主動(dòng)式智能分光系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第一透明保護(hù)層、第一導(dǎo)電層、散射層、第二導(dǎo)電層、第二透明保護(hù)層、及電性連接在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的智能控制模塊,所述第一導(dǎo)電層的光透過(guò)率為15~50%,所述第二導(dǎo)電層的光透過(guò)率為85%~95%,所述智能控制模塊用于向第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間施加電壓差以改變散射層的散射度。本發(fā)明能夠同時(shí)調(diào)節(jié)散射度、透射度、反射度;降低電極成本;能夠在全頻譜光波范圍內(nèi)選擇性達(dá)成阻隔性能;實(shí)現(xiàn)完全主動(dòng)調(diào)節(jié)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】主動(dòng)式智能分光系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】,特別是涉及一種主動(dòng)式智能分光系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智慧窗是一種新穎的光照調(diào)節(jié)系統(tǒng),其被廣泛引用在建筑、節(jié)能等領(lǐng)域,但其對(duì)紅外線的阻隔尚有提升空間。同時(shí)智慧窗系統(tǒng)主要關(guān)注對(duì)景物(即平行光)的遮擋,而對(duì)總光通的改變較小。
[0003]另一類(lèi)光學(xué)調(diào)制系統(tǒng)——窗膜,正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期。窗膜系統(tǒng)可以對(duì)特定波段組合光進(jìn)行有針對(duì)性的阻擋。可是其缺點(diǎn)也非常明顯,其對(duì)光的處理完全是靜態(tài)的,無(wú)論周?chē)猸h(huán)境發(fā)生任何變化,這個(gè)靜態(tài)系統(tǒng)都不會(huì)做出任何反應(yīng)。
[0004]業(yè)內(nèi)針對(duì)動(dòng)態(tài)光照環(huán)境的系統(tǒng)化處理主要有被動(dòng)式和主動(dòng)式兩類(lèi)。被動(dòng)式系統(tǒng)是通過(guò)光介質(zhì)對(duì)環(huán)境光的變化被動(dòng)做出響應(yīng),此類(lèi)變化不受控制,并且大多反應(yīng)不足而緩慢;主動(dòng)式系統(tǒng)一般通過(guò)主動(dòng)改變光介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)對(duì)光線進(jìn)行調(diào)節(jié),可以根據(jù)人的主觀意志實(shí)現(xiàn)變化。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中,申請(qǐng)?zhí)枮?9103574.5的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)揭示了一種智慧窗系統(tǒng),使用聚合物分散液晶在變化電場(chǎng)作用下主動(dòng)調(diào)節(jié)介質(zhì)霧度,其缺點(diǎn)是電極成本較高;紅外阻隔較弱;對(duì)總光通調(diào)節(jié)范圍較小,無(wú)反射調(diào)節(jié);
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?01310058406.0的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)揭示了一種阻隔窗膜系統(tǒng),其為一種用涂布方式實(shí)現(xiàn)紅外、紫外阻隔的技術(shù),通過(guò)在薄膜上涂覆、復(fù)合或者鍍上功能層實(shí)現(xiàn)在指定波段上的高阻隔率。但一般的,此類(lèi)系統(tǒng)對(duì)光環(huán)境變化無(wú)響應(yīng),是一種靜態(tài)系統(tǒng),不能對(duì)環(huán)境變化或人的意志做出響應(yīng);
[0007]申請(qǐng)?zhí)枮?01110089634.5的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)為一種主動(dòng)式如電致變色技術(shù),通過(guò)施加電場(chǎng)的變化改變光介質(zhì)的顏色從而改變透光率,缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)速度較慢,僅有總光通調(diào)節(jié)而無(wú)散射度調(diào)節(jié);
[0008]申請(qǐng)?zhí)枮?00680000588.4的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)為一種被動(dòng)式如光致變色技術(shù),其在基材上涂布感光可逆變色物質(zhì),實(shí)現(xiàn)器件對(duì)環(huán)境光的感應(yīng)變化,缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)速度很慢,僅有色相和光通調(diào)節(jié),并且是被動(dòng)調(diào)節(jié),只能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生應(yīng)激變化而無(wú)法隨人的意志操作。
[0009]因此,針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題,有必要提供一種新的主動(dòng)式智能分光系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),采用聚合物分散液晶技術(shù),結(jié)合各種透射、反射、散射功能層實(shí)施主動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0012]一種主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第一透明保護(hù)層、第一導(dǎo)電層、散射層、第二導(dǎo)電層、第二透明保護(hù)層、及電性連接在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的智能控制模塊,所述第一導(dǎo)電層的光透過(guò)率為15?50%,所述第二導(dǎo)電層的光透過(guò)率為85%?95%,所述智能控制模塊用于向第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間施加電壓差以改變散射層的散射度。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的光透過(guò)率差值范圍為45%?70%ο
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述第一透明保護(hù)層和第二透明保護(hù)層的材料為無(wú)機(jī)透明材料、有機(jī)透明材料或其復(fù)合材料。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述散射層的材料包括聚合物分散液晶或擴(kuò)散材料或其組合物。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述第一透明保護(hù)層、第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層、第二透明保護(hù)層中至少一層為光阻隔層。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述光阻隔層阻隔的光線為選自遠(yuǎn)紅外至深紫外波段范圍內(nèi)的任意選定波段或波段組合的光線。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述第一透明保護(hù)層與第一導(dǎo)電層、和/或第二透明保護(hù)層與第二導(dǎo)電層為復(fù)合層結(jié)構(gòu)。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述智能控制模塊包括電源和電子控制單元,所述智能控制模塊還包括開(kāi)關(guān)和/或環(huán)境傳感器。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述環(huán)境傳感器包括電磁感應(yīng)器、光感應(yīng)器、雷達(dá)感應(yīng)器、聲感應(yīng)器、震動(dòng)感應(yīng)器中的一種或多種。
[0021]本發(fā)明主動(dòng)式智能分光系統(tǒng)具有以下有益效果:
[0022]1、同時(shí)調(diào)節(jié)散射度、透射度、反射度;
[0023]2、降低電極成本;
[0024]3、能夠改善全頻譜光波阻隔性能;
[0025]4、結(jié)合環(huán)境傳感器進(jìn)行智能操作,實(shí)現(xiàn)分光系統(tǒng)的完全主動(dòng)調(diào)節(jié)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0026]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明分光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0028]圖2為本發(fā)明主動(dòng)式智能分光系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0029]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施方式中分光系統(tǒng)低散射態(tài)的光學(xué)原理圖;
[0030]圖4為本發(fā)明第一實(shí)施方式中分光系統(tǒng)高散射態(tài)的光學(xué)原理圖;
[0031]圖5為本發(fā)明第二實(shí)施方式中分光系統(tǒng)低散射態(tài)的光學(xué)原理圖;
[0032]圖6為本發(fā)明第二實(shí)施方式中分光系統(tǒng)高散射態(tài)的光學(xué)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0034]此外,在不同的實(shí)施例中可能使用重復(fù)的標(biāo)號(hào)或標(biāo)示。這些重復(fù)僅為了簡(jiǎn)單清楚地?cái)⑹霰景l(fā)明,不代表所討論的不同實(shí)施例及/或結(jié)構(gòu)之間具有任何關(guān)聯(lián)性。
[0035]本發(fā)明通過(guò)在聚合物分散液晶技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合具備一定反射率的透明電極實(shí)現(xiàn)透射、反射、散射光的同時(shí)調(diào)節(jié)。同時(shí)通過(guò)對(duì)上述具備一定反射率的透明電極進(jìn)行功能性改造,使其改善期望波段的有效阻隔能力,同時(shí)獲得應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展。
[0036]參圖1、圖2所示,本發(fā)明公開(kāi)了一種主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),包括依次設(shè)置的第一透明保護(hù)層11、第一導(dǎo)電層21、散射層30、第二導(dǎo)電層22、第二透明保護(hù)層12、及電性連接在第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層22之間的智能控制模塊40。
[0037]第一透明保護(hù)層11和第二透明保護(hù)層12的材料為無(wú)機(jī)透明材料、有機(jī)透明材料或其復(fù)合材料。
[0038]第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層22為差異化設(shè)計(jì),具體表現(xiàn)為第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層22的光透過(guò)率不同,第一導(dǎo)電層21為高反射層,光透過(guò)率為15?50%,第二導(dǎo)電層22為低反射層,光透過(guò)率為85%?95%。進(jìn)一步地,可以通過(guò)智能控制模塊40向兩導(dǎo)電層間施加電壓差。
[0039]導(dǎo)電層可以直接為透明保護(hù)層上的組成部分,也可以是獨(dú)立于透明層的單獨(dú)部分。如第一透明保護(hù)層11與第一導(dǎo)電層21、和/或第二透明保護(hù)層12與第二導(dǎo)電層22可以為復(fù)合層結(jié)構(gòu),也可以為單獨(dú)層結(jié)構(gòu)。
[0040]第一透明保護(hù)層11、第一導(dǎo)電層21、第二導(dǎo)電層22、第二透明保護(hù)層12中至少一層為光阻隔層,通過(guò)透明保護(hù)層上制作出光阻隔功能或?qū)щ妼颖旧碇谱鞒龉庾韪艄δ軄?lái)獲得指定波段或指定波段組合的光阻隔功能,該阻隔功能可覆蓋自遠(yuǎn)紅外至深紫外的全部范圍,如使用訂制的合金膜材料之光阻層可阻隔紅外至遠(yuǎn)紅外波段,訂制的ITO導(dǎo)電膜材料之光阻層可阻隔紫外波段,硫系玻璃材料之光阻層可阻隔450nm-600nm波段的可見(jiàn)光,可根據(jù)實(shí)際需要選擇材料。
[0041]散射層30的材料包括聚合物分散液晶或擴(kuò)散材料或其組合物,通過(guò)在散射層30兩側(cè)第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層22上施加電壓實(shí)現(xiàn)高散射態(tài)(關(guān)態(tài))和低散射態(tài)(開(kāi)態(tài))之間變化。
[0042]優(yōu)選地,上述結(jié)構(gòu)可以通過(guò)互相疊加、共用層、添加層數(shù)等方式獲得形式上和功能上的擴(kuò)展,但不能認(rèn)為獨(dú)立于本發(fā)明的基本原則。
[0043]參圖2所示,智能控制模塊40包括電源41和電子控制單元42,進(jìn)一步地,智能控制模塊還包括開(kāi)關(guān)43和/或環(huán)境傳感器44,優(yōu)選地,智能控制模塊包括連接在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層22之間的電源41、電子控制單元42、開(kāi)關(guān)43和環(huán)境傳感器44。其中,環(huán)境傳感器44包括電磁感應(yīng)器、光感應(yīng)器、雷達(dá)感應(yīng)器、聲感應(yīng)器、震動(dòng)感應(yīng)器中的一種或多種。
[0044]本發(fā)明主動(dòng)式智能分光系統(tǒng)通過(guò)環(huán)境傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù),通過(guò)環(huán)境數(shù)據(jù)電子控制電源控制整個(gè)電路的開(kāi)關(guān)及電源的電壓值,在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層上施加電壓實(shí)現(xiàn)高散射態(tài)和低散射態(tài)之間變化,實(shí)現(xiàn)各種程控漸變效果,同時(shí),光阻隔層能夠?qū)崿F(xiàn)指定波段的光阻隔,最終實(shí)現(xiàn)智能化操作和響應(yīng)。
[0045]以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0046]本發(fā)明的第一實(shí)施方式中(智能控制模塊未圖不),第一導(dǎo)電層21的光透過(guò)率為15%,第二導(dǎo)電層22的光透過(guò)率為85%。
[0047]參圖3所示,控制第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層22之間的電壓,使散射層30的聚合物分散液晶處于開(kāi)態(tài),系統(tǒng)在低散射態(tài)下系統(tǒng)呈現(xiàn)半透明玻璃狀態(tài),即入射光Xi照射時(shí),經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)電層時(shí)具有相對(duì)關(guān)態(tài)時(shí)較的反射光Yl和相對(duì)于關(guān)態(tài)較的透射光Zl ;參圖4所不,控制第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層22之間的電壓,使散射層30的聚合物分散液晶處于關(guān)態(tài),系統(tǒng)在高散射態(tài)下第一導(dǎo)電層21面呈現(xiàn)高鏡面反射,而第二導(dǎo)電層22面呈現(xiàn)磨砂玻璃效果,即入射光X2照射時(shí),經(jīng)過(guò)第一導(dǎo)電層時(shí)具有強(qiáng)反射光Y2和弱透射光Z2。
[0048]本發(fā)明的第二實(shí)施方式中(智能控制模塊未圖示),第一導(dǎo)電層21的光透過(guò)率為50%,第二導(dǎo)電層22的光透過(guò)率為95%。
[0049]參圖5所不,控制第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層22之間的電壓,使散射層30的聚合物分散液晶處于開(kāi)態(tài),系統(tǒng)在低散射態(tài)下系統(tǒng)呈現(xiàn)高透明玻璃狀態(tài),即入射光X3照射時(shí),經(jīng)過(guò)散射層30時(shí)具有強(qiáng)透射光Z3 ;參圖6所示,控制第一導(dǎo)電層21和第二導(dǎo)電層22之間的電壓,使散射層30的聚合物分散液晶處于關(guān)態(tài),系統(tǒng)在高散射態(tài)下呈現(xiàn)漫射光效果,即入射光X4照射時(shí),經(jīng)過(guò)散射層30時(shí)具有弱反射光Y4和強(qiáng)散射光Z4。此類(lèi)結(jié)構(gòu)適用于高亮度或其它特殊需求的場(chǎng)合,且成本較低。
[0050]對(duì)于以上各種模式,均可通過(guò)改變加載在散射層兩側(cè)第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層間的電壓來(lái)改變散射率,從而使鏡面效果隨散射光強(qiáng)的變化而變化。該變化可以在小于I秒內(nèi)完成,也可以通過(guò)電子控制實(shí)現(xiàn)各種程控漸變效果,還可以通過(guò)環(huán)境感應(yīng)器配合電路控制實(shí)現(xiàn)智能化操作和響應(yīng)。
[0051]本發(fā)明主動(dòng)式智能分光系統(tǒng)采用聚合物分散液晶技術(shù),結(jié)合各種透射、反射、散射功能層實(shí)施主動(dòng)調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)可以同時(shí)調(diào)節(jié)三種主要光通性能,結(jié)合各種環(huán)境感應(yīng)器可以實(shí)現(xiàn)光的廣譜、多功能、智能化調(diào)節(jié),適用于生產(chǎn)、生活等各種場(chǎng)合的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0052]1、相對(duì)于智慧窗系統(tǒng):本發(fā)明擁有更強(qiáng)的總光通調(diào)節(jié)能力,更廣泛的紅外截止能力,實(shí)現(xiàn)反射光調(diào)節(jié)的能力;
[0053]2、相對(duì)于阻隔窗膜系統(tǒng):本發(fā)明具有主動(dòng)可調(diào)性,并且可以結(jié)合傳感器電路獲得智能控制能力。而阻隔窗膜為靜態(tài)系統(tǒng),對(duì)環(huán)境沒(méi)有感知和響應(yīng)能力;
[0054]3、相對(duì)于電致變色技術(shù)和光致變色技術(shù):本發(fā)明具有極快的變化速度、散射光調(diào)節(jié)能力。
[0055]綜上所述,本發(fā)明主動(dòng)式智能分光系統(tǒng)具有以下有益效果:
[0056]1、同時(shí)調(diào)節(jié)散射度、透射度、反射度;
[0057]2、降低電極成本;
[0058]3、能夠改善全頻譜光波阻隔性能;
[0059]4、結(jié)合環(huán)境傳感器進(jìn)行智能操作,實(shí)現(xiàn)分光系統(tǒng)的完全主動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0060]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié),而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此,無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看,均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定,因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。[0061]此外,應(yīng)當(dāng)理解,雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述,但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案,說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn),本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體,各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合,形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括依次設(shè)置的第一透明保護(hù)層、第一導(dǎo)電層、散射層、第二導(dǎo)電層、第二透明保護(hù)層、及電性連接在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的智能控制模塊,所述第一導(dǎo)電層的光透過(guò)率為15?50%,所述第二導(dǎo)電層的光透過(guò)率為85%?95%,所述智能控制模塊用于向第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間施加電壓差以改變散射層的散射度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),其特征在于,所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的光透過(guò)率差值范圍為45%?70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),其特征在于,所述第一透明保護(hù)層和第二透明保護(hù)層的材料為無(wú)機(jī)透明材料、有機(jī)透明材料或其復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),其特征在于,所述散射層的材料包括聚合物分散液晶或擴(kuò)散材料或其組合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),其特征在于,所述第一透明保護(hù)層、第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層、第二透明保護(hù)層中至少一層為光阻隔層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),其特征在于,所述光阻隔層阻隔的光線為選自遠(yuǎn)紅外至深紫外波段范圍內(nèi)的任意選定波段或波段組合的光線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),其特征在于,所述第一透明保護(hù)層與第一導(dǎo)電層、和/或第二透明保護(hù)層與第二導(dǎo)電層為復(fù)合層結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),其特征在于,所述智能控制模塊包括電源和電子控制單元,所述智能控制模塊還包括開(kāi)關(guān)和/或環(huán)境傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主動(dòng)式智能分光系統(tǒng),其特征在于,所述環(huán)境傳感器包括電磁感應(yīng)器、光感應(yīng)器、雷達(dá)感應(yīng)器、聲感應(yīng)器、震動(dòng)感應(yīng)器中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】G02F1/1334GK103744219SQ201410035691
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】趙亮, 羅建芳, 李凱 申請(qǐng)人:張家港康得新光電材料有限公司