基本介紹
- 中文名：大功率LED透鏡
- 作用：提升LED的出光效率
- 直徑：3-10mm
- 級別：光學級PMMA
LED透鏡的材料種類,矽膠透鏡,PMMA透鏡,PC透鏡,玻璃透鏡,LED透鏡的套用分類,一次透鏡,二次透鏡,LED透鏡規格分類,穿透式（凸透鏡）,折反射式（錐型或杯型）,透鏡模組,LED透鏡的設計與模具加工,LED透鏡的用料及生產,LED逶境的優勢,
LED透鏡的材料種類
矽膠透鏡
a. 因為矽膠耐溫高（也可以過回流焊），因此常用來直接封裝在LED晶片上。
b. 一般矽膠透鏡體積較小，直徑3-10mm。
PMMA透鏡
a. 光學級PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱：亞克力）。
b .塑膠類材料，優點：生產效率高（可以通過注塑、擠塑完成）；透光率高（3mm厚度時穿透率93%左右）；缺點：溫度不能超過80°（熱變形溫度92度）。
PC透鏡
a. 光學級料Polycarbonate（簡稱PC）聚碳酸酯。
b. 塑膠類材料，優點：生產效率高（可以通過注塑、擠塑完成）；透光率稍低（3mm厚度時穿透率89%左右）；缺點：溫度不能超過110°（熱變形溫度135度）。
玻璃透鏡
光學玻璃材料，優點：具有透光率高（97%）、耐溫高等特點；缺點：形狀單一、易碎、批量生產不易實現、生產效率低、成本高等。但是，目前國內已有極少廠家開始研發玻璃模造工藝，如深圳市燈燁光電使用模具熔鑄生產玻璃透鏡，可生產各種形狀、特殊表面的透鏡。另外，模具化生產，產品一致性好、精密度高，並且可以極大的提升生產效率，有效降低玻璃透鏡的成本，加上透光率高的特點，玻璃透鏡勢必成為光學塑膠類大功率LED透鏡的替代性產品。不過目前此類生產設備的價格高昂，短期內很難普及。此外玻璃較PMMA、PC料易碎的缺點，還需要更多的研究與探索，以現在可以實現的改良工藝來說，只能通過鍍膜或鋼化處理來提升玻璃的不易碎特性，雖然經過這些處理，玻璃透鏡的透光率會有所降低，但依然會遠遠大於普通光學塑膠透鏡的透光效果。所以玻璃透鏡的前景將更為廣闊。
LED透鏡的套用分類
一次透鏡
a. 一次透鏡是直接封裝（或粘合）在LED晶片支架上，與LED成為一個整體。
b. LED晶片（chip）理論上發光是360度，但實際上晶片在放置於LED支架上得以固定及封裝，所以晶片最大發光角度是180度（大於180°範圍也有少量餘光），另外晶片還會有一些雜散光線，這樣通過一次透鏡就可以有效匯聚chip的所有光線並可得到如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（一般的規律是：角度越大效率越高）。
c. 一次透鏡一般用PMMA、PC、光學玻璃、矽膠等材料。
二次透鏡
a. 二次透鏡與LED是兩個獨立的物體，但它們在套用時確密不可分。
b. 二次透鏡的功能是將LED光源的發光角度再次匯聚光成5°至160°之間的任意想要的角度，光場的分布主要可分為：圓形、橢圓形、矩形。
c. 二次透鏡材料一般用光學級PMMA或者PC；目前只在特殊情況下才選擇玻璃。但隨著玻璃模造工藝的推廣與普及，二次透鏡將會迎來一次材料性的革命，光學玻璃將替代光學級的PMMA或者PC。
LED透鏡規格分類
穿透式（凸透鏡）
a. 當LED光線經過透鏡的一個曲面（雙凸有2個曲面）時光線會發生折射而聚光，而且當調整透鏡與LED之間的距離時角度也會變化（角度與距離成反比），經過光學設計的透鏡光斑將會非常均勻，但由於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（產生黃邊的原因暫不贅述）；
b．一般套用在大角度（50°以上）的聚光，如檯燈、吧燈等室內照明燈具；
折反射式（錐型或杯型）
a.透鏡的設計在正前方用穿透式聚光，而錐形面又可以將側光全部收集並反射出去，而這兩種光線的重疊（角度相同）就可得到最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，可設計成鏡面、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。
透鏡模組
a. 是將多個單顆透鏡通過注塑完成一個整體的多頭透鏡，按不同需求可以設計成3合1、5合1甚至幾十顆合一的透鏡模組；也可以把兩個單獨的透鏡通過支架組合在一起。
b. 此設計有效節省生產成本，實現產品質量的一致性，節省燈具機構空間，更容易實現“大功率”等特點。
LED透鏡的設計與模具加工
1． 首先取決於光源（大功率LED），不同品牌的大功率LED其晶片結構與封裝方式、光線特性等均會有所區別，從而造成同樣的透鏡搭配不同規格品牌LED時會所差異；所以要求有針對性開發（以主流品牌為導向），才能達成實際需要的效果；
2． 利用光學設計軟體和機械建模軟體（如：Pro/E、UG、SOLIDWORKS等)進行設計和光學仿真，不斷最佳化而得到相應的光學透鏡
3．LED透鏡本身屬於精密光學配件，故其對模具的精度要求極高，特別是透鏡光學曲面的加工精度要達到 0.1μm。一般對此類高精度模具的加工必須具有以下設備：超精密加工機、CNC 綜合加工機、精密磨床、精密銑床、鑽床、CNC 精密火花機、表面輪廓儀、干涉儀等。
4．模具最精密的部件在於光學模仁，首先必須選用專用模仁鋼材經過熱處理到55°，完成粗胚，在粗胚上經過鍍鎳處理後再用超精密加工機進行曲面加工而得到。
LED透鏡的用料及生產
1． LED透鏡作為光學級的產品，對透光性、熱穩定性、密度、折射率均勻性、折射率穩定性、吸水性、混濁度、最高長期工作溫度等都有嚴格的要求。因此，必須根據實際選擇透鏡的材料。原則上選擇光學級PMMA，如有特殊的需求可選擇光學級PC。
2． 必須配備萬級甚至更高級別的無塵車間，作業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，並且定期對車間做檢驗與清理。
3． 須有專業的光學注塑機,並嚴格控制注塑工藝才能得到合格的產品。
4． 產品檢驗：無氣泡、無凹陷、無縮痕、無流紋、無月牙；形狀精度 Rt<0.005 表面粗糙度 Ra<0.0002。
5． 產品必須用防靜電防塵PVC包裝，並且須完全密封包裝，存放必須嚴格控制溫度與濕度，並且最好不要存放超過一年以上。
從以上LED透鏡的設計與生產過程來看，看似簡單的LED透鏡，從設計到成品，其對軟體、硬體的要求都非常高，這也造成了市場上LED透鏡的價格差異很大。從LED照明普及的美好前景來看，透鏡做為LED照明燈具的必備部件，市場前景也將越來越好。
LED逶境的優勢
1、無論遠近，燈罩（反光杯）與透鏡沒多大區別，均勻性來講，透鏡會優於反光杯；
2、用小角度的LED透鏡,效果比燈罩好,因為要射得遠的!燈罩聚光已經過透鏡(因為LED本身一定會有透鏡的)再經過一次光罩聚光,這次會浪費很多光的,還不如在透鏡就聚光了,而透鏡的發光角度很好處理!
另:如果空間可以的話,用3個1W的,比使用一個3W的效果要好得多!
3、相比之下，燈罩發光均勻點範圍大，但是投光度不好，透鏡則相反；
4、LED透境顯得要高檔些。
