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LED透镜设计资料
LED透镜设计资料
led 透镜
前言:LED 透镜即与 LED 紧密联系在一起的有助于提升 LED 的出光效率、改变 LED 的光
场分布的光学系统。其他类型的透镜如:用于照相机、望远镜等的透镜不属于本文讲解范围,
本文着重讲解用于大功率 LED 的二次聚光透镜。
一、LED 透镜的材料种类
1. 硅胶透镜
a. 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。
b. 一般硅胶透镜体积较小,直径 3-10mm 。
2 .PMMA 透镜
a. 光学级 PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯,俗称:亚克力)。
b .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° (热变形温度92 度)。
3.PC 透镜
a. 光学级料 Polycarbonate (简称PC)聚碳酸酯。
b. 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)。
4 .玻璃透镜
光学玻璃材料,优点:具有透光率高(97% )、耐温高等特点;缺点:体积大质量重、
形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。不过目前此类生产设备的价
格高昂,短期内很难普及。此外玻璃较 PMMA、PC 料易碎的缺点,还需要更多的研究与探
索,以现在可以实现的改良工艺来说,只能通过镀膜或钢化处理来提升玻璃的不易碎特性,
虽然经过这些处理,玻璃透镜的透光率会有所降低,但依然会远远大于普通光学塑料透镜的
透光效果。所以玻璃透镜的前景将更为广阔。
二、LED 透镜的应用分类
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LED透镜设计资料
1.一次透镜
a. 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。
b. LED 芯片(chip )理论上发光是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(大于 180°范围也有少量余光),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汇聚 chip 的所有光线并可得到如 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
一定的差别(一般的规律是:角度越大效率越高)。
c. 一次透镜一般用 PMMA、PC、光学玻璃、硅胶等材料。
2 .二次透镜
a. 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。
b. 二次透镜的功能是将 LED 光源的发光角度再次汇聚光成 5°至 160°之间的任意想要
的角度,光场的分布主要可分为:圆形、椭圆形、矩形。
c. 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 透镜规格分类
1. 穿透式(凸透镜)
a. 当 LED 光线经过透镜的一个曲面(双凸有个曲面)时光线会发生折射而聚光,而且
当调整透镜与 LED 之间的距离时角度也会变化(角度与距离成反比),经过光学设计的透镜
光斑将会非常均匀,但由于透镜直径和透镜模式的限制,LED 的光利用率不高及光斑边缘
有比较明显的黄边;
b.一般应用在大角度(50° 以上)的聚光,如台灯、吧灯等室内照明灯具;
2 . 折反射式(锥型或杯型)
a.透镜的设计在正前方用穿透式聚光,而锥形面又可以将侧光全部收集并反射出去,而
这两种光线的重叠(角度相同)就可得到最完善的光线利用与漂亮的光斑效果;
b.也可在锥形透镜表面做些改变,可设计成镜面、磨砂面、珠面、条纹面、螺纹面、凸
或凹面等而得到不同光斑效果。
3.透镜模组
a. 是将多个单颗透镜通过注塑完成一个整体的多头透镜,按不同需求可以设计成 3 合
1、5 合 1 甚至几十颗合一的透镜模组;也可以把两个单独的透镜通过支架组合在一起。
b. 此设计有效节省生产成本,实现产品品质的一
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