關于LED透鏡定義，原理，標準介紹

2016-08-15 by:CAE仿真在線來源:互聯網

一、LED透鏡簡述:

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

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成為一個整體;

2.LED芯片按理論發光是360度,但實際上芯片在放置于LED支架上得以固定及封裝,所以芯片最大發光角度是180度,另外芯片還會有一些雜散光線,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是兩個獨立的物體,但它們在應用時確密不可分;

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級PMMA或者PC,在特殊情況下可選擇玻璃。

三、LED透鏡材質的種類介紹:

PMMA

1.光學級PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,俗稱:亞克力)。

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

1.光學級料Polycarbonate(簡稱PC)聚碳酸酯。

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

硅膠

1.因為硅膠耐溫高(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

光學玻璃材料,優點:具有透光率高(97%)耐溫高等特點;缺點:形狀單一、易碎、批量生產不易實現、生產效率低、成本高等。

四、LED透鏡的設計與模具加工

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),其芯片結構與封裝方式、光線特性等均會有所區別,從而造成同樣的透鏡搭配不同規格品牌LED時會所差異;所以要求有針對性開發(以主流品牌為導向),才能達成實際需要的效果;

2.利用光學設計軟件(如Code V、ZEMAX、TracePro、ASAP、LighTools等)和機械建模軟件(如:Pro/E、UG、SOLIDWORKS等)進行設計和光學仿真,不斷優化而得到相應的光學透鏡

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

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

五、LED透鏡的用料及生產

1.LED透鏡作為光學級的產品,對透光性、熱穩定性、密度、折射率均勻性、折射率穩定性、吸水性、混濁度、最高長期工作溫度等都有嚴格的要求。因此,必須根據實際選擇透鏡的材料。原則上選擇光學級PMMA,如有特殊的需求可選擇光學級PC。目前為日本三菱PMMA材料為最好(VH001是經常選擇的牌號),三菱公司在中國的分廠南通麗陽就會稍遜一些。

2.必須配備萬級甚至更高級別的無塵車間,作業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,并且定期對車間做檢驗與清理。

3.須有專業的光學注塑機如東芝、德馬格、海天、震雄等品牌的注塑機,并嚴格控制注塑工藝才能得到合格的產品。

4.產品檢驗: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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