Автомобильное остекление

012744 Настоящее изобретение относится к автомобильным элементам остекления, в частности к элементам остекления крыши, а также стеклопакетам двери задней стенки кузова или заднего стекла автомобиля. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам встраивания светоиспускающих элементов в указанные элементы остекления. Использование светодиодов в автомобильных элементах остекления было ранее продемонстрировано в большом количестве примеров. В частности, это относится к установке указанных светодиодов для отображения информации, касающейся рабочих характеристик транспортного средства, и в этом случае светодиоды устанавливают на ветровом стекле автомобиля. Кроме того, это относится к созданию источника света, в частности, устанавливаемого в конструкции крыши. Выбор светодиодов для указанных вариантов применения объясняется, в первую очередь, задачей обеспечения возможности устройства дисплея в стекле без необходимости использования относительно сложных технических решений, включающих так называемые приборные панели на ветровом стекле. Во-вторых, традиционные осветительные приборы нельзя встроить в элементы остекления, не повлияв на такой эстетический параметр, как "прозрачность", что является причиной выбора для этой цели остекленной крыши, и использование светодиодов выбирается как способ максимально возможного сохранения прозрачности. Помимо принципов использования таких светодиодов возникают различные вопросы, в частности,относительно способа встраивания светодиодов или подвода к ним питания. В двух вышеописанных случаях предлагалось встраивать светодиоды в многослойное остекление и подводить к ним питание, по существу, с использованием прозрачных токопроводящих слоев. Выбор этого способа легко объяснить,если рассматриваемые элементы остекления уже имеют покрытия из таких слоев для придания им определенных характеристик независимо от наличия светодиодов. В частности, это имеет место в случае устройства токопроводящих слоев, которые, как известно, обладают свойством фильтрации солнечного излучения, значительно снижая долю проходящих инфракрасных лучей, или служат в качестве средств нагрева элементов остекления. На практике, не все элементы остекления оснащены такими токопроводящими слоями. Кроме того,встраивание в эти слои светодиодов требует очень тщательной сборки и столь же тщательной организации цепей питания, как описано, например, в Европейской патентной заявкеЕР 1437215 A1, "Glazingcomprising a luminous element" (Элемент остекления, содержащий световой элемент). Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении элементов остекления, содержащих группы светодиодов, которые сравнительно более удобны в производстве и хорошо комбинируются с токовыми выводами, совместимыми с теми, которые необходимы, в частности, для подключения внутреннего освещения транспортного средства. По настоящему изобретению остекление содержит по меньшей мере один жесткий лист минерального или органического стекла и по меньшей мере один лист термопластического материала, наклеиваемого на жесткий лист. Светодиоды встраиваются в лист термопластического материала и снабжаются питанием при помощи металлических токопроводящих проводов, которые также включены в лист термопластического материала. Известно производство автомобильных элементов остекления с токопроводящими проводами,включенными в них с образованием нагревательной системы. Такие конструкции используют, в частности, в качестве антиобледенителей или антизапотевателей ветровых стекол в некоторых транспортных средствах. Данное решение выбирают в качестве альтернативы использованию тонких нагревающих слоев, представляющих трудности в сборке, в частности, в случае элементов остекления больших размеров, которые при толщине, еще обеспечивающей достаточное светопропускание, обладают очень высоким сопротивлением, в результате чего мощность такого нагревательного прибора становится несовместимой с используемым напряжением. Однако введение проводов в ветровое стекло не является предпочтительным решением. Наличие даже крайне тонкого провода в поле зрения водителя нежелательно, в особенности, если такая проводка покрывает практически всю площадь ветрового стекла. Однако настоящее изобретение не накладывает таких ограничений. В основных вариантах использования светодиоды встраиваются в стеклопакеты или элементы остекления, не находящиеся непосредственно в поле обозрения водителя. В частности, это относится к остеклению крыши, а также к задним стеклам. Кроме того, в последнем случае наличие проводки вызывает меньше нареканий со стороны пользователей, для которых привычным является наличие на заднем стекле автомобиля антиобледенительной сетки с сечением проводов значительно большим по сравнению с сечением металлической проводки, предполагаемой в настоящем изобретении. В случае же остекления крыши, наличие проводки не очень заметно, поскольку, помимо того факта, что остекление крыши не находится в постоянном поле зрения водителя, элементы остекления, используемые для изготовления потолочного остекления, обладают пониженным светопропусканием порядка 30% или ниже, что делается, в частности, в целях снижения неудобств, связанных с облучением солнечным светом. В таких условиях светопропускания контраст, создаваемый проводами, менее заметен. Независимо от вышесказанного, предпочтительным остается использование проводки минимально-1 012744 возможного сечения с одновременным обеспечением достаточной проводимости для исключения локального нагрева, который, в совокупности с нагревом, вызванным работой светодиодов, может вызвать повышение температуры до уровня, опасного для термопластического материала, в который встроены светодиоды и токоподводящие провода. На практике такие провода имеют диаметр не более 300 мкм,предпочтительно не более 200 мкм. В наиболее предпочтительном варианте токоподводящая проводка светодиодов имеет диаметр порядка 20-100 мкм. Хотя предпочтительно использование наиболее тонких проводов для уменьшения их отрицательного воздействия на обзор водителя, предпочтительно также обеспечить, чтобы указанная проводка обладала прочностью на растяжение, достаточной для сопротивления механическим напряжениям, возникающим в описанных ниже вариантах применения. В предыдущем способе, обеспеченном для встраивания светодиодов с питанием, подведенным при помощи образованных из токопроводящих слоев цепей, является очевидным, что указанные слои самостоятельно не способны выдержать нагрузку светодиодов. Другими словами, соединение светодиодов с источником питания должно осуществляться после обеспечения механического усиления токопроводящих слоев путем их соединения с другими элементами конструкции. При соединении светодиодов с источником питания в таких условиях достаточно сложную задачу представляет собой установка светодиодов в необходимом положении относительно цепей питания. Настоящее изобретение позволяет преодолеть указанные препятствия, в частности, при установке большого количества светодиодов. В этом случае становится возможным и предпочтительным перейти непосредственно к созданию групп светодиодов на одном и том же токоподводящем проводе перед встраиванием указанного провода в термопластический материал. Соединение светодиодов в этих условиях осуществляется со всей необходимой точностью и без опасности установки светодиодов в неправильном положении относительно цепи питания. Создание групп светодиодов имеет дополнительное преимущество, позволяющее размещать указанные провода в термопластическом материале таким образом и с использованием таких средств, которые традиционно использовались ранее для встраивания нагревательных проводов, как описано выше. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения остекление образует заднее стекло или стекло двери задней стенки кузова транспортного средства, а светодиоды образуют в нем стоп-сигналы, поворотные огни, габаритные огни или аварийные сигналы. Ниже настоящее изобретение будет описано со ссылкой на чертежи, на которых на фиг. 1 схематически изображена типичная структура остекления по настоящему изобретению; на фиг. 2 - диаграмма, демонстрирующая практический пример встраивания проводов со светодиодами в лист термопластического материала; на фиг. 3 - вариант компоновки токоподводящих проводов с установленной группой светодиодов; на фиг. 4 - схематический вид в сечении варианта осуществления остекления по изобретению; на фиг. 5 аналогично фиг. 4 изображен другой вариант осуществления остекления по изобретению. На фиг. 1 изображен стеклопакет с детальным изображением, четко иллюстрирующий взаимное расположение различных компонентов, образующих часть элемента остекления. В изображенном варианте осуществления указанное остекление содержит два жестких прозрачных листа (1, 2) минерального или органического стекла. Указанные листы в остеклении соединены при помощи термопластичного промежуточного слоя 3 в соответствии со стандартными способами производства многослойного остекления. По настоящему изобретению может использоваться материал, традиционно используемый для данной цели. К таким материалам относятся полиацетали, в частности поливинилбутираловые смолы(ПВБ), а также поливинилхлориды (ПВХ) или этиленвинилацетат (ЭВА). После сборки листы промежуточного слоя 3, соединяющие два жестких листа (1, 2), остаются такими же идеально прозрачными. Листы стекла могут быть либо бесцветными, либо цветными. В частности, если остекление образует крышу или часть крыши транспортного средства, обычно используют цветные листы стекла, обладающие ограниченным светопропусканием, либо, например, максимально ограниченным пропусканием энергии. Последнее качество обычно относится к остеклению с интенсивной окраской, например, за счет наличия относительно высокой концентрации железа. Промежуточный слой (3) также может быть цветным. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, остекление предназначено для формирования крыши транспортного средства, и светодиоды образуют источник освещения пассажирского салона. Для этого светодиоды (5), каждый из которых имеет ограниченную мощность, устанавливают в положении внутреннего освещения. Такой способ установки, который в традиционных вариантах осуществления с использованием ламп накаливания предполагает, по существу, точечный характер источника света, очевидно, может быть изменен, поскольку светодиоды не требуется устанавливать на ограниченной площади. Предпочтительным вариантом может быть распределение указанных источников света, образованных светодиодами, например, таким образом, чтобы они покрывали значительную часть поверхности стеклопакета. Такой вариант установки особенно предпочтителен в случаях, когда необходим источник света с пониженным уровнем бликов или даже источник света, обеспечивающий более мягкое освещение-2 012744 пространства. В таких вариантах установки светодиоды могут быть равномерно распределены по поверхности или части поверхности остекления, а также могут своим расположением друг относительно друга образовывать узоры. В зависимости от типа используемого света или его применения, помимо установки светодиодов важен правильный выбор их относительной выходной мощности. В случае источников дневного света предпочтительным является использование значительного количества распределенных светодиодов, каждый из которых может иметь ограниченную выходную мощность. Например, в случае освещения крыши автомобиля, каждый из используемых светодиодов создает световой поток, предпочтительно не превышающий 3 лм, более предпочтительно не более 1 лм. В случае более локального источника освещения,например точечного или содержащего ограниченное количество светодиодов, такого как индикатор закрывания двери, световые датчики и т.п., диоды предпочтительно имеют значительно большую выходную мощность. Например, такие диоды могут создавать световой поток от 5 до 25 лм, предпочтительно от 10 до 20 лм. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, светодиоды (5) расположены в группах вдоль токоподводящих проводов (4). Указанные токоподводящие провода, в свою очередь, подсоединены к проводникам 6, расположенным на обеих сторонах остекления. Указанные проводники (шины) образованы традиционным образом либо проводами, полосками или также эмалевыми проводниками. В последнем случае они расположены на листе стекла (1), а не на промежуточном слое (3), как изображено на фигуре. Контакт между проводами (4) и проводниками (6) обеспечивается традиционным способом при помощи проводящего адгезива, сваркой или простым соединением границ проводов (4) под давлением при сборке листов. На фиг. 4 изображен вид в разрезе конструкции из различных элементов, образующих остекление в собранном виде. В показанном случае светодиоды (5), толщина которых выбирается таким образом, чтобы она не превышала толщины промежуточного слоя (3), встраивают в термопластичный материал указанного листа. Вследствие его пластичности материал при сборке претерпевает изменение формы в соответствии с встроенными в него светодиодами без образования воздушных полостей и пузырей. Небольшие светодиоды полностью охватываются материалом промежуточного слоя. На фиг. 4 изображена группа из 5 последовательно соединенных светодиодов, подключенных к одному токоподводящему проводу 4. Если несколько групп последовательно соединенных светодиодов расположены близко друг к другу, как изображено на фиг. 1, то становится возможным располагать светодиоды вдоль двух соседних проводов. Другими словами, светодиоды при этом будут расположены параллельно. Однако такой вариант размещения не является предпочтительным. Индивидуальные характеристики стандартных светодиодов могут значительно отличаться друг от друга либо изначально, либо накапливать такое различие в процессе эксплуатации. В этих условиях появляется возможность визуально различать их индивидуальную яркость. Хотя такая возможность не оказывает отрицательного влияния на реализацию функции группы светодиодов как источника освещения, с эстетической точки зрения предпочтительно, чтобы все светодиоды в конструкции имели практически одинаковые видимые характеристики при их работе. По этой причине предпочтительно расположение диодов в последовательно соединенных группах. Это обеспечит одинаковую интенсивность всех светодиодов, установленных вдоль одного провода и, следовательно, в сущности, одинаковую яркость. В случае последовательного соединения светодиодов один неисправный светодиод может привести в нерабочее состояние всю группу. На практике такая возможность маловероятна. Принцип работы светодиодов, в отличие от ламп накаливания, предполагает постепенное снижение выходной мощности в процессе эксплуатации. Помимо этого, указанная деградация происходит исключительно медленно. Снижение мощности наполовину наблюдается по истечении нескольких десятков тысяч часов работы светодиода. Поэтому вероятность какой-либо неисправности по причине деградации светодиода, как правило, отсутствует. Если неисправность и возникает, это наиболее вероятно происходит по причине внешнего дефекта,например дефекта сборки. Во избежание такой ситуации каждый светодиод можно, например, разделить на два. В этом случае каждый светодиод оказывается включенным параллельно с таким же светодиодом вдоль одного и того же провода. Во избежание возникновения заметного различия в яркости, в этом случае предпочтительно обеспечить, чтобы мощность, выделяемая каждым светодиодом, не превышала половины его номинальной мощности. В случае неисправности одного из светодиодов в паре мощность оставшегося светодиода будет, по существу, компенсировать возникшее различие, приблизительно достигнув мощности пары светодиодов в той же последовательной группе. Конфигурация несущих проводов светодиодов предпочтительно должна формироваться до встраивания в промежуточный лист. Предпочтительно светодиоды закрепляют на токоподводящем проводе (4) так, как показано на фиг. 3. Закрепление осуществляют традиционным способом, например, при помощи проводящего адгезива или сваривания с контактами (10) светодиода. Как правило, проще закрепить светодиоды на непрерывном проводе, как показано на фиг. 3, чем собирать последовательность светодиодов из нескольких отрезков токоподводящих проводов. Очевидно, что выполняя данную операцию, обяза-3 012744 тельно придется разрезать провод, как видно из позиции (11) на фиг. 4, между двумя контактами (10) каждого светодиода. Провод можно изначально изготавливать с разрывами в предполагаемых местах установки светодиодов, но перед встраиванием в промежуточный слой. Также разрезать (11) провод можно после того, как провод и светодиоды уложены в промежуточный слой. Первый способ резки очень удобен и исключает возможность, которая может привести к случайному закорачиванию светодиодов. Независимо от выбранного способа встраивание в промежуточный слой может быть осуществлено способом, который ранее использовался для встраивания нагревающего провода. В качестве примера данный способ схематически изображен в поз. 1 на фиг. 2. В соответствии с данным способом промежуточный слой наматывают на барабан (7), возможно,вместе с предварительно уложенными на нем проводниками (6). Провода (4), с установленными светодиодами (5) разматывают под натяжением с катушки (8). Для облегчения встраивания проводов и светодиодов в промежуточный слой возможен их предварительный нагрев. Катушка (9), образующая вместе с барабаном (7) каландр, также предпочтительно используется для вдавливания проводов и светодиодов в термопластический материал промежуточного листа. На приведенной иллюстрации собранная из проводов конструкция встраивается в промежуточный лист в ходе единой операции, но провода также можно встраивать по одному. После того, как провода со светодиодами встроены в термопластический материал, промежуточные листы (3) соединяются с жесткими листами традиционным способом, например термообработкой под давлением. Температуры, используемые для сборки, обеспечивают окончательное вплавление светодиодов в термопластический материал, одновременно обеспечивая взаимное соединение листов. Другой способ встраивания проводов со светодиодами в термопластический материал, не изображенный на иллюстрациях, заключается в укладке проводов со светодиодами на промежуточный лист с образованием необходимой формы, а соединение осуществляется локальным образом, например, путем точечной сварки промежуточного листа по контурам проводов. Провода, закрепленные в своих положениях на промежуточном листе такими сварными точками, можно сразу направлять на операцию соединения листов, в процессе которой давление и температура приведут к их включению в промежуточный лист. Многослойная композиция, изображенная подробно на фиг. 1 и в варианте для освещения для крыши на фиг. 4, предполагает установку светодиодов таким образом, чтобы их свет был направлен внутрь салона транспортного средства. Для этой цели используются светодиоды с зеркальными рабочими поверхностями, что обеспечивает направление всего света, в изображенном на иллюстрации случае, в сторону стеклянного листа (2). Наоборот, если речь идет о стоп-сигнале или ином световом индикаторе,например, установленном на заднем стекле или остеклении задней двери (пятой двери), то свет, испускаемый светодиодами, направлен исключительно наружу. В промышленно выпускаемых светодиодах имеются оба варианта ориентации зеркальных поверхностей. На фиг. 4 изображен собранный элемент остекления, содержащий промежуточный лист (3). Толщина промежуточного листа, которая может быть достигнута современной промышленностью, менее 1 мм. В частности, листы ПВБ выпускаются толщиной 0,38 и 0,76 мм. Используемые в предпочтительном варианте светодиоды должны иметь толщину менее 0,5 мм. Для обеспечения их надлежащего встраивания в термопластический материал его толщина, очевидно, должна быть, по меньшей мере, равной или несколько большей этой величины. Независимо от способа сборки элементов остекления по настоящему изобретению, все они обязательно включают приложение давления к образующим сборку листам, и механические напряжения, прилагаемые к светодиодам, не должны приводить к возможности ухудшения их характеристик. С этой точки зрения предпочтительно обеспечить, чтобы толщина промежуточного листа или листов по меньшей мере на 20% превышала толщину светодиодов. Указанный запас толщины предотвращает раздавливание светодиодов между листами во время сборки. Сущность способа сборки также предполагает наличие достаточно сильных механических напряжений. В зависимости от размеров, формы и типа стеклопакетов, они могут проходить каландрование, вакуумное сжатие и т.д. Давления, прилагаемые во время каландрования, таковы, что с большой долей вероятности могут вызвать избыточные локальные механические напряжения в группах светодиодов. В этом случае толщина промежуточных слоев на практике должна быть больше толщины светодиодов. В способах, предполагающих незначительное сжатие собираемых листов, происходит более равномерное распределение механических напряжений, и толщина промежуточных слоев может быть ближе к толщине светодиодов. Сборка также может осуществляться с одним или более листов термопластического материала. В случае двух промежуточных листов (способ не изображен на иллюстрации) провода со светодиодами предпочтительно укладывать между двумя указанными листами. Таким образом, это позволит осуществить встраивание светодиодов в термопластический материал надежным способом. Хотя стеклопакеты по настоящему изобретению наиболее часто состоят из двух жестких листов (1,2), также возможны варианты сборки одного жесткого листа с двумя и более листами гибкого материала. Известен подобный способ производства продукции, обычно называемой "двухслойным" остеклением.-4 012744 Гибкий материал представляет собой полиуретан, например, такой, который наряду со своей гибкостью может также обладать хорошим сопротивлением царапанию или самоочищающимися свойствами. Для использования в сборке с только одним жестким листом (1) пригодны также и другие материалы. На фиг. 5 схематически изображен вид в разрезе материала такого типа, например, содержащий помимо жесткого листа лист материала, традиционно используемого для изготовления многослойных композиций, в частности лист ПВБ (3), причем указанный лист защищен от царапания со стороны, противоположной жесткому листу (1), "более жестким" защитным слоем (12). Указанный слой предпочтительно изготавливается из полимера и имеет достаточно малую толщину для повторения формы жесткого листа,который определяет общую форму изделия. Листы (3) и (12) выпускаются промышленно в предварительно скомпонованном виде, например, как в случае изделия "Sentry", продаваемого фирмой Dupont. Очевидно, можно осуществлять сборку нескольких отдельных листов. Во всех этих случаях встраивание проводов и диодов осуществляют описанными выше способами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Автомобильное остекление, содержащее по меньшей мере один жесткий лист минерального или органического стекла и по меньшей мере один лист термопластичного материала, приклеиваемого к указанному жесткому листу, причем указанное остекление содержит набор светодиодов, включенных в термопластичный лист(ы), отличающееся тем, что светодиоды снабжаются питанием при помощи металлических проводов, имеющих диаметр менее 300 мкм, причем провода также включены в термопластичный лист(ы). 2. Остекление по п.1, отличающееся тем, что светодиоды расположены в виде одной или более соединенных групп вдоль токоподводящего провода. 3. Остекление по п.2, отличающееся тем, что указанный токоподводящий(е) провод(а) и светодиоды, которые они снабжают питанием, включены в лист(ы) пластичного материала путем каландрования. 4. Остекление по п.3, отличающееся тем, что провода и светодиоды, которые они снабжают питанием, включены в термопластичный лист(ы) в ходе операции, предшествующей сборке с жестким листом или листами минерального или органического стекла. 5. Остекление по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что токоподводящие провода продолжаются от одного края остекления до другого и соединены с контактами питания, расположенными вдоль краев остекления. 6. Остекление по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанные светодиоды расположены парами, установленными параллельно токоподводящим проводам. 7. Остекление по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что термопластичный(е) лист(ы) соединяет(ют) два листа органического или минерального стекла. 8. Остекление по одному из предшествующих пунктов, образующее часть крыши автомобиля, отличающееся тем, что светодиоды образуют источник внутреннего освещения транспортного средства. 9. Остекление по одному из пп.1-7, образующее заднее стекло или остекление пятой двери, отличающееся тем, что указанные светодиоды образуют стоп-сигналы, поворотные огни, габаритные огни или аварийные сигналы.