KR102406569B1 - 가변 투과율 윈도우의 열 제어 - Google Patents

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Abstract

가변 투과율 윈도우를 제어하기 위한 전기 제어 시스템이 개시된다. 시스템은 전기-광학 요소와 통신하는 구동 회로를 포함한다. 제어기는 구동 회로와 통신한다. 제어기는 전기-광학 요소의 온도 조건을 식별하고, 온도 조건에 응답하여 전기-광학 요소에 공급되는 출력 전압을 조정하도록 구성된다.

Description

가변 투과율 윈도우의 열 제어
본 발명은 일반적으로 가변 투과율 윈도우에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가변 투과율 윈도우의 투과율을 제어하기 위한 제어 시스템에 관한 것이다.
가변 투과율 윈도우는 예를 들어, 버스, 비행기, 기차, 선박 및 자동차와 같은 승객 수송을 위해 설계된 차량에서 상업적으로 적용되지 못했다. 이러한 유형의 차량에 가변 투과율 윈도우를 사용하면 다양한 문제가 발생한다. 본 개시는 가변 투과율 윈도우의 응용과 관련된 하나 이상의 쟁점을 해결하도록 구성된 다양한 시스템 및 방법을 제공할 수 있다. 하나 이상의 시스템 또는 장치의 예시적인 구현예가 상세히 설명되지만, 구현예는 다양한 응용에 적합하도록 결합되거나 맞춤화될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 가변 투과율 윈도우가 개시된다. 시스템은 윈도우 어셈블리에 배치된 전기-광학 요소(electro-optic element) 및 전기-광학 요소와 통신하는 구동 회로(driver circuit)를 포함한다. 전류 센서(current sensor)는 구동 회로의 전류 인출(current draw)을 식별하도록 구성된다. 제어기(controller)는 구동 회로 및 전류 센서와 통신한다. 제어기는, 전류 인출에 기반하여 전기-광학 요소의 온도를 식별하고, 상기 온도를 온도 임계치(temperature threshold)와 비교하도록 구성된다. 온도 임계치를 초과하는 온도에 응답하여, 제어기는 전기-광학 요소의 투과율을 증가시키도록 구성된다.
본 발명의 다른 일 양태에 따라, 가변 투과율 윈도우를 제어하기 위한 전기 제어 시스템(electrical control system)이 개시된다. 시스템은 전기-광학 요소와 통신하는 구동 회로를 포함한다. 제어기는 구동 회로와 통신한다. 제어기는 전기-광학 요소의 온도 조건을 식별하고, 온도 조건에 응답하여 전기-광학 요소에 공급되는 출력 전압을 조정하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따라, 가변 투과율 윈도우 시스템이 개시된다. 시스템은 윈도우 어셈블리에 배치된 전기-광학 요소 및 전기-광학 요소와 통신하는 구동 회로를 포함한다. 적어도 하나의 센서는 전기-광학 요소의 특성을 식별하도록 구성된다. 제어기는, 구동 회로 및 적어도 하나의 전류 센서와 통신한다. 제어기는 전기-광학 요소의 특성에 기반하여 온도를 식별하고, 상기 온도를 온도 임계치와 비교하고, 온도 임계치를 초과하는 온도에 응답하여 전기-광학 요소의 투과율을 증가시키도록 구성된다.
상기 양태는 개별적으로 또는 다양한 조합으로 구현될 수 있다. 비록 다른 양태 또는 상이한 구현예로 설명되었지만, 이들의 특성은 반드시 필수적으로 서로 상호 배타적인 것은 아니며, 따라서 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 이점, 및 목적은 다음의 발명의 상세한 설명, 특허청구범위, 및 첨부된 도면을 참조하여 당업자에 의해 더욱 이해되고 인정될 것이다.
도면에서,
도 1은 가변 투과율 윈도우를 포함하는 다중 승객 차량의 개략도이다.
도 2는 복수의 보호 패널을 포함하는 가변 투과율 윈도우를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 가변 투과율 윈도우 및 지지 구조체의 III-III 선을 따라 취한 부분 단면도이다.
도 4는 가변 투과율 윈도우를 제어하기 위한 시스템을 일반적으로 도시한 블록 다이어그램이다.
도 5는 가변 투과율 윈도우를 제어하기 위한 로컬 제어기 및 사용자 입력 메커니즘을 일반적으로 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 6은 본 개시에 따른 온도 센서를 통해, 전기 - 광학 어셈블리 표면의 온도를 측정하는 것을 나타내는 도면이다.
이제 첨부된 도면들에 도시되어 있는 예를 참조하여, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명할 것이다. 가능하다면, 도면들 전반에 걸쳐서 동일한 참조 번호를 사용하여 동일 또는 유사 부분을 지칭할 것이다.
본원에서, 설명의 목적으로, 용어 "상부", "하부", "우측", "좌측", "후방", "전방", "수직", "수평", "상단", "하단", 및 그들의 파생어들은 도면에서 나타난 바와 같이 본 발명과 관련될 것이다. 그러나, 본 발명은 반대로 명백히 명시된 경우를 제외하고 다양한 대안적인 배향을 가정할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 첨부된 도면에 도시되고 하기 명세서에 설명된 특정 장치 및 공정은 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 개념에 대한 단순히 예시적인 구현예라는 점을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 구현예에 관한 특정 치수, 비율 및 다른 물리적 특성은 청구범위가 명백히 다르게 명시하지 않는 한 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.
본 개시는, 작동 중의 가변 투과율 윈도우 어셈블리에 축적될 수 있는 열 에너지를 제어하기 위한 다양한 시스템 및 방법을 제공한다. 도 1을 참조하면, 다양한 다중 승객 차량(10)의 예시적인 그래픽 표현을 나타낸다. 이러한 차량(10) 및 다양한 다른 형태의 차량(예, 자동차)은 하나 이상의 가변 투과율 윈도우(12)를 채택할 수 있다. 이러한 차량은 항공기(10a), 버스(10b), 열차(10c) 및 다양한 승용차를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다른 차량이 가변 투과율 윈도우(12)를 채용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 도 1에 일반적으로 도시된 다중 승객 차량은, 가변 투과율 윈도우(12)를 제어하기 위한 윈도우 제어 시스템(미도시)을 또한 포함할 수 있다. 이러한 제어 시스템은 가변 투과율 윈도우(12)가 원하는 온도 범위에서 작동하는 것을 보장하면서, 윈도우(12)의 투과율을 변화시키도록 구성될 수 있다.
본원에서 논의된 바와 같이 가변 투과율 윈도우(12)는, 전기-광학 요소(22)에 인가된 전기 신호에 기반하여 투과율을 변화시키도록 작동 가능한 윈도우에 대응할 수 있다. 가변 투과율 윈도우의 예는, 공동 명의의 "색 안정성을 갖는 전기변색 매질("ELECTROCHROMIC MEDIUM HAVING A COLOR STABILITY")"로 명명된 미국 특허 제 6,407,847 호, "전기변색 구조("ELECTROCHROMIC STRUCTURES")"로 명명된 미국 특허 제 6,239,898 호, "전기변색 소자를 위한 전극 설계("ELECTRODE DESIGN FOR ELECTROCHROMIC DEVICES")로 명명된 미국 특허 제 6,597,489 호, 및 "개별 광전지 소자를 포함하는 전기광학 윈도우("ELECTRO-OPTIC WINDOW INCORPORATING A DISCRETE PHOTOVOLTAIC DEVICE")"로 명명된 미국 특허 제 5,805,330 호에 일반적으로 기술되고, 이들 각각의 전체 개시 내용은 본원에 참조로 원용된다. 윈도우에서 사용될 수 있는 전기변색 소자의 예는, "색안정 전기변색 소자("COLOR-STABILIZED ELECTROCHROMIC DEVICES")"로 명명된 미국 특허 제 6,433,914 호, "농도 향상 안정성을 가진 전기변색 매질, 이의 제조 공정 및 전기변색 소자에서의 이용("ELECTROCHROMIC MEDIA WITH CONCENTRATION-ENHANCED STABILITY, PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF AND USE IN ELECTROCHROMIC DEVICES")" 로 명명된 미국 특허 제 6,137,620 호, "두 개의 얇은 유리 요소 및 겔화된 전기변색 매질을 가진 전기변색 미러("ELECTROCHROMIC MIRROR WITH TWO THIN GLASS ELEMENTS AND A GELLED ELECTROCHROMIC MEDIUM")"로 명명된 미국 특허 제 5,940,201 호, "이들 요소를 포함하는 차량용 백미러 요소 및 어셈블리("VEHICULAR REARVIEW MIRROR ELEMENTS AND ASSEMBLIES INCORPORATING THESE ELEMENTS")"에 명명된 미국 특허 제 7,372,611 호에 기술되고, 이들 각각의 전체 개시 내용은 본원에 참조로 원용된다. 가변 투과율 윈도우 및 이를 제어하는 시스템의 다른 예는 공동 명의의 "가변 투과율 윈도우 구조("VARIABLE TRANSMISSION WINDOW CONSTRUCTIONS")"로 명명된 미국 특허 제 7,085,609 호, 및 "가변 투과율 윈도우를 상호 접속, 연결 및 제어하는 시스템 및 가변 투과율 윈도우 구조("SYSTEM TO INTERCONNECT, LINK, AND CONTROL VARIABLE TRANSMISSION WINDOWS AND VARIABLE TRANSMISSION WINDOW CONSTRUCTIONS")"로 명명된 미국 특허 제 6,567,708 호에 개시되며, 이들 각각의 전체 개시 내용은 본원에 참조로 원용된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 가변 투과율 윈도우(12)의 예시적인 구현예가 다중 유리판(multi-pane) 윈도우 어셈블리(16)로서 도시된다. 예를 들어 희미하거나 제한된 투과 상태의 가변 투과율 윈도우(12)는, 입사 복사선(14)이 열 에너지로 변환되도록 상당히 짙을 수 있다. 열 에너지는, 복수의 윈도우 유리판(18)을 포함할 수 있는 윈도우 어셈블리(16) 내에서 소멸될 수 있다. 일부 구현예에서 윈도우 어셈블리(16)에서의 열 에너지 소멸은, 윈도우 어셈블리(16)와 인접한 지지 프레임의 구조적인 제약에 기인한 열 대류에 상당히 제한될 수 있다.
열 대류의 결과로서, 유리판(18)과 전기-광학 요소(22) 사이에 형성된 하나 이상의 에어 갭(20)의 온도는 상승될 수 있다. 일부 환경에서 유리판(18)과 전기-광학 요소(22)의 온도는, 접촉으로 불쾌한 정도까지 증가할 수 있다. 본 개시는, 상승된 온도 결과를 가질 수 있는 윈도우 어셈블리(16)의 온도 또는 관련 조건을 모니터링, 예측 또는 달리 식별하도록 구성된 하나 이상의 제어 회로를 제공하여, 윈도우 어셈블리(16)의 온도를 제어한다. 이러한 방식으로, 본 개시는 윈도우 어셈블리(16)의 작동 온도를 제어하도록 구성된 다양한 솔루션을 제공할 수 있다.
예를 들어 도 4 및 도 5를 참조하면, 일부 구현예에서 윈도우 제어 시스템(24)은, 소정의 온도 임계치 이상으로 윈도우 어셈블리(16)의 상승된 온도를 유도할 수 있는 온도 또는 관련 조건을 식별하는 데 활용될 수 있다. 윈도우 제어 시스템(24)은, 상승된 온도 조건을 식별하기 위해, 윈도우 어셈블리(16)의 하나 이상의 센서 또는 작동 조건을 모니터링 하도록 구성될 수 있다. 상승된 온도 조건은 온도 센서(48)를 통해 직접 모니터링 될 수 있고/있거나, 전기-광학 요소(22)의 작동 조건으로부터 결정/추정될 수 있다. 윈도우 제어 시스템(24)에 의해 모니터링 될 수 있는 전기-광학 요소(22)의 작동 조건의 일부 예는, 전기-광학 요소(22)의 작동 에너지(전류 인출) 또는 투과율 상태를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서 윈도우 제어 시스템은, 상승된 온도를 유도할 수 있는 윈도우 어셈블리(16)의 온도 또는 관련 조건을 식별하도록 구성 될 수 있다.
상승된 온도 또는 이와 관련된 조건에 응답하여, 윈도우 제어 시스템(24)은 전기-광학 요소(22)의 투과율을 제어하여 밝게 하거나 투과율을 증가시킬 수 있다. 이러한 방식으로 윈도우 제어 시스템(24)은, 입사 복사선(14)을 윈도우 어셈블리(16)에서의 열 에너지로 변환하는 것을 제어하여, 윈도우 어셈블리(16)의 온도를 제한할 수 있다. 예를 들어 매우 짙은 투과율 상태에서, 전기-광학 요소(22)는 입사 복사선(14)의 열 에너지로의 높은 효율 또는 변환율을 가질 수 있다. 윈도우 어셈블리(16)의 상승된 온도 또는 관련 조건에 기반하여, 제어 시스템(24)은 입사 복사선(14)의 변환을 제한하기 위해서 전기-광학 요소(22)의 투과율을 증가시킬(예, 밝게 함) 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 시스템(24)은 윈도우 어셈블리(16)의 온도를 제어할 수 있다.
이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 하나 이상의 가변 투과율 윈도우(12)를 제어하도록 구성된 시스템(24)의 개요가 일반적으로 논의된다. 시스템(24)은, 가변 투과율 윈도우(12)의 온도를 제어하는 데 활용될 수 있는 다양한 피처 및 제어부를 포함할 수 있다. 또한 시스템 (24)은, 다중 승객 차량에서의 가변 투과율 윈도우(12)의 예시적인 응용을 제공할 수 있다. 본 개시의 사상으로부터 벗어나지 않고서 생략되거나 활용될 수 있는 다양한 시스템(24) 제어부 또는 구성 요소 그리고 특정 응용에 적합하도록, 본 개시는 시스템(24)의 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 복수의 가변 투과율 윈도우(12)를 포함하는 본 시스템(24)을 나타낸다. 윈도우(12)는 다중 승객 차량(10)에 채택될 수 있다. 윈도우 제어 시스템(24)은 윈도우(12)의 투과율 상태를 조절하기 위한 가변 투과율 윈도우(12)에 전기적으로 결합될 수 있다. 윈도우 제어 시스템(24)은, 하나 이상의 가변 투과율 윈도우(12)에 결합되는 윈도우 제어 유닛(26)을 포함할 수 있다. 윈도우 제어 유닛(26)은, 가변 투과율 윈도우(12) 각각의 투과율을 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서 윈도우 제어 유닛(26)은, 관련된 가변 투과율 윈도우(12)의 투과율 상태를 제어하기 위한 로컬 제어 회로(28)를 포함한다. 윈도우 제어 유닛(26)은, 로컬 제어 회로(28)에 결합되는 사용자 입력 메커니즘(30)과 또한 통신할 수 있다. 사용자 입력 메커니즘(30)은, 로컬 제어 회로(28)로의 사용자 입력을 수용하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에서 승객은, 사용자 입력 메커니즘(30)을 통해서 관련된 가변 투과율 윈도우(12)의 투과율 상태를 변화시킬 수 있다.
윈도우 제어 유닛(26)은 또한 로컬 제어 회로(28), 사용자 입력 메커니즘(30) 및 가변 투과율 윈도우(12)에 전력을 제공하기 위해서, 전력 및 접지라인(32)에 결합된 것으로 나타나 있다. 나타난 바와 같이, 전력은 전력 및 접지라인(32)으로부터 로컬 제어 회로(28)를 통해 가변 투과율 윈도우(12)에 제공된다. 각각의 윈도우 제어 유닛(26)은 또한 윈도우 제어 시스템 버스(34)에 결합된 것으로 나타나 있다. 윈도우 제어 시스템 버스(34)에 또한 결합된 다른 장치들은 마스터 제어 회로(36) 및 다른 전자 장치(38)를 포함한다.
마스터 제어 회로(36)는, 각각의 윈도우 제어 유닛(26)에 의해 윈도우 제어 시스템 버스(34) 상에 제공된 신호를 모니터하고, 버스 상의 제어 신호를 각각의 윈도우 제어 유닛(26)에 제공하도록 구성될 수 있다. 마스터 제어 회로(36)는, 마스터 제어 회로(36)가 윈도우 제어 시스템 버스(34)상에서 신호를 생성, 송신, 수신 및/또는 디코딩할 수 있도록, 로직, 메모리 및 버스 인터페이스 회로를 포함하는 처리 회로를 포함할 수 있다. 로컬 제어 회로(28)는 또한 각각의 윈도우 제어 유닛(26)에 포함될 수 있으며, 사용자 입력 메커니즘(30)으로부터 원하는 윈도우의 투과율 상태를 수신하도록 구성될 수 있다. 사용자 입력에 기반한 윈도우 제어 유닛(26)은, 사용자 입력 메커니즘(30)을 통해 사용자에 의해 요청된 상태로 가변 투과율 윈도우(12)의 투과율 상태를 변화시키도록, 전기적 신호를 가변 투과율 윈도우(12)에 제공할 수 있다.
마스터 제어 회로(36)는 윈도우 제어 시스템 버스(34)를 통해 윈도우 제어 유닛(26)에 우선 신호(override signal)를 주도록 구성된다. 이러한 우선 신호는, 마스터 제어 회로(36)에 의해 송신된 우선 신호에 의해 선택된 상태로 가변 투과율 윈도우(12)의 투과율 상태를 변경하기 위해 각각의 윈도우 제어 유닛(26)의 로컬 제어 회로(28)를 지시하는 결과를 가진다. 마스터 제어 회로(36)에 의해 윈도우 제어 시스템 버스(34) 상에 주어진 우선 신호는, 모든 가변 투과율 윈도우를 짙게 하거나, 밝게 하거나, 가장 짙은 상태로 가거나, 가장 밝은 상태로 이동하거나, 또는 소정의 중간 투과율 상태로 이동시키는 신호를 포함할 수 있다.
윈도우 제어 유닛(26)에 대한 제어 방식의 예시적인 구현예가 여전히 도 4 및 도 5를 참조하여 이제 설명된다. 특정 제어 방식과 관련하여 논의되었지만, 본 개시는 가변 투과율 윈도우 및 다양한 해당　어셈블리의 온도를 제어하는 다양한 방법을 제공한다. 따라서, 본원에서 논의된 다양한 시스템 요소 및 방법은 특정 응용에 적합하도록 조합되거나 맞춤화될 수 있다.
일부 구현예에서, 마스터 제어 회로(36) 및/또는 로컬 제어 회로(28)는 하나 이상의 가변 투과율 윈도우(12)의 온도를 제어하도록 구성될 수 다. 예를 들어 예시적인 구현예에서, 로컬 제어 회로(28)는 증가된 온도 조건에 대응할 수 있는, 하나 이상의 가변 투과율 윈도우(12)의 조건을 식별하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 로컬 제어 회로(28)는, 전기-광학 요소(22)에 공급되는 전류를 모니터링 하도록 구성된 처리 회로(40) 및/또는 구동 회로(42)를 포함할 수 있다. 예를 들어 예시적인 구현예에서, 구동 회로(42)는 전기-광학 요소(22)에 의해 인출된 전류를 처리 회로(40)에 전달하도록 구성된 전류 모니터(44)를 포함할 수 있다.
전류 모니터(44)로부터 수신된 전류 신호에 기반한 처리 회로(40)는, 짙기를 제한하거나 구동 회로(42)에 대한 관련 전압 및 최소 투과율을 한정할 수 있다. 예를 들어 전기-광학 요소(22)에 공급되는 해당 전류 및 전류 신호에 응답하여, 처리 회로(40)는 전기-광학 요소(22)의 최소 투과율 또는 증가된 투과율을 유지하도록 구동 회로(42)를 제어할 수 있다. 증가된 투과율은, 사용자 입력 메커니즘(30) 또는 마스터 제어 회로(36)에 의해 지시된 것보다 더 클 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 회로(40)는 가변 투과율 윈도우(12)의 전기-광학 요소(22)의 하나 이상을 제어하는 최소 투과율을 설정할 수 있어서, 전기-광학 요소(22)의 짙은 상태로 초래되는 과도한 온도 축적을 방지할 수 있다.
일부 구현예에서, 처리 회로(40)는 추가적으로 또는 대안적으로 하나 이상의 센서(46)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(46)는 온도 센서(48), 광 센서(50), 또는 다른 센서(전기-광학 요소(22) 또는 관련 어셈블리(16)의 광 투과율, 휘도 및/또는 온도를 식별하는데 활용될 수 있음)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서(46)는, 온도 정보 또는 정보(윈도우 어셈블리(16)의 온도가 유추되거나 결정될 수 있음)를 전달할 수 있다. 하나 이상의 센서(46)로부터의 신호에 응답한 처리 회로(40)는, 전기-광학 요소(22)의 최소 또는 증가된 투과율을 유지하도록 온도를 식별하고/하거나 구동 회로(42)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템(24)은 가변 투과율 윈도우(12)의 열 제어를 제공할 수 있다.
일부 구현예에서, 시스템(24)은 복수의 가변 투과율 윈도우(12)의 온도를 독립적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 시스템 (24)의 특정 구성에 따라, 하나 이상의 가변 투과율 윈도우(12)는 관련 로컬 제어 회로(28)에 의해 제어되도록 구성될 수 있다. 이 구성에서 로컬 제어 회로(28)의 처리 회로(40)는, 독립적으로 가변 투과율 윈도우(12)의 온도와 관련된 조건을 모니터링하고, 독립적으로 가변 투과율 윈도우의 온도를 조절할 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 이러한 조건은 전기-광학 요소(22)의 전류 인출, 가변 투과율 윈도우(12)의 온도 및/또는 가변 투과율 윈도우(12)의 휘도(또는 광 투과율)에 대응할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템(24)은 하나 이상의 가변 투과율 윈도우(12)의 독립적인 열 제어를 제공할 수 있다.
일부 구현예에서, 마스터 제어 회로(36)는 복수의 가변 투과율 윈도우(12)의 온도를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 마스터 제어 회로(36)는 하나 이상의 전류 모니터(44) 및/또는 하나 이상의 센서(46)과 통신할 수 있다. 이 구성에서 마스터 제어 회로 (36)는, 윈도우 제어 시스템 버스(34)를 통해 전류 모니터(44) 및/또는 하나 이상의 센서(46)로부터의 전류 신호 및/또는 센서 신호를 수신할 수 있다. 따라서 마스터 제어 회로(36)는, 시스템(24)의 모든 가변 투과율 윈도우(12)를 포함할 수 있는, 복수의 가변 투과율 윈도우(12)의 최소 투과율을 설정하거나 투과율을 증가시키도록 구성될 수 있다. 이 구성에서 본원은, 시스템(24)이 복수의 가변 투과율 윈도우(12)의 온도를 제어하는 중앙 제어 방식을 제공할 수 있다.
본원에서 논의된 바와 같이 처리 회로(40)는, 가변 투과율 윈도우(12)의 선택된 투과율 상태를 표시하는 제어 신호를 구동 회로(42)에 송신하도록 구성될 수 있다. 처리 회로(40)는 구동 회로(42)로부터 상태 정보를 수신하도록 또한 구성될 수 있다. 상태 정보는, 가변 투과율 윈도우(12)의 투과율 상태, 구동 회로(42)에 의해서 가변 투과율 윈도우(12)에 공급되는 전력, 그리고 구동 회로(42) 및/또는 가변 투과율 윈도우(12)와 관련된 상태 및 에러 조건 정보를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 구현예의 처리 회로(40)가 마이크로 컨트롤러를 포함하지만, 대안적인 구현예에서의 처리 회로(40)는 이산 디지털 또는 아날로그 컴포넌트 또는 이산 아날로그 및 디지털 컴포넌트의 조합을 사용하여 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
가변 투과율 윈도우(12)와 로컬 제어 회로(28)는 각각 자신의 사용자 입력 메커니즘(30)을 갖는 것으로 나타나 있지만, 입력 메커니즘(30)은 다수의 가변 투과율 윈도우(12)의 투과율을 제어하기 위한 입력을 제공할 수 있음을 이해해야 한다. 일부 구현예에서, 사용자 입력 메커니즘(30)을 통해서 사용자에 의해 선택된 투과율 상태는, 윈도우 제어 시스템 버스(34)에 의해 다른 윈도우 제어 유닛(26)으로 전송될 수 있다. 또한 사용자 입력 메커니즘(30)은, 이들 윈도 제어 유닛 (26)의 로컬 제어 회로(28)에 결합된 가변 투과율 윈도우(12)의 투과율을 제어하기 위해서, 다수의 윈도우 제어 유닛(26)의 로컬 제어 회로(28)에 직접 결합될 수 있다. 따라서 본원에서 논의된 다양한 제어 회로는, 본 개시의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 응용에 적합하도록 구성될 수 있다.
윈도우 제어 유닛(26)은 사용자 입력 메커니즘(30)에 결합된 로컬 제어 회로(28)을 포함할 수 있다. 로컬 제어 회로(28)는, 전력과 표시 신호를(indicator signal)를 사용자 입력 메커니즘(30)에 제공할 수 있다. 또한, 로컬 제어 회로(28)는 사용자 입력 메커니즘(30)으로부터 사용자 입력을 수신할 수 있다. 로컬 제어 회로(28)는, 공급 전압과 윈도우 제어 시스템의 윈도우 제어 시스템 버스(34)에 결합되는 커넥터(52)를 포함할 수 있다. 커넥터(52)는 전력 공급 회로(54)에 전기적으로 결합될 수 있고, 윈도우 제어 시스템으로부터의 공급 전압을 전력 공급 회로(54)에 제공할 수 있다.
전력 공급 회로(54)는 필터링 회로(filtering circuitry), 보호 회로(protection circuitry) 및 변환 회로(conversion circuitry)를 포함할 수 있다. 전력 공급 회로(54)는, 윈도우 제어 유닛(26)의 추가적인 회로에 다수의 전압을 공급하도록 구성될 수 있다. 로컬 제어 회로(28)는 처리 회로(40)를 또한 포함할 수 있다. 처리 회로(40)는 전력 공급 회로(54)로부터 VCLAMP 전압과 VDD 전압을 수신한다. 처리 회로(40)는 커넥터(52)를 통해 윈도우 제어 시스템 버스(34)에 전기적으로 결합될 수 있고, 윈도우 제어 시스템 버스(34)의 토큰 및 버스 라인에 의해서 식별 및 제어 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다.
로컬 제어 회로(28)의 구동 회로(42)는 전력 공급 회로(54), 처리 회로(40) 및 적어도 하나의 가변 투과율 윈도우(12)에 전기적으로 결합될 수 있다. 구동 회로(42)는 전원 공급 회로(54)로부터 VCLAMP 전압과 VDD 전압을 수신할 수 있다. 구동 회로(42)는, 가변 투과율 윈도우(12)를 위해서 원하는 투과율 상태를 포함하나 이에 제한되지 않는 제어 신호 정보를 처리 회로(40)로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 구동 회로(42)는, ANODE_TOP으로도 지칭되는 전기변색 공급원(56a)과 ANODE_BOTTOM으로도 지칭되는 전기변색 공급원(56b)를 전도성 구조체(58a 및 58b) 각각에 제공할 수 있다.
작동 시의 구동 회로(42)는, 전도성 구조체(58a, 58b, 58c, 58d)와 전도층(60, 62)의 전자 전위를 변화시키도록 전기변색 공급원(56a, 56b, 56c 및 56d)에 의해 공급되는 전압 및/또는 전류를 변화시킬 수 있다. 이러한 방식으로 구동 회로(42)는, 처리 회로(40)에 의해서 구동 회로(42)에 제공된 투과율 신호에 기반하여 전기-광학 요소(22)를 통해 원하는 투과율을 달성할 수 있다.
본원에서 논의된 바와 같이, 처리 회로(40)는 계층적 제어 방식에 따라 입력 또는 신호에 응답하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 처리 회로(40)는, 먼저 마스터 제어 회로(36)로부터의 제어 신호에 응답하여 가변 투과율 윈도우(12)의 제어에 우선 순위를 부여하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 처리 회로(40)는, 사용자 입력 메커니즘(30) 대신에 마스터 제어 회로(36)로부터 수신된 명령을 따를 수 있다. 또한 처리 회로(40)는, 마스터 제어 회로(36) 또는 사용자 입력 메커니즘(30)으로부터의 제어 요구 또는 신호를 제한하여, 가변 투과율 윈도우(12)의 온도를 제어할 수 있다. 처리 회로(40)가 일반적으로 가변 투과율 윈도우(12)의 투과율 상태를 결정하지만, 일부 구현예에서의 부가적인 회로는 가변 투과율 윈도우(12)의 투과율 상태에 영향을 또한 줄 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 복수의 보호 패널 또는 윈도우 유리판(18)을 포함하는 윈도우 어셈블리(16)의 사시도를 도시한다. 도 3은 도 2에 도시된 III-III 선을 따라 취한 윈도우 어셈블리(16)의 부분 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여, 일부 구현예에서의 시스템(24)은, 적어도 하나의 보호 유리판(18)을 포함하는 윈도우 어셈블리(16)를 제어하고 윈도우 어셈블리(16)의 열 제어를 제공하도록 구성될 수 있다. 본원에서 이전에 논의된 바와 같이, 윈도우 어셈블리(16)에 수용된 열 에너지는, 전기-광학 요소(22)의 광 투과율 레벨 또는 투과율 상태에 응답하여 증가할 수 있다. 예를 들어, 전기-광학 요소(22), 윈도우 유리판(18) 및 그 사이에 형성된 하나 이상의 에어 갭(20)의 온도는, 짙은 정도 및 해당 윈도우 어셈블리(16)의 투과율 부족에 응답하여 증가할 수 있다. 따라서, 시스템 (24)은 윈도우 어셈블리(16)의 온도를 제어하기 위해서 윈도우 어셈블리(16)의 투과율을 증가 또는 조정하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서 윈도우 제어 시스템(24)은, 소정의 온도 임계치 이상으로 윈도우 어셈블리(16)의 상승된 온도를 유도할 수 있는 온도 또는 관련 조건을 식별하는 데 활용될 수 있다. 다양한 구현예에서 시스템 (24)은, 윈도우 어셈블리(16)의 상승된 온도 조건을 식별하기 위해 하나 이상의 센서(46) 및/또는 전류 모니터(44)를 모니터링 하도록 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 온도 센서(48) 및/또는 광 센서(50)는, 전기-광학 요소(22)의 짙은 정도를 제한하는 처리 회로와 통신하여, 전기-광학 요소(22), 윈도우 유리판(18), 및 그 사이에 형성된 하나 이상의 에어 갭(20)의 관련 온도를 조절할 수 있다.
도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이 윈도우 어셈블리(16)는, 제1 윈도우 유리판(18a) 및 전기-광학 요소(22) 사이의 제1 에어 갭(20a)에 있고 전기-광학 요소(22)에 연결되는 적어도 하나의 센서(46)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서 적어도 하나의 센서(46)는, 제2 윈도우 유리판(18b)과 전기-광학 요소(22) 사이의 제2 에어 갭(20b)에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 센서(46)는 센서 데이터를 처리 회로(40)에 전달하도록 구성될 수 있다. 센서 데이터는, 온도 센서(48)의 온도 데이터 또는 신호 및/또는 광 센서(50)의 광 데이터에 대응할 수 있다.
도 2 및 도 3에 또한 도시된 대로, 로컬 제어 회로(28)로부터의 전기변색 공급 라인(56a, 56b, 56c, 및 56d)은, 가변 투과율 윈도우(12)의 전도성 구조체(58a, 58b, 58c, 및 58d)에 결합되게 나타나 있다. 작동 시의 구동 회로(42)는, 전도성 구조체(58)와 전도층(60 및 62)의 전자 전위를 변화시키도록, 전기변색 공급원(56a, 56b, 56c 및 56d)에 의해 공급되는 전류 및/또는 전압을 변화시킬 수 있다. 이러한 방식의 구동 회로(42)는, 처리 회로(40)에 의해서 구동 회로(42)에 제공된 투과율 신호에 기반하여, 전기-광학 요소(22)를 통해 원하는 투과율을 달성할 수 있다.
제1 윈도우 유리판(18a), 제2 윈도우 유리판(18b) 및 전기변색 요소(22) 각각은, 입사 복사선(14)의 열 에너지로의 변환으로 인해서 온도가 상승할 수 있는 표면(64)을 포함한다. 제1 윈도우 유리판(18a)과 제2 윈도우 유리판(18b)은, 제1 유리판 표면(18a1), 제2 유리판 표면(18a2), 제3 유리판 표면(18b1) 및 제4 유리판 표면(18b2)을 포함할 수 있다. 또한, 전기-광학 요소(22)는 제1 요소 표면 (22a)과 제2 요소 표면(22b)을 포함할 수 있다. 시험 동작 동안에, 윈도우 어셈블리(16)와 유사한 윈도우 어셈블리 표면(64)의 온도는, 외부 영역(66)에 대응하는 49℃의 온도와 내부 영역(68)에 대응하는 25℃의 온도에 응답하여 다음과 같이 측정되었다: 제1 유리판 표면(18a1) 온도 70.9℃, 제2 유리판 표면(18a2) 온도 82.8℃, 제1 요소 표면(22a) 온도 114.7℃, 제2 요소 표면(22b) 온도 114.7℃, 제3 유리판 표면(18b1) 온도 77.9℃, 및 제4 유리판 표면(18b2) 온도 66.2℃. 온도에 의해 입증되는 바와 같이, 입사 복사선(14)의 변환은 윈도우 어셈블리(16)의 다양한 요소들 사이에 생기는, 원하지 않는 열을 초래할 수 있다. 이러한 조건을 식별 및/또는 예측함으로써, 본 개시는 표면(64)의 온도를 감소시킬 수 있다.
도 2 및 도 3을 계속 참조하면, 가변 투과율 윈도우(12)는, 제1 기판(70)과 제2 기판(72)을 포함하는 전기-광학 요소(22)를 포함할 수 있다. 기판(70 및 72)은 얇은 유리 기판에 해당할 수 있다. 일부 구현예에서, 기판(70 및 72)은 다양한 두께일 수 있고, 유리 또는 다른 적절한 기판 물질로 제조될 수 있다. 각각의 기판(70 및 72)은 그 위에 각각 증착된, 투명하고 전기적으로 전도성인 층(60 및 62)을 포함할 수 있다. 전기적으로 전도성인 층(60 및 62)은 인듐-주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다.
전기적으로 전도성인 층(60 및 62)은 적어도 2개의 완전 파장 두께일 수 있다. 일부 구현예에서 투명 전도층(60 및 62)은, 불소 도핑된 주석 산화물, 도핑된 아연 산화물, 인듐 아연 산화물(ZnxInyOz), 미국 특허 번호 5,202,787호에 기술되고 오하이오 톨레이도의 리비 오웬스-포드사로부터 이용 가능한 TEC 20 또는 TEC 15와 같은 물질(본원에 전체가 참조로 원용됨), 또는 예를 들어 "VEHICULAR REARVIEW MIRROR ELEMENTS AND ASSEMBLIES INCORPORATING THESE ELEMENTS"로 명명된 미국 특허 번호 7,372,611호 및 "IMPROVED COATINGS AND REARVIEW MIRROR ELEMENTS INCORPORATING THE COATINGS"로 명명되고 제1 발명자 명칭이 윌리암 L. 토너인 미국 특허 번호 7,864,398호에 기술된 유전체/금속/유전체 적층체와 같이 다른 투명 전기 전도성 물질로 제조될 수 있으며, 본원에 참조로 개시 전체가 원용된다.
나타낸 바와 같이, 제1 기판(70)과 제2 기판(72) 사이의 공간은, 층(60 및 62)과 전기적으로 접촉하는 전기변색 매질(74)로 채워질 수 있다. 전기변색 매질(74)은, 제1 기판(70) 및 제2 기판(72) 중 하나의 충진 구멍(미도시)을 통해 제1 기판(70)과 제2 기판(72)사이에 침착될 수 있다. 전기변색 매질(74)이 제1 기판(70)과 제2 기판(72) 사이에 침착된 후에, 양이온성 에폭시 재료로 만들어진 플러그(미도시)는 충전 구멍을 밀봉하도록 충전 구멍에 배치될 수 있다.
이들 추가층의 광학적 충격을 최소화하기 위해 추가 코팅이 선택될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 최종의 전기변색 요소(22)의 광학에 극적으로 영향을 미치는 불투명하고, 고흡수성 또는 고굴절률 코팅은 피할 수 있다. 또한 바람직한 응력 보상 코팅층은 기판(70 및 72)의 것과 유사한 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 일부 응용에서 고굴절률 층이 사용될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 전기-광학 요소(22)의 표면(64) 온도의 도면(80)이 나타나 있다. 작동 시의 온도가 측정되었고, 전기-광학 요소(22)의 전류 인출에 관련될 수 있다. 도면 (80)으로부터의 결과는, 도 3의 적어도 하나의 센서(46)를 참조하여 도시된 것과 유사한 중심 위치에서, 약 45℃ 내지 190℃ 범위의 전기-광학 요소(22)의 온도와 강한 상관 관계를 나타낸다. 온도 범위는, 약 0.1 암페어 내지 1.2 암페어 범위의 전기-광학 요소(22)의 전류 인출 변화와 상관 관계가 있을 수 있다. 이러한 상관 관계는 처리 회로(40)의 제어 루틴에 프로그래밍될 수 있어서, 전류 모니터(C_MON)(44)에서 수신된 전류 신호에 기반하여 전기-광학 요소(22)의 대략적인 온도를 식별할 수 있다. 이러한 방식의 시스템(24)은 윈도우 어셈블리(16)의 온도를 제어하기 위하여, 전류 신호 및 대응하는 온도의 변화에 기반하여 증가된 투과율을 유지하는 전기-광학 요소(22)를 제어할 수 있다.
일부 구현예에서의 시스템(24)은 전기-광학 요소(22)의 대략적인 온도를 식별하기 위해서, 전기-광학 요소(22)의 전류 인출과 함께 광 센서(50)로부터의 신호를 더 활용할 수 있다. 예를 들어 전기-광학 요소(22)의 전류 인출은, 광 센서(50)로부터의 투과율 신호에 기반하여 시스템(24)에 의해 식별된 투과율 레벨에서의 전기-광학 요소(22)의 특정 온도에 대응할 수 있다. 전기-광학 요소(22)의 온도를 식별하거나 근사하기 위해, 시스템(24)은 특정 투과율 레벨에서의 전류 인출에 기반하여 전기-광학 요소(22)의 대략적인 온도를 나타내는 상관 관계 데이터를 활용할 수 있다. 이러한 방식의 시스템(24)은, 넓은 범위의 온도 및 투과율 레벨에 걸친 전기-광학 요소(22)의 온도를 식별 또는 근사하기 위해서, 투과율 레벨에 대한 전류 인출의 상관 관계를 활용할 수 있다.
비록 바람직한 구현예에 대한 상기 설명은 주로 항공기용 윈도우 제어 시스템에 관한 것이지만, 마스터 및 로컬 제어기 회로 및 알고리즘을 활용하는 것을 포함하는 바람직한 구현예는 건물 내의 윈도우 및 예를 들어, 선박, 버스 및 자동차와 같은 승객을 운송하도록 설계된 다른 차량 내의 윈도우에서의 투과율을 제어하는 데 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
상기 설명은 바람직한 구현예 만을 고려한 것이다. 본 발명의 변형이 당업자 및 본 발명을 만들고 사용하는 자에게 생길 것이다. 따라서, 도면들에 도시되고 전술한 구현예들은 단지 예시의 목적을 위한 것이며 그 안에 포함되도록 의도된 것으로 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 하며, 균등론을 비롯하여 특허법의 원칙에 따라 해석되는 것으로 다음의 청구 범위에 의해 정의된다.

Claims (20)

  1. 가변 투과율 윈도우 시스템으로서,
    윈도우 어셈블리 내에 배치된 전기-광학 요소;
    상기 전기-광학 요소와 통신하는 구동 회로;
    상기 전기-광학 요소에 근접하게 배치된 광 센서;
    상기 구동 회로의 전류 인출을 식별하도록 구성된 전류 센서; 및
    상기 구동 회로 및 상기 전류 센서와 통신하는 제어기
    를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 광 센서로부터 수신된 투과율 신호에 기반하여 상기 전기-광학 요소의 투과율 레벨을 식별하고,
    상기 전기-광학 요소로부터의 상기 투과율 신호에 의해 식별되는 상기 투과율 레벨에 대한 상기 전류 인출의 상관 관계에 기반하여 상기 전기-광학 요소의 온도를 식별하고,
    상기 온도를 온도 임계치와 비교하고, 그리고
    상기 온도가 상기 온도 임계치를 초과하는 것에 응답하여 상기 전기-광학 요소에 공급되는 출력 전압을 조정함으로써 상기 전기-광학 요소의 투과율을 증가시키도록 구성되는, 가변 투과율 윈도우 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 가변 투과율 윈도우를 제어하기 위한 전기 제어 시스템으로서,
    전기-광학 요소와 통신하는 구동 회로;
    상기 전기-광학 요소에 근접하게 배치된 광 센서 ― 상기 광 센서는 상기 전기-광학 요소의 투과율 레벨을 검출하고 그리고 투과율 신호를 통해 투과 상태를 통신하도록 구성됨 ―; 및
    상기 전기-광학 요소의 전류 인출을 식별하도록 구성된 전류 센서를 포함하는 제어기
    를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 구동 회로 및 상기 광 센서와 통신하며,
    상기 제어기는,
    상기 전기-광학 요소에 의한 상기 전류 인출 및 상기 투과율 신호로부터 식별된 상기 전기-광학 요소의 투과율 레벨에 응답하여 상기 전기-광학 요소의 온도 조건을 식별하고,
    상기 온도 조건에 응답하여 상기 전기-광학 요소에 공급되는 출력 전압을 조정하도록 구성되는, 전기 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 온도 조건이 온도 임계치가 초과되었음을 나타내는 것에 응답하여, 상기 출력 전압을 조정하여 상기 전기-광학 요소의 상기 투과율 레벨을 증가시키도록 더 구성되는, 전기 제어 시스템.
  8. 삭제
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