一、大功率LED燈珠透鏡的材料種類

1.硅膠透鏡(jing)

a.因為硅(gui)膠耐溫高(也(ye)可以過(guo)回流焊)，因此常用(yong)來直(zhi)接封(feng)裝(zhuang)在LED芯片上(shang)。

b.一(yi)般硅(gui)膠透鏡體積(ji)較小，直徑3-10mm。

2.PMMA透鏡

a.光學(xue)級PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱：亞(ya)克(ke)力)。

b.塑料(liao)(liao)類材料(liao)(liao)

優(you)點：生產效(xiao)率(lv)高(可以(yi)通過(guo)注(zhu)塑、擠塑完(wan)成);透光率(lv)高(3mm厚(hou)度時(shi)穿透率(lv)93%左右);

缺點：溫度不能超過80°(熱變形溫度92度)。

3.PC透鏡

a.光學級料Polycarbonate(簡(jian)稱PC)聚碳酸酯。

b.塑料類材料

優(you)點：生產效率(lv)高(gao)(可以通(tong)過注塑(su)、擠塑(su)完成);透光率(lv)稍低(3mm厚度時穿(chuan)透率(lv)89%左右);

缺點：溫度(du)不(bu)能(neng)超(chao)過(guo)110°(熱變形溫度(du)135度(du))。

4.玻璃透鏡

光(guang)學玻璃材(cai)料

優點(dian)：具有(you)透光率(lv)高(97%)、耐溫高等特點(dian);

缺點(dian)：形狀單一(yi)、易(yi)碎、批量(liang)生(sheng)產(chan)不易(yi)實現、生(sheng)產(chan)效率低、成本高(gao)等。

(目前(qian)國內已有(you)極少廠家開始研(yan)發玻(bo)(bo)璃模(mo)造工藝(yi)，使(shi)用模(mo)具(ju)熔(rong)鑄(zhu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)玻(bo)(bo)璃透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)，可(ke)(ke)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)各種形狀(zhuang)、特(te)殊表面的(de)(de)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)。另(ling)外(wai)，模(mo)具(ju)化生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)，產(chan)(chan)品(pin)一致性(xing)好(hao)、精密度高，并且可(ke)(ke)以(yi)極大(da)的(de)(de)提升生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)效(xiao)(xiao)率，有(you)效(xiao)(xiao)降低玻(bo)(bo)璃透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)成本(ben)，加上透(tou)(tou)光率高的(de)(de)特(te)點，玻(bo)(bo)璃透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)勢必成為(wei)光學(xue)塑(su)(su)料(liao)類(lei)大(da)功率LED透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)替代性(xing)產(chan)(chan)品(pin)。不過目前(qian)此類(lei)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)設備的(de)(de)價格高昂，短期內很難普(pu)及(ji)。此外(wai)玻(bo)(bo)璃較PMMA 、PC料(liao)易(yi)碎的(de)(de)缺點，還(huan)需(xu)要更多的(de)(de)研(yan)究與探索，以(yi)現(xian)在可(ke)(ke)以(yi)實現(xian)的(de)(de)改良工藝(yi)來說(shuo)，只能通(tong)過鍍膜或鋼化處(chu)理來提升玻(bo)(bo)璃的(de)(de)不易(yi)碎特(te)性(xing)，雖然(ran)經過這些處(chu)理，玻(bo)(bo)璃透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)透(tou)(tou)光率會有(you)所降低，但依然(ran)會遠遠大(da)于普(pu)通(tong)光學(xue)塑(su)(su)料(liao)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)透(tou)(tou)光效(xiao)(xiao)果。所以(yi)玻(bo)(bo)璃透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)前(qian)景將更為(wei)廣闊(kuo)。)

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(zhuang)(或(huo)粘合)在LED芯片支架上，與LED成為(wei)一個整(zheng)體。

b.LED芯(xin)片(pian)(chip)理論(lun)上(shang)發光(guang)(guang)(guang)是360度(du)，但實際上(shang)芯(xin)片(pian)在放(fang)置于LED支(zhi)架上(shang)得(de)以固(gu)定及(ji)封裝，所以芯(xin)片(pian)最大(da)發光(guang)(guang)(guang)角(jiao)度(du)是180度(du)(大(da)于180°范(fan)圍也(ye)有少量余光(guang)(guang)(guang))，另外芯(xin)片(pian)還會有一(yi)些雜散光(guang)(guang)(guang)線，這樣通(tong)過一(yi)次透鏡就可(ke)以有效(xiao)匯(hui)聚(ju)chip的(de)所有光(guang)(guang)(guang)線并(bing)可(ke)得(de)到如180°、160°、140°、120°、90°、60°等不同的(de)出(chu)光(guang)(guang)(guang)角(jiao)度(du)，但是不同的(de)出(chu)光(guang)(guang)(guang)角(jiao)度(du)LED的(de)出(chu)光(guang)(guang)(guang)效(xiao)率有一(yi)定的(de)差別(一(yi)般的(de)規律是：角(jiao)度(du)越大(da)效(xiao)率越高(gao))。

c.一(yi)次透鏡一(yi)般用(yong)PMMA 、PC 、光學玻璃、硅膠等(deng)材料(liao)。

2.二次透鏡

a.二次透鏡(jing)與LED是兩個獨立(li)的物體，但它們在應用時確密不可分。

b.二次透鏡的功(gong)能是將LED光(guang)(guang)源的發光(guang)(guang)角度再次匯聚光(guang)(guang)成5°至160°之間的任(ren)意(yi)想要的角度，光(guang)(guang)場的分布主要可分為：圓形(xing)、橢(tuo)圓形(xing)、矩形(xing)。

c.二次透鏡(jing)材料一般(ban)用光學級(ji)PMMA或者(zhe)PC;目(mu)前只在特殊(shu)情況下(xia)才選(xuan)擇玻(bo)璃。但隨著玻(bo)璃模造工(gong)藝的推廣與普(pu)及，二次透鏡(jing)將會迎來一次材料性的革命，光學玻(bo)璃將替代光學級(ji)的PMMA或者(zhe)PC。

三、大功率LED燈珠透鏡規格分類

1.穿透(tou)式(凸透(tou)鏡)

a.當(dang)LED光(guang)線經過透(tou)鏡(jing)的(de)一個曲(qu)面(雙凸(tu)有 2 個曲(qu)面)時光(guang)線會(hui)(hui)發生折射(she)而聚光(guang)，而且當(dang)調整透(tou)鏡(jing)與LED之間的(de)距離時角度也會(hui)(hui)變化(hua)(角度與距離成反比)，經過光(guang)學(xue)設計的(de)透(tou)鏡(jing)光(guang)斑(ban)將會(hui)(hui)非常均(jun)勻，但由于(yu)透(tou)鏡(jing)直徑(jing)和(he)透(tou)鏡(jing)模式的(de)限(xian)制，LED的(de)光(guang)利用率不高及(ji)光(guang)斑(ban)邊緣有比較(jiao)明顯的(de)黃(huang)邊(產生黃(huang)邊的(de)原(yuan)因暫不贅述);

b.一(yi)般應用(yong)在大角度(50°以上)的聚(ju)光，如臺燈、吧燈等室內(nei)照明燈具(ju);

2.折(zhe)反射式(錐型或杯型)

a.透(tou)鏡的(de)(de)設(she)計在(zai)正前方用穿透(tou)式(shi)聚(ju)光(guang)，而(er)錐形面又(you)可以(yi)將側光(guang)全部收集并反射(she)出去，而(er)這兩種光(guang)線的(de)(de)重迭(角度相(xiang)同)就(jiu)可得到最(zui)完善的(de)(de)光(guang)線利用與(yu)漂亮的(de)(de)光(guang)斑(ban)效果(guo);

b.也可(ke)在錐形透(tou)鏡表面(mian)做(zuo)些改變，可(ke)設計成鏡面(mian)、磨(mo)砂面(mian)、珠面(mian)、條紋面(mian)、螺紋面(mian)、凸或凹面(mian)等而得(de)到不同光斑效果。

3.透鏡模塊

a.是將多(duo)個單(dan)顆透(tou)鏡通(tong)過(guo)注塑完成一個整(zheng)體(ti)的(de)多(duo)頭透(tou)鏡，按不同需求可(ke)以設計成 3合1、5合1甚至幾十顆合一的(de)透(tou)鏡模塊;也可(ke)以把兩(liang)個單(dan)獨的(de)透(tou)鏡通(tong)過(guo)支架組合在一起。

b.此設計有效節省生產(chan)成本(ben)，實現產(chan)品質量的(de)一致(zhi)性，節省燈具結構空間，更容易(yi)實現 “大功率(lv) ”等特點。

四、大功率LED燈珠透鏡的設計與模具加工

1.首(shou)先取決于光(guang)源(yuan)(大功率LED燈(deng)珠)，不同(tong)品(pin)牌的大功率LED燈(deng)珠(例(li)如CREE 、天(tian)成、lumileds 、首(shou)爾、歐司朗等)，其芯片(pian)結構與封裝方(fang)式、光(guang)線特(te)性等均會有所(suo)區(qu)別(bie)，從而(er)造(zao)成同(tong)樣的透鏡(jing)搭配不同(tong)規格品(pin)牌LED時差異;所(suo)以要(yao)求有針對(dui)性開發(以主流品(pin)牌為導(dao)向(xiang))，才能達成實際需要(yao)的效果;

2.利用光(guang)學(xue)設計軟件(如(ru)(ru)Code V、ZEMAX 、TracePro 、ASAP、LighTools等)和(he)機械建模軟件(如(ru)(ru)：Pro/E 、UG 、SOLIDWORKS等)進(jin)行設計和(he)光(guang)學(xue)仿真(zhen)，不斷優(you)化(hua)而得到(dao)相(xiang)應的光(guang)學(xue)透鏡;

3.LED透鏡本(ben)身屬于精(jing)密光(guang)(guang)學(xue)配件，故其對(dui)模(mo)具的精(jing)度(du)要求極高，特別是透鏡光(guang)(guang)學(xue)曲面的加(jia)(jia)(jia)工精(jing)度(du)要達到0.1μm。一般(ban)對(dui)此類(lei)高精(jing)度(du)模(mo)具的加(jia)(jia)(jia)工必(bi)須具有以下(xia)設備：超精(jing)密加(jia)(jia)(jia)工機(如：PRECITECH NANOFORM 350)、CNC綜合加(jia)(jia)(jia)工機、精(jing)密磨床(chuang)、精(jing)密銑(xian)床(chuang)、鉆床(chuang)、CNC 精(jing)密火花機、表(biao)面輪廓儀、干涉儀等。

4.模具最(zui)精(jing)密的部件在(zai)于光學模仁(ren)，首先必須選用(yong)專用(yong)模仁(ren)鋼材(cai)(如：瑞典S136鏡面鋼)經(jing)過(guo)熱處理(li)到(dao)55°，完成粗胚，在(zai)粗胚上(shang)經(jing)過(guo)鍍鎳處理(li)后再用(yong)超(chao)精(jing)密加工(gong)機進(jin)行曲(qu)面加工(gong)而得到(dao)。 

五，大功率LED燈珠透鏡的用料及生產

1.LED透鏡(jing)作為光(guang)(guang)學(xue)級的(de)(de)產(chan)品(pin)，對透光(guang)(guang)性、熱穩(wen)定(ding)性、密度(du)、折射率均勻(yun)性、折射率穩(wen)定(ding)性、吸水性、混濁(zhuo)度(du)、最(zui)高長期工作溫度(du)等都有(you)嚴格的(de)(de)要求。因此，必須根據實(shi)際選擇透鏡(jing)的(de)(de)材(cai)料。原則(ze)上(shang)選擇光(guang)(guang)學(xue)級PMMA，如有(you)特殊(shu)的(de)(de)需求可(ke)選擇光(guang)(guang)學(xue)級PC。目(mu)前為日(ri)本(ben)三菱PMMA材(cai)料為最(zui)好(hao)(VH001是經常選擇的(de)(de)牌號)，三菱公司(si)在(zai)中國的(de)(de)分廠南通麗陽就會稍遜一些;

2.必須配備萬級(ji)(ji)甚至更高級(ji)(ji)別的無塵車(che)間，作業人員必須著防(fang)靜電服裝、戴手指套、戴口罩等(deng)防(fang)靜電防(fang)塵措施，并且定期對車(che)間做檢驗與清理。

3.須有專業(ye)的(de)(de)光學(xue)注(zhu)(zhu)塑(su)(su)機如東芝(zhi)等品牌的(de)(de)注(zhu)(zhu)塑(su)(su)機，并(bing)嚴格(ge)控制(zhi)注(zhu)(zhu)塑(su)(su)工藝才能得到合格(ge)的(de)(de)產品。

4.產品檢驗：無氣(qi)泡、無凹陷(xian)、無縮痕、無流紋、無月牙(ya);形狀精度 Rt<0.005表(biao)面粗糙(cao)度 Ra<0.0002。