LED二次光学元件射出成形之实验设计最佳化与光学特性探讨.ppt

* * * * * * * * * Precision Manufacturing Lab ME.NTUST Department of Mechanical Engineering Precision Manufacturing Lab * LED二次光學元件射出成形之實驗設計最佳化與光學特性探討Experimented Study for Optimal Parameter and Optical Property of LED Lens by Injection Molding 陳炤彰1、李豐吉2、王志豪2、詹家銘2 Chao-Chang A. Chen 1 , Feng-Chi Lee 2 , Chih-Hao Wang 2 , Chia-Ming Chan 2 ? 1國立台灣科技大學 機械工程學系 教授 2國立台灣科技大學 機械工程學系 研究生 中華民國一百年五月二十日 「數位化模具技術」論文發表研討會 * Content 先前研究 研究背景 研究目的與方法 實驗設備與流程 結果與討論 結論與建議 QA 3D Design of TIR Lens for Molding * 用於Moldex3D模擬分析的模具及水路配置圖。 Mold Filling and Cooling _TIR 充填模擬 * 冷卻後溫度分佈圖 Flow Front Analysis * Screw metering position: 15 mm Injection speed: 8 mm/s (the 2nd stage) Mold temperature: 100 oC Lens Defects in Molding * TIR透鏡之包封缺陷圖 Demonstration of LED Modules * * 研究背景 二次光學元件功能示意圖 應用LED光源之室內照明燈具為達到光均勻與考量人眼舒適性之目的，常需以二次光學元件設計作為光整形以達目的。 Off-the-shelf TIR type lens for HBLEDs * 何謂LED照明 A conventional halogen MR16; and (b) different kinds of LED MR16s. (a) (b) 最大外徑為2 英吋的帶多面反射罩的燈具，MR 是英文Multifaceted (Mirror) Reflector 的縮寫，意思是一種由多個反射面組合成的反射鏡，數字表示燈泡最大外形的尺寸，為1/8英吋的倍數。 MR16組件爆炸圖 * 研究目的與方法 研究目的 研究方法 LED照明已明顯成為節能減碳趨勢，為提昇LED應用於室內照明燈具之光效率與使用壽命，針對MR16 (Multifaceted reflector, MR)照明燈具之二次光學元件進行相關研究。以縮小發光角度及提升照度為目標，利用光學設計軟體先進行光學設計，期望在提升發光效率的條件下，縮小發光角度。 利用模流分析軟體，在優化殘留應力及翹曲值的前提下，針對二次光學元件射出成形之殘留應力、收縮與翹曲、光彈影像等進行分析，再由實際射出成形，探討模擬與實際成品間的差異性。 * 光學設計 設計時需考慮到透鏡在入光面及側壁反射面的形狀及角度；因此，在進行光學模擬時，針對入光面與側面進行優化，入光面是加上球面聚集小角度的光線，側面則是利用拋物面來達到內全反射的效果。 * 經由優化後之TIR透鏡發光角度為19o 光學設計 光強度分佈圖 * TEIJIN PC Panlite L-1225L (模擬) TEIJIN PC Panlite L-1225L (射出成形) 成形材料 黏度與剪切率圖 pvT圖 Property Test Method Value Unit Glass Transition Temperature 158 ℃ Melt Flow Rate ISO 1133 18 g/10 min Light transmission ASTM D1003 88 ％ Refractive index ASTM D542 1.58 * 實驗設計 因子、水準配置表 Level1 Level2 Level3 A.料溫(℃) 275 285 295 B.射速(㎜/s) 6 8 10 C.模溫(℃) 105 115 125 D.保壓(MPa) 70 80 90 Exp. A B C D L1 1 1 1 1 L 2 1 2 2 2 L 3 1 3 3 3 L 4 2 1 2 3 L 5 2 2 3 1 L 6 2 3 1 2 L 7