圖、led透鏡

    2.pmma 透鏡

    a. 光學(xué)級(jí)pmma(聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱(chēng)：亞克力)。

    b .塑膠類(lèi)材料，優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高(可以通過(guò)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(guò)80°(熱變形溫度92 度)。

    3.pc 透鏡

    a. 光學(xué)級(jí)料polycarbonate(簡(jiǎn)稱(chēng)pc)聚碳酸酯。

    b. 塑膠類(lèi)材料，優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高(可以通過(guò)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(guò)110°(熱變形溫度135 度)。

    4.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)：體積大質(zhì)量重、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。不過(guò)目前此類(lèi)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(lái)說(shuō)，只能通過(guò)鍍膜或鋼化處理來(lái)提升玻璃的不易碎特性，雖然經(jīng)過(guò)這些處理，玻璃透鏡的透光率會(huì)有所降低，但依然會(huì)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(lèi)

    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 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(huì)有一些雜散光線，這樣通過(guò)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(gè)獨(dú)立的物體，但它們?cè)趹?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(chǎng)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(jí)pmma 或者pc;在特殊情況下可選擇玻璃。

    三、led 透鏡規(guī)格分類(lèi)

    1. 穿透式(凸透鏡)

    a. 當(dāng)led 光線經(jīng)過(guò)透鏡的一個(gè)曲面(雙凸有個(gè)曲面)時(shí)光線會(huì)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(huì)變化(角度與距離成反比)，經(jīng)過(guò)光學(xué)設(shè)計(jì)的透鏡光斑將會(huì)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;

    b.一般應(yīng)用在大角度(50°以上)的聚光，如臺(tái)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，而這兩種光線的重疊(角度相同)就可得到 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.透鏡模組

    a. 是將多個(gè)單顆透鏡通過(guò)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組;也可以把兩個(gè)單獨(dú)的透鏡通過(guò)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)品品質(zhì)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、led透鏡的設(shè)計(jì)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、lumileds、ssc、osram、everlight、edsion 等)，其芯片結(jié)構(gòu)與封裝方式、光線特性等均會(huì)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)會(huì)所差異;所以要求有針對(duì)性開(kāi)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(duì)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(duì)此類(lèi)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 精密的部件在于光學(xué)模仁，首先必須選用專(zhuān)用模仁鋼材(如：瑞典s136 鏡面鋼)經(jīng)過(guò)熱處理到55°，完成粗胚，在粗胚上經(jīng)過(guò)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(jí)的產(chǎn)品，對(duì)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、 高長(zhǎng)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(jí)pmma，如有特殊的需求可選擇光學(xué)級(jí)pc。目前為日本三菱pmma 材料為 好(vh001 是經(jīng)常選擇的牌號(hào))，三菱公司在中國(guó)的分廠南通麗陽(yáng)就會(huì)稍遜一些;

    2. 必須配備萬(wàn)級(jí)甚至更高級(jí)別的無(wú)塵車(chē)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(duì)車(chē)間做檢驗(yàn)與清理。

    3. 須有專(zhuān)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(wú)氣泡、無(wú)凹陷、無(wú)縮痕、無(wú)流紋、無(wú)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 好不要存放超過(guò)一年以上。

    從以上led 透鏡的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，看似簡(jiǎn)單的led 透鏡，從設(shè)計(jì)到成品，其對(duì)軟件、硬件的要求都非常高，這也造成了市場(chǎng)上led 透鏡的價(jià)格差異很大。從led 照明普及的美好前景來(lái)看，透鏡做為led 照明燈具的必備部件，市場(chǎng)前景也將越來(lái)越好。

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