ЗЕРКАЛО С ОБОГРЕВОМ Российский патент 2011 года по МПК H05B3/84 

Изобретение относится к конструкции зеркал с обогревом, применяемых в качестве автомобильных зеркал, обеспечивающих безопасность эксплуатации транспортных средств, и может быть использовано на всех видах транспорта, а также в качестве 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 капли воды, иней, снег, лед, а также препятствует обмерзанию зеркала при движении автомобиля в холодное время года.

Известно зеркало с обогревом, содержащее непроводящую подложку с отражающим слоем, нанесенным на ее тыльной стороне, причем отражающий слой выполнен из чистого хрома и оксида хрома, соотношение хрома и оксида хрома выбрано так, чтобы сопротивление слоя рассеивало приложенную внешним источником электрическую энергию требуемым образом, см. патент FR 2695789, МПК Н05В 3/84, 1994.

Недостатками известного зеркала являются невысокий коэффициент отражения, который в области спектра 0,4÷0,7 мкм не превышает 50%, необходимость соблюдения заданной пропорции содержания чистого хрома и оксида хрома.

Известно зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку с отражающим проводящим слоем из нержавеющей стали на ее тыльной стороне, отражающий слой выполнен в вакуумной камере магнетронным напылением нержавеющей стали, см. патент RU 2248681, МПК Н05В 3/84, 2003.

Недостатком представленного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 50-65% в области спектра 0,4÷0,7 мкм.

Известно зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку и отражающий алюминиевый слой толщиной 10 мкм на ее тыльной поверхности. Алюминиевый слой разделен серией параллельных диэлектрических линий, образуя лабиринтообразную полосу шириной 1 мм. С двух сторон полосы алюминиевого слоя расположены электрические контакты, см. патент GB 2303465, МПК Н05В 3/84, 1995.

Недостатком известного зеркала является то, что отражающий слой разделен линиями, что ухудшает качество отражаемого изображения и уменьшает величину коэффициента отражения, величина которого не превышает 80%.

Наиболее близким по технической сущности является зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, с тыльной стороны которой расположен отражающий слой из алюминия толщиной 100-300 нм, на отражающем слое расположен барьерный слой из оксида алюминия толщиной 2-3 нм, а на барьерном слое расположен токопроводящий слой из оксида олова толщиной 150-250 нм, на котором расположены электрические контакты, см. патент RU 2306681, МПК Н05В 3/84, 2006.

Недостатком известного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 83-85% в области спектра 0,4÷0,7 мкм.

Технической задачей изобретения является создание зеркала с обогревом с большим значением коэффициента отражения.

Техническая задача решается тем, что зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, с тыльной стороны которой расположен отражающий слой из алюминия толщиной 100-300 нм, на отражающем слое расположен барьерный слой из оксида алюминия толщиной 2-3 нм, на барьерном слое расположен токопроводящий слой из оксида олова толщиной 150-250 нм, на котором расположены электрические контакты, в котором между подложкой и отражающим слоем со стороны подложки дополнительно расположены слой из оксида титана толщиной 50-60 нм, а затем слой из оксида алюминия толщиной 55-65 нм.

Решение технической задачи позволяет увеличить коэффициент отражения зеркала с обогревом до 90%.

На фиг.1 схематически представлено в разрезе зеркало с обогревом. Оно состоит из стеклянной подложки 1, слоя из оксида титана 2, слоя из оксида алюминия 3, отражающего слоя из алюминия 4, барьерного слоя из оксида алюминия 5, токопроводящего слоя из оксида олова 6 и двух электрических контактов 7, причем рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 20 Вт. Наличие дополнительных слоев из оксида титана из оксида алюминия между подложкой и отражающим слоем из алюминия увеличивает коэффициент отражения зеркала с обогревом до 90% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. Заявляемое зеркало с обогревом нагревается за 3-7 секунд до 20°С, обеспечивая быстрое удаление влаги с поверхности зеркала.

Изготовление зеркала с обогревом ведут в вакуумной камере магнетронным распылением. Подложку предварительно обезжиривают и помещают в вакуумную камеру, из которой откачивают воздух до давления Р_ост=2,6·10^-3 Па. Подложку прогревают в вакуумной камере до температуры 200°С. Затем подают смесь газов аргона и кислорода до давления Р_ост=0,26 Па. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из титана. Происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени в течение 5 минут горения разряда, после чего заслонку убирают и напыляют на подложку слой из оксида титана толщиной 50-60 нм. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из алюминия. Происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени в течение 5 минут горения разряда, после чего заслонку убирают и напыляют слой из оксида алюминия толщиной 55-65 нм. Подачу смеси газов аргона и кислорода прекращают и выдерживают подложки в вакууме в течение 30 мин для их остывания. Затем в вакуумную камеру подают газ аргон до давления Р_ост=0,26 Па. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из алюминия. Происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени в течение 5 минут горения разряда, после чего заслонку убирают и напыляют отражающий слой из алюминия толщиной 100-300 нм. По окончании напыления алюминия в вакуумную камеру подают кислород до давления Р=0,1-0,3 Па. В атмосфере кислорода на поверхности металлического алюминия формируют сплошную, непроводящую электрический ток, беспористую пленку оксида алюминия толщиной 2-3 нм, играющую роль барьерного слоя между алюминиевым и токопроводящим слоями. Через три минуты подачу кислорода прекращают, и из вакуумной камеры откачивают до давления Р_ост=2,6·10^-3 Па. В вакуумную камеру подают смесь газов аргона и кислорода. При давлении Р=0,2-0,3 Па на поверхность барьерного слоя проводят напыление токопроводящего слоя из оксида олова толщиной 150-250 нм.

Заявляемое зеркало с обогревом имеет коэффициент отражения R до 90% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. Спектральная зависимость отражения заявляемого зеркала с обогревом представлена на фиг.2.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения.

Пример 1. Зеркало с обогревом размером 100 мм на 190 мм, сформированное последовательно из слоев оксида титана толщиной 55 нм, оксида алюминия толщиной 57 нм, алюминия толщиной 300 нм, оксида алюминия толщиной 3 нм, оксида олова толщиной 250 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 2 Вт и обеспечивает коэффициент отражения, равный 90%.

Пример 2. Зеркало с обогревом размером 100 мм на 190 мм, сформированное последовательно из слоев оксида титана толщиной 50 нм, оксида алюминия толщиной 55 нм, алюминия толщиной 300 нм, оксида алюминия толщиной 3 нм, оксида олова толщиной 250 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 20 Вт и обеспечивает коэффициент отражения, равный 88%.

Пример 3. Зеркало с обогревом размером 100 мм на 190 мм, сформированное последовательно из слоев оксида титана толщиной 60 нм, оксида алюминия толщиной 65 нм, алюминия толщиной 300 нм, оксида алюминия толщиной 3 нм, оксида олова толщиной 250 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В потребляет около 20 Вт и обеспечивает коэффициент отражения, равный 89%.

Заявленное техническое решение зеркала с обогревом позволяет увеличить коэффициент отражения до 90% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм и обеспечивает надежную электрическую изоляцию токопроводящего слоя от отражающего слоя и стабильность выделения рассеиваемой мощности на зеркале. Расположение слоев на тыльной стороне подложки обеспечивает высокую устойчивость к механическим и климатическим воздействиям в жестких условиях эксплуатации транспортных средств, к тому же просто в изготовлении и удобно при использовании его на транспортных средствах. Заявляемый объект позволяет быстро удалять конденсат при сохранении высокого коэффициента отражения. Объект может быть использован в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.

Таким образом, заявляемое зеркало с обогревом увеличивает коэффициент отражения до 90% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм по сравнению с прототипом, где коэффициент отражения составляет 83-85%. Рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 20 Вт при источнике напряжением 12 В.

Изобретение относится к конструкции зеркал с обогревом. Изобретение может быть использовано на всех видах транспорта, а также в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений. Зеркало с обогревом содержит стеклянную подложку, с тыльной стороны которой последовательно расположены слой из оксида титана толщиной 50-60 нм, затем слой из оксида алюминия толщиной 55-65 нм, затем отражающий слой из алюминия толщиной 100-300 нм, затем барьерный слой из оксида алюминия толщиной 2-3 нм. На барьерном слое расположен токопроводящий слой из оксида олова толщиной 150-250 нм. На токопроводящем слое расположены электрические контакты. Техническим результатом является повышение коэффициента отражения зеркала с обогревом до 90% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. 2 ил.

Зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, с тыльной стороны которой расположен отражающий слой из алюминия толщиной 100-300 нм, на отражающем слое расположен барьерный слой из оксида алюминия толщиной 2-3 нм, на барьерном слое расположен токопроводящий слой из оксида олова толщиной 150-250 нм, на котором расположены электрические контакты, отличающееся тем, что между подложкой и отражающим слоем со стороны подложки дополнительно расположены слой из оксида титана толщиной 50-60 нм, а затем слой из оксида алюминия толщиной 55-65 нм.