LED的封装、检测与应用和LED的一次光学设计.pptVIP

LED的封装、检测与应用 LED的一次光学设计 LED的一次光学设计 LED的一次光学设计与二次光学设计概述 引脚式LED的一次光学设计 提高芯片发光强度与出光效率的方式 LED的一次光学设计 LED的一次光学设计与二次光学设计概述 1、一次光学设计 把LED 芯片封装成LED光电零组件时，要先进行一次光学设计。故一次光学设计主要是针对芯片、支架、模粒这三要素的设计。 目的：提高出光效率、并解决LED的出光角度、光强、光通量大小、光强分布、色温的范围与分布。 LED的一次光学设计 LED的一次光学设计 2、二次光学设计 二次光学设计是针对LED照明器具进行优化设计，这是系统层面的设计。其目的是对整个系统的出光效果、光强、色温分布进行设计。LED光源二次光学配光设计，对大面积投光和泛光照明配光需求尤为迫切。通过二次光学设计技术，设计外加的反射杯与多重光学透镜及非球面出光表面，可以提高器件的取光效率。 二次光学设计模拟软件有Code V、ZEMAX、TracePro、ASAP、LighTools等，和机械建模软件如：Auto CAD、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。 　　 LED的一次光学设计 引脚式LED的一次光学设计 模粒材料的种类 LED透镜的应用分类 LED透镜规格分类 LED的一次光学设计 1、模粒材料的种类 　　（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）。 　　 LED的一次光学设计 （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。 LED的一次光学设计 2、 LED透镜的应用分类 （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。 LED的一次光学设计 （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。 LED的一次光学设计 （3）透镜的选择及注意事项 　　 a、 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； 　　 b、 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。 　　 c、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。