ЗЕРКАЛО С ОБОГРЕВОМ
HEATED MIRROR

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.
Обогрев внешнего автомобильного зеркала актуален для территорий с влажным и холодным климатом, поскольку является эффективным и универсальным средством, позволяющим удалять с поверхности зеркала капли воды, иней, снег, лед, а также препятствует обмерзанию зеркала при движении автомобиля в холодное время года.
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.
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.
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 7 Н05В 3/84, 2003.
Недостатком представленного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 50-65% в области спектра 0,4÷0,7 мкм.
Известно 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 6 Н05В 3/84, 1995.
Недостатком известного зеркала является то, что отражающий слой разделен линиями, что ухудшает качество отражаемого изображения и уменьшает величину коэффициента отражения, величина которого не превышает 80%.
Наиболее близким по технической сущности является зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, с тыльной стороны которой расположен отражающий слой из алюминия толщиной 100-300 нм, на отражающем слое 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 электрические контакты, см. патент RU 2306681, МПК 8 Н05В 3/84,2006.
Недостатком известного зеркала является недостаточно высокий коэффициент отражения, составляющий 83-85% в области спектра 0,4÷0,7 мкм.
Технической задачей изобретения является создание зеркала с обогревом с большим значением коэффициента отражения.
Техническая задача решается тем, что зеркало с обогревом, содержащее стеклянную подложку, с тыльной стороны которой расположен отражающий слой из алюминия толщиной 100-300 нм, на отражающем слое расположен барьерный слой из оксида алюминия толщиной 2-3 нм, на барьерном слое расположен токопроводящий слой из оксида олова толщиной 150-250 нм, на котором расположены электрические контакты, в котором между подложкой и отражающим слоем со стороны подложки дополнительно расположены слой из оксида титана толщиной 50-60 нм, а затем слой из фтористого магния толщиной 70-75 нм.
Решение технической задачи позволяет увеличить коэффициент отражения зеркала с обогревом до 94%.
На фиг.1 схематически представлено в разрезе зеркало с обогревом. Оно состоит из стеклянной подложки 1, слоя из оксида титана 2, слоя из фтористого магния 3, отражающего слоя из алюминия 4, барьерного слоя из оксида алюминия 5, токопроводящего слоя из оксида олова 6 и двух электрических контактов 7, причем рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 20 Вт. Наличие дополнительных слоев из оксида титана из фтористого магния между подложкой и отражающим слоем из алюминия увеличивает коэффициент отражения зеркала с обогревом до 94% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. Заявляемое зеркало с обогревом нагревается за 3-7 секунд до 20°С, обеспечивая быстрое удаление влаги с поверхности зеркала.
ост
ост
ост
ост
-3
-3
Изготовление зеркала с обогревом ведут в вакуумной камере магнетронным распылением. Подложку предварительно обезжиривают и помещают в вакуумную камеру, из которой откачивают воздух до давления Р=2,6·10 Па. Подложку прогревают в вакуумной камере до температуры 220°С. Затем подают смесь газов аргона и кислорода до давления Р=0,26 Па. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с мишенью из титана. Происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени в течение 5 минут горения разряда, после чего заслонку убирают и напыляют на подложку слой из оксида титана толщиной 50-60 нм. Подачу смеси газов аргона и кислорода прекращают. Затем методом термического испарения наносят слой фтористого магния. Напыление слоя фтористого магния проводят до достижения слоем геометрической толщины 70-75 нм. Подложки выдерживают в вакууме в течение 30 мин для их остывания. Затем в вакуумную камеру подают газ аргон до давления Р=0,26 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 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 до давления Р=2,6·10 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.
Заявляемое зеркало с обогревом имеет коэффициент отражения R до 94% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм. Спектральная зависимость отражения заявляемого зеркала с обогревом представлена на фиг.2.
Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения.
Пример 1. Зеркало с обогревом размером 100 мм на 190 мм, сформированное последовательно из слоев оксида титана толщиной 55 нм, фтористого магния толщиной 73 нм, алюминия толщиной 250 нм, оксида алюминия толщиной 2,5 нм, оксида олова толщиной 150 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 2 Вт и обеспечивает коэффициент отражения, равный 94%.
Пример 2. Зеркало с обогревом размером 100 мм на 190 мм, сформированное последовательно из слоев оксида титана толщиной 50 нм, фтористого магния толщиной 70 нм, алюминия толщиной 200 нм, оксида алюминия толщиной 2 нм, оксида олова толщиной 200 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 20 Вт и обеспечивает коэффициент отражения, равный 93%.
Пример 3. Зеркало с обогревом размером 100 мм на 190 мм, сформированное последовательно из слоев оксида титана толщиной 60 нм, фтористого магния толщиной 75 нм, алюминия толщиной 300 нм, оксида алюминия толщиной 3 нм, оксида олова толщиной 250 нм, подключенное к источнику тока напряжением 12 В, потребляет около 20 Вт и обеспечивает коэффициент отражения, равный 92%.
Заявленное техническое решение зеркало с обогревом позволяет увеличить коэффициент отражения до 94% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм и обеспечивает надежную электрическую изоляцию токопроводящего слоя от отражающего слоя и 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, к тому же просто в изготовлении и удобно при использовании его на транспортных средствах. Заявляемый объект позволяет быстро удалять конденсат при сохранении высокого коэффициента отражения. Объект может быть использован в качестве зеркальных нагревательных панелей для обогрева помещений.
Таким образом, заявляемое зеркало с обогревом увеличивает коэффициент отражения до 94% в видимой области спектра 0,4÷0,7 мкм по сравнению с прототипом, где коэффициент отражения составляет 83-85%. Рассеиваемая мощность на зеркале составляет от 2 до 20 Вт при источнике напряжением 12 В.