導光設計,到底該用那種方式,才能到達想要的效果呢?
一直以來,一木都是採用45度角折射轉角的方式去設計導光柱,產品出來後的效果還算OK,光線亮了,就把LED燈的亮度調暗,暗了就調亮,並沒有因為此設計問題導致模具報廢。
所以,一木認為,光學穿透折射這玩意,對於我們這些外行來說真的好深奧,並非一兩句能解釋的清楚。
下面分享一份收集整理的導光設計文件分享給大家,用於後續設計參考。
【一】導光柱設計的目的是什麼?
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。
2,讓非一條線直射出來的LED燈可通過轉彎折射出來達到均勻透光效果。
3,讓多種顏色的燈通過不同的導光珠形成多種顏色的燈光效果。
【二】導光柱光效如何達到均勻?
得從以下幾個方面去解決:
1,光源的選擇;
以我們目前設計的電子產品為列,目前比較多用的為LED燈珠,而選擇LED的時候需要注意LED的這幾個參數(功率,顏色,波長,發光角度,光通量,電壓與電流),這些參數與LED燈本體發光亮暗有關,而LED燈珠的種類又有好幾種。
A,草帽形LED燈
B,圓頭LED燈
C,內凹LED燈
D,橢圓LED燈珠
E,方形LED燈珠
F,子彈頭LED燈珠
注意燈頭不是圓柱體
G,平頭LED燈珠
H,食人魚LED燈珠
I,貼片式LED燈珠,正或側發光
不同種類的燈珠發光角度又不同,所以要根據實際應用去做設計方案。
2,導光材料的選擇;
A,導光材料選擇,一般以PC與PMMA為主,PS與半透明的ABS為輔,透明導光效果最好是PMMA和PC,透光率可以達到92%以上效果。
B,導光材料+擴散粉的方式,如果LED燈設計為直射,只是為了透光均勻,則可以直接用半透的材料加擴散粉,或者透光件底部貼散光片,將光源擴散開,使透光達到均勻。
C,導光材料表面處理的方式,導光柱背面做咬花,磨砂或者霧面處理效果,或者紋理凹凸結構。
比如常見的光圈效果,在背部做咬花或者磨砂效果,表面也可以做0.3*0.3鋸齒面防止透光,或者電火花規格用粗電火花紋(可用VDI27),然後注意導光柱與LED間的距離,不可太靠近,否則散光效果不好,LED燈要選用散射角度大點的。
3,光源的空間佈置;
在空間滿足的情況下,儘量將LED燈佈置為直射透光,導光柱增加擴散粉即可,或者離LED燈遠一點,然後貼散光貼紙的方式。
如果空間不滿足,又想透光面積大與透光均勻,可採用側射光+導光板的方式,導光板上面印刷導光油墨。
具體根據結構空間與外觀效果而定義。
4,光的反射和折射處理;
光學的東西理論性很強,導光原理一般都是利用全反射原理,要效果好的話,一般利用45度斜角效果或者圓弧形,或角度小於45度的情況。
以PMMA材料為主下面來幾種結構實列分析一下。
案例A,散射+折射結構方式,見下圖
利用光的全射與散射達到效果,是不是看不懂折射原理,見下圖
由於材料都是有機透明玻璃效果,要求全反射的地方表面光潔度必須要高,做高光面,然後通過折射的方式實現。
光的發散與LED發光角度,導光材料,導光柱表面粗糙度都有關,目的就是讓光發散,實際效果並不是只有凸出的一部分發光,而是整個面都會發光,所以LED光發散出去是有損耗的。
一般情況導光是不希望有散射的,除非要求大面積發光,要求發光均勻就必須散射,比如環狀的裝飾環,用多個LED透射,要求從外面看不能有太陽光,要很均勻,這樣就要想辦法儘量讓光發散,有必要時在材料裡面增加擴散粉(散光劑)來提高均勻效果。
案列B,45度角折射結構方式,見下圖
此種就是利用材料45度角反射,折射透光,見下圖折射路線
45度斜切面必須是高光亮面效果,否則反射會有損耗,有散光效果,外觀看到的面則採用霧面效果,曬紋效果,或者金字塔效果,讓光線出來的時候形成散射,達到均勻效果。
案例C,圓弧折射結構方式,見下圖
此種就是延形體散射出去,材料外圍則需要全包裹遮光,否則散射損耗很大
此種為多顆LED導光,LED導光面為高光亮面,發光面則採用霧面效果。這種設計就需要進行遮光,將導光柱用遮光筒完全套住,防止串光與散光。
案例D,導光板結構方式,見下圖
見上圖,可以看出,由點陣導光板(點陣為導光油墨絲印)+散光膜片(由光面與磨砂面組成)+反光紙組成。
光源折射工作原理為:LED光源由PMMA板材底側面通過散射,實現光線在導光板中亂串,再經過背面白色反光紙反射,將亂串的光源反射到導光板上,再通過導光板上的發光油墨凸點反射到散光膜片上,再由散光膜片散射出來,實現均勻透光。
見下工作示意圖:
要點分析:
A,利用導光板的點陣結構,可以使光線再次聚集,使光能化整為零,從而形成一個一個小小的點光源。
B,磨砂玻璃紙,靠LCD面為磨砂面,靠導光板是光面,光線與導光板和玻璃紙間來回反射後再透光,比起直接漫反射的能量損耗要小很多。
C,導光板要比VA區域要大,為了避開入射口的強暈光,VA區域要離開入射口一段距離。
D,反光紙可以減少光能量損耗。
E,強光源要加壓型LED。
F,磨砂那張膜叫做擴散膜,為了亮度要求,還可以增加一張增光膜,底部一般是反射膜。
G,為了不讓光線四周散射太厲害,導光板四周最好用白色反光紙貼一圈,讓光線損耗減少到最小。
下面分享幾張導光板的結構拆解圖
【結語】
1,導光的結構方式有好幾張,最終需要什麼效果,需要根據結構空間,成本來定義。
2,以上分享的幾種方式,只有弧形的結構方式一木沒有驗證過,其他都驗證過,可行。希望有做過弧形導光結構驗證的朋友可以在下方留言,給予意見,謝謝!
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