導(dǎo)光板和導(dǎo)光柱設(shè)計(jì)(參考版)
2025-01-19 14:38本頁(yè)面
【正文】 平滑彎曲的導(dǎo)光柱圖16 帶有45176。轉(zhuǎn)角，則可以在其轉(zhuǎn)角處制作一個(gè)反射鏡來(lái)改變光的方向，如圖16所示。光線沿著光滑的彎曲面反射而沒(méi)有損耗產(chǎn)生，如圖15所示。從這個(gè)表面逃逸的光線以隨機(jī)的角度射出從而形成一個(gè)寬角度的照射范圍，如圖14所示。導(dǎo)光柱的輸入端面積應(yīng)當(dāng)比光源面積略大，以保證92%的光能夠被捕獲。對(duì)于長(zhǎng)條形的LED也可以作為導(dǎo)光柱的光源，這種LED具有較大面積的平面發(fā)光區(qū)域。對(duì)于T1 LED。如果想獲得最佳的耦合效率，推薦將整個(gè)LED從底面以上全部插入導(dǎo)光柱內(nèi)部。圖10 光滑內(nèi)凹輸入端的導(dǎo)光柱將提高光線捕獲能力圖12 T1 3/4 LED插入導(dǎo)光柱輸入端以獲得更高的光通量耦合對(duì)于T1 3/4的彩色擴(kuò)散LED，LED插入導(dǎo)光柱輸入端的最小深度應(yīng)當(dāng)保證LED反光杯以上的部分全部插入導(dǎo)光柱的輸入端內(nèi)，以保證光通量的耦合效率，如圖12所示。在圖11中，這種下沉式貼片LED是設(shè)計(jì)用來(lái)將光照射至PCB板的反面的。大約70%80%的光量可以被導(dǎo)光柱捕獲，光量的損失減小到20%至30%。因此，對(duì)于這種輸入端是平面的導(dǎo)光柱來(lái)說(shuō)只有40%的光可以被導(dǎo)光柱捕獲，其余的光通量就損失掉了。圖9 貼片LED導(dǎo)光柱貼片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(cè)面射出。對(duì)于貼片LED其發(fā)光區(qū)域是平坦的表面，導(dǎo)光柱的輸入端應(yīng)當(dāng)做成光滑的與LED表面平行的平面，導(dǎo)光柱輸入端貼近LED以提高光通量耦合效率，如圖9所示。導(dǎo)光柱的形狀應(yīng)當(dāng)沿著其長(zhǎng)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(yīng)當(dāng)如圖8所示逐漸變化。導(dǎo)光柱的出口應(yīng)當(dāng)是散射的，一個(gè)散射的出口端在其表面具遍布隨機(jī)的臨界角以保證光線可以從導(dǎo)光柱內(nèi)部逃逸出來(lái)，同時(shí)將光線以極寬的角度散射出去，這樣不論從哪個(gè)角度看過(guò)去導(dǎo)光柱的出口端都是亮的。導(dǎo)光柱的側(cè)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(huì)從導(dǎo)光柱側(cè)壁逃逸到空氣中造成損耗。導(dǎo)光柱的物理特質(zhì)：導(dǎo)光柱外表面的光滑是導(dǎo)光柱正常工作的重要保證，如圖8所示。在絕大部分導(dǎo)光柱的應(yīng)用中，這種方法既是不實(shí)際的也是不必要的。這種設(shè)計(jì)推薦應(yīng)用在圓頂封裝的LED如T13/T1和微型LED上。導(dǎo)光柱最佳最有效的設(shè)計(jì)就是將LED固定到導(dǎo)光柱的內(nèi)部，如圖7a所示。在這種情況下如果采用一個(gè)凸透鏡將LED輸出的光線進(jìn)行聚焦后耦合到導(dǎo)光柱內(nèi)，如圖6所示，并且聚焦后的光線剛好與導(dǎo)光柱輸入端相匹配的話，光線捕獲率可以達(dá)到80%。因此很難做到高效的光耦合，絕大部分LED產(chǎn)生的光都會(huì)損失掉。通常情況下，如果LED在導(dǎo)光柱的外部，并且與導(dǎo)光柱之間有空氣間隙時(shí)光線的耦合和捕獲效率是較低的，相反，如果LED處于導(dǎo)光柱表面空氣的交界面內(nèi)部時(shí)，效率是最高的。這篇文章中應(yīng)用光線追蹤法來(lái)舉例說(shuō)明如何進(jìn)行導(dǎo)光柱的設(shè)計(jì)。光線跟蹤法：光線跟蹤法可以用來(lái)分析和跟蹤光線進(jìn)入、穿過(guò)和射出一個(gè)導(dǎo)光柱的路徑。的材料都非常適合用來(lái)制作導(dǎo)光柱，因?yàn)橛眠@種材料可以制作成45176。時(shí)，將會(huì)在導(dǎo)光柱內(nèi)部完全反射。導(dǎo)光柱內(nèi)部與外界空氣的交界面上產(chǎn)生的鏡面反射可以用來(lái)幫助在導(dǎo)光柱內(nèi)傳輸光線。這時(shí)sin φf(shuō) (90176。圖2圖3圖4完全內(nèi)反射：當(dāng)折射角等于90176。Fresnel Loss 菲涅耳損耗: 當(dāng)光線通過(guò)交界面從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，光線會(huì)因?yàn)樵诮唤缑嫔袭a(chǎn)生反射而產(chǎn)生損耗，如圖2所示。光線射入這個(gè)交界面的角度叫做入射角φi，光線離開交界面的角度叫折射角φf(shuō)Snell定律：ni*sinφi = nf*sinφf(shuō)圖1Snell定律規(guī)定:第一種介質(zhì)的折射率ni乘以入射角φi的正弦值，等于第二種介質(zhì)的折射率nf乘以折射角φf(shuō)的正弦值。這篇文章論述了簡(jiǎn)單的導(dǎo)光柱的設(shè)計(jì)方法以適應(yīng)這樣或那樣的應(yīng)用。導(dǎo)光柱通常是采用光學(xué)材料制成，如：丙
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