TWI545551B - Electrochromic device control apparatus and control method - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種裝置及方法,特別是指一種電致變色元件控制裝置及控制方法。
隨著環保意識高漲,應用在建築節能窗、車用天窗等具有節能、調節光線、控制熱負荷等優點的電致變色元件(ECD,Electrochromic Device),發展趨勢極具潛力。當電致變色元件應用在建築的節能窗時,電致變色元件在驅動訊號的作用下具有吸光或透光的可調節性,且可選擇性地吸收或反射外界的熱輻射和內部的熱的擴散,減少建築物需在夏季保持涼爽和冬季保持溫暖而必須消耗的大量能源,且同時可選擇自然光照程度,及防窺的功效。
電致變色元件的驅動訊號的電壓值通常都不高,多在+5V(著色)至-5V(去色)之間。在一定的電壓範圍內,電致變色元件可隨驅動訊號之大小,改變其灰階深度之表現。通常驅動訊號的電壓值越高,著色越深(即波段光譜吸收越多),變色速率也越快;驅動訊號的電壓值越低,著色越淺(即波段光譜吸收欲少),變色速率也越慢。但過高之電壓不僅無法加深變色,還有可能燒毀電致
變色元件。而傳統著/去色驅動訊號多以單純之正/負直流電壓作為驅動訊號。但隨著電致變色元件之面積越大,其變色速率會越慢。
參閱圖1,當一般電致變色元件的面積小時,其
變色時間隨穿透率之變化為,當穿透率約為10%時,電致變色元件為著色狀態,當穿透率約為68%時,電致變色元件為去色狀態。
參閱圖2,令小面積的電致變色元件的去色時間
為一第一去色時間τb1,大面積的電致變色元件的去色時間為一第二去色時間τb2,小面積的電致變色元件的著色時間為一第一著色時間τc1,大面積的電致變色元件的著色時間為一第二著色時間τc2,則該第二去色時間τb2大於該第一去色時間τb1,該第二著色時間τc2大於該第一著色時間τc1,因此,隨著電致變色元件面積加大時,穿透率隨變色時間之變化的斜率會變小,也就是暫態切換的時間會變長。
因此,當電致變色元件面積加大時,如何讓該
第二著色時間τc2與該第二去色時間τb2變小,亦即減短暫態切換的時間,則加快電致變色元件的著色或去色的效率,並維持電致變色元件不致燒毀,是本技術領域急需解決的問題。
因此,本發明之第一目的,即在提供一種能控制大面積的一電致變色元件能更快速、更穩定且均勻的著色的電致變色元件控制裝置。
於是,本發明電致變色元件控制裝置,適用於
控制一電致變色元件,且包含一訊號產生模組,及一處理器。
該訊號產生模組接收一著色通知訊號,並根據
該著色通知訊號依序產生一加速著色驅動訊號及一維持著色驅動訊號給該電致變色元件,當該訊號產生模組產生該加速著色驅動訊號,則使該電致變色元件進行加速著色,當該訊號產生模組產生該維持著色驅動訊號,則使該電致變色元件維持著色狀態。
該處理器接收一指示著色的控制訊號,且切換
於一著色模式,電連接該訊號產生模組,並輸出指示加速著色的該著色通知訊號給該訊號產生模組,且根據內部預先設定的時間後再輸出指示維持著色的該著色通知訊號。
本發明之第二目的,即在提供一種能控制大面
積的該電致變色元件能更快速、更穩定且均勻的著色的控制方法。
於是,一種控制方法適用於一電致變色元件控
制裝置控制一電致變色元件,且包含一步驟(A),及一步驟(B)。
(A)當該電致變色元件控制裝置切換於一著色
模式,利用該電致變色元件控制裝置輸出一加速著色驅動訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件進行加速著色。
(B)當該電致變色元件著色完成時,利用該電致
變色元件控制裝置輸出一維持著色驅動訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件維持著色狀態。
本發明之第三目的,即在提供一種能控制大面
積的一電致變色元件能更快速、更穩定且均勻的著色的電致變色元件控制裝置。
於是,本發明電致變色元件控制裝置,適用於
控制一電致變色元件,且包含一訊號產生模組、一感測器,及一處理器。
該訊號產生模組接收一著色通知訊號,並根據
該著色通知訊號依序產生一加速著色驅動訊號及一維持著色驅動訊號給該電致變色元件,當該訊號產生模組產生該加速著色驅動訊號,則使該電致變色元件進行加速著色,當該訊號產生模組產生該維持著色驅動訊號,則使該電致變色元件維持著色狀態。
該感測器感測該電致變色元件的一穿透率對應
之一穿透訊號。
該處理器內部儲存一標準值且接收一指示著色
的控制訊號,並切換於一著色模式,電連接該訊號產生模組及該感測器,並輸出指示加速著色的該著色通知訊號給該訊號產生模組,且接收該穿透訊號並根據該穿透訊號達到該標準值後再輸出指示維持著色的該著色通知訊號。
本發明之功效在於:利用該電致變色元件控制
裝置控制大面積的該電致變色元件,該電致變色元件控制裝置在該著色模式時,輸出該加速著色驅動訊號給該電致
變色元件,相較於傳統的變色方法,更能加快著色效率、減短暫態切換的時間,並不致燒毀該電致變色元件。
1‧‧‧電致變色元件
2‧‧‧訊號產生模組
3‧‧‧處理器
4‧‧‧輸入模組
5‧‧‧感測器
A01‧‧‧啟動步驟
A02‧‧‧切換步驟
A‧‧‧加速著色步驟
B‧‧‧維持著色步驟
C‧‧‧放電步驟
D‧‧‧加速去色步驟
E‧‧‧維持去色步驟
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中:圖1是一特性圖,說明一電致變色元件在一著色狀態和一去色狀態的穿透率;圖2是一特性圖,說明一大面積和一小面積的電致變色元件在該著色狀態和該去色狀態的穿透率;圖3是一方塊圖,說明本發明電致變色元件控制裝置的一第一實施例;圖4是一流程圖,說明該第一實施例施行的一控制方法;圖5是一特性圖,說明該第一實施例的一維持著色驅動訊號的電壓;圖6是一特性圖,說明該第一實施例的記憶效應;圖7是一示意圖,說明該第一實施例在一著色模式和一去色模式輸出的訊號;圖8是一示意圖,說明該第一實施例輸出訊號的波形;圖9是一示意圖,說明該第一實施例輸出訊號的波形;圖10是一示意圖,說明該第一實施例輸出訊號的波形;
圖11是一示意圖,說明該第一實施例輸出訊號的波形;及圖12是一方塊圖,說明本發明電致變色元件控制裝置的一第二實施例。
參閱圖3與圖4,本發明電致變色元件控制裝置的一第一實施例使用一控制方法,能控制一電致變色元件1加快在著色、去色時暫態切換的時間,且不致燒毀該電致變色元件1,且該電致變色元件控制裝置包含一訊號產生模組2、一電連接該訊號產生模組2的處理器3,及一電連接該處理器3的輸入模組4。
該電致變色元件控制裝置施行的該控制方法包含以下步驟:步驟A01:啟動該電致變色元件控制裝置,準備控制該電致變色元件1進行著色、或去色。
步驟A02:利用該輸入模組4產生一控制訊號,利用該處理器3接收該控制訊號,並根據該控制訊號切換於一著色模式或一去色模式間:在該著色模式時,該電致變色元件控制裝置執行步驟A及步驟B,使該電致變色元件1進行著色並維持;在該去色模式時,該電致變色元件控制裝置執行步驟C、步驟D及步驟E,使該電致變色元件1進行去色並維持,此外,該處理器3執行任一模式時,可隨時接收該控制訊號重新切換模式。
步驟A:當該處理器3接收指示著色的該控制
訊號,則該處理器3切換於該著色模式,並輸出一指示加速著色的著色通知訊號給該訊號產生模組2,該訊號產生模組2根據該著色通知訊號產生一加速著色驅動訊號給該電致變色元件1,使該電致變色元件1進行加速著色,其中,該加速著色驅動訊號為一脈波,且電壓為正。
步驟B:當該電致變色元件1著色完成時,利
用該處理器3輸出指示維持著色的該著色通知訊號給該訊號產生模組2,該訊號產生模組2根據該著色通知訊號輸出一維持著色驅動訊號給該電致變色元件1,使該電致變色元件1維持著色狀態。其中,該維持著色驅動訊號為一脈波,及一穩態直流電壓之其中一者。此外,該加速著色驅動訊號的電壓最大值為該維持著色驅動訊號的電壓最大值的1.1至3.5倍之間。
步驟C:當該處理器3接收指示去色的該控制
訊號,則該處理器3切換於該去色模式,並輸出一指示放電的放電通知訊號給該訊號產生模組2,該訊號產生模組2根據該放電通知訊號輸出一放電訊號給該電致變色元件1,使該電致變色元件1釋放內部部分殘餘電壓,其中,該放電訊號的電壓值為0伏特。
步驟D:當該電致變色元件1完成部分放電時
,利用該處理器3輸出指示加速去色的一去色通知訊號給該訊號產生模組2,該訊號產生模組2根據該去色通知訊號輸出一加速去色驅動訊號給該電致變色元件1,使該電致變色元件1進行加速去色,其中,該加速去色驅動訊號為一
脈波,且電壓為負。
步驟E:當該電致變色元件1去色完成時,利
用該處理器3輸出指示維持去色的該去色通知訊號給該訊號產生模組2,該訊號產生模組2根據該去色通知訊號輸出一維持去色驅動訊號給該電致變色元件1,使該電致變色元件1維持去色狀態。其中,該維持去色驅動訊號為一脈波,及一穩態直流電壓之其中一者。此外,該加速去色驅動訊號的電壓的絕對值之最大值為該維持去色驅動訊號的電壓的絕對值之最大值的1至2倍之間。
需補充說明的是,因該電致變色元件1如同一
蓄電池,若直接讓該電致變色元件1從充電轉為放電,即該訊號產生模組2輸出該加速著色驅動訊號或該維持著色驅動訊號的正電壓,切換成輸出該加速去色驅動訊號的負電壓給該電致變色元件1時,該電致變色元件1容易因接收的壓差過大造成燒毀,因此在進行步驟D之前先進行步驟C,使該電致變色元件1自然放電至較低正電位準後,再切換至步驟D,則可同時達成加速去色與確保該電致變色元件1的安全。
每一電致變色元件1具有吸收光譜的特性,且
與該電致變色元件1本身的材質、尺寸大小相關,經由選用某特定波長具有所欲吸收度(或穿透率)所對應之電壓,可定義為維持該電致變色元件1所欲達到的吸收度(或穿透率)之該維持著色驅動訊號的電壓,或是該維持去色驅動訊號的電壓,如圖5所示,為選用某特定材質、尺寸
的該電致變色元件1,當選用640nm的波長且吸收度為0.63時,對應到的電壓為1.5V,則電壓1.5V可定義為該維持著色驅動訊號的電壓或是該維持去色驅動訊號的電壓。
該電致變色元件1具有一可儲能及釋能的電容
,當該電致變色元件1充電後會由透明轉變成著色狀態,移除供應給該電致變色元件1的外部電源後,儲存在該電容的電荷會隨時間逐漸放電,則該電致變色元件1會由著色狀態轉變成去色狀態(透明),其中,該電致變色元件1隨時間維持的著色狀態即為記憶效應,因此,如圖6所示,該電致變色元件1在充電且移除外部電源後,該電致變色元件1會隨時間越久,穿透率會越來越高,即逐漸轉變成去色狀態。因該電致變色元件1具記憶效應,在該電致變色元件1在著色後,僅需補充其消耗之能量,即可維持其著色深度,因此,該維持著色驅動訊號可為該脈波或該穩態直流電壓,使該電致變色元件1維持著色狀態。同樣的,該維持去色驅動訊號可為該脈波或該穩態直流電壓,使該電致變色元件1維持在去色狀態。
參閱圖7,為本例在步驟A至步驟E的驅動訊
號/放電訊號,該加速著色驅動訊號、該維持著色驅動訊號、該加速去色驅動訊號,及該維持去色驅動訊號為該脈波,且該脈波的波形為一方波形式,從該電致變色元件1吸收光譜的特性(圖5)定義出該維持著色驅動訊號的電壓Vref-c和該維持去色驅動訊號的電壓Vref-b,因該加速著色驅動訊號的電壓Vacc-c最大值為該維持著色驅動訊號的電
壓Vref-c最大值的1.1至3.5倍之間,因而得到該加速著色驅動訊號的電壓Vacc-c,且該加速去色驅動訊號的電壓-Vacc-b的絕對值之最大值為該維持去色驅動訊號的電壓Vref-b的絕對值之最大值的1至2倍之間,因而得到該加速去色驅動訊號的電壓-Vacc-b。則該加速著色驅動訊號,及該加速去色驅動訊號可藉由提高振幅大小,配合減少其占空比,保護該電致變色元件在加速著色、去色時不致被燒毀。
再要補充說明的是,該加速著色驅動訊號、該
維持著色驅動訊號、該加速去色驅動訊號,及該維持去色驅動訊號為該脈波時,該脈波的波形除了如本例的方波型式外,還可擇自一三角波(圖8)、一鋸齒波(圖9)、一梯形波(圖10)、一階梯形波(圖11)等型式,並無限定。
在本例中,如何界定從步驟A跳到步驟B、從
步驟C跳到步驟D、從步驟D跳到步驟E,使用者可事先做實驗,以得知本案的該電致變色元件1在步驟A、步驟C、步驟D分別需消耗多少時間,再根據內部預先設定的時間設定該處理器3,在執行步驟A多少時間後就自動跳到步驟B、在執行步驟C多少時間後就自動跳到步驟D、在執行步驟D多少時間後就自動跳到步驟E。
參閱圖12,本發明電致變色元件控制裝置的一
第二實施例使用該控制方法與該第一較佳實施例類似,不同處在於該電致變色元件控制裝置還包含一電連接該處理器3的感測器5,該感測器5感測該電致變色元件1的一穿
透率且產生對應之一穿透訊號,並將該穿透訊號傳給該處理器3,該處理器3內部儲存一組標準值,當該感測器5感測到該電致變色元件1的該穿透訊號達到該處理器3對應的該標準值,就從步驟A跳到步驟B。同樣的,當該感測器5感測到該電致變色元件1的該穿透訊號達到該處理器3對應的該標準值,就從步驟C跳到步驟D,當該感測器5感測到該電致變色元件1的該穿透訊號達到該處理器3對應的該標準值,就從步驟D跳到步驟E。
綜上所述,利用該電致變色元件控制裝置控制
大面積的該電致變色元件1,該電致變色元件控制裝置在該著色模式時:該電致變色元件控制裝置輸出該加速著色驅動訊號,使該電致變色元件1加快著色效率且不致燒毀,該電致變色元件控制裝置輸出該維持著色驅動訊號,使該電致變色元件1維持著色狀態並兼顧節能的效果;該電致變色元件控制裝置在該去色模式時,輸出該放電訊號,使該電致變色元件1同時達成加速去色與避免因接收的壓差過大造成燒毀的安全措施,該電致變色元件控制裝置輸出該加速去色驅動訊號,使該電致變色元件1加快去色效率且不致燒毀,該電致變色元件控制裝置輸出該維持去色驅動訊號,使該電致變色元件1維持去色狀態並兼顧節能的效果,故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之實施例而已,當
不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,
皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧電致變色元件
2‧‧‧訊號產生模組
3‧‧‧處理器
4‧‧‧輸入模組
Claims (10)
- 一種電致變色元件控制裝置,適用於控制一電致變色元件,包含:一訊號產生模組,接收一著色通知訊號,並根據該著色通知訊號依序產生一加速著色驅動訊號及一維持著色驅動訊號給該電致變色元件,當該訊號產生模組產生該加速著色驅動訊號,則使該電致變色元件進行加速著色,當該訊號產生模組產生該維持著色驅動訊號,則使該電致變色元件維持著色狀態,該加速著色驅動訊號的電壓最大值為該維持著色驅動訊號的電壓最大值的1.1至3.5倍之間;及一處理器,接收一指示著色的控制訊號,且切換於一著色模式,電連接該訊號產生模組,並輸出指示加速著色的該著色通知訊號給該訊號產生模組,且根據內部預先設定的時間後再輸出指示維持著色的該著色通知訊號。
- 如請求項1所述的電致變色元件控制裝置,其中,該加速著色驅動訊號為一脈波,該維持著色驅動訊號為一脈波,及一穩態直流電壓之其中一者,且該脈波的波形擇自一方波、一三角波、一鋸齒波、一梯形波、一階梯形波等型式。
- 如請求項1所述的電致變色元件控制裝置,其中,當該處理器接收到指示去色的該控制訊號,則切換成一去色模式,且輸出一指示放電的放電通知訊號,則該訊號產 生模組根據該放電通知訊號產生一放電訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件釋放內部部分殘餘電壓,其中,該放電訊號的電壓值為0伏特,當該電致變色元件完成部分放電時,該處理器輸出一指示加速去色的去色通知訊號,則該訊號產生模組根據該去色通知訊號產生一加速去色驅動訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件進行加速去色,當該電致變色元件去色完成時,該處理器輸出指示維持去色的該去色通知訊號,則該訊號產生模組根據該去色通知訊號產生一維持去色驅動訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件維持去色狀態。
- 如請求項3所述的電致變色元件控制裝置,其中,該加速去色驅動訊號為一脈波,該維持去色驅動訊號為一脈波,及一穩態直流電壓之其中一者,且該脈波的波形擇自一方波、一三角波、一鋸齒波、一梯形波、一階梯形波等型式,且當該維持去色驅動訊號的電壓的絕對值之最大值不為0伏特時,該加速去色驅動訊號的電壓的絕對值之最大值為該維持去色驅動訊號的電壓的絕對值之最大值的1至2倍之間。
- 一種控制方法,適用於一電致變色元件控制裝置控制一電致變色元件,且包含:(A)當該電致變色元件控制裝置切換於一著色模式,利用該電致變色元件控制裝置輸出一加速著色驅動訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件進行加速著色 ,該加速著色驅動訊號的電壓最大值為該維持著色驅動訊號的電壓最大值的1.1至3.5倍之間;及(B)當該電致變色元件著色完成時,利用該電致變色元件控制裝置輸出一維持著色驅動訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件維持著色狀態。
- 如請求項5所述的控制方法,其中,該加速著色驅動訊號為一脈波,該維持著色驅動訊號為一脈波,及一穩態直流電壓之其中一者,且該脈波的波形擇自一方波、一三角波、一鋸齒波、一梯形波、一階梯形波等型式。
- 如請求項5所述的控制方法,還包含:(C)當該電致變色元件控制裝置切換於一去色模式,利用該電致變色元件控制裝置輸出一放電訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件釋放內部部分殘餘電壓,其中,該放電訊號的電壓值為0伏特;(D)當該電致變色元件完成部分放電時,利用該電致變色元件控制裝置輸出一加速去色驅動訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件進行加速去色;及(E)當該電致變色元件去色完成時,利用該電致變色元件控制裝置輸出一維持去色驅動訊號給該電致變色元件,使該電致變色元件維持去色狀態。
- 如請求項7所述的控制方法,其中,該加速去色驅動訊號為一脈波,該維持去色驅動訊號為一脈波,及一穩態直流電壓之其中一者,且該脈波的波形擇自一方波、一三角波、一鋸齒波、一梯形波、一階梯形波等型式。
- 如請求項7所述的控制方法,其中,當該維持去色驅動訊號的電壓的絕對值之最大值不為0伏特時,該加速去色驅動訊號的電壓的絕對值之最大值為該維持去色驅動訊號的電壓的絕對值之最大值的1至2倍之間。
- 一種電致變色元件控制裝置,適用於控制一電致變色元件,包含:一訊號產生模組,接收一著色通知訊號,並根據該著色通知訊號依序產生一加速著色驅動訊號及一維持著色驅動訊號給該電致變色元件,當該訊號產生模組產生該加速著色驅動訊號,則使該電致變色元件進行加速著色,當該訊號產生模組產生該維持著色驅動訊號,則使該電致變色元件維持著色狀態,該加速著色驅動訊號的電壓最大值為該維持著色驅動訊號的電壓最大值的1.1至3.5倍之間;一感測器,感測該電致變色元件的一穿透率產生對應之一穿透訊號;及一處理器,內部儲存一組標準值且接收一指示著色的控制訊號,並切換於一著色模式,電連接該訊號產生模組及該感測器,並輸出指示加速著色的該著色通知訊號給該訊號產生模組,且接收該穿透訊號並根據該穿透訊號達到對應的該標準值後再輸出指示維持著色的該著色通知訊號。
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