CN117631394A - 自适应光调控装置、自适应光调控系统及自适应光调控方法 - Google Patents
自适应光调控装置、自适应光调控系统及自适应光调控方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种自适应光调控装置、自适应光调控系统及自适应光调控方法，自适应光调控装置包括第一透明结构、第二透明结构、第一透明导电结构、第二透明导电结构、光响应结构、离子存储结构、电解质结构和电致变色结构。其优点在于，功耗低：在电致变色结构的颜色发生改变的情况下，无须继续施加电压即可维持电致变色结构的颜色不发生变化；自适应透过率调控：可以根据外界光照的强弱调控自适应光调控装置的透过率；自适应电压调控：根据离子嵌入速率和速度，可以自适应调控施加在自适应光调控装置上的电压，增加自适应光调控装置的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及自适应光调控技术领域，尤其涉及一种自适应光调控装置、、自适应光调控系统及自适应光调控方法。
背景技术
调光玻璃技术在日常生活中得到了很大的应用，相较于普通的玻璃、毛玻璃或者某些有专用挡光涂层的特殊玻璃，调光玻璃的优点在于其透过率可调，可以根据人们的相应需求进行调整，从而达到挡光或者透光的效果。
调光玻璃技术主要有以下两种：
1)基于液晶技术：利用电压改变液晶分子的排列顺序进行调光。液晶调光玻璃是在玻璃之间夹入一层液晶调光薄膜。当液晶薄膜未施加电压时，薄膜中液晶分子呈现杂乱分布，对光有强烈的散射作用，透过率较低，因此玻璃处于不透光状态。当在两层透明的导电膜之间施加电压后，液晶分子在电场的作用下呈现定向排列，薄膜对光的散射作用减弱，因而呈透明状态，从而形成了调光玻璃。
2)基于电致变色材料：在普通玻璃之间夹一层电致变色薄膜，电致变色薄膜中包含电解质层与电致变色层等，当施加电压时，电解质层中的离子可以进入或者离开电致变色层，使得电致变色薄膜的透过率发生变化，从而实现调光玻璃。
在不同场景下，对调光玻璃的要求不同。一般地，当夏季太阳光强烈时，人们希望尽可能地减少它的透过，而当冬季太阳光较弱时，则希望增加它的透过。
然而，传统调光玻璃技术需要增加额外传感器或者依靠人为操作来根据光的强弱调整透过率，增加了系统的成本和操作复杂度。
目前针对相关技术中存在的需要额外增加传感器、依靠人为操作控制透过率、成本高、操作复杂等问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种自适应光调控装置、、自适应光调控装置的制备方法、自适应光调控系统及自适应光调控方法，以解决相关技术中存在的需要额外增加传感器、依靠认为操作控制透过率、成本高、操作复杂等问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
第一方面，提供一种自适应光调控装置，包括：
第一透明结构；
第二透明结构，所述第二透明结构与所述第一透明结构相对设置；
第一透明导电结构，所述第一透明导电结构设置于所述第一透明结构靠近所述第二透明结构的一侧；
第二透明导电结构，所述第二透明导电结构设置于所述第二透明结构靠近所述第一透明结构的一侧；
光响应结构，所述光响应结构设置于所述第一透明导电结构与所述第二透明导电结构之间，用于在无光照射的情况下呈不导通状态以及在光照射的情况下呈导通状态，，其中，光的波长为200nm～2000nm；
离子存储结构，所述离子存储结构设置于所述第一透明导电结构与所述第二透明导电结构之间，并位于所述光响应结构的一侧；
电解质结构，所述电解质结构设置于所述第一透明导电结构与所述第二透明导电结构之间，并位于所述离子存储结构的一侧；
电致变色结构，所述电致变色结构设置于所述第一透明导电结构与所述第二透明导电结构之间，并位于所述电解质结构的一侧。
在其中的一些实施例中，所述第一透明结构包括刚性透明材料、柔性透明材料。
在其中的一些实施例中，所述第一透明结构包括玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯。
在其中的一些实施例中，所述第一透明结构的厚度为1um～10cm。
在其中的一些实施例中，所述第一透明结构的厚度为125um。
在其中的一些实施例中，所述第二透明结构包括刚性透明材料、柔性透明材料。
在其中的一些实施例中，所述第二透明结构包括玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯。
在其中的一些实施例中，所述第二透明结构的厚度为1um～10cm。
在其中的一些实施例中，所述第二透明结构的厚度为125um。
在其中的一些实施例中，所述第一透明导电结构包括透明导电材料。
在其中的一些实施例中，所述第一透明导电结构包括氧化铟锡。
在其中的一些实施例中，所述第一透明导电结构的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，所述第一透明导电结构的厚度为10nm～200nm。
在其中的一些实施例中，所述第二透明导电结构包括透明导电材料。
在其中的一些实施例中，所述第二透明导电结构包括氧化铟锡。
在其中的一些实施例中，所述第二透明导电结构的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，所述第二透明导电结构的厚度为10nm～200nm。
在其中的一些实施例中，所述光响应结构包括高阻态材料、与所述第一透明导电结构形成整流结构的材料。
在其中的一些实施例中，所述光响应结构包括二氧化钛、氮化镓、氧化锌、钙钛矿材、碲镉汞。
在其中的一些实施例中，所述光响应结构的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，所述光响应结构的厚度为10nm～30nm。
在其中的一些实施例中，所述离子存储结构包括与所述光响应结构进行欧姆接触的材料。
在其中的一些实施例中，所述离子存储结构包括有机小分子、有机聚合物、金属有机化合物中的任意一种或多种的组合。
在其中的一些实施例中，所述离子存储结构的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，所述离子存储结构的厚度为30nm～300nm。
在其中的一些实施例中，所述电解质结构包括液态电解质、凝胶电解质、固态电解质。
在其中的一些实施例中，所述电解质结构包括含有锂的电解质溶液、含锂的固态电解质、含锂的凝胶状电解质。
在其中的一些实施例中，所述电解质结构的厚度≥10nm。
在其中的一些实施例中，所述电解质结构的厚度为1um。
在其中的一些实施例中，所述电致变色结构包括电致变色材料。
在其中的一些实施例中，所述电致变色结构包括有机小分子、有机聚合物、金属有机化合物中的任意一种或多种的组合。
在其中的一些实施例中，所述电致变色结构的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，所述电致变色结构的厚度为30nm～300nm。
第二方面，提供一种自适应光调控系统，包括：
如第一方面所述的自适应光调控装置；
控制装置，所述控制装置与所述自适应光调控装置连接，用于调节施加于自适应光调控装置的电压。
在其中的一些实施例中，所述控制装置包括：
驱动单元，所述驱动单元与所述自适应光调控装置连接，用于调节施加于自适应光调控装置的电压
控制单元，所述控制单元与所述驱动单元连接，用于向所述驱动单元传输电压控制指令；
电源单元，所述电源单元与所述控制单元连接，用于供电；
电流监测单元，所述电流监测单元与所述控制单元连接，用于监测所述自适应光调控装置的电流以及第一转移电量。
第三方面，提供一种自适应光调控方法，应用于如第一方面所述的自适应光调控装置或如第二方面所述的自适应光调控系统，其特征在于，包括：
获取施加电压指令；
在所述施加电压指令为第一施加电压指令的情况下，根据所述第一施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于调光模式，其中，在自适应光调控装置处于调光模式的情况下，自适应光调控装置的透过率随着环境光强度的增加而降低；
在所述施加电压指令为第二施加电压指令的情况下，根据所述第二施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加反向电压，以使自适应光调控装置处于恢复模式；
在所述施加电压指令为第三施加电压指令的情况下，根据所述第三施加电压指令停止向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于显示模式。
在其中的一些实施例中，还包括：
获取离子嵌入速度；
判断所述离子嵌入速度与速度阈值是否匹配；
在所述离子嵌入速度与所述速度阈值不匹配的情况下，生成电压调节指令，以使所述离子嵌入速度与所述速度阈值匹配。
在其中的一些实施例中，还包括：
获取离子嵌入数量，其中，所述离子嵌入数量与环境光强度呈正比；
判断所述离子嵌入数量是否达到数量阈值；
在所述离子嵌入数量达到所述数量阈值的情况下，生成第三施加电压指令。
在其中的一些实施例中，还包括：
在自适应光调控装置处于调光模式的情况下，获取离子嵌入数量，其中，所述离子嵌入数量与环境光强度呈正比；
获取第二施加电压指令，其中，所述第二施加电压指令的电压与所述离子嵌入数量相匹配；
根据所述第二施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加反向电压，以使自适应光调控装置处于恢复模式；
判断自适应光调控装置是否恢复至初始状态；
在自适应光调控装置恢复至初始状态的情况下，生成第三施加电压指令；
根据所述第三施加电压指令停止向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于显示模式。
在其中的一些实施例中，还包括：
在自适应光调控装置处于调光模式的情况下，获取自适应光调控装置处于调光模式的维持时间以及自适应光调控装置的移动电量；
判断所述维持时间是否达到预设维持时间；
在所述维持时间达到所述预设维持时间的情况下，获取第二施加电压指令，其中，所述第二施加电压指令与所述移动电量相匹配；
根据所述第二施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加反向电压，以使自适应光调控装置处于恢复模式；
判断自适应光调控装置是否恢复至初始状态；
在自适应光调控装置恢复至初始状态的情况下，生成第一施加电压指令；
根据所述第一施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于调光模式，以根据环境光强度调控自适应光调控装置的透过率。
本发明的一种自适应光调控装置、自适应光调控系统及自适应光调控方法，与现有技术相比，具有如下技术效果：
1)功耗低：在电致变色结构的颜色发生改变的情况下，无须继续施加电压即可维持电致变色结构的颜色不发生变化；
2)自适应透过率调控：可以根据外界光照的强弱调控自适应光调控装置的透过率；
3)自适应电压调控：根据离子嵌入速率和速度，可以自适应调控施加在自适应光调控装置上的电压，增加自适应光调控装置的稳定性。
附图说明
图1是根据本发明实施例的自适应光调控装置的剖面图；
图2是根据本发明实施例的自适应光调控系统的框架图；
图3是根据本发明实施例的控制装置的框架图；
图4是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(一)；
图5是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(二)；
图6是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(三)；
图7是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(四)；
图8是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(五)。
其中的附图标记为：100、自适应光调控装置；110、第一透明结构；120、、第二透明结构；130、第一透明导电结构；140、第二透明导电结构；150、光响应结构；160、离子存储结构；170、电解质结构；180、电致变色结构；
200、控制装置；210、驱动单元；220、控制单元；230、电源单元；240、电流监测单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
本实施例涉及本发明的自适应光调控装置及自适应光调控装置的制备方法。
本发明的一个示意性实施例。如图1所示，一种自适应光调控装置100，包括第一透明结构110、第二透明结构120、第一透明导电结构130、第二透明导电结构140、光响应结构150、离子存储结构160、电解质结构170和电致变色结构180。其中，第二透明结构120与第一透明结构110相对设置；第一透明导电结构130设置于第一透明结构110靠近第二透明结构120的一侧；第二透明导电结构140设置于第二透明结构120靠近第一透明结构110的一侧；光响应结构150设置于第一透明导电结构130与第二透明导电结构140之间，用于在无光照射的情况下呈不导通状态以及在光照射的情况下呈导通状态；离子存储结构160设置于第一透明导电结构130与第二透明导电结构140之间，并位于光响应结构150的一侧；电解质结构170设置于第一透明导电结构130与第二透明导电结构140之间，并位于离子存储结构160的一侧；电致变色结构180设置于第一透明导电结构130与第二透明导电结构140之间，并位于电解质结构170的一侧。
其中，光的波长为200nm～2000nm。即光包括紫外光、可见光、红外光。
第一透明结构110由透明材料制备而成，包括但不限于刚性透明材料、、柔性透明材料。
在其中的一些实施例中，第一透明结构110由玻璃制备而成，包括但不限于硼硅玻璃、石英玻璃、钠钙玻璃。
在其中的一些实施例中，第一透明结构110由聚对苯二甲酸乙二醇酯制备而成。
在其中的一些实施例中，第一透明结构110的厚度为1um～10cm。
在其中的一些实施例中，第一透明结构110的厚度为125um。
第二透明结构120由透明材料制备而成，包括但不限于刚性透明材料、、柔性透明材料。
在其中的一些实施例中，第二透明结构120由玻璃制备而成，包括但不限于硼硅玻璃、石英玻璃、钠钙玻璃。
在其中的一些实施例中，第二透明结构120由聚对苯二甲酸乙二醇酯制备而成。
第二透明结构120的尺寸与第一透明结构110的尺寸相匹配。一般地，第二透明结构120的径向尺寸(如直径、长度、宽度)等于第一透明结构110的径向尺寸(如直径、长度、宽度)。
在其中的一些实施例中，第二透明结构120的厚度为1um～10cm。
在其中的一些实施例中，第二透明结构120的厚度为125um。
第一透明导电结构130由透明导电材料制备而成，包括但不限于氧化铟锡(ITO)、TCO导电玻璃(FTO)、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)等。
第一透明导电结构130的尺寸与第一透明结构110的尺寸相匹配。一般地，第一透明导电结构130的径向尺寸(如直径、长度、宽度)等于第一透明结构110的径向尺寸(如直径、长度、宽度)。
在其中的一些实施例中，第一透明导电结构130的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，第一透明导电结构130的厚度为10nm～200nm。
第二透明导电结构140由透明导电材料制备而成，包括但不限于氧化铟锡(ITO)、TCO导电玻璃(FTO)、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)等。
第二透明导电结构140的尺寸与第二透明结构120的尺寸相匹配。一般地，第二透明导电结构140的径向尺寸(如直径、长度、宽度)等于第二透明结构120的径向尺寸(如直径、长度、宽度)。
在其中的一些实施例中，第二透明导电结构140的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，第二透明导电结构140的厚度为10nm～200nm。
光响应结构150包括高阻态材料、与第一透明导电结构130形成整流结构(如PN结或肖特基结)的材料，包括但不限于二氧化钛、氮化镓、氧化锌、钙钛矿材、碲镉汞等。
光响应结构150的尺寸与第一透明导电结构130的尺寸相匹配。一般地，光响应结构150的径向尺寸(如直径、长度、宽度)等于第一透明导电结构130的径向尺寸(如直径、长度、宽度)。
在其中的一些实施例中，光响应结构150的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，光响应结构150的厚度为10nm～30nm。
离子存储结构160由与光响应结构150进行欧姆接触的材料制备而成，包括有机小分子、有机聚合物、金属有机化合物中的任意一种或多种的组合。
在其中的一些实施例中，有机小分子包括甲基紫精或紫罗精。
在其中的一些实施例中，有机聚合物包括聚二炔、聚苯胺、聚嚷吩、聚呲咯中的任意一种或多种的组合。
在其中的一些实施例中，金属有机化合物包括金属有机鳌合物。
离子存储结构160的尺寸与光响应结构150的尺寸相匹配。一般地，离子存储结构160的径向尺寸(如直径、长度、宽度)等于光响应结构150的径向尺寸(如直径、、长度、宽度)。
在其中的一些实施例中，离子存储结构160的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，离子存储结构160的厚度为30nm～300nm。
电解质结构170包括液态电解质、凝胶电解质、固态电解质。
在其中的一些实施例中，电解质结构170包括含有锂的电解质溶液、含锂的固态电解质、含锂的凝胶状电解质。
在其中的一些实施例中，电解质结构170由含有锂离子的电解质制备而成，包括但不限于乙二醇甲醚丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、高氯酸锂。
电解质结构170的尺寸与离子存储结构160的尺寸相匹配。一般地，电解质结构170的径向尺寸(如直径、长度、宽度)等于离子存储结构160的径向尺寸(如直径、、长度、宽度)。
在其中的一些实施例中，电解质结构170的厚度≥10nm。
在其中的一些实施例中，电解质结构170的厚度为1um。
电致变色结构180由电致变色材料制备而成，包括有机小分子、有机聚合物、金属有机化合物中的任意一种或多种的组合。
在其中的一些实施例中，有机小分子包括甲基紫精或紫罗精。
在其中的一些实施例中，有机聚合物包括聚二炔、聚苯胺、聚嚷吩、聚呲咯中的任意一种或多种的组合。
在其中的一些实施例中，金属有机化合物包括金属有机鳌合物。
其中，过渡金属氧化物包括但不限于三氧化钨(WO3)、三氧化钼(MoO3)、二氧化钛(TiO2)、氧化镍(NiO)、五氧化二钒(V2O5)。
其中，有机材料包括但不限于紫精、三苯胺、吩噻嗪、吩嗪、咔唑、苯甲酸酯、对苯二胺。
电致变色结构180的尺寸与第二透明导电结构140的尺寸相匹配。一般地，电致变色结构180的径向尺寸(如直径、长度、宽度)等于第二透明导电结构140的径向尺寸(如直径、长度、宽度)。
电致变色结构180的尺寸与离子存储结构160的尺寸相匹配。一般地，电致变色结构180的径向尺寸(如直径、长度、宽度)等于离子存储结构160的径向尺寸(如直径、长度、宽度)。
在其中的一些实施例中，电致变色结构180的厚度为5nm～100um。
在其中的一些实施例中，电致变色结构180的厚度为30nm～300nm。
对于上述自适应光调控装置，其制备方法如下：
(一)制备自适应光调控装置100的上层结构
在第一透明结构110的下表面通过磁控溅射、离子镀、电子束蒸发、热蒸发、电化学沉积、涂布法和打印法中任意一种或多种组合方式形成第一透明导电结构130；
在第一透明导电结构130的下表面通过磁控溅射、离子镀、电子束蒸发、热蒸发、电化学沉积、涂布法和打印法中任意一种或多种组合方式形成光响应结构150；
在光响应结构150的下表面通过磁控溅射、离子镀、电子束蒸发、热蒸发、电化学沉积、涂布法和打印法中任意一种或多种组合方式形成离子存储结构160；
(二)制备自适应光调控装置100的下层结构
在第二透明结构120的上表面通过磁控溅射、离子镀、电子束蒸发、热蒸发、电化学沉积、涂布法和打印法中任意一种或多种组合方式形成第二透明导电结构140；
在第二透明导电结构140的上表面通过磁控溅射、离子镀、电子束蒸发、热蒸发、电化学沉积、涂布法和打印法中任意一种或多种组合方式形成电致变色结构180；
(三)制备自适应光调控装置100
将上层结构、电解质结构170和下层结构堆叠形成自适应光调控装置100。
在其中的一些实施例中，步骤(一)包括：
125μm的透明PET膜作为第一透明结构110，利用磁控溅射技术，在惰性气体(氩气)氛围下，在第一透明结构110的表面溅射形成一层10nm～200nm的ITO作为第一透明导电结构130；
利用磁控溅射技术，在惰性气体和氧气混合氛围(氩气和氧气比例为71：8)下，在第一透明导电结构130的表面溅射形成一层10nm～30nm的氧化锌作为光响应结构150；
利用磁控溅射技术，在惰性气体和氧气混合氛围(氩气和氧气比例为80：2.2)下，在光响应结构150的表面溅射形成一层30nm～300nm的氧化镍作为离子存储结构160。
在其中的一些实施例中，步骤(二)包括：
125μm的透明PET膜作为第二透明结构120，利用磁控溅射技术，在惰性气体(氩气)氛围下，在第二透明结构120的表面溅射形成一层10nm～200nm的ITO作为第二透明导电结构140；
利用磁控溅射技术，在惰性气体和氧气混合氛围(氩气和氧气比例为71：2.8)下，在第二透明导电结构140的表面溅射形成一层30nm～300nm的三氧化钨作为电致变色结构180。
在其中的一些实施例中，步骤(三)包括：
将液态电解质涂覆于离子存储结构160的表面/电致变色结构180的表面，通过卷对卷工艺挤压涂布成形，完后在紫外条件下完成固化，完成自适应光调控装置100的制备。
在其中的一些实施例中，液态电解质的制备方法如下：
将乙二醇甲醚丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、高氯酸锂、水以200：50：30：10：100的比例放入玛瑙研钵中研磨混合均匀，形成可紫外固化的电解液。
本发明的自适应光调控装置100的使用方法如下：
对第一透明导电结构130和第二透明导电结构140施加电压(如负压)，以使自适应光调控装置100处于调光模式；
在无光照的情况下，光响应结构150不导通且起隔绝作用，电致变色结构180无法变色，自适应光调控装置100处于高透过率状态；
在有光照的情况下，光响应结构150导通，在电场作用下，离子从电解质结构170嵌入电致变色结构180，以使电致变色结构180变暗，自适应光调控装置100的透过率下降；
其中，自适应光调控装置100的透过率与光照强度相关，光照强度越强，自适应光调控装置100的透过率越低。
本发明的技术效果如下：
1)功耗低：在电致变色结构的颜色发生改变的情况下，无须继续施加电压即可维持电致变色结构的颜色不发生变化；
2)自适应透过率调控：可以根据外界光照的强弱调控自适应光调控装置的透过率；
3)自适应电压调控：根据离子嵌入速率和速度，可以自适应调控施加在自适应光调控装置上的电压，增加自适应光调控装置的稳定性。
实施例2
本实施例涉及本发明的自适应光调控系统。
本发明的一个示意性实施例。如图2所示，一种自适应光调控系统，包括如实施例1所述的自适应光调控装置100和控制装置200。其中，控制装置200与自适应光调控装置100连接，用于调节施加于自适应光调控装置100的电压。
如图3所示，控制装置200包括驱动单元210、控制单元220、电源单元230和电流监测单元240。其中，驱动单元210与自适应光调控装置100连接，用于调节施加于自适应光调控装置100的电压；控制单元220与驱动单元210连接，用于向驱动单元210传输电压控制指令；电源单元230与控制单元220连接，用于供电；电流监测单元240与控制单元220连接，用于监测自适应光调控装置100的电流以及第一转移电量。
具体地，驱动单元210与第一透明导电结构130、第二透明导电结构140连接。
在其中的一些实施例中，驱动单元210包括但不限于驱动控制模块、芯片，如驱动控制模块、STC\STM。
在其中的一些实施例中，控制单元220包括但不限于芯片、处理器、单片机等，如STC/STM。
在其中的一些实施例中，电源单元230包括但不限于锂电池。
在其中的一些实施例中，电流监测单元240包括但不限于电流电压检测电路、芯片等，如霍尔电流传感器、直流电压传感器。
进一步地，控制装置200还包括光强监测单元。其中，光强监测单元与控制单元220连接，用于监测外界的光照强度。
在其中的一些实施例中，光强监测单元包括但不限于光电传感器。
对于上述自适应光调控系统，其使用方法如下：
(一)自适应调光
控制单元220生成第一施加电压指令；
驱动单元210根据第一施加电压指令，对第一透明导电结构130和第二透明导电结构140施加电压(如负压)，以使自适应光调控装置100处于调光模式；
在无光照的情况下，光响应结构150不导通且起隔绝作用，电致变色结构180无法变色，自适应光调控装置100处于高透过率状态；
在有光照的情况下，光响应结构150导通，在电场作用下，离子从电解质结构170嵌入电致变色结构180，以使电致变色结构180变暗，自适应光调控装置100的透过率下降；
(二)调光监测
电流监测单元240监测自适应光调控装置100的电流，控制单元220根据电流计算生成离子嵌入速度，并生成电压调节指令；
驱动单元210根据电压调节指令，调节施加于第一透明导电结构130和第二透明导电结构140的电压，以使离子嵌入速度缓慢且稳定；
控制单元220根据电流计算生成移动电量，并根据移动电量计算离子嵌入数量；
在离子嵌入数量达到极限的情况下，控制单元220生成第三施加电压指令(停止施压指令)；
驱动单元210根据第三施加电压指令(停止施压指令)，停止对第一透明导电结构130和第二透明导电结构140施加电压；
(三)刷新
控制单元220根据移动电量，生成第二施加电压指令；
驱动单元210根据第二施加电压指令，对第一透明导电结构130和第二透明导电结构140施加反向电压，在电场作用下，离子从电致变色结构180进入电解质结构170，以使电致变色结构180变亮，自适应光调控装置100的透过率上升；
在反向移动电量抵消掉调光模式下的正向移动电量的情况下，自适应光调控装置100恢复至初始状态；
在自适应光调控装置100恢复至初始状态的情况下，控制单元220生成第三施加电压指令(停止施压指令)；
驱动单元210根据第三施加电压指令(停止施压指令)，停止对第一透明导电结构130和第二透明导电结构140施加电压。
本发明的技术效果如下：
1)可以监测电流并计算离子嵌入速度，从而自适应调节施加于自适应光调控装置的电压，避免因离子嵌入速度过快损坏自适应光调控装置，延长自适应光调控装置的寿命；
2)可以监测电流并计算离子嵌入数量，从而判断是否停止施加电压，避免过量嵌入损坏自适应光调控装置，延长自适应光调控装置的寿命；
3)利用移动电量控制自适应光调控装置的刷新频率，从而实现对光强的探测以及自适应光调控装置的透过率的再调整，从而适应不同强度的光强，避免损坏自适应光调控装置，延长自适应光调控装置的寿命。
实施例3
本实施例涉及本发明的自适应光调控方法。
图4是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(一)。如图4所示，一种自适应光调控方法，包括：
步骤S402、获取施加电压指令；
步骤S404、在施加电压指令为第一施加电压指令的情况下，根据第一施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于调光模式，其中，在自适应光调控装置处于调光模式的情况下，自适应光调控装置的透过率随着环境光强度的增加而降低；
步骤S406、在施加电压指令为第二施加电压指令的情况下，根据第二施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加反向电压，以使自适应光调控装置处于恢复模式；
步骤S408、在施加电压指令为第三施加电压指令的情况下，根据第三施加电压指令停止向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于显示模式。
其中，步骤S404～步骤S408为并列的步骤。
在步骤S402之后，还包括：
判断施加电压指令是否为第一施加电压指令、第二施加电压指令、第三施加电压指令。
在步骤S404中，第一施加电压指令为向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加负压。
在步骤S404中，在调光模式下，环境光强度越强，透过率越低；环境光强度越弱，透过率越高。
在步骤S406中，第二施加电压指令为向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加正压，即第二施加电压指令施加的电压方向与第一施加电压指令施加的电压方向相反。
在步骤S408中，第三施加电压指令为停止对第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压。
在步骤S408中，显示模式是指自适应光调控装置的透过率为100％，即完全透光。
图5是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(二)。如图5所示，在步骤S402之后，还包括：
步骤S502、获取离子嵌入速度；
步骤S504、判断离子嵌入速度与速度阈值是否匹配；
步骤S506、在离子嵌入速度与速度阈值不匹配的情况下，生成电压调节指令，以使离子嵌入速度与速度阈值匹配。
在步骤S502中，离子嵌入速度为根据电流计算离子嵌入速度。
在步骤S504中，判断离子嵌入速度与预设速度阈值是否匹配是指判断离子嵌入速度是否不小于速度阈值。
在步骤S506中，离子嵌入速度与速度阈值不匹配是指离子嵌入速度不小于速度阈值。
在步骤S506中，电压调节指令为降低施加于第一透明导电结构/第二透明导电结构的电压，以降低离子嵌入速度。
通过上述步骤，避免离子嵌入速度过快损坏自适应光调控装置。
图6是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(三)。如图6所示，在步骤S402之后，还包括：
步骤S602、获取离子嵌入数量，其中，离子嵌入数量与环境光强度呈正比；
步骤S604、判断离子嵌入数量是否达到数量阈值；
步骤S606、在离子嵌入数量达到数量阈值的情况下，生成第三施加电压指令。
在步骤S602中，环境光强度越强，离子嵌入数量越多；环境光强度越弱，离子嵌入数量越少。
在步骤S602中，离子嵌入数量与自适应光调控装置的透过率相关。一般地，离子嵌入数量越多，透过率越低。即利用离子嵌入数量可以调节自适应光调控装置的透过率。在步骤S602中，离子嵌入数量为根据电流计算移动电量，并根据移动电量计算离子嵌入速度。
在步骤S606中，离子嵌入数量达到数量阈值是指离子嵌入数量不小于数量阈值。
在步骤S604中，数量阈值与环境光强度成正比。一般地，环境光强度越强，数量阈值越大；环境光强度越弱，数量阈值越小。
通过上述步骤，利用离子嵌入数量是否达到数量阈值，从而在自适应光调控装置完成调光后可以无需施加电压即可维持，降低能耗。
图7是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(四)。如图7所示，在步骤S402之后，还包括：
步骤S702、在自适应光调控装置处于调光模式的情况下，获取离子嵌入数量；
步骤S704、获取第二施加电压指令，其中，第二施加电压指令的电压与离子嵌入数量相匹配；
步骤S706、根据第二施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加反向电压，以使自适应光调控装置处于恢复模式；
步骤S708、判断自适应光调控装置是否恢复至初始状态；
步骤S710、在自适应光调控装置恢复至初始状态的情况下，生成第三施加电压指令；
步骤S712、根据第三施加电压指令停止向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于显示模式。
在步骤S702中，离子嵌入数量为电解质结构转移至电致变色结构的离子数量，即在离子嵌入数量达到数量阈值的情况下的离子数量。
在步骤S708中，判断自适应光调控装置是否恢复初始状态是指判断离子嵌入数量是否达到数量阈值。
在步骤S710中，自适应光调控装置恢复初始状态是指断离子嵌入数量达到数量阈值。
通过上述步骤，在无需调光的情况，利用离子嵌入数量设置相关参数，以使自适应调光装置恢复至初始状态，并处于显示模式。
图8是根据本发明实施例的自适应光调控方法的框架图(五)。如图8所示，在步骤S402之后，还包括：
步骤S802、在自适应光调控装置处于调光模式的情况下，获取自适应光调控装置处于调光模式的维持时间以及自适应光调控装置的移动电量；
步骤S804、判断维持时间是否达到预设维持时间；
步骤S806、在维持时间达到预设维持时间的情况下，获取第二施加电压指令，其中，第二施加电压指令与移动电量相匹配；
步骤S808、根据第二施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加反向电压，以使自适应光调控装置处于恢复模式；
步骤S810、判断自适应光调控装置是否恢复至初始状态；
步骤S812、在自适应光调控装置恢复至初始状态的情况下，生成第一施加电压指令；
步骤S814、根据第一施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于调光模式，以根据环境光强度调控自适应光调控装置的透过率。
在步骤S810中，判断自适应光调控装置是否恢复初始状态是指判断第二施加电压指令产生的移动电量是否等于调光模式产生的移动电量。
在步骤S812中，自适应光调控装置恢复初始状态是指第二施加电压指令产生的移动电量等于调光模式产生的移动电量。
通过步骤S802～步骤S814，对自适应光调控装置进行刷新，以实现对光强的探测和透过率的再调整。
本发明的技术效果同实施例1～实施例2的技术效果相同，在此不再赘述。
实施例4
本实施例涉及本发明的自适应光调控装置的一个具体实施方式。
一种基于光响应的自适应调光系统，包括自适应调光玻璃和控制结构。。其中，控制结构与自适应调光玻璃连接，用于向自适应调光膜施加电压，以使自适应调光膜处于调光模式，并跟随光照强度改变透过率。
自适应调光玻璃包括第一导电基底(相当于第一透明结构110、第一透明导电结构130)、光响应层(相当于光响应结构150)、离子存储层(相当于离子存储结构160)、、电解质层(相当于电解质结构170)、电致变色层(相当于电致变色结构180)和第二导电基底(相当于第二透明结构120、第二透明导电结构140)。其中，第一导电基底、光响应层、离子存储层构成自适应调光玻璃的上半部分结构，第二导电基底、电致变色层构成自适应调光玻璃的下半部分结构。
第一导电基底和第二导电基底均由透明基底材料和透明导电层组成。
透明基底材料没有限定，可以为刚性或者柔性结构，刚性结构优选为硅硼基基片玻璃，柔性结构优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其他柔性或刚性透明材料均可。
透明导电层的材料没有限定，任意透明导电材料均可，优选为ITO。
光响应层的材料没有限定，为高阻态或者能与透明导电层组合成整流结构的材料均可，优选为氧化锌，其与ITO形成单向高阻态接触。
离子存储层的材料没有限定，优选为氧化镍。
电解质层的材料没有限定，可以为液态电解液，也可以为凝胶状电解质。优选为高氯酸锂电解质。
电致变色层的材料没有限定，优选为三氧化钨。
在其中的一些实施例中，本发明的自适应调光玻璃的制备方法如下：
(一)制备自适应调光玻璃的上半部分结构
125μm的透明PET膜作为第一导电基底的透明基底材料，利用磁控溅射技术，在惰性气体(氩气)氛围下，溅射一层10-200nm的ITO层作为透明导电层；
在惰性气体和氧气混合氛围(氩气和氧气比例为71：8)下，在第一导电基底上磁控溅射一层10-30nm的氧化锌层作为光响应层；
在惰性气体和氧气混合氛围(氩气和氧气比例为80：2.2)下磁控溅射30-300nm的氧化镍作为离子存储层；
(二)制备自适应调光玻璃的下半部分结构
125μm的透明PET膜作为第二导电基底的透明基底材料，利用磁控溅射技术，在惰性气体(氩气)氛围下，溅射一层10-200nm的ITO层作为透明导电层；
在惰性气体和氧气混合氛围(氩气和氧气比例为71：2.8)下，在第二导电基底上磁控溅射一层30-300nm的三氧化钨作为电致变色层；
(三)制备电解质层
将乙二醇甲醚丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、高氯酸锂、水以200：50：30：10：100的比例放入玛瑙研钵中研磨混合均匀，形成可紫外固化的电解液；
(四)制备自适应调光玻璃
将电解液涂覆于离子存储层/电致变色层，通过卷对卷工艺挤压涂布成形，再在紫外灯箱中固化，完成一体化的自适应调光玻璃的制备。
控制结构包括驱动模块、控制模块、电源模块和监测模块。其中，驱动模块分别与第一导电基底、第二导电基底相连接，并施加相应电压；控制模块与驱动模块连接，用于调整驱动电压；电源模块与控制模块连接，用于供电；监测模块与控制模块连接，用于监测电流大小并记录转移电量。
本发明的自适应调光系统的工作方式如下：
(一)自适应调光
在调光模式下，驱动模块在第一导电基底上施加正电压，在第二导电基底上施加负电压；
光照较弱时，光响应层起隔绝作用，电致变色层无法变色，整体保持高透过率；
当光照较强时，光响应层导通，离子在电场作用下从电解质层嵌入电致变色层，使其变暗，透过率下降；
其中，光的强弱与光响应层的导通程度正相关，因此光照越强，电致变色层的透过率越低；
(二)监测
在调光的同时，监测模块时刻监测自适应调光玻璃中电流，由于电致变色层与离子存储层厚度有限，因此离子嵌入的数量也有限，且离子嵌入速度过快也会导致薄膜损坏，因此监测模块通过电流大小，监测离子嵌入速度，实时调整电压，使速度缓慢且稳定，延长薄膜寿命；
此外，监测模块记录整体移动电量大小，判断离子嵌入数量，当嵌入数量接近极限时，调光膜已调至最暗，驱动模块会停止施加电压，避免薄膜损伤；
(三)刷新
调光完成后，驱动模块会停止施加电压或施加极低电压抑制离子扩散，控制系统会以一定的频率刷新调光膜，以实现对光强的探测和透过率的再调整，刷新过程如下：
根据调光模式下记录的电量，施加反向电压，由于本实施例中光响应层与第一导电基底组成了整流结构，因此反向电压使得光响应层直接导通，电致变色层离子迁移回电解质层，透过率升高，直至反向电量抵消掉调光模式下的正向电量，调光膜还原至原始状态；
再施加正向电压重复调光过程，实现自适应调光玻璃的刷新。
本发明的优点在于，系统功耗低，电致变色层颜色改变后不需要继续施加电压以维持颜色，或者只需要很低的电压简单抑制离子的扩散，功耗极低；自适应调控，可以根据外界光照的强弱调控自适应调光玻璃的透过率。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种自适应光调控装置，其特征在于，包括：
第一透明结构；
第二透明结构，所述第二透明结构与所述第一透明结构相对设置；
第一透明导电结构，所述第一透明导电结构设置于所述第一透明结构靠近所述第二透明结构的一侧；
第二透明导电结构，所述第二透明导电结构设置于所述第二透明结构靠近所述第一透明结构的一侧；
光响应结构，所述光响应结构设置于所述第一透明导电结构与所述第二透明导电结构之间，用于在无光照射的情况下呈不导通状态以及在光照射的情况下呈导通状态，其中，光的波长为200nm～2000nm；
离子存储结构，所述离子存储结构设置于所述第一透明导电结构与所述第二透明导电结构之间，并位于所述光响应结构的一侧；
电解质结构，所述电解质结构设置于所述第一透明导电结构与所述第二透明导电结构之间，并位于所述离子存储结构的一侧；
电致变色结构，所述电致变色结构设置于所述第一透明导电结构与所述第二透明导电结构之间，并位于所述电解质结构的一侧。
2.根据权利要求1所述的自适应光调控装置，其特征在于，所述第一透明结构包括刚性透明材料、柔性透明材料；和/或
所述第二透明结构包括刚性透明材料、柔性透明材料；和/或
所述第一透明导电结构包括透明导电材料；和/或
所述第二透明导电结构包括透明导电材料；和/或
所述光响应结构包括高阻态材料、与所述第一透明导电结构形成整流结构的材料；和/或
所述离子存储结构包括与所述光响应结构进行欧姆接触的材料；和/或
所述电解质结构包括液态电解质、凝胶电解质、固态电解质；和/或
所述电致变色结构包括电致变色材料。
3.根据权利要求1～2任一所述的自适应光调控装置，其特征在于，所述第一透明结构的厚度为1um～10cm；和/或
所述第二透明结构的厚度为1um～10cm；和/或
所述第一透明导电结构的厚度为5nm～100um；和/或
所述第二透明导电结构的厚度为5nm～100um；和/或
所述光响应结构的厚度为5nm～100um；和/或
所述离子存储结构的厚度为5nm～100um；和/或
所述电解质结构的厚度≥10nm；和/或
所述电致变色结构的厚度为5nm～100um。
4.一种自适应光调控系统，其特征在于，包括：
如权利要求1～3任一所述的自适应光调控装置；
控制装置，所述控制装置与所述自适应光调控装置连接，用于调节施加于自适应光调控装置的电压。
5.根据权利要求4所述的自适应光调控系统，其特征在于，所述控制装置包括：
驱动单元，所述驱动单元与所述自适应光调控装置连接，用于调节施加于自适应光调控装置的电压
控制单元，所述控制单元与所述驱动单元连接，用于向所述驱动单元传输电压控制指令；
电源单元，所述电源单元与所述控制单元连接，用于供电；
电流监测单元，所述电流监测单元与所述控制单元连接，用于监测所述自适应光调控装置的电流以及第一转移电量。
6.一种自适应光调控方法，应用于如权利要求1～3任一所述的自适应光调控装置或如权利要求4～5任一所述的自适应光调控系统，其特征在于，包括：
获取施加电压指令；
在所述施加电压指令为第一施加电压指令的情况下，根据所述第一施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于调光模式，其中，在自适应光调控装置处于调光模式的情况下，自适应光调控装置的透过率随着环境光强度的增加而降低；
在所述施加电压指令为第二施加电压指令的情况下，根据所述第二施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加反向电压，以使自适应光调控装置处于恢复模式；
在所述施加电压指令为第三施加电压指令的情况下，根据所述第三施加电压指令停止向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于显示模式。
7.根据权利要求6所述的自适应光调控方法，其特征在于，还包括：
获取离子嵌入速度；
判断所述离子嵌入速度与速度阈值是否匹配；
在所述离子嵌入速度与所述速度阈值不匹配的情况下，生成电压调节指令，以使所述离子嵌入速度与所述速度阈值匹配。
8.根据权利要求6所述的自适应光调控方法，其特征在于，还包括：
获取离子嵌入数量，其中，所述离子嵌入数量与环境光强度呈正比；
判断所述离子嵌入数量是否达到数量阈值；
在所述离子嵌入数量达到所述数量阈值的情况下，生成第三施加电压指令。
9.根据权利要求6所述的自适应光调控方法，其特征在于，还包括：
在自适应光调控装置处于调光模式的情况下，获取离子嵌入数量，其中，所述离子嵌入数量与环境光强度呈正比；
获取第二施加电压指令，其中，所述第二施加电压指令的电压与所述离子嵌入数量相匹配；
根据所述第二施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加反向电压，以使自适应光调控装置处于恢复模式；
判断自适应光调控装置是否恢复至初始状态；
在自适应光调控装置恢复至初始状态的情况下，生成第三施加电压指令；
根据所述第三施加电压指令停止向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于显示模式。
10.根据权利要求6所述的自适应光调控方法，其特征在于，还包括：
在自适应光调控装置处于调光模式的情况下，获取自适应光调控装置处于调光模式的维持时间以及自适应光调控装置的移动电量；
判断所述维持时间是否达到预设维持时间；
在所述维持时间达到所述预设维持时间的情况下，获取第二施加电压指令，其中，所述第二施加电压指令与所述移动电量相匹配；
根据所述第二施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加反向电压，以使自适应光调控装置处于恢复模式；
判断自适应光调控装置是否恢复至初始状态；
在自适应光调控装置恢复至初始状态的情况下，生成第一施加电压指令；
根据所述第一施加电压指令向第一透明导电结构/第二透明导电结构施加电压，以使自适应光调控装置处于调光模式，以根据环境光强度调控自适应光调控装置的透过率。
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