LED透鏡與LED密切相關。其他鏡頭,如相機、望遠鏡等,不屬於本文討論範圍。本文主要研究PMMA制成的二次聚光大功率LED透鏡。
1.LED透鏡的材料類型:
1.矽膠鏡片;
A.因為矽膠耐高溫(也可以回流焊),所以往往直接封裝在LED芯片上;
B.壹般矽膠鏡片尺寸較小,直徑為3-10mm;
2、PMMA鏡片
A.光學級PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,俗稱亞克力)
B.塑料材質,優點:生產效率高(可註塑完成);透光率高(厚度為3mm時約93%);缺點:耐溫70%(熱變形溫度90度);
3.PC鏡頭
A.光學級尼龍聚碳酸酯(簡稱PC)
B.塑料材質,優點:生產效率高(可註塑完成);耐高溫(130度以上);缺點:透光率略低(87%);
4.玻璃透鏡
光學玻璃材料具有高透光率(97%)和耐高溫等特點。缺點:易碎,非球面精度不易達到,生產效率低,成本高。
二、LED鏡頭的應用分類
1.初級透鏡
A.主透鏡直接封裝(或鍵合)在LED芯片支架上,與LED為壹體;
B.理論上LED芯片是360度發光的,但實際上芯片是固定封裝在LED支架上的,所以芯片的最大發光角度是180度,芯片內有壹些雜散光,這樣芯片的所有光都可以通過壹個透鏡有效的聚集,得到如160度,140度,65438度。
C.主透鏡由PMMA或矽膠制成。
2.次級透鏡
壹次透鏡和LED是兩個獨立的物體,但在應用上是不可分割的;
B二次透鏡的作用是將LED的大角度光線(壹般為90-120度)再次聚光成5至80度的任意所需角度;
c二次透鏡的材料多為PMMA或玻璃。
三、LED鏡頭規格分類
1.穿透力(凸透鏡)
A.當LED光線通過透鏡的壹個曲面時(雙凸面有壹個曲面),光線會發生折射和聚光,調整透鏡與LED的距離,角度會發生變化(成反比)。非球面技術設計的曲面上的光斑會非常均勻,但是由於透鏡直徑的限制,透鏡側面的光不會被利用(漏光);
b壹般用於大角度(40-80度)聚光,如臺燈、路燈、室內燈等。
2.全反射型(錐形或杯形)
a、鏡片設計為通過正面聚焦光線,圓錐面可以收集和反射所有側面光線,這兩種光線的重疊(相同角度)可以得到最完美的光線利用和優美的光斑效果;
b .錐形透鏡的表面也可以做壹些改變,可以設計成鏡面、磨砂面、珠面、條紋面、螺紋面、凸面或凹面,以獲得不同的光斑效果。
3、LED鏡頭模塊
A.多個單透鏡註塑成壹體式多頭透鏡,可根據不同需求設計成3合1、5合1甚至幾十個壹體式透鏡模塊;
b這種設計可以有效節約生產成本,實現產品質量的壹致性,節省燈機構的空間,更容易實現“大功率”的特性。
四、LED透鏡設計和模具加工
1.首先,根據光源(大功率LED)的不同,不同品牌的大功率LED(如CREE、lumileds、漢辦、歐司朗、艾迪生、長森源等。)會有不同的芯片結構、封裝方式、光特性等。,同樣的鏡頭搭配不同品牌的led會導致差異;所以需要定向開發(以主流品牌為導向),滿足實際需求;
2.使用光學設計軟件(如Trace pro,CodeV,Zemax等。)進行光學跳動的設計和模擬,設計相應的光學非球面;
3.三號。LED透鏡本身是精密的光學配件,所以對模具的精度要求極高,尤其是透鏡光學曲面的加工精度要達到0.1μm,透鏡偏心度要達到3微米以內..壹般這類高精度模具的加工必須具備以下設備:超精密加工機床(如Precision Tech Nano Form 350)、數控綜合加工機床、平面磨床、銑床、數控放電加工機床、表面輪廓儀等。
模具最精密的部分是光學模芯。首先選用專用模芯鋼完成初胚,然後用超精密加工機床加工非球面。
動詞 (verb的縮寫)LED透鏡的材料和生產
1.LED透鏡作為光學產品,對透明度和收縮率要求極高。原料壹般為高檔光學級PMMA。目前日本三菱PMMA材質最好(現在VH5和VH001質量更高),同為三菱的南通材質會略遜壹籌;
2.必須配備萬級甚至更高級別的無塵車間,操作人員必須穿戴防靜電服、手套、口罩等防靜電防塵措施,並定期對車間進行檢查和清潔;
3.專業光學註塑機(電動)如falak、東洋、海天、佳明等。應可用,嚴格控制註射溫度和時間,降低產品的收縮率,絕不添加噴嘴材料重復使用,確保產品更符合設計方案;
4.產品必須用抗靜電、防塵的PVC包裝,並且必須完全密封。存放時壹定要控制好溫度和濕度,存放時間最好不要超過壹年。
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從上述LED鏡片的設計和生產工藝來看,看似簡單的LED鏡片,從設計到成品,對軟硬件的要求都非常高,這也造成了市場上LED鏡片價格的巨大差異。從LED照明普及的美好前景來看,透鏡作為LED照明燈的配套產品,市場前景會越來越好。