DE112018003398T5

DE112018003398T5 - Laminat mit eingebettetem draht und leds

Info

Publication number: DE112018003398T5
Application number: DE112018003398.8T
Authority: DE
Inventors: Mario Arturo Mannheim Astete; Gonzzalo Rafael Vizvarra Mendoza; Diego Alonso Vargas Duharte; Charles Stephen Voeltzel
Original assignee: AGP America SA
Current assignee: AGP America SA
Priority date: 2017-07-02
Filing date: 2018-07-01
Publication date: 2020-03-12
Also published as: CN110831763A; US20200130328A1; CN110831763B; US11420424B2; CO2017009266A1; WO2019008493A1

Abstract

Aufgrund des Preises und der Leistung von LED-Beleuchtung wurde der Punkt erreicht, an dem LEDs traditionellere Beleuchtung ersetzen. Auch wenn die Lebensdauer der LEDs bis zu 50.000 Stunden beträgt, werden sie noch als ersetzbare Lampen entworfen anstatt als permanenter Bestandteil in die Beleuchtungsbaugruppe integriert zu werden. Die Erfindung sorgt für Mittel für die kostengünstige Herstellung von Verbundglas mit integrierter LED-Beleuchtung, die so entworfen wurde, dass ihre Lebensdauer der des Fahrzeugs entspricht. Dies erfolgt durch Einbetten der LED-Matrix in die Kunstoffsschicht, die verwendet wurde, um die Glassichten eines Laminats zu verbinden, unter Bildung einer eingebetteten Drahtschaltung aus dünner hocher Zugbeständigkeit-Wolframdraht, um die LEDs mit Energie zu versorgen und durch Verwendung von Maschinenwerkzeugstechnologie, die ursprünglich entwickelt wurde, um integrierte Schaltungsaufbauten wie RFID-Ausweise, Karten und Reisepässe herzustellen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrzeuglaminate.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Der Preis und die Leistung der LED-Beleuchtung haben den Punkt erreicht, in welchem die LEDs traditionellere Beleuchtung ersetzen. Auch wenn die Lebensdauern der LEDs so hoch wie 50.000 Stunden betragen, werden sie immer noch als ersetzbare Lampen gestaltet, statt als permanenter Bestandteil der Beleuchtungsbaugruppe integriert zu werden. Die Erfindung stellt Mittel zur wirtschaftlichen Herstellung von Verbundglas mit integrierter LED-Beleuchtung bereit, welches dazu gestaltet wird, die Lebensdauer des Fahrzeugs zu halten. Dies wird derart durchgeführt, dass die LED-Matrix in die Kunststoffschicht eingebettet wird, welche dazu verwendet wird, die Glasschichten eines Laminats zusammenzubinden, unter Bildung einer eingebetteten Drahtschaltung aus dünnem Wolframdraht mit hoher Zugbeständigkeit, um die LEDs zu versorgen und unter Verwendung von Werkzeugmaschinentechnologie, welche ursprünglich dazu entwickelt wurde, Baugruppen aus einer integrierten Schaltung wie RFID-Ausweise, Tickets und Reisepässe herzustellen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Obwohl Leuchtdioden (LEDs) seit mehr als 50 Jahren im gewerblichen Gebrauch sind, es war erst in den letzten Jahren wo sich die Kosten, die Größe, die Farbe, die Lichtstärke und die Lebensdauer derart verbessert haben, dass die Technologie mit anderen Formen von Beleuchtung wie glühender Beleuchtung konkurrieren kann. In der Tat, es wurde hinsichtlich des Preises den Punkt erreicht, wo LED-Lampen für Haushalts- und gewerbliche Beleuchtung eine relativ kurze Amortisationsdauer aus Energieeinsparungen haben, welche die meisten tatsächlich erreichen werden und davon profitieren. Meistenteils hat die Anpassung durch die Installierung von LED-Lampen stattgefunden, welche mit Beleuchtungsvorrichtungen kompatibel sind, welche ursprünglich für glühende Beleuchtung entworfen wurden. Ironischerweise benutzen die meisten dieser neuen Beleuchtungsvorrichtungen des Standes der Technik Edison-artige gewindete Sockel, welche im Wesentlichen gleich sind, wie als sie zum ersten Mal in 1909 präsentiert wurden.
Der gewindeartige Sockel war perfekt sinnvoll, da die frühen Glühlichter aus Kohlefaden eine Lebensdauer hatten, welche in Stunden gemessen wurden. Obwohl sich die Technologie im Laufe der Jahre enorm verbessert hat, haben die modernen Lampen aus Wolframfaden eine Lebensdauer, welche im 500-2000 Stundenbereich klassifiziert wird, sodass es immer noch sinnvoll ist, ersetzbare Lampen in Beleuchtungsvorrichtungen zu haben, welche für Glühlampen entworfen sind.
In Fahrzeuganwendungen, aufgrund von den Extremwerten von Temperatur, dem Aufprall und der Vibration, neigen Glühlampen sogar mehr zu Fehlern als in statischen Innenraumanlagen. In Fahrzeuganwendungen haben LEDs einen wichtigen Vorteil, da sie weniger empfindlich auf Temperaturextremwerte, Aufprall und Vibration. Ein wichtiger zusätzlicher Nutzen ist, dass eine LED-Matrix volle Helligkeit in kürzerer Zeit als eine Glühlampe erreicht. Obwohl der Unterschied nur ein Bruchteil einer Sekunde ist, in einem Fahrzeug, welches sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt, kann es den Unterschied zwischen Leben und Tot machen. LED-Ersatzlampen für Signale und Fahrgastraumbeleuchtung sind im Fahrzeugersatzteilmarkt seit einigen Jahren verfügbar. Viele Early Adaptors waren bereit einen Zuschlag zu zahlen, um deren Glühlampen durch LED-Lampen zu ersetzen. Frühe Fahrzeuganwendungen bei Erstausrüstern (OEM) waren die Bremslichter, in welche die schnellere Anlaufzeit die Sicherheit verbesserte. Heutzutage können wir die Verwendung von LED-Beleuchtung in fast allen traditionellen Fahrzeuglichtstellungen, einschließlich Scheinwerfern, finden. Die LED-Beleuchtung ist besonders wertvoll in batteriebetriebenen Fahrzeugen, wo sich die höhere Effizienz und das niedrigere Gewicht in einen erweiterten Bereich umwandelt.
Die geschätzte Lebensdauer der aktuellen Herstellungs-LEDs ist so hoch wie 50.000 Stunden. Im Gegensatz zu Glühlampen, das Ende der Lebensdauer ist nicht, wenn die Lampe aufhört Licht zu erzeugen, sondern wenn die Lichtstärke auf 70% des ursprünglichen Wertes sinkt. Über die typische Lebensdauer eines Fahrzeugs wird die LED das Fahrzeug in den meisten Anwendungen überleben. Auch wenn die Lampe das Fahrzeug überleben wird, werden jedoch Lampen immer noch mit der gleichen ersetzbaren Sockel- und Buchsengestaltung deren Vorgänger gefertigt.
Da sich die Qualität und Dauerhaftigkeit anderer Fahrzeugkomponenten verbessert hat, sieht man einige Anpassungen in der Gestaltung und Fertigung als Antwort auf die verlängerten Lebensdauern. Antriebswellen, Querlenker und andere Baugruppen werden oft derart gefertigt, dass die einzelnen Komponenten, welche die Baugruppe umfasst, nicht ersetzbar sind. Wenn eine der Komponenten versagt, must die gesamte Baugruppe ersetzt werden. Dies hilft dabei die anfänglichen Kosten der Baugruppe und das Gewicht zu verringern, sowie die Anzahl der Teile zu verringern.
Es wurden Versuche durchgeführt, LED-Beleuchtung als permanenter integraler Bestandteil anderer Komponenten einzubauen. Ein gewöhnlicher Ansatz war das Hinzufügen von LEDs zu Verbundglas. Das Verbundglas wird durch das Zusammenbinden zweier Glasplatten mittels einer thermoplastischen Bindungsschicht hergestellt. Alle Windschutzscheiben sind aus Verbundglas hergestellt. Das Verbundglas wird auch manchmal für Türfenster, Heckfenster, Schiebedächer und Panoramadächer verwendet.
Die Bindungsschicht, welche für die meisten Fahrzeuglaminate verwendet wird, weist eine Dicke von 0,76 mm (30 mils) auf. Die aktuelle LED-Matrix ist dünner und kann somit in die Bindungsschicht eingebaut werden. Die mit der Vermarktung dieser Technologie assoziierten Probleme waren hauptsächlich bei der Versorgung vom LED-Chip mit Energie.
Ein Ansatz war die Verwendung eines transparenten leitenden Überzugs (TCO) auf dem Glas, um Energie zu versorgen. Dieser Ansatz benötigt, dass der TCO geätzt wird, um die Schaltungen zu bilden, was schwer und teuer ist, da es entweder eine Maskierung vor dem Überzug oder einen Großfeld-Laser benötigt. Die relativ schlechte Leitfähigkeit der meisten TCOs macht es auch zu einer schlechten Wahl für mehr als eine kleine Anzahl von LEDs und begrenzt auch deren Einsatzort. Ein anderes Problem mit dem TCO-Ansatz ist, dass es schwer ist, eine zuverlässige permanente elektrische Verbindung mit dem TCO herzustellen.
Ein ähnlicher Ansatz verwendet einen TCO, welcher auf einem Kunststoffsubstrat aufgebracht wurde. Dies verbessert die Verarbeitung, da das Kunststoffsubstrat einfacher geätzt oder maskiert und überzogen werden kann als eine Glasplatte. Es gibt immer noch Probleme bei der Bindung mit dem TCO. Die Einführung des Kunststoffsubstrats benötig, dass eine zweite thermoplastische Bindungsschicht dem Laminat hinzugefügt wird, sodass die Kosten und das Gewicht steigen. Ferner sind die Formen, welche auf diese Weise laminiert werden können, begrenzt. Es können zylindrische Laminate mit großen Radien hergestellt werden, aber jede Form, die es benötigt das das Substrat zu dehnen, wird eine Unterbrechung der Kontinuität der Schaltung ergeben.
Ein anderer ähnlicher Ansatz ist eine flexible transparente gedruckt Schaltung mit herkömmlichen Spuren, welche Energie bereitstellen, herzustellen und dann zu laminieren. Dieses Verfahren hat die gleichen Nachteile wir der mit TCO überzogen Substrat in Bezug auf die Form des Laminats und begrenzt die Größe der Schaltung zu derjenigen der Leistungsvermögen der zur Fertigung der Schaltung verwendeten Apparatur. Dieser Ansatz ist nur praktisch, wenn die sichtbaren Leiter nicht störend sind.
Versuche die LEDs in einem Laminat durch die Verwendung von dünnen Drähten zu versorgen haben versagt einen gewerblichen Erfolg zu erreichen, aufgrund von den hohen Kosten und der schlechten Ästhetik des sich ergebendes Produkt. Mindestens ein Teil des Grundes würde das Zusammenfügungsverfahren scheinen zu sein, obwohl es schwer zu bewerten ist, da vorherige Offenbarungen bei der vollständigen Ermöglichung der Zusammenfügungsmittel versagt haben.
Es würde eindeutig vorteilhaft sein diese Probleme zu lösen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft LEDs, welche innerhalb von Fahrzeugverglasungen laminiert sind. LEDs, welche derart orientiert sind, dass sie nach innen bestrahlen, werden dazu verwendet, Innenbeleuchtung bereitzustellen, sodass sie die typischen Lichtkuppeln und Leseleuchten ersetzen, sowie andere Beleuchtungsanwendungen bereitzustellen, welche nicht praktisch gewesen sein könnten. Lichtquellen, welche derart orientiert sind, dass sie nach außen bestrahlen, stellen Primärsignale bereit, wie das oben angebrachte Bremslicht und ergänzende Brems-/Blinksignallichter. Hinter dem Glas versteckt, die Lichter sind fast unsichtbar, wenn sie nicht an sind.
Zusätzlich verwendet die Erfindung CNC (computer numeric control)-Maschinentechnologie um eine Platte aus einem thermoplastischen Kunststoff, welche LEDs 28 enthält, herzustellen, welche nachträglich zwischen zwei Glasschichten laminiert wird. Die CNC benötig die Bewegung des Werkzeugs in die Richtungen nach oben/nach unten, nach links/nach rechts und nach vorne/nach hinten (X,Y und Z) sowie eine Drehachse senkrecht zum Bett und ein Werkzeugwechsler und Werkzeuge, um den Draht 16 einzubetten, den Draht 16 zu schneiden, die LED-Chips zu platzieren und die LED-Chips mit den Drähten 16 zu verbinden. Maschinen mit diesem Leistungsvermögen sind gewerblich verfügbar.
Zum Beispiel, einige dieser Maschinen werden in Europa und Asien gefertigt und werden dazu verwendet, Artikel mit eingebettetem Draht, Antennen und Elektronik für RFID (radio frequency identification)-Anwendungen wie Reisepässe, Ausweise und Eintrittskarten herzustellen. Außerdem, die CNC-Maschine entnimmt die LED-Chips aus einer Spule und platziert sie dann auf der Kunststoffplatte. Die Platte wird flach und an der Stelle mittels Vakuumlöcher auf dem Bett der Maschine gehalten.
Nachdem die LEDs 28 platziert worden sind, wird das Werkzeug gewechselt und der Draht 16 wird ausgegeben, sodass die LEDs 28 verbunden werden und die Schaltungen gebildet werden, um die LEDs zu versorgen. Der verwendete Draht 16 ist ein feiner, schwarzer, gezogener, fester, nicht isolierter Wolframdraht, der gleiche wie zur Herstellung der Filamente von Glühlichtern verwendet wird. Der Draht 16 wird im Wesentlichen durch die Verwendung von Wärme und Druck in der Kunststoffbindungsschicht 4 eingebettet. Ultraschall kann auch zusammen mit Druck verwendet werden, um den Draht 16 einzubetten. Der Draht 16 kann durch mechanische Mittel oder durch die Verwendung von einem Laser geschnitten werden. Durch die Verwendung von einem Laser kann der Draht 16 für die gesamte Schaltung als eine einzige durchgängige Länge ausgegeben werden und all die Schnitte können unter Zeitersparnis durchgeführt werden.
Insbesondere kann die Auswahl von Wolfram für die Energieverdrahtung nicht eingängig aufgrund von dessen relativ hohen Resistivität scheinen. Obwohl die Resistivität von Wolfram drei Mal höher als die von Kupfer ist, ist die Zugbeständigkeit jedoch zwölf Mal höher als die von Kupfer. Die höhere Festigkeit erlaubt, dass der Draht 16 bei einer viel höheren Geschwindigkeit eingebettet wird und auch dass er die Manipulation während des Zusammenfügens mit einer niedrigeren Bruchwahrscheinlichkeit besser standhält. Der Draht 16 wird elektrisch mit den LEDs 28 mittels eines leitfähigen Klebers, Crimpens, Schweißens, Lötens oder anderer geeigneten Mittel verbunden. Sogar mit der höheren Beständigkeit des Wolframs, aufgrund von den niedrigen Energieanforderungen der LEDs, kann immer noch ein sehr dünner Draht 16 verwendet werden.
Andererseits werden flexible Verbinder 12 dazu verwendet, die elektrischen Verbindungen mit den Drähten 16 herzustellen und die Verbindungen aus dem Inneren des Laminats zu bringen. Demgemäß kann ein Draht 16 an einem flexible Verbinder 12 beendet werden.
Zusätzlich können auch optional Berührungsregelsensoren 14 in der Kunststoffbindungsschicht 4 eingebettet werden. Lichtverteiler 30 können erzeugt werden, indem die Glasfläche behandelt wird oder indem sie auf dem Glas aufgebracht werden. Ebenfalls können Reflektoren 34 auch hinter den LEDs hinzugefügt werden. Dünne Kunststofflinsen können innerhalb der Verglasung laminiert werden oder auf dem Äußeren des Laminats aufgebracht werden. Außerdem kann eine Sichtbehinderung 6, zum Beispiel, eine schwarze Fritte, Öffnungen 8 aufweisen, welche dazu verwendet werden können, die LEDs 28 einzurahmen und bei Bedarf die Sicht aus der gegenüberliegenden Seite zu blockieren. Ein transparenter leitfähiger Überzug 18 oder ein transparenter leitfähiger überzogener Leistungsfilm kann dazu verwendet werden, bei Bedarf das Auslösen der Berührungsregelsensoren 14 aus der gegenüberliegenden Seite des Laminats (Regen) zu verhindern. Ein Leistungsfilm mit variabler Lichtdurchlässigkeit kann auch im Laminat eingebaut werden, um die Ästhetik der LEDs zu verbessern. Das Laminat kann für jede der verglasten Stellungen des Fahrzeugs hergestellt werden. Die LEDs 28 können dazu verwendet werden, die Beleuchtung des Inneren oder Äußeren des Fahrzeugs, Signalisierung und für eine generelle ästhetische Anwendung bereitzustellen. Eine dunkle Glaszusammensetzung, Leistungsfilm, Kunststoffschicht oder Überzug kann dazu verwendet werden, die sichtbare Lichttransmission durch das Laminat zu verringern, sodass die Drähte 16 zusätzlich von der Sicht versteckt werden.
Einige Vorteile des Laminats und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung sind wie folgt:

• Energieeinsparungen;
• Gewichteinsparungen;
• Weniger Anzahl von Teilen;
• Niedrigere Kosten,
• Niedrigere endgültige Zusammenfügungsarbeit; und
• Produktdifferenzierung

Figurenliste

1 zeigt ein Panoramadach mit Innenbeleuchtung.
2 zeigt ein Panoramadach mit externen Signalbeleuchtung.
3 zeigt einen typischen Verbundglasquerschnitt.
4 zeigt eine Schaltung mit fünf LEDs in Reihe.
5 zeigt eine Schaltung mit fünf LEDs in Reihe und berührungsempfindlichem Sensor.
6 zeigt einen Schnitt eines Laminats mit einem Diffusor auf Fläche Nummer vier und zwei Kunststoffschichten.
7 zeigt einen Schnitt eines Laminats mit dem Diffusor in Fläche Nummer drei.
8 zeigt einen Schnitt eines Laminats mit einem Überzug aufgebracht auf Fläche Nummer zwei und zwei Kunststoffschichten.
9 zeigt einen Schnitt eines Laminats mit einem Überzug aufgebracht auf einer Glasschicht auf Fläche Nummer zwei.
10 zeigt einen Schnitt eines Laminats mit einer Linse auf Fläche Nummer vier und mit einem Reflektor auf Fläche Nummer zwei.
11 zeigt einen Schnitt eines Laminats mit einem Leistungsfilm zwischen zwei Kunststoffschichten.
12A zeigt eine Explosionsdarstellung eines Laminats, welches laminierte LEDs mit Reflektor und Diffusor umfasst.
12B zeigt eine Draufsicht umfassend laminierte LEDs mit Reflektor und Diffusor.

Bezugszeichenliste

2: Glas
4: Kunststoffbindezwischenschicht
6: Sichtbehinderung
8: Öffnung
12: Flexibler Verbinder
14: Berührungssensor
16: Draht
18: Transparenter leitfähiger Überzug
28: LED
30: Diffusor
32: Linse
34: Reflektor
36: Leistungsfilm
101: Fläche Nummer eins
102: Fläche Nummer zwei
103: Fläche Nummer drei
104: Fläche Nummer vier
201: Äußere Glasschicht
202: Innere Glasschicht

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Verbundglasbaugruppe umfassend mindestens eine LED 28, die assoziierte Verdrahtung 16, einen Berührungssensor 14 und einen Verbinder 12 sowie das Fertigungsverfahren.
Das Laminat der vorliegenden Erfindung wird insbesondere in Fahrzeuganwendungen verwendet, es soll aber verstanden werden, dass andere Anwendungen, wie architektonische, auch verwendet werden können. Das Laminat der vorliegenden Erfindung umfasst:

a. eine äußere Glasschicht 201 mit einer Fläche eins 101, welche sich außerhalb des Fahrzeugs befindet, und eine gegenüberliegende Fläche zwei 102;
b. mindestens eine innere Glasschicht 202 mit einer Fläche vier 104, welche sich innerhalb des Fahrzeugs befindet, und eine Fläche drei 103;
c. mindestens eine Kunststoffbindungsschicht 4, welche sich zwischen der äußeren Glasschicht 201 und der inneren Glasschicht 202 befindet, wobei die Kunststoffbindungsschicht 4 die Fläche zwei 102 der äußeren Glasschicht 201 mit der Fläche eins 101 der inneren Glasschicht 202 bindet;
d. mindestens eine LED 28, welche mit der Kunststoffbindungsschicht 4 eingebettet ist, und
e. einen Draht 16, welcher im Wesentlichen in der Kunststoffbindungsschicht 4 eingebettet ist, unter Bildung einer Schaltung zur Versorgung der LED.

Obwohl die beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele Panoramadachlaminate sind, wie es verstanden werden kann, kann die Erfindung in jeder der anderen verglasten Stellung eines Fahrzeugs implementiert werden, ohne den Sinn der Erfindung zu verlassen.
Insbesondere soll Verglasung, im Kontext dieses Dokumentes, jede Sicherheitsverglasung bedeuten, welche in Bezug auf jeden der regulatorischen Standards für Fahrzeugsicherheitsverglasung zertifiziert worden ist. Das laminierte Sicherheitsglas wird mittels des Zusammenbindens zweier vergüteten Glasplatten 2 hergestellt, unter Verwendung einer dünnen Platte aus einer transparenten Kunststoffbindungsschicht 4, wie in 3 gezeigt wird.
Vergütetes Glas ist Glas, das langsam von der Biegetemperatur über den Glasübergangsbereich gekühlt worden ist. Dieser Prozess lindert jeden restlichen Stress im Glas aus dem Biegeprozess.
Das vergütete Glas bricht in große Scherben mit scharfen Rändern. Wenn das Verbundglas bricht, werden die Scherben des gebrochenen Glases zusammengehalten, wie die Teile eines Puzzles, mittels der Kunststoffschicht, indem sie dabei hilft die strukturelle Integrität des Glases aufrechtzuerhalten. Ein Fahrzeug mit einer gebrochenen Windschutzscheibe kann immer noch betrieben werden. Im Falle eines Aufpralls hilft auch die Kunststoffschicht 4 das Durchdringen vonseiten des Insassen, im Falle eines Unfalls, und vonseiten von Gegenständen, welche von außen das Laminat schlagen, zu verhindern.
Zusätzlich wird gewöhnliche Terminologie dazu verwendet, die Ausbildung einer laminierten Verglasung zu beschreiben, wie in 3 gezeigt wird. Zum Beispiel, eine normale Fahrzeugwindschutzscheibe besteht aus zwei Glasschichten, einer äußeren Glasschicht 201 und einer inneren Glasschicht 202, welche permanent zusammengebunden sind. Die Glasfläche, welche außerhalb des Fahrzeugs liegt, wird als Fläche eins 101 oder Fläche Nummer eins bezeichnet. Die gegenüberliegende Fläche der äußeren Glasschicht 201 ist die Fläche zwei 102 oder Fläche Nummer zwei. Die Glasfläche, welche innerhalb des Fahrzeugs liegt, wird als Fläche vier 104 oder Fläche Nummer vier bezeichnet. Die gegenüberliegende Fläche der inneren Glasschicht 202 ist die Fläche drei 103 oder die Fläche Nummer drei.
Glasschichten werden insbesondere unter Verwendung von Schwerkraft-Biegen, Druckbiegen oder Kaltbiegen geformt. Schwerkraftbiegen-, Kaltbiegen- und Druckbiegenverfahren zur Formung von Glas sind im Stand der Technik wohlbekannt und werden hier nicht beschrieben.
Zum Beispiel, Glasmöglichkeiten umfassen, sind aber nicht auf Folgende begrenzt: die gewöhnliche Kalknatronart typische der Fahrzeugverglasung sowie Alumosilicat, Lithium-Alumosilicat, Borsilicat, Glaskeramik und die unterschiedlichen anderen anorganischen festen amorphen Zusammensetzungen, welche einen Glasübergang erfahren und als Glas klassifiziert werden, einschließlich diejenigen die nicht transparent sind.
Einer der großen Vorteile einer laminierten Verglasung auf lackiertem Metallblech ist, dass das Laminat effizienter Sonnenenergie durch die Verwendung eines infrarotreflektierenden Überzugs oder Films reflektieren kann. Sogar ohne eine infrarotreflektierende Schicht wird das Glas mehr Sonnenenergie als eine lackierte Fläche reflektieren. Glas, als ein schlechter Wärmeleiter, hilft auch die Übertragung von Sonnenenergie auf den Fahrgastraum zu verlangsamen, während mit einer Emissivität von mehr als 0,9, hilft dabei ein heißes Fahrzeug zu kühlen, indem Wärme vom Inneren des Fahrzeugs zur Außenluft bestrahlt wird.
Insbesondere infrarotreflektierende Überzüge umfassen, sind aber nicht darauf begrenzt, die unterschiedlichen metallischen/dielektrischen geschichteten Überzüge, welche durch Vakuumaufdampfung aufgetragen werden, sowie andere, welche in der Technik bekannt sind, welche über Pyrolyse, Sprühen, CVD und Tauchen aufgetragen werden. Zum Beispiel können infrarotreflektierende Filme sowohl metallische überzogene Substrate als auch organisch-basierte optische Filme, welche im Infrarotbereich reflektieren, umfassen.
Andererseits hat die Kunststoffbindungsschicht 4 die Hauptfunktion des Bindens der Hauptfläche von benachbarten Schichten miteinander. Als Beispiel wird Fläche zwei 102 der äußeren Glasschicht 202 mit Fläche eins 101 der benachbarten und unteren Schicht gebunden, zum Beispiel die innere Glasschicht 202, mittels der Kunststoffbindungsschicht 4. Das ausgewählte Material ist normalerweise ein transparenter Kunststoff, im Falle des Bindens mit einer anderen Glasschicht 2. Für die Verwendung im Fahrzeugbereich ist die am häufigsten verwendete Kunststoffbindungsschicht 4 oder Zwischenschicht Polyvinylbutyl (PVB). Zusätzlich zu Polyvinylbutyl können auch ionoplastische Polymere, Ethylenvinylacetat (EVA), flüssiges Ortharz (CIP) und thermoplastisches Polyurethan (TPU) verwendet werden.
Eine Sichtbehinderung 6 wie eine schwarze Fritte ist eine Art von Tinte, hergestellt aus einer Mischung aus schwarzen Hochtemperaturpigmenten, fein gemahlenem Glas und einem organischen Träger und Binder. Eine Sichtbehinderung 6, schwarze Fritte, wird gewöhnlich mittels Siebdrucks oder Tintenstrahldruck aufgebracht und auf einer Fahrzeugverglasung verwendet, um eine Sichtbehinderung bereitzustellen, um die innere Zierleiste und den Kleber, welcher zum Lagern der Verglasung im Fahrzeug verwendet wird, zu verstecken. Die Sichtbehinderung 6, schwarze Fritte, wird vor der Biegung des Glases aufgebracht. Während des Biegeprozesses schmilzt das Glaspulver mit der Fläche des Glases unter Herstellung einer dauerhaften permanenten Bindung. Zum Beispiel, eine Sichtbehinderung 6, wie eine schwarze Fritte, kann dazu verwendet werden, die benötigte graugefärbte Schicht bereitzustellen, mittels Druckens auf Fläche zwei 202 der Glasschicht 2 oder Fläche drei 203 oder vier 204 des Dachlaminats umfassend mindestens zwei Glasschichten.
In einige der Laminate der vorliegenden Erfindung werden die LEDs 28 in Reihenschaltungen verbunden, um zu erlauben, dass die angewendete 14 Volt Systemspannung die Ketten von LEDs 28 versorgt, wobei die Spannung durch jede bis zum geeigneten benötigten Niveau fällt. 4 zeigt eine mögliche kreisförmige Anordnung von fünf LEDs 28 in Reihe. Die Anzahl kann in Abhängigkeit der Anforderungen der Schaltung erhöht oder reduziert werden. Mehrere Reihenketten können mit einem einzigen Satz von Zuführungsdrähten parallel verdrahtet sein oder können direkt am Verbinder 12 enden.
Zum Beispiel zeigt 5 fünf LEDs 28 in Reihe plus einen kapazitiven Berührungssensor 14 bestehend aus zwei Drahtschleifen, welche sich nicht kreuzen. Dieses Merkmal beseitigt das Bedürfnis hinzugefügter Kosten eines mechanischen EIN/AUS-Schalter. Berührungssensoren 14 sind in der Technik bekannt und können in jeder Anzahl von anderen Weisen als diejenige die gezeigt wurde implementiert werden, ohne den Sinn der Erfindung zu verlassen. In Abhängigkeit des Ortes, der Gestaltung und der Art des Berührungssensors 14 kann eine metallische Abschirmung benötigt werden, um die Störung durch die Anwesenheit eines Dielektrikums (Wasser) auf der gegenüberliegenden Seite des Berührungssensors 14 zu verhindern. Ein transparenter leitfähiger Überzug 18 kann zu diesem Zweck verwendet werden, sowie zur Verbesserung der Solarleistung der Verglasung.
Zusätzlich können alle LEDs 28 an einem einzigen Verbinder 12 beendet werden. Alternativ können mehrere Verbinder 12 verwendet werden. Die Wahl wird vom Gestalter und Austausch, welche gemacht werden, abhängen. Ein längerer Drahtverlauf wird einen Draht mit größerem Durchmesser benötigen, um Strom zu leiten. Zum Beispiel kann die Dicke des flexiblen Verbinders 12 kleiner als 0,6 mm sein.
Andererseits sind die unterschiedlichen beispielhaften gezeigten Ausführungsformen alle Variationen eines großen Verbundglas-Panoramadach für eine viertürige Limousine, wie in den isometrischen Ansichten aus 1 und 2 gezeigt wird. In 1 sind die LEDs 28 mit der lichtausgebenden Seite des Chips dem Inneren des Fahrzeugs zugewandt platziert und stellen Innenbeleuchtung bereit. Die herkömmliche mittig platzierte Lichtkuppel ist durch einen Satz von LED-Lichter ersetzt, sowie die Leseleuchten des Fahrers und des Beifahrers.
Es wird ebenfalls eine zusätzliche Beleuchtung über jeder einzelnen der Türen bereitgestellt, um bei dem Einstieg und Ausstieg aus dem Fahrzeug zu helfen und es wird auch ein Satz von Leseleuchten für die hinteren Passagiere bereitgestellt. In 2 sind die LEDs 28 mit der lichtausgebenden Seite des Chips dem Äußeren des Fahrzeugs zugewandt platziert. Die LEDs 28 werden dazu verwendet, mit dem oben angebrachten Bremslicht hinten, und jeweils für vier sekundäre Blinksignalindikator an jeder Ecke zu signalisieren.
In Abhängigkeit der Komplexität der Schaltung, des Durchmessers des Drahtes 16 und der Dicke und Anzahl von LEDs kann eine zweite Kunststoffbindungsschicht 4 benötigt werden, wie in einigen der Ausführungsformen gezeigt wird. Zum Beispiel kann der Durchmesser des Drahtes 16 zwischen etwa 18 µm und etwa 200 µm liegen.
Zusätzlich wird bevorzugt, aufgrund von den hinzugefügten Kosten und Gewicht, nur eine Kunststoffbindungsschicht 4 zu verwenden. Außerdem erlaubt die Tatsache, dass die Drähte 16 und LEDs 28 in direktem Kontakt mit dem Glas sind, eine bessere Wärmeübertragung und - ableitung. Obwohl die LEDs 28 sehr effizient sind, erzeugen sie immer noch etwas Wärme.
Zum Beispiel sollen die LEDs 28 derart verteilt werden, dass die Leistungsdichte nicht mehr als 10 Watt pro Quadratdezimeter ist.
Zudem kann ein Lichtdiffusor 30 durch Flächenbehandlung des Glases hinzugefügt werden, ein Überzug auf der Fläche des Glases aufgebracht werden oder eine Komponente mit dem Glas gebunden werden, wie in den 12A und 12B gezeigt wird. Ebenfalls kann ein Reflektor 34 durch eine Flächenbehandlung, einen Überzug oder eine Komponente hinzugefügt werden. Für manche Arten von Beleuchtung kann eine Linse 32 wünschenswert sein, um das Licht zu konzentrieren. Ein flache Fresnel-Linse 32 kann der Kunststoffbindungsschicht 4 benachbart laminiert werden oder eine Fresnel-Linse oder eine andere Art von Linse 32 kann mit der Fläche des Glases auf der Außen- oder Innenfläche des Laminats gebunden werden.
Andererseits wurde gefunden, dass eine Kunststoffbindungsschicht 4 mit schwarzer Tinte, besonders zusammen mit einer Glaszusammensetzung mit schwarzer Tinte, dabei hilft die eingebetteten Drähte 16 zu verstecken. Zum Beispiel haben alle beschriebenen Ausführungsformen eine gesamte sichtbare Lichttransmission von weniger als 5%, aber es soll verstanden werden, dass die Kunststoffbindungsschicht 4 unterschiedliche Werte der sichtbaren Lichttransmission in Abhängigkeit der Anforderungen aufweisen kann, zum Beispiel kann sie kleiner als 20% sein.
Zusätzlich wird im Laminat mindestens eine Glasschicht, entweder die äußere Glasschicht 201 oder die innere Glasschicht 202, und in vielen Fällen beide Glasschichten 201, 202, normalerweise eine schwarze Sichtbehinderung aufweisen, welch aufgebracht wurde, um jeden Kleber oder Befestigungen aus der gegenüberliegenden Seite des Laminats zu verstecken und um auch die Ränder eines Überzugs oder Films zu verstecken, welcher in das Laminat integriert sein kann.
Zum Beispiel, eine schwarze Fritte oder eine äquivalente Sichtbehinderung 6 kann dazu verwendet werden, die LED zu decken, um die Sichtbarkeit aus der gegenüberliegenden Seite des Laminats als vorgesehener Lichtgang zu verhindern. Es kann auch mit Öffnungen 8 in der schwarzen Sichtbehinderung gemustert sein, um die LED-Beleuchtung einzurahmen und die Ästhetik derselben zu verbessern, wie in den 12A und 12B dargestellt wird.
Ausführungsform 1:
6 zeigt einen Querschnitt eines Panoramadaches umfassend zwei 2,1 mm dicke schwarze wärmeabsorbierende Glasschichten 2 laminiert mit einer 0,76 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4 aus graugefärbtem PVB und einer 0,38 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4 aus transparentem PVB. Die Drähte 16 und LEDs 28 sind in der 0,76 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4-PVB-Schicht eingebettet. Ein Kunststofflichtdiffusor 30 ist mit der Fläche vier 104 des Glases auf der Innenseite des Laminats gebunden. Das Laminat enthält auch einen eingebetteten Drahtberührungssensor 14.
Ausführungsform 2:
7 zeigt einen Querschnitt eines Panoramadaches umfassend zwei 2,1 mm dicke schwarze wärmeabsorbierende Glasschichten 2 laminiert mit einer einzigen 0,76 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4 aus graugefärbtem PVB. Die Drähte 16 und LEDs 28 sind in der 0,76 mm dicken PVB-Schicht eingebettet. Ein Kunststofflichtdiffusor 30 ist mit der Fläche drei 103 gebunden. Das Laminat enthält auch einen eingebetteten Drahtberührungssensor 14.
Ausführungsform 3:
8 zeigt einen Querschnitt eines Panoramadaches umfassend zwei 2,1 mm dicke schwarze wärmeabsorbierende Glasschichten 2 laminiert mit einer 0,76 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4 aus graugefärbtem PVB und einer 0,38 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4 aus transparentem PVB. Die Drähte 16 und LEDs 28 sind in der 0,76 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4 eingebettet. Ein TCO infrarotreflektierender Überzug 18 wird auf der Fläche zwei 102 des Glases aufgebracht. Das Laminat enthält auch einen eingebetteten Drahtberührungssensor 14.
Ausführungsform 4:
9 zeigt einen Querschnitt eines Panoramadaches umfassend zwei 2,1 mm dicke schwarze wärmeabsorbierende Glasschichten 2 laminiert mit einer einzigen 0,76 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4 aus graugefärbtem PVB. Ein TCO infrarotreflektierender Überzug 18 wird auf der Fläche zwei 102 des Glases aufgebracht. Die Drähte 16 und LEDs 28 sind in der 0,76 mm dicken PVB-Schicht eingebettet. Das Laminat enthält auch einen eingebetteten Drahtberührungssensor 14.
Ausführungsform 5:
10 zeigt einen Querschnitt eines Panoramadaches umfassend zwei 2,1 mm dicke schwarze wärmeabsorbierende Glasschichten 2 laminiert mit einer einzigen 0,76 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4 aus graugefärbtem PVB. Die Drähte 16 und LEDs 28 sind in der 0,76 mm dicken PVB-Kunststoffbindungsschicht 4 eingebettet. Ein Kunststoffreflektor 34 ist mit der Fläche zwei 102 gebunden und eine Kunststofflinse 32 ist mit der Fläche vier 104 gebunden. Das Laminat enthält auch einen eingebetteten Drahtberührungssensor 14.
Ausführungsform 6:
11 zeigt einen Querschnitt eines Panoramadaches umfassend zwei 2,1 mm dicke schwarze wärmeabsorbierende Glasschichten 2 laminiert mit einer 0,76 mm dicken Kunststoffbindungsschicht 4 aus graugefärbtem PVB und einer 0,38 mm dicken Schicht aus transparentem PVB. Ein Leistungsfilm 36 ist zwischen den zwei PVB-Schichten laminiert. Die Drähte 16 und LEDs 28 sind in der 0,76 mm dicken PVB-Schicht eingebettet. Das Laminat enthält auch einen eingebetteten Drahtberührungssensor 14.
Die in dieser Patentschrift gezeigten und beschriebenen Erfindungsformen stellen illustrative bevorzugte Ausführungsformen dar und es wird verstanden, dass unterschiedliche Änderungen gemacht werden können, ohne vom Sinn der Erfindung abzuweichen, wie im folgenden beanspruchten Inhalt definiert wird.

Claims

Fahrzeuglaminat umfassend: a) eine äußere Glasschicht; b) mindestens eine innere Glasschicht; c) mindestens eine Kunststoffbindungsschicht zwischen der äußeren Glasschicht und der inneren Glasschicht; d) mindestens eine in der Kunststoffbindungsschicht eingebetteten LED; und e) einen Draht, welcher im Wesentlichen in der Kunststoffbindungsschicht eingebettet ist, unter Bildung einer Schaltung zur Versorgung der LED.
Laminat nach Anspruch 1, wobei das Drahtmaterial Wolfram ist.
Laminat nach Anspruch 2 wobei der Drahtdurchmesser zwischen etwa 18 µm und etwa 200 µm liegt.
Laminat nach Anspruch 2, wobei der Draht an einem flexiblen Verbinder beendet wird.
Laminat nach Anspruch 4, wobei die Dicke des flexiblen Verbinders kleiner als 0,6 mm ist.
Laminat nach Anspruch 1, wobei die Leistungsdichte der LED-Schaltung kleiner als 10 Watt pro Quadratdezimeter ist.
Laminat nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend mindestens einen Berührungssensor, welcher in das Laminat integriert ist.
Laminat nach Anspruch 7, wobei der Berührungssensor aus eingebettetem Draht besteht.
Laminat nach Anspruch 7, zusätzlich umfassend einen transparenten leitfähigen Überzug, welcher den Berührungssensor von Äußeren des Laminats isoliert.
Laminat nach Anspruch 1, wobei die gesamte sichtbare Lichttransmission kleiner als etwa 20% ist.
Laminat nach Anspruch 1, wobei die gesamte sichtbare Lichttransmission kleiner als etwa 10% ist.
Laminat nach Anspruch 1, wobei die gesamte sichtbare Lichttransmission kleiner als etwa 5% ist.
Laminat nach Anspruch 1, wobei das Laminat eine Sichtbehinderung mit Öffnungen beinhaltet, wobei sich die LED in den Öffnungen befindet.
Laminat nach Anspruch 13, wobei sich die Sichtbehinderung über der LED befindet, um die LED zu verstecken.
Laminat nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend mindestens einen Lichtdiffusor, welcher sich zwischen den Glasschichten befindet.
Laminat nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend mindestens eine lichtrichtende Linse, wobei die lichtrichtende Linse der Kunststoffbindungsschicht benachbart laminiert wird oder zur Fläche des Glases auf der äußeren oder inneren Fläche des Laminats gebunden wird.
Laminat nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend mindestens einen Lichtreflektor, wobei der Lichtreflektor zur Fläche zwei der äußeren Glasschicht gebunden ist oder über eine Flächenbehandlung, einen Überzug oder eine Komponente hinzugefügt wird.
Laminat nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend einen Antireflexüberzug aufgebracht auf der Fläche zwei.
Laminat nach Anspruch 1, wobei eine CNC-Maschine dazu verwendet wird, die eingebettete Drahtschaltung zu fertigen.
Laminat nach Anspruch 1, wobei ein Laser verwendet wird, um den eingebetteten Draht zu schneiden.
Laminat nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend eine zweite Bindungsschicht, welche zur ersten Bindungsschicht gebunden ist.
Laminat nach Anspruch 1, wobei der Draht mit den LEDs mittels eines leitfähigen Klebers, Crimpens, Schweißens, Lötens oder Kombinationen derselben verbunden ist.
Fahrzeug umfassend das Laminat nach Anspruch 1.
Verfahren zur Fertigung eines Laminats mit eingebetteten LEDs umfassend: a) das Bereitstellen einer äußeren und einer inneren Glasschicht; b) das Bereitstellen einer Kunststoffbindungsschicht zwischen den Glasschichten; c) das Platzieren von LEDs auf der Kunststoffbindungsschicht; c) das Verteilen eines Drahtes in der Kunststoffbindungsschicht, und das Verbinden des Drahtes mit den LEDs; d) das Schneiden des Drahtes; und e) das Laminieren der äußeren Glasschicht mit der inneren Glasschicht.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Draht im Wesentlichen in der Kunststoffbindungsschicht unter Verwendung von Wärme und Druck; Ultraschall oder Kombinationen derselben eingebettet wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Draht in Schritt d) durch mechanische Mittel oder mittels eines Lasers geschnitten wird.