[導(dǎo)讀] 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(guò)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)。下面著重講解PMMA材
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(guò)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)。下面著重講解PMMA材料的二次聚光大功率LED透鏡。
一 LED透鏡的材料種類(lèi)
1. 硅膠透鏡;
a. 因?yàn)楣枘z耐溫高(也可以過(guò)回流焊),因此常用直接封裝在LED芯片上;
b. 一般硅膠透鏡體積較小,直徑3-10mm;
2, PMMA透鏡
a. 光學(xué)級(jí)PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,俗稱(chēng):亞克力)
b .塑膠類(lèi)材料,優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高(可以通過(guò)注塑完成);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度);
3. PC透鏡
a. 光學(xué)級(jí)尼龍料Polycarbonate(簡(jiǎn)稱(chēng)PC)聚碳酸酯
b. 塑膠類(lèi)材料,優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高(可以通過(guò)注塑完成);耐溫高(130度以上);缺點(diǎn):透光率稍底(87%);
4. 玻璃透鏡
光學(xué)玻璃材料,具有透光率高(97%)耐溫高等特點(diǎn),缺點(diǎn):易碎、非球面精度不易實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)效率低、成本高等。
二 LED透鏡的應(yīng)用分類(lèi)
1.一次透鏡
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;
b. LED芯片(chip)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(guò)一次透鏡就可以有效收集chip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;
c. 一次透鏡多用PMMA或硅膠材料。
2.二次透鏡
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)確密不可分;
b.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;
c. 二次透鏡材料大都用PMMA或玻璃。
三 LED透鏡規(guī)格分類(lèi)
1.穿透式(凸透鏡)
a. 當(dāng)LED光線經(jīng)過(guò)透鏡的一個(gè)曲面(雙凸有個(gè)曲面)時(shí)光線會(huì)反生折射而聚光,而且當(dāng)調(diào)整透鏡與LED之間的距離時(shí)角度也會(huì)變化(成反比),經(jīng)過(guò)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)面的光線得不到利用(漏光);
b.一般應(yīng)用在大角度(40-80度)聚光,如臺(tái)燈,路燈,室內(nèi)燈具等;
2.全反射式(錐型或叫杯型)
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)光全部收集并反射出去,而這兩種光線的重疊(角度相同)就可得到最完善的光線利用與漂亮的光斑效果;
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、凸或凹面等而得到不同光斑效果。
3.LED透鏡模組
a. 是將多個(gè)單顆透鏡通過(guò)注塑完成一個(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;
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,更容易實(shí)現(xiàn)“大功率”等特點(diǎn)。
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、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(kāi)發(fā)(以主流品牌為導(dǎo)向),才能達(dá)成實(shí)際需要;
2.利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件(如Trace pro、CodeV、Zemax等)設(shè)計(jì)并進(jìn)行模擬光學(xué)跑光,設(shè)計(jì)得到相應(yīng)的光學(xué)非球面曲面;
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、鏡片偏心度要達(dá)到3μm 以?xún)?nèi)。一般對(duì)此類(lèi)高精度模具的加工必須具有以下設(shè)備:超精密加工機(jī)(例如:PRECITECH NANOFORM 350)、CNC 綜合加工機(jī)、平面磨床、銑床、CNC 放電加工機(jī)、表面輪廓儀等。
4.模具最精密的部件在于光學(xué)模仁,首先選用專(zhuān)用模仁鋼材,完成初胚,鍍鎳后再用超精密加工機(jī)進(jìn)行非球面技術(shù)加工曲面。
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、縮水性要求極高。原材料一般采用高檔光學(xué)級(jí)PMMA。目前為日本三菱PMMA材料為最好(現(xiàn)在的VH5與VH001質(zhì)量更高),同樣是三菱的南通料就會(huì)稍遜一些;
2.必須配備萬(wàn)級(jí)甚至更高級(jí)別的無(wú)塵車(chē)間,作業(yè)人員必須著防靜電服裝,以及戴手指套、戴口罩等防靜電防塵措施,并且定期對(duì)車(chē)間做檢驗(yàn)與清理;
3.須有專(zhuān)業(yè)的光學(xué)注塑機(jī)(電動(dòng))如法拉克,東洋,海天,佳明等品牌功率在35T以上,并嚴(yán)格控制注塑溫度、時(shí)間,降低產(chǎn)品縮水率,絕不能添加水口料重復(fù)利用,才能保證產(chǎn)品更符合設(shè)計(jì)方案;
4.產(chǎn)品必須用防靜電防塵PVC包裝,并且須完全密封包裝,存放必須注意控制溫度與濕度,并且最好不要存放超過(guò)一年以上。
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