酷暑难耐！小编拆解最新款奔驰 S 级大灯，84 像素模组硅胶透镜方案揭秘
今年7月，炎炎夏日，小编所在城市气温高达40°。不幸的是，房间里的空调坏了。编辑们光着膀子，硬着头皮拆开了最新款奔驰S级的车头灯，（参考研究所文章：新款奔驰S级车头灯拆解->）很多朋友对奔驰S级的84像素模组感兴趣，尤其是里面的硅胶镜片方案，看起来非常复杂和高级。导光须有84根，每根都非常细且脆弱，并且形状各异。 ，这与我们看到的传统光学镜头完全不同。很多朋友私下问为什么要这样做，是如何制作的。今天我们就重点介绍一下这种硅胶镜片。
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车灯透镜材料介绍
在汽车照明行业，选择透镜材料主要考虑的是透光率、耐高温和耐老化、使用寿命等。车灯用光学级塑料透镜一般采用光学级PMMA、光学级PC等材料。光学级塑料的优点是：工艺简单，生产成本低。缺点：耐高温、耐老化性能比较弱。 PMMA的耐温一般不超过90℃（热变形温度105℃），PC的耐温不超过120℃（热变形温度135℃）。
玻璃镜片的特性与塑料镜片相反。玻璃镜片具有高透光率和良好的耐高温性能，但其高密度会增加车灯镜片模组的重量，与汽车行业的轻量化目标不符。由于软化玻璃体的特殊状态，不易实现大规模生产。另外，模具成本高、加工周期长、精度难以控制、质脆。尤其是厚度变化较大的镜片，意外的爆裂是难以预料的。并解决了。以现在所能达到的改进技术，玻璃的强度只能通过镀膜或钢化来提高。但经过这些处理后，玻璃镜片的透光率会降低，这也增加了成本。
硅胶镜片综合了以上镜片的优点。与传统的玻璃镜片和塑料镜片相比，硅胶镜片在透光率、成型难度、耐老化等方面表现出优异的性能。
硅胶镜片的优点：
耐温范围：-40~250℃，耐骤冷、耐热冲击。
质地柔韧，不易爆裂，防爆性能优良。
无毒、密度低、性能稳定、透光率高达92%、耐候性优良。
几乎没有残余应力，拉伸性好，确保稳定的光学性能。
硅胶镜片的缺点：
原材料成本高，成本是传统PC镜片的1.5至3倍。
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现有镜片注塑技术的不成熟进一步增加了硅胶镜片的成本。
因此，硅胶镜片的市场定位主要如下：
图1：硅胶镜片在车灯外部的应用
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ADB硅胶镜片
对于ADB模块，两三年前有很多机械ADB影子解决方案。为了避免机械运动部件，提高ADB系统的响应效率和系统可靠性，现在更普遍使用基于LED阵列的固态ADB模块。单个LED芯片独立开关控制：ADB功能的屏蔽阴影只需要简单的对单个LED进行开关和调光即可，如下图84像素模组。
图2：梅赛德斯-奔驰S级上的84像素模块
固态ADB模块的一个非常关键的部件是内部光学透镜，它通过全反射将来自每个LED光源的光引导到外部光学透镜。这种光学内透镜有几个技术要求。首先，每个LED芯片的光损失必须最小化，因此光学内透镜的聚焦精度必须足够好，材料的透明度和表面光洁度必须足够高。其次，必须保证不同LED之间不存在交叉照明。第三，由于靠近LED光源的辐射和热传递较高，因此透镜材料必须具有优异的耐热性。最后，为了防止不同LED之间的光图案出现暗区，导光晶须的光学设计一般都有明显的底切。这对镜头量产的生产工艺能力提出了挑战。
上图为常见ADB硅胶镜片的一些示例。可以看到有很多导光须。导光须的数量对应于ADB分区的数量。硅胶镜片的拔模方向是垂直的。基本上，有一个明显的反转。带扣设计。
因此，从ADB模块的要求可以看出，ADB内透镜不能使用玻璃或热塑性材料（PC、PMMA）等常见光学材料，只有硅胶才能满足上述所有技术要求。事实上，有机硅光学部件在其他领域的应用已有悠久的历史，但应用于车灯ADB领域时，仍存在一些需要克服的技术难点。
模具制造难点
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模具质量对有机硅光学器件的性能有着至关重要的影响。由于硅胶的粘度非常低，硅胶内镜片的光学嵌件不能单独加工，必须整体加工和抛光。否则，很容易出现闪光，从而可能导致光学性能出现不可接受的缺陷。即使镶件和母模之间有4μm的间隙，仍然会出现可见的飞边。在注塑成型方面，硅胶镜片的工艺比热塑性塑料更具挑战性。由于光学镜片中有很多光学晶须，因此在加工嵌件时必须非常小心。特别是对于高分辨率像素模组，由于光学导光晶须较多，最后一根光学导光晶须加工过程中出现腐蚀或抛光不良，会导致整个光学模具报废。
对于光学导光晶须的模具表面抛光，手工抛光是不可避免的。但由于导光须处模具型腔的抛光直径往往小于1mm，深度为20mm，且导光须根部不允许倒角，因此如何对模具型腔进行抛光需要非常专业的技术。抛光体验。而且，抛光后的模腔表面无法通过直接测量来评价。因此，抛光专家的经验和足够的试模次数可以决定光学镶件的质量是否合格。
注射过程中的困难
硅胶注射成型与传统的热塑性塑料注射成型有很大不同。 ADB内镜片上的硅胶是一种双组分材料，液态硅胶，硅胶的成型是热聚合的结果。在注射成型之前，液体硅胶的两种成分混合在一起并开始化学反应。将硅油注入加热的模具中，提高模具温度，进一步加速聚合反应。反应时间与零件的厚度无关。几分钟的反应时间后，聚合反应几乎完成，部件从模具中弹出。由于硅胶镜片的结构较软，无法用小支架握住。相反，必须抓住具有较大硅胶面积的零件，才能将其安全地从模具中取出。为了避免硅胶碎片残留在模具中，例如由于注射缺陷或注射失败而产生的零件碎片，所有导光晶须的模具腔必须进行100%检查。如果检测到毛边或其他缺陷，必须立即停止注射过程。清理模具型腔并重新调整注射过程。检验系统验收后，硅胶零件存放在托盘上，然后用于回火过程。
图 3：全自动硅胶注射线示例。自动抓取后，立即对零件进行自动检查，以检测导光晶须的缺陷。
为了稳定、无缺陷地生产硅胶镜片，必须特别注意工艺参数的控制和调整。如果模具温度过高，硅胶材料会部分降解，在抛光后的模腔表面形成薄膜，导致镜片光学性能下降。在这种情况下，模具嵌件将需要手动抛光，并且不能使用其他去除硅胶膜的手段，因为硅胶镜片的光学性能要求太敏感。
固化
即使硅胶注塑时间不断延长，仍然会有尚未产生化学反应的硅单体。由于这些硅单体随着时间的推移会产生气体，硅层会沉积在相邻表面上，从而降低光学透镜的性能。因此，必须对注射成型的有机硅透镜进行固化以除去这些未反应的硅单体。固化的温度控制参数，如固化时间、温度等取决于硅胶材料的类型，固化时间可以在4-20小时之间。同时，由于硅胶件的收缩率也与固化过程有关，因此在设计模具时必须仔细设定收缩率。成型收缩率确定后，不能随意改变固化工艺，因为这会影响硅胶镜片零件的最终尺寸。因此，固化工艺参数降低了硅胶镜片和注塑工艺的自由度。研究表明，有一些方法会影响硅胶在注塑过程中的收缩率，但在设计批量生产模具之前正确计算收缩率至关重要。
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总结
在车灯自适应 ADB 照明这一新兴应用领域，可注塑光学硅胶镜片提供卓越的热稳定性和前所未有的设计灵活性。由于有机硅提供了加工特性、光学性能和硬度的完美结合，因此可以生产出表面纹理与传统光学塑料没有太大区别的复杂光学产品。这些特性有望改善ADB在汽车照明中的应用，并为光学设计师重新定义未来汽车照明提供有价值的工具。
7月20日，广东业嘉光电科技技术销售总监邱延东将为大家介绍《有机硅光学材料在汽车车灯中的应用》。我们期待您的参与和交流。
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