關(guān)于LED透鏡定義，原理，標(biāo)準(zhǔn)介紹

2016-08-15 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

一、LED透鏡簡述:

LED透鏡是提升LED的出光效率、改變LED的光場分布的光學(xué)系統(tǒng)的一種輔助材料,它和LED是緊密聯(lián)系在一起的。其中大功率LED透鏡/反光杯主要用于大功率LED冷光源系列產(chǎn)品的聚光,導(dǎo)光等。大功率LED透鏡根據(jù)不同LED出射光的角度設(shè)計(jì)配光曲線,通過增加光學(xué)反射,減少光損,提高光效(而設(shè)定的非球面光學(xué)透鏡)。

二、LED透鏡的分類:

一次透鏡

1.一次透鏡是直接封裝(或粘合)在LED芯片支架上,與LED成為一個(gè)整體;

2.LED芯片按理論發(fā)光是360度,但實(shí)際上芯片在放置于LED支架上得以固定及封裝,所以芯片最大發(fā)光角度是180度,另外芯片還會(huì)有一些雜散光線,這樣通過一次透鏡就可以有效收集芯片的所有光線并可得到如160度、140度、120度、90度甚至60度(不同需要)的出光角度;

3.一次透鏡多用PMMA或硅膠材料。

二次透鏡

1.二次透鏡與LED是兩個(gè)獨(dú)立的物體,但它們在應(yīng)用時(shí)確密不可分;

2.二次透鏡的功能是將LED的大角度光(一般為90-120度)再次聚光成5度至80度任意想要得到的角度,光場的分布主要可分為:圓形、橢圓形、矩形;

3.二次透鏡材料一般用光學(xué)級(jí)PMMA或者PC,在特殊情況下可選擇玻璃。

三、LED透鏡材質(zhì)的種類介紹:

PMMA

1.光學(xué)級(jí)PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,俗稱:亞克力)。

2.塑膠類材料,優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高(可以通過注塑、擠塑完成);透光率高(3mm厚度時(shí)穿透率93%左右);缺點(diǎn):溫度不能超過80度(熱變形溫度92度)。

1.光學(xué)級(jí)料Polycarbonate(簡稱PC)聚碳酸酯。

2.塑膠類材料,優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高(可以通過注塑、擠塑完成);透光率稍低(3mm厚度時(shí)穿透率89%左右);缺點(diǎn):溫度不能超過110°(熱變形溫度135度)。

硅膠

1.因?yàn)楣枘z耐溫高(也可以過回流焊),因此常用直接封裝在LED芯片上。

2.一般硅膠透鏡體積較小,直徑3-10mm。

玻璃

光學(xué)玻璃材料,優(yōu)點(diǎn):具有透光率高(97%)耐溫高等特點(diǎn);缺點(diǎn):形狀單一、易碎、批量生產(chǎn)不易實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)效率低、成本高等。

四、LED透鏡的設(shè)計(jì)與模具加工

1.首先取決于光源(大功率LED),不同品牌的大功率LED(例如CREE、lumileds、首爾、歐司朗、億光、艾笛森、長森源等),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)際需要的效果;

2.利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件(如Code V、ZEMAX、TracePro、ASAP、LighTools等)和機(jī)械建模軟件(如:Pro/E、UG、SOLIDWORKS等)進(jìn)行設(shè)計(jì)和光學(xué)仿真,不斷優(yōu)化而得到相應(yīng)的光學(xué)透鏡

3.LED透鏡本身屬于精密光學(xué)配件,故其對(duì)模具的精度要求極高,特別是透鏡光學(xué)曲面的加工精度要達(dá)到 0.1μm。一般對(duì)此類高精度模具的加工必須具有以下設(shè)備:超精密加工機(jī)(如:PRECITECH NANOFORM 350)、CNC 綜合加工機(jī)、精密磨床、精密銑床、鉆床、CNC 精密火花機(jī)、表面輪廓儀、干涉儀等。

4.模具最精密的部件在于光學(xué)模仁,首先必須選用專用模仁鋼材(如:瑞典S136鏡面鋼)經(jīng)過熱處理到55°,完成粗胚,在粗胚上經(jīng)過鍍鎳處理后再用超精密加工機(jī)進(jìn)行曲面加工而得到。

五、LED透鏡的用料及生產(chǎn)

1.LED透鏡作為光學(xué)級(jí)的產(chǎn)品,對(duì)透光性、熱穩(wěn)定性、密度、折射率均勻性、折射率穩(wěn)定性、吸水性、混濁度、最高長期工作溫度等都有嚴(yán)格的要求。因此,必須根據(jù)實(shí)際選擇透鏡的材料。原則上選擇光學(xué)級(jí)PMMA,如有特殊的需求可選擇光學(xué)級(jí)PC。目前為日本三菱PMMA材料為最好(VH001是經(jīng)常選擇的牌號(hào)),三菱公司在中國的分廠南通麗陽就會(huì)稍遜一些。

2.必須配備萬級(jí)甚至更高級(jí)別的無塵車間,作業(yè)人員必須著防靜電服裝、戴手指套、戴口罩等防靜電防塵措施,并且定期對(duì)車間做檢驗(yàn)與清理。

3.須有專業(yè)的光學(xué)注塑機(jī)如東芝、德馬格、海天、震雄等品牌的注塑機(jī),并嚴(yán)格控制注塑工藝才能得到合格的產(chǎn)品。

4.產(chǎn)品檢驗(yàn):無氣泡、無凹陷、無縮痕、無流紋、無月牙;形狀精度Rt<0.005表面粗糙度Ra<0.0002。

5.產(chǎn)品必須用防靜電防塵PVC包裝,并且須完全密封包裝,存放必須嚴(yán)格控制溫度與濕度,并且最好不要存放超過一年以上。

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