导光棒是什么？原理、应用介绍

导光棒是一种将光线沿着长条结构传递与重新分配的光学元件。当 LED 点光源进入导光棒后，光线会沿着棒体传播，并透过导光棒的光学设计调整光线分布，将集中的点光源转换成连续、均匀的线型光。

导光棒的应用相当多元，从扫描器、印表设备、文件与钞票辨识，到人机介面、家电、工业设备、汽车照明及各式指示灯，都可以看到线型导光的应用。只要产品需要将局部光源转换成长条型的线型光，就可以评估导光棒的设计。

导光棒是什么？

导光棒 （Light Guide Rod）通常以具有良好透光性的光学材料制作，例如压克力（PMMA）。导光棒本身不会发光，而是接收 LED 等光源所提供的光线，再将光线沿着棒体传递与重新分配。

光线由导光棒端部或特定位置进入后，会在材料内部传播，再透过表面的光学齿花或微结构控制光线分布，让更多光能传递至较远的位置，降低近端过亮、远端偏暗的情况，使整段导光棒呈现均匀的线型光。

这也是导光棒与一般透明塑胶棒的重要差异。

富敦科技可提供 PMMA 导光圆棒与导光方棒，并可依产品的光学需求讨论客制光学齿花设计。若您正在开发线型导光产品，可提供产品尺寸与图面或设计想法， 联络我们讨论客制导光棒的设计需求。

为什么 LED 点光源需要透过导光棒转换成线型光？

LED 具有体积小、效率高且容易整合等特性，但单颗 LED 的光线通常集中在局部位置。

如果产品需要一段较长的发光区域，直接沿着结构排列多颗 LED，容易因为 LED 之间的间距而看到一颗一颗明显的光点（Hot Spot），使整段发光区域出现亮暗差，看起来不够均匀。

虽然增加 LED 数量、缩短 LED 之间的距离可以改善这个问题，但并不是所有产品都适合这种方式。使用更多 LED，也代表需要考虑更多 PCB 空间、线路配置、光源位置、机构设计与成本。尤其对于狭长、薄型或内部空间有限的设备，LED 未必能直接排列在整段发光区域后方。

导光棒提供了另一种设计方式：将局部 LED 点光源导入长条型导光元件，再沿着导光棒长度方向传递与重新分配，使光线沿着发光区域逐步导出。

导光棒主要解决哪些 LED 线型照明问题？

因此，导光棒的核心目的，是将 LED 集中的点光源沿着长条结构传递与重新分配，形成连续、均匀的线型光。

这项特性让导光棒可以同时应用于功能性照明与视觉性照明。例如扫描器、文件读取与光学辨识设备需要稳定的线型照明；人机介面、家电指示灯与汽车内装则可利用连续线光呈现状态指示或视觉效果。

导光棒的原理是什么？

导光棒的工作原理可以从三个阶段理解：入光、传光与出光。

1. 入光：将 LED 光线导入导光棒

LED 光线首先从导光棒端部或指定位置进入透明导光材料。LED 与导光棒之间的位置、距离及入光方式，都可能影响进入导光棒的光线与后续的导光效果。

2. 传光：让光线沿着导光棒内部传播

当光线进入导光棒后，部分光线会利用全反射原理，在导光棒内部持续传播。

全反射是导光元件传递光线的重要原理之一。当光线由折射率较高的材料射向折射率较低的介质，并符合特定入射角条件时，光线会被反射回材料内部，而不是直接穿出表面。

透过这种方式，LED 光线可以沿着导光棒的长度方向持续传播。

3. 出光：透过表面微结构控制光线分布

如果导光棒表面完全光滑，许多光线会以全反射的方式持续在棒体内传播，直到另一端或遇到改变光线路径的结构，因此较难让光线按照需要的位置与比例沿着整段导光棒均匀导出。

为了让光线在适当的位置逐步出射，可以在导光棒表面设计光学齿花或微结构，改变部分光线原本的传播与出光方向，控制不同位置的光线分布。

透过适当的微结构设计，可以减少靠近 LED 处过早导出过多光线，让更多光能继续传递到距离 LED 较远的位置，再逐步将光线导出。

藉由调整不同位置的光学齿花或微结构，可以让光线传递至更远的位置，同时降低近端过亮、远端偏暗的情况，提升整段导光棒的发光均匀度。

哪些因素会影响导光棒的发光均匀度？

导光棒并不是加入表面微结构后，就一定能得到完全均匀的线型光。

靠近 LED 的位置通常具有较多光能，而随着光线沿棒体传播，光能分布也会逐渐改变。因此，实际设计时需要根据导光距离、产品造型与光线分布调整光学设计。

• 导光长度
• 导光棒形状，例如直线或弯曲造型
• LED 规格、数量与位置
• 单端或双端入光
• 光学齿花与表面微结构设计

因此，即使是相同材料的导光棒，不同的长度、造型与 LED 配置，也可能需要不同的光学设计。

导光棒、导光板与导光膜有什么不同？

导光棒、 导光板 与 导光膜 都属于导光元件，但三者形成的光型、结构与适用产品不同。

最简单的判断方式，是先确认产品需要的是线型光、面型光，还是薄型化的面光结构。

如果产品需要的是一段长而窄的线型发光区域，可以先评估导光棒；如果需要整个平面均匀发光， 导光板 通常会是更适合的方向；如果产品特别重视薄型化或可用空间有限，则可以进一步评估 导光膜。

导光棒有哪些常见应用？

当产品需要将局部 LED 点光源转换成较长、连续且均匀的线型光时，就可以评估导光棒。

目前导光棒的应用涵盖文件扫描与读取、印表设备、钞票辨识、光学文件判读、人机介面、设备指示、各式指示灯，以及汽车照明等。

导光棒常见应用一览

扫描器与文件读取设备

扫描器在读取文件时，需要照亮一段长而窄的区域，再由影像感测元件接收文件反射回来的光线。

透过线型导光结构，可以将端部或指定位置的 LED 光线沿着读取方向展开，形成较长且均匀的照明区域。产业中已有导光棒应用于接触式影像感测器、扫描器、多功能事务机与高速文件扫描设备等案例。

对这类设备而言，重要的不只是亮度，而是整段读取区域是否具有稳定、均匀且符合感测需求的光线分布。

印表设备

扫描与印表设备虽然经常整合在同一台多功能事务机中，但导光棒在两种系统中的功能不一定相同。

扫描模组主要需要文件读取照明；部分雷射印表设备则可利用线型导光元件，提供感光鼓除电等特定功能所需的光源。

因此，即使两种设备都可能使用导光棒，其导光长度、LED 配置与表面微结构仍需依实际功能进行设计。

钞票辨识与光学读取设备

钞票辨识设备需要利用光源与感测器读取钞票上的光学特征，因此可能需要长条型且光线分布均匀的照明区域。

产业中已有导光棒应用于钞票辨识设备的实例。不过，不同设备可能采用不同光源、波段、感测方式与照明结构，因此仍需依实际读取方式与光学条件进行设计。

光学划记与文件判读设备

答案卡、表单或其他光学划记文件的判读设备，同样需要稳定照亮文件的读取区域。

线型导光元件可以协助将 LED 光线沿着读取范围均匀分布。实际开发时，则需要进一步确认读取宽度、LED 位置、感测器配置、设备空间与所需的照明均匀度。

人机介面、家电与工业设备

除了光学读取，导光棒也可应用于设备状态显示与视觉指示。

例如 PCB 上的 LED 因机构配置无法直接放置在产品外观的发光位置时，可以利用导光元件将光线传递到指定区域。

如果产品需要较长的状态灯、轮廓光、指示灯或连续线型发光，也可以进一步评估导光棒。因此，在工业设备、人机介面、家电或机器人等产品中，线型导光除了提供视觉效果，也可以用来传达设备运作状态、警示或操作资讯。

汽车与交通照明

车门饰条、车厢氛围照明、日行灯与尾灯等产品，都可能需要将局部 LED 点光源转换成连续、均匀的线型光。

YONGTEK 现有 车用导光棒与导光条 ， 可依产品需求讨论导光圆棒、导光方棒与光学齿花等客制方向。

如果车用产品需要的是较大面积的均匀发光，而不是线型光，也可以进一步评估 YONGTEK 的 车用导光板 。

导光棒常见问题

以下整理导光棒在产品开发与选型时常见的问题，包含导光板差异、发光均匀度、导光长度与弯曲设计等。

客制导光棒与线型导光设计

富敦科技可提供 PMMA 导光圆棒与导光方棒，不同产品对导光长度、造型、LED 配置、亮度与发光均匀度的要求不同，因此需要依实际产品条件进行设计与评估。