Многослойное стекло для транспортного средства с интегрированным датчиком света - RU2689635C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к многослойному стеклу для транспортного средства, содержащему интегрированный датчик света, к способу его изготовления и к его применению.

Известно снабжение транспортных средств датчиками света, с целью определения количества имеющегося в распоряжении дневного света и включения на этой основе при необходимости фар транспортного средства. Обычные датчики света устанавливаются в виде наружных частей на расположенную на стороне внутреннего пространства поверхность ветрового стекла, например, в зоне зеркала заднего вида.

Из ЕР2100722А2 известен датчик света, который заделан в ветровое стекло, т.е. расположен между наружным стеклом и внутренним стеклом ветрового стекла, которые соединены друг с другом с помощью термопластичного промежуточного слоя. Таким образом, можно компактно изготавливать ветровое стекло с интегрированным датчиком света, без необходимости последующего монтажа датчика света. Датчик света выполнен в виде перевернутого фотодиодного кристалла на печатной плате.

Задачей данного изобретения является создание далее усовершенствованного многослойного стекла транспортного средства с интегрированным датчиком света.

Задача данного изобретения решена, согласно изобретению, с помощью многослойного стекла транспортного средства, согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Многослойное стекло транспортного средства, согласно изобретению, с интегрированным датчиком света по меньшей мере содержит наружное стекло и внутреннее стекло, которые соединены друг с другом с помощью термопластичного промежуточного слоя. Многослойное стекло транспортного средства предусмотрено для отделения внутреннего пространства транспортного средства от наружного окружения. Таким образом, многослойное стекло транспортного средства является оконным стеклом, которое вставлено в оконный проем кузова транспортного средства или предусмотрено для него. Стекло транспортного средства, согласно изобретению, является, в частности, ветровым стеклом транспортного средства. Внутренним стеклом называется то стекло, которое в установленном положении обращено к внутреннему пространству транспортного средства. Наружным стеклом называется то стекло, которое в установленном положении обращено к внешнему окружению транспортного средства. Термопластичный промежуточный слой обычно выполнен из по меньшей мере одной термопластичной пленки.

Та поверхность соответствующего стекла, которая в установленном положении обращена к внешнему окружению транспортного средства, называется наружной поверхностью. Та поверхность соответствующего стекла, которая в установленном положении обращена к внутреннему пространству транспортного средства, называется внутренней поверхностью. Внутренняя поверхность наружного стекла соединена с помощью термопластичного слоя с наружной поверхностью внутреннего стекла. Обычно наружная поверхность наружного стекла обозначается как сторона I, внутренняя поверхность наружного стекла обозначается как сторона II, наружная поверхность внутреннего стекла обозначается как сторона III, и внутренняя поверхность внутреннего стекла обозначается как сторона IV.

Между наружным стеклом и внутренним стеклом расположен по меньшей мере один находящийся на печатной плате фотодиод. Печатная плата с фотодиодом действует в качестве датчика света. Она предназначена для измерения количества окружающего света, когда она подключена к соответствующему обрабатывающему электронному блоку транспортного средства. В зависимости от измеряемого окружающего света, с помощью обрабатывающего и управляющего электронного блока фары могут автоматически переводиться, например, во включенное состояние. За счет этого повышается комфорт водителя транспортного средства, который не должен отвлекаться для включения и выключения фар вручную. Другими применениями являются, например, автоматическое электрическое переключение свойств пропускания света всем стеклом или зоны стекла и регулирование освещенности индикаторных элементов во внутреннем пространстве транспортного средства.

Под датчиком света или чувствительным к свету элементом понимается в смысле изобретения печатная плата по меньшей мере с одним расположенным на ней фотодиодом.

В одном предпочтительном варианте выполнения фотодиод является конструктивным элементом SMD. Как известно специалистам в данной области техники, сокращение SMD означает смонтированный на поверхности конструктивный элемент (Surface-Mount Device). Конструктивные элементы SMD не имеют проволочных соединений и припаиваются с помощью предназначенных для пайки соединительных поверхностей непосредственно на печатную плату. Обычные конструктивные элементы необходимо пропускать через монтажные отверстия и припаивать на задней стороне печатной платы. Это отпадает в конструктивных элементах SMD. За счет этого возможен очень плотный монтаж, что уменьшает потребность в конструктивном пространстве. Предпочтительно, отпадает необходимость в сверлении отверстий в печатной плате. За счет отсутствия соединительных проводов и малого размера конструктивных элементов уменьшается вес. Кроме того, технология SMD особенно пригодна для автоматической установки (автоматического захвата и установки фотодиодов, автоматической пайки), что особенно предпочтительно для промышленного массового производства. Фотодиоды SMD имеют обычно корпус, в частности пластмассовый корпус, вокруг собственно кристалла, что отличает их, например, от фотодиода с перевернутым кристаллом.

Фотодиод должен быть чувствительным в видимом диапазоне спектра. Предпочтительно, распределение спектральной чувствительности должно соответствовать таковой у глаза человека, так что измеряемое количество света возможно более точно совпадает с воспринимаемым водителем транспортного средства количеством света. Не желательные процессы переключения, которые вызываются не соответствующими восприятию человеком излучениями, могут предотвращаться даже при применении лишь одного единственного фотодиода в качестве датчика света. Предпочтительное согласование достигается, когда фотодиод имеет во всем спектральном диапазоне между 500 нм и 600 нм чувствительность, которая соответствует по меньшей мере 50% его максимальной чувствительности, предпочтительно по меньшей мере 60%. Максимум чувствительности должен лежать в диапазоне от 450 нм до 600 нм, в частности, в диапазоне от 490 нм до 570 нм. Чувствительность может называться также эффективностью измерения и выражаться в виде доли обнаруживаемых фотонов в общем количестве падающих на фотодиод фотонов соответствующей длины волны. Желаемая спектральная чувствительность обусловлена в идеальном случае видом активного материала фотодиода. Однако в качестве альтернативы можно применять также оптические фильтры, с целью достижения желаемой спектральной чувствительности, например, расположенную на наружной стороне фотодиода фильтровальную пленку.

Печатная плата может также называться платиной, печатной схемой или PCB (printed circuit board). Она служит для механического крепления и электрического соединения расположенного на ней фотодиода. Печатные платы состоят из электрически изолирующего материала, в частности пластмассы, с прикрепленными к нему проводящими соединениями (проводящими полосками). Проводящие полоски могут иметь локальные расширения, которые служат в качестве паяльных поверхностей для конструктивных элементов.

В одном предпочтительном варианте выполнения печатная плата является гибкой печатной платой, известной как сгибаемая печатная плата. Такие печатные платы выполнены из гибких, сгибаемых полимерных пленок, например, полиимидных пленок. Они имеют толщину предпочтительно меньше 0,38 мкм и больше 50 мкм, особенно предпочтительно от 120 мкм до 180 мкм. За счет этого достигаются особенно хорошие результаты относительно гибкости, с одной стороны, и стабильности, с другой стороны. За счет гибкости и небольшой толщины, гибкие печатные платы особенно пригодны для ламинирования в многослойное стекло, в частности, в изогнутое многослойное стекло.

Если фотодиоды являются конструктивными элементами SMD, то целесообразно применяется печатная плата SMD.

Печатная плата может быть расположена непосредственно на одном из стекол, в частности, обращенной от фотодиода стороной на наружной поверхности внутреннего стекла. Было установлено, что присутствие ограниченной по месту печатной платы не приводит к существенному уменьшению стабильности ламината. Однако печатная плата может быть также расположена между двумя термопластичными слоями, т.е. между двумя пластами термопластичного промежуточного слоя.

Печатная плата имеет по меньшей мере две соединительные поверхности для внешнего электрического контактирования (анод и катод). Эти соединительные поверхности служат для соединения печатной платы с внешним обрабатывающим и управляющим электронным блоком через соединительный кабель, с целью передачи создаваемых фотодиодом при падении света импульсов тока в обрабатывающий и управляющий электронный блок. Контактирование соединительных поверхностей осуществляется предпочтительно с помощью плоского проводника (называемого также плоским ленточным проводником или пленочным проводником), содержащего электрически проводящую пленку и, в виде опции, полимерную оболочку, которая должна иметь, естественно, выемку в месте соединения. Предпочтительно, плоский проводник соединен с местами соединения печатной платы, например, с помощью припоя или электрически проводящего клея. Предпочтительно применяется многоплюсной плоский проводник, при этом каждый полюс соединен с одной проводящей поверхностью. Однако в качестве альтернативного решения можно применять также для каждой соединительной поверхности собственный плоский проводник. Плоский проводник имеет на своем обращенном от печатной платы конце предпочтительно штекерный соединитель (штекер или сцепление) для соединения с другими кабелями бортовой электроники.

Печатная плата предпочтительно расположена полностью внутри многослойного стекла и контактирует с плоским проводником, который выходит наружу за боковую кромку многослойного стекла. Контактирование печатной платы с плоским проводником происходит перед изготовлением многослойного стекла, во время которого печатная плата располагается в соединяемом штабеле так, что она расположена полностью внутри поверхности стекол. Преимуществом является уменьшенная опасность разрушения печатной платы, которая обычно является более склонной к повреждениям, чем плоский проводник.

В качестве альтернативного решения, печатная плата может также выходить изнутри многослойного стекла за боковые кромки, при этом фотодиоды расположены внутри многослойного стекла, а соединительные поверхности для соединительного кабеля - снаружи многослойного стекла. Контактирование печатной платы с соединительным кабелем может в этом случае осуществляться после изготовления многослойного стекла. Таким образом, многослойное стекло может продаваться с интегрированным датчиком света, например, без соединительного кабеля, производителю транспортного средства, который затем осуществляет контактирование после установки многослойного стекла. Естественно, полый проводник можно также соединять с печатной платой предварительно, и поставлять многослойное стекло с интегрированным датчиком света вместе с присоединенным плоским проводником.

Печатная плата и плоский проводник со штекерным соединителем могут быть выполнены в виде единого целого, так что плоский проводник является интегрированной составляющей частью печатной платы с общей полимерной оболочкой. Такая печатная плата имеет технологические преимущества, поскольку при изготовлении многослойного стекла отпадает необходимость припаивания плоского проводника к соединительным поверхностям печатной платы.

Та боковая кромка, за которую выходит печатная плата, соответственно, соединенный с ней плоский проводник из многослойного стекла, называется в смысле изобретения той боковой кромкой, с которой согласована печатная плата, соответственно, плоский проводник.

В одном предпочтительном варианте выполнения на одной печатной плате расположено несколько фотодиодов, предпочтительно по меньшей мере четыре фотодиода, особенно предпочтительно по меньшей мере шесть фотодиодов. С помощью одного датчика света с несколькими фотодиодами может быть увеличена чувствительность. Кроме того, за счет избыточности могут предотвращаться неправильные измерения, и использование нескольких фотодиодов обеспечивает возможность также измерения направления излучения обнаруживаемого света. Все фотодиоды расположены на одной и той же стороне печатной платы.

Фотодиоды в одном предпочтительном исполнении расположены на печатной плате в виде последовательно включенных групп из параллельно включенных фотодиодов, что достигается за счет подходящего расположения проводящих полосок на печатной плате. При этом, совокупность фотодиодов примыкает к общему электрическому входу и общему электрическому выходу. Особенно предпочтительно, каждые два фотодиода включены попарно параллельно и по меньшей мере две такие пары, в частности, по меньшей мере три такие пары, включены последовательно. Это особенно предпочтительно относительно чувствительности и избыточности системы датчиков света.

В альтернативном предпочтительном варианте выполнения фотодиоды расположены на печатной плате в виде групп из параллельно включенных фотодиодов, при этом все группы соединены с общим электрическим входом, и каждая группа соединена с отдельным электрическим выходом. За счет этого сигнал каждой группы можно считывать по отдельности. Тем самым обеспечивается определенное разрешение по месту, так что в случае дефекта или частичного отключения может быть непосредственно идентифицирована и локализована соответствующая группа фотодиодов. При достаточном количестве групп может определяться также направление излучения света. Особенно предпочтительно каждые два фотодиода включены попарно параллельно, и датчик света имеет по меньшей мере две такие пары.

В одном предпочтительном варианте выполнения фотодиоды расположены в виде матрицы со строками и столбцами. Строки проходят предпочтительно по существу параллельно соответствующей боковой кромке, столбцы проходят по существу перпендикулярно соответствующей боковой кромке. При этом фотодиоды одной группы из параллельно включенных фотодиодов расположены либо все в одном столбце, либо все в одном ряду матрицы. Это приводит к предпочтительной избыточности: параллельно включенные фотодиоды распределены по печатной плате так, что частичное отключение печатной платы (например, правой части печатной платы или нижней части печатной платы) приводит к отключению лишь части параллельно включенных фотодиодов, так что, несмотря на это, можно измерять сигнал.

Расстояние между соседними фотодиодами одной строки составляет предпочтительно по меньшей мере 5 см. За счет этого достигаются особенно хорошие результаты относительно избыточности по сравнению с частичным отключением.

Однако, в качестве альтернативного решения может быть также предпочтительным расположение всех фотодиодов в одном ряду. За счет этого датчик света может быть выполнен более компактным, в частности, когда расстояние между соседними фотодиодами составляет максимально 3 см, предпочтительно максимально 2 см, например, от 1 см до 2 см.

В одном предпочтительном варианте выполнения печатная плата имеет максимальную ширину по меньшей мере 15 см, предпочтительно по меньшей мере 20 см. Под шириной в данном изобретении понимается прохождение по существу параллельно боковой кромке, с которой согласован датчик света. Максимальной шириной является наибольшая ширина, которая имеется по всей длине печатной платы, когда ширина не является постоянной. Другими словами, печатная плата имеет по меньшей мере один участок с шириной по меньшей мере 15 см, особенно предпочтительно по меньшей мере 20 см. Если печатная плата имеет участок с этой шириной, то предпочтительно можно располагать несколько фотодиодов и обеспечивать высокую чувствительность. Кроме того, фотодиоды могут иметь достаточно большие расстояния друг от друга, так что также при частичном отключении датчика света может поставляться сигнал. Фотодиоды предпочтительно расположены в указанном участке с минимальной шириной 15 см, в частности, с поясненным выше расположением в виде матрицы. Максимальная ширина составляет, например, максимально 40 см или 30 см. Однако в принципе ширина ограничена лишь длиной соответствующей боковой кромки, в частности, когда предусмотрена краевая зона со сплошным не прозрачным покрытием, которая закрывает печатную плату по всей ее ширине, соответственно, за счет технических ограничений при изготовлении печатных плат.

В противоположность этому, если датчик света должен быть выполнен возможно более компактным и дешевым, то могут применяться также значительно меньшие печатные платы. Максимальная ширина должна составлять по меньшей мере 3 см, с целью обеспечения возможности размещения достаточного количества фотодиодов. Максимальная ширина зависит от количества и относительного расположения фотодиодов. Датчики света с достаточной чувствительностью и небольшой потребностью в конструктивном пространстве могут быть выполнены с максимальной шириной от 3 см до 10 см, что является поэтому другим предпочтительным вариантом выполнения.

Длина печатной платы составляет в одном предпочтительном варианте выполнения максимально 15 см, предпочтительно максимально 10 см, особенно предпочтительно максимально 8 см. Под длиной понимается в данном изобретении прохождение по существу перпендикулярно боковой кромке, с которой согласован датчик света. С этими максимальными значениями длины печатная плата предпочтительно занимает мало места и ее можно прятать за непрозрачным покрытием обычной ширины.

Если в первую очередь требуется возможно меньшее занимаемое конструктивное пространство, то печатная плата может быть выполнена также с существенно меньшей длиной, предпочтительно с длиной от 1 см до 3 см, в частности, от 1 см до 2 см.

В одном предпочтительном варианте выполнения печатная плата имеет концевой участок и подводящий участок, при этом подводящий участок имеет меньшую ширину, чем концевой участок. Фотодиоды расположены в концевом участке, и соединительные поверхности для соединительного кабеля - в подводящем участке, в частности, вблизи обращенного от концевого участка конца подводящего участка. Подводящий участок имеет меньшее расстояние до согласованной боковой кромки, чем концевой участок, и выходит предпочтительно за боковую кромку многослойного стекла. Такая печатная плата выполнена Т-образной, при этом поперечная балка (соответствует концевому участку) противоположна согласованной боковой кромке. Подводящий участок имеет предпочтительно длину от 1 см до 12 см, особенно предпочтительно от 2 см до 8 см. Подводящий участок предпочтительно имеет ширину от 2 см до 15 см, особенно предпочтительно от 3 см до 10 см. Концевой участок имеет предпочтительно длину от 0,5 см до 3 см, особенно предпочтительно от 1 см до 2 см. Концевой участок имеет предпочтительно ширину от 15 см до 40 см, особенно предпочтительно от 20 см до 30 см. С помощью такой печатной платы достигаются особенно хорошие результаты относительно эффективности и занимающего небольшое место выполнения. Фотодиоды предпочтительно расположены в концевом участке печатной платы, в частности, с указанным выше расположением в виде матрицы.

Однако в качестве альтернативного решения печатная плата может быть выполнена также прямоугольной. Она может быть также условно разделена на концевой участок с фотодиодами и на подводящий участок с электрическими контактами, но при этом подводящий и концевой участок имеют одинаковую ширину.

В одном предпочтительном варианте выполнения многослойное стекло содержит несколько датчиков света, т.е. несколько печатных плат по меньшей мере с одним соответствующим фотодиодом. Это обеспечивает, с одной стороны, преимущество избыточности: при отказе одного датчика света выполнение функций может обеспечиваться с помощью другого или других датчиков света. С другой стороны, наличие нескольких расположенных по многослойному стеклу датчиков света, обеспечивает возможность различения между локальным, приблизительно точечным источником излучения, таким как уличный фонарь, и окружающим светом. Таким образом, могут предотвращаться неправильные интерпретации обрабатывающего и управляющего электронного блока. Например, может предотвращаться неправильная интерпретация уличного фонаря в качестве яркого окружающего света и выключение вследствие этого освещения транспортного средства ночью. Обеспечивается также возможность определения зависимости от направления падающего излучения посредством сравнения с интенсивностями, измеряемыми различными датчиками света.

За счет нескольких фотодиодов на одной печатной плате или за счет применения нескольких световых сенсорных элементов в одном многослойном стекле, можно определять направление прихода обнаруженного света. Зависимость от направления получается из разницы интенсивности измерительных сигналов различных фотодиодов, соответственно, датчиков света. Таким образом, можно определять, например, фактическую высоту стояния солнца.

В одном предпочтительном варианте выполнения ширина каждого фотодиода меньше 2 мм. При этом под шириной понимается максимальное латеральное прохождение в плоскости, параллельной печатной плате. С помощью таких предпочтительно малых фотодиодов обеспечивается возможность интегрирования датчика света незаметно в многослойное стекло. Возможно необходимые отверстия в покрытии, за которым должен прятаться датчик света, могут быть небольшими и незаметными. Высота фотодиодов (прохождение перпендикулярно печатной плате) составляет предпочтительно меньше 0,7 мм, особенно предпочтительно меньше 0,6 мм. В этом случае обеспечивается возможность интегрирования фотодиодов в многослойное стекло при применении стандартной толщины термопластичного промежуточного слоя 0,76 мм.

Внутреннее стекло и наружное стекло состоят предпочтительно из стекла, особенно предпочтительно натриево-кальциевого стекла, которое хорошо подходит для оконных стекол. Однако стекла могут состоять также из других сортов стекла, например, боросиликатного стекла или алюмосиликатного стекла. В качестве альтернативного решения, стекла могут быть в принципе изготовлены из пластмассы, в частности, поликарбоната (РС) или полиметилметакрилата (РММА).

Толщина стекол может изменяться в широких пределах и тем самым отлично согласовываться с требованиями в каждом отдельном случае. Предпочтительно толщина наружного стекла и толщина внутреннего стекла составляет от 0,5 мм до 10 мм, особенно предпочтительно от 1 мм до 5 мм, совсем предпочтительно от 1,2 мм до 3 мм.

Наружное стекло, внутреннее стекло и промежуточный слой могут быть прозрачными и бесцветными, но также тонированными, замутненными или окрашенными. Коэффициент полного светопропускания через многослойное стекло составляет в предпочтительном варианте выполнения больше 70%, в частности, когда многослойное стекло является ветровым стеклом. Понятие коэффициент полного светопропускания относится к определенному в ECE-R 43, приложение 3, параграф 9.1 способу для проверки прозрачности для света стекол транспортного средства. Наружное стекло и внутреннее стекло могут состоять из не предварительно напряженного, частично предварительно напряженного или предварительно напряженного стекла.

Стекло транспортного средства предпочтительно изогнуто в одном или нескольких направлениях пространства, как это обычно для стекол транспортного средства, при этом типичные радиусы кривизны лежат в диапазоне от примерно 10 см до примерно 40 м. Однако многослойное стекло может быть также плоским, например, когда стекла предусмотрены для автобусов, поездов или тракторов.

Промежуточный слой содержит по меньшей мере один термопластичный полимер, предпочтительно этиленвинилацетат (EVA), поливинилбутерал (PVB) или полиуретан (PU) или их смеси или сополимеры или производные, особенно предпочтительно PVB. Промежуточный слой выполнен по меньшей мере из одной термопластичной пленки. Толщина одной термопластичной пленки составляет предпочтительно от 0,2 мм до 2 мм, особенно предпочтительно от 0,3 мм до 1 мм, например, 0,38 мм или 0,76 мм. Промежуточный слой может быть выполнен также из так называемой акустической пленки, которая имеет демпфирующее шум действие. Такие пленки состоят обычно по меньшей мере из трех слоев, при этом средний слой имеет большую пластичность или эластичность, чем окружающие его наружные слои, например, вследствие различной доли пластификаторов.

Печатная плата предпочтительно расположена в не прозрачной зоне многослойного стекла, так что она не видна или почти не видна. В этой зоне прозрачность предотвращается с помощью непрозрачного элемента. В области транспортных средств обычно применяется непрозрачная печать на одном или обоих стеклах. Однако, в качестве альтернативного решения, прозрачность может предотвращаться также, например, с помощью окрашенной термопластичной пленки промежуточного слоя или с помощью непрозрачного вкладываемого элемента. Предпочтительно, непрозрачный элемент расположен на стороне внутреннего пространства относительно датчика света, т.е. имеет меньшее расстояние до внутреннего пространства, соответственно, до внутренней поверхности внутреннего стекла, чем датчик света. В этом случае датчик света не виден изнутри, в то время как свет может падать на него снаружи, так что он может выполнять свою функцию. Может быть особенно предпочтительным нанесение в направлении прозрачности непрозрачных элементов перед и позади печатной платы, т.е. соответствующего непрозрачного элемента на стороне внутреннего пространства и снаружи датчика света. В этом случае печатная плата не видна ни снаружи, ни изнутри. Для обеспечения возможности выполнения датчиком света своей функции, непрозрачный элемент должен иметь, естественно, выемки в месте расположения фотодиодов, поскольку иначе невозможно измерение света. Расположенный на стороне внутреннего пространства относительно датчика света непрозрачный элемент предпочтительно реализован с помощью покрывной печати на внутреннем стекле, расположенный на наружной стороне относительно датчика света непрозрачный элемент - с помощью покрывной печати на наружном стекле. Покрывная печать обычно применяется на стеклах транспортного средства вне центральной прозрачной зоны, с целью сокрытия устанавливаемых конструктивных элементов или для защиты клея, с помощью которого стекло транспортного средства соединяется с кузовом, от ультрафиолетового излучения. Покрывная печать состоит обычно из наносимой способом офсетной печати и вжигаемой черной или темной эмали.

Однако в качестве альтернативного решения может быть также желательным не закрывать печатную плату с помощью покрывной печати, так что она видна снаружи. За счет этого, в частности, увеличиваются допуски на изготовление, поскольку нет необходимости в особенно точном позиционировании печатной платы для совпадения с возможными выемками в черной печати.

Возможно также комбинирование датчика света, согласно изобретению, с другими датчиками, что обеспечивает экономящее конструктивное пространство выполнение. Датчик света может, например, комбинироваться с датчиком дождя, в частности емкостным датчиком дождя, который определяет наличие влаги на стекле на основании изменения емкости по меньшей мере одного электрода. Служащие в качестве электродов проводящие структуры могут быть расположены, например, на печатной плате или на внутреннем стекле. Датчик дождя и датчик света предпочтительно расположены близко друг к другу или с перекрытием друг друга в пространстве, за счет чего может быть реализован экономящий место комбинированный сенсорный элемент.

Кроме того, согласно изобретению предлагается способ изготовления многослойного стекла транспортного средства, содержащего интегрированный датчик света. При этом сначала наружное стекло, внутреннее стекло, по меньшей мере одну термопластичную пленку и по меньшей мере один находящийся на печатной плате фотодиод располагают в виде штабеля, так что пленка и фотодиод расположены между наружным стеклом и внутренним стеклом. Оба стекла и лежащую между ними пленку располагают, естественно, плоско и по существу конгруэнтно друг над другом. Печатную плату по меньшей мере с одним фотодиодом, или несколько таких печатных плат, вкладывают в зону этого штабеля. Затем на штабель воздействуют обычным способом создания многослойных стекол. При этом наружное стекло соединяется с помощью термопластичного промежуточного слоя, который образован по меньшей мере из одной термопластичной пленки, с внутренним стеклом посредством ламинирования. Это осуществляется с помощью обычных, известных для специалистов в данной области техники методов, например, автоклавного способа, способа формования вакуумным мешком, способа формования вакуумным кольцом, способа обработки на каландре, вакуумного ламинирования или их комбинаций. При этом соединение наружного стекла с внутренним стеклом происходит обычно под воздействием тепла, вакуума и/или давления.

Предпочтительно, печатная плата предварительно соединяется с плоским проводником и лишь затем располагается в штабеле. При этом она предпочтительно располагается так, что печатная плата расположена полностью внутри поверхности стекол, и плоский проводник выходит за их боковые кромки. Соединение между плоским проводником и соединительными поверхностями печатной платы может осуществляться, например, с помощью пайки или с помощью электрически проводящего клея.

Если многослойное стекло транспортного средства должно иметь изгиб, что типично для легковых автомобилей, то стекла перед ламинированием подвергается процессу сгибания, например, сгибанию под действием силы тяжести, сгибанию с отсосом и/или сгибанию под давлением. Типичные температуры сгибания составляют от 500°С до 700°С.

Предпочтительно, перед ламинированием и перед опционным сгибанием на краевую зону наружного стекла и внутреннего стекла наносят непрозрачную покрывную печать. Для этого обычно наносят черную или темную эмаль с помощью офсетной печати и перед ламинированием, в частности перед сгибанием или после сгибания, вжигают.

Печатная плата может укладываться непосредственно на одно из стекол, в частности обращенной от фотодиода стороной, на наружную поверхность внутреннего стекла. Все пленки промежуточного слоя затем располагают на одной стороне печатной платы. Однако в качестве альтернативного решения, печатная плата может укладываться между двумя термопластичными пленками, которые окружают печатную плату наподобие сэндвича.

Можно применять не обработанную предварительно термопластичную пленку. При ламинировании нагретый, способный течь термопластичный материал затекает в пространства вокруг фотодиодов и печатной платы, так что обеспечивается стабильное соединение.

Для улучшения оптического качества многослойного стекла может быть предпочтительным подготавливать термопластичную пленку (или по меньшей мере одну термопластичную пленку при применении нескольких пленок) так, что предусматриваются выемки для датчика света.

Можно создавать в пленке большие отверстия, в которые вводится вся печатная плата. Предпочтительно, затем печатная плата заключается между двумя более тонкими участками пленки по типу сэндвича, с целью выравнивая разницы по высоте между печатной платой и пленкой и обеспечения удерживания соединения.

В качестве альтернативного решения, в одном предпочтительном варианте выполнения термопластичная пленка перед ламинированием снабжается отверстиями или углублениями. Эти отверстия или углубления согласованы по величине, положению и расположению с указанным по меньшей мере одним фотодиодом. Это означает, что боковые размеры отверстий или углублений по существу соответствуют размерам фотодиодов или слегка больше, в частности, составляют максимально 150% или максимально 120% размеров фотодиодов. Положение отверстий или углублений соответствует желаемому позиционированию датчика света в подлежащем изготовлению многослойном стекле. Относительное расположение отверстий или углублений относительно друг друга соответствует относительному расположению фотодиодов относительно друг друга, если применяется несколько фотодиодов. Таким образом, отверстия и углубления, с одной стороны, и фотодиоды, с другой стороны, находятся друг с другом в соотношении ключ-скважина. При расположении штабеля для ламинирования, фотодиоды вводятся в отверстия или углубления. Таким образом, фотодиоды эффективно заделываются в промежуточный слой. Кроме того, положение фотодиодов во время производства фиксировано, что предпочтительно при массовом производстве. Отверстия или углубления могут создаваться непосредственно перед ламинированием. Однако пленки с заданными отверстиями могут подготавливаться также в большом количестве или даже поставляться изготовителем в этом виде.

Пленка может снабжаться сквозными отверстиями. Если пленка имеет толщину, которая больше высоты фотодиодов, то остается собственно не желательное полое пространство. Оно может быть заполнено, в виде опции, например, маленькими отрезками термопластичной пленки. Еще предпочтительней, поскольку технологически более просто, снабжать пленку вместо сквозных отверстий углублениями, глубина которых по существу соответствует высоте фотодиодов. Таким образом, предотвращается не желательное полое пространство, и тем самым не требуется последующая обработка. Углубления выполняются, например, посредством штамповки.

За счет согласованных с отдельными фотодиодами отверстий или углублений, печатная плата во время изготовления фиксирована на термопластичной пленке. Поэтому не требуется дополнительного крепления, например, с помощью клейкой ленты, и предпочтительно не выполняется.

Кроме того, изобретение относится к применению многослойного стекла транспортного средства, согласно изобретению, содержащего интегрированный датчик света, в качестве ветрового стекла транспортного средства, предпочтительно не рельсового транспортного средства, в частности, легкового автомобиля. Предпочтительно, при этом по меньшей мере один фотодиод соединен с обрабатывающим и управляющим электронным блоком транспортного средства. В зависимости от измеряемого с помощью по меньшей мере одного фотодиода окружающего света осуществляется управление одним или несколькими следующими состояниями переключения:

- состоянием переключения освещения транспортного средства (в частности фар, задних фонарей и боковых габаритных фонарей): при пренижении заданного порогового значения включается освещение, при превышении заданного порогового значения освещение выключается;

- свойствами пропускания света зоной многослойного стекла, которая снабжена электрически переключаемым или регулируемым функциональным элементом. Указанная зона стекла является, в частности, управляемой или регулируемой защитой от ослепляющего света в верхней трети стекла (называемой также затененной полосой). Состояние переключения можно регулировать в зависимости от абсолютного количества окружающего света, или же в зависимости от положения солнца, которое получается за счет зависящего от места измерения с помощью нескольких фотодиодов или чувствительных к свету элементов. В частности, при низком положении солнца необходима защита от ослепляющего света. Регулируемый функциональный элемент может быть, например, элементом SPD (suspended particle device - устройство с взвешенными частицами) или элементом LC (жидкий кристалл) или электрохромным элементом;

- интенсивностью (яркостью) указательных элементов внутри транспортного средства, например, индикаторных элементов LED или индикаторных элементов OLED. Индикаторные элементы являются, например, сигнальными лампочками или информационными индикаторами, в частности, в виде пиктограмм или в алфавитно-цифровом виде.

Кроме того, изобретение относится к транспортному средству, предпочтительно не рельсовому транспортному средству, в частности, к легковому автомобилю, содержащему многослойное стекло в качестве ветрового стекла и обрабатывающий и управляющий электронный блок, который соединен, с одной стороны, с фотодиодом и, с другой стороны, с

- освещением транспортного средства, с целью управления состоянием переключения освещения транспортного средства в зависимости от измеренного с помощью указанного по меньшей мере одного фотодиода окружающего света;

- электрически переключаемым или регулируемым функциональным элементом, который расположен в зоне многослойного стекла, с целью управления свойствами пропускания света указанной зоны в зависимости от измеренного с помощью указанного по меньшей мере одного фотодиода окружающего света, при этом указанная зона предпочтительно является переключаемой или регулируемой зоной защиты от ослепляющего света в верхней трети стекла; и/или

- индикаторными элементами во внутреннем пространстве транспортного средства, с целью управления их интенсивностью (яркостью) в зависимости от измеренного с помощью указанного по меньшей мере одного фотодиода окружающего света.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основании примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи. Чертежи схематичны и выполнены без соблюдения масштаба. Чертежи никак не ограничивают изобретение. На чертежах изображено:

фиг.1 - вариант выполнения многослойного стекла транспортного средства, согласно изобретению, на виде сверху;

фиг.2 - деталь Z из фиг.1, в увеличенном масштабе;

фиг.3 - разрез многослойного стекла транспортного средства по линии А-А' на фиг.1;

фиг.4 - принципиальная схема датчика света из фиг.2;

фиг.5 - другой вариант выполнения датчика света;

фиг.6 - принципиальная схема датчика счета из фиг.5; и

фиг.7 - блок-схема варианта выполнения способа, согласно изобретению.

На фиг.1, 2 и 3 показана соответствующая деталь многослойного стекла транспортного средства, согласно изобретению, с интегрированным датчиком света. Многослойное стекло выполнено их наружного стекла 1 (с наружной поверхностью I и внутренней поверхностью II) и внутреннего стекла 2 (с наружной поверхностью III и внутренней поверхностью IV), которые соединены по поверхности друг с другом с помощью термопластичного промежуточного слоя 3. Наружное стекло 1 и внутреннее стекло 2 состоят из натриево-кальциевого стекла и имеют толщину, например, 2,1 мм. Промежуточный слой 3 выполнен из имеющей толщину 0,76 мм пленки из поливинилбутила (PVB). Многослойное стекло предусмотрено в качестве ветрового стекла транспортного средства.

Многослойное стекло снабжено четырьмя датчиками света. Каждый датчик света состоит из гибкой печатной платы 5, которая снабжена шестью фотодиодами 4 SMD. Каждый датчик света расположен, например, в угловой зоне многослойного стекла, при этом два датчика света согласованы с верхней кромкой О и два датчика света - с нижней кромкой U многослойного стекла. Печатная плата 5 расположена полностью внутри многослойного стекла. Она лежит непосредственно на наружной поверхности III внутреннего стекла 2 и соединена через промежуточный слой 3 с наружным стеклом. Она имеет две электрические соединительные поверхности (не изображены), которые спаяны с соответствующим одним полюсом двухполюсного плоского проводника в качестве соединительного кабеля 6. Соединительный кабель 6 выходит из многослойного стекла за соответствующую согласованную кромку O, U. Соединительные кабели 6 служат для электрического соединения печатных плат 5 через другие соединительные кабели (обычно круглые кабели) с обрабатывающим и управляющим электронным блоком в качестве части бортовой электроники транспортного средства. Обрабатывающий и управляющий электронный блок анализирует сигналы датчиков света и может, например, включать, соответственно, выключать освещение транспортного средства в зависимости от определяемого датчиками света количества окружающего света.

За счет множества датчиков света система может отличать окружающий свет, который все датчики света измеряют по существу с одинаковой интенсивностью, от локального источника света, такого как уличный фонарь, который измеряется распределенными датчиками света с сильно различной интенсивностью. Явно меньшие различия интенсивности могут использоваться в подходящем обрабатывающем блоке для определения высоты стояния солнца: соотношение интенсивностей, которые измеряются датчиками света у верхней кромки О, с одной стороны, и у нижней кромки U, с другой стороны, зависит от высоты стояния солнца, т.е. от угла, под которым лучи падают на многослойное безопасное стекло.

В качестве фотодиодов 4 подходят, например, фотодиоды типа APDS-9005 фирмы Avago Technologies. Они имеют предпочтительно малые размеры (высота 0,55 мм, ширина 1,6 мм, глубина 1,5 мм) и распределение спектральной чувствительности, которая с хорошим приближением соответствует глазу человека. Максимум чувствительности лежит предпочтительно при 500 нм, и во всем диапазоне от 500 нм до 600 нм чувствительность составляет больше 60% максимального значения при 500 нм. За счет этого обеспечивается совпадение измеренного датчиком света количества света с воспринимаемым человеком количеством.

Печатная плата 5 является гибкой печатной платой, содержащей полиимидную пленку толщиной 150 мкм и напечатанные на ней проводящие полоски 8. Каждая печатная плата 5 выполнена Т-образной и имеет более тонкий подводящий участок и более широкий концевой участок (соответствующий поперечной балке в Т), при этом подводящий участок обращен к согласованной кромке О, U. Подводящий участок имеет, например, ширину 50 мм и длину 65 мм. Концевой участок имеет, например, ширину 200 мм и длину 15 мм. Все фотодиоды 4 одной печатной платы расположены в концевом участке, в то время как подводящий участок служит для соединения с соединительным кабелем 6. На конце подводящего участка расположены две не изображенные соединительные поверхности, которые соответствуют обоим полюсам системы, на проводящих полосках 8, и которые спаяны с соответствующим полюсом двухполюсного соединительного кабеля 6.

Каждая печатная плата 5 снабжена шестью фотодиодами 4. Фотодиоды расположены в виде матрицы в 2 строки и 3 столбца. С помощью проводящих полосок 8 на печатной плате 5 фотодиоды 4 соединены друг с другом. Каждый фотодиод 4 имеет две соединительные поверхности (вход/выход), которые припаяны на соответствующую проводящую полоску 8.

Каждые два фотодиода 4 включены параллельно, и три включенные параллельно пары включены последовательно. В показанном примере фотодиоды 4.1 и 4.2 включены параллельно, также как и фотодиоды 4.3 и 4.4, а также фотодиоды 4.5 и 4.6. Оба фотодиода одной параллельно включенной пары расположены в соответствующих различных рядах и столбцах матрицы. Тем самым обеспечивается, что также при частичном отключении печатной платы, например, правой зоны с фотодиодами 4.2 и 4.5, всегда по меньшей мере один фотодиод каждой пары освещается светом, и тем самым, несмотря на частичное отключение, в целом измеряется световой сигнал. Расстояние между соседними фотодиодами 4 в строках составляет, например, 9 см, в столбцах, например, 1 см.

Многослойное стекло имеет, как это обычно в ветровых стеклах, непрозрачную покрывную печать 7 в виде рамки. Покрывная печать 7 выполнена в виде напечатанной и вожженной черной эмали на внутренних поверхностях II, IV наружного стекла 1 и внутреннего стекла 2. Печатные платы 5 расположены в зоне покрывной печати 7, так что они не видны как снаружи, так и изнутри. Наружная покрывная печать 7 на наружном стекле 1 имеет в местах расположения фотодиодов отверстия, так что свет может падать на фотодиоды 4, и датчик света может выполнять свою функцию.

На фиг.4 показана принципиальная схема указанного выше датчика света. На принципиальной схеме показано последовательное включение групп из параллельно включенных фотодиодов. Все фотодиоды подключены к общему электрическому входу и к общему электрическому выходу и поставляют единственный общий сигнал (групповой сигнал).

На фиг.5 показан вариант выполнения датчика света, который представляет альтернативу варианту выполнения на фиг.2. Печатная плата 5 является гибкой печатной платой с установленными на нее фотодиодами 8. Печатная плата 5 выполнена прямоугольной с шириной 42 мм и высотой 14 мм. Четыре фотодиода 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 включены последовательно. Фотодиоды 4.1 и 4.2 включены параллельно, также как фотодиоды 4.3 и 4.4. Обе группы соединены с общей соединительной поверхностью 9 для электрического входа, однако каждая группа соединена с отдельной соединительной поверхностью 10,1, 10.2 для электрического выхода. Таким образом, обе группы включенных параллельно фотодиодов можно независимо друг от друга считывать с помощью обрабатывающего электронного блока, и они могут поставлять каждая отдельный сигнал.

За счет такого включения достигается более высокая чувствительность. Кроме того, в случае меньшего сигнала обеспечивается возможность непосредственной локализации группы, где возникает дефект, отключение или т.п., так что обеспечивается определенное разрешение по месту.

Возможно увеличение датчика света с помощью дополнительных групп параллельно включенных фотодиодов, например, с целью улучшения чувствительности, избыточности или разрешения по месту, или же для обеспечения возможности определения направления прихода измеряемого света.

На фиг.6 показана принципиальная схема датчика света из фиг.5.

На фиг.7 показана блок-схема примера выполнения способа, согласно изобретению, изготовления многослойного стекла с интегрированным датчиком света.

Перечень позиций

1 Наружное стекло

2 Внутреннее стекло

3 Термопластичный промежуточный слой

4 Фотодиод

4.1,4.2,4.3,4.4,4.5,4.6 Фотодиоды

5 Печатная плата (РСВ)

6 Соединительный кабель/плоский проводник

7 Непрозрачная покрывная печать

8 Проводящая полоска

9 Соединительная поверхность печатной платы (электрический

вход)

10.1,10.2 Соединительные поверхности печатной платы

(электрический выход)

(In) электрический вход

(Out) электрический выход (для обрабатывающего электронного блока)

(Out 1), (Out 2) электрические выходы (для обрабатывающего электронного блока)

O Верхняя кромка многослойного стекла

U Нижняя кромка многослойного стекла

I Наружная поверхность наружного стекла 1

II Внутренняя поверхность наружного стекла 1

III Наружная поверхность внутреннего стекла 2

IV Внутренняя поверхность внутреннего стекла 2

A-A' Линия разреза

Z Деталь в увеличенном масштабе

Реферат

Изобретение относится к области автомобильной оптоэлектроники и касается многослойного стекла для транспортного средства с интегрированным датчиком света. Многослойное стекло содержит наружное стекло (1), внутреннее стекло (2), которые соединены друг с другом с помощью термопластичного промежуточного слоя (3), при этом между наружным стеклом (1) и внутренним стеклом (2) расположено несколько находящихся на печатной плате (5) фотодиодов (4), при этом фотодиоды (4) являются конструктивными элементами SMD, и при этом фотодиоды (4) расположены на печатной плате (5) в виде групп из параллельно включенных фотодиодов (4), при этом все группы соединены с общим электрическим входом (9), и каждая из групп соединена с отдельным электрическим выходом (10.1, 10.2). Изобретение обеспечивает получение усовершенствованного многослойного стекла транспортного средства с интегрированным датчиком света. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула