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大功率LED透镜

发布时间:2020-05-12文章来源:博天堂ag,博天堂AG手机版,博天堂ag旗舰 点击数:

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  LED透镜即与LED紧密联系在一起的有助于提升LED的出光效率、改变LED的光场分布的光学系统。其它类型的透镜如:用于照相机望远镜等的透镜不属于本文讲解范围,本文着重讲解用于大功率LED的二次聚光透镜。

  a. 因为硅胶耐温高(也可以过回流焊),因此常用来直接封装在LED芯片上。

  b .塑料类材料,优点:生产效率高(可以通过注塑、挤塑完成);透光率高(3mm厚度时穿透率93%左右);缺点:温度不能超过80°(热变形温度92度)。

  b. 塑料类材料,优点:生产效率高(可以通过注塑、挤塑完成);透光率稍低(3mm厚度时穿透率89%左右);缺点:温度不能超过110°(热变形温度135度)。

  光学玻璃材料,优点:具有透光率高(97%)、耐温高等特点;缺点:形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。但是,国内已有极少厂家开始研发玻璃模造工艺,如深圳市灯烨光电使用模具熔铸生产玻璃透镜,可生产各种形状、特殊表面的透镜。另外,模具化生产,产品一致性好、精密度高,并且可以极大的提升生产效率,有效降低玻璃透镜的成本,加上透光率高的特点,玻璃透镜势必成为光学塑料类大功率LED透镜的替代性产品。不过此类生产设备的价格高昂,短期内很难普及。此外玻璃较PMMA、PC料易碎的缺点,还需要更多的研究与探索,以可以实现的改良工艺来说,只能通过镀膜或钢化处理来提升玻璃的不易碎特性,虽然经过这些处理,玻璃透镜的透光率会有所降低,但依然会远远大于普通光学塑料透镜的透光效果。所以玻璃透镜的前景将更为广阔。

  a. 一次透镜是直接封装(或粘合)在LED芯片支架上,与LED成为一个整体。

  b. LED芯片(chip)理论上发光是360度,但实际上芯片在放置于LED支架上得以固定及封装,所以芯片最大发光角度是180度(大于180°范围也有少量余光),另外芯片还会有一些杂散光线,这样通过一次透镜就可以有效汇聚chip的所有光线°等不同的出光角度,但是不同的出光角度LED的出光效率有一定的差别(一般的规律是:角度越大效率越高)。

  b. 二次透镜的功能是将LED光源的发光角度再次汇聚光成5°至160°之间的任意想要的角度,光场的分布主要可分为:圆形、椭圆形、矩形。

  c. 二次透镜材料一般用光学级PMMA或者PC;只在特殊情况下才选择玻璃。但随着玻璃模造工艺的推广与普及,二次透镜将会迎来一次材料性的革命,光学玻璃将替代光学级的PMMA或者PC。

  a. 当LED光线经过透镜的一个曲面(双凸有2个曲面)时光线会发生折射而聚光,而且当调整透镜与LED之间的距离时角度也会变化(角度与距离成反比),经过光学设计的透镜光斑将会非常均匀,但由于透镜直径和透镜模式的限制,LED的光利用率不高及光斑边缘有比较明显的黄边(产生黄边的原因暂不赘述);

  b.一般应用在大角度(50°以上)的聚光,如台灯、吧灯等室内照明灯具;

  a.透镜的设计在正前方用穿透式聚光,而锥形面又可以将侧光全部收集并反射出去,而这两种光线的重叠(角度相同)就可得到最完善的光线利用与漂亮的光斑效果;

  b.也可在锥形透镜表面做些改变,可设计成镜面、磨砂面、珠面、条纹面、螺纹面、凸或凹面等而得到不同光斑效果。

  a. 是将多个单颗透镜通过注塑完成一个整体的多头透镜,按不同需求可以设计成3合1、5合1甚至几十颗合一的透镜模块;也可以把两个单独的透镜通过支架组合在一起。

  b. 此设计有效节省生产成本,实现产品质量的一致性,节省灯具机构空间,更容易实现“大功率”等特点。

  1. 首先取决于光源(大功率LED),不同品牌的大功率LED其芯片结构与封装方式、光线特性等均会有所区别,从而造成同样的透镜搭配不同规格品牌LED时会所差异;所以要求有针对性开发(以主流品牌为导向),才能达成实际需要的效果;

  2. 利用光学设计软件和机械建模软件(如:Pro/E、UG、SOLIDWORKS等)进行设计和光学仿真,不断优化而得到相应的光学透镜

  3.LED透镜本身属于精密光学配件,故其对模具的精度要求极高,特别是透镜光学曲面的加工精度要达到 0.1μm。一般对此类高精度模具的加工必须具有以下设备:超精密加工机、CNC 综合加工机、精密磨床、精密铣床、钻床、CNC 精密火花机、表面轮廓仪、干涉仪等。

  4.模具最精密的部件在于光学模仁,首先必须选用专用模仁钢材经过热处理到55°,完成粗胚,在粗胚上经过镀镍处理后再用超精密加工机进行曲面加工而得到。

  1. LED透镜作为光学级的产品,对透光性、热稳定性、密度、折射率均匀性、折射率稳定性、吸水性、混浊度、最高长期工作温度等都有严格的要求。因此,必须根据实际选择透镜的材料。原则上选择光学级PMMA,如有特殊的需求可选择光学级PC。

  2. 必须配备万级甚至更高级别的无尘车间,作业人员必须着防静电服装、戴手指套、戴口罩等防静电防尘措施,并且定期对车间做检验与清理。

  4. 产品检验:无气泡、无凹陷、无缩痕、无流纹、无月牙;形状精度 Rt0.005 表面粗糙度 Ra0.0002。

  5. 产品必须用防静电防尘PVC包装,并且须完全密封包装,存放必须严格控制温度与湿度,并且最好不要存放超过一年以上。

  从以上LED透镜的设计与生产过程来看,看似简单的LED透镜,从设计到成品,其对软件、硬件的要求都非常高,这也造成了市场上LED透镜的价格差异很大。从LED照明普及的美好前景来看,透镜做为LED照明灯具的必备部件,市场前景也将越来越好。

  1、无论远近,灯罩(反光杯)与透镜没多大区别,均匀性来讲,透镜会优于反光杯;

  2、用小角度的LED透镜,效果比灯罩好,因为要射得远的!灯罩聚光已经过透镜(因为LED本身一定会有透镜的)再经过一次光罩聚光,这次会浪费很多光的,还不如在透镜就聚光了,而透镜的发光角度很好处理!

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