Light-Guideing导光柱设计的指南
How to Design Light Pipes(导光柱设计实例精讲-外文资料)
Learn by Example: How to Design Light PipesLight plays an important role in the design of many hardware products. Often, they are both decorative and functional. Indicator lights are the most minimal user interface: They tell you whether the device is turned on, low on battery, or “thinking” really hard.On modern electronics, the light’s source is almost always an LED. However, you rarely see exposed LED components on the exterior of a device. What you do see is the exit surface of a light pipe (also known as a light guide).Light pipes can focus, diffuse, or redirect light; most light pipes do some combination of these.Design considerations include:•Minimizing loss during transmission•Minimizing the number of LEDs needed (they are power-hungry components that destroy battery life)•Maximizing color mixing for RGB LEDsIn our teardowns, we’ve seen many light pipes—they’re one of our favorite types of components because each one is so unique. Today, we want to dig deeper into some unique light pipe applications and explain the principles behind each design.Application 1: Extending Light’s ReachAs I mentioned, LEDs are power-hungry components. So for portable electronics, you should only use the light when the user is actively interacting with the device, and you’ll want to minimize the number of LEDs needed. Light pipes can be used to extend the reach of LEDs so you can use fewer to achieve the same illumination effect. Here are two examples of how light pipes illuminate logos and thumb pads.Example 1: Illuminated Logo of Under Armour Heart Rate MonitorThe UA heart rate monitor’s front cover features a sizeable logo. The engineers behind this product managed to light up this logo evenly, with just one tiny top-firing LED at the center of the main PCBA. This LED doesn’t have much reach by itself.Under Armour LEDEnter the light pipe: It’s made of a milky plast ic that could be polycarbonate resin (normally transparent) with added titanium dioxide. The more titanium dioxide that’s added, the more milky the plastic, which improves diffusion.The cone-shaped cavity feature at the center of the light pipe is designed to match the LED; the angular wall of the cone helps to direct the emitted light into the light pipe.The cone is the entry point of the light pipe, and the entry point should always be placed as close to the light source as possible, to minimize loss.Light pipe diffuserLet’s see the actual effect of the light pipe:1.Without the light pipe, there is a strong hot spot in the center of the logo and notmuch light elsewhere.2.With the light pipe, the light emitted by the LED is spread out more evenly andthe extreme hot spot is gone.Under Armour LED without lightpipe Under Armour LED with light pipeExample 2: Illuminated Thumb Pad of Logitech G600 MMO MouseThe Logitech G600 MMO mouse has a twelve-button thumb pad. Each key is backlit, and the user can customize the light’s color. How many LEDs do you think are used to light up all these keys?The answer is TWO! Isn’t tha t surprising? What wizardry!The secret is side-firing LEDs that emit light directly into a flat plate of a light pipe. Notice how close the entry point of the light pipe is to the LEDs. You can’t afford losses when the lights have a long way to go to their exit points.Notice how the opposing elastomer thumb pad part has black paint spots on some keys, but not others? These black spots are close to the LED, likely to mask hot spots.Also note that the light pipe plate is super glossy, and the surfaces encapsulating the light pipe’s top and bottom sides are both white. Both of these features help maximize the total internal reflection and improve color mixing.Application 2 - Bending LightLEDs cannot always be located right behind the intended exit point of the lights, so light pipes are often used to transport light emitted by a board-mounted LED to an exit window some distance away. They can even “bend” light, as long as it’s within the limitations of physics.Here are a few examples:Example 1: Neato Light “Arc”This light pipe cradles the Neato’s power button. It has two entry points for LEDs to illuminate the entire path evenly. The second LED is needed because light does not like to bend past 90 degrees. If only one LED were used, significant loss would happen where the second entry point is, and the end of the arc would be dark.The entry points of the light pipe match the shape of the LEDs well.Neato light pipeNote that the top surface of the light pipe is textured, whereas all the othersurfaces are glossy. Textured surfaces encourage light to exit, and glossy surfaces encourage internal reflection.Also note that aluminum foil covers the underside of the light pipe. This has two purposes:1.To maximize total internal reflection2.To prevent users from seeing internal components underneath the light pipeExample 2: TiVo Bolt Status LightsThe TiVo Bolt has five status indicator lights. For all of these, the light source had to be “bent” through light pipes to exit the enclosure.One of these is a very classic “light pipe,” a clear polycarbonate tube that’sslightly bent to transport light from the source to the exit point at the logo. The entry point is a flat surface—this is a light pipe that has not been matched to the LED, incurring brightness loss. However, this simplifies the injection moldtooling of the light pipe.TiVo light pipeThe other four indicator lights appear in a row.TiVo indicator lightsThis set-up uses a multi-unit light pipe—think of this as a multi-lane roadway! Each “roadway” has its own entry and exit points. The light sources are four surface-mounted LEDs in a row.The light pipe is covered by a two-piece black shroud, which eliminates light leakage. Since the TiVo Bolt enclosure is white (not light-proof), without the shroud, we wouldn’t be able to see each light distinctly.Light pipeshroudMain TakeawaysWe hope you enjoyed this “anthology” of light pipe examples. Put your own spin on these established designs, and add some shiny to your next project! Now that you have form factor inspiration, check out our guide to prototyping light pipes with 3D printing.。
导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装置[发明专利]
![导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e442282b974bcf84b9d528ea81c758f5f61f2912.png)
(10)申请公布号 CN 103047612 A(43)申请公布日 2013.04.17C N 103047612 A*CN103047612A*(21)申请号 201210369220.2(22)申请日 2012.09.2761/547,784 2011.10.17 US13/535,186 2012.06.27 USF21V 8/00(2006.01)G02B 6/00(2006.01)F21Y 101/02(2006.01)(71)申请人隆达电子股份有限公司地址中国台湾新竹市(72)发明人黄亮翔 周士钦 段生杏(74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所11105代理人陈小雯(54)发明名称导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装置(57)摘要本发明公开一种导光柱及应用该导光柱的发光结构与照明装置。
导光柱位于一发光源上方。
导光柱包括一导光本体、一凹陷部、一反射结构以及一微结构。
导光本体具有相对的一第一端面与一第二端面。
凹陷部位于第一端面，凹陷部用于收集发光源产生的光。
反射结构位于第二端面，当发光源发出的光线进入导光本体时，光线的一部分受反射结构反射而往导光本体的侧面出光，其余部分的光线往导光本体的前方出光。
微结构位于导光本体的侧面，以助于光线从导光本体均匀出光。
(30)优先权数据(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书5页 附图7页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 7 页1.一种导光柱，位于一发光源上方，该导光柱包括：导光本体，具有相对的第一端面与第二端面，该导光本体轴向延伸；凹陷部，位于该第一端面，该凹陷部用于收集该发光源产生的光；反射结构，位于该第二端面，当该发光源发出的光线进入该导光本体时，该光线的一部分受该反射结构反射而往该导光本体的侧面出光，其余部分的光线往该导光本体的前方出光；以及微结构，位于该导光本体的侧面，以助于该光线从该导光本体均匀出光。
LED导光柱注塑模具设计
班级：
学号：
作者姓名：
2013年5月25日
无锡太湖学院
信机系模具设计与制造专业
毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目LED导光柱注塑模具设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
本次毕业设计题目是LED导光柱注塑模具设计，课题来源于无锡新区某模具有限公司。其研究的内容是电子产品中LED导光柱的注塑模具设计。LED导光柱主要起导光作用，它能够使一切LED灯发光，透光度达到98%。注塑模具在现代生活中的地位越来越高，因此对塑料模具质量的要求也越来越高，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。LED导光柱在工厂生产中属于大批量生产，故将要求我们精确设计出相应的塑料模具。
In moderninjectionmolding production, the quality of the plastic partsisclosely relatedto thethree factorswhich includeplastic mold, plastic molding equipment and plastic molding process.In these three elements, plastic mold quality is the most critical,it is best to reflect the technical content and economic benefits of the plastic molding production process, its function is twofold:makingthe plastic meltthedesired shape, performance, quality ; cooling and launched the formed workpieces.
Light-Guideing导光柱设计指南
Light Guide Techniques导光技术Using LED Lamps使用LED光源Application Brief I-003导光柱是什么？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。
这篇文章论述了简单的导光柱的设计方法以适应这样或那样的应用。
基本原理Snell定律：当光线入射到两种不同的介质的交界面时，例如塑料和空气，光线会在通过这个交界面时产生折射，如图1所示。
光线射入这个交界面的角度叫做入射角φi，光线离开交界面的角度叫折射角φf Snell定律：ni*sinφi = nf*sinφf图1Snell定律规定:第一种介质的折射率ni乘以入射角φi的正弦值，等于第二种介质的折射率nf乘以折射角φf的正弦值。
镜面反射定律：镜面反射定律是这样定义的，光线的入射角与反射角相等，如图2所示，镜面反射光线是没有损耗的。
Fresnel Loss 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2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：对于光线从塑料射入空气和从玻璃射入空气这两种情况下菲涅耳损耗都是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3所示光线穿过一个表面平行的塑料（玻璃）板。
图2图3 图4 完全内反射：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4所示。
这时sin φf (90°) = 1.0，因此Snell定律就简化成ni*sin φi = 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：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°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。
电视机遥控导光柱的光学设计
表2
五、小结
针对接收距离及接收角度不达标的问题，对电视机中应用广泛的导光柱进行研究，通过理论计算及试 验数据对比，确定了导光柱形状；材料及颜色对指示灯及红外遥控的影响因素，并给出了此后在设计中设 计此类部件的一些指导建议，避免以后此类问题的发生。
参考文献
[1] 《Light Guide Techniques Using LED Lamps》 Application Brief I-003 [2] 《物理光学与应用光学》石顺祥、王学恩、刘劲松 西安电子科技大学出版社 [3] 《电视广播接收机用红外遥控发射与接收通用技术条件》Q/SCWB2002-2006
光率，容易出现遥控不灵敏、遥控角度不够的现象，如 L03 系列的导光柱原造型深红色，遥控角度不够，后 重新调整较浅的红色，试验合格。材料与色粉的比例可参考实验报告 A。 (2) 导光柱与接收头位置不合理
对于接收面是竖直平面型的导光柱，接收头应与导光柱在同一中心线上接收效果最好；对于斜面型导光 柱，接收头如放置在导光柱的中心，红外线经导光柱折射后部分偏离导光柱中心，不能到达接受头,见图 4。 如 M11 系列导光柱遥控角度不够，分析原因是导光柱与接收头的距离较大和接收头的放置位置不合理,经调整 导光柱和接收头的距离和位置，实验合格。斜面型导光柱与接收头的距离和位置见实验报告 C。
由光的折射定律： nisinθc = nfsinθf
当光由玻璃射入空气时：ni=1.5， sinθf=1.0， nf=1.0 ， sinθc =1/1.5=0.667 ， θc≈42，此临 界角也适用于透明塑料（PMMA；PC；AS）。根据能量守恒定律，当发生全反射时，反射光的能量等于入射 光的能量，即入射光全部反射出去。
a．空心结构
b．实心结构
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。
7、防眩光性能：导光柱在工作时不产生刺眼或眩光的能力。
8、防火性能：导光柱不易燃烧或不会使火势蔓延的能力。
本文档涉及附件：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。
导光柱透镜激光生发仪对顽固性脱发的治疗效果分析
导光柱透镜激光生发仪对顽固性脱发的治疗效果分析摘要：目的：本文分析导光柱透镜激光生发仪对于顽固性脱发的临床治疗情况。
方法：选择我院2022年2月-2022年7月共计100名顽固性脱发患者，使用随机分配的方式分为对照组和观察组，其中对对照组患者使用中医治脱发的方式进行治疗，对观察组患者则在对照组的基础上使用导光柱透镜激光生发仪进行治疗，治疗3个月之后，来对比两组患者的治疗效果。
结果：观察组患者的治疗效果效果显著优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。
结论：使用导光柱透镜激光生发仪对于顽固性脱发的治疗效果较好，明显提高了毛发密度，减少了脱发量。
有效率高，适用于临床广泛推广。
关键词：导光柱透镜、激光生发仪、脱发Abstract: Objective: This paper analyzes the clinical treatment of intractable alopecia with light guide column lens laser hair generator. Methods: a total of 100 patients with intractable alopecia in our hospital from January 2021 to February 2022 were randomly pided into control group and observation group. The patients in the control group were treated with traditional Chinese medicine for alopecia, and the patients in the observation group were treated with light guide column lens laser hair generator on the basis of the control group. After 3 months of treatment, the therapeutic effects of the two groups were compared. Results: the therapeutic effect of the observation group was significantly better than that of the control group, and thedifference was statistically significant (p<0.05).Conclusion: thelaser hair generator with light guide column lens is effective in thetreatment of intractable alopecia, which is suitable for wide clinical promotion.Key words: light guide column lens, laser hair generator, hairloss近年以来，随着人们的工作压力不断加大，生活条件的改变等，也有环境恶化等相关一射弩，导致人们的饮食起居等受到影响，很多人出现内分泌失调的现象，脱发人群显著增加，脱发属于一种常见的疾病，根据有关的资料显示，我国居民平均脱发率已经高达23%，另外人数逐年攀升。
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。
1.5.3背壓式此方式較少採用，一般另有元器件頂住1.6常見的導光柱的形式及設計參考原則：①導光柱的材質為透明料，一般選用PC、PMMA；②導光柱一般用熱熔的方式裝到上面殼，熱熔柱直徑一般取1.00~1.20mm和熱熔孔的單邊間隙為0.05~0.10mm;③導光柱和麵殼孔的單邊配合間隙為0.10~0.15mm;④導光柱和導光源表面間隙為0.50mm左右；⑤導光柱的入光面採用光面，反射面採用光面，出光面可以採用紋面；理由：入光面採用光面，以利於更多的光線進入導光柱；反射面採用光面，以期望形成全反射效果，避免光線的損失；出光面採用紋面，以便出光形成漫射，以便在任何方位都可以看見指示燈亮；⑥導光柱的入光面有時為了聚光，可以做成凹面形狀1.7導光柱設計的目的1，讓LED燈透光更加均勻，不會出現燈光亮周圍暗的太陽光效果。
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。
2. 控制光线出射角度：通过调整导光柱的形状和长度，控制光线的出射角度，以满足具体应用的需求。
3. 使用光学透镜：在导光柱的出光端口处使用光学透镜，以进一步控制光束的传播和发散角度。
五、导光柱的组装和安装1. 合理安装导光柱：根据具体应用需求，采取合适的安装方式，确保导光柱能够稳固地固定在系统中。
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，只需要定期清洁和检查，确保其正常使用即可。
综上所述，设计一根完美的导光柱需要考虑多个因素，包括材料选择、形状设计、内部结构、灯光设计、安装和维护等。
设计师需要有丰富的经验和创造力，才能设计出满足需求的导光柱。
导光板和导光柱设计
导光板和导光柱设计导光板导光板是利用光学级的压克力/PC板材，然后用具有极高反射率且不吸光的高科技材料，在光学级的压克力板材底面用UV网版印刷技术印上导光点。
利用光学级压克力板材吸取从灯发出来的光在光学级压克力板材表面的停留，当光线射到各个导光点时，反射光会往各个角度扩散，然后破坏反射条件由导光板正面射出。
通过各种疏密、大小不一的导光点，可使导光板均匀发光。
反射片的用途在于将底面露出的光反射回导光板中，用来提高光的使用效率。
导光板设计原理源于笔记本电脑的液晶显示屏，是将线光源转变为面光源的高科技产品。
光学级压克力(PMMA)/PC为基材，运用LCD显示屏及笔记本电脑的背光模组技术，透过导光点的高光线传导率，经电脑对导光点计算，使导光板光线折射成面光源均光状态制造成型。
产品采用光谱分析原理与数码UV印刷技术相结合并在恒温、恒湿、无尘的环境条件下制作而成。
具有超薄、超亮、导光均匀、节能、环保、无暗区、耐用、不易黄化、安装维修简单快捷等鲜明特点。
一般而言导光板因形状、制作方式和功能上都有不同的分类法，而且目前尚无统一的分法，经过整理后A、按照形状分为：平板和楔形板(斜板) 平板：导光板从入光处来看为长方形。
楔形板：从入光处来看为一边为厚一边为薄成楔形(三角形)状。
B、按照网点制作方式：印刷式和非印刷式印刷式：导光板完成外形加工后,以印刷方式将网点印在反射面，又分为IR（自然烘干和UV 光固化）两种。
非印刷式：将网点在导光板成形时直接成形在反射面。
又分为化学蚀刻(Etching)、精密机械刻画法(V-cut)、光微影法(Stamper)、内部扩散。
C、按照入光方式：侧入光(灯管和LED)和直下式。
侧入光式：将发光体(灯管或LED)放置于导光板之侧部。
直下式：将发光体(灯管或LED)放置于导光板之下方。
D、按照成形制作方式：射出成形和裁切成型。
射出成形：应用射出成形机将光学级PMMA 颗粒运用高温、高压射入模具内冷却成形.裁切成形：将光学级PMMA原板经过裁切工序完成成品。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Light Guide Techniques导光技术Using LED Lamps使用LED光源Application Brief I-003导光柱是什么？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。
光线是依靠全反射在导光柱部传输的。
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。
这篇文章论述了简单的导光柱的设计方法以适应这样或那样的应用。
基本原理Snell定律：当光线入射到两种不同的介质的交界面时，例如塑料和空气，光线会在通过这个交界面时产生折射，如图1所示。
光线射入这个交界面的角度叫做入射角φi，光线离开交界面的角度叫折射角φf Snell定律：ni*sinφi = nf*sinφf图1Snell定律规定:第一种介质的折射率ni乘以入射角φi的正弦值，等于第二种介质的折射率nf乘以折射角φf的正弦值。
镜面反射定律：镜面反射定律是这样定义的，光线的入射角与反射角相等，如图2所示，镜面反射光线是没有损耗的。
Fresnel Loss 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2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：对于光线从塑料射入空气和从玻璃射入空气这两种情况下菲涅耳损耗都是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3所示光线穿过一个表面平行的塑料（玻璃）板。
图3 图4 完全反射：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4所示。
这时sin φf (90°) = 1.0，因此Snell定律就简化成ni*sin φi = nf. 这个公式可以用来计算产生完全反射的临界入射角φc：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产生完全反射的临界入射角.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反射临界角约为42°导光柱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传输光线。
当光线在导光柱与导光柱表面的入射角达到或大于42°时，将会在导光柱部完全反射。
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。
Snell 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。
这篇文章中应用光线追踪法来举例说明如何进行导光柱的设计。
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将LED光线耦合进导光柱：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部时，效率是最高的。
当LED在导光柱外部时，如图5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。
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，如图6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固定到导光柱的部，如图7a所示。
在这种结构中LED是植入导光柱部的，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%。
这种设计推荐应用在圆顶封装的LED如T-13/4、T-1和微型LED上。
如果将LED用光学环氧胶粘合到导光柱部，如图7b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。
本篇文章中所有推荐的导光柱设计都是以假设LED与导光柱之间存在空气间隙为前提的。
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8所示。
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部。
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。
导光柱可以制作成任何形状，圆柱形、方形、锥形（尺寸从入口到出口逐渐增加）或任何特殊形状（箭头、星型、半月形等等）图5图6图7a LED定位在导光柱部以获得最高的光线捕获率图7b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。
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8所示逐渐变化。
适应不同种类LED的导光柱入口：导光柱的入口应当光滑并且平坦或者凹并匹配LED的外形以保证高效的耦合和捕获光线。
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9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。
图9 贴片LED导光柱贴片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。
一个具有光滑凹输入端的导光柱将有图8 导光柱的基本特征，图中是一个从圆形输入端渐变到方形输出端的导光柱效提高光通量的捕获率，如图10所示。
大约70%-80%的光量可以被导光柱捕获，光量的损失减小到20%至30%。
这种凹的设计可以应用于任何导光柱与LED的组合以提高光通的耦合率和光线捕获能力。
在图11中，这种下沉式贴片LED是设计用来将光照射至PCB板的反面的。
这种LED定位在PCB上的孔中央，相比于表面贴片LED，凹的导光柱可以捕获更多的光量。
图10 光滑凹输入端的导光柱将提高光线捕获能力图12 T-1 3/4 LED插入导光柱输入端以获得更高的光通量耦合对于T-1 3/4的彩色扩散LED，LED插入导光柱输入端的最小深度应当保证LED 反光杯以上的部分全部插入导光柱的输入端，以保证光通量的耦合效率，如图12所示。
这样可以保证92%的耦合效率。
如果想获得最佳的耦合效率，推荐将整个LED从底面以上全部插入导光柱部。
对于T-1 3/4 LED，导光柱输入端孔径应当在5.33mm至5.59mm，孔的末端应当是光滑的球型穹面。
最小孔深5.33mm以保证LED的最小插入深度，最小孔深8.31mm以保证LED完全插入导光柱。
对于T-1 LED，孔径应当在3.30mm至3.43mm。
这种LED必须完全插入导光柱才能获得较高的光通量耦合，导光柱最小孔深2.165mm。
对于长条形的LED也可以作为导光柱的光源，这种LED具有较大面积的平面发光区域。
因此，为保证最佳的耦合效率，导光柱的输入端也应当是光滑的平面，并且靠近和覆盖光源的整个发光表面，如图13所示。
导光柱的输入端面积应当比光源面积略大，以保证92%的光能够被捕获。
导光柱的散射输出端：散射的输出端能够使导光柱的光线以随机的角度入射到导光柱与空气的交界面上，以保证光线在这个面上能够较容易的逃脱出去。
从这个表面逃逸的光线以随机的角度射出从而形成一个宽角度的照射围，如图14所示。
图13 条形LED光源的导光柱图14 导光柱的散射表面导光柱的拐角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15所示。
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16所示。
图15 90°平滑弯曲的导光柱图16 带有45°反光镜的导光柱。