本申请根据35u.s.c.§120，要求2016年09月08日提交的美国申请系列第15/259,572号的优先权，其要求2015年09月11日提交的美国临时申请第62/217,123号的优先权。本申请根据35u.s.c.§119，还要求2016年01月25日提交的美国临时申请系列第62/286,659号以及2016年01月15日提交的美国临时申请系列第62/279,153号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。
背景技术：
本公开一般地涉及光致变色多窗格窗组件以及结合了此类窗组件的结构。更具体来说，本公开涉及光致变色多窗格窗组件，所述光致变色多窗格窗组件包括结合在其中的一层或多层低发射率层。
背景技术
常规建筑窗包括双窗格和三窗格单元。也就是说，这些单元具有两块或三块间隔开的玻璃窗格用于将结构内的温度与室外温度隔绝开。但是，没有对通过其的电磁辐射透射进行有效过滤，常规窗户可能缺乏有效地对结构进行隔离和控制传输进入结构中的光所需的元件。
因此，需要能够进一步限制太阳能热增益和调节可见光透射率的多窗格窗户。
技术实现要素：
本公开提供包括光致变色玻璃和低发射率层的多窗格窗。低发射率层反射和/或吸收红外波长并透射紫外和可见光波长，使得光致变色玻璃变暗和改变进入结构中的可见光透射率。
根据本公开的实施方式，提供了包括外侧玻璃窗格和内侧玻璃窗格的窗。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格包括低发射率层。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格包括光致变色玻璃。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格与外侧玻璃窗格间隔开。在一些实施方式中，低发射率层以激活带(activationband)透射太阳能辐射从而激活光致变色玻璃并降低穿透通过光致变色玻璃的可见光透射率。
根据本公开的实施方式，窗包括外侧玻璃窗格和内侧玻璃窗格。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格包括低发射率层。在一些实施方式中，内侧玻璃包括光致变色玻璃。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格与外侧玻璃窗格间隔开。在一些实施方式中，低发射率层以光致变色玻璃的激活带(activationband)透射太阳能辐射，这降低了穿透通过发生接触的光致变色玻璃的可见光透射率。
根据本公开的实施方式，揭示了包括开口的建筑，所述开口中具有窗。在一些实施方式中，窗包括外部玻璃窗格和内部玻璃窗格。在一些实施方式中，外部玻璃窗格包括低发射率层。在一些实施方式中，内部玻璃包括光致变色玻璃。在一些实施方式中，内部玻璃窗格与外部玻璃窗格间隔开。在一些实施方式中，低发射率层透射光致变色玻璃的激活波长，这降低了穿透通过发生接触的光致变色玻璃的可见光透射率。
在参见具体阐述了示例性实施方式的以下具体描述和附图之前，应理解的是，本发明技术不限于具体描述所述或者附图所示的细节或方法。例如，本领域技术人员会理解的是，与附图之一所示的实施方式或者与实施方式之一相关的文字所述相关的特征或属性可良好地应用于其他附图所示或者其他文字所述的其他实施方式。
附图说明
当考虑如下详细描述时，可以更好地理解本公开，并且除了上文所述之外的特征、方面和优势会变得显而易见。此类详细描述参考了如下附图，其中：
图1是根据一个实施方式，从结构外侧观察的多窗格窗的正视图。
图2-4是根据一些例子，沿图1的线1-1绘制的双窗格窗的周界边缘的横截面图。
图5显示低发射率层透射谱；
图6-7是根据示例性实施方式，沿图1的线1-1绘制的三窗格窗的周界边缘的横截面图。
图8是在两种不同温度下，2mm厚的
图9是在五种不同温度下，2mm厚的
图10是暴露于结构内部光的2mm厚的
图11是1.5mm厚的
图12是2mm厚的
具体实施方式
除非另外定义，否则，本文中所使用的所有技术和科学术语都具有本公开所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。虽然在本公开的实施或测试中可以采用类似于或等同于本文所述那些的任意方法和材料，但是下面描述了示例性方法和材料。
常规多窗格窗户可能具有多种缺点。一种潜在的缺点可能是进入结构中的红外(ir)和近红外(nir)太阳光波长的透射率，这导致其中的热增益。另一种潜在的缺点可能是无法不依赖于室外温度降低随时间进入结构中的可见光透射率，而是依赖于与外侧特定光波长的相互作用。
常规多窗格窗有时在它们的玻璃窗格上包括了低发射率层以限制太阳光波长的不同组合进入结构的透射率。低发射率层可以反射和/或吸收来自太阳电磁谱的红外(ir)和近红外(nir)波长。在一些情况中，对于太阳光谱中的那些ir和nir波长的反射可能≥90％，或者甚至≥95％。低发射率层对于太阳光谱中所含的那些ir和nir波长的吸收可能≤5％，或者甚至≤1％。因此，低发射率层可以降低穿过窗户进入结构的太阳能热增益。常规低发射率层还可能反射和/或吸收可见光和紫外(uv)波长。常规低发射率层对于可见光的反射可能导致从室内看到的室外颜色发生扭曲(例如，通过低发射率层观察的蓝天可能看上去是灰色或绿色的)。被低发射率层吸收的波长部分有时在存在低发射率层的玻璃窗格上产生热量。包括低发射率层的常规窗户无法取决于与外侧具体光波长的相互作用，降低随时间进入结构的可见光透射率。相反地，低发射率层透射来自太阳光谱的恒定可见光比例。
常规多窗格窗户有时还在窗户中的玻璃窗格上包含光致变色有机聚合物膜，以降低通过窗户的可见光的透射率。这些解决方案可能具有如下限制：有机聚合物膜在窗的使用寿命过期之前发生降解或者失去它们的光致变色功能。例如，有些光致变色有机聚合物膜在5年之后发生降解，而多窗格窗户有时具有约30年的可用寿命。因此，常规多窗格窗户的光致变色有机聚合物膜不属于本公开内容。也就是说，本公开的光致变色玻璃不包括有机聚合物膜或者玻璃窗格上的聚合物膜。
其他常规窗户有时包括光致变色玻璃材料作为窗户的外窗格，以尝试取决于太阳光强度降低通过窗户的可见光的透射率。也就是说，常规窗户尝试使用光致变色玻璃性质(即，光致变色性或暗化)来降低高太阳光强度(例如，晴天，≥100,000勒克斯等)的时候的可见光透射率比例，并且使得低太阳光强度(例如，阴天、夜晚，≤25,000勒克斯等)的时候的可见光透射率最大化。但是，同样地，常规窗户在暴露于外侧元素的窗格上包含光致变色玻璃。值得注意的是，在外侧窗格上包含光致变色玻璃的常规窗户无法有效地响应与来自太阳能辐射的具体光波长的相互作用改变或更改穿过窗户的可见光透射率。毕竟，光致变色玻璃的光致变色效应(有时称作暗化)也是响应温度变化的。具体地，较高的温度(例如，>26℃)可能弱化光致变色玻璃发生暗化(从而降低可见光透射率)的能力。此外，较低的温度(例如，<20℃或者甚至<15℃)可能减缓光致变色玻璃中的光致变色效应的反转(即，玻璃在暗化状态保持较长的时间)。因此，与外侧温度直接相邻且发生暴露的光致变色玻璃窗格可能具有问题。
图8和9显示与在外侧窗格上包含光致变色玻璃窗的常规多窗格窗户的一些可能的问题。这两幅图都显示穿过暴露于太阳光的光致变色玻璃的可见光透射率变化可能(部分)取决于光致变色玻璃的温度。它们还都显示当移除太阳光时，光致变色效应的反转速率可取决于光致变色玻璃的温度。
图8提供了在两种不同温度下，在太阳模拟器中，2mm厚的
类似地，图9提供了在五种不同温度下进行测试的2mm厚的
本公开涉及具有低发射率层和光致变色玻璃的多窗格窗100。窗100可以是例如建筑窗户。因此，窗100可以整合在围墙或建筑的外部与内部之间的开口中。此外，窗100可以是围墙或建筑上的门系统的一部分。在一些实施方式中，窗100相对于建筑中的开口是可移动的。图1提供了窗100的例子。当然，窗100的各种尺寸和形状是可能且符合本公开内容的。图1所示的窗100可以是双窗格或三窗格窗户。当然，窗100可以包括不止一块窗格的任意玻璃窗格数量。窗100还可包括位于其窗格之间的间隔物421。间隔物421可以是：绕其玻璃窗格的各个边缘形成的边缘密封，其玻璃窗格的表面之间的金属柱，低导热材料，或者与一块或两块玻璃窗格附连或者整合形成的玻璃突出物。间隔物421可有助于在其玻璃窗格之间产生空间。窗100还可包括绕其玻璃窗格边缘的框架420。
在一些实施方式中，框架420构造成与建筑或围墙中的开口相配或联通，从而将窗100安装成使内侧玻璃窗格202与建筑内部相邻以及外侧玻璃窗格102与建筑外部相邻。在一些实施方式中，框架420包括悬挂边缘部分，其构造成与建筑或围墙中的开口的边缘相干扰，并且从而防止以使得外侧玻璃窗格102与建筑内部相邻的方式将窗100安装在开口中。窗100还可包括与内侧玻璃窗格202相邻且位于建筑或围墙内部的锁定机制。在一些实施方式中，锁定机制构造成仅在建筑内部可触及，从而限制通过窗100的进入。在一些实施方式中，锁定机制与框架420直接或间接固定，并且与建筑或围墙中的一部分开口连通。
参见图2所示的窗100的双窗格实施方式的一个例子(图1的窗100的周界边缘的横截面图)，窗100包括外侧玻璃窗格102和内侧玻璃窗格202，在其间具有空间401。外侧玻璃窗格102和内侧玻璃窗格202面对对方，并且相互间隔开且布置在相互基本平行。通过窗格102与202之间的距离400至少部分限定了空间401。距离400可以是约50微米至约50mm，或者约5-25mm。空间401可以被密封并且包括隔热气体，例如，空气、氩气、氪气、氙气，及其组合。或者，空间401可以被密封并且包括小于大气压的压力。内侧和外侧玻璃窗格202、102还可构造成如美国专利第8,821,999号所述的真空隔绝玻璃窗。
示例性玻璃窗格(光致变色玻璃、非光致变色玻璃或者其他等)可以具有任意合适尺寸。窗格的物理尺度(长度和宽度)可以独立地是如下范围：约0.1m至约10m(例如，2、5、10m)和如下厚度尺度：其可以约为0.1-10mm(例如，0.5、1、2、5、7mm)。窗100中的玻璃窗格102、202、302的横向尺度和厚度提供了刚性结构。
在一些实施方式中，外侧玻璃窗格102用于室外相互作用。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格102构造成位于围墙的外侧上或者与建筑外部相邻，并且暴露于气候、环境条件和/或直接日光。本文中，外侧玻璃窗格102也可被称作外部玻璃窗格102和/或外玻璃窗格102。内侧玻璃窗格202用于与室内相互作用。也就是说，内侧玻璃窗格202构造成位于围墙或建筑的内侧上，并且暴露于其中的条件，包括气候受控的条件，例如加热和/或空气调节。本文中，内侧玻璃窗格202也可被称作内部玻璃窗格202和/或内玻璃窗格202。
在一些实施方式中，外侧玻璃窗格102包括主体101，其具有外表面104和相对的内表面106。在一些实施方式中，外表面104直接暴露于室外。在一些实施方式中，内表面106与窗格102、202之间的空间401相邻。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格还包括至少一个外边缘108。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格102可以包括额外的表面和/或边缘。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格102是由玻璃材料形成的，并且包括低发射率层110。低发射率层110可以位于表面104上、位于表面106上和/或处于表面104与106之间的位置。在一个实施方式中，如图2所示，低发射率层110位于表面106上，从而屏蔽了低发射率层110免受气候和其他室外元素。在替代实施方式中，外侧玻璃窗格102可以整个包括低发射率组合物，在该情况下，低发射率层110会占据外侧玻璃窗格的整个主体101。
如图5所示，其显示了根据本公开的许多预期低发射率层中的两个的近似透射率谱图，低发射率层110通过光学吸收、反射(或其组合)选择性地透过光谱中不同部分的光。整体参见图2和5，低发射率层110选择性地阻挡了来自室外的ir和nir波长的穿透，并且由此，使得传输进入空间401、到达内侧玻璃窗格202上和/或穿过窗100进入围墙中或建筑中的热量最小化。这种选择性穿透还可降低窗100中的光致变色玻璃材料的热增益和热传输。
更具体来说，参见图5所示的透射谱图(其对应双层和三层银低发射率层)，可以对根据本公开的低发射率层进行选择，以包括红外阻隔阈值，其中，低发射率层阻隔了ir和近ir带中的太阳辐射部分的穿透。出于本公开目的，要注意的是，对于低发射率层(在窗工业中常被称作“低e层”)，如果它们阻隔了足够的ir和近ir，则它们可以被称作阻隔了“显著”部分的ir和近ir，在工业中被承认为“低e”层。在其他实施方式中，低e层通过在带(例如，ir、近ir等)中反射和/或吸收至少约50％或更多的任意单个波长，阻隔了显著部分。在其他实施方式中，低e层通过在带(例如，ir、近ir等)中反射和/或吸收至少约50％或更多的所有波长的平均值，阻隔了显著部分。
例如，图5所示的低发射率层的每一个阻隔了显著部分的高于约700nm的波长，这对应近ir带的起点。更具体来说，在高于约700nm的波长，图5所示的这两个低发射率层分别小于约70％和小于约40％透射率，并且更具体来说，在高于约2000nm，两个低发射率层都是基本不透射的。在具体实施方式中，通过确保会对根据本公开的低发射率层(如下文进一步详述)进行选择使得它们在约700-2000nm波长达到小于10％的透射率，从而使得前述热传输充分最小化。
外侧玻璃窗格102的玻璃材料可以是钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃，和/或其组合。外侧玻璃窗格102的这些玻璃材料的可见光吸收和/或反射是可忽略不计的。外侧玻璃窗格102的玻璃材料不是光致变色玻璃。也就是说，外侧玻璃窗格102可以包括任意基本透明的、非光致变色玻璃。外侧窗格102上的光致变色玻璃会易受到上文所述的包含光致变色玻璃的常规窗户的缺陷。具体来说，光致变色玻璃的光致变色性可部分取决于经由从外部环境条件的热传输导致的玻璃的温度。因此，本公开的各种实施方式可热隔绝光致变色玻璃免受高于或低于室温的温度，并且仍然允许透过特定的光波长以激活其光致变色性质。
低发射率层110可以是外侧玻璃窗格102的玻璃材料上或者玻璃材料中的膜、涂层或层，或者可以占据外侧玻璃窗格的整个主体101。本公开的低发射率层不是光致变色有机聚合物膜。可以通过磁控溅射气相沉积(mcvd)、热解、喷雾、溅射和其他类似工艺将低发射率层110施加到外侧玻璃窗格102或者外侧玻璃窗格102中。
在一个示例性实施方式中，外侧玻璃窗格102的低发射率层110选择性地从(来自室外的)太阳辐射反射和/或吸收近红外(nir)和/或红外(ir)光。例如，低发射率层110反射和/或吸收如下波长的光：约700nm至约1mm、或者约701nm至约40,000nm、或者约701至约2,000nm。选择性反射可以包括：室外太阳辐射与低发射率层相互作用，反射≥80％或者甚至≥95％的nir和ir波长。利用低发射率层110，外侧玻璃窗格102可以透射与外侧玻璃窗格102接触的≤20％或者甚至≤5％的nir和/或ir光。可以采用例如iso9050:2003标准(“glassinbuilding–determinationoflighttransmittance,solardirecttransmittance,totalsolarenergytransmittance,ultraviolettransmittance,andrelatedglazingfactors(建筑中的玻璃：确定透光率、太阳能直接透射率、总太阳能透射率、紫外透射率和相关的玻璃窗因素)”)来计算包含层110的外侧玻璃窗格102的百分比透射率。或者可以通过国际守则委员会(internationalcodecouncil)(icc)采用的其他标准和规范来计算百分比透射率。作为太阳能接触窗格102的结果，具有低发射率层110的外侧玻璃窗格102可以具有≤60％或者甚至≤40％的太阳能热增益。
在一个实施方式中，低发射率层110透射可见光谱中的光。在一些实施方式中，层110透射波长约为350-700nm的光，或者透射波长约为390-700nm的光，或者透射波长约为350-420nm的光。低发射率层110所透射的上文所揭示范围内的光可以激活窗100中的光致变色玻璃材料的光致变色性。根据本公开激活光致变色玻璃材料的光致变色性，可以引起玻璃变暗或者使得通过其的可见光透射率分数下降40％或更多、或者50％或更多、或者60％或更多、或者70％或更多、或者80％或更多，最高至99％。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格102的低发射率层110可以反射和/或吸收从室外撞击到其上的约为100-310nm的uv光。
通过低发射率层吸收和/或反射来自室外的ir和nir波长，使得传输进入空间401、到达内侧玻璃窗格202上和/或穿过窗100进入围墙中或建筑中的热量最小化。这种通过层110对ir和nir波长进行吸收和/或反射还可降低到达光致变色玻璃的热增益和热传输。在一个实施方式中，低发射率层110可以构造成选择性地传输特定波长通过窗格102，用于与窗格202、302上的光致变色玻璃发生相互作用。在一个示例性实施方式中，所述特定波长可以是：约为350-700nm、或者约为390-700nm、约为350-420nm、或者甚至约为390-420nm。这些特定光波长与光致变色玻璃的相互作用(具有合适的强度和持续合适的持续时间)可以激活光致变色玻璃并使其变暗。变暗的光致变色玻璃可以具有通过其的可见光透射率下降约50％或更多。尽管考虑到其反射性和吸收性，窗格102的低发射率层110仍然可能传输撞击到其上的一些非可见光波长的电磁辐射。在一个实施方式中，窗格102的低发射率层110透过了来自室外太阳辐射的≥50％的可见光波长，或者≥60％、或者≥70％、或者甚至≥95％。
低发射率层110在窗100的窗格表面上可以具有约1-500nm的平均厚度。低发射率层110可以包括数层，以产生总厚度。层可以相互相邻布置。在替代实施方式中，低发射率层110可以包括数层间隔开的层，它们累积起来形成总厚度。在示例性实施方式中，低发射率层的厚度约为50-250nm或者甚至约为100-150nm。
低发射率层110还可以是由多层形成的涂层。例如，低发射率涂层可以包括红外反射层以及一层或多层透明无机层。红外反射层和一层或多层透明无机层可以任意构造布置，每种包括数层交替层。红外反射层可以包括传导性金属(例如，银、金、铜，及其组合)，其降低了穿过经涂覆窗格的热传输。低发射率涂层中的无机层可用于反射近红外和红外光，并且控制涂层的其他性质和特性(例如，颜色和耐用性)。无机材料包括金属氧化物，包括锌、锡、铝、铟、铋和钛的氧化物等。低发射率层110的无机层可以包含sio2、al2o3、zno、tio2、sno2，及其组合。在一个示例性实施方式中，低发射率层110的顶部可以包括耐用性组合物，包括硅、铝的氧化物(例如，sio2和al2o3)，及其组合。
在窗100中，根据一些实施方式的包括低发射率层的窗格可以是ppg工业公司的
可以基于光致变色玻璃的光致变色性质来选择本公开的低发射率层，从而通过被低发射率层穿透的特定光波长来激活(暗化)光致变色玻璃。例如，对于光致变色玻璃在暴露于给定激活带α(例如约350-420nm)之后变暗的情况，可以对低发射率层进行选择，使其包括光致变色激活阈值，其中，低发射率层穿透足够的处于光致变色玻璃的激活带的太阳辐射，以实现穿透外侧玻璃窗格的低发射率层的太阳能辐射是朝向内侧玻璃窗格的方向，从而使得光致变色玻璃暗化并降低通过光致变色玻璃的可见光透射率。在一些实施方式中，激活带α包括降低通过光致变色玻璃的可见光透射率的激活波长的任意组合。在一些实施方式中，激活带α激活了光致变色玻璃的光致变色效应。
对于表面光源，亮度可以近似为发光度(以cd/m2测量)。但是，由于缺乏关于亮度的正式标准化定义，对于科技出版物通常避免亮度。出于本公开的目的，要注意的是，本文所涉及的光致变色玻璃的暗化和降低穿过光致变色玻璃的可见光透射率应理解为表示通过玻璃的人类可见光的可容易辨识的程度变化，要理解的是，前述暗化或者透光率的降低会在相应的可辨识的时间量上发生，即数秒或数分钟量级的持续时间，但是不是数小时，并且通常是在直接或者近乎直接日照下。例如，在一些实施方式中，会在小于约7分钟中实现前述暗化效应，在其他实施方式中，暗化效应的实现会快得多，即小于数秒。在一些实施方式中，当暴露于或接触激活波长或激活带从至少1秒到约7分钟时，光致变色玻璃降低了通过其的可见光透射。
更具体地，参见图5所示的低发射率层透射谱图(其对应双层和三层银低发射率层)，这些低发射率层中的每一个穿透约350-420nm波长的太阳能辐射，这对应于光致变色玻璃的激活带α。更具体来说，所示的低发射率层对于分别高于约370nm和390nm的波长是至少约30％透过率，以及更具体地，层对于分别高于约385nm和410nm的波长是至少约50％透过率。
要注意的是，上述选择标准通常仅会适用于位于外侧太阳能辐射源(即，太阳)与光致变色玻璃之间的低发射率层。当在根据本公开的窗组件的其他部分中采用其他低发射率层时，例如，如下图4和7所示的作为一部分的内侧玻璃窗格时，这对于确保透过低发射率层的波长激活光致变色通常不会是必要或者特别有用的。在根据本公开的概念构建的窗组件在光致变色玻璃的相对侧上结合低发射率层的情况下(如图4和7的实施方式的情况)，如下文详述，可能优选选择具有明显不同透射特性的低发射率层。例如，如下情况可能是有利的：确保对布置在窗组件的光致变色玻璃与内部光源之间的任何低发射率层进行选择，以使得光致变色玻璃的激活带α内的任意波长的透射率最小化，因为这会有助于确保光致变色玻璃不会与内侧光发生光致变色反应。
在例如图2的实施方式中，外侧玻璃窗格202包括主体201，其具有外表面204和相对的内表面206。在一些实施方式中，表面206直接暴露于室内或者与建筑内部相邻。在一些实施方式中，表面204与窗格102、202之间的空间401相邻。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格202还至少包括第一外边缘208。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格202可以包括额外的表面和/或边缘。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格202可以整个或者部分由光致变色玻璃材料形成。也就是说，内侧玻璃窗格202可以是光致变色整体件或者包含光致变色玻璃材料的玻璃层叠体。通过包含光致变色玻璃的内侧玻璃窗格202，可以将光致变色玻璃与如上文所述对光致变色效应产生不合乎希望影响的室外热(例如，≥35℃)和冷(例如，≤15℃)温度隔绝开来。在本公开的实施方式中，可以通过玻璃窗格102、低发射率层110和/或空间401将玻璃窗格202的光致变色玻璃与外部环境温度隔绝开。在一个实施方式中，内侧玻璃窗格202的光致变色玻璃暴露于结构内的室温(例如，约20-26℃)条件。
在一些实施方式中，本公开的光致变色玻璃是无定形固体无机材料。在一些实施方式中，当仅暴露于可见光波长时，本公开的光致变色玻璃可以是基本透明的。本公开的光致变色玻璃构造成当暴露于太阳光的激活波长时，以可逆地方式变暗。以重量百分比(重量％)计，本公开的光致变色玻璃组合物可以包含：sio254-66、al2o37-15、b2o310-25、li2o0.5-4、na2o1-15、k2o0-12、zro20-6、tio20-3、pbo0-1、ag0.1-1、cl0.1-1、br0-3、cuo0.006-0.02、sb2o30-0.2、sno20-0.2、ceo20-2.5、和f0-2.5。在另一个实施方式中，以重量百分比计，光致变色玻璃可以包含：sio255-57、al2o36-7、b2o318-19、li2o1-2、na2o1-5、k2o5-6、zro24-6、tio22-3、ag0-0.5、cuo0-1、cl0-1、和br0-1。在另一个实施方式中，以重量百分比计，光致变色玻璃可以包含：sio254-57、al2o36-8、b2o319-21、li2o3-5、na2o0-2、k2o5-7、zro23-5、tio20-2、pbo0-1、ag0-1、cl0-1、br0-1、cuo0-1、和sb2o30-1。在另一个实施方式中，以重量百分比计，光致变色玻璃可以包含：sio258-61、al2o38-11、b2o318-21、li2o1-3、na2o0-4、k2o5-7、pbo0-1、ago0-1、cl0-1、br0-1、和cuo0-1。在另一个实施方式中，以重量百分比计，光致变色玻璃可以包含：sio251-66、b2o315-23、al2o33-10、zro22.5-11、tio20-1、li2o3-7、na2o0-8、k2o2-9、ag0.080-0.30、cuo0.002-0.013、cl0.1-0.6、br0.040-0.3、mgo0-3、cao0-3、sro0-3、bao0-3、nb2o50-1、la2o30-8、和y2o30-8。
在替代实施方式中，光致变色玻璃是康宁有限公司(corningincorporated)的
对于可用的光致变色玻璃的其他指导和它们的生产方法可以从如下美国专利获得：第3,406,085号(photochromicwindow(光致变色窗))、第4,018,965号(photochromicsheetglasscompositionsandarticles(光致变色片材玻璃组合物和制品))、第4,148,661号(photochromicsheetglasscompositionsandmethod(光致变色片材玻璃组合物和方法))、第4,168,339号(photochromicmicrosheet(光致变色微片))、第4,190,451号(photochromicglass(光致变色玻璃))、第4,204,027号(photochromicsheetglassprocess(光致变色片材玻璃工艺))、第6,094,290号(light-reactivethermalwindow(光反应性热窗))、第8,713,972号(precisionglassrollformingprocessandapparatus(精密玻璃辊成形工艺和设备))、第9,003,835号(precisionrollformingoftexturedsheetglass(织构化片材玻璃的精密辊成形))、和第9,145,330号(photochromicglasses(光致变色玻璃))，其全文分别通过引用结合入本文。这些参考文献的公开内容与本文件的其余公开内容之间的任何不一致之处应以有利于本文件的公开内容的方式给予解决，就好像不一致的教导没有通过引用并入本文。
本公开的光致变色玻璃可以通过穿透包含层110的外侧玻璃窗格102(例如，钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)的太阳光激活。本公开的光致变色玻璃(对于与太阳能输出波长的接触反应性)是被动的，不需要电力激活。也就是说，光致变色玻璃的特征在于，当暴露于光化辐射或激活波长时，其光学透射率下降，但是在消除该辐射之后，返回至其初始透射率状态。可以通过穿透玻璃窗格上的层110的可见光太阳光波长来激活本公开的光致变色玻璃。在一些实施方式中，本公开的光致变色玻璃由层110透过的光进行活化，其可以是任意可见光波长，可以具有如下任意波长：约350-700nm、或者约390-700nm、或者甚至约350-420nm。在一些实施方式中，本公开光致变色玻璃通过由包含层110的外侧玻璃窗格102透过的光化波长或者激活带波长进行激活。在一个示例性实施方式中，暴露于透过层110的太阳光的光致变色玻璃变暗至使得通过其的可见光透光率降低至少约40％、或者约50％、或者约60％、或者甚至约75％的水平。在另一个实施方式中，透过层110的特定光波长(例如，约350-700nm)与光致变色玻璃相互作用，并使其变暗至使得通过其的透光率降低至少约50％、或者约60％、或者甚至约75％的水平。当变暗时，本公开的光致变色玻璃可以透过≥10％的与外侧玻璃窗格102接触的可见光。在另一个实施方式中，变暗的光致变色玻璃可以透过≤50％或者甚至≤35％的与外侧玻璃窗格102接触的可见光。可以采用例如iso9050:2003标准来计算光致变色玻璃的百分比透过率。或者可以通过国际守则委员会(icc)采用的其他标准和规范来计算百分比透射率。
图3显示窗100的示例性实施方式，其中，窗格202是非光致变色玻璃与光致变色玻璃以及其中的界面250的层叠体。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格202的一个表面是由非光致变色玻璃形成的，以及相反表面是由光致变色玻璃形成的。在一些实施方式中，界面250位于层叠体组件之间。界面250是内侧玻璃窗格202内从非光致变色玻璃材料过渡到光致变色玻璃材料的区域。可以在层叠体界面250处提供对于可见光基本透明的粘结中间层。例如，粘结中间层可以包括聚合物，但不限于此。粘结中间层可以包括：聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、聚碳酸酯、吸声pvb、乙烯乙酸乙烯酯(eva)、热塑性聚氨酯(tpu)、离聚物、热塑性材料，和/或其组合。内侧玻璃窗格202的非光致变色玻璃材料可以是钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、或者硼硅酸盐玻璃。在该实施方式中，层叠结构可以为较薄的(例如，3mm的)光致变色玻璃提供强度。本公开的非光致变色玻璃材料可以是钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃，和/或其组合。
图4显示窗100的另一个实施方式，其中，在窗格202中的非光致变色玻璃与光致变色玻璃层叠体之间的界面250处，提供了低发射率层210。在另一个实施方式中，可以在窗格202的厚度上的任意区域(包括表面206上)提供低发射率层210。在界面250处的低发射率层210可以进一步辅助作为窗格202内(用于隔绝光致变色玻璃免受内侧温度和外侧温度这两者影响)的隔绝层，如上文所述。在一些实施方式中，玻璃窗格202的表面204、206中的一个或两个可以由光致变色玻璃形成。表面204、206中的一个也可以由非光致变色玻璃(例如，钠钙玻璃组合物)形成。玻璃窗格202上的界面250处的低发射率层210可以与玻璃窗格102上的层110是相同或不同的。
在窗格202的表面204是由光致变色玻璃形成以及窗格202的表面206是由非光致变色玻璃形成(其间具有界面250)的实施方式中，在界面250处提供的低发射率层210可以与低发射率层110是不同的。具体来说，层210可以是能够选择性地反射和/或吸收来自结构内的uv波长的uv阻隔层，所述uv波长可以激活形成作为窗格202的表面204的光致变色玻璃的光致变色性(变暗)。对于过滤来自结构内部的uv光的需求如图10所示。
图10提供了暴露于内部建筑光(而非外部室外光)的
在图6的实施方式中，在玻璃窗格102与202之间的空间401之间可以具有第三玻璃窗格302。在一些实施方式中，玻璃窗格302包括主体301，其具有外表面304和相对的内表面306。玻璃窗格302可以位于窗格102、202之间的空间401中。在一些实施方式中，在窗格102、302之间可以存在空间402，以及在窗格302、202之间可以存在空间403。在一些实施方式中，玻璃窗格302与玻璃窗格102、202间隔开，并且布置成与玻璃窗格102、202基本平行。通过窗格102与302之间的距离425可以部分限定空间402。通过窗格302与202之间的距离435可以部分限定空间403。空间402、403可以包括间隔物421。距离425、435可以与距离400相同或不同。空间402、403中的一个或两个可以是密封的，并且包括隔绝气体，如空气、氩气、氪气和氙气。或者，空间402、403中的一个或两个可以被密封并且包括小于大气压的压力。在一些实施方式中，窗格302的外表面304与窗格102、302之间的空间402相邻。在一些实施方式中，内表面306与窗格302、202之间的空间403相邻。在一些实施方式中，玻璃窗格302还包括至少一个外边缘308。玻璃窗格302可以包括额外的表面和/或边缘。玻璃窗格302可以由钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃，和/或其组合形成。
玻璃窗格302还可包括低发射率层(在图6和7中未示出)。低发射率层310可以位于表面304上、位于表面306上和/或处于其间的位置。低发射率层310可以与低发射率层110、210是相同或不同的。玻璃窗格302也可以由光致变色玻璃组合物形成。玻璃窗格302也可以由非光致变色玻璃和光致变色玻璃作为层叠体形成，在它们之间具有界面。也就是说，玻璃窗格302的一个表面是由非光致变色玻璃形成的，以及相反表面是由光致变色玻璃形成的。在窗100的另一个实施方式中，在窗格302中的非光致变色玻璃与光致变色玻璃层叠体之间的界面处提供了低发射率层310。在另一个实施方式中，可以在玻璃窗格302的厚度上的任意区域中提供低发射率层。当然，层叠玻璃窗格302的界面可以包括粘结中间层。
窗100中的玻璃窗格302可以帮助进一步隔绝玻璃窗格202的光致变色玻璃免受外侧环境温度影响。或者，玻璃窗格302可以包括光致变色玻璃、非光致变色玻璃、和/或低发射率组合物，每种独立或者这三种的任意组合作为层叠体。在图7的实施方式中，窗格202是光致变色玻璃、钠钙玻璃和低发射率层的层叠体。光致变色玻璃形成表面204，以及钠钙玻璃形成表面206，其上具有低发射率层210。这种实施方式可以为特别热和/或冷的气候提供窗户解决方案。因此，通过玻璃窗格108、308、低发射率层110以及空间402、403，将形成表面204的光致变色玻璃与外部温度隔绝开。对于寒冷气候，低发射率层210可以将内部热量反射回内部，或者可以作为uv阻隔层，其可以选择性地反射和/或吸收来自结构内部的uv波长。
如上文所述，根据本公开的概念所采用的低发射率层可以吸收来自太阳电磁光谱的一部分的红外(ir)和近红外(nir)波长，因而，在暴露之后可以受到加热。在图2、3、4、6和7所示的实施方式中，以及在根据本公开概念构建的其他窗组件中(其中，在各光致变色和非光致变色玻璃窗格之间的隔热空间401、402、403中的一个中的玻璃窗格上提供低发射率层110)，仅在不是光致变色的玻璃窗格上提供低发射率层。以这种方式，通过窗格之间的抽空空间或者通过其间提供的隔热气体，将使得光致变色玻璃窗格与低发射率层热隔绝开来，并且不会发生任何不合适的性能降解，否则的话由于与低发射率层的直接热接触，可能导致可归结于光致变色材料的加热的性能降解。在示例性实施方式中，内侧窗格的光致变色玻璃与低于15℃和高于26℃的温度隔绝开来。
在一些实施方式中，玻璃窗格102、202、302(或其中的层)的任意一个或组合可以包括：热强化玻璃层、化学强化玻璃层、机械强化玻璃层、热且机械强化玻璃层、热且化学强化玻璃层或者化学且机械强化玻璃层。在一些实施方式中，光致变色玻璃是热强化玻璃、或者化学强化玻璃、或者机械强化玻璃、或者热且化学强化玻璃、或者热且机械强化玻璃、或者化学且机械强化玻璃。在内部玻璃窗格202的光致变色玻璃层叠到非光致变色玻璃的实施方式中，该非光致变色玻璃可以是热强化玻璃、或者化学强化玻璃、或者机械强化玻璃、或者热且机械强化玻璃、或者热且化学强化玻璃、或者化学且机械强化玻璃。当然，光致变色玻璃和非光致变色玻璃可以是上述强化技术的不同组合，从而在界面的相对侧上产生不同或相同强化分布。
根据本公开的一个实施方式，提供了包括外侧玻璃窗格和内侧玻璃窗格的窗。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格包括低发射率层。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格包括光致变色玻璃，并且与外侧玻璃窗格间隔开且布置成与外侧玻璃窗格基本平行。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格透射光谱的可见光部分的光，以及它的低发射率层包括红外阻隔阈值，其中，低发射率层阻隔了显著部分的ir和近ir带中的太阳能辐射。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格的低发射率层还包括光致变色激活阈值，其中，低发射率层透射足够的处于光致变色玻璃的激活带中的太阳能辐射，以实现透过外侧玻璃窗格的低发射率层的太阳能辐射以内侧玻璃窗格的方向使得光致变色玻璃变暗并降低通过光致变色玻璃的可见光透射率。
根据本公开的另一个实施方式，内侧玻璃窗格包括额外的低发射率层，从而外侧玻璃窗格的低发射率层以及内侧玻璃的该额外的低发射率层位于内侧玻璃窗格的光致变色层的相对侧上。在一些实施方式中，各低发射率层包括在光致变色玻璃的激活带α内的明显不同的透射特性，从而外侧玻璃窗格的低发射率层穿透较高程度的光致变色玻璃的激活带α内的太阳能辐射，而内侧玻璃窗格的该额外低发射率层穿透较低程度的光致变色玻璃的激活带α内的辐射。
根据本公开的另一个实施方式，外侧玻璃窗格的低发射率层吸收ir和近ir带的太阳能辐射，并且其提供在隔热空间中，从而通过隔热空间将其与光致变色玻璃热隔绝开来。
根据本公开的另一个实施方式，外侧玻璃窗格的低发射率层吸收ir和近ir带中的太阳能辐射，并且其提供在外侧玻璃窗格上作为隔热空间中仅有的低发射率层。
根据本公开的另一个实施方式，内侧玻璃窗格的光致变色玻璃与内侧玻璃窗格和外侧玻璃窗格之间的隔热空间直接热连通，并且通过隔热空间与低发射率层热隔绝开来。
根据本公开的另一个实施方式，揭示了包括外侧玻璃窗格和内侧玻璃窗格的窗。在一些实施方式中，用于与室外相互作用的外侧玻璃窗格包括相对表面和外边缘，并且是由包括低发射率层的第一玻璃形成的。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格反射波长约为701-2000nm的光，以及透射波长约为350-700nm的光。在一些实施方式中，用于与室内相互作用的内侧玻璃窗格包括相对表面和外边缘以及光致变色玻璃。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格与外侧玻璃窗格间隔开且布置成与外侧玻璃窗格以一定的距离基本平行。在一些实施方式中，透过外侧玻璃窗格的波长约为350-700nm的光与内侧玻璃窗格接触并使得光致变色玻璃变暗。
根据本公开的另一个实施方式，揭示了包括外侧玻璃窗格和内侧玻璃窗格的窗。在一些实施方式中，用于与室外相互作用的外侧玻璃窗格包括相对表面和外边缘，并且是由第一玻璃形成的。在一些实施方式中，用于与室内相互作用的内侧玻璃窗格包括相对表面和外边缘以及具有低发射率层的光致变色玻璃。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格与外侧玻璃窗格间隔开且布置成与外侧玻璃窗格以一定的距离基本平行。在一些实施方式中，低发射率层反射波长约为701-2000nm的光，以及透射波长约为350-700nm的光。在一些实施方式中，透过低发射率层的波长约为350-700nm的光与内侧玻璃窗格接触并使得光致变色玻璃变暗。
根据本公开的另一个实施方式，揭示了用于建筑的多窗格窗户。在一些实施方式中，窗包括与建筑外部相邻的外侧玻璃窗格和与建筑内部相邻的内侧玻璃窗格。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格包括第一和第二相对表面和外边缘，并且是由包括低发射率层的第一玻璃形成的。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格反射来自建筑外部的波长约为701-2000nm的光，以及透射来自建筑外部的波长约为350-700nm的光。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格包括第一和第二相对表面和外边缘以及光致变色玻璃作为层叠体位于第二玻璃上。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格与外侧玻璃窗格间隔开且布置成与外侧玻璃窗格以一定的距离基本平行。在一些实施方式中，透过外侧玻璃窗格的波长约为350-700nm的光与内侧玻璃窗格接触并使得光致变色玻璃变暗。
根据本公开的另一个实施方式，揭示了包括安装在建筑的内部与外部之间的多窗格窗的建筑。在一些实施方式中，与建筑外部相邻的外侧玻璃窗格包括相对表面和外边缘，并且是由包括低发射率层的第一玻璃形成的。在一些实施方式中，外侧玻璃窗格反射来自建筑外部的波长约为701-2000nm的光，以及透射来自建筑外部的波长约为350-700nm的光。在一些实施方式中，与建筑内部相邻的内侧玻璃窗格包括相对表面和外边缘以及光致变色玻璃。在一些实施方式中，内侧玻璃窗格与外侧玻璃窗格间隔开且布置成与外侧玻璃窗格以一定的距离基本平行。在一些实施方式中，透过外侧玻璃窗格的波长约为350-700nm的光与内侧玻璃窗格接触并使得光致变色玻璃变暗。
本文还揭示了制造窗100的方法。制造窗100的方法包括将外侧玻璃窗格102相对于内侧玻璃窗格202布置在框架420中。在一些实施方式中，框架420包括悬挂边缘部分，其构造成与建筑或围墙中的开口的一部分边缘相干扰，并且由此，当外侧玻璃窗格102与建筑内部相邻时，无法将窗100安装在建筑或围墙中。
本文还揭示了安装窗100的方法。窗100的安装方法包括将外侧玻璃窗格102相对于内侧玻璃窗格102布置在框架420中，从而外侧玻璃窗格202与室外环境或建筑外部相邻，以及内侧玻璃窗格102与室内环境或建筑内部相邻。窗100的安装方法可以包括：将外侧玻璃窗格与建筑或围墙外部相邻布置，以及将内侧玻璃窗格与建筑或围墙内部相邻布置。窗100的安装方法还可包括将窗100密封在建筑或围墙的开口中。窗的安装方法还可包括将内侧玻璃窗格和外侧玻璃窗格固定在框架420中。
除非上下文另外清楚地说明，否则，本文所用的单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表述这种范围时，例子包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地，当使用先行词“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值构成另一个方面。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
还要注意的是，本文关于将本发明的组件“配置成”或“使其适于”以特定的方式起作用的描述。这方面而言，对这样一个组件进行“配置成”或“使其适于”是为了具体表现特定的性质，或者以特定的方式起作用，其中这样的描述是结构性的描述，而不是对预期应用的描述。更具体地，本文所述的将组件“构造成”或“使其适于”的方式表示该组分现有的物理条件，因此可以将其看作该组件的结构特征的限定性描述。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在不偏离本文的范围和精神的情况下对本文进行各种修改和变动。因为本领域的技术人员可以想到所述实施方式的融合了本公开精神和实质的各种改良组合、子项组合和变化，应认为本文包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。