光在许多五金产品的设计中起着重要的作用。通常,它们既具有装饰性又具有功能性。指示灯是最简单的用户界面:它们告诉你设备是否处于开机状态、电池电量不足或“正在思考”。

在现代电子产品中,光源几乎都是LED。然而,你很少在设备的外部看到暴露的LED组件。你看到的是光管(也称为光波导)的出口表面。

光管可以聚焦、漫射或重定向光;大多数光管做一些组合这些。

设计注意事项包括:

  • 将传输过程中的损耗降至最低
  • 减少所需led数量(它们是耗电元件,会破坏电池寿命)
  • 最大化RGB LED的颜色混合

在我们拆解,我们见过许多光管,它们是我们最喜欢的组件类型之一,因为每一种都是独一无二的。今天,我们想深入了解一些独特的光管应用,并解释每种设计背后的原理。

应用1:扩大光的范围

正如我提到的,led是耗电元件。因此,对于便携式电子设备来说,你应该只在用户与设备积极交互时才使用光,并且你要尽量减少所需的led数量。光管可以用来扩展led的使用范围,这样你就可以用更少的光源来达到同样的照明效果。这里有两个例子,说明了光管是如何照亮标识和拇指垫的。

示例1:带照明的盔甲下心率监护仪

UA心率监测器的前封面有一个相当大的标志。这个产品背后的工程师设法使这个标志均匀地发光,在主PCBA的中心只有一个很小的顶部发光的LED。这款LED本身并没有多大的影响力。

甲下领导

进入光管:它是由乳白色塑料制成的,可以是聚碳酸酯树脂(通常是透明的)添加二氧化物。添加的二氧化钛越多,塑料越呈乳白色,从而改善扩散。

光管中心的锥形空腔特征设计为与LED匹配;圆锥体的角壁有助于将发射的光导入光管。

圆锥体是光管的入口点,入口点应始终尽可能靠近光源,以将损失降至最低。

光管扩散器

让我们看看光管的实际效果:

  1. 如果没有光管,则在徽标的中心有一个强烈的热点,而在其他地方没有太多光线。
  2. 通过光管,LED发出的光分布更加均匀,极端热点消失。
Under Armour LED without light pipe
带光管的铠装LED

例2:照明拇指垫罗技G600 MMO鼠标

罗技G600 MMO鼠标有一个12键的拇指板。每个键都是背光的,用户可以自定义光的颜色。你觉得要用多少个led来点亮这些按键?

发光拇指垫

答案是二!这不奇怪吗?多神奇啊!

秘密就在于发光二极管的侧面发光直接将光发射到光管的平板上。注意光管的入口点离led有多近。当灯光离出口还有很长的路要走时,你不能承受损失。

侧燃发光二极管

请注意,相对的弹性体拇指垫部分在某些关键点上有黑色的油漆斑点,但在其他关键点上没有?这些黑点靠近LED,可能会掩盖热点。

还要注意的是,光管板非常光滑,封装光管顶面和底面的表面都是白色的。这两种功能都有助于最大限度地提高总内反射和改善颜色混合。

应用2–弯曲灯

LED不能总是位于灯的预期出口点的正后方,因此通常使用光管将安装在板上的LED发出的光传输到一定距离的出口窗口。他们甚至可以“弯曲”光,只要它在物理学的限制之内。

以下是几个例子:

例1:尼托光“弧”

这根灯管支撑着Neato的电源按钮。它有两个入口点,led灯照亮整个路径均匀。第二个LED是必要的,因为光线不喜欢弯曲超过90度。如果只使用一个LED,在第二个入口点处会发生重大损失,弧线的末端会是黑暗的。

光管的入口点与LED的形状非常匹配。

Neato光管

注意,光管的顶部表面是有纹理的,而所有其他表面都是光滑的。有纹理的表面鼓励光线进入,光滑的表面鼓励内部反射。

还要注意的是,铝箔覆盖了光管的底面。这有两个目的:

  1. 最大化全内反射
  2. 防止使用者看到光管下方的内部元件
透明光管

例2:TiVo螺栓状态灯

TiVo Bolt有五个状态指示灯。对于所有这些,光源必须通过光管“弯曲”才能离开外壳。

其中之一是一个非常经典的“光管”,一个清晰的聚碳酸酯稍微弯曲的管子,用于将光源的光传输到徽标的出口点。入口点是一个平面,这是一个与LED不匹配的光管,导致亮度损失。然而,这简化了光管的注塑模具。

tivo光管
tivo光管
光管入口和出口点

其他四个指示灯显示为一排。

tivo指示灯

此设置使用多单元光管,将其视为多车道道路!每个“道路”都有自己的入口和出口点。光源是一排四个表面安装的LED。

一排四个表面安装LED

灯管由两件式黑色护罩覆盖,可消除漏光。由于TiVo Bolt外壳为白色(不耐光),如果没有护罩,我们将无法清楚地看到每一盏灯。

光管套
光管套

主要外卖

我们希望您喜欢这本光管示例的“文集”。把你自己的想法放在这些既定的设计上,并为你的下一个项目添加一些闪亮的元素!既然你有了外形因素的灵感,看看我们的3D打印原型光管指南