專利名稱：儀表照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是用于供儀表在黑暗環(huán)境中使用的照明裝置。
儀表在夜間或其它黑暗環(huán)境中使用必須使用照明裝置。本身不發(fā)光的儀表顯示結(jié)構(gòu)和方式可有與刻度盤相配合的指針式或數(shù)字轉(zhuǎn)輪式等幾種。目前作為其指示信號照明、指針顯示照明和內(nèi)照明等光源使用的多為普通燈泡。由于其體積一般均較大，不能進行密布，因此光明強度偏弱，且易形成不均勻的光區(qū)，不利于迅速準(zhǔn)確地觀察讀取儀表的顯示結(jié)果。同時燈泡的價格高，使用壽命短，在振動條件下，如汽車儀表等處使用更易損壞，不僅更換操作麻煩，而且由于這種必不可少的更換操作需要也使儀表結(jié)構(gòu)和體積無法實現(xiàn)緊湊減小和密封，也影響了儀表本身壽命和顯示精度。另一方面，由于燈泡屬于發(fā)熱光源，即使在非緊湊的結(jié)構(gòu)條件下，其散發(fā)的熱量長期對周圍元器件的影響也是影響儀表準(zhǔn)確和使用壽命的因素。
中國專利91214340.1介紹了一種以LED(發(fā)光二極管)設(shè)置于掩膜板之下作為照明光源的圖形字幕顯示器，由其結(jié)構(gòu)特點可知，多只適用于廣告、宣傳牌、匾等燈箱式的照明顯示方面，在儀表方面使用，至多也僅能作為提供背光照明的光源。
本實用新型的目的在于針對上述問題提供一種可供各種儀表照明用的裝置，特別是以LED(發(fā)光二極管)為原始光源的照明裝置。
在旋轉(zhuǎn)指針與刻度盤相配合的指針式儀表和由若干并列的數(shù)字輪組成的字輪式儀表等自身不發(fā)光的儀表中，刻度盤或字輪外露面等字符標(biāo)識顯示面之上為供人們觀察顯示結(jié)果的儀表顯示區(qū)域。本實用新型的裝置為在此顯示區(qū)域的適當(dāng)部位處至少設(shè)置有一個以LED作為原始光源的顯示照明光源，由其提供顯示區(qū)域內(nèi)所需的照明光。這里所說設(shè)置該LED的適當(dāng)部位，既可以為顯示區(qū)域中不影響觀察的適當(dāng)部位或該區(qū)域旁側(cè)的適當(dāng)位置，由該LED直接向顯示區(qū)域提供照明光，也可以為顯示區(qū)域所在空間以外的部位，由導(dǎo)光材料體將該LED原始光源的光引入顯示區(qū)作為顯示用的照明光源。常用的玻璃、有機玻璃等無機或有機的透明材料都是可供選擇的已知導(dǎo)光材料，其中尤以有機類材料可供選擇的范圍寬。使用時導(dǎo)光材料體的具體形式可根據(jù)儀表顯示方式和需要的不同而定。如，對指針式儀表，可采用無色或有色的導(dǎo)光材料指針，在LED原始光源照射下，該指針即可為白色或其它顏色的發(fā)光指針，從而可清楚地顯示出其所在的位置，改變LED元件的亮度并與使用時裝配結(jié)構(gòu)的適當(dāng)配合，甚至將其所在位置的刻度標(biāo)識同時照明也是可能的；對于字輪式儀表，則可以用導(dǎo)光材料板的形式設(shè)置于字輪顯示面之上，實現(xiàn)對顯示部分作大面積的照明。無論采用何種方式和／或位置設(shè)置LED原始光源，為防止其工作時產(chǎn)生的直射眩目光線影響觀察和操作，設(shè)置必要的防眩目遮光結(jié)構(gòu)是應(yīng)該的，如遮光罩、遮擋覆蓋層等。
除上述設(shè)置于顯示區(qū)域的照明光源外，如果需要或必要，還可同時設(shè)置適當(dāng)同樣以LED為光源體的背光照明，此時一般多為指針式儀表的刻度盤所使用。作為背光照明光源的LED應(yīng)為平頂型而不是球頭型的LED元件，以提供均勻而不產(chǎn)生光暈圈的照明光。在需提供背光照明的區(qū)域內(nèi)，此種LED的分布數(shù)量可由公式S＝Td2L2／4l2及E＝I／L2來確定。公式中的S為該LED的光照面積，d為該LED的頂面直徑，l為其PN結(jié)發(fā)光點至頂平面的距離，L為該PN結(jié)發(fā)光點至光照面的距離，E為光照面上的光照強度，I為該LED元件的發(fā)光強度，T為與該LED與光照面間光路通過的介質(zhì)及元件的有關(guān)參數(shù)有關(guān)的修正系數(shù)，其與該LED元件封閉材料的透射率成正比，與光在其中通過的距離成反比，可由試驗及計算得到，通常為0.4～1，如介質(zhì)為空氣時T＝1，為常用透明有機玻璃時T＝0.85～0.95。上述兩公式是經(jīng)過大量試驗而得出的理想經(jīng)驗公式，按此公式即可在需作背光照明的區(qū)域中以最少數(shù)量的LED元件獲得最理想的照明亮度和效果。
由于LED元件的亮度高，體積小，不易損壞，使用壽命可達數(shù)萬小時，因此極少更換。其另一顯著優(yōu)點是屬于不發(fā)熱的冷光源，對周圍環(huán)境無熱輻射影響。這些都可以使儀表的照明結(jié)構(gòu)及儀表本身的結(jié)構(gòu)極大地壓縮緊湊，體積大大減小。例如可以將照明線路和儀表工作線路共設(shè)于一塊印刷線路板之上，并使其緊附于刻度盤等儀表顯示面之下，既減小了體積，又可起到刻度盤等顯示面板的支持加強層作用。當(dāng)需要設(shè)置背光照明時，所用的LED元件可直接埋設(shè)于此線路板之中。此種結(jié)構(gòu)的簡化和緊湊化可帶來的另一好處就是可以使儀表的整個結(jié)構(gòu)實現(xiàn)全密封而僅經(jīng)接插件與外界聯(lián)系，既保持了內(nèi)部的清潔，提高檢測精度和延長使用壽命，又便于裝配和拆卸維修。
以下由附圖所示的實例說明本實用新型的結(jié)構(gòu)，但本實用新型的范圍并非僅限于下述實例。


圖1 金屬指針式儀表的照明裝置圖2 導(dǎo)光材料發(fā)光指針式儀表照明裝置圖3 字輪式儀表的照明裝置圖1所示的是以不導(dǎo)光的金屬指針5與標(biāo)識有刻度標(biāo)記的刻度盤6相配合的指針式儀表。在刻度盤6之上的顯示區(qū)域空間的側(cè)面設(shè)置有一個高亮度漫射型LED元件3，由其直接提供指針5所在的顯示區(qū)中的漫射照明光，該LED元件之上設(shè)有一防眩目遮光板10。由照明線路與儀表工作線路共用的印刷線路板8經(jīng)橡膠或金屬分隔層9貼附聯(lián)接于刻度盤6之下，并由分隔層9分隔出需對刻度盤6弧形刻度作背光照明的區(qū)域12，在此區(qū)域12的線路板位置上埋設(shè)有若干平頂型的LED元件7，其分布位置和數(shù)量由上述公式S＝Td2L2／4l2和E＝I／L2計算確定。其中除該元件封裝時通常為空氣介質(zhì)時，修正系數(shù)可取T＝1外，其余各字母數(shù)值按元件特性參數(shù)和實際裝配參數(shù)按前述定義確定。整個儀表可被殼體密封，其全部工作線路經(jīng)接插件13與外線路聯(lián)接。此時儀表整體面板的最小厚度可以僅為1毫米。
圖2是具有導(dǎo)光有機玻璃體指針4的指針式儀表。刻度盤6、分隔層9和線路板8的結(jié)構(gòu)形式同上例。在其導(dǎo)光體指針4的轉(zhuǎn)軸下方設(shè)有一曲面反光層11，指針照明用的LED元件3設(shè)置于刻度盤6與線路板8之間的該指針旋轉(zhuǎn)軸附近，經(jīng)反光層11使整個導(dǎo)光體指針4發(fā)光。LED元件3及指針旋轉(zhuǎn)軸部的上方均設(shè)置有防眩目的遮光層10。在刻度盤下需要背光照明時，可按與上例同樣的方式設(shè)置。
圖3為并列的字輪式儀表。其表面層1及分隔層9和線路板8的聯(lián)接方式與上例相同。在表面層之下盡量靠近字輪顯示面6的上方設(shè)置一塊與顯示域形狀、大小相適應(yīng)的導(dǎo)光有機玻璃板4，由設(shè)置于表面層1與線路板8之間的超高亮度LED元件3作光源，經(jīng)導(dǎo)光有機玻璃板4將整個字輪顯示面照亮。根據(jù)字輪顯示面的大小，所用的LED元件3的數(shù)量可為一個至數(shù)個不等。LED元件處的相應(yīng)表層1部位應(yīng)涂覆有防眩遮光層10。
權(quán)利要求1.一種設(shè)置有原始光源的儀表照明裝置，其特征在于至少有設(shè)置于儀表字符標(biāo)識顯示面(6)之上的顯示區(qū)域(2)的適當(dāng)部位由發(fā)光二極管LED(3)提供的顯示照明光源及防眩目的遮光結(jié)構(gòu)(10)，必要時在字符標(biāo)識顯示面(6)之下同時設(shè)置有由發(fā)光二極管LED(7)作背光照明光源。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所說的顯示照明光源為直接設(shè)置于顯示區(qū)域(2)內(nèi)或旁側(cè)的LED(3)。
3.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所說的顯示照明光源為以設(shè)置于顯示區(qū)域(2)以外其它部位的LED(3)為光源的導(dǎo)光材料發(fā)光體(4)。
4.如權(quán)利要求3所述的照明裝置，其特征在于所說的導(dǎo)光材料照明體(4)為由導(dǎo)光材料制成的儀表發(fā)光指針形式。
5.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所說的背光照明光源用的LED(7)為設(shè)置于被覆有儀表字符標(biāo)識刻度的透光型顯示面(6)之下的平頂型發(fā)光二極管元件。
6.如權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于所說的設(shè)置背光照明的區(qū)域內(nèi)，LED(7)的分布數(shù)量由公式S＝Td2L2／4l2和E＝I／L2確定，式中S為LED(7)的光照面積，T為與該LED和被照明面間的光路介質(zhì)有關(guān)的修正系數(shù)，d為該LED的頂平面直徑，l為該LED中PN結(jié)發(fā)光點至其頂平面的距離，L為該PN結(jié)發(fā)光點至光照面間的距離，E為光面上的光照強度，I為該LED元件的發(fā)光強度。
7.如權(quán)利要求1、5或6之一所述的照明裝置，其特征在于所說背光照明用的LED(7)埋設(shè)在聯(lián)接于字符標(biāo)識顯示面(6)之下既作為其支持加強層又為照明線路與儀表工作線路共用的印刷線路板(8)之中。
專利摘要本實用新型提供的儀表照明裝置至少有設(shè)置于儀表顯示區(qū)域內(nèi)由LED提供的顯示照明光源及防眩目遮光結(jié)構(gòu)。其中的顯示照明光源既可直接為設(shè)置于該顯示區(qū)或附近的LED元件，也可以為由設(shè)置于其它部位的LED元件原始光源經(jīng)導(dǎo)光材料體提供照明光線的形式。必要時在儀表顯示面下同時設(shè)備由平頂型LED元件提供的背光照明光源。
文檔編號G12B11/00GK2149006SQ92221758
公開日1993年12月8日 申請日期1992年11月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月26日
發(fā)明者甘慶, 劉越, 張培凱 申請人:成都火炬實業(yè)總公司