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LED透鏡的特點及注意事項

作者:admin    瀏覽人數:1326   發布時間:2017-12-26

 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)。下面著重了解PMMA材料的二次聚光大功率LED透鏡。

  一、LED透鏡的材料種類

  1、硅膠透鏡;

  (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;

  2、PMMA透鏡

  (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(可以通過注塑完成);透光率高(3mm厚度時穿透率93%左右);缺點:耐溫70%(熱變形溫度90度);

  3、PC透鏡

  (1)光學級尼龍料Polycarbonate(簡稱PC)聚碳酸酯

  (2)塑膠類材料,優點:生產效率高(可以通過注塑完成);耐溫高(130度以上);缺點:透光率稍底(87%);

  4.、玻璃透鏡

  光學玻璃材料,具有透光率高(97%)耐溫高等特點,缺點:易碎、非球面精度不易實現、生產效率低、成本高等。

  二、LED透鏡的應用分類

  1、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(chip)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;

  (3)一次透鏡多用PMMA或硅膠材料。

  2、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;

  (3)二次透鏡材料大都用PMMA或玻璃。三、LED透鏡規格分類

  1、穿透式(凸透鏡)

  (1) 當LED光線經過透鏡的一個曲面(雙凸有個曲面)時光線會反生折射而聚光,而且當調整透鏡與LED之間的距離時角度也會變化(成反比),經過非球面技術設計的曲面光斑將會非常均勻,但因為透鏡直徑的局限性,透鏡側面的光線得不到利用(漏光);

  (2)一般應用在大角度(40-80度)聚光,如臺燈,路燈,室內燈具等;

  2、全反射式(錐型或叫杯型)

  (1)透鏡的設計在正前方用穿透式聚光,而錐形面又可以將側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;

  (2)也可在錐形透鏡表面做些改變,可設計成鏡面、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

  (1)是將多個單顆透鏡通過注塑完成一個整體的多頭透鏡,按不同需求可以設計成3合1、5合1甚至幾十顆合一的透鏡模組;

  (2)此設計有效節省生產成本,實現產品品質的一致性,節省燈具機構空間,更容易實現“大功率”等特點。

  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、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;

  2、利用光學設計軟件(如Trace pro、CodeV、Zemax等)設計并進行模擬光學跑光,設計得到相應的光學非球面曲面;

  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、鏡片偏心度要達到3μm 以內。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(例如:PRECITECH NANOFORM 350)、CNC 綜合加工機、平面磨床、銑床、CNC 放電加工機、表面輪廓儀等。

  4、模具最精密的部件在于光學模仁,首先選用專用模仁鋼材,完成初胚,鍍鎳后再用超精密加工機進行非球面技術加工曲面。

  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、縮水性要求極高。原材料一般采用高檔光學級PMMA。目前為日本三菱PMMA材料為最好(現在的VH5與VH001質量更高),同樣是三菱的南通料就會稍遜一些;

  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,以及戴手指套、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(電動)如法拉克,東洋,海天,佳明等品牌功率在35T以上,并嚴格控制注塑溫度、時間,降低產品縮水率,絕不能添加水口料重復利用,才能保證產品更符合設計方案;

  4、產品必須用防靜電防塵PVC包裝,并且須完全密封包裝,存放必須注意控制溫度與濕度,并且最好不要存放超過一年以上。


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