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。

4)对于矩形和特殊形状的导光柱，其拐角必须是圆角，半径不小于0.5mm，不能有尖角，
以保证拐角处的照明。

5)导光柱的形状应当沿着其长度逐渐变化，例如从入口处与LED相匹配的圆形到出口处的
正方形应当如图所示逐渐变化。

●出光面咬花#11000（细花纹），发光效果看起来比较均匀。

导光柱的出口应当是散射的，一个散射的出口端在其表面具遍布随机的临界角以保证光线可以从导光柱内部逃逸出来，同时将光线以极宽的角度散射出去，这样不论从哪个角度看过去导光柱的出口端都是亮的。

●有条件的情况下入光面设计为凹形，有聚光效果。

贴片LED的封装一般是立方体，光线是发散的，既从顶部射出也从侧面射出。

只有40%的光是从LED顶部射出的，另外60%的光是从LED侧面射出的。

因此，对于这种输入端是平面的导光柱来说只有40%的光可以被导光柱捕获，其余的光通量就损失掉了。

一个具有光滑内凹输入端的导光柱将有效提高光通量的捕获率，如图所示。

●导光柱的拐角
1)导光柱可能需要弯曲成直角，为了减小光线的损耗，弯曲半径应当大于等于导光柱
厚度的2倍（方形导光柱）或导光柱直径的2倍（圆柱形导光柱）。

光线沿着光滑的弯曲面反射而没有损耗产生，如图所示。

2)如果导光柱只能做成急速的90°转角，则可以在其转角处制作一个反射镜来改变
光的方向，如图所示。

●LED间距小于7mm会串光，要设计遮光板或隔光泡面。

●尽量不要设计为多次折弯路径，特别是出光处，避免暗角。