专利名称：用于指示设备元件的位置及其工作状态的照明方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于照明的方法和设备，尤其是一种用于指示机电设备或其元器件的位置及其工作状态而对其进行照射的照明方法和装置。
背景技术：
在例如夜间或在暗处工作的电气设备中，需要为一些较为重要的部件(例如按键)进行照明，以使有关的人通过这种照明的显示的按键信息而知道有关设备或元件所处的状态，并根据需要对其作为调整和改变。
以按键为例，所述的按键通常包括一个按键面板、一个电路板(PCB)以及至少一个控制开关，所述的控制开关位于按键面板与电路板之间。所述的控制开关至少有两类，第一类例如为分立的电气开关，另一类为塑料按键板(Rubber keypad)。
已有技术中，对分立的开关进行照明时，通常需要为每个开关配置一个光源，例如一个发光二极管(LED)光源。这种照明方案的好处是使被照的开关呈现出比较均匀的亮度，缺点是对较大量的开关组进行照明，需要配置较多的光源。在某些需要认真考虑产品成本的情况下，有时一个较好的白色发光二极管的采购价甚至要高于2元人民币，这样会使产品的成本到产品决策人不愿接受的地步。
为解决这种成本问题，当开关数不太多，作为另一种照明方式，可以在按键面板与电路板之间设置一个导光板(light guide)。所述的导光板可以由透光塑料构成，其至少有一个与按键面板相对且较为光滑的正面和一个与电路板相对的背面且，以及至少一个可以透光的侧面。所述的背面中至少有一部分区域被设计和制造成可以反射光的表面，例如有多个齿状突起的、光滑的反光表面。在导光板的至少一个侧面设置至少一个例如为发光二极管的光源，使其出射光穿过所述的侧面穿入透光的导光板中。其中一部分光线会在导光板中发生多次全反射，并由此照射到较远的距离。当光线在导光板内传播到导光板中所述的背面中的齿状的反光表面区域时，会有一部分光被反射并经过导光板的正面而射出，进而照射到其上的按键按键面板上。由此，所述的按键面板得以因这些光线的照明而从外界看去较为明亮，容易受人注意。在按键面板与电路板之间设置导光板，可以以一个或相对较少的发光二极管来照明相对较多的按键，达到节省整个装置成本的目的。
在对塑料按键板一类开关进行照明时，由于这类塑料按键板的面积相对较大，较难在按键面板与电路板之间设置导光板，只能采用基本上为每个按键配置一个光源的照明方式，因此这种方案的费用是较高的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种较为简单的照明方案，能以较少的光源实现对有关设备和/或元件的照明，该方案对分立元件和塑料按键板类开关都可适用。
简单地说，本发明公开了一种用于对例如分立元件和塑料按键板类开关进行显示的照明方法和装置，包括在待显示的元件的下方设置一个导光板，导光板的整个上表面以及下表面的局部为可全射光的平的表面，其下表面的另一部分为具有齿状突起的、光滑的反光表面；使入射进导光板的一部分光穿过待显示元件下部的孔洞区域而照亮所述元件。导光板可带有柱状突起，以使光线更好地照亮所述元件。
针对已有技术的照明方案所存在的问题，本发明方案将导光板设置在电路板以下，在电路板和/或塑料按键板(如果有的话)上那些与待照明的按键面板相对应的地方设置至少一个可透光开口区域(例如孔洞区域)，而在导光板上与这些开口区域直接相对的背面区域(在导光片上对应需要背光照射的区域设置反射面，这些反射面能使大部分的光线不能符合内部全反射条件从而反射出去；构成反射面可以是粗糙的毛面或者高抛光的光滑的齿状表面等)设置一定大小的反光表面，使由导光板侧面入射的、在导光板内经过全反射的光在到达所述的具有齿状突起的、光滑的、或粗糙的反光表面时，会发生散射，并使部分散射光通过有关电路板和塑料按键板(如果有的话)的开口区域而经过所述按键面板的透光部分而出射，使外界有关的人能够注意到所述的按键的存在和状态，达到显示所述元件的目的。
具体地说，根据本发明的一个方面，本发明公开了一种用于指示电器元件的位置及其工作状态的照明方法，用于指示电气和/或机械设备中至少一个待显示元件的信息；所述的待显示元件在其上部包括至少一个透光部分，其下部结合在一个基板上，在所述的基板上在与其上方的待显示元件相对应的区域分别设置孔洞区域，使光能从这些孔洞区域的下方射到其上方的待显示元件上；其特征在于在基板的下方设置一个由透光材料构成的导光板，所述的导光板包括一个基本上是平的上表面，以及一个下表面，所述的下表面在不与所述的待显示元件相对应的区域为基本上平的表面，在与所述的待显示元件相对应的区域为具有齿状突起的、光滑的反光表面；在导光板的侧方设置至少一个光源；其中(1)使所述的至少一个光源发出的光以适当的入射角入射进所述的导光板，所述的入射光在导光板的上表面和基本上平的下表面区域发生内部全反射，在下表面中具有齿状突起的、光滑的反光表面部分发生散射；(2)上述散射光的一部分穿过所述的基板的孔洞区域，并进而穿过所述的待显示元件的基本上透光的部分，使待显示元件被显示出来。
本发明所称的待显示元件，包括通常的按键、按钮、旋钮、塑料按键板、所述设备的局部或者它们的组合。所述的按键既可以是开关类元件，也可以是例如仅仅为表明有关的标的物的存在，和/或单纯出于美学或人机工程学目的而设置的非开关类元件。也就是说，本发明所称的按键，除用于显示设备的有关元件外，甚至可以是一个希望被照明的文字、字符、图案类的亮点区域，例如公司的标牌，公司或产品的商标、性能参数、警告信息等。所述的待显示元件的信息，包括但不限于其存在、状态等信息。
所述的待显示元件有一个特征是其表面的至少一部分透光部分。这时所称的“表面”既可以为所述元件的正面、侧面、背面，也可以为元件的其它任意的带有透部分的局部；一般来说，较为可取的方案是将所述元件的正面的某个部分设置为可透光部分。这里所称的“透光”既包括通常意义上的透明，也包括半透明。
所述的基板包括但不限于电路板。
本发明中所称的上方、下方、侧方等方向，只是为了方便描述有关各部分之间的位置关系所给出的一种示意性的指示。本领域技术人员不难根据本发明的意旨，正确地推断出在各种不种情况下这些方向性描述的真实的、准确的和全面的含义。
根据本发明的另一个方面，本发明公开了一种用于指示一个电气或机械设备中至少一个元件的位置及其工作状态的照明装置，用于所述设备中至少一个待显示元件的信息，所述设备包括至少一个位于上方的待显示元件以及至少一层基板，所述的待显示元件在其上部包括至少一个基本上透光的部分，其下部结合在一个基板上，在所述的基板上在与其上方的待显示元件相对应的区域分别设置孔洞区域，使光能从这些孔洞区域的下方射到其上方的待显示元件上；其特征在于，所述的照明装置包括(1)至少一个光源，设置在下述的导光板的至少一个侧面附近，用于以适当的入射角将光线入射进所述的导光板，所述的入射光在导光板的上表面和基本上平的下表面区域发生全反射，而在下表面具有齿状突起的、光滑的反光表面部分发生散射；(2)一个由高透光性能的材料构成的导光板，位于所述的基板的下方，包括一个基本上是平的上表面，还包括一个下表面，所述的下表面在不与所述的待显示元件相对应的区域为基本上平的表面，在与所述的待显示元件相对应的区域为具有齿状突起的、光滑的反光表面，用于接受上述光源的入射光，并把部分光从所述的导光板上方散射出去，并经过其上方的所述的基板的有关的孔洞区域而照射到所述的待显示元件；(3)所述的照射到待显示元件上的部分光穿过其中的透光部分而出射，使所述的待显示元件呈较为明亮的状态。
根据本发明的一个进一步的方面，本发明提供了一种用于指示一个电气或机械设备中至少一个元件的位置及其工作状态的照明装置，在上述装置的基础上，所述的导光板可以为一个基本上平面的板。
另一种情况是所述的导光板也可以是一个不是基本上呈平面的板。所述的平面板以外形状的板可以为一个在一个基本上呈平面形状的板的局部设置至少一个突起。所述的突起例如可以为柱状的突起。
所述的这个或这些柱状突起可以基本上与所述的导光板的平面部分垂直，也可以是另一种情况即所有的柱状突起都与所述的导光板的平面部分成一个斜角，以利于所述的导光板与所述的基板之间的匹配和安装。
上述所有的柱状突起都与所述的导光板的平面部分成一个斜角的方案尤其适用于所述的柱状突起与所述的按键面板上的透光部分不在一个相对于所述的导光板的平面部分垂直的一条直线上。在这种情况下，可以设计得使光线在穿过所述的柱状突起后能够直接照射到所述的按键面板的透光部分，使元件得到较亮的显示。
所述的突起可以为在注塑成形所述的导光板时，与所述的板的基本上呈平面的部分同时注塑成形的；在这种情况下，导光板上的两个不同的部分是用同一种材料构成的。
所述的导光板也可以分两次注塑成形，即分别注塑成形所述导光板的基本上呈平面的部分和柱状突起部分，然后用热压、粘合或嵌合等方式将所述的柱状突起固定在所述的导光板上基本上呈平面的部分。在这种情况下，所述的导光板的两个部分可以由同一种材料构成，也可以由不同的材料构成。
构成所述的导光板的材料例如可以为多种聚碳水化合物(polycarbon compounds，PC)，更为可取的是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)。
四
图1示出了已有技术中一种对带有小面积的塑料按键板的按键进行照明的装置；图2示出了已有技术中一种以分立元件进行照明显示的装置；图3示出了本发明一种对带有大面积的塑料按键板的按键进行照明的装置。
五具体实施例方式
本发明在上面的部分内容以及下面的实施例中，用按键(包括其按键面板、其下方的塑料按键板的组合)来表示本发明所称的待显示元件。
图1示出了已有技术中一种对带有小面积的塑料按键板的按键进行照明的装置。图中，数字标号1表示按键，其中1a、1b表示按键1中可以透光的区域，2表示一个塑料按键板，3表示一个例如为发光二极管(LED)光源，4表示一个电路板。采用这种技术，基本上需要为每个按钮配置一个例如为LED光源，使设备的成本较高。
图2示出了已有技术中一种以分立元件进行照明显示的装置。图中，5表示一个导光板，6表示基本上为每个被显示的部件都配备的例如为发光二极管光源。
图3示出了本发明一种对带有大面积的塑料按键板的按键进行照明的装置。图中，5表示本发明所采用的导光板，其中5a表示导光板中向上突起的光柱。
权利要求
1，一种用于指示设备元件的位置及其工作状态的照明方法，用于指示电气和/或机械设备中至少一个待显示元件的信息；所述的待显示元件在其上部包括至少一个透光部分，其下部结合在一个基板上，在所述的基板上在与其上方的待显示元件相对应的区域分别设置孔洞区域，使光能从这些孔洞区域的下方射到其上方的待显示元件上；其特征在于在基板的下方设置一个由透光材料构成的导光板，所述的导光板包括一个基本上是平的上表面，以及一个下表面，所述的下表面在不与所述的待显示元件相对应的区域为基本上平的表面，在与所述的待显示元件相对应的区域为具有齿状突起的、光滑的反光表面；在导光板的侧方设置至少一个光源；其中(1)使所述的至少一个光源发出的光以适当的入射角入射进所述的导光板，所述的入射光在导光板的上表面和基本上平的下表面区域发生内部全反射，在下表面中具有齿状突起的、光滑的反光表面部分发生散射；(2)上述散射光的一部分穿过所述的基板的孔洞区域，并进而穿过所述的待显示元件的基本上透光的部分，使待显示元件被显示出来。
2，如权利要求1所述的照明方法，其特征在于在所述的基本上呈平面形的导光板的局部设置至少一个柱状突起，使从导光板中所述的具有齿状突起的、光滑的反光表面部分反射的光直接地照射到待显示元件上。
3，一种用于指示设备元件的位置及其工作状态的照明装置，用于指示电气和/或机械设备中至少一个待显示元件的信息，所述设备包括至少一个位于上方的待显示元件以及至少一层基板，所述的待显示元件在其上部包括至少一个基本上透光的部分，其下部结合在一个基板上，在所述的基板上在与其上方的待显示元件相对应的区域分别设置孔洞区域，使光能从这些孔洞区域的下方射到其上方的待显示元件上；其特征在于，所述的照明装置包括(1)至少一个光源，设置在下述的导光板的至少一个侧面附近，用于以适当的入射角将光线入射进所述的导光板，所述的入射光在导光板的上表面和基本上平的下表面区域发生全反射，而在下表面具有齿状突起的、光滑的反光表面部分发生散射；(2)一个由高透光性能的材料构成的导光板，位于所述的基板的下方，包括一个基本上是平的上表面，还包括一个下表面，所述的下表面在不与所述的待显示元件相对应的区域为基本上平的表面，在与所述的待显示元件相对应的区域为具有齿状突起的、光滑的反光表面，用于接受上述光源的入射光，并把部分光从所述的导光板上方散射出去，并经过其上方的所述的基板的有关的孔洞区域而照射到所述的待显示元件；(3)所述的照射到待显示元件上的部分光穿过其中的透光部分而出射，使所述的待显示元件呈较为明亮的状态。
4，如权利要求3所述的照明装置，其中所述的导光板为一个基本上呈平面的板。
5，如权利要求3所述的照明装置，其中在所述的导光板为一个基本上呈平面形状的主体的局部设置至少一个柱状突起。
6，如权利要求5所述的照明装置，其中所述的柱状突起基本上与所述的导光板的平面部分垂直。
7，如权利要求5所述的照明装置，其中所述的柱状突起都与所述的导光板的平面部分成一个斜角，以利于所述的导光板与所述的基板之间的匹配和安装。
8，如权利要求5-7中任一权利要求所述的装置，其中所述的柱状突起为在注塑成形所述的导光板时，与所述的板的基本上呈平面的部分同时注塑成形的。
9，如权利要求5-7中任一权利要求所述的装置，其特征在于所述的导光板中基本上呈平面的部分和柱状突起部分先分别经过注塑成形，然后用热压、粘合及嵌合方式的一种将所述的柱状突起固定在所述的导光板上基本上呈平面的部分。
10，如权利要求9所述的装置，其特征在于所述的导光板的基本上呈平面的部分和柱状突起部分由同一种材料构成。
11，如权利要求9所述的装置，其特征在于所述的导光板的基本上呈平面的部分和柱状突起部分由不同的材料构成。
12，如权利要求10或11所述的装置，其特征在于构成所述的导光板的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
13，如权利要求10或11所述的装置，其特征在于构成所述的导光板的材料为一种聚碳水化合物。
14，如权利要求3-7中任一权利要求所述的照明装置，其中所述的基板为电路板。
15，如权利要求3-7中任一权利要求所述的照明装置，其中所述的待显示元件包括至少一个按键、按钮、旋钮、塑料按键板、所述设备的局部或者它们的组合。
16，如权利要求8、10、11中任一权利要求所述的照明装置，其中所述的待显示元件包括至少一个按键、按钮、旋钮、塑料按键板、所述设备的局部或者以及它们的组合。
17，如权利要求12中所述的照明装置，其中所述的待显示元件包括至少一个按键、按钮、旋钮、塑料按键板、所述设备的局部以及它们的组合。
18，如权利要求3-7中任一权利要求所述的照明装置，其中所述的待显示元件为开关类元件。
19，如权利要求3-7中任一权利要求所述的照明装置，其中所述的待显示元件为所述设备上一个希望被照明的文字、字符、图案类的亮点区域。
20，如权利要求19所述的照明装置，其中所述的待显示元件为公司的标牌、公司或产品的商标、设备的性能参数、警告信息中的至少一种或者它们的组合。
全文摘要
本发明公开了一种用于对例如分立元件和塑料按键板类开关进行显示的照明方法和装置，包括在待显示的元件的下方设置一个导光板，导光板的整个上表面以及下表面中不与待显示元件相对应的部分为可全射光的平的表面，其下表面与待显示元件相对应的一部分为较为粗糙的、能够散射光的表面；使入射进导光板的一部分光穿过待显示元件下部的孔洞区域而照亮所述元件。导光板可带有柱状突起，以使光线更好地照亮所述元件。
文档编号F21Y101/02GK1828132SQ20051005252
公开日2006年9月6日 申请日期2005年2月28日 优先权日2005年2月28日
发明者彭宏志, 陈红光, 段拥政, 李宝华 申请人:西门子威迪欧汽车电子(惠州)有限公司