LED光學(xué)設(shè)計(jì)——透鏡與反射器主講：喻果明LED光學(xué)設(shè)計(jì)——透鏡與反射器目錄1.光的基礎(chǔ)知識(shí)什么是光？光的本質(zhì)及傳播方式？物體的發(fā)光方式？光的表現(xiàn)方式？2.LED光學(xué)設(shè)計(jì)3.西頓常用光學(xué)元器件什么是LED透鏡？什么是反光杯？設(shè)計(jì)用的軟件有哪些？透鏡和反光杯的區(qū)別？目錄1.光的基礎(chǔ)知識(shí)什么是光？光的本質(zhì)及傳播方式？物體光的基礎(chǔ)知識(shí)光的基礎(chǔ)知識(shí)喻果明-LED光學(xué)透鏡與反光杯ppt課件光是人類眼睛可以看見的一種電磁波，也稱可見光譜。在科學(xué)上的定義，光是指所有的電磁波譜。光是由光子為基本粒子組成，具有粒子性與波動(dòng)性，稱為波粒二象性。

光可以在真空、空氣、水等透明的物質(zhì)中傳播。對(duì)于可見光的范圍沒有一個(gè)明確的界限，一般人的眼睛所能接受的光的波長(zhǎng)在380～760nm之間。人們看到的光來自于太陽(yáng)或借助于產(chǎn)生光的設(shè)備，包括白熾燈泡、熒光燈管、激光器、螢火蟲等。什么是光？光是人類眼睛可以看見的一種電磁波，也稱可見光譜。在科光是一種能量的形態(tài)，它可以從一個(gè)物體傳播到另一個(gè)物體，其中無需任何物質(zhì)作媒介。通常將這種能量的傳遞方式謂之輻射，其含義是能量從能源出發(fā)沿直線（在同一介質(zhì)內(nèi)）向四面八方傳播。光的本質(zhì)？光是一種能量的形態(tài)，它可以從一個(gè)物體傳播到另一個(gè)光是以電磁波的形式沿直線向四面八方傳播，當(dāng)它遇到質(zhì)介時(shí)就會(huì)發(fā)以下改變：a、光的反射

b、光的散射

c、光的吸收

d、光向折射

f、光的透射光的傳播方式？光是以電磁波的形式沿直線向四面八方傳播，當(dāng)它遇到質(zhì)物體的發(fā)光方式通?？煞殖啥?，即熱光與冷光。1、熱光：所謂熱光又稱之謂熱輻射，是指物質(zhì)在高溫下發(fā)出的熱。在熱輻射的過程中，特內(nèi)部的能量并不改變，通過加熱使輻射得以進(jìn)行下去，低溫時(shí)輻射紅外光、高溫時(shí)變成白光。2、冷光：從某種能源在較低溫度時(shí)所發(fā)出的光。發(fā)冷光時(shí)，某個(gè)原子的一個(gè)電子受外力作用從基態(tài)激發(fā)到較高的能態(tài)。由于這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，該電子通常以光的形式將能量釋放出來，回到基態(tài)。由于這種發(fā)光過程不伴隨物體的加熱，因此將這種形式的光稱之為冷光。物體的發(fā)光方式物體的發(fā)光方式通?？煞殖啥?，即熱光與冷光。物體的發(fā)光方式光的表現(xiàn)形式光的表現(xiàn)色溫、光色光束角顯色性光效光通量光強(qiáng)照度亮度顯色性光效光強(qiáng)照度亮度光的表現(xiàn)形式光色溫、光色光束角顯色性光效光通量光強(qiáng)照度亮度顯LED光學(xué)設(shè)計(jì)LED光學(xué)設(shè)計(jì)LED透鏡分為一次LED透鏡和二次LED透鏡：1、一次LED透鏡一般為硅膠透鏡，因?yàn)楣枘z耐溫高（也可以過回流焊），因此常用直接封裝在LED芯片上。一般硅膠透鏡體積較小，直徑3-10mm。并且LED透鏡一般與LED緊密聯(lián)系在一起，它有助于提升LED的出光效率、透鏡改變LED的光場(chǎng)分布的光學(xué)系統(tǒng)。一次LED透鏡是直接封裝（或粘合）在LED芯片支架上，與LED成為一個(gè)整體。

什么是LED透鏡LED透鏡分為一次LED透鏡和二次LED透鏡：什么是LED透一次LED透鏡作為光學(xué)級(jí)的產(chǎn)品，對(duì)透光性、熱穩(wěn)定性、密度、折射率均勻性、折射率穩(wěn)定性、吸水性、混濁度、最高長(zhǎng)期工作溫度等都有嚴(yán)格的要求。因此，必須根據(jù)實(shí)際選擇透鏡的材料。原則上選擇光學(xué)級(jí)PMMA，如有特殊的需求可選擇光學(xué)級(jí)PC。LED芯片（chip）理論上發(fā)光是360度，但實(shí)際上芯片在放置于LED支架上得以固定及封裝，所以芯片最大發(fā)光角度是180度（大于180°范圍也有少量余光），另外芯片還會(huì)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(guī)律是：角度越大效率越高）。

一次LED透鏡一般用PMMA、PC、光學(xué)玻璃、硅膠等材料。

什么是LED透鏡一次LED透鏡作為光學(xué)級(jí)的產(chǎn)品，對(duì)透光性、一次LED透鏡材料優(yōu)缺點(diǎn)：A．硅膠透鏡a.因?yàn)楣枘z耐溫高（也可以過回流焊），因此常用直接封裝LED發(fā)光器件。b.一般硅膠透鏡體積較小，直徑3-10mm。B．PMMA透鏡a.光學(xué)級(jí)PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱：亞克力）。b.塑膠類材料，優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高（可以通過注塑、擠塑完成）；透光率高（3mm厚度時(shí)穿透率93%左右）；缺點(diǎn)：溫度不能超過80°（熱變形溫度92度）。什么是LED透鏡一次LED透鏡材料優(yōu)缺點(diǎn)：什么是LED透鏡C．PC透鏡a.光學(xué)級(jí)料Polycarbonate（簡(jiǎn)稱PC）聚碳酸酯。b.塑膠類材料，優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高（可以通過注塑、擠塑完成）；透光率稍低（3mm厚度時(shí)穿透率89%左右）；缺點(diǎn)：溫度不能超過110°（熱變形溫度135度）。D．玻璃透鏡光學(xué)玻璃材料，優(yōu)點(diǎn)：豐富的光學(xué)參數(shù)特性（可選擇），具有透光率高（3mm厚度時(shí)穿透率97%）、耐溫高等特點(diǎn)；缺點(diǎn)：體積大質(zhì)量重、形狀單一、易碎、批量生產(chǎn)不易實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)效率低、成本高等。不過目前此類生產(chǎn)設(shè)備的價(jià)格高昂，短期內(nèi)很難普及。此外玻璃較PMMA、PC料易碎的缺點(diǎn)，還需要更多的研究與探索，以現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)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(jīng)過這些處理，玻璃透鏡的透光率會(huì)有所降低，但依然會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通光學(xué)塑料透鏡的透光效果。所以玻璃透鏡的前景將更為廣闊。什么是LED透鏡C．PC透鏡什么是LED透鏡2、二次LED光學(xué)透鏡：a.二次透鏡與LED是兩個(gè)獨(dú)立的物體，但它們?cè)趹?yīng)用時(shí)確密不可分。b.二次透鏡的功能是將LED光源的發(fā)光角度再次匯聚光成5°至160°之間的任意想要的角度，光場(chǎng)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(xué)級(jí)PMMA或者PC；在特殊情況下可選擇玻璃。什么是LED透鏡2、二次LED光學(xué)透鏡：什么是LED透鏡

反光杯：反光裝置的一種。反光裝置是指為了利用有限的光能，通過光反射器來控制主光斑的光照距離和光照面積。反光杯是指用點(diǎn)光源燈泡為光源，需遠(yuǎn)距離聚光照明的反射器，通常杯型，俗稱反光杯。什么是反光杯反光杯：反光裝置的一種。反光裝置是指為了利用有限的光反光杯的設(shè)計(jì)原理反光杯的幾何參數(shù)：a.光源中心與反光杯頂面的距離H

b.反光杯頂部開口直徑D

c.光線通過反射后的出光角B

d.溢散光光角A

e.照射距離L

f.中心聚光光斑直徑E

g.溢散光光斑直徑F什么是反光杯反光杯的設(shè)計(jì)原理反光杯的幾何參數(shù)：什么是反光杯1、幾何參數(shù)的關(guān)系如下：

a、反光杯的外形尺寸主要有H和D兩個(gè)尺寸決定，H和D同時(shí)也決定了溢散光光角A；

b、光斑的直徑E、F是由出光角B、A和距離L決定；

c、最關(guān)鍵的角度B則是通過反光杯的反射曲面決定的。

對(duì)于反光杯，反射罩的設(shè)計(jì)來講，主要是設(shè)計(jì)反射曲線，以上的幾何參數(shù)中H、D、B三個(gè)參數(shù)就決定了反射曲線，因此對(duì)于反光杯，反射罩的設(shè)計(jì)只需提供H、D、B三個(gè)參數(shù)。外形尺寸則是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品決定的。什么是反光杯1、幾何參數(shù)的關(guān)系如下：什么是反光杯2、根據(jù)材質(zhì)可以劃分為金屬反光杯;塑料反光杯;玻璃反光杯。3、各種反光杯材質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)：材料成本光學(xué)精度耐溫性散熱性抗形變抗沖擊重量金屬低低高好差差輕塑料中高

中差好好輕玻璃高高高好好差大什么是反光杯2、根據(jù)材質(zhì)可以劃分為金屬反光杯;塑料反光杯;玻璃反光杯。材4、反光杯的制作工藝：

a、金屬反光杯：需旋壓或者沖壓、拋光工藝完成，有形變記憶，優(yōu)點(diǎn)是成本低，耐溫，常用于低照明要求的燈具。b、塑料反光杯：一次脫膜完成，光學(xué)精度高，無形變記憶，成本適中，缺點(diǎn)是耐溫性差，常用于溫度不高的電筒和手提燈具中。c、玻璃反光杯：一次脫膜完成，光學(xué)精度高，無形變記憶，耐溫，缺點(diǎn)是成本高，易碎，重量大。常用在不需要移動(dòng)的高品質(zhì)產(chǎn)品中。如電影放映機(jī)，探照燈，火車頭燈等。

什么是反光杯4、反光杯的制作工藝：什么是反光杯5、反光率又稱鍍膜層反射可見光的效率。6、鍍膜層的幾種形式及優(yōu)缺點(diǎn)：a、真空鍍介子：應(yīng)用于玻璃反光杯。介子不僅有最高的可見反光率，燈泡產(chǎn)生的紅外線卻能穿過介子，起到散熱功能，延長(zhǎng)燈光的使用壽命。b、真空鍍鋁：應(yīng)用于耐溫塑料和金屬反光杯。反光率高，是汽車和多數(shù)燈具的主要鍍膜工藝。缺點(diǎn)是，燈泡所產(chǎn)生的紫外線會(huì)使反光杯白化，降低反光率：紅外線又無法穿透鍍鋁層而被反射回?zé)襞荩篃襞堇^續(xù)升溫，影響燈泡的使用壽c、陽(yáng)極氧化：應(yīng)用于金屬反光杯。有效反光率不到真空鍍鋁的一半。優(yōu)點(diǎn)是不怕紫外線、紅外線的損害。甚至可以用水清洗。什么是反光杯5、反光率又稱鍍膜層反射可見光的效率。什么是反光杯西頓公司從2009年起引進(jìn)美國(guó)專業(yè)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Photopia，這是一款為照明企業(yè)量身訂做的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件功能強(qiáng)大。設(shè)計(jì)軟件西頓公司從2009年起引進(jìn)美國(guó)專業(yè)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Photopi一般而言單顆LED點(diǎn)光源適合做二次透鏡，但不絕對(duì)也有做反光杯的。哪些產(chǎn)品適合做透鏡？哪些產(chǎn)品適合做反光杯？一般而言單顆LED點(diǎn)光源適合做二次透鏡，但不絕對(duì)也有通常情況下集成LED面光源會(huì)配套反光杯使用。哪些產(chǎn)品適合做透鏡？哪些產(chǎn)品適合做反光杯？通常情況下集成LED面光源會(huì)配套反光杯使用。哪些產(chǎn)品適合做透透鏡的優(yōu)勢(shì)a、無論遠(yuǎn)近，燈罩（反光杯）與透鏡沒多大區(qū)別，均勻性來講，透鏡會(huì)優(yōu)于反光杯；b、用小角度的LED透鏡,效果比反光杯好,因?yàn)橐涞眠h(yuǎn)的!燈罩聚光已經(jīng)過透鏡(因?yàn)長(zhǎng)ED本身一定會(huì)有透鏡的)再經(jīng)過一次光罩聚光,這次會(huì)浪費(fèi)很多光的,還不如在透鏡就聚光了,而透鏡的發(fā)光角度很好處理!另:如果空間可以的話,用3個(gè)1W的,比使用一個(gè)3W的效果要好得多!c、相比之下，反光杯發(fā)光均勻點(diǎn)范圍大，但是投光度不好，透鏡則相反；d、LED透境顯得要高檔些。透鏡和反光杯的區(qū)別？透鏡的優(yōu)勢(shì)透鏡和反光杯的區(qū)別？反光杯優(yōu)勢(shì)

反光杯采用拋物線曲面設(shè)計(jì),能更有效的降低光損.通過電腦建模模擬反光杯光源發(fā)光角度及LED反光杯的空間結(jié)構(gòu)，追蹤光線的折射軌跡，調(diào)整反光罩的曲率技術(shù)參數(shù)，以達(dá)到反光杯最佳的光強(qiáng)分布及燈杯對(duì)各種光束角的功能要求，大大提高了LED反光罩光效及減少了散光,炫光的可能.反光表面可鍍桔皮和光面兩種效果?？筛镁鶆蛉岷凸獍?，無黑洞、黃圈。反光效率高、不脫層、耐高溫。透鏡和反光杯的區(qū)別？反光杯優(yōu)勢(shì)透鏡和反光杯的區(qū)別？名稱圖片成本光學(xué)精度光效利用率透鏡高精，可以控制在正負(fù)1度高，光效利用率在90%左右反光杯低差，可以控制在正負(fù)3度差，光效利用率在70%左右透鏡和反光杯的區(qū)別？名稱圖片成本光學(xué)精度光效利用率透鏡高精，高，反光杯低差，差，透鏡與反光杯的光效區(qū)別：反光杯是將散落在范圍外的燈光反射到區(qū)域內(nèi)。透鏡是采用光學(xué)透鏡折射的方式使光發(fā)射在固定的角度。兩者功能有類似，但是兩種方式形成的光斑并不一樣，具體可