EP2358553A1 - Optisch aktive verglasung mit überspannungsschutz - Google Patents

Optisch aktive verglasung mit überspannungsschutz

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Publication number
EP2358553A1
EP2358553A1 EP09763906A EP09763906A EP2358553A1 EP 2358553 A1 EP2358553 A1 EP 2358553A1 EP 09763906 A EP09763906 A EP 09763906A EP 09763906 A EP09763906 A EP 09763906A EP 2358553 A1 EP2358553 A1 EP 2358553A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glazing
circuit
power source
voltage
electrically
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.)
Withdrawn
Application number
EP09763906A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Philippe Letocart
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.)
Sage Electrochromics Inc
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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 Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Priority to EP12155716.9A priority Critical patent/EP2500769A3/de
Publication of EP2358553A1 publication Critical patent/EP2358553A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • 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 
    • G02F1/15—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 an electrochromic effect
    • G02F1/163—Operation of electrochromic cells, e.g. electrodeposition cells; Circuit arrangements therefor

Definitions

  • the invention is in the technical field of optically active glazing, in which optical properties are variable by supplying electrical power, and relates to a genus in which such optically active glazing is connected via a circuit to a power source.
  • optically active glazings are used in which optical properties are selectively changed by supplying electrical power, for example, by a different optical transparency (transparency) of the glazing to control the amount of incident light infinitely.
  • Electrochromic glazings which contain an optically active layer of an electrochromic material which is capable of reversibly introducing and removing cations. By applying electrical voltages of different polarities, the caging can be controlled in order to influence the transparency of the electrochromic glazing.
  • electrochromic glazings which contain an optically active layer of an electrochromic material which is capable of reversibly introducing and removing cations.
  • electrical voltages of different polarities By applying electrical voltages of different polarities, the caging can be controlled in order to influence the transparency of the electrochromic glazing.
  • PDLC P_polymer IDispersed Liquid Crystal
  • the liquid crystals of the liquid crystal layer which are randomly oriented with no applied electric voltage and scatter light in this state, can be oriented by applying an electric voltage in one direction, the liquid crystals in this state due to one to the environment Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
  • SPD Suspended P_articles IDevice
  • the generic optically active glazing has in common that they are destroyed irreversibly, if an electrical voltage is applied, which exceeds a dependent on the type of limit voltage. If, for example, an electrochromic glazing is applied with a voltage exceeding the threshold voltage, gases can form in the glazing, dielectrics can be destroyed and the optically active layers can be oxidized, reduced and decomposed. Apart from damage to the glazing, an associated functional impairment may also be relevant from a safety point of view, for example in the case of undesired overheating of interiors due to increased transparency of the glazing.
  • a possible cause for the application of unacceptably high electrical voltages is a misuse by the user.
  • an optically active glazing out of ignorance or carelessness, is connected to an electrical power source with an excessively high output voltage.
  • electrochromic glazings have a polarity of the applied voltage depending on the particular structure specific pin assignment, so that electrochromic glazing must be connected in a suitable polarity. Since the threshold voltage for reducing the transparency is usually higher than for increasing the transparency, can Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
  • Another common cause of impermissibly high voltages in the electrical supply of the optically active glazing are voltage spikes, as they can occur, for example, in vehicles by operating an ignition system or generally during thunderstorms. If, for example, an optically active glazing is connected to the electrical network in a building, lightning strikes can generate voltage peaks which irreversibly damage the glazing.
  • mains connection is usually bulky or the required electrical services at the location of the glazing, such as on a facade or other area not protected against moisture, are not permitted for safety reasons. It would also be conceivable to provide the electrical lines between mains connection and glazing with a metallic shield, however, the practice shows that the effectiveness of such shields does not meet the practical requirements in the rule.
  • the object of the present invention is to provide a way by which damage to optically active glazing due to an inadmissibly high voltage can be reliably and safely avoided.
  • a structure which, generically, comprises at least one optically active glazing in which at least one optical property, such as transparency, light scattering, light reflection and / or coloration, is obtained by supplying electrical power, ie. H. by applying an electrical voltage or an electric current, is variable.
  • electrical power ie. H. by applying an electrical voltage or an electric current
  • optically active glazing is generally understood as meaning any glazing in which at least one optical property can be controlled by supplying electrical power, for example an electrochromic glazing, a PDLC glazing or an SPD glazing.
  • the optically active glazing is preferably an electrochromic glazing whose transparency can be changed by supplying electrical power.
  • electrochromic glazings comprise at least Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
  • a transparent substrate for example glass, on which a layer of an electrically conductive material is applied, and at least one layer of an electrochromic material, for example tungsten oxide, which is capable of reversibly introducing or removing cations.
  • an electrochromic material for example tungsten oxide
  • the term "glazing" merely identifies the article as such, without thereby restricting the composition to glass for use as a transparent substrate.
  • the generic structure further comprises an electrical power source (voltage and / or current source), which is electrically conductively connected to the optically active glazing via a circuit having a first line pair connected to the power source.
  • an electrical power source voltage and / or current source
  • the structure according to the invention comprises a circuit arranged in the circuit, which is designed such that it electrically conductively connects the power source and the glazing below a predetermined (selectable) electrical threshold voltage and electrically disconnects the power source from the glazing upon reaching the threshold voltage.
  • a predetermined electrical threshold voltage As limit voltage in the sense of the present invention, depending on the configuration of the optically active glazing, to understand a maximum for the trouble-free operation of the optically active glazing operating voltage.
  • the circuit arrangement within the circuit is arranged closer to the glazing than to the power source.
  • the circuit arrangement is arranged in the immediate vicinity or adjacent to the glazing.
  • the circuit arrangement may be arranged for this purpose, for example, on an outer surface of the glazing or in the case of a composite layer structure between the layers of the glazing.
  • the circuit comprises an electrical distributor provided with a housing, which connects the first line pair connected to the power source to at least one second line or contact pair connected to the glazing.
  • the circuit arrangement is integrated in the housing of the distributor, whereby it can be achieved that the circuit arrangement is arranged close to the glazing in order to prevent inductively generated voltage peaks in the circuit between the power source and the glazing.
  • the circuit arrangement can be inserted in a structurally particularly simple manner in the circuit connecting the power source and the glazing.
  • circuit arrangement in a modular manner and to connect the circuit arrangement to input terminals of the distributor, the circuit arrangement in this case connecting the first pair of lines connected to the power source to the distributor.
  • the circuit arrangement could be plugged onto the input terminals of the electrical distributor for this purpose, so that a conventional optically active glazing can be retrofitted in a simple manner with such a circuit arrangement.
  • the circuit arrangement comprises a first shorting bridge, by means of which the two lines of the first line pair connected to the power source can be electrically conductively connected to one another.
  • the first shorting bridge has at least one first electrical component, by means of which the first shorting bridge is subdivided into two bridge sections.
  • the first electrical component is designed such that it electrically separates the two bridge sections below the threshold voltage and, when the limit voltage is reached, electrically conductively connects to one another.
  • the first electrical component includes a spark gap, d. H. a discharge space between two electrodes, wherein the spark gap is designed to conduct upon reaching the threshold voltage, d. H. the two electrodes electrically conductively connects to one another via the discharge space.
  • the first electrical component contains at least one pair of antiparallel-connected diodes (bidirectional diode or diac) whose breakdown voltages are chosen so that they become electrically conductive when the limit voltage is reached.
  • bidirectional diode or diac antiparallel-connected diodes
  • the first electrical component includes at least one pair of anti-serially connected Zener diodes, whose breakdown voltages are selected so that they become electrically conductive when the limit voltage is reached.
  • the first electrical component includes at least one transistor, for example a bipolar transistor or a field effect controllable transistor whose control terminal is connected via a second electrical component with at least one of the two lines of the first line pair connected to the power source ,
  • the second electrical component is designed so that the control terminal is applied when reaching the limit voltage, a control voltage through which the transistor is switched to passage.
  • control terminal of the transistor for this purpose is electrically connected to a tap of a voltage divider (eg series connection of ohmic resistors), wherein the voltage divider in a first bridge line, through which the two lines of the first line pair connected to the power source with each other are connected, is arranged.
  • the voltage divider is designed so that when the limit voltage is reached, a voltage is tapped, by which the transistor is switched to passage.
  • the second electrical component may comprise at least one diode or a series connection of a plurality of diodes, wherein a forward voltage of the diode is selected such that the transistor is switched to passage when the limit voltage is reached.
  • circuit between the power source and the glazing in particular the circuit arrangement, provided with a current fuse Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
  • the circuit arrangement has a relay actuated by an actuator, which is arranged so that the circuit between the power source and the glazing can be interrupted.
  • the actuator for actuating the relay is arranged in a second bridge line which electrically connects the two lines of the first line pair connected to the power source. The actuator is designed so that it closes the relay below the limit voltage and opens the relay when the limit voltage is reached.
  • the circuit arrangement is provided with a second short-circuit bridge connected in parallel to the actuator, by means of which the two lines of the first line pair connected to the power source can be electrically connected.
  • the second shorting bridge has at least one third electrical component, by which the shorting bridge is divided into two bridge sections, wherein the third electrical component is designed such that it electrically separates the two bridge sections below a predetermined (selectable) threshold voltage and upon reaching the threshold voltage connects electrically conductive with each other.
  • a third electrical component for example, at least one pair of antiparallel-connected diodes whose breakdown voltages are selected so that they become electrically conductive when the threshold voltage is reached, or Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
  • At least one pair of anti-serially connected Zener diodes whose breakdown voltages are chosen so that they become electrically conductive when the threshold voltage is reached, are used.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the inventive structure with a circuit arrangement
  • Fig. 2 is a schematic circuit diagram of the structure of Fig. 1 with an embodiment of the circuit arrangement;
  • FIG. 3 is a schematic circuit diagram of the structure of FIG. 1 with a further embodiment of the circuit arrangement;
  • FIG. 4 is a schematic circuit diagram of the structure of FIG. 1 with a further embodiment of the circuit arrangement
  • FIG. 5 shows a schematic circuit diagram of the structure of FIG. 1 with a further embodiment of the circuit arrangement
  • FIG. 6 is a schematic circuit diagram of the structure of FIG. 1 with a further embodiment of the circuit arrangement
  • Fig. 7 is a schematic circuit diagram of the structure of Fig. 1 with a further embodiment of the circuit arrangement.
  • Fig. 1 is a plan view and a sectional view of a generally designated by the reference numeral 1 structure with an optically active glazing 2 illustrated.
  • the optically active glazing is, for example, an electrochromic glazing whose (optical) transparency can be changed by supplying electrical power.
  • the optically active glazing 2 has a composite layer structure, with a transparent (eg, glassy) first substrate 8 and a transparent (eg, glassy) second substrate 10, on each of which an electrically conductive layer is applied. Between the two substrates 8, 10, a layer sequence designated overall by the reference numeral 9 is arranged with a plurality of layers.
  • the layer sequence 9 comprises at least one optically active layer of, for example, tungsten oxide, an ion-conductive layer, for example a polymer layer or an inorganic layer (eg a ceramic layer of silicon oxide, tantalum oxide or hafnium oxide), and as counter electrode, for example a layer of nickel oxide, iridium oxide or vanadium oxide.
  • the various layers of the layer sequence 9 of the optically active glazing 2 are well known to those skilled in the art, for example, from the documents mentioned above, so that it need not be discussed in more detail here. In Fig. 1, the various layers of the layer sequence 9 are not shown in detail.
  • the structure 1 further comprises an electrical power source 3, which is electrically connectable via a circuit to the optically active glazing 2 in order to supply the glazing 2 with electrical power (DC and / or DC voltage).
  • the circuit includes a line pair connected to the power source 3, having a first electrical line 4 and a second electrical line 5 connected to a tab 7 in an electrical distributor 6.
  • the tab 7 contacts the electrically conductive layers of the optically active glazing 2 applied to the two substrates 8, 10.
  • the electrical distributor 6 is provided as a distributor box with a housing which is made for example of a plastic material.
  • the distributor 6 abuts an outer surface of the second substrate 10 and is glued, for example, to the outer surface.
  • circuit 1 1 integrated within the power source 3 to the optically active glazing 2 connecting circuit, which is not apparent in Fig. 1.
  • the circuit 1 1 is thus located in the immediate vicinity of the optically active glazing. 2
  • the optically active glazing 2 can be acted upon only up to a maximum limit voltage without causing damage.
  • the circuit arrangement 1 1 is designed for this purpose so that it electrically conductively connects the power source 3 and the optically active glazing 2 below this threshold voltage and electrically disconnects the power source 3 from the optically active glazing 2 when this threshold voltage is reached.
  • FIGS. 2 to 7 various embodiments of the circuit arrangement 11 will now be explained with reference to schematic circuit diagrams for the structure of FIG.
  • the electrical connection of the various circuit arrangements 1 1 to the optically active glazing 2 is illustrated in each case.
  • the arrow pointing to the left in FIGS. 2 to 7 symbolizes the electrical connection to the power source 3.
  • the circuit arrangement 1 1 as such is identified in each case by means of a border.
  • Embodiments of the circuit arrangement 1 1 are shown in FIGS. 2 to 5, in which the circuit arrangement 1 1 comprises a first shorting bridge 12, by means of which the lines 4, 5 connected to the power source 3 can be electrically conductively connected.
  • the first shorting bridge 12 includes a first electrical component, respectively Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
  • the first electrical component is designed so that it electrically separates the two bridge sections 13, 14 below the threshold voltage and electrically conductively connects upon reaching the threshold voltage.
  • a first diac 15 i. a pair of anti-parallel connected diodes.
  • the breakdown voltages of the two diodes of the first diac 15 are selected so that they become electrically conductive when the limit voltage of the optically active glazing 2 is reached, so that the two bridge sections 13, 14 and thus the lines 4, 5 connected to the power source 3 are short-circuited become.
  • the first electrical component a pair of anti-serially connected Zener diodes whose breakdown voltages are selected so that they become electrically conductive when the limit voltage is reached.
  • a spark gap 16 is included in the first shorting bridge 12 as the first electrical component.
  • the breakdown voltage of the spark gap 16 is selected so that upon reaching the threshold voltage of the optically active glazing 2, the two bridge sections 13, 14 and thus the connected to the power source 3 lines 4, 5 are short-circuited via the spark gap 16.
  • the first and second embodiments of the circuit arrangement 11 shown in FIGS. 3 and 4 are particularly suitable for optically active glazings 2 with a relatively high operating voltage, which is for example more than 100 V, so that their threshold voltage is above 100 V and, for example, several Can be a hundred volts.
  • a relatively high operating voltage which is for example more than 100 V, so that their threshold voltage is above 100 V and, for example, several Can be a hundred volts.
  • a third embodiment of the circuit 1 1 is illustrated. Accordingly, a bipolar transistor 17 (npn or pnp transistor) is contained in the first shorting bridge 12 as the first electrical component, the load path of the bipolar transistor 17 being part of the shorting bridge 12. A control terminal 18 of the bipolar transistor 17 is
  • the two diodes 19 have a forward voltage such that at the control terminal 18 of the bipolar transistor 17 when the limit voltage is reached, the load path of the bipolar transistor 17 is switched to pass, so that the two bridge sections 13, 14 and thus the electrical lines 4 connected to the power source 3 5 short-circuited.
  • a field-effect transistor 20 is included in the first shorting bridge 12 as the first electrical component, wherein the load path of the field effect transistor 20 is part of the shorting bridge 12.
  • a control terminal 25 of the field effect transistor 20 is electrically connected to a tap 24 for tapping a voltage between two series-connected electrical resistors 22, 23.
  • the series connection of the two electrical resistors 22, 23 is contained in a the two electrical lines 4, 5 electrically interconnecting first bridge line 21.
  • the two electrical resistors 22, 23 are selected such that upon reaching the threshold voltage, a voltage is applied to the tap 24, by which the load path of the field effect transistor 20 is switched to passage, so that the two bridge sections 13, 14 and thus the two electrical lines. 4 5 short-circuited.
  • the first line 4 each have a current fuse 26 (for example, a fuse) is arranged through Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
  • the circuit between the power source 3 and the optically active glazing 2 is interrupted upon reaching a predetermined (selectable) threshold current, so that the optically active glazing 2 is protected in the event of damage or failure of the first electrical component.
  • the current fuse 26 could equally be arranged outside the circuit arrangement 1 1 within the circuit connecting the power source 3 to the optically active glazing 2. It would also be conceivable, alternatively or additionally, to provide a ballast resistor for limiting the current in the circuit between the power source 3 and the optically active glazing 2.
  • the third and fourth embodiments of the circuit arrangement 11 shown in FIGS. 4 and 5 are particularly suitable for optically active glazings 2 with a relatively low operating voltage, which is for example at most a few volts, so that their limit voltage lies correspondingly in the range of a few volts can.
  • FIG. 6 shows an embodiment of the circuit arrangement 11 in which the circuit between the power source 3 and the optically active glazing 2 is interrupted when the limit voltage of the optically active glazing 2 is reached.
  • the first line 4 a relay 27 is arranged, which is actuated by an actuator 28.
  • the actuator 28 is arranged in a second bridge line 29, which electrically conductively connects the two lines 4, 5 of the line pair connected to the power source 3.
  • the actuator 28 is designed so that it closes below the limit voltage, the relay 27 and the relay 27 opens upon reaching the limit voltage.
  • FIG. 7 illustrates a variant of the circuit arrangement 11 of FIG. 6.
  • a third resistor 32 and a parallel to the actuator 28, the second shorting bridge 30 is additionally arranged, through which the two lines 4, 5 of the power source to the third Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
  • the second shorting bridge 30 has, as a third electrical component, a second diac 31 dividing the second shorting bridge 30 into a third bridge section 33 and a fourth bridge section 34.
  • the breakdown voltages of the two diodes of the second Diac 31 are selected so that the two diodes of the second Diacs 31 upon reaching a predetermined (selectable) threshold voltage are electrically conductive, so that the two bridge sections 33, 34 and thus connected to the power source 3 Lines 4, 5 are short-circuited.
  • a pair of anti-serially connected Zener diodes whose breakdown voltages and the third resistor 32 are chosen such that the Zener diodes become electrically conductive upon reaching the threshold voltage.
  • no current fuse 26 is provided so that the circuit between the power source 3 and the optically active glazing 2 can be reversibly interrupted upon reaching the threshold voltage of the optically active glazing 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aufbau mit einer optisch aktiven Verglasung, deren optische Eigenschaften durch Zuführen elektrischer Leistung veränderbar sind, einer elektrische Leistungsquelle, die über einen Stromkreis, der ein an die Leistungsquelle angeschlossenes erstes Leitungspaar enthält, mit der optisch aktiven Verglasung elektrisch verbindbar ist, sowie einer im Stromkreis angeordneten Schaltungsanordnung, welche derart ausgebildet ist, dass sie unterhalb einer vorbestimmten Schwellspannung die Leistungsquelle und die Verglasung elektrisch verbindet und bei Erreichen der Schwellspannung die Leistungsquelle von der Verglasung elektrisch trennt.

Description

Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
19.1 1 .2009
Optisch aktive Verglasung mit Überspannungsschutz
Beschreibung
Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der optisch aktiven Verglasugen, bei denen optische Eigenschaften durch Zuführen elektrischer Leistung veränderbar sind, und betrifft nach ihrer Gattung einen Aufbau, in dem eine solche optisch aktive Verglasung über einen Stromkreis an eine Leistungsquelle angeschlossen ist.
In Gebäuden und Fahrzeugen werden zunehmend optisch aktive Verglasungen eingesetzt, bei denen optische Eigenschaften durch Zuführen elektrischer Leistung gezielt veränderbar sind, um beispielsweise durch eine unterschiedliche optische Durchlässigkeit (Transparenz) der Verglasung die Menge einfallenden Lichts stufenlos zu regeln.
Gattungsgemäße Verglasungen sind als solche wohlbekannt und bereits in vielfältiger Weise in der Patentliteratur beschrieben. Hierunter fallen beispielsweise elektrochrome Verglasungen, die eine optisch aktive Schicht aus einem elektrochromen Material enthalten, welches in der Lage ist, reversibel Kationen ein- und auszulagern. Durch Anlegen von elektrischen Spannungen verschiedener Polaritäten kann die Ein- bzw. Auslagerung der Kationen gesteuert werden, um hierdurch die Transparenz der elektrochromen Verglasung zu beeinflussen. Lediglich beispielhaft sei auf die europäischen Patente EP 0338876, EP 0408427, EP 0628849 und das US-Patent 5,985,486 verwiesen, in denen elektrochrome Verglasungen eingehend beschrieben sind.
Gattungsgemäße optisch aktive Verglasungen sind beispielsweise auch PDLC- Verglasungen (PDLC = P_olymer IDispersed Liquid Crystal), die als optisch aktive Schicht eine Flüssigkristallschicht enthalten. Die Flüssigkristalle der Flüssigkristallschicht, die ohne angelegte elektrische Spannung willkürlich orientiert sind und in diesem Zustand Licht stark streuen, können durch Anlegen einer elektrischen Spannung in einer Richtung orientiert werden, wobei die Flüssigkristalle in diesem Zustand aufgrund eines an die Umgebung Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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angepassten Brechungsindex Licht nur geringfügig streuen, so dass die Transparenz der Flüssigkristallschicht stark ansteigt.
Gattungsgemäße optisch aktive Verglasungen sind beispielsweise auch SPD- Verglasungen (SPD = Suspended P_articles IDevice), die als optisch aktive Schicht eine Schicht suspendierter Partikel enthalten, wobei im Unterschied zu den PDLC-Verglasungen nicht die Lichtstreuung sondern die Lichtabsorption der optisch aktiven Schicht durch Anlegen einer elektrischen Spannung veränderbar ist, um hierdurch die Transparenz der SPD-Verglasung zu steuern.
Den gattungsgemäßen optisch aktiven Verglasungen ist gemeinsam, dass sie irreversibel zerstört werden, falls eine elektrische Spannung anliegt, die eine vom jeweiligen Typ abhängige Grenzspannung übersteigt. Wird beispielsweise an eine elektrochrome Verglasung eine die Grenzspannung übersteigende Spannung angelegt, so können sich Gase in der Verglasung bilden, Dielektrika zerstört und die optisch aktiven Schichten oxidiert, reduziert und zersetzt werden. Abgesehen von einer Schädigung der Verglasung kann eine damit einher gehende funktionelle Beeinträchtigung auch in sicherheitstechnischer Hinsicht relevant sein, beispielsweise im Falle einer unerwünschten Überhitzung von Innenräumen aufgrund einer erhöhten Transparenz der Verglasung.
Eine mögliche Ursache für das Anlegen unzulässig hoher elektrischer Spannungen ist eine Fehlbedienung durch den Nutzer. So kann beispielsweise in der Praxis nicht ausgeschlossen werden, dass eine optisch aktive Verglasung aus Unkenntnis oder Unachtsamkeit an eine elektrische Leistungsquelle mit einer zu hohen Ausgangsspannung angeschlossen wird. Zudem haben beispielsweise elektrochrome Verglasungen hinsichtlich der Polarität der angelegten Spannung eine vom jeweiligen Aufbau abhängende spezifische Anschlussbelegung, so dass elektrochrome Verglasungen in geeigneter Polung angeschlossen werden müssen. Da die Grenzspannung zum Vermindern der Transparenz in der Regel höher ist als zum Erhöhen der Transparenz, kann Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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insbesondere der Fall eintreten, dass durch eine falsche gepolte Leistungsquelle eine irreversible Schädigung der Verglasung bewirkt wird.
Weiterhin kann nicht ausgeschlossen werden, dass elektrische Leistungsquellen aufgrund von Funktionsstörungen unzulässig hohe elektrische Spannungen abgeben.
Eine weitere häufige Ursache für unzulässig hohe Spannungen in der elektrischen Versorgung der optisch aktiven Verglasung sind Spannungsspitzen, wie sie beispielsweise in Fahrzeugen durch das Betätigen einer Zündanlage oder allgemein bei Gewittern auftreten können. Ist beispielsweise in einem Gebäude eine optisch aktive Verglasung an das elektrische Netz angeschlossen, können durch Blitzeinschlag Spannungsspitzen erzeugt werden, durch die die Verglasung irreversibel beschädigt wird.
Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, innerhalb des elektrischen Netzes in Gebäuden oder im Bordnetz von Fahrzeugen einen Überspannungsschutz vorzusehen, so dass die optisch aktive Verglasung vor Spannungsspitzen des Netzes geschützt ist. US 2005/0063036 A1 offenbart einen Überspannungsschutz im Stromkreis der elektrischen Versorgungseinheit. Jedoch hat sich in der Praxis gezeigt, dass auch im Stromkreis zwischen dem Netzanschluss und der optisch aktiven Verglasung Spannungsspitzen durch hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder, wie sie beispielsweise durch Betätigen der Zündanlage oder bei Gewittern auftreten können, induktiv erzeugt werden. In diesem Fall ist ein Überspannungsschutz des elektrischen Netzes unwirksam.
Um induktiv erzeugte Spannungsspitzen im Stromkreis der elektrischen Versorgung der optisch aktiven Verglasung zu vermeiden, wäre denkbar, den Netzanschluss so nah als möglich an der Verglasung anzuordnen bzw. die elektrischen Leitungen zwischen dem Netzanschluss und der Verglasung möglichst kurz zu halten. Oftmals ist eine solche Vorgehensweise jedoch nicht Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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möglich, da der Netzanschluss in der Regel sperrig ist oder die benötigten elektrischen Leistungen am Ort der Verglasung, wie etwa an einer Fassade oder einem anderen nicht vor Feuchtigkeit geschützten Bereich, aus sicherheitstechnischen Gründen nicht zulässig sind. Denkbar wäre auch, die elektrischen Leitungen zwischen Netzanschluss und Verglasung mit einer metallischen Abschirmung zu versehen, jedoch zeigt die Praxis, dass die Wirksamkeit derartiger Abschirmungen den praktischen Anforderungen in der Regel nicht genügt.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Möglichkeit zu schaffen, durch die eine Schädigung optisch aktiver Verglasungen aufgrund einer unzulässig hohen Spannung zuverlässig und sicher vermieden werden kann.
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch einen Aufbau mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Aufbau gezeigt, der gattungsgemäß wenigstens eine optisch aktive Verglasung umfasst, bei der wenigstens eine optische Eigenschaft, wie Transparenz, Lichtstreuung, Lichtreflexion und/oder Färbung, durch Zuführen elektrischer Leistung, d. h. durch Anlegen einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms, veränderbar ist.
Als optisch aktive Verglasung im Sinne vorliegender Erfindung wird generell jede Verglasung verstanden, bei der wenigstens eine optische Eigenschaft durch Zuführen elektrischer Leistung steuerbar ist, beispielsweise eine elektrochrome Verglasung, eine PDLC-Verglasung oder eine SPD-Verglasung. Vorzugsweise handelt es sich bei der optisch aktiven Verglasung um eine elektrochrome Verglasung, deren Transparenz durch Zuführen elektrischer Leistung veränderbar ist. Wie insbesondere aus den eingangs genannten Druckschriften hervorgeht, umfassen elektrochrome Verglasungen wenigstens Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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ein transparentes Substrat, beispielsweise Glas, auf dem eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebracht ist, sowie mindestens eine Schicht aus einem elektrochromen Material, beispielsweise Wolframoxid, das in der Lage ist, reversibel Kationen ein- bzw. auszulagern. Wesentlich hierbei ist, dass verschiedene Oxidationszustände des elektrochromen Materials, die dem ein- bzw. ausgelagerten Zustand der Kationen entsprechen, eine unterschiedliche Färbung haben, wobei einer dieser Zustände gewöhnlich transparent ist. Durch Anlegen von elektrischen Spannungen verschiedener Polaritäten kann die Ein- bzw. Auslagerung von Kationen gesteuert werden, um hierdurch eine optische Transparenz der elektrochromen Verglasung gezielt zu beeinflussen.
Durch den Begriff "Verglasung" wird im Sinne vorliegender Erfindung lediglich der Gegenstand als solcher gekennzeichnet, ohne hierdurch die Beschaffenheit auf Glas für die Verwendung als transparentes Substrat einzuschränken.
Der gattungsgemäße Aufbau umfasst weiterhin eine elektrische Leistungsquelle (Spannungs- und/oder Stromquelle), die über einen Stromkreis, der ein an die Leistungsquelle angeschlossenes erstes Leitungspaar aufweist, mit der optisch aktiven Verglasung elektrisch leitend verbindbar ist.
Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Aufbau eine im Stromkreis angeordnete Schaltungsanordnung, welche derart ausgebildet ist, dass sie unterhalb einer vorbestimmten (wählbaren) elektrischen Grenzspannung die Leistungsquelle und die Verglasung elektrisch leitend miteinander verbindet und bei Erreichen der Grenzspannung die Leistungsquelle von der Verglasung elektrisch trennt. Als Grenzspannung im Sinne vorliegender Erfindung ist, je nach Ausgestaltung der optisch aktiven Verglasung, eine für den störungsfreien Betrieb der optisch aktiven Verglasung maximal zugelassene Betriebsspannung zu verstehen. Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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Durch den erfindungsgemäßen Aufbau kann somit in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass an der optisch aktiven Verglasung eine unzulässig hohe elektrische Spannung anliegt, so dass eine Beschädigung der Verglasung zuverlässig und sicher vermieden wird. Insbesondere kann verhindert werden, dass im Stromkreis zwischen der Leistungsquelle und der optisch aktiven Verglasung durch transiente elektromagnetische Wechselfelder induktiv erzeugte Spannungsspitzen die optische aktive Verglasung beaufschlagen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufbaus ist die Schaltungsanordnung innerhalb des Stromkreises näher zur Verglasung als zur Leistungsquelle angeordnet. Je näher die Schaltungsanordnung zur Verglasung angeordnet ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit für induktive erzeugte Spannungsspitzen im Stromkreis zwischen Leistungsquelle und Verglasung. In besonders vorteilhafter Weise ist die Schaltungsanordnung in unmittelbarer Nähe bzw. Nachbarschaft zur Verglasung angeordnet. Die Schaltungsanordnung kann zu diesem Zweck beispielsweise auf einer Außenfläche der Verglasung oder im Falle einer Verbund-Schichtstruktur zwischen den Schichten der Verglasung angeordnet sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufbaus umfasst der Stromkreis einen, mit einem Gehäuse versehenen, elektrischen Verteiler, der das an die Leistungsquelle angeschlossene erste Leitungspaar mit wenigstens einem an die Verglasung angeschlossenen zweiten Leitungs- oder Kontaktpaar elektrisch leitend verbindet. Hierbei ist die Schaltungsanordnung in das Gehäuse des Verteilers integriert, wodurch erreicht werden kann, dass die Schaltungsanordnung nahe zur Verglasung angeordnet ist, um induktiv erzeugte Spannungsspitzen im Stromkreis zwischen der Leistungsquelle und der Verglasung zu verhindern. Andererseits kann die Schaltungsanordnung in konstruktiv besonders einfacher Weise in den die Leistungsquelle und die Verglasung verbindenden Stromkreis eingefügt werden. Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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Alternativ hierzu ist es beispielsweise auch möglich, die Schaltungsanordnung modulartig auszubilden und die Schaltungsanordnung an Eingangsanschlüsse des Verteilers anzuschließen, wobei die Schaltungsanordnung in diesem Fall das an die Leistungsquelle angeschlossene erste Leitungspaar mit dem Verteiler verbindet. Beispielsweise könnte die Schaltungsanordnung zu diesem Zweck auf die Eingangsanschlüsse des elektrischen Verteilers aufgesteckt werden, so dass eine herkömmliche optisch aktive Verglasung in einfacher Weise mit einer solchen Schaltungsanordnung nachgerüstet werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufbaus umfasst die Schaltungsanordnung eine erste Kurzschlussbrücke, durch welche die beiden Leitungen des an die Leistungsquelle angeschlossenen ersten Leitungspaars elektrisch leitend miteinander verbindbar sind. Die erste Kurzschlussbrücke weist wenigstens eine erste elektrische Komponente auf, durch welche die erste Kurzschlussbrücke in zwei Brückenabschnitte unterteilt wird. Hierbei ist die erste elektrische Komponente so ausgebildet, dass sie die beiden Brückenabschnitte unterhalb der Grenzspannung elektrisch trennt und bei Erreichen der Grenzspannung elektrisch leitend miteinander verbindet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung obiger Ausführungsform der Erfindung enthält die erste elektrische Komponente eine Funkenstrecke, d. h. einen Entladungsraum zwischen zwei Elektroden, wobei die Funkenstrecke so ausgebildet ist, dass sie bei Erreichen der Grenzspannung leitet, d. h. die beiden Elektroden über den Entladungsraum hinweg elektrisch leitend miteinander verbindet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung obiger Ausführungsform der Erfindung enthält die erste elektrische Komponente wenigstens ein Paar antiparallel verschalteter Dioden (Zweirichtungsdiode bzw. Diac), deren Durchbruchsspannungen so gewählt sind, dass sie bei Erreichen der Grenzspannung elektrisch leitend werden. Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung obiger Ausführungsform der Erfindung enthält die erste elektrische Komponente wenigstens ein Paar antiseriell verschalteter Zener-Dioden, deren Durchbruchsspannungen so gewählt sind, dass sie bei Erreichen der Grenzspannung elektrisch leitend werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung obiger Ausführungsform der Erfindung enthält die erste elektrische Komponente wenigstens einen Transistor, beispielsweise einen Bipolartransistor oder einen über Feldeffekt steuerbaren Transistor, dessen Steueranschluss über eine zweite elektrische Komponente mit wenigstens einer der beiden Leitungen des an die Leistungsquelle angeschlossenen ersten Leitungspaars verbunden ist. Hierbei ist die zweite elektrische Komponente so ausgebildet, dass dem Steueranschluss bei Erreichen der Grenzspannung eine Steuerspannung anliegt, durch die der Transistor auf Durchlass geschaltet wird.
Beispielsweise ist der Steueranschluss des Transistors zu diesem Zweck mit einem Abgriff eines Spannungsteilers (z. B. Reihenschaltung Ohm'scher Widerstände) elektrisch leitend verbunden, wobei der Spannungsteiler in einer ersten Brückenleitung, durch welche die beiden Leitungen des an die Leistungsquelle angeschlossenen ersten Leitungspaars miteinander verbunden sind, angeordnet ist. Der Spannungsteiler ist so ausgebildet, dass bei Erreichen der Grenzspannung eine Spannung abgegriffen wird, durch die der Transistor auf Durchlass geschaltet wird.
Alternativ kann die zweite elektrische Komponente wenigstens eine Diode oder eine Reihenschaltung mehrerer Dioden) umfassen, wobei eine Durchlassspannung der Diode so gewählt ist, dass der Transistor bei Erreichen der Grenzspannung auf Durchlass geschaltet wird.
Bei obigen Ausführungsformen der Erfindung kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn der Stromkreis zwischen der Leistungsquelle und der Verglasung, insbesondere die Schaltungsanordnung, mit einer Stromsicherung versehen Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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ist, durch die der Stromkreis zwischen Leistungsquelle und Verglasung bei Erreichen einer vorbestimmten (wählbaren) Schwellstromstärke unterbrochen wird. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass bei einer Schädigung bzw. Ausfall der ersten elektrischen Komponente ein Strom im Stromkreis zwischen der Leistungsquelle und der Verglasung unterbrochen wird. Denkbar wäre auch, alternativ oder zusätzlich einen Vorschaltwiderstand zur Strombegrenzung in den Stromkreis zwischen der Leistungsquelle und der optisch aktiven Verglasung einzufügen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufbaus weist die Schaltungsanordnung ein durch einen Aktuator betätigtes Relais auf, das so angeordnet ist, dass der Stromkreis zwischen der Leistungsquelle und der Verglasung unterbrechbar ist. Hierbei ist der Aktuator zur Betätigung des Relais in einer zweiten Brückenleitung angeordnet, welche die beiden Leitungen des an die Leistungsquelle angeschlossenen ersten Leitungspaars elektrisch verbindet. Der Aktuator ist so ausgebildet, dass er unterhalb der Grenzspannung das Relais schließt und bei Erreichen der Grenzspannung das Relais öffnet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung obiger Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltungsanordnung mit einer zum Aktuator parallel geschalteten, zweiten Kurzschlussbrücke versehen, durch die die beiden Leitungen des an die Leistungsquelle angeschlossenen ersten Leitungspaars elektrisch leitend verbindbar sind. Hierbei weist die zweite Kurzschlussbrücke wenigstens eine dritte elektrische Komponente auf, durch die die Kurzschlussbrücke in zwei Brückenabschnitte unterteilt wird, wobei die dritte elektrische Komponente so ausgebildet ist, dass sie die beiden Brückenabschnitte unterhalb einer vorbestimmten (wählbaren) Schwellspannung elektrisch trennt und bei Erreichen der Schwellspannung elektrisch leitend miteinander verbindet. Als dritte elektrische Komponente kann beispielsweise wenigstens ein Paar antiparallel verschalteter Dioden, deren Durchbruchsspannungen so gewählt sind, dass sie bei Erreichen der Schwellspannung elektrisch leitend werden, oder Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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wenigstens ein Paar antiseriell verschalteter Zener-Dioden, deren Durchbruchsspannungen so gewählt sind, dass sie bei Erreichen der Schwellspannung elektrisch leitend werden, eingesetzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für den erfindungsgemäßen Aufbau mit einer Schaltungsanordnung;
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild des Aufbaus von Fig. 1 mit einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung;
Fig. 3 ein schematisches Schaltbild des Aufbaus von Fig. 1 mit einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung;
Fig. 4 ein schematisches Schaltbild des Aufbaus von Fig. 1 mit einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung;
Fig. 5 ein schematisches Schaltbild des Aufbaus von Fig. 1 mit einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung;
Fig. 6 ein schematisches Schaltbild des Aufbaus von Fig. 1 mit einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung;
Fig. 7 ein schematisches Schaltbild des Aufbaus von Fig. 1 mit einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung. Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In Fig. 1 ist in einer Aufsicht und einer Schnittdarstellung ein insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichneter Aufbau mit einer optisch aktiven Verglasung 2 veranschaulicht. Bei der optisch aktiven Verglasung handelt es sich hier beispielsweise um eine elektrochrome Verglasung, deren (optische) Transparenz durch Zuführen elektrischer Leistung veränderbar ist.
Die optisch aktive Verglasung 2 weist eine Verbund-Schichtstruktur auf, mit einem transparenten (z. B. gläsernen) ersten Substrat 8 und einem transparenten (z. B. gläsernen) zweiten Substrat 10, auf denen jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht ist. Zwischen den beiden Substraten 8, 10 ist eine insgesamt mit der Bezugszahl 9 bezeichnete Schichtenfolge mit einer Mehrzahl Schichten angeordnet. Die Schichtenfolge 9 umfasst zumindest eine optisch aktive Schicht aus beispielsweise Wolframoxid, eine ionenleitfähige Schicht, beispielsweise eine Polymerschicht oder eine anorganische Schicht (z. B. eine keramische Schicht aus Siliziumoxid, Tantaloxid oder Hafniumoxid), sowie als Gegenelektrode beispielsweise eine Schicht aus Nickeloxid, Iridiumoxid oder Vanadiumoxid. Die verschiedenen Schichten der Schichtenfolge 9 der optisch aktiven Verglasung 2 sind dem Fachmann an sich wohlbekannt, beispielsweise aus den eingangs genannten Druckschriften, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss. In Fig. 1 sind die verschiedenen Schichten der Schichtenfolge 9 nicht näher dargestellt.
Der Aufbau 1 umfasst weiterhin eine elektrische Leistungsquelle 3, die über einen Stromkreis mit der optisch aktiven Verglasung 2 elektrisch verbindbar ist, um die Verglasung 2 mit elektrischer Leistung (Gleichstrom und/oder Gleichspannung) zu versorgen. Der Stromkreis enthält ein an die Leistungsquelle 3 angeschlossenes Leitungspaar mit einer ersten elektrischen Leitung 4 und einer zweiten elektrischen Leitung 5, die in einem elektrischen Verteiler 6 an einen Flachstecker 7 angeschlossen sind. Der Flachstecker 7 kontaktiert die auf die beiden Substrate 8, 10 aufgebrachten, elektrisch leitfähigen Schichten der optisch aktiven Verglasung 2. Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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Der elektrische Verteiler 6 ist als Verteilerbox mit einem Gehäuse versehen, das beispielsweise aus einem plastischen Material gefertigt ist. Der Verteiler 6 liegt einer Au ßenfläche des zweiten Substrats 10 an und ist beispielsweise auf die Außenfläche geklebt. Innerhalb des Gehäuses des elektrischen Verteilers 6
ist eine Schaltungsanordnung 1 1 innerhalb des die Leistungsquelle 3 mit der optisch aktiven Verglasung 2 verbindenden Stromkreises integriert, was in Fig. 1 nicht erkennbar ist. Die Schaltungsanordnung 1 1 befindet sich somit in unmittelbarer Nähe zur optisch aktiven Verglasung 2.
Die optisch aktive Verglasung 2 kann lediglich bis zu einer maximalen Grenzspannung beaufschlagt werden, ohne dass eine Schädigung verursacht wird. Die Schaltungsanordnung 1 1 ist zu diesem Zweck so ausgebildet, dass sie unterhalb dieser Grenzspannung die Leistungsquelle 3 und die optisch aktive Verglasung 2 elektrisch leitend miteinander verbindet und bei Erreichen dieser Grenzspannung die Leistungsquelle 3 von der optisch aktiven Verglasung 2 elektrisch trennt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 7 werden nun verschiedene Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung 1 1 anhand schematischer Schaltbilder für den Aufbau von Fig. 1 erläutert. In den Figuren 2 bis 7 ist jeweils die elektrische Verbindung der verschiedenen Schaltungsanordnungen 1 1 mit der optisch aktiven Verglasung 2 veranschaulicht. Der in den Figuren 2 bis 7 nach links gerichtete Pfeil symbolisiert die elektrische Verbindung mit der Leistungsquelle 3. Die Schaltungsanordnung 1 1 als solche ist jeweils anhand einer Umrandung kenntlich gemacht.
In den Figuren 2 bis 5 sind jeweils Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung 1 1 gezeigt, bei denen die Schaltungsanordnung 1 1 eine erste Kurzschlussbrücke 12 umfasst, durch welche die an die Leistungsquelle 3 angeschlossenen Leitungen 4, 5 elektrisch leitend verbindbar sind. Die erste Kurzschlussbrücke 12 enthält jeweils eine erste elektrische Komponente, durch Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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die sie in einen ersten Brückenabschnitt 13 und einen zweiten Brückenabschnitt 14 unterteilt wird. Hierbei ist die erste elektrische Komponente so ausgebildet ist, dass sie die beiden Brückenabschnitte 13, 14 unterhalb der Grenzspannung elektrisch trennt und bei Erreichen der Grenzspannung elektrisch leitend miteinander verbindet.
Sei zunächst Fig. 2 betrachtet, worin eine erste Ausgestaltung der Schaltungsanordnung 1 1 veranschaulicht ist. Demnach ist in der ersten Kurzschlussbrücke 12 als erste elektrische Komponente ein erster Diac 15, d.h. ein Paar antiparallel verschalteter Dioden, enthalten. Die Durchbruchsspannungen der beiden Dioden des ersten Diac 15 sind hierbei so gewählt, dass sie bei Erreichen der Grenzspannung der optisch aktiven Verglasung 2 elektrisch leitend werden, so dass die beiden Brückenabschnitte 13, 14 und somit die an die Leistungsquelle 3 angeschlossenen Leitungen 4, 5 kurzgeschlossen werden. Alternativ hierzu wäre es gleichermaßen möglich, als erste elektrische Komponente ein Paar antiseriell verschalteter Zener-Dioden vorzusehen, deren Durchbruchsspannungen so gewählt sind, dass sie bei Erreichen der Grenzspannung elektrisch leitend werden.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausgestaltung der Schaltungsanordnung 1 1 veranschaulicht. Demnach ist in der ersten Kurzschlussbrücke 12 als erste elektrische Komponente eine Funkenstrecke 16 enthalten. Die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 16 ist hierbei so gewählt, dass bei Erreichen der Grenzspannung der optisch aktiven Verglasung 2 die beiden Brückenabschnitte 13, 14 und somit die an die Leistungsquelle 3 angeschlossenen Leitungen 4, 5 über die Funkenstrecke 16 kurzgeschlossen werden.
Die in den Figuren 3 und 4 gezeigten ersten und zweiten Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung 1 1 eignen sich vor allem für optisch aktive Verglasungen 2 mit einer relativ hohen Betriebsspannung, die beispielsweise mehr als 100 V beträgt, so dass deren Grenzspannung oberhalb 100 V liegt und beispielsweise mehrere Hundert Volt betragen kann. Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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In Fig. 4 ist eine dritte Ausgestaltung der Schaltungsanordnung 1 1 veranschaulicht. Demnach ist in der ersten Kurzschlussbrücke 12 als erste elektrische Komponente ein Bipolartransistor 17 (npn- oder pnp-Transistor) enthalten, wobei der Lastpfad des Bipolartransistors 17 Teil der Kurzschlussbrücke 12 ist. Ein Steueranschluss 18 des Bipolartransistors 17 ist
über zwei seriell miteinander verschaltete Dioden 19 mit der ersten Leitung 4 elektrisch leitend verbunden. Die beiden Dioden 19 haben eine solche Durchlassspannung, dass am Steueranschluss 18 des Bipolartransistors 17 bei Erreichen der Grenzspannung der Lastpfad des Bipolartransistors 17 auf Durchlass geschaltet wird, so dass die beiden Brückenabschnitte 13, 14 und somit die an die Leistungsquelle 3 angeschlossenen, elektrischen Leitungen 4, 5 kurzgeschlossen werden.
In Fig. 5 ist eine vierte Ausgestaltung der Schaltungsanordnung 1 1 veranschaulicht. Demnach ist in der ersten Kurzschlussbrücke 12 als erste elektrische Komponente ein Feldeffekttransistor 20 enthalten, wobei der Lastpfad des Feldeffekttransistors 20 Teil der Kurzschlussbrücke 12 ist. Ein Steueranschluss 25 des Feldeffekttransistors 20 ist mit einem Abgriff 24 zum Abgreifen einer Spannung zwischen zwei in Reihe miteinander verschalteten elektrischen Widerständen 22, 23 elektrisch leitend verbunden. Die Reihenschaltung der beiden elektrischen Widerstände 22, 23 ist in einer die beiden elektrischen Leitungen 4, 5 elektrisch miteinander verbindenden ersten Brückenleitung 21 enthalten. Die beiden elektrischen Widerstände 22, 23 sind so gewählt, dass bei Erreichen der Grenzspannung eine Spannung am Abgriff 24 anliegt, durch die der Lastpfad des Feldeffekttransistors 20 auf Durchlass geschaltet wird, so dass die beiden Brückenabschnitte 13, 14 und somit die beiden elektrischen Leitungen 4, 5 kurzgeschlossen werden.
In den in den Figuren 2 bis 5 veranschaulichten Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung 1 1 ist innerhalb der Schaltungsanordnung 1 1 in der an die Leistungsquelle 3 angeschlossenen, ersten Leitung 4 jeweils eine Stromsicherung 26 (beispielsweise eine Schmelzsicherung) angeordnet, durch Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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die der Stromkreis zwischen der Leistungsquelle 3 und der optisch aktiven Verglasung 2 bei Erreichen einer vorbestimmten (wählbaren) Schwellstromstärke unterbrochen wird, so dass die optisch aktive Verglasung 2 bei einer Schädigung bzw. Ausfall der ersten elektrischen Komponente geschützt ist. Die Stromsicherung 26 könnte gleichermaßen au ßerhalb der Schaltungsanordnung 1 1 innerhalb des die Leistungsquelle 3 mit der optisch aktiven Verglasung 2 verbindenden Stromkreises angeordnet sein. Denkbar wäre auch, alternativ oder zusätzlich einen Vorschaltwiderstand zur Strombegrenzung im Stromkreis zwischen der Leistungsquelle 3 und der optisch aktiven Verglasung 2 vorzusehen.
Die in den Figuren 4 und 5 gezeigten dritten und vierten Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung 1 1 eignen sich vor allem für optisch aktive Verglasungen 2 mit einer relativ geringen Betriebsspannung, die beispielsweise maximal einige Volt beträgt, so dass deren Grenzspannung in entsprechender Weise im Bereich einiger Volt liegen kann.
In Fig. 6 ist eine Ausgestaltung der Schaltungsanordnung 1 1 gezeigt, bei welcher der Stromkreis zwischen der Leistungsquelle 3 und der optisch aktiven Verglasung 2 bei Erreichen der Grenzspannung der optisch aktiven Verglasung 2 unterbrochen wird. Zu diesem Zweck ist in der an die Leistungsquelle 3 angeschlossenen, ersten Leitung 4 ein Relais 27 angeordnet, das durch einen Aktuator 28 betätigt ist. Der Aktuator 28 ist in einer zweiten Brückenleitung 29 angeordnet, welche die beiden Leitungen 4, 5 des an die Leistungsquelle 3 angeschlossenen Leitungspaars elektrisch leitend miteinander verbindet. Der Aktuator 28 ist so ausgebildet, dass er unterhalb der Grenzspannung das Relais 27 schließt und bei Erreichen der Grenzspannung das Relais 27 öffnet.
In Fig. 7 ist eine Variante zur Schaltungsanordnung 1 1 von Fig. 6 veranschaulicht. Hierbei ist zusätzlich ein dritter Widerstand 32 und eine zum Aktuator 28 parallel geschaltete, zweite Kurzschlussbrücke 30 angeordnet, durch die die beiden Leitungen 4, 5 des an die Leistungsquelle 3 Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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angeschlossenen Leitungspaars elektrisch leitend miteinander verbindbar sind. Die zweite Kurzschlussbrücke 30 weist als dritte elektrische Komponente einen die zweite Kurzschlussbrücke 30 in einen dritten Brückenabschnitt 33 und einen vierten Brückenabschnitt 34 unterteilenden zweiten Diac 31 auf. Die Durchbruchsspannungen der beiden Dioden des zweiten Diac 31 sind hierbei so gewählt, dass die beiden Dioden des zweiten Diacs 31 bei Erreichen einer vorbestimmten (wählbaren) Schwellspannung elektrisch leitend werden, so dass die beiden Brückenabschnitte 33, 34 und somit die an die Leistungsquelle 3 angeschlossenen Leitungen 4, 5 kurzgeschlossen werden. Alternativ hierzu wäre es gleichermaßen möglich, als dritte elektrische Komponente ein Paar antiseriell verschalteter Zener-Dioden vorzusehen, deren Durchbruchsspannungen und der dritte Widerstand 32 so gewählt sind, dass die Zener-Dioden bei Erreichen der Schwellspannung elektrisch leitend werden.
In den in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung 1 1 ist keine Stromsicherung 26 vorgesehen, so dass der Stromkreis zwischen der Leistungsquelle 3 und der optisch aktiven Verglasung 2 bei Erreichen der Grenzspannung der optisch aktiven Verglasung 2 reversibel unterbrochen werden kann.
In der vorliegenden Erfindung sind alle obig erläuterten Ausführungsformen bzw. Ausgestaltungen miteinander kombinierbar, wodurch vorteilhafte Effekte erzielbar sind, insbesondere ein universell einsetzbarer Überspannungsschutz für eine optisch aktive Verglasung, deren Betriebsspannung wahlweise bei relativ hohen Spannungen (mehrere Hundert Volt) oder relativ niedrigen Spannungen (mehrere Volt) liegen kann. Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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Bezugszeichenliste
1 Aufbau
2 optisch aktive Verglasung
3 Leistungsquelle
4 erste Leitung
5 zweite Leitung
6 Verteiler
7 Flachstecker
8 erstes Substrat
9 Schichtenfolge
10 zweites Substrat
1 1 Schaltungsanordnung
12 erste Kurzschlussbrücke
13 erster Brückenabschnitt
14 zweiter Brückenabschnitt
15 erster Diac
16 Funkenstrecke
17 Bipolartransistor
18 Steueranschluss
19 Diode
20 Feldeffekttransistor
21 erste Brückenleitung
22 erster Widerstand
23 zweiter Widerstand
24 Abgriff
25 Steueranschluss
26 Stromsicherung
27 Relais
28 Aktuator
29 zweite Brückenleitung
30 zweite Kurzschlussbrücke
31 zweiter Diac
32 dritter Widerstand
33 dritter Brückenabschnitt
34 vierter Brückenabschnitt

Claims

Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT19.1 1 .2009Patentansprüche
1. Aufbau (1 ), welcher umfasst: wenigstes eine optisch aktive Verglasung (2), bei der wenigstens eine optische Eigenschaft durch Zuführen elektrischer Leistung veränderbar ist, eine elektrische Leistungsquelle (3), die über einen Stromkreis (4, 5; 6; 7) mit der optisch aktiven Verglasung (2) elektrisch verbindbar ist, wobei der Stromkreis ein an die Leistungsquelle (3) angeschlossenes erstes Leitungspaar (4, 5) umfasst, gekennzeichnet durch eine im Stromkreis angeordnete elektrische Schaltungsanordnung (1 1 ), welche derart ausgebildet ist, dass sie unterhalb einer vorbestimmten Grenzspannung die Leistungsquelle (3) und die Verglasung (2) elektrisch verbindet und bei Erreichen der Grenzspannung die Leistungsquelle (3) von der Verglasung (2) elektrisch trennt.
2. Aufbau (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (1 1 ) innerhalb des Stromkreises näher zur Verglasung (2) als zur Leistungsquelle (3), insbesondere in unmittelbarer Nähe zur Verglasung (2), angeordnet ist.
3. Aufbau (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis einen mit einem Gehäuse versehenen elektrischen Verteiler (6) umfasst, der das erste Leitungspaar (4, 5) mit wenigstens einem an die Verglasung angeschlossenen zweiten Leitungs- oder Kontaktpaar (7) elektrisch leitend verbindet, wobei die Schaltungsanordnung (1 1 ) in das Gehäuse des Verteilers (6) integriert ist.
4. Aufbau (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis einen mit einem Gehäuse versehenen elektrischen Verteiler (6) umfasst, der das erste Leitungspaar (4, 5) mit wenigstens einem an die Verglasung angeschlossenen zweiten Leitungs- oder Kontaktpaar elektrisch leitend verbindet, wobei die Schaltungsanordnung modulartig ausgebildet und an Eingangsanschlüsse des Verteilers (6) angeschlossen ist. Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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5. Aufbau (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung eine erste Kurzschlussbrücke (12) umfasst, durch welche die beiden Leitungen (4, 5) des ersten Leitungspaars elektrisch verbindbar sind, wobei die erste Kurzschlussbrücke (12) wenigstens eine erste elektrische Komponente aufweist, durch die die erste Kurzschlussbrücke (12) in zwei Brückenabschnitte (13, 14) unterteilt wird, wobei die erste elektrische Komponente so ausgebildet ist, dass sie die beiden Brückenabschnitte (13, 14) unterhalb der Grenzspannung elektrisch trennt und bei Erreichen der Grenzspannung elektrisch leitend verbindet.
6. Aufbau (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Komponente eine Funkenstrecke (16) enthält.
7. Aufbau (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Komponente wenigstens ein Paar antiparallel verschalteter Dioden (15) enthält.
8. Aufbau (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Komponente wenigstens ein Paar antiseriell verschalteter Zener- Dioden enthält.
9. Aufbau (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Komponente wenigstens einen Transistor (17; 20) enthält, dessen Steueranschluss (18; 25) über eine zweite elektrische Komponente an wenigstens eine der beiden Leitungen (4, 5) des ersten Leitungspaars angeschlossen ist, wobei die zweite elektrische Komponente so ausgebildet ist, dass dem Steueranschluss (18; 25) bei Erreichen der Grenzspannung eine Steuerspannung anliegt, durch die der Transistor (17; 20) auf Durchlass geschaltet wird.
10. Aufbau (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueranschluss (25) mit einem Abgriff (24) eines Spannungsteilers (22-24) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Spannungsteiler in einer die beiden Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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Leitungen (4, 5) des ersten Leitungspaars miteinander verbindenden ersten Brückenleitung (21 ) angeordnet und so ausgebildet ist, dass bei Erreichen der Grenzspannung eine Spannung am Abgriff (24) anliegt, durch die der Transistor (20) auf Durchlass geschaltet wird.
1 1. Aufbau (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Komponente wenigstens eine Diode (19) umfasst, wobei eine Durchlassspannung der Diode so gewählt ist, dass der Transistor (17) bei Erreichen der Grenzspannung auf Durchlass geschaltet wird.
12. Aufbau (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der die Leistungsquelle (3) mit der Verglasung (2) elektrisch verbindende Stromkreis, insbesondere die Schaltungsanordnung, mit einer Stromsicherung (26) versehen ist, durch die der Stromkreis bei Erreichen einer vorbestimmten Schwellstromstärke unterbrochen wird.
13. Aufbau (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (1 1 ) ein durch einen Aktuator (28) betätigtes Relais (27) aufweist, durch das der Stromkreis zwischen Leistungsquelle (3) und Verglasung (2) unterbrechbar ist, wobei der Aktuator (28) in einer zweiten Brückenleitung (29) angeordnet ist, welche die beiden Leitungen (4, 5) des ersten Leitungspaars elektrisch verbindet, wobei der Aktuator (28) so ausgebildet ist, dass er unterhalb der Grenzspannung das Relais (27) schließt und bei Erreichen der Grenzspannung das Relais (27) öffnet.
14. Aufbau (1 ) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine zum Aktuator (28) parallel geschaltete zweite Kurzschlussbrücke (30), durch die die beiden Leitungen (4, 5) des ersten Leitungspaars elektrisch leitend verbindbar sind, wobei die zweite Kurzschlussbrücke (30) wenigstens eine dritte elektrische Komponente (31 ) aufweist, durch die die zweite Kurzschlussbrücke (30) in zwei Brückenabschnitte (33, 34) unterteilt wird, wobei die dritte elektrische Komponente (31 ) so ausgebildet ist, dass sie die beiden Saint-Gobain Glass France VE 1 192 PCT
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Brückenabschnitte (33, 34) unterhalb einer vorbestimmten Schwellspannung elektrisch trennt und bei Erreichen der Schwellspannung elektrisch leitend verbindet.
15. Aufbau (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch aktive Verglasung (2) eine elektrochrome Verglasung ist, deren Transparenz durch Zuführen elektrischer Leistung veränderbar ist.
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