大功率LED燈珠的透鏡分類

　　一、大功率LED燈珠透鏡的材料種類

　　1．大功率LED燈珠硅膠透鏡

　　a.因為硅膠耐溫高（也可以過回流焊），因此常用來直接封裝在LED芯片上。

　　b.一般硅膠透鏡體積較小，直徑3-10mm。

　　2．大功率LED燈珠pmma透鏡

　　a.光學級pmma（聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱：亞克力）。

　　b.塑料類材料，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）。

　　3．大功率LED燈珠pc透鏡

　　a.光學級料polycarbonate（簡稱pc）聚碳酸酯。

　　b.塑料類材料，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）。

　　4．大功率LED燈珠玻璃透鏡

　　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，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，并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料類大功率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。

　　二、大功率LED燈珠透鏡的應用分類

　　1．一次透鏡

　　a.一次透鏡是直接封裝（或粘合）在LED芯片支架上，與LED成為一個整體。

　　b.LED芯片（chip）理論上發光是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（一般的規律是：角度越大效率越高）。

　　c.一次透鏡一般用pmma、pc、光學玻璃、硅膠等材料。

　　2．大功率LED燈珠二次透鏡

　　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。

　　三、大功率LED燈珠透鏡規格分類

　　1．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，但由于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．一般應用在大角度（50°以上）的聚光，如臺燈、吧燈等室內照明燈具；

　　2．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并反射出去，而這兩種光線的重迭（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。

　　3．透鏡模塊

　　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塊；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。

　　四、大功率LED燈珠透鏡的設計與模具加工

　　1．首先取決于光源（大功率LED燈珠），不同品牌的大功率LED燈珠（例如cree、lumiLEDs、首爾、歐司朗、億光、艾笛森、長森源等），其芯片結構與封裝方式、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．利用光學設計軟件（如code v、zemax、tracepro、asap、lightools等）和機械建模軟件（如：pro/e、ug、solidworks等)進行設計和光學仿真，不斷優化而得到相應的光學透鏡

　　3．LED透鏡本身屬于精密光學配件，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（如：precitech nanoform 350）、cnc 綜合加工機、精密磨床、精密銑床、鉆床、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于光學模仁，首先必須選用專用模仁鋼材（如：瑞典s136鏡面鋼）經過熱處理到55°，完成粗胚，在粗胚上經過鍍鎳處理后再用超精密加工機進行曲面加工而得到。

　　五，大功率LED燈珠透鏡的用料及生產

　　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。目前為日本三菱pmma材料為最好（vh001是經常選擇的牌號），三菱公司在中國的分廠南通麗陽就會稍遜一些；

　　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，并且定期對車間做檢驗與清理。

　　3．須有專業的光學注塑機如東芝、德馬格、海天、震雄等品牌的注塑機，并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，并且須完全密封包裝，存放必須嚴格控制溫度與濕度，并且最好不要存放超過一年以上。