KR20190040056A - 전기 변색 디바이스에 대한 부스트 회로 - Google Patents

전기 변색 디바이스에 대한 부스트 회로 Download PDF

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KR20190040056A
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electrochromic
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스티븐 코핀
월리 바넘
더글라스 에프. 브레이나드
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키네스트랄 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

전기 변색 디바이스로 제한된 전력량을 공급하도록 구성되는 외부 전원 및 전기 변색 디바이스에 대해 국부적이고, 외부 전원에 의해 공급되는 제한된 전력량보다 많은 전력을 전기 변색 디바이스로 공급하도록 구성되는 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스가 제공된다.

Description

전기 변색 디바이스에 대한 부스트 회로
전기 변색(electrochromic) 유리 유닛은 전류 및 전압의 인가로 투과율을 변화시킬 수 있는 전기 변색 유리를 사용한다.　 투과율의 변화는 통상적으로 재료의 가역적 산화에 의존한다.　 전기 변색 유리 유닛은 버튼의 누름 또는 다른 트리거링 이벤트에서 어두워질 수 있으며, 또한 반사 섬광을 감소시키기 위해 자동차 백미러에서 종종 사용된다.　 전기 변색 디바이스용 컨트롤러들 또는 드라이버들은 일반적으로 한 극성의 전압 및 전류를 인가하여 디바이스를 충전하여 광 투과율을 감소시키고, 반대 극성의 전압 및 전류를 인가하여 디바이스를 방전하여 광 투과율을 증가시킨다.
현재 시스템의 투과율 변화는 상대적으로 느리고 불균일하다.　 점진적이고 불균일한 착색 또는 스위칭은 큰 면적의 전기 변색 디바이스들과 연관된 통상적인 문제점이다.　 통상적으로 "아이리스 효과(iris effect)"라고 칭하는 이 문제는 통상적으로 디바이스의 한 측 또는 양 측에 전기 접촉을 제공하는 투명 도전성 코팅을 통한 전압 강하의 결과이다.　 예를 들어, 전압이 초기에 디바이스에 인가되면, 전위는 통상적으로 (전압이 인가되는) 디바이스의 에지 부근에서 가장 크고, 디바이스의 중심에서는 가장 적으며;　결과적으로, 디바이스의 에지 부근에서의 투과율과 디바이스의 중심에서의 투과율 사이에는 상당한 차이가 있을 수 있다. 그러나, 시간이 지남에 따라, 중심과 에지 사이의 인가된 전압의 차이가 감소하고, 결과적으로, 디바이스의 중심 및 에지에서의 투과율의 차이가 감소한다.
대형 전기 변색 디바이스의 스위칭 속도를 향상시키는 하나의 방법은 전기 변색 디바이스에 더 많은 전력을 공급하는 것이다.　 그러나 많은 양의 전력을 공급하는 것이 도입하는 몇몇 문제점들이 있다.　 전기 변색 디바이스는 많은 양의 전력에 의해 손상될 수 있다. 스위칭 동안 전기 변색 디바이스의 투과의 불균일성(예를 들어, 아이리스 효과)이 악화될 수 있다.　 많은 양의 전력을 공급하는 데 필요한 케이블들 및 전원들이 또한 클 필요가 있으며, 이는 시스템에 추가 비용을 도입한다.
따라서, 추가 비용을 최소화하면서 다양한 조건에서 빠르고 균일한 스위칭을 가능하게 할 수 있는, 전기 변색 디바이스에 전력을 공급하기 위한 시스템 및 방법이 요구된다.　 이러한 맥락 내에서 실시예가 발생한다.
전기 변색 디바이스로 제한된 전력량을 공급하도록 구성되는 외부 전원 및 전기 변색 디바이스에 대해 국부적이고, 외부 전원에 의해 공급되는 제한된 전력량보다 많은 전력을 전기 변색 디바이스로 공급하도록 구성되는 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스가 제공된다. 실시예들은 외부 전원과 전기 변색 디바이스에 외부 전원을 접속하는 와이어들의 크기에 대한 요건을 감소시킨다. 추가적으로, 전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법으로서, 제한된 전력량 이하의 전력량을 외부 전원으로부터 전기 변색 디바이스로 인가하는 단계, 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 전력량을 결정하는 단계, 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 전력량이 제한된 전력량보다 많은 것에 응답하여 전기 변색 디바이스에 대해 로컬인 부스트 회로 전원으로부터 전기 변색 디바이스로 전력을 공급하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
실시예들의 추가 설명을 용이하게 하기 위해, 이하의 도면들이 제공된다:
도 1은　부스트 회로로부터 공급되는 전력을 포함하여,　시간에 따라 전기 변색 디바이스에 공급되는 전력을 도시한다.
도 2는 외부 전원 및 부스트 회로 전원으로의 전기 변색 디바이스의 동작을 도시하는 프로세스도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 드라이버 및 전기 변색 디바이스의 시스템도이다.
도 4는 도 3의 드라이버의 동작을　도시하는 프로세스도이다.
도 5는 도 3의 드라이버의 추가 동작을　도시하는 프로세스도이다.
도 6은 도 3의 드라이버로 전기 변색 디바이스를 충전시키는 것을　도시하는 전압 및 전류 대 시간 그래프이다.
도 7은 도 3의 드라이버로 전기 변색 디바이스를 방전시키는 것을 도시하는 전압 및 전류 대 시간 그래프이다.
도 8은 전기 변색 디바이스를 충전 및 방전시키기 위해 도 3의 드라이버에서 사용하기에 적절한 전원 및 전압 감지 회로의　회로도이다.
도 9는 전자 변색 디바이스의 전하를 격리하기 위해 도 3의 드라이버에서 사용하기에 적절한 추가적인 전원 및 전압 감지 회로의 회로도이다.
도 10a는 도 3의 시스템을 사용하여 실시될 수 있는, 전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법의　흐름도이다.
도 10b는 도　3의 시스템을 사용하여 실시될 수 있는, 전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법의　흐름도이다.
도 10c는 도　3의 시스템을 사용하여 실시될 수 있는, 전기 변색 디바이스의　격리를 제어하기 위한 방법의　흐름도이다.
도 11은 본원에 설명되는 실시예들을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 나타내는 도면이다.
도 12는 본　발명의　제1 실시예에 따른 전기 변색 디바이스(1)의 단면 구조도를 도시한다.
도 13은 층들(106, 108, 110, 114, 118, 120, 122) 및 전기 변색 디바이스의 다른 양태들, 스페이서(124), 시일들(126, 128) 및 드라이버 또는 컨트롤러 조립체(148)를 나타내는 통합 글레이징(glazing) 유닛(100)의 분해 사시도이다.
도 14는 도 13의 통합 글레이징　유닛(100)의 컨트롤러 조립체(148)의　분해 사시도이다.
도 15는 통합 글레이징 유닛(100)의 에지와 동일 평면이거나 오목하게 된 컨트롤러 조립체(148)를 갖는 조립된 통합 글레이징 유닛(100)의 사시도이다.
도 16은 전기 변색 디바이스의 하나의 기판(122)이 전기 변색 디바이스의 다른 기판(106)으로부터 오프셋되어 단자들(412, 414)을 노출시키는 영역에서 전기 변색 디바이스의 단자들(412, 414)을 나타내는 통합 글레이징 유닛(100)의 한 모서리의 사시도이다.
도 17은 도 16에　나타낸 통합 글레이징 유닛(100)의 모서리의 분해 사시도이다.
도 18은 전기 변색 디바이스의 노출된 단자(502)를 나타내는 통합 글레이징 유닛(100)의 다른 모서리의 사시도이다.
도 19는 시간 경과에 따라 2 개의 상이한 레이트에서 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하를 나타낸다.　 전하는 부스트 회로를 사용하여 더 높은 레이트에서 전달된다.
도 20　및 도　21　은 전기 변색 윈도우(또는, 추가적인 실시예에서는, 전력을 공급받는 다른 디바이스)에 전력을 공급하기 위해 전원 및 부스트 회로를 동작시키기 위한 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 22는 복수의 전기 변색 윈도우들과 분산된 부스트 회로 전원 시스템을 나타낸다.
도 23은 복수의 전기 변색 윈도우들과 단일 부스트 회로 전원을 갖는 시스템을 나타낸다.
대응하는 참조 부호는 도면 전반에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.　 추가적으로, 상이한 도면들에서의 층들의 상대적인 두께들은 치수의 진정한 관계를 나타내지 않는다.　 예를 들어, 기판들은 통상적으로 다른 층들보다 훨씬 더 두껍다.　 도면들은 단지 연결 원리를 예시하기 위한 목적으로만 도시되었으며,　어떠한 치수 정보도 제공하지 않는다.
약어 및 정의
이하의 정의는 본 발명의 실시예를 보다 잘 정의하고 본 발명의 실시에 있어서 본 기술 분야의 통상의 기술자를 안내하기 위해 제공된다.　 달리 언급되지 않는 한, 용어는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의한 통상적인 사용법에 따라 이해되어야 한다.
설명 및 청구항들에서 "제1", "제2", "제3", "제4" 등의 용어는 유사한 요소들 간에 구별하기 위해 사용되며, 반드시 특정 순차적 또는 연대기적 순서를 설명하기 위한 것은 아니다.　 이와 같이 사용되는 용어는 본원에 설명되는 실시예들이 예를 들어, 본원에 예시되거나 달리 설명된 시퀀스와 다른 시퀀스로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 교환 가능하다는 것을 이해해야 한다.　 또한, "포함하다(include)" 및 "갖다(have)" 및 그 임의의 변형과 같은 용어는 비배타적인 포함을 커버하도록 의도되어, 요소들의 목록을 포함하는 활동, 프로세스, 방법, 시스템, 물품, 디바이스 또는 장치가 이러한 요소들에 반드시 한정되는 것은 아니며, 명시적으로 열거되지 않거나 이러한 활동, 프로세스, 방법, 시스템, 물품, 디바이스 또는 장치에 고유한 다른 요소를 포함할 수 있다.
설명 및 청구항들에서 "좌측", "우측", "전방", "후방", "톱(top)", "바닥", "위", "아래" 등의 용어는, 존재한다면, 설명을 목적으로 사용되고, 반드시 영구적인 상대 위치를 설명하기 위한 것은 아니다.　 이렇게 사용된 용어는 본원에 설명되는 발명의 실시예들이 예를 들어, 본원에 예시되거나 달리 설명된 배향과 다른 배향으로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 교환 가능하다는 것을 이해해야 한다.
"커플", "커플링된", "커플링하다", "커플링" 등과 같은 용어는 2 개 또는 그 초과의 요소들 또는 신호들을 전기적, 이온적, 기계적 및/또는 다른 방식으로 접속하는 것으로 폭넓게 이해되어야 하며, 이를 지칭한다. 　2 개 또는 그 초과의 전기 요소들은 전기적으로 커플링될 수 있지만 기계적으로 또는 다른 방식으로 커플링될 수는 없으며;　2 개 또는 그 초과의 기계 요소들은 기계적으로 커플링될 수는 있지만 전기적으로 또는 다른 방식으로 커플링될 수는 없으며;　2 개 또는 그 초과의 전기 요소들은 기계적으로 커플링될 수 있지만, 전기적으로 또는 다른 방식으로 커플링될 수는 없다.　 커플링은 임의의 시간의 길이에 대한 것일 수 있다(예를 들어, 영구적 또는 반영구적 또는 단지 순간적).
"전기적 커플링" 등은 폭넓게 이해되어야 하며, 전력 신호, 데이터 신호 및/또는 다른 유형 또는 전기 신호들의 조합들 중 어느 것이든 임의의 전기 신호와 관련된 커플링을 포함해야 한다.
"이온 커플링" 등은 폭넓게 이해되어야 하며, 이산층들 또는 조성물들 사이에서 이온의 전달과 관련되거나 이를 허용하는 커플링을 포함해야 한다.
"기계적 커플링" 등은 폭넓게 이해되어야 하며, 모든 유형의 기계적 커플링을 포함해야 한다.
"커플링된" 등의 단어 부근에 "제거 가능하게", "제거 가능한" 등의 단어가 없다는 것이, 당해 커플링이 제거 가능하거나 제거 가능하지 않다는 것을 의미하진 않는다.
"애노드 전기 변색층" 및 "애노드 전기 변색 재료"라는 용어는 각각 이온들 및 전자들의 제거시 전자기 방사에 대해 덜 투과적으로 되는 전극층 또는 전극 재료를 지칭한다.
"블리치(bleach)"라는 용어는 제1 광학 상태로부터 제2 광학 상태로의 전기 변색 재료의 전이를 지칭하며, 여기서 제1 광학 상태는 제2 광학 상태보다 덜 투과적이다.
"블리칭된(bleached) 상태 전압"이라는 용어는, 상기 층의 투과율이 그 "완전히 블리칭된 상태"의 투과율의 95 %에 있을 때 1M 과염소산 리튬을 함유하는 프로필렌 카보네이트 용액 중의 전기 화학 전지에서 Li/Li+ 대 애노드 전기 변색층　의 개방 회로 전압(VOC)을 지칭한다.
"캐소드 전기 변색층" 및 "캐소드 전기 변색 재료"라는 용어는 각각 이온들 및 전자들의 삽입시 전자기 방사에 대해 덜 투과적으로 되는 전극층 또는 전극 재료를 지칭한다.
"착색 효율(coloration efficiency)" 또는 "CE"라는 용어는 층의 광학 밀도가 전하의 상태의 함수로서 어떻게 변하는지를 정량화하는 전기 변색층의 특성을 지칭한다.　 CE는 구조, 재료의 상들(phases) 및/또는 조성의 차이로 인해 층의 제조에 따라 상당히 다를 수 있다.　 이러한 차이들은 색으로서 분명한 전자 전이들의 확률에 영향을 미친다.　 이와 같이, CE는 산화 환원 센터의 아이덴티티, 그 로컬 환경 및 그 상대 비율의 총체를 포함하는 전기 변색층의 민감하고 정량적인 기술자(descriptor)이다.　 CE는 통과된 전하 밀도의 양에 대한 흡광의 변화의 비율로부터 계산된다.　 반사율의 현저한 변화가 없는 경우, 이러한 파장 의존 특성은 다음의 식을 사용하여 관심 전이에 대해 측정될 수 있다:
　　　　　　　　　　　　　　
Figure pct00001
Figure pct00002
여기서, QA는 통과 면적 당　전하이고,　Tini는 초기 투과이며, Tfinal은　최종 투과이다. 　애노드 착색층의 경우, 이 값은 음수이며, 또한 절대(음수가 아님)값으로 서술될 수 있다.　 투과 및 전하를 동시에 측정하는 단순한 전자-광학 설정이 CE를 계산하는 데 사용될 수 있다.　 대안적으로, 단부 투과 상태들은　전기적 스위칭 전후에 현지 외에서 측정될 수 있다.　 CE는 때로는 자연 로그 기준으로 대안적으로 보고되며, 이 경우 보고된 값은 근사적으로 2.3 배 더 크다.
"어둡게 함"이라는 용어는 제1 광학 상태로부터 제2 광학 상태로의 전기 변색 재료의 전이를 지칭하며, 여기서 제1 광학 상태는 제2 광학 상태보다 더 투과적이다.
"전기 변색 재료"라는 용어는 이온 및 전자의 삽입 또는 추출의 결과로서, 가역적으로 전자기 방사에 대한 투과율이 변하는 재료를 지칭한다.　 예를 들어, 전기 변색 재료는 착색된, 반투명 상태와 투명 상태 사이에서 변할 수 있다.
"전기 변색층"이라는 용어는 전기 변색 재료를 포함하는 층을 지칭한다.
"전극층"이라는 용어는 전자들뿐만 아니라 이온들을 전도시킬 수 있는 층을 지칭한다.　 전극층은 이온이 재료에 삽입될 때 환원될 수 있는 종들을 함유하고, 이온이 층으로부터 추출될 때 산화될 수 있는 종들을 함유한다.　 전극층의 종들의 산화 상태의 이러한 변화는 디바이스의 광학 특성의 변화를 담당한다.
"전기 전위" 또는 단순히 "전위"라는 용어는 전극/이온 전도체/전극 조립체를 포함하는 디바이스에 걸쳐 발생하는 전압을 지칭하다.
"전자 화학적으로 매칭된"이라는 용어는 캐소드 및 애노드 전기 변색 필름들 또는 유사한 전하 용량 및 상보적인 산화 상태를 갖는 재료들의 세트를 지칭하며, 적절한 이온 전도성 및 전기 절연성 층에 의해 함께 연결될 때, 각각 필름들 또는 재료들의 이론적인 전하 용량의 실질적인 범위에 걸쳐 가역적인 스위칭 거동을 나타내는 기능적인 전기 변색 디바이스가 형성된다.
애노드 전기 변색 재료와 관련하여 사용되는 "완전히 블리칭된 상태"라는 용어는 (무수 조건 및 Ar 분위기에서) 25 ℃에서 1 M 과염소산 리튬을 함유하는 프로필렌 카보네이트 용액에서 Li/Li+에 대해 1.5 V에서 또는 1.5 V 초과에서 전자 화학 전지의 애노드 전기 변색층의 최대 투과율의 상태를 지칭한다.
본원에서 단독으로 또는 다른 그룹의 일부로서 사용되는 "할로겐화물", "할로겐" 또는 "할로"라는 용어는 염소, 브롬, 플루오르 및 요오드를 지칭한다.
본원에 사용되는 "무기 전기 변색 필름" 또는 "무기 전기 변색 재료"라는 용어는 각각, 전기 변색 디바이스의 사이클링 동안 가역적인 산화 및 환원 반응을 거치는 금속을 포함하는 필름 또는 재료를 설명하며, 이를 포함한다.　 무기 전기 변색 재료 및 필름은 통상적인 유기 및 중성 수용성 용매에 용해성이 없으며, 금속 이온들이 산화물, 황화물, 질화물 및 할로겐화물, 또는 인산염 또는 황산염과 같은 복합 분자 무기 음이온과 같은 카운터 음이온들에 브릿징되고 이를 공유하는 3 차원 골격 구조를 통상적으로 갖는다. 3 차원 격자에 금속 이온들 및 탄소-함유 카운터 음이온들을 포함하는 무기 전기 변색 필름들이 또한 알려져 있다.　 이들은 입자-기반 전기 변색 재료들일 수 있다.　 예들은, 프러시안 블루(Prussian Blue), 프러시안 블루 아날로그들(Prussian Blue Analogs), 니트로프루시드(Nitroprusside) 화합물 및 시안화물 음이온들 또는 시안화물과 유사한 다른 음이온들을 포함하는 다른 골격 화합물을 포함한다. 이러한 시스템은 또한 유기 금속 전기 변색 재료들로 지칭될 수 있다.
"투과율"이라는 용어는 전기 변색 필름을 통해 투과되는 광의 비율을 지칭한다.　 달리 언급되지 않는 한, 전기 변색 필름의 투과율은 수 Tvis로 표현된다. Tvis는 스펙트럼 광 순응 효율 I_p(람다(lambda))(CIE, 1924)를 가중 인자(참고: ASTM E1423)로서 사용하여 400-730 nm의 파장 범위에서 투과 스펙트럼을 적분함으로써 계산/획득된다.
"투명한"이라는 용어는 재료를 통과하는 전자기 방사의 실질적인 투과를 표기하기 위해 사용되어, 예를 들어, 재료를 넘어서 또는 뒤쪽에 위치된 몸체가 적절한 이미지 감지 기술을 사용하여 명확하게 보거나 이미징될 수 있다.
본원에서 단독으로 또는 다른 그룹의 일부로서 사용되는 "아민" 또는 "아미노"라는 용어는, 화학식　-N(R8)(R9)의 그룹을　나타내고,　R은 독립적으로 수소, 하이드로카빌, 치환 하이드로카빌, 실릴, 또는 치환 또는 미치환 사이클 또는 폴리사이클 모이어티로부터 함께 취해지고, 그 각각은 이러한 용어와 관련하여 정의되고, 통상적으로 링에서 3 내지 8 개의 원자를 갖는 R8　및 R9이다.　 예를 들어, "치환 아민"은 식의 그룹 -N(R8)(R9)를 칭하며, 적어도 R8　및 R9　중　적어도 하나는 수소 이외의 것이다. 예를 들어, "미치환 아민"은 식의 그룹 -N(R8)(R9)를 지칭하며, 여기서 R8　및 R9는　모두 수소이다.
본원에서 단독으로 또는 다른 그룹의 일부로서 사용되는 "아릴"이라는 용어는 선택적으로 치환 호모사이클릭 방향족 그룹, 바람직하게는 페닐, 바이페닐, 나프틸, 치환 페닐, 치환 바이페닐, 또는 치환 나프틸과 같은, 링 부분에 6 내지 12 개의 탄소를 함유하는 모노사이클릭 또는 바이사이클릭 그룹을 나타낸다.　 페닐 및 치환 페닐이 보다 바람직한 아릴이다.
본원에서 단독으로 또는 다른 그룹의 일부로서 사용되는 "할로겐화물", "할로겐" 또는 "할로"라는 용어는 염소, 브롬, 플루오르 및 요오드를 지칭한다.
본원에서 사용되는 "랩 전단 강도"라는 용어는 접착 파괴 또는 응집 파괴가 발생하는 응력 점을 지칭한다.
본원에 사용되는 "실릴"이라는 용어는 일반식의 치환기 -Si(X8)(X9)(X10)를 설명하며, 여기서, X8,　X9　및 X10은　독립적으로 하이드로카빌 또는 치환 하이드로카빌이다.
본원에 설명되는 "치환 하이드로카빌" 모이어티들은, 탄소 사슬 원자가 질소, 산소, 규소, 인, 붕소, 황 또는 할로겐 원자와 같은 헤테로 원자로 치환된 모이어티들을 포함하여, 탄소 이외의 적어도 하나의 원자로 치환된 하이드로카빌 모이어티들이다. 이러한 치환기들은, 할로겐, 헤테로사이클로, 알콕시, 알켄옥시, 알킨옥시, 아릴옥시, 하이드록시, 보호된 하이드록시, 케토, 아실, 아실옥시, 니트로, 아미노, 아미도, 니트로, 시아노, 티올, 케탈, 아세탈,　에스테르, 에테르 및 티오에테르를 포함한다.
상세한 설명
전기 변색 디바이스 전원
본 발명은 전기 변색 디바이스에 제한된 양의 전력을 공급하도록 구성된 외부 전원 및 전기 변색 디바이스에 대해 국부적이고 외부 전원에 의해 공급되는 제한된 전력량보다 큰 전력을 전기 변색 디바이스에 공급하도록 구성된 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스를 설명한다.　 이는 외부 전원 및 외부 전원을 전기 변색 디바이스에 접속시키는 와이어의 크기에 대한 요건을 감소시키는 것을 포함하여 많은 이유로 유용하다. 추가적으로, 본 발명은 제한된 전력량 이하의, 외부 전원으로부터의 일정량의 전력을 전기 변색 디바이스에 인가하는 단계, 전기 변색 디바이스에 요구되는 전력량을 결정하는 단계, 및 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 전력량이 제한된 전력량보다 큰 것에 응답하여, 전기 변색 디바이스에 대해 국부적인 부스트 회로 전원으로부터 전기 변색 디바이스에 전력을 공급하는 단계를 포함하는, 전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법을 설명한다.
추가적으로, 전기 변색 디바이스는, 외부 전원 및 상기 부스트 회로 전원으로부터의 정전류를 전기 변색 디바이스에 공급하고, 전기 변색 디바이스의 감지 전압 중 하나가 감지 전압 한도에 도달하거나, 전기 변색 디바이스로 전달된 전하량이 타겟 전하량에 도달할 때 정전류를 공급하는 것을 중지하고, 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하량이 타겟 전하량보다 적게 하면서, 감지 전압을 감지 전압 한도에서 유지하도록 외부 전원, 부스트 회로 전원 또는 양쪽 전원으로부터 전기 변색 디바이스로의 가변 전압 또는 가변 전류 중 하나를 제어하는 것과 같은 액션을 수행하도록 구성된 전원 제어 모듈을 갖는 드라이버를 포함할 수 있다.
본원에 설명되는 일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스는 전기 변색 윈도우 또는 도어이다.　 일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스는 전기 변색 윈도우 또는 도어이고, 부스트 회로 전원은 프레임 또는 IGU의 내부에 위치된다.　 전기 변색 디바이스는 임의의 위치에서 여전히 전력을 공급받을 수 있고, 특히 개방 위치에 있고 하드 배선으로부터 접속 해제될 수 있기 때문에, 전기 변색 윈도우 또는 도어가 이동 가능한 경우에, 이는 가치 있을 수 있다.　 본 실시예에서, 전기 변색 윈도우 또는 도어의 내부에 위치된 부스트 회로 전원은 또한 전기 변색 윈도우 또는 도어의 내부에 있는 드라이버와 조합되거나 조합되지 않을 수도 있다.　 일부 실시예들에서, 부스트 회로 전원은 전기 변색 윈도우와 분리되어 있다.　 전기 변색 윈도우 또는 도어와 분리된 경우, 부스트 회로는 드라이버에 통합될 수 있다.　 하나의 부스트 회로가 하나 초과의 드라이버에 공급하는 일 실시예에서, 부스트 회로는 드라이버들과 함께 캐비넷 또는 다른 하우징 내에 있거나 드라이버들 및 전기 변색 디바이스에 대해 국부적인 임의의 위치에 있을 수 있다.　 전력이 전기 변색 디바이스에 공급되어 디바이스를 충전 및 방전시킨다. 디바이스의 충전 및 방전은 하나의 광 투과 상태에서 다른 광 투과 상태로 디바이스의 투과율을 변화시킨다.　 외부 전원은 전기 변색 디바이스로부터 떨어져 위치될 수 있다(즉, 10 m 초과로 떨어진 위치).　 외부 전원은 와이어들(즉, 케이블들)로 전기 변색 디바이스에 접속될 수 있다.　 일부 경우들에, 하나의 외부 전원이 다수의 전기 변색 디바이스들에 전원을 공급할 수 있다.　 시간의 큰 부분 동안, 전기 변색 디바이스는 유휴 상태(즉, 스위칭이 아님)에 있고, 전기 변색 디바이스에 공급되는 유휴 전력은 작다.　 스위칭 동안, 전기 변색 디바이스에 공급되는 전력량은 유휴 전력 레벨보다 몇 배로 더 클 수 있다.
2 개의 전원; 즉 외부 전원 및 부스트 회로 전원이 전기 변색 디바이스에 사용될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 부스트 회로 전원은 전기 변색 디바이스를 1 회 이상 스위칭할 수 있는 충분한 용량을 갖는 재충전 가능한 배터리를 포함할 수 있다.　 부스트 회로 전원은 전기 변색 디바이스에 대해(즉, 1 m 미만으로 떨어져 있음) 가깝게(즉, 국부적으로) 위치될 수 있다.　 부스트 회로 전원은 와이어들(즉, 케이블들)로 전기 변색 디바이스에 접속될 수 있다.　 외부 전원은 "제한된 전력량"을 전기 변색 디바이스에 공급하는 데 사용될 수 있지만, "제한된 전력량"을 초과하여 공급할 수는 없다.　 부스트 회로 전원은 외부 전원에 의해 공급되는 "제한된 전력량"보다 큰 전력을 전기 변색 디바이스에 공급하는 데 사용될 수 있다. 　외부 전원은 부스트 회로 전원에 비해 상대적으로 작을 수 있다.　 외부 전원의 최대 전력 출력은 부스트 회로 전원의 최대 전력 출력과 비교하여 작을 수 있다.
외부 전원과 부스트 회로 전원을 포함하는 것에는 몇 가지 이점이 있다.　 외부 전원은 상당히 더 작을 수 있으며, 이는 외부 전원의 비용을 감소시키고, 외부 전원의 평균 효율을 증가시킨다.　 대부분의 시간에 외부 전원은 전기 변색 디바이스에 유휴 전력을 공급하고 있고, 전원들은 공급할 수 있는 최대 전력보다 훨씬 낮은 전력을 공급할 때 통상적으로 비효율적이므로, 외부 전원의 평균 효율이 개선된다.　 외부 전원을 접속시키는 와이어들은 더 작을 수 있으며(즉, 더 큰 게이지), 이는 와이어들의 비용을 감소시키고 디바이스 설치에 유리할 수 있다.　 더 작은 와이어들은, 외부 전원이 멀리 떨어져 있고(즉, 10 m 초과로 떨어져 있는 경우), 부스트 회로 전원이 전기 변색 디바이스에 가까이 위치된 경우(즉, 1 m 미만으로 떨어져 있는 경우)에 특히 유리하다.
도 1은 시간의 경과에 따라 전기 변색 디바이스에 공급되는 전력을 도시한다.　 y-축은 전력이고, x-축은 시간이다.　 실선 곡선은 외부 전원에서 공급되는 전력이다.　 점선 곡선은 스위칭 동안 전기 변색 디바이스를 충전(또는 방전)시키는 데 필요한 전력이다.　 t0보다 적은　시간에　전기 변색 디바이스는 유휴 상태에 있고, 외부 전원에 의해 공급되는 전력은 유휴 전력 레벨이다.　 시간 t0에서, 전기 변색 디바이스는 하나의 광 투과 상태로부터 다른 광 투과 상태로의 스위칭(즉, 충전 또는 방전)을 개시하고, 요구되는 전력은 외부 전원에 의해 공급될 수 있는 최대 입력 전력(즉, 제한된 전력량, 또는 최대 입력 전력)보다 크다. 시간 t0에서 요구되는 전력은　제한된 전력량(즉, 최대 입력 전력)보다 크므로, 부스트 회로 전원이 전기 변색 디바이스에 전력을 공급한다. 일부 경우들에, 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 전력이 외부 전원으로부터 공급될 수 있는 제한된 전력량보다 클 때, 외부 전원 및 부스트 회로 전원 모두에 의해 전력이 공급될 수 있다.　 시간 t0과 시간 t1　사이에 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는　전력이　최대에 도달한 후, 감소하기 시작한다.　 일부 경우들에, 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 고전력의 안정기(plateau) 및 감소하는 전력 레벨을 요구하는 기간이 있을 수 있다.　 시간 t1에서, 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 전력은 외부 전원에 의해 전달될 수 있는 제한된 전력량 미만으로 감소하고, 이 지점에서 전기 변색 디바이스에 공급되는 전력은 단독으로 외부 전원에 의해 공급될 수 있다.　 시간 t2에서, 전기 변색 디바이스가 더 이상 하나의 광 투과 상태에서 다른 광 투과 상태로 스위칭하기 위한 전력을 필요로 하지 않지만, 일부 전력은 광 투과의 소정의 상태를 유지하기 위해 전기 변색 디바이스로부터 여전히 요구될 수 있다.
일부 실시예들에서, 부스트 회로 전원은 재충전 가능한 배터리를 포함한다.　 시간 t1　후에, 전기 변색 디바이스에 요구되는 전력량은 외부 전원에 의해 공급될 수 있는 제한된 전력량보다 작고, 외부 전원은 부스트 회로 전원에 대한 배터리를 재충전하기 시작할 수 있다. 　일부 경우들에, 시간 t3에서, 배터리가 거의 완전히 충전되고 있고, 부스트 회로 전원에 대한 배터리를 충전하기 위해 공급되는 전력이 감소된다.　 시간 t4에서, 배터리가 완전히 충전되고, 외부 전원은 부스트 회로 전원의 배터리에 전력을 공급하는 것을 중지할 수 있다.　 시간 t4에서, 외부 전원은 유휴 전력 레벨을 공급하는 것으로 복귀할 수 있다.
일부 경우들에, 전기 변색 디바이스의 외부 전원은 부스트 회로 전원의 배터리를 재충전하고, 배터리가 70 % 초과로 충전되거나, 80 % 초과로 충전되거나, 90 % 초과로 충전되거나, 95 % 초과로 충전될 때, 배터리를 충전하기 위해 공급되는 전력을 감소시킨다.
도 2는 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스의 동작을 도시하는 프로세스도이다.　 중심적인 질문은, 전기 변색 디바이스가 외부 전원으로부터 공급될 수 있는 제한된 전력량보다 많은 전력을 필요로 하는지이다.　 대답이 아니오이고, 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 전력이 외부 전원으로부터 공급될 수 있는 제한된 전력량보다 적으면, 단독으로 외부 전원에 의해 전력이 공급될 수 있다.　 대답이 예이고, 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 전력이 외부 전원으로부터 공급될 수 있는 제한된 전력량보다 많으면, 부스트 회로 전원에 의해 전력이 공급될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 대답이 예이고, 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 전력이 외부 전원으로부터 공급될 수 있는 제한된 전력량보다 많으면, 외부 전원 및 부스트 회로 전원에 의해 함께 전력이 공급될 수 있다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 외부 전원이 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 5 % 미만, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 10 % 미만, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 15 % 미만, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 20 % 미만, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 25 % 미만, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 30 % 미만, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 1 % 내지 5 %, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 1 % 내지 10 %, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 1 % 내지 15 %, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 1 % 내지 20 %, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 1 % 내지 25 %, 또는 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 1 % 내지 30 %를 공급하도록 구성될 수 있다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 리튬 인산 철 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다. 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 100 내지 10000 mAh, 또는 100 내지 5000 mAh, 또는 100 내지 2500 mAh, 또는 100 내지 1500 mAh, 또는 500 내지 10000 mAh, 또는 1000 내지 10000 mAh, 또는 1000 내지 5000 mAh, 또는 1000 내지 2500 mAh, 또는 1000 내지 1500 mAh의 용량을 갖는 리튬 인산 철 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 1 회 초과, 또는 2 회 초과, 또는 3 회 초과, 또는 4 회 초과, 또는 5 회 초과, 또는 10 회 초과, 또는 1 내지 10 회, 또는 1 내지 5 회, 또는 2 내지 5 회, 또는 3 내지 5 회 전기 변색 디바이스를 완전히 충전 및 방전할 수 있는 용량을 갖는 리튬 인산 철 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 배터리가 얕은 방전 동작(shallow discharge operation)을 하도록 동작되는 리튬 인산 철 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는, 배터리 충전이 그 전체 용량의 60 % 미만, 또는 그 전체 용량의 70 % 미만, 또는 그 전체 용량의 80 % 미만, 또는 그 전체 용량의 90 % 미만으로 떨어지지 않도록 동작되는 리튬 인산 철 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 통상적인 디바이스 충전 또는 방전 사이클 중에 배터리 충전이 그 전체 용량의 60 % 미만, 또는 그 전체 용량의 70 % 미만, 또는 그 전체 용량의 80 % 미만, 또는 그 전체 용량의 90 % 미만으로 떨어지지 않도록 동작되는 리튬 인산 철 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 최대 광 투과 상태로부터 최소 광 투과 상태로 디바이스를 변화시키는 충전 또는 방전 사이클 중에, 배터리 충전이 그 전체 용량의 60 % 미만, 또는 그 전체 용량의 70 % 미만, 또는 그 전체 용량의 80 % 미만, 또는 그 전체 용량의 90 % 미만으로 떨어지지 않도록 동작되는 리튬 인산 철 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 5 년 초과, 또는 10 년 초과, 또는 15 년 초과, 또는 20 년 초과, 또는 1 년 내지 20 년, 또는 1 년 내지 15 년, 또는 1 년 내지 10 년, 또는 5 년 내지 20 년, 또는 5 년 내지 15 년의 배터리 수명을 갖는 리튬 인산 철 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 1000 사이클 초과, 또는 2000 사이클 초과, 또는 3000 사이클 초과, 또는 5000 사이클 초과, 또는 10000 사이클 초과, 또는 20000 사이클 초과, 또는 1000 내지 20000 사이클, 또는 1000 내지 10000 사이클의 배터리 수명을 갖는 리튬 인산 철 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 임의의 유형의 재충전 가능한 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다. 더욱 구체적으로, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 리튬 인산 철 배터리, 또는 NiCd 배터리, 또는 Ni-금속 수소화물 배터리, 또는 납산 배터리, 또는 Li-이온 배터리, 또는 Li-이온 폴리머 배터리, 또는 Co를 갖는 Li-이온 폴리머 배터리, 또는 Mn을 갖는 Li-이온 폴리머 배터리, 또는 인산염을 갖는 Li-이온 폴리머 배터리, 또는 재충전 가능한 알칼리 배터리, 또는 Li-황 배터리, 또는 Na-이온 배터리, 또는 박막 Li 배터리, 또는 ZnBr 배터리, 또는 ZnCe 배터리, 또는 V 산화 환원 배터리, 또는 Na-황 배터리, 또는 용융 염 배터리, 또는 AgZn 배터리를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다. 이전 목록의 디바이스에 있는 임의의 배터리는 100 내지 10000 mAh, 또는 100 내지 5000 mAh, 또는 100 내지 2500 mAh, 또는 100 내지 1500 mAh, 또는 500 내지 10000 mAh, 또는 1000 내지 10000 mAh, 또는 1000 내지 5000 mAh, 또는 1000 내지 2500 mAh, 또는 1000 내지 1500 mAh의 용량을 가질 수 있다.
외부 전원과 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 임의의 유형의 전기 에너지 저장소를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다. 더욱 구체적으로, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 전기 화학 배터리들 및 커패시터들 또는 슈퍼커패시터들 또는 울트라커패시터들의 범위를 포함하는 고체 상태 배터리들, 또는 에너지가 전해질 용액에 직접 저장되는 배터리들을 포함하는 유동 배터리, 또는 순간 전기를 전달하기 위해 회전 에너지를 활용하는 기계적 디바이스들을 포함하는 플라이휠들(Flywheels), 또는 압축된 공기 에너지 저장소, 또는 초전도 자기 에너지 저장소를 포함하는 부스트 회로 전원을 가질 수 있다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 전기 변색 디바이스로부터 1 m 초과, 또는 2 m 초과, 또는 5 m 초과, 또는 10 m 초과, 또는 15 m 초과, 또는 20 m 초과, 또는 30 m 초과, 또는 40 m 초과, 또는 50 m 초과, 또는 100 m 초과, 또는 1 내지 1000 m, 또는 1 내지 100 m, 또는 1 내지 50 m, 또는 1 내지 20 m, 또는 10 내지 1000 m, 또는 10 내지 100 m, 또는 10 내지 50 m 떨어진 거리에 위치되는 외부 전원을 가질 수 있다. 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 전기 변색 디바이스로부터 10 m 미만, 또는 5 m 미만, 또는 4 m 미만, 또는 3 m 미만, 또는 2 m 미만, 또는 1 m 미만, 또는 0.1 m 미만, 또는 0.01 m 미만, 또는 0.001 내지 10 m, 또는 0.001 내지 5 m, 또는 0.001 내지 1 m, 또는 0.001 내지 0.1 m, 또는 0.1 내지 10 m, 또는 0.1 내지 5 m, 또는 0.1 내지 1 m 떨어진 거리에 위치된 부스트 회로 전원을 가질 수 있다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 15, 또는 16, 또는 17, 또는 18, 또는 19, 또는 20, 또는 21, 또는 22, 또는 23, 또는 24, 또는 25, 또는 26, 또는 27, 또는 28, 또는 29, 또는 30, 또는 31, 또는 32, 또는 33, 또는 34, 또는 35, 또는 36, 또는 37, 또는 38, 또는 39, 또는 40 초과, 또는 15 내지 40, 또는 20 내지 40, 또는 25 내지 40, 또는 30 내지 40, 또는 35 내지 40, 또는 15 내지 25, 또는 15 내지 30, 또는 20 내지 25, 또는 20 내지 30의 AWG 게이지를 갖는, 외부 전원을 전기 변색 디바이스에 접속하는 와이어들을 가질 수 있다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 전력을 전기 변색 디바이스에 무선으로 공급하도록 구성된 외부 전원을 가질 수 있다. 이러한 시스템에서 외부 전원은 이를 전기 변색 디바이스에 접속하는 어떠한 와이어들도 갖지 않을 수 있다. 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 근거리(near-field) 커플링 유도(자기) 커플링, 또는 근거리 공진 유도 커플링, 또는 근거리 용량 커플링, 또는 근거리 공진 용량 커플링, 또는 대기 플라즈마 채널 커플링, 또는 자기 동역학 커플링과 같은 비-방사 기술들을 사용하거나, 전력을 무선으로 송신하기 위해 마이크로파들 또는 레이저들과 같은 원거리(far-field) 방사 기술들을 사용하여 전기 변색 디바이스에 전력을 무선으로 공급하도록 구성된 외부 전원을 가질 수 있다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 최대 광 투과율 상태로부터 최소 광 투과율 상태로 30 분 미만, 또는 25 분 미만, 또는 20 분 미만, 또는 15 분 미만, 또는 10 분 미만, 또는 5 분 미만, 또는 5 분 내지 30 분, 또는 5 분 내지 20 분, 또는 5 분 내지 15 분, 또는 5 분 내지 10 분, 또는 1 분 내지 30 분, 또는 1 분 내지 20 분, 또는 1 분 내지 10 분, 또는 1 분 내지 5 분으로 스위칭할 수 있다. 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 제1 광 투과율 상태에서 제2 광 투과율 상태로　30 분 미만, 또는 25 분 미만, 또는 20 분 미만, 또는 15 분 미만, 또는 10 분 미만, 또는 5 분 미만, 또는 5 분 내지 30 분, 또는 5 분 내지 20 분, 또는 5 분 내지 15 분, 또는 5 분 내지 10 분, 또는 1 분 내지 30 분, 또는 1 분 내지 20 분, 또는 1 분 내지 10 분, 또는 1 분 내지 5 분으로 스위칭할 수 있다.
부스트 회로 전원은, 전기 변색 디바이스가 또한 전원으로부터 단절되거나 접속 해제된 상황에서도 또한 전력을 공급할 수 있다. 이러한 상황은 외부 전원에 공급되는 전력의 전력 장애 또는 외부 전원의 장애를 포함할 수 있다. 일부 경우들에, 전기 변색 디바이스는 사용자 액션에 의해 외부 전원으로부터 접속 해제될 수 있다. 예를 들어, 전기 변색 디바이스가 전기 변색 윈도우 또는 도어 조립체의 일부인 경우, 조립체는 개방될 때 외부 전원으로부터 전기 변색 디바이스를 접속 해제하도록 구성될 수 있다. 이러한 상황에서, 부스트 회로 전원은 디바이스를 제1 투과율 상태로부터 제2 투과율 상태로 스위칭하기 위해 전기 변색 디바이스에 전력을 공급할 수 있거나, 특정 투과율 상태에서 전기 변색 디바이스를 유지하기 위해 전력을 공급할 수 있다.
전기 변색 디바이스 드라이버
전기 변색 유리와 같은 전기 변색 디바이스에 대한 드라이버가 아래에서 설명된다. 드라이버는 전기 변색 디바이스를 신뢰성 있고, 반복적으로, 그리고 디바이스에 대한 안전한 동작 영역을 초과하지 않고 충전 및 방전시킬 수 있다. 그렇게 하기 위해, 드라이버는 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하의 레벨을 모니터링할 수 있고, 감지 전압이 한도를 초과하지 않는 한 전기 변색 디바이스에 정전류를 제공한다. 감지 전압 한도에 도달되면, 드라이버는 감지 전압을 감지 전압 한도에서 유지하도록 인가되는 가변 전압 또는 가변 전류로 변화시킨다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 실시예들은 전기 변색 디바이스를 손상으로부터 보호한다. 일부 경우들에, 전압 및 전류 인가는, 전기 변색 디바이스로 전달된 전하량이 타겟 전하량을 충족시키면 중단된다. 일부 경우들에, 이는 전기 변색 디바이스가 타겟 광 투과율의 레벨에 있을 때, 또는 이에 있는 것으로 상정될 때이다. 다양한 실시예들은 복수의 전원들 또는 단일의 보다 복잡한 전원을 가질 수 있고, 전하 전달을 결정하고 전원 또는 전원들을 제어하기 위한 아날로그 또는 디지털 구성 요소들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스는 전기 변색 디바이스를 충전 및 방전시키기 위해 드라이버에 접속된 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는다.
대부분의 상황에서, 디바이스는 전하 중성을 유지하고, 전하는 단지 하나의 전극에서 다른 전극으로 이동된다. 따라서, 디바이스로 전달되는 전하량은 하나의 버스 바(bus bar)를 통해서만 디바이스로 전달되는 전자들의 양이다. 스위칭 동안, 전자들은 하나의 버스 바를 통해 디바이스로 전달되고, 동등한 양의 전자들이 디바이스로부터 다른 버스 바를 통해 전달되어 전하 중성을 유지한다. 일부 경우들에, 디바이스에 전달되는 전하량은, 디바이스 내의 모든 운반 가능 충전이 애노드에 있을 때 0 %로 정의되고, 디바이스 내의 모든 운반 가능 전하가 캐소드에 있을 때 100 %로 정의될 것이다. 운반 가능 전하는 특정 디바이스 전압에서 시스템에서 이동할 수 있는 전하량이다. 특정 저하 메커니즘들이 디바이스의 총 운반 가능한 전하를 증가시키거나 감소시킬 수 있지만(예를 들어, 스퓨리어스(spurious) 산화), 이러한 과도 전하는 (본원에서 더욱 완전하게 설명되는) 격리 프로세스를 통해 주기적으로 제거될 것이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 드라이버(100) 및 전기 변색 디바이스(118)의 시스템도이다. 드라이버(100)는 동작의 특정 단계 동안, 가역 정전류원(102)으로부터의 정전류를 전기 변색 디바이스(118)에 인가하고, 동작의 추가적인 단계 동안, 가역 가변 전압원(104)으로부터의 가변 전압을 전기 변색 디바이스(118)에 인가한다. 전기 변색 디바이스(118)의 일부 실시예들에서, 전하 격리 단자 "SEQ"(Vaux로 표기됨)(122)가 추가 동작, 예를 들어, 전하 격리를 위해 이용 가능하지만, 전압 및 전류는 일반적으로 전기 변색 디바이스(118)의 버스 바(120)에 인가된다. 나타낸 실시예에서, 버스 바들(120) 중 하나는 "VSOURCE+"로 표기되고, 버스 바들(120) 중 다른 하나는 "VSOURCE-"로 표기되어, 가역 정전류원(102)의 극성 및 가역 가변 전압원(104)의 극성이 버스 바(120) 접속에 대해 결정될 수 있다. "가역(reversible)"이라는 용어는 가역 정전류원(102)으로부터의 전류의 극성이 역전될 수 있음을 지칭하므로, 가역 정전류원(102)은 전기 변색 디바이스(118)를 충전 또는 방전시키기 위한 전류를 제공한다는 것이 인지되어야 한다. 유사하게, 가역 가변 전압원(104)으로부터의 전압의 극성은 역전될 수 있어, 가역 가변 전압원(104)은 전기 변색 디바이스(118)를 충전 또는 방전시키기 위한 가변량의 전압(또는 전류)을 제공한다. 제1 극성의 전압 및 전류는 제1 투과율을 향하여 전기 변색 디바이스(118)를 충전하기 위해 공급되고, 제2 극성의 전압 및 전류는 제2 투과율을 향하여 전기 변색 디바이스(118)를 방전시키기 위해 공급된다.
특정 경우들에서, 전기 변색 디바이스는, 연속해서, 제1 기판, 제1 도전층, 제1 전극, 이온 전도체, 제2 전극, 제2 도전층 및 제2 기판을 포함한다. 도 3에　도시된 2 개의 버스 바들(120)은 2 개의 도전층들에 전기적으로 접속될 수 있으므로, 하나의 버스 바(120)는 하나의 전극(예를 들어, 애노드)과 연관되고, 다른 버스 바(120)는 다른 전극(예를 들어, 캐소드)과 연관된다.
전압계(112)는 전기 변색 디바이스(118)의 감지 전압 단자들(124, 126)에서 "Vsns"로 표기된 감지 전압을 측정한다. 감지 전압 단자들 중 하나(124)는 "VSNS+"로 표기되고, 감지 전압 단자들 중 다른 하나(126)는 "VSNS-"로 표기되어, 감지 전압의 측정의 극성이 감지 전압 단자들(124, 126)에 대해 결정될 수 있다. 다른 표기들도 쉽게 고안된다. 나타낸 실시예에서, 감지 전압 단자들(124, 126)은 버스 바들(120)과 구분되며, 버스 바들(120)의 위치 이외에 장소에 위치된다. 감지 전압 단자(134)는 전기 변색 디바이스(118)의 내부 영역에 접속될 수 있거나, 다양한 감지 전압 단자들(124, 126, 128, 130, 132)은 전기 변색 디바이스(118)의 에지를 따라 위치될 수 있다. 에지 위치들은 톱(top)에서 바닥으로, 바닥에서 톱으로, 좌측에서 우측으로, 우측에서 좌측으로 또는 다른 배열로 투과율 경사가 생성되는 경사 유형의 전기 변색 디바이스(118)에 바람직할 수 있다. 불스-아이(bull's-eye) 효과가 있는지 여부를 검출하기 위해 내부 위치들이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 감지 전압은 적절한 단자들, 예를 들어, 감지 전압 단자들(124, 126, 128, 130, 132 및 134)의 쌍을 통해 전기 변색 디바이스(118)의 상부 영역, 중간 영역 또는 하부 영역에 걸쳐 취해질 수 있다. 대안적으로, 감지 전압은 버스 바들(120) 중 하나에 대해 감지 전압 단자들(124, 126, 128, 130, 132, 134)로부터 취해질 수 있다. 일부 경우들에, 2 개 이상의 감지 전압 단자들(예를 들어, 124 및 126)은 디바이스의 2 개의 전극들(즉, 애노드 및 캐소드)에 전기적으로 접속된다.
디바이스의 특정 공간 위치들에 위치된 감지 전압 단자들은 그 공간적 위치들에서 디바이스의 셀 전위(즉, 애노드와 캐소드 사이의 전압)의 측정을 제공할 것이다. 일부 경우들에, 각각의 감지 전압 단자들은 전극(즉, 애노드 또는 캐소드)과 전압계(112) 사이의 최소 전압 강하를 갖도록 설계된다. 전극들과 전압계(112) 사이의 감지 회로의 임피던스는 높을 수 있으며, 이는 전압계(112)에서의 판독이 감지 전압 단자 부근의 전극 위치의 실제 전압 조건에 가깝게 할 것이다. 디바이스 내의 특정 위치를 측정하기 위해, 전극들(즉, 애노드 및 캐소드)에 대한 각각의 감지 전압 단자 접속들은 도전층들로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 도전층들이 전극들의 많은 위치들에 낮은 저항 접속들을 제공할 것이므로, 각 감지 단자의 전기적 절연이 유리할 수 있다.
위에서 볼 때, 감지 전압 단자들의 쌍은 동일한 또는 상이한 위치들에서 2 개의 전극들(즉, 애노드 및 캐소드)에 접속될 수 있다. 일부 경우들에, 하나의 감지 전압 단자는 하나의 전극 상의 한 위치에 있고, 제2 감지 전압 단자는 다른 전극 상의 제1 감지 전압 단자 바로 위에 위치된다. 일부 경우들에, 하나의 감지 전압 단자는 하나의 전극 상의 한 위치에 있고, 제2 감지 전압 단자는 근사적으로 동일한 셀 전위를 갖는 상이한 위치에서 다른 전극 상에 있다.
일부 경우들에, 감지 전압 단자들은 직접 버스 바들에 접속될 수 있다. 즉, 도 3의 하나 또는 양쪽의 감지 전압 단자들(124 및/또는 126)은 하나 또는 양쪽의 버스 바들(120)에 접속될 수 있다. 일부 경우들에,　감지 전압 단자(124)는 하나의 전극과 연관된 버스 바(120)에 접속되고, 다른 감지 전압 단자(126)는 버스 바(120) 이외의 위치에서 다른 전극에 접속된다.
일부 경우들에, 감지 전압 단자들의 2 개 이상의 세트들이 존재하며, 각각의 세트는 2 개의 감지 전압 단자들을 갖고, 여기서 하나는 하나의 전극에 전기적으로 접속되고, 다른 하나는 다른 전극에 전기적으로 접속된다. 하나 초과의 세트는 개방 회로 전압의 2 개의 독립적인 측정이 획득될 수 있게 하고 서로 비교될 수 있게 한다. 이러한 예에서는 하나 이상의 감지 전압 단자들과 연관된 오류 또는 손상된 접속들로부터 시스템을 보호하기 위해 시스템에 페일-세이프(fail-safe) 또는 리던던시(redundancy)가 있으므로 이점이 있다.
전류계(114)는 전기 변색 디바이스(118)에 공급되는 전류를 측정한다. 도시된 실시예에서, 전류계(114)는 VSOURCE+ 버스 바(120)와 연결되지만, 추가적인 실시예에서, 전류계(114)가 VSOURCE- 버스 바(120)와 연결될 수 있다.
여전히 도 3을 참조하면, 적분기(116)는 전류계(114)의 출력을 수신하고, 시간의 경과에 따라 이를 적분하여 "Q" 값을 생성하며, "Q" 값은 시간 범위에 대해 전기 변색 디바이스(118)에 전달되는 전하량과 동등하거나, 이에 비례하거나, 이와 관련되거나, 이를 나타낸다. 적분기(116) 및 전류계(114)는 제1 시간부터 제2 시간까지, 즉 시간의 범위 또는 시간 간격에 걸쳐 전기 변색 디바이스(118)로의 전류의 적분과 동일하거나 이와 관련된 총 전하량을 결정하는 계산을 수행한다. 동일한 실시예들에서, 전하의 극성, 전류의 극성 및 전압의 극성은 상호 관련되어 있고, 전기 변색 디바이스(118)로 전달된 음의 전하량은 전기 변색 디바이스(118)로부터 전달된 양의 전하량과 동등하고, 전기 변색 디바이스(118)로 전달된 양의 전하량은 전기 변색 디바이스(118)로부터 전달된 음의 전하량과 동등하다는 것이 이해되어야 한다. "전기 변색 디바이스(118)로 전달된 전하"라는 문구는 전기 변색 디바이스(118)를 충전 및 방전시키는 것 모두를 설명할 수 있다.
계속하여 도 3에서, 공급 제어 모듈(106)은 적분기(116)로부터 전하값 "Q"를 수신하고, 전압계(112)로부터 감지 전압을 수신하고, 가역 정전류원(102), 가역 가변 전압원(104) 및 스위치(108)를 제어한다. 스위치는 가역 정전류원(102) 또는 가역 가변 전압원(104) 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 전원을 전기 변색 디바이스(118)에 커플링한다. 나타낸 실시예에서, 스위치(108)는 선택된 전원을 버스 바들(120) 중 하나에 연결되어 있는 전류계에 접속시킨다. 추가적인 실시예들에서, 스위치는 선택된 전원을 버스 바(120)에 직접 접속시킬 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 가역 정전류원(102)은 외부 전원 또는 부스트 회로 전원 또는 외부 전원과 부스트 회로 전원 모두에 의해 공급될 수 있고, 가역 가변 전압원(104)은 외부 전원 또는 부스트 회로 전원 또는 외부 전원과 부스트 회로 전원 모두에 의해 공급될 수 있다. 공급 제어 모듈(106)은 전하값 및 감지 전압에 기초하여, 전류 또는 전압을 인가할지 여부, 전기 변색 디바이스(118)에 인가할 전류 또는 전압의 극성을 결정한다. 또한, 공급 제어 모듈(106)은 일부 실시예들에서 전기 변색 디바이스(118)의 현재 투과율 또는 상정된 투과율과 전기 변색 디바이스(118)의 타겟 투과율 사이의 차이에 기초하여 전기 변색 디바이스(118)로 전달되는 타겟 전하량을 결정한다. 이러한 기능들은 일부 실시예들에 따라 용이하게 고안되는 다양한 실시예들에서 테이블들, 대수 계산들 및/또는 다양한 알고리즘들로 달성될 수 있다. 예시적인 EC 디바이스에 대한 광 투과 상태와 전달된 전하 사이의 관계의 일례는 T2 = T1 * 10(-CE*deltaQ)이며, 여기서, T1은 현재의 투과 상태이며, T2는 타겟 투과 상태이고, CE는 착색 효율((광학 밀도*cm2)/C의 단위)이고, deltaQ는 상태 T1로부터 상태 T2로 변하기 위해 전달되는 전하량(C/cm2의 단위)이다.　 예를 들어, 50 광학 밀도*cm2/C의 CE를 갖는 예시적인 디바이스에서, 90 % 투과의 상태에서 5 % 투과의 상태로 변하는 것은 대략 25 mC/cm2이 전달되는 것을 필요로 할 것이다. 드라이버(100)의 동작의 다양한 프로세스들 및 단계들이 도 4 내지 도 8을 참조하여 추가로 후술된다.
드라이버의 도 3의 나타낸 실시예는 한정적인 것으로 의미되지 않음을 이해해야 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가역 정전류원(102), 가역 가변 전압원(104) 및 스위치(108)는 단일의, 보다 복잡한 전원에 결합될 수 있다. 이 전원은 일부 실시예들에서 정전류, 가변 전압 및 역극성을 공급할 수 있다. 대안적으로, 가역 정전류원(102)은 극성을 반전시키기 위한 스위치들을 갖는 단일 극성의 정전류원으로서 구현될 수 있다. 가역 가변 전압원(104)은 극성을 반전시키기 위한 스위치들을 갖는 단일 극성 가변 전압원으로서 구현될 수 있다. 가역 전류원(102)은 일부 경우들에 또한 가역 가변 전류원일 수도 있다. 이들 실시예들의 변형에서, 가역 정전류원(102)은 외부 전원 또는 부스트 회로 전원 또는 외부 전원과 부스트 회로 전원 모두와 같은 상이한 전원들에 의해 공급될 수 있고, 가역 가변 전압원(104)은 외부 전원 또는 부스트 회로 전원 또는 외부 전원과 부스트 회로 전원 모두와 같은 상이한 전원에 의해 공급될 수 있다. 전원들의 다양한 실시예들에서의 스위치(108) 또는 다른 스위치들은 중계기들, 고체-상태 스위치들 또는 하나 이상의 전원들의 동작 모드들을 사용하여 구현될 수 있다. 전원들의 추가적인 예들이 도 8 및 도 9에 나타내어져 있다.　 전압계(112)는 일부 실시예들에서 아날로그-대-디지털 변환기를 사용하여 구현될 수 있다.　 전류계(114)는 낮은 저항값의 저항 및 아날로그-대-디지털 변환기, 홀 효과(Hall effect) 센서, 아날로그-대-디지털 변환기를 갖거나 갖지 않는 유도성 센서 또는 다른 센서, 또는 전류를 검출하기 위한 다양한 추가적인 디바이스들을 사용하여 구현될 수 있다.
적분기(116)는, 예를 들어, 피드백 루프에 커패시터를 갖는 연산 증폭기에 기초하는 아날로그 적분기일 수 있다. 일부 실시예들에서, 적분기(116)는 디지털 신호 프로세서들에서 발견되는 것과 같은 디지털 가산기 또는 산술 논리 유닛을 포함할 수 있다. 디지털 실시예들에서, 적분기(116)는 전기 변색 디바이스에 공급되는 전류의 디지털 변환 값들의 시계열 합산으로서 구현될 수 있다. 디지털 신호 프로세서, 또는 마이크로프로세서 또는 컨트롤러가 이러한 계산들을 수행하도록 적용될 수 있고, 공급 제어 모듈(106)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 온-칩 아날로그-대-디지털 변환을 갖는 디지털 신호 프로세서 또는 마이크로프로세서는 전류 감지, 전압 감지 및 적분뿐만 아니라, 전원 또는 전원들에 적용되는 제어 알고리즘들을 구현할 수 있다. 일부 실시예들에서, 아날로그-대-디지털 변환기는 디지털 신호 프로세서 또는 마이크로프로세서로부터 분리될 수 있다. 아날로그 회로, 디지털 회로, 상태 머신들 및/또는 소프트웨어 프로그래밍, 이산 구성 요소들, 시스템-온-칩 등의 다양한 추가 조합이 본원에 개시된 교시에 따라 용이하게 고안된다.
도 4는 일부 실시예들에 따라 도 3의 드라이버(100)의 동작을 도시하는 프로세스도이다.　 도 4의 프로세스도는,　드라이버(100)가 전기 변색 디바이스의 투과율을 변경하기로 결정한 것으로 상정한다. 이러한 결정은 사용자 선택, 스케줄, 검출, 규칙-기반 프로세스, 드라이버(100)의 인공 지능 학습 프로세스 등의 결과일 수 있다. 드라이버(100)는 전기 변색 디바이스의 투과율의 변경을 개시하기 위해, Qtarget 프로세스(202)에 대해 충전/방전을 수행한다. 프로세스(202)에서, 드라이버(100)는 전기 변색 디바이스를 원하는 투과율을 향해 충전시키거나, 전기 변색 디바이스를 원하는 투과율을 향해 방전시킨다. 이 프로세스는 전기 변색 디바이스로 전하를 전달한다. 전기 변색 디바이스에서 갖는 타겟 전하량(즉, Qtarget)이 전기 변색 디바이스의 타겟 투과율에 기초하여 결정된다. 전달되는 타겟 전하량은 일부 실시예들에서 전기 변색 디바이스에서 현재의 전하량과 전기 변색 디바이스에서 가질 타겟 전하량 사이의 차이에 기초하여 결정된다. 드라이버(100)는 상술한 전하 결정 메커니즘들(예를 들어, 적분기)을 사용하여, 전기 변색 디바이스에 전달되는 전하량을 모니터링한다. 전기 변색 디바이스에 전달된 전하량이 전달될 타겟 전하량과 같을 때, 드라이버(100)는 Qtarget 프로세스(202)에 대한 충전/방전을 종료하고, 4 개 와이어 개방 회로 전압(4W OCV) 프로세스(204)를 개시한다. 추가적인 실시예들에서, 3 개 와이어 프로세스 또는 4 개 초과의 와이어들을 사용하는 프로세스가 사용될 수 있다. 드라이버(100)와 전기 변색 디바이스(118) 사이의 인터페이스에서의 와이어들의 총 개수는 버스 바들(120)에 전하를 공급하는 2 개의 와이어들, 및 전기 변색 디바이스(118)의 감지 전압을 측정하기 위한 1 개, 2 개 또는 그 초과의 감지 전압 라인들을 포함한다.
4 개의 와이어 개방 회로 전압 프로세스(204)에서, 드라이버(100)는 전기 변색 디바이스(118)의 감지 전압 단자들(124, 126)에 걸쳐 개방 회로 전압을 측정한다(도 3 참조). 추가적인 실시예들에서, 드라이버(100)는 하나의 감지 전압 단자(124, 126, 128, 130, 132, 134)로부터 하나의 버스 바(120)로, 또는 다른 쌍들의 감지 전압 단자들(124, 126, 128, 130, 132, 134)에 걸쳐 개방 회로 전압을 측정한다. 그 후, 드라이버(100)는 체크 상태의 충전(체크(Check) SOC) 프로세스(206)를 수행한다. 체크 상태의 충전 프로세스(206)에서, 드라이버(100)는 감지 전압 단자들에 걸쳐 측정된 개방 회로 전압, 즉, 감지 전압에 기초하여 전기 변색 디바이스의 충전 상태를 결정한다. 감지 전압은 충전 또는 방전이 중단된 후 시간의 경과에 따라 완화된다. 완화 시간 및 전압의 완화량은 전기 변색 디바이스의 특성화, 시뮬레이션 또는 다른 기술들을 통해 확립될 수 있다. 완화된 감지 전압으로부터의 만족스러운 편차 전압이 또한 유사하게 결정될 수 있다. 체크 상태의 충전 프로세스(206)는, 상술한 파라미터들에 기초하여, 충전의 상태가 충전의 타겟 상태와 동일한지 여부를 결정한다. 예를 들어, 완화 시간 후, 및 전압의 완화량만큼 완화한 후에 감지 전압이 완화된 감지 전압으로부터 만족스러운 편차 전압 내에 유지되면, 드라이버(100)는 전기 변색 디바이스의 충전 상태가 타겟 충전 상태와 동일한 것으로 결정한다. 그 후, 프로세스 흐름은 4 개 와이어 개방 회로 전압 프로세스(204)와 체크 상태의 충전 프로세스(206) 사이에서 루핑(looping)될 것이다. 감지 전압이 완화된 감지 전압으로부터 만족스러운 편차 전압 내에 유지되지 않으면, 드라이버(100)는 전기 변색 디바이스의 충전 상태가 타겟 충전 상태와 동일하지 않은 것으로 결정한다. 그 후, 프로세스 흐름은 전기 변색 디바이스의 충전 상태를 전기 변색 디바이스의 타겟 충전 상태로 가져오기 위해 Qtarget 프로세스(202)에 대한 충전/방전으로 진행할 것이다.
도 5는 일부 실시예들에 따라 도 3의 드라이버(100)의 추가적인 동작을　도시하는 프로세스도이다.　 도 5의 프로세스도는　드라이버(100)가 제로 볼트의 전류를 감지하고, 전기 변색 디바이스의 최대 투과율(또는 전기 변색 디바이스의 일부 실시예들에서 최소 투과율)에 도달하기 위해 전기 변색 디바이스를 완전히 충전 또는 방전하기로 결정한 것으로 상정한다.　 이는 도 4의 프로세스도의 호출과 유사한 이유로 또는 상황에서 발생할 수 있다.　 이 상태에서, 또한 전기 변색 디바이스의 충전 상태에 대해 드라이버(100)를 다시 제로로 하는 것이 가능하다.　 전기 변색 디바이스의 완전 방전시, 일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스의 충전 상태는 명목상 제로에 있는 것으로 고려된다.　 드라이버(100)를 통한 전기 변색 디바이스의 충전 상태의 계산 및 추적은 측정 정확도, 노이즈, 드리프트, 누출, 구성 요소들의 노화 등의 결과로서 누적된 작은 오차를 겪는다는 것과, 드라이버(100)를 다시 제로로 하는 것은 전기 변색 디바이스의 충전 상태의 추적의 정확성을 복구할 수 있음을 이해해야 한다.
여전히 도 5를 참조하면, 전기 변색 디바이스의 투과율을 최대 투과율(또는 전기 변색 디바이스의 일부 실시예들에서 최소 투과율)로 변화시키는 것을 개시하기 위해, 드라이버(100)는 프로세스(302)에서 제로 볼트(Vsns = 0V)의 감지 전압으로의 충전/방전을 수행한다. 일부 실시예들에서, 이는 전기 변색 디바이스를 Qtarget = 0, 즉, 전기 변색 디바이스에서의 충전의 명목상 제로 상태로 방전시키는 것에 대응한다. 일부 실시예들에서, 이는 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하량을 결정하고, 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하량을 모니터링하고, 전기 변색 디바이스로 전달된 전하량이 전달될 타겟 전하량과 동일할 때 전하의 전달을 중지하는 것에 의해 달성된다. 다른 경우들에서는, 설정된 시간 구간이 경과한 후에 전하의 전달이 중지된다. 4 개 와이어 개방 회로 전압 프로세스(204)(또는 상술한 바와 같은 그 변형)는 감지 전압을 측정하고, 체크 상태의 충전 프로세스(206)는 충전 상태가 전기 변색 디바이스에서의 타겟 전하량과 동일한지 여부를 결정한다. 이러한 상황에서, 타겟은 제로이고, 이는 충전의 제로 상태에 대응해야 한다. 충전 상태가 타겟 충전 상태와 매칭되면, 프로세스 흐름은 4 개 와이어 개방 회로 전압 프로세스(204)와 체크 상태의 충전 프로세스(206) 사이에서 루핑된다. 충전 상태가 타겟 충전 상태와 매칭되지 않으면, 일부 경우들에서, 프로세스(304)가 개시되며, 여기서 전하는 SEQ(즉, 전하 격리 단자(122))로 이동된다. 충전 상태가 타겟 충전 상태와 매칭되지 않으면, 일부 다른 경우들에서, 전하 카운터는 다시 제로로 되고, 그 후, 프로세스(304)가 개시되며, 여기서 전하는 SEQ(즉, 전하 격리 단자(122))로 이동된다. 충전 상태가 타겟 충전 상태와 매칭되지 않으면, 일부 다른 경우들에서, 프로세스(304)가 개시되며, 여기서 전하는 SEQ(즉, 전하 격리 단자(122))로 이동되고, 그 후 전하 카운터는 다시 제로로 된다. 완료시에, 흐름은 다시 체크 상태의 충전 프로세스(206)로 분기한다.
실시예들의 다른 세트에서, 충전이 타겟 충전 상태와 매칭되지 않을 때, 전하 카운터는 다시 제로로 될 수 있고/있거나 전하가 SEQ로 이동될 수 있다. 충전 상태가 타겟 충전 상태와 매칭되지 않는 경우, 일부 경우들에서, 프로세스(304)가 개시되며, 여기서 전하는 SEQ(즉, 전하 격리 단자(122))로 이동된다. 충전 상태가 타겟 충전 상태와 매칭되지 않는 경우, 일부 다른 경우들에서, 전하 카운터는 다시 제로로 되고, 그 후 프로세스(304)가 개시되고, 여기서 전하는 SEQ(즉, 전하 격리 단자(122))로 이동된다. 충전 상태가 타겟 충전 상태와 매칭되지 않는 경우, 일부 다른 경우들에서, 프로세스(304)가 개시되고, 여기서 전하는 SEQ(즉, 전하 격리 단자(122))로 이동되고, 그 후, 전하 카운터는 다시 제로로 된다.
도 5에 도시된 프로세스에 있어서, 일부 재료들/디바이스들에서, 본원에 설명되는 프로토콜을 실행하기 위해 일부 실시예들에서 Vsns는 -0.5 V로 설정될 수 있거나, Vsns는 0.5 V로 설정될 수 있다는 것이 또한 인지되어야 한다. 디바이스의 충전 상태를 체크하기 위해 Vsns를 설정하기 위해 본원에 설명되는 프로토콜은 일례이고, 한정적인 것으로 의미되지 않으므로, 다른 범위들이 실시예들과 함께 이용될 수 있다.
전하가 SEQ로 이동되는 격리 프로세스(304)에서, 전하가 버스 바들(120) 중 하나로부터 전기 변색 디바이스의 전하 격리 단자(122)(SEQ)로 이동된다. 이는 전기 변색 디바이스의 버스 바들(120) 중 하나(예를 들어, 애노드 또는 캐소드)를 드라이버(100)의 출력 단자들 중 하나에 커플링하고, 전기 변색 디바이스의 전하 격리 단자(122)를 드라이버(100)의 출력 단자들 중 다른 하나에 커플링함으로써 수행될 수 있다. 그 후, 드라이버(100)는 버스 바들 중 선택된 하나에 대해 전기 변색 디바이스의 전하 격리 단자(122)를 충전 또는 방전하도록 동작될 것이다. 이 동작은 전기 변색 디바이스의 주요 부분으로부터 전하 격리 단자(122)를 통해 액세스되는 전기 변색 디바이스의 2 차 격리 부분으로 전하를 전달함으로써 전하를 격리하고/하거나 전기 변색 디바이스에서의 전하의 제로 상태를 재생성한다.
도 6은 일부 실시예들에서 도 3의 드라이버(100)로 전기 변색 디바이스를 충전하는 것을　도시하는 전압(볼트) 및 전류(암페어) 대 시간 그래프이다. 　4 개의 영역들(402, 404, 406, 408)이 그래프에 나타내어져 있다.　 영역들 중 2 개(402, 404)는 공급 전압 대 시간을 도시하고, 영역들 중 2 개(406, 408)는 공급 전류 대 시간을 도시한다.　 횡축은 초 단위의 시간이다.　 이 예는 특정 전기 변색 디바이스, 예를 들어, 윈도우에 대한 것이며, 다른 전기 변색 디바이스들 및 전기 변색 디바이스의 변형들의 다양한 치수들에 대해 다를 수 있다.　 도 6의 그래프에 나타낸 바와 같이, 동작의 최초 수 초 동안, 시간 T = 제로로부터, 공급 전압 및 공급 전류 모두에서 초기의 상승 스파이크가 있다. 영역(406)에서, 약 60 초의 시간까지 정전류가 인가된다. 영역(402)에서 보이는 바와 같이, 이 시간 동안 전압은 약 14 ½ V(볼트)로부터 약 15 V까지 약간씩 증가한다. 정전류 영역(402, 406)에서, 감지 전압은 타겟 감지 전압인 1.7 V보다 작고, 정전류원은 전기 변색 디바이스(118)에 약 1 ½ A(암페어)를 공급한다.
계속하여 도 6에서, 시간 T = 60 초에서, 감지 전압은 타겟 감지 전압인 1.7 V에 도달하고, 드라이버(100)는 감지 전압을 1.7 V에 유지하기 위해 정전류로부터 가변 전압 또는 가변 전류로 스위칭한다. 영역(404)에서, 감지 전압이 타겟 감지 전압과 동일한 정전압으로 유지됨에 따라, 공급 전압은 다음 4 분(예를 들어, 60 초에서 300 초까지) 동안 약 15 V로부터 약 3 V까지 떨어지는 것으로 관찰된다. 영역(408)에서, 다시 감지 전압을 정전압으로 유지하면서, 공급 전류는 약 1.5 A에서 약 0.2 A로(즉, 약 1 ½ A에서 약 1/5 A로) 떨어지는 것으로 관찰된다. 감지 전압은 일부 실시예들에서 전기 변색 디바이스의 버스 바들에 인가되는 가변 전압을 제어함으로써 타겟 감지 전압으로 유지될 수 있다. 대안적으로, 감지 전압은 전기 변색 디바이스의 버스 바들에 인가되는 가변 전류를 제어함으로써 타겟 감지 전압으로 유지될 수 있다. 그래프의 우측 단부인 시간 T = 300 초에서, 전기 변색 디바이스의 전하는 타겟 전하 Qtarget에 도달했고, 드라이버(100)는 전기 변색 디바이스에 가변 전압(또는 가변 전류)을 공급하는 것을 중지한다. 즉, 드라이버(100)는 전기 변색 디바이스에 전압 및 전류를 공급하는 것을 중단한다. 4 개 와이어 개방 회로 전압 프로세스(204) 및 체크 상태의 충전 프로세스(206)가 그 후 발생될 수 있다(도 4 및 도 5 참조). 다른 경우들에서, 전하의 전달은 설정된 시간 구간이 경과한 후에 중지될 수 있다.
도 7은 일부 실시예들에서 도 3의 드라이버(100)로 전기 변색 디바이스를 방전하는 것을 도시하는 전압(볼트) 및 전류(암페어) 대 시간(초) 그래프이다.　 도 7의 그래프는 도　6의 그래프와 비교하여 반전되어 나타나고, 전압 및 전류는 도　6의 것과 비교하여 음수, 즉 반대 극성이다.　 그렇지 않으면, 이 모드에서의 동작은 도 6을 참조하여 설명된 것과 유사하다.　 동작의 최초 수 초 동안, 시간 T = 제로로부터, 공급 전압 및 공급 전류 모두에서 초기의 하강(즉, 음의) 스파이크가 있다. 영역(506)에서, 약 60 초의 시간까지 정전류가 인가된다. 영역(502)에서 보이는 바와 같이, 이 시간 동안 전압은 약 -11 V로부터 약 - 11½ V까지 약간씩 떨어진다(즉, 크기가 음의 방향으로 약간씩 감소한다). 정전류 영역(506, 502)에서, 감지 전압은 타겟 감지 전압인 0 V보다 크고, 정전류원은 전기 변색 디바이스에 약 -1½ A(암페어)를 공급한다.
도 7에서 시간 T = 60 초에서, 감지 전압은 타겟 감지 전압인 0 V에 도달하고, 드라이버(100)는 감지 전압을 0 V로 유지하기 위해 정전류로부터 가변 전압(또는 가변 전류)으로 스위칭한다. 영역(504)에서, 감지 전압이 타겟 감지 전압(즉, 0 V)과 동일한 정전압으로 유지됨에 따라, 공급 전압은 다음 4 분(예를 들어, 60 초에서 300 초까지) 동안 약 -11½ V로부터 약 -2½ V까지 증가(크기가 감소함)하는 것으로 관찰된다. 영역(508)에서, 다시 감지 전압을 정전압(0 V)으로 유지하면서, 공급 전류는 약 -1.5 A에서 약 -0.2 A 또는 -0.3 A로(즉, 약 -1½ A에서 약 -1/4 A로 크기의 감소) 증가하는 것으로 관찰된다. 그래프의 우측 단부인 시간 T = 300 초에서, 전기 변색 디바이스의 전하는 타겟 전하 Qtarget에 도달했고, 드라이버(100)는 전기 변색 디바이스에 가변 전압(또는 가변 전류)을 공급하는 것을 중지하며, 즉, 드라이버(100)는 전기 변색 디바이스에 전류 또는 전압을 공급하는 것을 중지한다. 4 개 와이어 개방 회로 전압 프로세스(204) 및 체크 상태의 충전 프로세스(206)가 그 후 도 4 및 도 5를 참조하여 설명되는 바와 같이 발생될 수 있다. 다른 경우들에서, 전하의 전달은 설정된 시간 구간이 경과한 후에 중지될 수 있다.
도 6 및 도 7에 나타낸 그래프는 각각 전기 변색 디바이스의 완전 충전 및 완전 방전에 적용된다. 　완전 충전은 전기 변색 디바이스의 최소 투과율을 달성하고, 완전 방전은 일부 실시예들에서 전기 변색 디바이스의 최대 투과율을 달성한다.　 전기 변색 디바이스의 부분 충전 또는 부분 방전은 전기 변색 디바이스의 투과율의 다양한 중간량을 달성하고, 따라서 타겟 전하 및 감지 전압의 상이한 값을 가질 수 있다.
전기 변색 디바이스에 대한 충전/방전 프로토콜의 일례가 도 6 및 도 7에 나타낸 액션들과 유사하게, 아래의 테이블 1에 나타내어진다. 이 프로토콜은 도 3에　나타낸 시스템, 도 4 및 도 5에 나타낸 프로세스들을 사용하여, 그리고 후술하는 방법들에서 실시될 수 있다.
테이블 1
4W 감지로 CCCV(정전류-일정 감지 전압(constant current-constant sense voltage)) 소싱(sourcing) 사용
완전 충전/부분 충전/부분 방전:
일정한 공급 전류 인가
감지 전압 및 공급 전류 측정(전하 카운트)
Qsource = Qtarget일 때 단계 중지
만일(IF)
감지 전압이 Vlimit에 도달
그러면(THEN)
정전압 모드로 스위칭
Qsource = Qtarget까지 Vsns = Vlimit 유지
전체 방전(Full Discharge):
일정 공급 전류 인가
감지 전압 및 공급 전류 측정(전하 카운트)
만일(IF)
감지 전압이 0 V에 도달
그러면(THEN)
정전압 모드로 스위칭.
Qsource = Qtarget까지 Vsns = Vlimit 유지
상술한 프로토콜은 완전 충전, 부분 충전 및 부분 방전에 대해 제로가 아닌 감지 전압 한도, 완전 방전에 대해 0 V 감지 전압 한도를 적용한다. 완전 충전, 부분 충전 및 부분 방전에서, 전기 변색 디바이스에 전달된 총 전하량이 전기 변색 디바이스에 있을 타겟 전하량에 도달할 때 또는 감지 전압이 감지 전압 한도에 도달할 때, 어느 쪽이든 먼저 오면, 일정 공급 전류 중지된다. 감지 전압에 도달했지만 타겟 전하량에 아직 도달되지 않은 경우, 정전압 모드는 전기 변색 디바이스에 가변 전압을 인가하고, 전기 변색 디바이스에서 타겟 전하량에 도달될 때까지 감지 전압 한도(즉, 정전압)에서 감지 전압을 유지한다. 다른 경우들에서, 정전류, 가변 전압 및/또는 전하의 전달은 설정된 시간 구간이 경과한 후에 중지된다. 디바이스가 완전 방전되도록 설정된 다른 예에서, 감지 전압 한도는 0 V이고, 이는 가변 전압이 인가되는 동안 총 5 분(또는 소정의 다른 미리 정해진 시간 범위) 동안 유지된다. 일부 실시예들에서 4 개의 와이어 감지로 (전기 변색 디바이스에 대한) 정전류 및 (감지 전압의) 정전압이 사용된다. 즉, 전기 변색 디바이스에 대해 4 개의 와이어들이 있으며, 그 중 2 개(버스 바들에 부착됨)는 전류 및 전압을 공급하는 데 사용되며, 그 중 2 개(감지 전압 단자들에 부착됨)는 감지 전압에 대해 사용된다. 완전 충전, 부분 충전, 부분 방전 및 완전 방전에서, 전하는 (시간의 경과에 따라 적분되거나, 시간의 경과에 따른 적분의 디지털 근사로서 이산적으로 합산되는) 공급 전류를 측정함으로써 카운트된다. 전하 카운트는 버스 바들 중 하나를 통해 시간의 경과에 따라 얼마나 많은 전하(즉, 전자들)가 전기 변색 디바이스로 전달되는지에 관한 것이며, 전기 변색 디바이스로 전달된 총 전하량이 타겟 전하량에 도달했는지 여부의 결정에 적용된다. 다른 경우들에서는, 설정된 시간 구간이 경과된 후에, 전하의 전달이 중지된다. "정전류-정전압" 소싱이라는 용어는 급속한 투과율 변화에 적용되는 2 개의 스테이지들 또는 단계들, 즉 전기 변색 디바이스(118)에 정전류를 인가하는 제1 스테이지, 및 전기 변색 디바이스(118)의 일정 감지 전압을 유지하는 제2 스테이지를 갖는 것을 지칭한다.
도 8은 일부 실시예들에서 전기 변색 디바이스를 충전 및 방전하기 위해 도 3의 드라이버(100)에서 사용하기에 적절한 전원 및 전압 감지 회로의 회로도이다. 회로는 전기 변색 디바이스에 전력(즉, 전압 및 전류)을 공급하는 고출력 버퍼들(602, 604)을 구동하기 위해 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)으로부터 펄스 폭 변조(PWM)를 적용한다. 전기 변색 디바이스의 선택된 단자들에 걸친 전압이 다양한 차동 증폭기들(606, 608, 610)에 입력되고, 그 출력들은 마이크로컨트롤러 유닛의 아날로그-대-디지털 변환기로 전송된다. 차동 증폭기들(606, 608, 610)의 이득은 단위 이득일 수 있다. 대안적으로, 이득 및/또는 오프셋이 아날로그-대-디지털 변환기 입력들의 범위와 매칭되도록 선택될 수 있다. 마이크로컨트롤러 유닛으로부터의 펄스 폭 변조 출력(612)은 제1 비반전 버퍼(602)에 대한 입력이고, 인버터(630)에 대한 입력이며, 그 출력은 제2 비반전 버퍼(604)를 구동한다. 제1 비반전 버퍼(602)의 출력은 저항(620)의 제1 단자에 접속되고, 저항(620)의 제2 단자는 전원의 VSOURCE+ 단자(622)에 접속된다. VSOURCE+ 단자(622)는 도 3에 도시된 전기 변색 디바이스(118)의 VSOURCE+ 단자(예를 들어, 버스 바들(120) 중 하나)에 접속될 수 있다.
계속하여　도 8에서, 제2 비반전 버퍼(604)의 출력은 전원의 VSOURCE- 단자(628)에 접속된다.　 VSOURCE- 단자(628)는 도 3의 전기 변색 디바이스(118)의 VSOURCE- 단자(예를 들어, 버스 바들 중 다른 하나(120))에 접속될 수 있다. 마이크로컨트롤러 유닛으로부터의 펄스 폭 변조 출력(612)으로서 펄스 폭 변조 신호를 인가하는 것은, 제1 비반전 버퍼(602) 및 제2 비반전 버퍼(604)가 제어된 펄스 폭의 상보적인 레일 대 레일 출력들을 생성하는 것으로 귀결된다. 일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스의 많은 양의 커패시턴스는 제1 비반전 버퍼(602) 및 제2 비반전 버퍼(604)의 변조된 출력들의 진폭을 감소시켜, 제어 가능한 진폭 및 극성의 DC 전압이 전기 변색 디바이스의 버스 바들에 걸쳐 생성된다. 일부 실시예들에서 전압은 약간의 전압 리플(ripple)을 가질 수 있다. DC 전압을 생성하기 위해 펄스 폭 변조를 사용하는 것은, 스위칭 전원들에서 용량성 부하에 펄스 폭 변조가 어떻게 적용되는지에 관한 것일 수 있다.
도 8의 회로의 VSNS+ 단자(624)는 전기 변색 디바이스(118)의 VSNS+ 단자(124)에 접속될 수 있으며, VSNS- 단자(626)는 전기 변색 디바이스(118)의 VSNS- 단자(126)에 접속될 수 있다. VSNS+ 단자(624)와 VSNS- 단자(626)에 걸친 전압은 제1 차동 증폭기(606)에 입력되며, 그 출력은 제1 아날로그-대-디지털 변환기 입력(614)이다. 이 경로에 의해, 아날로그-대-디지털 변환기는 전기 변색 디바이스의 감지 전압을 측정할 수 있다. 도 3을 다시 참조하면, 이는 전압계의 일 실시예이다. 감지 전압의 측정은, 일정한 감지 전압을 유지하도록 전기 변색 디바이스에 대한 전압 또는 전류가 제어되는, 소위 정전압 제어에 적용된다. 본 실시예에서, 펄스 폭 변조 출력(612)의 듀티 사이클은 마이크로컨트롤러 유닛에 의해 제어되고, 감지 전압을 모니터링하면서 변한다.
도 8의 VSOURCE+ 단자(622) 및 VSOURCE- 단자(628)는 제2 차동 증폭기(608)에 대한 입력으로서 접속되고, 그 출력은 제2 아날로그-대-디지털 변환기 입력(616)이다. 이 경로에 의해, 아날로그-대-디지털 변환기는 전기 변색 디바이스의 버스 바들에 걸친 전압을 측정할 수 있고 전기 변색 디바이스에 인가된 전압을 결정할 수 있다. 이 정보는 도 3의 전기 변색 디바이스(118)의 버스 바들(120)에 걸쳐 인가되는 전압을 모니터링하기 위해 마이크로컨트롤러에 의해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로컨트롤러는 전압을 모니터링하고 선택된 극성을 갖는 정전류원, 가변 전압원 및/또는 가변 전류원을 제공하기 위해 상술한 바와 같이 펄스 폭 변조를 조정한다. VSOURCE+와 VSOURCE- 단자 사이, 또는 VSOURCE+와 다른 단자 사이, 또는 VSOURCE-와 다른 단자 사이의 전압(즉, 전위)은 또한 전압 한도를 가질 수 있다. Vsns 전압 한도와 마찬가지로, 정전류 인가 중에 이러한 VSOURCE 전압 한도 중 하나에 도달되면, VSOURCE 전압을 전압 한도에서, 또는 그 미만으로 유지하기 위해 가변 전류 모드가 개시될 수 있다.
도 8의 저항(620)의 대향 단자들은 제3 차동 증폭기(610)에 대한 입력으로서 접속되고, 그 출력은 제3 아날로그-대-디지털 변환기 입력(618)이다. 이 경로에 의해, 아날로그-대-디지털 변환기는 저항기(620) 양단의 전압을 측정할 수 있다. 저항(620)의 값 및 저항(620) 양단의 전압으로, 마이크로컨트롤러 유닛은 또한 전기 변색 디바이스로의 전류인, 저항(620)을 통한 전류를 계산할 수 있다. 다시 도 3을 참조하면, 이는 전류계의 일 실시예이다.　 따라서 마이크로컨트롤러는 크기와 극성 모두에 대해 전류를 모니터링할 수 있으며, 상술한 바와 같이 펄스 폭 변조를 조정할 수 있다.　 전류의 값은 또한 일부 실시예들에서, 예를 들어, 시간 범위에 걸쳐 전류의 디지털 변환된 값들을 반복적으로 합산함으로써 전기 변색 디바이스로 전달된 전하의 총량을 계산하는 데 사용될 수 있다.
도 9는 일부 실시예들에서 전기 변색 디바이스에서 전하를 격리하기 위해 도 3의 드라이버(100)에서 사용하기에 적절한 추가적인 전원 및 전압 감지 회로의 회로도이다.　 회로는 도 8에 나타낸 것과 원리 및 동작에서 유사하지만 전하 격리에 적절한 접속들을 갖는다. 도 9에서, 마이크로컨트롤러 유닛으로부터의 추가적인 펄스 폭 변조 출력(712)은 제3 비반전 버퍼(702)에 대한 입력이며, 추가적인 인버터(706)에 대한 입력이며, 그 출력은 제4 비반전 버퍼(704)를 구동한다. 제3 비반전 버퍼(702)의 출력은 저항(718)의 제1 단자에 접속되고, 저항(718)의 제2 단자는 전원의 SEQ+ 단자(720)에 접속된다. SEQ+ 단자(720)는 전기 변색 디바이스(118)의　전하 격리 단자(122)(도　3　에서 SEQ로 표기됨)에 접속될 수 있다.
도 9의 제4 비반전 버퍼(704)의 출력은 전원의 VSOURCE- 단자(628)에 접속된다.　 VSOURCE- 단자(628)는 도 3의 전기 변색 디바이스(118)의 VSOURCE- 단자(예를 들어, 버스 바들(120) 중 하나)에 접속될 수 있다. 마이크로컨트롤러 유닛으로부터의 펄스 폭 변조 출력(712)으로서 펄스 폭 변조 신호를 인가하는 것은, 제3 비반전 버퍼(702) 및 제4 비반전 버퍼(704)가 제어되는 펄스 폭의 상보적인 레일 대 레일 출력들을 생성하는 것으로 귀결된다. 상술한 바와 유사하게, 이는 제어 가능한 진폭 및 극성의 DC 전압을 생성하고, 이는 도 3의 전하 격리 단자(122)와 전기 변색 디바이스(118)의 버스 바들(120) 중 하나에 걸쳐 약간의 리플 전압을 가질 수 있다. 다양한 추가적인 실시예들에서, 제4 비반전 버퍼(704)의 출력은 전기 변색 디바이스의 VSOURCE+ 단자에 접속될 수 있다. 상술한 실시예들에서, 도 9에 도시된 전원은 전기 변색 디바이스(118)의 선택된 버스 바(120)와 도 3의 전기 변색 디바이스(118)로부터 전하를 격리하는 전하 격리 단자(122) 사이에서 전하를 전달할 수 있다.
여전히 도 9를 참조하면, SEQ+ 단자(720) 및 VSOURCE- 단자(628)는 제4 차동 증폭기(708)에 대한 입력으로서 접속되고, 그 출력은 제4 아날로그-대-디지털 변환기 입력(714)이다. 이 경로에 의해, 아날로그-대-디지털 변환기는 도 3의 전하 격리 단자(122)와 전기 변색 디바이스(118)의 버스 바들 중 선택된 하나(120)에 걸친 전압을 측정할 수 있으며, 전하 격리를 위해 인가된 전압을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로컨트롤러는 전압을 그에 따라 모니터링하고, 선택된 극성을 갖는 정전류원, 가변 전압원 및/또는 가변 전류원을 제공하기 위해 상술한 바와 같이 펄스 폭 변조를 조정한다.　 저항(718)의 대향 단자들은 제5 차동 증폭기(710)에 대한 입력으로서 접속되고, 그 출력은 제5 아날로그-대-디지털 변환기 입력(716)이다. 이 경로에 의해, 아날로그-대-디지털 변환기는 저항(718) 양단의 전압을 측정할 수 있다. 저항(718)의 값 및 저항(718) 양단의 전압으로, 마이크로컨트롤러 유닛은 또한 도 3의 전기 변색 디바이스(118)의 전하 격리 단자(122)로의 전류인, 저항(718)을 통한 전류를 계산할 수 있다. 마이크로컨트롤러는 크기 및 극성 모두에 대해 이 전류를 모니터링할 수 있으며, 상술한 바와 같이, 펄스 폭 변조를 조정할 수 있다. 전류의 값은 또한, 예를 들어, 일부 실시예들에서 전류의 값을 반복적으로 합산함으로써 격리를 위해 전달된 전하의 총량을 계산하는 데 사용될 수 있다. SEQ+ 단자와 VSOURCE- 또는 다른 단자 사이의 전압(즉, 전위)은 또한 전압 한도를 가질 수 있다. Vsns 전압 한도와 유사하게, 일정한 격리 전류를 인가하는 동안 이러한 SEQ 전압 한도 중 하나에 도달되면, SEQ 전압을 전압 한도로, 또는 그 미만으로 유지하기 위해 가변 전류 모드가 개시될 수 있다.
도 10a, 도　10b　및 도　10c는 일부 실시예들에서 도 3의 시스템을 사용하여 실시될 수 있는 전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법의　흐름도이다. 보다 구체적으로, 본 방법은 도 3의 드라이버 또는 공급 제어 모듈 상에서 또는 이에 의해, 또는 제어 시스템 내의 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 프로세서와 같은 프로세서에 의해 실시될 수 있다. 결정 액션(802)에서, 전기 변색 디바이스의 투과율을 변경할지 여부가 결정된다. 이 결정은 사용자 입력, 사용자 스케줄, 센서 입력, 규칙, 인공 지능 등에 기초할 수 있다. 대답이 예인 경우, 즉 투과율을 변경하는 경우, 흐름은 액션(824)으로 진행하고, 대답이 아니오인 경우, 즉 투과율을 변경하지 않는 경우, 흐름은 결정 액션(804)으로 진행한다.
결정 액션(804)에서, 전기 변색 디바이스에 개방 회로 전압 드리프트가 존재하는지 여부가 결정된다. 예를 들어, 사용자 또는 사용자 디바이스로부터의 지시를 기다리는 동안, 컨트롤러 또는 드라이버는 개방 회로 전압이 시간의 경과에 따라 수용 가능한 양의 드리프트를 초과하여 변하는지를 결정하기 위해 전기 변색 디바이스의 감지 전압 단자들에 걸친 개방 회로 전압을 체크할 수 있다. 대답이 아니오인 경우, 드리프트가 없고(즉, 드리프트의 양이 수용 가능한 범위 내에 있음), 흐름은 결정 액션(802)으로 다시 분기한다. 컨트롤러 또는 드라이버는 전기 변색 디바이스의 투과율을 변경하는 결정 또는 이유를 찾으면서, 결정 액션들(802, 804)을 통해 루핑할 수 있다. 결정 액션(804)에서 대답이 예인 경우, 드리프트가 존재하며, 흐름은 액션(806)으로 분기한다.
결정 액션(824)에서, 투과율 변화가 전체 블리치 상태로, 또는 어두워지거나 중간 상태와 같은 다른 상태로의 것일지가 결정된다. 결정 액션(824)에 대한 대답이 전체 블리치 상태 이외의 상태로 투과율을 변경하라는 것인 경우, 흐름은 또한 액션(806)으로 분기한다.
도 10a의 액션(806)은, 이것이 사용자를 대신하여 고의적이든지 또는 드리프트에 의한 것이든지, 전기 변색 디바이스의 투과율을 변경하라는 결정이 있을 때 진입된다. 액션(806)에서, 전기 변색 디바이스에 전달될 타겟 전하가 결정된다. 타겟 전하는 일부 실시예들에서 사용자를 대신하여 수행되는 액션의 경우에, 전기 변색 디바이스에 전달된 추적된 총 전하량 및 전기 변색 디바이스의 추적된 투과율 레벨과 원하는 투과율 레벨 사이의 차이에 기초할 수 있다. 대안적으로, 타겟 전하는 드리프트의 경우에 전기 변색 디바이스 상의 원래 목표된 총 전하량을 복구하는 것에 기초한다. 감지 전압 한도가 액션(808)에서 결정된다. 감지 전압 한도는 크기가 0 V보다 크고, 전기 변색 디바이스를 충전하여 투과율을 감소시키는 경우에, 전기 변색 디바이스의 단자들에 대해 적절한 극성을 갖는다. 감지 전압 한도는 일부 실시예들에서 최대 투과율까지인, 전기 변색 디바이스를 완전히 방전시키는 경우 0 V이다. 감지 전압 한도는 부분 충전 또는 부분 방전의 경우 중간이다. 또한, 감지 전압 한도는 너무 많은 전류 또는 전압의 결과로서 열화로부터 전기 변색 디바이스를 보호하기 위해, 예를 들어, 테이블, 파라미터 또는 계산에 따라 안전한 값으로 설정된다. 액션들(806, 808)은 다양한 실시예들에서 어떠한 순서로든 수행될 수 있다.
여전히 도 10a를 참조하면, 액션(810)에서, 일정 공급 전류가 전기 변색 디바이스에 인가된다. 전류에 대한 적절한 극성이, 전기 변색 디바이스가 충전 또는 방전되고 있는지 여부에 따라 선택되어야 한다. 액션(812)에서 감지 전압 및 공급 전류가 측정된다. 예를 들어, 감지 전압은 아날로그-대-디지털 변환을 사용하여 전기 변색 디바이스의 감지 전압 단자들에 걸쳐 측정될 수 있다. 공급 전류는 전기 변색 디바이스의 버스 바들 중 하나에 커플링된 인-라인 저항 양단의 전압을 측정함으로써 측정될 수 있다.
액션(812)에 후속하여, 전기 변색 디바이스에 전달되는 전하량이 액션(814)에서 결정된다. 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하는 다양한 실시예들에서 시간 경과에 따른 전기 변색 디바이스에 대한 전류 공급을 적분함으로써 결정될 수 있다. 아날로그 또는 디지털 적분 기술들이 적용될 수 있다. 도 10a의 결정 액션(816)에서,　전기 변색 디바이스에 전달된 전하가 전달될 타겟 전하량과 동일한지 여부가 결정된다.　 대답이 예이면, 전달된 전하는 전달될 전하량과 동일하며, 즉, 타겟 전하량이 전달된 후, 흐름은 액션(822)으로 분기하고, 전기 변색 디바이스에 대한 전류(및 전압) 인가가 중지된다.　 그 후, 흐름은 전기 변색 디바이스를 충전 또는 방전하는 결정을 기다리는 동안 루핑되고 드리프트를 체크하기 위해 결정 액션(802)으로 다시 진행한다.
결정 액션(816)에서의 대답이 아니오이면, 흐름은 결정 액션(818)으로 분기하며, 여기서 감지 전압이 감지 전압 한도에 도달했는지 여부가 결정된다. 예를 들어, 충전의 경우에 감지 전압이 상위 감지 전압 한도보다 작거나, 방전의 경우에 감지 전압이 하위 감지 전압 한도보다 큰 경우, 감지 전압은 감지 전압 한도에 아직 도달하지 못했다. 감지 전압이 감지 전압 한도에 아직 도달하지 않은 경우, 결정 액션(818)에 대한 대답은 아니오이고, 흐름은 루핑, 감지 전압 및 공급 전류 측정 및 총 전하량이 아직 전달되지 않았는지 여부를 결정하는 것을 계속하기 위해 액션(812)으로 분기한다. 감지 전압이 감지 전압 한도에 도달한 경우, 결정 액션(818)에 대한 대답은 예이고, 흐름은 액션(820)으로 분기한다.
도 10a의 액션(820)에서,　정전류(810)는 중지되고, 가변 전압 또는 가변 전류가 전기 변색 디바이스의 버스 바들에 공급되어 감지 전압 한도에서 (전기 변색 디바이스의 감지 전압 단자들에서) 감지 전압을 유지한다. 이는 정전류를 중단하고 전원 또는 전원들의 가변 동작을 변경하는 것을 포함한다. 예를 들어, 전원 또는 전원들의 전압 또는 전류는 감지 전압이 모니터링되는 동안 조정되고, 그에 따라, 예를 들어, 조정들은 드라이버 또는 도 3의 공급 제어 모듈과 같은 컨트롤러에 의해　이루어진다. 추가적인 예로서, 도 8의 전원 및 전압 감지 회로의 출력 버퍼들에 대해 마이크로컨트롤러에 의해 적용된 펄스 폭 변조는 마이크로컨트롤러에 의해 조정되어 일정한 감지 전압을 유지한다. 그 후, 프로세스는 액션(812)으로 복귀하고, 여기서 감지 전압 및 전류가 모니터링되고(814), 전달된 전하량이 결정되고, 결정 액션(816)으로 복귀한다. 일단 전달된 전하가 타겟 전하와 동일하면, 결정 액션(816)에 대한 대답은 예이고, 흐름은 액션(822)으로 분기하고, 여기서 전류(및 전압)는 중지한다.
본 방법의 변형들에서, 결정 액션들(816 및 818)은 분할 또는 재배열 또는 흐름 중에 다른 시간들에서 수행될 수 있다.　 본 방법의 다양한 추가적인 변형들이 본원의 교시에 따라 용이하게 고안된다.
다른 변형들에서, 816에서의 결정 액션은 전달된 타겟 전하량이 아니라 경과된 시간에 기초할 수 있다.
결정 액션(824)으로 복귀하여, 투과율 변화가 전체 블리치 상태를 향할 것이라고 결정되면, 도 10b에서 흐름은 액션(826)으로 진행한다. 액션(826)에서, 감지 전압 한도가 결정되고, 블리치 시간이 또한 결정된다. 전자 변색 디바이스의 완전 방전의 경우에, 감지 전압 한도는 0 V이고, 이는 일부 실시예들에서 최대 투과율에 대한 것이다. 다시, 일정한 공급 전류가 전기 변색 디바이스에 인가되고, 액션(828)에서, 감지 전압 및 공급 전류가 액션(830)에서 측정된다. 그 후, 흐름은 결정 액션(832)으로 진행하고, 여기서 일정한 전류 인가의 경과 시간이 액션(826)에서 결정된 블리치 시간에 도달했는지가 결정된다. 경과 시간이 블리치 시간에 도달되지 않았다면, 흐름은 결정 액션(834)으로 분기한다. 일부 경우들에서, 감지 전압은 제로 볼트에서 유지될 것이며, 정전류(828) 또는 가변 전압/전류(836)가, 경과 시간이 미리 정해진 지속 시간에 도달할 때까지 인가될 것이다.
도 10b의 결정 액션(834)에서,　감지 전압이 감지 전압 한도에 도달했는지 여부가 결정된다. 감지 전압이 아직 감지 전압 한도에 도달하지 않은 경우, 결정 액션(834)에 대한 대답은 아니오이고, 흐름은 계속하여 루핑하고, 감지 전압 및 공급 전류를 측정하고, 경과 시간이 결정 액션(832)에서 블리치 시간에 도달했는지 여부를 결정하기 위해 액션(830)으로 분기한다. 감지 전압이 감지 전압 한도에 도달한 경우, 결정 액션(834)에 대한 대답은 예이고, 흐름은 액션(836)으로 분기한다.
도　10b의 액션(836)에서,　정전류(828)는 중지되고, 가변 전압 또는 가변 전류가 전기 변색 디바이스의 버스 바들에 공급되어, 감지 전압 한도에서 (전기 변색 디바이스의 감지 전압 단자들에서) 감지 전압을 유지한다. 이는 정전류를 중단하고, 전원 또는 전원들의 가변 동작을 변경하는 것을 포함한다. 예를 들어, 감지 전압이 모니터링되면서 전원의 전압 또는 전류가 조정되고, 그에 따라 예를 들어, 도 3의 드라이버 또는 공급 제어 모듈과 같은 컨트롤러에 의해 조정들이 이루어진다. 추가적인 예로서, 도 8의 전원 및 전압 감지 회로의 출력 버퍼들에 대해 마이크로컨트롤러에 의해 적용된 펄스 폭 변조는 마이크로컨트롤러에 의해 조정되어 일정한 감지 전압을 유지한다. 그 후, 프로세스는 액션(830)으로 다시 분기하고, 여기서 감지 전압 및 전류가 모니터링되고, 결정 액션(832)으로 분기한다.
일단 경과 시간이 블리치 시간에 도달하면, 결정 액션(832)에 대한 대답은 예이고, 흐름은 액션(838)으로 분기하며, 여기서 전류(및 전압)가 중지된다.
본 방법의 변형들에서, 결정 액션들(832 및 834)는 분할 또는 재배열 또는 흐름 중에 다른 시간들에서 수행될 수 있다.　 본 방법의 다양한 추가적인 변형들이 본원의 교시에 따라 용이하게 고안된다.
일부 경우들에서, 디바이스를 전체 블리치 상태로 스위칭하기 위해 디바이스에 공급되는 정전류는, 지속 시간 외의 다른 트리거 후에 도 10b의 838에서 중지될 것이다. 예를 들어, 특정 타겟 전하량이 전달된 후에 정전류가 중지될 수 있다. 정전류를 중지시키기 위한 다른 예시적인 기준은, 특정 전압 한도가 측정된다는 결정이다. 예를 들어, 감지 전압의 크기(즉, 절대값)가 1 V 미만, 또는 0.1 V 미만, 또는 0.05 V 미만, 또는 0.01 V 미만과 같은 특정 값 미만일 때 정전류가 중지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전체 블리치 상태는 완전히 방전된 디바이스에 대응하고, 액션(838)(여기서 블리치 시간이 경과되었고 전류가 중지됨) 후에, 프로세스 흐름는 도 10c의 액션(840)으로 진행하고, 여기서 전하 카운터가 다시 제로로 된다.
일부 경우들에서, 전하 카운터(840)를 다시 제로로 하는 것은, 감지 전압이 제로 볼트로 유지될 때, 또는 감지 전압이 100 mV 미만, 또는 50 mV 미만, 또는 10 mV 미만, 또는 1 mV 미만, 또는 0.1 mV 미만, 또는 0.01 mV 미만, 또는 0.001 mV 미만과 같은 특정값 미만일 때 개시된다.
일부 전기 변색 디바이스에서, 디바이스가 전체 블리치 상태일 때 격리를 수행하는 것이 유리하다. 따라서, 일부 경우들에서, 전하 카운터가 다시 제로로 된 후에, 흐름은 도 10c의 결정 액션(842)으로 진행할 수 있다. 　결정 액션(842)에서, 격리가 실행되어야 하는지가 결정된다. 대답이 아니오이면, 흐름은 결정 액션(802)으로 다시 분기할 수 있다. 대답이 격리를 실행하는 예이면, 흐름은 액션(844)으로 진행한다.
격리를 실행하는 결정은 설정된 시간 스케줄(예를 들어, 하루에 한번), 전기 변색 디바이스의 상태(예를 들어, 전체 블리치), 전기 측정(예를 들어, 사전 설정된 한도 미만의 감지 전압 크기), 또는 조건들의 임의의 조합과 같은 임의의 개수의 조건들에 기초할 수 있다. 예를 들어, 격리를 실행하는 결정은 디바이스가 전체 블리치 상태에 있을 때(예를 들어, 액션(838) 이후)와, 이전 격리 사이클 이후로 2 시간 초과가 경과했는지의 조합에 기초할 수 있다. 다른 예는, 모든 블리치 사이클이 완료된 후(예를 들어, 액션(838) 이후)일 수 있다. 다른 예는 감지 전압 크기가 0.1 V 미만이고 다른 사이클이 실행되지 않는 모든 시간(예를 들어, 816, 818, 832 또는 834에 대한 대답이 아니오)일 수 있다.
본 방법의 다른 변형들에서, 도 10c의 결정 액션(842)은 본원의 교시에 따라 804, 830, 또는 838 이후와 같이 흐름 중의 다른 시간들에서 수행될 수 있다.
격리가 실행될 때, 흐름은 액션(844)으로 진행하고, 여기서, 정전압이 격리 단자로 공급된다. 예를 들어, 정전압이 격리 단자(예를 들어, 도 3의 122)와 버스 바들 중 하나(예를 들어, 도 3의 120) 사이에 인가될 수 있다. 추가적인 예시의 방식으로, 정전압이 격리 단자(예를 들어, 도 9의 720)와 전원의 VSOURCE- 단자(예를 들어, 도 9의 628) 사이에 인가될 수 있다. 정전압이 인가되고 있음에 따라, 흐름은 액션(846)으로 진행하고, 여기서 격리 전압(즉, Vseq) 및 전류가 모니터링된다.
결정 액션(848)에서, 정전압이 사전 설정된 격리 시간과 동일한 지속 시간 동안 인가되었는지가 결정된다. 격리의 경과 시간이 충족되지 않았으면, 흐름은 다시 846으로 분기하고, 격리 전압(즉, Vseq) 및 전류가 계속하여 모니터링된다. 격리의 경과 시간이 충족되었다면, 흐름은 액션(850)으로 진행하고, 격리 전압이 중지된다. 액션(850) 후에, 흐름은 다시 802로 분기한다. 일부 경우들에서, 격리는 지속 시간 이외의 다른 트리거 후에 중지될 것이다. 예들 들어, 액션(844)에서 정전압은, 특정 타겟 전하량이 전달된 후, 또는 특정 전압 한도가 측정된다는 결정시에 중지될 수 있다.
다른 실시예들에서, 격리는 정전압이 아닌 정전류를 격리 단자에 인가하거나, 측정된 전류 또는 전압 한도에 기초하여 가변 전압/전류를 인가함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 감지 전압 단자가 격리 요소에 추가될 수 있으며, 격리 요소 내의 상이한 위치들에서 국부 전압을 독립적으로 모니터링하는 데 사용될 수 있다.
본원에 설명되는 방법들은 종래의 범용 컴퓨터 시스템과 같은 디지털 프로세싱 시스템으로 수행될 수 있음을 이해해야 한다.　 하나의 기능만을 수행하도록 설계 또는 프로그램된 특수 목적 컴퓨터가 대안으로 사용될 수 있다. 도 11은 본원에 설명되는 실시예들을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 나타내는 도면이다. 도 11의 컴퓨팅 디바이스는　일부 실시예들에 따라 전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 기능의 실시예들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 버스(905)를 통해 메모리(903) 및 대용량 저장 디바이스(907)에 커플링되는 중앙 처리 장치(CPU)(901)를 포함한다. 대용량 저장 디바이스(907)는 일부 실시예들에서 국부적 또는 원격일 수 있는 디스크 드라이브와 같은 영구 데이터 저장 디바이스를 나타낸다. 대용량 저장 디바이스(907)는 일부 실시예들에서 백업 저장을 구현할 수 있다. 메모리(903)는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리 등을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스 상에 상주하는 어플리케이션은 일부 실시예들에서 메모리(903) 또는 대용량 저장 디바이스(907)와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체를 통해 저장되거나 액세스될 수 있다. 어플리케이션은 또한 컴퓨팅 디바이스의 네트워크 모뎀 또는 다른 네트워크 인터페이스를 통해 액세스되는 변조된 전자 신호들의 형태일 수 있다. 일부 실시예들에서, CPU(901)는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서 또는 특별히 프로그램된 논리 디바이스로 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
디스플레이(911)는 버스(905)를 통해 CPU(901), 메모리(903) 및 대용량 저장 디바이스(907)와 통신한다. 디스플레이(911)는 본원에 설명되는 시스템과 연관된 임의의 시각화 도구 또는 보고를 표시하도록 구성된다. 입력/출력 디바이스(909)는 커맨드 선택에서 정보를 CPU(901)에 전달하기 위해 버스(905)에 커플링된다. 외부 디바이스들로의 그리고 이로부터의 데이터는 입력/출력 디바이스(909)를 통해 전달될 수 있음이 이해되어야 한다. CPU(901)는, 예를 들어, 도 3 내지 도 10c를 참조하여 설명되는 기능을 활성화하기 위해 본원에 설명되는 기능을 실행하도록 규정될 수 있다. 이러한 기능을 구현하는 코드는 일부 실시예들에서 CPU(901)와 같은 프로세서에 의한 실행을 위해 메모리(903) 또는 대용량 저장 디바이스(907) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스 상의 운영 체제는 MS-WINDOWSTM, UNIXTM, LINUXTM, iOSTM 또는 다른 알려진 운영 체제들일　수도 있거나, 운영 체제가 없을 수도 있다. 본원에 설명되는 실시예들은 또한 가상화된 컴퓨팅 시스템과 통합될 수 있음이 이해되어야 한다.
상세한 예시적인 실시예들이 본원에 개시된다. 그러나, 본원에 개시된 특정 기능적 상세 사항은 단지 실시예들을 설명할 목적으로 나타내는 것이다. 그러나, 실시예들은 많은 대안적인 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에 개진된 실시예들에만 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2 등과 같은 용어들이 다양한 단계들 또는 계산들을 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있지만, 이러한 단계들 또는 계산들은 이러한 용어들에 의해 한정되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 용어들은 하나의 단계 또는 계산을 다른 단계 또는 계산과 단지 구분하기 위해 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도, 제1 계산은 제2 계산으로 지칭될 수 있고, 마찬가지로 제2 단계는 제1 단계로 지칭될 수 있다. 본원에서 사용되는 "및/또는" 용어 및 "/" 부호는 연관된 나열 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함한다.
본원에서 사용되는 단수형 "하나(a)", "한(an)" 및 "그(the)"는 문맥 상 달리 명시하지 않으면, 복수형도 포함하는 것으로 의도된다. "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포괄하다(includes)" 및/또는 "포괄하는(including)"과 같은 용어는 본원에서 사용될 때, 진술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성 요소들의 존재를 특정하지만 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성 요소들, 및/또는 그 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다. 따라서, 본원에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 한정적인 것으로 의도되지 않는다.
또한, 일부 대안적인 실시예들에서, 언급된 기능들/동작들은 도면들에서 언급된 순서를 벗어나서 발생할 수 있음에 또한 유의해야 한다. 예를 들어, 연속적으로 나타낸 2 개의 도면들은 실질적으로 동시에 실제 실행될 수 있거나 관련된 기능/동작들에 따라 때로는 역순으로 실행될 수 있다.
상술한 실시예들을 염두에 두고, 실시예들이 컴퓨터 시스템들에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터 구현 동작들을 채용할 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 동작들은 물리량들의 물리적인 조작을 필요로 하는 것이다. 일반적으로, 반드시 그런 것은 아니지만, 이러한 양들은 저장, 전달, 결합, 비교 및 기타 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 또한, 수행된 조작들은 생성, 식별, 결정 또는 비교와 같은 측면에서 종종 언급된다. 실시예들의 일부를 형성하는 본원에 설명되는 임의의 동작들은 유용한 머신 동작들이다. 실시예들은 또한 이러한 동작들을 수행하기 위한 디바이스 또는 장치에 관한 것이다. 장치는 요구되는 목적을 위해 특별히 구성될 수 있거나, 장치는 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 구성된 범용 컴퓨터일 수 있다. 특히, 다양한 범용 머신이 본원 교시에 따라 작성된 컴퓨터 프로그램과 함께 사용될 수 있거나, 요구된 동작들을 수행하기 위해 보다 특수화된 장치를 구성하는 것이 더 편리할 수 있다.
모듈, 어플리케이션, 레이어, 에이전트 또는 다른 방법-동작 가능한 엔티티가 하드웨어, 펌웨어, 프로세서 실행 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다.　 소프트웨어-기반 실시예가 본원에 개시되어 있는 경우, 소프트웨어는 컨트롤러와 같은 물리적 머신에 구현될 수 있음을 이해해야 한다.　 예를 들어, 컨트롤러는 제1 모듈 및 제2 모듈을 포함할 수 있다.　 컨트롤러는 예를 들어, 방법, 어플리케이션, 레이어 또는 에이전트의 다양한 액션들을 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 실시예들은 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 상의 컴퓨터 판독 가능 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 추후 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예들은 하드 드라이브들, 네트워크 부착 저장소(NAS: network attached storage), 판독-전용 메모리, 랜덤-액세스 메모리, CD-ROM들, CD-R들, CD-RW들, 자기 테이프들 및 다른 광학 및 비광학 데이터 저장 디바이스들을 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 또한 네트워크 커플링된 컴퓨터 시스템을 통해 분산되어, 컴퓨터 판독 가능 코드가 분산 방식으로 저장되고 실행될 수 있다. 본원에 설명되는 실시예들은 휴대용 디바이스들, 태블릿들, 마이크로프로세서 시스템들, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램 가능한 가전 제품, 미니 컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함하는 다양한 컴퓨터 시스템 구성들로 실시될 수 있다. 실시예들은 또한 유선-기반 또는 무선 네트워크를 통해 링크된 원격 프로세싱 디바이스들에 의해 작업들이 수행되는 분산형 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수 있다.
본 방법의 동작들이 특정 순서로 설명되었지만, 다른 동작들이 설명된 동작들 사이에서 수행될 수 있음이 이해되어야 하며, 설명된 동작들은 약간 다른 시간들에 발생하도록 조정될 수 있거나, 설명된 동작들은 프로세싱과 연관된 다양한 간격으로 프로세싱 동작들의 발생을 허용하는 시스템에 분산될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 본원에 설명된 방법들 및 메커니즘들 중 하나 이상의 부분들은 클라우드-컴퓨팅 환경의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 자원들은 하나 이상의 다양한 모델들에 따라 서비스들로서 인터넷을 통해 제공될 수 있다. 이러한 모델들은 서비스로서의 인프라스트럭처(IaaS: Infrastructure as a Service), 서비스로서의 플랫폼(PaaS: Platform as a Service) 및 서비스로서의 소프트웨어(SaaS: Software as a Service)를 포함할 수 있다. IaaS에서, 컴퓨터 인프라스트럭처가 서비스로서 전달된다. 이러한 경우에, 컴퓨팅 장비는 일반적으로 서비스 공급자에 의해 소유되고 운영된다. PaaS 모델에서, 소프트웨어 솔루션들을 개발하기 위해 개발자들에 의해 사용되는 소프트웨어 도구들 및 기본 장비가 서비스로서 제공되어 서비스 공급자에 의해 호스팅될 수 있다. SaaS는 통상적으로 주문형 서비스로서 서비스 공급자 라이센싱 소프트웨어를 포함한다. 서비스 공급자는 소프트웨어를 호스팅할 수 있거나, 주어진 기간 동안 소프트웨어를 고객에게 배포할 수 있다. 상술한 모델들의 많은 조합들이 가능하며 고려된다.
다양한 유닛들, 회로들 또는 다른 구성 요소들은 작업 또는 작업들을 수행하도록 "구성된" 것으로 설명되거나 청구될 수 있다. 이러한 문맥에서, "~하도록 구성된"이라는 문구는, 유닛들/회로들/구성 요소들이 동작 중에 작업 또는 작업들을 수행하는 구조(예를 들어, 회로)를 포함하는 것을 나타냄으로써 구조를 암시하는 데 사용된다. 이와 같이, 지정된 유닛/회로/구성 요소가 현재 동작하고 있지 않은 경우(예를 들어, 온(on)되어 있지 않은 경우)에도, 유닛/회로/구성 요소는 작업을 수행하도록 구성되는 것으로 말할 수 있다. "~하도록 구성된"이라는 언어와 함께 사용되는 유닛들/회로들/구성 요소들은, 예를 들어, 회로들, 동작을 구현하기 위해 실행 가능한 프로그램 명령들을 저장하는 메모리 등과 같은 하드웨어를 포함한다. 유닛/회로/구성 요소가 하나 이상의 작업들을 수행하도록 "구성되었다고" 말하는 것은 그 유닛/회로/구성 요소에 대해 35 U.S.C 112, 6번째 단락을 원용하지 않는 것으로 명시적으로 의도된다. 추가적으로, "~하도록 구성된"은 쟁점이 되는 작업(들)을 수행할 수 있는 방식으로 동작하도록 소프트웨어 및/또는 펌웨어(예를 들어, FPGA 또는 소프트웨어를 실행하는 범용 프로세서)에 의해 조작되는 일반 구조(예를 들어, 일반 회로)를 포함할 수 있다. "~하도록 구성된"은 또한 하나 이상의 작업들을 구현하거나 수행하도록 구성된 디바이스들(예를 들어, 집적 회로들)을 제조하기 위해 제조 프로세스(예를 들어, 반도체 제조 설비)를 구성하는 것을 포함할 수 있다.
상술한 설명은 설명의 목적을 위해 특정 실시예들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 상술한 예시적인 설명은 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하거나 포괄하려는 것은 아니다. 상술한 교시의 관점에서 많은 수정들 및 변형들이 가능하다. 실시예들은 실시예들의 원리들 및 그 실제 응용들을 가장 잘 설명하고, 이에 의해 본 기술 분야의 통상의 기술자가 고려된 특정 용도에 적합할 수 있는 실시예들 및 다양한 수정들을 가장 잘 활용할 수 있도록 선택 및 설명되었다. 따라서, 본 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명은 본원에 주어진 상세 사항에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범위 및 균등물 내에서 수정될 수 있다.
전기 변색 디바이스의 실시예들
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 변색 디바이스(1)의 단면 구조도를 도시한다. 중심으로부터 바깥쪽으로 이동하면서, 전기 변색 디바이스(1)는 이온 전도체층(10)을 포함한다. 제1 전극층(20)은 이온 전도체층(10)의 제1 표면의 일 측 상에 있고 이와 접촉하며, 제2 전극층(21)은 이온 전도체층(10)의 제2 표면의 다른 측 상에 있고 이와 접촉한다. 또한, 제1 및 제2 전극층(20, 21) 중 적어도 하나는 전기 변색 재료를 포함하며; 일 실시예에서, 제1 및 제2 전극층(20, 21)은 각각 전기 변색 재료를 포함한다. 중심 구조체, 즉 층들(20, 10, 21)은 차례로 "외부 기판들"(24, 25)에 대해 배열되는 제1 및 제2 도전층들(22 및 23) 사이에 위치된다. 요소들(22, 20, 10, 21 및 23)은 전기 변색 스택(28)으로 통칭된다.
도전층(22)은 버스 바(26)를 통해 전원(미도시)의 일 단자와 전기적으로 접촉하고, 도전층(23)은 버스 바(27)를 통해 전원(미도시)의 다른 단자와 전기적으로 접촉하고, 이에 의해 전기 변색 스택(28)의 투과율이 도전층들(22 및 23)에 전압 펄스를 인가함으로써 변화될 수 있다. 펄스는 전자들 및 이온들을 제1 및 제2 전극층들(20 및 21) 사이에서 이동시키고, 결과적으로, 제1 및/또는 제2 전극층(들)의 전기 변색 재료가 광학 상태를 변화시키고, 이에 의해 전기 변색 스택(28)을 더 투과적인 상태로부터 덜 투과적인 상태로, 또는 덜 투과적인 상태로부터 더 투과적인 상태로 스위칭한다. 일 실시예에서, 전기 변색 스택(28)은 전압 펄스 이전에 투명하고, 전압 펄스 후에는 덜 투과적이거나(예를 들어, 더 반사되거나 착색됨), 그 역도 가능하다.
덜 투과적인 상태와 더 투과적인 상태 사이의 전이에 대한 언급은 비제한적이며, 전자기 방사의 투과율에 대해 전기 변색 재료들에 의해 도달 가능한 전체 전이 범위를 설명하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 투과율의 변화는 제1 광학 상태로부터 제2 광학 상태로의, 즉 (i) 제1 상태보다 상대적으로 더 흡수적인(즉, 덜 투과적인), (ii) 제1 상태보다 상대적으로 덜 흡수적인(즉, 더 투과적인), (iii) 제1 상태보다 상대적으로 더 반사적인(즉, 덜 투과적인), (iv) 제1 상태보다 상대적으로 덜 반사적인(즉, 더 투과적인), (v) 제1 상태보다 상대적으로 더 반사적이고 더 흡수적인(즉, 덜 투과적인) 또는 (vi) 제1 상태보다 상대적으로 덜 반사적이고 덜 흡수적인(즉, 더 투과적인) 상태로의 변화일 수 있다. 또한, 변화는 예를 들어, 제1 투명 상태와 불투명하거나 반사적인(거울) 제2 상태 사이에서, 전기 변색 디바이스에 의해 도달 가능한 2 개의 극한 광학 상태들 사이에 있을 수 있다. 대안적으로, 변화는 2 개의 광학 상태들 사이에 있을 수 있고, 그 중 적어도 하나는 특정 전기 변색 디바이스에 대해 도달 가능한 2 개의 극한 상태들(예를 들어, 투명과 불투명 또는 투명과 거울) 사이의 스펙트럼을 따른 중간이다. 본원에서 달리 특정하지 않는 한, 덜 투과적이고 더 투과적인, 또는 심지어 블리칭된-착색된 전이에 대해 참조될 때마다, 대응하는 디바이스 또는 프로세스는 비반사-반사, 투명-불투명 등과 같은 다른 광학 상태 전이를 포함한다. 또한, "블리칭된(bleached)"이라는 용어는 예를 들어, 착색되지 않거나, 투명이거나 반투명인 광학적으로 중성인 상태를 나타낼 수 있다. 또한, 본원에서 달리 특정하지 않는 한, 전기 변색 전이의 "색(color)"은 임의의 특정 파장 또는 파장 범위로 제한되지 않는다. 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 이해되는 바와 같이, 적절한 전기 변색 및 카운터 전극 재료들의 선택은 관련 광학 전이를 통제한다.
일반적으로, 투과율의 변화는 바람직하게는 적외선 내지 자외선 방사의 범위의 파장을 갖는 전자기 방사에 대한 투과율의 변화를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 투과율의 변화는 주로 적외선 스펙트럼의 전자기 방사에 대한 투과율의 변화이다. 제2 실시예에서, 투과율의 변화는 주로 가시 스펙트럼에서 파장을 갖는 전자기 방사에 대한 것이다. 제3 실시예에서, 투과율의 변화는 주로 자외선 스펙트럼에서 파장을 갖는 전자기 방사에 대한 것이다. 제4 실시예에서, 투과율의 변화는 주로 자외선 및 가시 스펙트럼에서 파장을 갖는 전자기 방사에 대한 것이다. 제5 실시예에서, 투과율의 변화는 주로 적외선 및 가시 스펙트럼에서 파장을 갖는 전자기 방사에 대한 것이다. 제6 실시예에서, 투과율의 변화는 주로 자외선, 가시 및 적외선 스펙트럼에서 파장을 갖는 전자기 방사에 대한 것이다.
일부 실시예들에서, 도전층들(22 및 23) 중 하나 또는 모두는　경사 도전층들이다.　 본원에서 규정되는 "경사"를 갖는 도전층은 공간적으로 변하는 시트 저항, 또는 도전층 내의 위치의 함수로서 변하는 층의 주 표면에 실질적으로 평행한 전류 흐름에 대한 저항을 갖는 도전층을 나타낸다.　 일부 실시예들에서, 도전층들은 투명 도전성 산화물(TCO: transparent conductive oxide) 재료의 두께에 기초한 경사이고, 역대칭을 갖는다. 다른 실시예들에서, 투명 도전층에서의 저항 경사는 투명 도전층의 조성에 경사를 생성하거나, "전자 미로"를 효과적으로 생성하기 위해 스크라이브 또는 에천트로 재료들을 패터닝하는 것과 같은 상이한 기술들에 의해 형성될 수 있다. 사용된 기술에 관계 없이, 경사는 서로 역대칭을 가질 수 있다.　 경사 투명 도전층은 건축용 윈도우와 같은 대규모 응용들에 대해 사용되는 패널에서 또는 버스 및 기차 또는 자동차와 같은 운송 응용들에서 EC 디바이스의 사용을 허용한다. 이는 경사 투명 도전층을 사용하여, 일단 전압이 버스 바들에서 EC 패널 또는 디바이스에 인가되면, EC 패널 또는 디바이스에 걸쳐 유효 전압의 강하가 없기 때문이며, 이는 EC 패널의 모든 치수들에 걸친 색조 상태들 사이의 균일한 전이를 제공한다. 본 명세서에서 설명되는 경사 투명 도전층들 및 EC 디바이스들에 적용 가능한 상이한 실시예들에 대한 더욱 상세한 사항은 (본원에 참조로서 통합되는) 발명의 명칭이 공간적으로 조정된 스위칭을 갖는 EC 다중층 디바이스들인 특허 번호 제8,717,658호, (본원에 참조로서 통합되는) 발명의 명칭이 복합 도전층들을 갖는 EC 다중층 디바이스들인 특허 번호 제9,091,895호, (본원에 참조로서 통합되는) 발명의 명칭이 복합 전류 변조 구조를 갖는 EC 다중층 디바이스들인 미국 특허 번호 제9,091,868호, 및 (본원에 참조로서 통합되는) 발명의 명칭이 전류 변조 구조를 갖는 EC 다중층 디바이스들인 특허 출원 번호 US 2014/0043668호에서 찾을 수 있다. 경사 투명 도전층들은 EC 패널의 전체 표면에 걸쳐 상태들 사이의 균일한 전이를 가능하게 함으로써 더 큰 규모의 EC 디바이스들이 갖는 "아이리스 효과" 문제를 제거할 뿐만 아니라, 색조 상태들 사이의, 및 특히 클리어 상태로부터 어두운 상태로 그리고 그 반대로의 빠른 전이(즉, 짧은 스위칭 시간, 또는 빠른 스위칭 속도)도 가능하게 할 수 있다.　 경사 ECL 기술을 갖는 전기 변색 디바이스는 고속 스위칭 기능으로 인해 본원에 설명된 부스트 회로 기술과 잘 작동하다.　 부스트 회로 전원은 경사 ECL 또는 TCO 층들을 통합한 전기 변색 디바이스들의 투과율들 간에 매우 빠른 전환을 가능하게 하는 추가 전력을 제공할 수 있다.
전기 변색 다중층 스택 캐소드들
일 실시예에서, 본 발명의 다중층 스택의 애노드 전극(즉, 제1 또는 제2 전극(20, 21); 도 12 참조)으로 구성되는 전기 변색 재료들은 무기 또는 유기 금속이고, 캐소드(즉, 제1 또는 제2 전극(20, 21) 중 다른 것; 도 12 참조)로 구성되는 전기 변색 재료들은 독립적으로 무기 또는 유기 금속이다. 더욱 구체적으로, 애노드 및/또는 캐소드로 구성되는 전기 변색 재료들은 브릿징되거나 산화물, 수산화물, 인산염, 시안화물, 할로겐화물과 같은 음이온 원자들 또는 리간드들에 의해 분리된 금속들을 포함하고, 재료가 전기 변색 사이클 동안 환원되거나 산화될 때 삽입되거나 탈삽입될 수 있는 양성자, 리튬, 나트륨, 칼륨과 같은 이동성 이온들을 추가로 포함하는 금속들을 포함하는 3-D 골격 구조들을 갖는 무기 또는 유기 금속 고체 상태 재료들이다.
전하 삽입(환원) 하의 W, Nb, Ta, Ti, V 및 Mo 염료의 산화물은 캐소드 전기 변색 재료들로 지칭된다. 전하 추출(산화) 하의 Ni, Cr, Mn 및 Ir 염료의 산화물은 애노드 전기 변색 재료들로 지칭된다. 일 실시예에서, 캐소드 착색 필름들은 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀 및 티타늄에 기초한 산화물을 포함한다.
W, Nb, Ta, Ti, V 및 Mo를 포함하는 다양한 캐소드 착색 필름이 당해 기술 분야에 알려져 있으며, 증착 프로세스들, 습식-코팅 프로세스들, 스프레이 코팅 프로세스들, 침지 코팅 및 전착을 포함하는 많은 피착 프로세스들에 의해 준비될 수 있다. 이러한 캐소드 필름들 중 다수는 혼합된 금속 산화물이며, 여기서 리튬 또는 양성자가 사이클링 동안 전하의 균형을 맞추기 위해 삽입된다. 추가적으로, 재료들과 같은 비산화물계 필름들이 캐소드 전기 변색 필름들로서 유용할 수 있다. 일 실시예에서, 캐소드 착색 필름들은 W, Nb, Ta, Ti, V 및 Mo에 기초한 산화물, 수산화물 및/또는 산소-수소화물을 포함한다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 W, Nb, Ta, Ti, V 및 Mo에 기초한 산화물, 수산화물 및/또는 산소-수소화물을 포함하는 캐소드 착색 필름들을 포함하는 캐소드를 가질 수 있다. 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 증착 프로세스들, 습식-코팅 프로세스들, 스프레이 코팅 프로세스들, 침지 코팅 및 전착을 포함하는 많은 피착 프로세스들에 의해 준비되는 W, Nb, Ta, Ti, V 및 Mo를 포함하는 캐소드 착색 필름들을 가질 수 있다.
전기 변색 다중층 스택 이온 전도체들
이온 전도체층(10)은, 전기 변색 디바이스가 광학적으로 덜 투과적인("착색된") 상태와 광학적으로 더 투과적인("블리칭된") 상태 사이에서 스위칭될 때, (전해질 방식으로) 이온들이 운반되는 매체로서의 역할을 한다. 다르게 말하면, 이온 전도층은 전기 변색 스택(28)에 걸쳐 전압을 인가할 때, 제1 및 제2 전극층들(20, 21) 사이에 충분한 이온 전도를 허용한다. 재료들의 선택에 따라, 이러한 이온들은 리튬 이온들(Li+) 및 수소 이온들(H+)(즉, 양성자)을 포함한다. 다른 이온들이 또한 특정 실시예들에서 채용될 수 있다. 이들은 중수소 이온들(D+), 나트륨 이온들(Na+), 칼륨 이온들(K+), 루비듐 이온들(Rb+), 세슘 이온들(Cs+), 암모늄 이온들(NH4+), 칼슘 이온들(Ca++), 바륨 이온들(Ba++), 스트론튬 이온들(Sr++), 마그네슘 이온들(Mg++) 또는 다른 것들을 포함한다. 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은 실온(즉, 25 ℃)에서 적어도 약 10-5　S/cm의 리튬 이온 전도도를 갖는다. 예를 들어, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은　실온에서 적어도 약　10-4 S/cm　의 리튬 이온 전도도를　갖는다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은　실온에서 적어도 약　10-3 S/cm　의 리튬 이온 전도도를　갖는다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은　실온에서 적어도 약　10-2 S/cm　의 리튬 이온 전도도를　갖는다. 바람직하게는, 이온 전도체층(10)은 통상적인 동작 동안 무시할 수 있는 전자 전달이 일어날 정도로 충분히 낮은 전자 전도성을 갖는다. 일부 실시예들에서, 이온 전도체층은 10 마이크론보다 두껍거나, 20 마이크론보다 두껍거나, 30 마이크론보다 두껍거나, 50 마이크론보다 두껍거나, 100 마이크론보다 두껍거나, 200 마이크론보다 두껍거나, 500 마이크론보다 두껍거나, 10 내지 1000 마이크론, 또는 10 내지 500 마이크론, 또는 10 내지 200 마이크론, 또는 100 내지 1000 마이크론의 두께를 갖는다.　 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 10 마이크론보다 두껍거나, 20 마이크론보다 두껍거나, 30 마이크론보다 두껍거나, 50 마이크론보다 두껍거나, 100 마이크론보다 두껍거나, 200 마이크론보다 두껍거나, 500 마이크론보다 두꺼운 이온 전도체층을 가질 수 있거나, 10 내지 1000 마이크론, 또는 10 내지 500 마이크론, 또는 10 내지 200 마이크론, 또는 100 내지 1000 마이크론의 두께를 갖는다.
이온 전도체층(10)은 또한 바람직하게는 광학적으로 덜 투과적인 상태와 광학적으로 더 투과적인 상태 사이에서 전기 변색 디바이스의 반복된 사이클링을 견디도록 충분히 내구성이 있다. 예를 들어, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)의 리튬 이온 전도도는 85 ℃에서 적어도 100 시간 동안, 덜 투과적인 상태(예를 들어, 약 5 % 투과)와 더 투과적인 상태(예를 들어, 약 70 % 투과) 사이의 전기 변색 디바이스의 사이클링시에 약 5 % 미만으로 변한다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)의 리튬 이온 전도도는 85 ℃에서 적어도 100 시간 동안 덜 투과적인 상태와 더 투과적인 상태 사이에서 전기 변색 디바이스의 사이클링시 약 4 % 미만으로 변한다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)의 리튬 이온 전도도는 85 ℃에서 적어도 100 시간 동안 덜 투과적인 상태와 더 투과적인 상태 사이에서 전기 변색 디바이스의 사이클링시 약 3 % 미만으로 변한다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)의 리튬 이온 전도도는 85 ℃에서 적어도 100 시간 동안 덜 투과적인 상태와 더 투과적인 상태 사이에서 전기 변색 디바이스의 사이클링시 약 2 % 미만으로 변한다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)의 리튬 이온 전도도는 85 ℃에서 적어도 100 시간 동안 덜 투과적인 상태와 더 투과적인 상태 사이에서 전기 변색 디바이스의 사이클링시 약 1 % 미만으로 변한다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)의 리튬 이온 전도도는 85 ℃에서 적어도 100 시간 동안 덜 투과적인 상태와 더 투과적인 상태 사이에서 전기 변색 디바이스의 사이클링시 약 0.5 % 미만으로 변한다.
추가적으로, 전기 변색 디바이스(1)의 제조, 구조체(예를 들어, 자동차, 항공기, 또는 건물)로의 통합, 및/또는 (예를 들어, 이러한 구조체에서 건축용 윈도우, 선루프, 천장 채광창(skylight), 거울 등과 같은) 의도된 최종 사용자 환경 중에 노출될 수 있는 범위의 물리적 응력을 전기 변색 스택(28)이 견딜 수 있도록, 이온 전도체층(10)은 또한 제1 및 제2 전극층들(20, 21)에 대한 충분한 합착 및 접착을 갖는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은 ASTM 국제 표준 D1002 또는　5163에 따라, 실온에서 1.27 mm/분으로 측정시 적어도 100 kPa의 랩 전단 강도를 갖는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은 적어도 200 kPa의 랩 전단 강도를 갖는다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은 적어도 300 kPa의 랩 전단 강도를 갖는다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은 적어도 400 kPa의 랩 전단 강도를 갖는다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은 적어도 500 kPa의 랩 전단 강도를 갖는다. 추가적인 예시의 방식으로, 이러한 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은 적어도 600 kPa의 랩 전단 강도를 갖는다. 바람직하게는, 이온 전도체층(10)은 탄성 변형 가능하다. 예시적인 일 실시예에서, 이온 전도체층(10)은 적어도 1 mm의 파단에 대한 신장을 갖는다.
통상적으로 이온 전도체층(10)에 혼입되는 전해질의 일부 비제한적인 예들은: 용해된 리튬 염을 갖는 폴리(에틸렌 산화물)와 같은 고체 폴리머 전해질(SPE); 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 리튬 염을 갖는 프로필렌 카보네이트의 혼합물과 같은 겔 폴리머 전해질(GPE); GPE의 것과 유사하지만, 폴리(에틸렌 산화물)와 같은 제2 폴리머, 및 에틸렌 카보네이트/디에틸 카보네이트와 리튬 염의 용매 혼합물과 같은 액체 전해질(LE)을 첨가한 복합 겔 폴리머 전해질(CGPE); 및 티타니아, 실리카 또는 다른 산화물을 첨가한 LE를 포함하는 복합 유기-무기 전해질(CE)이다. 사용되는 리튬 염의 일부 비배타적인 예들은 LiTFSI-CF3SO2NLiSO2CF3(리튬 비스(트리 플루오로메탄) 술폰이미드), LiBF4(리튬 테트라 플루오로보레이트), LiAsF6(리튬 헥사플루오로 아세네이트), LiCF3SO3(리튬 트리플루오로메탄 술포네이트), 및 LiClO4(리튬 퍼클로레이트)이다. 적절한 이온 전도층들의 추가적인 예는 실리케이트, 실리콘 산화물, 텅스텐 산화물, 탄탈륨 산화물, 니오븀 산화물 및 붕산염을 포함한다. 실리콘 산화물은 실리콘-알루미늄-산화물을 포함한다. 이들 재료들은 리튬을 포함하여 상이한 도펀트로 도핑될 수 있다. 리튬 도핑된 실리콘 산화물은 리튬 실리콘 알루미늄-산화물을 포함한다. 일부 실시예들에서, 이온 전도층은 실리케이트 기반 구조를 포함한다. 다른 실시예에서, 리튬 이온 운반을 위해 특히 적응된 적절한 이온 전도체들은 리튬 실리케이트, 리튬 알루미늄 실리케이트, 리튬 알루미늄 보레이트, 리튬 알루미늄 플루오라이드, 리튬 보레이트, 리튬 니트라이트, 리튬 지르코늄 실리케이트, 리튬 니오베이트, 리튬 보로실리케이트, 리튬 포스포실리케이트 및 다른 이러한 리튬계 세라믹 재료, 실리카, 또는 리튬 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화물을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
전기 변색 다중층 스택 애노드
일 실시예에서, 본 발명의 다중층 스택의 애노드 전극(즉, 제1 또는 제2 전극(20, 21); 도 12 참조)으로 구성되는 전기 변색 재료들은 무기 또는 유기 금속이고, 캐소드(즉, 제1 또는 제2 전극(20, 21) 중 다른 것; 도 12 참조)로 구성되는 전기 변색 재료들은 독립적으로 무기 또는 유기 금속이다. 더욱 구체적으로, 애노드 및/또는 캐소드로 구성되는 전기 변색 재료들은 브릿징되거나 산화물, 수산화물, 인산염, 시안화물, 할로겐화물과 같은 음이온 원자들 또는 리간드들에 의해 분리된 금속들을 포함하고, 재료가 전기 변색 사이클 동안 환원되거나 산화될 때 삽입되고 탈삽입될 수 있는 양성자, 리튬, 나트륨, 칼륨과 같은 이동성 이온들을 추가로 포함하는 금속들을 포함하는 3-D 골격 구조들을 갖는 무기 또는 유기 금속 고체 상태 재료들이다.
Ni, Ir 및 Fe를 포함하는 다양한 애노드 착색 필름들이　본 기술 분야에 알려져 있으며, 증착 프로세스들, 습식-코팅 프로세스들, 스프레이 코팅 프로세스들, 침지 코팅 및 전착을 포함하는 다수의 피착 프로세스들에 의해 준비될 수 있다. 이러한 애노드 필름들의 다수는, 리튬 또는 양성자가 사이클 동안 전하의 균형을 맞추기 위해 삽입되는 혼합 금속 산화물이다. 추가적으로, 프러시안 블루(Prussian blue) 재료와 같은 비-산화물 기반 필름들이 애노드 전기 변색 필름들로서 유용할 수 있다. 일 실시예에서, 애노드 착색 필름들은 니켈, 이리듐, 철, 크롬, 코발트 및/또는 로듐에 기반한 산화물, 수산화물 및/또는 산소-수소화물을 포함한다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 니켈, 이리듐, 철, 크롬, 코발트 및/또는 로듐에 기반한 산화물, 수산화물 및/또는 산소-수소화물을 포함하는 애노드 착색 필름들을 포함하는 캐소드를 가질 수 있다. 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 증착 프로세스들, 습식-코팅 프로세스들, 스프레이 코팅 프로세스들, 침지 코팅 및 전착을 포함하는 다수의 피착 프로세스들에 의해 준비되는 니켈, 이리듐, 철, 크롬, 코발트 및/또는 로듐에 기반한 산화물, 수산화물 및/또는 산소-수소화물을 포함하는 애노드 착색 필름들을 가질 수 있다.
전기 변색 다중층 스택 기판들
"기판"은 도전층(22, 23) 및 "외부 기판"(24, 25)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 도전층은: 투명 도전성 산화물, 얇은 금속 코팅, 도전성 나노 입자들(예를 들어, 막대, 튜브, 도트)의 네트워크, 도전성 금속 질화물 및 복합 도전체로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
일부 실시예들에서, 외부 기판은: 유리(예를 들어, 소다 석회 유리 또는 보로실리케이트 유리) 및 플라스틱(예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리아크릴, 폴리우레탄, 우레탄 카보네이트 코폴리머, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리알켄, 폴리이미드, 폴리설파이드, 폴리비닐아세테이트 및 셀룰로오스-기반 폴리머)으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 유리(예를 들어, 소다 석회 유리 또는 보로실리케이트 유리) 및 플라스틱(예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리아크릴, 폴리우레탄, 우레탄 카보네이트 코폴리머, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리알켄, 폴리이미드, 폴리설파이드, 폴리비닐아세테이트 및 셀룰로오스-기반 폴리머)을 포함하는 기판을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스의 다중층 스택의 하나 이상의 도전층(22, 23)은 위치의 함수로서 변하는 전기적 특성을 가질 수 있다. 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 본원에 설명되는 바와 같이 위치의 함수로서 변하는 전기적 특성들을 갖는 하나 이상의 도전층들을 가질 수 있다. 전기 변색 디바이스에서의 하나 이상의 도전층은 적외선 내지 자외선의 범위에서의 파장을 갖는 전자기 방사에 대해 투과성이고, 도전층의 위치의 함수로서 변하는 도전층을 통한 전류의 흐름에 대해 시트 저항 Rs를 갖는다. 일부 경우들에서, 하나 이상의 도전층에서 최소 시트 저항 Rmin에 대한 최대 시트 저항 Rmax의 값의 비율은 적어도 2이다. 일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스에서의 하나 이상의 도전층은 버스 바(26, 27)에 대해 수직인 위치의 함수로서 비균일하므로, 버스 바와 실질적으로 평행한 라인 사이의 저항은 버스 바와 라인 사이의 거리가 증가함에 따라 비선형적으로 증가할 것이다. 일부 경우들에서, 도전층의 벌크 저항은 비균일하다. 일부 경우들에서, 도전층의 단면적은 비균일하다(예를 들어, 기판에 걸쳐 두께가 변함). 일부 경우들에서, 도전층이 패터닝될 수 있어, 버스 바로부터 실질적으로 평행한 라인까지의 저항이 이하에 더욱 완전하게 설명되는 바와 같이, 비선형적으로 변한다.
전기 변색 윈도우들
외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 전기 변색　윈도우일 수 있다.　 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 윈도우는 IGU의 일부(또는 통합)일 수 있으며, 부스트 회로 전원은 IGU의 프레임에 위치될 수 있다.
건물용 윈도우는 종종 통합 글레이징 유닛들(IGU들)로서 제조되며, 이는 건물에 대한 단열을 제공하고, 스페이서에 의해 이격 유지되는 유리의 내면과 유리의 외면을 갖는다. 통상적으로 2 차 시일이 스페이서를 둘러싼다. 이것은 전기 변색 디바이스들이 없는 통상의 윈도우들의 통합 글레이징 유닛들에 대해 잘 작동하며, 스페이서와 2 차 시일은 유리의 2 개의 판유리들을 밀봉 시일링하며, 2 개의 판유리들 사이의 내부 공간의 결로를 방지한다. 전기 변색 디바이스들의 버스 바들에 대한 전기적 접속은 밀봉 시일링을 유지해야 하는 통합 글레이징 유닛에서 설계 과제들을 제기하다.
전기 변색 디바이스를 갖는 통합 글레이징 유닛(IGU)이 다양한 실시예들에서 전기 변색 디바이스의 단자들에 대한 접속의 상세 사항과 함께 설명된다. 전기 변색 디바이스의 2 개의 기판들은 서로에 대해 횡방향으로 오프셋되어, 전기 변색 디바이스의 일부 또는 모든 단자를 노출시키는 선반 또는 오버행(overhang)을 형성한다. 설명을 목적으로, 횡방향은 통합 글레이징 유닛의 본체의 평면 또는 접선과 평행한 것으로 간주되며 수직 방향은 예를 들어, 통합 글레이징 유닛이 두께를 통해 및/또는 통합 글레이징 유닛이 주면에 수직으로 연장하여, 통합 글레이징 유닛의 본체에 대해 수직인 것으로 간주된다.
도 13은 통합 글레이징 유닛(1100)의 분해 사시도이며, 층들(1106,　1108,　1110,　1114,　1118,　1120, 1122) 및 전기 분해 디바이스의 다른 양태들, 스페이서(1124), 시일들(1126,　1128) 및 드라이버 또는 컨트롤러 조립체(1148)를 나타낸다. 많은 통상의, 비-전기 변색 통합 글레이징 유닛들과 같이, 본 통합 글레이징 유닛(1100)은 단열성이고, 외부 판유리(1102) 및 내부 판유리(1130)를 가지며, 그 각각은 유리 또는 플라스틱 또는 다른 투명 또는 반투명 재료일 수 있다. 외부 판유리(1102) 및 내부 판유리(1130) 외에, 통합 글레이징 유닛(1100)은 이러한 판유리들(1102, 1130) 사이에 배치된 전기 변색 디바이스를 갖는다. 전기 변색 디바이스를 내부 판유리(1130)보다 외부 판유리(1102)에 가까이 배치하는 것은 내부 판유리(1130)와 판유리들(1102, 1130) 사이의 공간을 가리도록 전기 변색 디바이스의 조정 가능한 착색을 허용하며, 이는 내부 판유리(1130)에 더 가까운 전기 변색 디바이스를 갖는 것에 비해 판유리들(1102, 1130) 사이의 아르곤, 질소, 공기 또는 다른 가스의 가열을 감소시킨다. 그러나, 통합 글레이징 유닛(1100)이 설치되는 건물의 내부 공간에 대해, 다양한 실시예는, 제1 판유리(1102)가 내부 판유리 또는 외부 판유리일 수 있고, 제2 판유리(1130)가 내부 판유리 또는 외부 판유리일 수 있는 것을 가질 수 있으므로, 이는 한정적인 것으로 의도되지는 않는다. 본 실시예들이 편평한 것으로 도시되었지만, 통합 글레이징 유닛(1100)의 추가적인 실시예들은 굴곡된 표면들 및 재료들 또는 각진 표면들 등을 사용할 수 있으며, 후술하는 메커니즘 및 배열을 적용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스는 통합 글레이징 유닛의 외부 판유리(1102) 또는 내부 판유리(1130) 중 어느 하나일 수 있는 단일 판유리에 추후 본딩되는 단일 기판 상의 전기 변색 재료의 다양한 층들로 구성된다. 도 13에 도시된 실시예는 전기 변색 재료의 복수의 층들을 샌드위칭하는 2 개의 기판들(1106, 1122)을 갖는 전기 변색 디바이스를 갖는다. 이러한 기판들(1106, 1122)은 통상적으로 얇은 유리이지만, 추가적인 실시예들에서 플라스틱 또는 다른 투명 또는 반투명 재료가 사용될 수 있다. 전기 변색 재료의 층들은 제1 기판(1106)에 피착되거나 다르게 부착된 제1 투명 도전성 산화물층(1108), 캐소드층(1110), 이온 전도층(1114), 애노드층(1118) 및 제2 기판(1122)에 피착되거나 다르게 부착된 제2 투명 도전성 산화물층(1120)을 포함한다. 이러한 층들은 다양한 방식으로 제조 또는 조립될 수 있거나, 변형들이 고안될 수 있다. 예를 들어, 캐소드층(1110)이 제1 투명 도전성 산화물층(1108)에 부착될 수 있고, 애노드층(1118)이 제2 투명 도전성 산화물층(1120)에 부착될 수 있고, 이온 전도층(1114) 또는 전해질이 캐소드층(1110) 또는 애노드층(1118) 중 어느 하나에 겔로서 도포된다. 그 후, 2 개의 기판들(1106, 1122)이 중간에서 겔과 함께 합쳐질 수 있어, 전기 변색 디바이스를 형성한다. 일부 실시예들에서, 시일재(1112)는 전기 변색 디바이스의 에지 주위의 링으로서 도포되어, 제1 기판(1116) 및 제2 기판(1122)을 함께 시일링하고, 습기 또는 대기에 대한 노출로 인한 열화로부터 전기 변색 재료를 보호한다. 일부 실시예들에서, 폴리 이소부틸렌(PIB)이 시일재로서 이용된다. PIB는 시일재 재료의 일례이므로, 다른 적절한 시일재 재료가 실시예들과 통합될 수 있음을 이해해야 한다. 스페이서(1124) 및 시일재(1112)에 의해 생성된 시일이 일부 실시예들에서 주(primary) 시일로 지칭될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스는 캐리어 유리에 부착된다. 도 13에 나타낸 실시예에서, 전기 변색 디바이스는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 층, 자외선 활성화 접합제 또는 다른 투명 또는 반투명 본딩 재료일 수 있는 필름층(1104)을 사용하여 외부 판유리(1102)에 부착된다. 스페이서(1124)는, 예를 들어, 폴리 이소부틸렌(PIB)층으로 제2 기판(1122)에 부착된다. 2 차 시일(1126)이 횡방향으로 스페이서(1124)를 둘러싼다. 통합 글레이징 유닛 라미네이션을 완성하기 위해, 내부 판유리(1130)가 스페이서(1124) 및 2 차 시일(1126)에 부착된다. 따라서, 전기 변색 디바이스는 적층체이고, 전기 변색 디바이스 및 외부 판유리(1102)는 적층체이고, 외부 판유리(1102), 전기 변색 디바이스 및 내부 판유리(1130)가 적층체이거나, 적층된 구조체 또는 적층된 디바이스이다. 제2 기판(1122)과 내부 판유리(1130) 사이의 갭 또는 내부 공간은 아르곤, 질소, 건조 공기 또는 다른 가스로 충진될 수 있어, 통합 글레이징 유닛들의 일반적인 특성으로서의 단열을 제공한다. 3 차 시일(1128)이 2 차 시일(1126)을 둘러싸고 통합 글레이징 유닛(1100)에 대한 추가적인 시일링을 제공한다. 일부 실시예들에서, 3 차 시일(1128)은 포팅 화합물과 같은 액체, 겔 또는 반고체로서 도포되고, 그 후 유연한 텍스처로 경화된다. 일부 실시예들은 더 두꺼운 제1 기판(1116) 및/또는 제2 기판(1122)을 사용하고, 외부 판유리(1102) 및/또는 내부 판유리(1130)를 생략한다. 추가적인 실시예에서, 외부 판유리(1102)는 제1 전기 변색 디바이스를 갖고, 내부 판유리(1130)는 제2 전기 변색 디바이스를 갖는다. 이러한 배열은 완전히 어두워진 상태에서, 즉, 양쪽 전기 변색 디바이스들이 어두워졌을 때 더 낮은 투과를 허용한다.
버스 바(1116,　1146)는 전기 변색 디바이스의 투과율을 제어하기 위해, 기판들(1106,　1122) 상에 형성된다. 예를 들어, 애노드 버스 바(1116)는 제2 기판(1122) 상에 제2 투명 도전성 산화물층(1120)을 피착하기 전에 또는 그 후에 제2 기판(1122)이 하나의 에지를 따라 또는 이에 근접하게 형성될 수 있다. 캐소드 버스 바(1146)는 제1 기판(1106) 상에 제1 투명 도전성 산화물(1108)을 피착하기 전에 또는 그 후에 제1 기판(1106)의 대향 에지를 따라 또는 이에 근접하게 형성될 수 있다. 유리 상에 버스 바들(1116, 1146)을 피착시키기 위한 하나의 기술은 유리 상에 용융 땜납(예를 들어, 땜납 라인)을 아래로 피착하는 것이다. 그 후, 투명 도전성 산화물이 땜납 및 유리 상에 피착될 수 있다. 또는, 투명 도전성 산화물이 유리에 피착된 후, 땜납이 투명 도전성 산화물의 상부에 피착된다. 나타낸 실시예에서, 애노드 버스 바(1116) 및 캐소드 버스 바(1146)는 전기 변색 디바이스의 대향 에지들에 있거나 부근에 있고 전기 변색 재료의 대향면들 상에 있다. 즉, 버스 바들(1116, 1146)은 캐소드층(1110), 이온 전도층(1114) 및 애노드층(1118)의 조합의 두께의 대향측들 상에서 각각의 투명 도전성 산화물층들(1108, 1120)에 부착된다. 버스 바들(1116, 1146)은 일부 실시예들에서, 캐소드층(1110), 이온층(1114) 및 애노드층(1118)의 조합의 대향 에지들에 있거나 그 부근에 있다. 추가적인 실시예들에서, 복수의 버스 바들은 예를 들어, 복수의 제어 영역들 및 전기 변색 디바이스의 독립적으로 제어되는 착색의 대응하는 복수의 영역들을 확립하기 위해, 다양한 방식으로 위치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기 변색 디바이스는 격리 및/또는 감지 패드들(1136)을 갖는다. 격리는 전기 변색 디바이스의 전하가 격리 영역에서 격리될 수 있게 하고, 격리 영역에 대한 버스 바들로서 동작하는 2 개의 격리 단자들에 의해, 또는 하나의 격리 단자와 하나의 버스 바(1116)에 의해, 또는 본원의 교시에 따라 용이하게 고안되는 다른 변형으로 제어될 수 있게 한다. 감지는 하나 이상의 감지 단자들에서 전기 변색 디바이스의 전압이 측정될 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 2 개의 감지 단자들이 버스 바들(1116, 1146)과 독립적으로 감지 전압을 측정하는 데 사용될 수 있다. 버스 바들(1116, 1146) 중 하나와 비교하여, 예를 들어, 감지 단자와 버스 바(1116)에 걸친 전압 또는 감지 단자와 버스 바(1146)에 걸친 전압인 감지 전압을 측정하는 데 하나의 감지 단자가 사용될 수 있다. 추가적인 감지 전압을 측정하는 3 개 이상의 감지 단자들 또는 다른 변형들이 본원의 교시에 따라 용이하게 고안된다. 다양한 실시예들에서, 그리고 다양한 조합들에서, 버스 바들(1116, 1146), 하나 이상의 격리 단자들 및/또는 하나 이상의 감지 단자들은 버스 바들(1116, 1146)에 대해 상술한 바와 같은 땜납을 포함하거나 이로 이루어진다. 추가적인 실시예들에서, 다른 재료들이 사용될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 드라이버 또는 컨트롤러 조립체(1148)가 통합 글레이징 유닛(1100)에 장착되거나, 조립되거나 통합된다. 도 13 내지 도 15에 나타낸 바와 같이, 컨트롤러 조립체(1148)는 전기 변색 디바이스 및 통합 글레이징 유닛(1100)의 에지에 부착되지만, 다른 곳에 장착될 수 있다. 컨트롤러 조립체(1148)는 일부 실시예들에서 드라이버 조립체로 지칭될 수 있다. 그 양쪽이 플라스틱, 금속 또는 다른 내구성 재료로 이루어질 수 있는, 인클로저(1140) 및 커버(1144)가 하우징을 형성한다. 하우징 내측에 전기 변색 디바이스를 제어 또는 구동하기 위한 전자 구성 요소들을 갖는 컨트롤러 보드(1138)가 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러 보드(1138)는 드라이버 보드로 지칭될 수 있다. 2 개의 플렉스 회로들(1132, 1134) 또는 다른 배선이 컨트롤러 보드(1138)를 버스 바들(1116, 1146) 및 일부 실시예들에서, 격리 및/또는 감지 패드들(1136)에 커플링한다. 전력 및 통신 케이블(1142)이 하우징(즉, 인클로저(1140) 및 커버(1144), 및 하나, 다른 것 또는 양쪽에서 개구를 통해)으로부터 연장하여, 컨트롤러 보드(1138)를 외부 전력 및 통신에 커플링한다. 예를 들어, 컨트롤러 보드(1138)는 이더넷을 통한 전력(POE: power over Ethernet) 기능을 가진 네트워크 커넥터에 커플링할 수 있다. 변형들에서, 컨트롤러 조립체(1148)는 무선 모듈을 포함하고, 케이블(1142)을 통한 통신을 요구하지 않는다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러 조립체(1148)는 태양 전지들, 하나 이상의 배터리들 또는 다른 로컬 전원을 사용하고 케이블(1142)에 대한 전력을 요구하지 않는다. 컨트롤러 조립체(1148)는 무선 및 로컬 전원 기능 모두를 가질 수 있고, 일부 실시예들에서 케이블(1142)을 전혀 사용하지 않는다. 일부 실시예들에서, 외부 전원은 케이블(1142)을 통해 전기 변색 디바이스에 접속된다. 일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원은 케이블(1142)을 통해 전기 변색 디바이스에 접속된다. 일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원은 케이블(1142)을 통해 전기 변색 디바이스에 접속되고, 부스트 회로 전원은 전기 변색 디바이스에 근접하게 위치된다(예를 들어, 1 m 미만으로 떨어짐). 일부 실시예들에서, 컨트롤러 조립체(1148)는 부스트 회로 전원을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 외부 전원은 케이블(1142)을 통해 전기 변색 디바이스에 접속되고, 부스트 회로 전원은 컨트롤러 조립체(1148)에 포함된다. 일부 실시예들에서, 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 IGU로 통합되고, 부스트 회로 전원은 컨트롤러 조립체(1148)에 포함되고, 외부 전원은 케이블(1142)을 통해 전기 변색 디바이스에 접속된다. 외부 전원 및 부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스는 IGU에 통합될 수 있으며, 부스트 회로 전원 및 부스트 회로 전원 배터리는 컨트롤러 조립체(1148)에 포함될 수 있으며, 외부 전원은 케이블(1142)을 통해 전기 변색 디바이스에 접속될 수 있다.
도 14는 도 13의 통합 글레이징 유닛(1100)의 컨트롤러 조립체(1148)의 분해 사시도이다. 컨트롤러 조립체(1148)를 조립하기 위해, 컨트롤러 보드(1138)에 장착된 다양한 전자 구성요소들(1204, 1206, 1208, 1210)을 갖는 컨트롤러 보드(1138)가 인클로저(1140) 내측에 배치된다. 일부 실시예들에서, 이러한 전자 구성 요소들(1206, 1208)은 부스트 호로 전원, 부스트 회로 전원 배터리 및 본원에 설명되는 다양한 드라이버 전자 장치를 포함할 수 있다. 고정기(1202)가 컨트롤러 보드(1138)를 인클로저(1140), 또는 탭들에 고정하는 데 사용될 수 있으며, 슬롯들 또는 다른 기계적 피처들 또는 디바이스들이 사용될 수 있다. 유연한 기판 상에 유연한 와이어들을 갖는 플렉스 회로들(1132, 1134)이, 예를 들어, 컨트롤러 보드(1138) 상의 제로 삽입력(ZIF: zero insertion force) 커넥터들(예를 들어, 2 개의 구성 요소들(1204, 1210))의 사용으로 컨트롤러 보드(1138)에 조립된다. 이는, 컨트롤러 보드(1138)가 인클로저(1140) 내에 배치되기 전에 또는 그 후에, 그리고 플렉스 회로들(1132, 1134)이 전기 변색 디바이스의 단자들에 조립되기 전에 또는 그 후에 행해질 수 있다. 마찬가지로, 케이블(1142)은 조립 프로세스의 다양한 시간들 또는 스테이지들에서 컨트롤러 보드(1138)에 조립될 수 있다. 커버(1144)는 고정기(1202) 또는 스냅 접속, 접합, 슬라이딩 그루브들 등과 같은 다른 피처 또는 디바이스로 인클로저(1140)에 조립된다. 일부 실시예들에서, 포팅 화합물 또는 다른 충진재가 커버(1144) 대신 사용된다. 드라이버 또는 컨트롤러 조립체(1148)에 대한 변형들이 본원의 교시에 따라 용이하게 고안된다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러 조립체(1148)는 부스트 회로 전원, 부스트 회로 전원 에너지 저장소(예를 들어, 배터리), 드라이버 전자 장치 및 다른 전자 장치를 포함할 수 있다.
도 15는 통합 글레이징 유닛(1100)의 에지와 평면이거나 이로부터 오목한 컨트롤러 조립체(148)를 갖는 조립된 통합 글레이징 유닛(1100)의 사시도이다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러 조립체(1148)는 전기 변색 디바이스의 에지와 평면이거나 이로부터 오목하다. 컨트롤러 조립체(1148)의 평면의 또는 오목한 장착을 위해 충분한 공간을 생성하기 위해, 2 차 시일(1126)이 일부 실시예들에서 통합 글레이징 유닛(1100)의 에지로부터 오목해진다. 이는 스페이서(1124), 제2 판유리(1130), 전기 변색 디바이스 및/또는 제1 판유리(1102)(도 13 및 또한, 도 16 내지 도 18 참조)에 의해 경계화된, 예를 들어, 오목해진 영역 또는 체적인 오목부를 생성하며, 이로 컨트롤러 조립체(1148)가 조립되거나 배치될 수 있다. 플렉스 회로들(1132, 1134)이 전기 변색 디바이스에 커플링된 후(도 16 내지 도 18 참조), 그리고 컨트롤러 조립체(1148)가 통합 글레이징 유닛(1100)의 에지와 평면이거나 이로부터 오목하게 안착되기 전에 또는 그 후에, 3 차 시일(1128)(도 13 참조)이 도포될 수 있다. 실시예에 존재하는 경우, 케이블(1142)은 컨트롤러 조립체(1148)로부터, 그리고 3 차 시일(1128)로부터 연장된다.
도 16은 통합 글레이징 유닛(1100)의 한 모서리의 사시도이며, 전기 변색 디바이스의 하나의 기판(1122)이 단자들(1412, 1414)을 노출하기 위해 전기 변색 디바이스의 다른 기판(1106)으로부터 오프셋되는 영역에서의 전기 변색 디바이스의 단자들(1412, 1414)을 나타낸다. 이 도면은 도 13에 나타낸 도면과 비교하여 위 아래가 반대이며, 도 13에 나타낸 재료들을 취하고, 이들을 조립한 후, 도 13의 좌측 상단으로부터 우측 아래로 대각선으로 연장하는 수평 축을 따라 결과적인 조립체를 회전시켜 시각화될 수 있다. 따라서, 도 16의 예시는 도 13의 상단에서의 가장 우측 모서리 이전에 가장 좌측 모서리를 나타내고 있다. 플렉스 회로들 중 하나(1132)가 전기 변색 디바이스의 단자들(1416, 1414, 1412, 1410)에 각각 커플링되는 4 개의 와이어들(1402, 1404, 1406, 1408)로 분할되는 것으로 나타내어져 있지만, 와이어들 또는 플렉스 회로의 다른 배열이 다양한 변형들로 고안될 수 있다.
기판(1122)이 다른 기판(1106)으로부터 어떻게 오프셋되는지(그리고 등가적으로, 그 반대로)에 대한 복수의 실시예들이 있다. 2 개의 기판들(1122, 1106)이 다른 것에 대해 하나로 횡방향으로 배치될 수 있으며, 그 후 라미네이션으로서 함께 조립될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(1106)이 도 13의 제2 기판(1122)에 대해 우측으로 이동될 수 있거나, 다른 실시예들에서, 도 16의 제2 기판(1122)에 대해 좌측으로 이동될 수 있다. 제2 기판(1122)은 도 13의 제1 기판(1106)에 대해 좌측으로 이동될 수 있거나, 다른 실시예들에서, 도 16의 제1 기판(1106)에 대해 우측으로 이동될 수 있다. 제2 기판(1122)은 레이저 절단될 수 있거나, 이와 달리 제1 기판(1106)에 대한 조립 이전 또는 이후에 절단될 수 있다. 2 개의 기판들(1106, 1122)이 상이한 치수로 절단될 수 있으며, 예를 들어, 제2 기판(1122)은 제1 기판(1106)보다 더 짧다. 일부 실시예들에서, 제2 기판(1122)의 에지는 일련의 노치들 또는 탭들로 형상화되며, 단자들(1410, 1412, 1414, 1416)(및 또한, 도 18에 나타낸 단자(1502))은 도 16의 고스트 라인(1415)으로 나타낸 바와 같이, 탭들로서 또는 탭들의 부분들로서 제2 기판(1122)의 본체로부터 횡방향으로 외부로 연장된다. 변형들에서, 이는 제1 기판(1106)으로 또는 기판들(1106, 1122) 모두로 행해질 수 있다. 오프셋은 오버행 또는 선반을 생성하고, 제2 기판(1122)의 하나의 에지는 노출된, 즉, 덮이지 않거나 이와 다르게 제2 기판(1122)에 의해 보기 어렵게 된 제1 기판(1106) 및 단자들(1412, 1414)의 하나의 에지로부터 오목하다. 오버행 또는 선반은, 예를 들어, 제1 투명 도전성 산화물층(1108)(도 13 참조)이 보여주는 제1 기판(1106)의 노출된 부분이다. 바람직하게는, 캐소드층(1110), 이온 전도체층(1114), 애노드층(1118)은 이러한 재료를 위에서 트리밍하거나 이와 다르게 그로부터 이들을 제거하거나, 오버행 또는 선반 영역 상이 제1 장소에 이들을 피착시키지 않음으로써 오버행 또는 선반 상에 없어서, 재료를 보기 어렵게 하지 않고 단자들(1410, 1412, 1414, 1416)(및 단자(1502))에 대한 액세스가 용이하게 이용 가능하다. 오버행 또는 선반은 전기 변색 디바이스의 전체 에지, 또는 에지의 부분, 하나 또는 2 개의 모서리들(및 에지의 부분 또는 전체), 또는 하나 초과의 에지 등을 포함할 수 있다. 또한, 오버행 또는 선반은 도 15를 참조하여 상술한 오목부를 규정하는 데 기여하며, 제2 기판(1122)의 에지의 내향 배치는 오목부의 체적에 기여한다.
와이어들(1402, 1404, 1406, 1408)이 어떻게 단자들(1416, 1414, 1412, 1410)에 커플링되는지에 대한 복수의 실시예들이 있다. 제1 기판(1106)에 대한 제2 기판(1122)이 오프셋에 의해 노출되는 2 개의 단자들(1412, 1414)은 각각 수동으로, 또는 자동화된 납땜 디바이스, 또는 땜납 리플로우로 이들에 납땜되는 와이어(1406, 1404)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 단자들(1412, 1414)은 격리 단자 및 감지 단자이다. 단자들(1116, 1416)은 제2 기판(122) 상에 피착된다. 플렉스 회로(1132)는 일 실시예에서, 제2 기판(1122) 및 제1 기판(1106)과 함께 조립하기 전에 이러한 단자들에 리플로우 납땜된다. 제1 기판(1106) 상에 단자들(1412, 1414)이 피착되어, 단자들이 제1 기판(1106)의 스텝(또한 선반 또는 오버행으로 지칭됨) 상에 노출되고, 제2 기판(1122) 아래로 소정 거리로 연장된다. 플렉스 회로(1132)는, 단자들이 선반 또는 오버행 상에 노출되는 것을 중첩하는 것을 추적할 때, 중첩 단자들(1412, 1414)이 그 후 함께 리플로우 납땜되는 것을 추적한다. 도 16에서, 애노드 버스 바(1116)(또는, 추가적인 실시예들에서 이는 캐소드 버스 바일 수 있음)는 제2 기판(1122)의 뒤 또는 하향면(또는 도 13의 제 2 기판(1122)의 앞, 상향면)의 에지를 따라 또는 그 부근이 땜납의 라인으로서 나타내어지고, 버스 바(1116) 및 제2 기판(1122)은 제2 투명 도전성 산화물층(1120)에 의해 덮여진다. 즉, 도 16의 상단으로부터 하단으로, 제2 기판(1122)은 (제2 기판(1122)을 통해 보았을 때) 버스 바(1116)와 투명 도전성 산화물층(1120)(도 13 참조)에 선행한다. 와이어(1408)는 단자(1410)로서 버스 바(1116)의 부분을 노출시키기 위해 투명 도전성 산화물층(1120)이 부분을 제거함으로써 버스 바(1116)에 부착될 수 있거나, 투명 도전성 산화물층(1120)은 단자(1410)로서 노출된 버스 바(1116)가 부분을 남기기 위해 피착될 수 있다. 그 후, 와이어(1408)는 수동 납땜, 자동화된 납땜 또는 땜납 리플로우에 의해 버스 바(1116)에 부착될 수 있다. 마찬가지로, 와이어(1402)는 단자(1416)의 부분을 노출시킴으로써 본 실시예에서는 추가적인 감지 단자인 단자(1416)에 부착될 수 있다. 전기 절연 재료가 도포되거나, 전기 변색 디바이스의 다양한 층들이 적절하게 치수화 또는 배열되어, 제1 투명 도전층(1108)은 납땜 동작들 중에 제2 투명 도전층(1120)에 전기적으로 단락되지 않는다. 변형들에서, 다른 전기 접속 재료들 또는 메커니즘들이 와이어들을 단자들에 접속하기 위해 적용될 수 있다. 투명 도전성 산화물층(1108)이 버스 바(1116)를 내리기 전에 제2 기판(1122)에 우선 적용되는 실시예들에서, 대응 와이어(1408)는 투명 도전성 산화물층(1108)의 제거 또는 추가적인 치수화의 필요 없이 버스 바(1116)에 용이하게 부착된다.
도 17은 도 16에 나타낸 통합 글레이징 유닛(1100)의 모서리의 분해 사시도이다. 플렉스 회로(1132)의 노치들은 와이어들(1402, 1404, 1406, 1408)의 부분들을 노출시킨다. 와이어들(1402, 1404, 1406, 1408)의 노출된 부분들은 전기 변색 디바이스의 각각의 단자들(1416, 1414, 1412, 1410)에 대한 접속을 위해 이용 가능하다. 나타낸 실시예에서, 이러한 단자들(1410, 1412, 1414, 1416)은 땜납을 포함하거나 이로 이루어진다. (가해진 열을 사용하는) 리플로우 프로세스는 일부 실시예들에서 각각의 와이어 및 단자 쌍에 대해, 그 후 와이어를 단자에 전기적으로 및 물리적으로 본딩하는 땜납을 용융시킨다. 이러한 프로세스는 제1 기판(1106)에 대한 제2 기판(1122)의 오프셋에 의해 생성된 선반 또는 오버행 영역에서 발생한다. 일부 실시예들에서, 단자들(1410, 1416)에 대한 접속들은, 제1 기판(1106) 및 제2 기판(1122)이 페어링되기 전에 이루어지며, 이러한 접속들은 디바이스 내에 매립된다. 이러한 실시예들에서, 선반 또는 오버행 영역에서 프로세스가 단자들(1412, 1414)에 적용된다. 도 17은 예시적이고 설명의 목적을 위한 분해도이고, 도 16에 나타낸 바와 같이, 실제로 단자들(1410, 1416)은 기판(1122)에 더 가깝고, 단자들(1412, 1414)은 기판(1106)에 더 가깝다는 것을 이해해야 한다.
도 18은 통합 글레이징 유닛(1100)의 다른 모서리의 사시도이고, 전기 변색 디바이스의 노출된 단자(1502)를 나타낸다. 이 모서리는 도 16에 나타낸 모서리에 좌측 부근의 상대로서 시각화될 수 있으며, 도 13의 우측 상에 도시된 통합 글레이징 유닛(1100)의 우측 부근 모서리로부터 위 아래 반대로 본 것이다. 본 실시예에서, 단자(1502)는 캐소드 버스 바(1146)의 버스 바 단자이지만, 추가적인 실시예들에서의 애노드 버스 바의 단자 또는 소정의 다른 단자일 수 있다. 단자들(1412, 1414)과 유사하게, 단자(1502)는 제1 기판(1106)에 대한 제2 기판(1122)의 오프셋에 의해 노출된다. 캐소드층(1110), 이온 전도층(1114) 및 애노드층(1118)이 오버행 또는 선반의 이러한 부분 상에 없으며, 제1 투명 도전성 산화물층(1108)은 단자(1502)를 형성하는 땜납 라인의 부분에서 땜납 라인으로부터 제거되거나 (도면 배향에 대해) 아래에 있다는 것을 이해해야 한다. 다양한 실시예들에서, 이들의 다양한 조합들이 접속을 위해 단자(1502)를 노출시킨다. 플렉스 회로(1132)의 와이어는 상술한 바와 같이 납땜에 의해 단자(1502)에 접속된다.
상술한 선반 또는 오버행 영역은 전기 변색 디바이스의 다양한 단자들에 대해 플렉스 회로(1132, 1134)의 접속을 위한 충분한 공간을 제공한다. 대조적으로, 선반이나 오버행 영역을 갖지 않고 2 개의 기판들이 오프셋되지 않은 전기 변색 디바이스는 전기 변색 디바이스의 단자들에 대한 접속을 위해 이러한 면적을 제공하지 않는다. 예를 들어, 2 개의 기판들을 이격시켜 프라잉(prying)함으로써 2 개의 기판들 사이에 와이어들 또는 플렉스 회로를 삽입하려는 시도는 전기 변색 디바이스 및/또는 기판들에 손상을 줄 수 있다. 와이어들 또는 플렉스 회로를 전기 변색 디바이스의 단자들에 접속시킨 후 2 개의 기판들을 함께 샌드위칭하려는 시도는 와이어들 또는 플렉스 회로의 두께의 결과로서 2 개의 기판들 사이의 갭으로 귀결될 수 있다. 땜납 리플로우 프로세스는, 땜납 라인들이 2 개의 기판들 사이에서 트래핑(trapping)되고, 선반 또는 오버행 영역이 허용할 때 노출되지 않을 때 곤란하거나 불가능할 수 있다.
상세한 예시적인 실시예들이 본원에 개시된다. 그러나, 본원에 개시된 특정 기능적 상세 사항은 단지 실시예를 설명할 목적으로 나타낸 것일 뿐이다. 그러나, 실시예들은 많은 대안적인 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에 개진된 실시예들에만 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2 등의 용어가 다양한 단계들 또는 계산들을 설명하기 위해 본원에 사용될 수 있지만, 이러한 단계들 또는 계산들은 이러한 용어들에 의해 한정되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 용어들은 단지 하나의 단계 또는 계산을 다른 것과 구분하기 위해 사용된다. 예를 들어, 제1 계산은 제2 계산으로 지칭될 수 있으며, 마찬가지로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 제2 단계는 제1 단계로 지칭될 수 있다. 본원에서 사용되는 "및/또는" 용어 및 "/" 부호는 연관된 나열 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함한다.
본원에서 사용되는 단수형 "하나(a)", "한(an)" 및 "그(the)"는 문맥 상 달리 명시하지 않으면, 복수형도 포함하는 것으로 의도된다. "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포괄하다(includes)" 및/또는 "포괄하는(including)"과 같은 용어는 본원에서 사용될 때, 진술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성 요소들의 존재를 특정하지만 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성 요소들, 및/또는 그 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다. 따라서, 본원에서 사용되는 용어는 특정 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 한정적인 것으로 의도되지 않는다.
또한, 일부 대안적인 실시예들에서, 언급된 기능들/동작들은 도면들에서 언급된 순서를 벗어나서 발생할 수 있음에 또한 유의해야 한다. 예를 들어, 연속적으로 나타낸 2 개의 도면들은 실질적으로 동시에 실제 실행될 수 있거나 관련된 기능/동작들에 따라 때로는 역순으로 실행될 수 있다.
모듈, 어플리케이션, 레이어, 에이전트 또는 다른 방법-동작 가능한 엔티티가 하드웨어, 펌웨어, 프로세서 실행 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다.　 소프트웨어-기반 실시예가 본원에 개시되어 있는 경우, 소프트웨어는 컨트롤러와 같은 물리적 머신에 구현될 수 있음을 이해해야 한다.　 예를 들어, 컨트롤러는 제1 모듈 및 제2 모듈을 포함할 수 있다.　 컨트롤러는 예를 들어, 방법, 어플리케이션, 레이어 또는 에이전트의 다양한 액션들을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 방법의 동작들이 특정 순서로 설명되었지만, 다른 동작들이 설명된 동작들 사이에서 수행될 수 있음이 이해되어야 하며, 설명된 동작들은 약간 다른 시간들에 발생하도록 조정될 수 있거나, 설명된 동작들은 프로세싱과 연관된 다양한 간격으로 프로세싱 동작들의 발생을 허용하는 시스템에 분산될 수 있다.
다양한 유닛들, 회로들 또는 다른 구성 요소들은 작업 또는 작업들을 수행하도록 "구성된" 것으로 설명되거나 청구될 수 있다. 이러한 문맥에서, "~하도록 구성된"이라는 문구는, 유닛들/회로들/구성 요소들이 동작 중에 작업 또는 작업들을 수행하는 구조(예를 들어, 회로)를 포함하는 것을 나타냄으로써 구조를 암시하는 데 사용된다. 이와 같이, 지정된 유닛/회로/구성 요소가 현재 동작하고 있지 않은 경우(예를 들어, 온되어 있지 않은 경우)에도, 유닛/회로/구성 요소는 작업을 수행하도록 구성되는 것으로 말할 수 있다. "~하도록 구성된"이라는 언어와 함께 사용되는 유닛들/회로들/구성 요소들은 예를 들어, 회로들, 동작을 구현하기 위해 실행 가능한 프로그램 명령들을 저장하는 메모리 등과 같은 하드웨어를 포함한다. 유닛/회로/구성 요소가 하나 이상의 작업들을 수행하도록 "구성되었다고" 말하는 것은 그 유닛/회로/구성 요소에 대해 35 U.S.C 112, 6번째 단락을 원용하지 않는 것으로 명시적으로 의도된다. 추가적으로, "~하도록 구성된"은 쟁점이 되는 작업(들)을 수행할 수 있는 방식으로 동작하도록 소프트웨어 및/또는 펌웨어(예를 들어, FPGA 또는 소프트웨어를 실행하는 범용 프로세서)에 의해 조작되는 일반 구조(예를 들어, 일반 회로)를 포함할 수 있다. "~하도록 구성된"은 또한 하나 이상의 작업들을 구현하거나 수행하도록 구성된 디바이스들(예를 들어, 집적 회로들)을 제조하기 위해 제조 프로세스(예를 들어, 반도체 제조 설비)를 구성하는 것을 포함할 수 있다.
예들
다음의 비제한적 실시예는 본 발명을 추가로 예시하기 위해 제공된다. 후술하는 예들에 개시된 기술은 발명자가 본 발명의 실시에서 잘 작동하는 것으로 보이는 접근법을 나타내므로, 그 실시를 위해 모드들의 예들을 구성하는 것으로 고려될 수 있다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 그러나, 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 본 발명에 비추어, 개시된 특정 실시예들에서 많은 변화가 이루어질 수 있고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 동일하거나 유사한 결과를 여전히 획득할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예 1
부스트 회로 전원을 갖는 전기 변색 디바이스
도 19는 시간 경과에 따라 2 개의 상이한 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하를 나타낸다.　 y-축은 쿨롱(coulombs)으로 전기 변색 디바이스에 전달되는 전하이며, x-축은 시간이다.　 본 예에서 전기 변색 디바이스는 치수가 0.8 × 1.4 m인 근사적으로 직사각형인 전기 변색 윈도우이다.　 이 특정 디바이스는 제1 광 투과 상태에서 제2 광 투과 상태로 스위칭하는 데 근사적으로 250 C의 전하를 필요로 한다.
점선 곡선(1904)은 제한된 전력량을 공급하도록 구성되는 외부 전원으로부터 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하를 시간의 경과에 따라 나타낸다.　 윈도우는 초기 광 투과 상태에서 최종 광 투과 상태로 스위칭하는 데 근사적으로 8.5 분이 소요된다.
실선(1902)은　제한된 전력량을 공급하도록 구성되는 상술한 바와 같은 동일한 외부 전원 및 부스트 회로 전원으로부터 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하를 시간 경과에 따라 나타낸다. 외부 전원이 윈도우에 다시 공급할 수 있는 최대 전력량은　XXXX W이다. 그러나, 이 경우에, 전기 변색 윈도우용 드라이버는, 윈도우가 외부 전원에 의해 공급될 수 있는 제한된 전력량보다 많은 전력을 필요로 하는 것으로 결정했으며, 부스트 회로 전원이 전기 변색 윈도우에 전력을 공급하고 있다. 부스트 회로를 갖는 윈도우는 초기 광 투과 상태로부터 최종 광 투과 상태로 스위칭하는 데 근사적으로 3.5 분만을 소요한다.
본 예는 윈도우 스위칭 속도에 영향을 미치는 전기 변색 윈도우 시스템에 종종 부과되는 몇몇 통상적인 설계 제한을 예시한다. 시스템 비용 및 전력 소비 효율의 제약으로 인해, 외부 전원은 종종 작게 되도록 제한되므로, 제한된 전력량만을 공급할 수 있다. 외부 전원을 윈도우에 접속시키는 와이어의 크기 및 전류 운반 용량이 또한 시스템 비용 및 건축 설계로의 윈도우 통합에 대한 제약으로 인해 종종 제한된다. 저전력 외부 전원과 저전류 운반 용량 접속 와이어들 모두가 전기 변색 윈도우에 공급될 수 있는 전력량을 제한하며, 이는 디바이스의 스위칭 속도를 제한한다. 전기 변색 디바이스에 국부적으로 위치된 부스트 회로 전원이 이러한 문제를 해결한다. 윈도우가 스위칭될 때 많은 양의 전력을 전달할 수 있는 로컬 전원은 윈도우의 스위칭 속도를 증가시킬 수 있다. 윈도우가 스위칭하지 않는 동안, 외부 전원은 소량의 전원을 공급할 수 있어, 로컬 전원을 충전시킨다. 외부 전원이 저전력을 공급하기에 적절한 크기로 되기 때문에, 시스템의 전체 에너지 소비 효율이 증가한다. 로컬 부스트 회로 전원은 시스템에 비용을 추가하지만, 추가된 비용은 더 큰 외부 전원 및 외부 전원들을 윈도우에 접속시키기는 더 큰 와이어들로 빠른 스위칭 속도를 달성하기 위해 요구될 수 있는 비용보다는 훨씬 더 적다.
도 20　및 도　21은 전기 변색 윈도우(또는, 추가적인 실시예에서는 다른 전기적으로 구동되는 디바이스)에 전력을 공급하기 위해 전원 및 부스트 회로를 동작시키기 위한 방법의 흐름도를 나타낸다. 본 방법은 부스트 회로의 다양한 실시예들 및 전기 변색 윈도우의 다양한 실시예들을 사용하여 실시될 수 있다. 도 20에서, 진입 지점 "A"를 갖는 결정 액션은 전기 변색 윈도우의 투과율을 변경할지 여부를 결정한다. 투과율이 변경되어야 하는 경우, 흐름은 도 21로 진행한다.　 투과율이 변경되지 않아야 않는 경우, 흐름은, 배터리가 충전되었는지 여부를 결정하는 판정 액션으로 진행한다. 배터리가 충전되어 있는 경우, 외부 전원은 액션에서 유휴 전원을 공급한다. 배터리가 충전되어 있지 않은 경우, 판정 액션은, 배터리가 거의 충전되었는지 여부를 결정한다. 배터리가 거의 충전된 경우, 외부 전원은 액션에서 배터리를 충전하기 위해 전력을 공급하고, 흐름은 진입 지점 "A"로 진행하여, 투과율을 변경할지 여부를 결정한다. 배터리가 거의 충전되어 있지 않은 경우, 외부 전원은 액션에서 배터리를 충전하기 위해 최대 전력을 공급하고, 흐름은 진입 지점 "A"로 진행하여 투과율을 변경할지 여부를 결정한다.
도 21에서, 흐름은 도 20으로부터, 전기 변색 윈도우의 투과율을 변경할지의 결정으로 진입한다. 판정 액션에서, 드라이버 최대 입력 전력 초과를 요구하는지 여부가 결정된다. 그렇지 않은 경우, 외부 전원이 액션에서 드라이버에 전력을 공급하고, 흐름은 도 20의 진입 지점 "A"로 진행한다. 드라이버가 최대 입력 전력보다 많이 요구하는 경우, 흐름은, 외부 전원이 드라이버에 최대 전력을 공급하는 액션과, 부스트 회로가 드라이버에 전력을 공급하는 액션으로 진행한다. 다음으로 판정 액션은, 드라이버가 최대 입력 전력보다 적게 요구하는지 여부를 결정한다. 이 판정 동작에서의 대답이 아니오이면, 흐름은, 부스트 회로가 드라이버에 전력을 공급하는 액션으로 다시 진행하고, 드라이버가 최대 입력 전류보다 적게 요구하는지를 결정하기 위해 판정 액션으로 루핑한다. 그 대답이 예이면, 드라이버는 최대 입력 전력보다 적게 요구하고, 외부 전원이 드라이버 및 배터리에 전력을 공급하는 액션에서 흐름은 부스트 회로가 드라이버에 전력을 공급하는 것을 중지하는 액션으로 진행한다. 이러한 액션들 후에, 흐름은 도 20의 진입 지점 "A"로 다시 진행한다.
예 2
분산된 부스트 회로 전원 시스템 및 전기 변색 윈도우들의 시스템도
도 22는 복수의 전기 변색 윈도우들과 분산된 부스트 회로 전원 시스템을 나타낸다. 본 실시예에서, 각각의 전기 변색 윈도우(2008)는　전기 변색 드라이버(2004)를 갖고, 각각의 전기 변색 드라이버(2004)는 배터리(2006)를 갖는다. 시스템 전원(2002)은 각각의 전기 변색 드라이버들(2004)에 접속된다. 배터리(2006)는 상술한 바와 같이, 전기 변색 드라이버(2004)　및 연관된 전기 변색 윈도우(2008)에　대해 부스트 전력을 제공한다. 전원(2002)으로부터 각각의 전기 변색 드라이버(2004)로의　전력 전달은　상술한 바와 같이 제한된다. 다양한 실시예들에서, 복수의 전기 변색 드라이버들(2004)이 드라이버 캐비넷으로 함께 그룹화될 수 있어, 복수의 전기 변색 윈도우들(2008)에 대해 전력을 공급하고, 전기 변색 윈도우들(2008)은 전기 변색 드라이버들(2004) 및 배터리들(2006)로부터 분리된다. 시스템은 하나 이상의 이러한 드라이버 캐비넷들을 가질 수 있다. 전원(2002)은 전원 캐비넷 내에 하우징될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 각각의 전기 변색 드라이버(2004)는 전원(2002)을 가질 수 있고, 배터리는 하나 초과의 전기 변색 드라이버(2004)에 부스트를 제공할 수 있고, 전기 변색 드라이버(2004)는 하나 초과의 전기 변색 윈도우(2008)에 구동 전력을 공급할 수 있는 등이다. 또한, 전기 변색 윈도우(2008)로부터 분리되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 추가적인 실시예들에서, 전기 변색 드라이버(2004) 및/또는 배터리(2006)는, 예를 들어, 이들 중 하나 또는 모두를 전기 변색 윈도우(2008)의 프레임에 또는 전기 변색 윈도우(2008)의 재료들의 층들 사이에 매립함으로써 전기 변색 윈도우(2008)와 통합될 수 있다.
예 3
복수의 전기 변색 윈도우들에 대한 단일 부스트 회로 전원 시스템의 시스템도
도 23은 복수의 전기 변색 윈도우들 및　단일　부스트 회로 전원 시스템을 나타낸다. 본 실시예에서, 각각의 전기 변색 윈도우(3008)는 전기 변색 드라이버(3004)를 갖는다. 시스템 전원(3002)은 배터리(3006)를 갖는 부스트 회로(3003)에 접속된다. 단일 부스트 회로는 복수의 전기 변색 드라이버(3004)에 접속된다. 배터리(3006)는 상술한 바와 같이, 전기 변색 드라이버(3004) 및 연관된 전기 변색 윈도우들(3008)에 대해 부스트 전력을 공급한다. 단일 부스트 회로(3003)를 통한 전원(3002)으로부터 각 전기 변색 드라이버들(3004)로의 전력 전달은 상술한 바와 같이 제한된다. 다양한 실시예들에서, 복수의 전기 변색 드라이버들(3004)이 드라이버 캐비넷으로 함께 그룹화될 수 있어 복수의 전기 변색 윈도우들(3008)에 대해 전력을 공급하고, 전기 변색 윈도우들(3008)은 전기 변색 드라이버들(3004)로부터 분리된다. 시스템은 하나 이상의 이러한 드라이버 캐비넷들을 가질 수 있다. 전원(3002)은 전원 캐비넷 내에 하우징될 수 있다. 일부 실시예들에서, 부스트 회로(3003)는 전기 변색 드라이버들(3004)과 함께 캐비넷 내에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 부스트 회로(3003)는 전원(3002)과 함께 전원 캐비넷 내에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 부스트 회로는 별도의 부스트 회로 캐비넷 내에 위치될 수 있다.
전기 변색 윈도우(3008)로부터 분리되어 있는 것으로 도시되었지만, 추가적인 실시예들에서, 전기 변색 드라이버(3004)는, 예를 들어, 이들 중 하나 또는 모두를 전기 변색 윈도우(3008)의 프레임에 또는 전기 변색 윈도우(3008)의 재료들의 층들 사이에 매립함으로써 전기 변색 윈도우(3008)와 통합될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전기 변색(electrochromic) 디바이스로서,
    제한된 전력량을 상기 전기 변색 디바이스로 공급하도록 구성된 외부 전원; 및
    상기 전기 변색 디바이스에 커플링되고, 상기 외부 전원에 의해 공급되는 상기 제한된 전력량보다 큰 전력을 상기 전기 변색 디바이스에 공급하도록 구성된 부스트 회로 전원을 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 부스트 회로 전원은 상기 전기 변색 디바이스로부터 1 m 내에 위치되는,
    전기 변색 디바이스.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 부스트 회로 전원은 리튬 인산 철 배터리를 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 부스트 회로 전원은 1000 mAh 내지 1500 mAh의 용량을 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 전원은 스위칭 동안 상기 전기 변색 디바이스에 의해 사용되는 최대 전력의 25 % 미만을 공급하도록 구성되는,
    전기 변색 디바이스.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 전원은 AWG 게이지 15보다 큰 접속 와이어들을 더 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 전원은 상기 전기 변색 디바이스에 무선으로 전력을 제공하도록 구성되는,
    전기 변색 디바이스.
  8. 제1 항에 있어서,
    최대 광 투과율 상태로부터 최소 광 투과율 상태로 10 분 미만의 스위칭 시간을 더 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  9. 제1 항에 있어서,
    최대 광 투과율 상태로부터 최소 광 투과율 상태로 5 분 미만의 스위칭 시간을 더 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  10. 제1　항에 있어서,
    드라이버를　더 포함하고, 상기 드라이버는:
    외부 전원;
    부스트 회로 전원;　및
    액션들을 수행하도록 구성된 전원 제어 모듈을 포함하고, 상기 액션들은:
    상기 외부 전원, 상기 부스트 회로 전원 또는 두 전원들로부터 상기 전기 변색 디바이스에 정전류를 공급하고;
    상기 전기 변색 디바이스의 감지 전압이 감지 전압 한도에 도달하는 경우, 또는 상기 전기 변색 디바이스에 전달된 전하량이 타겟 전하량에 도달하는 경우 중 한 경우에, 상기 정전류를 공급하는 것을 중지하고; 및
    상기 전기 변색 디바이스로 전달된 상기 전하량이 상기 타겟 전하량 미만인 동안, 상기 감지 전압을 상기 감지 전압 한도에서 유지하기 위해 상기 외부 전원, 상기 부스트 회로 전원, 또는 두 전원들로부터 상기 전기 변색 디바이스로의 가변 전압 또는 가변 전류 중 하나를 제어하는 것을 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 변색 디바이스의　감지 전압을 측정하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 감지 전압 단자들을 더 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하량을 측정하도록 구성된 전류계 및 적분기를 더 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  13. 제1 항에 있어서,
    위치의 함수로서 변하는 전기적 특성들을 갖는 전기적 도전층들을 더 포함하는,
    전기　변색 디바이스.
  14. 제1 항에 있어서,
    100 마이크론보다 큰 두께를 갖는 이온 전도체를 더 포함하는,
    전기 변색 디바이스.
  15. 제1　항에 있어서,
    상기 전기 변색 디바이스는 전기 변색 윈도우인,
    전기 변색 디바이스.
  16. 제15　항에 있어서,
    상기 전기 변색 윈도우는 프레임을 더 포함하고,
    상기 부스트 회로 전원은 상기 프레임의 내측에 위치되는,
    전기 변색 디바이스.
  17. 전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법으로서,
    제한된 전력량 이하의 전력량을 외부 전원으로부터 상기 전기 변색 디바이스로 인가하는 단계;
    상기 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 전력량을 결정하는 단계; 및
    상기 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 상기 전력이 상기 제한된 전력량보다 큰 것에 응답하여, 상기 전기 변색 디바이스에 커플링된 부스트 회로 전원으로부터 상기 전기 변색 디바이스로 전력을 공급하는 단계를 포함하는,
    전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법.
  18. 제17　항에 있어서,
    상기 외부 전원, 상기 부스트 회로 전원 또는 두 전원들로부터 상기 전기 변색 디바이스로 일정한 공급 전류를 인가하는 단계;
    상기 전기 변색 디바이스로 전달되는 전하량을, 상기 전기 변색 디바이스에 공급되는 시간 및 전류의 함수로서, 결정하는 단계;
    감지 전압이 감지 전압 한도에 도달하는 것에 응답하여 상기 외부 전원, 상기 부스트 회로 전원 또는 두 전원들로부터 상기 일정한 공급 전류를 인가하는 것을 중단하는 단계;
    상기 감지 전압이 상기 감지 전압 한도에 도달하는 것에 응답하여, 상기 감지 전압을 상기 감지 전압 한도에서 유지하기 위해 상기 외부 전원, 상기 부스트 회로 전원 또는 상기 두 전원들로부터 상기 전기 변색 디바이스로 가변 전압 또는 가변 전류 중 하나를 인가하는 단계; 및
    상기 결정된 전하량이 타겟 전하량에 도달하는 것에 응답하여, 상기 외부 전원, 상기 부스트 회로 전원 또는 상기 두 전원들로부터 상기 전기 변색 디바이스로 상기 가변 전압 또는 상기 가변 전류를 인가하는 것을 종료하는 단계를 포함하는,
    전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법.
  19. 제17　항에 있어서,
    상기 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 상기 전력이 상기 제한된 전력량 미만일 때의 기간들 동안, 상기 부스트 회로 전원에 대한 배터리를 재충전하기 위해 상기 외부 전원이 전력을 제공하는 단계를 더 포함하고, 제공되는 외부 전력은 상기 제한된 전력량 이하인
    전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법.
  20. 제19　항에 있어서,
    상기 전기 변색 디바이스에 의해 요구되는 상기 전력이 상기 제한된 전력량 미만일 때 드리고 상기 배터리가 90 % 초과로 충전된 때의 기간들 동안, 상기 부스트 회로 전원에 대한 상기 배터리를 재충전하기 위해 상기 외부 전원이 감소된 전력량을 공급하는 단계를 더 포함하고, 제공되는 상기 감소된 전력량은 상기 제한된 전력량 미만인,
    전기 변색 디바이스를 제어하기 위한 방법.
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