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20108月29

時代は一体型レンズへ

マリンアクアリウム エイジ 07:51
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今回はアクアLEDスポットランプのレンズ構造の進化の経緯について。

アクアLED元年となった昨年は多くのLEDランプが登場しましたが、その構造はいずれも素子ごとに個別のコリメートレンズを装着するタイプでした。仮に、7素子タイプのランプには、7ヶのレンズが搭載されていることになります。

単体コリメートレンズの配光

そして、そのコリメートレンズをベースに、さまざまな処理を施したレンズが登場し、配光が少しずつ改善されてきたのは皆さんもご存知のことと思います。
特に拡散型レンズの登場によって、それまでのノーマルレンズで見られた色ムラは極力軽減され、より均一にブレンドされた色味を得ることに成功しました。

その反面、あるいは元々のコリメートレンズの特性によるものか、どうしても公称値通りのビーム角を満たしているとは思えませんでした。上の写真をご覧の通り、色味は改善されても、光は中央ばかりに分布し、とても60°に広がっているとは思えません。また、光密度はランプ直前ばかりに集中し、光が遠くへ到達していないようにも思えました。

その後、これまでの個別レンズを組み合わせたレンズ第1世代に終止符が打たれ、レンズ第2世代として一体成型レンズを採用するLEDランプが登場しました。他社に先駆けて先陣を切ったのは、LeDioで一世を風靡したボルクスジャパンです。

一体型レンズの配光

この一体型レンズの登場により、配光特性が格段に改善されました。これこそ、公称値どおりのビーム角を実現していると言えるでしょう。拡散レンズの良い部分を生かしつつ、更に光密度を均一に分布させることにより、ビーム角はもちろん、光の到達性も向上しました。それは上の写真を見れば一目瞭然です。

素子色を均一に合成し、色ムラを無くすこと
光密度を均一に分布させ、ビーム角と光の到達性を向上させること

ついにこれらの問題が解決された訳です。

そして、後を追うように、先日やどかり屋からリリースされたエリジオン閃光II にも、この一体型レンズが採用されました。そしてボルクス同様、拡散プリズムレンズにより得られた配光特性は、本当に見事としか言いようがありません。

また、この成果には、採用されているLED素子も大きく関係しています。
それはCreeの最新素子によるもので、最新のXPシリーズの超小型素子を採用することで、従来のXRシリーズに比べ、素子の密集性が格段に高まり、素子基盤の究極の小型化が可能になりました。そこへ一体型レンズを合わせることで、より点光源からの配光を可能にした訳です。そのため、色の異なる複数の素子で構成されたランプでも、光量ムラが発生することもなく、理想的な波長の合成と配光の分散が可能になったと思われます。また、レンズ全体が発光するため、素子数に関係なく1光源のような効果も得られます。更にはレンズが小型になった分、旧製品と同じサイズのまま、ヒートシンクの面積が増やせるのです。考えれば考えるほど、納得の構造と効果ですね。

上の各画像には、それぞれの素子ピッチも記載しておきました。このピッチが如何に小さいかで、点光源効果は高いと言えるでしょう。
例えば、LeDio 7は素子ピッチが40mmもありますが、最新のエリジオン閃光II の場合は僅か23mmしかありません。あるひとつの指標として、「点光源率」と言うものを勝手に謳う(笑)ならば、LeDio 7は1/0.04=25、エリジオンは1/0.023=43.5となります。ちなみにLeDio 9もLeDio 27も33.3になります。

その他、一体型レンズのもうひとつのメリットとして、光漏れが無いことも挙げられます。全ての光はレンズを通して前面から放出される訳です。
逆に従来の個別レンズ型では、構造上どうしても前面パネル内に無効成分が停滞したり、ヒートシンクの隙間からも光が漏れ易い構造でした。一体型レンズ製品と比べると、結構なロスを孕んでいることが判りますね。

お勧めはLeDio 27とエリジオン閃光II です。是非、体験してみてください。
また、LeDio 9はUV素子の関係上、XPシリーズの採用は見送られたようですが、いずれ素子の小型化が実現されれば、後に続くでしょう。

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