專利名稱：從主電源向一個或多個spd負載提供驅動電壓的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種為sro負載分配電力的高功效和低成本的方法，該sro負載包括sro窗口、SPD遮光物，以及其他窗口改進設備或者其他sro膜一體化裝置。
背景技術：
光閥用于光的調制，為公眾所知已有70余年時間。正如在此所用的，光閥被定義 為由間隔很小距離的兩面墻組成的光電元件，其中至少一面墻是透明的，兩面墻上具有電極，通常為透明且具有導電涂層的形式。所述光電元件包括光調制元件(有時在此稱之為“可激活材料”)，該光調制元件可以既為顆粒液體懸浮液，又為其中分布著顆粒液體懸浮液微滴的塑料膜。液體懸浮液(有時在此稱之為“液體光閥懸浮液”或者“光閥懸浮液”)包括懸浮于液體懸浮液介質中的小的不等稱形狀顆粒。在沒有可應用的電場情況下，液體懸浮液中的顆粒由于布朗運動而呈現(xiàn)出隨機位置，因此穿進光電元件的光束取決于元件結構、顆粒的特性和濃度、以及光的能量范圍而被反射、傳輸或吸收。因此，光閥在關閉狀態(tài)下相對為暗。然而，當電場通過液體光閥懸浮液被應用于光閥中時，所述顆粒排成一行，并且對于許多懸浮液而言大多數(shù)光都能穿過光電元件。因此，光閥在開啟狀態(tài)下相對透明。在此描述的光閥的類型也周知為“懸浮顆粒式裝置”或者“sro”。光閥已經(jīng)被提議大量應用于包括如字母數(shù)字式和圖形顯示、電視顯示、電燈濾光器、照相機、光纖、以及視窗、遮陽篷頂、遮陽板、眼鏡、護目鏡和鏡子及其類似物中，以根據(jù)具體情況控制穿過其中的，或者從那里反射的光線的數(shù)量。在此使用的術語“光”一般涉及可見電磁輻射，但是在可適用的地方，“光”還包括其他類型的電磁輻射，例如紅外輻射，但并僅限于此。對于在現(xiàn)有技術中很容易理解的很多應用，可激活材料，即光調制元件，優(yōu)選為塑料膜而不是液體懸浮液。例如，在作為可變光傳輸窗口中使用的光閥中，液體懸浮液滴分布著的塑料膜優(yōu)選于純液體懸浮液，是因為流體靜力學壓力效應，例如，能通過使用膜而避免與液體懸浮液的高柱(high column)相關的膨脹，并且也能避免可能的泄漏風險。使用塑料膜的另一個優(yōu)點是在塑料膜中，顆粒一般僅出現(xiàn)在非常小的液滴中，因此當膜被電壓重復激活時顆粒不會顯著地凝聚起來。 在此使用的術語“sro膜”和“光閥膜”是指至少一層膜或者薄片，所述膜或者薄片包括打算單獨使用或者與其他部件一起作為光閥的一部分使用的懸浮液顆粒。光閥膜或者SPD膜既包括(a)被分散遍及于一個或多個剛性的或柔韌性的固體膜或者薄片中的連續(xù)液相中的懸浮液顆粒，又包括(b)包括分散的顆粒的非連續(xù)液相，所述非連續(xù)相位被分散遍及于剛性的或柔韌性的固體膜或薄片的連續(xù)相位上。所述光閥膜或sro膜還可以包括一個或者多個其他層如非限制的膜、覆蓋層或者薄片，或者它們的組合，這些層可提供例如(I)抗劃傷性，(2)防紫外線輻射，(3)紅外線能量反射，和/或(4)電導性的光閥膜或者sro膜，以傳輸適用的電場或磁場至可激活材料。美國專利No. 5，409，734例示了一種光閥膜，該光閥膜是通過來自齊次解的相位分離而形成。交叉結合乳濁液制成的光閥膜也是眾所周知的。這些實例在美國專利No. 5，463，491和No. 5，463，492中都有描述，這兩個專利都由本發(fā)明的代理人代理。美國專利No. 6，804，040B2描述了一種用于控制提供給懸浮顆粒式裝置的交流電壓的裝置和方法，在下文中稱之為SPD。當電場為零時，由于布朗運動所述懸浮顆粒隨機的被定向，并且這種隨機性通常具有減少或者阻止光通過的效果。在電場的應用下，顆粒排列，通常以它們的長軸與電場平行，這種排列允許光穿過sro負載。
由于當前可用的sro膜，額定的120V交流(AC)電壓能產(chǎn)生清晰狀態(tài)，盡管無電壓降導致黑暗狀態(tài)。中壓引起在清晰和黑暗狀態(tài)之間的光傳輸，即，在0和100%之間的相對光傳輸。可接受的電壓的確切值需要清晰狀態(tài)，該清晰狀態(tài)依賴于傳導層之間的電介質層的厚度、SPD乳濁液的介電常數(shù)以及sro顆粒的性質。sro控制器的功能是產(chǎn)生0至Vmax的AC電壓，在特定應用中，該AC電壓等級產(chǎn)生窗口清晰度的主觀可接受等級。盡管低至60V的AC電壓可以在一些應用中被接受，這種討論仍假定120V rms為Vmax的標準值是因為120V的AC電壓在今天所有sro膜中產(chǎn)生可接受的清晰狀態(tài)。未來的膜可能最終使用低至IOV或者更低的交流電壓進行操作，例如當膜變得更薄或者更加有效時。由于如下描述地，可選等級的光調制裝置(如非轉換裝置)可代替這種轉換窗口加強裝置來使用，因此本發(fā)明并不僅限于這種液體光閥懸浮液的使用，也不限于透過率可調玻璃的使用本身，盡管如此，下文仍為現(xiàn)有技術中已知的液體光閥懸浮液的簡單描述，該液體光閥懸浮液可用于以透過率可調玻璃形成可翻新窗口。I.液體懸浮介質和穩(wěn)定劑本發(fā)明使用的液體光閥懸浮液可以為現(xiàn)有技術中公知的任何液體光閥懸浮液，以及可以根據(jù)本領域技術人員所知的技術配制。在此使用的術語“液體光閥懸浮液”是指多個微小顆粒分散于其中的“液體懸浮介質”。所述“液體懸浮介質”包括一個或多個非水成的、電阻抗的液體，所述液體中有適于溶解的至少一種聚合穩(wěn)定劑，該聚合穩(wěn)定劑被用來減少顆粒的凝聚趨向，并且保持顆粒分散且懸浮。用于本發(fā)明的液體光閥懸浮液可以包括任何一種先前提議用于光閥以懸置顆粒的液體懸浮介質。現(xiàn)有技術中公知的在此有用的液體懸浮介質包括，但并不限于，美國專利No. 4，247，175和No. 4，407，565中公開的液體懸浮介質。總而言之，以現(xiàn)有技術公知的方式選擇至少一種液體懸浮介質和溶解于此的聚合穩(wěn)定劑，以便保持懸浮的顆粒重力平衡。當采用聚合穩(wěn)定劑時，該聚合穩(wěn)定劑可以為粘結于顆粒表面的單一固體聚合體，但所述聚合體也會溶解于非水成液體或者液體懸浮介質的液體中。優(yōu)選情況下，兩個或多個固體聚合穩(wěn)定劑可用作聚合體穩(wěn)定劑系統(tǒng)。例如，所述顆粒能被第一類型的固體聚合穩(wěn)定劑例如硝化纖維包裹，該硝化纖維有效地為顆粒提供平滑的表面覆蓋層，此后，這些顆粒重被涂上與第一種固體聚合穩(wěn)定劑粘合或者聯(lián)合在一起的一種或多種類型的固體聚合穩(wěn)定劑，并且該穩(wěn)定劑也溶解于液體懸浮介質中以為顆粒提供色散和空間保護。液體聚合穩(wěn)定劑還能被更好的應用，尤其如在美國No. 5，463，492中描述的STO光閥膜中。2.顆粒無機和有機顆粒可以并用于光閥懸浮液中，用于形成可轉換增益以根據(jù)本發(fā)明用于翻新窗口。這種顆粒在電磁頻譜中的可見部分中可以為光吸收或光反射。對于一些特別的應用，所述顆?？梢栽诩t外波長上反射。傳統(tǒng)的sro光閥具有通常所用的膠體尺寸的多鹵化物顆粒，這些顆粒通常具有的最大尺寸平均為I微米或者更少。當涉及顆粒尺寸時，在此使用的術語“膠體”是前句中所給定的意思。優(yōu)選情況下，大多數(shù)多鹵化物或者被使用或者計劃用于根據(jù)本發(fā)明的SPD光閥懸浮液中的其他顆粒將具有最大的尺寸，其平均值小于藍光波長的二分之一，即小于2000埃，以保持極少的光散射。如在此所用的涉及顆粒形狀的術語“不等稱的”是指至少一個尺寸大于另外一個。傳統(tǒng)來講，在sro光閥懸浮液中的不等稱的微粒(有時也稱為不等稱形狀的顆粒)是合乎需要的，從而當懸浮液被激活時所述顆粒能阻擋的光線比懸浮液不被 激活時的少。盡管如此，對于一些懸浮液來說，反之也成立。所希望的的顆粒的不等稱形狀包括，但不限于此，顆粒形狀如棒狀的、圓柱狀的、板狀的、針狀的、刀刃狀的、棱柱狀的、以及其他現(xiàn)有技術中公知形狀?，F(xiàn)有技術多齒化物顆粒的詳細描述可在D. A. Godina和G. P. Faerman于“ TheJournal of General Chemistry，，第 20 期中公開的“The Optical Properties andStructureof Polyiodides” (U. S. S. R. 1950)第 1005-1016 頁中找到。例如，碘硫醛奎寧被定義為酸式硫酸奎寧多碘化合物，其符號為在Merck索引 10. sup. th Ed. (Merck&Co. , Inc. , Rahway, N. J.)中的標題“奎寧碘硫酸鹽”下的4C20H24N202. 3H2S04. 2HI. I4. 6H20。在多碘化合物中，碘化物陰離子被認為形成鏈，并且混合物是強偏光器。參見美國專利No. 4，877，313以及1978年的Teitelbaum等人出版的JACS100的第3215-3217頁。在此使用的術語“多鹵化物”是指化合物，如多碘化合物，但是至少其中一些碘化物陰離子可被其他鹵化物陰離子替代。近來，用于光閥中的改進的多鹵化物顆粒已經(jīng)在美國專利 No. 4，877，313，5，002，701，5，093，041 和 No. 5，516，463 中提出。這些“多鹵化物顆?！笔峭ㄟ^通常包括氮的有機化合物，以及要素碘、氫鹵酸或者鹵化銨、堿性金屬鹵化物或者堿土金屬鹵化物反應形成。但是，對于一些應用，可期望在光閥懸浮液和膜中使用非多鹵化物顆粒，尤其當組成顆粒的物質的穩(wěn)定性很好時。3.電源不考慮SPD負載類型，現(xiàn)在將高AC電壓施加于SPD負載上以獲得最大的清晰度，即穿過sro膜最大的光傳輸。這種施加的電壓一般為60Hz，120VAC,使得STO負載理想的用于美國可用的AC電源。對于那些50Hz，240VAC的國家是通用的，2比I降壓變壓器可用來獲得120VAC。對于運行SH)負載來說在50Hz運行和60Hz運行沒有什么顯著的區(qū)別。美國專利No. 6，804，040B2描述了一種SH)控制器，以及一種用于控制提供給SPD負載的高交流電壓的裝置和方法?；镜?，所述控制器調節(jié)120VAC以產(chǎn)生可人工、自動或者通過遙控器調整的輸出，以將施加到sro負載上的電壓從OV改變至120VAC。范圍的低端(OV)產(chǎn)生黑暗狀態(tài)，即非常少的入射光傳輸。范圍的高端(120VAC)產(chǎn)生清晰狀態(tài)，即非常多的入射光傳輸。在0-120VAC之間的中間電壓產(chǎn)生在黑暗和清晰狀態(tài)之間的中間光傳輸。轉至圖I，示出了在建 筑應用中AC電源從電源10到SPD負載SPD1-STO5的常規(guī)分布。在美國，線電壓具有60Hz，120VAC的額定值。盡管小于120VAC的電壓可以與一些sro膜類型一起產(chǎn)生幾乎為清晰的狀態(tài)，但是目前120VAC對于sro負載而言仍是理想的，是因為所述120VAC在所有的sro膜中產(chǎn)生完全清晰的狀態(tài)。在歐洲，額定線電壓為240VAC，50Hz。在歐洲2比I降壓變壓器用于獲得所期望的最大電壓120VAC。在圖I中，所示出的5個SPD負載的使用僅為示例。實際的SPD負載數(shù)目將會決定于建筑物的尺寸、包括其中的總窗口面積、單獨使用的sro控制器的數(shù)目以及其他因素。盡管在此的附圖中將示出5個sro負載，更多數(shù)目的sro負載將會在本發(fā)明的各種實施方式不出。在一些大型的辦公建筑中，成百甚至上千的SF1D負載可能被不出。為了理解電力分布中涉及的一些問題，我們需要討論sro負載的能量需求。首先，SH)膜的電容可以從每平方英尺(縮寫為sf ) 40nF至每sf90nF。前者電容用于當前可用的最暗的膜類型，而后者是用于最亮的膜類型。用于上述的電容的相應的電容性阻抗為大約66km/sf和30km/sf。在120V,60Hz時，這些阻抗導致I. 8mA/sf和4mA/sf的交流電流。下面對這些數(shù)據(jù)進行概述以便稍后參考輸入120VAC，60Hz40nF 膜1. 8mA/sf90nF 膜4mA/sf如計算所需SH)負載電流的實例，假定建筑物為3000平方英尺，并且具有覆蓋600平方英尺的90nF膜百分之二十的窗口面積。則總的SH)負載電流為I= (600sf) (mA/sf) =2. 4A如果用40nF膜替代90nF膜使用，總的SPD電流降為I= (600sf) (I. 8mA/sf) =1. 08A布于圖I所不建筑物的電線必須符合美國國家電碼(NEC)。由于分布高AC電壓，國家電碼提出了很多問題例如阻止電擊、火災等等。本發(fā)明的目的是以安全的低成本的方式通過為sro負載分配電力來減輕上述問題中的一些。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及用于將遍及家庭、辦公室、汽車、航行器、遠洋船舶或者其他建筑物的電力分配給布于整個建筑物的各種位置上的單獨一個或多個sro負載。本發(fā)明分配交流或直流低電壓，然后所述低電壓被轉換為用于施加于每一個sro負載的更高的交流電壓。本發(fā)明提供了以新穎、成本有效以及安全的方式分配SPD負載所需的電力。在此使用的術語“sro負載”包括sro膜、sro光閥、以及依賴于電場的作用以控制懸浮的顆粒的方向的其他所有sro產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，來自主電源的驅動電壓通過帶有源自于主電源的低電壓的主干接線被提供給sro負載；并且轉換級將低電壓轉換為更高的Ac驅動電壓并且將所述AC驅動電壓提供給sro負載。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述低電壓例如可以為12VAC或者12VDC，AC驅動電壓可以為120VAC。
轉換級包括一個或多個升壓變壓器，并且降壓變壓器可以被提供以將被提供的交流電(AC)逐步降低為主干接線上的低電壓。如果主干接線上的低電壓是直流(DC)，所述轉換級可包括一個或多個升壓型直流-交流(DC-AC)轉換器，并且降壓型交流-直流(AC-DC)轉換器可以被提供以將被提供的AC逐步降低為主干接線上的低電壓。在本發(fā)明的一些實施方式中，可以有多個升壓變壓器或者DC-AC轉換器，對于每一個sro負載可為而言，可以有各自相應的升壓變壓器或者DC-AC轉換器。還可以有多個主干線，和/或多個降壓變壓器或者AC-DC轉換器，以各種可能的配置，相對應于各自相應的sro負載。
在sro負載包括窗口的實施方式中，相對應的升壓變壓器或者DCAC轉換器可被裝配于SPD窗口中。主電源可包括提供所述低電壓的蓄電池。而所述蓄電池的充電器可由太陽能電池充電。有利地，在轉換級，DC-AC升壓轉換器可具有約為10-15HZ或更高一點的低操作頻率，優(yōu)選為15Hz，從而顯示出低sro負載電流而又不引起sro負載可視地閃爍或顫動。本發(fā)明提供了一種用于從主電源向一個或多個懸浮顆粒式設備負載提供驅動電壓的裝置，包括主干接線，所述主干接線帶有源自于所述主電源的低電壓；以及轉換級，所述轉換級將所述低電壓轉換為更高的交流驅動電壓并且將所述交流驅動電壓提供給所述一個或多個懸浮顆粒式設備負載。本發(fā)明還提供了一種從主電源向一個或多個懸浮顆粒式設備負載提供驅動電壓的方法，包括下列步驟將源自所述主電源的低電壓供給主干接線；以及將所述低電壓轉換為更高的交流驅動電壓，并且將所述交流驅動電壓提供給所述一個或多個懸浮顆粒式設備負載。結合附圖，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將會在下面的本發(fā)明的實施方式中加以更清楚的描述，其中避免附圖上表示元件和部件的標記以及不必要的多余描述。


圖I示出了電源分配框圖，所述電源分配通常與多個sro負載一起用于美國和其他使用120VAC，60Hz的額定線電壓的國家的建筑物；圖2示出了將120VAC線電壓降低至更低的12VAC交流電壓以分配和逐步升高至120VAC供sro負載使用的框圖；圖3示出了將120VAC轉換成12VDC以允許低DC電壓分配于整個建筑物以接下來的轉換回用于SPD負載的高AC電壓的AC-DC轉換器的框圖；圖4示出了驅動幾個主干的AC-DC轉換器將12VDC分配至大型建筑物中的成百或上千的sro裝置的框圖；圖5示出了幾個驅動相等數(shù)目主干的AC-DC轉換器將12V分配至大型建筑物中的成百或上千的sro裝置的框圖；圖6示出了可得自汽車、航行器或其他電池電源結構中的電池電源的低DC電壓的分配框圖7示出了將任何類型結構中的低DC電壓分配至具有內部DC-AC轉換器和控制電路的多個SPD負載的框圖；圖8示出了使用極低頻率DC-AC轉換器的太陽能動力SPD。
具體實施例方式圖2示出了本發(fā)明的一個實施方式，該實施方式克服了將120VAC運行于遍及建筑物的每一個sro位置的缺點。10比I降壓變壓器20用于將被分配的電壓從120VAC減少至12VAC。10比I降壓倍增器的使用僅僅用于示例。所述降壓倍增器可以為將120VAC降低至任何低AC電壓的任意倍增器。作為建議，20比I降壓將產(chǎn)生在整個建筑物運行6VAC的結果。如圖2所示，I比10升壓變壓器21-25分別與SH)負載STO1-SPD5連接。這些相應的變壓器將存儲120VAC的電壓，所述電壓接著被施加于在那個位置的sro控制器。這 樣，避免了在原始120VAC電源和單獨SPD負載之間的高AC電壓的長線運行。這樣就簡化了 NEC的許多必須的安裝步驟，因為僅僅低AC電壓被分配至建筑物。圖3示出了本發(fā)明的另一個實施方式。我們可以分配低DC電壓，而不分配低AC電壓。既然這樣，通過AC-DC轉換器30的方式，120VAC的高AC線電壓首先被轉換為120VDC。這個低DC電壓接著貫穿整個建筑物被分配至所有的SPD位置。在每一個sro位置上，相應的DC-AC轉換器31-35將12VDC轉換為12VAC。此外，由于本發(fā)明能夠使用任意AC電壓，如6V、15V、24V等，如果相應的直流-交流轉換器產(chǎn)生120VAC電壓輸出，或產(chǎn)生足以使STO負載產(chǎn)生清晰狀態(tài)的任何電壓輸出，采用12V直流電仍是武斷的。在具有特定sro膜的一些應用中，60V的AC電壓被認為是可接受的。在所述和其他實施方式中，與轉換器31-35相聯(lián)系的附加電極(未示出)可以調制120VAC的輸出以產(chǎn)生所期望的光傳輸?shù)燃墶Ｔ诖笮徒ㄖ?，如辦公大樓中，可以具有成百或上千個sro負載。在這種情況下，可能需要少數(shù)12V的主干接線來將來自AC-DC轉換器30的主干電流限于可接受的等級。圖4示出了這個想法。在本例中，每一個12V的主干41-45帶有面積多達500sf的SH)膜的電流，示意性的如46所示。如在先所示的，90nF膜需要4mA/sf ,這意味著總SF1D負載電流為2A，120V。這轉變?yōu)?0A，12V的DC電流。AWG14電線能處理具有超過百分之五十的安全因素的20A，因為AWG14電線被額定在32A。如圖4所示方法的缺點為有大電流存在于AC-DC轉換器30和所述5個主干41_45之間的線路中。由于每一個主干帶有20A，在AC-DC轉換器30之外的總的電流需求為100A。如此大的電流需要強重載AC-DC轉換器，以及AC-DC轉換器和所述5個主干線的交叉點之間的非常大的電線直徑。圖5示出了本發(fā)明的一個實施方式，所述實施方式減少了圖4所示的大電流需求。圖5所示的想法是使用幾個AC-DC轉換器51-55，一個對應用于主干41-45中的一個，以將輸出電流，即主干電流的值從100A減小至20A。對于非建筑結構如汽車、航行器以及遠洋船舶，主電源典型地為通過機械的、電的或者太陽能方法充電的電池60。圖6示出了本發(fā)明可以用于電池動力系統(tǒng)的實施方式。為了方便，假定電池電壓為12VDC，但本發(fā)明還包括任何相對低的DC電壓。此外，該方法的優(yōu)點是具有可以將低DC電壓分配于主干61上的能力，所述主干61本質上就更安全并且具有更少的嚴格電碼的需求。如圖3所示，DC-AC升壓型轉換器31-35被提供于SPD位置SPDl - SPD5 上。由于SPD負載中的電流至多為4mA/sf，因此與SPD負載一起使用的DC-AC轉換器僅需要傳送相對小的負載電流。例如，使用90nF膜的16sf的SPD窗口僅需要120V，64mA。由于這個原因，與SH)負載一起使用的DC-AC轉換器能被設計成非常小的物理尺寸。而且，低電源需求允許我們設計非常有效的小型調制器或者控制電路，能將輸入120V改變?yōu)樵?-120V之間的任何值。因此，在圖3、6和7中小型DC-AC升壓型轉換器和小型控制電路能被嵌入，例如，嵌入進用于安置SPD負載的窗框中。圖7示出了前述想法。幾個自保持SPD窗口 71-75中的每一個具有自己內置的DC-AC升壓型轉換器和控制電路。在該方法中，僅僅兩個帶有DC電流(未示出)的電線需要作為每一個SF1D窗口的輸入電線。帶有自己內部電子儀器的自保持窗口將大大地簡化在建筑物和其他結構中的sro負載的安5裝。
圖8示出了與太陽能動力SPD窗口 81 —起使用的本發(fā)明的特殊實施方式。在明亮的晴朗日子，太陽能電池80能產(chǎn)生每平方英尺近20W的能量。由于太陽能電池能被內置于窗口框架中(未示出)，有可能創(chuàng)建自保持太陽能動力SPD窗口?；舅枷胧窃试S太陽能電池80提供能量給充電器82以給10電池83充電，所述電池接著提供輸入電力給DC-AC升壓型轉換器84。為了可行，足夠的太陽能電池必須內置于窗框內以對電池進行充電，從而能在陰天提供電力。電池能提供多久的電力由它的伏特-安培和安培-小時容量決定。而確定電池在陰天能提供多久電力的最重要的變量是sro負載電流。sro負載的電容性阻抗是由Xc給定，如為正弦電壓，電流為l=~=%nfCV等式示出了 sro負載電流是直接與頻率f成比例的。因此，在陰天將耗用的電流最小化以及增大蓄電池電荷，我們應當盡可能的使用最低頻率。降低頻率的限制因素為顫動頻率，被定義為當sro負載首先開始可視地閃爍或顫動(visibly blink or flicker)時的頻率。發(fā)生這種情況是因為SF1D顆粒由于沒有施加電壓而隨意排列。由于任何AC電壓不管它的波形具有零相交，sro顆粒將試著在穿過零相交時的電壓躍遷期間任意排列。如美國專利No. 6，804，040B2中所討論的，顫動在IOHz的附近很明顯。在前述的專利中所介紹的，SH)使用的最低頻率應當在15Hz以避免顫動。因此，通過設計在約10-15HZ或稍高頻率，優(yōu)選為15Hz頻率操作的DC-AC轉換器，我們可以通過因素4減小sro負載電流而不引起顯著的顫動。換言之，給定的蓄電池電荷提供電力給SPD負載，在15Hz的時間比在60Hz時長4倍。當前用于建筑目的的SPD膜具有約2s恒定衰減時間和IOHz的顫動頻率，未來的SPD膜可帶來進一步的改進。通過增加粘性、改變顆粒尺寸以及修改其他因素，有可能減少顫動頻率至更低的值。用于例示，假定一種具有20s恒定衰減時間和IHz的顫動頻率的SPD膜，然后這種SH)膜將產(chǎn)生具有僅I. 5Hz驅動頻率的可接受的清晰狀態(tài)。在本例中，我們將設計DC-AC轉換器以在I. 5Hz操作，這將意味著SH)負載電流將會非常小。實際上，給定的電池電荷在1. 5Hz驅動太陽能動力窗口的時間可以比在60Hz長40倍。由于1. 5Hz的DC-AC轉換器，自保持太陽能動力窗口將會具有高效率，并且能在陰天將蓄電池電力轉換得更久。在此提到的每一份專利以及其他弓I用文獻將被并入本說明書以用于理解本發(fā)明。 盡管本發(fā)明參考特定實施例描述，但許多變化和改進以及其他用途將很容易為本領域技術人員所公知。因此，本發(fā)明不應限于此處特定公開內容。
權利要求
1.一種用于從主電源向ー個或多個懸浮顆粒式設備負載提供驅動電壓的裝置，包括 主干接線，所述主干接線帶有源自于所述主電源的低電壓；以及 轉換級，所述轉換級將所述低電壓轉換為更高的交流驅動電壓并且將所述交流驅動電壓提供給所述ー個或多個懸浮顆粒式設備負載。
2.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述低電壓為12伏交流電壓。
3.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述低電壓為12伏直流電壓。
4.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述主電源提供交流電，在所述主干接線上的所述低電壓為交流電壓，所述轉換級包括至少ー個升壓變壓器，并且所述裝置還包括降壓變壓器，該降壓變壓器將所述被提供的交流電逐步降低為所述主干接線上的所述低電壓。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中所述轉換級包括多個升壓變壓器。
6.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中所述轉換級包括用于每ー個所述懸浮顆粒式設備負載的各自相應的升壓變壓器。
7.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述主電源提供交流電，在所述主干接線上的所述低電壓為直流電壓，所述轉換級包括至少ー個升壓型直流-交流轉換器，并且所述裝置還包括降壓型交流-直流轉換器，所述降壓型交流-直流轉換器將所述被提供的交流電逐步降低為所述主干接線上的所述低電壓。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中所述轉換級包括多個升壓型直流-交流轉換器。
9.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中所述轉換級包括用于每ー個所述懸浮顆粒式設備負載的各自相應的升壓型直流-交流轉換器。
10.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中所述主干接線包括多個主干線，每ー個主干線從所述降壓型交流-直流轉換器接收所述低電壓；所述轉換級包括與各自相應的ー個所述懸浮顆粒式設備負載有關聯(lián)的多個轉換器電路；并且所述多個主干線中的每ー個主干線將所述低電壓施加至至少ー個所述轉換器電路以及相對應的所述懸浮顆粒式設備負載。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其中所述多個主干線中的每ー個主干線將所述低電壓施加至多個轉換器電路以及相對應的多個懸浮顆粒式設備負載。
12.根據(jù)權利要求10所述的裝置，所述裝置包括多個所述降壓型交流-直流轉換器，每一個所述降壓型交流-直流轉換器供電給所述多個主干線中各自相應的那ー個。
13.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其中所述多個主干線中的每ー個主干線將所述低電壓施加至多個轉換器電路以及相對應的多個懸浮顆粒式設備負載。
14.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述主電源提供直流電，所述轉換級包括至少ー個升壓型直流-交流轉換器，所述升壓型直流-交流轉換器將所述交流驅動電壓提供給至少ー個所述懸浮顆粒式設備負載。
15.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中所述轉換級包括多個所述升壓型直流-交流轉換器，所述升壓型直流-交流轉換器接收所述低電壓，并且將所述交流驅動電壓提供給相對應的多個所述懸浮顆粒式設備負載。
16.根據(jù)權利要求15所述的裝置，其中每個懸浮顆粒式設備負載包括懸浮顆粒式設備窗ロ，并且與每個懸浮顆粒式設備負載相對應的升壓型直流-交流轉換器被裝配于所述懸浮顆粒式設備窗口中。
17.根據(jù)權利要求14所述的裝置，其中所述主電源包括提供所述低電壓的蓄電池。
18.根據(jù)權利要求17所述的裝置，所述裝置還包括為所述蓄電池的充電器供電的太陽能電池。
19.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中所述升壓型直流-交流轉換器具有10-15赫茲的操作頻率，從而在不引起懸浮顆粒式設備負載可視地閃爍或顫動的情況下導致懸浮顆粒式設備負載的低電流。
20.根據(jù)權利要求19所述的裝置，其中所述操作頻率為15赫茲。
21.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中所述升壓型直流-交流轉換器接收所述主干接線上的所述低電壓并且提供所述交流驅動電壓。
22.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其中所述轉換級包括多個升壓型直流-交流轉換器。
23.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其中所述轉換級包括用于每一個所述懸浮顆粒式設備負載的各自相應的升壓型直流-交流轉換器。
24.根據(jù)權利要求14所述的裝置，其中所述轉換級包括多個升壓型直流-交流轉換器。
25.根據(jù)權利要求14所述的裝置，其中所述轉換級包括用于每一個所述懸浮顆粒式設備負載的各自相應的升壓型直流-交流轉換器。
26.一種從主電源向一個或多個懸浮顆粒式設備負載提供驅動電壓的方法，包括下列步驟 將源自所述主電源的低電壓供給主干接線；以及 將所述低電壓轉換為更高的交流驅動電壓，并且將所述交流驅動電壓提供給所述一個或多個懸浮顆粒式設備負載。
27.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述低電壓為12伏交流電壓。
28.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述低電壓為12伏直流電壓。
29.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述主電源提供交流電，在所述主干接線上的所述低電壓為交流電壓，所述方法還包括使用降壓變壓器將所述被提供的交流電逐步降低為所述主干接線上的所述低電壓，以及使用至少一個升壓變壓器將所述低電壓轉換為所述交流驅動電壓的步驟。
30.根據(jù)權利要求29所述的方法，其中使用多個升壓變壓器以將所述低電壓轉換為所述交流驅動電壓。
31.根據(jù)權利要求29所述的方法，所述方法還包括為每一個所述懸浮顆粒式設備負載提供各自相應的升壓變壓器的步驟。
32.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述主電源提供交流電，在所述主干接線上的所述低電壓為直流電，所述方法還包括使用降壓型交流-直流轉換器將所述被提供的交流電逐步降低為在所述主干接線上的所述低電壓，以及使用至少一個升壓型直流-交流轉換器將所述低電壓轉換為所述交流驅動電壓的步驟。
33.根據(jù)權利要求32所述的方法，其中使用多個升壓型直流-交流轉換器以將所述低電壓轉換為所述交流驅動電壓。
34.根據(jù)權利要求32所述的方法，所述方法還包括為每一個所述懸浮顆粒式設備負載提供各自相應的升壓型直流-交流轉換器的步驟。
35.根據(jù)權利要求32所述的方法，所述方法還包括提供所述主干接線的多個主干線的步驟，每一個主干線從所述降壓型交流-直流轉換器接收所述低電壓；以及提供與各自相應的一個所述懸浮顆粒式設備負載有關聯(lián)的多個轉換器電路的步驟；其中所述多個主干線中的每一個主干線將所述低電壓施加至至少一個所述轉換器電路以及相對應的所述懸浮顆粒式設備負載。
36.根據(jù)權利要求35所述的方法，其中所述多個主干線中的每一個主干線將所述低電壓施加至多個轉換器電路以及相對應的所述多個懸浮顆粒式設備負載。
37.根據(jù)權利要求35所述的方法，所述方法還包括提供多個降壓型交流-直流轉換器的步驟，每一個所述降壓型交流-直流轉換器供電給所述多個主干線中各自相應的那一個。
38.根據(jù)權利要求37所述的方法，其中所述多個主干線中的每一個主干線將所述低電壓施加至多個轉換器電路以及相對應的多個懸浮顆粒式設備負載。
39.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述主電源提供直流電，所述方法包括提供升壓型直流-交流轉換器以將所述交流驅動電壓提供給至少一個所述懸浮顆粒式設備負載的步驟。
40.根據(jù)權利要求39所述的方法，所述方法還包括提供多個升壓型直流-交流轉換器的步驟，所述升壓型直流-交流轉換器接收所述低電壓，并且將所述交流驅動電壓提供給相對應的多個所述懸浮顆粒式設備負載。
41.根據(jù)權利要求40所述的方法，其中每個懸浮顆粒式設備負載包括懸浮顆粒式設備窗口，所述方法還包括將與每個懸浮顆粒式設備負載相對應的升壓型直流-交流轉換器配置于所述懸浮顆粒式設備窗口中的步驟。
42.根據(jù)權利要求39所述的方法，所述方法還包括提供作為所述主電源的蓄電池的步驟，所述主電源提供所述低電壓。
43.根據(jù)權利要求42所述的方法，所述方法還包括提供用于為所述蓄電池的充電器供電的太陽能電池的步驟。
44.根據(jù)權利要求41所述的方法，所述方法還包括降低所述升壓型直流-交流轉換器的操作頻率的步驟，從而在不引起懸浮顆粒式設備負載可視地閃爍或顫動的情況下減小懸浮顆粒式設備負載的電流。
45.根據(jù)權利要求44所述的方法，其中所述操作頻率被降低至10-15赫茲。
46.根據(jù)權利要求45所述的方法，其中所述操作頻率被降低至15赫茲。
47.根據(jù)權利要求42所述的方法，其中所述升壓型直流-交流轉換器接收所述主干接線上的所述低電壓，并且提供所述交流驅動電壓。
48.根據(jù)權利要求47所述的方法，所述方法還包括提供多個升壓型直流-交流轉換器的步驟，所述升壓型直流-交流轉換器用于提供所述交流驅動電壓。
49.根據(jù)權利要求47所述的方法，所述方法包括為每一個所述懸浮顆粒式設備負載提供各自相應的升壓型直流-交流轉換器的步驟。
50.根據(jù)權利要求39所述的方法，所述方法還包括提供多個升壓型直流-交流轉換器的步驟，所述升壓型直流-交流轉換器用于提供所述交流驅動電壓。
51.根據(jù)權利要求39所述的方法，所述方法包括為每一個所述懸浮顆粒式設備負載提供各自相應的升壓型直流-交流轉換器的步驟。
全文摘要
提供了一種用于從主電源向一個或多個懸浮顆粒式設備(SPD)負載提供驅動電壓的裝置和一種從主電源向一個或多個SPD負載提供驅動電壓的方法。所述懸浮顆粒式設備(SPD)膜產(chǎn)品包括SPD窗口、SPD遮光物以及其他主要涉及SPD負載的產(chǎn)品。通過帶有源自主電源的低AC或DC電壓的主干接線以及將低電壓轉換為隨后提供給SPD負載的AC驅動電壓的轉換級，向SPD負載提供源自主電源的驅動電壓。
文檔編號G02F1/17GK102832615SQ201210288819
公開日2012年12月19日 申請日期2006年1月11日 優(yōu)先權日2005年1月18日
發(fā)明者A·P·馬爾維諾 申請人:尖端研究公司