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CN105577157B - 一种分体式双光路按键开关及机械键盘 - Google Patents

一种分体式双光路按键开关及机械键盘 Download PDF

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CN105577157B CN201610162536.2A CN201610162536A CN105577157B CN 105577157 B CN105577157 B CN 105577157B CN 201610162536 A CN201610162536 A CN 201610162536A CN 105577157 B CN105577157 B CN 105577157B
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Abstract

本发明公开了一种分体式双光路按键开关及机械键盘，所述按键开关包括按键开关本体、设置在PCB板上的LED发射元件和光接收元件，按键开关本体包括壳体和设置在壳体上的按柄，LED发射元件和光接收元件之间通过第一挡光装置隔开；LED发射元件的上方设有第一导光体，光接收元件的上方设有第二导光体，第一导光体上设有透光部和第一反光部，第二导光体上设有第二反光部；按柄上设有第二挡光装置。本发明通过LED发射元件不仅可以实现背光的功能，而且可以与光接收元件一起实现开关导通，使整个壳体可以预留足够大的空间，而且通过两个导光体的传输，提高了光传输的稳定性，降低了按键开关的成本和工艺要求，同时大大提高了机械键盘的精度和使用寿命。

Description

一种分体式双光路按键开关及机械键盘
技术领域
本发明涉及一种按键开关及机械键盘，尤其是一种分体式双光路按键开关及机械键盘，属于机械键盘的研究领域。
背景技术
机械键盘是一种常见的键盘，其每一个按键都有一个单独的开关来控制闭合。机械键盘一直作为一种高端产品的代表，受到越来越多的电脑使用者和游戏玩家的欢迎，一般采用的开关为金属材料接触式的机械按键开关，这种开关是通过设置在壳体中的静压力板和动压力板的金属材料触点是否相互接触来实现开关的通断的，在按下机械开关按柄的位移过程中，动压力板上的金属材料触点与静压力板金属材料触点相遇实现机械开关的导通；当松开机械开关的按柄，动压力板在弹簧弹性的作用下恢复到原位置，动压力板金属材料触点离开静压力板上的金属材料触点，从而实现机械开关的断开。采用该种方案，机械开关金属触点容易损坏，因为在按动按键的过程中，动压力板的弹性会随着使用次数的增多而与原始状态有较大区别，容易造成金属触点接触不灵敏或不能导通的状态，使用寿命有限，给使用者造成麻烦。另外，传统的光轴机械键盘是将光晶体发射和接收装置设置在按键开关内，底部引脚焊接在PCB板上，然后将按键开关卡合在卡槽中，最后通过旋转铁板上的固定柱将PCB板与铁板固定，这就导致了一旦某个按键损坏，想要拆卸维修就非常的麻烦，不仅需要拧开固定柱，同时需要将光晶体接收装置和发射装置从PCB板上拔下，处理困难非常大，而且还很容易导致键盘的损坏，此外，该种键盘也不利于大规模工业化的生产。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种分体式双光路按键开关，该按键开关具有结构简单、使用方便、导光性能好、生产工艺简单、寿命长等优点，通过LED发射元件不仅可以实现背光的功能，而且可以与光接收元件一起实现开关导通，使整个壳体可以预留足够大的空间去设置其他部件；其中，分体式是指机械按键部分无任何导电元件，所有导电元件置于PCB板上，只有二者按特定方式装配后才具备光电开关功能；双光路是指LED发射元件经导光体后可提供两路光源，一路光源可为透光键帽提供背光，另一路光源经传输后可使光接收元件导通。
本发明的另一目的在于提供一种分体式双光路机械键盘。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种分体式双光路按键开关，包括按键开关本体，所述按键开关本体包括壳体和设置在壳体上的按柄，还包括设置在PCB板上的LED发射元件和光接收元件，所述LED发射元件和光接收元件之间通过第一挡光装置隔开；所述LED发射元件的上方设有第一导光体，所述光接收元件的上方设有第二导光体，所述第一导光体上设有透光部和第一反光部，所述第二导光体上设有第二反光部；所述透光部用于透射LED发射元件所发射的光；所述第一反光部将LED发射元件所发射的光反射到第二反光部，经第二反光部反射后回到光接收元件；所述按柄上设有第二挡光装置，该第二挡光装置用于遮挡从第一导光体传输到第二导光体的光。
作为一种优选方案，所述壳体中设有手感弹片，所述按柄上还设有滑块，该滑块的左、右两边前侧凸出一部分与手感弹片相接触，当按柄按下时，带动滑块向下运动，手感弹片的形状受压力产生变化，从而形成段落感；当按柄从最底部向上运动时，按柄与滑块分离产生撞击，从而发出声音。
作为一种优选方案，所述第一导光体、第二导光体均为单体形式，且装配在壳体中，或第一导光体、第二导光体与壳体之间采用双色模注塑成型。
作为一种优选方案，所述按键开关为常闭形式，当按柄未按下时，所述第二挡光装置使第一导光体到第二导光体的光传输路径隔断；当按柄按下时，带动第二挡光装置向下移动，使第一导光体到第二导光体的光传输路径导通。
作为一种优选方案，所述按键开关为常开形式，当按柄未按下时，所述第二挡光装置使第一导光体到第二导光体的光传输路径导通；当按柄按下时，带动第二挡光装置向下移动，使第一导光体到第二导光体的光传输路径隔断。
作为一种优选方案，所述壳体包括上壳体和下壳体，上壳体上有一开孔，所述按柄设置在开孔中，所述手感弹片设置在下壳体中，所述下壳体中还设有弹性装置，所述按柄设置在弹性装置上方。
作为一种优选方案，所述第一挡光装置为挡光板，或为挡光板与密封圈的组合；所述挡光板设置在按键开关本体的底部，所述PCB板上设有与挡光板相对应的槽孔，所述挡光板安置在槽孔中。
作为一种优选方案，所述LED发射元件为单色LED灯、双色LED灯或RGB三基色LED灯。
作为一种优选方案，所述第一反光部向左侧倾斜设置，所述第二反光部向右侧倾斜设置。
本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种分体式双光路机械键盘，包括PCB板以及多个上述的按键开关，所述PCB板与按键开关之间设有固定板，所述按键开关通过固定板安装在PCB板上；所述PCB板与固定板之间通过螺钉或卡合的方式固定。
作为一种优选方案，所述PCB板的外表面具有一层由透明防水漆形成的保护膜。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明的按键开关及机械键盘在PCB板上设置LED发射元件和光接收元件，在LED发射元件的上方设置第一导光体，光接收元件的上方设置第二导光体，两个导光体均采用导光纤维、导光塑胶等导光性能好的材料制成，且第一导光体上设有透光部和第一反光部，第二导光体上设有第二反光部，通过透光部可以透射LED发射元件所发射的光，即LED发射元件可以作为指示灯，起到照明的作用，为透光键帽提供背光，而通过第一反光部和第二反光部可以将LED发射元件所发射的光反射到光接收元件，由于LED发射元件实现了背光的功能，这样就无需单独设置一个LED背光灯以及透射LED背光灯的导光板，使得壳体可以预留较大的空间设置其他部件，而且通过第一导光体和第二导光体的传输，提高了光传输的稳定性，降低了按键开关的成本和工艺要求，同时大大提高了机械键盘的精度和使用寿命。
2、本发明的按键开关及机械键盘中，第一导光体、第二导光体与壳体之间可以采用双色模注塑成型，由于经过二次注塑一体成型，大大节省了组装成本，提高了性能。
3、本发明的按键开关及机械键盘中，键盘开关本体与LED发射元件、光接收元件是分离设置的，即机械和电子是完全分离设置的，这样有利于PCB板和固定板的拆卸，方便维护及维修。
4、本发明的按键开关及机械键盘中，LED发射元件和光接收元件之间通过第一挡光装置隔开，第一挡光装置可以为挡光板，或为挡光板与密封圈的组合，而PCB板上设有与挡光板相对应的槽孔，该挡光板安置在槽孔中，以充分阻挡LED发射元件的光线及外界光进入光接收元件。
5、本发明的按键开关及机械键盘在壳体中预留的空间设置手感弹片，并且在按柄上设置滑块，当按柄按下时，带动滑块向下运动，手感弹片的形状受压力产生变化，从而形成段落感；当按柄从最底部向上运动时，按柄与滑块分离产生撞击，从而发出声音，因此既可以形成段落感，又可以发出声音，进一步提高了用户的体验。
6、本发明的按键开关及机械键盘中，LED发射元件和光接收元件可以采用机器的方式大规模的生成，克服了传统工艺中需要人工的方式操作的方式，极大的降低了生产成本。
7、本发明的按键开关及机械键盘中，LED发射元件和光接收元件通过贴片的形式设置在PCB板上，不仅方便安装，同时也便于维修。
8、本发明的按键开关导通精度只与第二挡光装置和第一导光体、第二导光体的光通路的相对位置有关有关，可以实现完全控制，不会受到PCB板与固定板之间距离的约束。
9、本发明的机械键盘中的PCB板外表面具有一层保护膜，该保护膜可以通过浸入、刷涂或喷涂透明防水漆的方式形成，透明防水漆可透光，且不影响PCB板的正常功能发挥，使保护膜对PCB板起到防绝缘、防静电、防水、防尘的作用。
附图说明
图1为本发明实施例1的分体式双光路按键开关结构示意图。
图2为本发明实施例1的分体式双光路按键开关中壳体结构的侧面剖视图。
图3为本发明实施例1的分体式双光路按键开关产生段落感和声音的原理图。
图4为本发明实施例1的分体式双光路按键开关的分解示意图。
图5为本发明实施例1的分体式双光路机械键盘结构示意图。
图6为本发明实施例2的分体式双光路按键开关结构图。
图7为本发明实施例3的分体式双光路按键开关结构图。
其中，1-PCB板，2-LED发射元件，3-光接收元件，4-壳体，5-按柄，6-第一导光体，7-第二导光体，8-透光部，9-第一反光部，10-第二反光部，11-背光路径，12-光传输路径，13-第二挡光装置，14-弹性装置，15-手感弹片，16-滑块，17-挡光板，18-固定板，19-密封圈。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1～图3所示，本实施例的分体式双光路按键开关包括按键开关本体、设置在PCB板1上的LED发射元件2和光接收元件3，所述按键开关本体包括壳体4和设置在壳体4上的按柄5，所述LED发射元件2和光接收元件3之间通过第一挡光装置隔开；所述LED发射元件2可以为单色(红色、绿色、蓝色、白色、黄色等)LED灯、双色LED灯或RGB三基色LED灯。
所述LED发射元件2的上方设有第一导光体6，所述光接收元件3的上方设有第二导光体7，所述第一导光体6和第二导光体7均采用导光纤维、导光塑胶等导光性能好的材料制成；所述第一导光体6上设有透光部8和第一反光部9，所述第二导光体7上设有第二反光部10；所述透光部8用于透射LED发射元件2所发射的光，即LED发射元件2可以作为指示灯，实现背光的功能，背光路径如图1中11所示，从而起到照明的作用；所述第一反光部9向左侧倾斜设置，所述第二反光部10向右侧倾斜设置，倾斜的角度一般设置为30～60度，第一反光部9将LED发射元件2所发射的光反射到第二反光部10，经第二反光部10反射后回到光接收元件3，光传输路径如图1中的12所示，在第一反光部9和第二反光部10的辅助作用下，可以进一步提高光传输的稳定性；所述按柄5上设有第二挡光装置13，该第二挡光装置13用于遮挡从第一导光体6传输到第二导光体7的光。
本实施例中，所述按键开关为常闭形式，当按柄5未按下时，所述第二挡光装置13位于第一导光体6与第二导光体7之间的间隙中，使第一导光体6到第二导光体7的光传输路径12隔断；当按柄5按下时，带动第二挡光装置13向下移动，此时第一反光部9将LED发射元件2所发射的光反射到第二反光部10，使第一导光体6到第二导光体7的光传输路径12导通；当按柄5不断地按下弹起，从而实现光传输路径12的隔断与导通。
由于LED发射元件2实现了背光的功能，这样就无需单独设置一个LED背光灯以及透射LED背光灯的导光板，使得壳体4可以预留较大的空间设置其他部件；所述壳体4包括上壳体和下壳体，上壳体上有一开孔(图中未示出)，按柄5设置在开孔中，所述下壳体中设有弹性装置14和手感弹片15，所述弹性装置14可以为压力弹簧，所述按柄5设置在弹性装置14上方，所述按柄5上还设有滑块16，该滑块16的左、右两边前侧凸出一部分与手感弹片15相接触，如图4所示，当按柄5按下时，带动滑块16向下运动(下压到1.8mm处)，手感弹片15的形状受压力产生变化，从而形成段落感；当按柄5从最底部(下压到2.1mm处)向上运动时，按柄5与滑块16分离产生撞击，从而发出声音。
所述第一导光体6、第二导光体7可以为单体形式，且装配在壳体4中；或者第一导光体6、第二导光体7可以与壳体4之间采用双色模注塑成型，由于经过二次注塑一体成型，大大节省了组装成本，而且提高了性能。
所述第一挡光装置为挡光板17，所述挡光板17设置在按键开关本体的底部，所述PCB板1上设有与挡光板相对应的槽孔(图中未示出)，所述挡光板17安置在槽孔中，所述挡光板17使LED发射元件2和光接收元件3隔开，起到挡光的作用，以充分阻挡LED发射元件3的光线及外界光进入光接收元件3。
所述LED发射元件2和光接收元件3通过直插或贴片的方式固定在PCB板1上，键盘开关本体盖住LED发射元件2和光接收元件3，这种机电分离的操作方式可大大提高生产效率，节省成本。
如图5所示，本实施例利用上述常闭形式的按键开关，可生产出一种分体式双光路机械键盘，该机械键盘包括PCB板1和常闭形式的按键开关，所述PCB板1与常闭形式的按键开关之间设有固定板18，所述常闭形式的按键开关通过固定板18安装在PCB板1上；所述PCB板1与固定板18之间通过螺钉或卡合的方式固定，在本实施例中采用螺钉固定。
贴好所有元件和功能测试完成后的PCB板1可浸入、刷涂或喷涂透明防水漆，使PCB板1的外表面具有一层保护膜，透明防水漆可透光，且不影响PCB板1的正常功能发挥，使保护膜对PCB板1起到防绝缘、防静电、防水、防尘的作用。
实施例2：
如图6所示，本实施例的主要特点是：所述第一挡光装置为挡光板17和密封圈19的组合，所述挡光板17设置在按键开关本体的底部，所述PCB板1上设有与挡光板17相对应的槽孔，所述挡光板17安置在槽孔中，所述挡光板17使LED发射元件2和光接收元件3隔开，起到挡光的作用，以充分阻挡LED发射元件2的光线及外界光进入光接收元件3；所述密封圈19可以采用海绵胶等材料制成，能够防止LED发射元件2和光接收元件3与外界接触，起到防尘的作用。其余结构特征同实施例1。
实施例3：
如图7所示，所述按键开关为常开形式，当按柄5未按下时，所述第二挡光装置13位于第一导光体6与第二导光体7之间的间隙上方，使第一导光体6到第二导光体7的光传输路径12导通；当按柄5按下时，带动第二挡光装置13向下移动，使第二挡光装置13位于第一导光体6与第二导光体7之间的间隙中，使第一导光体6到第二导光体7的光传输路径12隔断；当按柄5不断的按下弹起，从而实现光传输路径12的导通与隔断。其余结构特征同实施例1。
综上所述，本发明的按键开关及机械键盘在PCB板上设置LED发射元件和光接收元件，在LED发射元件的上方设置第一导光体，光接收元件的上方设置第二导光体，两个导光体均采用导光纤维、导光塑胶等导光性能好的材料制成，且第一导光体上设有透光部和第一反光部，第二导光体上设有第二反光部，通过透光部可以透射LED发射元件所发射的光，即LED发射元件可以作为指示灯，起到照明的作用，为透光键帽提供背光，而通过第一反光部和第二反光部可以将LED发射元件所发射的光反射到光接收元件，由于LED发射元件实现了背光的功能，这样就无需单独设置一个LED背光灯以及透射LED背光灯的导光板，使得壳体可以预留较大的空间设置其他部件，而且通过第一导光体和第二导光体的传输，提高了光传输的稳定性，降低了按键开关的成本和工艺要求，同时大大提高了机械键盘的精度和使用寿命。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种分体式双光路按键开关，包括按键开关本体，所述按键开关本体包括壳体和设置在壳体上的按柄，其特征在于：还包括设置在PCB板上的LED发射元件和光接收元件，所述LED发射元件和光接收元件之间通过第一挡光装置隔开；所述LED发射元件的上方设有第一导光体，所述光接收元件的上方设有第二导光体，所述第一导光体上设有透光部和第一反光部，所述第二导光体上设有第二反光部；所述透光部用于透射LED发射元件所发射的光；所述第一反光部将LED发射元件所发射的光反射到第二反光部，经第二反光部反射后回到光接收元件；所述按柄上设有第二挡光装置，该第二挡光装置用于遮挡从第一导光体传输到第二导光体的光；所述第一导光体、第二导光体与壳体之间采用双色模注塑成型；
所述壳体中设有手感弹片，所述按柄上还设有滑块，该滑块的左、右两边前侧凸出一部分与手感弹片相接触，当按柄按下时，带动滑块向下运动，手感弹片的形状受压力产生变化，从而形成段落感；当按柄从最底部向上运动时，按柄与滑块分离产生撞击，从而发出声音。
2.根据权利要求1所述的一种分体式双光路按键开关，其特征在于：所述按键开关为常闭形式，当按柄未按下时，所述第二挡光装置使第一导光体到第二导光体的光传输路径隔断；当按柄按下时，带动第二挡光装置向下移动，使第一导光体到第二导光体的光传输路径导通。
3.根据权利要求1所述的一种分体式双光路按键开关，其特征在于：所述按键开关为常开形式，当按柄未按下时，所述第二挡光装置使第一导光体到第二导光体的光传输路径导通；当按柄按下时，带动第二挡光装置向下移动，使第一导光体到第二导光体的光传输路径隔断。
4.根据权利要求1所述的一种分体式双光路按键开关，其特征在于：所述壳体包括上壳体和下壳体，上壳体上有一开孔，所述按柄设置在开孔中，所述手感弹片设置在下壳体中，所述下壳体中还设有弹性装置，所述按柄设置在弹性装置上方。
5.根据权利要求1所述的一种分体式双光路按键开关，其特征在于：所述第一挡光装置为挡光板，或为挡光板与密封圈的组合；所述挡光板设置在按键开关本体的底部，所述PCB板上设有与挡光板相对应的槽孔，所述挡光板安置在槽孔中。
6.根据权利要求1所述的一种分体式双光路按键开关，其特征在于：所述LED发射元件为单色LED灯、双色LED灯或RGB三基色LED灯。
7.根据权利要求1所述的一种分体式双光路按键开关，其特征在于：所述第一反光部向左侧倾斜设置，所述第二反光部向右侧倾斜设置。
8.一种分体式双光路机械键盘，包括PCB板，其特征在于：还包括多个权利要求1-7任一项所述的按键开关，所述PCB板与按键开关之间设有固定板，所述按键开关通过固定板安装在PCB板上；所述PCB板与固定板之间通过螺钉或卡合的方式固定。
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