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研究生: 李昱謙
Yuh-Chien Lee
論文名稱: 澆口設計於固態照明之二次光學透鏡射出成形影響分析
Effect of Gate Design on Injection Molding of the Second Optical Lens of Solid State Illumination
指導教授: 陳炤彰
Chao Chang A. Chen
口試委員: 黃國政
Kuo-Cheng Huang
楊申語
Sen-Yeu Yang
黃育熙
Yu-Hsi Huang
黃忠偉
Jong-Woei Whang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 133
中文關鍵詞: 射出成形三維充填澆口設計二次光學透鏡
外文關鍵詞: Injection molding, 3D filling, Gate design, Second optical Lens
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  • 本研究以澆口設計之射出成形對LED二次光學透鏡(Second Optical Lens) 的光學性能影響作探討,針對不同二次光學透鏡的尺寸厚度及大小,利用三維充填與參數化澆口設計,以模流分析方式,觀察在充填階段的三維充填流動波前情形,並比較原始澆口及參數化設計澆口,兩種不同澆口設計之二次光學透鏡對光學性能的影響。將模具做澆口的變更修改,進行二次光學透鏡的射出成形實驗,在短射實驗中,得到模流軟體的分析和實際射出情形,相當符合模擬趨勢,具有非常準確的參考性。在射出成形對光學品質性能探討中,實驗結果得知,參數化澆口設計及原始澆口設計的二次光學透鏡,在光學角度的驗證下,參數化澆口設計的透鏡,角度更接近TracePro光學模擬的角度目標值26.7度,參數化澆口設計的二次光學透鏡在光學性能驗證上,光學角度及中心照度的量測值,比原始澆口設計的二次光學透鏡,量測數據更較於穩定,而在二次光學透鏡的使用效率,提升了2.5 %,所以在參數化澆口設計之下,可以有更佳的射出品質及更穩定的光學性能。本研究結果可以應用在不均勻厚度及厚件射出成形的產品之澆口設計,以降低開發時間及提升產品品質。


    The research is to design gate on injection molding process in order to see the effect on optical quality of LED secondary optical lens. The optical lens have a different thickness. By using three-dimensional filling concept, parametric design of gate can be obtained. Moldex3Dc simulation is used to simulate the filling process observing three dimensional flow. Then, the effect of optical quality of two different gate designs on LED secondary optical lens are compared. The injection molding experiment, short shot, and flow front profiles are in the same agreement with the Moldex3Dc simulation. By changing the parametric gate design of LED secondary optical lens, the optical performance is quite similar with the TraceProc optical simulation result which has the angle as 26.7 degree. The optical measurements consist of center illumination measurement and the angle of illumination. The LED optical secondary lens with modified parametric gate design has improved optical efficiency as 2.5% and more stable results than the LED optical secondary lens with original gate design. The result of this study can be applied in uneven thickness product and thick part made by injection molding to reduce the production time and improve the product quality.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 XIII 第一章 .導論 1 1.1 前言 1 1.2 研究目的 7 1.3 研究方法 7 1.4 論文架構 9 第二章 .文獻回顧 11 2.1 光學元件相關文獻 11 2.2 澆口設計相關文獻 15 2.3 射出成形相關文獻 18 2.4 相關專利回顧 25 2.5 文獻回顧總結 29 第三章 .三維充填與參數化澆口設計模擬 34 3.1 三維充填分析 34 3.2 LED二次光學元件 36 3.3 模流分析 38 3.3.1 模型網格建立設定 38 3.3.2 感測節點分析 39 3.3.3 Moldex3D R12分析 39 3.4 參數化澆口設計 42 3.4.1 座標系統設置 42 3.4.1.1 模具座標系 42 3.4.1.2 TIR二次光學透鏡座標系 43 3.4.1.3 澆口座標系 43 3.4.2 澆口位置 47 3.4.3 澆口型式 48 3.4.3.1 澆口型式設計 48 3.4.3.2 不同澆口型式之模擬分析 51 3.4.4 TIR透鏡參數化表示 54 3.4.5 澆口參數化表示 55 3.5 模擬分析參數設定 60 3.6 澆口設計之模擬結果分析 61 3.6.1 充填階段 61 3.6.2 保壓階段 63 3.6.3 縮水變化 64 3.6.4 模擬分析結果 64 第四章 實驗規劃與設備 71 4.1 實驗流程規劃 71 4.1.1 光學模擬 72 4.1.1.1 LED性能 72 4.1.1.2 光學角度模擬 72 4.1.2 射出成形實驗 73 4.1.3 二次光學透鏡縮水量測 73 4.1.4 光學性能量測 74 4.1.4.1 光學角度 74 4.1.4.2 二次光學透鏡效率 74 4.1.4.3 光學照度 74 4.2 實驗設備 79 4.2.1 射出成形機 79 4.2.2 模溫機 79 4.2.3 烘料機 80 4.2.4 塑膠材料 80 4.3 量測儀器 82 4.3.1 高度規 82 4.3.2 配光曲線儀 83 4.3.3 積分球 83 4.3.4 照度計 84 第五章. 實驗結果與討論 88 5.1 充填階段模流分析與射出短射實驗比對 88 5.2 透鏡成形射出實驗表面縮水量測 94 5.3 光學性能影響 94 5.3.1 配光曲線量測資料比對 95 5.3.2 積分球量測資料比對 96 5.3.3 光強度量測資料比對 96 5.4 光學模擬驗證 103 5.5 殘留應力量測和討論 107 第六章 .結論及建議 111 6.1 結論 111 6.2 建議 112 參考文獻 114 附錄A 實驗模具圖 119 附錄B 射出成形材料物性表資料 124 附錄C LED相關資料 126 附錄D 光學模擬資料 128 附錄E 縮水透鏡光學證模擬資料 129 附錄F 二次光學透透樣品數量圖 131 附錄G 光彈影像量測拍攝圖 132 作者介紹 134

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