導光板與導光柱設計

導光板導光板是利用光學級的壓克力/PC板材，然后用具有極高反射率且不吸光的高科技材料，在光學級的壓克力板材底面用UV網版印刷技術印上導光點。利用光學級壓克力板材吸取從燈發(fā)出來的光在光學級壓克力板材表面的停留，當光線射到各個導光點時，反射光會往各個角度擴散，然后破壞反射條件由導光板正面射出。通過各種疏密、大小不一的導光點，可使導光板均勻發(fā)光。反射片的用途在于將底面露出的光反射回導光板中，用來提高光的使用效率。導光板設計原理源于筆記本電腦的液晶顯示屏，是將線光源轉變?yōu)槊婀庠吹母呖萍籍a品。光學級壓克力（PMMA）/PC為基材，運用LCD顯示屏及筆記本電腦的背光模組技術，透過導光點的高光線傳導率，經電腦對導光點計算，使導光板光線折射成面光源均光狀態(tài)制造成型。產品采用光譜分析原理與數碼UV印刷技術相結合并在恒溫、恒濕、無塵的環(huán)境條件下制作而成。具有超薄、超亮、導光均勻、節(jié)能、環(huán)保、無暗區(qū)、耐用、不易黃化、安裝維修簡單快捷等鮮明特點。一般而言導光板因形狀、制作方式和功能上都有不同的分類法，而且目前尚無統(tǒng)一的分法，經過整理后 A、按照形狀分為：平板和楔形板（斜板） 平板：導光板從入光處來看為長方形。 楔形板：從入光處來看為一邊為厚一邊為薄成楔形（三角形）狀。 B、按照網點制作方式：印刷式和非印刷式 印刷式：導光板完成外形加工后，以印刷方式將網點印在反射面，又分為IR（自然烘干和UV光固化）兩種。 非印刷式：將網點在導光板成形時直接成形在反射面。又分為化學蝕刻（Etching）、精密機械刻畫法（V-cut）、光微影法（Stamper）,內部擴散。 C、按照入光方式：側入光（燈管和LED）和直下式。 側入光式：將發(fā)光體（燈管或LED）放置于導光板之側部。 直下式：將發(fā)光體（燈管或LED）放置于導光板之下方。 D、按照成形制作方式：射出成形和裁切成型。 射出成形：應用射出成形機將光學級PMMA顆粒運用高溫、高壓射入模具內冷卻成形.裁切成形：將光學級PMMA原板經過裁切工序完成成品。1可以任意裁切成所需要的尺寸，也可以拼接使用，工藝簡單，制作方便 2光轉換率高（較傳統(tǒng)板高30%以上），光線均勻，壽命長室內可正常使用8年以上，安全環(huán)保，耐用可靠戶內外皆可適用 3同等面積發(fā)光亮度情況下，發(fā)光效率高，功耗低 4可以制作成異型，如圓形，橢圓，圓弧，三角形等 5同等亮度情況下，可以使用較薄的產品，節(jié)約成本 6可以使用任何光源，點線光源做面光源轉換，光源包括LEDCCFL（冷陰極燈管），熒光燈管等。導光板超薄燈箱是受液晶電視機的啟發(fā)，借鑒液晶電視機的背光技術，研發(fā)出的一種新型廣告載體（目前業(yè)界稱其為“超薄燈箱”，本人認為其實它不是燈箱，叫“發(fā)光廣告看板”比較恰當），其特點如下： 1【超薄超輕】：外形美觀，其厚度一般小于3厘米，最大限度地提高了空間利用率，美化了環(huán)境，拓寬了應用范圍。 2【明亮勻光】：明亮的光線完全平面輸出，且近乎完美的均勻，徹底杜絕了普通燈箱所共有的明暗光痕。其卓越的光學特性除廣泛應用于公共場所外，更擴大了其在精密顯示、攝影及醫(yī)療看片、科研、高標準照明等高科技領域的應用，效果可媲美 液晶顯示器。3【高效節(jié)能】：它的另一個值得稱道的優(yōu)勢就是節(jié)能，由于使用了先進的導光板發(fā)光技術，耗電量僅是同畫面面積普通燈箱的23%。以1M2畫面面積燈箱每天用電10小時計算，普通燈箱年耗電近900度，超薄燈箱年耗電僅200度，省電77%，僅當年節(jié)省的電費即可收回投資。 4【穩(wěn)定耐用】：超薄燈箱采用的特制高亮度優(yōu)質瑩光燈管平均使用壽命達8千小時以上；專用的冷陰極燈管平均使用壽命達1.5萬小時以上。超薄燈箱所用燈管的使用壽命是普通燈管使用壽命的 5至10陪。使用壽命的延長大大節(jié)省了維護費用。 5【安裝便捷】：超薄燈箱廣泛采用了進口優(yōu)質鋁合金開啟式整體外框結構，配備可移動式掛勾或掛孔，使燈箱安裝及畫面更換簡單、快捷，省工、省時、省錢。亞克力亞克力簡介壓克力由英文Acrylics音譯而來Acrylics丙烯酸類和甲基丙烯酸類化學品的通稱。包括單體、板材、粒料、樹脂以及復合材料，壓克力板由甲基烯酸甲酯單體（MMA）聚合而成，即聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）板材有機玻璃，“有機玻璃”源自商品名“Oroglas"（一種PMMA板），取自“OrganicGlass”（即有機玻璃）。但近年來因將所有由透明塑料如PS、PC等均統(tǒng)稱有機玻璃。

壓克力生產工藝壓克力板按生產工藝可分為澆鑄型和擠壓型，澆鑄型的板材性能比擠壓型的要好價格也要貴些，澆鑄型的板材主要用于雕刻，裝飾,工藝品制作，擠壓型的通常用于廣告招牌，燈箱等制作.壓克力特性1.極佳透明度 無色透明有機玻璃板材，透光率達92%以上 2.優(yōu)良的耐候性 對自然環(huán)境適應性很強，即使長時間在日光照射、風吹雨淋也不會使其性能發(fā)生改變，抗老化性能好，在室外也能安心使用3.加工性能良好既適合機械加工又易熱成型，壓克力板可以染色，表面可以噴漆、絲印或真空鍍膜4.優(yōu)異的綜合性能 壓克力板品種繁多、色彩豐富，并具有極其優(yōu)異的綜合性能，為設計者提供了多樣化的選擇，壓克力板可以染色，表面可以噴漆、絲印或真空鍍膜5.無毒即使與人長期接觸也無害，并且燃燒時不產生有毒氣體規(guī)格及厚度有色有機字厚3mm、有色有機字厚3mm、5mm、度（一般）：5mm和3mm；透明有機字、水晶字、有機字厚度：10mm、15mm、20mm注意事項1.壓克力板不可與其他有機溶劑同存一處，更不能接觸有機溶劑 2.運輸過程中，不能將表面保護膜或保護紙擦破 3.不能使用在溫度超過85℃的環(huán)境 4.清潔壓克力板材時只須用1%的肥皂水，用軟棉布沾肥皂水，不可用硬物或干擦，否則表面很容易被擦傷 5.壓克力板冷熱膨脹系數很大，因溫度變化應考慮預留伸縮間隙亞克力板與有機玻璃“有機玻璃”源自英文OrganicGlass。近年來在某些地區(qū)將所有的透明塑料制成的板材統(tǒng)稱為有機玻璃，其實這是錯誤的，亞克力是專指純聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料，而把PMMA板材稱作壓克力板。亞克力板之特性與優(yōu)點亞克力具有高透明度，透光率達92%,有“塑膠水晶”之美譽。且有極佳的耐候性，尤其應用于室外，居其他塑膠之冠，并兼具良好的表面硬度與光澤，加工可塑性大，可制成各種所需要的形狀與產品。另板材的種類繁多色彩豐富（含半透明的色板），另一特點是厚板仍能維持高透明度。 耐候及耐酸堿性能好，不會因常年累月的日曬雨淋，而產生泛黃及水解的現象 壽命長，與其它材料制品相比，壽命長三年以上 透光性佳，可達92%以上，所需的燈光強度較小，節(jié)省電能 抗沖擊力強，是普通玻璃的十六倍，適合安裝在特別需要安全的地帶 絕緣性能優(yōu)良，適合各種電器設備自重輕，比普通玻璃輕一半，建筑物及支架承受的負荷小色彩艷麗、高亮度，是其他材料不能比美的 可塑性強，造型變化大，加工成型容易 可回收率高，為日漸加強的環(huán)保意識所認同 維護方便，易清潔，雨水可自然清潔，或用肥皂和軟布擦洗即可 壓克力板材（有機玻璃PMMA）是采用亞克力或PMMA高分子材料經過擠出工藝制成的高透光板材。 1、高透光性有機玻璃是透光性最好的熱塑性塑料，對可見光的透光率超過 91%。 2、優(yōu)良的機械性能，并具有良好的抗碎裂性 3、良好的耐候性 有機玻璃具有良好的耐候性，可用于室外制品。即使暴曬在日光下，也可正常使用相當長的時間（耐候性在塑膠中最優(yōu)） 4、良好的耐化學腐蝕性（氯仿、丙酮等有機溶劑除外） 5、良好的電絕緣性 6、優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性 有機玻璃在通常條件下，形態(tài)穩(wěn)定，易于機械加工，制品尺寸穩(wěn)定。 7、二次加工性能 有機玻璃適宜于二次加工，諸如機械加工、熱塑成型、吹塑、 吸塑、溶劑膠合、熱印、絲網印刷等。亞克力的歷史亞克力（ACRYLIC），俗名特殊處理有機玻璃。壓克力的研究開發(fā)，距今已有一百多年的歷史。1872年丙烯酸的聚合性始被發(fā)現；1880年甲基丙烯酸的聚合性為人知曉；1901年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成；1927年運用前述合成法嘗試工業(yè)化制造；1937年甲基酸脂工業(yè)制造開發(fā)成功，由此進入規(guī)模性制造。二戰(zhàn)期間因壓克力具有優(yōu)異的強韌性及透光性，首先，被應用于飛機的擋風玻璃，坦克司機駕駛室的視野鏡。1948年世界第一只壓克力浴缸的誕生，標志著壓克力的應用進入了新的里程碑。亞克力的用途PMMA具有質輕、價廉，易于成型等優(yōu)點。它的成型方法有澆鑄，射出成型，機械加工、熱成型等。尤其是射出成型，可以大批量生產，制程簡單，成本低。因此，它的應用日趨廣泛，目前它廣泛用于儀器儀表零件、汽車車燈、光學鏡片、透明管道等。 亞克力是繼陶瓷之后能夠制造衛(wèi)生潔具的最好的新型材料。與傳統(tǒng)的陶瓷材料相比，亞克力除了無與倫比的高光亮度外，還有下列優(yōu)點：韌性好，不易破損；修復性強，只要用軟泡沫蘸點牙膏就可以將潔具擦拭一新；質地柔和，冬季沒有冰涼刺骨之感；色彩鮮艷，可滿足不同品位的個性追求。用亞克力制作臺盆、浴缸、坐便器，不僅款式精美，經久耐用，而且具有環(huán)保作用，其輻射線與人體自身骨骼的輻射程度相差無幾。亞克力潔具最早出現于美國，目前已占據整個國際市場的 70%以上。由于亞克力生產難度大、成本高，故市場上有不少質低價廉的代用品。這些代用品也被稱為“亞克力”，其實是普通有機板或復合板（又稱夾心板）。普通有機板用普通有機玻璃裂解料加色素澆鑄而成，表面硬度低，易褪色，用細砂打磨后拋光效果差。復合板只有表面很薄一層亞克力，中間是ABS塑料，使用中受熱脹冷縮影響容易脫層。真假亞克力，可從板材斷面的細微色差和拋光效果中去識別 1.建筑應用：櫥窗、隔音門窗、采光罩、電話亭等 2.廣告應用：燈箱、招牌、指示牌、展架等3.交通應用：火車、汽車等車輛門窗等 4.醫(yī)學應用：嬰兒保育箱、各種手術醫(yī)療器具民用品：衛(wèi)浴設施、工藝品、化妝品、支架、水族箱等 5.工業(yè)應用：儀器表面板及護蓋等 6.照明應用：日光燈、吊燈、街燈罩等亞克力特點1.硬度： 硬度是最能體現澆注壓克力板生產工藝和技術的參數之一，是品質控制中的重要一環(huán)。硬度能反映出原料PMMA純度、板材耐候性以及耐高溫性能等。硬度直接影響到板材是否會收縮彎曲變形，加工時表面是否會出現皸裂等情況。硬度是評判壓克力板品質好壞硬性指標之一，平均達洛氏硬度值 89度左右。 2.厚度公差： 板材厚度公差的控制是品質管理和生產技術的重要體現。亞克力的生產都有一個國際標準ISO7823 澆注板的公差要求：公差=±（0.4+0.1x厚度）擠出板的公差要求：公差=<3mm厚度：土10% >3mm厚度：土5% 3.透明度/白度： 嚴格的原料配選、先進的配方跟進和現代化的生產工藝制作，確保板材極佳的透明度和純白度?；鹧鎾伖夂缶К撎尥?。

LightGuideTechniques導光技術

UsingLEDLamps使用1后口光源ApplicationBriefI-003導光柱是什么？導光柱就是將光以最小的損耗從一個光源傳輸到距離該光源一定距離的另一個點的裝置。光線是依靠全內反射在導光柱內部傳輸的。導光柱通常是采用光學材料制成，如：丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂和玻璃。導光柱可以用來將PCB導光柱是什么？導光柱就是將光以最小的損耗從一個光源傳輸到距離該光源一定距離的另一個點的裝置。光線是依靠全內反射在導光柱內部傳輸的。導光柱通常是采用光學材料制成，如：丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂和玻璃。導光柱可以用來將PCB上LED的光傳輸到產品面板上來顯示相關的狀態(tài)，也可以聚集和指引光線用做LCD顯示屏的背光，同時也可以用來照亮在透過式窗口上的圖案。這篇文章論述了簡單的導光柱的設計方法以適應這樣或那樣的應用?；驹鞸nel定律：當光線入射到兩種不Snell定律：ni*sinpi=nf*sinpf圖1Snell定律規(guī)定：第一種介質的折射率ni乘以入射角0的正弦值，等于第二種介質的折射率nf乘以折射角5的正弦值。鏡面反射定律：鏡面反射定律是這樣定義的，光線的入射角與反射角相等，如圖2所示，鏡面反射光線是沒有損耗的。FresnelLoss菲涅耳損耗：當光線通過交界面從一種介質進入另一種介質時，光線會因為在交界面上產生反射而產生損耗，如圖2所示。這種損耗稱作菲涅耳損耗，可以用下面的公式進行計算：- -.2FresnelLoss=100?——ni+nf對于光線從塑料射入空氣和從玻璃射入空氣這兩種情況下菲涅耳損耗都是4%- 12匚1t1nn1.50-1.00 _FresnelLoss=100e———— =4為1.50+1.00

—一當光線從折射率低的介質進入折射率高的介質時，折射角5會小于入射角5,相反，折射角5會大于入射角3,如圖3所示光線穿過一個表面平行的塑料（玻璃）板。同的介質的交界面時，例如塑料和空氣，光線會在通過這個交界面時產生折射，如圖1所示。光線射入這個交界面的角度叫做入射角5,光線離開交界面的角度叫折射角式圖2FWRALUELTOINCIDEMTRAY OFINCIDENTRAY圖3Qc=CRITICALANGLEOj<QcFOREXJTLIGHTRAYOi'>如FORTOTALINTERNAL同的介質的交界面時，例如塑料和空氣，光線會在通過這個交界面時產生折射，如圖1所示。光線射入這個交界面的角度叫做入射角5,光線離開交界面的角度叫折射角式圖2FWRALUELTOINCIDEMTRAY OFINCIDENTRAY圖3Qc=CRITICALANGLEOj<QcFOREXJTLIGHTRAYOi'>如FORTOTALINTERNALREFLECTIONRfsin8= 口i空氣的折射率為1.0，所以上式中的nf=1.0，因此只要知道導光柱所采用的介質的折射率就能夠迅速計算出這種介質內產生完全內反射的臨界入射角.對于絕大多數的塑料和玻璃，它們的折射率約為1.50，因此，對于采用這兩種材質制成的導光柱的完全內反射臨界角約為42°sin帆=——— =0.667L50導光柱內部與外界空氣的交界面上產生的鏡面反射可以用來幫助在導光柱內傳輸光線。當光線在導光柱內與導光柱表面的入射角達到或大于42°時，將會在導光柱內部完全反射。臨界角小于45°的材料都非常適合用來制作導光柱，因為用這種材料可以制作成45°角反射面的導光柱。光線跟蹤法：光線跟蹤法可以用來分析和跟蹤光線進入、穿過和射出一個導光柱的路徑。Snell定律、菲涅耳損耗和鏡面反射定律可以應用在所有導光柱表面的光線傳播方向的分析上。導光柱設計在進行導光柱設計時首先需要考慮3個問題：導光柱設計在進行導光柱設計時首先需要考慮3個問題：1)2)3)有效的光通量耦合，以保證LED燈發(fā)射出的光線以最小的損耗進入導光柱內部如何將光線通過導光柱傳輸到輸出端如何讓光線以最小的損耗從輸出端射出將LED光線耦合進導光柱內：在保證LED射出的光線有效的被傳輸和利用之前，必須首先保證它被有效的耦合進導光柱的進入端，光線應當以最小的損耗被導光柱所捕獲。通常情況下，如果LED在導光柱的外部，并且與導光柱之間有空氣間隙時光線的耦合和捕獲效率是較低的，相反，如果LED處于導光柱表面空氣的交界面內部時，效率是最高的。當LED在導光柱外部時，如圖5所示，在這種情況下只有在LED指示燈的光這篇文章中應用光線追蹤法來舉例說明如何進行導光柱的設計。線輻射角與導光柱的光線接收角相匹配的情況下耦合效率才會較高。因此很難做到高效的光耦合，絕大部分LED產生的光都會損失掉。在這樣的結構設計下只有小于10%的光通量能被耦合進導光柱內。在這種情況下如果采用一個凸透鏡將LED輸出的光線進行聚焦后耦合到導光柱內，如圖6所示，并且聚焦后的光線剛好與導光柱輸入端相匹配的話，光線捕獲率可以達到80%。但是這樣的設計需要能夠精確控制透鏡與LED和導光柱之間的距離以保證正確的焦距，無疑會增加產品的成本。圖5FLUXFOCUSINGLENSUP圖5FLUXFOCUSINGLENSUPTO60%FLUKCAPTURE導光柱最佳最有效的設計就是將LED固定到導光柱的內部，如圖7a所示。在這種結構中LED是植入導光柱內部的，LED發(fā)出的所有光線全部會被導光柱所捕獲，考慮到LED與導光柱之間存在空氣間隙而產生的菲涅耳損耗，光線捕獲率可以達到92%。這種設計推薦應用在圓頂封裝的LED如T-13/4、T-1和微型LED上。如果將LED用光學環(huán)氧膠粘合到導光柱內部，如圖7b所示，LED與導光柱之間將沒有空氣間隙因此也就沒有菲涅耳損耗，光線捕獲率將會達到100%。在絕大部分導光柱的應用中，這種方法既是不實際的也是不必要的。本篇文章中所有推薦的導光柱設計都是以假設LED與導光柱之間存在空氣間隙為前提的。導光柱的物理特質：導光柱外表面的光滑是導光柱正常工作的重要保證，如圖8所示。導光柱平行于光線傳播方向的側壁應當非常光滑，像鏡子一樣，這樣光線才能夠在其表面產生完全內反射。導光柱的側壁可以涂上白色反光涂料以反射角度小于臨界角的光線，否則這些光線將會從導光柱側壁逃逸到空氣中造成損耗。導光柱的入口應當光滑并與LED外形匹配以保證高效的捕獲LED的光線，保證光線以最小的反射和散射進入導光柱內部。圖7b圖7aLED圖7b圖7aLED定位在導光柱內部以獲得最高的光線捕獲率LEDEMITTEREPOXIEDINTO導光柱可以制作成任何形狀，圓柱形、方形、錐形（尺寸從入口到出口逐漸增加）或任何特殊形狀（箭頭、星型、半月形等等）SMOOTHFLATORCONCAVED.5mm(0.020ISMOOTHFLATORCONCAVED.5mm(0.020IMINIMUMRAD導光柱的形狀應當沿著其長度逐漸變化，例如從入口處與LED相匹配的圓形到出口處的正方形應當如圖8所示逐漸變化。適應不同種類LED的導光柱入口:導光柱的入口應當光滑并且平坦或者內凹并匹配LED的外形以保證高效的耦合和捕獲光線。對于貼片對于貼片LED其發(fā)光區(qū)域是平坦的表面，導光柱的輸入端應當做成光滑的與圖8導光柱的基本特征，圖中是一個從圓形輸入端漸變到方形輸出端的圖9貼片LED導光柱SUBUNIATURELEDL^JMPFLUXCAPTURE圖9貼片LED導光柱SUBUNIATURELEDL^JMPFLUXCAPTURE圖10光滑內凹輸入端的導光柱將提高光線捕獲能力LED表面平行的平面，導光柱輸入端貼近LED以提高光通量耦合效率，如圖9所示。導光柱的輸入端需要比LED的發(fā)光面略大以保證捕獲92%的光線。貼片LED的封裝一般是立方體，光線是發(fā)散的，既從頂部射出也從側面射出。只有40%的光是從LED頂部射出的，另外60%的光是從LED側面射出的。因此，對于這種輸入端是平面的導光柱來說只有40%的光可以被導光柱捕獲，其余的光通量就損失掉了。效提高光通量的捕獲率，如圖10所示。大約70%-80%的光量可以被導光柱捕獲，光量的損失減小到20%至30%。這種內凹的設計可以應用于任何導光柱與LED的組合以提高光通的耦合率和光線捕獲能力。在圖11中，這種下沉式貼片LED是設計用來將光照射至PCB板的反面的。這種LED定位在PCB上的孔中央，相比于表面貼片LED，內凹的導光柱可以捕獲更多的光量。一個具有光滑內凹輸入端的導光柱將有LIGHTGUIDET-13/4LEDLAMPMINIMUMINSERTIONFORT-13/4LAMPTOLEDREFLECTORCUPT-13/4,T-1LEDLAMPRECOMMENDEDINSERTIONOFLAMPTOFLANGEATBASEOFLAMPPACKAGE92%FLUXCAPTURE圖12T-13/41￡謝入導光柱輸入端以獲得更高的光通量耦合SMOOTH.F