KR102367014B1 - 윈도우 안테나 - Google Patents
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- H02J50/23—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves characterised by the type of transmitting antennas, e.g. directional array antennas or Yagi antennas
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- H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
- H02J50/27—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves characterised by the type of receiving antennas, e.g. rectennas
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Abstract
일 측면에서, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 투명 페인(transparent pane)을 포함하는 장치가 설명된다. 제2 표면에 인접한 제1 전도 층, 제2 전도 층, 제1 및 제2 전도 층들 사이의 전기변색 층을 포함하는 제2 표면 위에 전기변색 소자가 배열된다. 장치는 제2 표면 위에 배열된 최소 하나의 전도성 안테나 구조물을 더 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 "창 안테나(Window Antennas)"라는 발명의 명칭으로 2016년 5월 6일 출원된 미국 가출원 제62/333,103호, "창 안테나(Window Antennas)"라는 발명의 명칭으로 2016년 5월 24일 출원된 미국 가출원 제62/340,936호, "창 안테나(Window Antennas)"라는 발명의 명칭으로 2016년 6월 20일 출원된 미국 가출원 제62/352,508호, "창 안테나(Window Antennas)"라는 발명의 명칭으로 2016년 8월 24일 출원된 미국 가출원 제62/379,163호의 이익을 주장하며, 이들 특허 문헌 모두는 모든 목적을 위해서 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. 본 출원은 PCT 특허 출원 번호의 부분 연속 출원이다. 2015년 11월 24일 출원된 PCT/US15/62387은 "창 안테나(Window Antenna)"라는 발명의 명칭으로 2014년 11월 25일 출원된 미국 가출원 제62/084,502호의 혜택을 주장하며, 이들 양자는 모든 목적을 위해서 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다.
기술분야
본 개시 내용은 일반적으로 건물 또는 다른 구조물을 위한 전기변색 창에 사용될 수 있는 전기변색 소자에 관한 것이다.
전기변색성(electrochromism)은 재료가 다른 전자 상태로 자극될 때 하나 또는 둘 이상의 광학적 성질에서 가역적인 전기화학적 매개 변화를 나타내는 현상이다. 전기변색 재료 및 그로부터 제조된 장치는, 예를 들어 가정용, 상업용 또는 기타 용도의 창문에 통합될 수 있다. 이러한 전기변색 창의 색, 투과율, 흡광도 또는 반사율은 예를 들어 전기변색 재료에 전압을 가함으로써 전기변색 재료에 변화를 유도하여 변경될 수 있다. 이러한 능력은 창을 통과할 수 있는 다양한 파장의 빛의 강도를 제어할 수 있게 한다. 예를 들어, 창의 전기변색 소자에 인가된 1차 전압은 창을 어둡게 만드는 반면, 2차 전압은 창을 밝아지게 할 수 있다.
대부분의 제어 가능하고 광학적으로 스위칭 가능한 장치와 마찬가지로, 전기변색 소자에는 광학적 천이 및/또는 광학 상태를 유지할 수 있도록 전기 자극(예: 제어된 인가 전압 및/또는 전류의 형태)의 인가를 제어하기 위한 전기 연결부가 포함된다. 전기변색 소자는 창 표면과 같은 한 표면의 겉면을 덮는 매우 얇은 층으로 구현되는 경우가 많다. 이러한 장치에는 일반적으로 투명 도체가 포함되는데, 이는 완전하고 효율적인 광학 전달을 수행하기 위해 전기변색 전극을 덮고 장치의 겉면에 인가 전압을 분배하는 하나 이상의 층 형태로 된 경우가 많다.
본 개시 내용의 일 측면은 안테나로 감지되도록 구성된, 장치 또는 장치가 포함된 자산의 위치를 모니터링하는 것과 관련이 있다. 장치 또는 자산을 모니터링하는 방법에는 다음이 포함된다: (a) 건물 내에 있는 광학적으로 스위칭 가능한 창들 및/또는 창 제어기들에 배치된 하나 이상의 제1 안테나가 장치로부터 제1 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 단계; (b) 하나 이상의 제1 안테나에 의한 제1 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 장치의 제1 위치를 결정하는 단계; (c) (a) 이후, 건물 내에 있는 광학적으로 스위칭 가능한 창들 및/또는 창 제어기들에 배치된 하나 이상의 제2 안테나가 장치로부터 제2 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 단계; (d) 최소 하나 이상의 제2 안테나에 의한 제2 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 장치의 제2 위치를 결정하는 단계; 및 (e) 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 가상 경계를 넘었는지 여부를 결정하는 단계.
대안적으로, 특정 실시예에서 장치 또는 자산을 모니터링하기 위한 방법에는 다음이 포함될 수 있다: (a) 장치가 건물 내에 있는 광학적으로 스위칭 가능한 창들 및/또는 창 제어기들에 배치된 하나 이상의 제1 안테나로부터 제1 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 단계; (b) 장치에 의한 제1 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 장치의 제1 위치를 결정하는 단계; (c) (a) 이후, 장치가 건물 내에 있는 광학적으로 스위칭 가능한 창들 및/또는 창 제어기들에 배치된 하나 이상의 제2 안테나로부터 제2 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 단계; (d) 장치에 의한 제2 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 장치의 제2 위치를 결정하는 단계; 및 (e) 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 가상 경계를 넘었는지 여부를 결정하는 단계.
이러한 방법에는 다양한 추가 작업 또는 추가 작업의 조합이 포함될 수 있다. 예를 들어, 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 가상 경계를 넘었다고 결정한 후, 알림이 전송되거나 경보가 트리거될 수 있다. 다른 예에서, 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 가상 경계를 넘었다고 결정한 후, 장치의 위치 및/또는 이동이 보조 시스템에 전송될 수 있다. 보조 시스템은 보안 시스템, 건물 관리 시스템, 건물의 조명 시스템, 재고 시스템 및 안전 시스템이 될 수 있다. 또 다른 예에서, 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 가상 경계를 넘었다고 결정한 후, 장치의 이동이 차단될 수 있다.
일부 경우에서는, 가상 경계가 시간, 장치 또는 자산의 유형 및/또는 장치 또는 자산과 관련된 개인에게 부여된 권한을 기준으로 달라질 때 가상 경계의 위치는 (e) 이전에 결정될 수 있다. 일부 경우에서는, 가상 경계의 위치가 수정되거나 재설정될 수 있다. 일부 경우에서는, 장치의 제1 위치는 약 1 m 이하, 약 10 cm 이하 또는 약 5 cm 이하의 분해능으로 결정될 수 있다.
상기 제1 안테나 및 제2 안테나는 제1 전자기 송신 및 제2 전자기 송신의 송신 또는 수신을 제어하기 위한 로직을 갖는 최소 하나의 네트워크 제어기 또는 주 제어기를 갖는 네트워크의 일부일 수 있다. 이러한 일부 경우에서, 주 제어기는 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하면서 가상 경계를 넘었는지 여부를 결정하기 위해 (b) 및 (d)에서 제1 전자기 송신 및 제2 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 사용한다.
장치는 하나 이상의 통신 프로토콜에서 작동하도록 구 될 수 있다. 예를 들어, 장치에는 Bluetooth 비콘을 생성하도록 구성된 송신기가 있거나 Wi-Fi, Zigbee 또는 초광대역(UWB) 신호들을 송신하도록 구성된 송신기가 있을 수 있다. 일부 경우, 장치에는 펄스 기반 초광대역(UWB) 신호들을 송신 및/또는 수신하도록 구성된 마이크로 위치 칩이 있고, 일부 경우, 장치에는 수동 또는 능동 무선 주파수 식별(RFID) 태그가 있다. 일부 경우, 장치는 모바일 장치일 수 있다.
장치의 위치는 여기에 설명된 다양한 수단에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 장치의 제1 위치 및/또는 제2 위치는 알려진 위치들에 있는 하나 이상의 제1 안테나로부터의 신호들의 도착 시간을 측정하고/거나, 하나 이상의 제1 안테나 및/또는 하나 이상의 제2 안테나에 대한 장치의 근접성을 결정하도록 수신되는 신호의 강도를 측정하고/거나, 장치에 의해 감지된 관성 또는 자성 정보를 사용하여 결정될 수 있다. 일부 경우, 장치의 제1 위치 및/또는 제2 위치는 GPS 데이터를 사용하지 않고 결정될 수 있다.
일부 경우, 제1 안테나들 및/또는 제2 안테나들 중 최소 하나는 단극 안테나, 스트립 선로 또는 패치 안테나, 시어핀스키 안테나 또는 프랙탈 안테나일 수 있다. 일부 경우, 제2 안테나들 중 최소 하나는 제1 안테나들 중 최소 하나와 동일하다. 안테나들은 상이한 각도 관계에 도착하는 신호들을 수신하도록 배향될 수 있다. 일부 경우, 접지면이 광학적으로 스위칭 가능한 창들 중 최소하나의 창의 표면에 배치될 수 있다. 일부 경우, 모니터링되는 자산은 의료 기기 또는 의료 용품일 수 있다.
본 개시 내용의 또 다른 측면은 각각 하나 이상의 제1 안테나가 있는 하나 이상의 제1 수신기를 통해 전력이 전기변색 소자에 전달되어야 하는 건물에 배치된 전기변색 소자에 무선 송신으로 전력을 전달하는 방법에 관한 것이다. 무선 전력 전달은 송신기가 전자기 송신으로 제1 안테나들의 하나 이상의 제1 안테나에 전력을 무선으로 송신하게 하고, 제1 안테나들의 하나 이상의 제1 안테나로 제1 수신기들의 하나 이상의 수신기에서 무선으로 송신된 전력을 수신하는 방식으로 이루어진다. 무선으로 송신된 전력을 수신하는 제1 안테나들은 전기변색 소자를 포함하는 하나 이상의 전기변색 창에 그리고/또는 전기변색 소자를 제어하도록 구성된 하나 이상의 창 제어기에 배치될 수 있다.
이 방법에는 (a)에서 각각 하나 이상의 제2 안테나를 갖는 하나 이상의 제2 수신기를 통해 하나 이상의 추가 전기변색 소자에 전력이 전달되어야 한다고 결정하는 단계, (b)에서 하나 이상의 제2 안테나에 전력을 무선으로 송신하는 단계, 및 (c)에서 하나 이상의 제2 안테나로 하나 이상의 제2 수신기에서 무선으로 송신되는 전력을 수신하는 단계가 포함될 수 있다. 일부 경우, 무선 전력은 (b)에서, 송신기가 제1 안테나들과 제2 안테나들 간에 전력을 번갈아 송신하게 하여 송신될 수 있다.
일부 경우, 이 방법에는 또한 (a)에서 각각 하나 이상의 제2 안테나를 갖는 하나 이상의 제2 수신기를 통해 하나 이상의 비 전기변색 소자에 전력이 전달되어야 한다고 결정하는 단계, (b)에서 하나 이상의 제2 안테나에 전력을 무선으로 송신하는 단계, 및 (c)에서 하나 이상의 제2 안테나로 하나 이상의 제2 수신기에서 무선으로 송신되는 전력을 수신하는 단계가 포함된다.
일부 경우, 이러한 방법에는 추가 작업 또는 여러 작업을 조합하는 것이 포함된다. 예를 들어, 이러한 방법에는 수신된 전력으로 전기변색 소자의 광학 전이를 유도하는 단계, 배터리 또는 축전기에 수신된 전력을 저장하고 배터리 또는 축전기에 저장된 전력을 방전시켜 전기변색 소자의 광학 전이를 유도하는 단계, 및/또는 수신기들의 이상의 수신기에 수신된 무선으로 송신된 전력이 전기변색 소자의 광학 전이에 전력을 제공하는 데 사용되었는지 또는 에너지 저장 장치에 저장되었는지 결정하는 단계가 포함된다.
일부 경우, 수신기에는 정류기 및 변환기를 포함할 수 있다. 일부 경우, 전력이 전기변색 소자에 전달되어야 한다고 결정하는 단계는 마이크로 위치 칩을 사용하여 전기변색 소자의 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 경우, 하나 이상의 제1 안테나는 약 1mm와 25mm 사이인 길이 및 폭 치수들을 갖는 패치 안테나이다.
일부 경우, 하나 이상의 제1 안테나는 하나 이상의 제2 안테나이며, 경우에 따라 하나 이상의 제1 수신기는 하나 이상의 제2 수신기이다. 일부 경우, 송신기에는 건물 내의 정해진 위치에서 보강 간섭 패턴들을 형성하는 전자기 송신을 동시에 전달하도록 구성된 안테나 배열이 포함된다.
본 개시 내용의 또 다른 측면은 전자기 차폐에 사용될 수 있는 창에 관한 것이다. 창에는 (a) 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 하나 이상의 투명 라이트(lite); (b) 하나 이상의 라이트의 제1 표면에 배치된 전기변색 소자(ECD, electrochromic device)로서: 제2 표면에 인접한 제1 전도 층, 제2 전도 층, 및 제1 전도 층과 제2 전도 층 사이의 전기변색 층을 포함하는, ECD; (c) 하나 이상의 라이트의 제1 표면 또는 제2 표면 위에 배열된 최소 하나의 전도성 안테나 구조물; 및 최소 하나의 전기전도 층(예를 들어, 실버 층), 최소 하나의 인접한 반사방지 층과 갖는 전자기 차폐물로서, 하나 이상의 라이트의 제1 표면, 제2 표면 또는 또 다른 표면 사이에 위치되거나 인접한, 차폐물이 포함된다.
일부 실시예에서, 전자기 차폐물은 각각 최소 하나의 인접합 반사방지 층을 포함하는 최소 두 개의 전기전도 층을 포함할 수 있으며, 반사반지 층들은 서로 물리적으로 접촉하지 않는다.
본 개시 내용의 또 다른 측면은 창 구조물에 관한 것이다. 창에는 (a) 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 하나 이상의 투명 라이트; (b) 하나 이상의 라이트의 제1 표면에 배치된 전기변색 소자(ECD)로서: 제2 표면에 인접한 제1 전도 층, 제2 전도 층, 및 제1 전도 층과 제2 전도 층 사이의 전기변색 창을 포함하는, ECD; 및 (c) 최소 하나의 전기전도 층을, 최소 하나의 인접한 반사방지 층과 갖는 전자기 차폐막으로서, 하나 이상의 라이트의 제1 표면, 제2 표면 또는 또 다른 표면에 위치되거나 인접하여 장착되는, 전자기 차폐막이 포함된다.
일부 실시예에서, 전자기 차폐막은 하나 이상의 다음과 같은 항목으로 설명된다: (1) 전자기 차폐막은 각각 최소 하나의 인접합 반사방지 층을 갖는 최소 두 개의 전기전도 층을 가지며, 반사반지 층들은 서로 물리적으로 접촉하지 않는다; (2) 전자기 차폐막의 최소한의 전기전도 층은 실버 층이다; (3) 전자기 차폐막은 라이트에 장착될 때, 약 25 ㎛와 약 1000 ㎛ 사이의 총 두께를 갖는다; (4) 전자기 차폐막은 하나 이상의 라이트의 제1 표면, 제2 표면 또는 또 다른 표면에 장착되지 않을 때 연성이다.
일부 실시예에서, 전기전도 층에는 최소 두 개의 금속 또는 금속 합금 내부 층이 포함된다. 이러한 금속 또는 금속 합금 내부 층들 중 하나 이상은 굴절률 정합 내부 층일 수 있다.
본 개시 내용의 또 다른 측면은 안테나에 의해 감지되도록 구성된, 장치 또는 장치가 포함된 자산의 위치를 모니터링하기 위한 시스템에 관한 것이다. 해당 시스템에는 건물 내에 있는 광학적으로 스위칭 가능한 창들 및/또는 창 제어기들에 배치된 복수의 안테나를 갖는 네트워크 및 위치 로직이 포함되며, 위치 로직은 (a) 복수의 안테나 중 하나 이상의 제1 안테나가 장치로부터 제1 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 작업; (b) 하나 이상의 제1 안테나에 의한 제1 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 장치의 제1 위치를 결정하는 작업; (c) (a) 이후, 복수의 안테나 중 하나 이상의 제2 안테나가 장치로부터 제2 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 작업; (d) 최소 하나 이상의 제2 안테나에 의한 제2 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 장치의 제2 위치를 결정하는 작업; 및 (e) 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 가상 경계를 넘었는지 여부를 결정하는 작업을 실행하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 위치 로직은 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 가상 경계를 넘었다고 결정한 후 알림을 전송하도록, 경보를 트리거하도록, 그리고/또는 보조 시스템들에 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 위치 로직은 시간, 사용자에게 부여된 권한 및/또는 사용자에게 부여된 권한을 기반으로 조절하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 장치의 제1 위치 및/또는 제2 위치는 약 1 m 이하, 또는 일부 경우, 약 10cm 이하의 분해능으로 결정될 수 있다. 장치의 제1 위치 및/또는 제2 위치를 결정하는 것은 하나 이상의 제1 안테나 및/또는 하나 이상의 제2 안테나에 대한 장치의 근접성을 결정하도록 수신되는 신호의 강도를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 장치의 제1 위치 및/또는 제2 위치를 결정하는 것에는 장치에 의해 감지된 관성 또는 자성 정보를 사용하는 것이 포함될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 안테나들 및 제2 안테나들은 위치 로직을 포함하는 최소 하나의 네트워크 제어기 또는 주 제어기를 갖는 네트워크의 일부이다. 일부 실시예에서, 제1 안테나들 및/또는 제2 안테나들 중 최소 하나는 단극 안테나, 스트립 선로 또는 패치 안테나, 시어핀스키 안테나 또는 프랙탈 안테나이다. 일부 실시예에서, 제1 안테나들 및/또는 제2 안테나들 중 최소 하나에는 광학적으로 스위칭 가능한 창들 중 최소 하나의 창의 표면에 배치된 접지면이 포함된다. 일부 경우, 장치에는 펄스 기반 초광대역(UWB) 신호들을 송신 및/또는 수신하도록 구성된 마이크로 위치 칩이 포함된다.
본 개시 내용의 또 다른 측면은 전기변색 소자에 무선 송신으로 전력을 전달하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이러한 시스템에는 (a) 전자기 송신으로 전력을 무선으로 송신하기 위한 송신기; (b) 각각 하나 이상의 제1 안테나를 갖는 하나 이상의 제1 수신기로서, 하나 이상의 제1 안테나가 (ⅰ) 전기변색 소자를 포함하는 하나 이상의 전기변색 창에 그리고/또는 (ⅱ) 전기변색 소자를 제어하도록 구성된 하나 이상의 창 제어기에 배치된, 제1 수신기; 및 (c) 하나 이상의 제1 수신기를 통해 전기변색 소자에 전력이 전달되어야 한다고 결정하도록, 그리고 송신기가 제1 안테나들 중 하나 이상의 제1 안테나에 전자기 송신으로 전력을 무선으로 송신하게 하도록 구성 또는 프로그래밍되는, 논리 소자(들)가 포함된다.
일부 실시예에서, 논리 소자(들)는 각각 하나 이상의 제2 안테나를 갖는 하나 이상의 제2 수신기를 통해 하나 이상의 추가 전기변색 소자에 전력이 전달디어야 한다고 결정하도록 구성 또는 프로그래밍될 수 있다. 하나 이상의 추가 전기변색 소자에 전력이 전달되어야 한다고 결정되면, 논리 소자(들)는 송신기가 제1 안테나들과 제2 안테나들 간에 전력을 번갈아 송신하게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 논리 소자(들)는 각각 하나 이상의 제2 안테나를 갖는 하나 이상의 제2 수신기를 통해 하나 이상의 비 전기변색 소자에 전력이 전달되어야 한다고 결정하도록 구성 또는 프로그래밍될 수 있다. 일부 실시예에서, 논리 소자(들)는 수신기들의 하나 이상의 수신기에 수신된 무선으로 송신된 전력이 전기변색 소자의 광학 전이에 전력을 제공하는 데 사용되었는지 또는 에너지 저장 장치에 저장되었는지 결정하도록 구성 또는 프로그래밍될 수 있다.
본 개시 내용의 또 다른 측면은 안테나에 의해 감지되도록 구성된, 장치 또는 장치가 포함된 자산의 위치를 모니터링하기 위한 시스템에 관한 것이다. 해당 시스템에는 건물 내에 있는 광학적으로 스위칭 가능한 창들 및/또는 창 제어기들에 배치된 복수의 안테나를 포함하는 네트워크; 및 (a) 복수의 안테나 중 하나 이상의 제1 안테나가 장치로부터 제1 전자기 송신을 수신했다고 결정하도록; (b) 하나 이상의 제1 안테나에 의한 제1 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 장치의 제1 위치를 결정하도록; (c) (a) 이후, 복수의 안테나 중 하나 이상의 제2 안테나가 장치로부터 제2 전자기 송신을 수신했다고 결정하도록; (d) 최소 하나 이상의 제2 안테나에 의한 제2 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 장치의 제2 위치를 결정하도록; 그리고 (e) 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 가상 경계를 넘었는지 여부를 결정하도록 구성된 위치 로직이 포함된다.
본 개시 내용의 특정 측면은 컴퓨터에서 실행될 때, 사용자와 인터페이싱하고 사용자가 가능한 자산 목록에서 원하는 자산을 선택할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 제공하고, 위치 로직으로부터 자산의 제1 위치 또는 제2 위치(어느 쪽이든 현재의)를 수신하며, 사용자를 제1 위치로 또는 제2 위치로 안내하기 위한 사용자 인터페이스 명령들을 표시하는, 저장된 명령들을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
본 개시 내용의 또 다른 측면은 전기변색 소자 코팅 및 금속 층을 포함하는 차폐 스택을 포함하는 절연 유리 유닛(IGU, insulated glass unit)으로서, 차폐 스택은 금속 층을 접지하여 전자기 복사를 차단하도록 선택적으로 제어되는 IGU에 관한 것이다. IGU는 IGU로 그리고 IGU로부터 저옵 및/또는 무선 전력을 수신 및/또는 송신하기 위한 안테나를 가질 수 있다. 일부 경우, 금속 층은 안테나에 대한 접지면 역할을 한다.
일부 실시예에서, 전기변색 소자 코팅 및 차폐 스택은 하나 이상의 공통 층을 공유한다. 일부 실시예에서, 금속 층은 전기변색 소자 코팅의 광학 전이를 또한 제어하도록 구성된 창 제어기에 의해 선택적으로 접지될 수 있다. 일부 실시예에서, IGU의 하나 또는 두 개의 라이트는 적층 구조를 갖는다. 일부 경우, 전기변색 소자는 비 적층 라이트 상에 존재하고 차폐 스택이 적층된 라이트 상에 존재한다. 일부 경우, 전기변색 소자 및 차폐 스택 모두 적층된 장치들 상에 존재한다.
창 안테나의 이러한 특징 및 다른 특징은 관련 도면을 참조하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'에서 설명될 것이다.
도 1a는 복수의 전기변색 창을 제어하고 구동하기 위한 예시적인 시스템의 묘사를 도시한다.
도 1b는 복수의 전기변색 창을 제어하고 구동하기 위한 또 다른 예시적인 시스템의 묘사를 도시한다.
도 1c는 일부 구현예에 따라 복수의 IGU를 제어하도록 작동 가능한, 예시적인 네트워크 시스템의 블록도를 도시한다.
도 1d는 EC 창 제어기의 도식이다.
도 2a 내지 도 2j는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 단면도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3j는 일부 구현예에 따라 외부 환경에 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 단면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일부 구현예에 따라 내부 및 외부 환경 안팎으로 신호를 송신하고 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 단면도를 도시한다.
도 5a 및 5b는 일부 구현예에 따라 집적 안테나가 포함된 전기변색 창 구조의 단면도를 도시한다.
도 6a 및 6b는 일부 구현예에 따라 집적 안테나가 포함된 전기변색 창 구조의 평면도를 도시한다. 평면도는 예를 들어, 벽이나 정면에 창을 설치한 방에 서있는 건물 거주자에게 보이는 창문의 전면에서 가져온 것이다.
도 7a 및 7b는 일부 구현예에 따라 다중구조 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 부감도를 도시한다.
도 7c는 PIFA(Planar Inverted-F Antenna, 평판 역F 안테나) 배열의 부감도를 도시한다.
도 7d는 PIFA(Planar Inverted-F Antenna, 평판 역F 안테나) 배열의 단면도를 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 시어핀스키 프랙탈 창 안테나에 대한 예제와 정보를 도시한다.
도 8d 및 8e는 일부 구현예에 따라 프랙탈 기반 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 부감도를 도시한다.
도 9a는 창에 대한 예시적인 단극 안테나의 개략도이다.
도 9b 내지 도 9c는 복수의 안테나가 라이트 및/또는 다른 창 구조에서 제공되는 경우의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 9D는 라이트의 동일한 표면상에 배치된 패치 안테나 및 접지면 스트립의 예시를 도시한다.
도 10a 내지 도 10f는 안테나 구조 및 접지면에 개별 연결을 제공하기 위한 다양한 인터커넥트 구조를 도시한다.
도 11a 내지 도 11h는 창에서 안테나 제어기(수신기 및/또는 송신기 로직)가 제공되는 설계를 도시한다. 일부 경우, 창 제어기가 함께 제공되며 창의 안테나 요소와 통신하기 위한 신호를 전달하도록 배열된다.
도 12는 일부 실시예에 따라 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 배열을 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 각각 셀 타워 역할을 하는 안테나 유리가 장착된 건물의 통상적인 셀 타워 네트워크 및 셀룰러 네트워크를 도시한다.
도 14a 내지 도 14g는 건물 또는 다른 설비에 있는 스위칭 가능한 창을 커미셔닝하기 위한 창 안테나 사용에 대한 특정 실시예의 측면을 도시한다.
도 15a 내지 도 15d는 건물 내의 장치/사용자의 움직임을 모니터링하도록 구성된 창/제어기 네트워크의 다양한 예시를 도시한다.도시한다
도 16은 전자기 차폐를 제공하기 위해 IGU 구조에서 사용될 수 있는 두 개의 차폐 스택을 도시한다.
도 17은 무선 전력 송신용으로 구성된 방의 실내를 도시한다.
도 18은 무선 전력 전달용 송신기의 구성요소를 도시한다.
도 19는 무선 전력 전달용 수신기의 구성요소를 도시한다.
도 20은 전기전도 층이 두 개인 차폐 스택과 전기전도 층이 세 개인 차폐 스택을 도시한다.
도 21은 전자기 차폐를 제공하기 위해 라이트의 표면에 장착될 수 있는 차폐막을 도시한다.
다양한 도면에서 동일한 참조 번호 및 명칭은 동일한 부재를 나타낸다.
도 1b는 복수의 전기변색 창을 제어하고 구동하기 위한 또 다른 예시적인 시스템의 묘사를 도시한다.
도 1c는 일부 구현예에 따라 복수의 IGU를 제어하도록 작동 가능한, 예시적인 네트워크 시스템의 블록도를 도시한다.
도 1d는 EC 창 제어기의 도식이다.
도 2a 내지 도 2j는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 단면도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3j는 일부 구현예에 따라 외부 환경에 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 단면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일부 구현예에 따라 내부 및 외부 환경 안팎으로 신호를 송신하고 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 단면도를 도시한다.
도 5a 및 5b는 일부 구현예에 따라 집적 안테나가 포함된 전기변색 창 구조의 단면도를 도시한다.
도 6a 및 6b는 일부 구현예에 따라 집적 안테나가 포함된 전기변색 창 구조의 평면도를 도시한다. 평면도는 예를 들어, 벽이나 정면에 창을 설치한 방에 서있는 건물 거주자에게 보이는 창문의 전면에서 가져온 것이다.
도 7a 및 7b는 일부 구현예에 따라 다중구조 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 부감도를 도시한다.
도 7c는 PIFA(Planar Inverted-F Antenna, 평판 역F 안테나) 배열의 부감도를 도시한다.
도 7d는 PIFA(Planar Inverted-F Antenna, 평판 역F 안테나) 배열의 단면도를 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 시어핀스키 프랙탈 창 안테나에 대한 예제와 정보를 도시한다.
도 8d 및 8e는 일부 구현예에 따라 프랙탈 기반 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 부감도를 도시한다.
도 9a는 창에 대한 예시적인 단극 안테나의 개략도이다.
도 9b 내지 도 9c는 복수의 안테나가 라이트 및/또는 다른 창 구조에서 제공되는 경우의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 9D는 라이트의 동일한 표면상에 배치된 패치 안테나 및 접지면 스트립의 예시를 도시한다.
도 10a 내지 도 10f는 안테나 구조 및 접지면에 개별 연결을 제공하기 위한 다양한 인터커넥트 구조를 도시한다.
도 11a 내지 도 11h는 창에서 안테나 제어기(수신기 및/또는 송신기 로직)가 제공되는 설계를 도시한다. 일부 경우, 창 제어기가 함께 제공되며 창의 안테나 요소와 통신하기 위한 신호를 전달하도록 배열된다.
도 12는 일부 실시예에 따라 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조의 배열을 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 각각 셀 타워 역할을 하는 안테나 유리가 장착된 건물의 통상적인 셀 타워 네트워크 및 셀룰러 네트워크를 도시한다.
도 14a 내지 도 14g는 건물 또는 다른 설비에 있는 스위칭 가능한 창을 커미셔닝하기 위한 창 안테나 사용에 대한 특정 실시예의 측면을 도시한다.
도 15a 내지 도 15d는 건물 내의 장치/사용자의 움직임을 모니터링하도록 구성된 창/제어기 네트워크의 다양한 예시를 도시한다.도시한다
도 16은 전자기 차폐를 제공하기 위해 IGU 구조에서 사용될 수 있는 두 개의 차폐 스택을 도시한다.
도 17은 무선 전력 송신용으로 구성된 방의 실내를 도시한다.
도 18은 무선 전력 전달용 송신기의 구성요소를 도시한다.
도 19는 무선 전력 전달용 수신기의 구성요소를 도시한다.
도 20은 전기전도 층이 두 개인 차폐 스택과 전기전도 층이 세 개인 차폐 스택을 도시한다.
도 21은 전자기 차폐를 제공하기 위해 라이트의 표면에 장착될 수 있는 차폐막을 도시한다.
다양한 도면에서 동일한 참조 번호 및 명칭은 동일한 부재를 나타낸다.
다음의 상세한 설명은 본 개시 내용의 측면을 개시하기 위한 특정 실시예 또는 구현예에 관한 것이다. 그러나 여기에서 안내된 내용은 여러 가지 상이한 방식으로 적용 및 구현할 수 있다. 아래의 상세한 설명에서는 첨부 도면에 대해 언급하였다. 개시된 구현예는 숙련된 기술을 갖춘 사용자가 구현예를 실행하기에는 상세 정보가 부족하지만, 이러한 예시에 국한되지 않는다는 점을 숙지해야 한다. 다른 구현예가 사용될 수 있으며, 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 개시된 구현예에 변경 사항이 적용될 수 있다. 또한, 개시된 실시예는 전기변색 창(스마트 창이라고도 함)에 초점을 맞추지만, 여기에 개시된 개념은 다른 종류의 스위칭 가능한 광학 장치에 적용될 수 있으며 그 중에서도 액정 장치 및 현탁 입자 장치가 이러한 예에 해당된다. 예를 들어, 전기변색 소자보다는 액정 장치 또는 현탁 입자 장치가 일부 또는 모든 개시된 구현예에 통합될 수 있다. 또한, 달리 명시하지 않는 한 본 출원서에서 접속사 "또는"은 적절한 경우 포괄적인 의미를 나타낸다. 예를 들어 "A, B 또는 C"라는 문구는 "A", "B", "C", "A와 B", "B와 C", "A와 C", "A, B와 C"의 가능성을 포함하는 의미이다.
창 제어기 네트워크
도 1a는 복수의 전기변색 창(102)을 제어하고 구동하기 위한 예시적인 시스템(100)을 도시한다. 이는 본 출원서의 다른 부분에서 설명된 바와 같이 하나 이상의 창 안테나의 동작을 제어하는 데에도 사용될 수 있다. 시스템(100)은 상업용 사무실 건물 또는 주거용 건물 같은 건물(104)과 함께 사용하도록 개조할 수 있다. 일부 구현예에서, 시스템(100)은 현대의 난방, 환기 및 공기 조절(HVAC) 시스템(106), 실내 조명 시스템(107), 보안 시스템(108) 또는 전력 시스템(109)과 함께, 전체 건물(104) 또는 건물(104)의 구내를 위한 하나의 종합적이고 효율적인 에너지 제어 시스템으로 기능하도록 설계(이하 적절한 경우 "설계되었다", "개조되었다", "구성되었다", "프로그래밍되었다", "작동 가능하다", "수행 가능하다"로 상호 교환적으로 사용될 수 있음)되었다. 시스템(100)의 일부 구현예는 빌딩 관리 시스템(BMS)(110)과의 통합에 적합하다. BMS(110)는 건물 내에 설치되어 HVAC 시스템, 조명 시스템, 전력 시스템, 엘리베이터, 방화 시스템, 보안 시스템과 같은 건물의 기계적 및 전기적 설비를 모니터링하고 제어할 수 있는 컴퓨터 기반 제어 시스템이다. BMS(110)에는 거주자가 또는 건물 관리자 또는 다른 감독자가 설정한 선호도에 따라 건물(104) 내의 상태를 유지하기 위한 하드웨어 및 관련 펌웨어 또는 소프트웨어가 포함될 수 있다. 이 소프트웨어는 예를 들어 인터넷 프로토콜 또는 공개 표준을 기반으로 할 수 있다.
BMS는 통상적으로 대형 건물 내에 사용될 수 있으며, 여기서 이는 빌딩 내의 환경을 제어하는 기능을 한다. 예를 들어, BMS(110)는 건물(104) 내의 조명, 온도, 이산화탄소 레벨 및 습도를 제어할 수 있다. BMS(110)에 의해 제어되는 수많은 기계적 또는 전기적 장치가 존재할 수 있으며, 그 예로 보일러나 기타 히터, 에어컨, 송풍기, 송풍구가 여기에 해당된다. 건물 환경을 제어하기 위해, BMS(110)는 규칙에 따라 또는 조건에 응답하여 이와 같은 다양한 장치를 켜고 끌 수 있다. 이러한 규칙 및 조건은, 예를 들어, 건물 관리자 또는 감독자가 선택하거나 지정할 수 있다. BMS(110)의 주 기능 중 하나는 난방 및 냉방 에너지 손실 및 비용을 최소화하면서 건물(104) 거주자에게 편안한 환경을 유지하는 것이다. 일부 구현예에서, BMS(110)는 예를 들어, 에너지를 아끼고 건물 운영 비용을 낮추기 위해, 다양한 시스템 간의 시너지를 모니터하고 제어할 뿐만 아니라 최적화하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예는 열, 빛 또는 기타 센서를 통해 감지되거나, HVAC 또는 내부 조명 시스템에서 얻은 입력값을 통해 감지되거나, 사용자 컨트롤에서 얻은 입력값을 통해 감지된 피드백에 따라 대응하거나 반응하도록 대안적으로 또는 추가적으로 설계되었다. 추가 정보는 2014년 4월 22일에 발행된 미국 특허 번호 8,705,162에서 참조할 수 있으며, 이는 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다. 일부 구현예는 상업용 및 주거용 건물을 모두 비롯한 기존의 또는 통상적인 HVAC 또는 실내 조명 시스템을 갖춘 기존 구조물에도 활용할 수 있다. 일부 구현예는 구형 주택에서 사용하기 위해 개조할 수도 있다.
시스템(100)에는 복수의 창 제어기(114)를 제어하도록 구성된 네트워크 제어기(112)가 포함된다. 예를 들어, 네트워크 제어기(112)는 수십, 수백 또는 수천 개의 창 제어기(114)를 제어할 수 있다. 각각의 창 제어기(114)는 차례로 하나 이상의 전기변색 창(102)을 제어 및 구동할 수있다. 일부 구현예에서, 네트워크 제어기(112)는 전기변색 창의 최종 색조 상태 같은 고급 명령을 발행하며, 창 제어기는 이러한 명령을 수신한 후 색조 상태 전이를 적절히 유도하거나 색조 상태를 유지하기 위해 전기적 자극을 가하여 창을 직접 제어한다. 각 창 제어기(114)가 구동할 수 있는 전기변색 창(102)의 개수와 크기는 일반적으로 각각의 전기변색 창(102)를 제어하는 창 제어기(114)에 가해지는 부하의 전압 및 전류 특성에 따라 제한된다. 일부 구현 예에서, 각 창 제어기(114)가 구동할 수 있는 최대 창 크기는 원하는 시간 내에 전기변색 창(102)에서 원하는 광학 전이를 초래할 수 있는 전압, 전류 또는 전력 요구 사항에 의해 제한된다. 이러한 요구 사항은 결국 창 표면적의 함수이다. 일부 구현예에서, 이러한 관계는 비선형적이다. 예를 들어 전압, 전류 또는 전력 요구 사항은 전기변색 창(102)의 표면적에 따라 비선형적으로 증가할 수 있다. 예를 들어, 제1 전도 층(214)과 제2 전도 층(216)(예: 도 2a 참조)의 시트 저항은 제1 또는 제2 전도 층의 길이와 너비를 가로지르는 거리에 따라 비선형적으로 증가하므로, 일부 경우 관계는 최소한 어느 정도 비선형적이다. 그러나 일부 구현예에서, 크기와 모양이 동일한 여러 개의 전기변색 창(102)을 구동하는 데 필요한 전압, 전류 또는 전력 요구 사항 간의 관계는 구동되는 전기변색 창(102)의 개수에 직접적으로 정비례한다.
도 1b는 복수의 전기변색 창(102)을 제어하고 구동하기 위한 또 다른 예시적인 시스템(100)을 도시한다. 도 1b에 도시된 시스템(100)은 도 1a를 참조하여 도시 및 설명된 시스템(100)과 유사하다. 도 1a의 시스템과는 대조적으로, 도 1b에 도시된 시스템(100)에는 주 제어기(111)가 포함된다. 주 제어기(111)는 여러 개의 네트워크 제어기(112)와 함께 통신 및 기능하며, 이러한 각 네트워크 제어기(112)는 도 1a를 참조하여 설명된 것처럼, 복수의 창 제어기(114)의 주소를 지정할 수 있다. 일부 구현예에서, 주 제어기(111)는 고급 명령(예: 전기변색 창의 최종 색조 상태)을 네트워크 제어기(112)에 발행하며, 그러면 네트워크 제어기(112)는 이러한 명령을 해당하는 창 제어기(114)에 전달한다.
일부 구현예에서, 건물 또는 기타 구조물의 다양한 전기변색 창(102) 및/또는 안테나는 구역 또는 구역 그룹으로 유리하게 그룹화되며, 이러한 각 구역 또는 구역 그룹에는 전기변색 창(102)의 하위 세트가 포함된다. 예를 들어, 각각의 구역은 그 위치에 기반한 동일하거나 유사한 광학 상태로 착색되어야(또는 그렇지 않을 경우 전이되어야) 하는 건물의 특정 위치 또는 영역 내의 전기변색 창(102) 세트에 대응할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 4개의 면 또는 측면: 북쪽면, 남쪽면, 동쪽면 및 서쪽면을 가진 건물을 고려한다. 또한 건물은 10층이라고 고려한다. 이러한 설명적인(didactic) 예에서, 각각의 구역은 특정 층 상에 있는 그리고 4개의 면 중 특정 면 상에 있는 전기변색 창(102) 세트에 상응할 수 있다. 일부 구현예에서, 각 네트워크 제어기(112)는 하나 이상의 구역 또는 구역 그룹의 주소를 지정할 수 있다. 예를 들어, 주 제어기(111)는 특정 구역 또는 구역 그룹의에 대한 최종 색조 상태 명령을 각각의 하나 이상의 네트워크 제어기(112)에 발행할 수있다. 예를 들어, 최종 색조 상태 명령은 각 목표 구역의 추상적 식별을 포함할 수있다. 그러면 최종 색조 상태 명령을 수신하는 지정된 네트워크 제어기(112)는 해당 구역의 추상적 식별을 구역 내의 전기변색 창(102)에 적용될 전압 또는 전류 프로필을 제어하는 각각의 창 제어기(114)의 특정 네트워크 주소로 핑할 수 있다.
부가적 측면에서 보면 전기변색 창에는 예를 들어 하나 이상의 목적으로 구성된 안테나가 포함될 수 있으며, 착색이 목적인 창 구역은 안테나 관련 기능에 부합하거나 부합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 주 및/또는 네트워크 제어기는 착색이 목적인 두 개의 뚜렷이 다른 창 구역을 식별할 수 있다. 그 예로, 건물의 한쪽 면에 창문이 두 개가 있으며, 각 층에는 고객 선호도에 기반한 다양한 색조 알고리즘이 있다. 그와 동시에, 이러한 두 개의 착색 구역은 안테나 송신 및/또는 수신을 위한 단일 구역이거나, 기타 창을 포함하는 개별 또는 여러 구역으로서의 "안테나 구역"일 수 있다. 안테나-EC 유리는 착색 가능한 코팅 및 안테나의 뚜렷한 기능을 제공하여 광범위한 기능을 사용할 수 있도록 한다. 안테나는 착색 가능한 코팅 기능뿐만 아니라 본 출원서에서 더욱 상세하게 설명된 다른 기능도 수행할 수 있다.
광학적으로 스위칭 가능한 창 및 관련 안테나에 대한 네트워크 시스템의 측면은 2015년 10월 29일 출원된 미국 가출원 62/248,181에 추가적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다.
대다수의 경우, 광학적으로 스위칭 가능한 창은 건물 외피의 상당 부분을 형성하거나 점유할 수 있다. 예를 들어, 광학적으로 스위칭 가능한 창은 회사 건물, 다른 상업용 건물 또는 주거용 건물의 벽, 정면 및 심지어 지붕의 상당 부분을 형성할 수 있다. 다양한 구현예에서, 제어기들의 분산된 네트워크는 광학적으로 스위칭 가능한 창을 제어하는데 사용될 수 있다. 도 1c는 일부 구현예에 따라 창 안테나가 있는 복수의 IGU(302)를 제어하도록 작동 가능한, 예시적인 네트워크 시스템(300)의 블록도를 도시한다. 예를 들어, 각각의 IGU(302)는 도 4를 참조하여 위에서 설명한 IGU(100)와 동일하거나 유사할 수 있다. 네트워크 시스템(300)의 주 기능 중 하나는 IGU(302) 내의 ECD(또는 다른 광학적으로 스위칭 가능한 장치)의 광학 상태를 제어하거나 창 안테나의 송신 및/또는 수신 특성을 제어하는 것이다. 일부 구현예에서, 하나 또는 둘 이상의 창(302)은, 예를 들어, 각각의 창이 둘 또는 셋 이상의 독립적으로 제어 가능한 ECD 또는 구역을 포함하는 다중 구역 창일 수 있다. 다양한 구현예에서, 네트워크 시스템(300)은 IGU(302)에 제공된 전력 신호의 전기적 특성을 제어하도록 작동 가능하다. 예를 들어, 네트워크 시스템(300)은 IGU(302) 내의 EC에 인가된 전압을 제어하기 위해 착색 명령(본 명세서에는 "색조 명령"이라고도 함)을 생성 및 통신할 수 있다.
일부 구현예에서, 네트워크 시스템(300)의 다른 기능은 IGU(302)로부터 상태 정보(이하에서, "정보"는 "데이터"와 상호교환 가능하게 사용된다)를 획득하는 것이다. 예를 들어, 주어진 IGU에 대한 상태 정보는 IGU 내의 ECD(들)의 현재 색조 상태의 식별 또는 그에 관한 정보를 포함할 수 있다. 네트워크 시스템(300)은 또한 IGU(302) 상에 또는 IGU(302) 내에 통합되어 있는지, 또는 건물 내의, 건물 상의, 건물 주위의 다양한 다른 위치에 배치되었는지에 관계없이, 온도 센서, 포토 센서(본 명세서에서는 광 센서라고도 함), 습도 센서, 공기 흐름 센서 또는 점유 센서, 안테나와 같은 다양한 센서로부터 데이터를 수집하도록 작동 가능할 수 있다.
네트워크 시스템(300)은 다양한 능력 또는 기능을 갖는 임의의 적절한 개수의 분산형 제어기를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 다양한 제어기의 기능 및 배열은 계층적으로 정의된다. 예를 들어, 네트워크 시스템(300)은 복수의 분산형 창 제어기(WC)(304), 복수의 네트워크 제어기(NC)(306) 및 주 제어기(MC)(308)를 포함한다. 일부 구현예에서, MC(308)는 수십 또는 수백 개의 NC(306)와 통신하고 제어할 수 있다. 다양한 구현예에서, MC(308)는 하나 또는 둘 이상의 유선 또는 무선 링크(316)(이하 통칭하여 "링크(316)"라고 함)을 통해 NC(306)에 상위 레벨 명령을 내린다. 명령은 예를 들어, 각각의 NC(306)에 의해 제어되는 IGU(302)의 광학 상태에서 전이를 유발하는 색조 명령을 포함할 수 있다. 각각의 NC(306)는, 계속해서, 하나 또는 둘 이상의 유선 또는 무선 링크(314)(이하 통칭하여 "링크(314)"라 함)를 통해 다수의 WC(304)와 통신하고 제어할 수 있다. 예를 들어, 각각의 NC(306)는 수십 또는 수백 개의 WC(304)를 제어할 수 있다. 각각의 WC(304)는, 계속해서, 하나 또는 둘 이상의 유선 또는 무선 링크(312) (이하 통칭하여 "링크(312)"라 함)를 통해 하나 또는 둘 이상의 각각의 IGU(302)와 통신하거나, 구동하거나 달리 제어할 수 있다.
MC(308)는 색조 명령, 상태 요청 명령, 데이터(예를 들어, 센서 데이터) 요청 명령 또는 다른 명령을 포함하는 통신을 발행할 수 있다. 일부 구현예에서, MC(308)는 특정의 미리 지정된 시각 (년 또는 요일에 따라 변할 수 있음)에, 또는 (예를 들어, 획득된 센서 데이터, 또는 애플리케이션 또는 사용자에 의해 개시된 요청의 수령에 기초하여 또는 이러한 센서 데이터와 이러한 요청의 조합에 의해 결정되는) 특정 이벤트, 조건 또는 이벤트 또는 조건의 조합의 검출에 기초하여 주기적으로 이러한 통신을 발행할 수 있다. 일부 구현예에서, MC(308)가 하나 또는 둘 이상의 IGU(302)의 세트에서 색조 상태 변화를 일으키기로 결정하면, MC(308)는 원하는 색조 상태에 상응하는 색조 값을 생성 또는 선택한다. 일부 구현예에서, IGU(302) 세트는 제1 프로토콜 식별자(ID)(예를 들어, BACnet ID)와 연관된다. MC(308)는 이후 제1 통신 프로토콜(예를 들어, BACnet 호환 프로토콜)에 의해 링크(316)를 거쳐 색조 값 및 제1 프로토콜 ID를 포함하는 통신 - 본 명세서에서 "주 색조 명령"으로 언급됨 - 을 생성하고 전송한다. 일부 구현예에서, MC(308)는 특정 NC(306)에 주 색조 명령을 보내며, 특정 NC는 특정한 하나 또는 둘 이상의 WC(304)를 제어하며, 계속해서 특정 WC는 전이될 IGU(302) 세트를 제어한다. NC(306)는 색조 값 및 제1 프로토콜 ID를 포함하는 주 색조 명령을 수신하고, 제1 프로토콜 ID를 하나 또는 둘 이상의 제2 프로토콜 ID로 매핑한다. 일부 구현예에서, 제2 프로토콜 ID 각각은 WC(304) 중 상응하는 하나를 식별한다. NC(306)는 이어서 제2 통신 프로토콜에 의해 링크(314)를 거쳐 식별된 WC(304) 각각에 색조 값을 포함하는 부 색조 명령을 전송한다. 일부 구현예에서, 부 색조 명령을 수신하는 각각의 WC(304)는, 이후 색조 값에 기초하여 내부 메모리로부터 전압 또는 전류 프로파일을 선택하여 그 각각의 연결된 IGU(302)를 색조 값과 일치하는 색조 상태로 구동한다. 각각의 WC(304)는 이후 전압 또는 전류 프로파일을 인가하기 위해 전압 또는 전류 신호를 생성하여 링크(312)를 거쳐 그 각각의 연결된 IGU(302)에 제공한다.
일부 구현예에서, 다양한 IGU(302)는 EC 창의 구역으로 유리하게 그룹화될 수 있으며, 각각의 구역은 IGU(302)의 하위 세트를 포함한다. 일부 구현예에서, IGU(302)의 각 구역은 하나 또는 둘 이상의 각 NC(306) 및 이들 NC(306)에 의해 제어되는 하나 또는 둘 이상의 각 WC(304)에 의해 제어된다. 일부 보다 구체적인 구현예에서, 각각의 구역은 단일 NC(306) 및 단일 NC(306)에 의해 제어되는 둘 또는 셋 이상의 WC(304)에 의해 제어될 수 있다. 다른 말로 하면, 구역은 IGU(302)의 논리적 그룹을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 각각의 구역은 그 위치에 기초하여 함께 구동되는 건물의 특정 위치 또는 영역 내의 IGU(302) 세트에 대응할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 4개의 면 또는 측면: 북쪽면, 남쪽면, 동쪽면 및 서쪽면을 가진 건물을 고려한다. 또한 건물은 10층이라고 고려한다. 이러한 설명적인(didactic) 예에서, 각각의 구역은 특정 층 상에 있는 그리고 4개의 면 중 특정 면 상에 있는 전기변색 창(100) 세트에 상응할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 각각의 구역은 하나 또는 둘 이상의 물리적 특성(예를 들어, 크기 또는 사용년수와 같은 장치 파라미터)을 공유하는 IGU(302) 세트에 상응할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, IGU(302)의 구역은 예를 들어 보안 지정 또는 비즈니스 체계와 같은 하나 또는 둘 이상의 비 물리적 특성에 기초하여 그룹화될 수 있다(예를 들어, IGU(302) 경계 관리자(bounding manager) 사무실은 하나 또는 둘 이상의 구역으로 그룹화될 수 있는 반면, IGU(302) 경계 비 관리자(non-manager) 사무실은 하나 또는 둘 이상의 다른 구역으로 그룹화될 수 있다).
일부 그러한 구현예에서, 각각의 NC(306)는 하나 또는 둘 이상의 각 구역의 각각에서 IGU(302) 모두를 다룰 수 있다. 예를 들어, MC(308)는 목표 구역을 제어하는 NC(306)에 주 색조 명령을 발행할 수 있다. 주 색조 명령은 목표 구역의 추상적 식별(abstract identification)(이하, "구역 ID"라고도 함)을 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현예에서 구역 ID는 위의 예에서 방금 설명한 것과 같은 제1 프로토콜 ID일 수 있다. 그러한 경우에, NC(306)는 색조 값 및 구역 ID를 포함하는 주 색조 명령을 수신하고, 구역 ID를 구역 내의 WC(304)와 연관된 제2 프로토콜 ID에 매핑한다. 일부 다른 구현예에서 구역 ID는 제1 프로토콜 ID보다 높은 수준의 추출(abstraction)일 수 있다. 그러한 경우에, NC(306)는 먼저 구역 ID를 하나 또는 둘 이상의 제1 프로토콜 ID에 매핑하고, 이어서 제1 프로토콜 ID를 제2 프로토콜 ID로 매핑할 수 있다. 본 출원서에 제시된 네트워크 예시는 광학적으로 착색 가능한 창을 제어하기 위한 색조 명령에 관한 것이지만, 해당 예시는 IGU와 관련된 창 안테나에서 안테나 동작을 제어하기 위한 명령에 관한 것으로도 이해하여야 한다.
네트워크와의 사용자 또는 제3자 상호 작용
일부 구현예에서, MC(308)는 하나 또는 둘 이상의 유선 또는 무선 링크(318)(이하 "링크(318)"라 함)를 통해서 하나 또는 둘 이상의 외향 네트워크(310)(이하 통칭하여 "외향 네트워크(310)"라 함)에 결합된다. 일부 그러한 구현예에서, MC(308)는 획득된 상태 정보 또는 센서 데이터를 외향 네트워크(310)에 있거나 이에 의해 접근 가능한 원격 컴퓨터, 모바일 장치, 서버, 데이터베이스에 통신할 수 있다. 일부 구현예에서, 그러한 원격 장치 내에서 실행하는, 제3 자 애플리케이션 또는 클라우드 기반 애플리케이션을 포함하는, 다양한 애플리케이션은 MC(308)로부터의 데이터에 접근할 수 있거나 MC(308)에 데이터를 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 권한이 있는 사용자 또는 애플리케이션은 네트워크(310)를 통해 MCU(308)에 다양한 IGU(302)의 색조 상태를 변경하기 위한 요청을 통신할 수 있다. 일부 구현예에서, MC(308)는 색조 명령을 발행하기 전에 (예를 들어, 전력 고려 사항에 기초하여 또는 사용자가 적절한 권한을 가지고 있는지 여부에 기초하여) 요청을 승인할지 여부를 먼저 결정할 수 있다.이후 MC(308)은, 연관된 IGU(302)에서 색조 상태 전이를 일으키기 위하여, 색조 값을 계산, 결정, 선택 또는 달리 생성하고, 주 색조 또는 기타 명령으로 색조 값을 전송할 수 있다.
예를 들어 사용자는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 또는 모바일 장치(예를 들어, 스마트 폰)와 같은 컴퓨팅 장치로부터 그러한 요청을 제출할 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 사용자의 컴퓨팅 장치는 MC(308)와, 그리고 일부 경우에는, MC(308) 내에서 실행하는 주 제어기 애플리케이션과 통신할 수 있는 클라이언트 측 애플리케이션을 실행할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 클라이언트 측 애플리케이션은 MC(308)와 동일하거나 상이한 물리적 장치 또는 시스템에서 개별 애플리케이션과 통신할 수 있으며, 이는 이후 원하는 색조 상태 변경을 실행하도록 주 제어기 애플리케이션과 통신한다. 일부 구현예에서, 주 제어기 애플리케이션 또는 다른 개별 애플리케이션은 사용자에 의해 제출된 요청에 권한을 부여하기 위해 사용자를 인증하는데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 사용자는 IGU(302)가 착색되도록 하거나 안테나를 특정한 방식으로(예: Wi-Fi 서비스 활성화하기) 제어하도록 선택할 수 있으며, 클라이언트 측 애플리케이션을 통해 방 번호를 입력함으로써 선택 사항을 MC(308)에 알릴 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일부 구현예에서, 사용자의 모바일 장치 또는 다른 컴퓨팅 장치는 다양한 WC(304)와 무선으로 통신할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 모바일 장치 내에서 실행하는 클라이언트 측 애플리케이션은 색조 상태 제어 신호를 포함하는 무선 통신을 WC(304)에 전송하여 WC(304)에 연결된 각 IGU(302)의 색조 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 클라이언트 측 애플리케이션을 사용하여 사용자가 점유하는(또는 장래에 사용자 또는 다른 사람들이 점유할) 방에 인접하는(adjoining) IGU(302)의 색조 또는 기타 상태를 유지하거나 변경할 수 있다. 이러한 무선 통신은 다양한 무선 네트워크 토폴로지 및 프로토콜(도 6에 WC(600)를 참조하여 아래에 보다 자세히 설명됨)을 사용하여 생성, 포맷 또는 전송될 수 있다.
일부 그러한 구현예에서, 사용자의 모바일 장치(또는 다른 컴퓨팅 장치)로부터 각각의 WC(304)로 전송된 제어 신호는 각각의 NC(306)로부터 WC(304)가 이전에 수신한 색조 또는 기타 값을 무효로 할 수 있다. 즉, WC(304)는 색조 값에 기초하기보다는 사용자의 컴퓨팅 장치로부터의 제어 신호에 기초하여 IGU(302)에 인가된 전압을 제공할 수 있다. 예를 들어, WC(304)에 저장되어 WC(304)에 의해 실행되는 제어 알고리즘 또는 규칙 세트는 권한이 있는 사용자의 컴퓨팅 장치로부터의 하나 또는 둘 이상의 제어 신호가 NC(306)로부터 수신된 색조 값보다 우선한다는 것을 지시할 수 있다. 수요가 많은 경우와 같이, 일부 다른 경우에는, NC(306)로부터의 색조 값과 같은 제어 신호가 사용자의 컴퓨팅 장치로부터 WC(304)가 수신한 임의의 제어 신호보다 우선할 수 있다. 일부 다른 경우에, 제어 알고리즘 또는 규칙 세트는 오직 특정 사용자 또는 사용자 그룹이나 계층으로부터의 색조 전환(override)이 그러한 사용자에게 승인된 허가 뿐만 아니라, 일부 경우에는, IGU(302)의 위치나 시각을 포함하는 다른 인자에 기초하여 우선할 수 있다는 것을 지시할 수 있다.
일부 구현예에는, 권한이 있는 사용자의 컴퓨팅 장치로부터의 제어 신호의 수신에 기초하여, MC(308)는, 일부 경우에는 전력도 또한 효율적으로 사용하면서, 통상적인 사용자에게 바람직한 조명 상태를 제공하는 색조 값을 계산, 결정, 선택 또는 달리 생성하기 위하여 공지된 파라미터의 조합에 관한 정보를 이용할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, MC(308)는 컴퓨팅 장치를 통해 색조 또는 기타 상태 변경을 요청한 특정 사용자에 의해 또는 그에 대해 정의된 사전 설정된 선호도에 기초하여 색조 또는 기타 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 색조 또는 기타 상태 변경을 요청하기 위하여 암호를 입력하거나 다른 방법으로 로그인하거나 인증을 얻도록 요청될 수 있다. 그러한 경우에, MC(308)는 패스워드, 보안 토큰에 기초하여, 또는 특정 모바일 장치 또는 다른 컴퓨팅 장치의 식별자에 기초하여 사용자의 신원을 결정할 수 있다. 사용자의 신원을 결정한 후, MC(308)는 사용자에 대해 사전 설정된 선호도를 검색하고, 미리 설정된 선호도를 단독으로 또는 다른 파라미터 (예를 들어, 전력 고려 사항 또는 다양한 센서로부터의 정보)와 조합하여 사용하여, 각각의 IGU(302)를 착색하는데 사용하기 위한 색조 값을 생성 및 전송할 수 있다.
벽 장치
일부 구현예에서, 네트워크 시스템(300)은 벽 스위치, 조광기(dimmer) 또는 기타 색조-상태-제어 장치를 또한 포함할 수 있다. 이러한 장치가 벽-장착형 구현예로 한정될 필요는 없지만(예를 들어, 이러한 장치는 또한 천정이나 바닥에 위치되거나, 또는 책상 또는 회의 테이블 상에 또는 그 내에 통합될 수도 있다), 이하에서 이러한 장치는 통칭하여 "벽 장치"로서 또한 언급된다. 예를 들어, 건물의 사무실, 회의실 또는 다른 방의 일부 또는 전부는 인접하는 IGU(302)의 색조 상태를 제어하는데 사용하기 위한 벽 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 방에 인접하는 IGU(302)는 구역으로 그룹화될 수 있다. 각각의 벽 장치는, 방에 인접하는 IGU(302)의 색조 상태 또는 다른 기능이나 파라미터를 제어하기 위해, 최종 사용자(예를 들어, 각 방의 점유자)에 의해 작동될 수 있다. 예를 들어, 하루 중의 특정 시간에, 인접하는 IGU(302)는 (예를 들어, AC 냉각 요건을 감소시키기 위해) 어두운 상태로 착색되어 외부로부터 방으로 들어가는 광 에너지의 양을 감소시킬 수 있다. 이제 사용자가 방을 사용하기를 원한다고 가정해본다. 다양한 구현예에서, 사용자는 제어 신호를 통신하도록 벽 장치를 작동시켜, 어두운 상태로부터 더 밝은 색조 상태로의 색조 상태 전이를 유발할 수 있다.
일부 구현예에서, 각각의 벽 장치는, 사용자가 특정 색조 상태를 선택하거나 방에 인접하는 IGU(302)의 현재 색조 레벨을 증가 또는 감소시킬 수 있게 하는 하나 또는 둘 이상의 스위치, 버튼, 조광기, 다이얼 또는 다른 물리적 사용자 인터페이스 제어기를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 벽 장치는 (예를 들어, 가상 버튼을 선택하거나, 드롭다운 메뉴로부터 선택하거나, 색조 레벨 또는 착색 백분율을 입력함으로써) 사용자가 특정 색조 상태를 선택하거나 (예를 들어, "어둡게하기" 가상 버튼을 선택하거나 "밝게 하기" 가상 버튼을 선택하거나 가상 다이얼을 돌리거나 가상 바를 슬라이딩함으로써) 색조 상태를 변경할 수 있게 하는 터치 스크린 인터페이스를 갖는 디스플레이를 포함할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 벽 장치는 사용자가 스마트 폰, 멀티미디어 장치, 태블릿 컴퓨터 또는 다른 휴대용 컴퓨팅 장치 (예를 들어, 캘리포니아 쿠퍼티노 소재 애플 인코포레이티드에서 생산된 아이폰(IPHONE), 아이팟(IPOD) 또는 아이패드(IPAD))와 같은 휴대용 장치를 물리적으로 및 통신 가능하게 도킹시킬 수 있게 하는 도킹 인터페이스를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 사용자는 휴대용 장치로의 입력을 통해 착색 레벨을 제어할 수 있으며, 이어서 이러한 입력은 도킹 인터페이스를 통해 벽 장치에 의해 수신되고, 이어서 MC(308), NC(306) 또는 WC(304)에 통신된다. 이러한 구현예에서, 휴대용 장치는 벽 장치에 의해 제공된 API와 통신하기 위한 애플리케이션을 포함할 수 있다.
예를 들어, 벽 장치는 색조 상태 변화에 대한 요청을 MC(308)에 전송할 수 있다. 일부 구현예에서, MC(308)는 먼저 (예를 들어, 전력 고려 사항에 기초하거나 사용자가 적절한 인증/허가를 가졌는지 여부에 기초하여) 요청을 승인할지 여부를 결정할 수 있다. 그 다음, MC(308)는 인접하는 IGU(302)에서 색조 상태 전이를 유발하기 위해 색조 값을 계산, 결정, 선택, 또는 달리 생성하여 주 색조 명령으로 색조 값을 전송할 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 각각의 벽 장치는 하나 또는 둘 이상의 유선 링크를 통해(예를 들어, CAN 또는 이더넷 지원 라인과 같은 통신 라인을 거쳐서 또는 전력 라인 통신 기술을 사용하는 전력 라인을 거쳐서) MC(308)와 연결될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 각각의 벽 장치는 하나 또는 둘 이상의 무선 링크를 통해 MC(308)와 연결될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 벽 장치는 소비자가 직접 사용하는 네트워크(customer-facing network)와 같은 외향 네트워크(310)와 (하나 또는 둘 이상의 유선 또는 무선 연결을 통해) 연결될 수 있으며, 외향 네트워크는 계속해서 링크(318)를 통해 MC(308)와 통신한다. 벽 장치는 단독으로 또는 안테나가 구성된 전기변색 창을 함께 사용하여 셀룰러 신호 리피터로서의 역할을 할 수 있다.
일부 구현예에서, MC(308)는 벽 장치를 IGU(302)와 연관시키는 사전 프로그래밍되거나 발견된 정보에 기초하여 벽 장치와 연관된 IGU(302)를 식별할 수 있다. 일부 구현예에서, MC(308)에 저장되고 MC(308)에 의해 실행되는 제어 알고리즘 또는 규칙 세트는 벽 장치로부터의 하나 또는 둘 이상의 제어 신호가 MC(308)에 의해 이전에 생성된 색조 값보다 우선한다는 것을 지시할 수 있다. 높은 수요(예를 들어, 고전력 요구)와 같은 일부 다른 경우에, MC(308)에 저장되고 MC(308)에 의해 실행되는 제어 알고리즘 또는 규칙 세트는 MC(308)에 의해 이전에 생성된 색조 값이 벽 장치에서 수신한 모든 제어 신호에 우선한다는 것을 지시할 수 있다.
일부 다른 구현예 또는 경우에서, 벽 장치로부터의 색조-상태-변경 요청 또는 제어 신호의 수신에 기초하여, MC(308)는, 일부 경우에는 전력 고려 사항도 유념하면서, 통상적인 사용자에게 바람직한 조명 상태를 제공하는 색조 값을 생성하기 위하여 공지된 파라미터의 조합에 관한 정보를 이용할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, MC(308)는 벽 장치를 통해 색조 상태 변경을 요청한 특정 사용자에 의해 또는 이 사용자에 대해 정의된 사전 설정된 선호도에 기초하여 색조 값을 생성할 수 있다. 예를 들어 사용자는 벽 장치에 대한 액세스를 얻기 위하여, 벽 장치에 암호를 입력하거나 IBUTTON 또는 기타 1-와이어(1-Wire) 장치와 같은 보안 토큰 또는 보안 포브(security fob)를 사용해야 할 필요가 있을 수 있다. 이러한 경우에, MC(308)는 패스워드, 보안 토큰 또는 보안 포브에 기초하여 사용자의 신원을 결정하고, 사용자에 대한 사전 설정된 선호도를 검색하고, 사전 설정된 선호도를 단독으로 또는 다른 파라미터(예를 들어, 전력 고려 사항 또는 다양한 센서로부터의 정보)와 조합으로 사용하여 각각의 IGU(302)에 대한 색조 값을 계산, 결정, 선택 또는 달리 생성할 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 벽 장치는 색조 상태 변경 요청을 적절한 NC(306)에 전송할 수 있으며, NC는 그 요청 또는 요청에 기초한 통신을 MC(308)에 통신한다. 예를 들어, 각각의 벽 장치는 MC(308)에 대해 방금 설명한 것들과 같은 하나 또는 둘 이상의 유선 링크를 통해 또는 (이하에서 설명되는 것과 같은) 무선 링크를 통해 상응하는 NC(306)와 연결될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 벽 장치는 적절한 NC(306)에 요청을 전송할 수 있으며, NC 자체는 이후 이전에 MC(308)로부터 수신된 주 색조 명령 또는 NC(306)에 의해 이전에 생성된 주 또는 부 색조 명령을 무효화할지 여부를 결정한다(아래 설명된 바와 같이, NC(306)는 일부 구현예에서 MC(308)로부터 색조 명령을 먼저 수신하지 않고 색조 명령을 생성할 수 있다). 일부 다른 구현예에서, 벽 장치는 인접한 IGU(302)를 제어하는 WC(304)에 요청 또는 제어 신호를 직접 통신할 수 있다. 예를 들어, 각각의 벽 장치는 MC(308)에 대해 방금 설명한 것들과 같은 하나 또는 둘 이상의 유선 링크를 통해 또는 (도 6의 WC(600)를 참고하여 이하에서 설명되는 것과 같은) 무선 링크를 통해 상응하는 WC(304)와 연결될 수 있다.
일부 특정 구현예에서, NC(306)는 벽 장치로부터의 제어 신호가 NC(306)에 의해 이전에 생성된 색조 값보다 우선 순위를 가져야 하는지 여부를 결정한다. 전술한 바와 같이, 일부 구현예에서, 벽 장치는 NC(306)와 직접 통신할 수 있다. 그러나, 일부 다른 구현예에서, 벽 장치는 MC(308)에 직접 또는 WC(304)에 직접 요청을 통신할 수 있으며, 이는 계속해서 그 요청을 NC(306)에 통신한다. 또 다른 구현예에서, 벽 장치는 (건물 소유자 또는 운영자에 의해 관리되는 네트워크와 같이) 고객이 직접 사용하는 네트워크로 요청을 통신할 수 있으며, 이는 계속해서 요청(또는 이에 기초한 요청)을 NC(306)에 직접 또는 MC(308)를 통해 간접적으로 전달한다. 일부 구현예에서, NC(306)에 저장되어 NC(306)에 의해 실행되는 제어 알고리즘 또는 규칙 세트는 벽 장치로부터의 하나 또는 둘 이상의 제어 신호가 NC(306)에 의해 이전에 생성된 색조 값보다 우선한다는 것을 지시할 수 있다. 높은 수요(예를 들어, 고전력 요구)와 같은 일부 다른 경우에, NC(306)에 저장되고 NC(306)에 의해 실행되는 제어 알고리즘 또는 규칙 세트는 NC(306)에 의해 이전에 생성된 색조 값이 벽 장치로부터 수신한 모든 제어 신호에 우선한다는 것을 지시할 수 있다.
MC(308)를 참조하여 전술한 바와 같이, 일부 다른 구현예에서, 벽 장치로부터의 색조-상태-변경 요청 또는 제어 신호의 수신에 기초하여, NC(306)는, 일부 경우에는 전력 고려 사항도 유념하면서, 통상적인 사용자에게 바람직한 조명 상태를 제공하는 색조 값을 생성하기 위하여 공지된 파라미터의 조합에 관한 정보를 이용할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, NC(306)는 벽 장치를 통해 색조 상태 변경을 요청한 특정 사용자에 의해 또는 이 사용자에 대해 정의된 사전 설정된 선호도에 기초하여 색조 값을 생성할 수 있다. MC(308)를 참조하여 전술한 바와 같이, 사용자는 벽 장치에 대한 액세스를 얻기 위하여, 벽 장치에 암호를 입력하거나 IBUTTON 또는 기타 1-와이어(1-Wire) 장치와 같은 보안 토큰 또는 보안 포브를 사용할 필요가 있을 수 있다. 이러한 경우에, NC(306)는 MC(308)와 통신을 수행하여 패스워드, 보안 토큰 또는 보안 포브에 기초하여 사용자의 신원을 결정하고, 사용자에 대한 사전 설정된 선호도를 검색하고, 사전 설정된 선호도를 단독으로 또는 다른 파라미터(예를 들어, 전력 고려 사항 또는 다양한 센서로부터의 정보)와 조합으로 사용하여 각각의 IGU(302)에 대한 색조 값을 계산, 결정, 선택 또는 달리 생성할 수 있다.
일부 구현예에서, MC(308)는 외부 데이터베이스(또는 "데이터 저장소" 또는 "데이터 웨어하우스")(320)에 결합된다. 일부 구현예에서, 데이터베이스(320)는 유선 하드웨어 링크(322)를 통해 MC(308)와 결합된 로컬 데이터베이스일 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 데이터베이스(320)는 내부 사설 네트워크를 통해 또는 외향 네트워크(310)를 거쳐 MC(308)에 의해 액세스 가능한 클라우드 기반 데이터베이스 또는 원격 데이터베이스일 수 있다. 일부 구현예에서, 다른 컴퓨팅 장치, 시스템 또는 서버가 또한, 예를 들어 외향 네트워크(310)를 거쳐, 데이터베이스(320)에 저장된 데이터를 판독하기 위한 액세스를 가질 수 있다. 추가적으로, 일부 구현예에서는, 하나 또는 둘 이상의 제어 애플리케이션 또는 제3 자 애플리케이션이 또한 외향 네트워크(310)를 통해 데이터베이스에 저장된 데이터를 판독하기 위한 액세스를 가질 수 있다. 일부 경우에, MC(308)는 MC(308)에 의해 발행된 색조 값을 포함하는 모든 색조 명령의 기록을 데이터베이스(320)에 저장한다. MC(308)는 또한 상태 및 센서 데이터를 수집하여 데이터베이스(320)에 저장할 수 있다. 그러한 경우에, WC(304)는 IGU(302)로부터 센서 데이터 및 상태 데이터를 수집하여, 링크(316)를 거쳐 MC(308)에 통신하기 위해 센서 데이터 및 상태 데이터를 링크(314)를 거쳐 각각의 NC(306)에 통신할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, NC(306) 또는 MC(308) 자체는 또한 건물 내의 광 센서, 온도 센서 또는 점유 센서 뿐만 아니라 건물 상에, 주위에 또는 다른 외부에(예를 들어, 건물 옥상에) 위치된 광 센서 또는 온도 센서와 같은 다양한 센서에 연결될 수 있다. 일부 구현예에서, NC(306) 또는 WC(304)는 또한 상태 또는 센서 데이터를, 저장을 위해 데이터베이스(320)에 직접 전송할 수 있다.
다른 시스템 또는 서비스와의 통합
일부 구현예에서, 네트워크 시스템(300)은 또한 현대의 난방, 환기 및 공기 조절(HVAC) 시스템, 실내 조명 시스템, 보안 시스템 또는 전력 시스템과 함께, 전체 건물 또는 건물의 캠퍼스를 위한 통합된 그리고 효율적인 에너지 제어 시스템으로서 기능하도록 설계될 수 있다. 네트워크 시스템(300)의 일부 구현예는 빌딩 관리 시스템(BMS)(324)과의 통합에 적합하다. BMS는 넓게는, 건물 내에 설치되어, (로(furnace) 또는 기타 히터, 에어컨, 송풍기 및 통풍구를 포함하는) HVAC 시스템, 조명 시스템, 전력 시스템, 엘리베이터, 방화 시스템, 및 보안 시스템과 같은 건물의 기계적 및 전기적 설비를 모니터하고 제어할 수 있는 컴퓨터 기반 제어 시스템이다. BMS에는 거주자가 또는 건물 관리자 또는 다른 감독자가 설정한 선호도에 따라 건물 내의 상태를 유지하기 위한 하드웨어 및 관련 펌웨어 및 소프트웨어가 포함될 수 있다. 이 소프트웨어는 예를 들어 인터넷 프로토콜 또는 공개 표준을 기반으로 할 수 있다. BMS는 통상적으로 대형 건물 내에 사용될 수 있으며, 여기서 이는 빌딩 내의 환경을 제어하는 기능을 한다. 예를 들어, BMS는 건물 내의 조명, 온도, 이산화탄소 레벨 및 습도를 제어할 수 있다. 건물 환경을 제어하기 위해, BMS는 규칙에 따라 또는 조건에 응답하여 다양한 기계 및 전기 장치를 켜고 끌 수 있다. 이러한 규칙 및 조건은, 예를 들어, 건물 관리자 또는 감독자가 선택하거나 지정할 수 있다. BMS의 한가지 기능은 난방 및 냉방 에너지 손실 및 비용을 최소화하면서 건물 거주자에게 편안한 환경을 유지하는 것일 수 있다. 일부 구현예에서, BMS는, 예를 들어, 에너지를 아끼고 건물 운영 비용을 낮추기 위해, 다양한 시스템 간의 시너지를 모니터하고 제어할 뿐만 아니라 최적화하도록 구성될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 네트워크 시스템(300)의 일부 구현예는스마트 온도조절장치 서비스, 경보 서비스(예를 들면, 화재 감지), 보안 서비스 또는 기타 기기 자동화 서비스와의 통합에 적합하다. 가정 자동화 서비스의 일례로는 캘리포니아 팔로 알토 소재의 네스트 랩(Nest Labs)에서 만든 NEST® (NEST®는 캘리포니아 마운틴 뷰 소재의 구글 인코포레이티드(Google Inc.)의 등록 상표이다)가 있다. 본 명세서에 사용될 때, BMS에 대한 언급은 일부 구현예에서 그러한 다른 자동화 서비스를 또한 포함하거나 대체될 수 있다.
일부 구현예에서, MC(308) 및 BMS(324)와 같은 개별 자동화 서비스는 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)를 통해 통신할 수 있다. 예를 들어, API는 MC(308) 내의 주 제어기 애플리케이션(또는 플랫폼)과 함께, 또는 BMS(324) 내의 빌딩 관리 애플리케이션(또는 플랫폼)과 함께 실행할 수 있다. MC(308) 및 BMS(324)는 하나 또는 둘 이상의 유선 링크(326)를 거쳐 또는 외향 네트워크(310)를 통해 통신할 수 있다. 일부 경우에, BMS(324)는 MC(308)에 IGU(302)를 제어하기 위한 명령을 통신할 수 있으며, MC는 이후 적절한 NC(306)으로 주 색조 명령을 생성 및 전송한다. 일부 구현예에서, NC(306) 또는 WC(304)는 또는 유선/하드웨어 링크를 통하거나 무선 데이터 링크를 통해 무선으로 하건 간에) BMS(324)와 직접 통신할 수도 있다. 일부 구현예에서, BMS(324)는 또한 MC(308), NC(306) 및 WC(304) 중 하나 또는 둘 이상에 의해 수집된 센서 데이터, 상태 데이터 및 연관된 타임스탬프 데이터와 같은 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, MC(308)는 네트워크(310)를 거쳐 그러한 데이터를 공개할 수 있다. 이러한 데이터가 데이터베이스(320)에 저장되는 일부 다른 구현예에서, BMS(324)는 데이터베이스(320)에 저장된 데이터의 일부 또는 전부에 대한 액세스를 가질 수 있다.
창 제어기
창을 제어하는 데 사용되는 제어기는 View, Inc.의 다양한 특허 및 출원서에 설명되어 있다. 이러한 출원서의 예시에는 2015년 10월 29일 출원된 미국 가출원 제62/248,181호, 2014년 11월 24일 출원된 미국 가출원 제62/085,179호, 2012년 4월 17일 출원된 미국 가출원 제13/449,248호, 2012년 4월 17일 출원된 미국 가출원 제13/449,251호가 포함되며, 상기 특허 출원은 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다.
도 1d는 안테나를 제어하기 위한 로직 및 기타 기능(예: 안테나 안팎으로 전자기 복사 신호 송신 및/또는 수신)이 포함될 수 있는 예시적인 창 제어기(199)를 도시한다. 제어기(199)는 저전압을 (1) IGU에 속한 EC 라이트의 EC 장치 및/또는 (2) 창 안테나의 전력 요구 사항으로 변환하도록 구성된 전력 변환기를 포함한다. 이 전력은 일반적으로 드라이버 회로(전력 드라이버)를 통해 EC 장치에 공급된다. 특정 실시예에서, 제어기(199)에는 중복 전력 드라이버가 있으므로 하나가 고장날 경우, 백업이 존재하며 제어기를 교체하거나 수리할 필요가 없다. 창 안테나용 전력 드라이버를 포함할 수 있는 트랜시버 로직이 제어기(199)에 포함될 수 있다. 명시적으로 도시되지는 않았지만, 도시된 전력 드라이버 중 하나는 지정된 신호를 송신하기 위해 창 안테나 전극을 구동하도록 구성될 수 있다.
제어기(199)에는 원격 제어기(도 1d에 "주 제어기"로 도시됨) 안팎으로 명령을 수신 및 전송하기 위한 통신 회로(도 1d에 "통신"으로 표시됨)도 포함된다. 통신 회로는 로컬 논리 소자(예: 마이크로제어기) 안팎으로 입력을 수신 및 전송하는 역할도 수행한다. 특정 실시예에서, 전력 라인은 예를 들어 이더넷과 같은 프로토콜을 통해 통신을 전송 및 수신하는 데에도 사용된다. 마이크로제어기에는 예를 들어, 하나 이상의 센서 및/또는 사용자로부터 수신된 입력에 기반하여 하나 이상의 EC 라이트를 제어하기 위한 로직이 포함된다. 이 예시에서, 센서(1-3)는 예를 들어 제어기(199) 외부에 있거나 창 프레임 안에 또는 창 프레임과 인접한 곳에 있다. 또는 센서가 존재할 경우, 센서는 이를테면 건물의 옥상처럼 멀리 떨어진 곳에 배치되기도 한다. 특정 실시예에서, 제어기에는 하나 이상의 내부 센서가 있다. 예를 들어, 제어기(199)에는 대안적으로 "온보드" 센서(4 및 5)가 포함될 수도 있다. 특정 실시예에서, 제어기는 EC 장치를 센서로서 사용한다. 예를 들어, EC 장치를 통해 하나 이상의 전기 펄스를 전송하고 피드백을 분석하여 얻은 전류-전압(I/V) 데이터를 사용하는 방식이다. 이러한 유형의 감지 기능은 발명의 명칭이 "다중 상태 창을 위한 다목적 제어기(Multipurpose Controller for Multistate Windows)"이고 Brown 외 다수가 발명가로 명명된 미국 가출원 출원서 일련 번호 13/049,756에 설명되어 있으며, 그 내용은 그 전체가 모든 목적을 위해 참조에 의해 본 출원서에 통합된다. 창 조립체에는 PV 셀이 포함될 수도 있으며, 제어기는 PV 셀을 전력을 생성하기 위해서뿐만 아니라, 광센서로도 사용할 수 있다. 마이크로제어기에는 창 안테나 기능을 제어하기 위한 로직이 포함될 수도 있다.
특정 실시예에서, 제어기는 하나 이상의 제어 기능을 수행하기 위해 프로그래밍되거나 하드코딩된 칩, 카드 또는 적절한 로직이 포함된 보드를 포함한다. 제어기(199)의 전력 및 통신 기능은 예를 들어, 프로그래밍 가능한 논리 소자(PLD) 칩, 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(FPGA) 또는 유사한 장치와 같은 단일한 칩 안에 결합할 수 있다. 이러한 집적 회로는 하나의 프로그래밍 가능한 칩 안에 로직, 제어 및 전력 기능을 결합할 수 있다. 특정 실시예에서 EC 창(또는 IGU)에 EC 페인이 2개가 있을 경우, 각각 2개의 EC 페인을 개별적으로 제어하도록 로직이 구성된다. 로직은 IGU 상에 배치된 하나 이상의 안테나의 송신 및/또는 수신을 제어할 수도 있다. 특정 실시예에서, 각각 두 개의 EC 페인 및 창 안테나(선택 사항)의 기능은 시너지를 내는 방식으로 제어되므로, 각각의 장치가 다른 장치를 보완하도록 제어된다. 예를 들어, 원하는 수준의 빛 전송, 열 절연 효과, 안테나 신호 송신 및/또는 기타 특성은 각각의 개별 장치 및/또는 안테나의 상태를 조합하는 방식을 통해 제어된다. 예를 들어, 하나의 EC 장치는 착색 상태가 존재할 수 있는 반면, 다른 하나는 저항 가열에 사용된다(예: 장치의 투명 전극을 통해). 다른 예시에서, 두 개의 EC 장치의 착색 상태는 결합된 투과율이 원하는 결과가 되도록 제어된다.
제어기(199)에는 제어 및 전력 공급 기능과 같은 무선 기능이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 무선 제어(예: RF 및/또는 IR)는 물론 무선 통신(예: Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, EnOcean, LiFi(Light Fidelity) 등)을 사용하여 마이크로제어기에 명령을 전송할 수 있으며, 데이터를 이를테면 다른 창 제어기 및/또는 건물 관리 시스템(BMS)에 전송하기 위한 마이크로제어기를 지원할 수 있다. 창 안테나는 제어 통신 및/또는 전력을 송신 및/또는 수신하는데 이용될 수 있다. 다양한 무선 프로토콜이 적절하게 사용될 수 있다. 최적의 무선 프로토콜은 창이 전력을 수신하도록 구성된 방법에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 창이 비교적 적은 전력을 생성하는 수단을 통해 자체 전력이 공급된다면, 비교적 적은 전력을 사용하는 통신 프로토콜이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 24V 전력으로 창이 영구적으로 배선되는 경우 전력 보존에 대한 우려가 적으며, 비교적 더 많은 전력을 요하는 무선 프로토콜이 사용될 수 있다. ZigBee는 비교적 더 많은 전력을 사용하는 프로토콜의 예이다. Wi-Fi 및 Bluetooth Low Energy는 비교적 적은 전력을 사용하는 프로토콜의 예이다. 비교적 적은 전력을 사용하는 프로토콜은 창에 전력이 간헐적으로 공급되는 경우에도 유용할 수 있다. LiFi는 Wi-Fi___33과 유사한 양방향 고속 네트워크 무선 통신 기술인 Light Fidelity를 의미한다. LiFi는 정보를 무선으로 전달하기 위해 광 신호(예: 가시 광선, 적외선, 근 자외선 등)를 사용한다. 광 신호는 인간의 지각에 비해 너무 빠르거나 흐릿할 수 있다. 단, 이러한 광 신호는 올바른 수신기를 통해 쉽게 감지할 수 있다. 일부 경우, LiFi 신호는 높은 데이터 전송 속도를 허용하는 물질로 코팅(또는 다른 방법 포함)될 수 있는 하나 이상의 발광 다이오드(LED)에 의해 생성될 수 있다. 예시 재료에는 페로브스카이트(perovskite)가 포함될 수 있다. 한 가지 특정한 예시 재료는 세슘 납 브롬화물(CsPbBr3)이며, 이는 나노결정질 형태로 제공될 수 있다.
무선 통신은 하나 이상의 EC 창 및 창 안테나(선택 사항)를 프로그래밍 및/또는 작동하기 위한 창 제어기에 사용하여, 센서로부터 EC 창의 데이터를 수집할 뿐만 아니라 EC 창을 무선 통신을 위한 중계점으로 사용할 수 있다. EC 창에서 수집된 데이터에는 EC 장치가 활성화된(사이클링된) 횟수, 시간 경과에 따른 EC 장치의 효율성 등과 같은 카운트 데이터가 포함될 수 있다. 이러한 각각의 무선 통신 기능은 발명의 명칭이 "다중 상태 창을 위한 다목적 제어기(Multipurpose Controller for Multistate Windows)"이고 Brown 외 다수가 발명가로 명명된 앞서 언급한 미국 가출원 출원서 일련 번호 13/049,756에 설명되어 있다.
특정 구현예에서, 빛은 창/안테나 제어기 및/또는 전력과 통신하는 데 사용된다. 즉, 예를 들어 다이오드 레이저에 의해 멀리서 생성된 빛은 광섬유 케이블 또는 자유 공간과 같은 적절한 빛 전달 매체를 통해 전력 및/또는 제어 신호를 창 제어기에 전송한다. 창 제어기에 대한 적절한 광자 전송 방법의 예시는 발명의 명칭이 "광자 전력 EC 장치(PHOTONIC-POWERED EC DEVICES)"이고 2013년 8월 23일 출원된 PCT 출원서 번호 PCT/US13/56506에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다. 특정 실시예에서, 전력은 광자 방법을 통해 제공되는 반면, 통신은 전기변색 창 또는 관련된 IGU 구성요소의 라이트상에 패턴화된 하나 이상의 창 안테나를 통해 제공된다. 다른 실시예에서, 전력은 광자 방법을 통해 제공되는 반면, 통신은 안테나를 사용하는 Wi-Fi 또는 다른 무선 통신 방법을 통해 제공된다.
도 1d의 실시예로 돌아가서, 제어기(199)에는 선택적으로 프로그래밍 가능한 메모리일 수 있는 반도체 직렬 메모리(예: I2C 또는 SPI)와 같은 RFID 태그 및/또는 메모리가 포함될 수도 있다. 무선 주파수 식별(RFID)에는 판독기(또는 리더기), 태그(또는 라벨)가 관련된다. RFID 태그는 전자기파를 통한 통신을 사용하여 단말기와 물체 간에 데이터를 교환하며, 이러한 용도의 예로 물체의 식별 및 추적을 들 수 있다. 일부 RFID 태그는 리더기의 시야를 벗어난 몇 미터 떨어진 곳에서도 판독할 수 있다.
대부분의 RFID 태그에는 두 가지 이상의 요소가 포함된다. 하나는 정보를 저장 및 처리하고, 무선 주파수(RF) 신호를 변조 및 복조하고, 기타 특수 기능을 지원하는 집적 회로이다. 다른 하나는 신호를 수신하고 송신하기위한 안테나이다.
RFID 태그는 전력원이 없고 신호 송신을 시작하려면 외부 전자기장이 필요한 '수동형 RFID 태그', 배터리가 포함되어 있으며 리더기가 성공적으로 식별되면 신호를 송신할 수 있는 '능동형 RFID 태그', 가동을 위해 외부 공급원이 필요하지만 더욱 폭넓은 범위를 제공하는 매우 높은 순방향 링크 기능을 갖춘 '배터리 지원 수동형(BAP) RFID 태그'라는 세 가지 유형의 RFID 태그로 나뉜다.
특정 실시예에서, RFID 태그 또는 기타 메모리는 다음 중 하나 이상의 데이터 유형으로 프로그래밍된다: 보증 정보, 설치 정보(예: 창의 절대 위치 및 상대 위치, 방향), 벤더 정보, 배치/인벤토리 정보, EC 장치/IGU 특성, 안테나 특성(예: IGU의 안테나 수, 안테나 유형(단극, 스트립라인, 패치, 쌍극, 프랙탈 등), 주파수 범위, 방사 패턴(무지향성, 반 원통형 빔 등), 안테나 크기), EC 장치 순환 정보 및 고객 정보. EC 장치 특성 및 IGU 특성의 예로는 창 전압(VW),창 전류(IW), EC 코팅 온도(TEC), 유리 가시 투과도(%Tvis), %tint 명령(BMS로부터 전달된 외부 아날로그 입력), 디지털 입력 상태, 제어기 상태가 포함된다. 이들 각각은 제어기로부터 BMS 또는 창 관리 시스템이나 기타 건물 장치에 제공될 수 있는 업스트림 정보를 나타낸다. 창 전압, 창 전류, 창 온도 및/또는 가시 투과도 수준은 창의 센서에서 직접 감지될 수 있다. %tint 명령은 BMS 또는 기타 건물 장치에 제공되어 제어기가 색조 변경을 구현하기 위한 작업을 실제로 수행했다는 것을 나타낼 수 있으며, 이러한 변경은 건물 장치에서 요청했을 수 있다. HVAC 시스템과 같은 기타 건물 시스템은 색조 작업이 수행되고 있음을 인지하지 못할 수 있는 경우 이러한 점이 중요할 수 있다. 색조 작업이 시작된 후 창의 상태가 변경되려면 몇 분(예: 10분) 정도가 필요할 수 있기 때문이다. 따라서, HVAC 작업은 착색 작업이 건물 환경에 영향을 미치기에 충분한 시간을 갖도록 적절한 기간 동안 연기될 수 있다. 디지털 입력 상태 정보는 BMS 또는 기타 시스템에 스마트 창/안테나와 관련된 수동 작업이 수행되었음을 알릴 수 있다. 마지막으로, 제어기 상태는 문제의 제어기가 작동 가능한지 여부 또는 제어기의 전반적인 기능과 관련된 몇 가지 다른 상태를 BMS 또는 기타 시스템에 알릴 수 있다.
제어기에 제공될 수 있는 BMS 또는 기타 건물 시스템의 다운스트림 하향 데이터의 예에는 창 구동 구성 파라미터, 구역 구성원(예: 건물 내의 어떤 구역이 이 제어기의 일부인지), % 색조 값, 디지털 출력 상태, 디지털 제어(색조, 탈색, 자동, 리부팅 등)가 포함된다. 창 구동 파라미터는 창 상태를 변경하기 위한 제어 시퀀스(사실상 알고리즘)를 정의할 수 있다. 창 구동 구성 파라미터의 예에는 탈색(bleach)-착색(color) 전이 램프 속도, 탈색-착색 전이 전압, 초기 탈색 램프 속도, 초기 탈색 전압, 초기 탈색 전류 한계, 탈색 유지 전압, 탈색 유지 전류 한계, 착색-탈색 전이 램프 속도, 착색-탈색 전이 전압, 초기 탈색 램프 속도, 초기 탈색 전압, 초기 탈색 전류 한계, 탈색 유지 전압, 탈색 유지 전류 한계가 포함된다. 이러한 창 구동 파라미터의 적용 예는 발명의 명칭이 "광학적으로 스위칭 가능한 장치에서 전이 제어(Controlling Transitions In Optically Switchable Devices)"이고 2011년 3월 16일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 13/049,623, 발명의 명칭이 "광학적으로 스위칭 가능한 창을 위한 제어기(Controller for Optically-Switchable Windows)"이고 2012년 4월 17일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 13/449,251에 제시되어 있으며, 두 가지 모두는 모든 목적을 위해서 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다.
언급한 바와 같이, 창 제어기에는 창 안테나를 제어하기 위한 로직(예: 하드웨어 및/또는 소프트웨어)이 포함될 수 있다. 로직은 하나 이상의 창에 배치될 수 있는 하나 이상의 창 안테나를 제어하기 위한 하나 이상의 송수신기를 포함할 수 있다. Bluetooth(또는 Bluetooth Low Energy)와 같은 비교적 저전력 애플리케이션에 사용되는 창 안테나의 경우, 송수신기는 도 11a 내지 도 11c에 도시된 캐리어와 같은 동일한 엔클로저 내에 창 제어기와 함께 배치될 수도 있다. 이러한 애플리케이션 중에서도 특히 안테나 통신이 단지 낮은 또는 중간 대역폭만 소비할 경우, 안테나 송수신기는 상기 설명된 것 중 하나에 해당하는 창 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 물론 Bluetooth와 같은 저전력 애플리케이션의 경우에도 안테나 로직을 창 제어기에 배치할 필요는 없다. 또한, 병렬 네트워크를 창 안테나와 통신하는 데 사용할 수 있다.
Wi-Fi 서비스(예: Wi-Fi 핫스팟)와 같은 기타 애플리케이션의 경우, 안테나 제어 로직을 창 제어기 인클로저에 배치할 수도 있다. 안테나 애플리케이션이 비교적 적은 대역폭을 소비할 경우, 안테나 제어기와의 통신을 위해 창 네트워크가 사용될 수 있다. 예를 들어, 창 네트워크의 CAN 버스는 안테나 송수신기와 접속하는 데 사용될 수 있다. 안테나 애플리케이션이 창 네트워크가 수용할 수 있는 것보다 더 많은 대역폭을 소비하는 경우와 같은 기타 경우, 안테나 애플리케이션을 위해 별도의 네트워크가 건물에 배치될 수 있다. 이러한 경우 및 안테나 제어 로직이 창 제어기에서 제공되는 경우, 제어기에는 안테나 송수신기를 안테나 네트워크에 연결하기 위한 RJ45 잭(커넥터) 같은 네트워크 어댑터를 포함될 수 있다.
안테나 애플리케이션이 비교적 높은 전력, 높은 대역폭 및/또는 통신 사업자(예: AT&T, Verizon, Sprint, T-Mobile)의 관리가 필요한 경우, 안테나 제어 로직 및 네트워크는 창 제어 시스템(창 네트워크 및 제어기)과 완전히 독립적으로 제공될 수 있다. 안테나가 통신 사업자용 서비스를 제공하게 되면, 통신 사업자는 자체적인 네트워크와 트랜시버가 필요한 경우가 많다. 이러한 서비스에는 일례로 셀룰러 반복이 포함된다. 예를 들어, 창 안테나가 셀룰러 중계기(예: 로컬 기지국)에 배치 될 수 있다. 이러한 경우에는 창 안테나 송수신기를 로컬 창 제어기와 함께 배치하지 않아도 된다. 그러나 창 안테나와 가장 가까운 안테나 제어 로직(예: 약 30피트 이내)을 제공하는 것이 일반적으로 바람직하다.
일반적인 IGU 구조
아래의 설명에서, 각 전기변색 창(202)은 "절연 유리 유닛(IGU)"이라고도 지칭하는 "통합 유리 유닛(IGU)"(202)으로 지칭한다. 이러한 약정을 가정하는 이유는, 예를 들어 통상적이기 때문이며, IGU가 전기변색 페인(pane) 또는 라이트(lite)를 유지하기 위한 기본 구조로서 역할을 하는 것이 바람직할 수 있기 때문이다. 또한 IGU, 특히 이중 또는 삼중 페인 창 구성을 갖춘 IGU는 단일 페인 구성보다 우수한 단열 성능을 제공한다. 그러나 이 약정은 단지 편의를 위한 것이며 제한하려는 것은 아니다. 실제로, 아래에 설명된 것처럼, 일부 구현예에서 전기변색 창의 기본 유닛은 전기변색 코팅, 스택 또는 장치가 형성되고, 전기변색 소자를 구동하기 위해 관련 전기 연결부가 결합되는 투명 재료의 페인 또는 기판을 포함하도록 고려할 수 있다. 전기변색 IGU는 2014년 3월 4일 출원된 미국 특허 제14/196,895호, 2014년 11월 26일 출원된 미국 가출원 제62/085,179호, 2015년 7월 17일 출원된 미국 가출원 제62/194,107호를 비롯한 다양한 참조자료에 설명되어 있으며, 이러한 각 출원은 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다. 물론, 본 출원서에 개시된 안테나 구조 및 기능은 IGU에 국한되지 않으며, 일부 경우에는 IGU 또는 유사한 구조의 일부가 아닌 단일 전기변색 라이트를 비롯한 다른 창 구조로 확장될 수 있다. 달리 언급되지 않는 한, IGU 실시예에 대한 설명은 IGU와 무관한 컨텍스트로 확장될 수 있다. 두 개 이상의 라이트가 필요한 일부 실시예도 IGU와 무관한 컨텍스트에서 구현될 수 있다. 그 예로, IGU의 일부가 아닌 두 개의 병렬 라이트를 사용하는 실시예, 그리고 전기변색 라이트의 가시 영역을 크게 또는 전혀 가리지 않는 전기변색 라이트 및 병렬 구조를 사용하는 실시예를 들 수 있다.
IGU의 안테나
다양한 구현예는 일반적으로 하나 이상의 안테나를 포함하는 전기변색 IGU에 관한 것이다. 본 개시 내용에서 설명된 요지의 특정한 구현예는 아래와 같은 잠재적 장점 중 하나 이상을 실현하도록 구현될 수 있다. 일부 구현예는 전기변색 소자(또는 기타 스위칭 가능한 광학 장치) 및 하나 이상의 안테나를 모두 포함하는 IGU에 관한 것이다. 일부 구현예에서는 본 출원서에 설명된 다양한 안테나 구조가 전기변색 소자상에서 형성되거나, 전기변색 소자 아래에서 형성되거나, 전기변색 소자 내에서 형성되거나, 전기변색 소자 자체와 통합될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 다양한 안테나 구조가 전기변색 소자와 동일한 페인(pane)상에 형성될 수 있지만, 전기변색 소자가 형성된 것과 반대되는 표면상에 형성될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 다양한 안테나 구조가 전기변색 소자와 다른 페인(pane)상에 형성될 수 있다(예: 두 개 이상의 페인이 포함된 IGU). 일부 경우, 하나 이상의 안테나 또는 안테나 구성요소(예: 접지면)가 창 라이트의 일부가 아닌 구조 또는 형상에 형성되는 경우도 있다. 예를 들어, 안테나 또는 안테나 구성요소는 IGU 스페이서, 창 제어기, 네트워크 제어기, 주 제어기, 전기 커넥터(예: 창 제어기와 전기변색 소자 간의 커넥터), 창 프레임 요소, 가로대, 중간 문설주 등에 배치될 수 있다.
아래의 용어는 창 안테나의 양상을 나타내기 위해 명세서 전반에걸쳐 사용된다.
안테나 구성요소
안테나에는 안테나 안팎으로 전기 신호를 보내거나 수신하기 위해 연결된 송신기 및/또는 수신기가 있으며, "송수신기"가 결합된 경우도 있다. 송신기 및 수신기는 일반적으로 회로 기판 또는 집적 회로상의 회로로서 구현된다. 일부 실시예에서, 송신기 및/또는 수신기는 창 제어기 또는 광학적으로 스위칭 가능한 창 네트워크의 기타 제어 요소에 배치된다.
안테나에는 두 개 이상의 안테나 전극이 있다. 이 중 하나 이상은 본 출원서에서 안테나 구조로 지칭되며, 두 가지 역할 중 하나를 수행하거나 모두를 수행할 수 있다. 그 첫 번째는 송신(송신 회로로부터 전기 신호를 수신하고 전자기 신호를 주변 공간으로 방사)이고, 두 번째는 수신(주변 공간으로부터 전자기 신호를 수신하고 신호의 전기적 표시를 수신 회로로 전달)이다.
제2 전극은 접지되거나 전력이 공급된다. 두 전극 모두에 전력이 공급되는 안테나에서는 상보적인 신호를 수신할 수 있다. 이는 쌍극 안테나에 해당되는 경우가 많다. 제2 전극이 접지되어 있으면 이를 접지면으로 구현할 수 있다.
접지면은 통상적으로 안테나 구조 전극 근처에 위치하며, 안테나 구조가 접지면의 위치를 넘어 방사를 송신하는 것을 차단하거나 안테나 구조가 접지면의 방향으로부터 안테나 구조쪽으로 유입되는 방사를 수신하는 것을 차단한다. 물론, 안테나 구조와 접지면은 서로 접촉하지 않아야 한다. 많은 설계에서, 이들은 창 라이트 또는 고체, 액체, 기체일 수 있는 기타 절연 구조와 같은 절연 층에 의해 분리된다. 일부 실시예에서, 이들은 자유 공간(예: IGU의 내부)에 의해 분리된다. 다양한 실시예에서, 접지면은 라이트(예: 전기변색 라이트 또는 전기변색 라이트가 포함된 IGU의 일부인 다른 라이트)에서 층 또는 부분 층으로서 구현된다. 라이트에서 구현될 경우, 접지면은 라이트의 넓은 영역면 또는 라이트의 하나 이상의 가장자리에서 층으로 제공될 수 있다. 일부 경우, 접지면은 전기변색 라이트 또는 IGU와 연결된 라이트 이외의 구조로 구현된다. 이러한 창 이외의 구조의 예로는 창 제어기, IGU 스페이서, 프레임 또는 구조 요소(예: 중간 문설주 및 가로대)가 포함된다.
각 전극은 송신기 또는 수신기의 단자에 연결된다. 모든 연결은 인터커넥트 또는 송신 라인(두 용어는 본 출원서에서 상호 교환적으로 사용됨)에 의해 이루어진다.
수동 안테나 소자는 1차 안테나 구조와 관련하여, 그리고 안테나 구조에 의해 방출된(또는 수신된) 방사 분산을 조정할 목적으로 사용되기도 한다. 수동 안테나 소자는 안테나 회로에 전기적으로 연결되지 않는다. 수동 안테나 소자는 안테나 회로에 전기적으로 연결되어 있지 않다는 점을 제외하고, 활성 안테나 요소(예: 안테나 구조 및 접지면)와 유사한 방식으로 창 구조에 배치될 수 있는 Yagi 안테나와 같은 몇 가지 잘 알려진 안테나 구조에 사용된다.
현재 명백히 알려진 바와 같이, IGU는 무선 주파수(RF) 신호를 내부 환경(예: 건물 내 또는 건물 내의 공간)으로 브로드캐스팅(또는 보다 일반적으로 송신)하도록 구성된 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, IGU는 외부 환경에서(예: 옥외에서, 건물 외부 또는 건물 내의 공간 외부에서) RF 신호를 수신하도록 구성된 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, IGU는 RF 신호를 외부 환경으로(예: 건물 밖으로 또는 건물 내의 공간 밖으로) 브로드캐스팅하도록 구성된 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, IGU는 내부 환경에서(예: 건물 내부 또는 건물 내의 공간에서) RF 신호를 수신하도록 구성된 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, IGU는 내부 환경과 외부 환경 양쪽 안팎으로 RF 신호를 브로드캐스팅하거나 수신하는 기능을 포함할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, IGU는 IGU를 통해 IGU의 한쪽에서 RF 신호가 IGU의 반대쪽으로 송신되는 것을 차단하는 기능을 포함할 수 있다.
전기변색 IGU 및 전기변색 소자
도 2a 내지 도 2j는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 전기변색 창 구조(202)의 단면도를 도시한다. 이러한 예시는 본 개시 내용의 범위 내에서 사용 가능한 전기변색 IGU 및 전기변색 라이트 구조의 작은 하위 세트를 나타내므로, 이러한 예시는 어떤 경우에든 국한되는 것으로 간주해서는 안 된다. 이러한 각각의 예시적인 전기변색 창 구조(202)는 이러한 예시와 관련하여 도시 및 설명되며, 아래의 숫자는 IGU로 구성될 수 있고 이하부터는 IGU(202)로 지칭된다. 도 2a는 제1 표면(S1) 및 제2 표면(S2)을 갖는 제1 페인(204)(여기에서는 "라이트"라고도 지칭됨)을 포함하는 IGU(202)의 예시적인 구현예를 더욱 구체적으로 도시한다. 일부 구현예에서, 제1 페인(204)의 제1 표면(S1)은 옥외 또는 바깥 환경과 같은 외부 환경을 향한다. IGU(202)는 또한 제1 표면(S3) 및 제2 표면(S4)을 갖는 제2 페인(206)을 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 페인(206)의 제2 표면(S4)은 가정, 건물 또는 차량의 내부 환경, 또는 가정, 건물 또는 차량 내의 방 또는 칸(compartment)과 같은 내부 환경을 향한다.
일부 구현예에서, 제1 및 제2 페인(204, 206) 각각은 - 적어도 가스 스펙트럼 내의 광에 대해서 - 투명하거나 또는 반투명하다. 예를 들어, 각각의 페인(204, 206)은 유리 재료로 형성될 수 있으며, 특히 건축용 유리 또는, 예를 들어, 실리콘 산화물(SOX)계 유리 재료와 같은 다른 비산 방지 유리 재료로 형성될 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 제1 및 제2 페인(204, 206) 각각은 소다 석회 유리 기판 또는 플로트 유리(float glass) 기판일 수 있다. 이러한 유리 기판은, 예를 들어, 약 75 %의 실리카(SiO2) 뿐만 아니라 Na2O, CaO, 및 몇가지 사소한 첨가제로 구성될 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 페인(204, 206) 각각은 적절한 광학적, 전기적, 열적 및 기계적 특성을 갖는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 페인(204, 206) 중 하나 또는 둘 모두로서 사용될 수 있는 다른 적합한 기판은 플라스틱, 세미-플라스틱 및 열가소성 재료(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 알릴 디글리콜 카보네이트, SAN(스티렌 아크릴로니트릴 공중합체), 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리에스테르, 폴리아미드) 뿐만 아니라 다른 유리 재료, 또는 거울 재료를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 페인(204, 206) 각각은 예컨대 템퍼링, 가열 또는 화학적 강화에 의해 강화될 수 있다.
일반적으로, 제1 페인(204)과 제2 페인(206) 및 전체로서의 IGU(202) 각각도 직사각형 고체이다. 그러나, 일부 다른 구현예에서는 다른 형상(예를 들어, 원형, 타원형, 삼각형, 곡선형, 볼록형 또는 오목형)이 가능하고 바람직할 수 있다. 일부 구체적인 구현예에서, 제1 및 제2 페인(204, 206) 각각의 길이 "L"은 약 20 인치(in.) 내지 약 10 피트(ft.) 범위일 수 있고, 제1 및 제2 페인(204, 206) 각각의 폭 "W"는 약 20 in. 내지 약 10 ft.의 범위일 수 있으며, 제1 페인(204) 및 제2 페인(206) 각각의 두께 "T"는 약 1 mm 내지 약 10 mm의 범위일 수 있다(그러나 더 작거나 더 큰 다른 길이, 폭, 또는 두께도 가능하며, 특정 사용자, 관리자, 감독자, 건축업자, 건축가 또는 소유자의 필요성에 기초하여 바람직할 수 있다). 추가적으로, IGU(202)는 2 개의 페인(204, 206)을 포함하지만, 일부 다른 구현예에서는 IG가 3개 또는 4개 이상의 페인을 포함할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 하나 또는 둘 이상의 페인은 그 자체가 2개, 3개 또는 4개 이상의 층 또는 하위 페인의 적층 구조일 수 있다.
제1 및 제2 페인(204, 206)은 스페이서(218)에 의해 서로로부터 이격되어 내부 용적(208)을 형성한다. 일부 다른 구현예에서는 내부 용적이 아르곤(Ar)으로 채워지지만, 일부 다른 구현예에서는, 내부 용적(208)이 다른 불활성 가스(예를 들어, 크립톤(Kr) 또는 크세논(Xn)), 다른 (비 불활성) 가스, 또는 가스 혼합물(예를 들어, 공기)과 같은 다른 가스로 채워질 수 있다. 내부 용적(208)을 Ar, Kr 또는 Xn과 같은 가스로 채우면, 그 증가된 원자량으로 인해 방음을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이들 가스의 낮은 열 전도율로 인해서 IGU(202)를 통한 전도성 열 전달을 감소시킬 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 내부 용적(208)은 공기 또는 다른 가스가 배기될 수 있다. 스페이서(218)는 일반적으로 내부 용적(208)의 두께, 즉 제1 페인(204)과 제2 페인(206) 사이의 간격을 결정한다. 일부 구현예에서, 제1 페인(204)과 제2 페인(206) 사이의 간격 "C"는 약 6mm 내지 약 30mm의 범위이다. 스페이서(218)의 폭 "D"는 (비록 다른 폭도 가능하고 바람직할 수도 있으나) 약 5mm 내지 약 15mm의 범위일 수 있다.
단면도에는 도시되어 있지 않으나, 스페이서(218)는 IGU(202)의 모든 측면(예를 들어, IGU(202)의 상측면, 하측면, 좌측면 및 우측면) 주위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 스페이서(218)는 발포체 또는 플라스틱 재료로 형성될 수 있다. 그러나 도 5b에 도시된 예시적인 IGU와 같은 일부 다른 구현예에서, 스페이서는 금속 또는 기타 전도성 재료(예: 금속 튜브 구조)로 형성될 수 있다. 제1 주 시일(220)은 각 스페이서(218)와 제1 페인(204)의 제2 표면(S2)에 접착하여 기밀 밀봉(hermetically seal)한다. 제2 주 시일(222)은 각 스페이서(218)와 제2 페인(206)의 제1 표면(S3)에 접착하여 기밀 밀봉한다. 일부 구현예에서, 주 시일(220, 222) 각각은 예를 들어 폴리이소부틸렌(PIB)과 같은 점착성 밀봉제로 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, IGU(202)는 스페이서(218) 외부의 전체 IGU(204) 주위의 경계를 기밀 밀봉하는 부 시일(224)을 더 포함한다. 이를 위해, 스페이서(218)는 제1 및 제2 페인(204, 206)의 가장자리로부터 거리 "E"만큼 삽입될 수 있다. 거리 "E"는 (비록 다른 거리도 가능하며 바람직할 수도 있으나) 약 4mm 내지 약 8mm의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 부 시일(224)은 예를 들어, 물에 저항하고 조립체에 구조적 지지를 추가하는 중합체 재료 같은 접착성 밀봉제로 형성될 수 있다.
도 2a에 도시된 구현예에서, 전기변색(EC) 장치(ECD)(210)는 제1 페인(204)의 제2표면(S2) 상에 형성된다. 아래에 설명되어 있듯이 일부 다른 구현예에서, ECD(210)는 다른 적절한 표면, 예를 들어 제1 페인의 제1 표면(S1), 제2 페인(206)의 제1 표면(S3) 또는 제2 페인(206)의 제2 표면(S4) 상에 형성될 수 있다. 전기변색 소자의 예시는 2011년 5월 1일 출원된 미국 특허 제8,243,357호, 2010년 6월 11일 출원된 미국 특허 제8,764,951호, 2013년 2월 8일 출원된 미국 특허 제9,007,674호에 제시되어 있으며, 각각은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. 도 2a에서, ECD(210)는 EC 스택(212)을 포함하며, 이 스택 자체에는 다수의 층이 포함되어 있다. 예를 들어, EC 스택(212)은 전기변색 층, 이온 전도 층 및 상대 전극 층을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 전기변색 층은 무기 고체 재료로 형성된다. 전기변색 층은 전기 화학적-음극 또는 전기 화학적-양극 재료를 포함하는 다수의 전기변색 재료 중 하나 또는 둘 이상으로 형성되거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기변색 층으로서 사용하기에 적합한 금속 산화물로는 다른 재료 중에서도 텅스텐 산화물(WO3), 몰리브덴 산화물(MoO3), 니오븀 산화물(Nb2O5), 티타늄 산화물(TiO2), 구리 산화물(CuO), 이리듐 산화물(Ir2O3), 크로뮴 산화물(Cr2O3), 망간 산화물(Mn2O3), 바나듐 산화물(V2O5), 니켈 산화물(Ni2O3), 코발트 산화물(Co2O3)이 포함될 수 있다. 일부 구현예에서, 전기변색 층은 약 0.05㎛ 내지 약 1㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 상대 전극 층은 무기 고체 재료로 형성된다. 상대 전극 층은 일반적으로 EC 장치(210)가, 예를 들어, 투명 상태에 있을 때 이온 저장소로서 작용할 수 있는 다수의 재료 또는 재료 층 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대 전극 층에 적합한 재료에는 니켈 산화물(NiO), 니켈 텅스텐 탄탈 산화물(NiWO), 니켈 바나듐 산화물, 니켈 크롬 산화물, 니켈 알루미늄 산화물, 니켈 망간 산화물, 니켈 마그네슘 산화물, 크로뮴 산화물(Cr2O3), 망간 산화물(MnO2), 프러시안 블루가 포함될 수 있다. 일부 구현예에서, 상대 전극 층은 전술된 제1 전기변색 층과 마찬가지로, 반대 극성의 제2 전기변색 층이다. 예를 들어, 제1 전기변색 층이 전기 화학적 음극 재료로 형성되는 경우, 상대 전극 층은 전기 화학적 양극 재료로 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 상대 전극 층은 약 0.05㎛ 내지 약 1㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 이온 전도 층은 EC 스택(212)이 광학 상태들 사이에서 전이할 때 (예를 들어, 전해질의 방식으로) 이온이 운반되는 매체로서 작용한다. 일부 구현예에서, 이온 전도 층은 전기변색 및 상대 전극 층에 대한 관련 이온에 대해 높은 전도성이지만, 정상 작동 중에 무시할 수 있는 전자 전달이 발생하도록 하기에 충분히 낮은 전자 전도성을 또한 갖는다. 높은 이온 전도성을 갖는 얇은 이온 전도 층은 빠른 이온 전도를 가능하게 하고, 결과적으로 고성능 EC 장치(210)를 위해 신속한 스위칭을 가능하게 한다. 일부 구현예에서, 이온 전도 층은 약 0.01 ㎛ 내지 약 1 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 구현 예에서, 이온 전도 층은 또한 무기 고체이다. 예를 들어, 이온 전도 층은 하나 또는 둘 이상의 규산염, 규소 산화물(규소-알루미늄-산화물 포함), 텅스텐 산화물(텅스텐산 리튬 포함), 탄탈 산화물, 니오븀 산화물, 및 붕산염으로 형성될 수 있다. 이들 재료는 또한 리튬을 포함하여 상이한 도펀트로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 리튬 도핑된 실리콘 산화물은 리튬 실리콘-알루미늄-산화물을 포함한다.
일부 다른 구현예에서, 전기변색 층 및 상대 전극 층은 서로 바로 인접하여, 때로는 사이에 이온 전도성 층이 없이 직접 접촉하여 형성된다. 예를 들어 일부 구현예에서는, 별개의 이온 전도 층을 통합하는 대신 전기변색 층과 상대 전극 층 사이의 계면 영역을 활용할 수 있다. 적합한 장치에 대한 추가 설명은 2012년 10월 30일 발행된 미국 특허 제8,300,298호 및 2012년 5월 2일 출원된 미국 특허 출원 제13/462,725호에서 참고할 수 있으며, 각각은 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다. 일부 구현예에서, EC 스택(212)은 또한 하나 또는 둘 이상의 패시브 층과 같은 하나 또는 둘 이상의 추가 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 패시브 층은 특정 광학 특성을 개선하거나, 습기를 제공하거나 스크래치 내성을 제공하는데 사용될 수 있다. 추가적으로, 제1 및 제2 TCO 층(214, 216)은 반사 방지 또는 보호 산화물 또는 질화물 층으로 처리될 수 있다. 또한, 다른 패시브 층도 EC 스택(212)을 기밀 밀봉하도록 작용할 수 있다.
일부 구현예에서, 전기변색 및 상대 전극 재료의 올바른 선택은 관련된 광학 전이를 통제한다. 작동 동안, 전기변색 층의 두께에 걸쳐 발생된 전압에 응답하여, 전기변색 층은 상대 전극 층 내외로 이온을 전달 또는 교환하여 전기변색 층에서 원하는 광학 전이를 일으킨다. 그리고 일부 구현예에서는 상대 전극 층에서도 광학 전이를 일으킨다. 더 구체적인 일례에서, EC 스택(212)의 두께에 걸친 적절한 전위의 인가에 응답하여, 상대 전극 층은 보유하고 있는 이온의 전부 또는 일부를 전기변색 층에 전달하여 전기변색 층에서 광학 전이를 일으킨다. 일부 이러한 구현예에서, 예를 들어, 상대 전극 층이 NiWO로부터 형성될 때, 상대 전극 층도 또한 전기변색 층으로 이송시킨 이온의 손실로 인해 광학적으로 전이한다. NiWO로 만든 상대 전극 층으로부터 전하가 제거되면 (즉, 상대 전극 층으로부터 전기변색 층으로 이온이 이송되면), 상대 전극 층은 반대 방향으로 전이할 것이다.
또한 인지해야 할 점은 탈색/투명 상태와 착색/불투명 상태 간의 전이는 여러 가지 구현 가능한 광학 또는 전기변색 전이 중 일부 예시이다. 이러한 전이는 반사성, 편광 상태, 산란 밀도 등의 변화를 포함한다. 여기에서 다르게 특정되지 않는 한(전술한 내용 포함), 탈색-불투명 전이(또는 중간에서 중간 상태를 왔다갔다함)가 언급될 때마다, 설명된 해당 장치 또는 프로세스는 다른 광학 상태 전이를 포함한다. 그 예로 전달 백분율(% T)-% T 전이 같은 중간 상태 전이, 비반사-반사 전이(또는 중간에서 중간 상태를 왔다갔다함), 탈색-유색 전이(또는 중간에서 중간 상태를 왔다갔다함), 유색-유색 전이(또는 중간에서 중간 상태를 왔다갔다함)를 들 수 있다. 또한, "탈색"이라는 용어는 광학적으로 중성인 상태, 예를 들어 무색, 투명 또는 반투명을 나타낼 수 있다. 또한, 여기에서 다르게 특정되지 않는 한, 전기변색 전이의 "색상"은 특정한 파장 또는 파장 범위에 국한되지 않는다.
일반적으로, 전기변색 층 내의 전기변색 재료의 착색 또는 다른 광학 전이는 전기변색 재료 안으로의 가역적 이온 삽입(예: 인터칼레이션(intercalation)) 및 전하 균형 전자의 상응하는 주입에 의해 야기된다. 통상적으로, 광학 전이를 담당하는 이온의 일부분은 전기변색 재료에 비가역적으로 결합되어 있다. 비가역적으로 결합된 이온의 일부 또는 전부는 재료에서 "블라인드 전하(blind charge)"를 보상하는데 사용할 수 있다. 일부 구현예에서, 적합한 이온은 리튬 이온(Li+) 및 수소 이온(H+)(즉, 양성자)을 포함한다. 일부 다른 구현예에서는, 다른 이온이 적합할 수 있다. 리튬 이온을, 예를 들어 텅스텐 산화물(WO3-y (0 < y ≤ ~0.3))에 인터칼레이션하면 텅스텐 산화물이 투명 상태에서 청색 상태로 변한다.
일부 구현예에서, EC 스택(212)은 투명 상태와 불투명 또는 색조 상태 사이를 가역적으로 순환한다. 일부 구현예에서, EC 스택(212)이 투명 상태인 경우, EC 스택(212)에 걸쳐 전위가 인가되어 스택 내의 이용 가능한 이온은 주로 상대 전극 층에 존재한다. EC 스택(212)에 걸친 전위의 크기가 감소되거나 또는 전위의 극성이 반전되면, 이온은 이온 전도 층을 가로 질러 전기변색 층으로 다시 운반되어 전기변색 재료가 불투명한, 착색된, 더 어두운 상태로 전이하도록 한다. 일부 구현예에서, 전기변색 및 상대 전극 층은 보색 층이다. 상보적인 구현예의 일례로, 이온이 상대 전극 층으로 전달될 때 또는 그 이후에, 상대 전극 층은 연해지거나 투명해지고, 유사하게, 이온이 전기변색 층으로부터 전달될 때 또는 그 이후에, 전기변색 층은 연해지거나 투명하게 된다. 반대로, 극성이 스위칭되거나, 전위가 감소하고, 이온이 상대 전극 층으로부터 전기변색 층으로 전달되면, 상대 전극 층 및 전기변색 층 모두는 더 어두워지거나 유색을 띠게 된다.
일부 구현예에서, EC 스택(212)이 불투명 상태인 경우, EC 스택(212)에 걸쳐 전위가 인가되어 스택 내의 이용 가능한 이온은 주로 상대 전극 층에 존재한다. 그러한 구현예에서, EC 스택(212)에 걸친 전위의 크기가 감소되거나 그 극성이 반전되면, 이온이 이온 전도 층을 가로 질러 전기변색 층으로 다시 운반되어, 전기변색 재료를 투명하거나 더 연한 상태로 전이하도록 한다. 전기변색 층 및 이온 전도 층도 보색 층일 수 있다.
또한, ECD(210)는 EC 스택(212)의 제1 표면에 인접한 제1 투명 전도성 산화물(TCO) 층(214) 및 EC 스택(212)의 제2 표면에 인접한 제2 TCO 층(216)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 TCO 층(214)은 제2 표면(S2) 상에 형성될 수 있으며, EC 스택(212)은 제1 TCO 층(214) 상에 형성될 수 있고, 제2 TCO 층(216)은 EC 스택(212) 상에 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 TCO 층(214, 216)은 하나 이상의 금속으로 도핑된 금속 산화물 및 하나 이상의 금속 산화물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 적합한 금속 산화물 및 도핑된 금속 산화물은 특히 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 도핑된 인듐 산화물, 주석 산화물, 도핑된 주석 산화물, 플루오르화 주석 산화물, 아연 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 도핑된 아연 산화물, 루테늄 산화물 및 도핑된 루테늄 산화물을 포함할 수 있다. 이 문서에서 이러한 재료를 TCO라고 언급하지만, 이 용어는, 다른 적절한 물질 중에서도 특히, 전도성 금속 질화물 및 복합 도체와 같은 특정 비금속 재료 및 특정 박막 금속과 같이 투명하고 전기적으로 전도성인 산화물 뿐만 아니라 비 산화물도 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 TCO 층(214, 216)은 최소한 EC 스택(212)에 의해 전기변색성을 나타내는 파장의 범위에서는 실질적으로 투명하다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 TCO 층(214, 216)은 예를 들어 스퍼터링을 포함하는 물리적 기상 증착(PVD) 공정에 의해 각각 증착될 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 TCO 층(214, 216)은 각각 약 0.01 미크론 (㎛) 내지 약 1㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 투명 전도성 재료는 통상적으로 전기변색 재료 또는 상대 전극 재료보다 상당히 큰 전자 전도도를 갖는다.
제1 및 제2 TCO 층(214, 216)은 EC 스택(212)의 두께에 걸쳐 전위(전압)를 인가하기 위해 EC 스택(212)의 각각의 제1 및 제2 표면을 가로질러 전하를 분배하는 역할을 하여, EC 스택(212) 또는 EC 스택(212) 내에 있는 층의 하나 이상의 광학 특성(예: 투과율, 흡광도 또는 반사율)을 수정할 수 있도록 한다. 바람직하게는, 제1 및 제2 TCO 층(214, 216)은 외부 영역으로부터 내부 영역으로의 저항 전위 강하를 상대적으로 작게 하면서 EC 스택(212)의 외부 표면 영역에서 EC 스택(212)의 내부 표면 영역으로 전하를 균일하게 분산하는 역할을 한다. 이와 같이, 제1 및 제2 TCO 층(214, 216)의 시트 저항을 최소화하는 것이 일반적으로 바람직하다. 즉, 제1 및 제2 TCO 층(214, 216) 각각은 각각의 층(214, 216)의 모든 부분에 걸쳐 실질적으로 등전위 층으로서 거동하는 것이 일반적으로 바람직하다. 이러한 방식에서, 제1 및 제2 TCO 층(214, 216)은 EC 스택(212)의 두께에 걸쳐 균일하게 전위를 인가하여 EC 스택(212)을 탈색되거나 더 연해진 상태(예: 투명한, 반투명한 상태)에서 착색되거나 더 어두워진 상태(예: 착색된, 덜 투명한, 덜 반투명한 상태)로 전이하거나 그 반대로 만들 수 있다.
제1 버스 바(226)는 제1 전기(예: 전압) 신호를 제1 TCO 층(214)에 분배한다. 제2 버스 바(228)는 제2 전기(예: 전압) 신호를 제1 TCO 층(214)에 분배한다. 일부 다른 구현예에서, 제1 및 제2 버스 바(226, 228) 중 하나는 제1 및 제2 TCO 층(214, 216) 중 각각의 하나를 접지할 수 있다. 도시된 구현예에서, 제1 및 제2 버스 바(226, 228) 각각은, EC 스택(212)의 경계를 따르는 제1 페인(204)의 해당하는 길이를 따라 배향되도록 인쇄, 패턴화 또는 달리 형성된다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 버스 바(226, 228) 각각은 전도성 잉크(예: 실버 잉크)를 라인의 형태로 증착함으로써 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 버스 바(226, 228) 각각은 제1 페인(204)의 전체 길이(또는 거의 전체 길이)를 따라 연장된다.
도시된 구현예에서, 제1 TCO 층(214), EC 스택(212) 및 제2 TCO 층(216)은 제1 페인(204)의 절대 가장자리까지 연장되지 않는다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 레이저 에지 삭제(LED) 또는 다른 작업이 제1 TCO 층(214), EC 스택(212) 및 제2 TCO 층(216)의 일부분을 제거하는데 사용될 수 있어서, 이들 층이 (다른 거리가 가능하며 바람직할 수도 있으나) 약 8mm 내지 약 10mm의 범위일 수 있는 거리 "G"만큼 제1 페인(204)의 각각의 가장자리로부터 분리되거나 삽입될 수 있다. 추가적으로, 일부 구현예에서, 제1 버스 바(226)와 제1 TCO 층(214) 사이에 전도성 결합을 가능하게 하도록 제1 버스 바(226)가 제1 TCO 층(214) 상에 형성될 수 있게끔, 제1 페인(2014)의 일 측면을 따른 제2 TCO 층(216) 및 EC 스택(212)의 가장자리 부분이 제거된다. 제2 버스 바(228)는 제2 버스 바(228)와 제2 TCO 층(216) 사이에 전도성 결합을 가능하게 하도록 제2 TCO 층(216) 상에 형성된다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 버스 바(226, 228)는 도 2a에 도시된 바와 같이 각각 스페이서(218)와 제1 페인(204) 사이의 영역에 형성된다. 예를 들어, 제1 및 제2 버스 바(226, 228) 각각은 각 스페이서(218)의 내부 가장자리로부터 적어도 (비록 다른 거리가 가능하며 바람직할 수도 있으나) 약 2mm 내지 약 3mm 범위일 수 있는 거리 "F"만큼 삽입될 수 있다. 이러한 배치를 하는 한 가지 이유는 버스 바를 시야로부터 숨기기 위해서이다. 버스 바 배치 및 LED에 대한 추가 정보는 2014년 1월 2일에 출원된 미국 특허 제61/923,171호에서 참조할 수 있으며, 이는 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다.
IGUS 및 라이트의 스트립 선로 안테나 예시
도 2a에 도시된 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)는 거리 G에 의해 정의된 삽입 영역 내에 형성된다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 스트립 선로 안테나로서 구성된다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 전도성 잉크(예: 실버 잉크)를 라인의 형태로 증착함으로써 형성된다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 전도성(예: 구리) 포일을 도포 또는 부착하거나 적합한 PVD 또는 기타 증척 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 전도성 스트립 선로를 전기적으로 격리하기 위해 제1 TCO 층(214)을 패턴화함으로써 형성된다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 제1 페인(204)의 길이 부분을 따라 연장한다. 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각의 길이는 일반적으로 안테나 구조가 송신 또는 수신하도록 설계된 각 신호의 파장에 의해 좌우된다. 예를 들어, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각의 길이는 관련 신호의 1/4 파장의 정수와 동일할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 원하는 주파수의 신호를 전달하는데 적합한 폭, 그리고 원하는 주파수의 신호를 운반하는데 적합한 두께로 되어 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각의 폭 및 두께는 안테나 구조에 의해 전달되는 신호의 파장(또는 그 일부분)의 정수 배수에 대응할 수 있다. 안테나 구조가 창 라이트의 가시 영역의 일부분을 점유하는 실시예에서, 안테나 구조를 정의하는 선은 IGU를 통해 보는 개인 사용자에게 실질적으로 보이지 않을 정도로 충분히 얇게 만들어질 수 있다. 도 2a 내지 도 2j, 도 3a 내지 도 3j, 도 4a 내지 도 4b 및 도 5a 내지 도 5b의 예시는 본 개시 내용의 범위 내에서 사용 가능한 창 안테나 설계의 작은 하위 세트를 나타내므로, 이러한 예시는 어떤 경우에든 국한되는 것으로 간주해서는 안 된다.
일부 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 예를 들어 각각의 안테나가 단극 안테나인 경우, 개별적으로 주소를 지정할 수 있거나 독립적으로 구동될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)에 신호를 송신하거나 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)로부터 신호를 수신하기 위해, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 전도성 버스, 선 또는 인터커넥트(이하 적절한 경우 상호 교환적으로 사용됨)을 통해 해당하는 창 제어기 또는 다른 제어기나 장치에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 다른 파라미터 세트(예: 송신 또는 수신할 관련 신호에 따라 상이한 길이, 폭 또는 두께)를 가질 수 있다. 일부 다른 구현예에서, IGU(202)는 안테나 구조(230, 232) 중 하나만 포함하거나 안테나 구조(230, 232) 두 개 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 안테나 중 하나는 신호를 수신하도록 설정되고 다른 하나는 신호를 송신하도록 설정된다. 일부 구현예에서, 두 개의 안테나 구조는 쌍극 안테나의 일부인 경우처럼 상보적인 제어 방식으로 구동된다.
일부 실시예에서, 접지면 및/또는 안테나 구조는 전기변색 소자와 동일한 표면에서 제조된다. 일례로, 결합된 접지면 및 전기변색 소자 스택에는 유리 기판 옆의 평평하고 연속적인 접지면, 접지면 옆의 절연 층, 절연체 위에 있는 전기변색 스택의 제1 투명 전도 층, 이러한 투명 전도 층 위에 있는 전기변색 소자의 나머지 부분이 포함된다. 전기변색 소자 스택은 통상적인 제조 공정에 따라 제조될 수 있다. 이러한 방식에서, 하부 접지면은 특정 유리 제조업체가 적용한 TEC(플루오르화 주석 산화물) 층일 수 있다. 또는 전기변색 소자 제조업체가 이를 적용했거나, 두 가지가 조합된 것일 수도 있다. 예를 들어, 유리 제조업체는 TEC를 더 두껍게 하거나, 제조업체의 TEC를 TEC 위에 배치된 투명 도체의 얇은 추가 층과 결합하여 포함하도록 기존의 TEC를 수정할 수 있다.
일부 구현예에서, 도 2a의 IGU(202)는 제1 페인(204)의 제1 표면(S1)에 있는 접지면(234)을 추가로 포함한다. 접지면(234)은 안테나 구조(230, 232)가 지향성을 갖도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 도 2a 내지 도 2j는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 이와 같이, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)와 외부 환경 사이에 접지면(234)을 형성하거나 다른 방식으로 포함하여 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 내부 환경에 대해 지향성을 갖게 될 수 있다. 즉, 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터만 신호를 수신할 수 있다. 이러한 지향성이 필요하지 않거나 바람직하지 않은 경우, 접지면(234)은 포함되지 않는다. 일부 구현예에서, 접지면(234)은 도시된 바와 같이 실질적으로 모든 면(S1)에 걸쳐 연장될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 접지면(234)은 각각의 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)에 근접한 표면(S1)의 영역을 따라서만 그리고 해당 영역에 걸쳐 연장될 수 있다. 일부 구현예에서, 접지면(234)은 박막 금속 또는 금속 합금뿐만 아니라 전도성 산화물을 포함하여 상기 전술한 것에 해당하는 전도성 재료로 형성될 수 있다. 통상적으로 접지면이 IGU의 가시 창 영역에 있을 때, 접지면은 거주자가 깨끗한 상태의 창을 통해 볼 수 있는 기능을 크게 저하시키지 않는 광 투과율을 갖는다.
도 2b는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2b를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제1 TCO 층(214)의 각 가장자리 영역에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 2a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 제1 TCO 층(214)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 아래의 제1 TCO 층(214)에 유전체 또는 기타 절연 재료 층(236)이 제공된다. 일부 실시예에서, 두 개의 안테나 중 하나만 제1 TCO 층(214)에서 제공된다. 예를 들어, 안테나 구조(232)가 기판(204)에 바로 제공될 수 있다.
도 2c는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2c를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제2 TCO 층(216)의 각 가장자리 영역에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 2a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 제2 TCO 층(216)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 제2 TCO 층(216)에, 그리고 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 아래에 유전체 또는 기타 절연 재료 층(236)이 제공된다. 일부 실시예에서, 두 개의 안테나 중 하나만 제2 TCO 층(216)에서 제공된다. 예를 들어, 안테나 구조(230)가 기판(204) 또는 제1 TCO 층(214)에 바로 제공될 수 있다(단, 절연 층(236)에 의해 해당 위치에서 분리됨).
도 2d는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2d를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제2 TCO 층(216)을 패턴화하여 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 2a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 예를 들어, 하나 이상의 레이저 스크라이빙, 레이저 흡열 또는 에칭 공정을 사용하여 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 패턴화하고, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 제2 TCO 층(216)으로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 도시된 실시예에서, 안테나 구조(230)에는 두 개의 스트립 선로가 포함된다.
도 2e는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2d를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 접지면(234)에서 형성된다는 차이점, 즉 제2 TCO 층(216)에서 형성된다는 점을 제외하면, 도 2a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 접지면(234)을 제2 TCO 층(216)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 제2 TCO 층(216)에, 그리고 접지면(234) 아래에 절연 금속 재료(238)가 제공된다. 절연 스트립(236)은 안테나 구조(230, 232)를 접지면(234)으로부터 격리한다.
도 2f는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2f를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 접지면(234)이 제1 페인(204)의 제2 표면(S2)과 EC 장치(210) 사이에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 2e를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 접지면(234)을 제1 TCO 층(214)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 제1 TCO 층(214)을 형성하기 전에 유전체 또는 기타 절연 금속 층(238)이 접지면(234)에 먼저 형성된다. 도시된 실시예에서, 안테나 구조(230, 232)는 절연 스트립(236)과 함께 제2 TCO(216)에 존재한다. 다른 실시예에서, 안테나 구조 중 하나 또는 두 가지 모두는 제1 TCO(214)에 존재한다.
도 2g는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2g를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제2 페인(206)의 제1 표면(S3)의 각 가장자리 영역에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 2a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 일부 경우, 안테나 구조는 실버 잉크와 같은 전도성 재료를 인쇄하여 형성된다. 일부 구현예에서, 도 2g의 IGU(202)는 제1 및 제2 안테나 구조(230, 234) 위에 배치된 접지면(234)을 추가로 포함한다. 접지면(234)을 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 접지면(234)을 형성하기 전에 유전체 또는 기타 절연 재료 층(236)이 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 위에 먼저 형성된다. 일부 다른 구현예에서, 접지면(234)은 EC 장치(210) 아래 또는 위에 있는 제1 페인(204)의 제1표면(S1) 또는 제1 페인(204)의 제2 표면(S2)에 배치될 수 있다.
도 2h는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2h를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 전도 산화물 층(예: 제2 TCO 층(214, 216)과 동일한 층)에서 패턴화된다는 차이점을 제외하면, 도 2g를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다.
도 2i는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2i를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제1 페인(204)의 제1 표면(S1)의 각 가장자리 영역에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 2g를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 일부 경우, 안테나 구조는 실버 잉크 스트립과 같은 전도성 스트립이다. 일부 구현예에서, 도 2i의 IGU(202)는 제1 및 제2 안테나 구조(230, 234) 위에 형성된 접지면(234)을 추가로 포함한다. 접지면(234)을 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 접지면(234)을 형성하기 전에 유전체 또는 기타 절연 재료 층(236)이 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 위에 먼저 형성된다.
도 2j는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2j를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 전도 산화물 층(예: 제2 TCO 층(214, 216)과 동일한 층)에서 패턴화된다는 차이점을 제외하면, 도 2i를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다.
도 3a 내지 도 3j는 일부 구현예에 따라 외부 환경에 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 2a 내지 도 2j를 참조하여 도시 및 설명된 다수의 특징은 도 3a 내지 도 3j의 실시예에 적용 가능하지만, 접지면 및 안테나 구조의 상대적인 위치는 반전된다. 도 3a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 접지면(234)이 제2 페인(206)의 제1 표면(S3)에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 2a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 일부 다른 구현예에서, 접지면(234)은 제2 평면(206)의 제2 표면(S4)에서 형성될 수 있다.
도 3b는 일부 실시예에 따라 외부 환경 밖으로 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 3b를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제1 TCO 층(214)의 각 가장자리 영역에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 3a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 제1 TCO 층(214)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 형성하기 전에 유전체 또는 기타 절연 재료 층(236)이 제1 TCO 층(214)에서 먼저 형성된다.
도 3c는 일부 실시예에 따라 외부 환경 밖으로 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 3c를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제2 TCO 층(216)의 각 가장자리 영역에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 3a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 제2 TCO 층(216)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 형성하기 전에 유전체 또는 기타 절연 재료 층(236)이 제2 TCO 층(216)에서 먼저 형성된다.
도 3d는 일부 실시예에 따라 외부 환경 밖으로 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 3d를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제2 TCO 층(216)을 패턴화하여 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 3a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 예를 들어, 레이저 스크라이빙 또는 에칭 공정을 사용하여 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 패턴화하고, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 제2 TCO 층(216)으로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다.
도 3e는 일부 실시예에 따라 외부 환경 밖으로 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 3e를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 접지면이 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 위에 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 3c를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 접지면(234)을 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 접지면(234)을 형성하기 전에 유전체 또는 기타 절연 재료 층(238)이 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)에 먼저 형성된다.
도 3f는 일부 실시예에 따라 외부 환경 밖으로 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 3f를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 EC 장치(210)를 형성하기 전에 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232), 절연 층(236) 및 접지면(234)이 제1 페인(204)의 제2 표면(S2)의 각 가장자리 영역에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 3e를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다.
도 3g는 일부 실시예에 따라 외부 환경 밖으로 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 3g를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제2 페인(206)의 제1 표면(S3)의 각 가장자리 영역에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 3a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 일부 구현예에서, 도 3g의 IGU(202)는 제1 및 제2 안테나 구조(230, 234)와 표면(S3) 사이에 형성된 접지면(234)을 추가로 포함한다. 접지면(234)을 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 형성하기 전에 유전체 또는 기타 절연 재료 층(236)이 접지면(234) 위에 먼저 형성된다. 일부 다른 구현예에서, 접지면(234)은 제2 평면(206)의 제2 표면(S4)에서 형성될 수 있다.
도 3h는 일부 실시예에 따라 외부 환경 밖으로 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 3h를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 전도 산화물 층(예: 제2 TCO 층(214, 216)과 동일한 층)에서 패턴화된다는 차이점을 제외하면, 도 3g를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다.
도 3i는 일부 실시예에 따라 외부 환경 밖으로 신호를 송신하거나 외부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 3i를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 제1 페인(204)의 제1 표면(S1)의 각 가장자리 영역에서 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 3g를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 일부 구현예에서, 도 2i의 IGU(202)는 제1 및 제2 안테나 구조(230, 234) 아래의 표면(S1) 위에 형성된 접지면(234)을 추가로 포함한다. 접지면(234)을 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)를 형성하기 전에 유전체 또는 기타 절연 재료 층(236)이 접지면(234) 위에 먼저 형성된다.
도 3j는 일부 실시예에 따라 내부 환경으로 신호를 송신하거나 내부 환경으로부터 신호를 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 또 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 3j를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 전도 산화물 층(예: 제2 TCO 층(214, 216)과 동일한 층)에서 패턴화된다는 차이점을 제외하면, 도 3i를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다.
도 4a 및 도 4b는 일부 구현예에 따라 내부 및 외부 환경 안팎으로 신호를 송신하고 수신할 수 있는 집적 안테나가 포함된 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 이러한 기능을 갖는 다양한 실시예에서, 하나 이상의 접지면은 접지면 안쪽에 있는 안테나 구조와 접지면 바깥쪽에 있는 또 다른 안테나 구조 사이에 배치된다. 내부 지향 안테나 구조는 안테나 구조의 안쪽에 있는 추가 접지면에 의해 차단되지 않는다. 유사하게, 외부 지향 안테나 구조는 안테나 구조의 바깥쪽에 있는 추가 접지면에 의해 차단되지 않는다. 일부 구현예에서, 여러 개의 접지면은 내부 지향 안테나 구조와 외부 지향 안테나 구조 사이에 배치된다.
특정 실시예는 (i) 안테나 구조를 형성하기 위해 창에 전도성 재료 조각이 있고, (ii) 패치 안테나 구조에 평행하거나 수직(또는 그 사이의 임의의 각도)일 수 있는 접지면을 갖는 패치 안테나에 관한 것이다. 패치 안테나는 본 출원서의 다른 곳에서 설명된 스트립 선로 안테나와 유사한 단극 안테나로 구성될 수 있다. 스트립 선로는 일반적으로 비교적 얇고(형성된 표면에 평행인 치수에서), 패치는 비교적 더 넓다. 일례로, 가장 좁은 치수(예: 형성된 표면에 평행인 치수)가 최소한 약 0.5인치이다. 다른 실시예에서, 패치는 가장 좁은 치수가 최소한 약 1인치이거나, 최소한 약 2인치, 또는 최소한 약 3인치이다. 특정 실시예에서, 패치 안테나 구조는 본 출원서에 개시된 스트립 선로 안테나 구조에 적절한 두께(형성된 표면에 직접적으로 수직임)를 갖는 전도성 재료의 연속적이고 패턴화되지 않은 패치이다. 일부 실시예에서, 패치 안테나 구조(예: 일부 프랙탈 안테나 구조)가 패턴화된다. 달리 규정되지 않는 한, 스트립 선로 안테나 구조에 대해 언급한 내용은 패치 안테나 구조에도 동일하게 적용된다.
동일한 평면에서의 접지면 및 안테나 구조
도 2a 내지 도 4b의 실시예는 서로 다른 층에 있는 접지면 및 안테나 구조를 도시한다. 이는 반드시 그런 것만은 아니다. 일부 구현예에서, 접지면 및 안테나 구조는 단일 층의 서로 다른 영역을 점유한다. 예를 들어, TCO 층은 패턴화되고 전기적으로 연결되므로, TCO의 접지된 부분이 접지면으로서 기능하고 하나 이상의 개별적으로 연결된 선들이 안테나 구조로서 작용할 수 있다. 이러한 설계는 예를 들어, 스페이서 또는 창 프레임 구조 같은 오프 라이트 구조에 평평한 접지면을 제공하는 것이 간편하지 않을 경우 적합할 수 있다. 층에 있는 접지면 및 안테나 구조의 상대적 크기, 위치, 방향에 따라, 송신 또는 수신을 위한 방사는 기술자가 이해하는 바와 같이 분산된다. 예를 들어, 상기 전술한 바와 같이, 창 안테나로부터 송신된 방사는 접지면으로부터 멀어지도록 방향이 설정될 수 있다. 도 9D는 예시적인 프랙탈 패치 안테나(995) 및 라이트의 동일 패널에 배치된 스트립 접지면(993)을 도시한다. 다른 예시에서는 라이트 측면의 전부 또는 일부를 덮는 직사각형을 포함하여, 다른 모양 및 크기의 접지면을 사용한다. 다른 예시에서는 다른 형태의 패치 안테나, 스트립 선로 안테나 등과 같은 다른 안테나 구조를 사용한다.
창 안테나를 위한 안테나 설계의 종류
전기변색 소자와 관련된 안테나 구조의 위치
다양한 IGU 안테나 설계는 일반적으로 하나 이상의 종류로 나뉜다. 한 종류에서, 전기변색 소자 자체는 안테나 또는 그 일부를 포함하도록 수정된다. 이러한 실시예에서, 안테나는 장치의 투명 도체 층 내에서 또는 그 위에서 제조될 수 있다. 이러한 투명 도체 층의 예로는 유리 기판에 인접하여 배치된 투명 도체 층(예: 플루오르화 주석 산화물 또는 "TEC" 층)이나, 유리 표면 반대편에 있는 전기변색 스택의 맨 위에 제공된 상부 투명 도체 층(예를 들어, 인듐 주석 산화물 또는 "ITO" 층)을 들 수 있다. 전기변색 소자에서, 각각 두 개의 투명 도체 층은 전기변색 소자를 스위칭하는 동안 투명 도체 층을 반대 극성으로 유도하는 각자의 고유한 버스 바에 연결된다. 안테나가 이러한 층들에 또는 그 중 하나에 제공될 경우, 해당 안테나를 전도 층의 주변부로부터 전기적으로 격리해야 하며, "안테나 송신 라인에 추가적인 전기 연결을 제공해야 한다." 예를 들어, 레이저 스크라이빙 또는 에칭을 통해 안테나 설계 패턴을 효과적으로 도출하고, 주변 전도 층으로부터 전기적으로 격리할 수 있다. 일부 실시예에서, 버스 바는 하나 이상의 세그먼트가 전기변색 소자 전이에 전력을 공급하고 다른 세그먼트가 안테나 안팎으로 전기 신호를 송신 또는 수신하도록 분할된다.
다른 종류에서, 안테나 구조는 전기변색 소자와 일체인 스택 층에서 제조되지만, 이 층은 전기변색 소자의 착색 또는 스위칭과 관련된 기능은 직접적으로 제공하지 않는다. 한 예시에서, 전도성 재료의 개별 층은 전기변색 소자 스택을 포함하는 기판에 증착된다. 일부 실시예에서, 추가 층은 전기변색 스택이 제조되는 기판(유리)의 측면에 증착되며, 이 층의 형성은 전기변색 소자 스택 층의 증착에 통합될 수 있다. 예를 들어, (유리 기판으로부터 떨어진 쪽의) 전기변색 소자의 맨 위에서, 안테나 구조는 상부 투명 도체 층 위의 절연 층으로서 구현될 수 있으며, 안테나 구조를 정의하는 패턴이 있는 절연 층 위의 인쇄된 패턴 또는 패턴화된 전도 층으로서 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 구조에만 사용되는 개별 전도 층은 기판과 함께 제공되며, 전기변색 소자를 제조하는 동안 개별적으로 증착될 필요가 없다. 전용 안테나 구조 층을 제조하는 방식에 관계없이, 안테나 구조를 위한 개별 전기 연결이 층 내에 또는 층 위에 포함된다. 별도로, 전기변색 소자의 스위칭을 구동하는 역할을 하는 두 개의 투명 전도 층은 광학 스위치를 구동하는 데 필요한 극성의 전압을인가하기 위한 표준 버스 바 또는 다른 연결을 갖는다.
다른 종류에서, 전기변색 소자 스택의 투명 전도 층 중 한 층의 일부분은 밑에 있는 기판이 벗겨지며, 그 다음에는 안테나 구조가 노출된 영역에서 형성된다(예: CVD, 롤링 마스크 평판 또는 전도성 잉크 인쇄 기술 사용). 특정 실시예에서, TCO의 제거된 부분은 전기변색 라이트의 가장자리 또는 그 근처에 위치한다.
다른 종류에서, 안테나 구조물은 전기변색 소자가 있는 표면 이외의 IGU 표면에 배치된다. 이러한 다른 표면은 전기변색 소자 스택이 존재하는 라이트 표면과 반대편에 있는 표면일 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 전기변색 라이트는 전류 ECD 설계에 포함되지 않은 추가 층 또는 페인을 포함하는 안테나 구조를 비롯한 적층 구조를 포함한다. 다른 실시예에서, 안테나 구조물은 IGU의 개별 라이트의 표면에서 형성된다.
스페이서상의 안테나
도 5a 및 5b는 일부 구현예에 따라 집적 안테나가 포함된 다른 예시적인 IGU(202)의 단면도를 도시한다. 도 5a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)에서, 하나 이상의 제1 안테나 구조(540)는 스페이서(218) 중 제1 스페이서의 안쪽 표면에 형성되는 반면, 하나 이상의 제2 안테나 구조(542)는 스페이서(218) 중 제2 스페이서의 안쪽 표면에 형성된다. 제1 및 제2 안테나 구조(540, 542)는 각각 접착 층(544, 546)을 사용하여 스페이서(218)에 접착될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 안테나 구조(542, 544)는 마일라(mylar) 또는 다른 접착 테이프에 장착되거나, 증착되거나, 형성된 전도성 포일로 형성될 수 있다. 도 5b를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 도 5b의 IGU(202)에는 발포체 또는 다른 절연 스페이서(218) 대신 금속 스페이서(548)가 포함된다는 차이점을 제외하면, 도 5a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 이러한 구현예에서, 스페이서(548) 자체는 접지면으로서 기능할 수 있다. 대안적으로, 스페이서 또는 그 일부가 적절하게 구성(크기, 모양, 위치, 도체 재료)된 경우, 스페이서는 방사 안테나 전극으로서 구 될 수 있다.
전극 구조 및 방사 특성에 의해 특징이 분류되는 창 안테나 설계
단극 안테나의 예시
단극 안테나는 도 8a 및 도 8b에 도시된 것과 같은 일부 프랙탈 안테나에 사용된 삼각형 모양 같은 다른 형상을 포함할 수 있지만, 단일 극, 라인 또는 패치인 안테나 구조를 갖는다. 흔히 창 구현예에서, 안테나 구조는 창 표면에 스트립 선로 또는 패치로서(예: TCO의 얇은 라인, 구리 금속 또는 실버 잉크로서) 제공된다. 제2 전극은 안테나 구조를 형성하는 라인의 축에 수직으로 배향된 접지면이다. 수직이라는 용어는 전극이 정확히 90도 떨어진 방향뿐만 아니라, 전극이 정확히 90도 떨어져 있지 않은 방향(예: 약 85~90도 또는 약 75~90도, 또는 약 60~90도)도 포함한다. 접지면은 안테나 구조의 말단 중 하나를 벗어난 범위에 배치되므로, 기체(예: IGU 내부를 채우는 공기 또는 가스) 또는 기타 유전체는 안테나 구조의 말단을 접지면으로부터 분리시킨다. 안테나 구조가 창에 배치된 경우, 접지면은 인접한 구조(예: 창 프레임), 건물 프레임 구성요소(예: 중간 문설주 또는 가로대), IGU의 스페이서, 창 또는 전술한 요소에 부착된 사실상 평면인 개별 전도 구조에서 제공될 수 있다. 창 안테나에 적용하기 위한 단극 안테나의 기본 구조가 도 9a에 도시되어 있으며, 여기에는 전도성 재료(안테나 구조 952)의 스트립이 제공되는 라이트(950), 그리고 안테나 구조에 사실상 수직으로 배향된 개별 접지면(954)가 포함된다. 또한, 도 9D는 단극 안테나를 도시하며, 이번에는 안테나 구조로서 의 프랙탈 패치, 그리고 접지면으로서의 동일 평면상 전도 스트립이 포함되어 있다.
단극 안테나는 단일 주파수 또는 좁은 주파수 대역에서 방사를 송신(및/또는 수신)한다. 적용을 위해 주파수 확산이 선택된다. 통상적으로, 확산이 좁을수록 안테나가 전력을 더 효율적으로 사용한다. 그러나 Wi-Fi와 같은 일부 송신 프로토콜은 주파수 확산(예: 2.40GHz~2.49GHz)을 사용하며, 안테나가 비슷한 범위에서 송신하거나 수신하는 것이 바람직할 수 있다. 단극 안테나의 길이는 함께 사용되는 RF 파의 파장에 의해 결정된다. 예를 들어, 1/4 파장 단극의 길이는 전파 파장의 약 1/4이다.
단극 안테나는 통상적으로 무지향성으로 방사를 송신(및/또는 수신)한다. 이를테면, 안테나 구조의 라인 축을 중심으로 약 360도이다. 신호 강도는 단극 축을 중심으로 고르게 또는 거의 균등하게 분산될 수 있다. 신호가 접지면을 넘어설 경우 단극 안테나는 거의 방사(또는 수신)하지 않는다. 또한, 단극 안테나는 접지면과 멀리 떨어진 축 방향으로 국한된 신호만을 방사(또는 수신)한다. 단극 안테나 구조가 라이트와 같은 평평한 표면에 배치된 경우, 단극 안테나는 라이트의 평면 안팎으로뿐만 아니라 구조의 좌우로 방사한다. 이로 인해, 무지향성 방위각 송신 또는 수신이 필요한 다양한 적용예에 단극 설계를 지향적으로 사용할 수 있다.
창에 구현된 단극 안테나는 비교적 제조하기 쉽다. 이는 유리창의 평면에 있는 전도성 재료의 스트립 및 창에 있는 스트립 축 또는 전도성 재료의 패치에 직각으로 배치된 접지면에 의해 구현될 수 있다. 접지면은 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이는 알루미늄 가로대 또는 중간 문설주 같은 전도성 프레임 구조의 일부일 수 있다. 이는 또한, 라이트에 부착되고 단극 안테나 구조의 말단과 분리된 판금 또는 전도성 재료 같은 접지면으로 제조되는 전도 시트일 수 있다. 이는 또한, 창 프레임 또는 절연 판유리 유닛에 형성되거나 부착된 전도성 재료의 평평한 단면이거나, 단극 구조로 된 유리 페인 주변부의 기타 구조일 수 있다. 일부 구현예에서, 접지면은 단극 안테나 구조와 동일한 라이트에 배치된다. 다른 단극 안테나 실시예와 마찬가지로, 접지면은 안테나 구조의 축 말단으로부터 오프셋되지만, 이 경우에는 접지면이 라이트의 평평한 면에 형성되며, 안테나 구조가 존재하는 표면(도 9D 참조)이거나 평행인 표면이다. 다른 실시예에서, 접지면은 라이트의 가장자리에 배치된다. 예를 들어, 접지면은 단극 구조의 말단에 인접한 라이트의 가장자리에 배치된 금속 스트립 같은 전도성 스트립일 수 있다. 경우에 따라, 안테나의 방사 패턴을 제한하기에 적절한 경우, 이러한 접지면은 라이트의 두 개 이상의 가장자리에 배치된다.
단극 안테나는 전기변색 창과 관련하여 다양한 적용예를 갖고 있다. 예를 들어, 단극 안테나는 건물 내부 또는 외부 양쪽으로 신호를 브로드캐스팅하는 데 사용될 수 있다. 단극 안테나는 건물 내부 또는 외부로부터 신호를 수신할 수도 있다. 무지향성 단극 안테나는 Bluetooth 비콘(IEEE 802.15.1, 2.4~ 2.485 GHz), Wi-Fi 중계기(IEEE 802.11, 주로 2.4 기가헤르츠 및 5 기가헤르츠), ZigBee 네트워크 통신(IEEE 802.15.4, 미국 기준 915 MHz) 등을 생산하는 데 사용될 수 있다.
변종 단극 안테나는 안테나의 안테나 구조가 단극, 패치 또는 라인으로 된 무지향성 단극 안테나 설계와 유사한 설계를 갖는다. 그리고 무지향성 단극 안테나와 마찬가지로, 단극 안테나에는 접지면이 있지만, 이 접지면은 단극 안테나 구조의 축과 평행하게 배향되어 있다. 평행이라는 용어는 전극이 정확히 0도 떨어진 방향뿐만 아니라, 전극이 정확히 0도 떨어져 있지 않은 방향(예: 약 0~5도 또는 약 0~15도, 또는 약 0~30도)도 포함한다. 그러나 구조가 창에 배치된 경우, 접지면은 안테나 구조와 동일한 표면 또는 평행인 표면(예: 안테나 구조가 있는 창의 반대쪽 표면), 여러 창 페인의 IGU 또는 다른 조립체의 개별 창의 표면 중 하나에서 제공될 수 있다. 예시로서, 도 2a 내지 도 4b에 도시된 구조는 병렬 접지면을 갖는 단극 안테나로 구현될 수 있다.
무지향성 단극 안테나와 마찬가지로, 병렬 접지면을 갖는 단극 안테나는 단일 주파수 또는 좁은 주파수 대역에서 방사를 송신(및/또는 수신)한다.
무지향성 단극 안테나와 달리, 병렬 접지면을 갖는 단극 안테나는 통상적으로 지향성으로 방사를 송신(및/또는 수신)한다. 이를테면, 안테나 구조의 라인 축을 중심으로 약 180도이다. 신호 강도는 180도를 중심으로 고르게 또는 거의 균등하게 분산될 수 있다. 신호가 접지면을 넘어설 경우 단극 안테나는 거의 방사(또는 수신)하지 않는다. 방사 분산은 돌출부(lobe)일 수 있으며, 접지면의 반대 방향으로 가장 강한 신호를 보인다. 일부 경우, 방사 분산은 안테나 구조의 축 길이를 따라 잘린 절반 정도의 원통을 형성한다.
병렬 접지면을 갖는 단극 안테나는 전기변색 창과 관련하여 다양한 적용예를 갖는다. 예를 들어, 병렬 접지면을 갖는 무지향성 단극 안테나는 Bluetooth 비콘(IEEE 802.15.1, 2.4~ 2.485 GHz), Wi-Fi 중계기(IEEE 802.11, 주로 2.4 기가헤르츠 및 5 기가헤르츠), ZigBee 네트워크 통신(IEEE 802.15.4, 미국 기준 915 MHz) 등을 생산하는 데 사용될 수 있다.
병렬 접지면을 갖는 단극 또는 패치 안테나 배열의 한 실시예는, 접지된 말단으로부터 중간 거리에서 안테나가 피드되는 평판 역F 안테나(PIFA)를 구성한다. 이 설계를 사용하면 안테나를 표준 단극 또는 PIFA 안테나보다 더 짧고 더 작게 유지하는 것과 동시에, 피드의 위치(예: 피드 버스 바의 위치)를 선택하여 선택적 임피던스 정합이 가능하다. 도 7C 및 도 7D는 패치 안테나(701) 및 접지면(704)으로서 구현된 PIFA 안테나 구조를 도시하며, 이들은 라이트와 같은 기판(700)을 함께 샌드위칭한다. PIFA 안테나는, 일례로 창 제어기에 전기적으로 연결된 버스 바에서 제공되는 피드(702), 그리고 일례로 접지면(704)에 전기적으로 연결된 버스 바에서 제공되는 쇼트(703)를 갖는다. 도 7C 및 도 7D에 도시된 상대적 구조 치수는 단지 설명을 위한 것이며 원하는 실시예를 대표하는 것은 아니다.
쌍극 안테나의 예시
쌍극 안테나에는 두 개의 전극이 포함되며, 이 두 가지는 모두 전자기 에너지를 방사(또는 수신)하는 안테나 구조이다. 이러한 각 전극은 단극과 마찬가지로 단일 극, 패치 또는 라인이다. 그리고 창 구현예의 단극 안테나와 마찬가지로, 쌍극 전극은 창 표면에 스트립 선로로서(예: TCO의 얇은 라인, 구리 금속 또는 실버 잉크로서) 제공될 수 있다. 일반적으로, 쌍극 안테나의 라인 또는 패치는 평행하다. 평행이라는 용어는 전극이 정확히 0도 떨어진 방향뿐만 아니라, 전극이 정확히 0도 떨어져 있지 않은 방향(예: 약 0~5도 또는 약 0~15도, 또는 약 0~30도)도 포함한다. 쌍극 안테나는 접지면의 유무와 관계없이 설계될 수 있다. 존재하는 경우, 접지면은 제3 전극일 수 있으며 무지향성 및 제한 지향성 단극 안테나의 배열과 유사한 방식으로 단극 안테나의 극에 수직으로 또는 평행하게 배향될 수 있다. 개별 쌍극 전극은 단일 접지면을 공유할 수 있다. 쌍극 설계에서, 접지면은 전도성 프레임 구조에서 제공되거나, 단극 안테나에 대해 전술된 대로 구조를 특별히 설계할 수 있다.
일반적으로 쌍극 안테나는 전극 길이가 같거나 거의 같을 때 단일 주파수 또는 좁은 주파수 대역에서 작동한다. 이러한 경우, 파장은 쌍극 안테나 구조 길이의 약 두 배일 수 있다. 안테나 구조의 길이가 서로 다를 경우, 안테나 구조는 서로 다른 주파수의 상이한 주파수의 복사를 방사(또는 수신)하며, 각각 다른 극(전극)과 연관된다.
쌍극 안테나는 안테나의 두 극에 거의 평행한 두 개의 돌출부에서 최대 방사 강도(또는 신호 수신 효율성)로 지향성으로 작동하며, 두 극 사이에 위치한 평면에서 상대적으로 높은 강도를 갖는다. 쌍극 창 안테나의 적용예에는 단극 안테나용 안테나가 포함되지만, 일부 경우 지향성이 더 크거나 도심 속 고층 건물의 내부 층처럼 더 강한 신호가 필요한 때가 있다. 이러한 위치는 여러 RF 소스로부터 심각한 잡음 및 간섭이 발생할 수 있다.
도 6a는 도 2a 또는 2b를 참조하여 도시 및 설명된 것과 같은 IGU(202)의 부감도 또는 평면도를 도시한다. 도 6a의 IGU(202)에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)는 쌍극 안테나로서 중심에 연결된다. 일부 구현예에서, 도 6a의 IGU(202)는 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)에 대한 임피던스 정합 또는 필터링을 제공하기 위한 정합 회로(650, 652)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 정합 회로(650, 652) 각각은 하나 이상의 인덕터, 축전기, 저항기 및/또는 변압기 같은 하나 이상의 수동 회로 소자를 포함할 수 있다. 도 6b를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 단극 안테나로서 전기적으로 연결된다는 차이점을 제외하면, 도 6a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다.
도 6b에 따르면, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 동일한 파라미터(특히 길이)를 가지며 위상이 같은 동일 주파수의 신호로 구동되는 경우, 둘 사이에 보강 간섭이 발생한다. 그러나 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 동일한 파라미터(특히 길이)를 가지며 180도 위상이 다른 동일한 주파수의 신호로 구동되는 경우, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)의 조합은 각각의 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 반 쌍극 안테나로서 기능하는 접힌 쌍극으로서 기능하게 된다. 또한, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)의 파라미터가 서로 다르거나, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각에 인가된 신호의 주파수 또는 위상이 다른 경우, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 조합의 지향성을 전체적으로 조정하는 데 사용할 수 있는 보강 간섭 및 상쇄 간섭이 모두 발생한다. 일반적으로, 여러 안테나 설계 패턴을 포함하는 구현예에서(예: 서로 다른 주파수에서 송신하기 위한 경우), 이를테면 네트워크 제어기에 의해 여러 설계 패턴의 주소가 독립적으로 지정될 수 있도록 창이 구성된다. 일부 경우, 창 및/또는 제어기는 어떤 안테나를 사용할 것인지, 그리고 어떤 전력 및 위상을 인가할 것인지 동적으로 선택하도록 구성될 수 있다. 또한, 프랙탈 안테나가 사용되는 구현예에서, 제어기는 프랙탈 안테나의 주파수 작동 범위를 조정하는 데에도 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 안테나 구조(230, 232) 또는 도 8b의 안테나 구조 같은 기타 안테나 구조는 IGU에서 하나 이상의 라이트의 가장자리에 가까운 곳에 위치한다. 따라서 안테나 구조가 IGU 스페이서에 의해 가려지므로 라이트의 가시 영역에서 보이지 않는다. 이와 같이, 안테나 구조는 라인 폭과 기타 치수, 그리고 스페이서에 의해 숨겨지지 않을 경우 보일 수 있는 광학적 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, IGU 스페이서는 스페이서가 안테나 구조를 가릴 경우 비 전도성 재료로 만들어진다.
도 7a 및 도 7b는 일부 다른 구현예에 따라 서로 다른 예시적인 안테나 구조 및 패턴을 도시한다. 도 7a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 쌍극 연결 안테나 구조(230, 232) 각각에 동일한 신호에 의해 구동되는 여러 개의 쌍극 연결 안테나 구조가 포함된다는 차이점을 제외하면, 도 6a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 도시된 구현예에서, 각 안테나 구조의 길이는 관련 신호의 여러 가지 정수 1/4 파장과 동일하다. 일부 유사한 구현예에서, 하나 이상의 안테나 구조는 Yagi 또는 로그 주기 안테나로서 구현될 수 있다. 도 7b를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 쌍극 연결 안테나 구조(230, 232) 각각에 동일한 신호에 의해 구동되는 다수의 쌍극 연결 안테나 구조가 포함된다는 차이점을 제외하면, 도 7a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다.
Yagi 안테나는 라인을 따라 분산된 여러 개의 병렬 소자를 포함한다. 병렬 소자는 크로스바에 부착될 수 있다. 이러한 소자 중 적어도 한 쌍은 쌍극 쌍으로서 구동되며 송신 라인을 통해 안테나 회로(송신기 또는 수신기)에 연결된다. 그림 7a 내지 도 7b를 참조한다. 병렬 소자 중에는 송신기 또는 수신기에 전기적으로 연결되지 않은 하나 이상의 비여진 소자가 있으며, 방사 패턴을 수정하기 위해 전파를 재방사하는 공진기로서 작용한다. 병렬 소자 중 다른 하나는 여진 소자의 한쪽에 위치한 반사기이다. 소자 사이의 일반적인 간격은 특정 설계에 따라 약 1/10 파장에서 1/4 파장에 이르기까지 다양하다. 디렉터의 길이는 여진 소자의 길이보다 약간 짧은 반면, 반사기는 약간 더 길다.
Yagi 안테나는 쌍극 안테나와 동일한 주파수 특성을 갖고 있다. Yagi 안테나는 전극 길이가 같거나 거의 같을 때 단일 주파수 또는 좁은 주파수 대역에서 작동한다. 이러한 경우, 파장은 쌍극 안테나 구조 길이의 약 두 배일 수 있다. 안테나 구조의 길이가 서로 다를 경우, 안테나 구조는 서로 다른 주파수의 상이한 주파수의 복사를 방사(또는 수신)하며, 각각 다른 극(전극)과 연관된다. 방사 패턴은 소자의 평면에 있는 소자에 수직인 축을 따라 있는 주요 돌출부와 거의 단방향이다. 창에 대한 적용예는 강력한 지향성 구성요소가 필요한 경우를 포함한다. Yagi 안테나는 안테나 구조의 평면 방향으로 편광된 방사를 송신 및 수신한다. 브로드캐스트 방사가 수평 방향으로 편광된 경우, 채광창 또는 기타 수평 방향 창에 배치된 Yagi 안테나가 적합할 수 있다.
로그 주기 안테나는 길이가 점진적으로 증가하는 여러 쌍극 구동 소자가 있는 안테나 구조를 갖고 있다. 그 예로, 그림 7a 내지 도 7b를 참조한다. 각각의 쌍극 구동 소자는 창 표면에 형성될 수 있는 한 쌍의 평행한 전도성 스트립 또는 라인을 포함한다. 쌍극 소자는 라인을 따라 함께 가깝게 배치되며, 송신기 또는 수신기로부터의 피드 라인에 병렬로 연결된다. 쌍극 소자는 주파수의 시그마 함수 다음에 오는 간격으로 배치된다. 쌍극 소자의 라인 길이는 안테나 전체 대역폭의 다양한 주파수의 공진에 상응한다. 로그 주기 안테나의 모든 라인 요소는 활성화되어 있다. 즉, 피드 라인에 전기적으로 연결되어 있다. 존재하는 경우, 접지면은 단극 안테나의 배열과 유사한 방식으로 로그 주기 안테나의 쌍극 소자에 수직으로 또는 평행하게 배향될 수 있다.
로그 주기 안테나는 구동된 쌍극 소자의 길이에 의해 부분적으로 결정되는 광대역 주파수를 송신 및/또는 수신한다. 로그 주기 안테나는 지향성이 강하며, 좁은 빔 방사 패턴을 갖는 경우가 많다. 방사 패턴은 로그 주기 안테나의 주파수 범위에서 거의 일정하다. 창 안테나의 적용예에는 Yagi 안테나 같은 다른 쌍극 안테나에 적합한 적용예가 포함된다.
프랙탈 안테나의 예시
프랙탈 안테나는 프랙탈 모양의 안테나 구조를 갖고 있다. 적합한 모양의 한 가지 예가 시어핀스키 프랙탈 모양이다. 다른 예로는 코흐 곡선과 힐베르트-페아노 곡선이 포함된다. 그 예로, 도 8a 내지 도 8b를 참조한다. 프랙탈 안테나는 스페인 바르셀로나의 Fractus Corporation을 포함한 다양한 회사에서 설계 및 제작되었다. 흔히 창 구현예에서, 프랙탈 안테나는 창 표면에 프랙탈 설계로서(예: TCO의 얇은 패턴, 구리 금속 또는 실버 잉크로서) 제공된다. 일부 구현예에서, 제2 전극은 단극 안테나에 대해 전술된 대로 안테나 구조를 형성하는 라인의 축에 수직으로 배향된 접지면이다. 일부 구현예에서, 접지면은 평행한 접지면을 갖는 단극 안테나 같은 프랙탈 안테나 구조의 축에 평행하게 배향된다. 프랙탈 안테나가 점유하는 창 영역은 비교적 작을 수 있다. 예를 들어, 가장 긴 치수(예: 약 20 mm Х 30 mm)에서 약 4 인치 이하 정도이다.
프랙탈 안테나는 프랙탈 구조에 따라 단일 주파수 또는 다중 주파수를 가질 수 있다. 프랙탈 안테나는 단극 안테나 또는 단극 안테나 그룹의 특성을 갖도록 설계될 수 있다. 프랙탈 안테나는 단극 안테나 또는 단극 안테나 그룹의 특성을 갖도록 설계될 수 있으므로, 프랙탈 안테나는 접지면의 위치에 따라 무지향성 단극 안테나 또는 병렬 접지면을 갖는 단극 안테나(두 가지 모두 전술됨)의 지향적 특성을 갖게 될 수 있다. 프랙탈 안테나의 이점은 창에서 비교적 작은 공간을 점유하면서 여러 주파수에서 효율적으로 작동할 수 있다는 점이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 시어핀스키 프랙탈의 반복 구조는 각각 다른 주파수를 갖는 단극 안테나를 여러 번 반복한다. 일부 구현예에서, 여러 가지 주파수는 창 안테나에 대해 여러 가지 적용예를 제공할 수 있거나, 단일 적용예에 대해 여러 가지 작동 대역을 제공할 수 있다.
도 8b는 접지면(802)에 수직으로 배향된 시어핀스키 프랙탈 안테나 구조(801)를 갖는 단극 창 안테나를 도시한다. 특정 구현예에서, 시어핀스키 프랙탈 안테나 구조(801)는 라이트 표면에서 제조되고, 접지면(802)은 스페이서 또는 창 프레임 요소(예: 중간 문설주 또는 가로대)에서 구현된다.
도 8c는 패치 안테나(도 8b의 "프랙탈 패치") 및 병렬 접지면으로서 구현되는 시어핀스키 프랙탈 안테나 구조를 도시하며, 이들은 라이트와 같은 기판을 함께 샌드위칭한다. 치수 예시는 그림에 나와 있다. 일반적으로, 시어핀스키 프랙탈 안테나는 예를 들어, 바닥에서 꼭짓점까지의 치수가 약 5인치 이하 또는 약 2인치 이하인 작은 치수 패치로 구현될 수 있다.
도 8D 및 도 8E를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)는 최소한 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)가 패턴화되거나 그러지 않으면 프랙탈 안테나로 형성된다는 차이점을 제외하면, 도 6a를 참조하여 도시 및 설명된 IGU(202)와 유사하다. 보다 상세히 설명하자면, 도 8D의 IGU(202)에서 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 코흐 곡선으로 패턴화된다. 도 8E의 IGU(202)에서 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232) 각각은 힐베르트-페아노 곡선으로 패턴화된다. 일부 구현예에서(그리고 전술된 다른 구현예에서도), 안테나 구조(230, 232)는 실버 또는 다른 전도성 재료 나노 인쇄, 롤링 마스크 사진석판술 또는 기타 기술을 사용하여 유리하게 패턴화될 수 있다. 이러한 구현예 및 다른 구현예에서, 일반적으로 안테나 구조는 사람의 눈으로 쉽게 볼 수 없도록 충분히 좁거나 투명해야 하는 것이 바람직하다. 일부 다른 구현예에서, 제1 및 제2 안테나 구조(230, 232)는 격자무늬 안테나를 포함한 다른 유형의 안테나를 형성하도록 패턴화될 수 있다.
단일 창, IGU에 있는 여러 개의 안테나 또는 창 및 관련 구조(예: 프레임, 중간 문설주, 가로대 등)
특정 실시예에서, 창 및/또는 창 관련 구성요소에는 여러 개의 안테나가 포함된다. 다양한 안테나 구조의 작은 크기와 비간섭 구성을 고려했을 때, 단일 창(라이트) 및/또는 관련 창 구성요소에 여러 개의 안테나가 제공될 수 있다. 예를 들어, 프랙탈 안테나는 치수당 약 2인치일 수 있다. 창 조립체의 라이트 외에도, 안테나는 하나 이상의 창 및/또는 안테나 제어기, IGU 스페이서, 창 프레임(중간 문설주 및 가로대 포함) 등에 배치될 수 있다. 일부 경우, 안테나가 창 제어기의 회로 기판에 제공된다. 일부 경우, 안테나는 전기변색 창, 안테나 구조, 접지면, 제어기 같은 둘 이상의 요소를 연결하는 도체를 제공하는 데 사용되는 접착 스트립에서 제공된다. 이러한 접착 스트립의 예시는 도 11d, 11g, 11h에 나와 있다. 명백하게도, 특정 설계에서는 둘 이상의 안테나를 사용하며, 각각은 자체적인 방사 패턴을 갖는다. 이러한 실시예에서, 설계는 간섭 및/또는 null 영역의 가능성을 해결할 수 있다.
도 9b는 여기에 설명된 다양한 라이트와 마찬가지로 라이트(909)가 전기변색 라이트일 수 있는 예시를 도시하며, 각각 개별적으로 제어되지만 단일 접지면(911)을 공유하는 프랙탈 안테나(913) 및 일반 패치 안테나(915)를 포함한다. 특정 실시예에서, 두 개의 안테나는 서로 다른 접지면을 사용한다. 일부 구현예에서, 두 개의 안테나는 단극 안테나로서 기능하도록 상보적인 방식으로 구동된다. 다른 구현예에서, 안테나는 함께 작동하지 않지만, Bluetooth 비콘을 제공하고 Wi-Fi 서비스를 제공하는 것과 같은 별도의 적용예를 제공한다. 도시된 구성에서, 접지면(911)은 라이트(909) 및 관련 안테나(913, 915)에 사실상 수직이다.
도 9c는 라이트(970)가 라이트 표면에 배치된 세 가지 시어핀스키 프랙탈 안테나(980, 982, 984)를 갖는 예시를 도시한다. 도시되지는 않았지만, 하나 이상의 연관된 접지면이 라이트(970)의 평행한 표면 또는 라이트(970)가 있는 IGU의 일부일 수 있는 평행한 라이트에 제공될 수 있다. 제어기(975)는 라이트(970)에 또는 그 근처에 배치될 수 있다. 한 예시에서, 제어기(975)는 도 11a 내지 도 11f와 관련하여 설명된 바와 같이 창에 부착된 캐리어를 사용하여 구현된다. 도시된 예시에서, 통신 인터페이스(974)는 제어기(975) 내에 제공된다. 인터페이스(974)는 라이트(970)의 안테나와 안테나를 작동하기 위한 주 제어기 또는 다른 명령 소스 간에 통신을 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 인터페이스(974)는 CAN 버스와 연결되도록 구성된다. 물론, 다른 통신 프로토콜이 사용될 수 있다. 제어기(975)는 안테나를 제어하기 위한 로직도 포함한다. 이러한 로직은 개별 안테나에 대한 수신/송신 로직을 제공할 수 있다. 도시된 바와 같이, 논리 블록(978)은 안테나(984)를 제어하며 논리 블록(976)은 안테나(980, 982)를 제어한다. 일부 구현예에서, 안테나(980, 982)는 쌍극 안테나로서 함께 작동한다.
송신기/수신기 로직에 안테나 구성 요소를 연결하기 위한 인터커넥트
설명된 바와 같이, 안테나 구조는 예를 들어, 전도성 재료의 라인(예: 창 표면의 평면에 투명 전도성 산화물의 라인)으로서 구현될 수 있지만, 유전체에 의해 접지면으로부터 분리된다. 설명된 바와 같이, 적어도 안테나 구조는 안테나 제어기에서 구현될 수 있는 송신기 및/또는 수신기 로직에 각각 전기적으로 결합되어야 한다. 또한 접지면이 있는 경우, 이는 지면에 연결해야 한다. 다양한 유형의 전기 연결(또는 "인터커넥트")이 이러한 목적을 위해 사용될 수 있으며, 유형은 안테나 구성요소 및 제어기가 존재하는 창의 부분에 따라 달라진다.
하나 이상의 라이트 가장자리 주변의 인터커넥트
안테나 전극이 서로 다른 표면에 위치하는 안테나 설계의 경우(예: 둘 다 라이트의 동일한 표면에 위치하지 않는 경우), 창 또는 IGU의 일부 또는 그 주변을 통과하는 전기 연결이 필요할 수 있다. 예를 들어, IGU 표면 S4와 S3 사이, 표면 S4와 S2 사이, 표면 S4와 S1 사이, 표면 S3과 S2 사이, 표면 S3과 S1 사이, 표면 S2와 S1 사이, 스페이서 표면과 모든 IGU 라이트 표면 사이, 또는 창 프레임 요소(중간 문설주 또는 가로대 포함)와 라이트 표면 사이에 전기 연결이 필요할 수 있다. 전기 연결은 필요한 연결을 설정하기 위해 적절하게 배선된 와이어, 케이블, 테이프, 전도성 블록 등의 형태를 취할 수 있다. 일부 경우, 인터커넥트는 IGU 내부 또는 아래의 스페이서를 통과한다. 일부 경우, 인터커넥트는 연결이 필요한 안테나 전극 사이의 라이트, 스페이서 또는 다른 표면의 가장자리의 모양/표면을 따른다. 아래에 몇 가지 예시가 도시되어 있다. 이러한 예시를 확장하여 본 출원서에 설명된 다른 유형의 인터커넥트를 사용할 수 있다.
다양한 실시예에서, 두 개의 인터커넥트는 IGU 또는 다른 연결된 창 구조에 있는 커넥터로부터 방사한다. 커넥터는 IGU의 다른 위치 또는 원격 위치에 있는 안테나 제어기(수신기 및/또는 송신기 로직)에 연결된다. 도 10a 내지 도 10f는 창 또는 IGU에 위치하거나 근접한 커넥터의 예시, 그리고 접지면 및 안테나 구조에 작동 중인 별도의 전기 연결을 도시한다.
도 10a는 차폐 동축 케이블과 같은 케이블(1003)이 라이트의 가장자리에 부착되는 라이트(1001)의 단면도를 도시한다. 케이블(1003)은 안테나 수신기 및/또는 송신기(도시되지 않음)와 전기적으로 통신을 수행한다. 케이블(1003)의 접지 차폐물(1005)은 라이트(1001)상의 접지면(1007)을 연결하고, 케이블(1003)의 중심 도체(1009)는 라이트(1001)상의 스트립 선로 또는 패치 안테나(1011)에 연결한다. 접지면(1007)과 안테나 구조(1011)는 라이트(1001)의 반대쪽 면에 있다. 이 실시예에서, 차폐물(1005)이 도체(1009)와 분리되어 접지면(1007) 및 안테나 구조(1011)에 도달하는 경우, 케이블(1003)은 라이트(1001)에 도달할 때까지 안테나 송신기/수신기의 무결성을 유지한다(접지 차폐물(1005)이 중심 도체(1009)를 둘러쌈). 도시된 실시예에서, 케이블(1003)은 라이트(1001)의 가장자리에 부착되며, 거기서부터 접지 및 신호/전력 커넥터로 분할된다. 대안적 실시예에서, 케이블(1003)은 라이트 면(1001)에 부착되거나 접지면 및 안테나 구조에 근접한 다른 위치에 부착된다.
도 10b는 케이블(1003)이 가장자리가 아닌 라이트(1001) 면에 부착되는 관련 실시예를 도시한다. 이 예시에서, 라이트(1001)는 병렬 라이트(1013) 및 스페이서(1015)를 포함하는 절연 유리 유닛의 일부를 형성한다. 안테나 구조(1011)는 스페이서(1015)의 바깥쪽 가장자리 바로 밖에 위치한다. 스페이서(1015)가 전도성이 아니거나 예를 들어 비전도성 재료로 코팅된 경우, 안테나 구조(1011)는 스페이서 아래에 전체적으로 또는 부분적으로 제공될 수 있다.
도 10c는 유사한 예시를 도시하지만, 안테나 수신기/송신기에서 안테나 구조(1011) 및 접지면(1007)까지 라인(1019)을 연결하기 위한 표준 MCX 커넥터 같은 소형 커넥터(1017)에 의존한다. 여러 가지 유형의 소형(예: 약 1인치보다 큰 치수는 해당되지 않음) 커넥터를 사용하여 연결이 필요한 연결에 사용할 수 있다. 커넥터(1017)가 케이블(1003)의 접지 차폐를 포함하지 않으므로, 별도의 전도 라인(1021)은 접지면(1007)을 커넥터(1017)의 접지 단자로 라우팅하는 데 사용된다. 전도 라인(1021)을 구현하는 데 다양한 옵션을 사용할 수 있다. 이러한 옵션 중 하나가 도 10d 및 도 10e에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 전도 라인(1021)은 커넥터(1017)에서 접지면(1007)까지 연장될 때 라이트(1001)의 가장자리를 따르는 스트립이다. 전도 라인(1021)은 금속 호일(예: 구리 호일) 같은 가단 재료의 스트립일 수 있다. 대안적으로, 전도 라인(1021)은 도 11d 및 도 11g에 도시된 것과 유사한 도체를 포함하는 유연한 테이프일 수 있지만, 반드시 하나 이상의 도체 라인이 필요한 것은 아니다. 도 10e에 도시된 상세 정보에서, 라인(1021)은 땜납(1025)을 통해 접지면(1007)에 연결된다. 물론, 마찰 결합, 전도성 잉크 등이 땜납 대신 사용될 수 있다. 도 10d 및 도 10e에 도시된 바와 같이, 전도 라인(1023)은 커넥터(1017)에서 안테나 요소(1011)까지의 거리에 걸쳐 있다. 특정 실시예에서, 라인(1023)은 투명 전도성 재료 또는 전도성 잉크의 스트립이다. 라이트 표면의 통전 전도 라인은 아래에서 설명한다.
도 10f는 전도 라인(1023)을 통해 패치 안테나(1011)에 전기 연결을 제공하기 위한 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 와이어(1029) 또는 다른 단독 전도 라인은 라이트(1001)를 포함하는 IGU의 스페이서(1027)를 통과한다. 와이어(1029)는 땜납 또는 다른 연결을 통해 전도 라인(1023)에 부착할 수 있다.
라이트 표면의 인터커넥트
접지면 및 안테나 구조가 동일한 평면에 위치한 경우, 적절한 상호 연결 설계의 한 가지 예시가 도 9D에 나와 있다. 도시된 바와 같이, 프랙탈 패치 안테나(995) 및 접지면 스트립(993)은 라이트(991)의 단일 표면(예: S2)에 배치된다. 송수신기는 중심 도체(998) 및 중심 도체를 감싼 접지된 피복이 있는 케이블(997)을 통해 접지면 및 패치 안테나 구조에 연결된다. 접지면 스트립(993)은 예를 들어, 스트립(993)에 납땜될 수있는 짧은 커넥터(999)를 통해 케이블 피복에 전기적으로 연결된다. 안테나 구조(995)는 땜납 또는 다른 적절한 연결을 통해 중심 도체(998)에 전기적으로 연결된다.
안테나 구조와 다른 요소(예: 접지면 또는 송신기) 사이의 창 표면에 송신 라인이 제공되는 경우, 송신 라인은 방사가 일어나지 않도록 설계되어야 한다. 이를 위해, 송신 라인은 세 개의 병렬 라인으로 구현될 수 있으며, 중심 라인은 신호 전달 라인이고 주변 라인은 접지 라인이다.
이러한 설계는 안테나 구조가 접지면, 송신기 또는 수신기가 연결되었을 때, 라이트 가장자리에서 상대적으로 먼 창 영역에 위치한 경우 필요할 수 있다. 예를 들어, 안테나 구조는 중간 문설주 또는 가로대 같은 전도성 프레임 구조로부터 약간의 거리가 필요할 수 있다.
동축 케이블과 같은 종래의 케이블 배선에서, 차폐는 케이블 내부의 도체 주변에 접지된 차폐물을 사용하여 이루어진다. 본 출원서에 설명된 창 구현예에 따라 송신 라인이 라이트 표면에서 어느 정도 거리에 걸쳐 있는 경우, 접지된 전도성 스트립을 중앙 신호 전도 라인의 양측에 배치하여 유사한 차폐 구조를 제공할 수 있다. 도 11g에 도시된 테이프와 같은 전기 연결을 제공하기 위해 유연한 테이프가 사용될 경우, 유사한 세 가지 도체 구조가 사용될 수 있으나, 평평한 표면에서 사용된다.
제어기와 안테나 구성요소 간의 인터커넥트
일부 구현예에서, 전기변색 창 제어기 또는 다른 로직으로 구현될 수 있는 안테나 제어기(예: 수신기 및/또는 송신기 제어 로직)는 IGU의 페인(예: 건물 내부에서 액세스할 수 있는 표면)에 배치될 수 있다. 예를 들어, IGU에 두 개의 페인이 있는 경우, 제어기는 표면(S4)에 제공될 수 있다. 도 11a 내지 도 11c는 감압 접착제(예: 양면 테이프 등, 도시되지 않음) 또는 다른 접착제(예: 에폭시 또는 다른 접착제)를 통해 내부 라이트(1100b)의 표면(S4)에 부착될 수 있는 베이스(1107)에 장착될 수 있는 캐리어(1108)에서 다양한 제어기 구성요소가 제공되는 실시예를 도시한다. 다양한 경우에서, 캐리어(1108)는 안테나에서 통상적으로 발견되고 창 제어기에서 선택적으로 발견되는 모든 구성요소를 수용할 수 있다.
도 11a에서, IGU는 도시된 바와 같이, 표면(S1-S4)이 있는 외부 라이트(1100a) 및 내부 라이트(1100b)를 포함한다. 라이트(1100a, 1100b)는 스페이서(1101)에 의해 분리되며, 스페이서(1101)는 주 시일 재료(도시되지 않음)를 통해 라이트(1100a, 1100b)에 완전 밀봉된다. 버스 바(1102)는 예를 들어, 해당 길이에 따라(페이지 평면의 안으로 또는 밖으로) 스페이서(1101) 아래에서 실행되며, 스페이서(1101)의 가장자리를 지나 주변부가 밖으로 확장되는 버스 바 리드(1103)가 포함된다. 캐리어(1108)는 베이스(1107)에 등록되고 베이스(1107)에 장착된다. 이 예시에서, 베이스(1107)는 케이블(1127)을 통해 커넥터(1117)에 연결된다. 일부 경우, 커넥터(1117)는 M8 커넥터일 수 있다. 케이블(1127)은 전력 및/또는 통신 정보를 IGU에 전달할 수 있다. 전력 및/또는 통신 정보는 모든 사용 가능한 연결을 통해 베이스(1107)에서 캐리어(1108)로 전달될 수 있다. 도 11a에서, 전력 및/또는 통신 정보는 각각 베이스(1107) 및 캐리어(1108)에 있는 하나 이상의 연결(1125, 1126)을 통해 베이스(1107)에서 캐리어(1108)로 전달될 수 있다.
캐리어(1108)에는 다양한 구성요소(1111a, 1111b, 1111c)가 설치된 인쇄 회로 기판(PCB)(1109)이 포함된다. 구성요소(1111a-c)는 통상의 기술자가 일반적으로 사용하고 도 2e와 관련하여 설명된 몇 가지 다양한 구성요소일 수 있다. 회로 기판의 다양한 구성요소는 일부 경우, 회로 기판의 한 면에 모두 제공될 수 있는 반면, 다른 경우에는 구성요소가 회로 기판의 양면에 제공될 수 있다. 제어기는 두 개 이상의 회로 기판을 가질 수 있다(예: 스택 형식으로 또는 동일한 면에서 나란히 좌우로).
용수철이 든 포고 핀(1110a, 1110b, 1110c)과 같은 전기 연결 구조는 베이스(1107)를 통해 캐리어(1108)에서 베이스(1107) 아래에 위치한 구성요소까지 전력을 공급할 수 있다. 전기 연결 구조는 영구적이거나 일시적인 전기 연결을 제공할 수 있다. 전기 연결 구조는 접착, 금속 결합, 마찰 등에 의한 단단한 부착을 제공할 수 있다. 일부 경우, 용수철 하중(예: 포고 핀의 경우), 캐리어(1108)/베이스(1107)/라이트(1100b) 등 사이의 전체 연결에서 나오는 압력에 의해 마찰이 제공될 수 있다. 아래의 예시는 포고 핀을 나타내지만, 이는 단지 예시일 뿐이다. 연결은 예를 들어 안정성을 높이고 부식을 방지하기 위해 도금 처리할 수 있다.
예를 들어, 포고 핀(1110a)은 EC 필름(도시되지 않음) 및 버스 바(1102)가 제공되는 경우, S4에서 S2로 전력을 라우팅하는 전기 연결(1106)에 전력을 공급한다. 전기 연결(1106)은 버스 바 리드(1103)에 전력을 제공할 수 있다. 전기 연결(1106)은 전도 라인(예: 구리 잉크, 실버 잉크 등)으로 패턴화된 얇은 테이프, 리본 케이블, 다른 유형의 케이블, 그 위 또는 내부에 전도 라인으로 패턴화된 클립, 또는 다른 유형의 전기 연결일 수 있다. 유사한 연결이 안테나 구성요소에 제공될 수 있다.
일부 경우, 시일 재료(1105)는 내부 라이트(1100b)와 전기 연결(1106) 사이에 제공될 수 있으며, 이는 IGU의 내부를 완전 밀봉하는 데 도움이 될 수 있다. 그와 같은 일부 경우(도시되지 않음)에서, 이러한 시일 재료(1105)(또는 다른 시일 재료)는 스페이서(1101)의 바깥 경계를 따라 연장되어 전기 연결(1106)이 스페이서(1101) 옆에 계속 위치하도록 한다. 시일 재료(1105)는 감압 시일 재료 또는 다른 종류의 시일 재료일 수 있다. 스페이서(1101) 및 전기 연결(1106)의 바깥쪽에는 제2 시일 재료(1104)가 주변에 위치한다. 대안적으로, 커넥터(1106)는 내부 페인의 가장자리 주변을 지나는 대신 내부 페인을 관통하는 구멍을 통과할 수 있다. 예를 들어, 1106이 베이스에서 방사되는 경우 최종 사용자가 볼 수 없다. 이 경우, 1105 같은 시일 재료를 사용하여 1106(예: 와이어) 주변을 밀봉함으로써 1106과 1106이 통과하는 내부 라이트의 구멍(1106) 사이를 밀봉할 수 있다.
제2 포고 핀(1110b)은 캐리어(1108)와 구성요소(1115) 간에 전기 연결을 제공할 수 있는 한편, 제3 포고 핀(1110c)은 캐리어(1108)와 구성요소(1116) 간에 전기 연결을 제공할 수 있다. 다양한 실시예에서, 구성요소(1115, 1116)는 표면(S4)상에 패턴화된 안테나의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 구성요소(1115)는 안테나의 접지면에 대한 접지 연결을 제공할 수 있고, 구성요소(1116)는 안테나 구조의 일부일 수 있다(예: 스트립 선로, 프랙탈 요소, 로그 주기 요소 등). 일부 실시예에서, 접지면 및/또는 안테나 구조는 S1-S4 중 하나 또는 모두에서, IGU의 스페이서에서, 창/안테나 제어기 자체에서, 프레임에서, 중간 문설주에서, 가로대에서, IGU 또는 창과 관련된 다른 구성요소에서 제공될 수 있다. 안테나에 대한 전기 연결은 유리 표면의 구성요소 위치에 따라 또는 페인 사이(예: 스페이서 표면 내부 또는 위)에 적절하게 구성된다.
도 11a 내지 11c에는 세 개의 포고 핀만 도시되어 있지만, 서로 다른 구성요소에 전력을 공급하거나 안테나 등으로부터 입력을 수신하는 데 필요한 경우 개수에 상관없이 포고 핀이 제공될 수 있다. 한 예시에서, 전기 커넥터(1106)와 유사한 PV 커넥터에 전력을 공급하는 추가 포고 핀(도시되지 않음)이 제공된다. PV 커넥터는 전기 커넥터(1106)와 동일한 모양/특성을 가질 수 있으나, 버스 바에 전력을 전달하는 대신, PV 커넥터는 표면(S2)에 위치한 PV 필름으로부터 캐리어(1108)로 전력을 전달한다. PV 필름이 표면(S3)에 위치한 경우에, PV 커넥터는 도 11b에 도시된 전기 커넥터(1120)와 유사하게, 표면(S3)의 PV 필름으로부터 표면(S4)의 베이스 및/또는 캐리어로 전력을 전달할 수 있다. PV 커넥터는 설명된 바와 같이, PV 셀에서 온보드 배터리 또는 수퍼 커패시터로 전원을 공급할 수 있다. (a) 캐리어 및/또는 베이스와 (b) 버스 바(또는 버스 바와 전기적으로 연결된 컨덕터) 사이에 전력을 라우팅하기 위해 본 c출원서에 설명된 모든 메커니즘 및 하드웨어는 (a) 캐리어 및/ 또는 베이스와 (b) IGU의 라이트 중 하나에 위치한 PV 필름 사이에 전기 연결을 설정하는 데에도 사용될 수 있다.
캐리어(1108)는 베이스(1107) 위에 견고하게 장착할 수 있으며, 일부 경우는 제 위치에 잠글 수 있다(예: 도난을 방지하고 모든 가능한 손상을 최소화하기 위해). 캐리어(1108)에는 케이블(1127)이 통과할 수 있는 작은 구멍, 얇은 슬릿 또는 다른 입구가 제공될 수 있다. 케이블(1127)은 케이블(1127)이 가려지도록 캐리어를 프레임에 충분히 가깝게 배치하여 시야에서 숨길 수 있다. 이 케이블은 프레임을 통과한다. 예를 들어, 커넥터(1117)가 프레임 내에 있고 전기 연결을 수행한다.
도 11b는 도 11a에 도시된 실시예와 유사한 실시예를 도시하며, 두 가지 주요 차이점만 설명된다. 도 11b에서, 케이블(1127)은 베이스(1107) 대신 캐리어(1108)에 직접 연결된다(대안적인 실시예에서, 도 11a에서와 같이 구성될 수 있다). 따라서, 전력 및/또는 통신 정보를 베이스(1107)로부터 캐리어(1108)로 전달하기 위한 연결(예: 도 11a의 1125, 1126)이 필요하지 않다. 이 예시에서, 베이스(1107)는 전력이 공급되지 않을 수 있으며, 포고 핀(1110a-c)을 통해 캐리어(1108)로부터 전기 연결(1120)(및 구성요소(1115, 1116))로 전력이 직접 공급된다. 다른 실시예에서, 포고 핀(1110a-c) 중 하나 이상은 베이스(1107)를 통과하는 대신 베이스(1107)의 맨 위에서 중단될 수 있다. 그런 다음, 베이스(1107)는 사용 가능한 전기 연결을 통해베이스(1107) 아래의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 한 실시예에서, 베이스(1107)에는 전도성 트레이스가 포함되며, 각 트레이스는 (a) 베이스(1107)와 접촉하는 포고 핀(1110a-c)의 지점, 그리고 (b) 연결된 포고 핀에 의해 전력이 공급되는 베이스(1107) 아래의 구성요소(예: 구성요소(1115, 1116)) 및 전기 연결(1106 또는 1120)을 전기적으로 연결한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 베이스는 베이스의 표면에만 제공되는 대신, 베이스를 통과하는 전기 연결을 포함할 수 있다.
도 11b와 비교했을 때 도 11a의 또 다른 차이점은 전기 연결(1106)이 서로 다른 전기 연결(1120) 및 블록(1121)으로 대체된다는 것이다. 전기 연결(1120)은 내부 라이트(1100b)의 가장자리 주변에서 S4로부터 S3로 전력을 전달한다. 블록(1121)은 S3로부터 S2로 전력을 전달하며, 이 경우 버스 바 리드(1103) 및/또는 안테나 구성요소에 전력을 전달할 수 있다. 블록(1121)은 이 목적을 달성하기 위해 전도성이 있거나 그 위에 또는 내부에 도체를 가질 수 있다. 한 예시에서, 블록(1121)은 라이트(1100a, 1100b) 사이에 확실하게 삽입하기 쉬운 재료로 만들어진다. 예시적인 재료로는 발포체, 고무, 실리콘 등이 해당된다. 일부 경우, 전도 라인이 블록에 인쇄되어 S2와 S3을 전기적으로 연결할 수 있다. 일부 실시예에서, 블록은 접착제로 지지된 리본 케이블 또는 연성 인쇄 회로와 결합되어 S2와 S3 사이의 연결을 형성한다.
전기 연결(1120)은 전기 연결(1106)과 관련하여 설명된 임의의 유형의 연결일 수 있다. 밀봉을 보장하기 위해 스페이서(1101)와 블록(1121) 사이에 시일 재료(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.
도 11c는 도 11b에 도시된 것과 유사한 실시예를 도시하며, 주요 차이점만 설명된다. 도 11c에서, 블록(1121)은 S3에서 S2로 전력을 전달하는 와이어(1122)(또는 일련의 와이어)로 대체된다. 유사한 실시예에서, 와이어(1122)(또는 다른 전기 연결)를 스페이서(1101)에 고정하기 위해 블록 또는 시트(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 이 기술은 보조 시일(1104)이 형성될 때 와이어(1122) 또는 다른 전기 연결이 방해가 되지 않도록 보장할 수 있다. 대안적인 구성에서, 와이어(1122)는 구멍을 통해 페인(1100b)을 통과할 수 있으며, 선택적으로 밀봉 재료를 사용하여 수분이 구멍을 통과할 수 없도록 밀봉을 형성할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c 각각에는, S4에서 S2로 전력을 공급하는 전기 연결이 도시되어 있다. 그러나 각각의 전기변색 창에는 두 개(또는 그 이상)의 버스 바가 있으며, 전기 연결은 각각의 버스 바에 적절한 전력 연결을 전달하도록 구성되어야 한다는 점을 유의해야 한다. 또한, 임의의 전기 연결 설계를 사용하여 전력 및/또는 데이터를 안테나 요소 안팎으로 전달할 수 있다.
도 11a 내지 11c에 명시적으로 도시되지는 않았지만, 베이스(1107) 및 캐리어(1108) 중 어느 하나 또는 두 가지 모두는 연결된 IGU와 관련한 정보(예: IGU 내의 안테나 및/또는 전기변색 라이트에 대한 정보)를 포함하는 프로그래밍 가능한 칩을 포함할 수 있다. 이러한 정보는 안테나 구성(예: 단극, 쌍극, 스트립 선로, 프랙탈 등), 안테나의 주파수 특성, 방사 강도 분산(예: 무지향성), 송신 또는 수신된 방사의 편광 상태, 안테나의 구동 파라미터, 창의 크기, 창 및 관련 전기변색 소자의 재료, 전기변색 소자의 전류 및 전압 제한, 전기변색 소자의 제어 알고리즘 또는 기타 제어 파라미터(예: 필수 구동 및 유지 전압과 램프), 사이클링 및 기타 수명 정보 등 중 하나 이상와 관련될 수 있다. 다른 창에 잘못 설치하여 칩이 일치하지 않는 위험을 없애려면 베이스(1107) 안에 칩을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 방식에서, 캐리어(1108)는 본질적으로 일반적이거나 스왑 가능하므로, 어떤 캐리어를 어떤 IGU에 페어링해도 차이점이 발생하지 않는다. 이러한 특징은 설치 복잡성과 오류를 크게 줄일 수 있다. 유사하게, 제어기의 일반적인 기타 구성요소 중 일부는 원하는 대로(예: 캐리어에 제공되는 것과 반대로) 베이스 또는 다른 도크에 제공될 수 있다. 다른 곳에서 언급했듯이, 도크 자체에 제어기의 일반적인 구성요소가 포함된 경우, "제어기"라는 용어는 도크, 캐리어 또는 둘 다를 나타낼 수 있다. 또한, 도 11a 내지 도 11c에 도시되지 않았지만, 베이스(1107) 또는 캐리어(1108) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두는 포트(예: USB 포트, 미니 USB 포트, 마이크로 USB 포트 등)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 포트는 포트와 연결되는 장치(예: USB 드라이브)가 IGU의 라이트와 평행한 방향으로 삽입되도록 배향될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 포트는 포트와 연결되는 장치가 IGU의 라이트와 정상적인 방향으로 삽입되도록 배향될 수 있다. 다른 옵션이 가능하며, 예를 들어, 도크 및/또는 캐리어가 직사각형이 아닌 다른 모양일 수 있다.
도 11d는 전도성 라인이 있는 연성 테이프의 예시를 도시하며, 이는 어떤 의미에서 연성 인쇄 회로로 볼 수 있다. 전도성 테이프는 도 11a에 도시된 전기 연결(1106)에 사용되는 경우의 모양으로 도시되어 있다. 테이프는 내부 라이트(1100b) 주변을 감싸고, 스페이서(1101)의 바깥쪽 경계 위로 연장되며, 외부 라이트(1100a)의 S2에 놓여 있다. 이 경우, 버스 바/버스 바 리드(도시되지 않음)에 전력 연결을 제공할 수 있으며, 각 버스 바에는 하나의 리드가 포함된다. 유사하게, 연성 테이프를 사용하여 접지면 및 하나 이상의 안테나 구조 같은 안테나 구성요소에 전기 연결을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 구조와의 연결을 위해 사용된 경우, 테이프는 도 11d에 도시된 두 개의 도체가 아닌 세 개의 도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 11g에 도시된 바와 같이, 중심 도체(1191)는 신호 통신을 위해 사용되고, 바깥쪽 도체(1193)는 중심 도체가 방사되는 것을 방지하기 위해 접지된다. 일반적으로, 테이프는 IGU의 모든 표면(예: S4-S3, S4-S2, S4-S1, S3-S1, S2-S1, S3-S2) 사이에 전원 및/또는 통신을 제공할 수 있다. 개별적인 안테나 요소는 연결을 통해 안테나 제어기(수신기 및/또는 송신기)에 연결된다. 특정 실시예에서, 연성 테이프는 이동하는 IGU 구조에 접착할 수 있도록 하는 접착 표면을 포함한다.
도 11e는 도 11a와 관련하여 설명된 IGU의 일부분의 도면을 도시한다. 베이스(1107)는 내부 라이트(1100b)에 장착된 것으로 도시되어 있다. 전기 연결(1106)은 S4에서 S2로 전력을 전달하므로, 제1 버스 바 리드(1125a) 및 제2 버스 바 리드(1125b)에 전력을 공급한다. 제1 버스 바 리드(1125a)는 제1 버스 바에 전력을 전달할 수 있는 반면, 제2 버스 바 리드(1125b)는 제2 버스 바에 전력을 전달할 수 있다. 추가적인 버스 바가 제공되는 실시예에서(예: 단일 EC 라이트 내에 서로 다른 구역을 정의하기 위해), 전도성 테이프상의 추가 라인 및 이러한 테이프에 연결하는 추가 버스 바 리드가 제공될 수 있다. 마찬가지로, 창 조립체의 다른 전기 구성요소가 안테나 구성요소 같은 S1, S2, S3 및/또는 S4에 존재하는 경우, 이러한 추가 구성요소에 전기 연결을 생성하도록 연성 테이프 회로를 구성할 수 있다. 베이스(1107)는 몇 가지 기능(1119)을 포함하여 도 11e에 도시되어 있다. 이러한 기능은 센서(예: 광 센서)를 수용하기 위해 제공된 구멍, 창 요소에 대한 연결(예: 포고 핀)을 수용하기 위한 구멍, 베이스와 캐리어 사이에 전력 및/또는 통신 정보를 전달하기 위한 연결, 적절한 경우를 제외하고 캐리어가 베이스에서 이탈하지 않도록 보장하는 잠금 메커니즘 등과 같은 여러 가지 다양한 구성요소일 수 있으며 이에 국한되지 않는다. 베이스는 단일 연성 회로 테이프 유형의 커넥터(예: 베이스의 한쪽에 작동)로 도시되었으나, 다른 연성 테이프 회로가 베이스에 작동 중일 수 있다. 예를 들어, 한 테이프는 도시된 대로 작동되고 다른 테이프는 베이스의 다른 면에 작동될 수 있습니다. 이 실시예를 통해 코팅, 안테나 구성요소 등을 위해 S2, S3 등에 손쉽게 접점을 갖게 될 수 있으며, 단일 회로 테이프로 모든 연결을 설정하지 않아도 된다. 단 특정 실시예에서는 제조의 간소화를 위해 단일 회로 테이프가 바람직한 경우도 있다. 그 예로, 단일 위치(연성 회로)를 사용하여 라이트 간의 모든 전기 연결이 이루어지는 통합 제조 (convergent fabrication)를 들 수 있다. 일부 실시예에서, 테이프 커넥터는 두 개 이상의 전도성 라인을 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 전도성 라인을 한 위치로 지향하게 하기 위한 하나 이상의 브랜치, 그리고 하나 이상의 다른 전도성 라인을 하나 이상의 다른 위치로 지향하게 하기 위한 하나 이상의 브랜치를 포함할 수 있다.
도 11f는 베이스(도시되지 않음)에 캐리어(1108)가 설치된 도 11e의 실시예를 도시한다. 케이블(1127)은 IGU에 전력 및/또는 통신 정보를 제공하며, (도 11a에 도시된 바와 같이) 베이스(1107) 또는 (도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이) 캐리어(1108)에 연결될 수 있다. 커넥터(1117)는 케이블(1128)을 통해 전력 및/또는 통신을 제공할 수 있는 다른 커넥터(1130)와 결합할 수 있다. 커넥터(1117, 1130)는 M8 커넥터일 수 있으며, 케이블(1128)은 본 출원서에 설명된 바와 같이 트렁크 라인에 직접 연결될 수 있는 드롭라인일 수 있다. 케이블(1127)은 IGU 케이블이라고도 하는 창 케이블일 수 있다. 도 11f는 캐리어(1108)(및/또는 베이스(1107))의 다른 쪽에서 방사되는 케이블(1127) 및 전기 연결(1106)을 도시한다. 단, 다른 실시예에서, 이러한 두 개의 연결은 캐리어(1108)(및/또는 베이스(1107))의 같은 쪽에서 방사될 수 있다. 본 실시예에서는 전력에 대한 유선 연결이 존재하지만, 제어기를 IGU의 S4에서 쉽게 액세스할 수 있으며, 제어기를 모듈식 카트리지 유형 형식으로 제거할 수 있다는 이점이 여전히 있다.
한 실시예는 창의 페인에 장착된 안테나 제어기를 갖는 전기변색 창이며, 안테나 제어기는 베이스 및 캐리어를 갖는다. 한 실시예에서, 안테나 제어기는 카트리지 형식이며, 여기서 베이스 및 캐리어는 가역적인 맞물림 방식으로 서로 도킹된다. 한 실시예에서, 제어기는 배터리를 포함한다. 한 실시예에서, 배터리를 제어기에서 제거할 수 있다. 한 실시예에서, 배터리는 베이스의 일부이다. 다른 실시예에서, 배터리는 캐리어의 일부이다. 한 실시예에서, 배터리는 평평한 배터리이다. 한 실시예에서, 배터리는 재충전 가능하다. 한 실시예에서, 배터리는 리튬 이온 기반 배터리이다. 한 실시예에서, 캐리어 및 베이스는 캐리어를 베이스로부터 분리하는 변조 방지 메커니즘을 갖는다. 한 실시예에서, 베이스는 창에 접착식으로 부착된다. 한 실시예에서, 베이스는 회로 테이프 또는 리본 케이블을 통해 전기변색 창의 전기변색 소자와 전기적으로 통신을 수행한다. 한 실시예에서, 베이스는 회로 테이프 또는 리본 케이블을 통해 전기변색 창의 안테나와 전기적으로 통신을 수행한다. 한 실시예에서, 베이스는 회로 테이프 또는 리본 케이블을 통해 전기변색 창의 하나 이상의 안테나 구성요소와 전기적으로 통신을 수행한다. 한 실시예에서, 베이스는 회로 테이프 또는 리본 케이블을 통해 전기변색 창의 센서 또는 버스 바와 전기적으로 통신을 수행한다. 한 실시예에서, 베이스의 상단(페인에서 가장 바깥쪽) 표면은 베이스가 부착되는 페인의 표면으로부터 약 1/2인치 이하이다. 예를 들어, 페인의 표면으로부터 약 3/8인치 이하이고, 페인의 표면에서 1/8인치 이하이다. 한 실시예에서, 캐리어의 상단(페인에서 가장 바깥쪽) 표면은 베이스와 도킹될 때, 캐리어가 부착되는 페인의 표면으로부터 약 1인치 이하이다. 예를 들어, 페인의 표면에서 약 3/4인치 이하이고, 페인의 표면에서 1/2인치 이하이다. 한 실시예에서, 베이스는 직사각형이다. 한 실시예에서, 베이스의 모양은 전기변색 창을 지지하는 프레임의 모서리에 끼울 수 있도록 하나 이상의 각을 갖는다. 한 실시예에서, 제어기는 하나 이상의 디스플레이를 포함한다. 디스플레이는 예를 들어 LCD 디스플레이 및 LED 디스플레이 등일 수 있다. 디스플레이는 전기변색 창 또는 안테나 설정의 색조 농도를 나타낼 수 있다. 한 실시예에서, 제어기는 제어 스위치(예: 버튼 및/또는 키패드)를 포함한다. 제어 스위치는 예를 들어, 색조 상태 및/또는 안테나 설정에 해당한다. 제어기는 색조 농도 변화, 안테나 상태, 무선 통신 연결, 전력 상태 등을 표시하기 위한 하나 이상의 표시등(예: LED)을 포함할 수 있다. 이러한 기능은 별도의 표시등이 있거나 없는 상태로 앞서 언급된 디스플레이를 통해 표시될 수도 있다. 한 실시예에서, 제어기는 USB 포트를 포함한다. 한 실시예에서, 제어기는 광섬유 통신 포트를 포함한다. 한 실시예에서, 제어기는 동축 연결 포트를 포함한다. 한 실시예에서, 제어기는 안테나를 포함한다. 한 실시예에서, 제어기는 예를 들어 Bluetooth와 같은 무선 통신을 갖는다.
IGU는 일반적으로 지원을 위해 프레임 또는 프레이밍 시스템에 설치된다. 개개의 프레임에 개개의 IGU가 설치될 수 있으며 인접한 창문과 분리되는 중간 문설주 및 가로대와 함께, 대량의 IGU를 외벽 또는 유사한 구조에 설치할 수 있다. 이 모든 구성요소는 IGU의 프레임을 구성하는 것으로 간주될 수 있다. 다수의 실시예에서, IGU를 둘러싼 프레임 안에 구멍, 슬릿 또는 다른 천공이 제공될 수 있으며, 하나 이상의 와이어/케이블이 천공을 통해 공급될 수 있다. 예를 들어, 도 11f와 관련하여, 케이블(1127)은 IGU를 둘러싼 프레임 안의 이러한 구멍을 통해 라우팅될 수 있다. 유사한 실시예에서, 케이블(1127)및 전기 연결(1106)은 모두 캐리어(1108)(또는 그 아래의 도크)의 같은 쪽에서 방사되며, IGU가 설치된 프레임에는 전기 연결(1106)이 내부 라이트(1100b)의 가장자리를 감싸는 곳과 가까운 구멍이 포함된다. 이 구멍은 프레임의 내부 가장자리에 인접할 수 있는 캐리어(1108)의 가장자리(또는 다른 실시예에서는 도크)에 의해 숨겨질 수 있다. 일부 경우에, 캐리어(1108)의 바깥쪽 케이싱은 캐리어가 중간에 어떠한 공간도 없이 프레임에 쉽게 인접할 수 있는 어느 정도의 탄력성(예: 고무, 연성 플라스틱 등)을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 다른 실시예에서, 캐리어의 케이스는 경질이지만, 발포체 또는 고무 같은 연질 재료가 케이싱의 한쪽에 도포된다. 따라서 캐리어가 베이스와 도킹될 때, 연질 재료가 연결(1106) 및/또는 케이블(1127)을 가리게 된다. 유사하게, 프레임의 가장자리에 접하는 캐리어의 일부분은 이러한 재료로 만들어질 수 있고, 캐리어의 나머지 부분은 이와 다른 재료로 만들어질 수 있다. 케이블(1127)은 프레임의 구멍을 통해 라우팅되며 케이블(1128)을 통해 전달되는 전력 및/또는 통신과 연결될 수 있다. 이러한 방식에서, 유리상의 제어기는 외관이 매우 깔끔하며 최종 사용자에게는 제어기의 배선이나 전기 연결이 보이지 않는다. 그리고 제어기의 점유 공간이 작기 때문에(예: 4 in2 미만, 3 in2 미만, 2 in2 미만) 창의 가시 영역을 거의 차지하지 않는다.
도 11f는 다른 실시예를 설명하기 위해서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 1108이 캐리어(제어기)용 도크가 아닌 경우, 이는 컨트롤 패드(예: 터치 패드, 키패드 또는 얇은 터치스크린 디스플레이)일 수 있다. 그리고 배선(1106)은 사용자 인터페이스를 보조 시일의 제어기에 연결하는 데 사용된다. 이는 캐리어가 제어기 회로 및 사용자 제어 인터페이스를 포함하되, 예를 들어 보조 시일 안에 있는 유리 사이의 제어기 회로를 이동하고 유리상에 사용자 인터페이스를 유지하는 실시예와 유사하다. 따라서, 배선(1106)은 전술한 바와 같이 버스 바, 안테나 및 다른 기능을 페인 사이에 연결할 뿐만 아니라, 이 예시에서는 페인 사이의 제어기 회로와 제어 패드를 연결한다. 사용자 인터페이스는 예를 들어 접착제로 부착될 수 있으며 제거하거나 교체할 수 있다. 사용자 인터페이스는 연성 회로(1106)에 대한 키패드 연결만 포함하는 등 매우 얇을 수 있으며, 제어 패드는 디지털 디스플레이일 수 있다(이 또한 얇고 유연할 수 있음). 제어 인터페이스는 적어도 부분적으로 투명할 수 있다. 한 실시예에서, 사용자 제어 인터페이스 및 회로(1106)는 단일 구성요소이다. 예를 들어, (전술한 바와 같이) 1106의 뒷면에 있는 접착 밀봉제(1105)는 "벗겨서 붙이는" 폼 팩터를 위한 보호용 뒤판이 있는 사용자 제어 인터페이스의 뒷면에 존재할 수 있다. 예를 들어, 제조하는 동안, 버스 바, 안테나, 제어기 및 페인 사이의 다른 구성요소에 대한 적절한 전기 접점이 S2 및/또는 S3의 로컬 영역에 적절하게 생성된다. IGU 형성 도중 라이트가 함께 모인 경우, S2와 S3 모두에 로컬 영역이 등록되어 있으면 로컬 영역이 등록된다. 그런 다음 사용자 인터페이스를 벗겨 유리에 붙인다. 예를 들어, S3에서 시작하여 스페이서를 거쳐 S2로, 페인(1100b) 가장자리에서 S4로 이동한다. 이러한 방식으로 통합(따라서 효율적인) 제조 공정이 실현된다.
도 11h는 안테나 구조 안팎으로 신호를 제공하기 위한 제1 부분(1152)이 있고, 전기변색 소자의 버스 파에 전력을 공급하기 위한 제2 부분(1154)이 있는 연성 테이프 유형 인터커넥트(1150)를 도시한다. 제1 부분(1152) 내에서, 중심 도체(1164)는 창과 연결된 안테나 구조 안팎으로 신호를 전달하기 위해 제공되는 반면, 바깥쪽 도체(1160, 1162)는 접지되어 있으며 방사 통과를 차단한다. 제2 부분(1154) 내에서, 도체(1156, 1158)는 전기변색 소자의 반대 극성 전극에 전력을 공급하기 위해 제공된다. 도시된 인터커넥트에는 제1 부분 및 제2 부분이 버스 바 및 안테나 가 존재할 수 있는 서로 다른 위치로 도체를 분리하고 유도하도록 하는 브랜치가 포함된다. 특정 실시예에서, 전기변색 소자 및 안테나 구성요소를 제어하기 위한 모든 로직은 본 출원서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 하이브리드 창/안테나 제어기처럼 단일 위치에서 제공된다. 이 도면에 도시되지 않았지만, 일반적으로 인터커넥트(1150)는 여기에 도시된 상부 및 하부 종단점을 넘어 연장된다.
창 안테나의 배열
도 12는 전술되거나 설명된 구현예를 참조하여 기술된 것과 같은 IGU(202)의 배열을 도시한다. 예를 들어, 그러한 배열은 건물의 측면이나 정면에 배열될 수 있다. 각각의 IGU 내에 있는 각 안테나 구조는 예를 들어, 네트워크 제어기 및 전술한 해당하는 제어기를 통해 여러 가지 신호 또는 여러 가지 위상을 독립적으로 제어하여 보강 간섭 및 상쇄 간섭을 선택적으로 제공하고, 궁극적으로 송신된 신호의 보다 세부적인 지향을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 배열은 외부 환경 또는 내부 환경을 매핑하는 데 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 안테나의 배치 또는 배열은 통틀어 브로드캐스트 타워 또는 수신 타워로서 기능하는 데 필요한 이점을 제공할 수 있으므로 다른 브로드캐스트(예: 셀룰러 타워)의 필요성을 해소할 수 있다.
안테나의 위상 배열은 특정한 방향을 따라 신호의 송신을 지시하여 특정 영역에 도달하도록 뿐만 아니라, 수신이 요구되는 영역을 좁히는 데에도 유리할 수 있다. 이러한 지향성 송신 또는 수신은 빔 형성 또는 공간 필터링이라고도 한다. 위상 배열을 이용한 공간 필터링은 일반적으로 위상 배열의 요소를 결합하여 특정 각도의 신호가 보강 간섭을 경험하는 반면 , 다른 각도의 신호는 상쇄 간섭을 경험한다. 전술한 바와 같이, 빔 형성은 공간 선택을 실현하기 위해 송신 및 수신 말단 모두에서 사용될 수 있다. 송신 시 배열의 지향성을 변경하기 위해, 제어기는 위상 배열에 의해 집합적으로 생성된 등위상면에서 보강 및 상쇄 간섭 패턴을 생성할 수 있도록 각각의 송신 안테나 요소에 제공된 신호의 위상 및 상대 진폭을 제어한다. 유사하게, 수신할 경우, 서로 다른 안테나 요소로부터 정보가 결합되고 다른 방식으로 처리되어 공간의 특정 영역 내에서 또는 특정 방향을 따라 정보를 우선적으로 관찰하거나 제공한다. 일부 구현예에서, 각 안테나로 송신된(또는 수신된) 각각의 신호는 서로 다른 "가중치"에 의해 증폭될 수 있다. 다양한 가중치 패턴(예: 돌프-체비세프)을 사용하여 원하는 감도 패턴을 얻을 수 있다. 예를 들어, 주요 돌출부("빔")는 폭이 null과 함께 제어되도록 하고, 측면 돌출부는 위치, 방향 또는 폭이 제어되도록 생성할 수 있다. 도 13a는 이론상의 도시 및 농촌 지역을 대상으로 실질적으로 완전한 지리적 커버리지를 유지하기 위해, 적절한 중첩에 필요한 대로 배치된 네 개의 셀룰러 타워를 갖는 기존의 셀 타워 네트워크를 도시한다. 그림 13b는 안테나가 장착된 유리(예: 여기에 설명된 대로 전기변색 안테나가 장착된 유리)를 세 개의 건물 각각에 사용하여 세 개의 건물을 셀 타워 서로게이트로 사용하는 것을 도시한다. 이러한 방식에서는 기존의 셀 타워가 제거될 수 있다. 예를 들어, 완전한 커버리지를 유지하면서도 원치 않는 기존의 셀 타워가 즐비한 경관을 없애는 동시에 더 넓은 지리적 커버리지를 달성할 수 있다. 또한, EC 안테나 유리는 각 건물 내부의 신호를 증폭하거나, 필요에 따라 셀룰러 트래픽을 단방향 또는 양방향으로 만드는 데 사용할 수 있다. 안테나 창은 셀 타워의 필요성을 해소할 수 있다.
적절히 제어할 경우, 안테나가 있는 IGU의 배열이 함께 작동한다. 어느 한 시점에, 일부 창 안테나를 활성화하도록 선택하고 다른 안테나를 정지하도록 선택할 수 있으며, 활성화된 안테나는 지정된 전력, 주파수 및/또는 위상에서 방사가 적용된다. 일례로, 일렬로 배열된 인접한 창에 있는 안테나는 지향성 방사 패턴을 생성하도록 선택적으로 활성화되고 전력이 공급될 수 있다. 일부 또는 모든 창의 정면에 전달된 신호는 개별 창문의 송신 및/또는 수신 속성을 조정하도록 제어할 수 있다. 또한, 일부 창이 여러 개의 안테나 구조 패턴을 포함하는 구현예(예: 서로 다른 주파수를 송신 또는 수신)에서, 도 1a 및 1b를 참조하여 전술된 주 제어기(111) 또는 네트워크 제어기(112) 같은 제어기를 구성하여 어떤 안테나를 사용할지 동적으로 선택할 수 있다. 프랙탈 안테나를 사용하는 구현예에서, 제어기는 개별 안테나의 작동 주파수를 미세하게 조정할 수 있다.
또한, 일부 구현예에서, 본 출원서에 설명된 안테나 구조 및 안테나는 각각의 IGU(102) 및 창 제어기(114), 네트워크 제어기(112) 또는 주 제어기(111) 사이에서 신호를 전달하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 창 제어기(112)는 전압 또는 전류 구동 파라미터를 본 출원서에 설명된 안테나 구조를 통해 IGU(102) 내의 드라이버 또는 다른 방식으로 연결된 드라이버에 전달할 수 있다. 드라이버는 하나 이상의 전원 및 접지에 연결될 수 있으며, 창 제어기(114)로부터 수신된 파라미터를 사용하여 IGU(102) 내의 ECD에 전력을 공급할 수 있다. 다른 예시로서, 각각의 IGU(102)가 하나 이상의 센서(예: 온도 센서, 전류 센서, 전압 센서, 광 센서 또는 다른 환경 센서)를 포함하는 구현예에서, 창 제어기(114)는 본 출원서에 설명된 안테나 구조를 통해 센서로부터 센서 데이터를 무선으로 요청하거나 수신할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 창 제어기(114)는 본 출원서에 설명된 안테나 구조를 통해 네트워크 제어기(112) 또는 주 제어기(111)와 통신할 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다.
다양한 구현예에서, 본 출원서에 설명된 안테나 구조 중 일부 또는 전부는 ISM 대역, 특히 셀룰러 통신을 위한 ISM 대역(예: 700MHz, 800MHz, 850MHz, 900MHz, 1800MHz, PCS, AWS 및 BRS/EBS 대역) 및 Bluetooth 무선 기술 표준에서 사용되는 주파수를 포함한 Wi-Fi(예: 2.4GHz UHF 및 5GHz SHF 대역) 같은 선택된 주파수 범위에서 작동하도록 구성되지만 이에 국한되지는 않는다. 이러한 안테나 구조는 마이크로비콘(microbeacon), 피코셀(picocell), 펨토셀(femptocell)로서 기능할 수도 있다.
4G 및 5G 무선 이동 통신 표준으로 전환되면서, 셀룰러 서비스 사업자는 대용량 고성능 셀 타워에 의존하는 모델에서 여러 개의 소형 전력 송신기에 의존하는 모델로 전환하고 있다. 자극의 일부는 영역을 커버리지로 덮고, 수신기에 공급되는 전력이 셀 송신기로부터 거리의 제곱근씩 감소하는 것을 인식하는 용량을 유지하는 것이다. 건물 또는 여러 빌딩의 여러 개의 창을 제어하는 개시된 접근 방식은 4G/5G 모델로 메시되는 송신의 특정 전력 및 주파수로 각각 조정될 수 있다.
접지면 및/또는 안테나 구조에 사용되는 투명 전도 층의 특성
설명된 실시예 중 일부는 적절한 특성을 갖는 투명 전도성 재료의 시트로서 접지면을 사용하며, 인쇄되거나 패턴화된 안테나 구조를 사용한다. 많은 실시예에서, 접지면은 IGU의 가시 영역에 존재하며, 그와 같이, 접지면 재료는 그 기능을 제공하는 데 필요한 두께에서 거의 투명해야 한다.
일례로, 인듐 주석 산화물로 제조된 접지면은 2.54GHz 신호의 송신 또는 수신을 위해 약 1700nm 이상의 두께를 가질 수 있다. 일부 금속 이온이 도핑된 TCO 재료는 전도성이 증가하므로 더 얇은 접지면 영역을 허용할 수 있다. 금속 이온 도펀트의 예시에는 은과 구리가 포함된다.
특정 실시예에서, 안테나 패턴은 전기변색 소자 스택의 층에 증착된 얇은 전도 라인으로 정의된다. 얇은 도체 층은 전도성 잉크를 인쇄하거나 와이어 메시 같은 와이어를 내려놓아 제공할 수 있다. 인쇄된 것이든 메시 또는 다른 방법으로 제공된 것이든, 전도 라인은 거주자가 창을 통해 보는 데 영향을 미치지 않을 만큼 충분히 얇아야 한다.
와이어 메시가 사용되는 경우, 이는 사전 제조된 메시로 제공될 수 있으며, 그런 다음 메시는 전기변색 소자 스택의 일부로 작용하거나 전기변색 소자 스택과 통합되는 적절한 전도 층 또는 절연 층에 적층되거나 부착된다. 대안적으로, 롤링 마스크 평판 기술을 사용하여 와이어 메시를 증착할 수 있다. 안테나를 정의하는 패턴은 와이어 메시 영역 또는 전체 와이어의 일부를 선택적으로 제거하여 생성할 수 있다.
창 안테나 구조의 제작
본 출원서의 다른 곳에서 나타낸 바와 같이, 창에 안테나를 제조하기 위해 다양한 기술이 사용될 수 있다. 이러한 기술에는 기술자가 잘 알고 있는 바와 같이, 안테나 구조 인쇄, 접지면의 블랭킷 증착, 안테나 구조 또는 접지면을 형성하기 위한 전도 층 에칭, 마스킹, 평판 등이 포함된다. 안테나 구조 및 접지면을 형성하기 위해 다양한 재료가 사용될 수 있으며, 이러한 재료 중 일부는 본 출원서의 다른 곳에서 확인된다. 일부 실시예에서, 재료는 실버 잉크 같은 전도성 잉크이다. 일부 실시예에서, 재료는 투명 전도 산화물(예: 인듐 주석 산화물) 같은 전도성 투명 재료이다.
특정 실시예에서, 전기변색 창 기판의 하나 이상의 표면에 있는 안테나 또는 복수의 안테나는 졸-겔 공정에 의해 증착된 재료로 구성된다. 특정 실시예에서, 졸-겔 공정은 겔화된 전구체 재료를 원하는 안테나에 상응하는 패턴으로 기판에 박막으로 도포하는 단계를 포함한다. 선택적인 건조 공정 후, 박막을 가열하여 안테나를 형성한다. 박막의 가열에 영향을 미치기 위해 기판은 국부적으로 또는 전체 기판을 가열할 수 있다. 열 처리 범위는 예를 들어, 100℃~400℃, 150℃~350℃이거나, 또 다른 예시에서는 200℃~300℃일 수 있다. 가열은 약 30분에서 5시간 동안, 예를 들어 약 1시간~약 3시간 동안 이루어질 수 있다.
졸-겔 공정은 콜로이드 용액에서 고체 재료를 제조하는 방법이다. 이 방법은 본 출원서에 설명된 금속 산화물(예: ITO) 및 안테나의 다른 산화물의 제조에 사용된다. 콜로이드 용액은 겔화된 전구체인 개별 입자의 통합 네트워크 또는 네트워크 중합체를 형성한다. 일반적인 겔화된 전구체는하나 이상의 금속 산화물 및/또는 금속 알콕시화물(예: 인듐 주석 산화물)로 구성되며 이산화규소 같은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 하나 이상의 금속 산화물 및/또는 금속 알콕시화물은 알루미늄, 안티몬, 크롬, 코발트, 구리, 갈륨, 게르마늄, 금, 인듐, 이리듐, 철, 몰리브덴, 니켈, 팔라듐, 백금, 로듐, 루테늄, 탄탈, 주석, 티타늄, 텅스텐, 은, 아연, 지르코늄에 해당하는 하나 이상의 금속에 기반한다.
박막 패턴은 예를 들어, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 마스크를 사용한 분무 등에 의해 기판에 도포될 수 있다. 특정 실시예에서, 박막 패턴은 창 기판의 국부적인 영역이며, 영역은 특별한 패턴을 갖지 않는다. 국부적인 영역은 하나 이상의 안테나(예: 안테나 제품군)를 패턴화하기에 충분한 치수를 갖는다. 박막이 열 처리되면, 본 출원서에 설명된 대로 안테나를 형성하기 위해 예를 들어, 레이저 절삭을 통해 박막이 패턴화된다.
다양한 다른 증착 공정이 사용될 수 있다. 예시로는 화학적인 기상 증착 및 물리적 기상 증착이 포함된다. 이러한 기술은 라이트에 마스크 같은 패턴화와 함께 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 물리적 또는 화학적 증착 공정은 포토레지스트를 라이트에 도포한 후 레지스트를 패턴화하여 원하는 안테나 패턴을 드러내는 전통적인 리프트-오프(lift-off) 기술과 함께 사용된다. 증착 후, 포토레지스트를 들어올리면 TCO 또는 다른 도체가 증착되는 영역을 제외하고 라이트가 남는다. 잉크젯 또는 스크린 인쇄 같은 다른 공정이 사용될 수 있다. 이러한 공정은 예를 들어, 아무것도 없는 라이트 위에서, 또는 라이트가 코팅 장치(예: 보호 절연 탑 코트)를 남긴 후의 전기변색 소자에서 수행할 수 있다.
창 네트워크를 위한 적용예
창 안테나는 광학적으로 스위칭 가능한 창 및/또는 관련 시스템을 이용하는 다양한 적용예에 사용될 수 있다. 이러한 적용예의 예로는 개인 맞춤형 서비스 및 무선 네트워크 통신이 있다.
내부 건물 통신 노드/하드웨어의 경우, 창 안테나는 Wi-Fi 안테나, 소형 기지국, 내부 중계기, 네트워크 인터페이스 등과 같은 기존 안테나의 일부 또는 전부를 대체할 수 있다. 이러한 창 안테나의 적용예는 내부 셀, 컴퓨터 및 기타 장치의 연결을 위해 벽/천장에 매달려 있는 기존의 내부 안테나를 제거하여 실내의 미적 측면을 향상시킬 수 있다. 또한, 창 안테나는 셀 타워의 필요성을 해소할 수 있습니다.
개인 맞춤형 서비스
일반적으로 개인 맞춤형 서비스는 건물의 영역(예: 공간, 로비)을 사용하는 특정 개인에게 적용 가능한 창 또는 안테나 조건을 제공한다. 여러 명의 개인이 서로 다른 관련 창 파라미터를 가질 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 개인은 Wi-Fi 서비스가 없고 무선 신호가 송수신되는 것을 차단하는 보안 기능을 갖춘 비교적 어두운 공간을 선호할 수 있다. 두 번째 개인은 Wi-Fi 서비스가 있는 훨씬 밝은 공간을 선호할 수 있다. 건물에 속한 모든 공간의 기본 설정은 각 개인의 선호도와 일치하지 않을 수 있다. 예를 들어, 기본 설정은 시간 및 현재 날씨 조건을 기준으로 한 Wi-Fi/보안 서비스 및 창 색조 상태 설정이 아닐 수 있다. 개인 맞춤형 서비스를 사용하면, 거주자가 건물의 영역에 들어갈 때, 창/안테나 시스템은 거주자가 존재하는 것을 결정하고, 거주자의 개인 설정을 결정하며, 창 및/또는 안테나 설정을 거주자의 선호도에 맞게 조정한다. 일부 개인 맞춤형 서비스는 거주자의 방향 움직임, 이를테면, 건물 로비를 통해 사무실을 향해 걷는 등의 방법으로 거주자가 영역에 도착하기 전에 실행될 수 있다.
한 실시예에서, 건물의 관련 영역의 창 안테나는 거주자가 들어 왔는지 또는 들어오는 중인지 결정한다. 이러한 결정은 거주자의 스마트폰 또는 다른 무선 통신 장치와의 통신을 통해 이루어질 수 있다. Bluetooth는 사용자와 로컬 창 안테나 간의 통신에 적합한 프로토콜의 한 예이다. 다른 링크 프로토콜(예: UWB, Wi-Fi, ZigBee, RF 등)이 사용될 수 있다. 구현예에서, 거주자의 스마트폰(또는 다른 장치)은 창 안테나에 의해 수신된 사용자 ID를 전달한다. 그런 다음, 안테나 및 네트워크 로직은 데이터베이스 또는 거주자 파라미터의 다른 소스에서 거주자 파라미터를 찾아 거주자 파라미터를 결정한다. 다른 실시예에서, 거주자의 스마트폰 또는 다른 통신 장치는 파라미터를 저장하고 이를 창 안테나에 전송한다.
거주자가 사용할 수 있는 개인 맞춤형 서비스의 예시에는 다음 중 하나 이상이 포함된다.
1. 거주자 근처에 있는 광학적으로 스위칭 가능한 창의 색조 농도
2. 통신 차폐 온/오프. 예를 들어, 안테나, 접지면 등은 전자기 통신이 창 또는 안테나, 접지면 등을 비롯한 다른 구조물을 통과하는 것을 차단하는 상태로 배치될 수 있다.
3. 소매 애플리케이션용 사용자 위치에 기반한 알림. 일부 구현예에서, 건물의 네트워크는 특정 고객이 건물의 특정 위치에 있다고 결정한다. 이러한 작업은 고객의 모바일 장치와 해당 위치의 안테나 사이의 통신을 감지하여 수행할 수 있다. 안테나를 통해 전달되는 사용자 ID에 기반하여, 건물/소매 로직은 사용자에게 알림을 전송한다(예: 모바일 장치 애플리케이션을 통해). 알림에는 고객 및 안테나 부근의 상품에 대한 정보가 포함될 수 있다. 이러한 정보에는 프로모션(예: 판매 가격), 상품 사양, 공급업체 정보, 다른 고객의 리뷰, 전문 평가자의 리뷰 등이 포함될 수 있다. 고객은 소매 건물 파라미터를 개인 맞춤화하여 고객이 제공되는 정보의 일부, 전체를 수신하거나 전혀 수신하지 않도록 할 수 있다.
4. 인근에 거주자가 감지되면 BMS 또는 기타 건물 시스템/네트워크를 통해 온도 조절 장치, 조명 시스템, 도어록 등과 같은 창 이외의 시스템에 개인 맞춤형 설정을 전달한다. 거주자는 그러한 설정을 개인 맞춤화하여 창 이외 설정의 일부 , 전체를 전달하거나 전혀 전달하지 않도록 허용할 수 있다.
5. 무선 충전 회로(예: 유도 결합 회로) 근처에서 사용자가 감지되면 거주자의 모바일 장치 같은 소형 장치를 무선으로 충전한다.
개인의 개인 맞춤화 파라미터(예: 기본 색조 농도 및 기본 통신 차폐) 중 하나 이상은 건물의 창 및/또는 안테나 네트워크의 일부인 저장 장치에 저장될 수 있다. 일부 경우, 저장 장치가 건물의 창 및/또는 안테나 네트워크에 있지 않지만, 해당 장치가 건물의 네트워크에 액세스할 수 있다. 예를 들어, 저장 장치는 창/안테나 네트워크와의 통신 링크가 있는 원격 위치에 상주할 수 있다. 저장 장치를 위한 원격 위치의 예로는 다른 건물, 공용으로 사용 가능한 데이터 저장 매체(예: 클라우드), 다수의 건물을 위한 중앙 제어 센터(예: 2014년 12월 8일 출원되고 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 통합된 미국 특허 출원 제62/088,943호 참조) 등이 해당된다. 일부 실시예에서, 개인의 개인 맞춤형 파라미터는 사용자의 모바일 장치나 로컬 창 또는 안테나 제어기(예: 개인의 개인 맞춤형 파라미터로 조정할 수 있는 광학적으로 스위칭 가능한 창 또는 창 장치의 위치에 있는 제어기)에서 로컬로 저장된다. 일부 경우, 개인의 모바일 장치는 파라미터를 로컬로 저장하지 않지만 건물의 창 또는 안테나 네트워크와 분리된 셀룰러 또는 기타 네트워크를 통해 액세스할 수 있다. 이러한 경우, 필요에 따라 파라미터를 모바일 장치로 다운로드하거나 모바일 장치를 통해 원격 저장 위치에서 로컬 창 및/또는 안테나 제어기에 제공할 수 있다. 개인 맞춤형 파라미터에 대한 로컬 저장 또는 로컬 액세스는 건물의 창 및/또는 안테나 네트워크를 사용할 수 없게 되는 경우(예: 네트워크 연결이 일시적으로 손실된 경우), 그리고 건물에 네트워크가 존재하지 않는 경우에 유용하다.
창 제어 네트워크는 날씨 서비스와 같은 서비스를 다른 건물을 포함한 제3자에게 제공할 수 있다. 이러한 정보는 로컬 색조를 결정하기 위한 발신 건물/네트워크에서 사용하거나 센서, 날씨 피드 등이 없는 제3자가 사용할 수 있다. 발신 건물에는 이러한 정보를 다른 건물로 브로드캐스팅하도록 구성된 창 안테나가 포함될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 다른 건물은 발신 건물에서 이러한 정보를 수신하고 창 안테나를 통해 다른 건물로 해당 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.
창/안테나 네트워크는 침입자가 휴대 전화 또는 다른 유형의 무전기를 휴대하고 있는 경우 건물의 주변, 인근 또는 내부에서 침입자를 감지하는 등의 보안 서비스를 제공하도록 구성될 수 있다. 네트워크는 예를 들어, 전기변색 창에서 판독한 전류 및/또는 전압의 변화를 감지하여 창이 파괴되었을 때를 감지하도록 구성될 수도 있다.
건물별 개인 맞춤형 서비스는 사무실 공유, 호텔 및/또는 계절성 또는 장기 주거지 및 비즈니스 임대 애플리케이션에 사용될 수 있다. 한 예시에서, 멀티룸 건물 전체의 안테나는 방문자가 언제 어디에 있는지를 결정(예: 본 출원서의 다른 곳에서 설명된 지역 위치 지정 방법을 사용하여)하고, 이러한 위치 정보를 모바일 애플리케이션에 제공하여 사용자의 모바일 장치에 건물 지도를 표시한다. 이 지도는 안테나에 의해 결정된 방문자의 현재 위치로 업데이트된다. 한 실시예에서, Bluetooth 또는 BTLE(Bluetooth Low Energy)는 방문자의 모바일 장치와 통신하고, 사용자 ID를 결정하고, 사용자 ID에 대한 현재 위치를 제공하기 위해 창 안테나에서 사용하는 프로토콜이다. 이러한 애플리케이션에는 긴급 상황에서 활성화되는 기능이 포함될 수 있다. 특히, 다수의 방문자 또는 학생이 있는 건물이 이에 해당한다. 화재나 지진 같은 재난 및 인질 또는 테러와 같은 보안 사고 발생 시 모바일 애플리케이션이 작동할 수 있으며, 안테나가 대피 또는 내부의 안전한 위치에 도착하기 위한 지도 및 안내를 활성화시킬 수 있다.
한 예시에서, 멀티룸 건물 전체의 안테나는 방문자가 언제 어디에 있는지를 결정(본 출원서의 다른 곳에서 설명된 지역 위치 지정 방법을 사용하여)하고, 방문자의 위치를 사용하여 사용자에게 옵션 또는 기능을 선택적으로 표시한다. 예를 들어, 위치 정보를 사용할 경우, 모바일 애플리케이션을 사용하여 전기변색 창의 색조 상태를 제어하는 방문자에게는 방문자의 현재 위치에 해당하는 창으로 표시될 수 있다. 이는 사용자가 건물의 다른 영역(예: 다른 층에 있는 창)에 있는 창을 먼저 자세히 확인하여 인근 창의 색조 상태를 제어하는 데 방해가 될 수 있는 대형 건물에서 특히 유리할 수 있다. 일부 실시예에서, 애플리케이션은 인접한 장치(예: 전기변색 창)에 해당하는 옵션을 더 가깝고 관련성 높은 옵션이 먼저 나열되는 순서로 표시할 수있다.
일부 실시예에서, 창 안테나가 설치된 건물의 일부 또는 전체의 거주자 및/또는 세입자에게 Wi-Fi 또는 다른 서비스를 제공하기 위해 하나 이상의 창 안테나를 사용할 수 있다. 거주자/세입자가 서비스 비용을 지불하면 안테나 및 관련 제어기가 활성화되어 서비스를 사용할 수 있게 된다. 거주자/세입자가 서비스를 거부하면 안테나/제어기가 서비스에 대해 활성화되지 않는다. 물론, 안테나/제어기는 거주자/세입자가 서비스를 거절하는 경우에도 이용 가능하며 다른 서비스에 사용될 수 있다.
가상 울타리(GEO-FENCING) 및 지리적 위치
창 네트워크는 가상 울타리(geo-fencing)를 위해 구성될 수 있다. 이는 물리적인 지리적 영역에 해당하는 가상 경계를 생성하고, 가상 경계와 관련한 장치의 위치를 매핑하는 방법이다. 장치가 이러한 경계를 넘으면 애플리케이션은 문 잠금 또는 잠금 해제 같은 특정 작업을 수행할 수 있다. 가상 울타리 애플리케이션은 GPS를 사용하여 장치 위치를 결정하는 실외 사용을 위해 주로 개발되었다. 실내에서 사용할 경우, 인공위성과의 가시 거리 내 통신이 없기 때문에 GPS는 위치를 결정하기에 정확하지 않거나 실행 불가능한 방법이다. GPS 위치를 사용할 경우, 다층식 건물의 어느 층(또는 다른 높이 구성요소)에 가상 울타리가 적용되는 장치가 포함되어 있는지 결정할 수 없다는 점으로 인해 또 다른 고충이 발생한다.
가상 울타리의 일반적인 애플리케이션에는 모바일 장치의 표적형 광고, 잠금장치 및 가전 기기 제어, 장치를 소지한 어린이가 지정된 영역을 출입할 때 부모에게 알리는 아동 위치 서비스가 포함된다. 실내 가상 울타리 애플리케이션의 개발은 정확한 GPS 위치 추정에 의존할 수 없기 때문에 난항을 겪고 있다. 실내 애플리케이션이 비 GPS 기술(예: 고정된 실내 Wi-Fi 또는 Bluetooth 노드와의 통신)을 사용하는 한, 이러한 애플리케이션은 종종 수십 미터와 다를 바 없는 위치 결정으로 인해 어려움을 겪고 있다.
본 개시 내용에 따르면, 다수의 창 및/또는 창 제어기는 무선 신호(예 Bluetooth 신호)를 송신하도록 구성된 장치의 위치를 결정하도록 구성된다. 시운전 또는 기타 기술을 사용하면 각 창과 제어기의 위치가 설정된다. 알려진 물리적 위치의 하나 이상의 창 안테나 또는 제어기로부터 수집된 근접성 또는 위치 정보를 사용할 경우, 장치의 위치는 매우 세부적으로(예: 약 1미터 또는 1/2 미터) 결정될 수 있다. 가상 울타리 애플리케이션에 사용되는 적합한 창 안테나의 구조 및 기능은 이 명세서 전반에 걸쳐 설명되어 있다. 또한, 네트워크 제어기 및/또는 주 제어기가 포함된 네트워크를 비롯하여, 창 제어기 및/또는 안테나의 네트워크는 본 명세서의 다른 곳에서 설명되어 있다.
일반적으로, 가상 울타리를 통해 추적하는 창 안테나와 장치 또는 자산은 다양한 형태의 무선 전자기 송신을 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 그 예로, 시간에 따라 달라지는 전기, 자기 또는 전자기장을 들 수 있다. 전자기 통신에 사용되는 일반적인 무선 프로토콜에는 Bluetooth, BLE, Wi-Fi, RF, 초광대역(UWB)이 포함되나 이에 국한되지는 않는다. 장치의 위치는 수신된 강도 또는 전력, 도달 시간 또는 위상, 주파수, 무선으로 송신된 신호의 도달 각도를 포함하나 이에 국한되지 않는 하나 이상의 안테나에서 수신된 송신에 관한 정보를 통해 결정될 수 있다. 이러한 메트릭에서 장치의 위치를 결정할 때, 경우에 따라 벽면과 가구 같은 건물의 물리적 레이아웃을 고려한 삼각 측량 알고리즘이 구현될 수 있다. 또한, 네트워크는 위치 정확성을 향상시키기 위해 장치의 내부, 자기 및 기타 센서를 사용할 수 있다. 예를 들어, 감지된 자기 정보를 사용하면 자산이 차지하는 공간의 보다 정확한 공간을 결정하는 데 사용할 수 있는 자산의 방향을 결정할 수 있다.
특정 실시예에서, 장치 및 창 안테나는 펄스 기반 초광대역(UWB) 기술(ECMA-368 및 ECMA-369)을 사용하여 마이크로 위치 칩을 통해 통신하도록 구성된다. UWB는 단거리(최대 230 피트)에서 저전력(일반적으로 0.5mW 미만)으로 많은 양의 데이터를 전송하기 위한 무선 기술이다. UWB 신호의 본질적인 특성은 최소한 500MHz의 대역폭 스펙트럼 또는 최소한 20%의 중심 주파수를 차지한다는 것이다. UWB는 동시에 다수의 주파수 채널을 통해 반송파 신호에서 매우 정밀하게 타이밍된 디지털 신호 펄스를 브로드캐스팅한다. 정보는 펄스의 타이밍 또는 위치를 변조하여 송신할 수 있다. 대안적으로, 펄스의 극성, 진폭을 인코딩하거나 직교 펄스를 사용하여 정보를 송신할 수 있다. 저전력 형태의 정보 프로토콜 외에도, UWB 기술은 다른 무선 프로토콜을 통한 실내 가상 울타리 애플리케이션에 몇 가지 이점을 제공할 수 있다. 광범위한 UWB 스펙트럼은 UWB 신호가 벽을 비롯한 다양한 재료에 침투할 수 있도록 하는 긴 파장을 갖는 저주파로 구성된다. 이러한 낮은 침투 주파수를 비롯하여, 광범위한 주파수는 일부 파장이 일반적으로 가시 거리 궤적을 가지므로 다중 경로 전파 오류의 가능성을 낮춘다. 펄스 기반 UWB 통신의 또 다른 이점은 펄스가 대개 매우 짧으므로(500MHz 폭 펄스의 경우 60cm 미만, 1.3GHz 대역폭 펄스의 경우 23cm 미만), 반사 펄스가 원래 펄스와 중첩될 가능성이 낮아진다. 장치에 마이크로 위치 칩이 장착된 경우 장치의 상대적 위치는 10cm의 정확도 내에서 결정될 수 있으며, 경우에 따라 5cm의 정확도 내에서 결정될 수도 있다.
장치의 이동은 장치와 창 안테나 및/또는 안테나 네트워크 사이에서 전송된 연속적인 신호에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 제1 안테나에 대응하는 제1 신호의 송신에 관한 정보를 분석할 경우, 제1 위치가 결정될 수 있다. 마찬가지로, 나중에 시간이 경과함에 따라, 하나 이상의 제2 안테나에 대응하는 제2 신호의 송신에 관한 정보를 분석하여 제2 위치를 결정한다. 이러한 제1 및 제2 송신의 경우처럼, 연속 송신은 다수의 동일한 신호 특성(예: 주파수, 전력 및 위상)을 가질 수 있지만, 상이한 시간 및/또는 상이한 위치에 제공된다는 점에서 다를 수 있다. 시간 경과에 따른 장치의 연속 위치를 비교하여, 장치의 이동(위치, 속도 및 가속)을 예측하거나 결정할 수 있다. 장치가 이동하는 경우에도, 제1 송신을 수신하는 제1 안테나의 일부는 제2 송신을 수신하는 제2 안테나의 일부를 포함 할 수 있음을 유의해야 한다. 시간의 경과에 따라 위치 측정을 추적하고 이동하여, 다양한 가상 울타리 방법을 수행할 수 있게 된다.
안테나 및/또는 제어기 네트워크와 관련하여, 본 출원서에 개시된 장치 및 태그는 통상적으로 무선 전자기 아날로그 또는 디지털 신호를 송신 및/또는 수신하는 기능을 갖춘 안테나가 포함된 전기 구성요소이다. 경우에 따라, 장치가 안테나 네트워크에 비콘(예: iBeacon)을 전송하여 장치가 단방향 송신기의 역할을 하도록 구성할 수 있다. 장치에는 근처의 안테나로부터 전자기 신호를 수신할 수 있는 기능이 포함될 수 있다. 일부 경우, 장치는 올바르게 구성된 안테나 네트워크로부터 전자기 신호를 분석하여 장치의 위치를 부분적으로 또는 전체적으로 결정할 수 있다. 일부 경우, 장치는 수신된 전자기 신호를 원격 처리 시스템에 전송하여 장치의 위치를 결정할 수 있다. 애플리케이션 및 추적된 자산 또는 개인의 요구 사항에 따라, 장치는 특정 크기여야 할 수 있다. 예를 들어, 일부 RFID 태그, 마이크로 위치 칩 또는 Bluetooth 마이크로 모듈의 경우처럼, 장치는 각 치수가 밀리미터 이하의 크기로 작거나, 대형 안테나에 해당하는 미터 이상의 크기일 수 있다. 장치에는 자산의 외부 또는 내부에 관계없이 자산과 통합하기위한 구조가 포함될 수도 있다. 장치는 배터리가 아닌 다른 수단(예: 창 안테나에서 송신되는 전자기파)에 의해 에너지가 공급되는 배터리 또는 수동 장치를 포함하고 있어 활성 상태일 수 있다.
여기에 언급된 자산은 휴대용 전자 장치(PED)(예: 노트북 컴퓨터, 휴대폰, 전자 태블릿 또는 리더기, 비디오 레코더, 무선 오디오 컴포넌트, 전자 스마트 워치, 전자 피트니스 손목 밴드, 라디오, 스마트 안경, 의료용 임플란트 및 카메라) 같은 고가의 유형의 물품이다. 즉, 창 및/또는 안테나 네트워크와 통신할 수 있거나 이러한 네트워크에서 감지될 수 있는 장치(무선 전자기 신호를 송신/수신할 수 있는 기능 포함)가 포함된 물품이다. 장치는 인쇄 회로 기판에 부착되거나, 자산 외부에 결합되거나, 자산의 케이스에 통합되는 방식을 포함하되 이에 국한되지 않는 방법이나 메커니즘을 통해 자산에 통합된다. 자산에는 안테나 및/또는 제어기 네트워크와 통신할 수 있는 RFID 태그 또는 마이크로 위치 칩과 같은 장치와 페어링할 수 있는 비전자식 물품도 포함된다. 여기에 설명된 사용자는 일반적으로 스마트폰, 태블릿, ID 배지 등을 휴대한 사람의 기기 또는 태그를 휴대하는 사람(단, 동물일 수도 있음)이다. 동물에게는 피하 RFID 칩이 이식되어 있을 수 있다. 일부 경우, 장치가 사용자 또는 사용자의 의복에 직접 부착되어 있다. 개시된 방법을 사용하여 추적할 수 있는 사용자와 자산의 조합은 매우 다양하다.
일부 실시예에서, 건물 내 장치의 위치는 네트워크 또는 주 제어기와 같은 창 네트워크 내의 처리 로직에 의해 결정된다. 처리 로직은 장치로부터 송신된 신호(예: 다양한 창 안테나에 의해 수신된 브로드캐스트 신호에 대한 정보)에 관한 창 안테나(또는 네트워크와 관련된 다른 소스)로부터 정보를 수신한다. 다른 실시예에서, 창 안테나는 장치가 하나 이상의 창으로부터 신호를 수신하고 장치 내의 위치 감지 로직을 사용하여 해당 위치를 결정하도록, 송신된 창의 서명을 포함하는 신호를 브로드캐스팅하도록 구성된다. 다른 대안적 접근 방식에서, 장치는 근처의 창 안테나에 대해 수신한 정보를 원격 시스템에 전송하고, 원격 시스템은 이러한 정보를 사용하여 장치의 위치를 결정한다. 그러한 경우, 위치 결정은 GPS 지원 장치에서 사용되는 것과 유사한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 이 두 가지 방법의 조합은 위치 데이터를 개선하는 데 추가로 사용될 수 있다.
계산이 완료되면, 장치 위치는 장치의 후속 이동 제어, 관리자 또는 보안 시스템에 경보 발행, 장치의 현재 및 과거 위치 기록 같은 다양한 목적에 사용될 수 있다. 물론, 장치와 연관된 사용자 또는 자산이 추적하고자 하는 관심 항목일 수 있다. 위치 정보는 창 네트워크 및/또는 관련 안테나 네트워크에서 저장 및/또는 송신될 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 및/또는 제어기 네트워크는 건물 관리 시스템, 조명 시스템, 보안 시스템, 재고 시스템, 안전 시스템을 포함하되 이에 국한되지 않는 하나 이상의 보조 시스템에 위치 정보를 전송한다.
도 15a 내지 도 15d는 건물 바닥의 경계 주변에 여러 개의 안테나(안테나(1507) 포함)를 사용하는 가상 울타리 예시를 도시한다. 도시되지는 않았지만, 가상 울타리 애플리케이션은 인접한 사무실 사이의 벽, 천장 등 건물 내부에 위치하는 추가 안테나를 사용할 수 있다. 참여하는 안테나는 안테나 및/또는 창 제어기 네트워크에서 제공된다. 안테나, 네트워크 및/또는 연관된 위치 로직(가상 울타리용)은 특정 자산 또는 사용자에게 액세스가 허용되거나 거부된 가상 울타리에 의 정의된 영역을 설정하도록 구성된다. 이 도는 특정 가상 울타리 애플리케이션을 위한 영역의 가상 경계가 있는 평면도를 도시한다.
도 15a를 참조하면, 가상 울타리 애플리케이션은 자산 또는 사용자가 존재할 수 있도록 구성된 허용 영역(1501) 및 자산 또는 사용자에 대한 액세스를 거부하도록 구성된 비허용 영역(1502)을 정의한다. 도시된 예시에서, 장치(1520)는 자산 또는 사용자와 함께 이동하며, 이동하는 동안 안테나(1507)와 통신한다. 가상 울타리 애플리케이션의 위치 로직은 장치(1520)가 허용 영역(1501)으로 넘어갈 때 또는 비허용는 영역(1502)으로 넘어갈 때를 기록할 수 있다. 도시된 실시예에서, 장치(1520)는 먼저 허용 영역(1501)과 관련된 가상 경계를 가로질러 중립 영역에서 이동한다. 이동은 참조 번호(1503)로 도시된다. 장치(1520)가 영역(1501)에서 허용되기 때문에, 경고 또는 다른 불리한 결과가 발생하지 않는다. 물론, 위치 로직은 이동(1503)을 기록할 수 있다. 나중에, 장치(1520)는 이동(1504)에 의해 도시된 바와 같이 허용 영역(1501) 내에서 이동한다. 영역(1501) 내에서, 로직은 장치의 움직임을 모니터링할 수 있다.
도 15b를 참조하면, 장치(1520)는 허용 영역(1501) 외부로 이동하고 비허용 영역(1502)의 가상 경계를 넘는다. 번호(1506)로 도시된 이동을 참조한다. 이 경우, 위치 로직은 장치(1520)가 가상 경계를 넘어서 비허용 영역(1502)으로 이동할 때 이를 감지하고 플래그를 표시하거나 다른 조치를 취한다. 이와 관련하여, 위치 로직 및/또는 연관된 네트워크 엔터티는 위치 로직이 장치(1520)의 무단 이동을 감지할 경우 경보를 전송하도록 구성될 수 있다. 이는 고려 중인 자산 또는 사용자가 무단 이동을 한 것을 의미한다. 예를 들어, 보안 시스템이 활성화되거나 사용자에게 허용 영역(1501)으로 돌아갈 것을 지시하는 알림이 전달될 수 있다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 장치(1520)는 영역(1501)의 가상 경계를 넘어 이동하여 중립 영역에 진입할 수 있다. 참조 번호(1505)로 도시된 이동을 참조한다. 이 경우, 장치(1520)가 금지 영역으로 이동하지 않았기 때문에, 이동 사실이 알려지고 기록될 수 있지만 경보나 불리한 결과를 유발하지는 않는다.
도 15c에 도시된 바와 같이, 가상 울타리(가상 경계)의 경계는 자산 또는 사용자에 대한 추가 액세스를 허용하거나 액세스를 줄이도록 수정될 수 있다. 도 15c에서, 도 15b의 금지 영역(1502)에 대한 액세스는 장치(1520)가 새로운 확장된 허용 영역(1508)을 제공하도록 변경되었다. 결과적으로, 도 15b의 예시에서 문제가 되었던 장치 이동(1506)이 이제 허용 가능하다. 이 예시에서 제안된 것처럼, 액세스가 허용되지 않은 영역이 자산 또는 사용자에게 허용되거나 그 반대로 허용될 수 없도록 네트워크 권한이 언제든지 다시 구성될 수 있다.
도 15d를 참조하면, 영역 간의 이동으로 인해 가상 울타리 영역의 재구성 또는 재설정이 일어날 수 있다. 예를 들어, 도 15b 내지 도 15c의 이동(1506)은 허용 영역 및 비허용 영역(각각 영역(1509, 1510))의 새로운 구성을 트리거할 수 있다. 이러한 허용 영역 및 비허용 영역의 재구성을 사용하여 출입 절차 및 추가적인 보안을 엄격히 시행할 수 있다. 따라서, 도 15d에 도시된 바와 같이, 영역(1509, 1510)에 대한 가상 울타리 재구성을 유발한 이동(1506)으로 인해 이동(1511)은 더 이상 허용되지 않는다. 이와 관련하여, 가상 울타리 및 가상 장벽은 자산 또는 사용자가 초기 가상 경계를 넘은 후에 더 이상 이동하지 못하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 위치 로직 및 관련 사용자 소프트웨어를 활성화하여 장치가 평면도 또는 지도상에 위치한 곳을 사용자가 원격으로 추적하도록 할 수 있다. 이렇게 하면 자산 또는 사용자의 이동을 기록할 수 있다. 위치 데이터는 자산 또는 사용자가 언제 이동해야 하는지 또는 이동하지 않아야 하는지를 결정하는 네트워크 로직과 결합될 수 있다. 층 사이 또는 중이층 위 같은 수직 이동도 추적할 수 있다.
건물 전체에서 자산의 위치를 신속하게 파악할 수 있는 기능은 특정 설정에서 매우 유용할 수 있다. 예를 들어, 가상 울타리를 위해 구성된 창 네트워크가 있는 병원을 가정해본다. 이 예시에서, 자산에는 에피네프린 자기주사기(EpiPens), 제세동기, 응급 심장병 약품 등과 같이 분초를 다투는 치료를 제공하는 데 사용되는 기기 및 의료 용품이 포함될 수 있다. 창 네트워크의 자산을 관리하는 엔터티의 관리 컴퓨터에서 실행되는 소프트웨어 및/또는 병원 내의 자산 위치를 수신하는 모바일 장치는 의료진이 신속한 의학적 치료를 수행할 수 있도록 요청한 가장 가까운 자산을 신속하게 찾는 데 사용될 수 있다. 유사한 치료가 필요한 많은 환자가 동시에 도착하는 경우처럼 자산의 사본이 여러 개 필요한 경우, 가상 울타리를 사용하면 의료진이 필요한 자산의 추가 사본을 검색할 때 허비되는 시간을 줄일 수 있다. 일부 실시예에서, 위치 소프트웨어는 지정된 저장 위치에 자산이 존재하는지 여부에 따라 자산이 사용 가능한지 여부를 식별할 수 있다. 예를 들어, 제세동기가 지정된 저장 위치에 없는 경우, 위치 소프트웨어는 제세동기가 사용 중이라는 것을 확인하고 의료진에게 그 다음으로 가장 가까운 제세동기를 알려줄 수 있다. 일부 실시예에서, 태그된 자산은 이동 수단일 수 있다. 그 예로, 크래시 카트 또는 다른 이동식/이동식 수송 도구(및/또는 크래시 카트 자체가 마이크로 위치 칩으로 태그됨)를 들 수 있다. 위치 소프트웨어는 현재 응급 상황을 해결하기 위해 병원 직원이 가장 가까운 카트 및/또는 필요한 자산이 담긴 가장 가까운 카트를 찾을 수 있도록 크래시 카트 또는 가장 가까운 크래시 카트의 위치를 결정할 수 있다. 가상 울타리를 구현하여 의약품과 같은 소모품의 재고를 개선할 수도 있다. 예를 들어, 위치 소프트웨어는 의약품이 보관된 위치(예: 캐비닛 또는 크래시 카트)에서 이동되면 의약품(예: 응급 심장병 약품)이 소모된 것으로 식별하도록 구성될 수 있다. 일부 경우, 위치 소프트웨어는 자산이 정지된 기간과 자산이 만료되었거나 유지 보수 점검이 필요한지 여부를 모니터링하고 직원에게 경보를 보내도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 약품에 특정 수명이 있는 경우, 만료일에 가까워지거나 소화기를 일정 기간 움직이지 않으면 유지 보수가 필요할 수 있음을 의료진에게 알릴 수 있다. 가상 울타리 기술을 구현할 경우, 병원은 환자 치료에 중요한 역할을 하는 다양한 자산에 대한 재고 및 액세스를 개선할 수 있다. 이 설명적인 예시는 병원과 관련이 있지만, 가상 울타리의 유사한 애플리케이션을 사용할 수 있는 많은 다른 설정이 있다. 다른 예시에는 재고 관리(예: 창고), 조립 라인 생산을 위한 부품 공급 추적, 건물 내의 회사 자산(예: 컴퓨터, 가구 등) 관리가 포함된다.
여기에 설명된 감지 기술(예: 사용 센서, Bluetooth, RFID, Wi-Fi 및/또는 마이크로 위치 칩을 감지에 구현)을 사용하면, 보안 담당자 등이 가상 울타리를 사용하여 분실된 자산을 찾거나 도난을 감지할 수 있다. 전기변색 유리를 사용하는 가상 울타리는 자산 및 사람에 대한 보안과 추적을 향상한다. 전기변색 유리는 건물의 외장, 구조물의 가장 바깥쪽 경계를 나타내고 구조물의 전체 내부를 포함하기 때문이다(전체 정면 주변에 설치된 경우). 여기에 설명된 방법은 여기에 설명된 기술을 사용하여 구조물 외부의 사고를 감지할 수도 있다.
한 실시예에서, 창 및/또는 안테나 네트워크 및 관련 위치 로직은 장치가 허가를 받지 않은 영역을 벗어나거나 들어가면 장치, 관리자 및/또는 보안 담당자에게 경보를 전송하도록 구성 될 수 있다. 이렇게 하면 노트북 컴퓨터, 태블릿 및 기타 고가의 장치(예: 무선 태그)가 장착된 자산의 보안을 강화할 수 있다.
한 실시예에서, 창 및/또는 안테나 네트워크에 대한 사용자의 신원을 인증하기 위해 모바일 장치에 소프트웨어가 설치될 수 있다. 이러한 방식으로 모바일 장치는 건물을 탐색하는 사용자의 디지털 키 역할을 하도록 구성된다. 이러한 예시에서 허용 영역은 조정될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 이전에 허용되지 않은 특정 영역에 대한 액세스가 필요한 경우, 사용자는 모바일 장치에서 출입 승인을 요청할 수 있다. 도 15a를 참조하면, 한 층 또는 다른 건물 공간은 사용자에 대한 허용 영역(1501) 및 비허용 영역(1502)을 초기에 포함할 수 있다. 초기에 허용되지 않은 영역에 대한 액세스가 허가되면, 영역 간의 이동(1506)은 네트워크에 경보를 유발하지 않고 이루어질 수 있다. 또한, 안전을 위해 가상 경계의 조정 가능한 재구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 거주자 수용량이 제한된 작업 공간에는 거주자 한도에 도달하면 추가 사용자를 허용하지 않는 특정 영역이 포함될 수 있다. 또한, 서로 다른 자산, 장치 또는 사람이 서로 다른 액세스 권한을 가질 수 있다. 예를 들어, 고급 액세스 권한을 가진 사람은 다른 사람에게 제한된 정해진 영역을 자유롭게 방문할 수 있다. 다른 말로 하면, 개인, 자산 또는 장치를 대상으로 특별히 만들어진 개별 영역이 존재할 수 있다. 여기에 설명된 실시예는 자산, 장치 및/또는 사람에 관한 영역 구성, 액세스 가능성, 세분화에서 큰 유연성을 허용한다. 그리고 창은 건물의 "외피", 즉 외부 경계를 나타내므로, 내부 영역의 제어가 더욱 효과적으로 실현된다.
가상 울타리를 위한 창 및/또는 안테나 네트워크의 애플리케이션은 기존 보안 시스템에 추가적인 보안 계층을 추가할 수도 있다. 건물에 안테나가 많기 때문에 하나의 창 페인 또는 제어기에 오류가 발생하여 위치 장치와 통신할 수 없는 경우, 비활성화된 안테나의 입력이 없어도 다른 많은 안테나가 장치 추적에 참여할 수 있다. 그러한 중복 시스템의 사용은 장애가 발생하기 쉬운 단일 보안 잠금장치로 구성된 시스템보다 유리할 수 있다.
본 출원서에 설명된 바와 같이, 창 안테나는 창 네트워크 내에서 제공되는 경우가 많다. 그러한 경우, 예를 들어, 한 층의 벽면에 있는 창문에 장애가 발생하여 안테나 기능이 고장나면, 여전히 제대로 작동하는 인접한 창, 고장난 창 위 또는 아래 층의 창에 의해 가상 울타리의 잠재적인 "간극"이 채워질 수 있다. 즉, 실시예에 따르면 창의 기능이 중지될 경우 가상 울타리가 "자가 치유 (self-heal)" 할 수 있다. 창문이 고장나면 적절한 담당자, 설비 및/또는 컴퓨터에 경보가 전송되어 창이 고장난 사실을 알리고, 가상 울타리 영역을 다시 설정하기 위한 조치가 취해질 수 있다. 이러한 경보에는 영향을 받은 가상 울타리 영역을 조사하거나 다른 방법으로 검사하는 권장 사항이 선택적으로 포함될 수 있다(예: 창문이 물리적으로 손상되지 않았는지 확인).
가상 울타리의 또 다른 애플리케이션은 특정 조건에 따라 건물의 규정된 공간 또는 영역에서 무선 통신을 선택적으로 허용하거나 거부한다. 예를 들어, 민감한 정보를 논의하는 회의 시, 특정 사용자에 대한 무선 액세스 권한을 제거하거나 회의실 외부 장치에 대한 무선 통신을 차단하도록 창 및/또는 안테나 네트워크를 구성할 수 있다. 창 및/또는 안테나 네트워크는 설비의 특정 영역 내에 카메라가 포함된 장치를 거부하도록 구성될 수 있다. 단, 담당자가 카메라 내장 장치를 휴대하지 않을 경우 해당 담당자는 이러한 영역을 제한 없이 출입할 수 있다.
하나 이상의 안테나, 접지면 등은 전자기 통신 신호가 창 또는 안테나가 포함된 다른 구조물을 통과하는 것을 차단하는 방식으로 작동될 수 있다. 특정 실시예에서, 이러한 차폐 기능은 보안이 요구되는 건물의 공간 또는 기타 영역에 배치된다. 즉, 무선 전자기 통신이 해당 영역에 들어가거나 나가는 것을 방지하는 것이 바람직한 경우가 이에 해당한다. 일부 경우, 제어 시스템은 일정에 따라, 또는 정의된 이벤트(예: 특정 개인이나 자산(및 관련 통신 장치)이 보안 영역 또는 보안 영역 부근으로 진입하는 경우)에 의해 트리거될 때 차폐 기능을 활성화 및 비활성화한다. 제어 시스템은 창 네트워크, 안테나 네트워크, 보안 시스템 등을 통해 명령을 발행한다. 일부 경우, 보안이 수동으로 설정된다. 예를 들어, 전기변색 창은 안테나 접지면 및/또는 전기변색 소자의 도체 층의 일부로서 금속 층을 포함할 수 있다. 통신 "잠금" 또는 차단 구성을 수행하는 동안, 금속 층은 통신을 효과적으로 차단하기 위해(예: 패러데이 케이지를 효과적으로 생성) 창의 한 구역에 접지될 수 있다.
일부 경우, 특정 파장의 전자기 통신을 선택적으로 차단하여 고대역, 저대역 또는 대역폭 필터 역할을 하도록 창을 구성할 수 있다. 즉, 차폐를 구성하여 특정 주파수 범위에서 통신의 송신 및/또는 수신을 차단하되, 일부 컨텍스트에서는 충분히 안전하다고 간주될 수 있는 다른 주파수 범위에서 통신을 허용할 수 있다. 예를 들어, Wi-Fi 통신을 차단하면서 800MHz로 전송되는 통신을 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 창의 전기변색 소자, 층 또는 필름 코팅 및/또는 안테나의 물리적 특성은 전자기 복사의 선택된 대역이 통과되거나, 차단되거나 또는 선택적으로 변조될 수 있도록 한다.
전자기 차폐
구조 자체가 전자기 신호를 감쇠시킨다면(예: 구조가 철 또는 알루미늄 같은 전도성 재료로 만들어졌거나, 패러데이 케이지처럼 차단할 수 있도록 올바르게 접지된 경우), 건물, 방 또는 공간을 패러데이 케이지로 효과적으로 전환하는 구조 및 건물에 전자기 차폐를 제공하도록 창 및/또는 안테나를 구성할 수 있다. 차폐용으로 구성된 창은 광범위한 주파수 범위(예: 20MHz~10,000MHz)에 걸쳐 전자기 송신을 충분히 감쇠시키는 것이 특징일 수 있다. 물론, 일부 애플리케이션은 더 제한적이거나 선택적인 감쇠를 허용할 수 있다. 예를 들어, 차폐의 구조에 따라, 하나 이상의 하위 범위가 감쇠에서 제외될 수 있다. 차폐를 위해 구성된 창은 전자기 간섭(EMI)을 방지하는 데 사용하여, 차폐 공간에서 민감한 전자기 송신을 관찰하거나, 무선 통신을 차단하고, 비밀 공간 내에서 발생하는 외부 장치가 무선 송신을 도청하지 못하는 비밀 공간을 형성할 수 있도록 한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 전자기 복사는 선택된 범위에서 약 10dB~70dB 또는 선택된 범위에서 약 20dB~50dB만큼 감쇠될 수 있다.
전자기 복사의 감쇠를 제공하기 위해 전기 전도성 재료의 하나 이상의 층이 라이트의 표면과 동일 공간에 있을 경우, 차폐를 위해 창을 구성할 수 있다. 일부 경우, 전자기 복사의 감쇠를 제공하기 위해 전기전도 층이 특정 전압에서 접지되거나 유지될 때, 차폐용으로 구성된 창의 감쇠 효과가 증가할 수 있다. 일부 경우, 하나 이상의 전기전도 재료 층이 접지 또는 외부 회로에 연결되지 않고 부동 전위를 갖는다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 감쇠 층은 차폐하려는 방사의 파장에 대응하도록 선택된 간격을 갖는 메시일 수 있다. 창 애플리케이션을 위한 전자기 차폐는 예를 들어, 앞서 US5139850A 및 US5147694A에서 설명되었다. 차폐 구성의 실시예는 도 16을 참조하였다.
다양한 실시예에서, 차폐 구조는 전자기 복사의 투과를 차단해야 하는 전체 영역에 걸쳐 있는 전도성 재료의 시트를 포함한다. 예를 들어, 구조는 라이트의 전체 영역에 걸쳐 있을 수 있다. 차폐 구조가 금속과 같은 불투명 또는 반사 재료로 제조되는 경우(벌크 형태로), 해당 구조는 무선 통신에 일반적으로 사용되는 더 긴 파장에서 방사선을 강하게 감쇠시키면서 가시 복사의 감쇠를 최소화하도록 설계될 수 있다. 가시 복사의 감쇠를 최소화하는 한 가지 방법은 전기전도 층(예: 실버 층) 옆에 반사 방지 층을 포함하는 것이다. 본 명세서에 설명된 대로, 통상적으로 반사 방지 층은 근접한 전기전도 층과 다른 굴절률을 갖는다. 일부 실시예에서, 반사 방지 층의 두께 및 굴절률은 층 계면에서 반사되는 빛의 상쇄 간섭과 층 계면을 통해 투과되는 빛의 보강 간섭을 생성하도록 선택된다.
일부 실시예에서, 금속 층 사이의 중간층 또는 반사 방지 층과 함께 두 개 이상의 개별적인 금속 층이 사용된다. 이는 가시 영역에서 대부분의 복사를 투과시키는 한편, 무선 통신에 사용되는 주파수에서 전자기 복사의 투과를 효과적으로 함께 효과적으로 감쇠시킨다. 하나 이상의 전기전도 층, 하나 이상의 반사 방지 층, 선택적으로 중간층을 포함하는 전자기 차폐에 사용되는 다중 층 구조는 본 명세서에서 차폐 스택으로 지칭된다. 이러한 다중 층 구조의 이격 거리 및 두께의 예시는 아래에 도시되어 있다.
차폐 스택의 특정 예시가 도 16에 섹션(1610, 1611)으로 도시되어 있으며, 각각은 하나 이상의 전기전도 층(1602) 및 두 개 이상의 반사 방지 층(1601), 횡단 층(1602)을 포함한다. 차폐 스택(1611)의 경우, 중간층 영역(1603)은 두 개의 전기전도 층을 분리한다. 차폐 스택은 기판의 표면(또는 내부 영역)(예: S1, S2, S3, S4) 또는 전기변색 소자의 표면, 유전체 층 또는 창 안테나 구조를 포함하는 층에 배치될 수 있다. 차폐 스택이 전기변색 소자 또는 안테나 층에 제공되는 경우, 라이트는 차폐 스택과 장치 또는 안테나를 분리시키는 절연 층을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 차폐 스택은 라이트(204)의 표면(S2) 및/또는 라이트(206)의 표면(S3)에 제공된다.
일부 실시예에서, 차폐 스택은 각각의 전기전도 층이 반사 방지 층(1601)에 의해 샌드위칭된 두 개 이상의 전기전도 층(1602)으로 구성될 수 있다. 도 20은 두 개의 전기전도 층(2012)이 포함된 차폐 스택 및 세 개의 전기전도 층(2013)이 포함된 차폐 스택의 예시를 도시한다. 일부 실시예에서, 네 개 이상의 전기전도 층이 단일 차폐 스택에 사용될 수 있다.
차폐 스택과 호환되는 IGU 구조에는 도 2a 내지 도 5b에 도시된 IGU 구조가 포함되지만, 이에 국한되지는 않는다. 일반적으로 차폐 스택은 접지면이 본 명세서에 설명된 임의의 위치에 배치될 수 있다. 실제로, 차폐 스택은 본 명세서에 설명된 창 안테나의 접지면으로도 작용할 수 있다. 특정 실시예에서, 차폐 스택 및 전기변색 소자 스택은 특정 층을 공유할 수 있다. 즉, 이는 전기변색 소자, 차폐 스택 및 안테나 중에서 선택된 두 개 이상의 기능을 포함하는 다기능 스택이다.
일부 실시예에서, 차폐 스택은 전기변색 IGU의 메이트 라이트 (IGU의 제2 또는 추가 라이트로, 이를테면 전기변색 라이트가 아닌 라이트)에 배치된다. 또는 한 라이트에는 전기변색 소자 코팅이 포함되어 있고 다른 적층 라이트에는 예를 들어, 스위치가 있는 차폐 스택의 금속 층을 접지하여 선택적으로 전자기 복사를 차단하거나 차단하지 않기 위한 차폐 스택이 있는 경우, 차폐 스택은 적층에 메이트 라이트로서 배치된다. 이 기능은 전기변색 소자의 제어기에 통합될 수 있다. 이 구조는 본 명세서에 설명된 대로 안테나를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 한 실시예는 본 명세서에 설명된 대로, 한 라이트에는 전기변색 소자 코팅이 있고, 다른 라이트에는 차폐 스택이 있는 경우를 포함하는 전기변색 창이다. 한 실시예에서, 차폐 스택은 접지 기능을 통해 차폐하거나 차폐하지 않도록 선택적으로 제어된다. 접지 기능은 전기변색 소자의 스위칭 기능을 제어하는 창 제어기에 의해 제어될 수 있다. 차폐 스택 및 전기변색 소자 스택이 서로 다른 기판에 있는 이러한 실시예에서, 창은 IGU, 적층 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 그 예로, IGU의 라이트 하나가 적층이거나 두 라이트 모두가 적층인 IGU를 들 수 있다. 한 예시에서, IGU의 적층 라이트는 차폐 스택을 포함하는 반면, IGU의 비적층 라이트는 전기변색 소자 코팅을 포함한다. 다른 실시예에서, IGU의 두 라이트 모두가 적층인 경우, 하나의 적층 라이트는 차폐 스택을 포함하고, 다른 적층 라이트는 전기변색 소자 코팅을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 단일 적층은 전기변색 소자 코팅 및 차폐 스택 두 가지를 모두 포함한다. 적층 자체는 IGU의 라이트일 수도 있고 아닐 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 차폐 스택은 연성막(이하 차폐막이라 지칭)에 통합되며, 차폐막은 창에 부착되거나 다른 방식으로 창에 장착될 수 있다. 예를 들어, IGU는 IGU 라이트의 표면(S1 또는 S4)에 차폐막을 부착하여 전자기 차폐가 되도록 구성될 수 있다. 대안적으로, IGU를 조립하는 동안, IGU 라이트의 표면(S2 또는 S3)에 부착하여 차폐가 되도록 창을 구성할 수 있다. 차폐막은 본 명세서에 설명된 바와 같이, 적층에 내장될 수 있으며 전기변색 IGU용 메이트 라이트로서 사용될 수 있다. 예를 들어, S2가 전기변색 막을 갖도록 IGU를 구성할 수 있으며, IGU용 메이트 라이트는 두 개의 라이트가 내부에 차폐막인 적층을 형성하는 적층이다.
차폐막은 RF, IR 및/또는 UV 신호를 차단할 수 있다. 예를 들어, 메릴랜드 오잉스 밀스에 소재한 Signals Defense에서 판매하는 SD2500/SD2510, SD 1000/SD 1010 및 DAS Shield TM 필름과 같은 상용 필름이 본 명세서에 설명된 실시예에 적합할 수 있다.
도 21은 전자기 차폐를 제공하기 위해 라이트의 표면에 장착될 수 있는 차폐막(2100)의 한 실시예를 도시한다. 제1 필름 층(2101)은 차폐 적층(2102)이 증착되거나 형성될 수 있는 기판으로서 사용된다. 그런 다음 적층 접착 층(2103)을 사용해 차폐 스택을 제2 필름 층(2104)에 접착하여, 연성 필름 내에서 차폐 스택(2101)을 에워싼다. 이어서, 장착 접착 층(2105)을 사용하여 차폐막 구조를 라이트의 표면에 접착할 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 보호 층이 표면(2110)에 위치할 수 있다. 보호 층은 창 환경에 따라 달라지며, 차폐막 구조에 적절한 보호를 제공하는 재료(예: 에폭시, 수지 또는 천연 또는 합성 재료)를 함유할 수 있다. 일부 실시예에서, 필름 구조(2100)는 도 21에 도시된 설명적인 실시예와 다를 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 장착 접착 층은 차폐 스택(2102)을 창 표면에 직접 접착할 수 있으므로, 적층 층(2103) 및 제2 필름 층(2104)에 대한 필요성이 사라진다. 특정 실시예에서, 차폐막의 전체 두께는 라이트에 장착될 경우, 약 25~1000㎛이다.
다양한 재료가 필름 층(2101, 2104), 적층 접착 층(2103) 및 장착 접착 층(2104)에 적합할 수 있다. 통상적으로, 선택된 재료는 가시 광선에 대해 투명해야 하며, 라이트의 광학 특성이 실질적으로 감소되지 않도록 헤이즈가 충분히 낮아야 한다. 특정 실시예에서, 필름 층은 약 300㎛ 미만의 두께(예: 약 10㎛~275㎛ 두께)이고 열가소성 중합체 수지로 제조된다. 필름 재료의 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트가 포함된다. 기술자는 허용되는 다양한 접착 층 및 장착 접착 층 중에서 선택할 수 있다. 차폐 스택의 두께, IGU 유닛 내에서 필름의 배치 또는 전자기 차폐용으로 구성된 창에 필요한 광학 특성에 따라, 여러 가지 접착제가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 장착 접착 층(2104)은 Ingredion Inc.에서 판매하는 National Starch 80-1057 같은 감압 접착제로 만들어질 수 있다. 다른 적절한 접착제의 예로는 Rohm & Haas에서 판매하는 Adcote 76R36(촉매제 9H1H 포함), Rohm & Haas에서 판매하는 Adcote 89r3이 포함된다. 차폐막을 유리 창에 설치하기 전에 운반할 경우, 이형 필름 층이 표면(2111)에 위치할 수 있다. 이형 필름 층은 이형 필름을 제거하여 설치하기 전까지 설치 접착 층(2105)을 보호할 수 있다.
전기전도 층(1601)은 은, 구리, 금, 니켈, 알루미늄, 크롬, 백금, 혼합물, 금속간 화합물 및 그 합금과 같은 여러 가지 전도성 재료로 만들어질 수 있다. 전기전도 층의 두께가 증가하면 시트 저항이 더 낮아지고 통상적으로 감쇠 효과가 더 커지지만, 두께가 증가하면 재료 원가가 상승하고 가시 광선 투과율이 낮아질 수 있다.
일부 실시예에서, 이를테면 차폐 스택(2102)에서 사용되는 전기전도 층은 두 개 이상의 서로 다른 금속 내부 층으로 된 "금속 샌드위치" 구성으로 제조되거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 층에는 이를테면 Cu로 된 단일 층 대신 Cu/Ag/Cu 내부 층을 포함하는 "금속 샌드위치" 구조를 포함할 수 있다. 다른 예시에서, 전기전도 층은 NiCr/금속/NiCr로 된 "금속 샌드위치" 구조를 포함할 수 있으며, 여기서 금속 내부 층은 전술한 금속 중 하나이다.
일부 실시예에서, 차폐 스택이 전기변색 소자에 인접하여 위치하는 경우처럼, 전기전도 층 또는 내부 층은 금속 합금이다. 금속의 전자이동 저항은 합금화를 통해 증가될 수 있다. 금속 전기전도 층에서 금속 층의 전자이동 저항이 증가하면 금속이 전기변색 스택으로 이동하여 장치의 작동을 방해할 수 있는 경향이 감소된다. 금속 합금을 사용하면 금속이 전기변색 스택으로 이동하는 속도가 느려지거나 감소되어 전기변색 소자의 내구성을 향상할 수 있다. 예를 들어, 은에 Cu 또는 Pd를 소량 첨가하면 은의 전자이동 저항이 크게 증가할 수 있다. 한 실시예에서, 예를 들어, Cu 또는 Pd가 함유된 합금을 전기전도 층에 사용하면 은이 전기변색 스택으로 이동하는 경향을 늦추거나 그러한 이동이 정상적인 장치 작동을 방해하는 것을 방지할 수 있다. 일부 경우, 전기전도 내부 층은 산화물의 저항이 낮은 합금을 포함할 수 있다. 한 예시에서, 금속 층 또는 내부 층은 밀도를 높이거나 저항을 낮추기 위해 산화물에 대비하는 동안 다른 재료(예: Hg, Ge, Sn, Pb, As, Sb 또는 Bi)를 화합물로서 추가로 구성할 수 있다.
일부 실시예에서, 복합 전기전도 층의 하나 이상의 금속 내부 층은 투명하다. 일반적으로, 투명 금속 층은 10nm 미만(예: 약 5nm 두께 미만)이다. 다른 실시예에서, 복합 도체의 하나 이상의 금속 층은 불투명하거나 완전히 투명하지 않다.
일부 경우, 차폐 스택이 있는 코팅된 유리 기판을 통한 빛 투과율을 향상하기 위해 반사 방지 층이 전도 층의 양쪽에 배치된다. 일반적으로, 반사 방지 층은 유전체 또는 금속 산화물 재료이다. 반사 방지 층의 예시에는 인듐 주석 산화물(ITO), In2O3, TiO2, Nb2O5, Ta2O5, SnO2, ZnO or Bi2O3가 포함된다. 특정 실시예에서, 반사 방지 층은 두께가 약 15~80nm 또는 약 30~50nm인 주석 산화물 층이다. 일반적으로, 반사 방지 층의 두께는 전도 층의 두께에 의존한다.
특정 실시예에서, 반사 방지 층은 인접한 전기전도 금속 층에 대한 "반대 감응성"이 있는 재료로 이루어진 층이다. 반대 감응성이 있는 재료는 일반적으로 반대 부호가 있는 전기 감응성이 있는 재료를 나타낸다. 재료의 전기 감응성은 인가된 전기장에서 편광될 수 있는 능력을 의미한다. 감응성이 클수록 전기장에 대한 대응으로 재료가 편광되는 능력이 커진다. "반대 감응성"이 있는 층을 포함하면 파장 흡수 특성을 변화시켜 전기전도 층의 투명성을 높이거나 결합된 층을 통해 투과된 파장을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 전기전도 층은 금속 층의 투명도를 증가시키는 금속 층에 인접한 "반대 감응성"이 있는 높은 지수의 유전체 재료 층(예: TiO2)을 포함할 수 있다. 일부 경우, 금속 층에 인접한 "반대 감응성"이 있는 추가 층으로 인해 전체적으로 투명하지 않은 금속 층이 더 투명해질 수 있다. 예를 들어, 두께가 약 5nm~30nm, 약 10nm~25nm, 약 15nm~25nm인 금속 층(예: 실버 층)은 그 자체는 완전히 투명하지 않을 수 있지만, "반대 감응성"(예: 실버 층 위의 들면, TiO2 층)이 있는 반사 방지 층 옆에 위치하고 있으므로, 결합된 층을 통한 투과율은 단일한 금속 또는 유전체 층보다 높다.
특정 실시예에서, 복합 전기전도 층은 하나 이상의 금속 층을 포함할 수 있으며, 일부 실시예에서 "굴절률 정합" 내부 층이라고도 하는 하나 이상의 "색상 조정" 내부 층을 포함할 수 있다. 이러한 색상 조정 층은 일반적으로 하나 이상의 금속 층에 대해 "반대 감응성"이 있는 높은 지수의 저손실 유전체 재료로 이루어져 있다. "색상 조정" 층에 사용될 수 있는 재료의 일부 예에는 실리콘 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물 등이 포함된다. 이러한 실시예에서, 하나 이상의 색상 조정 튜닝 층에 사용되는 두께 및/또는 재료는 여러 개가 조합된 재료 층을 통해 투과된 파장을 이동시키도록 흡수 특성을 변화시킨다. 예를 들어, 하나 이상의 색상 조정 층의 두께를 선택하여 차폐 스택을 통해 투과된 빛의 색상을 조정할 수 있다. 또 다른 예시에서, 조정 층은 차폐 스택을 통한 특정 파장(예: 황색)의 투과율을 감소시키도록 선택 및 구성되므로, 이를테면 전자기 차폐용으로 구성된 창이 구성된다.
한 실시예에서, 차폐 스택(1610)은 두께가 약 15~60nm인 단일 실버 층(또는 다른 전도성 재료)을 포함한다. 은의 두께가 약 15nm보다 두꺼우면 시트 저항이 낮아진다. 예를 들어, 5ohm/sq가 실현된다. 특정 실시예에서, 단일 전기전도 층의 두께는 약 20~30nm이므로, 충분히 높은 빛 투과율을 유지하면서 통신 주파수에서 전자기 복사의 충분한 흡착을 허용한다. 이 실시예에서, 실버 층은 물리적 연결(예: 버스 바)에 의해, 또는 전기전도 층과 금속 프레임(최소한 전기전도 층과 부분적으로 중첩됨) 사이의 용량 결합에 의해 전기적으로 접지에 결합될 수 있다.
다른 실시예에서, 차폐 스택(1611)에는 은(또는 다른 전기전도 재료)으로 된 두 개의 층이 포함되며, 각 층의 두께는 7~30nm이다. 단일하지만 더 두꺼운 실버 층이 사용된 경우와 비교했을 때, 정해진 감쇠에 대해 빛 반사율이 감소하는 차폐 패널이 생성될 수 있는 것으로 나타났다. 한 전기전도 층은 물리적 연결(예: 버스 바)에 의해, 또는 전기전도 층과 접지된 금속 프레임(최소한 전기전도 층과 부분적으로 중첩됨) 사이의 용량 결합에 의해 전기적으로 접지에 결합될 수 있다. 제2 전기전도 층은 제1 접지 전기전도 층에 용량 결합될 수 있으므로, 제2 전기전도 층을 접지에 연결할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 전기전도 층은 접지에 물리적으로 연결된다. 일부 실시예에서, 두 전기전도 층은 모두 부동 전위를 갖는다(예: 접지 또는 정의된 전위 소스에 전기적으로 연결되지 않음). 이 실시예에서 대부분의 감쇠는 제1 전기전도 층에서 이루어지는 전자기 복사의 반사에 기인할 수 있다. 추가적인 감쇠는 전기전도 층 사이의 반사로 인해 유입되는 파동의 경로 길이가 크게 증가하여 전기전도 층(또는 근처의 반사 방지 층) 사이의 중간층 영역에서 흡수가 일어나 발생하는 것으로, 이에 따라 중간층 내에서 복사 반사가 상당량 흡수된다.
다른 실시예에서, 스택(2012) 또는 스택(2013) 같은 차폐 스택은 부동 전위를 갖는 은 전기전도 층을 포함하며, 각 실버 층의 두께는 약 10nm~20nm이다. 인듐 주석 산화물로 이루어질 수 있는 반사 방지 층은 단일 실버 층과 인접한 경우 두께가 약 30nm~40nm이고, 두 개의 실버 층 사이에 배치된 경우 두께가 약 75nm~85nm이다.
중간층은 가시 스펙트럼의 단파 전자기 복사에 대해 투명하면서 통신에 사용되는 더 긴 파장을 갖는 주파수를 흡수할 수 있는 재료로 만들어질 수 있다. 중간층은 단일 층이거나 여러 재료 층으로 구성된 복합체일 수있다. 전기변색 층이 절연된 가스 층 없이 제조되었거나, IGU에 라이트 206과 208 사이에 배치된 추가 라이트가 포함된 경우, 폴리비닐부티랄("PVB") 또는 폴리우레탄 같은 매립형 수지를 중간층으로 사용하여 두 개의 페인을 함께 적층할 수 있으며, 각각은 전기전도 층을 갖는다. 다른 실시예에서, 단일 라이트는 중간층 수지를 사용하여 적층 된 두 개 이상의 얇은 유리(또는 플라스틱) 시트로 구성될 수 있다. PVB 같은 수지가 사용되는 특정 실시예에서, 중간층의 두께는 약 0.25mm~1.5mm이다.
또 다른 실시예에서, 한 기판(예: S1 또는 S4)의 외부 표면은 차폐 스택 또는 그 일부의 목적을 제공할 수 있는 전기전도 반도체 금속 산화물 층을 포함하는 투명한 내마모성 코팅으로 코팅된다. 도시된 실시예에서, 라이트는 이를테면, 전기변색 스택 또는 창 안테나가 없는 표면과 같은 유리의 내부 표면(예: S3 또는 S4) 중 하나에 배치된 두께가 약 15nm~50nm인 단일 은(또는 기타 전도성 재료) 층을 갖는 차폐 스택(1610)도 포함한다. 선택에 따라, 중간층은 금속 산화물 층과 차폐 스택 사이의 임의의 위치에 배치되어 두 개의 전기전도 층 사이에서 반사되는 파동의 흡수율을 높일 수 있다. 일부 예시에서, 금속 산화물 층 및 차폐 스택은 금속 산화물 층과 차폐 스택 사이에 간극이 있도록 IGU의 반대편 라이트에 배치된다. 예를 들어, 내마모성 코팅은 주석 도핑된 인듐 산화물, 도핑된 주석 산화물, 안티몬 산화물 등과 같은 금속 산화물로 만들어질 수 있다. 이 실시예에서, 전기전도 층과 내마모성 코팅은 물리적 연결(예: 버스 바)에 의해, 또는 전기전도 층과 금속 프레임(최소한 층과 부분적으로 중첩됨) 사이의 용량 결합에 의해 전기적으로 접지에 결합될 수 있다.
단일 전기전도 층(예: 1610)을 갖는 차폐 스택이 반도체 금속 산화물 층과 결합하여 사용될 경우, 또는 두 개의 전기전도 층을 갖는 차폐 스택(예: 1611)이 사용될 경우, 원하는 감쇠 효과를 달성하는 데 필요한 전기적 전도 층의 간격은 두 전기전도 층 사이에 존재하는 층의 구성(예: 유리, 공기, 가스 또는 EC 장치 층) 및 두께에 의해 좌우될 수 있다.
전자기 차폐에 설명된 층은 전기변색 소자 제조에 사용되는 공정을 비롯하여 다양한 증착 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 일부 예시에서, 차폐 스택을 증착하기 위해 사용되는 단계는 전기변색 소자를 증착하기 위한 제조 공정 단계에 통합될 수 있다. 일반적으로, 반도체 금속 산화물인 차폐 스택 또는 내마모성 코팅은 제조 공정의 어떤 단계에서든 기판(204 또는 206)에 물리적 및/또는 화학적 증기 기술로 증착될 수 있다. 차폐 스택(1601, 1602 및 1603)의 개별 층은 스퍼터링 같은 물리적 증기 증착 기술로 증착하기에 매우 적합한 경우가 많다. 일부 경우, 은(또는 다른 금속) 층은 저온 분사 같은 기술 또는 심지어 금속 잉크로 코팅하는 것과 같은 액체 기반 공정으로 증착된다. PVB 같은 수지 재료가 사용되는 경우, 중간층은 두 개의 기판(선택에 따라 하나 이상의 층이 포함됨)이 함께 결합되는 적층 공정을 통해 형성될 수 있다.
무선 통신
창 네트워크는 유선 또는 무선일 수 있다. 무선 창 네트워크의 경우, 안테나는 창 색조 상태, 결함, 사용 패턴 등에 관한 통신을 송신 및 수신한다. 본 명세서에 설명된 것과 같은 창 안테나는 필요한 통신을 송신 및 수신하는 데 사용될 수 있다. 무선 창 네트워크 설계의 예시는 2014년 11월 24일 출원된 View, Incorporated의 미국 가출원 제62/085,179호에 제시되어 있으며, 이는 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다. 특정 실시예에서, 무선 창 네트워크는 창을 제어하기 위한 전력이 중앙 건물 전력 공급원이 아닌 국소적으로 제공되는 환경에서 제공된다. 예를 들어, 창 전력이 채광창 또는 다른 로컬 위치를 통해 빛을 받아들이는 광전지 공급원에서 유입되거나, 창에 배치된 광전지 공급원에서 유입되는 경우, 배전 네트워크의 인프라에서 통신 네트워크를 분리할 수 있다. 이러한 경우, 무선 통신 네트워크를 사용하는 것이 비용 효율적이다.
시운전 및 현장 모니터링
창 또는 IGU(이 상황에서는 IGU는 두 가지를 모두 지칭하는 데 사용됨)의 시운전 프로세스(자동 또는 수동)에는 IGU 및/또는 관련 창 제어기에 대한 ID를 읽고 전송하는 것이 포함될 수 있다. 전기변색 창 네트워크의 시운전/구성에 관련된 추가 정보는 발명의 명칭이 "광학적으로 스위칭 가능한 장치 제어를 위한 애플리케이션(APPLICATIONS FOR CONTROLLING OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES)"이고 2014년 10월 7일 출원된 미국 특허 제14/391,122에 제시되어 있으며, 상기 특허는 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다.
일부 경우, 구성할 IGU와 연결된 안테나와의 통신은 IGU를 식별하는 데 사용된다. 이 정보는 예를 들어, 네트워크 제어기 및/또는 다른 창 제어기와 같이 네트워크를 통해 공유된다. 이러한 식별 프로세스는 아래에 설명된 바와 같이, 네트워크상의 모든 전기변색 창의 맵 또는 다른 디렉토리를 생성하는 한 단계일 수 있다. 다양한 실시예에서, IGU 식별/구성 프로세스는 각 IGU 제어기를 개별적으로 트리거하거나 감지하여 IGU의 관련 제어기가 신호를 네트워크로 전송하도록 하는 작업이 관련된다. 신호에는 IGU의 식별 번호 및/또는 IGU와 관련된 제어기의 식별 번호가 포함될 수 있다. 예를 들어, 설치자는 건물의 물리적 위치에 IGU를 설치한다. IGU에는 IGU의 ID 및 IGU의 특정한 물리적 특성/파라미터 등이 포함된 칩 또는 메모리가 있다.
트리거는 다양한 메커니즘을 통해 발생할 수 있다. 한 예시에서, 시운전할 일부 또는 모든 IGU는 안테나가 사용자의 모바일 장치 또는 IGU 부근의 다른 사용자 통신 장치로부터 통신을 수신할 때 해당 ID를 전송하도록 IGU를 트리거하도록 구성된 안테나 관련 안테나 로직을 포함한다. 사용자는 통신 장치를 시운전 모드로 전환하여 수신 범위(예: 사용자가 방문한 방의 모든 IGU)에서 창 안테나로 트리거 신호를 전송할 수 있다. 사용자 또는 모바일 장치와 관련된 시운전 애플리케이션이 모바일 장치의 위치를 알고 있기 때문에, 수신 범위 내의 IGU를 실제 위치와 연결할 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자는 IGU의 창 안테나와의 통신이 발생할 때 모바일 장치의 위치를 입력할 수 있다. 이 경우 수신 범위 내의 IGU가 실제 위치와 연결될 수 있다.
한 예시에서, 전기변색 창의 네트워크에는 10개의 창이 포함되는 데, 각 5개의 방에 2개의 창이 제공된다. IGU가 물리적으로 설치되면 사용자/설치 관리자는 창을 시운전하여 각 IGU를 식별하고 이를 네트워크의 실제 위치와 연결할 수 있다. 설치 관리자는 전화, 태블릿, 컴퓨터 등과 같은 전자 장치를 사용하여 창을 시운전할 수 있다. 전자 장치(또는 장치로 액세스 가능한) 프로그램에는 네트워크상의 모든 전기변색 창 목록, 디렉토리 및/또는 맵이 포함될 수 있다. 설치 관리자가 첫 번째 방에 들어간 경우, 제1 전기변색 창으로 가까이 걸어가 이를 트리거할 수 있으며, 이에 따라 관련 창/안테나 제어기가 창(및/또는 제어기) ID와 함께 네트워크를 통해 신호를 전송하게 된다. 이 신호의 결과로 인해, 트리거된 창의 ID 정보가 전자 장치에 표시될 수 있다. 그런 다음, 사용자는 ID를 트리거된 창의 실제 위치에 연결할 수 있다. 전자 장치의 프로그램이 창의 맵을 생성(또는 다른 방식으로 활용)하는 한 예시에서, 이러한 연결은 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 트리거된 ID 번호를 적절한 위치의 맵으로 드래그하거나, 트리거된 ID에 대응하여 적절한 위치의 지도를 클릭하여 이러한 작업을 수행할 수 있다. 제1 창이 실제 위치와 연결되면, 설치자는 첫 번째 방의 제2 창으로 가까이 걸어가(또는 다른 방법으로 안테나로 전송되도록 지시하여) 이를 트리거할 수 있으며, 이에 따라 제2 IGU/제어기의 ID를 실제 위치에 연결한다. 이 프로세스는 전기변색 창이 설치된 다른 방마다 반복될 수 있다. 일부 경우, 여러 개의 IGU가 있는 방 또는 일반적인 근접성을 식별하는 것만으로도 충분하다. 이러한 경우, 근처에 있는 여러 개의 IGU를 통해 사용자의 장치로부터 전자기 신호 송신이 수신될 수 있다. 각 IGU는 각각의 ID를 시운전 프로그램에 전송하여 IGU의 일반적인 위치를 결정할 수 있도록 한다. 일부 경우, 사용자가 한 방에서 옆 방 또는 다른 방의 한 영역으로 이동하며, 이동 중에 사용자의 위치가 알려지거나 결정된다. 개별 IGU는 사용자의 송신 범위에 있는 동안 여러 번 응답할 수 있다. 이 방식의 경우, 여러 개의 IGU가 사용자의 장치에서 나온 송신 신호에 동시에 응답할 수 있다 하더라도, 개별 IGU는 명확히 구분될 수 있다.
다른 예시에서, 각각의 전기변색 IGU는 IGU와 관련된 정보(예: IGU 및/또는 관련 제어기의 식별 정보)를 전송하는 비콘을 포함할 수 있다. 일부 경우, BLE(Bluetooth Low Energy) 비콘이 사용될 수 있다. 설치 관리자는 비콘을 읽을 수 있는 수신기가 있을 수 있다. 일반적으로 전화 및 기타 전자 장치에는 이러한 용도로 사용할 수 있는 Bluetooth 수신기가 있다. 적절한 수신기가 사용될 수 있다. 설치 관리자는 각 IGU/제어기에 대한 ID 정보를 IGU의 실제 위치와 연결하기 위해 시운전 중에 비콘에 대한 정보를 읽을 수 있다. 맵 또는 디렉토리는 이러한 연결을 달성하는 데 사용될 수 있다.
유사한 실시예에서, 각 IGU는 네트워크를 통해 트리거될 수 있으며, 이로 인해 IGU의 구성요소가 설치 관리자/사용자에게 IGU가 트리거되었음을 알릴 수 있다. 한 실시예에서, 각각의 IGU는 해당하는 창 안테나로부터 특정한 시운전 신호(예: 특정 주파수, 펄스 트레인 등)를 송신하도록 구성된다. 네트워크를 통해 신호를 전송하여 관련 IGU 또는 창 제어기를 트리거 할 수 있으며, 이로 인해 IGU가 시운전 신호를 전송하도록 트리거된다. 그런 다음, 사용자의 장치는 IGU 관련 신호를 수신하여 관련 IGU를 식별할 수 있다. 이 프로세스와 정보를 기반으로, 설치 관리자/사용자는 각 IGU/제어기를 실제 위치 및 ID 정보와 연결할 수 있다.
도 14a는 특정한 실시예에 따른 전기변색 창의 네트워크를 시운전하는 방법(1400)을 도시한 흐름도이다. 예를 들어, 모든 IGU에 제어기가 연결되면, 동작(1402)에서 모든 창 제어기 ID 목록이 생성된다. 이 단계는 도 14c 내지 도 14e를 참조하여 아래에서 추가로 설명된다. 창 제어기 ID는 각 창에 대한 여러 가지 개별 식별 요소를 포함할 수 있다. 이 정보는 예를 들어, 도크(또는 배선 하네스)와 같은 각 창 조립체의 칩에 저장된다. 한 예시에서, 창 ID에는 CAN ID 및 라이트 ID가 포함된다. CAN ID는 CAN 버스 시스템의 창/창 제어기의 고유 주소와 관련될 수 있는 반면, 라이트 ID는 전기변색 IGU 및/또는 관련 창 제어기의 고유 일련 번호와 관련될 수 있다. 라이트 ID(또는 사용된 기타 ID)는 크기, 전기변색 소자의 특성, 전기변색 소자를 전환할 때 사용된 파라미터 등과 같은 창에 대한 정보를 포함할 수 있다. 창 제어기 목록이 생성되면, 동작(1404)에서 개별 창 제어기가 트리거된다. 트리거는 여기에 설명된 방법 중 하나를 통해 발생할 수 있다. 이러한 트리거는 관련 창 제어기가 창 제어기의 ID로 신호를 전송하도록 한다. 이에 응답하여, 네트워크를 통해 IGU가 전송한 데이터에 액세스하는 사용자 또는 프로그램은 동작(1406)에서 트리거된 창 제어기의 ID를 창의 실제 위치와 연결할 수 있다. 동작(1404, 1406)은 도 14f 및 14g와 관련하여 추가로 설명된다. 동작(1420)에서, 시운전을 수행할 추가 창이 있는지 여부가 결정된다. 시운전을 수행할 추가 창이 있는 경우, 동작(1404)의 방법이 반복된다. 이 방법은 모든 창이 시운전되면 완료된다.
도 14b는 건물의 동벽에 설치된 다섯 개의 전기변색 창의 실제 위치를 도시한다. "LOC ID"는 관련 창(이 경우 임의로 East1-East5로 레이블됨)의 위치를 나타낸다. 추가 전기변색 창은 건물의 다른 곳에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 14c 내지 도 14g와 관련하여 설명된 도 14a의 방법은도 14b에 도시된 창 세트에서 수행될 수 있다.
도 14c는 도 14a의 동작(1404) 동안 수행할 수 있는 특정한 단계를 도시한다. 이 예시에서, 전기변색 창의 네트워크는 주 제어기(MC), 두 개 이상의 네트워크 제어기(NC1-NCn), 여러 개의 창 제어기(WC 1 -Wcm)를 포함한다. 명확성을 위해, 제1 네트워크 제어기(NC1)에서 작동하는 창 제어기에 관련된 정보만이 도시되어 있다. 점선은 다른 많은 네트워크 제어기 및 창 제어기가 존재할 수 있음을 나타낸다. 우선, 사용자는 창 제어기가 검색되도록 사용자 애플리케이션/프로그램/등을 통해 명령을 개시할 수 있다. 사용자 애플리케이션/프로그램은 이 명령을 주 제어기에 전달한다. 주 제어기는 네트워크 제어기가 창 제어기를 검색하도록 지시하며, 네트워크 제어기는 창 제어기가 자신을 식별하도록 지시한다. 이에 대한 응답으로, 창 제어기는 자신의 ID를 네트워크 제어기에 보고하며, 이 제어기는 창 제어기 ID를 주 제어기에 보고합니다. 이 제어기는 창 제어기 ID를 사용자 애플리케이션/프로그램에 보고한다. 주 제어기 및/또는 사용자 애플리케이션/프로그램은 이 정보를 취합하여 모든 창 제어기 목록을 생성할 수 있다. 이 목록에는 각 네트워크 제어기가 제어하는 창 제어기에 대해 자세히 설명하는 정보가 포함될 수 있다. 이 목록은 도 14d에 도시된 바와 같이, 네트워크상의 모든 관련 제어기의 구성을 도시하는 차트로서도 제공될 수 있다. 도 14d에 도시된 네트워크 표현은 일부 경우, 그래픽 사용자 인터페이스에 표시될 수 있다.
도 14e는 동작(1404)이 완료되고 창 제어기 ID 목록이 생성된 후에 사용자에게 제공될 수 있는 사용자 인터페이스 기능의 예시를 도시한다. 도 14e의 상단부에는 관련 창의 맵이 도시되어 있다. 이 맵은 제공되는 모든 방법으로 만들 수 있으며, 경우에 따라 각 설치를 위해 특별히 프로그래밍할 수 있다. 동작(1404) 후, 각각의 창이 어디에 위치하고 있는지는 여전히 알 수 없다. 따라서, 맵에는 아직 창에 대한 CAN ID 또는 라이트 ID가 표시되지 않지만, 시운전 프로세스 중에 이 정보로 채워지는 빈 필드가 있다. 도 14e의 하단부에는 창 제어기 ID 목록이 제공된다. 동작(1404) 후, 모든 창 ID(CAN ID 및 라이트 ID)는 일반적으로 알려지지만, 이는 창의 실제 위치(LOC ID)와 아직 연결되지 않았다. 이러한 이유로 인해, 도 14e의 하단부에는 채워진 CAN ID 및 라이트 ID가 도시되어 있지만, LOC ID는 여전히 비어 있다. 서로 다른 네트워크 제어기마다 유사한 목록이 제공될 수 있다.
도 14f는 한 실시예에 따라 도 14a의 동작(1404, 1406)을 더욱 상세하게 수행하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 14f에서, 이 방법은 동작(1404)에서 시작되며, 여기서 사용자는 창 제어기를 트리거하여(예: IGU의 창 안테나쪽으로 EM 송신을 지시하여), 창 제어기 ID를 연관된 네트워크 제어기에 송신하도록 한다. 네트워크 제어기는 창 제어기 ID가 있는 신호를 수신하고, 동작(1410)에서 창 제어기 ID를 주 제어기에 전송한다. 그 다음, 동작(1412)에서, 주 제어기는 창 제어기 ID가 있는 신호를 수신하고, 창 제어기 ID를 사용자 애플리케이션/프로그램/등으로 전송한다. 동작(1414)에서, 사용자 애플리케이션/프로그램은 트리거된 창에 대한 창 제어기 ID를 표시한다. 그 다음, 동작(1418)에서, 사용자는 트리거된 창의 창 ID를 트리거된 창의 실제 위치와 연결할 수 있다. 한 예시에서, 사용자는 창 맵에 표시된 바와 같이, 동작(1414)에서 표시된 창 ID를 트리거된 창의 실제 위치로 드래그한다. 예를 들어, 도 14e를 참조하면, 특정 창 ID(예: CAN ID 및 라이트 ID)는 창 제어기가 트리거되는 것에 응답하여 사용자 애플리케이션/프로그램에서 굵게 표시되거나 눈에 띄게 표시될 수 있다. 사용자는 굵게 표시된 창 ID를 볼 수 있으며, 이를 적절한 위치의 맵으로 드래그할 수 있다. 반대로, 사용자는 맵의 관련 창을 트리거된 창 ID로 드래그 할 수 있다. 유사하게, 사용자는 트리거된 창 ID를 클릭하고 맵에서 관련 창을 클릭하여 두 창을 연결할 수 있다. 다양한 방법이 사용될 수 있다.
도 14g는 East5에 위치한 창이 식별되고 관련 창 ID/위치와 연결된 후, 도 14e에 도시된 것과 유사한 예시적인 그래픽 사용자 인터페이스를 도시한다. 도 14b에 도시된 바와 같이, East5에서 창은 그 위에 WC1가 설치되어 있다. 따라서, WC1(XXXX1)의 CAN ID와 WC1(YYYY1)의 라이트 ID가 East5 위치의 창 아래에 표시된다. 유사하게, 도 14g의 하단부에 도시된 바와 같이, 창 제어기 ID 목록에 이제 WC1의 LOC ID가 포함된다. 트리거 및 위치/ID 연결 단계는 모든 창이 식별되고 건물 내의 해당 위치와 연결될 때까지 반복할 수 있다. WC1이 처음으로 트리거되었다는 사실은 그림을 명료하게 나타내기 위한 목적으로만 선정된 것이다. 창 제어기는 어떤 순서로든 트리거될 수 있다.
도 14f로 돌아가서, 동작(1420)에서는 시운전할 추가 창이 있는지 결정한다. 그렇지 않은 경우, 방법이 완료된다. 시운전할 추가 창이 있는 경우, 이 방법은 동작(1404)에서 시작하는 다른 창에서 반복된다.
기존의 안테나는 나뭇잎의 계절적 변화, 도시 또는 주거 환경의 새로운 건물, 날씨 패턴 등을 비롯한 변화하는 환경 조건을 토대로 조정하거나 튜닝해야 한다. 이러한 조정은 변화하는 조건을 설명하기 위해 안테나 복사 패턴을 수정한다. 또한, 여러 개의 안테나가 동일한 영역에 방사할 경우 null 영역이 발생할 수 있다. null을 제거하려면 안테나를 조심스럽게 튜닝해야 한다.
기존 안테나의 경우, 설치된 안테나의 위치 및/또는 방향을 물리적으로 변경하여 조정한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이 창 안테나를 사용하면 현재 요구 사항 및 환경 조건을 해결하기 위해 창을 선택하고 전력을 공급하기 위한 적절한 명령을 제공하는 창 제어기 또는 제어 시스템의 명령을 통해 방출된 방사 패턴을 조정하거나 튜닝할 수 있다. 일부 경우, 제어기가 어떤 안테나에 전력을 공급할지 선택하여 특정 패턴 또는 활성 안테나의 배열을 정의한다. 다른 접근 방식의 경우, 제어기는 송신 안테나에 전력을 공급하는 전기 신호의 주파수, 전력, 편광 또는 다른 특성을 변화시킨다.
이러한 튜닝은 전기변색 창 시운전 절차와 관련될 수 있다. 일부 접근 방식의 경우, 설치 관리자가 전기변색 창을 설정하면 광학 스위칭 파라미터를 설정하도록 시운전을 수행한다. 개시된 내용처럼 전기변색 창에 안테나가 포함된 경우, 시운전커은 시운전이 이루어지는 건물의 창 내부에 있는 개별 안테나에 대한 선택 및/또는 전력 특성을 고려할 수 있다. 창의 일부인 조정 및/또는 튜닝은 시운전의 일부로 사용된다. 또한, 구조의 안테나 송신 특성에 큰 영향을 줄 수 있는 환경 조건 변화를 고려하여 모니터링 또는 주기적인 시운전을 수행할 수 있다. 전기변색 창이 포함된 건물의 시운전 및 모니터링은 2013년 4월 12일 출원된 국제 특허 제PCT/US13/36456호, 2014년 4월 3일 출원된 미국 가출원 제61/974,677호에 추가로 설명되어 있으며, 각 내용은 그 전체가 모든 목적을 위해 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. 이러한 적용예는 설치 시 및/또는 나중에 평가하는 도중 결정되는 로컬 조건을 기반으로 광학 스위칭을 유발하는 구동 전압 같은 스위칭 가능한 광학 창 제어기 설정을 설정 및/또는 조정하는 방법을 설명한다.
일부 경우, 안테나가 있는 건물 또는 여러 건물이 서로 상호 작용하거나 기존의 송신 안테나와 상호 작용하며, 이 경우 안테나는 동일하거나 중첩되는 주파수 대역의 신호를 송신한다. 이 예시에서, 이러한 여러 건물 중 하나 이상이 건물의 창에 있는 안테나에서 방사를 송신한다. 다른 건물은 창 또는 보다 일반적인 셀 타워 구조를 통해 송신할 수 있다.
창 이외의 네트워크 애플리케이션
전술한 설명에서 명백히 밝혔듯이, 안테나는 특정 안테나의 적용예에 따라 다양한 용도를 갖도록 설계, 조립 및 구성될 수 있다. 일부 적용예에서, 전술된 하나 이상의 안테나는 중계기 또는 "신호 부스터" 시스템에서 사용하도록 구성될 수 있다. 한 예시적인 중계기 구현예에서, IGU(202)는 하나 이상의 제1 안테나 및 하나 이상의 제2 안테나를 포함한다. 제1 안테나는 건물 외부의 외부 환경(또는 건물 내의 공간)으로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수신된 신호는 기지국, 셀룰러 또는 다른 브로드캐스트 타워, 위성, 무선 액세스 포인트 또는 "핫스팟"으로부터 송신된 셀룰러, 무선 광역 네트워크(WWAN), 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN), 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 신호일 수 있다. 제2 안테나는 건물 내부의 내부 환경(또는 건물 내의 공간)으로 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신된 신호는 셀룰러, WLAN 또는 WPAN 신호일 수 있다. 이러한 구현예에서, 안테나에 대한 제어기(창 색조 상태 제어기 내 또는 별도의 안테나 제어기 내)는 증폭기 회로 또는 스테이지뿐만 아니라 하나 이상의 수동/능동 하드웨어 또는 소프트웨어 필터링 구성요소 또는 회로(예: 아날로그 필터 또는 디지털 필터)를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 송신된 신호는 수신된 신호의 증폭된 버전이다. 또한, 수신된 신호는 필터링할 수 있으며 잡음 또는 기타 원치 않는 신호 요소가 송신된 신호에서 증폭되지 않도록(또는 최소한 송신된 신호에서 원하는 주파수 요소가 증폭되는 수준까지) 증폭 전에 다양한 신호 처리 기술 및 프로세스가 적용된다. 내부 환경으로부터 수신된 신호도 외부 환경으로의 송신을 위해 처리 및 증폭될 수 있다.
일부 애플리케이션에서는, 전술된 하나 이상의 안테나를 구성하여 프로토콜 변환기 시스템에서 사용하도록 구성할 수 있다. 한 예시적인 변환기 구현예에서, IGU(202)는 하나 이상의 제1 안테나 및 하나 이상의 제2 안테나를 포함한다. 제1 안테나는 기지국, 셀룰러 또는 다른 브로드캐스트 타워, 위성, 무선 액세스 포인트 또는 핫스팟으로부터 송신된 셀룰러, WWAN, 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN), 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 신호 같은 제1 무선 프로토콜에 따라 외부 환경으로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 제2 안테나는 제2 무선 프로토콜에 따라 건물 내부의 내부 환경으로 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신된 신호는 셀룰러, WLAN 또는 WPAN 신호일 수 있다. 이러한 구현예에서, 안테나에 대한 제어기(창 색조 상태 제어기 내 또는 별도의 안테나 제어기 내)는 제2 안테나를 통해 송신하기 전에 제1 무선 프로토콜에서 수신된 신호를 제2 프로토콜로 변환하기 위한 변환기 회로 또는 스테이지를 포함할 수 있다. 제어기는 송신 전에 변환된 신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 셀룰러 신호를 외부 환경에서 수신하여 Wi-Fi 신호로 변환한 다음, 내부 환경으로 송신할 수 있다. 내부 환경으로부터 수신된 신호도 외부 환경으로의 송신을 위해 변환될 수 있다.
일부 애플리케이션에서, 하나 이상의 안테나는 예를 들어, 브로드캐스트 타워 또는 위성으로부터 브로드캐스트 텔레비전 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 이러한 일부 애플리케이션에서, 수신된 텔레비전 신호는 셋톱 박스 또는 텔레비전 자체에서 수신하기 위한 동일한 또는 다른 프로토콜을 통해 방으로 다시 브로드캐스팅될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 안테나는 예를 들어, 브로드캐스트 타워 또는 위성으로부터의 무선 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 이러한 일부 애플리케이션에서, 수신된 무선 신호는 라디오, 스테레오 시스템, 컴퓨터, 텔레비전 또는 위성 라디오에서 수신하기 위한 동일한 또는 다른 프로토콜을 통해 방으로 다시 브로드캐스팅될 수 있다.
일부 애플리케이션에서, 여러 개의 안테나는 셀룰러, 텔레비전 또는 다른 브로드캐스트 신호의 브로드캐스터 역할을 할 수 있다. 그러한 한 예시에서, 대형 건물의 일부 또는 모든 창 내부의 일부 또는 모든 안테나는 기지국용 GSM 또는 DCS 셀룰러 브로드캐스트 타워 역할을 하도록 구성될 수 있다. 이러한 구현예로 인해 전통적인 브로드캐스트 타워가 사용되지 않을 수 있다.
일부 애플리케이션에서, 하나 이상의 안테나로 구성된 그룹 또는 구역이 WLAN 또는 WPAN 기지국, 액세스 포인트 또는 핫스팟으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술된 안테나 그룹은 펨토셀(예: 4G 및 5G 셀룰러) 또는 피코셀로서 기능할 수 있다. 그러한 구현예에서, 안테나의 그룹화를 위한 제어기는 광대역(예: DSL 또는 케이블)을 통해 서비스 제공자의 네트워크에 연결할 수 있다. 펨토셀을 사용하면 서비스 제공자가 인프라 제한이나 감쇠로 인해(예: 건물의 재료로 인해 또는 필요한 신호를 차단하는 다른 건물로 인해) 액세스가 제한되거나 사용할 수 없는 실내 또는 "셀 가장자리"에서 서비스 커버지를 확장할 수 있다.
일부 애플리케이션에서, 전술된 하나 이상의 안테나를 클로킹에 활용할 수 있다. 예를 들어, 건물의 하나의 창 또는 여러 창 내에 있는 하나 이상의 안테나는 동일한 건물의 다른 구조, 다른 건물 또는 건물 외부의 다른 구조 같은 물체로부터 반사를 취소하는 장을 방사하도록 구성될 수 있다.
일부 애플리케이션에서, 전술된 하나 이상의 안테나가 마이크로폰 시스템에 사용될 수 있다. 예를 들어, IGU는 하나 이상의 음향-전기 변환기 또는 이러한 변환기의 배열을 라이트 표면에 포함할 수 있다. 예를 들어, 변환기는 음향 신호를 전기 신호로 변환하는 전자기 변환기(예: MEMS 마이크로폰 변환기)일 수 있으며, 이러한 신호는 창 제어기 또는 별도의 제어기에서 수신 및 처리할 수 있다. 예를 들어, 스피커-폰 구현예에서, 변환기는 인접한 방의 한 명 이상의 거주자로부터 음향 신호를 수집하며 제어기로 신호를 처리하기 위해 이러한 음향 신호를 전기 신호로 변환할 수 있다. 일부 구현예에서, 처리되지 않거나 처리된 전기 신호는 예를 들어, 전화 회의에서 제3자에게 전송하기 위해 전화 시스템과 연결되는 장치에 무선으로 전송될 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 전자기 변환기는 방 밖의 외부 환경(실외 또는 실내, 예를 들어, 복도 또는 인접한 방에서)에서 발생하는 잡음 같은 배경 잡음에서 음향 신호를 검출할 수 있다. 그런 다음, 제어기 또는 별도의 장치로 잡음의 전기 신호를 처리하여 방 안에 있는 거주자의 음성과 연관된 주파수 요소에서 잡음과 관련된 주파수 요소를 제거할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 건물 내의 사용자는 무선 헤드셋 같은 마이크로폰을 착용할 수 있다. 이는 오디오 신호를 전기 신호로 변환하한 다음 브로드캐스팅하며, 이후 인접한 창 내의 안테나에 의해 감지된다. 이러한 구현예를 사용하여 사용자는 건물의 하나 이상의 방 또는 복도를 이동하는 내내 전화를 사용하지 않고도 전화 회의에 참여할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 인접한 다양한 창의 안테나로부터 송신된 전기 신호를 수신하고 이렇게 수신된 전기 신호를 전화 회의에 참석한 다른 사용자의 음성을 나타내는 오디오 신호로 변환하는 헤드폰 또는 기타 오디오 이어폰을 착용할 수 있다. 이러한 수신된 전기 신호는 전화 시스템을 통해 수신될 수 있으며 이후 다양한 근처의 창에 있는 제어기 및 안테나에 의한 유선 또는 무선 연결을 통해 수신될 수 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 창 내에 있는 하나 이상의 안테나는 방 안의 다양한 스피커에 신호를 송신하도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 창 내에 있는 하나 이상의 안테나는 방 안의 다양한 스피커에 무선으로 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 일부 구현 예에서, 하나 이상의 창 내부의 하나 이상의 안테나는 또한 실내의 다양한 조명 장비에 무선으로 전력을 공급하도록 구성 될 수있다. 예를 들어, 이러한 구현예는 "무전극 램프"를 제공할 수 있다. 이를테면, IGU 또는 다른 창 구조 가까이에서 하나 이상의 형광 튜브를 제공할 수 있으며, 이는 안테나로부터 송신된 무선 주파수 방출에 의해 자극될 때 빛을 생성한다.
일부 애플리케이션에서, 하나 이상의 창에 있는 하나 이상의 안테나는 전파를 송신 및 수신하여 방 또는 건물의 외부 및/또는 내부의 물체의 범위, 각도 또는 속도를 결정하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 안테나는 해당 경로 내의 물체로부터 반사되는 전파 또는 마이크로파를 송신할 수 있다. 창 내의 동일하거나 상이한 안테나는 이러한 반사된 전파를 수신 및 처리하여 물체의 특성을 결정한다. 예를 들어, 이러한 레이더 구현예는 외부 또는 내부 환경 매핑에 사용될 수 있다. 이러한 매핑 정보는 안테나 지향성을 개선하여 관심 있는 신호의 수신율을 더욱 높이거나, 송신된 신호를 대상(예: 통상적인 기지국뿐만 아니라, 이 안테나 기술을 사용하여 자체적으로 기지국으로 구성될 수 있는 기타 건물도 포함)에 더욱 잘 표적화하는 데 사용될 수 있다. 이러한 레이더 구현예는 보안 애플리케이션에도 유리할 수 있다. 예를 들어, 이러한 레이더 구현예는 침입자/무단출입자의 존재, 근접성 및 이동까지도 감지할 수 있다. 실제로, 건물 주변에 배치된 여러 개의 창에 있는 다수의 안테나를 함께 사용하여 건물 주변의 침입자의 움직임을 추적할 수 있다.
레이더 구현예는 날씨를 감지하도록 구성할 수도 있다. 예를 들어, 도플러 효과는 기상 관측소에서 날씨를 감지, 분류 및 예측하는 데 이미 사용되고 있다. 이러한 날씨 정보는 색조 상태를 결정하고 조명, HVAC 및 경보 시스템을 포함한 다른 시스템의 변경을 트리거하기 위해 주 제어기 또는 네트워크 제어기에 대한 또 다른 입력으로 유용할 수 있다.
창 위나 내부의 안테나는 다른 ID 정보, 개인 맞춤화, 권한 부여 또는 보안 애플리케이션에서도 사용할 수 있다. 예를 들어, 방 내부의 안테나는 RFID 태그, Bluetooth 송신기 또는 거주자의 신원을 확인하기 위해 실내의 거주자가 착용하거나 휴대하는 기타 송신기로부터 신호를 감지하는 데 사용될 수 있으며, 이러한 신원과 관련된 인증, 허가 또는 보안 인가를 결정할 수 있다.
무선 전력 송신
전기변색 창의 한 가지 잠재적인 단점은 비록 전력 사용량이 적다고는 해도, 건물의 전원에 배선 연결을 해야 한다는 점이다. 이는 건축업자가 사무실 건물에 많은 수의 창문을 설치할 경우, 문제를 초래한다. 창문에 필요한 배선을 처리하는 것은 현대식 건축물을 짓는 데 필요한 많은 항목 중 건축업자가 해결해야 하는 또 다른 걸림돌이다. 또한, 전기변색 창은 현대식 건물에서 조명, 난방 및 거주자의 편의를 향상시키는 우아한 솔루션을 제공하지만, 배선 전원이 필요한 전기변색 창은 자동화된 에너지 관리 시스템에 통합하는 데 걸림돌이 된다. 따라서 배선과 관련된 추가 설치 비용과 위험으로 인해 일부 신축 공사에서 전기변색 창을 채택하는 데 시간이 걸릴 수 있으며, 전기변색 창을 새로 장착할 때 추가 배선 인프라가 필요하기 때문에 추가 장착이 어려울 수 있다.
일부 실시예에서, 무선 전력 송신을 활용하여 하나 이상의 전기변색 창에 전력을 공급할 수 있다. 특정 실시예에서, 통신 목적을 위해 본 명세서에 설명된 것과 유사한 방식으로 구성된 창 안테나는 무선 전력을 수신(및 선택적으로 송신)하는데 사용된다. 무선 전력을 사용하여 창 안의 전기변색 소자에 직접 전력을 공급할 수 있다. 또는, 대안적인 실시예에서는, 광학 전이에 전력을 공급하는 내부 배터리 또는 축전기를 충전하거나 창 안의 전기변색 소자의 광학 상태를 유지한다. 한 실시예에서, 무선 전력 송신은 하나 이상의 전기변색 창에 전력을 공급하는 수신기에 의해 수신된다. 또한, 무선 전력은 전기변색 창의 일부인 다른 활성 장치(예: 모션 센서, 광 센서, 열 센서, 습기 센서, 무선 통신 센서, 창 안테나 등)에 전력을 공급하거나 이를 직접적으로 지원하는 데 사용될 수 있다.
무선 전력 송신은 EC 창에 전력을 공급하는 데 특히 적합하다. EC 창 전이는 일반적으로 몇 볼트 정도의 낮은 전위에 의해 구동되기 때문이다. EC 창은 하루에 몇 번만 전이된다. 또한, 무선 전력 송신을 사용하여 필요한 경우 광학 전이를 유도하는 데 사용되는 관련 배터리 또는 다른 전하 저장 장치를 충전할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전하 저장 장치는 전력을 공급하는 창에 배치되거나 가까이에 배치된다.
무선 전력 송신은 순간적 또는 지속적인 에너지 전달이 필요한 적용예에서 사용되지만, 상호 연결 와이어는 불편하고 문제가 많으며 위험하거나 사용이 불가능하다. 일부 실시예에서, 전력은 RF를 통해 전달되고, EC 창과 전기적으로 통신하는 수신기에 의해 전위 또는 전류로 변환된다. RF를 통해 전력을 전달하는 방법의 일례는 발명의 명칭이 "무선 전력 송신을 위한 통합 안테나 구조 배열(Integrated Antenna Structure Arrays for Wireless Power Transmission)"이고, Michael A. Leabman 외 다수가 공저한 2016년 1월 21일 발행된 출판물 제20160020647호가 포함된 미국 특허 출원에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다. 특정 실시예에는 하나 이상의 무선 전력 송신원(여기서는 전력 송신기라고도 함)이 포함된다. 즉, 본 발명은 단일 무선 전력 송신원이 사용되는 실시예에 국한되지 않는다. 본 명세서에서 설명된 무선 전력 송신은 전자기 송신을 지칭한다. 주요 실시예에서, 무선 전력 송신은 RF 송신을 지칭한다.
도 17은 무선 전력 송신을 위해 구성된 방(1704)의 내부를 도시한다. 이 예시에서, 방에는 건물의 전기 인프라에 연결된 송신기(1701)가 포함된다. 송신기는 와이어(1705)를 통과하는 전류의 형태로 된 전력을 하나 이상의 수신기(1702)(이 경우, 방(1704) 안의 각 전기변색 창 또는 IGU에 위치함)로 송신되는 전기 전송으로 변환하며, 이러한 수신기는 RF 신호를 다시 전기 신호로 변환하여 관련 장치에 전력을 공급한다. RF 전파의 흡수 및 반사로 인한 전력 송신 시 손실을 줄이려면, 송신기를 모든 수신기에 대한 고저선이 있는 천장이나 벽과 같은 중앙 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 도시된 실시예에서, 송신기(1701)는 방의 천장에 위치한다. 전력을 수신하는 전기 장치에는 RF 송신을 사용 가능한 전기 에너지 및 전력으로 변환하기 위한 하나 이상의 관련 수신기가 있다. 하나 이상의 IGU가 송신기에서 무선으로 전력을 수신하도록 구성된 경우, 송신기도 노트북 컴퓨터 또는 모바일 장치 같은 추가 전자 장치(1703)에 무선으로 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 이러한 각 장치는 수신기를 포함할 수 있다.
전술된 바와 같이, 송신기는 일반적으로 전원이 공급되는 장치의 중앙 위치에 배치된다. 많은 경우, 이는 송신기가 천장이나 벽에 위치하여 근접한 여러 IGU에 전력을 공급할 수 있음을 의미한다. 무선 송신을 향상하기 위해, 송신기는 수신기에서 RF 송신이 지향되는 지향성 안테나 설계를 사용할 수있다. 지향성 안테나에는 Yagi, 로그 주기, 코너 반사기, 패치, 파라볼 릭 안테나 같은 설계가 포함된다. 일부 경우, 안테나 구조가 특정 편광에서 전파를 방사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나는 수직 또는 수평 편광, 우측 편광 또는 좌측 편광 또는 타원형 편광을 가질 수 있다.
일반적인 송신기는 서로 독립적으로 작동하여 공간에서 수렴할 수 있는 제어형 3차원 무선주파수를 송신하기 위한 안테나 배열을 포함한다. 전파는 수신기가 위상 및/또는 진폭 조정을 통해 배치된 위치에서 보강 간섭 패턴 또는 에너지 포켓을 형성하도록 제어될 수 있다. 특정 실시예에서, 안테나 배열은 평평하거나 포물선인 패널상에서 약 1~4 평방피트의 표면적을 담당한다. 안테나는 행, 열 또는 기타 배열로 배열될 수 있습니다. 일반적으로, 안테나 수가 많을수록 송신된 전력보다 큰 지향성 제어가 가능하다. 일부 경우, 안테나 배열은 약 200개 이상의 구조를 포함한다. 또 다른 일부 경우, 안테나 어레이는 약 400개 이상의 구조로 구성될 수 있다. 일반적인 송신기는 송신기에서 10피트 이내의 거리에 있는 송신기 근처에 있는 단일 수신기에 약 10와트의 전력을 공급할 수 있다. 여러 장치에 동시에 전력이 공급되거나 수신기가 송신기로부터 멀리 떨어져 있으면, 각 수신기에 전달되는 전력이 줄어들 수 있다. 예를 들어, 전력이 10~15피트 거리에서 4개의 수신기에 동시에 송신되면 각 수신기에서 전달되는 전력은 1~3와트로 감소할 수 있다.
일부 구현예에서, 송신기는 하나 이상의 무선 주파수 집적 회로(RFIC)를 포함하며, 각 RFIC는 하나 이상의 안테나로부터 RF 송신의 위상 및/또는 규모를 조정하여 송신을 제어한다. 특정 실시예에서, 각각의 RFIC는 하나 이상의 수신기의 위치에서 에너지 포켓을 형성하도록 안테나를 제어해야 하는 방법을 결정하기 위한 로직이 포함된 마이크로 제어기로부터 하나 이상의 안테나를 제어하기 위한 명령을 수신한다. 일부 예에서, 하나 이상의 수신기의 위치는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 것과 같은 지리적 위치 및 위치 지정 방법을 사용하여 안테나 네트워크에 의해 송신기로 전달될 수 있다. 전기변색 창 또는 다른 장치에 무선 전력을 전달하는 것과 관련된 정보를 수신하기 위해, 송신기는 창 안테나 네트워크 또는 수신기 위치 정보를 제공할 수 있는 다른 네트워크와 통신하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 송신기는 Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, EnOcean 등과 같은 프로토콜을 통한 무선 통신을 위한 구성요소를 포함한다.
일부 실시예에서, 송신기는 인공 자기 도체(AMC) 메타 재료로 집적된 평판 역-F 안테나(PIFA)의 배열을 포함한다. PIFA 설계는 소형 폼 팩터를 제공할 수 있으며, AMC 메타 재료는 에너지파가 방출되는 방향을 지시하는 인공 자기 반사기를 제공할 수 있다. PIFA 안테나를 AMC 메타 재료와 함께 사용하여 송신기를 생성할 수 있는 방법에 관한 추가 정보는 2016년 1월 21일 발행된 출판물 제20160020647호가 포함된 미국 특허 출원에서 참조할 수 있으며, 이는 그 전체가 참조에 의해 본 출원서에 통합된다.
도 18은 송신기 구조의 구성요소를 도시한다. 송신기는 플라스틱 또는 경질 고무와 같은 전자기파의 통과를 거의 방해하지 않는 적합한 재료로 제조될 수 있는 하우징(1801)으로 둘러싸여 있다. 하우징 내부의 송신기에는 미연방 통신위원회(또는 다른 정부의 무선 통신 규제 당국) 규정에 따르는 대역폭의 무선주파수를 송신하는 데 사용될 수 있는 복수의 안테나(1802)가 포함된다. 송신기 구조에는 하나 이상의 RFIC(1803), 하나 이상의 마이크로 제어기(1804), 무선 통신을 위한 구성요소(1805)가 추가로 포함된다. 송신기는 일반적으로 건물의 유선 전기 인프라 구조인 전원(1806)에도 연결된다.
일부 실시예에서, 무선 통신용 구성요소(1805)는 펄스 기반 초광대역(UWB) 기술(ECMA-368 및 ECMA-369)을 통해 통신하는 안테나 네트워크에 의해 송신기의 위치가 결정되는 마이크로 위치 칩을 포함한다. 다른 실시예에서, 무선 통신을 위한 구성요소는 RFID 태그 또는 다른 유사한 디바이스를 포함할 수 있다.
무선 전력 수신기는 송신기와 동일한 방 안의 위치와 같이, 송신기에 근접한 다양한 위치에 배치될 수 있다. 전기변색 창과 페어링되는 수신기의 경우, 수신기는 창 제어기, IGU와 가까운 곳(예: 창 조립체의 프레임 내부)에 배치되거나 IGU에서 짧은 거리에 위치하지만 창 제어기에 전기적으로 연결된 곳에 배치된다. 일부 실시예에서, 수신기의 안테나는 IGU의 하나 이상의 라이트 상에 위치한다. 일부 실시예에서, 수신기 구성요소는 안테나 소자가 인쇄, 에칭 또는 적층되고, 수신기가 라이트의 표면에 부착되는 비전도성 기판(예: 연성 인쇄 회로 기판)상에 구축된다. 하나 이상의 IGU가 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하도록 구성된 경우, 송신기는 노트북 컴퓨터 또는 모바일 장치 같은 추가 전자 장치에도 무선으로 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
도 19는 전기변색 창과 함께 사용될 수 있는 수신기의 구조를 도시한다. 송신기와 유사하게, 수신기는 정류기에 직렬, 병렬로 또는 이를 조합한 형태로 연결될 수 있는 하나 이상의 안테나 소자(1902)를 포함한다. 그런 다음, 안테나 소자는 수신된 교류 RF 전파에 대응하는 교류 신호를 정류 회로(1903)에 전달하며, 이는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 그 후, 직류 전압은 일정한 전압 출력을 제공하기 위해 사용되는 DC-DC 변환기 같은 전력 변환기(1904)로 전달된다. 일부 경우, 수신기는 추후 사용을 위해 에너지를 저장하는 배터리 또는 수퍼 커패시터와 같은 에너지 저장 장치(1906)를 포함하거나 이에 연결된다. 창의 경우, 전력 장치(1907)는 창 제어기, 창 안테나, 창과 관련된 센서 또는 전기변색 소자를 포함할 수 있다. 수신기가 에너지 저장 장치를 포함하거나 이에 연결된 경우, 마이크로 제어기 또는 다른 적절한 프로세서 로직을 사용하여 수신된 전력이 장치(1907)에 의해 즉시 사용되는지 또는 나중에 사용하기 위해 저장되는지(1906) 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신기가 현재 전력 장치에 필요한 것보다 많은 에너지를 수집한 경우(예: 창문에 색조를 표시하려는 경우), 초과 에너지는 배터리에 저장될 수 있다. 수신기는 창 네트워크, 안테나 네트워크, BMS 등과 통신하도록 구성된 무선 통신 인터페이스 또는 모듈(1908)을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 인터페이스 또는 모듈을 사용할 경우, 마이크로 제어기 또는 수신기와 관련된 다른 제어 로직은 송신기에서 전력을 송신하도록 요청할 수 있다. 일부 실시예에서, 수신기는 펄스 기반 초광대역(UWB) 기술(ECMA-368 및 ECMA-369)을 통해 통신하는 마이크로 위치 칩을 포함하므로, 수신기의 위치가 창 또는 안테나 네트워크에 의해 결정될 수 있으며, 이는 해당 위치를 송신기에 제공할 수 있다. 다른 유형의 위치 설정 장치 또는 시스템을 사용하여, 송신기 및 관련 송신 로직이 적절한 위치(수신기의 위치)에 무선으로 전력을 전달하도록 보조할 수 있다.
일부 경우에, 수신기 구성요소의 일부 또는 전부는 플라스틱 또는 경질 고무와 같은 전자기 송신을 허용하기에 적합한 재료로 제조될 수 있는 하우징(1801)에 저장된다. 주요 실시예에서, 수신기는 창 제어기와 하우징을 공유한다. 일부 예시에서, 무선 통신 구성요소(1908), 마이크로 제어기(1905), 변환기(1904), 에너지 저장 장치(1906)는 다른 창 제어기 작동과 기능을 공유한다.
설명된 바와 같이, 수신기는 위치 정보를 제공하거나 송신기에 전력을 송신하도록 명령하는 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 수신기 또는 인접한 관련 구성요소(예: 전기변색 창 또는 창 제어기)는 수신기의 위치를 제공하거나 송신기에 전력 송신을 전송할 것을 명령한다. 일부 실시예에서, 송신기는 수신기의 명령에 의존하여 전력 송신을 결정할 수 없다. 예를 들어, 송신기는 설치 과정에서, 고정된 위치 또는 정해진 간격으로 재배치되는 이동 가능한 위치에 있는 하나 이상의 수신기의 배치에 상응하는 하나 이상의 지정된 위치에 전력 송신을 전송하도록 구성될 수 있다. 다른 예시에서, 전력 송신을 명령은 수신기 이외의 모듈 또는 구성요소에 의해 전송될 수 있다. 그 예로, BMS 또는 사용자가 조작하는 원격 장치를 들 수 있다. 또 다른 예시에서, 전력 송신을 위한 명령은 센서(예: 광센서 및 온도 센서)에서 수집된 데이터를 통해 결정될 수 있으며, 여기에서 전기변색 창의 전력 요구사항에 대한 관계가 형성된다.
안테나 배열 수신기에는 뚜렷한 편광을 갖는 안테나 소자가 포함될 수 있다. 그 예로, 수직 또는 수평 편광, 우측 편광 또는 좌측 편광 또는 타원형 편광을 들 수 있다. 하나의 송신기가 알려진 편광의 RF 신호를 방출하는 경우, 수신기는 일치하는 편광의 안테나 소자를 가질 수 있으며, RF 송신의 방위가 알려지지 않은 경우 안테나 소자는 다양한 편광을 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 수신기는 약 5~10볼트를 전력 장치에 전달할 수 있는 약 20~100개의 안테나를 포함한다. 주요 실시예에서, 안테나 소자는 길이 및 폭 치수가 약 1mm~25mm 사이에서 달라지는 패치 안테나이다. 일부 경우, 메타 재료 안테나 및 쌍극 안테나를 비롯한 다른 안테나 설계가 사용된다. 일부 경우, 수신기의 안테나 사이의 간격이 매우 좁다(예: 5nm~15nm).
결론
하나 이상의 측면에서, 설명된 하나 이상의 기능들은 본 명세서에 개시된 구조 및 그 구조적 균등물을 포함하여, 하드웨어, 디지털 전자 회로, 아날로그 전자 회로, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그 임의의 조합에 구현될 수 있다. 이 문서에서 설명된 요지의 특정 구현예는 또한 하나 이상의 제어기, 컴퓨터 프로그램, 또는 물리적 구조, 예를 들어, 창 제어기, 네트워크 제어기 및/또는 안테나 제어기의 작동에 의해 또는 이를 제어하기 위해 실행하도록 컴퓨터 저장 매체 상에 인코딩된, 컴퓨터 프로그램 명령의 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 전기변색 창으로서 또는 전기변색 창을 위해 제시된 임의의 개시된 구현예는 스위칭 가능한 광학 장치(창, 거울 등을 포함)로서 또는 스위칭 가능한 광학 장치용으로 보다 일반적으로 구현될 수 있다.
이 개시 내용에서 설명된 실시예들에 대한 다양한 수정은 통상의 기술자에게 용이하게 명백할 수 있으며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리는 본 개시 내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현예에 적용될 수 있다. 따라서, 청구 범위는 본 명세서에 도시된 구현예들에 한정되는 것으로 의도되지 않고, 본 명세서에 개시된 이러한 개시내용, 원리 및 신규한 특징과 일관되는 가장 넓은 범위에 부합하는 것으로 의도된다. 추가적으로, 통상의 기술자는 용어 "상부" 및 "하부"가 때로는 도면에 대한 설명을 용이하게 하기 위해 사용되었으며, 올바르게 배향된 페이지 상에서 도면의 방향에 상응하는 상대적인 위치를 나타내며, 구현되는 장치의 올바른 방향을 반영하지 않을 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
별개의 구현예들의 상황에서, 본 명세서에 설명된 특정 특징은 또한 단일 구현예와 조합으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현예의 상황에서, 설명된 다양한 특징은 또한 다수의 구현예로 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징은 특정 조합으로 작용하는 것으로서 전술되어 있을 수 있고 처음에는 그와 같이 청구되어 있을 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징은 일부 경우 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형을 지향할 수 있다.
유사하게, 도면에서 동작은 특정 순서로 묘사되어 있지만, 이는 바람직한 결과를 달성하기 위해 반드시, 동작이 순차적인 순서나 도시된 특정 순서로 수행되어야 할 필요가 있다는 것 또는 모든 도시된 동작이 수행되어야 한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 도면은 흐름도의 형태로 하나 이상의 예시적인 프로세스를 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작은 개략적으로 도시된 예시적인 프로세스에 통합될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 추가 동작이 도시된 동작 중 임의의 것의 전에, 후에, 동시에 또는 사이에 수행될 수 있다. 특정 상황에서, 멀티 태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수 있다. 또한, 전술한 구현예에서 다양한 시스템 구성요소의 분리는 모든 구현예에서 그러한 분리를 필요로 하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명된 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 내에 함께 통합되거나 여러 소프트웨어 제품으로 패키징될 수 있다고 이해하여야 한다. 추가적으로, 다른 구현예가 다음의 청구항의 범위 내에 존재한다. 일부 경우에, 청구 범위에 나열된 동작은 다른 순서로 수행될 수 있으며 여전히 바람직한 결과를 얻을 수 있다.
Claims (82)
- 장치 또는 상기 장치가 포함된 자산의 위치를 모니터링하는 방법으로서,
(a) 하나 이상의 제1 안테나가 장치로부터 제1 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 단계,
(b) 상기 하나 이상의 제1 안테나에 의한 상기 제1 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 상기 장치의 제1 위치를 결정하는 단계;
(c) (a) 이후, 하나 이상의 제2 안테나가 상기 장치로부터 제2 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 단계;
(d) 상기 하나 이상의 제2 안테나에 의한 상기 제2 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 상기 장치의 제2 위치를 결정하는 단계; 및
(e) 상기 장치가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동하여 가상 경계를 넘었는지 여부를 결정하는 단계를 포함하며;
상기 제1 및 제2 안테나가 건물 내 광학적으로 스위칭 가능한 창 및 창 제어기 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 일부이고, 그리고 (1) 상기 장치는 펄스 기반 초광대역(UWB) 신호들을 송신 및 수신 중 적어도 하나를 하도록 구성된 마이크로 위치 칩을 포함하며, 제1 전자기 송신 및 제2 전자기 송신 중 적어도 하나가 상기 UWB 신호를 포함하고 (15항), (2) 적어도 하나의 네트워크 제어기 또는 주 제어기가 상기 제1 및 제2 전자기 송신의 송신 또는 수신을 제어하기 위한 로직을 포함함을 특징으로 하는 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 장치가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동하여 상기 가상 경계를 넘었다고 결정한 후, 알림을 전송하는 단계 또는 경보를 트리거하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동하여 상기 가상 경계를 넘었다고 결정한 후, 상기 장치 또는 자산의 위치나 이동을 보조 시스템에 전달하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 보조 시스템은 보안 시스템, 건물 관리 시스템, 조명 시스템, 재고 시스템 및 안전 시스템으로 구성된 군에서 선택되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동하여 상기 가상 경계를 넘었다고 결정한 후, 상기 장치의 추가 이동을 차단하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, (e) 이전에, 상기 가상 경계의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하되, 상기 가상 경계의 위치는 시간, 상기 장치 또는 자산의 유형 및 상기 장치 또는 자산과 관련된 개인에게 부여된 권한 중 적어도 하나를 기준으로 달라지는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 가상 경계의 위치를 재설정 또는 수정하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치의 제1 위치가 1 m 이하의 분해능으로 결정되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치의 제1 위치가 10 cm 이하의 분해능으로 결정되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치의 제1 위치가 5 cm 이하의 분해능으로 결정되는 방법.
- 삭제
- 제1 항에 있어서, 상기 주 제어기는 상기 장치가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동하면서 상기 가상 경계를 넘었는지 여부를 결정하기 위해 (b) 및 (d)에서 상기 제1 전자기 송신 및 상기 제2 전자기 송신의 상기 수신으로부터의 상기 정보를 사용하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치는 Bluetooth 비컨을 생성하도록 구성된 송신기를 포함하는 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 장치는 모바일 장치인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치는 Wi-Fi, Zigbee 또는 초광대역(UWB) 신호들을 송신하도록 구성된 송신기를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치는 수동 또는 능동 무선 주파수 식별(RFID) 태그를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, GPS 데이터를 사용하지 않고 장치의 제1 위치 및 제2 위치 중 적어도 하나를 결정하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치의 제1 위치 및 제2 위치 중 적어도 하나를 결정하는 단계는 알려진 위치들에 있는 상기 하나 이상의 제1 안테나로부터의 신호들의 도착 시간을 측정하는 단계를 포함하는 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 안테나 및 상기 하나 이상의 제2 안테나 중 적어도 하나는 상이한 각도 관계로 도착하는 신호들을 수신하도록 배향되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치의 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 중 적어도 하나를 결정하는 단계는 상기 하나 이상의 제1 안테나 및 상기 하나 이상의 제2 안테나 중 적어도 하나에 대한 상기 장치의 근접성을 결정하도록 수신되는 신호의 강도를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치의 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 중 적어도 하나를 결정하는 단계는 상기 장치에 의해 감지되는 관성 또는 자성 정보를 사용하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 제1 안테나 및 제2 안테나 중 적어도 하나는 단극 안테나, 스트립 라인 안테나, 패치 안테나, 프랙탈 안테나 및 시어핀스키 안테나 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
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- 제1항에 있어서, 상기 제2 안테나 중 최소 하나가 상기 제1 안테나 중 최소 하나와 동일한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나가 상기 광학적으로 스위칭 가능한 창 중 최소 하나의 창의 표면에 배치되는 접지면을 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 장치 또는 상기 자산이 의료 기기 또는 의료 용품을 포함하는 방법.
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- 장치 또는 상기 장치가 포함된 자산의 위치를 모니터링하기 위한 시스템으로서,
건물 내에 있는 광학적으로 스위칭 가능한 창에 배치된 복수의 안테나 및 창 제어기 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크; 및
위치 로직으로서:
(a) 상기 복수의 안테나 중 하나 이상의 제1 안테나가 상기 장치로부터 제1 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 작업;
(b) 상기 하나 이상의 제1 안테나에 의한 상기 제1 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 상기 장치의 제1 위치를 결정하는 작업;
(c) (a) 이후, 상기 복수의 안테나 중 하나 이상의 제2 안테나가 상기 장치로부터 제2 전자기 송신을 수신했다고 결정하는 작업;
(d) 최소 상기 하나 이상의 제2 안테나에 의한 상기 제2 전자기 송신의 수신으로부터의 정보를 분석하여 상기 장치의 제2 위치를 결정하는 작업; 및
(e) 상기 장치가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동하여 가상 경계를 넘었는지 여부를 결정하는 작업을 실행하도록 구성된 위치 로직을 포함하고,
상기 제1 및 제2 안테나가 건물 내 광학적으로 스위칭 가능한 창 및 창 제어기 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 일부이고, 그리고 (1) 상기 장치는 펄스 기반 초광대역(UWB) 신호들을 송신 및 수신 중 적어도 하나를 하도록 구성된 마이크로 위치 칩을 포함하며, 제1 전자기 송신 및 제2 전자기 송신 중 적어도 하나가 상기 UWB 신호를 포함하고, (2) 적어도 하나의 네트워크 제어기 또는 주 제어기가 상기 제1 및 제2 전자기 송신의 송신 또는 수신을 제어하기 위한 로직을 포함함을 특징으로 하는 시스템. - 제54항에 있어서, 상기 위치 로직은 상기 장치가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 상기 가상 경계를 넘었다고 결정한 후 알림 전송, 경보 트리거, 및 보조 시스템과 통신 중 적어도 하나를 수행하는, 시스템.
- 제54항에 있어서, 상기 장치의 제1 위치 및 제2 위치 중 적어도 하나가 1 m 이하의 분해능으로 결정되는 시스템.
- 제54항에 있어서, 상기 장치의 제1 위치 및 제2 위치 중 적어도 하나가 10 cm 이하의 분해능으로 결정되는 시스템.
- 제54항에 있어서, 상기 장치의 제1 위치 및 제2 위치 중 적어도 하나를 결정하는 것은 상기 하나 이상의 제1 안테나 및 상기 하나 이상의 제2 안테나 중 적어도 하나에 대한 상기 장치의 근접성을 결정하도록 수신되는 신호의 강도를 측정하는 것을 포함하는 시스템.
- 제54항에 있어서, 상기 장치의 제1 위치 및 제2 위치 중 적어도 하나를 결정하는 작업은 상기 장치에 의해 감지된 관성 또는 자성 정보를 사용하는 것을 포함하는 시스템.
- 제54항에 있어서, 위치 로직은 상기 가상 경계를 시간, 사용자에게 부여된 권한 및 사용자에게 부여된 권한 중 적어도 하나를 기준으로 조절하도록 더 구성되는 시스템.
- 제54항에 있어서, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 상기 위치 로직을 포함하는 최소 하나의 네트워크 제어기 또는 주 제어기를 포함하는 네트워크의 일부인 시스템.
- 제54항에 있어서, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나가 단극 안테나, 스트립 라인 안테나, 패치 안테나, 프랙탈 안테나 및 시어핀스키 안테나 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
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- 제54항에 있어서, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나가 상기 광학적으로 스위칭 가능한 창 중 최소 하나의 창의 표면에 배치된 접지면을 포함하는 시스템.
- 제54항에 있어서, 상기 장치는 펄스 기반 초광대역(UWB) 신호들을 송신 및 수신 중 적어도 하나를 하도록 구성된 마이크로 위치 칩을 포함하는 시스템.
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- 사용자와 인터페이싱하기 위한 비 일시적 명령들을 저장하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체로서, 상기 명령들은:
사용자가 가능한 자산 목록에서 원하는 자산을 선택할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 제공하는 명령;
위치 모니터링 시스템의 위치 로직으로부터 상기 자산의 제1 위치 및 제2 위치 중 현재 위치를 수신하는 명령; 및
상기 사용자를 상기 제1 위치로 또는 상기 제2 위치로 안내하기 위한 상기 사용자 인터페이스 명령들을 표시하는 명령을 포함하고, 위치 모니터링 시스템은
위치 로직, 및
건물 내 광학적으로 스위칭 가능한 창 상에 배치되는 복수의 안테나 및 창 제어기 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크
를 포함하고,
상기 위치 로직은
(a) 복수의 안테나 중 하나 이상의 제1 안테나가 장치로부터 제1 전자기 송신을 수신했다고 결정,
(b) 하나 이상의 제1 안테나에 의한 제1 전자기 송신의 수신으로부터 정보를 분석함으로써 장치의 제1 위치를 결정,
(c) (a) 이후, 복수의 안테나 중 하나 이상의 제2 안테나가 장치로부터 제2 전자기 송신을 수신했다고 결정,
(d) 하나 이상의 제2 안테나에 의한 제2 전자기 송신의 수신으로부터 정보를 분석함으로써 장치의 제2 위치를 결정, 및
(e) 장치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동함으로써 가상 경계를 넘었는지 여부를 결정하도록 구성되며,
상기 제1 및 제2 안테나가 건물 내 광학적으로 스위칭 가능한 창 및 창 제어기 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 일부이고, 그리고 (1) 상기 장치는 펄스 기반 초광대역(UWB) 신호들을 송신 및 수신 중 적어도 하나를 하도록 구성된 마이크로 위치 칩을 포함하며, 제1 전자기 송신 및 제2 전자기 송신 중 적어도 하나가 상기 UWB 신호를 포함하고, (2) 적어도 하나의 네트워크 제어기 또는 주 제어기가 상기 제1 및 제2 전자기 송신의 송신 또는 수신을 제어하기 위한 로직을 포함함을 특징으로 하는, 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체. - 삭제
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