КНОПОЧНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
PUSH BUTTON SWITCH

Изобретение относится к области электротехники, в частности к коммутационной технике, к которой предъявляются требования по обеспечению заданной яркости встроенного освещения. Оно может быть использовано в системах ввода, отображения и преобразования информации, в качестве контактных элементов клавиатур устройств управления и отображения информации летательных аппаратах и автотранспорта.
Анализ применения кнопочных устройств и клавиатур, обеспечивающих равномерность яркости встроенного освещения, выявил широкое применение устройств, использующих светопровод из светопропускающих материалов. При этом сложность форм деталей из светопропускающих материалов однозначно указывает на применение описанных конструкций в бытовых условиях, а также на использование дорогостоящей технологической оснастки для массового выпуска изделий.
В условиях изготовления мелких серий и жестких требований, предъявляемых к габаритным размерам, яркости, работоспособности в жестких климатических условиях и условиях повышенной вибрации использование большинства рассмотренных решений либо не рационально, либо сопровождается рядом недостатков.
Известны аналоги (патент Японии №11345532, Н01Н 13/02, опубл. 14.12.1999, заявка Японии №2005268165; Н01Н 13/02, опубл. 29.09.2005), представляющие собой устройства со встроенным освещением кнопки, содержащие корпус, монтажную плату с проводящими дорожками, образующими ряд участков переключения, контакты, электрически соединенные с проводящими дорожками платы, светоизлучающие источники, светопровод из упругого светопропускающего материала сложной формы и рельефа.
Недостатки аналогов: наличие свободного пространства между корпусом и светопроводом приводит к заполнению его грязью и водой, замерзающей при низких температурах, что может вызвать отказ устройства, к тому же для их удаления грязи требуются дополнительные средства. Воздействие на твердый переключатель, осуществляемое через упругую деталь, снижает его надежность и, следовательно, срок эксплуатации. Кнопки, выступающие за габариты корпуса, не обеспечивают защиты от случайного нажатия. Светопровод, выполненный из светопропускающего материала сложной формы и рельефа, направляет световое излучение в область кнопки (околокнопочное пространство). Сложная форма светопровода не обеспечивает жестко заданных светотехнических характеристик встроенного освещения. Конструкция устройства не обеспечивает качественного тактильного эффекта в течение периода эксплуатации.
Наиболее близким к заявленному устройству (прототипом) является техническое решение (заявка РСТ №2008072666, Н01Н 13/02, опубл. 2008.06.19), в состав которого входят корпус, монтажная плата с проводящими дорожками, образующими ряд участков переключения, контакты, электрически соединяющиеся с проводящими дорожками платы, светоизлучающий источник, защитная пленка со сформированной кнопкой в области контакта, причем пленка с кнопкой выполнена из светопропускающего материала, светопровод - из светопропускающего материала со сквозным вырезом в околокнопочном пространстве и вырезами для светоизлучающих источников.
Недостатки: выступающая за габариты корпуса кнопка, осуществляющая воздействие на твердый переключатель через упругую деталь, не обеспечивает защиту от случайного нажатия, что ведет к снижению надежности и срока эксплуатации устройства. Светоизлучающие источники расположены на плате произвольным образом без учета их угла рассеивания, что не обеспечивает получение заданных светотехнических характеристик: яркости, равномерности свечения символов, знаков, надписей и т.п. Для изготовления требуется использование сложной и дорогостоящей технологической оснастки.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы устройства в сложных климатических условиях и увеличение срока его службы, обеспечение стабильности в работе и упрощение технологии достижения заданных светотехнических характеристик (яркость, равномерность свечения символов, знаков, надписей и т.п.) в процессе эксплуатации при одновременном упрощении конструкции и сокращении затрат на оснащение производства.
Технический результат достигается тем, что кнопочный переключатель, содержащий корпус, монтажную плату с маской и светоизлучающими источниками, светопровод из светопропускающего материала со сквозным вырезом в околокнопочном пространстве и вырезами для светоизлучающих источников, пленку со сформированной кнопкой, вырезы в светопроводе для светоизлучающих источников имеют сферическую форму, в области сквозного выреза в околокнопочном пространстве светопровода выполнены поверхности, расположенные под близким к прямому углом к образующей угла рассеивания светоизлучающих источников, кнопка расположена ниже уровня корпуса и представляет собой примыкающие друг к другу маску со знаками и защитную пленку, на которых сформированы соосные сферические поверхности, монтажная плата содержит переключатель с отражающей поверхностью, расположенный вне областей рассеивания светоизлучающих источников. Причем защитная пленка является рассеивающей.
Для обеспечения равномерности светотехнических характеристик используется рассеивающая защитная пленка 3 с определенным коэффициентом пропускания света, одновременно защищающая нанесенный на маску с внутренней стороны знак от механических повреждений. Для обеспечения равномерности светотехнических характеристик возможна доводка светотехнических характеристик методом подкраски поверхностей светопровода 4. Четко выраженный тактильный эффект обеспечивается выбором переключателя 8.
Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежом. Заявляемый кнопочный переключатель состоит из корпуса 1, в который без воздушных зазоров установлены маска 2 с нанесенными на нее знаками, рассеивающая защитная пленка 3, светопровод 4 из светопропускающего материала со вспомогательными поверхностями 5, которые расположены, например, под прямым углом к углу рассеивания Θ светоизлучающих источников. При этом светопровод 4 имеет сферические вырезы 6, а также сквозной вырез 7 для установки переключателя 8, который содержит, например, одну отражающую поверхность 9. В корпусе 1 также расположены монтажная плата 10 со светоизлучающими источниками 11 и маской платы 12 белого цвета и переключателем 8. Переключатель 8 замыкает контакты (не показано). Светоизлучающие источники 11 выполнены таким образом, что переключатель 8 находится вне областей рассеивания 2xΘ светоизлучающих источников. На маске 2 со знаками и на защитной рассеивающей пленке 3 сформированы сферические поверхности 13, формирующие тело кнопки, которая не выступает за габариты корпуса 1, благодаря чему обеспечивается защита от случайного нажатия. Отсутствие открытого свободного пространства, предотвращающего попадание грязи и воды в околокнопочное пространство, способствует повышению надежности, увеличению срока службы и обеспечению стабильности работы устройства.
В качестве материала корпуса 1 могут применяться алюминиевый сплав, поликарбонат, оргстекло, а в качестве материала светопровода - поликарбонат, оргстекло.
В качестве материала рассеивающей защитной пленки 3 можно использовать полиэтилентерефтолат (ПЭТ), лавсан, поликарбонат и т.д.
Маска со знаками может быть изготовлена по любой из известных технологий (лазерная гравировка, сеткография, химическое травление и т.д.) вплоть до технологий, используемых типографиями (трафаретная печать).
Световой поток поступает от светоизлучающих источников 11, питание которых осуществляется независимо от состояния переключателя 8 и не связано с работой устройства, затем световой поток рассеивается сферическими вырезами 6. Многократно отражаясь от поверхностей светопровода 4 и маски 12 монтажной платы 10, световой поток через вспомогательные поверхности 5 попадает в околокнопочное пространство, которое образовано рассеивающей защитной пленкой 3, поверхностями светопровода 4 и отражающей поверхностью 9 переключателя 8, равномерно рассеивается рассеивающей защитной пленкой 3. Таким образом, обеспечивается равномерный внутренний подсвет знаков на маске 2. Замыкание контактов и срабатывание кнопочного переключателя происходят после нажатия на кнопку, сформированную соосными сферическими поверхностями рассеивающей защитной пленки 3 и маски 2 со знаками. Таким образом, осуществляется работа устройства.
Заявленное изобретение имеет отличия от наиболее близких аналогов, таким образом, удовлетворяя условию патентоспособности «новизна».
Заявленное техническое решение явным образом не следует из уровня техники. Кроме того, в процессе патентного поиска не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного решения, и, следовательно, оно удовлетворяет условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».
Изобретение может применяться в области коммутационной, компьютерной техники и светотехники.
Устройство может быть реализовано на приборостроительном предприятии. В описании содержатся материальные средства для изготовления этого устройства. В связи с этим заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».