分析LED透鏡的光損失

led透鏡模組

是將多個(gè)單顆透鏡通過注塑完成一個(gè)整體的多頭透鏡，按不同需求可以設(shè)計(jì)成3合1、5合1甚至幾十顆合一的透鏡模組；此設(shè)計(jì)有效節(jié)省生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)的一致性，節(jié)省燈具機(jī)構(gòu)空間，更容易實(shí)現(xiàn)“大功率”等特點(diǎn)。

光損失斟酌

1．有泡殼、透鏡的燈具其光通量實(shí)際要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的光分布，還需考慮外殼、透鏡的透過率、溢出光損失等因素。而泡燈或作普通照明用大功率需要用透鏡將平行光束進(jìn)行擴(kuò)散處理，來滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。為使光學(xué)效果更加合理，設(shè)計(jì)中應(yīng)將燈具外罩分割成矩形小單元，這樣做的目的在于打碎光波的波面，使產(chǎn)品產(chǎn)生均勻的外觀效果。在每個(gè)小單元中，采用橢球面，因?yàn)樵撁婢哂兴胶痛怪眱蓚€(gè)方向的弧度，從而可以在兩個(gè)方向上用不同的曲率半徑達(dá)到不同的擴(kuò)散效果。其根本目的是克服傳統(tǒng)技術(shù)的不足，合理利用光通量，實(shí)現(xiàn)均勻、高效的光分布。

實(shí)際上泡燈類的外殼就是PC料（注塑完成），球形、梨形、筒形的泡殼都是非小單元、非平面的整殼，光損失很大、光角度偏小。 2．因?yàn)橥哥R的一個(gè)表面為具有水平和垂直兩個(gè)方向曲率半徑的曲面，所以可以使入射光在水平方向和垂直方向都得到擴(kuò)散。鑒于兩個(gè)方向的曲率半徑相互獨(dú)立，所以可以根據(jù)要求，分別調(diào)節(jié)兩個(gè)曲率，使得光輸出在兩個(gè)方向上得到不同程度的擴(kuò)散。因此，使用雙向曲率曲面構(gòu)成的透鏡，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求更自由地分配光輸出，更高效地利用光通量，減少不必要的浪費(fèi)和眩光。此外，由于使用的是光滑過渡的曲面，燈具有均勻過渡的光分布和良好的外觀。完全透明的PMMA燈飾或燈罩會(huì)在光源的中心造成眩目或刺眼的弦光，但是亮度在光源外圍卻迅速減少。很多社交場合與作業(yè)環(huán)境的照明必須排除這種令人不快的氣氛或是盡量減少引起眼睛不適的光源。

3．每個(gè)透鏡單元在本體上的投影為矩形，從而使各單元能緊密、整齊地排列。平行入射光束經(jīng)過透鏡單元的折射作用，在水平方向形成左右對(duì)稱的均勻擴(kuò)散，在垂直方向形成向下偏折的均勻擴(kuò)散。通過調(diào)整一組透鏡中各單元的大小和兩個(gè)方向的曲率半徑，調(diào)配出射光通量在不同立體角范圍內(nèi)的分布，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的光分布。

鑒于入射曲面的作用是使光線發(fā)生偏折形成擴(kuò)散，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中具體每組透鏡的單元個(gè)數(shù)、單元大小、曲率半徑等都可以結(jié)合實(shí)際情況而變化。實(shí)際情況是大功率用透鏡的透鏡上的內(nèi)紋（為分割小單元）都由廠家做好，選用時(shí)只考慮透鏡高度、角度、材質(zhì)這些。

4．我們選擇將光源放于透鏡焦點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，光源離透鏡越遠(yuǎn)，透鏡收集到的光源光通量越少，因而透鏡系統(tǒng)的效率越低，根據(jù)單凸透鏡的計(jì)算公式： ｒ＝（ｎＬ－１）ｆ。其中ｒ—凸面曲率半徑， ｎＬ—透鏡材料折射率， ｆ—透鏡焦距

在選定透鏡材料的情況下，焦距越大，曲率半徑越大。在同樣透鏡孔徑Φ的條件下，曲率半徑越大，透鏡越薄。而透鏡越厚，像差會(huì)越明顯，從而影響使用效果。因此，盡可能選擇焦距較大的透鏡。同時(shí)，焦距的增大，光學(xué)系統(tǒng)尺寸的增加，因此，透鏡的焦距也不可以一味追求最大。由于透鏡厚度不是很大，因此沒有采用菲涅耳透鏡，避免增加加工的繁瑣性和成本。