Светодиодная линза служит не только защитной крышкой для светодиодного чипа, но и вторичной оптической системой, способной управлять диаграммами распределения света, тем самым значительно повышая световую эффективность и снижая блики.

Выбор правильной линзы напрямую влияет на эффективность освещения, энергопотребление и конечный успех вашего проекта.

В этой статье представлено профессиональное и практическое руководство по выбору, охватывающее четыре ключевых аспекта: совместимость со светодиодным чипом, дизайн линзы, выбор материала и соответствие сценарию применения.

1. Согласование со светодиодным чипом — основа всего оптического дизайна светодиодов
  1.1 Малые поверхностно-монтируемые (SMD) чипы
  1.2 Светодиодные чипы COB
  1.3 Мощные светодиодные чипы (1 Вт–100 Вт)

2. Выбор формы, размера, угла луча и типа линзы
  2.1 Форма и размер
  Проще говоря, угол луча — это угол, под которым свет распространяется от центра. Чем шире угол, тем шире площадь покрытия.
  Линзы TIR (линзы полного внутреннего отражения)

Для внутреннего освещения предпочтительным выбором является PMMA; он предлагает превосходное соотношение цены и качества и соответствует стандартным эксплуатационным требованиям.

4.1 Наружное освещение (уличные фонари, прожекторы, ландшафтное освещение)
  4.1 Наружное освещение (уличные фонари, прожекторы, ландшафтное освещение)
  Внутреннее освещение уделяет больше внимания визуальному комфорту и равномерности освещения. Линзы должны быть антибликовыми и обеспечивать равномерное распределение света, избегая каких-либо четких ярких или темных пятен, сохраняя при этом минималистичную эстетику, дополняющую общий дизайн светильника.
  Промышленные условия освещения требуют линз с высокой оптической эффективностью и большим расстоянием проекции, способных равномерно освещать площадь пола с большой высоты.
  Сельскохозяйственное освещение сосредоточено на специфических потребностях растений в росте, требуя равномерного покрытия светом каждого отдельного растения. Используемые линзы должны быть термостойкими и устойчивыми к УФ-излучению, способными работать непрерывно в течение длительного времени без деградации. Угол луча обычно требует гибкой настройки в зависимости от вида растения, плотности посадки и метода культивирования.

О:

1. Согласование со светодиодным чипом — основа всего оптического дизайна светодиодов

Светодиодная линза должна быть точно согласована с конкретным светодиодным чипом; в противном случае это может привести к артефактам света (таким как яркие или темные пятна) и потере световой эффективности.

Однако для некоторых чипов, таких как поверхностно-монтируемые (SMD) 3030, 3535 и серии Cree XPE/XPG, файлы фотометрических данных достаточно схожи, чтобы одна модель линзы могла использоваться взаимозаменяемо с этими различными чипами.

Тем не менее, результирующий угол луча и световая эффективность могут незначительно варьироваться в зависимости от используемого конкретного чипа.

LES (светоизлучающая поверхность): фактическая эффективная площадь светодиодного чипа или фосфорного покрытия, излучающего свет (в отличие от общих размеров корпуса). Чем меньше LES, тем лучше он подходит для использования с меньшими линзами.

1.1 Малые поверхностно-монтируемые (SMD) чипы

При освещении эти чипы выглядят как маленькая светящаяся точка или маленький квадрат. Они компактны по размеру и широко используются в различных приложениях.

Их конкретные характеристики и предполагаемое использование варьируются в зависимости от конкретной модели.

Чипы 2835

При освещении они выглядят как очень маленькая светящаяся точка.

Распространенные применения: плоские панели, линейные светильники, офисное освещение и т. д.

Подбор линз: маленькие купольные линзы или матричные линзы (несколько линз, сгруппированных вместе).

Чипы 3030

При освещении они выглядят как относительно маленькая светящаяся точка (немного больше, чем чип 2835).

Распространенные применения: панельные светильники, решетчатые светильники, компактные оптические конструкции и т. д.

Подбор линз: маленькие купольные линзы или матричные линзы.

Светодиодные чипы 3535

При освещении они создают концентрированный, высокояркий точечный источник; их выходная мощность обычно выше, чем у светодиодов 2835 и 3030.

Распространенные применения: трековые светильники, настенные омыватели, наружные прожекторы и другие светильники, требующие точного контроля света.

Подбор линз: однокупольные линзы или коллиматорные линзы с кронштейнами, подходящие для узких лучей и проекции на большие расстояния.

Светодиодные чипы 5050

При освещении они обычно выглядят как маленький квадрат (потенциально содержащий несколько внутренних светодиодных чипов); площадь их светоизлучающей поверхности немного больше, чем у светодиодов 2835, 3030 и 3535.

Распространенные применения: светодиодные ленты, декоративное освещение, рекламные световые короба и другие сценарии, требующие равномерного свечения.

Подбор линз: однолинзовые линзы среднего размера при индивидуальном использовании; интегрированные матричные линзы при использовании в светодиодных лентах или модулях.

1.2 Светодиодные чипы COB

При освещении они выглядят как единая, равномерно светящаяся поверхность — размером от ногтя до значительно больших размеров.

Эти светодиоды требуют линзу с достаточно большим диаметром, чтобы полностью покрыть всю светоизлучающую поверхность; это гарантирует, что края не будут выглядеть тусклыми, а результирующее световое пятно будет более равномерным.

Распространенные применения: точечные светильники, потолочные светильники, акцентное освещение в торговых центрах и т. д.

1.3 Мощные светодиодные чипы (1 Вт–100 Вт)

Эти светодиоды обладают высокой яркостью и выделяют значительное тепло, что предъявляет более высокие требования как к линзе, так и к конструкции теплоотвода.

1 Вт–3 Вт (типы малой мощности): Обычно используются с небольшими линзами с монтажными кронштейнами.

10 Вт–100 Вт (типы высокой мощности): В основном интегрированные источники света (структурно схожие со светодиодами COB), требующие специально разработанных крупноформатных линз или отражательных чаш.

Различная мощность требует различных оптических решений; линзы, как правило, не взаимозаменяемы между различными типами светодиодов и должны быть специально подобраны к фактическому типу и размерам используемого светодиода.

2. Выбор формы, размера, угла луча и типа линзы

2.1 Форма и размер

Круглые линзы

При освещении они создают круглое световое пятно с равномерным и симметричным распределением.

Распространенные применения: светильники высокого пролета, уличные фонари, прожекторы и другие сценарии, требующие равномерного освещения на большой площади.Характеристики линзы: круглая конструкция позволяет свету равномерно рассеиваться во всех направлениях, что делает ее подходящей для освещения сверху с большой высоты.

Квадратные/прямоугольные линзы

При освещении световое пятно обычно имеет прямоугольную или неправильную форму, что позволяет концентрировать свет в определенной области.

Распространенные применения: сценарии, требующие направленного освещения, такие как линейные светильники, настенные омыватели и модули уличных фонарей.

Характеристики линзы: обеспечивает асимметричное распределение света. Например, при использовании в уличных фонарях свет в основном направляется на дорожное покрытие, минимизируя рассеяние света в небо и на обочину, что приводит к более высокой общей эффективности освещения.

Размеры:

В общем случае, чем больше диаметр линзы, тем больше расстояние проекции света.

Однако это не единственный определяющий фактор; фактическое расстояние проекции также зависит от фокусного расстояния, размера источника света и угла луча.

Тем не менее, как общее правило: линзы малого размера (20–40 мм) подходят для освещения на короткие расстояния, например, в потолочных и точечных светильниках.

Линзы большого размера (50–100 мм) подходят для освещения на большие расстояния, например, в светильниках высокого пролета, уличных фонарях и освещении больших помещений.

2.2 Угол луча (определение площади покрытия)

Проще говоря, угол луча — это угол, под которым свет распространяется от центра. Чем шире угол, тем шире площадь покрытия.

В отрасли используются два распространенных определения угла луча; пользователи должны внимательно обращать на них внимание при выборе:

Полуугол (стандартный угол луча)

Используя самую яркую точку в центре (или пиковое значение освещенности светового пятна) в качестве эталона 100%, определите точки, где яркость падает до 50%. Угол, образованный этими двумя точками и светильником, составляет полуугол. Это международно признанное стандартное определение.

Полный угол (угол поля)

Используя самую яркую точку в центре (или пиковое значение освещенности светового пятна) в качестве эталона 100%, определите точки, где яркость падает до 10%. Угол, образованный этими двумя точками и светильником, составляет полный угол. Этот угол обычно шире полуугола.

Простыми словами: полный угол, как правило, больше или равен полууглу (при условии равномерного светового пятна); однако соотношение между ними не является простым соотношением 2:1, поскольку оно зависит от равномерности светового пятна.

Важное напоминание:

Углы, указанные для линзы, являются лишь справочными значениями; окончательный эффект освещения должен быть проверен путем фактической сборки, установки и тестирования света.
Даже среди линз с одинаковым углом луча 30°, форма луча и равномерность могут значительно различаться у разных производителей. Если позволяют условия, мы рекомендуем провести практический тестовый монтаж для проверки распределения света перед окончательной реализацией.

3°–5° Ультраузкий угол

Характеристики: луч чрезвычайно концентрированный — напоминает четкий столб света — обеспечивает очень большое расстояние проекции и четко очерченную кромку луча.

Подходит для: сценариев, требующих чрезвычайно точного контроля луча, таких как медицинские хирургические светильники, освещение для точной инспекции и точная проекция на большие расстояния.
Примечание: Клиент из Индии ранее использовал этот конкретный продукт для хирургического освещения, где он оказался очень популярным и успешным выбором.

Примечание:

Эти типы линз обычно требуют сочетания с конкретными светодиодными излучателями (например, 3535 SMD) и точной оптической структурой; они, как правило, не рекомендуются в качестве замены стандартных узкоугольных линз в общем освещении.15°–30° Узкий угол

Характеристики: высокая концентрация светового потока с большим расстоянием проекции.

Подходит для: точечных светильников, трековых светильников и акцентного освещения (например, для произведений искусства, музейных экспонатов, вывесок и т. д.).

45°–60° Средний угол

Характеристики: обеспечивает баланс между яркостью и площадью освещения.

Подходит для: освещения торговых центров, уличных фонарей на главных дорогах, промышленных объектов и общего освещения территории.

90°–120° Широкий угол

Характеристики: охватывает большую площадь освещения с мягким, равномерным распределением света.

Подходит для: общего внутреннего освещения, складов, парковок и больших открытых пространств.

Асимметричный угол

Характеристики: свет в основном направлен в одну сторону, минимизируя рассеяние света вверх и помогая контролировать световое загрязнение.

Подходит для: уличных фонарей и освещения дорог (специально для типов распределения света II–V), где цель состоит в том, чтобы сконцентрировать свет на дорожном покрытии для максимальной эффективности освещения.

2.3 Распространенные типы линз

Линзы TIR (линзы полного внутреннего отражения)

TIR означает полное внутреннее отражение. Эти линзы используют принцип полного внутреннего отражения для эффективного захвата света, излучаемого светодиодным излучателем, и затем с высокой точностью проецируют его наружу.

Характеристики: чрезвычайно высокая оптическая эффективность (обычно превышает 90%), минимальные потери света и очень точный контроль света.

Распространенные применения: сценарии, требующие высокой эффективности и точного распределения света, такие как освещение высокого пролета, уличные фонари и высококачественные точечные светильники.

Выпуклая линза

Это относится к традиционной выпуклой линзе: толще в центре и тоньше по краям, она сходится лучами света при их прохождении.

Характеристики: сужает лучи света для достижения сфокусированного луча и проекции на большие расстояния.

Распространенные применения: точечные светильники, трековые светильники, прожекторы дальнего действия и другие сценарии, требующие концентрированного света.

Рассеивающая линза

Поверхность этого типа линзы обычно имеет микроструктуры (например, матовое или жемчужное покрытие), предназначенные для рассеивания концентрированного света.

Характеристики: делает свет мягче и равномернее, снижает блики и создает более комфортную визуальную среду.

Распространенные применения: общее внутреннее освещение, офисы, торговые центры и другие места, где требуется мягкий, рассеянный свет.

Матричная линза

Интегрирует несколько небольших линз на одной плате для формирования единого оптического блока.

Характеристики: обеспечивает более равномерное распределение света для линейных светильников, панельных светильников и других удлиненных или крупноформатных светильников, устраняя при этом хлопоты по установке нескольких отдельных линз.

Распространенные применения: линейные светильники, панельные светильники, решетчатые светильники, ленточные светильники и другие светильники, требующие равномерного свечения.

3. Как выбрать материалы для линз: PMMA / PC / стекло / силикон

Для внутреннего освещения предпочтительным выбором является PMMA; он предлагает превосходное соотношение цены и качества и соответствует стандартным эксплуатационным требованиям.

Для наружного освещения рекомендуется материал PC; его превосходная ударопрочность, термостойкость и атмосферостойкость делают его более подходящим для сложных и суровых внешних условий.

Для высококачественных или мощных светильников рекомендуется стекло, обеспечивающее превосходные оптические характеристики и долгосрочную стабильность.

Для специализированных сценариев, таких как высокотемпературные среды или автомобильное освещение, силиконовые линзы являются отличным вариантом, использующим их исключительную термостойкость для работы в жестких условиях эксплуатации.

Для получения более подробной информации, пожалуйста, обратитесь к нашему предыдущему сообщению в блоге:

Оптические линзы PMMA против PC для светодиодного освещения4. Выбор светодиодных линз в зависимости от сценариев применения

4.1 Наружное освещение (уличные фонари, прожекторы, ландшафтное освещение)

При наружном освещении предъявляются высокие требования к экологической адаптивности используемых линз. Продукты должны выдерживать воздействие солнечного света и дождя, противостоять старению, вызванному УФ-излучением, и обладать отличной ударопрочностью, чтобы предотвратить разрушение при ударе внешними силами. Оптически они должны эффективно контролировать блики, избегая любого негативного воздействия на пешеходов и водителей, одновременно концентрируя свет в целевой области для минимизации светового загрязнения.

Рекомендуемые материалы:

, известные своей высокой стабильностью и отличной атмосферостойкостью.Рекомендации по углу и распределению света: Для уличных фонарей выбирайте линзы TIR с асимметричным распределением для фокусировки света непосредственно на проезжую часть; для прожекторов используйте средний угол луча 60°–90° для баланса между расстоянием проекции и площадью покрытия; для ландшафтного освещения обычно используется широкий угол луча 120° для обеспечения мягкого, равномерного распределения света.

4.2 Внутреннее освещение (дома, офисы, торговые центры)

Внутреннее освещение уделяет больше внимания визуальному комфорту и равномерности освещения. Линзы должны быть антибликовыми и обеспечивать равномерное распределение света, избегая каких-либо четких ярких или темных пятен, сохраняя при этом минималистичную эстетику, дополняющую общий дизайн светильника.

Рекомендуемый материал:

PMMA, предлагающий высокую светопропускаемость и экономичность, что делает его подходящим для большинства внутренних помещений.Рекомендации по углу и распределению света: Для общего рассеянного освещения используйте рассеивающие линзы в сочетании с широким углом луча 90°–120° для достижения мягкого освещения большой площади; для акцентного освещения в розничных магазинах (например, витрины, полки) используйте прозрачные линзы TIR с узким углом луча 15°–30° (или средним углом около 60°) для точного выделения демонстрируемых объектов.

4.3 Промышленное освещение (светильники высокого пролета, склады, фабрики)

Промышленные условия освещения требуют линз с высокой оптической эффективностью и большим расстоянием проекции, способных равномерно освещать площадь пола с большой высоты.

Кроме того, эти линзы должны быть устойчивы к старению и поддерживать стабильную работу при длительной эксплуатации в условиях высоких температур.

Рекомендуемые материалы:

, известные своей высокой стабильностью и отличной атмосферостойкостью.Основные применения: профессиональные условия выращивания, такие как теплицы, вертикальные фермы и фабрики растений.Принципы выбора угла: Для помещений с высокими потолками (≥6 метров) выбирайте узкие или средние углы луча (30°–60°) для обеспечения эффективной проекции на большие расстояния; для помещений с низкими потолками используйте широкие углы луча (90°–120°) для достижения равномерного покрытия на большей площади.

4.4 Сельскохозяйственное освещение (фитосветильники)

Сельскохозяйственное освещение сосредоточено на специфических потребностях растений в росте, требуя равномерного покрытия светом каждого отдельного растения. Используемые линзы должны быть термостойкими и устойчивыми к УФ-излучению, способными работать непрерывно в течение длительного времени без деградации. Угол луча обычно требует гибкой настройки в зависимости от вида растения, плотности посадки и метода культивирования.

Рекомендуемые материалы: PC или стекло

, известные своей высокой стабильностью и отличной атмосферостойкостью.Основные применения: профессиональные условия выращивания, такие как теплицы, вертикальные фермы и фабрики растений.5. Частые вопросы

В1: Что делать, если линзы, подобранные к белым светодиодным чипам, проявляют "желтые пятна" или синеватый оттенок в центре светового луча?

О:

Наиболее распространенным рыночным решением для устранения желтых пятен в линзах является использование матового покрытия или текстуры "рыбья чешуя" для улучшения смешивания света, или просто маскировка/блокировка желтого компонента света. Хотя это самый простой и широко используемый метод, он имеет недостаток: он не только блокирует слабый желтый свет, но и препятствует части полезного светового потока, что приводит к снижению общей световой эффективности.
В2: Можно ли смешивать линзы из разных материалов в одном светильнике?О: Это не рекомендуется.

Различные материалы обладают разными показателями преломления; их смешивание приведет к неравномерному распределению света и хроматической аберрации (искажению цвета).
По возможности используйте линзы из одного, однородного материала в любом данном светильнике.
В3: Что такое "светопропускание" в контексте линз?
О: Пропускание относится к соотношению света, проходящего через определенный материал при средней толщине 3 мм.