CN104838204A - 面板照明系统 - Google Patents

Abstract

描述了用于对装置或外壳的外表面的至少一部分进行照明的系统和方法。光管具有：第一部分，用于从位于外壳内部的源接收光；以及第二部分，用于将所接收的光导引到所述外壳的外表面上。

Description

面板照明系统

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2012年9月20日递交的题为“机顶盒的面板照明系统(Panel Illumination System for a Set Top Box)”的美国临时申请S/N.61/703,418的优先权，将其全部合并在此作为参考。

技术领域

本发明涉及用于照明设备或电子设备的外表面或面板的系统。

背景技术

许多制造商发现，期待能够在电子产品(比如机顶盒等)上提供标志、符号或其它标记，以加强美感和/或推广公司标识。通常使用背光来对标志、符号或其它标记进行照明，以改善其可视性。然而，对这些目标(标志、符号、标记等)进行背光照明通常是困难且昂贵的，这是因为背光必须具有高亮度，以便能够从这些目标的背部穿过，而且发光元件趋于具有与目标一样大或稍大的表面区域。期望具有能够产生与背光系统相似或可比的结果的更紧致或更小尺寸的发光元件的备选系统。

发明内容

本发明的实施例提供了用于对设备或外壳的外表面或面板进行照明的装置和方法。

一种实施例提供了一种用于对外壳的外表面进行照明的光管，所述光管包括：第一部分，位于外壳内部，用于从源接收光；以及第二部分，用于将所接收的光导引到所述外壳的外表面上。

另一实施例提供了一种用于对外壳的外表面进行照明的方法，所述方法包括：将光耦合到位于所述外壳内部的光管的第一部分中；以及将来自所述光管的光导引到所述外壳的外表面上。

又一实施例提供了一种用于对外壳的外表面进行照明的系统，所述系统包括：光源，位于所述外壳内部；光管，所述光管具有：位于外壳内部的第一部分，用于从所述光源接收光；以及第二部分，用于将所接收的光导引到所述外壳的外表面上。

附图说明

通过考虑以下结合附图的具体描述可以更容易地理解本发明的教导，其中：

图1是根据本原理的具有前面板照明的机顶盒的一部分的透视图；

图2是根据本原理的一种实施例的具有面板照明系统的机顶盒的内部部分的横截面图；

图3是用于对机顶盒的外部进行照明的光管的前部部分的侧视图；

图4是根据本原理的另一实施例的光管的透视图。

为了便于理解，尽可能地使用相同的附图标记来指代附图中公用的相同元件。

具体实施方式

图1是具有外壳或外罩104的电子设备或装置100(比如机顶盒)的透视图，所述外壳或外罩104具有顶部106、底部108和前面板或表面102。前面板102具有制造商意图照明的标志、符号或其它标记。通过这种方式，可以推广公司标识，以便更好地对设备或其特征进行市场营销，在只有当设备开启时才激活照明的情况中，其还可用作设备的通电状态的指示器。所述标志、符号、标记或将被照明的设备的任意区域(例如外壳或外罩)可被称为目标或目标区域。本原理的一方面通过将光导引到目标的外侧上(例如外壳104的外表面上)来提供对目标的照明。

在图1的示例中，光管的一部分202从前面板102突起，并且直接提供光来对目标110的外侧进行照明。光管的这一外部部分202宽度为W，其可以与目标区域的宽度相同。

所述标志或目标可以是丝网印刷在前面板102上的。可通过使用不同的光源和/或配置，将对这些目标的照明与前面板按钮的照明分离开来。

在这种情况中，光管的外部部分202配置为使得光以撇过或掠过的角度向上传播，即相对于目标所位于的前面板102的表面呈钝的入射角。

通常，基于性能要求选择角的范围，所述性能要求取决于特定设备或面板配置和目标设计。针对固定光强输出，较大的掠入射角将导致较大的照明区域，尽管亮度会减弱。

光管还可对目标110附近的设备100的前面板102的至少一部分进行照明，并且可选地，光管可设计为允许一些光传播或透射经过光管的前表面(下文将结合图3描述)。通过这一照明配置，可以使用足以能够和谐地注意到的亮度对前面板102和目标或标志进行照明，而不会引起使得观察者由于过亮而看到“光斑”。在一种实施例中，机顶盒100的前面板102可以是黑色的，而目标110可以是白色的丝网印刷图形，其意在提供光的柔和透射或温暖照射。

图2示出了具有面板照明系统的机顶盒100的内部部分的横截面图，所述面板照明系统包括光管200和光源210。光源210和大部分的光管200位于外壳或外罩104内部，其中光管200的前部附近的部分安装在外壳104的底部108和顶部106之间的前面板102上。光管200可通过凸缘214或其它紧固件固定在前面板102上。可选地，还可提供用于对齐光管的对齐机构，以最优化照明效果。

如图2所示，光管200具有第一部分204和第二部分202，所示第一部分204位于光源210附近，以用于将光接收或耦合到光管200中，所示第二部分(即外部的、突出的部分)202用于将所接收的光导引到外壳104的外表面(在这种情况中，是前面板102)上。第一部分204可称为光输入部分，外部部分202可称为光管的光输出部分。

在本例中，第一部分204的离光源210更近的端(即光管的输入端)与外部部分202的输出端相比具有较小的横截面面积。中间部分206位于光输入部分204和光输出部分202之间。该中间部分206还称为扩展光通道部分，这是因为其满足以下中的至少一项：宽度和高度(即宽度、或高度或两者)向位于前面板102附近的光输出部分202的方向增加。这一扩展通道设计导致更大的光照覆盖范围以及改善的光均匀性。光输出部分202的尺寸(例如高度和宽度)使其能够通过前面板102中的小孔或槽250，从而其位于外壳104之外。光管的各个部分的尺寸是基于特定设计要求或限制选择的。目标110在本图中未示出，但可以集成到面板102中。

沿着光管200的中纵轴(或基本与之平行)延伸的外壁(例如200W)应该充分地抛光，从而所述表面在广沿管200传播的同时可增强或提高光的全内反射。通过箭头240示出了光传播的总体方向。

不同的材料可用于光管20，但一般来讲，其优选地由能够进行高光泽表面抛光的材料制成，这将改善全内反射并导致更高效的光传输。具有更好的光漫射性质的材料还将使得光能够更好地填充光管，这可以导致更好的光照均匀性。合适的光管材料包括例如固态清塑料、半透材料、聚碳酸酯树脂或玻璃等。还可使用透明金属管或光纤束。在一种实施例中，使用了聚碳酸酯，比如LEXAN FXD121R，其可从麻省的SABICInnovative Plastics of Pittsfield公司得到。

光源210可以是一个或多个发光二极管(LED)或一个或多个激光二极管或其它合适的光源。光源210可以安装在电路板212上，电路板212可以是平坦的且一般是水平的，并且与机顶盒100的前面板102相隔开。在一种实施例中，源210的长度和/或宽度比照明目标小得多，即源的高度和宽度中的至少一个小于目标110的相应尺寸。例如，源210的高度和宽度(即高度或宽度或两者)中的至少一个可以小于目标110的相应尺寸的大于1/10。与通常在背光系统中使用的较大照明元件相比，紧凑光源提供可观的空间节约优势。

如图2所示，源210可位于距前面板102的内表面距离(L)的位置。该距离通常由机顶盒100(或外壳104)的几何结构和印刷电路板212的布置确定。在一种实施例中，距离L大于光管200的前部的或突出的部分202的宽度(W)。一般地，较大的距离L将能够对较大的目标宽度W进行照明(由于较大的扩展光束)，并有可能改善光均匀性。然而，对于给定或固定的光源强度，较大的距离还将减小输出处的光强。

此外，光管200的输入端和输出端之间的光路不必为直线。可通过向光管提供用于在不同的方向适当地反射光的一个或多个曲线或一个或多个角表面，来实现非线性光路。如果使用了较细的塑料光管，则还可在组装到内室或外壳中期间对其进行物理弯曲。

图3是具有前面板照明系统的机顶盒100的侧视图，其中光管200的外部部分202从前表面或面板102突出。在该视图中，光管200的外部部分202呈四边形，底边202B和顶边202T彼此不平行。底边202B具有正斜率，即随着其从前面板102延伸离开而向上并且相对于前面板102的表面成锐角(a)。短划线示出了光如何能够通过从有斜度的底边202B反射来朝着目标110向上传播。根据具体的性能需求，可以对角(a)和该突出部分202的其它尺寸进行调整，以提供例如期望的光向、光照强度、目标区域覆盖等。此外，除了锐角结构外，还能够具有曲线底边或表面202B，其可将光沿与使用与平坦底边形成的锐角可实现的方向不同的方向朝着目标110导引。除了抛光的表面之外，还可在底表面202B上使用反射涂层，以增强反射率。

从底边202B反射离开的光从外部部分202的顶表面202T出射，以用于对前面板102处的目标110进行照明。传输通过顶表面202T的光的量或百分比取决于多种因素，比如光管设计(例如材料、几何结构)、光源(例如光的不同属性，比如波长或强度)等。可根据具体的光照需求对不同的设计组合进行选择。

如前文所述，光管200可设计为使得一些光从前表面202F出射(如虚箭头所示)，从而前部部分202变得发光且对于观察者或用户来讲更加可视。这可以用作指示灯，例如，用来向用户通知机顶盒100的开启状态，或用于其它期望的外观或效果。如果光管200由透明或半透材料制成，则特定量的光将从前表面202F出射。通过使用反射或不透明的一层或多层涂层或合适材料，在前表面202F处可对传输的光的量进行调整或完全阻隔。许多适于这一目的的涂层是商用可用的，并且为本领域技术人员所知。

通过选择与反射表面202B、顶表面202T和前表面202F有关的结构、尺寸和/或属性的不同组合，可以实现不同的光照或视觉效果。例如，可通过前表面202F提供与从顶表面202T出射的光相比更为强烈的光。通过前表面202F的较强的光更适于用作指示灯(例如，开机指示器)，而通过顶表面202T的较弱的光则可在前面板上的标志或目标区域处提供更为柔和的照明。

图4是根据本原理的适于面板照明的光管400的另一实施例的透视图。光管400具有中间部分406，其截面面积沿光管400的长度或中光轴CC方向变化。中间部分406位于光输入部分404(或简称为输入部分)(其将光耦合到光管400中)和光输出部分402(或简称为输出部分)(其将光递送或引导到需要光照的目标区域)之间。

输入部分404的横截面积(即与纵CC轴垂直)小于输出部分402的横截面积更小。随着光束传播通过中间部分406，其横截面积由于中间部分406的横截面积增加而得以扩展。该中间部分406还是扩展光通道部分，其与结合之前的示例和图2至3讨论的情况具有基本相同的属性。输出部分402(例如，具有宽度W)处的扩展光束可向目标区域提供光照，该目标区域比光源或光管400的光输入部分404大得多。

如图4所示，输出部分402的侧轮廓(或在通过光管400的纵轴CC的垂直平面中的截面图)呈多边形。在本例中，输出部分402的侧轮廓为六边形，包括背边402BS、顶边402T、第一前边402F、反射边402R、第二前边402F’、和底边402B。顶边402T和底边402B基本上彼此平行，并且被配置为与两个前边402F和402F’垂直，两个前边402F和402F’同样基本上彼此平行。

在该配置中，从中间部分406进入背边402BS的光从反射边或表面402R向顶边或表面402T反射。反射光的至少大部分(如果不是全部的话)从顶表面402T出射，以便对位于顶部部分402上方的目标区域(未示出)进行照明。与图2至3中的示例类似，通过将光引导为掠入射到目标区域，可以实现较大的照明区域。

如果没有向其他边或表面402F、402F’和402B应用任何反射涂层，并且导引到这些表面的光没有被其它方式阻隔，则这些表面也将允许光通过，并从而对于观察者来讲是发光的。

在一种实施例中，第一前边或表面402F反射光，从而光不会通过该前表面402F。在另一示例中，两个前表面402F和402F’(即第一或第二前表面或两个表面)中的至少一个配置为部分反射且部分透射，从而一个或两个表面将发光。

与图3中的示例类似，反射表面402R的角度使得来自光管400的中间部分406的入射光被反射向顶表面402T，从而出射顶表面402T的光可被引为以掠入射来照明目标。如果输出部分402安装在装置外壳的外部上，则这一配置非常适合对装置外壳或外罩的外表面上的目标区域进行照明。

在一种实现中，光管400是由一块塑料材料制成的单模部件。如果需要改善光照，还可将适合的材料(比如涂层或镜面表面)添加到反射表面402R。

图4还示出了垂直的且总体上平坦的凸缘450，其可用来将光管400附加或安装到装置的外罩或面板上。外部或输出部分402位于凸缘450的一侧，扩展光通道部分406位于凸缘450的另一侧。当附加到装置外罩的面板(例如机顶盒的前面板)上时，光管400的光输入端404将与装置外罩内的光源对齐，输出部分402将与装置外罩的外表面上的目标对齐，从而耦合自源的光用于对目标进行照明。在一种实施例中，光管400附加到装置外壳，从而顶表面402T和底表面402B是基本水平的，并且前表面402F和402F’是基本垂直的。

虽然在上例中光管被配置用于光从顶表面出射以便对位于输出部分之上的目标进行照明，但应该理解的是，光管通常可位于不同的方位，以使得来自输出部分的光可用于从任意方向对相应目标进行照明，包括可位于下方的目标或位于光输出表面的右侧或左侧的目标。

此外，除了上述示例之外，还可使用其他变形或配置，包括光管的尺寸或属性的不同组合。从而，光管的输出部分可以是具有与上文所述不同的多个边或表面和角度的几何结构，只要存在用于导引足够的光出射表面对目标的外表面(例如任意面板或外罩的表面、或面板上的标志等)进行照明的反射表面即可。通常，光管的光输入和中间部分的大多数(如果不是所有的话)表面还在光沿管的传播中起到作用。

虽然前述涉及本发明的多个实施例，但是在不偏离本发明的基本范围的情况下还可构思本发明的其它实施例。例如，上述示例中描述的一个或多个特征可按照不同的组合被修改、省略和/或使用。从而，将根据权利要求确定本发明的适当范围。

Claims (21)

1.一种光管，用于对外壳的外表面进行照明的，所述光管包括：

第一部分，位于所述外壳内部，用于从源接收光；以及

第二部分，用于将所接收的光导引到所述外壳的外表面上。

2.根据权利要求1所述的光管，其中所述第二部分位于所述外壳外部。

3.根据权利要求1或2所述的光管，其中所述第二部分包括：反射表面，用于将所接收的光导引到所述外壳的外表面上。

4.根据任一前述权利要求所述的光管，其中所述第二部分具有反射表面，所述反射表面用于将光通过透射表面导引到所述外壳的外表面上。

5.根据任一前述权利要求所述的光管，其中将所接收的光掠入射地导引到所述外壳的外表面。

6.根据任一前述权利要求所述的光管，其中所述第二部分具有前透射表面，所述前透射表面用于通过所接收的光的至少一部分。

7.根据任一前述权利要求所述的光管，其中所述第一部分具有输入端，所述输入端的横截面积小于所述第二部分的输出端的横截面积。

8.根据任一前述权利要求所述的光管，包括从由塑料、玻璃和金属组成的组中选择的材料。

9.一种对外壳的外表面进行照明的方法，包括：

将光耦合到位于所述外壳内部的光管的第一部分中；以及

将来自所述光管的光导引到所述外壳的外表面上。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

使用所述光管的第二部分的反射表面将光通过所述第二部分的透射表面导引到所述外壳的外表面上。

11.根据权利要求9或10所述的方法，还包括：

将来自所述光管的光掠入射地导引到所述外壳的外表面上。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，还包括：

提供所述光管的中间部分，用于增加从所述光管的第一部分向第二部分传播的光的横截面积。

13.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，还包括：

通过导引来自光管的第二部分的光，来对所述外壳的外表面上的目标进行照明。

14.一种用于对外壳的外表面进行照明的系统，包括：

光源，位于所述外壳内部；

光管，具有：

第一部分，位于外壳内部，用于从所述光源接收光；以及

第二部分，用于将所接收的光导引到所述外壳的外表面上。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第二部分位于所述外壳外部。

16.根据权利要求14或15所述的系统，其中所述第二部分包括：反射表面，用于将所接收的光导引到外壳的外表面上。

17.根据权利要求14至16中的任一项所述的系统，其中所述第二部分具有反射表面，所述反射表面用于将光通过透射表面导引到所述外壳的外表面上。

18.根据权利要求14至17中的任一项所述的系统，其中所述反射表面配置用于将所接收的光掠入射地导引到所述外壳的外表面上。

19.根据权利要求14至18中的任一项所述的系统，其中所述第二部分具有前透射表面，所述前透射表面用于通过所接收的光的至少一部分。

20.根据权利要求14至19中的任一项所述的系统，其中所述第一部分具有输入端，所述输入端的横截面积小于所述第二部分的输出端的横截面积。

21.根据权利要求14至20中的任一项所述的系统，其中所述光源是从至少一个发光二极管和至少一个激光二极管中选择的。