ВЫСОКООТРАЖАЮЩЕЕ ЗЕРКАЛО С ОБОГРЕВОМ Российский патент 2014 года по МПК H05B3/84 

Изобретение относится к конструкции высокоотражающих зеркал с обогревом, применяется преимущественно для изготовления автомобильных зеркал, обеспечивающих безопасность эксплуатации транспортных средств, может найти применение в качестве декоративных фасадных стекол зданий, 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 не только капли воды, но и иней, снег и лед, кроме этого обогрев зеркала препятствует его обмерзанию 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 H05B 3/84, 1994.

Недостатками известного зеркала являются: невысокий коэффициент отражения, который в видимой области спектра 0,45÷0,65 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 H05B 3/84, 2003.

Недостатком представленного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 50-65% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм.

Известно зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, отражающий слой и электрические контакты, расположенные на внешней стороне подложки, причем отражающий слой, одновременно являющийся токопроводящим, выполнен из нержавеющей стали и на ее поверхности расположено двухслойное покрытие, которое выполнено из оксида алюминия и оксида титана, см. патент RU 2262215, МПК H05B 3/84, 2004.

Недостатком известного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 70-80% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм.

Наиболее близким по технической сущности является зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, отражающий слой и электрические контакты, расположенные на внешней стороне подложки, причем отражающий слой, одновременно являющийся токопроводящим, выполнен из нержавеющей стали и на ее поверхности расположено двухслойное покрытие, которое выполнено из оксида кремния геометрической толщиной 60-70 нм и оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм, см. патент RU 2316155, МПК H05B 3/84, 2006.

Недостатком известного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 80-85% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм.

Сущность заявленного решения заключается в том, что высокоотражающее зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, отражающий токопроводящий слой из нержавеющей стали геометрической толщиной от 20 нм до 1000 нм, электропроводящие контакты и чередующиеся слои из оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм и оксида кремния, характеризуется тем, что количество чередующихся слоев равно пяти, при этом прилегающий к слою из нержавеющей стали слой выполнен из оксида титана геометрической толщиной 80-90 нм, а геометрическая толщина слоев из оксида кремния равна 90-96 нм.

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

Техническая задача решается созданием высокоотражающего зеркала с обогревом, содержащим стеклянную подложку, отражающий токопроводящий слой из нержавеющей стали геометрической толщиной от 20 нм до 1000 нм, электропроводящие контакты и чередующиеся слои из оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм и оксида кремния, характеризуется тем, что количество чередующихся слоев равно пяти, при этом прилегающий к слою из нержавеющей стали слой выполнен из оксида титана геометрической толщиной 80-90 нм, а геометрическая толщина слоев из оксида кремния равна 90-96 нм.

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

На фигуре схематично представлено в разрезе заявляемое зеркало. Оно состоит из стеклянной подложки 1, отражающего токопроводящего слоя из нержавеющей стали 2 геометрической толщиной от 20 нм до 1000 нм, двух электрических контактов 3, расположенных на слое 2, слоя из оксида титана 4 геометрической толщиной 80-90 нм, слоя из оксида кремния 5 геометрической толщиной 90-96 нм, слоя из оксида титана 6 геометрической толщиной 50-60 нм, слоя из оксида кремния 7 геометрической толщиной 90-96 нм, слоя из оксида титана 8 геометрической толщиной 50-60 нм, расположенные на внешней поверхности зеркала.

Заявляемое высокоотражающее зеркало с обогревом нагревается за 3-7 секунд до 20°C, в зависимости от температуры окружающей среды, обеспечивая быстрое удаление влаги с поверхности зеркала, его коэффициент отражения составляет 88-90% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм.

Изготовление высокоотражающего зеркала с обогревом ведут в вакуумной камере модернизированной вакуумной установки УВН-70-А2. Стеклянную подложку предварительно обезжиривают и помещают в вакуумную камеру, в которой создают давление Р_ост=6,6·10^-3 Па. Затем осуществляют напуск аргона до давления P=0,26 Па. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из нержавеющей стали. В течение 5 минут горения разряда происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени, а при удалении заслонки происходит напыление отражающего токопроводящего слоя на подложку. Напыление нержавеющей стали проводят до достижения слоем омического сопротивления в диапазоне от 5 Ом до 70 Ом. Закрепляют электропроводящие контакты. Для напыления слоя оксида титана зажигают разряд на магнетроне с титановой мишенью в атмосфере смеси газов аргона и кислорода. Напыление проводят до достижения слоем геометрической толщины 80-90 нм. Для напыления слоя оксида кремния зажигают разряд на магнетроне с кремниевой мишенью в атмосфере смеси газов аргона и кислорода. Напыление проводят до достижения слоем толщины 90-96 нм. Затем напыляют слой оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм. Затем напыляют слой оксида кремния геометрической толщиной 90-96 нм. Затем напыляют слой оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм.

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

Электрическое сопротивление слоя нержавеющей стали имеет величину от 5 Ом до 70 Ом в зависимости от толщины слоя и размеров зеркала и, следовательно, при источнике напряжением 12 В рассеиваемая мощность на зеркале составит от 2 до 30 Вт. Это позволяет свести к минимуму потери энергии и обеспечить максимальную равномерность нагрева. Все слои наносят на стеклянную подложку путем магнетронного распыления в вакууме на модернизированной вакуумной установке УВН-70-А2. Заявляемое высокоотражающее зеркало с обогревом нагревается за ~3-7 секунды до 20°C, обеспечивая быстрое удаление влаги с поверхности зеркала на уровне прототипа.

Заявляемое высокоотражающее зеркало с обогревом имеет коэффициент отражения до 90% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм.

Заявленное техническое решение иллюстрируется фигурой, на которой схематично, в разрезе представлено заявлено высокоотражающее зеркало с обогревом и следующими примерами конкретного исполнения:

Пример 1. Высокоотражающее зеркало размером 100×190 мм, имеющее последовательно, начиная с подложки, толщину слоя нержавеющей стали 20 нм, толщину слоя оксида титана 80 нм, толщину слоя оксида кремния 90 нм, толщину слоя оксида титана 60 нм, толщину слоя оксида кремния 96 нм, толщину слоя оксида титана 50 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, рассеивает около 2 Вт, коэффициент отражения такого зеркала составляет 89% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм.

Пример 2. Высокоотражающее зеркало размером 100×360 мм, имеющее последовательно, начиная с подложки, толщину слоя нержавеющей стали 300 нм, толщину слоя оксида титана 90 нм, толщину слоя оксида кремния 96 нм, толщину слоя оксида титана 50 нм, толщину слоя оксида кремния 90 нм, толщину слоя оксида титана 60 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, рассеивает около 2 Вт, коэффициент отражения такого зеркала составляет 89% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм.

Пример 3. Высокоотражающее зеркало размером 100×640 мм, имеющее последовательно, начиная с подложки, толщину слоя нержавеющей стали 1000 нм, толщину слоя оксида титана 86 нм, толщину слоя оксида кремния 93 нм, толщину слоя оксида титана 54 нм, толщину слоя оксида кремния 93 нм, толщину слоя оксида титана 54 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, рассеивает около 2 Вт, коэффициент отражения такого зеркала составляет 90% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм.

Коэффициент отражения высокоотражающего зеркала составляет более 88% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм при стабильном электрическом сопротивлении нагревательного элемента. Рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 30 Вт при источнике напряжением 12 В.

Заявленное техническое решение просто в изготовлении и удобно при использовании на транспортных средствах и применении его в качестве декоративных фасадных стекол зданий. Решение технической задачи позволяет обеспечить более высокую отражательную способность высокоотражающего зеркала до 90% против 80-85% у прототипа, которая достигается за счет применения заявленной совокупности приведенных признаков.

Заявленное техническое решение с указанными характеристиками можно также использовать в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна» предъявляемому к изобретениям, т.к. из исследованного уровня техники заявителем не выявлены технические решения с приведенной в заявленном техническом решении совокупностью признаков.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, т.к. не следует явным образом из исследованного заявителем уровня техники.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. может быть изготовлено на известном оборудовании, посредством применения стандартных приемов и известных материалов.

Изобретение относится к конструкции высокоотражающих зеркал с обогревом, применяемых в качестве декоративных фасадных стекол зданий, автомобильных зеркал, обеспечивающих безопасность эксплуатации транспортных средств, а также в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений. Высокоотражающее зеркало с обогревом содержит последовательно, начиная со стеклянной подложки, отражающий токопроводящий слой из нержавеющей стали геометрической толщиной от 20 нм до 1000 нм, два электрических контакта, расположенных на слое из нержавеющей стали, слой из оксида титана геометрической толщиной 80-90 нм, слой из оксида кремния геометрической толщиной 90-96 нм, слой из оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм, слой из оксида кремния геометрической толщиной 90-96 нм, слой из оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм. Изобретение позволяет увеличить коэффициент отражения зеркала с обогревом до 90% в видимой области спектра 0,45÷0,65 мкм при стабильном электрическом сопротивлении нагревательного элемента. 1 ил.

Высокоотражающее зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, отражающий токопроводящий слой из нержавеющей стали геометрической толщиной от 20 нм до 1000 нм, электропроводящие контакты и чередующиеся слои из оксида титана геометрической толщиной 50-60 нм и оксида кремния, отличающееся тем, что количество чередующихся слоев равно пяти, при этом прилегающий к слою из нержавеющей стали слой выполнен из оксида титана геометрической толщиной 80-90 нм, а геометрическая толщина слоев из оксида кремния равна 90-96 нм.