具有供电系统的光学装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括至少一个玻璃或聚合物区域的光学装置，其中有源矩阵位于与至少一个玻璃或聚合物区域接触的位置，所述光学装置还包括供电系统。
【背景技术】
[0002]已知具有可切换窗的形式的这样的光学装置。
[0003]文件JP2004012818公开了一种具有太阳能电池和电池的液晶窗，该文件提出将电池和控制器置于玻璃的夹层(sandwich)之间。此方案的缺陷在于连接至玻璃的连接器通常在玻璃平面的边缘。而且，电池和控制器是可见的，这是不期望的。电池和控制器曝露于太阳热辐射，因而会加热到非常高的温度。如果控制器或电池损坏，则很难被替换。
[0004]文件US8213074公开了一种电致变色的窗，其中窗控制器集成在绝缘玻璃单元内。尽管此集成控制器比非定域化的控制器的优势在于集成控制器可以不需要安装分离的控制器，但是集成控制器仍然需要经由电网向系统供电。穿过立面(facade)安装用于与电网连接的线缆会造成额外的工作和成本。
[0005]文件US6055089公开了一种由玻璃表面上的光伏元件供电的电致变色的窗。此配置克服了添加额外的电池的需要。然而，此配置具有额外的组装问题，因为在组装绝缘玻璃单元期间PV元件必须连接到控制器。此组装过程与当前绝缘玻璃制造机械并不兼容，因而造成额外的成本。另外，由于光伏元件在玻璃表面上的位置，光伏元件具有高应力应变。
[0006]文件US7259730公开了一种固定在窗上的显示器元件。几个用于控制系统的位置被提出，所述控制系统包括向窗供电的电池组。因为没有包括使电池再充电的系统，当电池放电之后就应被更换。对于一些应用(例如，用作窗)而言这可能是不期望的，因为不是所有的位置都可以容易地触及到。而且，更换电池会带来额外的工作，如果只是安装几个窗还可以完成这种更换电池的工作，但对于安装大量窗的情况，更换电池的工作会导致高的维护成本。
【发明内容】
[0007]因此本发明的一个目的在于克服现有技术的缺陷。
[0008]此目的通过以下装置来实现:一种光学装置，包括至少一个玻璃或聚合物区域，其中有源矩阵位于与至少一个玻璃或聚合物区域接触的位置，所述光学装置包括供电系统，其中供电系统位于布置在顶部且与至少一个玻璃或聚合物区域大致平行的第一辅助平面和第二辅助平面之间，第二辅助平面被布置为与第一辅助平面大致平行且与第一辅助平面相距为小于10cm的距离L’，与第三辅助平面或第四辅助平面相距为小于21cm的距离L，所述第三辅助平面或第四辅助平面被布置为大致垂直于所述至少一个玻璃或聚合物区域的主延伸方向，其中L还是所述第三辅助平面与所述至少一个玻璃或聚合物区域的一个侧面之间的距离，也是所述第四辅助平面与所述至少一个玻璃或聚合物区域的同一侧面之间的距离。供电系统至少包括控制器和至少一个能量储存系统。光学装置包括至少一个光伏元件，其中所述至少一个光伏元件被布置为大致垂直于所述至少一个玻璃或聚合物区域的主延伸区域。
[0009]在一个实施例中，控制器用于控制电池。
[0010]所述至少一个能量储存系统优选为至少一个电池。
[0011]光学装置包括至少一个、优选为多于两个、最优选为四个或更多的光伏元件。所述控制器优选地在电池中暂时存储(至少一个或更多个光伏元件的)生成的功率并使用存储在电池中的功率来控制光学装置的状态。如果光学装置是可切换窗，那么具有光伏元件、控制器和电池的可切换窗的好处在于可切换窗不需要外部电力来切换可切换窗，并且可以减少穿过立面的线缆(用于外部电源)。
[0012]优选地，至少一个光伏元件与所述至少一个玻璃或聚合物区域物理接触。
[0013]具有物理接触意指其机械地固定到所述玻璃或聚合物区域。
[0014]所述至少一个玻璃或聚合物区域具有主延伸方向，而所述至少一个玻璃或聚合物区域的两个表面与此主延伸方向平行。所述第一辅助平面的主延伸方向与所述至少一个玻璃或聚合物区域的主延伸方向平行。另外，所述至少一个玻璃或聚合物区域具有四个侧面(或边缘)，所述四个侧面大致垂直于所述区域的两个表面，并且由于所述侧面，所述至少一个玻璃或聚合物区域的两个表面彼此接触。所述至少一个玻璃或聚合物区域的侧面的厚度由所述区域本身的厚度决定。
[0015]有源矩阵与所述至少一个玻璃或聚合物区域接触，其中术语“接触”优选地意指物理接触。这意指所述有源矩阵优选地附接、施加到所述至少一个玻璃或聚合物区域上和/或插入到所述至少一个玻璃或聚合物区域中。
[0016]优选地，光学装置包括两个或三个玻璃或聚合物区域而不是所述至少一个玻璃或聚合物区域(见例如图5，区域15/1和15/2)。在此优选的情况下，玻璃或聚合物区域彼此平行；这意指所述区域的主延伸方向彼此平行。在这样的实施例中，有源矩阵优选地被布置在至少两个玻璃或聚合物区域之间。优选地，由于所述有源矩阵，所述区域(经由表面)彼此接触。
[0017]优选地，光学装置包括至少一个额外区域(也被称为额外区域)。所述至少一个额外区域具有与所述至少一个玻璃或聚合物区域的主延伸方向大致平行的主延伸方向，其中所述额外区域位于与所述至少一个玻璃或聚合物区域相隔一段距离的位置。为了避免误解，即使所述至少一个玻璃或聚合物区域可以由两个或三个玻璃或聚合物区域组成，这些区域也不是所述至少一个额外区域(见例如图5，区域2)。而额外区域可以包括两个或三个玻璃或聚合物区域。在一个优选的实施例中，所述至少一个额外区域像根据权利要求1所述的光学装置那样被建造。优选地，所述额外区域保护所述至少一个玻璃或聚合物区域并优选具有绝缘功能。如果光学装置是可切换窗，那么所述至少一个额外区域可以是双层、三层或四层玻璃窗(glazing)的一部分。
[0018]术语“大致平行”意指在所有情况下，不存在超过5°到10°的偏差。术语“大致垂直”意指所成的角度的范围为大约85°到95°。
[0019]供电系统位于所述至少一个玻璃或聚合物区域和所述第二辅助平面之间的空隙或空间(或容积)之中。此用于供电系统的空隙或空间由与所述至少一个玻璃或聚合物区域平行且在所述至少一个玻璃或聚合物区域的顶部且与所述至少一个玻璃或聚合物区域的主延伸平面平行的第一辅助平面构建。术语“在顶部”意指所述第一辅助平面位于所述至少一个玻璃或聚合物区域的外表面上。所述至少一个玻璃或聚合物区域的外表面是所述至少一个玻璃或聚合物区域的与所述第二辅助平面的主延伸方向相距最远的表面。所述第二辅助平面优选穿过额外区域，但在所有情况下都与第一辅助平面相隔一段距离并且与所述至少一个玻璃或聚合物区域的主延伸方向平行。所述第一辅助平面和所述第二辅助平面彼此间具有小于10cm的距离，优选为具有8cm到1cm之间的距离，更优选具有3cm到0.5cm之间的距离。所述第一辅助平面和所述第二辅助平面限制了用于在水平方向上布置供电系统的空间或空隙的延伸。第三辅助平面和第四辅助平面大致垂直于第一辅助平面和第二辅助平面并且与所述至少一个玻璃或聚合物区域的侧面大致平行。所述第三辅助平面和所述第四辅助平面限制了在垂直方向上(用于布置供电系统的)空隙或空间的延伸。第三辅助平面和第四辅助平面位于与所述至少一个玻璃或聚合物区域的一个侧面相距小于21cm的位置(见图13)。第三辅助平面和第四辅助平面彼此间的距离小于42cm，优选为41cm到20cm，更优选为在30cm到10cm之间。
[0020]如所提及的，至少一个能量储存元件优选为电池，更优选为可充电电池。可充电电池存储由至少一个光伏元件生成的能量并将所述能量施加到光学装置(如果需要的话)。电池优选为基于光学装置的能量需要来选择。在这方面，光学装置的种类(例如窗或屏幕)、电池的最短寿命、电池的操作温度、电池的尺寸和成本是选择标准。在一个实施例中，电池可以是超级电容器、镍金属氢化物(NiMH)电池或薄膜电池。超级电容器的一个示例是Maxell BCAP 0350，NiMH电池的一个示例是Varta V150HT，以及薄膜电池的一个示例是Cymbet CBC3150。
[0021]供电系统布置在所述至少一个玻璃或聚合物区域和所述至少一个额外玻璃或聚合物区域之间和/或与所述至少一个玻璃或聚合物区域的一个侧面相隔一段距离。在所有实施例中，供电系统被布置在由上述的第一辅助平面、第二辅助平面、第三辅助平面和第四辅助平面构建的空隙或空间(或容积)中。在一个具体实施例中，供电系统的至少一个部件(控制器或能量储存装置)被布置在限定的空间或空隙中。在此具体实施例中，供电系统的部件可以布置在此限定的空间或空隙之外。在另一个(更优选的)实施例中，能量供给系统的所有部件都布置在限定的空间或空隙中。
[0022]具有被布置在所述空间或空隙中的供电系统的光学装置具有多个优势。这些优势之一在于所述光学装置可以在工厂中建造为集成产品而不需要建造地点的连接线缆，而所述连