导光柱设计指南
导光柱设计指南
导光柱设计指南
1、何为导光柱
导光柱就是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一个点的装置。
光线是依靠全内反射在导光柱内部传输的。
导光柱通常是采用光学材料制成，如：丙烯酸树脂、聚碳酸酯、环氧树脂和玻璃。
导光柱可以用来将PCB上LED的光传输到产品面板上来显示相关的状态，也可以聚集和指引光线用做LCD显示屏的背光，同时也可以用来照亮在透过式窗口上的图案。
(1)选定合适的导光柱材料
原则上尽量选用透光率高的材料，从下表1可以看出：透明ABS、AS、PC的透光率相当，对遥控距离和角度的影响相差不大，实验A的结果也验证了这一结论。在注塑特性上,AS 易粘模，脆性大，如选用此材料，要留意出模角度和顶出位置。目前我公司使用的导光柱大部分为性能较好的PMMA材料。
表一各种材料的性能对比
塑料名称透光率（%）折射率成型特征
ABS(透明)891.52易成型
AS（SAN）901.56易粘模，脆性
PC901.51易成型
PMMA931.49易成型
2、导光柱的工作原理及相关理论
2.1、光线的反射和折射
2.1.1、光的折射定律(菲涅耳定律)
光线入射到不同介质的界面上会发生反射和折射。必然会产生一束反射光线，光线也会在通过这个交界面时产生折射，如图所示。其中入射光；折射光和法线位于同一个平面上，并且与界面法线的夹角满足如下关系。光线射入这个交界面的角度叫做入射角θi，光线离开交界面的角度叫折射角θf。
XXX定律：nisinθi= nfsinθf
其中：
ni和nf分别是两个介质的折射率；
θi和θf分别是入射角和折射角。
光伏发电导光柱
光伏发电导光柱
光伏发电导光柱是太阳能光伏发电系统中的一部分，用于引导和集中太阳光到光伏组件上，最大限度地提高光能的转换效率。它通常由光学材料制成，具有特殊的光学设计。
导光柱的主要功能是将散射的太阳光线聚焦到光伏组件上。它可以通过总反射和折射的原理来实现这一目标。导光柱的设计通常包括两个主要部分：
1.光收集器：光收集器位于导光柱的顶部，用于收集和聚焦
太阳光线。它通常具有反射镜或聚光透镜的形式，并且能
够将光线从各个方向收集到一定的角度范围内。
2.光导路：光导路是导光柱的主体部分，通常是由高折射率
的材料制成（如光纤材料）。它通过折射和反射光线的原
理将光线从光收集器传输到光伏组件的位置。光导路内部
的表面通常具有特殊的几何形状，以最大限度地增加光的
传输效率和减小能量损失。
光伏发电导光柱的优点包括：
1.提高光能利用效率：通过导光柱的聚焦效果，能够将散射
的太阳光线集中到光伏组件上，提高光能的转换效率。
2.空间利用更灵活：导光柱可以使光伏组件更加灵活地布置
在不同的位置和角度，使其更好地适应不同的环境和安装
要求。
3.提高光伏系统的整体性能：通过引导和聚焦太阳光，导光
柱可以提高光伏系统的发电量，减少能量损失，并提高整个系统的效能。
需要注意的是，导光柱的设计和应用需要根据具体的光伏发电系统和环境条件进行定制。因此，在使用导光柱之前，应根据实际情况进行光学计算和仿真。
LED导光柱注塑模具设计
无锡太湖学院
毕业设计（Байду номын сангаас文）
题目：LED导光柱注塑模具设计
信机系模具设计与制造专业
学号：
学生姓名：
指导教师：
2013年5月25日
无锡太湖学院本科毕业设计（论文）
诚信承诺书
本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）LED导光柱注塑模具设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
本课题的选择主要有下面几方面的依据：
1、塑料模具与自己的专业接近，完成该课题可对我们大学期间所学知识进行一次全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学知识去解决生产中实际问题的方法。
2、我在无锡一家模具厂实习，该厂正好生产导光柱，我对制件的尺寸都有深入的了解，可以减少许多不必要的麻烦。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师签名
签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所长〕签名
系主任签名
2012年11月12日
摘要
本次毕业设计的题目是LED导光柱注塑模具设计。目前，塑料制件几乎已经进入了一切工业部门以及人民生活的各个领域。随着工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求量日益增加，这些产品更新换代的周期越来越短，因此对塑料的品种、产量和质量都提出了越来越高的要求，这就要求塑料模具的开发、设计与制造的水平也必须越来越高。
电视前镜导光柱的结构设计
电视前镜导光柱的结构设计
作者：吴昌全
来源：《科技创新与应用》2014年第18期
摘要：文章主要介绍了电视红外接收方式以及导光柱设计结构分析。并且对出现的一些变化情况进行了总结，以些希望在以后的设计中能取得很好的成绩。
关键词：电视；前镜；设计
1 电视红外遥控模式分析
目前电视用遥控基本均采用红外线遥控的方式，红外遥控系统分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管（红外发射头），红外发射头发射的红外线波长在940nm 左右，发射功率在+-18度锥角范围内可保持峰值功率的50%。接收部分是一种光敏二极管，与其他放大电路等一起被封装在黑色环氧树脂里面，称为红外接收头；如果采用外屏蔽的话在接收头外还有一层金属屏蔽壳，目前已较少使用。目前我公司常用的两种外形的接收头如图1。
由于红外发射头功率很小，由图1可见，接收头的受光面均做成球面或圆柱面，以聚集发射头发射的红外线，获得足够的信号强度。其中第一种接收头目前使用在LED10系列上，外围尺寸稍小，适用于空间较小的情况下，其外围尺寸5X6mm，受光柱面直径约φ3.4～
3.5mm；第二种接收头为最常用的，大部分机型目前均使用，其外围尺寸6X7mm，受光球面直径约φ
4.3～4.5mm。
目前我公司部分产品的有遥控距离和角度不达标的情况，主要为03、11等系列。目前我公司产品主要使用第二种接收头，下面以第二种接收头来分析前镜导光柱（即红外接收镜的导光部分）的结构对接收效果的影响。我们先考虑最通常情况：红外线通过正圆柱的实心导光柱直射进入接收头。
图中导光柱直径D为5mm，长度L为8mm，为导光柱的常见尺寸。左图为光线垂直入射的状态，由图可见，如果前镜导光柱截面直径D小于接收头受光面投影直径，接收头受光面并未全部起作用，这就使接收头得到的红外线光通量下降，容易产生信号丢失的情况，实际使用时表现出遥控不灵敏，遥控距离等不够的情况。所以要保证接收头最佳工作状态，前镜的导光柱截面至少需包络直径4.3～4.5mm的圆。如果导光柱截面为圆形，则直径不应小于
导光结构设计
导光结构设计
前几日分享群里就讨论过透明件导光结构设计，由于一直没有结论，所以一直在搁着。有兴趣的朋友可以去看看前些日子分享的群讨论记录，点击下方超级链接：
LED灯导光柱结构设计案例讨论分享
那么导光设计，到底该用那种方式，才能到达想要的效果呢？
一直以来，一木都是采用45度角折射转角的方式去设计导光柱，产品出来后的效果还算OK，光线亮了，就把LED灯的亮度调暗，暗了就调亮，并没有因为此设计问题导致模具报废。
所以，一木认为，光学穿透折射这玩意，对于我们这些外行来说真的好深奥，并非一两句能解释的清楚。
很荣幸，我们分享群有了刘哥哥以及Kinpo等朋友的加入，使得技术问题讨论进入了一个新的台阶，很多技术问题是越讨论越明确。
下面分享一份由刘哥哥收集整理的导光设计文件分享给大家，用于后续设计参考。
以下为正文：
【一】导光柱设计的目的是什么？
1，让LED灯透光更加均匀，不会出现灯光亮周围暗的太阳光效果。
2，让非一条线直射出来的LED灯可通过转弯折射出来达到均匀透光效果。
3，让多种颜色的灯通过不同的导光珠形成多种颜色的灯光效果。
【二】导光柱光效如何达到均匀？
得从以下几个方面去解决：
1，光源的选择;
以我们目前设计的电子产品为列，目前比较多用的为LED灯珠，而选择LED的时候需要注意LED的这几个参数（功率，颜色，波长，发光角度，光通量，电压与电流），这些参数与LED灯本体发光亮暗有关，而LED灯珠的种类又有好几种。
A，草帽形LED灯
B，圆头LED灯
C，内凹LED灯
D，椭圆LED灯珠
E，方形LED灯珠
F，子弹头LED灯珠
电视前镜导光柱的结构设计
科wenku.baidu.com技 创 新
２ ０ １ ４ 年 第１ ８ 期ｌ 科技创 新 与应用
电视前镜 导光 柱的结构设 计
吴 昌全
（ 创 维 集 团研 发 总部 工 业 设 计 研 究 院 结 构 一 所 ， 广东 深圳 ５ １ ８ ０ ５ ７ ）
摘 要： 文章 主要 介 绍 了电视 红 外接 收 方 式 以及 导 光柱 设 计 结构 分 析 。 并 且 对 出现 的一 些 变化 情 况进 行 了总结 ， 以些希 望在 以后 的设 计 中能取 得 很 好 的成 绩 。 关键 词 ： 电视 ； 前镜 ； 设计 １电视 红外 遥 控 模 式分 析 目前 电视 用 遥控 基 本 均采 用 红 外 线 遥 控 的方 式 ， 红 外 遥 控 系统 分 发 射 和 接 收 两 个 部 分 。发 射 部分 的 主要 元 件 为 红 外 发 光 二 极 管 （ 红外发射头 ） ， 红外发射头发射的红外线 波长在 ９ ４ ０ ｎ ｍ左右 ， 发射 功率在十 一 １ ８ 度锥角范围 内可保持峰值功率 的 ５ ０ ％。接收部分是 一 种 光 敏 二 极 管 ，与 其 他 放 大 电 路 等 一起 被 封 装 在 黑 色 环 氧树 脂 里 面， 称为红外接收头 ； 如 果 采 用 外 屏 蔽 的话 在 接 收 头 外 还 有 一 层 金 属屏蔽壳 ， 目前 已较 少使 用 。 目前 我公 刮常 用 的 两种 外 形 的 接 收头 偏移 ， 导 光柱 的截 面尺 寸应 至 少 大 于 ５ ａ ｒ ｍ较 为 合适 。 另 外 需要 注 意 的是 导光 柱 的 两端 面 均需 保 证 光 滑 ， 因 凹 凸不 平 的表 面会 使 部 分光 线散射 ， 易造 成 接 收头 受 光量 的 下降 。 下 面考 虑 导光 柱 两端 为 非 垂直 平 面 的情 况 ， 入 射 光 暂仅 分 析垂 直入 射 。 图４ 为 内 表面 带 凹 坑 的导光 柱 的光 路模 拟 情 况 ， 带 凹坑 有 利 于 接 收头 球 面 的 定 位 ， 但 此 时 的导 光 柱 类 似 于一 个 凹透 镜 ， 通过 它 的 红 外 光 线将 出 现发 散 的情 况 ， 有 部 分 红外 线 便会 折 射 向接 收面 以外 如图 １ 。 的地 方 （ 图 中红 色 线 ） ， 当 导光 柱 与 接 收 头 的 间 隙 ｄ 接 近 ０时 ， 此现 象 基本 可 以避 免 ，但 当 间隙 增 大 １ 、 Ｇ Ｎ Ｄ 时 红外 线 的损 失 量会 迅 速增 加 。 ２ Ｖ ｃ ｃ 图５ 为 外表 面 带 凸面 的 导光 ３ 、Ｏ Ｕ Ｔ 柱 的光 路模 拟 情况 ，由 图可 以看 出一般 情 况下 凸 面使 导 光柱 类似 于凸透镜 ， 有聚光作用 ， 可使原本 边 缘 的光 聚 向 中间 ，有 利于 接 收 １ ２ ３ 头接收红外线 ； 不过 当凸面 Ｒ值 Ｓ Ｆ Ｈ５ ０ ６ － ３ ８ Ｒ Ｐ Ｍ 一 ６ ３ ８ 变小（ 焦 距 减小 ） 或 导 光柱 较 长 时 图 １ 图２ 图３ （ 长过 凸透镜焦点 １ ． ５倍 以上 ） ， 由于 红 外 发 射 头 功 率 很小 ， 由图 １ ｌ ｌ 丁 见， 接 收 头 的 受 光 面 均 做 状 况会 发 生 变 化 ， 光 线 可 能 会从 中心 线 的 另外 一 边 溜 走 ， 使 接 收效 成球 面或 圆柱 面， 以聚集发射头发射 的红外线 ， 获得足够 的信号强 果 下 降 。如 果 导光 柱很 长 的话 可 以考 虑 把后 端 截 面逐 渐 减小 （ 平滑 度 。其 中第 一种 接 收 头 目前使 用 在 Ｌ Ｅ ＤＩ Ｏ系 列 上 ， 外 围尺 寸 稍 小 ， 变化 ） 到小 于接 收头 的受光 面 ， 这 样理 论 上可 以避免 上述 状 况 。 适 用 于 空 间 较小 的情 况 下 ，其 外 围 尺寸 ５ Ｘ ６ ｍ ｍ，受 光 柱 面 直径 约 图 ６为外 表 面 为斜 面 的 导光 柱 的 光 路模 拟 情 况 ； 有些 面 壳前 镜 ‘ ｐ ３ ． ４ ～ ３ ． ５ ａ ｒ ｍ； 第 二 种 接 收 头为 最 常 用 的 ， 大部 分 机 型 目前 均 使 用 ， 其 处 为 斜 面 ， 前 镜 的导 光 柱 需跟 随面 壳 一 起做 成 斜 面 ， 目前 的 Ｌ ０ ３以 外 围尺 寸 ６ Ｘ ７ ｍ ｍ， 受光 球 面 直径 约 ‘ ｐ ４ ． ３ ～ ４ ． ５ ａｍ ｒ 。 及 Ｍ１ １ 系 列属 于 这 种情 况 。由 图可 以看 出光 线 经过 此 类 型 导 光柱 目前 我公 司 部分 产 品 的有 遥 控 距 离 和 角度 不 达 标 的情 况 ， 主要 后 出射 角 度 发 生 变化 （ 产生偏角 ｂ ） 并 产 生 一定 的偏 移 ｃ ， 偏 角 与斜 为０ ３ 、 １ １ 等 系 列 。 目前 我 公 司产 品主 要 使 用第 二 种 接 收 头 ， 下 面 以 面斜 角 ａ 相关 ＇ ｂ ＝ （ ｎ 一 １ ） ａ ， ｎ为材 料 折射 率 ， 偏移量 ｃ 与导 光 柱 长度 第二种接收头来分析前镜导光柱（ 即红 外 接 收 镜 的 导光 部 分 ） 的结 相 关 。这 个状 况 可 近似 看 作 接 收头 装 偏 了 ， 这样 势 必 会影 响 到接 收 构 对 接 收效 果 的影 响 。我 们先 考 虑 最 通 常情 况 ： 红外 线 通 过 正 圆柱 效 果 ， 应 尽量 避 免使 用 ， 如 需 要使 用 ， 则 接 收 头位 置 应 该适 当调 整 以 的实 心 导 光 柱 直 射进 入 接 收 头 。光 路 模 拟 如 图 ２ （ 由于 遥 控距 离 相 抵 消 光线 偏 转 的影 响 。此 情 形 下还 有 部 分全 反 射 的光 线 ， 因一 般导 对于 导 光 柱孑 Ｌ 径很大 ， 固入 射 光 可 近似 为平 行 光 ） 。 光 柱 长 度有 限 ， 故此 部 分光 量 较 小 ， 不再 考虑 。 图中 导 光柱 直 径 Ｄ为 ５ ａ ｒ ｍ， 长 度 Ｌ为 ８ ｍ ｍ， 为导 光 柱 的常 见 尺 以上三种状况组合又会产生不 同的状况 ， 可以根据上述情况再 寸。 左 图为 光线 垂 直入 射 的状态 ， 由 图可 见 ， 如果 前 镜 导光 柱 截 面直 加 以分析 。 （ 注： 以上 光 线轨 迹 为简 单 模拟 ， 未 根据 折 射率 计 算 ， 实际 径 Ｄ小 于 接 收头 受 光 面投 影 直径 ，接 收头 受 光 面并 未全 部 起 作 用 ， 应 用 时可 根 据不 同导光 柱 材料 的性 质进 行设 计 。 ） 这就使接 收头得到 的红外线光通量下降 ，容易产 生信号丢失 的情 上面列举 的仅为简单光路分析 ， 实际情况下光线经过每一个分 况， 实 际使 用 时表 现 出遥 控不 灵 敏 ， 遥控 距 离 等不 够 的情 况 。 所 以 要 界 面均 会 产 生 反 射及 其 他 损 失 （ 包 括 导 光 柱 材 料 的 吸 收 即漫 反 射 保 证 接 收 头最 佳 工 作状 态 ， 前 镜 的 导光 柱 截 面 至少 需 包 络 直 径 ４ ． ３ ～ 等） ， 反射率会随着入射角的增加而增加 ， 不过如果最基本 的光路有 ４ ． ５ ａ ｒ ｍ 的 圆 。如 果 导 光 柱截 面为 圆形 ， 则 直径 不 应 小 于 ４ ． ５ ａ ｒ ｍ； 如果 问题 则 再 好 的材 料 、再 大 的 发射 功率 对 接 收 效 果 的 作用 也 是 有 限 导光 柱 为矩 形 ， 则 矩 形 短边 不 应小 于 ４ ． ３ ～ ４ ． ５ ａ ｒ ｍ。 的。 图 ３为 光线 临界 状 态 （ ＋ 一 １ ５ 度） 的情 况 ， 由图可见， 光 线 通 过 导 由上面的简单分析可以得 出： 要想得到较好 的接收效果 ， 在导 光柱 后 方 向 不变 ， 位 置 发 生偏 移 ， 如 果 此 时 导光 柱 尺 寸 较 大 、 接 收 头 光 柱 的 结 构 方 面 需 要 注 意 以下 几 点 ：导 光 柱 截 面 需 包 络 不 小 于 贴 紧端 面 ， 则 接 收 效 果 不受 影 响 ， 否 则 接 收 头将 只有 部 分 受 光 面 能 ‘ ｐ ４ ． ５ ｍｍ的 圆 ， 考 虑 临 界 接 收状 态 ， 当 导 光柱 稍 长 时 ， 尺 寸 应增 大至 接 收 到 红外 线 。 根 据 导光 柱 长度 的不 同 ， 要想 在 ｌ ５度入 射 情 况 下使 大 于 ￣ ９ ５ ｍ ｍ、 导光 柱 内侧 面不 建 议采 用 凹 面 的 、 在 外 观 允 许 的 情 况 接 收 头 的所 有 受 光面 均 能 接 收红 外 光 ， 必 须 增 大 导光 柱 的 孑 Ｌ 径 。 图 下导光柱外表面可稍有 凸起或边缘倒圆角、 导光柱外表面尽量不要 中为 ｑ ￣ ５ ｍ ｍ， 长８ ａｍ导 光柱 的通关 状 况 ， ｒ 图中可 以看 出 ， 接 收 头约 有 设 计 为斜 面 、 接 收头 尽 量贴 紧导光 柱 。 ２ ０ ％面 积 无法 接 收 到红 外 光 。实 际还 有 小部 分全 反 射 光未 考 虑 ， （ 图 ２ 实 例说 明 中品 红 色线 部 分 ） 。 以下列举一些其他品牌 电视产品 的红外遥控导光部分结构情 因 此 ，考 虑 接 收 头本 身的 受 光 面大 小及 ＋ 一 １ ５度 状 态下 的光 线 况 ： （ １ ） 东芝 ： ４ ２ Ｃ Ｖ ５ ０ ０ ； 前 镜 上 的 接 收 头导 光 柱 为 红色 箭 头 处 ， 其 导 光 柱 为无 色 透 明 ， 端 面 平 整 前镜 光 滑 的 圆 柱 ，其 直 径 大 于
导光柱设计指引之室内照明
Light Pipe
In this chapter, you open, view, ray trace, and modify a simple plastic light pipe.
Then, you do some basic illumination analysis, introduce a scattering surface, and
see the effect of this on the illumination distribution. This introduces you to many
of the basic techniques needed to use LightTools.
Contents
What is a Light Pipe? (30)
Opening, Viewing, and Selecting (31)
Tracing Rays and Modifying the Light Pipe (35)
Performing an Illumination Analysis (43)
Optical Properties Example: Paint It White (52)
Conclusions (55)
C HAPTER3Learn by Doing: Analyze a Light Pipe What is a Light Pipe?
to one or more illuminated areas.
complex, and LightTools is a great tool for designing and analyzing such systems.
一种均匀透光导光柱结构的制作方法
一种均匀透光导光柱结构的制作方法
引言
透光导光柱是一种重要的光学元件，广泛应用于光通讯、光传感等领域。其制作方法的优劣直接影响导光柱性能以及应用效果。本文介绍了一种制作均匀透光导光柱结构的方法，旨在提供一种简单、高效的制备工艺。
正文
1.材料准备
制作均匀透光导光柱所需的材料主要包括聚合物和添加剂。常用的聚
合物材料有聚甲基丙烯酸甲酯（P MM A）等，添加剂可以是增韧剂、稳定
剂等。
2.制备导光柱基板
首先，准备一块透明的导光柱基板材料，可以选择玻璃或透明塑料作
为基板。基板的尺寸应根据实际需求来确定。
3.制备导光层
导光柱的导光性能主要依赖于导光层的制备。导光层的材料可以选择
聚合物，如P MM A。制备导光层的方法有以下几步：
3.1.预处理基板
将导光柱基板进行预处理，以便导光层能够较好地附着在基板上。常
用的预处理方法包括物理处理（如喷砂、离子激活等）和化学处理（如表面修饰等）。
3.2.制备导光层液体溶液
将聚合物和添加剂按一定比例加入合适的溶剂中，搅拌均匀，制备成
导光层液体溶液。
3.3.涂覆导光层
将导光层液体溶液均匀涂覆在预处理的导光柱基板上，可以使用刮涂法、喷涂法等。涂覆的厚度应根据实际需求和光学性能要求确定。
3.4.固化导光层
将涂覆好的导光层置于具备适当光源的固化装置中，进行光照固化。
固化时间和光照强度可以根据导光层材料和设备特性来确定。
4.制备均匀透光导光柱
通过制备导光层的方法，可以得到带有导光层的导光柱基板。为了使
导光柱具有均匀透光性能，可以通过以下步骤进行后续处理：
4.1.精确切割
使用高精度的切割工具对导光柱基板进行切割，控制导光柱的尺寸和
导光柱设计指南
导光柱设计指南导光柱设计指南
1、引言
1.1 目的
1.2 背景
1.3 设计目标
1.4 参考资料
2、导光柱概述
2.1 定义
2.2 用途
2.3 结构
3、设计要求
3.1 光学性能要求
3.1.1 光传输效率
3.1.2 光束均匀性
3.1.3 色彩保真度
3.2 结构要求
3.2.1 耐久性
3.2.2 抗震动性
3.2.3 防尘防水性 3.3 安全要求
3.3.1 防眩光性能
3.3.2 防火性能
4、导光柱设计步骤
4.1 光学设计
4.1.1 线光密度计算 4.1.2 材料选择
4.1.3 反射率优化 4.2 结构设计
4.2.1 材料选择
4.2.2 结构优化
4.2.3 连接件设计 4.3 安全设计
4.3.1 防眩光设计
4.3.2 防火设计
5、测试与验证
5.1 光学性能测试
5.1.1 光传输效率测试 5.1.2 光束均匀性测试 5.1.3 色彩保真度测试 5.2 结构性能测试
5.2.1 耐久性测试
5.2.2 抗震动性测试
5.2.3 防尘防水测试
5.3 安全性能测试
5.3.1 防眩光性能测试
5.3.2 防火性能测试
6、附件
附件1、导光柱示意图
附件2、光学性能测试数据
附件3、结构性能测试数据
附件4、安全性能测试数据
法律名词及注释:
1、光传输效率：导光柱中光线传输到输出端的比例。
2、光束均匀性：导光柱中光线强度在不同位置的均匀程度。
3、色彩保真度：导光柱中传输的光线颜色与原光源的颜色一致程度。
4、耐久性：导光柱在长期使用中不受磨损和损坏的能力。
5、抗震动性：导光柱在震动环境下不产生失效或破碎的能力。
6、防尘防水性：导光柱在接触尘埃和水分时保持正常工作的能力。
导光柱文档
导光柱
导光柱的概述
导光柱是一种用于光学系统中的器件，可以将光线从一个光源引导到期望的位置。它通常由高折射率材料制成，如玻璃或塑料，并且具有特殊的形状和表面处理，以实现光的传输和控制。导光柱在各种领域中得到广泛应用，例如照明，显示技术，通信等。
导光柱的工作原理
导光柱的工作原理基于全内反射。当光线从一个介质传导到另一个折射率较低
的介质中时，它会发生折射。然而，当入射角大于临界角时，光线将无法穿过界面，而是被完全反射。导光柱利用这个原理，通过不断反射光线在柱内传播，从而将光线引导到目标位置。
导光柱的设计和制造
导光柱的设计和制造过程需要考虑多个因素，包括形状，尺寸，折射率和表面
处理。以下是一般的导光柱设计和制造步骤：
1.确定导光柱的形状和尺寸：导光柱的形状和尺寸取决于具体应用。
常见的形状包括圆柱形，方柱形和锥形。尺寸的选择应考虑光源和目标位置之间的距离，以及所需的光损失和聚光效果。
2.选择材料：材料的选择取决于应用需求和预期的光学性能。玻璃和塑料是常见的导光柱材料，具有高折射率和光学透明性。此外，还需要考虑材料的机械强度，耐久性和加工性能。
3.进行表面处理：为了减小光线的反射和损失，导光柱的表面通常需要进行特殊处理，例如抛光或涂层。这些处理能够提高光线的传输效率和均匀性。
4.制造导光柱：制造导光柱可采用多种方法，例如注塑成型，磨削或切割。具体的制造方法取决于导光柱的形状和材料。制造过程中需要确保导光柱的尺寸和表面质量符合要求。
导光柱的应用
导光柱在各种领域中有广泛的应用，包括以下几个方面：
1.照明：导光柱被广泛应用于照明技术中，特别是在LED灯具中。通过使用导光柱，可以实现光线的均匀分布和聚光效果，提高照明效果和能效。
导光柱设计
导光柱设计
1、何为导光柱
导光柱就是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一个点的装置。
光线是依靠全内反射在导光柱内部传输的。
导光柱通常是采用光学材料制成，如：丙烯酸树脂、聚碳酸酯、环氧树脂和玻璃。
导光柱可以用来将PCB上LED的光传输到产品面板上来显示相关的状态，也可以聚集和指引光线用做LCD显示屏的背光，同时也可以用来照亮在透过式窗口上的图案。
(1) 选定合适的导光柱材料
原则上尽量选用透光率高的材料，从下表1 可以看出：透明ABS、AS、PC的透光率相当，对遥控距离和角度的影响相差不大，实验A 的结果也验证了这一结论。在注塑特性上,AS易粘模，脆性大，如选用此材料，要留意出模角度和顶出位置。目前我公司使用的导光柱大部分为性能较好的PMMA 材料。
2、导光柱设计：
●LED与导光柱入光面间距,设计建议值1mm
对于贴片LED其发光区域是平坦的表面，导光柱的输入端应当做成光滑的与LED表面平行的平面，导光柱输入端贴近LED以提高光通量耦合效率，如图所示。导光柱的输入端需要比LED的发光面略大以保证捕获92%的光线。
●导光路径需全部抛光，避免光损
1)导光柱外表面的光滑是导光柱正常工作的重要保证，如图所示。图中是一个从圆形输入
端渐变到方形输出端的导光柱。
2)导光柱平行于光线传播方向的侧壁应当非常光滑，像镜子一样，这样光线才能够在其表
面产生完全内反射。
3)导光柱的侧壁可以涂上白色反光涂料以反射角度小于临界角的光线，否则这些光线将会
从导光柱侧壁逃逸到空气中造成损耗。导光柱的入口应当光滑并与LED外形匹配以保证高效的捕获LED的光线，保证光线以最小的反射和散射进入导光柱内部。
结构设计几种常见的导光结构
4、黑头仪灯光结构
结构要点： 1、此结构通过一块LCD屏+遮光片 2、LCD屏通过热熔或者卡扣结构固定在PCB上 3、显示面板通过卡扣热熔固定
7、机器人眼睛部位结构
结构要点： 1、脸部采用 黑透PC 材料 2、眼睛灯光效果则通过透明PC导光柱导光从而实现眼 睛效果，导光柱设计成眼睛样式 3、整体装配结构采用前壳与导光柱螺丝固定，PCB板与 前壳螺丝固定，黑透脸部则采用扣位与螺丝固定在脸部 装饰件上面。
2、常规的灯光效果
结构要点： 1、该类结构需要设计遮光罩来防止灯光串光 2、遮光罩可以使用塑料（黑色）进行隔光，可采用 热融wk.baidu.com构等方式进行固定。 3、遮光罩可采用黑色泡棉或者EVA进行遮光（成本最低） 固定方式可以使用背胶 4、遮光罩可以使用50度黑色硅胶进行隔光，固定方式可以使用 蘑菇头拉胶结构固定 5、上图透明外壳则可喷涂镭雕显示文字及字符
灯光结构设计
1、常规的灯光结构设计 2、呼吸灯光效果如何实现 3、不停的变动灯光效果实现 4、灯光结构起雾如何解决 5、灯光如何设计导光均匀
1、按键周边灯光效果结构实现
结构要点： 1、按键采用扣位固定（有些按键此次采用弹簧或者 悬臂，具体看结构及空间而定） 2、导光柱底部可以采用鱼鳞纹来增加光的均匀扩散 （底部也可以做雾面磨砂效果，三角齿） 3、在鱼鳞纹底部采用4颗LED灯（如果灯光不均匀可以 适当增加LED灯或者导光柱子添加散光粉）
导光柱_精品文档
导光柱
简介
导光柱（Light Guide Rod）是一种用于光学传输的装置，常用于光学器件和光
纤通讯系统中。它可以将光线从一个位置传输到另一个位置，并提供高效的光束控制和光传输。
结构
导光柱一般由光束入口端面、光束出口端面和光路构成。光路是导光柱内部的
空腔，可以是同轴、双同轴或波导形式。导光柱通常由高折射率的材料制成，如玻璃光纤、氮化硅或氮化铝。它的尺寸和形状可以根据不同的应用需求进行优化设计。
工作原理
导光柱的工作原理基于全反射现象。当光线从低折射率的介质射入高折射率介
质时，根据入射角度的不同，光线要么发生折射，要么在界面上全反射。导光柱通过光线在高折射率材料中的多次全反射来实现光的传输。
一般来说，导光柱的入口端面光束角度较大，而出口端面光束角度较小。这是
通过导光柱内部光路的优化设计实现的，使得光线能够在传输过程中被控制和聚焦。
应用
导光柱在光纤通讯、光学仪器、医疗器械和照明系统等领域都有广泛的应用。
光纤通讯
在光纤通讯系统中，导光柱常用于连接光纤和光学器件之间，用于将光线从光
纤传输到其他光学器件，如激光器、光衰减器、光开关等。它可以实现光的高精度定位和聚焦，以提高通信的传输效率和稳定性。
光学仪器
导光柱在光学仪器领域中也有重要应用，如光学显微镜、激光扫描仪和光学测
量设备等。通过导光柱，光线可以被精确地引导到目标位置，实现高分辨率的光学图像采集和分析。
医疗器械
导光柱在医疗器械中也扮演着重要角色。它可以用于光学诊断设备，如内窥镜和光学探测系统，用于观察和诊断人体内部结构和病变。导光柱的高光传输效率和优异的光束控制能力，为医疗影像的获取和分析提供了有力的支持。
导光柱结构设计规范
導光柱設計要求
1.1導光柱的定義
導光柱（Light pipe）是用透明件或半透明的材料將PCB板上的LED光源發出的光導到產品外表面起到資訊、指示、閃光燈導光作用，由於是位於外觀面，因此還有裝飾的作用，今天的技術文章就結合我們藍牙耳機結構設計來分享導光柱的設計
1.2導光柱的要求
導光柱作為一個功能零件和外觀零件，需要同時滿足對於功能和外觀的要求。
1.3導光柱的材料
一般採用PMMA（如奇美的PMMA C205）但也有採用PC(如GE的PC141R）
1.4表面處理
為避免看到內部元件，常採用表面咬花、染色或做成鋸齒面來避免透光（具體尺寸如下圖所示），同時為避免劃傷，外觀表面也應咬花。表面主要採用粗店火花紋。
1.5裝配方式設計要點：
1.5.1卡扣式
這種裝配方式原理為當Light壓入時，殼體輕微變形，進入裝配位後殼體恢復即卡住Light，安裝簡易，生成效率高，可靠性較好，設計時優先推薦，各項尺寸推薦如下圖：
相關注意事項：若卡合量太大，light材質較脆（PMMA），將可能導致碎裂。
①卡合量不能太大
②變形件盡可能是殼體
③由於此方式的Light較長，因此盡可能把燈設置在LED下面，保證透光
1.5.2熱熔式
此方式主要用於較大的導光柱，有較強的強度，可靠性好不易脫落；缺陷是：工藝複雜，生產效率低。
各尺寸推薦值：
相關注意事項：
①熱熔柱中間要做減縮孔：當導光柱主面厚度大於1.00mm時，可以設計成實心熱熔柱；否則為了防止外表面縮水，熱熔柱設計成中空
②殼體需要做C角，可加強熱熔強度及熱熔效果
③熱熔柱未熱熔時高出殼體H值一般取0.60mm~0.80mm左右，熱熔後殘留高度h要求為0.20~0.30mm,直徑2mm。對於H值的計算可以按照熱熔前後體積一樣的原則進行計算，H 短了會影響熔接強度，H長了會導致h值大，容易與別的件發生空間干涉，所以一定要仔細計算H值。
导光柱设计指南(二)2024
导光柱设计指南（二）
引言概述：
导光柱在光学设计中扮演着至关重要的角色，其设计需要考虑
到光的损耗、均匀性以及耐用性等因素。在本文档中，我们将为您
介绍导光柱的设计指南，以帮助您更好地理解并应用于实际项目中。
正文：
一、导光材料的选择
1. 考虑光的透过率：选择具有较高透过率的材料可以提高导光
柱的效果。
2. 注意折射系数：选择与周围环境折射系数相似的材料，以避
免由于折射差异引起的光损耗。
3. 考虑机械强度：选用具有较高强度的材料，以保证导光柱的
耐久性和长期稳定性。
4. 考虑导热性能：选择导热性能较好的材料，以避免导光柱在
长时间使用时产生热损耗。
二、导光柱的形状设计
1. 考虑光线传输路径：通过合理设计导光柱的外形，以使光线
能够有效传输到出光端口。
2. 优化导光柱的截面形状：根据实际需求，选择合适的截面形状，如圆形、方形、矩形等，以实现最佳的光线均匀性和传输效率。
3. 控制导光柱的尺寸：根据实际应用需求，合理选择导光柱的
尺寸，以达到最佳的光束输出效果。
4. 考虑光线的模式：根据需要选择适当的导光柱形状，以使光
束能够保持高质量的模式。
三、表面处理和反射率控制
1. 提高内部反射率：通过采用高反射率的涂层或反射膜处理导
光柱的内表面，可以显著提高光的传输效率。
2. 控制外部反射率：采用减反膜或消光材料覆盖导光柱的外表面，以减少外部环境对光的干扰和损耗。
3. 考虑抗污染性能：选择具有良好抗污染性能的材料，以减少
外界灰尘和污染对光束的影响。
四、降低光损耗和增强均匀性
1. 减少反射和折射损耗：通过合理设计导光柱的表面和内部结构，减少光线在导光过程中的反射和折射损耗。
导光柱设计指南范文
导光柱设计指南范文
导光柱是一种具有导光功能的装饰品，它可以将光线从一端传输到另
一端，使得整个导光柱都能亮起来，给人一种神奇的效果。导光柱可以被
广泛应用于建筑装饰、室内设计、舞台表演等领域。然而，设计一根完美
的导光柱并不是一件简单的事情，需要考虑多个因素。下面将介绍一些设
计导光柱的指南。
首先，导光柱的材料是至关重要的。导光柱通常由透明材料制成，如
有机玻璃、玻璃纤维等。这些材料具有较高的透明度，可以让光线自由穿过，实现导光效果。在选择材料时，还要考虑其耐用性和安全性，以保证
导光柱的使用寿命和安全性能。
其次，导光柱的形状也是一个重要的设计因素。常见的导光柱形状有
圆柱形、方柱形、锥形等。不同形状的导光柱在导光效果、光线扩散效果
等方面可能有所不同。设计师需要根据具体需求和效果来选择合适的形状。
导光柱的内部结构也需要仔细设计。一般来说，导光柱内部会填充光
导材料，如光导纤维。光导纤维是一种能够将光线传输的材料，具有较高
的透光率和导光效果。设计师需要合理安排光导材料的布局，以实现最佳
的导光效果。
此外，导光柱的灯光设计也是非常重要的。一般来说，导光柱的灯光
设计分为内部光源和外部光源两种。内部光源是指在导光柱内部设置光源，使导光柱自身能够发光。这种设计可以实现整根导光柱均匀发光的效果，
但需要注意光源的布局和光线均匀度。外部光源是指在导光柱旁设置光源，通过辐射光线照亮导光柱。这种设计可以实现导光柱的外部效果，但对光
源的位置和角度要求较高。
最后，导光柱的安装和维护也需要考虑。导光柱一般是通过固定在地
面或墙壁上来进行安装的。设计师需要考虑导光柱的固定方式和固定位置，以保证其稳定性和安全性。在维护方面，导光柱一般不需要特殊的维护，
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导光柱设计指南
1、何为导光柱
导光柱就是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一个点的装置。
光线是依靠全内反射在导光柱内部传输的。
导光柱通常是采用光学材料制成，如：丙烯酸树脂、聚碳酸酯、环氧树脂和玻璃。
导光柱可以用来将PCB 上LED 的光传输到产品面板上来显示相关的状态，也可以聚集和指引光线用做LCD 显示屏的背光，同时也可以用来照亮在透过式窗口上的图案。
(1) 选定合适的导光柱材料
原则上尽量选用透光率高的材料，从下表1 可以看出：透明ABS 、AS 、PC 的透光率相当，对遥控距离和角度的影响相差不大，实验A 的结果也验证了这一结论。在注塑特性上,AS 易粘模，脆性大，如选用此材料，要留意出模角度和顶出位置。目前我公司使用的导光柱大部分为性能较好的PMMA 材料。
22.1、光线的反射和折射
2.1.1、光的折射定律(菲涅耳定律)
光线入射到不同介质的界面上会发生反射和折射。必然会产生一束反射光线，光线也会在通过这个交界面时产生折射，如图所示。其中入射光；折射光和法线位于同一个平面上，并且与界面法线的夹角满足如下关系。光线射入这个交界面的角度叫做入射角θi ，光线离开交界面的角度叫折射角θf 。
斯涅尔定律：nisin θi= nfsin
θf
其中：
ni 和nf 分别是两个介质的折射率；
θi 和θf
斯涅尔定律规定:nf 乘以折射角θf 的正弦值。
2.1.2、光的反射定律
光线的入射角θi
2.1.3、菲涅耳损耗
当光线通过交界面从一种介质进入另一种介质时，光线会因为在交界面上产生反射而产生损耗，如图所示。这种损耗称作菲涅耳损耗，可以用下面的公式进行计算：
菲涅耳损耗=100×[（ni-nf）/（ni+nf）] ²
当光从空气进入玻璃或透明塑料（PMMA；PC；AS）时：
菲涅耳损耗=100×[（1.50-1.00）/（1.50+1.00）] ²=4%
反之，当光从玻璃或透明塑料（PMMA、PC、AS）进入空气时,同样损失4％。
当光线从折射率低的介质进入折射率高的介质时，折射角φf会小于入射角φi，相反，折射角φf会大于入射角φi，如图所示光线穿过一个表面平行的塑料（玻璃）板。
2.2、全反射
当光线经过两个不同折射率的介质时，部份的光线会于介质的界面被折射，其余的则被反射。但是，当入射角比临界角大时（光线远离法线），光线会停止进入另一介质，会全部向内面反射(见下图)。
发生全反射的条件：
(1)、光从折射率大的介质射入折射率小的介质；例如当光线从玻璃进入空气时会发生；
(2)、入射角大于临界角。
当折射角等于90°时，入射光将会折射并沿着两种介质的交界面传播，如图所示。
这时sinφf(90°) =1.0，因此斯涅尔定律就简化成ni*sinφi=nf。这个公式可以用来计算产生完全内反射的临界入射角φc：
Sinφc=nf/ni
空气的折射率为1.0，所以上式中的nf=1.0，因此只要知道导光柱所采用的介质的折射率就能够迅速计算出这种介质内产生完全内反射的临界入射角。
对于绝大多数的塑料和玻璃，它们的折射率约为1.50，因此，对于采用这两种材质制成的导光柱的完全内反射临界角约为42°。
Sinφc=1.0/1.50=0.667
导光柱内部与外界空气的交界面上产生的镜面反射可以用来帮助在导光柱内传输光线。
当光线在导光柱内与导光柱表面的入射角达到或大于42°时，将会在导光柱内部完全反射。
临界角小于45°的材料都非常适合用来制作导光柱，因为用这种材料可以制作成45°角反射面的导光柱。
光线跟踪法：光线跟踪法可以用来分析和跟踪光线进入、穿过和射出一个导光柱的路径。斯涅尔定律、菲涅耳损耗和镜面反射定律可以应用在所有导光柱表面的光线传播方向的分析上。
3、导光柱设计
在进行导光柱设计时首先需要考虑3个问题：
1)、有效的光通量耦合，以保证LED灯发射出的光线以最小的损耗进入导光柱内部；
2)、如何将光线通过导光柱传输到输出端；
3)、如何让光线以最小的损耗从输出端射出；
3.1、将LED光线耦合进导光柱内
在保证LED射出的光线有效的被传输和利用之前，必须首先保证它被有效的耦合进导光柱的进入端，光线应当以最小的损耗被导光柱所捕获。
通常情况下，如果LED在导光柱的外部，并且与导光柱之间有空气间隙时光线的耦合和捕获效率是较低的，相反，如果LED处于导光柱表面空气的交界面内部时，效率是最高的。
当LED在导光柱外部时，如图所示，在这种情况下只有在LED指示灯的光线辐射角与导光柱的光线接收角相匹配的情况下耦合效率才会较高。因此很难做到高效的光耦合，绝大部分LED产生的光都会损失掉。
在这样的结构设计下只有小于10%的光通量能被耦合进导光柱内。
在这种情况下如果采用一个凸透镜将LED输出的光线进行聚焦后耦合到导光柱内，如图所示，并且聚焦后的光线刚好与导光柱输入端相匹配的话，光线捕获率可以达到80%。但是这样的设计需要能够精确控制透镜与LED和导光柱之间的距离以保证正确的焦距，无疑会增加产品的成本。
导光柱最佳最有效的设计就是将LED固定到导光柱的内部，如图所示。在这种结构中LED是植入导光柱内部的，LED发出的所有光线全部会被导光柱所捕获，考虑到LED与导光柱之间存在空气间隙而产生的菲涅耳损耗，光线捕获率可以达到92%。
如果将LED用光学环氧胶粘合到导光柱内部，如图所示，LED与导光柱之间将没有空气间隙因此也就没有菲涅耳损耗，光线捕获率将会达到100%。在绝大部分导光柱的应用中，这种方法既是不实际的也是不必要的。
3.2、导光柱的物理特质：
导光柱外表面的光滑是导光柱正常工作的重要保证，如图所示。图中是一个从圆形输入端渐变到方形输出端的导光柱。
导光柱平行于光线传播方向的侧壁应当非常光滑，像镜子一样，这样光线才能够在其表面产生完全内反射。
导光柱的侧壁可以涂上白色反光涂料以反射角度小于临界角的光线，否则这些光线将会从导光柱侧壁逃逸到空气中造成损耗。导光柱的入口应当光滑并与LED外形匹配以保证高效的捕获LED的光线，保证光线以最小的反射和散射进入导光柱内部。