具有供電系統(tǒng)的光學(xué)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的光學(xué)裝置，其中有源矩陣位于與至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域接觸的位置，所述光學(xué)裝置還包括供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知具有可切換窗的形式的這樣的光學(xué)裝置。
[0003]文件JP2004012818公開了一種具有太陽(yáng)能電池和電池的液晶窗，該文件提出將電池和控制器置于玻璃的夾層(sandwich)之間。此方案的缺陷在于連接至玻璃的連接器通常在玻璃平面的邊緣。而且，電池和控制器是可見的，這是不期望的。電池和控制器曝露于太陽(yáng)熱輻射，因而會(huì)加熱到非常高的溫度。如果控制器或電池?fù)p壞，則很難被替換。
[0004]文件US8213074公開了一種電致變色的窗，其中窗控制器集成在絕緣玻璃單元內(nèi)。盡管此集成控制器比非定域化的控制器的優(yōu)勢(shì)在于集成控制器可以不需要安裝分離的控制器，但是集成控制器仍然需要經(jīng)由電網(wǎng)向系統(tǒng)供電。穿過立面(facade)安裝用于與電網(wǎng)連接的線纜會(huì)造成額外的工作和成本。
[0005]文件US6055089公開了一種由玻璃表面上的光伏元件供電的電致變色的窗。此配置克服了添加額外的電池的需要。然而，此配置具有額外的組裝問題，因?yàn)樵诮M裝絕緣玻璃單元期間PV元件必須連接到控制器。此組裝過程與當(dāng)前絕緣玻璃制造機(jī)械并不兼容，因而造成額外的成本。另外，由于光伏元件在玻璃表面上的位置，光伏元件具有高應(yīng)力應(yīng)變。
[0006]文件US7259730公開了一種固定在窗上的顯示器元件。幾個(gè)用于控制系統(tǒng)的位置被提出，所述控制系統(tǒng)包括向窗供電的電池組。因?yàn)闆]有包括使電池再充電的系統(tǒng)，當(dāng)電池放電之后就應(yīng)被更換。對(duì)于一些應(yīng)用(例如，用作窗)而言這可能是不期望的，因?yàn)椴皇撬械奈恢枚伎梢匀菀椎赜|及到。而且，更換電池會(huì)帶來額外的工作，如果只是安裝幾個(gè)窗還可以完成這種更換電池的工作，但對(duì)于安裝大量窗的情況，更換電池的工作會(huì)導(dǎo)致高的維護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0008]此目的通過以下裝置來實(shí)現(xiàn):一種光學(xué)裝置，包括至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域，其中有源矩陣位于與至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域接觸的位置，所述光學(xué)裝置包括供電系統(tǒng)，其中供電系統(tǒng)位于布置在頂部且與至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域大致平行的第一輔助平面和第二輔助平面之間，第二輔助平面被布置為與第一輔助平面大致平行且與第一輔助平面相距為小于10cm的距離L’，與第三輔助平面或第四輔助平面相距為小于21cm的距離L，所述第三輔助平面或第四輔助平面被布置為大致垂直于所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的主延伸方向，其中L還是所述第三輔助平面與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的一個(gè)側(cè)面之間的距離，也是所述第四輔助平面與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的同一側(cè)面之間的距離。供電系統(tǒng)至少包括控制器和至少一個(gè)能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)。光學(xué)裝置包括至少一個(gè)光伏元件，其中所述至少一個(gè)光伏元件被布置為大致垂直于所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的主延伸區(qū)域。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，控制器用于控制電池。
[0010]所述至少一個(gè)能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)優(yōu)選為至少一個(gè)電池。
[0011]光學(xué)裝置包括至少一個(gè)、優(yōu)選為多于兩個(gè)、最優(yōu)選為四個(gè)或更多的光伏元件。所述控制器優(yōu)選地在電池中暫時(shí)存儲(chǔ)(至少一個(gè)或更多個(gè)光伏元件的)生成的功率并使用存儲(chǔ)在電池中的功率來控制光學(xué)裝置的狀態(tài)。如果光學(xué)裝置是可切換窗，那么具有光伏元件、控制器和電池的可切換窗的好處在于可切換窗不需要外部電力來切換可切換窗，并且可以減少穿過立面的線纜(用于外部電源)。
[0012]優(yōu)選地，至少一個(gè)光伏元件與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域物理接觸。
[0013]具有物理接觸意指其機(jī)械地固定到所述玻璃或聚合物區(qū)域。
[0014]所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域具有主延伸方向，而所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的兩個(gè)表面與此主延伸方向平行。所述第一輔助平面的主延伸方向與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的主延伸方向平行。另外，所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域具有四個(gè)側(cè)面(或邊緣)，所述四個(gè)側(cè)面大致垂直于所述區(qū)域的兩個(gè)表面，并且由于所述側(cè)面，所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的兩個(gè)表面彼此接觸。所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的側(cè)面的厚度由所述區(qū)域本身的厚度決定。
[0015]有源矩陣與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域接觸，其中術(shù)語(yǔ)“接觸”優(yōu)選地意指物理接觸。這意指所述有源矩陣優(yōu)選地附接、施加到所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域上和/或插入到所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域中。
[0016]優(yōu)選地，光學(xué)裝置包括兩個(gè)或三個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域而不是所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域(見例如圖5，區(qū)域15/1和15/2)。在此優(yōu)選的情況下，玻璃或聚合物區(qū)域彼此平行；這意指所述區(qū)域的主延伸方向彼此平行。在這樣的實(shí)施例中，有源矩陣優(yōu)選地被布置在至少兩個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域之間。優(yōu)選地，由于所述有源矩陣，所述區(qū)域(經(jīng)由表面)彼此接觸。
[0017]優(yōu)選地，光學(xué)裝置包括至少一個(gè)額外區(qū)域(也被稱為額外區(qū)域)。所述至少一個(gè)額外區(qū)域具有與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的主延伸方向大致平行的主延伸方向，其中所述額外區(qū)域位于與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域相隔一段距離的位置。為了避免誤解，即使所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域可以由兩個(gè)或三個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域組成，這些區(qū)域也不是所述至少一個(gè)額外區(qū)域(見例如圖5，區(qū)域2)。而額外區(qū)域可以包括兩個(gè)或三個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述至少一個(gè)額外區(qū)域像根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置那樣被建造。優(yōu)選地，所述額外區(qū)域保護(hù)所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域并優(yōu)選具有絕緣功能。如果光學(xué)裝置是可切換窗，那么所述至少一個(gè)額外區(qū)域可以是雙層、三層或四層玻璃窗(glazing)的一部分。
[0018]術(shù)語(yǔ)“大致平行”意指在所有情況下，不存在超過5°到10°的偏差。術(shù)語(yǔ)“大致垂直”意指所成的角度的范圍為大約85°到95°。
[0019]供電系統(tǒng)位于所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域和所述第二輔助平面之間的空隙或空間(或容積)之中。此用于供電系統(tǒng)的空隙或空間由與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域平行且在所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的頂部且與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的主延伸平面平行的第一輔助平面構(gòu)建。術(shù)語(yǔ)“在頂部”意指所述第一輔助平面位于所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的外表面上。所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的外表面是所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的與所述第二輔助平面的主延伸方向相距最遠(yuǎn)的表面。所述第二輔助平面優(yōu)選穿過額外區(qū)域，但在所有情況下都與第一輔助平面相隔一段距離并且與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的主延伸方向平行。所述第一輔助平面和所述第二輔助平面彼此間具有小于10cm的距離，優(yōu)選為具有8cm到1cm之間的距離，更優(yōu)選具有3cm到0.5cm之間的距離。所述第一輔助平面和所述第二輔助平面限制了用于在水平方向上布置供電系統(tǒng)的空間或空隙的延伸。第三輔助平面和第四輔助平面大致垂直于第一輔助平面和第二輔助平面并且與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的側(cè)面大致平行。所述第三輔助平面和所述第四輔助平面限制了在垂直方向上(用于布置供電系統(tǒng)的)空隙或空間的延伸。第三輔助平面和第四輔助平面位于與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的一個(gè)側(cè)面相距小于21cm的位置(見圖13)。第三輔助平面和第四輔助平面彼此間的距離小于42cm，優(yōu)選為41cm到20cm，更優(yōu)選為在30cm到10cm之間。
[0020]如所提及的，至少一個(gè)能量?jī)?chǔ)存元件優(yōu)選為電池，更優(yōu)選為可充電電池?？沙潆婋姵卮鎯?chǔ)由至少一個(gè)光伏元件生成的能量并將所述能量施加到光學(xué)裝置(如果需要的話)。電池優(yōu)選為基于光學(xué)裝置的能量需要來選擇。在這方面，光學(xué)裝置的種類(例如窗或屏幕)、電池的最短壽命、電池的操作溫度、電池的尺寸和成本是選擇標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，電池可以是超級(jí)電容器、鎳金屬氫化物(NiMH)電池或薄膜電池。超級(jí)電容器的一個(gè)示例是Maxell BCAP 0350，NiMH電池的一個(gè)示例是Varta V150HT，以及薄膜電池的一個(gè)示例是Cymbet CBC3150。
[0021]供電系統(tǒng)布置在所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域和所述至少一個(gè)額外玻璃或聚合物區(qū)域之間和/或與所述至少一個(gè)玻璃或聚合物區(qū)域的一個(gè)側(cè)面相隔一段距離。在所有實(shí)施例中，供電系統(tǒng)被布置在由上述的第一輔助平面、第二輔助平面、第三輔助平面和第四輔助平面構(gòu)建的空隙或空間(或容積)中。在一個(gè)具體實(shí)施例中，供電系統(tǒng)的至少一個(gè)部件(控制器或能量?jī)?chǔ)存裝置)被布置在限定的空間或空隙中。在此具體實(shí)施例中，供電系統(tǒng)的部件可以布置在此限定的空間或空隙之外。在另一個(gè)(更優(yōu)選的)實(shí)施例中，能量供給系統(tǒng)的所有部件都布置在限定的空間或空隙中。
[0022]具有被布置在所述空間或空隙中的供電系統(tǒng)的光學(xué)裝置具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)之一在于所述光學(xué)裝置可以在工廠中建造為集成產(chǎn)品而不需要建造地點(diǎn)的連接線纜，而所述連