入允许控制器直接测量EC涂层的百分率透射率。这可用于使可能邻近彼此的多个窗匹配以确保一致的视觉外观的目的,或者所述模拟输入可以用于在控制算法需要进行校正或状态改变时确定窗的实际状态。使用这个模拟输入,可以直接测量透射率,而不用使用电压和电流反馈来推测透射率。
AI-温度/光强度:这个模拟输入连接至内部房间或(建筑物的)外部光水平或温度传感器。这个输入可以用于控制若干EC涂布方式的所需状态,所述涂布方式包括以下各项:使用外部光水平,使窗着色(例如,外部亮光时,使窗着色或反之亦然);使用外部温度传感器,使窗着色(例如,在明尼阿波利斯,在外面是冷天时,不使窗着色以将热增益诱导到房间中,或反之亦然,在菲尼克斯,在暖和天气时,使窗着色以降低热增益并且减小空调负载)。
AI-%着色:这个模拟输入可以用于接口连接至使用0-10伏特信令的旧版BMS或其他设备,以告知窗控制器应当采用哪个着色水平。控制器可以选择尝试连续地使窗着色(与0-10伏特信号成比例的着色阴暗部,零伏特为完全未着色,10伏特为完全着色)或者将信号量化(0-0.99伏特意指不使窗着色;1-2.99伏特意指使窗着色5%;3-4.99伏特等于40%着色;并且高于5伏特为完全着色)。当信号存在于这个接口上时,所述信号仍可以被串行通信总线上的指令不同值的命令超控。
DO-着色水平位0和位1:这个数字输入类似于DI-着色水平位0和DI-着色水平位1。在上文中,这些内容是指示窗处于或被命令达到四种着色状态中的哪一者的数字输出。例如,如果窗是完全着色并且用户走入房间并想要它们变透明,那么用户可以按下所提及的开关之一,并且使得控制器开始不对窗着色。由于这个转变并不是瞬时的,所以这些数字输出将被交替地接通和切断,从而用信号通知过程的变化,并且之后在窗达到其所命令的值时保持处于固定状态。
图5B描绘具有用户接口的板上控制器配置502。例如,在不要求自动化的情况下,例如图5A所描绘的EC窗控制器可以被填入而不需要PWM部件和作为用于最终用户的I/O控制器的功能,在此情况下,例如小键盘504或其他用户控制接口可由最终用户使用来控制EC窗功能。EC窗控制器和任选地I/O控制器可以菊花链形式连在一起来产生EC窗网络,以用于自动化和非自动化的EC窗应用。
图6A和图6B描绘用于本文描述的EC窗和EC窗控制器的自动化和非自动化菊花链配置。在需要自动化的情况下(参见图6A),例如,总线允许设定和监控个别窗参数,并且经由例如以太网网关而将所述信息通过网络控制器直接中继至BMS。在一个实施方案中,网络控制器含有用于经由以太网从例如PC或智能手机进行本地控制的嵌入式web服务器。在一个实施方案中,经由控制器的web服务器和窗调度器来完成网络调试,例如,其中HVAC和照明程序在控制器上本地执行。在一个实施方案中,网络控制器可以经由例如Zigbee网状网络而彼此无线连接,从而允许范围扩大到大量窗或在使用窗组的建筑物内产生控制区。如图6B所描绘,当不要求自动化时,通过如上所述的I/O控制器来实现窗控制。在一个实施方案中,还包括主超控件。在一个实施方案中,就地构建(现场接线)网络,例如,如图6A或图6B所描绘的菊花链网络。在另一个实施方案中,使用可商购的电缆产品(不要求工具处理)来构建窗控制器网络,例如,互连件、电缆组件、三通、集线器以及可广泛从商业供应商获得的类似部件。
一个或多个用户接口可以被提供来允许用户控制一个或多个电致变色窗的光学状态。在某些情况下,用户接口提供为IGU的物理部件。在其他情况下,用户接口提供在与网络控制器和/或窗控制器通信的电子设备上。示例电子设备包括智能手机、计算机、平板计算机、电器、电器控制器诸如恒温器等等。
在某些实施方案中,用户接口包括触敏面板,所述触敏面板可以安装在IGU或窗框架上或其附近。触摸面板可以提供在贴饰(即,粘贴片)上,所述贴饰可以附接在用户想要安装面板的任何位置处。在一些情况下,这种贴饰或其他触敏面板可以提供在载体或安装在IGU的片上的其他板上控制器前方。贴饰自身可以是层压触摸面板。触摸面板和贴饰基本上可以是透明的。触摸面板可以包括突出指示要触摸何处来使窗变得更为透明或着色更深的某些标记物。在简单的实施方案中,触摸面板包括两个按钮:除色和着色。可以按压除色按钮来使窗切换至透明状态,并且可以按压着色按钮来使窗切换至着色状态。在另一个实施方案中,触摸面板可以包括用户可以使用来选择所需着色水平的滑动标尺。标尺可以是连续的或离散的。在又另一个实施方案中,触摸面板可以包括允许用户根据某些调度选项或着色规则以类似于恒温器的方式编程的其他按钮、机构或功能。
触摸面板或其他用户接口可以通过各种手段来与窗控制器通信。在某些实现中,使用带状电缆来将板上控制器连接至触摸面板用户接口。带状电缆可以卷绕在玻璃片的边缘周围,而不会造成损坏。在安装时,窗框架可以夹住带状电缆,所述带状电缆在其可以连接至触摸面板或其他用户接口时可以从框架的边缘伸出来。在带状电缆的情况下,不需要在玻璃中钻出孔洞来将用户接口连接至窗控制器。在某些其他实施方案中,触摸面板或其他用户接口通过横穿IGU的一个窗格中钻出的孔洞的连接件来连接至窗控制器。用于这种连接的孔洞可以在接近板上控制器将定位的位置处预先钻出。还可以在接近希望有触摸面板的任何位置处预先钻出孔洞(其中接至控制器的接线穿过其他元件,诸如密封分隔件的中空内部,或嵌入在密封分隔件的密封件内等)。
不管触摸面板或其他用户接口如何连接至窗控制器,用户接口的放置都可以是可定制的/可调节的。例如,IGU可以具备板上控制器,所述板上控制器通过柔性连接件(例如,导线、带状电缆等)连接至或可连接至触摸面板或其他用户接口。柔性连接件可以卷绕在IGU的边缘周围,或者它可以穿过IGU的片。柔性连接件的长度在一些情况下可以是可变的。在一些情况下,在安装期间,将柔性连接件裁剪到所需长度。在特定应用中,触摸面板贴饰包括电引线(例如,印刷电路类型引线,其可能是或可能不是透明的),所述电引线可以基于触摸面板的所需放置而裁剪到所需长度。
如所述,在一些情况下,用户接口是提供在透明贴饰上的触摸面板。透明贴饰可以放置在用户所需的任何位置处,只要柔性连接件足够长即可。在许多情况下,用户会将触摸面板安装在IGU的内片的面向室内的表面(即,表面4)上。触摸面板经常接近IGU的可视区域的拐角或边缘定位。在其他情况下,用户可以选择将触摸面板安装在窗的框架上,或窗附近的墙壁上。
P.C.T.专利申请号PCT/US14/43514中进一步描述了与控制器、其中的各种部件以及特定控制方法相关的额外细节。
虽然为了便于理解已经以一些细节描述了前文发明,但是所描述的实施方案应被视为是说明性的而非限制性的。对于本领域普通技术人员而言将明显的是,可以在随附权利要求书的范围内实施某些改变和修改。

Claims (38)

1.一种电致变色窗网络,所述网络包括:
多个电致变色窗,每个电致变色窗包括
至少一个电致变色片,
至少一个额外片,
密封分隔件,所述密封分隔件定位在所述电致变色片与所述额外片之间,以及
窗控制器,所述窗控制器定位在所述电致变色片上或作为所述电致变色窗的组件的部分,所述窗控制器包括用于控制所述电致变色片的逻辑以及通信逻辑,所述通信逻辑用于与自网格化网络上的其他电致变色窗无线通信。
2.如权利要求1所述的网络,其中每个电致变色窗能够感测所述自网格化网络上的近旁电致变色窗以生成相对位置数据,并且其中所述网络上的至少一个控制器被配置来处理所述相对位置数据以生成显示所述自网格化网络上的所述电致变色窗的相对物理位置的映射图。
3.如权利要求2所述的网络,其被配置来接收与所述自网格化网络上的至少一个电致变色窗相关的全球定位系统GPS数据。
4.如权利要求1所述的网络,其中所述自网格化网络上的所述电致变色窗中的至少一个包括无线功率发射器,所述无线功率发射器用于无线地将功率分配至所述自网格化网络上的其他电致变色窗。
5.一种绝缘玻璃单元IGU,其包括:
第一片;
第二片,所述第二片在所述第一片对面定位,其中所述第二片包括在其上安置的电致变色设备;
分隔件,所述分隔件在所述第一片和所述第二片之间定位;
在所述第一片和所述第二片之间界定的密封内部区域,在所述密封内部区域的外围通过所述分隔件界定所述密封内部区域;以及
柔性连接件,其从所述密封内部区域的内部贯穿至所述密封内部区域的外部,其中所述柔性连接件的贯穿是穿过所述分隔件,或是在所述分隔件与所述第一或所述第二片之间经过,
其中所述柔性连接件将安置于所述密封内部区域内的所述电致变色设备的母线与安置于所述密封内部区域外的电源电连接。
6.如权利要求5所述的IGU,其中所述柔性连接件包括柔性连接件胶带。
7.如权利要求5所述的IGU,其中所述柔性连接件包括带状电缆。
8.如权利要求5所述的IGU,其进一步包括次密封,所述次密封外围地安置在所述分隔件之外。
9.如权利要求8所述的IGU,其中所述柔性连接件穿过所述次密封。
10.一种窗组件,其包括:
片,所述片上包括电致变色设备;以及
控制器,其安置于所述窗组件之上或之中,所述控制器被配置来控制所述电致变色设备的一或多个光学转变,所述控制器和所述片被包括在自网格网络中,所述自网格网络促进(i)所述控制器和所述片之间的自动通信以自主地分配所述自网格网络,和/或(ii)感测包含有所述片的多个片的相对物理位置。
11.如权利要求10所述的窗组件,其中所述片是第一片,其中所述控制器在所述第一片和第二片之间定位,所述第二片相对于所述第一片安置以形成绝缘玻璃单元,其中定位在所述第一片和所述第二片之间的分隔件接近所述第一片和所述第二片的外围,且其中在所述第一片和所述第二片之间界定密封内部区域,所述密封内部区域具有通过所述分隔件界定的外围。
12.如权利要求10所述的窗组件,其中所述片是第一片,且其中所述窗组件进一步包括:分隔件,所述分隔件定位于所述第一片和第二片之间且接近所述第一片和所述第二片的外围;以及在所述第一片和所述第二片之间界定的密封内部区域,所述密封内部区域具有通过所述分隔件界定的外围,其中所述控制器定位在所述第一片或所述第二片上,并在所述密封内部区域之外。
13.如权利要求10所述的窗组件,其中所述柔性连接件将所述控制器与母线电连接。
14.如权利要求10所述的窗组件,所述柔性连接件将所述控制器与多个电接触电连接。
15.如权利要求10所述的窗组件,所述柔性连接件将所述控制器与传感器电连接。
16.一种系统,其包括:
电致变色窗,其具有至少一个电致变色窗格;
窗控制器,其经配置来控制所述至少一个电致变色窗格;
一或多个传感器;以及
窗框架,所述窗框架被配置来支撑所述至少一个电致变色窗格和所述一或多个传感器,其中:
所述一或多个传感器经配置来检测光等级、占用、运动、温度、在建筑物内部空间内的电磁发射以及全球定位信息中的一或多者。
17.如权利要求16所述的系统,其进一步包括接收器、发射器、电连接以及移动中继器中的一或多者。
18.如权利要求16所述的系统,其中所述窗控制器包括芯片、卡或板,上述每一者包含逻辑电路。
19.如权利要求16所述的系统,其中所述窗控制器包括现场可编程门阵列。
20.如权利要求16所述的系统,其中所述电致变色窗提供于绝缘玻璃单元IGU中,所述IGU包括至少一个额外窗格和密封分隔件,所述密封分隔件位于所述至少一个额外窗格与所述至少一个电致变色窗格之间。
21.如权利要求20所述的系统,其中所述一或多个传感器的至少一者是内部光传感器,其被配置来测量安装有所述IGU的房间内的光的等级。
22.如权利要求20所述的系统,其中所述IGU包括合并所述窗控制器的次密封,所述窗控制器至少部分地定位于所述电致变色窗格与在所述次密封中的所述IGU的其它窗格之间。
23.如权利要求16所述的系统,其中所述窗控制器在所述窗框架内。
24.如权利要求16所述的系统,其中所述一或多个传感器包含经配置来检测由所述建筑物的居住者携带的移动通信设备的存在的传感器。
25.如权利要求16所述的系统,其中所述一或多个传感器中的至少一个传感器是占用传感器,其经配置来向一或多个窗控制器发射输出信号,以至少部分地基于来自所述占用传感器的所述输出信号执行窗着色。
26.如权利要求16所述的系统,其中所述一或多个传感器中的至少一个传感器是运动传感器。
27.一种网络,其包括两个或更多个如权利要求16所述的系统,所述系统通信地耦合于所述网络。
28.如权利要求27所述的网络,其进一步包括至少一个网络控制器,所述至少一个网络控制器通信地耦合于所述两个或更多个如权利要求16所述的系统。
29.如权利要求28所述的网络,其进一步包括建筑物管理系统,所述建筑物管理系统通信地耦合于所述至少一个网络控制器。
30.如权利要求28所述的网络,其进一步包括主控制器,所述主控制器通信地耦合于所述至少一个网络控制器。
31.一种用于产生建筑物的绝缘玻璃单元IGUs的映射图的方法,其包括:
从相应的一或多个电致变色窗的一或多个窗控制器接收定位信号,通过自网格网络路由接收到的所述定位信号;以及
产生所述一或多个电致变色窗的位置的映射图。
32.如权利要求31所述的方法,其进一步包括:
响应于产生所述映射图,预测性地转换所述一或多个电致变色窗中的至少一个电致变色窗的光学状态。
33.如权利要求31所述的方法,其进一步包括:
响应于预测在所述至少一个电致变色窗上的太阳光的存在,预测性地转换所述一或多个电致变色窗中的至少一个电致变色窗的光学状态。
34.如权利要求31所述的方法,其中产生所述映射图包括描绘所述一或多个电致变色窗的绝对物理位置。
35.如权利要求31所述的方法,其中从所述一或多个窗控制器接收定位信号包括通过全球定位系统GPS网络接收信号。
36.如权利要求31所述的方法,其中从所述一或多个窗控制器接收定位信号包括从所述一或多个窗控制器接收罗盘数据。
37.如权利要求31所述的方法,其进一步包括响应于接收所述定位信号,通过相应的所述一或多个电致变色窗的所述一或多个窗控制器来识别一或多个邻近的窗控制器。
38.如权利要求31所述的方法,其进一步包括响应于产生所述一或多个电致变色窗的所述位置的所述映射图,调试所述一或多个电致变色窗。
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