透镜的材料种类
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。其它类型的透镜如: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。
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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),因此常用来直接封装在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 .塑料类材料,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. 塑料类材料,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:形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。但是,目前国内已有极少厂家开始研发玻璃模造工艺,如深圳市鑫鸿光学使用模具熔铸生产玻璃透镜,可生产各种形状、特殊表面的透镜。另外,模具化生产,产品一致性好、精密度高,并且可以极大的提升生产效率,有效降低玻璃透镜的成本,加上透光率高的特点,玻璃透镜势必成为光学塑料类大功率LED透镜的替代性产品。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。
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二、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。
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