Una lente LED serve non solo come copertura protettiva per il chip LED, ma anche come sistema ottico secondario in grado di controllare i modelli di distribuzione della luce, migliorando così significativamente l'efficienza luminosa e riducendo l'abbagliamento.

La scelta della lente giusta influisce direttamente sulle prestazioni dell'illuminazione, sul consumo energetico e sul successo finale del tuo progetto.

Questo articolo fornisce una guida alla selezione professionale e pratica che copre quattro aspetti chiave: compatibilità con il chip LED, design della lente, selezione del materiale e idoneità allo scenario applicativo.

1. Abbina il chip LED - La base di ogni progettazione ottica LED
  1.1 Chip SMD (Surface-Mount Device) di piccole dimensioni
  1.2: Perle LED COB
  1.3: Perle LED ad alta potenza (da 1W a 100W)

2.1 Forma e dimensione
  Lenti circolari
  L'industria impiega due definizioni comuni per l'angolo del fascio; gli utenti dovrebbero prestare molta attenzione a queste quando effettuano una selezione:
  Caratteristiche: Efficienza ottica estremamente elevata (tipicamente superiore al 90%), minima perdita di luce e controllo della luce altamente preciso.

Per apparecchi di illuminazione di alta gamma o ad alta potenza, il vetro è il materiale raccomandato, offrendo prestazioni ottiche superiori e stabilità a lungo termine.

Raccomandazioni sull'angolo e sulla distribuzione della luce: per i lampioni stradali, selezionare lenti TIR a distribuzione asimmetrica per concentrare la luce direttamente sulla carreggiata; per i faretti, utilizzare un angolo del fascio medio di 60°-90° per bilanciare la distanza di proiezione con l'area di copertura; per l'illuminazione del paesaggio, impiegare tipicamente un ampio angolo del fascio di 120° per garantire una distribuzione della luce morbida e uniforme.
  4.1 Illuminazione esterna (lampioni stradali, faretti, luci per paesaggio)
  Gli ambienti di illuminazione industriale richiedono lenti con elevata efficienza ottica e lunghe distanze di proiezione, in grado di illuminare uniformemente l'area del pavimento da altezze significative.
  Materiali raccomandati: PC o Vetro, noti per la loro forte stabilità e eccellente resistenza agli agenti atmosferici.
  Materiali diversi possiedono indici di rifrazione diversi; mescolarli comporterà una distribuzione non uniforme della luce e aberrazione cromatica (distorsione del colore).

L'efficienza effettiva di utilizzo della luce di un prodotto è calcolata come segue: Efficienza di progettazione ottica × Perdite dai processi di stampaggio e iniezione × Trasmittanza del prodotto.

1. Abbina il chip LED - La base di ogni progettazione ottica LED

La lente LED deve essere abbinata con precisione al chip LED specifico; in caso contrario, potrebbero verificarsi artefatti luminosi (come macchie luminose o scure) e uno spreco di efficienza luminosa.

Tuttavia, per alcuni chip, come i 3030, 3535 SMD (surface-mount) e le serie Cree XPE/XPG, i file di dati fotometrici sono sufficientemente simili da poter utilizzare un singolo modello di lente in modo intercambiabile su questi diversi chip.

Ciononostante, l'angolo del fascio e l'efficienza luminosa risultanti potrebbero comunque variare leggermente a seconda del chip specifico utilizzato.

LES (Light Emitting Surface): L'area effettiva del chip LED o del rivestimento fosforescente che emette luce (distinta dalle dimensioni complessive del pacchetto). Minore è il LES, più è adatto per l'uso con lenti più piccole.1.1 Chip SMD (Surface-Mount Device) di piccole dimensioni

Quando illuminati, questi chip appaiono come un piccolo punto luminoso o un piccolo quadrato. Sono compatti e ampiamente utilizzati in varie applicazioni.

Le loro caratteristiche specifiche e gli usi previsti variano a seconda del modello particolare.

Chip 2835

Quando illuminati, appaiono come un punto luminoso molto piccolo.

Applicazioni comuni: luci a pannello piatto, apparecchi di illuminazione lineare, illuminazione per uffici, ecc.

Abbinamento lenti: lenti a cupola piccole o lenti a matrice (più lenti raggruppate insieme).

Chip 3030

Quando illuminati, appaiono come un punto luminoso relativamente piccolo (leggermente più grande del chip 2835).

Applicazioni comuni: pannelli luminosi, luci a griglia, design ottici compatti, ecc.

Abbinamento lenti: lenti a cupola piccole o lenti a matrice.

Perle LED 3535

Quando illuminate, producono una sorgente puntiforme concentrata e ad alta luminosità; la loro potenza è tipicamente superiore a quella dei LED 2835 e 3030.

Applicazioni comuni: faretti da incasso, lavapareti, faretti per esterni e altri apparecchi che richiedono un controllo preciso della luce.

Abbinamento lenti: lenti a cupola singola o lenti di collimazione con staffe, adatte per fasci stretti e proiezioni a lunga distanza.

Perle LED 5050

Quando illuminate, appaiono tipicamente come un piccolo quadrato (potenzialmente contenente più chip LED interni); la loro superficie emittente luce è leggermente più grande di quella dei LED 2835, 3030 e 3535.

Applicazioni comuni: strisce LED, illuminazione decorativa, scatole luminose pubblicitarie e altri scenari che richiedono un'emissione luminosa uniforme.

Abbinamento lenti: lenti singole di medie dimensioni quando utilizzate singolarmente; array di lenti integrati quando utilizzate in strisce o moduli LED.

1.2 Perle LED COB

Quando illuminate, si presentano come una singola superficie uniformemente luminosa, di dimensioni variabili da quelle di un'unghia a dimensioni significativamente maggiori.

Questi LED richiedono una lente con un diametro sufficientemente grande per coprire completamente l'intera superficie emittente luce; ciò garantisce che i bordi non appaiano deboli e che il punto luce risultante sia più uniforme.

Applicazioni comuni: faretti, downlight, illuminazione d'accento nei centri commerciali, ecc.

1.3 Perle LED ad alta potenza (da 1W a 100W)

Questi LED presentano un'elevata luminosità e generano un calore significativo, ponendo requisiti più elevati sia per la lente che per la struttura di dissipazione del calore.

1W-3W (Tipi a bassa potenza): Tipicamente abbinati a piccole lenti con staffe di montaggio.

10W-100W (Tipi ad alta potenza): Principalmente sorgenti luminose integrate (strutturalmente simili ai LED COB), che richiedono lenti di grande formato o coppe riflettenti appositamente progettate.

Diversi livelli di potenza richiedono diverse soluzioni ottiche; le lenti generalmente non sono intercambiabili tra diversi tipi di LED e devono essere specificamente abbinate al tipo e alle dimensioni effettive del LED utilizzato.

2. Selezione della forma, dimensione, angolo del fascio e tipo di lente

2.1 Forma e dimensione

Lenti circolari

Quando illuminate, producono un punto luce circolare con distribuzione uniforme e simmetrica.

Applicazioni comuni: apparecchi ad alta baia, lampioni stradali, faretti e altri scenari che richiedono un'illuminazione uniforme su una vasta area.

Caratteristiche della lente: Il design circolare consente alla luce di diffondersi uniformemente in tutte le direzioni, rendendola adatta per l'illuminazione verso il basso da posizioni elevate.Lenti quadrate/rettangolari

Quando illuminate, il punto luce appare tipicamente di forma rettangolare o irregolare, consentendo alla luce di essere concentrata all'interno di un'area specifica.

Applicazioni comuni: scenari che richiedono illuminazione direzionale, come apparecchi lineari, lavapareti e moduli per lampioni stradali.

Caratteristiche della lente: Consente una distribuzione asimmetrica della luce. Ad esempio, quando utilizzata nei lampioni stradali, la luce è diretta principalmente verso la superficie stradale, riducendo al minimo la dispersione di luce verso il cielo e verso il ciglio della strada, con conseguente maggiore efficienza luminosa complessiva.

Dimensioni:

In generale, maggiore è il diametro della lente, maggiore è la distanza di proiezione della luce.

Tuttavia, questo non è l'unico fattore determinante; la distanza di proiezione effettiva è influenzata anche dalla lunghezza focale, dalle dimensioni della sorgente luminosa e dall'angolo del fascio.

Ciononostante, come regola generale: lenti di piccole dimensioni (20-40 mm) sono adatte per l'illuminazione a corto raggio, come nei downlight e nei faretti.

Lenti di grandi dimensioni (50-100 mm) sono adatte per l'illuminazione a lunga distanza, come negli apparecchi ad alta baia, nei lampioni stradali e nelle applicazioni di illuminazione di grandi spazi.

2.2 Angolo del fascio (determinazione dell'area di copertura)

In parole povere, l'angolo del fascio è l'angolo con cui la luce si diffonde dal centro. Maggiore è l'angolo, più ampia è l'area di copertura.

L'industria impiega due definizioni comuni per l'angolo del fascio; gli utenti dovrebbero prestare molta attenzione a queste quando effettuano una selezione:

Angolo dimezzato (Angolo del fascio standard)

Utilizzando il punto più luminoso al centro (o il valore di illuminamento di picco del punto luce) come riferimento al 100%, individuare i punti in cui la luminosità scende al 50%. L'angolo formato da questi due punti e dall'apparecchio di illuminazione costituisce l'angolo dimezzato. Questa è la definizione standard riconosciuta a livello internazionale.

Angolo completo (Angolo di campo)

Utilizzando il punto più luminoso al centro (o il valore di illuminamento di picco del punto luce) come riferimento al 100%, individuare i punti in cui la luminosità scende al 10%. L'angolo formato da questi due punti e dall'apparecchio di illuminazione costituisce l'angolo completo. Questo angolo è tipicamente più ampio dell'angolo dimezzato.

In termini semplici: l'angolo completo è generalmente maggiore o uguale all'angolo dimezzato (supponendo un punto luce uniforme); tuttavia, la relazione tra i due non è un semplice rapporto 2:1, poiché dipende specificamente dall'uniformità del punto luce.

Promemoria importante:

Gli angoli specificati per una lente sono solo valori di riferimento; l'effetto luminoso finale deve essere verificato tramite assemblaggio, installazione e test luminosi effettivi.

Anche tra lenti etichettate con lo stesso angolo del fascio di 30°, la forma del fascio e l'uniformità possono variare in modo significativo tra diversi produttori. Se le condizioni lo consentono, si consiglia di effettuare un test pratico per verificare la distribuzione della luce prima dell'implementazione finale.
Angolo ultra-stretto di 3°-5°

Caratteristiche: Il fascio è estremamente concentrato, simile a una colonna di luce distinta, offrendo una distanza di proiezione molto lunga e un bordo del fascio nettamente definito.

Adatto per: scenari che richiedono un controllo del fascio estremamente preciso, come luci chirurgiche mediche, illuminazione per ispezioni di precisione e proiezioni di precisione a lunga distanza.

Nota: Un cliente in India ha precedentemente utilizzato questo prodotto specifico per applicazioni di illuminazione chirurgica, dove si è rivelato una scelta di grande successo e molto apprezzata.
Nota: questi tipi di lenti richiedono tipicamente l'abbinamento con emettitori LED specifici (ad es. 3535 SMD) e una struttura ottica precisa; generalmente non sono raccomandati come sostituti delle lenti standard ad angolo stretto nelle applicazioni di illuminazione generale.

Angolo stretto di 15°-30°

Caratteristiche: Elevata concentrazione della luce con una lunga distanza di proiezione.Adatto per: faretti, faretti da incasso e illuminazione d'accento (ad es. per opere d'arte, mostre museali, segnaletica, ecc.).

Angolo medio di 45°-60°

Caratteristiche: Trova un equilibrio tra luminosità e area di copertura dell'illuminazione.

Adatto per: illuminazione di centri commerciali, lampioni stradali principali, impianti industriali e illuminazione di aree generali.

Angolo ampio di 90°-120°

Caratteristiche: Copre un'ampia area di illuminazione con una distribuzione della luce morbida e uniforme.

Adatto per: illuminazione interna generale, magazzini, parcheggi e grandi spazi aperti.

Angolo asimmetrico

Caratteristiche: La luce è diretta principalmente verso un lato, riducendo al minimo la dispersione di luce verso l'alto e contribuendo a controllare l'inquinamento luminoso.

Adatto per: lampioni stradali e illuminazione stradale (in particolare i design di distribuzione della luce di tipo II-V), dove l'obiettivo è concentrare la luce sulla superficie stradale per massimizzare l'efficienza luminosa.

2.3 Tipi comuni di lenti

Lenti TIR (Total Internal Reflection)

TIR sta per Total Internal Reflection (Riflessione Interna Totale). Queste lenti utilizzano il principio della riflessione interna totale per catturare in modo efficiente la luce emessa da un emettitore LED e quindi proiettarla verso l'esterno con alta precisione.

Caratteristiche: Efficienza ottica estremamente elevata (tipicamente superiore al 90%), minima perdita di luce e controllo della luce altamente preciso.

Applicazioni comuni: scenari che richiedono alta efficienza e distribuzione precisa della luce, come illuminazione ad alta baia, lampioni stradali e faretti di alta gamma.

Lente convessa

Si riferisce alla lente convessa tradizionale: più spessa al centro e più sottile ai bordi, converge i raggi luminosi mentre li attraversa.

Caratteristiche: Restringe i fasci luminosi per ottenere un fascio focalizzato e una proiezione a lunga distanza.

Applicazioni comuni: faretti, faretti da incasso, illuminazione a lunga distanza e altri scenari che richiedono luce concentrata.

Lente diffusore

La superficie di questo tipo di lente presenta tipicamente micro-strutture (come finiture opache o perlate) progettate per diffondere la luce concentrata.

Caratteristiche: Rende la luce più morbida e uniforme, riduce l'abbagliamento e crea un ambiente visivamente più confortevole.

Applicazioni comuni: illuminazione interna generale, uffici, centri commerciali e altri ambienti in cui si desidera una luce morbida e diffusa.

Lente a matrice

Integra più piccole lenti su un'unica scheda per formare un'unità ottica unificata.

Caratteristiche: Garantisce una distribuzione più uniforme della luce per apparecchi lineari, pannelli luminosi e altri apparecchi allungati o di grandi dimensioni, eliminando al contempo il fastidio di installare più lenti individuali.

Applicazioni comuni: luci lineari, pannelli luminosi, luci a griglia, strisce luminose e altri apparecchi che richiedono un'emissione luminosa uniforme.

3. Come scegliere i materiali delle lenti: PMMA / PC / Vetro / Silicone

Per le applicazioni di illuminazione interna, il PMMA è la scelta preferita; offre un'eccellente efficacia in termini di costi e soddisfa i requisiti operativi standard.

Per l'illuminazione esterna, si raccomanda il materiale PC; la sua superiore resistenza agli urti, al calore e agli agenti atmosferici lo rende più adatto ad ambienti esterni complessi e difficili.

Per apparecchi di illuminazione di alta gamma o ad alta potenza, il vetro è il materiale raccomandato, offrendo prestazioni ottiche superiori e stabilità a lungo termine.

Per scenari specializzati, come ambienti ad alta temperatura o illuminazione automobilistica, le lenti in silicone sono un'ottima opzione, utilizzando la loro eccezionale resistenza al calore per resistere a condizioni operative rigorose.

Per ulteriori dettagli, si prega di fare riferimento al nostro precedente post del blog: PMMA vs PC Optical Lenses for LED Lighting

4. Selezione delle lenti LED in base agli scenari applicativi

4.1 Illuminazione esterna (lampioni stradali, faretti, luci per paesaggio)

Le applicazioni di illuminazione esterna pongono elevate esigenze sull'adattabilità ambientale delle lenti utilizzate. I prodotti devono resistere all'esposizione alla luce solare e alla pioggia, resistere all'invecchiamento indotto dai raggi UV e possedere un'eccellente resistenza agli urti per prevenire la rottura in caso di impatto da forze esterne. Otticamente, devono controllare efficacemente l'abbagliamento, evitando effetti negativi su pedoni e conducenti, concentrando al contempo la luce nell'area target per ridurre al minimo l'inquinamento luminoso.Materiali raccomandati: PC (per una superiore resistenza agli urti) o Vetro (per una migliore resistenza agli agenti atmosferici e stabilità).

Raccomandazioni sull'angolo e sulla distribuzione della luce: per i lampioni stradali, selezionare lenti TIR a distribuzione asimmetrica per concentrare la luce direttamente sulla carreggiata; per i faretti, utilizzare un angolo del fascio medio di 60°-90° per bilanciare la distanza di proiezione con l'area di copertura; per l'illuminazione del paesaggio, impiegare tipicamente un ampio angolo del fascio di 120° per garantire una distribuzione della luce morbida e uniforme.

4.2 Illuminazione interna (case, uffici, centri commerciali)

L'illuminazione interna pone una maggiore enfasi sul comfort visivo e sull'uniformità dell'illuminazione. Le lenti devono essere anti-abbagliamento e garantire una distribuzione uniforme della luce, evitando macchie luminose o scure distinte, pur mantenendo un'estetica minimalista che si integri con il design generale dell'apparecchio.

R: La trasmittanza si riferisce al rapporto tra la luce che attraversa un materiale specifico con uno spessore medio di 3 mm.Raccomandazioni sull'angolo e sulla distribuzione della luce: per l'illuminazione ambientale generale, utilizzare lenti diffusori abbinate a un ampio angolo del fascio di 90°-120° per ottenere un'illuminazione morbida e ad ampia area; per l'illuminazione d'accento in contesti commerciali (ad es. vetrine, scaffalature), utilizzare lenti TIR trasparenti con un angolo del fascio stretto di 15°-30° (o un angolo medio di circa 60°) per evidenziare con precisione gli oggetti esposti.

4.3 Illuminazione industriale (apparecchi ad alta baia, magazzini, fabbriche)

Gli ambienti di illuminazione industriale richiedono lenti con elevata efficienza ottica e lunghe distanze di proiezione, in grado di illuminare uniformemente l'area del pavimento da altezze significative.

Inoltre, queste lenti devono resistere all'invecchiamento e mantenere prestazioni stabili durante il funzionamento prolungato in condizioni di alta temperatura.

Materiali raccomandati: PC o Vetro, che offrono una superiore resistenza al calore e durata.Principi di selezione dell'angolo: per spazi con soffitti alti (≥6 metri), selezionare angoli del fascio stretti o medi (30°-60°) per garantire un'efficace proiezione a lunga distanza; per spazi con soffitti più bassi, utilizzare ampi angoli del fascio (90°-120°) per ottenere una copertura uniforme su una superficie più ampia.4.4 Illuminazione agricola (luci per la crescita delle piante)

L'illuminazione agricola si concentra sui requisiti di crescita specifici delle piante, richiedendo una copertura luminosa uniforme per ogni singola coltura. Le lenti utilizzate devono essere resistenti al calore e ai raggi UV, in grado di funzionare continuamente per lunghi periodi senza degradazione. L'angolo del fascio richiede tipicamente una personalizzazione flessibile in base alla specie vegetale, alla densità di impianto e al metodo di coltivazione.

Materiali raccomandati: PC o Vetro, noti per la loro forte stabilità e eccellente resistenza agli agenti atmosferici.

Applicazioni principali: ambienti di coltivazione professionale come serre, fattorie verticali e fabbriche di piante.

5. Domande frequenti

R: La trasmittanza si riferisce al rapporto tra la luce che attraversa un materiale specifico con uno spessore medio di 3 mm.La trasmittanza della materia prima PMMA pura è di circa il 93%, mentre quella della materia prima PC pura è di circa il 91%.D2: È possibile mescolare lenti realizzate con materiali diversi all'interno di un unico apparecchio di illuminazione?

R: Non è consigliato.

Materiali diversi possiedono indici di rifrazione diversi; mescolarli comporterà una distribuzione non uniforme della luce e aberrazione cromatica (distorsione del colore).

Ove possibile, utilizzare lenti realizzate con un unico materiale uniforme all'interno di qualsiasi apparecchio di illuminazione.D3: Cos'è la "trasmittanza luminosa" nel contesto delle lenti?

R: La trasmittanza si riferisce al rapporto tra la luce che attraversa un materiale specifico con uno spessore medio di 3 mm.La trasmittanza della materia prima PMMA pura è di circa il 93%, mentre quella della materia prima PC pura è di circa il 91%.Tuttavia, la trasmittanza effettiva di una lente non è un valore fisso; è influenzata da vari fattori come forma, spessore, qualità dello stampo e finitura superficiale, e processo di stampaggio a iniezione. In generale, ciò che interessa veramente ai nostri clienti è l'efficienza di utilizzo della luce.

L'efficienza di utilizzo della luce è determinata principalmente dalla qualità della progettazione ottica, dal rigore produttivo dell'impianto e dalle caratteristiche specifiche, compreso l'angolo del fascio, del prodotto lente in questione.

L'efficienza effettiva di utilizzo della luce di un prodotto è calcolata come segue: Efficienza di progettazione ottica × Perdite dai processi di stampaggio e iniezione × Trasmittanza del prodotto.

D4: Qual è la differenza tra una lente trasparente e una lente opaca?
R: Lente trasparente: Offre alta luminosità ed eccellente concentrazione della luce, rendendola adatta per applicazioni di illuminazione spot e d'accento. Lente opaca/diffusore: Presenta un basso abbagliamento e produce una luce morbida e diffusa, rendendola ideale per l'illuminazione ambientale generale negli ambienti interni.D5: Sunshineopto offre soluzioni di lenti personalizzate?

R: Sì, lo facciamo. Possiamo personalizzare le lenti in base a modelli specifici di chip LED, angoli del fascio, forme e materiali, soddisfacendo un'ampia gamma di applicazioni in ambienti interni, esterni, industriali e agricoli.
Riepilogo
Quando si seleziona una lente LED, seguire questi quattro passaggi:
1. Identificare e abbinare il tipo specifico di chip LED utilizzato.

2. Selezionare l'angolo del fascio, la forma, le dimensioni e il tipo di lente appropriati in base all'area di illuminazione richiesta e all'ambiente di applicazione.
3. Scegliere il materiale della lente in base alla temperatura ambiente di esercizio e al budget del progetto.
4. Effettuare un'ottimizzazione finale del design per garantire che sia perfettamente adattato allo scenario applicativo specifico.
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