КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ ОПТИЧЕСКИ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ ОКОН
CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно заявке на патент США №13/449,248 (досье поверенного №VIEWP041) под названием «Контроллер для оптически переключаемых окон», заявляющей Brown в качестве изобретателя и поданной 17 апреля 2012 г., и заявке на патент США №13/449,251 (досье поверенного №VIEWP042) под названием «Контроллер для оптически переключаемых окон», заявляющей Brown в качестве изобретателя и поданной 17 апреля 2012 г. Настоящая заявка связана с заявкой на патент США №13/049,756 (досье поверенного №VIEWP007) под названием «Многоцелевой контроллер для окон со многими состояниями», заявляющей Brown и др. в качестве изобретателей и поданной 16 марта 2011 г., и с заявкой на патент США №13/449,235 (досье поверенного №VIEWP035) под названием «Переходы управления в оптически переключаемых устройствах», заявляющей Brown и др. в качестве изобретателей и поданной 17 апреля 2012 г.Содержание этих заявок полностью включено посредством ссылки в настоящую заявку для всех целей.
Область техники
[0002] Это изобретение в целом относится к оптически переключаемым устройствам, включая электрохромные окна, и, в частности, к контроллерам для контроля за оптически переключаемыми устройствами и управления ими.
Уровень техники
[0003] Оптически переключаемые устройства могут быть интегрированы с окнами для обеспечения возможности контроля над, например, тонированием, коэффициентом пропускания или коэффициентом отражения оконных стекол. Оптически переключаемые устройства включают электрохромные устройства. Электрохромизм представляет собой явление, при котором материал проявляет обратимое электрохромически опосредованное изменение одного или больше оптических свойств при индуцированном переходе в другое электронное состояние. Например, электрохромный материал может быть индуцирован посредством приложенного напряжения. Оптические свойства, доступные обратимому изменению, включают, например, цвет, коэффициент пропускания, коэффициент поглощения и коэффициент отражения. Один хорошо известный электрохромный материал представляет собой окись вольфрама (WO3). Окись вольфрама представляет собой катодный электрохромный материал, испытывающий переход с окрашиванием (из прозрачного состояния в синее) посредством электрохимического действия при внедрении положительных ионов в матрицу окиси вольфрама с сопутствующим соблюдением баланса заряда посредством введения электронов.
[0004] Электрохромные материалы и выполненные из них устройства могут быть внедрены, например, в окна для домашнего, промышленного или иного использования. Цвет, коэффициент пропускания, коэффициент поглощения или коэффициент отражения таких электрохромных окон могут быть изменены посредством индуцирования изменения в электрохромном материале. Например, электрохромные окна может быть затемнены или просветлены в качестве реакции на электрическое возбуждение. Например, первое значение напряжения, приложенного к электрохромному устройству окна, может привести к затемнению окна, а второе значение напряжения может привести к просветлению окна. Эта способность может обеспечить возможность контроля над интенсивностями различных длин волн света, способных проходить через окно, включая свет, проходящий из внешней окружающей среды через окно во внутреннюю окружающую среду, а также, возможно, свет, проходящий из внутренней окружающей среды через окно во внешнюю окружающую среду.
[0005] Такие характеристики электрохромных окон предоставляют огромные возможности для увеличения энергетической эффективности, а также для эстетических целей. Поскольку вопрос об экономии энергии вышел на передний план в умах многих руководителей, определяющих современную политику в энергетической отрасли, можно ожидать устойчивый рост производства электрохромных окон. Важный момент при разработке электрохромных окон состоит в том, как лучше всего интегрировать их в новые, а также в существующие (например, при модернизации) приложения. Особенно важен вопрос о том, как лучше всего организовать электрохромные окна, управлять ими и подавать к ним электропитание.
Раскрытие изобретения
[0006] Согласно одной инновационной особенности настоящего изобретения контроллер окна содержит генератор управляющего напряжения, выполненный с возможностью выработки сигнала управляющего напряжения. Контроллер окна также содержит генератор сигнала с широтно-импульсной модуляцией, выполненный с возможностью выработки сигнала с широтно-импульсной модуляцией на основании сигнала управляющего напряжения. Сигнал с широтно-импульсной модуляцией выполнен с возможностью управления оптически переключаемым устройством на по существу прозрачной подложке. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сигнал с широтно-импульсной модуляцией содержит первый компонент электропитания, имеющий первый рабочий цикл, и второй компонент электропитания, имеющий второй рабочий цикл. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первый компонент электропитания выполнен с возможностью подачи первого импульса в течение каждой активной части первого рабочего цикла, а второй компонент электропитания выполнен с возможностью подачи второго импульса в течение каждой активной части второго рабочего цикла. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения во время работы первые импульсы приложены к первому проводящему электродному слою оптически переключаемого устройства, а вторые импульсы приложены ко второму проводящему электродному слою оптически переключаемого устройства. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения относительные продолжительности активных частей первого и второго рабочих циклов и относительные продолжительности первого и второго импульса отрегулированы так, чтобы приводить к изменению эффективного напряжения постоянного тока, приложенного к оптически переключаемому устройству.
[0007] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения по существу прозрачная подложка выполнена в виде стеклопакета. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения контроллер окна размещен, по меньшей мере частично, внутри уплотнения стеклопакета. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения оптически переключаемое устройство представляет собой электрохромное устройство, выполненное на поверхности по существу прозрачной подложки и рядом со смежным внутренним объемом стеклопакета.
[0008] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первый рабочий цикл обладает первым интервалом времени и первой величиной напряжения, второй рабочий цикл обладает вторым интервалом времени и второй величиной напряжения, первый интервал времени равен второму интервалу времени и первая величина напряжения равна второй величине напряжения. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения контроллер окна также содержит первый и второй элементы индуктивности, соединяющие первый и второй компоненты электропитания с оптически переключаемым устройством, в котором напряжение, приложенное к оптически переключаемому устройству и возникающее вследствие использованных первого и второго компонентов электропитания, по существу представляет собой напряжение постоянного тока. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения активная часть первого рабочего цикла содержит первую долю первого интервала времени, активная часть второго рабочего цикла содержит вторую долю второго интервала времени, величина напряжения, приложенного к первому проводящему слою оптически переключаемого устройства, по существу, пропорциональна произведению первой доли и первой величины напряжения, величина напряжения, приложенного ко второму проводящему слою оптически переключаемого устройства, по существу, пропорциональна произведению второй доли и второй величины напряжения, а эффективное напряжение постоянного тока, приложенное к оптически переключаемому устройству, по существу, равно разности между величиной напряжения, приложенного к первому проводящему слою, и величиной напряжения, приложенного ко второму проводящему слою.
[0009] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения генератор управляющего напряжения содержит микроконтроллер, выполненный с возможностью выработки сигнала управляющего напряжения. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер вырабатывает сигнал управляющего напряжения, основанный, по меньшей мере частично, на сигнале обратной связи по напряжению, который в свою очередь основан на эффективном напряжении постоянного тока, приложенного к оптически переключаемому устройству. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер вырабатывает сигнал -управляющего напряжения, основанный, по меньшей мере частично, на сигнале обратной связи по току, который в свою очередь основан на измеренном значении тока, проходящего через оптически переключаемое устройство.
[0010] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения контроллер окна также содержит запоминающее устройство, выполненное с возможностью сохранения одного или больше параметров управления. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления включают один или больше параметров из текущей температуры наружного воздуха, текущей внутренней температуры, текущего значения коэффициента пропускания электрохромным устройством, целевого значения коэффициента пропускания электрохромным устройством и скорости перехода. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер выполнен с дополнительной возможностью изменения сигнала управляющего напряжения на основании одного или больше других входных сигналов, сигналов обратной связи или управляющих сигналов. Микроконтроллер изменяет сигнал управляющего напряжения, основываясь, по меньшей мере частично, на сигнале обратной связи по напряжению, который в свою очередь основан на измеренном фактическом уровне эффективного напряжения постоянного тока, приложенного к оптически переключаемому устройству.
[0011] Согласно другой инновационной особенности настоящего изобретения система содержит множество окон, причем каждое окно содержит оптически переключаемое устройство на по существу прозрачной подложке; множество контроллеров окна, таких как только что описанные; и сетевой контроллер, выполненный с возможностью управления указанным множеством контроллеров окна. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения каждый контроллер окна выполнен с возможностью выработки сигнала управляющего напряжения, основываясь, по меньшей мере частично и по меньшей мере в определенные времена, на входном сигнале, принятом от сетевого контроллера.
[0012] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сетевой контроллер выполнен с возможностью связи с системой управления зданием, а микроконтроллер каждого контроллера окна выполнен с возможностью изменения сигнала управляющего напряжения, на основании входного сигнала от системы управления зданием. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сетевой контроллер выполнен с возможностью связи с одной или больше системами из систем освещения, систем нагрева, систем охлаждения, вентиляционных систем, систем электропитания и/или систем обеспечения безопасности, а микроконтроллер каждого контроллера окна выполнен с возможностью изменения сигнала управляющего напряжения на основании входного сигнала от одной или больше систем из систем освещения, систем нагрева, систем охлаждения, вентиляционных систем, систем электропитания и/или систем обеспечения безопасности.
[0013] Согласно одной инновационной особенности настоящего изобретения контроллер окна содержит генератор управляющего напряжения, выполненный с возможностью выработки сигнала управляющего напряжения. Контроллер окна также содержит генератор сигнала электропитания, выполненный с возможностью выработки сигнала электропитания на основании сигнала управляющего напряжения. Сигнал электропитания выполнен с возможностью управления оптически переключаемым устройством на по существу прозрачной подложке. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения генератор сигнала электропитания выполнен с возможностью выработки сигнала электропитания, имеющего профиль электропитания, содержащий одну или больше частей профиля электропитания, причем каждая часть профиля электропитания имеет одну или больше характеристик напряжения или тока.
[0014] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения контроллер окна также содержит запоминающее устройство, выполненное с возможностью сохранения одного или больше параметров управления. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления загружают в микроконтроллер до или в течение нормального режима эксплуатации устройства. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления включают один или больше параметров из текущей температуры наружного воздуха, текущей внутренней температуры, текущего значения коэффициента пропускания электрохромным устройством, целевого значения коэффициента пропускания электрохромным устройством и скорости перехода. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления вычислены теоретически или эмпирически на основании одного или больше параметров устройства. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения параметры устройства включают один или больше параметров из толщины, длины, ширины, площади поверхности, формы, возраста и количества циклов.
[0015] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер определяет профиль электропитания, основанный на параметрах управления. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер выполнен с возможностью сравнения значений параметров управления с n-мерной матрицей значений параметров управления, где n равно указанному количеству возможных параметров управления и каждый матричный элемент соответствует профилю электропитания, и выбора профиля электропитания, соответствующего матричному элементу, который соответствует параметрам управления. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения профиль электропитания каждого матричного элемента описывает одну или больше из характеристик напряжения или тока для каждой составной части профиля электропитания. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения характеристики напряжения или тока для каждой составной части профиля электропитания включают одну или больше характеристик из скорости линейного изменения напряжения, задаваемого напряжения, удерживаемого напряжения и продолжительности времени для части профиля электропитания. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер выполнен с возможностью выработки сигнала управляющего напряжения для части профиля электропитания на основании характеристик напряжении или тока для части профиля электропитания. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер выполнен с дополнительной возможностью изменения сигнала управляющего напряжения, выработанного для части профиля электропитания на основании одного или больше других входных сигналов, сигналов обратной связи или управляющих сигналов.
[0016] Согласно еще одной инновационной особенности настоящего изобретения система содержит множество окон, причем каждое окно содержит оптически переключаемое устройство на по существу прозрачной подложке, множество контроллеров окна, таких как только описаны, и сетевой контроллер, выполненный с возможностью управления указанным множеством контроллеров окна. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения каждый контроллер окна выполнен с возможностью выработки сигнала управляющего напряжения, основываясь, по меньшей мере частично и по меньшей мере в определенные времена, на входном сигнале, принятом от сетевого контроллера.
[0017] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сетевой контроллер выполнен с возможностью связи с системой управления зданием, а микроконтроллер каждого контроллера окна выполнен с возможностью изменения сигнала управляющего напряжения на основании входного сигнала от системы управления зданием. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сетевой контроллер выполнен с возможностью связи с одной или больше системами из систем освещения, систем нагрева, систем охлаждения, вентиляционных систем, систем электропитания и/или систем обеспечения безопасности, а микроконтроллер каждого контроллера окна выполнен с возможностью изменения сигнала управляющего напряжения на основании входного сигнала от одной или больше систем из систем освещения, систем нагрева, систем охлаждения, вентиляционных систем, систем электропитания и/или систем обеспечения безопасности.
[0018] Подробные описания одного или больше вариантов реализации настоящего изобретения или выполнения предмета изобретения, указанного в этом описании изобретения, сформулированы ниже в прилагаемых чертежах и в описании вариантов реализации настоящего изобретения. Другие особенности, отличительные признаки и преимущества станут очевидным из описания, чертежей и пунктов формулы изобретения. Отметим, что на последующих чертежах относительные размеры, возможно, не приведены в масштабе.
Краткое описание чертежей
[0019] На фиг. 1 показана система контроля за множеством электрохромных окон и управления ими.
[0020] На фиг. 2 показан поперечный аксонометрический вид для взятого в качестве примера электрохромного окна, содержащего два оконных стекла.
[0021] На фиг. 3 показан пример профиля напряжения для управления переходом между оптическими состояниями в электрохромном устройстве.
[0022] На фиг. 4 показан взятый в качестве примера подключаемый компонент, включающий контроллер окна.
[0023] На фиг. 5А показано взятое в качестве примера транзисторное выполнение схемы широтно-импульсного модулятора.
[0024] На фиг. 5В показана эквивалентная конфигурация в виде Н-моста для схемы широтно-импульсного модулятора по фиг. 5А.
[0025] На фиг. 5С показаны профили напряжения для конфигураций по фиг. 5А и 5 В.
[0026] На фиг. 6 показана взятая в качестве примера 3-мерная структура данных, включающая параметры управления для управления электрохромным устройством.
[0027] Одинаковые позиционные номера и обозначения на различных чертежах указывают на одинаковые элементы.
Подробное описание настоящего изобретения
[0028] Последующее подробное описание настоящего изобретения направлено на определенные варианты реализации или выполнения настоящего изобретения для целей описания инновационных особенностей. Однако, изложенные здесь идеи могут быть использованы и осуществлены множеством различных способов. Кроме того, хотя описанные варианты реализации настоящего изобретения сосредоточены на электрохромных окнах (также называемых умными окнами), изложенные здесь концепции могут быть применены к другим типам переключаемых оптических устройств, включая, например, среди других, устройства на жидких кристаллах и устройства с суспензиями частиц. Например, устройство на жидких кристаллах и устройство с суспензиями частиц, а не электрохромное устройство, могут быть использованы в некоторых или во всех раскрытых вариантах реализации настоящего изобретения.
[0029] Обратимся, например, к фиг. 1. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения относятся к системе 100, предназначенной для контроля и управления (например, посредством селективной подачи электропитания) множеством электрохромных окон 102. Система 100, предназначенная для использования в здании 104, использована для контроля и управления множеством обращенных вовне электрохромных окон 102. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения находят особенно выгодное использование в таких зданиях, как коммерческие административные здания или жилые дома. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения могут быть в частности приспособлены и адаптированы для использования при строительстве новых зданий. Например, некоторые варианты реализации системы 100 разработаны для работы вместе с современными или новыми системами 106 нагрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, системами 107 внутреннего освещения, системами 108 обеспечения безопасности и системами 109 электропитания в качестве единственной целостной эффективной энергетической системой управления для всего здания 104 или комплекса зданий 104. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения особенно хорошо подходят для интеграции с системой 110 управления зданием. Система управления зданием представляет собой компьютеризованную систему управления, которая может быть установлена в здании для слежения и контроля за механическим и электрическим оборудованием здания, таким как системы нагрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, системы освещения, системы электропитания, лифты, противопожарные системы и системы обеспечения безопасности. Система управления зданием содержит аппаратные средства и соответствующее программируемое оборудование или программное обеспечение для поддержания условий в здании согласно предпочтений, установленных жителями или менеджером здания или другим администратором. Программное обеспечение может быть основано, например, на интернет-протоколах или открытых стандартах.
[0030] Систему управления зданием обычно используют в больших зданиях, причем она обычно работает, по меньшей мере, для контроля окружающей среды в здании. Например, система управления зданием может управлять освещением, температурой, уровнями двуокиси углерода и влажностью в здании. Как правило, существует много механических или электрических устройств, управляемых системой управления зданием, таких, например, как нагреватели, кондиционеры, воздуходувки и вентиляторы. Для управления окружающей средой в здании система управления зданием может включать и выключать эти различные устройства согласно заранее определенным правилам или в качестве реакции на заранее определенные условия. Основная функция обычной современной системы управления зданием состоит в поддержании комфортабельной окружающей среды для жильцов здания, при сведении к минимуму потерь энергии и затрат при нагреве и охлаждении. Современная система управления зданием может быть использована не только для слежения и контроля, но также для оптимизации совместной деятельности различных систем, например, для экономии энергии и обеспечения более низких затрат при эксплуатации здания.
[0031] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения в качестве альтернативы или дополнения разработаны так, чтобы работать со способностью реагировать или отвечать на воздействие на основании обратной связи, выполняемой, например, через тепловые, оптические или другие датчики или через входной сигнал от, например, систем нагрева, вентиляции и кондиционирования воздуха или системы внутреннего освещения, или через входной сигнал от устройства контроля под управлением пользователя. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения также могут быть использованы в существующих структурах, включая как промышленные, так и жилые структуры, содержащие традиционные или обычные системы нагрева, вентиляции и кондиционирования воздуха или системы внутреннего освещения. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения также могут быть модифицированы для использования в старых жилых домах.
[0032] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения система 100 содержит сетевой контроллер 112. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сетевой контроллер 112 управляет множеством контроллеров 114 окна. Например, сетевой контроллер 112 может управлять десятками, сотнями или даже тысячами контроллеров 114 окна. Каждый контроллер 114 окна, в свою очередь, может контролировать и управлять одним или больше электрохромных окон 102. Указанные количество и размер электрохромных окон 102, которыми может управлять каждый контроллер 114 окна, обычно ограничены характеристиками напряжения и тока нагрузки контроллера 114 окна, управляющего соответствующими электрохромными окнами 102. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения максимальный размер окна, которым может управлять каждый контроллер 114 окна, ограничен требованиями к значениям напряжения, тока или мощности, вызывающим желательные оптические переходы в электрохромном окне 102 в пределах желательного временного интервала. Такие требования, в свою очередь, зависят от площади поверхности окна. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения эта зависимость нелинейная. Например, требования к значениям напряжения, тока или мощности могут нелинейно возрастать с площадью поверхности электрохромного окна 102. Например, в некоторых случаях эта зависимость нелинейная, по меньшей мере частично, поскольку поверхностное сопротивление первого и второго проводящих слоев 230 и 238 (см. фиг. 2) растет нелинейно с увеличением расстояния вдоль длины и ширины первого или второго проводящих слоев. Однако, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения зависимость между значениями напряжения, тока или мощности, необходимыми для управления указанным множеством электрохромных окон 102 одинакового размера и формы, прямо пропорциональна количеству управляемых электрохромных окон 102.
[0033] В последующем описании каждое электрохромное окно 102 будет упомянуто как изолированный стеклянный блок (стеклопакет) 102. Это соглашение принято, например, потому что оно распространено и может быть желательно иметь стеклопакеты, служащие в качестве фундаментальной конструкции для удерживания электрохромных лайт-панелей или стекла. Кроме того, стеклопакеты, особенно при конфигурации окна с двумя или тремя стеклами, обеспечивают увеличенную теплоизоляцию по сравнению с конфигурацией с одним стеклом. Однако, это соглашение принято лишь для удобства, поскольку, как описано ниже, во многих вариантах реализации можно полагать, что основной блок электрохромного окна содержит стекло или подложку из прозрачного материала, на которое осаждено электрохромное покрытие или устройство и к которому присоединены соответствующие электрические соединения, предназначенные для электропитания электрохромного покрытия или устройства.
[0034] На фиг. 2 показан поперечный аксонометрический вид варианта реализации стеклопакета 102, содержащего два оконных стекла 216. В различных вариантах реализации настоящего изобретения каждый стеклопакет 102 может содержать одно, два, или больше по существу прозрачных (например, при отсутствии приложенного напряжения) оконных стекол 216, а также раму 218, поддерживающую стекла 216. Например, показанный на фиг. 2 стеклопакет 102 выполнен в виде окна с двумя стеклами. Одно или больше стекол 216 может в свою очередь представлять собой слоистую структуру из двух, трех или большего количества слоев или стекол (например, небьющегося стекла, аналогичного автомобильному ветровому стеклу). В каждом стеклопакете 102 по меньшей мере одно из стекол 216 содержит электрохромное устройство или стек 220, размещенные на по меньшей мере одной из его внутренних поверхностей 222 или на наружной поверхности 224, например, на внутренней поверхности 222 внешнего стекла 216.
[0035] В конфигурациях с несколькими стеклами каждый смежный набор стекол 216 может иметь объем 226, размещенный между ними. Обычно каждое из стекол 216 и стеклопакет 102 в целом выполнены прямоугольными и образуют прямоугольное тело. Однако, в других вариантах реализации настоящего изобретения другие формы могут быть желательны (например, круглая, эллиптическая, треугольная, криволинейная, выпуклая, вогнутая). В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения из объема 226 между стеклами 116 откачан воздух. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения стеклопакет 102 герметизирован. Кроме того, объем 226 может быть заполнен (до соответствующего давления) одним или больше газами, такими, например, как аргон (Ar), криптон (Kr) или ксенон (Xn). Заполняя объем 226 газом, таким как Ar, Kr или Xn, можно уменьшить кондуктивный теплообмен через стеклопакет 102 вследствие низкой удельной теплопроводности этих газов. Последние два газа также могут обеспечить улучшенную звукоизоляцию из-за их увеличенного веса.
[0036] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения рама 218 выполнена из одной или больше частей. Например, рама 218 может быть выполнена из одного или больше материалов, таких как винил, поливинилхлорид, алюминий (Al), сталь или стекловолокно. Рама 218 может также включать или содержать одну или больше частей из пены или другого материала, которые работают вместе с рамой 218 для разделения оконных стекол 216 и герметичного уплотнения объема 226 между стеклами 216. Например, в обычном варианте реализации стеклопакета распорная деталь размещена между смежными стеклами 216 и образует герметическое уплотнение со стеклами вместе с клеевым уплотнителем, который может быть осажден между ними. Это называют первичным уплотнением, вокруг которого может быть выполнено вторичное уплотнение, обычно в виде дополнительного клеевого уплотнителя. В некоторых таких вариантах реализации настоящего изобретения рама 218 может быть выполнена в виде отдельной структуры, поддерживающей конструкцию стеклопакета.
x
2
2
[0037] Каждое стекло 216 содержит по существу прозрачную или полупрозрачную подложку 228. Обычно подложка 228 имеет первую (например, внутреннюю) поверхность 222 и вторую (например, внешнюю) поверхность 224, противолежащую первой поверхности 222. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения подложка 228 может быть выполнена в виде стеклянной подложки. Например, подложка 228 может быть выполнена в виде обычной стеклянной подложки на основе окиси кремния (SO), такой как известково-натриевое стекло или флоат-стекло, состоящее, например, из приблизительно 75% кремнезема (SiO) плюс NaO, СаО и несколько незначительных добавок. Однако, любой материал, имеющий подходящие оптические, электрические, тепловые и механические свойства, может быть использован в качестве подложки 228. Такие подложки также могут включать, например, другие стеклянные материалы, пластические массы и термопласты (например, полиметилметакрилат, пенопласт, поликарбонат, аллилдигликолькарбонат, САН (сополимер акрилонитрила стирола), поли(4-метил-1-пентен), полиэстер, полиамид) или отражающие материалы. При выполнении подложки, например, из стекла, подложка 228 может быть усилена, например, посредством закалки, нагрева или химического укрепления. В других вариантах реализации подложку 228 дополнительно не усиливают, например, подложку не закаливают.
[0038] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения подложка 228 представляет собой оконное стекло размера, подходящего для окон в жилых или промышленных зданиях. Размер такого оконного стекла может быть весьма различен в зависимости от конкретных потребностей жилого здания или коммерческого предприятия. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения подложку 228 можно выполнить из архитектурного стекла. Архитектурное стекло обычно используют в коммерческих зданиях, но оно также может быть использовано в жилых домах, и обычно, хотя это не обязательно, отделяет внутреннюю среду от наружной окружающей среды. В определенных вариантах реализации размер подходящей подложки из архитектурного стекла может составлять по меньшей мере приблизительно 20 дюймов на приблизительно 20 дюймов, а может быть и намного большим, например, приблизительно 80 дюймов на приблизительно 120 дюймов, или еще большим. Толщина архитектурного стекла обычно составляет по меньшей мере приблизительно 2 миллиметра и может составлять 6 мм или больше. Конечно, электрохромные устройства 220 может быть масштабируемы к подложкам 228, меньшим или большим, чем архитектурное стекло, включая любой параметр из соответствующих длины, ширины или толщины или все эти параметры. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения подложка 228 обладает толщиной в диапазоне от приблизительно 1 мм до приблизительно 10 мм.
[0039] Электрохромное устройство 220 размещено, например, поверх внутренней поверхности 222 подложки 228 из внешнего стекла 216 (стекла, смежного с внешней окружающей средой). В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения, предназначенных для более прохладного климата или для приложений, в которых стеклопакеты 102 получают большее количество прямого солнечного света (например, перпендикулярно к поверхности электрохромного устройства 220), может оказаться выгодным размещение электрохромного устройства 220 поверх, например, внутренней поверхности (поверхности, ограничивающей объем 226) внутреннего стекла, смежного к внутренней окружающей среде. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения электрохромное устройство 220 содержит первый проводящий слой (CL) 230, электрохромный слой (EC) 232, ионный проводящий слой (IC) 234, слой 236 противоэлектрода (CE) и второй проводящий слой (CL) 238. И снова слои 230, 232, 234, 236 и 238 все вместе названы электрохромным стеком 220. Источник энергии 240, предназначенный для приложения электрического потенциала к толщине электрохромного стека 220, вызывает переход электрохромного устройства 220 из, например, просветленного или более светлого состояния (например, прозрачного, полупрозрачного или пропускающего состояния) в окрашенное или больше темное состояние (например, тонированное, менее прозрачное или менее пропускающее состояние). В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения порядок следования слоев 230, 232, 234, 236 и 238 может быть полностью изменен или иначе переупорядочен или перегруппирован относительно подложки 238.
[0040] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения один слой или оба слоя из первого проводящего слоя 230 и второго проводящего слоя 238 выполнены из неорганического и твердого материала. Например, первый проводящий слой 230, а также второй проводящий слой 238, могут быть выполнены из ряда различных материалов, включая, среди других материалов, проводящие окиси, тонкие металлические покрытия, проводящие металлические нитриды и композитные проводники. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения проводящие слои 230 и 238 по существу прозрачны по меньшей мере в диапазоне длин волны, где электрохромный слой 232 проявляет электрохромизм. Прозрачные проводящие окиси включают нелегированные окиси металлов и окиси металлов, легированные одним или больше металлом. Например, окиси металлов и легированные окиси металлов, пригодные для использования в качестве первого или второго проводящих слоев 230 и 238, могут включать, среди других, окись индия, оксид индия и олова (ITO), легированную окись индия, окись олова, легированную окись олова, окись цинка, алюминиевую окись цинка, легированную окись цинка, окись рутения, легированную окись рутения. Первый и второй проводящие слои 230 и 238 также могут быть названы слоями «прозрачной проводящей окиси» (ТСО).
[0041] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения выпускаемые промышленностью подложки, например, стеклянные подложки, уже содержат при покупке покрытие из прозрачного проводящего слоя. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения такой продукт может быть использован и для подложки 238 и для проводящего слоя 230 вместе. Примеры таких стеклянных подложек включают стекла, покрытые проводящим слоем, продаваемые под торговыми марками TEC Glass™ компанией Pilkington из Толедо, Огайо и SUNGATE™ 300 и SUNGATE™ 500 компанией PPG Industries из Питсбурга, Пенсильвания. В частности, стекло марки TEC Glass™ представляет собой, например, стекло, покрытое проводящим слоем из фторированной окиси олова.
[0042] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения каждый слой из первого или второго проводящих слоев 230 и 238 может быть нанесен посредством физических процессов осаждения из пара, включая, например, напыление. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения толщина каждого слоя из первого и второго проводящих слоев 230 и 238 может составлять от приблизительно 0,01 мкм до приблизительно 1 мкм. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения обычно желательно, чтобы толщина первого и второго проводящих слоев 230 и 238, а также толщина любого слоя или всех слоев из описанных ниже других слоев, были индивидуально однородными относительно данного слоя; то есть, чтобы толщина данного слоя была однородной, поверхности слоя были гладкими и по существу не содержали дефектов или других ионных ловушек.
[0043] Основная функция первого и второго проводящих слоев 230 и 238 состоит в распространении электрического потенциала, предоставляемого источником 240 энергии 240, например, источником напряжения или тока, по поверхностям электрохромного стека 220 из областей наружной поверхности стека в области внутренней поверхности стека, с относительно небольшим омическим падением потенциала при переходе от внешних областей во внутренние области (например, в результате поверхностного сопротивления первого и второго проводящих слоев 230 и 238). Другими словами, может быть желательным создавать проводящие слои 230 и 238, каждый из которых способен вести себя как по существу эквипотенциальный слой на протяжении всех частей соответствующего проводящего слоя вдоль длины и ширины электрохромного устройства 220. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения шины 242 и 244, одна из которых (например, шина 242) контактирует с проводящим слоем 230 и одна (например, шина 244) контактирует с проводящим слоем 238, обеспечивают электрическое соединение между источником 240 напряжения или тока и проводящими слоями 230 и 238. Например, шина 242 может быть электрически связана с первым (например, положительным) терминалом 246 источника энергии 240, в то время как шина 244 может быть электрически связана со вторым (например, отрицательным) терминалом 248 источника 240 энергии.
[0044] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения стеклопакет 102 содержит подключаемый компонент 250. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения подключаемый компонент 250 содержит первый электрический вход 252 (например, штырек, розетку или другой электрический соединитель или проводник), электрически связанный с терминалом 246 источника энергии посредством, например, одного или больше проводов или других электрических соединений, компонентов или устройств. Аналогично, подключаемый компонент 250 может содержать второй электрический вход 254, электрически связанный с терминалом 248 источника энергии через, например, один или больше проводов или других электрических соединений, компонентов или устройств. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первый электрический вход 252 может быть электрически связан с шиной 242, и оттуда с первым проводящим слоем 230, в то время как второй электрический вход 254 может быть связан с шиной 244 и оттуда со вторым проводящим слоем 238. Проводящие слои 230 и 238 также могут быть присоединены к источнику 240 энергии посредством других обычных средств, а также же согласно другим средствам, описанным ниже в связи с контроллером 114 окна. Например, как описано ниже со ссылками на фиг. 4, первый электрический вход 252 может быть присоединен к первой линии электропитания, а второй электрический вход 254 может быть присоединен ко второй линии электропитания. Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения третий электрический вход 256 может быть присоединен к устройству, системе или к заземлению здания. Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения четвертый и пятый электрические входы/выходы 258 и 260 могут быть использованы, соответственно, для связи между, например, контроллером 114 окна или микроконтроллером 274 и сетевым контроллером 112, как описано ниже.
3
3
2
5
2
2
3
2
3
2
3
2
5
2
3
2
3
[0045] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения электрохромный слой 232 осажден или иначе выполнен поверх первого проводящего слоя 230. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения электрохромный слой 232 выполнен из неорганического и твердого материала. В различных вариантах реализации настоящего изобретения электрохромный слой 232 может включать один или больше материалов из многих электрохромных материалов, включая электрохимически катодные или электрохимически анодные материалы, или быть выполнен из них. Например, окиси металлов, подходящие для использования в качестве электрохромного слоя 232, могут включать, среди других материалов, окись вольфрама (WO), окись молибдена (MoO), окись ниобия (NbO), окись титана (TiO), окись меди (CuO), окись иридия (IrO), окись хрома (CrO), окись марганца (MnO), окись ванадия (VO), окись никеля (NiO) и окись кобальта (CoO). В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения толщина электрохромного слоя 232 может составлять от приблизительно 0,05 мкм до приблизительно 1 мкм.
[0046] Во время работы в качестве реакции на напряжение, выработанное по толщине электрохромного слоя 232 первым и вторым проводящими слоями 230 и 238, электрохромный слой 232 переносит ионы в слой 236 противоэлектрода или из него или выполняет обмен ионами с этим слоем, что приводит к желательным оптическим переходам в электрохромном слое 232, а в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения также приводит к оптическому переходу в слое 236 противоэлектрода. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения выбор соответствующих материалов для электрохромного слоя и слоя противоэлектрода определяет нужные оптические переходы.
2
3
2
[0047] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения слой 236 противоэлектрода выполнен из неорганического и твердого материала. Слой 236 противоэлектрода обычно может включать один или больше материалов из ряда материалов или слоев материала, которые могут служить резервуаром ионов при нахождении электрохромного устройства 220, например, в прозрачном состоянии. Например, материалы, подходящие для слоя 236 противоэлектрода, включают окись никеля (NiO), окись вольфрама и никеля (NiWO), окись ванадия и никеля, окись хрома и никеля, окись алюминия и никеля, окись марганца и никеля, окись магния и никеля, окись хрома (CrO), окись марганца (MnO) и берлинскую лазурь. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения толщина слоя 236 противоэлектрода может составлять от приблизительно 0,05 мкм до приблизительно 1 мкм. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения слой 236 противоэлектрода представляет собой второй электрохромный слой противоположного, по сравнению с электрохромным слоем 232, типа электропроводности. Например, при выполнении электрохромного слоя 232 из электрохимически катодного материала слой 236 противоэлектрода можно выполнить из электрохимически анодного материала.
[0048] Во время электрохромного перехода, инициированного, например, приложением соответствующего электрического потенциала к толщине электрохромного стека 220, слой 236 противоэлектрода переносит все удерживаемые им ионы или их часть в электрохромный слой 232, вызывая оптический переход в электрохромном слое 232. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, как, например, в случае слоя 236 противоэлектрода, выполненного из NiWO, слой 236 противоэлектрода также претерпевает оптический переход с потерей ионов, которые он передал электрохромному слою 232. При удалении заряда из слоя 236 противоэлектрода, выполненного из NiWO (например, происходит перемещение ионов из слоя 236 противоэлектрода в электрохромный слой 232), слой 236 противоэлектрода перейдет в противоположном направлении (например, из прозрачного состояния в затемненное состояние).
[0049] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения ионный проводящий слой 234 служит средой, через которую происходит перенос ионов (например, в виде электролита) при выполнении электрохромным устройством 220 перехода между оптическими состояниями. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения ионный проводящий слой 234 имеет большую проводимость в отношении соответствующих ионов для электрохромного слоя 232 и слоя 236 противоэлектрода, но также имеет достаточно низкую электронную удельную проводимость, так что лишь незначительный перенос электронов происходит в ходе нормального режима эксплуатации. Тонкий ионный проводящий слой 234 с высокой ионной проводимостью обеспечивает возможность быстрой ионной проводимости и, следовательно, быстрого переключения для высокоэффективных электрохромных устройств 220. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения толщина ионного проводящего слоя 234 может составлять от приблизительно 0,01 мкм до приблизительно 1 мкм.
[0050] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения ионный проводящий слой 234 также выполнен неорганическим и твердым. Например, ионный проводящий слой 234 можно выполнить из одного или больше материалов типа силикатов, окисей кремния, окисей вольфрама, окисей тантала, окисей ниобия и боратов. Окиси кремния включают алюминиевокремниевую окись. Эти материалы также могут быть легированы различными легирующими материалами, включая литий. Легированные литием кремниевые окиси включают литиевую алюминиевокремниевую окись.
[0051] В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения электрохромный слой 232 и слой 236 противоэлектрода выполнены непосредственно рядом друг с другом, иногда в непосредственном контакте, без отдельного нанесения ионного проводящего слоя. Например, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения могут быть использованы электрохромные устройства, содержащие граничную область между первым и вторым проводящими электродными слоями, а не отдельный ионный проводящий слой 234. Такие устройства и способы их изготовления описаны в заявках на патент США №12/772,055 и 12/772,075, каждая с датой подачи 30 апреля 2010 г., и в заявках на патент США №12/814,277 и 12/814,279, каждая с датой подачи 11 июня 2010 г., причем все эти четыре заявки названы «Электрохромные устройства» и объявляют Zhongchun Wang и др. в качестве изобретателей. Каждая из этих четырех заявок во всей полноте включена в настоящую заявку посредством ссылки.
[0052] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения электрохромное устройство 220 также может содержать один или больше дополнительных слоев (не показаны), например, один или больше пассивных слоев. Например, пассивные слои, используемые для улучшения определенных оптических свойств, могут быть размещены в электрохромном устройстве 220 или на нем. Пассивные слои, обеспечивающие стойкость к воздействию влажности или к царапанию, также могут быть включены в электрохромное устройство 220. Например, проводящие слои 230 и 238 можно обработать антиотражающими или защитными окисными или азотистыми слоями. Другие пассивные слои могут служить для герметичного уплотнения электрохромного устройства 220.
[0053] Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения один или больше слоев в электрохромном стеке 220 могут содержать определенное количество органического материала. Кроме того, или в качестве альтернативы в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения один или больше слоев в электрохромном стеке 220 могут содержать определенное количество жидкостей в одном или больше слоях. Кроме того, или в качестве альтернативы, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения твердотельный материал может быть осажден или иначе нанесен посредством процессов, использующих жидкие компоненты, например, посредством определенных процессов, использующих золь-гель или химическое осаждение из паровой фазы.
[0054] Кроме того, переходы между просветленным или прозрачным состоянием и окрашенным или непрозрачным состоянием представляют собой всего лишь один пример, среди многих, оптических или электрохромных переходов, которые могут быть осуществлены. Если не указано иначе (включая предшествующее описание), то всякий раз при ссылке на переход из просветленного в непрозрачное состояние (или в промежуточные состояния между ними и из них) описанные соответствующее устройство или процесс охватывают другие переходы между оптическими состояниями, такие как, например, переходы в промежуточные состояния, такие как переходы в состояния, определяемые коэффициентом пропускания в процентах (% Т), переходы из неотражающего в отражающее состояние (или в промежуточные состояния между ними и из них), переходы из просветленного в окрашенное состояние (или в промежуточные состояния между ними и из них), и переходы из окрашенного в окрашенное состояние (или в промежуточные состояния между ними и из них). Кроме того, термин «просветленный» может иметь отношение к оптически нейтральному состоянию, например, к бесцветному, прозрачному или пропускающему. Больше того, если здесь не указано иначе, «цвет» электрохромного перехода не ограничен никакой конкретной длиной волны или диапазоном длин волн.
3-y
[0055] Обычно окрашивание или другой оптический переход электрохромного материала в электрохромном слое 232 вызваны обратимым введением ионов в материал (например, посредством внедрения) и соответствующей инжекцией уравновешивающих заряд электронов. Как правило, некоторая доля ионов, ответственных за оптический переход, необратимо связана в электрохромном материале. Некоторые или все из необратимо связанных ионов могут быть использованы для компенсации «скрытого заряда» в материале. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения подходящие ионы включают ионы лития (Li+) и ионы водорода (Н+) (то есть, протоны). Однако, в некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения могут быть подходящими другие ионы. Внедрение ионов лития, например, в окись вольфрама (WO(0<у≤~0,3)) вызывает изменение окиси вольфрама из прозрачного (например, просветленного) состояния в состояние с синим цветом (например, окрашенное).
[0056] В описанных здесь конкретных вариантах реализации настоящего изобретения электрохромное устройство 220 выполняет обратимые циклы между прозрачным состоянием и непрозрачным или тонированным состоянием. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения при нахождении устройства в прозрачном состоянии потенциал приложен к электрохромному стеку 220 таким образом, что имеющиеся в стеке ионы пребывают прежде всего в слое 236 противоэлектрода. При уменьшении величины потенциала на электрохромном стеке 220 или при обращении его полярности происходит перенос ионов назад через ионный проводящий слой 234 к электрохромному слою 232, что вызывает переход электрохромного материала в непрозрачное, тонированное или более темное состояние. В определенных вариантах реализации настоящего изобретения слои 232 и 236 представляют собой дополнительные слои окраски; то есть, например, при переносе ионов в слой противоэлектрода, он не окрашен. Точно так же, при переносе ионов из электрохромного слоя или после этого он также не окрашен. Однако, при переключении полярности или уменьшении потенциала в случае переноса ионов из слоя противоэлектрода в электрохромный слой, и слой противоэлектрода и электрохромный слой приобретают окраску.
[0057] В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения при нахождении устройства в непрозрачном состоянии потенциал приложен к электрохромному стеку 220 таким образом, что существующие в стеке ионы в основном размещены в слое 236 противоэлектрода. В таких вариантах реализации настоящего изобретения при уменьшении величины потенциала на электрохромном стеке 220 или при обращении его полярности происходит перенос ионов назад через ионный проводящий слой 234 к электрохромному слою 232, что вызывает переход электрохромного материала в прозрачное или просветленное состояние. Эти слои могут также быть с дополнительной окраской.
[0058] На фиг. 3 показан пример профиля напряжения при управлении переходом между оптическими состояниями в электрохромном устройстве (например, в электрохромном устройстве 220). Величина напряжений постоянного тока (например, поданных источником 240 электропитания), приложенных к электрохромному устройству 220, может частично зависеть от толщины электрохромного стека и размера (например, площади поверхности) электрохромного устройства 220. Профиль напряжения 300 может включать следующую последовательность приложенного напряжения или текущих параметров для управления электрохромным устройством 220 от первого состояния в окрашенное состояние и из окрашенного состояния в просветленное состояние: участок 301 с отрицательным наклоном, отрицательная пауза 303, участок 305 с положительным наклоном, отрицательная пауза 307, участок 309 с положительным наклоном, положительная пауза 311, участок 313 с отрицательным наклоном и положительная пауза 315. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения напряжение постоянно в течение отрезка времени, в течение которого устройство остается в его определенном оптическом состоянии, например, при отрицательной паузе 307 или положительной паузе 315. Участок 301 с отрицательным наклоном переводит устройство в окрашенное или непрозрачное состояние (или в промежуточное частично прозрачное состояние), а отрицательная пауза 307 поддерживает устройство в состоянии после перехода в течение желательного промежутка времени. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения отрицательная пауза 303 может быть применена в течение определенной продолжительности времени или пока не будет выполнено другое условие, такое, например, как прохождение ионного заряда, достаточного для вызова желательного изменения в окраске. Участок 305 с положительным наклоном увеличивает напряжение с отрицательного напряжения максимальной величины (например, при отрицательной паузе 303) до отрицательного напряжения меньшей величины (например, при отрицательной паузе 307), используемого для поддержания желательного оптического состояния. Посредством выполнения первого участка 301 с отрицательным наклоном (и первой паузы 303 с отрицательным напряжением, равным этому пиковому отрицательному напряжению) для «перенаправления» электрохромного устройства 220, инерция ионов устранима быстрее и желательное задаваемое оптическое состояние достижимо быстрее. Второе отрицательное напряжение в паузе 307 можно эффективно использовать для противодействия падению напряжения, что в противном случае приводило бы к возникновению тока утечки. Поскольку ток утечки уменьшен для любого заданного электрохромного устройства 220, напряжение в паузе, необходимое для поддержания желательного оптического перехода, может быть приближено к нулю.
[0059] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения участок 309 с положительным наклоном способствует переходу электрохромного устройства из окрашенного или непрозрачного состояния (или промежуточного менее прозрачного состояния) в просветленное или прозрачное состояние (или промежуточное более прозрачное состояние). Положительная пауза 315 поддерживает устройство в полученном после перехода состоянии в течение желательного промежутка времени. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения положительная пауза 311 может быть использована в течение указанной продолжительности времени или до тех пор, пока не будет выполнено другое условие, такое, например, как прохождение ионного заряда, достаточного для вызова желательного изменения в окраске. Участок 313 с отрицательным наклоном уменьшает напряжение с положительного напряжения максимальной величины (например, при положительной паузе 311) до положительного напряжения меньшей величины (например, при положительной паузе 315), используемого для поддержания желательного оптического состояния. Посредством выполнения первого участка 309 с положительным наклоном (и первой паузы 311 с положительным напряжением, равным этому пиковому положительному напряжению) для «перенаправления» электрохромного устройства 220, инерция ионов устранима быстрее и желательное задаваемое оптическое состояние достижимо скорее. Второе положительное напряжение в паузе 315 можно эффективно использовать для противодействия падению напряжения, что в противном случае приводило бы к возникновению тока утечки. Поскольку ток утечки уменьшен для любого заданного электрохромного устройства 220, напряжение в паузе, необходимое для поддержания желательного оптического перехода, может быть приближено к нулю.
[0060] Скорость оптического перехода может зависеть не только от приложенного напряжения, но также и от температуры и скорости изменения напряжения. Например, поскольку и напряжение и температура воздействуют на диффузию ионов лития, величина прошедшего заряда (и, следовательно, пиковая интенсивность ионного тока) возрастает с напряжением и температурой. Кроме того, ввиду взаимосвязанности значений напряжения и температуры, подразумевают, что пониженное напряжение может быть использовано при повышенных температурах для достижения той же самой скорости перехода, как повышенное напряжение при пониженных температурах. Эта температурная характеристика может быть использована в описанном ниже основанном на напряжении алгоритме переключения. Значение температуры использовано для определения того, какое значение напряжения следует приложить для выполнения эффективного быстрого перехода без повреждения устройства.
[0061] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения электрический вход 252 и электрический вход 254 получают, переносят или передают дополнительные сигналы электропитания. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения электрический вход 252 и дополняющий его электрический вход 254 могут быть непосредственно присоединены к шинам 242 и 244, соответственно, и с другой стороны, к внешнему источнику энергии, обеспечивающему регулируемое напряжение постоянного тока (определяемое, например, знаком и величиной). Внешний источник энергии может сам быть контроллером 114 окна или электропитание из здания 104 может быть передано к контроллеру 114 окна или источник может быть иначе присоединен к электрическим входам 252 и 254. В таком варианте реализации настоящего изобретения электрические сигналы, передаваемые через электрические входы/выходы 258 и 260, могут быть непосредственно подаваемы в описанное ниже запоминающее устройство 292, что обеспечивает возможность связи между контроллером 114 окна и запоминающим устройством 292. Кроме того, в таком варианте реализации настоящего изобретения вход электрического сигнала в электрический вход 256 могут быть внутренним образом присоединены или связаны (в пределах стеклопакета 102) или с электрическим входом 252 или 254 или с шинами 242 или 244 таким способом, чтобы обеспечить возможность дистанционного измерения (обнаружения) электрического потенциала одного или больше из этих элементов. Это может обеспечить возможность контроллеру 114 окна компенсировать падение напряжения на соединяющих проводах от контроллера 114 окна к электрохромному устройству 220.
[0062] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения контроллер 114 окна может быть непосредственно прикреплен (например, внешним образом по отношению к стеклопакету 102, но с невозможностью отделения пользователем) или интегрирован в пределах стеклопакета 102. Например, заявка на патент США №13/049,750 (Досье поверенного №SLDMP008) изобретателей Brown и др., названная «Бортовой контроллер для окон со многими состояниями» и поданная 16 марта 2011 г., включенная в настоящую заявку посредством ссылки, подробно описывает различные варианты реализации «бортового» контроллера. В таком варианте реализации настоящего изобретения электрический вход 252 может быть присоединен к положительному выходу внешнего источника энергии в виде постоянного тока. Точно так же электрический вход 254 может быть присоединен к отрицательному выходу источника энергии в виде постоянного тока. Однако, как описано ниже, электрические входы 252 и 254 могут поочередно быть присоединены к выходам внешнего источника низкого напряжения переменного тока (например, к обычному трансформатору переменного тока напряжением 24 В, характерным для систем нагрева, вентиляции и кондиционирования воздуха). В таком варианте реализации настоящего изобретения электрические входы/выходы 258 и 260 могут быть присоединены к коммуникационной шине между контроллером 114 окна и сетевым контроллером 112, как описано ниже. В этом варианте реализации настоящего изобретения электрический ввод-вывод 256 может быть в конечном счете (например, в источнике энергии) соединен с заземляющим терминалом (например, типа Protective Earth или РЕ в Европе) системы.
[0063] Как уже описано, хотя показанные на фиг. 3 напряжения выражены как напряжения постоянного тока, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения напряжения, в действительности подаваемые внешним источником энергии, представляют собой сигналы напряжения переменного тока. В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения поданные сигналы напряжения преобразованы в сигналы напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Однако, как описано ниже со ссылками на фиг. 4, напряжения, действительно «наблюдаемые» или приложенные к шинам 242 и 244 фактически представляют собой напряжения постоянного тока. Частота осцилляций сигнала приложенного напряжения может зависеть от различных факторов, включая ток утечки электрохромного устройства 220, поверхностное сопротивление проводящих слоев 230 и 238, желательное конечное или целевое состояние (например, выраженное в % Т), или критическую длину части (например, расстояние между шинами 242 и 244). Как правило, осцилляции напряжения, приложенного к терминалам 246 и 248, размещены в диапазоне от приблизительно 1 Гц до 1 МГц, и в конкретных вариантах реализации настоящего изобретения составляют приблизительно 100 кГц. Амплитуда осцилляций также может зависеть от многочисленных факторов, включая желательный уровень желательного промежуточного целевого состояния. Однако, в некоторых взятых в качестве примера приложениях амплитуда осцилляций приложенного напряжения может быть в диапазоне от приблизительно 0 В до 24 В, хотя, как описано ниже, амплитуда напряжения постоянного тока, фактически приложенного к шинам 240 и 242, может быть в диапазоне от приблизительно 0,01 В до 10 В, и в некоторых приложениях в диапазоне от приблизительно 0,5 В до 3 В. В различных вариантах реализации настоящего изобретения осцилляции имеют асимметричные времена пребывания для затененяющей (например, в результате тонирования) и просветляющей (например, в результате обесцвечивания) частей периода. Например, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения переход от первого менее прозрачного состояния во второе более прозрачное состояние требует больше времени, чем обратный переход, то есть, переход от более прозрачного второго состояния в менее прозрачное первое состояние. Как будет описано ниже, контроллер может быть разработан или выполнен с возможностью приложения управляющего напряжения, отвечающего этим требованиям.
[0064] Средства управления за колебательным приложенным напряжением позволяют электрохромному устройству 220 работать в одном или больше промежуточных состояниях и выполнять переход в них или из них без какой-либо необходимой модификации стека 220 электрохромного устройства или времени перехода. Скорее контроллер 114 окна может спроектирован или выполнен с возможностью обеспечения осциллирующего управляющего напряжения соответствующего профиля волны, при принятии во внимание таких факторов, как частота, рабочий цикл, среднее напряжение, амплитуда, среди других возможных подходящих или соответствующих факторов. Кроме того, такой уровень управления обеспечивает возможность перехода в любое промежуточное состояние по полному спектру оптических состояний между двумя конечными состояниями. Например, соответствующим образом выполненный контроллер может обеспечить непрерывный диапазон значений коэффициента пропускания (% Т), который может быть настроен на любое значение между конечными состояниями (например, непрозрачным и обесцвеченным конечными состояниями).
[0065] Для перевода устройства в промежуточное состояние, используя, как описано выше, колебательное управляющее напряжение, контроллер может просто подать соответствующее промежуточное напряжение. Однако, существуют более эффективные способы достижения промежуточного оптического состояния. Это частично происходит потому, что высокие управляющие напряжения могут быть приложены для достижения конечного состояния, но их традиционно не прилагают для достижения промежуточного состояния. Один способ увеличения скорости, с которой электрохромное устройство 220 достигает желательного промежуточного состояния, состоит в приложении сначала импульса высокого напряжения, подходящего для полного перехода (в конечное состояние), с последующим отступлением к напряжению колеблющегося промежуточного состояния (только что описанного). Говоря иначе, один начальный низкочастотный импульс (низкочастотный по сравнению с частотой, используемой для поддержания промежуточного состояния) величины и продолжительности, выбранных для намеченного конечного состояния, может быть использован для ускорения перехода. После этого начального импульса высокочастотное колебание напряжения может быть использовано для выдержки промежуточного состояния в течение желательного времени.
[0066] Как описано выше, в некоторых конкретных вариантах реализации настоящего изобретения каждый стеклопакет 102 содержит подключаемый компонент 250, который в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения выполнен «вставным» или легко удаляемым из стеклопакета 102 (например, для простоты обслуживания, производства или замены). В некоторых конкретных вариантах реализации настоящего изобретения каждый подключаемый компонент 250 непосредственно содержит контроллер 114 окна. Таким образом, в некоторых таких вариантах реализации настоящего изобретения каждым электрохромным устройством 220 управляет его собственный соответствующий локальный контроллер 114 окна, размещенный в пределах подключаемого компонента 250. В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения контроллер 114 окна интегрирован с другой частью рамы 218, между оконными стеклами в области вторичного уплотнения или в пределах объема 226. В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения контроллер 114 окна может быть размещен внешним образом относительно стеклопакета 102. В различных вариантах реализации настоящего изобретения каждый контроллер 114 окна может иметь связь со стеклопакетом 102, который он контролирует и которым управляет, а также иметь связь с другим контроллером 114 окна, сетевым контроллером 112, системой 110 управления зданием или с другими серверами, системами или устройствами (например, с датчиками) через одну или больше проводных сетей (например, Ethernet) или беспроводных сетей (например, WiFi), например, через проводной интерфейс 263 (например, Ethernet) или беспроводной интерфейс 265 (WiFi). Варианты реализации настоящего изобретения, имеющие возможности сетей Ethernet или WiFi, также хорошо подходят для использования в жилых домах и в других маломасштабных непромышленных приложениях. Кроме того, связь может быть непосредственной или непрямой, например, через промежуточный узел между групповым контроллером, таким как сетевой контроллер 112, и стеклопакетом 102.
[0067] На фиг. 4 показан взятый в качестве примера подключаемый компонент 250, включающий контроллер 114 окна. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения контроллер 114 окна имеет связь с сетевым контроллером 112 через коммуникационную шину 262. Например, коммуникационная шина 262 может быть разработана согласно стандарту CAN (сеть контроллеров), предназначенному для коммуникационных шин транспортных средств. В таких вариантах реализации настоящего изобретения первый электрический вход 252 может быть присоединен к первой линии 264 электропитания, а второй электрический вход 254 может быть присоединен ко второй линии 266 электропитания. Как описано выше, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сигналы электропитания, посланные по линиям электропитания 264 и 266, дополнительны; то есть, вместе они представляют дифференциальный сигнал (например, дифференциальный сигнал напряжения). В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения линия 268 присоединена к заземлению системы или здания (например, типа Earth Ground). В таких вариантах реализации настоящего изобретения связь через шину 262 типа CAN (например, между микроконтроллером 274 и сетевым контроллером 112) может проходить вдоль первой и второй линий 270 и 272 связи, переданных через электрические входы/выходы 258 и 260, соответственно, согласно протоколу связи CANopen или другому подходящему открытому, фирменному или вышележащему протоколу связи. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сигналы связи, посланные по линиям связи 270 и 272, дополнительны; то есть, вместе они представляют дифференциальный сигнал (например, дифференциальный сигнал напряжения).
COMMAND
PW1
PW2
COMMAND
PW1
PW2
PW1
PW2
PW1
PW2
PWM
PW1
PW2
[0068] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения подключаемый компонент 250 связывает коммуникационную шину 262 протокола CAN с контроллером 114 окна, а в конкретных вариантах реализации настоящего изобретения с микроконтроллером 274. В некоторых таких вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 также выполнен с возможностью реализации коммуникационного протокола CANopen. Микроконтроллер 274 также разработан или выполнен (например, запрограммирован) с возможностью реализации одного или больше алгоритмов контроля за управлением вместе с усилителем широтно-импульсной модуляции или широтно-импульсным модулятором 276 (PWM), логическим интеллектуальным устройством 278 и формирователем 280 сигнала. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 выполнен с возможностью выработки командного сигнала V, например, в виде сигнала напряжения, который затем передан в широтно-импульсный модулятор 276. Этот широтно-импульсный модулятор 276, в свою очередь, вырабатывает модулированный по ширине импульса сигнал электропитания, включая первый (например, положительный) компонент V и второй (например, отрицательный) компонент V, основанные на сигнале V. Сигналы V и V электропитания затем передают, например, через интерфейс 288 к стеклопакету 102 или, точнее, к шинам 242 и 244, чтобы вызвать желательные оптические переходы в электрохромном устройстве 220. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения широтно-импульсный модулятор 276 выполнен с возможностью изменения рабочего цикла модулированных сигналов широтно-импульсным модулятором 276 таким образом, чтобы продолжительности импульса в сигналах V и V не были равными: например, широтно-импульсный модулятор 276 вырабатывает импульс V с первым 60%-ым рабочим циклом и импульс V для второго 40%-ого рабочего цикла. Продолжительность первого рабочего цикла и продолжительность второго рабочего цикла вместе составляют продолжительность t каждого цикла электропитания. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения широтно-импульсный модулятор 276 может дополнительно или в качестве альтернативы изменять амплитуды величины сигнальных импульсов V и V.
COMMAND
FB
FB
FB
FB
COMMAND
PW1
PW2
COMMAND
CON
TC
CON
[0069] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 выполнен с возможностью выработки сигнала V на основании одного или больше факторов или сигналов, таких как, например, любой из сигналов, полученных шиной 262 протокола CAN, а также сигналов (V и I) напряжения или тока обратной связи, соответственно, выработанных широтно-импульсным модулятором 276. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 определяет уровни тока или напряжения в электрохромном устройстве 220 на основании сигналов I или V обратной связи, соответственно, и регулирует сигнал Vсогласно одному или больше правил или алгоритмов, чтобы вызвать изменение относительных продолжительностей импульса (например, относительных продолжительностей первого и второго рабочих циклов) или амплитуд сигналов V и V электропитания для получения профилей напряжения, описанных выше со ссылками на фиг. 3. Дополнительно или в качестве альтернативы, микроконтроллер 274 может также регулировать сигнал V в качестве реакции на сигналы, полученные от логического интеллектуального устройства 278 и формирователя 280 сигнала. Например, сигнал V формирования может быть выработан формирователем 280 сигнала в качестве реакции на обратную связь от одного или больше сетевых или несетевых устройств или датчиков, таких, например, как внешний фотодатчик или фотоприемник 282, внутренний фотодатчик или фотоприемник 284, тепловой или температурный датчик 286 или сигнал V команды тонирования. Например, дополнительные варианты реализации кондиционера сигнала 280 и сигнала V также описаны в заявке на патент США №_/_,_ (досье поверенного №SLDMP035) под названием «Управление переходами в оптически переключаемых окнах», заявляющей Brown в качестве изобретателя и поданной 17 апреля 2012 г.
TC
COMMAND
TC
TC
COMMAND
SMART
SMART
2
[0070] Возвратившись назад отметим, что сигнал V может быть аналоговым сигналом напряжения между 0 В и 10 В, который может быть использован или отрегулирован пользователями (например, жителями или рабочими) для динамической регулировки тонирования стеклопакета 102 (например, пользователь может использовать средство управления в комнате или здании 104, аналогичное термостату, для точной регулировки или изменения тонирования стеклопакета 102 в комнате или зоне), и посредством этого введения динамического ввода данных пользователем в логическое устройство в пределах микроконтроллера 274, который определяет сигнал V. Например, при установке сигнала V в диапазоне от 0 до 2,5 В, он может быть использован для принуждения к переходу в состояние 5% Т, а при установке в диапазоне от 2,51 до 5 В сигнал V может быть использован для принуждения к переходу в состояние 20% Т, и аналогично для других диапазонов, например, от 5,1 до 7,5 В и от 7,51 до 10 В, среди других примеров значений диапазонов и напряжений. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения формирователь 280 сигнала получает вышеупомянутые сигналы или другие сигналы по коммуникационной шине или интерфейсу 290. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения широтно-импульсный модулятор 276 также вырабатывает сигнал V, основанный на сигнале V, принятом от логического интеллектуального устройства 278, как описано ниже. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения логическое интеллектуальное устройство 278 передает сигнал V по коммуникационной шине, такой как, например, многоабонентская последовательная асимметричная компьютерная шина (IС) для соединения интегральных схем. В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения логическое интеллектуальное устройство 278 имеет связь с запоминающим устройством 292 по протоколу 1-WIRE связи с устройствами в системе шины (компания Dallas Semiconductor Corp., Даллас, Техас).
[0071] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 содержит процессор, чип, карту или плату или комбинацию их, которая содержит логическую схему для выполнения одной или больше функций управления. Функции электропитания и связи микроконтроллера 274 могут быть скомбинированы в одном чипе, например, в чипе программируемого логического устройства или в полевой программируемой матрице логических элементов или в аналогичной логической схеме. Такие интегральные схемы могут комбинировать логические функции и функции контроля и электропитания в единственном программируемом чипе. В одном варианте реализации настоящего изобретения, где одно стекло 216 содержит два электрохромных устройства 220 (например, на противолежащих поверхностях) или где стеклопакет 102 содержит два или больше стекол 216, каждое из которых содержит электрохромное устройство 220, может быть выполнено логическое устройство для управления каждым из двух электрохромных устройств 220 независимо от другого. Однако, в одном варианте реализации настоящего изобретения работой каждого из двух электрохромных устройств 220 управляют синергетическим образом, например, таким, что каждым устройством управляют так, чтобы оно дополняло другое. Например, желательным уровнем коэффициента пропускания света, теплоизоляционными свойствами или другими свойствами можно управлять посредством комбинации состояний для каждого из отдельных электрохромных устройств 220. Например, одно электрохромное устройство может быть переведено в окрашенное состояние, а другое использовано для резистивного нагрева, например, посредством использования прозрачного электрода устройства. В другом примере оптическими состояниями двух электрохромных устройств управляют так, чтобы было достигнуто желаемое значение комбинированного коэффициента пропускания.
[0072] Как описано выше, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 или контроллер 114 окна обычно также могут обладать способностями, связанными с беспроводной связью, такими как способности беспроводного контроля и электропитания. Например, могут быть использованы сигналы беспроводного управления, такие как радиочастотные (RF) сигналы или инфракрасные (IR) сигналы, а также протоколы беспроводной связи, такие как упомянутый выше WiFi, Bluetooth, Zigbee, EnOcean, среди других, для пересылки инструкций в микроконтроллер 274 и для микроконтроллера 274, чтобы пересылать данные в, например, другие контроллеры 114 окна, сетевой контроллер 112 или непосредственно в систему 110 управления зданием. В различных вариантах реализации настоящего изобретения беспроводная связь может быть использована для по меньшей мере одного действия из программирования или работы электрохромного устройства 220, сбора данных или получения входного сигнала от электрохромного устройства 220 или стеклопакета 102 в целом, сбора данных или получения входного сигнала от датчиков, а также для использования контроллера 114 окна в качестве точки переключения для других типов беспроводной связи. Данные, собранные от стеклопакета 102, могут также содержать, среди других полезных данных или показателей производительности, счетные данные, такие как количество событий активации электрохромного устройства 220 (в цикле) и изменение эффективности электрохромного устройства 220 со временем.
[0073] Контроллер 114 окна также может обладать возможностями беспроводного электропитания. Например, контроллер 114 окна может содержать один или больше приемников беспроводного электропитания, принимающих сигналы связи от одного или больше передатчиков беспроводного электропитания, а также от одного или больше передатчиков беспроводного электропитания, которые передают электрическую энергию, обеспечивающую возможность беспроводного получения электроэнергии контроллером 114 окна и беспроводного распределения электроэнергии на электрохромное устройство 220. Беспроводная передача электроэнергии происходит, например, посредством индукции, резонансной индукции, радиочастотной передачи электроэнергии, микроволновой передачи электроэнергии и лазерной передачи электроэнергии. Например, заявка на патент США №12/971,576 (досье поверенного №SLDMP003) под названием «Электрохромные окна с беспроводным электропитанием», заявляющая Rozbicki в качестве изобретателя и поданная 17 декабря 2010 г., включенная в настоящую заявку посредством ссылки, подробно описывает различные варианты реализации возможностей беспроводного электропитания.
PW1
PW2
PW1
PW2
PW1
PW2
TEC
ITO
EFF
[0074] Для достижения желательного оптического перехода сигнал электропитания с широтно-импульсной модуляцией выработан таким образом, что положительный компонент V приложен, например, к шине 244 в течение первой части цикла электропитания, а отрицательный компонент V приложен, например, к шине 242 в течение второй части цикла электропитания. Как описано выше, сигналы V и V по существу представляют собой сигналы постоянного тока, регистрируемые электрохромным устройством 220 в результате, например, индуктивности соединенных последовательно катушек индуктивности 312 и 314 (см. фиг. 5А и 5В) внутри широтно-импульсного модулятора 276, или различных других компонентов контроллера 114 окна или электрохромного устройства 220 относительно частоты сигналов V и V электропитания с широтно-импульсной модуляцией. В частности, теперь со ссылками на фиг. 5С, индуктивность такова, что элементы индуктивности 312 и 314 эффективно отфильтровывают компоненты самой высокой частоты в напряжениях V и V, причем эти напряжения относятся к первому и второму проводящим слоям 230 и 238, соответственно, и, таким образом, эффективное напряжение V, приложенное к шинам 242 и 244, по существу постоянно при постоянстве первого и второго рабочих циклов.
PW1
PWM
PW2
PW1
PW2
PW1
PW2
EFF
EFF
EFF
[0075] В некоторых случаях, в зависимости от частоты (или обратно пропорционально продолжительности) сигналов с широтно-импульсной модуляцией это может приводить к работе шины 244 в буферном режиме при по существу той доле величины V, которая задана отношением продолжительности первого рабочего цикла к полной продолжительности t цикла электропитания. Точно так же это может приводить к работе шины 242 в буферном режиме при по существу той доле величины V, которая задана отношением продолжительности второго рабочего цикла к полной продолжительности tpwм цикла электропитания. Таким образом, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения разность между компонентами сигналов V и V с широтно-импульсной модуляцией в два раза больше эффективного напряжения постоянного тока между терминалами 246 и 248 и, следовательно, напряжения, приложенного к электрохромному устройству 220. Другими словами, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения разность между долей (определенной относительной продолжительностью первого рабочего цикла) от напряжения V, приложенного к шине 244, и долей (определенной относительной продолжительностью второго рабочего цикла) от напряжения V, приложенного к шине 242, равна эффективному напряжению V постоянного тока, приложенному к электрохромному устройству 220. Ток V через нагрузку (электромагнитное устройство 220) примерно равен эффективному напряжению V, разделенному на эффективное сопротивление (представленное резистором 316) или на импеданс нагрузки.
PW1
PW2
COMMAND
PW1
PW2
SUPPLY
SUPPLY
PW1
SUPPLY
PW2
[0076] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения относительные продолжительности первого и второго рабочих циклов (продолжительности импульсов V и V, соответственно) основаны на напряжении V. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения для выработки двух сигналов V и V противоположной полярности широтно-импульсный модулятор 276 и стеклопакет 102 в целом разработаны согласно конфигурации 294 Н-моста. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения широтно-импульсный модулятор 276 выполнен с использованием четырех транзисторов 296, 298, 300 и 302, питаемых напряжением V питания, как показано на фиг. 5А. Транзисторы 296, 298, 300 и 302 могут быть, например, полевыми транзисторами на основе структуры металл-окисел-полупроводник (MOSFET). В некоторых вариантах реализации транзисторы 296 и 300 представляют собой полевые транзисторы на основе структуры металл-окисел-полупроводник n-типа, а транзисторы 298 и 302 представляют собой полевые транзисторы на основе структуры металл-окисел-полупроводник p-типа. В некоторых вариантах реализации, в течение первой стадии работы затвор транзистора 296 получает сигнал А, а затвор транзистора 302 получает его дополнение А, так что при большом сигнале Ā сигнал Ā мал, и таким образом, транзисторы 296 и 302 проводят ток, а транзисторы 298 и 300 нет. В этой конфигурации ток, определяемый напряжением V, проходит через транзистор 296, через нагрузку, включая электромагнитное устройство 220, через транзистор 302 и в конечном счете уходит на заземление. Это приводит к возникновению импульса V сигнала электропитания в течение этой стадии работы. Точно так же в некоторых вариантах реализации в течение второй стадии работы затвор транзистора 300 получает сигнал В, а затвор транзистора 298 получает дополнение к сигналу В и, таким образом, транзисторы 300 и 298 проводят ток, а транзисторы 296 и 302 нет. В этой конфигурации ток, определяемый напряжением V, проходит через транзистор 300, через нагрузку, включая электромагнитное устройство 220, через транзистор 298 и в конечном счете уходит на заземление. Это приводит к возникновению импульса V сигнала электропитания в течение этой стадии работы.
COMMAND
PW1
PW2
PW1
PW2
PW1
PWM
PW2
PWM
PW1
PW2
PW1
PW2
[0077] На фиг. 5В показана эквивалентная конфигурации 294 в виде Н-моста, в которой выключатели 304, 306, 308 и 310 заменяют транзисторы 296, 298, 300 и 302. На основании напряжения V Н-мост 294 синхронно переходит из первого состояния (показанного сплошными стрелками), предназначенного для выработки первого рабочего цикла (импульс V), во второе состояние (показанное пунктирными стрелками), предназначенное для выработки второго рабочего цикла (импульс V). Например, в первом состоянии выключатели 304 и 310 могут быть закрыты (например, транзисторы 296 и 302 проводят ток), а переключатели 306 и 308 могут быть открыты (например, транзисторы 298 и 300 не проводят ток). Аналогичным образом во втором состоянии переключатели 306 и 308 могут быть закрыты (например, транзисторы 298 и 300 проводят ток), а переключатели 304 и 310 могут быть открыты (например, транзисторы 296 и 302 не проводят ток). Как описано выше, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первый и второй рабочие циклы широтно-импульсных сигналов V и V не симметричны; то есть, ни первый, ни второй рабочие циклы не представляет собой 50%-ый рабочий цикл. Например, в случае сигнала частотой 100 кГц сигнал V может иметь место в течение времени, большего половины постоянной времени t(например, больше, чем 5 микросекунд), сопровождаемый сигналом V, имеющим место в течение времени, меньшего половины постоянной времени t (например, меньше чем 5 мкс), и таким образом это приводит к первому рабочему циклу, превышающему 50%, и ко второму рабочему циклу меньше 50%. В результате, даже при равенстве и постоянстве величин сигналов V и V эффективное напряжение, приложенное к нагрузке (например, к электрохромному устройству 220) может быть отлично от статического напряжения постоянного тока, прилагаемого к нагрузке при симметричности рабочих циклов (например, (V-V)/2). Таким образом, при изменении рабочих циклов таким образом, чтобы они были несимметричными, линейное изменение напряжения (например, линейные изменения 301, 305, 309 или 313) может быть приложено к электрохромному устройству 220. Именно это напряжение постоянного тока управляет переносом дополнительных ионов, который вызывает оптические переходы в электрохромном устройстве 220. Кроме того, рабочие циклы также могут быть различны таким образом, что статическое напряжение постоянного тока будет выработано для компенсации, например, для ионов, захваченных в дефектах.
PW1
PW2
COMMAND
COMMAND
SUPPLY
[0078] Этот способ (широтно-импульсная модуляция) приложения напряжения постоянного тока к электрохромному устройству 220 обеспечивает увеличенную защиту от повреждения по сравнению с, например, устройствами, просто использующими батарею или другой источник напряжения постоянного тока. Использование таких источников напряжения постоянного тока, как батареи, может приводить к начальным выбросам тока, которые могут постоянно повреждать электрохромное устройство 220 в виде, например, дефектов, захватывающих ионы. Кроме того, посредством регулировки относительных продолжительностей импульсов V и V каждого рабочего цикла на основании командного сигнала V, сигнальная команда V может быть использована для непрерывного изменения напряжения постоянного тока, приложенного к электрохромному устройству 220 (например, для образования линейных изменений 301, 305, 309 и 313) без изменения величины напряжения V электропитания.
SUPPLY
[0079] Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения транзисторы 296, 298, 300 и 302 (или выключатели 304, 306, 308 и 310) могут быть все выполнены с возможностью быть изолированными (или открытыми) в определенные моменты времени, что в определенных вариантах реализации электрохромного устройства 220 обеспечивает возможность удержания в желательном оптическом состоянии без приложенного напряжения. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения эта конфигурация может быть использована для экономии энергии, а не для подачи электропитания от напряжения V, которое обычно представляет собой основной источник электроэнергии для здания 104. В такой конфигурации электрохромное устройство 220 может быть оставлено в буферном режиме. В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения в этой конфигурации электрохромное устройство 220 для удержания желательного оптического состояния может получать электропитание от другого источника, например, от фотогальванического элемента, размещенного на стеклопакете 102 или внутри его. Аналогичным образом, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения транзисторы 296, 298, 300 и 302 (или выключатели 304, 306, 308 и 310) могут быть все выполнены с возможностью быть проводящими (или закрытыми) в определенные моменты времени и замкнуты на землю, что обеспечивает возможность разрядки электрохромного устройства 220. В таких вариантах реализации резисторы соответствующего сопротивления могут быть размещены в пределах конфигурации 294 Н-моста между каждым транзистором или выключателем и землей для облегчения или большей постепенности разряда электрохромного устройства 220.
[0080] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 запрограммирован для затемнения или просветления (например, изменения величины % Т) окон на различных сторонах, поверхностях или зонах здания 104 в определенное время суток, а также согласно определенным временам года, согласно определенным условиям или в качестве реакции на другую обратную связь, или на основании ручного ввода. Например, микроконтроллер 274 может быть запрограммирован так, чтобы затемнять обращенные на восток стеклопакеты 102 в 9.00 в течение 1 часа в течение зимних месяцев, в то же самое время просветляя обращенные на запад стеклопакеты. В качестве другого примера микроконтроллер 274 может быть запрограммирован так, чтобы затемнять стеклопакет 102 на основании интенсивности света, измеренной снаружи фотоприемником. В некоторых таких вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 может быть запрограммирован так, чтобы продолжать затемнять стеклопакет 102, пока интенсивность света, измеренная внутри вторым фотоприемником, остается выше порогового значения внутренней интенсивности света, или пока система 107 освещения установки 107 или сетевой контроллер 112 не передадут входную команду на контроллер 114 окна, указывая контроллеру 114 окна прекратить тонирование таким образом, чтобы система освещения могла оставаться выключенной или при более низком рабочем уровне энергопотребления, позволяя рабочим иметь достаточно окружающего света или другого света для продолжения работы. В качестве другого примера микроконтроллер 274 может быть запрограммирован так, чтобы затемнять стеклопакет 102 на основании ручного ввода от пользователя, например, в его собственном офисе относительно базовой линии значения % Т, задаваемой сетевым контроллером 112.
2
2
[0081] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления или устройства для данного стеклопакета 102 запомнены внутри стеклопакета 102, в раме 218 или во внутреннем или внешнем узле электрической связи, присоединенном к раме или стеклопакету. В конкретных вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления или устройства для данного стеклопакета 102 запомнены внутри подключаемого компонента 250. В некоторых конкретных вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления или устройства запомнены внутри энергонезависимого запоминающего устройства 292, которое может быть размещено внутри или быть внешним к контроллеру 114 окна или подключаемому компоненту 250, но которое в конкретных вариантах реализации размещено внутри стеклопакета 102. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения после введения и присоединения подключаемого компонента 250 в стеклопакет 102 или после включения электропитания или иной активации контроллера 114 окна запоминающее устройство 292 переносит или загружает параметры управления или устройства в быстрое динамическое запоминающее устройство (например, запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM), динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом (DRAM), энергонезависимое запоминающее устройство с произвольным доступом (NVRAM) или в другое флэш-запоминающее устройство), размещенное внутри микроконтроллера 274 для быстрого доступа со стороны микроконтроллера 274. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения контроллер 114 окна может периодически опрашивать запоминающее устройство 292, и при обнаружении запоминающего устройства 292 контроллером 114 окна, он может выполнить перенос параметров управления в запоминающее устройство с произвольным доступом или в другое местоположение более быстрого запоминающего устройства внутри микроконтроллера 274. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения запоминающее устройство 292 может быть чипом (например, компьютерным чипом, имеющим возможности обработки и выполнения логических операций в дополнение к возможностям хранения), разработанным согласно протоколу 1 -WIRE связи с устройствами в системе шины. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения запоминающее устройство 292 может представлять собой твердотельное запоминающее устройство с последовательной выборкой (например, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM), IС или SPI), которое может также быть программируемым запоминающим устройством.
COMMAND
[0082] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления могут быть использованы микроконтроллером 274 вместе с одним или больше профилями напряжения, алгоритмами для тока или с рабочими инструкциями для напряжения и тока по переходу электрохромного устройства 220 из первого оптического состояния во второе оптическое состояние. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 использует параметры управления для расчета или выбора профиля напряжения (например, части профиля напряжения 300) и, используя профиль напряжения, для выработки соответствующих управляющих напряжений V для достижения расчетного или выбранного профиля напряжения. Например, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения профиль напряжения может быть выбран из многих заранее определенных профилей (например, запомненных или загруженных внутри микроконтроллера 274 или в другом подходящем месте доступного запоминающего устройства) на основании одного или больше параметров из множества параметров управления, например, текущей наружной температуры, текущей внутренней температуры, значения % Т для первого или текущего оптического состояния, значения % Т для второго или желательного оптического состояния, или желательной скорости перехода или линейного изменения (например, линейного изменения 301 или 309), а также различных начальных управляющих напряжений, напряжений удержания состояния, среди других параметров. Некоторые параметры управления, такие как % Т и скорость линейного изменения, могут быть выработаны до производства устройства, например, теоретически или эмпирически на основании ряда параметров устройства, включая, например, размер, форму, толщину, возраст или количество циклов, испытанных электрохромным стеклом 216. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения каждый профиль напряжения может, в свою очередь, быть определен теоретически или эмпирически до производства устройства на основании параметров управления и устройства.
COMMAND
COMMAND
COMMAND
CON
FB
FB
COMMAND
CON
FB
FB
[0083] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 вычисляет значения напряжения V во время работы стеклопакета 102 на основании выбранного профиля напряжения и параметров управления. В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 на основании выбранных профиля напряжения и параметров управления выбирает дискретные ранее рассчитанные и занесенные в память значения напряжения V. Однако, как описано выше, в некоторых случаях значение напряжения V может дополнительно быть изменено согласно одному или больше других входных сигналов или сигналов обратной связи, таких, например, как сигналы напряжений V, V или тока I, на основании входного сигнала от датчиков температуры или фотоприемников, сигнала обратной связи по напряжению от электрохромного устройства 220 или широтно-импульсного модулятора 276, или сигнала обратной связи по току от электрохромного устройства 220 или широтно-импульсного модулятора 276. Например, микроконтроллер 274 может быть запрограммирован так, чтобы по мере увеличения яркости внешней окружающей среды затемнять электрохромное устройство 220, однако при затемнении электрохромного устройства 220 температура устройства может значительно увеличиться в результате увеличенного поглощения фотонов, а поскольку тонировка электрохромного устройства 220 зависит от температуры устройства, тонировка может быть изменена, если не полностью компенсирована, например, посредством изменения значения напряжения V в качестве реакции на сигнал, такой как сигнал напряжения V, V или тока I. Кроме того, в некоторых случаях сами профили напряжения, занесенные в микроконтроллер 274 или запоминающее устройство 292, могут быть изменены временно (например, в запоминающем устройстве с произвольным доступом) или надолго/постоянно (например, в запоминающем устройстве 292) на основании сигналов, полученных из, например, сетевого контроллера 112.
[0084] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения периодически могут быть переданы параметры управления и устройства, запомненные внутри данного стеклопакета 102, например, через коммуникационную шину 262 типа CAN, к сетевому контроллеру 112 в качестве реакции на определенные условия или в другое подходящее время. Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления, профили напряжения, текущие алгоритмы, параметры, имеющие отношение к местоположению или зоне (например, в каком месте или в какой зоне здания 104 размещен данный стеклопакет 102 и контроллер 114), состояния цифровых выводов и в целом различных цифровых средств управления (тонирование, обесцвечивание, автоматический режим, перезагрузка и т.д.) могут быть переданы от сетевого контроллера 112 к контроллеру 114 окна и микроконтроллеру 274, а также к запоминающему устройству 292 для хранения и последующего использования. Сетевой контроллер 112 также может быть выполнен с возможностью передачи к микроконтроллеру 274 или в запоминающее устройство 292 информации о местоположении стеклопакета 102 или здания 104 (например, широта, долгота или параметр региона), времени суток или времени года. Кроме того, параметры управления или устройства могут содержать информацию, описывающую максимальный уровень напряжения или тока, который может быть безопасно приложен контроллером 114 окна к электрохромному устройству 220. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сетевой контроллер 112 может быть запрограммирован или выполнен с возможностью сравнения фактического тока, подаваемого на конкретный стеклопакет 102 и электрохромное устройство 220, с величиной тока, которая, как ожидается, должна быть подана на стеклопакет 102 на основании характеристик устройства или управления (например, переданных от запоминающего устройства 292 в микроконтроллер 274 и в сетевой контроллер 112), или определения иным образом, что они различны или выходят за пределы порогового диапазона приемлемости, и с этого момента времени подачи сигнала тревоги, прекращения подачи электропитания к стеклопакету 102 или предпринятая некоторых других действий, направленных, например, на предотвращение повреждения электрохромного устройства 220. Кроме того, запоминающее устройство 292 также может включить данные цикла или другие характеристики для электрохромного устройства 220.
[0085] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения параметры управления организованы в n-мерный массив, структуру или матрицу данных. На фиг. 6 показан пример 3-мерной структуры 600 данных о параметрах управления для управления электрохромным устройством 220. Структура 600 данных представляет собой 3×4×4 матрицу элементов 624. Профиль напряжения связан с каждым элементом 624. Например, матричный элемент (0, 3, 3) связан с профилем 626 напряжения, а матричный элемент (1, 0, 1) связан с профилем 628 напряжения. В показанном примере каждый матричный элемент 624 определен для трех параметров управления, которые определяют элемент 624 и, таким образом, соответствующий профиль напряжения. Например, каждый матричный элемент 624 определен для данного диапазона температур (например,<0 градусов Цельсия, 0-50 градусов Цельсия или>50 градусов Цельсия), текущего значения % Т (например, 5%, 20%, 40% или 70%) и целевого значения % Т (например, 5%, 20%, 40% или 70%).
[0086] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения каждый профиль напряжения содержит один или больше конкретных параметров (например, скорость линейного изменения, задаваемое напряжение и длительность операции приложения напряжения) или комбинацию одного или больше конкретных параметров. Например, каждый профиль напряжения может включать один или больше определенных параметров для каждой части или зоны из одной или больше частей или зон профиля (например, S1, S2, S3, S4) для выполнения желательного оптического перехода от текущего значения % Т при текущей температуре к целевому значению % Т при той же самой или другой температуре. Например, профиль 626 напряжения содержит параметры для перехода электрохромного окна от значения 70% Т к значению 5% Т при температуре меньше нуля по Цельсию. Для выполнения этого перехода профиль 626 напряжения задает начальное линейное изменение S1 (например, выраженное в мВ/с линейное изменение, происходящее в течение определенной продолжительности времени или до достижения указанного целевого значения напряжения), первую паузу S2 (например, выраженную в В и имеющую место в течение определенной продолжительности времени), второе линейное изменение S3 (например, выраженное в мВ/с линейное изменение, происходящее в течение определенной продолжительности времени или до достижения указанного целевого значения напряжения), и четвертую паузу S4 (например, определенное значение удерживаемого напряжения для поддержания целевого значения % Т). Точно так же профиль напряжения 628 может задавать другое начальное линейное изменение S1 (например, более плоское линейное изменение напряжения), другую паузу S2 (например, более длинную паузу при этом удерживаемом напряжении), другое второе линейное изменение S3 (например, более короткое, но более крутое линейное изменение), и другую четвертую паузу S4 (например, удерживаемое напряжение для поддержания целевого значения % Т) на основании других значений параметров управления, связанных с этим элементом (в этом примере происходит переход от значения 20% Т к значению 70% Т при температуре между нулем и пятьюдесятью градусами по Цельсию).
[0087] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения каждый профиль напряжения в «-мерной матрице данных может быть уникальным. Например, поскольку даже при одинаковой температуре переход от 70% Т к 5% Т часто не может быть достигнут простым обращением профиля напряжения, используемого для перехода от 5% Т к 70% Т, различные профили напряжения могут быть нужны или по меньшей мере желательны. Говоря иначе, на основании архитектуры устройства и материалов, обесцвечивание не просто обратно окрашиванию; устройства часто ведут себя различно для каждого перехода из-за различий в движущих силах для внедрения ионов и деинтерколлирования в электрохромные материалы и из них.
[0088] В других вариантах реализации настоящего изобретения структура данных может иметь другое количество n измерений, то есть, она может быть более или менее подробная по сравнению с матрицей 600. Например, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения может быть использовано больше параметров управления. В одном варианте реализации настоящего изобретения использовано 288 параметров управления, включая три значения диапазона температур, четыре текущих значения % Т и четыре целевых значения % Т, что приводит к 3-мерной матрице, имеющей 36 матричных элементов и 72 соответствующих профилей напряжения, каждый из которых содержит один или больше определенных параметров (например, скорость линейного изменения, целевое напряжение и продолжительность приложения напряжения или комбинация одного или больше определенных параметров) для каждой из одной или больше частей или зон профиля (например, SI, S2, S3…). В других вариантах реализации настоящего изобретения указанное количество температурных зон или диапазонов значений может быть увеличено или уменьшено (например, до 5 или больше значений диапазона температур), указанное количество возможного текущих значений % Т может быть увеличено или уменьшено (например, может быть восемь возможных оптических состояний, таких как 5% Т, 15% Т, 25% Т, 35% Т, 45% Т, 55% Т, 65% Т и 75% Т), указанное количество возможных целевых значений % Т может быть увеличено или уменьшено (например, чтобы соответствовать возможным текущим состояниям % Т), среди других возможных модификаций. Кроме того, профили напряжения, связанные с каждым элементом матрицы, могут содержать более четырех частей или зон профиля (например, S1-S8) с соответствующими параметрами. Например, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения для каждого профиля напряжения разрешено определять 8 зон, для текущего диапазона температуры окружающей среды разрешено определять 12 профилей напряжения и для этих 3 определенных диапазонов температур 3 разрешено определять 3 набора по 12 профилей. Это в целом дает 288 параметров только для профиля напряжения. Дополнительная информация также может быть запомнена в запоминающем устройстве 292.
COMMAND
[0089] Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, в которых один контроллер 114 контролирует и управляет двумя или больше стеклопакетами 102, каждый стеклопакет 102 может все же содержать свое собственное запоминающее устройство 292. В таких вариантах реализации настоящего изобретения каждое запоминающее устройство 292 передает свои параметры управления единственному контроллеру 114 окна, а контроллер 114 окна и, в частности, микроконтроллер 274 использует параметры управления для стеклопакета, имеющего самый малый размер (и, следовательно, самую низкую потребляемую мощность), для вычисления напряжения V в качестве дополнительного элемента безопасности для предотвращения повреждения. Например, контроллер 114 окна может включать логическую схему для идентификации размера стеклопакета (например, длины, ширины, толщины, площади поверхности и т.д.) или стеклопакет 102 может хранить информацию о размере внутри запоминающего устройства, которая может затем быть считана контроллером 114, например, микроконтроллером 274. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер может проводить сравнение параметров управления для двух связанных стеклопакетов 102, определять на основании сопоставленных параметров управления, что были соединены несовместимые стеклопакеты, и посылать сигнал тревоги в систему 110 управления зданием или сетевой контроллер 112. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения микроконтроллер 274 может использовать параметры управления параллельно соединенных стеклопакетов 102 для определения безопасного максимального тока при управлении для агрегированной группы для дополнительного предотвращения повреждения стеклопакетов.
FB
T
S
T
S
T
S
T
S
FB
S
S
T
T
S
S
t
ACTUAL
TARGET
ACTUAL
S
T
ACTUAL
TARGET
S
S
S
*
[0090] Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения каждый контроллер 114 окна также может быть выполнен с возможностью компенсации потерь при передаче, например, таких как падение напряжения при прохождении через шины 242 или 244 или далее по другим линиям передачи между широтно-импульсным модулятором 276 и шинами 242 и 244. Например, поскольку широтно-импульсный модулятор 276 (или некоторый другой компонент контроллера 114 окна или стеклопакета 102) может быть выполнен с возможностью обеспечения обратной связи по току (например, I), микроконтроллер 274 (или некоторый другой логический компонент контроллера 114 окна) может быть выполнен с возможностью вычисления падения напряжения, вызванного потерями при передаче. Например, резистор R на фиг. 4 моделирует сопротивление линии передачи, а резистор R на фиг. 4 моделирует последовательное сопротивление. Резисторы R и R свойственны линии передачи или другим компонентам системы. При подаче тока от контроллера 114 окна он проходит через резистор R, через стеклопакет 102 и через резистор R, прежде чем выполнить возвращение к контроллеру 114, замыкая контур. Поскольку ток, проходящий через резистор R, стеклопакет 102 и резистор R, известен (посредством использования тока I для установления фиксированного выходного значения тока для широтно-импульсного модулятора 276 (например, 1 ампер)) и поскольку дифференциальный усилитель 422 может быть использован для эффективного измерения падения напряжения на резисторе R, значения сопротивлений резисторов R и R могут быть вычислены. Для всех предназначений и целей значение сопротивления R может быть аппроксимировано значением сопротивления R. Теперь, в ходе нормальной работы устройства 220, поскольку необходимо, чтобы ток, проходящий через стеклопакет 102, не был постоянным, знание эффективного сопротивления комбинации (R+R) обеспечивает возможность динамического регулирования выходного напряжения от контроллера 114 окна, так что сформировавшееся напряжение Vactual на терминалах стеклопакета 102 может быть вычислено как V=V+I(R+R) или V=V+2V(R), где V(R) представляет собой падение напряжения на резисторе R.
[0091] В одной или больше особенностях изобретения одна или больше из описанных функций может быть выполнена в аппаратном оборудовании, цифровых электронных схемах, аналоговых электронных схемах, программном обеспечении, программируемом оборудовании, включая структуры, описанные в этом описании изобретения и их структурные эквиваленты или в любой их комбинации. Определенные варианты описанного здесь объекта изобретения также могут быть выполнены в виде одной или больше компьютерных программ, то есть, в виде одного или больше модулей команд компьютерных программ, закодированных в среде хранения информации компьютера и предназначенных для выполнения устройством обработки данных или для контроля операций такого устройства.
[0092] Различные модификации описанных здесь вариантов реализации настоящего изобретения могут быть совершенно очевидны для специалистов в данной области техники и определенные здесь общие принципы могут быть приложены к другим вариантам реализации без выхода за пределы сути или объема настоящего изобретения. Таким образом, пункты формулы изобретения не предназначены для ограничения изложенными здесь вариантами реализации, но должны давать самый большой объем изобретения, согласный с этим раскрытием изобретения, с описанными здесь принципами и отличительными признаками. Кроме того, специалисту в данной области техники совершенно ясно, что термины «верхний» и «нижний» иногда использованы для простоты описания фигур и указывают на относительные положения, соответствующие ориентации фигур на должным образом ориентированной странице и, возможно, не отражают правильную ориентацию устройств при их осуществлении. Кроме того, при использовании здесь «или» может подразумевать «и» наряду с «или», то есть, «или» не обязательно препятствует «и», если это явно не отмечено или неявно подразумеваемо.
[0093] Определенные особенности, упомянутые в настоящем описании изобретения в контексте отдельных вариантов реализации, также могут быть осуществлены в комбинации в виде одного осуществления. Наоборот, различные особенности, упомянутые в контексте одной реализации, также могут быть реализованы во многих осуществлениях по отдельности или в виде любой подходящей подкомбинации. Кроме того, хотя особенности могут быть описаны выше как действующие в определенных комбинациях и даже первоначально заявлены в виде таковых, одна или больше особенностей из заявленной комбинации в некоторых случаях могут быть выделены из комбинации и заявленная комбинация может быть направлена на подкомбинацию или на вариант подкомбинации.
[0094] Точно так же, хотя операции показаны на чертежах в конкретном порядке, это не обязательно означает, что операции обязаны быть выполнены в конкретном показанном порядке или в последовательном порядке, или что все показанные операции должны быть выполнены для достижения желательных результатов. Кроме того, чертежи могут схематически изображать еще несколько взятых в качестве примера последовательностей операций в виде блок-схемы. Однако, другие операции, которые не изображены, могут быть включены во взятые в качестве примера и схематически изображенные последовательности операций. Например, одна или больше дополнительных операций могут быть выполнены до и после любой из иллюстрированных операций, одновременно с ней или между ними. При определенных обстоятельствах могут быть выгодны многозадачный режим работы и параллельная обработка. Кроме того, разделение различных компонент системы в описанных выше вариантах реализации не должно быть понято как необходимость такого разделения во всех вариантах реализации и совершенно понятно, что описанные программные компоненты и системы обычно могут быть интегрированы в единый программный продукт или упакованы во множество программных продуктов. Кроме того, другие варианты реализации могут иметь место в объеме следующих пунктов формулы изобретения. В некоторых случаях действия, описанные в пунктах формулы изобретения, могут быть выполнены в другом порядке и все же достигать желательных результатов.