热开关反射型光闸制造技术

热开关反射型光闸是自调节的“可开关反射镜”装置，在高于阈值温度时反射高达１００％的入射光，在低于阈值温度时反射高达５０％入射光。辐射能流量上的控制不依赖于装置的导热或绝热率，并且可能会或不会保护图像和入射可见光的颜色特性。该装置可以用作建筑材料，以在不需要外部电源或操作者信号的情况下，有效调节建筑物、车辆或其他结构的内部温度。该装置具有不能在传统窗户、天窗、有色玻璃、灯具、玻璃砖、砖或墙壁上获得的唯一的美学光学特性。该装置可以设计为在透明和反射状态下透射充足的可见光，同时在透射通过装置的全部能量上提供有效控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所述主题涉及通过选择性反射来控制光和辐射热的流量的装置。该技术在被动或主动的调光或调温膜、材料和装置(尤其是建筑材料)方面具有特别(但不唯一)的 应用。
技术介绍
控制辐射能(例如光和热)的流量的问题，特别是在诸如调节建筑中的太阳辐射热获得的应用中以及其它应用中，之前已利用许多光学方法来处理。光致暗化 (photodarkening)材料已经用了几十年(例如，在太阳镜中)，在被紫外线(UV)辐射激发 时，选择性地削弱入射光。当混合入窗户时，这种材料通过暗化来削弱明亮的阳光，并通过 再次变成透明来允许人造光或漫射日光不受阻碍地通过，从而可以用于调节结构的内部温 度。这种系统是被动的、自调节的，不需要除了周围的UV光以外的外部信号而工作。不过， 因为它们由UV光控制而不是由温度控制，所以这种系统在温度调节应用方面的效用有限。 例如，它们可以在炎热的天气阻挡多余的阳光，也会在寒冷的天气阻挡需要的阳光。电致暗化(electrodarkening)材料也已用于调节光的透射。最广泛应用的电致 暗化材料是夹在两个高效吸收偏光片之间的液晶，其主要通过吸收来削弱略多于50%的透 过它们的光。这种材料由诸如铟锡氧化物(IT0)的透明导电材料涂层产生的电场控制。这 些液晶面板通常用于视频显示器中，其被设计为在工作条件下不再各向同性，并且在建筑 材料中的应用也很有限。这在某种程度上是因为使用上述液晶面板所需的重要的基础结 构，包括电线和电源，并且需要复杂的控制系统、传感器和算法，或者大量的用户输入，来设 置材料的状态从而调节通过它们的光、热和辐射能。电致暗化材料和光致暗化材料主要通 过吸收而不是反射来削弱入射光，这意味着它们在暴露至亮光时将变热。这些材料吸收的 热量也可以抵消辐射透射过程中减少的热量，因此在它们调节温度的能力方面具有显著的 限制。反射而不吸收红外光的线栅偏光片(WGP)自20世纪60年代以来得到使用，并在 例如Sriram等人的美国专利第4，512，638号中描述。随着20世纪90年代至21世纪初纳 米光刻(nanoscalelithography)的出现，使采用Perkin等人的US专利第6，122，103号中 所描述的高端光学和激光技术制造反射可见光和紫外线波长的宽频带线栅偏光片成为可 能(尽管昂贵)。最近，引进了低成本反射型偏振膜，其结合了分层聚合物分布式布拉格反射器 (DBR)与伸展聚合物偏光片的特性。这样的反射型偏光片用于视频显示器中，以通过将削弱的光反射回装置中而非将削弱的光吸收来增强亮度，例如在Weber等人的美国专利第7，038，745号和Verrall等人的美国专利第6，099，758号中所描述的。这样的反射型偏光 片可以像镜面一样对光的一个偏振进行镜面反射，或像白色涂层一样对光的一个偏振进行 漫反射，或者这两种情况的组合。这些薄膜专门开发用于视频显示器市场，并且没有应用到 视频显示器以外的领域。另外，反射型偏光片可以由某些类型的液晶制成。鉴于线栅偏光片和伸展聚合物 偏光片是线性偏振，这些液晶偏光片(LCP)通常是圆形偏振的。从而透射一种螺旋性(即 右旋或左旋)的光并且反射相反螺旋性的光。热开关在其ON或闭合状态允许热能通过，而在其OFF或断开状态阻止热能通过。 这些开关是机械传递的，依赖于两个导电表面(典型地由金属制成)之间的接触，以使热量 通过。当两个表面收回时，热能除了穿过空气间隙外不能在两个表面之间传导。如果装置 位于真空中，那么热传导会在断开状态下被完全阻止。另一类热开关包括将气体或液体注 入容器中或从容器中抽出。当容器满时，传导热。当空时，不发生传导，尽管可能仍然会穿 过容器发生辐射传递。光可以通过滤光片而被阻止，该滤光片吸收或反射特定频率的光而允许其它频率 的光穿过，从而起到光学开关的作用。同时，附加的机械开关可以将其它透明材料(包括滤 光片)转变为光学开关。当闸门打开时，光很容易地通过。当闸门闭合时，没有光通过。如 果机械闸门被诸如液晶的电致暗化材料代替，那么开关是“几乎固态的”，除了光子、电子和 液晶分子自身之外，没有移动的部分。其它电致暗化材料(例如在Azens等人的美国专利 第7，099，062号中描述的)可以起到类似的作用。这些滤光片/光学开关组合不是被动的， 而必须由外部信号(例如电信号)控制。可开关反射镜基于可逆的金属氢化物金属锂化物(metal lithidechemistry), 例如在Richardson的美国专利第7，042，615号中描述的。这些可开关的反射镜依赖于 离子在电场的作用下越过势垒的物理迁移，因此具有有限的开关速度和循环寿命。另外， 电控“光阀”将液晶与一个或多个反射型偏光片相结合，例如在Bruzzone等人的美国专利 第6，486，997号中描述的。在这些装置中，液晶通常用作屈电消偏光片(electrotropic depolarizer)，即，用作改变或转换透过该液晶的光的偏振的转轴的结构，以在电场作用下 开启或关断。由于主要应用于视频显示器和高级光学系统中，这些装置中的一些可能被认 为是可开关的反射镜，尽管它们很少被那样描述。在说明书
技术介绍
部分中所包含的信息(包括本文中引用的任何参考文献及其 任何描述或讨论)都仅用于技术参考目的，而不应被认为是限制本专利技术的范围的主题。
技术实现思路
本文中公开的技术涉及对关于辐射能(例如可见光、UV或红外光)的窗户或类 似材料或结构的透射率进行基于温度的控制，包括了日光频谱的整个范围，目的是基于外 部天气条件、内部温度或二者的任意组合将热流量调节进入一种结构。这项技术可以被 用为具有夹在两个偏振滤光片之间以调节光能的通过的温度响应的光学消偏光片(例 如，热致液晶)的装置。通过该装置的入射能量将取决于所用偏光片的反射和吸收效 率。例如，对于在感兴趣的频带上可以有效反射辐射能的偏光片，例如，在低于阈值温度时，高达一半的入射辐射能穿过该装置，在高于阈值温度时，可从该装置反射掉100%的入射辐射能，由此得到一种热开关反射型光闸(opticalshutter)(在下文中称为“TSROS” 或“闸门(shutter)”)。低效率的偏光片或由频率决定效率的偏光片可以用于影响美学 (aesthetics)、能量管理或其他原因所需的在阈值温度以上或以下的反射百分比。这种影 响也可以颠倒，使得TSROS装置在冷状态下能够反射，这种影响还可以扩展，使得TSROS在 透明状态下的透射率变高，或者这种影响还可以被阻止，使得TSROS装置在能够反射的状 态下的反射率变低。在一个实施例中，透射平行于自身的偏振的光并反射(不吸收)垂直于该偏振的 光的两个反射型偏振滤光片被连续排列。当反射型偏光片被定向为平行时，可以反射高达 50%的入射辐射能。实际上，也有少量光被吸收，使得通常透射过两个平行偏光片的光为 30% 40%。当反射型偏光片被定向为彼此垂直时，一个偏光片阻止50%的光，而第二个 反射型偏光片阻止由第一个反射型偏光片透射的剩余50%的光。在这种情况下，透射穿过 两个反射型偏光片的光很少(通常小于)，大部分光(通常接近100% )被反射回入射 方向。在另一种实施例中，改变从中穿过的光的偏振的可开关消偏光片被设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可开关的闸门装置，用于调节入射辐射能的反射，包括：第一反射型偏光片；第二偏光片；以及热致消偏光片，位于所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德M鲍尔斯，威尔麦卡锡，
申请(专利权)人：雷文布里克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]