LED鏡片設計及模具加工

LED鏡片設計及模具加工

讓我們帶您了解鏡頭是如何設計和製造的

 

1、首先要看光源(大功率LED),不同品牌的大功率LED(如CREE、LUMILEDS、首爾、歐司朗、艾迪生等),其芯片結構和封裝、發光特性都會不同,導致在同一個鏡頭不同規格品牌LED的差異; 因此,需要有針對性的開發(以主流品牌為導向),以達到實際需求;

  1. 使用光學設計軟件(如Tracepro、CodeV、Zemax等)設計和模擬光學拋光,得到相應的光學非球面;

3、LED透鏡本身是精密光學配件,所以模具的精度非常高,特別是透鏡光學表面加工精度要達到0.1μm,透鏡偏心度要達到3μm以內。 一般此類高精度模具的加工必須具備以下設備:超精密加工機(如PRECITECHNANOFORM350)、CNC綜合加工機、平面磨床、銑床、CNC放電加工機、表面輪廓儀等。

  1. 模具最精密的部分在於光學內核。 首先選用特殊鋼完成初胚,然後在鍍鎳後採用超精密加工機加工非球面技術。

 LED鏡片設計及模具加工(一)

LED透鏡的優點

 

  1. 不論遠近,燈罩(反光杯)與透鏡沒有太大區別。 在均勻性方面,透鏡會比反光杯更好。

2、配小角度LED鏡頭,效果比燈罩好,因為拍的遠! 燈罩射燈經過透鏡(因為LED本身必須有透鏡)再經過一個面罩射燈,這個時候會浪費很多光,不如聚焦在透鏡上,透鏡發光角度很好加工。 如果空間可用,請使用三個 1W 的,而不是一個 3W。

3、相比之下,燈罩發光均勻點範圍大,但光度不好,透鏡則相反。

4、LED滲透率顯得更高檔。

 LED鏡片設計及模具加工(一)

 

不足:光損考慮

 

1、帶泡殼和透鏡的燈具光通量應滿足標準要求的配光,還應考慮殼的透光率、透鏡的透光率和溢光損失等因素。 而泡泡燈或用於普通照明的大功率需要使用透鏡的都會進行平行光束擴散處理,以達到標準的要求。 為了使光學效果更合理,燈罩的設計應分割成矩形的小單元,這樣做的目的是為了打破光波面,使產品具有均勻的外觀效果。 在每個小單元中,都使用了一個橢球體,因為表面在水平和垂直方向上都有弧度,從而可以在兩個方向上以不同的曲率半徑來實現不同的擴散效果。 其根本目的是克服傳統技術的不足,合理利用光通量,實現光的均勻高效分佈。 其實泡泡燈類的外殼是PC材質的(注塑完成),球形、梨形、圓柱形的泡泡殼都是非小單元,非平面整體外殼,光損大,出光角度小。

  1. 由於透鏡的表面是在水平方向和垂直方向都具有曲率半徑的曲面,因此入射光可以在水平方向和垂直方向上擴散。 由於兩個方向的曲率半徑相互獨立,因此可以根據需要調整兩個曲率,從而使光輸出在兩個方向上得到不同程度的漫射。 因此,由雙向曲率面製成的透鏡可以更自由地根據設計要求分配光輸出,更有效地利用光通量,減少不必要的浪費和眩光。 另外,由於採用了光滑的過渡面,使燈具過渡配光均勻,外觀美觀。 完全透明的 PMMA 燈或燈罩在光源中心產生眩目或眩目的光串,但在光源外亮度迅速降低。 許多社交和工作環境中的照明必須消除這種令人不快的氣氛或盡量減少眼睛刺激。
  2. 每個鏡片在機身上的投影為矩形,使鏡片排列緊密整齊。 透鏡元件折射後,平行入射光束在水平方向形成對稱擴散,在垂直方向形成向下偏轉的擴散。 通過調整一組透鏡中各單元的尺寸和兩個方向的曲率半徑,調整出射光通量在不同立體角的分佈,達到設計所需的光分佈。

由於入射面的作用是使光線偏轉形成漫射,因此在產品設計中可以根據實際情況改變每組透鏡的元件數量、元件尺寸和曲率半徑。 實際情況是高倍鏡鏡片上的內紋(對於小單元)是廠家做的,選擇時只考慮鏡片高度、角度和材質。

  1. 我們選擇將光源放置在鏡頭的焦點內。 光源離透鏡越遠,透鏡收集的光通量越少,透鏡系統的效率就越低。 其中r-凸曲率半徑,nL-鏡片材料的折射率,F-鏡片焦距在選用鏡片材料的情況下,焦距越大,曲率半徑越大。 在相同的鏡頭孔徑φ下,曲率半徑越大,鏡頭越薄。 鏡片越厚,像差越明顯,從而影響使用效果。 因此,盡可能選擇焦距較大的鏡頭。 同時,焦距的增加增大了光學系統的尺寸,因此不能一味追求鏡頭的最大焦距。 因為透鏡厚度不是很大,所以不使用菲涅爾透鏡,以免增加加工的複雜性和成本。
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