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大功率LED燈珠透鏡分類

作者: 時(shí)間:2016-12-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  一、大功率LED燈珠透鏡的材料種類

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/325617.htm

  1.大功率LED燈珠硅膠透鏡

  a.因?yàn)楣枘z耐溫高(也可以過回流焊),因此常用來直接封裝LED芯片上。

  b.一般硅膠透鏡體積較小,直徑3-10mm。

  2.大功率LED燈珠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(diǎn):生產(chǎn)效率高(可以通過注塑、擠塑完成);透光率高(3mm厚度時(shí)穿透率93%左右);缺點(diǎn):溫度不能超過80°(熱變形溫度92度)。

  3.大功率LED燈珠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(diǎn):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(shí)穿透率89%左右);缺點(diǎn):溫度不能超過110°(熱變形溫度135度)。

  4.大功率LED燈珠玻璃透鏡

  光學(xué)玻璃材料,優(yōu)點(diǎn):具有透光率高(97%)、耐溫高等特點(diǎn);缺點(diǎn):形狀單一、易碎、批量生產(chǎn)不易實(shí)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(diǎn),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(jià)格高昂,短期內(nèi)很難普及。此外玻璃較PMMA、PC料易碎的缺點(diǎn),還需要更多的研究與探索,以現(xiàn)在可以實(shí)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、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(gè)整體。

  b.LED芯片(chip)理論上發(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(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.大功率LED燈珠二次透鏡

  a.二次透鏡與LED是兩個(gè)獨(dú)立的物體,但它們在應(yīng)用時(shí)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、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(gè)曲面(雙凸有2個(gè)曲面)時(shí)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(shí)角度也會變化(角度與距離成反比),經(jīng)過光學(xué)設(shè)計(jì)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(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(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.透鏡模塊

  a.是將多個(gè)單顆透鏡通過注塑完成一個(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塊;也可以把兩個(gè)單獨(dú)的透鏡通過支架組合在一起。

  b.此設(shè)計(jì)有效節(jié)省生產(chǎn)成本,實(shí)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(shí)現(xiàn)“大功率”等特點(diǎn)。

  四、鏡的設(shè)計(jì)與模具加工

  1.首先取決于光源(大功率LED燈珠),不同品牌的大功率LED燈珠(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(shí)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(shí)際需要的效果;

  2.利用光學(xué)設(shè)計(jì)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(jì)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,大功率LED燈珠透鏡的用料及生產(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(shí)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(yàn)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(yàn):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。



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