TIR レンズとは

TIR レンズとは

TIRレンズはLEDの一般的な配光デバイスで、この光制御部品がなければ、いたるところに蛍光灯があり、光は集光できず、散乱しているように感じられるでしょう。 実際には、LEDはレンズやリフレクターを使って光を平行にすることが多く、この2種類の配光デバイスをいかに最適化するのか、の研究が盛んに行われています。



TIR とは?


TIRとは「Total Internal Reflection」の略であり、全反射を利用したレンズの総称。TIRレンズは90%以上の効率を持ち、光エネルギーの利用率が高いため光の損失が少ない、集光面積が小さい、均一性が高いという特徴がある部品です。



LEDリフレクターとは?


光は反射鏡に入射し、屈折して出てくるので、入射角と反射角は等しくなります。 光はブロック素材に入らず、その表面と相互作用するだけという単純な部品です。




では、TIRレンズとリフレクターはどう違うのでしょうか?



1.光量損失について


TIRレンズのほうが比較的、反射界面の損失が少ないレンズです。



2.光点について


TIRレンズ:全反射技術+インターメディアアクション、それぞれの光が制御された方法で利用され、一般的に二次光点がなく、見栄えの良い光パターンになります。



リフレクター:純粋な反射制御光です。光の大部分は、反射面と接触して制御されていない二次光スポットが大きいです。



3. 照射距離について


口径が200mm口径以内の場合、TIRレンズよりもLEDの方がはるかに長い距離を照射できます。 レンズ口径が200mmより大きく、300mmより小さい場合、LEDはリフレクターよりも長い距離を照射します。



4.加工について


TIRレンズはリフレクターに比べ、加工が難しいといわれています。


一般的にTIRレンズは軸対称の設計構造で、そのためにきれいな円形の光スポットが得られますが、加工が難しく、通常は射出成型プロセスを用います。


それに対してリフレクター(反射板)は加工が簡単で、誤差の許容範囲が広く、非画像処理用途に広く使われている。



5.素材について


現在市販されているTIRレンズの主な材料はPMMAであり、PMMAは可塑性に優れ、光透過率が高い(最高93%)反面、耐熱温度は90℃程度と比較的に低いです。


リフレクターは、メタルリフレクターとプラスチックリフレクターに分けられます。 金属製のリフレクターはプレス加工と研磨を必要としますが、低コストで耐温度性が高いため、低級照明に多く使用されます。プラスチック製のリフレクターは1度脱型が必要で、光学的に正確でコストもかかるため、求められる条件が厳しい低温照明に使用されます。



TIRレンズとリフレクター、どちらが良いでしょうか? そう問われたら、実用の観点で考えてみてください。



光学効果を得られることが目的なのであれば、どちらも良い光学デバイスです。例えば、LED光源の発光角度は通常約120°で、所望の光学効果を得るために、照明器具は時々、光の距離、光領域、光スポット効果を制御するためにあえてリフレクターを使用することもあります。



どちらも向き不向きがあり、一概にどちらが優れているかは断言できません。



それぞれの性質を理解したうえで、自分に合ったもの選ぶ際の参考にしてください。



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