ES2277200T3 - Panel de transmision de luz controlable electricamente, y metodo de control asociado. - Google Patents

Abstract

Un panel de transmisión variable de la luz controlable eléctricamente, que comprende una capa sensible (3) de un material que tiene un coeficiente de transmisión variable de la luz controlable eléctricamente (T); un primer y segundo revestimientos (4, 5) cubriendo las respectivas caras opuestas (3a, 3b) de la mencionada capa sensible (3), en el que mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) son eléctricamente conductores y permeables a la luz visible; y medios de alimentación eléctrica (15, 17) para suministrar una primera corriente (IX) a través al menos de uno de los mencionados primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5), y substancialmente en una primera dirección predeterminada (X); caracterizado porque el mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) están conectados entre sí eléctricamente en serie.

Description

Panel de transmisión de luz controlable eléctricamente, y método de control asociado.

La presente invención está relacionada con un panel de transmisión de la luz controlable eléctricamente, y en particular con la fabricación de acristalamientos, tales como los parabrisas, ventanas, techos, particiones, para la industria de la construcción de edificios y para los vehículos de pasajeros y de carga, y con un método de control asociado.

Tal como se conoce, el coeficiente de transmisión de la luz de un cuerpo se define por la relación entre la intensidad de un haz de luz transmitido a través del cuerpo, y la intensidad del correspondiente haz incidente, y que para ciertos materiales depende no solo de los parámetros geométricos y de la longitud de onda de la radiación incidente, sino también de otras condiciones, tales como de la presencia de un campo eléctrico. Tal es el caso, por ejemplo, de los materiales electrocrómicos o de cristal líquido, los cuales pueden ser utilizados de forma ventajosa para fabricar paneles con un coeficiente de transmisión controlado.

Tales paneles, conocidos también como paneles de transmisión variable de luz, comprenden normalmente una capa sensible de material electrocrómico o de cristal líquido, cuyas superficies están recubiertas con unos recubrimientos eléctricamente conductores permeables a la radiación visible. Más específicamente, los revestimientos están soportados sobre unas películas flexibles y transparentes, por ejemplo, PET, aplicadas a las superficies opuestas de la capa sensible; estando formada la estructura por la capa sensible y por las películas transparentes con revestimientos conductores estando laminados entre las capas de soporte exteriores de material de plástico o cristal, utilizando capas adhesivas transparentes; y electrodos de polarización que están pegados con cola a las películas transparentes, y conectados eléctricamente a los respectivos recubrimientos conductores. En otras palabras, los revestimientos conductores están acoplados capacitativamente entre sí, y formando un condensador en el cual la capa sensible actúa como el dieléctrico. Mediante la imposición de una diferencia de voltajes entre los revestimientos conductores a través de los electrodos, se forma un campo eléctrico dentro de la capa sensible. Conforme se incrementa la intensidad del campo eléctrico, el coeficiente de transmisión de la capa sensible varía gradualmente entre los valores correspondientes a una condición de substancialmente atenuación total (aproximadamente de un valor 0), y una condición de transparencia (cerca de 1) o viceversa, dependiendo del tipo de material utilizado para la capa sensible. Mediante el control de la diferencia de voltaje entre los electrodos, y en ciertos casos también según la dirección del campo para ciertos tipos de materiales sensibles, puede controlarse también el coeficiente de transmisión de la capa sensible.

En el uso actual de los paneles de transmisión variable de la luz es mejor no solo controlar uniformemente el valor del coeficiente de transmisión, sino también el poder variar las condiciones de la polarización de los revestimientos conductores, para crear un gradiente espacial del campo eléctrico dentro del material sensible. Al realizarlo de esta forma, la opacidad del panel puede ser graduada en una o más direcciones para conseguir el denominado "efecto de cortina".

A tal fin, se han propuesto varias soluciones, aunque ninguna de las mismas es totalmente satisfactoria. En una primera solución, los revestimientos conductores se aplican a las superficies opuestas de la capa sensible para definir un número de bandas enfrentadas. En otras palabras, cada par de bandas enfrentadas forma un condensador controlable independiente de las demás. Un inconveniente de este tipo de panel de transmisión variable de la luz reside obviamente en que el coeficiente de transmisión es variable solo en forma discreta, por ejemplo, por pasos, aunque no en forma homogénea. En otras palabras, en oposición a un sombreado gradual, el efecto obtenible en el panel es una sucesión de bandas adyacentes, teniendo cada una un valor del coeficiente de transmisión respectivo. Entre las bandas que correspondan a los respectivos condensadores, se percibirán interrupciones que alterarán la visión y que serán particularmente peligrosas cuando el panel de transmisión variable de la luz se incorpore en una ventana de un vehículo. Además de ello, el coeficiente de transmisión es solo variable en una dirección perpendicular a la dirección de la extensión de los condensadores, y su fabricación será claramente compleja (de hecho, tienen que proporcionarse los electrodos por separado y los medios de la polarización para cada condensador).

En otra solución conocida, la capa sensible varía (se incrementa) en el grosor en una dirección predeterminada, de forma que la distancia entre el revestimiento conductor no es constante. La intensidad del campo eléctrico dentro de la capa sensible, no obstante, está de hecho relacionada con la distancia entre los revestimientos conductores. Además de ello, el voltaje es uniforme en cada uno de los revestimientos conductores, a través de los cuales no circula la corriente en las condiciones normales de operación (condiciones estacionarias), de forma que el campo eléctrico y el coeficiente de transmisión se determinan por el grosor de la capa sensible: en otras palabras, conforme se incrementa el grosor, disminuyen la intensidad del campo eléctrico y el coeficiente de transmisión. Utilizando una capa sensible con un grosor en incremento, el coeficiente de transmisión puede por tanto variarse gradualmente, para conseguir el efecto de cortina deseado. Es este caso, no obstante, la fabricación del panel es claramente compleja, requiriendo un control extremadamente preciso del grosor de la capa sensible. Además de ello, la dirección en la cual varía el coeficiente de transmisión no puede ser alterada.

El documento US-A-4139278 expone un panel de transmisión variable de la luz controlable eléctricamente, y un método de control del mismo, que tienen las características expuestas en los preámbulos de las reivindicaciones 1 a 13, respectivamente.

Es un objeto de la presente invención el proporcionar un panel de transmisión variable de la luz diseñado para eliminar los inconvenientes anteriormente expuestos.

De acuerdo con la presente invención, se proporcionan un panel de transmisión variable de la luz controlable eléctricamente y un método de control asociado, según las reivindicaciones 1 y 13 respectivamente.

Se describirán varias realizaciones no limitantes de la presente invención a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 muestra un diagrama de bloques simplificado de un panel de transmisión variable de la luz de acuerdo con la presente invención;

la figura 2 muestra un gráfico del coeficiente de transmisión de la luz con respecto al panel de la figura 1;

la figura 3 muestra un diagrama de bloques más detallado del panel de la figura 1;

la figura 4 muestra un diagrama del circuito equivalente con respecto al panel de la figura 1;

las figuras 5 y 6 muestran gráficos de las magnitudes relativas al panel de la figura 1 en distintas condiciones operativas;

la figura 7 muestra un diagrama de bloques de una segunda realización de un panel de transmisión variable de la luz de acuerdo con la presente invención;

la figura 8 muestra un diagrama circuital equivalente con respecto a un panel de transmisión variable de la luz;

la figura 9 muestra un gráfico de magnitudes relativas al panel de la figura 8.

Con referencia a la figura 1, el panel de transmisión variable de luz tiene un dispositivo de control de la transmisión de la luz 2 , y comprende una capa 3 sensible de transmisión variable de la luz; y un primer y segundo revestimiento 4, 5 que cubren las respectivas caras opuestas 3a, 3b de la capa sensible 3. La capa sensible 3 y los revestimientos 4, 5 están laminados en las capas 6, 7 de soporte de cristal o plástico, con las capas adhesivas transparentes 8, 9, por ejemplo, de butiral de polivinilo (PVB) o de poliuretano (PU). La capa sensible 3 está hecha de un material que tiene un coeficiente T de transmisión variable de la luz eléctricamente controlable (figura 2), tal como un material electrocrómico o de cristal líquido. Es decir, el coeficiente de transmisión de la luz de la capa sensible 2 es controlable mediante la aplicación de un voltaje entre las caras opuestas 3a, 3b. El gráfico de la figura 2 muestra el coeficiente de transmisión T a lo largo de las variaciones en una caída de voltaje \DeltaV_{x} entre los puntos enfrentados de las caras 3a, 3b. Tal como puede verse, el coeficiente de transmisión T varía entre un valor mínimo T_{MIN} (aproximadamente 0) y un valor máximo T_{MAX} (cercano a 1) substancialmente en forma lineal a lo largo de un incremento en la caída de voltaje \DeltaV_{x}. Más específicamente, cuando la caída de voltaje \DeltaV_{x} excede de un valor de umbral \DeltaV_{XTH}, el coeficiente de transmisión T comienza a elevarse, y alcanza el valor máximo T_{MAX} cuando la caída de voltaje \DeltaV_{x} alcanza un valor de saturación \DeltaV_{XSAT}.

El primer y segundo revestimientos 4, 5 (figura 1) con eléctricamente conductores y permeables a la luz visible, estando formados preferiblemente por un material de plástico flexible, tal como el tereftalato de polietileno (PET), y siendo preferiblemente de una resistividad uniforme predeterminada.

Tal como se muestra en la figura 3, en la cual se omiten las capas de soporte 6, 7 y las capas adhesivas 8, 9 en aras de la simplicidad, el primer y segundo revestimientos 4, 5 tiene los respectivos primeros electrodos 10 situados cerca de un primer borde 3c de la capa sensible 3; y los respectivos segundos electrodos 11 situados cerca de un segundo borde 3d, de la capa sensible 3, el primer borde opuesto 3c con respecto a un primer eje X. El primer y segundo electrodos 10, 11 están conectados a un dispositivo de control 2 a la capa 3 sensible a la polarización, y para controlar su coeficiente de transmisión de la luz, según se expondrá más adelante.

Más específicamente, el dispositivo de control 2 comprende una unidad de control 14, un circuito de polarización 15; un potenciómetro 17; y una interfaz 18 de control de usuario conectada a la unidad de control 14. El circuito de polarización 15 está conectado entre los primeros electrodos 10, uno de los cuales está ajustado a un voltaje de referencia (tierra), y estando habilitado por la unidad de control 14 por los medios de una señal de habilitación S_{A}. Al quedar habilitado, el circuito de polarización 15 suministra un voltaje de polarizacion V_{B} ajustable substancialmente constante, entre los primeros electrodos 10.

El potenciómetro 17 está conectado entre los segundos electrodos 11, de forma que el primer y segundo revestimientos 4 y 5 están conectados eléctricamente en serie; y un valor de resistencia del potenciómetro 17 que es ajustable por los medios de una señal de regulación S_{R} suministrada por la unidad de control 14. Más específicamente, por los medios de una orden conocida (no mostrada) de la interfaz de control 8, el usuario actúa en la unidad de control 14 para generar la señal de regulación S_{R}.

En la figura 4 se muestra un diagrama eléctrico equivalente del panel 1 en estado permanente, en el cual los revestimientos 4, 5 y el circuito de polarización 15 se muestran esquemáticamente mediante resistencias y una fuente de voltaje respectivamente (la capacitancia entre los revestimientos 4, 5 es inefectiva en el estado permanente, y por tanto no se muestra). Cuando el circuito de polarizacion 15 se habilita, el voltaje de polarizacion V_{B} está presente entre los primeros electrodos 10, de forma que una primera corriente I_{X} circula en forma substancialmente constante a través del primer revestimiento 4, el potenciómetro 17, y el segundo revestimiento 5, los cuales están conectados en serie. Puesto que los primeros electrodos 10 y los segundos electrodos 11 son opuestos axialmente con respecto al primer eje X, la primera corriente I_{X} circula en una dirección substancialmente paralela al primer eje X, y en particular circula a través del primer y segundo revestimientos 4, 5 en sentidos opuestos (en el sentido decreciente X y en el sentido creciente X, respectivamente). En consecuencia, un primer y segundo voltajes operativos V_{X1}, V_{X2} del primer y segundo revestimientos 4, 5 variarán substancialmente en forma respectiva linealmente a lo largo del primer eje X, tal como se muestra en el gráfico de la figura 5. Más específicamente, puesto que la distancia desde los segundos electrodos 11 se incrementa (en el sentido de incremento X), se incrementará el primer voltaje operativo V_{X1}, y el segundo voltaje operativo V_{X2} disminuirá, de forma que la caída de voltaje \DeltaV_{X} entre los puntos enfrentados correspondientes del primer y segundo revestimientos 4, 5 variará también en forma lineal. Más específicamente, en el segundo borde 3d de la capa sensible 3, en donde están situados los segundos electrodos 11, se encuentra presente un voltaje del margen V_{E}, y el cual depende del valor de la resistencia del potenciómetro 17 y estando por debajo del valor de umbral \DeltaV_{XTH}. Conforme se incrementa la distancia desde el segundo borde 3d, la caída de voltaje \DeltaV_{X} se incrementa y alcanza al valor de umbral \DeltaV_{XTH} en una distancia de transición X_{T}. A una distancia mayor que la distancia de transición X_{T}, el coeficiente de transmisión T comienza a incrementarse, de forma que la intensidad de la luz transmitida a través de la capa sensible 3 se incrementar gradualmente hacia el primer borde 3c.

La distancia de transición X_{T} es obviamente ajustable mediante el ajuste apropiado del valor de la resistencia del potenciómetro 17 y del voltaje de polarización V_{B}. Por ejemplo (figura 6) reduciendo la resistencia del potenciómetro 17 se reduce también el voltaje del margen V_{E}, de forma que se incrementará la distancia de transición X_{T} (hacia el primer borde 3c). Se produce el mismo efecto mediante la reducción del voltaje de polarización V_{B} y se puede producir el efecto contrario mediante el incremento de la resistencia del potenciómetro 17 y del voltaje de polarización V_{B}.

La conexión en serie de los revestimientos 4, 5 proporciona por tanto el control local del coeficiente de transmisión T de la capa sensible 3, y en particular del gradiente en una dirección predeterminada, de forma que pueda conseguirse ventajosamente el efecto de cortina con paso gradual entre una condición de transparencia máxima y una condición de atenuación, que no altere la visión. La distancia de transmisión y la velocidad de paso son también controlables. Además de ello, el panel puede ser utilizado para cualquier tipo de aplicación, y siendo económico y fácil de fabricar.

La figura 7, en la cual las partes idénticas con las ya mostradas se indican utilizando los mismos números de referencia, muestra un panel 20 de transmisión de la luz variable de acuerdo con otra realización de la invención. Más específicamente, en el panel 20 el primer y segundo revestimientos 4, 5 tiene respectivamente el tercer electrodo 21 situado cerca de un tercer borde 3e; y los respectivos cuartos electrodos 22 situados cerca de un cuarto borde 3f de la capa sensible 3; y el tercer y cuarto bordes 3e, 3f de la capa sensible 3 son opuestos con respecto a un segundo eje Y perpendicular al primer eje X.

El panel 20 tiene un dispositivo de control 25, el cual además de la unidad de control 14, circuito de polarizacion 15, potenciómetro 17, y el interfaz de control 18, comprende también un primer y segundo selectores 26, 27 controlados simultáneamente por la unidad de control 14. El primer selector 26 conecta el circuito de polarización 15 alternativamente entre los primeros electrodos 19 y entre los terceros electrodos 21; y un segundo selector 27 conecta el potenciómetro 17 alternativamente entre los segundos electrodos 11 y entre los cuartos electrodos 22. Más específicamente, en un primer caso, el primer selector 26 conecta el circuito de polarización 15 entre los primeros electrodos 10, un segundo selector 27 conecta el potenciómetro 17 entre los segundos electrodos 11, obteniendo así la misma configuración que en la figura 3; y en un segundo caso, el primer selector 26 conecta el circuito de polarización 15 entre los terceros electrodos 21, y un segundo selector 27 conecta el potenciómetro17 entre los cuartos electrodos 22. También en el segundo caso, el primer y segundo revestimientos están por tanto conectados eléctricamente en serie. El voltaje de polarización V_{B}, no obstante, se suministra entre los terceros electrodos 21; y la segunda corriente I_{Y} constante también, circula a través del primer y segundo revestimientos 4, 5 en una dirección substancialmente paralela al segundo eje Y, y en sentidos opuestos (en el sentido Y decreciente en el primer revestimiento 4, y en sentido creciente Y en el segundo revestimiento 5), de forma que el panel 20 proporcione ventajosamente la obtención del efecto de cortina alternativamente en dos direcciones distintas, en particular perpendiculares entre sí.

Con referencia a la figura 8, en un panel de transmisión variable de la luz 30, el potenciómetro 17 está conectado entre el segundo electrodo 11 del primer revestimiento 4 y tierra, mientras que el segundo revestimiento 5 está conectado a tierra y está aislado del potenciómetro 17. En este caso, la primera corriente I_{X} solo circula a través del primer revestimiento 4, de forma que (figura 9) el primer voltaje operativo V_{X1} varía linealmente a lo largo del primer eje X, mientras que el segundo voltaje operativo V_{X2} en el segundo revestimiento 5 es uniforme y constante.

Claramente, pueden realizarse cambios en el panel tal como se exponen aquí, no obstante sin desviarse del alcance de la presente invención. En particular, la capa sensible puede hacerse de un material que sea transparente en reposo y opaco al estar inmerso en un campo eléctrico, o con un material que cambie el estado en presencia de un campo eléctrico de una dirección e intensidad predeterminadas, o en la presencia de una variable en el tiempo, por ejemplo, un campo sinusoidal, de onda cuadrada, o siendo variable de cualquier otra forma. El selector puede proporcionarse también para conectarlo a un circuito de polarización a los primeros electrodos, y el potenciómetro a los segundos electrodos, y alternativamente para conectar el circuito de polarización a los segundos electrodos, y el potenciómetro a los primeros electrodos, obteniéndole así un efecto de cortina de dos formatos en la misma dirección.

Claims (16)

1. Un panel de transmisión variable de la luz controlable eléctricamente, que comprende una capa sensible (3) de un material que tiene un coeficiente de transmisión variable de la luz controlable eléctricamente (T); un primer y segundo revestimientos (4, 5) cubriendo las respectivas caras opuestas (3a, 3b) de la mencionada capa sensible (3), en el que mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) son eléctricamente conductores y permeables a la luz visible; y medios de alimentación eléctrica (15, 17) para suministrar una primera corriente (I_{X}) a través al menos de uno de los mencionados primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5), y substancialmente en una primera dirección predeterminada (X);

caracterizado porque el mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) están conectados entre sí eléctricamente en serie.

2. Un panel según la reivindicación 1, caracterizado porque lo mencionados medios de alimentación eléctrica (15, 17) comprenden al menos un elemento resistivo (17) conectable entre el mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5).

3. Un panel según la reivindicación 2, caracterizado porque el mencionado elemento resistivo (17) es de una resistencia controlable.

4. Un panel según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque los mencionados medios de alimentación eléctrica comprenden un circuito de polarización (15) conectable entre el mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5), y que suministra un voltaje de polarización (V_{B}).

5. Un panel según la reivindicación 4, caracterizado porque el mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) comprenden los respectivos primeros electrodos (10) conectables al mencionado circuito de polarización (15), y a los respectivos segundos electrodos (11); siendo conectables los mencionados segundos electrodos (11) al mencionado elemento resistivo (17) y situados con respecto a los mencionados primeros electrodos (10), de forma que la mencionada primera corriente (I_{X}) circule a través del mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) substancialmente en la mencionada primera dirección (X) y en los respectivos sentidos opuestos, cuando los mencionados primeros electrodos estén conectados al mencionado circuito de polarización (15).

6. Un panel según la reivindicación 5, caracterizado porque los mencionados primeros electrodos (10) están situados cerca de un primer borde (3c) de la mencionada capa sensible (3), y en el que los mencionados segundos electrodos (11) están situados cerca de un segundo borde (3d), de la mencionada capa sensible (3), opuesto al mencionado primer borde (3c) con respecto a la mencionada primera dirección (X).

7. Un panel según la reivindicación 6, caracterizado porque el mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) comprenden los respectivos terceros electrodos (21) conectables al mencionado circuito de polarización (15), y a los respectivos cuartos electrodos (22); en el que los mencionados cuartos electrodos (22) son conectables al mencionado elemento resistivo (17) y situados, con respecto a los mencionados terceros electrodos (21), de forma que circule una segunda corriente (I_{Y}) a través del mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) substancialmente en una segunda dirección (Y) y en los sentidos opuestos respectivos, cuando los mencionados terceros electrodos (21) se conecten al mencionado circuito de polarización (15).

8. Un panel según la reivindicación 7, caracterizado porque los mencionados terceros electrodos (21) están situados cerca de un tercer borde (3e) de la mencionada capa sensible (3), y en el que los mencionados cuartos electrodos (22) están situados cerca de un cuarto borde (3f), de la mencionada capa sensible (3), opuesto al mencionado tercer borde (3e), con respecto a la mencionada segunda dirección (Y).

9. Un panel según la reivindicación 7 ú 8, caracterizado porque la mencionada segunda dirección (Y) es substancialmente perpendicular a la mencionada primera dirección (X).

10. Un panel según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque comprende un primer selector (26) para conectar el mencionado circuito de polarización (15) alternativamente a los mencionados primeros electrodos (10) y a los mencionados terceros electrodos (21); y un segundo selector (27) para conectar el mencionado elemento resistivo (17) alternativamente a los mencionados segundos electrodos (11), cunado el mencionado circuito de polarización (15) se conecte a los mencionados primeros electrodos (10), y a los mencionados cuartos electrodos (22), cuando el mencionado circuito de polarización (15) esté conectado a los mencionados terceros electrodos (21).

11. Un panel según cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) son de una resistividad uniforme.

12. Un panel según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mencionada segunda capa sensible (3) está hecha de un material seleccionado a partir del grupo que comprende los materiales electrocrómicos y los materiales de cristales líquidos.

13. Un método para controlar un panel de transmisión variable de la luz (1; 20; 30) que comprende una capa sensible (3) de un material que tiene un coeficiente (T) de transmisión de la luz controlable eléctricamente; un primer y un segundo revestimientos (4, 5) que cubren las respectivas caras opuestas (3a, 3b) de la mencionada capa sensible (3), en el que el mencionado primer y segundo revestimientos (4, 5) son conductores eléctricamente y permeables a la luz visible; comprendiendo el método la etapa de suministrar un voltaje de polarización (V_{B}) entre el mencionado primer y segundo revestimientos (4, 5); en el que durante la etapa de suministro de un voltaje de polarización (V_{B}), se suministra una corriente (I_{X}) a través al menos de uno de los mencionados primer y segundo revestimientos (4, 5), y substancialmente en una primera dirección predeterminada (X); caracterizado porque comprende la etapa de conectar el mencionado primer y segundo revestimientos (4, 5) entre sí eléctricamente en serie.

14. Un método según la reivindicación 13, caracterizado porque la mencionada etapa de conexión comprende la utilización de un elemento resistivo (17).

15. Un método según la reivindicación 14, caracterizado porque comprende la etapa de la variación de una resistencia del mencionado elemento resistivo (17).

16. Un método según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque el mencionado voltaje de polarización (V_{B}) se suministra entre el mencionado primer y mencionado segundo revestimientos (4, 5) cercanos a un primer borde (3c) de la mencionada capa sensible; y en donde el mencionado elemento resistivo (17) está conectado entre el mencionado segundo revestimiento (4, 5) cercano a un segundo borde (3d), de la mencionada capa sensible (3), opuesta al mencionado primer borde (3c) con respecto a la mencionada primera dirección (X).