LED用透镜介绍
什么是LED透镜
什么是LED透镜？
LED透镜一般分为两种：一，一次封装透镜；二，二次透镜。
大功率LED照明零组件在成为照明产品前，一般要进行两次光学设计。
把LED IC封装成LED光电零组件时，要先进行一次光学设计，以解决LED的出光角度、光强、光通量大小、光强分佈、色温的范围与分布。
这就是所谓的一次光学设计，在一次光学设计时使用的透镜就是一次封装透镜。
一次封装透镜通常使用的材料有硅胶和光学玻璃。
二次光学设计是针对大功率LED照明来说：一般大功率LED都有一次封装透镜，发光角度为120度左右。
二次光学就是将经过一次透镜后的光再通过一个光学透镜改变它的光学性能。
在二次光学设计时使用的透镜就是二次透镜。
二次透镜通常使用的材料是亚克力或者光学玻璃。
近几年，由于光学玻璃的一些优异性，很多的LED照明开始大量的使用玻璃透镜。
LED透镜分类
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)，因此常用直接封装在LED芯片上;b.一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm;2,PMMA透镜a.光学级PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，俗称：亚克力)b.塑胶类材料，优点：生产效率高(可以通过注塑完成);透光率高(3mm厚度时穿透率93%左右);缺点：耐温70%(热变形温度90度，为了配合PMMA所能承受的温度范围，采用PMMA灯罩时往往必须考虑增加光源和灯罩的距离或是降低光源的输出功率);3.PC透镜a.光学级尼龙料Polycarbonate(简称PC)聚碳酸酯b.塑胶类材料，优点：生产效率高(可以通过注塑完成);耐温高(130度以上);缺点：透光率稍底(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：易碎、非球面精度不易实现、生产效率低、成本高等。
二，LED透镜的应用分类1.一次透镜a.一次透镜是直接封装(或粘合)在LED芯片支架上，与LED成为一个整体;b.LED芯片(chip)按理论发光是360度，但实际上芯片在放置于LED支架上得以固定及封装，所以芯片最大发光角度是180度，另外芯片还会有一些杂散光线，这样通过一次透镜就可以有效收集chip的所有光线并可得到如160度、140度、120度、90度甚至60度(不同需要)的出光角度;c.一次透镜多用PMMA或硅胶材料。
2.二次透镜a二次透镜与LED是两个独立的物体，但它们在应用时确密不可分;b二次透镜的功能是将LED的大角度光(一般为90-120度)再次聚光成5度至80度任意想要得到的角度;c二次透镜材料大都用PMMA或玻璃。
三，LED透镜规格分类1.穿透式(凸透镜，单凸透镜凸面的曲率半径用下面的公式计算：1/r1-1/r2=1/f(n1-1)其中f-透镜焦距,r1，r2-分别为透镜两表面的曲率半径。
nl-透镜材料的折射率。
当某表面为平面时，曲率半径为无穷大。
led透镜组成成分
led透镜组成成分LED透镜组成成分LED透镜是一种专门用于调控LED发光光线的光学元件，由多个组成成分构成。
本文将介绍LED透镜组成成分的相关内容。
1. 基底材料LED透镜的基底材料通常选择具有良好光学性能和热导性能的材料。
常见的基底材料有玻璃、有机玻璃和聚碳酸酯等。
这些材料具有高透光率和较低的光学损耗，可以有效地传导和散热，保证LED透镜的稳定性和寿命。
2. 透镜材料透镜材料是LED透镜的重要组成部分，决定了透镜的光学性能。
常见的透镜材料有PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、PC（聚碳酸酯）和玻璃等。
这些材料具有良好的透光性和耐高温性，可以有效地聚焦和扩散LED发光光线，提高光效和均匀性。
3. 表面处理为了提高LED透镜的光学性能和耐用性，透镜的表面通常需要进行特殊处理。
常见的表面处理方式有抗反射涂层、硬质涂层和防刮涂层等。
这些处理可以减少光线的反射和损耗，提高透镜的透光率和耐磨性，使LED透镜更加适用于不同的光学应用。
4. 光学结构LED透镜的光学结构是指透镜的形状和设计。
根据不同的光学需求，LED透镜可以采用不同的结构，如球面透镜、柱面透镜、双凸透镜和棱镜透镜等。
这些结构可以实现对LED发光光线的聚焦、扩散、均匀化等功能，满足不同的光学设计要求。
5. 其他组件除了上述主要组成成分外，LED透镜还可能包含其他辅助组件，如边缘密封圈、固定螺丝和散热片等。
这些组件可以增强透镜的密封性和固定性，提高透镜在使用过程中的稳定性和可靠性。
总结：LED透镜的组成成分包括基底材料、透镜材料、表面处理、光学结构和其他组件等。
这些成分共同作用，使LED透镜能够有效地调控和控制LED发光光线，满足不同光学设计的需求。
在LED照明、光通信、光电显示等领域，LED透镜发挥着重要的作用，为光学应用带来更高的效率和性能。
汽车透镜式led灯的原理
汽车透镜式led灯的原理汽车透镜式LED灯的原理引言：在现代社会中，汽车已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
而作为汽车的重要组成部分，车灯对于行车安全起着至关重要的作用。
近年来，随着科技的进步和LED（Light Emitting Diode）技术的发展，汽车透镜式LED灯逐渐取代了传统的卤素灯和氙气灯，成为了汽车行业的新趋势。
本文将重点介绍汽车透镜式LED灯的原理及其优势。
一、汽车透镜式LED灯的原理介绍汽车透镜式LED灯是利用LED发光二极管的特性来实现车灯照明的一种技术。
LED是一种基于半导体材料的发光装置，具有高亮度、低能耗、长寿命等优点。
而透镜则可以将LED发出的光线进行有效的聚焦和分散，使得光线更加集中和均匀。
二、汽车透镜式LED灯的工作原理汽车透镜式LED灯的工作原理可以简单分为以下几个步骤：1. 电源供电：汽车透镜式LED灯通过车辆的电源进行供电，一般为12V或24V的直流电。
2. 电流调节：电流调节装置将电源提供的直流电转换为适合LED工作的电流，并保持稳定。
3. LED发光：经过电流调节后，LED开始工作，发出可见光。
4. 透镜聚焦：透镜将LED发出的光线进行聚焦，使得光线更加集中和均匀。
5. 光线散发：经过透镜的处理后，光线通过汽车透镜式LED灯的外壳散发出去，实现照明效果。
三、汽车透镜式LED灯的优势相比传统的卤素灯和氙气灯，汽车透镜式LED灯具有以下几个优势：1. 高亮度：LED发光效率高，可以提供更亮的照明效果，使驾驶者在夜间或恶劣天气下获得更好的视野。
2. 节能环保：LED灯的能耗较低，相比传统灯泡可以节省大量能源，减少对环境的污染。
3. 长寿命：LED灯寿命长，一般可以达到数万小时，相比传统灯泡更加耐用，减少更换的频率和成本。
4. 快速响应：LED灯启动迅速，无需预热时间，可以实时响应驾驶者的操作，提高行车安全性。
5. 色温可调：通过调节LED灯的电流和电压，可以实现不同色温的照明效果，满足不同驾驶者的需求。
详解LED用透镜相关知识点
专题详解LED用透镜相关知识点透镜基本概念透镜是根据光的折射规律制成的。
透镜是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的一种光学元件。
透镜是折射镜，其折射面是两个球面（球面一部分），或一个球面（球面一部分）一个平面的透明体。
它所成的像有实像也有虚像。
透镜一般可以分为两大类：凸透镜和凹透镜。
中央部分比边缘部分厚的叫凸透镜，有双凸、平凸、凹凸三种；中央部分比边缘部分薄的叫凹透镜，有双凹、平凹、凸凹三种。
LED透镜一般为硅胶透镜，因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装在LED芯片上。
一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm。
并且LED透镜一般与LED紧密联系在一起，它有助于提升LED 的出光效率、透镜改变LED的光场分布的光学系统。
LED透镜即与LED紧密联系在一起的有助于提升LED的出光效率、改变LED的光场分布的光学系统。
大功率LED透镜/反光杯主要用于大功率LED冷光源系列产品的聚光，导光等。
大功率LED透镜根据不同LED出射光的角度设计配光曲线，通过增加光学反射，减少光损，提高光效(而设定的非球面光学透镜)。
下面着重讲解PMMA材料的二次聚光大功率LED透镜。
一).以材料分类1.硅胶透镜a.因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装在LED芯片上。
b.一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm。
2.PMMA透镜a.光学级PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗称：亚克力）。
b.塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率高（3mm厚度时穿透率93%左右）；缺点：温度不能超过80°（热变形温度92度）。
3.PC透镜a.光学级料Polycarbonate（简称PC）聚碳酸酯。
b.塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率稍低（3mm厚度时穿透率89%左右）；缺点：温度不能超过110°（热变形温度135度）。
4.玻璃透镜光学玻璃材料，优点：具有透光率高（3mm厚度时穿透率97%）、耐温高等特点；缺点：体积大质量重、形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。
LED透镜设计资料
led透镜前言：LED透镜即与LED紧密联系在一起的有助于提升LED的出光效率、改变LED的光场分布的光学系统。
其他类型的透镜如：用于照相机、望远镜等的透镜不属于本文讲解范围，本文着重讲解用于大功率LED的二次聚光透镜。
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），因此常用直接封装在LED芯片上。
b. 一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm。
2．PMMA透镜a. 光学级PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗称：亚克力）。
b .塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率高（3mm厚度时穿透率93%左右）；缺点：温度不能超过80°（热变形温度92度）。
3．PC透镜a. 光学级料Polycarbonate（简称PC）聚碳酸酯。
b. 塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率稍低（3mm 厚度时穿透率89%左右）；缺点：温度不能超过110°（热变形温度135度）。
4．玻璃透镜光学玻璃材料，优点：具有透光率高（97%）、耐温高等特点；缺点：体积大质量重、形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。
不过目前此类生产设备的价格高昂，短期内很难普及。
此外玻璃较PMMA、PC料易碎的缺点，还需要更多的研究与探索，以现在可以实现的改良工艺来说，只能通过镀膜或钢化处理来提升玻璃的不易碎特性，虽然经过这些处理，玻璃透镜的透光率会有所降低，但依然会远远大于普通光学塑料透镜的透光效果。
所以玻璃透镜的前景将更为广阔。
二、LED透镜的应用分类1．一次透镜a. 一次透镜是直接封装（或粘合）在LED芯片支架上，与LED成为一个整体。
b. LED芯片（chip）理论上发光是360度，但实际上芯片在放置于LED支架上得以固定及封装，所以芯片最大发光角度是180度（大于180°范围也有少量余光），另外芯片还会有一些杂散光线，这样通过一次透镜就可以有效汇聚chip的所有光线并可得到如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别（一般的规律是：角度越大效率越高）。
led灯透镜光角规格
LED灯透镜的光角规格通常是根据不同的应用和需求而定制的。
一般来说，光角的大小可以影响LED灯透镜的聚光效果和光斑分布。
在选择LED灯透镜的光角规格时，需要考虑LED灯珠的尺寸、发光角度、色温等因素，同时也要考虑应用场景的具体需求。
一般来说，常见的LED灯透镜光角规格有15度、30度、45度、60度等。
其中，15度和30度属于小角度聚光灯，适合用于近距离、高密度的应用场景，如LED广告招牌灯等；45度和60度属于大角度聚光灯，适合用于远距离、低密度的应用场景，如LED路灯等。
此外，LED灯透镜的光角还可以分为前向投射光角和后向反射光角。
前向投射光角是指LED发出的光线直接照射到物体上，形成清晰成像的角度；后向反射光角是指LED发出的光线经过反射后再照射到物体上，形成泛光的效果。
不同的光角规格会对成像效果和泛光效果产生不同的影响，因此需要根据具体的应用需求来选择合适的LED灯透镜光角规格。
大功率LED透镜工作原理
大功率LED透镜工作原理（全反射杯形）
发布者：发布时间：11/11/16
前言：
本文着重讲解采用PMMA或PC材料的大功率LED透镜（全反射杯形）的工作原理。
说明：
1. 全反射杯形LED透镜光路工作原理如下；
2. 透镜内部结构实际上是通过两部份来完成的：
2.1. LED正前方的光线是通过LED透镜内部的小曲面（A）以穿透的方式聚光，如上图中的蓝色光线；
2.2. 超出小曲面（A）直径外的侧光是通过透镜的反射面（B）来收集光线，以反射的方式聚光，如上图中的绿色光线；
3. 如何将透镜（A）蓝色光线与（B）绿色光线这两部份光线投射出去所形成的光斑应尽量重叠成一个光斑，是设计的重点；
4. 当（A）穿透面所外移时，这部份（蓝色）光线的聚光角度会变小，这时LED前方一部份光线将会超出（A）的曲面而跑向（B）再进行反射，这时如果反射面（曲面及面积）不变，有一部份光线将又从超出反射面之外跑走投射出去，这部份光线通俗叫杂光或余光（如下图中红色部份）；
5. （A）穿透面的曲面系数、与LED的距离将是对LED正前方的聚光角度产生变化；（B）反射面的曲面系数以及直径（面积）大小是对LED侧面光线的聚光角度以及光线的利用率产生影响；所以说（A）与（B）是需要通过电脑模设计来完成的；
6. 当反射面直径扩大，相当于反射面面积增大，虽然可以提升透镜的反射效率，但此时LED 透镜的体积也相应增大了，体积大所带来的影响：用料多，注塑时间长、缩水率增加、成本上升、中心厚度增加、光损增加等等；
7. 全反射杯形透镜（镜面）比较适合用在45度以下的聚光设计，当然也可以在杯形透镜的基础上改变透镜表面如：凹面、磨砂面、矩阵面、横纹面等等，由此可以得到不同效果的光斑如：漫射光斑、矩形光斑、椭圆形光斑等等。
LED 透镜的材料种类
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),因此常用直接封装在LED芯片上；b.一般硅胶透镜体积较小,直径3-10mm；2,PMMA透镜a.光学级PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,俗称：亚克力)b.塑胶类材料,优点：生产效率高(可以通过注塑完成)；透光率高(3mm厚度时穿透率93%左右)；缺点：耐温70%(热变形温度90度,为了配合PMMA所能承受的温度范围,采用PMMA灯罩时往往必须考虑增加光源和灯罩的距离或是降低光源的输出功率)；3〃PC透镜a.光学级尼龙料Polycarbonate(简称PC)聚碳酸酯b.塑胶类材料,优点：生产效率高(可以通过注塑完成)；耐温高(130度以上)；缺点：透光率稍底(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：易碎、非球面精度不易实现、生产效率低、成本高等。
二 LED透镜的应用分类1〃一次透镜a.一次透镜是直接封装(或粘合)在LED芯片支架上,与LED成为一个整体；b.LED芯片(chip)按理论发光是360度,但实际上芯片在放置于LED支架上得以固定及封装,所以芯片最大发光角度是180度,另外芯片还会有一些杂散光线,这样通过一次透镜就可以有效收集chip的所有光线并可得到如160度、140度、120度、90度甚至60度(不同需要)的出光角度；c.一次透镜多用PMMA或硅胶材料。
2〃二次透镜a二次透镜与LED是两个独立的物体,但它们在应用时确密不可分；b 二次透镜的功能是将LED的大角度光(一般为90-120度)再次聚光成5度至80度任意想要得到的角度；c二次透镜材料大都用PMMA或玻璃。
三 LED透镜规格分类以下内容只有回复后才可以浏览1〃穿透式(击透镜,单击透镜击面的曲率半径用下面的公式计算：１/ｒ１－１/ｒ２＝１/ｆ(ｎ１－１)其中ｆ－透镜焦距,ｒ１,ｒ２－分别为透镜两表面的曲率半径。
ｎｌ－透镜材料的折射率。
凸透镜led灯在光屏成像规律
凸透镜led灯在光屏成像规律
凸透镜是一种光学元件，它可以用来聚焦光线或改变光线的传播方向。
LED灯是一种发光二极管，它能够发出可见光。
当LED灯放置在凸透镜的一侧时，光线会被凸透镜折射和聚焦，形成一个光屏。
在这个过程中，有一些光学规律需要考虑：
1. 折射规律，根据折射定律，光线在从一种介质到另一种介质时会发生折射。
当光线从空气射入凸透镜时，会发生折射，根据折射定律可以计算出光线的折射角。
2. 聚焦规律，凸透镜能够将入射光线聚焦到焦点上。
根据透镜公式可以计算出凸透镜的焦距和物距的关系，从而确定光线在光屏上的成像位置。
3. 成像规律，根据光学成像的规律，可以确定LED灯在光屏上的成像大小、位置和形状。
成像的清晰度和亮度受到光源、凸透镜的曲率和材质等因素的影响。
总的来说，凸透镜LED灯在光屏成像的规律涉及到折射规律、聚焦规律和成像规律，需要综合考虑光学原理和凸透镜LED灯的特
性来进行分析和计算。
这些规律对于设计和优化光学系统具有重要的指导意义。
led透镜的原理
led透镜的原理
LED透镜的原理是利用透镜的光学特性来控制和改变LED发
出的光线的方向和散射特性。
LED透镜通常采用凸透镜的形式，它能将从LED发出的光线聚焦在一定的范围内，使光线
更加集中和集中于一个特定的区域。
透镜通过光的折射原理来实现光线的聚集。
当光线从空气进入透镜材料时，由于光在介质中传播的速度与空气中的速度不同，光线会发生折射。
透镜的曲率和形状可以确定光线的折射角度和方向。
LED透镜的设计要考虑到目标应用的需求，例如，需要将
LED发出的光线集中到一个特定的区域，或者需要增加LED
的亮度和强度。
透镜的形状、曲率和材料的选择都会对光线的聚焦效果产生影响。
透镜的凸面会使光线向透镜的中心凝聚，而凹面会使光线向透镜的边缘散开。
透镜的曲率半径越小，聚焦效果越强，光线的散射角度越小。
除了凸透镜，还有一些其他的设计，例如球面透镜、非球面透镜等，都可以实现不同的光线控制效果。
总的来说，LED透镜利用光的折射原理，通过控制透镜的形状、曲率和材料，将LED发出的光线聚集在一个特定的区域内，改变光线的方向和散射特性，从而达到更好的照明效果。
照明led灯珠透镜作用
照明led灯珠透镜作用照明LED灯珠透镜作用LED灯珠透镜是一种重要的光学元件，广泛应用于照明领域。
它通过改变光线的传播方式和角度，将LED发出的平行光线变为散射光线，从而实现灯光的扩散和聚焦效果。
本文将从几个方面介绍照明LED灯珠透镜的作用。
LED灯珠透镜可以改变光线的传播方式。
在LED照明中，LED发出的光线一般是平行的，但这样的光线无法直接照亮一个面积较大的区域。
透镜的作用是将这些平行光线转换为散射光线，使得光线能够更广泛地照射到需要照明的区域，提高照明效果。
LED灯珠透镜还可以改变光线的角度。
LED发光角度一般比较小，如果直接使用LED发出的光线进行照明，会导致照明范围有限。
而透镜的作用是将LED发出的光线聚焦在一个较小的角度范围内，使得光线能够更集中地照射到需要照明的区域，提高照明亮度和照射距离。
LED灯珠透镜还可以改变光线的光束形状。
通过透镜的设计和加工，可以将LED发出的光线形成不同的光束形状，如圆形、椭圆形、矩形等。
这样可以根据不同的照明需求，调整光束的形状，使得照明效果更加均匀和适应各种不同的照明场景。
除了上述作用，LED灯珠透镜还可以起到保护和增强LED灯珠的作用。
透镜能够有效保护LED灯珠不受外界物体的损伤和污染，延长LED的使用寿命。
同时，透镜还可以增强LED的亮度和光效，提高照明效果和能源利用率。
总结起来，照明LED灯珠透镜的作用主要体现在改变光线的传播方式、改变光线的角度、改变光束的形状以及保护和增强LED灯珠等方面。
通过透镜的设计和加工，可以实现LED灯的照明效果的优化和定制，满足不同照明需求。
随着LED照明技术的不断发展，透镜在照明领域中的作用将越来越重要，为人们创造更美好的照明环境。
大功率led白光准直光源透镜的设计与应用
大功率led白光准直光源透镜的设计与应用LED白光准直光源透镜是一种针对白光LED灯源的光学设计器件，其
主要作用是将LED灯源的发光面转化为准直光线，使其具有更好的光学传
输能力和更高的亮度。
同时，这种透镜还可以对光线进行聚焦或散射，从
而实现不同的应用效果。
在大功率LED白光准直光源透镜的设计中，需要考虑多种因素，如透
镜的形状、材料、尺寸和曲率半径等。
同时，还需要根据具体的应用场景
和要求来确定透镜的焦点、发光角度和光学能力等指标。
在实际应用中，大功率LED白光准直光源透镜广泛应用于照明、显示、医疗、通信等领域。
例如，在照明领域中，这种透镜可以用于室内外照明、道路照明、景观照明等场景，提高LED灯具的照明效果和能耗效率。
在显
示领域中，大功率LED白光准直光源透镜也可以用于显示屏的背光模块，
提高屏幕的亮度和视觉效果。
在医疗和通信领域中，这种透镜还可以用于
激光治疗、激光传输等应用，提高光学能量和传输效率。
因此，大功率LED白光准直光源透镜的设计和应用具有广泛的应用前
景和市场需求，可以为人们的生活和工作带来更好的光学体验和效果。
LED透镜在均匀照明领域的设计方法与应用
LED透镜在均匀照明领域的设计方法与应用摘要：随着城市化进程的加速，led的应用越来越广泛。
作为一种新型的光源，led有着其他光源无可比拟的优势。
led作为光源在均匀照明领域，需要应用曲面透镜改善其光源分布，从而达到均匀照明的目的。
本文阐述了led透镜的设计原理，并简要分析了可用于均匀照明的led透镜设计方法及应用。
关键词：均匀照明；二次光学设计；自由曲面中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：led（lightingemittingdiode）即是发光二极管，是一种新型的绿色光源，与传统光源有着很大的区别。
随着城市建设的不断发展， led光源在照明领域的应用范围也在不断扩大。
led光源还具有具有效率高、寿命长、耐用性强、无污染以及控制灵活等优点，这使得其在现代社会中的需求量不断扩大。
由于led芯片的出光为朗伯发光体分布，不适合直接应用，需要对其进行光学系统处理后才能应用。
但很多时候，led光源都无法满足照明灯具的要求，因此，对led光源进行二次光学设计十分必要。
传统的设计方法设计周期很长，对设计人员的要求也比较高。
常用的设计方法介绍微分方程法微分方程法的设计基础理论是剪切法。
就是通过建立微分方程计算设计值，利用计算值建立自由曲面模型。
主要考虑的是建立空间坐标系，把led光源当做空间坐标系的原点，选用球坐标系的表示方法来表示曲面上的点，用直角坐标系的表示方法来表示照明面上的点。
同时设定入射光线、法向量等。
从而可以推导出照射平面上的点和自由曲面上的点之间的关系式。
由于光的传播遵守能量守恒定理，假设当没有能量损失时，光源发出的能量和照明面接收的能量在数值上是相等的，这样就可以建立能量守恒的表达式，从而得出折射光的角度与与自由曲面上的点的关系式，进而得出自由曲面上的点和照明面上的点的关系式，通过数学微分知识可以得出微分方程式，在利用数值求解法求出相关数据，根据求出的数据建立照明系统模型。
划分网络格法划分网格法的主要设计基础是能量守恒原理。
透镜基本概念
透镜就是根据光得折射规律制成得。
透镜就是由透明物质(如玻璃、水晶等)制成得一种光学元件。
透镜就是折射镜,其折射面就是两个球面(球面一部分),或一个球面（球面一部分）一个平面得透明体。
它所成得像有实像也有虚像。
透镜一般可以分为两大类：凸透镜与凹透镜。
中央部分比边缘部分厚得叫凸透镜,有双凸、平凸、凹凸三种;中央部分比边缘部分薄得叫凹透镜,有双凹、平凹、凸凹三种。
ＬＥD透镜一般为硅胶透镜,因为硅胶耐温高(也可以过回流焊),因此常用直接封装在LＥD芯片上。
一般硅胶透镜体积较小,直径3-1０ｍm、并且LED透镜一般与ＬED紧密联系在一起，它有助于提升LED得出光效率、透镜改变LEＤ得光场分布得光学系统。
LED透镜即与LEＤ紧密联系在一起得有助于提升LED得出光效率、改变ＬED得光场分布得光学系统。
大功率LED 透镜/反光杯主要用于大功率LＥＤ冷光源系列产品得聚光，导光等。
大功率LED透镜根据不同LＥD出射光得角度设计配光曲线,通过增加光学反射,减少光损,提高光效(而设定得非球面光学透镜)。
下面着重讲解ＰＭMA材料得二次聚光大功率LED透镜。
专题详解LED用透镜相关知识点一）、以材料分类1、硅胶透镜a、因为硅胶耐温高(也可以过回流焊)，因此常用直接封装在ＬEＤ芯片上。
b、一般硅胶透镜体积较小,直径3-１0ｍｍ、2、PMＭA透镜a、光学级ＰMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,俗称:亚克力)。
b、塑胶类材料,优点：生产效率高(可以通过注塑、挤塑完成);透光率高(3mm厚度时穿透率9３%左右);缺点:温度不能超过8０°(热变形温度92度)。
3、PＣ透镜a、光学级料Pｏｌycarbonaｔｅ（简称ＰC）聚碳酸酯。
b、塑胶类材料,优点:生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成);透光率稍低(３ｍm厚度时穿透率89%左右）;缺点:温度不能超过110°(热变形温度13５度）。
光学玻璃材料,优点:具有透光率高(3mm厚度时穿透率97%)、耐温高等特点;缺点：体积大质量重、形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。
LED菲涅尔透镜
光学元件是很精密的元件，制作成本较高，如果能减少元件的厚度，甚至做成片状透镜，则不但可以减少光学元件的尺寸，从而缩小灯具或其他设备的大小，还可以节省材料，降低成本。
由于厚度减少，光吸收也减少，灯具或仪器效率也会随之提高，因此做成高质量的薄片形的光学零件一直是光学设计追求的目标之一。
菲涅尔(Fresnel)透镜是一种片状的薄形透镜，它一直以其轻、薄、价格低廉优势而在一些方面得到应用。
但市场上的菲涅尔透镜多为等差半径的同心圆结构，其制作缺乏精确的光学设计过程，导致成像质量不是很高，有的甚至只是简单的波纹结构，其光学质量就更差了。
即使是较好的菲涅尔透镜，也是通常将普通透镜分为小段后，近似为折线，并经过不同距离的简单平移而形成，这些设计方法上的缺陷造成了菲涅尔透镜的低质量。
LED体积很小，但市场上销售的LED用杯状透镜大都厚度在10mm以上，这成为LED在某些场合应用的致命问题，虽然可以用菲涅尔透镜来减薄透镜的厚度和减少光吸收，但如何进行精确的光学设计却很少见到文献报道。
本文介绍的是能获得精确的超薄锯齿形透镜的设计方法，其光学质量好，光线利用率较高。
因为一般的菲涅尔透镜在理论上就存在浪费，即透过透镜的光线理论上就有一部分不能到达设计的目的地，本方法得到的透镜对点光源来说理论上不存在浪费。
此外，各个小锯齿之间的距离也可根据需要而不同，而且在同一透镜中不同位置的锯齿间距也可变化，从而使这种方法设计的锯齿形透镜有更广泛的适应性，即它可以适应不同的使用条件和不同的加工条件的需求。
这种锯齿形透镜适用LED为光源的二次光学透镜。
对于LED这种尺寸很小的光源，具有小而薄的光学透镜是非常有意义的。
一、设计原理单个透镜一般是一个表面形状为曲面的透明材料，其作用是改变光线的方向，形成所需的光强空间分布。
其缺点是往往比较厚，因此体积大成本高，而且吸收也就大，特别是曲率大的透镜更是如此。
为简单计，举一个平凸透镜的例子，原始的平凹透镜见图1(a)，相应地传统的菲涅尔透镜见图1(b)，为了说明原理，图中齿距画得比较大。
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LED 用透镜介绍透镜基本概念透镜是根据光的折射规律制成的。
透镜是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的一种光学元件。
透镜是折射镜，其折射面是两个球面（球面一部分），或一个球面（球面一部分）一个平面的透明体。
它所成的像有实像也有虚像。
透镜一般可以分为两大类：凸透镜和凹透镜。
中央部分比边缘部分厚的叫凸透镜，有双凸、平凸、凹凸三种；中央部分比边缘部分薄的叫凹透镜，有双凹、平凹、凸凹三种。
LED 透镜一般为硅胶透镜，因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装在LED芯片上。
一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm.并且LED透镜一般与LED紧密联系在一起，它有助于提升LED 的出光效率、透镜改变LED 的光场分布的光学系统。
LED 透镜即与LED 紧密联系在一起的有助于提升LED 的出光效率、改变LED 的光场分布的光学系统。
大功率LED 透镜/反光杯主要用于大功率LED 冷光源系列产品的聚光，导光等。
大功率LED 透镜根据不同LED 出射光的角度设计配光曲线，通过增加光学反射，减少光损，提高光效（而设定的非球面光学透镜）。
下面着重讲解PMMA 材料的二次聚光大功率LED 透镜。
一）、以材料分类1 、硅胶透镜a、因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装在LED芯片上。
b、一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm.2、PMMA 透镜a、光学级PMMA （聚甲基丙烯酸甲酯，俗称：亚克力）。
b、塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率高（3mm厚度时穿透率93%左右）；缺点：温度不能超过80°（热变形温度92度）。
3、P C 透镜a、光学级料Polycarbonate （简称PC）聚碳酸酯。
b、塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率稍低（3mm厚度时穿透率89%左右）；缺点：温度不能超过110°（热变形温度135度）。
4、玻璃透镜光学玻璃材料，优点：具有透光率高（3mm 厚度时穿透率97%）、耐温高等特点；缺点：体积大质量重、形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。
不过目前此类生产设备的价格高昂，短期内很难普及。
此外玻璃较PMMA 、PC 料易碎的缺点，还需要更多的研究与探索，以现在可以实现的改良工艺来说，只能通过镀膜或钢化处理来提升玻璃的不易碎特性，虽然经过这些处理，玻璃透镜的透光率会有所降低，但依然会远远大于普通光学塑料透镜的透光效果。
所以玻璃透镜的前景将更为广阔。
二）、LED 透镜的应用分类1 、一次透镜a、一次透镜是直接封装（或粘合）在LED芯片支架上，与LED成为一个整体。
b、LED芯片（chip）理论上发光是360度，但实际上芯片在放置于LED支架上得以固定及封装，所以芯片最大发光角度是180度（大于180°范围也有少量余光），另外芯片还会有一些杂散光线，这样通过一次透镜就可以有效汇聚chip的所有光线并可得到如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别（一般的规律是：角度越大效率越高）。
c、一次透镜一般用PMMA、PC、光学玻璃、硅胶等材料。
2、二次透镜a、二次透镜与LED是两个独立的物体，但它们在应用时确密不可分。
b、二次透镜的功能是将LED光源的发光角度再次汇聚光成5°至160°之间的任意想要的角度，光场的分布主要可分为：圆形、椭圆形、矩形。
c、二次透镜材料一般用光学级PMMA或者PC;在特殊情况下可选择玻璃。
三）、以规格分类1 、穿透式（凸透镜）a、当LED光线经过透镜的一个曲面（双凸有个曲面）时光线会发生折射而聚光，而且当调整透镜与LED 之间的距离时角度也会变化（角度与距离成反比），经过光学设计的透镜光斑将会非常均匀，但由于透镜直径和透镜模式的限制，LED 的光利用率不高及光斑边缘有比较明显的黄边；b、一般应用在大角度（50°以上）的聚光，如台灯、吧灯等室内照明灯具；2、折反射式（锥型或杯型）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（角度相同）就可得到最完善的光线利用与漂亮的光斑效果；b、也可在锥形透镜表面做些改变，可设计成镜面、磨砂面、珠面、条纹面、螺纹面、凸或凹面等而得到不同光斑效果。
3、透镜模组a是将多个单颗透镜通过注塑完成一个整体的多头透镜，按不同需求可以设计成3合1、5 合1 甚至几十颗合一的透镜模组；也可以把两个单独的透镜通过支架组合在一起。
b、此设计有效节省生产成本，实现产品品质的一致性，节省灯具机构空间，更容易实现“大功率”等特点。
四）、用料及生产1、L ED 透镜作为光学级的产品，对透光性、热稳定性、密度、折射率均匀性、折射率稳定性、吸水性、混浊度、最高长期工作温度等都有严格的要求。
因此，必须根据实际选择透镜的材料。
原则上选择光学级PMMA,如有特殊的需求可选择光学级PC.目前为日本三菱PMMA 材料为最好（VH001 是经常选择的牌号），三菱公司在中国的分厂南通丽阳就会稍逊一些。
2、必须配备万级甚至更高级别的无尘车间，作业人员必须着防静电服装、戴手指套、戴口罩等防静电防尘措施，并且定期对车间做检验与清理。
3、须有专业的光学注塑机如东芝、德马格、海天、震雄等品牌的注塑机，并严格控制注塑工艺才能得到合格的产品。
4、产品检验：无气泡、无凹陷、无缩痕、无流纹、无月牙；形状精度Rt<0.005 表面粗糙度Ra<0.0002.5、产品必须用防静电防尘PVC 包装，并且须完全密封包装，存放必须严格控制温度与湿度，并且最好不要存放超过一年以上。
从以上LED 透镜的设计与生产过程来看，看似简单的LED 透镜，从设计到成品，其对软件、硬件的要求都非常高，这也造成了市场上LED 透镜的价格差异很大。
从LED 照明普及的美好前景来看，透镜做为LED 照明灯具的必备部件，市场前景也将越来越好。
五）、LED 透镜的设计与模具加工1、首先取决于光源（大功率LED），不同品牌的大功率LED （例如CREE、lumileds、首尔、欧司朗、艾笛森、长森源等），其芯片结构与封装方式、光线特性等均会有所区别，从而造成同样的透镜搭配不同规格品牌LED 时会所差异；所以要求有针对性开发（以主流品牌为导向），才能达成实际需要；2、利用光学设计软件（如Tracepro、CodeV、Zemax 等）设计并进行模拟光学跑光，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，故其对模具的精度要求极高，特别是透镜光学曲面的加工精度要达到0.1卩m、镜片偏心度要达到3卩m以内。
一般对此类高精度模具的加工必须具有以下设备：超精密加工机（例如：PRECITECHNANOFORM350 ）、CNC综合加工机、平面磨床、铣床、CNC 放电加工机、表面轮廓仪等。
4、模具最精密的部件在于光学模仁，首先选用专用模仁钢材，完成初胚，镀镍后再用超精密加工机进行非球面技术加工曲面。
六）、优势1 、无论远近，灯罩（反光杯）与透镜没多大区别，均匀性来讲，透镜会优于反光杯。
2、用小角度的LED 透镜，效果比灯罩好，因为要射得远的！灯罩聚光已经过透镜（因为LED 本身一定会有透镜的）再经过一次光罩聚光，这次会浪费很多光的，还不如在透镜就聚光了，而透镜的发光角度很好处理。
另：如果空间可以的话，用3个1W的，比使用一个3W的效果要好得多。
3、相比之下，灯罩发光均匀点范围大，但是投光度不好，透镜则相反。
4、LED 透境显得要高档些。
七）、光损失斟酌1、有泡壳、透镜的灯具其光通量实际要满足标准要求的光分布，还需考虑外壳、透镜的透过率、溢出光损失等因素。
而泡灯或作普通照明用大功率需要用透镜将平行光束进行扩散处理，来满足标准的要求。
为使光学效果更加合理，设计中应将灯具外罩分割成矩形小单元，这样做的目的在于打碎光波的波面，使产品产生均匀的外观效果。
在每个小单元中，采用椭球面，因为该面具有水平和垂直两个方向的弧度，从而可以在两个方向上用不同的曲率半径达到不同的扩散效果。
其根本目的是克服传统技术的不足，合理利用光通量，实现均匀、高效的光分布。
实际上泡灯类的外壳就是PC料（注塑完成），球形、梨形、筒形的泡壳都是非小单元、非平面的整壳，光损失很大、光角度偏小。
2、因为透镜的一个表面为具有水平和垂直两个方向曲率半径的曲面，所以可以使入射光在水平方向和垂直方向都得到扩散。
鉴于两个方向的曲率半径相互独立，所以可以根据要求，分别调节两个曲率，使得光输出在两个方向上得到不同程度的扩散。
因此，使用双向曲率曲面构成的透镜，可以根据设计要求更自由地分配光输出，更高效地利用光通量，减少不必要的浪费和眩光。
此外，由于使用的是光滑过渡的曲面，灯具有均匀过渡的光分布和良好的外观。
完全透明的PMMA 灯饰或灯罩会在光源的中心造成眩目或刺眼的弦光，但是亮度在光源外围却迅速减少。
很多社交场合与作业环境的照明必须排除这种令人不快的气氛或是尽量减少引起眼睛不适的光源。
3、每个透镜单元在本体上的投影为矩形，从而使各单元能紧密、整齐地排列。
平行入射光束经过透镜单元的折射作用，在水平方向形成左右对称的均匀扩散，在垂直方向形成向下偏折的均匀扩散。
通过调整一组透镜中各单元的大小和两个方向的曲率半径，调配出射光通量在不同立体角范围内的分布，达到设计要求的光分布。
鉴于入射曲面的作用是使光线发生偏折形成扩散，产品设计中具体每组透镜的单元个数、单元大小、曲率半径等都可以结合实际情况而变化。
实际情况是大功率用透镜的透镜上的内纹（为分割小单元）都由厂家做好，选用时只考虑透镜高度、角度、材质这些。
4、我们选择将光源放于透镜焦点的内侧，光源离透镜越远，透镜收集到的光源光通量越少，因而透镜系统的效率越低，根据单凸透镜的计算公式：r=（nL-1）f.其中r-凸面曲率半径，nL-透镜材料折射率，f-透镜焦距在选定透镜材料的情况下，焦距越大，曲率半径越大。
在同样透镜孔径①的条件下，曲率半径越大，透镜越薄。
而透镜越厚，像差会越明显，从而影响使用效果。
因此，尽可能选择焦距较大的透镜。
同时，焦距的增大，光学系统尺寸的增加，因此，透镜的焦距也不可以一味追求最大。
由于透镜厚度不是很大，因此没有采用菲涅耳透镜，避免增加加工的繁琐性和成本。