汽車(chē)車(chē)燈噴涂

在車(chē)燈行業(yè)，選擇透鏡材料的主要考慮因素是透光率、耐高溫性和耐老化性、使用壽命周期等。車(chē)燈光學(xué)級塑料透鏡一般使用光學(xué)級PMMA、光學(xué)級PC等材料，光學(xué)級塑料的優(yōu)勢在于：技術(shù)簡(jiǎn)單，制作成本低。缺點(diǎn)是：耐高溫和耐老化性相對較弱，PMMA耐溫一般不超過(guò)90℃（熱變形溫度105℃），PC耐溫不超過(guò)120℃（熱變形溫度135℃）。

玻璃透鏡的特性與塑料透鏡相反。玻璃透鏡透光率高，耐高溫性好，但是密度大，會(huì )增加車(chē)燈透鏡模組的重量，和汽車(chē)行業(yè)輕量化的目標不符。由于玻璃軟化后的玻璃體這一特殊狀態(tài)，不易實(shí)現規?；a(chǎn)，另外模具造價(jià)高昂，加工周期長(cháng)，精度不易控制，而且具有脆性，特別是對于厚度變化比較大的透鏡，意外的爆裂是無(wú)法預料與解決的。以現在可以實(shí)現的改良工藝，只能通過(guò)鍍膜或鋼化處理來(lái)提升玻璃的強度，但是經(jīng)過(guò)這些處理，玻璃透鏡的透光率會(huì )有所降低，也增加了成本。

硅膠透鏡綜合了上述透鏡的優(yōu)點(diǎn)，相對于傳統玻璃透鏡和塑料透鏡，在透光率、成型難度、耐老化性等方面表現出優(yōu)異的性能。

硅膠透鏡優(yōu)點(diǎn)：

1. 耐溫度范圍：-40~250℃，并耐驟冷驟熱沖擊。

2. 柔性質(zhì)地，不易爆裂，防爆性能優(yōu)良。

3. 無(wú)毒，密度低，性能穩定，透光率高達92%，耐候性能優(yōu)良。

4. 幾乎無(wú)殘留應力，伸縮性良好，保證了光學(xué)特性的穩定。

硅膠透鏡劣勢：

1. 原材料造價(jià)高，成本為傳統PC透鏡的1.5~3倍。

2. 現有透鏡注射成型技術(shù)的不成熟，進(jìn)一步增加了硅膠透鏡的成本。

因此，硅膠透鏡的市場(chǎng)定位主要為：

• 航空航天類(lèi)照明燈具透鏡。

• 礦燈或在易燃易爆、惡劣條件下的特種燈具透鏡。

• 汽車(chē)，戶(hù)外燈具。

• 常規LED室內照明燈具。

  
  

圖1：硅膠透鏡在車(chē)燈外的應用

對于A(yíng)DB模組而言，2，3年前有很多機械式的ADB陰影方案。為了避免機械移動(dòng)部件，提高ADB系統的反應效率和系統可靠性，現在比較普遍應用的是基于LED陣列的固態(tài)ADB模組，單顆 LED芯片獨立開(kāi)關(guān)和控制：ADB功能的屏蔽陰影只需簡(jiǎn)單的切換和變暗單顆LED即可，如下圖的84像素模組。

固態(tài)ADB模組的一個(gè)非常關(guān)鍵部件是光學(xué)內透鏡，通過(guò)全反射將光從每顆led光源引到外光學(xué)透鏡上。這個(gè)光學(xué)內透鏡有幾個(gè)技術(shù)要求。首先，每顆LED芯片的光損失必須最小化，因此必須要求光學(xué)內透鏡的對焦精度足夠好、材料的透明度和表面光潔度也足夠高。第二，必須保證不同LED之間的沒(méi)有串光，第三，由于緊挨led光源的高輻射高傳熱，透鏡材料必須有極佳的耐熱性。最后，為了防止不同LED之間的光型暗區，導光須的光學(xué)設計一般有明顯的倒扣。這對透鏡量產(chǎn)的生產(chǎn)工藝能力提出了挑戰。

上圖為一些常見(jiàn)ADB硅膠透鏡的示例，都可以看到有很多導光須，導光須的數量對應于A(yíng)DB的分區數量，硅膠透鏡的拔模方向為垂直方向，基本上可見(jiàn)有明顯的倒扣設計。

因此，從ADB模組的要求可以看出，ADB內透鏡無(wú)法使用玻璃或熱塑性材料（PC、PMMA）等常用光學(xué)材料，而只有硅膠恰好滿(mǎn)足了上述所有技術(shù)需求。其實(shí)硅膠光學(xué)零件在其它領(lǐng)域上有著(zhù)悠久的應用歷史，但應用在車(chē)燈ADB領(lǐng)域里還是有一些技術(shù)難度需要克服的。

制造難點(diǎn)

模具質(zhì)量對硅膠光學(xué)器件的性能有著(zhù)至關(guān)重要的影響。由于硅膠的粘度非常低，因此硅膠內透鏡的光學(xué)鑲件不能單獨分開(kāi)加工，而必須整體加工和拋光。否則，將容易產(chǎn)生飛邊，可能對光學(xué)性能產(chǎn)生不可接受的缺陷。即便鑲件和主模具之間有4μm的間隙，仍會(huì )產(chǎn)生可見(jiàn)的飛邊。在注塑方面，硅膠透鏡的工藝比熱塑性塑料的注塑工藝更具挑戰性。由于在一個(gè)光學(xué)透鏡中有如此多的光學(xué)導光須，因此在加工鑲件時(shí)必須非常小心。特別是對高分辨率像素模組，由于光學(xué)導光須更多，在加工最后一個(gè)光學(xué)導光須時(shí)產(chǎn)生腐蝕或拋光失敗都會(huì )導致整個(gè)光學(xué)模具報廢。

工藝難點(diǎn)

硅膠注射成型與傳統的熱塑性塑料注塑成型有很大不同。ADB內透鏡上的硅膠是種雙組分材料的液體硅膠，硅膠的成型是熱聚合的結果。在注塑之前，液體硅膠的兩個(gè)組分即混合在一起，同時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生化學(xué)反應。硅膠液體被注入加熱的模具內，使模具溫度升高，這進(jìn)一步地加快了聚合反應，反應時(shí)間的多少與零件厚度無(wú)關(guān)。經(jīng)過(guò)幾分鐘的反應時(shí)間，聚合反應幾近完成，零件被從模具內頂出。由于硅膠透鏡結構柔軟，無(wú)法用小巧的夾持器抓取，而必須抓取硅膠面積大的部分，從而安全地從模具中取出。為了避免有硅膠碎片殘留在模具中，如由于注塑缺陷或注塑失敗的零件碎片，必須對所有導光須的模腔進(jìn)行100%的檢查，如果檢測到飛邊或其他缺陷，并即刻停止注射工藝過(guò)程，來(lái)清除模具模腔并重新調整注射工藝。待檢測系統驗收合格后，將硅膠零件存放在托盤(pán)上，然后用于回火工藝。

對于穩定、無(wú)缺陷的硅膠透鏡生產(chǎn)，工藝參數的控制和調整必須特別注意。如果模具溫度過(guò)高，硅膠材料會(huì )產(chǎn)生部分降解，在拋光的模具模腔表面形成一層薄膜，會(huì )導致透鏡光學(xué)性能下降。在這種情況下，模具鑲件則需要手動(dòng)拋光，由于硅膠透鏡的光學(xué)性能要求過(guò)于敏感，其他去除硅膠薄膜的手段都無(wú)法使用。

固化

即使把硅膠注塑時(shí)間不斷延長(cháng)，仍會(huì )有還沒(méi)產(chǎn)生化學(xué)反應的硅單體。由于這些硅單體隨著(zhù)時(shí)間的推移會(huì )產(chǎn)生氣體，導致相鄰表面有硅層的沉積，從而降低光學(xué)透鏡的性能。因此，必須對注塑后的硅膠透鏡進(jìn)行固化處理，以去除這些沒(méi)反應的硅單體。固化的溫度控制參數，例如固化持續時(shí)間、溫度等取決于硅膠材料的類(lèi)型，固化時(shí)間可以在4到20小時(shí)之間。同時(shí)，由于硅膠零件的收縮也和固化工藝相關(guān)，因此在模具設計時(shí)，必須很仔細地設置收縮率。確定了模具收縮率之后，固化工藝則不能再隨意地更改，因為會(huì )影響最終硅膠透鏡的零件尺寸。因此，固化的工藝參數降低了硅膠透鏡和注射成型工藝的自由度。研究表面，在注塑過(guò)程中會(huì )有一些影響硅膠收縮率的方法，但在設計量產(chǎn)模具之前，對收縮率進(jìn)行正確計算至關(guān)重要。