RU2316155C1

RU2316155C1 - Highly reflective mirror with heating

Info

Publication number: RU2316155C1
Application number: RU2006120497/09A
Authority: RU
Inventors: Артур Рафаэлевич Галяутдинов; Рафаэль Тагирович Галяутдинов; Наиль Фаикович Кашапов
Original assignee: ООО Научно-производственное предприятие "РЕЗТЕХКОМПЛЕКТ"
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2008-01-27

Abstract

FIELD: engineering of highly reflective mirrors with heating, used as decorative glass facing of buildings, automobile mirrors, ensuring safety of vehicle operation, and also as mirror heating panels for heating rooms.

SUBSTANCE: device contains glass substrate, reflective current-conductive layer of stainless steel with geometric thickness ranging from 20 nm to 1000 nm, electro-conductive contacts, two-layered oxide cover, where upper layer is made of titanium oxide, positioned on external side of substrate, featuring a layer adjacent to stainless steel layer, composed of silicon oxide with geometric thickness 60÷70 nm, and geometric thickness of titanium oxide layer has value of 50÷60 nm.

EFFECT: increased reflection coefficient of mirror with heating up to 86% in visible spectrum area 0,4÷0,7 mm with stable electric resistance of heating element.

1 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к конструкции высокоотражающих зеркал с обогревом, применяемых в качестве декоративных фасадных стекол зданий, автомобильных зеркал, обеспечивающих безопасность эксплуатации транспортных средств, а также в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.The invention relates to the construction of highly reflective mirrors with heating, used as decorative facade glass for buildings, automobile mirrors, ensuring the safe operation 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 mirror 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 range of 0.4-0.7 microns.

Наиболее близким по технической сущности является 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.The closest in technical essence is a heated mirror containing 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 made of oxide aluminum 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 microns.

Технической задачей изобретения является создание высокоотражающего зеркала с обогревом с большим значением коэффициента отражения.An object of the invention is the creation of a highly reflective mirror with heating with a large value of the reflection coefficient.

Техническая задача решается созданием высокоотражающего зеркала с обогревом, содержащим стеклянную подложку, отражающий токопроводящий слой из нержавеющей стали геометрической толщиной от 20 до 1000 нм, электропроводящие контакты, двухслойное покрытие из оксидов, причем верхний слой выполнен из оксида титана, расположенные на внешней стороне подложки, отличающееся тем, что прилегающий к слою из нержавеющей стали слой выполнен из оксида кремния геометрической толщиной 60-70 нм, а геометрическая толщина слоя оксида титана имеет величину 50-60 нм.The technical problem is solved by creating a highly reflective heating mirror containing a glass substrate, a reflective conductive layer of stainless steel with a geometric thickness of 20 to 1000 nm, electrically conductive contacts, a two-layer coating of oxides, and the upper layer is made of titanium oxide, located on the outside of the substrate, characterized the fact that the layer adjacent to the stainless steel layer is made of silicon oxide with a geometric thickness of 60-70 nm, and the geometric thickness of the titanium oxide layer has a value of 50-60 nm

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 чертеже схематически представлено в разрезе заявляемое зеркало. Оно состоит из стеклянной подложки 1, отражающего токопроводящего слоя из нержавеющей стали 2, двух электрических контактов 3, слоя из оксида кремния 4 геометрической толщиной 60-70 нм, слоя из оксида титана 5 геометрической толщиной 50-60 нм.The drawing is a schematic sectional view of the inventive mirror. It consists of a glass substrate 1, a reflective conductive layer of stainless steel 2, two electrical contacts 3, a layer of silicon oxide 4 with a geometric thickness of 60-70 nm, a layer of titanium oxide 5 with a geometric thickness of 50-60 nm.

Заявляемое высокоотражающее 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.The inventive highly reflective mirror with heating 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 высокоотражающего зеркала с обогревом ведут в вакуумной камере магнетронным распылением. Стеклянную подложку предварительно обезжиривают и помещают в вакуумную камеру, в которой создают давление Р_ост=6,6·10^-3 Па. Затем осуществляют напуск аргона до давления Р=0,26 Па. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из нержавеющей стали. В течение 5 минут горения разряда происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени, а при удалении заслонки происходит напыление отражающего токопроводящего слоя на подложку. Напыление нержавеющей стали проводят до достижения слоем омического сопротивления в диапазоне от 5 до 70 Ом. Закрепляют электропроводящие контакты. Затем напыляют слой оксида кремния. Для напыления слоя оксида кремния зажигают разряд на магнетроне с кремниевой мишенью в атмосфере смеси газов аргона и кислорода. Напыление проводят до достижения слоем толщины 60-70 нм, а затем напыляют слой оксида титана. Для напыления слоя оксида титана зажигают разряд на магнетроне с титановой мишенью в атмосфере смеси газов аргона и кислорода. Напыление проводят до достижения слоем толщины 50-60 нм.The manufacture of highly reflective mirrors with heating is carried out in a vacuum chamber by magnetron sputtering. The glass substrate is pre-degreased and placed in a vacuum chamber, in which create a pressure P _OST = 6.6 · 10 ^-3 PA. Then argon is charged to a pressure of P = 0.26 Pa. The substrate is closed with a shutter and a discharge is ignited on a magnetron with a stainless steel target. Within 5 minutes of burning the discharge, the oxide film is removed from the target surface, and when the shutter is removed, the reflective conductive layer is sprayed onto the substrate. Stainless steel is sprayed until the layer reaches ohmic resistance in the range from 5 to 70 ohms. Fix the conductive contacts. Then a layer of silicon oxide is sprayed. To spray a layer of silicon oxide, a discharge is ignited on a magnetron with a silicon target in an atmosphere of a mixture of argon and oxygen gases. Spraying is carried out until the layer reaches a thickness of 60-70 nm, and then a layer of titanium oxide is sprayed. To spray a titanium oxide layer, a discharge is ignited on a magnetron with a titanium target in an atmosphere of a mixture of argon and oxygen gases. Spraying is carried out until the layer reaches a thickness of 50-60 nm.

Толщину напыления оксида кремния и титана контролируют методом спектрофотометрического контроля, когда по экстремумам отраженного света напыляют требуемую геометрическую толщину покрытия.The thickness of the deposition of silicon oxide and titanium is controlled by spectrophotometric control, when the required geometric coating thickness is sprayed at the extremes of the reflected light.

Электрическое сопротивление слоя нержавеющей стали имеет величину от 5 до 70 Ом в зависимости от толщины слоя и размеров зеркала, и, следовательно, при источнике напряжением 12 В рассеиваемая мощность на зеркале составит от 2 до 30 Вт. Это позволяет свести к минимуму потери энергии и обеспечить максимальную равномерность нагрева. Все слои наносят на стеклянную подложку путем магнетронного распыления в вакууме. Заявляемое высокоотражающее зеркало с обогревом нагревается за ~3 секунды до 20°С, обеспечивая быстрое удаление влаги с поверхности зеркала.The electrical resistance of the stainless steel layer has a value from 5 to 70 Ohms, depending on the layer thickness and mirror size, and, therefore, with a 12 V source, the dissipated power on the mirror will be from 2 to 30 watts. This minimizes energy loss and ensures maximum heating uniformity. All layers are applied to a glass substrate by magnetron sputtering in vacuum. The inventive highly reflective mirror with heating is heated in ~ 3 seconds to 20 ° C, providing quick removal of moisture from the surface of the mirror.

Заявляемое высокоотражающее зеркало с обогревом имеет коэффициент отражения R до 85% в видимой области спектра 0,4-0,7 мкм.The inventive highly reflective mirror with heating has a reflection coefficient R of up to 85% in the visible region of the spectrum of 0.4-0.7 microns.

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

Пример 1. Высокоотражающее зеркало размером 100×190 мм, имеющее толщину слоя нержавеющей стали 20 нм, толщину слоя оксида кремния 60 нм, толщину слоя оксида титана 52 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, рассеивает около 2 Вт, коэффициент отражения такого зеркала составляет 81% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм.Example 1. A highly reflective mirror 100 × 190 mm in size, having a stainless steel layer thickness of 20 nm, a silicon oxide layer thickness of 60 nm, a titanium oxide layer thickness of 52 nm, connected to a 12 V current source, scatters about 2 W, the reflection coefficient of such a mirror is 81% in the visible region of the spectrum of 0.4 ÷ 0.7 microns.

Пример 2. Высокоотражающее зеркало размером 100×360 мм, имеющее толщину слоя нержавеющей стали 300 нм, толщину слоя оксида кремния 65 нм, толщину слоя оксида титана 55 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, рассеивает около 16 Вт, коэффициент отражения такого зеркала составляет 84% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм.Example 2. A highly reflective mirror 100 × 360 mm in size, having a stainless steel layer thickness of 300 nm, a silicon oxide layer thickness of 65 nm, a titanium oxide layer thickness of 55 nm, connected to a 12 V current source, scatters about 16 W, the reflection coefficient of such a mirror is 84% in the visible region of the spectrum of 0.4 ÷ 0.7 microns.

Пример 3. Высокоотражающее зеркало размером 100×640 мм, имеющее толщину слоя нержавеющей стали 1000 нм, толщину слоя оксида кремния 70 нм, толщину слоя оксида титана 60 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, рассеивает около 30 Вт, коэффициент отражения такого зеркала составляет 83% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм.Example 3. A highly reflective mirror 100 × 640 mm in size, having a stainless steel layer thickness of 1000 nm, a silicon oxide layer thickness of 70 nm, a titanium oxide layer thickness of 60 nm, connected to a 12 V current source, scatters about 30 W, the reflection coefficient of such a mirror is 83% in the visible region of the spectrum of 0.4 ÷ 0.7 microns.

Коэффициент отражения высокоотражающего зеркала составляет более 80% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм при стабильном электрическом сопротивлении нагревательного элемента. Рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 30 Вт при источнике напряжением 12 В.The reflection coefficient of a highly reflecting mirror is more than 80% in the visible region of the spectrum of 0.4 ÷ 0.7 μm with a stable electrical resistance of the heating element. Power dissipation on the mirror is from 2 to 30 W with a voltage source of 12 V.

Заявляемое техническое решение просто в изготовлении и удобно при использовании его в качестве декоративных фасадных стекол зданий и на транспортных средствах. Решение технической задачи позволяет обеспечить высокую отражательную способность высокоотражающего зеркала до 85% против 70-80% у прототипа.The claimed technical solution is simple to manufacture and convenient when used as decorative facade glass for buildings and vehicles. The solution to the technical problem allows to provide high reflectivity of a highly reflective mirror up to 85% against 70-80% of the prototype.

Заявляемое техническое решение с указанными характеристиками можно также использовать в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.The claimed technical solution with the indicated characteristics can also be used as mirror heating panels for space heating.

Claims

A highly reflective heated mirror containing a glass substrate, a reflective stainless steel conductive layer of geometric thickness from 20 nm to 1000 nm, electrically conductive contacts, a two-layer oxide coating, the upper layer made of titanium oxide located on the outside of the substrate, characterized in that the layer adjacent to the stainless steel layer is made of silicon oxide with a geometric thickness of 60-70 nm, and the geometric thickness of the titanium oxide layer has a value of 50-60 nm.