文章來源:仁達(dá)集團(tuán)──光學(xué)工程部
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$[A\i<# 前言:
LED透鏡即與LED聯(lián)系在一起的密切相關(guān)的透鏡,其他如照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡等透鏡不屬於本文講解範(fàn)圍,本文著重講解PMMA材料之二次聚光大功率LED透鏡。
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&cSVOsi 一、LED透鏡的材料種類:
+yp:douERi <;6{R#Tuh 1. 矽膠透鏡;
pA6KiY& a. 因?yàn)槲z耐溫高(可以過回流焊),因此常用於直接封裝在LED芯片上;
80Dn!9j* b. 一般矽膠透鏡體積較小,直徑3-10mm;
/{\ /e"5 2.PMMA透鏡
]xr0] a. 光學(xué)級(jí)PMMA(化學(xué)名:聚甲基丙烯酸甲酯,俗稱:亞克力、有機(jī)玻璃)
UowvkVa b .塑膠類材料,優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高(可以通過註塑完成);透光率高(3mm厚度時(shí)穿透率93%左右);缺點(diǎn):耐溫70℃(熱變形溫度90℃);
N-\N\uN 3.PC透鏡
Gv_~@MN a. 光學(xué)級(jí)Polycarbonate(簡(jiǎn)稱PC,化學(xué)名:聚碳酸酯)
W<r<K=`5P b. 塑膠類材料,優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高(可以通過註塑完成);耐溫高(130℃以上);缺點(diǎn):透光率稍底(87%);
t$18h2yOL 4.玻璃透鏡
ZpV]X(Px(o 光學(xué)玻璃材料,具有透光率高(97%)、耐溫高等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是易碎、非球面精度不易實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)效率低、成本高等。
(4T0U5jgT c]PTU2BB8 二、LED透鏡的應(yīng)用分類
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2(G* 1.一次透鏡
x#J9GP. a. 一次透鏡是直接封裝(或粘合)在LED芯片支架上,與LED成為一個(gè)整體;
#wI}93E b. LED芯片(chip)按理論發(fā)光是360°,但實(shí)際上芯片在放置於LED支架上得以固定及封裝,所以芯片最大發(fā)光角度是180°,另外芯片還會(huì)有一些雜散光線,通過一次透鏡可以有效收集chip的所有光線並可得到如160°、140°、120°、90°,甚至60°等所需要的出光角度;
LE\=Y;% c. 一次透鏡多用PMMA或矽膠材料。
Uj):}xgi' 2.二次透鏡
N/bOl~!y a 二次透鏡與LED是兩個(gè)獨(dú)立的物體,但它們?cè)趹?yīng)用時(shí)卻密不可分;
*Jd"3Si/ b 二次透鏡的功能是將LED的大角度光(一般為90°~120°)再次聚光成5°~80°任意想要得到的角度,同時(shí)因?yàn)榫酃饨堑目s小,從而使
照度得到明顯提高;
OG/b5U c 二次透鏡的材料基本采用PMMA 、PC或玻璃。
+;?mg(: kAQ(8xV 三、LED透鏡規(guī)格分類
USVDDqZ 5To@d|{ 1.穿透式(凸透鏡)
7nek,8b a. 當(dāng)LED光線經(jīng)過透鏡的一個(gè)曲面(雙凸有兩個(gè)曲面)時(shí)光線會(huì)反生折射而達(dá)到聚光效果,當(dāng)調(diào)整透鏡與LED之間的距離時(shí)角度也會(huì)發(fā)生變化(成反比),經(jīng)過非球面技術(shù)設(shè)計(jì)的曲面光斑將會(huì)非常均勻,但因?yàn)橥哥R直徑的局限性,透鏡側(cè)面的一部份光線得不到利用(會(huì)出現(xiàn)不可避免漏光現(xiàn)象,目前的光學(xué)技術(shù)還無法對(duì)此問題提出可行性改善方案);
BDB*>y7( b.一般應(yīng)用在大角度(40°-80°)聚光,如臺(tái)燈,路燈,室內(nèi)燈具等;
Dfs*~H63 2. 全反射式(錐型或叫杯型)
7k(}U_v a, 透鏡的設(shè)計(jì)在正前方用穿透式聚光,而錐形面又可以將側(cè)光全部收集並反射出去,而這兩種光線的重疊(角度基本相同)就可得到最完善的光線利用與漂亮的光斑效果;
Vr1}Zv3K' b.也可在錐形透鏡表面做些改變,可設(shè)計(jì)成鏡面、磨砂面、珠面、條紋面、螺紋面、凸面或凹面等而得到不同光斑效果。
cb|+6m~ 3.LED透鏡模組(多頭透鏡)
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oVF' a. 是將多個(gè)單顆透鏡通過註塑完成一個(gè)整體的多頭透鏡,按不同需求可以設(shè)計(jì)成3合1、5合1甚至幾十顆合一的透鏡模組;
EtKq.<SJ b. 此設(shè)計(jì)有效節(jié)省生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)的一致性,節(jié)省燈具機(jī)構(gòu)空間,更容易體現(xiàn)“大功率”等特點(diǎn)。
_MBhwNBxZ eV[{c %wN: 四、LED透鏡的設(shè)計(jì)與模具加工
b=,BLe\ #ibwD:{ 1.首先取決於
光源(大功率LED),不同品牌的大功率LED(例如CREE、Lumileds、漢半、Osram、艾笛森、長(zhǎng)森源等),其芯片結(jié)構(gòu)與封裝方式、光線特性等均會(huì)有所區(qū)別,從而造成同樣的透鏡搭配不同規(guī)格品牌LED時(shí)會(huì)所差異;所以要求有針對(duì)性開發(fā)(以主流品牌為導(dǎo)向),才能達(dá)成實(shí)際需要;
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