产品灯效设计：导光原理篇
产品灯效设计上用到的导光原理其实主要是光的反射和折射原理。我们在初中物理课上就已经学过这两个原理，只是当时我们大多是疲于应付考试，并没有在实际应用中深入了解。不止本文所说的知识点，还有很多生活上实际使用的产品，其实原理我们早已经学过，但当我们在设计上面对难题时，却不知道如何应用。我个人也常常遇到这种情况，也常常一知半解，无法从根本上或者原理上真正理解问题，甚至解决问题，这时能采取的办法也只能是我们自认为引以为傲的经验法，蒙对了这一题，然而下一题某些变量改变了一下就无从下手了。这种情况我相信很多人都面临过，直到我带着问题再翻看以前学过的理论知识时才体会到一丝丝豁然开朗的感觉。这也是我为什么不直接写有关于导光结构的相关设计而是先从工业设计再到原理的原因，我个人认为这种方法论能让我更清晰地理解问题，当然由于个人能力，无法做到真正的柳暗花明，但至少也是种思考吧，今天废话有点多了，下面开始正文吧！
01光的反射
光的反射：当光射到两种不同介质的分界面上时，便有部分光自界面射回原介质中的现象。
生活上常见的反射现象一般都是从光空气中射入其他介质产生的反射，而产品设计的导光结构，多数是从其他介质（导光柱、导光板）射入空气时在介质内部产生的全反射，也就是灯光在介质中进行全反射传播，直至光线射出出光面。上图为光的反射原理图，其中，
1.反射光线与入射光线、法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角 。
2.光具有可逆性，光的反射现象中，光路上是可逆的。（意思就是光如果从反射光线方向入射，此时的反射光会从之前的入射光线方向射出）光的反射又分镜面反射和漫反射
镜面反射：是指若反射面比较光滑，当平行入射的光线射到这个反射面时，仍会平行地向一个方向反射出来，这种反射就属于镜面反射。
漫反射：当一束光射到粗糙（凹凸不平）的表面时，表面会把光线向着四面八方反射，所以入射线即使是互相平行，由于各点的法线方向不一致，造成反射光线向不同的方向无规则地反射，这种反射称之为“漫反射”。
区别：发生镜面反射时，我们只能在某一个方向上看到反射光线，而漫反射，可以在不同角度看到反射光线。
将汽车后视镜表面镀一层雾化膜，可以对周遭环境的光源或反射光源的光反射达到散射的效果，避免反射光线从一个方向射向车主眼睛。
02光的折射
光的折射：光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射。
上图为光的折射原理图，其中，
1.在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射，反射光光速与入射光相同 ，折射光光速与入射光光速不同。
折射率：光从真空射入介质发生折射时，入射角α的正弦值与折射角β的正弦值的比值为以固定值，称为该介质的折射率n。即，n=sinα/sinβ。
两种介质进行比较时，折射率较大的称光密介质，折射率较小的称光疏介质。
全反射：又称全内反射，指光由光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质内的现象。
我们知道，光由光密介质射到光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增加到某种角度值时，折射角增大到90°，此时的状态称为全反射临界状态，此时的入射角称为全反射临界角，当入射角继续增大，由于无折射，全部光线均反射回光密介质。（注意：当光线由光疏介质射到光密介质时，因为光线靠近法线而折射，故这时不会发生全反射。）
由此可知发生全反射的两个条件：
1.光由光密介质射到光疏介质； 2.入射角大于临界角。 折射率大的物质，同等条件下光偏折能力越强，更容易发生全反射。临界角的计算：
举例：比如导光柱的材质通常为PMMA，其折射率约为1.5，空气的折射率为1.0，光在导光柱内发生全反射的临界角由公式：n密*sinβ=n疏*sinα，（其中α=90°,n密=1.5，n疏=1.0）可得，α≈42°，这也是导光柱90°拐角通常直接倒个45°斜角的原因，让光在导光柱内部发生全反射，并改变光的传播方向。
02 菲涅尔反射损耗
菲涅尔反射损耗：当光线通过交界面从一种介质进入另一种介质时，光在界面上会发生反射和折射，反射光由于不进入前方介质中导致不能利用而损耗了，这种损耗称作菲涅耳反射损耗。
所以，导光柱的出光面，一般做雾化处理，使得出光面凹凸不平，以使导光柱内的光线以随机的角度入射到导光柱与空气的交界面上，保证光线（折射光）可以从导光柱内部较容易地逃逸出来，减少菲涅耳反射损耗，同时将光线以极宽的角度散射出去，这样不论从哪个角度看过去导光柱的输出端都是亮的。
如果需导光件在外观上大面积看起来是一种均匀发光的效果，需要在出光表面处理成有一定的粗糙（雾化）效果，也是同样的道理；或者是在内部添加一定比例散光剂（注意添加量增大，透光率会降低，添加量一般为塑料重量的0.5-1.0%左右，制品壁越厚，添加量越少），让光线在内部就已经发生漫反射，同时在外面看不到里面的灯珠，这样效果会更加理想。
灯罩添加散光剂的前后对比
02 背光模组发光原理
LED光源提供光线，进入导光板后，利用导光板上的光反射点破坏全反射，使光线从导光板上表面射出，（其中，反射片将从导光板底部漏出的光反射回导光板再利用，以增加光的使用效率。），然后射入下扩散片将光线散射并均匀化，然后通过增光片的增光聚光以及其它光学材料的光学处理后,其最终结果是将光线在模组的表面均匀化和特定视角内强化,供应给LCD模组显示使用。
图为侧光式背光模组的构造
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