专利名称：微型开关和电池架的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及电开关，尤其涉及与电池驱动的装置相关的电 开关。
背景技术：
随着电子电路的尺寸越来越小，很多发明人致力于开发或改进 系统以提供更小或更紧凑的用于手持式电装置的电池电源和开关。 在这些装置中空间是非常宝贵的，并且因为开关和可更换电池都需 要能被使用者够及，这些为减小装置的尺寸造成了物理限制。 一种 解决紧凑问题的方法是使用微型隔膜瞬时接触开关代替笨重的滑 动、旋转、按钮或肘接开关。这种方法减小了开关的物理尺寸，并 通过允许单开关的多致动来控制装置的多种工作模式从而提供了 附加应用。但是，使用者仍需要直接够及开关，开关本身消耗了电 路板和装置外表面的有用区域。另一种方法利用中间线圈或片簧替代其中一个电池触点，这防 止电池触点闭合电路，直到由滑动或螺纹驱动致动器提供足够的压 力。尽管这种方法消除了作为独立部件的传统幵关，但致动机构并 没有减小装置的重量、体积或复杂度。另外，这种系统不适于可靠 地产生集成电路的模式控制所需要的不连续的瞬时接触脉冲。现有技术中没有方法能将小型化和够及电池和开关的能力结 合起来。如果可以得到这种开关和电池，那么有可能开创小型化手 持式电池驱动的装置的整个新领域。发明内容本发明提供了一种解决上述问题的有效解决方案，其在组件中 利用瞬吋接触开关的优点与电池耦接，其比效果差的方案中使用的 独立部件占用的体积少，使用者接触面积小。根据本发明，优选地， 机械开关元件还提供与电池的其中一个电极的电接触。另外，优选 地，将电池保持在模块中的装具还提供与电池的另一电极的电接 触。本发明提供一种小型开关和电池模块，包括电池装具；以及 印刷电路板；所述电池装具和印刷电路板布置成将电池保持在它们 之间；以及与所述印刷电路板电接触的瞬时开关(momentary switch)元件，所述瞬时开关元件被定位成通过压靠所述印刷电路 板而被致动。优选地，瞬时开关元件选自于隔膜型开关、按钮型开 关、臂杆式开关和触摸式开关构成的组。优选地，所述瞬时开关元 件定位成当所述电池位于所述装具和所述电路板之间时与至少一 个电池的一个电极物理接触。优选地，所述瞬时开关元件定位在所 述电池和所述电路板之间。优选地，模块还包括电池，其中，所述 电池装具、所述印刷电路板和所述瞬时开关元件以层叠方式布置， 从而通过压靠所述电池装具、所述电路板和所述电池的其中之一使 所述瞬时开关被致动。优选地，模块还包括与所述模块集成在一起 的电子装置，其中，所述电子装置选自发光装置、发音装置、定时 器、玩具和游戏。本发明还提供一种操作瞬时开关的方法，所述方法包括将电 池装具、电池、印刷电路板和所述瞬时开关叠置；对所述电池装具、 电池、印刷电路板、以及所述瞬时开关中的一个或多个施压以操作 所述瞬时开关。本发明还提供一种用于将电池电连接至电路的设备，包括至少一个具有两个电极的电池，其中一个电极与隔膜型开关机械接 触，使得当足够的机械压力被施加到所述电池上或被施加通过所述 电池时，所述开关被致动。本发明不但提供一种在可开关的电池驱动装置中解决够及开 关和电池问题的紧凑方案，而且其具有可靠而简单的结构。本发明 的其它优点和特征通过下面结合附图的详细描述更加清楚。
图1是本发明的优选实施例的轴测图； 图2是图1中的实施例去除了电池的视图；图3是图1的实施例的分解视图，其中示出了各个部件的附加 细节。
具体实施方式
图1示出了根据本发明优选实施例的开关模块100。图2示出 了去除电池130的相同的模块100。图3示出了开关模块100的分 解视图，其中示出了各个部件的附加细节。开关模块100包括印刷 电路板150、瞬时接触开关120、电池130、以及电池装具140。在 该具体示例中，模块100与发光二极管(LED) IIO集成在一起并 用于控制LED的发光。印刷电路板150由传统的印刷电路板材料制成，包括电路迹线 (例如122、 162和151，见图3)和集成电路芯片158。优选地， 其尺寸和形状与电池130 (在本例中为盘形)相匹配。电路板150 包括凹口 157，其功能在下面进行介绍。瞬时接触开关120包括机械开关元件和电池触点121、印刷电 路板150上的瞬时开关触点162、以及包含在集成电路芯片158中的逻辑电路。带有底面160的印刷电路板150包含电子电路153和 电子元件110，电子电路153具有与开关的作用性能相关的部件， 电子元件110被所述开关模块100驱动，在本例中，电子元件100 是LED100。在本示例中，电路153控制提供给发光二极管110的 电能的级别和吋间。用于响应电子脉冲以致动和解除致动瞬时开关 120和用于控制电子装置110的具体电路是本领域技术人员公知 的，此处不再详细讨论。本发明中可以使用所有这种电路。机械开 关元件121优选包括具有第一电池和瞬时开关触点164和电路触点 165的隔膜121，第一电池和瞬时开关触点164和电路触点165被 安装在电路板150的顶面152上的相关导体迹线122上并与之相接 触。本发明的特征在于瞬时开关元件121还提供与电池130的其中 一个电极的接触。电池130优选是传统的纽扣电池(coin cell battery),并且优选 负极131与隔膜开关电池触点164相接触，正极面向装具140。在 本实施例中选择这种极性以便与集成电路芯片158中的逻辑电路 所需的电压相匹配。但是，对于适当的逻辑电路和电路改进，采用 相反的极性也是可以的。电池装具140可以是任何将电池稳定保持到电路板150上的装 置。本发明的特征在于优选的电池装具还提供与电池130的其中一 个电极的接触。优选地，电池装具140包括盘形导体141，盘形导 体141在优选靠近其中心处具有冲切的装具电池触点147。装具140 还包括围绕电池130延伸的支腿144。每个支腿144的端部为具有 向内弯曲唇缘145的凸缘143。凸缘143适配在电路板150的凹口 157中以便使装具140相对于电路元件正确定位并防止装具和电路 板之间的旋转运动。唇缘145安装在电路板150的下边缘下方并与 电路板上的迹线151相接触。LED110包括在电路板150的下侧与电路153相接触的电端子115。装具140允许安装和更换电池130的同时保持电池130固定就 位，并使电路153和电池130的正极132相接触。其优选由镀锡钢 制成，但也可由具有其它导电涂层的钢、铜、或其它合适的导电材 料或具有导电涂层的非导电材料制成。当对开关施压以操作开关 时，其必须足够柔软以便被充分地弯曲，但又必须足够刚硬以可靠 地保持电池130。当插入电池时，在装具、电池和电路板之间应该 有足够的压力以固定保持电池使之不滑动，但压力又不足以致动机 械开关元件121。装具140的致动区域141与隔膜121相反，并且 足够柔软以便当使用者施压时轻微变形。电池130将致动区域141 的运动传递至与电路迹线162相接触的隔膜121并致动开关120。 当使用者释放压力时，隔膜121的弹簧作用力将电池130和致动区 域141返回至它们的原始位置，从而不再致动开关120。但是，在 该位置，开关元件/触点121继续在电池130的负极131和迹线122 之间提供电连接。具有正极132和负极131的电池130被安装至装 具140并给装置IOO提供电能。包括集成电路芯片158的电路153被布置成当致动时控制装置 100的模式。当电路153断开且瞬时开关电路120由于触点164和 迹线162相接触而闭合时，电路153被致动，并且在该情况下， LED110开启。当电路153接通且瞬时开关电路120由于触点164 和迹线162相接触而闭合时，电路153被脱离致动，在这种情况下， LED110关闭。类似地，如果是音频装置与模块IOO集成在一起， 而不是LED与模块IOO集成在一起，则当电路153被致动时音频 装置开启，而当该电路脱离致动时，音频装置关闭。类似地，开关 模块100可与很多其它电子装置集成。电路153还可包含控制集成电子装置U0的工作的元件。例如，LED可以是多颜色的LED, 电路153将包括根据预定定时顺序依次开启各种颜色的元件。本发明的其它实施例还可另外包括以下特征中的一部分或全 部较大的圆柱形电池尺寸和/或以串接方式布置的多个电池；电 池/开关在各种尺寸或形状的印刷电路板上的定位；电池/开关组件 远离其使用的装置的主电路板的放置；电池/开关组件利用使用者 施加在组件上的与隔膜相反一侧上的致动压力代替施加在电池装 具上的压力而工作的布置；电池/开关组件在与其使用的装置相关 的舱室或容器中的封闭；电池/开关组件的离散部件被集成为一整 体部件；以及结合有柔性薄膜，所述薄膜用于传递由使用者施加的 致动力并保护组件免受水或碎屑物的污染。在其各种结构中，本发明允许电池和开关有效地占据空间中相 同的内部体积，并释放出电路板上的有用区域和装置上另外用于独 立部件的外表面。有利地采用本发明的装置的示例包括但不限于以 下装置遥控发射器；声音发射装置；闪光灯；电池驱动的玩具和 游戏；小型发光装置；电子定时器；以及发光按钮。本发明的特征在于在本发明的优选实施例中，瞬时开关元件 12可从印刷电路板的任意一侧进行控制。如上所述，其可以通过 在装具M0上施压来致动。其也可以通过在集成电子元件110上或 电路板150上施压来致动。本发明的另一特征是其小的尺寸。其尺 寸主要决定于电池。在优选实施例中，其尺寸是直径为22mm，厚 度为8mm，包括两个纽扣电池。厚度(不包括电池130和电子装 置110的厚度)是从2mm至8mm，更优选为3-6mm的厚度，最优 选为3-4mm的厚度。已经描述了新颖的紧凑、模块化开关和电池装具。可以理解， 此处描述的具体方式和方法是示例性的，并不是用于限制本发明，本发明的保护范围在权利要求书中限定。另外，本领域技术人员根 据本发明的描述在不脱离本发明精神的情况下很容易对本发明做 出各种应用和修改。作为一个例子，可以使用一或多个电池。作为另外一个例子，装置的元件可以组装A型、AA型、AAA型、C型 或D型电池。电池将使模块更大，但同时结构简化和紧凑使得有可 能出现带有这些类型电池的更小的模块。例如，利用本发明的原理 可生产小型的按钮闪光灯。
权利要求
1.一种小型开关和电池模块，包括电池装具；以及印刷电路板；所述电池装具和印刷电路板布置成将电池保持在它们之间；以及与所述印刷电路板电接触的瞬时开关元件，所述瞬时开关元件被定位成通过压靠所述印刷电路板而被致动。
2. 根据权利要求1所述的小型开关和电池模块，其中，所述 瞬时开关元件包括隔膜型开关元件。
3. 根据权利要求1所述的小型开关和电池模块，其中，所述 瞬时开关元件包括按钮型开关。
4. 根据权利要求1所述的小型开关和电池模块，其中，所述 瞬时开关元件包括臂杆式开关。
5. 根据权利要求1所述的小型开关和电池模块，其中，所述 瞬时开关元件包括触摸式开关。
6. 根据权利要求1所述的小型开关和电池模块，其中，所述 瞬时开关元件定位成当所述电池位于所述装具和所述电路板之间 时与至少一个电池的一个电极物理接触。
7. 根据权利要求6所述的小型开关和电池模块，其中，所述 瞬时开关元件定位在所述电池和所述电路板之间。
8. 根据权利要求l所述的小型开关和电池模块，还包括电池， 其中，所述电池装具、所述印刷电路板和所述瞬时开关元件以层叠方式布置，从而通过压靠所述电池装具、所述电路板和所述电 池的其中之一使所述瞬时开关被致动。
9. 根据权利要求1所述的小型开关和电池模块，还包括与所 述模块集成在一起的电子装置，其中，所述电子装置选自发光装 置、发音装置、定时器、玩具和游戏。
10. —种操作瞬时开关的方法，所述方法包括将电池装具、电池、印刷电路板和所述瞬时开关叠置；对所述电池装具、电池、印刷电路板、以及所述瞬时开关中 的一个或多个施压以操作所述瞬时开关。
11. 一种用于将电池电连接至电路的设备，包括至少一个具 有两个电极的电池，其中一个电极与隔膜型开关机械接触，使得 当足够的机械压力被施加到所述电池上或被施加通过所述电池 时，所述开关被致动。
全文摘要
本发明公开了一种微型开关和电池架，更具体地，公开了一种小型开关模块，其包括连接至电路板的电池装具。隔膜或按钮型开关和电池被夹在保持件和电路板之间。
文档编号F21V23/04GK101263341SQ200680033611
公开日2008年9月10日 申请日期2006年7月14日 优先权日2005年7月14日
发明者C·J·穆尔, J·T·穆尔 申请人:J·T·穆尔;C·J·穆尔