CN106411308A - 一种光触发机械键盘开关 - Google Patents
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Abstract
一种光触发机械键盘开关，包括键盘固定座、非接触式电子组件、设置在键盘固定座下方的PCB板，非接触式电子组件包括受光元件、发光元件、导光柱、聚光柱，受光元件和发光元件分别对应设置在PCB板上，键盘固定座上设置有开关本体。本发明的有益效果是：采用光信号的切换实现开关信号输出，开关本体内无需设置金属片，因而不会出现金属片之间接触不良的情况，也不会出现短路的情况，实现了开关本体的防水性能；发光元件和受光元件均设置在PCB板上，开关本体设置在键盘固定座上，使开关本体易于组装和拆卸；发光元件与导光柱作为开关本体的光源，一方面使开关本体实现发光的性能，同时也向非接触式电子组件提供了光源。
Description
技术领域
本发明涉机械键盘开关领域，特别涉及一种光触发机械键盘开关。
背景技术
机械键盘(英文：Mechanical Keyboard)是一种键盘的类型，从结构来说，机械键盘的每一颗按键都有一个单独的开关来控制闭合。在键盘出现的早期就已经出现了机械键盘，曾经经历过一段繁荣时期，比如早期的服务器上曾配备的就是机械键盘。随后很快被物美价廉的薄膜键盘所替代，但是机械键盘并没有消失，一直作为高端产品的代表发展到今天，机械键盘本身的特性是无法被淹没的，所以当机械键盘经历了繁荣、没落之后，如今的现状是，越来越多电脑的使用者和游戏玩家，对使用电脑的舒适度、手感、品质提出了更高的要求，作为外设之一的键盘也出现了一些变化，机械键盘不再只是发烧友的最爱，而且开始被越来越多的追求品质和手感的朋友所认可。
中国专利公布号CN 105023790 A公开了一种机械开关，包括固设在PCB板上的开关本体和固设在所述开关本体下方的PCB板上的LED灯，开关本体包括上盖、轴芯、弹簧、静接触片、动接触片和底座；所述底座固设在所述PCB电路板上，所述上盖扣合在所述底座上；所述轴芯位于所述底座和所述上盖之间，所述轴芯与所述底座之间设置有弹簧；所述静接触片和动接触片均固定设在所述底座上；所述加置导光柱的机械开关通过其内静接触片和动接触片的接触与解除接触完成所控制电路的通断，所述加置导光柱的机械开关通过轴芯向下按压弹簧和弹簧恢复形变向上顶起轴芯完成控制静接触片和动接触片的接触与解除接触。这样的结构存在以下的缺陷：
第一、静接触片和动接触片均为金属片，很容易氧化，一旦氧化就会造成接触不良；
第二、防尘性能差，一旦机械开关内部覆盖在静接触片和动接触片上的灰尘达到一定程度，就会影响静接触片和动接触片的接触，从而造成接触不良；
第三、防水性能差，金属片一旦接触到水，就会造成接触不良，甚至造成整个键盘的短路；
第四、由于机械键盘的每一颗按键都有一个单独的开关来控制闭合，而为了实现机械开关与PCB板的电连接，常规的结构都是采用焊接的方式将金属片焊接在PCB板上实现导通，一旦某一颗或者某多颗机械开关损坏，维修程序比较繁琐，维修的成本也比较高，很多用户直接采用报废的方式处理这存在局部损坏的键盘，造成较大的浪费；因此，机械开关与PCB板之间的连接方式已直接影响到整个键盘产品的使用寿命。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种光触发机械键盘开关，能够有效解决接触不良以及做到防水的效果，并且键盘开关的组装和拆卸方便，从而提升键盘产品的使用寿命。
本发明的技术方案是：一种光触发机械键盘开关，包括键盘固定座、非接触式电子组件、设置在键盘固定座下方的PCB板，所述非接触式电子组件包括受光元件、发光元件、导光柱、聚光柱，所述受光元件和发光元件分别对应设置在PCB板上；所述键盘固定座上设置有开关本体，所述开关本体包括上盖、防尘轴、弹簧、底座，所述上盖扣合在底座上，所述防尘轴设置在上盖和底座之间并且由上盖伸出，所述防尘轴的底端通过弹簧与底座的底部相抵，所述底座的一侧分隔设置有第一穿孔和第二穿孔，所述导光柱嵌设在第一穿孔内并且上端贯穿至上盖之外，所述聚光柱嵌设在第二穿孔内并且上端伸出第二穿孔，所述导光柱的下端与发光元件相对，所述聚光柱的下端与受光元件相对，所述第一穿孔和第二穿孔之间形成间隔空间，所述间隔空间内设置有固定在防尘轴上的阻光片。
作为优选方案，所述聚光柱对应导光柱的一侧面设置为入光面，所述导光柱从下至上依次包括入光段、折射段、出光段，所述入光段的下表面与发光元件相对，所述折射段靠向聚光柱的一侧设置有与聚光柱入光面相对应的透光凸块，所述透光凸块与聚光柱入光面相对应的面设置为第一出光面；所述出光段贯穿至上盖之外，所述出光段的上端设置为第二出光面，所述第二出光面设置为圆弧面；所述折射段远离透光凸块的一侧面开设有凹槽，所述凹槽的底面设置为一向下倾斜45°的镜面；所述入光段的横截面面积大于折射段的横截面面积；所述折射段的横截面面积大于出光段的横截面面积。
作为优选方案，所述聚光柱的底端设置为圆弧面。
作为优选方案，所述PCB板、发光元件、受光元件的上表面均覆盖有透明防水膜层。
作为优选方案，所述第一穿孔的下表面设置有与发光元件相配合的第一让位空间；所述第二穿孔的下表面设置有与受光元件相配合的第二让位空间。
作为优选方案，所述发光元件设置为贴片单色发光元件或者贴片彩色发光元件。
作为优选方案，所述底座的相对两侧设置有与键盘固定座配合安装的卡扣装置。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述方案可知：受光元件、发光元件、导光柱、聚光柱构成了本技术的非接触式电子组件，采用光信号的切换实现开关信号输出，开关本体内无需设置金属片，因而开关本体不会出现金属片之间接触不良的情况，也不会出现短路的情况，实现了开关本体的防水性能；发光元件和受光元件均设置在PCB板上，开关本体设置在键盘固定座上，使开关本体易于组装和拆卸；发光元件与导光柱作为开关本体的光源，发光元件设置为贴片单色发光元件或者贴片彩色发光元件,实现对键盘键帽呈现单色或者彩色的效果，同时也向非接触式电子组件提供了光源，达到一光两用的目的，为整个键盘节约了电子元件，提升了生产效率。
附图说明
图1为本发明的爆炸图。
图2为本发明组装状态的立体视图。
图3为底座的立体视图。
图4为本发明整体结构的剖视图。
图5为本发明不导通状态的剖视图。
图6为本发明导通状态的剖视图。
图7为非接触式电子组件的结构视图。
图8为导光柱的横截面分段示意图。
图中：上盖1、防尘轴2、阻光片3、弹簧4、导光柱5、聚光柱6、底座7、卡扣装置8、第一穿孔9、第二穿孔10、间隔空间11、PCB板12、受光元件13、发光元件14、键盘固定座15、入光段16、折射段17、出光段18、透光凸块19、凹槽20、镜面21、入光面22、第一出光面25、第二出光面26、第一让位空间27、第二让位空间28。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“从下至上”、“上端”、“下端”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种光触发机械键盘开关，包括键盘固定座15、非接触式电子组件、设置在键盘固定座15下方的PCB板12，非接触式电子组件包括受光元件13、发光元件14、导光柱5、聚光柱6，受光元件13和发光元件14分别对应设置在PCB板12上；键盘固定座15上设置有开关本体，开关本体包括上盖1、防尘轴2、弹簧4、底座7，上盖1扣合在底座7上，防尘轴2设置在上盖1和底座7之间并且由上盖1伸出，防尘轴4的底端通过弹簧4与底座7的底部相抵，底座7的一侧分隔设置有第一穿孔9和第二穿孔10，导光柱5嵌设在第一穿孔9内并且上端贯穿至上盖1之外，聚光柱6嵌设在第二穿孔10内并且上端伸出第二穿孔10，导光柱5的下端与发光元件14相对，第一穿孔9的下表面设置有与发光元件14相配合的第一让位空间27；第二穿孔10的下表面设置有与受光元件13相配合的第二让位空间28，聚光柱6的下端与受光元件13相对，第一穿孔9和第二穿孔10之间形成间隔空间11，间隔空间11内设置有固定在防尘轴2上的阻光片3。
本发明的操作原理是：通过操控防尘轴2，带动阻光片3在伸入间隔空间11和脱离间隔空间11的位置之间切换，对发光元件14和受光元件13的光路进行阻挡和不阻挡，从而实现切换开关信号的输出，具体而言，阻光片3伸入间隔空间11内，发光元件14和受光元件13的光路不再受阻光片3的阻挡，发光元件14的光线通过导光柱5进行导光，聚光柱6接收到导光柱5的光线再将光线折射到受光元件13从而得到信号反馈；防尘轴2在弹簧4的带动下复位，阻光片3脱离间隔空间11后恢复到对发光元件14和受光元件13的光路进行阻挡的状态。这种通过光线实现开关信号切换的结构，不存在因为灰尘的覆盖而导致接触不良的情况。
开关本体包括上盖1、防尘轴2、弹簧4、底座7，内部无需设置任何金属接触件，一方面简化了内部结构，另一方面为开关本体的防水和防尘带来了直接的作用，开关本体不再因为进水或者过多的灰尘覆盖而影响产品的正常操作。由于受光元件13和发光元件14分别对应贴片设置在PCB板12上，也不存在金属接触件的连接，因而更进一步做到了产品的防水和防尘的性能。
参照图7所示，聚光柱6对应导光柱5的一侧面设置为入光面22，导光柱5从下至上依次包括入光段16、折射段17、出光段18，入光段16的下表面与发光元件14相对应，折射段17靠向聚光柱6的一侧设置有与聚光柱6入光面22相对应的透光凸块19，透光凸块19与聚光柱6入光面相对应的面设置为第一出光面25。导光柱5的出光段18贯穿至上盖1之外，出光段18的上端设置为第二出光面26。
本技术中，发光元件14与导光柱5具有两个功能，第一个功能是为非接触式电子组件的受光元件13提供光线实现开关信号的切换，第二个功能是作为开关本体的发光提供光源，简化和优化了开关本体的内部结构，节省了材料成本，导光柱5第二出光面26设置为圆弧面，使发光元件14通过导光柱5射出的光线能够分散，光线能够从多个角度散发出来，一方面确保了发光功能，还不会因为光线过于强烈而伤害使用者的眼球。作为优选的实施方式，发光元件14设置为贴片单色发光元件或者贴片彩色发光元件。
参照图1和图7所示，透光凸块19的第一出光面25与聚光柱6入光面相对应，并且，所述折射段17远离透光凸块19的一侧面开设有凹槽20，凹槽20的底面设置为一向下倾斜45°的镜面21；入光段16的横截面面积大于折射段17的横截面面积；折射段17的横截面面积大于出光段18的横截面面积，这样的结构让发光元件14的光线通过45°的镜面21能够更多地折射到聚光柱6内，光线通过聚光柱6传导到受光元件，聚光柱6的底端设置为圆弧面，使聚光柱6内的光线能够更加集聚地射向受光元件13，从而确保受光元件13能够良好地接收到光线。
作为优选的实施方式，PCB板12、发光元件14、受光元件13的上表面均覆盖有透明防水膜层，使键盘的PCB板12具有防水性能，PCB板12被洒水的话，可直接擦干便可以继续使用，不会造成短路，若PCB板12上积聚了灰尘，也可以通过擦拭或者水洗的方式去掉灰尘，保洁方便。
参照图2和图3所示，底座7的相对两侧设置有与键盘固定座15配合安装的卡扣装置8。通过卡扣装置8将开关本体固定在键盘固定座15上，若要更换开关本体，只需要触动卡扣装置便可将开关本体与键盘固定座分离。
本发明的结构同样适用于带发声组件的键盘开关。
上述实施例仅是显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种光触发机械键盘开关，包括键盘固定座(15)、非接触式电子组件、设置在键盘固定座(15)下方的PCB板(12)，其特征在于：所述非接触式电子组件包括受光元件(13)、发光元件(14)、导光柱(5)、聚光柱(6)，所述受光元件(13)和发光元件(14)分别对应设置在PCB板(12)上；所述键盘固定座(15)上设置有开关本体，所述开关本体包括上盖(1)、防尘轴(2)、弹簧(4)、底座(7)，所述上盖(1)扣合在底座(7)上，所述防尘轴(2)设置在上盖(1)和底座(7)之间并且由上盖(1)伸出，所述防尘轴(4)的底端通过弹簧(4)与底座(7)的底部相抵，所述底座(7)的一侧分隔设置有第一穿孔(9)和第二穿孔(10)，所述导光柱(5)嵌设在第一穿孔(9)内并且上端贯穿至上盖(1)之外，所述聚光柱(6)嵌设在第二穿孔(10)内并且上端伸出第二穿孔(10)，所述导光柱(5)的下端与发光元件(14)相对，所述聚光柱(6)的下端与受光元件(13)相对，所述第一穿孔(9)和第二穿孔(10)之间形成间隔空间(11)，所述间隔空间(11)内设置有固定在防尘轴(2)上的阻光片(3)。
2.根据权利要求1所述的一种光触发机械键盘开关，其特征在于：所述聚光柱(6)对应导光柱(5)的一侧面设置为入光面(22)，所述导光柱(5)从下至上依次包括入光段(16)、折射段(17)、出光段(18)，所述入光段(16)的下表面与发光元件(14)相对，所述折射段(17)靠向聚光柱(6)的一侧设置有与聚光柱(6)入光面相对应的透光凸块(19)，所述透光凸块(19)与聚光柱(6)入光面(22)相对应的面设置为第一出光面(25)；所述出光段(18)贯穿至上盖(1)之外，所述出光段(18)的上端设置为第二出光面(26)，所述第二出光面(26)设置为圆弧面；所述折射段(17)远离透光凸块(19)的一侧面开设有凹槽(20)，所述凹槽(20)的底面设置为一向下倾斜45°的镜面(21)；所述入光段(16)的横截面面积大于折射段(17)的横截面面积；所述折射段(17)的横截面面积大于出光段(18)的横截面面积。
3.根据权利要求1所述的一种光触发机械键盘开关，其特征在于：所述聚光柱(6)的底端设置为圆弧面。
4.根据权利要求1所述的一种光触发机械键盘开关，其特征在于：所述PCB板(12)、发光元件(14)、受光元件(13)的上表面均覆盖有透明防水膜层。
5.根据权利要求1所述的一种光触发机械键盘开关，其特征在于：所述第一穿孔(9)的下表面设置有与发光元件(14)相配合的第一让位空间(27)；所述第二穿孔(10)的下表面设置有与受光元件(13)相配合的第二让位空间(28)。
6.根据权利要求1或4或5任一条所述的一种光触发机械键盘开关，其特征在于：所述发光元件(14)设置为贴片单色发光元件或者贴片彩色发光元件。
7.根据权利要求1所述的一种光触发机械键盘开关，其特征在于：所述底座(7)的相对两侧设置有与键盘固定座(15)配合安装的卡扣装置(8)。
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170215 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |