ЗЕРКАЛО С ОБОГРЕВОМ Российский патент 2013 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 стеклянную подложку с отражающим проводящим слоем из нержавеющей стали на ее тыльной стороне, отражающий слой выполнен в вакуумной камере магнетронным напылением нержавеющей стали, см. RU патент 2248681, МПК H05B 3/84, 2003.

Недостатком данного 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 стороне. Алюминиевый слой разделен серией параллельных диэлектрических линий, образуя лабиринтообразную полосу шириной 1 мм. С двух сторон полосы алюминиевого слоя расположены электрические контакты, см. GB патент №2303465, МПК H05B 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%.

Известно 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. RU патент 2306681, МПК H05B 3/84, 2006.

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

Наиболее близким по технической сущности является зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, с тыльной стороны которой, начиная с подложки, 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, см. RU патент 2426280, МПК H05B 3/84, 2006.

Недостатком известного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 90% в видимой 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 в зеркале с обогревом, содержащем стеклянную подложку, на которой слой из оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм, слой из оксида алюминия геометрической толщиной 55-65 нм, отражающий слой из алюминия геометрической толщиной 100-300 нм расположены с тыльной стороны подложки и токопроводящий слой из оксида олова, на котором расположены электрические контакты, согласно изобретению токопроводящий слой из оксида олова геометрической толщиной 250-300 нм и на нем слой из оксида кремния геометрической толщиной 85-90 нм расположены с внешней стороны подложки.

Решение технической задачи позволяет увеличить коэффициент отражения зеркала с обогревом до 93%.

На фиг.1 представлено в разрезе зеркало с обогревом. Зеркало состоит из стеклянной подложки 1, на тыльной стороне которой последовательно расположены слои: слой из оксида титана 2, слой из оксида алюминия 3, отражающий слой из алюминия 4, а на внешней стороне подложки расположены токопроводящий слой из оксида олова 5 с двумя электрическими контактами 6, на токопроводящем слое расположен слой из оксида кремния 7. Рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 20 Вт. Заявляемое зеркало с обогревом нагревается за 3-7 секунд до 20°C, обеспечивая быстрое удаление влаги с поверхности зеркала.

Изготовление зеркала с обогревом ведут в вакуумной камере модернизированной вакуумной установки УВН-70-А2 методом магнетронного распыления. Вначале формируют последовательно слои с тыльной стороны стеклянной подложки. 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°C. 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 подложку переворачивают и ведут напыление на ее внешнюю поверхность. Из вакуумной камеры откачивают воздух до давления Р_ост=2,6·10^-3 Па. Подложку прогревают в вакуумной камере до температуры 200°C. Затем осуществляют напуск аргона до давления Р=0,26 Па. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из олова. В течение 5 минут горения разряда происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени. Затем подают смесь газов аргона и кислорода до давления Р_ост=0,26 Па. При давлении Р=0,2-0,3 Па на внешнюю поверхность подложки проводят напыление токопроводящего слоя из оксида олова толщиной 250-300 нм. Закрепляют электропроводящие контакты. Затем напыляют слой оксида кремния. Для напыления слоя оксида кремния зажигают разряд на магнетроне с кремниевой мишенью в атмосфере смеси газов аргона и кислорода. Напыление проводят до достижения слоя толщиной 85-90 нм.

Толщину напыления оксида титана, оксида алюминия, оксида олова и оксида кремния контролируют методом спектрофотометрического контроля, когда по экстремумам отраженного света напыляют требуемую геометрическую толщину покрытия.

Заявляемое зеркало с обогревом имеет коэффициент отражения R до 93% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. Спектральная зависимость коэффициента 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 с тыльной стороны подложки последовательно из слоев оксида титана толщиной 55 нм, оксида алюминия толщиной 57 нм, алюминия толщиной 300 нм, а с внешней стороны подложки - из токопроводящего слоя из оксида олова геометрической толщиной 280 нм, и за ним слоя из оксида кремния геометрической толщиной 88 нм. Электрические контакты токопроводящего слоя подключают к источнику тока напряжением 12 В. Потребление составляет около 15 Вт. Коэффициент отражения составляет 93%.

Пример 2. Зеркало с обогревом размером 100 мм на 190 мм сформированное с тыльной стороны подложки последовательно из слоев оксида титана толщиной 50 нм, оксида алюминия толщиной 55 нм, алюминия толщиной 200 нм, а с внешней стороны подложки - из токопроводящего слоя из оксида олова геометрической толщиной 300 нм, и за ним слоя из оксида кремния геометрической толщиной 85 нм. Электрические контакты токопроводящего слоя подключают к источнику тока напряжением 12 В. Потребление составляет около 20 Вт. Коэффициент отражения составляет 92%.

Пример 3. Зеркало с обогревом размером 100 мм на 190 мм сформированное с тыльной стороны подложки последовательно из слоев оксида титана толщиной 60 нм, оксида алюминия толщиной 65 нм, алюминия толщиной 100 нм, а с внешней стороны подложки - из токопроводящего слоя из оксида олова геометрической толщиной 250 нм, и за ним слоя из оксида кремния геометрической толщиной 90 нм. Электрические контакты токопроводящего слоя подключают к источнику тока напряжением 12 В. Потребление составляет около 2 Вт. Коэффициент отражения составляет 92%.

Заявленное зеркало с обогревом просто в изготовлении и удобно при использовании на транспортных средствах, в качестве декоративных фасадных стекол зданий, а также в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.

Решение технической задачи позволяет увеличить коэффициент отражения до 93% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм по сравнению с прототипом, у которого коэффициент отражения не превышает 90%. Рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 20 Вт при источнике напряжения 12 В.

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. С внешней стороны подложки расположен токопроводящий слой из оксида олова толщиной 150-250 нм. На токопроводящем слое расположены электрические контакты и слой из оксида кремния геометрической толщиной 85-90 им. Изобретение позволяет повысить коэффициент отражения зеркала с обогревом до 93% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. 2 ил.

Зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, на которой слой из оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм, слой из оксида алюминия геометрической толщиной 55-65 нм, отражающий слой из алюминия геометрической толщиной 100-300 нм расположены с тыльной стороны подложки и токопроводящий слой из оксида олова, на котором расположены электрические контакты, отличающееся тем, что токопроводящий слой из оксида олова геометрической толщиной 250-300 нм и на нем слой из оксида кремния геометрической толщиной 85-90 нм расположены с внешней стороны подложки.