КОМПОЗИТНОЕ СТЕКЛО С ИНТЕГРИРОВАННЫМ ДАТЧИКОМ ОСВЕЩЕННОСТИ Российский патент 2022 года по МПК B32B17/10 B60Q1/00 

Изобретение относится к композитному стеклу, в частности, к композитному стеклу для транспортного средства с интегрированным датчиком освещенности, способу его изготовления и его использованию.

Известно, что транспортные средства оборудуют датчиками освещенности для определения количества имеющегося естественного освещения и, на этом основании, например, для управления, по мере необходимости, фарами автомобиля. Обычные датчики освещенности устанавливают как дополнительные устройства, в частности, на обращенной внутрь поверхности ветрового стекла, например, в области зеркала заднего вида.

Из EP2100722A2 известен датчик освещенности, ламинированный внутрь ветрового стекла, т.е., распложенный между наружным листом стекла и внутренним листом стекла ветрового стекла, при этом, листы стекла соединены друг с другом термопластичным промежуточным слоем. Таким образом, может быть получено компактное ветровое стекло с интегрированным датчиком освещенности; дополнительный монтаж датчика освещенности исключается. Датчик освещенности выполнен в форме фотодиода, изготовленного методом перевернутого кристалла на печатной плате.

Целью настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного композитного стекла с интегрированным датчиком освещенности.

Цель настоящего изобретения достигнута посредством композитного стекла по п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Композитное стекло, соответствующее изобретению, в частности, композитное стекло для транспортного средства, соответствующее изобретению, включает, по меньшей мере:

- наружный лист стекла и внутренний лист стекла, соединенные друг с другом посредством, по меньшей мере, одного термопластичного промежуточного слоя; и

- по меньшей мере, один датчик освещенности, имеющий, в каждом случае, одну светочувствительную поверхность, расположенный между наружным листом стекла и внутренним листом стекла,

при этом,

- светочувствительная поверхность датчика освещенности обращена к наружному листу стекла, и

- теневая маска, закрывающая, по меньшей мере, некоторые части светочувствительной поверхности, расположена между светочувствительной поверхностью и наружным листом стекла.

Настоящее изобретение также относится к датчику освещенности, включающему:

- датчик освещенности и

- теневую маску, расположенную на стороне датчика освещенности, обращенной к светочувствительной поверхности,

при этом, теневая маска находится на расстоянии от светочувствительной поверхности, и теневая маска закрывает, по меньшей мере, некоторые части светочувствительной поверхности.

Изобретение также относится к отдельному листу стекла с датчиком освещенности, соответствующим изобретению, включающему:

- по меньшей мере, один датчик освещенности со светочувствительной поверхностью и

- наружный лист стекла,

при этом,

- светочувствительная поверхность датчика освещенности обращена к наружному листу стекла, и

- теневая маска, закрывающая, по меньшей мере, некоторые части светочувствительной поверхности, расположена между светочувствительной поверхностью и наружным листом стекла. В данном случае, выражение «наружный лист стекла» синонимично выражению «отдельный лист стекла».

Датчик освещенности, соответствующий изобретению, отдельный лист стекла, соответствующий изобретению, и композитное стекло, соответствующее изобретению, обеспечивают возможность определения направления падения света путем частичного затенения светочувствительной поверхности датчика освещенности и использования геометрической траектории луча, что подробно пояснено при описании фиг. 1А и 1В.

Разумеется, нижеследующие предпочтительные примерные варианты осуществления изобретения относятся к датчику освещенности, соответствующему изобретению, отдельному листу стекла, соответствующему изобретению, и композитному стеклу, соответствующему изобретению, в такой степени, в которой это возможно технически.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения расстояние а между светочувствительной поверхностью и теневой маской составляет от 100 мкм до 10000 мкм, предпочтительно, от 500 мкм до 1500 мкм. При таком расстоянии а могут быть достигнуты особенно хорошие результаты в отношении затенения и геометрической траектории луча.

В одном из альтернативных преимущественных вариантов осуществления изобретения расстояние а между светочувствительной поверхностью и теневой маской составляет от 50% до 150%, предпочтительно, от 75% до 125% ширины или длины светочувствительной поверхности. При таком расстоянии а могут быть достигнуты особенно хорошие результаты в отношении затенения и геометрической траектории луча.

Соответствующее изобретению композитное стекло с интегрированным датчиком освещенности включает, по меньшей мере, наружный лист стекла и внутренний лист стекла, соединенные друг с другом посредством термопластичного промежуточного слоя. В качестве композитного стекла для транспортного средства, предусматривается отделение внутреннего пространства транспортного средства от окружающей среды. Таким образом, композитное стекло для транспортного средства представляет собой оконное стекло, вставленное в оконный проем кузова или предназначенное для этой цели. В частности, композитное стекло для транспортного средства, соответствующее изобретению, представляет собой ветровое стекло, панель крыши или заднее стекло автомобиля. Термин «внутренний лист стекла» относится к стеклу, обращенному в смонтированном положении внутрь транспортного средства. Термин «наружный лист стекла» относится к тому листу стекла, который в смонтированном положении обращен к окружающей транспортное средство среде. Термопластичный промежуточный слой, обычно, образован, по меньшей мере, одной термопластичной пленкой.

Поверхность соответствующего листа стекла, обращенная в смонтированном положении к окружающей транспортное средство среде, именуется «поверхность наружной стороны». Поверхность соответствующего листа стекла, обращенная в смонтированном положении внутрь транспортного средства, именуется «поверхность внутренней стороны». Поверхность внутренней стороны наружного листа стекла соединена с поверхностью наружной стороны внутреннего листа стекла термопластичным промежуточным слоем. Обычно, поверхность наружной стороны наружного листа стекла называют «сторона I»; поверхность внутренней стороны наружного листа стекла - «сторона II»; поверхность наружной стороны внутреннего листа стекла - «сторона III»; и поверхность внутренней стороны внутреннего листа стекла - «сторона IV».

В одном из преимущественных вариантов осуществления изобретения датчик освещенности, соответствующий изобретению, имеет именно одну светочувствительную поверхность. Это означает, что светочувствительная поверхность отдельного датчика освещенности не сегментирована дополнительно, и что измеренный выходной сигнал датчика освещенности представляет собой суммарное количество света, падающего на светочувствительную поверхность. Разумеется, светочувствительная поверхность не является математической областью, напротив, это светочувствительный слой, характеризующийся определенной толщиной слоя, которая, однако, обычно значительно меньше его протяженности в плане.

Светочувствительная поверхность датчика освещенности, соответствующего изобретению, обращена к наружному листу стекла. Это означает, что только свет, проникающий в композитное стекло через наружный лист стекла, может достигать светочувствительной поверхности датчика освещенности, и датчик освещенности реагирует только на этот свет.

Преимущественно, светочувствительная поверхность полностью покрыта защитным слоем, предпочтительно, прозрачным защитным слоем, который защищает экспонированную поверхность светочувствительной поверхности от механического и химического повреждения, например, от влаги. Особенно предпочтительно, прозрачный защитный слой расположен между светочувствительной поверхностью и наружным листом стекла и непосредственно на светочувствительной поверхности. Разумеется, защитные слой также может иметь другие пассивные или функциональные свойства.

Защитный слой, предпочтительно, прозрачен или в достаточной степени прозрачен для регистрируемого диапазона длин волн датчика освещенности. Это означает, предпочтительно, что коэффициент пропускания в диапазоне длин волн, на который технически рассчитан датчик освещенности, составляет более 20%, предпочтительно, более 50%, особенно предпочтительно, более 70%, в частности, более 90%.

Защитный слой расположен на стороне датчика освещенности, обращенной к наружному листу стекла, и непосредственно на светочувствительной поверхности. Разумеется, защитный слой, по меньшей мере, полностью закрывает светочувствительную поверхность, однако, также может выходить за светочувствительную поверхность, что обычно и происходит.

Кроме этого, теневая маска, которая закрывает, по меньшей мере, некоторые части светочувствительной поверхности, расположена между светочувствительной поверхностью и наружным листом стекла.

В одном из преимущественных вариантов осуществления теневой маски, соответствующей изобретению, теневая маска полностью закрывает именно первую область светочувствительной поверхности, но не вторую область светочувствительной поверхности, т.е., вторая область полностью открыта.

При этом, выражение «закрытая область» означает, в частности, область светочувствительной поверхности, которая затенена в случае ортогонального падения света на теневую маску (или на защитный слой). Другими словами, теневая маска расположена в ортогональной проекции над светочувствительной поверхностью.

В одном из преимущественных вариантов осуществления датчика освещенности, соответствующего изобретению, защитный слой включает один или несколько слоев, предпочтительно, содержащих или состоящих из оксида кремния или нитрида кремния.

В другом преимущественном варианте осуществления датчика освещенности, соответствующего изобретению, толщина всего защитного слоя составляет от 10 нм до 1000 нм.

В одном из преимущественных вариантов осуществления датчика освещенности, соответствующего изобретению, теневая маска выполнена так, что является непрозрачной для света в диапазоне длин волн, детектируемых датчиком освещенности, или обладает в нем низкой прозрачностью. Предпочтительно, коэффициент пропускания теневой маской света в диапазоне длин волн, детектируемых датчиком освещенности, меньше или равен 50%, особенно предпочтительно, меньше или равен 30%, еще более предпочтительно, меньше или равен 10%, еще более предпочтительно, меньше или равен 5%, в частности, меньше или равен 2%.

В одном из преимущественных вариантов осуществления датчика освещенности, соответствующего изобретению, теневая маска расположена непосредственно на защитном слое и/или на поверхности корпуса датчика освещенности и/или на поверхности II внутренней стороны наружного листа стекла. Разумеется, теневая маска может одновременно находиться в непосредственном контакте с защитным слоем и поверхностью II внутренней стороны наружного листа стекла, находящегося над ней. Также само собой разумеется, что дополнительные слои и/или электрические кабели, от которых зависит наличие некоторого расстояния между теневой маской и светочувствительной поверхностью, могут находиться между теневой маской и светочувствительной поверхностью.

В другом преимущественном варианте осуществления датчика освещенности, соответствующего изобретению, теневая маска содержит или включает, по меньшей мере, один цветной слой, в частности, черного цвета. При этом, цветной слой, предпочтительно, нанесен на защитный слой и/или на поверхность корпуса датчика освещенности, в частности, методом печати или штамповки. Это особенно выгодно, поскольку теневая маска может быть без труда нанесена на датчик освещенности с высокой точностью до введения в состав композитное стекла, и уже не выскользнет во время соединения или после него. Предпочтительно, цветной слой состоит из грунтовки или акриловой краски или краски на основе синтетической смолы.

Разумеется, теневая маска также может быть нанесена непосредственно на поверхность внутренней стороны наружного листа стекла и, например, может полностью или частично состоять из непрозрачного маскирующего отпечатка, обычно применяемого в композитное стеклах автомобилей.

В качестве альтернативы или дополнительно, теневая маска может включать или состоять из одной или нескольких пленок, необязательно, с адгезивными слоями. Поверхность пленки, видимая снаружи, т.е., сторона, обращенная к наружному листу стекла, предпочтительно, черная или имеет черную окраску.

В этом отношении особенно хорошо подходит металлическая фольга или металлизированные полимерные пленки, поскольку они характеризуются малым коэффициентом пропускания даже при небольшой толщине материала.

В одном из преимущественных вариантов осуществления датчика освещенности, соответствующего изобретению, теневая маска имеет четкий край между первой областью, закрывающей защитный слой, и второй областью, не закрывающей защитный слой. Другими словами, боковая поверхность теневой маски настолько прямая, насколько это возможно, и расположена, по существу, под углом 90° к протяженным сторонам теневой маски.

В другом преимущественном варианте осуществления датчика освещенности, соответствующего изобретению, край теневой маски вдоль границы между первой областью и второй областью является прямолинейным, легка изогнутым или ортогональным.

В одном из преимущественных вариантов осуществления композитное стекла, соответствующего изобретению, датчик(и) освещенности расположен(ы), по меньшей мере, на одной печатной плате, предпочтительно, по меньшей мере, на одной гибкой печатной плате и соединен(ы) с ней токопроводящими дорожками. Благодаря этому можно легко соединять датчики освещенности с вычислительными электронными устройствами транспортного средства.

В зависимости от фактического источника естественного освещения, вычислительными и управляющими электронными устройствами может производиться, например, автоматическое регулирование режима включения фар. Таким образом, повышается степень комфорта для водителя, которому уже не нужно заботиться о том, чтобы включать и выключать фары вручную. Другими вариантами применения являются, например, автоматическое электрическое переключение параметров пропускания всего остекления или некоторой области остекления и управление яркостью элементов отображения внутри транспортного средства.

Благодаря небольшим размерам, SMD особенно хорошо подходят для использования в качестве датчиков освещенности, соответствующих изобретению, которые подлежат ламинированию в композитном стекле. Как общеизвестно специалистам в данной области, SMD является аббревиатурой термина surface-mounted device, компонент поверхностного монтажа. SMD не имеют проводных соединений, напротив, их непосредственно припаивают на печатную плату при помощи пригодных для пайки контактных площадок. Обычные компоненты должны быть проведены через монтажные отверстия и припаяны на обратной стороне печатной платы. В случае SMD это исключается. Таким образом, становится возможным очень плотный монтаж, снижающий требования к имеющемуся в распоряжении пространству. С точки зрения технологии процесса является преимуществом отсутствие необходимости в сверлении отверстий в печатной плате. Поскольку компоненты имеют меньший размер, уменьшается вес, исключаются проводные соединения. Технология SMD также очень хорошо подходит для автоматизированного монтажа (автоматический захват и размещение датчиков освещенности, автоматизированная пайка), что особенно благоприятно для массового промышленного производства. Датчики освещенности SMD обычно имеют корпус, в частности, пластиковый корпус, в который заключена, собственно, интегральная микросхема. В качестве альтернативы, могут быть использованы датчики освещенности, изготовленные методом перевернутого кристалла. В качестве альтернативы, могут быть использованы датчики освещенности, изготовленные по технологии монтажа кристаллов на печатной плате, в которых полупроводниковые кристаллы расположены без корпуса непосредственно на печатной плате (РСВ) или гибкой печатной плате (FPC), соединены с ней и, предпочтительно, имеют электрические выводы.

Термины «датчик освещенности», также называемый «фотодетектор», «оптический детектор» или «оптоэлектронный датчик», относятся к электронным компонентам, которые преобразуют свет, в частности, с использованием фотоэлектрического эффекта, в электрический сигнал или имеют электрическое сопротивление, зависящее от падающего излучения. В оптоэлектронике, а также в контексте настоящего изобретения, термин «свет» относится не только к видимому свету, но также и к невидимому инфракрасному и ультрафиолетовому излучению.

В качестве датчиков освещенности в видимом диапазоне спектра, предпочтительно, используют фотодиоды, чувствительные к видимому диапазону спектра. Преимущественно, распределение спектральной чувствительности должно соответствовать таковому человеческого глаза с тем, чтобы измеряемая величина освещенности насколько возможно соответствовала количеству света, воспринимаемому пассажирами транспортного средства. Можно избежать нежелательных операций переключения, вызванных излучением, не воспринимаемым человеком как релевантное. Преимущественным усовершенствованием является вариант, когда фотодиод обладает чувствительностью во всем диапазоне спектра от 500 нм до 600 нм, что соответствует, по меньшей мере, 50% максимума его чувствительности, предпочтительно, по меньшей мере, 60%. Максимум чувствительности должен лежать в диапазоне от 450 нм до 600 нм, в частности, в диапазоне от 490 нм до 570 нм. Чувствительность также может быть названа эффективностью детектирования и может быть количественно выражена как отношение количества детектируемых фотонов к общему количеству фотонов соответствующих длин вол, достигших фотодиода. На заданную спектральную чувствительность идеальным образом влияет тип активного материала фотодиода. Однако, в качестве альтернативы, для достижения заданной спектральной чувствительности может быть использован оптический фильтр, например, пленочный фильтр, расположенный снаружи фотодиода. Разумеется, эта пленка является частью фотодиода или защитного слоя.

Монтажная плата также может быть названа платой, печатной схемой или печатной платой (printed circuit board, PCB). Она служит для механического прикрепления и электрического соединения расположенных на ней фотодиодов. Печатные платы изготавливают из электроизолирующего материала, в частности, пластика, с наклеенными на него электропроводными соединениями (токопроводящими дорожками). Токопроводящие дорожки могут иметь локальные расширения, выполняющие роль контактных площадок для компонентов.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения печатная плата является гибкой печатной платой, также известной как flexboard. Такие печатные платы изготавливают из гибких полимерных пленок, например, пленок из полиимида. Они имеют толщину, предпочтительно, менее 0,38 мм и более 50 мкм, особенно предпочтительно, от 120 мкм до 180 мкм. Они позволяют достичь особенно хороших результатов с точки зрения гибкости, с одной стороны, и стабильности, с другой. Благодаря гибкости и малой толщине, гибкие печатные платы прекрасно подходят для ламинирования в композитном стекле, в частности, в криволинейном композитном стекле.

Когда датчики освещенности представляют собой SMD, целесообразно используют SMD печатные платы.

Печатная плата может быть расположена непосредственно на одном из листов стекла, в частности, будучи одной стороной обращенной от датчика освещенности на поверхности наружной стороны внутреннего листа стекла. Было показано, что присутствие физически ограниченной печатной платы не приводит к существенному снижению стабильности ламината. Однако, печатная плата также может быть размещена между двумя термопластичными слоями, то есть, между двумя пластами термопластичного промежуточного слоя.

Печатная плата снабжена, по меньшей мере, двумя контактными площадками для наружного электрического подсоединения (например, анод и катод). Эти контактные площадки нужны для соединения печатной платы с внешними вычислительными и управляющими электронными устройствами при помощи соединительных проводов с целью передачи импульса тока, генерируемого датчиком освещенности при падении света, вычислительным и управляющим электронным устройствам. Соединение с контактными площадками, предпочтительно, выполняют при помощи плоского проводника (также именуемого ленточный проводник или пленочный проводник), включающего электропроводную пленку и, необязательно, полимерное защитное покрытие, которое, конечно, должно иметь отверстие в точке соединения. Предпочтительно, плоский проводник соединен с точками соединения печатной платы, например, припоем или электропроводным клеем. Предпочтительно, используют многополюсный плоский проводник, каждый полюс которого соединен с контактной площадкой. Однако, в качестве альтернативы, отдельный плоский проводник может быть использован для каждой контактной площадки. Плоский проводник, предпочтительно, на дальнем от печатной платы конце снабжен штепсельным соединителем (вилка или гнездо) для соединения с дополнительными кабелями электросистемы транспортного средства.

Предпочтительно, печатная плата полностью расположена внутри композитного стекла и подключена посредством плоского проводника, который выходит из композитного стекла за его боковой край. Установление контакта посредством плоского проводника выполняют до изготовления композитного стекла, в ходе которого печатную плату помещают в пакет слоев так, чтобы она полностью находилась в области листов стекла. Выгода состоит в том, что снижается риск порчи печатной платы, которая обычно более чувствительна к повреждению, чем плоский проводник.

В качестве альтернативы, печатная плата также может выступать из композитного стекла за его боковые края, при этом, датчики освещенности находятся внутри композитного стекла, а контактные площадки распложены вне композитного стекла. Соединение печатной платы с соединительным проводником может быть выполнено после изготовления композитного стекла. Так, композитное стекло с интегрированным датчиком освещенности, например, может быть приобретено без соединительного провода автопроизводителем, который затем, перед установкой композитного стекла, осуществляет соединение. Разумеется, плоский проводник также может быть соединен с печатной платой заранее, и композитное стекло с интегрированным датчиком освещенности поставлено в комплекте с подсоединенным плоским проводником.

Печатная плата и плоский проводник со штепсельным соединителем также могут быть выполнены как единое целое с тем, чтобы плоский проводник, так сказать, был интегральной частью печатной платы с единым полимерным защитным покрытием. Такая печатная плата выгодна с точки зрения технологического процесса, поскольку при изготовлении композитного стекла исключается припаивание плоского проводника к контактным площадкам печатной платы.

Боковой край, за который выступает печатная плата или соединенный с ней плоский проводник, в контексте настоящего изобретения представляет собой боковой край, имеющий отношение к печатной плате или датчику освещенности.

В одном из преимущественных вариантов осуществления изобретения множество датчиков освещенности, предпочтительно, по меньшей мере, два, в частности, предпочтительно, четыре датчика освещенности расположено на одной печатной плате. При наличии множества датчиков освещенности может быть улучшено пространственное разрешение направления излучения.

В одном из преимущественных вариантов осуществления изобретения расстояние между соседними датчиками освещенности составляет, самое большее, 3 см, предпочтительно, самое большее, 2 см, например, от 1 см до 2 см.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения максимальная ширина печатной платы составляет, по меньшей мере, 15 см, предпочтительно, по меньшей мере, 20 см. В контексте изобретения «ширина» означает измерение, по существу, параллельное боковому краю, имеющему отношение к датчику освещенности. Максимальная ширина - это наибольшая ширина вдоль всей длины печатной платы, если ширина непостоянна. Другими словами, печатная плата имеет, предпочтительно, по меньшей мере, один участок шириной, по меньшей мере, 15 см, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 20 см.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения печатная плата имеет концевой участок и выводной участок, при этом, выводной участок имеет меньшую ширину, чем концевой участок. Датчики освещенности расположены на концевом участке; контактные площадки для соединительного провода находятся на выводном участке, в частности, вблизи конца выводного участка, обращенного от концевого участка. Выводной участок менее удален от соответствующего бокового края, чем концевой участок, и, предпочтительно, выходит за пределы композитного стекла за этот боковой край. Такая печатная плата выполнена, например, в форме Т, при этом, поперечина (являющаяся концевым участком) повернута от соответствующего бокового края. Выводной участок имеет длину, предпочтительно, от 1 см до 12 см, особенно предпочтительно, от 2 см до 8 см. Выводной участок имеет ширину, предпочтительно, от 2 см до 15 см, особенно предпочтительно, от 3 см до 10 см. Концевой участок имеет длину, предпочтительно, от 0,5 см до 3 см, особенно предпочтительно, от 1 см до 2 см. Концевой участок имеет ширину, предпочтительно, от 15 см до 40 см, особенно предпочтительно, от 20 см до 30 см. Такая печатная плата позволяет достичь хороших результатов, в частности, с точки зрения эффективности и компактности конструкции.

Однако, в качестве альтернативы, печатная плата может быть прямоугольной. Теоретически, она также может быть разделена на концевой участок с датчиками освещенности и выводной участок с электрическими контактами, при этом, однако, выводной участок и концевой участок имеют одинаковую ширину.

В одном из преимущественных вариантов осуществления изобретения композитное стекло включает множество датчиков освещенности, т.е., множество печатных плат, по меньшей мере, с одним фотодиодом на каждой. Таким образом, с одной стороны, обеспечивается преимущество избыточности: в случае выхода из строя одного датчика освещенности, функционирование, тем не менее, возможно за счет одного или нескольких других датчиков освещенности. С другой стороны, наличие множества датчиков освещенности, распределенных в композитном стекле, позволяет проводить различие между локальным, по существу, точечным источником излучения, таким как уличный фонарь, и окружающим освещением. Таким образом, можно исключить неправильную интерпретацию вычислительными и управляющими электронными устройствами. Например, можно исключить восприятие уличного фонаря как яркое окружающее освещение и, в результате, выключение фар автомобиля ночью. Также возможно определение зависимости падающего излучения от направления путем сравнения интенсивности, измеренной различными датчиками освещенности.

Направление падения света, зарегистрированного во всем полусферическом пространственном сегменте над наружным листом стекла, может быть определено множеством датчиков освещенности на печатной плате или при помощи множества включающих датчик освещенности элементов в композитном стекле. Например, может быть определено текущее положение солнца.

Разумеется, помимо датчиков освещенности, на печатной плате, в частности, на РСВ, отличающейся рентабельностью и технологичностью в процессе производства, могут быть размещены другие датчики.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения ширина каждого датчика освещенности составляет менее 2 мм. В данном случае, термин «ширина» означает максимальную поперечную протяженность в плоскости, параллельной печатной плате. Таким образом, датчики освещенности могут быть незаметно интегрированы в композитное стекло. Любые необходимые отверстия в маскирующем отпечатке, за которым должен быть скрыт датчик освещенности, могут быть выполнены небольшими и неброскими. Высота датчиков освещенности (протяженность в направлении, перпендикулярном печатной плате) составляет, предпочтительно, менее 0,7 мм, особенно предпочтительно, менее 0,6 мм. Датчики освещенности могут быть интегрированы в композитное стекло с использованием термопластичного промежуточного слоя стандартной толщины, 0,76 мм.

Внутренний лист стекла и наружный лист стекла, предпочтительно, изготовлены из стекла, особенно предпочтительно, натриево-кальциевого стекла, которое хорошо себя зарекомендовало в качестве оконного стекла. Однако, эти листы могут быть также изготовлены из стекла других типов, например, боросиликатного стекла или алюмосиликатного стекла. В принципе, эти листы также, в качестве альтернативы, могут быть изготовлены из пластика, в частности, поликарбоната (РС) или полиметилметакрилата (РММА). Разумеется, композитное стекло также может включать один лист из стекла и один лист из пластика.

Толщина листов стекла может изменяться в широких пределах и может быть надлежащим образом выбрана в соответствии с требованиями конкретного случая. Предпочтительно, толщина наружного листа стекла и внутреннего листа стекла составляет от 0,5 мм до 10 мм, особенно предпочтительно, от 1 мм до 5 мм, наиболее предпочтительно, от 1,2 мм до 3 мм.

Наружный лист стекла, внутренний лист стекла или промежуточный слой могут быть прозрачными и бесцветными, однако, также могут быть тонированными, матовыми или окрашенными. Общий коэффициент пропускания композитного стекла в предпочтительном варианте его осуществления составляет более 70%, в частности, когда композитное стекло выполняет роль ветрового стекла. Термин «общий коэффициент пропускания» базируется на способе тестирования светопроницаемости автомобильных окон, определенном в ECE-R 43, Приложение 3, § 9.1. Наружный лист стекла и внутренний лист стекла могут быть изготовлены как незакаленное, частично закаленное или закаленное стекло.

Композитное стекло для транспортного средства, предпочтительно, изогнуто в одном или в нескольких направлениях в пространстве, что обычно для стекол в автомобилях, при этом, типичные величины радиуса кривизны лежат в диапазоне от, приблизительно, 10 см до, приблизительно, 40 м. Однако, композитное стекло также может быть плоским, например, когда оно предназначено для применения в архитектуре, например, для остекления зданий, или в качестве композитного стекла для автобусов, поездов или тракторов.

Промежуточный слой состоит, по меньшей мере, из одного термопластичного полимера, предпочтительно, этиленвинилацетата (EVA), поливинилбутираля (PVB) или полиуретана (PU) или их смесей или сополимеров или производных, особенно предпочтительно, из PVB. Промежуточный слой выполнен, по меньшей мере, из одной термопластичной пленки. Толщина термопластичной пленки составляет, предпочтительно, от 0,2 мм до 2 мм, особенно предпочтительно, от 0,3 мм до 1 мм, например, от 0,38 мм до 0,76 мм. Промежуточный слой также может быть выполнен в форме, так называемой, «акустической пленки», которая обладает шумоподавляющими свойствами. Такие пленки обычно состоят, по меньшей мере, из трех слоев, при этом, средний слой более пластичен или эластичен, чем наружные, окружающие его слои, например, в результате разного содержания пластификатора.

Печатная плата расположена, предпочтительно, в непрозрачной области композитного стекла так, что едва заметна или совсем незаметна. В этой области зрительное восприятие сквозь стекло ограничено непрозрачным элементом. Для этого в автомобилестроении обычно наносят на один или оба листа стекла непрозрачный маскирующий отпечаток. Однако, в качестве альтернативы, зрительное восприятие сквозь стекло также может быть ограничено, например, цветной термопластичной пленкой промежуточного слоя или непрозрачной вставкой. Предпочтительно, непрозрачную вставку располагают на внутренней стороне относительно датчика освещенности, то есть, на меньшем расстоянии изнутри или от поверхности внутренней стороны внутреннего листа стекла, чем датчик освещенности. Тогда датчик освещенности невидим изнутри, тогда как свет может падать на него снаружи, и датчик может выполнять свои функции. Может оказаться особенно предпочтительным устанавливать непрозрачные элементы спереди и сзади печатной платы в направлении зрительного восприятия, т.е., под одному непрозрачному элементу, в каждом случае, на внутренней стороне и наружной стороне относительно датчика освещенности. Тогда печатная плата невидима ни снаружи, ни изнутри. Чтобы датчик освещенности мог выполнять свои функции, непрозрачный элемент, конечно, должен иметь отверстия в месте расположения датчиков освещенности, поскольку, в противном случае, регистрация излучения была бы невозможна. Непрозрачный элемент, расположенный на внутренней стороне относительно датчика освещенности, предпочтительно, выполнен как маскирующий отпечаток на внутреннем листе стекла, непрозрачный элемент, расположенный на наружной стороне относительно датчика освещенности - как маскирующий отпечаток на наружном листе стекла. Маскирующие отпечатки обычно наносят на автомобильные стекла вне центрального поля зрения, чтобы скрыть дополнительные устройства или защитить клей, которым стекло приклеено к кузову автомобиля, от УФ излучения. Маскирующий отпечаток обычно образован черной или темной эмалью, нанесенной и повергнутой обжигу в процессе нанесения трафаретной печати.

Однако, в качестве альтернативы, также может оказаться желательным таким образом скрыть печатную плату, чтобы она была видимой снаружи. В частности, при этом увеличиваются технологические допуски, поскольку нет необходимости точно позиционировать печатную плату, совмещая ее с каким-либо отверстием в черном отпечатке.

Также возможно сочетание датчика освещенности, соответствующего изобретению, и других датчиков, обеспечивающее преимущественную компактную конструкцию. Например, датчик освещенности может сочетаться с датчиком дождя, в частности, емкостным датчиком дождя, который регистрирует наличие влаги на стекле посредством изменения емкости, по меньшей мере, одного электрода. Электропроводные структуры, выполняющие роль электродов, могут быть расположены, например, на печатной плате или на внутреннем листе стекла. Датчик дождя и датчик освещенности, предпочтительно, расположены недалеко друг от друга или пространственно совмещены, благодаря чему образуется компактный комбинированный чувствительный элемент.

Изобретение также относится к способу изготовления композитного стекла с интегрированным датчиком освещенности. При этом, во-первых, наружный лист стекла, внутренний лист стекла, по меньшей мере, одну термопластичную пленку и, по меньшей мере, один датчик освещенности, расположенный на печатной плате, размещают в форме пакета слоев так, чтобы пленка и датчик освещенности были расположены между наружным листом стекла и внутренним листом стекла. Два листа стекла и пленка или пленки, расположенные межу ними, конечно, наложены друг на друга по плоскости и, по существу, совмещены. Печатная плата с датчиками освещенности находится в некоторой области этого пакета слоев. Затем пакет слоев подвергают обработке обычными способами изготовления композитных стекол. Наружный лист стекла скрепляют со внутренним листом стекла путем ламинирования посредством термопластичного промежуточного слоя, который в процессе обработки формируется, по меньшей мере, из одной термопластичной пленки. Это выполняют обычными способами, которые, сами по себе, известны специалистам в данной области, например, способы автоклавирования, каландрования, способы с использованием вакуумного мешка, вакуумного кольца, вакуумных ламинаторов или их сочетания. Соединение наружного листа стекла и внутреннего листа стекла традиционно проводят под действием тепла, разрежения и/или давления.

Предпочтительно, печатную плату заранее соединяют с плоским проводником и только после этого располагают в пакете слоев. Предпочтительно, ее располагают так, чтобы печатная плата полностью находилась в области листов стекла, а плоский проводник выходил за их боковые края. Соединение плоского проводника с контактными площадками печатной платы может быть выполнено, например, путем пайки или с помощью электропроводного клея.

Если композитное стекло для транспортного средства должен быть криволинейным, что обычно, в частности, для пассажирских автомобилей, листы стекла перед ламинированием подвергают гнутью, например, путем изгибания под действием силы тяжести, вакуумного гнутья и/или гнутья на прессе. Обычно, температура гнутья составляет от 500°С до 700°С.

Предпочтительно, непрозрачный маскирующий отпечаток наносят на краевую область наружного листа стекла и внутреннего листа стекла до ламинирования и до факультативного гнутья. Для этого обычно черную или темную эмаль наносят путем трафаретной печати и обжигают до ламинирования, в частности, до гнутья или во время гнутья.

Печатная плата может быть помещена непосредственно на один из листов стекла, в частности, стороной, обращенной от датчиков освещенности, на поверхность наружной стороны внутреннего листа стекла. Все пленки промежуточного слоя затем помещают на одну сторону печатной платы. Однако, в качестве альтернативы, печатная плата также может быть вставлена между двумя термопластичными пленками, которые охватывают печатную плату с двух сторон.

Может быть использована термопластичная пленка, не подвергшаяся предварительной обработке. В ходе ламинирования нагретый, текучий термопластичный материал затекает в пространства вокруг датчиков освещенности и печатной платы и обеспечивает стабильную многослойную структуру.

Для улучшения оптических характеристик композитного стекла может оказаться выгодным подготовить термопластичную пленку (или, по меньшей мере, одну термопластичную пленку в случае использования множества пленок) путем создания отверстий для датчика освещенности.

В пленке могут быть выполнены отверстия большой площади, в которые вставляют всю печатную плату. Предпочтительно, печатную плату затем с двух сторон окружают отрезками относительно тонкой пленки для компенсации разности высот между печатной платой и пленкой и для обеспечения адгезии многослойной структуры.

В качестве альтернативы, в одном из преимущественных вариантов осуществления изобретения термопластичную пленку до ламинирования снабжают отверстиями или выемками. Эти отверстия или выемки по размеру, положению и относительному расположению соответствуют датчику(ам) освещенности. Это означает, что поперечные размеры отверстий или выемок, по существу, соответствуют размерам датчиков освещенности или немного больше их, в частности, составляют, самое большее 150% или, самое большее, 120% размеров датчиков освещенности. Положение отверстий или выемок соответствует заданному положению датчика освещенности в изготавливаемом композитном стекле. Относительное расположение отверстий или выемок соответствует относительному расположению датчиков освещенности, если используется множество датчиков освещенности. Таким образом, отверстия и выемки, с одной стороны, и датчики освещенности, с другой стороны, соотносятся друг с другом, так сказать, как ключ с замочной скважиной. Во время компоновки пакета слоев для ламинирования датчики освещенности вставляют в отверстия или выемки. Таким образом, датчики освещенности эффективным образом встраивают в промежуточный слой. Кроме того, положение датчиков освещенности определяется в процессе изготовления, что является преимуществом с точки зрения массового производства. Отверстия или выемки могут быть сделаны непосредственно перед ламинированием. Однако, пленки с определенными отверстиями или выемками также могут быть подготовлены в большом количестве или даже изготовлены в такой форме поставщиком пленки.

Пленка может быть снабжена сквозными отверстиями. Если толщина пленки больше высоты датчиков освещенности, остается, по существу, нежелательная полость. Она, необязательно, может быть, например, заполнена небольшими отрезками термопластичной пленки. Более предпочтительно, поскольку проще с точки зрения технологии производства, вместо сквозных отверстий пленка может быть снабжена выемками, глубина которых, по существу, соответствует высоте датчиков освещенности. Таким образом, появление нежелательной полости исключается без необходимости дополнительных операций. Выемки выполняют, например, путем продавливания.

Изобретение также относится к применению соответствующего изобретению композитного стекла с интегрированным датчиком освещенности в качестве стекла транспортного средства, предпочтительно, водного, наземного или воздушного транспортного средства, в частности, предпочтительно, в качестве ветрового стекла, бокового стекла или панели крыши автомобиля, в частности, пассажирского автомобиля. Предпочтительно, по меньшей мере, один датчик освещенности соединен с вычислительными и управляющими электронными устройствами транспортного средства.

В зависимости от величины естественного освещения, измеренной, по меньшей мере, одним датчиком освещенности, может производиться управление, например, одним или несколькими из следующих режимов включения:

- режим включения освещения транспортного средства (в частности, фар, задних габаритных фонарей и боковых габаритных фонарей): при уменьшении ниже заданной пороговой величины освещение включается; при превышении заданной пороговой величины освещение выключается.

- пропускающая способность области композитного стекла, оборудованной допускающим электрическое переключение или управление функциональным элементом. Такая область композитного стекла, в частности, представляет собой допускающий электрическое переключение или управление светозащитный экран в верхней трети композитного стекла (также известный как «затененная полоса»). Режим включения может регулироваться как функция абсолютного количества естественного освещения или как функция положения солнца, определяемого путем зависимого от местоположения измерения множеством фотодиодов или включающих датчик освещенности элементов. В частности, при низком положении солнца нужен светозащитный экран. Допускающий управление функциональный элемент может представлять собой, например, элемент SPD (suspended particle device, устройство со взвешенными частицами), элемент LC (liquid crystal, жидкий кристалл) или электрохромный элемент.

- интенсивность (яркость) элементов отображения внутри транспортного средства, например, элементов LED (light emitting diode, светоизлучающий диод), элементов OLED (organic light emitting diode, органический светоизлучающий светодиод) или проекций, созданных по технологии HUD (head-up display, приборная панель на ветровом стекле). Элементами отображения являются, например, предупредительная световая сигнализация или отображение информации, в частности, в форме пиктограмм или буквенно-цифровых индикаторов.

Далее изобретение пояснено подробно со ссылкой на чертежи и примерные варианты осуществления. Чертежи представляют собой схематичное изображение, выполненное не в масштабе. Чертежи никоим образом не ограничивают изобретение.

На чертежах показано:

Фиг. 1А: схематичное изображение принципа измерения, соответствующего изобретению, при падении света справа,

Фиг. 1В: схематичное изображение принципа измерения, соответствующего изобретению, при падении света слева,

Фиг. 2А: вид сверху одного из вариантов осуществления композитного стекла для транспортного средства, соответствующего изобретению,

Фиг. 2В: вид в поперечном сечении по А-А' композитного стекла для транспортного средства, представленного на фиг. 2А,

Фиг. 2С: увеличенное и упрощенное изображение части Z фиг. 2А в соответствии с одним из примерных вариантов осуществления изобретения,

Фиг. 3: увеличенное изображение части Z фиг. 2А другого примерного варианта осуществления изобретения,

Фиг. 4А: увеличенное изображение части Z фиг. 2А другого примерного варианта осуществления изобретения,

Фиг. 4В: увеличенное изображение части Z фиг. 2А другого примерного варианта осуществления изобретения,

Фиг. 4С: увеличенное изображение части Z фиг. 2А другого примерного варианта осуществления изобретения,

Фиг. 5А: вид в поперечном сечении по В-В' на фиг. 5В другого варианта осуществления датчика освещенности, соответствующего изобретению,

Фиг. 5В: вид сверху датчика освещенности фиг. 5А,

Фиг. 6: упрощенное изображение части Z фиг. 2А с датчиками освещенности в соответствии с фиг. 5А и 5В,

Фиг. 7: технологическая схема одного из вариантов осуществления способа, соответствующего изобретению.

На фиг. 1А и 1В, в каждом случае, схематично представлен принцип измерения, соответствующий изобретению, для разных направлений падения света. На фиг. 1А и 1В показано упрощенное изображение датчика 4 освещенности, соответствующего изобретению, с теневой маской 11. При этом, датчик 4 освещенности представляет собой, например, фотодиод 4. Фотодиод 4 включает полупроводниковый кристалл 4.3, в котором светочувствительная поверхность 4.1 находится на той стороне, на которую падает свет. Светочувствительная поверхность 4.1 покрыта защитным слоем 4.2. Защитный слой 4.2 прозрачен для падающего света с длинами волн, к которым чувствительна светочувствительная поверхность 4.1. Светочувствительная поверхность 4.1 имеет, например, квадратное основание шириной (т.е., с длиной стороны) 1000 мкм. Толщина d защитного слоя 4.2 составляет, например, 500 нм. Расстояние а между теневой маской 11 и светочувствительной поверхностью 4.1 составляет, например, 1000 мкм и, таким образом, приблизительно соответствует ширине светочувствительной поверхности 4.1.

Непосредственно над защитным слоем 4.2 и в непосредственном контакте с ним находится теневая маска 11, которая затеняет половину светочувствительной поверхности 4.1 в случае ортогональной проекции (что соответствует перпендикулярному падению света). Теневая маска 11 непрозрачна для света с динами волн, к которым чувствительна светочувствительная поверхность 4.1.

На фиг. 1А показан случай падения света (символически показанного стрелками R) справа. Из-за геометрической тени световых лучей R на светочувствительной поверхности 4.1, освещенная область В приблизительно равна общей площади G светочувствительной поверхности 4.1.

На фиг. 1В показан случай падения света (символически показанного стрелками L) слева. Из-за геометрической тени световых лучей L на светочувствительной поверхности 4.1, освещенная область В очень мала по сравнению с общей площадью G светочувствительной поверхности 4.1.

Как показали исследования, проведенные авторами изобретения, эффект усиления при толщине d прозрачного защитного слоя 4.2 достаточен для определения угла падения света с точностью, приемлемой для применения в остеклении транспортных средств. В то же время, в показанной конфигурации общая толщина небольшая и не препятствует интегрированию в композитное стекло.

Разумеется, здесь и в дальнейшем в качестве датчика 4 освещенности могут быть использованы другие датчики, пригодные для обнаружения видимого или невидимого инфракрасного или ультрафиолетового излучения.

Угловое разрешение соответствующей изобретению конфигурации, представленной на фиг. 1А и 1В, может зависеть от направления падения света. Другими словами, представленная на фиг. 1А и 1В конфигурация обладает разной чувствительностью или угловым разрешением для разных направлений падения света (в данном случае, справа и слева). Следовательно, выгодно использовать, по меньшей мере, два датчика 4 освещенности с теневыми масками 11, расположенными в противоположных направлениях.

На фиг. 2А, 2В и 2С, в каждом случае, показана деталь композитного стекла 100, соответствующего изобретению, с интегрированным датчиком 4 освещенности на примере композитного стекла для транспортного средства. Композитное стекло 100 изготовлено из наружного листа 1 стекла (с поверхностью I наружной стороны и поверхностью II внутренней стороны) и внутреннего листа 2 стекла (с поверхностью III наружной стороны и поверхностью IV внутренней стороны), которые соединены друг с другом по площади посредством термопластичного промежуточного слоя 3. Наружный лист 1 стекла и внутренний лист 2 стекла изготовлены, например, из натриево-кальциевого стекла и имеют толщину, например 2,1 мм. Промежуточный слой 3 образован из пленки толщиной 0,76 мм, изготовленной из поливинилбутираля (PVB). Композитное стекло предназначено, например, для использования в качестве ветрового стекла автомобиля. Разумеется, композитное стекло также может быть другим стеклом автомобиля, например, панелью крыши.

В данном примере композитное стекло 100 снабжено двумя датчиками 4 освещенности, например, двумя фотодиодами 4. Как показано в увеличенном виде на фиг. 2В, каждый фотодиод 4 состоит из корпуса 4.4, в котором находится полупроводниковый кристалл 4.3. Электрическое соединение с полупроводниковым кристаллом 4.3 может быть установлено посредством паяных соединений 4.5. Полупроводниковый кристалл 4.3 имеет светочувствительную поверхность 4.1, покрытую и защищенную прозрачным защитным слоем 4.2. Защитный слой 4.2, например, может состоять из тонкого слоя оксида кремния или нитрида кремния. При этом, особенно важно наличие определенного расстояния между светочувствительной поверхностью 4.1 и теневой маской 11, которое, помимо защитного слоя 4.2, может включать дополнительные слои или обычные электрические выводы.

Фотодиоды 4 расположены на одной общей гибкой печатной плате 5, которая размещена, например, в центре композитного стекла 100 в области верхнего края О. Разумеется, один или несколько датчиков 4 освещенности, каждый, также могут находиться в разных местах композитного стекла 100, например, в области углов композитного стекла 100 и/или у боковых краев или у нижнего края U. Печатная плата 5 полностью находится внутри композитного стекла. Она расположена непосредственна на поверхности III наружной стороны внутреннего листа 2 стекла и скреплена с наружным листом 1 стекла промежуточным слоем 3. Она имеет две электрические контактные площадки (не показаны), которые спаяны, в каждом случае, с одним полюсом двухполюсного плоского провода, выполняющего роль соединительного провода 6. Соединительный провод 6 выходит за верхний край О композитного стекла. Соединительный провод 6 служит для электрического соединения печатной платы 5 посредством дополнительных соединительных проводов (обычно, круглых проводов) с вычислительными и управляющими электронными устройствами, являющимися частью бортовой электроники транспортного средства. Вычислительные и управляющие электронные устройства осуществляют анализ сигналов фотодиодов 4; так, например, вычислительные и управляющие электронные устройства осуществляют включение или выключение освещения автомобиля в зависимости от интенсивности естественного освещения на основании измерений фотодиодов 4, регулирование затемнения (здесь не показано) или управление системой кондиционирования воздуха.

Благодаря наличию множества датчиков 4 освещенности, система способна проводить различие между естественным освещением, регистрируемым всеми датчиками 4 освещенности, по существу, с одинаковой интенсивностью, и локальным источником излучения, таким как уличный фонарь или солнечный свет, который регистрируется рассредоточенными датчиками 4 освещенности с отчетливо разной интенсивностью. В результате дополнительного, соответствующего изобретению углового разрешения соответствующих изобретению датчиков 4 освещенности с теневой маской 11 возможно сделать заключение в отношении точного направления падения света от конкретного источника.

Пригодными датчиками 4 освещенности являются, например, фотодиоды SMD типа APDS-9005 производства компании Avago Technologies. Они выгодно отличаются небольшим размером (высота 0,55 мм, ширина 1,6 мм, глубина 1,5 мм) и распределением спектральной чувствительности, довольно точно имитирующим человеческое зрение. Максимум чувствительности находится, примерно, на 500 нм; весь диапазон составляет от 500 нм до 600 нм, на 500 нм чувствительность составляет более 60% максимальной величины. Благодаря этому количество излучения, регистрируемое датчиком освещенности, соответствует тому, что воспринимается как значимое человеком.

Печатная плата 5 является гибкой печатной платой, включающей полиимидную пленку толщиной около 150 мкм и напечатанные на ней токопроводящие дорожки. При этом, например, все фотодиоды 4 печатной платы находятся на концевом участке, тогда как выводной участок служит для соединения с соединительным проводником 6. Две контактных площадки (не показаны), соответствующие двум полюсам системы токопроводящих дорожек, которые, каждая, припаяны к одному из полюсов двухполюсного соединительного провода 6, находятся на конце выводного участка.

Композитное стекло 100, как обычно в случае ветрового стекла, окантовано непрозрачным маскирующим отпечатком 7. Маскирующий отпечаток 7 выполняют, например, путем нанесения печатью и обжига черной эмали на поверхности II внутренней стороны наружного листа 1 стекла. Печатные платы 5 находятся в области маскирующего отпечатка 7, поэтому их нельзя увидеть ни снаружи, ни изнутри. Наружный маскирующий отпечаток 7 на наружном листе 1 стекла снабжен отверстиями в местах расположения фотодиодов 4 с тем, чтобы свет мог падать на фотодиоды 4, и датчики 4 освещенности могли выполнять свою функцию.

В данном примере теневая маска 11 также выполнена как черный отпечаток на поверхности II внутренней стороны наружного листа 1 стекла. В качестве альтернативы, теневая маска 11 может быть выполнена как вставка или наклеенная светонепроницаемая пленка. В качестве альтернативы, теневая маска 11 также может быть выполнена непосредственно как отпечаток на датчике 4 освещенности (в данном случае, на фотодиоде 4), то есть, на прозрачном защитном слое 4.2, как пояснено на фиг. 5А, 5В и 6.

На фиг. 3 представлен другой вариант осуществления композитного стекла 100 фиг. 2С, поэтому дается отсылка к его описанию, а далее описаны только отличия. Композитное стекло фиг. 3 снабжено, например, четырьмя фотодиодами 4. При этом, теневая маска 11 выполнена как периферическая рама, под соответствующими внутренними углами которой, в каждом случае, расположена светочувствительная поверхность 4.1 фотодиода 4. Путем выполнения надлежащей оценки электрических сигналов можно точно определить положение падающего света в полусферическом пространственном сегменте над наружным листом стекла.

На фиг. 4А, 4В и 4С показаны другие предпочтительные варианты осуществления. При этом, также дается отсылка к описанию, касающемуся фиг. 2А, 2В и 2С.

Разумеется, рама, показанная на фиг. 3, не обязательно должна быть замкнутой, напротив, может состоять из индивидуальных участков. На фиг. 4А имеется рама в форме U и дополнительный участок у его открытого конца. Этот дополнительный участок, например, может являться частью маскирующего отпечатка 7.

На фиг. 4В показан примерный вариант осуществления с теневой маской 11, состоящей из кольцевой рамы, под которой расположено три фотодиода 4. Точно также, путем надлежащей оценки электрических сигналов можно точно определить положение падающего света в полусферическом пространственном сегменте над наружным листом стекла.

На фиг. 4С показан другой примерный вариант осуществления с теневой маской 11 прямоугольной формы с двумя фотодиодами 4. Фотодиоды 4 расположены на смежных сторонах прямоугольника так, что падение света может регистрироваться в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

На фиг. 5А и 5В представлен вид в поперечном сечении и вид сверху другого примерного варианта осуществления датчика 4 освещенности, соответствующего изобретению, на примере фотодиода 4, соответствующего изобретению. В данном случае, в качестве поперечного сечения на фиг. 5А выбрано поперечное сечение по В-В' на фиг. 5В. При этом, теневая маска 11 расположена на фотодиоде 4 и жестко соединена с ним. Теневая маска 11 представляет собой, например, цветной слой или слой лака, нанесенный на фотодиод 4, например, методом печати или штамповки. Такие соответствующие изобретению фотодиоды 4 особенно выгодны тем, что теневая маска 11 находится в определенном положении относительно фотодиода 4. Это обеспечивает большую гибкость и большие допуски при установке по сравнению с вариантом, в котором теневая маска 11 жестко соединена с наружным листом 1 стекла, и фотодиод 4 необходимо точно позиционировать относительно теневой маски 11.

На фиг. 6 показан пример применения фотодиодов 4 фиг. 5А и 5В. В этом случае, фотодиоды 4 свободно расположены на печатной плате 5. Это особенно выгодно тогда, когда на печатной плате 5 нужно разместить еще больше датчиков или приводных механизмов, или когда печатная плата 5 в силу технических условий имеет неправильную форму. При этом, теневые маски 11 расположены в четырех различных направлениях относительно фотодиода 4: в верхней части фотодиода 4', в левой части фотодиода 4'', в правой части фотодиода 4''' и в нижней части фотодиода 4'''' на виде сверху наружного листа 1 стекла композитного стекла 100. Точно так же, путем надлежащей оценки электрических сигналов можно точно определить положение падающего света в полусферическом пространственном сегменте над наружным листом стекла.

На фиг. 7 представлена технологическая схема примерного варианта осуществления соответствующего изобретению способа изготовления композитного стекла 100 с интегрированным датчиком 4 освещенности, включающего следующие примерные стадии, на которых:

S1: изготавливают печатную плату 5 с датчиками 4 освещенности;

S2: соединяют печатную плату 5 с соединительным проводником 6;

S3: выполняют в термопластичной пленке выемки, которые по размеру, положению и взаимному расположению соответствуют датчикам 4 освещенности;

S4: вставляют датчики 4 освещенности в выемки в пленке;

S5: обеспечивают внутренний лист 2 стекла;

S6: помещают термопластичную пленку с печатной платой 5 на внутренний лист 2 стекла;

S7: помещают наружный лист 1 стекла на термопластичную пленку;

S8: ламинируют наружный лист 1 стекла и внутренний лист 2 стекла с образованием композитного стекла,

при этом, промежуточный слой 3 образован из термопластичной пленки.

Список позиций на чертежах

1 наружный лист стекла

2 внутренний лист стекла

3 термопластичный промежуточный слой

4, 4', 4'', 4''', 4'''' датчик освещенности, фотодиод

4.1 светочувствительная поверхность

4.2 прозрачный защитный слой

4.3 полупроводниковый кристалл

4.4 корпус

4.5 паяное соединение

5 печатная плата (РСВ)

6 соединительный проводник/плоский проводник

7 непрозрачный маскирующий отпечаток

11 теневая маска

11.1 край теневой маски

11.2 граница

12.1 первая область светочувствительной поверхности (4.1)

12.2 вторая область светочувствительной поверхности (4.1)

100 композитное стекло, композитное стекло для транспортного средства

О верхний край композитного стекла

U нижний край композитного стекла

I поверхность наружной стороны наружного листа 1 стекла

II поверхность внутренней стороны наружного листа 1 стекла

III поверхность наружной стороны внутреннего листа 2 стекла

IV поверхность внутренней стороны внутреннего листа 2 стекла

А-А' линия сечения

В-В' линия сечения

В освещенная область светочувствительной поверхности 4.1

а расстояние до теневой маски 11 от светочувствительной поверхности 4.1

d толщина защитного слоя 4.2

G общая площадь светочувствительной поверхности 4.1

R свет, падающий справа

L свет, падающий слева

Z увеличенная часть

Изобретение относится к области композитного остекления и касается композитного стекла, в частности стекла для транспортного средства с интегрированным датчиком освещенности. Композитное стекло включает: наружный и внутренний листы стекла, соединенные друг с другом посредством по меньшей мере одного термопластичного промежуточного слоя; и по меньшей мере один датчик освещенности со светочувствительной поверхностью, расположенный между наружным и внутренним листами стекла, при этом светочувствительная поверхность обращена к наружному листу стекла, и теневая маска, закрывающая по меньшей мере некоторые части светочувствительной поверхности, расположена между светочувствительной поверхностью и наружным листом стекла. Изобретение обеспечивает создание усовершенствованного композитного стекла с интегрированным датчиком освещенности. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Композитное стекло (100), в частности композитное стекло для транспортного средства, включающее, по меньшей мере:

- наружный лист (1) стекла и внутренний лист (2) стекла, соединенные друг с другом посредством, по меньшей мере, одного термопластичного промежуточного слоя (3); и

- по меньшей мере, один датчик (4) освещенности со светочувствительной поверхностью (4.1), расположенный между наружным листом (1) стекла и внутренним листом (2) стекла,

при этом

- светочувствительная поверхность (4.1) обращена к наружному листу (1) стекла, и

- теневая маска (11), закрывающая, по меньшей мере, части светочувствительной поверхности (4.1), расположена между светочувствительной поверхностью (4.1) и наружным листом (1) стекла.

2. Композитное стекло (100) по п. 1, в котором расстояние а между светочувствительной поверхностью (4.1) и теневой маской (11) составляет от 100 до 10000 мкм, предпочтительно от 500 до 1500 мкм.

3. Композитное стекло (100) по п. 1, в котором расстояние а между светочувствительной поверхностью (4.1) и теневой маской (11) составляет от 50 до 150%, предпочтительно от 75 до 125% ширины или длины светочувствительной поверхности (4.1).

4. Композитное стекло (100) по одному из пп. 1-3, в котором теневая маска (11) полностью закрывает именно первую область (12.1) светочувствительной поверхности и (4.1) не закрывает вторую область (12.2).

5. Композитное стекло (100) по одному из пп. 1-4, в котором коэффициент пропускания теневой маской (11) света в диапазоне длин волн, детектируемых датчиком (4) освещенности, меньше или равен 50%, предпочтительно, меньше или равен 30%, особенно предпочтительно, меньше или равен 10%, еще более предпочтительно, меньше или равен 5%, в частности, меньше или равен 2%.

6. Композитное стекло (100) по одному из пп. 1-5, в котором прозрачный защитный слой (4.2) расположен между светочувствительной поверхностью (4.1) и наружным листом (1) стекла, предпочтительно, непосредственно на светочувствительной поверхности (4.1).

7. Композитное стекло (100) по п. 6, в котором толщина d защитного слоя (4.2) составляет от 10 до 1000 нм.

8. Композитное стекло (100) по одному из пп. 1-7, в котором теневая маска (11) расположена непосредственно на корпусе (4.4) датчика (4) освещенности, и/или на защитном слое (4.2) по одному из пп. 6 или 7, и/или на поверхности II внутренней стороны наружного листа (1) стекла.

9. Композитное стекло (100) по одному из пп. 1-8, в котором теневая маска (11) состоит, по меньшей мере, из одного окрашенного слоя, в частности, черного цвета и/или, по меньшей мере, одной пленки, предпочтительно, черной пленки или пленки с одной зачерненной поверхностью.

10. Композитное стекло (100) по одному из пп. 1-9, в котором теневая маска (11) состоит из цветного слоя, нанесенного методом печати или штамповки непосредственно на защитный слой (4.2).

11. Композитное стекло (100) по одному из пп. 1-10, в котором теневая маска (11) имеет четкий край (11.1) между первой областью (12.1) и второй областью (12.2), и/или край (11.1) вдоль границы (11.2) между первой областью (12.1) и второй областью (12.2) является прямолинейным, слегка изогнутым или ортогональным.

12. Композитное стекло (100) по одному из пп. 1-11, в котором датчик(и) (4) освещенности расположен(ы) на, по меньшей мере, одной печатной плате (5), предпочтительно, на, по меньшей мере, одной гибкой печатной плате.

13. Композитное стекло (100) по одному из пп. 1-12, в котором композитное стекло (100) включает, по меньшей мере, два датчика (4) освещенности, предпочтительно, именно два, или именно три, или именно четыре датчика (4) освещенности.

14. Способ изготовления композитного стекла (100) с интегрированным датчиком (4) освещенности по одному из пп. 1-13, при этом,

(а) наружный лист (1) стекла, внутренний лист (2) стекла, по меньшей мере, одну термопластичную пленку и датчики (4) освещенности, расположенные на печатной плате (5), размещают в форме пакета слоев так, что пленка и датчики (4) освещенности находятся между наружным листом (1) стекла и внутренним листом (2) стекла,

(b) наружный лист (1) стекла соединяют с внутренним листом (2) стекла путем ламинирования посредством промежуточного слоя (3), формируемого, по меньшей мере, из одной термопластичной пленки.

15. Применение композитного стекла (100) с интегрированным датчиком (4) освещенности по одному из пп. 1-13 в качестве композитного стекла для транспортного средства, предпочтительно, водного, наземного или воздушного транспортного средства, в частности, предпочтительно, в качестве ветрового стекла, заднего стекла или панели крыши автомобиля.

16. Применение по п. 15, в котором датчики (4) освещенности соединены с вычислительными и управляющими электронными устройствами транспортного средства, и управление освещением автомобиля, параметрами пропускания области остекления, системой кондиционирования воздуха, яркостью проекций, созданных по технологии HUD, и/или интенсивностью элементов отображения внутри транспортного средства осуществляется в зависимости от естественного освещения, регистрируемого датчиками (4) освещенности.