BR112013024506B1 - Elemento de aquecimento de painel, portador e método para produzir um elemento de aquecimento de painel - Google Patents
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Abstract
ELEMENTO DE AQUECIMENTO DE PAINEL E MÉTODO PARA PRODUZIR O MESMO. A invenção se refere a um elemento de aquecimento de painel tendo pelo menos um substrato com uma superfície de substrato, uma camada de aquecimento elétrico para aquecer o substrato, camada de aquecimento esta que se estende pelo menos sobre uma parte da superfície de substrato e é conectada a pelo menos dois eletrodos providos para conexão a uma fonte de voltagem de forma que um trajeto de corrente para uma corrente de aquecimento é formado entre os eletrodos. A camada de aquecimento é eletricamente dividida por zonas de separação, cada uma das quais tem pelo menos uma extremidade de zona livre. O trajeto de corrente muda sua direção de fluxo nas extremidades de zona livre, respectivamente, uma zona de transição, que é implementada de forma que a condutividade elétrica da camada de aquecimento diminui na direção para a extremidade de zona livre, segue-se a extremidade de zona de cada zona de separação.
Description
[0001] Elementos de aquecimento de painel com um substrato e uma camada de aquecimento elétrica são bem conhecidos por si e já foram descritos múltiplas vezes na literatura de patente. Referência é feita meramente a título de exemplo, a este respeito, aos pedidos de patente publicados Alemães DE 102008018147 A1 e DE 102008029986 A1. Em veículos automotores, eles são frequentemente usados como para-brisas, uma vez que, por lei, o campo visual central de para-brisas não devem ter substanciais restrições visuais.
[0002] A partir da produção industrial em série de elementos de aquecimento de painel, a estruturação da camada de aquecimento por meio de linhas de separação para formar um trajeto de corrente usualmente tortuoso é conhecida. Isso tem a vantagem que a resistência elétrica aumenta e o trajeto de corrente pode ser contatado por meio de eletrodos de conexão relativamente pequenos. Na literatura de patente, tal elemento de aquecimento de painel é, por exemplo, descrito no pedido publicado Alemão DE 19860870 A1.
[0003] Com tais elementos de aquecimento de painel, ocorre o problema que na região de uma curva do trajeto de corrente, a distribuição de corrente torna-se não homogênea e centros de calor locais ("hot spots") podem se desenvolver. Esses “hot spots” causam uma distribuição de calor não uniforme no elemento de aquecimento de painel e podem resultar, devido ao superaquecimento local, em prejuízo e possivelmente até mesmo dano na camada de aquecimento ou no substrato. Além disso, com painéis transparentes, a percepção visual através do painel nos pontos de superaquecimento pode ser prejudicada.
[0004] Uma solução para este problema é exposta na publicação de patente Norte-Americana US 2005/221062 A1. De acordo com ela, linhas de guia encurvadas em forma de arco são providas nas extremidades livres das linhas de separação, por meio das quais o trajeto de corrente é dividido em uma pluralidade de subtrajetos de corrente paralelos.
[0005] Em contraste, o objetivo da presente invenção consiste em tornar disponível um elemento de aquecimento de painel, em que a ocorrência de centros de calor locais em curvas do trajeto de corrente tortuoso pode ser impedida por uma solução alternativa e uma distribuição de calor igualmente uniforme pode ser obtida. Este e outros objetivos são alcançados de acordo com a proposta da invenção por meio de um elemento de aquecimento de painel e um método para sua produção com as características das reivindicações coordenadas. Modalidades vantajosas da invenção são indicadas pelas características das reivindicações subordinadas.
[0006] De acordo com a invenção, um elemento de aquecimento de painel é apresentado, tendo pelo menos um substrato plano com uma superfície de substrato e uma camada de aquecimento elétrica feita de um material eletricamente condutor para aquecer o substrato, camada de aquecimento esta que se estende pelo menos sobre uma parte da superfície de substrato e é conectada a pelo menos dois eletrodos providos para conexão a uma fonte de tensão de forma que um trajeto de corrente para uma corrente de aquecimento é formado entre os eletrodos. A camada de aquecimento pode ser aplicada diretamente sobre o substrato. Todavia, é também concebível aplicar a camada de aquecimento sobre um portador, por exemplo, um filme plástico, em particular um filme de PET (PET = tereftalato de polietileno), que é então ligado ao substrato, por exemplo, colado. O elemento de aquecimento de painel pode, em particular, ser um painel compósito em que dois painéis individuais são colados um ao outro por uma camada de adesivo.
[0007] O elemento de aquecimento de painel inclui uma ou uma pluralidade de zonas de separação, que dividem eletricamente a camada de aquecimento em seções. As zonas de separação têm, respectivamente, pelo menos uma extremidade de zona (livre) terminando livremente dentro da camada de aquecimento e/ou implementada de forma que, respectivamente, o trajeto de corrente muda sua direção de fluxo nas extremidades de zona livre, por exemplo, por 180°. Preferivelmente, mas não obrigatoriamente, as zonas de separação são implementadas como linhas de separação, linearmente, em particular retilineamente.
[0008] Uma zona de transição, que é implementada de forma que uma condutividade elétrica da camada de aquecimento diminui na direção para a extremidade de zona livre, isto é, diminui para zero, se segue imediatamente (em extensão alinhada) à extremidade de zona livre de cada zona de separação. Preferivelmente, mas não obrigatoriamente, a zona de transição é implementada de forma que a condutividade elétrica da camada de aquecimento diminui continuamente, em particular, linearmente, na direção para a extremidade de zona livre. Preferivelmente, mas não obrigatoriamente, as zonas de transição são implementadas linearmente, em particular retilineamente. No início da zona de transição, a condutividade elétrica é zero. A extremidade da zona de transição é constituída pela região, em que a condutividade elétrica crescente atingiu a condutividade elétrica total da camada de aquecimento.
[0009] O elemento de aquecimento de painel de acordo com a invenção vantajosamente permite, por meio de uma variação espacial da resistência elétrica da camada de aquecimento, a homogeneização do fluxo de corrente na região de uma curva do trajeto de corrente nas extremidades de zona livre.
[0010] Em uma modalidade vantajosa do elemento de aquecimento de painel de acordo com a invenção, as zonas de transição são implementadas de forma que a espessura de camada da camada de aquecimento varia. A espessura de camada da camada de aquecimento diminui na direção para a extremidade de zona livre ou aumenta para longe da extremidade de zona livre. O início da zona de transição é definido pela extremidade de zona livre sobre o qual a espessura de camada da camada de aquecimento é zero. A extremidade da zona de transição é definida por atingimento da espessura de camada total ou condutividade elétrica total da camada de aquecimento. Preferivelmente, mas não obrigatoriamente, a zona de transição é implementada de forma que a espessura de camada da camada de aquecimento diminui continuamente, em particular linearmente, na direção para a extremidade de zona livre.
[0011] Em outra modalidade vantajosa do elemento de aquecimento de painel de acordo com a invenção, as zonas de transição são implementadas de forma que a porosidade da camada de aquecimento aumenta na direção para a extremidade de zona livre, de forma que, correspondentemente, uma diminuição na condutividade elétrica pode ser obtida.
[0012] Em outra modalidade vantajosa do elemento de aquecimento de painel de acordo com a invenção, em que a camada de aquecimento tem um dopante para aumentar a condutividade elétrica, as zonas de transição são implementadas de forma que uma concentração do dopante na zona de transição diminui na direção para a extremidade de zona livre de forma que correspondentemente uma diminuição na condutividade elétrica pode ser obtida.
[0013] Em outra modalidade vantajosa do elemento de aquecimento de painel de acordo com a invenção, em que a camada de aquecimento tem um dopante para reduzir a condutividade elétrica, as zonas de transição são implementadas de forma que uma concentração do dopante na zona de transição aumenta na direção para a extremidade de zona livre de forma que correspondentemente uma diminuição na condutividade elétrica pode ser obtida.
[0014] Em uma modalidade vantajosa do elemento de aquecimento de painel, a zona de transição tem, em uma extremidade de zona livre, um comprimento que corresponde a pelo menos metade de uma largura do trajeto de corrente na extremidade de zona livre, medida perpendicular a seu comprimento, por meio do que uma a homogeneização particularmente boa do fluxo de corrente pode ser obtida.
[0015] Em uma modalidade vantajosa do elemento de aquecimento de painel, um portador, por exemplo, um filme plástico, provido com a camada de aquecimento elétrica é aplicado sobre a superfície de substrato, com a camada de aquecimento implementada da maneira acima descrita. O filme de plástico serve assim como um portador superficial para a camada de aquecimento. O filme pode ser feito de qualquer plástico apropriado para a aplicação de, por exemplo, poliamida (PA), poliuretano (PU), cloreto de polivinilo (PVC), policarbonato (PC), poliéster (PE), polivinil butiral (PVB), ou tereftalato de polietileno (PET).
[0016] A invenção se estende ainda a um tal portador, por exemplo, um filme plástico, com uma camada de aquecimento elétrica aplicada pelo menos sobre uma parte de um portador superfície e com pelo menos dois eletrodos providos para conexão a uma fonte de tensão, que são conectados à camada de aquecimento de forma que um trajeto de corrente para uma corrente de aquecimento é formado entre os eletrodos. A camada de aquecimento é implementada da maneira acima descrita. Consequentemente, a camada de aquecimento é eletricamente dividida por uma ou uma pluralidade de zonas de separação, que têm, respectivamente, pelo menos uma extremidade de zona livre e são implementadas de forma que o trajeto de corrente muda sua direção de fluxo nas extremidades de zona livre, com, respectivamente, uma zona de transição, em que a condutividade elétrica da camada de aquecimento diminui na direção para a extremidade de zona livre, que se segue à extremidade livre de cada zona de separação.
[0017] Além disso, a invenção se estende a um método para produzir um elemento de aquecimento de painel implementado como descrito acima, com as etapas: provisão de pelo menos um substrato plano com uma superfície de substrato e uma camada de aquecimento elétrica para aquecer o substrato, camada de aquecimento esta que se estende pelo menos sobre uma parte da superfície de substrato e é conectada a pelo menos dois eletrodos providos para conexão a uma fonte de tensão de forma que um trajeto de corrente para uma corrente de aquecimento é formado entre os eletrodos; divisão elétrica da camada de aquecimento por uma ou uma pluralidade de zonas de separação, preferivelmente lineares, em particular retilíneas, com zonas de separação tendo, respectivamente, pelo menos uma extremidade de zona livre sendo implementada de forma que o trajeto de corrente muda sua direção de fluxo nas extremidades de zona livre; criação de uma ou uma pluralidade de zonas de transição, preferivelmente lineares, em particular retilíneas, zonas de transição estas que, respectivamente, seguem-se à extremidade de zona livre de forma que uma condutividade elétrica da camada de aquecimento, resultando em particular a partir de uma redução na espessura de camada da camada de aquecimento, diminui na direção para a extremidade de zona livre, em particular continuamente, por exemplo, linearmente.
[0018] Como já indicado acima, no método de acordo com a invenção, para a finalidade de uma variação da condutividade elétrica da camada de aquecimento, as zonas de transição podem ser configuradas de modo que a espessura de camada da camada de aquecimento diminui na direção para a extremidade de zona livre. É também concebível configurar a zona de transição de forma que a porosidade da camada de aquecimento aumenta na direção para a extremidade de zona livre, uma concentração do dopante melhorando a condutividade elétrica da camada de aquecimento diminui na direção para a extremidade de zona livre, e/ou uma concentração dos íons de dopante que reduz a condutividade elétrica da camada de aquecimento aumenta na direção para a extremidade de zona livre.
[0019] Em uma modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, um portador, preferivelmente um filme plástico, provido com a camada de aquecimento elétrica é aplicado, com a camada de aquecimento implementada da maneira acima descrita.
[0020] A invenção ainda se estende ao uso de um elemento de aquecimento de painel como descrito acima como uma peça individual funcional e como uma parte integrada em móveis, dispositivos, e edifícios, em particular como um elemento de aquecimento em espaços residenciais, por exemplo, elementos de aquecimento montáveis em parede ou autônomos, bem como em meios de transporte para deslocamento sobre a terra, no ar, ou na água, em particular em veículos automotores, por exemplo, como um pára-brisa, janela traseira, janela lateral, e/ou teto de vidro.
[0021] É entendido que as várias modalidades da invenção podem ser realizadas individualmente ou em quaisquer combinações. Em particular, as acima mencionadas características e aquelas a serem explicadas a seguir podem ser usadas não somente nas combinações indicadas, mas também em outras combinações ou sozinhas, sem se afastar do escopo da presente invenção. Breve Descrição dos Desenhos
[0022] A invenção é agora explicada em detalhe usando uma modalidade de exemplo com referência às figuras anexas. Elas mostram, em representação simplificada, não em escala: a figura 1 uma modalidade do elemento de aquecimento de painel de acordo com a invenção com zonas de separação e zonas de transição em uma vista superior e em uma vista de seção transversal; a figura 2A-2B o elemento de aquecimento de painel da figura 1 com um trajeto de corrente representado em uma vista superior (figura 2A), bem como um elemento de aquecimento de painel convencional sem zonas de transição (figura 2B); a figura 3 mostra um elemento de aquecimento de painel convencional com representação de “hot spots” locais em uma vista superior.
[0023] Referência é feita primeiro à figura 3, em que um elemento de aquecimento de painel de acordo com a arte anterior, referenciado globalmente pelo número de referência 101, é representado. O elemento de aquecimento de painel 101 compreende um substrato 102, sobre o qual uma camada de aquecimento elétrica 103 é aplicada. A camada de aquecimento 103 é eletricamente separada por zonas de separação retilíneas 104 (linhas de separação) de forma que uma estrutura contínua em forma de meandro ou em forma de S é formada pela camada de aquecimento 103, que é eletricamente contatada em ambas suas extremidades aos dois eletrodos de conexão 106, 106' de modo que um trajeto de corrente tortuoso em forma de meandro 105 é formado para uma corrente de aquecimento alimentada a os eletrodos de conexão 106, 106'. O elemento de aquecimento de painel 101 é aquecido pela corrente de aquecimento. As zonas de separação 104 têm, respectivamente, a extremidade de zona livre 108 na camada de aquecimento 102.
[0024] Nas zonas de mudança 107, nas quais, respectivamente, uma extremidade de zona terminando livremente 108 de uma zona de separação retilínea 104 é contida, o trajeto de corrente 105 ou corrente de aquecimento reverte sua direção de fluxo várias vezes por 180°. Consequentemente, nas zonas de mudança 107, o trajeto de corrente 105 tem um curso encurvado, por meio do qual uma distribuição de densidade de corrente não uniforme com uma concentração do fluxo de corrente nas extremidades de zona livre 108 resulta. Isso tipicamente conduz à ocorrência de locais superaquecidos localmente ou “hot spots” 109 nas extremidades de zona 108. Em adição a uma distribuição de calor não uniforme no elemento de aquecimento 101, esta situação pode conduzir a dano na camada de aquecimento 103 e/ou no substrato 102.
[0025] A presente invenção soluciona este problema na medida em que ela homogeneíza uma distribuição do fluxo de corrente nas regiões de uma curva do trajeto de corrente, de forma que uma concentração do fluxo de corrente nos locais de reversão do trajeto de corrente é evitada pelo menos em uma grande extensão.
[0026] Isso é explicado em detalhe daqui em diante. Referência é agora feita à figura 1, em que uma modalidade de um elemento de aquecimento de painel de acordo com a invenção, referido globalmente pelo número de referência 1, é representado. A figura 1 representa o elemento de aquecimento de painel 1 em uma representação global (superior), bem como um detalha ampliado do mesmo (inferior).
[0027] De acordo com o mesmo, o elemento de aquecimento de painel 1 compreende pelo menos um substrato 2, sobre o qual uma camada de aquecimento eletricamente condutora 3 é aplicada substancialmente sobre sua superfície inteira. Vidro, cerâmica, ou plástico, por exemplo, pode servir como o material para o substrato 2. Um substrato de vidro 2 pode, por exemplo, ser feito de vidro tipo “float”, vidro vazado ou fundido, ou vidro cerâmico. Um substrato de plástico 2 pode ser produzido, por exemplo, a partir de poliestireno (PS), poliamida (PA), poliéster (PE), cloreto de polivinilo (PVC), policarbonato (PC), polimetil metacrilato (PMA), ou tereftalato de polietileno (PET). Em geral, qualquer material com suficiente resistência química, apropriada estabilidade à forma e tamanho, bem como, como pode ser o caso, adequada transparência óptica, pode ser usado para o substrato 2. Na aplicação como uma janela de veículo automotor, por exemplo, um pára-brisa, um substrato 2 transparente à luz visível é tipicamente selecionado, sendo que na aplicação como um elemento de aquecimento para aquecer uma área interna ou externa, um portador de cerâmica pode também ser usado. Portadores condutores de metal são igualmente apropriados como substrato 2, se a camada de aquecimento 3 é separada dos mesmos por uma camada de isolamento elétrico. Em adição, um portador de metal tem a vantagem que o calor gerado pela camada de aquecimento 3 pode ser facilmente transmitido devido à alta condutividade térmica de metais.
[0028] A camada de aquecimento 3 inclui um material eletricamente condutor. Exemplos para este são metais com alta condutividade elétrica, tais como titânio, manganês, índio, cromo, prata, cobre, ouro, alumínio, ou molibdênio, ligas de metal, tais como prata ligada com paládio, bem como óxidos condutores transparentes (TCOs). TCOs são preferivelmente óxido de índio e estanho, dióxido de estanho dopado com fluoreto, dióxido de estanho dopado com alumínio, dióxido de estanho dopado com gálio, dióxido de estanho dopado com boro, óxido de estanho e zinco, ou óxido de estanho dopado com antimônio. A camada de aquecimento 3 pode consistir de uma camada condutora individual ou de uma estrutura de camada que inclui pelo menos uma subcamada condutora. Por exemplo, uma tal estrutura de camada inclui pelo menos uma subcamada condutora, preferivelmente prata (Ag), e outras subcamadas, tais como camadas anti-refletoras e bloqueadoras. A espessura de camada da camada de aquecimento 3 pode variar amplamente, com a espessura em cada ponto estando, por exemplo, na faixa desde 0,1 nm a 100 μm. No caso de TCOs, a espessura de camada é, por exemplo, na faixa desde 100 nm a 1.5 μm, preferivelmente na faixa desde 150 nm a 1 μm, e até mesmo mais preferivelmente na faixa desde 200 nm a 500 nm. Por exemplo, a espessura de camada de uma camada de titânio é na faixa desde 0,1 a 2 nm; a espessura de camada de uma camada de manganês, na faixa desde 0,1 a 1 nm; a espessura de camada de uma camada de molibdênio, na faixa desde 0,1 a 1 nm; a espessura de camada de uma camada de prata, na faixa desde 1 a 50 nm; a espessura de camada de uma camada de índio, na faixa de 50 a 200 nm; a espessura de camada de uma camada de outro, na faixa desde 1 a 10 nm; e a espessura de camada de uma camada de cromo é, por exemplo, cerca de 1 nm. A resistência de folha da camada de aquecimento 3 é, por exemplo, inferior a 20 Ohm e está, em particular, na faixa desde 0,1 a 20 Ohm. Na modalidade de exemplo representada, a resistência de folha da camada de aquecimento 3 é, por exemplo, na faixa desde 1 a 5 Ohm.
[0029] A camada de aquecimento 3 é, por exemplo, depositada a partir da fase gasosa, para cujas finalidades métodos conhecidos por si, tais como deposição de vapor químico (CVD) ou deposição de vapor físico (PVD), podem ser usados. Preferivelmente, a camada de aquecimento 3 é depositada por pulverização (pulverização com catodo de magnéton).
[0030] Aqui, a camada de aquecimento 3 é, por exemplo, depositada sobre um portador 4, que é então ligada, por exemplo, colada, ao substrato 2. Um tal portador 4 pode, em particular, ser um filme plástico, feito, por exemplo, de tereftalato de polietileno (PET), poliamida (PA), poliuretano (PU), cloreto de polivinilo (PVC), policarbonato (PC), poliéster (PE), ou polivinil butiral (PVB). Todavia, é também concebível um depósito da camada de aquecimento 3 diretamente sobre o substrato 2.
[0031] Se o elemento de aquecimento de painel 1 servir como um pára-brisa aquecível de veículo, ele deve ser adequadamente transparente à luz visível na faixa de comprimento de onda desde 350 nm a 800 nm, com o termo "transparência"entendido com o significado de uma alta transmitância de luz de, por exemplo, mais que 80%. Isso pode ser obtido, em particular, por meio de um substrato de vidro 2 e uma camada de aquecimento transparente 3 feita de prata (Ag). Falando em termos gerais, a seleção da camada de aquecimento 3 não é restrita a nenhum material específico, desde que um aquecedor elétrico plano possa ser realizado com este material sobre o substrato 2.
[0032] O substrato 2 é, por exemplo, implementado aqui no formato de um retângulo, com o substrato 2 tendo duas primeiras bordas de substrato opostas 11, 11' (aqui, por exemplo, as bordas de substrato mais longas) e duas segundas bordas de substrato opostas 12, 12' (aqui, por exemplo, as bordas de substrato mais curtas). É entendido que o substrato 2 pode ter qualquer outro formato apropriado para a respectiva aplicação do elemento de aquecimento de painel 1.
[0033] O elemento de aquecimento de painel 1 pode ter somente um único substrato 2 ou, alternativamente, uma pluralidade de substratos 2. No último caso, o elemento de aquecimento de painel 1 pode, por exemplo, ser implementado como um painel compósito que tem um painel externo e um painel interno, ambos implementados como substratos individuais e colados um ao outro por uma camada adesiva termoplástica de plástico, em particular à base de polivinil butiral (PVB), etileno vinil acetato (EVA), e poliuretano (PU), pode, por exemplo, ser usado como uma camada de adesivo para colar os dois substratos individuais. A camada de aquecimento 3 pode, por exemplo, ser depositada no lado do painel interno ligado à camada de adesivo; mas seria igualmente possível aplicar a camada de aquecimento 3 não sobre o painel interno, mais, ao invés deste, aplicar a mesma sobre o portador plano 4, que é subsequentemente colado aos dois substratos individuais. Uma vez que a estrutura de um painel compósito é bem conhecida por si pela a pessoa especializada na arte, é supérflua uma discussão da mesma em detalhe aqui.
[0034] Como representado na figura 1, a camada de aquecimento 3 é eletricamente interrompida por uma pluralidade de zonas de separação retilíneas 5 (linhas de separação), em que um trajeto de corrente em forma de meandro ou em forma de S 6, contínuo, entre dois eletrodos de conexão 8, 8'é formado pela camada de aquecimento 3. O elemento de aquecimento de painel 1 pode ser aquecido por alimentação da corrente de aquecimento aos eletrodos de conexão 8, 8'. Aqui, os dois eletrodos de conexão 8, 8'são feitos, por exemplo, de um e do mesmo material e podem ser produzidos, em particular no processo de impressão por impressão, por exemplo, de uma pasta de impressão de prata sobre a camada de aquecimento 3. Alternativamente, todavia, seria também possível produzir os dois eletrodos de conexão 8, 8' a partir de tiras de folhas de metal estreitas, em particular, de cobre ou alumínio, que são fixadas sobre a camada de aquecimento 3 e, opcionalmente, sobre o substrato 1. Os eletrodos de conexão 8, 8' podem ser conectados, através de condutores de conexão (não mostrados), aos dois terminais de uma fonte de tensão, por exemplo, uma bateria ou acumulador, em particular uma bateria de veículo, para prover uma voltagem de alimentação. A fonte de tensão pode, por exemplo, tornar disponível uma voltagem de alimentação de 12 a 24 V, correspondente a uma típica voltagem a bordo em veículos automotores acionados por combustão, ou superior a 40 V, correspondente a uma voltagem típica a bordo em veículos elétricos. Em particular, na aplicação como Elementos de aquecimento de painel 1 para aquecer no interior ou exterior de um edifício, a fonte de tensão pode também ser um fornecimento de energia central com uma tensão de rede de, por exemplo, 110 a 220 V.
[0035] No elemento de aquecimento de painel 1, as zonas de separação 5 são produzidas por remoção do material da camada de aquecimento 3, produzindo, por exemplo, canais ou rebaixos em forma de V ou em forma de U no material da camada de aquecimento 3. Esses canais podem também ser cheios com um material de isolamento elétrico. A remoção da camada de aquecimento 3 para formar as zonas de separação 5 pode, por exemplo, ocorrer mecanicamente, por exemplo, por corte ou esmerilhamento. A remoção usando um feixe de laser, que remove o material da camada de aquecimento 3 nas zonas de separação 5, é preferida de acordo com a invenção.
[0036] No contexto da presente invenção, o termo "zona de separação" é geralmente entendido para significar qualquer região da camada de aquecimento 3, que é apropriada para separar duas regiões adjacentes da camada de aquecimento eletricamente uma da outra, de forma que um fluxo de corrente através das zonas de separação 5 é impedido. Para isto, as zonas de separação 5 têm, por exemplo, uma resistência elétrica superior a 1 MQ.
[0037] As zonas de separação 5 têm uma disposição paralela e se estendem alternadamente a partir da primeira borda de substrato 11 ou 11' para a primeira borda de substrato oposta 11' ou 11, terminando livremente, respectivamente, com a extremidade de zona 10 dentro da camada de aquecimento 3, sem atingir a primeira borda de substrato oposta. Isso forma o trajeto de corrente em forma de meandro ou em forma de S 6 na camada de aquecimento 3. Falando em termos gerais, a "extremidade de zona 10"é entendida para significar qualquer região da zona de separação 5 que faz com que o trajeto de corrente 6 mude sua direção de fluxo dentro da camada de aquecimento 3 em zonas de mudança 9. Em outras palavras, as extremidades de zona 10 representam, respectivamente, pontos de reversão, nos quais a corrente de aquecimento muda sua direção de fluxo, aqui, por exemplo, por 180°. No presente caso, as extremidades de zona são formadas pelas extremidades livres das linhas de separação para separar zonas 5.
[0038] Nos elementos de aquecimento de painel 1, zonas de transição retilíneas 7 são dispostas, respectivamente, nas extremidades de zona livre 10 em uma extensão alinhada da zona de separação retilínea 5, com a zona de transição 7 seguindo imediatamente a zona de separação 5. Todavia, é também concebível que as zonas de transição 7 tenham uma orientação e disposição diferentes em relação às zonas de separação associadas 5.
[0039] As zonas de transição 7 são implementadas, respectivamente, por redução da espessura de camada da camada de aquecimento 3 na direção para a extremidade de zona 10. Por meio da redução da espessura de camada da camada de aquecimento 3, a condutividade da camada de aquecimento 3 é localmente reduzida e, assim, a resistência elétrica é aumentada.
[0040] Como é discernível a partir da vista em seção transversal ampliada da figura 1 (seção através do elemento de painel 1 ao longo da zona de separação 5 e zona de transição 7), a espessura de camada da camada de aquecimento 3 aumenta linearmente na zona de transição 7 a partir da extremidade de zona 10, até a espessura de camada total da camada de aquecimento 3 obtida por deposição ser atingida na região restante da camada de aquecimento 3. Assim, a condutividade elétrica na zona de transição 7 se altera correspondentemente, isto é, diminui na direção para a extremidade de zona 10.
[0041] Como indicado, não existe nenhuma camada de aquecimento 3 sobre o substrato 2 na zona de separação 5 (região A). Na zona de transição 7 (região B), a espessura de camada da camada de aquecimento 3 aumenta continuamente e linearmente a partir da extremidade de zona livre 10 da zona de separação 5, por meio do que a condutividade elétrica da zona de transição 7 aumenta com o aumento da distância a partir da extremidade de zona livre 10. Na camada de aquecimento 3 (região C), está presente uma espessura de camada pelo menos aproximadamente constante. O início da zona de transição 7 é definido pela extremidade de zona 10 (transição entre região A e região B). A extremidade da zona de transição 7 é definida pelo atingimento da espessura de camada total da camada de aquecimento 3 (transição entre região B e região C). Uma vez que uma redução na condutividade elétrica resulta no fato de que parte da corrente é deslocada para uma região de condutividade mais alta, a homogeneização do fluxo de corrente na extremidade de zona 10 pode ser obtida para impedir “hot spots”.
[0042] Uma variação da espessura de camada da camada de aquecimento 3 nas zonas de transição 7 pode, por exemplo, ocorrer por meio de uma remoção seletiva da camada de aquecimento 3, preferivelmente usando um laser, com uma quantidade específica de material da camada de aquecimento removida determinada pela densidade de energia selecionada do ponto de laser sobre a camada de aquecimento 3. Todavia, alternativamente, outros parâmetros de laser poderiam ser apropriadamente adaptados, tais como, por exemplo, potência, frequência, comprimento de pulso, formato de feixe de laser, ou taxa de repetição. Apropriados comprimentos de onda do laser são, por exemplo, 355 nm, 532 nm, ou 1064 nm. Além disso, com o uso de um cabeçote de laser controlável e móvel, é possível obter uma remoção diferente por adaptação do movimento do ponto de laser, por exemplo, por alteração da velocidade ou aceleração do ponto de laser. A fim de obter uma desejada profundidade de remoção da camada de aquecimento 3, os métodos acima mencionados podem ser usados em qualquer combinação. A seleção de parâmetros e do laser usado depende do material da camada de aquecimento 3 a ser estruturada. Em princípio, para a remoção da camada de aquecimento 3 e produção de um gradiente de espessura de camada, outros métodos podem até mesmo ser usados, por exemplo, métodos mecânicos ou químicos. Um método químico para a remoção da camada de aquecimento 3 poderia, por exemplo, ter uma etapa de gravação a ácido.
[0043] Vantajosamente, a zona de transição 7 tem um comprimento, medido em uma extensão alinhada da zona de separação 5, que corresponde a pelo menos o dobro da largura do trajeto de corrente 6, com o que pode ser obtido que, na região da zona de transição 7, uma distribuição de corrente particularmente uniforme esteja presente e seja combatida a criação de “hot spots” de forma confiável e segura, ou “hot spots” podem ser impedidos. Na modalidade de exemplo representada, a largura do trajeto de corrente é definida pela distância perpendicular entre duas zonas de separação retilíneas 5.
[0044] Em adição a, ou ao invés de, uma redução da espessura de camada da camada de aquecimento 3, a zona de transição 7 pode também ser formada por outras medidas apropriadas, que são capazes de alterar a condutividade elétrica da camada de aquecimento 3 na região de a extremidade de zona livre 10 da maneira desejada, por exemplo, por alteração da porosidade da camada de aquecimento 3 ou adição de impurezas ou dopantes à camada de aquecimento 3. Em particular, a zona de transição 7 pode ser implementada de forma que a porosidade da camada de aquecimento 3 aumenta na direção para a extremidade de zona livre 10, resultando no fato de que a condutividade elétrica da camada de aquecimento 3 diminui. Para o caso em que a camada de aquecimento 3 tem um dopante para aumentar a condutividade elétrica, a zona de transição 7 pode ser implementada de forma que uma concentração do dopante na zona de transição diminui na direção para a extremidade de zona livre de forma que a condutividade elétrica da camada de aquecimento 3 diminui. Para o caso em que a camada de aquecimento 3 tem um dopante para reduzir a condutividade elétrica, a zona de transição 7 pode ser implementada de forma que uma concentração do dopante na zona de transição aumenta na direção para a extremidade de zona livre de forma que a condutividade elétrica da camada de aquecimento 3 diminui.
[0045] A figura 2A representa o elemento de aquecimento de painel 1 da figura 1, com o trajeto de corrente 6 representado por linhas de corrente. De acordo com o mesmo, a concentração do fluxo de corrente nas extremidades de zona livre 10 na região de uma curva do trajeto de corrente 6 é impedida por uma alteração da condutividade elétrica nas zonas de transição 7, por meio do que a ocorrência de “hot spots” pode ser combatida. Em comparação com isto, a figura 2B ilustra uma situação correspondente no elemento de painel convencional Lsu01 da figura 3. De acordo com o mesmo, o fluxo de corrente se concentra na região das extremidades de zona livre 10, por meio do que a temperatura nesta região aumenta grandemente, resultando em uma indesejada distribuição de calor não uniforme no elemento de aquecimento de painel 101 e a ocorrência de “hot spots” 109. Lista de Caracteres de Referência 1 elemento de aquecimento de painel 2 substrato 3 camada de aquecimento 4 portador 5 zona de separação 6 trajeto de corrente 7 zona de transição 8 , 8' eletrodo de conexão 9 zona de mudança 10 extremidade de zona 11 , 11' primeira borda de substrato 12 , 12' segunda borda de substrato 13 superfície de substrato 101 elemento de aquecimento de painel 102 substrato 103 camada de aquecimento 104 zona de separação 105 trajeto de corrente 106, 106' eletrodo de conexão 107 zona de mudança 108 extremidade de zona 109 hot spot
Claims (14)
1. Elemento de aquecimento de painel (1), caracterizadopelo fato de que compreende: - pelo menos um substrato (2) com uma superfície de substrato (13), - uma camada de aquecimento elétrica (3) feita de um material eletricamente condutor para aquecer o substrato (2), camada de aquecimento esta que se estende pelo menos sobre uma parte da superfície de substrato (13) e é conectada a pelo menos dois eletrodos (8, 8’) providos para conexão a uma fonte de tensão de forma que um trajeto de corrente (6) para uma corrente de aquecimento é formado entre os eletrodos, - uma ou uma pluralidade de zonas de separação (5), que dividem eletricamente a camada de aquecimento elétrica (3), em que uma ou uma pluralidade das zonas de separação (5) são linearmente implementadas como uma ou uma pluralidade de linhas de separação, a uma ou uma pluralidade de linhas de separação possuindo uma área de superfície total menor que uma área de superfície total da camada de aquecimento elétrica (3), em que a uma ou uma pluralidade de zonas de separação (5) têm, respectivamente, pelo menos uma extremidade de zona livre (10), e são implementadas de forma que o trajeto de corrente (6) muda sua direção de fluxo nas extremidades de zona (10), em que, em cada caso, uma zona de transição (7), que é linearmente implementada de tal modo que uma condutividade elétrica da camada de aquecimento elétrica (3) diminui na direção para a extremidade de zona livre (10) e, se une à extremidade de zona de cada zona de separação (5), em que a condutividade elétrica no início da zona de transição (7) é zero e uma condutividade elétrica no final da zona de transição (7) possui um valor igual a um valor máximo da condutividade elétrica da camada de aquecimento.
2. Elemento de aquecimento de painel (1), de acordo com reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a zona de transição (7) tem um comprimento que corresponde a pelo menos metade de uma largura do trajeto de corrente (6), medido perpendicular a seu comprimento.
3. Elemento de aquecimento de painel (1), de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na zona de transição (7), uma espessura de camada da camada de aquecimento elétrica (3) diminui na direção para a pelo menos uma extremidade de zona livre (10).
4. Elemento de aquecimento de painel (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na zona de transição (7), uma porosidade da camada de aquecimento elétrica (3) aumenta na direção para a pelo menos uma extremidade de zona livre (10).
5. Elemento de aquecimento de painel (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de aquecimento elétrica (3) tem um dopante para aumentar a condutividade elétrica, com uma concentração do dopante na zona de transição (7) diminuindo na direção para a pelo menos uma extremidade de zona livre (10).
6. Elemento de aquecimento de painel (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de aquecimento elétrica (3) tem um dopante para reduzir a condutividade elétrica, com uma concentração do dopante na zona de transição (7) aumentando na direção para a pelo menos uma extremidade de zona livre (10).
7. Elemento de aquecimento de painel (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que sobre a superfície de substrato (13), um portador, por exemplo, um filme plástico (4), provido com a camada de aquecimento elétrica (3), é aplicado.
8. Portador (4), por exemplo, um filme plástico, caracterizado pelo fato de que compreende uma camada de aquecimento elétrica (3) feita de um material eletricamente condutor aplicado pelo menos sobre uma parte de uma superfície de portador e com pelo menos dois eletrodos (8, 8’) providos para conexão a uma fonte de tensão, que são conectados à camada de aquecimento elétrica (3) de forma que um trajeto de corrente (6) para uma corrente de aquecimento é formado entre os eletrodos, com a camada de aquecimento elétrica (3) eletricamente dividida por uma ou uma pluralidade de zonas de separação (5), em que uma ou uma pluralidade de zonas de separação (5) são linearmente implementadas como uma ou mais linhas de separação, a uma ou mais linhas de separação possuindo uma área de superfície total menor que uma área de superfície total da camada de aquecimento elétrica (3), cada uma das quais tem pelo menos uma extremidade de zona livre (10) e que são implementadas de forma que o trajeto de corrente muda sua direção de fluxo nas extremidades de zona livre (10), em que em cada caso uma zona de transição (7), que é linearmente implementada de modo que uma condutividade elétrica da camada de aquecimento elétrica (3) diminui na direção para a extremidade de zona livre (10), se unindo à extremidade de zona livre (10) de cada zona de separação (5), em que uma condutividade elétrica no início da zona de transição (7) é zero e que uma condutividade elétrica no final da zona de transição (7) possui um valor igual a um valor máximo da condutividade elétrica da camada de aquecimento..
9. Método para produzir um elemento de aquecimento de painel (1), caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - provisão de pelo menos um substrato plano (2) com uma superfície de substrato (13) e uma camada de aquecimento elétrica (3) feita de um material eletricamente condutor para aquecer o substrato (2), camada de aquecimento elétrica esta que se estende pelo menos sobre uma parte da superfície de substrato (13) e é conectada a pelo menos dois eletrodos (8, 8’) providos para conexão a uma fonte de tensão de forma que um trajeto de corrente (6) para uma corrente de aquecimento é formado entre os eletrodos; - divisão elétrica da camada de aquecimento elétrica (3) por uma ou uma pluralidade de linhas de separação , com as linhas de separação tendo, respectivamente, pelo menos uma extremidade de zona livre (10) e sendo implementadas de forma que o trajeto de corrente (6) muda sua direção de fluxo na pelo menos uma extremidades de zona livre (10), a uma ou uma pluralidade de linhas de separação possuindo uma área de superfície total menor que uma área de superfície total da camada de aquecimento elétrica; e - criação de uma ou uma pluralidade de zonas de transição lineares , com cada zona de transição (7) que se segue à extremidade de zona livre (10) de uma linha de separação (5) e a condutividade elétrica da camada de aquecimento elétrica (3) diminuindo na direção para a pelo menos uma extremidade de zona livre (10), em que uma condutividade elétrica no início da zona de transição é zero e que uma condutividade elétrica no final da zona de transição possui um valor igual a um valor máximo da condutividade elétrica da camada de aquecimento.
10. Método, de acordo com reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que um portador (4) provido com a camada de aquecimento elétrica (3), em particular um filme plástico, é aplicado sobre a superfície de substrato (13).
11. Método caracterizadopelo fato de que compreende: uso de um elemento tal como definido na reivindicação 1, como uma peça individual funcional e como uma parte integrada em móveis, dispositivos, e edifícios, em particular como um elemento de aquecimento em espaços residenciais, por exemplo, elementos de aquecimento montáveis em parede ou autônomos, bem como em meios de transporte para deslocamento sobre a terra, no ar, ou na água, em particular em veículos automotores, por exemplo, como um para-brisa, janela traseira, janela lateral, e/ou teto de vidro.
12. Elemento de aquecimento de painel (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a zona de transição possui uma espessura que aumenta linearmente em uma direção longitudinal.
13. Portador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que a zona de transição possui uma espessura que aumenta linearmente em uma direção longitudinal.
14. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que criar uma ou mais zonas de transição linear compreende aumentar linearmente uma espessura de uma ou mais zonas de transição linear em uma direção longitudinal.
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