導光棒是什麼？原理、應用介紹

導光棒是一種將光線沿著長條結構傳遞與重新分配的光學元件。當 LED 點光源進入導光棒後，光線會沿著棒體傳播，並透過導光棒的光學設計調整光線分布，將集中的點光源轉換成連續、均勻的線型光。

導光棒的應用相當多元，從掃描器、印表設備、文件與鈔票辨識，到人機介面、家電、工業設備、汽車照明及各式指示燈，都可以看到線型導光的應用。只要產品需要將局部光源轉換成長條型的線型光，就可以評估導光棒的設計。

導光棒是什麼？

導光棒 （Light Guide Rod）通常以具有良好透光性的光學材料製作，例如壓克力（PMMA）。導光棒本身不會發光，而是接收 LED 等光源所提供的光線，再將光線沿著棒體傳遞與重新分配。

光線由導光棒端部或特定位置進入後，會在材料內部傳播，再透過表面的光學齒花或微結構控制光線分布，讓更多光能傳遞至較遠的位置，降低近端過亮、遠端偏暗的情況，使整段導光棒呈現均勻的線型光。

這也是導光棒與一般透明塑膠棒的重要差異。

富敦科技可提供 PMMA 導光圓棒與導光方棒，並可依產品的光學需求討論客製光學齒花設計。若您正在開發線型導光產品，可提供產品尺寸與圖面或設計想法， 聯絡我們討論客製導光棒的設計需求。

為什麼 LED 點光源需要透過導光棒轉換成線型光？

LED 具有體積小、效率高且容易整合等特性，但單顆 LED 的光線通常集中在局部位置。

如果產品需要一段較長的發光區域，直接沿著結構排列多顆 LED，容易因為 LED 之間的間距而看到一顆一顆明顯的光點（Hot Spot），使整段發光區域出現亮暗差，看起來不夠均勻。

雖然增加 LED 數量、縮短 LED 之間的距離可以改善這個問題，但並不是所有產品都適合這種方式。使用更多 LED，也代表需要考慮更多 PCB 空間、線路配置、光源位置、機構設計與成本。尤其對於狹長、薄型或內部空間有限的設備，LED 未必能直接排列在整段發光區域後方。

導光棒提供了另一種設計方式：將局部 LED 點光源導入長條型導光元件，再沿著導光棒長度方向傳遞與重新分配，使光線沿著發光區域逐步導出。

導光棒主要解決哪些 LED 線型照明問題？

因此，導光棒的核心目的，是將 LED 集中的點光源沿著長條結構傳遞與重新分配，形成連續、均勻的線型光。

這項特性讓導光棒可以同時應用於功能性照明與視覺性照明。例如掃描器、文件讀取與光學辨識設備需要穩定的線型照明；人機介面、家電指示燈與汽車內裝則可利用連續線光呈現狀態指示或視覺效果。

導光棒的原理是什麼？

導光棒的工作原理可以從三個階段理解：入光、傳光與出光。

1. 入光：將 LED 光線導入導光棒

LED 光線首先從導光棒端部或指定位置進入透明導光材料。LED 與導光棒之間的位置、距離及入光方式，都可能影響進入導光棒的光線與後續的導光效果。

2. 傳光：讓光線沿著導光棒內部傳播

當光線進入導光棒後，部分光線會利用全反射原理，在導光棒內部持續傳播。

全反射是導光元件傳遞光線的重要原理之一。當光線由折射率較高的材料射向折射率較低的介質，並符合特定入射角條件時，光線會被反射回材料內部，而不是直接穿出表面。

透過這種方式，LED 光線可以沿著導光棒的長度方向持續傳播。

3. 出光：透過表面微結構控制光線分布

如果導光棒表面完全光滑，許多光線會以全反射的方式持續在棒體內傳播，直到另一端或遇到改變光線路徑的結構，因此較難讓光線按照需要的位置與比例沿著整段導光棒均勻導出。

為了讓光線在適當的位置逐步出射，可以在導光棒表面設計光學齒花或微結構，改變部分光線原本的傳播與出光方向，控制不同位置的光線分布。

透過適當的微結構設計，可以減少靠近 LED 處過早導出過多光線，讓更多光能繼續傳遞到距離 LED 較遠的位置，再逐步將光線導出。

藉由調整不同位置的光學齒花或微結構，可以讓光線傳遞至更遠的位置，同時降低近端過亮、遠端偏暗的情況，提升整段導光棒的發光均勻度。

哪些因素會影響導光棒的發光均勻度？

導光棒並不是加入表面微結構後，就一定能得到完全均勻的線型光。

靠近 LED 的位置通常具有較多光能，而隨著光線沿棒體傳播，光能分布也會逐漸改變。因此，實際設計時需要根據導光距離、產品造型與光線分布調整光學設計。

• 導光長度
• 導光棒形狀，例如直線或彎曲造型
• LED 規格、數量與位置
• 單端或雙端入光
• 光學齒花與表面微結構設計

因此，即使是相同材料的導光棒，不同的長度、造型與 LED 配置，也可能需要不同的光學設計。

導光棒、導光板與導光膜有什麼不同？

導光棒、 導光板 與 導光膜 都屬於導光元件，但三者形成的光型、結構與適用產品不同。

最簡單的判斷方式，是先確認產品需要的是線型光、面型光，還是薄型化的面光結構。

如果產品需要的是一段長而窄的線型發光區域，可以先評估導光棒；如果需要整個平面均勻發光， 導光板 通常會是更適合的方向；如果產品特別重視薄型化或可用空間有限，則可以進一步評估 導光膜。

導光棒有哪些常見應用？

當產品需要將局部 LED 點光源轉換成較長、連續且均勻的線型光時，就可以評估導光棒。

目前導光棒的應用涵蓋文件掃描與讀取、印表設備、鈔票辨識、光學文件判讀、人機介面、設備指示、各式指示燈，以及汽車照明等。

導光棒常見應用一覽

掃描器與文件讀取設備

掃描器在讀取文件時，需要照亮一段長而窄的區域，再由影像感測元件接收文件反射回來的光線。

透過線型導光結構，可以將端部或指定位置的 LED 光線沿著讀取方向展開，形成較長且均勻的照明區域。產業中已有導光棒應用於接觸式影像感測器、掃描器、多功能事務機與高速文件掃描設備等案例。

對這類設備而言，重要的不只是亮度，而是整段讀取區域是否具有穩定、均勻且符合感測需求的光線分布。

印表設備

掃描與印表設備雖然經常整合在同一台多功能事務機中，但導光棒在兩種系統中的功能不一定相同。

掃描模組主要需要文件讀取照明；部分雷射印表設備則可利用線型導光元件，提供感光鼓除電等特定功能所需的光源。

因此，即使兩種設備都可能使用導光棒，其導光長度、LED 配置與表面微結構仍需依實際功能進行設計。

鈔票辨識與光學讀取設備

鈔票辨識設備需要利用光源與感測器讀取鈔票上的光學特徵，因此可能需要長條型且光線分布均勻的照明區域。

產業中已有導光棒應用於鈔票辨識設備的實例。不過，不同設備可能採用不同光源、波段、感測方式與照明結構，因此仍需依實際讀取方式與光學條件進行設計。

光學劃記與文件判讀設備

答案卡、表單或其他光學劃記文件的判讀設備，同樣需要穩定照亮文件的讀取區域。

線型導光元件可以協助將 LED 光線沿著讀取範圍均勻分布。實際開發時，則需要進一步確認讀取寬度、LED 位置、感測器配置、設備空間與所需的照明均勻度。

人機介面、家電與工業設備

除了光學讀取，導光棒也可應用於設備狀態顯示與視覺指示。

例如 PCB 上的 LED 因機構配置無法直接放置在產品外觀的發光位置時，可以利用導光元件將光線傳遞到指定區域。

如果產品需要較長的狀態燈、輪廓光、指示燈或連續線型發光，也可以進一步評估導光棒。因此，在工業設備、人機介面、家電或機器人等產品中，線型導光除了提供視覺效果，也可以用來傳達設備運作狀態、警示或操作資訊。

汽車與交通照明

車門飾條、車廂氛圍照明、日行燈與尾燈等產品，都可能需要將局部 LED 點光源轉換成連續、均勻的線型光。

YONGTEK 現有 車用導光棒與導光條 ， 可依產品需求討論導光圓棒、導光方棒與光學齒花等客製方向。

如果車用產品需要的是較大面積的均勻發光，而不是線型光，也可以進一步評估 YONGTEK 的 車用導光板 。

導光棒常見問題

以下整理導光棒在產品開發與選型時常見的問題，包含導光板差異、發光均勻度、導光長度與彎曲設計等。

客製導光棒與線型導光設計

富敦科技可提供 PMMA 導光圓棒與導光方棒，不同產品對導光長度、造型、LED 配置、亮度與發光均勻度的要求不同，因此需要依實際產品條件進行設計與評估。