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Die Erfindung betrifft einen beheizbaren Außenspiegel auf Basis der Verwendung der Reflektorschicht aus Chrom, Aluminium und dergleichen reflektierenden und elektrisch leitfähigen Schicht als Heizschicht auf einem Glassubstrat mittels der Kontaktierung durch klebetechnisch applizierte, elektrisch leitfähige und gegenüberliegend angeordnete Streifen aus beispielhaft verzinnter Kupferfolie mit einer zumindest in Z-Richtung elektrisch leitfähigen polymeren Klebebeschichtung und einem Spannungsabfall im Bereich der Kontaktfolien von kleiner 10%, insbesondere kleiner 3%.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In der
DE 694 30 117 T2 , Sugiyama et. al. (Pentel K. K., Tokyo; = Übersetzung der
EP 0 677 434 B1 ; ”Spiegel mit Heizkörper”) wird ein Spiegel mit einer Heizvorrichtung auf Basis eines reflektierenden Heizwiderstandsfilmes aus Titan beschrieben, bei dem zumindest ein Paar von gegenüberliegenden Elektroden genannt werden, die auf dem reflektierenden Heizwiderstandsfilm angeordnet sind und zum Anlegen von Elektrizität an die reflektierende Oberfläche dienen und der maximale Spannungsabfall bei den Elektroden bezüglich eines Stromzuführpunktes auf den Elektroden zwischen 0,5% und 20% einer Versorgungsspannung beträgt. Die Elektroden werden je nach Ausführungsbeispiel durch einen dünnen Kupferfilm auf einer dünnen Silberschicht gebildet oder aus einem Kupferdünnfilm durch Siebdrucken einer Kupferpaste.
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Mit der Druckschrift
WO 99/62303 A1 wird ein elektrisch beheizbarer Außenspiegel, insbesondere für Fahrzeuge, mit einer elektrisch leitfähigen Spiegelschicht auf einem Glassubstrat mit mindestens zwei Kontaktelementen offenbart, die mittels einer elektrisch leitfähigen Klebeschicht die elektrisch leitfähige Spiegelschicht derart kontaktieren, dass bei Anlegen einer elektrischen Spannung die Spiegelschicht das Glassubstrat erwärmt. Auch ist ein Temperatursensor innerhalb eines elektrischen Reglers für die Heizung des Außenspiegels erwähnt.
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Nachteil ist, dass die elektrische Verbindung zur Spannungsquelle (Autobatterie) der Kontaktelemente auf dem verspiegelten, spröden und daher sehr empfindlichen Glassubstrat selbst erfolgen muss und damit ein hoher Aufwand und somit hohe Kosten für eine wirtschaftliche Automatisierung nötig wären. Weiterer Nachteil ist, dass die Beheizung des Spiegels lediglich durch eine EIN/AUS-Funktion steuerbar ist. Somit wird unnötige Heizenergie verbraucht. Auch Regentropfen werden nicht erkannt und folglich nicht beseitigt, so dass damit die Sicht beeinträchtigt wird.
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Mit der Druckschrift
DE 32 02 239 A1 wird ein elektrisch heizbarer Spiegel, insbesondere als Rückspiegel für Kraftfahrzeuge offenbart, dessen metallische Reflexionsschicht aus einer Mischung von Chrom und Aluminium besteht. Nachteil ist wiederum, dass die elektrische Verbindung zur Spannungsquelle (Autobatterie) der Kontaktelemente auf dem verspiegelten, spröden und daher sehr empfindlichen Glassubstrat selbst erfolgen muss und damit ein hoher Aufwand und somit hohe Kosten für eine wirtschaftliche Automatisierung nötig wären.
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Mit der Druckschrift 198 42 094 A1 wird ein beheizbarer Spiegel mit einer Chromschicht zur Wärmeerzeugung offenbart, wobei sich die elektrisch leitfähige Chromschicht erwärmt und ihre Vorderseite gleichzeitig die Spiegelschicht ausbildet.
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Nachteil dieser Ausführungsform ist, dass die elektrische Verbindung zur Spannungsquelle (Autobatterie) der Kontaktelemente auf dem verspiegelten, spröden und daher sehr empfindlichen Glassubstrat selbst erfolgen muss und damit ein hoher Aufwand und somit hohe Kosten für eine wirtschaftliche Automatisierung nötig wären. Weiterer Nachteil ist, dass der hier offenbarte beheizbare Spiegel keinen Temperatursensor aufweist, welcher bei tiefen Temperaturen den Spiegel beheizt. Auch Regentropfen werden nicht erkannt und folglich nicht beseitigt, so dass damit die Sicht beeinträchtigt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die kostengünstige Herstellung eines beheizbaren Außenspiegels.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche.
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Dabei wird die übliche Spiegelschicht aus Chrom oder Aluminium oder einer entsprechenden leitfähigen, reflektierenden Beschichtung auf einem Glassubstrat als Heizschicht derart verwendet, dass gegenüber angeordnete Kontaktstreifen, aus zum Beispiel verzinnter Kupferfolie, mit einem in Z-Richtung elektrisch leitfähigen Kleber, durch Anpressen appliziert werden und eine entsprechende Spannung angelegt wird.
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Die Kontaktstreifen werden mit Anschlusselementen durch Crimpen, Pressen, Löten, Kontaktschweißen, Reibschweißen und dergleichen Kontaktiertechnologien versehen. An die Anschlusselemente kann nunmehr eine Spannung angelegt werden, und es wird bei entsprechender Leitfähigkeit der Kontaktstreifen eine gleichmäßige Spannung über die elektrisch in Z-Richtung leitfähige Klebeschicht in die elektrisch leitfähige, reflektierende, dünne Schicht eingeprägt.
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Die Klebeschicht muss dabei typisch mit einigen N/cm2 Flächenpressung gleichmäßig angepresst werden, und es werden derart je nach Ausführung Werte von 0,013 Ohm/cm2 (Conductive Copper Foil Tape VE 1691 der Firma D & M International, A-8451 Heimschuh) beziehungsweise 0,005 Ohm/cm2 (Type 1183 der Firma 3M Electrical Products Division, Austin, Texas USA; gemäß MIL-STD-200 Method 307 maintained at 5 psi/3,4 N/cm2 measured over 1 sq. in. surface area) oder 0,001 Ohm/cm2 (Type 1345 der Firma 3M) oder 0,003 Ohm/cm2 (Type 3202 der Firma Holland Shielding Systems BV) erreicht.
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Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen von adhäsiven, elektrisch leitfähigen, Klebefolien, sondern generell auf elektrisch leitfähige Klebeschichten. Funktionell müssen diese in Z-Richtung, also in der Anpressrichtung, elektrisch leitfähig sein beziehungsweise durch die Applikation werden. Es kann also die Klebeschicht eine intrinsisch leitfähige, polymere Matrix sein, und/oder es können in der polymeren Matrix elektrisch leitfähige Partikel oder fadenförmige Elemente vorhanden sein, und es kann diese Klebeschicht isotrop oder anisotrop elektrisch leitfähig sein als auch erst durch Kompression leitfähig werden. Insbesondere können leitfähige kleine Elemente in der Klebeschicht als auch in beziehungsweise auf der metallischen Folie angebracht sein, die nach der Anpressung zwischen der metallischen Folie und der Spiegelschicht einen guten Kontakt herbeiführen.
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Der gute elektrische Kontakt ist insbesondere deshalb erforderlich, da bei relativ geringer Spannung relativ hohe Ströme fließen und bei einer gewissen Hochohmigkeit diese Klebeschicht stark erwärmt werden würde und derart die Erwärmung in diesen Kontaktflächen entstehen würden und nicht flächig in der Spiegelschicht. Die Metallfolie der Kontaktelemente muss eine gewisse Dicke und Stabilität aufweisen und muss elektrisch und thermisch gut leitend ausgebildet sein.
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Weiters muss die Oberfläche der Metallfolie der Kontaktelemente gut passiviert sein, so dass bei feuchter Umgebung und stark schwankender Temperatur keine Oxidation beziehungsweise Hochohmigkeit eintreten kann. Weiters muss die Oberfläche der Metallfolie beziehungsweise die Metallfolie selbst gut kontaktierbar ausgeführt werden. Hier hat sich eine verzinnte Kupferfolie als besonders beständig und einfach zu kontaktieren herausgestellt. Die Herstellung derartiger selbstklebender Kontaktfolienelemente kann mittels Stanzen oder diverser Schneidetechniken erfolgen und derart kann auch ein Überstand für eine einfache Kontaktierung gemacht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die zumindest zwei Kontaktstreifen über Kontaktelemente mit einem entsprechenden Druck gleichmäßig angepresst. Dies kann durch elastomere Elemente in Form von gummiartigen Elementen und/oder von Federelementen aus Metall und/oder Kunststoff erfolgen. Diese einen gleichmäßigen Druck aufbringenden Elemente können gleichzeitig als Halteelemente für den beheizbaren Außenspiegel verwendet werden.
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Die Einprägung einer Spannung über die zumindest beiden Kontaktelemente kann nunmehr entsprechend der Bordspannung von Fahrzeugen, üblicherweise 12 Volt Gleichstrom, direkt erfolgen, und es wurde ermittelt, dass der Spannungsabfall im Bereich der Kontaktstreifen bei ordnungsgemäßer Applikation, also ordnungemäßer Anpressung im Bereich von einigen N/cm2, keine nennenswerte Erwärmung direkt im Bereich der Kontaktstreifen bewirkt und derart der Spannungsabfall in diesen Kontaktbereichen kleiner 10%, insbesondere kleiner 3% ist.
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Bei üblichen Spiegelglasbeschichtungen wurden bei Anlegen von 12 Volt-DC typische Ströme von 2 bis 5 Ampere gemessen. Üblicherweise wird die Heizleistungseinbringung mittels Sensoren gesteuert. Dabei kann in einer einfachen Ausführung ein Temperatursensor verwendet werden, der über eine entsprechende Elektronik die Spannung regelt oder die Spannung ein- und ausschaltet. Anstelle von Temperatursensoren oder zusätzlich können optische Sensoren und/oder Feuchtigkeitssensoren zur Heizungsregelung verwendet werden, und es kann derart vermieden werden, dass unnötig Energie verbraucht wird und/oder der Spiegel bei hoher Außentemperatur zusätzlich beheizt wird.
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Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass übliche elektrisch leitfähige, metallische und reflektierende Spiegelschichten durch einfache Applikation mittels Andrücken von zumindest zwei gegenüberliegenden Kontaktstreifen aus zum Beispiel verzinnter Kupferfolie mit einer in Z-Richtung elektrisch leitfähigen Klebeschicht und Beaufschlagung dieser zumindest zwei Kontaktstreifen mit einer Spannung bis beispielsweise 12 Volt als Heizelement verwendet werden können und die Erwärmung durch Verwendung eines geeigneten Sensors gesteuert werden kann.
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Die Anwendung derartiger beheizbarer Spiegel erfolgt bevorzugt in Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen, ist jedoch darauf nicht beschränkt. Grundsätzlich können derart Spiegelelemente beziehungsweise halbdurchsichtige Spiegelelemente beziehungsweise elektrisch leitfähig beschichtete Glasscheiben in der Gebäudetechnik, Verkehrstechnik und dergleichen Anwendungen beheizbar ausgeführt werden.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungsfiguren näher beschrieben.
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Dabei zeigt:
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1: eine schematische Darstellung eines beheizbaren Außenspiegels (1) in der Ansicht von hinten,
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2: eine schematische Darstellung eines beheizbaren Außenspiegels (1) in geschnittener Ansicht A-B,
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3: eine weitere schematische Darstellung eines beheizbaren Außenspiegels (1) in der Ansicht von hinten.
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In 1 wird ein beheizbarer Außenspiegel (1) rückseitig dargestellt. Üblicherweise wird die Außenkontur durch das Glassubstrat (2) mit der darauf befindlichen Spiegelschicht (3) bestimmt, und es können dabei je nach Design sehr unterschiedliche Formen gegeben sein. In dieser Ausführung werden zwei Kontaktstreifen (4, 5) mit der zumindest in Z-Richtung elektrisch leitfähigen Klebeschicht (9) an der oberen und an der unteren Kante aufgezeigt. Zur Vermeidung von Feldkonzentrationen und damit zu Erwärmungskonzentrationen werden die Enden der Kontaktstreifen (4, 5, 9) bevorzugt abgerundet ausgeführt. Grundsätzlich kann die Form der Kontaktstreifen (4, 5, 9) auch in gebogener Form oder nur elementweise ausgeführt werden, und es wird die optimale Form an die jeweilige Form des Außenspiegels (1) und an die gewünschte Art der flächigen Heizverteilung angepasst werden. Ein Sensor (7) ist ebenfalls nur schematisch eingezeichnet, und es kann die Position je nach der Art der elektromechanischen Ausführung gewählt werden. Die Kontaktierung der Kontaktelemente (4, 5) ist ebenfalls nur schematisch dargestellt, und es wird an diese Anschlüsse die Spannung (8) angelegt. Die Kontaktierung kann durch bekannte Technologien wie Crimpen, Pressen, Löten, Kontaktschweißen, Reibschweißen und dergleichen Kontaktiertechnologien im Bereich der Kontaktelemente (4, 5) erfolgen beziehungsweise können die Kontaktelemente (4, 5) einen Überstand über das Substrat (2, 3) aufweisen, und es kann dieser Überstand für die Anbringung der elektrischen Kontakte verwendet werden.
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In 2 wird ein beheizbarer Außenspiegel (1) in geschnittener Ansicht A-B dargestellt. Auf dem Glassubstrat (2) befindet sich die reflektierende und elektrisch leitfähige Spiegelschicht (3). Die Kontaktelemente (4, 5) sind über elektrisch zumindest in Z-Richtung leitfähige Klebeschicht (9) auf der Spiegelschicht (3) durch eine gleichmäßige Flächenpressung von einigen N/cm2 angebracht. Ein Betrachter (6) ist auf der gegenüber liegenden Seite positioniert. Die Spannungsversorgung (8) erfolgt über nicht näher skizzierte Anschlüsse an die Kontaktelemente (4, 5) nach dem Stand der Technik.
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In 3 wird eine weitere Ausführungsform eines beheizbaren Außenspiegels (1) rückseitig dargestellt. Dabei werden die zumindest zwei Kontaktelemente (4, 5, 9) seitlich angeordnet. Auch in dieser Ausführungsform ist die Form der Kontaktelemente (4, 5, 9) nur beispielhaft aufgezeigt und kann je nach der gewünschten Verteilung der Heizleistung optimiert ausgeführt werden. Insbesondere müssen die zumindest zwei Kontaktelemente (4, 5, 9) keine parallelen gegenüberliegenden Kanten aufweisen, sondern können kurvenförmig auf eine gleichmäßige Verteilung der Heizleistung optimiert ausgelegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beheizbarer Außenspiegel
- 2
- Glassubstrat
- 3
- Spiegelschicht
- 4
- Kontaktelement
- 5
- Kontaktelement
- 6
- Betrachter
- 7
- Sensor
- 8
- Spannung
- 9
- Elektrisch leitfähige Klebeschicht
