産品燈效設計：導光原理篇
産品燈效設計上用到的導光原理其實主要是光的反射和折射原理。我們在初中物理課上就已經學過這兩個原理，隻是當時我們大多是疲于應付考試，并沒有在實際應用中深入了解。不止本文所說的知識點，還有很多生活上實際使用的産品，其實原理我們早已經學過，但當我們在設計上面對難題時，卻不知道如何應用。我個人也常常遇到這種情況，也常常一知半解，無法從根本上或者原理上真正理解問題，甚至解決問題，這時能采取的辦法也隻能是我們自認為引以為傲的經驗法，蒙對了這一題，然而下一題某些變量改變了一下就無從下手了。這種情況我相信很多人都面臨過，直到我帶着問題再翻看以前學過的理論知識時才體會到一絲絲豁然開朗的感覺。這也是我為什麼不直接寫有關于導光結構的相關設計而是先從工業設計再到原理的原因，我個人認為這種方法論能讓我更清晰地理解問題，當然由于個人能力，無法做到真正的柳暗花明，但至少也是種思考吧，今天廢話有點多了，下面開始正文吧！
01光的反射
光的反射：當光射到兩種不同介質的分界面上時，便有部分光自界面射回原介質中的現象。
生活上常見的反射現象一般都是從光空氣中射入其他介質産生的反射，而産品設計的導光結構，多數是從其他介質（導光柱、導光闆）射入空氣時在介質内部産生的全反射，也就是燈光在介質中進行全反射傳播，直至光線射出出光面。上圖為光的反射原理圖，其中，
1.反射光線與入射光線、法線在同一平面上；反射光線和入射光線分居在法線的兩側；反射角等于入射角 。
2.光具有可逆性，光的反射現象中，光路上是可逆的。（意思就是光如果從反射光線方向入射，此時的反射光會從之前的入射光線方向射出）光的反射又分鏡面反射和漫反射
鏡面反射：是指若反射面比較光滑，當平行入射的光線射到這個反射面時，仍會平行地向一個方向反射出來，這種反射就屬于鏡面反射。
漫反射：當一束光射到粗糙（凹凸不平）的表面時，表面會把光線向着四面八方反射，所以入射線即使是互相平行，由于各點的法線方向不一緻，造成反射光線向不同的方向無規則地反射，這種反射稱之為“漫反射”。
區别：發生鏡面反射時，我們隻能在某一個方向上看到反射光線，而漫反射，可以在不同角度看到反射光線。
将汽車後視鏡表面鍍一層霧化膜，可以對周遭環境的光源或反射光源的光反射達到散射的效果，避免反射光線從一個方向射向車主眼睛。
02光的折射
光的折射：光從一種透明介質斜射入另一種透明介質時，傳播方向一般會發生變化，這種現象叫光的折射。
上圖為光的折射原理圖，其中，
1.在兩種介質的交界處，既發生折射，同時也發生反射，反射光光速與入射光相同 ，折射光光速與入射光光速不同。
折射率：光從真空射入介質發生折射時，入射角α的正弦值與折射角β的正弦值的比值為以固定值，稱為該介質的折射率n。即，n=sinα/sinβ。
兩種介質進行比較時，折射率較大的稱光密介質，折射率較小的稱光疏介質。
全反射：又稱全内反射，指光由光密介質射到光疏介質的界面時，全部被反射回原介質内的現象。
我們知道，光由光密介質射到光疏介質時，折射角大于入射角，當入射角增加到某種角度值時，折射角增大到90°，此時的狀态稱為全反射臨界狀态，此時的入射角稱為全反射臨界角，當入射角繼續增大，由于無折射，全部光線均反射回光密介質。（注意：當光線由光疏介質射到光密介質時，因為光線靠近法線而折射，故這時不會發生全反射。）
由此可知發生全反射的兩個條件：
1.光由光密介質射到光疏介質； 2.入射角大于臨界角。 折射率大的物質，同等條件下光偏折能力越強，更容易發生全反射。臨界角的計算：
舉例：比如導光柱的材質通常為PMMA，其折射率約為1.5，空氣的折射率為1.0，光在導光柱内發生全反射的臨界角由公式：n密*sinβ=n疏*sinα，（其中α=90°,n密=1.5，n疏=1.0）可得，α≈42°，這也是導光柱90°拐角通常直接倒個45°斜角的原因，讓光在導光柱内部發生全反射，并改變光的傳播方向。
02 菲涅爾反射損耗
菲涅爾反射損耗：當光線通過交界面從一種介質進入另一種介質時，光在界面上會發生反射和折射，反射光由于不進入前方介質中導緻不能利用而損耗了，這種損耗稱作菲涅耳反射損耗。
所以，導光柱的出光面，一般做霧化處理，使得出光面凹凸不平，以使導光柱内的光線以随機的角度入射到導光柱與空氣的交界面上，保證光線（折射光）可以從導光柱内部較容易地逃逸出來，減少菲涅耳反射損耗，同時将光線以極寬的角度散射出去，這樣不論從哪個角度看過去導光柱的輸出端都是亮的。
如果需導光件在外觀上大面積看起來是一種均勻發光的效果，需要在出光表面處理成有一定的粗糙（霧化）效果，也是同樣的道理；或者是在内部添加一定比例散光劑（注意添加量增大，透光率會降低，添加量一般為塑料重量的0.5-1.0%左右，制品壁越厚，添加量越少），讓光線在内部就已經發生漫反射，同時在外面看不到裡面的燈珠，這樣效果會更加理想。
燈罩添加散光劑的前後對比
02 背光模組發光原理
LED光源提供光線，進入導光闆後，利用導光闆上的光反射點破壞全反射，使光線從導光闆上表面射出，（其中，反射片将從導光闆底部漏出的光反射回導光闆再利用，以增加光的使用效率。），然後射入下擴散片将光線散射并均勻化，然後通過增光片的增光聚光以及其它光學材料的光學處理後,其最終結果是将光線在模組的表面均勻化和特定視角内強化,供應給LCD模組顯示使用。
圖為側光式背光模組的構造
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