УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯМИ В ОПТИЧЕСКИ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ УСТРОЙСТВАХ
CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка является частичным продолжением патентной заявки США № 13/931,459, поданной 28 июня 2013 и названной "Управление переключениями в оптически переключаемых устройствах", которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки и для всех целей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Электрохромные (EC) устройства обычно представляют собой многослойные пакеты, содержащие: (a) по меньшей мере один слой электрохромного материала, который изменяет свои оптические свойства в ответ на приложение электрического потенциала; (b) ионно-проводящий (IC) слой, который обеспечивает возможность перемещения сквозь него ионов, таких как ионы лития, в электрохромный материал и из электрохромного материала для изменения оптических свойств с одновременным предотвращением электрического короткого замыкания; и (c) прозрачные проводящие слои, например, прозрачные проводящие оксиды (TCO), посредством которых электрический потенциал приложен к электрохромному слою. В некоторых случаях электрический потенциал прикладывают с противоположных краев электрохромного устройства по всей видимой поверхности устройства. Прозрачные проводящие слои сконструированы с возможностью иметь относительно высокие электронные проводимости. Электрохромные устройства могут иметь больше слоев, чем вышеописанные слои, таких как ионно-накопительные или противоэлектродные слои, которые дополнительно изменяют оптические состояния.
[0003] Благодаря физическим особенностям работы устройства, надлежащее функционирование электрохромного устройства зависит от множества факторов, таких как перемещение ионов сквозь слои материала, электрический потенциал для перемещения ионов, поверхностное сопротивление прозрачных проводящих слоев, и других факторов. Размер электрохромного устройства играет важную роль в переключении устройства от исходного оптического состояния к конечному оптическому состоянию (например, от тонированного до прозрачного или от прозрачного к тонированному). Условия, примененные для управления такими переключениями, могут иметь весьма различные требования для устройств, имеющих различные размеры.
[0004] Таким образом, имеется потребность в усовершенствованных способах управления оптическими переключениями в электрохромных устройствах.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Аспекты настоящего изобретения относятся к электронным управляющим устройствам и способам управления для прикладывания управляющего напряжения к шинам оптически переключаемых устройств, таких как электрохромные устройства. Такие устройства часто устанавливают на окнах, таких как изготовленные из архитектурно-строительного стекла. Согласно некоторым вариантам реализации приложенным управляющим напряжением управляют способом, согласно которому эффективно управляют оптическим переключением по всей поверхности электрохромного устройства. Управляющим напряжением управляют для учета разности эффективных напряжений, действующих в областях между шинами и областях, удаленных от шин. В областях рядом с шинами действует самое высокое эффективное напряжение.
[0006] Некоторые аспекты настоящего изобретения относятся к способам управления оптическим переключением оптически переключаемого устройства от исходного оптического состояния до конечного оптического состояния. Способы могут включать следующие этапы, согласно которым: (a) прикладывают управляющее напряжение для управления оптически переключаемым устройством с его переключением от исходного оптического состояния к конечному оптическому состоянию, причём управляющее напряжение прикладывают к шинам оптически переключаемого устройства, (b) перед завершением переключения периодически определяют напряжение разомкнутого контура между шинами оптически переключаемого устройства и периодически определяют плотность полного доставленного заряда, доставленного в оптически переключаемое устройство во время переключения, (c) определяют, имеет ли напряжение разомкнутого контура, определенное на этапе (b), значение, которое больше или равно значению целевого напряжения разомкнутого контура, и определяют, имеет ли полная плотность доставленного заряда, определенная на этапе (b), значение, которое больше или равно значению пороговой плотности заряда, и (d) если на этапе (c) определено, что (i) значение напряжения разомкнутого контура, определенного на этапе (b), больше или равно значению целевого напряжения разомкнутого контура, и (ii) значение полной плотности доставленного заряда, определенной на этапе (b), больше или равно значению пороговой плотности заряда, применяют поддерживающее напряжение для поддерживания конечного оптического состояния.
-5
2
2
2
[0007] Согласно некоторым вариантам реализации напряжение разомкнутого контура определяют на этапе (b) в заданное время после приложения на этапе (a) управляющего напряжения. Заданное время может составлять примерно между 15-90 секундами, например, примерно 30 секунд в некоторых случаях. В других примерах заданное время является более длительным, например, до примерно 120 минут в некоторых случаях. Целевое напряжение разомкнутого контура может иметь значение, которое находится в диапазоне примерно на 0-1 В больше чем значение поддерживающего напряжения, например, в диапазоне примерно на 0-0,4 В больше чем значение поддерживающего напряжения. В различных случаях значение целевого напряжения разомкнутого контура составляет по меньшей мере примерно на 0,025 В больше чем значение поддерживающего напряжения. Значение пороговой плотности заряда может находиться находится в диапазоне между примерно 1x10 Кл/см и примерно 5 Кл/см. В некоторых случаях, например, значение пороговой плотности заряда находится в диапазоне примерно 0,01-0,04 Кл/см.
[0008] Способ дополнительно может включать после этапа (c) и перед этапом (d): (i) увеличение значения напряжения, приложенного к шинам, до управляющего напряжения в результате определения на этапе (c) того, что значение напряжения разомкнутого контура, определенного на этапе (b), меньше чем значение целевого напряжения разомкнутого контура, или что значение полной плотности доставленного заряда, определенной на этапе (b), является меньше чем значение пороговой плотности заряда, и (ii) повторение этапов (b)-(c). Согласно некоторым вариантам реализации этапы (b)-(c) повторяют с интервалом примерно между 5 секундами и 5 минутами.
[0009] Согласно различным вариантам реализации оптически переключаемое устройство представляет собой электрохромное устройство. Шины в некоторых случаях могут быть разделены расстоянием по меньшей мере примерно 10 дюймов (25,4 см).
[0010] Другие аспекты настоящего изобретения относятся к устройству для управления оптическим переключением оптически переключаемого устройства от исходного оптического состояния к конечному оптическому состоянию. Такое устройство может быть охарактеризовано следующими элементами:
процессор и источник питания для подачи напряжения и/или тока с заданными значениями в оптически переключаемое устройство для управления оптическим переключением. Процессор может быть выполнен или сконфигурирован с возможностью: (a) прикладывать управляющее напряжение для управления оптически переключаемым устройством с его переключением от исходного оптического состояния к конечному оптическому состоянию, причём управляющее напряжение прикладывают к шинам оптически переключаемого устройства, (b) перед завершением переключения периодически определять напряжение разомкнутого контура между шинами оптически переключаемого устройства и периодически определять плотность полного доставленного заряда, доставленного в оптически переключаемое устройство во время переключения, (c) определять, имеет ли напряжение разомкнутого контура, определенное на этапе (b), значение, которое больше или равно значению целевого напряжения разомкнутого контура, и определять, имеет ли полная плотность доставленного заряда, определенная на этапе (b), значение, которое больше или равно значению пороговой плотности заряда, и (d) если на этапе (c) определено, что (i) значение напряжения разомкнутого контура, определенного на этапе (b), больше или равно значению целевого напряжения разомкнутого контура, и (ii) значение полной плотности доставленного заряда, определенной на этапе (b), больше или равно значению пороговой плотности заряда, прикладывать поддерживающее напряжение для поддерживания конечного оптического состояния.
[0011] Процессор может быть дополнительно выполнен или сконфигурирован для определения напряжения разомкнутого контура и полной плотности доставленного заряда на этапе (b) в заданное время после приложения управляющего напряжения на этапе (a). Заданное время может находиться в диапазоне примерно 15-90 секунд, например, в некоторых случаях может составлять примерно 30 секунд. В других примерах заданное время является длительным, например, в некоторых случаях до примерно 120 минут.
-5
2
2
2
[0012] Целевое напряжение разомкнутого контура может иметь значение, которое находится в диапазоне примерно на 0-1 В больше чем значение поддерживающего напряжения, например, в диапазоне примерно на 0-0,4 В больше чем значение поддерживающего напряжения. В различных случаях значение целевого напряжения разомкнутого контура составляет по меньшей мере примерно на 0,025 В больше чем значение поддерживающего напряжения. Значение пороговой плотности заряда в некоторых вариантах реализации может находиться в диапазоне примерно 1x10 Кл/см и примерно 5 Кл/см. В некоторых случаях, например, значение пороговой плотности заряда может находиться в диапазоне примерно 0,01-0,04 Кл/см.
[0013] Согласно некоторым вариантам реализации процессор дополнительно выполнен или сконфигурирован для исполнения следующих этапов после выполнения этапа (c) и перед выполнением этапа (d): (i) увеличение значения напряжения, приложенного к шинам, до управляющего напряжения в результате определения на этапе (c) того, что значение напряжения разомкнутого контура, определенного на этапе (b), меньше чем значение целевого напряжения разомкнутого контура, или что значение полной плотности доставленного заряда, определенной на этапе (b), является меньше чем значение пороговой плотности заряда, и (ii) повторение этапов (b)-(c). Процессор может быть дополнительно выполнен или сконфигурирован для повторения этапов (b)-(c) с интервалом примерно между 5 секундами и 5 минутами. Оптически переключаемое устройство может представлять собой электрохромное устройство. В некоторых случаях шины могут быть разделены расстоянием по меньшей мере примерно 10 дюймов (25,4 см).
[0014] В дополнительном аспекте описанных вариантов реализации предложен другой способ управления оптическим переключением оптически переключаемого устройства. Способ включает переключение от исходного оптического состояния к конечному оптическому состоянию путём выполнения этапов, согласно которым: (a) прикладывают управляющее напряжение для управления оптически переключаемым устройством с его переключением от исходного оптического состояния к конечному оптическому состоянию, причём управляющее напряжение прикладывают к шинам оптически переключаемого устройства, (b) перед завершением переключения периодически уменьшают значение напряжения, приложенного к шинам оптически переключаемого устройства, до тестирующего напряжения, обнаруживают ответный ток и периодически определяют плотность полного доставленного заряда, доставленного в оптически переключаемое устройство во время переключения, (c) определяют, достигает ли ответный ток, обнаруженный на этапе (b), целевого тока и определяют, имеет ли полная плотность доставленного заряда, определенная на этапе (b), значение, которое больше или равно значению пороговой плотности заряда, и (d) если на этапе (c) определено, что (i) ответный ток, обнаруженный на этапе (b), достигает целевого тока, и (ii) значение полной плотности доставленного заряда, определенной на этапе (b), больше или равно значению пороговой плотности заряда, прикладывают поддерживающее напряжение для поддерживания конечного оптического состояния.
-5
2
2
2
[0015] Целевой ток в некоторых случаях может составлять примерно 0 ампер. Значение пороговой плотности заряда в некоторых вариантах реализации может находиться между примерно 1x10 Кл/см и примерно 5 Кл/см. В некоторых случаях, например, значение пороговой плотности заряда находится в диапазоне примерно 0,01-0,04 Кл/см. Согласно некоторым вариантам реализации тестирующее напряжение может иметь значение, которое находится в диапазоне примерно на 0-1 В больше, чем значение поддерживающего напряжения, например, в диапазоне примерно на 0-0,4 В больше, чем значение поддерживающего напряжения.
[0016] В другом аспекте описанных вариантов реализации предложено устройство для управления оптическим переключением оптически переключаемого устройства. Переключение включает переход от исходного оптического состояния к конечному оптическому состоянию. Устройство может содержать источник питания для подачи напряжения и/или тока с заданными значениями в оптически переключаемое устройство для управления переключением, а также процессор, который выполнен или сконфигурирован с возможностью управления переключением. Процессор может быть выполнен или сконфигурирован с возможностью: (a) прикладывать управляющее напряжение для управления оптически переключаемым устройством с его переключением от исходного оптического состояния к конечному оптическому состоянию, причём управляющее напряжение прикладывают к шинам оптически переключаемого устройства, (b) перед завершением переключения периодически уменьшать значение напряжения, приложенного к шинам оптически переключаемого устройства, до тестирующего напряжения, обнаруживать ответный ток и периодически определять плотность полного доставленного заряда, доставленного в оптически переключаемое устройство во время переключения, (c) определять, достигает ли ответный ток, обнаруженный на этапе (b), целевого тока и определять, имеет ли полная плотность доставленного заряда, определенная на этапе (b), значение, которое больше или равно значению пороговой плотности заряда, и (d) если на этапе (c) определено, что (i) ответный ток, обнаруженный на этапе (b), достигает целевого тока, и (ii) значение полной плотности доставленного заряда, определенной на этапе (b), больше или равно значению пороговой плотности заряда, применять поддерживающее напряжение для поддерживания конечного оптического состояния.
-5
2
2
2
[0017] Целевой ток в некоторых случаях может составлять примерно 0 ампер. Значение пороговой плотности заряда в некоторых вариантах реализации может находиться между примерно 1x10 Кл/см и примерно 5 Кл/см. В некоторых случаях, например, значение пороговой плотности заряда находится в диапазоне примерно 0,01-0,04 Кл/см. Согласно некоторым вариантам реализации тестирующее напряжение может иметь значение, которое находится в диапазоне примерно на 0-1 В больше, чем значение поддерживающего напряжения, например, в диапазоне примерно на 0-0,4 В больше, чем значение поддерживающего напряжения.
[0018] Эти и другие особенности подробно описаны ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0019] На ФИГ. 1A схематично показано плоское расположение шин.
[0020] На ФИГ. 1B показан упрощенный график значения локального напряжения на каждом прозрачном проводящем слое в зависимости от позиции на слое.
eff
[0021] На ФИГ. 1C показан упрощенный график напряжения V в зависимости от позиции поперек устройства.
[0022] На ФИГ. 2 показан график профилей напряжения и тока, относящихся к переключению электрохромного устройства от прозрачного состояния к тонированному и от тонированного состояния к прозрачному.
[0023] На ФИГ. 3 показан график некоторых профилей напряжения и тока, относящихся к переключению электрохромного устройства от прозрачного состояния к тонированному состоянию.
drive
hold
hold
[0024] На ФИГ. 4A показан график оптического переключения, в котором понижение приложенного напряжения от V до V приводит к результирующему току, указывающему, что оптическое переключение прогрессирует достаточно далеко, чтобы приложенное напряжение могло быть оставлено в значении V в течение действия конечного оптического состояния.
drive
hold
hold
drive
hold
hold
[0025] На ФИГ. 4B показан график оптического переключения, в котором начальное понижение приложенного напряжения от V до V приводит к результирующему току, указывающему, что оптическое переключение еще не прогрессирует достаточно далеко, чтобы приложенное напряжение могло оставаться в значении V в течение действия конечного оптического состояния. Таким образом, приложенное напряжение возвращают к значению V в течение дополнительного интервала времени перед новым понижением напряжения до значения V до точки, в которой результирующий ток указывает, что оптическое переключение прогрессирует достаточно далеко, чтобы приложенное напряжение могло быть оставлено в значении V в течение действия конечного оптического состояния.
[0026] На ФИГ. 5A показана блок-схема способа тестирования прогрессирования оптического переключения и определения момента времени, когда переключение завершено.
[0027] На ФИГ. 5B показана блок-схема способа тестирования прогрессирования оптического переключения и ускорения переключения, если оно не прогрессирует достаточно быстро.
[0028] На ФИГ. 5C-5F показаны блок-схемы дополнительных способов тестирования прогрессирования оптического переключения и определения момента времени, когда переключение завершено.
[0029] На ФИГ. 6A и 6B показаны графики полного заряда, доставленного в течение длительного времени, и напряжения, приложенного в течение длительного времени при электрохромном переключении с использованием показанного на ФИГ. 5E способа, для тестирования и отслеживания прогрессирования переключения при комнатной температуре (на ФИГ. 6A) и при пониженной температуре (на ФИГ. 6B).
[0030] На ФИГ. 6C показано электрохромное окно, содержащее два датчика напряжения, расположенные на прозрачных проводящих слоях оксида, согласно одному варианту реализации.
[0031] На ФИГ. 7A и 7B показан в разрезе пример электрохромного устройства во время работы.
[0032] На ФИГ. 8 и 9 показаны представления электронных управляющих устройств для окна и связанных с ними компонентов.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
[0033] "Оптически переключаемое устройство" представляет собой тонкое устройство, которое изменяет оптическое состояние в ответ на электрический сигнал. Оно реверсивно циклически переходит между двумя или большим количеством оптических состояний. Переключением между этими состояниями управляют пропусканием заданного тока через устройство и/или приложением заданного напряжения к устройству. Устройство обычно содержит две тонкие проводящие пластины, которые охватывают по меньшей мере один оптически активный слой. Электрический сигнал, управляющий изменением оптического состояния, прикладывают к тонким проводящим пластинам. Согласно некоторым вариантам реализации сигнал подают посредством шин, находящихся в электрической связи с проводящими пластинами.
[0034] Несмотря на то, что в настоящем изобретении в качестве примеров оптически переключаемых устройств описаны электрохромные устройства, настоящее изобретение не ограничивается ими. Примеры оптически переключаемого устройства других типов включают некоторые электрофоретические устройства, жидкокристаллические устройства и т.п. Оптически переключаемые устройства могут быть размещены на различных оптически переключаемых продуктах, например оптически переключаемых окнах. Однако, варианты реализации, раскрытые в настоящей заявке, не ограничиваются переключаемыми окнами. Примеры других типов оптически переключаемых продуктов включают зеркала, отображающие устройства и т.п. В контексте настоящего изобретения эти продукты обычно представлены в непикселированном формате.
[0035] Термин "оптическое переключение" обозначает изменение любого одного или большего количества оптических свойств оптически переключаемого устройства. Изменяющимся оптическим свойством может быть, например, оттенок, отражательная способность, коэффициент преломления, цвет, и т.п. Согласно некоторым вариантам реализации оптическое переключение имеет заданное исходное оптическое состояние и заданное конечное оптическое состояние. Например, исходным оптическим состоянием может быть коэффициент пропускания 80%, и конечным оптическим состоянием могут быть коэффициент пропускания 50%. Оптическим переключением обычно управляют путём приложения соответствующего электрического потенциала к двум тонким проводящим пластинам оптически переключаемого устройства.
[0036] Термин "исходное оптическое состояние" обозначает оптическим состоянием оптически переключаемого устройства непосредственно до начала оптического переключения. Исходное оптическое состояние обычно определено как значение оптического состояния, которое может быть оттенком, отражательной способностью, коэффициентом преломления, цветом, и т.п. Исходное оптическое состояние может быть максимальным или минимальным оптическим состоянием оптически переключаемого устройства; например, оно может быть коэффициентом пропускания 90% или 4%. Согласно другому варианту реализации исходное оптическое состояние может быть промежуточным оптическим состоянием, имеющее значение между максимальным и минимальным оптическими состояниями оптически переключаемого устройства, например, коэффициент пропускания 50%.
[0037] Термин "конечное оптическое состояние" обозначает оптическое состояние оптически переключаемого устройства непосредственно после полного оптического переключения от исходного оптического состояния. Полное переключение происходит в том случае, когда оптическое состояние изменяется способом, который, как принято считать, является завершающим для конкретного случая применения. Например, полное оттенение может считаться при переходе оптического коэффициента пропускания от 75% к 10%. Конечное оптическое состояние может быть максимальным или минимальным оптическим состоянием для оптически переключаемого устройства; например это может быть коэффициент пропускания 90% или 4%. Согласно другому варианту реализации конечное оптическое состояние может быть промежуточным оптическим состоянием, имеющим значение между максимальным и минимальным оптическими состояниями оптически переключаемого устройства; например, коэффициент пропускания 50%.
[0038] Термин "шина" относится к электрически проводящей полосе, присоединенной к проводящему слою, например, к прозрачному проводящему электроду, перекрывающему площадь оптически переключаемого устройства. Шина доставляет электрический потенциал и ток от наружного проводника к проводящему слою. Оптически переключаемое устройство содержит две или большее количество шин, каждая из которых соединена с одиночным проводящим слоем устройства. Согласно различным вариантам реализации шина формирует длинную тонкую линию, которая перекрывает большую часть длины или ширины устройства. Часто шина расположена рядом с краем устройства.
app
TCL
[0039] Термин "приложенное напряжение" или V относится к разности потенциалов, приложенных к двум шинам противоположной полярности, размещенным на электрохромном устройстве. Каждая шина электронным способом соединена с отдельным прозрачным проводящим слоем. Приложенное напряжение может иметь различные значения или функции, например управление оптическим переключением или поддерживание оптического состояния. Между прозрачными проводящими слоями размещены материалы оптически переключаемого устройства, такие как электрохромные материалы. На каждом из прозрачных проводящих слоев создано падение напряжения между точкой присоединения шины и местом, удаленным от шины. В целом, чем больше расстояние от шины, тем больше падение напряжения в прозрачном проводящем слое. Локальный потенциал прозрачных проводящих слоев часто обозначается в настоящей заявке как V. Шины противоположной полярности могут быть разнесены друг от друга в боковом направлении поперек поверхности оптически переключаемого устройства.
eff
eff
[0040] Термин "эффективное напряжение" или V относится к потенциалу между положительным и отрицательным прозрачными проводящими слоями в любом конкретном месте в оптически переключаемом устройстве. В декартовском пространстве эффективное напряжение определено для конкретных координат x, y на устройстве. В точке, в которой измеряется напряжение V, два прозрачных проводящих слоя разделяют в направлении координаты z (материалами устройства), но совместно используют те же самые координаты x, y.
[0041] Термин "Поддерживающее напряжение" относится к приложенному напряжению, необходимому для независимого поддерживания устройства в конечном оптическом состоянии. В некоторых случаях без приложения поддерживающего напряжения электрохромные окна возвращаются к своему натуральному оттенку. Иными словами, поддерживание заданного состояния оттенка требует приложения поддерживающего напряжения.
[0042] Термин "управляющее напряжение" относится к напряжению, приложенному во время по меньшей мере части оптического переключения. Управляющее напряжение может рассматриваться как "управляющее" по меньшей мере частью оптического переключения. Его значение отличается от значения приложенного напряжения непосредственно до начала оптического переключения. Согласно некоторым вариантам реализации значение управляющего напряжения больше чем значение поддерживающего напряжения. Пример применения управляющих и поддерживающих напряжений показан на ФИГ. 3
КОНТЕКСТ И КРАТКИЙ ОБЗОР
[0043] В описанных вариантах реализации используют электрическое тестирование и отслеживание для определения момента, в который оптическое переключение между первым оптическим состоянием и вторым оптическим состоянием оптически переключаемого устройства достигает достаточной степени, при которой приложение управляющего напряжения может быть завершено. Например, электрическое тестирование обеспечивает возможность приложения управляющего напряжения в течение уменьшенного периода времени чем предполагалось ранее, поскольку конкретное устройство управляется на основании результатов электрического тестирования фактического прогрессирования его оптического переключения в режиме реального времени. Кроме того, отслеживание в режиме реального времени позволяет надежно обеспечить прогрессирование оптического переключения до заданного состояния. Согласно различным вариантам реализации завершение подачи управляющего напряжения достигается путём понижения приложенного напряжения до поддерживающего напряжения. Преимущество такого подхода состоит в использовании одного аспекта оптических переключений, который обычно считается нежелательным и который заключается в тенденции тонких оптически переключаемых устройств к неоднородному переходу между оптическими состояниями. В частности, множество оптически переключаемых устройств сначала переключаются в областях рядом с шинам и только затем в областях, удаленных от шин (например, в центре устройства). Не удивительно, что данная неоднородность оказалась пригодной для использования при тестировании оптического переключения. В результате обеспечения возможности тестирования переключения, таким образом описанного в настоящей заявке, была устранена необходимость специализированного определения параметров оптически переключаемых устройств и соответствующего предварительного программирования алгоритмов управления оптически переключаемым устройством, определяющих длительность периода времени приложения управляющего напряжения, а также устранена "уравниловка", действовавшая в течение фиксированного интервала времени в отношении ведущих параметров, включая изменения температуры, изменчивость структуры устройства и т.п., для множества устройств. Перед подробным описанием способов тестирования и отслеживания ниже будут представлены некоторые особенности оптического переключения электрохромных устройств.
[0044] Переключением в типичном электрохромном устройстве управляют путём приложения заданного напряжения к двум разнесенным шинам на устройстве. В таком устройстве наиболее удобным является расположение шин перпендикулярно сторонам прямоугольного окна, имеющим наименьший размер (как показано на фиг. 1A). Это объясняется тем, что прозрачные проводящие слои, используемые для доставки приложенного напряжения поверх поверхности тонкопленочного устройства, имеют относящееся к ним поверхностное сопротивление слоя, и данное расположение шин обеспечивает самый короткий путь, по которому должен распространяться ток для перекрытия всей площади устройства, в результате чего сокращается время, необходимое для достижения полного заряда слоев проводника с их соответствующими площадями, и, таким образом, сокращается время переключения устройства.
app
eff
eff
[0045] Несмотря на то, что приложенное напряжение V подано по шинам, по существу на все области устройства действует локальное эффективное напряжение (V), которое является пониженным из-за поверхностного сопротивления прозрачных проводящих слоев и потребляемого тока устройства. Центр устройства (позиция на полпути между этими двумя шинами) часто имеет самое низкое значение V. Это может привести к неприемлемо уменьшенному оптическому диапазону переключения и/или неприемлемо большого времени переключения в центре устройства. Эти проблемы отсутствуют на краях устройства рядом с шинами. Этот эффект подробно описан ниже со ссылкой на фиг. 1B и 1C.
[0046] На ФИГ. 1A показан вид сверху электрохромного стекла 100, содержащего шины, имеющие планарную конфигурацию. Электрохромное стекло 100 содержит первую шину 105, расположенную на первом проводящем слое 110, и вторую шину 115, расположенную на втором проводящем слое 120. Электрохромный пакет (не показан) представляет собой слоистую структуру между первым проводящим слоем 110 и вторым проводящим слоем 120. Как показано на чертеже, первая шина 105 может проходить по существу вдоль одной стороны первого проводящего слоя 110. Вторая шина 115 может проходить по существу вдоль одной стороны второго проводящего слоя 120 на противоположной стороне электрохромного стекла 100, на которой расположена первая шина 105. Некоторые устройства могут иметь дополнительные шины, например, вдоль всех четырех краев, но такая конструкция усложняет изготовление. Подробное описание конфигураций шин, включая планарно сконфигурированные шины, можно найти в патентной заявке США № 13/452,032, поданной 20 апреля 2012, которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
TCL
TCL
app
eff
[0047] На ФИГ. 1B показан график локального напряжения в первом прозрачном проводящем слое 110 и напряжения во втором прозрачном проводящем слое 120, которое инициирует переход электрохромного стекла 100, например, от прозрачного состояния к тонированному состоянию. График 125 показывает локальные значения напряжения V в первом прозрачном проводящем слое 110. Как показано на чертеже, напряжение падает на участке от левой стороны (например, где на первом проводящем слое 110 расположена первая шина 105 и где приложено напряжение) до правой стороны первого проводящего слоя 110 по причине поверхностного сопротивления слоя и тока, проходящего в первом проводящем слое 110. График 130 также показывает локальное напряжение V во втором проводящем слое 120. Как показано на чертеже, напряжение увеличивается (уменьшается по величине) от правой стороны (например, где на втором проводящем слое 120 расположена вторая шина 115 и где приложено напряжение) к левой стороне второго проводящего слоя 120 по причине поверхностного сопротивления слоя второго проводящего слоя 120. Значение приложенного напряжения V в этом примере равно разности напряжения между правым концом графика 130 напряжений и левым концом графика 125 напряжений. Значение эффективного напряжения V в любом месте между шинами равно разности значений кривых 130 и 125 в позиции на оси X, соответствующей интересующему месту.
eff
[0048] На ФИГ. 1C показан график эффективного напряжения V на электрохромном устройстве между первым и вторым проводящими слоями 110 и 120 электрохромного стекла 100. Как описано выше, эффективное напряжение равно разности локальных напряжений между первым проводящим слоем 110 и вторым проводящим слоем 120. Области электрохромного устройства, подверженные действию повышенных эффективных напряжений, переключаются между оптическими состояниями быстрее, чем области, подверженные действию пониженных эффективных напряжений. Как показано на чертеже, эффективное напряжение является самым низким в центре электрохромного стекла 100 и самым высоким на краях электрохромного стекла 100. Падение напряжения на устройстве вызвано омическими потерями при протекании тока в устройстве. Падение напряжения на больших электрохромных окнах может быть снижено путём формирования дополнительных шин в пределах просмотровой области окна за счет деления одного большого оптического окна на множество уменьшенных электрохромных окон, которыми можно управлять последовательно или параллельно. Однако, такой подход может оказаться непривлекательным с эстетической точки зрения из-за контраста между просмотровой областью окна и шиной (шинами), проходящими в просмотровой области. Таким образом, намного более привлекательным для глаз является монолитное электрохромное устройство без каких-либо заметных шин в просмотровой области.
app
[0049] Как описано выше, при увеличении размера окна электронное сопротивление току, протекающему в тонкой поверхности прозрачных проводящих слоев, также увеличивается. Это сопротивление может быть измерено между точками, ближайшими к шине (обозначенной как край устройства в последующем описании), и в точках, наиболее удаленными от шин (обозначенных как центр устройства в последующем описании). Когда ток проходит сквозь прозрачный проводящий слой, напряжение падает на участке поверхности прозрачного проводящего слоя, и это падение напряжения уменьшает эффективное напряжение в центре устройства. Данный эффект углубляется тем обстоятельством, что обычно при увеличении площади окна плотность тока утечки для окна остается постоянной, но полный ток утечки возрастает из-за увеличения площади. Таким образом, с учетом обоих указанных эффектов эффективное напряжение в центре электрохромного окна значительно падает, и у электрохромных окон, ширина которых больше чем, например, примерно 30 дюймов (76,2 см), могут наблюдаться плохие рабочие характеристики. Данная проблема может быть решена путём использования повышенного напряжения V, так что эффективное напряжение в центре устройства достигает подходящего уровня.
eff
eff
eff
eff
[0050] Обычно диапазон безопасной работы для твердотельных электрохромных устройств составляет примерно между 0,5 В и 4 В, или более чаще между примерно 0,8 В и примерно 3 В, например, между 0,9 В и 1,8 В. Эти значения являются локальными значениями эффективного напряжения V. Согласно одному варианту реализации контроллер или управляющий алгоритм электрохромного устройства обеспечивают управляющий профиль, в котором напряжение V всегда ниже 3 В; согласно другому варианту реализации контроллер управляет напряжением V таким образом, что оно всегда ниже 2,5 В; согласно еще одному варианту реализации контроллер управляет напряжением V таким образом, что оно всегда ниже 1,8 В. Указанные значения напряжения относятся к усредненному по времени напряжению (где время усреднения имеет порядок времени, необходимого для небольшой оптической реакции, например, от нескольких секунд до нескольких минут).
eff
[0051] Дополнительная сложность электрохромных окон состоит в том, что ток, протекающий в окне, не является фиксированным в течение длительности периода оптического переключения. Напортив, во время начальной части переключения ток в устройстве по существу больше (до более чем в 100 раз) чем в конечном состоянии, когда оптическое переключение завершено или почти завершено. Проблема недостаточного окрашивания в центре устройства дополнительно усиливается во время данного начального переходного периода, поскольку значение напряжения V в центре значительно ниже, чем оно будет в конце периода переключения.
eff
[0052] В случае электрохромного устройства с планарной шиной можно показать, что напряжение V на устройстве с планарными шинами в целом определено как:
app
2
ΔV(0) = V - RJL/2
app
2
ΔV(L) = V - RJL/2                           Равенство 1
app
2
ΔV(L/2) = V - 3RJL/4,
где:
app
V- разность напряжений, приложенная к шинам для управления  электрохромным окном;
eff
∆V(0) равно напряжению V на шине, соединенной с первым прозрачным проводящим слоем (в примере ниже слоем прозрачного проводящего оксида как в стекле типа ТЕС™);
eff
∆V(L) равно напряжению V на шине, соединенной с вторым прозрачным проводящим слоем (в примере ниже слоем прозрачного проводящего оксида типа оксида индия и олова);
eff
∆V(L/2) равно напряжению V в центре устройства, на полпути между двумя планарными шинами;
R = поверхностное сопротивление прозрачного проводящего слоя;
J = мгновенный усредненная плотность тока; и
L = расстояние между шинами электрохромного устройства.
[0053] Для вычислений предполагается, что прозрачные проводящие слои имеют по существу подобное, если не то же самое, поверхностное сопротивление. Однако специалистам понятно, что соответствующая физическая природа омического падения напряжения и локального эффективного напряжения все еще является применимой, даже если прозрачные проводящие слои имеют неодинаковые поверхностные сопротивления.
[0054] Как указано выше, некоторые варианты реализации относятся к контроллерам и управляющим алгоритмам для управления оптическими переключениями в устройствах, имеющих планарные шины. В таких устройствах по существу линейные шины противоположной полярности расположены на противоположных сторонах имеющего прямоугольную или другую многоугольную форму электрохромного устройства. Согласно некоторым вариантам реализации могут быть использованы устройства с неплоскими шинами. В таких устройствах могут быть использованы, например, угловые шины, расположенные в вершинах устройства. В таких устройствах эффективное разделительное расстояние L между шинами определяется на основании конфигурации устройства и шин. Обсуждение конфигураций шин и разделительных расстояний может быть найдено в патентной заявке США № 13/452,032 под названием "Угловая шина", поданный 20 апреля 2012, которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
eff
eff
app
app
eff
2
[0055] При увеличении параметров R, J или L напряжение V на устройстве уменьшается, в результате чего замедляется или снижается окрашивание устройства во время переключения и даже в конечном оптическом состоянии. Согласно Равенству 1 напряжение V на окне составляет по меньшей мере на величину RJL/2 ниже чем V. Это происходит потому, что поскольку резистивное падение напряжения увеличивается (из-за увеличения размеров окна, потребляемого тока и т.п.), часть потерь может быть компенсирована путём увеличения напряжения V, но только до значения, которое поддерживает напряжение V на краях устройства ниже порогового, за которым может иметь место ухудшение надежности.
TCL
eff
[0056] В итоге, было признано, что оба прозрачных проводящих слоя испытывают омическое падение напряжения, и это падение увеличивается с расстоянием от связанной с ними шины, и, таким образом, напряжение V уменьшается с расстоянием от шины для обоих прозрачных проводящих слоев. Как следствие, напряжение V уменьшается в местах, удаленных от обеих шин.
[0057] Для ускорения оптических переключений первоначально применяют напряжение, которое больше чем необходимое для поддерживания устройства в конкретном оптическом равновесном состоянии. Этот подход показан на ФИГ. 2 и 3.
[0058] На ФИГ. 2 показан завершенные профиль тока и профиль напряжения для электрохромного устройства, в котором использован простой алгоритм управления напряжением для вызова цикла переключения оптического состояния (тонирования, сопровождаемого очисткой) электрохромного устройства. На графике полная плотность тока (I) представлена как функция времени. Как указано выше, полная плотность тока представляет собой комбинацию ионной плотности тока, связанной с электрохромным переключением, и электронного тока утечки между электрохимически активными электродами. Показанный на чертеже профиль тока является характерным для множества электрохромных устройств различных типов. В одном примере катодный электрохромный материал, такой как оксид вольфрама, используется в соединении с анодным электрохромным материалом, таким как никелевый оксид вольфрама, в качестве противополярного электрода. В таких устройствах отрицательные токи указывают на окрашивание/тонирование устройства. В одном примере ионы лития вытекают из анодно-окрашивающего электрохромного электрода на основе никелевого оксида вольфрама и втекают в катодно-окрашивающий электрохромный электрод на основе оксида вольфрама. Соответственно, электронов перетекают в электрод на основе оксида вольфрама для компенсации втекающих положительно заряженных ионов лития. Таким образом, напряжение и ток показаны как имеющие отрицательное значение.
[0059] Показанный профиль является результатом повышения напряжения до уровня включения нового состояния с последующим понижением до поддерживающего напряжения для поддерживания достигнутого оптического состояния. Пики 201 тока связаны с изменениями оптического состояния, т.е., тонированием и очисткой. В частности, пики тока представляют доставку ионного заряда, необходимого для тонирования или очистки устройства. С точки зрения математики, заштрихованная площадь под пиком представляет полный заряд, необходимый для тонирования или очистки устройства. Участки кривой после начальных выбросов тока (участки 203) представляют электронный ток утечки, в то время как устройство находится в новом оптическом состоянии.
[0060] На чертеже профиль 205 напряжения наложен на кривую тока. Профиль напряжения имеет следующую последовательность: отрицательная наклонная часть (207), отрицательное поддерживание (209), положительная наклонная часть (211) и положительное поддерживание (213). Следует отметить, что напряжение после достижения его максимального значения остается постоянным в течение отрезка времени, в которым устройство остается в заданном оптическом состоянии. Наклонная часть 207 кривой напряжения соответствует управлению устройством с его переключением в новое тонированное состояние, и поддерживающее напряжение 209 поддерживает устройство в тонированном состоянии до тех пор, пока наклонная часть 211 кривой напряжения в противоположном направлении не обеспечивает управление с переключением от тонированного состояния в состояние очистки. В некоторых алгоритмах переключения вершина кривой тока сглажена. Таким образом, ток не превышает заданный уровень для предотвращения повреждения устройства (например, управление со слишком быстрым перемещением ионов сквозь слои материала может вызвать их физическое повреждение). Скорость окрашивания зависит не только от приложенного напряжения, но также и скорости изменения температуры и напряжения.
[0061] На ФИГ. 3 показан профиль управления напряжением в соответствии с некоторыми вариантами реализации. В показанном на чертеже варианте реализации профиль управления напряжением используется для управления с переключением от прозрачного состояния к тонированному состоянию (или к промежуточному состоянию). Для управления электрохромным устройством с его переключением в обратном направлении от тонированного состояния к прозрачному состоянию (или от более тонированного состояния к менее тонированному состоянию) используется подобный, но инвертированный профиль. Согласно некоторым вариантам реализации профиль управления напряжением для перехода от тонированного состояния к прозрачному состоянию является зеркальным отображением профиля, показанного на ФИГ. 3.
app
app
drive
hold
app
drive
hold
app
[0062] Значения напряжения, показанные на ФИГ. 3, представляют значения приложенного напряжения (V). Профиль приложенного напряжения обозначен штриховой линией. Для контраста плотность тока в устройстве обозначена сплошной линией. В показанном профиле кривая напряжения V содержит четыре компоненты: наклонную до управления компоненту 303, которая инициирует переключение, компоненту 313 напряжения V, которая продолжает управлять переключением, наклонную до поддерживания компоненту 315 и компоненту 317 напряжения V. Наклонные компоненты отображают изменения напряжения V, а компоненты, отображающие напряжения V и V, остаются постоянными или по существу постоянными и отображают текущие значения напряжения V.
drive
drive
drive
drive
drive
drive
eff
[0063] Наклонная до управления компонента характеризуется крутизной наклонной части (увеличивающимся значением) и значением напряжения V. Когда приложенное напряжение достигает значения напряжения V, наклонная до управления компонента завершается. Компонента напряжения V характеризуется значением напряжения V, а также длительностью действия напряжения V. Значение напряжения V может быть выбрано с возможностью поддерживания напряжения V в безопасном, но эффективном диапазоне поверх всей поверхности электрохромного устройства, как описано выше.
hold
drive
hold
app
hold
hold
hold
hold
hold
drive
hold
[0064] Наклонная до поддерживания компонента характеризуется крутизной наклонной части кривой напряжения (уменьшающимся значением) и значением напряжения V (или дополнительно разностью между напряжениями V и V). Напряжение V уменьшается согласно крутизне наклонной части до тех пор, пока не будет достигнуто значение напряжения V. Компонента напряжения V характеризуется значением напряжения V и длительностью действия напряжения V. Фактически, длительностью действия напряжения V обычно управляет отрезок времени, в течение которого устройство поддерживается в тонированном состоянии (или, наоборот, в прозрачном состоянии). В отличие от наклонной до управления компоненты, компоненты напряжения V и наклонной до поддерживания компоненты, компонента напряжения V имеет произвольную длину, которая не зависит от физических процессов оптического переключения устройства.
drive
drive
hold
[0065] Профиль напряжения для управления оптическим переключением электрохромных устройств каждого типа имеет свои собственные характерные компоненты. Например, для относительно большого устройства и/или устройства с имеющим большое резистивное сопротивление проводящим слоем потребуется более высокое значение V и, возможно, повышенная крутизна наклонной до управления компоненты. В патентной заявке № 13/449,251, поданной 17 апреля 2012, которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки, описаны контроллеры и относящиеся к ним алгоритмы управления оптическими переключениями в широком диапазоне условий. Как описано в указанной заявке, каждой из компонент профиля приложенного напряжения (наклонной до управления компонентой, компонентой напряжения V, наклонной до поддерживания компонентой и компонентой напряжения V в данной заявке) можно независимо управлять для соответствия условиям режима реального времени, таким как текущая температура, текущий уровень коэффициента пропускания, и т.п. Согласно некоторым вариантам реализации значения каждой компоненты профиля приложенного напряжения задают для конкретного электрохромного устройства (имеющего малое собственное разнесение шин, удельное сопротивление, и т.п.) и не изменяют на основании текущих условий. Иными словами, в таких вариантах реализации профиль напряжения не принимает во внимание обратную связь в отношении параметров, таких как температура, плотность тока и т.п.
app
eff
[0066] Как указано, все значения напряжения, показанные в профиле переключения напряжения на ФИГ. 3, соответствуют значения напряжения V, описанным выше. Они не соответствуют значениям напряжения V, описанным выше. Иными словами, значения напряжения, показанные на ФИГ. 3, представляют разность напряжений между шинами противоположной полярности на электрохромном устройстве.
drive
[0067] Согласно некоторым вариантам реализации наклонную до управления компоненту профиля напряжения выбирают для безопасного, но быстрого индуцирования ионного тока, протекающего между электрохромным и противополярным электродами. Как показано на ФИГ. 3, ток в устройстве следует профилю наклонной до управления компоненты кривой напряжения до тех пор, пока не завершится указанная наклонная до управления часть профиля и не начнется часть профиля, соответствующая напряжению V. На ФИГ. 3 этой наклонной части профиля напряжения соответствует компонента 301 профиля тока. Безопасные уровни тока и напряжения могут быть определены опытным путем или на основании другой обратной информации. В патенте США № 8,254,013, поданном 16 марта 2011, изданном 28 августа 2012, который полностью включен в настоящую заявку посредством ссылки, представлены примеры алгоритмов для поддерживания безопасных уровней тока во время переключений электрохромного устройства.
drive
drive
eff
drive
drive
drive
drive
drive
drive
[0068] Согласно некоторым вариантам реализации значение напряжения V выбирают на основании описанных выше аспектов. В частности, значение напряжения V выбирают таким образом, чтобы значение напряжения V по всей поверхности электрохромного устройства оставалось в пределах диапазона, в котором имеет место эффективное и безопасное переключение больших электрохромных устройств. Длительность действия напряжения V может быть выбрана на основании различных аспектов. Согласно одному из них управляющий потенциал должен поддерживаться в течение периода, достаточного для существенного окрашивания устройства. С этой целью длительность действия напряжения V может быть определена эмпирически путем отслеживания оптической плотности устройства в зависимости от интервала времени, в течение которого значение напряжения V остается неизменным. Согласно некоторым вариантам реализации длительность действия напряжения V устанавливается равной заданному периоду времени. Согласно другому варианту реализации длительность действия напряжения V соответствует заданному количеству переданного ионного и/или электронного заряда. Как показано на чертеже, наклонные части кривой тока направлены вниз во время действия напряжения V. См. участок 307 профиля тока.
eff
eff
drive
eff
drive
hold
eff
hold
[0069] Другое аспект состоит в уменьшении плотности тока в устройстве, когда ионный ток ослабляется вследствие доступных ионов лития, завершающих свою миграцию от анодно-окрашивающего электрода к катодно-окрашивающему электроду (или противопотенциальному электроду) во время оптического переключения. После завершения переключения единственным током, протекающим в устройстве, остается ток утечки сквозь обладающий ионной проводимостью слой. Как следствие, уменьшается омическое падение потенциала на поверхности устройства, и увеличиваются локальные значения напряжения V. Эти повышенные значения напряжения V могут повредить устройство или ухудшить его характеристики, если приложенное напряжение не уменьшается. Таким образом, другой аспект определения длительности действия напряжения V состоит в понижении уровня напряжения V, связанного с током утечки. При снижении приложенного напряжения от V до V не только уменьшается значение напряжения V на поверхности устройства, но также снижается ток утечки. Как показано на ФИГ. 3, ток устройства изменяется на участке 305 профиля тока во время действия наклонной до поддерживания компоненты. Во время действия напряжения V ток достигает устойчивого значения, которое соответствует току утечки, на участке 309 профиля тока.
DRIVE
УПРАВЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЕМ V С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ОТ ОПТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
[0070] Проблема состоит в невозможности точного прогнозирования интервала времени, в течение которого управляющее напряжение должно быть приложено к электродам до перехода к поддерживающему напряжению. Для устройств различных размеров и, в частности, устройств, имеющих шины, разделенные конкретными расстояниями, требуются различные интервалы времени, в течение которого к электродам должно быть приложено управляющее напряжение. Кроме того, процессы, используемые для изготовления оптически переключаемых устройств, таких как электрохромные устройства, могут незначительно изменяться от одной группы к другой или от одной версии процесса к другой. Незначительные изменения процесса превращаются в потенциально различные требования к длительности интервала времени, в течение которого управляющее напряжение должно быть приложено к устройствам, используемым в работе. Кроме того, условия окружающей среды и, в частности, температура могут влиять на длительность интервала времени, в течение которого управляющее напряжение должно быть приложено для управления переключением.
[0071] Для учета всех этих переменных современные способы могут задавать множество различных управляющих алгоритмов с различными интервалами времени для приложения заданного управляющего напряжения для каждого из множества имеющих различные размеры окон или особенности устройства. Рациональное обоснование этих действия заключается в том, что управляющее напряжение должно быть приложено в течение достаточного периода времени независимо от размера и типа устройства для обеспечения завершения оптического переключения. В настоящее время изготавливают множество электрохромных окон, имеющих различный размер. Несмотря на то, что для каждого различного типа окна может быть предварительно определено соответствующее время приложения управляющего напряжения, это может оказаться кропотливым, дорогим и времязатратным процессом. Усовершенствованный способ, описанный в настоящей заявке, предназначен для определения непрерывного интервала времени, в течение которого к электродам должно быть приложено управляющее напряжение.
[0072] Кроме того, может быть желательным, чтобы  переключение между двумя заданными оптическими состояниями происходило в пределах заданного периода времени независимо от размера оптически переключаемого устройства, способа изготовления устройства и условий окружающей среды, в которых устройство функционирует во время переключения. Эта цель может быть реализована путём отслеживания процесса переключения и в случае необходимости регулировки управляющего напряжения для обеспечения завершения переключения в заданное время. Регулировка значения управляющего напряжения является одним способом достижения этой цели.
[0073] В некоторых описанных в настоящей заявке вариантах реализации для оценки процесса оптического переключения использован способ тестирования, в то время как устройство находится в процессе переключения. Как показано на ФИГ. 3, имеются обычно различные наклонный до управления участок графика и участок поддерживания управляющего напряжения оптического переключения. Способ тестирования может быть применен во время любого из них. Согласно различным вариантам реализации этот способ применяют во время периода поддерживания управляющего напряжения согласно данному алгоритму.
eff
eff
[0074] Согласно некоторым вариантам реализации способ тестирования включает приложение пульсирующего тока или напряжения для управления переключением и, затем, отслеживание ответного тока или напряжения для обнаружения условия перегрузки вблизи шин. Когда локальное эффективное напряжение больше чем необходимое напряжение для управления локальным оптическим переключением, возникает состояние перегрузки. Например, если оптическое переключение в прозрачное состояние считается завершенным, когда значение напряжения V достигает 2 В, и локальное значение напряжения V вблизи шины составляет 2,2 В, область вблизи шины может быть охарактеризована как находящаяся в состоянии перегрузки.
[0075] Один пример способа тестирования включает приложение пульсирующего управляющего напряжения путём его снижения до уровня поддерживающего напряжения (или поддерживающего напряжения, модифицированного соответствующим смещением) и отслеживания ответного тока для определения направления указанного ответного тока. В этом примере, когда ответный ток достигает заданного порога, система управления устройства определяет, что наступил интервал времени перехода от управляющего напряжения к поддерживающему напряжению.
drive
hold
hold
app
drive
hold
app
drive
hold
hold
drive
app
hold
hold
[0076] На ФИГ. 4A показан график оптического переключения, на котором снижение приложенного напряжения от V до V приводит к результирующему току, на основании которого может быть установлено, что процесс оптического переключения длится достаточно давно, и приложенное напряжение можно оставить равным значению напряжения V на весь срок действия конечного оптического состояния. Это отображено участком 411 падения напряжения V от напряжения V до напряжения V. Участок 411 падения напряжения имеет место во время периода, когда напряжение V при иных обстоятельствах может быть вынуждено оставаться в управляющей фазе, как показано на ФИГ. 3. Ток, протекающий между шинами, начинает снижаться (т.е., становится менее отрицательным), как отображено участком 307 кривой тока, когда сначала остановлено увеличение приложенного напряжения (т.е., рост напряжения в отрицательную полярность), и наблюдается выполаживание кривой напряжения V. Однако, когда приложенное напряжение падает на участке 411 графика напряжения, ток начинает уменьшаться еще быстрее, как отображено сегментом 415 графика тока. В соответствии с некоторыми вариантами реализации уровень тока измеряют после истечения заданного интервала времени после падения напряжения, которое отображено участком 411 графика напряжения. Если измеренный ток ниже некоторого порогового значения, оптическое переключение считается завершенным, и значение приложенного напряжения может оставаться равным напряжению V (или перейти в значение напряжения V, если в данный момент времени оно равно некоторому другому значению, которое ниже напряжения V). В конкретном примере, представленном на ФИГ. 4A, показано превышение порога тока. Таким образом, напряжение V остается равным значению напряжения V в течение действия конечного оптического состояния. Значение напряжения V может быть выбрано исходя из конечного оптического состояния, которое оно должно обеспечивать. Такое конечное оптическое состояние может быть максимальным, минимальным или промежуточным оптическим состоянием переключаемого оптического устройства.
app
drive
drive
hold
hold
drive
hold
hold
[0077] В ситуациях, в которых ток не достигает порога во время измерения, приложенное напряжение V может быть соответствующим образом возвращено к значению напряжения V. На ФИГ. 4B показана эта ситуация. На ФИГ. 4B показан график оптического переключения, на котором начальное уменьшение приложенного напряжения от напряжения V до напряжения V (отображенное участком 411 графика) приводит к протеканию результирующего тока, указывающему, что оптическое переключение еще не распространилось достаточно далеко, чтобы можно было оставить приложенное напряжение равным значению напряжения V в течение действия конечного оптического состояния. Следует отметить, что участок 415 кривой тока, который имеет траекторию, следующую за уменьшением напряжения, отображенным участком 411 кривой напряжения, не достигает порога при измерении в точке 419. Таким образом, приложенное напряжение возвращается к значению напряжения V на дополнительный период времени, отображенный участком 417 кривой тока восстановления, перед новым снижением приложенного напряжения до значения напряжения V (на участке 421 графика напряжения), в результате чего измеренный в точке 423 результирующий ток позволяет установить, что оптическое переключение распространилось достаточно далеко, и приложенное напряжение может быть оставлено равным значению напряжения V в течение действия конечного оптического состояния. Как указано выше, конечное оптическое состояние может быть максимальным, минимальным или промежуточным оптическим состоянием переключаемого оптического устройства.
[0078] Как указано выше, поддерживающее напряжение соответствует напряжению, которое поддерживает оптическое устройство в равновесии при конкретной оптической плотности или другом оптическом параметре. Это приводит к установившемуся результату путём генерации тока, который смещает ток утечки в конечном оптическом состоянии. Управляющее напряжение прикладывают для ускорения переключения до точки, в которой приложение поддерживающего напряжения приводит к заданному оптическому состоянию, не изменяющемуся во времени.
eff
eff
eff
eff
[0079] Способ тестирования, описанный в настоящей заявке, может быть понятен в терминах физических механизмов, относящихся к оптическому переключению, управляемому от шин, расположенных на краях устройства. В основном, способ основан на дифференциальных значениях эффективного напряжения, действующего на оптически переключаемое устройство по всей поверхности устройства и, в частности, на изменениях напряжения V от центра устройства к краю устройства. Локальное изменение потенциала на прозрачных проводящих слоях приводит к различным значениям напряжения V вдоль поверхности устройства. Значение напряжения V, действующего на оптически переключаемое устройство рядом с шинами, намного больше значения напряжения V в центре устройства. Как следствие, локальное наращивание заряда в области рядом с шинами происходит значительно интенсивнее чем наращивание заряда в центре устройства.
eff
eff
[0080] В некоторый момент времени во время оптического переключения значение напряжения V на краю устройства рядом с шинами становится достаточным для достижения конечного оптического состояния, заданного для оптического переключения, тогда как в центре устройства значение напряжения V еще является недостаточным для достижения указанного конечного состояния. Конечное состояние может быть значением оптической плотности, связанным с конечной точкой в процессе оптического переключения. На этом промежуточном этапе оптического переключения, если управляющее напряжение снижается до поддерживающего напряжения, часть электрохромного устройства рядом с шинами эффективно стремится к переключению назад к состоянию, с которого началось переключение. Однако, поскольку область в центре устройства еще не достигла конечного состояния оптического переключения, при приложении поддерживающего напряжения центральная часть устройства продолжит свой переход в направлении, желательном для оптического переключения.
[0081] Когда на устройство на этом промежуточном этапе переключения действует изменение приложенного напряжения от управляющего напряжения до поддерживающего напряжения (или до некоторого другого соответственно пониженного значения напряжения), области устройства, расположенные рядом с шинами, в которых устройство является эффективно перегруженным, генерируют ток, протекающий в направлении, противоположном направлению управления переключенем. Напротив, области устройства в центре, которые еще не полностью перешли в конечное состояние, продолжают продвигать фронт тока в направлении, необходимом для управления переключением.
[0082] В течение оптического переключения, когда на устройство действует приложенное управляющее напряжение, имеет место постепенное увеличение движущей силы, взывающей протекание тока в обратном направлении, когда на устройство действует быстрое уменьшение приложенного напряжения. Путем отслеживания протекающего тока в ответ на возмущения в направлении от управляющего напряжения может быть определена точка, в которой переключение из первого состояния во второе состояние распространяется достаточно далеко, так что переход от управляющего напряжения до поддерживающего напряжения является своевременным. Термин "своевременный" означает, что оптическое переключение от края устройства к центру устройства является достаточно завершенным. Такое переключение может быть задано разными способами в зависимости от характеристик продукта и случая его применения. Согласно одному варианту реализации переключение из первого состояния во второе состояние считается достаточно завершенным при достижении по меньшей мере примерно 80 % конечного состояния или по меньшей мере примерно 95 % конечного состояния устройства. Завершение отражает изменения в оптической плотности от первого состояния до второго состояния. Заданный уровень завершенности может соответствовать пороговому уровню тока, как показано в примерах на ФИГ. 4A и 4B.
[0083] Существуют множество возможных изменений протокола тестирования. Такие изменения могут включать некоторые импульсные протоколы, определяющие интервал времени от инициирования переключения до первого импульса, длительность импульсов, размер импульсов и частоту импульсов.
drive
hold
[0084] Согласно одному варианту реализации, последовательность импульсов начинается непосредственно после приложения управляющего напряжения или с наклонного до управления участка кривой напряжения, который инициирует переключение между первым оптическим состоянием и вторым оптическим состоянием. Иными словами, между инициированием переключения и приложением импульса временная задержка отсутствует. Согласно некоторым вариантам реализации длительность тестирования является достаточно короткой (например, примерно 1 секунда или меньше), так что тестирование назад и вперед между значениями напряжений V и V для всего переходного процесса по существу не влияет на время переключения. Однако, согласно некоторым вариантам реализации отсутствует необходимость немедленного начала тестирования. В некоторых случаях переключение инициируется после завершения примерно 50 % ожидаемого или номинального периода переключения или завершения примерно 75 % этого периода. Часто расстояние между шинами является известным или может быть вычислено с использованием соответствующим образом сконфигурированного электронного управляющего устройства. С известным расстоянием заниженный нижний порог для инициирования тестирования может быть реализован на основании приблизительного известного времени переключения. Например, электронное управляющее устройство может быть выполнено с возможностью инициирования тестирования после истечения примерно 50-75 % ожидаемой длительности переключения.
[0085] Согласно некоторым вариантам реализации тестирование начинается спустя примерно 30 секунд после инициализации оптического переключения. Относительно более раннее начало тестирования может быть особенно полезным в случаях, в которых принята команда прерывания. Командой прерывания является команда, которая вызывает переключение устройства в третье оптическое переходное состояние, когда устройство уже находится в процессе изменения от первого к второму оптическому состоянию). В этом случае раннее тестирование может облегчить определение направления переключения (т.е., выясняет, на что именно направлена принятая команда прерывания: на осветление или затемнение окна). Согласно некоторым вариантам реализации тестирование начинают спустя примерно 120 минут (например, примерно 30 минут, примерно 60 минут или примерно 90 минут) после инициализации оптического переключения. Относительно более позднее тестирование может быть более пригодным в случаях использования больших окон, а также когда переключение происходит из состояния равновесия. Для архитектурного стекла тестирование может начинаться спустя примерно от 30 секунд до 30 минут после инициализации оптического переключения, в некоторых случаях примерно между 1-5 минутами, например, примерно между 1-3 минутами, примерно между 10-30 минутами или примерно между 20-30 минутами. Согласно некоторым вариантам реализации тестирование начинают спустя примерно 1-5 минут (например, примерно 1-3 минуты, примерно 2 минуты в конкретном примере) после инициализации оптического переключения посредством команды прерывания, в то время как тестирование начинают спустя примерно 10-30 минут (например, примерно 20-30 минут) после инициализации оптического переключения от момента подачи начальной команды, когда электрохромное устройство находится в состоянии равновесия.
[0086] В примерах, показанных на ФИГ. 4A и 4B, размер импульсов определен между значением управляющего напряжения и значением поддерживающего напряжения. Это может быть сделано для удобства. Также могут быть использованы другие значения импульса. Например, импульс может иметь значение примерно +/- 500 мВ от поддерживающего напряжения или примерно +/- 200 мВ от поддерживающего напряжения. В этом контексте электрохромное устройство для окна, например, архитектурного окна может иметь управляющее напряжение примерно от 0 В до +/-20 В (например, примерно от +/-2 В до +/-10 В) и поддерживающее напряжение примерно от 0 В до +/-4 В (например, примерно от +/-1 В до +/-2 В).
[0087] Согласно различным вариантам реализации электронное управляющее устройство определяет, когда во время оптического переключения полярность тестирующего тока является противоположной полярности смещения из-за переключения, продолжающегося до существенной степени. Иными словами, ток в шинах протекает в направлении, противоположном ожидаемому направлению в случае, если бы оптическое переключение все еще длилось.
drive
hold
hold
drive
hold
[0088] Тестирование путем снижения значения приложенного напряжения от напряжения V до напряжения V обеспечивает удобный и применимый в широком диапазоне условий механизм для отслеживания переключения для определения момента, когда тестирующий ток в первый раз реверсирует полярность. Тестирование путем снижения напряжения до значения, отличающегося от значения напряжения V, может включать определение параметров рабочих характеристик окна. Очевидно, что даже очень большие окна (например, размером примерно 60 дюймов (152,4 см)) по существу завершают свое оптическое переключение, когда ток в первый раз противодействует переключению после тестирования снижением значения приложенного напряжения от напряжения V до напряжения V.
drive
probe
probe
probe
hold
drive
hold
probe
hold
[0089] В некоторых случаях тестирование происходит путем понижения значение приложенного напряжения от напряжения V до напряжения V, где V – тестирующее напряжение, отличающееся от поддерживающего напряжения. Например, напряжение V может быть равно напряжению V, модифицированному смещением. Несмотря на то, что множество окон выполнены с возможностью фактического завершения их оптических переключений, когда в первый раз ток противодействует переключению после тестирования путём понижения приложенного напряжения от напряжения V до напряжения V, некоторые окна могут обеспечивать преимущество за счет пульсирования до напряжения, немного смещенного от поддерживающего напряжения. В целом, смещение напряжения становится все более выгодным при увеличении размера окна и уменьшении температуры окна. В некоторых случаях смещение находится в диапазоне 0-1 В, и значение напряжения V примерно на 0-1 В выше чем значение напряжения V. Например, смещение может находиться в диапазоне примерно 0-0,4 В. В этих или других вариантах реализации смещение может составлять по меньшей мере примерно 0,025 В или по меньшей мере примерно 0,05 В, или по меньшей мере примерно 0,1 В. Со смещением приложение напряжения может быть более продолжительным чем без смещения. Более продолжительное приложение напряжения обеспечивает полное завершение оптического переключения в заданное состояние. Способы выбора соответствующего смещения поддерживающего напряжения дополнительно описаны ниже в контексте целевого напряжения разомкнутого контура.
[0090] Согласно некоторым вариантам реализации электронное управляющее устройство уведомляет пользователя или центральное электронное устройство, управляющее сетью окон, о том, насколько далеко (например, в процентах) прогрессировало оптическое переключение. Это может быть указанием того, на каком уровне переключения находится центр окна в настоящий момент. Обратная связь относительно переключения может быть подана в пользовательский интерфейс, реализованный посредством мобильного устройства или другого вычислительного устройства. См., например, патентную заявку РСТ № US2013/036456, поданную 12 апреля 2013, которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
app
drive
[0091] Частота пульсации тестирования может находиться примерно между 10 сек и 500 сек. Используемый в данном контексте термин "частота" означает разделяющий интервал времени между серединами соседних импульсов в последовательности из двух или большего количества импульсов. Обычно частота пульсации находится примерно между 10 сек и 120 сек. Согласно некоторым вариантам реализации частота пульсации находится примерно между 20 сек и 30 сек. Согласно некоторым вариантам реализации частота тестирования зависит от размера электрохромного устройства или расстояния между шинами в устройстве. Согласно некоторым вариантам реализации частоту тестирования выбирают в зависимости от ожидаемой продолжительности оптического переключения. Например, частота может быть задана в размере от примерно 1/5 до примерно 1/50 (или от примерно 1/10 до примерно 1/30) ожидаемой продолжительности переходного процесса. Следует отметить, что длительность переходного процесса может соответствовать ожидаемой продолжительности действия приложенного напряжения V = V. Также следует отметить, что ожидаемая продолжительность переключения может зависеть от размера электрохромного устройства (или разделяющего расстояния между шинами). В одном примере продолжительность переключения окон размером 14 дюймов (35,5 см) составляет примерно 2,5 мин, в то время как продолжительность переключения окон размером 60 дюймов (152,4 см) составляет примерно 40 мин. В одном примере частота тестирования составляет каждые 6,5 сек для окон размером 14 дюймов (35,5 см) и каждые 2 минуты для окон размером 60 дюймов (152,4 см).
-5
[0092] В различных вариантах реализации длительность каждого импульса составляет между примерно 1x10 и 20 секундами. Согласно некоторым вариантам реализации длительность импульсов находится примерно между 0,1 и 20 секундами, например, примерно между 0,5 сек и 5 сек.
drive
hold
offset
drive
[0093] Как указано, в некоторых вариантах реализации преимущество способов тестирования, описанных в настоящей заявке, состоит в том, что необходимо задается только очень небольшую информацию посредством электронного управляющего устройства, которое отвечает за управление переключением окна. Обычно такая информация содержит только значение поддерживающего напряжения (и смещение напряжения, если такое применяется), относящееся к каждому конечному оптическому состоянию. Кроме того, электронное управляющее устройство может определять разность между поддерживающим напряжением и управляющим напряжением или согласно другому варианту реализации непосредственно значение напряжения V. Таким образом, для любого выбранного конечного оптического состояния электронное управляющее устройство может содержать значения напряжений V,V и V. Продолжительность действия управляющего напряжения определяют с использованием описанного в настоящей заявке алгоритма тестирования. Иными словами, электронное управляющее устройство определяет, как наилучшим образом приложить управляющее напряжение в качестве последовательности активного тестирования степени прогрессирования переключения в режиме реального времени.
[0094] На ФИГ. 5A представлена блок-схема 501 способа отслеживания и управления оптическим переключением в соответствии с некоторыми описанными вариантами реализации. Как показано на блок-схеме, способ начинается с этапа 503, на котором электронное управляющее устройство или другое управляющее логическое устройство принимает команды для управления оптическим переключением. Как описано выше, оптическим переключением может быть оптическое переключение между тонированным состоянием и прозрачным состоянием электрохромного устройства. Команды для управлением оптическим переключением могут быть переданы электронному управляющему устройству в соответствии с предварительно запрограммированной процедурой, алгоритмом, реагирующим на внешние условия, ручным вводом пользователя, и т.п. Независимо от источника происхождения команд, электронное управляющее устройство реагирует на них путем приложения управляющего напряжения к шинам оптически переключаемого устройства на этапе 505.
[0095] Как описано выше, в традиционных вариантах реализации управляющее напряжение приложено к шинам в течение заданного интервала времени, после которого предполагается, что оптическое переключение достаточно завершено, и приложенное напряжение может быть уменьшено до поддерживающего напряжения. После этого, в таких вариантах реализации поддерживающее напряжение поддерживается в течение действия достигнутого оптического состояния. Напротив, в соответствии с вариантами реализации, описанными в настоящей заявке, переключением от исходного оптического состояния до конечного оптического состояния управляют путем тестирования состояния оптически переключаемого устройства один или большее количество раз во время переключения. Эта операция выполняется на этапе 507 способа, блок-схема которого представлена на ФИГ. 5A.
[0096] На этапе 507 значение приложенного напряжения понижается после обеспечения возможности продолжения оптического переключения в течение нарастающего интервала времени. Продолжительность этого нарастающего интервала времени переключения значительно меньше чем полный интервал времени, необходимый для полного завершения оптического переключения. После понижения значения приложенного напряжения электронное управляющее устройство измеряет на этапе 509 реакцию тока, протекающего в шинах. Затем, на этапе 511 соответствующая логическая структура электронного управляющего устройства может определить, указывает ли ответный ток на то, что оптическое переключение почти завершено. Как описано выше, определение факта полного завершения оптического переключения почти может быть реализовано различными способами. Например, полное завершение может быть определено путем регистрации тока, достигающего конкретного порогового значения. Если ответный ток не указывает на полное завершение оптического переключения, управление способом переходит к этапу 513. На этом этапе приложенное напряжение возвращают к значению управляющего напряжения. Затем, управление способом в качестве реализации функции обратной связи возвращается к этапу 507, на котором обеспечивают возможность продолжения оптического переключения путем дополнительного приращения напряжения перед очередным понижением значения приложенного к шинам напряжения.
[0097] В некоторый момент способа 501, в частности, на этапе 511 может быть определено, что ответный ток указывает на фактически полное завершение оптического переключения. В этой точке управление способом переходит к этапу 515, на котором приложенное напряжение переходит к поддерживающему напряжению или поддерживается на уровне поддерживающего напряжения в течение действия конечного оптического состояния. В этой точке способ завершается.
[0098] С другой стороны, согласно некоторым вариантам реализации путём использования способа или электронного управляющего устройства может быть определена полная продолжительность переключения. В таких вариантах реализации электронное управляющее устройство может быть запрограммировано для использования модифицированного алгоритма тестирования для отслеживания прогрессирования переключения от исходного состояния до конечного состояния. Прогрессирование переключения может быть отслежено путем периодического считывания значение тока в ответ на понижение значения напряжения, например, описанным выше способом тестирования. Способ тестирования также может быть реализован с использованием понижения приложенного тока (например, путём измерения напряжения разомкнутого контура), как описано ниже. Реакция тока или напряжения указывает, насколько близко к завершению приблизился процесс оптического переключения. В некоторых случаях реакцию сравнивают с пороговым током или напряжением в течение конкретного времени (например, времени, прошедшего с момента инициирования оптического переключения). Согласно некоторым вариантам реализации прогрессирование реакций тока или напряжения сравнивают путём использования последовательных импульсов или контрольных измерений. Крутизна прогрессирования может указывать вероятное время достижения конечного состояния. Линейная аппроксимация данного порогового тока может быть использована для предсказания времени завершения переключения или, точнее, момента времени, в который можно соответствующим образом понизить управляющее напряжение до поддерживающему напряжению.
safe
safe
2
[0099] Что касается алгоритмов, обеспечивающих оптическое переключение из первого состояния во второе состояние в течение заданного интервала времени, электронное управляющее устройство может быть сконфигурировано или сконструировано с возможностью повышения управляющего напряжения соответствующим образом для ускорения переключения, когда интерпретация реакций на импульс позволяет предположить, что переключение прогрессирует не достаточно быстро для соответствия заданной скорости переключения. Согласно некоторым вариантам реализации, если определено, что переключение не прогрессирует достаточно быстро, процесс переключения переходит к режиму, в котором процессом переключения управляют путем приложения тока. Ток является достаточно большим для повышения скорости переключения, но не настолько большим, чтобы вызвать ухудшение характеристик или повреждение электрохромного устройства. Согласно некоторым вариантам реализации максимальный допустимый безопасный ток может быть обозначен как I. Примеры тока I могут включать значения примерно между 5 и 250 мкА/см. В управляемом током режиме управления приложенное напряжение является плавающим во время оптического переключения. Затем, в течение этого управляемого током этапа управления электронное управляющее устройство может периодически тестировать состояние устройства путем, например, снижения приложенного напряжения до значения поддерживающего напряжения и проверки законченности переключения таким же образом, как и при использовании постоянного управляющего напряжения.
[00100] В целом, способ тестирования позволяет определить, прогрессирует ли оптическое переключение ожидаемым образом. Если в результате способа определено, что оптическое переключение прогрессирует слишком медленно, могут быть предприняты меры для ускорения переключения. Например, может быть увеличено управляющее напряжение. Схожим образом, данный способ позволяет определить, что оптическое переключение прогрессирует слишком быстро, в результате чего возникает риск повреждения устройства. Если определено слишком быстрое прогрессирование оптического переключения, способ тестирования позволяет предпринять меры для замедления переключения. Например, электронное управляющее устройство может уменьшить управляющее напряжение.
[00101] В некоторых случаях применения для групп окон устанавливают общие согласованные скорости переключения путем регулировки управляющего напряжения и/или тока на основании сигналов обратной связи, принятых во время тестирования (способом измерений импульса или разомкнутого контура). В вариантах реализации, в которых переключением управляют путем отслеживания ответного тока, значение ответного тока может быть сравнено между электронными управляющими устройствами (выделенными для каждой группы окон) для определения коэффициентов масштабирования управляющего потенциала или управляющего тока для каждого окна в группе. Скорость изменения напряжения разомкнутого контура может быть использована тем же самым способом.
[00102] На ФИГ. 5B представлена блок-схема способа 521 определения того, что оптическое переключение происходит достаточно быстро, например, в пределах заданного периода времени. Первые четыре этапа, показанные в блок-схеме способа 521, соответствуют первым четырем этапам способа 501. Иными словами, этапы 523, 525, 527 и 529 способа 521 соответствует этапам 503, 505, 507 и 509 способа 501. Словом, на этапе 523 электронное управляющее устройство или другая соответствующая логическая структура принимает команды для инициирования оптического переключения. Затем, на этапе 525 электронное управляющее устройство прикладывает к шинам управляющее напряжение. После обеспечения возможности продолжения оптического переключения с приращением на этапе 527 электронное управляющее устройство понижает значение приложенного к шинам напряжения. Значение пониженного напряжения обычно, но не обязательно, равно поддерживающему напряжению. Как указано выше, пониженное напряжение также может быть поддерживающим напряжением, модифицированным путем смещения (смещения, зачастую находящимся в диапазоне примерно 0-1 В, например, в  множестве случаев в диапазоне примерно 0-0,4 В). Затем, электронное управляющее устройство на этапе 529 измеряет ответный ток в качестве реакции на приложенное падение напряжения.
[00103] Затем, на этапе 531 электронное управляющее устройство определяет, указывает ли ответный ток на слишком медленное прогрессирование оптического переключения. Как описано выше, ответный ток может быть проанализирован различными способами для определения, является ли прогрессирование оптического переключения достаточно быстрым. Для выполнения этого определения, например, может быть исследовано значение ответного тока, или может быть проанализировано прогрессирование множества ответных токов в качестве реакции на множество импульсов напряжения.
[00104] Если на этапе 531 определено, что оптическое переключение прогрессирует достаточно быстро, электронное управляющее устройство на этапе 533 увеличивает приложенное напряжение назад до управляющего напряжения. После этого, на этапе 535 электронное управляющее устройство определяет, достаточно ли завершено оптическое переключение, и дополнительные проверки являются ненужными. Согласно некоторым вариантам реализации определение на этапе 535 выполняют путём исследования значения ответного тока, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 5A. Если оптическое переключение еще не достаточно завершено, управление способом возвращается к этапу 527, на котором электронное управляющее устройство обеспечивает возможность прогрессирования оптического переключения с дополнительным приращением перед тем как снова понизить значение приложенного напряжения.
[00105] Если на этапе 531 определено, что оптическое переключение прогрессирует слишком медленно, управление способом переходит к этапу 537, на котором электронное управляющее устройство увеличивает значение приложенного напряжения до уровня, который больше чем управляющее напряжение. Это напряжение управляет переключением и, следует надеяться, ускоряет его до степени, отвечающей заданным требованиям. После увеличения приложенного напряжения до указанного уровня управление способом переходит к этапу 527, на котором оптическое переключение продолжается для дальнейшего приращения перед тем как значение приложенного напряжения будет понижено. Затем, общий процесс продолжается на этапах 529, 531 и т.п., как описано выше. В некоторый момент, на этапе 535 получен положительный результат, и способ завершается. Иными словами, необходимость в дополнительных проверках прогрессирования отсутствует. Затем, оптическое переключение завершается, как показано, например, в блок-схеме способа 501.
[00106] Другое применение способов тестирования, описанных в настоящей заявке, включает непрерывное модифицирование оптического переключения к различному конечному состоянию. В некоторых случаях может возникнуть необходимость в изменении конечного состояния после начала переключения. Примеры причин такой модификации включают ручную коррекцию пользователем ранее указанного конечного состояния затенения и превалирующий недостаток электроэнергии или пробой. В таких ситуациях первоначально заданное конечное состояние может представлять собой коэффициент пропускания 40 %, и модифицированное конечное состояние может представлять собой коэффициент пропускания 5 %.
[00107] Если модификация конечного состояния происходит во время процесса оптического переключения, способы тестирования, описанные в настоящей заявке, могут быть приспособлены и использованы для непосредственного перехода в новое конечное состояние, вместо того, чтобы сначала завершить переключение в первоначально заданное конечное состояние.
[00108] В некоторых вариантах реализации электронное управляющее устройство/способ переключения позволяют обнаруживать текущее состояние окна с использованием датчика напряжения/тока, как описано в настоящей заявке, и затем обеспечивают переход непосредственно к новому управляющему напряжению. Новое управляющее напряжение может быть определено на основании нового конечного состояния и в качестве варианта времени, выделенного для завершения переключения. В случае необходимости, управляющее напряжение может быть значительно увеличено для ускорения переключения или управления с переключением к более высокому уровню данного оптического состояния. Соответствующая модификация достигается без ожидания завершения первоначально заданного переключения. Описанные в настоящей заявке способы тестирования предусматривают способ обнаружения уровня прогрессирования переключения устройства и внесения регулировок для выхода из данного уровня.
[00109] Разумеется, способы тестирования, представленные в настоящей заявке, не ограничиваются измерением значения тока устройства в ответ на падение напряжения (импульс). Имеются различные альтернативы измерению значения ответного тока, реагирующего на импульс напряжения, в качестве индикатора степени прогрессирования оптического переключения. В одном примере пригодную для использования информацию предоставляет профиль тока переходного процесса. В другом примере необходимую информацию может предоставить измерение напряжения разомкнутого контура устройства. В таких вариантах реализации импульс включает простое приложение к устройству нулевого напряжения с последующим измерением напряжения, которое приложено к устройству с разомкнутым контуром. Кроме того, следует подразумевать, что алгоритмы, основанные на использовании тока и напряжения, являются эквивалентными. В основанном на токе алгоритме тестирование осуществляют путём понижения приложенного тока и отслеживания ответа устройства. Ответ может быть измерен как изменение напряжения. Например, устройство может поддерживаться в состоянии разомкнутого контура для измерения напряжения между шинами.
[00110] На ФИГ. 5C представлена блок-схема способа 501 отслеживания и управления оптическим переключением в соответствии с некоторыми описанными вариантами реализации. В этом случае исследуемым условием процесса является напряжение разомкнутого контура, как описано в предыдущем параграфе. Первые два этапа, показанные на блок-схеме способа 541, соответствуют первым двум этапам способов 501 и 521. Иными словами, этапы 543 и 545 способа 541 соответствуют этапам 503 и 505 способа 501. Словом, на этапе 543 электронное управляющее устройство или другая соответствующая логическая структура принимает команды для инициирования оптического переключения. Затем, на этапе 545 электронное управляющее устройство прикладывает управляющее напряжение к шинам. После обеспечения возможности прогрессирования оптического переключения с приращением электронное управляющее устройство на этапе 547 применяет условия разомкнутого контура к электрохромному устройству. Затем, электронное управляющее устройство на этапе 549 измеряет ответное напряжение разомкнутого контура.
[00111] Как указано выше, электронное управляющее устройство может измерить электронный ответ (в данном случае напряжение разомкнутого контура) спустя заданный период времени после применения условий разомкнутого контура. После применения условий разомкнутого контура обычно происходит начальное снижение напряжения, вызванное омическими потерями во внешних компонентах, соединенных с электрохромным устройством. Такими внешними компонентами могут быть, например, провода и соединители устройства. После данного начального снижения происходит первое ослабление напряжения и начинается первый пологий участок кривой напряжения. Первое ослабление напряжения связано с внутренними омическими потерями, например, вдоль поверхностей раздела электрода/электролита в электрохромных устройствах. Напряжение первого пологого участка кривой напряжения соответствует напряжению ячейки с учетом равновесного напряжения и перенапряжений каждого электрода. После первого пологого участка имеет место второе ослабление до равновесного напряжения. Это второе ослабление происходит намного медленнее и занимает период времени, например, порядка нескольких часов. В некоторых случаях желательно измерять напряжение разомкнутого контура во время первого пологого участка, когда напряжение является относительно постоянным в течение короткого интервала времени. Этот способ может быть выгоден обеспечением особенно надежных результатов считываний напряжения разомкнутого контура. В других случаях напряжение разомкнутого контура измеряют в некоторый момент во время второго ослабления. Этот способ может быть предпочтителен с точки зрения обеспечения достаточно надежных считываний разомкнутого контура без использования дорогих, быстродействующих и мощных контрольно-измерительных приборов.
[00112] Согласно некоторым вариантам реализации напряжение разомкнутого контура измеряют спустя заданный интервал времени после применения условий разомкнутого контура. Оптимальный период времени для измерения напряжения разомкнутого контура зависит от расстояния между шинами. Заданный интервал времени может относиться к периоду времени, в который напряжение типичного или конкретного устройства находится в пределах первой области пологого участка кривой, как описано выше. В таких вариантах реализации заданный интервал времени может иметь длительность порядка миллисекунд (например, нескольких миллисекунд в некоторых примерах). В других случаях заданный интервал времени может относиться к периоду времени, в который происходит второе ослабление напряжения типичного или конкретного устройства, как описано выше. В данном случае, заданный интервал времени может иметь длительность порядка от примерно 1 секунды до нескольких секунд в некоторых примерах. Также могут использоваться более короткие периоды времени в зависимости от используемого источника питания и электронного управляющего устройства. Как указано выше, более длительные периоды времени (например, когда напряжение разомкнутого контура измеряют во время второго ослабления) могут быть предпочтительными тем, что они также обеспечивают полезную информацию о напряжении разомкнутого контура без использования высокотехнологичного дорогостоящего оборудования, обеспечивающего точные измерения в течение очень коротких интервалов времени.
[00113] Согласно некоторым вариантам реализации напряжение разомкнутого контура измеряют/записывают после истечения периода времени, который зависит от поведения напряжения разомкнутого контура. Иными словами, напряжение разомкнутого контура может измеряться в течение длительного времени после применения условий разомкнутого контура, и напряжение для анализа может быть выбрано на основании поведения напряжения в зависимости от времени. Как описано выше, после применения условий разомкнутого контура происходит начальное снижение напряжения, сопровождаемое первым ослаблением, первым пологим участком кривой напряжения и вторым ослаблением. Каждый из этих периодов может быть идентифицирован на графике напряжения в зависимости от времени на основании наклона кривой. Например, первая область пологого участка кривой относится к части графика, на которой значение отношения dVoc/dt является относительно низким. Этот участок может соответствовать условиям, в которых прекращено (или почти прекращено) ослабление ионного тока. Также, в некоторых вариантах реализации напряжение разомкнутого контура, используемое в обратной связи/анализе, измеряют в момент времени, когда значение отношения dVoc/dt падает ниже некоторого порога.
[00114] Как показано на ФИГ. 5C, после измерения ответное напряжение разомкнутого контура может быть сравнено с целевым напряжением разомкнутого контура на этапе 551. Целевое напряжение разомкнутого контура может соответствовать поддерживающему напряжению. В некоторых случаях, дополнительно описанных ниже, целевое напряжение разомкнутого контура соответствует поддерживающему напряжению, модифицированному смещением. Способы выбора соответствующего смещения поддерживающего напряжения дополнительно описаны ниже. Если ответное напряжение разомкнутого контура указывает, что оптическое переключение еще не совсем завершено (т.е., если напряжение разомкнутого контура еще не достигло значения целевого напряжения разомкнутого контура), управление способом переходит к этапу 553, на котором приложенное напряжение увеличивают до управляющего напряжения в течение дополнительного интервала времени. После истечения указанного дополнительного интервала времени способ повторяет этап 547, на котором условия разомкнутого контура снова применяют к устройству. В некоторый момент способа 541 на этапе 551 определено, что ответное напряжение разомкнутого контура указывает, что оптическое переключение почти завершено (т.е., если ответное напряжение разомкнутого контура достигло значения целевого напряжения разомкнутого контура). Если так, управление способом переходит к этапу 555, на котором приложенное напряжение поддерживают на уровне поддерживающего напряжения в течение периода действия конечного оптического состояния.
[00115] Способ 541, показанный на ФИГ. 5C, во многом подобен способу 501, показанному на ФИГ. 5A. Основное различие состоит в том, что, как показано на ФИГ. 5C, соответствующая измеренная переменная является напряжением разомкнутого контура, в то время как показанная на ФИГ. 5A соответствующая измеренная переменная является ответным током в качестве реакции на приложение уменьшенного напряжения. Согласно другому варианту реализации способ 521, показанный на ФИГ. 5B, может быть модифицирован таким же образом. Иными словами, способ 521 может быть изменен таким образом, что тестирование происходит путём применения к устройству условий разомкнутого контура и измерения напряжения разомкнутого контура, вместо измерения ответного тока.
[00116] Согласно другому варианту реализации в процессе отслеживания и управления оптическим переключением учитывают общее количество заряда, доставленного электрохромному устройству во время переключения, на единицу площади устройства. Это количество может быть обозначено как плотность доставленного заряда или полная плотность доставленного заряда. Также, дополнительный критерий, например, полная плотность доставленного заряда может быть использован для обеспечения полного переключения устройства при всех условиях.
[00117] Полная плотность доставленного заряда может быть сравнена с пороговой плотностью заряда (также обозначенной как целевая плотность заряда) для определения полного завершения оптического переключения. Пороговая плотность заряда может быть выбрана на основании минимальной плотности заряда, необходимой для полного или почти полного завершения оптического переключения в вероятных эксплуатационных режимах. В различных случаях пороговая плотность заряда может быть выбрана/оценена на основании плотности заряда, необходимой для полного или почти полного завершения оптического переключения при заданной температуре (например, примерно -40°C, примерно -30°C, примерно -20°C, примерно -10°C, примерно 0°C, примерно 10°C, примерно 20°C, примерно 25°C, примерно 30°C, примерно 40°C, примерно 60°C, и т.п.).
-5
2
2
-4
2
2
2
2
2
2
2
[00118] На оптимальную пороговую плотность заряда также может влиять ток утечки электрохромного устройства. Устройства, которые имеют повышенные токи утечки, должны иметь повышенные пороговые плотности заряда. Согласно некоторым вариантам реализации соответствующая пороговая плотность заряда может быть определена опытным путем для индивидуального окна или конструкции окна. В других случаях соответствующий порог может быть вычислен/выбран на основании характеристик окна, например, размера, разделяющего расстояния между шинами, тока утечки, начального и конечного оптических состояний, и т.п. Примеры пороговых плотностей заряда находятся в диапазоне между примерно 1x10 Кл/см и примерно 5 Кл/см, например, между примерно 1x10 Кл/см и примерно 0,5 Кл/см, или во многих случаях примерно между 0,005-0,05 Кл/см, или примерно между 0,01-0,04 Кл/см, или примерно между 0,01-0,02 Кл/см. Уменьшенные пороговые плотности заряда могут быть использованы для частичных переключений (например, от полностью прозрачного состояния к тонированному на 25 % состоянию), в то время как большие пороговые плотности заряда могут быть использованы для полных переключений. Первая пороговая плотность заряда может быть использована для переключений обесцвечивания/очистки, и вторая пороговая плотность заряда может быть использована для переключений окрашивания/тонирования. Согласно некоторым вариантам реализации пороговая плотность заряда для переключения тонирования выше пороговой плотности заряда для переключения очистки. В конкретном примере пороговая плотность заряда для тонирования находится в диапазоне примерно между 0,013-0,017 Кл/см, и пороговая плотность заряда для очистки находится в диапазоне примерно между 0,016-0,020 Кл/см. Дополнительные пороговые плотности заряда могут быть использованы в окнах, выполненных с возможностью переключения между двумя и более состояниями. Например, если устройство переключается между четырьмя различными оптическими состояниями: A, B, C и D, для каждого переключения (например, из А в B, из А в C, из А в D, из B в A, и т.п.) может быть использована различная пороговая плотность заряда.
[00119] Согласно некоторым вариантам реализации пороговая плотность заряда определяется опытным путем. Например, для устройств различных размеров может быть определено количество заряда, необходимого для осуществления конкретного переключения между заданными конечными состояниями. Для коррелирования разделяющего расстояния между шинами с необходимой плотностью заряда может быть использован график, составленный для каждого переключения. Такая информация может быть использована для определения минимальной пороговую плотности заряда, необходимой для конкретного переключения в данном окне. В некоторых случаях информацию, собранную в таких эмпирических определениях, используют для вычисления количества плотности заряда, которая соответствует некоторой степени изменения (увеличения или уменьшения) оптической плотности.
[00120] На ФИГ. 5D представлена блок-схема способа 561 отслеживания и управления оптическим переключением в электрохромном устройстве. Способ начинается с этапов 563 и 565, которые соответствуют этапам 503 и 505 способа, показанного на фиг. 5A. На этапе 563 электронное управляющее устройство или другая соответствующая логическая структура принимает команды для выполнения оптического переключения. Затем, на этапе 565 электронное управляющее устройство прикладывает управляющее напряжение к шинам. После обеспечения возможности прогрессирования оптического переключения с приращением значение напряжения, приложенного к шинам, на этапе 567 уменьшают до напряжения тестирования (которое в некоторых случаях равно поддерживающему напряжению и в других случаях равно поддерживающему напряжению, модифицированному смещением). Затем на этапе 569 измеряют ответный ток в качестве реакции на уменьшение приложенного напряжения.
[00121] До данного момента способ 561, показанный на ФИГ. 5D, является идентичным способу 501, показанному на ФИГ. 5A. Однако, эти два способа разветвляются в этой точке процесса и дальше отличаются от способа 561 переходом к этапу 570, на котором определяют полную плотность доставленного заряда. Полная плотность доставленного заряда может быть вычислена на основании тока, доставленного устройству во время оптического переключения в течение длительного времени. На этапе 571 соответствующая логическая структура электронного управляющего устройства может определить, указывает ли каждое из ответного тока и полной плотности доставленного заряда на почти полное завершение оптического переключения. Как описано выше, определение почти полного завершения оптического переключения может быть достигнуто различными способами. Например, это может быть определено по току, достигшему конкретного порога, а также по плотности доставленного заряда, достигшей конкретного порога. И ответный ток, и полная плотность доставленного заряда должны указывать, что переключение почти завершено, прежде чем способ может перейти к этапу 575, на котором приложенное напряжение переходит к поддерживающему напряжению или поддерживается на уровне поддерживающего напряжения в течение действия конечного оптического состояния. Если на этапе 571 определено, что по меньшей мере одно из ответного тока и полной плотности доставленного заряда указывает на неполное завершение оптического переключения, управление способом переходит к этапу 573. На этом этапе приложенное напряжение возвращают к значению управляющего напряжения. Затем управление способом возвращают назад к этапу 567, на котором обеспечивают возможность дальнейшего прогрессирования оптического переключения с приращением перед повторным понижением значения приложенного к шинам напряжения.
[00122] На ФИГ. 5E представлен дополнительный способ отслеживания и управления оптическим переключением в электрохромном устройстве. Способ начинается с этапов 583 и 585, которые соответствуют этапам 503 и 505, показанным на фиг. 5A. На этапе 583 электронное управляющее устройство или другая соответствующая логическая структура принимает команды для выполнения оптического переключения. Затем, на этапе 585 электронное управляющее устройство прикладывает управляющее напряжение к шинам. После обеспечения возможности прогрессирования оптического переключения с приращением на этапе 587 к устройству применяют условия разомкнутого контура. Затем, на этапе 589 измеряют напряжение разомкнутого контура устройства.
[00123] До данного момента способ 581, показанный на ФИГ. 5E, идентичен способу 541, показанному на ФИГ. 5C. Однако, эти два способа разветвляются в этой точке процесса, и способ 581 продолжается на этапе 590, на котором определяют полную плотность доставленного заряда. Полная плотность доставленного заряда может быть вычислена на основании тока, проходящего в устройстве во время оптического переключения в течение длительного времени. На этапе 591 соответствующая логическая структура электронного управляющего устройства определяет, действительно ли каждое из напряжения разомкнутого контура и полной плотности доставленного заряда указывает на то, что оптическое переключение почти завершено. И ответное напряжение разомкнутого контура, и полная плотность доставленного заряда должны указывать, что переключение почти завершено, перед тем, как управление способом может перейти к этапу 595, на котором приложенное напряжение переходит к поддерживающему напряжению или поддерживается на уровне указанного напряжения во время  действия конечного оптического состояния. Если на этапе 591 определено, что по меньшей мере одно из ответного напряжения разомкнутого контура и полной плотности доставленного заряда указывает, что оптическое переключение еще не завершено, управление способом переходит к этапу 593. На этом этапе приложенное напряжение возвращают к значению управляющего напряжения. Затем управление способом возвращают назад к этапу 587, на котором обеспечивают возможность прогрессирования оптического переключения с дальнейшим приращением перед новым применением к устройству условий разомкнутого контура. Способ 581, показанный на ФИГ. 5E, во многом подобен способу 561, показанному на ФИГ. 5D. Основное различие между этими двумя вариантами реализации способа состоит в том, что в способе, показанном на ФИГ. 5D, измеряют приложенные уменьшения напряжения и ответный ток, тогда как в способе, показанном на ФИГ. 5E, применяют условия разомкнутого контура и измеряют напряжение разомкнутого контура.
[00124] На ФИГ. 5F показана блок-схема родственного способа 508 управления оптическим переключением в электрохромном устройстве. Способ 508, показанный на ФИГ. 5F, подобен способу 581, показанному на ФИГ. 5E. Способ 508 начинается на этапе 510, на котором включают электронное управляющее устройство. Затем, на этапе 512 считывают напряжение (Voc) разомкнутого контура, и устройство находится в ожидании инициирующей команды. На этапе 514 принимают инициирующую команду, указывающую, что окно необходимо переключить в другое оптическое состояние. После приема команды к устройству применяют условия разомкнутого контура, и на этапе 516 измеряют напряжение разомкнутого контура. На этапе 516 также может быть считано количество доставленного заряда (Q). Эти параметры определяют направление переключения (к увеличению или уменьшению тонирования окна), после чего применяют оптимальный управляющий параметр. На этапе 516 выбирают соответствующий управляющий параметр (например, управляющее напряжение). На этом этапе также может быть пересмотрено целевое количество заряда и целевое напряжение разомкнутого контура, в частности, в случаях приема команды прерывания, как дополнительно описано ниже.
[00125] После считывания напряжения разомкнутого контура на этапе 516 электрохромным устройством управляют в течение некоторого интервала времени. Продолжительность управления в некоторых случаях может быть выбрана на основании разделяющего расстояния между шинами. В других случаях может быть использована фиксированная продолжительность управления, например, примерно 30 секунд. Этот этап управления может включать приложение управляющего напряжения или тока к устройству. Этап 518 также может включать изменение управляющего параметра на основании измеренного напряжения разомкнутого контура и/или количества заряда. Затем, на этапе 520 определяют, является ли полное время переключения (к настоящему моменту времени) меньше чем пороговое время. Пороговое время, указанное на ФИГ. 5F, составляет 2 часа, несмотря на то, что в качестве подходящих могут быть использованы другие периоды времени. Если определено, что полное время переключения не меньше чем пороговое время (например, если переключение заняло по меньшей мере 2 часа и до настоящего времени еще не завершилось), электронное управляющее устройство на этапе 530 может указать, что имеет место состояние ошибки. Оно также может указать предполагаемую причину ошибки в процессе переключения. В противном случае, если определено, что полное время переключения меньше чем пороговое время, управление способом переходит к этапу 522. На этом этапе условия разомкнутого контура снова применяют к устройству и измеряют напряжение разомкнутого контура. На этапе 524 определяют, действительно ли измеренное напряжение разомкнутого контура больше или равно целевому напряжению (в величинах значения). Если так, способ переходит к этапу 526, на котором определяют, действительно ли количество заряда (Q) больше или равно целевому количеству заряда. В случае отрицательного ответа на этапе 524 или на этапе 526 способ возвращается к этапу 518, на котором переключением электрохромного устройства управляют в течение дополнительной продолжительности управления. Если в обоих этапах 524 и 526 получен положительный ответ, способ переходит к этапу 528, на котором прикладывают поддерживающее напряжение для поддерживания электрохромного устройства в заданном состоянии тонирования. Как правило, поддерживающее напряжение продолжают прикладывать до тех пор, пока не будет принята новая команда, или пока не произойдет блокировка по причине истечения срока ожидания.
[00126] Если после завершения переключения принята новая команда, способ может возвратиться к этапу 516. Другим событием, которое может вызвать возвращение способа к этапу 516, является прием команды прерывания, как указано на этапе 532. Команда прерывания может быть принята в любой точке способа после того, как на этапе 514 принята инициирующая команда, и перед тем, как переключение будет фактически завершено на этапе 528. Электронное управляющее устройство выполнено с возможностью приема множества команд прерывания во время процесса переключения. Один пример команды прерывания включает введенную пользователем команду управления окном для изменения его тонирования от первого состояния (например, полностью прозрачного) к второму состоянию (например, полностью тонированному), во время выполнения которой пользователь прерывает переключение прежде, чем будет достигнуто второе состояние тонирования, для перевода окна в третье состояние тонирования (например, наполовину тонированное состояние) вместо второго состояния тонирования. После приема новой команды или команды прерывания способ возвращается к этапу 516, как указано выше. На этом этапе применяют условия разомкнутого контура и считывают напряжение разомкнутого контура и количество заряда. На основании считанных значений напряжения разомкнутого контура и количества заряда, а также заданного третьего/конечного состояния тонирования электронное управляющее устройство определяет соответствующие условия управления (например, управляющее напряжение, целевое напряжение, целевое количество заряда и т.п.) для достижения третьего состояния тонирования. Например, напряжение разомкнутого контура/количество заряда могут быть использованы для указания, в котором направлении должно произойти переключение. Количество заряда и целевой заряд также могут быть сброшены после приема новой команды или команды прерывания. Обновленное количество заряда может быть отнесено к заряду, доставленному для перехода от состояния тонирования, когда принята новая команда/команда прерывания, к заданному третьему состоянию тонирования. Поскольку новая команда/ команда прерывания изменит начальную и конечную точки перехода, целевое напряжения разомкнутого контура и целевое количество заряда, возможно, придется пересмотреть. Эта необходимость указана в качестве дополнительной части этапа 516 и, в частности, относится к ситуации, когда принята новая команда или команда прерывания.
[00127] Согласно некоторым вариантам реализации способ включает использование статического смещения поддерживающего напряжения. Данное смещенное поддерживающее напряжение может быть использовано для тестирования устройства и определения ответного тока, как описано со ссылкой на ФИГ. 5A, 5B и 5D. Смещенное поддерживающее напряжение также может быть использовано в качестве целевого напряжения разомкнутого контура, как описано со ссылкой на ФИГ. 5C и 5E. В некоторых случаях, в частности, для окон с большим разделяющим расстоянием между шинами (например, по меньшей мере примерно 25 дюймов (63,5 см)) смещение может быть выгодным в отношении обеспечения прогрессирования оптического переключения до завершения по всему окну.
hold
[00128] Во множестве случаях соответствующее смещение составляет примерно между 0-0,5 В (например, примерно 0,1-0,4 В или примерно 0,1-0,2 В). Как правило, значение соответствующего смещения увеличивается с размером окна. Смещение величиной примерно 0,2 В может соответствовать окну размером примерно 14 дюймов (35,6 см), и смещение величиной примерно 0,4 В может соответствовать окну размером примерно 60 дюймов (152,4 см). Эти значения являются простыми примерами и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Согласно некоторым вариантам реализации электронное управляющее устройство для окна может быть запрограммировано для использования статического смещения напряжения V. Значение и в некоторых случаях направление статического смещения могут быть выбраны на основании характеристик устройства, например, размера устройства и расстояния между шинами, управляющего напряжения, используемого для конкретного переключения, тока утечки устройства, пиковой плотности тока, емкости устройства, и т.п. Согласно различным вариантам реализации статическое смещение определяют опытным путем. В некоторых конструкциях статическое смещение вычисляют динамически во время установки устройства или когда оно уже установлено и эксплуатируется на основании отслеженных электрических и/или оптических параметров или других средств обратной связи.
hold
hold
oc
oc
hold
[00129] В других вариантах реализации электронное управляющее устройство для окна может быть запрограммировано для динамического вычисления смещения напряжения V. Согласно одному варианту реализации электронное управляющее устройство для окна динамически вычисляет смещение напряжения V на основании одного или большего количества из текущего оптического состояния (OD) устройства, тока (I), протекающего в устройстве, скорости изменения тока (dI/dt), протекающего в устройстве, напряжения (V) разомкнутого контура в устройстве и скорости изменения напряжения (dV/dt) разомкнутого контура в устройстве. Данный вариант реализации особенно пригоден для использования, поскольку в нем отсутствуют дополнительные датчики управления переключением. Вместо этого, вся обратная связь генерируется пульсацией электронного состояния и измерением электронного ответа устройства. Обратная связь, наряду с указанными выше характеристиками устройства, может быть использована для вычисления оптимального смещения для конкретного переключения, происходящего в данный момент времени. В других вариантах реализации электронное управляющее устройство для окна может динамически вычислять смещение напряжения V на основании некоторых дополнительных параметров. Эти дополнительные параметры могут включать температуру устройства, окружающую температуру и сигналы, собранные фотооптическими датчиками, размещенными на окне. Эти дополнительные параметры могут быть полезными для достижения однородных оптических переключений при различных условиях. Однако, использование этих дополнительных параметров также увеличивает стоимость изготовления из-за необходимости использования дополнительных датчиков.
eff
eff
eff
eff
[00130] Смещение может быть предпочтительным в различных случаях из-за неоднородного качества эффективного напряжения V, приложенного к устройству. Неоднородное напряжение V, например, показано на ФИГ. 2 и описано выше. Из-за данной неоднородности оптическое переключение происходит неравномерно. В частности, в областях рядом с шинами действует самое большое напряжение V и, переключение происходит быстро, в то время как в областях, удаленных от шин (например, в центре окна), действует самое низкое напряжение V, и переключение происходит медленнее. Смещение может способствовать прогрессированию оптического переключения до завершения в центральных областях устройства, в которых изменение происходит медленнее остальных областей.
[00131] На ФИГ. 6A и 6B показаны графики полного заряда, доставленного в течение длительного времени, и приложенного напряжения в течение длительного времени при двух различных электрохромных тонирующих переключениях. Окно в каждом случае имеет размер примерно 24x24 дюймов (61х61 см). Полный доставленный заряд назван как количество тонирующего заряда и измеряется в кулонах (Кл). Полный доставленный заряд отсчитывается слева вдоль оси Y на каждом графике, и приложенное напряжение отсчитывается справа вдоль оси Y на каждом графике. На каждом графике линия 602 соответствует полному доставленному заряду, и линия 604 соответствует приложенному напряжению. Кроме того, линия 606 в каждом графике соответствует пороговому заряду (пороговой плотности заряда, умноженной на площадь окна), и линия 608 соответствует целевому напряжению разомкнутого контура. Пороговый заряд и целевое напряжение разомкнутого контура используются в способе, показанном на ФИГ. 5E, для отслеживания/управления оптическим переключением.
[00132] Каждая из кривых 604 напряжения на ФИГ. 6A и 6B начинается с наклонной до управления компонентой, причём значение наклонных частей до управляющего напряжения составляет примерно -2,5 В. После начального периода приложения управляющего напряжения на устройство подают регулярные положительные выбросы напряжения. Эти выбросы напряжения подают во время тестирования электрохромного устройства. Как описано выше со ссылкой на ФИГ. 5E, тестирование выполняют путём применения к устройству условий разомкнутого контура. В результате применения условий разомкнутого контура может быть получено напряжение разомкнутого контура, которое соответствует выбросам напряжения, показанным на графиках. Между каждым тестирующим напряжением/напряжением разомкнутого контура имеется дополнительный период, в котором приложенное напряжение равно управляющему напряжению. Иными словами, электронное управляющее устройство управляет переключением электрохромного устройства и периодически тестирует устройство для исследования напряжения разомкнутого контура и, таким образом, отслеживания переключения. Целевое напряжение разомкнутого контура, представленное линией 608, было выбрано равным примерно -1,4 В для каждого случая. Поддерживающее напряжение в каждом случае составляло примерно -1,2 В. Таким образом, целевое напряжение разомкнутого контура было смещено от поддерживающего напряжения примерно на 0,2 В.
[00133] В переключении, показанном на ФИГ. 6A, значение напряжения разомкнутого контура начинает превышать значение целевого напряжения разомкнутого контура на временной отметке примерно 1500 секунд. Поскольку соответствующие напряжения в этом примере являются отрицательными, они обозначены на графике точками, в которых выбросы напряжения разомкнутого контура сначала не превышают целевое напряжение разомкнутого контура. В переключении, показанном на ФИГ. 6B, значение напряжения разомкнутого контура начинает превышать значение целевого напряжения разомкнутого контура раньше, чем в переключении, показанном на ФИГ. 6A, т.е., на временной отметке примерно 1250 секунд.
[00134] Каждая из кривых 602 количества полного доставленного заряда, показанных на ФИГ. 6A и 6B, начинается с 0 и монотонно возрастает. В переключении, показанном на ФИГ. 6A, доставленный заряд достигает порогового заряда в течение 1500 секунд, что находится очень близко к моменту времени, в который было достигнуто целевое напряжение разомкнутого контура. При соблюдении обоих условий напряжение, переключенное от управляющего напряжения к поддерживающему напряжению, происходит приблизительно на временной отметке 1500 секунд. В переключении, показанном на ФИГ. 6B, полный доставленный заряд достигает порога заряда на временной отметке 2100 секунд, что происходит примерно на 14 минут позже момента, в который напряжение разомкнутого контура достигает целевого напряжения для этого переключения. После достижения обоими параметрами (напряжением и зарядом) своих целевых значений приложенное напряжение переключается к поддерживающему напряжению. Дополнительное требование полного доставленного заряда в результате приводит к ситуации, показанной на фиг. 6B, в которой управление переключением при управляющем напряжении происходит в течение более длительного времени, чем оно могла бы происходить в ином случае. Это позволяет обеспечить полные и равномерные переключения множества оконных конструкций при различных условиях окружающей среды.
eff
eff
eff
[00135] Согласно другому варианту реализации оптическое переключение отслеживается посредством измеряющих напряжение площадок, расположенных непосредственно на прозрачных проводящих слоях (TCL). Это обеспечивает возможность непосредственного измерения напряжения V в центре устройства между шинами, где напряжение V является минимальным. В этом случае электронное управляющее устройство указывает, что оптическое переключение завершено, если измеренное напряжение V в центре устройства достигает целевого напряжения, например, поддерживающего напряжения. Согласно различным вариантам реализации использование датчиков может облегчить или устранить необходимость использования целевого напряжения, которое смещено от поддерживающего напряжения. Иными словами, смещение в данном случае не является необходимым, и целевое напряжение может быть равно поддерживающему напряжению, если имеются датчики. В случае использования датчиков напряжения, на каждом прозрачном проводящем слое должен быть установлен по меньшей мере один датчик. Датчики напряжения могут быть размещены на расстоянии полпути между шинами, обычно ближе к боковой стороне устройства (рядом с краем), так что они не влияют (или влияют в минимальной степени) на просмотровую область. Датчики напряжения в некоторых случаях могут быть скрыты от глаз путём размещении их дальше разделителя/перегородки и/или рамки, которая загораживает датчик.
[00136] На ФИГ. 6C показан вариант реализации электрохромного окна 690, в котором использованы датчики для непосредственного измерения эффективного напряжения в центре устройства. Электрохромное окно 690 содержит верхнюю шину 691 и нижнюю шину 692, которые соединены проводниками 693 с электронным управляющим устройством (не показано). Датчик 696 напряжения размещен на верхнем прозрачном проводящем слое, и датчик 697 напряжения размещен на нижнем прозрачном проводящем слое. Датчик 696 и 697 размещены на расстоянии полпути между шинами 691 и 692 рядом с боковой стороной устройства. В некоторых случаях датчики напряжения могут быть расположены в рамке окна. Такое размещение позволяет скрыть датчики и улучшить оптимальные условия просмотра. Датчики 696 и 697 напряжения соединены с электронным управляющим устройством посредством проводников 698. Проводники 693 и 698 могут проходить под разделителем/перегородкой или сквозь них, размещенные и уплотненные между стеклами окна. Для управления оптическим переключением окна 690, показанного на ФИГ. 6C, может быть использован любой из способов, описанных в настоящей заявке.
2
2
[00137] В некоторых вариантах реализации измеряющие напряжение площадки могут быть проводящими ленточными площадками. В некоторых вариантах реализации площадки могут иметь очень небольшой размер, такой как примерно 1 мм. В таких или других случаях площадки могут иметь размер примерно 10 мм или меньше. В вариантах реализации с такими измеряющими напряжение площадками может быть использована четырехпроводная система.
ЭЛЕКТРОХРОМНЫЕ УСТРОЙСТВА И ЭЛЕКТРОННЫЕ УПРАВЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА – ПРИМЕРЫ
[00138] Ниже представлены примеры структуры и изготовления электрохромного устройства. На ФИГ. 7A и 7B схематически показаны поперечные сечения электрохромного устройства 700, показывающие общий структурный принцип таких устройств. Электрохромное устройство 700 содержит подложку 702, проводящий слой (CL) 704, электрохромный слой (EC) 706, дополнительный обладающий ионной проводимостью (электронно-резистивный) слой (IC) 708, противоэлектродный слой (CE) 710 и другой проводящий слой (CL) 712. Элементы 704, 706, 708, 710 и 712 все вместе представляют собой электрохромный пакет 714. В различных вариантах реализации в пакете может отсутствовать обладающий ионной проводимостью слой 708, или указанный слой присутствует, но по меньшей мере не как дискретный или отдельно выполненный слой. Источник 716 напряжения, выполненный с возможностью приложения электрического потенциала к электрохромному пакету 712, вызывает переключение электрохромного устройства, например, от прозрачного состояния (как показано на ФИГ. 7A) к тонированному состоянию (как показано на ФИГ. 7B).
[00139] Порядок слоев может быть реверсирован относительно подложки. Таким образом, слои могут быть расположены в следующем порядке: подложка, проводящий слой, противоэлектродный слой, ионопроводящий слой, слой электрохромного материала и проводящий слой. Противоэлектродный слой может содержать материал, который является или не является электрохромным. Если в электрохромном слое и противоэлектродном слое используются электрохромные материалы, один из этих материалов должен быть катодно-окрашивающим материалом, в то время как другой должен быть анодно-окрашивающим материалом. Например, в электрохромном слое может быть использован катодно-окрашивающий материал, и в противоэлектродном слое может быть использован анодно-окрашивающий материал. В данном случае, электрохромный слой содержит оксид вольфрама, и противоэлектродный слой содержит оксид вольфрама никеля.
[00140] Проводящие слои обычно содержат прозрачные проводящие материалы, такие как оксиды металлов, оксиды сплавов и их легированные варианты, которые обычно называются как слои "прозрачного проводящего оксида", поскольку они выполнены из прозрачных проводящих оксидов. В целом, однако, прозрачные слои могут быть выполнены из любого прозрачного, проводящего электронным способом материала, который совместим с пакетом устройства. Некоторые стеклянные подложки снабжены тонким прозрачным проводящим слоем оксида, например фтор-оловянного оксида, который иногда обозначают как "FTO".
[00141] Устройство 700 представлено в иллюстративных целях для облегчения понимания сути вариантов реализации, описанных в настоящей заявке. Способы и устройство, описанные в настоящей заявке, используют для идентифицирования и уменьшения дефектов в электрохромных устройствах, независимо от структурного расположения электрохромного устройства.
[00142] Во время нормальной работы электрохромное устройство, такое как устройство 700, совершает реверсивные циклы между прозрачным состоянием и тонированным состоянием. Как показано на ФИГ. 7A, в прозрачном состоянии потенциал приложен к электродам (прозрачным проводящим слоям 704 и 712) электрохромного пакета 714 для обеспечения возможности присутствия доступных ионов (например, ионов лития), содержащихся в пакете, прежде всего в противоэлектроде 710. Если электрохромный слой 706 содержит катодно-окрашивающий материал, устройство находится в прозрачном состоянии. В некоторых электрохромных устройствах, загруженных свободными ионами, противоэлектродный слой 710 можно рассматривать как аккумулирующий ионы слой.
[00143] Как показано на ФИГ. 7B, когда потенциал, приложенный к электрохромному пакету, реверсируется, ионы перемещаются через ионопроводящий слой 708 к электрохромному слою 706 и вызывают переход материала в тонированное состояние. Опять же, это предполагает, что оптически реверсивным материалом в электрохромном устройстве является катодно-окрашивающий электрохромный материал. Согласно некоторым вариантам реализации недостаток ионов в материале противоэлектрода также вызывает его окрашивание, как показано на чертеже. Иными словами, материалом противоэлектрода является анодно-окрашивающий электрохромный материал. Таким образом, слои 706 и 710 объединяются для уменьшения количества света, проходящего сквозь пакет. Когда к устройство 700 приложено обратное напряжение, ионы перемещаются от электрохромного слоя 706 через ионопроводящий слой 708 назад в противоэлектродный слой 710. В результате устройство становится прозрачным.
[00144] Некоторые подходящие примеры электрохромных устройств представлены в следующих патентных заявках США, каждая из которых полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки: патентная заявка США № 12/645,111, поданная 22 декабря 2009; патентная заявка США № 12/772,055, поданная 30 апреля 2010; патентная заявка США № 12/645,159, поданная 22 декабря 2009; патентная заявка США № 12/814,279, поданная 11 июня 2010; патентная заявка США № 13/462,725, поданная 2 мая 2012; и патентная заявка США № 13/763,505, поданная 8 февраля 2013.
[00145] Электрохромные устройства, например, описанные со ссылкой на ФИГ. 7A и 7B, используются, например, в электрохромных окнах. Например, подложка 702 может быть архитектурно-строительным стеклом, на котором изготовлены электрохромные устройства. Архитектурно-строительное стекло является стеклянным материалом, который используется в качестве строительного материала. Архитектурно-строительное стекло обычно используется в коммерческих строительных конструкциях, но также может быть использовано в жилых строительных конструкциях и обычно помимо прочего разделяет внутреннюю и внешнюю среды. Согласно некоторым вариантам реализации архитектурно-строительное стекло имеет размер по меньшей мере 20 дюймов на 20 дюймов (50,8 см) и может иметь намного больший размер, например, такой как примерно 72 дюйма на 120 дюймов (183х305 см).
[00146] Согласно некоторым вариантам реализации электрохромное стекло встроено в изолирующий стеклопакет (IGU). Изолирующий стеклопакет содержит множество стекол, собранных в пакет, в целом для максимизации теплоизолирующих свойств газа, содержащегося в пространстве, ограниченном указанным стеклопакетом, с одновременным обеспечением хорошей видимости сквозь  стеклопакет. Изолирующие стеклопакеты, в которые встроено электрохромное стекло, подобны известным в настоящее время изолирующим стеклопакетам, за исключением электрических выводов для соединения электрохромного стекла с источником напряжения.
[00147] Управляющая оптическим переключением логическая структура может быть реализована в множестве различных конфигураций электронного управляющего устройства и вместе с другой управляющей логической структурой. Различные примеры подходящей конструкции электронного управляющего устройства и его работы приведены в следующих патентных заявках, каждая из которых полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки: патентная заявка США № 13/049,623, поданная 16 марта 2011; патентная заявка США № 13/049,756, поданная 16 марта 2011; патент США № 8,213,074, поданный 16 марта 2011; патентная заявка США № 13/449,235, поданная 17 апреля 2012; патентная заявка США № 13/449,248, поданная 17 апреля 2012; патентная заявка США № 13/449,251, поданная 17 апреля 2012; патентная заявка США № 13/326,168, поданная 14 декабря 2011; патентная заявка США № 13/682,618, поданная 20 ноября 2012; и патентная заявка США № 13/772,969, поданная 21 февраля 2013. В следующем ниже описании и на сопроводительных чертежах ФИГ. 8 и 9 представлены некоторые неограничивающие варианты конструкции электронного управляющего устройства, подходящие для реализации управляющих профилей, описанных в настоящей заявке.
[00148] На ФИГ. 8 показан в разрезе перспективный вид варианта реализации изолирующего стеклопакета 102, который содержит две оконных панели или стекла 216 и электронное управляющее устройство 250. Согласно различным вариантам реализации изолирующий стеклопакет 102 может содержать одно, два или большее количество по существу прозрачных (например, без приложенного напряжения) стекол 216, а также раму 218, которая поддерживает стекла 216. Например, изолирующий стеклопакет 102, показанный на ФИГ. 9, выполнен как окно с двойным стеклом. Одно или большее количество стекол 216 могут представлять собой отдельную многослойную структуру, содержащую два, три или большее количество слоев или стекол (например, ударопрочных стекол, подобных автомобильному ветровому стеклу). В изолирующем стеклопакете 102 по меньшей мере одно из стекол 216 содержит электрохромное устройство или пакет 220, расположенный по меньшей мере на одной из его внутренней поверхности 222 или наружной поверхности 224: например, внутренней поверхности 222 наружного стекла 216.
[00149] В содержащих множество стекол пакетах каждый смежный набор стекол 216 может иметь внутреннюю полость 226, расположенный между ними. В целом, каждое из стекол 216 и изолирующего стеклопакета 102 в целом является прямоугольным и формирует прямоугольное тело. Однако, в других вариантах реализации могут быть использованы другие формы (например, круглая, эллиптическая, треугольная, криволинейная, выпуклая, вогнутая). Согласно некоторым вариантам реализации из полости 226 между стеклами 116 удален воздух. Согласно некоторым вариантам реализации изолирующий стеклопакет 102 герметично запечатан. Кроме того, полость 226 может быть заполнена (до соответствующего давления) одним или большим количеством газов, таких как, например, аргон (Ar), криптон (Kr) или ксенон (Xn). Заполнение полости 226 газом, таким как Ar, Kr или Xn может уменьшить теплообмен через изолирующий стеклопакет 102 благодаря низкому коэффициенту теплопроводности этих газов. Последние два газа также могут придать улучшенную акустическую изоляцию благодаря их повышенному весу.
[00150] Согласно некоторым вариантам реализации рама 218 выполнена из одной или большего количества частей. Например, рама 218 может быть выполнена из одного или большего количества материалов, таких как винил, поливинилхлорид, алюминий (Al), сталь или стекловолокно. Рама 218 также может содержать или удерживать одну или большее количество пен или других частей материала, которые соединены с рамой 218 для разделения стекол 216 и герметичного уплотнения полости 226 между стеклами 216. Например, в типичном варианте реализации изолирующего стеклопакета между смежными стеклами 216 находится разделитель, который формирует герметичное уплотнение со стеклами в соединении с адгезионным герметизирующим составом, который может быть нанесен между ними. Это уплотнение называется основным уплотнением, вокруг которого может быть изготовлено вторичное уплотнение, обычно из дополнительного адгезионного герметизирующего состава. В некоторых таких вариантах реализации рама 218 может быть отдельной структурой, которая поддерживает конструкцию изолирующего стеклопакета.
x
2
2
[00151] Каждое стекло 216 содержит по существу прозрачную или светопроницаемую подложку 228. В целом, подложка 228 имеет первую (например, внутреннюю) поверхность 222 и вторую (например, наружную) поверхность 224, противоположную первой поверхности 222. Согласно некоторым вариантам реализации подложка 228 может быть стеклянной подложкой. Например, подложка 228 может быть традиционной стеклянной подложкой на основе оксида кремния (SO), такой как силикатное стекло или флоат-стекло, состоящее, например, из примерно 75% кварца (SiO), а также NaO, CaO и нескольких второстепенных добавок. Однако, в качестве подложки 228 может быть использован любой материал, имеющий подходящие оптические, электрические, термические и механические свойства. Такие подложки также могут содержать, например, другие стеклянные материалы, пластики и термопласты (например, поли-(метилметакрилат), пенопласт, поликарбонат, аллилдигликолькарбонат, SAN (сополимер стирола и акрилонитрила), поли-(4-метил-1-пентен), полиэстер, полиамид) или зеркальные материалы. Если подложка сформирована, например, из стекла, подложка 228 может быть усилена, например, закалкой, нагреванием или химическим упрочнением. В других вариантах реализации подложка 228 дополнительно не упрочнена, например, подложка не закалена.

TM
[00152] Согласно некоторым вариантам реализации подложка 228 представляет собой стеклянную панель, имеющую размер, подходящий для жилых или коммерческих случаев применения. Размер такой стеклянной панели может изменяться в широких пределах в зависимости от конкретных требований жилого помещения или коммерческого предприятия. Согласно некоторым вариантам реализации подложка 228 может быть сформирована из архитектурно-строительного стекла. Архитектурно-строительное стекло обычно используется в коммерческих строительных конструкциях, но также может использоваться в жилых строительных конструкциях и обычно, но не обязательно, отделяет внутреннюю среду от внешней среды. Согласно некоторым вариантам реализации подходящая подложка из архитектурно-строительного стекла может иметь размер по меньшей мере примерно 20 дюймов на примерно 20 дюймов (50,8 см) и может иметь намного больший размер, например, такой как примерно 80 дюймов на 120 дюймов (203х305 см) или больше. Архитектурно-строительное стекло обычно имеет толщину по меньшей мере примерно 2 мм и может иметь толщину 6 мм или больше. Разумеется, электрохромные устройства 220 могут иметь размеры, соответствующие размерам подложек 228, уменьшенным или увеличенным по отношению к архитектурно-строительному стеклу, включая любой размер из соответствующей длины, ширины или толщины. Согласно некоторым вариантам реализации подложка 228 имеет толщину в диапазоне от примерно 1 мм до примерно 10 мм. Согласно некоторым вариантам реализации подложка 228 может быть очень тонкой и гибкой, такой как стекло Gorilla Glass или Willow Glass, которые имеются в продаже в компании Corning, Inc., г. Корнинг, шт. Нью-Йорк, причём толщина указанных стекол может быть меньше чем 1 мм, например, 0,3 мм.
[00153] Электрохромное устройство 220 расположено, например, поверх внутренней поверхности 222 подложки 228 наружного стекла 216 (стекла, контактирующего с внешней средой). Согласно другим вариантам реализации, например, в более прохладных климатических условиях или случаях применения, в которых изолирующие стеклопакеты 102 принимают повышенное количество прямого солнечного света (например, падающего перпендикулярно поверхности электрохромного устройства 220), электрохромное устройство 220 предпочтительно может быть расположено, например, поверх внутренней поверхности (поверхности, ограничивающей полость 226) внутреннего стекла, контактирующего с внутренней средой. Согласно некоторым вариантам реализации электрохромное устройство 220 содержит первый проводящий слой (CL) 230 (часто прозрачный), электрохромный слой (EC) 232, ионопроводящий слой (IC) 234, противоэлектродный слой (CE) 236 и второй проводящий слой (CL) 238 (часто прозрачный). Опять же, слои 230, 232, 234, 236 и 238 также все вместе названы как электрохромный пакет 220.
app
eff
[00154] Источник 240 питания, предназначенный для приложения электрического напряжения (V) к устройству и вырабатывания напряжения V в толще электрохромного пакета 220, а также управления переключением электрохромного устройства 220, например, из прозрачного или светлого состояния (например, прозрачного, полупрозрачного или светопроницаемого состояния) к тонированному или более затемненному состоянию (например, тонированному, менее прозрачному или менее светопроницаемому состоянию). В некоторых других вариантах реализации порядок слоев 230, 232, 234, 236 и 238 может быть реверсирован или иным образом составлен или перестроен относительно подложки 238.
[00155] Согласно некоторым вариантам реализации один или оба из первого проводящего слоя 230 и второго проводящего слоя 238 сформированы из неорганического твердого материала. Например, первый проводящий слой 230, а также второй проводящий слой 238 могут быть выполнены из множества различных материалов, включая проводящие оксиды, тонкие металлические покрытия, проводящие металл-нитриды и композитные проводники, помимо других подходящих материалов. Согласно некоторым вариантам реализации проводящие слои 230 и 238 по существу являются прозрачными по меньшей мере в диапазоне длин волны, в котором электрохромный слой 232 проявляет свой электрохромизм. Прозрачные проводящие оксиды включают простые оксиды металла и оксиды металла, легированные одним или большим количеством легирующих металлов. Например, оксиды металла и легированные оксиды металла, подходящие для использования в качестве первого или второго проводящих слоев 230 и 238, могут включать помимо прочего оксид индия, оксид индия и олова (ITO), легированный оксид индия, оксид олова, легированный оксид олова, оксид цинка, алюминиевый оксид цинка, легированный оксид цинка, оксид рутения, легированный оксид рутения. Как указано выше, первый и второй проводящие слои 230 и 238 иногда упоминаются как "прозрачные проводящие слои оксида" (ТСО).
[00156] Согласно некоторым вариантам реализации имеющиеся в продаже подложки, такие как стеклянные подложки, уже при покупке содержат покрытие из прозрачного проводящего слоя. Согласно некоторым вариантам реализации такой продукт может быть использован как для подложки 238, так и для проводящего слоя 230. Примеры таких стеклянных подложек включают покрытые проводящим слоем стекла, имеющиеся в продаже под торговой маркой TEC Glass™ компании Pilkington (Толедо, Огайо), а также SUNGATE™ 300 и SUNGATE™ 500 компании PPG Industries (Питсбург, Пенсильвания). В частности, например, материал TEC Glass™ представляет собой стекло, покрытое проводящим слоем фторированного оксида олова.
[00157] Согласно некоторым вариантам реализации каждый из первого или второго проводящих слоев 230 и 238 могут быть нанесены с использованием процессов физического осаждения из паровой фазы, включая, например, напыление. Согласно некоторым вариантам реализации каждый из первого и второго проводящих слоев 230 и 238 могут иметь толщину в диапазоне от примерно 0,01 мкм до примерно 1 мкм. Согласно некоторым вариантам реализации в целом предпочтительно толщины первого и второго проводящих слоев 230 и 238, а также толщины любых других слоев, описанных ниже, являются индивидуально однородными относительно данного слоя; т.е., толщина данного слоя является однородной, и поверхности слоя являются гладкими и по существу свободными от дефектов или других ионных ловушек.
[00158] Основная функция первого и второго проводящих слоев 230 и 238 состоит в распространении электрического потенциала, созданного источником 240 питания, например, источником напряжения или тока, вдоль поверхностей электрохромного пакета 220 от внешних поверхностных областей пакета к внутренним поверхностным областям пакета. Как указано выше, напряжение, приложенное к электрохромному устройству, претерпевает некоторое омическое снижение в направлении от наружных областей к внутренним областям в результате поверхностного сопротивления первого и второго проводящих слоев 230 и 238. В показанном на чертеже варианте реализации из шин 242 и 244 шина 242 находится в контакте с проводящим слоем 230, и шина 244 находится в контакте с проводящим слоем 238, причём указанные шины обеспечивают электрическое соединение между источником 240 напряжения или тока и проводящими слоями 230 и 238. Например, шина 242 может быть электрически соединена с первым (например, положительным) электродом 246 источника 240 питания, в то время как шина 244 может быть электрически соединена с вторым (например, отрицательным) электродом 248 источника 240 питания.
[00159] Согласно некоторым вариантам реализации изолирующий стеклопакет 102 содержит штепсельный соединитель 250. Согласно некоторым вариантам реализации штепсельный соединитель 250 содержит первый электрический ввод 252 (например, штырь, гнездо или другой электрический соединитель или проводник), который электрически связан с контактом 246 источника питания посредством, например, одного или большего количества проводов или других электрических соединений, компонентов или устройств. Согласно некоторым вариантам реализации первый электрический вход 252 может быть электрически связан с шиной 242 и посредством нее с первым проводящим слоем 230, в то время как второй электрический вход 254 может быть связан с шиной 244 и посредством нее с вторым проводящим слоем 238. Проводящие слои 230 и 238 также могут быть соединены с источником 240 питания с использованием других известных средств, а также посредством других средств, описанных ниже в отношении электронного управляющего окном устройства. Например, как описано ниже со ссылкой на ФИГ. 9, первый электрический вход 252 может быть соединен с первой линией питания, в то время как второй электрический вход 254 может быть соединен с второй линией питания. Кроме того, в некоторых вариантах реализации третий электрический вход 256 может быть связан с устройством, системой или заземлением здания. Кроме того, в некоторых вариантах реализации четвертый и пятый электрические входы/выходы 258 и 260 соответственно могут быть использованы для обмена сигналами, например, между электронным управляющим устройство для окна или микроэлектронным управляющим устройством и электронным управляющим сетевым устройством.
[00160] Согласно некоторым вариантам реализации электрический вход 252 и электрический вход 254 принимают, переносят или передают комплементарные (дополняющие друг друга) сигналы мощности. Согласно некоторым вариантам реализации электрический вход 252 и его дополняющий электрический вход 254 могут быть непосредственно соединены с шинами 242 и 244 соответственно и, с другой стороны, с внешним источником питания, который обеспечивает изменяемое напряжение постоянного тока (например, с постоянными полярностью и значением). Внешним источником питания может быть непосредственно электронное управляющее устройство для окна (показано как элемент 114 на ФИГ. 9) или источник энергии в строительной конструкции, питающий электронное управляющее устройство для окна или иным способом соединенный с электрическими входами 252 и 254. В таком варианте реализации электрические сигналы, переданные через электрические входы/выходы 258 и 260, могут быть непосредственно соединены с запоминающим устройством для обеспечения возможности обмена данными между электронным управляющим устройством для окна и запоминающим устройством. Кроме того, в таком варианте реализации электрический сигнал, поданный на электрический вход 256, может быть внутренне соединен или связанный (в пределах изолирующего стеклопакета 102) с электрическим входом 252, входом 254 или с шинами 242 или 244 для передачи электрического потенциала одному или большему количеству указанных элементов для дистанционного измерения (отслеживания). Такой подход позволяет электронному управляющему устройству для окна компенсировать падение напряжения на соединительных проводах, ведущих от оконного электронного управляющего устройства к электрохромному устройству 220.
[00161] Согласно некоторым вариантам реализации электронное управляющее устройство для окна может быть непосредственно прикреплено (например, снаружи к изолирующему стеклопакету 102, но без возможности отделения пользователем) или встроено в изолирующий стеклопакет 102. Например, в патентной заявке США № 13/049,750 (реестр поверенного № SLDMP008) (изобретатели Brown и др.), названной "ONBOARD CONTROLLER FOR MULTISTATE WINDOWS" и поданной 16 марта 2011, которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки, подробно описаны различные варианты реализации "бортового" электронного управляющего устройства. В таком варианте реализации электрический вход 252 может быть соединен с положительным выходом наружного источника питания постоянного тока. Точно так же, электрический вход 254 может быть соединен с отрицательным выходом источника питания постоянного тока. Однако, как описано ниже, согласно альтернативному варианту реализации электрические входы 252 и 254 могут быть соединены с выходами внешнего источник питания низкого напряжения переменного тока (например, типичного трансформатора переменного тока напряжением 24 В, общепринятого в области систем управления отоплением, вентиляцией и кондиционированием (HVAC)). В таком варианте реализации электрические входы/выходы 258 и 260 могут быть соединены с коммуникационной шиной, проходящей между электронным управляющим устройством для окна и электронным управляющим устройством сети. В этом варианте реализации электрический вход/выход 256 может быть в конечном счете (например, в источнике питания) соединен с заземляющим контактом системы (например, защитным заземлением (PE), как это принято в Европе).
[00162] Несмотря на то, что приложенные напряжения могут быть напряжениями постоянного тока, в некоторых вариантах реализации напряжения, фактически поданные внешним источником питания, являются напряжениями переменного тока. В некоторых других вариантах реализации поданные напряжения преобразуют в напряжения с импульсно-широтной модуляцией. Однако, напряжения, фактически "действующие" или приложенные к шинам 242 и 244, эффективно являются напряжениями постоянного тока. Как правило, частоты напряжения, приложенного к контактам 246 и 248, находятся в диапазоне от примерно 1 Гц до 1 МГц и в конкретных вариантах реализации примерно 100 кГц. Согласно различным вариантам реализации частоты имеют асимметричные продолжительности действия для затемняющей (например, тонирующей) и осветляющей (например, очищающей) частей периода. Например, в некоторых вариантах реализации переход от первого менее прозрачного состояния к второму более прозрачному состоянию требует больше времени чем обратно; т.е., при переходе от более прозрачного второго состояния к менее прозрачному первому состоянию. Как описано ниже, электронное управляющее устройство может быть сконструировано или выполнено с возможностью приложения управляющего напряжения, отвечающего этим требованиям.
[00163] Частотное управление приложенным напряжением позволяет электрохромному устройству 220 находиться в одном или большем количестве состояний и переключаться между одним или большим количеством состояний без необходимости приспособления к электрохромному устройству 220 или времени перехода. Напротив, электронное управляющее устройство для окна может быть выполнено или сконструировано с возможностью обеспечения частотно управляемого управляющее напряжение, имеющего соответствующий профиль волны, с учетом таких факторов как частота, рабочий цикл, среднее напряжение, амплитуда, помимо прочих возможных подходящих или соответствующих факторов. Кроме того, такой уровень управления обеспечивает возможность перехода в любое состояние в полном диапазоне оптических состояний между указанными двумя конечными состояниями. Например, соответственно выполненное электронное управляющее устройство может обеспечивать непрерывный диапазон коэффициента пропускания (T%), который может быть настроен для любого значения между конечными состояниями (например, непрозрачным и прозрачным конечными состояниями).
[00164] Для управления переключением устройства в промежуточное состояние с использованием частотно-модулированного управляющего напряжения электронное управляющее устройство может просто приложить соответствующее промежуточное напряжение. Однако, могут иметься более эффективные способы достижения промежуточного оптического состояния. Это отчасти возможно благодаря повышенным управляющим напряжениям, которые могут быть приложены для достижения конечных состояний, но обычно не применяются для достижения промежуточного состояния. Один способ увеличения скорости, с которой электрохромное устройство 220 достигает заданного промежуточного состояния, состоит в начальном приложении импульса повышенного напряжения, подходящего для полного переключения (в конечное состояние) с последующим снижением напряжения частотно-модулированного промежуточного состояния (как описано выше). Иными словами, для ускорения переключения может быть использован начальный низкочастотный одиночный импульс (низкочастотный по сравнению с частотой, используемой для поддерживания промежуточного состояния), имеющий величину и продолжительность, выбранные для намеченного конечного состояния. После данного начального импульса может быть использован импульс напряжения с повышенной частотой для поддерживания промежуточного состояния в течение заданного периода времени его действия.
[00165] Согласно некоторым вариантам реализации каждый изолирующий стеклопакет 102 содержит штепсельный компонент 250, который является "сменной" или легко отсоединяемой от изолирующего стеклопакета 102 (например, для облегчения обслуживания, изготовления или замены). В некоторых конкретных вариантах реализации каждый штепсельный компонент 250 непосредственно содержит электронное управляющее устройство для окна. Таким образом, в некоторых таких вариантах реализации каждым электрохромным устройством 220 управляет его собственное соответствующее локальное электронное управляющее устройство для окна, расположенное в штепсельном компоненте 250. В некоторых других вариантах реализации электронное управляющее устройство для окна встроено в другую часть рамы 218, между стеклами во вторичной области уплотнения или в полость 226. В некоторых других вариантах реализации электронное управляющее устройство для окна может быть расположено снаружи изолирующего стеклопакета 102. Согласно различным вариантам реализации каждое электронное управляющее устройство для окна может быть связано с изолирующими стеклопакетами 102, которыми оно управляет, а также связано с другими электронными управляющими устройствами для окна, электронным управляющим устройством сети, системой управления зданием (BMS) или другими серверами, системами или устройствами (например, датчиками) посредством одного или большего количества проводных сетей (например, сетей Ethernet) или беспроводных сетей (например, сетей Wi-Fi), например, посредством проводного интерфейса (например, интерфейса Ethernet) 263 или беспроводного интерфейса (интерфейса Wi-Fi) 265. Показанные на ФИГ. 9 варианты реализации, имеющие интерфейсы Ethernet или Wifi, также являются подходящими для использования в жилых домах и других маломасштабных некоммерческих случаях применения. Кроме того, обмен данными может быть прямым или косвенным, например, посредством промежуточного узла между главным электронным управляющим устройством, таким как сетевое электронное управляющее устройство 112, и изолирующим стеклопакетом 102.
[00166] На ФИГ. 9 показано электронное управляющее устройство 114 для окна, которое может быть выполнено, например, в форме компонента 250. Согласно некоторым вариантам реализации электронное управляющее устройство 114 для окна связано с сетевым электронным управляющим устройством посредством коммуникационной шины 262. Например, коммуникационная шина 262 может быть сконструирована в соответствии со стандартом коммуникационных шин для подвижного транспортного средства типа Controller Area Network (CAN). В таких вариантах реализации первый электрический вход 252 может быть соединен с первой линией 264 питания, в то время как второй электрический вход 254 может быть соединен с второй линией 266 питания. Согласно некоторым вариантам реализации, как описано выше, питающие сигналы, переданные по линиям 264 и 266 питания, являются комплементарными; т.е., все вместе представляют дифференциальный сигнал (например, дифференциальный сигнал напряжения). Согласно некоторым вариантам реализации линия 268 связана с заземляющей системой или линией заземления здания (например, грунтовым заземлением). В таких вариантах реализации обмен данными по шине 262 CAN (например, между микроэлектронным управляющим устройством 274 и сетевым электронным управляющим устройством 112) может происходить вдоль первой и второй коммуникационных линий 270 и 272, проходящих через электрические входы/выходы 258 и 260 соответственно, согласно коммуникационному протоколу CANopen или другому подходящему открытому специализированному коммуникационному протоколу или коммуникационному протоколу более высокого уровня. Согласно некоторым вариантам реализации коммуникационные сигналы, переданные по коммуникационным линиям 270 и 272, являются комплементарными, т.е., все вместе они представляют дифференциальный сигнал (например, дифференциальный сигнал напряжения).
COMMAND
COMMAND
PW1
PW2
PW1
PW2
PW1
PW2
PW1
PW2
PWM
PW1
PW2
[00167] Согласно некоторым вариантам реализации компонент 250 соединяет коммуникационную шину 262 CAN с электронным управляющим устройством 114 для окна и в конкретных вариантах реализации с микроэлектронным управляющим устройством 274. В некоторых таких вариантах реализации микроэлектронное управляющее устройство 274 также выполнено с возможностью реализации коммуникационного протокола CANopen. Микроэлектронное управляющее устройство 274 также сконструировано или выполнено (например, запрограммировано) с возможностью реализации одного или большего количества управляющих алгоритмов в соединении с широтно-импульсным модулированным усилителем или широтно-импульсным модулятором (PWM) 276, интеллектуальной логической структурой 278 и формирователем 280 сигналов. Согласно некоторым вариантам реализации микроэлектронное управляющее устройство 274 выполнено с возможностью генерирования командного сигнала V, например, в форме сигнала напряжения, который затем передается в широтно-импульсный модулятор 276. Широтно-импульсный модулятор 276, в свою очередь, на основании сигнала V генерирует широтно-импульсный модулированный питающий сигнал, содержащий первый (например, положительный) компонент V и второй (например, отрицательный) компонент V. Затем, питающие сигналы V и V передаются, например, в интерфейс 288, к изолирующему стеклопакету 102 или, более конкретно, к шинам 242 и 244 для управления заданными оптическими переключениями в электрохромном устройстве 220. Согласно некоторым вариантам реализации широтно-импульсный модулятор 276 выполнен с возможностью модифицирования рабочего цикла широтно-импульсных модулированных сигналов таким образом, что продолжительности импульсов в сигналах V и V не являются равными: например, широтно-импульсный модулятор 276 формирует импульсы V с первым коэффициентом заполнения импульса, составляющим 60% рабочего цикла, и импульсы V с вторым коэффициентом заполнения, составляющим 40% рабочего цикла. Продолжительность первого рабочего цикла и продолжительность второго рабочего цикла вместе составляют продолжительность t каждого цикла питания. Согласно некоторым вариантам реализации широтно-импульсный модулятор 276 в дополнение к данному или согласно другому варианту реализации может модифицировать значения сигнальных импульсов V и V.
COMMAND
FB
FB
FB
FB
COMMAND
PW1
PW2
COMMAND
CON
TC
CON
[00168] Согласно некоторым вариантам реализации микроэлектронное управляющее устройство 274 выполнено с возможностью генерирования сигнала V на основании одного или большего количества факторов или сигналов, например, любого из сигналов, принятых по шине 262 CAN, а также сигналов обратной связи по напряжению или току V и I соответственно, генерируемых широтно-импульсным модулятором 276. Согласно некоторым вариантам реализации микроэлектронное управляющее устройство 274 определяет уровни тока или напряжения в электрохромном устройстве 220 на основании сигналов обратной связи по току I или напряжению V соответственно и регулирует сигнал V согласно одному или большему количеству правил или алгоритмов для изменения относительных длительностей импульсов (например, относительных длительностей первого и второго рабочих циклов) или амплитуд питающих сигналов V и V для формирования профилей напряжения, как описано выше. В дополнение к данному или согласно другому варианту реализации микроэлектронное управляющее устройство 274 также может регулировать сигнал V в ответ на сигналы, принятые от интеллектуальной логической структуры 278 или формирователя сигнала 280. Например, согласующий сигнал V может генерироваться формирователем 280 сигнала в ответ на обратную связь от одного или большего количества сетевых или несетевых устройств или датчиков, например, наружного фотодатчика или фотодетектора 282, внутреннего фотодатчика или фотодетектора 284, термодатчика или датчика 286 температуры, или в ответ на сигнал V команды тонирования. Например, дополнительные варианты реализации формирователя 280 сигнала и сигнал V также описаны в патентной заявке США № 13/449,235, поданной 17 апреля 2012, которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
TC
COMMAND
TC
TC
COMMAND
SMART
SMART
2
[00169] Согласно некоторым вариантам реализации сигнал V может быть аналоговым сигналом напряжения величиной между 0 В и 10 В, который может быть использован или настроен пользователями (такими как жильцы или работники) для динамического регулирования тонирования изолирующего стеклопакета 102 (например, пользователь может использовать управление в помещении или области здания 104 подобно термостату для точного регулирования или модифицирования тонирования изолирующих стеклопакетов 102 в помещении или области здания) и, таким образом, введения динамического пользовательского ввода в логическую структуру микроэлектронного управляющего устройства 274, который определяет сигнал V. Например, будучи установлен в диапазоне от 0 В до 2,5 В, сигнал V может быть использован для переключения в состояние 5% от полной прозрачности, а будучи установлен в диапазоне от 2,51 В до 5 В, сигнал V может быть использован для переключения в состояние 20 % от полной прозрачности. Аналогично и с другими диапазонами, например от 5,1 В до 7,5 В и от 7,51 В до 10 В, помимо прочих диапазонов и примеров напряжения. Согласно некоторым вариантам реализации формирователь 280 сигнала принимает вышеуказанные сигналы или другие сигналы по коммуникационной шине или интерфейсу 290. Согласно некоторым вариантам реализации широтно-импульсный модулятор 276 также генерирует сигнал V на основании сигнала V, принятого от интеллектуальной логической структуры 278. Согласно некоторым вариантам реализации интеллектуальная логическая структура 278 передает сигнал V по коммуникационной шине, например, последовательной несимметричной компьютерной шине с множеством полноправных участников для соединения ИС (IC). В некоторых других вариантах реализации интеллектуальная логическая структура 278 связана с запоминающим устройством 292 посредством коммуникационного шинного системного протокола типа 1-WIRE (разработанного компанией Dallas Semiconductor Corp., Даллас, Техас).
[00170] Согласно некоторым вариантам реализации микроэлектронное управляющее устройство 274 содержит процессор, чип, карту, плату или их комбинацию, которые содержат логическую структуру, предназначенную для выполнения одной или большего количества функций управления. Функция питания и коммуникационная функция микроэлектронного управляющего устройства 274 могут быть комбинированными в одиночном чипе, например, чипе программируемого логического устройства (PLD) или программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA), или подобной логической структуры. Такие интегральные схемы могут комбинировать логические функции, функции управления и электропитания в одиночном программируемом чипе. Согласно одному варианту реализации, если одно стекло 216 имеет два электрохромных устройства 220 (например, расположенных на противоположных поверхностях), или если изолирующий стеклопакет 102 содержит два или большее количество стекол 216, каждое из которых содержит электрохромное устройство 220, логическая структура может быть выполнена с возможностью управления каждым из указанных двух электрохромных устройств 220 независимо друг от друга. Однако, согласно одному варианту реализации функцией каждого из указанных двух электрохромных устройств 220 управляют синергистическим способом, например, таким образом, что каждым устройством управляют в дополнение к другому. Например, заданным уровнем передачи света, теплоизоляции или другого свойства можно управлять посредством комбинации состояний для каждого из индивидуальных электрохромных устройств 220. Например, одно электрохромное устройство может быть переключено в тонированное состояние, в то время как другое устройство может быть использовано для резистивного нагрева, например, посредством прозрачного электрода устройства. В другом примере оптическими состояниями указанных двух электрохромных устройств управляют таким образом, что комбинированный коэффициент пропускания соответствует заданному.
[00171] В целом, логическая структура, используемая для управления переключениями электрохромного устройства, может быть сконструирована или выполнена в форме аппаратных средств и/или программного обеспечения. Иными словами, команды для управления управляющей электрической схемой могут быть жёстко закодированы или представлены в виде программы. Можно сказать, что команды обеспечены "путём программирования". Такое программирование, разумеется, содержит логическую структуру любой формы, включая жёстко закодированную логическую структуру в цифровых сигнальных процессорах и других устройствах, которые имеют конкретные алгоритмы, реализованные в форме аппаратных средств. Программирование также понимается как содержащее программное обеспечение или микропрограммные команды, которые могут быть исполнены процессором общего назначения. Согласно некоторым вариантам реализации команды для управления приложением напряжения к шинам хранятся в запоминающем устройстве, относящемся к электронному управляющему устройству, или могут быть переданы по сети. Примеры подходящих запоминающих устройств включают полупроводниковую память, магнитную память, оптическую память и т.п. Компьютерный код программы для управления приложенным напряжением может быть записан любым традиционным машиночитаемым языком программирования, таким как ассемблер, C, C++, Паскаль, ФОРТРАН и т.п. Компилированный объектный код или скрипт исполняются процессором для выполнения задач, идентифицированных в программе.
[00172] Как описано выше, в некоторых вариантах реализации микроэлектронное управляющее устройство 274 или электронное управляющее устройство 114 для окна в целом также может иметь беспроводные средства, например, беспроводные средства для управления и питания. Например, беспроводные управляющие сигналы, например, могут быть использованы радиочастотные сигналы (RF) или инфракрасные (IR) сигналы, а также протоколы беспроводной связи, например, помимо прочего протокол Wi-Fi (указанный выше), протоколы Bluetooth, Zigbee, EnOcean, для передачи команд микроэлектронному управляющему устройству 274 и микроэлектронному управляющему устройству 274 для передачи данных, например, другим электронным управляющим устройствам для окна, сетевому электронному управляющему устройству 112 или непосредственно системе 110 управления зданием (BMS). Согласно различным вариантам реализации беспроводная связь может быть использована по меньшей мере для одного из программирования электрохромного устройства 220 или управления электрохромным устройством 220, сбора данных или приема входных данных от электрохромного устройства 220 или изолирующего стеклопакета 102 в целом, сбора данных или приема входных данных от датчиков, а также использования электронного управляющего устройства 114 для окна в качестве ретрансляционной станции для других беспроводных связей. Данные, отобранные у изолирующего стеклопакета 102, также могут содержать данные о количестве, например, случаев управления (периодически повторяемых) электрохромным устройством 220, эффективности электрохромного устройства 220 в течение длительного времени, помимо других пригодных для использования данных или измерений рабочих характеристик.
[00173] Электронное управляющее устройство 114 для окна также может иметь беспроводные средства для питания. Например, электронное управляющее устройство для окна может иметь один или большее количество беспроводных приемников энергии, которые принимают передачи от одного или большего количества беспроводных передатчиков энергии, а также одного или большего количества беспроводных передатчиков энергии, которые передают энергию для питания электронного управляющего устройства 114 для окна, для приема энергии беспроводным способом и передачи энергию беспроводным способом электрохромному устройству 220. Беспроводная передача энергии включает, например, индукцию, резонансную индукцию, передачу радиочастотной энергии, передачу микроволновой энергии и передачу лазерной энергии. Например, в патентной заявке США № 12/971,576 [SLDMP003] (изобретатель Rozbicki), под названием "WIRELESS POWERED ELECTROCHROMIC WINDOWS", поданной 17 декабря 2010, которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки, подробно описаны различные варианты реализации беспроводных средств для передачи энергии.
PW1
PW2
[00174] Чтобы достижения заданного оптического переключения широтно-импульсный модулированный питающий сигнал генерируют таким образом, что положительный компонент V подается, например, в шину 244 во время первой части цикла передачи энергии, в то время как отрицательный компонент V подается, например, в шину 242 во время второй части цикла передачи энергии.
PW1
PWM
PW2
PWM
PW1
PW2
PW1
PW2
EFF
[00175] В некоторых случаях зависимость от частоты (или обратная зависимость от длительности) широтно-импульсных модулированных сигналов может привести к "плаванию" шины 244 вокруг существенной части значения сигнала V, заданной отношением длительности первой части рабочего цикла к полной длительности t цикла передачи энергии. Точно так же, указанная зависимость может привести к "плаванию" шины 242 вокруг существенной части значения сигнала V, заданной отношением длительности второй части рабочего цикла к полной длительности t цикла передачи энергии. Таким образом, в некоторых вариантах реализации разность между значениями широтно-импульсных модулированных компонентов V и V сигнала составляет двойное эффективное напряжение постоянного тока на контактах 246 и 248 и, следовательно, на электрохромном устройстве 220. Иными словами, в некоторых вариантах реализации разность между частью (определенной относительной длительностью первого рабочего цикла) + значение напряжения V, приложенного к шине 244, и частью (определенной относительной длительностью второго рабочего цикла) + значение напряжения V, приложенного к шине 242, равна эффективному напряжению V постоянного тока, приложенному к электрохромному устройству 220. Ток IEFF через нагрузку, т.е., электромагнитное устройство 220, примерно равен эффективному напряжению VEFF, деленному на эффективное сопротивление (представленное резистором 316) или импеданс нагрузки.
[00176] Специалистам понятно, что настоящее описание может быть применено к различным типам приводного механизма, включая фиксированное напряжение (фиксированный постоянный ток), фиксированную полярность (время изменения постоянного тока) или полярность реверсирования (переменного тока, средней частоты, радиочастотной энергии и т.п. со смещением постоянного тока).
[00177] Электронное управляющее устройство может быть выполнено с возможностью отслеживания напряжения и/или тока в оптически переключаемом устройстве. Согласно некоторым вариантам реализации электронное управляющее устройство выполнено с возможностью вычисления тока на основании измеренного падения напряжения на известном резисторе в управляющей схеме. Могут быть использованы другие режимы измерения или вычисления тока. Эти режимы могут быть цифровыми или аналоговыми.
ДРУГИЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ
[00178] Несмотря на то, что вышеуказанные варианты реализации описаны подробно для облегчения понимания, описанные варианты реализации следует считать иллюстративными, но не ограничивающими. Специалистам понятно, что в пределах объема защиты настоящего изобретения, определенного в пунктах приложенной формулы, могут быть осуществлены некоторые изменения и модификации. Например, несмотря на то, что управляющие профили описаны со ссылкой на электрохромные устройства, имеющие плоские шины, они относятся к любой ориентации шин, в которой шины противоположной полярности разделены расстояниями, достаточно большими для создания существенного падения напряжения на омическом сопротивлении проводящего прозрачного слоя, расположенного между шинами. Кроме того, несмотря на то, что управляющие профили описаны со ссылкой на электрохромные устройства, они могут быть применены к другими устройствами, в которых шины противоположной полярности расположены с противоположных сторон устройства.