CN2149006Y - 仪表照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的仪表照明装置至少有设置于 仪表显示区域内由LED提供的显示照明光源及防 眩目遮光结构。其中的显示照明光源既可直接为设 置于该显示区或附近的LED元件，也可以为由设置 于其它部位的LED元件原始光源经导光材料体提 供照明光线的形式。必要时在仪表显示面下同时设 备由平顶型LED元件提供的背光照明光源。

Description

本实用新型涉及的是用于供仪表在黑暗环境中使用的照明装置。

仪表在夜间或其它黑暗环境中使用必须使用照明装置。本身不发光的仪表显示结构和方式可有与刻度盘相配合的指针式或数字转轮式等几种。目前作为其指示信号照明、指针显示照明和内照明等光源使用的多为普通灯泡。由于其体积一般均较大，不能进行密布，因此光明强度偏弱，且易形成不均匀的光区，不利于迅速准确地观察读取仪表的显示结果。同时灯泡的价格高，使用寿命短，在振动条件下，如汽车仪表等处使用更易损坏，不仅更换操作麻烦，而且由于这种必不可少的更换操作需要也使仪表结构和体积无法实现紧凑减小和密封，也影响了仪表本身寿命和显示精度。另一方面，由于灯泡属于发热光源，即使在非紧凑的结构条件下，其散发的热量长期对周围元器件的影响也是影响仪表准确和使用寿命的因素。

中国专利91214340.1介绍了一种以LED（发光二极管）设置于掩膜板之下作为照明光源的图形字幕显示器，由其结构特点可知，多只适用于广告、宣传牌、匾等灯箱式的照明显示方面，在仪表方面使用，至多也仅能作为提供背光照明的光源。

本实用新型的目的在于针对上述问题提供一种可供各种仪表照明用的装置，特别是以LED（发光二极管）为原始光源的照明装置。

在旋转指针与刻度盘相配合的指针式仪表和由若干并列的数字轮组成的字轮式仪表等自身不发光的仪表中，刻度盘或字轮外露面等字符标识显示面之上为供人们观察显示结果的仪表显示区域。本实用新型的装置为在此显示区域的适当部位处至少设置有一个以LED作为原始光源的显示照明光源，由其提供显示区域内所需的照明光。这里所说设置该LED的适当部位，既可以为显示区域中不影响观察的适当部位或该区域旁侧的适当位置，由该LED直接向显示区域提供照明光，也可以为显示区域所在空间以外的部位，由导光材料体将该LED原始光源的光引入显示区作为显示用的照明光源。常用的玻璃、有机玻璃等无机或有机的透明材料都是可供选择的已知导光材料，其中尤以有机类材料可供选择的范围宽。使用时导光材料体的具体形式可根据仪表显示方式和需要的不同而定。如，对指针式仪表，可采用无色或有色的导光材料指针，在LED原始光源照射下，该指针即可为白色或其它颜色的发光指针，从而可清楚地显示出其所在的位置，改变LED元件的亮度并与使用时装配结构的适当配合，甚至将其所在位置的刻度标识同时照明也是可能的；对于字轮式仪表，则可以用导光材料板的形式设置于字轮显示面之上，实现对显示部分作大面积的照明。无论采用何种方式和／或位置设置LED原始光源，为防止其工作时产生的直射眩目光线影响观察和操作，设置必要的防眩目遮光结构是应该的，如遮光罩、遮挡覆盖层等。

除上述设置于显示区域的照明光源外，如果需要或必要，还可同时设置适当同样以LED为光源体的背光照明，此时一般多为指针式仪表的刻度盘所使用。作为背光照明光源的LED应为平顶型而不是球头型的LED元件，以提供均匀而不产生光晕圈的照明光。在需提供背光照明的区域内，此种LED的分布数量可由公式S＝Td²L²／4l²及E＝I／L²来确定。公式中的S为该LED的光照面积，d为该LED的顶面直径，l为其PN结发光点至顶平面的距离，L为该PN结发光点至光照面的距离，E为光照面上的光照强度，I为该LED元件的发光强度，T为与该LED与光照面间光路通过的介质及元件的有关参数有关的修正系数，其与该LED元件封闭材料的透射率成正比，与光在其中通过的距离成反比，可由试验及计算得到，通常为0.4～1，如介质为空气时T＝1，为常用透明有机玻璃时T＝0.85～0.95。上述两公式是经过大量试验而得出的理想经验公式，按此公式即可在需作背光照明的区域中以最少数量的LED元件获得最理想的照明亮度和效果。

由于LED元件的亮度高，体积小，不易损坏，使用寿命可达数万小时，因此极少更换。其另一显著优点是属于不发热的冷光源，对周围环境无热辐射影响。这些都可以使仪表的照明结构及仪表本身的结构极大地压缩紧凑，体积大大减小。例如可以将照明线路和仪表工作线路共设于一块印刷线路板之上，并使其紧附于刻度盘等仪表显示面之下，既减小了体积，又可起到刻度盘等显示面板的支持加强层作用。当需要设置背光照明时，所用的LED元件可直接埋设于此线路板之中。此种结构的简化和紧凑化可带来的另一好处就是可以使仪表的整个结构实现全密封而仅经接插件与外界联系，既保持了内部的清洁，提高检测精度和延长使用寿命，又便于装配和拆卸维修。

以下由附图所示的实例说明本实用新型的结构，但本实用新型的范围并非仅限于下述实例。

图1  金属指针式仪表的照明装置

图2  导光材料发光指针式仪表照明装置

图3  字轮式仪表的照明装置

图1所示的是以不导光的金属指针5与标识有刻度标记的刻度盘6相配合的指针式仪表。在刻度盘6之上的显示区域空间的侧面设置有一个高亮度漫射型LED元件3，由其直接提供指针5所在的显示区中的漫射照明光，该LED元件之上设有一防眩目遮光板10。由照明线路与仪表工作线路共用的印刷线路板8经橡胶或金属分隔层9贴附联接于刻度盘6之下，并由分隔层9分隔出需对刻度盘6弧形刻度作背光照明的区域12，在此区域12的线路板位置上埋设有若干平顶型的LED元件7，其分布位置和数量由上述公式S＝Td²L²／4l²和E＝I／L²计算确定。其中除该元件封装时通常为空气介质时，修正系数可取T＝1外，其余各字母数值按元件特性参数和实际装配参数按前述定义确定。整个仪表可被壳体密封，其全部工作线路经接插件13与外线路联接。此时仪表整体面板的最小厚度可以仅为1毫米。

图2是具有导光有机玻璃体指针4的指针式仪表。刻度盘6、分隔层9和线路板8的结构形式同上例。在其导光体指针4的转轴下方设有一曲面反光层11，指针照明用的LED元件3设置于刻度盘6与线路板8之间的该指针旋转轴附近，经反光层11使整个导光体指针4发光。LED元件3及指针旋转轴部的上方均设置有防眩目的遮光层10。在刻度盘下需要背光照明时，可按与上例同样的方式设置。

图3为并列的字轮式仪表。其表面层1及分隔层9和线路板8的联接方式与上例相同。在表面层之下尽量靠近字轮显示面6的上方设置一块与显示域形状、大小相适应的导光有机玻璃板4，由设置于表面层1与线路板8之间的超高亮度LED元件3作光源，经导光有机玻璃板4将整个字轮显示面照亮。根据字轮显示面的大小，所用的LED元件3的数量可为一个至数个不等。LED元件处的相应表层1部位应涂覆有防眩遮光层10。

Claims (7)

1、一种设置有原始光源的仪表照明装置，其特征在于至少有设置于仪表字符标识显示面(6)之上的显示区域(2)的适当部位由发光二极管LED(3)提供的显示照明光源及防眩目的遮光结构(10)，必要时在字符标识显示面(6)之下同时设置有由发光二极管LED(7)作背光照明光源。

2、如权利要求1所述的照明装置，其特征在于所说的显示照明光源为直接设置于显示区域（2）内或旁侧的LED（3）。

3、如权利要求1所述的照明装置，其特征在于所说的显示照明光源为以设置于显示区域（2）以外其它部位的LED（3）为光源的导光材料发光体（4）。

4、如权利要求3所述的照明装置，其特征在于所说的导光材料照明体（4）为由导光材料制成的仪表发光指针形式。

5、如权利要求1所述的照明装置，其特征在于所说的背光照明光源用的LED（7）为设置于被覆有仪表字符标识刻度的透光型显示面（6）之下的平顶型发光二极管元件。

6、如权利要求5所述的照明装置，其特征在于所说的设置背光照明的区域内，LED（7）的分布数量由公式S＝Td²L²／4l²和E＝I／L²确定，式中S为LED（7）的光照面积，T为与该LED和被照明面间的光路介质有关的修正系数，d为该LED的顶平面直径，l为该LED中PN结发光点至其顶平面的距离，L为该PN结发光点至光照面间的距离，E为光面上的光照强度，I为该LED元件的发光强度。

7、如权利要求1、5或6之一所述的照明装置，其特征在于所说背光照明用的LED（7）埋设在联接于字符标识显示面（6）之下既作为其支持加强层又为照明线路与仪表工作线路共用的印刷线路板（8）之中。

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