EA011200B1 - Способ и устройство для регулирования светопроницаемости/прозрачности остекления или пленки - Google Patents

Abstract

Заявляемые изобретения относятся к области строительства и транспорта и могут быть использованы в окнах и дверях зданий и сооружений и для стекол автотранспорта. Способ регулирования светопроницаемостью остекления или пленки, содержащих по меньшей мере один токопроводящий слой и примыкающий к нему жидкокристаллический слой, характеризуется тем, что осуществляют электрическое питание токопроводящего слоя и управление электрическим питанием путем бесступенчатого или по меандру регулирования частоты тока и/или напряжения, причем напряжение регулируют в пределах 12 В. Устройство для регулирования светопроницаемости остекления или пленки, содержащих по меньшей мере один токопроводящий слой и примыкающий к нему жидкокристаллический слой, содержит устройство для регулирования электрического тока, соединенное с токопроводящим слоем и с источником питания, причем устройство для регулирования электрического тока выполнено с возможностью регулирования бесступенчатого или регулирования по меандру напряжения и/или частоты тока. При использовании обеспечивается плавное изменение светопроницаемости остекления или пленки, увеличивается скорость и точность изменения светопроницаемости, улучшаются эксплуатационные свойства, обеспечивается максимальное удобство в управлении пользователем, улучшаются энергосберегающие характеристики.

Description

Заявляемые изобретения относятся к области строительства и транспорта. Изобретения могут быть использованы при производстве окон и дверей зданий и сооружений, для стекол транспортных средств, для пленок, размещаемых на существующем остеклении окон зданий и сооружений или на стеклах транспортных средств.

Предшествующий уровень техники

Общеизвестны стекла, т.н. «хамелеоны», имеющие свойство плавно менять свою прозрачность и светопроницаемость по мере воздействия на них солнечного излучения. Их недостаток - инерционность (т.е. медленное протекание процесса) и неуправляемость ими со стороны пользователя.

Известно окно с управляемой интенсивностью пропускаемого света (по заявке ЕР 0709712, опубликованной 01.05.1996 г., бюллетень 1996/18) и способ управления прозрачностью (или светопроницаемостью), использованный в нем. В нем используется свойство изначально прозрачного жидкокристаллического полимера переориентироваться и моментально (или достаточно быстро) стать непрозрачным при приложении к нему электрического потенциала. Однако данное устройство обеспечивает лишь переключение изделия от прозрачного на непрозрачное и не имеет возможности регулирования прозрачности/светопроницаемости в диапазоне.

Известен также электрически управляемый оптический элемент (патент Великобритании СВ 845053, опубликован 17.08.1960 г.). Данный элемент содержит несколько управляемо переключаемых от прозрачного на непрозрачный слоев, наложенных друг на друга и состоящих каждый из стекла, токопроводящей пленки и оптического фильтра. Путем поочередного приложения электрического потенциала к слоям и их переключения можно регулировать прозрачность и светопроницаемость. Однако это регулирование не плавное. Данное устройство позволяет получить лишь несколько градаций по прозрачности.

Известно солнцезащитное устройство (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 666267, опубликовано 05.06.1979 г., бюллетень № 21), выполненное из двух рядов стекол, прозрачные токопроводящие покрытия (пленки), нанесенные на внутренние поверхности стекол, слой жидкого кристалла, примыкающий к токопроводящим пленкам и заполняющий зазор между стеклами, и источник электрического питания. Чтобы получить хотя бы несколько градаций по светопроницаемости, т.е. несколько значений количества света, проходящего через все остекление, в данном устройстве применен способ затемнения отдельных участков из всей площади остекления. Для этого остекление разделено на несколько участков, к которым отдельно прикладывается электрический потенциал и можно переключать выборочно или включить несколько участков сразу вместе. Таким образом, регулирование проходящего света во всем остеклении достигается, а управляя тумблером, можно моментально (в течение секунды) затемнить, например, верхний козырек окна, или снизу, или комбинировать из нескольких затемненных и светлых участков, или затемнить остекление полностью путем затемнения всех участков. Каждый участок при этом имеет только два положения по светопроницаемости - прозрачное и непрозрачное. Управление светопроницаемостью остекления и количеством поступаемого во внутрь помещения света происходит путем переключения и комбинирования пользователем положения тумблера источника питания, подсоединенного к остеклению и источнику питания.

Известно устройство для регулирования прозрачностью остекления или пленки, состоящей из двух токопроводящих слоев и расположенного между ними жидкокристаллического слоя, содержащее источник питания, соединенный с одним токопроводящим слоем, и микропроцессорный регулятор частоты и/или напряжения электрического тока, соединенный с другим токопроводящим слоем и источником питания (публикация международной заявки РСТ 2004049047 10.06.2004 г.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа изобретение по заявке США 2003/0137715 (опубл. 24.07.2003 г.) устройство регулирования прозрачностью остекления или пленки, состоящей из двух токопроводящих слоев и расположенного между ними жидкокристаллического слоя, содержащее источник питания, соединенный с одним токопроводящим слоем, и микропроцессорный регулятор частоты и/или напряжения электрического тока, соединенный с другим токопроводящим слоем и источником питания, и дистанционно управляемый приемник, соединенный с микропроцессорным регулятором.

Недостатками прототипа является отсутствие автономности питания.

Сущность изобретения

Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи создания комфортных условий в помещении или транспортном средстве путем изменения светопроницаемости/прозрачности остекления и/или пленки, размещенной на остеклении. Технический результат, получаемый при использовании изобретения заключается в обеспечении наиболее плавного изменения светопроницаемости/прозрачности остекления или пленки, увеличении скорости и точности изменения светопроницаемости/прозрачности, повышении эксплуатационных свойств, в обеспечении максимального удобства в управлении пользователем, в улучшении энергосберегающих характеристик.

Для достижения вышеуказанного технического результата устройство регулирования светопроницаемостью/прозрачностью остекления или пленки, содержащих по меньшей мере два токопроводящих слоя и примыкающий к ним, с расположением между ними, жидкокристаллический слой, содержащее

- 1 011200 источник питания, соединенный с одним токопроводящим слоем, и микропроцессорный регулятор частоты и/или напряжения электрического тока, соединенный с другим токопроводящим слоем и источником питания, и дистанционно управляемый приемник, соединенный с микропроцессорным регулятором, дополнительно снабжают гелиоэлектрической батареей, размещенной на общей подложке с микропроцессорным регулятором, дистанционно управляемым приемником и источником питания, источник питания выполняют в виде аккумулятора, а микропроцессорный регулятор выполняют программируемым с возможностью бесступенчато или по меандру регулирования изменения напряжения электрического тока и/или частоты.

В частных случаях выполнения изобретения 2 подложка размещена на поверхности или внутри остекления или пленки.

В частных случаях выполнения изобретения микропроцессорный регулятор выполнен программируемым с возможностью бесступенчато или по меандру регулирования изменения напряжения электрического тока в пределах 12 В.

В частных случаях выполнения изобретения гелиоэлектрическая батарея соединена с микропроцессорным регулятором.

В частных случаях выполнения изобретения гелиоэлектрическая батарея соединена с аккумулятором.

Изобретения могут быть широко использованы в области строительства и транспорта, а более конкретно, в остеклениях оконных и дверных проемов зданий и сооружений и в разных стеклах различных транспортных средств с получением технического результата, заключающегося в следующем: простыми и недорогими техническими и технологическими средствами обеспечивается плавное или почти плавное (ступенчатое, незаметное для восприятия глазом) и притом моментальное регулирование прозрачности и светопроницаемости всего остекления или пленки, наклеиваемой на остеклениях. Обеспечена возможность и максимальное удобство путем дистанционного управления. Обеспечена возможность автономного питания. Расширены функциональные возможности, раз появилась возможность регулирования светопроницаемостью, то появилась возможность подсоединения остекления для компьютерного управления им. Это позволит регулировать светопроницаемость/прозрачность, например, остеклений в современных зданиях, создавая не только эстетический эффект, но и возможность использования огромных фасадов зданий, состоящих из множества отдельных стекол, в рекламных целях, заменяя, тем самым, очень дорогие электронные рекламные щиты. Заявляемые изобретения могут использоваться не только для регулирования прозрачности и светопроницаемости, но и для управления цветами остекления, путем применения в них соответствующих модификаций нематических жидкокристаллических полимеров.

Сущность изобретения подтверждается чертежом, на котором изображен фрагмент остекления или гибкой пленки, в котором реализован способ регулирования светопроницаемостью остекления или пленки ( лучший, по мнению авторов, вариант осуществления изобретения).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Устройство регулирования светопроницаемостью/прозрачностью остекления или пленки в соответствии с формулой изобретения содержит подложку 1, закрепленную или наклеенную на остеклении или пленке. Остекление состоит, например, из двух силикатных или органических стекол 3. Если речь идет о пленке, то пленка 2 состоит, например, из двух полимерных слоев 3. Остекление или пленка содержат по меньшей мере один токопроводящий слой 4 и примыкающий к нему жидкокристаллический слой 5. На поверхности стекол или полимерных слоев пленок в виде тонкой (примерно 0,1-1 мкм) пленки нанесен прозрачный токопроводящий слой 4 из токопроводящего материала, например двуокиси β олова. Между стеклами 3 заключен примыкающий к токопроводящим слоям 4 жидкокристаллический слой 5, толщиной примерно от 5-100 мкм. На подложке 1 размещены аккумуляторный элемент или батарея 6 постоянного тока, связанная с ней подзаряжающая ее гелиоэлектрическая батарея 7 и микропроцессорный выключатель и/или регулятор 8 напряжения и/или частоты тока, соединенный с аккумуляторной батареей 6. Микропроцессорный выключатель и/или регулятор 8 запрограммирован на желаемый характер (бесступенчато или по меандру) регулирования напряжения и/или частоты тока. В варианте питание устройства от бытовой сети, аккумуляторная 6 и гелоэлектрическая 7 батареи будут отсутствовать. На подложке 1 закреплен также связанный с микропроцессорным регулятором 8 ультрафиолетовый, инфракрасный или ультразвуковой приемник 9, размещенный с возможностью восприятия управляющих сигналов по стрелке 10 от ультрафиолетового, инфракрасного или ультразвукового дистанционного передающего пульта управления 11. На пульте 11 размещены одна кнопка 12 выключателя и две кнопки 13 - для поднятия напряжения или частоты и 14 - для их снижения в предусмотренном диапазоне. Один из выходов аккумуляторной батареи 6 подсоединен к одному из токопроводящих слоев 4, а другой через микропроцессорный регулятор 8 напряжения и/или частоты подсоединен к другому токопроводящему слою 4 с помощью токопроводов 15. При применении заявляемых изобретений, например, в автотранспорте ультрафиолетовый, инфракрасный или ультразвуковой приемник 9 и соответственно пульт 11 дистанционного управления могут отсутствовать, а вместо них будет предусмотрен ручной орган управления микропроцессорным регулятором 8.

Устройство регулирования светопроницаемостью/прозрачностью остекления или пленки работает

- 2 011200 следующим образом.

Изначально остекление не находится под напряжением, следовательно, полностью прозрачно. При нажатии пользователем кнопки 12 на пульте 11 на приемник 9 передается ультрафиолетовый, инфракрасный или ультразвуковой сигнал по стрелке 10, устройство включается, и подвод напряжения становится возможным. Далее путем нажатия и удержания кнопки 13 через приемник 9 управляется регулятор 8 напряжения и/или частоты и от аккумуляторной батареи 6 подается напряжение на токопроводящие слои 4. На жидкокристаллический слой 5, расположенный между токопроводящим слоями 4 стекол 3, воздействует электрическое поле, и жидкокристаллический слой 5 начнет постепенно переориентироваться и темнеть. После отпускания пользователем кнопки 13, жидкокристаллический слой 5 затемнен на желаемый (от полностью прозрачного до максимально непрозрачного) уровень светопроницаемости. Остекление 2 при этом остается под уже фиксированным напряжением и/или частотой тока и сохраняется достигнутый уровень прозрачности и светопроницаемости пока хватает энергии в аккумуляторной батарее 6. Для обратного осветления, т.е. для увеличения прозрачности и светопроницаемости остекления или пленки 2, пользователю нужно нажать и удерживать кнопку 14 до желаемой прозрачности, а при еще раз нажатии кнопки выключателя 12, напряжение, т. е. электрический потенциал с токопроводящих пленок 4 снимается полностью, слой 5 жидкого кристалла переориентируется обратно, и остекление или пленка 2 становятся полностью прозрачными. После этого энергия аккумуляторной батареей 6 не тратится, а при дневном свете гелиоэлектрическая батарея 7 продолжает постоянно подзаряжать аккумуляторную батарею 6. Для обеспечения этого процесса и для поддержания нужной прозрачности и светопроницаемости жидкокристаллического слоя 5 и остекления или пленки 2, тратится очень малая энергия и практически достаточно энергии малых аккумуляторных батарей, равно как малы конструктивные размеры и габариты заявляемых устройств. Поэтому последние могут быть установлены как на поверхности остекления или пленки, так и внутри них.

Авторами изготовлены образцы устройств по заявляемому изобретению и осуществлены испытания на остеклении. Доказана эффективность и получены все намеченные, упомянутые выше технические результаты.

Claims (6)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Устройство регулирования светопроницаемости/прозрачности остекления или пленки, содержащих по меньшей мере два токопроводящих слоя и примыкающий к ним с расположением между ними жидкокристаллический слой, содержащее источник питания, соединенный с одним токопроводящим слоем, и микропроцессорный регулятор частоты и/или напряжения электрического тока, соединенный с другим токопроводящим слоем и источником питания, и дистанционно управляемый приемник, соединенный с микропроцессорным регулятором, отличающееся тем, что дополнительно снабжено гелиоэлектрической батареей, размещенной на общей подложке с микропроцессорным регулятором, дистанционно управляемым приемником и источником питания, который выполнен в виде аккумулятора, причем микропроцессорный регулятор выполнен программируемым с возможностью бесступенчато или по меандру регулирования изменения напряжения электрического тока и/или частоты.
2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложка размещена на поверхности остекления или пленки.
3. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложка размещена внутри остекления или пленки.
4. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что микропроцессорный регулятор выполнен программируемым с возможностью бесступенчато или по меандру регулирования изменения напряжения электрического тока в пределах 12 В.
5. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гелиоэлектрическая батарея соединена с микропроцессорным регулятором.
6. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гелиоэлектрическая батарея соединена с аккумулятором.