Интеллектуальная система регулирования светопропускания - RU2733008C1

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к интеллектуальной системе регулирования светопропускания.

Уровень техники

Для защиты от нежелательного солнечного излучения известна установка затенений перед окнами. В автомобильной области это применяется также при остеклении крыши. Для этого, например, используются регулируемые поверхностные элементы, которые частично или полностью затеняют либо всю поверхность, либо ламелеобразные отдельные участки. При этом ламелеобразные многослойные отдельные участки ("lamella-like sub-regions") следует понимать так, что отдельные участки размещаются друг за другом на остеклении крыши перпендикулярно главному направлению движения.

Способы изготовления таких вариантов остекления с созданием затенения известны, например, из патентных документов WO 96/24881 A1, EP 1 683 668 A2, WO 2014/072137 A1 и WO 2014/086555 A1.

Однако было показано, что слишком сильное затенение оказывает на пользователя автомобилем весьма утомляющее действие, так как вследствие этого глаза при изменении направления взгляда от окружающей автомобиль среды на внутренне пространство автомобиля должны приспосабливаться к резкой смене освещенности.

К тому же для приспособления, в зависимости от особенностей организма, требуется различное время, так что при определенных обстоятельствах продолжительность адаптации оказывается настолько длительной, что соответствующая ситуации информация не воспринимается своевременно.

То есть, хотя затенение в принципе является целесообразным, чтобы, например, предотвратить эффект ослепления через остекление крыши, слишком сильное затенение оказывается вредным для безопасности.

Сущность изобретения

Задача решается посредством интеллектуальной системы регулирования светопропускания. Интеллектуальная система регулирования светопропускания имеет многослойную пленку с многочисленными электрически управляемыми полями, причем этим управлением обусловливаются оптические характеристики полей, управляющее устройство, и по меньшей мере один датчик, причем многослойная пленка имеет по меньшей мере один первый структурированный электропроводящий слой и второй структурированный электропроводящий слой, причем между первым структурированным электропроводящим слоем и вторым структурированным электропроводящим слоем размещается электрически активный слой, причем структурирование первого электропроводящего слоя имеет угол больше, чем 0°, относительно структурирования второго электропроводящего слоя, причем перекрыванием структур первого электропроводящего слоя и структур второго электропроводящего слоя создаются многочисленные электрически управляемые поля, причем в зависимости от датчика производится управление одной или многими образованными посредством структур полосами первого электропроводящего слоя и одной или многими образованными посредством структур полосами второго электропроводящего слоя, так, что целенаправленно регулируются оптические характеристики одного поля или многих полей.

В одном варианте осуществления изобретения первый структурированный электропроводящий слой и/или второй структурированный электропроводящий слой имеет оксид индия–олова, ферроэлектрики, холестерический жидкий кристалл.

В дополнительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один датчик выбирается из группы, включающей датчик занятости сиденья, датчик положения сиденья, камеру, датчик освещенности.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, система имеет по меньшей мере один первый и один второй датчик, причем второй датчик выбирается из группы, включающей позиционный датчик, датчик динамики движения. Позиционный датчик предпочтительно представляет собой датчик для спутниковой навигации, например, GPS–датчик, или позиционный датчик с электронным компасом.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, структурирование первого электропроводящего слоя имеет угол около 90° относительно структурирования второго электропроводящего слоя.

В дополнительном варианте осуществления изобретения многослойная пленка представляет собой компонент многослойного стекла.

В дополнительном варианте осуществления изобретения система применяется в транспортных средствах или в зданиях. Предпочтительным является применение в транспортном средстве для регулирования светопропускания остекления крыши.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления настоящего изобретения описываются в порядке примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показано:

Фиг. 1 представляет первый соответствующий изобретению структурированный электропроводящий слой,

Фиг. 2 представляет второй соответствующий изобретению структурированный электропроводящий слой,

Фиг. 3 представляет принципиальную конфигурацию слоев соответствующей изобретению многослойной пленки и, соответственно, соответствующего изобретению многослойного стекла, и

Фиг. 4 представляет различные варианты исполнения соответствующей изобретению системы в схематическом порядке.

Подробное описание изобретения со ссылкой на чертежи

Далее изобретение будет более обстоятельно представлено со ссылкой на фигуры. При этом следует отметить, что описываются различные аспекты, которые в каждом случае могут использоваться по отдельности или в комбинации. То есть, каждый данный аспект может быть применен с различными вариантами осуществления изобретения, если четко не представлен в качестве определенной альтернативы.

Далее ради простоты, как правило, ссылка будет приводиться только на сущность. Но если определенно не оговаривается иное, изобретение может иметь также многие в каждом случае относящиеся к делу сущности. В этом отношении применение слов «один», «одна» и «одно» следует понимать только как указание на то, что в простом варианте осуществления используется только одна сущность.

На Фигуре 4 представлены элементы интеллектуальной системы регулирования светопропускания согласно вариантам осуществления изобретения.

Интеллектуальная система регулирования светопропускания имеет многослойную пленку М с многочисленными электрически управляемыми полями А1–D4. Путем управления могут целенаправленно настраиваться оптические характеристики полей А1–D4.

Кроме того, интеллектуальная система регулирования светопропускания имеет управляющее устройство 20 и по меньшей мере один датчик (31–36).

Многослойная пленка М, которая также может представлять собой компонент оконного стекла, в частности, многослойного стекла 10, имеет по меньшей мере один первый структурированный электропроводящий слой 4 и второй структурированный электропроводящий слой 6, причем между первым структурированным электропроводящим слоем 4 и вторым структурированным электропроводящим слоем 6 размещен электрически активный слой 5.

Например, структурирование выполнено – как показано на Фигурах 1 и 2 – в виде линий. Но это не является безусловно необходимым. Между структурами U и, соответственно, структурами и краем образуются полосы в электропроводящем слое. Структуры U при этом представляют собой электрическое размыкание. Структуры U могут быть предусмотрены уже при изготовлении, то есть, при нанесении электропроводящих слоев 4 и, соответственно, 6, но также альтернативно или дополнительно могут быть нанесены впоследствии в ходе процесса изготовления. Например, было бы возможным размещение отдельных полос электропроводящих слоев друг за другом, но они также могут быть выполнены в электропроводящем слое посредством поверхностной обработки, например, такой как процарапывание, прорезание, испарение.

Структурирование U первого электропроводящего слоя 4 (смотри Фигуру 1) имеет угол более 0° относительно структурирования U второго электропроводящего слоя 6 (смотри Фигуру 2). При этом следует иметь в виду, что направление FR (движения) должно совпадать с показанной пунктиром стрелкой.

В результате полученного при этом перекрывания структур U первого электропроводящего слоя 4 и структур U второго электропроводящего слоя 6 возникают многочисленные электрически управляемые поля А1–D4, как это ясно показано, например, на Фигуре 4.

Управляющее устройство 20 осуществляет управление, в зависимости от одного из датчиков 31–36 или от многочисленных датчиков 31–36, одной или многими образованными посредством структур полосами первого электропроводящего слоя 4 и одной или многими образованными посредством структур полосами второго электропроводящего слоя 6 так, что целенаправленно регулируются оптические характеристики одного поля или многих полей А1–D4. При этом регулирование подразумевает, что изменяется светопропускание через электрически активный слой 5, и/или что изменяется отражательная способность на электрически активном слое 5, в результате приложения электрического напряжения на данные образованные полосы.

Например, на Фигуре 4 предполагается, что x–настройкой 21 и y–настройкой 22 поле С3 регулируется иначе, нежели остальные поля. Хотя здесь представлена только бинарная настройка в двух состояниях, изобретение этим не ограничивается, и могут быть осуществлены более чем два состояния.

Например, на Фигуре 4 поле С3 выбирается выбором плоского электрода Х3 y–настройки 22 и, соответственно, плоского электрода СХ x–настройки 21.

То есть, теперь с помощью датчика 31–36 можно определить, на какое поле или, соответственно, на какие поля А1–D4 должно быть оказано целенаправленное воздействие. Например, тем самым может быть целенаправленно достигнуто затенение так, что предотвращается ослепление, тогда как другие области не затеняются, так что освещенность в окрестной области остается близкой к освещенности окружающей среды. Тем самым достигается то, что устраняются проявления утомления, как и проблема адаптации глаз, например, так, что может повышаться безопасность вождения.

В одном варианте осуществления изобретения первый структурированный электропроводящий слой 4 и/или второй структурированный электропроводящий слой 6 содержит оксид индия–олова, ферроэлектрики, холестерический жидкий кристалл. Благодаря этому может особенно просто достигаться затенение. К тому же может целенаправленно варьироваться степень затенения вариацией электрического напряжения.

В одном варианте осуществления изобретения активный слой 5 содержит жидкие кристаллы, которые, например, встроены в полимерную матрицу. Подобные активные слои, например, известны как PDLC–слои (полимерно–дисперсные жидкие кристаллы). Если к образованным структурированием U плоским электродам напряжение не прилагается, то жидкие кристаллы ориентированы беспорядочно, что приводит к сильному рассеянию проходящего через активный слой 5 света. Если к образованным структурированием U плоским электродам прилагается напряжение, то жидкие кристаллы выстраиваются в одном общем направлении, и повышается светопропускание через активный слой. В частности, при этом на плоские электроды может подводиться переменное напряжение.

В одном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один датчик 31–36 выбирается из группы, включающей: датчик занятости сиденья, датчик положения сиденья, камеру, датчик интенсивности (освещенности).

Например, в транспортном средстве может быть использован датчик 32 занятости сиденья, какой применяется, например, для срабатывания надувной подушки безопасности, чтобы определять, какие сиденья в транспортном средстве заняты. Тогда могут целенаправленно управляться, например, одно поле или многие поля А1–D4, которые создают затенение относительно сиденья.

Альтернативно или дополнительно, могут быть кроме того использованы датчик 32 положения сиденья и, соответственно, значения от электрического регулирования сиденья, чтобы определить положение. Тогда, например, могут целенаправленно управляться, например, одно поле или многие поля А1–D4, которые создают затенение относительно сиденья.

Кроме того, альтернативно или дополнительно могут применяться одна (или многие) камера(–ры) 36, чтобы определять, в каком положении находятся пассажиры. Тогда, например, могут целенаправленно управляться, например, одно поле или многие поля А1–D4, которые создают затенение относительно сиденья.

Кроме того, альтернативно или дополнительно могут применяться один (или многие) датчик 33 интенсивности, чтобы, например, отслеживать внутреннее пространство транспортного средства в целом или освещенность окружающей среды в целом, но также альтернативно или дополнительно определять соотношения освещенности в определенных положениях. При этом могут быть привлечены уже имеющиеся датчики транспортного средства, например, такие как датчики освещенности окружающей среды.

В одном варианте осуществления изобретения система имеет по меньшей мере один первый и один второй датчик 31–36, причем второй датчик выбирается из группы, включающей: позиционный датчик, датчик динамики движения.

Кроме того, в одном варианте осуществления изобретения может быть использован позиционный датчик 31, например, такой как данные GPS или сравнимых приборов спутниковой навигации и/или электрического компаса, чтобы определять, в каком положении многослойная пленка М находится относительно солнечного излучения. Тогда, например, могут целенаправленно управляться, например, одно поле или многие поля А1–D4, которые создают затенение относительно сиденья.

Кроме того, альтернативно или дополнительно может быть использован датчик динамики движения, например, такой как поворот рулевого колеса, датчик наклона, скорости движения, чтобы определять, в каком положении многослойная пленка М находится относительно солнечного излучения. Тогда, например, могут целенаправленно управляться, например, одно поле или многие поля А1–D4, которые создают затенение относительно сиденья.

Следует указать на то, что различные датчики 31–36 могут быть без проблем соединены с управляющим устройством 20 так, что надлежащее управление может быть применено в любой мыслимой ситуации освещенности. Так, например, посредством датчика 32 занятости сиденья в общем определяется, должны ли вообще использоваться другие датчики. Если, например, сиденье не занято, то дальнейшая регистрация, как правило, не требуется. Однако если сиденье занято, то, например, высоту посадки по данным управления 32 положением сиденья также показывает камера 36, находится ли крупный пассажир или маленький пассажир относительно отдельных полей А1–D4 многослойной пленки М.

Следует отметить, что альтернативно или дополнительно также один (или многие датчики приближения) могут быть встроены в многослойную пленку М, или, соответственно встроены в многослойное стекло 10, или же размещены в надлежащем соседстве. Также могут быть применены данные положения относительно многослойной пленки М, например, по углу солнца относительно плоскости многослойной пленки М, а также относительно направления FR движения, чтобы определить, какие поля А1–D4 должны управляться.

Кроме того, может быть без проблем организовано ручное управление 37, например, посредством подходящего органа ручного управления и/или беспроводного управления, например, через смартфон, чтобы целенаправленное задействовать отдельное поле и/или отрегулировать параметр управляющего устройства 20.

В одном варианте осуществления изобретения структурирование U первого электропроводящего слоя 4 составляет угол около 90°С относительно структурирования U второго электропроводящего слоя 6. Кроме того, структурирования U относительно электропроводящего слоя предпочтительно являются параллельными друг другу. Тем самым могут быть особенно просто получены единообразные поля А1–D4, благодаря чему, например, могут быть снижены расходы на изготовление для различных рынков (автомобилей с правосторонним рулевым управлением/левосторонним рулевым управлением).

В одном варианте осуществления изобретения многослойная пленка М представляет собой составную часть многослойного стекла 10. Многослойная пленка М, конечно, кроме электрически активного слоя 5, электропроводящих слоев 4 и 6 и несущих слоев 3 и 7, может иметь дополнительные общеизвестные слои, например, барьерные слои, блокирующие слои, противоотражательные или отражающие слои, защитные слои и/или выравнивающие слои, и/или электрически функциональные слои, например, такие как для датчиков.

Примерное многослойное стекло 10, которое, однако, может иметь еще и дополнительные (непоказанные) функциональные слои, например, такие как противоотражательное покрытие, теплоизоляция, датчики, и т.д., представлено на Фигуре 3.

Многослойное стекло 10 имеет в последовательности слоев сверху вниз стеклянную пластину 1, термопластичную соединительную пленку 2, несущий слой 3, электропроводящий слой 4, электрически активный слой 5, электропроводящий слой 6, несущий слой 7, термопластичную соединительную пленку 8 и стеклянную пластину 9.

Термопластичные соединительные пленки 2 и, соответственно, 8 содержат по меньшей мере один материал, выбранный из группы, включающей полибутилентерефталат (PBT), поликарбонат (PC), полиэтилентерефталат (PET) и полиэтиленнафталат (PEN), поливинилхлорид (PVC), поливинилфторид (PVF), поливинилбутираль (PVB), этиленвинилацетат (EVA), полиакрилат (PA), полиметилметакрилат (PMMA), полиуретан (PUR), и/или их смеси и сополимеры.

Несущие слои 3 и, соответственно, 7 предпочтительно содержат по меньшей мере один термопластичный полимер, особенно предпочтительно полиэтилентерефталат (PET). Это является особенно предпочтительным в отношении стабильности многослойной пленки. Но несущие пленки также могут содержать, например, этиленвинилацетат (EVA), и/или поливинилбутираль (PVB), полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, полиакрилат, поливинилхлорид, полиацетатную смолу, литьевые смолы, акрилаты, фторированный этилен–пропиленовый сополимер, поливинилфторид и/или сополимер этилена и тетрафторэтилена. Толщина каждого несущего слоя 3 и, соответственно, 7 предпочтительно составляет от 0,1 мм до 1 мм, особенно предпочтительно от 0,1 мм до 0,2 мм.

Электропроводящие слои 4 и, соответственно, 6 предпочтительно являются прозрачными. Электропроводящие слои 4 и, соответственно, 6 предпочтительно содержат по меньшей мере один металл, металлический сплав или прозрачный проводящий оксид (прозрачный электропроводный оксид, TCO). Электропроводящие слои 4 и, соответственно, 6 предпочтительно содержат по меньшей мере один прозрачный проводящий оксид.

Было показано, что электропроводящие слои 4 и, соответственно, 6 из прозрачного проводящего оксида в особенности пригодны для соответствующей изобретению лазерной обработки. Электропроводящие слои 4 и, соответственно, 6 в особенности предпочтительно содержат оксид индия–олова (ITO). Но электропроводящие слои 4 и, соответственно, 6 могут также содержать, например, серебро, золото, медь, никель, хром, вольфрам, оксид индия–цинка (IZO), станнат кадмия, станнат цинка, легированный галлием или легированный алюминием оксид цинка, или легированный фтором или легированный сурьмой оксид олова.

Электропроводящие слои 4 и, соответственно, 6 предпочтительно имеют толщину от 10 нм до 2 мкм, особенно предпочтительно от 20 нм до 1 мкм, наиболее предпочтительно от 30 нм до 500 нм, и, в частности, от 50 нм до 200 нм. Тем самым достигаются благоприятный электрический контакт активного слоя 5 и эффективное нанесение соответствующих изобретению электрически непроводящих структур U.

Площадь соответствующей изобретению многослойной пленки М может варьироваться в широких пределах и тем самым приспосабливаться к требованиям конкретной ситуации. Например, площадь составляет от 100 см² до 20 м². Многослойная пленка М предпочтительно имеет площадь от 400 см² до 6 м², как это является обычным для изготовления остекления транспортных средств и строительном и архитектурном остеклении.

Ширина (линий) структур U может быть меньшей или равной, например, 500 мкм. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения ширина линий составляет от 10 мкм до 150 мкм, особенно предпочтительно от 20 мкм до 50 мкм, например, от 30 мкм до 40 мкм. В этом диапазоне ширины структур U достигаются особенно хорошие результаты. С одной стороны, электрически непроводящая структура U является достаточно широкой, чтобы обеспечивать эффективное размыкание электропроводящего слоя 4 и, соответственно, 6. С другой стороны, ширина структуры является благоприятным образом незначительной, чтобы быть лишь едва заметной для наблюдателя. Линии структурирования с такими незначительными величинами ширины могут быть созданы способами механической обработки, а также лазерным излучением (лазерной абляцией или испарением). Подходящие способы получения структурирования описаны, например, в патентном документе WO 2014/072 137 A1.

Система без проблем может найти применение в транспортных средствах или в зданиях.

С помощью изобретения теперь пассажиры могут быть защищены от ослепления солнечным светом. При этом область затенения может определяться индивидуально. Кроме того, по выбору может быть выполнено общее затенение. Могут быть без проблем настроены различные степени прозрачности путем регулирования напряжения. При этом также можно растянуть наступление затенения во времени так, что глаза могут гораздо легче привыкнуть к изменению освещенности.

Посредством датчиков 31–36 может быть достигнуто интеллектуальное управление на основе различных данных. Так, например, данные и показания времени, а также актуальные сведения о положении от системы спутниковой навигации, например, такой как Glonas, GPS, Kopernikus, в сочетании с данными о направлении (от компаса, выведенными из данных об изменении положения, от датчиков динамики движения), могут быть использованы для того, чтобы определять положение солнца относительно многослойной пленки М и, соответственно, многослойного стекла 10. Из этого может быть определено число полей для затенения.

Кроме того, для включения/выключения затенения может быть использован датчик занятости сиденья.

Кроме того, для регулирования интенсивности затенения и/или деактивирования/активирования затенения может быть применен датчик освещенности в окружающей среде.

К тому же на основе фактических данных о динамике движения может быть организовано адаптивное приспособление также в отношении ожидаемых изменений положения солнца относительно многослойной пленки М и, соответственно, многослойного стекла 10.

В одном варианте осуществления изобретения система имеет по меньшей мере один второй датчик 31–36, который выбирается из группы, включающей: позиционный датчик для спутниковой навигации, позиционный датчик с электрическим компасом, датчик динамики движения. Это особенно благоприятно в случае многослойной пленки М и, соответственно, многослойного стекла (10) в транспортном средстве и, в частности, в остеклении крыши.

В этом варианте осуществления изобретения данные от позиционных датчиков 31, например, такие как от GPS или сравнимых приборов спутниковой навигации, и/или электрического компаса, используются, чтобы определять, в каком положении находится многослойная пленка М относительно солнечного излучения. Тогда, например, могут целенаправленно управляться, например, одно поле или многие поля А1–D4, которые создают затенение относительно сиденья.

Альтернативно или дополнительно, могут быть использованы данные датчика динамики движения, например, такие как поворот рулевого колеса, датчик наклона, скорости движения, чтобы определять, в каком положении многослойная пленка М находится относительно солнечного излучения или будет вскоре находиться. Тогда, например, могут целенаправленно управляться, например, одно поле или многие поля А1–D4, которые создают затенение относительно сиденья.

В дополнительном варианте осуществления система имеет по меньшей мере один позиционный датчик для спутниковой навигации и/или позиционный датчик с электрическим компасом, и дополнительно по меньшей мере один датчик динамики движения.

Кроме того, изобретение включает способ управления соответствующей изобретению системой, причем оцениваются значения от второго датчика (31–36), и затенение многослойной пленки (М) регулируется в зависимости от ожидаемого изменения высоты солнца.

Для каждого активного слоя требуется определенное время переключения, чтобы изменить его оптические характеристики. При быстрых изменениях положения, например, в транспортном средстве и в особенности при применении системы для управления соответствующим изобретению остеклением крыши, возможно, что водитель или другие пассажиры оказываются кратковременно ослепленными, что может обусловливать потенциальную угрозу безопасности и дискомфорта.

В результате оценки данных второго датчика может быть сделан предварительный прогноз, и затенение в многослойной пленке выполнено заблаговременно. Тем самым многослойная пленка может быть раньше подготовлена к желательным характеристикам затенения, и минимизирован эффект ослепления.

Разумеется, без ограничения общности также возможно использование затенения для других целей. Так, например, затенение может применяться для представления символов или текста. Так, например, селективно может отображаться датчик переключения, предусмотренный в многослойной пленке М или, соответственно, в многослойном стекле 10.

Список ссылочных позиций

1 стеклянная пластина

2 термопластичная соединительная пленка

3 несущий слой

4 электропроводящий слой

5 электрически активный слой

6 электропроводящий слой

7 несущий слой

8 термопластичная соединительная пленка

9 стеклянная пластина

10 многослойное стекло

20 управляющее устройство

21 x–настройка

22 y–настройка

31 позиционный датчик (GPS, компас)

32 датчик занятости сиденья, датчик положения сиденья

33 датчик интенсивности, датчик освещенности

34 датчик динамики движения (скорости, угла поворота рулевого колеса)

36 камера

37 ручное управление (смартфон, орган ручного управления)

M многослойная пленка

U структура, структурирование

FR направление движения

Реферат

Группа изобретений относится к интеллектуальной системе регулирования светопропускания, способу регулирования и применению этой системы. Интеллектуальная система регулирования светопропускания имеет многослойную пленку (М) с многочисленными электрически управляемыми полями (А1–D4), причем управлением обусловливаются оптические характеристики полей (А1–D4), управляющее устройство (20) и по меньшей мере один датчик (31–36), причем многослойная пленка (М) имеет по меньшей мере один первый структурированный электропроводящий слой (4) и второй структурированный электропроводящий слой (6), причем между первым структурированным электропроводящим слоем (4) и вторым структурированным электропроводящим слоем (6) размещается электрически активный слой (5), причем структурирование (U) первого электропроводящего слоя (4) имеет угол больше чем 0°, относительно структурирования (U) второго электропроводящего слоя (6), причем перекрыванием структур первого электропроводящего слоя (4) и структур второго электропроводящего слоя (6) создаются многочисленные электрически управляемые поля (А1–D4), причем управляющее устройство (20) в зависимости от датчика (31–36) управляет одной или многими образованными посредством структур полосами первого электропроводящего слоя (4) и одной или многими образованными посредством структур полосами второго электропроводящего слоя (6), так что целенаправленно регулируются оптические характеристики одного поля или многих полей (А1–D4). Обеспечивается повышение безопасности за счет регулирования светопропускания. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула