FR2517846A1

FR2517846A1 - Sealed LED connection for control keyboard - has silicone rubber blanket covering circuit board and forming cylindrical seal around light source

Info

Publication number: FR2517846A1
Application number: FR8122853A
Authority: FR
Inventors: Julien Petit
Original assignee: Thomson CSF Telephone SA; Le Materiel Telephonique Thomson CSF
Current assignee: Thales SA; ALE International SAS
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1981-12-07
Publication date: 1983-06-10
Also published as: FR2517846B1

Abstract

The system has at least one light source (4) supplied via a printed circuit board (8) covered by a cover (17). The light source has at least two connection wires (5, 6) extending along two conducting paths (7, 20) on the circuit board. An insulating blanket (1) made of silicone rubber covers the circuit board and has at least one tube (2). The tube holds the light source, which extends out of it and through a hole in the cover. The cover has a skirt (21) around the hole. The silicone blanket extends up between the light source and the skirt and has a radial lip (3) that seals with the skirt.

Description

DISPOSITIF DE VISUALISATION ETANCHE, ET CLAVIER
DE COMMANDE COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF
La présente invention concerne les dispositifs de visualisation étanches, et notamment les claviers de commande qui comportent des témoins lumineux qui s'allument de manière déterminée en fonction des actions lancées par l'appui sur les touches.WATERPROOF VISUALIZATION DEVICE, AND KEYBOARD
CONTROL EQUIPPED WITH SUCH A DEVICE
The present invention relates to waterproof display devices, and in particular control keyboards which include indicator lights which light up in a determined manner as a function of the actions launched by pressing the keys.

I1 est souvent nécessaire de compléter les claviers de commande électriques par des témoins lumineux qui s'allument lorsque l'on appuie sur les touches. Dans la forme la plus simple, un témoin correspond à une touche, et s'allume lorsque l'on appuie sur cette dernière. Dans des formes plus compliquées, ces témoins s'allument en réponse à des combinaisons logiques d'appuis sur les touches, et même peuvent indiquer des paramètres relatifs à l'appareil commandé par le clavier. It is often necessary to supplement the electrical control keypads with indicator lights which light up when the keys are pressed. In the simplest form, an indicator corresponds to a key, and lights up when the latter is pressed. In more complicated forms, these indicators light up in response to logical combinations of pressing the keys, and may even indicate parameters relating to the device controlled by the keyboard.

L'utilisation de diodes électroluminescentes, connues sous l'abréviation DEL, dont la durée de vie est extrêmement longue, permet en ellemême une grande simplification, parce qu'il n'est plus nécessaire de prévoir un support démontable, comme c'était le cas lorsque l'on utilisait des ampoules qu'il fallait remplacer souvent. The use of light-emitting diodes, known by the abbreviation LED, whose lifetime is extremely long, in itself allows a great simplification, because it is no longer necessary to provide a removable support, as was the case. when using bulbs that had to be replaced often.

Toutefois, il reste souhaitable de simplifier au maximum le dispositif, pour diminuer le plus possible les temps d'assemblage. En effet, un clavier comporte de nombreuses pièces de faible valeur unitaire, et ceci d'autant plus qu'il comprend en outre des témoins lumineux. Si sa conception ne permet pas un assemblage fortement automatisé, cet assemblage augmente le prix et le coût total devient prohibitif. However, it remains desirable to simplify the device as much as possible, in order to reduce assembly times as much as possible. Indeed, a keyboard comprises numerous parts of low unit value, and this all the more so since it also includes indicator lights. If its design does not allow a highly automated assembly, this assembly increases the price and the total cost becomes prohibitive.

Il est aussi souvent nécessaire de prévoir une étanchéité au' ruissellement pour un tel dispositif. Pour ce qui est des témoins lumineux, on peut obtenir cette étanchéité par exemple par des capsules en plastique, qui viennent coiffer les DEL, entrées à force, et par lesquels ces dernières sont apparentes. On peut également recouvrir le clavier par un capot en plastique transparent, qui posséde des ouvertures pour le passage des touches et un système de chicanes qui rend ces ouvertures étanches au ruissellement. On peut enfin prévoir des joints en caoutchouc disposés aux diverses jonctions. It is also often necessary to provide a leak tightness for such a device. As for the indicator lights, this seal can be obtained for example by plastic capsules, which cover the LEDs, forced in, and by which the latter are visible. One can also cover the keyboard by a transparent plastic cover, which has openings for the passage of the keys and a system of baffles which makes these openings sealed against runoff. Finally, it is possible to provide rubber seals arranged at the various junctions.

Toutes ces méthodes ont au moins pour inconvénient d'augmenter le temps d'assemblage. Les capotages en plastique produisent de plus une absorption de la lumière émise. All of these methods have at least the disadvantage of increasing the assembly time. The plastic covers also produce absorption of the light emitted.

Pour avoir un clavier facile à assembler, on sait par ailleurs utiliser un dispositif comportant une plaque de silicone isolant munie de cloques, au fond desquelles sont disposés des plots de silicone conducteur. Ces plots permettent, quand on appuie sur une touche, d'établir un contact entre deux pistes d'un circuit imprimé sur lequel repose la plaque de silicone isolante. On utilise généralement un système de touches munies de poussoirs qui viennent appuyer sur les cloques, mais on peut parfaitement, dans une forme extrêmement simplifiée du clavier, n'avoir que la plaque de silicone cloquée placée sur la plaque de circuit imprimé. I1 est tout à fait clair qu'un tel dispositif est, par essence, étanche au ruissellement.Lorsqu'on veut donc placer dans un dispositif de cette nature des DEL de visualisation, il faut percer la plaque de silicone, ce qui repose le problème de l'étanchéité. To have a keyboard that is easy to assemble, it is also known to use a device comprising an insulating silicone plate provided with blisters, at the bottom of which are pads of conductive silicone. These pads allow, when a key is pressed, to establish contact between two tracks of a printed circuit on which the insulating silicone plate rests. One generally uses a system of keys provided with pushers which come to press on the blisters, but it is perfectly possible, in an extremely simplified form of the keyboard, to have only the blistered silicone plate placed on the printed circuit board. I1 is quite clear that such a device is, in essence, waterproof to runoff. When we therefore want to place in a device of this nature LED display, it is necessary to pierce the silicone plate, which is the problem sealing.

Pour résoudre ce problème, l'invention propose un dispositif de visualisation étanche, du type comprenant au moins un émetteur électrooptique, une plaque de circuit imprimé pour alimenter cet émetteur, et un capot pour recouvrir l'ensemble, caractérisé en ce que l'émetteur électrooptique comprend au moins deux fils de connexion qui s'étendent sur deux pistes du circuit imprimé, et que le dispositif en outre une plaque de silicone isolant qui recouvre le circuit imprimé et qui est munie d'au moins un cylindre creux dans lequel s'insère l'émetteur électro-optique dont la partie émissive débouche du cylindre creux dans un trou percé dans le capot. To solve this problem, the invention provides a sealed display device, of the type comprising at least one electro-optical transmitter, a printed circuit board for supplying this transmitter, and a cover for covering the assembly, characterized in that the transmitter electrooptic comprises at least two connection wires which extend over two tracks of the printed circuit, and that the device furthermore an insulating silicone plate which covers the printed circuit and which is provided with at least one hollow cylinder in which s inserts the electro-optical emitter, the emissive part of which emerges from the hollow cylinder in a hole drilled in the cover.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront clairement dans la description suivante présentee à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent:
- la figure 1, une vue en perspective et en écorché d'un fragment de clavier comportant un élément de visualisation;
- la figure 2, une vue en coupe à travers un élément de visualisation et une touche d'un clavier présentant par rapport à celui de la figure 1 des variantes de formes indépendantes de l'invention. Other features and advantages of the invention will appear clearly in the following description presented by way of nonlimiting example and made with reference to the appended figures which represent:
- Figure 1, a perspective and cutaway view of a keyboard fragment comprising a display element;
- Figure 2, a sectional view through a display element and a key of a keyboard having compared to that of Figure 1 of alternative forms of the invention.

- la figure 3, une vue en coupe d'une variante de réalisation d'un clavier selon l'invention;
- la figure 4, une vue de dessous du clavier de la figure 3, dont la pièce 8 a été enlevée.- Figure 3, a sectional view of an alternative embodiment of a keyboard according to the invention;
- Figure 4, a bottom view of the keyboard of Figure 3, of which the part 8 has been removed.

Les claviers selon l'invention représentés - partiellement sur les figures annexées comprennent tous deux un circuit imprimé 8 sur lequel repose une plaque de silicone cloquée 1 recouverte par un capot 17. The keyboards according to the invention shown - partially in the appended figures both include a printed circuit 8 on which rests a blistered silicone plate 1 covered by a cover 17.

Ce clavier comporte un ensemble de touches connues, dont l'une est représentée sur la figure 2 et va être décrite pour mémoire. This keyboard comprises a set of known keys, one of which is shown in FIG. 2 and will be described for the record.

Cette touche est composée d'une part d'un dispositif de contact, et d'autre part d'un dispositif de manipulation. This key is composed on the one hand of a contact device, and on the other hand of a manipulation device.

Le dispositif de contact comporte une cloque 11 formée dans la plaque de silicone 1. Cette cloque. a la forme d'une bosse dont le sommet est légèrement renfoncé vers le bas. The contact device comprises a blister 11 formed in the silicone plate 1. This blister. has the shape of a bump whose top is slightly recessed downwards.

Le silicone formant la plaque est isolant et, lors du moulage de cette plaque, on a rajouté un petit plot de silicone conducteur 12 à l'intérieur de la cloque à la pointe du renfoncement. The silicone forming the plate is insulating and, during the molding of this plate, a small pad of conductive silicone 12 has been added inside the blister at the tip of the recess.

Sur la surface supérieure de la plaque de circuit imprimé 8, sont situées deux pistes conductrices 13 et 14 qui passent sous l'emplacement du plot conducteur 12. A l'état de repos ce plot en est écarté. On the upper surface of the printed circuit board 8, are located two conductive tracks 13 and 14 which pass under the location of the conductive pad 12. In the rest state this pad is removed.

Le dispositif de manipulation de la touche comprend un cabochon supérieur 16, sur lequel vient appuyer le doigt de l'opérateur. Ce cabochon supérieur est reuni par une tige 19, qui traverse par un trou le capot 17, à un poussoir 15 qui vient s'appuyer sur le sommet de la cloque 11. The key handling device comprises an upper cap 16, on which the operator's finger is pressed. This upper cap is joined by a rod 19, which passes through a hole in the cover 17, to a pusher 15 which comes to bear on the top of the blister 11.

Lorsque l'opérateur appuie sur le cabochon 16, le dispositif de manipulation s'enfonce et comprime la cloque. Celle-ci se déforme en venant appuyer le plot 12 sur les pistes 13 et 14. Ceci établi un contact électrique entre ces pistes, ce qui actionne les circuits reliés à ces pistes. When the operator presses on the cap 16, the handling device sinks and compresses the blister. This deforms by coming to support the stud 12 on the tracks 13 and 14. This establishes an electrical contact between these tracks, which activates the circuits connected to these tracks.

Ce clavier comporte un voyant associé à la touche, dont l'élément lumineux est formé d'une diode électroluminescente 4. This keyboard includes an indicator associated with the key, the light element of which is formed by a light-emitting diode 4.

Cette diode est munie de deux fils de connexion 5 et 6, qui sont cambrés à angle droit de manière à pouvoir reposer sur la surface supérieure du circuit imprimé 8. This diode is provided with two connection wires 5 and 6, which are bent at right angles so as to be able to rest on the upper surface of the printed circuit 8.

Ce circuit imprimé comporte deux autres pistes 7 et 20, qui s'élargissent au niveau du voyant de manière à permettre un position nement-facile des fils de connexion 5 et 6. This printed circuit has two other tracks 7 and 20, which widen at the level of the indicator so as to allow a ment-easy position of the connection wires 5 and 6.

La plaque de silicone isolant 1 comporte au niveau du voyant une excroissance en forme de cylindre creux 2. Le diamètre intérieur de ce cylindre permet de recevoir par frottement doux la DEL lors du montage. The insulating silicone plate 1 has at the level of the indicator a protrusion in the form of a hollow cylinder 2. The inside diameter of this cylinder makes it possible to receive the LED by gentle friction during mounting.

Le sommet du cylindre est entouré sur son extérieur d'un bourrelet 3.The top of the cylinder is surrounded on its outside by a bead 3.

La DEL fait saillie hors du sommet du cylindre creux 2 et vient pénétrer dans un trou percé dans le capot 17, de manière à être apparente pour un observateur qui examine la surface de ce capot. The LED protrudes from the top of the hollow cylinder 2 and enters a hole drilled in the cover 17, so as to be apparent to an observer who examines the surface of this cover.

Le capot comporte une couronne 21, qui entoure l'orifice de ce trou sur la surface intérieure du capot, et dans laquelle vient se loger l'extrémité supérieure du cylindre 2. Le diamètre intérieur de cette couronne est inférieur au diamètre extérieur du bourrelet 3. De cette manière, lors du montage, la couronne 21 vient faire pression sur le bourrelet 3, ce qui comprime le cylindre 2 sur la DEL 4, en assurant alors l'étanchéité à ce niveau aussi bien vers l'interface entre la plaque de silicone 1 et la plaque de circuit imprimé 8 que vers l'interface entre le capot 17 et ia plaque de caoutchouc 1. The cover has a crown 21, which surrounds the orifice of this hole on the inside surface of the cover, and in which the upper end of the cylinder 2 is housed. The inside diameter of this crown is less than the outside diameter of the bead 3 In this way, during assembly, the crown 21 comes to press on the bead 3, which compresses the cylinder 2 on the LED 4, while ensuring sealing at this level as well towards the interface between the plate silicone 1 and the printed circuit board 8 only towards the interface between the cover 17 and the rubber plate 1.

Dans la version représentée sur la figure 2, le cylindre 2 s'élargit vers le bas pour présenter une cavité interne plus grande 22, qui permet de loger l'embase dé la DEL 4, ainsi que de contenir la partie des fils 5 et 6 qui sortent de cette embase avant d'être repliés. In the version represented in FIG. 2, the cylinder 2 widens downwards to present a larger internal cavity 22, which makes it possible to house the base of the LED 4, as well as to contain the part of the wires 5 and 6 that come out of this base before being folded.

Dans la version représentée sur la figure 1, le cylindre 2 est de même diamètre du haut jusqu'en bas, et l'agrandissement de la cavité interne est obtenu directement par une diminution de l'épaisseur des parois de ce cylindre. Dans le cas d'une DEL qui ne comporte pas de base, il n'y a d'ailleurs pas besoin de prévoir un tel élargissement.
Cette cavité se prolonge du côté de la face interne de la plaque de silicone par deux lamages qui s'étendent au-dessus des pistes 7 et 20, et dans lesquels viennent se loger les fils de connexion 5 et 6 après leur pliure.In the version shown in Figure 1, the cylinder 2 is of the same diameter from top to bottom, and the enlargement of the internal cavity is obtained directly by reducing the thickness of the walls of this cylinder. In the case of an LED which does not include a base, there is moreover no need to provide for such an enlargement.
This cavity is extended on the side of the internal face of the silicone plate by two counterbores which extend above the tracks 7 and 20, and in which the connection wires 5 and 6 are housed after their bending.

La plaque de silicone 1 comporte, au-dessus de ces lamages, un bossage 9 en surépaisseur qui permet, d'une part de ne pas amincir la lame à l'endroit des lamages, et d'autre part de transmettre la poussée d'un autre bossage 18 moulé en surépaisseur sur la face interne du capot 17. The silicone plate 1 comprises, above these counterbores, a boss 9 in excess thickness which allows, on the one hand not to thin the blade at the spot of the counterbores, and on the other hand to transmit the thrust of another boss 18 molded in excess thickness on the internal face of the cover 17.

Les épaisseurs de ces deux bossages sont prévues pour que, lors de l'assemblage du capot, le bossage 9 se trouve comprimé sous une force de quelques Newtons, afin de maintenir fermement les fils de connexion 5 et 6 sur les pistes 7 et 20 qui les alimentent, sans toutefois que la pression ainsi exercée apporte une déformation des pièces du clavier. Pour le cas où, compte tenu du nombre de voyants que comporte le clavier, le capot et la plaque de circuit imprime ne seraient pas assez rigides pour supporter cette pression sans déformation, on prévoiera un moyen de fixation, tel qu'une vis non représentée sur la figure, situé à proximité du voyant pour relier le capot au circuit imprimé. The thicknesses of these two bosses are provided so that, during assembly of the cover, the boss 9 is compressed under a force of a few Newtons, in order to firmly hold the connection wires 5 and 6 on the tracks 7 and 20 which feed them, without however the pressure thus exerted brings about deformation of the parts of the keyboard. In the event that, given the number of indicators on the keyboard, the cover and the printed circuit board are not rigid enough to withstand this pressure without deformation, a fixing means will be provided, such as a screw not shown in the figure, located near the indicator to connect the cover to the printed circuit.

Dans cet exemple de réalisation, on a de plus prévu deux languettes de silicone conducteur 10 et 23, obtenues à la fabrication de la lame 1 dans la même étape où l'on obtient les plots de contact 12, et situées dans les lamages où se logent les fils 5 et 6. Ces lames sont plus larges que les fils et viennent par conséquent s'appuyer non seulement sur ces fils, mais aussi sur les élargissements des pistes 7 et 20 qui alimentent les fils. Ceci permet d'assurer une meilleure alimentation des fils que par le simple contact entre ceux-ci et les pistes de circuit imprimé, et de compenser un mauvais alignement éventuel. In this exemplary embodiment, two tabs of conductive silicone 10 and 23 have also been provided, obtained during the manufacture of the blade 1 in the same step in which the contact pads 12 are obtained, and located in the countersinks where house the wires 5 and 6. These blades are wider than the wires and consequently come to bear not only on these wires, but also on the enlargements of the tracks 7 and 20 which supply the wires. This makes it possible to ensure better supply of the wires than by simple contact between them and the printed circuit tracks, and to compensate for any possible misalignment.

Pour l'assemblage du clavier, les seules opérations supplémentaires, dues à l'adjonction des témoins lumineux, consistent à cambrer les fils de sortie des DEL et à placer celles-ci dans les cylindres correspondants en faisant retomber les fils de connexion ainsi cambrés dans les lamages adéquats. Le temps de main d'oeuvre ainsi dépensé à cette opération supplémentaire est donc tout à fait minime. Si l'on ajoute que les frais dûs à la modification de la plaque en silicone 1 et du capot 17, viennent essentiellement de la modification du moule, lequel peut être amorti sur un très grand nombre de pièces, le supplément de coût d'un tel clavier sera presque uniquement dû aux diodes d'affichage utilisées, ce qui est tout à fait raisonnable. For keyboard assembly, the only additional operations, due to the addition of indicator lights, consist of arching the LED output wires and placing these in the corresponding cylinders by dropping the connection wires thus arched in the appropriate counterbores. The labor time thus spent on this additional operation is therefore quite minimal. If we add that the costs due to the modification of the silicone plate 1 and of the cover 17, essentially come from the modification of the mold, which can be amortized over a very large number of parts, the additional cost of a such a keyboard will be almost entirely due to the display LEDs used, which is quite reasonable.

Un autre exemple de réalisation, destiné à un terminal télématique, est représenté en coupe en figure 3 et en vue de dessous en figure 4, ces figures étant limitées aux moyens de fixation et de connexion d'une DEL. Another embodiment, intended for a telematic terminal, is shown in section in FIG. 3 and in bottom view in FIG. 4, these figures being limited to the means for fixing and connecting an LED.

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La différence principale avec les exemples de réalisation précédents réside dans l'épaisseur du capot 17- qui permet au trou 31 qui reçoit le cylindre 2 d'être foré directement dans l'épaisseur de ce capot sans nécessiter une couronne telle que 21. De même le bossage 18 dans le capot devient inutile et c'est le dessous du capot qui appuie sur le bossage 9 de la plaque de silicone 1. The main difference with the previous embodiments lies in the thickness of the cover 17- which allows the hole 31 which receives the cylinder 2 to be drilled directly in the thickness of this cover without requiring a crown such as 21. Similarly the boss 18 in the cover becomes unnecessary and it is the underside of the cover which presses on the boss 9 of the silicone plate 1.

Par contre ce bossage 9 est foré d'un trou de section circulaire qui permet le passage d'un bossage cylindrique 28 qui fait saillie sur la face inférieure du capot 17. Ce bossage comporte un trou central 9 dans lequel on peut visser une vis 25 qui traverse le circuit imprimé 8 et qui applique donc ce circuit imprimé sur le capot 17. Ceci solidarise les pièces du clavier entre elles en mettant en outre en compression la plaque de silicone 1. On the other hand, this boss 9 is drilled with a hole of circular section which allows the passage of a cylindrical boss 28 which projects on the underside of the cover 17. This boss has a central hole 9 in which a screw 25 can be screwed which crosses the printed circuit 8 and which therefore applies this printed circuit to the cover 17. This secures the parts of the keyboard to one another by further compressing the silicone plate 1.

Cette plaque de silicone comprend en outre pour chaque DEL une entretoise 26 moulée pour faire saillie sur le dessous de la plaque, entre l'emplacement du bossage 9 et celui du cylindre 2, entre les deux positions que doivent occuper les fils 5 et 6 de connexion de la DEL. This silicone plate further comprises for each LED a spacer 26 molded to protrude on the underside of the plate, between the location of the boss 9 and that of the cylinder 2, between the two positions which the wires 5 and 6 of LED connection.

Le circuit imprimé 8 comporte par ailleurs un trou dans lequel vient se placer l'entretoise 26. The printed circuit 8 also has a hole in which the spacer 26 is placed.

Cette entretoise permet donc d'une part lors du montage de la DEL 4 de positionner les fils de connexion de celle-ci, et d'autre part de positionner la plaque de silicone 1 sur le circuit imprimé 8. Ainsi les fils de connexion 5 et 6 se trouvent automatiquement sur les pistes 7 et 20 du circuit imprimé sans risque de déplacement de la diode ni de la plaque de silicone. This spacer therefore allows on the one hand when mounting the LED 4 to position the connection wires thereof, and on the other hand to position the silicone plate 1 on the printed circuit 8. Thus the connection wires 5 and 6 are automatically on tracks 7 and 20 of the printed circuit without risk of displacement of the diode or of the silicone plate.

Claims

1. Waterproof display device, of the type comprising at least one electro-optical transmitter (4), a printed circuit board (8) for supplying this transmitter, and a cover (17) for covering the assembly, characterized in that the electro-optical transmitter (4) comprises at least two - connection wires (5, 6) which extend over two tracks (7, 20) of the printed circuit (8), and that the device further comprises a plate of insulating silicone (1) which covers the printed circuit and which is provided with at least one hollow cylinder (2) in which the electro-optical emitter (4) is inserted, the emissive part of which emerges from the hollow cylinder in a hole drilled in the cover (17).

2. Device according to claim 1, characterized in that the cover (17) comprises at least one crown (21) which covers the upper part of the hollow cylinder (2) by compressing a bead (3) located at this upper part, which compresses the cylinder against the electro-optical emitter (4) thereby strengthening the seal between this emitter and this cylinder.

3. Device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the silicone plate (1) further comprises a first boss (9) located above the connection wires (5, 6) of the electro-optical transmitter (4), and that the cover (17) comprises a second boss (18) compressing the first boss, which ensures the support and the maintenance of the connection wires (5, 6) on the tracks ( 7, 20) of the printed circuit (1).

4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the silicone plate (1) comprises at least two counterbores which come to cover the two connection wires (5, 6).

5. Device according to claim 4, characterized in that the silicone blade (1) further comprises at least two strips of conductive silicone located in the bottom of the counterbores which cover the connection wires (5, 6) and which overflow these wires to press them as well as on the tracks (7, 20) on which the wires rest.

6. Control keyboard, of the type comprising an insulating silicone plate (1) provided with at least one blister (11) comprising a conductive silicone pad (12), and a printed circuit board (8) comprising at least two conductive tracks (13, 14) intended to be electrically connected by the conductive silicone pad when an operator presses on the blister to deform it, characterized in that it further comprises at least one display device according to any one of claims 1 to 5.