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1、19LED筒灯设计(12W)摘 要近年来随着半导体材料生长技术与器件封装工艺的进步，大功率LED器件的发光效率及可靠性得到了很大的提高。LED的应用范围也越来越广，特别是在照明领域(包括室外照明和室内照明)。但是由于LED的外形和发光特性等与传统灯源不同，使得现有的照明系统无法适用于LED。所以如何对LED进行光学系统设计，对发挥功率型LED的潜能，促进整个半导体照明产业的发展具有举足轻重的作用。本文首先介绍了 LED 照明灯具产业的发展现状及意义，阐述了照明理论与灯具设计基础；然后论述了LED 灯具的设计思路，针对 LED 灯具设计，本文采用结合照明设计软件对LED 照明系统进行计算机仿真设
2、计的思路，在照明系统未制造前就分析其光学特性是否符合照明标准，减少了人力和物力的消耗，缩短了设计和制造周期，提高了经济效益。关键字：LED；筒灯；照明；设计；制作AbstractIn recent years with the growth of semiconductor material and device packaging technology progress, large power LED device luminous efficiency and reliability are improved greatly. LED is more and more wide rang
3、e of applications, particularly in the field of lighting (including outdoor lighting and interior lighting ). But due to the LED appearance and luminescent properties and traditional light source different, making the existing lighting system is not suitable for LED. So how the LED for optical syste
4、m design, give full play to the power of LEDs potential, promote whole semiconductor lighting industry development has play a decisive role role.This paper first describes the LED lighting industry development present situation and significance, elaborated the illumination theory and lighting design
5、 basis; and then discusses the LED lighting design, according to the LED lighting design, this paper adopts the combination of lighting design software for the LED lighting system by computer simulation design ideas, in the lighting system is not made before the optical analysis characteristics of c
6、ompliance with the lighting standard, reduce the consumption of manpower and materials, shorten the design and manufacturing cycle, improving economic benefit.Key words: LED; downlight; lighting design; production目 录摘要Abstract1.LED的应用21.1LED灯的概述21.2与传统灯的区别22. LED筒灯（12W）的设计62.1整体外观设计6图2-1 整体设计外观图62.2
7、 电路原理62.2.1传统LED驱动电路介绍6图2-2传统的低效率电路7图2-3 改进后的传统电路7图2-4 进一步改进的电路82.2.2电容降压LED驱动电路介绍8图2-5 电容压降电路9表2-1理论电流与实际电流的比较10表2-2 C1与R1的取值选择102.3我的LED驱动电路11图2-6 LED驱动电路113. LED铝基板设计选择和热设计123.1 LED铝基板设计选择12图3-1 铝基板123.3我设计的铝基板13图3-2 铝基板设计图134. led透镜144.1 LED透镜的材料种类144.2透镜的应用分类144.3 LED透镜规格分类144.4 LED透镜的设计与模具加工15
8、4.5 我设计的透镜16图4-1 透镜设计图16结论17致谢18参考文献19LED筒灯的设计与制作前 言日光灯作为一种光亮柔和而有效的光源在全世界广受欢迎，无论是在家居、商店、办公室、学校、超市、医院、剧场，还是在商业冰柜、广告灯箱、地铁、人行隧道、人防工程、夜市灯饰照明等，只要需要照明的地方均可见到日光灯。 传统的荧光日光灯其电源的利用率并不理想：附加镇流器功耗较大，开启时需要辅助高压；日光灯管内置的水银在废弃时无法处理，成为污染环境的公害。日光灯管的荧光粉在充入日光灯管过程中，含有较多量的汞(水银)，因此日光灯管破裂后，跑出来的水银蒸气对人体的危害较大。权威资料显示：汞蒸气达0.04至3毫
9、克时会使人在2至3月内慢性中毒，达1.2至8.5毫克时会诱发急性汞中毒，如若其量达到20毫克，会直接导致动物死亡。 作为第四代新型节能光源，LED光源诞生之时即被用来做各类灯具的发光光源。0.06W的白光LED草帽灯、食人鱼是最早被用在LED日光灯的发光灯条上的。每个LED日光灯管使用数量不等，约280-360颗。现在新一代的LED日光灯发光灯条使用从0.06W到1W、显色为纯白、青白、暖白、冷白的贴片LED平面光源。 节能省电是LED日光灯的最大特点。以T8日光灯为例，标称36W的荧光日光灯(CFL)，其附加镇流器耗电8W，工作时实际耗电44W，照亮流明为420lm，使用寿命3千小时。而同样
10、规格的LED日光灯，工作时实际耗电仅16W，照亮流明为550lm，使用寿命可达3万小时。 1.LED的应用1.1LED灯的概述LED是发光二极管（light emitting diode）的英文缩写。是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电
11、子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关 。LED 因其颜色不同,而其化学成份不同:如红色 ：铝-铟-镓-磷化物绿色和蓝色: 铟-镓-氮化物白色和其它色都是用RGB三基色按适当的比例混合而成的。LED 的制造过程类似于半导体,但加工的精度不如半导体,目前成本仍然较高.它具有耗电省（电流只有1020mA）；亮度高（发光强度可达上万个mcd）；体积小（直径最小可达1mm）；重量轻（一颗发光管仅重零点几克）；寿命长（10万小时）
12、等优点.1.2与传统灯的区别目前 ，led灯具与传统光源灯具就性能、评价和设计方面存在着很多不同地方。1、在 LED灯具性能评价方面a） 色空间均匀度评价来评价 LED灯具的存在的不同观察角颜色差异。传统光源单个发光体的特征不同， LED灯具使用的LED灯是多个发光体组成并发光的，LED灯具中的发光体之间存在颜色差异性，需要使用色空间均匀度评价来评价 LED灯具颜色的空间分布情况。b） 用寿命来评价 LED灯具的耐用性。传统光源的寿命性能的测量和评价已经标准化，而且具有互换性，所以传统光源灯具的寿命可以通过替换损坏的光源、以及按 10 年寿命设计的灯的控制装置来满足要求，所以一般不评价传统光源
13、灯具的寿命。LED灯具的寿命与 LED本身寿命、led驱动器以及灯具提供给 LED 的环境等诸多因素有关，而且目前 LED 灯形式较多，除了带标准灯头的 LED 以外，其他 LED灯不具有互换性，这样对不同的 LED灯具，其寿命只有通过相关的寿命评价才能确定。在评价 LED灯具寿命时，不仅要声称光通维持寿命（LX） ，还要声称失效率（FX） 。c） 灯具可以利用的光通量比例的评价参数和传统灯具不同。传统照明灯具用灯具效率来评价，而 LED灯具使用光效评价。d） 不像传统照明光源可单独进行光度测试，光度测量时可以使用相对法，led光源对温度极其敏感，不适宜将 LED 光源从灯具内分离出来单独测量
14、，光度测量时应采用绝对法对灯具整体进行光度测试。2、在 LED灯具设计方面LED 灯具在光学系统设计、电气配件、散热措施以及结构等设计方面与传统光源的具相比有明显出别。a）光学系统灯具中的光学系统是灯具的灵魂， 根据选定光源的特性设计符合具体照明要求的灯具光学系统。通常传统光源灯具的光学系统由光源、灯座、反射器和透光罩组成。由于一些 LED单元具有 2发光的光度特性，灯具的光度系统与传统光源灯有很大区别。具体表现特征如下：（1）LED灯具光学系统一般由led芯片和透镜组成的 LED阵列或 LED模块，阵列有时排列在平整的铝基板上、也可能在突起的或凹下的成型基板上，灯具使用、或不使用透光罩。灯具
15、制造商可根据照明需求，将多个 LED单元或数十个 LED单元组合在基板上，应注意控制组合后 LED单元光色的一致性，考核 LED灯具的色空间均匀度。（2）由于 LED的光电特性对 PN结温度的变化非常敏感；封装树脂在高温和强光照射下会快速劣化；长期的光辐射会使荧光粉的光致转换率逐渐降低，并导致色座标会偏移。LED灯具寿命评价时通常是在限制色偏移的条件下，考核 LED灯具的流明维持率。b） 电气配件LED驱动电源是构成 LED灯具性能优劣的关键要素，也是灯具选择或设计要件之一。LED灯具电气设计应考虑灯具要使用 LED特性和数量、灯具的安装地点，以及灯具在电网中的位置来考虑电气安全、恒流驱动、抗
16、扰度和 EMI，选择或设计合适的 LED驱动电源。由于 LED 是 2V3V 的低电压恒流源驱动，所以不象普通的白炽灯泡可以直接连接220V的交流市电，必须要设计电源和控制电路来驱动 LED。此外，led模组的电气连接也是 LED 灯具电气系统的重要组成部分，应充分考虑安全性，应采用标准的连接件、充分绝缘、防触电保护等。c） 散热措施与传统光源灯具一样，LED灯具也是会发热的，LED灯具的热来自 LED光电转换中的损耗以及 LED驱动电源。与传统电光源发光原理（白炽灯的热幅射和荧光灯等的气体放电）不同，LED 的发光是电致发光，由于转换效率的问题，输出的大部分能量主要以非辐射复合发生的点阵振动
17、的形式转化热能。而热量在 LED 内的传递的方式不是辐射而是传导。所第 4 页 共 8 页以在 LED灯具散热设计中主要目标是有效地将 LED芯片的热有效地传导出去， 并有效地控制 LED灯具内 LED结温。对于 LED 灯具，除了 LED 是发热部件外，LED 灯具中的驱动器也是发热部件，为了保证具有与 LED光源协调的寿命，LED驱动器的热控制也非常重要，如果采用内装的驱动电源，灯具应根据其内环境温度选择标有相应 tc 的驱动器。而驱动器独立安装时，则应根据安装地可能的环境温度选择相应 tc 驱动器。d） 机械部件和结构机械的作用是通过结构设计把灯具的光学系统、 电气系统和热系统的位置和相
18、互关系确定下来，使灯具得以在设定的环境中固定并安全的使用。传统灯具的机械系统由固定光源、反射器、灯的控制装置等部件的结构、软缆或软线的走线结构、密封结构、机械防护结构、灯具固定结构和灯具调节结构等部分构成，具体由灯座或光源连接器、灯座安装支架、软线固定架、接线端子座、外壳、灯罩和灯具安装架等组成。由于 LED 光源的特性，LED 灯有封装、模组、LED 光引擎、整体式 LED 灯、非整体式 LED 灯等几种形式，除了最后两种形式可能具有与传统光源灯具类似内部结构以外，其他 LED灯不带有标准灯头，这种情况下，LED灯具具有如下结构特征：(1)LED灯具中没有灯座，而是用连接件完成 LED灯与灯
19、具的电气连接，并采用其他方式将 LED灯固定到灯具主体上。(2)为了导出 LED芯片产生的热，LED灯具有大量的散热片，灯具的体积和重量比传统光源灯具大得多，灯具的安装结构应作相应考虑，以保证安装的安全性和可靠性。同时散热片应设计成容易清洁或不容易积灰的结构，否则，散热片的效率会很快降低。(3)当 LED灯具使用了电源线，而且电源线是可以拆卸进行维护时，属于非 Z 型连接，与非 Z 型连接的传统光源一样，LED灯具也应使用软线固定架。2. LED筒灯（12W）的设计2.1整体外观设计图2-1为整体外观设计图。图2-1 整体设计外观图2.2 电路原理2.2.1传统LED驱动电路介绍LED 驱动电
20、路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面，一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生15的变动时，仍应能保持输出电流在10的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED 的系统效率保持在较高水平。传统的低效率电路：图2-2是传统的低效率电路，电源通过降压变压器降压；桥式整流滤波后，通过电阻限流来使3 个LED 稳定工作，这种电路的致命缺点是：图2-2传统的低效率电路电阻R 的存在是必须的，R 上的有功损耗直接影响了系统的效率，当R 分压较小时，R 的压降占总输出电压的40，输出电路在R 上的有功损耗已经占40，再加上变压器损耗，系统效率小于50。当电源电压在10的范
21、围内变动时，流过LED 的电流变化将25，LED 上的功率变化将达到30。当R 分压较大时，在电源电压在10的范围内变动时，虽说能使输出到LED 的功率变化减少，但系统效率将更低。图2-3 是在图4.1.1 的基础上加了一个集成稳压元件MC7809，使输出端的电压基本稳定在9V，限流电阻R 可用得很小也不会因为电源电压的不稳定造成LED 的超载。图2-3 改进后的传统电路但是此电路除了保证LED 的基本恒定输出外，效率还是很低的。因为MC7809 和R1 上的压降仍占很大比例，其效率仅为40左右。上述这类电路的应用，系统总的每瓦输出流明仅为20lm/W25lm/W，是根本不能称为节能的照明产品
22、的。为了达到既能使LED 稳定工作，又能保持高的效率，应采用低功耗的限流元件和电路来使系统效率提高。图2-4是采用集成恒流源NUD4001 的LED 驱动电路，这一电路的显著特点是当电源电压在15的范围内变动时，输出波动1，可称为恒功率驱动电路，另外这一IC 电路可在很低的串联分压下工作（即1 脚与输出的各引脚之间的电压在2.8V 时尚能工作），所以可保证在几乎恒功率输出的情况下，保持1 脚与输出引脚之间的电压在2.8V 左右就能使系统效率达70左右。这一IC 电路的输入电源可采用工频交流，但最好采用卤钨灯电子变压器作为前级，这样能保证谐波和电源端子干扰都符合标准的要求。当电子变压器内部实现类
23、电器的隔离 ，绝缘输出时，图2-4路可用于类灯具中，并且输出端可以做成可触及式。图2-4 进一步改进的电路2.2.2电容降压LED驱动电路介绍电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生功耗，应为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。根据这个特点，我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件
24、两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。例如，我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联，在接到220V/50Hz的交流电压上，灯泡被点亮，发出正常的亮度而不会被烧毁。因为110V/8W的灯泡所需的电流为8W/110V=72mA，它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。同理，我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上，灯泡同样会被点亮，而不会被烧毁。因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。因此，电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。采用电容降压电路是一种常见的小
25、电流电源电路，由于其具有体积小成本低电流相对恒定等优点，也常应用于LED的驱动电路中。图2-5为一个实际的采用电容降压的LED驱动电路：请注意，大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管，建议连接上，因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电大用电设备起动等 )有效地将突变电流泄放，从而保护二级关和其它晶体管，它们的响应时间一般在微毫秒级 。图2-5 电容压降电路电路工作原理：电容C1的作用为降压和限流：大家都知道，电容的特性是通交流隔直流，当电容连接于交流电路中时，其容抗计算公式为：XC = 1/2f C （2-1）式（2-1）中，XC 表示电容的容抗f 表示输入交流
26、电源的频率C 表示降压电容的容量。流过电容降压电路的电流计算公式为：I = U/XC （2-2）式中(2-2)表示流过电容的电流U 表示电源电压XC 表示电容的容抗在220V50Hz的交流电路中，当负载电压远远小于220V时，电流与电容的关系式为：I = 69C （2-3）其中电容的单位为uF，电流的单位为mA下表为在220V50Hz的交流电路中理论电流与实际测量电流的比较表2-1理论电流与实际电流的比较电阻R1为泄放电阻，其作用为：当正弦波在最大峰值时刻被切断时，电容C1上的残存电荷无法释放，会长久存在，在维修时如果人体接触到C1的金属部分，有强烈的触电可能，而电阻R1的存在，能将残存的电荷
27、泄放掉，从而保证人机安全。泄放电阻的阻值与电容的大小有关，一般电容的容量越大，残存的电荷就越多，泄放电阻就阻值就要选小些。经验数据如下表：表2-2 C1与R1的取值选择D1 D4的作用是整流，其作用是将交流电整流为脉动直流电压。C2C3的作用为滤波，其作用是将整流后的脉动直流电压滤波成平稳直流电压压敏电阻( 或瞬变电压抑制晶体管 )的作用是将输入电源中瞬间的脉冲高压电压对地泄放掉，从而保护LED不被瞬间高压击穿。LED串联的数量视其正向导通电压( Vf )而定，在220V AC电路中，最多可以达到80个左右。组件选择：电容的耐压一般要求大于输入电源电压的峰值，在220V,50Hz的交流电路中时
28、，可以选择耐压为400伏以上的涤纶电容或纸介质电容。D1D4 可以选择IN4007。滤波电容C2C3的耐压根据负载电压而定，一般为负载电压的1.2倍。其电容容量视负载电流的大小而定。2.3我的LED驱动电路图2-6为本次LED驱动电路，由12个LED串联。图2-6 LED驱动电路3. LED铝基板设计选择和热设计3.1 LED铝基板设计选择LED线路设计为了更好的解决散热问题，LED和有些大功率IC需要用到铝基线路板。铝基板pcb由电路层（铜箔层）、导热绝缘层和金属基层组成。电路层要求具有很大的载流能力，从而应使用较厚的铜箔，厚度一般35m280m；导热绝缘层是PCB铝基板核心技术之所在，它一
29、般是由特种陶瓷填充的特殊的聚合物构成，热阻小，粘弹性能优良，具有抗热老化的能力，能够承受机械及热应力。IMS-H01、IMS-H02和LED-0601等高性能PCB铝基板的导热绝缘层正是使用了此种技术，使其具有极为优良的导热性能和高强度的电气绝缘性能；金属基层是铝基板的支撑构件，要求具有高导热性，一般是铝板，也可使用铜板（其中铜板能够提供更好的导热性），适合于钻孔、冲剪及切割等常规机械加工。工艺要求有：镀金、喷锡、osp抗氧化、沉金、无铅ROHS制程等。图3-1 铝基板基材：铝基板产品特点：绝缘层薄，热阻小；无磁性；散热好；机械强度高产品标准厚度：0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5
30、、3.0mm ；铜箔厚度：1.8um 35um 70um 105um 140um特点：具有高散热性、电磁屏蔽性，机械强度高，加工性能优良。用途：LED专用功率混合IC（HIC）。铝基板是承载LED及器件热传导，散热主要还是靠面积，集中导热可以选择高导热系数的板材，比如美国贝格斯板材；慢导热或散热国产一般材料即可。价格相差较大，贝格斯板材生产出成品大概需要4000多元平米，一般国产材料就1000多元平米。LED一般使用电压不是很高，选择1mil厚度绝缘层耐压大于2000V即可。3.2热设计高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。温度对元器件的影响：
31、一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致组件失效。控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础，并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。3.3我设计的铝基板图3-2为本次铝基板的设计图。图3-2 铝基板设计图4. led
32、透镜 4.1 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。 2PMMA 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） 。 3PC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 8
33、9%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。 4.2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
34、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。
35、 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。 4.3 LED透镜规格分类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
36、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。 4.4 LED透镜的设计与模具加工
37、 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、lumileds、SSC、OSRAM、EVERLIGHT、EDSION 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） ，才能达成实际需要的效果； 2 利用光学设计软件（如 Code V、ZEMAX、TracePro、ASAP、LighTools 等）和机械建模软件（如：Pro/E、UG、SOLIDWORKS 等)进行设计和光学仿真，不断优化而得到相应的光学透镜；3LED 透镜本身属于精密光
38、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 0.1m。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（如：PRECITECH NANOFORM 350） 、CNC 综合加工机、精密磨床、精密铣床、钻床、CNC 精密火花机、表面轮廓仪、干涉仪等。 4模具最精密的部件在于光学模仁，首先必须选用专用模仁钢材（如：瑞典 S136 镜面钢）经过热处理到 55，完成粗胚，在粗胚上经过镀镍处理后再用超精密加工机进行曲面加工而得到。 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
39、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。4.5 我设计的透镜图4-1为本次透镜的设计图。图4-1 透镜设计图结 论LED筒灯是一种嵌入到天花板内光线下射式的照明灯具。LED筒灯是属于定向式照明灯具，只有它的对立面才能受光，光束角属于聚光，光线较集中，明暗对比强烈。更加突出被照物体，流明度较高，更衬托出安静的环境气氛。随着LED照明广泛应用于室内照明中，尤其是LED筒灯产成为室内照明最为典型的灯具，目前已经初具规模并具有一定的技术基础，品质上也得到不断的完善。LED筒灯采用优质超高亮度的LED发光二极管，LED光源是一种长寿命光源，具有耗电低、无热量、耐冲
40、击、可靠性高等特点:颜色纯正，平均寿命达8万-10万小时。能源是国民经济发展的基础，也是经济社会可持续发展的重要制约因素。自跨入21 世纪以来，人类社会面临着经济和社会可持续发展的重大挑战。要实现经济的发展，必须利用更多的能源，而事实上，我们的常规能源总是有限的，而且常规能源的开发利用对人类社会赖以生存的环境带来了极大的破坏。为了解决能源问题，实现经济社会的可持续发展，必须依靠科技进步，一方面要大规模开发新型可再生能源，拓宽能源供应量，另一方面则要大力发展节能技术，减少能源的消耗。与传统照明方式相比，LED 照明具有许多优点，这种LED 新光源与传统光源相比，具有无光污染、无有害气体、寿命长、
41、免维护、环保等诸多性能上的优点。但是，作为照明工程的新光源，LED 与传统的灯具相比，最大的优势还是在于节能、高效、高真实度、环保。使用LED 照明即可以响应国家的节能环保号召，又能降低生产成本，提高生产效率。很明显，只要LED灯具的成本随led技术的不断提高而降低。节能灯及白炽灯必然会被LED灯具所取代。目前国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大力推行使用LED灯具了。特别是政府改造路灯项目首先就是LED路灯，就指明得用LED路灯可见LED灯具替代节能灯、白炽灯的势头。致 谢大学阶段学到的知识对今后的工作和学习有着很大的帮助，在以后的日子里，我会深深怀念这四年来的学习和生活，怀念所有在大学里曾经帮助过我的老师和同学。在完成毕业设计的过程中得到了指导老师的悉心指导和同学的的热情帮助，在此对他们表示诚挚的敬意和衷心的感谢！参考文献1.发光二极管，日青木昌治，人民邮电出版社，1981陆大成等。2.光源与照明，英卡意莱斯，马斯登，复旦大学出版社，1992.4陈大华等。3.半导体发光二极管测试方法，鲍超，国际光电显示文章展示，浙江大学现代光学仪器国家重点实验室。4.Commission Internationale de VEclairage, Measurement of LEDs, Publication CIE 127-1999。