具有导电加热栅格的面板及相关联的加热方法与流程

本公开涉及包括导电栅格的面板，诸如透明件，并且涉及用于通过使电流经过导电栅格的导电构件来加热此类面板的表面的方法。本公开还可以涉及导电栅格，其包括具有变化的电流量值的部分，这些部分被布置和/或配置成为面板的由导电栅格限定的加热区域提供基本的温度均匀性。

背景技术：

1、运输交通工具经常包括透明件，诸如挡风玻璃和乘客窗户，这些透明件具有用于加热透明件的表面以去除水分和改善能见度的除雾/除冰系统。此类除雾/除冰系统可以包括由在透明件的表面之上延伸的导电构件（诸如金属丝或导电迹线）形成的导电栅格或网格。典型的导电栅格可以形成为编织金属丝网格。导电栅格也可以是电镀栅格，其通过将有机底漆和光掩模施加到基材的表面上，随后用铜和/或镍进行电镀以形成导电迹线来形成。导电栅格或网格也可以由通过喷墨印刷工艺印刷在基材上的导电线形成。

2、导电栅格和网格可以用多种图案或镶嵌制成，包括相交曲线或线的各种均匀的、不均匀的、重复的或随机的图案。例如，常规栅格或网格可以被布置成包括重复的正方形、三角形平铺、六角形平铺，或者被布置为由笔直、波状、正弦形或锯齿形导电构件形成的栅格。可以选择栅格和网格的图案，以改善性能，诸如改善加热能力、能源效率和/或降低导电栅格的制造成本。

3、现有的导电栅格或网格经常不适合与某些交通工具一起使用。例如，常规导电栅格通常不能提供交通工具（诸如飞行器）所需的令人满意的除冰、静电消散和/或电磁(emi)屏蔽能力。而且，常规导电栅格通常不适合覆盖具有不规则形状的基材，诸如交通工具挡风玻璃和窗户。提供本公开的面板、透明件和导电栅格以解决此类问题。

技术实现思路

1、本公开包括一种面板，该面板包括：薄片，该薄片具有第一表面、第二表面以及在第一表面与第二表面之间延伸的外围边缘；以及汇流条对，该汇流条对在薄片的第一表面或第二表面上具有第一汇流条和第二汇流条。该面板还可以包括导电栅格，该导电栅格在薄片的第一表面和/或第二表面的可加热区域之上，电连接到第一汇流条和第二汇流条，该导电栅格具有在第一汇流条与第二汇流条之间的第一表面或第二表面之上延伸的多个主段以及在多个主段中的相邻主段之间延伸的多个连接段。多个主段和多个连接段可以被布置成引导流过导电栅格的电流通过具有变化的电流量值的部分，以在通过第一汇流条和/或第二汇流条向导电栅格施加电压时为可加热区域提供基本的温度均匀性。

2、本公开还包括一种用于对面板进行除雾或除冰的加热系统，该加热系统包括本文所描述的面板中的任选的任一面板以及安装到面板或嵌入在该面板内以用于检测表示面板的状况的信号的传感器。该加热系统还可以包括加热器，该加热器包括用于向面板的导电栅格提供电流的电源以及电连接到电源和传感器的控制器。

3、本公开还描述了一种交通工具，该交通工具包括具有本文所描述的面板中的任一面板的透明件。

4、本公开还包括一种制造被配置成被加热以用于对面板进行除雾和/或除冰的面板的方法，该方法包括将具有第一汇流条和第二汇流条的一对汇流条安装到薄片的表面，以及将导电栅格施加在薄片的表面的可加热区域之上。导电栅格可以电连接到第一汇流条和第二汇流条。导电栅格可以包括在第一汇流条与第二汇流条之间的表面之上延伸的多个主段以及在多个主段中的相邻主段之间延伸的多个连接段。多个主段和多个连接段可以被布置成引导流过导电栅格的电流通过具有变化的电流量值的部分，以在通过第一汇流条和/或第二汇流条向导电栅格施加电压时为可加热区域提供基本的温度均匀性。

5、本公开还描述了一种用于确定导电栅格的段的位置、取向或尺寸的方法，该导电栅格被配置成将面板的表面加热到基本上均匀的温度（例如，在距均匀约10%、5%或1%以内）。该方法可以包括对覆盖面板的表面的区域的导电栅格的第一迭代的温度分布进行建模的步骤。导电栅格可以包括在第一汇流条与第二汇流条之间的第一表面或第二表面之上延伸的多个主段以及在多个主段中的相邻主段之间延伸的多个连接段。该方法还可以包括以下步骤：标识导电栅格的所建模的第一迭代的部分，这些部分当通过第一汇流条和第二汇流条向导电栅格施加电压时，与导电栅格的其他部分相比加热到更高温度。该方法还可以包括以下步骤：调节导电栅格的以下中的至少一者以提供导电栅格的第二迭代，该第二迭代修改流过导电栅格的电流的量值和/或方向以提供导电栅格之上的比第一迭代更均匀的温度分布：(i)主段中的一个或多个主段的宽度，(ii)导电栅格的与导电栅格的相邻主段电隔离的主段的数量，(iii)与主段的其他部分的宽度相比，主段中的一个或多个主段的一部分的宽度，和/或(iv)在相邻主段之间延伸的连接段的数量。

6、本公开还包括本文所描述的电连接到向导电栅格施加电压的加热系统的面板中的任一面板作为交通工具透明件的用途。

7、本公开还包括一种用于制造本文所描述的被配置成被加热以用于对面板进行除雾和/或除冰的面板中的任一面板的方法。

8、本公开还包括一种用于确定导电栅格的段的位置、取向或尺寸以用于形成用于本文所描述的面板中的任一面板的导电栅格的方法。

9、本公开还包括一种用于制造被配置成被加热以用于对面板进行除雾和/或除冰的面板的方法，该面板可以具有导电栅格，其中导电栅格的段的位置、取向和/或尺寸可以通过本文所描述的方法中的任一种方法来确定。

1.一种面板，其包括：

2.根据权利要求1所述的面板，其中所述第一表面或所述第二表面的所述可加热区域为不规则形状。

3.根据权利要求2所述的面板，其中所述第一表面或所述第二表面的所述可加热区域具有不等于1的纵横比。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的面板，其中所述第一表面或所述第二表面的所述可加热区域包括所述汇流条对中的所述第一汇流条与所述第二汇流条之间的虚拟最短线不平行于所述多个主段的纵向轴线的区。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的面板，其中对于所述第一表面或所述第二表面的所述可加热区域，所述第一汇流条与所述第二汇流条之间的最短距离沿着所述第一汇流条和所述第二汇流条的长度变化。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的面板，其中所述多个主段为不同长度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的面板，其中当向所述导电栅格施加所述电压时，温度在所述可加热区域之上变化小于10℉。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的面板，其中所述第一汇流条和/或所述第二汇流条是弯曲的，并且具有30度至50度的曲率。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的面板，其中所述第一汇流条和所述第二汇流条是平行的。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的面板，其中所述第一汇流条和所述第二汇流条是非平行的。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的面板，其中所述第一汇流条与所述第二汇流条之间的距离变化，其中所述第一汇流条和所述第二汇流条的第一端部之间的距离不同于所述第一汇流条和所述第二汇流条的第二端部之间的距离。

12.根据权利要求11所述的面板，其中所述第一汇流条与所述第二汇流条之间的所述距离在所述第一汇流条和所述第二汇流条的所述第一端部与所述第二端部之间会聚或发散。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的面板，其中所述面板是透明的、基本上透明的或半透明的。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的面板，其中所述面板包括安装到交通工具以形成所述交通工具的窗户、挡风玻璃或座舱盖中的至少一者的交通工具透明件。

15.根据权利要求14所述的面板，其中所述交通工具包括飞行器，并且其中所述透明件安装在所述飞行器的机身的开口之上以形成飞行器窗户或挡风玻璃。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的面板，其中所述面板被配置成安装到建筑物以形成建筑窗户。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的面板，其中所述薄片包含以下中的至少一种：聚碳酸酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、拉伸丙烯酸、聚对苯二甲酸烷基酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(petg)或玻璃。

18.根据权利要求17所述的面板，其中所述薄片包括在所述薄片的所述第一表面或所述第二表面与所述导电栅格之间的聚合物涂层。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的面板，其包括：

20.根据权利要求19所述的面板，其中所述中间层包含比形成所述面板的所述薄片的材料更软的聚合物材料。

21.根据权利要求20所述的面板，其中所述中间层包含以下中的至少一种：聚氨酯、乙烯基或硅酮。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的面板，其中所述导电栅格的所述多个主段和/或所述多个连接段包含以下中的至少一种：铜(cu)、金(au)、镍(ni)、银(ag)、锡(sn)、钨(w)、铝(al)、钼(mo)或它们的合金。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的面板，其中所述导电栅格具有低于2 ω/方块的等效薄层电阻。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的面板，其中所述导电栅格的所述多个主段和/或所述多个连接段通过以下中的至少一种形成：光掩模、光刻、喷墨印刷或气溶胶喷射印刷。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的面板，其中所述多个主段中的一个或多个主段与所述多个主段中的所述相邻主段电隔离。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的面板，其中对于所述多个主段中的至少一个主段，不存在将所述多个主段中的所述至少一个主段连接到所述相邻主段的连接段。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的面板，其中所述多个主段中的所述至少一个主段的宽度不同于所述多个主段中的至少一个其他主段的宽度。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的面板，其中所述多个主段中的第一组主段具有第一宽度，并且所述多个主段中的第二组主段具有与所述第一宽度不同的第二宽度。

29.根据权利要求1至28中任一项所述的面板，其中所述多个主段的宽度逐渐增加或逐渐减小，使得连接到所述汇流条的第一端部部分的主段比连接到所述汇流条的第二端部部分的主段更宽或更窄。

30.根据权利要求1至29中任一项所述的面板，其中所述多个主段中的至少一个主段的宽度沿着所述多个主段中的所述至少一个主段的轴向长度变化。

31.根据权利要求1至30中任一项所述的面板，其中所述多个主段中的至少一个主段的宽度在所述至少一个主段的连接到所述第一汇流条和所述第二汇流条的端部部分处与在所述至少一个主段的在所述主段的所述端部部分之间的中间部分处不同。

32.根据权利要求31所述的面板，其中所述多个主段中的所述至少一个主段的所述端部部分比所述多个主段中的所述至少一个主段的所述中间部分更宽。

33.根据权利要求1至32中任一项所述的面板，其中所述多个主段是平行的或基本上平行的。

34.根据权利要求1至33中任一项所述的面板，其中所述多个主段包括在由所述薄片的所述第一表面和/或所述第二表面限定的平面中具有交替的峰和谷的波状起伏。

35.根据权利要求34所述的面板，其中对于所述主段中的至少一个主段，所述交替的峰和谷的振幅或频率沿着所述多个主段中的所述至少一个主段的轴向长度变化。

36.根据权利要求34或35所述的面板，其中所述多个主段的所述峰和所述谷沿着延伸通过所述多个主段的所述峰或所述谷的笔直虚拟线对齐。

37.根据权利要求34至36中任一项所述的面板，其中所述多个主段中的主段的相邻峰之间的距离为25 μm至500 μm。

38.根据权利要求1至37中任一项所述的面板，其包括电连接到第一对汇流条的第一导电栅格以及电连接到第二对汇流条的第二导电栅格。

39.根据权利要求38所述的面板，其中所述第一导电栅格的等效薄层电阻不同于所述第二导电栅格的等效薄层电阻。

40.根据权利要求38或39所述的面板，其中所述第一导电栅格和所述第二导电栅格彼此电隔离。

41.根据权利要求38至40中任一项所述的面板，其中所述第一导电栅格的所述多个主段和所述多个连接段的布置不同于所述第二导电栅格的主段和连接段的布置。

42.根据权利要求38至41中任一项所述的面板，其中对于所述第一导电栅格，以下中的至少一者不同于所述第二导电栅格：主段的平均宽度、主段的数量、连接段的数量或与相邻主段电隔离的主段的数量。

43.根据权利要求1至42中任一项所述的面板，其进一步包括多个电隔离的导电栅格，所述多个电隔离的导电栅格中的每个电隔离的导电栅格电连接到唯一的一对汇流条，并且其中所述多个导电栅格中的至少一个导电栅格的等效薄层电阻不同于所述多个导电栅格中的另一导电栅格的等效薄层电阻。

44.根据权利要求1至43中任一项所述的面板，其中所述第一汇流条和所述第二汇流条被配置成电连接到电源以用于提供通过所述导电栅格的电流。

45.一种用于对面板进行除雾或除冰的加热系统，所述加热系统包括：

46.根据权利要求45所述的加热系统，其中所述传感器包括以下中的至少一者：温度传感器、湿度传感器、应变传感器、腐蚀传感器、冲击传感器、破损传感器、电流传感器、电弧传感器、局部放电传感器、电压传感器、电阻传感器或p静电传感器。

47.根据权利要求45或46所述的加热系统，其中所述控制器被配置成：

48.根据权利要求47所述的加热系统，其中所述控制器被配置成当所确定的参数值超过所述预定阈值时以电子方式将所述电源与所述导电栅格断开连接。

49.根据权利要求45至48中任一项所述的加热系统，其中所述面板是根据权利要求1至44中任一项所述的面板。

50.一种交通工具，其包括透明件，所述透明件包括根据权利要求1至44中任一项所述的面板。

51.根据权利要求50所述的交通工具，其中所述交通工具是飞行器，并且所述透明件包括所述飞行器的窗户或挡风玻璃。

52.根据权利要求50或51所述的交通工具，其中所述面板的所述导电栅格电连接到加热系统，所述加热系统包括：

53.一种制造被配置成被加热以用于对面板进行除雾和/或除冰的面板的方法，所述方法包括：

54.根据权利要求53所述的方法，其进一步包括通过以下中的至少一者来生产所述薄片：层压多个聚合物层或将所述薄片铸造为最终形状。

55.根据权利要求53或权利要求54所述的方法，其中生产所述薄片进一步包括将所述薄片弯曲、模制或形成为所述最终形状。

56.根据权利要求53至55中任一项所述的方法，其中施加所述导电栅格包括通过光掩模、光刻、喷墨印刷或气溶胶喷射印刷来提供所述导电栅格的所述多个主段和/或所述多个连接段。

57.根据权利要求52至55中任一项所述的方法，其中所述面板是根据权利要求1至44中任一项所述的面板。

58.一种用于确定被配置成将面板的表面加热到基本上均匀温度的导电栅格的段的位置、取向或尺寸的方法，所述方法包括：

59.根据权利要求58所述的方法，其进一步包括：

60.根据权利要求59所述的方法，其进一步包括：

61.根据权利要求60所述的方法，其进一步包括制造所述面板，所述面板包括：

62.根据权利要求56至59中任一项所述的方法，其中所述面板是根据权利要求1至44中任一项所述的面板。

63.根据权利要求1至44中任一项所述的电连接到向所述导电栅格施加电压的加热系统的面板作为交通工具透明件的用途。

64.根据权利要求56至59所述的用于制造被配置成被加热以用于对面板进行除雾和/或除冰的面板的方法用于制造根据权利要求1至44中任一项所述的面板的用途。

65.根据权利要求53至57中任一项所述的用于确定导电栅格的段的位置、取向或尺寸的方法用于形成根据权利要求1至44中任一项所述的面板的导电栅格的用途。

66.根据权利要求53至57所述的用于制造被配置成被加热以用于对面板进行除雾和/或除冰的面板的方法的用途，所述面板具有导电栅格，其中所述导电栅格的段的位置、取向或尺寸通过根据权利要求58至62中任一项所述的方法来确定。