光學設計是LED的手槍

文章來源:恒光電器

發布時間:2015-04-10

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 試過被直射的陽光亮瞎眼睛嗎？這就是最原始的“眩光”來源，但很多建筑會把陽光“馴服”，讓它變得舒適可人，像因為光學設計舉世聞名的金貝爾博物館：

圖：美術館內部，懸掛在天花頂部“人”字型的反射器，把日光引進室內，均勻反射到兩側弧形的清水混凝土面上。

同樣，如果LED的光源，沒有經過光學設計的“馴服”，就會兇猛地外散，像這樣發飆：

但如果經過了光學設計，馴服之后，光線就變得可以靈巧萬分，各種為我們所用：

經過光學設計“馴服”之后，光能幻變出各種符合我們使用需求的形狀和效果。

 

所以，如果說 LED 光是子彈，那光學設計就是你需要的那把槍——讓 LED 指哪打哪，無所不能。

 

有時二次光學和多次光學最終決定燈和燈具的光學性能，LED 提供的是一個相對比較寬角度的光束（備注：一般封裝芯片角度為115°或120°）需要通過控光達到特定應用的需求。比如定向射燈需要的是超窄角度光束，而路燈則需要的是覆蓋一個寬區域也許是矩形的光斑照明效果。要了解更多的光學應用方案，請關注最近的光學發展趨勢。事實上，光學透鏡和反光杯是可以單獨或者組合的一起應用到先進的光源和燈具設計的，此外光學器件的設計也是必須保持與 LED 芯片的發展與時俱進的，比如現在的 cob 芯片發光面（LES）越來越小，光效越來越高等，下面讓我們回顧下光學公司最新發布的產品，尤其是 COB 的配套光學。

 

來自Fraen的組合嵌入式TIR透鏡

 

由于燈具應用的需求，大尺寸發光面 LES 高功率的 COB 逐步面世上市以滿足燈具應用的需求。但是正如我們一直以來的專題討論中得到出結論一樣，業界一直依賴應用并能提供精準的配光的全內透（TIR）技術，更適用于小發光面 LES 的 COB 芯片，比如室外區域照明和工礦燈照明應用。為了改變這種情況，Frean 轉向研究組合 TIR 透鏡，兩個配對 TIR 透鏡中間是有空襲非密封，這樣做的目的主要是利用比反光杯更矮的高度，達到并保持良好的配光效果。

 

Ps譯者tips：針對大尺寸發光面的 LED ，這種組合透鏡將會一種發展方向之一。透鏡可以比同角度的反光杯更矮并提供更更高的cd/lm,但是目前市面上的單個 TIR 全內透透鏡在控光和光色效果是都有問題。（這就猶如傳統照明年代大于250W金鹵燈用電子鎮流器并不比電感鎮流器節能，更不比電感鎮流器穩定一樣的發展趨勢）

來自Auer Lighting 的LED木星反光杯

 

在光源或者燈具設計的時候，特別是定向照明情況下，通常會需要使用到透鏡和反光杯。通常情況下，兩者是獨立使用的，但是 Auer lighting 開發了混合透鏡和反光杯的光學器件，比如說定向照明時匹配 cree 公司的9mm發光面芯片 CXA1512 芯片可以獲得7.5度高達28000 cd（CBCP）。

 

來自Khatod 的Kristall COB 全內透TIR透鏡

 

Khatod 也許是有著最廣泛的與 COB 配套的透鏡，其中包括 Kristall 系列 TIR 透鏡，此款透鏡與Philips Lumileds、CREE、CITIZEN、SEOUL、Osram、Bridgelux 等公司的 COB 芯片匹配。透鏡主要使用材料有兩種分別是 PMMA 和 PC，至于采用何種材料取決光學性能的需求和匹配的 LED 芯片。通常都是針對特定 LED 開展系列開發，有窄中寬光三個角度，窄角度是基準的 TIR 技術，中角度和寬角度會在此基礎上加上二次漫反射擴散技術，LED燈管，光學透鏡效率大概85%，設計滿足 ZHAGA 標準規范。

Jenny 硅膠 COB 透鏡—來自LEDiL

 

Jenny 系列透鏡專門為中小尺寸 COB 設計，提供超級靈活的設計模式， led服裝照明，透鏡開發為1×8的陣列組合，可以掰斷為單一模塊使用也可以自由組合模塊，陣列設計了靈活切槽，單一透鏡尺寸35×35毫米，第一款產品為對稱圓形配光，未來將有更多的角度增加到這個透鏡家族。其實這款產品最主要是使用光硅材料制造，光學效率高達94％。自帶密封防水防塵保護等級，壓槽固定安裝方便。

 

來自Carclo Optics中功率陣列透鏡

 

從 COB 到小功率芯片，我們發現中功率芯片有越來越多的應用，3c認證，特別是在線性燈具。雖然相比大功率 LED，中功率 LED 輸出光通量相對較少，不過性價比擺在那里，可以通過使用更多的 LED 數量滿足燈具設計 Carclo 設計的這款中功率 LED 光學模組為84顆 TIR 設計，匹配5630（5.6×3.0毫米）標準 LED。一般來說中功率 LED 模組比較少針對戶外應用，不過 Carclo 這一款模組是針對路燈和區域照明應用，通常來說，由于室內燈具需要的是整體照明寬光束，所以為了匹配 LED 芯片一般不會用單顆透鏡去控制光型。

 

譯者補充：LEDIL 也有一款針對于室內辦公照明、工業照明和超市照明等應用的中功率 LED 透鏡模組。

來自Fraen的F3S 路燈光學

 

路燈和其他戶外區域照明應用需要的是利用光學提供一個寬廣光束，把光傳輸到指定的區域邊界而有必須盡量減少光溢出，商業照明，也就是需要減少光污染。