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【光电科普知识】LED光学设计的那些知识
发布时间: 2019-11-25 13:13:40


什么是LED的一次光学设计和二次光学设计?是否所有的LED都包含有一次光学设计和二次光学设计?今天我们就来简单的了解一下LED光学设计的基础知识,带你走进LED的领域。

 

一、一次光学

 

  把LED芯片封装成LED光电零组件时,要先进行一次光学设计,以解决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。这就是所谓的一次光学设计。


  故一次光学设计主要是对芯片、支架、模粒这三要素的设计。

 

LED光源主要光强分布形式

 

 

 

二、二次光学

 

  二次光学设计是针对大功率LED照明来说:一般大功率LED都有一次透镜,发光角度为120度左右。二次光学就是将经过一次透镜后的光再通过一个光学透镜改变它的光学性能。大功率LED照明零组件在成为照明产品前,一般要进行两次光学设计。

 


故二次光学设计主要是对LED照明器具进行优化设计,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。

 

三、二次光学的作用

 

把光线扩散到更广的范围,并且改变其光强分布


 

把宽的光束聚集成更窄的光束

 

 

 

四、二次光学的设计原理

 

照明区域中任意一点的照度都是由光源的许多点发出的光能,通过光学照明系统重新分配后进行叠加形成的。光学照明光学系统一般包括:LED光源+光学系统+照明平面

 

五、LED光学照明设计系统方法

 

1.根据使用要求提出光学系统设计要求

2.收集光学系统必要的参数条件,把光学中“不可能”“不合理”的要求剔除掉

3.光学系统整体设计布局,光学部分的设计

4.根据设计要求优化光学效果,一般由计算机软件辅助完成

5.绘制产品图纸,考虑产品加工成型,输出图档

 

 

六、灯具使用场景和测试仿真


 

七、LED光学系统分类

 

1.反射杯/2.透镜/3.反射杯与透镜的结合

一般来说,透镜比反射镜能更有效的改变光形。

 

 

八、LED光学透镜材料分类

 

1.硅胶透镜:

a.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.一般的硅胶透镜体积较小,直径一般在5-10MM;

 

2.PMMA透镜

a.光学级PMMA(聚甲基内烯配甲酯,俗称:亚克力).此材料在成型后比较脆,不适宜制作形状特别复杂的产品;

b.优点:生产效率高(可以通过注塑完成),透光率高(3mm厚度时穿透率为93%左右),缺点:耐温70度,热变形温度90度;

 

3.PC透镜

a.光学级Polycarbonate(简称PC)聚碳酸酯,具有相当强的韧性,耐冲击性能好;

b.优点:生产效率高(可以通过注塑成形),耐温高(130度以上);缺点:透光率稍低(88%);

 

4.玻璃透镜

具有高透光率(97%)耐温高等特点,缺点:易碎,生产效率低,成本高。

 

九、LED光学透镜材料分类


 

 






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