一种智能调光玻璃的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
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[0001]本发明涉及建筑材料、汽车材料领域，具体是一种调光玻璃。
技术背景:
[0002]玻璃窗能透光、挡风和阻挡灰尘，是建筑物和居室必不可少的组件。夏天室外温度升高、光线增强，室内的光线和温度也会变化，人们不得不打开空调或拉上窗帘，开车的朋友需要在车内准备一个反射板来阻止阳光的直射。如果有一种可以调节光线的玻璃，这个问题便得到了解决，于是智能调光玻璃就应运而生了。智能调光玻璃可以根据室内外光线或温度的变化控制可见光、紫外光的透过率，这种智能调光窗将让空调和窗帘的用武之地大为减少，大大方便了我们的生活，让我们感受到科技带来的冬暖夏凉的感觉。
[0003]玻璃的主要功能是在采光的同时隔离内外的空间。调光玻璃是对玻璃改进后的产物，调光玻璃不仅能够隔离空间，而且能够调节采光和视线。在本发明之前，调光窗主要实现方式有液晶调光玻璃、电致变色玻璃、百叶窗和卷帘结构调光窗。这些调光玻璃或调光窗都有自身的缺陷，以至于目前这些调光玻璃都并未得到很好的推广。中国专利ZL200430079163.5智能调光玻璃中采用了液晶调光技术，制备出基于液晶聚合物的液晶调光玻璃，其原理是液晶分子的在不同强度电场中，对光线的散射程度不同，其缺点是工艺复杂、良品率低，更重要的是该玻璃采用了两层ITO导电玻璃，这每平米液晶调光玻璃的两层导电玻璃价格动辄上千，因而这种液晶调光玻璃虽然已经市场化，由于成本太高，因此很普及；中国专利ZL200620123661.4汽车调光玻璃采用了电致变色技术，目前该技术不够成熟，均匀性不够好，由于电致变色玻璃也需要两层ITO导电玻璃作为电极，因此成本同样很高高，除此以外电致变色玻璃目前的适用温度范围很窄；中国专利ZL200520068743.9中空玻璃内的百叶窗则讲百叶窗放入中空玻璃中通过电机带动叶片转动，从而调节光线通过，该结构通过机械的方法实现了对光线的调节，但是问题该机械结构复杂，一旦损坏很难修复，而且这种机械结构不美观；同样，中国专利国专利ZL92230234.0双层玻璃窗夹层卷帘调光装置，卷帘结构容易老化、使用周期短暂、质量得不到保证，不能实现无极调光。通过研究目前现有的调光玻璃，发现遇到的主要瓶颈是制作成本高、工艺复杂和寿命短等。为了解决这些问题实现光线智能调节，本专利提出了一种低成本、安装简单、寿命长的调光玻璃。
[0004]本发明专利提出了一种智能调光玻璃，通过机电结构带动固定在转轴上的带图案薄膜运动，每一层薄膜位移量不同，不同层的图案移动可以相互遮挡透明部分，使玻璃可以逐渐不透明，最终调光玻璃完全不透明，反方向移动薄膜时，调光逐渐变透明，并且可以实现无极调光。由于使用了机电结构的辅助，可以实现玻璃调光的自动变化控制，可以通过接入嵌入式系统和驱动电路对其控制，加入光线、温度传感器可以根据室内光线和温度调节玻璃透过率。通过连接遥控器可以实现遥控功能，通过连接WIFI，可以与智能家居设备互联，通过移动终端和PC可以远程控制调光玻璃，远程调节调光玻璃的透过率。
[0005]本发明专利提出互补图案结构，可以使条纹、方块和计算机随机序列，以及其他图案，如百叶窗形状、人物和风景等图像。通过调节玻璃的透明度，整个调光玻璃图案可以动态变化，活波生动。而且互补图案可以是材质染料和颜料，也可以是波长截止和波长带通薄膜材料，以及金属薄膜材料等。
[0006]通过改变互补图案材料色彩，可以使调光玻璃做成各种颜色，满足不同应用场景的需求。
[0007]此外，通常情况下，本发明专利的最低透光率可以低至0，即使是可以完全关闭，这是目前市面上的调光玻璃不能达到，。互补图案的柔性透明薄膜层数增加至足够多层数时，玻璃的透过率可以达到80%以上。
[0008]本发明专利只需要在执行位移动作时需要供电，其他时间无需供电，相比液晶调光玻璃需要一直供电而言，非常节能。而且本专利采用低压供电，功耗非常低，常规情况下位移动作时，功率只有零点几瓦到几瓦。除此之外，本发明专利在图案层材质不限于染料和颜料，也可以是波长截止和波长带通薄膜材料，以及金属薄膜材料等。如红外光截止材料可以在玻璃关闭状态反射掉大部分自然光和热辐射，可以降低室内空调的使用量；又如紫外光截止材料可以降低紫外辐射量，降低阳光直射室内时，对人体的皮肤和眼睛的损害。
[0009]总的来说，本发明专利主要优点包括以下几点:主要成本来源于玻璃、薄膜和机电结构等低成本材料，因此材料成本非常低；采用了一体化的封装设计，因此在工程应用中安装简单、使用寿命长；由于使用机电控制，可以方便智能化控制；改变图案颜色，可以实现彩色调光玻璃；可以实现完全不透明和很高的透过率；由于通过掺杂功能材料，玻璃只需要动作电压，所以不仅系统能耗非常低，而且可以动态调整室内外辐射能量交换，大大的降低了空调的使用，节能环保。
【发明内容】
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[0010]本发明的目的是通过一种内置于夹层玻璃中央的调光光学结构，通过内置的微型电机调节结构的改变，从而调节光线透过率。使用者仅需简单的操作，即可实现光线调节、视野屏蔽等调光效果。本发明具有制作调节范围大，工艺简单，需要设备少，成品率高，成本低廉，安装方便，功耗低，操作简便等优点。
[0011]本发明是通过以下方式实现的:
[0012]通过玻璃⑴夹合多层的带有互补图案(2)的薄膜结构(3)与U型槽(4)密闭而成，通过微型电机(5)带动牵引线(6)通过L型结构(7)围绕转轴(8)带动薄膜结构移动，由于L型结构的椭圆链接半圆环(11)会让薄膜成圆弧型，并且薄膜与薄膜之间的矩形连接块(12)可以保证薄膜间隙，L型结构转动时玻璃间的薄膜位移不同，不同图案相互叠加，可以调节整个结构的透光面积。在薄膜间加入球形间隔子(9)，降低薄膜间的阻力。添加液态折射率匹配液(10)，降低光线的反射和泄漏损耗，可以提高结构的透过率。
[0013]以条纹图案⑵为例说明，在两层玻璃⑴内部采用多层可动带条形图案的薄膜
(3)，每层薄膜条纹(2)等宽且条纹间距相等，每层薄膜具有相同的开口率。以η张薄膜结构为例，光栅间距为d，光栅条纹位d/n，开口率位l-1/n，通过平移每张薄膜的相对位置，多层薄膜结构的开口率能够在O到l-1/n无极变化。以8层薄膜结构为例，其调光透过率范围为O到87.5%，即是说理论上本发明可以达到完全关闭和高透过率。
【附图说明】
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[0014]图1是调光玻璃透光状态示意图。
[0015]图2是调光玻璃关闭状态示意图。
【具体实施方式】
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[0016]薄膜图案制备可以通过真空镀膜、丝印工艺、照相制版、感光制版等多种途径形成薄膜图案。
[0017]在每层薄膜叠加前喷撒球形间隔子，将多层形成图案的薄膜在光学显微镜下对齐，固定连接到驱动连接板上。
[0018]将固定好的多层薄膜(3)夹在两层玻璃(I)之间，将驱动板连接到驱动电机(5)上，将两层玻璃用U型金属槽(4)粘接封闭。在U形金属槽的灌注口，加注折射率匹配液，排出气泡以后，将灌注口封闭。
[0019]进行密封性测试，通电进行光调节测试。
【主权项】
1.一种智能调光玻璃，包括玻璃和U型槽密封的玻璃夹层，以及内部带多层互补图案的柔性透明薄膜，机电牵引部分，一种专用的球形间隔子，折射率匹配液和连接块，其特征是:通过机电牵引机构带动固定在转轴上的薄膜运动，使每一层薄膜位移量不同，不同层的图案移动相互叠加，可以逐渐闭合，最终调光玻璃完全不透明，反方向移动薄膜时，调光逐渐变透明。2.根据权利I要求，互补图案不限于条纹、方块、计算机随机序列及其他图案。3.根据权利I要求，互补图案不限于染料和颜料，也可以是波长截止和波长带通薄膜材料，以及金属薄膜材料等。4.根据权利I要求，互补图案不限于一种颜色，也可以是多种颜色的组合。5.根据权利1，互补图案的柔性透明薄膜层数可以是两层及两层以上。6.根据权利I要求，一种专用的球形间隔子，其特征是:保持薄膜间间距，降低薄膜间的阻力，降低牵引机构的功率。7.根据权利I要求，一种折射率匹配液，其特征是:填充在薄膜与薄膜之间和薄膜和玻璃之间，降低光的界面反射损耗。8.根据权利I要求，机电牵引部分不限于电机牵引机构、电磁牵引机构和磁体牵引机构等，也可以直接用手动机械机构代替。
【专利摘要】本发明涉及一种智能调光玻璃，包括双层玻璃和U形槽密封的玻璃夹层，夹层中包含多层互补图案的柔性透明薄膜，薄膜之间撒有球形间隔子，密封玻璃内部充满折射率匹配液，边缘安装了机电牵引部分，通过机电牵引部分带动薄膜位移，从而调节玻璃透过率。本发明所述调光玻璃具有低成本、安装简单、寿命长等优点。
【IPC分类】G02B26/02
【公开号】CN105068242
【申请号】CN201410551024
【发明人】王继岷, 靳飞, 李明, 曾一雄
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年10月16日