KR20120045915A - Smart window apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스마트 윈도우 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 구동전원으로 사용할 수 있는 스마트 윈도우 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a smart window device, and more particularly to a smart window device that can use sunlight as a driving power source.
최근 유리산업은 에너지 절감효과와 친환경 재료의 사용을 바탕으로 하여 기존 유리의 특성을 변화시켜 보다 양질의 재료를 생산해 내고자 한다. 또한 인위적으로 가시광선에 대한 투과율을 조절할 수 있는 유리 제작의 필요성이 대두 되면서 스마트 윈도우(smart window)라는 신소재유리가 주목받고 있다.Recently, the glass industry wants to produce better quality materials by changing the properties of existing glass based on energy savings and the use of eco-friendly materials. In addition, as the necessity of glass manufacturing that can artificially control the transmittance of visible light is emerging, a new material glass called a smart window is attracting attention.
한편, 전기변색소자(Electrochromic Device: ECD)는 전장(Electric field)을 가하면, 전류의 흐름에 의해 색상이 변하는 소자로서, 전기화학적 산화/환원 반응시 수반되는 전자 이동에 의해 자외선, 가시광선 또는 근적외선 영역에서의 에너지 흡수변화에 따라 색상이 변할 수 있다.An electrochromic device (ECD) is a device whose color changes due to the flow of electric current when an electric field is applied, and is an ultraviolet, visible or near-infrared light due to electron transfer accompanying an electrochemical oxidation / reduction reaction. The color may change according to the change of energy absorption in the region.
이러한 전기변색소자를 윈도우에 적용한 스마트 윈도우는, 겨울에는 최대한 태양광 및 태양열이 실내로 유입될 수 있도록 하고, 여름에는 이를 차단할 수 있어 실내온도를 조절할 수 있으며 이에 따른 에너지도 절약할 수 있다.The smart window applying the electrochromic device to the window allows the sunlight and solar heat to be introduced into the room as much as possible in the winter, and can block the summer to adjust the indoor temperature, thereby saving energy.
다만, 이러한 스마트윈도우를 구동하기 위해서는 별도의 외부 전원을 공급하여야 하는바, 전력공급 계통이 복잡할 수 있다.However, in order to drive such a smart window, a separate external power must be supplied, and the power supply system may be complicated.
본 발명의 목적은 태양광을 구동전원으로 사용할 수 있는 스마트 윈도우 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention to provide a smart window device that can use sunlight as a drive power.
또한, 태양광 및 태양열의 투과량을 조절할 수 있는 스마트 윈도우 장치를 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a smart window device that can adjust the amount of sunlight and solar heat transmission.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치는, 태양광을 직류 전원으로 변환하는 태양전지, 직류 전원을 구동 전원으로 변환하는 전원 변환부, 구동 전원의 인가에 따라 색상이 변경되는 전기변색소자부, 전원 변환부의 작동을 제어하기 위한 제1 입력신호를 생성하는 입력부 및 제1 입력신호에 따라 구동 전원을 전기변색소자부로 인가하도록 전원 변환부를 제어하는 제어부를 포함하고, 전기변색소자부는 제1 투광성전극이 구비된 제1 기판, 제1 기판과 대향하고 제2 투광성전극이 구비된 제2 기판 및 제1 투광성전극과 제2 투광성전극 사이의 전기변색소자를 포함하고, 태양전지는 제1 기판 및 제2 기판 사이에서 전기변색소자의 측면에 위치할 수 있다.Smart window device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the solar cell converts sunlight into direct current power, the power conversion unit for converting direct current power to the drive power, the color according to the application of the driving power An electrochromic device unit to be changed, an input unit for generating a first input signal for controlling the operation of the power converter, and a controller for controlling the power converter to apply driving power to the electrochromic device according to the first input signal, The color changing element part includes a first substrate having a first light transmitting electrode, a second substrate facing the first substrate and provided with a second light transmitting electrode, and an electrochromic device between the first light transmitting electrode and the second light transmitting electrode. The battery may be located on the side of the electrochromic device between the first substrate and the second substrate.
또한, 제1 투광성전극 및 제2 투광성전극 중 적어도 어느 하나는 패터닝될 수 있다.In addition, at least one of the first light transmitting electrode and the second light transmitting electrode may be patterned.
또한, 패터닝은 제1 투광성전극 및 제2 투광성전극 중 적어도 어느 하나를 수 개의 서브전극으로 분할하고, 분할된 수 개의 서브전극에는 구동전원이 개별적으로 인가될 수 있다.In addition, in the patterning, at least one of the first and second translucent electrodes may be divided into several sub-electrodes, and driving power may be individually applied to the divided sub-electrodes.
또한, 입력부는 수 개의 서브전극에 구동전원을 개별적으로 인가하기 위한 제2 입력신호를 생성하고, 제어부는 제2 입력신호에 따라, 전기변색소자부를 제어할 수 있다.The input unit may generate a second input signal for individually applying driving power to several sub-electrodes, and the controller may control the electrochromic device unit according to the second input signal.
또한, 전기변색소자는 이온저장층, 이온저장층 상의 이온전도층 및 이온전도층 상의 전기변색층을 포함할 수 있다.In addition, the electrochromic device may include an ion storage layer, an ion conductive layer on the ion storage layer, and an electrochromic layer on the ion conductive layer.
또한, 제어부는, 직류 전원의 크기가 기 설정치보다 큰 경우, 구동 전원을 전기변색소자부로 인가하도록 전원 변환부를 제어할 수 있다.The controller may control the power converter to apply the driving power to the electrochromic device when the size of the DC power is larger than the preset value.
또한, 태양광의 세기를 측정하여 제어부로 공급하는 광 감지부를 더 포함하고, 제어부는, 태양광의 세기에 따라 구동 전원을 인가하도록 전원 변환부를 제어할 수 있다.The apparatus may further include a light detector configured to measure the intensity of sunlight and supply it to the controller, wherein the controller may control the power converter to apply driving power according to the intensity of sunlight.
또한, 전기변색소자부는 구동 전원이 독립적으로 인가되는 수 개의 영역으로 구획되며, 제어부는, 태양광의 세기에 따라 구동 전원이 수 개의 영역에 개별적으로 또는 동시에 인가되도록 전기변색소자부를 제어할 수 있다.In addition, the electrochromic device unit may be divided into several regions in which the driving power is independently applied, and the controller may control the electrochromic device so that the driving power is individually or simultaneously applied to the several regions according to the intensity of sunlight.
또한, 직류 전원을 충전하고, 충전된 충전 전원을 전원 변환부로 공급하는 충방전부와, 직류 전원을 충방전부 또는 전원 변환부로 인가하도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a charging / discharging unit that charges the DC power and supplies the charged charging power to the power conversion unit, and a switching unit that switches the DC power to the charging / discharging unit or the power conversion unit.
본 발명에 따르면, 태양광을 구동전원으로 사용하여, 별도의 외부 전원 공급장치를 생략함으로써, 전력공급 계통구조가 단순해질 수 있다.According to the present invention, the power supply system structure can be simplified by using sunlight as a driving power source and omitting a separate external power supply device.
또한, 태양광 및 태양열의 투과량을 조절할 수 있다.In addition, it is possible to adjust the amount of sunlight and solar heat transmission.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치의 블록도,
도 2는 도 1의 스마트 윈도우 장치를 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 스마트 윈도우 장치의 A-A' 단면을 도시한 단면도,
도 4는 도 1의 스마트 윈도우 장치에 포함되는 전기변색소자부의 분해 사시도,
도 5는 도 1의 스마트 윈도우 장치에 포함되는 전기변색소자부의 구동 방법을 도시한 도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치의 블록도,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치에 포함되는 전원변환부의 일 예를 도시한 회로도, 그리고
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a smart window device according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of the smart window device of FIG.
3 is a cross-sectional view showing a section AA ′ of the smart window device of FIG. 2;
4 is an exploded perspective view of an electrochromic device included in the smart window device of FIG. 1;
5 is a view illustrating a method of driving an electrochromic device included in the smart window device of FIG. 1;
6 is a block diagram of a smart window device according to an embodiment of the present invention;
7 and 8 are circuit diagrams showing an example of a power conversion unit included in a smart window device according to an embodiment of the present invention;
9 is a block diagram of a smart window device according to an embodiment of the present invention.
이하의 도면에서, 각 구성요소의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함하며, 각 구성요소의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the following drawings, "on" or "under" of each component includes both "directly" or "indirectly" through other components, each of which is formed Criteria for the top or bottom of the component will be described with reference to the drawings. In addition, each component is exaggerated, omitted or schematically illustrated for convenience and clarity of description, the size of each component does not reflect the actual size entirely.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치의 블록도, 도 2는 도 1의 스마트 윈도우 장치를 도시한 사시도, 도 3은 도 2의 스마트 윈도우 장치의 A-A' 단면을 도시한 단면도, 도 4는 도 1의 스마트 윈도우 장치에 포함되는 전기변색소자부의 분해 사시도, 그리고, 도 5는 도 1의 스마트 윈도우 장치에 포함되는 전기변색소자부의 구동 방법을 도시한 도이다.1 is a block diagram of a smart window device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the smart window device of Figure 1, Figure 3 is a cross-sectional view showing a cross-section AA 'of the smart window device of FIG. 4 is an exploded perspective view of an electrochromic device unit included in the smart window device of FIG. 1, and FIG. 5 is a view illustrating a method of driving the electrochromic device unit included in the smart window device of FIG. 1.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 스마트 윈도우 장치(100)는, 태양광을 직류 전원으로 변환하는 태양전지(110), 직류 전원을 구동 전원으로 변환하는 전원 변환부(120), 구동 전원의 인가에 따라 색상이 변경되는 전기변색소자부(200), 입력 신호에 따라 스마트 윈도우 장치(100)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(160)와 제어부(160)로 입력 신호를 전달할 수 있는 입력부(150)를 포함할 수 있다.First, referring to FIGS. 1 to 3, the
태양전지(110)는 광기전력 효과(Photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로, 실리콘 태양전지, 박막형 태양전지, 염료감응형 태양전지 및 유기고분자형 태양전지 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 태양 전지(110)는, 모듈 형태로서, 적어도 하나의 모듈로 구현되는 것이 가능하다.The
전원 변환부(120)는, 태양전지(110)에서 생산한 직류 전원을 구동 전원으로 변환하여 전기변색소자부(200)로 공급할 수 있다. 전원 변환부(120)는 전기변색소자부(200)가 동작하는 전원의 종류에 따라 컨버터 또는/및 인버터를 포함할 수 있다. 컨버터 및 인버터에 대하여서는 도 7 및 도 8에서 후술하기로 한다.The
전기변색소자부(200)는 구동 전원의 인가에 따라 색상이 변경되어, 태양광 및 태양열이 실내로 유입되는 것을 조절할 수 있다. The
전기변색소자부(200)는 제1 투광성전극(220)이 구비된 제1 기판(210)과 제2 투광성전극(240)이 구비된 제2 기판(230)이 일정 간격을 두고 대향되며, 제1 투광성전극(220)과 제2 투광성전극(240) 사이에는 전기변색소자(250)가 위치할 수 있다.In the
제1 기판(210)과 제2 기판(230)은 유리, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리에폭시로 등의 투명한 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. The
제1 투광성전극(220)과 제2 투광성전극(240)은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first and second
전기변색소자(250)는 이온저장층(255), 이온전도층(253) 및 전기변색층(251)을 포함하여, 구동전원의 인가시 제1 투광성전극(220)과 제2 투광성전극(240) 사이에 전계가 형성되고, 그에 따라 이온저장층(255), 이온전도층(253) 및 전기변색층(251) 사이에서 산화,환원반응이 일어나 전기변색층(251)의 색이 가역적으로 변할 수 있다.The
이온저장층(255)은 이온을 축적하는 층으로서 수소 이온 및 리튬 이온 등과 같은 다수의 양이온을 저장하기 위해 산화티타늄과 같은 이온저장소재 또는 산화,환원 착색소재가 적용될 수 있다.The
이온전도층(253)은 예를 들어 폴리 2-아크릴 아마이드-2-메틸 프로판 술폰산(poly-2-acrylamide-2-methylpropane sulfonate), 폴리 스타이렌 술폰산(poly-styrene sulfonate)), 폴리 에틸렌 술폰산(poly-ethylene sulfonate), 폴리 비닐 술폰산(poly-vinyl sulfonate), 및 이들과 각종 단량체들 간의 공중합체 등을 포함하는 이온 전도성 중합체 단독이거나 전해질 염을 추가로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The ion
전기변색층(251)은 전계를 인가하면 광의 흡수량이 증가하여 광 투과율이 낮아지고, 전계를 제거하면 가역적으로 광 투과율이 높아지게 된다. 이러한 전기변색층(251)은 산화 금속, 산화 혼합 금속, 저분자 유기물 및 공액 고분자(conjugated polymer) 등을 포함할 수 있고, 인가된 전류에 의해 착색 또는 변색이 일어나는 프러시안 블루와 같은 물질 등을 포함할 수 있다.When the
산화 금속은, 산화 텅스텐(WO3), 산화 망간(MgO3) 및 산화 티탄(TiO3) 등을 포함할 수 있고, 산화 혼합 금속은, 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 이리듐(Ir) 등을 포함할 수 있으며, 저분자 유기물은 메틸 비올로겐 및 헵틸 비올로겐 등을 포함할 수 있다. 또한, 공액 고분자(conjugated polymer)는 폴리 피롤(Polyoyrrole), 폴리 아닐린(polyaniline) 및 폴리 티오펜(polythiophene) 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.The metal oxide may include tungsten oxide (WO 3), manganese oxide (MgO 3), titanium oxide (TiO 3), or the like, and the oxide mixed metal may be vanadium (V), molybdenum (Mo), niobium (Nb), or titanium ( Ti), nickel (Ni), cobalt (Co), iridium (Ir), and the like, and the low molecular weight organic material may include methyl viologen, heptyl viologen, and the like. In addition, the conjugated polymer (conjugated polymer) may include polypyrrole (polyoyrrole), polyaniline (polyaniline), polythiophene (polythiophene) and the like. However, the present invention is not limited thereto.
한편, 본 발명에 따르면, 태양전지(110)는 상술한 전기변색소자부(200)의 제1 기판(210)과 제2 기판(240) 사이에서 전기변색소자(250)의 측면에 위치할 수 있다. 이와 같이, 태양전지(110)가 전기변색소자(250)의 측면에 위치함에 따라, 태양광을 구동전원으로 사용하여 별도의 외부 전원 공급장치를 생략할 수 있으며, 전력공급 계통구조가 단순해질 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 태양전지(110)가 전기변색소자(250)의 일 측면에만 형성된 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정하지 않으며, 전기변색소자부(200)의 일부 측면 또는 전체 외주부에 형성될 수도 있다.Meanwhile, according to the present invention, the
입력부(150)는 전원 변환부(120)의 동작을 제어하기 위한 제1 입력신호를 제어부(160)로 전송할 수 있으며, 이러한 제1 입력신호의 인가에 따른 제어부(160)의 제어에 의해 전원 변환부(120)가 구동 전원을 전기변색소자부(200)로 인가함으로써, 스마트 윈도우 장치(100)가 동작을 개시할 수 있다. 이때, 제1 입력신호가 1회 더 입력되는 경우는 구동 전원의 공급을 중단할 수 있다.The
이에 따라, 본 발명에 따른 스마트 윈도우 장치(100)는 여름, 또는 낮 시간 동안 태양광 및 태양열이 실내로 과도하게 유입되는 것을 방지하여 실내온도를 조절할 수 있으며 이에 따른 에너지도 절약할 수 있다.Accordingly, the
한편, 본 발명에 따른 스마트 윈도우 장치(100)는, 광 투과량의 조절을 위해 구동 전원의 인가시 적어도 일 부분만이 동작할 수 있다.On the other hand, the
도 4는 전기변색소자부(200)의 분해 사시도로, 제1 기판(210)을 생략하고, 제1 투광성전극(220)을 분리하여 도시하고 있으며, 도 5는 제1 투광성전극(220)에의 구동전원의 공급방법을 도시한 도로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 투광성전극(220) 및 제2 투광성전극(240) 중 적어도 어느 하나의 패터닝을 통해 전기변색소자부(200)는 구동 전원이 독립적으로 인가되는 수 개의 영역으로 구획될 수 있다.4 is an exploded perspective view of the
일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 투광성전극(220)은 수 개의 서브전극(221~226)으로 구획되고, 수 개의 서브전극(221~226)은 서로 절연상태일 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 4, the first
이때, 도 5 (a)와 같이, 수 개의 서브전극(221~226)에는 +단(p)과 -단(m)이 개별적으로 연결이 되어, 구동전원이 동시에 인가될 수도 있고, 독립적으로 인가될 수도 있다.At this time, as shown in Fig. 5 (a), the + terminal (p) and the-terminal (m) is individually connected to the several sub-electrodes (221 ~ 226), the driving power may be applied simultaneously, or applied independently May be
일 예로, 제2 서브전극(222)에만 구동전원이 인가되는 경우, 제2 서브전극(222)과 제2 투광성전극(240) 사이에만 전계가 형성되며, 이에 따라 전기변색소자(250)는 제2 서브전극(222)이 위치하는 영역에서만 색이 변하여 부분적으로 태양광 및 태양열을 차단할 수 있다.For example, when a driving power is applied only to the
한편, 도 5의 (b)는 수 개의 서브전극(221~226)에 +단(p)과 -단(m)이 개별적으로 연결되어 있으나, +단(p)과 -단(m)이 서로 다른 방향으로 연결되는 예를 도시한다. 이와 같이, +단(p)과 -단(m)이 서로 다른 방향으로 연결되는 경우는, 구동전원의 공급을 위한 전력공급 구조가 더욱 단순해질 수 있다.Meanwhile, in FIG. 5B, the + stage p and the-stage m are individually connected to
도 5의 (c)는 제1 내지 제3 서브전극(221~223)이 공통단자로 묶여 있는 것을 도시한다. 즉, 제1 내지 제3 서브전극(221~223)은 그룹화되어 구동전원이 동시에 인가되며, 제4 내지 제6 서브전극(224~226)은 개별적으로 구동전원이 인가되어 독립적으로 동작할 수 있다.FIG. 5C illustrates that the first to
또한, (c)의 경우도 (d)에서 도시하고 있는 것처럼, +단(p)과 -단(m)이 서로 다른 방향으로 연결되어 전력공급 구조를 단순화할 수 있다.In addition, in the case of (c), as shown in (d), the + stage (p) and the-stage (m) are connected in different directions to simplify the power supply structure.
상술한 수 개의 서브전극(221~226)으로의 선택적인 구동전원의 인가는 입력부(150)의 제2 입력 신호에 따라 제어부(160)에서 이를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(160)는 제2 입력신호에 따라, 전기변색소자부(200)의 동작을 제어할 수 있다.The selective application of the driving power to the plurality of
따라서, 입력부(150)는 입력단계에 따른 입력신호를 제어부(160)로 전송하며, 제어부(160)는 이에 따라 스마트 윈도우 장치(100)의 작동과, 전원변환부(140) 및 전기변색소자부(200)의 동작을 제어할 수 있다.Accordingly, the
한편, 제1 기판(210) 및 제2 기판(230) 중 적어도 어느 하나는 특정의 색을 띄도록 할 수 있다. 이에 따라, 전기변색소자부(200)에 구동 전원이 인가될 때, 전기변색소자부(200)를 투과하는 광은 이를 통과하는 가시광 중 특정한 파장을 가지는 광만 투과할 수 있다. Meanwhile, at least one of the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치의 블록도이고, 도 7 및 도 8은 스마트 윈도우 장치에 포함되는 전원변환부의 일 예를 도시한 회로도이다.6 is a block diagram of a smart window device according to an embodiment of the present invention, Figures 7 and 8 are circuit diagrams showing an example of a power conversion unit included in the smart window device.
도 6을 참조하면, 본 발명의 스마트 윈도우 장치(400)는 태양광을 직류 전원으로 변환하는 태양전지(405), 직류 전원을 구동 전원으로 변환하는 전원 변환부(410), 구동 전원의 인가에 따라 색상이 변경되는 전기변색소자부(440)와 구동 전원을 전기변색소자부(440)로 인가하도록 전원 변환부(410) 및 전기변색소자부(440)의 동작을 제어하는 제어부(450)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
태양전지(405) 및 전기변색소자부(440)는 도 1 내지 도 5에서 도시하고 설명한 태양전지(110) 및 전기변색소자부(200)와 동일하므로 그 설명을 생략한다.Since the
전원 변환부(410)는, 태양전지(405)에서 생산한 직류 전원을 구동 전원으로 변환하여 전기변색소자부(440)로 공급할 수 있다. The
이러한 전원 변환부(410)는 전기변색소자부(440)가 동작하는 전원의 종류에 따라 컨버터 또는/및 인버터를 포함할 수 있다.The
도 7은 전원변환부(410)의 일 예를 도시한 회로도로, dc/dc 컨버터(420)를 포함하는 경우의 회로도이다. 도 7을 참조하면, dc/dc 컨버터(420)는 태양 전지(405)로부터 공급되는 직류 전원을 레벨 변화시켜 출력한다. 예를 들어, 태양 전지(405)에서 발전된 직류 전원을 승압시켜 출력할 수 있다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of the
이를 위해, dc/dc 컨버터(420)는, 스위칭 모드 전력 공급부(SMPS)(422)를 포함할 수 있으며, 또한, 도면에 도시된 바와 같이, 태양 전지(405)로부터의 직류 전원의 일 방향 도통을 위한 다이오드 소자(D1), 태양 전지(405)로부터의 직류 전원을 저장하는 커패시터(C1), 스위칭 모드 전력 공급부(422)에서 변환되어 출력되는 직류 전원을 저장하는 커패시터(C2), 및 변환된 직류 전원을 일 방향 도통하도록 하는 다이오드 소자(D2), 및 스위칭 모드 전력 공급부(422)에 접속되어 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 소자(SW3)를 더 구비할 수 있다. To this end, the dc /
이와 같은 dc/dc 컨버터(420)는 도 1에서 도시하고 설명한 전원변환부(140)에 포함될 수 있다.Such a dc /
한편, 입력 전압 감지부(A)는 태양 전지(405)로부터 입력되는 직류 전원(Vd1)을 감지하여, 이를 제어부(450)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 제어부(450)는 태양 전지(405)로부터 공급되는 직류 전원(Vd1)의 크기를 기 설정치와 비교하여, 구동 전원을 전기변색소자부(440)로 공급하도록 전원변환부(410)를 제어할 수 있다. 이러한 입력 전압 감지부(A)는 dc/dc 컨버터(420)에 포함되어 구성될 수 있으며, 또한 제어부(450)에 포함되도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the input voltage detector A may detect the DC power supply Vd1 input from the
도 8은 전원변환부의 일 예를 도시한 회로도로, 인버터(430)를 포함하는 경우의 회로도이다. 인버터(430)는, 복수개의 인버터용 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해, dc 단 커패시터(Cdc)의 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수, 소정 크기의 교류 전원으로 변환하여 전기변색소자부(440)에 출력할 수 있다.8 is a circuit diagram illustrating an example of a power conversion unit, and is a circuit diagram when the
이와 같은 인버터(430)는 도 1에서 도시하고 설명한 전원변환부(140)에 포함될 수 있다.Such an
한편, 태양 전지(405)로부터 입력되는 직류 전원을 감지하는 입력 전압 감지부(D)는 태양 전지(405)로부터 입력되는 직류 전원의 크기를 제어부(450)에 전달하며, 제어부(450)는, 태양 전지(405)로부터 공급되는 직류 전원의 크기와 기 설정치를 비교하여, 전기변색소자부(440)로 구동 전원을 공급하도록 전원변환부(410)를 제어할 수 있다. On the other hand, the input voltage detecting unit (D) for detecting the DC power input from the
상술한 컨버터(420) 및 인버터(430)는 전원변환부(410)에 동시에 포함될 수 있다. 즉, 전기변색소자부(440)가 교류전원으로 작동하는 경우, 태양전지(405)에서 생산한 직류 전원은 컨버터(420)에서 승압되며, 승압된 직류 전원은 인버터(430)에 의해 소정 주파수, 소정 크기의 교류 전원으로 변환되어, 전기변색소자부(440)로 공급될 수 있다.The above-described
제어부(450)는, 상술한 바와 같이, 입력 전압 감지부(A, D) 등에 의해 태양전지(405)에서 생성하는 직류 전원의 크기를 감지하여, 이에 따라 전원 변환부(410)의 동작을 제어할 수 있다.As described above, the
즉, 태양전지(405)에서 생성하는 직류 전원의 크기가 기 설정치 보다 큰 경우는, 전원 변환부(410)에서 전기변색소자부(440)로 구동 전원을 공급하여 전기변색소자부(440)가 태양광 및 태양열을 차단하도록 제어할 수 있으며, 태양전지(405)에서 생성하는 직류 전원의 크기가 기 설정치 보다 작은 경우는, 전기변색소자부(440)로 구동 전원을 공급을 중단하도록 전원변환부(410)를 제어할 수 있다.That is, when the size of the DC power generated by the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치(400)는 태양광의 세기를 감지할 수 있는 광 감지부(460)를 더 포함할 수 있다. 광 감지부(460)는 태양광의 세기를 측정하여 제어부(450)로 공급하며, 이에 따라 제어부(450)는 광 감지부(460)에서 측정한 태양광의 세기에 따라 구동 전원을 인가하도록 전원 변환부(410)를 제어할 수 있다.On the other hand, the
일 예로, 전기변색소자부(440)는 독립적으로 구동할 수 있는 수 개의 영역으로 구획될 수 있으며, 제어부(450)는 광 감지부(460)에서 측정한 태양광의 세기에 따라 또는 입력부(470)의 제2 입력신호에 따라 전기변색소자부(440)의 작동을 제어하여, 구동 전원이 수 개의 영역에 개별적으로 또는 동시에 인가되도록 할 수 있다. For example, the
즉, 도 5 및 도 6에서 설명한 바와 같이, 전기변색소자부(440)의 제1 투광성전극(미도시) 및 제2 투광성전극(미도시) 중 적어도 어느 하나는 패터닝을 통해 수 개의 서브전극(미도시)으로 구획될 수 있고, 수 개의 서브전극(미도시)은 전원이 개별적으로 연결이 되어, 구동전원이 동시 또는 개별적으로 인가될 수 있다. 따라서, 태양광의 세기에 따라 전기변색소자부(440)의 광 투과도를 변경하여, 실내로의 입사광을 조절할 수 있게 된다. That is, as described with reference to FIGS. 5 and 6, at least one of the first transmissive electrode (not shown) and the second transmissive electrode (not shown) of the
한편, 입력부(470)는 입력단계에 따른 입력신호를 제어부(450)로 전송하며, 제어부(450)는 이에 따라 스마트 윈도우 장치(400)의 작동과, 전원변환부(410) 및 전기변색소자부(440)의 동작을 제어할 수 있다.On the other hand, the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치의 블록도이다.9 is a block diagram of a smart window device according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 스마트 윈도우 장치(800)는 태양광을 직류 전원으로 변환하는 태양전지(805), 전원 변환부(825), 전기변색소자부(830)와 제어부(810)를 포함할 수 있으며, 충방전부(820)와, 직류 전원을 충방전부(820) 또는 전원 변환부(825)로 인가하도록 스위칭하는 스위칭부(815)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the
태양전지(805), 전원 변환부(825) 및 전기변색소자부(830)는 도 1 내지 도 8에서 도시한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. Since the
스위칭부(815)는 제어부(810)의 제어에 따라 태양전지(805)에서 생산한 직류 전원을 충방전부(820) 또는 전원 변환부(825)로 인가하도록 스위칭하며, 충방전부(820)는 태양전지(805)에서 생산한 직류 전원을 충전하고, 충전된 충전 전원을 전원 변환부(825)로 공급할 수 있다. 충방전부(820)는 2차 전지나 전기 이중층 콘덴서 등이 사용될 수 있다.The
도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우 장치(800)의 동작을 설명하면, 우선 태양전지(805)에서 생산한 직류 전원의 크기가 기 설정치보다 큰 경우, 제어부(810)는 직류 전원을 충방전부(820)로 인가하도록 스위칭부(815)를 제어한다. 또한, 전원 변환부(825)로 충전 전원의 공급을 중단하도록 충방전부(820)를 제어한다.Referring to FIG. 9, the operation of the
한편, 스위칭부(815)의 스위칭을 위한 입력부(840)의 제3 입력신호는 제어부(810)로 전달되며, 이에 의해 제어부(810)는, 스위칭부(815)의 스위칭에 의해 태양전지(805)에서 생산한 직류 전원이 전원 변환부(825)로 인가되도록 스위칭부(815)를 제어할 수 있다. 이와 동시에, 입력부(840)로 제3 입력신호가 인가되면, 제어부(810)는 전원변환부(825)가 직류 전원을 구동 전원으로 변환하여 전기변색소자부(830)로 인가하도록 전원 변환부(825)를 제어할 수 있다.Meanwhile, the third input signal of the
이에 의해, 태양전지(805)에서 생산한 직류 전원의 크기가 기 설정치보다 커서, 전기변색소자부(830)로 구동 전원이 인가되지 않는 상태라도, 입력부(840)의 제3 입력신호가 인가되면, 전기변색소자부(830)로 구동 전원이 인가될 수 있다. 제3 입력신호는 제어부(810)로 재입력될 수 있으며, 이때 제어부(810)는 스위칭부(815)가 스위칭되어 태양전지(805)에서 생산한 직류 전원이 충방전부(820)로 다시 인가될 수 있도록 스위칭부(815)를 제어할 수 있다. 또한, 선택에 의해 태양전지(805)에서 생산한 직류 전원은 충방전부(820)와 전원변환부(825)로 동시에 인가될 수도 있다. 이러한 경우, 태양광의 내부로의 유입을 방지함과 동시에 충방전부(820)를 충전할 수 있다.As a result, when the size of the DC power produced by the
한편, 태양전지(805)에서 생산한 직류 전원의 크기가 기 설정치보다 작은 경우, 제어부(810)는, 충방전부(820)의 충전 전원을 전원 변환부(825)로 인가하도록 충방전부(825)를 제어하고, 전원변환부(825)가 충전 전원을 구동 전원으로 변환하여 전기변색소자부(830)로 인가하도록 전원 변환부(825)를 제어할 수 있다.On the other hand, when the size of the DC power produced by the
이에 의해, 태양전지(805)가 주간의 태양광을 받아서 직류 전원을 생산하고, 이 직류 전원을 충방전부(820)에 저장해두었다가 야간에 스마트 윈도우 장치(800)의 전력으로 사용할 수 있다. 즉, 밤 시간대는 저장된 충방전부(820)의 충전 전류를 이용하여 실내의 경관이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.As a result, the
한편, 도 5 및 도 6에서 도시하고 설명한 바와 같이, 전기변색소자부(830)는 독립적으로 구동할 수 있는 수 개의 영역으로 구획될 수 있고, 제어부(810)는 태양전지(805)에서 발생하는 직류 전원의 크기를 감지하여, 이에 따라 또는 입력부(840)의 제2 입력신호에 따라 전기변색소자부(830)의 동작을 제어할 수 있다. 이에 의해, 구동 전원이 수 개의 영역에 순차적으로 또는 동시에 인가될 수 있다.Meanwhile, as illustrated and described with reference to FIGS. 5 and 6, the
따라서, 입력부(840)의 입력신호는 그 입력단계에 따른 입력신호를 제어부(810)로 전송하며, 제어부(810)는 이에 따라 스마트 윈도우 장치(800)의 동작과, 스위칭부(815), 충방전부(820), 전원변환부(825) 및 전기변색소자부(830)의 동작을 제어할 수 있다.Therefore, the input signal of the
그 결과 본 발명에 따른 스마트 윈도우 장치(800)는 태양광을 구동전원으로 사용하여, 전력공급 계통구조가 단순해질 수 있고, 태양전지(805)에서 발생하는 직류전원에 따라 광투과를 자동으로 조절할 수 있다.As a result, the
실시예에 따른 스마트 윈도우 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성에 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The smart window device according to the embodiment is not limited to the configuration of the embodiments described as described above, but the embodiments are configured by selectively combining all or some of the embodiments so that various modifications can be made. May be
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
110, 405, 805 : 태양전지 120, 410, 825 : 전원 변환부
150, 470, 840 : 입력부 160, 450, 810 : 제어부
200, 440, 830 : 전기변색소자부 460 : 광 감지부
815 : 스위칭부 820 : 충방전부110, 405, 805:
150, 470, 840:
200, 440, 830: electrochromic device portion 460: light detector
815: switching unit 820: charging and discharging unit
Claims (15)
상기 직류 전원을 구동 전원으로 변환하는 전원 변환부;
상기 구동 전원의 인가에 따라 색상이 변경되는 전기변색소자부;
상기 전원 변환부의 작동을 제어하기 위한 제1 입력신호를 생성하는 입력부; 및
상기 제1 입력신호에 따라 상기 구동 전원을 상기 전기변색소자부로 인가하도록 상기 전원 변환부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 전기변색소자부는 제1 투광성전극이 구비된 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하고 제2 투광성전극이 구비된 제2 기판 및 상기 제1 투광성전극과 상기 제2 투광성전극 사이의 전기변색소자를 포함하고, 상기 태양전지는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에서 상기 전기변색소자의 측면에 위치하는 스마트 윈도우 장치.A solar cell converting sunlight into a direct current power source;
A power converter converting the DC power into driving power;
An electrochromic device unit whose color is changed according to the application of the driving power;
An input unit generating a first input signal for controlling an operation of the power conversion unit; And
And a controller configured to control the power converter to apply the driving power to the electrochromic device according to the first input signal.
The electrochromic device unit includes a first substrate including a first light transmitting electrode, a second substrate facing the first substrate and provided with a second light transmitting electrode, and an electrochromic device between the first light transmitting electrode and the second light transmitting electrode. Includes, The solar cell is a smart window device located on the side of the electrochromic device between the first substrate and the second substrate.
상기 제1 투광성전극 및 상기 제2 투광성전극 중 적어도 어느 하나는 패터닝된 스마트 윈도우 장치.The method of claim 1,
At least one of the first light transmitting electrode and the second light transmitting electrode is a patterned smart window device.
상기 패터닝은 상기 제1 투광성전극 및 상기 제2 투광성전극 중 적어도 어느 하나를 수 개의 서브전극으로 분할하고, 상기 분할된 상기 수 개의 서브전극에는 상기 구동전원이 개별적으로 인가되는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 2,
The patterning divides at least one of the first light transmitting electrode and the second light transmitting electrode into several sub-electrodes, and the driving power is individually applied to the divided sub-electrodes.
상기 입력부는 상기 수 개의 서브전극에 상기 구동전원을 개별적으로 인가하기 위한 제2 입력신호를 생성하고,
상기 제어부는 상기 제2 입력신호에 따라, 상기 전기변색소자부를 제어하는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 3,
The input unit generates a second input signal for separately applying the driving power to the several sub-electrodes,
The controller controls the electrochromic device according to the second input signal.
상기 전기변색소자는 이온저장층, 상기 이온저장층 상의 이온전도층 및 상기 이온전도층 상의 전기변색층을 포함하는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 1,
The electrochromic device comprises a ion storage layer, an ion conducting layer on the ion storage layer and a smart window device comprising an electrochromic layer on the ion conductive layer.
상기 제어부는,
상기 직류 전원의 크기가 기 설정치보다 큰 경우, 상기 구동 전원을 상기 전기변색소자부로 인가하도록 상기 전원 변환부를 제어하는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 1,
The control unit,
The smart window device for controlling the power conversion unit to apply the driving power to the electrochromic device when the size of the DC power is larger than a predetermined value.
상기 태양광의 세기를 측정하여 상기 제어부로 공급하는 광 감지부;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 태양광의 세기에 따라 상기 구동 전원을 인가하도록 상기 전원 변환부를 제어하는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 6,
And a light detector for measuring the intensity of the sunlight and supplying the light to the controller.
The control unit, the smart window device for controlling the power conversion unit to apply the driving power in accordance with the intensity of the sunlight.
상기 전기변색소자부는 상기 구동 전원이 독립적으로 인가되는 수 개의 영역으로 구획되며,
상기 제어부는, 상기 태양광의 세기에 따라 상기 구동 전원이 상기 수 개의 영역에 개별적으로 또는 동시에 인가되도록 상기 전기변색소자부를 제어하는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 7, wherein
The electrochromic device portion is partitioned into several regions to which the driving power is independently applied.
The controller may control the electrochromic device so that the driving power is individually or simultaneously applied to the several areas according to the intensity of the sunlight.
상기 직류 전원을 충전하고, 충전된 충전 전원을 상기 전원 변환부로 공급하는 충방전부;와,
상기 직류 전원을 상기 충방전부 또는 상기 전원 변환부로 인가하도록 스위칭하는 스위칭부;를 더 포함하는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 1,
A charging and discharging unit which charges the DC power and supplies the charged charging power to the power conversion unit;
And a switching unit for switching the DC power to the charging / discharging unit or the power conversion unit.
상기 직류 전원의 크기가 상기 기 설정치보다 큰 경우, 상기 제어부는,
상기 직류 전원을 상기 충방전부로 인가하도록 상기 스위칭부를 제어하고,
상기 전원 변환부로 상기 충전 전원의 공급을 중단하도록 상기 충방전부를 제어하는 스마트 윈도우 장치.10. The method of claim 9,
When the magnitude of the DC power is larger than the preset value, the control unit,
The switching unit is controlled to apply the DC power to the charging and discharging unit,
Smart window device for controlling the charging and discharging unit to stop the supply of the charging power to the power conversion unit.
상기 입력부는 상기 스위칭부를 스위칭하기 위한 제3 입력신호를 상기 제어부로 전송하고,
상기 제어부는,
상기 제3 입력신호의 인가시, 상기 직류 전원을 상기 전원 변환부로 인가하도록 상기 스위치부를 스위칭하는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 10,
The input unit transmits a third input signal for switching the switching unit to the control unit,
The control unit,
When the third input signal is applied, the smart window device for switching the switch unit to apply the DC power to the power conversion unit.
상기 제3 입력신호 인가시, 상기 제어부는 상기 구동 전원을 상기 전기변색소자부로 인가하도록 상기 전원 변환부를 제어하는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 11,
The smart window device controls the power converter to apply the driving power to the electrochromic device when the third input signal is applied.
상기 직류 전원의 크기가 기 설정치보다 작은 경우,
상기 제어부는, 상기 충전 전원을 상기 전원 변환부로 인가하도록 상기 충방전부를 제어하고,
상기 전원변환부는 상기 충전 전원을 상기 구동 전원으로 변환하며, 상기 제어부는 상기 구동 전원을 상기 전기변색소자부로 인가하도록 상기 전원 변환부를 제어하는 스마트 윈도우 장치.10. The method of claim 9,
When the magnitude of the DC power supply is smaller than the preset value,
The control unit controls the charging and discharging unit to apply the charging power to the power conversion unit,
The power conversion unit converts the charging power to the driving power, the control unit is a smart window device for controlling the power conversion unit to apply the driving power to the electrochromic device.
전원변환부는 컨버터 또는/및 인버터를 포함하는 스마트 윈도우 장치.The method of claim 1,
Power conversion unit smart window device including a converter and / and an inverter.
상기 태양전지는 실리콘 태양전지, 박막형 태양전지, 염료감응형 태양전지 및 유기고분자형 태양전지 중 어느 하나인 스마트 윈도우 장치.The method of claim 1,
The solar cell is any one of a silicon solar cell, a thin film solar cell, a dye-sensitized solar cell and an organic polymer solar cell.
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