专利名称：钟表仪表及类似装置的照明装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及照明装置的改进，诸如装备于普通模拟或数字显示器中的电子钟表或者指示仪表等的改进，它们可包括检测仪表板、定向仪表、图像、标识语或图纸的装饰性显示器，以及其它类似物品，为了在恶劣灯光条件下能观看这些物品而对其进行照明。
在历史上，钟表、仪表及其它类似物品最初采用磷光性标记加以照明。但是，当磷光性材料的生产方法及材料本身均证实为在医学和环境上是不可接受时，发展了其它照明装置。某些这种其它装置包括LED、LCD的应用和荧光性装置，以及白炽灯泡。所有这些均证实不能令人满意，特别对诸如手表的小型装置。
此外，这些装置不能提供足够的照明，因为在受照明的显示表面上亮度不均匀。不足的照明是光源本身布置或形状的结果，它或是点光源，或是线光源，从而使这些照明装置受到局限和不可接受。
近来，电荧光照明，下文将称为EL，作为另一种已知的替代方案引入至模似或数字钟表中。EL元件放置在钟表的罗盘面板或其它表面之下，或可替代的是，罗盘面板本身就是由EL材料制成，这些均描述于以下的美国专利中，即斯立克的3749977、艾赖西沃和奥儿西的4775964、哈那奥卡的4208869、卡迈地的5029046和卡迈地的5117334。在所有这些参考文献中，定向照明设置成朝上向着观察者，限制应用任何美学的景貌诸如在罗盘面板上的彩色标识语或彩色图像。EL的另一缺点是它们要求复杂的辅助电路。此外，照明的颜色决定于EL的磷含量，在商业上限制着诸如蓝-绿、白或黄等颜色。
因此，本发明的一个目的是消除在现有技术中遇到的上述缺点，并提供一种系统，通过它对感兴趣的标记以及标识语和其它装饰性元件均能提供足够的照明。
本发明的另一目的是为电子或模拟钟表、指示仪表、定向仪表或装饰性装置，或其它物品提供照明装置，消除以任何EL作为照明源及其相关联的电路。
本发明的另一目的是提出一种观看刻度盘或各种物体表面的改进型照明装置，其方法是将照明装置布置成，沿向着欲照明对象的方向引导光线，这使观察更为容易、更有效，且对观看者应力较少。
本发明的又一目的是在诸如有限照明或夜间的情况下，对位于钟表、指示器或定向仪表，或装饰性装置的表面之上或附近的单个或多个彩色图像、标识语或物体提供美容性照明。
本发明通过以下方法以达到这些目的，即将光发射元件放置在欲照明物体的透光表面上或其内侧。此元件放置在中心、侧边或随机位置上，并使之变成光发射的，或借助装置于所述物体内或附近的电子电路进行驱动。一个受外部控制构件控制的照明开关设置在物体的壳体上，用于有选择地驱动光发射元件。
更具体地说，光源或设置在物体本身的盖的内表面上，或嵌入在物体本身的盖内，这时，光源实际上不能被观察者看到。
参考以下说明，并结合附图可更好地了解本发明，附图中相同部件用相同标号指示，其中
图1是模拟表的顶视图，其光源放置在表盖内表面的中心，并沿着向下方向指向刻度盘；图2是一个或多个指示器或定向仪表的顶视图，光源设置在仪表的半透明或透明盖的内表面的中心，并沿着向下方向指向刻度面板；图3是装饰性装置的放大顶视图，光源放置在装饰性装置的中心，并沿着向下方向指向图像、标识语，或三维或平面的设计图；图4是固态LED的顶视图，用作如图1-3所示的照明光源；图5是图4中固态LED的横截面图；图6是图1中表的示意横截面图；图7是图3中装饰品的示意横截面图；图8是图1和6中表的所产生的照明方式的横截面图；图9是图1和6中表的照明方式的顶视图10表示作为本发明第二实施例的表的横截面图；图11表示作为本发明第三实施例的表的横截面图；图12表示图11中实施例的放大视图；图13表示作为本发明第四实施例的表的横截面图；图14表示图13中实施例的放大视图；而图15表示图13和14中实施例的电路板的顶视图。
图1和6展示了诸如手表1的模拟钟表的顶视图和横截面图，手表1具有常规的壳体2以及分针3和时针4，分针3和时针4安装在可转动轴13上，并由常规的机构加以驱动，因为其细节不是本发明的材料，此后将省去。旋钮5用于设置时间指示针3和4的位置。按钮驱动器6和7与表壳内的操作开关触头(未表示)相连接。驱动器6和7可用于驱动对象光源，以及提供其它任选功能。
指针3、4之下的是刻度盘8，在其上具有时间指示标记，诸如时、分标记9；数字10以及图像或标识语11。重要的是，刻度盘8及其上的所有标记均由一个或多个诸如发光二极管(文中称为LED，在图4中将更详细地说明)的光源加以照明。图1中，源12设置在刻度盘8的几何中心。可替代的是，可应用若干这样的源，它们围绕刻度盘而分布。此外，在所示的实施例中，源12安装或紧固至标准的透明或半透明盖12A的底表面上，盖12A覆盖着刻度盘8，并与刻度盘8在空间共同扩展。
图2表示指示仪表100的顶视图，它具有常规壳体102、计量面板103，计量面板103具有若干指示指针，诸如燃料指示指针104和温度指示指针105。指针之下的是与104、105对应的刻度盘106、107，在其上具有测量指示标记，表示燃料或温度的水平。指示仪表100还可设置有装饰性或出处识别图像或标识语108。指示仪表100可用于例如汽车或任何其它系统的仪表盘上。
刻度盘106、107和标识语108由诸如LED的光源109加以照明，光源109每一次放置在壳体102的中心。可替代的是，光源可设置在若干诸如110和111的位置上。光源或若干光源从盖112A向下指向。按钮驱动器112与指示仪表100的内侧或近距离内的操作开关触头(未表示)相连接。
图3表示装饰性装置201的顶视图，它可由注塑模压的透明热塑聚丙烯树脂制成，并具有基底202、平面或3维图像，或标识语或设计图203。基底202被保护性主体205所覆盖。由于装置201没有运动部件，主体205可包围标识语或设计图203，这样，在其中不包含空气。可替代的是，装置201可具有充装液体的主体，而标识语或设计图203则放置在液体中。
诸如LED的光源204设置成嵌入在固态主体205中。源204可如图所示地位于中心。可替代的是，可设置若干源(未表示)以照明设计图203，且所有源均向下朝着基底202和标识语203。按钮驱动器206与装饰性装置201的内侧或近距离内的操作开关触头(未表示)相连接。
图1、2和3中的每一源均可为LED结构，并如图4和5所示地布置。更具体地说，每一源包括基片34、基片32和基片35。这三块基片结合形成标准的发光二极管。通常，基片34可约为10×10密耳，而基片32和35可约为12×12密耳。基片35的底表面(如图5中的取向)被金属层36所覆盖，它形成二极管的阴极。基片34的部分顶表面被金属层33所覆盖，它限定二极管的阳极。层33可例如约4×4密耳。层33和36最好由金制成。应理解，源也可应用LED工艺之外的其它类型工艺制成。
两根细金属丝37和38由金或铝制成，并各自或直接或如图所示的通过电阻器连接至层33和36。
再参看图6，源12粘结装配至盖12A的底或内表面上。轴13是中空同轴圆柱形轴，驱动指针3和4。金属丝37、38伸过轴13，并伸展至源12。
设置在刻度盘8之下的是电路板14，它具有电子控制电路15。金属丝37、38连接至电路15。
电池16用于向电路15和源12供应电力。电路15(它可以是ASIC-应用特定集成电路)连接至诸如按钮6的驱动器。当按压驱动器6时，源12接通。可替而代之的是，可在电路15中设置定时器，这样，源12可在预定时间间隔内保持接通。
图7表示装饰品201的横截面。在此图中，源204通过金属丝37、38连接至电子电路311和电池312。电路311和电池312如图所示地放置在设计图或标识语203之下。
图8和9以多少有些结构的形式表示源12是怎样以均匀、平稳的方式产生光线以照明整个刻度盘8的。
如前所述，现在可买到十分高效，并具有各种色彩的LED，它们能理想地适于用作对象光源。例如，由GaN制成，并具有SiC基片的蓝色LED能在430nm的峰值波长下产生600微瓦的输出。绿色LED在20-30μ下运行，且正向偏压均为20V时，能产生2.5-2.5mcd。
超亮橙色和红色的发射器也可买到，它们能在630nm下产生约10mcd，消耗功率为70mw。
在本发明的一个实施例中，源12、110、111、204等通过例如粘结剂连接至相应的保护性盖12A、103、205的下或内表面。在一个替代性实施例中，源不是连接至相应盖的表面，而是直接嵌入在盖中。例如，如图10所示，所示的图1和6的钟表1具有源12c，此时，源12c是嵌入在盖12A中的。金属丝37、38能如图6所示的，向下引导通过指针轴，或如虚线所示地，金属丝或布置在底表面12A上，横向或径向地伸展至壳体，然后通过壳体至电池16和电路15，或者这两根金属丝也能连同源12c一起嵌入在盖12A中。
本发明的另一实施例示于图11和12中。在此实施例中，表400设置有盖402；指针403、404；刻度盘405；轴406；壳体407和电子电路408。(单独的电池为简单起见已被略去)。重要的是，表400还设置有T形结构物410，它具有腿411和两条终止于光源414、415的臂412、413。
结构物410由透明、轻但牢固的材料，诸如聚合物，浇铸或模压制成。嵌入在结构物410中的是金属丝416，它们将光源414、415连接至电子电路408。最好，结构物410放置成，如所示地，使其腿411通过轴406，而其臂412、413放置于紧邻盖402的底表面402A，并由腿411和/或轴406加以支承。如必须的话，臂412和413可采用适当的粘接剂连接至表面402A。应理解的是，虽然图11表示结构物410具有两条臂412、413，但它可以具有任意数目的臂。此外，这些臂可具有相同的长度或可具有不同的长度。这些臂具有两种作用它们支承源414、415，以及提供支承金属丝416的装置。臂的端部战略性地加以放置，用以由源414、415提供刻度盘405的适当的照明。
图13和14相似于图11和12，表示了一个替代性照明装置。对于这些附图，表500设置有盖501；指针502、503、刻度盘504、轴506；电子电路507和壳体508。在此实施例中，设置了一个或多个结构物510。每一结构物510是L形的，具有短的竖直腿512和终止于源516的长的水平臂514。嵌入在臂514中的是一对金属丝518，它们将源516连接至电子电路507。金属丝从腿512通过紧邻壳体的刻度盘504。
结构物510和结构物410一样由透明塑料模压制成，并如图所示地，由腿512支承定位，因为腿512通过刻度盘504。表500能设置有若干结构物510，并布置成将源516按预定形式放置在盖501上。
臂514可做成足够长，以便伸展至轴506，从而使源516放置在盖501的中心，如需要的话。臂514通常是悬臂的，并由腿512支承，但如需要，它也可粘结地连接至盖501的内表面501A。结构物410、510的尺寸和形状应使它们在实际上是看不见的。
应理解的是，光源可制成几乎任何要求的颜色。
现参看图15，电路板507制成具有中心孔521，并支承各种电子电路，诸如522和524，它们用于驱动操作指针502、503和/或光源516的模拟步进电机(未表示)。轴506通过孔521，并与旋钮525机械相连，旋钮525用于在需要时人工设置指针。
电路板507还设置有两个弧形凹槽526、527。放置在凹槽中的是相应的合成橡胶构件530、532。
在电路板507上还安装有若干接触贴片534，每一贴片具有两个端头536、537。在图15中，对一个结构表示有4片贴片，其中放置了4个相应的结构物510。贴片534布置在相应结构物510的每一腿512之下。在此位置上，结构物510内的每一金属丝518与端头536、537中的一个端头进行电接触。至少一个端头，诸如贴片534上的端头536与相应合成橡胶构件530、532中的一个构件进行电连接。这些构件530、532布置成，当它们被径向向内按压(例如通过以常规方式安装在壳体508上的外部旋钮)时，它们与端头540或542建立接触，从而形成控制开关，用以有选择地通过电路522操作光源516。
显然对本发明可进行大量修改，而不会偏离其所附权利要求中限定的范围。
权利要求
1．一种照明物体，该物体包括，表面；标记，该标记放置在所述表面上；一件构件，该构件从所述表面向外伸展预定距离，并由透光材料制成，以使所述标记得以通过所述构件能被看到；和光源，该光源被所述构件加以支承，并定向成将光线导向所述标记，以照亮所述标记。
2．如权利要求1的物体，其特征在于，还包括壳体，所述表面安装在所述壳体中，而所述构件连接至所述壳体。
3．如权利要求2的物体，其特征在于，还包括电源，用于向所述光源供应电能。
4．如权利要求3的物体，其特征在于，还包括控制元件，用以有选择地驱动所述光源。
5．如权利要求4的物体，其特征在于，所述控制元件包括开关，该开关有选择地将所述电源连接至所述光源。
6．如权利要求4的物体，其特征在于，所述控制元件包括定时器，它在预定的时间间隔时将所述光源连接至所述电源。
7．如权利要求1的物体，其特征在于，所述光源包括LED。
8．如权利要求1的物体，其特征在于，所述构件具有内表面，而所述光源紧邻所述内表面而放置。
9．如权利要求1的物体，其特征在于，所述光源嵌入在所述盖中。
10．一种钟表或类似的仪器，它包括刻度盘；标记，标记设置在所述刻度盘上，所述标记至少包括参数指示指针、标识语或装饰性设计图中的一个；保护盖，它设置在与所述刻度盘相距预定的距离上，并由透光材料制成，以使所述标记能通过所述盖被看到；和光源，光源布置成将光从所述保护盖引向所述标记，使标记变得在黑暗中能看得见，所述光源的尺寸足够小，以致通过所述盖基本不被看见。
11．如权利要求10的仪器，其特征在于，所述光源是LED。
12．如权利要求10的仪器，其特征在于，该仪器还包括壳体，壳体夹持所述刻度盘；电源、光源设置在所述壳体中；和控制器，用于有选择地将电能从所述电源施加至所述光源。
13．如权利要求12的仪器，其特征在于，该仪器还包括导体，它们将所述光源连接至所述电源和所述控制器。
14．如权利要求13的仪器，其特征在于，所述光源紧邻所述盖而放置。
15．如权利要求13的仪器，其特征在于，所述光源嵌入在所述盖中。
16．如权利要求15的仪器，其特征在于，所述导体至少部分嵌入在所述盖中。
17．如权利要求13的仪器，其特征在于，所述刻度盘包括轴，还在于，所述导体通过所述轴。
18．如权利要求16的仪器，其特征在于，所述导体沿所述盖布置成朝向一个点，在此处所述盖连接所述壳体。
19．如权利要求10的仪器，其特征在于，该仪器还包括支承结构物，该结构物具有在所述盖之下伸展并连接至所述盖的臂以及端部，所述源连接至所述端部。
20．如权利要求19的仪器，其特征在于，该仪器还包括通过所述刻度盘的轴，其中，所述支承结构物包括腿，腿连接至所述臂，并通过所述轴。
21．如权利要求20的仪器，其特征在于，所述轴设置在所述盖的中心。
22．如权利要求19的仪器，其特征在于，该仪器还包括壳体，所述盖具有被所述壳体支承的边缘，其中，所述支承结构物包括腿，腿连接至所述臂，并放置在所述边缘上。
23．如权利要求19的仪器，其特征在于，该仪器还包括控制所述光源的电子电路和将所述光源连接至所述电子电路的金属丝，所述金属丝嵌入在所述支承结构物中。
全文摘要
光源设置成将光从常规的模拟或光电钟表、指示仪表、检测仪表板、定向仪表或图像、标识语或设计图的装饰性显示器、或其它类似物品(1)的盖(12A)向下射出。这些物品由光源(12)通过照明开关(6、7)驱动所述元件加以照明,以便在低亮度或黑暗中观察。光源(12)最好是LED,它足够小,从而当它被关掉时,实际上看不见。
文档编号G01D11/28GK1302439SQ00800621
公开日2001年7月4日 申请日期2000年3月13日 优先权日1999年3月19日
发明者米切尔·吉利安·弗沃萨 申请人:灯光逻辑有限公司