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产品设计导光技巧,如何设计导光柱结构设计

光学穿透折射对于外行来说真的好深奥,并非一两句能解释的清楚。对于我们结构设计师来说接触最多的估计就是导光设计,那么导光设计,到底该用那种方式,才能到达想要的效果呢?导光的结构方式有好几种,最终需要什么效果,需要根据结构空间,成本来定义。下面优概念工业设计就为大家带来导光设计技巧解析,教你导光结构设计种类及其技巧。
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

注意灯头不是圆柱体
G,平头LED灯珠

H,食人鱼LED灯珠

I,贴片式LED灯珠,正或侧发光

不同种类的灯珠发光角度又不同,所以要根据实际应用去做设计方案。
2,导光材料的选择;
A,导光材料选择,一般以PC与PMMA为主,PS与半透明的ABS为辅,透明导光效果最好是PMMA和PC,透光率可以达到92%以
上效果。
B,导光材料+扩散粉的方式,如果LED灯设计为直射,只是为了透光均匀,则可以直接用半透的材料加扩散粉,或者透光件底部
贴散光片,将光源扩散开,使透光达到均匀。
C,导光材料表面处理的方式,导光柱背面做咬花,磨砂或者雾面处理效果,或者纹理凹凸结构。
比如常见的光圈效果,在背部做咬花或者磨砂效果,表面也可以做0.3*0.3锯齿面防止透光,或者电火花规格用粗电火花纹(可用
VDI27),然后注意导光柱与LED间的距离,不可太靠近,否则散光效果不好,LED灯要选用散射角度大点的。
3,光源的空间布置;
在空间满足的情况下,尽量将LED灯布置为直射透光,导光柱增加扩散粉即可,或者离LED灯远一点,然后贴散光贴纸的方式。
如果空间不满足,又想透光面积大与透光均匀,可采用侧射光+导光板的方式,导光板上面印刷导光油墨。
具体根据结构空间与外观效果而定义。
4,光的反射和折射处理;
光学的东西理论性很强,导光原理一般都是利用全反射原理,要效果好的话,一般利用45度斜角效果或者圆弧形,或角度小于45
度的情况。
以PMMA材料为主下面来几种结构实列分析一下。
案例A,散射+折射结构方式,见下图

利用光的全射与散射达到效果,是不是看不懂折射原理,见下图

由于材料都是有机透明玻璃效果,要求全反射的地方表面光洁度必须要高,做高光面,然后通过折射的方式实现。
光的发散与LED发光角度,导光材料,导光柱表面粗糙度都有关,目的就是让光发散,实际效果并不是只有凸出的一部分发光,而
是整个面都会发光,所以LED光发散出去是有损耗的。
一般情况导光是不希望有散射的,除非要求大面积发光,要求发光均匀就必须散射,比如环状的装饰环,用多个LED透射,要求从
外面看不能有太阳光,要很均匀,这样就要想办法尽量让光发散,有必要时在材料里面增加扩散粉(散光剂)来提高均匀效果。
案列B,45度角折射结构方式,见下图

此种就是利用材料45度角反射,折射透光,见下图折射路线

45度斜切面必须是高光亮面效果,否则反射会有损耗,有散光效果,外观看到的面则采用雾面效果,晒纹效果,或者金字塔效果,让光线出来的时候形成散射,达到均匀效果。
案例C,圆弧折射结构方式,见下图

此种就是延形体散射出去,材料外围则需要全包裹遮光,否则散射损耗很大

此种为多颗LED导光,LED导光面为高光亮面,发光面则采用雾面效果。这种设计就需要进行遮光,将导光柱用遮光筒完全套住,
防止串光与散光。
案例D,导光板结构方式,见下图

见上图,可以看出,由点阵导光板(点阵为导光油墨丝印)+散光膜片(由光面与磨砂面组成)+反光纸组成。
光源折射工作原理为:LED光源由PMMA板材底侧面通过散射,实现光线在导光板中乱串,再经过背面白色反光纸反射,将乱串的
光源反射到导光板上,再通过导光板上的发光油墨凸点反射到散光膜片上,再由散光膜片散射出来,实现均匀透光。
见下工作示意图:

要点分析:
A,利用导光板的点阵结构,可以使光线再次聚集,使光能化整为零,从而形成一个一个小小的点光源。
B,磨砂玻璃纸,靠LCD面为磨砂面,靠导光板是光面,光线与导光板和玻璃纸间来回反射后再透光,比起直接漫反射的能量损耗要
小很多。
C,导光板要比VA区域要大,为了避开入射口的强晕光,VA区域要离开入射口一段距离。
D,反光纸可以减少光能量损耗。
E,强光源要加压型LED。
F,磨砂那张膜叫做扩散膜,为了亮度要求,还可以增加一张增光膜,底部一般是反射膜。
G,为了不让光线四周散射太厉害,导光板四周最好用白色反光纸贴一圈,让光线损耗减少到最小。

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