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レンズの多様な用途と選択ガイド

‌01 レンズの定義と用途

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レンズは、屈折と全反射を通じて光線の分布を変化させ、効率やビームパターンなどの光出力特性を修正する光学部品です。その性能は、設計精度、製造精度、および材料選択に依存します。照明システムでは、レンズはLEDなどのコンパクトな光源に不可欠であり、多くの場合、照明を最適化するためにリフレクターを置き換えたり、補完したりします。

‌02 レンズ材料‌

‌T伝統的な材料と現代的な材料‌
元々、レンズは主に球面設計のガラスで作られていましたが、透明ポリマー（プラスチックなど）とLED技術の進歩により、プラスチックの非球面レンズへの選好がシフトしています。一般的な光学プラスチックには、PMMA（アクリル）、PC（ポリカーボネート）、PS（ポリスチレン）があり、AS、CR39、ABS、MS、PA、PVC、またはPUは、需要の少ない用途にはあまり使用されません。

‌ガラスとプラスチックの比較‌
ガラスレンズは、高い光線透過率（最大97％）と優れた耐候性を提供しますが、脆く、非球面形状への成形が困難です。対照的に、光学プラスチックは、透過率と耐久性は低いものの、飛散防止性があり、非球面レンズのような複雑な形状に容易に成形でき、大量生産に適したコスト効率です。58

‌03 フレネルレンズ‌

‌開発と特徴‌
1822年にフランスの物理学者オーギュスタン・フレネルによって発明されたフレネルレンズ（またはスレッドレンズ）は、当初、灯台で最大20マイルの距離に光を投影するために使用されました。その独特な同心円構造は、従来の凸レンズと同等の集光効果を達成しながら、材料重量を最小限に抑え、現代の用途ではガラスからプラスチックに移行しています。8

‌応用分野‌
フレネルレンズは、舞台照明や自動車のヘッドライトなど、スポットライトに最適な、ほぼ平行で高度に集中したビームを生成します。出力が集中しているため、屋外照明ではあまり一般的ではありませんが、スポットライトなどのターゲットを絞ったシナリオで優れています。8

‌04 屈折レンズ‌

‌LED照明における用途‌
屈折レンズは、均一な円形光スポットを生成するために、スポットライトや懐中電灯などのLED器具で広く使用されています。非球面設計と非イメージング光学原理を通じて最適化されており、機能的な照明のための均一な光分布を保証します。9

‌05 TIR-Rレンズ‌

‌特徴と用途‌
TIR-R（全内部反射-屈折）レンズは、反射と屈折を組み合わせて、複雑な光分布のニーズに対応し、「ピーナッツ」レンズのようなLEDランプに多用途性をもたらします。通常、非イメージング技術を使用して非球面形状に設計されており、正確なビーム制御を可能にします。9

‌表面処理方法‌
グレアを軽減するために、レンズ表面は、フロスト加工やプリズムファセット加工（球形または六角形のハニカムパターンなど）などの処理を受けます。設計は多様で、魅力的な効果のための楕円レンズなどがありますが、メーカー間の互換性は、進化するカスタマイズのために限られています。29