CN105428124A - 键盘照明开关电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及键盘照明开关电路。本发明的实施方式提供了一种电路结构，该电路结构允许使用单面式印刷电路板(PCB)，该单面式印刷电路板(PCB)具有机械式键结构，该机械式键结构在该键结构的中部具有发光元件。具有突出穿过印刷电路板的销的LED仅允许在PCB的底侧上进行布线。在一个实施方式中，PCB包括至少一个低欧姆电阻器，其形成用于垂直开关矩阵导体之上的开关矩阵导体的桥。

Description

键盘照明开关电路
相关申请的交叉引用
本申请是于2014年9月17日提交的名称为“KeyboardIlluminatedSwitch”的美国临时申请第62/051,551号的正式申请，并且本申请要求该美国临时申请的优先权的权益，出于所有目的该美国临时申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及机械式键盘中的照明键。
背景技术
存在许多不同类型的键盘。一些已知的键盘是电容性的(非机械的)和机械式的。机械式键盘包括膜片(橡胶垫)和金属接触(带弹簧)键盘。膜片键盘用于较小轮廓的键盘并具有橡胶垫，该橡胶垫被压下以使开关致动。其它机械式键盘使用弹簧机构。弹簧有时候采用剪刀机构的形式。机械式键盘通常用于例如打游戏。
图1为来自用于机械式键盘的Cherry的现有技术的机械式键开关的示意图。弹簧102安装在柱塞/致动器机构104的下方的中心。位于一侧的是竖向设置的线接触件106和108，随着柱塞上下移动，该线接触件106和108由构件110进行断开和闭合。未示出安装在柱塞104的顶部上的键帽。
照明键盘可以对键进行照明，特别地对键上的字母、数字或其它指示符进行照明。这可以通过在键自身中的导光件或LED来完成。导光件方案的示例在Shipman的美国专利第7,283,066号、Muurinen的美国专利第5,408,060号以及Chiang(Darfon)的美国专利第6,860,612号中。
图2为根据美国公开的申请第20140168936号的现有技术的照明键的示意图。在支承键帽206的剪刀结构204的一侧上安装有LED202。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种电路结构，该电路结构允许使用单面式印刷电路板(PCB)，该单面式印刷电路板(PCB)具有机械式键结构，该机械式键结构在该键结构的中部具有发光元件。
在一个实施方式中，使用了具有突出穿过印刷电路板的销的LED。这允许在PCB的底侧上进行布线，简化了制造过程。将较高的LED结构与表面安装LED进行比较，因为LED的发光表面将充分地靠近键帽，因此不需要导光件。
在一个实施方式中，PCB包括至少一个低欧姆电阻器，所述至少一个低欧姆电阻器形成用于垂直开关矩阵导体之上的开关矩阵导体的桥。在另一实施方式中，开关中包括有第三销，其中，使至两个开关销的电气连接件中的一个在开关的内部，从而消除了在PCB上进行跨越的需要。
附图说明
图1为现有技术的柱塞和开关键机构的示意图。
图2为在一侧上具有发光器的现有技术的照明键的示意图。
图3为根据本发明的实施方式的键结构的元件的分解图。
图4为图3的键结构的基部的底部表面的示意图。
图5为图4的基部的顶部部分的示意图。
图6为示出了安装的弹簧和导光件的根据实施方式的部分组装的键结构的示意图。
图7为根据实施方式的包括柱塞的部分组装的键结构的另一示意图。
图8为根据实施方式的完整的键结构的示意图。
图9为示出了如在本发明的实施方式中使用的镀通孔(PTH)LED和表面安装装置(SMD)LED的示意图。
图10为根据本发明的实施方式的用于键开关PCB的第一电路布线的示意图。
图11为根据本发明的实施方式的用于键开关PCB的第二电路布线的示意图。
图12为根据本发明的实施方式的用于键开关PCB的第三电路布线的示意图，其示出了相邻的开关结构。
具体实施方式
具有中央LED安装件的示例键结构以支持本发明
图3为中心LED安装件键结构的元件的分解图。键结构包括基部302、导光件304、弹簧306、柱塞/致动器308、柱塞保持器310以及键帽311。基部302包括用于LED的中央孔312。
接触线316和318围绕中央孔312水平地布置。通过将每个线围绕开关基部的拐角延伸来提供弹簧力。在第二拐角附近的对应的分离点提供了用于弹簧的最大的平衡。柱塞308的侧壁307和309能够将拐角附近的弹簧偏置接触部分分离。
导光件304将安装在LED上。在不需要导光件304的情况下，使用镀通孔(PTH)LED。PTHLED将比SMDLED更高，因此消除了导光件的需要。在一个实施方式中，PTHLED为3毫米LED。
导光件304的顶部可以具有漫射图案314，用于使光漫射至键帽311。键帽311安装在柱塞308上。字母“ALT”以半透明的方式出现在键帽上，其中，键帽的剩余部分是黑色或其它不透明的材料。其它键帽具有用于背光的不同的字母或数字。替代性地，键的整体或部分可以被至少部分地半透明化，以允许当后面打光时键会发亮。
柱塞保持件310包括成对的凸部320和322，所述成对的凸部320和322与基部302的部分324和326互锁。
这种结构的多种变型是可能的。例如，在键模块的拐角处使用四个较小的弹簧。替代性地，可以使用宽的剪刀机构，其中，在用于LED的剪刀叶片之间具有足够的空间，并且大的剪刀轴具有足够大的孔以容纳LED或导光件。
导光件是矩形的，以提供光至矩形键帽的最佳分布。替代性地，对于圆形的键帽而言，可以使用筒形导光件。对于更大的键而言，可以使用更宽的导光件。键帽的其它形状可以具有对应形状的导光件。替代性地，更宽的键可以具有多个键柱塞结构，其中，额外的结构具有LED，但不具有开关接触件。
图4为图3的键结构的基部302的底部结构的示意图。可以看到在基部302中的相同的孔312。在仰视图中，示出了将与下方的PCB接合的接触销402和404。
图5为图4的基部302的顶部部分的示意图。如上文图3中所描述的并在此以不同的视角示出的，基部302包括用于LED的中央孔312。接触线316和318围绕中央孔312水平地布置。该附图给出了用于与弹簧306接合的基部302中的圆形凹陷部502的最佳视图。此外再次示出了弹簧306的一部分和导光件304。
图6为示出了安装的弹簧和导光件的根据本发明的实施方式的部分组装的键结构的示意图。如可以看到的，基部302具有安装在中央孔(图3的312)上的导光件304。弹簧306安装成与基部302中的圆形凹陷部502接合。从底侧示出了柱塞308，从而图示了用于与弹簧306的另一侧接合的圆形凹部或凹陷部602。
图7为根据本发明的实施方式的包括柱塞的部分组装的键结构的另一示意图。示出了柱塞308安装在基部302上方的弹簧306上。此外，示出了从具有锁定凸部320和322的柱塞保持件310的底部观察的视图。
图8为根据实施方式的完整的键结构的示意图。该视图示出了具有柱塞308的组装的结构，该柱塞308延伸穿过与基部302接合的柱塞保持件310。该附图给出了销402和404的最佳视图，销402和404在用于与下方PCB接合的基部的下方延伸。
图9是示出镀通孔(PTH)LED和表面安装装置(SMD)LED的示意图。PTHLED902具有成对的销904和906，该对销904和906延伸穿过PCB908，以通过适当的焊接或熔接而与PCB的底部上的印刷电路接合。SMDLED具有用于与PCB916的顶部上的电路接合的侧触头912和914。替代性地，触头912和触头914可以位于LED910下面。
根据本发明的实施方式的单面式PCT电路
图10是根据本发明的实施方式的用于键开关PCB的第一电路布线的示意图。图10示出了用于开关单元的PCB的底面。在虚线框中示出的是开关102将位于PCB的顶部侧的位置。在虚线框中还示出的是LED1004的轮廓。导电轨迹1006是开关的行线。导电轨迹1008是开关的列线。导电轨迹1010是LED的行线。导电轨迹1012是LED的列线。接触件1014和1016与开关的销相连接。接触件1018和1020与LED的销相连接。
成对的低欧姆电阻器1022和1024(优选地，0欧姆)充当用于跨越列线和行线的桥。这使得能够在PCB的一个侧面上进行布线。零欧姆电阻器可以是封装式的柱状电阻器，或者类似于表面安装电阻器。因而，零欧姆电阻器能够使用与用于普通的电阻器的自动化装备相同的自动化装备，以将零欧姆电阻器安装在PCB上。可以在PCB的底部上的开关下方焊接SMD肖特基二极管1026。
图11是根据本发明的实施方式的用于键开关PCB的第二电路布线的示意图。除了已经将图10中的0欧姆电阻器中的一个(图10中的电阻器1022)略去之外，图11与图10相同。替代地，添加了第三开关销1102。在开关内部，销1102连接至触头1014处的销。因而，列线在开关模块内部闭通。
图12是根据本发明的实施方式的用于键开关PCB的第三电路布线的示意图，其示出了相邻的开关结构。在该实施方式中，所有的LED都通过使用单个控制信号而并联连接。因而，略去了图10和图11中的LED列线。用于开关1002的单元和用于开关1202的单元使用单个LED控制轨迹1204。
示出的还有双二极管1206，双二极管1206连接在线1208和线1210之间，其中线1208连接至开关1002的开关销，线1210连接至开关1202的开关销。通过将开关旋转90°，焊接衬垫将会被翻转(成镜像)。这将使得能够使用双二极管封装体(例如，BAT54)。每个开关使用了越过3条线的单桥。因为流动穿过该0欧姆桥的电流低，所以，在另一实施方式中，碳迹(碳导电性油墨)可以用作跨接器件。
替代性实施方式
尽管就特定实施方式描述了本发明，但将认识到，本发明不意在涵盖所附权利要求书的范围内的所有的改型和等效方案。例如，可以使用光发射器而不是LED。LED可以是单色LED或多色LED。可以使用具有更多个销的LED和开关，其中，需对PCB布线轨迹做出相应的改变。因此，上述实施方式意在为说明性的，而不对在所附权利要求中阐述的本发明的范围进行限制。

Claims (7)

1.一种用于键盘上的键的键结构，包括：
印刷电路板，其仅在底侧上具有电路轨迹；
键基部，其安装在所述印刷电路板之上并具有中央开口；
键弹簧机构，其布置在所述基部上；
可移动致动器，其布置在所述弹簧机构上；
成对的键开关触头，其连接至第一键销和第二键销；
键销，其延伸穿过所述印刷电路板；
PTH(镀通孔)LED(发光二极管)，其具有延伸穿过所述印刷电路板的成对的销；以及
位于所述印刷电路板的底部上的电路，所述电路包括至少一个低欧姆电阻器，其形成用于垂直开关矩阵导体之上的开关矩阵导体的桥。
2.根据权利要求1所述的键结构，其中，所述桥是零欧姆电阻器。
3.根据权利要求1所述的键结构，其中，所述桥是碳迹。
4.根据权利要求1所述的键结构，进一步包括第三开关销，其中，所述第三开关销在所述键基部内部连接所述第二开关销，所述第三开关销与所述第二开关销充分地分开，以允许所述基部内部的连接跨越所述印刷电路板上的行轨迹和列轨迹中的一个。
5.根据权利要求1所述的键结构，进一步包括：
相邻的第二开关结构，其具有第二LED，所述LED使用单个控制信号轨迹而并联连接。
6.根据权利要求5所述的键结构，进一步包括：
双二极管，其连接至所述两个开关结构的开关销。
7.一种用于键盘上的键的键结构，包括：
印刷电路板，其仅在底侧上具有电路轨迹；
键基部，其安装在所述印刷电路板之上并具有中央开口；
键弹簧机构，其布置在所述基部上；
可移动致动器，其布置在所述弹簧机构上；
成对的键开关触头，其连接至第一键销和第二键销；
键销，其延伸穿过所述印刷电路板；
PTH(镀通孔)LED(发光二极管)，其具有延伸穿过所述印刷电路板的成对的销；
位于所述印刷电路板的底部上的电路，所述电路包括至少一个低欧姆电阻器，其形成用于垂直开关矩阵导体之上的开关矩阵导体的桥，其中，所述桥是零欧姆电阻器和碳迹中的一个；以及
第三开关销，其中，所述第三开关销在所述键基部内部连接所述第二开关销，所述第三开关销与所述第二开关销充分地分开，以允许所述基部内部的连接跨越所述印刷电路板上的行轨迹和列轨迹中的一个。
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