RU2306681C1

RU2306681C1 - Heated mirror

Info

Publication number: RU2306681C1
Application number: RU2006108613/09A
Authority: RU
Inventors: утдинов Рафаэль Тагирович Гал (RU); Рафаэль Тагирович Галяутдинов; Наиль Фаикович Кашапов (RU); Наиль Фаикович Кашапов; Григорий Сергеевич Лучкин (RU); Григорий Сергеевич Лучкин
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20

Abstract

FIELD: transport engineering; mirrors.

SUBSTANCE: invention relates to heated mirrors used in automobiles and providing safety on the road, and it can be used on vehicles of all types and as mirror heating panels for heating of rooms. According to invention, heated mirror contains glass backing to rear part of which reflecting layers of aluminum is applied, and electronic contacts are installed. Reflecting layer is made of aluminum, thickness 100-300 nm, and aluminum oxide barrier layer, thickness 2-3 nm, is additionally applied to reflecting layer. Current-carrying layer made of tin oxide, thickness 150-250 nm, is located on barrier layer and contacts are arranged on current-carrying layer.

EFFECT: provision of heated mirror with high values of reflection coefficient.

2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции зеркал с обогревом, применяемых в качестве автомобильных зеркал, обеспечивающих безопасность эксплуатации транспортных средств, и может быть использовано на всех видах транспорта, а также в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.The invention relates to the construction of heated mirrors used as automobile mirrors to ensure the safe operation of vehicles, and can be used on all types of vehicles, as well as mirror heating panels for heating rooms.

Обогрев внешнего автомобильного зеркала актуален для территорий с влажным и холодным климатом, поскольку является эффективным и универсальным средством, позволяющим удалять с поверхности зеркала не только капли воды, но и иней, снег и лед, а также препятствует обмерзанию зеркала при движении автомобиля в холодное время года.The heating of an external car mirror is relevant for areas with a humid and cold climate, as it is an effective and versatile tool that allows you to remove not only water drops, but also frost, snow and ice from the surface of the mirror, and also prevents the mirror from freezing when the car moves in the cold season .

Известно зеркало с обогревом, содержащее непроводящую подложку с отражающим слоем, нанесенным на ее тыльной стороне, причем отражающий слой выполнен из чистого хрома и оксида хрома, соотношение хрома и оксида хрома выбрано так, чтобы сопротивление слоя рассеивало приложенную внешним источником электрическую энергию требуемым образом, см. патент FR 2695789, МПК Н05В 3/84, 1994.A heated mirror is known that contains a non-conductive substrate with a reflective layer deposited on its rear side, the reflective layer made of pure chromium and chromium oxide, the ratio of chromium and chromium oxide selected so that the layer resistance dissipates the applied electric energy in the required manner, cm Patent FR 2695789, IPC H05B 3/84, 1994.

Недостатками известного зеркала являются невысокий коэффициент отражения, который в области спектра 0,4÷0,7 мкм не превышает 50%, необходимость соблюдения заданной пропорции содержания чистого хрома и оксида хрома.The disadvantages of the known mirrors are a low reflection coefficient, which in the spectral region of 0.4 ÷ 0.7 μm does not exceed 50%, the need to comply with a given proportion of the content of pure chromium and chromium oxide.

Известно зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку с отражающим проводящим слоем из нержавеющей стали на ее тыльной стороне, отражающий слой выполнен в вакуумной камере магнетронным напылением нержавеющей стали, см. патент RU 2248681, МПК Н05В 3/84, 2003.It is known a heated mirror containing a glass substrate with a reflective conductive layer of stainless steel on its back side, the reflective layer is made in a vacuum chamber by magnetron sputtering of stainless steel, see patent RU 2248681, IPC Н05В 3/84, 2003.

Недостатком представленного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 50-65% в области спектра 0,4÷0,7 мкм.The disadvantage of the presented mirror is not a high reflection coefficient of 50-65% in the spectral region of 0.4 ÷ 0.7 μm.

Известно зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, отражающий слой и электрические контакты, расположенные на внешней стороне подложки, причем отражающий слой, одновременно являющийся токопроводящим, выполнен из нержавеющей стали, и на ее поверхности расположено двухслойное покрытие, которое выполнено из оксида алюминия и оксида титана, см. патент RU 2262215, МПК Н05В 3/84, 2004.A heated mirror is known comprising a glass substrate, a reflective layer and electrical contacts located on the outside of the substrate, the reflective layer being simultaneously conductive, made of stainless steel, and on its surface there is a two-layer coating that is made of aluminum oxide and titanium oxide , see patent RU 2262215, IPC Н05В 3/84, 2004.

Недостатком известного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 70-80% в области спектра 0,4÷0,7 мкм.A disadvantage of the known mirror is the insufficiently high reflection coefficient of 70-80% in the spectral region of 0.4 ÷ 0.7 μm.

Наиболее близким по технической сущности является зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку и отражающий алюминиевый слой толщиной 10 мкм на ее тыльной поверхности. Алюминиевый слой разделен серией параллельных диэлектрических линий, образуя лабиринтообразную полосу шириной 1 мм. С двух сторон полосы алюминиевого слоя расположены электрические контакты, см. патент GB 2303465, МПК Н05В 3/84, 1995.The closest in technical essence is a heated mirror containing a glass substrate and a reflective aluminum layer with a thickness of 10 microns on its back surface. The aluminum layer is separated by a series of parallel dielectric lines, forming a labyrinthine strip 1 mm wide. Electrical contacts are located on both sides of the strip of aluminum layer, see patent GB 2303465, IPC Н05В 3/84, 1995.

Недостатком известного зеркала является, во-первых, отражающий слой разделен линиями, что ухудшает качество отражаемого изображения и уменьшает величину коэффициента отражения, величина которого не превышает 80%, во-вторых, невысокая механическая прочность отражающего алюминиевого слоя.A disadvantage of the known mirror is, firstly, the reflective layer is divided by lines, which affects the quality of the reflected image and reduces the magnitude of the reflection coefficient, the magnitude of which does not exceed 80%, and secondly, the low mechanical strength of the reflective aluminum layer.

Технической задачей изобретения является создание зеркала с обогревом с большим значением коэффициента отражения.An object of the invention is to provide a heated mirror with a large reflection coefficient.

Техническая задача решается тем, что в зеркале с обогревом, содержащем стеклянную подложку, с тыльной ее стороны отражающий слой из алюминия и электрические контакты, отражающий слой выполнен из алюминия толщиной 100-300 нм, на отражающем слое дополнительно расположен барьерный слой из оксида алюминия толщиной 2-3 нм, а на барьерном слое расположен токопроводящий слой из оксида олова толщиной 150-250 нм, на котором расположены контакты.The technical problem is solved in that in the heated mirror containing the glass substrate, on the back side, the reflective layer is made of aluminum and electrical contacts, the reflective layer is made of aluminum with a thickness of 100-300 nm, an additional 2 mm thick layer of aluminum oxide is located on the reflective layer -3 nm, and on the barrier layer there is a conductive layer of tin oxide with a thickness of 150-250 nm, on which the contacts are located.

Решение технической задачи позволяет увеличить коэффициент отражения зеркала с обогревом до 85%.The solution to the technical problem allows to increase the reflection coefficient of the heated mirror up to 85%.

На фиг.1 схематически представлено в разрезе заявляемое зеркало. Оно состоит из стеклянной подложки 1, отражающего слоя из алюминия 2, барьерного слоя из оксида алюминия 3, токопроводящего слоя из оксида олова 4 и двух электрических контактов 5, причем рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 20 Вт. Наличие барьерного слоя оксида алюминия обеспечивает надежную электрическую изоляцию токопроводящего слоя от отражающего. Заявляемое зеркало с обогревом нагревается за 3-7 секунд до 20°С, обеспечивая быстрое удаление влаги с поверхности зеркала, его коэффициент отражения составляет 83-85% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм.Figure 1 is a schematic sectional view of the inventive mirror. It consists of a glass substrate 1, a reflective layer of aluminum 2, a barrier layer of aluminum oxide 3, a conductive layer of tin oxide 4 and two electrical contacts 5, and the dissipated power on the mirror is from 2 to 20 watts. The presence of a barrier layer of aluminum oxide provides reliable electrical isolation of the conductive layer from the reflective one. The inventive heated mirror is heated in 3-7 seconds to 20 ° C, providing rapid removal of moisture from the surface of the mirror, its reflection coefficient is 83-85% in the visible region of the spectrum of 0.4 ÷ 0.7 μm.

Изготовление зеркала ведут в вакуумной камере магнетронным распылением. Подложку предварительно обезжиривают и помещают в вакуумную камеру, из которой откачивают воздух до давления P_ост=2,6·10^-3Па. Затем осуществляют напуск аргона до давления Р=0,2-0,3 Па. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из алюминия. Происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени в течение 5 минут горения разряда, после чего заслонку убирают и напыляют на подложку с тыльной ее стороны отражающий слой из алюминия толщиной 100-300 нм. По окончании напыления алюминия в вакуумную камеру подают кислород до давления Р=0,1-0,3 Па. В атмосфере кислорода на поверхности металлического алюминия формируют сплошную, непроводящую электрический ток, беспористую пленку оксида алюминия толщиной 2-3 нм, играющую роль барьерного слоя между алюминиевым и токопроводящим слоями. Через три минуты подачу кислорода прекращают и из вакуумной камеры откачивают воздух до давления Р_ост=2,6·10^-3 Па. В вакуумную камеру подают смесь газов аргона и кислорода. При давлении Р=0,2-0,3 Па на поверхность барьерного слоя проводят напыление токопроводящего слоя из оксида олова толщиной 150-250 нм.Mirrors are produced in a vacuum chamber by magnetron sputtering. The substrate is pre-degreased and placed in a vacuum chamber, from which air is pumped out to a pressure of P _ost = 2.6 · 10 ^-3 Pa. Then argon is charged up to a pressure of P = 0.2-0.3 Pa. The substrate is closed by a shutter and a discharge is ignited on a magnetron with an aluminum target. The oxide film is removed from the target surface within 5 minutes of burning the discharge, after which the shutter is removed and a reflective layer of aluminum with a thickness of 100-300 nm is sprayed onto the substrate from its back side. At the end of the deposition of aluminum, oxygen is supplied to the vacuum chamber to a pressure of P = 0.1-0.3 Pa. In an oxygen atmosphere, a continuous, non-conductive electric current, a non-porous alumina film of a thickness of 2-3 nm is formed on the surface of aluminum metal, playing the role of a barrier layer between the aluminum and conductive layers. After three minutes, the oxygen supply is stopped and air is pumped out of the vacuum chamber to a pressure of P _ost = 2.6 · 10 ^-3 Pa. A mixture of argon and oxygen gases is introduced into the vacuum chamber. At a pressure of P = 0.2-0.3 Pa, a conductive layer of tin oxide with a thickness of 150-250 nm is sprayed onto the surface of the barrier layer.

Заявляемое зеркало с обогревом имеет коэффициент отражения R до 85% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. Спектральная зависимость отражения заявляемого зеркала представлена на фиг.2.The inventive heated mirror has a reflection coefficient R of up to 85% in the visible region of the spectrum of 0.4 ÷ 0.7 μm. The spectral dependence of the reflection of the inventive mirror is presented in figure 2.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения.The invention is illustrated by the following examples of specific performance.

Пример 1. Зеркало размером 100 мм на 190 мм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 2 Вт, толщина слоя алюминия составляет 300 нм, оксида алюминия составляет 3 нм, толщина слоя оксида олова составляет 250 нм, коэффициент отражения такого зеркала составляет 85%.Example 1. A mirror 100 mm by 190 mm in size, connected to a 12 V current source, consumes about 2 W, the thickness of the aluminum layer is 300 nm, the aluminum oxide is 3 nm, the thickness of the tin oxide layer is 250 nm, the reflection coefficient of such a mirror is 85%

Пример 2. Зеркало размером 100 мм на 360 мм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 20 Вт, толщина слоя алюминия составляет 100 нм, оксида алюминия составляет 2 нм, толщина слоя оксида олова составляет 150 нм, коэффициент отражения такого зеркала составляет 83%.Example 2. A mirror 100 mm by 360 mm in size connected to a 12 V current source consumes about 20 W, the thickness of the aluminum layer is 100 nm, the aluminum oxide is 2 nm, the thickness of the tin oxide layer is 150 nm, the reflection coefficient of such a mirror is 83%

Заявляемое техническое решение просто в изготовлении и удобно при использовании его на транспортных средствах, т.к. позволяет быстро удалять конденсат при сохранении высокого коэффициента отражения. Наличие барьерного слоя оксида алюминия обеспечивает надежную электрическую изоляцию токопроводящего слоя от отражающего слоя и обеспечивает стабильность выделения рассеиваемой мощности на зеркале. Расположение слоев на тыльной стороне подложки обеспечивает высокую устойчивость к механическим и климатическим воздействиям в жестких условиях эксплуатации транспортных средств.The claimed technical solution is simple to manufacture and convenient when used on vehicles, because allows you to quickly remove condensate while maintaining a high reflection coefficient. The presence of a barrier layer of aluminum oxide provides reliable electrical isolation of the conductive layer from the reflective layer and ensures the stability of the release of dissipated power on the mirror. The location of the layers on the back of the substrate provides high resistance to mechanical and climatic influences in harsh operating conditions of vehicles.

Заявляемое техническое решение может быть использовано в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.The claimed technical solution can be used as a mirror heating panels for space heating.

Решение технической задачи позволяет увеличить коэффициент отражения зеркала с обогревом до 85% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. Рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 20 Вт при источнике напряжением 12 В.The solution of the technical problem allows to increase the reflection coefficient of the heated mirror to 85% in the visible region of the spectrum of 0.4 ÷ 0.7 μm. Power dissipation on the mirror is from 2 to 20 W with a voltage source of 12 V.

Claims

A heated mirror containing a glass substrate, on its back a reflective layer of aluminum and electrical contacts, characterized in that the reflective layer is made of aluminum with a thickness of 100-300 nm, an additional layer of aluminum oxide with a thickness of 2-3 nm is located on the reflective layer and on the barrier layer there is a conductive layer of tin oxide with a thickness of 150-250 nm, on which the contacts are located.