透明圆顶透镜贴片发光二极管结构

　　在消费电子、通讯终端设备的内部状态指示、局部补光场景中，这类带透明圆顶透镜的贴片发光元件是极为常用的基础器件，很多做手持通讯设备、便携数码产品结构设计的工程师，在堆叠PCB板级元件的时候，经常会因为没有精准的元件三维模型，导致结构件避让空间预留不足，或者导光结构对位偏差，最终打样后出现灯光漏光、亮度不均、透镜顶到外壳内壁等问题。

　　这个元件的设计逻辑完全贴合SMT回流焊工艺要求，底部焊盘采用对称式延伸引脚设计，焊盘的伸出长度、宽度都严格匹配常规贴片元件的焊盘规范，在做PCB Layout的时候，焊盘间距不需要额外调整，直接按照元件封装尺寸绘制即可，过回流焊的时候熔融锡膏的表面张力可以自动矫正元件的微小贴装偏移，不会出现立碑、偏移等焊接缺陷。元件主体分为基座与透镜两个核心部分，基座是承载LED芯片的核心结构，采用耐高温的工程塑料注塑成型，内部预留了芯片固晶、键合金线的空间，表面的金属镀层既做电路导通的引脚，也承担焊接时的固定作用，基座的平面度公差控制在极小范围内，保证贴装时和PCB表面完全贴合，不会出现虚焊。

　　顶部的透明圆顶透镜是这个元件的光学核心部分，采用高透光率的光学级材料注塑成型，曲面曲率经过精准计算，能够把芯片发出的光线按照预设的出光角度收拢发散，避免光线无规则散射导致的出光效率下降。做结构设计的时候要注意，透镜的顶部是圆弧凸起结构，在设计设备外壳的导光柱、指示灯开孔的时候，要预留足够的垂直安全间隙，不能让外壳内壁直接压到透镜表面，否则不仅会刮花透镜影响透光效果，还可能导致透镜和基座脱胶，造成元件损坏。如果是做带导光柱的结构，导光柱的入射端面要和透镜顶点保持微小的空气间隙，同时导光柱的中心轴线要和透镜的光轴完全重合，这样才能最大化耦合光线，减少传输过程中的光损，保证指示灯在设备外壳上的亮度均匀，没有暗斑。

　　建模的时候把基座和透镜拆分为两个独立实体，也是出于实际工程设计的考虑，一方面两种材料的光学属性、物理属性完全不同，拆分后在做结构干涉检查的时候，可以单独选中透镜部分做间隙校验，不需要反复隐藏实体；另一方面在做渲染验证出光效果的时候，可以单独给透镜赋予透明材质参数，调整折射率、透光率等属性，模拟真实的光线折射效果，不用额外拆分模型。整个元件采用中心坐标系建模，原点设置在元件底部中心位置，导入PCB装配文件的时候，直接对齐封装的中心坐标即可，不需要额外调整坐标偏移，也不需要做复杂的旋转对位，能大幅提升板级堆叠的效率。

　　在实际的通讯终端产品应用中，这类元件常被用作电源状态指示、信号状态指示、按键背光等场景，不同的出光角度对应不同的使用需求：大角度透镜适合做大范围的按键背光，光线扩散范围大，背光均匀无暗区；小角度透镜适合做状态指示灯，光线集中，在强光环境下也能清晰识别灯的亮灭状态。做结构设计的时候还要考虑元件周边的禁布区，在透镜周边一定范围内不要布置过高的其他元器件，避免遮挡光线出射路径，尤其是在元件的出光方向上，不能有金属屏蔽罩、结构筋位等遮挡物，否则会在外壳指示灯位置形成阴影，影响指示效果。另外在做三防涂覆的时候，要注意避开透镜表面，三防漆附着在透镜上会改变透镜表面的透光率，导致出光亮度下降、光线散射，影响指示灯的显示效果。