CN211780875U - 一种具有交互功能的发光纺织面料 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有交互功能的发光纺织面料，包括至少一个纺织基底层、光导纤维、压力传感器、电路控制装置以及光源，光导纤维和压力传感器均设置在所述纺织基底层上，纺织基底层包括导电纱，压力传感器通过所述导电纱与电路控制装置电连接，电路控制装置与所述光源电连接，光导纤维的端部与所述光源连接，当压力传感器检测到标定压力时，所述电路控制装置连通，以使光源发光，光导纤维用于传导所述光源发出的光。本实用新型提供的发光纺织面料，具有力感交互功能，结构简单、面料柔软、压感发光效果好，为服装、可穿戴产品、家居产品提供新功能实现的思路，扩大了发光面料的应用范围和可能性。

Description

一种具有交互功能的发光纺织面料

技术领域

本实用新型涉及纺织物技术领域，特别涉及一种具有交互功能的发光纺织面料。

背景技术

现有发光面料大多是将塑料光纤与基础纺织纱线进行编织，然后通过外接光源来实现发光效果，利用遥控器或开关来控制是否发光。然而此单调的发光模式无法实现人与织物的交互情景，不够人性化，已然不能适应时代的发展和人们的需求。

实用新型内容

本实用新型旨在一定程度上解决现有发光面料不够人性化的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种具有交互功能的发光纺织面料，包括至少一个纺织基底层、光导纤维、压力传感器、电路控制装置以及光源，所述光导纤维和所述压力传感器均设置在所述纺织基底层上，所述纺织基底层包括导电纱，所述压力传感器通过所述导电纱与所述电路控制装置电连接，所述电路控制装置与所述光源电连接，所述光导纤维的端部与所述光源连接，当所述压力传感器检测到标定压力时，所述电路控制装置连通，以使所述光源发光，所述光导纤维用于传导所述光源发出的光。

可选地，所述纺织基底层还包括纺织纱，所述纺织纱与所述导电纱间隔编织。

可选地，所述纺织纱与所述导电纱编织的间隔范围为0.8-1.2cm。

可选地，所述光导纤维夹织在所述纺织纱形成的绒圈内。

可选地，所述光导纤维构成所述纺织基底层的发光面的致密排列区域。

可选地，所述电路控制装置包括电路板，所述电路板根据所述压力传感器检测到的压力信号控制所述光源发光或熄灭。

可选地，所述压力传感器为薄膜压力传感器或压电压力传感器。

可选地，在所述压力传感器为薄膜压力传感器时，所述电路控制装置还包括电源，所述电源用于为所述光源供电。

可选地，所述压力传感器呈点阵式排列布置。

可选地，所述导电纱包括银纤维纱线、不锈钢纤维纱线、石墨烯纱线和碳纤维纱线中的一种或多种。

相对于现有技术，本实用新型提供的具有交互功能的发光纺织面料具有以下优势：

(1)本实用新型通过在面料织物中设置导电纱、压力传感器、光源以及光导纤维，在四者的配合下，实现面料的交互发光功能，当面料受到压力时，光通过光导纤维在织物中的传播扩散，从而体现面料的发光效果，在黑暗中提供光亮，给与人安全感，增强面料的人性化程度；此外，该面料结构简单，为服装、可穿戴产品、家居产品提供新功能实现的可能性，提高了发光面料的商业前景。

(2)本实用新型提供的发光纺织面料，不仅结构简单轻巧，使用方便灵活，根据需要随意设置，而且制造简单，使用寿命长久。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的具有交互功能的发光纺织面料的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的具有交互功能的发光纺织面料采用机织组织结构制备时的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的具有交互功能的发光纺织面料的电路控制图；

图4为本实用新型实施例所述的具有交互功能的发光纺织面料采用针织组织结构制备时的结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述的具有交互功能的发光纺织面料在黑暗中的发光效果图；

图6为本实用新型实施例所述的具有交互功能的发光纺织面料的交互发光流程示意图。

附图标记说明：

1-纺织基底层，2-光导纤维，3-压力传感器，4-导电纱，5-纺织纱，51-纺织经纱，52-纺织纬纱。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，下述若有涉及“内”、“外”等的描述，则该“内”、“外”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。此外，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

现有技术中，为了能使纺织面料产生较佳的发光效果，有的采用以发光涂料为功能材料，应用于纺织面料的表面，这类材料只能在一定程度上改善纺织品的外观，在光照下通过反射光线产生光感，无法自主发光，夜间使用效果不佳。也有的采用将塑料光纤与基础纺织纱线进行编织，通过外接光源来实现发光，然而这种发光面料不具备动态发光的效果。此外，还有采用由基础布料、保护层衬底层、基础导电材料层、发光层、导电材料层和保护层组成的电致发光布，实现动态发光的效果，但是此面料结构复杂，成本高昂，同样不能与人产生交互。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种具有交互功能的发光纺织面料，通过将光导纤维、导电纱以及压力传感器编织成复合结构织物的方式来实现面料的发光效果，并通过压力传感器实现人与面料的交互功能。该发光纺织面料结构简单、面料柔软、压感发光效果好，为服装、可穿戴产品、家居产品提供新功能实现的思路，扩大了发光面料的应用范围和可能性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

结合图1所示，本实用新型实施例提供了一种具有交互功能的发光纺织面料，包括至少一个纺织基底层1、光导纤维2、压力传感器3、电路控制装置以及光源，光导纤维2和压力传感器3设置在纺织基底层1上，纺织基底层1包括导电纱4，压力传感器3通过导电纱4与电路控制装置电连接，电路控制装置通过导线与光源电连接，光导纤维2的端部与光源连接，当压力传感器3检测到标定压力时，电路控制装置连通，以使光源发光，光导纤维2用于传导光源发出的光。

具体地，纺织基底层1主要由经纱和纬纱相互编织而成，通常在编织时经纱与纬纱大多以直角交叉(如图2所示)，但也可以以任何角度交叉(如图5所示)，经纱是沿织物的长度方向(通常为其较长的尺寸)编织的纱线，纬纱是沿其交叉或宽度方向(通常为其较短的尺寸)编织的纱线。经纱和纬纱主要是纺织纱5，选用长的、柔韧的且相对薄的纺织纱5作为基础纱，可以提供发光纺织面料所需的长度、耐损性、洗涤、耐久性和最终用途。且在需要特别结实耐用或不同用途的织物时，可以采用具有两个或更多个纺织基底层1的实施方式，多个纺织基底层1可以采用基础编织方式或粘结方式连接固定。当采用多个纺织基底层1时，压力传感器3可以设置在相邻两个纺织基底层1之间；但为提高面料的发光效果，优选地，光导纤维2设置在面料表面的纺织基底层1上。

可以理解的是，本实施例所述的光导纤维2和压力传感器3设置在纺织基底层1上包括但不限于如下几种情况：1)光导纤维2和压力传感器3均设置在纺织基底层1表面；2)光导纤维2设置在纺织基底层1表面，压力传感器3植入纺织基底层内；3)光导纤维2植入在纺织基底层1内，压力传感器3设置在纺织基底层表面；4)光导纤维2和压力传感器3均植入在纺织基底层内部。光导纤维2和压力传感器3设置在纺织基底层1表面时，其导光和压力敏感性较好，但无法对光导纤维2和压力传感器3形成较好的保护，不仅影响外观且易出现损坏的现象；而将光导纤维2和压力传感器3植入纺织基底层1内时，面料的外观较好，且提高了面料的耐磨度，但是会牺牲一部分发光效果，因此，在实际生产过程中，可根据面料的使用需求进行结构选择，在此不作具体限定。此外，光导纤维2和压力传感器3均可以通过常规编织方法与纺织基底层1固定，也可以通过胶水或其它粘性物与纺织基底层1固定，同样可以根据实际需求选择。

纺织基底层1还包括有导电纱4，导电纱4可以是经纱或纬纱，参与到纺织纱5中进行面料的编织，其中，导电纱4与纺织纱52间隔编织。为避免混淆，在本实用新型中，将以纺织纱5为原料的经纱称为纺织经纱51，以纺织纱5为原料的纬纱成为纺织纬纱52。

在此，所述的导电纱4与纺织纱5间隔编织，也即每根导电纱4与纺织经纱51或纺织纬纱52平行且之间隔有一定距离。由此，可以根据连接电器件所需功率的大小，确定导电纱4分布的多少以及间隔的距离，从而可以更好的满足传导需求。结合图2所示，在本实用新型中，导电纱4基本平行于纺织纬纱52，且导电纱4和纺织纬纱52在图2所示的情况下各自从上方或下方交替缠绕依次排列的纺织经纱51，导电纱4与纺织纬纱52间隔编织，且纺织纱5与导电纱4编织的间隔范围为0.8-1.2cm，优选地，纺织纱5与导电纱4间隔1cm编织。由此，使得导电纱4可以被置于纺织基底层1内，不仅可以起到较好的导电作用，且可以防止导电纱4受损，从而进一步提高面料的耐磨程度。

其中，导电纱4包括银纤维纱线、不锈钢纤维纱线、石墨烯纱线和碳纤维纱线中的一种或多种，在本实用新型实施例中，优选地，导电纱4为银纤维纱线。

可以理解的是，根据实际需求，导电纱4与纺织纱5通过机织组织结构和针织组织结构这两种基础纺织结构进行编织。发明人通过设置以机织组织结构进行编织(织得的面料记为机织组织小样，如图2所示)和针织组织结构进行编织(织得的面料记为针织组织小样，如图4所示)，并将机织组织小样与针织组织小样进行对比，以说明导电纱4与纺织纱5优选的纺织方式。

通过对比例，可以看出，机织组织小样(图2)质感较僵硬，柔软性挠曲性较差，而针织组织小样(图4)比较柔软，富有弹性，基本保留了基础纺织纱5线的面料特性。由于本实用新型设计的发光面料还结合有压力传感器3，而压力传感器3本身具有一定的硬度，为提高面料的舒适性，优选地，采用针织组织结构编织纺织基底层1，图1、图3和图5所示的面料均在针织组织结构编织的基础上设置。

由此，通过设置导电纱4使得纺织基底层1中的一部分是导电的，在使用中可以按照需要在面料的多个位置之间提供电连接，或电连接到织物之外的位置，或与设置在织物内的电器件进行电连接。因此，压力传感器3无论是设置在纺织基底层1上，或者植入纺织基底层1内，均可以通过导电纱4与电路控制装置电性连接，而电路控制装置通过导线与光源电性连接，从而实现压力传感器3与光源的联动。

此外，发光纺织面料还包括有光导纤维2，光导纤维2用于导光，其夹织在纺织纱5形成的绒圈内。针织织物属于网眼织物，是由纱线系统通过针织机上形成网眼的方式制成的织物面料，光导纤维2夹织在绒圈内，也即纺织基底层1具有由经纱和纬纱构成的绒圈，光导纤维2穿插在纺织纱5的经线或纬线交织形成的绒圈内。当然，在光导纤维2较细的情况下(直径在0.25-0.5mm范围)，光导纤维2也可以夹杂在纺织纱5的纺织经纱51或纺织纬纱52中，直接编织到纺织基底层1内。在本实施例中，优选地，光导纤维2夹织在纺织纱5形成的绒圈内，由此，不仅不会影响光导纤维2的发光效果，且将光导纤维2植入纺织基底层1内，避免光导纤维2使用受损，从而进一步提高面料的耐磨程度。

其中，为适于编织，光导纤维2优选为塑料光纤，塑料光纤为将纤芯和包层都用塑料(聚合物)做成的光纤，原料主要是有机玻璃(PMMA)、聚苯乙烯(PS)和聚碳酸酯(PC)。塑料光纤传导的光比起LED光源直接发出的光的发光效果更为柔和梦幻，进一步提高了发光面料的人性化程度。

为方便电路连接，优化结构，在本实用新型实施例中，光导纤维2大体上与导电纱4平行设置，且其一端从发光纺织面料中伸出，与设置在发光纺织面料外侧的电路控制装置和光源连接。纺织基底层1的一端或两端的光导纤维2集束切平，并在端口上连接电路控制装置和光源。当压力传感器3感应到压力并联动LED光源发光时，光通过光导纤维2传导给发光纺织面料，使整个面料发光。可以在多条光导纤维2的端部共同设置一个光源以使多条光导纤维同时发光；还可以在每条光导纤维2的端部分别对应设置不同颜色的光源，再通过电路控制装置控制每个光源的亮或灭，从而实现闪烁或其它艺术效果。

由此，相比于现有发光面料的静态、单一发光性，本实施例提供的发光纺织面料，通过在面料织物中设置导电纱4、压力传感器3、光源以及光导纤维2，在四者的配合下，实现面料的交互发光功能，当面料受到压力(如人们紧抱、在黑暗中对面料施压)时，光通过光导纤维2在织物中的传播扩散，从而体现面料的发光效果，在黑暗中提供光亮，给与人安全感，增强面料的人性化程度；此外，该面料结构简单，为服装、可穿戴产品、家居产品提供新功能实现的可能性，提高了发光面料的商业前景。

由于面料发光是通过光导纤维2将光源的光传导给整个发光纺织面料，因此，优选地，为提高发光效果，光导纤维2位于具有交互功能的发光纺织面料的发光面上，且在发光面构成致密排列区域。由此，通过优化光导纤维2的设置位置，使之更靠近面料表面，提高光的传播扩散效果，从而提高人与发光面料的交互作用。

结合图3、图6所示，电路控制装置包括电路板，电路板根据压力传感器3检测到的压力信号控制电路的通断，从而控制光源的亮或灭；光源可以为能回应施加至其的电信号而发光的发光二极管(LED)。压力开关元器件受到力的作用时，触发电路接通，致使LED元器件发光工作；电路中的其他电子元件为技术人员协助下连接的电阻元件，用于保证电路中电流的正常与稳定。在本实施例中，LED光源可以选用超亮性，可以为单颗多色光LED灯珠，也可以为多颗单一光色的LED组合，如根据需要和外观方面的要求选择红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等多种颜色并利用光导纤维2编织成各种图案，使之达到一定的艺术效果。

压力传感器3、光源均与电路板电连接在一起，由此，当发光面料受到挤压时，压力传感器3检测到标定压力从而使电路控制装置连通并向光源发出电信号，控制电路形成回路，光源发光，光导纤维2将光传导至发光纺织面料，实现面料的交互发光功能。

所述的电路板包括信号接收及传感器检测模块、单片机，信号接收及传感器检测模块包括运算放大电路、A/D转换电路，运算放大电路通过A/D转换电路与单片机相连接，单片机另一端依次通过D/A数模转换器、V/I电压电流转换器与LED光源相连接。当环境压力作用到压力传感器3上时，压力传感器3将压力信号转换为电信号通过运算放大电路、A/D转换电路、单片机，将模拟信号转变为数字信号，输入给单片机进行控制，D/A数模转换器将单片机输出的数字量转化为模拟电压，并将此模拟电压输入到电流转换器转换为电流，以实现对LED光源的控制。

另外，本实用新型所述的压力传感器3可以为薄膜压力传感器或压电压力传感器。

当采用薄膜压力传感器时，具有交互功能的发光纺织面料的电路控制装置还包括电源，电源为外置充电电池，与电路控制装置的电路板电连，实现供电。薄膜压力传感器通过到导电纱4连接电源和光源，当受到压力时，电路连通，电源给光源提供电能，光源发光，且光导纤维2将光传导至发光纺织面料，从而实现面料的交互发光功能。

在实际使用中，特别是用在服饰上时，电源可以由电池和电池盒组成，并缝织固定在具有交互功能的发光针织面料的一角，从而在供电的同时，避免受到拉扯脱落断电而影响使用。

当采用压电压力传感器时，电路控制装置可以不包括电源，压电压力传感器包括压电发电片，压电发电片通过导电纱4与电路控制装置、光源耦接，且设置在纺织基底层1内，当人对发光纺织面料施压时，压电发电片变形，一方面连通电路，同时还将变形转化为电能驱动光源发光。

由此，通过发光纺织面料与压电压力传感器联动，压电压力传感器与电路控制装置、光源耦接，就可以有效的实现当面料表面受到压力时，压力传感器发送电信号到LED光源内，使得面料侧边的LED光源发光，光导纤维2将光传导至发光纺织面料，从而实现面料的交互发光功能，这样设置不需要外界额外提供电源，同时避免采用蓄电池的方式需要一定时间对其维护的问题。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，包括至少一个纺织基底层(1)、光导纤维(2)、压力传感器(3)、电路控制装置以及光源，所述光导纤维(2)和所述压力传感器(3)均设置在所述纺织基底层(1)上，所述纺织基底层(1)包括导电纱(4)，所述压力传感器(3)通过所述导电纱(4)与所述电路控制装置电连接，所述电路控制装置与所述光源电连接，所述光导纤维(2)的端部与所述光源连接，当所述压力传感器(3)检测到标定压力时，所述电路控制装置连通，以使所述光源发光，所述光导纤维(2)用于传导所述光源发出的光。

2.根据权利要求1所述的具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，所述纺织基底层(1)还包括纺织纱(5)，所述纺织纱(5)与所述导电纱(4)间隔编织。

3.根据权利要求2所述的具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，所述纺织纱(5)与所述导电纱(4)编织的间隔范围为0.8-1.2cm。

4.根据权利要求1所述的具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，所述光导纤维(2)夹织在纺织纱(5)形成的绒圈内。

5.根据权利要求4所述的具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，所述光导纤维(2)构成所述纺织基底层(1)的发光面的致密排列区域。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，所述电路控制装置包括电路板，所述电路板根据所述压力传感器(3)检测到的压力信号控制所述光源发光或熄灭。

7.根据权利要求6所述的具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，所述压力传感器(3)为薄膜压力传感器或压电压力传感器。

8.根据权利要求7所述的具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，在所述压力传感器(3)为薄膜压力传感器时，所述电路控制装置还包括电源，所述电源用于为所述光源供电。

9.根据权利要求7所述的具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，所述压力传感器(3)呈点阵式排列布置。

10.根据权利要求1所述的具有交互功能的发光纺织面料，其特征在于，所述导电纱(4)包括银纤维纱线、不锈钢纤维纱线、石墨烯纱线和碳纤维纱线中的一种或多种。

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