CN114859547A - 节能光学模组 - Google Patents

节能光学模组 Download PDF

Info

Publication number
CN114859547A
CN114859547A CN202110073952.6A CN202110073952A CN114859547A CN 114859547 A CN114859547 A CN 114859547A CN 202110073952 A CN202110073952 A CN 202110073952A CN 114859547 A CN114859547 A CN 114859547A
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
optical module
photonic crystal
functional layer
transparent substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110073952.6A
Other languages
English (en)
Inventor
常文博
李月
庞凤春
曹雪
肖月磊
吴艺凡
于静
刘静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Sensor Technology Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Sensor Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd, Beijing BOE Sensor Technology Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN202110073952.6A priority Critical patent/CN114859547A/zh
Publication of CN114859547A publication Critical patent/CN114859547A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes

Abstract

本发明提供了一种节能光学模组，属于节能技术领域。其中，节能光学模组，包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板；位于所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的光子晶体功能层，所述光子晶体功能层包括至少两种不同介电常数的材料，所述至少两种不同介电常数的材料周期性排列，在控制场作用下，所述光子晶体功能层的反射峰位置可调。本发明的技术方案能够实现节能环保的光学模组。

Description

节能光学模组
技术领域
本发明涉及节能技术领域，特别是指一种节能光学模组。
背景技术
当今建筑和交通领域，玻璃材质被广泛采用。玻璃是室内外和车内外的光线的传播媒介，同时也是热量的传播媒介。例如在夏季，大量的太阳辐射通过玻璃进入室内、车内，使得室内和车内温度很高，需要消耗大量电力资源降低温度，不能满足节能环保的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种节能光学模组，能够实现节能环保的光学模组。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，本发明的实施例提供一种节能光学模组，包括：
相对设置的第一透明基板和第二透明基板；
位于所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的光子晶体功能层，所述光子晶体功能层包括至少两种不同介电常数的材料，所述至少两种不同介电常数的材料周期性排列，在控制场作用下，所述光子晶体功能层的反射峰位置可调。
一些实施例中，所述光子晶体功能层包括：
多个微球，所述多个微球在第一平面和第二平面上均阵列排布，所述第一平面与所述第一透明基板平行，所述第二平面与所述第一透明基板垂直；
填充在相邻微球之间的水凝胶，所述水凝胶的体积随温度变化，能够改变相邻微球之间的间距。
一些实施例中，所述微球的材料选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、二氧化钛、碳。
一些实施例中，所述水凝胶的材料选自聚乙二醇类、聚丙烯酰类、壳聚糖、偶氮苯衍生物、羧甲基淀粉。
一些实施例中，所述光子晶体功能层包括：
第一透明电极和第二透明电极；
周期性多孔结构，所述周期性多孔结构包括在第一平面和第二平面上均阵列排布的多个孔，所述第一平面与所述第一透明基板平行，所述第二平面与所述第一透明基板垂直；
填充在所述孔内的液晶，在所述第一透明电极和所述第二透明电极的电场作用下，所述液晶能够偏转使得在垂直于所述第一透明基板方向上的折射率发生变化。
一些实施例中，所述孔的直径为50-700nm。
一些实施例中，所述周期性多孔结构的材料选自二氧化硅、二氧化钛、聚苯乙烯、碳。
一些实施例中，所述第一透明基板和所述第二透明基板采用玻璃。
本发明的实施例还提供一种节能光学模组的工作方法，应用于如上所述的节能光学模组，所述工作方法包括：
检测环境温度；
在环境温度大于第一预设值时，调整所述光子晶体功能层的反射峰位于0.72μm～2.5μm之间；
在环境温度小于第二预设值时，调整所述光子晶体功能层的反射峰位于0.72μm～2.5μm之外，所述第二预设值小于所述第一预设值。
一些实施例中，所述工作方法包括：
通过控制施加在所述第一透明电极和所述第二透明电极上的电信号，调整所述光子晶体功能层的反射峰位置。
本发明的实施例具有以下有益效果：
节能光学模组包括位于第一透明基板和第二透明基板之间的光子晶体功能层，光子晶体功能层包括至少两种不同介电常数的材料，至少两种不同介电常数的材料周期性排列，在控制场作用下，光子晶体功能层的反射峰位置可调，这样当环境温度比较高时，可以控制光子晶体功能层主要反射可见光的长波波段及红外光这些波段，这些波段的光携带大量热量，被光子晶体功能层反射回外界环境，大幅减少内部环境接收到的辐射热能，减少制冷所需的能量；当环境温度比较低时，可以控制光子晶体功能层主要反射紫外光及蓝紫光这些波段，光子晶体功能层对携带大量辐射热能的其他波段可见光及红外光透过率很高，这些波段的光携带大量热量进入内部环境，成为供暖的热量，减少供暖所需的能量，从而实现节能环保。
附图说明
图1为本发明实施例水凝胶光子晶体功能层的结构示意图；
图2和图3为本发明实施例水凝胶光子晶体功能层反射波段调节的示意图；
图4为本发明实施例采用液晶的光子晶体功能层的结构示意图；
图5和图6为本发明实施例采用液晶的光子晶体功能层反射波段调节的示意图；
图7为太阳光黑体辐射谱和光子晶体功能层反射峰的示意图；
图8为本发明实施例节能光学模组的应用场景示意图。
附图标记
101 第一透明基板
102 第二透明基板
103 微球
104 水凝胶
10 光子晶体功能层
111 第一透明基板
112 第二透明基板
113 第一透明电极
114 第二透明电极
115 周期性多孔结构
116 液晶
20 光子晶体功能层
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
到达地面的太阳辐射中，波长为0.72μm～2.5μm的红外区占总能量50％，波长为0.4～0.72μm的可见光区占总能量的45％，波长为0.2μm～0.4μm的紫外区只占总能量5％。由此可知，太阳光的能量是有明显的波段差异的，主要集中在可见光区和红外光区。通过调节光学模组对紫外、可见光、红外等不同波段的透过率，可以实现调节室内外和车内外的热量传递的目的。具体分析如下：在炎热的夏天，通过降低红外光、可见光的透过率，可以降低室内接受到的太阳能量，继而降低室内温度，节约降温消耗的电能。相反，在寒冷的冬天，通过增加红外光、可见光的透过率，可以提高室内温度，节约能源。
目前节能玻璃的主要类型有双层中空结构玻璃、低辐射玻璃(low-E)等，这些节能玻璃对不同波段的光透过率保持不变，无法根据外界环境温度，改变不同波段的透过率，无法适用夏季、冬季等不同气温状况。
本发明的实施例提供一种节能光学模组，能够实现节能环保。
本发明的实施例提供一种节能光学模组，包括：
相对设置的第一透明基板和第二透明基板；
位于所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的光子晶体功能层，所述光子晶体功能层包括至少两种不同介电常数的材料，所述至少两种不同介电常数的材料周期性排列，在控制场作用下，所述光子晶体功能层的反射峰位置可调。
光子晶体(Photonic Crystal)是由两种或两种以上不同介电常数的材料周期性排列的有序结构。光子晶体具有众多光学特性，其中最突出特性是其具有光子带隙(Photonic Band-Gap,简称为PBG)。光子带隙由周期结构的布拉格衍射引起，它表示一个窄的波频率范围——位于该频率段的光波在通过光子晶体时，在光子晶体内部任何方向都无法传播。光子带隙表现为光子晶体对特定频率段光的强烈反射。
本实施例中，节能光学模组包括位于第一透明基板和第二透明基板之间的光子晶体功能层，光子晶体功能层包括至少两种不同介电常数的材料，至少两种不同介电常数的材料周期性排列，在控制场作用下，光子晶体功能层的反射峰位置可调，这样当环境温度比较高时，可以控制光子晶体功能层主要反射可见光的长波波段及红外光这些波段，这些波段的光携带大量热量，被光子晶体功能层反射回外界环境，大幅减少内部环境接收到的辐射热能，减少制冷所需的能量；当环境温度比较低时，可以控制光子晶体功能层主要反射紫外光及蓝紫光这些波段，光子晶体功能层对携带大量辐射热能的其他波段可见光及红外光透过率很高，这些波段的光携带大量热量进入内部环境，成为供暖的热量，减少供暖所需的能量，从而实现节能环保。
一些实施例中，以光子晶体功能层包括两种不同介电常数的材料为例，如图1所示，所述光子晶体功能层10位于相对设置的第一透明基板101和第二透明基板102之间，光子晶体功能层10包括：
多个微球103，所述多个微球103在第一平面和第二平面上均阵列排布，所述第一平面与所述第一透明基板101平行，所述第二平面与所述第一透明基板101垂直；
填充在相邻微球103之间的水凝胶104，所述水凝胶104的体积随温度变化，能够改变相邻微球103之间的间距。
水凝胶是一种通过非共价相互作用组装而成的软物质材料。在光子晶体缝隙填充交联密度很低的聚合物可以构成水凝胶光子晶体功能层。水凝胶存在相转变温度，当温度高于相转变温度时，体积发生突变。水凝胶体积的溶胀、收缩，可以带动光子晶体晶格周期的变化，使光子晶体功能层的反射波段发生改变。
本实施例中，微球103周期性排布组成了周期性结构，水凝胶填充在相邻微球103之间，当环境温度变化时，水凝胶的体积发生变化，导致相邻微球103之间的距离发生变化。其中，微球103的材料可以选自聚苯乙烯PS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、二氧化硅、二氧化钛、碳C。水凝胶104的材料可以选自聚乙二醇类、聚丙烯酰类、壳聚糖、偶氮苯衍生物、羧甲基淀粉，这些材料为温敏聚合物，在温度变化时会发生大程度体积溶胀、收缩。
本实施例中，光子晶体功能层的光子带隙由微观有序的周期性结构产生布拉格衍射，其光子带隙的中心波长位置(反射峰位置)可以通过Bragg方程计算：
Figure BDA0002906907630000061
其中，λmax是光子带隙的衍射峰的中心波长；D(111)用以表征相邻微球之间的距离，θ是光线的入射角，以球形颗粒为例，其入射角θ为90°；
neff是光子晶体两种不同介电材料的平均折射率，其计算公式为：
neff 2＝f1n1 2+(1-f1)n2 2 (1.2)
此实施例中，n1是微球103的折射率，f1是微球103在光子晶体功能层中的体积分数，其数值约等于0.74，n2为水凝胶104的折射率；
综上，通过改变D(111)和neff两项参数，可以改变光子晶体结构的反射峰中心波长位置λmax。
本实施例中，neff的值不会发生变化，但是当环境温度发生变化时，水凝胶的体积发生变化，导致相邻微球103之间的距离发生变化，D(111)的值也会发生变化，这样通过D(111)的值随温度改变的自发变化，实现反射波段λmax的自调节。
图2和图3为本发明实施例水凝胶光子晶体功能层反射波段调节的示意图，如图2所示，在低温状态下：假定气温T1为-5℃，水凝胶光子晶体功能层的体积在低温条件下，数值较小为V1，此时水凝胶光子晶体功能层中的微球103处于面心立方紧密堆积状态，以所用微球103直径为180nm，水凝胶为聚丙烯酰胺，折射率为1.452为例，由公式(1.1)计算得到，光子晶体功能层10反射峰中心波长λmax＝350nm，此时主要反射紫外光及蓝紫光，如图2中(a)所示，这时节能光学模组对携带大量辐射热能的其他波段可见光及红外光透过率很高，大量的太阳辐射热能随透射光进入内部环境，成为供暖的热量，如图2中(b)所示。
如图3所示，在高温状态下：假定气温T2为35℃，高于水凝胶104的相转变温度，光子晶体功能层10的体积膨胀至V2，假定V2＝1.94V1。根据公式1.1计算，此时光子晶体功能层10的反射峰中心波长λmax＝750nm，此时主要反射可见光的长波波段及红外光，如图3中(a)所示。这些波段的光携带大量热量，被光子晶体功能层10反射回外界环境，大幅减少内部环境接收到的辐射热能，减少制冷所需的能量，如图3中(b)所示。
本实施例中，可以根据外界温度的变化，自发改变节能光学模组的反射峰的波长位置，在炎热的夏季反射可见光以及红外光，减少太阳辐射能量输入；在寒冷的冬季，改为反射紫外光以及蓝紫光，不影响其余可见光及红外光的辐射能量进入室内环境。其中，节能光学模组中的透明基板可以采用玻璃，也可以采用石英等其他透明硬质材料。
一些实施例中，如图4所示，所述光子晶体功能层20位于相对设置的第一透明基板111和第二透明基板112之间，所述光子晶体功能层20包括：
第一透明电极113和第二透明电极114；
周期性多孔结构115，所述周期性多孔结构115包括在第一平面和第二平面上均阵列排布的多个孔，所述第一平面与所述第一透明基板111平行，所述第二平面与所述第一透明基板111垂直；
填充在所述孔内的液晶116，在所述第一透明电极113和所述第二透明电极114的电场作用下，所述液晶116能够偏转使得在垂直于所述第一透明基板111方向上的折射率发生变化。
液晶是一种双折射材料，在特定方向上的折射率可以通过电压调节快速变化。将液晶填充于周期性多孔结构115中，通过电压调控改变液晶在垂直于所述第一透明基板111方向上的折射率，可以调节反射峰位置变化。
其中，第一透明电极113和第二透明电极114可以采用整层的透明导电材料，比如氧化铟锡ITO；液晶116可以采用某高折射率液晶。所述周期性多孔结构115的材料可以选自二氧化硅、二氧化钛、聚苯乙烯、碳，制备方法包括物理加工法、溶胶-凝胶法、液相沉积法。其中，周期性多孔结构115的孔的直径为50-700nm。
本实施例中，周期性多孔结构115为反式蛋白石光子晶体结构，其反射峰中心波长位置可以通过Bragg方程计算：
Figure BDA0002906907630000081
其中，λmax是光子带隙的衍射峰的中心波长；D(111)用以表征相邻孔之间的距离，θ是光线的入射角，以球形孔为例，其入射角θ为90°；
neff是光子晶体两种不同介电材料的平均折射率，其计算公式为：
neff 2＝f1n1 2+(1-f1)n2 2 (1.2)
此实施例中，n1是液晶116的折射率，f1是液晶116在光子晶体功能层20中的体积分数，n2为周期性多孔结构115的折射率；
综上，通过改变D(111)和neff两项参数，可以改变光子晶体结构的反射峰中心波长位置λmax。
本实施例中，D(111)的值不会发生变化，但是通过改变第一透明电极和第二透明电极之间的电场，能够改变液晶116在垂直于所述第一透明基板111方向上的折射率n1，进而改变neff 2，实现反射波段λmax的自调节。
以周期性多孔结构115材料为二氧化钛，折射率n2＝2.76，孔径d＝220nm为例，在低温状态下，如图5所示，第一透明电极113电压为5V，第二透明电极114接地，填充的液晶受电压作用垂直取向，此时垂直基板方向上液晶116的折射率为1.513。由式1.1计算，此时光子晶体功能层20的反射峰中心波长λmax＝350nm，此时光子晶体功能层20主要反射紫外光及蓝紫光，对携带大量辐射热能的其他波段可见光及红外光透过率很高，大量的太阳辐射热能随透射光进入内部环境，成为供暖的热量。
以周期性多孔结构115材料为二氧化钛，折射率n2＝2.76，孔径d＝220nm为例，在高温状态下，如图6所示，第一透明电极113电压为0V，第二透明电极114接地，填充的液晶平行取向，此时垂直基板方向上液晶116的折射率为1.908。由式1.1计算，此时光子晶体功能层20的反射峰中心波长λmax＝750nm，此时光子晶体功能层20主要反射可见光的长波波段及红外光，这些波段的光携带大量热量，被光子晶体功能层20反射回外界环境，大幅减少内部环境接收到的辐射热能，减少制冷所需的能量。
本实施例中，通过控制第一透明电极113和第二透明电极114之间形成的电场，调节液晶116的折射率，进而实现电控调节太阳光透过波段。在炎热的夏季反射可见光以及红外光，减少太阳辐射能量输入；在寒冷的冬季，改为反射紫外光以及蓝紫光，不影响其余可见光及红外光的辐射能量进入室内环境。其中，节能光学模组中的透明基板可以采用玻璃，也可以采用石英等其他透明硬质材料。
本申请的上述实施例中，节能光学模组可以选择性的透过不同波段太阳光，可以用作节能建筑幕墙、节能车窗玻璃等，市场庞大，应用前景广阔。
太阳辐射的频率分布满足黑体辐射定律，如下式，其中Mbb(λ,T)为太阳在单位面积内，在单位时间、单位立体角、单位频率间隔(单色)上的辐射率，是波长λ和温度T的函数。其余参数：h为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数。太阳光谱曲线如图7中(a)所示。
Figure BDA0002906907630000091
太阳光达到地球表面的总辐射功率M(201)为1368w/m2。
一具体应用场景中，如图8所示，节能光学模组可以用作节能玻璃，北方夏季正午为高温状态，此时节能玻璃反射太阳光202的光谱如图7中(b)所示，反射峰中心波长位于λmax＝750nm附近，反射强度极大值80％，主要反射近红外以及长波部分可见光，计算的反射太阳光202的辐射功率为148.15W/m2，透射进入室内或车内的太阳光203会引起内部环境温度升高；北方正午的太阳高度角α约为70°，计算1m2的节能玻璃所反射的辐射功率为139.17W，忽略空调制冷能量效率的情况，可以节约室内、车内空调204耗电139.17W，效果显著。
本发明的实施例还提供一种节能光学模组的工作方法，应用于如上所述的节能光学模组，所述工作方法包括：
检测环境温度；
在环境温度大于第一预设值时，调整所述光子晶体功能层的反射峰位于0.72μm～2.5μm之间；
在环境温度小于第二预设值时，调整所述光子晶体功能层的反射峰位于0.72μm～2.5μm之外，所述第二预设值小于所述第一预设值。
其中，第一预设值可以为25-30摄氏度，第二预设值可以为10-15摄氏度，当然，第一预设值并不局限为25-30摄氏度，第二预设值并不局限为10-15摄氏度，还可以根据需要设计为其他值。
这样当环境温度比较高时，可以控制光子晶体功能层主要反射可见光的长波波段及红外光这些波段，这些波段的光携带大量热量，被光子晶体功能层反射回外界环境，大幅减少内部环境接收到的辐射热能，减少制冷所需的能量；当环境温度比较低时，可以控制光子晶体功能层主要反射紫外光及蓝紫光这些波段，光子晶体功能层对携带大量辐射热能的其他波段可见光及红外光透过率很高，这些波段的光携带大量热量进入内部环境，成为供暖的热量，减少供暖所需的能量，从而实现节能环保。
一些实施例中，如图4所示，所述光子晶体功能层位于相对设置的第一透明基板111和第二透明基板112之间，所述光子晶体功能层20包括：
第一透明电极113和第二透明电极114；
周期性多孔结构115，所述周期性多孔结构115包括在第一平面和第二平面上均阵列排布的多个孔，所述第一平面与所述第一透明基板111平行，所述第二平面与所述第一透明基板111垂直；
填充在所述孔内的液晶116，在所述第一透明电极113和所述第二透明电极114的电场作用下，所述液晶116能够偏转使得在垂直于所述第一透明基板111方向上的折射率发生变化。
液晶是一种双折射材料，在特定方向上的折射率可以通过电压调节快速变化。将液晶填充于周期性多孔结构115中，通过控制施加在所述第一透明电极和所述第二透明电极上的电信号，改变液晶在垂直于所述第一透明基板111方向上的折射率，可以调节反射峰位置变化。
需要说明，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于实施例而言，由于其基本相似于产品实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见产品实施例的部分说明即可。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种节能光学模组，其特征在于，包括：
相对设置的第一透明基板和第二透明基板；
位于所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的光子晶体功能层，所述光子晶体功能层包括至少两种不同介电常数的材料，所述至少两种不同介电常数的材料周期性排列，在控制场作用下，所述光子晶体功能层的反射峰位置可调。
2.根据权利要求1所述的节能光学模组，其特征在于，所述光子晶体功能层包括：
多个微球，所述多个微球在第一平面和第二平面上均阵列排布，所述第一平面与所述第一透明基板平行，所述第二平面与所述第一透明基板垂直；
填充在相邻微球之间的水凝胶，所述水凝胶的体积随温度变化，能够改变相邻微球之间的间距。
3.根据权利要求2所述的节能光学模组，其特征在于，所述微球的材料选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、二氧化钛、碳。
4.根据权利要求2所述的节能光学模组，其特征在于，所述水凝胶的材料选自聚乙二醇类、聚丙烯酰类、壳聚糖、偶氮苯衍生物、羧甲基淀粉。
5.根据权利要求1所述的节能光学模组，其特征在于，所述光子晶体功能层包括：
第一透明电极和第二透明电极；
周期性多孔结构，所述周期性多孔结构包括在第一平面和第二平面上均阵列排布的多个孔，所述第一平面与所述第一透明基板平行，所述第二平面与所述第一透明基板垂直；
填充在所述孔内的液晶，在所述第一透明电极和所述第二透明电极的电场作用下，所述液晶能够偏转使得在垂直于所述第一透明基板方向上的折射率发生变化。
6.根据权利要求5所述的节能光学模组，其特征在于，所述孔的直径为50-700nm。
7.根据权利要求5所述的节能光学模组，其特征在于，所述周期性多孔结构的材料选自二氧化硅、二氧化钛、聚苯乙烯、碳。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的节能光学模组，其特征在于，所述第一透明基板和所述第二透明基板采用玻璃。
9.一种节能光学模组的工作方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8中任一项所述的节能光学模组，所述工作方法包括：
检测环境温度；
在环境温度大于第一预设值时，调整所述光子晶体功能层的反射峰位于0.72μm～2.5μm之间；
在环境温度小于第二预设值时，调整所述光子晶体功能层的反射峰位于0.72μm～2.5μm之外，所述第二预设值小于所述第一预设值。
10.根据权利要求9所述的节能光学模组的工作方法，其特征在于，应用于如权利要求5所述的节能光学模组，所述工作方法包括：
通过控制施加在所述第一透明电极和所述第二透明电极上的电信号，调整所述光子晶体功能层的反射峰位置。
CN202110073952.6A 2021-01-20 2021-01-20 节能光学模组 Pending CN114859547A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110073952.6A CN114859547A (zh) 2021-01-20 2021-01-20 节能光学模组

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110073952.6A CN114859547A (zh) 2021-01-20 2021-01-20 节能光学模组

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114859547A true CN114859547A (zh) 2022-08-05

Family

ID=82622934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110073952.6A Pending CN114859547A (zh) 2021-01-20 2021-01-20 节能光学模组

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114859547A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006323231A (ja) * 2005-05-20 2006-11-30 Ricoh Co Ltd 光学素子及びその製造方法
JP2008275989A (ja) * 2007-05-01 2008-11-13 Fujifilm Corp 自動車部材
US20130128336A1 (en) * 2010-04-05 2013-05-23 Kenneth A. Dean Spectrum-modulated smart windows
CN111690331A (zh) * 2020-05-07 2020-09-22 复旦大学 基于光子准晶材料的透明隔热防紫外线薄膜及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006323231A (ja) * 2005-05-20 2006-11-30 Ricoh Co Ltd 光学素子及びその製造方法
JP2008275989A (ja) * 2007-05-01 2008-11-13 Fujifilm Corp 自動車部材
US20130128336A1 (en) * 2010-04-05 2013-05-23 Kenneth A. Dean Spectrum-modulated smart windows
CN111690331A (zh) * 2020-05-07 2020-09-22 复旦大学 基于光子准晶材料的透明隔热防紫外线薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
伊东: "可响应光子晶体的制备与性能研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库, pages 1 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Passive daytime radiative cooling: Fundamentals, material designs, and applications
Alrashidi et al. Thermal performance of semitransparent CdTe BIPV window at temperate climate
Kim et al. Switchable diurnal radiative cooling by doped VO 2
Ye et al. The route to a perfect window
US8593581B2 (en) Thermally switched optical downconverting filter
Zhao et al. Optically-switchable thermally-insulating VO2-aerogel hybrid film for window retrofits
CN111273384B (zh) 一种紫外-可见光-近红外波段的超宽带吸收器
US20150205021A1 (en) Metamaterial for improved energy efficiency
Liu et al. A dual-layer polymer-based film for all-day sub-ambient radiative sky cooling
Granqvist et al. Materials for solar energy conversion: An overview
Arnesano et al. Optimization of the thermochromic glazing design for curtain wall buildings based on experimental measurements and dynamic simulation
Zhao et al. Light and thermal management of the semi-transparent radiative cooling glass for buildings
CN106972068A (zh) 提高太阳能光伏发电板光伏转换效率的方法
CN111883936A (zh) 基于超构材料的太赫兹电磁吸收器
Zhao et al. Tunable thermal management based on solar heating and radiative cooling
Zhao et al. Performance analysis of a broadband selective absorber/emitter for hybrid utilization of solar thermal and radiative cooling
WO2018227870A1 (zh) 一种反射比例可调节的红外反射器件
Luo et al. Enhanced passive radiative cooling coating with Y2O3 for thermal management of building
CN203684965U (zh) 节能发电一体窗
CN105334643A (zh) 一种智能玻璃
Su et al. Review of daytime radiative cooling technologies and control methods
Yin et al. Realization of an efficient radiative cooling emitter with double layer inorganic SiO2 and TiO2 metamaterial
CN114859547A (zh) 节能光学模组
Zhao et al. Considerations of passive radiative cooling
Zhao et al. Low-emissivity interior wall strategy for suppressing overcooling in radiatively cooled buildings in cold environments

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination