CN110858012A - 具有预制反射板的光导 - Google Patents

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Abstract

模制元件总成包括具有第一面和相反朝向的第二面的印刷电路板。多个发光二极管安装在第一面的第一部分上。多个电子元件安装在第一面的第二部分上。半透光聚合材料的光导具有与第一面的第一部分直接接触的接触面和在光导中限定腔的多个光出口。光导位于发光二极管上方，并直接接收来自发光二极管的可见光，将可见光传输到光出口。反射板直接接触光导，并且在包括电子元件的第二部分上方延伸，并包括延伸到光导中的填充构件。反射板将可见光反射回到光导。

Description

具有预制反射板的光导
技术领域
本公开总体上涉及印刷电路板，该印刷电路板具有至少一个光生成元件和光导。
背景技术
本节中的陈述只提供涉及本公开的背景信息，且可构成或不构成现有技术。
具有背光视觉元件的电子元件可采用几种工艺制造。最常见的是，用聚合材料树脂的塑料部分制成某些部分为透明或半透明的塑料，其中包括一个或多个光源的电子元件在模制后机械地附接到该部件，使得通过该透明或半透明的部位可以看见光，从而产生背光效果。最近，已经开发了在模制塑料部件中嵌入一个或多个光源的方法。一种这样方法是：通过低压模制，将光源和相关电子元件(统称为“封装件”)包封在透明树脂中，然后在包封封装件上或其周围注射模制塑料。由此，包封封装件嵌入塑料中，且塑料的某些部分是透明或半透明的，使得来自包封封装件的光能够透过该透明或半透明塑料可见，从而产生背光效果。
另一种这样的方法是：将光源和相关电子元件(“封装件”)安装到聚合物薄膜上，将薄膜形成为所需的形状，然后将成形的薄膜插入具有大致相同形状的注射模具中。接下来，注射模制塑料到薄膜上，使得封装件嵌入薄膜(封装件安装在薄膜上)与塑料(塑料已模制到封装件上)之间，其中部分薄膜和/或塑料是透明或半透明的，使得来自光源的光从部件外部可见，从而产生背光效果。
电子元件也可以印刷到薄膜上。然后将薄膜插入注射模具中；在注射模具中，塑料模制到薄膜上，电子元件嵌入模制塑料中，使得在塑料部件从模具中取出的时候，薄膜也从塑料部件上剥离，从而留下电子元件嵌入或附接至塑料部件表面的电子元件。
因此，虽然当前印刷薄膜总成实现了其预期目的，但是需要一种新型和改进的系统和方式用于制备具有发光二极管的薄膜总成的光导。
发明内容
根据若干方面，模制元件总成包括带有具有第一面和相反朝向的第二面的印刷电路板。多个发光二极管安装在第一面的第一部分上。半透光聚合材料的光导临近发光二极管。半透光聚合材料的光导包括：接触面；相对于接触面相反朝向的外表面；和多个光出口；其中接触面接触第一面的第一部分，光导位于发光二极管上方，并直接接收来自发光二极管的可见光，及将可见光传输到光出口。反射板设置在光导的外表面上方，并直接接触光导的外表面。反射板包括延伸到光导中的多个填充构件。反射板将向光导的外表面传输的可见光反射回到光导。
在本公开的另一方面，反射板是白色。
在本公开的另一方面，反射板具有部分腔，该部分腔在形状上对应于光导，并当反射板直接地接触光导的外表面时，该部分腔接收光导。
在本公开的另一方面，光导的光出口各自限定大致上为U形的腔。多个填充构件各自在远离反射板的下表面处延伸，并且每个填充构件的尺寸设置为适配光出口中的一个，当反射板直接接触光导的外表面时，每个填充构件延伸到光出口的一个中。
在本公开的另一方面，光导包括多个公突起；反射板包括多个孔；且反射板包括多个孔，每个孔接收光导的公突起中的一个，以保持反射板与光导的接触。
在本公开的另一方面，光导包括多个光透镜，每个光透镜具有多个斜表面，所述多个斜表面不与接触面正交，以便将可见光反射到光出口。
在本公开的另一方面，反射板的一部分直接接触每个光透镜的平面反射面。
在本公开的另一方面，印刷电路板包括从第一面向第二面延伸的多个通孔；每个光透镜包括在印刷电路板中的通孔中的一个上方延伸的公延伸部分，其中由发光二极管发射并且接收在光导中的光穿过通孔通过每个光透镜的公延伸部分而射出。
在本公开的另一方面，每个光透镜的每个公延伸部分包括与印刷电路板的第二面齐平定位的远端。
在本公开的另一方面，每个光透镜的每个公延伸部分包括与印刷电路板的第二面隔开的远端。
在本发明的另一个方面，多个电子元件设置在印刷电路板的第一面的第二部分上，并且聚合材料的层包覆模制在印刷电路板的第二部分中的电子元件上方。
在本公开的另一方面，光导和层整体成型。
在本发明的另一个方面，多个发光二极管接收盒限定在接触面中的凹槽，每个发光二极管接收盒的尺寸设置为当接触面直接接触第一面的第一部分时，每个发光二极管接收盒容纳发光二极管中的一个。
在本发明的另一方面，发光二极管限定为侧射型二极管，其中从发光二极管发射的可见光引导为大致平行于第一面。
根据若干方面，模塑的元件总成包括具有第一面和相反朝向的第二面的印刷电路板。多个发光二极管安装在第一面的第一部分上。多个电子元件安装在第一面的第二部分上。半透光聚合材料的光导具有与第一面的第一部分直接接触的接触面和在光导中限定腔的多个光出口。光导位于发光二极管上方，并直接接收来自发光二极管的可见光，并将可见光传输到光出口。反射板直接接触光导，并且在包括电子元件的第一面的第二部分上方延伸。反射板将传输到反射板的可见光反射回到光导。
在本发明的另一个方面，印刷电路板包括多个通孔，这些通孔各自靠近发光二极管的各自一个中。
在本发明的另一个方面，反射板包括多个填充构件，每个填充构件在远离反射板的下表面处延伸，并且每个填充构件的尺寸设置为适配到光出口的一个中，除了来自发光二极管的光进入的填充构件的两个相对端面之间外，每个填充构件基本上围绕其中一个通孔。
在本发明的另一个方面，光导包括由聚合材料共同模制并同样地连接到光导的多个光透镜，每个光透镜延伸到光出口的一个中，并且每个光透镜至少部分地延伸到通孔的一个中。
在本公开的另一方面，光导的外表面相对于接触面相反朝向，其中反射板直接接触光导的外表面。
根据若干方面，模制元件总成包括具有第一面和相反朝向的第二面的印刷电路板。多个发光二极管安装在第一面的第一部分上。多个电子元件安装在第一面的第二部分上。半透光聚合材料的光导具有与第一面的第一部分直接接触的接触面和在光导中限定腔的多个光出口。光导位于发光二极管上方，并直接接收来自发光二极管的可见光，将可见光传输到光出口。光导的外表面相对于接触面相反朝向。反射板设置在光导的外表面上方，并直接接触光导的外表面，在包括电子元件的第一面的第二部分上方延伸。反射板包括多个填充构件，每个填充构件远离反射板的下表面延伸，每个填充构件的尺寸设置为适配到光出口的一个中，当反射板直接接触光导的外表面时，每个填充构件延伸到光出口的一个中。反射板将传输到光导的外表面的可见光反射回到光导中。
根据本文提供的描述，其他适用性领域将变得显而易见。应该理解的是，说明书和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1是根据示例性实施方案的层压光导和元件载体的前部透视组装图；
图2是图1的组装后的层压光导和元件载体的俯视平面图；
图3是图2的区域3的后部透视图；
图4是图2的区域4的端部透视图；
图5是图1的层压光导和载体的底部平面图；
图6是组装之前图1的反射板和光导的侧面透视装配图；以及
图7是图6的已组装的反射板和光导的顶部透视图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。
参考图1，层压光导和元件载体所限定模制元件总成10包括主体12(例如印刷电路板，多个电子元件安装在其上)。根据若干方面，模制主体12限定为矩形，然而任何期望的几何形状都可使用。模制主体12包括第一侧面或第一面14，以及反向朝向的第二面15。包括电容器的多个电子元件16位于模制主体12的第一面14上，多个电子元件电气接到多个第一电迹线18、19(为了清楚起见仅部分显示)。导电迹线通过例如丝网印刷工艺印刷到第一面14。
多个发光二极管20、20'、20”、20”'、20””也分别安装在第一面14的第一部分21上，并连接到电迹线18、19。附加发光二极管22能可选择地设置在模制主体12第一面14的第一部分21的一端，以提供指示有电力可用于模制元件总成10的光亮指示。根据若干方面，多个电子元件16布置在模制主体12的第一面14的第二部分23上。根据若干方面，发光二极管20、20'、20”、20”'、20””限定为侧射型二极管，来自发光二极管的可见光定向为基本平行于第一面14。
多个形成在模制主体12内的通孔24、24、24'、24”、24”'、24””各自临近近每个发光二极管20、20'。根据若干方面，每个通孔24、24'、24”、24”'、24””的形状为正方形或矩形，然而，然而任何几何形状都可选择。单独的通孔26也可设置为临近发光二极管22，其在功能上类似于通孔24、24'、24”、24”'、24””，但其可具有较小横截面。连接器28也位于主体12的第一面14上，连接器连接到电迹线18、19。临近连接器28的空间封壳设置有多个电容式触摸膜触点30。多个通孔32设置为穿过模制主体12，其通过摩擦容纳下文所述的销。
光导34由光学透明聚合材料经单次模制而成，例如该聚合材料可以是透明或半透明的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，以允许光通过光导34。多个发光二极管接收盒36、36'、36”'、36”'、36””形成为侧面的接触面38开口(所述接触面38限定光导34的模制主体朝向)。每个接收盒36、36'、36”、36”'、36””的尺寸设置为在光导34压配合到模制主体12的第一面14上时，接收并部分地围绕发光二极管20、20'、20”、20”'、20””中的一个。单独盒40也形成在光导34中，其接收发光二极管22。
限定光出口42、42'、42”、42”'、42””的多个大致U形的腔形成为穿过光导34，当光导34压配合到模制主体12的第一面14上时，每个腔与通孔24、24'、24”、24”'、24””中的每个对齐。多个光反射器或光透镜44、44'、44”、44”'、44””由PMMA材料共同模制而成，并同样地连接到光导34，每个延伸入光出口42中的一个。每个光透镜44、44'、44”、44”'、44””包括平面反射面45，其定向为基本上平行于接触面38。当光导34位于模制主体12上时，每个光透镜44、44'、44”、44”'、44””基本上与通孔24、24'、24”、24”'、24””中的一个重叠，光导34压配合到下面描述的、从模制主体12的第一面14延伸的销上。单独的光透镜46也由PMMA材料共同模制，并同样连接到光导34的，当光导34位于模制主体12上时，该光透镜与通孔26重叠。
如图1所示，限定第一销48、由PMMA材料与光导34共同模制且同样地连接到光导34的多个公突起向上朝着远离光导34的外表面50的方向延伸。还可以设置单独的公突起，该公突起限定比第一销48更长的定位销52。除从外表面50延伸的第一销48之外，多个限定第二销54的公突起(在该视图中仅其中一个部分可见)朝着远离接触面38的方向向下延伸。当光导34压配合到模制主体12的第一面14上时，每个第二销54被摩擦被接收在这些形成于模制主体12中的通孔32的一个中。
聚合材料(例如注塑树脂或冲压薄膜)的反射板56使用模制工艺模制而成。反射板56位于与光导34的外表面50直接接触的位置，并覆盖电子元件16，且直接接触模制主体12的第一面14的一部分。根据若干方面，反射板56是白色的，以反射当发光二极管20、20'、20”、20”'、20””通电时产生的可见光(原本会射出光导34外)，使光返回到光导34中。当光导34位于模制主体12上时，反射板56的一部分也直接接触每个光透镜44、44'、44”、44”'、44””的平面反射面45。多个填充构件58与反射板56的下表面60共同模制，并同样地从反射板56的下表面60延伸。当下表面60与光导34的外表面50直接接触时，每个填充构件58的尺寸设置为可滑动地被接收在一个腔内并基本填充这一个腔，所述腔限定通过光导34的光出口42。形成在光导34中的光出口42接收从反射板56延伸的填充构件58，以将反射板56的白色反射材料直接附加到光导34中。
反射板56在具有填充构件58的第一部分64处的第一厚度62小于限定反射板56的第二部分68的第二厚度66。接触面70形成在具有第二厚度66的第二部分68中，部分腔72设置在具有填充构件58的第一部分64中。当反射板56被带入与光导34和模制主体12中的每一个直接接触，且光导34置入部分腔72时，接触面70直接接触模制主体12的第一面14的区域74。光导34的每个第一销48被摩擦地接收在形成于反射板56中的多个通孔76中的一个，以将反射板56固定到光导34上。反射板56的全厚度主体部分78形成在部分腔72外部，其提供接触面70。
参考图2并再次参见图1，模制元件总成10的完整总成使得光导34使用第二销54摩擦地耦合至模制主体12，同时反射板56重叠在光导34和主体12上，并使用第一销48和定位销52摩擦地耦接至光导34和主体12。在组装状态下，每一个发光二极管(例如发光二极管20)都被容纳在盒的一个中(例如盒36)。由每个发光二极管产生的光(例如可见光)主要被引导向与其相关光导的光透镜，例如从发光二极管20沿着光箭头80的方向朝向光透镜44。每个光导通过通孔24、24'、24”、24”'、24””中的一个将光散射出来，例如来自发光二极管20的光经由通孔24通过光透镜44散射出来。经由围绕这些光导的光出口42，设置在光导34中的开口有助于限制光仅经由一个光导，并仅通过一个通孔散射，例如经由光反射器44通过通孔24。
从发光二极管20、20'、20”、20”'、20””发射的光线(例如可见光)由每个光透镜44的多个斜表面82、84、86反射，其引导光线经由通孔24、24'、24”、24”'、24””散射。由发光二极管22发射的光线被引导通过通孔26。光线(例如可见光)穿过在模制元件总成10的丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料装饰层(未显示)上形成的图形(未显示)。每一个斜表面82、84、86都定向为相对于接触面38成大约45度角，接触面38定向为与光导34外表面50平行。斜表面82、84、86反射光，并引导光，以增强朝向每个光透镜44的中心的光。由发光二极管20、20'、20”、20”'、20””发出的可见光也从白色反射板56反射回光导34和模制主体12，因此可以被多个斜表面82、84、86反射，并从通孔24、24'、24”、24”'、24””出来。
参考图3并再参考图1至图2，光导34基本不覆盖其上安装有电子元件16的主体12的第二部分23。为包封以及保护电子元件16周边，第一聚合材料88模制在第一面14的第二部分23上方，包封电子元件16，并接触光导34的一部分90。根据若干方面，第二聚合材料92包覆模制在光导34上方并至少部分包覆模制在第一材料88上方。
参考图4并再次参考图1至图3，光导34的边缘90在其模制主体12的安装位置处与任何电子元件16(例如示例电子总成16”)之间维持尽可能最小的空隙94。根据若干方面，最小空隙94约为0.2mm，这用于元件之间的累积公差和热膨胀。
参考图5再参考图1至图4，多个填充构件58、58'、58”、58”'、58””中的每一个在如图所示的安装位置。为清楚起见，模制主体12的部分厚度被移除，以便更清楚地显现填充构件58”'和光透镜44”'。因此，对填充构件58”'和光透镜44”的以下讨论同样适用于所有填充构件和光透镜。除了相对端面96和98之间(光从发光二极管20”'由此处射入光透镜44”')，填充构件58”'基本围绕通孔24”'。光透镜44”'的远端100限定了大致平坦的表面，该表面的几何形状与通孔24”'的几何形状基本匹配，由此覆盖通孔24”'以形成光出口。根据若干方面，远端100位于与模制主体12的第二面15齐平的位置。根据其他方面，远端100至少部分位于通孔24”'内，但是与模制主体12的第二面15隔开。由发光二极管20”'产生的光进入光透镜44”'，经每个斜表面82、84、86反射，并在如图5所示的朝向观看者的方向从远端100散射出来，所述远端100从通孔24”'限定光出口。
参考图6并再参考图1，其中显示了在组装到光导34之前的反射板56。为了安装反射板56，每个填充构件58、58'、58”、58”'、58””(如填充构件58”')与光出口42、42'、42”、42”'、42””中的一个(如光出口42”'对齐)，而反射板56沿方向102压在光导34上，直到每个填充构件58、58'、58”、58”'、58””可滑动地装入光出口42、42'、42”、42”'、42””的一个中。同时，销48、52中的各个销摩擦地装入孔76中的一个，以将反射板56摩擦地容纳在光导34上。由于反射板56的下表面60直接接触光导34的外表面50，所以光透镜44、44'、44”、44”'、44””的每个平面反射面45也直接接触下表面60。
参考图7并再次参考图1和6，一起限定模制元件总成10的反射板56、光导34和模制主体12的完整组件位于侧射型二极管20、20'、20”、20”'、20””(如发光二极管20””)以发射光线，该光线被每个光透镜44(例如光透镜44””)的各个斜表面82、84、86反射，并被填充构件58、58'、58”、58”、58”'(例如填充构件58””)反射，如图7所示，以从图1所示和描述的通孔24、24'、24”、24”'、24”'向下射出。图7所示向上行进的光线被白色反射板56反射，并向下朝向通孔。通过将每个填充构件58、58'、58”、58”'、58””分到它们自己指定的光出口42、42'、42”、42”'、42””中的一个，来自各个发光二极管的光被分段，因此主要仅从通孔24、24'、24”、24”'、24””中的一个向外发射。因此，各个发光二极管20、20'、20”、20”'、20””可被通电，并且它们的光线被分段。
限定本公开的模制元件总成10的模制或层压光导和元件载体展示出若干优点。这些优点包括将白色反射板直接设置在透光光导上，其将白色反射板反射的光反射回光导。在光导中形成的腔接收从反射板延伸的填充构件部分，以将反射板的反射材料直接添加到光导中。光导的光透镜也延伸到腔中，以最大化靠近光透镜定位的发光二极管所发出光的反射。
在本质上，本公开的描述仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变化落入本公开的范围内。不应将这些变化视为脱离本公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种模制元件总成，包括：
印刷电路板，具有第一面和相反朝向的第二面；
发光二极管，安装在所述第一面的第一部分上；
半透光聚合材料的光导，具有：接触面；相对于接触面相反朝向的外表面；和光出口；其中，所述接触面接触所述第一面的第一部分，使得所述光导位于所述发光二极管上方，并且直接接收来自发光二极管的可见光，并将所述可见光传输到所述光出口；和
反射板，设置在所述光导的外表面上方，并直接接触所述光导的外表面，所述反射板包括延伸到所述光导中的填充构件，所述反射板将朝向所述光导的外表面传输的可见光反射回到所述光导。
2.根据权利要求1所述的模制元件总成，其中所述反射板为白色。
3.根据权利要求1所述的模制元件总成，其中所述反射板具有部分腔，所述部分腔在形状上与所述光导相对应，并且在所述反射板直接接触所述光导的外表面时，所述部分腔接收所述光导。
4.根据权利要求1所述的模制元件总成，其中：
所述光导的光出口限定大致U形的腔；和
所述填充构件远离所述反射板的下表面延伸，并且尺寸设置为可滑动地适配到所述光出口中，当所述反射板直接接触所述光导的外表面时，所述填充构件延伸到所述光出口中。
5.根据权利要求1所述的模制元件总成，其中：
所述光导包括公突起；和
所述反射板包括孔，所述孔摩擦地容纳所述光导的公突起以保持所述反射板与所述光导接触。
6.根据权利要求1所述的模制元件总成，其中所述光导包括具有斜表面的光透镜，所述斜表面不与所述接触面正交，以将所述可见光反射到所述光出口。
7.根据权利要求6所述的模制元件总成，其中所述反射板的一部分直接接触所述光透镜的平面反射面。
8.根据权利要求6所述的模制元件总成，其中：
所述印刷电路板包括从第一面向第二面延伸的通孔；和
所述光透镜包括在所述印刷电路板中的通孔上方延伸的公延伸部分，其中由所述发光二极管发射并在光导中接收的光经由通孔通过光透镜的公延伸部分射出。
9.根据权利要求8所述的模制元件总成，其中所述光透镜的公延伸部分包括远端，所述远端定位成与所述印刷电路板的第二面齐平。
10.根据权利要求8所述的模制元件总成，其中每一个所述光透镜的每个公延伸部分包括远端，所述远端与所述印刷电路板的第二面隔开。
11.根据权利要求1所述的模制元件总成，还包括：
电子元件，设置在所述印刷电路板的第一面的第二部分上，以及
聚合材料的层，包覆模制在印刷电路板的第二部分中的电子元件上方。
12.根据权利要求11所述的模制元件总成，其中所述光导和所述层是整体成形的。
13.根据权利要求1所述的模制元件总成，还包括发光二极管接收盒，所述发光二极管接收盒在所述接触面中限定凹槽，且所述发光二极管接收盒的尺寸设置为当所述接触面直接接触所述第一面的第一部分时，所述发光二极管接收盒容纳所述发光二极管。
14.根据权利要求1所述的模制元件总成，其中所述发光二极管限定为侧射型二极管，从所述发光二极管发射的可见光引导为大致平行于所述第一面。
15.一种模制元件总成，包括：
印刷电路板，具有第一面和相反朝向的第二面；
多个发光二极管，安装在所述第一面的第一部分上；
多个电子元件，安装在所述第一面的第二部分上；
半透光聚合材料的光导，具有与所述第一面的第一部分直接接触的接触面和在所述光导中限定腔的多个光出口，所述光导位于所述发光二极管上方，并直接接收来自所述发光二极管的可见光，并将所述可见光传输到光出口；和
反射板，直接接触所述光导，并在包括电子元件的所述第一面的第二部分上方延伸，所述反射板包括多个延伸到所述光导中的填充构件，所述反射板将传输到反射板的可见光反射回到所述光导。
16.根据权利要求15所述的模制元件总成，其中所述印刷电路板包括多个通孔，所述通孔各自靠近所述发光二极管的各自一个。
17.根据权利要求16所述的模制元件总成，其中多个所述填充构件的每一个远离所述反射板的下表面延伸，且每一个填充构件的尺寸设置为滑动地装配入所述光出口的一个，除了在所述填充构件的相对端面之间以外，每一个所述填充构件基本围绕所述通孔的一个，来自发光二极管的光进入所述相对端面之间。
18.根据权利要求17所述的模制元件总成，其中所述光导包括由所述聚合材料共同模制且同样地连接到所述光导的多个光透镜，每个光透镜延伸到所述光出口的一个中，并且每个光透镜至少部分地延伸到所述通孔的一个中。
19.根据权利要求15所述的模制元件总成，还包括所述光导的外表面，所述光导的外表面相对于所述接触面相反朝向，其中所述反射板直接接触所述光导的外表面。
20.一种模制元件总成，包括：
印刷电路板，具有第一面和相反朝向的第二面；
多个发光二极管，安装在所述第一面的第一部分上；
多个电子元件，安装在所述第一面的第二部分上；
半透光聚合材料的光导，其具与所述第一面的第一部分直接接触的接触面和在光导中限定腔的多个光出口，所述光导位于所述发光二极管上方，并直接接收来自所述发光二极管的可见光，并将所述可见光传输到所述光出口；
所述光导的外表面，相对于所述接触面相反朝向；以及
反射板，设置在所述光导的外表面上方，直接接触所述光导的外表面，并且在包括电子元件的所述第一面的第二部分上方延伸，所述反射板包括多个填充构件，每个填充构件远离所述反射板的下表面延伸，每个填充构件的尺寸设置为适配到光出口的一个中，每个填充构件延伸到光出口的一个中，当所述反射板直接接触所述光导的外表面时，所述反射板将传输到所述光导的外表面的可见光反射回到所述光导。
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