KR20230038141A - 정전기 유지 기능을 갖는 동적 셰이드용 제어 회로 및 관련 방법 - Google Patents

정전기 유지 기능을 갖는 동적 셰이드용 제어 회로 및 관련 방법 Download PDF

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KR20230038141A
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제프리 코스쿨릭스
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가디언 글라스, 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 동적 셰이드를 제어하기 위한 회로 및 관련 방법에 관한 것이다. 절연 유리(IG) 유닛은 제1 기판 및 제2 기판(102, 104)이 서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 유지되고 이들 사이에 갭을 한정하도록 돕는 스페이서 시스템(106)을 포함한다. 셰이드(202a, 202b)는 제1 기판과 제2 기판(102, 104) 사이에 개재된다. 이는 제1 기판(102)의 내측 주요 표면 상에 제공되는 제1 전도층(306); 및 적어도 하나의 중합체 기판(402), 제1 전도성 코팅 및 제2 전도성 코팅(404), 및 제1 유전체 층 및 제2 유전체 층을 포함하는 셔터(312)를 포함한다. 적어도 하나의 중합체 기판(402)은 셔터 폐쇄 위치로 연장 가능하며 셔터 개방 위치로 수축 가능하다. 제어 회로(710)는 전원 및 셰이드(202a, 202b)에 결합된 부스팅 변압기(예를 들어, 플라이백 변압기)를 포함하고, 부스팅 변압기는 셰이드를 충전하고 누적된 셰이드 정전용량을 방전하기 위한 전압을 생성하도록 제어 가능하다.

Description

정전기 유지 기능을 갖는 동적 셰이드용 제어 회로 및 관련 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 7월 15일자로 출원된 미국 출원번호 제16/947,014호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 본명세서에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명의 특정한 예시적 실시예는 절연 유리 유닛(IG 유닛 또는 IGU)과 함께 사용할 수 있는 셰이드, 그러한 셰이드를 포함하는 IG 유닛, 및/또는 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명의 특정한 예시적 실시예는 IG 유닛과 함께 사용할 수 있는 모터 구동식 셰이드, 그러한 셰이드를 포함하는 IG 유닛, 및/또는 이의 제조 방법에 관한 것이다.
건축 부문은 세계 주요 에너지 소비의 30 내지 40%를 차지하는 높은 에너지 소비로 알려져 있다. 난방, 냉방, 환기, 및 조명과 같은 운영 비용이 이러한 소비의 대부분을 차지하는데, 이는 덜 엄격한 에너지 효율 건축 표준 하에서 지어진 오래된 건축물에서 더욱 그렇다.
예를 들어, 윈도우는 자연광, 신선한 공기, 접근, 및 외부 세계와의 연결을 제공한다. 그러나, 또한 이들은 종종 낭비되는 에너지의 중요한 근원지를 상징하기도 한다. 건축용 윈도우의 사용이 증가하는 추세에 따라, 에너지 효율과 인간의 쾌적함이라는 상충되는 이해의 균형을 맞추는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 또한, 지구 온난화 및 탄소 발자국(footprint)에 대한 우려는 새로운 에너지 효율적인 글레이징(glazing) 시스템에 대한 추진력을 더하고 있다.
이러한 점에서, 윈도우는 보통 건물의 절연에서 "취약 부분(weak link)"이며, 종종 전체 유리 전면을 포함하는 현대 건축 설계를 고려할 때, 더 우수한 절연 윈도우를 사용하는 것이 에너지 낭비를 제어하고 줄이는 데 유리하다는 것은 분명하다. 따라서, 고절연성 윈도우의 개발에 환경적으로 그리고 경제적으로 모두 상당한 이점이 있다.
절연 유리 유닛(IG 유닛 또는 IGU)이 개발되어 건물 및 다른 구조물에 개선된 절연을 제공해왔으며, 도 1은 예시적인 IG 유닛의 단면 개략도이다. 도 1의 예시적인 IG 유닛에서, 제1 기판과 제2 기판(102, 104)은 서로 실질적으로 평행하고 이격되어 있다. 스페이서 시스템(106)이 제1 기판 및 제2 기판(102, 104)의 주변에 제공되어, 이들이 서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 유지될 수 있도록 하며 이들 사이에 갭 또는 공간(108)이 정의될 수 있도록 한다. 일부 경우에 갭(108)은 적어도 부분적으로 비활성 가스(예를 들어, Ar, Kr, Xe 등)로 충전되어, 예를 들어, 전체 IG 유닛의 절연 특성을 개선할 수 있다. 일부 경우에 스페이서 시스템(106) 이외에 선택적인 외부 밀봉이 제공될 수 있다.
동절기 태양열 획득(winter solar gain) 및 연중 일광(daylight year around)의 형태로 건물에 에너지를 "공급하는(supply)" 기능을 갖는다는 점에서, 윈도우는 대부분의 건물에서 특별한 요소이다. 그러나, 최근의 윈도우 기술은 종종 동절기의 과도한 난방비, 하절기의 과도한 냉방비로 이어지고, 종종 국가의 상업용 재고 대부분에서 조명을 어둡게 하거나 끌 수 있도록 하는 햇빛의 이점을 잡지 못한다.
박막 기술은 윈도우 성능을 개선시킬 수 있는 하나의 유망한 방식이다. 예를 들어, 박막은 생산 중에 유리 상에 직접 도포될 수 있으며, 상응하는 더 낮은 비용으로 기존의 윈도우에 새로 제공될 수 있는 중합체 웹(web) 상에 직접 도포될 수도 있다. 그리고 지난 20년 동안 정적 또는 "수동(passive)" 저방사율(로이, low-E) 코팅의 사용과 스펙트럼 선택형 로이 코팅의 사용을 통한 태양열취득계수(solar heat gain coefficient, SHGC)를 감소시킴으로써 주로 윈도우의 U-값을 줄이려는 진전이 이루어져 왔다. 예를 들어, 도 1에 도시되고 그와 관련하여 설명된 것과 같은 IG 유닛과 관련하여 로이 코팅을 사용할 수 있다. 그러나, 추가 개선은 여전히 가능하다.
예를 들어, 건물 등에 개선된 절연을 제공하고자 하는 욕구 등을 고려하며, 내부로 에너지를 "공급하는(supply)" 태양의 기능을 이용하고, 또한 "주문형(on demand)" 방식으로 프라이버시를 제공하는 보다 동적인 IG 유닛 옵션을 제공하는 것이 바람직할 것으로 이해될 것이다. 또한, 그러한 제품은 외관적으로 보기 좋아야 바람직하다고 이해될 것이다.
특정한 예시적 실시예는 이들 문제 및/또는 다른 문제를 다룬다. 예를 들어, 본 발명의 특정한 예시적 실시예는 IG 유닛과 함께 사용할 수 있는 전위차 구동식 셰이드, 그러한 셰이드를 포함하는 IG 유닛, 및/또는 이의 제조 방법에 관한 것이다.
특정한 예시적 실시예에서, 절연 유리(IG) 유닛이 제공된다. 제1 기판 및 제2 기판은 각각 내측 및 외측 주요 표면을 가지며, 제1 기판의 내측 주요 표면은 제2 기판의 내측 주요 표면을 마주본다. 스페이서 시스템은 제1 기판 및 제2 기판이 서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 유지되고 이들 사이에 갭을 한정하도록 돕는다. 동적으로 제어 가능한 셰이드가 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되며, 셰이드는 제1 기판의 내측 주요 표면 상에, 직접적으로 또는 간접적으로, 제공되는 제1 전도층; 및 적어도 하나의 중합체 기판, 제1 전도성 코팅 및 제2 전도성 코팅, 및 제1 유전체 층 및 제2 유전체 층을 포함하는 셔터를 포함한다. 적어도 하나의 중합체 기판은 셔터 폐쇄 위치로 연장 가능하며 셔터 개방 위치로 수축 가능하다. 제어 회로는 전원 및 셰이드에 결합된 부스팅 변압기(예를 들어, 플라이백 변압기)를 포함하고, 부스팅 변압기는 셰이드를 충전하고 누적된 셰이드 정전용량을 방전하기 위한 전압을 생성하도록 제어 가능하다.
특정한 예시적 실시예에서, 셰이드를 제어하는 방법이 제공되며, 방법은 절연 유리(IG) 유닛을 갖는 단계를 포함한다. IG 유닛은 각각 내측 및 외측 주요 표면을 가지며, 제1 기판의 내측 주요 표면이 제2 기판의 내측 주요 표면을 마주보는 제1 기판 및 제2 기판; 및 제1 기판 및 제2 기판이 서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 유지되고 이들 사이에 갭을 한정하도록 돕는 스페이서 시스템을 포함한다. 셰이드는 동적으로 제어 가능하며 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되고, 셰이드는 제1 기판의 내측 주요 표면 상에, 직접적으로 또는 간접적으로, 제공되는 제1 전도층; 및 적어도 하나의 중합체 기판, 제1 전도성 코팅 및 제2 전도성 코팅, 및 제1 유전체 층 및 제2 유전체 층을 포함하는 셔터를 포함한다. 적어도 하나의 중합체 기판은 셔터 폐쇄 위치로 연장 가능하며 셔터 개방 위치로 수축 가능하다. 또한, IG 유닛은 전원 및 셰이드에 결합된 부스팅 변압기(예를 들어, 플라이백 변압기)를 포함하는 제어 회로를 포함하고, 부스팅 변압기는 셰이드를 충전하고 누적된 셰이드 정전용량을 방전하기 위한 전압을 생성하도록 제어 가능하다. 제어 회로를 통해 정전기력이 생성되어 셰이드를 셔터 폐쇄 위치로 구동한다.
특정한 예시적 실시예에서, 절연 유리(IG) 유닛에서 동적 셰이드를 작동시키는 방법이 제공된다. 방법은 본 명세서에 개시된 기법에 따라 제조된 IG 유닛을 갖는 단계; 및 선택적으로 전원을 활성화시켜 중합체 기판을 셔터 개방 위치와 셔터 폐쇄 위치 사이에서 이동시키는 단계를 포함한다. 특정한 예시적 실시예에서, IGU의 제조 방법이 제공된다. 특정한 예시적 실시예는 제어 회로 단독으로 제조되고/되거나 사용되는 것을 고려한다.
본 명세서에 기술된 특징, 양태, 이점, 및 예시적인 실시예는 조합되어 추가의 실시예를 실현할 수 있다.
이들 및 다른 특징 및 이점은 도면과 함께 예시적인 실시예에 대해 후술될 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 그리고 보다 완벽하게 이해될 수 있다.
도 1은 예시적인 절연 유리 유닛(IG 유닛 또는 IGU)의 개략 단면도이다.
도 2는 특정한 예시적 실시예와 관련하여 사용할 수 있는 전위차 구동식 셰이드를 포함하는 예시적인 IGU의 개략 단면도이다.
도 3은 특정한 예시적 실시예에 따른, 셔터 동작을 가능하게 하는 도 2의 예시적인 IGU의 예시적인 온-글라스(on-glass) 구성요소를 나타내는 단면도이다.
도 4는 특정한 예시적 실시예에 따른, 도 2의 예시적인 IGU의 예시적인 셔터의 단면도이다.
도 5는 1차 측면 및 2차 측면에 활성 스위치를 갖는 종래의 플라이백 전원 공급 장치의 개략도이다.
도 6은 특정한 예시적 실시예와 관련하여 사용할 수 있는 풀-브리지 입력을 갖는 플라이백 제어기의 개략도이다.
도 7은 특정한 예시적 실시예에 따른 IG 유닛과 함께 사용할 수 있는 하나 이상의 셰이드를 제어하기 위한 시스템 도면을 도시한다
도 8은 특정한 예시적 실시예에 따른 H-브리지 제어 회로의 예시를 도시한다.
본 발명의 특정한 예시적 실시예는 IG 유닛과 함께 사용할 수 있는 전위차 구동식 셰이드, 그러한 셰이드를 포함하는 IG 유닛, 및/또는 이의 제조 방법에 관한 것이다. 이제 도면을 더 구체적으로 참조하면, 도 2는 특정한 예시적 실시예와 관련하여 사용할 수 있는 전위차 구동식 셰이드를 포함하는 예시적인 절연 유리 유닛(IG 유닛 또는 IGU)의 개략 단면도이다. 더 구체적으로는, 도 2는 실질적으로 평행하고 이격된 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판(102, 104)이 스페이서 시스템(106)을 사용하여 서로 분리되고, 그 사이에 갭(108)이 정의된다는 점에서 도 1과 유사하다. 제1 전위차 구동식 셰이드 및 제2 전위차 구동식 셰이드(202a, 202b)가 각각 제1 기판 및 제2 기판(102, 104)의 내부 주요 표면에 근접하게 갭(108)에 제공된다. 이하 제공되는 설명으로부터 더 명확해지듯이, 셰이드(202a, 202b)는 셰이드(202a, 202b) 사이의 전위차의 생성, 및 기판(102, 104)의 내부 표면에 형성된 전도성 코팅에 의해 제어된다. 또한, 이하 제공되는 설명으로부터 더 명확해지듯이, 각각의 셰이드(202a, 202b)는 전도성 코팅(예를 들어, Al, Cr, ITO 등을 포함하는 층을 포함하는 코팅)으로 코팅된 중합체 필름을 사용하여 생성될 수 있다. 알루미늄-코팅된 셰이드는 가시광의 부분적 내지 완전한 반사, 및 총 태양 에너지의 상당한 양을 제공할 수 있다.
셰이드(202a, 202b)는 일반적으로 수축되어 있지만(예를 들어, 롤업(rolled up)되어 있음), 적절한 전압이 인가될 때, 예를 들어, 마치 "종래의" 윈도우 셰이드처럼 기판(102, 104)의 적어도 일부분을 덮기 위해 신속하게 확장(예를 들어, 롤아웃(roll out) 됨)된다. 롤업(rolled-up)된 셰이드는 매우 작은 직경을 가질 수 있고, 통상적으로 제1 기판과 제2 기판(102, 104) 사이의 갭(108)의 폭보다 훨씬 작기 때문에 기판 사이에서 기능할 수 있으며, 롤업되었을 때, 본질적으로 시야로부터 가려질 수 있다. 롤아웃(rolled-out)된 셰이드(202a, 202b)는 인접한 기판(102, 104)에 강하게 접착된다.
셰이드(202a, 202b)는 기판(102, 104)의 가시적인 또는 "프레임된(framed)" 영역의 수직 길이의 전부 또는 일부분을 따라 수축된 구성으로부터 확장된 구성으로 연장된다. 수축된 구성에서, 셰이드(202a, 202b)는 프레임된(framed) 영역을 통한 방사선 투과를 실질적으로 허용하는 제1 표면 영역을 갖는다. 확장된 구성에서, 셰이드(202a, 202b)는 프레임된(framed) 영역을 통한 방사선 투과를 실질적으로 제어하는 제2 표면 영역을 갖는다. 셰이드(202a, 202b)는 이들이 부착되는 기판(102, 104)의 프레임된(framed) 영역의 수평 폭의 전부 또는 일부분을 가로질러 연장되는 폭을 가질 수 있다.
각각의 셰이드(202a, 202b)는 제1 기판과 제2 기판(102, 104) 사이에 배치되고, 각각은 바람직하게 상부 근처의 내부 표면의 일 단부(또는 그 위에 배치된 유전체 또는 다른 층)에 부착된다. 접착층이 이와 관련하여 사용될 수 있다. 도 2에서 셰이드(202a, 202b)가 부분적으로 롤아웃된(부분적으로 확장됨) 것으로 도시되어 있다. 셰이드(202a, 202b) 및 임의의 접착층 또는 다른 장착 구성물이 바람직하게 시야로부터 가려져 적어도 부분적으로 롤아웃되었을 때에만 셰이드(202a, 202b)가 보인다.
완전히 롤업된 셰이드의 직경은 바람직하게는 약 1 내지 5 mm이지만, 특정한 예시적 실시예에서는 5 mm보다 클 수 있다. 바람직하게는, 신속하고 반복되는 롤아웃 및 롤업 작동을 용이하게 하는 것을 돕기 위해 롤업된 셰이드의 직경은 통상적으로 약 10 내지 15 mm인 갭(108)의 폭보다 크지 않다. 2개의 셰이드(202a, 202b)가 도 2의 예시에 도시되어 있지만, 특정한 예시적 실시예는 하나의 셰이드만 제공될 수 있음이 이해될 것이며, 또한 그 하나의 셰이드가 내부 기판 또는 외부 기판(102 또는 104) 중 어느 하나의 내부 표면에 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 2개의 셰이드가 있는 예시적인 실시예에서, 이들의 합한 직경은, 바람직하게는 갭(108)의 폭보다 크지 않아, 예를 들어, 양 셰이드의 롤아웃 및 롤업 작동을 용이하게 한다.
셰이드(202a, 202b)의 구동을 돕기 위해 전자 제어기가 제공될 수 있다. 전자 제어기는, 예를 들어, 적합한 리드 등을 통해, 기판(102, 104) 뿐만 아니라 셰이드(202a, 202b)와도 전기적으로 연결될 수 있다. 리드는 조립된 IG 유닛을 통해 시야로부터 은폐될 수 있다. 전자 제어기는 셰이드(202a, 202b)에 출력 전압을 제공하도록 구성된다. 특정한 예시적 실시예에서, 범위가 약 100 내지 800 V DC(예를 들어, 100 내지 500 V DC 또는 300 내지 800 V DC)인 출력 전압이 셰이드(202a, 202b)를 구동시키기 위해 사용될 수 있다. 외부 AC 또는 DC 전원 공급 장치, DC 배터리 등이 이와 관련하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 셰이드(202a, 202b), 기판(102, 104) 상의 층 등을 구성하는 제조 파라미터 및 물질에 따라, 더 높거나 더 낮은 출력 전압이 제공될 수 있음이 이해될 것이다.
제어기는 수동 스위치, 원격(예를 들어, 무선) 제어, 또는 다른 입력 장치에 결합에 결합되어, 예를 들어, 셰이드(202a, 202b)가 수축되어야 하는지 또는 연장되어야 하는지의 여부를 나타낸다. 특정한 예시적 실시예에서, 전자 제어기는 셰이드(202a, 202b)의 연장 및/또는 수축을 제어하도록 선택적으로, 차례로, 전압이 인가되게 하는 제어 신호를 수신 및 디코딩하기 위한 명령어를 저장하는 메모리에 작동 가능하게 결합된 프로세서를 포함할 수 있다. 추가의 명령어가 제공되어 다른 기능이 실현될 수 있다. 예를 들어, 셰이드(202a, 202b)가 사용자 지정된 또는 다른 시간에 연장 및 수축되게 프로그래밍될 수 있도록 타이머가 제공될 수 있으며, 사용자 지정된 실내 및/또는 실외 온도에 도달하면 셰이드(202a, 202b)가 확장 및 수축되게 프로그래밍될 수 있도록 온도 센서가 제공될 수 있으며, 셰이드(202a, 202b)가 구조물 외부 광의 양에 기초하여 확장 및 수축되게 프로그래밍될 수 있도록 광 센서가 제공될 수 있다.
도 2에 2개의 셰이드(202a, 202b)가 도시되어 있지만, 전술되었듯이, 특정한 예시적 실시예는 단일 셰이드만을 포함할 수 있다. 또한, 전술되었듯이, 그러한 셰이드는 실질적으로 전체 IG 유닛을 따라 가로질러 수직 및 수평으로 연장되도록 설계될 수 있으며, 상이한 예시적인 실시예는 셰이드가 배치되는 IG 유닛의 일부분만을 덮는 셰이드를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 보다 선택 가능한 범위를 넓히고, 무틴 바(mutin bar)와 같은 내부 또는 외부 구조를 고려하고, 플랜테이션 셔터를 시물레이션하는 등을 위해 다수의 셰이드가 제공될 수 있다.
특정한 예시적 실시예에서, 잠금 구속부(locking restraint)가, 예를 들어, IGU의 폭을 따라, IGU의 하부에 배치되어 셰이드가 전체 길이로 롤아웃 되는 것을 방지할 수 있다. 잠금 구속부(locking restraint)는 금속 등과 같은 전도성 물질로 제조될 수 있다. 또한, 잠금 구속부(locking restraint)는, 예를 들어 폴리프로필렌, 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등과 같은 저손실 계수(low dissipation factor) 중합체로 코팅될 수 있다.
셰이드(202a, 202b)의 작동에 대한 예시적인 세부사항들은 도 3 및 도 4와 관련하여 이제 제공될 것이다. 더 구체적으로는, 도 3은 특정한 예시적 실시예에 따른, 셔터 동작을 가능하게 하는 도 2의 예시적인 IGU로부터의 예시적인 "온-글라스(on-glass)" 구성요소들을 나타내는 단면도이며, 도 4는 특정한 예시적 실시예에 따른, 도 2의 예시적인 IGU로부터의 예시적인 셔터의 단면도이다. 도 3은 도 2의 기판(102, 104) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 사용될 수 있는 유리 기판(302)을 도시한다. 유리 기판(302)은 온-글라스(on-glass) 구성요소(304)와 셔터(312)를 지지한다. 특정한 예시적 실시예에서, 언롤링(unrolling)되었을 때, 전도체(404)는 잉크층(406)보다 기판(302)에 더 가까울 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 이러한 배열은 역전될 수 있으며, 이로써, 예를 들어, 언롤링되었을 때, 전도체(404)는 잉크층(406)보다 기판(302)으로부터 더 멀 수 있다.
온-글라스(on-glass) 구성요소(304)는 유전체 물질(308)과 함께, 투명 저-헤이즈 접착제(310) 등을 통해 기판(302)에 접착될 수 있는 투명 전도체(306)를 포함한다. 이들 물질은 바람직하게는 실질적으로 투명하다. 특정한 예시적 실시예에서, 투명 전도체(306)는 단자를 통해 제어기에 대한 리드에 전기적으로 연결된다. 특정한 예시적 실시예에서, 투명 전도체(306)는 커패시터의 고정 전극 역할을 하고, 유전체 물질(308)은 이 커패시터의 유전체 역할을 한다. 이러한 경우에, 유전체 또는 절연체 필름은 제1 전도층 상에, 직접적 또는 간접적으로, 제공되며, 유전체 또는 절연체 필름은 셔터로부터 분리된다.
특정한 예시적 실시예에서, 모든 유전층을 셰이드 상에 놓음으로써, 베어 전도성(평평한) 기판, 예를 들어, 전도성 코팅을 지지하는 유리 기판을 노출시키는 것이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 특정한 예시적 실시예에서, 중합체 필름 절연체(308)는 기판(302) 상에 제공되거나/그의 일부로서 통합되기보다는 셔터(312) 상에 제공되거나/그의 일부로서 통합될 수 있다. 즉, 셔터(312)는 그 위의 유전체 또는 절연체 필름(308)을 더 지지할 수 있어서, 적어도 하나의 중합체 기판이 셔터 폐쇄 위치에 있고 셔터가 연장될 때, 사이에 어떠한 다른 층 없이 유전체 또는 절연체 필름이 제1 전도층과 물리적으로 직접 접촉할 수 있다.
투명 전도체(306)는, 예를 들어, ITO, 주석 산화물(예를 들어, SnO2 또는 다른 적합한 화학량론) 등과 같은 임의의 적합한 재료로부터 형성될 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 투명 전도체(306)는 10 내지 500 nm의 두께일 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 유전체 물질(308)은 저손실 계수 중합체일 수 있다. 적합한 재료는, 예를 들어, 폴리프로필렌, FEP, PTFE, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등을 포함한다. 특정한 예시적 실시예에서, 유전체 물질(308)은 4 내지 25 마이크론의 두께를 가질 수 있다. 유전체 물질(308)의 두께는 셰이드의 안정성과 전압의 양이 균형을 이루도록 선택될 수 있다(예를 들어, 유전체 층이 얇을 수록 통상적으로 안정성이 감소하는 반면, 유전체 층이 두꺼울 수록 작동 목적을 위해 통상적으로 더 높은 인가 전압이 필요함).
알려진 것과 같이, 많은 저방사율(로이) 코팅은 전도성이다. 따라서, 특정한 예시적 실시예에서, 투명 전도체(306) 대신에 로이 코팅이 특정한 예시적 실시예에서 사용될 수 있다. 로이 코팅은 은-기반 로이 코팅일 수 있으며, 예를 들어, 여기서는 Ag를 포함하는 1개, 2개, 3개, 또는 그 이상의 층이 유전체 층 사이에 개재될 수 있다. 이러한 경우에, 접착제(310)에 대한 필요성이 감소되거나 완전히 제거될 수 있다.
셔터(312)는 탄성층(402)을 포함할 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 전도체(404)가 탄성층(402)의 일 측 상에 사용될 수 있고, 장식용 잉크(406)가 선택적으로 다른 측에 적용될 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 전도체(404)는 투명할 수 있고, 언급했듯이, 장식용 잉크(406)는 선택적이다. 특정한 예시적 실시예에서, 전도체(404) 및/또는 장식용 잉크(406)는 반투명하거나 그렇지 않으면 셔터(312)에 착색 또는 미적 특징을 부여할 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 탄성층(402)은 수축성 중합체, 예를 들어, PEN, PET, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 등으로부터 형성될 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 탄성층(402)은 1 내지 25 마이크론의 두께일 수 있다. 상이한 예시적인 실시예에서, 전도체(404)는 전도체(306)에 사용된 것과 동일하거나 상이한 재료로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속 또는 금속 산화물 물질이 사용될 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 예를 들어, ITO, Al, Ni, NiCr, 주석 산화물 등을 포함하는 층을 포함하는 10 내지 50 nm 두께의 물질이 사용될 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 전도체(404)의 저항성은 40 내지 200 옴/스퀘어 범위일 수 있다.
장식용 잉크(406)는 바람직한 가시적 색상 및/또는 적외선을 선택적으로 반사 및/또는 흡수하는 안료, 입자, 및/또는 다른 물질을 포함할 수 있다.
도 2가 도시하듯, 셰이드(202a, 202b)는 일반적으로 나선형 롤로서 코일링되며, 이때, 나선의 외부 단부는 접착제에 의해 기판(102, 104)에 (또는, 예를 들어, 그 위의 유전체에) 부착된다. 전도체(404)는 단자를 통해 리드 등에 전기적으로 연결될 수 있고, 전도체(306)를 고정 전극으로 갖고 유전체(308)를 유전체로 갖는 커패시터의 가변 전극 역할을 할 수 있다.
가변 전극과 고정 전극 사이에 전기 구동이 제공될 때, 예를 들어, 전압 또는 전류의 전기 구동이 셔터(312)의 전도체(404)와 기판(302) 상의 전도체(306) 사이에 인가될 때, 셔터(312)는 2개 전극 사이의 전위차에 의해 생성된 정전기력을 통해 기판(302)을 향해 당겨진다. 가변 전극 상의 인력은 코일링된 셰이드를 롤아웃시킨다. 가변 전극 상의 정전기력은 셔터(312)가 기판(302)의 고정 전극에 대해 단단히 유지되게 한다. 그 결과, 셰이드의 잉크 코팅층(406)은 특정 가시 색상 및/또는 적외선을 선택적으로 반사 또는 흡수한다. 이러한 방식으로, 롤아웃된 셰이드는 특정 빛 또는 다른 방사선이 IG 유닛을 통과하는 것을 선택적으로 차단 및/또는 반사하여 방사선 투과 제어를 돕고, 그럼으로써 IG 유닛의 전체 기능을 투과성에서 부분적인 또는 선택적인 투과성으로 변화시키거나, 심지어 일부 경우에는 불투명성으로 변화시킨다.
가변 전극과 고정 전극 사이의 전기 구동이 제거될 때, 마찬가지로 가변 전극 상의 정전기력이 제거된다. 탄성층(402) 및 전도체(404)에 존재하는 스프링 상수는 셰이드가 원래의 팽팽하게 권취된 위치로 다시 롤업되게 한다. 셰이드의 움직임은 주로 용량성 회로에 의해 제어되기 때문에, 기본적으로 전류는 셰이드가 롤아웃 또는 롤업되고 있는 동안에만 흐른다. 그 결과, 셰이드의 평균 전력 소비는 극히 낮다. 이러한 방식으로, 적어도 일부 경우에는, 몇몇 표준 AA 배터리가 수년 동안 셰이드를 작동시키는 데 사용될 수 있다.
일 예에서, 기판(302)은 양수인으로부터 구매가능한 3 mm 두께의 투명 유리일 수 있다. 저-헤이즈를 갖는 아크릴-기반 접착제가 접착층(310)에 사용될 수 있다. 100 내지 300 옴/스퀘어의 저항성을 갖는 스퍼터링된 ITO가 전도체(306)에 사용될 수 있다. 중합체 필름은 12 마이크론 두께인 저-헤이즈(예를 들어, <1% 헤이즈) PET 물질일 수 있다. 3 내지 8 마이크론 두께로 도포된, Sun Chemical Inc.로부터 구매가능한 PVC-기반 잉크가 장식용 잉크(406)로 사용될 수 있다. DuPont로부터 구매 가능한 6, 12, 또는 25 마이크론 두께인 PEN 물질이 탄성층(402)으로 사용될 수 있다. 불투명 전도체(406)의 경우, 375 nm의 공칭 두께를 갖는 증발된 Al이 사용될 수 있다. 투명 옵션의 경우, 스퍼터링된 ITO가 사용될 수 있다. 두 경우 모두에서, 저항성은 100 내지 400 옴/스퀘어일 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, ITO 또는 다른 전도성 물질(들)이 그들 각각의 중합체 캐리어층 상에 스퍼터링되거나, 그렇지 않으면 그 상에 형성될 수 있다. 물론, 이들 예시적인 물질, 두께, 전기적 특성, 및 이들의 다양한 조합 및 하위 조합 등은 구체적으로 주장되지 않는 한 제한적인 것으로 여겨져서는 안 된다.
위의 설명에서 알 수 있듯이, 동적 셰이드 메커니즘은 전도층을 갖는 코일링된 중합체를 사용한다. 특정한 예시적 실시예에서, 전도체(404)는 중합체(402)와 통합되도록 형성되거나, 중합체(402) 상에 도포, 증착, 또는 그렇지 않으면 중합체 상에 형성되는 외부 코팅일 수 있다. 또한 위에서 언급된 것과 같이, 장식용 잉크(406)가 (예를 들어, ITO에 기반한) 투명 전도체 물질 및/또는 단지 부분적으로 투명한 또는 불투명한 전도층과 함께 사용될 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 불투명한 또는 단지 부분적으로 투명한 전도층이 잉크의 필요성을 제거할 수 있다. 이와 관련하여, 특정한 예시적 실시예에서, 금속 또는 실질적으로 금속성인 물질이 사용될 수 있다. 알루미늄이 장식용 잉크와 함께 또는 없이 사용될 수 있는 하나의 예시적인 물질이다.
하나 이상의 오버코트 층이 전도체 상에 제공되어 가시광 반사의 감소를 돕고/돕거나, 셰이드의 색상을 변화시켜 보다 미적으로 만족스러운 제품을 제공할 수 있도록 하고/하거나, 전도체를 "분할(splitting)"함으로써 이들 사이에 페이즈 시프터 층(phase shifter layer)이 나타나도록 할 수 있다. 따라서, 오버코트가 전체 셰이드의 미적 외관을 향상시키기 위해 포함될 수 있다. 따라서, 셔터(312)는 반사-감소 오버코트, 유전체 미러 오버코트 등을 포함할 수 있다. 이러한 반사-감소 오버코트 및 유전체 미러 오버코트는 전도체(404) 상 및 장식용 잉크(406) 반대편의 (예를 들어) PEN을 포함하는 셰이드 중합체(402)의 주요 표면 상에 제공될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 전도체(404)가 투명하지 않은 경우, 잉크(406)가 제공될 필요가 없음이 이해될 것이다. 예를 들어, Al과 같은 미러 코팅은 장식용 잉크(406)에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 또한, 특정한 예시적 실시예에서, 반사-감소 오버코트 및 유전체 미러 오버코트가 전도체(404) 반대편의 (예를 들어) PEN을 포함하는 셰이드 중합체(402)의 주요 표면 상에 제공될 수 있음이 이해될 것이다.
반사를 감소시키기 위해 광학 간섭 기법을 사용하는 것 이외에 또는 그 대신에, 질감 처리된 표면을 베이스 중합체에 추가하여 전도층을 화학적 또는 물리적으로 개질하고/하거나, 예를 들어, 동일하거나 유사한 목적을 달성하거나 원치 않는 반사의 추가적인 감소의 달성 등을 위해 잉크층을 추가하는 것 또한 가능하다.
셔터를 구성하는 박막 및/또는 다른 물질이 전체 셰이드의 기능에 따른 다회의 롤링 및 언롤링 작동을 견뎌야 함을 고려하면, 이를 용이하게 하는 기계적 및/또는 다른 특성을 갖도록 물질이 선택될 수 있고, 전체 층의 스택(stack)이 형성될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 박막층 스택(stack)에서의 과도한 응력은 통상적으로 불리한 것으로 여겨진다. 그러나, 일부 경우에, 과도한 응력은 전도체(404) 및/또는 그 위에 형성된 오버코트 층 또는 층들에 균열, "탈층(delamination)"/제거, 및/또는 다른 손상을 야기할 수 있다. 따라서, 특정한 예시적 실시예에서, 낮은 응력(및 특히 낮은 인장 응력)이 셔터의 중합체 베이스 상에 형성된 층(들)과 관련하여 특히 바람직할 수 있다.
이와 관련하여, 스퍼터링된 박막의 접착력은, 무엇보다도, 증착 필름에서의 응력에 좌우된다. 응력을 조절할 수 있는 한 가지 방법은 증착 압력을 이용하는 것이다. 응력 대 스퍼터링 압력은 단조로운 곡선을 따르지 않으며, 대신에 본질적으로 각 물질에 대해 고유하고 기판 온도에 대한 물질의 용융 온도 비율의 함수인 전이 압력에서 굴절한다. 응력 공학이 이들 지침을 염두에 두고서 가스 압력 최적화를 통해 달성될 수 있다.
고려될 수 있는 셰이드의 다른 물리적 및 기계적 특성은 중합체 및 그 위에 형성된 층의 탄성 계수, (응력/변형에 영향을 미칠 수 있는) 층의 밀도 비율 등을 포함한다. 이들 특성은 내부 반사, 전도도 등에 대한 이들의 영향과 균형을 이룰 수 있다.
알려진 것과 같이, IG 유닛 내부 온도는 상당히 상승할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 예시에 따르며 흑색 안료를 포함하는 IG 유닛이 87℃의 온도에 도달할 수 있는 것으로 관찰되었는데, 이는, 예를 들어, 셰이드의 흑색 부분이 상승한 온도의 높은 태양 방사선 기후(예를 들어, 아리조나와 같은 미국 남서부 지역)에서 태양을 향하고 있는 경우에 그러하다. 롤링 가능한/불가능한 중합체에 대한 PEN 물질의 사용이 유리할 수 있는데, 이는 PEN이 PET(Tg = 67 내지 81℃), 폴리프로필렌 또는 PP(Tg = ~32℃)와 같은 다른 일반 중합체와 비교했을 때 더 높은 유리 전이 온도(~120℃)를 갖기 때문이다. 그러나, PEN이 유리 전이 온도에 근접한 온도에 노출되는 경우, 그렇지 않으면 유리할 물질의 기계적 특성(그의 탄성 계수, 항복 강도, 인장 강도, 응력 완화 계수 등을 포함)의 성능이 시간이 경과함에 따라, 특히 상승한 온도에의 노출과 함께 저하될 수 있다. 이들 기계적 특성이 상당히 저하되는 경우, 셰이드는 더 이상 기능하지 않을 수 있다(예를 들어, 셰이드가 수축되지 않음).
셰이드가 상승한 온도 환경을 더 잘 견디도록 하기 위해, PEN에서 더 우수한 상승 온도 저항성을 갖는 중합체로의 치환이 유리할 수 있다. 2가지 잠재적인 중합체는 PEEK 및 폴리이미드(PI 또는 캡톤)를 포함한다. PEEK는 ~142℃인 Tg를 갖고, 캡톤 HN은 ~380℃인 Tg를 갖는다. 이들 물질 모두는 PEN에 비해 상승한 온도 환경에서 더 양호한 기계적 특성을 갖는다. 이는 특히 100℃ 초과의 온도에서 그렇다. 후술되는 차트는 PEN(테오넥스(Teonex)), PEEK, 및 PI(캡톤 HN)의 기계적 특성을 참조하여 이를 입증한다. 차트에서, UTS는 최대 인장 강도를 나타낸다.
Figure pct00001
셰이드 베이스 물질을 현재의 물질(PEN)에서 증가된 상승 온도 기계적 특성을 갖는 대안적인 중합체(예를 들어, PEEK 또는 PI/캡톤)로 변경하는 것이, 특히 셰이드가 고온 기후에 설치되는 경우, 셰이드가 내부 IG 온도를 더 잘 견딜 수 있게 할 수 있다는 점에서 유리할 수 있음이 이해될 것이다. 특정한 예시적 실시예에서, 대안적인 중합체의 사용이 셔터 및/또는 온-글라스(on-glass) 층과 관련하여 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
이외에, 또는 대안으로서, 특정한 예시적 실시예는 염색된 중합체 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 염색된 PEN, PEEK, PI/캡톤, 또는 다른 중합체가 색상 및/또는 미관의 모음을 갖춘 셰이드를 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 염색된 중합체는 투명/반투명 적용의 실시예에 유리할 수 있는데, 예를 들어, 여기서는 셰이드 전도층이 투명 전도성 코팅 등이다.
코일링된 셰이드의 스프링력을 유익하게 수정하여 다양한 길이에서 사용할 수 있게 한 대안적인 전도성 물질이 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 코일의 강도를 증가시키는 전도층의 특성이 탄성 계수의 증가, 중합체 기판과 전도층 사이의 열팽창 계수(CTE) 차이의 증가, 및 탄성 계수 대 밀도 비율의 증가를 포함한다. Al 또는 Cr과 비교해 코일 강도를 증가시키는 데 사용할 수 있는 순수 금속들 중 일부에는 Ni, W, Mo, Ti, 및 Ta가 포함된다. 연구된 금속 층의 탄성 계수의 범위는 Al에 대한 70 GPa부터 Mo에 대한 330 GPa까지이다. 연구된 금속 층의 CTE의 범위는 Al에 대한 23.5 x 10-6/k부터 Mo에 대한 4.8 x 10-6/k까지이다. 일반적으로, 탄성 계수가 높을수록, PEN 또는 다른 중합체와 금속 사이의 CTE 불일치가 높아지며, 밀도 등이 낮을수록, 코일 형성에 있어서의 재료 선택이 더 양호해진다. Mo 및 Ti 기반 전도층을 셰이드로 포함시킴으로써 코일의 스프링력이 Al에 의해 달성 가능한 것보다 상당히 더 높아졌음이 발견되었다. 예를 들어, PEN, PEEK, PI 등을 기반으로 하는 중합체 기판이 (기판으로부터 멀어지는 순서로) Al을 포함하는 층, 이어서 Mo를 포함하는 층을 지지할 수 있다. Al보다 더 큰 계수 및 더 낮은 CTE를 갖는 전도성 코팅의 박막층(들) 및/또는 전도성 코팅 그 자체가 제공될 수 있다.
셔터로 사용되는 PEN, PI, 또는 다른 중합체 기판이 응력 공학 목적을 위해 Al을 포함하는 얇은 층과 그 상에 직접적 또는 간접적으로 있는 Mo, Ti 등을 포함하는 전도층을 지지할 수 있다. 전도층은 Al, Ti, 스테인리스 스틸 등을 포함하는 내부식성 층을 지지할 수 있다. 이들 층의 반대편 기판의 측면은 선택적으로 장식용 잉크 등을 지지할 수 있다.
특정한 예시적 실시예는 빛이 셰이드를 통과하도록 허용하고 태양의 각도에 기초하여 점진적인 양의 태양 투과율을 제공하는 미세 천공 또는 관통 구멍을 포함할 수 있다.
추가적인 제조, 작동, 및/또는 다른 상세사항 및 대안들이 구현될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허번호 제8,982,441호; 제8,736,938호; 제8,134,112호; 제8,035,075호; 제7,705,826호; 및 제7,645,977호와 함께 미국 공개번호 제2020/0011120호를 참고하며, 이들 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 특정한 예시적 실시예에서, 정전기력은 셰이드의 수축을 유발하는 데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 2020년 2월 3일자로 출원된 미국 출원번호 제16/779,927호를 참고하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. 무엇보다도, 천공 구성, 중합체 물질, 전도성 코팅 설계, 응력 공학 개념, 건물-일체형 광전지(building-integrated photovoltaic, BIPV), 및 다른 상세사항이 그에 개시되어 있으며 적어도 이러한 교시는 특정한 예시적 실시예에 포함될 수 있다.
특정한 예시적 실시예의 동적 윈도우 셰이드 제어기는 플라이백 변압기를 포함한다. 플라이백 변압기는 고전압 DC 출력을 생성하여 저전압 DC 소스(전압 승압)로부터 윈도우 셰이드를 구동하고, 윈도우 셰이드로부터 에너지를 복구하고, 저전력 전압 측정에 유용한 주요 변압기 권선에 대한 셰이드 전압에 비례하는 신호를 제공한다.
LT3484 포토플래시 충전기와 같은 일부 포토플래시 충전기 제어기는 플라이백 변압기를 사용한다. 예를 들어, LT3484는 2차 권선에서 전류가 흐를 때 1차 변압기 권선에 걸쳐 나타나는 플라이백 전압 펄스의 진폭을 측정함으로써 고전압 출력을 감지한다. 입력 측으로부터 출력 전압을 측정하는 것은 감소된 전력 소실의 이점을 갖는다. 저항 기법에 의한 고전압 측정과 비교하여, 이 접근법은 짧은 기간 동안 훨씬 적은 전력(전압 제곱에 비례하는 저항 전력 손실)을 소비한다(출력 상의 저항 분할기는 연속 전력 소모를 필요로 함). 또한, 1차 측면 전압 측정은 별도의 1차 및 2차 변압기 권선에 의해 제공되는 갈바닉 절연을 유지할 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 2차 권선에서 전류가 흐를 때 1차 변압기 권선 회로 상에 나타나는 전류를 측정함으로써 회로는 고전압 출력을 감지할 수 있다.
플라이백 변압기에 대한 종래의 사용은 저전압 DC를 더 높은 전압 DC로 변환하는 것이다. 이와 관련하여, 전류는 1차 권선을 통해 공급된다. 일정한 DC 입력 전압으로, 전류는 선형으로 증가하여, 자기 에너지를 플라이백 변압기 코어에 저장한다(임의의 인덕터와 같음). 그 후, 1차 전류가 중단된다. 이는 전류가 2차 권선(플라이백 펄스)에서 흐르게 한다. 플라이백 펄스 동안, 2차 전압에 비례하는 전압이 1차 권선에 걸쳐 나타난다.
플라이백 변압기는 자기 에너지를 자기 코어에 저장하기 때문에, 출력 전압에 대한 입력의 비는 변압기 회전비에 의해 고정되지 않는다. 대신, 전압은 독립적인 비율로 변환된다. 이는 고정된 입력 전압을 갖는 DC 소스로부터 임의의 전압을 갖는 출력으로의 효율적인 충전을 가능하게 한다. 특정한 예시적 실시예에 따른 동적 윈도우 셰이드는 셰이드가 움직이는 동안 및/또는 완전히 연장되고 완전히 수축된 사이의 중간 위치에 셰이드를 유지하기 위해 가변 전압 출력을 사용한다. 이러한 의미에서, 전술한 것과 같이, 이어서 플라이백 변압기는 동적 셰이드 관련 응용 분야의 전압 승압 및 저전력 전압 측정에 유용할 수 있다.
특정한 예시적 실시예의 윈도우 셰이드 제어기는 (셰이드 전압을 감소시키기 위해) 셰이드에 저장된 에너지를 방전시켜 셰이드가 수축되도록 한다. 전력은 트랜지스터에 기초한 저항기 또는 저항성 정 전류원에 단순히 "덤핑(dumped)"되는 것이 가능하다. 그러나, 저장된 에너지는 복구 및 재사용에 이용 가능하다. 특정한 예시적 실시예에서, 플라이백 변압기를 포함하는 것이 에너지 회복을 제공하는 데 도움이 될 수 있다.
도 5는 1차 측면 및 2차 측면에 활성 스위치를 갖는 종래의 플라이백 전력 공급 장치의 개략도이다. 도 5에 도시된 것과 같은 단방향 전력 흐름을 위해 의도된 종래의 플라이백 전력 공급 장치는 저전압(1차) 권선에서 능동 제어 스위치를 사용하고 고전압(출력)에서 수동 스위치(다이오드)를 사용한다. 플라이백 전력 공급 장치는 특정한 예시적 실시예에서 셰이드 정전용량을 나타낼 수 있는 커패시터(C1)에 걸쳐 출력 전압(HV)을 제공할 수 있다.
역전력 흐름 및 에너지 재사용 달성을 위해, 다이오드는 활성 고전압 스위치(Ss1, Ss2)로 대체된다. 스위칭 서열은 역전된다. 먼저, 에너지 변환은 2차 스위치(Ss1, Ss2) 모두를 동시에 폐쇄함으로써 시작된다. 2차 전류는 셰이드 정전용량이 방전될 때 증가하기 시작한다. 이때, 전압은 변압기 회전비로 나눈 2차 전압에 비례하는 1차 측면에 나타난다. 이어서 2차 스위치(Ss1, Ss2)가 개방되고 및 1차 스위치(S1)가 폐쇄된다. 전류는 저장된 에너지를 1차 측면으로 복구시키는 전압원(VL)으로 흐른다.
종래의 플라이백 전력 공급 장치는 단지 하나의 극성으로 전압 출력을 생성한다. 윈도우 셰이드는 특정한 예시적 실시예에 따라 2개의 극성으로의 출력을 필요로 한다. 플라이백 전력 공급 장치의 1차 측면은 풀-브리지 회로로 구동되어 윈도우 셰이드를 위한 2개의 극성을 제공할 수 있다.
도 6은 특정한 예시적 실시예와 관련하여 사용할 수 있는 풀-브리지 입력을 갖는 플라이백 제어기의 개략도이다. 플라이백 제어기는 변압기의 1차 측면에 제공된 1차 회로 및 변압기의 2차 측면의 2차 회로를 포함한다.
풀-브리지 입력을 갖는 플라이백 제어기를 사용하여 로드에 2개의 극성을 갖는 전력을 제공할 수 있다. 1 차 측면 스위치(Sp1, Sp2, Sp3, Sp4)는 쌍으로 제어되어 부하에 상이한 극성을 제공하고 에너지 재사용 동안 로드로부터 에너지를 수신할 수 있다. 에너지는 저전압을 제공하는 전압원(VL)(예를 들어, 배터리, DC 전원 소스, 및/또는 AC 전원 소스)으로부터 제공될 수 있고 전압원은 에너지 재사용 사이클 동안 재충전될 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, USB 연결이 제공되어 재충전 가능한 배터리에 전력을 공급하고, 제어 명령어 등을 제공할 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이, 1차 스위치(Sp1, Sp4)는 변압기의 일 단부에 결합되고 1차 스위치(Sp2, Sp3)는 변압기의 다른 단부에 결합된다. 작동 시, 1차 스위치(Sp1, Sp2)는 폐쇄되며 1차 스위치(Sp3, Sp4)는 개방되어 제1 극성을 제공하고, 스위치(Sp1, Sp2)는 개방되며 1차 스위치(Sp3, Sp4)는 폐쇄되어 제2 극성을 제공한다. 변압기의 2차 측면의 2차 스위치(Ss1, Ss2)는 셰이드(들)에 전력을 제공하고 셰이드 정전용량의 방전을 제어하기 위해 제어된다.
역전력 흐름 및 에너지 재사용 달성을 위해, 2차 스위치(Ss1, Ss2)가 폐쇄된다. 2차 전류는 셰이드 정전용량이 방전될 때 증가하기 시작한다. 셰이드 정전용량이 방전될 때, 2차 전압에 비례하는 전압이 1차 측면에 나타난다. 1차 스위치(Sp1, Sp2, Sp3, Sp4)는 쌍으로 제어되어 2차 측면의 셰이드 정전용량 방전으로 인해 1차 측면에 생성된 전류 흐름에 기초하여 폐쇄 또는 개방될 수 있다.
전술된 것으로부터 이해되는 것과 같이, 제어 회로의 작동은 충전, 방전 및 위치 감지를 포함한다. 각각은 이하에서 차례대로 설명될 것이다.
충전은 특정한 예시적 실시예에서 다음을 포함한다. 충전 동안, 셰이드는 부분적으로 연장되고, 출력 전압(HV)은 통상적으로 수백 볼트이다. 1차 측면의 일 스위치(S1)(도 5에 도시됨) 또는 1차 스위치의 쌍(예를 들어, 도 6에 도시된 Sp1 및 Sp2 또는 Sp3 및 Sp4)이 폐쇄된다. 1차 전류는 선형 램프에서 증가한다. 적절한 1차 전류가 달성될 때, 1차 스위치 쌍이 개방되고 2차 스위치(Ss1, Ss2) 모두가 폐쇄된다. 2차 권선 및 출력 회로에서의 전류는 즉시 하이 값(high value)으로 증가한다. 이때, 1차 회로 상의 전압은 (회전비로 나눈) 출력 전압을 반영하고 출력 전압(HV)을 감지하기 위해 측정될 수 있다. 2차 회로에서의 전류는 감소 램프에서 0으로 흐른다. 전류가 0에 도달할 때, 2차 스위치(Ss1, Ss2)가 개방된다. 사이클은 필요에 따라 반복되어 입력으로부터 출력으로 에너지 전달을 계속할 수 있다. 대안적으로, 스위치는 0이 아닌 값에서 정류하여 더 높은 평균 충전 전류 및 전력 흐름을 유지할 수 있다.
방전은 특정한 예시적 실시예에서 다음을 포함한다. 출력 전압(HV)을 감소시키기 위해, 충전 단계가 역전된다. 2차 스위치(Ss1, Ss2) 모두가 폐쇄된다. 로드가 방전될 때 2차 회로의 2차 전류가 증가한다. 2차 전류가 적절한 값에 도달할 때, 2차 스위치(Ss1, Ss2)가 개방되고, 1차 스위치 쌍이 폐쇄된다. 이어서 1차 회로에서의 1차 전류는 입력에서 전압원(VL)으로 흐른다. 1차 전류가 0에 도달할 때, 1차 스위치 또는 1차 스위치 쌍이 개방된다. 대안적으로, 스위치는 0이 아닌 값에서 정류하여 더 높은 평균 방전 전류 및 전력 흐름을 유지할 수 있다.
위치 감지는 특정한 예시적 실시예에서 다음을 포함한다. 셰이드 위치는 그 정전용량에 비례하는 것으로 가정된다. 정전용량을 감지하기 위해, 다음의 관계가 사용된다: C = Q/V(여기서, C는 정전용량이고, Q는 전도체에 의해 유지되는 전하이고, V는 전위임). 이는 C = dQ/dV와 동등하다. 전압은 플라이백 펄스의 진폭을 측정함으로써 추정될 수 있다. 전하는 전류 흐름을 적분함으로써 추정될 수 있다. 이러한 측정치로부터, 셰이드 위치를 추정하고, 셰이드 위치, 속도 및 가속도에 대한 폐쇄 루프 제어에 대한 위치 추정치를 사용하는 것이 가능할 수 있다.
플라이백 제어기는 매우 정밀한 스위치 타이밍으로부터 도움을 받는다. 스위치 타이밍이 부정확한 경우, 변압기 코어 포화를 야기하는 과도한 전류 흐름, 또는 과도한 전압이 폐쇄된 스위치에 걸쳐 나타나는 것이 가능하다. 코어 포화 동안, 급등하는 전류 스파이크를 야기할 수 있는 변압기 임피던스가 급격하게 떨어진다. 이는 스위치 및 부착된 제어기 회로에 광범위한 손상을 야기할 수 있다. 과도한 스위치 전압은 스위치를 손상시킬 수 있다. 스위치 타이밍이 고전류 및 저전류 임계치에 의존하기 때문에, 정확한 전류 모니터링이 유익하다. 결함이 있는 전류 모니터링의 경우, 퓨즈로 백업이 구현될 수 있거나, 과도한 스위치 온타임으로 인해 제어기가 고장날 수 있다. 스위치 타이밍의 디지털 제어는 추가적으로 또는 대안적으로 특정한 예시적 실시예에서 구현되어 이러한 문제 중 일부 또는 전부를 해결할 수 있다.
일부 경우에, 음전압 펄스는 1차 스위치(Sp1)의 비활성 권선에 나타날 수 있다. 음전압 펄스는 MOSFET 트랜지스터와 같은 고유 바디 다이오드(intrinsic body diode)를 갖는 임의의 스위치에서 전류 흐름을 야기할 수 있다. 그러나, 특정한 예시적 실시예에서, 무접점 릴레이가 사용되어 비활성 권선 회로를 무력화할 수 있다.
입력을 공급하는 스위치가 고유 다이오드를 가질 때, 어느 하나의 권선 단자에서의 전위는 공급 전압을 초과하지 않아야 한다. 특정한 예시적 실시예에서, 충분히 높은 전압을 갖는 입력을 사용하는 도 5에 도시된 것과 같은 풀-브리지 입력 회로가 사용될 수 있다. 예를 들어, 1:22의 회전비와 700 V의 출력을 갖는 변압기의 경우, 공급은 약 32 V를 초과해야 한다. 이것은 일부 윈도우 셰이드 제어기에 통상적인 5 V 입력보다 상당히 더 높아야하기 때문에, 특정한 예시적 실시예에서 하나 이상의 추가 전압 부스팅 컨버터 단계가 구현될 수 있다.
도 7은 특정한 예시적 실시예에 따른 IG 유닛과 함께 사용될 수 있는 하나 이상의 셰이드를 제어하기 위한 시스템 도면을 도시한다. 시스템(700)은 하나 이상의 셰이드의 작동을 제어하도록 구성된 전자 제어기(710)를 포함한다. 전자 제어기(710)는 셰이드(들)의 연장 및/또는 수축을 제어하도록 선택적으로, 차례로, 전압이 인가되게 하는 제어 신호를 수신 및 디코딩하기 위한 명령어를 저장하는 메모리에 작동 가능하게 결합된 프로세서를 포함할 수 있다.
전자 제어기(710)는 셰이드(202a, 202b)에 결합된 전력 제어 회로(720)의 작동을 제어해 선택적으로 셰이드(202a, 202b)에 전압을 제공할 수 있다. 전력 제어 회로(720)는 고전압 DC 출력을 제공하도록 구성된 전력 변압기(722)에 결합되어 저전압 전원(724)으로부터 셰이드(들)를 구동할 수 있다. 저전압 전원(724)은 외부 AC 또는 DC 전원 공급 장치 및/또는 배터리일 수 있다. 일부 예에서, 전력 변압기(722)는 도 5 및/또는 도 6을 참조하여 논의된 플라이백 전력 공급 장치와 같은 플라이백 전력 공급 장치를 포함할 수 있다. 전력 변압기(722)의 작동은 제어기(710) 및/또는 다른 회로에 의해 제어될 수 있다.
전력 제어 회로(720)는 H-브리지 제어 회로를 포함할 수 있다. 도 8은 특정한 예시적 실시예에 따른 H-브리지 제어 회로(800)의 예시를 도시한다. H-브리지 제어 회로(800)에서, 셰이드 A(202a)는 제1 쌍의 스위치(Shi_a, Slo_a)에 결합되며, 이들 각각은 N-채널 MOSFET와 같은 트랜지스터일 수 있다. 셰이드 B(202b)는 제2 쌍의 스위치(Shi_b, Slo_b)에 결합되며, 이들 각각은 N-채널 MOSFET와 같은 트랜지스터일 수 있다. 제1 쌍의 스위치는 제어기(710)로부터 수신된 제어 신호(예를 들어, A HI ON, A LO ON)에 기초하여 제어되어 셰이드 A를 충전 및 방전한다. 제2 쌍의 스위치는 제어기(710)로부터 수신된 제어 신호(예를 들어, B HI ON, B LO ON)에 기초하여 제어되어 셰이드 B를 충전 및 방전한다. 특정한 예시적 실시예에서, H-브리지의 각 측면은 각 셰이드를 별도로/독립적으로 제어할 수 있음이 이해될 것이다.
도 8에 도시된 것과 같이, 제어 회로(810)는 스위치(Shi_a)에 결합되어 셰이드 A(202a)를 충전하기 위해 수신된 신호(A HI ON)에 기초하여 스위치(Shi_a)의 작동을 제어할 수 있다. 제어 회로(810)는 트랜지스터 드라이버(예를 들어, FET 드라이버 회로)일 수 있다. 제어 회로(812)는 스위치(Slo_a)에 결합되어 셰이드 A(202a)를 방전하기 위해 수신된 신호(A LO ON)에 기초하여 스위치(Slo_a)의 작동을 제어할 수 있다. 제어 회로(812)는 트랜지스터 드라이버(예를 들어, 게이트 드라이버 회로)일 수 있다.
제어 회로(820)는 스위치(Shi_b)에 결합되어 셰이드 B(202b)를 충전하기 위해 수신된 신호(B HI ON)에 기초하여 스위치(Shi_b)의 작동을 제어할 수 있다. 제어 회로(820)는 트랜지스터 드라이버(예를 들어, FET 드라이버 회로)일 수 있다. 제어 회로(822)는 스위치(Slo_b)에 결합되어 셰이드 B(202b)를 방전하기 위해 수신된 신호(B LO ON)에 기초하여 스위치(Slo_b)의 작동을 제어할 수 있다. 제어 회로(822)는 트랜지스터 드라이버(예를 들어, 게이트 드라이버 회로)일 수 있다.
도 8에 도시된 것과 같이, 측정 회로(814)는 셰이드 A(202a)를 위한 제어 회로에 결합되어 셰이드 A 제어 회로의 하나 이상의 파라미터(예를 들어, 전압 및/또는 전류)를 측정할 수 있다. 측정 회로(814)는 셰이드 A 제어 회로의 파라미터 값에 대응하는 제어기(710)에 디지털 신호를 제공할 수 있다. 측정 회로(824)는 셰이드 B(202b)를 위한 제어 회로에 결합되어 셰이드 B 제어 회로의 하나 이상의 파라미터(예를 들어, 전압 및/또는 전류)를 측정할 수 있다. 측정 회로(824)는 셰이드 B 제어 회로의 파라미터 값에 대응하는 제어기(710)에 디지털 신호를 제공할 수 있다. 측정 회로(814, 824)가 스위치(Slo_a, Slo_b) 사이에 결합된 저항기(Ra, Rb)에 각각 나란히 결합된 것으로 도시되어 있지만, 측정 회로(814, 824)는 제어 H-브리지의 다른 위치에 제공될 수 있다. 제어기(710)는 측정 회로(814 및/또는 824)로부터 수신한 신호에 기초하여 제어 H-브리지 및/또는 전력 변압기(722)의 스위치의 작동을 제어할 수 있다.
특정한 예시적 실시예에서, 전력 변압기(722)는 플라이백 변압기(예를 들어, 도 5 또는 도 6에 도시된 것과 같은 변압기)를 포함할 수 있고, 전력 제어 회로(720)는 H-브리지 제어 회로(예를 들어, 도 8에 도시된 것과 같은 H-브리지 제어 회로(800))를 포함할 수 있다. 이 예에서, 플라이백 변압기 및 H-브리지 제어 회로 둘 모두는 하나 이상의 셰이드의 정전용량을 충전하고 방전하도록 제어될 수 있다. 셰이드 정전용량을 방전하기 위해, H-브리지는 스위치(Slo_a 또는 Slo_b)를 통해 셰이드를 접지와 결합시킴으로써 셰이드 정전용량을 방전하도록 제어될 수 있거나 플라이백 변압기가 저장된 에너지를 복구하도록 제어될 수 있다.
전력 변압기(722)는 플라이백 변압기를 포함하는 것으로 제한되지 않으며, 극성 반전 기능을 갖거나 갖지 않으며 그리고/또는 전원을 충전하는 능력을 갖거나 갖지 않고, 고전압을 생성하도록 구성된 다른 유형의 부스팅 변압기를 포함할 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 전력 변압기(722)는 전자기 변압기 및/또는 전기기계 변압기(예를 들어, 압력 변압기) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
전력 제어 회로(720)는 H-브리지 제어 회로를 포함하는 것으로 제한되지 않으며, 극성 반전과 함께 또는 없이, 셰이드 정전용량을 충전 및 방전하도록 구성된 다른 유형의 전력 제어 회로를 포함할 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 전력 변압기(722)는, 예를 들어, 극성 반전을 제공하기 위해 쌍극 쌍투 스위치(double pole double throw switch)를 포함하는 회로와 같은 다른 유형의 극성 반전 회로를 포함할 수 있다.
특정한 예시적 실시예에서, H-브리지 제어 회로(800)는 플라이백 변압기를 포함하는 시스템 없이 하나 이상의 셰이드의 정전용량을 충전 및 방전하도록 제어될 수 있다. 이 예에서, 종래의 변압기가 고전압을 제공하기 위해 사용될 수 있고, 또는 전원(724)에 의해 고전압이 제공될 수 있다. 다른 예시에서, 플라이백 변압기는 H-브리지 제어 회로를 포함하는 시스템 없이 하나 이상의 셰이드의 정전용량을 충전 및 방전하도록 제어될 수 있다. 이 예에서, 플라이백 변압기는 2개의 극성을 생성하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어기(710)는 제1 기판 및 제2 기판(102, 104)의 내부 온도, 외부 온도 및/또는 그 사이의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서(예를 들어, 써미스터), 제1 기판 및 제2 기판(102, 104)의 내부 온도, 외부 온도 및/또는 그 사이의 광을 측정하도록 구성된 광 센서, 셰이드 위치 센서, 및/또는 근접 센서를 포함하는 하나 이상의 센서(730)로부터의 신호를 수신할 수 있다. 일부 예시에서, 센서가 제1 기판 및 제2 기판(102, 104) 사이에 배치될 수 있다. 제어기(710)는 하나 이상의 센서(730)로부터 수신한 신호에 기초하여 전력 제어 회로(720) 및/또는 전력 변압기(722)의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 제어기(710)는 셰이드 A 감지 회로(726a), 셰이드 B 감지 회로(726b) 및/또는 전력 감지 회로(728)로부터 신호를 수신할 수 있다. 회로(726a, 726b 및/또는 728)는 제어기로부터 제어 신호(예를 들어, 소정의 타이밍에서 측정을 수행하는 트리거)를 수신하고, 대응하는 회로에 의해 측정된 값에 대응하는 측정값(예를 들어, 디지털 신호)을 제공할 수 있다. 회로(726a, 726b 및/또는 728)는 측정된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환할 수 있다. 셰이드 A 감지 회로(726a)는 셰이드 A(202a)의 작동과 연관된 파라미터(예를 들어, 전압 또는 전류)를 측정할 수 있다. 셰이드 B 감지 회로(726b)는 셰이드 B(202b)의 작동과 연관된 파라미터(예를 들어, 전압 또는 전류)를 측정할 수 있다. 전력 감지 회로(728)는 전력 변압기(722)에 의해 제공되는 전력을 측정할 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 전력 감지 회로(728)는 전력 변압기(722)에서 변압기의 1차 측면의 전압 또는 전류 값을 나타내는값, 또는 전력 변압기(722)에서 변압기의 2차 측면의 전압 또는 전류를 나타내는 값을 제공할 수 있다. 제어기(710)는 회로(726a, 726b 및/또는 728)로부터 수신한 신호에 기초하여 전력 제어 회로(720) 및/또는 전력 변압기(722)의 작동을 제어할 수 있다. 전력 감지 회로(728)로부터의 출력은 셰이드의 위치를 추정하는 데 사용될 수 있다.
시스템(700)은 무선 인터페이스(740) 및/또는 출력 장치(750)를 통해 시스템의 작동 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 무선 인터페이스(740) 및/또는 출력 장치(750)를 통한 정보 출력은 시스템(700)의 작동 상태, 검출된 오차, 셰이드의 위치, 측정된 온도, 측정된 광 등을 포함할 수 있다. 출력 장치(750)는 디지털 디스플레이, 하나 이상의 조명 (예를 들어, LED 조명), 스피커 등을 포함할 수 있다.
시스템(700)은 무선 인터페이스(740) 및/또는 입력 장치(760)를 통해 수신한 제어 정보에 기초하여 셰이드의 작동을 제어할 수 있다. 입력 장치는 하나 이상의 버튼, 원격(예를 들어, 무선 또는 유선 원격), 키보드, 터치 입력(예를 들어, 터치 입력 디스플레이), 마이크, 및/또는 다른 입력 장치를 포함할 수 있다. 제어 정보는 사용자 입력 명령어, 사전 프로그래밍된 명령어, 셰이드 제어를 위한 센서 임계치, 작동 스케줄, 및/또는 교정 정보를 포함할 수 있다.
무선 인터페이스(740)는 하나 이상의 장치(790) 및/또는 원격으로 실행되는 애플리케이션으로 정보를 수신 및/또는 전송하도록 구성될 수 있다. 장치(790)는 모바일 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿)를 포함할 수 있다. 원격으로 실행되는 애플리케이션은 컴퓨터 또는 클라우드에서 실행되는 애플리케이션을 포함할 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 무선 인터페이스(740)는 Z-WAVE, AMAZON ECHO, SAMSUNG SMARTTHINGS, APPLE TV, SAMSUNG CONNECT HOME, GOOGLE NEST 장치 등과 같은 스마트 홈 인터페이스를 포함하거나 연결되도록 구성될 수 있다. 시스템(700)은 무선 인터페이스(740)를 통해 수신한 신호에 기초하여 셰이드의 작동을 제어할 수 있다.
특정한 예시적인 실시예는 일반적으로 수직 및/또는 일반적으로 수평 구성에서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 특정한 예시적 실시예에서, 선택적인 정전기력이 사용되어 셔터를 기판에 대해 유지할 수 있다.
도 7 및 도 8의 예시들이 2개의 셰이드를 구동하도록 구성된 회로를 도시하지만, 하나의 셰이드만을 구동하거나, 예를 들어, 2개 초과의 셰이드를 갖는, 삼중 IG 유닛 등의 경우, 2개 초과의 셰이드를 구동하기 위해 변경이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
본 명세서에 기술된 IG 유닛은 표면(1, 2, 3, 4) 중 임의의 하나 이상의 표면에 로이(low-E) 코팅을 포함할 수 있다. 전술된 것과 같이, 예를 들어, 그러한 로이 코팅은 셰이드를 위한 전도층으로서의 역할을 할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 셰이드를 위한 전도층으로서 제공하는 것 이외에 또는 그와는 별개로, 로이 코팅이 다른 내측 표면에 제공될 수 있다. 예를 들어, 로이 코팅이 표면(2)에 제공될 수 있고, 셰이드가 표면(3)에 대해 제공될 수 있다. 다른 예에서, 셰이드와 로이 코팅의 위치는 역전될 수 있다. 어느 경우든, 표면(3)에 대해 제공된 셰이드를 작동시키는 것을 돕기 위해 별도의 로이 코팅이 사용될 수 있거나 사용되지 않을 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 표면(2, 3)에 제공된 로이 코팅은 은-기반 로이 코팅일 수 있다. 예시적인 로이 코팅은 미국 특허번호 제9,802,860호; 제8,557,391호; 제7,998,320호; 제7,771,830호; 제7,198,851호; 제7,189,458호; 제7,056,588호; 및 제6,887,575호에 설명되어 있으며, 이들 각각의 전체 내용은 참고로써 본 명세서에 포함된다. ITO 등에 기반한 로이 코팅이 내측 표면 및/또는 외측 표면에 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허번호 제9,695,085호 및 제9,670,092호를 참고하며; 이들 각각의 전체 내용은 참고로써 본 명세서에 포함된다. 이러한 로이 코팅은 특정한 예시적 실시예와 관련하여 사용될 수 있다.
또한, 반사방지 코팅이 IG 유닛의 주요 표면에 제공될 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, AR 코팅은 로이 코팅 및 셰이드가 제공되지 않은 각각의 주요 표면에 제공될 수 있다. 예시적인 AR 코팅은, 예를 들어, 미국 특허번호 제9,796,619호 및 제8,668,990호뿐만 아니라 미국 공개번호 제2014/0272314호에 설명되어 있으며; 이들 각각의 전체 내용은 참고로써 본 명세서에 포함된다. 또한, 미국 특허번호 제9,556,066호를 참고하며, 이의 전체 내용은 참고로써 본 명세서에 포함된다. 이러한 AR 코팅은 특정한 예시적 실시예와 관련하여 사용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 예시적인 실시예는, 예를 들어, 상업용 및/또는 주거용 적용을 위한 내부 및 외부 윈도우, 천창, 문, 냉장고/냉동고와 같은 상품(예를 들어, 이들의 문 및/또는 "벽(wall)"을 위함), 차량 적용 등을 포함한 매우 다양한 적용에 포함될 수 있다.
특정한 예시적 실시예가 2개의 기판을 포함하는 IG 유닛과 관련하여 기술되었지만, 본 명세서에 기술된 기법은 이른바 삼중-IG 유닛에 대해 적용될 수 있음이 이해될 것이다. 그러한 유닛에서는, 실질적으로 평행하고 이격된 제1, 제2, 및 제3 기판이 제1 및 제2 스페이서 시스템에 의해 분리되고, 셰이드는 최내측 및 최외측 기판의 내측 표면 중 임의의 하나 이상 및/또는 중간 기판의 표면 중 하나 또는 둘 모두에 인접하게 제공될 수 있다. 유사하게, 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예는, 예를 들어, 진공 절연 유리(VIG) 유닛, 적층 제품 등과 같은 다른 윈도우 조립체와 관련하여 사용될 수 있다.
특정한 예시적 실시예가 (예를 들어, 본 명세서에 기술된 IG 유닛의 내부 및 외부 판유리의 사용을 위한) 유리 기판을 포함하는 것으로 기술되었지만, 다른 예시적인 실시예는 그러한 판유리들 중 하나 또는 둘 모두에 대해 비-유리 기판을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 플라스틱, 복합 물질 등이 사용될 수 있다. 유리 기판이 사용될 때, 그러한 기판은 열처리될 수 있으며(예를 들어, 열 강화되고/되거나 열 템퍼링될(thermally tempered) 수 있음), 화학적으로 템퍼링될 수 있고, 어닐링된 상태 등으로 남을 수 있다. 특정한 예시적 실시예에서, 내부 또는 외부 기판은 동일하거나 상이한 물질의 다른 기판에 적층될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 것과 같이, 용어 "상에", "~에 의해 지지되는" 등은 명시적으로 언급되지 않는 한 2개의 요소가 서로 바로 인접한다는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 즉, 제1 층과 제2 층 사이에 하나 이상의 층이 존재하더라도, 제1 층이 제2 층 "상에" 있거나 그"에 의해 지지된다"고 할 수 있다.
특정한 예시적 실시예에서, 절연 유리(IG) 유닛이 제공된다. 제1 기판 및 제2 기판은 각각 내측 및 외측 주요 표면을 가지며, 제1 기판의 내측 주요 표면은 제2 기판의 내측 주요 표면을 마주본다. 스페이서 시스템은 제1 기판 및 제2 기판이 서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 유지되고 이들 사이에 갭을 한정하도록 돕는다. 동적으로 제어 가능한 셰이드가 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되며, 셰이드는 제1 기판의 내측 주요 표면 상에, 직접적으로 또는 간접적으로, 제공되는 제1 전도층; 및 적어도 하나의 중합체 기판, 제1 전도성 코팅 및 제2 전도성 코팅, 및 제1 유전체 층 및 제2 유전체 층을 포함하는 셔터를 포함한다. 적어도 하나의 중합체 기판은 셔터 폐쇄 위치로 연장 가능하며 셔터 개방 위치로 수축 가능하다. 제어 회로는 전원 및 셰이드에 결합된 부스팅 변압기를 포함하고, 부스팅 변압기는 셰이드를 충전하고 누적된 셰이드 정전용량을 방출하기 위한 전압을 생성하도록 제어 가능하다.
특정한 예시적 실시예에서, 셰이드를 제어하는 방법이 제공되며, 방법은 절연 유리(IG) 유닛을 갖는 단계를 포함한다. IG 유닛은 각각 내측 및 외측 주요 표면을 가지며, 제1 기판의 내측 주요 표면이 제2 기판의 내측 주요 표면을 마주보는 제1 기판 및 제2 기판; 및 제1 기판 및 제2 기판이 서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 유지되고 이들 사이에 갭을 한정하도록 돕는 스페이서 시스템을 포함한다. 셰이드는 동적으로 제어 가능하며 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되고, 셰이드는 제1 기판의 내측 주요 표면 상에, 직접적으로 또는 간접적으로, 제공되는 제1 전도층; 및 적어도 하나의 중합체 기판, 제1 전도성 코팅 및 제2 전도성 코팅, 및 제1 유전체 층 및 제2 유전체 층을 포함하는 셔터를 포함한다. 적어도 하나의 중합체 기판은 셔터 폐쇄 위치로 연장 가능하며 셔터 개방 위치로 수축 가능하다. 또한, IG 유닛은 전원 및 셰이드에 결합된 부스팅 변압기를 포함하는 제어 회로를 포함하며, 부스팅 변압기는 셰이드를 충전하고 누적된 셰이드 정전용량을 방출하기 위한 전압을 생성하도록 제어 가능하다. 제어 회로를 통해 정전기력이 생성되어 셰이드를 셔터 폐쇄 위치로 구동한다.
2개의 이전 단락 중 어느 하나의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 제1 전도성 코팅 및/또는 제2 전도성 코팅은 제어 회로에 전기적으로 연결 가능하고, 예를 들어, 제어 회로는 적어도 하나의 중합체 기판을 셔터 폐쇄 위치로 구동하기 위한 정전기력을 생성하기 위해 전위차를 설정하도록 구성된다.
이전 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 제1 전도성 코팅 및/또는 제2 전도성 코팅은 적어도 하나의 중합체 기판을 셔터 개방 위치로 구동하기 위한 정전기력을 생성하기 위해 다른 전위차를 설정하도록 구성된 제어 회로에 전기적으로 연결 가능하다.
4개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적인 실시예에서, 제어 회로는 외부 장치로부터 셰이드를 제어하기 위한 명령어들을 무선으로 수신하도록 구성된 무선 인터페이스를 포함할 수 있고, 외부 장치와 변압기는 수신한 명령어에 기초하여 제어 가능하다.
5개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 부스팅 변압기는 누적된 셰이드 정전용량의 방전 동안 전원을 충전하도록 구성될 수 있다.
6개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 부스팅 변압기는 플라이백 변압기일 수 있다.
7개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 플라이백 변압기는 2개의 극성을 생성하도록 제어 가능할 수 있다.
8개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 플라이백 변압기의 1차 측면은 전원과 플라이백 변압기의 1차 권선 사이에 결합된 2쌍의 스위치를 포함하는 풀-브리지 회로를 포함할 수 있고, 예를 들어, 2쌍의 스위치는 제1 극성 또는 제2 극성을 갖는 전압을 선택적으로 제공하도록 제어 가능하다.
9개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적인 실시예에서, 제어 회로는 부스팅 변압기의 출력과 셰이드 사이에 결합된 H-브리지 회로를 포함할 수 있다.
이전 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, H-브리지 회로는 부스팅 변압기의 출력을 셰이드에 결합하도록 제어 가능한 제1 N-채널 MOSFET 및 누적된 셰이드 정전용량을 방전하기 위해 셰이드를 접지에 결합하도록 제어 가능한 제2 N-채널 MOSFET를 포함할 수 있다.
10개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 제어 회로는 부스팅 변압기의 출력과 셰이드 사이에 결합된 극성 반전 회로를 포함할 수 있다.
11개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 센서는 제1 기판의 외측 주요 표면 근처, 제2 기판의 외측 주요 표면 근처, 및/또는 제1 기판과 제2 기판 사이의 온도 및/또는 광을 측정하도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 셰이드 정전용량의 충전 및 방전은 센서로부터 수신한 신호에 기초하여 제어 가능하다.
12개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 부스팅 변압기는 플라이백 변압기를 포함할 수 있고, 전원은 배터리를 포함할 수 있고, 제어 회로는 누적된 셰이드 정전용량의 방전 동안 배터리를 충전하기 위해 플라이백 변압기를 제어하도록 구성될 수 있다.
13개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 부스팅 변압기는 플라이백 변압기를 포함할 수 있고, 제어 회로는 누적된 셰이드 정전용량 방전에 의해 야기되는 플라이백 변압기의 1차 측면의 플라이백 전압 펄스를 측정하도록 구성된 감지 회로를 포함할 수 있고, 셰이드 정전용량의 충전 및 방전은 측정된 플라이백 전압에 기초하여 제어 가능하다.
14개의 이전 단락 중 임의의 단락의 특징에 더하여, 특정한 예시적 실시예에서, 부스팅 변압기는 플라이백 변압기를 포함할 수 있고, 제어 회로는 누적된 셰이드 정전용량 방전에 의해 야기되는 플라이백 변압기의 1차 측면의 플라이백 전류를 측정하도록 구성된 감지 회로를 포함할 수 있고, 셰이드 정전용량의 충전 및 방전은 측정된 플라이백 전류에 기초하여 제어 가능하다.
본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 고려되는 것과 관련하여 기술되어 있지만, 본 발명은 개시된 실시예 및/또는 증착 기법에 제한되지 않고, 대조적으로, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주 내에 포함되는 다양한 변형 및 등가의 구성을 포함하고자 함이 이해되어야 한다.

Claims (26)

  1. 절연 유리(IG) 유닛으로서,
    각각 내측 및 외측 주요 표면을 갖는 제1 기판 및 제2 기판으로서, 상기 제1 기판의 내측 주요 표면은 상기 제2 기판의 내측 주요 표면을 마주보는, 상기 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판 및 제2 기판이 서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 유지되고 이들 사이에 갭을 한정하도록 돕는 스페이서 시스템;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재된 동적으로 제어 가능한 셰이드로서, 상기 셰이드는,
    상기 제1 기판의 내측 주요 표면 상에, 직접적으로 또는 간접적으로, 제공되는 제1 전도층; 및
    적어도 하나의 중합체 기판, 제1 전도성 코팅 및 제2 전도성 코팅, 및 제1 유전체 층 및 제2 유전체 층을 포함하는 셔터로서, 상기 적어도 하나의 중합체 기판은 셔터 폐쇄 위치로 연장 가능하며 셔터 개방 위치로 수축 가능한 상기 셔터를 포함하는, 상기 셰이드; 및
    전원 및 상기 셰이드에 결합된 부스팅 변압기를 포함하는 제어 회로를 포함하고, 상기 부스팅 변압기는 셰이드를 충전하고 누적된 셰이드 정전용량을 방전하기 위한 전압을 생성하도록 제어 가능한, 절연 유리(IG) 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 전도성 코팅 및/또는 제2 전도성 코팅은 상기 제어 회로에 전기적으로 연결 가능하고, 상기 제어 회로는 상기 적어도 하나의 중합체 기판을 상기 셔터 폐쇄 위치로 구동하기 위한 정전기력을 생성하기 위해 전위차를 설정하도록 구성되는, IG 유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 전도성 코팅 및/또는 제2 전도성 코팅은 상기 적어도 하나의 중합체 기판을 상기 셔터 개방 위치로 구동하기 위한 정전기력을 생성하기 위해 다른 전위차를 설정하도록 구성된 상기 제어 회로에 전기적으로 연결 가능한, IG 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 외부 장치로부터 상기 셰이드를 제어하기 위한 명령어를 무선으로 수신하도록 구성된 무선 인터페이스를 포함하고, 상기 부스팅 변압기는 수신한 명령어에 기초하여 제어 가능한, IG 유닛.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부스팅 변압기는 상기 누적된 셰이드 정전용량의 방전 동안 상기 전원을 충전하도록 구성되는, IG 유닛.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부스팅 변압기는 플라이백 변압기인, IG 유닛.
  7. 제6항에 있어서, 상기 플라이백 변압기는 2개의 극성을 생성하도록 제어 가능한, IG 유닛.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 플라이백 변압기의 1차 측면은 상기 전원과 상기 플라이백 변압기의 1차 권선 사이에 결합된 2쌍의 스위치를 포함하는 풀-브리지 회로를 포함하고, 상기 2쌍의 스위치는 제1 극성 또는 제2 극성을 갖는 전압을 선택적으로 제공하도록 제어 가능한, IG 유닛.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 부스팅 변압기의 출력과 상기 셰이드 사이에 결합된 H-브리지 회로를 포함하는, IG 유닛.
  10. 제9항에 있어서, 상기 H-브리지 회로는 상기 부스팅 변압기의 출력을 상기 셰이드에 결합하도록 제어 가능한 제1 N-채널 MOSFET 및 상기 누적된 셰이드 정전용량을 방전하기 위해 상기 셰이드를 접지에 결합하도록 제어 가능한 제2 N-채널 MOSFET를 포함하는, IG 유닛.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 부스팅 변압기의 출력과 상기 셰이드 사이에 결합된 극성 반전 회로를 포함하는, IG 유닛.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기판의 외측 주요 표면 근처, 상기 제2 기판의 외측 주요 표면 근처, 및/또는 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 온도 및/또는 광을 측정하도록 구성되는 센서를 더 포함하며,
    상기 셰이드 정전용량의 충전 및 방전은 상기 센서로부터 수신한 신호에 기초하여 제어 가능한, IG 유닛.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부스팅 변압기는 플라이백 변압기를 포함하고, 상기 전원은 배터리를 포함하고 상기 제어 회로는 상기 플라이백 변압기를 제어하도록 구성되어 상기 누적된 셰이드 정전용량의 방전 동안 상기 배터리를 충전하는, IG 유닛.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부스팅 변압기는 플라이백 변압기를 포함하고, 상기 제어 회로는 누적된 셰이드 정전용량 방전에 의해 야기되는 상기 플라이백 변압기의 1차 측면의 플라이백 전압 펄스를 측정하도록 구성되는 감지 회로를 포함하고, 상기 셰이드 정전용량의 충전 및 방전은 측정된 플라이백 전압에 기초하여 제어 가능한, IG 유닛.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부스팅 변압기는 플라이백 변압기를 포함하고, 상기 제어 회로는 누적된 셰이드 정전용량 방전에 의해 야기되는 상기 플라이백 변압기의 1차 측면의 플라이백 전류를 측정하도록 구성되는 감지 회로를 포함하고, 상기 셰이드 정전용량의 충전 및 방전은 상기 측정된 플라이백 전류에 기초하여 제어 가능한, IG 유닛.
  16. 셰이드의 제어 방법으로서, 상기 방법은,
    절연 유리(IG) 유닛을 갖는 단계로서, 상기 절연 유리(IG) 유닛은,
    각각 내측 및 외측 주요 표면을 갖는 제1 기판 및 제2 기판으로서, 상기 제1 기판의 내측 주요 표면은 상기 제2 기판의 내측 주요 표면을 마주보는, 상기 제1 기판 및 제2 기판; 및
    상기 제1 기판 및 제2 기판이 서로 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 유지되고 이들 사이에 갭을 한정하도록 돕는 스페이서 시스템;
    동적으로 제어 가능하며 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되는 셰이드로서, 상기 셰이드는 상기 제1 기판의 내측 주요 표면 상에, 직접적으로 또는 간접적으로, 제공되는 제1 전도층; 및 적어도 하나의 중합체 기판, 제1 전도성 코팅 및 제2 전도성 코팅을 포함하는 셔터, 및
    제1 유전체 층 및 제2 유전체 층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 중합체 기판은 셔터 폐쇄 위치로 연장 가능하며 셔터 개방 위치로 수축 가능한, 상기 셰이드; 및
    전원 및 상기 셰이드에 결합된 부스팅 변압기를 포함하는 제어 회로를 포함하고, 상기 부스팅 변압기는 상기 셰이드를 충전하고 누적된 셰이드 정전용량을 방전하기 위한 전압을 생성하도록 제어 가능한, 상기 절연 유리(IG) 유닛; 및
    상기 제어 회로를 통해 정전기력을 생성하여 상기 셔터 폐쇄 위치로 상기 셰이드를 구동하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 부스팅 변압기를 상기 누적된 셰이드 정전용량을 방전하도록 제어하여 상기 셰이드를 상기 셔터 개방 위치로 구동하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 제1 전도성 코팅 및/또는 제2 전도성 코팅은 상기 적어도 하나의 중합체 기판을 상기 셔터 폐쇄 위치로 구동하기 위한 정전기력을 생성하기 위해 전위차를 설정하도록 구성되는 상기 제어 회로에 전기적으로 연결 가능한, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어 회로는, 외부 장치로부터 상기 셰이드를 제어하기 위한 명령어를 무선으로 수신하도록 구성된 무선 인터페이스를 포함하고,
    상기 방법은 상기 수신한 명령어에 기초하여 상기 셰이드 정전용량을 충전 및/또는 방전하도록 상기 부스팅 변압기를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부스팅 변압기는 2개의 극성을 생성하도록 제어 가능한, 방법.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 부스팅 변압기의 출력과 상기 셰이드 사이에 결합된 H-브리지 회로를 포함하고, 상기 H-브리지 회로는 상기 플라이백 변압기의 출력과 상기 셰이드 사이에 결합된 제1 N-채널 MOSFET 및 상기 셰이드와 접지 사이에 결합된 제2 N-채널 MOSFET를 포함하고,
    상기 방법은 상기 상기 제1 N-채널 MOSFET를 폐쇄하여 상기 셰이드 정전용량을 충전하고 상기 제2 N-채널 MOSFET를 폐쇄하여 상기 셰이드 정전용량을 방전하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기판의 외측 주요 표면 근처, 상기 제2 기판의 외측 주요 표면 근처, 및/또는 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 온도 및/또는 광을 측정하도록 구성되는 센서를 사용하는 단계를 더 포함하며,
    상기 정전기력은 상기 센서로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 제어 회로를 통해 제어 가능한, 방법.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원은 배터리를 포함하고, 상기 방법은 상기 누적된 셰이드 정전용량의 방전 동안 상기 배터리를 충전하도록 상기 부스팅 변압기를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부스팅 변압기는 플라이백 변압기를 포함하고 상기 제어 회로는 누적된 셰이드 정전용량 방전에 의해 야기되는 상기 플라이백 변압기의 1차 측면의 플라이백 전압 펄스를 측정하도록 구성되는 감지 회로를 포함하고, 상기 정전기력은 측정된 플라이백 전압에 기초하여 상기 제어 회로를 통해 제어 가능한, 방법.
  25. 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부스팅 변압기는 플라이백 변압기를 포함하고 상기 제어 회로는 누적된 셰이드 정전용량 방전에 의해 야기되는 상기 플라이백 변압기의 1차 측면의 플라이백 전류 펄스를 측정하도록 구성되는 감지 회로를 포함하고, 상기 정전기력은 측정된 플라이백 전류에 기초하여 상기 제어 회로를 통해 제어 가능한, 방법.
  26. 제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부스팅 변압기는 플라이백 변압기이고, 상기 방법은 상기 누적된 셰이드 정전용량의 방전 동안 상기 전원을 충전하도록 상기 플라이백 변압기를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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