Нагревательная пленка дальнего инфракрасного диапазона представляет собой тонкий гибкий электрический нагревательный элемент, который преобразует электрический ток в лучистое тепло.Вместо того, чтобы нагревать воздух вокруг себя, нагревательная пленка излучает инфракрасное излучение, которое нагревает поверхности и объекты, с которыми она сталкивается. Именно поэтому технология перешла от подогрева пола к подогреву одежды, терапевтических устройств, салонов автомобилей и управления температурой аккумуляторов.

В этом руководстве объясняется, что на самом деле представляет собой нагревательная пленка для дальнего инфракрасного диапазона, как работает слоистая структура, что технически означает «дальний инфракрасный диапазон» и какие характеристики вам необходимо подтвердить, прежде чем предлагать индивидуальный нагревательный элемент.

Что такое нагревательная пленка для дальнего инфракрасного диапазона?

Нагревательная пленка дальнего инфракрасного диапазона представляет собой ламинированный гибкий нагревательный элемент. Проводящий слой на основе углерода напечатан на полимерной подложке, соединен по краям проводящими шинами и запечатан между слоями изоляции. При подаче напряжения через углеродный слой протекает ток, электрическое сопротивление выделяет тепло, а поверхность пленки излучает инфракрасное излучение.

Три характеристики отличают его от традиционного металлического нагревательного элемента:

• Он тонкий.Типичные конструкции имеют толщину примерно от 0,1 мм до 0,4 мм, поэтому пленку можно ламинировать в изделие, не меняя его форму или толщину.
• Он гибкий.Пленку можно разрезать, складывать и приклеивать к изогнутым или неровным поверхностям, что позволяет использовать ее внутри одежды, подушек сидений и носимых устройств.
• Это поверхностный нагреватель, а не точечный.Резистивный провод концентрирует тепло вдоль линии. Пленка распределяет его по площади, поэтому однородность тепла измеряется в градусах по всей поверхности пленки, а не в одной точке.

Нагревательный слой чаще всего изготавливается на основе углерода – проводящих углеродных чернил, углеродного волокна или графена. Выбор нагревательного материала, подложки и конструкции шины определяет практически все, как будет работать готовый элемент.

Как работает нагревательная пленка для дальнего инфракрасного диапазона

Процесс состоит из трех стадий. Понимание их по порядку объясняет, почему один и тот же фильм может ощущаться по-разному в двух разных продуктах.

Шаг 1. Электрическое сопротивление генерирует тепло.

Ток поступает через шины и пересекает углеродный нагревательный слой. Углеродный слой обладает сопротивлением, поэтому электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию, известную как джоулево нагрев. Скорость преобразования определяется сопротивлением пленки и приложенным напряжением.

На этом этапе принимается большинство проектных решений. Для данной площади пленки выходная мощность определяется вместе сопротивлением и напряжением, поэтому две пленки одинакового размера могут работать при очень разной мощности просто потому, что одна рассчитана на 5 В, а другая на 220 В.

Шаг 2. Поверхность пленки излучает инфракрасное излучение.

По мере нагревания углеродного слоя поверхность пленки излучает энергию в диапазоне инфракрасного спектра. Диапазон длин волн зависит от температуры поверхности, а не от торговой марки материала.

Это важно по практической причине:длины волн, излучаемые нагревательной пленкой, являются функцией температуры ее поверхности.Пленка, работающая при 40 °C, и пленка, работающая при 200 °C, излучают разный спектр, даже если в брошюре обе они описаны как «дальние инфракрасные».

Шаг 3. Принимающая поверхность поглощает и переизлучает

Инфракрасное излучение распространяется до тех пор, пока не достигнет поверхности, где оно поглощается и преобразуется обратно в тепло. Затем эта поверхность нагревается и вновь излучает. В комнате это создает эффект «теплых стен, теплых предметов». В изделии — подкладке куртки, подушке сиденья, терапевтической подушке — излучение нагревает слой, контактирующий с телом.

Поскольку это лучистая передача, а не конвекция, тепло не зависит от движения воздуха. Вот почему инфракрасное отопление часто называют бесшумным и не сушит: нет вентилятора и воздушного потока.

Слоистая структура нагревательной пленки

Почти каждая гибкая нагревательная пленка имеет одинаковую структуру. Различия между поставщиками обычно сводятся к марке материала, толщине слоя и способу соединения слоев.

Два из этих слоев заслуживают большего внимания, чем обычно.

Подложку устанавливает потолок.ПЭТ является распространенным и экономически эффективным выбором для низкотемпературных применений, таких как одежда и терапевтические подушечки. Полиимид (ПИ) стоит дороже, но выдерживает гораздо более высокие температуры и является стандартным выбором для автомобильного и промышленного применения. Выбор неправильной подложки — одна из самых дорогостоящих ошибок в проекте нагревательной пленки, поскольку обычно она становится видимой только во время испытаний на надежность.

Шинная шина задает однородность.Ток, проходящий по пленке неравномерно, приводит к неравномерному нагреву, а неравномерное нагревание приводит к появлению горячих точек – это единственная наиболее распространенная причина преждевременного выхода из строя гибких нагревателей. Геометрия шинопровода — это конструктивная переменная, а не товарная деталь.

Что на самом деле означает «дальний инфракрасный диапазон»

Именно здесь содержание большей части нагревательной пленки перестает быть точным.

ПодИСО 20473инфракрасный спектр делится следующим образом:

Согласно этому определению, очень малая часть того, что отопительная промышленность продает как «нагревательная пленка дальнего инфракрасного диапазона», является строго дальним инфракрасным диапазоном. ПодCIEОднако в классификации диапазон от 3 до 100 мкм обозначается IR-C и обычно описывается как дальний инфракрасный диапазон, что гораздо больше соответствует тому, как этот термин используется в коммерческих целях.

Таким образом, оба варианта использования оправданы, и разница заключается в том, какой стандарт вы цитируете.

Что действительно важно для продукта, так это окно поглощения.Человеческое тело излучает излучение черного тела в диапазоне 3–50 мкм с пиком около 9,4 мкм. Таким образом, лучистая энергия в диапазоне примерно 5–14 мкм эффективно поглощается кожей, а не отражается или рассеивается, что является физической основой требований комфорта, окружающих эту технологию.

Вот почему практический вопрос не в том, «действительно ли это дальний инфракрасный диапазон?» но«Что излучает эта пленка при фактической рабочей температуре и соответствует ли это моему применению?»Терапевтический продукт, предназначенный для ношения на коже, и нагреватель аккумуляторного блока, работающий при низкой температуре, имеют совершенно разные требования, хотя оба могут продаваться под одной и той же этикеткой «дальний инфракрасный диапазон».

Если поставщик не может сообщить вам диапазон излучения при целевой рабочей температуре, это полезный сигнал о глубине его технической поддержки.

Нагревательная пленка для дальнего инфракрасного диапазона по сравнению с традиционной проволокой сопротивления

Ни то, ни другое не лучше в целом. Проволока остается правильным решением для промышленных работ, требующих высокой мощности и высоких температур. Фильм становится правильным ответом, когда необходимо добиться тепла.тонкий, распределенный или формуемый- который описывает большинство потребительских товаров.

Ключевые характеристики, которые необходимо подтвердить перед выставлением цены

Когда вы запрашиваете цену на индивидуальную нагревательную пленку, эти переменные определяют как цену, так и осуществимость. Без них поставщики не смогут делать точные расценки.

Полезное правило: если вы можете предоставить только чертеж и заданную температуру, ожидайте образец, а не предложение.

Где используются нагревательные пленки дальнего инфракрасного диапазона

Преимущество этой технологии является наибольшим там, где тепло должно быть тонким, низковольтным и распространяться по фигурной поверхности:

• Одежда с подогревом и носимые устройства- куртки, жилеты, перчатки, носки, наколенники и поясницы
• Терапевтические и оздоровительные устройства- грелки, прижигатели, маски для глаз, физиотерапевтические пояса
• Автомобильные интерьеры- подогрев сидений, подогрев руля, обогрев зеркал и камеры
• Управление температурой батареи- предварительный нагрев и сохранение тепла литиевых батарей в холодных условиях
• Бытовая техника- одеяла с подогревом, полотенцесушители, грелки для домашних животных
• Промышленное и уличное оборудование- антиконденсационный обогрев шкафов, приборов и датчиков

Каждый из них имеет разные ограничения. Пленка для одежды разработана с учетом циклов стирки и блока питания на 5 В. Автомобильная пленка разработана с учетом вибрации, циклического изменения температуры и систем качества автомобилей. Материальная наука связана с этим; инженерия - нет.

Три распространенных заблуждения

1. «Любая нагревательная пленка может работать при любом напряжении».
Напряжение и сопротивление связаны между собой. Пленка, рассчитанная на напряжение 12 В, не будет работать должным образом при напряжении 220 В, и наоборот. Напряжение — это проектный вход, а не настройка.

2. «Более высокая удельная мощность означает лучшую производительность».
Более высокая плотность мощности означает более быстрый нагрев и более высокое потребление тока. В продуктах с батарейным питанием этот компромисс обычно является проигрышем. Правильная плотность мощности – это самая низкая плотность, отвечающая требованиям прогрева.

3. «Все графеновые пленки одинаковы».
«Графен» описывает семейство материалов, а не спецификацию. Производительность зависит от того, как составлен, напечатан и высушен проводящий слой, что сильно различается у разных поставщиков.

Как SHEERFOND подходит к проектам с нагревательной пленкой

Dongguan Sheerfond New Material Co., Ltd. работает с материалами для нагрева в дальнем инфракрасном диапазоне более десяти лет, располагая производственными мощностями площадью около 3000 м², около 100 сотрудниками и около 30 производственными машинами.

Проекты обычно выполняются в рамках единого рабочего процесса: обсуждение требований, проектирование концепции и структуры, 2D и 3D-проектирование, изготовление образцов, тестирование образцов, подтверждение проекта, массовое производство, проверка, упаковка и доставка. Разработка материалов, дизайн продукта, отбор проб и производство выполняются одной командой, что сокращает цикл, когда конструкцию необходимо изменить после тестирования.

Что касается качества, входящий материал проверяется дважды, производство проверяется в процессе, готовая продукция проходит функциональные испытания и тепловизионный контроль, а каждая готовая единица проверяется перед упаковкой, а не полагается на выборку партий.

SHEERFOND поддерживает как OEM-производство на основе полных чертежей заказчика, так и разработку ODM на основе концепции продукта. Кастомизация охватывает логотип, размеры, форму и упаковку. Время выполнения обычно составляет 1–3 дня для стандартных заказов и 7–10 дней для заказов OEM, хотя фактическая доставка зависит от спецификации, количества, наличия материалов и окончательного подтверждения заказа.

Часто задаваемые вопросы

Безопасно ли инфракрасное отопление?
Инфракрасное излучение не является ионизирующим, и классификации CIE и ISO помещают его далеко за пределы ионизирующей части спектра. В хорошо спроектированном изделии значимыми факторами безопасности являются электрическая изоляция, ограничение температуры и система управления, а не само инфракрасное излучение. Требования сертификации безопасности зависят от вашего целевого рынка.

Нагревает ли воздух инфракрасная нагревательная пленка?
Некоторое количество тепла достигает воздуха посредством конвекции от нагретых поверхностей, но первичная передача осуществляется лучистым путем. Именно поэтому воспринимаемое тепло поступает быстрее и воздух не становится сухим и душным, как это происходит при конвекционном отоплении.

Можно ли использовать нагревательную пленку при низком напряжении?
Да. Работа при низком напряжении (обычно от 3,7 до 24 В) является одной из основных причин использования нагревательной пленки в носимых устройствах с батарейным питанием. Компромиссом является более высокий ток при той же мощности, что влияет на размер проводника.

Как долго служит нагревательная пленка?
Срок службы зависит от рабочей температуры, циклов сгибания и мытья, а также качества изоляции. Это не одно число. Спросите условия испытаний, указанные в приведенных вами цифрах: срок службы, указанный без условий испытаний, не имеет смысла.

Можно ли разрезать нагревательную пленку по размеру?
Как правило, да, в определенных местах резки. Выход за пределы этих позиций разрывает цепь. Схема резки является частью дизайна, поэтому подтвердите ее перед производством.

В чем разница между нагревательной пленкой ПЭТ и ПИ?
ПЭТ является стандартной подложкой для применения при низких температурах и более экономичен. Полиимид (ПИ) выдерживает более высокие температуры и используется там, где требования к температуре и надежности выше, например, в автомобильной и промышленной технике.

Следующий шаг

Если вы разрабатываете продукт, которому требуется тонкое, распределенное низковольтное тепло, самый быстрый способ получить точный ответ — отправить подробную информацию о приложении: что это за продукт, доступное пространство и размеры, напряжение питания, целевая температура, ожидаемое количество и любые требования соответствия, специфичные для рынка.

Имея эти данные, поставщик нагревательной пленки может сказать вам, осуществимо ли применение, какая подложка и плотность мощности имеют смысл, и как будет выглядеть образец - прежде чем вы приступите к изготовлению оснастки или производственному заказу.

Запросите бесплатный образец или отправьте свой рисунок