光学级LSR是高透明热固性材料,具备透光率高、工作温度范围广、抗UV稳定性好、流动性佳等特点。采用注射工艺成型,产品成型周期短、设计自由度大,拥有良好的微结构复写性、较低的黄变指数和优异的机械性能,被广泛用于汽车照明、道路交通等领域。结构设计、成型工艺和材料物性共同决定产品性能。成型质量是影响产品光学性能的关键因素之一,其中包括尺寸精度、固化均匀度、气孔和缝合线等。要做到光学性能把控,不仅要结构设计优良,还需优化注射成型工艺。目前传统光学仿真只能针对于产品结构设计,却无法形成一套将注射成型考虑在内的系统的解决方案,造成仿真与实际的误差。针对传统光学仿真的不足,本课题立足考虑结构设计、成型工艺和材料物性基础上构建了注射成型光学性能联合仿真平台。以LED为模型,验证了联合仿真的可行性,研究了 LSR注射成型对总光通量、光照度和光强度的影响,并基于该平台对LSR成型LED工艺进行优化设计,在改善产品光学性能基础上缩小了仿真与实际的误差。主要研究内容如下:(1)构建了注射成型光学性能联合仿真平台,阐明了其技术原理,为光学性能仿真提供了较为完善的解决方案。以椭圆形LED为研究对象,以实际光学性能误差为参照,验证了基于Moldex3D、UG、TracePro联合仿真的有效性,确定了工程应用的可行性。(2)探究了LSR注射成型对LED关键尺寸参数产品光学性能的影响,为大功率集成自调节汽车前照灯设计等照明领域应用提供了参考。首先研究了不同轴长比和高径比关键尺寸对LED总光通量、光照度和光强度的影响规律,然后运用联合仿真技术对不同轴长比和高径比LED进行分析,得出了 LSR注射成型导致的尺寸精度对不同轴长比和高径比LED光学性能的影响规律。(3)基于联合仿真平台,对注射成型工艺设计进行分析优化,改善了实际产品光学性能,降低了研发成本与周期。为避免LSR注射成型发生过早交联和飞边现象,以烧焦指数和型腔内压力为表征参数研究了体积流率、充填度对烧焦指数,模具温度、充填度对型腔内压力的影响规律;通过正交试验法对影响尺寸精度的成型工艺参数进行优化,得到了较优的参数组合;对模具冷却系统、加热系统和隔温设计进行优化。通过工艺优化提高了 LED尺寸精度,经联合仿真分析验证,成型后产品光学性能得到改善。