CN113350029A - 透气加热型防雾护目镜和除雾电热镜片 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种加热型防雾护目镜。本公开的防雾护目镜包括护目镜本体、透明电热镜片和头带，所述透明电热镜片包括透明发热层、设置在所述透明发热层表面的电极、以及覆盖在所述透明发热层和所述电极表面的硬质绝缘镜片层，所述电极包括上电极和下电极，所述上电极和所述下电极通过导线连接至电源接口。本公开的防雾护目镜防雾、除雾效果好，可广泛应用。

Description

透气加热型防雾护目镜和除雾电热镜片

技术领域

本公开涉及护目镜领域，特别涉及一种加热型防雾护目镜和除雾电热镜片。

背景技术

护目镜广泛应用于医用、工业、实验室或户外运动等场景，具有防尘、防碎屑、防液体飞溅、防有毒气体或防病菌等功能，但在使用的过程中一直伴随着镜片起雾的问题。引起护目镜起雾的水分主要有两个来源，一个来自于佩戴者呼出的温暖、潮湿的空气，另一个来自于护目镜内皮肤排汗和呼吸。湿热的空气遇到相对冷的镜片内表面会凝结成液滴。冷凝物液滴会使镜片内表面起雾，可能严重损害视觉，存在操作失误的风险，甚至可能带来危险。

目前主要通过加强镜内腔气体流动、对镜片做防雾涂层处理或者加热镜片来减轻起雾问题。加强气体流动的方式只能轻微减少起雾，防雾涂层处理的方式由于涂层容易损坏，只能短暂防雾。通过加热镜片去除雾气的方式比前两种方式更有效，目前基本上是通过将电阻丝等加热元件布置在镜框处，利用热传导对镜片升温从而去除起雾。然而，从镜片边缘对镜片进行加热的方式，镜片中心受热较慢，雾气消除时间较长，如果将电阻丝布置在镜片中心，又会阻碍使用者的视线。

因此，开发一种持久稳定、高效防雾、除雾的防雾护目镜，对于佩戴者能够安全、舒适作业或运动具有重大意义。

发明内容

本公开要解决的技术问题是，目前急需能够快速防雾、除雾、对视觉影响小的防雾护目镜。

本公开为了克服现有技术的不足，提供一种加热型防雾护目镜。本公开以透明电热镜片作为护目镜的防雾、除雾发热元件，解决了现有技术中存在除雾效果差、时效短、不稳定、不透明等系列问题。

具体来说，本公开提出了如下技术方案：

本公开的一些实施方式提供了一种防雾护目镜，包括护目镜本体、透明电热镜片和头带，所述护目镜本体设有气阀，所述透明电热镜片包括透明发热层、设置在所述透明发热层表面的电极、以及覆盖在所述透明发热层和所述电极表面的绝缘镜片层，所述电极包括上电极和下电极，所述上电极和所述下电极通过导线连接至电源接口，可选地，所述透明发热层选自石墨烯薄膜，透明金属网格薄膜、纳米银线薄膜、碳纳米管薄膜、掺锡氧化铟(ITO)薄膜、掺氟氧化锡(FTO)薄膜或掺铝氧化锌(ZnO)薄膜，优选地，所述透明发热层为石墨烯薄膜。

本公开的一些实施方式中，所述透明电热镜片包括左侧观察区、右侧观察区和鼻梁区，所述上电极和所述下电极之间的透明发热层区域形成透明电热镜片发热区，所述透明电热镜片发热区包括眼睛发热区和鼻梁发热区，所述眼睛发热区包括位于所述左侧观察区的左侧眼睛发热区和位于所述右侧观察区的右侧眼睛发热区，所述左侧眼睛发热区和所述右侧眼睛发热区的面积差不超过10％；可选地，所述左侧眼睛发热区和所述右侧眼睛发热区的面积一致，形状对称。

本公开的一些实施方式中，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极平行设置。

本公开的一些实施方式中，位于所述眼睛发热区的所述上电极设置为上凸的弧形，位于所述眼睛发热区的所述下电极设置为下凹的弧形。

本公开的一些实施方式中，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极沿着所述透明电热镜片的轮廓线设置，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极的间距变化小于25％。

本公开的一些实施方式中，所述左侧眼睛发热区覆盖所述左侧观察区的中心，所述右侧眼睛发热区覆盖所述右侧观察区的中心；

可选地，所述左侧眼睛发热区的面积为所述左侧观察区面积的40％以上，所述右侧眼睛发热区的面积为所述右侧观察区面积的40％以上；

优选地，所述左侧眼睛发热区的面积为所述左侧观察区面积的60％以上，所述右侧眼睛发热区的面积为所述右侧观察区面积的60％以上。

本公开的一些实施方式中，所述电极选自银电极、铜电极或铝电极；可选地，所述电极的宽度为3mm以下，优选地，所述电极宽度为2mm以下。

本公开的一些实施方式中，所述防雾护目镜还包括电源，所述电源安装于所述护目镜本体上；可选地，所述电源还包括档位控制部件，调节所述透明电热镜片的工作功率；或者，所述防雾护目镜还包括电源收纳件，所述电源收纳件可拆卸地设置于所述头带上。

本公开的一些实施方式中，所述护目镜本体包括镜框和用于结合人体面部的软边，所述透明电热镜片安装于所述镜框的凹槽，可选地，所述气阀设置于所述软边外侧，优选地，所述气阀内填充过滤材料；可选地，所述软边设有导线引出孔。

另一方面，本公开的一些实施方式提供了一种透明电热镜片，所述透明电热镜片为眼镜镜片形状，包括透明发热层、设置在所述透明发热层表面的电极、以及覆盖在所述透明发热层和所述电极表面的硬质绝缘镜片层，所述电极包括上电极和下电极，所述上电极和所述下电极通过导线连接至电源接口，所述上电极和所述下电极之间电流导通的区域形成透明电热镜片发热区，所述透明电热镜片发热区包括眼睛发热区，所述眼睛发热区包括左侧眼睛发热区和右侧眼睛发热区，所述左侧眼睛发热区和所述右侧眼睛发热区的面积差不超过10％，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极沿着所述透明电热镜片的轮廓线设置，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极的间距变化小于25％。

本申请的有益效果包括：

1.本公开的防雾护目镜结构紧凑、安全可靠、容易制造，可广泛应用于医用、工业或实验室等环境。

2.本公开的一些实施方式中，防雾护目镜采用石墨烯透明电热镜片发热元件，具有发热均匀稳定、发热迅速、透光率高、电压适应性宽等优异特性，能够快速稳定地去除护目镜雾气，减少遮挡。

3.本公开一些实施方式中，在石墨烯透明电热镜片上设计的电极结构能够进一步扩大可视区、改善发热均匀性。

4.本公开一些实施方式中，与人体面部紧密贴合的为软边结构，接触皮肤舒适度好，采用过滤式气阀结构，在实现防雾、除雾效果的同时，还可以隔绝危险环境中可能存在的病毒、细菌或其他有害气体、颗粒等，保护使用者不受侵害，还能保证佩戴者眼睛及周边面部皮肤的舒适度。

附图说明

图1是实施例1中的防雾护目镜示意图；

图2是实施例1中的防雾护目镜拆解示意图；

图3是实施例1中的防雾护目镜使用的石墨烯透明电热镜片示意图；

图4是实施例2中的防雾护目镜使用的石墨烯透明电热镜片示意图；

图5是实施例3中的防雾护目镜使用的石墨烯透明电热镜片示意图；

图6是实施例4中的防雾护目镜使用的石墨烯透明电热镜片示意图；

图中：1-镜框，2-软边，3-气阀，4-石墨烯透明电热镜片，41-上电极，42-下电极，43-石墨烯薄膜，44-绝缘镜片层，5-用电端导线，6-供电端导线，7-电源，8-电源收纳件，9-头带。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，基于本公开中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。

需要注意的是，本文所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。

在本文的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

未特别指明时，术语“上”、“下”、“左”、“右”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“石墨烯”是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

如上所述，本公开为了解决现有防雾护目镜存在的时效短、不稳定、除雾慢、遮挡视线等问题，提供了一种能够高效除雾的并减轻视线遮挡问题的防雾护目镜。

本公开的一些实施方式中，提供了一种防雾护目镜，包括护目镜本体、透明电热镜片和头带，所述护目镜本体设有气阀，所述透明电热镜片包括透明发热层、设置在所述透明发热层表面的电极、以及覆盖在所述透明发热层和所述电极表面的绝缘镜片层，所述电极包括上电极和下电极，所述上电极和所述下电极通过导线连接至电源接口，所述透明发热层选自石墨烯薄膜，纳米银线薄膜、铟锡氧化物(ITO)薄膜或铝掺杂的氧化锌(ZnO)薄膜。

本公开的一些实施方式中，提供了一种防雾护目镜，包括护目镜本体、石墨烯透明电热镜片和头带，所述护目镜本体设有气阀，所述石墨烯透明电热镜片包括石墨烯薄膜、设置在所述石墨烯薄膜表面的电极、以及覆盖在所述石墨烯薄膜和所述电极表面的硬质绝缘镜片层，所述电极包括上电极和下电极，所述上电极和所述下电极通过导线连接至电源接口。

石墨烯透明电热镜片采用石墨烯薄膜，石墨烯薄膜透光率高达97.7％，几乎是完全透明的，对视觉影响非常小。使用石墨烯薄膜发热时，可在发热防雾、除雾的同时，辐射出与人体自身红外辐射波长接近的6-14μm红外光波，通过同频共振，使人体眼部及周边面部皮肤形成高效率的能量吸收，改善眼部血液微循环，缓解眼部疲劳。使用者可一边无视线阻碍操作，一边使眼部疲劳得到缓解，有助于工作效率提高。

石墨烯透明电热镜片通电后，上电极和下电极之间的石墨烯薄膜导通电流，导通电流的石墨烯薄膜发热。相比传统的电热丝或电热块等金属发热元件，石墨烯透明电热镜片具有发热均匀稳定、发热迅速、透光率高、电压适应性宽等优异特性。另外，与电阻丝发热类似地，流过石墨烯薄膜的电流越大，石墨烯薄膜产生的热能越大。目前常用地，石墨烯薄膜可采用化学气相沉积法制备。石墨烯透明电热镜片可通过例如专利CN105517215B公开的方法制备。

本公开的一些实施方式中，所述镜片包括左侧观察区、右侧观察区和鼻梁区，所述上电极和所述下电极之间被石墨烯薄膜覆盖的区域由于电流导通石墨烯薄膜发热称为透明电热镜片发热区，所述透明电热镜片发热区包括眼睛发热区和鼻梁发热区，所述眼睛发热区包括位于所述左侧观察区的左侧眼睛发热区和位于所述右侧观察区的右侧眼睛发热区，所述左侧眼睛发热区和所述右侧眼睛发热区的面积差不超过10％。上电极和下电极之前的石墨烯薄膜应当尽量对称地覆盖镜片两侧，从而使得镜片两侧的发热区对称、面积相当，从而实现更加均匀的除雾。

本公开的一些实施方式中，设置于石墨烯薄膜表面的电极可采用银电极、铜电极或铝电极，例如，通过丝网印刷的方式在石墨烯薄膜表面按照设计的图案制备银浆电极。由于银浆电极不透明，为了尽可能扩大透明电热镜片的可视范围，电极的宽度设置为3mm以下，例如2mm，1.5mm或1mm。覆盖在所述石墨烯薄膜和所述电极表面的PC(聚碳酸酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、石英等材料。

本公开的一些实施方式中，石石墨烯透明电热镜片的安装贴合工艺简单，石墨烯薄膜被绝缘镜片层保护，可耐一定程度的机械损伤，发热效果稳定，寿命长。

本公开的一些实施方式中，护目镜本体包括镜框和软边，软边结构可与人体面部紧密贴合，可以隔绝危险环境中可能存在的病毒、细菌或其他有害气体、颗粒等，保护使用者不受侵害。所述镜框可采用弹性或刚性材料成型，具体可为橡胶、塑料等。所述软边可采用硬度较低的弹性材料成型，例如采用硅胶或橡胶材料成型。所述镜框和软边可组装成型，也可一体成型。

本公开的一些实施方式中，所述气阀紧密嵌套在软边结构上，气阀中空，内填充过滤棉，可通气的同时，还可防液体飞溅，并可过滤细菌、病毒或有毒气体。

本公开的一些实施方式中，所述防雾护目镜还包括电源收纳件，所述电源收纳件可拆卸地设置于所述头带上。一方面采用外置电源，能够使用较大容量的电池，从而延长电热镜片的发热时间；另一方面，将电源放置于电源收纳件中，距离电热镜片较近，从而缩短导线长度，避免导线过长影响操作。头带可以采用松紧带，适应多种尺寸的头型。

下面通过更具体的实施例对本公开的实施方式进行说明。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的防雾护目镜，包括护目镜本体(1,2)、气阀3、石墨烯透明电热镜片4和头带9护目镜本体(1,2)包括镜框1和软边2，石墨烯透明电热镜片4通过镜框1内凹槽和卡扣进行固定。所述头带9一侧安装有电源收纳件8，可将电源7放置于在电源收纳件8中。参考图2和图3，所述石墨烯透明电热镜片4包括石墨烯薄膜43、设置在所述石墨烯薄膜43表面的电极(41,42)、以及覆盖在所述石墨烯薄膜43和所述电极(41,42)表面的绝缘镜片层44(采用PC透明片材)，所述电极(41,42)包括上电极41和下电极42，上电极41和下电极42的电极条宽度为大约2mm；所述上电极41和所述下电极42通过用电端导线5连接至电源接口，通过供电端导线6接入电源7，用电端导线5和供电端导线6通过软边2上设置的导线引出孔连接，从而保证护目镜的密封性。继续参考图3，石墨烯透明电热镜片4中间为鼻梁区，两侧分别为左侧观察区和右侧观察区。所述上电极41和所述下电极42之间的石墨烯薄膜区域形成透明电热镜片4的发热区(即图中表示上电极41和下电极42的较粗的黑色线条和左右两边连接黑色粗线条的灰色细直线条围成的区域)，位于所述左侧观察区的石墨烯薄膜区域形成透明电热镜片的左侧眼睛发热区，位于所述右侧观察区的石墨烯薄膜区域形成透明电热镜片的右侧眼睛发热区，鼻梁区位置的石墨烯薄膜区域形成透明电热镜片的鼻梁发热区。位于透明电热镜片发热区的上电极41沿着石墨烯透明电热镜片的轮廓线设置为上凸的弧形，而下电极42在位于眼睛发热区的部分设置为下凹的弧形，在位于鼻梁发热区的部分设置为上凸的弧形。由于上电极41和下电极42在发热区的间距并不一致，因此不同间距处的电热膜温度不同。在室温25℃、电压5V时进行测试，左侧眼睛发热区的最高温度为38.7℃，最低温度为30.8℃，鼻梁发热区温度较高，最高温度为40.1℃。另外，由于下电极42位于右侧的部分比位于左侧的部分短，右侧石墨烯薄膜覆盖的区域小于左侧石墨烯薄膜覆盖的区域，使得透明电热镜片的左侧眼睛发热区面积大于右侧眼睛发热区面积，两侧发热不均。由于右侧存在较大面积的区域不能发热，本实施例的防雾护目镜除雾效果仍可改善。

实施例2

本实施例和实施例1中的防雾护目镜相比，其区别在于采用了如图4所示的石墨烯透明电热镜片。参考图4，本实施例的石墨烯透明电热镜片4相比实施例1中的电热镜片改善了电极结构，将下电极42位于右侧的部分向右延伸，从而增大右侧石墨烯薄膜覆盖的区域，使得透明电热镜片的左侧眼睛发热区面积和右侧眼睛发热区面积基本一致，两侧发热相当。同样的，由于位于眼睛发热区的上电极41和下电极42的间距变化较大，导致不同间距处的电热膜温度具有较大差异。经测量，间距最大的位置相比间距最小的位置相差超过60％，透明电热镜片4的左侧眼睛发热区的最高温度为38.2℃，最低温度为30.3℃。因此，石墨烯透明电热镜片的发热均匀性和稳定性还可改善。另外，经测量，本实施例的电热镜片左侧眼睛发热区(或右侧眼睛发热区)的面积为左侧观察区(或右侧观察区)面积的约68％，虽然本实施例的电热膜发热区同样有低温处，但是较实施例1中不存在大面积无法发热的区域，因此可视化程度较实施例1中的防雾护目镜有一定改善。

实施例3

本实施例和实施例1中的防雾护目镜相比，其区别在于采用了如图5所示的石墨烯透明电热镜片。参考图5，本实施例的石墨烯透明电热镜片4相比实施例1中的电热镜片更改了电极结构，将下电极42右侧向右延伸，并将位于左侧眼睛发热区和右侧眼睛发热区的上电极41与下电极42平行设置，眼睛发热区的上电极41和下电极42电极间距一致，发热均匀性好，可靠性高。从图中可以看到左侧眼睛发热区和右侧眼睛发热区对称且形状面积基本相同，经测试，左侧眼睛发热区和右侧眼睛发热区的温度分布均匀，基本为35.5℃±0.3℃。位于鼻梁发热区的下电极42向上凸起，而上电极41为直线设计，由于鼻梁发热区的上电极41和下电极42的间距缩小，鼻梁发热区的发热温度逐渐升高，经测试，鼻梁发热区的最高温度为38.4℃。另外，经测量，本实施例的电热镜片左侧发热区(或右侧发热区)的面积为镜片左侧观察区(或右侧观察区)面积的约43％。本实施例的除雾护目镜发热均匀性和稳定性比实施例1和实施例2的护目镜有改善。

实施例4

本实施例和实施例1中的防雾护目镜相比，其区别在于采用了如图6所示的石墨烯透明电热镜片。参考图6，本实施例的石墨烯透明电热镜片4相比实施例3中的电热镜片进一步改善了电极结构。位于透明电热镜片发热区的上电极41沿着石墨烯透明电热镜片的轮廓线设置，控制位于眼睛发热区的上电极和所述下电极的间距，将下电极42则采用较为平缓的弧形设计，经测试位于眼睛发热区的上电极41和下电极42间距最大的位置相比间距最小的位置相差小于23％，眼睛发热区的温度分布较为均匀，经检测，左侧眼睛发热区和右侧眼睛发热区的温度基本为35.0℃±0.5℃。另外，经测量，本实施例的电热镜片左侧眼睛发热区(或右侧眼睛发热区)的面积为镜片左侧观察区(或右侧观察区)面积的约63％，由于较大面积的发热区的温度接近人体温度，能够有效除雾，可视化程度有了较大的改善。本实施例的防雾护目镜平衡了发热均匀性和视线良好性，相比实施例3中的防雾护目镜具有较好的视觉改善，相比实施例1和2中的防雾护目镜有较好的发热均匀和使用稳定性的改善。

Claims (10)

1.一种防雾护目镜，其特征在于，包括护目镜本体、透明电热镜片和头带，所述护目镜本体设有气阀，所述透明电热镜片包括透明发热层、设置在所述透明发热层表面的电极、以及覆盖在所述透明发热层和所述电极表面的绝缘镜片层，所述电极包括上电极和下电极，所述上电极和所述下电极通过导线连接至电源接口，可选地，所述透明发热层选自石墨烯薄膜，透明金属网格薄膜、纳米银线薄膜、碳纳米管薄膜、掺锡氧化铟(ITO)薄膜、掺氟氧化锡(FTO)薄膜或掺铝氧化锌(ZnO)薄膜，优选地，所述透明发热层为石墨烯薄膜。

2.根据权利要求1所述的防雾护目镜，其中，所述透明电热镜片包括左侧观察区、右侧观察区和鼻梁区，所述上电极和所述下电极之间的透明发热层区域形成透明电热镜片发热区，所述透明电热镜片发热区包括眼睛发热区和鼻梁发热区，所述眼睛发热区包括位于所述左侧观察区的左侧眼睛发热区和位于所述右侧观察区的右侧眼睛发热区，所述左侧眼睛发热区和所述右侧眼睛发热区的面积差不超过10％；可选地，所述左侧眼睛发热区和所述右侧眼睛发热区的面积一致，形状对称。

3.根据权利要求2所述的防雾护目镜，其中，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极平行设置。

4.根据权利要求2所述的防雾护目镜，其中，位于所述眼睛发热区的所述上电极设置为上凸的弧形，位于所述眼睛发热区的所述下电极设置为下凹的弧形。

5.根据权利要求2所述的防雾护目镜，其中，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极沿着所述透明电热镜片的轮廓线设置，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极的间距变化小于25％。

6.根据权利要求2-5任一项所述的防雾护目镜，其中，所述左侧眼睛发热区覆盖所述左侧观察区的中心，所述右侧眼睛发热区覆盖所述右侧观察区的中心；

可选地，所述左侧眼睛发热区的面积为所述左侧观察区面积的40％以上，所述右侧眼睛发热区的面积为所述右侧观察区面积的40％以上；

优选地，所述左侧眼睛发热区的面积为所述左侧观察区面积的60％以上，所述右侧眼睛发热区的面积为所述右侧观察区面积的60％以上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的防雾护目镜，其中，所述电极选自银电极、铜电极或铝电极；可选地，所述电极的宽度为3mm以下，优选地，所述电极宽度为2mm以下。

8.根据权利要求1-7任一项所述的防雾护目镜，其中，所述防雾护目镜还包括电源，所述电源安装于所述护目镜本体上；可选地，所述电源还包括档位控制部件，调节所述透明电热镜片的工作功率；或者，所述防雾护目镜还包括电源收纳件，所述电源收纳件可拆卸地设置于所述头带上。

9.根据权利要求1-8任一项所述的防雾护目镜，其中，所述护目镜本体包括镜框和用于结合人体面部的软边，所述透明电热镜片安装于所述镜框的凹槽，可选地，所述气阀设置于所述软边外侧，优选地，所述气阀内填充过滤材料；可选地，所述软边设有导线引出孔。

10.一种透明电热镜片，其特征在于，所述透明电热镜片为眼镜镜片形状，包括透明发热层、设置在所述透明发热层表面的电极、以及覆盖在所述透明发热层和所述电极表面的硬质绝缘镜片层，所述电极包括上电极和下电极，所述上电极和所述下电极通过导线连接至电源接口，所述上电极和所述下电极之间电流导通的区域形成透明电热镜片发热区，所述透明电热镜片发热区包括眼睛发热区，所述眼睛发热区包括左侧眼睛发热区和右侧眼睛发热区，所述左侧眼睛发热区和所述右侧眼睛发热区的面积差不超过10％，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极沿着所述透明电热镜片的轮廓线设置，位于所述眼睛发热区的所述上电极和所述下电极的间距变化小于25％。

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