关于LED透镜定义，原理，标准介绍

2016-08-15 by:CAE仿真在线来源:互联网

一、LED透镜简述:

LED透镜是提升LED的出光效率、改变LED的光场分布的光学系统的一种辅助材料,它和LED是紧密联系在一起的。其中大功率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)。

二、LED透镜的分类:

一次透镜

1.一次透镜是直接封装(或粘合)在LED芯片支架上,与LED成为一个整体;

2.LED芯片按理论发光是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芯片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;

3.一次透镜多用PMMA或硅胶材料。

二次透镜

1.二次透镜与LED是两个独立的物体,但它们在应用时确密不可分;

2.二次透镜的功能是将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,光场的分布主要可分为:圆形、椭圆形、矩形;

3.二次透镜材料一般用光学级PMMA或者PC,在特殊情况下可选择玻璃。

三、LED透镜材质的种类介绍:

PMMA

1.光学级PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,俗称:亚克力)。

2.塑胶类材料,优点:生产效率高(可以通过注塑、挤塑完成);透光率高(3mm厚度时穿透率93%左右);缺点:温度不能超过80度(热变形温度92度)。

1.光学级料Polycarbonate(简称PC)聚碳酸酯。

2.塑胶类材料,优点:生产效率高(可以通过注塑、挤塑完成);透光率稍低(3mm厚度时穿透率89%左右);缺点:温度不能超过110°(热变形温度135度)。

硅胶

1.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。

2.一般硅胶透镜体积较小,直径3-10mm。

玻璃

光学玻璃材料,优点:具有透光率高(97%)耐温高等特点;缺点:形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。

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、亿光、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),才能达成实际需要的效果;

2.利用光学设计软件(如Code V、ZEMAX、TracePro、ASAP、LighTools等)和机械建模软件(如:Pro/E、UG、SOLIDWORKS等)进行设计和光学仿真,不断优化而得到相应的光学透镜

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。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(如:PRECITECH NANOFORM 350)、CNC 综合加工机、精密磨床、精密铣床、钻床、CNC 精密火花机、表面轮廓仪、干涉仪等。

4.模具最精密的部件在于光学模仁,首先必须选用专用模仁钢材(如:瑞典S136镜面钢)经过热处理到55°,完成粗胚,在粗胚上经过镀镍处理后再用超精密加工机进行曲面加工而得到。

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、热稳定性、密度、折射率均匀性、折射率稳定性、吸水性、混浊度、最高长期工作温度等都有严格的要求。因此,必须根据实际选择透镜的材料。原则上选择光学级PMMA,如有特殊的需求可选择光学级PC。目前为日本三菱PMMA材料为最好(VH001是经常选择的牌号),三菱公司在中国的分厂南通丽阳就会稍逊一些。

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、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如东芝、德马格、海天、震雄等品牌的注塑机,并严格控制注塑工艺才能得到合格的产品。

4.产品检验:无气泡、无凹陷、无缩痕、无流纹、无月牙;形状精度Rt<0.005表面粗糙度Ra<0.0002。

5.产品必须用防静电防尘PVC包装,并且须完全密封包装,存放必须严格控制温度与湿度,并且最好不要存放超过一年以上。

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才