CN201194049Y - 自适应光电变色太阳镜 - Google Patents

Abstract

一种自适应光电变色太阳镜，由眼镜架、带曲面凸透镜的太阳能电池组件、兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器、驱动电路模块、液晶眼镜片等构成。其功能是液晶眼镜片随太阳的方位角、高度角、及阳光强弱的变化自动变色，灵敏、柔和、适度。它无须任何附加操作，不用另装电池，和佩戴普通太阳镜一样方便，比佩戴普通太阳镜更舒适。

Description

自适应光电变色太阳镜

技术领域：

本实用新型涉及一种太阳镜，特别涉及一种自适应光电变色太阳镜。

背景技术：

现有光电变色太阳镜技术在实施过程中遇到了一些矛盾。首当其冲的就是功能设计同款式设计之间的矛盾。太阳镜是一种特殊的商品：它第一是为自己用的，要有保护眼睛的使用功能；第二是让别人看的，要显示佩戴者的文化品位，要美观。而所见过的现有技术方案，由于电学结构复杂，体积大，重量大，要想把它做得让消费者喜欢，不是仅靠美术设计师可以办到的。简化结构，减小体积，减轻重量，这是每项专利的设计人都曾设定的目标，但在设计实践中为不损害功能则受到了各种限制。如：把独立于太阳能电池组件之外的光电传感器省掉，就失去了对太阳高度角识别的功能；减小了太阳能电池片的总面积，就会因供电能力弱而降低灵敏度；为防止阳光强时变色过度所采取的限制电压措施，也会降低阳光不很强时的灵敏度。其次是限定电源电压同温度补偿之间的矛盾：液晶眼镜片在环境温度低时，需要用较高电压来驱动，但是现有技术中采用了431半导体器件，它是作为基准电压源设计的，在环境温度变化时，它的稳压参数是恒定的，故白白地把太阳能电池组件在低温时提供的较高电压给荒废了。第三是液晶眼镜片的电极做在ITO玻璃上，这里产生的矛盾是：玻璃厚了重量太大；玻璃薄了电极又易折断。

本实用新型的任务是：解决上述矛盾，提供一种既省掉了独立于太阳能电池组件之外的光电传感器，又具有良好的对太阳高度角识别应变功能的；既保证了阳光弱时的感应灵敏度，又能防止在阳光强时液晶眼镜片变色过度；既减小了太阳能电池组件的面积利于款式设计，又能保证液晶眼镜片发挥良好的光应变能力；既能在夏天使用，又能在冬天使用；既能减轻液晶眼镜片的重量又能让液晶眼镜片的电极不易折断的自适应光电变色太阳镜。

发明内容：

本实用新型的任务是这样完成的：一种自适应光电变色太阳镜，由眼镜架、带曲面凸透镜的太阳能电池组件、兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器、驱动电路模块、液晶眼镜片等构成，其特征在于：所说的眼镜架，其鼻梁处开一个前后洞穿的窗口，在鼻梁背面沿上下二边做出突起结构，成为上述窗口上下框的加厚部分，并同左右镜圈的框线相连接，使上下二条突起之间的空当同左右镜圈融通；所说的带曲面凸透镜的太阳能电池组件其受光面设有曲面凸透镜，或者选用电流特性能满足驱动液晶眼镜片要求且总受光角接近90°的光伏二极管数支串联，也能构成带曲面凸透镜的太阳能电池组件；所说的兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器，由发光二极管独立构成或发光二极管加串其它类型晶体二极管构成，它同太阳能电池组件并联使用；所说的液晶眼镜片，在安装时将其构成液晶盒的二片ITO玻璃之中，较小的一片放在整镜的入射光一面以软丝同驱动模块相连，选用软质密封胶对鼻梁区灌封，或者采用另一方案，以涂有透明导电层的树脂偏光片代替ITO玻璃制成软液晶盒TN型液晶光阀，作为液晶眼镜片使用。

本实用新型通过以上措施提供了一种既省掉了独立于太阳能电池组件之外的光电传感器，又具有良好的对太阳高度角识别应变功能的；既保证了阳光弱时的感应灵敏度，又能防止在阳光强时液晶眼镜片变色过度；既减小了太阳能电池组件的面积利于款式设计，又能保证液晶眼镜片发挥良好的光应变能力；既能在夏天使用，又能在冬天使用；既能减轻液晶眼镜片的重量又能让液晶眼镜片的电极不易折断的自适应光电变色太阳镜。

附图说明：

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为带曲面凸透镜的太阳能电池组件结构示意图；

图3为加装曲面凸透镜前后太阳能电池组件光伏效应灵敏度随太阳高度角变化曲线对比图；

图4为兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器的I—U特性曲线；

图5为眼镜架结构示意图；

图6为软液晶盒TN型液晶光阀结构示意图。

具体实施方式：

图1中带曲面凸透镜的太阳能电池组件(1—1)是本实用新型的电源，从图3看横坐标为太阳高度角，纵坐标为太阳能电池组件的光伏效应灵敏度，图中曲线A表示加装曲面凸透镜前太阳能电池组件的光伏效应灵敏度随太阳高度角增加而下降的规律，其特点是峰值低，灵敏度变化幅度小；曲线B表示加装曲面凸透镜后太阳能电池组件的光伏效应灵敏度随太阳高度角增加而下降的规律，其特点是峰值高，灵敏度变化幅度大。通过比较可以看出：加装曲面凸透镜后对水平入射光的灵敏度提高了，对太阳高度角大的入射光的灵敏度降低了，故具有了对太阳高度角的识别能力。结合液晶眼镜片在正确取向条件下，驱动电压低则遮光区中心靠近镜片上边；驱动电压升高时则遮光区中心自动下移的特性，正好可以自动适应太阳高度角的变化。在太阳能电池组件(1—1)受光面加装曲面凸透镜，既省去了独立的光电传感器，又因其可提高供电能力10％故可减小太阳能电池组件(1—1)总面积。

这里对带曲面凸透镜的太阳能电池组件(1—1)提供4个实施例示于图2。在图2中，(2—1)为印刷线路板，(2—2)为供电电极，(2—3)为太阳能电池小片，(2—4)为曲面凸透镜。图2a所示为第一实施例。其结构为：在印刷线路板(2—1)上面以串联方式安装太阳能电池小片(2—3)成太阳能电池组件，在印刷线路板下面安装用于供电的电极(2—2)，在太阳能电池组件的受光面涂以透明环氧胶，靠表面张力自然流布成近似柱面的曲面凸透镜(2—4)。图2b所示为第二实施例。它是以注塑法把环氧等透明材料制成柱形曲面凸透镜(2—4)，置于太阳能电池组件的受光面。图2c所示为第三实施例。把太阳能电池小片先做成分立的带曲面凸透镜的扁平封装光伏器件，再串联起来，成为带曲面凸透镜的太阳能电池组件(1—1)。图2d所示为第四实施例。选用电流特性能满足驱动液晶眼镜片(1—8)要求且总受光角接近90°的光伏二极管数支串联构成带曲面凸透镜的太阳能电池组件(1—1)，串联光伏二极管的数目依产品选取的液晶眼镜片工作电压而定。

下面介绍兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)。在现有技术中给出了一个用431半导体基准电压源来抑制电压的方案。它有两个缺点：一个是介入点低，电压在1.0V即开始有电流，对于装在眼镜架上的太阳能电池组件(1—1)来说，液晶眼镜片尚未启动便要消耗珍贵的电能，太可惜，它会严重损失整镜的灵敏度，为保证灵敏度就需增加太阳能电池组件(1—1)的总面积。二是它有个2.5V的电压稳定值，这个稳定值不受温度影响而改变，这本是个优点，但对于因温度下降而要求驱动电压适当升高的液晶眼镜片(1—8)而言，便显得不合适。本实用新型所说的兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)其电流随电压变化曲线如图4，称I—U特性曲线。该曲线有二个特点：第一，它在电压达到j点才有≥1μA的电流流过，故定义j点为所设定的“介入点”。电压低于j点时，阻抗非常大，几乎无电流，故对电压增量的抑制为不介入状态。第二，它未用到电压饱和区，故称对电压增量给予抑制，否则就叫稳压器了，电流不饱和，才能对电压增量作渐进式抑制，让镜片颜色深浅同光强有对应关系。同时其具有电流数值随温度的降低而减小的特性，也就因对电压增量的抑制能力减弱而使液晶眼镜片(1—8)所获得的驱动电压升高，起到了温度补偿作用。本实用新型为兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)提供5个实施例，其一为用一支发光二极管例如翠绿色发光二极管其“介入点”为2.7V，高于431器件的二倍半，且这个数值有负的温度系数，故有温度补偿功能；其二，为了适应较高驱动电压的液晶眼镜片，用二支或多支发光二极管串联构成，例如3支蓝色发光二极管；其三为在发光二极管基础上串联其它类型的晶体二极管，例如：红色发光二极管加串开关二极管4148、锗二极管1N60；其四为在发光二极管基础上串联一支电阻构成，例如一支黄色发光二极管串联5KΩ电阻；其五为在二支发光二极管基础上串联其它类型的晶体二极管，再串联一支电阻构成，例如二支绿色发光二极管，串联一支肖特基二极管520，一支锗二极管1N60，再串联一支3KΩ电阻。总之目标在于符合图4中曲线的二个特征，且其介入点数值同液晶器件的电学特性相适应。兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)的基本结构为包含发光二极管。原理是制作发光二极管的半导体材料的禁带宽，需较高电压才有正向电流，故可获得较高介入电压；锗半导体材料禁带窄，正向电流随温度变化系数大，故可强化温度补偿作用。不同液晶材料的眼镜片对驱动电压的要求不同；所采用的IC型号不同其导通时的管压降也不同，故往往需要用串联其它类别的二极管或电阻对电源电压增量的抑制量作精细调整。

现在介绍作为液晶眼镜片的软液晶盒TN型液晶光阀。其结构如图6所示。其中(6—2)为涂有透明导电膜的树脂偏光片，(6—4)为宽温液晶材料，(6—5)为环氧树脂边胶，(6—7)为黑色衬垫料，(6—8)为电极。这种软液晶盒TN型液晶光阀作为液晶眼镜片(1—8)，不但重量轻，而且不会像ITO玻璃那样易折断，可彻底消除折断隐患。

防止液晶眼镜片(1—8)电极折断的另一解决方案是：加厚眼镜架鼻梁的尺寸，增强其抗弯能力；选用弹性镜腿，减少鼻梁变形；液晶眼镜片的电极同驱动电路模块之间用软丝连接，减小机械应力；液晶眼镜片(1—8)，在安装时将其构成液晶盒的二片ITO玻璃之中，较小的一片放在整镜的入射光一面，为镜架鼻梁的弯曲留下空间；整镜的鼻梁处用软密封胶灌封。通过这些措施选用0.7mmITO玻璃做液晶眼镜片，也能防止电极折断。

图5a为金属眼镜架结构示意图。图中(5—1)为前面板，它为全镜所有部件提供安装骨架，(5—3)为前面板的鼻梁区洞穿的一个矩形窗口，它的功能是从前面安装带曲面凸透镜的太阳能电池组件(1—1)，在鼻梁背面沿上下二边做二条突起结构(5—2)，成为上述窗口上下框的加厚部分，并同左右镜圈的框线(5—4)相连接，使上下二条突起之间的空当同左右镜圈融通，这个空当同二个液晶眼镜片共同围成矩形框，矩形框的功能是从后面安装驱动电路模块。

图5b为塑料眼镜架结构示意图。图中显示了鼻梁上洞穿的一个矩形窗口(5—3)，沿鼻梁背面窗口的上下边做二条突起结构(5—2)和镜圈(5—4)相连接。这个镜架各部分的功能与金属架相同。

Claims (10)

1.一种自适应光电变色太阳镜，由眼镜架(5a)或(5b)、带曲面凸透镜的太阳能电池组件(1—1)、兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)、驱动电路模块(1—10)、液晶眼镜片(1—8)等构成，其特征在于：所说的眼镜架(5a)或(5b)，其鼻梁处开一个前后洞穿的窗口(5—3)，在鼻梁背面沿上下二边做出突起结构(5—2)，成为上述窗口上下框的加厚部分，并同左右镜圈的框线(5—4)相连接，使上下二条突起之间的空当同左右镜圈融通；所说的带曲面凸透镜的太阳能电池组件(1—1)其受光面设有曲面凸透镜(2—4)，或者选用电流特性能满足驱动液晶眼镜片(1—8)要求且总受光角接近90°的光伏二极管数支串联，也能构成带曲面凸透镜的太阳能电池组件；所说的兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)，由发光二极管独立构成或加串其它类型晶体二极管构成，它同太阳能电池组件(1—1)并联使用；所说的液晶眼镜片(1—8)，在安装时将其构成液晶盒的二片ITO玻璃之中，较小的一片放在整镜的入射光一面，其电极以软丝同驱动模块相连，选用软质密封胶对鼻梁区灌封，或者以涂有透明导电层的树脂偏光片代替ITO玻璃制成软液晶盒TN型液晶光阀，作为液晶眼镜片(1—8)使用。

2.如权利要求1所说的自适应光电变色太阳镜，其特征在于：所说的眼镜架(5a)或(5b)，其鼻梁处开一个前后洞穿的窗口(5—3)，在鼻梁背面沿上下二边做出突起结构(5—2)，成为上述窗口上下框的加厚部分，并同左右镜圈的框线(5—4)相连接，使上下二条突起之间的空当同左右镜圈融通。

3.如权利要求1所说的自适应光电变色太阳镜，其特征在于：所说的带曲面凸透镜的太阳能电池组件(1—1)其受光面设有曲面凸透镜(2—4)。

4.如权利要求1所说的自适应光电变色太阳镜，其特征在于：所说的带曲面凸透镜的太阳能电池组件(1—1)是选用电流特性能满足驱动液晶眼镜片(1—8)要求且总受光角接近90°的光伏二极管数支串联构成。

5.如权利要求1所说的自适应光电变色太阳镜，其特征在于：所说的兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)，由1支发光二极管独立构成，它同太阳能电池组件(1—1)并联使用。

6.如权利要求1所说的自适应光电变色太阳镜，其特征在于：所说的兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)，由2支或多支发光二极管串联构成，它同太阳能电池组件(1—1)并联使用。

7.如权利要求1所说的自适应光电变色太阳镜，其特征在于：所说的兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)，在发光二极管基础上加串电阻构成，它同太阳能电池组件(1—1)并联使用。

8.如权利要求1所说的自适应光电变色太阳镜，其特征在于：所说的兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器(1—2)，在发光二极管基础上加串其它类型晶体二极管构成，它同太阳能电池组件(1—1)并联使用。

9.如权利要求1所说的自适应光电变色太阳镜，其特征在于：所说的液晶眼镜片(1—8)，在安装时将其构成液晶盒的二片ITO玻璃之中，较小的一片放在整镜的入射光一面，其电极以软丝同驱动模块(1—10)相连，选用软质密封胶对鼻梁区灌封。

10.如权利要求1所说的自适应光电变色太阳镜，其特征在于：所说的液晶眼镜片(1—8)，以涂有透明导电层的树脂偏光片(6—2)代替ITO玻璃制成软液晶盒TN型液晶光阀，作为液晶眼镜片(1—8)使用。

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