εταιρικά νέα για Εφαρμογή και πλεονεκτήματα της τεχνολογίας φακών στο φωτισμό LED

Εφαρμογή και Πλεονεκτήματα της Τεχνολογίας Φακών στον Φωτισμό LED

01 Ρόλος και Ταξινόμηση των Φακών

◆ Βασική Εισαγωγή στους Φακούς

Οι φακοί, ως οπτικά εξαρτήματα, διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στον φωτισμό LED. Κατασκευάζονται βάσει των αρχών της διάθλασης του φωτός και είναι φτιαγμένοι από διαφανή υλικά όπως γυαλί ή κρύσταλλο. Οι διαθλαστικές επιφάνειες είναι συνήθως δύο σφαιρικές επιφάνειες ή μία σφαιρική επιφάνεια σε συνδυασμό με ένα επίπεδο, ικανές να σχηματίσουν πραγματικές και εικονικές εικόνες. Στον φωτισμό LED, οι φακοί χρησιμοποιούνται ευρέως και γενικά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: κυρτοί φακοί και κοίλοι φακοί. Οι κυρτοί φακοί είναι παχύτεροι στο κέντρο και λεπτότεροι στις άκρες, υπάρχουν σε τρεις μορφές: διπλοκυρτοί, πλανοκυρτοί και κοιλοκυρτοί. Οι κοίλοι φακοί είναι το αντίθετο, με τρεις μορφές: διπλοκοίλοι, πλανοκοίλοι και κυρτοκοίλοι.

◆ Υλικά και Εφαρμογές
Τα υλικά των φακών ποικίλλουν και περιλαμβάνουν σιλικόνη, PMMA, PC, και γυαλί, το καθένα με μοναδικά πλεονεκτήματα και περιορισμούς για διαφορετικά σενάρια:

• Φακοί Σιλικόνης: Γνωστοί για την αντοχή τους σε υψηλές θερμοκρασίες και τη συμβατότητά τους με τη συγκόλληση reflow, συχνά ενθυλακώνονται απευθείας σε τσιπ LED. Συμπαγείς σε μέγεθος (συνήθως Ø3-10mm), ενισχύουν την απόδοση εξαγωγής φωτός και βελτιστοποιούν τον φωτισμό τροποποιώντας την κατανομή του πεδίου φωτός.

• Φακοί PMMA: Κατασκευασμένοι από οπτικής ποιότητας πολυμεθυλομεθακρυλικό (ακρυλικό), προσφέρουν υψηλή απόδοση παραγωγής (μέσω χύτευσης με έγχυση/εξώθησης) και εξαιρετική διαπερατότητα (~93% @3mm πάχος). Ωστόσο, η θερμική τους αντίσταση είναι περιορισμένη (<80°C; θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας: 92°C).

• Φακοί PC: Αποτελούνται από οπτικής ποιότητας πολυανθρακικό, εξισορροπούν την απόδοση παραγωγής με καλή αντοχή στη θερμότητα (θερμοκρασία λειτουργίας: ≤110°C; θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας: 135°C). Η διαπερατότητα είναι ~89% @3mm πάχος.

• Φακοί Γυαλιού: Κατασκευασμένοι από οπτικό γυαλί, προσφέρουν ανώτερη διαπερατότητα (έως 97% @3mm) και θερμική σταθερότητα. Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν τον όγκο, την ευθραυστότητα, την πολύπλοκη μαζική παραγωγή και το υψηλότερο κόστος.

LED υψηλής ισχύος συστήματα συχνά συνδυάζουν φακούς με ανακλαστήρες για την επίτευξη κρίσιμων λειτουργιών όπως η συγκέντρωση και η καθοδήγηση του φωτός, βελτιώνοντας σημαντικά τη φωτεινή απόδοση μέσω βελτιστοποιημένων καμπυλών κατανομής φωτός.

◆ Ταξινόμηση και Προδιαγραφές
Οι φακοί κατηγοριοποιούνται ως πρωτεύοντες ή δευτερεύοντες βάσει του ρόλου τους και του ελέγχου του φωτός:

• Πρωτεύοντες Φακοί: Ενσωματώνονται απευθείας με τη συσκευασία του τσιπ LED (χρησιμοποιώντας PMMA, PC, γυαλί ή σιλικόνη). Εστιάζουν το φως που εκπέμπεται από το τσιπ (θεωρητικά 360°, πρακτικά ≤180° μετά τη συσκευασία) σε συγκεκριμένες γωνίες (π.χ., 180°, 160°, 140°, 120°, 90°, 60°).

• Δευτερεύοντες Φακοί: Ξεχωριστοί από την πηγή LED, αλλά χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό για να εστιάσουν περαιτέρω το φως σε γωνίες μεταξύ 5°–160°. Η κατανομή του φωτός μπορεί να είναι κυκλική, ελλειπτική ή ορθογώνια. Τα υλικά περιλαμβάνουν συνήθως PMMA ή PC, με γυαλί να χρησιμοποιείται για εξειδικευμένες εφαρμογές.

02 Σχεδιασμός και Παραγωγή Φακών

◆ Σχεδιασμός και Επεξεργασία Καλουπιών
Ο σχεδιασμός των φακών LED πρέπει να ευθυγραμμίζεται με τα χαρακτηριστικά της πηγής φωτός, χρησιμοποιώντας μηχανική κατεργασία ακριβείας και υλικά υψηλής ποιότητας:

• Σχεδιασμός Ειδικός για την Πηγή: Οι παραλλαγές στις δομές των τσιπ LED, στις μεθόδους συσκευασίας και στα προφίλ δέσμης απαιτούν προσαρμοσμένη ανάπτυξη για τις κύριες μάρκες.

• Οπτική Προσομοίωση: Οι μη ασφαιρικές οπτικές επιφάνειες σχεδιάζονται χρησιμοποιώντας λογισμικό οπτικού σχεδιασμού για προσομοίωση της διαδρομής του φωτός.

• Κατασκευή Ακριβείας: Ως οπτικά εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας, οι φακοί απαιτούν ακρίβεια καλουπιού ≤0,1μm και εκκεντρότητα φακού ≤3μm, απαιτώντας εξοπλισμό μηχανικής κατεργασίας εξαιρετικής ακρίβειας.

• 
  

◆ Πλεονεκτήματα των Φακών LED
Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά φωτιστικά, οι φακοί παρέχουν:

• Πιο ομοιόμορφη και αποτελεσματική κατανομή φωτός.

• Βελτιωμένη οπτική απόδοση.

• Ανώτερο έλεγχο δέσμης σε σχέση με τα αμπαζούρ, ειδικά για εφαρμογές στενής γωνίας.

◆ Απώλεια Φωτός και Βελτιστοποίηση Σχεδιασμού
Οι παράγοντες σχεδιασμού περιλαμβάνουν:

• Διαπερατότητα & Απώλεια Φωτός: Η διαπερατότητα του κελύφους/φακού και η απώλεια διάχυτου φωτός πρέπει να ελαχιστοποιηθούν για να πληρούνται οι τυπικές απαιτήσεις κατανομής φωτός.

• Διάχυση Δέσμης: Για λαμπτήρες LED υψηλής ισχύος (π.χ., λαμπτήρες), οι φακοί διαχέουν παράλληλες δέσμες για να συμμορφώνονται με τα πρότυπα.

• Μοναδιαίος Σχεδιασμός: Οι ορθογώνιες μονάδες φακών επιτρέπουν συμπαγείς, τακτοποιημένες διατάξεις για την επίτευξη της στοχευμένης κατανομής φωτός.