CN100426157C - 用于时计的带有发光指针的显示装置和包括该装置的表 - Google Patents

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Abstract

提供一种发光指针，其包括一由透明材料制成的部件，该材料形成指针的圆形头部(28，35)和主体(29，34)。为了将平行于指针轴线(15)的光束指向主体的内部，头部包括多个围绕轴线布置的反射器(40，41)并由二面体形中空部形成。这改进了指针主体内光的强度和均匀性。覆盖有浅色涂料的倾斜光漫射表面布置在指针的底部表面上。在带有例如表指针的多个同轴指针(11，12)的装置中，指针的叠置头部(29，35)的反射器位于离轴线不同的距离上，一指针的距离不同于另一个，使得它们从不完全相互覆盖。光源最好包括三个位于表盘(10)之下的发光二极管(23)。圆柱形导光件(18)放置在光源和指针头部之间表盘的中心孔内。

Description

用于时计的带有发光指针的显示装置和包括该装置的表
技术领域
本发明涉及一种特别在例如时计的模拟显示装置中的指针或指示器，该指针包括由透明材料制成的一部件并能够被照明使得该指针变得发光并即使在黑暗中可看到.
本发明还涉及用于时计的包括这种指针的模拟显示装置.本发明进一步涉及包括这种显示装置的表.
背景技术
现在，通常使用由透明有色材料制成的指针，该材料内部照明使其看起来在发光，这特别有助于夜间读取例如汽车速度表的模拟指示器.人们可例如在专利公开号WO 96/02810，US 5 546 888和DE 38 17874发现多种装置的描述，其中由固定源产生的光线轴向透过单个指针的透明转动毂盘并到达将光线分布到该指针细长主体上的反射表面.为了使该指针主体看起来充分并均匀发光，已知在其中结合荧光物质.然而，迄今为止这些指针的耗电量限制其应用.
出于相同的目的内部照明时计的指针的想法已经陈旧，但不能在所述装置中以相同的方式付之于实践，特别由于时针、分针及可能的秒针的同轴布置，并且该指针的圆形头部的重叠.轴向光束为了到达上面指针的头部必须通过每个下面指针的头部，光通量必须划分并在一方面指向该指针的主体，在另一方面指向上面的指针.另外，由于转动轴线的区域通常由不透明的轴占据，光不能通过此区域，除非使用透明轴。因此这导致特别难以分配光。
在1933年公开的瑞士专利160 797中，大钟表的两个指针中的每个制成中空壳体的形式，该壳体具有浅色或透明的底部和无光泽的半透明的盖。围绕该指针的同轴分布的一组三个固定的灯产生从背后透过每个指针的头部的轴向光束，其中一镜子将光线向该壳体底部组件分布.指针之一的镜子在径向相对于另一指针的镜子移位以便避免将其置于影子中.因此，由灯发出的大多数光由于它通过镜子的侧部而丢失.此外，这种具有中空指针的类型的构造显然体积过大，因此不能用于表中。
此外，已经提出通过固定在每个指针的透明或半透明主体上的电子照明元件照明时计的指针(见例如美国专利号5 623 456).此系统的缺点在于需要占据大量空间并在长时间内不可靠的转动电触点.
在日本专利号55-60894的图中，可看出具有两个同轴的由透明材料制成的发光指针并具有光漫射表面的时计.这些指针的叠置的圆形头部由来自固定源的轴向光束照明，与该时针的头部相对处具有一带有半圆形横向截面的环形凹槽.在此凹槽之上，该头部的顶表面包括一环形升起部分，该部分设有光漫射表面以便向分针头部的类似环形凹槽传送光线.然而，此构造没有任何商业成功，可能是由于指针内的光线分布不令人满意.
为了在可得到的电力非常有限的例如表的便携式设备中通过发光指针提供模拟显示，因此需要一种能够确保从一个或多个低功率固定光源充分照明每个指针的至少一部分的装置.特别是，相对于现有技术，寻求增加照明输出，即由该源发出光的一部分有效地通过指针向观察者反射.另一目的在于将由透明材料制成的指针布置成照明该指针主体的更特定的某些部分，即使可得到的照明该指针的电力很少时，使其位置对于观察者清楚可见.
发明内容
因此，按照本发明的第一方面，本发明涉及一种用于特别是时计的模拟显示装置的指针，其包括由透明材料制成的部件，该材料形成一主体和该指针的一头部，所述头部相对于该指针的转动轴线对中并布置成在其底部表面接收光通量，并将该通量的至少一部分分布在该透明材料中，其特征在于该指针的头部包括多个分布在所述头部内并布置成将所述光通量的一部分向该指针的主体反射的反射器.
按照本发明的另一方面，提供一种用于时计的带有发光指针的显示装置，其包括：一表盘；同轴指针，该指针布置在该表盘之上并且每个包括由透明材料制成的部件，该材料形成指针的头部和主体，该指针的各自头部叠置并固定在各自轴上以便围绕共同轴线转动；和一不动的光源，该光源布置成通过大致平行于该转动轴线的光通量从下面照明指针头部组；该装置的特征在于至少两个该指针按照本发明的第一方面制成.最好是，在单独考虑的每个指针中，反射器位于离该转动轴线大致相同距离上，但一指针的距离不同于另一指针的距离以便防止下面指针的反射器完全掩盖上面指针的反射器.
由于此布置，该反射器有利地分布在该指针的头部内，不仅在该指针主体附近，而且在头部的位于与该主体有一定距离的部分内.以此方式在该指针头部的轮廓的不同区域上截获部分轴向光通量提供多个优点。该反射器可具有更大的表面面积并与专利文件号WO 96/02810提供的将反射器布置成与指针主体相对比较截获更多的光.当该光源有两个或多个围绕该转动轴线相互间隔的小尺寸元件时，反射器适合分布所提供的反射光的密度在该指针转动期间的变化比位于该主体对面的单个反射器更小.另外，某些反射器可有利地进行不同的定向，使得光线以优选的方式指向该指针的某些区域，即可更特别地照明这些区域，又可由于该指针的形状获得充分均匀的光线分布.
附图说明
本发明的其他特征和优点将从通过非限定的实例并参考附图的优选实施例的描述中明确，其中：
图1是通过一表内本发明发光指针模拟时间显示的装置的垂直截面的示意图；
图2是图1所示时针和分针的顶部视图；
图3是该分针的立体图；
图4是该时针的立体图；
图5从上面观察更详细地表示该时针；
图6是沿图5线VI-VI截取的截面图；
图7是沿图5线VII-VII截取的截面图；以及
图8是类似图7的视图并表示一可选择实施例.
具体实施方式
图1示意表示手表1的壳体的外部轮廓，该手表设有时间显示装置，该装置特别包括表盘10、时针11和分针12，这些指针固定在各自的同轴13和14上，该轴由未示出的机芯驱动，以便围绕其公共轴线15转动.表盘10放置在表盘支承件16上并且此两个元件包括中心开口17，其中固定有由透明材料制成的圆筒形管的壁形成的导光件18，该导光件围绕轴13和14延伸.在支承16之下有载有光源21的印刷电路板20，该光源面向导光件18的底部表面22，以便产生大致轴向指向即平行于轴线15的光束，该光束在此方向上由导光件18引导.在此实施侧中，光源21由多个围绕轴分布并按照SMD技术安装在印刷电路板20上的发光二极管(LED)23形成.二极管23最好是三个并围绕该轴线均匀分布，在此例中相互呈120°.它们所有同时发光，例如由于安装在电路板20上控制电路并通过例如表按钮的手动元件启动.
表机芯可以是任何类型.如果是电子式的，它可安装在印刷电路板20的底部表面上或位于下面的另一板上.
指针11和12旨在由光源21在内部照明，以便有助于读取时间并特别是可以在黑暗中读取时间.在所示实施例没有表盘的照明，但可以设置，如下面将说明的那样。
在图2中，由于被分针12掩盖，时针11以点线表示.在图3～6中，每个指针的中心套筒省略以便只表示该指针的透明部分.
时针11包括中心金属套筒26和由透明材料形成部件27(图4)，该材料形成细长主体28和该指针的圆形头部29，头部29具有中心孔30，套筒26固定其中.部件27可有利地是模制合成部件，例如由PMMA制成，并模制在该金属套筒上来制成.后者以通常的方式固定在相应的轴14上.该指针的主体28最好具有平面的三角形或梯形，但根据需要可以有其他形状.
以传统方式布置时针11之上的分针12同样包括中心金属套筒32和有透明材料制成的部件33(图3)，其包括细长主体34和设有其中固定套筒32的中心孔36的圆形头部35.此透明部件33可以与另一指针的部件27相同的方式制成，其中头部尺寸相同，但主体更长.分针的头部35的顶部表面覆盖有不透明顶盖37，该顶盖为了清楚起见在图2和3中省略.
多个反射器40围绕该头部的中心孔30分布在时针11的头部29中.在此实例中，有11个这样的反射器并都位于离转动轴线15大致相同的距离R1上.同样，多个反射器41分布在分针12的头部35中.在此实例中，有9个反射器41并都位于离转动轴线15大致相同的距离R2上.此距离R2小于R1，使得每个反射器41可始终接收通过时针11来自导光件18的一部分轴向光通量，而没有任何完全位于该指针反射器40之一的影子中的危险.此危险同样由以下事实避免，即一指针的反射器的数量和分布不同于另一个.每个反射器40和41最好由布置在每个指针透明头部中的二面体或V形中空部43(图6)的倾斜表面形成，形成该倾斜反射器的二面体的表面之一和二面体表面的另一个大致垂直，即平行于转动轴线15，以便尽量少地截获轴向光通量.每个中空部43的另一表面45出于同样的原固也是垂直的.
在所示的实施例中，形成每个指针的主体28、34和头部29、35的透明部件是平的，使得该头部的厚度与该指针主体的厚度相同.反射器40和41可延伸通过此部件的整个厚度并相对于轴线15和光束倾斜大约45 °，以便从后者朝向每个指针的内部反射光.在图2和5的平面视图中，可看出反射器40和41通常具有不同的定向，一方面将反射的光分布在该指针的主体上，并且在另一方面使得由离主体最远的反射器反射的光尽可能通过更靠近该主体的反射器之间.这是后一反射器比离该主体最远的反射器间隔更大的原因.此外，离主体最远的反射器定向成避免朝向该头部的中心孔30、36反射光.在每个指针头部29、35的周边表面46、47施加不透明最好是反射涂层以便防止光在此位置逃向外部.
值得注意，例如这里描述的指针可同样由切割抛光的玻璃制成.
由于该反射器大约45°倾斜，任何从下面在大致与轴线15平行的方向上到达反射器的光线经受完全内部反射，只要该透明材料的折射系数大于PMMA的√2即可，多种类型玻璃和其他透明材料可用来制成这种指针.完全内部反射使得比金属反射器所能实现的更多的光能朝向该指针的主体引导。导光件18可同样由所述材料之一制成.
三个发光二极管23是小尺寸并因此几乎是点状的.它们每个在轴向即平行于轴线15以很大的优势发光.不平行于轴线的一部分光可通过完全反射内导向件18的圆柱形表面反射.在该导向件的横向表面下部分施加反射涂层，其中入射光倾斜以满足完全内部反射状态.然而，在该指针方向离开该导向件上表面的光强度在该光束的整个轮廓上不均匀.如图2～5所示的反射器40和41的分布选择成使得反射进入每个指针的部分光在该指针转动期间变化相对很小.此分布因此取决于形成光源21的二极管的数量.
由于导光件18相对于二极管23固定，可以给予其优化的构形以便在其输出处产生最优化的光束，即可在该光束的轮廓上使得照明强度均匀，又可使得大多数光线当其离开该导向件时具有轴向方向.例如，该导向件的朝向每个二极管的下表面可具有产生透镜效应的形状，特别是Fresnel透镜的形状.在该导向件的上表面可设置类似的布置.
值得注意，在上面的指针中，这里是分针12，反射器41最靠近轴线15，而另一指针的反射器40离该轴线最远.对此有两个理由.首先，下面指针11的孔30更大，并因此如果反射器40靠近它，反射光线难以传播.其次，由于轴向光束中光的强度在靠近内部处有点更大，假设下面指针的头部中的光散射和损失，最好使用这部分光束照明上面的指针。
采用这样的布置，数据模拟表示每个指针主体在转动期间可获得出色的照明强度均匀性以及好的照明输出，此输出限定为在两个指针之一的主体28、34的底部处通过一截面的光功率和光源21的总照明功率之间的比率.采用所示布置计算出3.8％到4.5％级的输出值，而采用只与该指针主体相对的反射器所获得的输出接近只有2％.
为了通过朝向该指针的透明主体内部反射的光束清楚看见每个指针的位置，有利的解决方法包括在特别是该主体的下表面上的适当位置布置光漫射表面.在现有技术中，提出采用透明材料的磨细或粒状表面结构制成这种光漫射表面。采用在这里所述的装置中可得到的低光功率，由于表面的照明保持太微弱，光漫射表面的此实施例不是最佳的。
更有效的解决方法包括通过一个或多个光漫射表面使得该指针的主体可见，该光漫射表面最好相对于该主体的总平面倾斜，以便直接从该反射器接收光，并且覆盖白色或有色涂料或荧光涂料.该涂层区域还有助于该指针的日间可视性.图5～7表示这种光漫射表面50的实例布置，该表面由倾斜凹槽51的侧部形成，该凹槽布置在时针的主体28的下表面52内。凹槽51可在该透明部件模制期间形成.其轮廓最好随着主体28的外部轮廓，使得观察者在日间和夜间可看见大致相同的指针形状.此外，此布置使得不透明的结构或装饰元件放置在该指针主体的中间区域内.该涂料可只简单施加在一涂层中，如附图粗线表示，或填充整个凹槽。另一指针将设置类似的凹槽，但具有不同的轮廓.
在图8所示的变型中，光漫射表面54由该指针主体28的底部表面的倾斜侧部直接形成.
所述实例可进行多种变型或改型而不超出由所附权利要求限定的本发明的范围.特别是，发光指针的数量不局限于两个.例如，在具有中心秒针的表中，后者可同样发光并按照所述原理制成，使得相同的轴向光束照明三个同轴指针.在图1所述的显示装置的另一实施例中，可添加非发光中心秒针，该秒针由通过套筒32和分针12顶盖37的轴承载.当然，按照本发明原理制成的指针可同样用作任何指示器或指引器的单个指针，例如汽车的仪表盘上.
按照本发明分布在指针头部内的多个反射器可同样包括沿该指针头部周边表面布置的反射器，其倾斜接近45°.在此情况下，此周边表面将最好具有锯齿形状，使得该反射器直接朝向该指针主体反射光.
除了平的之外，例如由于一下表面在该指针顶部的方向上升起并向上反射入射光，该指针主体可具有变化的厚度.此纵向倾斜表面可同样包括光漫射表面.
假设由合成材料制成的薄的指针主体特别由热的作用相对可变形，它可通过例如粘接在中心套筒上的径向条的外部或内部金属元件制成刚性.
除了由所述三个发光二极管23形成，光源21可采用其他形式.可特别使用细长或均匀环形的光源以便确保围绕该轴线的照明强度的更好的均匀性.
按照未示出的变型，表盘支承16可由透明材料制成，并于导向件18结合以便从该表盘下面的光源21引导部分光以便确保照明表盘内的开口和/或布置其上的时间标记.
按照另一变型，环形导光件18可转动并固定在最近的指针(在此例图1实施例中的时针11)的透明部件上以便避免在这两个元件之间的光损失.然而，制造此部件比制造平指针成本更高.

Claims (15)

1. 一种用于时计的带有发光指针的显示装置，该装置包括：
表盘；
一对下部和上部指针，每个指针布置在该表盘之上并且每个指针包括由透明材料制成的部件，该材料形成该指针的头部和细长主体，所述指针的各自头部叠置并固定在各自轴上以便围绕共同转动轴线转动；以及
不动的光源，该光源布置成通过大致平行于该转动轴线的光通量从下面照明指针的所述头部；
其特征在于，每个指针的所述头部包括多个反射器，该多个反射器布置在所述头部内，并配置成朝着指针的所述细长主体反射一部分所述光通量。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，反射器分布在指针的头部内，不仅在该指针的细长主体的附近，而且在该头部的位于与该细长主体有一定距离的部分内。
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少部分反射器具有不同各自的定向。
4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，反射器布置成产生大致平行于所述轴线的光线的完全内部反射。
5. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下部指针的反射器相互隔开。
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，每个反射器通过布置在由透明材料制成的部件内的中空部的倾斜表面形成。
7. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，在每个所述指针内，反射器位于离开转动轴线大致相同距离上，一个指针的所述距离不同于另一指针的距离。
8. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，光源包括发光二极管，该发光二极管围绕所述轴布置，并安装在布置在表盘之下的印刷电路元件上。
9. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，通过由透明材料形成的管的壁制成的光导布置在光源和指针头部之间，所述管固定在表盘的中心开口内。
10. 一种包括带有发光指针的显示装置的表，该表包括：
表盘；
一对下部和上部指针，每个指针布置在该表盘之上并且每个指针包括由透明材料制成的部件，该材料形成该指针的头部和细长主体，所述指针的各自头部叠置并固定在各自轴上以便围绕共同转动轴线转动；以及
不动的光源，该光源包括多个发光二极管，发光二极管布置成通过大致平行于该转动轴线的光通量从下面照明指针的所述头部；
其特征在于，每个所述下部指针和上部指针的所述头部包括多个反射器，该多个反射器布置在所述头部内，并配置成朝着指针的所述细长主体反射一部分所述光通量，所述反射器相互隔开。
11. 如权利要求10所述的表，其特征在于，反射器分布在所述头部内，不仅在该指针的细长主体的附近，而且在该头部的位于与该细长主体有一定距离的部分内。
12. 如权利要求10所述的表，其特征在于，至少部分反射器具有不同各自的定向。
13. 如权利要求10所述的表，其特征在于，反射器布置成产生大致平行于所述轴线的光线的完全内部反射。
14. 如权利要求10所述的表，其特征在于，每个反射器通过布置在由透明材料制成的部件内的中空部的倾斜表面形成。
15. 如权利要求10所述的表，其特征在于，通过由透明材料形成的管的壁制成的光导布置在光源和指针头部之间，所述管固定在表盘的中心开口内。
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