CN100594328C - 导光器件以及导光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生产性高且发光均匀的小型导光器件以及导光装置。本发明的导光器件(50)由透光性材料构成，通过在将内周面的至少一部分切槽而形成的切槽台阶部(56)配置LED(24)，引导所述LED(24)的光向外部射出。尤其是，与所述LED(24)的发光部方向相对的所述切槽台阶部(56)的侧壁部(57)的表面背面中、至少将内向面(57a)作为扩散光的反射面，同时将在所述侧壁部(57)两侧邻接的一对方向相对面作为接受所述反射面反射的光的受光面(58)。

Description

导光器件以及导光装置
技术领域
本发明涉及导光器件，尤其是利用光指向性强的LED光的导光器件以及组装有该导光器件的导光装置。
背景技术
以往，作为导光器件，例如具有如下结构的环状发光体，其从环状导光体的外周边缘部向外侧突出设置多个导光路，在所述导光路的自由端面配置有发光部(参照专利文献1)。
但是，所述环状发光体需要在外周边缘部突出设置多个导光路，故而难以进行小型化。
因此，提出有如下结构的导光板，即，由将导光器件的一部分切槽而形成的大致峰形反射面对发光元件的光进行一次反射，由在所述反射面的两侧形成的方向相对表面接受所反射的光(参照专利文献2)。
专利文献1：(日本)特开2006-236974号公报
专利文献2：(日本)特开2006-228635号公报
但是，由于所述反射面大致为峰形，故若反射面的尺寸精度或发光元件的定位精度低，则亮度容易产生偏差，不易得到均匀发光的导光器件。特别是，随着装置的小型化，需要更高的尺寸精度及定位精度，生产性降低，并且难以均匀发光。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于提供一种生产性高且均匀发光的小型导光器件、导光装置。
为了解决上述问题，本发明的导光器件，由透光性材料构成，通过在将内周面的至少一部分切槽而形成的切槽台阶部配置发光元件，引导所述发光元件的光向外部射出，其中，与所述发光元件的发光部方向相对的所述切槽台阶部的侧壁部，至少将所述内周面侧的内向面作为扩散光的反射面，同时将位于所述侧壁部的两侧并且方向相对的一对相对面作为接受由所述反射面反射的光的受光面。
根据本发明，由于由反射面使发光元件的光扩散并反射，故即使发光元件的定位精度低，由受光面受光的光的亮度偏差也小。因此，从所述导光器件发出亮度均匀的光。特别是，即使装置小型化，由受光面受光的光亮度也不易产生偏差，故而无需较高的尺寸进度及定位精度。结果，能够得到小型且生产性高的导光器件。
作为本发明的一方面，与发光元件的发光部方向相对的所述切槽台阶部的侧壁部，可以至少将所述内周面侧相反侧的外向面作为将光向受光面反射的反射面。
根据本方面，由于只要在导光器件的外周面形成反射面即可，故而制造容易且生产性更加容易。
作为本发明的另一方面，可以将与发光元件的发光部方向相对的至少整个外周面作为反射面。
根据本方面，在上述效果的基础上，由受光面受光的光不会从外周面漏出，能够得到效率好的导光器件。
作为本发明的又一方面，导光器件可以为圆环状或方形框体。
根据本方面，设计的自由度大并且方便。
作为本发明的再一方面，方向相对的受光面可以平行相对。另外，所述受光面不限于平滑面，可以为锥形或圆弧面。
根据本方面，通过根据使用状况来选择最合适的受光面，容易进行制造，可得到效率高的导光器件。
作为本发明的导光装置，可以将在所述导光器件的切槽台阶部内配置的发光元件中、从所述切槽台阶部露出的发光元件的一部分由覆盖片覆盖。
根据本发明，由于发光元件的光直接被导光器件受光的少，故不易产生由定位精度的偏差引起的亮度不均。
另外，作为本发明的另一导光装装置，可以在将上述导光器件的导光部覆盖而接合的壳体上设置将发光元件的光从所述导光部直接向外部射出的孔。
根据本发明，不仅从导光器件自身直接向外部射出光，也从壳体射出光，故而可根据用途来实现多种表现形式，具有可得到使用便利性良好的导光装置的效果。
附图说明
图1(A)、(B)是表示将本发明一实施方式的导光器件组装到便携式音乐播放器时的立体图以及正面图。
图2是图1(B)所示的II-II线剖面图。
图3是图2的局部放大图。
图4是图1(A)所示的实施方式的分解立体图。
图5是从与图4不同的角度看到的分解立体图。
图6(A)～(C)是从不同角度看到的导光环的立体图。
图7(A)～(C)是导光环的背面图、左侧面图以及图7(A)的C-C线剖面图。
图8(A)、(B)是导光环的背面图、图8(A)的圆B的局部放大图。
图9(A)～(C)是表示作为发光元件的LED的指向特性的图表、表示实施例的测定位置的平面图以及表示测定结果的图表。
附图标记说明
1：基座；2：罩；3：壳体；4：嵌合孔；5：操作输入装置；7：屏幕(モニタ一)；8：操作指示用孔；10：金属基座；20：印刷电路板；21：中央开关；22：开关；23：霍尔元件；24：LED；30：操作件；31：嵌合孔；32：卡合爪部；33：贯通孔；34：操作用突起；35：遮蔽片；40：操作转盘(操作ダイヤル)；41：永久磁铁；42：中心孔；43：按钮；44：操作用突起；45：环状肋；46：滑动片；50：环状导光器件；51：发光部；52：环状上端面；55：导光部；56：切槽台阶部；57：侧壁部；57a：反射面(内向面)；57b：外向面(反射面)；58：受光面
具体实施方式
基于图1～图8说明本发明的实施方式。
如图1所示，本实施方式中为适用于便携式音乐播放器的情况，在由基座1和罩2构成的壳体3的安装孔4中一体地组入有操作输入装置5以及环状导光器件50。所述操作输入装置5用于使屏幕7内的移动杆移动并选择指示的情况。另外，在所述安装孔4的开口边缘部设有操作指示用孔8。
如图4及图5所示，所述操作输入装置5由金属基座10和挠性树脂膜构成，包括：被绝缘片23a覆盖的印刷电路板20、表面安装在所述印刷电路板上的作为发光元件的四个LED24、操作件30、遮蔽片35、中央嵌合有按钮34的操作转盘40。
如图4以及图5所示，所述金属基座10大致为平面方形，并且可固定在所述壳体3内。所述金属基座10在其各边的大致中央部分别截出弹性卡合部11。
印刷电路板20由与所述金属基座10大致同一平面形状的挠性树脂膜构成，在其中央配置有中央开关21，并且在所述中央开关21的周围以均等的间距配置有开关22。另外，所述印刷电路板20在规定的位置分别安装有一对霍尔元件22、23以及四个LED24。并且，如图2及图4所示，绝缘片23a除了应露出的部分之外、一体化粘接在所述印刷电路板20的表面上。
操作件30具有能够覆盖所述印刷电路板20的平面形状，在其中央部设有嵌合孔31，并且在外周边缘部突出设有可卡合在所述金属基座10的弹性卡合部11上的卡合爪部32。另外，为了使后述的永久磁铁41的磁通容易通过，在所述操作件30上，包围所述嵌合孔31而设有贯通孔33。另外，如图5所示，所述操作件30在其背面突出设有用于按下所述开关22的操作用突起34。
遮蔽片35为了使所述LED24的光不直接射入后述的导光器件50而进行遮蔽，具有可将安装于所述印刷电路板20上的四个LED24覆盖的平面形状。
如图4及图5所示，操作转盘40在其背面固定有将N极及S极交替配置的环状永久磁铁41，并且在其中心孔42可按下地嵌合有按钮43。并且，在所述按钮43的底面中央部突出设有操作用突起44。另外，在所述中心孔42的背面边缘部突出设有环状肋45。另外，所述操作转盘40的底面被具有与所述操作件30大致同一平面形状的滑动片46覆盖。但是，如图5所示，能够从设于所述滑动片46的贯通孔47看到所述永久磁铁41的一部分。另外，也可以由所述滑动片46兼作遮蔽片，以减少零件数量以及组装工序。
如图6～图8所示，导光器件50由透光性材料构成，为可嵌合在所述操作转盘40外周部的环状形状。所述导光器件50具有在表面侧的内周边缘部突出设置的环状发光部51、在背面侧的外周边缘部突出设置的环状导光部55。并且，从所述发光部51的环状上端面52向外部射出光。另外，在环状上端面52添加扩散材料或配置扩散图案，能够使发光部51更加均匀地发光。另一方面，在所述导光部55的内周面以规定间隔形成有切槽台阶部56。如图7C所示，形成所述切槽台阶部56的正面侧壁部57对其内向面57a实施梨皮面加工或凹痕加工而形成反射面。另外，形成所述切槽台阶部56的两侧面形成接受从所述反射面反射的光的受光面58。另外，所述导光部55在其外周面分别突出设有一对定位突部59。
另外，所述侧壁部57也可以对其外向面实施梨皮面加工或凹痕加工而形成反射面。另外，也可以将其他反射部件、反射片分别设于所述侧壁部57的外向面57b及/或内向面57a上来反射光。另外，可以对所述发光部51、导光部55的整个外周面及/或上、下端面实施梨皮面加工或凹痕加工，还可以设置其他的反射部件、反射片。
另外，受光面58不限于平行地相对的平坦面，可以为锥形面、圆弧面，或者可以将其组合。
接着，对所述构成部件的组装工序进行说明。
首先，将所述金属基座10的卡具孔分别插入到未图示的作为卡具的一对定位销上而进行定位。另一方面，在将霍尔元件23安装到印制电路板20的规定位置之后，将所述印刷电路板20一体化粘接在所述金属基座10上。并且，在所述印刷基板20的规定位置配置开关21、22的同时将绝缘片23a一体化粘接在所述印刷电路板20上。
另一方面，在操作转盘40的背面同心圆状地粘接固定环状磁铁41，并且安装滑动片46。经由滑动片46以及遮蔽片35将设于所述操作转盘40背面的环状肋46组装到操作件30的嵌合孔31中，将固定环39(图2)铆接固定在所述环状肋45上并防止脱离。因此，所述操作转盘40经由滑动片46以及遮蔽片35可转动地支承在操作件30上。接着，通过将操作件30的卡合爪部32卡合在所述金属基座10的弹性卡合部11上，所述操作转盘40与所述金属基座10一体化。结果，按钮43的操作用突起44可操作地与印刷电路板20的中央开关21抵接，并且操作件30的操作用突起34可操作地与印刷电路板20的开关22抵接。
另外，在将所述操作输入装置5固定在所述便携式音乐播放器的基座1上的同时，将环状导光器件50定位在所述操作转盘40上，然后，将罩2安装在所述基座1上。由此，操作转盘5、按钮43以及环状导光器件50的发光部51从所述罩2的嵌合孔4露出。如图2所示，LED24在环状导光器件50的切槽台阶部50内定位，所述LED24的发光部51与形成切槽台阶部56的侧壁部57方向相对。另外，所述环状导光器件50的导光部55位于所述罩2的嵌合孔4周围配置的操作指示用孔8的正下方。另外，所述罩2的操作指示用孔8可以单单为贯通孔，也可以填充含有使光扩散的扩散粒子的树脂材料。
接着，对将装入有上述结构构成的操作输入装置5的便携式音乐播放器的操作方法的一例进行说明。
通过转动装入到便携式音乐播放器的操作转盘40，环状永久磁铁41与其一体转动，则一对霍尔元件23、23分别检测所述永久磁铁41的变化，基于此检测转动方向以及转动量。并且，其检测结果作为移动杆(未图示)的移动而反映在便携式音乐播放器的屏幕7的显示画面中。接着，在移动杆到达所希望的位置时，若按下按钮43，则中央开关21导通，输出选择指令。
另外，通过按下操作转盘40周边部中的规定位置，位于操作件30的所述操作用突起34正下方的开关22导通，输出操作信号。
另外，例如在操作中点亮LED24，则从LED24的发光部射出的光被环状导光器件50的侧壁部57的反射面57a漫反射并扩散，其反射光被受光面58、58受光。接着，从导光部55导向发光部51的光从所述发光部51的环状上端面52向外部射出。
另外，由反射面57a反射并扩散的光，不仅从发光部51的环状上端面52射出，而且还从导光部55经由操作指示用孔8向外部射出。其中，通过在操作指示用贯通孔8中配置有色光扩散剂，与从发光部51的环状上端面52射出的光的延伸不同。通过这样发光，可实现多种表现形式，故选择范围变大且设计自由度提高。
实施例
对上述实施方式中使用的LED24的光指向特性进行测定，得到图9A所示的图表。LED24的光指向特性在半圆形的图表中利用椭圆形实线表示。并且，随着LED24的光轴从中心倾斜，亮度降低。
另外，为了确定发光元件安装误差的容许范围，对亮度不均。测定方法为，首先截面具有与本实施方式相同的截面形状，并且在直线状的试验片9的中央如图9B所示地设置切槽台阶部56。然后，将LED24以其光轴与侧壁部57正交的方式进行配置。并且，对形成所述切槽台阶部56的侧壁部57的内向面实施梨皮面加工而形成反射面57a。接着，以所述试验片9的中央部为中心在两侧以均等间隔设置测定位置(共计五处)，在所述测定位置的下面(纸面里面)测定亮度，并且目测观察此时的亮度不均。
测定配置于试验片9的切槽台阶部56的LED24从光轴向一侧每倾斜2.5度时的各测定位置的亮度。并且，基于以下公式，由在五个测定位置得到的亮度算出亮度不均。图9C表示测定结果。
亮度不均＝亮度的最小值/亮度的最大值×100(％)
因此，亮度不均为大值为好，最好为100％。
如图9C可确认，即使LED的安装角度以光轴为中心从+10度倾斜到-10度倾斜，亮度不均也少，实用性上没有问题。接着，通过由虚线在上述图9A中描上无效入射角度(+10度、-10度)，求出与LED的亮度曲线的交点。结果，即使最大亮度的0～35％亮度的光直接从LED射入试验片9，也能够确认不产生在实用上成为问题的亮度不均。
相反，安装LED，以使从LED射出的光中最大亮度0～35％以外的光、即强光不直接射入导光器件，这样的话，可判明不产生亮度不均。
因此，无效入射角度是指不产生亮度不均的发光元件安装角度的容许范围。另外，显然，光指向性由于LED的不同而不同，故而对应所使用的各个LED而使无效入射角度变化。
根据本实施方式，若使最大亮度0～35％以外的光即强光不直接射入导光器件地安装LED，则不产生亮度不均。因此，无需如以往例那样高的尺寸精度、定位精度，故制造变得容易且生产性提高。尤其是，即使伴随装置的小型化而将构成零件减小，也能够得到均匀发光的小型导光器件。
本发明的导光器件不限于所述实施方式，可根据需要而进行变形，例如可以为棒状或者方形框体。
产业上的可利用性
在上述实施方式中，对适用于便携式音乐播放器的情况进行了说明，但显然也可以适用于手机、笔记本型电脑等其他电子设备。

Claims (8)

1.一种导光器件，由透光性材料构成，通过在将内周面的至少一部分切槽而形成的切槽台阶部配置发光元件，引导所述发光元件的光向外部射出，其特征在于，
与所述发光元件的发光部方向相对的、所述切槽台阶部的侧壁部，至少将所述内周面侧的内向面作为扩散光的反射面，同时将位于所述侧壁部的两侧并且方向相对的一对相对面作为接受由所述反射面反射的光的受光面。
2.如权利要求1所述的导光器件，其特征在于，与发光元件的发光部方向相对的、所述切槽台阶部的侧壁部，至少将所述内周面相反侧的外向面作为将光向受光面反射的反射面。
3.如权利要求1或2所述的导光器件，其特征在于，将与发光元件的发光部方向相对的至少整个外周面作为反射面。
4.如权利要求1或2所述的导光器件，其特征在于，所述导光器件为圆环状。
5.如权利要求1或2所述的导光器件，其特征在于，所述导光器件为方形框体。
6.如权利要求1或2所述的导光器件，其特征在于，方向相对的受光面平行相对。
7.一种导光装置，其特征在于，将在权利要求1～6中任一项所述的导光器件的切槽台阶部内配置的发光元件中、从所述切槽台阶部露出的发光元件的一部分由覆盖片覆盖。
8.一种导光装置，其特征在于，在覆盖权利要求1～6中任一项所述的导光器件的导光部而接合的壳体上，设有将发光元件的光从所述导光部直接向外部射出的孔。
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