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LED散熱燈杯-透鏡知識
時間：2014-08-30 點擊：1037次
一、LED透鏡的材料種類
1． 硅膠透鏡
a. 因為硅膠耐溫高（也可以過回流焊），因此常用來直接封裝在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PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱：亞克力）。
b .塑料類材料，優(yōu)點：生產(chǎn)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°（熱變形溫度92度）。
3．PC透鏡
a. 光學(xué)級料Polycarbonate（簡稱PC）聚碳酸酯。
b. 塑料類材料，優(yōu)點：生產(chǎn)效率高（可以通過注塑、擠塑完成）；透光率稍低（3mm厚度時穿透率89%左右）；缺點：溫度不能超過110°（熱變形溫度135度）。
4．玻璃透鏡
光學(xué)玻璃材料，優(yōu)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(chǎn)不易實現(xiàn)、生產(chǎn)效率低、成本高等。但是，目前國內(nèi)已有極少廠家開始研發(fā)玻璃模造工藝，使用模具熔鑄生產(chǎn)玻璃透鏡，可生產(chǎn)各種形狀、特殊表面的透鏡。另外，模具化生產(chǎn)，產(chǎn)品一致性好、精密度高，并且可以極大的提升生產(chǎn)效率，有效降低玻璃透鏡的成本，加上透光率高的特點，玻璃透鏡勢必成為光學(xué)塑料類大功率LED透鏡的替代性產(chǎn)品。不過目前此類生產(chǎn)設(shè)備的價格高昂，短期內(nèi)很難普及。此外玻璃較PMMA、PC料易碎的缺點，還需要更多的研究與探索，以現(xiàn)在可以實現(xiàn)的改良工藝來說，只能通過鍍膜或鋼化處理來提升玻璃的不易碎特性，雖然經(jīng)過這些處理，玻璃透鏡的透光率會有所降低，但依然會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通光學(xué)塑料透鏡的透光效果。所以玻璃透鏡的前景將更為廣闊。
二、LED透鏡的應(yīng)用分類
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成為一個整體。
b. LED芯片（chip）理論上發(fā)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(fā)光角度是180度（大于180°范圍也有少量余光），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匯聚chip的所有光線并可得到如180°、160°、140°、120°、90°、60°等不同的出光角度，但是不同的出光角度LED的出光效率有一定的差別（一般的規(guī)律是：角度越大效率越高）。
c. 一次透鏡一般用PMMA、PC、光學(xué)玻璃、硅膠等材料。
2．二次透鏡
a. 二次透鏡與LED是兩個獨立的物體，但它們在應(yīng)用時確密不可分。
b. 二次透鏡的功能是將LED光源的發(fā)光角度再次匯聚光成5°至160°之間的任意想要的角度，光場的分布主要可分為：圓形、橢圓形、矩形。
c. 二次透鏡材料一般用光學(xué)級PMMA或者PC；目前只在特殊情況下才選擇玻璃。但隨著玻璃模造工藝的推廣與普及，二次透鏡將會迎來一次材料性的革命，光學(xué)玻璃將替代光學(xué)級的PMMA或者PC。
三、LED透鏡規(guī)格分類
1． 穿透式（凸透鏡）
a. 當(dāng)LED光線經(jīng)過透鏡的一個曲面（雙凸有2個曲面）時光線會發(fā)生折射而聚光，而且當(dāng)調(diào)整透鏡與LED之間的距離時角度也會變化（角度與距離成反比），經(jīng)過光學(xué)設(shè)計的透鏡光斑將會非常均勻，但由于透鏡直徑和透鏡模式的限制，LED的光利用率不高及光斑邊緣有比較明顯的黃邊（產(chǎn)生黃邊的原因暫不贅述）；
b．一般應(yīng)用在大角度（50°以上）的聚光，如臺燈、吧燈等室內(nèi)照明燈具；
2． 折反射式（錐型或杯型）
a.透鏡的設(shè)計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，而這兩種光線的重迭（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．透鏡模塊
a. 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(shè)計成3合1、5合1甚至幾十顆合一的透鏡模塊；也可以把兩個單獨的透鏡通過支架組合在一起。
b. 此設(shè)計有效節(jié)省生產(chǎn)成本，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，節(jié)省燈具機(jī)構(gòu)空間，更容易實現(xiàn)“大功率”等特點。
四、LED透鏡的設(shè)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(jié)構(gòu)與封裝方式、光線特性等均會有所區(qū)別，從而造成同樣的透鏡搭配不同規(guī)格品牌LED時會所差異；所以要求有針對性開發(fā)（以主流品牌為導(dǎo)向），才能達(dá)成實際需要的效果；
2． 利用光學(xué)設(shè)計軟件（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)級的產(chǎn)品，對透光性、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)實際選擇透鏡的材料。原則上選擇光學(xué)級PMMA，如有特殊的需求可選擇光學(xué)級PC。目前為日本三菱PMMA材料為最好（VH001是經(jīng)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(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，并且定期對車間做檢驗與清理。
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：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。
從以上LED透鏡的設(shè)計與生產(chǎn)過程來看，看似簡單的LED透鏡，從設(shè)計到成品，其對軟件、硬件的要求都非常高，這也造成了市場上LED透鏡的價格差異很大。從LED照明普及的美好前景來看，透鏡做為LED照明燈具的必備部件，市場前景也將越來越好。返回》
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