ЗЕРКАЛО С ОБОГРЕВОМ Российский патент 2005 года по МПК H05B3/84 

Изобретение относится к конструкции зеркал с обогревом, применяемых в качестве: 1) автомобильных зеркал, обеспечивающих безопасность эксплуатации транспортных средств, и может быть использовано на всех видах транспорта; 2) зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.

Обогрев внешнего автомобильного зеркала актуален для территорий с влажным и холодным климатом, поскольку является эффективным и универсальным средством, позволяющим удалять с поверхности зеркала не только капли воды, но и иней, снег и лед, а также препятствует обмерзанию зеркала при движении автомобиля в холодное время года.

Известно зеркало с обогревом, см. патент Великобритании GB 2303465, H 05 B 3/84, 1995. Оно состоит из электрически непроводящей подложки, например стекла или пластика, и отражающего алюминиевого слоя на его внешней (или тыльной) поверхности. Серия параллельных диэлектрических линий делит поверхность алюминиевого слоя на лабиринтообразную полосу шириной 1 мм. С двух сторон полосы имеются электрические контакты. Для нагревания зеркала через слой алюминия пропускают электрический ток. Поверхность зеркала может быть искривленной. Слой алюминия имеет достаточно малую толщину, чтобы обеспечить достаточно высокое сопротивление, а следовательно, достаточно высокий нагрев. Толщина слоя алюминия составляет 10 мкм. Например, такое зеркало размером 100 мм на 150 мм подключенное к источнику тока напряжением 12 В потребляет около 3,5 Вт. Это позволяет нагреть слой воды толщиной 10 мкм до 20°С за 4 секунды, а слой льда - за 15 секунд.

Недостатком известного зеркала является то, что, во-первых, отражающий слой разделен линиями, что ухудшает качество отражаемого изображения и уменьшает величину отражения, во-вторых, из-за невысокой механической прочности алюминиевого покрытия требуется дополнительное защитное покрытие.

Наиболее близким по технической сущности является зеркало с обогревом, содержащее непроводящую подложку с отражающим слоем, нанесенным на ее тыльную сторону, причем отражающий слой выполнен из чистого хрома и оксида хрома, при этом пропорция оксида хрома выбрана так, чтобы сопротивление слоя рассеивало приложенную внешним источником электрическую энергию требуемым образом, см. патент Франции FR 2695789, Н 05 В 3/84, 1994.

Недостатками представленного зеркала являются: невысокое отражение (отражение в области спектра 0,4 - 0,7 мкм не превышает 50%), соблюдение заданной пропорции содержания чистого хрома и оксида хрома и необходимость нанесения двух слоев покрытия.

Технической задачей изобретения является создание зеркала, в котором достигается: а) увеличение величины отражения зеркального покрытия; б) упрощение изготовления зеркального покрытия; в) сокращение числа слоев покрытия.

Техническая задача решается созданием зеркала с обогревом, содержащим стеклянную подложку с отражающим проводящим слоем на ее тыльной стороне, в котором отражающий слой выполнен вакуумным напылением нержавеющей стали и имеет геометрическую толщину от 20 нм до 1000 нм.

Решение технической задачи позволяет: увеличить отражение зеркала; упростить его изготовление, т.к. нет надобности в контроле заданной пропорции содержания чистого хрома и оксида хрома; уменьшить количество слоев покрытия.

На чертеже схематически представлено в разрезе предлагаемое зеркало. Оно состоит из стеклянной подложки 1, отражающего покрытия из нержавеющей стали 2 и двух электрических контактов 3, причем геометрическая толщина покрытия из нержавеющей стали имеет величину от 20 нм до 1000 нм. В этом случае электрическое сопротивление слоя нержавеющей стали имеет величину от 5 Ом до 70 Ом и, следовательно, при источнике напряжением 12 В рассеиваемая мощность на зеркале составит от 2 до 30 Вт. Такое решение позволяет свести к минимуму потери энергии и обеспечить максимальную равномерность нагрева. Имеются и технологические преимущества в виде отсутствия дополнительных деталей, слоев и покрытий. Жесткие требования предъявляются лишь к толщине отражающего слоя. Отражающий слой наносится методом магнетронного распыления в вакууме. Заявляемое зеркало с обогревом нагревается за 3-7 секунд до 20°С, обеспечивая быстрое удаление влаги с поверхности зеркала, его коэффициент отражения составляет 50-65% в видимой области спектра 0,4-0,7 мкм.

Изготовление зеркала проводят методом магнетронного напыления. Подложку предварительно обезжиривают и помещают в вакуумную камеру, которую откачивают до давления Р_ост=6,6·10^-3 Па. Затем осуществляется напуск аргона до давления Р=0,26 Па. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из нержавеющей стали. Происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени в течение 5 минут горения разряда. Заслонку убирают, и происходит напыление отражающего покрытия. Напыление проводят до достижения слоем омического сопротивления в диапазоне от 5 Ом до 70 Ом.

Заявляемое зеркало с обогревом имеет коэффициент отражения R=50-65% в видимой области спектра 0,4-0,7 мкм, что согласуется с расчетным значением, полученным по формуле:

где γ=4π·d/λ; n₁ и n₂ - соответственно показатели преломления воздуха и подложки; n и k - действительная (показатель преломления) и мнимая (показатель поглощения) части комплексного показателя преломления нержавеющей стали; λ - длина волны.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения:

Пример 1. Зеркало размером 100 мм на 190 мм, имеющее толщину слоя нержавеющей стали 20 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 2 Вт, коэффициент отражения такого зеркала составляет 50%, что выше, чем у прототипа.

Пример 2. Зеркало размером 100 мм на 360 мм, имеющее толщину слоя нержавеющей стали 300 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 16 Вт, коэффициент отражения такого зеркала составляет 65%, что выше, чем у прототипа.

Пример 3. Зеркало размером 100 мм на 640 мм, имеющее толщину слоя нержавеющей стали 1000 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 30 Вт, коэффициент отражения такого зеркала составляет 65%, что выше, чем у прототипа.

Отличительные признаки заявляемого технического решения зеркала с обогревом заключаются в том, что в качестве отражающего элемента выбрана нержавеющая сталь, геометрическая толщина отражающего элемента имеет величину от 20 нм до 1000 нм. Коэффициент отражения зеркала составляет 50-65% в видимой области спектра 0,4-0,7 мкм. Рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 30 Вт при источнике напряжением 12 В. Заявляемое техническое решение просто в изготовлении и удобно при использовании его на транспортных средствах, т.к. позволяет быстро удалять конденсат и сохраняет высокий коэффициент отражения, а также при использовании его в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.

Изобретение относится к конструкции зеркал с обогревом, применяемых в качестве: 1) автомобильных зеркал, обеспечивающих безопасность эксплуатации транспортных средств, и может быть использовано на всех видах транспорта; 2) зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений. Зеркало с обогревом содержит стеклянную подложку с отражающим проводящим слоем на ее тыльной стороне, в котором отражающий слой выполнен вакуумным напылением нержавеющей стали и имеет геометрическую толщину от 20 нм до 1000 нм. Коэффициент отражения зеркала составляет 50-65% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. Рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 30 Вт при источнике напряжением 12 В. Заявляемое техническое решение просто в изготовлении и удобно при использовании его на транспортных средствах, т.к. позволяет быстро удалять конденсат и сохраняет высокий коэффициент отражения, а также при использовании его в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений. 1 ил.

Зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку с отражающим проводящим слоем на ее тыльной стороне, отличающееся тем, что отражающий слой выполнен вакуумным напылением нержавеющей стали и имеет геометрическую толщину от 20 до 1000 нм.