喻果明LED光學透鏡與反光杯

1、透鏡與反射器透鏡與反射器主講：喻果明主講：喻果明目 錄1. 光的基礎知識什么是光？光的本質(zhì)及傳播方式？物體的發(fā)光方式？光的表現(xiàn)方式？2. LED光學設計3. 西頓常用光學元器件什么是LED透鏡？什么是反光杯？設計用的軟件有哪些？透鏡和反光杯的區(qū)別？光的基礎知識 光是人類眼睛可以看見的一種電磁波電磁波，也稱可見光譜可見光譜。在科學上的定義，光是指所有的電磁波譜。光是由光子光子為基基本粒子本粒子組成，具有粒子性粒子性與波動性波動性，稱為波粒二象性波粒二象性。 光可以在真空、空氣、水真空、空氣、水等透明的物質(zhì)中傳播。對于可見光的范圍沒有一個明確的界限，一般人的眼睛所能接受的光的波長波長在380380

2、760nm760nm之間。人們看到的光來自于太陽或借助于產(chǎn)生光的設備，包括白熾燈泡、熒光燈管、激光器、螢火蟲等。 什么是光？什么是光？ 光是一種能量的形態(tài)，它可以從一個物體傳播到另一個物體，其中無需任何物質(zhì)作媒介。 通常將這種能量的傳遞方式謂之輻射輻射，其含義是能量從能源出發(fā)沿直線（在同一介質(zhì)內(nèi)）向四面八方傳播。光的本質(zhì)？光的本質(zhì)？ 光是以電磁波的形式沿直線向四面八方傳播，當它遇到質(zhì)介時就會發(fā)以下改變： a、光的反射 b、光的散射 c、光的吸收 d、光向折射 f、光的透射光的傳播方式？光的傳播方式？物體的發(fā)光方式通?？煞殖啥?，即熱光與冷光熱光與冷光。 1 1、熱光：、熱光：所謂熱光又稱之謂熱

3、輻射，是指物質(zhì)在高溫下發(fā)出的熱。在熱輻射的過程中，特內(nèi)部的能量并不改變，通過加熱使輻射得以進行下去，低溫時輻射紅外光、高溫時變成白光。2 2、冷光：、冷光：從某種能源在較低溫度時所發(fā)出的光。發(fā)冷光時，某個原子的一個電子受外力作用從基態(tài)激發(fā)到較高的能態(tài)。由于這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，該電子通常以光的形式將能量釋放出來，回到基態(tài)。由于這種發(fā)光過程不伴隨物體的加熱，因此將這種形式的光稱之為冷光。 物體的發(fā)光方式物體的發(fā)光方式光的表現(xiàn)形式光的表現(xiàn)形式光光的的表表現(xiàn)現(xiàn)色溫、光色色溫、光色光束角光束角顯色性顯色性光效光效光通量光通量光強光強照度照度亮度亮度顯色性顯色性光效光效光強光強照度照度亮度亮度LED光學設

4、計LEDLED透鏡分為一次透鏡分為一次LEDLED透鏡和二次透鏡和二次LEDLED透鏡：透鏡： 1 1、一次、一次LEDLED透鏡透鏡一般為硅膠透鏡，因為硅膠耐溫高（也可以過回流焊），因此常用直接封裝在LED芯片上。一般硅膠透鏡體積較小，直徑3-10mm。并且LED透鏡一般與LED緊密聯(lián)系在一起，它有助于提升LED的出光效率、透鏡改變LED的光場分布的光學系統(tǒng)。 一次LED透鏡是直接封裝（或粘合）在LED芯片支架上，與LED成為一個整體。 什么是什么是LEDLED透鏡透鏡 一次LED透鏡作為光學級的產(chǎn)品，對透光性、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、最高長期工作溫度等都

5、有嚴格的要求。因此，必須根據(jù)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。 LED芯片（chip）理論上發(fā)光是360度，但實際上芯片在放置于LED支架上得以固定及封裝，所以芯片最大發(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）。 一次LED透鏡一般用PMMA、PC、光學玻璃、硅膠等材料。 什么是什么是LEDLED透鏡透鏡一次LED透鏡材

6、料優(yōu)缺點：A A 硅膠透鏡硅膠透鏡a. 因為硅膠耐溫高（也可以過回流焊），因此常用直接封裝LED發(fā)光器件。 b. 一般硅膠透鏡體積較小，直徑3-10mm。 B BPMMAPMMA透鏡透鏡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(yōu)點：生產(chǎn)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）。 什么是什么是LEDLED透鏡透鏡C CPCPC透鏡透鏡a. 光學級料Polycarbonate（簡稱PC）聚碳酸酯。 b. 塑膠類材料，優(yōu)點：生產(chǎn)效率高（可以通過注塑、擠塑完成）；透光率稍低（3mm厚度時穿

7、透率89%左右）；缺點：溫度不能超過110（熱變形溫度135度）。 D D玻璃透鏡玻璃透鏡光學玻璃材料，優(yōu)點：豐富的光學參數(shù)特性（可選擇），具有透光率高（3mm厚度時穿透率97%）、耐溫高等特點；缺點：體積大質(zhì)量重、形狀單一、易碎、批量生產(chǎn)不易實現(xiàn)、生產(chǎn)效率低、成本高等。不過目前此類生產(chǎn)設備的價格高昂，短期內(nèi)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(xiàn)在可以實現(xiàn)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(jīng)過這些處理，玻璃透鏡的透光率會有所降低，但依然會遠遠大于普通光學塑料透鏡的透光效果。所以玻璃透鏡的前景將更為廣闊。 什么是什么是LEDL

8、ED透鏡透鏡2 2、二次、二次LEDLED光學透鏡：光學透鏡：a. 二次透鏡與LED是兩個獨立的物體，但它們在應用時確密不可分。 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；在特殊情況下可選擇玻璃。 什么是什么是LEDLED透鏡透鏡 反光杯：反光杯：反光裝置的一種。反光裝置是指為了利用有限的光能，通過光反射器來控制主光斑的光照距離和光照面積。反光杯是指用點光源燈泡為光源，需遠距離聚光照明的反射器，通常杯型，俗稱反光杯。 什么是反光杯什么是反光杯反光杯的設計原理

9、反光杯的設計原理反光杯的幾何參數(shù)： a.光源中心與反光杯頂面的距離Hb.反光杯頂部開口直徑Dc.光線通過反射后的出光角Bd.溢散光光角Ae.照射距離Lf.中心聚光光斑直徑Eg.溢散光光斑直徑F什么是反光杯什么是反光杯1、幾何參數(shù)的關系如下： a、反光杯的外形尺寸主要有H和D兩個尺寸決定，H和D同時也決定了溢散光光角A；b、光斑的直徑E、F是由出光角B、A和距離L決定；c、最關鍵的角度B則是通過反光杯的反射曲面決定的。 對于反光杯，反射罩的設計來講，主要是設計反射曲線，以上的幾何參數(shù)中H、D、B三個參數(shù)就決定了反射曲線，因此對于反光杯，反射罩的設計只需提供H、D、B三個參數(shù)。外形尺寸則是根據(jù)實際

10、應用的產(chǎn)品決定的。 什么是反光杯什么是反光杯2、根據(jù)材質(zhì)可以劃分為金屬反光杯;塑料反光杯;玻璃反光杯。3、各種反光杯材質(zhì)的優(yōu)缺點：材料材料成本成本光學精度光學精度耐溫性耐溫性散熱性散熱性抗形變抗形變抗沖擊抗沖擊重量重量金屬低 低 高好 差差輕塑料中高 中差好好輕玻璃高高高 好好差大什么是反光杯什么是反光杯4、反光杯的制作工藝： a、金屬反光杯：需旋壓或者沖壓、拋光工藝完成，有形變記憶，優(yōu)點是成本低，耐溫，常用于低照明要求的燈具。 b、塑料反光杯：一次脫膜完成，光學精度高，無形變記憶，成本適中，缺點是耐溫性差，常用于溫度不高的電筒和手提燈具中。 c、玻璃反光杯：一次脫膜完成，光學精度高，無形變記

11、憶，耐溫，缺點是成本高，易碎，重量大。常用在不需要移動的高品質(zhì)產(chǎn)品中。如電影放映機，探照燈，火車頭燈等。什么是反光杯什么是反光杯5、反光率又稱鍍膜層反射可見光的效率。 6、鍍膜層的幾種形式及優(yōu)缺點：a、真空鍍介子：應用于玻璃反光杯。介子不僅有最高的可見反光率，燈泡產(chǎn)生的紅外線卻能穿過介子，起到散熱功能，延長燈光的使用壽命。 b、真空鍍鋁：應用于耐溫塑料和金屬反光杯。反光率高，是汽車和多數(shù)燈具的主要鍍膜工藝。缺點是，燈泡所產(chǎn)生的紫外線會使反光杯白化，降低反光率：紅外線又無法穿透鍍鋁層而被反射回燈泡，使燈泡繼續(xù)升溫，影響燈泡的使用壽c、陽極氧化：應用于金屬反光杯。有效反光率不到真空鍍鋁的一半。優(yōu)點

12、是不怕紫外線、紅外線的損害。甚至可以用水清洗。 什么是反光杯什么是反光杯西頓公司從2009年起引進美國專業(yè)光學設計軟件PhotopiaPhotopia，這是一款為照明企業(yè)量身訂做的光學設計軟件功能強大。設計軟件設計軟件 一般而言單顆LED點光源適合做二次透鏡，但不絕對也有做反光杯的。哪些產(chǎn)品適合做透鏡？哪些產(chǎn)品適合做反光杯？哪些產(chǎn)品適合做透鏡？哪些產(chǎn)品適合做反光杯？通常情況下集成LED面光源會配套反光杯使用。哪些產(chǎn)品適合做透鏡？哪些產(chǎn)品適合做反光杯？哪些產(chǎn)品適合做透鏡？哪些產(chǎn)品適合做反光杯？透鏡的優(yōu)勢透鏡的優(yōu)勢a、無論遠近，燈罩（反光杯）與透鏡沒多大區(qū)別，均勻性來講，透鏡會優(yōu)于反光杯； b、用

13、小角度的LED透鏡,效果比反光杯好,因為要射得遠的!燈罩聚光已經(jīng)過透鏡(因為LED本身一定會有透鏡的)再經(jīng)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(fā)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! c、相比之下，反光杯發(fā)光均勻點范圍大，但是投光度不好，透鏡則相反； d、LED透境顯得要高檔些。透鏡和反光杯的區(qū)別？透鏡和反光杯的區(qū)別？反光杯優(yōu)勢反光杯優(yōu)勢 反光杯采用拋物線曲面設計,能更有效的降低光損.通過電腦建模模擬反光杯光源發(fā)光角度及LED反光杯的空間結構，追蹤光線的折射軌跡，調(diào)整反光罩的曲率技術參數(shù)，以達到反光杯最佳的光強分布及燈杯對各種光束角的功能要求，大大提高了LED反光罩光效及減少了散光,炫光的可能.反光表面可鍍桔皮和光面兩種效果。可更好均勻柔和光斑，無黑洞、黃圈。反光效率高、不脫層、耐高溫。 透鏡和反光杯的區(qū)別？透鏡和反光杯的區(qū)別？名稱名稱圖片圖片成本成本光學精度光學精度光效利用率光效利用率透鏡高精，可以控制在正負1度高，光效利用率在90%左右反光杯低差，可以控制在正負3度差，光