EA031901B1 - Стеклянная крыша, содержащая осветительные приборы - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к ламинированной стеклянной крыше автомобиля, содержащей приборы для освещения салона автомобиля, при этом указанные приборы включают набор светодиодов, встроенных между стеклянными листами в материал прослойки ламината, причем максимальный показатель светопроницаемости (TL) крыши составляет не более 50% и количество диодов и их мощность выбраны для обеспечения полезного освещения без пагубного перегрева компонентов стеклопакета.

Description

Изобретение относится к крышам транспортных средств, выполненным, по меньшей мере частично, из стеклопакета. Более конкретно изобретение относится к крышам, стеклопакет в которых занимает большую часть их площади или ее всю.

Стеклянные крыши все чаще замещают традиционные крыши, которые являются частью кузова транспортных средств. Выбор таких крыш является результатом того, что изготовители предлагают своим клиентам эту опцию, позволяющую транспортному средству казаться открытым во внешнюю среду, подобно автомобилю с откидным верхом, но при этом не иметь недостатков, свойственных автомобилям с откидным верхом, при этом такие крыши сохраняют уровень комфорта традиционных седанов. Для этого стеклянные крыши должны отвечать многочисленным требованиям. Прежде всего рекомендуется соблюдение требований безопасности. Стеклянные крыши должны соответствовать требованиям, касательно устойчивости к выбрасыванию при несчастном случае. В частности, они должны соответствовать правилу, известному как правило R₄₃. Устойчивость к выбрасыванию пассажира особенно требует применения ламинированных стеклопакетов.

Применение ламинированных стеклопакетов не избавляет от необходимости в ограничении веса. По этой причине толщина ламинированных крыш также должна быть снижена. На практике толщина стеклопакетов этих крыш не превышает 8 мм и предпочтительно не превышает 7,5 мм.

Цель стеклянных крыш, как указано выше, заключается в повышении освещенности салона автомобиля. Это преимущество не должно быть получено за счет других свойств, обеспечивающих комфорт, и в частности температурный комфорт пассажиров. Применение стеклянных крыш, обусловленное повышением освещенности, также увеличивает теплообмен с внешней средой. Это проявляется в виде парникового эффекта, когда транспортное средство подвергается интенсивному солнечному излучению. Однако крыша также должна способствовать сохранению температуры салона автомобиля в холодные периоды.

Для контроля термических условий применяются различные средства, включая применение стеклопакетов с высокой избирательной способностью. Эти условия являются следствием выбора используемого стекла (чаще всего минерального стекла, но органическое стекло также возможно). Дополнительные фильтры, внедренные в стеклопакеты, особенно фильтры, состоящие из систем слоев, которые выборочно отражают инфракрасное излучение, также рассчитаны на эти условия. Решения, соответствующие этим требованиям, известны из уровня техники. В частности, этот случай раскрыт в патенте EP 1200256.

Выбор стеклянных крыш также позволил разработать дополнительные функции, например интегрирование фотоэлектрических систем, способствующих выработке электричества, требуемого для работы различных систем транспортного средства. Применение таких систем является объектом многих публикаций, в частности патента EP 1171294.

Кроме того, может быть желательным только периодическое повышение освещенности салона автомобиля. Пользователь может в зависимости от момента эксплуатации предпочесть более низкую освещенность или просто желать добиться аспекта приватности, который предотвращает обзор салона автомобиля снаружи.

Уже были разработаны решения, позволяющие изменять светопроницаемость стеклопакета в соответствие с условиями эксплуатации. В частности, это касается того, что именуется электроуправляемыми стеклопакетами, такие стеклопакеты содержат электрохромные средства, в которых изменения достигаются путем изменения состояния окрашенных ионов в композициях, содержащихся в указанных стеклопакетах. Это также может касаться стеклопакетов, содержащих слои взвешенных частиц, которые в зависимости от применения электрического напряжения упорядочены или нет, таких как системы, именуемые SPD (для устройств на основе взвешенных частиц).

Разработка стеклянных крыш ставит и другие задачи и открывает путь к новым продуктам. Некоторые функции могут или должны изменяться за счет особенностей таких крыш.

Среди этих функций фигурирует освещение салона автомобиля в зависимости от того, является ли оно окружающим освещением или более локализованным освещением, соответствующим освещению, именуемому как лампа индивидуального освещения. Обычно средства, применяемые для обеспечения этих различных типов освещения, расположены в крыше или на ее внутренней отделке. Также часто осветительные приборы образуют часть узла, частично выходящего на лобовое стекло и содержащего основание внутреннего зеркала заднего вида и различные датчики, применяемые для управления при включенных стеклоочистителях и фарах головного света, при этом такой узел также содержит устройства для электромагнитной передачи данных с различными частотами (удаленное осуществление платежей, GPS и т.д.) или вспомогательные средства водителя, такие как инфракрасные камеры. Рассматриваемые узлы локально препятствуют желаемой прозрачности, которая является целью выбора таких стеклянных решений.

Изобретение предлагает оптимизировать применение стеклопакетов, формирующих такие крыши, посредством интегрирования в них устройств для освещения салона автомобиля, обладающих конструкцией, не ухудшающей в значительной степени их прозрачность. Такое интегрирование, как описано ниже, дает возможность воспользоваться преимуществом новых конфигураций, специально предусмотренных для таких стеклянных крыш.

- 1 031901

Способ, выбранный согласно изобретению относится к применению светодиодов (LED). Такой способ был предложен ранее, например, в патентных заявках WO 2004/062908, EP 1437215 и EP 1979160. В этих заявках диоды расположены в пластиковой прослойке ламинированного стеклопакета, объединяющей вместе два стеклянных листа. В зависимости от требуемого применения LED запитаны посредством тонких монтажных проводов (EP 1979160) или посредством проводящих прозрачных слоев (EP 1437215).

Кроме принципа применения LED в качестве источника света, известный уровень техники оставляет без решений задачи, относящиеся к особым технологиям, которые позволят этим продуктам соответствовать требованиям изготовителей, и к тому, действительно ли подойдут эти технологии для внедрения, будут ли они внедрены в рассматриваемые ламинированные структуры и каким образом. Поэтому изобретатели предлагают решения этих задач.

Одно требование, относящееся к рассматриваемому режиму эксплуатации, заключается в обеспечении достаточной мощности, особенно при необходимости выполнения лампы индивидуального освещения.

Уже было предусмотрено применение LED для отображения информации в световой форме. Отображение информации требует относительно низкой мощности, даже когда отображение находится на стеклопакете, освещенном светом снаружи транспортного средства, или, другими словами, даже когда отображение происходит против света. Свет, испускаемый LED, сконцентрирован на очень маленькой площади, таким образом, позволяя получить высокий контраст с внешним светом даже при ограниченной мощности. Этого не происходит в применениях при освещении. В определенной степени точечный источник может быть даже нежелательным. Существует риск ослепления, если непосредственно смотреть на такие очень яркие точечные источники, причем этот риск возрастает с повышением подаваемой мощности.

Светопроницаемость стеклянных крыш систематически ограничивают, с одной стороны с целью обеспечения того, что может быть отнесено к аспекту приватности, а с другой стороны для ограничения переноса энергии, который неразрывно связан с длиной волн в видимой области. По меньшей мере, по этим двум причинам светопроницаемость стеклянных крыш обычно ниже 50%, зачастую значительно ниже, например составляет приблизительно 15-20% или менее от падающего света. Рассматриваемая проницаемость может быть отрегулирована различными способами, как указано ниже, особенно путем применения листов, поглощающих часть падающего света, а также при помощи средств, позволяющих изменять проницаемость контролируемым образом.

Необходимо учитывать элементы, ослабляющие свет, испускаемый диодами, и в частности тот факт, что в зависимости от рассматриваемого стеклопакета относительно большое количество света поглощается стеклянными листами, прослойками и любым элементом, расположенном на пути, повторяющем путь испускаемого потока света, при определении мощности светового потока, требуемой для обеспечения данного уровня освещения.

Мощность светового потока, требуемая для освещения, согласно изобретению выгодно распределена между несколькими диодами. Применение множества диодов имеет ряд преимуществ. Первое преимущество заключается, например, в том, что могут быть использованы диоды с более низкой индивидуальной мощностью. Даже несмотря на то, что мощность коммерчески доступных диодов значительно возросла, диоды средней мощности остаются выгодными хотя бы потому, что они менее дорогостоящие. Также они являются выгодными, поскольку световая отдача диодов наибольшей мощности не является наилучшей. Следовательно, предпочтительно выбирать диоды в диапазонах мощности, соответствующих наилучшей эффективности. Такой подход также удовлетворяет требование, о котором более подробно сказано ниже, направленное на ограничение негативных последствий, связанных с температурными условиями, при которых применяют диоды.

Эффективность преобразования энергии диодов также со временем была значительно улучшена. Для данной мощности количество тепла, генерируемое последними продуктами, имеет тенденцию увеличиваться. Тем не менее, наилучшая эффективность преобразования энергии, т.е. процент электрической мощности преобразованной в свет, обычно не превышает 30%, а чаще всего составляет приблизительно от 15 до 20%. Таким образом, значительное количество тепла генерируется джоулевым нагревом.

Положение диодов в ламинате не облегчает отведение генерируемого во время эксплуатации тепла. При высокой эксплуатационной мощности диод может вызвать локальный нагрев, что может в итоге испортить сам диод, паяные соединения с цепью питания или элементы, присутствующие в ламинированной крыше и находящиеся в контакте или в непосредственной близости с диодом. Несмотря на то, что стеклянные листы могут без вреда выдерживать повышение температуры, другие элементы, включая листы из термопластика, которые соединяют ламинат вместе, требуют поддержания температуры в пределах относительно строгих рамок, чаще всего ниже 100°C, а часто даже ниже 80°C. По этой причине предпочтительно согласно изобретению распределить требуемую общую мощность на множество диодов, чтобы на каждый приходилась только часть общей мощности и при этом диоды располагались на расстоянии друг от друга.

Эксперименты позволяют изменять температуру диода указанной мощности в среде таким образом, чтобы определить соответствующую температуру для ламинированной стеклянной крыши.

- 2 031901

Такое определение основано на том факте, что для диода тепло рассеивается главным образом посредством его прохождения через контактирующие с ним материалы. Прослойки из термопластика, выполненные из таких материалов, как поливинилбутират, не являются ни хорошими проводниками,ни листами органического или минерального стекла. Поэтому должно быть уделено особое внимание ограничению мощности применяемых диодов. Эксперименты показали, что при рассматриваемых условиях применения и эффективности преобразования энергии имеющихся диодов электрическая мощность предпочтительно не должна превышать 2 Вт, а чаще всего не должна превышать 1 Вт или даже 0,5 Вт. Если, как ожидается, будет достигнут прогресс в деле улучшения эффективности преобразования энергии или, другими словами, меньшие части мощности будут распределяться в виде тепла, мощность может быть увеличена без риска. Дальнейший прогресс может позволить применять диоды, обладающие мощностью до 4 или даже до 5 Вт.

Для данной электрической мощности испускаемый диодом световой поток может в значительной степени изменяться. Для того чтобы не увеличивать без надобности количество требуемых диодов и не усложнять их внедрение в ламинат, мощность применяемых диодов составляет не менее 15 лм/Вт, предпочтительно не менее 40 лм/Вт, а в особо предпочтительном случае не менее 75 лм/Вт. Напротив, предпочтительно не увеличивать излишне их мощность, дабы не вызвать нагревание, влияющее на их срок эксплуатации и/или порчу элементов ламината. Индивидуальная мощность диодов предпочтительно остается ниже 100 лм на электрический ватт.

Требуемая мощность светового потока может существенно изменяться в зависимости от транспортного средства и рассматриваемого применения (лампа индивидуального освещения, окружающее освещение или освещение салона автомобиля при открывании дверей).

В качестве примера, для лампы индивидуального освещения требуется освещенность приблизительно от 20 до 100 лк, а именно поток света на освещаемый объект в зависимости от конфигурации салона автомобиля не менее 1 лм, предпочтительно не менее 2 лм и может достигать вплоть до 50 лм или более. Для окружающего освещения салона автомобиля мощность светового потока обычно немного ниже. Освещенность обычно составляет не менее 1 лк и может составлять вплоть до 10 лк или более. При этих условиях световой поток для окружающего освещения всего салона автомобиля может быть в диапазоне от 2 до 60 лм.

Другой фактор, влияющий на освещенность, относится к ориентации светового потока. Наиболее распространенные диоды испускают свет в окружающее пространство перед диодом. Для этого диод содержит отражающий элемент, направляющий поток только в одну сторону. Следует отметить, что несмотря на то, что диоды могут быть оснащены оптическими средствами, концентрирующими и направляющими испускаемый световой поток, эти средства неэффективны в окружении среды с похожим показателем преломления. Такие линзы, выполненные из синтетических материалов, таких как эпоксидная смола, имеют недостаточную разницу в показателе с термопластиками прослоек ламината, таких как поливинилбутираль. Следовательно, дополнительные средства преимущественно используются для управления направлением потока. Иллюстративные варианты осуществления приведены ниже.

На практике для применений лампы индивидуального освещения мощность диодов выбирают с учетом абсорбции элементов стеклопакета таким образом, чтобы интенсивность светового излучения, испускаемого каждым диодом стеклопакета с обычным для стеклопакета телесным углом 40°, составляла не менее 10 кд, а предпочтительно не менее 15 кд.

Ввиду светового потока, испускаемого наиболее подходящими из имеющихся диодов, лампа индивидуального освещения преимущественно содержит от 2 до 20 диодов и предпочтительно от 6 до 15. Для диодов с большей мощностью достаточно всего одного при условии его достаточной эффективности. Для общего освещения салона автомобиля количество диодов зависит от размеров салона автомобиля, и оно может быть гораздо большим, чем в предыдущем случае. При отделении областью крыши количество диодов, распределенных по крыше, преимущественно может составлять приблизительно от 6 до 40/м², а чаще всего от 10 до 30/м²

Однако как для лампы индивидуального освещения, так и для окружающего освещения предпочтительно сохранять расстояние между диодами, способствующее рассеиванию генерируемого ими тепла. Предпочтительно расстояние в 10 мм, по меньшей мере, между каждым диодом и более предпочтительно по меньшей мере 20 мм.

Как указано выше, светопроницаемость стеклянных крыш необходимо ограничить. Это поглощение обычно достигается посредством применения стеклянных листов и прослоек. Это поглощение также может быть вызвано абсорбирующими слоями, присутствующими на листах, или применением устройств, позволяющих выбрать различные уровни проницаемости, или даже сочетанием ряда таких средств.

Когда поглощение достигается посредством стеклянных листов или прослоек вместе и/или поотдельности, эти элементы обладают высокой поглощающей способностью. Такая высокая поглощающая способность также может быть предпочтительна в крышах, содержащих элементы, позволяющие выбирать проницаемость, с целью дальнейшего снижения светопроницаемости и передачи энергии и/или, например, для управления цветом стеклопакета.

В крышах, содержащих средства для контролируемого изменения проницаемости, о которых более

- 3 031901 подробно сказано ниже, поглощение стеклянными листами, и опционно прослоек, может быть меньше. В своей прозрачной конфигурации системы с электроуправлением приводят к поглощению, обычно не превышающему 50%. Если желаемая проницаемость в этом состоянии системы с электроуправлением считается недостаточной, стеклянные листы и прослойки должны в значительной степени снижать проницаемость. Поглощение в этом случае также может быть очень значительным. Предпочтительно оно составляет по меньшей мере 25% и может доходить вплоть до 40% или более. Указанное поглощение управляет тем, находится ли устройство в своем прозрачном или затемненном состоянии. В прозрачном состоянии устройство приводит к снижению передачи энергии и светопроницаемости и может участвовать в сокрытии элементов, содержащихся в стеклопакете.

Стеклянные листы, применяемые для формирования ламината, могут иметь одинаковый состав и возможно одинаковую толщину, что может облегчить их предварительное формование, например путем одновременного сгибания двух листов. Чаще всего стеклянные листы имеют разный состав и/или толщину, и в этом случае предпочтительно их формуют отдельно.

Стеклянные листы предпочтительно выбирают таким образом, чтобы пропускаемый свет, как и отражаемый свет, был максимально нейтрального цвета. В целом стеклопакет имеет серый или слегка голубоватый цвет.

Возможное присутствие окрашенных прослоек участвует в поглощении света. Присутствие этих окрашенных прослоек в значительной мере не уменьшает передачу энергии. Их применение может быть предусмотрено в стеклопакетах, стеклянные листы которых в целом не обладают достаточной поглощающей способностью. Такая ситуация может возникнуть, например, когда для интегрирования в стеклопакет фотоэлектрических элементов, по меньшей мере, внешний стеклянный лист является стеклянным листом со слабой поглощающей способностью или листом сверхпрозрачного стекла. За исключением этого конкретного случая чаще всего внешний лист также является листом поглощающего стекла, и нет необходимости в окрашенной прослойке.

Стеклянный лист, повернутый к салону автомобиля, также может быть исключительно выполненным из прозрачного стекла. Чаще всего он является поглощающим и способствует общему повышению передачи энергии. Когда его пропускание ограничено, это позволяет, по меньшей мере частично, скрыть из обзора пассажиров непрозрачные элементы, присутствующие в стеклопакете. Например, это касается самих диодов, когда они не активны, а также это может касаться вышеуказанных фотоэлектрических элементов или любого элемента, встроенного в стеклопакет.

Предпочтительно два стеклянных листа окрашены и свет, испускаемый диодами, частично поглощается этими обращенными к салону автомобиля листами и прослойкой, в которую установлены диоды. Чтобы не уменьшать испускаемый диодами свет слишком сильно, стеклянный лист, обращенный к салону автомобиля, предпочтительно поглощает не более 40% и предпочтительнее не более 30% этого света.

Цвет при прохождении и отражении света также важен при выборе стеклянных листов и прослоек. Для стеклянного листа, обращенного к салону автомобиля, требуется стекло, особенно нейтральное для прохождения света, благодаря своему влиянию на цвет светового потока, производимого диодами.

Для создания лампы индивидуального освещения свет предпочтительно является белым или весьма незначительно окрашенным. Координаты (x, y) цвета в системе CIE 1931, характеризующие освещение с учетом, с одной стороны, излучения, испускаемого диодами, а также, с другой стороны, проницаемость прослоек и стеклянного листа, обращенного к салону автомобиля, являются таковыми, что они преимущественно вписаны в контур, определяемый точками координат (0,2600; 0,3450), (0,4000; 0,4000), (0,4500; 0,4000), (0,3150; 0,2900), (0,2350; 0,2500), при этом указанный контур включает как так называемый холодный, так и теплый свет, и предпочтительно указанный контур определяется точками координат (0,2650; 0,3350), (0,3200; 0,3200), (0,3100; 0,3000), (0,2350; 0,2500), что более точно характеризует весьма незначительно окрашенный свет.

Как указано выше, передачу энергии от стеклянных крыш, подвергаемых воздействию солнечного излучения, ограничивают посредством подходящего выбора многокомпонентного стекла, из которого они выполнены, а также при необходимости посредством применения тонких пленок, которые избирательно отражают инфракрасное излучение. Наличие стеклянных крыш также может привести к тому, что пассажиры будут испытывать, что называется, холодный прием, ощущение, вызываемое утечкой тепла из салона автомобиля, когда температура снаружи ниже комфортной комнатной температуры.

На практике для восстановления уровня комфорта пассажира изготовители применяют защитный экран, позволяющий полностью покрыть внутреннюю поверхность стеклопакета. Однако наличие защитного экрана, когда он закрыт, не позволяет воспользоваться преимуществом одного или нескольких источников света, встроенных в крышу.

Чтобы избежать использования защитного экрана, изобретение предоставляет крыши, через которые утечка тепла минимизирована, при этом без излишнего снижения светопроницаемости. Для достижения результата изобретение предлагает применять низкоэмиссионные слои (слои с низкой излучательной способностью) к той поверхности стеклопакета, которая обращена к салону автомобиля. Согласно принятой номенклатуре, используемой для обозначения поверхностей ламинированных стеклопакетов, она относится к позиции 4. Поверхности пронумерованы, начиная от поверхности, обращенной ко внеш- 4 031901 ней окружающей среде. Рассматриваемые слои действуют как фильтр, который избирательно отражает инфракрасные лучи, испускаемые салоном автомобиля, без создания существенного препятствия для прохождения лучей в видимой области с внешней стороны внутрь.

Преимущество таких слоев заключается в том, что они никогда, ни при каких обстоятельствах не ограничивают доступность функций освещения согласно изобретению.

Для расположения таких тонких слоев выбрано положение 4, несмотря на то, что в этом положении слои не защищены от повреждения, особенно механического повреждения. Возможно выбрать низкоэмиссионные слои с достаточной устойчивостью к механическим и химическим воздействиям.

Функция инфракрасного фильтра может быть более или менее избирательной. Избирательность определяется соотношением проницаемости в видимой области (TL) к солнечному фактору (SF), при этом последний является суммой энергии, переданной непосредственно и поглощенной энергии, которые затем снова выделяются во внутренний объем, как определено в стандарте EN 410.

Предпочтительно вследствие важности получения покрытий с хорошей устойчивостью к механическим воздействиям, именуемых жесткими слоями, будут выбраны такие как получаемые посредством плазмохимического осаждения из паровой фазы, или химическим осаждением паровой фазы, или посредством пиролитических методик. Однако низкоэмиссионные системы также могут быть созданы с использованием методик вакуумного напыления, согласно которым получаемые системы состоят из слоев, обладающих достаточной устойчивостью.

Согласно изобретению предпочтительно использовать систему из низкоэмиссионных слоев, излучательная способность которых ниже 0,3, предпочтительно ниже 0,2 и в особенно предпочтительном случае ниже 0,1.

В целом при производстве крыш согласно изобретению рекомендуется учитывать способность составляющих элементов выдерживать обработку, выполняемую при формовании и сборке стеклопакета. Начиная с основных элементов - стеклянных листов, прослоек, цепи питания диодов, самих диодов и низкоэмиссионных слоев, обработка обязательно включает формирование слоев, сгибание листов и, наконец, сборку этих различных элементов.

Крыши транспортных средств в целом имеют изгибы, которые являются относительно невыраженными, за исключением, возможно, тех, что расположены на краях стеклопакетов. Формование листов минерального стекла включает по меньшей мере для одного из них обработку, требующую воздействие высокой температуры (650-700°C), что приводит к размягчению стекла. Диоды и связанные с ними определенные элементы не способны выдерживать указанные температуры. Таким образом, диоды обязательно должны быть введены в стеклопакет после его сгибания. Их внедрение остается обусловленным соединением стеклянных листов с листами прослойки из термопластика.

Условия введения диодов должны учитывать их относительную уязвимость, как в отношении воздействия высоких температур, так и механических напряжений. Листы обычно соединяют в автоклаве при температуре приблизительно 120-130°C и под давлением.

Природа диодов обычно позволяет выдерживать указанные температуры при условии, что их применяют в течение не очень продолжительных периодов времени и/или не в условиях агрессивной химической среды. Тем не менее, указанная температура требует соблюдения некоторых предосторожностей относительно выбора материалов, применяемых для формирования соединения между диодами и их цепью питания. Это соединение чувствительно к нагреву, особенно если оно выполнено посредством проводящих клеев. Использование пайки позволяет при необходимости выдержать более высокие температуры.

Механические напряжения главным образом являются результатом давлений, возникающих вследствие сборки. Для минимизации воздействия этих давлений необходимо расположить диоды таким образом, чтобы их можно было поместить в материал прослоек без излишнего усилия.

Первым условием является обеспечение достаточно толстой прослойки для возможности введения в нее диодов.

Стандартные диоды вместе со своей оболочкой обычно составляют менее 1,5 мм в высоту, а чаще всего менее 1 мм или даже менее 0,7 мм в высоту. Указанные параметры высоты идеально совместимы с толщиной стандартных применяемых прослоек. В качестве примера коммерчески доступны листы поливинилбутирата, составляющие 0,76 мм и 0,38 мм в толщину. Кроме того, для этих ламинированных стеклопакетов считается традиционным при необходимости связывать несколько прослоек. Таким образом, согласно изобретению толщина прослоек, по меньшей мере, равна высоте диодов. В качестве дополнительной предосторожности толщину прослойки, предусмотренной для вмещения диодов, выбирают большей, чем высота диодов, например в 1,5 раза или более, и одновременно не превышающей требуемую, дабы не слишком увеличивать общую толщину стеклопакета.

Механическая прочность диодов, а тем более их соединение с сетью питания должны позволять осуществлять их вставку в материал прослоек во время сборки. Традиционная керамическая оболочка имеет высокую прочность. Материал прослойки обычно в достаточной степени размягчают во время запекания в автоклаве, чтобы обеспечить вставку диодов просто путем прикладывания давления.

Вышеописанный процесс может быть замещен более нетрадиционным, в котором прослойку фор- 5 031901 мируют из материала, применяемого в жидкой форме при комнатной температуре до его отверждения, например посредством сшивания, когда различные элементы были установлены на свое место.

Сеть питания диодов может быть выполнена различными способами. Один из них заключается в использовании тонких проводов, которые преимущественно введены в прослойку с диодами, как описано в EP 1979160. Присутствие этих очень тонких проводов практически неощутимо, если стеклопакеты систематически имеют низкую светопроницаемость. Главной трудностью в этом варианте осуществления является размещение диодов в прослойках.

Согласно изобретению предпочтительно располагать сети питания и диоды на носителе, который является отдельным от прослойки. Относительно одного из стеклянных листов ламината может быть предусмотрено, чтобы этот лист не нуждался в проведении тепловой обработки, которую применяют при сгибании. Еще один способ заключается, например, в изгибании листа, покрытого проводящим слоем. В этом слое цепь питания выполнена до или после осуществления сгибания. Когда лист был согнут, диоды располагают в соответствующих местах на цепи питания. Однако подгонка диодов к изогнутому носителю является операцией, которую все еще сложно автоматизировать.

Одна альтернатива заключается в формировании ламинированного стеклопакета посредством связывания относительно толстого изогнутого листа с более тонким плоским листом, который механическим путем прижимают до плотного прилегания к изогнутому толстому листу. Применение этой технологии предусмотрено, только если требуемые радиусы кривизны остаются относительно умеренными ввиду напряжений, которые могут выдерживаться, особенно стеклянными листами. Например, такой тип сборки описан в патентной заявке BE 2011/0415 (поданной 04/07/2011) или же в патентной заявке BE 2012/0036 (поданной 16/01/2012). Для этого типа сборки цепь питания и диоды расположены на плоском листе, и повышение температуры, воздействию которой их подвергают, представляет собой только температуру спекания в автоклаве.

При этом способе сборки плоский стеклянный лист преимущественно является листом из химически обработанного стекла.

В ламинате, собираемом вышеуказанным способом, возможно расположить плоский лист либо обращенным наружу, либо обращенным внутрь. Для минимизации рисков, связанных с воздействием ударов камня, предпочтительным может быть расположение листа, несущего цепь питания и диоды, который предположительно тоньше, направленным внутрь. То, что в этом положении поверхность листа, содержащего диоды и цепь питания, находится на выпуклой стороне, создает растягивающие напряжения. Это не вызывает каких-либо особых трудностей, поскольку радиусы кривизны остаются небольшими и напряжения ограничены. Тем не менее, одна особенность является результатом применения определенного типа диодов. В частности, необходимо направить поток света от стороны, соответствующей носителю диодов, т.е. стеклянного листа. В этом случае применяемые диоды обязательно являются диодами типа обратное крыло чайки.

При вышеописанном способе сборки проводящий слой, в котором образована цепь питания, выполнен на тонком листе. Нелегко накладывать слои стекла, когда указанные стеклянные листы имеют очень маленькую толщину (например, 0,8 мм или даже приблизительно 0,4 мм в толщину). Методикам, традиционно применяемым для формирования этих слоев, свойственны недостатки, особенно вследствие сложности при контроле плоскостности листов на этапе накладывания слоев.

Учитывая трудность обработки относительно тонких листов большого размера, на которых предварительно зафиксированы диоды, можно поступить по-другому. Это касается вставки в ламинат элемента, не зависящего от применяемых стеклянных листов и прослоек. При этом способе цепь и диоды расположены на тонком несущем элементе, который вводят в ламинат. Несущий элемент может иметь относительно малый размер по сравнению с площадью крыши. Размер несущего элемента предпочтительно ограничен размером, необходимым для размещения диодов надлежащим образом. Например, для лампы индивидуального освещения площадь носителя может быть ограничена несколькими квадратными дециметрами или менее.

Носитель предпочтительно выполнен из гибкого полимерного листа. Устойчивость к деформации указанного листа преимущественно достаточно высока для сохранения ориентации диодов во время их введения в материал прослойки. Лист может состоять из нескольких налагающихся слоев. В частности, он может содержать лист полиэтиленгликольтерефталата (PET) или подобный, выступающий в качестве носителя проводящей цепи. Листы этого типа, покрытые системой проводящих слоев являются коммерчески доступными. С такими полимерными элементами диоды могут быть зафиксированы на своем месте только без значительного повышения температуры вследствие уязвимости указанного материала. Например, диоды фиксируют на своем месте посредством проводящих клеев. Листы PET имеют высокую устойчивость к растяжению, но являются очень гибкими. Следовательно, они преимущественно связаны с листом, выполненным из материала, который в меньшей степени подлежит гибкой деформации, с целью облегчения правильной установки диодов.

Несущий элемент, содержащий цепь и диоды, предпочтительно также может быть выполнен из тонкой стеклянной полосы. Ввиду его размера, который может быть ограниченным, полоса может быть особенно тонкой, например толщиной приблизительно 0,1 мм. Листы такой маленькой толщины обла- 6 031901 дают преимуществом легкой деформации для соответствия радиусам кривизны ламинированной крыши.

Для повышения их прочности при изгибе эти листы, как и в предыдущем случае, преимущественно являются химически обработанными. Кроме того, выполненные из стекла элементы способны выдерживать температуры, совместимые с применением пайки для прикрепления диодов к цепи.

Рассматриваемые выше вставленные носители, по сути, являются прозрачными материалами. Они не изменяют в значительной степени светопроницаемость крыши. Вследствие умеренного размера этих носителей и из расчета, что непрозрачные участки являются допустимыми, можно использовать материалы, традиционно применяемые в печатных платах (PCB), при этом преимуществом этих продуктов является очень невысокая стоимость.

Вставке носителя диодов предпочтительно будет способствовать гнездо в одном или нескольких листах прослойки. Этот способ традиционно применяют для вставки различных элементов, особенно фотоэлектрических элементов, в ламинированные стеклопакеты и даже в крыши (согласно EP 1171294). Также существует способ, предложенный WO 2005/102688, для сборок типа SPD, предусмотренных для использования с целью изменения светопроницаемости.

Состав цепей питания должен соответствовать ряду требований. Во-первых, предпочтительно, чтобы сделать прозрачность максимально равномерной, если используется прозрачный носитель диода, сама цепь питания предпочтительно будет такой, что не будет существенно изменять светопроницаемость, или, точнее, такой, что ее присутствие останется визуально практически не различимым. В этом случае цепь, например, состоит из, по сути, прозрачного проводящего слоя. Однако также могут быть использованы очень тонкие провода.

Тип тонких проводящих слоев, именуемый TCO (тонкие проводящие оксиды), или системы, содержащие по меньшей мере один металлический слой, будут преимущественно применяться для прозрачных цепей. Эти проводящие слои являются очень тонкими и применяются во многих областях, в частности в фотоэлектрических элементах. Проводимость таких оксидных слоев ниже, чем у металлических слоев, что обычно означает, что они могут иметь значительно большую толщину. В любом случае даже при толщине в несколько десятков нанометров ограниченное влияние на светопроницаемость не является проблемой, ввиду того факта, что общая проницаемость самого стеклопакета очень мала.

При выборе проводящих слоев также должны учитываться их электрические свойства. Проводящие оксидные слои обычно имеют относительно низкую проводимость, или иными словами значительные сопротивления. Проводящие оксидные слои, например, имеют сопротивление 10Ω/π или более. Системы, содержащие металлические слои, имеют более низкое сопротивление, приблизительно от 1 до 5Ω/π, но обладают определенной хрупкостью, и, следовательно, несмотря на их качества, проводящие оксидные слои являются предпочтительными.

На практике важно сохранять сопротивление слоя на достаточно низком уровне, чтобы предотвратить излишний нагрев джоулевой теплотой. Что касается диодов, следует предотвратить дополнительный нагрев, увеличивающийся пропорционально сопротивлению, даже если это означает распределение тепла, генерируемого на всей площади, занимаемой проводящим слоем.

Электрическая цепь, применяемая для питания диодов, выполнена в проводящем слое традиционным способом. Для носителя, состоящего из тонкой стеклянной полоски, традиционный способ заключается, например, в нанесении рисунка на слой, которым был предварительно покрыт носитель. Такое нанесение рисунка предпочтительно выполняют лазерным выжиганием. Для носителей, состоящих из тонких пленок, таких как пленки PET, цепь предпочтительно выполнена с использованием способа печати.

С применением традиционной оболочки световой поток, испускаемый диодами, образует пучок с большим углом рассеивания, при этом указанный угол может составлять до 180° и по меньшей мере 120° в зависимости от применяемой оболочки. Эта особенность при равномерном распределении диодов по крыше благоприятствует окружающему освещению или освещению салона автомобиля при открывании дверей.

Если пучок света имеет большой угол рассеивания, его интенсивность не однородна во всех направлениях. Его интенсивность максимальна в направлении, перпендикулярном плоскости полупроводника диода, и снижается по мере достижения максимального угла рассеивания. Такое распределение более подробно описано ниже посредством иллюстративного примера и соответствующих графических материалов.

Даже когда интенсивность в одном направлении выше, что может быть выбрано путем соответствующего расположения диодов в крыше, такая характерная частичная направленность может быть недостаточной. Может быть предпочтительным направление потока так, чтобы получить пучок с малым углом рассеивания.

Для уменьшения угла рассеивания пучка света, получаемого от одного или нескольких диодов, предпочтительно создают обращенную к ним собирающую линзу. Если такая линза установлена на диод, для ее эффективности в ламинате ее показатель преломления должен отличаться от показателя преломления материала прослойки, в которую она введена.

Наиболее распространенные продукты имеют линзу из эпоксидной смолы, коэффициент преломле- 7 031901 ния которой, по сути, не отличается от коэффициента преломления материалов традиционной прослойки. В этой ситуации для получения требуемого сведения пучков линзу располагают не на диоде, а на поверхности стеклопакета, обращенной к салону автомобиля, т.е. в положении 4. В принципе, указанная линза может быть образована путем изменения поверхности самого стеклянного листа, и, таким образом, являться его неотъемлемой частью. Тем не менее, по причинам стоимости воплощения предпочтительно, чтобы линза имела форму добавочной части, располагаемой обращенной к диодам. Указанная часть выполнена из прозрачного материала, который может быть стеклом, а также при необходимости из достаточно прозрачного и прочного полимера.

Линзы Френеля являются предпочтительными для минимизации выступа такой добавочной линзы в салон автомобиля. С такой линзой можно выбирать угол рассеивания пучка, максимально соответствующий размеру зоны, которая должна быть освещена. Для лампы индивидуального освещения угол рассеивания пучка от 15 до 40° позволяет регулировать размер освещаемой зоны с учетом расстояния, отделяющего источник от этой зоны индивидуального освещения.

Для неподвижного направленного освещения линзу располагают на внутренней поверхности стеклянного листа, обращенного с салону автомобиля, и в неизменном виде связывают посредством клея с этой поверхностью. Также возможно предусмотреть направляемый пучок, направление которого можно изменять, например, посредством перемещения линзы по поверхности стеклянного листа. Такое средство требует наличия какого-либо устройства, которое обязательно увеличит выступ на поверхности листа.

Пучок света может быть ограничен, как указано выше, своего рода диафрагмой, связанной, например, с каждым диодом. Такой способ обработки, в отличие от оптического устройства, позволяет лишь частичное ограничение испускаемого потока, который должен быть выпущен. Также можно сочетать применение диафрагмы и линзы, как указано выше.

Установка стеклянной крыши на транспортное средство нацелена на, по меньшей мере частичное, достижение цели, которая в равной степени является как эстетической по своей сути, так и функциональной. По этой причине предпочтительно, чтобы все устройства, относящиеся к этим крышам, способствовали достижению этой цели. Наличие осветительных приборов, содержащихся в крыше, должно обязательно сопровождаться особым источником питания и органами управления этими приборами.

Диоды требуют особой мощности. Как указано выше, эта мощность составляет приблизительно несколько Вольт (чаще всего 2-4 В). Источник питания диодов обязательно должен содержать средства регулирования мощности, применяемой для питания остальных систем транспортного средства, при этом такие системы зависят от того, идет ли речь о легковых автомобилях или крупных грузовиках с напряжением12-14 В или приблизительно 48 В. Даже при уменьшении размеров устройства для трансформирования напряжения не могут поместиться в ламинат стеклопакета. Ввиду необходимости сохранить все элементы, участвующие в этой функции, расположенными рядом друг с другом, требуемые один или несколько трансформаторов могут быть расположены вблизи от стеклопакета. Предпочтительно трансформатор расположен под зоной покраски, скрывающей края стеклопакета.

Управление освещением может осуществляться посредством простых переключателей. При традиционных способах освещения переключатели расположены в непосредственной близости от осветительных приборов, чтобы избежать необходимости в сложных цепях и чтобы сделать проще обнаружение средств активации. Традиционные переключатели не отвечают требованиям прозрачности, что является важным при выборе стеклянных крыш.

Согласно изобретению предлагается использовать средства управления диодами, которые, по сути, также являются прозрачными. С этой целью изобретение предлагает использовать переключатели, работа которых активируется посредством реле, запускаемого импульсом, обусловленным электрическим зарядом. Предпочтительно переключатель является емкостным переключателем. Этот способ позволяет оптимизировать существующую конструкцию элементов, включаемых в крышу с диодами.

В качестве примера емкостный датчик может быть датчиком прямого контакта. Сенсорный элемент, например, представляет собой зону, находящуюся в низкоэмиссионном слое, расположенном на поверхности, обращенной к салону автомобиля. Поскольку низкоэмиссионные слои являются проводящими, они могут применяться в качестве датчика для управления реле переключателя. Преимущество датчика прямого контакта заключается в том, что изменение емкости, вызванное контактом, может быть относительно большим так, что порог, при котором переключатель осуществляет переключение, может быть установлен относительно высоким для предотвращения любого риска произвольного переключения.

Датчик также может быть датчиком непрямого контакта. В этом случае датчик расположен внутри стеклопакета. Предпочтительно датчик встроен в проводящий слой, в котором выполнена цепь питания диодов. Этот датчик, например, состоит из отдельной зоны, независимой от цепи питания диодов. Изменение емкости в этом случае вызывается не напрямую, а посредством изменения электрического поля, индуцированного движением руки в направлении местонахождения электрода в стеклопакете. Включение стеклянного листа ограничивает индуцированное изменение, и в результате определение порога снижается, что может привести к произвольным переключениям вследствие повышения чувствительности.

- 8 031901

Особенно рекомендуется при установке уровня чувствительности убедиться в том, что порог срабатывания переключателя превышает порог, соответствующий, например, присутствию воды на внешней стороне стеклянного листа. Включение заземленного проводящего слоя позволяет предотвратить произвольные действия. Такой проводящий слой сам по себе может быть прозрачным.

Для проводящих цепей, которые запитывают диоды, предпочтительно, чтобы они были едва заметными или незаметными в крыше. Если емкостный датчик выполнен в проводящем слое, как указано выше, последний тоже должен быть едва различимым. Возможно облегчить пользователю нахождение этого переключателя путем применения тактильных средств. Наличие выступающих оптических средств, особенно таких как линза Френеля, на внутренней поверхности крыши является тому примером, но простого матирования может быть достаточно. Также для определения местонахождения датчика можно пометить его оптически посредством диода очень низкой яркости, к которому постоянно подается питание после включения зажигания автомобиля, или аналогично путем поддержания лампы индивидуального освещения включенной, но на самом слабом режиме работы.

Вышеописанные варианты осуществления изобретения относятся к сочетанию осветительных приборов в крышах, выполненных из стеклянных листов, позволяющих устанавливать определенные уровни светопроницаемости и передачи энергии. Стеклопакеты согласно изобретению могут содержать средства, позволяющие по желанию изменять эти передачи, и прежде всего светопроницаемость. Как указано выше, в частности, устройствами, применяемыми для этих целей, могут быть электрохромные устройства. Эти устройства предпочтительно также являются системами SPD.

Крыши, светопроницаемость которых изменяется посредством SPD, особо предпочтительны главным образом вследствие их очень быстрого отклика на управляющие сигналы. Изменение светопроницаемости, полученное при помощи таких устройств SPD, между двумя состояниями, прозрачным и затемненным, зависит от выбранной системы. В традиционных изделиях такого типа изменение проницаемости между этими двумя состояниями может достигать 40% или более, при этом в затемненном состоянии проницаемость может быть очень низкой. Кроме того, наличие таких систем также приводит к очень низкой передаче энергии независимо от того, находятся ли они в своем прозрачном или затемненном состоянии. Это уменьшение передачи энергии особенно касается средств, применяемых для предотвращения воздействия на функциональные элементы этих систем, т.е. ориентируемые частицы чрезмерно повышенной температуры. Это также касается того факта, что значительная часть энергии передается при длинах волн в видимом диапазоне. Снижение проницаемости в видимом диапазоне автоматически приводит к снижению передачи энергии.

Поскольку компоненты SPD являются относительно уязвимыми для теплового воздействия, при расположении диодов в непосредственной близости особенно важно для их функционирования не допускать слишком большого повышения температуры. Вышеуказанный выбор питания и расположения диодов на расстоянии друг от друга позволяет соответствовать этому условию.

Когда диоды расположены в пределах того же контура, что и пленка SPD, диоды расположены под этой пленкой, иными словами ближе к салону автомобиля, таким образом, чтобы значительное количество испускаемого света на поглощалось вне зависимости от того, находится ли пленка в своем затемненном или прозрачном состоянии.

Изобретение подробно описано со ссылкой на примеры, проиллюстрированные посредством графических материалов, на которых:

фиг. 1 - схематический развернутый вид в перспективе частичной сборки элементов, входящих в состав крыши согласно изобретению;

фиг. 2 - схематический вид в поперечном сечении носителя диодов;

фиг. 3 - схематическое изображение цепи питания для 8 диодов;

фиг. 4 - распределение интенсивности света для пучка, испускаемого диодом;

фиг. 5 - способ управления пучком света;

фиг. 6 - схематическое изображение одного варианта осуществления, в котором стеклопакет содержит систему низкоэмиссионных слоев;

фиг. 7 - развернутый вид в перспективе элементов стеклопакета, содержащего сборку SPD;

фиг. 7а - подробное изображение части пленки SPD по фиг. 7;

фиг. 7b - схематическое изображение элементов для защиты SPD сборки;

фиг. 8 - цветовое пространство в системе CIE 1931 с предпочтительными цветовыми контурами пучка света освещения согласно изобретению.

Сборка элементов по фиг. 1 является одним вариантом осуществления изобретения. Элементы показаны готовыми к сборке. На этой фигуре радиусы кривизны листов не показаны в целях упрощения. На практике крыши, стеклянные или нет, имеют радиусы кривизны, обычно более выраженные по краям, в месте, где они соединяются с корпусом, для посадки, выбираемой за ее дизайн, аэродинамику, объемный вид, соответствующий хорошей целостности поверхности между смежными элементами.

На практике стеклопакеты занимают все большую часть крыши, в некоторых случаях занимая почти всю крышу. При необходимости с учетом их размера такие крыши содержат множество панелей, расположенных смежно друг с другом для охвата как можно большей площади. В этом случае различные

- 9 031901 части могут быть выполнены из стеклопакетов с одинаковым составом, иными словами, имеющих одинаковые функции, но они также могут быть предусмотрены и для различных функций. В качестве примера в данной крыше можно найти одну часть, которая содержит фотоэлектрические элементы и которая, следовательно, не обладает светопроницаемостью, и другую часть, выполняющую функцию обеспечения определенной светопроницаемости.

Стеклопакет по фиг. 1 содержит два стеклянных листа, внешний стеклянный лист 1 и внутренний стеклянный лист 2. Чаще всего эти два стеклянных листа выполнены из цветного стекла с высокой поглощающей способностью таким образом, что светопроницаемость ограничена, например, до менее чем 50%, и в конфигурации данного типа предпочтительно до мене чем 30%. Указанные два листа могут иметь одинаковый или разный состав, но сочетание их цветов таково, что при пропускании света дает нейтральный цвет.

Стекла, применяемые для этих листов, являются, например, серыми стеклами, как описано в патенте FR 2738238 или в патенте EP 1680371, или серо-зеленоватыми стеклами, такими как описаны в EP 887320, или голубоватыми стеклами, описанными в EP 1140718.

На фиг. 1 стеклянные листы показаны без рисунка в зоне нанесения покрытия, который обычно применяют для маскировки краев стеклопакетов. Покрытия такого типа, например, могут быть нанесены на внутреннюю поверхность листа 1, следовательно, в положении 2, скрывая все клеевые соединения и локализованные соединения на краю стеклопакета. Маскирующие покрытия также могут быть нанесены в положении 4, иными словами, на той поверхности стеклопакета, которая обращена внутрь салона автомобиля. Однако в этом положении при обзоре снаружи транспортного средства они не маскируют элементы, содержащиеся в ламинате. Также возможно применить маскировочное покрытие в положении 2 и в положении 4.

В показанном примере носитель диодов 6 состоит из прозрачной стеклянной полоски 5 (например, толщиной о,4 мм). Диоды 6 припаяны или связаны посредством клея с цепью питания, выполненной в проводящем оксидном слое (не показан). Диоды на стеклянной полоске 5 имеют высоту, например, 0,6 мм.

Завершают сборку листы 3 термопластика поливинилбутирата (толщиной 0,38 мм), 3' (толщиной 1,14 мм) и 4 (толщиной 0,38 мм). Листы 3, 3' и 4 также являются прозрачными. Для облегчения вставки полоски 5, несущей диоды, лист 4 имеет толщину, приближенную к толщине полоски 5, и содержит выемку, соответствующую размеру полоски.

После завершения сборки листы прослойки запекают в автоклаве в вакууме, связанными посредством клея друг с другом и со стеклянными листами. Вакуум позволяет выводить образовавшиеся пузырьки воздуха.

Во время процесса сборки материал прослойки в достаточной мере размягчают для введения диодов в лист 3' без необходимости в прикладывании излишнего давления. Прикрепленные к листу 5 диоды остаются в положении, в котором они находились до сборки.

Стеклянные листы 1 и 2 имеют толщину 2,1 и 2,1 мм соответственно. Собранный стеклопакет имеет общую толщину 6,1 мм.

Лист 1 выполнен из зеленого стекла, оптические свойства которого для толщины 4 мм и осветительного средства A

(где A_D - преобладающая длина волн, а P - частота возбуждения). Лист 2 выполнен из серого стекла, свойства которого

Собранный стеклопакет имеет следующие оптические свойства:

TL А19%; ТЕ 12%; Ац 493 нм; Р 8;

показатель цветопередачи 78.

На фиг. 2 схематически показано поперечное сечение стеклянной полоски 5, на которую был нанесен проводящий слой 7, нанесенный в виде рисунка, образующего цепь питания диодов 6. Диоды припаяны к этому слою. Они заключены в ограниченную область для получения концентрированного пучка света достаточной мощности. Проводящая цепь выполнена с разделением полюсов источника питания, при этом каждый диод припаян к каждому из двух полюсов.

Схематическое изображение цепи показано в качестве примера на фиг. 3. Полоска 5 при рассмотрении сверху содержит проводящий слой, нанесенный на большую часть полоски. Этот слой разделен для формирования цепи питания диодов согласно ссылке 6. Слой выполнен из двух симметричных частей, имеющих большую площадь для максимального рассеивания тепла, образуемого джоулевым нагревом. Площади этих проводников также предусмотрены для гарантии подачи практически идентичного питания на каждый из диодов. Расположение указанных диодов, которое является параллельным расположением вдоль этих проводников, может способствовать отличающимся токам, проходящим через эти различные диоды. Конфигурацию электродов выбирают для минимизации этих отличий и подаваемого питания. Каждая часть питает 4 диода и сама разделена на две части (17 и 18), при этом каждая часть соответствует полюсу источника питания (+, -). Каждый из диодов 6 соединен с обоими полюсами.

- 10 031901

Для образования цепи слой 7 сначала равномерно проходит по всей поверхности стеклянного листа

5, при этом опционно края листа 5 не покрыты. Различные зоны этого слоя разделены линиями 21, нанесенными в этом слое, например посредством лазерного травления с применением хорошо известных из уровня техники способов. Ширина травления ограничена шириной, необходимой для обеспечения хорошей электрической изоляции зон друг от друга.

Диоды распределены для наилучшего распределения теплоты, образуемой во время их работы. Диоды отстоят друг от друга, но только на расстоянии, определяемом необходимостью ограничить получаемое в результате световое излучение. В приведенном примере диоды расположены в пределах окружности диаметром 6 см.

В качестве примера проводящий слой - это слой оксида индия и олова (ITO) с сопротивлением 10Ω/π. Слой ITO является предпочтительным, особенно благодаря нейтральности его цвета. В частности, он, по сути, не влияет на внешний вид при прохождении света.

На фиг. 3 также показан электрод 19, врезанный в проводящий слой, также как и цепь питания диодов. Этот электрод соединен со сборкой, управляющей переключателем диодов, в цепи переменной емкости. Время зарядки электрода зависит от его емкости, которая сама изменяется в зависимости от расположенных поблизости проводящих элементов, что изменяет электромагнитное поле. Движение оператора в этом направлении, таким образом, активирует переключающее реле диодов. При необходимости цепь, как известно, также может содержать регулятор освещенности, позволяющий обеспечивать различные режимы питания для освещения различной яркости, при этом каждый импульс переводит яркость из одного режима в другой.

Для предотвращения произвольного переключения площадь проводника 20, соединяющего электрод 19 с устройством (не показано) выполнена минимальной. Подобным образом, если чувствительность электрода 19 такова, что, в частности, наличие воды на крыше определяется как команда освещения, то предпочтительно между этим электродом и внешней стороной крыши должен быть установлен заземленный проводящий экран. Этот экран может быть выполнен в виде тонкого проводящего слоя. Этот тонкий слой может, например, покрывать вторую сторону полоски 5. Опционно электрод 19 и проводник 20, соединяющий указанный электрод 19 с переключающим устройством, может быть окружен проводящей зоной, также врезанной в слой и заземленной, с целью снижения возможного влияния соседних электрических полей.

Требуемые условия для лампы индивидуального освещения заключаются, например, в направлении определенного достаточного освещения на поверхность на определенное расстояние. В одном примере это расстояние составляет 0,6 м между крышей и освещаемой поверхностью, представляющей собой окружность радиусом 0,25 м. Минимальное освещение, требуемое для этой поверхности, составляет, к примеру, 55 лк.

В указанном примере применяемые диоды являются диодами NS2W150A от Nichia. Речь идет о диодах средней мощности, дающих холодный белый цвет. Они выпускаются мощностью 3,2 В и каждый рассчитан на ток 0,100 А.

Интенсивность света по данным изготовителя составляет 17,4 кд для тока 0,150 А. В рассматриваемом диапазоне интенсивность света может быть определена как приблизительно пропорциональная току. Таким образом, такая интенсивность света перпендикулярно диоду составляет 11,6 кд. Она изменяется в зависимости от направления, как показано на графике по фиг. 4. Таким образом, без оптических средств, изменяющих направление светового потока, для угла 23° с каждой стороны от перпендикуляра, приближенно соответствующего предполагающей освещение зоне согласно вышеуказанным условиям, интенсивность света, испускаемого диодом, составляет приблизительно 10,45 кд. Принимается во внимание влияние введения диодов в ламинат, а особенно отражения и поглощения света по пути светового пучка. Наконец, для получения необходимого освещения, для формирования лампы индивидуального освещения требуется приблизительно 8 диодов этого типа.

Применение множества диодов ограниченной мощности отдельно от управления локальным нагревом также снижает эффект ослепления, который может возникать при взгляде непосредственно на диоды. Этот эффект может быть дополнительно минимизирован посредством обеспечения некоторой степени рассеивания пучка света, например, посредством матирования внутреннего листа в месте, соответствующем диодам.

Испускаемый диодами световой поток характеризуется цветовыми координатами, показанными на графике по фиг. 8 и представленными границами, которые обозначены общей ссылкой N. Предложенный изготовителем диапазон, разделен на области, соответствующие отдельным классам, предоставленным на выбор пользователя. Изготовитель предлагает при необходимости предварительно выбрать диоды таким образом, чтобы они все относились только к одной из этих областей. Такой выбор, позволяющий ограничить цвет, требует дополнительных средств. Этот же график показывает контур P, соответствующий предпочтительному цвету согласно изобретению. Следует отметить, что этот цвет, который в большей степени зависит от цвета диодов, также зависит от цвета стеклянного листа, помещенного между диодами и салоном автомобиля, и опционно от цвета прослойки, если последняя окрашена.

В предыдущем примере диоды испускают поток слегка голубоватого белого света, который опре- 11 031901 деляется как холодный. Если предпочтителен теплый цвет, может быть выбран продукт того же типа, такой как NS2L 150A от Nichia. Спектр этих диодов соответствует контуру, обозначенному как M.

Как указано выше, опционно будут использованы более мощные диоды, но помимо большей стоимости, их недостатком является меньший срок службы.

Размещение 8 диодов в ламинате не приводит к разрушительному нагреву. При непрерывной работе в неподвижной среде с внешней температурой 25°C и установке стеклопакета, по сути, в горизонтальном положении, температура поднимается приблизительно до 35°C Такие температуры не вредят ни диодам, ни компонентам стеклопакета.

Без концентрирующих средств испускаемый выбранными диодами световой поток распределяется, как показано на графике по фиг. 4. На графике шкала интенсивности света находится на горизонтальной оси. Концентрические полуокружности показывают процент интенсивности от 0 до 100% от максимальной интенсивности, расположенной по вертикали. Интенсивность определяется по графику в точке, где прямая линия, соответствующая направлению, пересекается с окружностью C. Интенсивность света быстро снижается по мере увеличения угла относительно перпендикуляра к источнику света. Для угла 60° она составляет уже не больше половины. Такое распределение может быть удовлетворительным, если некоторая освещенность за пределами предполагающей освещение области не беспокоит. Если же имеет место обратное, рекомендуется ограничить световой пучок.

На фиг. 5 схематически показано поперечное сечение, при этом одна сторона стеклопакета крыши содержит набор диодов 6 на носителе 5, выполненном посредством стеклянной полоски. Набор диодов 6 и их носитель 5 встроены, как указано выше, во множество пластиковых прослоек (3, 4, 3').

На фиг. 5 показано, что световой поток, испускаемый диодами 6, распределяется в пучке с большим углом рассеивания. Без других устройств, кроме отражателя, образующего часть оболочки диода, начальный поток предусмотрен в соответствие с исходным углом, иными словами углом для прослойки и листа 2, которые могут составлять 180°, и обычно не меньше 120° в зависимости от конфигурации оболочки диода. Он обозначен как угол α₁.

Когда необходимо ограничить пучок, требуются дополнительные средства. Фиг. 5 схематически иллюстрирует использование линзы 8 Френеля на поверхности 4 стеклопакета, обращенной к диодам. В этом случае угол рассеивания пучка уменьшается до α₂.

Другой подходящий способ получения пучка с меньшим углом рассеивания заключается в использовании диафрагмы для ограничения светового потока до участка, направленного в необходимом направлении. Диафрагма может состоять из рисунка 9, нанесенного непрозрачным покрытием на поверхность стеклянного листа 2, обращенного к салону автомобиля. Такое средство должно быть применено индивидуально для каждого диода. Таким образом, необходимо, чтобы соответствующие положения диодов и отверстий в слое непрозрачного покрытия были строго определены.

График фиг. 4 иллюстрирует этот эффект на одном примере такого способа ограничения пучка посредством диафрагмы. Диафрагма показана посредством двух стрелок, определяющих отверстие. Покрытие 9 нанесено на расстоянии 3 мм от источника, что составляет такой же размер, как и y диода, т.е. приблизительно 2,5 мм. Отверстие без покрытия составляет 0,5 мм. В этом случае угол рассеивания пучка составляет 48°.

Фиг. 6 схематически иллюстрирует использование системы низкоэмиссионных слоев 10, применяемых в положении 4. В этом положении слои не защищены от механического и химического воздействия из салона автомобиля. Тем не менее, такое средство необходимо для достижения требуемой эффективности. Слои на основе оксидов, полученных пиролизом, имеют хорошую механическую прочность.

Наиболее распространенные пиролитические низкоэмиссионные (с низкой излучательной способностью) системы содержат слой оксида легированного олова, осажденного на первый слой, выполняющий роль нейтрализатора цвета при отражении. Слой, составляющий контраст со стеклом, обычно является слоем оксида кремния или оксикарбида кремния, опционно модифицированного добавками. Слои оксида олова по сравнению со слоями систем, осажденных катодным напылением, являются относительно толстыми, т.е. имеют толщину более 200 нм, а в некоторых случаях более 450 нм. Эти толстые слои обладают достаточной устойчивостью к механическому и/или химическому воздействию.

Один пример низкоэмиссионной системы, обладающей необходимыми свойствами, состоит из слоя толщиной 470 нм оксида олова, легированного фтором в количестве 2%. Этот слой осаждают на слой, контактирующий со стеклом, при этом указанный слой имеет толщину 75 нм и состоит из оксикарбида кремния. Эта система на прозрачном стеклянном листе толщиной 4 мм дает излучательную способность около 0,1.

Другие системы низкоэмиссионных слоев могут быть получены посредством применения технологии катодного напыления, сохраняя при этом удовлетворительную механическую прочность. Системы такого типа, например, состоят из оксидов, особенно слоев на основе оксида титана в сочетании с другими оксидами металлов, особенно оксидом циркония. В частности, слои такого типа описаны в патентной заявке WO 2010/031808.

В качестве еще одного примера применимая система содержит слой из сплава хрома и циркония.

- 12 031901

Для защиты этого металлического слоя, осажденного катодным напылением, его помещают между двумя слоями нитрида кремния. Эта сборка дает удовлетворительную излучательную способность со снижением светопроницаемости, которая может достигать 10%, при этом такое снижение не представляет собой недостатка для указанного использования.

Использование таких низкоэмиссионных систем в значительной степени повышает комфорт салона автомобиля в холодные периоды и делает использование экрана излишним.

Стеклянные крыши согласно изобретению предпочтительно могут сочетать в себе множество функций. Среди последних - преимущество использования крыши для освещения, как описано выше, а также для обеспечения средств, позволяющих контролируемым образом менять светопроницаемость крыши, причем это изменение может происходить одновременно или нет.

Применение функциональных пленок SPD является предметом публикаций уровня техники и, в частности, WO 2005/102688, в которой установлены определенные параметры работы, указанные ниже со ссылкой на графические материалы.

В принципе, применение элементов SPD в крышах автомобилей, позволяющих управлять их светопроницаемостью, хорошо известно. Применение таких пленок позволяет в очень значительной степени изменять проницаемость между двумя состояниями, прозрачным и затемненным. Одно преимущество этих систем заключается в том, что в затемненном состоянии они практически полностью устраняют светопроницаемость. Коммерчески доступные пленки снижают светопроницаемость в видимом диапазоне не менее чем 1%. Это состояние соответствует отсутствию электрического поля. При этих условиях стеклопакет обеспечивает желаемый аспект приватности особенно эффективным способом. Изменение светопроницаемости в видимом диапазоне может составлять до 40% или более между двумя состояниями пленки. Выбор пленки позволяет при необходимости задать величину этого изменения. Пользователи предпочитают относительно существенные изменения, обычно не менее 30% в предполагаемых применениях.

Несмотря на изменение светопроницаемости ключевым фактором является выбор пленок SPD, поскольку последние также играют важную роль в передаче энергии стеклопакетов, в которые они встроены. В затемненном состоянии передача энергии независимо от наличия листов или прослоек поглощающего стекла обычно ниже 5%. Затемненное состояние обычно является состоянием транспортного средства, когда оно припарковано, таким образом, очень низкая передача энергии особенно желательна. В прозрачном состоянии передача энергии значительно выше, так как видимое излучение также передает энергию. Тем не менее, пленки SPD поглощают значительную часть энергии.

Применение пленок SPD подчинено нескольким требованиям, отличным от требований, которые относятся к их способности изменять светопроницаемость. Прежде всего рекомендуется защищать функциональную пленку от механического и химического воздействия.

На фиг. 7 изображена сборка крыши, обеспечивающей обе функции, т.е. как функцию освещения, так и функцию управления светопроницаемостью. Что касается крыши по фиг. 1, эта крыша также содержит два стеклянных листа 1 и 2, прослойки 3, 3' и 4, а также ленту 5 носителя, удерживающую диоды.

Пленка 12 SPD показана схематически. Она не покрывает стеклопакет полностью. Края пленки SPD должны быть защищены от контакта с внешней окружающей средой, в частности для защиты активных частиц от влаги. Для предотвращения любого контакта с окружающей средой пленка 12 SPD полностью окружена различными листами прослойки. Для охватывания пленки 12 лист 13 прослойки с толщиной, приближенной к толщине пленки, располагают таким образом, чтобы окружить пленку 12. Лист 13 с подходящим вырезом позволяет окружить пленку для ее изоляции от вешней среды. На фиг. 7 показан лист 13 с цельной структурой, в котором выполнено отверстие. Этот цельный лист прослойки может быть заменен набором расположенных смежно друг с другом лент, аналогичным образом охватывающих пленку 12. Наличие этого листа 13 изолирует пленку SPD и одновременно обеспечивает равномерное распределение давления, воздействующего на компоненты стеклопакета при его сборке.

Лист 13 может быть или нет, по существу, таким же, как и прослойки 3 и 4. Сочетание разных листов в процессе сборки упрощается, если стеклянные листы являются листами с одинаковыми характеристиками.

Еще одно требование к пленкам SPD относится к их чувствительности к высокой температуре. В пленках SPD повреждение частиц, которые внедрены в полимерную матрицу, может происходить вследствие чрезмерного увеличения температуры. В меньшей степени может оказаться, что свойства пленок безвозвратно изменены, если их подвергают очень низким температурам, например -40°C. Делается акцент на воздействие изменений температуры внешней среды в положении согласно настоящему изобретению. Солнечное излучение , в частности инфракрасные лучи, могут приводить к значительному увеличению температуры.

Для предотвращения повреждения пленки выполнены меры предосторожности, а именно размещение инфракрасного фильтра поверх пленки SPD, как указано выше.

Также желательно защищать SPD от ультрафиолетового излучения. Материалы, использующиеся для образования ламинатов и герметизации элементов, представляют собой обычные изделия, которые сами по себе являются УФ-экранами. Это имеет место, в частности, для материалов, таких как описан- 13 031901 ные ранее поливинилбутирал (PVB) или полимеры этилвинилацетата (EVA), для производства ламинированных конструкций таких крыш. Наличие таких составляющих образует практически полный УФфильтр. Таким образом, нет необходимости в предоставлении дополнительных элементов.

На фиг. 7 присутствующие в ламинате функциональные элементы расположены относительно друг друга с учетом их взаимного воздействия друг на друга. В качестве примера осветительные приборы, образованные светоиспускающими диодами, совершенно очевидно расположены под пленкой, применяемой для управления светопроницаемостью, таким образом, что поток света, который они производят не зависит от изменений в светопоглощении, заданном этой пленкой.

На пленку, используемую для управления светопроницаемостью, должно подаваться электропитание. Они обязательно присоединены к общему электрическому источнику питания транспортного средства по краям стеклопакета. Соединительные электрические кабели обычно непрозрачные. Для того чтобы не прерывать однородную ограниченную прозрачность стеклопакета, приняты меры для того, чтобы скрыть эти кабели в периферийных зонах стеклопакета, которые обычно содержат участки с непрозрачным покрытием, в частности предназначенные для маскировки следов неровных клеевых соединений.

Такие маскировочные покрытия также скрывают границы пленок 12 SPD и их раму 13. На фиг. 7 не показаны эти участки покрытия.

Структура пленок типа SPD, описанная в патентной заявке WO 2005/102688, схематически показана на фиг. 7a. Эта структура содержит центральный элемент 15, состоящий из полимера, содержащего частицы, чувствительные к воздействию электрического поля. Два электрода 16 обеспечивают подачу напряжения, необходимого для управления элементом 15, на каждую сторону этого центрального элемента 15, и при этом электроды проходят по каждой из поверхностей этих сторон. Известно, что электроды 16 преимущественно состоят из, по существу, прозрачных листов, покрытых тонкими проводящими слоями. Чаще всего применяют листы полиэтиленгликольтерефталата (PET) толщиной несколько десятков микрон, которые сочетают хорошую прозрачность с высокой устойчивостью к механическому воздействию. На этих листах проводящими слоями предпочтительно являются слои TCO (тонкие проводящие оксиды), например слои ITO (оксид индия и олова).

Как указано выше, компоненты пленок SPD и особенно частицы, которые по своей природе являются органическими, подвержены старению, в частности под влиянием высокой температуры. Чтобы наделить их необходимым сроком службы, пленки обычно защищают фильтрами, расположенными между внешним стеклянным листом 1, подверженным солнечному излучению, и пленкой 15 SPD. Инфракрасные фильтры используют во многих применениях, в стеклопакетах с управлением солнечным излучением или в низкоэмисонных стеклопакетах. Обычно они состоят из тонких пленок проводящих оксидов или еще лучше из металлических слоев, достаточно тонких для того, чтобы быть почти прозрачными, так как их рабочие характеристики намного лучше. В этих фильтрах металлические слои связаны с диэлектрическими слоями, также являющимися тонкими и прозрачными, что обеспечивает сборку с необходимой избирательностью. Чаще всего для улучшения этой избирательности, которая обусловлена отражением, которое должно быть максимально нейтральным, фильтры содержат несколько металлических слоев, выполненных, по сути, на основе серебра.

Слои, обеспечивающие фильтрацию в инфракрасном диапазоне, либо наносят на внешний стеклянный лист, либо на вводимый посредством полимера, особенно PET, лист прослойки. Фиг. 7b подробно показывает часть сборки того типа, в котором под внешним стеклянным листом 1 между двумя листами 3 и 20 прослойки расположен лист 14, несущий инфракрасный фильтр. Поскольку выполненный из PET носитель слоев сам не имеет свойства приклеивания к стеклу, его необходимо ввести между двумя термопластичными листами прослойки. Применение пленки-носителя дает возможность не подвергать хрупкие слои высоким температурам. Единственной нагрузкой остается температура запекания в автоклаве в процессе сборки. Недостатком является то, что должен быть добавлен лист прослойки, вследствие чего увеличивается толщина сборки.

Также возможно применить систему слоев, осажденных непосредственно на внешний стеклянный лист. Однако, как было указано,если выбраны высокочувствительные фильтры, как те, что содержат металлические слои, то эти слои наносят посредством технологий катодного напыления, осуществляемых на плоских листах. Таким образом, это решение требует обработку этих слоев при высоких температурах при формовании такого стеклянного листа.

Выбранная система слоев предпочтительно является системой, содержащей ряд слоев серебра, для получения эффективного фильтра, что позволяет управлять цветом, особенно при отражении. Особенно эффективная сборка слоев описана в патентной заявке WO 2011/147875. В этой заявке рекомендуемая система содержит три слоя серебра и слои диэлектрика, при этом в указанной сборке толщина слоев серебра выбрана таким образом, чтобы цвет в отражении был удовлетворительным, даже при маленьком угле обзора.

Защита пленки SPD должна также учитывать наличие диодов, когда последние расположены на участках поверхности крыши, покрытых пленкой. Приведенный выше пример показывает, что путем подходящего выбора диодов и их расположения можно ограничить локальное повышение температуры во время работы диодов до нескольких десятков градусов. В любом случае, повышение температуры

- 14 031901 становится меньше, чем повышение температуры, связанное с воздействием солнечного излучения.

Claims (13)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Ламинированная стеклянная изогнутая крыша транспортного средства со светопроницаемостью не более 50%, содержащая два стеклянных листа, внешний стеклянный лист и внутренний стеклянный лист, и прослойку, соединяющую стеклянные листы между собой и содержащую прозрачные термопластичные листы, при этом в прослойке расположены светодиоды и их цепь питания, отличающаяся тем, что в одном из указанных термопластичных листов, расположенном между двумя другими термопластичными листами, выполнена выемка, в которую вставлен прозрачный носитель в виде стеклянной полоски, на которой смонтированы светодиоды и сформирована цепь питания светодиодов.
2. 2. Крыша по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что мощность каждого из светодиодов не более 2 Вт, предпочтительно не более 1 Вт.
3. 3. Крыша по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что светоотдача каждого из светодиодов не менее 15 лм/Вт, предпочтительно не менее 75 лм/Вт.
4. 4. Крыша по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что светодиоды формируют лампу индивидуального освещения, создающую световой поток, исходящий от крыши транспортного средства в его салон и составляющий не менее 1 лм, предпочтительно не менее 2 лм.
5. 5. Крыша по п.4, отличающаяся тем, что лампа индивидуального освещения содержит от 2 до 20 светодиодов, предпочтительно от 4 до 15 светодиодов.
6. 6. Крыша по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что на внешней поверхности внутреннего стеклянного листа в его зоне под светодиодами сформирована линза Френеля для ограничения угла рассеивания пучка светового потока.
7. 7. Крыша по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что светодиоды отстоят один от другого на расстоянии не менее 10 мм, предпочтительно не менее 20 мм.
8. 8. Крыша по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что ее спектр находится в пределах контура, определяемого следующими координатами системы CIE 1931: (0,2600; 0,3450), (0,4000; 0,4000), (0,4500; 0,4000), (0,3150; 0,2900), (0,2350; 0,2500), предпочтительно в контуре, определяемом координатами (0,2650; 0,3350), (0,3200; 0,3200), (0,3100; 0,3000), (0,2350; 0,2500).
9. 9. Крыша по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что на внешней поверхности внутреннего стеклянного листа нанесена система низкоэмиссионных слоев, обеспечивающая излучательную способность крыши не более 0,3, предпочтительно не более 0,2.
10. 10. Крыша по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что цепь питания светодиодов выполнена из тонкого прозрачного электропроводящего слоя.
11. 11. Крыша по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержит орган управления для включения/выключения светодиодов посредством встроенного в крышу емкостного датчика.
12. 12. Крыша по п.11, отличающаяся тем, что емкостной датчик смонтирован на том же термопластичном листе, на котором выполнена цепь питания светодиодов.
13. 13. Крыша по одному из пп.11 и 12, отличающаяся тем, что между емкостным датчиком и внешним стеклянным листом расположена заземленная проводящая пленка.