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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines
Scheibenbereichs einer Scheibe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Art. Die Erfindung betrifft außerdem eine Scheibe der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.
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Es
sind zahlreiche Mittel und Vorrichtungen beschrieben, mittels derer
ein Fahrzeuginsasse in einem Kraftfahrzeug gegen Blendung einer
Lichtquelle wie beispielsweise Sonnenlicht, Straßenbeleuchtungen, Scheinwerferlicht,
etc. geschützt
werden kann. Eine technische Familie innerhalb dieser Mittel und Vorrichtungen
ermöglicht
dabei beispielsweise das partielle Abdunkeln von Kraftfahrzeugscheiben
mithilfe von elektrisch steuerbaren Elementen. Diese Elemente können bestimmte
Bereiche der Scheiben variabel eintönen oder undurchsichtig machen.
Als Beispiel seien elektrochrome Verglasungen genannt, bei denen
in Scheiben integrierte elektrochrome Schichten bei der Aufnahme
oder der Abgabe von Ladungsträgern
in Folge einer angelegten Spannung ihre Durchlässigkeit für Sonnenlicht ändern. Als
weiteres Beispiel seien thermochrome Schichten genannt, welche ihre
Farbe wechseln, wenn die Schichttemperatur einen bestimmten Wert übersteigt.
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Auf
einem anderen Funktionsprinzip beruhen PDLC-Verglasungen, bei denen
Polymer-Dispersed-Liquid-Chrystal(PDLC)-Schichten
eingetrübt werden,
indem Lichtstreuung an Teilchen, deren Brechungsindex sich von ihrer
Umgebung unterscheidet, stattfindet. Ohne angelegte Spannung sind
die Flüssigkristalle
willkürlich
orientiert und Licht wird gestreut, während beim Anlegen einer elektrischen Spannung
die Flüssigkristalle
einheitliche ausgerichtet sind und somit die Schicht klar ist.
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Eine
sehr gute Möglichkeit
zum reversiblen Verdunkeln von Scheibenbereichen bieten auch Suspended-Particle-Device(SPD)-Verglasungen.
Das Funktionsprinzip von Suspended-Particle-Device (SPD) ist dem
der PDLC-Systeme sehr ähnlich.
Als wesentlicher Unterschied absorbieren hier die ausgerichteten
Teilchen in einer Richtung stark Licht. Eine Scheibe kann somit
im ausgeschalteten Zustand, wenn keine elektrische Spannung angelegt
ist, stark abgedunkelt werden.
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Nachteilig
ist, dass viele der derart schaltbaren Verglasungen sehr temperaturempfindlich
sind. Deshalb wird beispielsweise bei Verwendung einer schaltbaren
Verglasung auf SPD-Basis versucht, die Temperatur im Bauteil zu
reduzieren, indem reflektive Beschichtungen auf die Scheiben aufgetragen
werden. Dies ist aber aufwändig
und die Temperatur kann oftmals nur ungenügend abgesenkt werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zum Verdunkeln
wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe der eingangs genannten
Art sowie eine Scheibe bereitzustellen, deren Funktionsfähigkeit
auf verbesserte Weise gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die
Aufgabe wird außerdem
durch eine Scheibe nach Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den übrigen
Patentansprüchen
angegeben.
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Um
eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs
einer Scheibe mit wenigstens einem in dem Scheibenbereich integrierten
Element mit veränderlicher
Lichtdurchlässigkeit zum
reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs zu schaffen, ist es
erfindungsgemäß vorgesehen, dass
die Vorrichtung eine Belüftungseinheit
zum Belüften,
insbesondere zum Abkühlen
des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten
Element umfasst. Hierdurch ist ein Abkühlen des Scheibenbereichs mit
dem integrierten Element in sehr guter Weise ermöglicht. Somit ist die Funktionsfähigkeit
des integrierten Elements stark verbessert.
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Dabei
ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung wenigstens eine Solarzelle
umfasst, mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung
bereitstellbar ist. Hierdurch wird Energie gespart. Der Benutzer
kann den Scheibenbereich mittels einer Belüftungseinheit abkühlen, ohne ständig Energie
für die
Belüftungseinheit
beispielsweise in Form von Batterien kostspielig bereitstellen zu
müssen.
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In
weiterer Ausgestaltung ist wenigstens eine Solarzelle an der Scheibe
angeordnet. Hierdurch ist die Quelle zum Gewinnen von Energie zum Betreiben
der Belüftungseinheit in
unmittelbarer Nähe
des zu belüftenden
Bereichs angeordnet. Da insbesondere dann belüftet werden muss, also Energie
gebraucht wird, wenn beispielsweise durch starke Sonneneinstrahlung
eine große
Blendungsgefahr eines Fahrzeuginsassen besteht, kann die dann auf
die Scheibe treffende Strahlungsenergie mittels der an der Scheibe
angeordneten Solarzellen gleich sehr gut in Energie zum Betreiben
der Belüftungseinheit zum
Abkühlen
des Scheibenbereichs verwendet werden.
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Es
ist vorteilhaft, dass wenigstens eine Solarzelle als Dünnschichtzelle
ausgebildet ist. Mittels der Dünnschichtzelle
kann auf einfache Weise Energie für die Belüftungseinheit gewonnen werden.
Die Dünnschichtzelle
ist dabei außerdem
einfach und platzsparend anbringbar.
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In
weiterer Ausgestaltung ist wenigstens eine Solarzelle als im Wesentlichen
transparente Dünnschichtzelle
ausgebildet und zumindest bereichsweise in die Scheibe integriert.
Durch die Integration der Dünnschichtzelle
in die Scheibe wird die Bauteiltemperatur weiter gesenkt. Außerdem wird durch
Verwenden der Dünnschichttechnologie
zusätzlich
die Lichttransmission des Gesamtsystems positiv beeinflusst.
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Zusätzlich oder
alternativ ist wenigstens eine Solarzelle an einem Schwarzbereich
der Scheibe angeordnet. Wenn die Solarzelle nicht transparent gestaltet
ist, kann sie hier einfach und platzsparend angeordnet sein, ohne
die Sichteigenschaften der Scheibe nachteilig zu verändern.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Belüftungseinheit als
Standbelüftung
ausgebildet ist. Mittels der Standbelüftung kann in sehr guter Weise
die Temperatur des Scheibenbereichs mit dem integrierten Element mit
veränderlicher
Lichtdurchlässigkeit
zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs reguliert, insbesondere
abgekühlt
werden.
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In
weiterer Ausgestaltung ist das Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit
als Suspended Particle Device-Schicht ausgebildet. Hierdurch wird die
Temperaturempfindlichkeit der Verglasung auf SPD-Basis in sehr guter
Weise ausgeglichen. Die Suspended Particle Device-Schicht ist mittels
der Belüftungseinheit
einfach und effizient abkühlbar.
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Die
Aufgabe wird außerdem
durch eine Scheibe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gelöst, welche
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer
Scheibe mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1 Eine
schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens
eines Scheibenbereichs einer Scheibe, mit einem in dem Scheibenbereich
integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit
zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung
eine Belüftungseinheit
zum Belüften,
insbesondere zum Abkühlen
des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten
Element umfasst, wobei die Vorrichtung eine Solarzelle umfasst,
mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung
bereitstellbar ist;
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2 einen
schematischen und vergrößerten Querschnitt
entlang der Linie II-II' in 1 einer Vorrichtung
zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe,
mit einem in dem Scheibenbereich integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit
zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung
eine Belüftungseinheit
zum Belüften,
insbesondere zum Abkühlen
des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten
Element umfasst, wobei die Vorrichtung eine Solarzelle umfasst,
mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung
bereitstellbar ist;
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3 eine
schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens
eines Scheibenbereichs einer Scheibe, mit einem in dem Scheibenbereich
integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit
zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung
eine Belüftungseinheit
zum Belüften,
insbesondere zum Abkühlen
des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten
Element umfasst, wobei die Vorrichtung eine Solarzelle umfasst,
welche im Wesentlichen an einem gesamten Schwarzdruckbereich der
Scheibe angeordnet ist;
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4 eine
Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines
Scheibenbereichs einer Scheibe, mit wenigstens einem in dem Scheibenbereich
integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit
zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung
eine Belüftungseinheit
zum Belüften,
insbesondere zum Abkühlen
des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten
Element umfasst, wobei die Vorrichtung eine Solarzelle umfasst,
mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung
bereitstellbar ist, wobei die Solarzelle als im Wesentlichen transparente
Dünnschichtzelle
ausgebildet und in die Scheibe integriert ist;
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5 einen
schematischen Querschnitt durch eine Scheibe mit einer Vorrichtung
zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs der Scheibe, mit
wenigstens einem in dem Scheibenbereich integrierten Element mit
veränderlicher
Lichtdurchlässigkeit
zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung
eine Belüftungseinheit
zum Belüften,
insbesondere zum Abkühlen
des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten
Element umfasst, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Solarzelle
umfasst, mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung
bereitstellbar ist, wobei eine Solarzelle als im Wesentlichen transparente Dünnschichtzelle
ausgebildet und in die Scheibe integriert ist, wobei eine weitere
Solarzelle im Wesentlichen an einem gesamten Schwarzdruckbereich
der Scheibe angeordnet ist;
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6 in
a), b), c) und d) jeweilige schematische Ausschnitte einer von oben
dargestellten Explosionsdarstellung eines Kraftfahrzeugs, wobei
verschiedene Ausführungsbeispiele
für die
Anordnung einer Solarzelle für
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe in
einem Kraftfahrzeug gezeigt sind.
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In 1 ist
eine schematische Draufsicht auf eine Scheibe 10 eines
Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Scheibe 10 weist einen
Durchsichtbereich 12 und einen Schwarzdruckbereich 14 auf.
Die Scheibe 10 weist außerdem eine Vorrichtung 16 zum Verdunkeln eines
Scheibenbereichs 18 der Scheibe 10 zum Schützen eines
Fahrzeuginsassen vor Blendung bzw. Helligkeit auf. Hierfür ist in
den Scheibenbereich 18 ein Element 20 mit veränderlicher
Lichtdurchlässigkeit
zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs 18 integriert.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Element 18 als eine Suspended Particle Device(SPD)-Schicht
in an sich bekannter Weise in den Durchsichtbereich 12 der
Scheibe 10 eingebettet. Wird eine elektrische Spannung
an der SPD-Schicht angelegt, so ist die Scheibe im Wesentlichen
durchsichtig, während
sie bei nicht angelegter Spannung stark abdunkelt. Eine SPD-Schicht
als Element 20 mit veränderlicher
Lichtdurchlässigkeit soll
jedoch nur ein Beispiel sein, prinzipiell können hier auch andere Systeme
wie PDLC-Verglasungen oder ähnliches
verwendet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 16 ist
immer dann vorteilhaft, wenn die schaltbare Verglasung temperaturempfindlich
reagiert.
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Die
Vorrichtung 16 umfasst des Weiteren eine Belüftungseinheit 22.
Diese ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Standbelüftung 24 ausgebildet.
Allerdings kann es sich auch um einen einfachen Lüfter, ein
Gebläse
oder dergleichen handeln. Mittels der Standbelüftung 24 ist der Scheibenbereich 18 mit dem
Element 20 belüftbar,
insbesondere abkühlbar.
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Im
in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die
Vorrichtung 16 des Weiteren sechzehn Solarzellen 26,
welche an einer Innenoberfläche 28 des
Schwarzdruckbereichs 14 der Scheibe 10 angeordnet
sind. Die Solarzellen 26 sind dabei im Wesentlichen gleichmäßig über die
Innenoberfläche 28 des
Schwarzdruckbereichs 14 der Scheibe 10 verteilt.
Auch ist es möglich,
eine andere, beliebig wählbare
Anzahl von Solarzellen 26 zu verwenden. Mittels der Solarzellen 26 kann
in an sich bekannter Weise Strahlungsenergie in elektrische Energie
umgewandelt werden. Die so gewonnene elektrische Energie wird dann
der Standlüftung 24 bzw.
der Belüftungseinheit 22 bereitgestellt.
Hierzu sind Verbindungskabel 30 vorgesehen, welche die
Standlüftung 24 mit
jeweiligen Solarzellen 26 elektrisch verbinden. Allerdings
kann jede mögliche
Verbindung zum elektrischen Verbinden der Solarzellen 26 mit
der Standbelüftung 24 eingesetzt
werden. Auch ist es möglich, die
Standbelüftung 24 an
einem beliebigen Ort anzuordnen, so lange weiterhin eine Belüftung, insbesondere
eine Abkühlung
des Scheibenbereichs 18 mit dem integrierten Element 20 ermöglicht ist.
Auch die Solarzellen 26 können natürlich an einem beliebigen Ort
angeordnet sein.
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In 2 ist
ein Querschnitt durch die Scheibe 10 entlang der in 1 gezeichneten
Linie II-II' dargestellt.
Die Scheibe 10 weist ein Außenglas 32 und ein
Innenglas 34 auf. Die Solarzellen 26 sind an der
Innenoberfläche 28 des
Innenglases 34 angeordnet. Dabei ist gut die schichtförmige Anordnung
des Elements 20, vorliegend also der Suspended Particle Device-Schicht,
zwischen dem Innenglas 34 und dem Außenglas 32 erkennbar.
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In
einer alternativen Ausführungsform
in 3 erstreckt sich eine Solarzelle 26 im
Wesentlichen über
die gesamte Innenoberfläche 28 des Schwarzdruckbereichs 14 der
Scheibe 10. Die Solarzelle 26 speist dabei gegebenenfalls
wiederum die Standbelüftung 24 mit
aus Strahlungsenergie umgewandelter elektrischer Energie.
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Alternativ
und/oder zusätzlich
kann die Solarzelle 26 wie in 4 als Dünnschichtzelle 36 ausgebildet
sein. Die Dünnschichtzelle 36 ist
vorliegend im Wesentlichen transparent ausgebildet und in die Scheibe 10 integriert.
Dabei erstreckt sich die Dünnschichtzelle 36 über den
gesamten Scheibenbereich 18 der Scheibe 10.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung 16 ist in 5 dargestellt.
In der schematischen Querschnittsansicht durch die Scheibe 10 erkennt
man das Außenglas 32 und
das Innenglas 34 sowie das dazwischen eingebettete Element 20,
vorliegend also die SPD-Schicht. Zwischen dem Außenglas 32 und dem
Element 20 ist die Dünnschichtzelle 36 in
die Scheibe 10 integriert. Neben der Möglichkeit, durch die Dünnschichtzelle 36 aus
Strahlungsenergie elektrische Energie für das Betreiben der Standbelüftung 24 zu
gewinnen, senkt die so angeordnete Dünnschichtzelle 36 gleichzeitig
die Temperatur der Scheibe 10 und dient damit bereits einer Kühlung des
Scheibenbereich 18 mit dem Element 20. Beispielsweise
kann die Dünnschichtzelle 36 durch
Laminieren angebracht sein. Die Scheibe 10 weist noch eine
weitere Solarzelle 26 auf, welche an einer Innenoberfläche 28 des
Innenglases 34 angeordnet ist.
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Weitere
Anordnungsmöglichkeiten
von Solarzellen 26 in einem Kraftfahrzeug sind in 6a, b, c und d schematisch dargestellt.
Die jeweiligen Anordnungen sollen jedoch nur beispielhaft sein,
prinzipiell können
die Solarzellen 26 beliebig an jeweiligen Scheiben 10 oder
auch an anderen Orten angeordnet sein. 6a zeigt
eine Windschutzscheibe ausgebildete Scheibe 10, bei der
die Solarzelle 26 in einem oberen Schwarzdruckbereich 14 der
Scheibe 10 angeordnet ist. 6b zeigt
beispielhaft ein Dachglas, welches ebenfalls eine Solarzelle 26,
welche sich über
den gesamten Schwarzdruckbereich 14 erstreckt, aufweist. 6c zeigt die Anordnung von sechs Solarzellen 26 in
symmetrischer Form am Dach des Kraftfahrzeugs, 6d eine
Heckscheibe 10 eines Kraftfahrzeugs, bei welchem vier Solarzellen 26 an
einem Randbereich angeordnet sind.