最近,我很荣幸采访了Hubbell Lighting,Inc.的业务开发和产品创新总监Chris Bailey LC,LEED AP BD + C,DDI,MIES。主题是:LED光学的趋势。很高兴在这里与您分享他的回答。采访提供了我为2016年6月号撰写的一篇文章 ED .

DiLouie:光学系统的目的是什么,将其应用于任何照明器或定向灯中的光源?

贝利: 光学系统的目的是重定向从一个或多个光源发出的光,以实现期望的光度学效果。从公开的创意到高度的技术,这可能有所不同。无论目标是提高生产率,减少错误,防止犯罪,提高乘员的安全性,满意度和舒适度,还是仅创造戏剧效果,只要有合适的光学系统,光就可以做到这一点。

DiLouie:传统的荧光灯,HID和白炽灯/卤素灯和定向灯常见的光学方法是什么?

贝利: 从大多数任何灯发出的光都通过反射和折射以类似方式进行控制。灯的特性,例如表面温度,灯的轮廓/形状,灯的光源分布图案,灯的外壳(尺寸),表面的亮度等,在光学的物理实现方式中起着重要的作用。在某种程度上,这些特性相似,所部署的光学系统也相似。

DiLouie:LED灯具和灯常见的光学方法是什么?为什么要开发这些方法?

贝利: 正如LED技术的使用和应用广泛涵盖一般的环境和特殊类别,当今用于LED灯具和灯的光学系统的范围从简单的(如磨砂散光器)到复杂而精巧的(例如嵌套的TIR(总内部反射)。

在住宅应用以及某些嵌入式线性商业应用中,相对较普遍的是使用内部反射白色表面或磨砂(有时是棱柱形)的漫射器,棱柱膜或它们的组合来收集,成形,漫射,控制和透射从照明设备发出的光。嵌入式和悬挂式线性产品的典型材料包括无光泽和镜面线性反射镜,模制棱镜(用于控制和扩散),百叶窗和光导。

旨在用于建筑和商业应用的嵌入式筒灯更频繁地使用镜面反射器,以最大程度地提高功效,提高光度精度,管理条纹,最小化反射器表面的表观亮度,并通常混入商业或建筑天花板中。典型的材料和方法包括Alzak反射镜,模制挡板,菲涅耳透镜和回归光学器件。最近,在此类产品中已经部署了TIR光学和/或棱镜膜的使用。这样,在某些情况下,镜面反射器的作用已经变得简单美观或用于灯源屏蔽。今天,在单个照明器中利用不同(色温或色温)LED(例如:多管芯LED阵列)的情况下,也使用了“磨砂”内部光学元件的扩散膜。例如“颜色可调”和一些“变暖”产品。

TIR光学元件也许是当今用于工业,户外和某些室内产品的最常见的光学系统,其材料包括丙烯酸,聚碳酸酯,硅树脂和玻璃。虽然今天使用了一些基于反射器的LED光学系统,但这种方法已被证明是最大化光耦合(光提取)和光效率(光传输)的最有效方法之一。这些透镜可以设计为单个元件,也可以模制成阵列,以控制来自多个LED的光,并包含一些必要的机械装置。

DiLouie:与传统产品的光学器件相比,这些光学方法有什么好处?

贝利: 尽管其中一些光学方法看起来应该很熟悉,但其中一些却是新奇的(例如:光导和TIR光学器件)。考虑到LED光源的格式相对较小以及固有的发光方向,这些方法使LED灯具设计人员能够独特地想象新的灯具物理轮廓并最大化灯具效率。

DiLouie:LED光学设计的三大趋势是什么?光导,TIR和扩散

贝利: 导光板,TIR和组合光学器件(反射镜+ TIR覆盖层)。

DiLouie:一些制造商正在提供3D打印光学系统,以使光学器件可以按照各自的规格制造。此产品的优缺点和目标市场是什么?

贝利: 3D打印对于固态照明行业具有广阔的前景。鉴于注塑反射器或TIR光学器件的成本相对较高,因此3D打印使光学设计人员和制造商可以快速评估几种光学方法或确定设计假设,然后再承担光学工具和第一件零件的成本和交货时间。尽管某些3D打印机的精度可能足以满足生产光学要求,但这些打印机仍然很少见,而且零件价格仍然比传统注塑成型要高得多。而且,当今使用的树脂和3D打印机可提供的UV稳定性,透射率(透明度)和表面光洁度可能至少在暂时将应用限制在室内。但是,3D打印技术的最新发展无疑为未来成本优化和生产级3D打印光学器件带来了希望。

DiLouie:一些制造商现在正在提供用于板上芯片阵列的TIR透镜。此产品的优缺点和目标市场是什么?

贝利: 一般而言,板上芯片LED阵列的绝对尺寸需要较大的分立光学器件。在模制精密塑料零件时,这可能会有所限制。而且,有效地耦合到单个LED封装内的多个LED也可能具有挑战性。如果需要大致对称的光学图案,则具有TIR或组合(反射镜+ TIR)光学元件的COB可以满足要求。但是,对于COB来说可能不是理想的选择– at least today –在不对称的户外配电或需要高中心光束烛光功率(CBCP)的应用中使用。 Fraen等公司已经开发出用于COB的嵌套式两件式TIR光学器件,该器件利用过渡层来帮助准直大型COB阵列发出的光。最近,许多制造商都采取了“使COB尺寸过大”的做法,并降低了内部LED阵列的电流密度,这有助于通过提高光源效率来克服较低的光学效率。虽然这可能会导致较高的传递系统效率,但此方法不一定会提高流明利用率或目标光。

DiLouie:LED光学设计的总体趋势是什么? 3-5年后,LED光学器件会是什么样?

贝利: 由于照明器是围绕LED光源专门设计的,而不是针对传统技术设计的“ LED化”照明器的常见做法,因此光学系统的重要性将继续增长。这是灯具的“业务端”。它为特定的差异化提供了巨大的机会,并且在未来几年中仍将如此。随着LED灯具的整体物理尺寸可能会缩小到LED光源,光学系统在整体灯具设计和美观方面也可能起着越来越重要的作用。

DiLouie:向客户销售LED产品时,电气分销商对光学器件的最低了解是什么?

贝利: It’与流明和功效无关。一些性能更好的照明设备可能需要较少的光(和相应的灯具功率)来满足所需的光水平。同样,某些产品可能会牺牲系统效率,从而无法显着提高均匀性,减少眩光并提高目标功效。供应商应通过先进的光学设计和技术,对如何使LED为您工作并为客户提供引人注目的应用性能表现出扎实的理解。