TWI810311B - 用於選擇性地阻止來自人造源之光之傳播的光學可切換窗及與其相關之建築物及系統 - Google Patents

用於選擇性地阻止來自人造源之光之傳播的光學可切換窗及與其相關之建築物及系統 Download PDF

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Abstract

本發明描述一種具有一可著色塗層,例如一電致變色裝置塗層之可著色窗,所述可著色塗層係用於調節或阻斷透射通過所述窗的光。在一些實施例中,所述窗可接收、傳輸及/或調節使用電磁波作為一通信媒體的無線通信。在一些狀況下,一窗可接收或傳輸紅外、可見或紫外無線光保真(LiFi)信號。一窗可經組態,在一些狀況下選擇性地經組態用於阻斷藉由LiFi、射頻(RF)、雷射或其他裝置產生之輻射及/或信號而不讓其通過所述窗。經組態用於阻斷信號之窗可經組態為一內部環境與一外部環境之間的一通信防火牆,反之亦然。可著色窗之網路可經由LiFi通信,且提供一通信網路,諸如個人計算裝置之其他裝置可經由所述通信網路連接至網際網路或一遠端網路。

Description

用於選擇性地阻止來自人造源之光之傳播的光學可切換窗及 與其相關之建築物及系統
本文中所揭示之實施例大體上係關於控制建築物內或建築物之間的無線通信,所述建築物包含光學可切換窗,且更具體而言係關於使用光學可切換窗,所述窗經組態以選擇性地阻止來自人造源之光或其他電磁能的傳播。
電致變色為材料在置於不同電子狀態時通常藉由經受電壓改變而展現光學性質之可逆電化學介導改變的現象。光學性質通常為色彩、透射率、吸收率及反射率中之一或多者。
電致變色材料可被併入至例如住宅、商業及其他用途之窗中作為窗玻璃上之薄膜塗層。此類窗之色彩、透射率、吸收率及/或反射率可藉由誘發電致變色材料之改變而改變,例如,電致變色窗為可以電子方式變暗或變亮之窗。施加至窗之電致變色裝置的小電壓將使其變暗;反轉電壓極性使所述窗變亮。此能力允許控制通過窗之光量,且為電致變色窗呈現被用作節能裝置的機會。
有時被稱作「智慧型窗」(無論係電致變色窗抑或其他窗)之光學可切換窗已用於建築物中以控制太陽能之傳輸。可切換窗可藉由加熱、空氣調節及/或照明系統手動地或自動地著色及脫色以減小能量消耗,同時維持居住 者的舒適性。
本發明之一個態樣係關於一種可著色窗,所述可著色窗具有:(i)至少一個窗片,所述窗片具有面向一第一環境之一第一表面及面向一第二環境的一第二表面;(ii)一電致變色裝置塗層,其安置在所述至少一個窗片之所述第一表面或所述第二表面上;(iii)一或多個控制器,其具有用於(a)控制所述電致變色裝置塗層之一色調狀態,及(b)處理在所述可著色窗處接收到之光保真(LiFi)信號的邏輯;及(iv)一接收器,其經組態以接收無線資料且提供所述無線資料至所述控制器,其中所述無線資料經由紅外、可見及/或紫外LiFi信號予以傳輸。在一些實施例中,所述接收器進一步經組態以接收經由射頻(RF)信號傳輸之無線資料。
在一些實施例中,所述可著色窗具有一屏蔽層,其係於所述第一表面與所述第二表面之間在所述至少一個窗片上,其中所述屏蔽層經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。在一些狀況下,所述屏蔽層可在如下兩種狀態之間調整:一第一狀態,其經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸;及一第二狀態,其允許RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。在一些實施例中,所述控制器具有防火牆邏輯,其經組態以對接收到之無線資料進行濾波且基於所述經濾波之無線資料判定所述屏蔽層應調整至所述第一狀態還是所述第二狀態。
在一些實施例中,所述可著色窗具有一傳輸器(藉由所述控制器控制),其經組態以經由紅外、可見或紫外LiFi信號傳輸無線資料。所述傳輸 器亦可經組態以經由射頻(RF)信號傳輸無線資料。所述可著色窗可具有一屏蔽層,其係於所述第一表面與所述第二表面之間在所述至少一個窗片上,其中所述屏蔽層經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。在一些狀況下,所述屏蔽層可在如下兩種狀態之間調整:一第一狀態,其經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸;及一第二狀態,其允許RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。在一些實施例中,所述控制器具有防火牆邏輯,其經組態以對所述接收到之無線資料進行濾波且基於所述經濾波之無線資料判定所述屏蔽層應調整{2至所述第一狀態還是所述第二狀態。在一些實施例中,所述控制器經組態以經由所述傳輸器傳輸無線資料,其中所述經傳輸資料包含藉由所述接收器接收到的無線資料。在一些實施例中,所述接收器經組態以自所述第一環境接收無線資料,且所述傳輸器經組態以將無線資料傳輸至所述第一環境。在一些實施例中,所述接收器經組態以自所述第一環境接收無線資料,且所述傳輸器經組態以將無線資料傳輸至所述第二環境。
在一些實施例中,所述控制器經組態以至少部分地基於接收到之無線資料來調整所述電致變色裝置塗層的所述色調狀態。在一些實施例中,所述傳輸器包含所述至少一個窗片上之一透明顯示器。在一些實施例中,所述透明顯示器為一有機發光二極體顯示器。
本發明之另一態樣係關於一種可著色窗,所述可著色窗具有:(i)至少一個窗片,所述至少一個窗片具有面向一第一環境之一第一表面及面向一第二環境的一第二表面;(ii)一電致變色裝置塗層,其安置在所述至少一個窗片之所述第一表面或所述第二表面上;(iii)一傳輸器,其經組態以經由紅外、可見或紫外光保真LiFi信號傳輸無線資料;及(iv)一或多個控制器,其具有用於(a)控制所述電致變色裝置塗層之一色調狀態,及(b)控制藉由所述傳 輸器傳輸之所述無線資料的邏輯。
本發明之另一態樣係關於一種可著色窗,所述可著色窗具有:(i)至少一個窗片,所述至少一個窗片具有面向一第一環境之一第一表面及面向一第二環境的一第二表面;(ii)一電致變色裝置塗層,其安置在所述至少一個窗片之所述第一表面或所述第二表面上;(iii)一或多個控制器,其具有用於控制所述電致變色裝置塗層之一色調狀態的邏輯;及(iv)一屏蔽層,其係於所述第一表面與所述第二表面之間在所述至少一個窗片上,其中所述屏蔽層經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。
本發明之另一態樣係關於一種建築物,所述建築物具有:(i)多個可著色窗,其中每一窗具有一電致變色裝置塗層;(ii)多個控制器,其經組態以控制所述多個可著色窗上之所述電致變色裝置塗層;及(iii)連接多個控制器之一網路。所述網路包含:多個接收器,其經組態以接收經由紅外、可見或紫外光保真(LiFi)信號傳輸之無線資料;及多個傳輸器,其經組態以經由紅外、可見或紫外LiFi信號傳輸無線資料。
在一些實施例中,連接所述控制器之所述網路為一網狀網路。在一些實施例中,所述控制器經組態以經由LiFi信號接收指令從而控制所述可著色窗,所述LiFi信號經由所述網路提供。在一些實施例中,連接所述多個控制器之所述網路包含用於接收射頻(RF)信號之接收器及/或2]用於傳輸射頻(RF)信號之傳輸器。
在一些實施例中,所述網路經組態以經由所述接收器及傳輸器向一建築物內或附近之行動裝置發送資料及/或自所述行動裝置接收資料。所述網路可連接至網際網路。
在一些實施例中,所述網路經組態以經由面向一第二建築物之一或多個LiFi傳輸器及面向所述第二建築物之一或多個LiFi接收器通信至位於所 述第二建築物中的一第二網狀網路。
所述網路可包含經組態以調節經由LiFi信號傳輸之資料的防火牆邏輯。在一些實施例中,所述可著色窗中之至少一者具有一屏蔽層,所述屏蔽層經組態以阻斷或衰減射頻(RF)及/或LiFi信號而不讓其通過所述至少一個可著色窗。在一些實施例中,所述至少一個可著色窗上之所述屏蔽層可在如下兩種狀態之間調整:阻斷或衰減RF及/或LiFi信號之一狀態,及准許RF及/或LiFi信號通過所述至少一個可著色窗的一狀態。屏蔽層可經組態以防止RF及/或LiFi信號離開及/或進入建築物。
本發明之另一態樣係關於一種用於控制一建築物之一內部與一外部之間的電致變色窗之控制器。所述控制器經組態以:(i)接收紅外、可見或紫外無線光保真信號,所述信號具有用於控制至少一個電致變色窗之一光學狀態的指令;及(ii)基於所述接收到之紅外、可見或紫外無線光保真信號中之所述指令而控制一或多個電致變色窗的所述光學狀態。
在一些實施例中,所述控制器進一步經組態以傳輸紅外、可見或紫外無線光保真信號。所述控制器可經組態以傳輸紅外、可見或紫外無線光保真信號與所述至少一個電致變色窗的狀態資訊。所述狀態資訊可包含所述至少一個電致變色窗之效率資料或循環資料。
在一些實施例中,所述控制器經組態以傳輸紅外、可見或紫外無線光保真信號至一窗控制器及/或一建築物管理系統(BMS)。所述控制器可包含經組態以傳輸所述紅外、可見或紫外無線光保真信號的一二極體雷射。
在一些狀況下,所述控制器經組態以經由一光纖纜線接收紅外、可見或紫外無線光保真信號。在一些狀況下,所述控制器經組態以接收經由自由空間傳輸之紅外、可見或紫外無線光保真信號。
在一些狀況下,所述控制器為具有一微控制器之一窗控制器,所 述微控制器經組態以藉由光保真信號發送資訊。
本發明之另一態樣係關於一種用於在一網路上控制光學可切換窗的系統,其中所述光學可切換窗中之每一者係在一建築物之一內部與一外部之間。所述系統具有:一第一控制器,其經組態以傳輸光保真信號,所述信號具有用於控制至少一個光學可切換窗之光學狀態的指令;及一第二控制器,其經組態以接收所述經傳輸光保真信號且基於所述經傳輸之指令控制所述至少一個光學可切換窗的所述光學狀態。
在一些狀況下,所述光保真信號包含可見光、紅外光及/或近紫外光。在一些實施例中,所述第一控制器包含用於傳輸所述光保真信號之一發光二極體(LED)。所述LED可藉由一使用者控制以在所述建築物中提供可見照明。在一些實施例中,所述LED包含一鈣鈦礦材料(例如,銫鉛溴化物)。
在一些狀況下,所述第二控制器可具有一光偵測器,所述光偵測器經組態以接收所述經傳輸之光保真信號。在一些狀況下,所述第二控制器經組態以傳輸額外光保真信號,所述信號具有用於所述至少一個電致變色窗之狀態資訊,且所述第一控制器經組態以接收藉由所述第二控制器傳輸之所述額外光保真信號。在一些實施例中,所述狀態資訊包含所述至少一個光學可切換窗之效率資料或循環資料。在一些實施例中,所述第二控制器經組態以傳輸所述額外光保真信號至一建築物管理系統(BMS)。
在一個實施例中,本發明包括一種界定一內部及一外部之系統,所述系統包括:安置於所述內部與所述外部之間的多個可著色窗,其中每一窗包括一面向內部窗格以及至少一個面向外部窗格,且其中所述窗格中的至少一者具有安置於其上的一電致變色裝置塗層;及至少一個控制器,其經組態以控制所述多個可著色窗中之至少一個上之所述電致變色裝置塗層的一色調,以便選擇性地形成一屏蔽層,所述屏蔽層經組態以衰減或阻斷來自人造或人工製造 源(「人造光」)之紅外或可見光的傳輸而不讓其通過所述多個可著色窗中之所述至少一個的所述窗格中的至少一者。在一個實施例中,所述塗層安置於所述窗之所述至少一個面向外部窗格上。在一個實施例中,所述塗層安置於所述至少一個面向外部窗格之一面向內側上。在一個實施例中,所述人造光藉由一LiFi裝置產生。在一個實施例中,所述人造光藉由一雷射產生。在一個實施例中,所述系統進一步包括功能上耦接至所述至少一個控制器之至少一個偵測器。所述控制器經組態以回應於藉由所述至少一個偵測器偵測到人造光而控制所述多個可著色窗中至少一個的所述色調。
在一個實施例中,本發明包括:一種運用如下步驟控制人造光通過一可著色窗的方法,所述步驟包括:用一控制器控制所述可著色窗之一色調以阻斷可見或紅外光傳輸而不讓其通過所述可著色窗之窗格中的至少一者,其中所述紅外或可見光係來自一人造源。在一個實施例中,所述窗包括安置於所述窗之至少一個窗格上的一電致變色塗層。在一個實施例中,所述窗係一建築物之部分,且其中所述塗層安置於所述窗之一面向外部窗格上。在一個實施例中,所述塗層安置於所述面向外部窗格之一面向內側上。在一個實施例中,所述人造光藉由一LiFi裝置產生。在一個實施例中,所述人造光藉由一雷射產生。在一個實施例中,所述方法進一步包括運用一偵測器偵測所述人造光之所述存在且回應於藉由所述偵測器偵測到所述人造光而用所述控制器控制所述窗之所述色調的一步驟。
將在下文更詳細地描述本發明之此等及其他態樣。
100:電致變色裝置
102:基板
104:透明導電層(TCL)/元件
106:電致變色層(EC)/元件
108:離子導電層或區(IC)/元件
110:相對電極層(CE)/元件
114:第二透明導電層(TCL)
116:電壓源
120:電致變色堆疊
200:隔熱玻璃單元(IGU)
204:第一窗格/窗片/基板
206:第二窗格/窗片/基板
208:內部容積
210:電致變色裝置(ECD)
212:層
214:層
216:層
218:間隔件
220:密封劑/第一初級密封件
222:密封劑/第二初級密封件
224:次要密封件
226:匯流條
228:匯流條
300:窗控制系統
301:控制網路
302:主網路控制器/主控制器
304:網路控制器
306:窗控制器
308:光學可切換窗
309:面向外網路
402:電致變色(EC)裝置塗層
404:射頻(RF)屏蔽件
406:層
501:防反射層/導電層
502:跨界層/導電層
503:夾層區
510:區段
511:區段/屏蔽堆疊
612:屏蔽堆疊
613:屏蔽堆疊
700:屏蔽膜
701:第一薄膜層/約束外層
702:屏蔽堆疊
703:層壓黏附層
704:第二薄膜層
705:安裝黏附層
710:表面
711:表面
800:房間
801:可著色窗
802:可著色窗
803:可著色窗
804:可著色窗
811:窗控制器
811:窗控制器
813:窗控制器
820:光保真(LiFi)接收器
900:建築物
901:窗
902:窗
903:光保真(LiFi)傳輸器
905:裝置
910:光保真(LiFi)信號
911:窗
912:光保真(LiFi)信號
1000:可著色窗
1002:電磁屏蔽層
1004:窗片/基板
1006:窗片
1008:側/可選層
1010:側/可選層
1012:EC裝置塗層
1014:光保真(LiFi)接收器
1015:光保真(LiFi)接收器
1016:光保真(LiFi)傳輸器
1017:光保真(LiFi)傳輸器
1020:窗控制器
1022:窗控制系統
1024:外部網路
1026:光保真(LiFi)傳輸器
1028:光保真(LiFi)接收器
1030:光保真(LiFi)邏輯
1100:可著色窗
1102:內部環境
1104:內部環境
1106:外部環境
1108:外部環境
1110:射頻(RF)信號
1112:射頻(RF)信號
1114:射頻(RF)信號
1116:射頻(RF)信號
1118:信號
1119:信號
1120:窗控制器
1201至1209:可著色窗
1220:行動裝置
1221:裝置
1222:電腦
1224:建築物
1230:無線裝置
1231:無線通信
1232:有線通信
1234:外部網路
1244:光保真(LiFi)通信路徑
1300:市區
1301:建築物
1302:建築物
1303:建築物
1310:裝置
C:高度/間隔
D:寬度
E:距離
S1:第一表面
S2:第二表面
S3:第一表面
S4:第二表面
T:厚度
W:寬度
圖1展示可用於可著色窗中之電致變色裝置的橫截面圖。
圖2展示作為隔熱玻璃單元(「insulated glass unit;IGU」)構建之可著色窗的橫截面側視圖。
圖3描繪由具有一或多個可著色窗之窗控制系統提供的窗控制網路。
圖4a至圖4c提供針對IGU內之電致變色裝置塗層及電磁屏蔽層的若干配置。
圖5描繪可用於可著色窗中以提供電磁屏蔽的兩個屏蔽堆疊。
圖6描繪分別具有兩個導電層及具有三個導電層的屏蔽堆疊。
圖7描繪可安裝在窗片表面上以提供電磁屏蔽的屏蔽薄膜。
圖8描繪組態有LiFi傳輸器及/或接收器的可著色窗。
圖9a至圖9c描繪建築物中LiFi資料遞送的若干實例。
圖10描繪經組態用於無線通信之可著色窗。
圖11描繪經組態用於無線通信之可著色窗。
圖12提供建築物之平面圖,在所述建築物處,窗控制系統提供可在建築物內部或附近存取的通信網路。
圖13a及圖13b說明針對LiFi裝備之建築物可如何在城區內提供通信網路的方式。
引言
出於描述所揭示態樣之目的,以下實施方式係針對某些實施例或實施方案。然而,可以眾多不同方式來應用並實施本文中之教示。在以下詳細 描述中,對隨附圖式進行參考。儘管足夠詳細地描述所揭示之實施方案以使熟習此項技術者能夠實踐實施方案,但應理解,此等實例並非限制性的;可使用其他實施方案且可對所揭示之實施方案進行改變而不脫離其精神及範疇。此外,雖然所揭示之實施例聚焦於電致變色窗(亦被稱作光學可切換窗、可著色及智慧型窗),但本文中所揭示之概念可應用於其他類型之可切換光學裝置,包含例如液晶裝置及懸浮粒子裝置連同其他者。舉例而言,液晶裝置或懸浮粒子裝置而非電致變色裝置可併入至所揭示實施方案中之一些或全部中。另外,除非以其他方式指示,否則在適當時,本文中意欲以包含性意義理解連接詞「或」;例如,片語「A、B或C」意欲包含「A」、「B」、「C」、「A及B」、「B及C」、「A及C」以及「A、B及C」的可能性。
LiFi-光保真(「Light fidelity;LiFi」)為使用光來傳輸資料的裝置之間的無線通信之方法。類似於WiFi,LiFi經由電磁頻譜而非利用無線電波傳輸資料,Li-Fi使用可見、紫外線及/或紅外光。LiFi優於射頻(「radio frequency;RF」)通信的一個顯著優點是可用於傳輸光通信的廣泛頻譜。可見光光譜相較於整個300GHz之無線電、微波及毫米波無線電頻譜單獨地大出約1000倍。此增大之頻寬具有解決與WiFi波段在許多設定中變得飽和之無線通信相關聯的許多擁塞問題之潛能。LiFi之另一個優勢為,其可被容易地含有,此係由於LiFi信號不能通過諸如大部分牆及天花板之不透明表面,因此降低無線通信出於偏差目的可能被監視的風險。藉由經由LiFi傳輸器調變光之強度,資料可被耦接至光傳輸。所發射光在LiFi接收器處接收到,其中光發射被解調變成電子形式。在LiFi利用具有介於約780nm與約375nm之間的波長之光的狀況下,通信亦被稱作可見光通信(visible light communication;VLC)。當使用VLC時,光可以一方式(例如,藉由以足夠頻率快速地脈衝化)調變,使得調變對於人眼為不可感知的。最近已經證明,當使用紅外波長時,LiFi能夠以40gbp之速度支 援通信。如本文中將更詳細地描述,窗網路上之一或多個控制器可經組態以發送及/或接收LiFi信號。
以下描述係關於一種經裝備用於LiFi通信傳輸及/或屏蔽的窗控制系統。在窗控制系統中,窗(通常具有整合式玻璃單元或「integrated glass unit;IGU」結構)經組態為通信節點,且可裝備有LiFi接收器、LiFi傳輸器及LiFi屏蔽層中的一或多者。LiFi傳輸器使用發光二極體(「light emitting diodes;LED」)或其他光源來產生LiFi通信信號。LiFi接收器通常使用光偵測器,且經組態以接收LiFi通信信號。具有LiFi屏蔽件之窗經組態,使得一些或全部LiFi通信且在一些狀況下WiFi通信大體上被衰減或有效地被阻斷而不通過窗。除非以其他方式陳述,否則「阻斷」及「衰減」在本文中可互換地使用。舉例而言,當窗描述為「阻斷」LiFi信號時,LiFi信號可經簡單地衰減,使得接收裝置不能至少可靠地接收LiFi信號。因此,儘管信號可經僅衰減,但經由LiFi之通信可經阻斷。LiFi屏蔽層可為被動層,或其可經選擇性地控制以在准許LiFi通信之模式與阻斷(或衰減)LiFi通信之模式之間切換。在一些實施例中,EC裝置塗層可著色,從而致使某些波長的光被衰減或阻斷。在各種實施例中,屏蔽層與EC層分離。在一些此類實施例中,屏蔽層可以阻斷或簡單地衰減LiFi信號的全部或一部分,如下文更詳細描述。
在一些狀況下,窗網路可經組態為LiFi中繼器。舉例而言,藉由窗之一側上之光偵測器接收到的LiFi信號可藉由與彼窗相關聯之傳輸器經重播。在一些狀況下,接收到之通信可經由有線或光纖網路傳輸,且接著經由在建築物中之不同LiFi傳輸器重播。重播LiFi信號可增大可能受視距通信限制之LiFi通信網路的範圍。當組態有LiFi屏蔽時,本文所述之窗可被用作可控制哪些通信信號可在內部空間與外部空間之間通信的防火牆。在一些狀況下,如本文描述之窗控制系統可用作LiFi網路之一部分,所述LiFi網路可由諸如電話、 膝上型電腦及電腦之個人計算裝置及/或其他建築系統存取。藉由窗控制系統提供之LiFi網路可用以替換習知WiFi網路或可結合習知WiFi網路使用。基於窗之LiFi網路本文中例如參見圖10至圖12及其關聯描述內容予以描述。
可著色窗-可著色窗(有時被稱作光學可切換窗)為在施加例如所施加電壓之激勵時展現光學性質之可控制且可逆之改變的窗。可著色窗可用以藉由調節太陽能之傳輸且因此調節強加於建築物內部之熱負荷來控制建築物內之照明條件及溫度。控制可為手動或自動的,且可用於維持居住者舒適性,同時減少加熱、空氣調節及/或照明系統之能量消耗。在一些狀況下,可著色窗可係回應於環境感測器及使用者控制。在本發明中,參考位於建築物或結構之內部與外部之間的電致變色窗來最常見地描述可著色窗。然而,無需為此狀況。在一些狀況下,可著色窗可位於建築物之內部,例如位於會議室與走廊之間。在一些狀況下,可著色窗可用於汽車、火車、飛機及其他載具中。可著色窗可使用液晶裝置、懸浮顆粒裝置或現在已知的任何技術或以後開發的技術來操作,所述技術經組態以經由窗來控制光透射。
電致變色(EC)裝置塗層-EC裝置塗層(有時稱為EC裝置(ECD))為包括至少一層電致變色材料的塗層,當跨越EC裝置施加電位時,所述電致變色材料層展現自一個光學狀態至另一種光學狀態的改變。電致變色層自一個光學狀態至另一光學狀態之轉變可由至電致變色材料中之可逆離子插入(例如,藉助於嵌入)及電荷平衡電子之對應注入引起。在一些情況下,負責光學轉變的某一分率之離子不可逆地束縛於電致變色材料中。在許多EC裝置中,不可逆束縛離子中之一些或全部可用以補償材料中之「盲電荷」。在一些實施方案中,合適的離子包括鋰離子(Li+)及氫離子(H+)(亦即,質子)。在一些其他實施方案中,其他離子可為合適的。鋰離子例如至氧化鎢(WO3-y(0<y
Figure 108120142-A0305-02-0014-1
~0.3))中之嵌入使氧化鎢自透明狀態改變至藍色狀態。如本文中所描述之EC裝置塗層 位於可著色窗之可檢視部分內,使得EC裝置塗層之著色可用以控制可著色窗之光學狀態。
圖1中展示根據一些實施例之電致變色裝置100之示意性橫截面。EC裝置100包含基板102、透明導電層(transparent conductive layer;TCL)104、電致變色層(EC)106(有時亦被稱作陰極染色層或陰極著色層)、離子導電層或區(IC)108、相對電極層(counter electrode;CE)110(有時亦被稱作陽極染色層或陽極著色層),以及第二TCL 114。元件104、106、108、110以及114共同地構成電致變色堆疊120。可操作以越過電致變色堆疊120施加電位之電壓源116實現電致變色塗層自例如清透狀態至著色狀態之轉變。在其他實施例中,層之次序相對於基板反轉。即,層呈以下次序:基板、TCL、相對電極層、離子導電層、電致變色材料層、TCL。
在各種實施例中,離子導體區108可自EC層106之一部分及/或自CE層110之一部分形成。在此等實施例中,電致變色堆疊120可經沈積以包含與陽極染色相對電極材料(CE層)直接實體接觸之陰極染色電致變色材料(EC層)。離子導體區108(有時被稱作界面區或離子導電的實質上電子絕緣層或區)可接著例如經由加熱及/或其他處理步驟形成於EC層106與CE層110會合之處。在不沈積相異導體材料之情況下製造的電致變色裝置進一步論述於2012年5月2日申請且題為「電致變色裝置(ELECTROCHROMIC DEVICES)」之美國專利申請案第13/462,725號中,所述專利申請案以全文引用之方式併入本文中。在一些實施例中,EC裝置塗層亦可包含一或多個額外層,諸如一或多個被動層。舉例而言,被動層可用以改良某些光學性質以提供抗濕性或提供耐刮擦性。此等或其他被動層亦可提供服務以使EC堆疊120氣密密封。另外,可用防反射或保護性氧化物或氮化物層處置包含透明導電層(諸如,104及114)之各種層。
在某些實施例中,電致變色裝置在清透狀態與著色狀態之間可逆地循環。在清透狀態下,電位施加至電致變色堆疊120,使得堆疊中可使電致變色材料106呈著色狀態之可用離子主要駐留於相對電極110中。當施加至電致變色堆疊之電位經反轉時,離子跨越離子導電層108被輸送至電致變色材料106且使材料進入著色狀態。
應理解,對清透狀態與著色狀態之間的轉變之參考係非限制性的且建議可實施之電致變色轉變的許多實例當中之僅一個實例。除非本文中另外指定,否則只要對清透狀態與著色狀態之間的轉變進行參考,對應裝置或程序涵蓋其他光學狀態轉變,諸如非反射至反射、透明至不透明等。另外,術語「清透」及「漂白」係指光學中性狀態,例如未著色、透明或半透明。再者,除非本文中另外指定,否則電致變色轉變之「色彩」或「色調」不限於任何特定波長或波長範圍。如由熟習此項技術者所理解,適當的電致變色及反電極材料之選擇控管相關光學轉變。
在某些實施例中,構成電致變色堆疊120之所有材料皆為無機、固體(亦即,呈固態),或無機及固體兩者。因為有機材料隨著時間推移而傾向於降解,特別是當著色建築物窗暴露在熱及UV時,無機材料給予可起作用歷時延長之時段的可靠之電致變色堆疊的優點。呈固態之材料亦給予不具有圍阻及洩漏問題之優點,此係因為呈液態之材料常常有圍阻及洩漏問題。應理解,堆疊中之層中之任何一或多者可含有某量之有機材料,但在許多實施方案中,層中之一或多者含有極少有機物或不含有機物。對於可以小量存在於一或多個層中之液體可據稱係相同情況。亦應理解,可藉由使用液體組份之製程(諸如,使用溶膠-凝膠之某些製程或化學氣相沈積)來沈積或以其他方式形成固態材料。
圖2展示根據一些實施方案之採用IGU 200之形式的實例可著色窗的橫截面視圖。一般而言,除非另外陳述,否則術語「IGU」、「可著色窗」 及「光學可切換窗」可互換地使用。舉例而言,通常使用此所描繪慣例,此係因為其為常見的且因為可能需要使IGU充當用於在提供電致變色窗格(亦被稱作「窗片」)以用於安設於建築物中時固持電致變色窗格的基本構造。IGU窗片或窗格可為單一基板或多基板構造,諸如兩個基板之層壓物。IGU,尤其具有雙窗格或三窗格組態之IGU可提供優於單窗格組態之數個優點;例如,在與單窗格組態比較時,多窗格組態可提供增強之熱絕緣、雜訊絕緣、環境保護及/或耐久性。舉例而言,多窗格組態亦可提供對ECD之增大之保護,此係因為電致變色薄膜以及相關聯之層及導電互連件可形成於多窗格IGU之內部表面上且受IGU之內部容積208中的惰性氣體填充物保護。惰性氣體填充物提供IGU之(熱)絕緣功能中之至少一些功能。電致變色IGU已藉助於吸收(或反射)熱及光之可著色塗層而添加有熱阻隔能力。
圖2更明確而言展示IGU 200之實例實施方案,所述IGU包含具有第一表面S1及第二表面S2的第一窗格204。在一些實施方案中,第一窗格204之第一表面S1面向外部環境,諸如戶外或外部環境。IGU 200亦包含具有第一表面S3及第二表面S4之第二窗格206。在一些實施方案中,第二窗格206之第二表面S4面向內部環境,諸如住宅、建築物或載具之內部環境或者住宅、建築物或載具內之房間或隔室。
在一些實施方案中,第一窗格204及第二窗格206中之每一者為透明的,或至少對於可見光光譜中之光為半透明的。舉例而言,窗格204及206中之每一者可由玻璃材料形成,且尤其而言由建築用玻璃或諸如氧化矽(SOx)類玻璃材料的其他抗碎裂玻璃材料形成。作為更特定實例,第一窗格204及第二窗格206中之每一者可為鈉鈣玻璃基板或浮法玻璃基板。此類玻璃基板可由例如大約75%之二氧化矽(SiO2)以及Na2O、CaO及若干微量添加劑構成。然而,第一窗格204及第二窗格206中之每一者可由具有合適光學、電、熱及機械 性質之任何材料形成。舉例而言,可用作第一窗格204及第二窗格206中之一或兩個的其他合適基板可包含其他玻璃材料以及塑膠、半塑膠及熱塑性材料(例如,聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯,聚碳酸酯,烯丙基二甘醇碳酸酯、苯乙烯丙烯腈共聚物(styrene acrylonitrile copolymer;SAN);聚(4-甲基-1-戊烯)、聚酯、聚醯胺)或鏡面材料。在一些實施方案中,第一窗格204及第二窗格206中之每一者可例如藉由回火、加熱或化學強化來強化。
頻繁地,第一窗格204及第二窗格206中之每一者以及IGU 200整體上為矩形固體。然而,在一些實施方案中,其他形狀為可能的,且可被需要(例如,圓形、橢圓形、三角形、曲線形、凸面或凹面形狀)。在一些特定實施方案中,第一窗格204及第二窗格206中之每一者的長度「L」可在大約20吋(inch、in.)至大約10呎(foot、ft.)之範圍內,第一窗格204及第二窗格206中之每一者的寬度「W」可在大約20吋至大約10呎之範圍內,且第一窗格204及第二窗格206中之每一者的厚度「T」可在大約0.3毫米(mm)至大約10mm之範圍內(但其他長度、寬度或厚度(較小及較大兩者)係可能的且可基於特定使用者、管理者、管理員、建造者、建築師或所有者之需要而為合乎需要的)。在基板204之厚度T小於3mm的實例中,基板通常經層壓至較厚且因此保護薄基板204之額外基板。另外,雖然IGU 200包含兩個窗格(204及206),但在一些其他實施方案中,IGU可包含三個或多於三個窗格。此外,在一些實施方案中,窗格中之一或多者可自身為具有兩個、三個或多於三個層或子窗格之層壓結構。
在說明之實例中,第一窗格204及第二窗格206藉由間隔件218彼此間隔開以形成內部容積208,所述間隔件通常是框架結構。在一些實施方案中,內部容積填充有氬氣(Ar),但在一些其他實施方案中,內部容積208可填充有另一氣體,諸如另一惰性氣體(例如,氪氣(Kr)或氙氣(Xe))、另 一(非惰性)氣體或氣體混合物(例如,空氣)。用諸如Ar、Kr或Xe之氣體填充內部容積208可因為此等氣體之低的導熱率經由IGU 200減小熱傳遞,以及歸因於其原子量增加而改良隔音性。在一些其他實施方案中,內部容積208可被抽空空氣或其他氣體。間隔件218通常判定內部容積208之高度「C」;亦即,第一窗格204與第二窗格206之間的間隔。在圖2中,ECD、密封劑220/222及匯流條226/228之厚度未按比例;此等組件通常極薄,但此處僅為了易於說明而誇示。在一些實施方案中,第一窗格204與第二窗格206之間的間隔「C」介於大約6mm至大約30mm之範圍內。間隔件218之寬度「D」可介於大約5mm至大約25mm之範圍內(但其他寬度係可能的且可為合乎需要的)。
儘管在圖2之橫截面圖中未展示,但間隔件218通常為圍繞IGU 200之所有側(例如,IGU 200之頂部、底部、左側以及右側)而形成的框架結構。舉例而言,間隔件218可由發泡體或塑膠材料形成。然而,在一些其他實施方案中,間隔件218可由金屬或其他導電材料形成,例如,由具有至少3個側之金屬套管或通道結構形成,兩個側用於密封至基板中之每一者且一側用以支撐並分離窗片且作為塗覆密封劑224的表面。第一初級密封件220黏附且氣密密封間隔件218及第一窗格204之第二表面S2。第二初級密封件222黏附且氣密密封間隔件218及第二窗格206之第一表面S3。在一些實施方案中,初級密封件220及222中之每一者可由諸如聚異丁烯(PIB)之黏附密封劑形成。在一些實施方案中,IGU 200進一步包含氣密密封在間隔件218外部圍繞整個IGU 200之邊界的次要密封件224。為此目的,間隔件218可自第一窗格204及第二窗格206之邊緣插入距離「E」。距離「E」可介於大約4mm至大約8mm之範圍內(但其他距離係可能的且可為合乎需要的)。在一些實施方案中,次要密封件224可由以下各者形成:黏附密封劑,諸如防水且向總成添加結構支撐之聚合材料,諸如聚矽氧、聚胺基甲酸酯;以及形成水密密封之類似結構封閉劑。
在圖2中所展示之實施方案中,ECD 210形成於第一窗格204之第二表面S2上。在一些其他實施方案中,ECD 210可形成於另一合適表面上,例如第一窗格204之第一表面S1、第二窗格206之第一表面S3或第二窗格206之第二表面S4上。ECD 210包含電致變色(「EC」)堆疊,其自身可包含如參看圖1所描述之一或多個層。在所說明實例中,EC堆疊包含層212、214及216。
窗控制器-窗控制器與一或多個可著色窗相關聯,且經組態以藉由將激勵施加至窗,例如藉由將電壓或電流施加至EC裝置塗層來控制窗之光學狀態。如本文中所描述之窗控制器相對於其控制之光學可切換窗可具有許多大小、格式及部位。通常,控制器可附接至IGU或層壓物的窗片,但其亦可係在收容IGU或層壓物的框架中或甚至在分離位置中。如先前所提及,可著色窗可包含一個、兩個、三個或多於三個的個別電致變色窗格(透明基板上之電致變色裝置)。又,電致變色窗之個別窗格可具有電致變色塗層,所述電致變色塗層具有獨立可著色分區。如本文中所描述之控制器可控制與此類窗相關聯之所有電致變色塗層,無論電致變色塗層為單體抑或分區的。
若不直接附接至可著色窗、IGU或框架,則窗控制器通常位於可著色窗附近,或至少與窗相同之建築物中。舉例而言,窗控制器可鄰近於窗,在窗之窗片中之一者的表面上,在接近窗之牆壁內或在獨立窗總成之框架內。在一些實施例中,窗控制器為「現場」控制器;即,控制器為窗總成、IGU或層壓物之部分,且可不必與電致變色窗匹配並在現場安設,例如控制器與作為總成之部分的窗一起自工廠轉運。控制器可安設於窗總成之窗框架中,或為IGU或層壓物總成之部分,例如安裝於IGU之窗格或層壓物之窗格上或安裝於IGU之窗格或層壓物之窗格之間。在控制器位於IGU之可見部分上之狀況下,控制器之至少一部分可為基本上透明的。玻璃上控制器之其他實例提供於2015年11月14日申請且題為「獨立EC IGU(SELF CONTAINED EC IGU)」之美國專利 申請案第14/951,410號中,所述專利申請案以全文引用之方式併入本文中。在一些實施例中,可將局部控制器提供為一個以上部件,其中將至少一個部件(例如,包含儲存關於相關聯電致變色窗之資訊的記憶體組件)提供為窗總成之一部件,且至少一個其他部件為分離的且經組態以與至少一個部件配合,所述至少一個部件為窗總成、IGU或層壓物之部件。在某些實施例中,控制器可為並非在單一外殼中而是間隔開(例如,在IGU之次要密封件中)之互連部件的總成。在其他實施例中,控制器為緊湊單元,例如在單一外殼中或在組合例如對接及外殼總成之兩個或多於兩個組件中,所述緊湊單元接近玻璃,並非在可檢視區域中或安裝於可檢視區域中之玻璃上。
在一個實施例中,窗控制器在安設至可著色窗之前併入IGU及/或窗框架中或上。在一個實施例中,控制器在離開製造設施之前併入至IGU及/或窗框架中或上。在一個實施例中,控制器併入至IGU中,實質上在次要密封件內。在另一實施例中,控制器併入至IGU中或上,部分地、基本上或完全在由密封分隔物與基板之間的主要密封件界定的周邊內。
在控制器作為IGU及/或窗總成之部分的情況下,IGU可擁有例如與IGU或窗單元一起轉運之控制器的邏輯及特徵。舉例而言,當控制器為IGU總成之部分時,在電致變色裝置之特性隨時間改變(例如,經由降解)的情況下,可使用特性化功能例如以更新用以驅動色調狀態轉變之控制參數。在另一實例中,若已安設於電致變色窗單元中,則控制器之邏輯及特徵可用於校準控制參數以匹配所欲安設,且例如若已安設,則可重新校準控制參數以匹配電致變色窗格之效能特性。
在其他實施例中,控制器不與窗預先相關聯,而是例如具有對任何電致變色窗通用之部件的對接組件在工廠處與每一窗相關聯。在窗安設之後或在現場以其他方式,控制器之第二組件與對接組件組合以使電致變色窗控制 器總成完整。對接組件可包含晶片,其在工廠處藉由對接件附接至(例如,在安設之後將面向建築物之內部的表面上,有時被稱作表面4或「S4」)的特定窗之物理特性及參數來程式化。第二組件(有時被稱作「載體」、「殼體」、「外殼」或「控制器」)與對接件配合,且在供電時,第二組件可讀取晶片並根據儲存於晶片上之特定特性及參數而組態其自身以對窗供電。以此方式,經運送窗僅需要使其相關聯參數儲存在與窗成一體式之晶片上,而更複雜的電路系統及組件可稍後組合(例如,分開地運送且由窗製造商在玻璃工已安設窗之後安設,繼之以由窗製造商調測)。各種實施例將在下文更詳細地進行描述。在一些實施例中,晶片包含於附接至窗控制器之電線或電線連接器中。具有連接器之此類電線有時被稱作尾光纖。
如上文所指示,「IGU」包含兩個(或多於兩個)基本上透明的基板,例如兩個玻璃窗格,其中至少一個基板包含安置於其上之電致變色裝置,且窗格具有安置於其間的分隔物(間隔件)。IGU通常經氣密密封,從而具有與周圍環境隔離之內部區。「窗總成」可包含IGU或例如單獨的層壓物,且包含用於將IGU、層壓物及/或一或多個電致變色裝置連接至電壓源、開關及其類似者之電引線,且可包含支撐IGU或層壓物之框架。窗總成可包含如本文所描述之窗控制器,及/或窗控制器之組件(例如,對接件)。
如本文中所使用,術語外側意謂更靠近於外部環境,而術語內側意謂較靠近於建築物之內部。舉例而言,在具有兩個窗格之IGU的狀況下,較靠近於外部環境定位之窗格被稱作外側窗格或外窗格,而較靠近於建築物之內部定位的窗格被稱作內側窗格或內窗格。如圖2中所標記,IGU之不同表面可被稱作S1、S2、S3以及S4(假定雙窗格IGU)。S1係指外側窗片之面向外部表面(亦即,可由站立於外部之某人實體地觸摸的表面)。S2係指外側窗片之面向內部表面。S3係指內側窗片之面向外部表面。S4係指內側窗片之面向內部 的表面(亦即,可由站立於建築物內部之某人實體地觸摸的表面)。換言之,自IGU之最外表面開始且向內計數,表面被標記為S1至S4。在IGU包含三個窗格之狀況下,使用此相同慣例(其中S6係可由站立於建築物內部之某人實體地觸摸的表面)。在使用兩個窗格之某些實施例中,電致變色裝置(或其他光學可切換裝置)安置於S3上。
窗控制器及其特徵之其他實例呈現於以下各者中;2012年4月17日申請且題為「用於光學可切換窗之控制器(CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS)」的美國專利申請案第13/449,248號;2012年4月17日申請且題為「用於光學可切換窗之控制器(CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS)」的美國專利申請案第13/449,251號;2016年10月26日申請且題為「用於光學可切換裝置之控制器(CONTROLLERS FOR OPTICALLY-SWITCHABLE DEVICES)」的美國專利申請案第15/334,835號;以及2017年3月3日申請且題為「調測電致變色窗之方法(METHOD OF COMMISSIONING ELECTROCHROMIC WINDOWS)」的國際專利申請案第PCT/US17/20805號,所述申請案中之每一者以全文引用之方式併入本文中。
窗控制系統-當建築物配備可著色窗時,窗控制器可經由有時被稱作窗控制網路或窗網路之通信網路連接至彼此及/或其他實體。網路及經由網路(例如,有線或無線電力傳輸及/或通信)連接之各種裝置(例如,控制器及感測器)在本文中被稱作窗控制系統。窗控制網路可將色調指令提供至窗控制器,將窗資訊提供至主控制器或其他網路實體,及其類似者。窗資訊之實例包含當前色調狀態或由窗控制器收集之其他資訊。在一些狀況下,窗控制器具有經由網路提供所感測資訊之一或多個相關聯感測器,包含例如光感測器、溫度感測器、佔用率感測器及/或氣體感測器。在一些狀況下,經由窗通信網路傳輸之資訊不必影響窗控制。舉例而言,在經組態以接收WiFi或LiFi信號之第一窗處接 收到的資訊可經由通信網路傳輸至經組態以將資訊無線地廣播為例如WiFi或LiFi信號的第二窗。窗控制網路不必限於提供用於控制可著色窗之資訊,而是亦可能夠傳達用於與通信網路介接之其他裝置的通信資訊,其他裝置係諸如HVAC系統、光照系統、安全系統、個人計算裝置以及其類似者。
圖3提供窗控制系統300之控制網路301的實例。網路可分佈控制指令及回饋兩者,以及充當電力分配網路。主控制器302結合多個網路控制器304通信及起作用,網路控制器中之每一者能夠定址施加電壓或電流以控制一或多個光學可切換窗308之色調狀態的多個窗控制器306(在本文中有時被稱作葉控制器)。NC 304、WC 306及窗308之間的通信可經由有線(例如,乙太網路)或經由無線(例如,WiFi或LiFi)連接發生。在一些實施方案中,主網路控制器302將高階指令(諸如,電致變色窗之最終色調狀態)發佈至NC 304,且NC 304接著將指令傳達至對應WC 308。通常,主網路控制器302可經組態以與一或多個面向外網路309通信。窗控制網路301可包含具有各種能力或功能的任何合適數目個分散式控制器,且不需要以圖3中所描繪之階層式結構配置。如本文中在其他地方所論述,控制網路301亦可用作充當至其他裝置或系統(例如,309)之通信節點的分散式控制器(例如,302、304、306)之間的通信網路。
在一些實施例中,面向外網路309為建築物管理系統(building management system;BMS)之部分或連接至所述建築物管理系統(BMS)。BMS為可安設於建築物中以監視及控制建築物之機械及電設備的基於電腦之控制系統。BMS可經組態以控制HVAC系統、照明系統、電力系統、電梯、防火系統、安全系統以及其他安全系統之操作。BMS頻繁地用於大型建築物中,在所述大型建築物處,BMS起作用以控制建築物內之環境。舉例而言,BMS可監視及控制建築物內之照明、溫度、二氧化碳含量以及濕度。在此情況下,BMS可控制 鍋爐、空氣調節器、鼓風機、通風口、氣體管線、水管線以及其類似者之操作。為了控制建築物之環境,BMS可根據由例如建築物管理員建立之規則來接通及關斷此等各種裝置。BMS之一個功能係為建築物之居住者維持舒適的環境。在一些實施方案中,BMS可經組態以不僅監視及控制建築物條件,而且最佳化各種系統之間的協同作用,例如以節約能量且降低建築物運作成本。在一些實施方案中,BMS可經組態有災難回應。舉例而言,BMS可起始備用發電機之使用且斷開水管線及氣體管線。在一些狀況下,BMS具有更集中的應用──例如簡單地控制HVAC系統──而諸如照明系統、可著色窗及/或安全系統之並行系統係單獨的或與BMS互動。在其他狀況下,BMS整合單獨系統之功能性或整合於單獨系統之功能性內,例如,在一個實施例中,用於控制可著色窗之主控制器302可提供BMS的額外功能性。
在一些實施例中,窗控制網路301自身可向建築物提供通常由BMS提供之服務。在一些狀況下,窗控制器302、304及306可給予可用於其他建築物系統之計算資源。舉例而言,窗控制網路上之控制器可個別地或共同執行用於如先前所描述之一或多個BMS應用的軟體。在一些狀況下,窗控制網路301可提供至其他建築物系統之通信及/或將電力提供至其他建築物系統。窗控制網路可如何提供用於監視及/或控制建築物中之其他系統的實例進一步描述於2018年5月25日申請且題為「用於建築物服務之可著色窗系統(TINTABLE WINDOW SYSTEM FOR BUILDING SERVICES)」之國際專利申請案第PCT/US18/29460號中,所述國際專利申請案以全文引用之方式併入本文中。
在一些實施例中,網路309為遠端網路。舉例而言,網路309可在雲端或遠離具有光學可切換窗之建築物的裝置上操作。在一些實施例中,網路309為提供資訊或允許經由遠端無線裝置控制光學可切換窗之網路。在一些狀況下,網路309包含地震事件偵測邏輯。窗控制系統及其特徵之其他實例呈 現於2016年10月26日申請且題為「用於光學可切換裝置之控制器(CONTROLLERS FOR OPTICALLY-SWITCHABLE DEVICES)」之美國專利申請案第15/334,832號及2016年11月23日申請且題為「窗網路中之控制器的自動調測(AUTOMATED COMMISSIONING OF CONTROLLERS IN A WINDOW NETWORK)」之國際專利申請案第PCT/US17/62634號中,所述兩個專利申請案以全文引用之方式併入本文中。
影響LIFI之窗特徵
LiFi及RF屏蔽件
在一些實施例中,窗裝備為阻斷或基本上衰減LiFi信號而不讓其通過窗之LiFi屏蔽件。在一些實施例中,LiFi屏蔽件亦經組態用於阻斷及/或衰減對應於例如藍芽或WiFi通信的射頻(「radio frequency;RF」)傳輸。此等屏蔽件有時被稱作電磁干擾(electromagnetic interference;EMI)屏蔽件。由於LiFi通信在視距基礎上操作,因此可有效地使用LiFi屏蔽窗來調節進入及/或離開房間或建築物的通信。在一些狀況下,LiFi屏蔽件阻斷用於LiFi通信之所有頻段的光而不讓其通過窗,且在一些狀況下,LiFi屏蔽件僅阻斷對應於例如LiFi通信協定的某些頻率範圍之光。舉例而言,LiFi協定有時利用第一頻帶來承載資料,且使用不同的通常不重疊之頻帶來攜載控制信號。若LiFi資料攜載於可見頻率範圍中而LiFi控制信號攜載於紅外頻率範圍內,則LiFi屏蔽件可選擇性地阻斷僅紅外頻率範圍。
在一些實施例中,可著色窗之屏蔽特徵為可控制的,且LiFi屏蔽可在接通狀態與關斷狀態之間切換。在窗控制網路上操作之防火牆邏輯可用來用來藉由例如施加電位或其他驅動程式至LiFi屏蔽件來判定阻斷LiFi通信的時間,此使得屏蔽件在阻斷狀態與非阻斷狀態之間轉變。
在一些實施例中,可著色窗之LiFi阻斷特徵(例如,藉由LiFi 屏蔽薄膜提供)為被動的,且始終經啟用。此於某些私密性或安全應用例如安全房間中可為適當的,在所述私密或安全應用中,始終需要通信之私密性或控制。被動屏蔽特徵通常限於紅外、紫外、及/或可見光譜內之特定的有限頻率範圍。被動屏蔽層不能阻斷可見光譜之所有範圍──否則居住者永遠不能透過窗查看。因此,「始終接通」LiFi屏蔽件通常限於LiFi通信要求至少某通信發生在EM頻譜之可見部分外的情形。在一些狀況下,被動屏蔽件藉由選擇性地阻斷窄帶可見光而仍可有效阻斷LiFi所需的可見光通信。舉例而言,被動屏蔽件可藉由阻斷具有小於約50nm或接著小於約10nm或接著小於約5nm之波長範圍之頻帶而阻斷LiFi通信,因此僅導致輕微可觀測差異(若可察覺)。
當LiFi傳輸藉由一LiFi屏蔽件之一或多個實體層吸收或以其他方式防止通過時,LiFi阻斷發生。在一些實施例中,當LiFi傳輸藉由屏蔽件反射、散射及/或繞射時,LiFi阻斷發生。舉例而言,低發射率(「低e」)薄膜通常用於習知窗中以反射紅外光且改良建築物之絕緣。在一些實施例中,LiFi屏蔽件使用反射及吸收兩者阻斷LiFi。在一些實施例中,反射層可置放於吸收層之間以增大某些LiFi通信頻率上的衰減。
在一些實施例中,電致變色裝置塗層或另一著色結構塗層亦充當LiFi屏蔽件。因此,EC裝置塗層可起到阻斷LiFi通信同時提供光之可見波長之著色的目的。在某些實施例中,EC層、IC層、CE層、TCL或此類層的組合(參見圖1:104至110)經設計,使得一或多個層吸收頻譜之LiFi通信發生收所在之區中的輻射。
在一個實例中,已知LiFi通信發生在頻譜之紅外區(或可能是UV區)中,且第一或第二透明導電層(104或114)經設計以使可見光透射但阻斷IR光。在其他實例中,電致變色層經組態,使得其在頻譜之LiFi傳輸發生的區中始終阻斷輻射,但可變地透射頻譜之可見部分中的輻射。當然,此假設 LiFi傳輸並不僅在可見區中發生。在又一實例中,頻譜之可見區之某部分被要求用於LiFi傳輸,而可見光譜之其他區不被要求。在此狀況下,著色可衰減越過整個可見光譜之光透射,而用於LiFi傳輸之特定波長始終被阻斷或選擇性地阻斷。在一些實施例中,可著色窗之著色僅在減小不用於LiFi通信之波長傳輸中有效。
在一些狀況下,電致變色裝置塗層自身之操作用於控制LiFi傳輸。在此類狀況下,LiFi傳輸或無LiFi傳輸與可著色窗之光學狀態一致。當電位經施加以驅動對可著色窗之色調改變時,LiFi信號之}吸收對應地被影響。處於清透或輕微著色狀態之EC窗對於可見光可為大體上透明的且允許某LiFi傳輸,而處於較黑色調狀態之EC窗可具有足夠低之可見光透射率(「visual light transmittance;VLT」)並衰減LiFi信號達其不可再由LiFi接收器偵測到的量。由於可著色窗並不轉變至完全不透明狀態,因此電致變色裝置塗層僅衰減而非完全阻斷可見範圍內的LiFi傳輸。常常地,LiFi信號之衰減為中斷LiFi通信需要的全部。LiFi頻帶至小於約60%、小於約40%、小於約10%或小於約5%之衰減可足夠以在一些狀況下中斷LiFi通信。舉例而言,當窗之兩側上的通信正使用同一頻率之光時,此衰減可足以防止窗之一側上之LiFi通信與窗之另一側上之LiFi通信干擾。在其他狀況下,衰減可僅足以減小LiFi信號強度至運用LiFi接收器接收LiFi信號需要的位準以下。歸因於透射率與窗色調中之可感知差異之間的非線性關係,衰減或吸收率並不具有與窗之可感知色調的1:1相關。感知到之著色效應與光學密度更緊密地對準,界定為透射率之常用對數的絕對值。對應於此關係,人眼對於低透射率狀態下窗色調狀態的改變愈加敏感。因此,在一些狀況下,可見光譜中LiFi信號之足夠衰減仍可在不調整可著色窗至最黑色調狀態情況下達成。舉例而言,若電致變色窗經組態以在範圍為基本上清透(TS 0)至完全著色狀態(TS 4)之五個光學色調狀態(清透或TS 0、TS 1、TS 2、TS 3及TS 4)之間轉變,則即使在諸如TS 0及TS 1之更透明狀態或色調狀態TS 1與TS 2之間的轉變亦可足以使LiFi屏蔽在接通狀態與斷開狀態之間切換。在一個實施例中,可著色窗經組態有五個光學色調狀態TS 0、TS 1、TS 2、TS 3及TS 4,其分別具有約82%、58%、40%、7%及1%的可見光透射率。在一些狀況下,藉由在此等色調狀態之間進行調整提供之衰減可足以切換LiFi屏蔽。
電致變色裝置之操作對於阻斷使用紅外光之LiFi通信可甚至為更有效的。舉例而言,來自以上實例之較黑色調狀態(例如,TS 3及TS 4)可大體上阻斷紅外LiFi傳輸,從而減小用於LiFi通信之紅外光頻帶的傳輸小於約3%、小於約1%或在一些狀況下小於約0.1%。因此,電致變色裝置塗層可足以使用紅外光在一些狀況下使用可見光選擇性地阻斷LiFi通信。
在一些實施例中,可著色窗具有與可著色窗之EC裝置塗層分離之LiFi屏蔽件。LiFi吸收結構通常為一或多個層,所述一或多個層平行於(或大體上平行於)EC裝置塗層的層(或其他可著色層)。在某些實施例中,LiFi屏蔽件具有一表面,所述表面與電致變色裝置塗層之可檢視區域(有時被稱為「視覺區域」)共同延伸。塗層可具有與電致變色裝置塗層之佔據面積相同的佔據面積。然而,此並非必要的,只要LiFi屏蔽件延伸至可檢視區域之邊緣,因此阻斷光經由窗傳人及傳出。
LiFi屏蔽層之位置定位於與EC裝置並行或大體上並行的定向。在一些實施例中,LiFi屏蔽件與EC裝置塗層分開某距離,使得當例如LiFi屏蔽件在接通狀態與關斷狀態之間切換時,施加至EC裝置塗層之電位不影響LiFi屏蔽結構的效能。在屏蔽層與可著色層藉由空氣或諸如氬氣之惰性氣體分離之狀況下,分離距離可為至少約1mm,或約5與50mm之間。在一些狀況下,LiFi屏蔽件藉由介電材料與EC裝置塗層分離開。當藉由介電材料分離開時,分離距 離可為至少約1mm,或約1與10mm之間。
在可著色窗為IGU或其他多窗片可著色窗結構的狀況下,存在用於置放LiFi屏蔽件及EC裝置塗層的若干組態。考慮例如圖2中描繪之IGU,其中EC裝置塗層位於窗片204之S2上。在一些實施例中,LiFi屏蔽結構可位於與EC塗層(S1)相同的窗片上。在一些實施例中,LiFi屏蔽結構位於不同窗片(窗片206之S3或S4)上。當LiFi屏蔽件包括電接地層或在LiFi阻斷模式期間固持於特定電位之數個層時,此配置可有益於提供電絕緣。在其他實施例中,LiFi屏蔽結構及EC裝置塗層兩者可位於同一窗片之同一側上(S2)。在上一狀況下,屏蔽層可位於基板204與EC裝置塗層之間,或EC裝置塗層與IGU 208之內部容積之間。如所提到,可存在一或多個介電層,其提供EC裝置塗層與LiFi屏蔽層之間的電絕緣。
圖4a至圖4c描繪一EC裝置塗層402之若干非限制性配置,所述EC裝置塗層經組態以與IGU內之LiFi及/或RF屏蔽層404一起起作用。為了清楚,一些特徵已被省略或並未標記出。在圖4a中,EC裝置塗層402以及LiFi及/或RF屏蔽件404位於IGU之分離燈上。雖然EC裝置塗層402及LiFi及/或RF屏蔽件404描繪在內部窗片表面S2及S3上,但此等層層亦可定位在面向外表面S1及S4上。在圖4b中,EC裝置塗層402以及LiFi及/或RF屏蔽件404兩者位於IGU之S3上。在一些狀況下,例如,當屏蔽層接地時,EC裝置塗層402以及LiFi及/或RF屏蔽件404藉由中間介電層電隔離。雖然在表面S3上描繪,但層402、404及406可替代地係在S4上。圖4c描繪S2上之EC裝置塗層402及IGU之S1上作為外部塗層或薄膜之LiFi及/或RF屏蔽404的實例。在一些狀況下,除了阻斷LiFi或RF通信之外,在面向外表面(S1或S4)上之LiFi及/或RF屏蔽件可保護IGU。亦可瞭解,描繪於圖4a至圖4c中之配置可經反轉,使得S1面向內部環境而非外部環境。
可著色窗亦可經組態以為結構或建築物提供電磁屏蔽,從而有效地將建築物、房間或空間轉變為法拉第籠,限制條件為結構本身衰減電磁信號(例如,所述結構由諸如鋼或鋁之導電材料製成,或經恰當地接地,以便如法拉第籠將以其他方式阻斷般阻斷)。經組態用於RF屏蔽之窗可表徵為越過一頻率範圍例如在20MHz與10,000MHz之間充分衰減電磁傳輸。當然,一些應用可允許受限程度更大或更具選擇性衰減。舉例而言,依據屏蔽件之結構,一或多個子範圍可自衰減排除。RF屏蔽件可用以防止電磁干擾(electromagnetic interference;EMI),從而允許靈敏電磁傳輸在經屏蔽空間中被觀測到或阻斷無線通信且產生私密空間,在所述私密空間中,防止2]外部裝置竊聽源自所述空間內之無線傳輸。舉例而言,在一些實施例中,電磁輻射可在所選擇之範圍上衰減約10dB至70dB,或在所選擇範圍上衰減約20dB至50dB。雖然以下實施例參看阻斷RF通信而描述,但所屬領域中具通常知識者可瞭解本文中所論述之實施例之尺寸,特別而言各種層之厚度,可出於阻斷較高能量電磁輻射包含紅外、可見及/或紫外射LiFi通信之目的而調整。除非另有陳述,否則意欲所有以下實施例亦適用於阻斷LiFi通信。
在一些實施例中,可著色窗經組態以在導電材料之一或多個層製造為與窗片之表面共同延伸時用於RF或LiFi屏蔽,以提供電磁輻射的衰減。在一些狀況下,當導電層經接地或固持於特定電壓以提供電磁輻射之衰減時,經組態用於屏蔽之窗的衰減效應可得以增加。在一些情況下,導電材料之一或多個層不連接至接地或外部電路,且具有浮動電位。如本文中所描述,衰減層可為具有間距之網狀結構,所述間隔經選擇以對應於經尋求以被屏蔽之輻射的波長。用於窗應用之電磁屏蔽先前已在例如US5139850A及US5147694A中描述。
在各種實施例中,屏蔽結構包含跨越整個區域之一導電材料板片,在所述整個區域處,電磁輻射之傳輸被阻斷。舉例而言,結構可跨越窗片 之整個區域。在屏蔽結構由諸如金屬之不透明或反射材料(呈其塊體形式)製成的狀況下,結構可經設計以使可見光輻射之衰減最小化,同時仍強烈地衰減常用於無線通信中之更長波長下的輻射。使可見光輻射之衰減最小化的一種方式包含緊接於導電層諸如銀層的防反射層。如本文中所描述,通常防反射層將具有不同於其近接於之導電層的折射率。在一些實施例中,防反射層之厚度及折射率經選擇以產生在層介面處反射之光的相消干涉及通過層界面透射之光的相長干涉。在一些狀況下,防反射層之厚度及折射率具體而言經選擇為在用於LiFi通信之波長處產生相消干涉。
在一些實施例中,使用兩個或兩個以上分離金屬層以及金屬層之間的夾層或防反射層,前述各者一起有效地衰減用於無線通信之頻率中的電磁輻射之傳輸,同時透射在可見區中之大部分輻射。用於電磁屏蔽之含有至少一個導電層、至少一個防反射層且視情況夾層的多層結構本文中將被稱作屏蔽堆疊。此類多層結構之分離距離及厚度的實例呈現如下。
屏蔽堆疊之某些實施例在圖5中展示為區段510及511,每一區段具有至少一個導電層502及至少兩個防反射層501、跨界層502。在屏蔽堆疊511之狀況下,夾層區503分離開兩個導電層。屏蔽堆疊可置放於基板之任何表面(或內部區)諸如圖2之S1、S2、S3、S4上,或電致變色裝置、介電層、透明顯示器或甚至含有窗天線結構之層的任何表面上。可用以阻斷RF通信通過窗之屏蔽堆疊進一步描述於題為「窗天線(WINDOW ANTENNAS)」且在2017年5月4日申請之國際專利申請案第PCT/US17/31106號中,所述國際專利申請案全文併入本文中。當屏蔽堆疊設置在電致變色裝置或天線層上時,窗片可包含分離屏蔽堆疊與裝置或天線的絕緣層。
在一些實施例中,屏蔽堆疊可包含兩個或兩個以上導電層502,其中每個導電層由防反射層501包夾。圖6描繪包含兩個導電層502之屏蔽堆疊 612及包含三個導電層502之屏蔽堆疊613的實例。在一些實施例中,四個或四個以上導電層可用於單個屏蔽堆疊中。
在一些實施例中,屏蔽堆疊安置在電致變色IGU的配合窗片(IGU中之第二或額外窗片,例如不同於電致變色窗片)上或作為層合物中的配合窗片,其中一個窗片包含電致變色裝置塗層且層壓物之其他窗片具有屏蔽堆疊從而例如藉由用開關將屏蔽堆疊之金屬層接地來選擇性地阻斷或不阻斷電磁輻射。此功能可併入至例如關聯窗控制器中。一個實施例為電致變色窗,其包含具有電致變色裝置塗層之一個窗片及具有如本文中所描述之屏蔽堆疊的另一窗片。在一個實施例中,屏蔽堆疊經選擇性地控制以運用接地功能屏蔽或不屏蔽。接地功能可藉由窗控制器控制,所述窗控制器亦控制電致變色裝置之切換功能。在屏蔽堆疊及電致變色裝置堆疊係在不同基板上之此等實施例中,窗可採用IGU、層壓物或其一組合之形式,例如IGU之一個或兩個窗片為層壓物的IGU。在一個實例中,IGU之層壓物窗片包含屏蔽堆疊,而IGU之非層壓物窗片包含電致變色裝置塗層。在另一實施例中,IGU之兩個窗片為層壓物,其中一個層壓物窗片包含屏蔽堆疊,且另一層壓物窗片包含電致變色裝置塗層。在另外其他實施例中,單一層壓物包含電致變色裝置塗層及屏蔽堆疊兩者。層壓物自身可為IGU之窗片或並非IGU的窗片。
導電層501可由諸如以下各者之多種導電材料製成:銀、銅、金、鎳、鋁、鉻、鉑、及混合物、金屬間化合物以及其合金。導電層之增大之高度導致較低薄層電阻且通常產生較大衰減效應,然而,增大之厚度亦增大材料成本並可降低可見光透射率。
在一些實施例中,諸如用於屏蔽堆疊612中之導電層可由具有兩個或兩個以上不同金屬子層之「金屬夾層結構」構造製成或包含所述「金屬夾層結構」構造。舉例而言,金屬層可包含「金屬夾層結構」構造,諸如包含Cu/Ag/Cu 子層而非例如單一Cu層的構造。在另一實例中,導電層可包含NiCr/金屬/NiCr之「金屬夾層結構」構造,其中金屬子層為前述金屬中之一者。
在一些實施例中,諸如當屏蔽堆疊鄰近於電致變色裝置定位時,導電層或子層為金屬合金。金屬之電遷移阻力可經由製成合金來增大。增大金屬導電層中金屬層之電遷移阻力減小金屬遷移至電致變色堆疊中且與裝置之操作干擾的傾向。藉由使用金屬合金,金屬至電致變色堆疊中之遷移可被減緩及/或減小,此可改良電致變色裝置之耐久性。舉例而言,添加小量Cu或Pd至銀可大體上增大銀之電遷移阻力。在一個實施例中,例如,具有Cu或Pd之銀合金用於導電層中以減小銀至電致變色堆疊中之遷移的傾向以減緩或防止此遷移干擾正常裝置操作。在一些狀況下,導電子層可包含氧化物具有低電阻率的合金。在一個實例中,金屬層或子層在氧化物之製備期間可進一步包括另一材料(例如,Hg、Ge、Sn、Pb、As、Sb或Bi)作為複合物以增大密度及/或減低電阻率。
在一些實施例中,複合導電層之一或多個金屬子層為透明的。通常,透明金屬層厚度小於10nm,例如,為約5nm或小於5nm。在其他實施例中,複合導體之一或多個金屬層為不透明的或並非完全透明的。
在一些狀況下,防反射層置放於導電層之任一側上以增強通過具有屏蔽堆疊之經塗佈玻璃基板的光透射。通常,防反射層為介電材料或金屬氧化物材料。防反射層之實例包含氧化銦錫(ITO)、In2O3、TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SnO2、ZnO,或Bi2O3。在某些實施例中,防反射層為氧化錫層,所述氧化錫層具有介於約15至80nm或者介於約30至50nm之範圍內的厚度。一般而言,防反射層之厚度可取決於導電層之厚度。
在某些實施例中,防反射層為對於鄰接導電金屬層具有相對電磁化率之材料層。材料之電磁化率指在所施加電場中極化的能力。磁化率愈大, 材料回應於電場極化之能力愈大。包含具有相對磁化率之層可改變波長吸收特性以增大導電層之透明度及/或移位通過組合層透射之波長。舉例而言,導電層可包含鄰接於金屬層的具有相對磁化率的高折射率介電材料層(例如TiO2),以增大金屬層的透明度。在一些狀況下,鄰接金屬層之具有相對磁化率的所添加層可使得並非完全透明之金屬層為更透明的。舉例而言,厚度為約5nm至約30nm或約10nm與約25nm之間或約15nm與約25nm之間的金屬層(例如,銀層)本身可能並非完全透明的。然而,當緊接具有相對磁化率之防反射層(例如,銀層頂部上之TiO2層)定位時,通過組合層之透射高於單獨金屬或介電層的透射。
在某些實施例中,複合導電層可包含一或多個金屬層及亦被稱作折射率匹配子層的一或多個色彩調諧子層。此等色彩調諧層通常具有高折射率、低耗損介電材料,所述介電材料具與一或多個金屬層相對之磁化率。可用於彩色調諧層中之材料的一些實例包含氧化矽、氧化錫、氧化銦錫及類似者。在此等實施例中,用於一或多個色彩調諧層中之厚度及/或材料改變吸收特性以移位通過材料層之組合透射的波長。舉例而言,一或多個彩色調諧層之厚度可經選擇以調諧通過屏蔽堆疊透射之光的色彩。在另一實例中,調諧層經選擇並組態以減小某些波長(例如黃色)通過屏蔽堆疊的透射。調諧層可用以例如阻斷用於通信之特定頻帶。
在一個實施例中,屏蔽堆疊510包含具有約15至60nm之厚度的單一銀(或其他導電材料)層。厚度大於約15nm之銀確保,將達成低薄層電阻,例如小於5歐姆/平方的薄層電阻。在某些實施例中,單一導電銀層厚度將介於7與30nm之間,且單一導電銀層因此允許通信頻率中電磁輻射的足夠吸收,同時維持足夠高的光透射率。在此實施例中,銀層可藉由實體連接(例如,匯流條)或藉由導電層與金屬框架之間的電容耦合電耦接至接地,所述金屬框 架與導電層至少部分重疊。
在另一實施例中,屏蔽堆疊511包含兩個銀層(或兩個其他導電材料層),每一銀層具有約7至30nm之厚度。已發現,與在使用單一但較厚銀層時相比較,具有減小之光反射的屏蔽面板可針對給定衰減而產生。一個導電層可藉由實體連接(例如,匯流條)或藉由導電層與接地金屬框架之間的電容耦合而電耦接至接地,所述接地金屬框架與導電層至少部分重疊。第二導電層可電容耦合至第一接地導電層,因此將第二導電層連接至接地。在一些實施例中,第一導電層及第二導電層兩者實體連接至接地。在一些實施例中,兩個導電層具有浮動電位(亦即,其未電連接至接地或所界定電位之來源)。在此實施例中,大部分衰減可歸因於電磁輻射在第一導電層處的反射。其他衰減由於導電層(或其近接防反射層)之間的夾層區中之吸收發生,此係由於傳入波之路徑長度歸因於導電層之間的反射經極大增大,從而導致在夾層內反射之輻射的顯著吸收。
在另一實施例中,諸如堆疊612或堆疊613之屏蔽堆疊包含具有浮動電位之銀導電層,其中每一銀層具有約10nm至20nm的厚度。可由氧化銦錫製成之防反射層在鄰近於一個銀層時可具有約30nm至約40nm之厚度,且在插入於兩個銀層之間時具有約75nm至約85nm的厚度。
在一些實施例中,夾層可由數種材料製成,所述材料對於可見光譜中之短波電磁輻射為透明的,同時吸收具有用於通信之更長波長的頻率。夾層可為單層或包括若干材料層的複合層。若電致變色窗製造為無絕緣氣體層,或若IGU包含安置在窗片204與206之間的額外窗片,則諸如聚乙烯醇縮丁醛(「polyvinyl butyral;PVB」)或聚氨酯之現場澆鑄樹脂可用作夾層以將兩個窗片層壓在一起,每個窗片上面具有一導電層。在其他實施例中,單一窗片可由使用夾層樹脂層壓之兩個或兩個以上薄玻璃(或塑膠)板片構成。在某些實施 例中,當使用諸如PVB之樹脂時,夾層之厚度係在約0.25mm至約1.5mm之範圍內。
在又一實施例中,一個基板之外表面(例如,S1或S4)塗佈有透明耐磨塗層,所述塗層包含導電半導體金屬氧化物層,其可用於屏蔽堆疊或其一部分之用途。在所描繪之實施例中,窗片亦包含具有單一銀(或其他導電材料)層的屏蔽堆疊510,所述銀層具有例如在約15與50nm之間的厚度、置放在玻璃之內表面中的一者(例如,S3或S4)上,諸如不具有電致變色堆疊或窗天線的表面上。視需要,夾層可置放於金屬氧化物層與屏蔽堆疊之間的任何位置處,以增大在兩個導電層之間反射之波的吸收。在一些個例中,金屬氧化物層及屏蔽堆疊置放在IGU之相對窗片上,使得在金屬氧化物層與屏蔽堆疊之間存在間隙。作為實例,耐磨塗層可由金屬氧化物諸如摻錫氧化銦、摻雜氧化錫、氧化銻及類似者製成。在此實施例中,導電層及耐磨塗層藉由實體連接(例如,匯流條)或藉由例如導電層與金屬框架之間的電容耦合而電耦接至接地,所述接地金屬框架與所述層至少部分重疊。
當具有單個導電層之屏蔽堆疊(例如,510)與半導體金屬氧化物層結合使用時,或當使用具有兩個導電層之屏蔽堆疊(例如,511)時,達成RF或LiFi傳輸之所要衰減要求的導電層之間的間距可取決於位於兩個導電層之間的層的組成物(例如,玻璃、空氣、氣體或EC裝置層)及厚度。
針對電磁屏蔽描述之層可使用多種沈積製程來製造,所述沈積製程包含用於製造電致變色裝置之彼等沈積製程。在一些個例中,用於沈積屏蔽堆疊之步驟可整合至用於沈積電致變色裝置的製造製程中。一般而言,屏蔽堆疊或係半導體金屬氧化物之耐磨塗層可在製造製程中之任何步驟處藉由物理及/或化學氣相技術沈積於基板(例如,圖2之基板204或206)上。屏蔽堆疊之個別層(501、502及503)通常良好適合於藉由諸如濺鍍之物理氣相沈積技術沈 積。在一些狀況下,銀(或其他金屬)層藉由諸如冷噴塗之技術或諸如用金屬墨進行塗佈的基於液體的製程來沈積。在使用諸如PVB之樹脂材料的狀況下,夾層可經由層壓製程形成,在所述層壓製程中,兩個基板(視需要上面具有一或多個層)接合在一起。
在又一實施例中,用於阻斷RF或LiFi通信之屏蔽堆疊併入至下文被稱作屏蔽薄膜之可撓性薄膜中,所述可撓性薄膜可黏附或以其他方式安裝至窗。舉例而言,IGU可藉由將屏蔽薄膜黏附至IGU窗片之表面S1或S4而組態為用於電磁屏蔽。替代地,在IGU之組裝期間,窗可藉由將屏蔽薄膜附接至IGU窗片之表面S2或S3組態為用於屏蔽。屏蔽薄膜亦可嵌入於層壓物中且用作如本文所描述之電致變色IGU的配合窗片。舉例而言,IGU可經構建,使得S2具有電致變色薄膜,且IGU之配合窗片為在構成層壓物之兩個窗片內部具有屏蔽薄膜之層壓物。
屏蔽薄膜可阻斷RF、IR及/或UV信號。舉例而言,諸如由馬里蘭州歐文斯米爾(Owings Mills,Maryland)之Signals Defense出售的諸如SD2500/SD2510、SD 1000/SD 1010及DAS ShieldTM薄膜的市售薄膜可適用於本文中所描述之實施例。
圖7描繪可安裝在窗片表面上以提供電磁屏蔽之屏蔽薄膜700的實施例。第一薄膜層701為約束外層,屏蔽堆疊702沈積在所述約束外層上。接著,層壓黏附層703用於將屏蔽堆疊結合至第二薄膜層704,使得屏蔽堆疊701囊封在可撓性薄膜(層701及704)內。接著,安裝黏附層705可用以將屏蔽薄膜結構結合至窗片之表面。在一些實施例中,額外保護層可1}位於表面710上。保護層在窗環境下發生變化,且可包含諸如環氧樹脂、樹脂或任何天然或合成材料的材料,所述天然或合成材料對屏蔽薄膜結構提供足夠保護。在一些實施例中,薄膜結構700可不同於圖7中描繪之說明性實施例。舉例而言,在一些實 施例中,安裝黏附層可將屏蔽堆疊702直接結合至窗表面,且可省略層合物層703及第二薄膜層704。在某些實施例中,屏蔽薄膜之總厚度在安裝於窗片上時係在約25μm與1000μm之間。
許多材料可適用於薄膜層701及704、層壓黏附層703及安裝黏附層704。通常,所選擇之材料對於可見光應為透明的,且具有足夠低之混濁度,使得窗片之光學特性並非經實質上減小。當然,此假設,屏蔽堆疊目的並非在於阻斷可見光通信。在某些實施例中,薄膜層厚度小於約300μm(例如,厚度介於約10μm與275μm之間),且由熱塑性聚合物樹脂製成。薄膜材料之實例包含聚對苯二甲酸伸乙酯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二酯。所屬領域中具通常知識者可自多種可接受黏附層及安裝黏附層選出。不同黏附劑可取決於以下各者來使用:屏蔽堆疊之厚度、薄膜在IGU單元內之置放,或自經組態用於電磁屏蔽之窗所需的光學性質。在一些實施例中,安裝黏附層704可由壓敏黏附劑例如可購自Ingredion Inc.之National Starch 80-1057之黏附劑製成。其他合適黏附劑之實例包含可購自Rohm & Haas之Adcote 76R36與催化劑9H1H以及可購自Rohm & Haas的Adcote 89R3。當屏蔽薄膜在安設於玻璃窗上之前予以運輸時,離型薄膜層可位於表面711上。離型薄膜層可保護安裝黏附層705,直至離型薄膜被移除而安設時。
LiFi接收器
LiFi接收器用以將接收到之LiFi傳輸信號轉換為電信號。LiFi接收器經由光偵測器或光感測器來接收LiFi信號。任何光偵測器都可用作LiFi接收器,只要其具有讀取接收到之LiFi信號所需的靈敏度及取樣速率即可。合適的光偵測器包含諸如以下各者之裝置:光倍增器、CMOS影像感測器、電荷耦接裝置(charge coupled device;CCD)、經反向偏置以充當光電二極體之LED、光電二極體(例如,雪崩光電二極體)、光電電池及類似者。通常,來自LiFi 信號之光經由電壓或電流量測。在一些狀況下,LiFi接收器可具有解調變或解碼電路及/或邏輯,所述解碼電路及邏輯自所量測電壓及/或電路提取資訊並輸出信號,所述信號可由相關聯控制器或其他電子裝置解譯。在一些狀況下,輸出信號經由至窗控制器、網路控制器及/或主控制器之導線驗證。在一些狀況下,控制器接收原始光量測值(例如,經由所量測電壓及/或電流),且控制器具有解調變或解碼電路及/或邏輯,所述解調變或解碼電路及/或邏輯用於將所述原始資料轉換為可由在控制器或窗控制系統上操作之邏輯解譯的格式。
LiFi接收器通常置放在位置中以改良光偵測器具有至提供LiFi傳輸之LiFi傳輸器之不間斷直接視距的似然性。LiFi接收器可位於窗控制器中(附接至對應窗或定位於對應窗附近)、近接於IGU(例如,窗總成之框架內部),或遠離IGU一短距離地定位但電連接至窗控制器。通常,LiFi接收器可位於抬高位置中,諸如高於窗之天花板上,以減小居住者可能阻斷LiFi傳輸的機會。在一些實施例中,光偵測器可為透明的,例如,由透明光電電池製成。在此類狀況下,光偵測器可置放於可著色窗之一或多個發光體處。在一些狀況下,IGU之內部區內置放之光探測器可經組態自所述可著色窗的任一側接收LiFi信號。在一些狀況下,窗可經組態有多個備用LiFi接收器或改良LiFi信號的接收。若阻斷LiFi傳輸而不到達LiFi接收器中之一者,則LiFi傳輸仍可到達另一LiFi接收器,從而允許不間斷通信。
在一些實施例中,一可著色窗可具有經組態以接收不同頻寬範圍中LiFi通信的LiFi接收器。作為說明性實例,第一LiFi接收器可經組態以接收紅外範圍內之LiFi通信,而第二LiFi接收器可經組態以接收可見範圍內的LiFi通信。在一些實施例中,經組態用於在不同頻寬下進行之LiFi通信的LiFi接收器可具有不同用途。舉例而言,第一LiFi接收器可能經組態用於接收用於控制窗控制器之動作(例如,控制窗之色調)的指令,而第二LiFi接收器可能經組 態以利用LiFi通信網路傳輸自或至其他系統的資料。在一些實施例中,LiFi接收器對於某些波長的光可極具選擇性。此可在減小接收到之信號LiFi中之雜訊或消除藉由在近旁波長傳輸之LiFi信號引起的干擾中為有用的。在一些狀況下,LiFi接收器經組態以在一或多個濾光器(例如,高通濾波器、低通濾波器或帶通濾波器)位於光偵測器前方時接收特定頻寬的光。在一些狀況下,光偵測器可具有光電(「photovoltaic;PV」)電池,所述光電電池具有不同帶隙能量,使得僅具有足夠能量(通常恰好低於LiFi頻率)之光在光偵測器處偵測到。
LiFi傳輸器
LiFi傳輸器負責產生LiFi信號。LiFi傳輸器獲取藉由例如控制器、窗控制網路或另一關聯裝置提供之資料,並將資料轉換成驅動信號(例如,數位或類比信號)用於控制LiFi傳輸。驅動信號指定經發射LiFi信號的照明狀態。舉例而言,驅動信號可指定LiFi信號之亮度、WiFi信號之波長及/或及與LiFi信號之調變相關聯的塑形。LiFi驅動信號可藉由窗控制器提供,或可藉由與LiFi傳輸器整合或電連通的電路及/或邏輯產生。在一些狀況下,窗控制器或窗網路上之另一控制器可具有用於產生驅動信號的電路。驅動信號接著提供至對產生LiFi信號負責之光源及/或光調變特徵。在一些狀況下,為LED驅動器提供指定一系列電壓位準之驅動信號,所述LED驅動器產生對應於驅動信號中之所述系列電壓的經調變光子信號。在一些狀況下,所發射之LiFi信號為使用許多小型頻寬通道而非單一大型頻寬通道的正交頻率維度多工(Orthogonal Frequency Dimension Multiplex;OFDM)信號。
發光二極體(LED)或有機發光二極體(OLED)通常用作用於產生LiFi信號的光源。迄今為止,LED係因為LED可接通、關斷之速度的選擇技術。LED可以約1GHz的頻率接通關斷,並以足以在大多數情況下傳輸LiFi通信之亮度脈動。舉例而言,在可見範圍內之LED通常需要以大約或高於60 勒克司來操作以確保可靠LiFi通信,儘管LED的所要求之亮度可取決於若干因素,諸如建築物中之環境照明條件及/或LiFi接收器的靈敏度。LiFi傳輸器通常使用LED用於產生LiFi信號,然而,可使用任何光源,只要其可在數個狀態(例如,開、關或中間狀態)之間快速切換,且其輸出足夠明亮以供對應LiFi接收器接收。
與窗相關聯之LiFi傳輸器可位於LiFi接收器可定位所在之任何地方。舉例而言,傳輸器可為窗控制器之部分(附接至對應窗或定位於對應窗附近)、近接於IGU(例如,窗總成之框架內部),或遠離IGU一短距離地定位但電連接至窗控制器。如同接收器,LiFi傳輸器通常位於抬高位置,諸如在天花板上或窗上方以改良至LiFi接收器之直接視距通信的似然性。
圖8描繪具有可著色窗801至804之房間800,所述窗具有沿著其周邊的LiFi傳輸器及/或LiFi接收器820。LiFi傳輸器820可包含例如跨越對應窗之至少一部分的LED條帶。類似地,LiFi接收器820可包含在窗之周邊周圍的一或多個位置分佈之光偵測器從而接收LiFi信號。當窗具有以此方式分佈之LiFi傳輸器及/或接收器時,至對應裝置之不間斷視距通信之似然性可得到改善。在一些狀況下,傳輸器及/或接收器位於可著色窗之成框單元內或IGU之間隔件內。窗控制器811至813可組態有如本文中所描述之控制LiFi通信的LiFi邏輯。在一些實施例中,可著色窗具有分離控制器且經組態以彼此獨立地發送及/或接收通信、LiFi通信。舉例而言,窗控制器811可獨立於經由窗803傳輸之LiFi通信經由窗801發送並接收LiFi通信,所述窗803由窗控制器812控制。在一些實施例中,單一窗控制器可用以控制一個以上可著色窗的色調狀態。在一些狀況下,窗控制器813可經組態以控制窗803及804兩者上之LiFi傳輸器及/或接收器。舉例而言,來自窗803及804之LiFi傳輸可一致地發射,因此進一步減小個人或物件可能中斷至房間800中之裝置之LiFi通信的機會。
LED非常適合於產生LiFi傳輸,此是因為LED可以極窄之頻帶頻率發射光。在希望LiFi傳輸受約束至特定波長之狀況下,可將光學濾波器置放在LED或其他光源前方。在某些狀況下,此可能有助於減小與其他LiFi通信的干擾。在一些實施例中,諸如當LiFi接收器之位置已知曉或可予以判定時,LiFi傳輸器可在接收器之方向上導引LiFi傳輸。此可藉由例如調整傳輸器處之鏡面來執行。當LiFi傳輸聚焦在接收器之方向上而非在寬廣視野上廣播時,對其他系統之干擾可被減小且光學信號可經加強──在一些狀況下減輕傳輸器之輸出要求或接收器的靈敏度。
在一些狀況下,LiFi傳輸器可包含位於2]可著色窗之可檢視部分中的透明的LED(或OLED)。透明LED可位於IGU之任何表面(例如,圖2中之S1至S4)上。當置放在IGU之可檢視部分中時,LiFi傳輸可廣播至窗之兩側外部。在一些實施例中,諸如當可著色窗具有LiFi屏蔽層時,LiFi發射僅廣播至可著色窗之內側或外側。在一些實施例中,LiFi傳輸器使用位於可著色窗之可檢視部分中的透明顯示器。透明顯示器可為例如OLED或LCD。窗顯示器可具有其他功能,例如顯示使用者介面從而允許使用者控制可著色窗或顯示與個人計算裝置相關聯之作業系統的使用者介面。在一些狀況下,透明顯示器可在正常顯示操作期間間歇地產生LiFi傳輸。舉例而言,藉由顯示器提供之影像可在產生LiFi傳輸同時經暫時中斷。歸因於LiFi傳輸的短持續時間及/或間歇本質,LiFi傳輸對於裸眼為不可偵測的。在一些狀況下,僅透明顯示器之一部分用於用於產生LiFi發射,例如在一些實施例中,使用透明顯示器之僅周邊像素。可使用之透明顯示器的實例提供於2018年4月25日申請且題為「用於可著色窗之顯示器(DISPLAYS FOR TINTABLE WINDOWS)」的國際專利申請案第PCT/US18/29476號中,所述專利申請案全文併入本文中。
在窗經組態有可在數個屏蔽狀態之間進行調變之LiFi屏蔽件的 實施例中,LiFi屏蔽件之調變可用來產生LiFi信號。在此組態中,外部光源諸如日光可提供光用於LiFi信號。如在其他地方所提到,可在接通狀態與關斷狀態之間切換的動態LiFi屏蔽件可藉由例如選擇性地接地或施加電位至橫跨可著色窗之可檢視區之一或多個透明導電層來操作。LiFi屏蔽件當以與一LED或其他光源類似的方式調變時可用以在紅外、可見及/或紫外頻率範圍中產生LiFi通信。經組態以經由屏蔽層產生LiFi信號的可著色窗亦可具有用於產生驅動信號的電路,所述驅動信號用於控制LiFi屏蔽層的狀態。在一些實施例中,屏蔽層可經組態以在兩個以上狀態之間轉變。例如,除了阻斷並允許LiFi輻射之狀態之外,可能存在簡單地衰減LiFi傳輸之中間狀態及/或選擇性地阻斷一些波長的光但不阻斷其他波長之光的狀態。
在某些實施例中,窗可使用電潤濕透明顯示器技術。電潤濕顯示器為像素化顯示器,其中每一像素具有一或多個胞元。每一胞元可以例如高於30Hz、高於60Hz或高於120Hz之頻率在大體上透明光學狀態與不透明光學狀態之間振盪。胞元利用表面張力及靜電力來控制胞元內之疏水性溶液及親水性溶液的移動。胞元在其不透明狀態下可為例如白色、黑色、藍綠色、洋紅色、黃色、紅色、綠色、藍色或某其他色彩(藉由胞元內之疏水性溶液或親水性溶液判定)。染色像素可具有例如呈堆疊配置之藍綠色、洋紅色、黃色胞元。所感知色彩藉由使像素之胞元(具有不同色彩之每一胞元)以各種頻率振盪來產生。此類顯示器可具有數千或數百萬個可個別定址之胞元,所述胞元可產生高解析度影像且進一步描述於國際專利申請案第PCT/US18/29476號中,所述專利申請案如先前般已以引用方式併入。在一些狀況下,電潤濕顯示器可用以藉由調變通過窗透射之光及/或調變由一個透明電潤濕顯示器反射的光來產生LiFi信號。在一些實施例中,可同步地控制透明顯示器上之每個像素以產生LiFi信號。在其他狀況下,LiFi信號可藉由非異步地控制所述顯示器之像素來產生。在一 些狀況下,胞元內之疏水性溶液及親水性溶液兩者是基本上透明的,但溶液中之一者含有磷光體或量子點(QD)材料,所述磷光體或量子點產生光之波長轉換。換言之,並非具有清透狀態及不透明狀態,胞元具有第一基本透明狀態,及具有磷光體或量子點(QD)材料之光學簽名的第二基本透明狀態。命中磷光體或光子點(QD)材料之光中的一些被吸收且以針對LiFi通信使用之頻率重新發射。舉例而言,在一些實施例中,量子點可吸收UV及可見光,且發射近紅外光或紅外光。在一些狀況下,磷光體或QD材料可包含於彩色電潤濕顯示器中以產生LiFi信號
在一些實施例中,可著色窗可具有LiFi傳輸器,其經組態以使用不同波長或不同波長集合(例如,在OFDM信號的狀況下)產生LiFi通信。作為說明性實例,第一LiFi傳輸器可經組態以傳輸紅外範圍內之LiFi通信,而第二LiFi傳輸器可經組態以傳輸可見範圍內的LiFi通信。以不同波長操作之LiFi傳輸器可用於不同用途,例如,一個LiFi傳輸器可用於發送關於窗之控制的通信,而另一LiFi傳輸器可用於經由網路LiFi傳輸資料。
在一些狀況下,窗可組態有LiFi傳輸器及/或LiFi接收器兩者──使得可著色窗能夠具有具有經由LiFi的雙向通信。傳輸器及接收器可在空間上分離,或可共用共同外殼。在一些狀況下,傳輸器共用經組態以既產生驅動信號且又解碼所接收LiFi傳輸之共同電路。在一些實施例中,LiFi傳輸器及接收器皆收容在窗控制器之外殼內。
當可著色窗經組態有發送及接收LiFi通信兩者之能力時,其不需要依賴其他形式之有線或無線通信來與窗控制系統之剩餘部分通信。經組態以發送及接收無線通信的窗可經組態以充當重新發送所接收之LiFi傳輸的LiFi中繼器。作為LiFi中繼器,可著色窗可延伸LiFi網路之涵蓋區域。在一些狀況下,LiFi中繼器經組態以藉由傳輸所接收之LiFi信號之放大複本來增大LiFi通信的 強度。
LiFi邏輯
用於控制建築物中之LiFi通信(及諸如WiFi及藍芽之其他無線通信)的邏輯可經由窗控制網路來實施。邏輯可駐留在窗控制器、網路控制器、主控制器或與窗控制網路通信之任何控制器上。在一些狀況下,用於控制LiFi通信之邏輯儲存於雲端中。如本文所述,用於控制LiFi通信之邏輯(下文中有時稱作LiFi邏輯)與用於控制窗之色調的邏輯分離,儘管兩種類型之邏輯可共置於同一實體控制器上及/或使用共用電路操作。
LiFi邏輯可經組態以發送、接收及/或阻斷已知、知曉或稍後開發的任何LiFi通信協定。在一些狀況下,LiFi邏輯經組態從而使用以全文引用之方式併入本文中的IEEE 802標準(例如,802.11及802.15.7)中之一者用於LiFi通信。在一些實施例中,LiFi邏輯可經劃分為用於處置窗控制網路之控制信號(例如,傳輸色調命令)的邏輯組件及用於處置經由窗網路傳遞之其他資料的邏輯組件。
LiFi邏輯可經組態以藉由准許一些無線傳輸而不准許其他無線傳輸來調節LiFi(且在一些狀況下,RF通信)。當建築物裝備有用於RF及/或LiFi屏蔽的窗時,窗可經組態為存取點,來自電話、電腦及其他行動裝置的通信在離開或進入建築物或在一些狀況下房間之前必須經由所述存取點傳遞。LiFi邏輯可經組態以准許源自(或被遞送至)授權裝置或授權使用者的通信。以此方式,經組態以接收、傳輸及阻斷LiFi及/或RF信號的窗可充當防火牆,從而控制在建築物內准許之無線通信的形式。在一些狀況下,LiFi邏輯可拒絕傳入信號重傳至其所欲目的地。在一些狀況下,LiFi邏輯可經組態以通信至裝置以向所述裝置告知通信請求已被決絕。若LiFi通信被核准,則其可接著由LiFi(例如,藉由可著色窗之另一側上或建築物之另一部分中之LiFi傳輸器)、由RF 傳輸器(例如,經由WiFi或藍芽)重傳LiFi通信或至外部網路。
在一些狀況下,具有現有電致變色窗之建築物可經更新,使得電致變色窗提供動態LiFi屏蔽。舉例而言,經更新軟體可經部署於窗控制系統之一或多個控制器上以調整電致變色窗之色調狀態,所述調整係基於例如LiFi阻斷優選項(例如,在用於控制光學可切換窗之使用者應用中)經接通抑或關斷。在一些狀況下,調整窗至著色狀態可使得以下情形成為必要的:可藉由LiFi以其他方式通信之裝置轉變至藍芽、WiFi或有線連接,同時窗保持於著色狀態。
LiFi網路
圖9a至圖9c描繪網路操作之三個非限制性實例,所述網路操作可藉由可著色窗執行以將資料遞送至裝置905,所述裝置經裝備以接收建築物900中之LiFi通信。在圖9a中,窗901經由LiFi信號910接收資料,且經由作為窗911之另一側上的LiFi信號傳輸資料,使得資料被遞送至裝置905。在圖9b中,窗901經由LiFi信號910接收資料,且經由窗控制網路(例如,經由導線、光纖、WiFi或LiFi)傳輸資料,並經由LiFi信號912自另一窗902傳輸所述資料。若例如窗901不具有至裝置905之直接視距,則可使用此通信路徑。在圖9c中,窗901經由LiFi信號910接收資料,且經由窗控制網路(例如,經由導線、光纖、WiFi或LiFi)傳輸資料,並經由連接至窗控制網路之LiFi傳輸器903傳輸所述資料。LiFi傳輸器可為例如在建築物900中提供照明之一或多個LED燈泡。
圖10描繪可著色窗1000,其經組態用於接收、發送及調節LiFi通信。為了簡單起見,各種特徵(例如,EC裝置塗層之如圖2中所示的層)已被省略。此外,應瞭解,在本申請案之情形下,圖10描述對應於窗僅具有所描繪之特徵的子組合時之多個實施例及/或對應於特徵相對於可著色窗1000位於不同位置時的多個實施例。如所描繪,可著色窗1000係在內部環境與外部環境 之間。在其他實施例中,可著色窗可能係在兩個內部空間之間,例如房間與走廊之間。窗1000具有相關聯之窗控制器1020用於經由EC裝置塗層1012及無線通信控制窗之光學狀態,所述無線通信由窗接收、傳輸及/或阻斷。如其他地方所提及,窗控制器1020可為現場控制器或以其他方式定位於窗1000附近。在所說明之實例中,窗1000具有近接於表面S3安置的電磁屏蔽層1002。電磁屏蔽件可經組態以阻斷無線通信,諸如藍芽、WiFi及/或LiFi傳輸。在一些實施例中,窗控制器1020可使屏蔽層1002在「接通」、「關斷」、及/或中間衰減狀態之間切換。在屏蔽層1002之內側上,窗1000具有LiFi接收器1015及LiFi傳輸器1017,其經組態用於在內部方向上接收及傳輸LiFi通信至一或多個裝置或窗。在屏蔽層1002之外側上,窗1000具有LiFi接收器1015及LiFi傳輸器1016面向,其經組態以在外部方向上接收及傳輸LiFi通信至裝置及/或窗。如所描繪,LiFi傳輸器及接收器在IGU之IGU間隔件與兩個窗片(1004及1006)之間的密封劑區域中置放於窗1000之可檢視區外部。然而,如在其他地方所提到的,存在針對LiFi傳輸器及接收器之許多其他可能位置,使得其例如為窗總成的部分或近接於IGU定位。當屏蔽層1002不存在,不經組態用於阻斷LiFi通信,或被切換至「關斷」狀態(即,允許LiFi傳輸通過窗)時,LiFi傳輸器及或接收器可位於窗之可檢視部分中,且可經組態以向發送或接收至內部及外部環境的通信。在一些實施例中,屏蔽層1002經組態用於LiFi屏蔽,且可在兩個或兩個以上狀態之間快速地調變,從而使得LiFi傳輸經由光之選擇性阻斷而非選擇性光產生而產生。當窗經組態以自外部光源諸如太陽接收光時,窗控制器1020可經組態以經由LiFi屏蔽件的控制選擇性地以一或多個LiFi頻率調變自然或外部照明,以在內部環境中產生LiFi傳輸。
在一些實施例中,窗1000可包含一或多個窗天線,其經組態以接收RF通信,諸如蜂巢式、藍芽及WiFi通信。當窗具有經組態用於阻斷RF 傳輸之屏蔽層1002時,窗可在屏蔽層之任一側(1008及1010)上具有窗天線。當位於可著色窗1000之可檢視區中時,窗天線為實質上透明的。在一些狀況下,指向內部或外部環境之窗天線位於諸如窗之成框結構上或中或窗控制單元內的其他位置處。當窗並不具有經組態以阻斷RF傳輸之屏蔽層1002時,或當窗天線之屏蔽功能性關斷時,窗可具有經組態以發送及/或接收至內部及外部環境兩者的無線通信之天線(例如,位於S2或S3上的天線)。窗天線進一步描述於題為「窗天線(WINDOW ANTENNAS」)之國際專利申請案第PCT/US17/31106號中,所述申請案先前已以引用方式併入本申請案中。
在一些實施例中,可著色窗可進一步包含在窗之可檢視部分中的面向內部環境(例如,置放於層1010內)或面向外部環境(例如,置放於層1008內)的一或多個透明顯示器。透明顯示器及窗天線通常設置在IGU之分離層上。為簡單起見,此處,分離層展示為可選層1008及1010。透明顯示器可經組態以提供影像且由窗控制器1020控制。在一些狀況下,所顯示影像或視訊信號的資料經由窗天線、LiFi接收器或經由窗控制網路接收。在一些狀況下,透明顯示器經組態以作為LiFi傳輸器操作,所述LiFi傳輸器將LiFi傳輸廣播至內部環境或外部環境。在一些狀況下,透明顯示器可替換專用LiFi傳輸器(1016或1017)或與LiFi傳輸器一起起作用。當屏蔽層1002不存在時,不經組態用於阻斷LiFi通信,或被切換至「關斷」狀態(即,允許LiFi傳輸通過至窗)時,透明顯示器可位於窗之可檢視部分中,且經組態以發送或接收至內部及外部環境兩者的LiFi通信。透明顯示器進一步描述於先前已併入之題為「用於可著色窗之顯示器(DISPLAYS FOR TINTABLE WINDOWS)」的國際專利申請案第PCT/US18/29476號中。
在所說明之實例中,窗控制器1020連接至窗控制系統1022(參見圖2),所述窗控制系統具有用於在系統中之控制器與其他裝置之間傳輸資料 且在一些狀況下用於傳輸電力的控制網路。在一些狀況下,通信經由諸如乙太網路連接或光纖連接之有線連接傳輸。在一些實施例中,窗控制器經由無線連接例如經由WiFi或LiFi通信經由窗控制系統傳達。當建築物具有經組態以發送、接收及/或阻斷無線通信之多個窗時,無線網路可在安設窗之處貫穿建築物設置。在一些狀況下,窗控制網路可包含一或多個LiFi傳輸器1026或LiFi接收器1028,其可用以將LiFi網路延伸至例如建築物的內部區。在一些狀況下,LiFi傳輸可經由建築物之照明系統來提供。窗控制系統亦可連接至外部網路(例如,蜂巢式網路或網際網路),且窗控制網路可用作建築物中之電子裝置可連接至外部網路經由的閘道器。
諸如圖10之窗1000的可著色窗可用作用於各種類型之通信的通信節點或網路存取點。圖11描繪可著色窗1100(類似於圖10之窗1000),所述窗可經組態為用於電、RF及WiFi通信的通信節點。
在一些狀況下,窗1100為用於LiFi至LiFi通信之節點。舉例而言,基於自內部環境1102接收到之LiFi信號,LiFi信號接著可傳輸回至內部環境1104中及/或朝向窗外部1106傳輸。類似地,若自外部環境1108接收LiFi信號,則LiFi信號可經傳輸回至外部環境1106及/或傳輸至內部環境1102中。在一些狀況下,基於在窗(例如,1108或1108)處接收到之LiFi信號,窗控制器1120可經組態以將電信號1118(例如,經由乙太網)發送至窗控制網路,或將諸如WiFi或藍芽信號之RF信號(1110或1114)發送出窗的一側或兩側。當電信號1119在窗控制器1120處經由有線連接接收時,可著色窗1100可經組態以藉由傳輸電信號1118、LiFi信號(1102及/或1106)及/或RF信號(1110及/或1114)作出回應。類似地,若窗接收RF信號(1112或1116),則窗控制器可經組態以藉由傳輸電信號1118、LiFi信號(1102及/或1106)及/或RF信號(1110及/或1114)作出回應。雖然信號1118及1119描述為經由導線傳遞之電信號, 但在一些實施例中,窗控制器可經由LiFi通信連接至窗控制系統,所述LiFi通信係經由光纖傳輸。
在一些狀況下,窗不需要組態有圖11中描繪之通信介面中之每一者,而是可僅具有所描繪之通信介面的子集。在一些狀況下,對窗控制器1120或窗控制系統操作之LiFi邏輯負責判定信號是否應予以傳輸,且判定信號是否應作為電、RF抑或LiFi信號予以傳輸。此可取決於各種因素,諸如給定已發送信號之裝置或使用者的准許及信號之所欲目的地。
當建築物配備有經組態用於無線通信之可著色窗時,窗控制網路可充當用於連接建築物中之各種電子裝置的網路。圖12描繪建築物,且說明可著色窗1201至1209可如何用以提供建築物範圍網路。如所說明,窗經組態以發送及接收無線通信1231,諸如LiFi通信或RF通信。窗亦可藉由有線通信1232彼此連接。現將描述若干非限制性說明性實例通信路徑。
在一些狀況下,可著色窗可調節及/或充當用於建築物中之無線裝置之間與諸如無線裝置1230的建築物外部之無線裝置之間的無線通信的閘道器。無線裝置1230可為例如蜂巢式電話塔、相鄰建築上之具有LiFi能力之可著色窗或經組態用於無線通信的任何裝置。在一些狀況下,窗1201可允許LiFi或RF通信,使得通信可不受阻礙地自建築物1230外部之裝置傳遞至建築物1224內部的裝置。此可係因為窗1201並未經組態用於RF及/或LiFi屏蔽,或係因為屏蔽功能被切換為「關斷」以允許通信通過所述窗。在一些狀況下,窗可充當用於建築物1230外部之裝置與建築物內之行動裝置1220之間的通信之防火牆。舉例而言,窗1202可經組態用於用於RF或LiFi屏蔽,且要求通信經由與所述窗相關聯之窗控制器進行路由。如圖所示,網路上之窗可使用LiFi或RF信號在彼此之間(如在諸如1201及1209之窗的各種集合中所描述)傳遞資料。在一些狀況下,可著色窗可以電方式(例如,藉由乙太網)或藉由光纖(參見 有線連接1232)連接。有線連接亦可直接連接至個人電腦1220或外部網路1232諸如網際網路。因此,電腦1222可能經由多個可著色窗之間的有線及無線連接通信至無線裝置1220。在一些狀況下,諸如當裝置位置為未知時,由窗通信網路接收到之LiFi信號可藉由例如LiFi傳輸器在建築物中之每一房間中經重播。如藉由此圖示可看出,窗控制系統可提供平台,建築物中或建築物外部之電子裝置可經由所述平台通信。
作為經由窗網路之通信之媒體的LiFi
在一些狀況下,經裝備用於LiFi之窗控制系統可用作建築物之主要通信網路,從而為個人裝置、建築物系統、IoT裝置及類似者提供至彼此及網際網路之連接性。諸如圖12中之建築物的建築物提供分佈式網路,在所述分佈式網路處,經組態用於LiFi及/或WiFi通信之每一窗充當裝置可連接經由的存取點。經組態以提供LiFi網路之窗控制系統相較於習知RF網路給予數個優點。由於愈來愈多裝置經由RF通信連接且由於裝置正在使用較大量之資料(用於諸如視訊串流之目的),因此RF頻寬正變得愈來愈擁擠。在諸如公寓樓之擁擠區域中,WiFi擁塞通常會產生連接性問題。LiFi通信具有大程度地減輕RF擁塞問題的潛能,此係由於LiFi頻率相較於無線電頻率大出大約1000倍且並不引起與RF頻率的干擾。藉由具有如此多之可用頻率,藉由共用頻率之使用引起之信號干擾的機會被極大地減小。增大之頻寬亦意謂,相較於諸如WiFi之RF通信,LiFi理論上給予顯著較高之資料密度。由於LiFi信號由牆壁及LiFi屏蔽件含有,因此無線通信進行調節可容易得多。能夠調節LiFi網路之實體空間改良無線網路之安全性且減小可能干擾之機會。不同於可常常延伸出至隔開之公眾網路的WiFi網路(在所述公眾網路處,WiFi網路可經監視),LiFi網路更安全,此係因為希望連接至網路或監視LiFi通信之裝置必須位於LiFi網路之視距及實體空間內。LiFi上之干擾亦被減小,此係因為牆壁及LiFi屏蔽件亦阻斷外部LiFi通 信而不進入網路區域。此干擾減小提供優於WiFi技術之顯著改良,WiFi技術易受來自諸如無繩電話之廣泛範圍裝置、微波及鄰近WiFi網路的干擾影響。由於LiFi網路僅延伸遠至照射區域,因此相鄰房間中之LiFi通信在一些狀況下在相同LiFi頻率上發生而不會引起彼此之干擾。相較於RF通信所需要,用於LiFi通信之硬體亦更簡單,且具有低廉得多之潛能。雖然RF通信需要無線電電路、天線及複雜接收器,但LiFi模組簡單得多,在某些狀況下,類似於在習知電視機遙控系統中發現的紅外調變硬體。
使用案例
用於安設經組態用於LiFi屏蔽之窗的一個使用案例為調節建築物內之LiFi通信。建築物外部與內部之間的可著色窗可用於調節進出建築物之通信。在更大粒度規模上,建築物內部之窗可用以含有至建築物內之特定房間或區域的無線通信。用於啟用LiFi屏蔽之特徵本文中已予以描述,且在圖5至圖7中予以描繪。用於LiFi屏蔽之可著色窗可具有LiFi接收器或LiFi傳輸器,儘管此對於調節LiFi通信並非必需的。在一些狀況下,可著色窗始終「接通」並經組態以阻斷LiFi通信信號。舉例而言,用於私密或敏感事宜之建築物可始終希望嚴格地調節無線通信,且可使可著色窗安設有始終處於一「接通」狀態的被動LiF阻斷層。在其他實施例中,可著色窗可在「接通」模式與「關斷」模式之間切換,以阻斷或允許LiFi通信。選擇窗之屏蔽模式可涉及與壁式開關之使用者互動,或例如,與用於控制窗色調狀態之應用的使用者互動。在LiFi屏蔽由使用者選擇的狀況下,窗控制系統不需要經組態以接收或甚至解碼LiFi通信。在一些狀況下,可著色窗亦可阻斷RF通信。當建築物具有例如鋼及/或混凝土結構時,建築物內部與外部之間的RF通信路徑可已限於窗。在此類狀況下,添加被動RF屏蔽層可顯著地衰減及阻斷蜂巢式、WiFi或其他RF通信不進入或離開建築物。在一些狀況下,類似於LiFi屏蔽件,RF屏蔽件可在「接通」 及「關斷」模式之間切換以阻斷或允許RF通信。儘管使用案例主要參看LiFi通信在本文中描述,但意欲以下使用案例亦可應用至RF通信,除非另有說明。舉例而言,LiFi屏蔽件、傳輸器及接收器可由RF屏蔽件、傳輸器及接收器替換或結合RF屏蔽件、傳輸器及接收器使用。
在一些狀況下,經組態用於LiFi屏蔽之窗可用來加強防火牆系統且選擇性地調節在建築物內准許哪些通信。在窗控制系統上操作之防火牆邏輯可判定接收到之LiFi信號是否滿足防火牆邏輯的預定規則。可藉由具有LiFi接收器之可著色窗或與窗網路通信之其他LiFi接收器(例如,第三方接收器)來接收LiFi信號。防火牆邏輯之預定規則可類似於用於調節網路訊務之WiFi路由器及網路安全系統上的彼等規則。規則可藉由建築物管理員或IT團隊組態;為了簡潔,防火牆系統中司空見慣之各種規則在此處並不進一步論述。
仍參看圖12,現將描述運作中LiFi防火牆的若干說明性實例。在第一情形下,窗1202經裝備用於LiFi屏蔽,且具有面向外部環境之LiFi接收器(參見例如圖10中的1002及1015)。藉由外部裝置1230傳輸之信號可由防火牆邏輯進行濾波,以判定傳入之通信是否滿足預定規則。若傳入信號被防火牆邏輯認為是可接受的,則所述傳輸可接著使用LiFi、WiFi、有線連接或其一組合被重傳至建築物內的一或多個裝置(例如,1220,1222及1224)。具有LiFi接收器之面向內部環境的可著色窗可類似地用以調節傳出LiFi資料。
在一些狀況下,防火牆邏輯可用以判定LiFi屏蔽設定為「接通」模式抑或「關斷」模式。在一些實施例中,窗1230可經組態以收聽窗之任一側上之裝置(1230及1224)之間的LiFi通信。若兩個裝置之間的通信被判定為打破由防火牆邏輯施加的規則,則屏蔽功能性可被接通以阻斷進一步通信。在其他情形下,LiFi屏蔽件可首先處於「接通」或阻斷狀態,且稍後在判定來自窗之任一側上之裝置的通信滿足防火牆邏輯的規則之後關斷。在一些實施例中, 諸如當LiFi通信藉由使LiFi屏蔽件在「接通」狀態與「關斷」狀態之間切換來加強,窗不需要組態有LiFi傳輸器。此亦為當接收到之LiFi信號經由窗之另一側上的RF傳輸或有線傳輸重傳時的狀況。
在一些應用中,窗用以既接收及發送LiFi通信。在此個例中,窗必須具有至少一個傳輸器及至少一個接收器。在一些狀況下,經組態以既發送及又接收LiFi通信之可著色窗可經組態為LiFi中繼器,從而在窗之接收LiFi信號的一側上或在所接收LiFi信號之另一側上中繼一LiFi信號。舉例而言,在圖12中,窗1203可中繼最初由窗1202傳輸之LiFi信號,使得經中繼信號可被遞送至窗1205。
LiFi傳輸器、LiFi接收器、窗控制器或或窗控制網路上之邏輯及電路可用以產生對應於所接收LiFi信號的電子位元串流,所接收LiFi信號可予以使用或經修改且產生中繼LiFi。在一些狀況下,傳入LiFi信號首先藉由防火牆邏輯處理,以判定信號是否應予以中繼,且在一些狀況下中繼所有傳入信號。在一些狀況下,僅控制信號且並非經傳輸LiFi信號之有效負載可藉由邏輯控制處理。
在一些應用中,可著色窗之網路可被共同用作LiFi中繼器。舉例而言,第一窗可經組態以接收通信LiFi,其經處理並傳輸至所接收LiFi傳輸經中繼的另一窗。舉例而言,參看圖12,窗1205可接收信號並傳輸信號至窗1206,所述窗1206接著在建築物之不同區域中中繼LiFi信號,使得信號可遞送至裝置1221。在此實例中,LiFi窗可經由光纖、有線通信,或RF通信諸如WiFi來通信。此可能是有用的,為當例如信號在建築物之一樓層上接收且接著在同一建築物之不同樓層上傳輸時的數個情形。在一些實施例中,在第一窗處接收到之LiFi信號可經加密且作為LiFi信號予以重傳(在一些狀況下,在多個中間窗之間),在其之前,信號未經加密且藉由第二窗中繼。在一些狀況下,經加密信 號可在其到達第二窗之前經接收並在一或多個窗之間予以重傳。
圖13a及圖13b說明經組態用於LiFi通信之可著色窗可如何用以提供跨越市區1300之通信網路的實例。市區1300具有三個建築物──1301、1302及1303──每個建築物組態有用於發送及接收LiFi通信的可著色窗。在此實例中,亦存在並未經組態用於LiFi通信之建築物1304。此等兩個圖說明了建築物1301、1302及1303之LiFi網路可經連接以產生較大通信網路從而允許資料在裝置1301與裝置1303之間傳送的兩個可能方式,即使兩個裝置係在不同建築物中。
圖13a描繪市區1300之平面圖。建築物1304並未經組態用於LiFi通信並阻斷將以其他方式係建築物1301與建築物1303之間的視距通信路徑的通信路徑。歸因於藉由建築物1304產生之障礙物,一個可能通信路徑將經由建築物1302投送資料,所述建築物具有兩個建築物1301及1303之視距視圖。在所描繪之實例中,經由內部LiFi網路將來自裝置1310之資料首先傳輸至建築物1301的邊緣(例如,外部窗)。與外部窗通信之面向外部的LiFi傳輸器用於將LiFi信號播送至位於建築物1302上之面向外部的LiFi接收器。建築物1302之LiFi網路接著藉由將信號播送至建築物1303來中繼信號,在所述建築物處,信號可被遞送至裝置1312。一般而言,在更長之距離上的LiFi傳輸,諸如建築物之間的LiFi傳輸以某種方式集中以維持信號強度,儘管此並非總是必要的。
圖13b描繪建築物1301、1304及1303之正視圖。在所描繪之狀況下,建築物1301與1303之間在兩個建築物之四樓上的直接視距為可用的。對於待自裝置1310傳輸至四樓上之外部LiFi傳輸器的資料,需要遍歷樓層之間的通信路徑及在一或多個樓層之間水平地延伸的路徑。雖然對於不同樓層上之窗可能的是係在彼此之視距內(因此允許LiFi通信),但通常並非為此狀況。因此此情形,樓層之間(例如,分離樓層上之可著色窗之間)的通信係通常經由 電線、光纖或WiFi。在一些狀況下,樓層內之傳輸路徑的至少一部分可使用此等通信構件中之一者。一旦來自裝置1310之資料到達外部RF傳輸器,所述資料便經由LiFi播送至建築物1303且遞送至裝置13012。在一些狀況下,建築物可具有專用LiFi傳輸器及/或接收器以允許建築物之間的通信。在一些狀況下,LiFi傳輸器可在建築物之間產生LiFi雷射束。在一些狀況下,並非使用與可著色窗相關聯之RF傳輸器或接收器,RF傳輸器或接收器可位於建築物之屋頂。在一些狀況下,RF傳輸器及/或接收器可併入至屋頂感測器中,所述屋頂感測器亦提供照明資料至窗控制網路。屋頂感測器進一步描述於以全文引用之方式併入本文中的題為「多感測器(MULTI-SENSOR)」並於2016年10月6日申請的美國專利申請案第15/287,646號中。
在一些狀況下,在建築物(例如,建築物1301、1302及1303)之間延伸的網路可為私密網路,且在一些狀況下,網路可為公眾網路。在一些狀況下,網路可提供某私密性(例如,每一建築物內之私密性),同時仍提供公眾通信服務至跨越多個建築物的較大網路。與建築物中之窗控制系統相關聯之防火牆邏輯可具有不同規則,所述不同規則取決於資料之目標目的地應用至傳入資料串流。舉例而言,一旦判定信號應中繼至建築物1303,則在圖13a之實例中與建築物1302相關聯的防火牆邏輯可能不進行發源自裝置1310之資料的任何處理。在一些狀況下,建築物控制系統可劃分其可用LiFi頻寬用於不同用途。舉例而言,第一分區可專用於窗控制系統之操作,而第二分區可設定用於連接至建築物安全LiFi網路的裝置。在一些狀況下,可能會為通信分配另一分區,所述通信僅通過建築物之LiFi網路(例如圖13a中描繪之通信)。在一些狀況下,跨越多個建築物之LiFi網路可提供存取城區中之網際網路的改良式構件。
基於已描述且描繪於例如圖12中之所說明實例,可理解LiFi通 信可如何用作網路主幹的部分。在一些狀況下,LiFi不用作用以將裝置連接至網際網路之「最後一英里」連接,但可用作通信網路中之大型通信脈絡(參見例如圖12中之LiFi通信路徑1244)。如同WiFi及其他形式之無線通信一般,LiFi信號或封包可經發送以確認資訊已被接收到或請求中繼傳輸(例如,若LiFi傳輸被暫時阻斷)。LiFi信號亦可傳輸各種投送及資訊,所述各種投送及資訊可判定LiFi信號如何經由窗控制網路被投送。
在一些狀況下,經組態用於LiFi通信之窗控制系統可為自動成網或自動修復通信網路,在所述通信網路中,可著色窗控制器在窗首先安設並接通時基於感測到及/或程式化之輸入辨識彼此。嚙合可藉由LiFi及/或WiFi通信的組合來執行,所述LiFi及/或WiFi通信發生於可著色窗及/或控制器之間。控制器中之一或多者,例如主制器可基於自動成網網路及藉由所感測及程式化輸入提供之資訊來開發窗的地圖。換言之,所述系統藉由產生模型來「自虛擬化」,在所述模型處,每一窗與其他窗相關且視情況與全域位置(例如,GPS位置)相關。以此方式,窗之安設及控制經簡化,此係因為窗本身在解決其定位且其如何定向上進行許多工作。需要很少或不需要個別地程式化每一個別窗之位置及定向。
無線網狀網路可用以使窗中之每一者彼此連接。無線網狀網路可包含以網狀拓樸結構組織的無線電節點或用戶端(例如,窗/本地窗控制器)。除網狀用戶端外,例如,網狀網路可包含網狀路由器及閘道器。網狀路由器將轉遞至且自閘道器之訊務。在一些實施例中,閘道器與網際網路連接。無線節點彼此協作以產生無線電網路,所述無線電網路涵蓋可被稱作網狀雲端的實體區域。網狀雲端與論述遠端資料儲存及處理時經常提到之「雲端」不同,儘管在一些實施例中可使用兩者。舉例而言,藉由裝置產生之網狀雲端中之資料可在雲端中儲存及/或處理(亦即,經由網際網路遠端地)。
無線網狀架構於在特定涵蓋區域(網狀雲端)上提供動態網路上是有效的。舉例而言,使用同級間無線電或LiFi裝置(節點/用戶端)構建此類架構,所述同級間無線電或LiFi裝置相比於WLAN存取點並非必須纜線連接至有線埠。無線網狀架構能夠藉由將長距離打破成一系列更短的距離來維持信號強度。舉例而言,可存在位於建築物之地下室中的單一網路控制器及位於建築物之1至5樓的十個本地控制器。習知網路架構將要求,網路控制器能夠直接與十個本地控制器中之每一個通信。在一些狀況下,網路控制器可能難以與本地控制器通信,尤其是與於5樓最遠地定位的控制器通信。在使用網狀網路之處,每個本地可著色窗充當中間節點。中間節點按需要提昇並投送信號。換言之,中間節點基於網路之知識協作地做出信號轉遞決策。可在每一裝置中實施動態投送演算法以允許此類投送發生。以此方式,信號僅需要在小得多之距離(例如,自地下室至樓層1、自樓層1至樓層2等)上傳輸。此意謂信號傳輸器可功率較低且價格低廉。網狀網路可為集中式或分散式(亦即,其可包含控制本地窗控制器之特定網路控制器,或網路可簡單地由本地窗控制器製成)。可著色窗之網狀網路進一步描述於在2017年3月3日申請且題為「調測電致變色窗之方法(METHOD OF COMMISSIONING ELECTROCHROMIC WINDOWS)之國際專利申請案第PCT/US17/20805號中,所述申請案先前以引用方式併入本文中。
在一些實施例中,用於LiFi傳輸之光源既用於傳輸資料且用以遞送電力。舉例而言,光可用以提供電力從而使窗轉變及/或出於為諸如為電話充電的目的提供電力至房間中之裝置。在一些實例中,經由窗控制網路之通信經由光纖纜線發生,其中光用以將電力遞送至可著色窗。當通信經由光纖發生時,通信可遵守如本文中引用之LiFi協定,然而此並非為必要的。光子電力及通信網路的實例進一步描述於題為「光子供電EC裝置(PHOTONIC-POWERED EC DEVICES)」且在2015年2月20日申請之美國專利申請案第14/423,085號中, 所述所述申請案以全文引用之方式併入本文中。
雖然用於LiFi通信之可著色窗已參看建築物中之通信網路予以描述,但當可著色窗替代習知窗使用時,類似通信系統可經啟用用於汽車、火車、飛機及其他載具。在一些狀況下,將裝備用於LiFi通信之窗可提供相較於可能更容易中斷或攔截之其他形式之通信獨特的優勢。舉例而言,在晴天,LiFi可特別適用於戰場應用,從而允許更安全之通信手段。
以上一些實施例已描述了對可著色窗之色調的控制,以阻斷由通信裝置產生之信號的波長。本發明亦涵蓋使用可著色窗來阻斷藉由其他類型之裝置產生之信號的波長。眾所周知的是,呈指向窗玻璃板之窗格之一側的雷射束形式的信號之反射可用於監測窗格之另一側上的聲音信號,此係因為玻璃窗格之一側上的聲音致使玻璃中之振動,此致使調變強加於反射信號上,反射信號隨後可經解調變以獲得聲音的表示。亦眾所周知的是,在使用具有兩個或兩個以上玻璃窗格之窗的個例中,面向內部之窗格相較於面向外部之窗格由聲音振動更大。當雷射束指向此多窗格窗時,強加於反射信號上之大部分調變(若非全部)因此將藉由面向內部窗格的振動引起。因此,當雷射束用以監測具有多玻璃窗格窗內部之通信時,雷射束來自內部大部分玻璃窗格之反射的偵測為較佳的。
亦眾所周知的是,當監測以上述方式運用雷射束執行時,雷射束可包括對於人類不可見之波長,例如,紅外波長。由於使用可著色電致變色層上文已描述為能夠用以阻斷紅外波長,但本發明亦涵蓋,設置於窗之窗格上之可著色電致變色層亦可用以大體上減小或完全消除使用指向窗之紅外線信號來監測窗之另一側上之聲音的能力。因此,在一個實施例中,在至少一個可著色電致變色層設置於多窗格窗之至少一個面向外部窗格之處,層大體上衰減或完全阻斷紅外信號而不穿過層且大體上或完全防止反射脫離面向內部窗格之信號 能夠被偵測到。在一個實施例中,認識到,信號中之一些可初始地並非完全被阻斷,而是在面向內部之窗格的反射之後,信號之反射可大體上或完全藉由一或多個面向外部之窗格阻斷。在一個實施例中,信號包括紅外信號。在一個實施例中,信號以自建築物外部導向建築物之窗的信號之形式體現。在一個實施例中,信號包括雷射束。在一個實施例中,雷射束包括紅外雷射束。在一個實施例中,建築物之面向外部窗之窗格的面向內部側上之電致變色層之色調的控制回應於位於建築物外部之人造光的偵測而起始。在一個實施例中,建築物之面向外部窗之窗格的面向內部側上電致變色層之色調的控制回應於偵測到位於建築物外部之鐳射光而起始。在一個實施例中,建築物之面向外部窗之窗格的面向內部側上電致變色層之色調的控制回應於偵測到定位於建築物外部之紅外光而起始。在一個實施例中,人造光、雷射光或紅外光之偵測藉由功能上耦接至一或多個窗控制器之光感測器起始,所述窗控制器用以回應於偵測到人造光、雷射光或紅外光而實現光的著色。
結論
儘管已出於理解清楚之目的相當詳細地描述了前述實施例,但顯而易見地,可以在所附申請專利範圍之範疇內實踐某些改變及修改。應注意,存在實施本發明實施例之程序、系統以及設備的許多替代方式。因此,本發明實施例被視為說明性而非限制性的,且實施例不限於本文中所給出之細節。
1000:可著色窗
1002:電磁屏蔽層
1004:窗片/基板
1006:窗片
1008:側/可選層
1010:側/可選層
1012:EC裝置塗層
1014:光保真(LiFi)接收器
1015:光保真(LiFi)接收器
1016:光保真(LiFi)傳輸器
1017:光保真(LiFi)傳輸器
1020:窗控制器
1022:窗控制系統
1024:外部網路
1026:光保真(LiFi)傳輸器
1028:光保真(LiFi)接收器
1030:光保真(LiFi)邏輯
S1:第一表面
S2:第二表面
S3:第一表面
S4:第二表面

Claims (34)

  1. 一種可著色窗(tintable window),其包括:至少一個窗片(lite),所述至少一個窗片具有面向一第一環境之一第一表面及面向一第二環境的一第二表面;一電致變色(electrochromic)裝置塗層,其安置在所述至少一個窗片之所述第一表面或所述第二表面上;一屏蔽層;一或多個控制器,其包括用於(a)控制所述電致變色裝置塗層之一色調(tint)狀態,及(b)處理在所述可著色窗處接收到之光保真(light fidelity,LiFi)信號的邏輯;及一接收器,其經組態以接收無線資料且提供所述無線資料至所述控制器,其中:所述無線資料經由紅外、可見及/或紫外LiFi信號予以傳輸;且所述屏蔽層可在如下兩種狀態之間調整:一第一狀態,其經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸;及一第二狀態,其允許RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可著色窗,其中所述接收器進一步經組態以接收經由射頻(RF)信號傳輸之無線資料。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之可著色窗,其中所述屏蔽層在至少一個窗片上在所述第一表面與所述第二表面之間,且其中所述屏蔽層經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之可著色窗,其中所述控制器進一步 包括防火牆邏輯,其經組態以對接收到之無線資料進行濾波且基於經濾波之所述接收到之無線資料判定所述屏蔽層應調整至所述第一狀態還是所述第二狀態。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之可著色窗,其進一步包括一傳輸器,其經組態以經由紅外、可見或紫外LiFi信號傳輸無線資料,其中所述傳輸器由所述控制器控制。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之可著色窗,其中所述傳輸器進一步經組態以經由射頻(RF)信號傳輸無線資料。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之可著色窗,其中所述屏蔽層在所述至少一個窗片上在所述第一表面與所述第二表面之間,其中所述屏蔽層經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之可著色窗,其中所述控制器進一步包括防火牆邏輯,其經組態以對所述接收到之無線資料進行濾波且基於經濾波所述接收到之無線資料判定所述屏蔽層應調整至所述第一狀態還是所述第二狀態。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之可著色窗,其中所述控制器經組態以經由所述傳輸器傳輸無線資料,其中經傳輸之所述無線資料包括藉由所述接收器接收到的無線資料。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之可著色窗,其中所述接收器經組態以自所述第一環境接收無線資料,且所述傳輸器經組態以將無線資料傳輸至所述第一環境。
  11. 如申請專利範圍第5項所述之可著色窗,其中所述接收器經組態以自所述第一環境接收無線資料,且所述傳輸器經組態以將無線資料傳輸至所述第二環境。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之可著色窗,其中所述控制器經組態以至少部分地基於接收到之無線資料來調整所述電致變色裝置塗層的所述色調狀態。
  13. 如申請專利範圍第5項所述之可著色窗,其中所述傳輸器包括所述至少一個窗片上之一透明顯示器。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之可著色窗,其中所述透明顯示器包括一有機發光二極體顯示器。
  15. 一種可著色窗,所述可著色窗包括:至少一個窗片,所述至少一個窗片具有面向一第一環境之一第一表面及面向一第二環境的一第二表面;一電致變色裝置塗層,其安置在所述至少一個窗片之所述第一表面或所述第二表面上;一屏蔽層;一傳輸器,其經組態以經由紅外、可見或紫外光保真(LiFi)信號傳輸無線資料;及一或多個控制器,其包括用於(a)控制所述電致變色裝置塗層之一色調狀態,及(b)控制藉由所述傳輸器傳輸之所述無線資料的邏輯,其中所述屏蔽層可在如下兩種狀態之間調整:一第一狀態,其經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸;及一第二狀態,其允許RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。
  16. 一種可著色窗,所述可著色窗包括:至少一個窗片,所述至少一個窗片具有面向一第一環境之一第一表面及面向一第二環境的一第二表面;一電致變色裝置塗層,其安置在所述至少一個窗片之所述第一表面或所述 第二表面上;一或多個控制器,其包括用於控制所述電致變色裝置塗層之一色調狀態的邏輯;及一屏蔽層,其係於所述第一表面與所述第二表面之間在所述至少一個窗片上,其中所述屏蔽層可在一第一狀態及一第二狀態之間調整,該第一狀態經組態以衰減或阻斷RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸,該第二狀態允許RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。
  17. 一種建築物,其包括:連接多個窗控制器之一網路,所述窗控制器與所述建築物之可著色窗相關聯,所述網路包括:多個接收器,其經組態以接收經由紅外、可見或紫外光保真(LiFi)信號傳輸之無線資料;及多個傳輸器,其經組態以經由紅外、可見或紫外LiFi信號傳輸無線資料;其中:所述網路進一步經組態以經由所述多個接收器及/或傳輸器向所述建築物內或附近之電子裝置發送資料及/或自所述電子裝置接收資料,其中所述可著色窗之至少一者具有一屏蔽層,所述屏蔽層可在一第一狀態及一第二狀態之間調整,該第一狀態經組態以阻斷或衰減射頻(RF)及/或LiFi信號而不讓其通過所述至少一個可著色窗,該第二狀態允許RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之建築物,其中所述可著色窗中之所述至少一者之所述屏蔽層經組態以阻斷或衰減射頻(RF)及/或LiFi信號而不讓其通過所述至少一個可著色窗。
  19. 如申請專利範圍第17項或第18項所述之建築物,其中連接所 述多個控制器之所述網路包括一第一網狀網路。
  20. 如申請專利範圍第17項或第18項所述之建築物,其中所述多個控制器經組態以經由LiFi信號接收指令從而控制所述多個可著色窗,所述LiFi信號經由所述網路提供。
  21. 如申請專利範圍第17項或第18項所述之建築物,其中連接所述多個控制器之所述網路進一步包括用於接收射頻(RF)信號之接收器及/或用於傳輸RF信號之傳輸器。
  22. 如申請專利範圍第17項或第18項所述之建築物,其中連接所述多個控制器之所述網路進一步包括用於傳輸射頻(RF)信號之傳輸器,所述可著色窗中之至少一者具有一電致變色裝置塗層。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之建築物,其中多個接收器或多個傳輸器中之至少一者係與至少一個可著色窗相關聯。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之建築物,其中所述多個接收器或所述多個傳輸器中之所述至少一者係鄰近所述可著色窗中之一個別者。
  25. 如申請專利範圍第19項所述之建築物,其中所述網路經組態以經由面向一第二建築物之一或多個LiFi傳輸器及面向所述第二建築物之一或多個LiFi接收器以連接至網際網路(Internet)及/或通信至位於所述第二建築物中的一第二網狀網路。
  26. 如申請專利範圍第17項或第18項所述之建築物,其中所述網路進一步包括經組態以調節經由LiFi信號傳輸之資料的防火牆邏輯。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之建築物,其中所述至少一個可著色窗上之所述屏蔽層可在如下兩種狀態之間調整:阻斷或衰減RF及/或LiFi信號之一狀態,及准許RF及/或LiFi信號通過所述至少一個可著色窗的一狀態。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之建築物,其中具有所述屏蔽層之 所述至少一個可著色窗經組態以防止RF及/或LiFi信號離開及/或進入所述建築物。
  29. 一種界定一內部及一外部之系統,所述系統包括:安置於所述內部與所述外部之間的多個可著色窗,其中每一窗包括一面向內部窗格以及至少一個面向外部窗格,且其中所述窗格中的至少一者具有安置於其上的一電致變色裝置塗層;及至少一個控制器,其經組態以控制所述多個可著色窗中之至少一個上之所述電致變色裝置塗層的一色調,以便選擇性地形成一屏蔽層,所述屏蔽層可在一第一狀態及一第二狀態之間調整,該第一狀態經組態以衰減或阻斷紅外或可見光而不讓其通過所述多個可著色窗中之所述至少一個的所述窗格中的至少一者,該第二狀態允許RF及/或LiFi信號在所述第一表面與所述第二表面之間傳輸。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之系統,其進一步包括功能上耦接至所述至少一個控制器的至少一個偵測器,其中所述控制器經組態以回應於藉由所述至少一個偵測器偵測到人造光而控制所述多個可著色窗中至少一個的所述色調。
  31. 如申請專利範圍第29項或第30項所述之系統,其中所述塗層安置於所述窗之所述至少一個面向外部窗格上。
  32. 如申請專利範圍第29項或第30項所述之系統,其中所述塗層安置於所述至少一個面向外部窗格之一面向內側上。
  33. 如申請專利範圍第29項或第30項所述之系統,其中所述光藉由一LiFi裝置產生。
  34. 如申請專利範圍第29項或第30項所述之系統,其中所述光藉由一雷射產生。
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