喻果明LED光学透镜与反光杯.ppt

目录光的基础知识光是人类眼睛可以看见的一种电磁波，也称可见光谱。在科学上的定义，光是指所有的电磁波谱。光是由光子为基本粒子组成，具有粒子性与波动性，称为波粒二象性。

光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。对于可见光的范围没有一个明确的界限，一般人的眼睛所能接受的光的波长在380～760nm之间。人们看到的光来自于太阳或借助于产生光的设备，包括白炽灯泡、荧光灯管、激光器、萤火虫等。光是一种能量的形态，它可以从一个物体传播到另一个物体，其中无需任何物质作媒介。通常将这种能量的传递方式谓之辐射，其含义是能量从能源出发沿直线（在同一介质内）向四面八方传播。光是以电磁波的形式沿直线向四面八方传播，当它遇到质介时就会发以下改变：
a、光的反射
b、光的散射
c、光的吸收
d、光向折射
f、光的透射物体的发光方式通常可分成二类，即热光与冷光。
1、热光：所谓热光又称之谓热辐射，是指物质在高温下发出的热。在热辐射的过程中，特内部的能量并不改变，通过加热使辐射得以进行下去，低温时辐射红外光、高温时变成白光。

2、冷光：从某种能源在较低温度时所发出的光。发冷光时，某个原子的一个电子受外力作用从基态激发到较高的能态。由于这种状态是不稳定的，该电子通常以光的形式将能量释放出来，回到基态。由于这种发光过程不伴随物体的加热，因此将这种形式的光称之为冷光。光的表现形式LED光学设计LED透镜分为一次LED透镜和二次LED透镜：

1、一次LED透镜一般为硅胶透镜，因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装在LED芯片上。一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm。并且LED透镜一般与LED紧密联系在一起，它有助于提升LED的出光效率、透镜改变LED的光场分布的光学系统。一次LED透镜是直接封装（或粘合）在LED芯片支架上，与LED成为一个整体。一次LED透镜作为光学级的产品，对透光性、热稳定性、密度、折射率均匀性、折射率稳定性、吸水性、混浊度、最高长期工作温度等都有严格的要求。因此，必须根据实际选择透镜的材料。原则上选择光学级PMMA，如有特殊的需求可选择光学级PC。

LED芯片（chip）理论上发光是360度，但实际上芯片在放置于LED支架上得以固定及封装，所以芯片最大发光角度是180度（大于180°范围也有少量余光），另外芯片还会有一些杂散光线，这样通过一次透镜就可以有效汇聚chip的所有光线并可得到如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别（一般的规律是：角度越大效率越高）。

一次LED透镜一般用PMMA、PC、光学玻璃、硅胶等材料。一次LED透镜材料优缺点：

A．硅胶透镜
a.因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装LED发光器件。
b.一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm。

B．PMMA透镜
a.光学级PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗称：亚克力）。
b.塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率高（3mm厚度时穿透率93%左右）；缺点：温度不能超过80°（热变形温度92度）。C．PC透镜
a.光学级料Polycarbonate（简称PC）聚碳酸酯。
b.塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率稍低（3mm厚度时穿透率89%左右）；缺点：温度不能超过110°（热变形温度135度）。

D．玻璃透镜
光学玻璃材料，优点：丰富的光学参数特性（可选择），具有透光率高（3mm厚度时穿透率97%）、耐温高等特点；缺点：体积大质量重、形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。不过目前此类生产设备的价格高昂，短期内很难普及。此外玻璃较PMMA、PC料易碎的缺点，还需要更多的研究与探索，以现在可以实现的改良工艺来说，只能通过镀膜或钢化处理来提升玻璃的不易碎特性，虽然经过这些处理，玻璃透镜的透光率会有所降低，但依然会远远大于普通光学塑料透镜的透光效果。所以玻璃透镜的前景将更为广阔。2、二次LED光学透镜：
a.二次透镜与LED是两个独立的物体，但它们在应用时确密不可分。
b.二次透镜的功能是将LED光源的发光角度再次汇聚光成5°至160°之间的任意想要的角度，光场的分布主要可分为：圆形、椭圆形、矩形。
c.二次透镜材料一般用光学级PMMA或者PC；在特殊情况下可选择玻璃。反光杯：反光装置的一种。反光装置是指为了利用有限的光能，通过光反射器来控制主光斑的光照距离和光照面积。反光杯是指用点光源灯泡为光源，需远距离聚光照明的反射器，通常杯型，俗称反光杯。反光杯的设计原理1、几何参数的关系如下：
a、反光杯的外形尺寸主要有H和D两个尺寸决定，H和D同时也决定了溢散光光角A；b、光斑的直径E、F是由出光角B、A和距