LED光学：反光杯反射罩的设计及手电聚光装置-透镜-反光碗

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      发这个目的是方便桐油们，能直观了解led光学原理在手电上的应用，尤其是光杯、透镜的原理。我也是百度上扒的，只是把pdf文件转换成图片好参考。第一部分是中文版：《关于反光杯、反射罩的设计及相关技术参数》《LED光学透镜》。第二部分是英文版有删节，文字被删，只留图：《LED-光学-手电聚光装置-透镜-反光碗》，不足之处，还望指正，也欢迎大家补充更正资料，人人为我、我为人人。       更新添加：10楼—透镜VS反光杯 哪个才是LED照明最好的二次光学器件？他们各有什么优缺点呢?  11楼—LED二次光学透镜分类，着重讲解PMMA之二次聚光光学透镜。 12楼—LED光学透镜培训资料。







                                              《关于反光杯、反射罩的设计及相关技术参数》

                                                                                          《LED光学透镜》

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《LED-光学-手电聚光装置-透镜-反光碗》，有一些英文说明无法翻译，也不懂，只好摘录其中的直观形象图片部分。

sdf123

厉害

深蓝17

好东西，就是看不懂

湖州

先占位再细品

mscdex

很好，专业

                               
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whseen

有一些以前看过，光效高的还是LED LENSER调焦，但中间范围的光斑不是很美观带光环。凸透镜调焦光斑很好，但远射光效低。灯杯的远射中间很亮，边缘带有一片暗光范围。

zhangweiozw

这个好！论坛需要更多这样的专业知识，赞！学习了！

buyuliang

厉害了

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透镜VS反光杯 哪个才是LED照明最好的二次光学器件？他们各有什么优缺点呢?

     有句名言讲得好：光学是灯具的灵魂！那么问题来了，我们用什么来塑造 LED 灯具的灵魂呢?LED 常见的光学器件有透镜和反光杯，他们各有什么优缺点呢?笔者今天和您摆一摆：

      透镜
　　LED 透镜分为一次透镜和二次透镜，我们一般所说的“透镜”默认是在说二次透镜，也就是在 LED 灯珠、COB 等光源之外，并与之紧密组合的配件。根据不同的要求，可以使用不同的透镜达到想要的光学效果。
　　现在市面上 LED 透镜主要的材料为 PMMA，他的可塑性好、透光率高(高达93%)，缺点是耐温比较低，只有90度左右。现市面上主力二次透镜一般都是内全反射设计(简称TIR)，透镜的设计在正前方用穿透式聚光，而锥形面又可以将侧光全部收集并反射出去，而这二种光线的重叠就可得到完美的光线利用和漂亮的光斑效果。TIR 透镜的效率可达到90%以上，主要应用于小角度灯具(光束角<60°)，例如射灯、天花灯。
　　

　　图：LED 光线通过透镜光路图

      反光杯
　　通常 LED 光源发光角度为120°左右，为了实现想要的光学效果，灯具有时会用反射器来控制光照距离、光照面积、光斑效果。


　　图：反光杯的光路


　　图：反光杯和主光斑、副光斑

      反光杯材料
　　金属反光杯：需冲压、抛光工艺完成，有形变记忆，优点是成本低，耐温，常用于低档照明要求的灯具。
　　塑料反光杯：一次脱模完成，光学精度高，无形变记忆，成本适中，常用于温度不大高的中高档照明要求的灯具。而且对于出口企业来说，塑料杯比较容易过安规，铝杯不容易过安规
　　透镜和反光杯的光学效果、应用区别：


　　图：透镜出来的效果一般没有副光斑，光形比较漂亮，因为采用TIR设计，出光效率比较高。像德国 ERCO 就比较喜欢用透镜方案来设计灯具，可以做得更小巧!


　　图：反光杯应用在这种场合。效果是相当漂亮!这是透镜不容易实现的

      终极问题来了：透镜和反光杯到底哪个好?
　　首先得先弄清需求，你有什么样的前提条件，需要什么样的光效?再往下，才是实现这样的要求，究竟用哪种方式才是最好的解决方案，有时候甚至两种都有，还不止出场一次呢。只要能达到想要的光学效果，都是好的光学器件。适合的，才是最好的二次光学器件!

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附：LED二次光学透镜分类及LED光学透镜培训资料

                               LED二次光学透镜分类，着重讲解PMMA之二次聚光光学透镜。

简言：1、按材料常见的有玻璃透镜、塑料透镜(亚克力PMMA透镜和PC透镜)和硅胶透镜 2、按外观常见的有TIR透镜、凸透镜、花生米透镜等。LED透镜采用PMMA还是PC塑料材料好?其实两者相差不是很大，使用pmma材料其透光率较高可达到95%，而pc则在90%;但pc料耐温性较高超过120度才产生形变，pmma材料一般不超过90度。室内照明和背光使用pmma材料较多，室外的的路灯透镜多数采用PC材料。

一. LED透镜的材料种类：
1. 硅胶透镜
a. 因为硅胶耐温高，也可以过回流焊，因此经常用于直接封装在LED芯片上；
b. 一般硅胶体积较小，直径约3-10MM左右；
2. PMMA透镜
a. 光学级PMMA（聚甲基丙烯酸甲脂，俗称：亚克力、亚加力）
b. 塑胶类材料，优点：生产效率高（通过注塑完成）；透光率高（3MM透光率为93%左右）；缺点：耐温70度（90度开始变形）；
3. PC材料
a. 光学级POLYCARBONATE （简称PC，化学名：聚碳酸脂）
b. 塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注意完成）；耐温高（130度以上），缺点，透光率稍低（87%）；
4. 玻璃透镜
光学玻璃材料，具有透光率高（97%），耐温高等特点；缺点是易碎，非球面加工不易实现，生产效率低、成本高等特点；

二. LED透镜的应用分类
1. 一次透镜
a. 一次透镜是直接封装在LED芯片上，与LED形成一个整体；
b. LED芯片按理论发光是360度，但实际上LED芯片放置在LED支架上得以固定及封装，所以芯片最大角度是180度，另外芯片还有一些杂散光线，通过一次透镜得到的光线是：160度、140度、120度、90度、60 度、30度等；
c. 一次透镜多用于PC或者是硅胶等。
2. 二次透镜
a. 二次透镜和LED是两个独立的部分，但在应用时却密不可分；
b. 二次透镜的功率是将LED的大角度光（一般为：120度、140度）再次聚光成5度到100度任意想要得到的角度，同时因为聚光角度的缩小，从而使照度得到明显提高；
c. 二次透镜的材料一般使用PMMA、PC或者是玻璃透镜

三. LED透镜规格分类
1. 穿透式（凸透镜）
a. 当LED的光线经过透镜的一个曲线时（双凸有两个曲面），光线会发生折射而达到聚光效果，光调整透镜与LED之间距离时角度会发生变化（成反比） ，经过全球面设计的曲线光斑效果将会非常均匀，但因为透镜直径的局限性，透镜侧面的光线得不到利用；
b. 一般应用在大角度聚光；
2. 全反射式（锥形结构）
a. 透镜的设计在正前方用穿透式聚光，而锥形面又可以将侧光全部收集并反射出去，而这两种光线的重叠，就可得到最完善的光线利用与漂亮的光斑效果；
b. 也可以锥形透镜的表面做些改变，可设计成镜面、磨砂面、珠面、条纹面等而得到不同的光斑效果；
3.       LED透镜模组
a. 是将多颗单颗透镜通过注塑完成一个整体的多头透镜，按不同需求设计成2合1、3合1、4合1以及十几颗合一的透镜模组；
b. 此设计有效节省生产的成本，实现产品品质的一致性，方便安装使用，节省灯具空间，更能实现大功率的等特点；

四. LED透镜的设计及模具加工
1. 首先取决于光源（大功率LED），不同品牌的大功率LED（例如CREE、OSRAM、汉半、艾迪森等），其芯片结构及封装方式，光线特性均会有所区别，从而造成搭配不同的LED效果有所区别，所以要求有针对性地开发（以主注品牌为导向），才能达到实际的需要。
2. 利用光学设计软件，如TRACE PRO、CODE V、ZMAX等设计并进行模似光学跑光，设计得到相应的光学非球面曲面；
3. LED透镜本身属于精密光学配件，故其对模具的精密要求极高，特别是透镜的光学曲线加工要达到超精确，镜片偏心度达到微米级别，一般对此类的高精密的模具加工必须具备以上设备：超精密加工机、CNC综合加工机、平面磨床、铣床、CNC放电火花机、表面轮廓仪等；
4. 模具最精密的部分在光学磨仁，首先选用专用模具钢材，完成初胚，镀镍后再用超精密加工机进行非球面技艺加工曲面；

五．LED透镜的用料及生产
1. LED透镜作为光学级产品，对透光性，缩水性要求极高，原材料一般采用高档光学级PMMA，目前为日本三菱PMMA最为常用（目前VH5和VH001材料为最好）。
2. 必须配备万级或者是更高级别的无尘车间，作业人员必须穿无尘服，戴无尘帽等，做好防静电、防尘措施，并且定期对车间进行检验和清理；
3. 须有专业的光学注塑机如法兰克、东洋、海天、台中精机等品牌并功率在50T以上，并严格控制注塑时间，降低产品缩水率，另外光学透镜要求很高，决不添加水口料重复利用，才能保证产品更符合要求；

从以上LED透镜的设计与生产过程来看，看似简单的LED二透透镜，从设计到成品，其软件和硬件要求都非常高，这也造成了市场上面LED透镜的价格差异很大。从LED照明的美好前景来看，透镜作为LED照明的配套产品，前景也将越来越好。

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sdf123 发表于 2017-5-8 22:15
厉害

又更新了一些，给大家提供更多的说明展示。

wangxing8328

很好的资料,值得看看

fqc168

请问楼主，，上面的透镜资料 flashlight collimating system  是在哪里有？？？方便传一个给我吗？？   2381279723@qq.com

sumbetter

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