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配备透镜的闪光灯LED--欧司朗Oslux S-佛山光学透镜设计

发表时间 :2019-11-26 作者 :佛山光学透镜设计

佛山光学透镜设计

2017年7月,欧司朗光电半导体发布Oslux 系列的新品--Oslux S2.1.这款产品的特点在于封装时将2颗不同色温的芯片以及透镜集成到了一体。为智能手机和移动设备提供相机闪光灯的全新解决方案。最初的透镜方案采用硅胶材质。并在2018年发布采用环氧树脂材质的Oslux S 2.2 。目前在欧司朗的官网上能看到这个系列的产品只有Oslux S 2.2及Oslux S 2.4两个型号。区别在于色度坐标以及整体高度有差异。

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从产品的规格书中可以看到,Oslux S 2.2该产品集成两枚不同色温的芯片, 6,000 K 的冷白光芯片和暖2,250 K 的暖白光芯片(双 CCT),最大色温偏差 300 K,官方能宣称能提供125ux的单颗照度。透镜部分采用的是整体圆型外观,Fresnel透镜设计模式。Oslux 2.2的尺寸为5.0 mm x 5.0 mm x 1.15 mm,相比传统手机厂商LED光源与闪光灯透镜分体式的模式,直接集成到一体,好处显而易见,体积缩小了。同时手机厂家不需要再为闪光灯透镜的安装以及位置的调整对位伤脑筋。出光口相对单独的LED+透镜的结构更小了。但真实效果是否能达到分体式的效果,还有待分析。

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从产品俯视图来看,Fresnel透镜圆型功能区及外围正方形边框应该是相同材质,并为一体。透镜水平图高出支架部分只有功能区部分。所以结构剖面图大致如下。Fresnel齿功能区部分应正对芯片.整个LED的结构应该如下图所示。内部为空腔结构,真空或充惰性气体。如果采用此结构,透镜则确定为单独制作,材质为环氧树脂。透镜厚度目前估计在0.6mm-0.75mm之间。因光源整体 reflow温度在245°,所以透镜材质不可能为PC或PMMA材质,同时也说明Fresnel透镜的加工工艺不是传统注塑成型。LED行业常见的Molding 工艺无法完成底部空腔结构。也排除在外。联想到欧司朗前年推出的虹膜识别光源SFH4780S和SFH4787S,不但结构类似,而且透镜也属于Fresnel,基本推定使用相同工艺制程。通过压印方式加工完透镜后,使用Pick & Place设备进行粘合。

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在LED封装行业经常会看到带球头的一次透镜封装产品,例如3535,3030,2835,3528,甚至3838,5050等。他们的球状突起球头透镜和这种Fresnel透镜有什么区别?使用普通的凸透镜,会出现边角变暗、模糊的现象,这是因为光的折射只发生在介质的交界面,凸透镜片较厚,光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。如果可以去掉直线传播的部分,只保留发生折射的曲面,便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。Fresnel透镜就是采用这种原理的。简单点说,它可以实现和凸透镜相同功能但体积可以更轻薄。

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Fresnel透镜和平凸透镜

  

  欧司朗官网给出的这款光源里面冷白和暖白两颗芯片的光通量分别为185.3lm 和92.7lm我们将 Oslux s 2.2的Rayfil 文件导入光学仿真软件,得到它得发光强度分布曲线与辐照度图。如下。

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中心照度确实如欧司朗所说达到125lux. 50%功率角91°。我们按照以上分析出的结果,设计了一款类似的一体式闪光灯透镜LED结构,感兴趣的朋友可以在点击以下链接查看详情。

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Oslux S这款光源能不能马上取代现有的分体式LED和透镜结构。目前很难看得清,但一体透镜LED的设计思路还是给了我们很大的设计启发。如果透镜的加工以及封装成本能有大幅度的下降,那么我相信一次光学透镜取代二次光学透镜在LED封装行业还是会有很大的替换市场的。

  

  欧研光擎科技,有着丰富的LED一次光学设计经验,提供最新的海外光学信息资讯,欢迎广大客户来电资讯。


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