用于触敏发光二极管开关的光学装置

文档序号:474435 发布日期:2021-12-31 浏览:41次 >En<

阅读说明:本技术 用于触敏发光二极管开关的光学装置 (Optical device for touch-sensitive light-emitting diode switch ) 是由 方瑞麟 于 2020-04-10 设计创作,主要内容包括:一种用于安装到印刷电路板的发光二极管的光学组件具有由第一透镜前表面和相对的第一透镜后锥体限定的第一透镜,该第一透镜后锥体具有面向发光二极管的尖端。具有第二透镜前表面和相对的第二透镜后表面的第二透镜面向印刷电路板。第二透镜限定中心腔,第一透镜设置在该中心腔中。(An optical assembly for a light emitting diode mounted to a printed circuit board has a first lens defined by a first lens front surface and an opposing first lens rear cone having a tip facing the light emitting diode. A second lens having a second lens front surface and an opposing second lens rear surface faces the printed circuit board. The second lens defines a central cavity in which the first lens is disposed.)

用于触敏发光二极管开关的光学装置

技术领域

本公开总体上涉及光学装置和发光二极管(LED),更具体地,涉及用于触敏LED开关装置的光学装置。

背景技术

LED是普遍存在的输出装置,其由于其高效率、快速切换和延长的寿命等优点而在各种领域中得到许多应用。最常见的用途之一是作为电子装置的指示器,因此可以将LED封装为不同形状和尺寸以适合特定的应用。另外,可获得从低波长的红色到高波长的紫色的跨越可见光谱的不同照明颜色或辐射波长。然而,在可见光谱之外,存在能够发射红外波的LED,其通常用于装置间通信。在光谱的相反端,紫外波可以用于灭菌、消毒和杀菌。然而,紫外波也可用于使对紫外线敏感的油墨,染料,油漆,和用此类油墨、染料和油漆来涂布、涂漆或着色的各种材料在被照亮时发荧光或改变颜色以获得不同的视觉效果。尽管典型的微型LED指示灯具有约20mA的工作电流和小于1流明的输出,但是一些最近的高功率LED能够工作在数百mA的电流和超过几千流明的输出,这可以在照明应用中用作白炽灯泡的替代品。

LED装置的工作原理是公知的,其中央部分是被掺杂以产生P-N结的半导体材料。结的阳极或P侧连接到电源的正端子,而结的阴极或N侧连接到电源的负端子或公共端子。当电流在P-N结之间流动时,能量以光量子形式的被释放。无论是用作微型低功率指示器还是用作高强度照明器,LED都以这种方式工作。

在一些应用中,LED可以用作光电检测器,其中落在P-N结上的光的光子被转换成电信号。LED可以连接到检测电路而不是连接到电源,以在从其接收到信号时产生响应。替代地,LED可以在主体内包含触点,这些触点可连接到触摸传感器集成电路。触点可以用作电容式触摸传感器,以在手指或其他电容元件与触点交互时触发输出。Fong的美国专利No.8,866,708、美国专利No.9,471,181和美国专利No.9,851,826公开了这种发光二极管开关装置,在此将其全部内容引入作为参考。因此,单个LED可以用于输出和输入功能。

各种不同的LED封装在本领域中是已知的,最常见的一种是通孔类型,其包括具有从其延伸的连接线的主体。主体可以是具有部分球形或圆顶顶部的圆柱形,但是也存在具有平坦顶部的矩形或正方形主体,或其它几何形状。通常,主体由具有与发射光相同色调的半透明塑料构成,并且阴极、阳极和电致发光半导体元件(例如,二极管)封装在其中。在上述触敏LED开关中,触摸传感器触点也被理解为封装在主体内。除了不同类型的通孔封装之外,没有从其延伸的导线的表面安装技术也用于封装LED。

如上所述,LED通常用于指示电子装置的操作状态。早期的电子装置简单地安装LED,使得发光部分暴露在装置外壳的外部。由LED指示的(一个或多个)操作状态/(一个或多个)输出可以简单地在单独的文档中描述,而关于装置没有进一步的描述符,或者描述性标签可以被附加或印刷在LED附近。然而,可以通过选择性地照亮描述性标签本身来实现改进的装置美观和用户接口体验。例如,在装置电源指示符中,“开”描述符可以在装置通电时直接点亮,而在装置断电时不点亮。用于这种指示器功能的各种构造在本领域中是已知的,包括形成作为字母或其它符号的点或段的单独LED的矩阵,以及在指示器表面上对应于字母或符号切割开口或部分蚀刻,在其上放置部分半透明的漫射滤光器盖,以及用LED从表面下方照亮盖。

然而,与更漫射的光源(诸如,白炽灯泡、荧光管和氖灯)相比,典型的LED发射相对窄的光束。尽管整个漫射滤光器盖的均匀照明是优选的,但是由于LED的较低光束宽度输出,在其照明区域上可能存在亮点、暗点和其他不规则性。当不规则的照明效果特别明显时,指示器可能不容易辨别,或者当不规则的照明效果不是特别明显时,指示器可能看起来非激活。因此,在本领域中需要一种改进的光学装置,用于在比常规漫射器更宽的区域上从LED输出均匀的照明。在本领域中还需要一种用于由LED照明的指示面板的光学装置,并且保持电容式触摸传感器LED开关装置的输入功能。

发明内容

本公开涉及光学组件、用于电致发光半导体装置的光学装置和照明指示面板的各种实施例。在一个实施例中,光学组件用于可以安装到印刷电路板的发光二极管。光学组件可以包括第一透镜,其由第一透镜前表面和相对的第一透镜后锥体限定,所述第一透镜后锥体具有面向所述发光二极管的尖端。还可以具有第二透镜,其具有第二透镜前表面和相对的第二透镜后表面且面向所述印刷电路板。所述第二透镜可以限定中心腔,所述第一透镜设置在所述中心腔中。

在另一实施例中,用于电致发光半导体装置的光学装置可以包括透镜,该透镜具有形成在其中的环形凹口。该凹口可以便于形成具有面向电致发光半导体装置的尖端的锥形第一透镜部分,以及围绕第一透镜部分并与其相接的第二透镜部分。

又一实施例可以是照明指示面板。该指示面板可以包括印刷电路板以及安装到印刷电路板的一个或多个电致发光半导体装置。可以有一个或多个透镜,每个透镜具有形成在其中的环形凹口。该凹口可以便于形成锥形第一透镜部分,该锥形第一透镜部分具有面向电致发光半导体装置中的相应一个的尖端。该凹口也可以便于形成围绕第一透镜部分并与其相接的第二透镜部分。透镜可以安装到印刷电路板。照明指示面板可以包括面板盖,面板盖上蚀刻有一个或多个标记,所述一个或多个标记与所述一个或多个透镜中的每个透镜重叠,其中,所述面板盖安装到所述一个或多个透镜中的每个透镜。

根据本发明的另一实施例,可以存在组合照明指示和输入面板。它可以包括由顶面和相对的底面限定的印刷电路板。另外,可以有安装到印刷电路板的一个或多个电致发光半导体装置。组合照明指示和输入面板还可以包括在印刷电路板的顶面上的第一导电层,该第一导电层围绕一个或多个电致发光半导体装置中的一个安装在其上的区域。第一导电层可连接到触摸传感器控制器的输入。在印刷电路板的底面上还可以有第二导电层,该第二导电层围绕一个或多个电致发光半导体装置中的一个安装在其上的区域。第一导电层和第二导电层可以轴向对准。组合照明指示和输入面板还可以包括在一个或多个电致发光半导体装置上方的面板盖。

另一个实施例是一种用于安装到印刷电路板的发光二极管的光学组件。可以存在第一透镜,其由第一透镜前表面和面向所述发光二极管的相对的第一透镜后表面限定。光学组件还可以包括第二透镜,其具有第二透镜前表面和面向所述印刷电路板的相对的第二透镜后表面。第二透镜限定中心腔,其中所述第一透镜设置在所述中心腔中。

当结合附图阅读时,通过参考以下详细描述,将更好地理解本公开。

附图说明

参照以下描述和附图,将更好地理解本文中公开的各种实施例的这些和其它特征和优点,在附图中,相同的标号始终表示相同的部件,并且在附图中:

图1是根据本公开的照明指示面板的一个实施例的透视图;

图2是图1所示的照明指示面板沿轴X-X的截面图;

图3A是根据本公开的第一实施例的包括第一透镜和第二透镜的光学组件的第一截面图;

图3B是图3A所示的光学组件沿不同的轴Y-Y的第二截面图;

图4是具有电致发光半导体元件的光学组件的第二实施例的截面图,该电致发光半导体元件与第一透镜和第二透镜安装在印刷电路板的同一侧;

图5是具有替代构造的第一透镜的光学组件的第三实施例的截面图;

图6是具有如图5所示的第一透镜和电致发光半导体元件的光学组件的第四实施例的截面图,该电致发光半导体元件与第一透镜和第二透镜安装在印刷电路板的同一侧;

图7是具有盘形第一透镜的光学组件的第五实施例的截面图;

图8A至图8G示出了在图7所示的光学组件中使用的第一透镜的各种轮廓;

图9是光学组件的第六实施例的透视图;

图10A是具有由具有圆锥形锥体的第一透镜部分和第二透镜部分限定的集成透镜的光学组件的第六实施例的第一截面图;

图10B是图10A所示的光学组件沿其Z-Z轴的第六实施例的第二截面图,其中示出了印刷电路板安装件;

图11是光学组件的第七实施例的截面图,其中,电致发光半导体元件与集成透镜安装在印刷电路板的同一侧;

图12是具有交替构造的具有球面锥体的第一透镜部分的光学组件的第八实施例的截面图;

图13是光学组件的第九实施例的截面图,其中第一透镜部分具有球面锥体,第二透镜部分具有平坦表面,并且电致发光半导体元件与集成透镜安装在印刷电路板的同一侧;

图14是根据本公开的照明指示面板的另一实施例的透视图;

图15是并入到图14所示的照明指示面板中的光学组件的第十实施例的截面图;

图16是具有第三透镜并且可以并入到照明指示面板中的光学组件的第十一实施例的截面图;

图17A是在本公开的各种实施例中利用的印刷电路板的第一变型的顶部平面图;

图17B是图17A所示的印刷电路板的第一变型的底部平面图。

图18A是在本公开的各种实施例中利用的印刷电路板的第二变型的顶部平面图;以及

图18B是图18A所示的印刷电路板的第二变型的底部平面图。

具体实施方式

下面结合附图进行的详细描述旨在作为对用于常规发光二极管(LED)装置和LED开关装置的光学装置的几个当前预期实施例的描述,而不是旨在表示可以开发或利用这些实施例的唯一形式。本说明书结合所说明的实施例阐述了功能和特征。然而,应当理解,相同或等效的功能可以通过不同的实施例来实现,这些实施例也旨在被包含在本公开的范围内。还应当理解,诸如第一和第二等的相关术语的使用仅用于将一个实体与另一个实体区分,而不必要求或暗示这些实体之间的任何实际的这种关系或顺序。

参考图1,本公开的各种实施例设想了可以在具有由输出指示并且由输入控制的各种操作状态的电子装置中使用的照明指示面板(illuminated indicator panel)10。可以理解,可以利用单个触敏LED开关装置12来实现可以彼此独立的这种输出的生成和这种输入的接收。

如前所述,LED开关装置12包括可连接到触摸传感器控制器的一个或多个电容式触摸传感器,以及响应于由LED驱动器电路产生的电刺激而输出光子的电致发光半导体装置。更具体地,靠近电容式触摸传感器中的给定一者的手指或其它电容式元件被理解为触发触摸传感器控制器对输入状态的检测,而例如微控制器或通用数据处理器等另一组件产生到LED驱动器电路的使LED照明的命令。因此,LED开关装置12被理解为同时用作输入装置和输出装置。虽然所公开的实施例利用这种组合输入/输出LED开关装置12,但是本领域普通技术人员将理解,可以用常规的仅输出LED装置来代替。

LED开关装置12安装到印刷电路板14,该印刷电路板将来自LED开关装置12的各种输入和输出线与触摸传感器控制器、LED驱动器电路和微控制器互连。根据各种实施例,与每个LED开关装置12相接的是光学组件16,并且LED开关装置12和光学组件的组合可以被称为发光开关单元18。

在所示的示例中,照明指示面板10可被配置用于电子装置,该电子装置包含用于启动功能、停止功能、选择自动操作模式和选择模式的输入。此外,电子装置可通过照明指示面板10开启和关闭。在这点上,可以理解,第一发光开关单元18a、第二发光开关单元18b、第三发光开关单元18c、第四发光开关单元18d和第五发光开关单元18e对应于这些输入功能。这些功能和输入仅作为示例而非限制给出,因为任何其它输入功能可由发光开关单元18处理。

安装在发光开关单元18a至18d上方的是具有各种标记22的面板盖20,该标记对应于发光开关单元18a至18e中的相应一个的输入功能。如图2的截面图中另外示出的,面板盖20被理解为与下面的印刷电路板14对准安装,标记与发光开关单元18对准并处于重叠关系。在示例性实施例中,第一发光开关单元18a可以用于开启和关闭电子装置,并且因此,当它被安装到印刷电路板14时,它与面板盖20上的“开/关”标记22a对准。第二发光开关单元18b可以用于模式选择输入,并且因此,它与面板盖20上的“模式”标记22b对准。第三发光开关单元18c可以用于自动模式选择输入,并且因此,它与面板盖20上的“自动模式”标记22c对准。第四发光开关单元18d可以用于启动输入,并且因此,它与面板盖20上的“启动”标记22d光学对准。最后,第五发光开关单元18e可以用于停止输入,并且因此,它与面板盖20上的“停止”标记22e对准。

本公开设想了一种从面板盖20下面照亮标记22的电致发光半导体元件。更具体地,集成到LED开关装置12中的电致发光半导体元件被驱动开启,并且来自其的光通过光学组件16均匀地分布在整个标记22上,光学组件16的结构和构造将在下面更全面地描述。另外,在面板盖20上接近相应标记22的触摸输入被理解为可经由同样在发光开关单元18内的触摸传感器检测。即,“开/关”标记22a上或附近的触摸输入被理解为激活与第一发光开关单元18a相关联的功能,例如,开启或关闭电子装置,在“模式”标记22b上或附近的触摸输入被理解为激活第二发光开关单元18b,例如,选择操作模式,等等。

标记22的照明被理解为独立于触摸输入。然而,可以基于触摸输入来改变输出。一般来说,LED开关装置12的电致发光半导体元件输出的光的颜色/波长和强度可以改变。此外,LED驱动器电路可以对光的输出进行脉冲调制或以其他方式进行时序控制(time-sequence)。这些视觉效果可以被组合并且响应于检测到触摸输入而被输出。例如,当电子装置断电时,“开/关”标记22a可以被点亮为红色,并且逐渐接近的电容式触摸输入可以通过使LED开关装置12闪烁来响应。取决于触摸传感器控制器的解决能力,手指离面板盖20越近,可以越快的输出脉冲。一旦手指接触面板盖,电子装置可以被通电,并且照明颜色可以改变为绿色。这仅是一个示例性输入/输出序列,并且可以实现其他序列/视觉效果。

可以以几种不同的方式实现标记22的背光。在一个实施例中,面板盖20可以由不透明材料构成,其中标记22被切穿其整个厚度。可选地,半透明或光漫射材料可以填充在开口中。在另一个实施例中,标记22可以被部分地蚀刻到由部分不透明材料构成的面板盖20中,其中蚀刻部分的减小的厚度是部分透光的,而较厚的未蚀刻部分是更加不透明的。在又一实施例中,标记22可以被压印、丝网印刷或移印有反白(reverse white)或浅色的标记22,而面板盖20上的周围背景的其余部分可以被印刷或涂覆有更深或更浓颜色或不透明的涂料或材料。金属、玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷以及塑料可用于面板盖20,并且在不脱离本公开的范围的情况下,本领域的普通技术人员将认识到可以替换的替代方式和材料。在另一个实施例中,在面板盖20上可以没有标记22,但是标记22可以包括在光学组件16上。在这种情况下,光学组件16的面向用户侧可以具有施加到其上的不透明涂层,并且标记22可以被激光蚀刻在该涂层中。在另一个实施例中,标记22同样可以在透明或半透明的盖20上省略,但是可以包括在光学组件16上。在这些实施例中,光学组件16的面向用户侧可以具有施加到其上的浅色的(例如白色)半透明涂层,并且较浓颜色的标记22可以丝网印刷、喷涂或移印在涂层的顶部上,或者反之亦然,例如在较浓颜色的背景上的反白色标记。

照明指示面板10利用光学组件16a的第一实施例,其附加细节在图3A和图3B中示出。根据该实施例,存在第一透镜(primary lens)100,其由第一透镜前表面102和具有尖端106的相对的第一透镜后锥体104限定。在所示实施例中,第一透镜100还可以由第一透镜前表面102与第一透镜后锥体104之间的外圆柱壁108限定。因此,第一透镜前表面102是圆形的,并且在该第一实施例中,第一透镜后锥体104具有圆锥形状。尖端106面向由发光侧24和相对的基部侧26限定的LED开关装置12。嵌入在LED开关装置12的封装件内的触摸传感器触点被理解为朝向发光侧24设置。

仅通过示例的方式呈现了所示的光学组件。第一透镜前表面102可以是圆形、椭圆形或任何其它期望的形状。此外,第一透镜后锥体104可以包括多个平坦小平面,这些平坦小平面沿着大致圆形图案相对于彼此成角度并且终止于尖端106,或者包括球形、金字塔形、卵形、四面体或任何其他几何形状,这些几何形状可以大致表征为锥体和/或进一步有助于光的均匀反射。沿着这种思路,第一透镜100还可以是球体、卵形体、或任何圆形、球形、或其它结构或轮廓。在这样的实施例中,当提及第一透镜前表面102时,这可以指包括球体或其他球形结构的一半的部分。此外,当提及第一透镜后锥体104时,该部分同样可以是球体或其他球形结构的其他部分或一半。本文所公开的光学组件16的附加实施例同样包括由具有特定几何形状的第一透镜前表面以及具有特定几何形状的第一透镜后锥体限定的第一透镜。在这些附加实施例的上下文中,应当理解,对第一透镜前表面和/或第一透镜后锥体的几何形状的具体引用仅是示例性的,并且在这些替代实施例中可容易地替换包括上文提到的那些的任何其它几何形状。

所示实施例利用了包含触摸传感器触点的组合输入/输出LED开关装置12,但是可以用常规的仅输出LED来代替,同时仍然保持触摸输入特征。如下面将进一步详细描述的,印刷电路板14可以包括光学组件16下面的导电迹线,其可以替代和/或补充LED开关装置12中的触摸传感器触点。在优选的但可选的实施例中,如图3A和图3B所示的其中LED开关装置12安装到底面30的发光开关单元18的那些构造,是其中最适合用常规LED替代LED开关装置12的那些构造。

印刷电路板14类似地由顶面28和相对的底面30限定,照明指示面板10的一个实施例设想LED开关装置12被安装到印刷电路板14的底面30,光学组件16被安装到其顶面28。因此,印刷电路板14还限定了孔或开口32,LED开关装置12的发光侧24与其轴向对准。图3B最佳地示出了LED开关装置12到印刷电路板14的机械附接,其中延伸超过开口32的LED开关装置12的远端部分34固定到印刷电路板14的底面30。

光学组件16a的第一实施例还包括通常由第二透镜前表面112和相对的第二透镜后表面114限定的第二透镜(secondary lens)110。通常,第二透镜110具有圆柱形构造,其具有限定其在第二透镜前表面112和第二透镜后表面114之间的厚度的垂直侧壁116。因此,第二透镜前表面112具有圆形轮廓。同样,第二透镜后表面114具有圆形外轮廓。如上面关于第一透镜100所提到的,对圆柱形的第二透镜110的几何轮廓的具体参考同样被理解为是示例性的,而非限制性的。在不脱离本公开的范围的情况下,可以用任何其它形状来代替。此外,下面进一步公开的光学组件16的附加实施例还将第二透镜描述为具有圆柱形构造,但是这些实施例仅被理解为是示例性的。在这些附加实施例的情况下,除了所述的圆柱形构造之外,也可以使用其它几何形状,包括椭圆形、正方形、矩形、具有圆角的矩形、六边形、八边形等。

第二透镜110还限定中心腔118,其开口朝向第二透镜后表面114。中心腔118具有圆柱形构造,其具有垂直侧壁120以及圆形基部腔壁122。由于中心腔118因此被限定在第二透镜110中,第二透镜后表面114具有大致环形或环状轮廓。第一透镜100装配在中心腔118中。再次,尽管具体参考圆柱形构造的中心腔118,但这仅是示例性的而非限制性的。在该实施例中的中心腔118以及在下面公开的其它实施例中的其它中心腔可以利用替代形状的中心腔。

如图所示,第一透镜100的直径,更具体地说,其外圆柱壁108的直径,被理解为被设定尺寸且被构造成用于摩擦保持在中心腔118的垂直侧壁120内。即,外圆柱壁108的圆周可略大于第二透镜110的中心腔118的圆周,中心腔118的垂直侧壁120具有底切环形部分119,以将第一透镜100保持在其中。除了上述摩擦底切保持之外,可以用其它保持形式(如,胶等)代替。

第一透镜前表面102还接触或邻接圆形基部腔壁122。在光学组件16a的第一实施例中,第一透镜前表面102具有凹形构造,因此在其与圆形基部腔壁122之间可存在间隙124。光学组件16的该实施例的制造可以包括单独地模制第一透镜100和第二透镜110,允许形成凹形第一透镜前表面102,并且随后插入到中心腔118中。

第一透镜后锥体104和第二透镜110的垂直侧壁120被理解为限定倒锥形凹口。对锥形凹口的具体引用应理解为仅作为示例而非限制。在中心腔118以及第一透镜后锥体104的可能变化之间,可以存在该倒锥形凹口可以采取的几何形状的各种排列。在光学组件16的该实施例以及下文公开的其它实施例中,所有这些变化都被认为在本公开的范围内。

第一透镜100的高度,即从第一透镜前表面102到尖端106的距离,被理解为基本上对应于中心腔118的深度。第二透镜后表面114邻接印刷电路板14的顶面28,而第一透镜100位于印刷电路板14的开口32上方。第一透镜100的主轴与LED开关装置12的中心发光部分对准。LED开关装置12的输出通过印刷电路板14的开口32,并通过第二透镜110漫射,从而均匀地照亮位于第二透镜前表面112的顶部上的面板盖20上的标记22。第一透镜100的表面积、圆周或直径被理解为大于或等于LED开关装置12的发射窗口、中心腔118和/或开口32。第一透镜100与其所相接的光学组件16的其它部分的尺寸之间的这种关系被设想为当照射第二透镜前表面112时减少暗点和热点。

尽管光学组件16被设想为基于前述几何结构而起作用,但是通过用被选择性地施加以最大化效果的交替光反射和光吸收/阻挡涂层来涂覆第一透镜100和第二透镜110的表面,可以进一步改进对来自LED开关装置12的照明输出的漫射。通常,第一透镜100和第二透镜110是透明的或半透明的。在优选的但可选的实施例中,第二透镜110可以由硅橡胶、聚氯乙烯(PVC)塑料等或任何其它适当的塑料材料制成,而第一透镜100也可以由硅橡胶、或其它塑料材料(诸如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PVC)、或模套金属合金材料或任何其它适当的材料(诸如,玻璃、陶瓷、硅、纸等)制成。硅树脂被理解为将电容式触摸输入传导到LED开关装置12。另外,硅橡胶可以被制造为具有有助于光漫射的白色色调。

在一个实施例中,垂直侧壁116的外表面可以涂覆有光吸收材料,例如黑色涂料,以限制在面板盖20的观察者看不到的地方侧向泄漏的光量。替代地,垂直侧壁116的外表面可以涂覆有光反射材料,例如金属银涂料,其将向外传输的光朝向垂直侧壁116反射,并反射回第二透镜110的内部。沿着这种思路,第二透镜后表面114与印刷电路板14之间的接触区域可以涂覆有光反射材料,例如银或白色涂料。第一透镜后锥体104的外表面可涂有基本透光的涂层,例如白色涂料,以允许来自LED开关装置12的光穿过第一透镜100并由此漫射,其中发散光透射到整个第二透镜110,如图3A所示。还可以在第一透镜后锥体104的外表面涂覆光反射材料,例如金属银涂料,以将来自LED开关装置12的光朝向限定第二透镜110的中心腔118的圆柱形侧壁120反射。在这样的实施例中,第二透镜110被理解为漫射照射在第一透镜后锥体104的反射表面的反射光,如图3B中所描绘的。

金属银涂料的次要效果被理解为电容式触摸输入灵敏度的增加,因为附加金属层用作电容式触摸触点,即使它没有电连接到触摸传感器控制器。沿着这种思路,可以在面板盖20的顶部或下面添加附加的金属部件,而不与包括光学组件16或LED开关装置12的发光开关单元18的其它部件电连接,并且这样的金属部件被理解为增强电容式触摸输入灵敏度。因此,在这种金属部件被添加到面板盖20的顶部的程度上,它们可以结合各种装饰特征,以增强整个装置的美学吸引力。

参照图2和图3B,各种实施例考虑了具有环形构造的透镜保持件126,其被设定尺寸且被构造成将第二透镜110保持在其中。透镜保持件126可以包括一对底脚128,其与由印刷电路板14限定的相应定位的定位器孔36配合。透镜保持件126和印刷电路板14之间的这种接合被理解为限制其轴向旋转,并且进一步限制第二透镜110沿其中心轴退出。

虽然在第一实施例16a的上下文中已经描述了光学组件16的各种特征,但是将理解,某些特征不旨在限于这样的实施例。这些特征可以适用于下面更详细描述的其它实施例,即使这些特征的描述没有具体提及。在这方面,除非另外指示或描述为相互排斥的,或者根据描述一个实施例中的一个特征排斥不同实施例中的另一特征在上下文中是显而易见的,否则光学组件的特征被理解为是可互换的。

图4的截面图描述了光学组件16b的第二实施例,其中LED开关装置12和光学装置安装在印刷电路板14的同一侧。根据该实施例,第一透镜200由第一透镜前表面202和具有尖端206的相对的第一透镜后锥体204限定。第一透镜200可由第一透镜前表面202和第一透镜后锥体204之间的外圆柱壁208限定。因此,作为示例,第一透镜前表面202可以是圆形的,并且第一透镜后锥体204可以具有圆锥形状。尖端206面向LED开关装置12,其同样由发光侧24和相对的基部侧26限定。

如上文简要提及的,光学组件16b的第二实施例考虑将LED开关装置12安装在印刷电路板14的顶面28上。第二透镜210也安装到顶面28,并且通常由第二透镜前表面212和相对的第二透镜后表面214限定。第二透镜210具有圆柱形构造,其具有在第二透镜前表面212与第二透镜后表面214之间限定其厚度的垂直侧壁216。与光学组件16b的第一实施例及其相应的组成部分类似,第二透镜前表面212具有圆形轮廓,并且第二透镜后表面214具有圆形外轮廓。

第二透镜210还限定中心腔218,其开口朝向第二透镜后表面214。中心腔218具有阶梯状圆柱形构造,其具有第一垂直侧壁220和第二垂直侧壁221,第一垂直侧壁220被设定尺寸且被构造成容纳LED开关装置12,以及第二垂直侧壁221被设定尺寸且被构造成容纳第一透镜200。中心腔218进一步由圆形基部腔壁222限定。因此,第二透镜后表面214具有大致环形的轮廓。第一透镜200和LED开关装置12装配在中心腔218中,其中第一透镜200在中心腔218的与第二垂直侧壁221对应的部分内,并且LED开关装置12在中心腔218的与第一垂直侧壁220对应的部分内。

第一透镜200的直径(更具体地说,其外圆柱壁208的圆周)被理解为被设定尺寸且被构造成用于摩擦保持在中心腔218的第二垂直侧壁221内。在不脱离本公开的范围的情况下,可以用其它保持模式来代替。第一透镜前表面202还邻接圆形基部腔壁222。在光学组件16b的第二实施例中,第一透镜前表面202具有凹形构造,因此在其与圆形基部腔壁222之间可存在间隙224。沿着这种思路,第一透镜后锥体204和第二透镜210的第二垂直侧壁221被理解为限定倒锥形凹口。

第一透镜200的高度被理解为基本上对应于中心腔218跨越第二垂直侧壁221的深度,而LED开关装置12的高度被理解为基本上对应于中心腔218跨越第一垂直侧壁220的深度。第二透镜后表面214邻接印刷电路板14的顶面28,并且第一垂直侧壁220的尺寸被加大,以容纳LED开关装置12。第一透镜200被直接定位在LED开关装置12的上方。第一透镜200的主轴与LED开关装置12的中心发光部分对准。来自LED开关装置12的输出被传输通过第一透镜200并且通过第二透镜210漫射,以均匀地照亮定位在第二透镜前表面212的顶部上的面板盖20上的标记22。具有环形构造的透镜保持件226被设定尺寸且被构造成将第二透镜210保持在其中。

现在参考图5的截面图,光学组件16c的第三实施例利用了可选的第一透镜构造。与第一实施例16a类似,LED开关装置12安装在印刷电路板的与安装有光学组件16c的一侧相对的一侧。第一透镜300由第一透镜前表面302和具有尖端306的相对的第一透镜后锥体304限定。第一透镜300还可以由第一透镜前表面302和第一透镜后锥体304之间的外圆柱壁308限定。作为示例,第一透镜前表面302可以是圆形的,而第一透镜后锥体304可以是圆锥形的。尖端306面向LED开关装置12,LED开关装置12由发光侧24和相对的基部侧26限定。

印刷电路板14也由顶面28和相对的底面30限定。在该实施例中,LED开关装置12安装到印刷电路板14的底面30,光学组件16c安装到其顶面28。LED开关装置12可以用常规的仅输出LED代替,同时由于设置在顶面28上并连接到触摸传感器控制器的导电迹线而保持触摸输入能力,这将在下面更详细地描述。因此,印刷电路板14具有孔或开口32,其中LED开关装置12的发光侧24与其轴向对准。

光学组件16c的第三实施例同样包括通常由第二透镜前表面312和相对的第二透镜后表面314限定的第二透镜310。第二透镜310具有圆柱形构造,其具有在第二透镜前表面312与第二透镜后表面314之间限定其厚度的垂直侧壁316。因此,第二透镜前表面312具有圆形轮廓,且第二透镜后表面314具有圆形外轮廓。

第二透镜310还限定中心腔318,其开口朝向第二透镜后表面314。中心腔318具有圆柱形构造,其具有垂直侧壁320以及圆形基部腔壁322。由于中心腔318因此被限定在第二透镜310中,第二透镜后表面314具有大致环形或环状轮廓。第一透镜300装配在中心腔318中。

第一透镜300(更具体地说是其外圆柱壁308)的直径被设定尺寸且被构造成用于摩擦保持在中心腔318的垂直侧壁320内。即,中心腔318的圆周可小于第一透镜300的外圆柱壁308的圆周,中心腔318膨胀以将第一透镜300压缩地保持在其中。替代地,可以使用其中将第一透镜300插入和/或模制在第二透镜310的中心腔318内的双模制工艺。如上文更充分描述的,其他保持形式是可能的。

第一透镜前表面302还接触或邻接圆形基部腔壁322。在此所示实施例中,第一透镜前表面302是平坦的,因此其基本上整体被理解为接触基本上整体的圆形基部腔壁322。与具有第一透镜后锥体304的其他实施例类似,第二透镜310的垂直侧壁320与第一透镜后锥体304一起限定倒锥形凹口。对锥形凹口的具体引用应理解为仅作为示例而非限制。在中心腔318以及第一透镜后锥体304的可能变化之间,可以存在该倒锥形凹口可以采取的几何形状的各种排列。

第一透镜300的高度可以对应于中心腔318的深度。当第一透镜300位于印刷电路板14的开口32上方时,第二透镜后表面314邻接印刷电路板14的顶面28。光学组件16c包括具有环形构造的透镜保持件326,并且其尺寸和构造被设置成将第二透镜310保持在其中,并且透镜保持件326又被安装到印刷电路板14。可选地,透镜保持件326可以集成到面板盖20中。

图6示出了光学组件16d的第四实施例,其中LED开关装置12和光学装置安装在印刷电路板14的同一侧,并且使用了第三实施例16c的第一透镜构造。第一透镜400由第一透镜前表面402和具有尖端406的相对的第一透镜后锥体404限定。第一透镜400可由第一透镜前表面402与第一透镜后锥体404之间的外圆柱壁408限定。作为示例,第一透镜前表面402可以是圆形的,并且第一透镜后锥体404可以具有圆锥形状。尖端406面向LED开关装置12,LED开关装置12也由发光侧24和相对的基部侧26限定。

第二透镜410也安装到顶面28,并且通常由第二透镜前表面412和相对的第二透镜后表面414限定。第二透镜410具有圆柱形构造,其具有在第二透镜前表面412与第二透镜后表面414之间限定其厚度的垂直侧壁416。第二透镜前表面412具有圆形轮廓,且第二透镜后表面414具有圆形外轮廓。

第二透镜410还限定了中心腔418,其开口朝向第二透镜后表面414。中心腔418具有阶梯状圆柱形构造,其具有第一垂直侧壁420和第二垂直侧壁421,第一垂直侧壁420的尺寸和构造被设置成容纳LED开关装置12,第二垂直侧壁421的尺寸和构造被设置成容纳第一透镜400。中心腔418另外由圆形基部腔壁422限定。因此,第二透镜后表面414具有大致环形轮廓。第一透镜400和LED开关装置12装配在中心腔418中,其中第一透镜400在中心腔418的与第二垂直侧壁421对应的部分内,并且LED开关装置12在中心腔418的与第一垂直侧壁420对应的部分内。

第一透镜400的直径/其外圆柱壁408的圆周被理解为被设定尺寸且被构造成用于第一透镜400在中心腔418的第二垂直侧壁421内的摩擦保持。第一透镜前表面402还接触或邻接圆形基部腔壁422。与光学组件16c的第三实施例类似,光学组件16d的第四实施例的第一透镜前表面402是平坦的,因此其基本上整体被理解为接触基本上整体的圆形基部腔壁422。与具有第一透镜后锥体404的其他实施例类似,第二透镜410的第一垂直侧壁420与第一透镜后锥体404一起限定了倒锥形凹口。对锥形凹口的具体引用应理解为仅作为示例而非限制。在中心腔418以及第一透镜后锥体404的可能变化之间,可以存在该倒锥形凹口可以采取的几何形状的各种排列。

第一透镜400的高度被理解为基本对应于中心腔418的跨越第二垂直侧壁421的深度,而LED开关装置12的高度被理解为基本对应于中心腔418的跨越第一垂直侧壁420的深度。第二透镜后表面414邻接印刷电路板14的顶面28,并且第一垂直侧壁420的尺寸被加大以容纳LED开关装置12。第一透镜400被直接定位在LED开关装置12的上方。第一透镜400的主轴与LED开关装置12的中心发光部分对准。来自LED开关装置12的输出被传输通过第一透镜400并且通过第二透镜410漫射,以均匀地照亮定位在第二透镜前表面412的顶部上的面板盖20上的标记22。具有环形构造的透镜保持件426被设定尺寸且被构造成将第二透镜410保持在其中,但是也可以将透镜保持件426并入到面板盖20中。

图7示出了光学组件16e的第五实施例,其中LED开关装置12和光学装置同样安装在印刷电路板14的同一侧,但是具有由第一透镜前表面502和相对的第一透镜后表面503限定的替代构造的第一透镜500。因此,第一透镜500被设计成盘形,即第一透镜前表面502和第一透镜后表面503都是圆形或基本上是圆形的,在这两个表面之间具有限定第一透镜500的厚度的外圆柱壁508。第一透镜后表面503面向LED开关装置12,LED开关装置12同样由发光侧24和相对的基部侧26限定。

光学组件16e还包括具有与上述其它第二透镜类似的结构和构造的第二透镜510。更特别地,第二透镜510被安装到印刷电路板14的顶面28,并且由第二透镜前表面512和相对的第二透镜后表面514限定。第二透镜510具有圆柱形构造,其具有在第二透镜前表面512与第二透镜后表面514之间限定其厚度的垂直侧壁516。第二透镜前表面512具有圆形轮廓,并且第二透镜后表面514具有圆形外轮廓。

第二透镜510还限定中心腔518,其开口朝向第二透镜后表面514。中心腔518具有阶梯状圆柱形构造,其具有第一垂直侧壁520和第二垂直侧壁521,第一垂直侧壁520的尺寸和构造被设置成容纳LED开关装置12,第二垂直侧壁521的尺寸和构造被设置成容纳第一透镜500。中心腔518另外由圆形基部腔壁522限定。因此,第二透镜后表面514具有大致环形轮廓。第一透镜500和LED开关装置12装配在中心腔518中,其中第一透镜500在中心腔518的与第二垂直侧壁521对应的部分内,并且LED开关装置12在中心腔518的与第一垂直侧壁520对应的部分内。

第一透镜500(更具体地说是其外圆柱壁508)的直径被理解为被设定尺寸且被构造成用于摩擦保持在中心腔118的垂直侧壁521内。即,外圆柱壁508的圆周可略大于第二透镜510的中心腔518的圆周,其中中心腔518的垂直壁508具有底切环形部分519以将第一透镜500保持在其中。可以用其他保持形式(诸如胶等)来代替。第一透镜前表面502还接触或邻接圆形基部腔壁522。在所示实施例中,第一透镜前表面502是平坦的,因此其基本上整体被理解为接触基本上整体的圆形基部腔壁522。第一透镜500的厚度可以变化,并且可以与施加到圆形基部腔壁522的材料的单个涂层一样薄。可以将第一透镜500和第二透镜510整体地形成为单透镜结构,并且这种单透镜结构的那些部分可以对应于或以其他方式涉及单独的第一透镜500和第二透镜510。

与先前描述的实施例不同,第一透镜500没有限定后锥体,因此没有尖端。因此,整个第一透镜后表面503被理解为面对LED开关装置12。然而,与其它实施例类似,第一透镜500的各个表面或部分可以涂有交替的反射/白色涂层或光吸收/黑色涂层,以最大化光透射和散射效果。此外,第一透镜前表面502和第一透镜后表面503可具有可针对所需效果选择的变化轮廓。图8A示出了第一透镜的一个这样的变型500a。该变型的特征在于平坦的前表面502a和平坦的后表面503a。图8B描绘了具有凹前表面502b和凹前表面503b的第一透镜的第二变型500b。图8C示出了具有凹前表面502b和平坦后表面503a的第一透镜的第三变型500c。图8D示出了具有凹前表面502b和凸后表面503c的第四变型500d。图8E示出了具有凸前表面502c和平坦后表面503a的第五变型500e。图8F显示了具有凸前表面502c和凹后表面503b的第六变型500f。图8G示出了具有凸前表面502c和凸后表面503c的第七变型500g。图8H显示了具有平坦前表面502a和凸后表面503c的第八变型500h。最后,图8I示出了具有平坦前表面502a和凹后表面503b的第九变型500i。后/前表面的这些组合中的每一个被理解为当与第二透镜510组合时呈现不同的光透射和漫射效果,并且本领域普通技术人员将能够针对特定效果或效果的程度选择组合。

第一透镜500位于LED开关装置12的正上方。第一透镜500的主轴与LED开关装置12的中心发光部分对准。LED开关装置12的输出通过第一透镜500传输并通过第二透镜510漫射,以均匀照亮位于第二透镜前表面512的顶部上的面板盖20上的标记22。具有环形构造的透镜保持件526的尺寸和构造被设置成将第二透镜510保持在其中,但是透镜保持件526可以被包括作为面板盖20的一部分。

照明指示面板10’的另一个实施例考虑将第一透镜和第二透镜集成为单个整体结构。这种替代构造的特征还可以在于具有作为相同结构的一部分的各种子特征的单个透镜,如图9、图10A和图10B所示并且参考其进行描述。光学组件16f的第六实施例具有由前表面152和相对的后表面154限定的透镜150。前表面152被理解为是平坦的且是圆形的,因为透镜150具有带有垂直侧壁156的圆柱形形状。

透镜150还包括在其中形成的环形凹口158,以便于形成一个锥形第一透镜部分160,其尖端162朝向LED开关装置12的电致发光半导体元件。环形凹口158还便于形成围绕锥形第一透镜部分160并与其相接的第二透镜部分164。更特别地,环形凹口158的垂直深度或范围通常将透镜150平分为具有至少部分地与锥形第一透镜部分160相接的平坦盘形构造的上部166,以及具有围绕锥形第一透镜部分160的环形或环状构造的下部168。在这点上,环形凹口158的内部也可以由垂直内侧壁170限定。

在所示的实施例中,锥形第一透镜部分160具有圆锥形状,但是这仅是示例性的而非限制性的。替代的构造可以包括锥形的第一透镜部分,其包括多个平坦小平面,这些平坦小平面沿着大致圆形图案相对于彼此成角度并且终止于尖端162,或者包括球形、金字塔形、四面体或任何其他几何形状,这些几何形状可以大致表征为锥体和/或进一步有助于光的均匀反射。本文所公开的光学组件16的附加实施例同样包括锥形第一透镜部分160的特定几何形状。在这些附加实施例的上下文中,应当理解,对几何形状的具体引用仅是示例性的,并且在这些替代实施例中可容易地替换包括上文提到的那些的任何其它几何形状。

尖端162面向由发光侧24和相对的基部侧26限定的LED开关装置12。嵌入LED开关装置12的封装件内的触摸传感器触点被理解为朝向发光侧24设置。

LED开关装置12可以安装到印刷电路板14的底面30,光学组件16f的第六实施例安装到其顶面28。透镜150的环形凹口158因此开向印刷电路板14的开口32,LED开关装置12的发光侧24与锥形第一透镜部分160轴向对准,特别是与其尖端162轴向对准。尖端162与透镜150的后表面154共同延伸(co-extensive)。图10B示出了LED开关装置12与印刷电路板14的机械附接,其中延伸超过开口32的LED开关装置12的远端部分34固定到印刷电路板14的底面30。

透镜150的该实施例还被理解为包含了透镜保持件的特征,在不同的实施例中,透镜保持件的特征是单独的部件。在这一点上,可插入到限定在印刷电路板14中的定位器孔36中的一对底脚172从第二透镜部分164的下部168延伸并超过后表面154。透镜150和印刷电路板14之间的这种接合被理解为限制其轴向旋转,并且进一步限制透镜150沿着其中心轴线远离印刷电路板14退出。光学组件16f也可以通过由面板盖20施加在光学组件16f上的压缩力来保持,该面板盖面向透镜150的前表面152。

第一透镜160的主轴与LED开关装置12的中心发光部分对准。LED开关装置12的输出通过印刷电路板14的开口32并通过第二透镜部分164漫射,从而均匀地照亮位于第二透镜前表面152的顶部上的面板盖20上的标记22。在标记22被压印在透镜150上的程度上,应当理解,这种标记被类似地照亮。

与上述光学组件16的实施例一样,第六实施例16f还设想了通过用被选择性地施加以最大化效果的交替的光反射和光吸收/阻挡涂层来涂覆锥形第一透镜部分160和第二透镜部分164的表面而对来自LED开关装置12的照明输出的漫射进行改进。通常,透镜150被理解为是透明的或半透明的。在优选的但可选的实施例中,透镜150可由硅橡胶或其它塑料材料(诸如ABS、PVC等)制成。硅橡胶可以被制造成具有有助于光漫射的白色色调。

在一个实施例中,垂直侧壁156的外表面可以涂覆有光吸收材料,例如黑色涂料,以限制在面板盖20的观察者看不到的地方侧向泄漏的光量。替代地,垂直侧壁156的外表面可以涂覆有光反射材料,例如金属银涂料,其将向外传输的光朝向垂直侧壁156反射,并返回到透镜150的内部。锥形第一透镜部分160的外表面以及在接触透镜150的后表面154的那些区域中的印刷电路板14可以涂覆有光反射材料,例如固体白色涂料或金属银涂料等,以更好地反射和散射来自LED开关装置12的光。

第一透镜部分160的外表面可以涂有基本透光的涂层,例如白色涂料,以允许来自LED开关装置12的光通过第一透镜部分160并由此漫射,其中发散光透射到整个第二透镜部分164。还可以在第一透镜部分160的外表面涂覆光反射材料,以将来自LED开关装置12的光朝向垂直内侧壁170反射。在这样的实施例中,第二透镜部分164被理解为漫射照射第一透镜部分160的反射表面的反射光。金属银涂料的次要效果被理解为电容式触摸输入灵敏度的增加,因为附加金属层用作电容式触摸触点,即使它没有电连接到触摸传感器控制器。

图11是光学组件16g的第七实施例的截面图,其中LED开关装置12和光学装置安装在印刷电路板14的同一侧。根据该实施例,透镜250由前表面252和相对的后表面254限定。前表面252被理解为是平坦的且是圆形的,因为透镜250具有带有垂直侧壁256的圆柱形形状。

透镜250还包括形成在其中的环形凹口258,以便于形成锥形第一透镜部分260,其尖端262面向LED开关装置12的电致发光半导体元件。在这点上,其发光侧24被理解为向上面向尖端262,而基部侧26被附接到印刷电路板14。环形凹口258包括扩孔259,扩孔259扩大环形凹口258的直径并且当LED开关装置12被安装在印刷电路板14的相同侧上时为LED开关装置12提供额外的间隙。环形凹口258便于形成围绕锥形第一透镜部分260并与其相接的第二透镜部分264。环形凹口258的垂直深度或范围大致将透镜250平分成具有至少部分地与锥形第一透镜部分260相接的平坦的盘形构造的上部266以及具有环形或环状构造的下部268,该下部的至少一部分围绕锥形第一透镜部分260。

更详细地,下部268可以被分隔成围绕锥形第一透镜部分260的第一半268a和限定上述扩孔259的下半部268b。环形凹口258的内部可由第一垂直内侧壁270以及与扩孔259对应的第二垂直内侧壁271限定。第二垂直内侧壁271的高度被理解为基本等于LED开关装置12的高度,而第一垂直内侧壁270的高度被理解为基本等于锥形第一透镜部260的高度。

如图12所示的光学组件16h的第八实施例具有由前表面352和相对的后表面354限定的透镜350。与上述其它单透镜构造不同,在本实施例中,前表面352是凹的,在透镜350和面板盖20之间限定了间隙353。然而,与这些实施例类似,透镜350具有圆柱形形状,因此前表面352是圆形的。透镜350还包括垂直侧壁356。

透镜350还包括形成在其中的环形凹口358,以便于形成锥形第一透镜部分360,其具有面向LED开关装置12的电致发光半导体元件的尖端362。环形凹口358还便于形成围绕锥形第一透镜部分360并与其相接的第二透镜部分364。更特别地,环形凹口358的垂直深度或范围通常将透镜350平分为具有至少部分地与锥形第一透镜部分360相接的盘形构造(具有凹前表面352)的上部366以及具有围绕锥形第一透镜部分360的环形或环状构造的下部368。环形凹口358的内部可由垂直内侧壁370限定。

在该实施例中,锥形第一透镜部分360具有球形形状,但是这仅是示例性的而非限制性的。较早描述的实施例考虑圆锥形形状,且因此替代的锥形构造可以是容易替代的。尖端362面向由发光侧24和相对的基部侧26限定的LED开关装置12。嵌入LED开关装置12的封装件内的触摸传感器触点被理解为朝向发光侧24设置。LED开关装置12可以被常规的仅输出LED代替,同时由于导电迹线设置在印刷电路板14的顶面28上并且连接到触摸传感器控制器,因此保持触摸输入能力,如将在下面进一步详细描述的。

LED开关装置12可以安装到印刷电路板14的底面30,光学组件16h的第八实施例安装到其顶面28。透镜350的环形凹口358开向印刷电路板14的开口32,LED开关装置12的发光侧24与锥形第一透镜部分360轴向对准,特别是与其尖端362轴向对准。尖端362被理解为与透镜350的后表面354共同延伸。

图13示出了光学组件16i的第九实施例,并且可以理解,该实施例结合了上述各种特征的组合。更具体地,LED开关装置12和光学装置安装在印刷电路板14的同一侧。LED开关装置12的发光侧24向上朝向尖端462,而基部侧26附接到印刷电路板14。另外,第一透镜部分具有球面锥形构造,这将在下面更充分地描述。光学组件16i包括由前表面452和相对的后表面454限定的透镜450。前表面452被理解为是平坦的且圆形的,因为透镜450具有带有垂直侧壁456的圆柱形形状。面板盖20面向透镜450的前表面452安装到光学组件16。

透镜450还包括形成在其中的环形凹口458,以便于形成锥形第一透镜部分460,锥形第一透镜部分460具有面向LED开关装置12的电致发光半导体元件的球形尖端462。环形凹口458包括扩孔459,扩孔459扩大环形凹口458的直径且当LED开关装置12安装在印刷电路板14的相同侧上时为其提供额外的间隙。环形凹口458便于形成围绕锥形第一透镜部分460并与其相接的第二透镜部分464。环形凹口458的垂直深度或范围通常将透镜450平分为具有至少部分地与锥形第一透镜部分460相接的平坦的盘形构造的上部466以及具有环形或环状构造的下部468,下部的至少一部分围绕锥形第一透镜部分460。

下部468可分隔成围绕锥形第一透镜部分460的第一半468a和限定前述扩孔459的下半部468b。环形凹口458的内部可由第一垂直内侧壁470以及对应于扩孔459的第二垂直内侧壁471限定。第二垂直内侧壁471的高度被理解为基本等于LED开关装置12的高度,而第一垂直内侧壁470的高度被理解为基本等于锥形第一透镜部分460的高度。

图14示出了在电子装置中使用的照明指示面板10”的另一个实施例,该电子装置具有由输出指示并由输入控制的各种操作状态。可以理解,这种输出的产生和这种输入的接收可以彼此独立,它们可以利用触敏LED开关装置12来实现,或者在替代方案中,利用常规LED与作为导电迹线设置在印刷电路板14上的附加触摸传感器触点的组合来实现。

LED开关装置12安装到印刷电路板14,该印刷电路板将来自LED开关装置12的各种输入和输出线与触摸传感器控制器、LED驱动器电路和微控制器互连。与前述实施例类似,光学组件16也安装到印刷电路板14。

照明指示面板10”包括不同构造的面板盖60,面板盖60具有基部框架62、中间膜或覆盖层64、和顶盖66。印刷电路板14安装到基部框架,基部框架为LED开关装置12和光学组件16的每个组合限定了多个开口68。面板盖60的每个部件通常由平坦的顶部70和弯曲部分72限定。开口68沿着弯曲部分72的长度被限定,并且被设计成使LED开关装置12及其指示/输入功能朝向使用者倾斜。可以有第二印刷电路板14’,不同的一组LED开关装置12安装到第二印刷电路板14’,该不同的一组LED开关装置12被配置成从平坦的顶部70可见和/或激活。

中间膜或覆盖层64也可以包括与光学组件16和基部框架62上的开口68对准的标记。这些标记可以用荧光涂料/墨水制成,该荧光涂料/墨水仅在暴露于紫外光时是可见的,并且可以丝网印刷、移印或喷涂在中间膜或覆盖层64的顶面或底面上。替代地,在图1所示的实施例的情况下,这样的标记可以在盖板20的顶面或底面上制成。在这样的实施例中,除了可见光波长发射,LED开关装置12可以具有紫外波长发射。在可见光波长发射下可见的标记可以并入到光学组件16中,因此来自相同开口68的不同标记可以响应于紫外和可见光发射而选择性地变得可见。

在图15中更详细地示出了在照明指示面板10”中使用的光学组件16j的第十实施例。在该实施例中,LED开关装置12和光学装置安装到印刷电路板14的同一侧。具体地,第一透镜600由第一透镜前表面602和具有尖端606的相对的第一透镜后锥体604限定。第一透镜600可由第一透镜前表面602与第一透镜后锥体604之间的外圆柱壁608限定。再次,作为示例,第一透镜前表面602可以是圆形的,并且第一透镜后锥体604可以具有圆锥形状,但是如上文更详细地讨论的,这些元件的替代几何形状也是可能的。尖端606面向LED开关装置12,该LED开关装置12同样由发光侧24和相对的基部侧26限定。

第二透镜610与印刷电路板的顶面28相接,并且通常由第二透镜前表面612和相对的第二透镜后表面614限定。在照明指示面板10”的这种替代构造中,基部框架62中的开口68限定了与第二透镜610联接的锥形扩孔74。因此,第二透镜610由相应的锥形壁617以及短的垂直侧壁616限定。在所示的示例中,第二透镜前表面612具有圆形形状,其凸形轮廓被设计成与中间膜或覆盖层64以及顶盖66的凸形背面匹配。基部框架62还在锥形扩孔74内限定了对准键槽76。因此,第二透镜610还可以包括尺寸和构造被设计成与键槽76接合的键部78。第二透镜前表面612的凸形曲率在其整个整体上被保持。第二透镜后表面614具有圆形外轮廓。

第二透镜610进一步限定中心腔618,其开口朝向第二透镜后表面614。中心腔618具有阶梯状圆柱形构造,其具有尺寸和构造被设计成容纳LED开关装置12的第一垂直侧壁620以及尺寸和构造被设计成容纳第一透镜600的第二垂直侧壁621。中心腔618另外由圆形基部腔壁622限定,该圆形基部腔壁622相对于第二垂直侧壁621的直径尺寸略大,并且,中心腔618可另外具有有效地形成朝向圆形基部腔壁622的凸缘开口的偏移厚度623。第二透镜后表面614具有大体环形轮廓。

第一透镜600和LED开关装置12装配在中心腔618中,其中第一透镜600在中心腔618的与第二垂直侧壁621和偏移厚度623对应的部分内,并且LED开关装置12在中心腔618的与第一垂直侧壁620对应的部分内。

第一透镜600的直径/其外圆柱壁608的圆周被理解为被设定尺寸且被构造成将第一透镜600摩擦保持在第二垂直侧壁621以及中心腔618的偏移厚度623内。第一透镜前表面602还接触或邻接圆形基部腔壁622。第一透镜前表面602是平坦的,因此其基本上整体被理解为接触基本上整体的圆形基部腔壁622。与具有第一透镜后锥体604的其他实施例类似,第二透镜610的第二垂直侧壁621与第一透镜后锥体604一起限定了倒锥形凹口。对锥形凹口的具体引用应理解为仅作为示例而非限制,因为该特征可采取如上所述的替代几何形状。

第一透镜600的高度被理解为基本上对应于中心腔618的跨越第二垂直侧壁621的深度和偏移厚度623,而LED开关装置12的高度被理解为基本上对应于中心腔618的跨越第一垂直侧壁620的深度。第二透镜后表面614邻接印刷电路板14的顶面28,第一垂直侧壁620的尺寸略大以容纳LED开关装置12。第一透镜600直接位于LED开关装置12的上方。第一透镜600的主轴与LED开关装置12的中心发光部分对准。来自LED开关装置12的输出通过第一透镜600传输并通过第二透镜610漫射,以均匀照亮位于第二透镜前表面612的顶部上的中间膜或覆盖层64上或第二透镜前表面612本身上的任何标记。

图16示出了可以在照明指示面板10”中使用的光学组件16k的第十一实施例。LED开关装置12和光学装置也安装在印刷电路板14的同一侧。第一透镜700由第一透镜前表面702和具有尖端706的相对的第一透镜后锥体704限定。第一透镜700可由第一透镜前表面702和第一透镜后锥体704之间的外圆柱壁708限定。第一透镜前表面702可以是圆形的,并且第一透镜后锥体704可以具有圆锥形状,但是如上所述,替代方案是可能的。尖端706面向LED开关装置12,该LED开关装置12同样由发光侧24和相对的基部侧26限定。

第二透镜710与印刷电路板14的顶面28相接,并且通常由第二透镜前表面712和相对的第二透镜后表面714限定。第二透镜710由锥形壁717以及短的垂直侧壁716限定,并且第二透镜前表面712可以具有平坦的圆形轮廓,但是再次,这仅是示例。第二透镜710与基部框架62和顶盖66相接的方式与光学组件16k的第十一实施例相同,如同上面讨论的光学组件16J的第十实施例,因此将不再重复其附加细节。

第二透镜710进一步限定中心腔718,其开口朝向第二透镜后表面714。中心腔718具有阶梯状圆柱形构造,其具有尺寸和构造适于容纳LED开关装置12的第一垂直侧壁720以及尺寸和构造适于容纳第一透镜700的第二垂直侧壁721。中心腔718另外由圆形基部腔壁722限定,圆形基部腔壁722相对于第二垂直侧壁721的直径尺寸略大,并且中心腔718可另外具有有效地形成朝向圆形基部腔壁722的凸缘开口的偏移厚度723。第一透镜700和LED开关装置12装配在中心腔718中,其中第一透镜700在中心腔718的与第二垂直侧壁721和偏移厚度723对应的部分内,并且LED开关装置12在中心腔718的与第一垂直侧壁720对应的部分内。

第一透镜700的直径/其外圆柱壁708的圆周被理解为被设定尺寸且被构造成将第一透镜700摩擦保持在第二垂直侧壁721以及中心腔718的偏移厚度723内。第一透镜前表面702接触或邻接圆形基部腔壁722。第一透镜前表面702是平坦的,因此其基本上整体被理解为接触基本上整体的圆形基部腔壁722。

此外,存在附接到第二透镜710或以其他方式与第二透镜710接合的第三透镜(tertiary lens)730。第三透镜730类似地由第三透镜前表面732和邻接第二透镜前表面712的相对的第三透镜后表面734限定。因为第二透镜前表面712是平坦的,所以第三透镜后表面734也可以是平坦的,使得第二透镜前表面712和第三透镜后表面734中的一者基本上整体抵靠另一者定位,但这仅是作为示例。

第三透镜730被设计为包括(一个或多个)三维符号、(一个或多个)字母、或其它标记23的反向浮雕(reverse relief)。该标记23可以被模制、蚀刻或以其它方式施加到第三透镜730。在所示的示例中,这种标记23形成在第三透镜前表面732上,但是可以将其结合在第三透镜后表面734上。这种标记23可以被砂磨/喷砂或模制以限定具有更高半透明度的区域,或者被抛光以限定具有更高透明度的区域。在这点上,第三透镜730可以由透明或半透明的塑料树脂材料构成,并且可以包含UV光敏颜料。应当理解,第三透镜730可以由与第一透镜或第二透镜的构造相关的上述任何材料构成。前述中间面板65附接在第三透镜730上方,其定位在第三透镜前表面732的顶部上。顶盖66又附接到中间面板65。对于中间面板65也可以考虑各种三维雕刻、蚀刻或模制的标记,其可以制成在任一侧上。顶盖66和/或中间面板65上的不同标记22以及第三透镜730上的标记23的组合照明可以用于产生全息或三维照明效果。标记23的表面或中间面板65上的表面也可以涂覆有荧光材料,该荧光材料可以响应于来自LED开关装置12的紫外线波长发射而被照亮。因此,可以预期UV敏感材料和可见光材料的选择性照亮。

如上所述,光学组件16a至16k的当前公开的实施例可以与LED开关装置12(即组合输入和输出装置)一起使用。基于印刷电路板14的构造,可以预期对电容式触摸感测的进一步增强。图17A示出了顶面28的示例性布局,而图17B示出了底面30的示例性布局。可以理解,所示的印刷电路板14可与其中LED开关装置12和光学装置安装到同一顶面28的光学组件16的那些实施例结合使用。因此,顶面28限定了用于LED开关装置12的表面安装触点的一组表面安装垫38。

表面安装垫38位于导电迹线垫40的中心,该导电迹线垫又被隔离通道42围绕。光学组件16的轮廓被理解为与导电迹线垫40的轮廓共同延伸,或者到稍微超出其边界的程度,可能到隔离通道42的外边界。因此,导电迹线垫40是圆形的,但这仅是示例性的而非限制性的。导电迹线垫40被理解为通过跨过隔离通道42的桥迹线43连接到过孔44。下面将描述过孔44的进一步使用。导电迹线垫40的增加的接触面积被预期用于改善电容式触摸输入检测。另外,通过用反射材料(例如上述白色或银色涂料)涂覆导电迹线垫40,可以改善光散射。

LED开关装置12包括与嵌入其中的触摸传感器触点相对应的端子,并且存在连接到导电迹线垫40的表面安装垫38a、38b的子集,该导电迹线垫最终通过导电迹线48连接到触摸传感器控制器。底面30同样包括在印刷电路板14的背面(即,顶面28)上与导电迹线垫40对准定位的导电迹线垫50。隔离通道52围绕导电迹线垫50。与导电迹线垫40类似,导电迹线垫50可以连接到触摸传感器控制器以检测电容式触摸输入。顶面28上的导电迹线垫40和底面30上的导电迹线垫50都被理解为是导电金属层,其被选择性地蚀刻在其周围以在常规印刷电路板中限定这样的特征。然而,可以替换具有导电金属触点的替代实施例,其中在其初始掩模/蚀刻制造工艺或用于与LED开关装置12和光学组件16一起固定放置导电迹线垫40、50的任何其它制造工艺之后,导电金属触点被附接到印刷电路板14。

如上所述,可以利用常规的仅输出LED来代替LED开关装置12,同时仍然保持电容式触摸输入能力。在这点上,顶面28上的导电迹线垫40可以代替将以其他方式嵌入LED开关装置12中并且连接到触摸传感器控制器的触摸传感器触点,特别是在LED安装到印刷电路板的顶面28的那些实施例中。印刷电路板14的底面30上的导电迹线垫50可以与顶面28上的导电迹线垫40一起使用,并且连接到触摸传感器控制器以增强灵敏度。在此构造中,跳线可以连接在电连接到过孔44的连接垫45和导电迹线垫50上的连接垫47之间。因此,导电迹线垫50和导电迹线垫40可以电连接。

替代地,印刷电路板14的底面30上的导电迹线垫50可以接地,并且在这种情况下,用作用于印刷电路板14的顶面28上的导电迹线垫40的屏蔽,以防止来自背面的不期望的输入。这在诸如贺卡的应用中可能是有用的,其中,电容元件(例如,手)的无意接近将被另外检测为输入。通过将导电迹线垫50接地而使得屏蔽成为可能,检测握持设备/卡的手不被理解为被检测为输入;仅检测到卡的正面上的那些触觉输入,即,从正面或第二透镜前表面112接近的电容元件。沿着这种思路,在隔离通道42和52的边界之外,可以包括在印刷电路板14的顶面28和底面30中的每一个上的导电平面54。导电平面54被接地,这被预期用于减轻和阻止来自其它附近部件的电容变化的干扰。更详细地,跳线可以替代地从导电迹线垫50上的连接垫47连接到接地垫56。

图18A和图18B示出了印刷电路板14’的替代构造,其中LED开关装置12安装到其底面30,底面30与安装有光学组件16的顶面28相对。表面安装垫38位于印刷电路板的底面30上,并且包括开口32,来自LED开关装置12的照明通过该开口朝向安装在另一侧上的光学组件16传输。导电迹线垫50’围绕开口32和表面安装垫38,且具有示例性的带圆角的矩形形状。再次,在不脱离本公开的范围的情况下,该形状可以用其它几何形状代替。导电迹线垫50’又被隔离通道52’围绕。导电迹线垫50’被理解为用于与导电迹线垫50相同的功能目的,即,作为附加的触摸传感器触点,或者作为接地屏蔽。此外,导电迹线垫40’和导电迹线垫50’可以以各种方式制造,如上面关于导电迹线垫40和导电迹线垫50所讨论的。

因此,导电迹线垫50’可以通过连接到导电迹线垫50’上的连接垫47的桥迹线43、过孔44和连接垫45连接到导电迹线垫40’。替代地,导电迹线垫50’可以通过将连接垫47连接到接地垫56而接地。

印刷电路板14’的顶面28同样包括导电迹线垫40’,其与相反侧上的导电迹线垫50’基本上共同延伸,并且被隔离通道42’围绕。导电迹线垫40’还用作与增强检测的另一电容式触摸传感器触点的导电迹线垫40类似的功能目的。桥迹线43跨过隔离通道42’连接到过孔44和导电迹线垫40’。迹线48被理解为将导电迹线垫40’、50’连接到触摸传感器控制器。

本文中所示的细节是作为示例,并且是为了对用于LED和LED开关装置的光学装置的实施例的说明性讨论,并且为了提供被认为是最有用和容易理解的原理和概念方面的描述而给出。在这方面,没有试图示出比必要的细节更详细的细节,结合附图的描述使得本领域技术人员清楚如何在实践中实施本公开的若干形式。

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