控制光可切换器件的转换的制作方法

本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2013年4月11日、申请号为201380026428.7、发明名称为“控制光可切换器件的转换”的发明专利申请案。

相关申请案

本申请主张2012年4月17日提交的美国专利申请序列号13/449,235的优先权和利益，其命名Brown等人作为发明人，题为“CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”(代理人案卷号SLDMP035)，其以全文引用的方式并入本文中并用于所有目的。

技术领域

本文所揭示的实施方案一般涉及电致变色器件，更具体地涉及用于电致变色窗的控制器和相关算法。

背景技术：

电致变色是一种现象，即当放置在不同的电子状态中，典型地通过经受电压变化时，材料表现出光学性质的可逆电化学介导的变化。光学性质通常是颜色、透射率、吸光率和反射率中的一者或多者。一种公知的电致变色材料是氧化钨(WO₃)。氧化钨是一种阴极电致变色材料，其中通过电化学还原发生透明到蓝色的显色转换。

电致变色材料可以并入到例如用于家庭、商业和其它用途的窗口中。这种窗口的颜色、透射率、吸光率和/或反射率可以通过诱导电致变色材料的改变而变化，也就是，电致变色窗是可以电子方式变暗或变亮的窗口。施加到窗口的电致变色器件(EC)的小电压将导致它们变暗；逆转电压使它们变亮。这种能力允许控制通过窗口的光的量，并展现电致变色窗被用作节能器件的机会。

虽然电致变色发现于20世纪60年代，但是EC器件，特别是EC窗口，还是不幸地遇到各种问题，且尽管最近在EC技术、装置和制造和/或使用EC器件的相关方法中有许多进步，但还没有开始实现其全部的商业潜力。

技术实现要素：

本文公开用于控制光学可切换器件的转换的系统、方法和装置。

在一个方面，提供一种限制在设施的内部和外部之间具有至少一个可着色窗口的所述设施的能量消耗的方法。所述可着色窗口中的色调水平可自动地控制。所述方法包括接收来自任意两个或更多个选自以下组成的群的传感器的输出信号：外部光传感器、内部光传感器、占用传感器、外部温度传感器和透射传感器，所述透射传感器检测从外部通过所述可着色窗口的光。利用所接收到的输出信号和所述色调水平之间的关系，确定所述可着色窗口的色调水平。提供指令以将所述可着色窗口的色调改为所确定的色调水平。

在另一个方面，提供一种用于在设施的内部和外部之间具有至少一个可着色窗口的所述设施的可着色窗口的控制器。所述控制器包括处理器或控制电路；至少一个输入，其用于接收来自一个或多个传感器的输出信号；和指令，其用于使所述处理器或控制电路通过利用所接收到的输出信号和色调水平之间的关系来确定所述可着色窗口中的色调水平。所述关系采用来自任意两个或更多个选自以下组成的群的传感器的输出信号：外部光传感器、内部光传感器、占用传感器、外部温度传感器和透射传感器，所述透射传感器检测从外部通过所述可着色窗口的光。所述控制器进一步包括至少一个输出，其用于直接或间接控制所述可着色窗口中的色调水平。

在另一个方面，提供一种用于控制设施中的能量消耗的系统，所述设施在所述设施的内部和外部之间包含可着色窗口。所述系统包括建筑物管理系统、照明控制面板、网络(所述建筑物管理系统与所述照明控制面板在其上通信)、和用于所述可着色窗口的控制器。所述控制器包括指令，其用于通过利用所接收到的输出信号和色调水平之间的关系来确定所述可着色窗口中的色调水平。所述关系采用来自任意两个或更多个选自以下组成的群的传感器的输出信号：外部光传感器、内部光传感器、占用传感器、外部温度传感器和透射传感器，所述透射传感器检测从外部通过所述可着色窗口的光。所述控制器进一步包括至少一个输出，其用于直接或间接控制所述可着色窗口中的色调水平。

在另一个方面，提供一种使所述设施的能量消耗最小化的方法，所述设施在所述设施的外部和内部之间具有可着色窗口。所述可着色窗口具有可由控制器控制的可调整色调水平。所述方法包括接收指示由所述设施中的加热系统、冷却系统和/或照明的能量或功率消耗的信号，利用指示所述设施中的器件或系统的能量或功率消耗的信号来确定所述可着色窗口的色调水平，和提供指令以设置所述可着色窗口中的色调水平至所确定的色调水平。

在另一个方面，提供一种用于在设施的内部和外部之间具有至少一个可着色窗口的所述设施的可着色窗口的控制器。所述控制器包括处理器或控制电路；至少一个输入，其用于接收来自一个或多个传感器的输出信号；和指令，其用于使所述处理器或控制电路通过利用所接收到的输出信号和色调水平之间的关系来确定所述可着色窗口中的色调水平。所述关系采用来自外部光传感器、内部光传感器、外部温度传感器和色调命令的输出信号。所述控制器进一步包括至少一个输出，其用于直接或间接控制所述可着色窗口中的色调水平。

在另一个方面，提供一种限制在设施的内部和外部之间具有至少一个可着色窗口的所述设施的能量消耗的方法。所述可着色窗口中的色调水平可自动地控制。所述方法包括接收指示在所述可着色窗口处或附近所接收到的外部辐照度水平的信号，和利用所接收到的输出信号和所述色调水平之间的关系确定所述可着色窗口的色调水平。所述关系需要(i)当所接收到的辐照度水平通过第一阈值时，从第一较暗色调水平转换到第二较亮色调水平和(ii)当所接收到的辐照度水平通过第二阈值时，从第二较亮色调水平转换到第一较暗色调水平。所述第一和第二阈值不同。所述方法还包括提供指令以将所述可着色窗口的色调改为所确定的色调水平。

这些和其他特征和优点将参照相关附图在下文进一步详细地描述。

附图说明

以下详细描述当结合附图考虑时能更全面地理解，其中：

图1A-1C示出形成在玻璃基板(即，电致变色简化物)上的电致变色器件的示意图。

图2A和2B示出集成至IGU的如关于图1A-C所述的电致变色简化物的横截面示意图。

图3A描绘电致变色器件的示意性横截面。

图3B描绘电致变色器件在漂白状态(或转换到漂白状态)的示意性横截面。

图3C描绘在图3B中所示的电致变色器件的示意性横截面，但处在着色状态(或转换到着色状态)。

图4描绘窗口控制器的框图。

图5描绘包括电致变色窗和多个传感器的房间的示意图。

图6示出可以被用来确定电致变色窗的色调水平的函数。

图7示出可以在图6中所示的函数中使用的加权常数的时间表。

图8示出限制在房间的内部和外部之间具有至少一个可着色窗口的房间的能量消耗的方法的流程图。

图9示出操作安装在房间的内部和外部之间的可着色窗口的方法的流程图。

图10示出外部光传感器在24小时内的光照度相对时间的曲线。

图11描绘建筑物管理系统的实施方案的示意图。

图12描绘建筑物网络实施方案的框图。

具体实施方式

本文中所描述的窗口控制器是用于控制可着色窗口，包括电致变色窗。实际上任何可着色和/或反射式窗或镜子将与本文所描述的窗口控制器并用。例如，非电致变色光学可切换器件，例如液晶器件和悬浮颗粒器件可与所描述的窗口控制器并用。

本文所描述的窗口控制器显著增强建筑物中的环境控制，例如，当窗口控制器与建筑物管理系统(BMS)集成时。窗口性能、小气候传感和环境控制之间的相互关系在下文中更详细地描述。

例如，如图5、图6和图7所示，独立的窗口控制器可接收来自各种传感器，包括外部光传感器、内部光传感器、温度传感器、内部透射传感器、占用传感器和功率计的输入。这些输入可通过窗口控制器进行处理，以使用例如函数(例如，参见图6)或查找表确定可着色窗口所期望的色调。函数或查找表可随一天中的时间或一年中的天数而变化以解释太阳光入射到可着色窗口的变化(例如，参见图7)。此外，可着色窗口和窗口控制器可以集成到建筑物中，所述建筑物包括建筑物网络或BMS(例如，参见图11和图12)。窗口控制器可以与建筑物的不同系统接口，来辅助控制建筑物中的环境。

电致变色器件概述

应理解，虽然所公开的实施方案集中于电致变色(EC)窗口(也称为智能窗)，但是本文所公开的概念可应用于其它类型的可着色窗口。例如，并入液晶器件或悬浮颗粒器件而不是电致变色器件的窗口可以并入任何所公开的实施方案中。

为了定向读者到本文所公开的系统、窗口控制器和方法的实施方案中，提供电致变色器件的简要讨论。电致变色器件的这个初始讨论仅作为背景提供，且随后描述的系统、窗口控制器和方法的实施方案并不局限于这个初始讨论的具体特征和制造方法。

参照图1A-1C描述电致变色简化物的一个具体实例，以说明本文所描述的实施方案。图1A是从玻璃板105开始制造的电致变色简化物100的横截面示意图(参见图1C的切面X-X')。图1B示出EC简化物100的端视图(参见图1C的透视Y-Y')，且图1C示出EC简化物100的俯视图。图1A示出在玻璃板105上制造后，边缘被去除，以产生围绕简化物的周边的区域140的电致变色简化物。电致变色简化物也被激光划线且已附接汇流条。玻璃简化物105具有扩散阻挡层110和在扩散阻挡层上的第一透明导电氧化物(TCO)115。在这个实例中，边缘去除工艺去除TCO 115和扩散阻挡层110两者，但在其它实施方案中仅TCO被去除，留下所述扩散阻挡层完好。TCO 115是用于形成制造在玻璃板上的电致变色器件的电极的两个导电层中的第一层。在本实例中，玻璃板包括底层玻璃和扩散阻挡层。因此，在本实例中，形成扩散阻挡层，然后形成第一TCO、EC堆栈125(例如，具有电致变色层、离子导体层和对电极层)和第二TCO 130。在一个实施方案中，所述电致变色器件(EC堆栈和第二TCO)是在集成沉积系统中进行制造，其中在堆栈的制造过程中的任何时间，玻璃板不离开集成沉积系统。在一个实施方案中，还使用集成沉积系统(其中玻璃板在EC堆栈和(第二)TCO层的沉积过程中不离开集成沉积系统)形成第一TCO层。在一个实施方案中，所有的层(扩散阻挡层、第一TCO、EC堆栈和第二TCO)在集成沉积系统中进行沉积，其中玻璃板在沉积过程中不离开集成沉积系统。在本实例中，在沉积EC堆栈125前，通过TCO 115和扩散阻挡层110切割出隔离沟槽120。制造沟槽120，意在电隔离制造完成后将驻留在汇流条1下的TCO 115的区域(见图1A)。这样做是为了避免在汇流条下的EC器件的电荷累积和着色，这是不期望的。

形成EC器件后，执行边缘去除工艺和额外的激光划线。图1A描绘区域140，其中在本实例中，所述器件已从围绕激光划线沟槽150、155、160和165的周边区域被移除。沟槽150、160和165穿过EC堆栈且还穿过第一TCO和扩散阻挡层。沟槽155穿过第二TCO 130和EC堆栈，但不穿过第一TCO 115。制造激光划线沟槽150、155、160和165以隔离EC器件的部分135、145、170和175，其在从可操作EC器件的边缘去除工艺中可能会损坏。在本实例中，激光划线沟槽150、160和165穿过第一TCO，以帮助隔离器件(激光划线沟槽155不穿过第一TCO，否则便切断汇流条2与第一TCO且因此与EC堆栈的电通信)。用于激光划线工艺的激光器通常是但不一定是脉冲式激光器，例如，二极管泵浦固态激光器。例如，可以使用来自IPG Photonics公司(牛津，马萨诸塞州)或来自Ekspla(维尔纽斯，立陶宛)的合适的激光器来进行激光划线工艺。划线也可以机械地进行，例如，用金刚石的尖端划痕。本领域的普通技术人员将理解，激光划线工艺可以在不同的深度进行和/或在单一工艺中执行，由此在围绕EC器件的周边的连续路径期间激光切割深度是变化的，或不变的。在一个实施方案中，边缘去除是进行到第一TCO的深度。

激光划线完成后，汇流条被附接。非穿透汇流条(1)被施加到第二TCO。非穿透汇流条(2)被施加到所述器件未被沉积(例如，从保护第一TCO免于器件沉积的掩模)、与第一TCO接触的区域，或在本实例中，使用边缘去除工艺(例如，使用具有XY或XYZ振镜的装置的激光烧蚀)以移除材料向下到第一TCO的区域。在本实例中，汇流条1和汇流条2都是非穿透汇流条。穿透汇流条是一种典型地压入并通过EC堆栈以在所述堆栈的底部与TCO接触的汇流条。非穿透汇流条是一种不穿透到EC堆栈层，而是使导电层(例如，TCO)的表面上电和物理接触的汇流条。

在TCO层可以使用非传统的汇流条，例如，用屏幕和光刻图案化方法制造的汇流条电连接。在一个实施方案中，电通信是用器件的透明导电层通过丝网印刷(或使用另一种图案化方法)导电性油墨，接着热固化或烧结所述油墨而建立。使用上述器件配置的优点包括比其中使用穿透汇流条的常规技术更简单的制造，例如，较少的激光划线。

汇流条连接后，所述器件被集成到绝缘玻璃单元(IGU)，其中包括例如接线汇流条等。在一些实施方案中，一个或两个汇流条是在成品IGU内部，然而在一个实施方案中，一个汇流条是在IGU的密封件以外和一个汇流条在IGU内部。在前者实施方案中，区域140是用来制造用于形成IGU的间隔件的一面的密封件。因此，到汇流条的布线或其它连接在间隔件与玻璃之间延伸。因为许多间隔件是由导电的金属例如不锈钢制成，需要采取措施，以避免由于汇流条和连接于其的连接件和金属间隔件之间的电连通导致的短路。

如上所述，汇流条连接后，电致变色简化物集成到IGU，其包括，例如，汇流条的布线等。在本文所描述的实施方案中，两个汇流条是在成品IGU的主密封内部。图2A示出集成到IGU 200的如关于图1A-C所述的电致变色窗的横截面示意图。间隔件205用于将所述电致变色简化物与第二简化物210分离。在IGU 200中的第二简化物210是非电致变色简化物，然而，本文所公开的实施方案并不限于此。例如，简化物210可以在其上具有电致变色器件和/或一个或多个涂层，如低辐射涂层等。简化物201也可以为层叠玻璃，如在图2B中描绘(简化物201通过树脂235被层叠到加强面板230)。间隔件205和电致变色简化物的第一TCO层之间是主密封材料215。这种主密封材料也在间隔件205和第二玻璃简化物210之间。围绕间隔件205的周界的是第二密封220。汇流条布线/引线穿过密封件以连接到控制器。第二密封件220可以比所描绘的厚得多。这些密封件有助于保持水分从IGU的内部空间225出来。它们还用于防止IGU的内部中的氩气或其它气体逸出。

图3A示意性地描绘电致变色器件300的横截面。电致变色器件300包括基板302、第一导电层(CL)304、电致变色层(EC)306、离子传导层(IC)308、一对电极层(CE)310和第二导电层(CL)314。层304、306、308、310和314统称为电致变色堆栈320。可操作地施加跨电致变色堆栈320的电势的电压源316影响电致变色器件从例如漂白状态到着色状态(描绘)的转换。层的顺序可以相对于基板反置。

具有如所述的不同层的电致变色器件可以被制造为具有低缺陷率的全固态器件和/或全无机器件。这样的器件和制造它们的方法更详细地描述于美国专利申请序列号12/645,111中，题为“Fabrication of Low-Defectivity Electrochromic Devices”，申请日为2009年12月22日且命名Mark Kozlowski等人作为发明人，和美国专利申请序列号12/645,159中，题为“Electrochromic Devices”，申请日为2009年12月22日和命名Zhongchun Wang等人作为发明人，这两者都以引用的方式并入本文中用于所有目的。然而，应理解，堆栈中的任何一层或更多层可以含有一些量的有机材料。对液体也可以同样说，可以少量存在于一个或多个层中。还应理解，固态材料可沉积或以其它方式通过采用液体组分的工艺，如采用溶胶-凝胶或化学气相沉积的某些工艺形成。

此外，应理解，关于漂白状态和着色状态之间的转换的参照是非限制性的，并仅建议可以实施的电致变色转换的许多实例中的一个实例。除非本文(包括前面的讨论)另有规定，否则每当提及漂白-着色转换，相应的器件或工艺包括其它光学状态转换，如非反射-反射，透明-不透明等。此外，术语“漂白”是指一种光学中性状态，例如，未着色，透明或半透明的。更进一步，除非本文另有规定，电致变色转换的“色”不限于任何特定波长或波长范围。如本领域的技术人员所理解，合适的电致变色和对电极材料的选择支配有关光学转换。

在本文所描述的实施方案中，电致变色器件可逆地在漂白状态和着色状态之间循环。在某些情况下，当器件处于漂白状态时，将电势施加到电致变色堆栈320，使得堆栈中的可用的离子主要驻留在对电极310。当在电致变色堆栈上的电势逆转时，所述离子穿过离子传导层308输送到电致变色材料306并使材料转换到着色状态。

再次参照图3A，电压源316可以被配置为结合辐射和其它环境传感器一起操作。如本文中所述，电压源316与器件控制器(未在所述图中示出)接口。此外，电压源316可与能量管理系统接口，所述系统根据不同的标准，如一年中的时间、一天中的时间和测得的环境条件控制电致变色器件。这样的能量管理系统，结合大面积电致变色器件(例如，电致变色窗)可以显著地降低建筑物的能量消耗。

可使用具有适当的光学、电学、热学和机械性质的任何材料作为基板302。这样的基板包括例如玻璃、塑料和镜面材料。合适的玻璃包括透明的或着色的钠钙玻璃，包括钠钙浮法玻璃。玻璃可为钢化或未钢化的。

在许多情况下，基板是尺寸为住宅窗口应用的玻璃面板。这种玻璃面板的尺寸可以变化很大，其取决于住户的具体需要。在另一些情况下，基板是建筑玻璃。建筑玻璃通常用于商业建筑，但也可以在住宅建筑中使用，并且通常，尽管不是必须的，分开室内环境与室外环境。在某些实施方案中，建筑玻璃是至少20英寸×20英寸，并且可以大许多，例如，大到约80英寸×120英寸。建筑玻璃通常为至少约2mm厚，通常为约3mm到约6mm厚。当然，电致变色器件是可伸缩的，使基板小于或大于建筑玻璃。此外，电致变色器件可以设置在任何尺寸和形状的镜面上。

在基板302的顶部上是导电层304。在某些实施方案中，导电层304和314中的一层或两层是无机和/或固体。导电层304和314可以由多种不同的材料，包括导电氧化物、薄金属涂层、导电性金属氮化物和复合导体制成。典型地，导电层304和314至少在由电致变色层展现电致变色的波长范围内是透明的。透明导电氧化物包括金属氧化物和掺杂有一种或多种金属的金属氧化物。这种金属氧化物和掺杂的金属氧化物的实例包括氧化铟、氧化铟锡、掺杂的氧化铟、氧化锡、掺杂的氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、掺杂的氧化锌、氧化钌、掺杂的氧化钌等。因为氧化物通常用于这些层，所以它们有时被称为“透明导电氧化物”(TCO)层。也可使用基本上透明的薄金属涂层。

导电层的功能是以相对较少的欧姆电势下降分散在电致变色堆栈320的表面上由电压源316提供的电势到堆栈的内部区域。电势通过到导电层的电连接被转移到导电层。在一些实施方案中，汇流条(一个与导电层304接触且一个与导电层314接触)提供在电压源316和导电层304和314之间的电连接。导电层304和314也可以以其它常规手段连接到电压源316。

覆盖导电层304是电致变色层306。在一些实施方案中，电致变色层306是无机和/或固体。所述电致变色层可以包含多种不同的电致变色材料中的任意一种或多种，包括金属氧化物。这样的金属氧化物包括氧化钨(WO₃)、氧化钼(MoO₃)、氧化铌(Nb₂O₅)、氧化钛(TiO₂)、氧化铜(CuO)、氧化铱(Ir₂O₃)、氧化铬(Cr₂O₃)、氧化锰(Mn₂O₃)、氧化钒(V₂O₅)、氧化镍(Ni₂O₃)、氧化钴(Co₂O₃)等。在操作过程中，电致变色层306转移离子到对电极层310并接收来自其的离子以引起光学转换。

一般地，电致变色材料的彩色化(或任何光学性质的改变，例如，吸光度、反射率和透射率)是由可逆离子插入材料(例如，插层)和相应的注入电荷平衡电子而引起。通常负责光转换的离子的一些部分被不可逆地束缚在电致变色材料中。一些或所有的不可逆结合的离子被用于补偿材料中的“盲电荷”。在大部分电致变色材料中，合适的离子包括锂离子(Li⁺)和氢离子(H⁺)(即，质子)。然而，在某些情况下，其它离子将是合适的。在各种实施方案中，锂离子被用于产生电致变色现象。锂离子进入氧化钨的插层(WO_3-y(0<y≤～0.3))会导致氧化钨从透明(漂白状态)改变为蓝(着色状态)。

再次参照图3A，在电致变色堆栈320中，离子传导层308被夹在电致变色层306和对电极层310之间。在一些实施方案中，对电极层310是无机和/或固体。对电极层可以包括当电致变色器件在漂白状态时用作离子贮存器的多种不同材料中的一种或多种。通过例如施加适当的电势所引发的电致变色转换期间，对电极层传送其持有的离子中的一部分或全部至电致变色层，从而改变电致变色层到着色状态。同时，在NiWO的情况下，对电极层以离子损失着色。

在一些实施方案中，与WO₃互补的对电极的合适材料包括氧化镍(NiO)、氧化镍钨(NiWO)、氧化镍钒、氧化镍铬、氧化镍铝、氧化镍锰、氧化镍镁、氧化铬(Cr₂O₃)、氧化锰(MnO₂)和普鲁士蓝。

当电荷从由氧化镍钨制成的对电极310移除(即，离子从对电极310传送到电致变色层306)时，对电极层会从透明状态转换为着色状态。

在所描绘的电致变色器件中，在电致变色层306和对电极层310之间，存在离子传导层308。离子传导层308用作电致变色器件在漂白状态和着色状态之间转换时离子通过其被传送的介质(以电解液的方式)。优选地，离子传导层308对于电致变色和对电极层的有关离子是高度导电的，但具有可忽略正常操作期间发生的电子转移的足够低的电子电导率。具有较高的离子电导率的薄离子传导层允许快速的离子传导，从而允许高性能电致变色器件的快速切换。在某些实施方案中，离子传导层308是无机和/或固体。

合适的离子传导层(用于具有不同的IC层的电致变色器件)的实例包括硅酸盐、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化铌和硼酸盐。这些材料可以掺杂有不同的掺杂剂，包括锂。锂掺杂的氧化硅包括锂硅-铝-氧化物。在一些实施方案中，所述离子传导层包括基于硅酸盐的结构。在一些实施方案中，氧化硅铝(SiAlO)被用于离子传导层308。

电致变色器件300可以包括一个或多个附加层(未示出)，例如一个或多个无源层。用于改善某些光学性质的无源层可以被包括在电致变色器件300中。用于提供耐湿或耐擦伤性的无源层也可以被包括在电致变色器件300中。例如，可以利用抗反射性或保护性氧化物或氮化物层处理导电层。其它无源层可以用来气密密封电致变色器件300。

图3B是在漂白状态(或转换到漂白状态)的电致变色器件的示意性横截面。按照具体的实施方案，电致变色器件400包括氧化钨电致变色层(EC)406和氧化镍钨对电极层(CE)410。电致变色器件400还包括基板402、导电层(CL)404、离子传导层(IC)408和导电层(CL)414。

功率源416被配置为通过连接到导电层404和414的合适的连接(例如，汇流条)施加电势和/或电流到电致变色堆栈420。在一些实施方案中，所述电压源被配置成施加几伏的电势以驱动器件从一个光学状态到另一个状态的转换。如图3A所示的电势的极性是使得离子(在本实例中为锂离子)主要存在(由虚线箭头所指示)于氧化镍钨对电极层410中。

图3C是在图3B中所示的电致变色器件400的示意性横截面，但处于着色状态(或转换到着色状态)。在图3C中，电压源416的极性是逆转的，从而使电致变色层更阴性以接受额外的锂离子，并由此转换为着色状态。如虚线箭头所示，锂离子穿过离子传导层408传送到氧化钨电致变色层406。氧化钨电致变色层406是以着色状态示出。氧化镍钨对电极410也是以着色状态示出。如前所述，氧化镍钨随着其交出(脱嵌)锂离子逐渐变得更加不透明。在这个实例中，存在协同效应，其中两个层406和410转换到着色状态是朝着减少通过堆栈和基板透射的光的量相加。

如上所述，电致变色器件可以包括由离子导电(IC)层分离的电致变色(EC)电极层和对电极(CE)层，所述离子导电(IC)层为对离子高导电性和对电子高电阻性。按常规理解，离子导电层因此可以防止电致变色层和对电极层之间的短路。离子导电层可以允许电电致变色和对电极保持电荷，从而维持它们的漂白或着色状态。在具有不同层的电致变色器件中，组件形成包括夹在电致变色电极层和对电极层之间的离子传导层的堆栈。这三个堆栈组件之间的边界由成分和/或微结构的突然变化来定义。因此，所述器件具有三个不同的层，具有两个突变界面。

根据某些实施方案，对电极和电致变色电极形成为彼此直接相邻，有时直接接触，而无需单独地沉积离子传导层。在一些实施方案中，采用具有界面区而非不同的IC层的电致变色器件。这样的装置以及制造它们的方法描述于美国专利申请序列号12/772,055和12/772,075，其各提交于2010年4月30日，和美国专利申请序列号12/814,277和12/814,279，其各提交于2010年6月11日，四个申请的标题是“Electrochromic Devices”，其各命名Zhongchun Wang等人作为发明人，并且每个的全部内容以引用的方式并入本文。

窗口控制器和控制算法

窗口控制器用于控制电致变色窗的电致变色器件的状态(例如，漂白、中性或一些级别的着色)。在一些实施方案中，窗口控制器能够在两种状态(漂白状态和着色状态)之间转换电致变色窗。在其它实施方案中，控制器可以另外转换电致变色窗(例如，具有单个电致变色器件)到中间着色状态。某些电致变色窗通过使用单一IGU中的两块电致变色简化物(其中每个简化物是双状态简化物)而允许中间着色水平。这将在下文更详细地描述。

如以上关于图2A和2B所指出，在一些实施方案中，电致变色窗可包括在IGU的一个简化物上的一个电致变色器件和在IGU的另一简化物上的另一电致变色器件。如果窗口控制器能够在两个状态(漂白状态和着色状态)之间转换各电致变色器件，则电致变色窗能够实现四种不同的状态，两个电致变色器件是着色的着色状态、其中一个电致变色器件是着色的第一中间状态、其中另一电致变色器件是着色的第二中间状态，和其中两个电致变色器件是漂白的漂白状态。多窗格电致变色窗的实施方案进一步在美国专利申请序列号12/851,514中所述，命名Friedman等作为发明人，题为“MULTI-PANE ELECTROCHROMIC WINDOWS”且申请日为2010年8月5日，其以全文引用的方式并入本文中并用于所有目的。

在一些实施方案中，窗口控制器能够转换具有能够在两个或更多状态之间转换的电致变色器件的电致变色窗。例如，窗口控制器可以能够转换电致变色窗到漂白状态、中间状态和着色状态。在一些其它实施方案中，窗口控制器能够在漂白状态和着色状态之间转换并入任何数量的状态之间的电致变色器件的电致变色窗。用于转换电致变色窗到中间状态的方法和控制器的实施方案进一步描述于美国专利申请序列号13/049,623中，命名Mehtani等人作为发明人，题为“CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”且申请日为2011年3月16日，其以全文引用的方式并入本文中并用于所有目的。

在一些实施方案中，窗口控制器可对电致变色窗中的一个或多个电致变色器件供电。通常，窗口控制器的所述功能扩充用在下文更详细描述的一个或多个其它功能。本文中所描述的窗口控制器并不限于那些具有对与其因控制目的相关联的电致变色器件供电的功能的窗口控制器。即，电致变色窗的电源可以是与窗口控制器分开的，其中所述控制器具有其自己的电源，并引导从窗口电源施加到窗口的功率。然而，可以方便地包括电源与窗口控制器并配置控制器以对窗口直接供电，因为它避免需要对电致变色窗供电的单独布线。

此外，在本节中描述的窗口控制器被描述为独立的控制器，其可以被配置为控制单个窗口或多个电致变色窗的功能，无需将窗口控制器集成到建筑物控制网络或建筑物管理系统(BMS)。然而，窗口控制器也可以集成到建筑物控制网络或BMS，如在本发明的建筑物管理系统部分进一步描述。

图4描绘窗口控制器的框图。图4是窗口控制器的简化框图，以及关于窗口控制器的更多细节可以在美国专利申请序列号13/449,248中找到，命名Brown作为发明人，题为“CONTROLLER FOR OPT ICALLY SWITCHABLE WINDOWS”(代理人案卷号SLDMP041)，申请于2012年4月17日，和在美国专利申请序列号为13/449,251中找到，命名Brown作为发明人，题为“CONTROLLER FOR OPTIC ALLY-SWITCHABLE WINDOWS”(代理人案卷号SLDMP042)，申请于2012年4月17日。如图4所示，窗口控制器450包括微控制器455、功率宽度调制器(PWM)460、信号调节模块465、以及智能逻辑模块470。

图5描绘一个房间的示意图，所述房间包括电致变色窗和多个传感器。在一些实施方案中，来自这些传感器的输出可被输入到窗口控制器450的信号调节模块465。在其它一些实施方案中，来自这些传感器的输出可被输入到一个网络，所述网络包括建筑物管理系统，如在建筑物管理系统部分进一步描述。虽然各种传感器描绘为例如在房间的垂直表面上，但这是为简明起见，且任何或所有传感器可以是在天花板或地板上。

房间500包括电致变色窗505。电致变色窗505是在包括房间500的建筑物的外部和内部之间。窗口控制器450被连接到且被配置为控制电致变色窗505的光状态。在房间500中的传感器包括外部光传感器510、外部温度传感器515、内部传感器520、内部透射传感器525、占用传感器530和功率计535。这些传感器中的每一个简要描述如下。

外部光传感器510和内部光传感器520是那些能够检测入射到其上的光的照度的器件。入射到光传感器的光可以是直接来自光源的光或从表面反射到光反射器的光。外部光传感器510一般测量入射到光传感器的直接或反射的太阳光。由外部光传感器510检测到的光水平随着一天中的时间和一年中的时间而改变，这是因为太阳光照射到大地的角度改变。由外部光传感器510检测到的光水平随着天气而改变；例如，在阴天，太阳光将被云阻挡且由外部光传感器510检测到的光水平会比晴天低。在一些实施方案中，可能有一个或多个外部光传感器510。来自所述一个或多个外部光传感器510的输出可以被相互比较来确定，例如，如果外部光传感器510中的一个被物体遮住，如被降落在外部光传感器510上的鸟遮住。

内部光传感器520一般测量房间500中的环境光。在一些实施方案中，内部光传感器测量在观察内部光传感器520的领域中从表面反射的光。利用房间500的相同的照明，当一张白纸在观察内部光传感器520的领域中时，内部光传感器520将测量比例如一块彩色的地毯在观察内部光传感器520的领域中时更高的光水平，例如，由于白纸的更高的反射率。因为这一点，如果内部光传感器520被移动，或者如果在观察内部光传感器520的领域中的物体改变时，内部光传感器520的输出可能发生变化。因此，在一些实施方案中，窗口控制器450可以执行校准例程来确定内部光传感器520的输出范围，而这又取决于观察内部光传感器520的领域中的物体。这样的校准例程可以按设定的时间表(如每周一次)执行，或者由人(例如，重新安排房间500中家具的维护人员)触发。

外部光传感器510和内部光传感器520可以是任何数量的不同类型的光传感器。例如，外部光传感器510和内部光传感器520可以是电荷耦合器件(CCD)、光电二极管、光敏电阻器或光伏电池。本领域的普通技术人员应理解，光电传感器技术的未来发展也将适用，因为它们测量光强度，并提供光水平的电输出表示。

外部温度传感器515是能够测量外部温度的器件。外部温度传感器515可以是任何数量的不同的温度传感器，包括热电偶、热敏电阻或电阻式温度检测器。在一些实施方案中，房间500还包括内部温度传感器。

内部透射传感器525是能够测量透过电致变色窗505传输的光量的器件。在一些实施方案中，内部透射传感器525是光传感器，其可以类似于外部光传感器510或内部光传感器520，传感器的视场定向为面对电致变色窗505，以便测量穿过电致变色窗505的入射光。通过结合外部光传感器510与具有面对电致变色窗505的内部的视场的光传感器的测量，可以确定电致变色窗505的透射率。

占用传感器530是能够检测到当一个人在房间500的器件。占用传感器通常是运动传感器；当占用传感器530检测到运动时，假定一个人在房间500，且当占用传感器530未检测到运动时，假设没有人在房间500。占用传感器可以被设置成使得它假定一个人在一个房间持续达检测到最后一个动作后的一段时间；这可以解释为一个人坐在桌子边且动作不大，但仍在房间里。在一些实施方案中，占用传感器可以是用于控制照明房间的灯的运动的传感器。占用传感器530可以使用例如红外(IR)技术、声学技术或者是两者的组合。占用传感器530的视场可以被选择/调整，使其响应房间500中的运动且不响应房间500外的运动(例如，在包括房间500的建筑物外的运动或在包括房间500的建筑物走廊中的运动)。

功率计535是可以测量房间500的功率消耗的器件。房间500的功率消耗可包括加热、通风和空调系统(HVAV系统)和照明。在一些实施方案中，功率计535包括能够与提供功率到房间500中的电路的导线接口的设备。如果内部照明和HVAC系统是在房间500的不同的电路上，功率计可以能够分别测量由房间500的内部照明消耗的功率和由房间500的HVAC系统消耗的功率。

在一些实施方案中，当窗口控制器450未连接到网络中时，两个或多个传感器可通过信号调节模块465提供输出信号到窗口控制器450。信号调节模块465通过这些输出信号到微控制器455。微控制器455根据所述输出确定电致变色窗505的色调水平，并指示PWM 460施加电压和/或电流到电致变色窗505以转换到所需状态。

在一些实施方案中，来自外部光传感器510、内部光传感器520、温度传感器、以及色调命令的输出被输入到信号调节模块465。温度传感器可以是内部温度传感器(未示出)或外部温度传感器515。色调命令可以是来自在房间500的人或居住者的命令，用以达到由所述人所期望的色调水平。例如，取决于电致变色窗505，所述人可以指示窗口转换到漂白状态、着色状态、或中间状态。这种色调命令指令可以例如用无线遥控器，或与窗口控制器450相关的面板达成。如果房间500是卧室，例如在晚上出于隐私，人可能想要电致变色窗505处在着色状态。

在一些实施方案中，色调命令输入可以是约0V到约10V的到信号调理模块465的电压信号。0V到4.9V的色调命令输入可以指示电致变色窗505转换到漂白状态的命令且约5V到约10V的色调命令输入可指示电致变色窗505转换到着色状态的命令。作为另一个实例，当电致变色窗505有四个状态时，0V到2.5V的色调命令输入可指示电致变色窗505转换到漂白状态的命令，2.6V到5V的色调命令输入可指示电致变色窗505转换到第一中间状态的命令，5.1V到7.5V的色调命令输入可指示电致变色窗505转换到第二中间状态的命令，且7.6V到约10V的色调命令输入可指示电致变色窗505转换到着色状态的命令。

来自传感器和色调命令的输出信号被传递给微控制器455。电致变色窗505是否转换到由色调命令所指示的状态，将取决于微控制器455如何被配置以处理与色调命令相关的来自外部光传感器510、内部光传感器520和温度传感器输出。例如，在一些实施方案中，所述色调命令输入可以重写来自外部光传感器510、内部光传感器520、以及温度传感器的输出和电致变色窗505可转换到由色调命令输入所指示的状态。微控制器455指示PWM 460提供电流和/或电压，以根据色调命令输入转换电致变色窗505。

在一些实施方案中，微控制器455可以采用达到基于来自传感器和/或其它输入的信号的色调决定的各种逻辑函数或算法的任意一个或多个。所述传感器输出可作为线性或非线性表达式、查找表、树状图等等的自变量。在一些实施方案中，微控制器455使用函数来确定功率宽度调制器460应该发送到电致变色窗505的电流和/或电压。一个函数的实例示于图6中。

图6示出使用加权常数k₁、k₂、k₃和k₄以对来自不同传感器/命令的输出加权的函数，其中EP是外部光传感器输出，IP是内部光传感器输出，T是温度传感器输出，且TC是色调命令输入。设定加权常数以实现电致变色窗505所期望的响应。使用所述函数，确定输出值(OV)。根据输出值，微控制器455可以指示PWM 460转换电致变色窗505到所期望状态。

例如，当输出值范围是从0到15(例如，16种色调状态，范围从约67％透射率到4％透射率)和电致变色窗505具有两种状态，在0的输出值下，窗口控制器450可以指示电致变色窗505转换到漂白状态，且在15的输出值下，窗口控制器450可以指示电致变色窗505转换到着色状态。作为另一个实例，当输出值范围是从0到15和电致变色窗505具有四个状态，在0至4的输出值下，窗口控制器450可以指示电致变色窗505转换到漂白状态，在5到9的输出值下，窗口控制器450可以指示电致变色窗505转换到第一中间状态，在10到14的输出值下，窗口控制器450可以指示电致变色窗505转换到第二中间状态，和在15的输出值下，窗口控制器450可以指示电致变色窗505转换到着色状态。作为又一个实例，当输出值范围是从0到15和电致变色窗505具有无限数的中间状态，在0的输出值下，窗口控制器450可以指示电致变色窗505转换到漂白状态，在15的输出值下，窗口控制器450可以指示电致变色窗505转变到着色状态，且在0到15之间的输出值下，窗口控制器450可以指示电致变色窗505转换到对应于输出值的色调水平。

设定加权常数k₁、k₂、k₃和k₄，以实现电致变色窗505所期望的响应。例如，如果房间内的居住者对电致变色窗505色调水平是有控制的，则加权常数设定为k₁＝0，k₂＝0，k₃＝0和k₄＝1。如果电致变色窗505是用来降低在房间500的HVAC能量消耗，则加权常数k₃(即，对于外部温度传感器输出)可以给出一个较大的值。加权常数k₁和k₂(即，分别对于外部光传感器输出和内部光传感器输出)可被给定值以保持房间500的照明相对恒定。可设定加权常数以实现电致变色窗505的多种不同反应中的任一种。

在一些实施方案中，加权常数k₁、k₂、k₃和k₄可以根据外部影响或时间表改变。可能会导致常数变化的外部影响实例包括天气变化以及在建筑物内的功率消耗的条件的变化或跨地理区域(其可通过来自功率公共设施公司的通信注意到)。在一些实施方案中，时间表可以是每日的时间表，并且在一些其它实施方案中，时间表可以是每年的时间表。在一些实施方案中，时间表可能是包括对于一年中不同时期的不同的每天时间表的时间表。例如，每天的时间表可能会在一年的不同季节(即冬、春、夏、秋)而发生变化。

一个时间表的实例示于图7中。例如，时间表1可能是10pm到6am的时间表，时间表2可能是10am至1pm的时间表，和时间表3可能是1pm到10pm的时间表。当房间500是住宅房屋的房间时，时间表1可出于隐私对电致变色窗505着色，时间表2和时间表3可平衡房间500中的光和温度。

作为另一实例，时间表1可能是冬季的时间表，时间表2可能是春季和夏季的时间表，且时间表3可能是秋季的时间表。时间表1、2和3可以平衡房间500中的光和温度，考虑到不同的季节，包括例如平均温度、太阳的角度和位置、降水模式等随之改变。

图6和图7示出窗口控制器450可以使用来确定色调水平的关系的实施方案。来自不同传感器的多个输出可以被输入到信号调节模块465且所述函数和函数的加权常数可以适当调整。此外，较少的输出可以被输入到信号调节模块465。在一些其它实施方案中，用于确定色调水平的关系是查找表，其中色调水平是针对输出信号值的各种组合指定的。

图8示出一种用于限制房间的能量消耗的方法的流程图，所述房间在房间的内部和外部之间具有至少一个可着色窗口。色调水平可以自动地控制；即，来自传感器的输出可被输入到窗口控制器，且窗口控制器可以根据来自传感器的输出控制所述可着色窗口的色调状态。

如图8中所示，在操作805，接收来自任意两个或多个传感器的输出信号。在一些实施方案中，由窗口控制器接收来自传感器的输出。在一些其它实施方案中，来自这些传感器的输出是在包括建筑物管理系统或主网络控制器的网络被接收。再次，建筑物管理系统在以下建筑物管理系统部分中进一步描述。所述传感器可以选自由外部光检测器、内部光传感器、占用传感器、外部温度传感器和透射传感器组成的群，所述透射传感器检测从外部通过可着色窗口的光。在一些实施方案中，当内部光传感器面向可着色窗口时，来自外部光传感器和内部光传感器两者的输出可以用于确定从外部通过可着色窗口的光。

在一些实施方案中，也接收指示房间的加热系统、冷却系统和/或照明的能量或功率消耗的输出。在一些实施方案中，与提供电源给包括可着色窗口的房间的电路布线接口的器件提供能量或功率消耗输出。

在操作810，使用所接收的能量输出信号和色调水平之间的关系，确定可着色窗口的色调水平。在一些实施方案中，所述关系往往最小化房间中的加热系统、冷却系统、和/或照明的功率消耗，同时提供适合占用房间的条件。例如，当接收到指示房间的加热系统、冷却系统、和/或照明的能量或功率消耗的输出时，这个输出可以与其它接收到的输出信号一起来确定可着色窗口的色调水平，以最小化功率消耗。

在一些实施方案中，所述关系是表达式，其中色调水平是因变量且输出信号是自变量；这种关系的一个实例示于图6。窗口控制器接收输出信号并基于所述关系和所述输出信号计算色调水平。在一些其它实施方案中，所述关系是查找表，其中色调水平对输出信号值的各种组合是指定的。这样的查找表可以在例如当可着色窗口能够实现有限数量的状态(例如，两个状态，漂白和着色，或四个状态)时使用。

在方法800的一些实施方案中，输出信号包括来自外部光传感器的信号。当来自外部光传感器的输出信号通过第一阈值时，在操作810中采用的关系需要从第一较暗色调水平转换到第二较亮色调水平。当来自外部光传感器的输出信号通过第二阈值时，在操作810中采用的关系需要从第二较亮色调水平转换到第一较暗色调水平。这些实施方案参照图9和图10在下文进一步描述。

再次参考图8，在操作815，提供指令以将可着色窗口的色调改变为在操作810中确定的色调水平。在一些实施方案中，这包括窗口控制器施加电压或电流给可着色窗口，以驱动根据所述指令改变色调。例如，对于图4中所示的窗口控制器450，微控制器455提供指令给PWM 460，以施加电压和/或电流给可着色窗口。

方法800可在迭代过程中实现，如在操作820决定框所述。例如，作为控制一个或多个电致变色窗的自动程序的一部分，色调水平的指令是基于预设的定时功能生成，其中预设的时间已经流逝后，控制器从来自传感器的输出采样，以便生成用于所述窗口的新指令。如果所述时间段还没有流逝，则不需要进一步指令且所述方法结束。一旦所述时间段已经流逝，则重复操作805到815。决定框820也可以基于任何数目的标准，其取决于所述一个或多个窗口的所期望的控制水平。例如，决定框820可以查询来自一个或多个传感器的输出是否有任何变化。如果答案是否定的，那么所述方法完成；如果答案是肯定的，则重复操作805到815。

图9示出操作安装在房间的内部和外部之间的可着色窗口的方法900的流程图。色调水平可以自动地控制；即，来自传感器的输出可被输入到窗口控制器，且窗口控制器可以根据来自传感器的输出控制所述可着色窗口的色调状态。

在图9中所示的方法900的操作905，指示在可着色窗口处或附近接收到的外部辐照度水平的信号被接收。外部光传感器测量入射到光传感器的光的量，或辐照度。光照度是与辐照度密切相关的；光照度是表面上光照的强度的量度。然而，辐照度是基于物理功率，以所有波长进行加权平均，而光照度考虑到人眼的视觉系统对某些波长比其它更敏感，并且因此每一个波长被赋予不同的权重。图10显示光照度相对于时间的24小时期间的曲线，随着时间从0(即12AM)开始，24小时后结束。如图所示，光照度在0处较低，然后随时间增加，直到大约中午达到在中午的最大值，然后在整个一天中的剩余部分减小。

在操作910，可着色窗口的色调水平是使用所接收的输出信号和色调水平之间的关系来确定的。在操作910中采用的关系需要当来自外部光传感器的输出信号通过第一阈值1005时，从第一较亮色调水平转换到第二较暗色调水平。在操作910中采用的关系还需要当来自外部光传感器的输出信号通过第二阈值1010时，从第二较暗色调水平转换到第一较亮色调水平。第一阈值1005和第二阈值1010是不同的辐照度/光照度水平。例如，在一些实施方案中，在第二阈值1010的辐照度/光照度水平低于在第一阈值1005的辐照度/光照度水平。

在操作915中，提供指令以将可着色窗口的色调改变为在操作910确定的色调水平。在一些实施方案中，操作915类似于关于图8描述的操作815。

控制可着色窗口的色调状态的方法900可以最大化包括可着色窗口的房间的节能。例如，在清晨房间可以由太阳光点亮，使照明能源最小化。随着太阳的位置变化和房间中的温度由于通过可着色窗口的太阳光而开始增加，用于冷却房间的HVAC功率增加，且在第一阈值1005下转换可着色窗口。然后，当太阳开始下落和通过可着色窗口的太阳光减小用于冷却的HVAC功率时，在第二阈值1010转换可着色窗口，其可以减少照明能源。

类似于方法800，方法900可包括如方法800中的决定框。例如，重复操作905到915的决定可以根据预设的定时事件；例如，在24小时期间知道预期的光照，所述光照是根据预设的时间表进行采样。在另一个实例中，如果如由光传感器读出的光照水平的变化满足特定的阈值时，则基于光照的所述变化生成新的色调指令并提供给窗口。

在图8和图9所示的方法是控制可着色窗口的色调状态的两种方法。使用传感器的不同组合和利用加权函数加权不同传感器的输出，控制可着色窗口的色调状态的许多其它方法是可行的。

建筑物管理系统

本文描述的窗口控制器还适合于与BMS集成。BMS系统是安装在建筑物中的基于计算机的控制系统，其监测和控制建筑物的机械和电气设备，如通风、照明、电力系统、电梯、消防系统和安全系统。BMS由硬件以及相关联的软件组成，所述硬件包括通过通信信道与计算机的互连，所述软件用于根据由居住者和/或由建筑物管理者设置的偏好，保持建筑物的状态。例如，BMS可以使用局域网络(如以太网)来实现。所述软件可以基于例如互联网协议和/或开放标准。软件的一个实例是来自Tridium公司(里士满，弗吉尼亚州)的软件。与BMS常用的一种通信协议是BACnet(楼宇自动化和控制网络)。

BMS系统在大型建筑物中最常见，且一般至少能够控制建筑物内的环境。例如，BMS可以控制建筑物内的温度、二氧化碳含量和湿度。典型地，还有许多由BMS控制的机械器件，诸如加热器、空调、送风机、通风口等。为了控制建筑物环境，BMS可以在特定条件下打开和关闭这些不同的器件。典型的现代BMS的一个核心功能是保持建筑物的居住者舒适的环境，同时尽量减少加热和冷却成本/需求。因此，现代的BMS不仅用于监测和控制，同时也优化各种系统之间的协同作用，例如，以便节约能源和降低建筑物的操作成本。在一些实施方案中，窗口控制器与BMS集成，其中窗口控制器被配置为控制一个或多个可着色或电致变色窗。在一个实施方案中，所述一个或多个电致变色窗包括至少一种全固态且无机的电致变色器件。在一个实施方案中，所述一个或多个电致变色窗只包括全固态且无机窗口。在一个实施方案中，所述电致变色窗是多态的电致变色窗，如在申请日为2010年8月5日且题为“Multipane Electrochromic Windows”的美国专利申请序列号12/851,514所述。

图11描绘一种BMS 1100的一个实施方案的示意图，BMS 1100用于管理若干建筑物的系统1101，包括安全系统、加热/通风/空气调节(HVAC)、建筑物的照明、电力系统、电梯、消防系统等。安全系统可以包括磁卡访问、转门、电磁驱动门锁、监控摄像机、防盗报警器、金属探测器等。消防系统可包括火灾报警和灭火系统，包括水管道控制。照明系统可包括内部照明、外部照明、应急警示灯、紧急出口标志、和紧急楼道出口照明。电力系统可包括主电源、备用电源发电机和不间断电源(UPS)网络。

此外，BMS 1100管理窗口控制器1102。在本实例中，窗口控制器1102被描绘为窗口控制器的分布式网络，包括一个主网络控制器1103、中间网络控制器1105a和1105b、和端或叶控制器1110。端或叶控制器1110可类似于相对于图4描述的窗口控制器450。例如，主网络控制器1103可以接近BMS，且建筑物1101的每一层可具有一个或多个中间网络控制器1105a和1105b，而建筑物的每个窗口具有自己的端控制器1110。在本实例中，每个控制器1110控制建筑物1101的特定电致变色窗。

每个控制器1110可以处于距它控制的电致变色窗不同的位置，或者被集成到电致变色窗。为简单起见，建筑物1101的仅10个电致变色窗被描绘为由窗口控制器1102控制。在一个典型的设置中，可能会有大量的由窗口控制器1102控制的建筑物中的电致变色窗。窗口控制器1102不需要是窗口控制器的分布式网络。例如，如上所述，控制单个电致变色窗的功能的单个端控制器也落在本文所公开的实施方案的范围内。并入BMS中的如本文所述的电致变色窗控制器的优点和功能将在下文且在适当情况下涉及图11更详细地进行描述。

所公开的实施方案的一个方面是一种BMS包括如本文所述的多用途电致变色窗控制器。通过并入来自电致变色窗控制器的反馈，BMS可以提供，例如增强：1)环境控制，2)节能，3)安全，4)控制选项的灵活性，5)其它系统的改善的可靠性和使用寿命，由于较少依赖其，从而减少其维修，6)信息的可用性和诊断，7)有效地利用工作人员，以及它们的各种组合，因为电致变色窗可以自动地控制。

在一些实施方案中，BMS系统可能不存在或BMS可能存在，但与主网络控制器可能不通信或在一个较高的水平与主网络控制器通信。在一些实施方案中，主网络控制器可以提供，例如增强：1)环境控制，2)节能，3)控制选项的灵活性，4)其它系统的改善的可靠性和使用寿命，由于较少依赖其，从而减少其维修，5)信息的可用性和诊断，6)有效地利用工作人员，以及它们的各种组合，因为电致变色窗可以自动地控制。在这些实施方案中，对BMS的保养不会中断电致变色窗的控制。

图12描绘用于建筑物的建筑物网络1200的一个实施方案的框图。如上所指出，网络1200可以采用任何数量的不同的通信协议，包括BACnet。如图所示，建筑物网络1200包括主网络控制器1205、照明控制面板1210、建筑物管理系统(BMS)1215、安全控制系统1220和用户控制台1225。建筑物中的这些不同的控制器和系统可以被用于接收来自以下的输入和/或控制：建筑物的HVAC系统1230、灯1235、安全传感器1240、门锁1245、摄像机1250、及可着色窗口1255。

主网络控制器1205可以类似相对于图11所述的主网络控制器1103的方式起作用。照明控制面板1210可包括控制内部照明、外部照明、应急警示灯、紧急出口标志、以及紧急楼层出口照明的电路。照明控制面板1210也可以包括在建筑物的房间中的占用传感器。BMS 1215可包括计算机服务器，其接收来自网络1200的其它系统和控制器的数据并向其发出命令。例如，BMS 1215可以接收来自主网络控制器1205、照明控制面板1210和安全控制系统1220中每个的数据并向其发送命令。安全控制系统1220可包括磁卡访问、转门、电磁驱动门锁、监控摄像机、防盗报警器、金属探测器等。用户控制台1225可以是计算机终端，其可以由建筑物管理人员使用以时间表控制、监测、优化和解决建筑物的不同系统的操作。来自Tridium公司的软件可以生成用户控制台1225的来自不同系统的数据的视觉表现。

每一个不同的控制可以控制个别器件/装置。主网络控制器1205控制窗口1255。照明控制面板1210控制灯1235。BMS 1215可以控制HVAC 1230。安全控制系统1220控制安全传感器1240、门锁1245和摄像机1250。数据可以在所有的不同的器件/装置和是建筑物网络1200的一部分的控制器之间交换和/或共享。

在某些情况下，BMS 1100或建筑物网络1200的系统可以根据每天、每月、每季度或每年的时间表运行。例如，照明控制系统、窗口控制系统、HVAC和安全系统可以说明当在工作日期间人们处于建筑物中的24小时时间表操作。在夜间，建筑物可能会进入节能模式，且在白天时，系统可以最小化建筑物的能量消耗同时为居住者提供舒适的方式操作。作为另一个实例，所述系统可以在假期期间关闭或进入节能模式。

时间表信息可以与地理信息相结合。地理信息可包括建筑物的纬度和经度。地理信息也可以包括关于所述建筑物的每个侧面的方向的信息。使用这样的信息，在建筑物的不同侧的不同房间可以用不同方式来控制。例如，对于在冬季建筑物的朝东房间，窗口控制器可以指示窗口，在早上没有色调以使房间由于阳光照耀房间而暖和起来，且照明控制面板可指示灯因为来自阳光的照明而昏暗。朝西窗口在早上可由房间的居住者可控，因为西侧窗口的色调可能对节能没有影响。然而，朝东窗口和朝西窗口的操作模式可以在晚上进行切换(例如，当太阳落下时，朝西窗口没有色调，以使太阳光射入供加热和照明用)。

下文描述建筑物的一个实例，例如像图11的建筑物1101，包括建筑物网络或BMS、用于建筑物的外窗(即，分离建筑物内部与建筑物外部的窗口)的可着色窗口、和许多不同的传感器。来自建筑物外窗的灯一般对建筑物中距离窗口约20英尺或约30英尺的内部照明有效果。也就是说，在一个建筑，在建筑物内距离外窗超过约20英尺或约30英尺的空间接收很少来自外窗的光。在建筑物中距离外窗的这样的空间是由建筑物的照明系统照亮。

此外，在建筑物内的温度可受外部光线和/或外部温度的影响。例如，在寒冷的日子且建筑物由加热系统加热，更接近门和/或窗的房间将比建筑物的内部区域失去热量更快，且相比内部区域更冷。

对于外部光传感器，建筑物可以包括在建筑物的屋顶上的外部光传感器。或者，建筑物可以包括与每个外窗(例如，如相对于图5中所述，房间500)相关联的外部光传感器，或在建筑物的每一侧上的外部光传感器。在建筑物的每一侧上的外部光传感器可以跟踪随着太阳在一天中改变位置在建筑物的每一侧上的辐照度/光照度。

对于外部温度传感器，建筑物可以包括在几个位置的外部温度传感器，以便确定平均外部温度。对于内部温度传感器，有一个外窗的每个房间可包括内部温度传感器。可选地，在建筑物的每一侧上的几个房间可包括内部温度传感器。

对于内部光传感器和透射传感器，建筑物可在有一个外窗的每个房间包括内部光传感器和内部透射传感器。可选地，在建筑物的每一侧上的几个房间可以包括这些传感器。

建筑物的每个房间可包括占用传感器，其与房间内的灯和/或照明面板相关联。建筑物可包括用于个别房间或房间的群体(例如，一组在建筑物的一侧有外窗的房间)的功率计。然而，功率计设置会取决于建筑物的电路设置。

关于相对于图8和图9所描述的方法，当窗口控制器被集成到建筑物网络或BMS中时，来自传感器的输出可以被输入到BMS的网络，并提供作为到窗口控制器的输入。例如，在一些实施方案中，来自任意两个或多个传感器的输出信号被接收。在一些实施方案中，只有一个输出信号被接收，并且在一些其它实施方案中，三个、四个、五个、或更多个输出被接收。这些输出信号可以通过建筑物网络或BMS被接收。

可着色窗口的色调水平是使用接收到的输出信号和色调水平之间的关系来确定。在一些实施方案中，确定色调水平包括使用建筑物的时间表信息。例如，在一些实施方案中，时间表信息包括建筑物的一年中的时间和/或一天中的时间信息。在一些实施方案中，时间表信息还包括有关可着色窗口的地理面朝方向与建筑物的纬度的信息。用于确定窗口的色调水平的查找表或在用于确定窗口的色调水平时所使用的加权常数可根据所述时间表变化。

控制本文所述的可着色窗口的色调状态的窗口控制器和方法可使用不同的传感器或传感器的组合。不同的传感器或传感器的组合可以被称为不同的“传感器设置”或“水平”，例如，使用一个外部光传感器可被称为“0级”，使用一个外部光传感器和一个内部光传感器可被称为“1级”，使用一个外部光传感器、一个内部光传感器和一个占用传感器可以被称为“2级”，且使用一个外部光传感器、一个内部光传感器、占用传感器、和指示建筑物中的加热系统、冷却系统和/或照明的能量或功率消耗的信号(以下描述)可以被称为“3级”。每个这些不同级别的实施方案在下文进一步描述。

在一些实施方案中，输出信号包括来自外部光传感器的信号(即0级)。用于确定色调水平的关系可包括表达式或查找表，其中色调水平是因变量而来自外部光传感器的信号是自变量。在一些实施方案中，在操作810中所采用的关系使用时间表信息，包括建筑物的一年中的时间和/或一天中的时间信息。例如，在一天24小时中的不同关系可用于一年的每一日历天上。

在一些实施方案中，输出信号包括来自外部光传感器的信号和来自内部光传感器的信号(即1级)。用于确定色调水平的关系可以包括表达式或查找表，其中色调水平是因变量且来自外部光传感器和内部光传感器的信号是自变量。在一些实施方案中，在操作810中所采用的关系使用时间表信息，包括建筑物的一年中的时间和/或一天中的时间信息。例如，在一天24小时中的不同关系可用于一年的每一日历天上。

在一些实施方案中，所接收的输出信号包括来自外部传感器的信号、来自内部传感器的信号和来自占用传感器的信号(即2级)。用于确定色调水平的关系可以包括表达式或查找表，其中色调水平是因变量且来自外部光传感器、内部光传感器和占用传感器的信号是自变量。在一些实施方案中，当占用传感器指示房间没有被占用时，房间可以进入最大节能模式。

在一些实施方案中，所接收到的输出信号包括指示建筑物内的加热系统、冷却系统、和/或照明的能量或功率消耗的信号。例如，可以监测建筑物的加热系统、冷却系统、和/或照明的能量或功率消耗，以提供指示能量或功率消耗的信号。器件可被接口或附连到建筑物的电路和/或布线，以进行此监测。可选地，建筑物中的功率系统可以安装使得可监测对于建筑物内的个别房间，或建筑物内的一组房间的加热系统、冷却系统和/或照明所消耗的功率。

例如，相对于建筑物中的照明，指示建筑物内的灯、一组灯或照明系统的能量或功率消耗的信号被接收。所述灯、一组灯或照明系统可以包括至少一个距可着色窗口约20英尺或约30英尺内的灯，在一个其中改变窗口的色调会影响区域中的照明的区域。

作为另一个实例，相对于在建筑物中的加热和/或冷却，指示提供在建筑物内的温度控制的加热或冷却器件的能量或功率消耗的信号被接收。所述加热或冷却器件可以加热或冷却建筑物的距可着色窗口约50英尺内的区域。

在一些实施方案中，所接收到的输出信号包括来自外部光传感器的信号、来自内部光传感器的信号、来自占用传感器的信号、和能量或功率消耗的信号(即，第3级)。所述能量或功率消耗信号指示建筑物的加热系统、冷却系统和/或照明或建筑物的房间的能量或功率消耗。用于确定色调水平的关系降低建筑物中的加热系统、冷却系统和/或照明的能量消耗，同时提供适合于占用建筑物的条件。

然后提供指令以将可着色窗口的色调改变为确定的色调水平。例如，参照图11，这可以包括主网络控制器1103，其发出命令到一个或多个中间网络控制器1105a和1105b，其进而发出命令到用于控制建筑物的每个窗口的端控制器1110。端控制器1100可施加电压和/或电流到窗口来驱动根据所述指令改变色调。

在一些实施方案中，包括电致变色窗和BMS的建筑物可介入或参与由提供电力给建筑物的公共设施运行的程序。所述程序可以是其中当预计峰值负载发生时会降低所述建筑物的功率消耗的程序。所述公共设施可以在预计峰值负载发生前发送出警告信号。例如，警告也可以是在预计峰值负载发生前一天、早晨、或约一小时前发送。预期峰值负载发生可以在夏季炎热的日子出现，例如，当冷却系统/空调从公共设施汲取大量功率时。警告信号可以通过建筑物的BMS或通过配置成控制建筑物的电致变色窗的窗口控制器接收。然后，BMS可以指示窗口控制器转换适当电致变色窗到彩色状态，以有助于当预期峰值负载时降低建筑物中的冷却系统的电力消耗。

在一些实施方案中，用于建筑物的外窗(即分离建筑物内部与建筑物外部的窗口)的可着色窗口可分组为区域，其中在区域中的可着色窗口以类似的方式被指示。例如，在建筑物的不同楼层或建筑物的不同侧的电致变色窗组可以是在不同的区域。例如，在建筑物的一楼，所有的朝东电致变色窗可以是在1区，全部朝南电致变色窗可以是在2区，所有朝西电致变色窗可以是在3区，且所有朝北电致变色窗可以是在4区。作为另一个实例，所有在建筑物的第一层的电致变色窗可以是在1区中，所有第二层的电致变色窗可以是在2区中，且所有第三层的电致变色窗可以是在3区中。作为另一个实例，所有朝东电致变色窗可以是在1区，全部朝南电致变色窗可以是在2区，所有朝西电致变色窗可以是在3区，且所有朝北电致变色窗可以是在4区。作为另一个实例，在一楼的朝东电致变色窗可以分为不同的区域。任何数目的在建筑物的同一侧和/或不同侧和/或不同楼层的可着色窗口可以被分配到一个区域中。

在一些实施方案中，在一个区域中的电致变色窗可以由相同的窗口控制器控制。在一些其它实施方案中，在一个区域中的电致变色窗可以由不同的窗口控制器控制，但窗口控制器可以全部接收来自传感器的相同输出信号，并使用相同的函数或查找表来确定在一个区域中的窗口的色调水平。

在一些实施方案中，在一个区域中的电致变色窗可以由接收来自透射传感器的输出信号的窗口控制器控制。在一些实施方案中，透射传感器可以安装在靠近在一个区域中的窗口。例如，透射传感器可被安装在含有所述区域中所包括的IGU的框中或框上(例如，安装在竖框(框的水平窗扇)中或其上)。在一些其它实施方案中，在一个区域中的电致变色窗(其包括在建筑物的一个侧面的窗口)可由接收来自透射传感器的输出信号的窗口控制器来控制。

在一些实施方案中，透射传感器可提供输出信号给窗口控制器来控制第一区(例如，主控制区)的电致变色窗。窗口控制器还可以与第一区相同的方式控制第二区中的电致变色窗(例如，从属控制区)。在一些其它实施方案中，另一个窗口控制器可以与第一区相同的方式控制第二区中的电致变色窗。

在一些实施方案中，建筑物管理人员、在第二区中房间的居住者、或其它人可以手动指示(例如，用色调或清除命令或来自BMS的用户控制台的命令)在第二区(即从属控制区)的电致变色窗进入色调状态或透明状态。在一些实施方案中，当在第二区的窗口的色调状态利用这样的手动命令重写时，在第一区(即，主控制区)的电致变色窗仍然在接收来自透射传感器的输出的窗口控制器的控制下。第二区可以保持在手动命令模式一段时间，然后恢复到在接收来自透射传感器的输出的窗口控制器的控制下。例如，在接收重写命令后，第二区可以停留在手动模式一小时，然后可以恢复到在接收来自透射传感器的输出的窗口控制器的控制下。

在一些实施方案中，建筑物管理人员、在第一区中房间的居住者、或其它人可以手动指示(例如，用色调命令或来自BMS的用户控制台的命令)在第一区(即主控制区)的电致变色窗进入色调状态或透明状态。在一些实施方案中，当在第一区的窗口的色调状态利用这样的手动命令重写时，在第二区(即，从属控制区)的电致变色窗仍然在接收来自透射传感器的输出的窗口控制器的控制下。第一区可以保持在手动命令模式一段时间，然后恢复到在接收来自透射传感器的输出的窗口控制器的控制下。例如，在接收重写命令后，第一区可以停留在手动模式一小时，然后可以恢复到在接收来自透射传感器的输出的窗口控制器的控制下。在一些其它实施方案中，在第二区的电致变色窗可以保持在着色状态，它们在接收到第一区的手动重写时所处的状态。第一区可以保持在手动命令模式一段时间，然后可将第一区和第二区恢复到在接收来自透射传感器的输出的窗口控制器的控制下。

不管所述窗口控制器是否是独立的窗口控制器或与建筑物网络接口，均可使用控制所述可着色窗口的本文所述的任一种方法来控制可着色窗口的色调。

无线或有线通信

在一些实施方案中，本文所述的窗口控制器包括用于在窗口控制器、传感器和单独的通信节点之间的有线或无线通信的组件。无线或有线通信可以用直接与窗口控制器接口的通信接口实现。这样的接口可以是微处理器自具的，或通过实现这些功能的另外电路提供。

用于无线通信的一个单独的通信节点可以是例如另一无线窗口控制器、末端、中间或主窗口控制器、远程控制设备或BMS。无线通信用于窗口控制器以进行以下操作中的至少一个：程序设计和/或操作EC窗，从本文所描述的各种传感器和协议收集来自EC窗的数据，并使用EC窗充当无线通信中的继点。从EC窗收集的数据还可以包括计数数据，如EC器件已被激活的次数，EC器件随时间的效率，等等。这些无线通信功能将在下文更详细地描述。

在一个实施方案中，无线通信被用于操作相关联的电致变色窗，例如通过红外(IR)和/或射频(RF)信号。在某些实施方案中，控制器将包括无线协议芯片，诸如蓝牙、EnOcean、WiFi、紫蜂(Zigbee)等。窗口控制器也可具有通过网络进行的无线通信。输入到窗口控制器可以是由用户直接或通过无线通信手动输入，或输入可以是来自建筑物的BMS，其中电致变色窗是BMS的组件。

在一个实施方案中，当窗口控制器是控制器的分布式网络的一部分时，无线通信被用于通过控制器的分布式网络传送数据到多个电致变色窗的每个和从其传送数据，每个控制器具有无线通信组件。例如，再次参照图11，主网络控制器1103与中间网络控制器1105a和1105b的每个无线通信，后者又与端控制器1110无线通信，每个控制器都与电致变色窗相关联。主网络控制器1103还可以与BMS无线通信。在一个实施方案中，在窗口控制器中通信的至少一个级别是以无线方式进行的。

在一些实施方案中，一个以上模式的无线通信被用于窗口控制器的分布式网络中。例如，主窗口控制器可以通过WiFi或紫蜂与中间控制器进行无线通信，而中间控制器通过蓝牙、紫蜂、EnOcean、或其它协议与端控制器通信。在另一个实例中，窗口控制器具有冗余无线通信系统供最终用户选择以用于无线通信的灵活性。

例如，主和/或中间窗口控制器和端窗口控制器之间的无线通信提供避免安装硬通信线路的优点。这对于窗口控制器和BMS之间的无线通信也是如此。在一个方面中，这些作用的无线通信是用于将数据传送到电致变色窗和从电致变色窗传送数据来操作所述窗口，并提供数据给例如BMS，以优化建筑物的环境和节能。窗口的位置数据以及来自传感器的反馈被协同用于这种优化。例如，颗粒级(逐个窗口)小气候信息被反馈到BMS，以优化所述建筑物的各种环境。

虽然已对上述公开的实施方案进行了相当详细地描述以便于理解，但是所描述的实施方案应被认为是说明性的而非限制性的。对本领域的普通技术人员显而易见的是，可在所附权利要求书的范围内实施某些变化和修改。