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标题: 大功率led透镜的种类、应用、设计、加工 [打印本页]

作者: admin 时间: 2018-9-12 16:33
标题: 大功率led透镜的种类、应用、设计、加工
大功率led透镜/反光杯主要用于大功率led冷光源系列产品的聚光，导光等。大功率led透镜根据不同led出射光的角度设计配光曲线，通过增加光学反射，减少光损，提高光效(而设定的非球面光学透镜)。下面着重讲解pmma材料的二次聚光大功率led透镜。
一、led透镜的材料种类
1.硅胶透镜；
a.因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装在led芯片上；
b.一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm；
2.pmma透镜
a.光学级pmma（聚甲基丙烯酸甲酯，俗称：亚克力）
b.塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑完成）；透光率高（3mm厚度时穿透率93%左右）；缺点：耐温70%（热变形温度90度）；
3pc透镜
a.光学级尼龙料polycarbonate（简称pc）聚碳酸酯
b.塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑完成）；耐温高（130度以上）；缺点：透光率稍底（87%）；
4.玻璃透镜
光学玻璃材料，具有透光率高（97%）耐温高等特点，缺点：易碎、非球面精度不易实现、生产效率低、成本高等。
二、led透镜的应用分类
1.一次透镜
a.一次透镜是直接封装（或粘合）在led芯片支架上，与led成为一个整体；
b.led芯片（chip）按理论发光是360度，但实际上芯片在放置于led支架上得以固定及封装，所以芯片最大发光角度是180度，另外芯片还会有一些杂散光线，这样通过一次透镜就可以有效收集chip的所有光线并可得到如160度、140度、120度、90度甚至60度（不同需要）的出光角度；
c.一次透镜多用pmma或硅胶材料。
2.二次透镜
a.二次透镜与led是两个独立的物体，但它们在应用时确密不可分；
b.二次透镜的功能是将led的大角度光（一般为90-120度）再次聚光成5度至80度任意想要得到的角度；
c.二次透镜材料大都用pmma或玻璃。三、led透镜规格分类
1.穿透式（凸透镜）
a.当led光线经过透镜的一个曲面（双凸有个曲面）时光线会反生折射而聚光，而且当调整透镜与led之间的距离时角度也会变化（成反比），经过非球面技术设计的曲面光斑将会非常均匀，但因为透镜直径的局限性，透镜侧面的光线得不到利用（漏光）；
b.一般应用在大角度（40-80度）聚光，如台灯，路灯，室内灯具等；
2.全反射式（锥型或叫杯型）
a.透镜的设计在正前方用穿透式聚光，而锥形面又可以将侧光全部收集并反射出去，而这两种光线的重叠（角度相同）就可得到最完善的光线利用与漂亮的光斑效果；
b.也可在锥形透镜表面做些改变，可设计成镜面、磨砂面、珠面、条纹面、螺纹面、凸或凹面等而得到不同光斑效果。
3.led透镜模组
a.是将多个单颗透镜通过注塑完成一个整体的多头透镜，按不同需求可以设计成3合1、5合1甚至几十颗合一的透镜模组；
b.此设计有效节省生产成本，实现产品品质的一致性，节省灯具机构空间，更容易实现“大功率”等特点。
四、led透镜的设计与模具加工
1.首先取决于光源（大功率led），不同品牌的大功率led（例如cree、lumileds、首尔、欧司朗、艾笛森、长森源等），其芯片结构与封装方式、光线特性等均会有所区别，从而造成同样的透镜搭配不同规格品牌led时会所差异；所以要求有针对性开发（以主流品牌为导向），才能达成实际需要；
2.利用光学设计软件（如tracepro、codev、zemax等）设计并进行模拟光学跑光，设计得到相应的光学非球面曲面；
3.led透镜本身属于精密光学配件，故其对模具的精度要求极高，特别是透镜光学曲面的加工精度要达到0.1μm、镜片偏心度要达到3μm以内。一般对此类高精度模具的加工必须具有以下设备：超精密加工机（例如：precitechnanoform350）、cnc综合加工机、平面磨床、铣床、cnc放电加工机、表面轮廓仪等。
4.模具最精密的部件在于光学模仁，首先选用专用模仁钢材，完成初胚，镀镍后再用超精密加工机进行非球面技术加工曲面。
五、led透镜的用料及生产
1.led透镜作为光学级的产品，对透光性、缩水性要求极高。原材料一般采用高档光学级pmma。目前为日本三菱pmma材料为最好（现在的vh5与vh001质量更高），同样是三菱的南通料就会稍逊一些；
2.必须配备万级甚至更高级别的无尘车间，作业人员必须着防静电服装，以及戴手指套、戴口罩等防静电防尘措施，并且定期对车间做检验与清理；
3.须有专业的光学注塑机（电动）如法拉克，东洋，海天，佳明等品牌功率在35t以上，并严格控制注塑温度、时间，降低产品缩水率，绝不能添加水口料重复利用，才能保证产品更符合设计方案；
4.产品必须用防静电防尘pvc包装，并且须完全密封包装，存放必须注意控制温度与湿度，并且最好不要存放超过一年以上。

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