圖、led透鏡

    2.pmma 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.pc 透鏡

    a. 光學級料polycarbonate(簡稱pc)聚碳酸酯。

    b. 塑膠類材料，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.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：體積大質量重、形狀單一、易碎、批量生產不易實現、生產效率低、成本高等。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、led 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 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。

    2.二次透鏡

    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;在特殊情況下可選擇玻璃。

    三、led 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;

    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，而這兩種光線的重疊(角度相同)就可得到 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.透鏡模組

    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組;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，實現產品品質的一致性，節省燈具機構空間，更容易實現“大功率”等特點。

    四、led透鏡的設計與模具加工

    1. 首先取決于光源(大功率led)，不同品牌的大功率led(例如cree、lumileds、lumileds、ssc、osram、everlight、edsion 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 時會所差異;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 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、led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、 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 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 好不要存放超過一年以上。

    從以上led 透鏡的設計與生產過程來看，看似簡單的led 透鏡，從設計到成品，其對軟件、硬件的要求都非常高，這也造成了市場上led 透鏡的價格差異很大。從led 照明普及的美好前景來看，透鏡做為led 照明燈具的必備部件，市場前景也將越來越好。