LED灯带是由多颗LED灯珠组成的，每一颗灯珠都可以看作是一个点光源

(相关资料图)

不过这个点光源并不是所有角度都能发光的，一般的灯珠只有一个面能发光，从侧面看大概是一个扇形的发光角度

我们使用灯带来制作长条形的发光体（比如刀剑模型的发光刀刃）时，经常遇到呈现出来的效果会有灯珠“颗粒感”的问题，

我认为我们能感受到的颗粒感，其实要分两种情况：

一种是在发光体（比如刀刃）的表面，呈现出的颗粒感，我认为应该属于光学中讨论的“实像”（平常会被称作“光斑”），这种颗粒感无论从哪个角度看都能观察到，只要我们的视线不被遮挡

另一种，则是透过透明或半透明的物体看到了内部的灯带所带来的颗粒感，这种颗粒感，只有从特定的角度才能观察到，而在物体表面并没有对应的“光斑”，这种“颗粒”应该属于“虚像”（类似于看水下的东西）

这两种颗粒感分别应该如何消除呢？

对于虚像，其实消除的方法比较简单，那就是增加物体的不透明度，尤其是物体最终表面的不透明度

在生活中，我们经常通过增加浴室玻璃门窗的不透明程度，来实现让门外的人看不清里面的东西，但是不会影响房间里的光线亮暗

（采用磨砂、更换半透明材质、掺杂不透明色浆等等方法，其实本质上是相同的，都是在光的折射路径上实现散射，增强不透明程度）

而对于实像，要想消除，则不太容易，大多数情况下，人们是利用完全不透明的物体来进行遮挡，让人看不到具有颗粒感的部位

比如LCD屏的匀光板，看上去是实现了绝大部分面积上的光线均匀化，但是依然存在一个小缺陷： 必须在安装LED的部位使用完全不透明的遮光材料进行遮挡，刚好挡住肉眼能观察到的颗粒感区域，于是一定会有一个“边框”出现

对比前面贴出的两张刀刃的图片，我们也不难看出，刀背部分遮盖的越多，“实像”的颗粒感就越不明显

但是这种方式，无法实现“通体发亮”，也就是发光体无论正面还是背面，都能均匀发光，也就是“无边框”

消除实像，还有一种方式，同样简单粗暴

就是将光源远离物体表面，比如增大光剑的直径

或是减小灯珠的大小和间距（让光源和物体表面的距离相对灯带的尺度来说增大了）

把灯带像下图一样横靠在桌面上时，可以观察到一个现象：

在最靠近灯珠的位置，可以看到明显光斑，灯珠和灯珠之间则有明显的暗部分界，也就是有很重的“颗粒感”；

但是在距离灯带一定距离后（大约1~2cm之外）颗粒感逐渐消失的无影无踪，呈现“匀光”的效果

在市场上售卖的《星球大战》里的玩具光剑，有一些应该就是使用普通LED灯带来实现的（我并没有买过啊，看网络图片应该是），只要直径足够大，颗粒感就可以逐渐消失的无影无踪

（当然首先表面必须是不完全透明的，一方面是为了消除虚像，另一方面是利用内表面的漫反射或者材料的散射，把光线传输到灯带照不到的背面去——当然可能也有比如双面灯带的做法，或者使用其他类型的灯串，我没有拆开过，只能通过网络图片进行猜测）

而这种增大直径的方式对于直径2公分以上的圆柱形光剑行得通，但对于普通刀剑来说就不太可能实现了

一方普通刀剑的厚度在7~10mm左右，难以扩展

另一方面，市场上常见的LED灯带，尤其是想要用来实现流水灯特效的幻彩灯带，最窄的也在3~5mm宽（最近我找到了更窄的2.6mm的WS2812幻彩灯带），这些灯带自然条件下需要在距离灯珠1cm以外的区域才能让肉眼观察不到颗粒感

市场上还有一种灯带，叫做COB灯带，灯条很窄，灯珠也足够密集

不过遗憾的是，我没有找到这么细密的幻彩灯带，市面上的COB灯带，好像都没有流水灯的功能

另外，还有冷光线，不过我觉得这种灯的发光效果并不太理想，不够亮，并且在横向的方向上在发光物体表面实现匀光（虽然纵向上光源本身就是匀光的），依然存在一点问题

那我们在现有条件下，只能再施加别的光学手段，才能实现普通刀剑刀体的“通体匀光”效果了

具体怎么做呢？

我们就从光学原理上进行思考吧

LED灯珠在透光的物体里向外界发射光线，如果是纯透明的物体，那么我们看着光的方向，就如同是在水面上看着水下的物体一样，看到的是折射所带来的虚像

我们想要实现的效果呢

并不希望最终看到的是一个清晰的虚像

也不希望看到的是一个模糊的虚像

而是完全看不出虚像！但并不意味着看不到任何光，相反我们希望所有的光能不浪费都不要浪费掉，都能发射出来

而且无论是灯珠的正前方、侧面的前半部，还是灯珠的侧面的后半部甚至是灯珠背面，都能有几乎相同数量的光线发射出来

而且各处发射出来的光线，都不会一致性的汇聚于一个确定的虚像，而是三三两两汇聚于无数个离散的点，像漫反射那样

至于如何让灯珠后方发光，其实不难，只要物体的“外壳”能反射光线，同时光线反射回的路径上不会遇到明显的阻拦，就可以了，具体实现的效果，比如明暗差异有多大，就取决于反射的光线数量，以及反射路径中对光的散射程度了。比如可以在灯带前方涂上较厚漫反射涂层，而在灯带后方涂的薄一些，或者不涂

我在最新视频中采用的方式，就是在喷涂白色水补土之后用细砂纸打磨掉灯带后方区域，（让灯带前方更多的被反射，更少的被折射出来，后方则相反，从而拉低对比度）

剩下的问题，就是解决在受限的尺寸下，消除颗粒感，也就是消除虚像

我们可以想象：从镜面反射到漫反射过程，就是虚像逐渐变模糊，最后完全小时变成了一团光晕的过程，背后的原因，就是表面不断变粗糙，最后粗糙到足够粗糙的过程

我们希望灯光从内部折射到外部的过程中也发生同样的事情，不过把漫反射换成了“漫折射”，应该是叫做“散射吧”，是一种经过精心设计的特殊散射

如下图所示，

从A光源出发的光线，最终不再看起来像从单独一个A' 发出来的，而像是从无数个分散的A' 发出来的！

所以要实现通体匀光，理论上就是要解决光路的中间过程如何设计的问题，也就是光学结构的设计问题

简单地粗磨外表面，内部保持全透明行不行？

不行！这样又回到了《星球大战》里光剑的做法，必须要圆柱体的直径足够大才行。。。

从内到外，整体的不透明度一起降低行不行？

不行！

不透明程度高了，前侧光线无法顺畅到达后侧，而且刀身是上下窄，前后宽，能到达刀刃的光的强度会远小于靠近灯带的区域；

不透明程度低了，虚像又会显现；

不透明程度做到不高不低刚刚好呢？根据之前不断实践积累的经验，感觉也不可行，似乎找不到一个合理的点

只有分化内部光学结构，内层透明，外层半透明才更合适，内部透明可以让灯珠前的光线直达刀尖而不受组，外部不透明层让原本折射出的光线分出一档比例返回，从而打亮等待的后侧区域

前段时间看过一本书《塑料的世界》，其中有一章讲的是塑料的透明的特性，解释了所有物体本来都是透明的，但是由于物体内部成分的折射率不同，不同的成分之间形成了杂乱的折射界面，也就是造成了“散射”，于是造成了透明度的下降，下降到一定程度，就成了不透明的物体；

我发现雪糕棒其实也能透一部分光，而桐木板就完全不透光，就是说雪糕棒内部的散射程度，要比桐木板要小一些

所以我想，我们可以利用我们对于生活中各种物品的不透明程度所带来的现象，来进行排列组合，形成我们想要达成的“散射结构”！

经过一番实际操作，我发现仅仅分为三层夹心结构仍然不够，于是经过多轮打磨和增加散光结构层数，终于不断优化，在最新发布的视频中，最终形成了上下三重共计7到8层的复杂结构，每一层的散射程度都各异，具体内容写在视频的置顶评论区当中，原理图

目前还没有完全达到完美的效果，而且暂时还总结不出为什么多层光学结构会更优，以及符合哪种规律的散射结构更好，等等的详细理论解释

我想应该是可以通过调整这些参数（层厚、每一层的散射度、排列顺序等参数）继续优化，实现越来越完美的匀光效果，继续加油吧！

以上经验分享，希望能给大家带来灵感和启发！

也欢迎提出宝贵意见！

感谢您的观看！