KR20130009960A - 2단계 사출성형공정을 이용해 동일한 수지층들로 성형된 두꺼운 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동일한 수지를 2개 공간에 주입하는 2단 사출공정을 이용해 제작된 두꺼운 사출성형 렌즈를 이용하는 새로운 고체상태 조명장치에 관한 것이다. 1차 주입시, 소정량의 용융수지를 주입해 두꺼운 렌즈의 첫번째 층을 만든다. 이 층은 몰드 게이트와 일치하는 적어도 2개의 기다란 배플들을 포함한다. 2차 주입시, 첫번째 층이 몰드 공간의 일부분이 되고, 같은 재료를 첫번째 층 위에 주입하는데, 이때 다른 몰드 게이트를 통해 상기 배플들 사이로 주입한다. 이 몰드 게이트는 배플들과 정렬상태를 이루므로, 배플들을 따라 2차주입을 위한 충전경로가 형성된다. 또, 몰드의 환기를 적절히 하여 기체를 제거함으로써 렌즈 내부에 기포가 전혀 생기지 않는다.

Description

2단계 사출성형공정을 이용해 동일한 수지층들로 성형된 두꺼운 렌즈{THICK LENS MOLDED WITH EMBEDDED LAYERS OF THE SAME RESIN USING A TWO STEP INJECTION MOLDING PROCESS}

본 발명은 고체상태 광원과 사출성형 렌즈를 갖는 조명장치에 관한 것으로, 구체적으로는 사출성형공정에 의해 왜곡이 없이 제작된 두꺼운 사출성형 렌즈와 LED 광원을 갖는 조명장치에 관한 것이다.

백열등을 광원으로 채택하면서 광학렌즈를 이용하는 조명장치가 많이 있다. 백열등에서 생긴 열은 적외선 스펙트럼을 제거하거나 줄이는 IR 필터와 콜드미러(cold mirror)를 사용해 줄였다. 이 방식은 유리렌즈에 생기는 열을 낮추어, 렌즈를 제대로 작동하도록 한다.

고체상태 광원과 이런 광원을 사용하는 광학장치는 바코드 리더(reader), 광통신장치, 평판 디스플레이, CD/DVD 플레이어, 자동차, 의료장비 등에 널리 사용되어 왔다.

최근에는 백색 LED와 특수설계된 렌즈를 자동차 헤드라이트에 적용하고 있다. 이런 렌즈는 상대적으로 두꺼워야 하고, LED가 백열등처럼 열을 내지 않기 때문에 플라스틱으로 렌즈를 제작해도 된다.

그러나, 두꺼운 사출성형 렌즈는 냉각과정에서 축소되면서 정밀도와 성능이 떨어지기 때문에 제작이 쉽지 않다.

기존의 사출성형법을 이용하려면 고가의 장비와 좀더 정밀한 조정장치가 필요하고, 생산일관성이나 표면정밀도와 같은 렌즈의 품질을 해치는 사출성형상의 문제점이 생긴다.

2개 이상의 수지층들을 겹치게 하여 사출하는 로터리 몰드나 셔틀 몰드와 같은 다단 사출법도 수년동안 이용되었다. 렌즈의 형상과 곡률에 있어 좀더 엄격한 오차가 요구되는 경우, 이 방법으로는 두꺼운 렌즈의 허용오차를 보장하지 못한다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점들을 감안하여 안출된 것으로, 주입 공간의 용융 재료의 유량을 최적화하고 냉각을 개선하며 사이클 시간의 경쟁력을 개선하는 사출성형 장비와 방법을 이용해 두꺼운 플라스틱 성형렌즈의 치수와 기능상의 허용오차를 좀더 일관성있게 보장하는데 있다. 이를 위해 렌즈의 주유 치수비를 규정하는 표준 규격의 두꺼운 렌즈를 형성한다.

발명의 요약

본 발명은 동일한 수지를 2개 공간에 주입하는 2단 사출공정을 이용해 제작된 두꺼운 사출성형 렌즈를 이용하는 새로운 고체상태 조명장치에 관한 것이다. 1차 주입시, 소정량의 용융수지를 주입해 두꺼운 렌즈의 첫번째 층을 만든다. 이 층은 몰드 게이트와 일치하는 적어도 2개의 기다란 배플들을 포함한다. 2차 주입시, 첫번째 층이 몰드 공간의 일부분이 되고, 같은 재료를 첫번째 층 위에 주입하는데, 이때 다른 몰드 게이트를 통해 상기 배플들 사이로 주입한다. 이 몰드 게이트는 배플들과 정렬상태를 이루므로, 배플들을 따라 2차주입을 위한 충전경로가 형성된다. 또, 몰드의 환기를 적절히 하여 기체를 제거함으로써 렌즈 내부에 기포가 전혀 생기지 않는다.

또, 첫번째 층의 상기 배플들은 형상이나 크기가 비슷하거나 다를 수 있다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

도 1은 백열등 광원과 두꺼운 유리렌즈를 이용하는 자동차 헤드램프의 단면도;
도 2~3은 1회 주입으로 제작된 두꺼운 플라스틱 렌즈와 LED 광원을 사용하는 기존의 자동차 헤드램프의 단면도;
도 4는 1회 주입으로 제작된 기존의 두꺼운 플라스틱 렌즈의 사시도;
도 5는 1회 주입으로 제작된 얇은 플라스틱 렌즈와 LED를 보여주는 단면도;
도 6a는 기존의 사출성형법으로 1회 주입하여 제작된 기존의 두꺼운 플라스틱 렌즈의 단면도;
도 6b는 기존의 다차 주입법으로 층들을 겹쳐 성형한 기존의 두꺼운 플라스틱 렌즈의 단면도;
도 7a는 다차 주입법으로 여러 층들을 겹쳐 성형한 본 발명의 두꺼운 플라스틱 렌즈의 사시도로서, 렌즈에 6개의 기다란 배플들이 달려있음;
도 7b는 다차 주입법으로 여러 층들을 겹쳐 성형한 본 발명의 두꺼운 플라스틱 렌즈와 LED를 사용한 자동차 헤드램프의 사시도;
도 8은 도 7의 두꺼운 렌즈를 성형하는데 사용되는 사출성형장치의 사진;
도 9는 2회의 주입으로 두꺼운 렌즈를 제작하는 과정을 보여주는 단면도들;
도 10~20은 기다란 배플들을 사용해 두꺼운 렌즈를 만드는 과정을 보여주는 여러 도면들.

도 1은 LED(11)를 사용하는 차량용 램프(10)를 보여준다. 본 발명에 따라 동일한 수지를 2단계 사출을 이용해 제작된 새로운 내장형 두꺼운 렌즈, 이런 렌즈와 사출성형 요소들을 이용하는 새로운 LED형 조명시스템 및 이런 렌즈를 제작할 장비가 도 1 내지 20에 단면도로 도시되어 있다.

Claims (2)

1. - 제1 몰드캡과 몰드코어 사이에 제1 몰드 공간을 형성하고, 이때 상기 제1 몰드캡은 캡 사출면을 가지며, 상기 몰드코어는 코어 사출면과 2개 이상의 서로 벌어진 언더컷을 갖고, 각각의 언더컷은 소정의 깊이와 폭과 길이를 갖는 2개의 측벽을 갖는 단계;
   - 제1 몰드 게이트를 통해 제1 몰드 공간에 용융 광학재료를 주입하고, 이때 상기 몰드게이트는 언더컷 반대쪽에 위치하여 언더컷의 측벽들에 나란한 방향으로 언더컷의 길이를 따라 제1 몰드 공간에 성형재료가 흘러들어가는 단계;
   - 제1 몰드 공간의 광학재료를 냉각하고, 이때 광학재료가 언더컷의 측벽들과 냉간접촉하여 냉각이 끝날 때 광학요소의 제1 구간이 형성되며, 이 제1 구간은 언더컷 안에 위치하는 성형재료로 형성되는 적어도 2개의 기다란 배플들을 포함하고, 각각의 배플이 정면, 배면 및 2개의 측면을 갖는 단계;
   - 광학요소의 제1 구간과 제2 몰드캡 사이에 제2 몰드 공간을 형성하고는 단계; 및
   - 제2 몰드게이트를 통해 제2 몰드 공간에 광학재료를 주입하고, 이때 제2 몰드게이트가 배플의 2 측면들과 정렬되어 생긴 2개의 틈새를 통해 용융 광학재료가 흘러들어가는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학요소의 사출성형방법.
2. 2단계 과정의 2회 주입을 통해 한가지 용융재료를 주입해 몰드에서 사출성형법으로 제작된 광학렌즈에 있어서:
   제1 윤곽을 갖는 제1 표면;
   제2 윤곽을 갖는 제2 표면;
   제1 표면과 제2 표면 사이에 형성되어, 빛이 제1 표면에 입사하여 제2 표면에서 출사하며, 제1 표면에서 첫번째 주입이 이루어지고 제2 표면에서 두번째 주입이 이루어지는 렌즈 몸체;
   제1 윤곽에 위치하는 제1 몰드게이트;
   제2 윤곽에 위치하는 제2 몰드게이트;
   첫번째 주입시 제1 몰드게이트를 통해 제1 윤곽 안으로 주입되는 2개 이상의 서로 떨어진 연속 흐름류를 포함하는 제1 용융물 패턴; 및
   두번째 주입시 제2 몰드게이트를 통해 제2 윤곽 안으로 주입되는 2개 이상의 서로 떨어진 연속 흐름류를 포함하는 제2 용융물 패턴;을 포함하고,
   상기 제1 및 제2 용융물 패턴들이 광학기구를 통해 눈에 보이는 것을 특징으로 하는 광학렌즈.
   

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