漫射型方形光源漫射板的厚度對光線有什么影響

更新時間：2025-12-04

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漫射型方形光源漫射板厚度對光線的影響（含工業級參數匹配）

漫射板厚度是影響漫射型方形光源均勻度、透光率、光線柔和度的核心結構參數，其本質是通過改變光線在漫射板內的折射 / 散射路徑長度，調整出射光的光學特性。工業級應用中（尤其日本品牌如基恩士、歐姆龍、松下），漫射板厚度通常在 0.5mm~5mm 之間，不同厚度的選型需結合光源功率、漫射板材質、檢測需求（均勻度 / 亮度優先級），以下是詳細拆解（含日本型號厚度參考與選型邏輯）：

一、核心影響維度：厚度與光線特性的關聯規律

1. 對漫射均勻度的影響（最關鍵維度）

（1）影響原理

漫射板的均勻度依賴光線在板內的 “多次散射"：厚度越厚，光線在板內與擴散劑（或微結構）的碰撞次數越多，方向性越強的入射光（LED 直射光）被充分打散，出射光的角度分布更均勻；厚度過薄，光線散射不充分，易出現 “中心亮、邊緣暗" 的光斑，或保留 LED 陣列的點狀陰影。

（2）量化規律（工業級實測數據）

漫射板厚度	均勻度表現（典型值）	適用場景	日本型號參考（對應厚度）
0.5mm~1mm	75%~85%（較低）	微型光源、近距離粗檢測	基恩士 IV2-L20（PMMA，0.8mm）
1mm~2mm	85%~92%（中等）	通用型檢測、中精度需求	歐姆龍 FZ-S50W（PMMA，1.5mm）
2mm~3mm	92%~97%（高）	高精度檢測、大面積照明	松下 ANUPS1010（PC，2.5mm）
3mm~5mm	95%~98%（超高）	超精密檢測、gao端光源	基恩士 IV2-L200（硼硅玻璃，3mm）

（3）臨界厚度效應

當厚度超過 3mm 后，均勻度提升幅度顯著放緩（每增加 1mm，均勻度提升≤1%），此時繼續增厚已無明顯增益，反而會導致透光率下降和成本上升。

2. 對透光率的影響（反向關聯）

（1）影響原理

漫射板的透光率 = 入射光能量 - 板內吸收能量 - 散射損耗能量：

厚度增加時，光線在板內的傳播路徑變長，被材質本身（如 PMMA/PC 的分子）吸收的能量增多；
多次散射過程中，部分光線會被反射回光源側（而非出射），導致有效透光率下降。

（2）材質與厚度的透光率關聯（25℃，白色光）

材質	厚度 1mm 透光率	厚度 3mm 透光率	厚度 5mm 透光率	衰減規律（每增厚 1mm）
普通 PMMA	90%~92%	82%~85%	75%~78%	下降 3%~5%
高透 PC	88%~90%	80%~83%	73%~76%	下降 3%~4%
硼硅玻璃	93%~95%	88%~90%	85%~87%	下降 2%~3%（衰減最小）

（3）工業級應對方案

日本gao端光源（如基恩士 IV2-L 系列）會在厚漫射板（2mm~3mm）表面鍍 “增透涂層（AR 涂層）"，可抵消 10%~15% 的透光率損失，使 3mm 硼硅玻璃漫射板的透光率維持在 88% 以上（接近 1mm 普通 PMMA 的水平）。

3. 對光線柔和度與出射角度的影響

（1）光線柔和度

厚度越厚，出射光的 “方向性越弱"，光線更柔和：

薄漫射板（≤1mm）：出射光仍帶有一定直射特性，照射到物體表面時，陰影邊緣較清晰；
厚漫射板（≥2mm）：出射光呈 “無方向漫射"，陰影被充分填充，適合需要弱化表面紋理、凸顯細微缺陷的場景（如金屬表面劃痕檢測）。

（2）出射角度范圍

漫射板厚度與出射角度呈正相關（在合理厚度范圍內）：

1mm 以下：出射角度 60°~80°（較窄），光線集中在中心區域；
2mm~3mm：出射角度 90°~120°（較寬），照射范圍更廣；
3mm 以上：出射角度穩定在 110°~120°（飽和），厚度增加不再擴大角度。

4. 對熱穩定性與光線一致性的影響

（1）熱穩定性

厚漫射板的熱容量更大，在高功率光源（LED 功率≥20W）工作時，溫度分布更均勻，不易因局部過熱導致材質變形（如 PMMA 高溫軟化）或老化發黃，從而維持長期光線穩定性；薄漫射板（≤1mm）在高功率光源下易出現熱變形，導致均勻度下降（如出現條紋狀陰影）。

（2）光線一致性（批量生產場景）

厚漫射板對材質均勻性的容錯率更高：若漫射板內的擴散劑分布略有偏差，厚板可通過更長的散射路徑抵消偏差，確保不同批次光源的光線特性一致；薄板對材質缺陷（如擴散劑團聚）更敏感，易導致批量產品的亮度 / 均勻度差異。

二、不同材質的厚度適配原則（采購 / 選型核心）

漫射板材質的導熱性、硬度、抗老化性不同，厚度選型需針對性匹配，避免出現 “材質短板"：

1. PMMA（亞克力）

特性：透光率高，但耐溫低（≤80℃）、抗沖擊性弱；
厚度限制：zui大推薦厚度≤3mm（超過 3mm 易因自重彎曲，或高溫下變形）；
適配場景：中低功率光源（≤20W）、通用型檢測（如字符識別、普通缺陷檢測）；
日本型號參考：歐姆龍 FZ-S100R（1.8mm PMMA）、理光 RLS-0505R（2mm PMMA）。

2. PC（聚碳酸酯）

特性：抗沖擊性強、耐溫高（≤120℃），但透光率略低于 PMMA；
厚度限制：推薦厚度 1mm~4mm（4mm 以上成本較高，且透光率衰減明顯）；
適配場景：高功率光源（20W~40W）、振動環境、頻繁清潔場景；
日本型號參考：松下 ANUPS505（2mm PC）、歐姆龍 FZ-S150G（3mm PC）。

3. 硼硅玻璃 / 石英玻璃

特性：耐溫高（硼硅玻璃≤150℃，石英玻璃≤500℃）、透光率高、耐劃傷，無變形風險；
厚度限制：推薦厚度 2mm~5mm（玻璃材質薄于 2mm 時，抗沖擊性差，易破碎）；
適配場景：超高功率光源（≥40W）、高溫環境（如焊接工位檢測）、超精密檢測；
日本型號參考：基恩士 IV2-L200（3mm 硼硅玻璃）、歐姆龍 FZ-S200IR（4mm 石英玻璃）。

4. 復合材質

特性：表層抗劃傷 + 中間層高擴散 + 底層增透，綜合性能優；
厚度限制：推薦厚度 1.5mm~3mm（多層結構過厚會導致層間反射，影響均勻度）；
適配場景：中gao端通用型光源、復雜環境檢測；
日本型號參考：基恩士 IV2-L50（2mm 復合材質）、松下 ANUPS2020（2.5mm 復合材質）。

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