TWI416048B - 導光元件、包括導光元件的電連接器模組及其組裝方法 - Google Patents

Description

導光元件、包括導光元件的電連接器模組及其組裝方法

本發明涉及一種導光元件，組裝有該導光元件的電連接器及該電連接器組裝方法。

隨著個人電腦的普及，各種電腦週邊設備例如鍵盤、滑鼠等標配設備以及印表機、掃描器等辦公設備和數碼相機、MP3(全稱動態影像專家壓縮標準音頻層面3，即Moving Picture Experts Group Audio Layer III)播放器等個人娛樂設備需要與個人電腦的連接以實現資料傳輸及充電等功能。而各種週邊設備與個人電腦連接提供的不同介面，在消費者使用時，需查找對應的插介面，而且不同設備須通過對應的驅動軟體配合相應硬體使用，如此，隨著技術的發展，各種結合介面逐漸通過USB(Universal Serial BUS，通用串列匯流排)的結合方式實現不同週邊設備與個人電腦的連接，使消費者使用更加便利。

上述週邊設備與個人電腦的連接通過一組配對的USB插頭和插座來實現。

插頭一端通常連接一個線纜使用，因匯流排總是連接於個人 電腦外部，極易因外部因素的擾動，如人或動物的觸動、拉拔、擠壓而使得插介面拔出或鬆脫而導致通訊信號的中斷，而此時使用人不清楚USB是否在工作狀態，以便使用人做出及時的處理。

中國專利公告第CN 2449385 Y號專利揭露一種具有指示功能的USB發光聯結線，該USB發光聯結線是在一連接於電腦與集線器或集線器與周邊設備之間的聯結線的電纜末端設有插頭，而插頭一側外覆的殼體是利用透光或半透光材質所製成，其插頭內所穿設的端子外露的尾端連接在具有發光元件的電路扳上，且發光元件是以並聯方式將兩個接腳定位於USB連接器的正、負電源線路，當接設於電腦的通訊連接埠時，可藉由電腦的原有電源使發光元件發光，並使發光元件所射出的光線可由殼體直接透射至外界，用以判斷聯結線的插頭與電腦的通訊連接埠的接合情況。

中國專利公告第CN 2850051 Y號專利揭露一種帶有照明標示的介面。該實用新型涉及介面部件，如：電源插座、USB介面、耳機插座、麥克風插座等，具體是一種帶有照明標識的介面。該實用新型為了解決在夜晚或光線比較弱的情況下無法辨識介面位置和功能的問題。該帶有照明標識的介面，在介面上設置能使其光線從介面上的插孔透出的發光元件，可以在光線不足的情況下準確辨識介面的位置和功能，使使用者能夠方便、準確地將週邊設備***相應的介面。

本發明在發明人對前案作了潛心研究，在綜合考慮產品的設 計與使用中存在的問題，如光利用率低、發光元件數量大影響產品的輕薄短小化、外層發光不均等，提供一種光利用率高、發光元件數量需求、外層發光柔和均勻的導光元件、組裝有該導光元件的電連接器模組及其的安裝方法。

本發明所要解決的技術問題是一種光利用率高、發光元件數量需求少、外層發光柔和均勻的導光元件、組裝有該導光元件的電連接器模組及其的安裝方法。

本發明公開一種導光元件，包括出光面、受光面及一體延伸形成於受光面與出光面之間的導光通路，導光元件形成前後向的深度方向和與深度方向相垂直的橫向的長度方向，導光通路的長度不小於出光面的長度且其深度沿遠離方向逐漸減小。

該導光元件的導光通路的長度不小於出光面的長度且其深度沿遠離受光面方向逐漸減小，導光通路逐漸減小的週邊輪廓形成光在傳播中的反射面，將光通過反射的方式折回導光通路中，減少光的損失，提高光的利用率。

本發明公開另一種導光元件，包括出光面、受光面及一體延伸形成於受光面與出光面之間的導光通路，導光通路沿光線傳播呈收斂狀。

該導光元件的導光通路沿光線傳播呈收斂狀將越界的光通過反射的方式折回導光通路中，減少光的損失，提高光的利用 率。

本發明公開一種可與匹配電連接器插接配合的電連接器模組，包括導光元件、發光元件和電連接器，該導光元件包括出光面、受光面及一體延伸形成於受光面與出光面之間的導光通路，導光元件形成前後向的深度方向和與深度方向相垂直的橫向的長度方向，導光通路的長度不小於出光面的長度且其深度沿遠離受光面方向逐漸減小，導光元件包括框部，且出光面設於框口部的周緣呈環狀，匹配電連接器可通過該框口部***。

該電連接器的發光元件框口部週緣發光將結合範圍顯著指示以方便操作者操作。

本發明還公開一種電連接器模組的安裝方法，該電連接器模組可安裝到電路板上使用，其組裝有導光元件，導光元件，包括出光面、受光面及一體延伸形成於受光面與出光面之間的導光通路，導光元件形成前後向的深度方向和與深度方向相垂直的橫向的長度方向，導光通路的長度不小於出光面的長度且其深度沿遠離受光面方向逐漸減小，導光元件包括框部，且出光面設於框口部的週緣呈環狀，匹配電連接器可通過該框口部***，安裝方法如下：首先，將電連接器固定於電路板上；其次，將固定完畢的電連接器***到導光元件的框口部，導光元件包括自框口部向後延伸的基部和簷部，簷部與電聯接器抵接，基部抵接於電路板下方並與電路板固定；最後，將發光元件固定到電路板上，發光元件與受光面相 對。

該導光元件包括自框口部向後延伸的基部和簷部，該簷部與電連接器抵接，基部抵接於電路板下方並與電路板固定，進一步將該電連接器模組結合成一體以提高整體穩定性，另一方面發光元件與電路板在高度方向重疊降低了電連接器模組與電路板結合方案所佔據的高度方向空間。

100‧‧‧光學元件

1‧‧‧導光元件

10‧‧‧框口部

101‧‧‧基部

102‧‧‧簷部

103‧‧‧上導光部

104‧‧‧下導光部

105‧‧‧導引柱

11‧‧‧受光面

111‧‧‧第一受光面

112‧‧‧第二受光面

12‧‧‧導光體

120‧‧‧第一結合部

1201‧‧‧第一路間反射面

1202‧‧‧第二路間反射面

1203‧‧‧承接面

121‧‧‧第一導光通路

1210‧‧‧第一路內反射面

1211‧‧‧右側面

1212‧‧‧第一內側面

122‧‧‧第二導光通路

1220‧‧‧第二路內反射面

1221‧‧‧上頂面

1222‧‧‧第二內側面

123‧‧‧第三導光通路

1230‧‧‧第三路內反射面

1231‧‧‧左側面

124‧‧‧第四導光通路

1240‧‧‧第四路內反射面

13‧‧‧出光面

14‧‧‧前端面

21‧‧‧第一發光元件

22‧‧‧第二發光元件

3‧‧‧電連接器

31‧‧‧絕緣本體

310‧‧‧端子收容槽

311‧‧‧基體

3111‧‧‧凸台

3112‧‧‧凹陷區

3113‧‧‧插槽

312‧‧‧舌板

32‧‧‧端子

321‧‧‧接觸部

322‧‧‧連接部

323‧‧‧焊接部

33‧‧‧金屬殼體

330‧‧‧焊接腳

331‧‧‧上頂

3311‧‧‧缺口

3312‧‧‧按壓片

3313‧‧‧彈性臂

332‧‧‧下底

333‧‧‧側壁

334‧‧‧插口部

335‧‧‧主體部

4‧‧‧電路板

第一圖係本發明光學元件分解圖；第二圖係本發明光學元件的組合圖；第三圖係本發明光學元件另一角度的組合圖；第四圖係本發明光學元件第三角度的組合圖；第五圖係本發明電連接器立體圖；第六圖係本發明電連接器分解圖；第七圖係本發明電連接器的導光元件安裝圖；第八圖係本發明電連接器的發光元件安裝圖；第九圖係本發明電連接器安裝完畢的立體圖。

下面介紹本發明的具體實施方案。

導光元件1與發光元件2共同構成光學元件100。第一圖至第四圖揭示了光學元件100的各個視圖。

導光元件1，包括有受光面11，自受光面11延展的導光體12，導光體12外表面預定形狀的出光面13。

導光體12包括第一導光通路121、第二導光通路122、第三導光通路123及第四導光通路124，以上統稱導光通路。導光元件1形成前後向的深度方向和與深度方向相垂直的橫向的長度方向，導光通路的長度不小於出光面13的長度。

第一導光通路121和第二導光通路122結合處形成第一結合部120，該結合部120設有將光從第一導光通路121轉向到第二導光通路122的第一路間反射面1201。

第一導光通路121設有第一路內反射面1210，該第一路內反射面1210與出光面13呈一定角度，第一路內反射面1210與第一路間反射面1201呈一定角度，根據光與第一路內反射面1210的關係，照射到第一路內反射面1210的部分光A反射到第一路間反射面1201，部分光反射到出光面13。

導光體12自第二導光通路122延伸第三導光通路123，第三導光通路123與第二導光通路122間設有第二路間反射面1202，第二導光通路122設有第二路內反射面1220，照射到第一路間反射面1201的光根據光與第一路間反射面1201的入射角關係部分光D反射到出光面13，部分光B反射到第二路內反射面1220，部分光C反射到第二路間反射面1202。照射到第二路內反射面1220的光根據光與第二路內反射面1220入射角的關係部分光B反射到出光面13，部分反射到第二路間反射面 1202。

第三導光通路123內設有第三路內反射面1230，照射到第二路間反射面1202的光根據光與第二路間反射面1202入射角的關係部分反射到出光面13，部分光C反射到第三路內反射面1230，照射到第三路內反射面1230的光根據光與第三路內反射面1230的關係反射到出光面13。

導光體12由透明材料製成，包括框口部10和自框口部10向後延伸的基部101和簷部102，導光體12分上、下兩個導光部103、104。上導光部103呈傾斜回環的坡狀體，該坡狀體的末端為平坦的第一受光面111，第一導光通路121右端為右側面1211，第二導光通路122上方為上頂面1221，第三導光通路123左端為左側面1231。第一受光面111、第一路內反射面1210、右側面1211、第一路間反射面1201、上頂面1221、第二路內反射面1220、第二路間反射面1202、左側面1231共同形成該坡狀體的外側表面，第一導光通路121相對右側面1211設有第一內側面1212，第二導光通路122相對上頂面1221和第二路內反射面1220設有第二內側面1222，第一內側面1212和第二內側面間1222設有承接面1203將第一內側面1212和第二內側面1222連接起來，第一內側面1212、承接面1203、第二內側面1222共同形成坡狀體的內側表面。下導光部104整體呈楔形，實體由第四導光通路124形成，左側形成一個聚攏狀第二受光面112，與該第二受光面112相鄰的第四路內反射面1240。第一導光通路121、第二導光通路122、第 三導光通路123、第四導光通路124前方形成前端面14，出光面13即自該前端面14突出。

第一受光面111、第二受光面112統稱受光面11，第一路內反射面1210、第二路內反射面1220、第三路內反射面1230、第四路內反射面1240、第一路間反射面1201、第二路間反射面1202統稱反射面。

以上為本發明導光元件中的光傳導路徑及相對應結構，在生產中通過成型模具一體注塑成型而成。導光通路物質相對於空氣為光密介質以提高導光體的反射。

下面結合結構及光傳導路經對本發明的目的具體闡釋。

在第一導光通路121範圍內，自第一受光面111接收的光在第一導光通路121內傳導間，因第一受光面111優選為水平面，前端面14通常為豎直面，而第一路內反射面1210與前端面14呈一定角度，第一路間反射面1201在第一導光通路121的盡頭處，故光在第一路內反射面1210和第一路間反射面1201內發生反射。第一導光通路121前方為前端面14，後方為第一路內反射面1210，前端面14與第一路內反射面1210間呈銳角，第一導光通路121為楔形塊狀體，沿光線傳播方向逐漸收斂。

在第二導光通路122範圍內，第一路間反射面1201、上頂面1221、第二路內反射面1220、第二路間反射面1202均可適應性設計成不同的形狀，相互鄰接的兩個平面間通常設有稜連 接在一起，在第二導光通路122的光除照射到出光面13的光線外，有光線在第二路間反射面1202發生反射傳導至第三導光通路123內。第二導光通路122前方為前端面14，後方為傾斜的第二路內反射面1220，上方為上頂面1221，該上頂面1221一側為第一路間反射面1201，另一側為第二路間反射面1202，上頂面1221和第二路內反射面1220相交形成一條稜，該稜靠近第二路間反射面1202的一側與前端面14的間距小於該稜靠近第一路間反射面1201一側與前端面14的間距，第二導光通路122為不規則多面體，光從第一路間反射面1201向第二路間反射面1202傳播，沿光線傳播方向第二導光通路122逐漸收斂。

在第三導光通路123範圍內，因第三路內反射面1230與前端面13呈一定角度，且在光傳導方向厚度逐漸降低，故，第二路間反射面1202反射的光除直接反射到出光面13外大部分經第三路內反射面1230反射到出光面13，僅有少數反射到第三導光通路123盡頭的光線發生損失。

在第四導光通路124範圍內，楔形的下導光部103在第二受光面112接受光，然後在第四導光通路124內傳導。光除照射到楔形尖角處損失的以外，大部分反射或直射到出光面13。

第一、第二、第三和第四導光通路121、122、123、124順次相連，該第一導光通路121下方為平坦狀第一受光面111，該第四導光通路124左側為第二受光面112，該第二受光面112為內凹弧形面，第一、第二受光面111、112分別位於導光元 件1的左右兩側且均位於導光元件1的下部。

因此，本發明提供的結構將光傳導路經進行優化，該導光元件1的導光通路的長度不小於出光面13的長度，上導光部103的深度沿遠離第一受光面111方向逐漸減小且下導光部104的深度沿遠離第二受光面112方向逐漸減小，導光通路逐漸減小的週邊輪廓形成光在傳播中的反射面，將光通過反射的方式折回導光通路中，減少光的損失，提高光的利用率。本發明亦可如此理解，該導光元件1的導光通路沿光線傳播呈收斂狀將越界的光通過反射的方式折回導光通路中，減少光的損失，提高光的利用率。總之，本發明提高了光的傳播過程中出光面13照射出的比率，提高了光的利用率，在不降低發光亮度的條件下可減少照明用的發光元件2的數量，優選的，出光面13還塗敷有散射性材料或雕刻有散射花紋以提高出光面13向各個方向的散射，達成一種柔和的發光效果。

發光元件2包括第一發光元件21和第二發光元件22，分別為上導光部104和下導光部103提供光源。導光元件1的基部101主要由第二受光面112供光，第二受光面112與水平面垂直且位於基部101左側，簷部102主要由第一受光面111供光，第一受光面111位於導光元件1右側且與水準平行。第二受光面112為曲面，第二發光元件22為曲面形光源與第二受光面112曲面相適應，第一發光元件21為平面形光源與第一受光面111相適應。

上述導光元件1和發光元件2組成的光學元件100可與一電連 接器3配合使用，以達成表徵電連接器3連接狀態及指引與該電連接器3配對使用的匹配電連接器(未圖示)的插接，下面介紹由光學元件100和電連接器3組成的電連接器模組(未標示)。

本發明提供的實施方案中涉及的產品為一種USB插座，但本發明的實施及於電源插座、USB介面、耳機插座、麥克風插座等多種電連接器，而不應囿於本發明提供的USB插座型電連接器。

如第五圖和第六圖所示，電連接器3包括絕緣本體31、插置於絕緣本體31內的端子32、遮罩於組裝端子32後的絕緣本體31周圍的金屬殼體33。

絕緣本體31包括基體311和自基體311向前延伸的舌板312，有複數端子收容槽310貫通基體311和舌板312表面。對稱設置的兩個凸台3111自基體311上表面突出，兩中間形成一個凹陷區3112，基體311兩側對稱形成兩個插槽3113。

端子32可組裝於端子收容槽310，包括與匹配對接電連接器抵接的接觸部321、自接觸部321延伸用於固定端子32的連接部322、自連接部322延伸突出於基體311之外可焊接固定的焊接部323。

金屬殼體33為空心筒狀體，由板狀金屬片兩端對接形成，包括上頂331、下底332和位於其間並連接上頂331、下底332的側壁333。上頂331中部設有複數彈性臂3313以實現與匹配電 連接器結合時壓緊匹配電連接器的作用，在上頂331後部設有對稱缺口3311以方便基體上的凸台3111卡入，上頂331於兩缺口3311中間位置設置有可扣持於基體311的凹陷區3112的按壓片3312，側壁333後端設有向內延伸的可插置於基體311兩側插槽3113內的鎖定片3331。下底332衝壓外翻形成四個焊接腳330。金屬殼體33整體包括位於前端的插口部334和插口部334後端的主體部335。

插口部334橫截面由方形和體形堆疊在一起，而主體部335的焊接腳330垂直向下延伸，橫截面為方形，這樣主體部335的輪廓大於插口部334的輪廓，方便導光元件1定位。

下面介紹電連接器模組的組裝。

將端子32安裝於絕緣本體31設有的端子收容槽內310，然後將組裝端子32後的絕緣本體31自後端***金屬殼體33內，絕緣本體31的基體311上方的凸台3111卡入金屬殼體33的缺口3311內，按壓片3312扣持於基體311上方的凹陷區3112內，裝入後將金屬殼體33的側壁333的鎖定片3331按壓扣入插槽3113內，此時，電連接器3組裝完畢。

將光學元件100套入電連接器3的插口部334，光學元件100的框口部10略大於插口部334，在主體部335的焊接腳330處實現定位，至此，電連接器模組組裝完畢。

該電連接器模組，可通過光學元件100的應用實現表徵電連接器3接合狀態及通過框口部10發出的光界定一個中空區域 指引操作者將配對的匹配連接器***的目的。

電連接器模組可安裝至電路板4使用，在電連接器模組安裝過程中，發明人針對電連接器模組的排布進行了創新性思考使電連接器模組的空間配置更加合理，減少的安裝至電路板4時電連接器模組佔據的高度方向的空間，同時使整個實施方案更加穩固，整體方案請參照第九圖，安裝過程如第七圖和第八圖所示。

導光元件1背面位於第四導光通路124的上方設置有向後突出的三個導引柱105，第二發光元件22的安裝最高高度不高於第四導光通路124的上表面，安裝時，電路板4在導引柱105的作用下直接載於第四導光通路124的上表面。

下面介紹整個方案的安裝方法：首先，將電連接器3的焊接腳330焊接固定於電路板4上；其次，將固定完畢的電連接器3***到導光元件1的框口部10，導光元件1的基部101扣到電路板4下方並與電路板4固定；最後，將發光元件2固定到電路板4上，發光元件2與受光面11相對。

至此，整個電連接器模組安裝完畢。

在本發明提供的安裝方案中，電連接器3被焊接於電路板4上，套於電連接器3的插口部334的導光元件1上方固定著電連接器3，電路板4載於導光元件1的第四導光通路124的上表面 ，導光元件1與電路板4通過導引柱105從下方固定電連接器3，如此，整個方案將電連接器3、導光元件1、電路板4固定成一體，並且因導光元件1與電路板4在高度方向發生重疊，相較光學元件100與電連接器3組成的電連接器元件直接以常規方式安置於電路板4上方既提高了整體方案的穩定性，同時，減小了整體方案佔據的高度方向空間。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以前述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1‧‧‧導光元件

2‧‧‧發光元件

3‧‧‧電連接器

4‧‧‧電路板

Claims (14)

1. 一種導光元件，包括出光面、受光面及一體延伸形成於受光面與出光面之間的具有導光通路的導光體，其中所述導光元件形成前後向的深度方向和與深度方向相垂直的橫向的長度方向，導光體位於出光面的後側，包括上導光部和下導光部，上導光部呈傾斜回環的坡狀體，下導光部呈楔形，受光面包括位於上導光部右側的第一受光面和位於下導光部左側的第二受光面，導光通路的長度不小於出光面的長度，上導光部的深度沿遠離第一受光面方向逐漸減小且下導光部的深度沿遠離第二受光面方向逐漸減小。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光元件，其中所述導光通路物質相對於空氣為光密介質。
3. 如申請專利範圍第2項所述之導光元件，其中所述第一受光面、第二受光面分別位於導光元件兩側。
4. 如申請專利範圍第3項所述之導光元件，其中所述導光元件包括框口部和自框口部向後延伸的基部和簷部，基部主要由第二受光面供光，第二受光面與水平面垂直且位於基部左側，簷部主要由第一受光面供光，第一受光面位於導光元件右側且與水準面平行。
5. 一種導光元件，包括出光面、受光面及一體延伸形成於受光面與出光面之間的導光通路，其中所述導光通路沿光線傳播呈收斂狀，導光通路包括第一導光通路，該第一導光通路前 方為前端面，後方為第一路內反射面，前端面與第一路內反射面間呈銳角，第一導光通路為楔形塊狀體，沿光線傳播方向逐漸收斂。
6. 如申請專利範圍第5項所述之導光元件，其中，導光通路包括第二導光通路，該第二導光通路前方為前端面，後方為傾斜的第二路內反射面，上方為上頂面，該上頂面一側為第一路間反射面，另一側為第二路間反射面，上頂面和第二路內反射面相交形成一條稜，該稜靠近第二路間反射面的一側與前端面的間距小於該稜靠近第一路間反射面一側與前端面的間距，第二導光通路為不規則多面體，光從第一路間反射面向第二路間反射面傳播，沿光線傳播方向第二導光通路逐漸收斂。
7. 如申請專利範圍第5項所述之導光元件，其中，導光通路包括順次相連的第一、第二、第三和第四導光通路，該第一導光通路下方為平坦狀第一受光面，該第四導光通路左側為第二受光面，該第二受光面為內凹弧形面，第一、第二受光面分別位於導光元件的左右兩側且均位於導光元件的下部。
8. 一種組裝有申請專利範圍第1項或第5項中任一項所述之導光元件之電連接器模組，可與匹配電連接器插接配合，還包括發光元件和電連接器，其中導光元件包括框口部，且出光面設於框口部的周緣呈環狀，匹配電連接器可通過該框口***。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電連接器模組，其中發光元件包括第一發光元件和第二發光元件，受光面包括第一受光面 和第二受光面，第一發光元件和第二發光元件分別與第一受光面和第二受光面相對，第二受光面為曲面，第二發光元件為曲面形光源與第二受光面曲面相適應，第一發光元件為平面形光源與第一受光面相適應。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電連接器模組，其中所述導光元件的框口部向後延伸有簷部，該簷部抵接電連接器的外表面。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電連接器模組，其中電連接器包括插口部和自插口部向後延伸的主體部，該插口部橫截面由方形和梯形堆疊在一起，而主體部垂直向下延伸焊接腳，橫截面為方形，主體部的輪廓大於插口部的輪廓，電連接器***時在焊接腳處定位。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電連接器模組，其中所述電連接器可與匹配電連接器配合使用，發光元件和電連接器之間通過電路相連，發光元件的發光狀態對應電連接器與匹配電連接器的結合狀態，導光元件的基部上方向後凸伸設有複數導引柱。
13. 一種組裝如申請專利範圍第12項所述之電連接器模組之組裝方法，包括：首先，將電連接器固定於一個電路板上；其次，將固定完畢的電連接器***到導光元件的框口部，導光元件包括自框口部向後延伸的基部和簷部，該簷部與電連接器抵接，基部抵接於電路板下方並與電路板固定；最後，將發光元件固定到電路板上，發光元件與受光面相對 。
14. 如申請專利範圍第13項所述之組裝方法，其中發光元件分別安裝於電路板的上下兩側。