CN109697897B - 一种高等数学教学器材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高等数学教学器材，包括一口字形框架，口字形框架为具有冷却水道的空心结构，口字形框架内具有左、右并列分布的背光显示区、液晶显示区，背光显示区内分为前后分布的背光源安装区、背光源散热区，背光源安装区内安装有背光模组，背光源散热区内安装有散热组件，散热组件与冷却水道配合共同形成散热系统，所述液晶显示区内安装有四个呈矩形阵列分布的液晶显示屏，液晶显示屏通过锁紧组件与口字形框架锁紧固定；一透明板，安装在口字形框架的正面。本发明的优点在于：本发明的高等数学教学器材在使用时，背光显示区、液晶显示区均可点亮，使得书写在透明板上的字迹清晰，便于远处的同学能够清楚的看见，具有较好的对比度及可视性。

Description

一种高等数学教学器材

技术领域

本发明涉及一种教学用具，具体的说是一种高等数学教学器材。

背景技术

数学教学是任何学科教育的基础学科，特别是理工科的专业，更是需要学习高等数学。高等数学是由微积分学，较深入的代数学、几何学以及它们之间的交叉内容所形成的一门基础学科。

教学时教师通常在黑板上书写较长的运算式，并且教师在演算讲解时将演算式写在运算式的旁边，学生在观看和做笔记时很容易混淆，为了能够助于教师讲解，通常绘制一些坐标轴、图形、曲线进行表达。由于现有的黑板上没有坐标线，教师只能现场进行手工绘图，并且绘制的图形存在较大的误差，导致函数曲线不精确，降低了教学效率。

为了提高教学效率，对现有的书写板进行改进，即在书写板上安装坐标板，便于坐标和图形的绘制，并且能够根据使用要求调节坐标板的安装位置，但是在使用时，教师仍然需要现场绘制图形，绘图过程中浪费较多时间，并且坐标板上的坐标格，导致坐标变得复杂，视觉效果差，仍会导致教学效率降低。

针对上述现象，专利CN 105894869 B公开了一种高等数学教学用具，包括安装架、活动板、传动组件、滑套、发光板和发光板控制装置，安装架包括书写板、笔夹、板擦架、支撑腿、通风孔、电机安装耳、滑套安装槽和活动板安装框；该发明具有结构简单、便于使用的优点，能够将已准备好的电子课件和坐标图形通过发光板呈现给学生，能够减少教师现场绘制坐图形，并且能够提高坐标图形的比例精准度，写字板也能够单独进行使用，并且通过调节发光板与书写板的距离，能够实现不同的使用效果，进而能够提高教学效率。但是该结构的高等数学教学用具在使用过程中，仍存在一定的缺陷：

在用于大教室教学时，室内为达到较为明亮的采光效果，教室两侧大量采用大面积窗户，黑板反光较为严重，传统的背光源无法满足需求；为满足要求，需要采用大功率高流明度的LED光源，又使得发光板上的贴片LED直接发出的光过于集中，照射到书写板上，会出现明显的亮度色差，即有LED的地方过亮，没有的地方又较暗，反而影响了书写板上字迹的识别；若要降低这种亮暗不均的现象，只能增加光源距书写板的距离，进而使得高等数学教学用具整体厚度大大增加。此外，对于大功率高流明度的LED光源的散热，长时间连续运行后，散热风扇通常满载运转，发出的噪音影响上课。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种亮度高且均匀、散热效果好、噪音低的高等数学教学器材。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高等数学教学器材，其创新点在于：包括

一口字形框架，口字形框架为具有冷却水道的空心结构，所述口字形框架的横截面呈阶梯状，分别为沿着口字形框架的背面向正面方向依次分布且尺寸依次增大的第一台阶、第二台阶、第三台阶，所述冷却水道设置于第二台阶内，在第一台阶的外侧面设置贯通式滑槽；

所述口字形框架内具有左、右并列分布的背光显示区、液晶显示区，背光显示区内分为前后分布的背光源安装区、背光源散热区，在背光源安装区内安装有背光模组，背光源散热区内安装有散热组件，所述散热组件与冷却水道配合共同形成散热系统，所述液晶显示区内安装有四个呈矩形阵列分布的液晶显示屏，液晶显示屏通过锁紧组件与口字形框架锁紧固定；

一透明板，所述透明板为一矩形板，安装在口字形框架的正面。

进一步的，所述透明板与口字形框架之间的连接为：构成口字形框架的任意一对不相邻的板或构成口字形框架的至少三块板均向口字形框架的正面弯折形成翻边结构，透明板与翻边结构之间通过螺栓与螺母的配合连接固定。

进一步的，所述透明板与口字形框架之间的连接为：在构成口字形框架的任意一对不相邻的板上或构成口字形框架的至少三块板上均开有若干螺纹固定孔，在透明板上具有与螺纹固定孔一一对应的通孔，通过螺栓穿过透明板上的通孔后与口字形框架上的螺纹固定孔螺纹固定实现透明板与口字形框架的固定连接。

进一步的，所述锁紧组件为：在口字形框架的背面还设置有若干并列分布的C字形锁紧板，所述锁紧板的上下端分别嵌入口字形框架的上下侧边的滑槽内，从而实现锁紧板在口字形框架上的左右滑动，在锁紧板上开有若干锁定孔，锁定孔为由大直径孔和小直径孔同轴设置构成的台阶状通孔，小直径孔与锁紧板外表面相连通，在锁定孔内设置有一锁定销，所述锁定销中部外圆周面上具有一个位于大直径孔内的锁定限位环，锁定销的后端伸出锁紧板外连接限位螺母，在锁定销上套装有一锁定弹簧，所述锁定弹簧的一端抵住锁定限位环的端面，另一端抵住大直径孔和小直径孔配合形成的台阶面，在液晶显示屏的侧端具有锁定销配合的嵌合槽，所述嵌合槽与锁定孔的大直径孔相一致，通过锁定弹簧将锁定销的前端推入嵌合槽内。

进一步的，所述散热组件包括一安装在背光源散热区内的散热器，该散热器具有一进水管口、一出水管口，在口字形框架内还设置有一阻断冷却水道内的水循环流通的隔板，在口字形框架上位于隔板的两侧分别具有与冷却水道相连的进水口、出水口，所述散热器的进水管口接入口字形框架的出水口，散热器的出水管口接入口字形框架的进水口，在散热器的进水管口处还连接有一循环水泵，从而使得散热器与口字形框架之间共同配合实现水的循环流通。

进一步的，所述散热器由若干并列分布的散热单元通过对丝接头依次连接而成，散热单元包括一对水平且平行设置的左、右竖管段，左、右竖管段之间通过横管连接导通形成一个H字型局部水冷通道，在局部水冷通道外均包覆有散热翅片；

所述各相邻散热单元的左、右竖管段之间分别通过各对丝接头连接导通形成左竖管和右竖管，进而左竖管、右竖管和横管构成一个目字型水冷通道，进水管口与出水管口分别设置在左竖管或右竖管的同一侧的上、下两侧。

进一步的，所述对丝接头为一两端采用外螺纹结构的接头体，外螺纹部分高于接头体中部，进而在接头体中部形成一个环形凹槽；对丝接头的中部具有一对便于扳手或旋转工具嵌入的旋转凹腔。

进一步的，左竖管的各个对丝接头与右竖管的各个对丝接头均间隔内置有挡水装置，且左竖管与右竖管中的挡水装置错开分布，从而使得水在散热器内呈S形流通。

进一步的，所述挡水装置为一挡水帽，该挡水帽由圆柱体的端部整体成型挡水限位环构成，且在圆柱体圆周面与挡水限位环的内侧面之间均匀分布若干加强筋；所述挡水限位环的外径大于对丝接头的内径，而均匀分布的加强筋外轮廓刚好可嵌入对丝接头内。

进一步的，所述背光模组包括背光模组壳体以及内置于背光模组壳体内的基板、透明层、扩散膜层、扩散板和LED出光光源，

所述基板上设置有若干LED出光光源，在基板上设置覆盖住所有LED出光光源的透明层，所述透明层的高度等于LED出光光源的顶面高度；所述透明层上表面自下而上还设置有扩散膜层和扩散板，且所述透明层的折射率大于扩散膜层下表面的折射率；

所述LED出光光源包括LED芯片，所述LED芯片为倒装结构，LED芯片包括自下而上依次设置的P-GaN层 、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片的底面设置下反射层，在LED芯片的顶面及侧面设置有荧光粉层，所述荧光粉层的顶面和侧面还设置有一层副透明层，所述副透明层的顶面设置上反射层，且上反射层的大小与LED芯片的大小一致。

本发明的优点在于：本发明的高等数学教学器材在使用时，背光显示区、液晶显示区均可点亮，使得书写在透明板上的字迹清晰，便于远处的同学能够清楚的看见，具有较好的对比度及可视性。

对于散热系统的设置，采用冷却水道与冷却组件的配合来实现，整体利用水冷的方式来对背光模组进行直接冷却，散热效果更好，而且相对于风冷的愣是，水冷的噪音更低。

本发明的背光模组结构中，LED出光光源的LED芯片发出的光经过第一荧光粉层激发后混合形成白光，在透明层内反射，增加了白光的横向传播，再结合扩散膜层结构对白光进行进一步的散射扩散，最终由扩散板二次扩散提高混光效果、避免亮度不均，并降低面光源厚度。而利用扩散膜层表面的微结构存在空隙，即占扩散膜层面积中大部分面积的空气隙作为低折射率层，利用透明层与该低折射率层之间的折射率差异，诱导白光再透明层内形成多次反射，使得点光源向面光源转变，而副透明层的设置有利于增大，LED出光光源的出光角度。利用上述大角度出光与波导传递大幅降低背光模组的厚度，进而有利于将散热组件整体设置再背光模组背面，且位于口字形框架内，整体实现紧凑化结构。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的高等数学教学器材的俯视图。

图2为图1的A部放大示意图。

图3为图1的B部放大示意图。

图4为本发明的高等数学教学器材的后视图。

图5为本发明中散热器的示意图。

图6为本发明的散热器中对丝接头的连接示意图。

图7为本发明的散热器中对丝接头的主视图。

图8为本发明的散热器中对丝接头的俯视图。

图9为本发明的散热器中挡水装置的示意图。

图10为本发明中背光模组的示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1-图10所示的一种高等数学教学器材，包括

一口字形框架1，口字形框架1为具有冷却水道11的空心结构，口字形框架1的横截面呈阶梯状，分别为沿着口字形框架1的背面向口字形框架1的正面方向依次分布且尺寸依次增大的第一台阶12、第二台阶13、第三台阶14，采用这种阶梯式的结构，使得整个口字形框架1的外表更加的美观，冷却水道11设置于第二台阶13内，在第一台阶14的外侧面设置贯通式滑槽15。

口字形框架1内具有左、右并列分布的背光显示区、液晶显示区1a，背光显示区内分为前后分布的背光源安装区1b、背光源散热区1c。

在背光源安装区1b内安装有背光模组3，如图10所示的示意图可知，背光模组3包括背光模组壳体31以及内置于背光模组壳体31内的基板32、透明层33、扩散膜层34、扩散板35和LED出光光源36。

基板32上设置有若干LED出光光源36，在基板32上设置覆盖住所有LED出光光源36的透明层33，所述透明层33的高度等于LED出光光源36的顶面高度；所述透明层33上表面自下而上还设置有扩散膜层34和扩散板35，且所述透明层33的折射率大于扩散膜层34下表面的折射率。

LED出光光源36包括LED芯片361，所述LED芯片361为倒装结构，LED芯片包括自下而上依次设置的P-GaN层 、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片的底面设置下反射层，在LED芯片的顶面及侧面设置有荧光粉层362，所述荧光粉层362的顶面和侧面还设置有一层副透明层363，所述副透明层363的顶面设置上反射层364，且上反射层的大小与LED芯片的大小一致。

背光源散热区1c内安装有散热组件4，散热组件4与冷却水道11配合共同形成散热系统。

散热组件4包括一安装在背光源散热区1c内的散热器41，该散热器41具有一进水管口42、一出水管口43，在口字形框架1内还设置有一阻断冷却水道11内的水循环流通的隔板44，在口字形框架1上位于隔板44的两侧分别具有与冷却水道11相连的进水口45、出水口46，散热器41的进水管口42接入口字形框架1的出水口46，散热器41的出水管口43接入口字形框架1的进水口45，在散热器41的进水管口42处还连接有一循环水泵47，从而使得散热器41与口字形框架1之间共同配合实现水的循环流通。

如图5所示的示意图可知，散热器41由若干并列分布的散热单元通过对丝接头411依次连接而成，散热单元包括一对水平且平行设置的左竖管段412、右竖管段413，左竖管段412、右竖管段413之间通过横管414连接导通形成一个H字型局部水冷通道，在局部水冷通道外均包覆有散热翅片。

各相邻散热单元的左竖管段412、右竖管段413之间分别通过各对丝接头411连接导通形成左竖管和右竖管，进而左竖管、右竖管和横管414构成一个目字型水冷通道，进水管口42与出水管口43分别设置在左竖管或右竖管的同一侧的上、下两侧。

如图7、图8所示的示意图可知，对丝接头411为一两端采用外螺纹结构的接头体，外螺纹部分高于接头体中部，进而在接头体中部形成一个环形凹槽，左竖管段412、右竖管段413的两端均为与对丝接头411配合的内螺纹结构，对丝接头411的中部具有一对便于扳手或旋转工具嵌入的旋转凹腔。

对丝接头6还配备有密封圈，以便提高各左竖管段412之间或各右竖管段413之间的密封性，该密封圈采用耐油石棉橡胶圈，其为一内圈均匀分布有向内延伸的凸起的环体，该结构以便密封圈能够顺利的穿过对丝接头411的外螺纹到达中部环形凹槽部分。

左竖管的各个对丝接头411与右竖管的各个对丝接头11均间隔内置有挡水装置7，且左竖管与右竖管中的挡水装置7错开分布，从而使得水在散热器41内呈S形流通，采用这种S形流通的方式，从而增加了水在流过背光模组的时间以及接触面积，从而提高了散热效果。

挡水装置7为一挡水帽，该挡水帽由圆柱体71的端部整体成型挡水限位环72构成，且在圆柱体71圆周面与挡水限位环72的内侧面之间均匀分布若干加强,73，挡水限位环72的外径大于对丝接头411的内径，而均匀分布的加强筋外轮廓刚好可嵌入对丝接头内。

液晶显示区1b内安装有四个呈矩形阵列分布的液晶显示屏5，液晶显示屏5通过锁紧组件6与口字形框架1锁紧固定。

锁紧组件6为：在口字形框架1的背面还设置有若干并列分布的C字形锁紧板61，锁紧板61的上下端分别嵌入口字形框架1的上下侧边的滑槽15内，从而实现锁紧板61在口字形框架1上的左右滑动，在锁紧板61上开有若干锁定孔，锁定孔为由大直径孔62和小直径孔63同轴设置构成的台阶状通孔，小直径孔63与锁紧板61外表面相连通，在锁定孔内设置有一锁定销64，锁定销64中部外圆周面上具有一个位于大直径孔63内的锁定限位环65，锁定销64的后端伸出锁紧板61外连接限位螺母66，在锁定销64上套装有一锁定弹簧67，锁定弹簧67的一端抵住锁定限位环65的端面，锁定弹簧67的另一端抵住大直径孔62和小直径孔63配合形成的台阶面，在液晶显示屏5的侧端具有锁定销64配合的嵌合槽，嵌合槽与锁定孔的大直径孔62相一致，通过锁定弹簧67将锁定销64的前端推入嵌合槽内。

一透明板2，透明板2为一矩形板，安装在口字形框架1的正面。

透明板2与口字形框架1之间的第一种连接结构为：构成口字形框架1的任意一对不相邻的板或构成口字形框架的至少三块板均向口字形框架1的正面弯折形成翻边结构，透明板2与翻边结构之间通过螺栓与螺母的配合连接固定。

透明板2与口字形1框架之间的第二种连接结构为：在构成口字形框架1的任意一对不相邻的板上或构成口字形框架1的至少三块板上均开有若干螺纹固定孔，在透明板2上具有与螺纹固定孔一一对应的通孔，通过螺栓穿过透明板2上的通孔后与口字形框架1上的螺纹固定孔螺纹固定实现透明板与口字形框架的固定连接。

工作原理：在使用时，背光显示区的背光模组3点亮，老师在位于背光显示区的透明板2上进行书写时，通过高亮的背光进行显示，利于学生的观看。

在背光模组3工作的工程中，散热系统开始工作，由循环水泵47将口字形框架1的冷却水道11内的冷却水从进水管口42注入散热器41内，冷却水在散热器41内流通的同时会对背光模组3进行散热冷却，以降低背光模组3的温度，冷却水在散热器41内逐渐向上流通后，再从出水管口43流入口字形框架1的冷却水道11内，形成循环流通进行冷却，满足大功率高流明LED显示的散热要求，且噪音低，不影响上课。

液晶显示区1b的各个液晶显示屏5开始工作，利用与液晶显示屏5相连接的电脑终端将需要显示的课件的内容利用液晶显示屏5进行显示，例如高数公式、坐标系，此时，任课老师可配合液晶显示屏5上显示的内容，在位于液晶显示区1b对应位置的透明板2上沿着课件的对应位置进行书写、标注等操作，方便老师结合课件来教学。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高等数学教学器材，其特征在于：包括

一口字形框架，口字形框架为具有冷却水道的空心结构，所述口字形框架的横截面呈阶梯状，分别为沿着口字形框架的背面向正面方向依次分布且尺寸依次增大的第一台阶、第二台阶、第三台阶，所述冷却水道设置于第二台阶内，在第一台阶的外侧面设置贯通式滑槽；

所述口字形框架内具有左、右并列分布的背光显示区、液晶显示区，背光显示区内分为前后分布的背光源安装区、背光源散热区，在背光源安装区内安装有背光模组，背光源散热区内安装有散热组件，所述散热组件与冷却水道配合共同形成散热系统，所述液晶显示区内安装有四个呈矩形阵列分布的液晶显示屏，液晶显示屏通过锁紧组件与口字形框架锁紧固定；

所述锁紧组件为：在口字形框架的背面还设置有若干并列分布的C字形锁紧板，所述锁紧板的上下端分别嵌入口字形框架的上下侧边的滑槽内，从而实现锁紧板在口字形框架上的左右滑动，在锁紧板上开有若干锁定孔，锁定孔为由大直径孔和小直径孔同轴设置构成的台阶状通孔，小直径孔与锁紧板外表面相连通，在锁定孔内设置有一锁定销，所述锁定销中部外圆周面上具有一个位于大直径孔内的锁定限位环，锁定销的后端伸出锁紧板外连接限位螺母，在锁定销上套装有一锁定弹簧，所述锁定弹簧的一端抵住锁定限位环的端面，另一端抵住大直径孔和小直径孔配合形成的台阶面，在液晶显示屏的侧端具有锁定销配合的嵌合槽，所述嵌合槽与锁定孔的大直径孔相一致，通过锁定弹簧将锁定销的前端推入嵌合槽内；

一透明板，所述透明板为一矩形板，安装在口字形框架的正面。

2.根据权利要求1所述的高等数学教学器材，其特征在于：所述透明板与口字形框架之间的连接为：构成口字形框架的任意一对不相邻的板或构成口字形框架的至少三块板均向口字形框架的正面弯折形成翻边结构，透明板与翻边结构之间通过螺栓与螺母的配合连接固定。

3.根据权利要求1所述的高等数学教学器材，其特征在于：所述透明板与口字形框架之间的连接为：在构成口字形框架的任意一对不相邻的板上或构成口字形框架的至少三块板上均开有若干螺纹固定孔，在透明板上具有与螺纹固定孔一一对应的通孔，通过螺栓穿过透明板上的通孔后与口字形框架上的螺纹固定孔螺纹固定实现透明板与口字形框架的固定连接。

4.根据权利要求1所述的高等数学教学器材，其特征在于：所述散热组件包括一安装在背光源散热区内的散热器，该散热器具有一进水管口、一出水管口，在口字形框架内还设置有一阻断冷却水道内的水循环流通的隔板，在口字形框架上位于隔板的两侧分别具有与冷却水道相连的进水口、出水口，所述散热器的进水管口接入口字形框架的出水口，散热器的出水管口接入口字形框架的进水口，在散热器的进水管口处还连接有一循环水泵，从而使得散热器与口字形框架之间共同配合实现水的循环流通。

5.根据权利要求4所述的高等数学教学器材，其特征在于：所述散热器由若干并列分布的散热单元通过对丝接头依次连接而成，散热单元包括一对水平且平行设置的左、右竖管段，左、右竖管段之间通过横管连接导通形成一个H字型局部水冷通道，在局部水冷通道外均包覆有散热翅片；

各相邻所述散热单元的左、右竖管段之间分别通过各对丝接头连接导通形成左竖管和右竖管，进而左竖管、右竖管和横管构成一个目字型水冷通道，进水管口与出水管口分别设置在左竖管或右竖管的同一侧的上、下两侧。

6.根据权利要求5所述的高等数学教学器材，其特征在于：所述对丝接头为一两端采用外螺纹结构的接头体，外螺纹部分高于接头体中部，进而在接头体中部形成一个环形凹槽；对丝接头的中部具有一对便于扳手或旋转工具嵌入的旋转凹腔。

7.根据权利要求5所述的高等数学教学器材，其特征在于：左竖管的各个对丝接头与右竖管的各个对丝接头均间隔内置有挡水装置，且左竖管与右竖管中的挡水装置错开分布，从而使得水在散热器内呈S形流通。

8.根据权利要求7所述的高等数学教学器材，其特征在于：所述挡水装置为一挡水帽，该挡水帽由圆柱体的端部整体成型挡水限位环构成，且在圆柱体圆周面与挡水限位环的内侧面之间均匀分布若干加强筋；所述挡水限位环的外径大于对丝接头的内径，而均匀分布的加强筋外轮廓刚好可嵌入对丝接头内。

9.根据权利要求1所述的高等数学教学器材，其特征在于：所述背光模组包括背光模组壳体以及内置于背光模组壳体内的基板、透明层、扩散膜层、扩散板和LED出光光源，

所述基板上设置有若干LED出光光源，在基板上设置覆盖住所有LED出光光源的透明层，所述透明层的高度等于LED出光光源的顶面高度；所述透明层上表面自下而上还设置有扩散膜层和扩散板，且所述透明层的折射率大于扩散膜层下表面的折射率；

所述LED出光光源包括LED芯片，所述LED芯片为倒装结构，LED芯片包括自下而上依次设置的P-GaN层 、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片的底面设置下反射层，在LED芯片的顶面及侧面设置有荧光粉层，所述荧光粉层的顶面和侧面还设置有一层副透明层，所述副透明层的顶面设置上反射层，且上反射层的大小与LED芯片的大小一致。