KR20150008414A - 광학적-스위칭가능 윈도용 컨트롤러 - Google Patents

광학적-스위칭가능 윈도용 컨트롤러 Download PDF

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KR20150008414A
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스테펜 씨. 브라운
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Abstract

본 발명은 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 명령-전압 제너레이터를 포함하는 윈도 컨트롤러를 제공한다. 윈도 컨트롤러는 상기 명령 전압 신호에 기초하여 전력 신호를 발생시키도록 구성되는 명령 전압 제너레이터를 또한 포함한다. 상기 전력 신호는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 구동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 전력-신호 제너레이터는 하나 이상의 전력 프로파일부를 포함하는 전력 프로파일을 가진 전력 신호를 발생시키도록 구성되고, 각각의 전력 프로파일부는 하나 이상의 전압 또는 전류 특성을 갖는다.

Description

광학적-스위칭가능 윈도용 컨트롤러 {CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2012년 4월 17일자로 출원된 미국특허출원 제13/449,248호(대리인 파일 번호 VIEWP041, 발명자: Brown, 발명의 명칭: CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS) 및 2012년 4월 17일자로 출원된 미국특허출원 제13/449,251호(대리인 파일 번호 VIEWP042, 발명자: Brown, 발명의 명칭: CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS)에 기초하여 우선권을 주장한다. 본 출원은 2011년 3월 16일자로 출원된 미국특허출원 제13/049,756호(대리인 파일 번호 VIEWP007, 발명자: Brown, 등, 발명의 명칭: MULTIPURPOSE CONTROLLER FOR MULTISTATE WINDOWS) 및 2012년 4월 17일자로 출원된 미국특허출원 제13/449,235호(대리인 파일 번호 VIEWP035, 발명자: Brown, 등, 발명의 명칭: CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES)에 관련된다. 이러한 출원들은 모든 용도로 그 전체 내용이 참고자료로 본 발명에 포함된다.
기술 분야
본 발명은 전기변색 윈도를 포함하는 광학적-스위칭가능 장치에 관한 것이고, 특히, 광학적-스위칭가능 장치의 제어 및 구동을 위한 컨트롤러에 관한 것이다.
광학적-스위칭가능 장치는 예를 들어, 틴팅, 윈도창의 틴트, 투과율, 또는 반사율에 대한 제어를 가능하게 하도록 윈도와 통합될 수 있다. 광학적-스위칭가능 장치는 전기변색 장치를 포함한다. 전기변색은 서로 다른 전자적 상태로 자극받을 때 물질의 하나 이상의 광학적 성질이 가역적인 전기화학적-간접 변화를 나타내는 현상이다. 예를 들어, 전기변색 물질은 인가 전압에 의해 자극받을 수 있다. 가역적으로 조작될 수 있는 광학적 성질은 예를 들어, 색상, 투과율, 흡수율, 및 반사율을 포함한다. 한가지 잘 알려진 전기변색 물질은 텅스텐 옥사이드(WO3)다. 텅스텐 옥사이드는 전자 삽입에 의한 동시적인 전하 균형으로 텅스텐 옥사이드 매트릭스 내로 양이온의 삽입(intercalation)을 통한 전기화학적 작용에 의해 - 투명 상태로부터 청색으로 - 색상 전이를 거치는 음극형 전기변색 물질이다.
전기변색 물질 및 전기변색 물질로 제조된 장치는 예를 들어, 가정용, 상업용, 또는 기타 용도로 윈도에 통합될 수 있다. 이러한 전기변색 윈도의 색상, 투과율, 흡수율, 또는 반사율은 전기변색 물질에 변화를 유도함으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, 전기변색 윈도가 전기 자극에 따라 어두워지거나 밝아질 수 있다. 예를 들어, 윈도의 전기변색 장치에 인가되는 제 1 전압은 윈도를 어두워지게 할 수 있고, 제 2 전압은 윈도를 밝아지게 할 수 있다. 이러한 기능은, 외부 환경으로부터 윈도를 통해 내부 환경으로 들어오는 광과, 내부 환경으로부터 윈도를 통해 외부 환경으로 벗어나는 광을 모두 포함한, 윈도를 통과할 수 있는 다양한 파장의 광의 세기에 대하여 제어를 가능하게 한다.
전기변색 윈도의 이러한 기능들은 에너지 효율 증가 및 심미적 용도 측면에서 수많은 기회를 제시한다. 많은 현대 에너지 정책 수립자의 머리에 에너지 보존이 제일 우선이기 때문에, 전기변색 윈도 산업의 성장은 견고할 것으로 기대된다. 전기변색 윈도 산업의 중요한 고려사항은 이러한 전기변색 윈도를 새로운 그리고 기존의(가령, 개장) 응용예에 어떻게 최적으로 통합시키느냐 하는 점이다. 특히 중요한 것은, 전기변색 윈도에 대한 전력을 어떻게 최적으로 조직화, 제어, 및 전달하느냐 하는 점이다.
혁신적 일 형태에 따르면, 윈도 컨트롤러는 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 명령-전압 제너레이터를 포함한다. 윈도 컨트롤러는 상기 명령 전압 신호에 기초하여 펄스-폭 변조 신호를 발생시키도록 구성되는 펄스-폭 변조 신호 제너레이터를 또한 포함한다. 상기 펄스-폭 변조 신호는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 구동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 펄스-폭 변조 신호는 제 1 듀티 사이클을 가진 제 1 전력 구성요소와, 제 2 듀티 사이클을 가진 제 2 전력 구성요소를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제 1 전력 구성요소는 상기 제 1 듀티 사이클의 각각의 액티브 부분 중 제 1 펄스를 운반하도록 구성되고, 상기 제 2 전력 구성요소는 상기 제 2 듀티 사이클의 각각의 액티브 부분 중 제 2 펄스를 운반하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 작동 중, 상기 제 1 펄스는 상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 1 전도성 전극층에 인가되고, 상기 제 2 펄스는 상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 2 전도성 전극층에 인가된다. 일부 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 듀티 사이클의 액티브 부분의 상대적 지속시간과, 상기 제 1 및 제 2 펄스의 상대적 지속시간은, 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압을 변화시키도록 조정된다.
일부 실시예에서, 상기 실질적으로 투명한 기판은 IGU 내에 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 윈도 컨트롤러는 상기 IGU의 시일 내에 적어도 부분적으로 위치한다. 일부 실시예에서, 상기 광학적-스위칭가능 장치는 상기 IGU의 내부 볼륨에 인접한 위치에서, 상기 실질적으로 투명한 기판의 표면 상에 형성되는 전기변색 장치다.
일부 실시예에서, 상기 제 1 듀티 사이클은 제 1 시간 주기 및 제 1 전압 크기를 갖고, 상기 제 2 듀티 사이클은 제 2 시간 주기 및 제 2 전압 크기를 가지며, 상기 제 1 시간 주기는 상기 제 2 시간 주기와 같고, 상기 제 1 전압 크기는 상기 제 2 전압 크기와 같다. 일부 실시예에서, 상기 윈도 컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치에 상기 제 1 및 제 2 전력 구성요소를 연결하는 제 1 및 제 2 인덕터를 또한 포함하며, 인가되는 제 1 및 제 2 전력 구성요소로부터 나타나는 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 전압은 사실상 DC 전압이다. 일부 실시예에서, 상기 제 1 듀티 사이클의 액티브 부분은 상기 제 1 시간 주기의 제 1 분율을 포함하고, 상기 제 2 듀티 사이클의 액티브 부분은 상기 제 2 시간 주기의 제 2 분율을 포함하며, 상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 1 전도층에 인가되는 전압의 크기는 상기 제 1 전압 크기 및 상기 제 1 분율의 곱에 실질적으로 비례하고, 상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 2 전도층에 인가되는 전압의 크기는 상기 제 2 전압 크기 및 상기 제 2 분율의 곱에 실질적으로 비례하며, 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압은 상기 제 1 전도층에 인가되는 전압의 크기와 상기 제 2 전도층에 인가되는 전압의 크기 간의 차이와 실질적으로 동일하다.
일부 실시예에서, 상기 명령-전압 제너레이터는 상기 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압을 기초로 하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 발생시킨다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치를 통해 전송되는 검출 전류를 기초로하는 전류 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 발생시킨다.
일부 실시예에서, 상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 구동 파라미터를 저장하도록 구성되는 메모리 장치를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 구동 파라미터는 현 외부 온도, 현 내부 온도, 전기변색 장치의 현 투과율 값, 전기변색 장치의 목표 투과율 값, 및 전이 속도 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤러는 하나 이상의 다른 입력, 피드백, 또는 제어 신호에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 또한 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압의 실제 검출 레벨을 기초로 하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정한다.
다른 혁신적 형태에 따르면, 시스템은 복수의 윈도 - 각각의 윈도는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 포함함 - 와, 방금 설명한 것과 같은 복수의 윈도 컨트롤러와, 상기 복수의 윈도 컨트롤러를 제어하도록 구성되는 네트워크 컨트롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 윈도 컨트롤러는, 상기 네트워크 컨트롤러로부터 수신되는 입력에 소정의 시기에 적어도 부분적으로 기초하여 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 네트워크 컨트롤러는 건물 관리 시스템과 통신하도록 구성되고, 각각의 윈도 컨트롤러의 상기 마이크로컨트롤러는 상기 건물 관리 시스템으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 보안 시스템 중 적어도 하나와 통신하도록 구성되고, 각각의 윈도 컨트롤러의 마이크로컨트롤러는 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 보안 시스템 중 적어도 하나로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성된다.
혁신적 일 형태에 따르면, 윈도 컨트롤러는 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 명령-전압 제너레이터를 포함한다. 상기 윈도 컨트롤러는 상기 명령 전압 신호에 기초하여 전력 신호를 발생시키도록 구성되는 전력-신호 제너레이터를 또한 포함한다. 상기 전력 신호는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 구동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 전력-신호 제너레이터는 하나 이상의 전력 프로파일부를 포함하는 전력 프로파일을 가진 전력 신호를 발생시키도록 구성되며, 각각의 전력 프로파일부는 하나 이상의 전압 또는 전류 특성을 가진다.
일부 실시예에서, 상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 구동 파라미터를 저장하도록 구성되는 메모리 장치를 또한 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 구동 파라미터는 장치의 정상 작동 전 또는 중에 상기 마이크로컨트롤러 내로 로딩된다. 일부 실시예에서, 상기 구동 파라미터는 현 외부 온도, 현 내부 온도, 전기변색 장치의 현 투과율 값, 전기변색 장치의 목표 투과율 값, 또는 전이 속도 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 구동 파라미터는 하나 이상의 장치 파라미터에 기초하여 이론적으로 또는 실험적으로 연산된다. 장치 파라미터는 두께, 길이, 폭, 표면적, 형상, 연령, 및 사이클 수 중 하나 이상을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 구동 파라미터에 기초하여 전력 프로파일을 결정한다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤러는, 구동 파라미터 값들의 n-차원 매트릭스에 대해 구동 파라미터를 비교하도록 구성되고, n은 가능한 구동 파라미터들의 수를 나타내며, 각각의 매트릭스 요소는 전력 프로파일에 대응하고, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 구동 파라미터에 대응하는 매트릭스 요소에 대응하는 전력 프로파일을 선택하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 각각의 매트릭스 요소의 전력 프로파일은 각각의 구성요소 전력 프로파일부에 대해 하나 이상의 전압 또는 전류 특성을 명시한다. 일부 실시예에서, 각각의 구성요소 전력 프로파일부에 대한 전압 또는 전류 특성은, 전압 변화 속도, 목표 전압, 지속 전압, 및 전력 프로파일부의 지속시간 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 전력 프로파일부에 대한 전압 또는 전류 특성에 기초하여 상기 전력 프로파일부에 대한 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤러는 하나 이상의 다른 입력, 피드백, 또는 제어 신호에 기초하여 상기 전력 프로파일부에 대해 발생된 명령 전압 신호를 수정하도록 또한 구성된다.
다른 혁신적 형태에 따르면, 시스템은 복수의 윈도 - 각각의 윈도는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 포함함 - 와, 방금 설명한 것과 같은 복수의 윈도 컨트롤러와, 상기 복수의 윈도 컨트롤러를 제어하도록 구성되는 네트워크 컨트롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 윈도 컨트롤러는, 상기 네트워크 컨트롤러로부터 수신되는 입력에 적어도 부분적으로 소정 시기에 기초하여 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 네트워크 컨트롤러는 건물 관리 시스템과 통신하도록 구성되고, 각각의 윈도 컨트롤러의 상기 마이크로컨트롤러는 상기 건물 관리 시스템으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 보안 시스템 중 적어도 하나와 통신하도록 구성되고, 각각의 윈도 컨트롤러의 상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 또는 보안 시스템으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성된다.
본 명세서에서 설명되는 주제의 하나 이상의 실시예 또는 구현예의 세부사항은 첨부 도면 및 아래의 설명에서 제시된다. 다른 특징, 형태, 및 장점들이 설명, 도면, 및 청구범위로부터 명백해질 것이다. 다음 도면에서 상대적 치수는 축적에 맞게 그려진 것이 아닐 수 있다.
도 1은 복수의 전기변색 윈도를 제어 및 구동하기 위한 시스템의 도면.
도 2는 2개의 윈도 판(window panes)을 포함하는 일례의 전기변색 윈도의 부등각 투영도.
도 3은 전기변색 장치의 광학적 상태 전이를 구동하기 위한 전압 프로파일의 예시 도면.
도 4는 윈도 컨트롤러를 포함한 예시적 플러그-인 구성요소의 도해.
도 5A는 펄스-폭 변조기 회로의 예시적 트랜지스터 구현예의 도해.
도 5B는 도 5A의 펄스-폭 변조기 회로의 등가 H-브리지 구조 표현의 도해.
도 5C는 도 5A 및 도 5B의 구조에 대한 전압 프로파일도.
도 6은 전기변색 장치 구동을 위한 구동 파라미터를 포함하는 예시적 3차원 데이터 구조 도면.
다양한 도면에서 유사한 도면 부호 및 표시는 유사한 요소들을 표시한다.
다음의 상세한 설명은 혁신적 형태를 설명하기 위한 용도의 소정의 실시예 또는 구현예를 지향한다. 그러나, 여기서의 설명은 서로 다른 여러가지 방식으로 적용 및 구현될 수 있다. 더욱이, 개시되는 실시예가 전기변색 윈도(스마트 윈도라고도 불림)에 초점을 맞추고 있으나, 여기서 개시되는 개념은, 다른 것들 중에서도, 액정 장치 및 현탁 입자(suspended particle) 장치를 포함한 다른 타입의 스위칭가능 광학 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 전기변색 장치가 아닌 액정 장치 또는 현탁 입자 장치가, 개시되는 실시예 전부 또는 일부에 통합될 수 있다.
도 1을 일례로 참조하면, 일부 실시예는 복수의 전기변색 윈도(102)를 제어 및 구동(가령, 선택적으로 전력공급)하기 위한 시스템(100)에 관한 것이다. 건물(104)에 사용하도록 적응된 시스템(100)은 복수의 외부를 면하는 전기변색 윈도(102)의 제어 및 구동에 사용된다. 일부 실시예는 상업용 오피스 빌딩 또는 주거용 빌딩과 같은 빌딩에서 특히 유리한 용도를 발견한다. 일부 실시예는 새 건물의 건축시 사용하기에 특히 적합하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)의 일부 실시예는 전체 건물(104) 또는 건물(104)의 캠퍼스를 위한 단일한 총체적 효율적 에너지 제어 시스템으로, 현대적 또는 신규한 난방, 통기, 및 공조(HVAC) 시스템(106), 내부 조명 시스템(107), 보안 시스템(108), 및 전력 시스템(109)과 연계하여 작동하도록 설계된다. 일부 실시예는 건물 관리 시스템(BMS)(110)과 통합하기에 특히 적합하다. BMS는 HVAC 시스템, 조명 시스템, 전력 시스템, 엘리베이터, 소방 시스템, 및 보안 시스템과 같은 건물의 기계적 및 전기적 장비를 모니터링 및 제어하기 위해 건물에 설치될 수 있는 컴퓨터-기반 제어 시스템이다. BMS는 거주자 또는 건물 관리자 또는 기타 관리자에 의해 세팅된 선호도에 따라 건물 내 조건을 관리하기 위한 하드웨어 및 관련 펌웨어 또는 소프트웨어로 구성된다. 소프트웨어는 예를 들어, 인터넷 프로토콜 또는 개방된 표준에 기초할 수 있다.
BMS는 통상적으로 대형 건물에 사용되며, 적어도 건물 내 환경 제어를 위해 통상적으로 기능한다. 예를 들어, BMS는 건물 내 조명, 온도, 이산화탄소 레벨, 및 습도를 제어할 수 있다. 통상적으로, 예를 들어, 히터, 공조기, 송풍기, 및 통기구와 같이, BMS에 의해 제어되는 많은 기계적 또는 전기적 장치들이 존재한다. 건물 환경을 제어하기 위해, BMS는 기-규정된 규정에 따라 또는 기-규정된 조건에 응답하여, 이러한 다양한 장치들을 켜고 끌 수 있다. 전형적인 현대 BMS의 핵심 기능은, 난방 및 냉방 에너지 손실 및 비용을 최소화시키면서, 건물 거주자를 위해 편안한 환경을 유지시키는 것이다. 현대의 BMS는 모니터링 및 제어에만 사용되는 것이 아니라, 예를 들어, 에너지를 보존하고 건물 작동 비용을 감축하기 위해, 다양한 시스템들 간의 시너지를 최적화시키는데 또한 사용될 수 있다.
일부 실시예는 추가적으로, 또는, 대안으로서, 예를 들어, 열 센서, 광 센서, 또는 기타 센서를 통해, 또는, 예를 들어, HVAC 또는 내부 조명 시스템으로부터의 입력을 통해, 또는, 사용자 제어 입력을 통해, 감지되는 피드백에 기초하여 응답성으로 또는 반응성으로 작용하도록 설계된다. 일부 실시예는 전통적 또는 기존의 HVAC 또는 내부 조명 시스템을 가진, 상업용 및 주거용 구조물을 포함한, 기존 구조물에 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예는 더 구형의 주거용 가옥에 사용가능하도록 개장될 수도 있다.
일부 실시예에서, 시스템(100)은 네트워크 컨트롤러(112)를 포함한다. 일부 실시예에서, 네트워크 컨트롤러(112)는 복수의 윈도 컨트롤러(114)를 제어한다. 예를 들어, 네트워크 컨트롤러(112)는 수십, 수백 또는 심지어 수천개의 윈도 컨트롤러(114)를 제어할 수 있다. 각각의 윈도 컨트롤러(114)는 하나 이상의 전기변색 윈도(102)를 또한 제어 및 구동할 수 있다. 각각의 윈도 컨트롤러(114)가 구동할 수 있는 전기변색 윈도(102)의 개수 및 크기는 일반적으로, 각자의 전기변색 윈도(102)를 제어하는 윈도 컨트롤러(114) 상의 부하의 전압 및 전류 특성에 의해 제한된다. 일부 실시예에서, 각각의 윈도 컨트롤러(114)가 구동할 수 있는 최대 윈도 크기는, 요망 시간 프레임 내에서 전기변색 윈도(102)의 요망 광학적 전이를 일으키기 위한 전압, 전류, 또는 전력 요건에 의해 제한된다. 이러한 요건은, 물론, 윈도의 표면적의 함수다. 일부 실시예에서, 이 관계는 비선형이다. 예를 들어, 전압, 전류, 또는 전력 요건은 전기변색 윈도(102)의 표면적과 비선형으로 증가할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 이 관계는 적어도 부분적으로, 제 1 및 제 2 전도층(230, 238)(도 2 참조)의 시트 저항이 제 1 또는 제 2 전도층의 길이 및 폭에서 거리에 따라 비선형으로 증가하기 때문에, 비선형이다. 그러나, 일부 실시예에서, 동일 크기 및 형상의 복수의 전기변색 윈도(102)를 구동하는데 요구되는 전압, 전류, 또는 전력 요건 간의 관계는 구동되는 전기변색 윈도(102)의 개수에 정비례한다.
다음의 설명에서, 각각의 전기변색 윈도(102)는 절연 글래스 유닛(IGU)(102)으로 불릴 것이다. 이러한 관례는 예를 들어, 흔하기 때문에, 그리고 전기변색 라이트 또는 판을 보지하기 위한 기본 구조물로 작용하기 위한 IGU를 갖기 위해 바람직할 수 있기 때문에, 가정된다. 추가적으로, IGU, 특히, 이중 또는 삼중 판 윈도 구조를 가진 IGU는, 단일 판 구조에 비해 우수한 단열 효과를 제공한다. 그러나, 이러한 관례는 아래 설명되는 바와 같이, 많은 구현예에서, 전기변색 윈도의 기본 단위가 전기변색 코팅 또는 장치를 위에 증착시키는, 그리고, 전기변색 코팅 또는 장치에 전력을 공급하기 위해 관련 전기적 연결이 이루어지는, 투명 물질의 기판 또는 판을 포함하는 것으로 간주될 수 있기 때문에 편의상 그러한 것일 뿐이다.
도 2는 2개의 윈도 판(216)을 포함하는 IGU(102)의 일 실시예의 부등각 투영도를 도시한다. 다양한 실시예에서, 각각의 IGU(102)는 하나, 둘, 또는 그 이상의 (가령, 인가 전압 없을 때) 실질적으로 투명한 윈도 판(216)과, 상기 판(216)을 지지하는 프레임(218)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시되는 IGU(102)는 이중-판 윈도로 구성된다. 판(216) 중 하나 이상은 2개, 3개, 또는 그 이상 개수의 층 또는 판의 층상 구조일 수 있다(가령, 자동차 윈드실드 글래스와 유사한 방탄 글래스). 각각의 IGU(102)에서, 판(216) 중 적어도 하나는 내측 표면(222) 또는 외측 표면(224) 중 적어도 하나, 예를 들어, 외측 판(216)의 내측 표면(222) 상에 배치되는 전기변색 장치 또는 스택(220)을 포함한다.
다-판 구조에서, 인접한 각 세트의 판(216)들은 이들 간에 배치되는 볼륨(226)을 가질 수 있다. 일반적으로, 판(216) 및 IGU(102) 각각은 전체로서 볼 때 장방형이고, 장방형 고형체를 형성한다. 그러나 다른 실시예에서, 다른 형상(가령, 원형, 타원형, 삼각형, 곡선형, 볼록형, 오목형)이 요망될 수 있다. 일부 실시예에서, 판(116) 사이의 볼륨(226)에서 에어를 빼낼 수 있다. 일부 실시예에서, IGU(102)는 밀봉된다. 추가적으로, 볼륨(226)은 예를 들어, 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 또는 크세논(Xn)과 같은 하나 이상의 가스로 (적절한 압력에 이르도록) 충전될 수 있다. Ar, Kr, 또는 Xn과 같은 가스로 볼륨(226)을 충전함으로써, 이러한 가스들의 낮은 열전도도로 인해, IGU(102)를 통한 전도성 열전달을 감소시킬 수 있다. 후자의 두 가스는 중량 증가로 인해 방음(acoustic insulation) 개선에 영향을 미칠 수 있다.
일부 실시예에서, 프레임(218)은 하나 이상의 조각으로 구성된다. 예를 들어, 프레임(218)은 비닐, PVC, 알루미늄(Al), 강, 또는 유리섬유와 같은 하나 이상의 물질로 구성될 수 있다. 프레임(218)은 윈도 판(216)을 이격시키도록, 그리고, 판(216) 사이에서 볼륨(226)을 밀봉시키도록, 프레임(218)과 연계하여 작용하는 하나 이상의 폼 또는 다른 물질 조각을 또한 포함 또는 보지할 수 있다. 예를 들어, 전형적인 IGU 구현예에서, 스페이서가 인접 판(216) 사이에 놓여, 이들 사이에 배치될 수 있는 접착성 실런트와 연계하여 판과 밀봉체를 형성한다. 이는 주 시일로 불리며, 그 주위로, 통상적으로 추가적인 접착성 실런트인 보조 시일이 제조될 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 프레임(218)은 IGU 구조물을 지지하는 개별 구조물일 수 있다.
각각의 판(216)은 실질적으로 투명한 또는 반투명한 기판(228)을 포함한다. 일반적으로, 기판(228)은 제 1(가령, 내측) 표면(222)과, 제 1 표면(222)에 대향된 제 2(가령, 외측) 표면(224)을 가진다. 일부 실시예에서, 기판(228)은 글래스 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(228)은 예를 들어, 대략 75%의 실리카(SiO2) 더하기 Na2O, CaO, 및 여러 소수 첨가제로 이루어지는 소다-라임 글래스 또는 플로트 글래스와 같은, 기존 실리콘 옥사이드(SOx)-기반 글래스 기판일 수 있다. 그러나, 적절한 광학적, 전기적, 열적, 및 기계적 성질을 가진 임의의 물질이 기판(228)으로 사용될 수 있다. 이러한 기판은 예를 들어, 기타 글래스 물질, 플라스틱, 및 서모플라스틱(가령, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리스티렌, 폴리카보니트, 알릴 디글리콜 카보니트, SAN(스티렌 아크릴로나이트릴 코폴리머), 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리에스테르, 폴리아미드), 또는 미러 물질을 또한 포함할 수 있다. 기판을 예를 들어, 글래스로 형성하면, 기판(228)은 템퍼링, 가열, 또는 화학적 강화에 의해 강화될 수 있다. 다른 구현예에서, 기판(228)은 더 강화되지 않는다 - 예를 들어, 기판이 템퍼링되지 않는다.
일부 실시예에서, 기판(228)은 주거용 또는 상업용 윈도 응용예를 위한 크기의 글래스 판이다. 이러한 글래스 판의 크기는 주거용 또는 상업용 사업의 구체적 수요에 따라 폭넓게 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(228)은 건출용 글래스로 형성될 수 있다. 건축용 글래스는 통상적으로 상업용 건물에 사용되지만, 주거용 건물에 또한 사용될 수 있으며, 반드시 그런 것은 아니지만 통상적으로, 실내 환경을 실외 환경으로부터 분리시킨다. 소정의 실시예에서, 적절한 건축용 글래스는 적어도 약20인치x약20인치일 수 있고, 예를 들어, 약80인치x 약120인치만큼, 또는 그 이상 크기만큼 클 수도 있다. 건축용 글래스는 통상적으로 적어도 약 2밀리미터(mm) 두께이고, 6mm 또는 그 이상일 수도 있다. 물론, 전기변색 장치(220)는 건축용 글래스보다 크거나 작은 기판(228)에 맞게 확대/축소가능하며, 각자의 길이, 폭, 또는 두께 치수 중 어느 치수도 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(228)은 약1mm 내지 약10mm 범위의 두께를 가진다.
전기변색 장치(220)는 예를 들어, 외측 판(216)(외부 환경에 인접한 판)의 기판(228)의 내측 표면(222) 위에 배치된다. (가령, 전기변색 장치(220)의 표면에 수직으로) IGU(102)가 더 많은 양의 직사광선을 수광하는 응용예 또는 추운 기후에서와 같이, 일부 다른 실시예에서, 예를 들어, 내부 환경에 인접한 내측 판의 내측 표면(볼륨(226)과 경계를 이루는 표면) 위에, 전기 변색 장치(220)가 배치되는 것이 유리할 수 있다. 일부 실시예에서, 전기변색 장치(220)는 제 1 전도층(CL)(230), 전기변색층(EC)(232), 이온 전도층(IC)(234), 카운터 전극층(CE)(236), 및 제 2 전극층(CL)(238)을 포함한다. 다시, 층(230, 232, 234, 236, 238)은 또한 집합적으로 전기변색 스택(220)으로 불린다. 전기변색 스택(220)의 두께에 걸쳐 전위를 인가하도록 작동가능한 전력원(240)이 예를 들어, 표백 또는 밝은 상태(가령, 투명, 반투명, 반투과성 상태)로부터 유색 또는 어두운 상태(가령, 틴트, 덜 투명한, 또는 반투과성이 떨어지는 상태)로 전기변색 장치(220)의 전이에 영향을 미친다. 일부 다른 실시예에서, 층(230, 232, 234, 236, 238)의 순서는 역전될 수 있고, 또는, 기판(238)에 대해 재정렬 또는 재배열될 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 전도층(230) 및 제 2 전도층(238) 중 적어도 하나는 무기질 고형 물질로 형성된다. 예를 들어, 제 1 전도층(230) 및 제 2 전도층(238)은 예를 들어, 다른 물질들 중에서도, 전도성 옥사이드, 금속 박막 코팅, 전도성 금속 나이트라이드, 및 합성 전도체를 포함한, 서로 다른 다수의 물질로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 전도층(230, 238)은 적어도 전기변색층(232)에 의해 전기변색 성질이 나타나는 파장 범위에서 실질적으로 투명하다. 투명 전도성 옥사이드는 금속 옥사이드와, 하나 이상의 금속으로 도핑된 금속 옥사이드를 포함한다. 예를 들어, 제 1 또는 제 2 전도층(230, 238)으로 사용하기 적합한 금속 옥사이드 및 도핑된 금속 옥사이드는, 다른 것들 중에서도, 인듐 옥사이드, 인듐 틴 옥사이드(ITO), 도핑된 인듐 옥사이드, 틴 옥사이드, 도핑된 틴 옥사이드, 징크 옥사이드, 알루미늄 징크 옥사이드, 도핑된 징크 옥사이드, 류테늄 옥사이드, 도핑된 루테늄 옥사이드를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도층(230, 238)은 또한 "투명 전도성 옥사이드"(TCO)"층으로 불릴 수 있다.
일부 실시예에서, 글래스 기판과 같은 상업적으로 가용한 기판은, 구매할 때, 투명 전도층 코팅을 이미 지니고 있다. 일부 실시예에서, 이러한 제품은 집합적으로 기판(238) 및 전도층(230) 모두에 사용될 수 있다. 이러한 글래스 기판의 예는 미국, 오하이오주, Toledo의Pilkington사 제품인 상표 TEC Glass™와, 미국, 펜실베니아주, Pittsburgh의 PPG Industries 사 제품인 SUNGATE™ 300 및 SUNGATE™ 500로 판매 중인 전도층-코팅 글래스를 포함한다. 구체적으로, TEC Glass™은, 예를 들어, 플루오르화 틴옥사이드 전도층으로 코팅된 글래스다.
일부 실시예에서, 제 1 또는 제 2 전도층 각각은 예를 들어 스퍼터링을 포함한, 물리적 기상 증착 프로세스에 의해 증착될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 전도층(230, 238) 각각은 약0.01μm 내지 약1μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 전도층(230, 238)의 두께, 그리고, 아래 설명되는 모든 다른 층들 전부 또는 일부의 두께가, 주어진 층에 대해 개별적으로 균일한 것이 일반적으로 바람직할 수 있다 - 즉, 주어진 층의 두께가 균일하고 층의 표면이 매끄러우며, 결함 또는 다른 이온 트랩이 실질적으로 없는 것이 바람직할 수 있다.
제 1 및 제 2 전도층(230, 238)의 주 기능은 (가령, 제 1 및 제 2 전도층(230, 238)의 시트 저항의 결과로) 스택의 외측 표면 영역으로부터 스택의 내측 표면 영역으로 전기변색 스택(220)의 표면에 걸쳐, 전압원 또는 전류원과 같은 전력원(240)에 의해 제공되는 전위를 확산시키는 것이다. 다시 말해서, 전기변색 장치(220)의 길이 및 폭을 따라 각자의 전도층의 모든 부분에 걸쳐 실질적으로 등전위층으로 각기 거동할 수 있는 전도층(230, 238)을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 버스 바(242, 244)는, 하나(가령, 버스 바(242))가 전도층(230)과 접촉하고 하나(가령, 버스 바(244))가 전도층(238)과 접촉하면서, 전압 또는 전류원(240)과 전도층(230, 238) 간의 전기적 연결을 제공한다. 예를 들어, 버스 바(242)는 전력원(240)의 제 1(가령, 양) 단자(246)와 전기적으로 연결될 수 있고 버스 바(244)는 전력원(240)의 제 2(가령, 음) 단자(248)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, IGU(102)는 플러그-인 구성요소(250)를 포함한다. 일부 실시예에서, 플러그-인 구성요소(250)는 예를 들어, 하나 이상의 와이어 또는 다른 전기적 연결부, 구성요소, 또는 장치를 통해, 전력원 단자(246)와 전기적으로 연결되는 제 1 전기 입력(252)(가령, 핀, 소켓, 또는 다른 전기 커넥터 또는 전도체)을 포함한다. 마찬가지로, 플러그-인 구성요소(250)는 예를 들어, 하나 이상의 와이어 또는 다른 전기적 연결부, 구성요소, 또는 장치를 통해, 전력원 단자(248)와 전기적으로 연결되는 제 2 전기 입력(254)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 전기 입력(252)은 버스 바(242)와 전기적으로 연결될 수 있고, 여기서부터 제 1 전도층(230)과 연결될 수 있으며, 제 2 전기 입력(254)은 버스 바(244)와 연결될 수 있고, 여기서부터 제 2 전도층(238)과 연결될 수 있다. 전도층(230, 238)은 윈도 컨트롤러(114)과 관련하여 아래 설명되는 기타 수단에 따라 다른 기존 수단을 이용하여 전력원(240)에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하여 아래 설명되는 바와 같이, 제 1 전기 입력(252)은 제 1 전력 라인에 연결될 수 있고, 제 2 전기 입력(254)은 제 2 전력 라인에 연결될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에서, 제 3 전기 입력(256)은 장치, 시스템, 또는 건물 접지에 연결될 수 있다. 더욱이, 일부 실시예에서, 제 4 및 제 5 전기 입력/출력(258, 260) 각각은 아래 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 윈도 컨트롤러(114), 또는 마이크로 컨트롤러(274), 그리고 네트워크 컨트롤러(112) 사이의 통신에 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 전기변색층(232)은 제 1 전도층(230) 위에 증착되거나 그렇지 않을 경우 형성된다. 일부 실시예에서, 전기변색층(232)은 무기질 및 고형 물질로 형성된다. 다양한 실시예에서, 전기변색층(232)은 전기화학적으로 음극성 또는 전기화학적으로 양극성 물질을 포함한, 다수의 전기변색 물질 중 하나 이상을 포함하거나 다수의 전기변색 물질 중 하나 이상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전기변색층(232)으로 사용하기 적합한 금속 옥사이드는, 다른 물질들 중에서도, 텅스텐 옥사이드(WO3), 몰리브덴 옥사이드(MoO3), 니오븀 옥사이드(Nb2O5), 티타늄 옥사이드(TiO2), 카퍼 옥사이드 (CuO), 이리듐 옥사이드(Ir2O3), 크롬 옥사이드(Cr2O3), 망간 옥사이드(Mn2O3), 바나듐 옥사이드(V2O5), 니켈 옥사이드(Ni2O3), 및 코발트 옥사이드(Co2O3)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전기변색층(232)은 약0.05μm 내지 약1μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
작동 중, 제 1 및 제 2 전도층(230, 238)에 의해 전기변색층(232)의 두께에 걸쳐 발생되는 전압에 응답하여, 전기변색층(232)은 카운터 전극층(236)에/으로부터 이온을 전달 또는 교환하여, 전기변색층(232)의 요망되는 광학적 전이를 야기하고, 일부 실시예에서는, 카운터 전극층(236)에서 광학적 전이를 야기한다. 일부 실시예에서, 적절한 전기변색 및 카운터 전극 물질의 선택은 관련된 광학적 전이를 지배한다.
일부 실시예에서, 카운터 전극층(236)은 무기질 및 고형 물질로 형성된다. 카운터 전극층(236)은 일반적으로, 전기변색 장치(220)가 예를 들어, 투명 상태에 있을 때, 이온의 저장소로 작용할 수 있는 다수의 물질 또는 물질층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 카운터 전극층(236)으로 적절한 물질은 니켈 옥사이드(NiO), 니켈 텅스텐 옥사이드(NiWO), 니켈 바나듐 옥사이드, 니켈 크롬 옥사이드, 니켈 알루미늄 옥사이드, 니켈 망간 옥사이드, 니켈 마그네슘 옥사이드, 크롬 옥사이드(Cr2O3), 망간 옥사이드(MnO2), 및 프러시안 블루를 포함한다. 일부 실시예에서, 카운터 전극층(236)은 약0.05μm 내지 약1μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 카운터 전극층(236)은 전기변색층(232)과는 반대 극성의 제 2 전기변색층이다. 예를 들어, 전기변색층(232)이 전기화학적 음극성 물질로 형성될 때, 카운터 전극층(236)은 전기화학적 양극성 물질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 전기변색 스택(220)의 두께에 걸쳐 적절한 전위의 인가에 의해 개시되는 전기변색 전이 중, 카운터 전극층(236)은 보유하고 있는 이온의 전부 또는 일부를 전기변색층(232)에 전달하여, 전기변색층(232)을 광학적으로 전이시킨다. 일부 실시예에서, NiWO로 형성되는 카운터 전극층(236)의 경우에서와 같이, 카운터 전극층(236)은 전기변색층(232)에 전달된 이온의 손실로 또한 광학적으로 전이한다. NiWO로 제조된 카운터 전극층(236)으로부터 전하가 제거될 때(가령, 이온이 카운터 전극층(236)으로부터 전기변색층(232)으로 전달될 때), 카운터 전극층(236)은 반대 방향으로 전이할 것이다(가령, 투명 상태로부터 어두운 상태로).
일부 실시예에서, 이온 전도층(234)은 전기변색 장치(220)가 광학적 상태 간을 전이할 때 (가령, 전해질 방식으로) 이온들이 전달되는 매체로 작용한다. 일부 실시예에서, 이온 전도층(234)은 전기변색층(232)과 카운터 전극층(236)에 대한 관련 이온에 대해 높은 전도성을 보이지만, 정상 작동 중 무시할만한 전자 전달이 이루어지도록 충분히 낮은 전자 전도도를 또한 가진다. 높은 이온 전도도를 가진 얇은 이온 전도층(234)은 고속 이온 전도가 가능하고, 따라서, 고성능 전기변색 장치(220)를 위한 고속 스위칭이 가능하다. 일부 실시예에서, 이온 전도층(234)은 약0.01μm 내지 약1μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 이온 전도층(234)은 또한 무기질 및 고형체다. 예를 들어, 이온 전도층(234)은 하나 이상의 실리케이트, 실리콘 옥사이드, 텅스텐 옥사이드, 탄탈륨 옥사이드, 니오븀 옥사이드, 및 보레이트(borate)로부터 형성될 수 있다. 실리콘 옥사이드는 실리콘-알루미늄-옥사이드를 포함한다. 이러한 물질들은 리튬을 포함한, 서로 다른 도펀트로 또한 도핑될 수 있다. 리튬-도핑된 실리콘 옥사이드는 리튬 실리콘-알루미늄-옥사이드를 포함한다.
일부 다른 실시예에서, 전기변색 및 카운터 전극층(232, 236)은, 이온 전도층을 별도로 증착하지 않고, 서로 위에 바로 인접하도록, 가끔씩은 직접 접촉하도록, 형성된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 개별 이온 전도층(234)보다 제 1 및 제 2 전도성 전극층 사이에 계면 영역을 가진 전기변색 장치가 이용될 수 있다. 이러한 장치 및 이러한 장치의 제조 방법이 각각 2010년 4월 30일 출원된 미국특허출원 제12/772,055호 및 제12/772,075호와, 각각 2010년 6월 11일 출원된 미국특허출원 제12/814,277호 및 제12/814,279호(네건 모두, 발명의 명칭 "ELECTROCHROMIC DEVICES", 발명자 - Zhongchun Wang, 외)에 개시되어 있다. 이러한 4개의 출원 각각은 여기서 그 내용 전체가 참고자료로 포함된다.
일부 실시예에서, 전기변색 장치(220)는 하나 이상의 패시브층과 같은, 하나 이상의 추가층(도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정의 광학적 성질을 개선시키는데 사용되는 패시브층이 전기변색 장치(220) 내에 또는 상에 포함될 수 있다. 내습성 또는 내긁힘성을 제공하기 위한 패시브층이 전기변색 장치(220)에 또한 포함될 수 있다. 예를 들어, 전도층(230, 238)은 반사 방지 또는 보호 옥사이드 또는 나이트라이드층으로 처리될 수 있다. 다른 패시브층이 전기변색 장치(220)를 밀봉하도록 작용할 수 있다.
추가적으로, 일부 실시예에서, 전기변색 스택(220) 내 층들 중 하나 이상이 소정 양의 유기 물질을 함유할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안으로서, 일부 실시예에서, 전기변색 스택(220) 내 층들 중 하나 이상이 하나 이상의 층 내에 소정 양의 액체를 함유할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 일부 실시예에서, 고상 물질이 졸-겔 또는 화학 기상 증착을 이용한 소정의 프로세스와 같이 액체 성분을 이용하는 프로세스에 의해 증착되거나 형성될 수 있다.
추가적으로, 표백 또는 투명 상태와 유색 또는 불투명 상태 간의 전이는 구현될 수 있는 광학적 또는 전기변색적 전이의 많은 예들 중 일례에 불과하다. (앞서 논의를 포함하여) 여기서 달리 명시하지 않을 경우, 예를 들어, 표백-불투명 전이(또는 그 중간 상태로의 전이)를 참조할 때마다, 설명되는 대응하는 장치 또는 프로세스는 % 투과(%T)-%T 전이(또는 그 사이의 중간 상태로의 전이), 비-반사-반사 전이(또는 그 사이의 중간 상태로의 전이), 표백-유색 전이, 유색-유색 전이(또는 그 사이의 중간 상태로의 전이)와 같이, 중간 상태 전이와 같은 다른 광학적 상태 전이를 포괄한다. 더욱이, "표백"이라는 용어는 광학적으로 중립 상태, 예를 들어, 무색, 투명, 또는 반투명을 의미할 수 있다. 더욱이, 여기서 달리 명시하지 않을 경우, 전기변색 전이의 "색상"은 특정 파장 또는 특정 파장 범위로 제한되지 않는다.
일반적으로, 전기변색층(232)의 전기변색 물질의 유색화 또는 다른 광학적 전이는, 물질 내로 가역적 이온 삽입(예를 들어, 인터칼레이션)과, 전하-균형 전자의 대응하는 주입에 의해 야기된다. 통상적으로, 광학적 전이를 위한 소정 비율의 이온들은 전기변색 물질에서 비가역적으로 구속된다. 비가역적으로 구속된 이온들 중 전부 또는 일부는 물질 내 "블라인드 전화"를 보상하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 적절한 이온은 리튬 이온(Li+) 및 수소 이온(H+)(즉, 프로톤)을 포함한다. 그러나 일부 다른 실시예에서, 다른 이온이 적절할 수 있다. 리튬 이온을 예를 들어 텅스텐 옥사이드(WO3-y (0 < y ≤ ~0.3)) 내로 인터칼레이션시키면, 텅스텐 옥사이드가 투명(가령, 표백) 상태로부터 청색(가령, 유색) 상태로 변화하게 된다.
여기서 설명되는 특정 실시예에서, 전기변색 장치(220)는 투명 상태와 불투명 또는 틴트 상태 간을 가역적으로 사이클링한다. 일부 실시예에서, 장치가 투명 상태에 있을 때, 전기변색 스택(220)에 전위가 가해져서, 스택 내 가용 이온들이 카운터 전극층(236)에 주로 위치하게 된다. 전기변색 스택(220) 상의 전위 크기가 감소하거나 그 극성이 역전될 때, 이온이 이온 전도층(234)을 거쳐 전기변색층(232)으로 다시 전달되어, 전기변색 물질을 불투명, 틴트, 또는 어두운 상태로 전이시킨다. 소정의 실시예에서, 층(232, 236)은 상보적 칼라층이다 - 즉, 예를 들어, 이온들이 카운터 전극층에 전달될 때 유색을 띠지 않는다. 마찬가지로, 이온이 전기변색층으로부터 빠져나올 때, 또는 빠져나온 후, 역시 유색을 띠지 않는다. 그러나 극성이 변경되거나 전위가 감소할 때, 그리고 이온이 카운터 전극층으로부터 전달될 때, 카운터 전극 및 전기변색층 모두 유색을 띤다.
소정의 다른 실시예에서, 장치가 불투명 상태에 있을 때, 전위가 전기변색 스택(220)에 인가되어, 스택 내 가용 이온들이 카운터 전극층(236) 내에 주로 위치하게 된다. 이러한 실시예에서, 전기변색 스택(220) 상의 전위 크기가 감소하거나 극성이 역전될 때, 이온이 이온 전도층(234)을 통해 전기변색층(232)으로 다시 전달되어 전기변색 물질을 투명 또는 밝은 상태로 전이시킨다. 이러한 층들이 상보형 칼라링을 나타낼 수도 있다.
도 3은 전기변색 장치(가령, 전기변색 장치(220))의 광학적 상태 전이를 구동하기 위한 전압 프로파일의 일례를 보여준다. 전기변색 장치(220)에 인가되는(가령, 전력원(240)에 의해 공급되는) DC 전압의 크기는 전기변색 스택의 두께와 크기(가령, 표면적)에 부분적으로 좌우될 수 있다. 전압 프로파일(300)은 전기변색 장치(220)를 제 1 상태로부터 유색 상태로, 그리고 유색 상태로부터 표백 상태로, 구동하기 위한 인가 전압 또는 전류 파라미터의 다음과 같은 시퀀스 - 음성 상승(301), 음성 지속(303), 양성 상승(305), 음성 지속(307), 양성 상승(309), 양성 지속(311), 음성 상승(313), 및 양성 지속(315) - 를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전압은 장치가 지정된 광학적 상태 -예를 들어, 음성 지속(307) 또는 양성 지속(315) - 에 머무르는 시간 길이 동안 일정하게 유지된다. 음성 상승(301)은 장치를 유색 또는 불투명 상태(또는 중간의 부분 투명 상태)로 구동시키고, 음성 지속(307)은 요망 시간 주기동안 전이된 상태로 유지시킨다. 일부 실시예에서, 음성 지속(303)은 지정된 시간 주기 동안, 또는, 다른 조건이 충족될 때까지, - 예를 들어, 요망되는 색상 변화를 일으키기에 충분한 요망 양의 이온 전하가 이동할 때까지, - 적용될 수 있다. 양성 상승(305)은 최대 크기 음성 전압(가령, 음성 지속(303))을 요망 광학 상태를 지속시키는데 사용되는 더 작은 크기의 음전압(가령, 음성 지속(307))으로 증가시킨다. 전기변색 장치(220)를 "과구동"(overdrive)하도록 제 1 음성 상승(301)(및 이러한 피크 음성 전압에서 제 1 음성 지속 전압(303))을 수행함으로써, 이온의 이너시아가 더욱 신속하게 극복되고, 요망 목표 광학적 상태에 더 빨리 도달한다. 제 2 음성 지속 전압(307)은 누설 전류로부터 나타날 수 있는 전압 강하에 반작용하도록 효과적으로 기능한다. 누설 전류가 임의의 주어진 전기변색 장치(220)에서 감소함에 따라, 요망 광학적 전이를 지속(hold)시키는데 요구되는 지속 전압(hold voltage)이 0에 접근할 수 있다.
일부 실시예에서, 양성 상승(309)은 유색 또는 불투명 상태(또는 중간의 덜 투명한 상태)로부터 표백 또는 투명 상태(또는 중간의 좀더 투명한 상태)로 전기변색 장치의 전이를 구동한다. 양성 지속(315)은 요망 시간 주기 동안 전이된 상태로 장치를 유지시킨다. 일부 실시예에서, 양성 지속(311)은, 충분한 지속 시간 동안, 또는, 다른 조건이 충족될 때까지, - 예를 들어, 요망되는 색상 변화를 일으키기에 충분한 요망 양의 이온 전하가 이동할 때까지, - 적용될 수 있다. 음성 지속(313)은 전압을, 최대 크기 양성 전압(가령, 양성 지속(311))으로부터, 요망 광학적 상태를 지속시키는데 사용되는 더 작은 크기의 양전압(가령, 양성 지속(315))으로 감소시킨다. 전기변색 장치(220)를 "과구동"(overdrive)하도록 제 1 음성 상승(309)(및 이러한 피크 음성 전압에서 제 1 음성 지속 전압(311))을 수행함으로써, 이온의 이너시아가 더욱 신속하게 극복되고, 요망 목표 광학적 상태에 더 빨리 도달한다. 제 2 음성 지속 전압(315)은 누설 전류로부터 나타날 수 있는 전압 강하에 반작용하도록 효과적으로 기능한다. 누설 전류가 임의의 주어진 전기변색 장치(220)에서 감소함에 따라, 요망 광학적 전이를 지속(hold)시키는데 요구되는 지속 전압(hold voltage)이 0에 접근할 수 있다.
광학적 전이 속도는 인가 전압의 함수일 뿐 아니라, 온도 및 전압 상승 속도의 함수이기도 하다. 예를 들어, 전압 및 온도가 리튬 이온 확산에 영향을 미치기 때문에, 이동하는 전하의 양(그리고 따라서 이온 전류 피크의 세기)가 전압 및 온도에 따라 증가한다. 추가적으로, 전압 및 온도가 독립적이기 때문에, 이는 저온에서 고압에서와 동일한 전이 속도를 얻기 위해 저압이 고온에서 사용될 수 있음을 의미한다. 이러한 온도 응답은 아래 설명되는 전압-기반 스위칭 알고리즘에 이용될 수 있다. 온도는 장치 손상없이 신속한 전이를 행하기 위해 어느 전압을 인가할 것을 결정하는데 사용된다.
일부 실시예에서, 전기 입력(252) 및 전기 입력(254)은 상보형 전력 신호를 수신, 운반 또는 송신한다. 일부 실시예에서, 전기 입력(252) 및 보완 전기 입력(254)은 버스 바(242, 244)에 각각 직접 연결될 수 있고, 다른 한편, 가변 DC 전압(가령, 부호 및 크기)을 제공하는 외부 전력원에 연결될 수 있다. 외부 전력원은 윈도 컨트롤러(114) 자체일 수도 있고, 전기 입력(252, 254)에 연결되거나 윈도 컨트롤러(114)에 전송되는 건물(104)로부터의 전력일 수도 있다. 이러한 실시예에서, 전기 입력/출력(258, 260)을 통해 송신되는 전기 신호는 아래 설명되는 메모리 장치(292)에 직접 연결되어, 윈도 컨트롤러(114)와 메모리 장치(292) 간의 통신을 행하게 할 수 있다. 더욱이, 이러한 실시예에서, 전기 입력(256)에 입력되는 전기 신호는 이러한 요소들 중 하나 이상의 전위를 원격으로 측정(감지)할 수 있도록, 전기 입력(252 또는 254) 또는 버스 바(242 또는 244)에 내부적으로 연결 또는 (IGU(102) 내에서) 결합될 수 있다. 이로써, 윈도 컨트롤러(114)가 윈도 컨트롤러(114)로부터 전기변색 장치(220)까지 연결 와이어 상의 전압 강하를 보상할 수 있다.
일부 실시예에서, 윈도 컨트롤러(114)는 (가령, IGU(102)에 대해 외부에 위치하지만 사용자에 의해 분리불가능하게) 즉시 부착될 수 있고, 또는, IGU(102) 내에 통합될 수 있다. 예를 들어, 여기서 참고자료로 포함되는 2011년 3월 16일 출원된 미국특허출원 제13/049,750호(대리인 파일 번호 SLDMP008, 발명자 Brown 외, 발명의 명칭: "ONBOARD CONTROLLER FOR MULTISTATE WINDOWS")는 "온보드" 컨트롤러의 다양한 실시예를 세부적으로 설명한다. 이러한 실시예에서, 전기 입력(252)은 외부 DC 전력원의 양의 출력에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 전기 입력(254)은 DC 전력원의 음의 출력에 연결될 수 있다. 그러나, 아래 설명되는 바와 같이, 전기 입력(252, 254)이, 대안으로서, 외부 저전압 AC 전력원(예를 들어, HVAC 산업에 공통인 전형적인 24V AC 변압기)의 출력에 연결될 수 있다. 이러한 실시예에서, 전기 입력/출력(258, 260)은 아래 설명되는 바와 같이 윈도 컨트롤러(114)와 네트워크 컨트롤러(112) 사이의 통신 버스에 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 전기 입력/출력(256)은 궁극적으로(전력원에서) 시스템의 접지(가령, 프로텍티브 어스 또는 PE(유럽)) 단자와 연결될 수 있다.
방금 설명한 바와 같이, 도 3에 도시된 전압은 DC 전압으로 표현되지만, 일부 실시예에서, 외부 전력원에 의해 실제 공급되는 전압은 AC 전압 신호다. 일부 다른 실시예에서, 공급 전압 신호는 펄스-폭 변조 전압 신호로 변환된다. 그러나, 도 4를 참조하여 아래 설명되는 바와 같이, 버스 바(242, 244)에 공급되는 또는 실제 "보이는" 전압은 사실상 DC 전압이다. 인가 전압 신호의 발진 주파수는 전기변색 장치(220)의 누설 전류, 전도층(230, 238)의 시트 저항, 요망 또는 목표 상태(가령, %T), 또는 부분의 임계 길이(가령, 버스 바(242, 244) 사이의 거리)를 포함한 다양한 요인에 좌우될 수 있다. 통상적으로, 단자(246, 248)에서 인가되는 전압 발진은 대략 1Hz 내지 1MHz 범위에 있고, 특정 실시예에서, 대략 100kHz다. 발진 진폭은 요망 중간 목표 상태의 요망 레벨을 포함한 수많은 요인에 또한 좌우될 수 있다. 그러나, 일부 예의 응용예에서, 인가 전압 발진의 진폭은 대략 0볼트(V) 내지 24V 범위에 있을 수 있고, 아래 설명되는 바와 같이, 버스 바(240, 242)에 실제 인가되는 DC 전압의 진폭은 대략 0.01V 내지 10V 범위에 있을 수 있으며, 일부 응용예에서, 대략 0.5V 내지 3V 범위에 있을 수 있다. 다양한 실시예에서, 발진은 일 주기 중 어두운(가령, 틴트) 부분과 밝은(가령, 표백) 부분을 위한 비대칭 체류 시간을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 1 덜 투명 상태로부터 제 2 좀더 투명 상태로 전이는 역방향보다 - 즉, 좀더 투명한 제 2 상태로부터 덜 투명한 제 1 상태로 전이보다 - 더 많은 시간을 필요로한다. 아래 설명되는 바와 같이, 이러한 요건들에 부합하는 구동 전압을 인가하도록 컨트롤러가 설계 또는 구성될 수 있다.
발진 인가 전압 제어는 전기변색 장치 스택(220)에 또는 전이 시간에 어떤 수정의 필요성없이 전기변색 장치(220)를, 하나 이상의 중간 상태에서 작동시킬 수 있고, 하나 이상의 중간 상태로, 또는 하나 이상의 중간 상태로부터 전이시킬 수 있다. 차라리, 윈도 컨트롤러(114)는 다른 가능한 적절한 요인들 중에서도, 주파수, 듀티 사이클, 평균 전압, 진폭과 같은 요인들을 고려하여, 적절한 파형 프로파일의 발진 구동 전압을 제공하도록 구성 또는 설계될 수 있다. 추가적으로, 이러한 레벨의 제어는 2개의 최종 상태 사이에서, 광학적 상태의 전체 범위에 걸쳐 임의의 중간 상태로 전이할 수 있게 한다. 예를 들어, 적절하게 구성된 컨트롤러는 연속 범위의 투과율(%T)을 제공할 수 있고, 이는 최종 상태들(가령, 불투명 최종 상태 및 표백 최종 상태) 간의 임의의 값으로 튜닝될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 발진 구동 전압을 이용하여 중간 상태로 장치를 구동시키기 위해, 컨트롤러는 적절한 중간 전압을 단순히 인가할 수 있다. 그러나, 중간 광학적 상태에 도달함에 있어 더 효율적인 방식들이 존재한다. 이는 부분적으로, 최종 상태에 도달하기 위해 높은 구동 전압이 인가될 수 있으나 중간 상태에 도달하기 위해서는 통상적으로 높은 구동 전압이 인가되지 않기 때문이다. 전기변색 장치(220)가 요망 중간 상태에 도달할 때의 속도를 증가시키기 위한 한가지 기술은, (최종 상태로) 완전 전이하기에 적합한 고전압 펄스를 우선 인가하고, 그 후, (방금 설명한) 발진 중간 상태의 전압으로 되돌아가는 것이다. 달리 말하자면, 의도한 최종 상태를 위해 선택한 크기 및 지속 시간의 초기 저주파수 단일 펄스(중간 상태 유지에 이용되는 주파수에 비해 낮음)가 전이의 가속에 이용될 수 있다. 이러한 초기 펄스 이후, 더 높은 주파수 전압 발진을 이용하여 요망되는 한 길게 중간 상태를 지속시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 일부 특정 실시예에서, 각각의 IGU(102)는 일부 실시예에서 (가령, 관리, 제조, 또는 교체의 용이성을 위해) "플러깅가능" 또는 IGU(102)로부터 쉽게 제거가능한, 플러그-인 구성요소(250)를 포함한다. 일부 특정 실시예에서, 각각의 플러그-인 구성요소(250) 자체는 윈도 컨트롤러(114)를 포함한다. 즉, 이러한 일부 실시예에서, 각각의 전기변색 장치(220)는 플러그-인 구성요소(250) 내에 위치한 각자의 자체 로컬 윈도 컨트롤러(114)에 의해 제어된다. 일부 다른 실시예에서, 윈도 컨트롤러(114)는 볼륨(226) 내에서, 또는, 보조 시일 영역 내 글래스 판 사이에서, 프레임(218)의 다른 부분과 통합된다. 일부 다른 실시예에서, 윈도 컨트롤러(114)는 IGU(102) 외부에 위치할 수 있다. 다양한 실시예에서, 각각의 윈도 컨트롤러(114)는 자신이 제어 및 구동하는 IGU(102)와 통신할 수 있고, 다른 윈도 컨트롤러(114), 네트워크 컨트롤러(112), BMS(110), 또는 기타 서버, 시스템, 또는 장치(가령, 센서)와, 하나 이상의 유선(가령, 이더넷) 네트워크 또는 무선(가령, 와이파이) 네트워크를 통해, 예를 들어, 유선(가령, 이더넷) 인터페이스(263) 또는 무선(와이파이) 인터페이스(265)를 통해, 통신할 수 있다. 이더넷 또는 와이파이 기능을 갖는 실시예는, 주거 가정 및 기타 소형 규모의 비상업용 응용예에 사용하기 또한 적합하다. 추가적으로, 통신은 직접적일 수도 간접적일 수도 있다 - 가령, 네트워크 컨트롤러(112)와 같은 마스터 컨트롤러와 IGU(102) 사이의 중간 노드를 통해 이루어질 수 있다.
도 4는 윈도 컨트롤러(114)를 포함한 일례의 플러그-인 구성요소(250)의 도해를 보여준다. 일부 실시예에서, 윈도 컨트롤러(114)는 통신 버스(262)를 통해 네트워크 컨트롤러(112)와 통신한다. 예를 들어, 통신 버스(262)는 컨트롤러 영역 네트워크(CAN) 차량 버스 표준에 따라 설계될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 전기 입력(252)은 제 1 전력 라인(264)에 연결될 수 있고, 제 2 전기 입력(254)은 제 2 전력 라인(266)에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 앞서 설명한 바와 같이, 전력 라인(264, 266)을 통해 전달되는 전력 신호는 상보적이다 - 즉, 이들은 집합적으로 차동 신호(가령, 차동 전압 신호)를 나타낸다. 일부 실시예에서, 라인(268)은 시스템 또는 건물 접지(가령, 어스 접지)에 연결된다. 이러한 실시예에서, (가령, 마이크로컨트롤러(274)와 네트워크 컨트롤러(112) 사이의) CAN 버스(262)를 통한 통신은 CAN오픈 통신 프로토콜에 따라 또는 다른 적절한 개방형, 독점형, 또는 오버라잉 통신 프로토콜에 따라, 각각 전기 입력/출력(258, 260)을 통해 송신되도록 제 1 및 제 2 통신 라인(270, 272)을 따라 진행될 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 라인(270, 272)을 통해 전송되는 통신 신호는 상보적이다 - 즉, 집합적으로 이들은 차동 신호(가령, 차동 전압 신호)를 나타낸다.
일부 실시예에서, 플러그-인 구성요소(250)는 CAN 통신 버스(262)를 윈도 컨트롤러(114)에 연결하고, 특정 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)에 연결한다. 이러한 일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 CAN오픈 통신 프로토콜을 구현하도록 또한 구성된다. 마이크로컨트롤러(274)는 펄스-폭 변조 증폭기 또는 펄스-폭 변조기(PWM)(276) 스마트 로직(278) 및 신호 컨디셔너(280)와 연계하여 하나 이상의 구동 제어 알고리즘을 구현하도록 또한 설계 또는 구성된다. 일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 가령, 전압 신호 형태의, 명령 신호 VCOMMAND를 발생시키도록 구성되고, 이 신호는 그 후 PWM(276)에 전송된다. PWM(276)은 다시, VCOMMAND에 기초하여, 제 1(가령, 양의) 구성요소 VPW1 및 제 2(가령, 음의) 구성요소 VPW2 를 포함한, 펄스-폭 변조 전력 신호를 발생시킨다. 전력 신호 VPW1 및 VPW2 는 그 후 예를 들어, 인터페이스(288)를 통해, IGU(102)에, 또는 특히, 버스 바(242, 244)에 전송되어, 전기변색 장치(220)에 요망 광학적 전이를 일으킨다. 일부 실시예에서, PWM(276)은 VPW1 및 VPW2 의 펄스의 지속시간이 동일하지 않도록 - 예를 들어, 제 1 60% 듀티 사이클의 펄스 VPW1 및 제 2 40% 듀티 사이클의 VPW2 의 PWM(276) 펄스 - 펄스-폭 변조 신호의 듀티 사이클을 수정하도록 구성된다. 제 1 듀티 사이클의 지속시간 및 제 2 듀티 사이클의 지속시간은 각각의 전력 사이클의 지속 시간 tPWM을 나타낸다. 일부 실시예에서, PWM(276)은 추가적으로 또는 대안으로서, 신호 펄스 VPW1 및 VPW2 의 크기를 수정할 수 있다.
일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 PWM(276)에 의해 발생되는 전압 또는 전류 피드백 신호 VFB 및 IFB와, CAN 버스(262)를 통해 수신되는 신호들 중 임의의 것과 같은, 하나 이상의 요인 또는 신호에 기초하여 VCOMMAND를 발생시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 피드백 신호 IFB 또는 VFB에 기초하여 전기변색 장치(220) 내 전류 또는 전압 레벨을 결정하고,
도 3을 참조하여 앞서 설명한 전압 프로파일을 생성하기 위해 전력 신호 VPW1 및 VPW2 의 진폭 또는 상대 펄스 지속시간(가령, 제 1 및 제 2 듀티 사이클의 상대적 지속시간)의 변화를 나타내도록 하나 이상의 규정 또는 알고리즘에 따라 VCOMMAND를 조정한다. 추가적으로 또는 대안으로서, 마이크로컨트롤러(274)는 스마트 로직(278) 또는 신호 컨디셔너(280)로부터 수신되는 신호에 응답하여, VCOMMAND를 또한 조정할 수 있다. 예를 들어, 컨디셔닝 신호(VCON)는 예를 들어, 외부 광센서 또는 광검출기(282), 내부 광센서 또는 광검출기(284), 열 또는 온도 센서(286), 또는 틴트 명령 신호(VTC)와 같은 하나 이상의 네트워크형 또는 비-네트워크형 장치 또는 센서로부터의 피드백에 응답하여, 신호 컨디셔너(280)에 의해 발생될 수 있다. 예를 들어, 신호 컨디셔너(280) 및 VCON의 추가적인 실시예는 2012년 4월 17일 출원된 미국특허출원 제__/___,___호(대리인 파일번호 SLDMP035, 발명자 Brown, 발명의 명칭 "CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES")에 또한 설명되어 있다.
다시 돌아가서, VTC는 VCOMMAND를 결정하는 마이크로컨트롤러(274) 내의 로직에 동적 사용자 입력을 도입하도록 IGU(102)의 틴트를 동적으로 조정하기 위해(예를 들어, 사용자가 방 또는 구역 내 IGU(102)의 틴트를 정밀 조정 또는 수정하기 위해 서모스탯과 유사하게 건물(104)의 방 또는 구역 내 제어를 이용할 수 있음) 사용자(가령, 거주자 또는 근로자)에 의해 사용 또는 조정될 수 있는 0볼트 내지 10V 사이의 아날로그 전압 신호일 수 있다. 예를 들어, 0 내지 2.5V 범위 내로 설정될 때, VTC를 이용하여 5%T 상태로 전이할 수 있고, 2.51V 내지 5V 범위로 설정될 때 VTC를 이용하여 20% T 상태로 전이할 수 있으며, 마찬가지로 다른 범위 및 전압 예 중에서도, 5.1V 내지 7.5V 그리고 7.51V 내지 10V와 같은 다른 범위에 대해서도 유사한 전이가 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 신호 컨디셔너(280)는 통신 버스 또는 인터페이스(290)를 통해 기언급한 신호 또는 다른 신호를 수신한다. 일부 실시예에서, PWM(276)은 아래 설명되는 바와 같이, 스마트 로직(278)으로부터 수신되는 신호 VSMART에 기초하여 VCOMMAND를 또한 발생시킨다. 일부 실시예에서, 스마트 로직(278)은 인터-인티그레이티드 회로(I2C) 멀티-마스터 시리얼 싱글-엔디드 컴퓨터 버스와 같은 통신 버스를 통해 VSMART를 송신한다. 일부 다른 실시예에서, 스마트 로직(278)은 (미국, 텍사스 주, Dallas 소재 Dallas Semiconductor Corp. 제품인) 1-와이어 장치 통신 버스 시스템 프로토콜을 통해 메모리 장치(292)와 통신한다.
일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 하나 이상의 제어 기능을 수행하기 위한 로직을 포함하는 프로세서, 칩, 또는 보드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 마이크로컨트롤러(274)의 전력 및 통신 기능은 단일 칩에, 예를 들어, 프로그래머블 로직 장치(PLD) 칩 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 또는 유사 로직에, 조합될 수 있다. 이러한 집적 회로는 로직, 제어 및 전력 기능을 단일 프로그래머블 칩에 조합할 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 판(216)이 (서도 대향 평면 상에) 2개의 전기변색 장치(220)를 갖거나 IGU(102)가 전기변색 장치(220)를 각각 포함하는 2개 이상의 판(216)을 갖는 경우에, 로직은 서로로부터 독립적으로 2개의 전기변색 장치(220) 각각을 제어하도록 구성될 수 있다. 그러나, 일 실시예에서, 2개의 전기변색 장치(220)의 각각의 기능은, 시너지적인 방식으로 제어되어, 예를 들어, 각각의 장치가 타 장치를 보완하기 위해 제어될 수 있다. 예를 들어, 요망 레벨의 광 투과, 단열 효과, 또는 기타 성질이, 개별 전기변색 장치(220)들 각각에 대한 상태들의 조합을 통해 제어될 수 있다. 예를 들어, 하나의 전기변색 장치는 유색 상태로 배치될 수 있고 다른 전기변색 장치는 예를 들어, 장치의 투명 전극을 통해, 저항성 가열에 사용된다. 다른 예에서, 2개의 전기변색 장치의 광학적 상태는 조합된 투과율이 요망 결과이도록 제어된다.
앞서 설명한 바와 같이, 일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274) 또는 윈도 컨트롤러(114)는 무선 제어 및 전력 공급 기능과 같은 무선 기능들을 또한 가질 수 있다. 예를 들어, 무선-주파수(RF) 신호 또는 적외선(IR) 신호와 같은 무선 제어 신호가 사용될 수 있고, 다른 것들 중에서도, 와이파이(기언급함), 블루투스, 지그비, 엔오션과 같은 무선 통신 프로토콜이 마이크로컨트롤러(274)에 명령어를 전송하기 위해, 그리고, 마이크로컨트롤러(274)로 하여금 예를 들어, 기타 윈도 컨트롤러(114), 네트워크 컨트롤러(112), 또는 직접 BMS(110)에 데이터를 내보내기 위해 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 통신은, 전기변색 장치(220)의 프로그래밍 또는 작동을 위해, 일반적으로 전기변색 장치(220) 또는 IGU(102)로부터 입력을 수신 또는 데이터를 수집하기 위해, 센서로부터 입력을 수신 또는 데이터를 수집하기 위해, 그리고, 기타 무선 통신을 위한 중계점으로 윈도 컨트롤러(114)를 이용하기 위해, (이중 적어도 하나를 위해) 사용될 수 있다. IGU(102)로부터 수집되는 데이터는 다른 유용한 데이터 또는 성능 계측치 중에서도, 전기변색 장치(220)가 활성화시킨(사이클링한) 횟수, 시간에 따른 전기변색 장치(220)의 효율과 같은 카운트 데이터를 또한 포함할 수 있다.
윈도 컨트롤러(114)는 무선 전력 기능을 또한 가질 수 있다. 예를 들어, 윈도 컨트롤러(114)는 윈도 컨트롤러(114)로 하여금 무선으로 전력을 수신하여 전기변색 장치(220)에 무선으로 전력을 분배하게 하는 전력 전송을 송신하는 하나 이상의 무선 전력 송신기와, 하나 이상의 무선 전력 송신기로부터 전송을 수신하는 하나 이상의 무선 전력 수신기를 가질 수 있다. 무선 전력 전송은 예를 들어, 유도, 공진 유도, RF 전력 전달, 마이크로파 전력 전달, 및 레이저 전력 전달을 포함한다. 예를 들어, 본 발명에 참고자료로 포함되는 2010년 12월 17일 출원된 미국특허출원 제12/971,576호(대리인 파일 번호 SLDMP003, 발명자 Rozbicki, 발명의 명칭 WIRELESS POWERED ELECTROCHROMIC WINDOWS)는 무선 전력 기능의 다양한 실시예를 세부적으로 설명한다.
요망 광학적 전이를 실현하기 위해, 펄스-폭 변조 전력 신호가 발생되어, 전력 사이클의 제 1 부분 동안 양의 성분 VPW1이 예를 들어, 버스 바(244)에 공급되고, 전력 사이클의 제 2 부분 동안 음의 성분 VPW2가 예를 들어, 버스 바(242)에 공급된다. 앞서 설명한 바와 같이, 신호 VPW1 및 VPW2는, 예를 들어, 펄스-폭 변조 전력 신호 VPW1 및 VPW2의 주파수와 관련하여 윈도 컨트롤러(114) 또는 전기변색 장치(220)의 다양한 다른 구성요소의, 또는, PWM(276) 내 직렬 인덕터(312, 314)(도 5A 및 5B 참조)의 인덕턴스의 결과로, 전기변색 장치(220)에 의해 확인되는 바와 같이, 사실상 DC 신호다. 더욱 구체적으로, 도 5C을 이제 참조하면, 인덕터(312, 314)가 제 1 및 제 2 전도층(230, 238)에 각각 인가되는 전압 VTEC 및 VITO 내 최고 주파수 성분을 효과적으로 필터링하도록 인덕턴스가 실현되어, 제 1 및 제 2 듀티 사이클이 일정할 때 버스 바(242, 244) 간에 인가되는 유효 전압 VEFF가 일정하다.
일부 경우에, 펄스-폭 변조 신호의 주파수(또는 역으로 지속시간)에 따라, 결과적으로, 전력 사이클의 총 지속시간 tPWM에 대한 제 1 듀티 사이클의 지속시간의 비에 의해 주어지는 VPW1의 크기의 분율에서 버스 바(244)가 부동할 수 있다. 마찬가지로, 결과적으로, 전력 사이클의 총 지속시간 tPWM에 대한 제 2 듀티 사이클의 지속시간의 비에 의해 주어지는 VPW2의 크기의 분율에서 버스 바(242)가 부동할 수 있다. 이러한 방식으로, 일부 실시예에서, 펄스-폭 변조 신호 성분 VPW1 및VPW2의 크기들 간의 차이는 단자(246,2 48) 간, 그리고 결과적으로, 전기변색 장치(220) 간의, 유효 DC 전압의 두배다. 일부 실시예에서, 이와는 다른 방식으로, 버스 바(244)에 인가되는 VPW1의 분율(제 1 듀티 사이클의 상대적 지속시간에 의해 결정)과, 버스 바(242)에 인가되는 VPW2의 분율(제 2 듀티 사이클의 상대적 지속시간에 의해 결정) 간의 차이가, 전기변색 장치(220)에 인가되는 유효 DC 전압 VEFF이다. 부하 - 전자기 장치(220) - 를 통한 현 IEFF는 부하의 임피던스 또는 (저항기(316)에 의해 표시되는) 유효 저항으로 나눈 유효 전압 VEFF과 대략 동일하다.
일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 듀티 사이클의 상대적 지속시간 - 각각 VPW1 및 VPW2의 지속시간 - 은 VCOMMAND에 기초한다. 일부 실시예에서, 2개의 대향 극성 신호 VPW1 및 VPW2를 발생시키기 위해, PWM(276), 그리고 일반적으로 IGU(102)는 H-브리지 구조(294)에 따라 설계된다. 일부 실시예에서, PWM(276)은 도 5A에 도시되는 바와 같이 공급 전압 VSUPPLY에 의해 전력을 공급받는 4개의 트랜지스터(296, 298, 300, 302)를 이용하여 구성된다. 트랜지스터(296, 298, 300, 302)는 예를 들어, 금속-옥사이드-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있다. 일부 구현예에서, 트랜지스터(296, 300)는 n-형 MOSFET 트랜지스터이고 트랜지스터(298, 302)는 p-형 MOSFET 트랜지스터다. 일부 구현예에서, 제 1 작동 부분 중, 트랜지스터(296)의 게이트는 신호 A를 수신하고, 트랜지스터(302)의 게이트는 상보 신호
Figure pct00001
를 수신하여, 신호 A가 하이일 때
Figure pct00002
가 로우가 되고, 따라서, 트랜지스터(296, 302)가 전도 중일 때 트랜지스터(298, 300)는 전도하지 않는다. 이러한 구조에서, VSUPPLY로부터의 전류는 트랜지스터(296)를 통해, 전자기 장치(220)를 포함한, 부하를 통해, 트랜지스터(302)를 통해, 그리고 궁극적으로 접지까지 전달된다. 이는 이러한 작동 부분 중 전력 신호 펄스 VPW1으로 귀결된다. 마찬가지로, 일부 구현예에서, 제 2 작동 부분 중, 트랜지스터(300)의 게이트는 신호 B를 수신하고, 트랜지스터(298)의 게이트는 신호 B의 상보 신호를 수신하고, 따라서, 트랜지스터(300, 298)가 전도 중일 때 트랜지스터(296, 302)는 전도하지 않는다. 이러한 구조에서, VSUPPLY로부터의 전류는 트랜지스터(300)를 통해, 전자기 장치(220)를 포함한, 부하를 통해, 트랜지스터(298)를 통해, 그리고 궁극적으로 접지까지 전달된다. 이는 이러한 작동 부분 중 전력 신호 펄스 VPW2로 귀결된다.
도 5B는 스위치(304, 306, 308, 310)가 트랜지스터(296, 298, 300, 302)를 나타내는 등가 H-브리지 표현(294)의 도해를 보여준다. VCOMMAND에 기초하여, H-브리지(294)는 제 1 듀티 사이클(VPW1 펄스) 발생을 위해 (실선 화살표로 표시되는) 제 1 상태로부터, 제 2 듀티 사이클 (VPW2 펄스) 발생을 위해 (점선 화살표로 표시되는) 제 2 상태로 동기적으로 전이한다. 예를 들어 제 1 상태에서 스위치(304, 310)는 닫힐 수 있고(가령, 트랜지스터(296, 302)는 전도 중), 스위치(306, 308)는 열릴 수 있다(가령, 트랜지스터(298, 300)는 전도 중이 아님). 마찬가지로, 제 2 상태에서, 스위치(306, 308)는 닫힐 수 있고(가령, 트랜지스터(298, 300)는 전도 중), 스위치(304, 310)는 열릴 수 있다(가령, 트랜지스터(296, 302)는 전도 중이 아님). 앞서 언급한 바와 같이, 일부 실시예에서, 펄스-폭 변조 신호의 제 1 및 제 2 듀티 사이클 VPW1 및 VPW2는 대칭이 아니다 - 즉, 제 1 또는 제 2 듀티 사이클 중 어느 것도 50% 듀티 사이클이 아니다. 예를 들어, 100kHz 신호의 경우에, VPW1은 시간 상수 tPWM의 절반보다 길게(가령, 5마이크로초(㎲) 이상) 펄스화될 수 있고, 이어서, VPW2가 시간 상수 tPWM보다 짧게(가령, 5㎲ 미만) 펄스화될 수 있으며, 등등하여 제 1 듀티 사이클이 50%보다 크고 제 2 듀티 사이클이 50%보다 작게 된다. 그 결과, VPW1 및 VPW2의 크기가 동일하고 일정하게 유지될 때에도, 부하(가령, 전기변색 장치(220))에서의 유효 전압이, 듀티 사이클이 대칭일 때 부하 간에 발생되는 정적 DC 전압(가령, (VPW1-VPW2)/2)으로부터 변경될 수 있다. 따라서, 비대칭이도록 듀티 사이클을 변화시킴으로써, 전기변색 장치(220) 간에 전압 변화(가령, 변화 구간(301, 305, 309, 또는 313))가 인가될 수 있다. 전기변색 장치(220)에 광학적 전이를 야기하는 추가적인 이온 전달을 구동시키는 것이 이러한 DC 전압이다. 추가적으로, 듀티 사이클은 정적 DC 전압이, 예를 들어, 결함에 트래핑된 이온을 보상하기 위해 발전되도록, 또한 변경될 수 있다.
전기변색 장치(220) 간에 DC 전압을 인가하는 이러한 방법 - 펄스-폭 변조 - 은 예를 들어, 단순히 배터리 또는 다른 DC 전압원을 이용하는 장치에 비해, 손상으로부터의 보호도 증가를 제공한다. 배터리와 같은 DC 전압원은 예를 들어, 이온을 트래핑하는 결함 형태로, 전기변색 장치(220)에 영구적인 손상을 가할 수 있는 초기 전류 스파이크를 야기할 수 있다. 더욱이, 명령 신호 VCOMMAND에 기초하여 각각의 듀티 사이클의 펄스 VPW1 및 VPW2의 상대적 지속시간을 조정함으로써, 명령 신호 VCOMMAND는 공급 전압 VSUPPLY의 크기를 변화시키지 않으면서 (변화 구간(301, 305, 309, 313)을 생성하기 위해) 연속적으로 전기변색 장치(220)에서 인가 DC 전압을 변경시키는데 사용될 수 있다.
추가적으로, 일부 실시예에서, 트랜지스터(296, 298, 300, 302)(또는 스위치(304, 306, 308, 310))는 소정의 시기에 모두 절연성이도록(또는 열리도록) 구성될 수 있어서, 전기변색 장치(220)의 소정의 실시예를 인가 전압없이 요망 광학적 상태에 머무르게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 구조는 통상적으로 건물(104)에 대한 주 전력인 VSUPPLY로부터 전력을 끌어오지 않음으로써 에너지를 절감하는데 사용될 수 있다. 이러한 구조에서, 전기변색 장치(220)는 부동 상태로 남을 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 이러한 구조에서, 전기변색 장치(220)는 예를 들어, IGU(102) 상의 또는 내의 광기전 셀로부터와 같이, 요망 광학적 상태를 유지하기 위해 다른 전력원으로부터 전력을 수신할 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예에서, 트랜지스터(296, 298, 300, 302)(또는 스위치(304, 306, 308, 310))는 소정의 시기에 모두 전도성(또는 닫힘)이도록 그리고 접지에 단락되도록 구성될 수 있어서, 전기변색 장치(220)의 방전을 실현시킬 수 있다. 이러한 실시예에서, 적절한 크기의 저항기가 각각의 트랜지스터 또는 스위치와 접지부 사이의 H-브리지 구조(294) 내에 배열될 수 있어서, 전기변색 장치(220)의 방전을 용이하게 하고 더욱 적절하게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 하루 중 시간에 따라 그리고 연 중 소정 시기에 따라, 소정 조건에 따라, 또는 다른 피드백에 응답하여, 또는 수동 입력에 기초하여, 건물(104)의 다양한 측부, 표면, 또는 구역 상의 윈도를 어둡게 하거나 밝게 하도록(즉, 윈도의 %T를 변화시키도록) 프로그래밍된다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러(274)는 겨울철 동안 오전 9시에 1시간 동안 동향 IGU(102)를 어둡게 하도록, 그리고, 동시에 서향 IGU를 밝게 하도록, 프로그래밍된다. 다른 예로서, 마이크로컨트롤러는 광검출기에 의해 외부에서 검출되는 광 세기에 기초하여 IGU(102)를 어둡게하도록 프로그래밍될 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 제 2 광검출기에 의해 내부에서 검출되는 광이 내부 광 세기의 임계치보다 높게 유지되는 한, 또는, 조명 시스템(107) 또는 네트워크 컨트롤러(112)가 윈도 컨트롤러(114)에 틴트 중단을 명하는 입력 명령을 윈도 컨트롤러(114)에 전송할 때까지, IGU(102)를 어둡게 하는 과정을 계속하도록 프로그래밍될 수 있어서, 근로자들을 충분한 주변광 또는 기타 광 하에서 작업을 계속할 수 있게 하면서도 조명 시스템을 낮은 에너지 작동 레벨에 머무르게 할 수 있다. 다른 예로서, 마이크로컨트롤러(274)는 예를 들어, 네트워크 컨트롤러(112)에 의해 명령받는 기준선 %T에 대해 상대적으로, 예를 들어, 자신 사무실 내 사용자로부터의 수동 입력에 기초하여, IGU(102)를 어둡게하도록 프로그래밍될 수 있다.
일부 실시예에서, 주어진 IGU(102)에 대한 구동 또는 장치 파라미터는 IGU(102) 내에, 프레임(218)에, 또는, 프레임 또는 IGU에 유선 연결된 내부 또는 외부 전기 연결 조립체에 저장된다. 특정 실시예에서, IGU(102)에 대한 구동 및 장치 파라미터가 비휘발성 메모리 장치(292) 내에 저장되며, 이러한 비휘발성 메모리 장치는 윈도 컨트롤러(114) 또는 플러그-인 구성요소(250) 내에 포함될 수도 있고 외부에 위치할 수도 있으며, 그러나 특정 실시예에서는 IGU(102) 내에 위치한다. 일부 실시예에서, IGU(102)에 플러그-인 구성요소(250)를 삽입 및 연결하면, 또는, 윈도 컨트롤러(114)에 전력을 공급하거나 활성화시키면, 메모리 장치(292)는 마이크로컨트롤러(274)에 의한 신속 액세스를 위해 마이크로컨트롤러(274) 내의 고속 동적 메모리(가령, 랜덤 액세스 메모리(RAM), DRAM, NVRAM, 또는 기타 플래시 메모리) 위치로 장치 또는 장치 파라미터를 전달 또는 로딩시킨다. 일부 실시예에서, 윈도 컨트롤러(114)는 메모리 장치(292)에 대해 주기적으로 폴링을 실시할 수 있고, 윈도 컨트롤러(114)가 메모리 장치(292)를 검출할 때, 구동 파라미터를 RAM 또는 마이크로컨트롤러(274) 내 기타 고속 메모리 위치에 전달할 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리 장치(292)는 I-와이어 장치 통신 버스 시스템 프로토콜에 따라 설계된 칩(가령, 저장 기능에 추가하여 처리 또는 로직 기능을 가진 컴퓨터 칩)일 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리 장치(292)는 또한 프로그래머블 메모리일 수 있는 고상 시리얼 메모리(EEPROM(E2PROM), I2C, 또는 SPI)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 구동 파라미터는 하나 이상의 전압 프로파일, 전류 알고리즘, 또는 제 1 광학 상태로부터 제 2 광학 상태로 전기변색 장치(220)를 전이시키기 위한 전압 및 전류 작동 명령어와 연계하여 마이크로컨트롤러(274)에 의해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 구동 파라미터를 이용하여 전압 프로파일(가령, 전압 프로파일(300)의 일부분)을 연산 또는 선택하고, 전압 프로파일을 이용하여, 연산 또는 선택된 전압 프로파일을 실현하도록 관련 명령 전압 VCOMMAND를 발생시킨다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 전압 프로파일은, 다른 파라미터들 중에서도, 예를 들어, 외부 현 온도, 내부 현 온도, 제 1 또는 현 광학 상태의 %T, 제 2 또는 요망 광학 상태의 %T, 또는 요망 전이 또는 변화(가령, 상승(301, 또는 309)) 속도, 그리고 다양한 초기 구동 전압, 지속 전압을 포함한 복수의 구동 파라미터들 중 하나 이상에 기초하여 (마이크로컨트롤러(274) 내에 또는 다른 적절한 액세스가능 메모리 위치에 저장된 또는 로딩된) 다수의 기졀정 프로파일로부터 선택될 수 있다. %T 및 변화 속도와 같은 일부 구동 파라미터는 예를 들어, 전기변색 판(216)이 겪는 사이클의 수, 연령, 두께, 형상, 크기를 포함한, 다수의 장치 파라미터들에 이론적으로 또는 실험적으로 기초하여, 장치의 제조 이전에 발생될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 전압 프로파일은 마찬가지로, 구동 및 장치 파라미터에 기초하여 장치의 제조 이전에 이론적으로 또는 실험적으로 결정될 수 있다.
일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 선택된 전압 프로파일 및 구동 파라미터에 기초하여 IGU(102)의 작동 중 VCOMMAND 값을 선택한다. 일부 다른 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 선택된 전압 프로파일 및 구동 파라미터에 기초하여 앞서 연산 및 저장된 개별 VCOMMAND 값을 선택한다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 일부 경우에 VCOMMAND는 예를 들어, 온도 센서 또는 광검출기로부터의 입력, 전기변색 장치(220) 또는 PWM(276)으로부터의 전압 피드백, 또는 전기변색 장치(220) 또는 PWM(276)으로부터의 전류 피드백에 기초하여, 신호 VCON, VFB, 또는 IFB와 같은 하나 이상의 다른 입력 또는 피드백 신호에 따라 추가적으로 수정될 수 있다. 예를 들어, 외부 환경이 점점 밝아질 경우, 마이크로컨트롤러(274)는 전기변색 장치(220)를 어둡게하도록 프로그래밍될 수 있으나, 전기변색 장치(220)가 어두워짐에 따라, 장치의 온도가 포톤 흡수 증가의 결과 크게 상승할 수 있고, 전기변색 장치(220)의 틴트가 장치 온도에 의존하기 때문에, 예를 들어, VCON, VFB 또는 IFB와 같은 신호에 응답하여 VCOMMAND를 수정함으로써, 틴트가, 보상되지는 않더라도, 변화할 수 있다. 더욱이, 일부 경우에, 마이크로컨트롤러(274) 또는 메모리 장치(292)에 저장되는 전압 프로파일 자체가 예를 들어, 네트워크 컨트롤러(112)로부터 수신되는 신호에 기초하여 일시적으로(가령, RAM에) 또는 영구적으로/영속적으로(가령, 메모리 장치(292)에) 수정될 수 있다.
일부 실시예에서, 주어진 IGU(102) 내에 저장된 구동 및 장치 파라미터는, 주기적으로, 또는, 소정의 조건에 응답하여, 또는, 다른 적절한 시기에, 예를 들어, CAN 통신 버스(262)를 통해, 네트워크 컨트롤러(112)에 전송될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에서, 구동 파라미터, 전압 프로파일, 전류 알고리즘, 위치 또는 구역 멤버십 파라미터(가령, 건물(104)의 어느 위치 또는 어느 구역에 IGU(102) 및 컨트롤러(114)가 위치하는지), 디지털 출력 상태, 그리고 일반적으로 다양한 디지털 제어(틴트, 표백, 오토, 리부트, 등)가 네트워크 컨트롤러(112)로부터 윈도 컨트롤러(114) 및 마이크로컨트롤러(274) 그리고 메모리 장치(292)에 저장 및 차후 이용을 위해 전송될 수 있다. 네트워크 컨트롤러(112)는 IGU(102) 또는 건물(104)의 위치(가령, 위도, 경도, 또는 지역 파라미터), 하루 중의 시간, 또는 일년 중의 시간에 관한 정보를 마이크로컨트롤러(274) 또는 메모리 장치(292)에 전송하도록 또한 구성될 수 있다. 추가적으로, 구동 또는 장치 파라미터는 윈도 컨트롤러(114)에 의해 전기변색 장치(220)에 안전하게 공급될 수 있는 최대 전압 또는 전류 레벨을 명시하는 정보를 지닐 수 있다. 일부 실시예에서, 네트워크 컨트롤러(112)는 (가령, 메모리 장치(292)로부터 마이크로컨트롤러(274)에 그리고 네트워크 컨트롤러(112)에 전송되는) 장치 또는 구동 특성에 기초하여 IGU(102)에 출력될 것으로 예상되는 전류에, 특정 IGU(102) 및 전기변색 장치(220)에 출력되는 실제 전류를, 비교하도록, 또는, 그렇지 않을 경우 이들이 다르거나, 임계 수용 범위를 넘어 달라, 그 후 경보를 신호하고, IGU(102)에 대한 전력을 차단하며, 또는 예를 들어, 전기변색 장치(220)의 손상 방지를 위해 소정의 다른 액션을 취함을 결정하도록, 프로그래밍 또는 구성될 수 있다. 더욱이, 메모리 장치(292)는 전기변색 장치(220)에 대한 사이클링 또는 다른 성능 데이터를 또한 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 구동 파라미터는 n-차원 데이터 어레이, 구조, 또는 매트릭스로 조직된다. 도 6은 전기변색 장치(220)를 구동하기 위한 구동 파라미터의 일례의 3차원 데이터 구조(600)를 보여준다. 데이터 구조(600)는 요소(624)들의 3x4x4 매트릭스다. 전압 프로파일이 각각의 요소(624)와 연계된다. 예를 들어, 매트릭스 요소(0, 3, 3)는 전압 프로파일(626)과 연계되고, 매트릭스 요소(1, 0, 1)는 전압 프로파일(628)과 연계된다. 예시되는 예에서, 각각의 매트릭스 요소(624)는 요소(624)를, 따라서, 대응하는 전압 프로파일을, 규정하는 3개의 구동 파라미터에 대해 명시된다. 예를 들어, 각각의 매트릭스 요소(624)는 주어진 온도 범위 값(가령, <섭씨 0도, 섭씨 0-50도, 또는 > 섭씨 50도), 현 % T 값(가령, 5 %, 20 %, 40 %, 또는 70 %), 및 목표 % T 값 (가령, 5 %, 20 %, 40 %, 또는 70 %)에 대해 명시된다.
일부 실시예에서, 각각의 전압 프로파일은 하나 이상의 구체적 파라미터(가령, 변화 속도, 목표 전압, 및 인가 전압 지속시간) 또는 하나 이상의 구체적 파라미터들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 각각의 전압 프로파일은 현 온도에서의 현 %T로부터 동일 또는 다른 온도에서의 목표 %T까지 요망되는 광학적 전이를 수행하기 위한 하나 이상의 프로파일 부분 또는 구역(가령, S1, S2, S3, S4) 각각에 대해 하나 이상의 구체적 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전압 프로파일(626)은 섭씨 0도보다 낮은 온도에서 70%T로부터 5%T까지 전기변색 윈도를 전이시키기 위한 파라미터를 지닌다. 이러한 전이를 완성시키기 위해, 전압 프로파일(626)은 초기 변화 구간 S1(가령, 지정 지속시간 동안 또는 지정 목표 전압 값까지 속도 - mV/s), 제 1 지속 구간 S2(가령, 지정 지속시간 동안 V로 지정됨), 제 2 변화 구간 S3(가령, 지정 지속시간 동안 또는 지정 목표 전압 값까지 속도 - mV/s), 그리고 제 4 지속 구간 S4(가령, 목표 %T 유지를 위한 지정 지속 전압)를 제공한다. 마찬가지로, 전압 프로파일(628)은 해당 요소와 연관된 다른 구동 파라미터에 기초하여 다른 초기 변화 구간 S1(가령, 플래터 전압 변화), 다른 지속 구간 S2(가령, 이러한 지속 전압에서 지속이 더 김), 다른 제 2 변화 구간 S3(가령, 더 짧고 더 가파른 변화), 및 다른 제 4 지속 구간 S4(가령, 목표 %T 유지를 위한 지속 전압)을 제공할 수 있다(본 예에서 섭씨 0도와 50도 사이의 온도에서 20%T로부터 70%T까지 전이).
n-차원 데이터 매트릭스 내 각각의 전압 프로파일은 일부 구현예에서 고유할 수 있다. 예를 들어, 동일한 온도에서도, 70%T로부터 5%T까지 전이가 5%T로부터 70%T로 전이에 사용되는 전압 프로파일의 단순한 역전만으로 실현될 수 없는 경우가 종종 있기 때문에, 다른 전압 프로파일이 요구되거나 적어도 바람직할 수 있다. 다른 방식으로 하자면, 장치 구조 및 물질을 이용할 때, 표백(bleaching)은 단순히 유색화의 역전이 아니다 - 장치는 전기 변색 물질로/로부터 이온 인터칼레이션 및 디인터칼레이션을 위한 구동력의 차이로 인해 각각의 전이에 대해 다르게 거동하는 경우가 종종 있다.
다른 실시예에서, 데이터 구조는 매트릭스(600)보다 성기거나 조밀한 다른 개수의 차원 n을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 더 많은 구동 파라미터들이 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 288개의 구동 파라미터가 사용되어, 3개의 온도 범위 값, 4개의 현 %T 값, 4개의 목표 %T 값을 포함하여, 36개의 매트릭스 요소 및 72개의 대응 전압 프로파일을 가진 3차원 매트릭스가 도출되며, 각각은 하나 이상의 프로파일 부분 또는 구역(가령, S1, S2, S3,...) 각각에 대해 하나 이상의 구체적 파라미터(가령, 변화 속도, 목표 전압, 및 인가 전압 지속시간, 또는 하나 이상의 구체적 파라미터들의 조합)을 가진다. 다른 실시예에서, 다른 적절한 수정사항들 중에서도, 온도 빈의 수 또는 값들의 범위가 증가 또는 감소할 수 있고(가령, 5 또는 그 이상의 온도 범위 값), 가능한 현 %T 값의 수가 증가 또는 감소할 수 있으며(가령, 5 % T, 15 % T, 25 % T, 35 % T, 45 % T, 55 % T, 65 % T, 및 75 % T), 가능한 목표 % T 값들의 수가 증가 또는 감소할 수 있다(가령, 가능한 현 % T 상태들과 맞추기 위함). 추가적으로, 매트릭스의 각각의 요소와 연관된 전압 프로파일은 연관된 파라미터를 가진 4개보다 많은 프로파일 부분 또는 구역(가령, S1-S8)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 8개의 구역이 각각의 전압 프로파일에 대해 지정될 수 있고, 12개의 전압 프로파일이 현 주변 온도 범위에 대해 지정될 수 있으며, 3세트 12개의 프로파일이 명시된 3개의 온도 범위에 대해 지정될 수 있다. 이는 조합되어 전압 프로파일 단독에 대해 288개의 파라미터를 도출한다. 추가적인 정보는 메모리 장치(292) 내에 또한 저장될 수 있다.
추가적으로, 단일 윈도 컨트롤러(114)가 2개 이상의 IGU(102)를 제어 및 구동하는 일부 실시예에서, 각각의 IGU(102)는 자체 메모리 장치(292)를 여전히 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 메모리 장치(292)는 구동 파라미터를 단일 윈도 컨트롤러(114)에 전송하고, 윈도 컨트롤러(114), 특히 마이크로컨트롤러(274)는 손상 방지를 위한 안정성 추가 수단으로, VCOMMAND 연산을 위해 최소 크기의(따라서 최저 전력 요건의) IGU를 위한 구동 파라미터를 이용한다. 예를 들어, 윈도 컨트롤러(114)는 IGU 크기(가령, 길이, 폭, 두께, 표면적, 등) 식별을 위한 로직을 포함할 수 있고, 또는 IGU(102)가 메모리 내에 크기 정보를 저장할 수 있고, 이 정보가 차후에 컨트롤러(114), 예를 들어, 마이크로컨트롤러(274)에 의해 판독될 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러는 2개의 연결된 IGU(102)에 대한 구동 파라미터를 비교할 수 있고, 비교된 구동 파라미터에 기초하여 양립불가능한 IGU가 연결되었음을 결정할 수 있으며, BMS(110) 또는 네트워크 컨트롤러(112)에 경보를 보낼 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러(274)는 병렬 연결 IGU(102)의 구동 파라미터들을 이용하여, IGUDML 추가 손상 방지를 위해 집합 그룹에 대한 안전 최대 전류 구동을 결정할 수 있다.
추가적으로, 일부 실시예에서, 각각의 윈도 컨트롤러(114)는 예를 들어, 버스 바(242 또는 244)에서의, 또는 PWM(276)과 버스 바(242, 244) 사이의 다른 전송 라인을 따라 전압 강화와 같이, 전송 손실을 보상하도록 또한 구성될 수 있다. 예를 들어, PWM(276)(또는 윈도 컨트롤러(114) 또는 IGU(102)의 일부 다른 구성요소)이 전류 피드백(가령, IFB)을 제공하도록 구성될 수 있기 때문에, 마이크로컨트롤러(또는 윈도 컨트롤러(114)의 일부 다른 로직 구성요소)가 전송 손실에 의해 야기되는 전압 강하를 연산하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 저항기 RT는 전송 라인 저항을 모델링하고, 도 4의 저항기 RS는 직렬 저항을 모델링한다. RT 및 RS는 전송 라인 또는 다른 시스템 구성요소에 내재적인 것이다. 전류가 윈도 컨트롤러(114)로부터 공급됨에 따라, 전류는 루프를 닫는 윈도 컨트롤러(114)로 복귀 전에 RT를, IGU(102)를, 그리고 RS를 통과한다. RT, IGU(102), 및 RS를 통과한 전류는, PWM(276)의 고정 전류 출력(가령, 1 암페아)를 세팅하기 위해 IFB를 이용함으로써, 알려져 있기 때문에, 그리고, 차동 증폭기(422)를 이용하여 RS 간의 전압 강하를 실질적으로 측정할 수 있기 때문에, RS 및 RT의 값이 연산될 수 있다. 모든 의도 및 용도로, RT는 RS에 의해 근사될 수 있다. 이제, 장치(220)의 정상 작동 중, IGU(102)를 통한 전류 수요가 일정하지 않기 때문에, 조합 Rs + Rt의 유효 저항은 윈도 컨트롤러(114)로부터 전압 출력을 동적으로 조정할 수 있게 하고, 따라서, IGU(102)의 단자에서의 발전 전압 VACTUAL이 VACTUAL = VTARGET + IACTUAL*(RS+RT) 또는 VACTUAL = VTARGET + 2V(RS) 로 연산될 수 있고, 여기서 V(RS)는 RS에서의 전압 강하다.
하나 이상의 형태에서, 설명되는 기능들 중 하나 이상은 본 명세서에서 개시되는 구조 및 그 구조적 등가물을 포함하는, 하드웨어, 디지털 전자 회로, 아날로그 전자 회로, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어로, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 대상의 소정의 실시예는, 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해 그리고 데이터 프로세싱 장치의 작동을 제어하기 위해, 컴퓨터 저장 매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령어의 하나 이상의 모듈인 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로 또한 구현될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예에 대한 다양한 수정예들이 당 업자에게 명백할 것이고, 여기서 규정되는 일반 원리는 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않으면서 다른 구현예에 적용될 수 있다. 따라서, 청구범위는 여기서 도시되는 구현예에 제한되는 것이 아니며, 여기서 개시되는 본 개시문, 원리 및 신규한 특징과 일관된 특징을 갖는 가장 넓은 범위에 따라야 한다. 추가적으로, 당 분야의 통상의 지식을 가진 자는 "상측" 및 "하측"이라는 용어가 도면 설명의 편의성을 위해 가끔 사용되고 적절히 배향된 페이지 상에서 도면의 배향에 대응하는 상대적 위치를 표시하며, 구현되는 바와 같이 장치의 적정 배향을 반영하지 않을 수 있다. 추가적으로, 여기서 사용되는 바와 같이 "또는"은 "및"과 "또는"을 의미할 수 있고, 즉, 명시적으로 언급하거나 은연 중에 제시되지 않는 한, "또는"이 "그리고"를 반드시 배제하는 것이 아니다.
개별적인 실시예들의 범주에서 본 명세서에서 설명되는 소정의 특징들은 단일 구현예에서 조합하여 또한 구현될 수 있다. 역으로, 단일 구현예의 범주에서 설명되는 다양한 특징들은 복수의 구현예에서 개별적으로 또는 임의의 적절한 서브조합으로 또한 구현될 수 있다. 더욱이, 특징들이 소정의 조합으로 작용하는 것으로 그리고 이와 같이 초기에 청구되는 것으로 앞서 설명되지만, 청구되는 조합으로부터 하나 이상의 특징이 일부 경우에는 이러한 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구되는 조합이 서브조합 또는 서브조합의 변형예를 지향할 수 있다.
마찬가지로, 작동들이 도면에서 특정 순서로 묘사되지만, 이는 작동들이 도시되는 특정 순서 또는 순차적 순으로 수행되어야 함을 의미하는 것이 아니며, 예시되는 모든 작동들이 요망 결과를 실현하도록 수행되어야 함을 의미하는 것이 아니다. 더욱이, 도면은 순서도 형태로 하나 이상의 예시적 프로세스들을 도식적으로 묘사할 수 있다. 그러나, 묘사되지 않은 다른 작동들도 도식적으로 예시되는 예시적 프로세스에 포함될 수 있다. 예를 들어, 예시되는 작동 중 임의의 작동 이전에, 중에, 또는 이후에, 또는 사이에, 하나 이상의 추가적인 작동이 수행될 수 있다. 소정의 상황에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 더욱이, 앞서 설명된 구현예에서 다양한 시스템 구성요소의 분리는 모든 구현예에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 간주되어서는 안되며, 설명되는 프로그램 구성요소 및 시스템들이 단일 소프트웨어 품목으로 함께 통합되거나 복수 소프트웨어 품목으로 패키징될 수 있다. 추가적으로, 다른 구현예들은 다음의 청구범위의 범위 내에 있다. 일부 경우에, 청구항에 언급되는 작용들은 서로 다른 순서로 수행될 수 있고, 여전히 요망 결과를 얻을 수 있다.

Claims (96)

  1. 윈도 컨트롤러에 있어서,
    명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 명령-전압 제너레이터와,
    상기 명령 전압 신호에 기초하여 펄스-폭 변조 신호를 발생시키도록 구성되는 펄스-폭 변조 신호 제너레이터 - 상기 펄스-폭 변조 신호는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 구동하도록 구성됨 - 를 포함하고,
    상기 펄스-폭 변조 신호는 제 1 듀티 사이클을 가진 제 1 전력 구성요소와, 제 2 듀티 사이클을 가진 제 2 전력 구성요소를 포함하며,
    상기 제 1 전력 구성요소는 상기 제 1 듀티 사이클의 각각의 액티브 부분 중 제 1 펄스를 운반하도록 구성되고,
    상기 제 2 전력 구성요소는 상기 제 2 듀티 사이클의 각각의 액티브 부분 중 제 2 펄스를 운반하도록 구성되며,
    작동 중, 상기 제 1 펄스는 상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 1 전도성 전극층에 인가되고, 상기 제 2 펄스는 상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 2 전도성 전극층에 인가되며, 상기 제 1 및 제 2 듀티 사이클의 액티브 부분의 상대적 지속시간과, 상기 제 1 및 제 2 펄스의 상대적 지속시간은, 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압을 변화시키도록 조정되는
    윈도 컨트롤러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실질적으로 투명한 기판은 IGU 내에 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 상기 IGU의 시일 내에 적어도 부분적으로 위치하는
    윈도 컨트롤러.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학적-스위칭가능 장치는 상기 IGU의 내부 볼륨에 인접한 위치에서, 상기 실질적으로 투명한 기판의 표면 상에 형성되는 전기변색 장치인
    윈도 컨트롤러.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기변색 장치는 전적으로 무기질 고상 물질로 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 듀티 사이클은 제 1 시간 주기 및 제 1 전압 크기를 갖고,
    상기 제 2 듀티 사이클은 제 2 시간 주기 및 제 2 전압 크기를 가지며,
    상기 제 1 시간 주기는 상기 제 2 시간 주기와 같고,
    상기 제 1 전압 크기는 상기 제 2 전압 크기와 같은
    윈도 컨트롤러.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학적-스위칭가능 장치에 상기 제 1 및 제 2 전력 구성요소를 연결하는 제 1 및 제 2 인덕터를 더 포함하며,
    인가되는 제 1 및 제 2 전력 구성요소로부터 나타나는 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 전압은 사실상 DC 전압인
    윈도 컨트롤러.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 듀티 사이클의 액티브 부분은 상기 제 1 시간 주기의 제 1 분율을 포함하고,
    상기 제 2 듀티 사이클의 액티브 부분은 상기 제 2 시간 주기의 제 2 분율을 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 1 전도층에 인가되는 전압의 크기는 상기 제 1 전압 크기 및 상기 제 1 분율의 곱에 실질적으로 비례하고,
    상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 2 전도층에 인가되는 전압의 크기는 상기 제 2 전압 크기 및 상기 제 2 분율의 곱에 실질적으로 비례하며,
    상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압은 상기 제 1 전도층에 인가되는 전압의 크기와 상기 제 2 전도층에 인가되는 전압의 크기 간의 차이와 실질적으로 동일한
    윈도 컨트롤러.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 명령-전압 제너레이터는 상기 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 마이크로컨트롤러를 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압을 기초로 하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 발생시키는
    윈도 컨트롤러.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치를 통해 전송되는 검출 전류를 기초로하는 전류 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 발생시키는
    윈도 컨트롤러.
  13. 제 10 항에 있어서,
    하나 이상의 구동 파라미터를 저장하도록 구성되는 메모리 장치를 더 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 구동 파라미터는 현 외부 온도, 현 내부 온도, 전기변색 장치의 현 투과율 값, 전기변색 장치의 목표 투과율 값, 및 전이 속도 중 하나 이상을 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 하나 이상의 다른 입력, 피드백, 또는 제어 신호에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 또한 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압의 실제 검출 레벨을 기초로 하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하는
    윈도 컨트롤러.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치를 통해 전송되는 검출 전류를 기초로 하는 전류 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하는
    윈도 컨트롤러.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 통신 인터페이스를 더 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 네트워크 컨트롤러와 통신하도록 구성되고,
    상기 네트워크 컨트롤러는 복수의 윈도 컨트롤러와 통신하도록 그리고 상기 복수의 윈도 컨트롤러를 제어하도록 구성되며,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 네트워크 컨트롤러로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러 또는 네트워크 컨트롤러는 건물 관리 시스템과 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 건물 관리 시스템으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러 또는 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 보안 시스템 중 적어도 하나와 통신하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 광검출기와 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 광검출기로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 온도 센서와 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 온도 센서로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러 또는 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 수동 사용자-입력 장치와 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 수동 사용자-입력 장치 중 하나 이상으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  25. 시스템에 있어서,
    복수의 윈도 - 각각의 윈도는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 포함함 - 와,
    복수의 윈도 컨트롤러와,
    상기 복수의 윈도 컨트롤러를 제어하도록 구성되는 네트워크 컨트롤러를 포함하며,
    각각의 윈도 컨트롤러는,
    명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 명령-전압 제너레이터와,
    상기 명령 전압 신호에 기초하여 펄스-폭 변조 신호를 발생시키도록 구성되는 펄스-폭 변조 신호 제너레이터 - 상기 명령 전압 신호는 상기 네트워크 컨트롤러로부터 수신되는 입력에 소정의 시기에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 펄스-폭 변조 신호는 상기 광학적-스위칭가능 장치 중 각자 하나 이상을 구동하도록 구성됨 - 와,
    상기 윈도 컨트롤러로 하여금 상기 네트워크 컨트롤러와 통신할 수 있게 하는 하나 이상의 통신 인터페이스를 포함하고,
    상기 펄스-폭 변조 신호는 제 1 듀티 사이클을 가진 제 1 전력 구성요소와, 제 2 듀티 사이클을 가진 제 2 전력 구성요소를 포함하며,
    상기 제 1 전력 구성요소는 상기 제 1 듀티 사이클의 각각의 액티브 부분 중 제 1 펄스를 운반하도록 구성되고,
    상기 제 2 전력 구성요소는 상기 제 2 듀티 사이클의 각각의 액티브 부분 중 제 2 펄스를 운반하도록 구성되며,
    작동 중, 상기 제 1 펄스는 상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 1 전도성 전극층에 인가되고, 상기 제 2 펄스는 상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 2 전도성 전극층에 인가되며, 상기 제 1 및 제 2 듀티 사이클의 액티브 부분의 상대적 지속시간과, 상기 제 1 및 제 2 펄스의 상대적 지속시간은, 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압을 변화시키도록 조정되는
    시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    각각의 실질적으로 투명한 기판은 IGU 내에 구성되는
    시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러 중 하나 이상은 각자의 IGU의 시일 내에 적어도 부분적으로 위치하는
    시스템.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 광학적-스위칭가능 장치는 상기 IGU의 내부 볼륨에 인접한 위치에서, 상기 실질적으로 투명한 기판의 표면 상에 형성되는 전기변색 장치인
    시스템.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 듀티 사이클은 제 1 시간 주기 및 제 1 전압 크기를 갖고,
    상기 제 2 듀티 사이클은 제 2 시간 주기 및 제 2 전압 크기를 가지며,
    상기 제 1 시간 주기는 상기 제 2 시간 주기와 같고,
    상기 제 1 전압 크기는 상기 제 2 전압 크기와 같은
    시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 광학적-스위칭가능 장치에 상기 제 1 및 제 2 전력 구성요소를 연결하는 제 1 및 제 2 인덕터를 더 포함하며,
    인가되는 제 1 및 제 2 전력 구성요소로부터 나타나는 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 전압은 사실상 DC 전압인
    시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 듀티 사이클의 액티브 부분은 상기 제 1 시간 주기의 제 1 분율을 포함하고,
    상기 제 2 듀티 사이클의 액티브 부분은 상기 제 2 시간 주기의 제 2 분율을 포함하는
    시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 1 전도층에 인가되는 전압의 크기는 상기 제 1 전압 크기 및 상기 제 1 분율의 곱에 실질적으로 비례하고,
    상기 광학적-스위칭가능 장치의 제 2 전도층에 인가되는 전압의 크기는 상기 제 2 전압 크기 및 상기 제 2 분율의 곱에 실질적으로 비례하며,
    상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압은 상기 제 1 전도층에 인가되는 전압의 크기와 상기 제 2 전도층에 인가되는 전압의 크기 간의 차이와 실질적으로 동일한
    시스템.
  33. 제 25 항에 있어서,
    각각의 윈도 컨트롤러의 상기 명령-전압 제너레이터는 상기 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 마이크로컨트롤러를 포함하는
    시스템.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 각자의 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압을 기초로 하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 각자의 명령 전압 신호를 발생시키는
    시스템.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 각자의 광학적-스위칭가능 장치를 통해 전송되는 검출 전류를 기초로하는 전류 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 각자의 명령 전압 신호를 발생시키는
    시스템.
  36. 제 33 항에 있어서,
    각각의 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 구동 파라미터를 저장하도록 구성되는 메모리 장치를 더 포함하는
    시스템.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 구동 파라미터는 현 외부 온도, 현 내부 온도, 전기변색 장치의 현 투과율 값, 전기변색 장치의 목표 투과율 값, 및 전이 속도 중 하나 이상을 포함하는
    시스템.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 각자의 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압의 실제 검출 레벨을 기초로 하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하는
    시스템.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 각자의 광학적-스위칭가능 장치를 통해 전송되는 검출 전류를 기초로 하는 전류 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하는
    시스템.
  40. 제 33 항에 있어서,
    상기 네트워크 컨트롤러는 건물 관리 시스템과 통신하도록 구성되고,
    각각의 윈도 컨트롤러의 상기 마이크로컨트롤러는 상기 건물 관리 시스템으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    시스템.
  41. 제 33 항에 있어서,
    상기 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 보안 시스템 중 적어도 하나와 통신하도록 구성되고,
    각각의 윈도 컨트롤러의 마이크로컨트롤러는 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 보안 시스템 중 적어도 하나로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는,
    시스템.
  42. 제 33 항에 있어서,
    각각의 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 광검출기와 통신하도록 구성되고,
    각자의 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 광검출기로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    시스템.
  43. 제 33 항에 있어서,
    각각의 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 온도 센서와 통신하도록 구성되고,
    각자의 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 온도 센서로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    시스템.
  44. 제 33 항에 있어서,
    상기 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 수동 사용자-입력 장치와 통신하도록 구성되고,
    각각의 윈도 컨트롤러의 마이크로컨트롤러는 상기 수동 사용자-입력 장치 중 하나 이상으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    시스템.
  45. 윈도 컨트롤러에 있어서,
    명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 명령-전압 제너레이터와,
    상기 명령 전압 신호에 기초하여 전력 신호를 발생시키도록 구성되는 전력-신호 제너레이터 - 상기 전력 신호는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 구동시키는데 사용되고, 상기 전력-신호 제너레이터는 하나 이상의 전력 프로파일부를 포함하는 전력 프로파일을 가진 전력 신호를 발생시키도록 구성되며, 각각의 전력 프로파일부는 하나 이상의 전압 또는 전류 특성을 가짐 - 를 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 실질적으로 투명한 기판은 IGU 내에 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 상기 IGU의 시일 내에 적어도 부분적으로 위치하는
    윈도 컨트롤러.
  48. 제 46 항에 있어서,
    상기 광학적-스위칭가능 장치는 상기 IGU의 내부 볼륨에 인접한 위치에서, 상기 실질적으로 투명한 기판의 표면 상에 형성되는 전기변색 장치인
    윈도 컨트롤러.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 전기변색 장치는 전적으로 무기질 고상 물질로 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  50. 제 45 항에 있어서,
    상기 명령-전압 제너레이터는 상기 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 마이크로컨트롤러를 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압을 기초로 하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 발생시키는
    윈도 컨트롤러.
  52. 제 50 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치를 통해 전송되는 검출 전류를 기초로하는 전류 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 발생시키는
    윈도 컨트롤러.
  53. 제 50 항에 있어서,
    하나 이상의 구동 파라미터를 저장하도록 구성되는 메모리 장치를 더 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 실질적으로 투명한 기판은 IGU 내에 구성되고,
    상기 윈도 컨트롤러는 상기 IGU의 시일 또는 볼륨 내에 적어도 부분적으로 위치하며,
    상기 구동 파라미터는 장치의 정상 작동 전 또는 중에 상기 마이크로컨트롤러 내로 로딩되는
    윈도 컨트롤러.
  55. 제 53 항에 있어서,
    상기 구동 파라미터는 현 외부 온도, 현 내부 온도, 전기변색 장치의 현 투과율 값, 전기변색 장치의 목표 투과율 값, 또는 전이 속도 중 하나 이상을 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  56. 제 53 항에 있어서,
    상기 구동 파라미터는 하나 이상의 장치 파라미터에 기초하여 이론적으로 또는 실험적으로 연산되는
    윈도 컨트롤러.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 장치 파라미터는 두께, 길이, 폭, 표면적, 형상, 연령, 및 사이클 수 중 하나 이상을 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  58. 제 53 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 구동 파라미터에 기초하여 전력 프로파일을 결정하는
    윈도 컨트롤러.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는,
    구동 파라미터 값들의 n-차원 매트릭스에 대해 구동 파라미터를 비교하도록 구성되고, n은 가능한 구동 파라미터들의 수를 나타내며, 각각의 매트릭스 요소는 전력 프로파일에 대응하고,
    상기 구동 파라미터에 대응하는 매트릭스 요소에 대응하는 전력 프로파일을 선택하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  60. 제 59 항에 있어서,
    각각의 매트릭스 요소의 전력 프로파일은 각각의 구성요소 전력 프로파일부에 대해 하나 이상의 전압 또는 전류 특성을 명시하는
    윈도 컨트롤러.
  61. 제 60 항에 있어서,
    각각의 구성요소 전력 프로파일부에 대한 전압 또는 전류 특성은, 전압 변화 속도, 목표 전압, 지속 전압, 및 전력 프로파일부의 지속시간 중 하나 이상을 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 전력 프로파일부에 대한 전압 또는 전류 특성에 기초하여 상기 전력 프로파일부에 대한 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 하나 이상의 다른 입력, 피드백, 또는 제어 신호에 기초하여 상기 전력 프로파일부에 대해 발생된 명령 전압 신호를 수정하도록 또한 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압의 실제 검출 레벨을 기초로하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하는
    윈도 컨트롤러.
  65. 제 63 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 광학적-스위칭가능 장치를 통해 전송되는 검출 전류를 기초로 하는 전류 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하는
    윈도 컨트롤러.
  66. 제 63 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 통신 인터페이스를 더 포함하는
    윈도 컨트롤러.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 네트워크 컨트롤러와 통신하도록 구성되고,
    상기 네트워크 컨트롤러는 복수의 윈도 컨트롤러와 통신하도록 그리고 상기 복수의 윈도 컨트롤러를 제어하도록 구성되며,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 네트워크 컨트롤러로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  68. 제 67 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러 또는 네트워크 컨트롤러는 건물 관리 시스템과 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 건물 관리 시스템으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  69. 제 66 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러 또는 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 보안 시스템 중 적어도 하나와 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 또는 보안 시스템으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  70. 제 66 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 광검출기와 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 광검출기로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  71. 제 66 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 온도 센서와 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 온도 센서로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  72. 제 67 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러 또는 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 수동 사용자-입력 장치와 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 수동 사용자-입력 장치 중 하나 이상으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    윈도 컨트롤러.
  73. 시스템에 있어서,
    복수의 윈도 - 각각의 윈도는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 포함함 - 와,
    복수의 윈도 컨트롤러와,
    상기 복수의 윈도 컨트롤러를 제어하도록 구성되는 네트워크 컨트롤러를 포함하며,
    각각의 윈도 컨트롤러는,
    명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 명령-전압 제너레이터와,
    상기 명령 전압 신호에 기초하여 전력 신호를 발생시키도록 구성되는 전력-신호 제너레이터 - 상기 명령 전압 신호는 상기 네트워크 컨트롤러로부터 수신되는 입력에 적어도 부분적으로 소정 시기에 기초하고, 상기 전력 신호는 실질적으로 투명한 기판 상에 광학적-스위칭가능 장치를 구동시키는데 사용되며, 상기 전력 신호는 상기 광학적-스위칭가능 장치 중 각자 하나 이상을 구동하도록 구성되고, 각각의 전력 신호는 하나 이상의 전력 프로파일부를 포함하는 전력 프로파일을 가지며, 각각의 전력 프로파일부는 하나 이상의 전압 또는 전류 특성을 가짐 - 를 포함하는
    시스템.
  74. 제 73 항에 있어서,
    각각의 실질적으로 투명한 기판은 IGU 내에 구성되는
    시스템.
  75. 제 74 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러 중 하나 이상은 각자의 IGU의 시일 내에 적어도 부분적으로 위치하는
    시스템.
  76. 제 74 항에 있어서,
    상기 광학적-스위칭가능 장치는 상기 IGU의 내부 볼륨에 인접한 위치에서, 상기 실질적으로 투명한 기판의 표면 상에 형성되는 전기변색 장치인
    시스템.
  77. 제 73 항에 있어서,
    상기 명령-전압 제너레이터는 상기 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 마이크로컨트롤러를 포함하는
    시스템.
  78. 제 77 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 각자의 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압을 기초로 하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 각자의 명령 전압 신호를 발생시키는
    시스템.
  79. 제 77 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 각자의 광학적-스위칭가능 장치를 통해 전송되는 검출 전류를 기초로하는 전류 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 각자의 명령 전압 신호를 발생시키는
    시스템.
  80. 제 77 항에 있어서,
    각각의 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 구동 파라미터를 저장하도록 구성되는 메모리 장치를 더 포함하는
    시스템.
  81. 제 80 항에 있어서,
    각각의 실질적으로 투명한 기판은 각자의 IGU 내에 구성되고,
    각각의 윈도 컨트롤러는 각자의 IGU의 시일 또는 볼륨 내에 적어도 부분적으로 위치하며,
    상기 구동 파라미터는 각자의 장치의 정상 작동 전 또는 중에 각자의 마이크로컨트롤러 내로 로딩되는
    시스템.
  82. 제 80 항에 있어서,
    상기 구동 파라미터는 현 외부 온도, 현 내부 온도, 전기변색 장치의 현 투과율 값, 전기변색 장치의 목표 투과율 값, 또는 전이 속도 중 하나 이상을 포함하는
    시스템.
  83. 제 80 항에 있어서,
    상기 구동 파라미터는 하나 이상의 장치 파라미터에 기초하여 이론적으로 또는 실험적으로 연산되는
    시스템.
  84. 제 83 항에 있어서,
    상기 장치 파라미터는 두께, 길이, 폭, 표면적, 형상, 연령, 및 사이클 수 중 하나 이상을 포함하는
    시스템.
  85. 제 80 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 구동 파라미터에 기초하여 각자의 전력 프로파일을 결정하는
    시스템.
  86. 제 85 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는,
    구동 파라미터 값들의 n-차원 매트릭스에 대해 구동 파라미터를 비교하도록 구성되고, n은 가능한 구동 파라미터들의 수를 나타내며, 각각의 매트릭스 요소는 전력 프로파일에 대응하고,
    상기 구동 파라미터에 대응하는 매트릭스 요소에 대응하는 전력 프로파일을 선택하도록 구성되는
    시스템.
  87. 제 86 항에 있어서,
    각각의 매트릭스 요소의 전력 프로파일은 각각의 구성요소 전력 프로파일부에 대해 하나 이상의 전압 또는 전류 특성을 명시하는
    시스템.
  88. 제 87 항에 있어서,
    각각의 구성요소 전력 프로파일부에 대한 전압 또는 전류 특성은, 전압 변화 속도, 목표 전압, 지속 전압, 및 전력 프로파일부의 지속시간 중 하나 이상을 포함하는
    시스템.
  89. 제 88 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 각자의 전력 프로파일부에 대한 전압 또는 전류 특성에 기초하여 각자의 전력 프로파일부에 대한 각자의 명령 전압 신호를 발생시키도록 구성되는
    시스템.
  90. 제 89 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 각자의 광학적-스위칭가능 장치 간에 인가되는 유효 DC 전압의 실제 검출 레벨을 기초로하는 전압 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하는
    시스템.
  91. 제 89 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는 각자의 광학적-스위칭가능 장치를 통해 전송되는 검출 전류를 기초로 하는 전류 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하는
    시스템.
  92. 제 77 항에 있어서,
    상기 네트워크 컨트롤러는 건물 관리 시스템과 통신하도록 구성되고,
    각각의 윈도 컨트롤러의 상기 마이크로컨트롤러는 상기 건물 관리 시스템으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    시스템.
  93. 제 33 항에 있어서,
    상기 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 보안 시스템 중 적어도 하나와 통신하도록 구성되고,
    각각의 윈도 컨트롤러의 상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 조명 시스템, 난방 시스템, 냉방 시스템, 통기 시스템, 전력 시스템, 또는 보안 시스템으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    시스템.
  94. 제 77 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 광검출기와 통신하도록 구성되고,
    각각의 윈도 컨트롤러의 상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 광검출기로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    시스템.
  95. 제 77 항에 있어서,
    상기 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 온도 센서와 통신하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 온도 센서로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    시스템.
  96. 제 77 항에 있어서,
    상기 네트워크 컨트롤러는 하나 이상의 수동 사용자-입력 장치와 통신하도록 구성되고,
    각각의 윈도 컨트롤러의 상기 마이크로컨트롤러는 상기 하나 이상의 수동 사용자-입력 장치 중 하나 이상으로부터의 입력에 기초하여 상기 명령 전압 신호를 수정하도록 구성되는
    시스템.
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