一种混色均匀的键帽字符的导光系统的制作方法_2

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从所述底座101的开孔处伸出并与所述PCB板I连接,所述上壳105上设有与所述十字键轴104相适配的开口,所述十字键轴104的十字键部从该开口处伸出,所述键帽2设置在所述十字键轴104的十字键部上。
[0034]机械轴键盘开关的工作原理如下:当键帽2受力下压时,十字键轴104带动活动滑块103下行,当活动滑块103侧面的凸起1031越过弹性金属片107的凸起1071位置时,弹性金属片107放松向内回弹(往键轴中心的方向),此时位于弹性金属片107上的触点1072与位于固定金属片106的触点1061相接触,控制键盘开关的电路实现导通,键盘开关处于开的状
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[0035]本实用新型一种混色均匀的键帽字符的导光系统的键帽字符照明部分包括有导光柱3,该导光柱3设置在所述键帽2的下方,所述底座101和上壳105配合安装所形成的腔体的一侧设有用于容纳所述导光柱3的容置槽,所述导光柱3安装在所述容置槽上,如图8所示,所述导光柱3的侧壁上设有卡槽5,所述底座101上设有与所述卡槽5相对应的卡位,使所述导光柱3扣于所述底座101上,起到固定作用,所述PCB板I上设有与所述导光柱3相对应的通孔6,如图5、图6,所述导光柱3横截面为四方形,因此通孔6对应为方形通孔,所述通孔6的下方设有与所述导光柱3相对应的光源4,本实施例中,所述光源4为SMD RGB LED(表面贴装的红绿蓝LED),该SMD RGB LED安装在所述通孔6内并与上方的导光柱3进行对位。
[0036]进一步地,所述导光柱3(又称混光柱或者混光棒),其为经过独特配光设计、混色均匀的导光柱,如图7所示,该导光柱3是由光线会聚面、全反射侧壁31和出光端面32所组成,所述光线会聚面为全反射透镜,其包括靠近所述SMD RGB LED入射端面中间部分的外凸入射面33,该外凸入射面33为折射面,外凸入射面33的外圈设置有圆柱形入射面34,圆柱形入射面34的外侧围设有全反射面35,该全反射面35沿着所述全反射侧壁31的方向倾斜设置,所述全反射面35的外圈与所述全反射侧壁31的底端相连接。所述外凸入射面33及全反射面35将从SMD RGB LED发出的光线进行适当的会聚,收集尽可能多的光线,并射向上方。所述全反射面35的外圈部位与所述全反射侧壁31之间还设置有剖面轮廓线为“V”型、顶角为90度的全反射环纹36,其用于收集从导光柱3上方往下返回的杂光并向上反射。所述出光端面32上设置有微结构阵列,如微透镜阵列、或者微棱镜整列,其将出射光线进行再次混光,实现远近距离都混色均匀的效果,本实施例优选其为微棱镜阵列。所述全反射侧壁31,如图5所示,其是由横截面为长方形的竖直平面包围而成,形成直筒型的导光柱3,入射导光柱3中的光线在几个竖直平面之间来回多次反射,以进行充分的混光,该导光柱3的混光原理如下:
[0037]参照图9,从其下方的SMDRGB LED发出的红绿蓝的光线,一部分发散角比较小的光线经过导光柱3下方的外凸入射面33折射之后,入射到导光柱3中,另一部分发散角比较大的光线则经过圆柱形入射面34入射,再经过外侧的全反射面35进行全反射,全反射后的光线入射到导光柱3中,入射到导光柱3中的所有光线经四周的全反射侧壁31—次或多次反射混光后,最后入射到导光柱3上方的出光端面32上,位于出光端面32上的微棱镜阵列,将出射光线进一步混光,最后均匀地照明上方的键帽2,实现远近距离都混色均匀的效果。
[0038]再者,位于所述全反射面35外侧的剖面轮廓线为“V”型、顶角为90度的全反射环纹36,其收集杂光的原理如图10所示,当从SMD RGB LED发出的光线,入射到导光柱3内部进行混光时,由于光线在导光柱3内部进行多次反射和混光,最后从出光端面32输出的光束角的数值孔径一般在0.55?0.7左右。而数值孔径更大的一部分光线,会被出光端面32上的微结构阵列部分反射回导光柱3的内部继续进行多次反射和混光,一部分光线会往下反射,最后又会回到导光柱3下方的入射端面上,如图10中的光线PQ。此时,位于导光柱3下方入射端面外侧、剖面轮廓线为”V“形、顶角为90度的全反射环纹36,其起到屋脊棱镜的作用,将这部分光线进行两次全反射,全反射环纹36的第一个斜面先将光线转折90°、全反射至光线QR,全反射环纹36的第二个斜面再将光线QR转折90°、全反射至光线RS,因此剖面轮廓线为”V“形、顶角为90度的全反射环纹36将这部分光线转折了 180°,其收集了绝大部分往下射的杂光,并返回到导光柱上方的出光端面32处进行输出。
[0039]该键帽字符照明部分是独立的照明系统,当键盘接通电源后,位于PCB板I下方的SMD RGB LED点亮,SMD RGB LED发出的光线耦合到导光柱3中,经过导光柱3的混光,并经过其上方的微透镜阵列进行配光后,均匀地照明上方的键帽2。该按键字符的部分与机械轴键盘开关的导通和断开是相互分开的两种控制电路。
[0040]实施例二
[0041]请参考图2?图4,图中示出了一种混色均匀的键帽字符的导光系统,包括PCB板I及设置在PCB板I上的机械轴键盘开关,所述机械轴键盘开关上活动设置有键帽2,该键帽2的下方设置有导光柱3,所述PCB板I上设置有与所述导光柱3相对应的光源4,该光源4采用SMD RGB LED,所述导光柱3包括光线会聚面、全反射侧壁31和出光端面32,所述机械轴键盘开关的结构和原理与上述实施例一相同,因此,在此不再赘述。
[0042]如图11所示,在本实施例中,所述光线会聚面为全反射菲涅尔镜,其包括靠近所述光源4入射端面中间部分的折射型菲涅尔面37及围绕着所述折射型菲涅尔面37的外侧设置的全反射型菲涅尔面38,所述全反射型菲涅尔面38的外圈与所述全反射侧壁31的底端相连接。该全反射菲涅尔镜可以将入射的光线会聚到导光柱3中,会聚光线在导光柱3内部交叉,然后入射到导光柱3的全反射侧壁31上,经过全反射侧壁31的多次反射,形成均匀的混光,所述出光端面32上同样设置有微结构陈列,如微透镜陈列、或者微棱镜陈列,其将出射光线进行再次混光,实现远近距离都混色均匀的效果,该导光柱3的混光原理如下:
[0043]所述折射型菲涅尔面37上锯齿形的斜面为折射面,其将从SMDRGB LED发出的光束角较小的光线进行偏转,偏折后的光线达到导光柱3的全反射侧壁31上,而外侧的全反射型菲涅尔面38,其每个锯齿有两个较深的斜面,第一个斜面先将入射光线进行折射,折射光线再射向第二个斜面,第二个斜面为全反射面,其将从第一个斜面折射过来的光线进行全反射并射向导光柱3的内部中间,在导光柱3内部交叉会聚,然后再打到导光柱3的全反射侧壁31上进行多次反射。
[0044]相对于实施例一,本实施例采用了全反射菲涅尔镜,通过全反射菲涅尔镜将SMDRGB LED发出光线往导光柱内部中间距离入射端面较短的位置进行交叉会聚,然后再打到导光柱的侧壁上,光线在导光柱内部进行反射的次数更多,相同高度的导光柱,其混色更加均匀。
[0045]实施例三
[0046]请参考图2?图4,图中示出了一种混色均匀的键帽字符的导光系统,包括PCB板I及设置在PCB板I上的机械轴键盘开关,所述机械轴键盘开关上活动设置有键帽2,该键帽2的下方设置有导光柱3,所述PCB板I上设置有与所述导光柱3相对应的光源4,该光源4采用SMD RGB LED,所述导光柱3包括光线会聚面、全反射侧壁31和出光端面32,所述机械轴键盘开关的结构和原理与上述实施例一相同,因此,在此不再赘述。
[0047]如图14所示,在本实施例中,所述光线会聚面设计为内凹面39,该内凹面39的外圈与全反射侧壁31的底端相连接,所述内凹面39,其可以为球面、椭球面或二次圆锥曲面。优选为内凹的球面,其将SMD RGB LED发出的红绿蓝光线往导光柱3两边的全反射侧壁31进行折射和扩束,产生更大的光束角。如图12、图13所示,该导光柱3的横截面为圆形,其全反射侧壁31是由90度的”V”形棱,沿着剖面轮廓线的母线方向进行扫描,然后绕着SMD RGB LED发光面的中心轴做旋转阵列而成,所述出光端面32上设置微结构陈列,其可以为微棱镜阵列、微透镜阵列。
[0048]由于通过内凹面39折射的光线入射到全反射侧壁31上,其入射光线与全反射侧壁31的法线夹角相对较小,很多光线达不到全反射的临界角,从而全反射侧壁31不能产生全反射,这时如果全反射侧壁31采用光滑的曲面,那么很多光线会从全反射侧壁31漏出,不能全反射会到导光柱3内部,效率很低。因此本实施例将导光柱3的全反射侧壁31设计成微型的屋脊棱镜整列,就是采用90度的”V”形棱,沿着剖面轮廓线的母线方向进行扫描,然后绕着SMD RGB LED的发光面的中心轴做旋转阵列。所述的90度的” V”形棱,其可以将入射光线沿着径向方向进行两次全反射(径向光线180°原路返回),反射回导光柱3的内部进行混光。
[0049]另外,传统圆柱形、侧壁光滑的导光柱,从输出端面输出的光斑会出现中间发黑、外圈一个亮环、而且混色不
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