JP2004507775A - エレクトロクロミックデバイスを制御するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
ECデバイスでの適した電圧降下を確実にするために、ECデバイスに印加される充電/放電電圧を制御するための方法および装置である。適した電圧降下は、ECデバイス近傍の温度測定に基づき決定される。デバイスの充電レベルは、ECデバイスの動作での干渉を最小にするように設計された技術を用いたクーロンカウンタ回路を用いてモニターされる。
Description
【0001】
(技術分野)
本発明は、エレクトロクロミックの制御に関し、より詳しくは、エレクトロクロミックの充電レベルの制御への使用に適した方法および装置に関する。
【0002】
(背景技術)
エレクトロクロミック材料の光性質は、酸化状態で電気的な変化に応答して変化する。これにより、外部電源からの印加された電圧がエレクトロクロミック材料の還元または酸化を引き起こした時、その透過特性が変化する。充電状態を維持するために、エレクトロクロミックにおけるイオン流をバランス化させる充電が必要である。要求された電子およびイオン流を発生させることにより、エレクトロクロミックデバイスは、可逆の酸化、還元反応を用いて光学的な切換えを達成する。
【0003】
一般のエレクトロクロミックデバイスは、永続的なエレクトロクロミック材料による少なくとも1つのフイルムを含む。その材料は、与えられた極性の電界の印加に反応して高透過、非吸収状態から、低透過、吸収または反射状態に変化する。光学的な変化の程度が印加された電圧により引き起こされた変化に直接に比例するので、エレクトロクロミックデバイスは、高透過状態と低透過状態との間で光透過の程度を示す。更に、これらのデバイスは、光学的状態の維持に電力消費を伴うことなく、選択された光学状態を長期間保持する。光学的な切換えは、逆極性の電界が印加された時に起きる。
【0004】
上述したイオンおよび電子流を容易にするために、イオン的および電子的の双方で導電性のエレクトロクロミックのフイルムがイオン導電性の材料層に直接に物理的に接触する。そのイオン導電性材料は、非有機体、有機体、固体、液体またはゲルであってもよく、好ましくは、有機ポリマーである。エレクトロクロミックのフイルムおよびイオン導電性材料は、二つの電極間に配置され、積層されたセルを形成する。
【0005】
エレクトロクロミックのフイルムに接近した透明体の導電性電極がカソードであれば、電流の印加により、フイルムを暗くさせる。極性を反転すると、エレクトロクロミックは切り替り、そして、そのフイルムは高透過状態に復帰する。典型的に、タングステンの酸化物のごときエレクトロクロミックフイルムは、スズ酸化物やインジウムスズ酸化物のような透明性導電フイルムでコーティングされた基板上に析出されて、1つの電極が形成される。
【0006】
このようなエレクトロクロミックデバイスは、容量性成分により支配されるインピーダンスを有する非直線性の受動デバイスとして形成されるので、エレクトロクロミックデバイスに転送される充電量は、典型的に正の電源または電流源および電流シンクにより制御される。
【0007】
ECデバイスを制御するための公知の構成では、アップ/ダウンカウンタがアップ/ダウン信号およびクロック信号に応答して、所望のEC充電レベルを表すデジタルワードを生成している。デジタルワードを、電流源(またはシンク)がECデバイスに所望の充電レベルを与えるのに適した、電流源/シンクのプログラミング信号に変換するために、制御ロジックが使用される。
【0008】
(発明の開示)
(発明が解決しようとする技術的課題)
不幸にも、上記の構成は、種々のコンポーネント(例えば、電流源および電流シンクのトランジスタ)は、時間経過および温度に対してドリフトしがちな特性があり、そのため、アップ/ダウンカウンタにより生成されたデジタルワードにより示されたものよりも、ECデバイスにより多く、またはより少なく充電する。更に、ECデバイス自身は、時間および温度に対し、動作的な劣化にさらされる。更には、ECデバイスの充電に必要なエネルギーの量は、そのデバイスを放電させるのに必要なエネルギーの量よりも大きい。このため、与えられた期間の時間または温度にわたって、ECのエラーが蓄積され、そのため、ECデバイスは、所望の状態よりもひどく明るくなったり、暗くなる。
【0009】
J.P.Matthews その他による“Effect of Temperature on Electrochromic Device Switching Voltage”(Electrochimica Acta 44(1999)の紙面では、エレクトロクロミックデバイスのカラーを温度で変えるのに必要なスイッチング電圧を開示している。しかしながら、その紙面は、エレクトロクロミックデバイスに与えられる充電を所定のレベルに維持するための方法および装置については開示および示唆をしていない。
【0010】
(発明の概要)
この発明は、エレクトロクロミックの充電レベルの制御についての記述内で述べている。しかしながら、当業者に明らかなように、エレクトロクロミックが電気/光デバイスのより広いカテゴリの一部を形成しているので、この発明は、他の電気/光デバイス、特に、以下に述べるように、よく制御された充電から益のあるものや、放電方法および装置に同様に適用できることが理解されよう。さらに、デバイスへ転送される充電に関する記述の一部を、例えばデバイス内に位置する電極での充電の移動に反映させてもよい。この議論のために、デバイスは、主に、電気−光(例えばエレクトロクロミック)セルまたは充電の転送に用いる導体にそれぞれ関係したセルとして記述される。この発明は、デバイスの性能を目に見えて劣化させる別の反応を発生させることなく、長期間にわたって、EOまたはECデバイスの動作について有利に提供する。
【0011】
(発明を実施するための最良の形態)
図1は、この発明による充電エラー修正装置を含む電気クロム制御装置100を示す。その電気クロム制御装置100は、エレクトロクロミックECに与えられる充電の量を制御するために使用される。エレクトロクロミックECは、容量性コンポーネントにより支配されるインピーダンスを有する非直線の受動デバイスとして設計されているので、そのエレクトロクロミックECは、図1では、第1の端子(1で記した)および第2の端子(2で記した)を有するキャパシタとして示されている。
【0012】
エレクトロクロミックデバイスECの第1の端子1に印加されたカラー用電流ICOLORに応答して、エレクトロクロミックデバイスECの充電が増し、これにより、デバイスを暗くさせる。エレクトロクロミックデバイスECの第1の端子に印加された白色用の電流IBLEAXHに応答してエレクトロクロミックデバイスECの充電が減少し、これにより、デバイスを明るくさせる。当業者であれば、採用したエレクトロクロミックデバイスECの接続およびタイプに応じて、カラー用電流ICOLORおよび白色用電流IBLEACHの極性を変えてもよいことが理解されよう。
【0013】
エレクトロクロミック制御装置100は、基準電圧回路105、バッテリ108、ユーザーインタフェイス110、コントローラ200、D/Aコンバータ115、パワーコンバータ120、A/Dコンバータ140、温度センサ145、充電カウンタ300、極性反転回路125、検知抵抗R1、および制御されるエレクトロクロミックデバイスECを含む。
【0014】
バッテリ108は、装置100内のすべてのパワーを供給するために使用される。バッテリは、+Vで記した正の端子とグランドとして記した負の端子を有する。基準電圧回路105は、バッテリ108により給電され、出力端子に制御された基準電圧信号VREFを出力する。その基準電圧信号VREFは、D/Aコンバータ115、A/Dコンバータ140および充電カウンタ300に供給される。
【0015】
ユーザーインタフェイス110は、一連のプッシュ釦またはコントローラ200へ、エレクトロクロミックデバイスECを明るくする信号(bleach)Bまたは暗くする信号(color)Ck情報を与えるのに適した他のユーザーインタフェイス手段を含んでもよい。ユーザーインタフェイス110により与えられたユーザーインタフェイス信号B6およびCに応答して、コントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスECをそれぞれ明るくしたり暗くする。
【0016】
コントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスECに印加される最大制限電圧を示す第1の出力信号VCONTを与える。コントローラ200により決定されるこの制限電圧は、温度の関数である。コントローラの第1の出力信号VCONTは、D/Aコンバータ115により、アナログパワー制御信号PCに変換され、パワーコンバータ120に供給される。
【0017】
パワーコンバータは、制御可能な電圧源120を含む。パワー制御信号PCの電圧レベルの増大または減少に応答して、パワーコンバータ120は、その出力電圧をそれぞれ増大するか減少させる。パワーコンバータでの使用のためにバッテリから引き出された入力電流は、バッテリ寿命を長くするためにパワーコンバータにより制限される。パワーコンバータ120により出力された出力電流Iおよび出力電圧Vは、エレクトロクロミックデバイスECに印加して、そのエレクトロクロミックデバイスを充電(暗くするまたはカラー用)または放電(明るくするまたは白くする)するために、極性反転回路125に供給される。パワーコンバータ120が制御可能な電圧源として記述されているが、この発明の別の実施例では、制御可能な電流源を含んでもよいことが理解されよう。いずれの場合でも、パワーコンバータ120は、エレクトロクロミックデバイスECの充電または放電レベルを適切なものにするために、制御可能に動作する。
【0018】
コントローラ200は、所望の“充電”モードの動作を示す、第2の出力信号CHARGと、所望の“放電”モードの動作を示す、第3の出力信号DISCHARGを出力する。この第2のCHARGおよび第3のDISCHARG信号は、極性反転回路125に供給される。
【0019】
極性反転回路は、図示のように、パワーコンバータ120により与えられた電流Iを選択的にECデバイスに与えて、放電モードが充電モードにするために、ブリッジ形態に配列された4個のスイッチSWA〜SWDを含む。
【0020】
各スイッチSWA〜SWDは、それぞれ入力端子、出力端子および制御端子を有する 1FormA(単一極、単一切換え)のスイッチからなる。パワーコンバータ120からの出力電流Iは、スイッチSWAおよびSWCの入力端子に供給される。スイッチSWAの出力端子は、スイッチSWBの入力端子に接続される。スイッチSWCの出力端子は、スイッチSWDの入力端子に接続される。スイッチSWBおよびSWCの出力端子は、グランドに接続される。エレクトロクロミックデバイスECは、周知のブリッジ接続として、スイッチSWAおよびSWCの出力端子に接続される。
【0021】
充電モードの動作では、制御信号CHARGが、スイッチSWAおよびSWDを閉にするために用いられ、制御信号DISCHARGが、スイッチSWBおよびSCDを開にするために用いられる。この充電動作モードでは、パワーコンバータ120からの電流は、抵抗R1、スイッチSWA、エレクトロクロミックデバイスECおよびスイッチSWDからグランドへ流れる。この動作モードの間、エレクトロクロミックデバイスECに流れる電流が、エレクトロクロミックデバイスを充電させ、これにより、そのデバイスを暗くするか、カラー化させる。
【0022】
放電モードの動作では、制御信号CHARGは、スイッチSWAおよびSWDを開にさせるために使用され、制御信号DISCHARGは、スイッチSWBおよびSWCを閉にさせるために使用される。この動作モードでは、パワーコンバータ120からの電流は、抵抗R1、スイッチSWC、エレクトロクロミックデバイスECおよびスイッチSWBからグランドへ流れる。この放電動作モードの間、エレクトロクロミックデバイスECに流れる電流が、エレクトロクロミックデバイスを放電させ、これにより、そのデバイスを明るくするか、白くさせる。
【0023】
前述したように、エレクトロクロミックデバイスECは、容量性および抵抗性のコンポーネントの双方を有する非リニアのデバイスとして特徴つけられてもよい。そのため、ECデバイスに与えられた充電の合計は、Q=CVの式で適切に定義される。ここでQC、Vは、それぞれ、クーロンで計測される充電量、ファラッドで計測されたECのキャパシタンス、および電圧で計測された充電電圧である。
【0024】
エレクトロクロミックデバイスに対する適した充電(または放電)電圧が温度に依存することに気付くことが重要である。更に、種々のエレクトロクロミックデバイス間で適した充電および放電電圧が異なる。適した充電および放電電圧は、最小および最大電圧レベルにより拘束される。
【0025】
適した電圧降下は、ECデバイスの近傍(つまり近い、丁度、または以内)の温度測定に関連して決定される。充電/放電速度は電圧降下により決定されるので、適した電圧の選択でのファクターは、制御されるデバイスの適した充電/放電速度となる。デバイスの充電レベルは、ECデバイスの動作において障害を最小するように設計された技法を有するクーロンカウンタを用いてモニタされる。本発明者は、エレクトロクロミックデバイスでの最大電圧降下が温度によって変化し、許容された最大を超えた電圧降下がエレクトロクロミックデバイスを損傷させることを認識した。更に、特定の温度で最小電圧以下の電圧降下が、ECデバイスを損傷させない充電および放電時間を増すことにより、製品の所望の性能を低下させることを認識した。当該発明では、エレクトロクロミックデバイスECを温度変化に適合するように有益に制御する。
【0026】
【表1】
【0027】
表1は、温度に依存する例示のエレクトロクロミックデバイスに対する最大および最小のカラー用(充電)電圧を示す。同様に表2は、温度に依存する例示のエレクトロクロミックデバイスに対する最大および最小の白くさせる(放電)電圧を示す。表2の負の極性の表示は、放電動作モードの間にECに印加された放電電圧の関連した極性を示す。
【0028】
表1を参照し、周囲温度を77F(25℃)と仮定すると、最大カラー用電圧は1.203Vであり、最小カラー用電圧は1.174Vである。すなわち、充電動作モード時にエレクトロクロミックデバイスに通過する電流Iが、1.174Vボルトの最小電圧および1.203Vの最大電圧を有する電圧降下を生成しなくてはならない。コントローラ200は、これらの制限が固定されることを確実にする。同様に、同じ温度で、カラー化(つまり充電)されたエレクトロクロミックデバイスは、1.529Vボルトの最小電圧および0.5993Vの最大電圧で、白くされなければならない。
【0029】
【表2】
【0030】
充電カウンタ300は、抵抗R1での電圧VTR1を検知し、その測定電圧を量子化した測定電流に変換し、その量子化した測定電流をコントローラ200にカウント信号経路を通じてカウンタ信号として供給する。この方法では、コントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスECの実際の充電レベルを決定できる。それゆえ、抵抗R1での電圧(VR1)は、充電または放電電流に比例する。その充電カウンタ300は、次式のごとく、充電または放電電流Iに比例した電流(I2、I3)を生成するために用いる。
I2 ∝ I・(R1/R2)
【0031】
生じた電流は、周知のキャパシタンスを持つキャパシタC2をそれぞれ充電、放電するために使用され、周知のキャパシタの充電/放電サイクルは、ECデバイスから所定の充電量を与えた(または除去した)ことを表す。
【0032】
充電カウンタ300は、キャパシタC2の充電レベルが上方のしきい値レベルを超過する毎に、および下方のしきい値レベルを下回る毎に、カウンタ200につながる出力信号経路上にパルスを出力する。コントローラ200は、応答するように、パルスの個数をカウントし、メモリ内のカウンタ格納エリアにその結果を格納する。コントローラ200が充電モードでシステムを動作させる場合、受け取ったパルスは、カウンタの位置をインクリメントするために用いられる。各パルスは、充電量(Δq)を示し、充電量の個数(n)に充電量(Δq)を乗じたものが合計の充電量 Q=n・Δq となる。カウンタにより示された合計の充電は、抵抗R1、R2およびキャパシタC2およびサンプル・ホールド回路のゲインの値により更にスケール変更される。
【0033】
温度センサ145は、周囲温度か、またはこれとは別にエレクトロクロミックデバイスECの実際の温度を検出する。実施例1では、温度センサ145は、A/Dコンバータ140への上記温度としてアナログの指示を出力する。A/Dコンバータ140は、それに応答して、前記アナログ温度Tをデジタルの温度ワードまたは信号TDに変換し、コントローラ200に更に別の処理のために供給する。温度センサ145は、ECデバイスの近傍、またはその上に、またはその内部に位置してもよいことがわかる。
【0034】
本発明による上述した実施例は、制御可能な電圧源を含むパワーコンバータ120の使用を考慮している。つまり、制御信号PCは、エレクトロクロミックデバイスECでの電圧降下が、エレクトロクロミックデバイスのインピーダンスに比例してそのエレクトロクロミックデバイスに電流が流れるように、パワーコンバータ120の出力電圧を制御する。先に述べたように、パワーコンバータ120が制御可能な電流源であってもよい。つまり、制御信号PCは、エレクトロクロミックデバイスECに流れる電流が、制御信号PCに関して決定されるように、パワーコンバータ120の出力電流を制御する。
バッテリを用いた本発明の好ましい実施例では、パワーコンバータ120は、制御可能な電流源を含む。バッテリー給電による動作の記述では、制御可能な電圧源は、バッテリからの電流が所定の上限リミットを超過しないことを保証するのに必要なときに、パワーコンバータ120の出力電圧が低減されるので、望ましい。この方式では、制御可能な電圧源のパワーコンバータ120を用いた機構は、本発明の教示を、有限の電流供給能力を持つ実際のバッテリに有利に適用する。
【0035】
図3は、図1のエレクトロクロミック制御システム内での使用に適した充電カウンタ回路の回路図である。特に、その充電カウンタ回路300は、サンプルアンドホールド回路310、バッファ回路320、カレントミラー回路330およびコンパレータ回路340を含む。充電カウンタ300は、抵抗R1での電圧VR1を検出し、その測定電圧を量子化した計測電流値に変換し、そして前記量子化した測定電流値を、カウント信号経路を通じてカウンタ信号としてコントローラ200に供給する。この充電を決定することにより、この発明のコントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスを白くする適した信号および/または暗くする適したより正確に出力する。
【0036】
サンプルアンドホールド回路310は、抵抗R1での電圧をサンプルし、そして、サンプルした電圧を、一端がグランドに接続さけたキャパシタに保持する。抵抗R1は、グランドから浮動になっていることに注目すべきである。サンプルアンドホールド回路310は、サンプルアンドホールドモジュールSHおよびキャパシタC1を含む。そのサンプルアンドホールドモジュールSHは、抵抗R1からの正の検知ラインSENCE+と負の検知ラインSENCE−をとり込む。そのサンプルアンドホールドモジュールは、検知ラインSENCE+と検知ラインSENCE−に与えられた抵抗R1での電圧を周期的にサンプルし、サンプルした電圧V(I)を出力する。キャパシタC1は、サンプルアンドホールドモジュールSHの出力部とグランドとの間に接続される。キャパシタC1は、サンプルアンドホールドモジュールSHにより与えられたサンプルした電圧V(I)を格納または保持する。サンプルした電圧V(I)は、エレクトロクロミックデバイスECに流れるサンプル化した電流に比例する。
【0037】
バッファ320は、サンプルアンドホールド回路310の出力をバッファし、サンプル化した電圧V(I)に比例する電流I2を出力する1つのゲインバッファを含む。特にバッファ320は、演算増幅器A1、トランジスタQ1および抵抗R2を含む。演算増幅器A1は正の入力端子にサンプルした電圧V(I)を受け取る。演算増幅器A1は、トランジスタQ1の出力端子に接続された負の入力端子と、トランジスタQ1の制御端子に接続された出力端子を有する。抵抗R2は、トランジスタQ1の出力端子とグランドとの間に接続される。トランジスタQ1の入力端子は、カレントミラー330からの電流I2を受け取る。
【0038】
1つのゲインバッファ320は、抵抗R1の電圧と実質的に同じ、抵抗R2での電圧(つまりV(I))を維持するように機能する。R2での電圧は、R1での電圧に比例し、サンプルアンドホールド回路内の差動増幅器のゲインが1ならば、実質的に同一に維持される。この構成では、電流I2は図1のエレクトロクロミックデバイスECに流れる電流Iに比例する。
【0039】
カレントミラー330は、5個のトランジスタ(Q2〜Q6)を備え、それぞれが入力端子、出力端子および制御端子を持つ。トランジスタQ2は、図示のごとく、PMOSトランジスタであり、その入力端子がV+に接続され、その制御および出力端子は相互に接続され、同トランジスタQ2は電流源を形成する。トランジスタQ2での電圧降下により生じた電流I2は、バッファ回路320に与えられる。先に述べたように、バッファ回路320は、抵抗R2ての電圧が抵抗R1での電圧に等しくなるように、電流I2を制御する。そのため、電流I2は、図1のエレクトロクロミックデバイスECに流れる電流に接近する。
【0040】
トランジスタQ2の制御端子は、共にPMOSトランジスタQ3およびQ4のそれぞれの制御端子に接続される。トランジスタQ3およびQ4はV+に接続された入力端子を持つ。トランジスタQ3の出力端子は、コンパレータ回路340内の1FormC(単一極、双倒)スイッチSWPの第1の入力端子に接続される。
【0041】
トランジスタQ4の出力端子は、トランジスタQ6の入力端子と、トランジスタQ5、Q6の制御端子に接続される。トランジスタQ5、Q6の出力端子は共にグランドに接続される。トランジスタQ5の入力端子は、コンパレータ回路340内の1FormCスイッチSWPの第2の入力端子に接続される。
【0042】
カレントミラー回路330は、電流I2のほかに、電流I3A、I3Bを出力する。I3Aは、トランジスタQ3の出力端子から与えられた電流であり、I3Bは、トランジスタQ5の入力端子にとり込まれる電流である。電流I3Aは、スイッチSWPが“0”位置の時にスイッチSWPの出力部に流れ、電流I3Bは、スイッチSWPが“1”位置の時にスイッチSWPの出力部から流れる。
【0043】
コンパレータ回路340は、1FormCスイッチSWP、キャパシタC2、ウインドウコンパレータWC1と1対の分割抵抗RD1、RD2を含む。先に述べたように、スイッチSWPの第1の入力部(入力0)は、トランジスタQ3の出力端子に接続され、スイッチSWPの第2の入力部(入力1)は、トランジスタQ5の入力端子に接続される。スイッチSWPの出力端子は、ウインドウコンパレータWC1の入力端子INに接続される。キャパシタC2は、スイッチSWPの出力端子とグランドとの間に接続される。
【0044】
ウインドウコンパレータWC1のハイの基準入力端子Hは、基準電圧VREFに接続される。抵抗RD1およびRD2は、基準電圧VREFとグランドとの間に直列にして接続される。ウインドウコンパレータWC1のローの基準入力端子L抵抗RD1とRD2の接続点に接続され、この接続点には、基準電圧VREFを分割して得られた基準電圧VDが生じる。
【0045】
ウインドウコンパレータWC1は、その入力端子INでの電圧を、ハイおよびローの基準入力端子H、Lと比較する。説明上、VREFを1.5V、VDを1.0Vと仮定する。
【0046】
図1の電流IがエレクトロクロミックデバイスECおよび抵抗R1に流れるので、R1での電圧は比例して増大する。この結果、サンプルアンドホールド回路310のキャパシタC1での電圧が増加し始めると、バッファ回路320への電流I2が増大する。これにより、スイッチSWP(現時点では端子0が選択)およびキャパシタC2を通じてキャパシタC2を充電する電流I3Aも増大する。キャパシタC2での電圧がハイの基準電圧(例えば1.5V)へ増大した時、ウインドウコンパレータWC1の制御出力Cは、0から1に切り変わり、これにより、スイッチSWPにて端子0から端子1に切り替え、同スイッチの出力端子に接続する。これにより、キャパシタC2は、トランジスタQ5、Q6に電流I3Bが流れて放電する。キャパシタC2の放電に伴い、C2での電圧が低下する。キャパシタC2での電圧が、ウインドウコンパレータWC1のローの基準入力端子に与えられた分割電圧VDに低下した時、ウインドウコンパレータWC1の制御出力が1から0に切り替り、スイッチSWPの入力端子0をスイッチの出力端子に接続する。この結果、電流I3A、I3BはそれぞれキャパシタC2を充電、放電させる。
【0047】
キャパシタC2が、ハイの入力端子で基準電圧(たとえば1.5V)に充電される毎に、ローからハイへのロジック変化が、信号経路COUNTを通じてコントローラ200へ転送される。同様に、電流I3Bにより、キャパシタC2がローの基準入力での電圧VDへ放電される毎に、ハイからローへのロジック変化が、信号経路COUNTを通じてコントローラ200へ転送される。この結果、各二つのロジック変化(1つのパルス)がコントローラ200へ送信される毎に、コントローラ200は、ハイおよびローの基準電圧およびキャパシタC2に関連した充電量により、ECデバイスの充電が増加(充電モード)または減少(放電モード)したことを決定する。
【0048】
キャパシタへの充電は、Q=CVの式により定義され、Qはクーロンで測定した時の電荷に等しく、Cはファラッドで測定した時のキャパシタンスに等しく、Vはボルトで測定した時の電圧に等しい。充電カウンタ300は、キャパシタC2の電圧レベルが1Vから1.5Vへ、および1Vへ戻る毎に1パルスが与えるので、充電カウンタよりの各パルスは、(.5V)C+(.5V)C=(1V)Cの充電に等しくなる。1ファラッドのキャパシタの場合は、各パルスが1クーロンに等しくなる。0.1μファラッドのようなより小さいキャパシタの場合、各パルスは、0.1μクーロンに等しい。
【0049】
この結果、エレクトロクロミックデバイスの充電レベル(QEC)は次式により適切に定義される。
CREF*2(VH−VL)*COUNT
CREF:基準キャパシタC2のキャパシタンス
COUNT:1パケット当たりの充電
VH:ウインドコンパレータの上方のしきい値
VL:ウインドコンパレータの下方のしきい値
【0050】
この発明の別の実施例では、エレクトロクロミックデバイスの充電レベル(QEC)は次式により適切に定義される。
QEC=CREF×(CUNNT)×(VH−VL)
この発明のこの実施例では、上記の関係は、I3の絶対値がIEC(これはVr1をR1で割った絶対値に等しい)の絶対値に等しいときのみ真実である。この発明のこの実施例では、R1はR2に等しくなく、それゆえ、IECは、I2またはI3に等しくない。この結果、
QEC=K×CREF×(CUNNT)×(VH−VL)
K:R2をR1×ASHで割った値に等しい比例定数
ASH:サンプルホールド回路310の差動入力部の電圧ゲインで、この発明のこの実施例では1に等しい。サンプルホールド回路310の差動入力部の電圧ゲインを1以外の値に変えることにより、QECのためのべつの計算が得られる。
【0051】
図3の実施例では、トランジスタQ1、Q5およびQ6はNMOSトランジスタからなり、トランジスタQ2〜Q4はPMOSトランジスタである。同様な機能を達成するために他のトランジスタを使用することも他の回路構成を用いてもよいことは当業者には理解されるであろう。加えて、電流I2は電流Iに比例するが、前記電流I2はIよりより小さいことに気付くべきである。それゆえ、キャパシタC2は、エレクトロクロミックデバイスECのキャパシタンスよりより小さい。この構成では、この発明を実行するのに必要となる電力の合計を低減できる。
【0052】
図2は、図1のエレクトロクロミック制御装置での使用に適したコントローラの実施例を示す。特に、図2のコントローラ200は、EC制御方法400、少なくとも1つの参照テーブル235および可変カウンタ237を格納するためのメモリ230のほかに、マイクロプロセッサ220を備える。マイクロプロセッサ220は、電源、クロック回路、キャッシュメモリおよび、ソフトウエア方法を実行するのに支援する回路のごとき、通常のサポート回路240と協働する。そのようなため、ソフトウエア処理のようなここで述べた処理ステップのいくつかを、種々のステップを実行するためにマイクロプロセッサ220と協働する回路のごとき、ハードウエア内で実行するように設計してもよい。
【0053】
ECコントローラ200はまた、図1のユーザーインタフェイス110、D/Aコンバータ115、A/Dコンバータ140、充電カウンタ300および極性反転スイッチSWA−SWDと、マイクロプロセッサ220との間のインタフェイスを形成する入力/出力回路210を備える。
【0054】
EC制御装置200は、この発明に基づき、EC制御機能を実行するようにプログラム化された一般用途のコンピュータとして述べているが、この発明は、特定用途向きの集積回路(ASIC)のごときハードウエアにて実行できる。その場合には、個々で述べた処理ステップは、ソフトウエア、ハードウエアまたはそれらの結合により等価的に実行されるように広く理解される。
【0055】
この発明のコントローラ200は、図4に関して以下に述べるEC制御方法400を実行する。
【0056】
図4は、図1および図2のコントローラ200での使用に適した制御方法のフロー図を示す。特に、図4は、ユーザーの入力に応答して、および更にエレクトロクロミックデバイスの温度、決定された適した充電電圧および実際の充電レベルに応答してエレクトロクロミックデバイスの充電レベルを採用するための方法のフローを示す。温度は、例えば温度センサ145により与えられてもよく、実際の充電レベルは例えば、充電カウンタ300により与えられた、ECデバイスの充電量の増大または減少の指示を用いて行った計算により与えられてもよく、そして、適した充電電圧は、温度情報および制御されるECデバイスへの温度情報に関係する参照テーブルに関して決定されてもよい。
【0057】
図4の方法400は、ステップ405にて開始され、そこで、可変カウンタはゼロに初期化され、そしてECデバイスは充電なしと仮定される。その方法400は次にステップ410に進む。
【0058】
ステップ410では、エレクトロクロミックの充電状態の変化の指示に対するユーザーの入力が受信される。この方法400は次にステップ420に進む。
【0059】
ステップ420では、コントローラ200は、周囲温度またはエレクトロクロミックデバイスの温度を決定する。この方法400は次にステップ430に進む。
【0060】
ステップ430では、ステップ420で決定された温度および参照テーブル235の内容に基づき、最小、最大の充電または放電電圧が決定される。この方法400は次にステップ440に進む。
【0061】
ステップ440では、コントローラ200は、決定された最小および最大の充電または放電電圧に基づき、パワーコンバータ120に電流Iを供給させる。この方法400は次にステップ450に進む。
【0062】
ステップ450では、所望のEC充電レベルが現EC充電レベルと比較される。即ち、ステップ450にて、ステップ410にて受信したユーザーの入力により指示された所望の充電レベルと、エレクトロクロミックデバイスECの現充電レベルと比較される。現充電レベルは充電カウンタ300により与えられたカウント信号COUNTに関して決定される。前述したように、充電カウンタ300は、コントローラ200へ一連のパルスを出力し、各パルスは、エレクトロクロミックデバイスの充電レベルでの所定の増大または減少を示す。これにより、充電カウンタ300により与えられたパルスのカウントを維持することにより、および、充電モードの間に受信したパルスに応答して前記パルスを増大し、一方、放電モードの間に受信したパルスに応答して前記カウントを減少することにより、コントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスECの現充電レベルを決定することができる。
【0063】
ステップ460では、コントローラ200は、極性反転回路に、エレクトロクロミックデバイスECへの適した充電または放電電流を印加させる。この方法400は次にステップ470に進む。
【0064】
ステップ470では、所望の充電レベルに到達したかどうかについての判定がなされる。すなわち、ステップ470のように、エレクトロクロミックデバイスが適した充電レベル(つまり適切に白くまたはカラーのレベル)ななっているかを決定するために、充電カウンタ300により示された現充電レベルが所望の充電レベルと比較される。ステップ470での判定で、肯定的な判定があった場合には、本方法400は、ステップ480に進み、本方法が終了する。もしステップ470での判定で否定的な判定があった場合、本方法400はステップ420〜470を繰返す。
【0065】
上述した発明は、特にバッテリ給電のエレクトロクロミックデバイスの適用、例えば、1対のめがねとレンズ(つまりサングラス)でのレンズへのエレクトロクロミックのコーティングの充電レベルの制御に適する。本発明はまた、自動車、建築学および航空機のガラスおよび/または、ディスプレイや同様なものに対する光沢化、宣伝化への適用がある。
【0066】
1つの実施例では、電/光またはエレクトロクロミックデバイスは、レンズ(処理またはその他)、車のフロントガラス、窓ガラス、航空機の透明または他の透明性または半透明の材料と光学的に協働する。めがねの実施例では、めがねのハウジングは、充電電圧または電流を供給するための電源とともに、本発明に基づく制御方法を実行するためのコントローラを備える。その電源は、適した充電電圧または電流を供給できるバッテリ、燃料電池、太陽電池またはいずれかの他の電源を含む。好ましくは、電源は、めがねにより決定される形状の要素内に、またはメガネを含むヘルメットに装着するのに十分に小型である。着用可能な電源も本発明物により意図されている。
【0067】
最大充電電流は、EOまたはECデバイスの褐色化または泡立ちを避けるために適切に選択され、最小充電レベルは、EOまたはECデバイスの色彩変化の最低速度を与えるために選択される。これにより、最大充電レベルは、デバイスの損傷を避けるために選択され、最小充電レベルは、制御されたECデバイスを含む製品の性能に関する消費者の最小の期待に迎合するように選択される。
【0068】
本発明の上述した実施例および、当業者に明白となる他の実施例は、安定したエレクトロクロミックの限界内でECデバイスを制御できる温度に対して、ECデバイスに適用される全体の充電を制御し、そして、ECデバイスに適用される前記充電での速度を制御し、これにより、有用な永続性のある寿命を与える。制御されるECデバイスの2次的なエレクトロクロミックの反応を避けるために電荷転送の最大速度が選択される。1つの実施例では、電荷転送の最大速度は、制御されるECデバイスの動作が維持される最小の望ましい速度を確実にするために与えられる。
【0069】
本発明の教示を具体化した種々の実施例が詳しく紹介され、述べられたが、当業者には、これらの教示を更に具体化した他の種々の実施例を容易に実施できるであろう。また、この発明の教示は、上述した詳細な説明とそれに関連した図面により容易に理解されたであろう。尚、図面において、理解を容易とするために、図面で共通する同一の要素に対しては可能な限り同一の参照番号を用いた。
【図面の簡単な説明】
【図1】エレクトロクロミック制御装置のブロック図
【図2】図1のエレクトロクロミック制御装置での使用に適したコントローラのブロック図
【図3】図1のエレクトロクロミック制御装置での使用に適した充電カウンタの回路図
【図4】図1のエレクトロクロミック制御装置および図2のコントローラでの使用に適した制御方法のフロー図
【符号の説明】
100:エレクトロクロミック制御装置、105:基準電圧回路、110:ユーザーインタフェイス、115:D/Aコンバータ、120:パワーコンバータ、125:極性反転回路、140:A/Dコンバータ、145:温度センサ、200:コントローラ、300:充電カウンタ、400:制御方法、EC:エレクトロクロミックデバイス
(技術分野)
本発明は、エレクトロクロミックの制御に関し、より詳しくは、エレクトロクロミックの充電レベルの制御への使用に適した方法および装置に関する。
【0002】
(背景技術)
エレクトロクロミック材料の光性質は、酸化状態で電気的な変化に応答して変化する。これにより、外部電源からの印加された電圧がエレクトロクロミック材料の還元または酸化を引き起こした時、その透過特性が変化する。充電状態を維持するために、エレクトロクロミックにおけるイオン流をバランス化させる充電が必要である。要求された電子およびイオン流を発生させることにより、エレクトロクロミックデバイスは、可逆の酸化、還元反応を用いて光学的な切換えを達成する。
【0003】
一般のエレクトロクロミックデバイスは、永続的なエレクトロクロミック材料による少なくとも1つのフイルムを含む。その材料は、与えられた極性の電界の印加に反応して高透過、非吸収状態から、低透過、吸収または反射状態に変化する。光学的な変化の程度が印加された電圧により引き起こされた変化に直接に比例するので、エレクトロクロミックデバイスは、高透過状態と低透過状態との間で光透過の程度を示す。更に、これらのデバイスは、光学的状態の維持に電力消費を伴うことなく、選択された光学状態を長期間保持する。光学的な切換えは、逆極性の電界が印加された時に起きる。
【0004】
上述したイオンおよび電子流を容易にするために、イオン的および電子的の双方で導電性のエレクトロクロミックのフイルムがイオン導電性の材料層に直接に物理的に接触する。そのイオン導電性材料は、非有機体、有機体、固体、液体またはゲルであってもよく、好ましくは、有機ポリマーである。エレクトロクロミックのフイルムおよびイオン導電性材料は、二つの電極間に配置され、積層されたセルを形成する。
【0005】
エレクトロクロミックのフイルムに接近した透明体の導電性電極がカソードであれば、電流の印加により、フイルムを暗くさせる。極性を反転すると、エレクトロクロミックは切り替り、そして、そのフイルムは高透過状態に復帰する。典型的に、タングステンの酸化物のごときエレクトロクロミックフイルムは、スズ酸化物やインジウムスズ酸化物のような透明性導電フイルムでコーティングされた基板上に析出されて、1つの電極が形成される。
【0006】
このようなエレクトロクロミックデバイスは、容量性成分により支配されるインピーダンスを有する非直線性の受動デバイスとして形成されるので、エレクトロクロミックデバイスに転送される充電量は、典型的に正の電源または電流源および電流シンクにより制御される。
【0007】
ECデバイスを制御するための公知の構成では、アップ/ダウンカウンタがアップ/ダウン信号およびクロック信号に応答して、所望のEC充電レベルを表すデジタルワードを生成している。デジタルワードを、電流源(またはシンク)がECデバイスに所望の充電レベルを与えるのに適した、電流源/シンクのプログラミング信号に変換するために、制御ロジックが使用される。
【0008】
(発明の開示)
(発明が解決しようとする技術的課題)
不幸にも、上記の構成は、種々のコンポーネント(例えば、電流源および電流シンクのトランジスタ)は、時間経過および温度に対してドリフトしがちな特性があり、そのため、アップ/ダウンカウンタにより生成されたデジタルワードにより示されたものよりも、ECデバイスにより多く、またはより少なく充電する。更に、ECデバイス自身は、時間および温度に対し、動作的な劣化にさらされる。更には、ECデバイスの充電に必要なエネルギーの量は、そのデバイスを放電させるのに必要なエネルギーの量よりも大きい。このため、与えられた期間の時間または温度にわたって、ECのエラーが蓄積され、そのため、ECデバイスは、所望の状態よりもひどく明るくなったり、暗くなる。
【0009】
J.P.Matthews その他による“Effect of Temperature on Electrochromic Device Switching Voltage”(Electrochimica Acta 44(1999)の紙面では、エレクトロクロミックデバイスのカラーを温度で変えるのに必要なスイッチング電圧を開示している。しかしながら、その紙面は、エレクトロクロミックデバイスに与えられる充電を所定のレベルに維持するための方法および装置については開示および示唆をしていない。
【0010】
(発明の概要)
この発明は、エレクトロクロミックの充電レベルの制御についての記述内で述べている。しかしながら、当業者に明らかなように、エレクトロクロミックが電気/光デバイスのより広いカテゴリの一部を形成しているので、この発明は、他の電気/光デバイス、特に、以下に述べるように、よく制御された充電から益のあるものや、放電方法および装置に同様に適用できることが理解されよう。さらに、デバイスへ転送される充電に関する記述の一部を、例えばデバイス内に位置する電極での充電の移動に反映させてもよい。この議論のために、デバイスは、主に、電気−光(例えばエレクトロクロミック)セルまたは充電の転送に用いる導体にそれぞれ関係したセルとして記述される。この発明は、デバイスの性能を目に見えて劣化させる別の反応を発生させることなく、長期間にわたって、EOまたはECデバイスの動作について有利に提供する。
【0011】
(発明を実施するための最良の形態)
図1は、この発明による充電エラー修正装置を含む電気クロム制御装置100を示す。その電気クロム制御装置100は、エレクトロクロミックECに与えられる充電の量を制御するために使用される。エレクトロクロミックECは、容量性コンポーネントにより支配されるインピーダンスを有する非直線の受動デバイスとして設計されているので、そのエレクトロクロミックECは、図1では、第1の端子(1で記した)および第2の端子(2で記した)を有するキャパシタとして示されている。
【0012】
エレクトロクロミックデバイスECの第1の端子1に印加されたカラー用電流ICOLORに応答して、エレクトロクロミックデバイスECの充電が増し、これにより、デバイスを暗くさせる。エレクトロクロミックデバイスECの第1の端子に印加された白色用の電流IBLEAXHに応答してエレクトロクロミックデバイスECの充電が減少し、これにより、デバイスを明るくさせる。当業者であれば、採用したエレクトロクロミックデバイスECの接続およびタイプに応じて、カラー用電流ICOLORおよび白色用電流IBLEACHの極性を変えてもよいことが理解されよう。
【0013】
エレクトロクロミック制御装置100は、基準電圧回路105、バッテリ108、ユーザーインタフェイス110、コントローラ200、D/Aコンバータ115、パワーコンバータ120、A/Dコンバータ140、温度センサ145、充電カウンタ300、極性反転回路125、検知抵抗R1、および制御されるエレクトロクロミックデバイスECを含む。
【0014】
バッテリ108は、装置100内のすべてのパワーを供給するために使用される。バッテリは、+Vで記した正の端子とグランドとして記した負の端子を有する。基準電圧回路105は、バッテリ108により給電され、出力端子に制御された基準電圧信号VREFを出力する。その基準電圧信号VREFは、D/Aコンバータ115、A/Dコンバータ140および充電カウンタ300に供給される。
【0015】
ユーザーインタフェイス110は、一連のプッシュ釦またはコントローラ200へ、エレクトロクロミックデバイスECを明るくする信号(bleach)Bまたは暗くする信号(color)Ck情報を与えるのに適した他のユーザーインタフェイス手段を含んでもよい。ユーザーインタフェイス110により与えられたユーザーインタフェイス信号B6およびCに応答して、コントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスECをそれぞれ明るくしたり暗くする。
【0016】
コントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスECに印加される最大制限電圧を示す第1の出力信号VCONTを与える。コントローラ200により決定されるこの制限電圧は、温度の関数である。コントローラの第1の出力信号VCONTは、D/Aコンバータ115により、アナログパワー制御信号PCに変換され、パワーコンバータ120に供給される。
【0017】
パワーコンバータは、制御可能な電圧源120を含む。パワー制御信号PCの電圧レベルの増大または減少に応答して、パワーコンバータ120は、その出力電圧をそれぞれ増大するか減少させる。パワーコンバータでの使用のためにバッテリから引き出された入力電流は、バッテリ寿命を長くするためにパワーコンバータにより制限される。パワーコンバータ120により出力された出力電流Iおよび出力電圧Vは、エレクトロクロミックデバイスECに印加して、そのエレクトロクロミックデバイスを充電(暗くするまたはカラー用)または放電(明るくするまたは白くする)するために、極性反転回路125に供給される。パワーコンバータ120が制御可能な電圧源として記述されているが、この発明の別の実施例では、制御可能な電流源を含んでもよいことが理解されよう。いずれの場合でも、パワーコンバータ120は、エレクトロクロミックデバイスECの充電または放電レベルを適切なものにするために、制御可能に動作する。
【0018】
コントローラ200は、所望の“充電”モードの動作を示す、第2の出力信号CHARGと、所望の“放電”モードの動作を示す、第3の出力信号DISCHARGを出力する。この第2のCHARGおよび第3のDISCHARG信号は、極性反転回路125に供給される。
【0019】
極性反転回路は、図示のように、パワーコンバータ120により与えられた電流Iを選択的にECデバイスに与えて、放電モードが充電モードにするために、ブリッジ形態に配列された4個のスイッチSWA〜SWDを含む。
【0020】
各スイッチSWA〜SWDは、それぞれ入力端子、出力端子および制御端子を有する 1FormA(単一極、単一切換え)のスイッチからなる。パワーコンバータ120からの出力電流Iは、スイッチSWAおよびSWCの入力端子に供給される。スイッチSWAの出力端子は、スイッチSWBの入力端子に接続される。スイッチSWCの出力端子は、スイッチSWDの入力端子に接続される。スイッチSWBおよびSWCの出力端子は、グランドに接続される。エレクトロクロミックデバイスECは、周知のブリッジ接続として、スイッチSWAおよびSWCの出力端子に接続される。
【0021】
充電モードの動作では、制御信号CHARGが、スイッチSWAおよびSWDを閉にするために用いられ、制御信号DISCHARGが、スイッチSWBおよびSCDを開にするために用いられる。この充電動作モードでは、パワーコンバータ120からの電流は、抵抗R1、スイッチSWA、エレクトロクロミックデバイスECおよびスイッチSWDからグランドへ流れる。この動作モードの間、エレクトロクロミックデバイスECに流れる電流が、エレクトロクロミックデバイスを充電させ、これにより、そのデバイスを暗くするか、カラー化させる。
【0022】
放電モードの動作では、制御信号CHARGは、スイッチSWAおよびSWDを開にさせるために使用され、制御信号DISCHARGは、スイッチSWBおよびSWCを閉にさせるために使用される。この動作モードでは、パワーコンバータ120からの電流は、抵抗R1、スイッチSWC、エレクトロクロミックデバイスECおよびスイッチSWBからグランドへ流れる。この放電動作モードの間、エレクトロクロミックデバイスECに流れる電流が、エレクトロクロミックデバイスを放電させ、これにより、そのデバイスを明るくするか、白くさせる。
【0023】
前述したように、エレクトロクロミックデバイスECは、容量性および抵抗性のコンポーネントの双方を有する非リニアのデバイスとして特徴つけられてもよい。そのため、ECデバイスに与えられた充電の合計は、Q=CVの式で適切に定義される。ここでQC、Vは、それぞれ、クーロンで計測される充電量、ファラッドで計測されたECのキャパシタンス、および電圧で計測された充電電圧である。
【0024】
エレクトロクロミックデバイスに対する適した充電(または放電)電圧が温度に依存することに気付くことが重要である。更に、種々のエレクトロクロミックデバイス間で適した充電および放電電圧が異なる。適した充電および放電電圧は、最小および最大電圧レベルにより拘束される。
【0025】
適した電圧降下は、ECデバイスの近傍(つまり近い、丁度、または以内)の温度測定に関連して決定される。充電/放電速度は電圧降下により決定されるので、適した電圧の選択でのファクターは、制御されるデバイスの適した充電/放電速度となる。デバイスの充電レベルは、ECデバイスの動作において障害を最小するように設計された技法を有するクーロンカウンタを用いてモニタされる。本発明者は、エレクトロクロミックデバイスでの最大電圧降下が温度によって変化し、許容された最大を超えた電圧降下がエレクトロクロミックデバイスを損傷させることを認識した。更に、特定の温度で最小電圧以下の電圧降下が、ECデバイスを損傷させない充電および放電時間を増すことにより、製品の所望の性能を低下させることを認識した。当該発明では、エレクトロクロミックデバイスECを温度変化に適合するように有益に制御する。
【0026】
【表1】
【0027】
表1は、温度に依存する例示のエレクトロクロミックデバイスに対する最大および最小のカラー用(充電)電圧を示す。同様に表2は、温度に依存する例示のエレクトロクロミックデバイスに対する最大および最小の白くさせる(放電)電圧を示す。表2の負の極性の表示は、放電動作モードの間にECに印加された放電電圧の関連した極性を示す。
【0028】
表1を参照し、周囲温度を77F(25℃)と仮定すると、最大カラー用電圧は1.203Vであり、最小カラー用電圧は1.174Vである。すなわち、充電動作モード時にエレクトロクロミックデバイスに通過する電流Iが、1.174Vボルトの最小電圧および1.203Vの最大電圧を有する電圧降下を生成しなくてはならない。コントローラ200は、これらの制限が固定されることを確実にする。同様に、同じ温度で、カラー化(つまり充電)されたエレクトロクロミックデバイスは、1.529Vボルトの最小電圧および0.5993Vの最大電圧で、白くされなければならない。
【0029】
【表2】
【0030】
充電カウンタ300は、抵抗R1での電圧VTR1を検知し、その測定電圧を量子化した測定電流に変換し、その量子化した測定電流をコントローラ200にカウント信号経路を通じてカウンタ信号として供給する。この方法では、コントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスECの実際の充電レベルを決定できる。それゆえ、抵抗R1での電圧(VR1)は、充電または放電電流に比例する。その充電カウンタ300は、次式のごとく、充電または放電電流Iに比例した電流(I2、I3)を生成するために用いる。
I2 ∝ I・(R1/R2)
【0031】
生じた電流は、周知のキャパシタンスを持つキャパシタC2をそれぞれ充電、放電するために使用され、周知のキャパシタの充電/放電サイクルは、ECデバイスから所定の充電量を与えた(または除去した)ことを表す。
【0032】
充電カウンタ300は、キャパシタC2の充電レベルが上方のしきい値レベルを超過する毎に、および下方のしきい値レベルを下回る毎に、カウンタ200につながる出力信号経路上にパルスを出力する。コントローラ200は、応答するように、パルスの個数をカウントし、メモリ内のカウンタ格納エリアにその結果を格納する。コントローラ200が充電モードでシステムを動作させる場合、受け取ったパルスは、カウンタの位置をインクリメントするために用いられる。各パルスは、充電量(Δq)を示し、充電量の個数(n)に充電量(Δq)を乗じたものが合計の充電量 Q=n・Δq となる。カウンタにより示された合計の充電は、抵抗R1、R2およびキャパシタC2およびサンプル・ホールド回路のゲインの値により更にスケール変更される。
【0033】
温度センサ145は、周囲温度か、またはこれとは別にエレクトロクロミックデバイスECの実際の温度を検出する。実施例1では、温度センサ145は、A/Dコンバータ140への上記温度としてアナログの指示を出力する。A/Dコンバータ140は、それに応答して、前記アナログ温度Tをデジタルの温度ワードまたは信号TDに変換し、コントローラ200に更に別の処理のために供給する。温度センサ145は、ECデバイスの近傍、またはその上に、またはその内部に位置してもよいことがわかる。
【0034】
本発明による上述した実施例は、制御可能な電圧源を含むパワーコンバータ120の使用を考慮している。つまり、制御信号PCは、エレクトロクロミックデバイスECでの電圧降下が、エレクトロクロミックデバイスのインピーダンスに比例してそのエレクトロクロミックデバイスに電流が流れるように、パワーコンバータ120の出力電圧を制御する。先に述べたように、パワーコンバータ120が制御可能な電流源であってもよい。つまり、制御信号PCは、エレクトロクロミックデバイスECに流れる電流が、制御信号PCに関して決定されるように、パワーコンバータ120の出力電流を制御する。
バッテリを用いた本発明の好ましい実施例では、パワーコンバータ120は、制御可能な電流源を含む。バッテリー給電による動作の記述では、制御可能な電圧源は、バッテリからの電流が所定の上限リミットを超過しないことを保証するのに必要なときに、パワーコンバータ120の出力電圧が低減されるので、望ましい。この方式では、制御可能な電圧源のパワーコンバータ120を用いた機構は、本発明の教示を、有限の電流供給能力を持つ実際のバッテリに有利に適用する。
【0035】
図3は、図1のエレクトロクロミック制御システム内での使用に適した充電カウンタ回路の回路図である。特に、その充電カウンタ回路300は、サンプルアンドホールド回路310、バッファ回路320、カレントミラー回路330およびコンパレータ回路340を含む。充電カウンタ300は、抵抗R1での電圧VR1を検出し、その測定電圧を量子化した計測電流値に変換し、そして前記量子化した測定電流値を、カウント信号経路を通じてカウンタ信号としてコントローラ200に供給する。この充電を決定することにより、この発明のコントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスを白くする適した信号および/または暗くする適したより正確に出力する。
【0036】
サンプルアンドホールド回路310は、抵抗R1での電圧をサンプルし、そして、サンプルした電圧を、一端がグランドに接続さけたキャパシタに保持する。抵抗R1は、グランドから浮動になっていることに注目すべきである。サンプルアンドホールド回路310は、サンプルアンドホールドモジュールSHおよびキャパシタC1を含む。そのサンプルアンドホールドモジュールSHは、抵抗R1からの正の検知ラインSENCE+と負の検知ラインSENCE−をとり込む。そのサンプルアンドホールドモジュールは、検知ラインSENCE+と検知ラインSENCE−に与えられた抵抗R1での電圧を周期的にサンプルし、サンプルした電圧V(I)を出力する。キャパシタC1は、サンプルアンドホールドモジュールSHの出力部とグランドとの間に接続される。キャパシタC1は、サンプルアンドホールドモジュールSHにより与えられたサンプルした電圧V(I)を格納または保持する。サンプルした電圧V(I)は、エレクトロクロミックデバイスECに流れるサンプル化した電流に比例する。
【0037】
バッファ320は、サンプルアンドホールド回路310の出力をバッファし、サンプル化した電圧V(I)に比例する電流I2を出力する1つのゲインバッファを含む。特にバッファ320は、演算増幅器A1、トランジスタQ1および抵抗R2を含む。演算増幅器A1は正の入力端子にサンプルした電圧V(I)を受け取る。演算増幅器A1は、トランジスタQ1の出力端子に接続された負の入力端子と、トランジスタQ1の制御端子に接続された出力端子を有する。抵抗R2は、トランジスタQ1の出力端子とグランドとの間に接続される。トランジスタQ1の入力端子は、カレントミラー330からの電流I2を受け取る。
【0038】
1つのゲインバッファ320は、抵抗R1の電圧と実質的に同じ、抵抗R2での電圧(つまりV(I))を維持するように機能する。R2での電圧は、R1での電圧に比例し、サンプルアンドホールド回路内の差動増幅器のゲインが1ならば、実質的に同一に維持される。この構成では、電流I2は図1のエレクトロクロミックデバイスECに流れる電流Iに比例する。
【0039】
カレントミラー330は、5個のトランジスタ(Q2〜Q6)を備え、それぞれが入力端子、出力端子および制御端子を持つ。トランジスタQ2は、図示のごとく、PMOSトランジスタであり、その入力端子がV+に接続され、その制御および出力端子は相互に接続され、同トランジスタQ2は電流源を形成する。トランジスタQ2での電圧降下により生じた電流I2は、バッファ回路320に与えられる。先に述べたように、バッファ回路320は、抵抗R2ての電圧が抵抗R1での電圧に等しくなるように、電流I2を制御する。そのため、電流I2は、図1のエレクトロクロミックデバイスECに流れる電流に接近する。
【0040】
トランジスタQ2の制御端子は、共にPMOSトランジスタQ3およびQ4のそれぞれの制御端子に接続される。トランジスタQ3およびQ4はV+に接続された入力端子を持つ。トランジスタQ3の出力端子は、コンパレータ回路340内の1FormC(単一極、双倒)スイッチSWPの第1の入力端子に接続される。
【0041】
トランジスタQ4の出力端子は、トランジスタQ6の入力端子と、トランジスタQ5、Q6の制御端子に接続される。トランジスタQ5、Q6の出力端子は共にグランドに接続される。トランジスタQ5の入力端子は、コンパレータ回路340内の1FormCスイッチSWPの第2の入力端子に接続される。
【0042】
カレントミラー回路330は、電流I2のほかに、電流I3A、I3Bを出力する。I3Aは、トランジスタQ3の出力端子から与えられた電流であり、I3Bは、トランジスタQ5の入力端子にとり込まれる電流である。電流I3Aは、スイッチSWPが“0”位置の時にスイッチSWPの出力部に流れ、電流I3Bは、スイッチSWPが“1”位置の時にスイッチSWPの出力部から流れる。
【0043】
コンパレータ回路340は、1FormCスイッチSWP、キャパシタC2、ウインドウコンパレータWC1と1対の分割抵抗RD1、RD2を含む。先に述べたように、スイッチSWPの第1の入力部(入力0)は、トランジスタQ3の出力端子に接続され、スイッチSWPの第2の入力部(入力1)は、トランジスタQ5の入力端子に接続される。スイッチSWPの出力端子は、ウインドウコンパレータWC1の入力端子INに接続される。キャパシタC2は、スイッチSWPの出力端子とグランドとの間に接続される。
【0044】
ウインドウコンパレータWC1のハイの基準入力端子Hは、基準電圧VREFに接続される。抵抗RD1およびRD2は、基準電圧VREFとグランドとの間に直列にして接続される。ウインドウコンパレータWC1のローの基準入力端子L抵抗RD1とRD2の接続点に接続され、この接続点には、基準電圧VREFを分割して得られた基準電圧VDが生じる。
【0045】
ウインドウコンパレータWC1は、その入力端子INでの電圧を、ハイおよびローの基準入力端子H、Lと比較する。説明上、VREFを1.5V、VDを1.0Vと仮定する。
【0046】
図1の電流IがエレクトロクロミックデバイスECおよび抵抗R1に流れるので、R1での電圧は比例して増大する。この結果、サンプルアンドホールド回路310のキャパシタC1での電圧が増加し始めると、バッファ回路320への電流I2が増大する。これにより、スイッチSWP(現時点では端子0が選択)およびキャパシタC2を通じてキャパシタC2を充電する電流I3Aも増大する。キャパシタC2での電圧がハイの基準電圧(例えば1.5V)へ増大した時、ウインドウコンパレータWC1の制御出力Cは、0から1に切り変わり、これにより、スイッチSWPにて端子0から端子1に切り替え、同スイッチの出力端子に接続する。これにより、キャパシタC2は、トランジスタQ5、Q6に電流I3Bが流れて放電する。キャパシタC2の放電に伴い、C2での電圧が低下する。キャパシタC2での電圧が、ウインドウコンパレータWC1のローの基準入力端子に与えられた分割電圧VDに低下した時、ウインドウコンパレータWC1の制御出力が1から0に切り替り、スイッチSWPの入力端子0をスイッチの出力端子に接続する。この結果、電流I3A、I3BはそれぞれキャパシタC2を充電、放電させる。
【0047】
キャパシタC2が、ハイの入力端子で基準電圧(たとえば1.5V)に充電される毎に、ローからハイへのロジック変化が、信号経路COUNTを通じてコントローラ200へ転送される。同様に、電流I3Bにより、キャパシタC2がローの基準入力での電圧VDへ放電される毎に、ハイからローへのロジック変化が、信号経路COUNTを通じてコントローラ200へ転送される。この結果、各二つのロジック変化(1つのパルス)がコントローラ200へ送信される毎に、コントローラ200は、ハイおよびローの基準電圧およびキャパシタC2に関連した充電量により、ECデバイスの充電が増加(充電モード)または減少(放電モード)したことを決定する。
【0048】
キャパシタへの充電は、Q=CVの式により定義され、Qはクーロンで測定した時の電荷に等しく、Cはファラッドで測定した時のキャパシタンスに等しく、Vはボルトで測定した時の電圧に等しい。充電カウンタ300は、キャパシタC2の電圧レベルが1Vから1.5Vへ、および1Vへ戻る毎に1パルスが与えるので、充電カウンタよりの各パルスは、(.5V)C+(.5V)C=(1V)Cの充電に等しくなる。1ファラッドのキャパシタの場合は、各パルスが1クーロンに等しくなる。0.1μファラッドのようなより小さいキャパシタの場合、各パルスは、0.1μクーロンに等しい。
【0049】
この結果、エレクトロクロミックデバイスの充電レベル(QEC)は次式により適切に定義される。
CREF*2(VH−VL)*COUNT
CREF:基準キャパシタC2のキャパシタンス
COUNT:1パケット当たりの充電
VH:ウインドコンパレータの上方のしきい値
VL:ウインドコンパレータの下方のしきい値
【0050】
この発明の別の実施例では、エレクトロクロミックデバイスの充電レベル(QEC)は次式により適切に定義される。
QEC=CREF×(CUNNT)×(VH−VL)
この発明のこの実施例では、上記の関係は、I3の絶対値がIEC(これはVr1をR1で割った絶対値に等しい)の絶対値に等しいときのみ真実である。この発明のこの実施例では、R1はR2に等しくなく、それゆえ、IECは、I2またはI3に等しくない。この結果、
QEC=K×CREF×(CUNNT)×(VH−VL)
K:R2をR1×ASHで割った値に等しい比例定数
ASH:サンプルホールド回路310の差動入力部の電圧ゲインで、この発明のこの実施例では1に等しい。サンプルホールド回路310の差動入力部の電圧ゲインを1以外の値に変えることにより、QECのためのべつの計算が得られる。
【0051】
図3の実施例では、トランジスタQ1、Q5およびQ6はNMOSトランジスタからなり、トランジスタQ2〜Q4はPMOSトランジスタである。同様な機能を達成するために他のトランジスタを使用することも他の回路構成を用いてもよいことは当業者には理解されるであろう。加えて、電流I2は電流Iに比例するが、前記電流I2はIよりより小さいことに気付くべきである。それゆえ、キャパシタC2は、エレクトロクロミックデバイスECのキャパシタンスよりより小さい。この構成では、この発明を実行するのに必要となる電力の合計を低減できる。
【0052】
図2は、図1のエレクトロクロミック制御装置での使用に適したコントローラの実施例を示す。特に、図2のコントローラ200は、EC制御方法400、少なくとも1つの参照テーブル235および可変カウンタ237を格納するためのメモリ230のほかに、マイクロプロセッサ220を備える。マイクロプロセッサ220は、電源、クロック回路、キャッシュメモリおよび、ソフトウエア方法を実行するのに支援する回路のごとき、通常のサポート回路240と協働する。そのようなため、ソフトウエア処理のようなここで述べた処理ステップのいくつかを、種々のステップを実行するためにマイクロプロセッサ220と協働する回路のごとき、ハードウエア内で実行するように設計してもよい。
【0053】
ECコントローラ200はまた、図1のユーザーインタフェイス110、D/Aコンバータ115、A/Dコンバータ140、充電カウンタ300および極性反転スイッチSWA−SWDと、マイクロプロセッサ220との間のインタフェイスを形成する入力/出力回路210を備える。
【0054】
EC制御装置200は、この発明に基づき、EC制御機能を実行するようにプログラム化された一般用途のコンピュータとして述べているが、この発明は、特定用途向きの集積回路(ASIC)のごときハードウエアにて実行できる。その場合には、個々で述べた処理ステップは、ソフトウエア、ハードウエアまたはそれらの結合により等価的に実行されるように広く理解される。
【0055】
この発明のコントローラ200は、図4に関して以下に述べるEC制御方法400を実行する。
【0056】
図4は、図1および図2のコントローラ200での使用に適した制御方法のフロー図を示す。特に、図4は、ユーザーの入力に応答して、および更にエレクトロクロミックデバイスの温度、決定された適した充電電圧および実際の充電レベルに応答してエレクトロクロミックデバイスの充電レベルを採用するための方法のフローを示す。温度は、例えば温度センサ145により与えられてもよく、実際の充電レベルは例えば、充電カウンタ300により与えられた、ECデバイスの充電量の増大または減少の指示を用いて行った計算により与えられてもよく、そして、適した充電電圧は、温度情報および制御されるECデバイスへの温度情報に関係する参照テーブルに関して決定されてもよい。
【0057】
図4の方法400は、ステップ405にて開始され、そこで、可変カウンタはゼロに初期化され、そしてECデバイスは充電なしと仮定される。その方法400は次にステップ410に進む。
【0058】
ステップ410では、エレクトロクロミックの充電状態の変化の指示に対するユーザーの入力が受信される。この方法400は次にステップ420に進む。
【0059】
ステップ420では、コントローラ200は、周囲温度またはエレクトロクロミックデバイスの温度を決定する。この方法400は次にステップ430に進む。
【0060】
ステップ430では、ステップ420で決定された温度および参照テーブル235の内容に基づき、最小、最大の充電または放電電圧が決定される。この方法400は次にステップ440に進む。
【0061】
ステップ440では、コントローラ200は、決定された最小および最大の充電または放電電圧に基づき、パワーコンバータ120に電流Iを供給させる。この方法400は次にステップ450に進む。
【0062】
ステップ450では、所望のEC充電レベルが現EC充電レベルと比較される。即ち、ステップ450にて、ステップ410にて受信したユーザーの入力により指示された所望の充電レベルと、エレクトロクロミックデバイスECの現充電レベルと比較される。現充電レベルは充電カウンタ300により与えられたカウント信号COUNTに関して決定される。前述したように、充電カウンタ300は、コントローラ200へ一連のパルスを出力し、各パルスは、エレクトロクロミックデバイスの充電レベルでの所定の増大または減少を示す。これにより、充電カウンタ300により与えられたパルスのカウントを維持することにより、および、充電モードの間に受信したパルスに応答して前記パルスを増大し、一方、放電モードの間に受信したパルスに応答して前記カウントを減少することにより、コントローラ200は、エレクトロクロミックデバイスECの現充電レベルを決定することができる。
【0063】
ステップ460では、コントローラ200は、極性反転回路に、エレクトロクロミックデバイスECへの適した充電または放電電流を印加させる。この方法400は次にステップ470に進む。
【0064】
ステップ470では、所望の充電レベルに到達したかどうかについての判定がなされる。すなわち、ステップ470のように、エレクトロクロミックデバイスが適した充電レベル(つまり適切に白くまたはカラーのレベル)ななっているかを決定するために、充電カウンタ300により示された現充電レベルが所望の充電レベルと比較される。ステップ470での判定で、肯定的な判定があった場合には、本方法400は、ステップ480に進み、本方法が終了する。もしステップ470での判定で否定的な判定があった場合、本方法400はステップ420〜470を繰返す。
【0065】
上述した発明は、特にバッテリ給電のエレクトロクロミックデバイスの適用、例えば、1対のめがねとレンズ(つまりサングラス)でのレンズへのエレクトロクロミックのコーティングの充電レベルの制御に適する。本発明はまた、自動車、建築学および航空機のガラスおよび/または、ディスプレイや同様なものに対する光沢化、宣伝化への適用がある。
【0066】
1つの実施例では、電/光またはエレクトロクロミックデバイスは、レンズ(処理またはその他)、車のフロントガラス、窓ガラス、航空機の透明または他の透明性または半透明の材料と光学的に協働する。めがねの実施例では、めがねのハウジングは、充電電圧または電流を供給するための電源とともに、本発明に基づく制御方法を実行するためのコントローラを備える。その電源は、適した充電電圧または電流を供給できるバッテリ、燃料電池、太陽電池またはいずれかの他の電源を含む。好ましくは、電源は、めがねにより決定される形状の要素内に、またはメガネを含むヘルメットに装着するのに十分に小型である。着用可能な電源も本発明物により意図されている。
【0067】
最大充電電流は、EOまたはECデバイスの褐色化または泡立ちを避けるために適切に選択され、最小充電レベルは、EOまたはECデバイスの色彩変化の最低速度を与えるために選択される。これにより、最大充電レベルは、デバイスの損傷を避けるために選択され、最小充電レベルは、制御されたECデバイスを含む製品の性能に関する消費者の最小の期待に迎合するように選択される。
【0068】
本発明の上述した実施例および、当業者に明白となる他の実施例は、安定したエレクトロクロミックの限界内でECデバイスを制御できる温度に対して、ECデバイスに適用される全体の充電を制御し、そして、ECデバイスに適用される前記充電での速度を制御し、これにより、有用な永続性のある寿命を与える。制御されるECデバイスの2次的なエレクトロクロミックの反応を避けるために電荷転送の最大速度が選択される。1つの実施例では、電荷転送の最大速度は、制御されるECデバイスの動作が維持される最小の望ましい速度を確実にするために与えられる。
【0069】
本発明の教示を具体化した種々の実施例が詳しく紹介され、述べられたが、当業者には、これらの教示を更に具体化した他の種々の実施例を容易に実施できるであろう。また、この発明の教示は、上述した詳細な説明とそれに関連した図面により容易に理解されたであろう。尚、図面において、理解を容易とするために、図面で共通する同一の要素に対しては可能な限り同一の参照番号を用いた。
【図面の簡単な説明】
【図1】エレクトロクロミック制御装置のブロック図
【図2】図1のエレクトロクロミック制御装置での使用に適したコントローラのブロック図
【図3】図1のエレクトロクロミック制御装置での使用に適した充電カウンタの回路図
【図4】図1のエレクトロクロミック制御装置および図2のコントローラでの使用に適した制御方法のフロー図
【符号の説明】
100:エレクトロクロミック制御装置、105:基準電圧回路、110:ユーザーインタフェイス、115:D/Aコンバータ、120:パワーコンバータ、125:極性反転回路、140:A/Dコンバータ、145:温度センサ、200:コントローラ、300:充電カウンタ、400:制御方法、EC:エレクトロクロミックデバイス
Claims (38)
- エレクトロクロミック(EC)の充電状態を制御するための装置であり、
前記ECデバイスに充電電圧を供給するための制御可能な電源と、
前記ECデバイス近接の温度の指示を与えるための温度センサと、
前記温度指示に応答して、前記制御可能な電源により前記ECデバイスに印加される適した電圧を決定するためのコントローラとを備え、
前記決定された電圧が充電速度を限定することを特徴とする装置。 - 前記ECデバイスに与えられる充電量をカウントするための充電カウンタを更に備え、
前記ECデバイスに与えられた前記充電量が所望のレベルに達した時、前記制御可能な電源に対し、前記充電用の電圧の生成を停止させる請求項1記載の装置。 - 前記制御可能な電源により与えられた前記電圧を前記ECデバイスに、充電電流および放電電圧の1つとして、選択的に印加するための極性反転回路を更に備える請求項2記載の装置。
- 前記充電カウンタは、
前記制御可能な電源により生成された前記電流に比例した基準電流を生成するためのカレントミラーと、
前記基準電流により、繰返して、キャパシタが第1のしきい値レベルに充電され、そして、第2のしきい値レベルに放電されるように、前記基準電流を前記キャパシタに選択的に印加するためのスイッチとを備え、
前記キャパシタが前記第1のしきい値レベルに充電される毎に、および前記キャパシタが前記第2のしきい値レベルに放電される毎に、前記コントローラにパルスが供給される請求項2記載の装置。 - 充電モードの間に与えられたパルスに応答してインクリメントされ、そして、放電モードの間に与えられたパルスに応答してデクリメントされ、そのカウント値が前記ECデバイスの現充電レベルを示すカウンタを更に備える請求項4記載の装置。
- 前記ECデバイスの前記充電レベルQECは次式により適切に定義され、
CREF*2(VH−VL)*COUNT
CREFは基準キャパシタのキャパシタンス、COUNTは現在格納のカウンタ値、VHは第1のしきい値レベル、VLは第2のしきい値レベルである請求項5記載の装置。 - 前記制御可能な電源は、前記ECデバイスに対して充電用電流を出力し、
前記制御可能な電源により生成されるべき前記適した電圧は、最小の充電電圧および最大充電電圧によって限定される充電電圧を含み、前記最小および最大の充電電圧は温度に依存する請求項1記載の装置。 - 前記最大充電レベルは、前記ECデバイスの褐色化または泡立ち化を避けるために選択される請求項7記載の装置。
- 前記最小充電レベルは、前記ECデバイス内で色彩変化の最小速度を与えるために選択される請求項7記載の装置。
- エレクトロクロミック(EC)の充電状態を制御するための装置であり、前記エレクトロクロミックデバイスは充電電流を受け取り、前記装置は、
前記充電電流に比例した基準電流を受け取るように接続され、前記エレクトロクロミックデバイスに関係した公知のインピーダンスを有する基準インピーダンスと、
前記基準インピーダンスの電圧レベルを、上方および下方のしきい値レベルと比較し、そして、前記比較を示す出力信号を出力するために、前記基準インピーダンスに接続されたウインドウコンパレータと、および、
前記ウインドウコンパレータの出力信号を用いて、前記ECデバイスの充電レベルを決定するためのコントローラとを備えることを備えることを特徴とする装置。 - 前記デバイス近傍の温度を決定するための温度センサと、
前記決定された温度に応答して、前記ECデバイスのための適した充電電圧を決定し、そして前記充電電圧を前記適した充電電圧に適応させるための前記コントローラとを更に備える請求項10記載の装置。 - 前記適した充電電圧は、最小充電電圧と最大充電電圧により限定され、前記最小および最大充電電圧は温度に依存する請求項8記載の装置。
- エレクトロクロミック材料と光学的に協働するレンズ部分を有するメガネ内において、前記エレクトロクロミック材料の充電状態を制御するための装置は、
前記エレクトロクロミックデバイスに電流を供給するための制御可能な電流源と、
前記エレクトロクロミックデバイスに与えられた充電量をカウントするための充電カウンタと、
前記エレクトロクロミックデバイス近傍の温度の指示を与えるための温度センサと、および
前記温度の指示に応答して、前記制御可能な電流源により生成された適した電圧を決定するためのコントローラとを備え、
前記エレクトロクロミックデバイスに与えられた前記充電量が所望のレベルに達した時、前記コントローラは、前記電流源に、前記電流の生成を停止させることを特徴とする装置。 - 前記制御可能な電流源により与えられた前記電流を前記エレクトロクロミックデバイスに、充電電流および放電電流の1つとして、選択的に印加するための極性反転回路を更に備える請求項13記載の装置。
- 前記充電カウンタは、
前記制御可能な電流源により生成された前記電流に比例した基準電流を生成するためのカレントミラーと、
前記基準電流により、繰返して、キャパシタが第1のしきい値レベルに充電され、そして、第2のしきい値レベルに放電されるように、前記基準電流を前記キャパシタに選択的に印加するためのスイッチとを備え、
前記キャパシタが前記第1のしきい値レベルに充電される毎に、および前記キャパシタが前記第2のしきい値レベルに放電される毎に、前記コントローラにパルスが供給される請求項13記載の装置。 - 充電モードの間に与えられたパルスに応答してインクリメントされ、そして、放電モードの間に与えられたパルスに応答してデクリメントされ、そのカウント値が前記ECデバイスの現充電レベルを示すカウンタを更に備える請求項15記載の装置。
- 前記ECデバイスの前記充電レベルQECは次式により適切に定義され、
CREF*2(VH−VL)*COUNT
CREFは基準キャパシタのキャパシタンス、COUNTは現在格納のカウンタ値、VHは第1のしきい値レベル、VLは第2のしきい値レベルである請求項15記載の装置。 - 前記制御可能な電流源は、前記エレクトロクロミックデバイスに対して充電用電圧を出力し、
前記制御可能な電流源により生成されるべき前記適した電流は、最小の充電電圧および最第充電電圧によって限定される充電電圧を含み、前記最小および最大の充電電圧は温度に依存する請求項1記載の装置。 - エレクトロクロミックの充電状態を制御するための装置であり、
前記エレクトロクロミックデバイスに充電電圧を供給するための制御可能な電源と、
前記エレクトロクロミックデバイスに与えられた充電量を下運とするための充電カウンタと、
前記エレクトロクロミックデバイス近接の温度の指示を与えるための温度センサと、
前記温度に応答して、前記制御可能な電流源により前記ECデバイスに印加される適した電圧を決定するためのコントローラとを備え、
前記エレクトロクロミックデバイスに与えられた前期充電量が所望のレベルに達した時、前記コントローラは、前記電流源に、前記電流の生成を停止させることを特徴とする装置。 - 前記制御可能な電源により与えられた前記電圧を前記エレクトロクロミックデバイスに、充電電流および放電電圧の1つとして、選択的に印加するための極性反転回路を更に備える請求項19記載の装置。
- 前記充電カウンタは、
前記制御可能な電流源により生成された前記電流に比例した基準電流を生成するためのカレントミラーと、
前記基準電流により、繰返して、キャパシタが第1のしきい値レベルに充電され、そして、第2のしきい値レベルに放電されるように、前記基準電流を前記キャパシタに選択的に印加するためのスイッチとを備え、
前記キャパシタが前記第1のしきい値レベルに充電される毎に、および前記キャパシタが前記第2のしきい値レベルに放電される毎に、前記コントローラにパルスが供給される請求項19記載の装置。 - 充電モードの間に与えられたパルスに応答してインクリメントされ、そして、放電モードの間に与えられたパルスに応答してデクリメントされ、そのカウント値が前記エレクトロクロミックデバイスの現充電レベルを示すカウンタを更に備える請求項21記載の装置。
- 前記エレクトロクロミックデバイスの前記充電レベルQECは次式により適切に定義され、
CREF*2(VH−VL)*COUNT
CREFは基準キャパシタのキャパシタンス、COUNTは現在格納のカウンタ値、VHは第1のしきい値レベル、VLは第2のしきい値レベルである請求項22記載の装置。 - エレクトロクロミックデバイス近傍の温度が変化した時に、前記エレクトロクロミックデバイスへの充電を所定のレベルに維持するための方法であって、前記充電は印加された電圧により導かれ、前記方法は、
(a) 前記デバイス近傍の温度を検出し、そして
(b) 前記所定のレベルでの充電を維持するために、ステップ(a)で検出した温度に基づき、前記印加する電圧を調整することを特徴とする方法。 - 前記デバイスはエレクトロクロミックレンズである請求項24記載の方法。
- 前記印加された電圧の極性は、前記充電を選択的に増大および減少するものである請求項24記載の方法。
- 前記印加された電圧は、最小充電電圧および最大充電電圧により限定され、前記最小および最大充電電圧は温度に依存する請求項24記載の方法。
- エレクトロクロミックデバイス近傍の温度が変化した時に、前記エレクトロクロミックデバイスへの充電を所定のレベルに維持するための方法であって、前記充電は印加された電流により導かれ、前記方法は、
(a) 前記デバイス近傍の温度を検出し、そして
(b) 前記所定のレベルでの充電を維持するために、ステップ(a)で検出した温度に基づき、前記印加する電流を調整することを特徴とする方法。 - 前記デバイスはエレクトロクロミックレンズである請求項28記載の方法。
- 前記印加された電流の極性は、前記充電を選択的に増大および減少するものである請求項28記載の方法。
- 前記印加された電流は、最小充電電圧および最大充電電圧により限定され、前記最小および最大充電電圧は温度に依存する請求項28記載の方法。
- 電/光デバイスの充電を適合させるための方法であって、
(a) 前記デバイス近傍の温度を検出し、そして
(b) 前記電/光デバイスでの所望の充電レベルを達成するために、検知した温度に基づき、充電速度および最大充電電圧を同時に調整するステップからなることを特徴とする方法。 - 前記電/光デバイスはエレクトロクロデバイスを含む請求項32記載の方法。
- 前記電/光デバイスは、レンズ、車のフロントガラスおよび窓ガラスの1つと光学的に協働する請求項34記載の方法。
- 前記方法は、めがねのハウジング内のコントローラにより実行され、前記めがねのハウジングは、前記電/光デバイスと光学的に協働するレンズと、前記充電用電圧を供給するための電源とを含む請求項32記載の方法。
- 前記電源は、バッテリ、燃料電池および太陽電池のひとつを備える請求項35記載の方法。
- エレクトロクロミック(EC)デバイス近傍の温度に基づき、ECに印加された合計の充電量および、ECデバイスに印加された充電の速度を制御するステップを含む方法。
- 前記印加された充電を、所望の充電レベルが到達する決定値へ適応させるステップを含む請求項37記載の方法。
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