BR112017027510B1 - Painel composto de veículo com um sensor de luz integrado - Google Patents

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Christian EFFERTZ
Klaus Schmalbuch
Dirk Wohlfeil
Detlev Duerkop
Guido SCHWINGES
Michael ZEISS
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Saint-Gobain Glass France
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Abstract

painel composto de veículo com um sensor de luz integrado. a presente invenção é relativa a um painel composto de veículo com um sensor de luz integrado, pelo menos compreendendo um painel exterior (1) e um painel interior (2) que estão ligados um ao outro por meio de uma camada intermediária termoplástica (3), em que uma pluralidade de fotodiodos (4) situados em uma placa de circuito (5) estão dispostos entre o painel exterior (1) e o painel interior (2), em que os fotodiodos (4) são componentes de smd e em que os fotodiodos (4) estão dispostos na placa de circuito (5) como grupos de fotodiodos conectados em paralelo (4), em que todos os grupos estão conectados a uma entrada elétrica comum (9) e cada grupo está conectado a uma saída elétrica separada (10.1, 10.2).

Description

[0001] A invenção é relativa a um painel composto de veículo com um sensor de luz integrado, um método para sua produção e sua utilização.
[0002] É conhecido equipar veículos com sensores de luz para determinar a quantidade de luz diurna disponível, e, sobre esta base, operar os faróis do veículo como necessário. Sensores convencionais de luz são instalados como peças complementares, em particular na superfície interior do para-brisas, por exemplo, na região do espelho retrovisor.
[0003] Da EP2100722A2, é conhecido um sensor de luz, que é laminado em um para-brisas, isto é, está disposto entre o painel exterior e o painel interior do para- brisas, que estão ligados um ao outro por uma camada intermediária termoplástica. Assim, o para-brisas pode ser fornecido de forma compacta com o sensor de luz integrado; montagem subsequente do sensor de luz é eliminada. O sensor de luz é implementado na forma de fotodiodos flip-chip em uma placa de circuito.
[0004] US2008225395A1 divulga sensores de luz para um veículo, em que os sensores de luz são dispostos de modo a receber radiação através de pelo menos um orifício formado em uma placa de circuito impresso. O orifício na placa de circuito impresso atua como uma lente.
[0005] US6376824B1 descreve um sensor óptico, que pode detectar chuva e o brilho externo. Em função da chuva ou brilho medidos, um sistema de luz pode ser ligado e desligado, assim como um sistema limpador de para-brisa pode ser controlado.
[0006] US5620799A divulga uma vidraça com pelo menos uma folha de vidro tendo uma região de superfície precisamente delimitada, em que a transmissividade da referida região de superfície precisamente delimitada para radiação eletromagnética é maior do que a transmissividade da parte restante da folha de vidro.
[0007] O objetivo da presente invenção é fornecer um painel composto de veículo ainda mais melhorado com um sensor de luz integrado.
[0008] O objetivo da presente invenção é realizado de acordo com a invenção por um painel composto de veículo de acordo com a reivindicação 1. Modalidades preferidas emergem das subreivindicações.
[0009] O painel composto de veículo com um sensor de luz integrado de acordo com a invenção compreende, pelo menos um painel exterior e um painel interior, que são ligados um ao outro por meio de uma camada intermediária termoplástica. O painel composto de veículo é fornecido para separar um interior de um veículo de um ambiente externo. O painel composto de veículo é, portanto, um painel de janela que é inserido em uma abertura de janela do chassi do veículo, ou está projetado para esse propósito. O painel de veículo de acordo com a invenção é, em particular, um para-brisas de um veículo a motor. O termo "painel interior" se refere a esse painel que está voltado para o interior do veículo na posição instalada. O termo "painel exterior" se refere àquele painel que está voltado para o ambiente externo do veículo na posição instalada. A camada intermediária termoplástica é tipicamente formada de pelo menos uma película termoplástica.
[0010] Essa superfície do respectivo painel que está voltada para o ambiente externo do veículo na posição instalada é referida como a "superfície do lado exterior". Aquela superfície do respectivo painel que está voltada para o interior do veículo na posição instalada é referida como a "superfície do lado interior". A superfície do lado interior do painel exterior é ligada à superfície do lado exterior do painel interior por meio da camada intermediária termoplástica. Habitualmente, a superfície do lado exterior do painel exterior é referida como "lado I", a superfície do lado interior do painel exterior como "lado II", a superfície do lado exterior do painel interior como "lado III", e a superfície do lado interior do painel interior como "lado IV".
[0011] Pelo menos um fotodiodo situado em uma placa de circuito está disposto entre o painel exterior e o painel interior. A placa de circuito com o fotodiodo funciona como um sensor de luz. Ela é adequada para detectar uma quantidade de luz ambiente quando está conectada à eletrônica de avaliação correspondente do veículo. Dependendo da luz ambiente medida, o estado de comutação dos faróis pode, por exemplo, ser controlado automaticamente pela eletrônica de avaliação e controle. Assim, a conveniência é aprimorada para o condutor do veículo, que já não precisa cuidar de ligar e desligar os faróis manualmente. Outras aplicações são, por exemplo, comutação elétrica automática das propriedades de transmitância de todo o painel ou de uma região do painel e do controle de brilho dos elementos de exibição no interior do veículo.
[0012] No contexto da invenção, o termo "sensor de luz" ou "elemento sensor de luz" significa uma placa de circuito com pelo menos um fotodiodo disposto sobre a mesma.
[0013] Em uma modalidade preferida, o fotodiodo é um componente SMD. Como é geralmente conhecido pela pessoa versada na técnica, SMD é o acrônimo de dispositivo de montagem em superfície. Os componentes SMD não possuem conexões de fio, mas são, em vez disso, soldados diretamente na placa de circuito por meio de almofadas de conexão soldáveis. Os componentes convencionais devem ser encaminhados através de furos de montagem e soldados na parte de trás da placa de circuito. Isso é eliminado com componentes SMD. Assim, montagens muito densas se tornam possíveis, reduzindo requisitos de espaço. Vantajosamente do ponto de vista de uma tecnologia de processo, a perfuração de furos na placa de circuito é eliminada. O peso é reduzido através de componentes menores e da eliminação de fios de conexão. A tecnologia SMD também é particularmente adequada para montagem automatizada (pega automática e colocação de fotodiodos, soldagem automatizada), o que é particularmente vantajoso para a produção industrial em massa. Fotodiodos SMD normalmente possuem uma carcaça, em particular uma carcaça de plástico, em torno do chip real, que os diferencia, por exemplo, de fotodiodos flip-chip.
[0014] O fotodiodo deveria ser sensível na faixa espectral visível. Vantajosamente, a distribuição de sensibilidade espectral deveria ser alinhada com aquela do olho humano, de modo que a quantidade de luz medida corresponda à quantidade de luz percebida pelos ocupantes do veículo, tanto quanto possível. As operações de comutação indesejadas que são causadas por radiação não percebida como relevantes por humanos podem ser evitadas, mesmo com o uso de apenas um único fotodiodo como um sensor de luz. Existe uma adaptação vantajosa quando o fotodiodo possui sensibilidade em toda a faixa espectral entre 500 nm e 600 nm, o que corresponde a pelo menos 50% de sua sensibilidade máxima, de preferência pelo menos 60%. A sensibilidade máxima deveria estar na faixa de 450 nm a 600 nm, em particular na faixa de 490 nm a 570 nm. A sensibilidade também pode ser referida como eficiência de detecção e pode ser quantificada como a relação de fótons detectados para o número total de fótons dos respectivos comprimentos de onda que impactam o fotodiodo. A sensibilidade espectral desejada é idealmente influenciada pelo tipo de material ativo do fotodiodo. No entanto, alternativamente, um filtro ótico pode ser usado para alcançar a sensibilidade espectral desejada, por exemplo, uma película de filtro disposta externamente ao fotodiodo.
[0015] A placa de circuito também pode ser referida como um cartão, circuito impresso ou placa de circuito impresso (PCB). Ela serve para fixação mecânica e conexão elétrica dos fotodiodos dispostos sobre ela. As placas de circuito são feitas de material eletricamente isolante, em particular de plástico, com conexões condutoras (pistas condutoras) que aderem sobre elas. As pistas condutoras podem ter alargamentos locais que servem como almofadas de solda para os componentes.
[0016] Em uma modalidade preferida, a placa de circuito é uma placa de circuito flexível, também conhecida como flexboard. Tais placas de circuito são formadas de películas de polímero dobráveis flexíveis, por exemplo, películas de poliimida. Elas têm uma espessura de preferência inferior a 0,38 mm e superior a 50 μm, de um modo particularmente preferido de 120 μm a 180 μm. Contudo, particularmente bons resultados são alcançados em termos de flexibilidade, por um lado, e estabilidade, por outro. Devido à flexibilidade e à baixa espessura, placas de circuitos flexíveis são particularmente adequadas para serem laminadas em um painel composto, em particular um painel composto encurvado.
[0017] Se os fotodiodos forem componentes SMD, uma placa de circuito SMD é convenientemente utilizada.
[0018] A placa de circuito pode ser disposta diretamente em um dos painéis, em particular com o lado voltado para longe do fotodiodo na superfície do lado exterior do painel interior. Demonstrou-se que a presença da placa de circuito fisicamente limitada não resulta em uma redução substancial na estabilidade do laminado. A placa de circuito pode, no entanto, também ser disposta entre duas camadas termoplásticas, isto é, entre duas dobras da camada intermediária termoplástica.
[0019] A placa de circuito possui pelo menos duas almofadas de conexão para contato elétrico externo (anodo e catodo). Estas almofadas de conexão servem para conectar a placa de circuito à eletrônica de avaliação e controle externo por meio de cabos de conexão, para encaminhar o pulso de corrente gerado pelo fotodiodo quando da incidência de luz para a eletrônica de avaliação e controle. O contato das almofadas de conexão é de preferência feito com um condutor plano (também chamado de condutor de tira plana ou condutor de película), que compreende uma película eletricamente condutora e uma bainha polimérica opcional, que deve, obviamente, ter uma abertura no ponto de conexão. De preferência, um condutor plano é conectado aos pontos de conexão da placa de circuito, por exemplo, através de um composto de solda ou um adesivo eletricamente condutor. De preferência, é utilizado um condutor plano de dois polos, com cada polo conectado a uma almofada de conexão. No entanto, alternativamente, um condutor plano separado pode ser usado para cada almofada de conexão. O condutor plano tem, de preferência, em sua extremidade afastada da placa de circuito, um plugue conector (plugue ou acoplamento) para conexão a cabos adicionais do sistema elétrico do veículo.
[0020] A placa de circuito é de preferência disposta completamente dentro do interior do painel composto e contatada por um condutor plano que se estende para fora do painel composto além do bordo lateral. O contato da placa de circuito pelo condutor plano é feito antes da produção do painel composto, em que a placa de circuito é então disposta na pilha composta, de modo que esteja completamente disposta dentro da área dos painéis. A vantagem consiste em um risco reduzido de quebra para a placa de circuito que normalmente é mais suscetível a dano do que o condutor plano.
[0021] Alternativamente, a placa de circuito também pode se estender para fora do interior do painel composto além de seus bordos laterais, com os fotodiodos dispostos no interior do painel composto e as almofadas de conexão para o cabo de conexão dispostas fora do painel composto. O contato da placa de circuito pelo cabo de conexão pode ser feito após a produção do painel composto. Assim, o painel composto com o sensor de luz integrado pode, por exemplo, pode ser vendido sem um cabo de conexão para o fabricante de automóvel que, então, antes da instalação do painel composto, se compromete ao contato. Naturalmente, o condutor plano também pode ser conectado à placa de circuito com antecedência e o painel composto com um sensor de luz integrado fornecido juntamente com o condutor plano conectado.
[0022] A placa de circuito e o condutor plano também podem ser formados de uma só peça, de modo que o condutor plano é, por assim dizer, um componente integral da placa de circuito com uma bainha polimérica comum. Essa placa de circuito possui vantagens do ponto de vista de uma tecnologia de processo, pois, durante a produção do painel composto, a solda do condutor plano nas almofadas de conexão da placa de circuito é eliminada.
[0023] O bordo lateral além do qual a placa de circuito ou um condutor plano conectado a ela se estende é, no contexto da invenção, referido como o bordo lateral que está associado à placa de circuito ou ao sensor de luz.
[0024] Em uma modalidade vantajosa, uma pluralidade de fotodiodos, de preferência pelo menos quatro fotodiodos, particularmente preferencialmente pelo menos seis fotodiodos, estão dispostos em uma placa de circuito. A sensibilidade pode ser aumentada por um sensor de luz baseado em uma pluralidade de fotodiodos. Além disso, erros de medição podem ser reduzidos por redundância e a utilização de uma pluralidade de fotodiodos também permite medição da direção da radiação da luz detectada. Todos os fotodiodos estão dispostos no mesmo lado da placa de circuito.
[0025] Em uma modalidade preferida, os fotodiodos estão dispostos na placa de circuito na forma de grupos conectados em série de fotodiodos conectados em paralelo, o que é conseguido por uma disposição adequada das pistas condutoras na placa de circuito. A totalidade dos fotodiodos está conectada em uma entrada elétrica comum e uma saída elétrica comum. Particularmente de preferência, dois fotodiodos são, em cada caso, conectados em pares em paralelo, e pelo menos dois desses pares, em particular, pelo menos três, tais pares estão conectados em série. Isto é particularmente vantajoso em relação à sensibilidade e à redundância do sistema sensor de luz.
[0026] Em uma modalidade preferida alternativa, os fotodiodos estão dispostos na placa de circuito na forma de grupos de fotodiodos conectados em paralelo, com todos os grupos conectados a uma entrada elétrica comum e cada grupo conectado a uma saída elétrica separada. Assim, o sinal de cada grupo pode ser lido individualmente. Assim, uma certa resolução espacial é fornecida de tal forma que, no caso de um defeito ou sombreamento parcial, o grupo de fotodiodos afetados pode ser identificado diretamente e localizado. Com um número adequado de grupos, a direção da incidência da luz pode ser determinada. Particularmente de preferência, dois fotodiodos são, em cada caso, conectados em pares em paralelo e o sensor de luz tem pelo menos dois desses pares.
[0027] Em uma modalidade preferida, os fotodiodos estão dispostos na forma de uma matriz com fileiras e colunas. As fileiras preferencialmente correm substancialmente paralelas ao bordo lateral associado; as colunas, substancialmente perpendiculares ao bordo lateral associado. Os fotodiodos de um grupo de fotodiodos conectados em paralelo estão assim dispostos, nem todos em uma coluna, nem todos em uma única fileira da matriz. Isso produz redundância vantajosa: aqueles que estão conectados em paralelo são distribuídos sobre a placa de circuito de forma que o sombreamento parcial da placa de circuito (por exemplo, a porção direita da placa de circuito ou a porção inferior da placa de circuito) resulta apenas em obscurecer alguns dos fotodiodos conectados em paralelo, de modo que um sinal pode, não obstante, ser medido. As distâncias entre fotodiodos adjacentes de uma fileira são de preferência pelo menos 5 cm. Assim, resultados particularmente bons são alcançados em termos de redundância em relação a sombreamento parcial.
[0028] No entanto, alternativamente, também pode ser preferível dispor todos os fotodiodos em uma fileira. Assim, o sensor de luz pode ser projetado de forma a economizar espaço, em particular quando a distância entre fotodiodos adjacentes é de no máximo 3 cm, de preferência no máximo de 2 cm, por exemplo, de 1 cm a 2 cm.
[0029] A placa de circuito tem, em uma modalidade preferida, uma largura máxima de pelo menos 15 cm, de preferência pelo menos 20 cm. No contexto da invenção, "largura" se refere à dimensão substancialmente paralela ao bordo lateral associado ao sensor de luz. A largura máxima é a maior largura que ocorre ao longo de todo o comprimento da placa de circuito se a largura não for constante. Em outras palavras, a placa de circuito tem de preferência pelo menos uma seção com uma largura de pelo menos 15 cm, de um modo particularmente preferido, pelo menos, 20 cm. Quando a placa de circuito tem uma seção com essa largura, uma pluralidade de fotodiodos pode ser vantajosamente disposta e alta sensibilidade pode ser assegurada. Além disso, os fotodiodos podem ter distâncias adequadamente grandes entre eles, de modo que mesmo em caso de sombreamento parcial do sensor de luz, um sinal ainda é entregue. Os fotodiodos estão de preferência dispostos em dita seção com a largura mínima de 15 cm, em particular na disposição acima descrita de matriz. A largura máxima é, por exemplo, no máximo 40 cm ou 30 cm. Em princípio, no entanto, a largura é limitada apenas pelo comprimento do bordo lateral associado, em particular se a região de bordo for provida de uma impressão de máscara opaca contínua que esconde a placa de circuito ao longo de toda a sua largura ou por limitações técnicas na produção das placas de circuito.
[0030] Se, por outro lado, o sensor de luz dever ser projetado de forma a economizar espaço e econômica quanto possível, mesmo placas de circuitos significativamente menores podem ser usadas. A largura máxima deveria ser de pelo menos 3 cm para poder equipá-las com fotodiodos suficientes. A largura máxima depende do número e disposição relativa dos fotodiodos. Sensores de luz com sensibilidade suficiente e um baixo requisito de espaço podem, em particular, ser obtidos com uma largura máxima de 3 cm a 10 cm, o que, consequentemente, representa outra modalidade preferida.
[0031] O comprimento da placa de circuito é, em uma modalidade vantajosa, no máximo 15 cm, de preferência no máximo de 10 cm, de preferência particularmente no máximo de 8 cm. No contexto da invenção, "comprimento" se refere à dimensão substancialmente perpendicular ao bordo lateral associado ao sensor de luz. Com estes comprimentos máximos, a placa de circuitos requer vantajosamente pouco espaço e pode ser escondida atrás de impressões de máscaras opacas de larguras usuais.
[0032] Se o requisito de espaço menor possível for de interesse primordial, a placa de circuito pode, no entanto, também ser implementada com um comprimento significativamente menor, de preferência com um comprimento de 1 cm a 3 cm, em particular de 1 cm a 2 cm.
[0033] Em uma modalidade preferida, a placa de circuito tem uma seção extrema e uma seção condutora, com a seção condutora tendo uma largura menor do que a seção extrema. Os fotodiodos estão dispostos na seção extrema; e as almofadas de conexão para o cabo de conexão, na seção condutora, em particular na proximidade do extremo da seção condutora voltada para longe da seção extrema. A seção condutora está menos distante do bordo lateral associado do que a seção extrema e de preferência se estende para fora do painel composto, além deste bordo lateral. Tal placa de circuito é implementada em uma forma de T, em que a barra transversal (sendo a seção extrema) é girada para longe do bordo lateral associado. A seção condutora tem preferencialmente um comprimento de 1 cm a 12 cm, particularmente preferivelmente de 2 cm a 8 cm. A seção condutora preferencialmente tem uma largura de 2 cm a 15 cm, particularmente preferencialmente de 3 cm a 10 cm. A seção extrema tem preferencialmente um comprimento de 0,5 cm a 3 cm, particularmente de preferência de 1 cm a 2 cm. A seção extrema tem preferencialmente uma largura de 15 cm a 40 cm, particularmente de preferência de 20 cm a 30 cm. Com essa placa de circuito, são obtidos resultados particularmente bons em termos de eficiência e projeto com economia de espaço. Os fotodiodos são de preferência dispostos na seção extrema da placa de circuito, em particular na disposição em forma de matriz acima descrita.
[0034] Alternativamente, no entanto, a placa de circuito também pode ser retangular. Teoricamente, também pode ser dividida em uma seção extrema com os fotodiodos e uma seção condutora com os contatos elétricos, em que, no entanto, a seção condutora e a seção extrema têm a mesma largura.
[0035] Em uma modalidade vantajosa, o painel composto inclui uma pluralidade de sensores de luz, isto é, uma pluralidade de placas de circuito com, em cada caso, pelo menos um fotodiodo. Isto oferece, por um lado, a vantagem da redundância: em caso de falha de um sensor de luz, a funcionalidade pode, no entanto, ser assegurada pelo um ou mais outros sensores de luz. Por outro lado, a presença de múltiplos sensores de luz distribuídos no painel composto permite distinguir entre uma fonte local, praticamente puntiforme de radiação, como uma luz de rua e a luz ambiente. Interpretações erradas da eletrônica de avaliação e controle podem assim ser evitadas. Por exemplo, é possível evitar que uma luz de rua seja mal interpretada como luz ambiente brilhante e a iluminação do veículo sendo desligada à noite como resultado. Também é possível uma determinação da dependência direcional da radiação incidente através de uma comparação das intensidades que são medidas pelos vários sensores de luz.
[0036] A direção da incidência da luz detectada pode ser determinada por uma pluralidade de fotodiodos em uma placa de circuito ou pela utilização de uma pluralidade de elementos de sensor de luz em um painel composto. A dependência direcional é derivada das diferenças de intensidade do sinal de medição dos vários fotodiodos ou sensores de luz. Assim, por exemplo, a posição atual do sol pode ser determinada.
[0037] Em uma modalidade preferida, a largura de cada fotodiodo é inferior a 2 mm. Aqui, o termo "largura" significa a dimensão lateral máxima em um plano paralelo à placa de circuito. Com tais fotodiodos vantajosamente pequenos, o sensor de luz pode ser discretamente integrado no painel composto. Possivelmente furos necessários em uma impressão de máscara atrás da qual o sensor de luz deve ser oculto podem ser projetados pequenos e discretos. A altura dos fotodiodos (dimensão perpendicular à placa de circuito) é de preferência inferior a 0,7 mm, particularmente preferencialmente inferior a 0,6 mm. Os fotodiodos podem então ser integrados no painel composto com o uso da espessura padrão da camada intermediária termoplástica de 0,76 mm.
[0038] O painel interior e o painel exterior são de preferência feitos de vidro, particularmente de preferência vidro de cal de sódio, que provou ser o vidro de janela. No entanto, os painéis também podem ser feitos, por exemplo, de vidro de borossilicato ou vidro aluminossilicato. Em princípio, os painéis também podem ser feitos de plástico, em particular policarbonato (PC) ou polimetilmetacrilato (PMMA).
[0039] A espessura dos painéis pode variar muito e, portanto, ser idealmente adaptada aos requisitos do caso individual. De preferência, as espessuras do painel exterior são de 0,5 mm a 10 mm, de um modo particularmente preferido de 1 mm a 5 mm, mais particularmente de preferência de 1,2 mm a 3 mm.
[0040] O painel exterior, o painel interior ou a camada intermediária podem ser claros e incolores, mas também matizados, foscos ou coloridos. A transmitância total através do painel composto é, em uma modalidade preferida, superior a 70%, em particular quando o painel composto é um para-brisas. O termo "transmitância total" baseia-se no processo de ensaio da permeabilidade à luz das janelas dos veículos a motor especificados pela ECE-R 43, Anexo 3, §9.1. O painel exterior e o painel interior podem ser feitos de vidro não pré-tensionado, parcialmente pré-tensionado ou pré- tensionado.
[0041] O painel do veículo é de preferência encurvado em uma ou uma pluralidade de direções espaciais, como é costume para painéis de veículos automóveis, com raios de curvatura típicos na faixa de aprox. 10 cm a aproximadamente 40 m. O vidro composto, no entanto, também pode ser plano, por exemplo, quando é fornecido como um painel para ônibus, trens ou tratores.
[0042] A camada intermediária contém pelo menos um polímero termoplástico, de preferência o acetato de etileno vinil (EVA), o polivinilbutiral (PVB) ou o poliuretano (PU) ou misturas ou copolímeros ou seus derivados, particularmente de preferência PVB. A camada intermediária é formada a partir de pelo menos uma película termoplástica. A espessura de uma película termoplástica é de preferência de 0,2 mm a 2 mm, particularmente preferencialmente de 0,3 mm a 1 mm, por exemplo, 0,38 mm ou 0,76 mm. A camada intermediária também pode ser implementada como uma chamada "película acústica", que tem um efeito de amortecimento de ruído. Tais peliculas tipicamente consistem em pelo menos três camadas, com a camada intermediária com maior plasticidade ou elasticidade do que as camadas exteriores que a rodeiam, por exemplo, como resultado de um conteúdo de plastificante diferente.
[0043] A placa de circuito está preferencialmente disposta em uma região não transparente do painel de vidro composto, de modo que é dificilmente ou nada visível de todo. Nesta região, visão através do painel é impedida por um elemento opaco. Para isso, no setor de veículos a motor, as cópias opacas de máscaras em um ou em ambos os painéis são usuais. Alternativamente, no entanto, visão através do painel também pode ser impedida, por exemplo, por uma película termoplástica colorida da camada intermediária ou um elemento de inserção opaco. De preferência, o elemento opaco está disposto no lado interior em relação ao sensor de luz, tendo assim menos distância do interior ou da superfície do lado interior do painel interior do que o sensor de luz. Então, o sensor de luz não é visível do interior, enquanto luz pode atingi-lo do exterior de modo que ele possa cumprir sua função. Pode ser particularmente preferível que os elementos opacos sejam montados na frente e atrás da placa de circuito na direção da visão, isto é, um elemento opaco, em cada caso, no lado interior e no lado exterior em relação ao sensor de luz. Então, a placa de circuito não é visível nem do lado exterior nem do interior. Para que o sensor de luz seja capaz de cumprir sua função, o elemento opaco deve, obviamente, ter aberturas na posição dos fotodiodos, uma vez que, de outra forma, a detecção de luz não seria possível. Um elemento opaco disposto no lado interior relativamente ao sensor de luz é de preferência realizado por uma impressão de máscara no painel interior; um elemento opaco disposto no lado exterior em relação ao sensor de luz, por uma impressão de máscara no painel exterior. As impressões de máscara são costumeiras para painéis de veículos a motor fora da região de visão central para ocultar partes adicionais ou para proteger o adesivo com o qual o painel do veículo a motor está ligado ao corpo contra radiação UV. A impressão de máscara geralmente consiste em um esmalte preto ou escuro aplicado e queimado em um processo de impressão com tela.
[0044] Alternativamente, no entanto, também pode ser desejável não ocultar a placa de circuito por uma impressão de máscara de modo que seja visível do exterior. Em particular, isso aumenta as tolerâncias de produção, uma vez que a placa de circuito não precisa ser posicionada de forma tão precisa para coincidir quaisquer aberturas na impressão preta.
[0045] Também é possível combinar o sensor de luz de acordo com a invenção com outros sensores, permitindo uma construção vantajosa que economiza espaço. O sensor de luz pode, por exemplo, ser combinado com um sensor de chuva, em particular um sensor de chuva capacitivo que determina a presença de umidade no painel por meio de uma mudança capacitiva de pelo menos um eletrodo. As estruturas condutoras que servem como eletrodos podem, por exemplo, ser dispostas na placa de circuito ou no painel interior. O sensor de chuva e o sensor de luz estão preferencialmente dispostos em proximidade espacial uns dos outros ou superpostos espacialmente, permitindo assim a realização de um elemento sensor combinado que economiza espaço.
[0046] A invenção inclui ainda um método para produzir um painel composto de veículo com um sensor de luz integrado. Aqui, primeiro, um painel exterior, um painel interior, pelo menos uma película termoplástica e pelo menos um fotodiodo situado em uma placa de circuito estão dispostos como uma pilha de modo que a película e o fotodiodo estejam dispostos entre o painel exterior e o painel interior. Os dois painéis a película ou películas posicionadas entre eles estão, naturalmente, dispostos em cima de um outro, de forma real e substancialmente congruente. A placa de circuito com o pelo menos um fotodiodo - ou uma pluralidade de tais placas de circuito - é inserida em uma região desta pilha. A pilha é posteriormente submetida a métodos usuais para produzir painéis compostos. O painel exterior é ligado ao painel interior por laminação através de uma camada intermediária termoplástica, que é formada durante o processo a partir da pelo menos uma película termoplástica. Isto é feito utilizando métodos habituais conhecidos por si mesmos pela pessoa versada na técnica, por exemplo, métodos de autoclave, métodos de bolsa de vácuo, métodos de anel de vácuo, métodos de calandra, laminadores a vácuo ou suas combinações. A ligação do painel exterior e do painel interior é feita habitualmente sob a ação de calor, vácuo e/ou pressão.
[0047] Preferivelmente, a placa de circuito está conectada antecipadamente a um condutor plano e apenas disposta na pilha depois disso. De preferência, está disposta de tal forma que a placa de circuito está disposta completamente dentro da área dos painéis e o condutor plano se estende além de seus bordos laterais. A conexão entre o condutor plano e as almofadas de conexão da placa de circuito pode ser feita, por exemplo, por soldagem ou através de um adesivo eletricamente condutor.
[0048] Se o painel composto do veículo deve ter uma curvatura, como é costume, em particular, para automóveis, os painéis são submetidos, antes da laminação, a um processo de dobramento, por exemplo, por dobramento por gravidade, dobramento por sucção e/ou dobramento por prensa. Temperaturas de dobramento típicas são de 500 °C a 700 °C.
[0049] Preferivelmente, uma impressão de máscara opaca é aplicada na região de bordo do painel exterior e do painel interior antes da laminação e antes do dobramento opcional. Para isso, tipicamente, um esmalte preto ou escuro é aplicado por serigrafia e queimado antes da laminação, em particular, antes do dobramento ou o dobramento.
[0050] A placa de circuito pode ser colocada diretamente em uma dos painéis, em particular com o lado voltado para longe do fotodiodo na superfície exterior do painel interior. Todas as películas da camada intermediária são então dispostas de um lado da placa de circuito. No entanto, alternativamente, a placa de circuito também pode ser inserida entre duas películas termoplásticas que encerram a placa de circuito de maneira semelhante a um sanduíche.
[0051] Pode ser utilizada uma película termoplástica não ainda processada com antecedência. Durante laminação, o material termoplástico aquecido e fluido flui para os espaços ao redor dos fotodiodos e da placa de circuito de modo a garantir um composto estável.
[0052] Para melhorar a qualidade ótica do painel composto, pode ser vantajoso preparar a película termoplástica (ou pelo menos uma película termoplástica no caso de utilização de uma pluralidade de películas) fornecendo recessos para os sensores de luz.
[0053] Grandes furos, para dentro dos quais a placa de circuito inteira é inserida, podem ser produzidos na película. De preferência, a placa de circuito é então cercada em sanduíche por duas seções de película relativamente finas, para compensar a diferença de altura entre a placa de circuito e a película e garantir a adesão do compósito.
[0054] Alternativamente, em uma modalidade vantajosa, a película termoplástica está dotada de furos ou denteamentos antes da laminação. Estes furos ou denteamentos são coordenados em tamanho, posição e arranjo com pelo menos um fotodiodo. Isto significa que as dimensões laterais dos furos ou denteamentos correspondem substancialmente às dimensões dos fotodiodos ou são ligeiramente maiores, em particular são no máximo 150% ou no máximo 120% das dimensões dos fotodiodos. A posição dos furos ou denteamentos corresponde ao posicionamento desejado do sensor de luz no painel composto a ser fabricado. A disposição dos furos ou denteamentos em relação um ao outro, corresponde à disposição dos fotodiodos um em relação ao outro, se uma pluralidade de fotodiodos forem utilizados. Os furos e denteamentos, por um lado, e os fotodiodos, por outro lado, estão entre si, por assim dizer, em uma relação de chave para buraco de fechadura. No momento da disposição da pilha para laminação, os fotodiodos são inseridos nos furos ou denteamentos. Assim, os fotodiodos são efetivamente embutidos na camada intermediária. Além disso, a posição dos fotodiodos é definida durante a produção - vantajosa em termos de produção em massa. Os furos ou denteamentos podem ser produzidos logo antes da laminação. No entanto, as películas com os furos ou denteamentos definidos também podem ser preparados em grandes quantidades ou mesmo adquiridos nesta forma a partir do fornecedor de películas.
[0055] A película pode ser fornecida com furos vazados. Se a película tiver uma espessura maior que a altura dos fotodiodos, permanece uma cavidade realmente indesejável. Isto pode, opcionalmente, por exemplo, ser preenchido por pequenos recortes da película termoplástica. Mais vantajosamente, uma vez que é mais simples do ponto de vista de uma tecnologia de processo, a película pode ser fornecida com denteamentos cuja profundidade corresponde substancialmente à altura dos fotodiodos em vez dos furos vazados. A cavidade indesejável é assim evitada sem necessário trabalho de pós-produção. Os denteamentos são introduzidos, por exemplo, por estampagem.
[0056] Durante a produção, a placa de circuito é fixada na película termoplástica pelos furos ou denteamentos associados aos fotodiodos individuais. A fixação adicional, por exemplo, utilizando fita adesiva, é, consequentemente desnecessária e de preferência não é realizada.
[0057] A invenção também inclui a utilização de um painel composto de veículo de acordo com a invenção com um sensor de luz integrado como para-brisas de um veículo, de preferência um veículo a motor, em particular um automóvel. De preferência, o pelo menos um fotodiodo está conectado à eletrônica de avaliação e controle do veículo. Como uma função da luz ambiente medida pelo ao menos um fotodiodo, um ou uma pluralidade dos seguintes estados de comutação são controlados: - o estado de comutação da iluminação do veículo (em particular, faróis dianteiros, luzes traseiras e luzes marcadoras laterais): ao cair abaixo de um valor limiar predefinido, a iluminação é ligada; ao exceder o limiar predefinido, a iluminação é desligada. - as propriedades de transmitância de uma região do painel composto que está equipado com um elemento funcional comutável eletricamente ou controlável. Dita região do painel é, em particular, um escudo de brilho comutável ou controlável no terço superior do painel (também conhecido como "faixa sombreada"). O estado de comutação pode ser controlado como uma função da quantidade absoluta de luz ambiente ou como uma função da posição do sol derivada por medição dependente da localização com múltiplos fotodiodos ou elementos sensores de luz. Em particular, com uma baixa posição do sol, o escudo de brilho é necessário. O elemento funcional controlável pode ser, por exemplo, um elemento SPD (dispositivo de partículas suspensas) ou um elemento LC (cristal líquido) ou um elemento eletrocrômico. - a intensidade (brilho) dos elementos de exibição no interior do veículo, por exemplo, elementos de exibição LED ou elementos de exibição OLED. Os elementos de exibição são, por exemplo, luzes de advertência ou exibições de informações, em particular na forma de pictogramas ou indicadores alfanuméricos.
[0058] A invenção também inclui um veículo, de preferência um veículo a motor, em particular um automóvel, com um painel composto de acordo com a invenção como um para-brisas e eletrônica de avaliação e controle, conectada, por um lado, ao fotodiodo e, por outro lado, - à iluminação do veículo, para controlar o estado de comutação da iluminação do veículo como uma função da luz ambiente medida pelo ao menos um fotodiodo; - um elemento funcional eletricamente comutável ou controlável que está disposto em uma região do painel composto, para controlar as propriedades de transmitância de dita região como uma função da luz ambiente medida pelo ao menos um fotodiodo, dita região é de preferência um escudo de brilho comutável ou controlável no terço superior do painel; e/ou - exibir elementos no interior do veículo, para controlar sua intensidade (brilho) como uma função da luz ambiente medida pelo ao menos um fotodiodo.
[0059] A invenção é explicada em detalhe a seguir com referência a desenhos e modalidades exemplares. Os desenhos são representações esquemáticas e não são verdadeiras em escala. Os desenhos não restringem de modo algum a invenção.
[0060] Eles delineiam:
[0061] Fig. 1 uma vista em planta de uma modalidade do painel composto do veículo de acordo com a invenção,
[0062] Fig. 2 uma vista ampliada do detalhe Z da Fig. 1 com um sensor de luz,
[0063] Fig. 3 uma seção transversal ao longo de A-A' através do painel composto do veículo da Fig. 1,
[0064] Fig. 4 um diagrama de circuito do sensor de luz da FIG. 2,
[0065] Fig. 5 outra modalidade do sensor de luz,
[0066] Fig.6 um diagrama de circuito do sensor de luz da FIG. 5, e
[0067] Fig.7 um fluxograma de uma modalidade do método de acordo com a invenção.
[0068] As Fig. 1, Fig. 2 e Fig. 3 delineiam em cada caso um detalhe de um painel composto de veículo de acordo com a invenção com um sensor de luz integrado. O painel composto é constituído de um painel exterior 1 (com uma superfície do lado exterior I e uma superfície do lado interior II) e um painel interior 2 (com uma superfície do lado exterior III e uma superfície do lado interior IV) que são realmente ligados um ao outro através de uma camada intermediária termoplástica 3. O painel exterior 1 e o painel interior 2 são feitos de vidro de cal sodada e têm, por exemplo, uma espessura de 2,1 mm. A camada intermediária 3 é formada a partir de uma película de 0,76 mm de espessura feita de polivinilbutiral (PVB). O painel composto é destinado a um para- brisas de um veículo a motor.
[0069] O painel composto está equipado com quatro sensores de luz. Cada sensor de luz consiste em uma placa de circuito flexível 5, equipada em cada caso com seis fotodiodos SMD 4. Cada sensor de luz está disposto, a título de exemplo, em uma região de canto do painel composto, com dois sensores de luz associados ao bordo superior O e dois sensores de luz associados ao bordo inferior U do painel composto. A placa de circuito 5 está disposta completamente dentro do painel composto. Ela está posicionada diretamente na superfície do lado exterior III do painel interior 2 e está ligada ao painel exterior através da camada intermediária 3. Ela possui duas almofadas de conexão elétrica (não mostrado) que são soldadas, em cada caso, a um polo de um condutor plano de dois polos como um cabo de conexão 6. O cabo de conexão 6 se estende para fora do composto além do respectivo bordo associado O, U. Os cabos de conexão 6 servem para a conexão elétrica das placas de circuito 5 através de cabos de conexão adicionais (tipicamente cabos redondos) à eletrônica de avaliação e controle como parte da eletrônica embarcada do veículo. A eletrônica de avaliação e controle analisa os sinais dos sensores de luz - assim, por exemplo, a eletrônica de avaliação e controle pode ligar ou desligar a iluminação do veículo como uma função da quantidade de luz ambiente determinada pelos sensores de luz.
[0070] Como resultado da pluralidade de sensores de luz, o sistema pode distinguir entre a luz ambiente que é medida por todos os sensores de luz com intensidade substancialmente igual e fonte de luz local, como uma luz de rua que é medida com intensidade nitidamente diferente pelos sensores de luz distribuídos. Diferenças de intensidade significativamente menores podem ser consideradas com eletrônica de avaliação adequada para determinar a posição do sol: a relação de intensidades de luz que são detectadas pelos sensores de luz no bordo superior O, por um lado, e no bordo inferior U, por outro, depende da posição do sol, ou seja, do ângulo em que a radiação atinge o painel composto.
[0071] São adequados como fotodiodos 4, por exemplo, fotodiodos do tipo APDS- 9005 da empresa Avago Technologies. Possuem vantajosamente pequenas dimensões (altura 0,55 mm, largura 1,6 mm, profundidade 1,5 mm) e uma distribuição de sensibilidade espectral que imita muito de perto aquela do olho humano. O máximo de sensibilidade é de aprox. 500 nm; e em toda a faixa de 500 nm a 600 nm, a sensibilidade é superior a 60% do valor máximo a 500 nm. Isso garante que a quantidade de luz medida pelo sensor de luz também corresponda àquela considerada relevante por humanos.
[0072] A placa de circuito 5 é uma placa de circuito flexível, compreendendo uma película de poliimida de aprox. 150 μm de espessura e pistas condutoras 8 impressas sobre ela. Cada placa de circuito 5 é projetada em forma de T e tem uma seção condutora mais fina e uma seção extrema larga (correspondente à "barra transversal do T"), com a seção condutora voltada para o bordo associado O, U. A seção condutora tem, por exemplo, uma largura de 50 mm e um comprimento de 65 mm. A seção extrema tem, por exemplo, uma largura de 200 mm e um comprimento de 15 mm. Todos os fotodiodos 4 de uma placa de circuito estão dispostos na seção extrema, enquanto que a seção condutora serve para a conexão ao cabo de conexão 6. Duas almofadas de conexão (não mostrado) que correspondem aos dois polos do sistema de pistas condutoras 8 e que são em cada caso soldadas a um polo do cabo de conexão de dois polos 6 estão dispostas na extremidade da seção condutora.
[0073] Cada placa de circuito 5 está equipada com seis fotodiodos 4. Os fotodiodos estão dispostos como matriz em 2 fileiras e 3 colunas. Os fotodiodos 4 estão ligados um ao outro pelas pistas condutoras 8 na placa de circuito 5. Cada fotodiodo 4 tem duas almofadas de conexão (entrada/saída), que são, em cada caso, soldadas sobre uma pista condutora 8.
[0074] Em cada caso, dois fotodiodos 4 estão conectados em paralelo e os três pares conectados em paralelo estão conectados em série. No exemplo delineado, os fotodiodos 4.1 e 4.2 estão conectados em paralelo, assim como os fotodiodos 4.3 e 4.4, assim como os fotodiodos 4.5 e 4.6. Os dois fotodiodos de um par conectado em paralelo são, em cada caso, dispostos em diferentes fileiras e colunas da matriz. Isso garante que, mesmo com sombreamento parcial da placa de circuito, por exemplo, da região da direita com os fotodiodos 4.2 e 4.5, pelo menos um fotodiodo de cada par é iluminado por luz e, portanto, apesar do sombreamento parcial, um sinal de luz é medido em geral. A distância entre fotodiodos adjacentes 4 nas fileiras é, por exemplo, 9 cm; nas colunas, por exemplo, 1 cm.
[0075] O painel composto tem, como é costume para para-brisas, uma impressão de máscara opaca em forma de quadro 7. A impressão de máscara 7 é implementada como esmalte preto impresso e queimado nas superfícies internas II, IV do painel exterior 1 e do painel interior 2. As placas de circuito 5 estão dispostas na região da impressão de máscara 7, de modo que não são visíveis nem do lado de fora nem do interior. A impressão de máscara exterior 7 no painel exterior 1 tem furos nos locais dos fotodiodos 4, de modo que a luz pode cair sobre os fotodiodos 4 e o sensor de luz pode cumprir sua função.
[0076] A Fig. 4 delineia um diagrama de circuito esquemático do sensor de luz descrito acima. A conexão em serie dos grupos de fotodiodos conectados em paralelo está clara do diagrama de circuito. A totalidade dos fotodiodos está conectada a uma entrada elétrica comum e uma saída elétrica comum e distribui um único sinal comum (sinal de grupo).
[0077] A Fig. 5 delineia uma modalidade do sensor de luz que representa uma alternativa à modalidade da Fig.2. A placa de circuito 5 é uma placa de circuito flexível com pistas condutoras 8impressas sobre ela. A placa de circuito 5 é retangular com uma largura de 42 mm e uma altura de 14 mm. Quatro fotodiodos 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 são dispostos em uma fileira. Os fotodiodos 4.1 e 4.2 são conectados em paralelo, como o são os fotodiodos 4.3 e 4.4. Ambos os grupos são conectados a uma almofada de conexão comum 9 para a entrada elétrica mas cada grupo é conectado a uma almofada de conexão separada 10.1, 10.2 para a saída elétrica. Os dois grupos de fotodiodos conectados em paralelo podem assim ser lidos independentemente um do outro pela eletrônica de avaliação e distribuição, em cada caso um sinal separado.
[0078] Por meio deste tipo de conexão sensibilidade mais elevada é obtida. Além disso, no caso de um sinal relativamente baixo de um grupo, é direcionalmente localizável onde o defeito, o sombreamento ou o similar que ocorre, tal que uma certa resolução espacial é fornecida.
[0079] O sensor de luz pode ser expandido por outro grupo de fotodiodos conectados em paralelo, por exemplo, para melhorar sensibilidade, redundância, ou resolução espacial, ou para ser capaz de determinar a direção de incidência da luz detectada.
[0080] A Fig. 6 delineia um diagrama de circuito esquemático do sensor de luz da Fig. 6. [0001] A Fig. 7 delineia um fluxograma de uma modalidade exemplar do método de acordo com a invenção para produzir um painel composto para veículo com um sensor de luz integrado. Segue abaixo a indicação das referências contidas na figura 7: P1: Produzir uma placa de circuito 5 com fotodiodos 4. P2: Conectar a placa de circuito 5 a um cabo de conexão 6. P3: Produzir denteamentos em uma película termoplástica que são coordenados em tamanho, posição e disposição com os fotodiodos 4. P4: Inserir os fotodiodos 4 nos denteamentos da película. P5: Fornecer um painel interno 2. P6: Colocar a película termoplástica com a placa de circuito 5 no painel interno 2. P7: Colocar um painel exterior 1 na película termoplástica. P8: Laminar o painel externo 1 e o painel interno 2 para formar um vidro composto, no qual uma camada intermediária 3 é criada a partir da película termoplástica. Lista de caracteres de referência:
[0081] (1) painel exterior
[0082] (2) painel interior
[0083] (3) camada intermediária termoplástica
[0084] (4) fotodiodo
[0085] (4.1), (4.2), (4.3), (4.4), (4.5), (4.6) fotodiodos
[0086] (5) placa de circuito (placa de circuito impresso, PCB)
[0087] (6) cabo de conexão/condutor plano
[0088] (7) impressão de máscara opaca
[0089] (8) pista condutora
[0090] (9) almofada de conexão da placa de circuito (entrada elétrica)
[0091] (10.1), (10.2) almofada de conexão da placa de circuito (saída elétrica)
[0092] (In) entrada elétrica
[0093] (Out) saída elétrica (para a eletrônica de avaliação)
[0094] (Out1), (Out2), saídas elétricas (para a eletrônica de avaliação)
[0095] (O) bordo superior do painel composto
[0096] (U) bordo inferior do painel composto
[0097] (I) superfície exterior do painel exterior 1
[0098] (II) superfície interior do painel exterior 1
[0099] (III) superfície exterior do painel interior 2
[00100] (IV) superfície interior do painel interior 2
[00101] A-A' linha de seção
[00102] Z detalhe ampliado.

Claims (10)

1. Painel composto de veículo com um sensor de luz integrado, caracterizado pelo fato de pelo menos compreender um painel exterior (1) e um painel interior (2) que estão ligados um ao outro por meio de uma camada intermediária termoplástica (3), em que uma pluralidade de fotodiodos (4) situados em uma placa de circuito (5) estão dispostos entre o painel exterior (1) e o painel interior (2), em que os fotodiodos (4) são componentes SMD, e em que os fotodiodos (4) estão dispostos na placa de circuito (5) como grupos de fotodiodos conectados em paralelo (4), em que todos os grupos estão conectados a uma entrada elétrica comum (9) e cada grupo está conectado a uma saída elétrica separada (10.1, 10.2).
2. Painel composto de veículo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a placa de circuito (5) ser implementada como uma placa de circuito flexível.
3. Painel composto de veículo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de pelo menos quatro fotodiodos (4) estarem dispostos em uma placa de circuito (5).
4. Painel composto de veículo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de, em cada caso, dois fotodiodos (4) estarem conectados em paralelo e pelo menos dois desses pares estarem presentes.
5. Painel composto de veículo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de os fotodiodos (4) estarem dispostos em uma linha.
6. Painel composto de veículo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a distância entre os fotodiodos adjacentes (4) ser no máximo de 3 cm.
7. Painel composto de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de a placa de circuito (5) ter uma largura de 3 cm a 10 cm e de preferência um comprimento de 1 cm a 3 cm.
8. Painel composto de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o fotodiodo (4) ter, em toda a faixa espectral entre 500 nm e 600 nm, sensibilidade que corresponde a pelo menos 50% da sensibilidade máxima, de preferência pelo menos 60%%.
9. Painel composto de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de o painel composto incluir uma pluralidade de placas de circuito (5) com, em cada caso, pelo menos um fotodiodo (4).
10. Painel composto de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de o fotodiodo (4) ter uma largura inferior a 2 mm.
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