LEDレンズは、LEDチップの保護カバーとしてだけでなく、配光パターンを制御できる二次光学システムとしても機能し、これにより発光効率を大幅に向上させ、グレアを低減します。

適切なレンズの選択は、照明性能、エネルギー消費、そしてプロジェクトの最終的な成功に直接影響します。

この記事では、LEDチップの互換性、レンズ設計、材料選択、およびアプリケーションシナリオの適合性という4つの主要な側面をカバーする、専門的かつ実用的な選択ガイドを提供します。

1. LEDチップとのマッチング—すべてのLED光学設計の基盤
  1.1 小型表面実装デバイス（SMD）チップ
  1.2 COB LEDビーズ
  1.3 高出力LEDビーズ（1W～100W）

2. レンズの形状、サイズ、ビーム角、タイプの選択
  2.1 形状とサイズ
  簡単に言うと、ビーム角は光が中心から外側に広がる角度です。角度が広いほど、照射範囲は広くなります。
  TIRレンズ（全反射レンズ）

屋内照明アプリケーションでは、PMMAが推奨されます。優れたコスト効率を提供し、標準的な運用要件を満たします。

4.1 屋外照明（街路灯、投光器、景観照明）
  4.1 屋外照明（街路灯、投光器、景観照明）
  屋内照明では、視覚的な快適さと照明の均一性がより重視されます。レンズは、グレア防止であり、明るい点や暗い点を回避しながら、均一な配光を確保する必要があります。同時に、器具全体のデザインを補完するミニマリストな美学を維持する必要があります。
  工業用照明環境では、高い光学効率と長い投影距離を備え、高い場所から床面積を均一に照らすことができるレンズが必要です。
  農業用照明は、植物の特定の成長要件を中心に展開し、各作物の均一な光カバレッジを必要とします。使用されるレンズは、耐熱性および耐UV性があり、劣化なしで長期間連続して動作できる必要があります。ビーム角は通常、植物種、植栽密度、および栽培方法に基づいて柔軟にカスタマイズする必要があります。

A：

1. LEDチップとのマッチング—すべてのLED光学設計の基盤

LEDレンズは、特定のLEDチップと正確に一致させる必要があります。そうしないと、光のアーティファクト（明るい点や暗い点など）が発生し、発光効率が無駄になる可能性があります。

ただし、表面実装（SMD）3030、3535、Cree XPE/XPGシリーズなどの一部のチップでは、測光データファイルが十分に類似しているため、単一のレンズモデルをこれらの異なるチップ間で相互に交換して使用できます。

それでも、使用する特定のチップによっては、ビーム角と発光効率がわずかに異なる場合があります。

LES（発光面）：LEDチップまたは蛍光体コーティングが光を発する実際の有効面積（全体のパッケージ寸法とは異なる）。LESが小さいほど、より小さなレンズとの使用に適しています。

1.1 小型表面実装デバイス（SMD）チップ

点灯すると、これらのチップは小さな光る点または小さな正方形のように見えます。サイズがコンパクトで、さまざまなアプリケーションで広く使用されています。

その特定の特性と意図された用途は、特定のモデルによって異なります。

2835チップ

点灯すると、非常に小さな光る点のように見えます。

一般的な用途：フラットパネルライト、線形照明器具、オフィス照明など。

レンズのペアリング：小さなドームレンズまたはアレイレンズ（複数のレンズをグループ化したもの）。

3030チップ

点灯すると、比較的小さな光る点（2835チップよりわずかに大きい）のように見えます。

一般的な用途：パネルライト、グリルライト、コンパクトな光学設計など。

レンズのペアリング：小さなドームレンズまたはアレイレンズ。

3535 LEDビーズ

点灯すると、集光された高輝度の点光源を生成します。それらの電力出力は、通常、2835および3030 LEDよりも高くなります。

一般的な用途：トラックライト、ウォールウォッシャー、屋外投光器、および正確な光制御を必要とするその他の器具。

レンズのペアリング：ブラケット付きの単一ドームレンズまたはコリメートレンズ。狭いビームと長距離投影に適しています。

5050 LEDビーズ

点灯すると、通常は小さな正方形（内部に複数のLEDチップが含まれている可能性がある）のように見えます。それらの発光面面積は、2835、3030、3535 LEDよりもわずかに大きくなります。

一般的な用途：LEDストリップ、装飾照明、広告ライトボックス、および均一な光放出を必要とするその他のシナリオ。

レンズのペアリング：個別に、またはLEDストリップやモジュールで使用される場合は統合レンズアレイで使用される中型単一レンズ。

1.2 COB LEDビーズ

点灯すると、単一の均一に光る表面として現れます。そのサイズは、爪の先ほど小さいものから、はるかに大きいものまで様々です。

これらのLEDは、発光面全体を完全に覆うのに十分な大きさのレンズを必要とします。これにより、端が暗く見えず、結果として得られる光スポットがより均一になります。

一般的な用途：スポットライト、ダウンライト、ショッピングモールでのアクセント照明など。

1.3 高出力LEDビーズ（1W～100W）

これらのLEDは高輝度を特徴とし、かなりの熱を発生するため、レンズと放熱構造の両方に高い要求が課せられます。

1W～3W（低出力タイプ）：通常、取り付けブラケットを備えた小型レンズとペアになります。

10W～100W（高出力タイプ）：ほとんどが統合光源（COB LEDと構造的に類似）であり、特別に設計された大型レンズまたはリフレクターカップが必要です。

異なる電力レベルでは異なる光学ソリューションが必要になります。レンズは一般的に異なるLEDタイプ間で交換可能ではなく、使用されているLEDの実際のタイプと寸法に正確に一致させる必要があります。

2. レンズの形状、サイズ、ビーム角、タイプの選択

2.1 形状とサイズ

円形レンズ

点灯すると、均一で対称的な分布の円形の光スポットを生成します。

一般的な用途：ハイベイライト、街路灯、投光器、および広い領域にわたる均一な照明を必要とするその他のシナリオ。レンズの特徴：円形設計により、光がすべての方向に均一に拡散するため、高い位置からの下向き照明に適しています。

正方形/長方形レンズ

点灯すると、光スポットは通常、長方形または不規則な形状で現れ、光を特定の領域に集中させることができます。

一般的な用途：線形照明器具、ウォールウォッシャー、街路灯モジュールなど、指向性照明を必要とするシナリオ。

レンズの特徴：非対称な配光を可能にします。たとえば、街路灯で使用される場合、光は主に道路面に向けられ、空や路肩への光の漏れを最小限に抑え、全体的な照明効率を高めます。

寸法：

一般的に、レンズ径が大きいほど、光の投影距離は長くなります。

ただし、これは唯一の決定要因ではありません。実際の投影距離は、焦点距離、光源サイズ、ビーム角にも影響されます。

それでも、一般的なルールとして：小型レンズ（20～40 mm）は、ダウンライトやスポットライトなどの短距離照明に適しています。

大型レンズ（50～100 mm）は、ハイベイライト、街路灯、大規模空間照明アプリケーションなどの長距離照明に適しています。

2.2 ビーム角（照射範囲の決定）

簡単に言うと、ビーム角は光が中心から外側に広がる角度です。角度が広いほど、照射範囲は広くなります。

業界ではビーム角の2つの一般的な定義が使用されています。選択時にはこれらの点に注意する必要があります。

半角（標準ビーム角）

中心の最も明るい点（または光スポットのピーク照度値）を100％基準として、明るさが50％に低下する点を見つけます。これらの2つの点と照明器具を形成する角度が半角です。これは国際的に認められた標準定義です。

全角（視野角）

中心の最も明るい点（または光スポットのピーク照度値）を100％基準として、明るさが10％に低下する点を見つけます。これらの2つの点と照明器具を形成する角度が全角です。この角度は通常、半角よりも広くなります。

簡単に言うと：全角は一般的に半角以上です（均一な光スポットを想定）。ただし、両者の関係は単純な2：1の比率ではなく、光スポットの均一性に具体的に依存します。

重要な注意：

レンズに指定された角度は参照値にすぎません。最終的な照明効果は、実際の組み立て、設置、および光テストを通じて検証する必要があります。
同じ30°ビーム角と表示されたレンズの間でも、メーカーによってビーム形状と均一性は大きく異なる場合があります。条件が許せば、最終実装前に実際のテスト組み立てを実施して配光を確認することをお勧めします。

3°～5°超狭角

特徴：ビームは非常に集中しており、明確な光の柱に似ており、非常に長い投影距離とシャープなビームエッジを提供します。

適しています：医療用手術灯、精密検査照明、長距離精密投影など、非常に正確なビーム制御を必要とするシナリオ。
注意：インドのクライアントが以前、この特定の製品を手術用照明アプリケーションに使用しており、非常に人気があり成功した選択肢であることが証明されました。

注意：

これらのタイプのレンズは通常、特定のLEDエミッター（例：3535 SMD）および正確な光学構造とのペアリングを必要とします。一般的な照明アプリケーションでの標準的な狭角レンズの代替品としては一般的に推奨されません。15°～30°狭角

特徴：非常に集光された光出力と長い投影距離。

適しています：スポットライト、トラックライト、アクセント照明（例：芸術作品、美術館の展示品、看板など）。

45°～60°中角

特徴：明るさと照射範囲のバランスを取ります。

適しています：ショッピングモール照明、主要道路の街路灯、工業施設、および一般的なエリア照明。

90°～120°広角

特徴：広い照射範囲を、柔らかく均一な配光でカバーします。

適しています：一般的な屋内照明、倉庫、駐車場、および大規模なオープンスペース。

非対称角

特徴：光は主に片側に向けられ、上方への光の漏れを最小限に抑え、光害の制御に役立ちます。

適しています：街路灯および道路照明（特にタイプII～Vの配光設計）。光を道路面に集中させて照明効率を最大化することを目的としています。

2.3 一般的なレンズタイプ

TIRレンズ（全反射レンズ）

TIRはTotal Internal Reflection（全反射）の略です。これらのレンズは全反射の原理を利用して、LEDエミッターから放出された光を効率的に捕捉し、高精度で外部に投影します。

特徴：非常に高い光学効率（通常90％以上）、最小限の光損失、および非常に正確な光制御。

一般的な用途：ハイベイ照明、街路灯、ハイエンドスポットライトなど、高効率と正確な配光を必要とするシナリオ。

凸レンズ

これは従来の凸レンズを指します。中央が厚く、端が薄く、光線が通過する際に収束させます。

特徴：ビームを狭めて、集光されたビームと長距離投影を実現します。

一般的な用途：スポットライト、トラックライト、長距離投光照明、および集光を必要とするその他のシナリオ。

拡散レンズ

このタイプのレンズの表面には通常、集光された光を散乱させるように設計された微細構造（例：つや消しまたはビーズ仕上げ）があります。

特徴：光をより柔らかく均一にし、グレアを低減し、より視覚的に快適な環境を作り出します。

一般的な用途：一般的な屋内照明、オフィス、ショッピングモール、および柔らかく拡散した光が望ましいその他の設定。

アレイレンズ

複数の小さなレンズを単一のボードに統合して、統一された光学ユニットを形成します。

特徴：線形ライト、パネルライト、およびその他の細長いまたは大面積の器具でより均一な配光を保証し、複数の個別のレンズを取り付ける手間を省きます。

一般的な用途：線形ライト、パネルライト、グリルライト、ストリップライト、および均一な光放出を必要とするその他の器具。

3. レンズ材料の選び方：PMMA / PC / ガラス / シリコン

屋内照明アプリケーションでは、PMMAが推奨されます。優れたコスト効率を提供し、標準的な運用要件を満たします。

屋外照明では、PC材料が推奨されます。優れた耐衝撃性、耐熱性、耐候性により、複雑で過酷な外部環境により適しています。

ハイエンドまたは高出力の照明器具には、ガラス材料が推奨され、優れた光学性能と長期安定性を提供します。

特殊なシナリオ（例：高温環境または自動車照明）では、シリコンレンズが優れた選択肢であり、その優れた耐熱性を利用して厳しい動作条件に耐えます。

詳細については、以前のブログ記事を参照してください：

LED照明用PMMA対PC光学レンズ4. アプリケーションシナリオに基づくLEDレンズの選択

4.1 屋外照明（街路灯、投光器、景観照明）

屋外照明アプリケーションでは、使用されるレンズの環境適応性に高い要求が課せられます。製品は、太陽光や雨への暴露に耐え、UVによる老化に抵抗し、外部からの力による破損を防ぐ優れた耐衝撃性を備えている必要があります。光学的には、グレアを効果的に制御し、歩行者やドライバーへの悪影響を回避する必要があります。同時に、ターゲットエリア内の光を集中させて光害を最小限に抑える必要があります。

推奨材料：

、その強力な安定性と優れた耐候性で知られています。角度と配光の推奨：街路灯の場合は、非対称配光のTIRレンズを選択して光を道路面に直接集中させます。投光器の場合は、投影距離と照射範囲のバランスを取るために、60°～90°の中角を使用します。景観照明の場合は、通常、柔らかく均一な配光を確保するために、120°の広角を使用します。

4.2 屋内照明（住宅、オフィス、ショッピングモール）

屋内照明では、視覚的な快適さと照明の均一性がより重視されます。レンズは、グレア防止であり、明るい点や暗い点を回避しながら、均一な配光を確保する必要があります。同時に、器具全体のデザインを補完するミニマリストな美学を維持する必要があります。

推奨材料：

PMMA、高い光透過率とコスト効率を提供し、ほとんどの屋内環境に適しています。角度と配光の推奨：一般的なアンビエント照明の場合は、拡散レンズと90°～120°の広角を組み合わせて、柔らかく広範囲の照明を実現します。小売環境でのアクセント照明（例：ディスプレイケース、棚）の場合は、狭角15°～30°（または約60°の中角）の透明TIRレンズを使用して、展示物を正確に強調します。

4.3 工業用照明（ハイベイ照明、倉庫、工場）

工業用照明環境では、高い光学効率と長い投影距離を備え、高い場所から床面積を均一に照らすことができるレンズが必要です。

さらに、これらのレンズは老化に抵抗し、高温下での長時間の動作中に安定した性能を維持する必要があります。

推奨材料：

、その強力な安定性と優れた耐候性で知られています。主な用途：温室、垂直農場、植物工場などのプロの栽培環境。角度選択の原則：高天井空間（≥6メートル）の場合は、効果的な長距離投影を確保するために、狭角または中角（30°～60°）を選択します。低天井空間の場合は、広い表面積にわたって均一なカバレッジを達成するために、広角（90°～120°）を使用します。

4.4 農業用照明（植物育成ライト）

農業用照明は、植物の特定の成長要件を中心に展開し、各作物の均一な光カバレッジを必要とします。使用されるレンズは、耐熱性および耐UV性があり、劣化なしで長期間連続して動作できる必要があります。ビーム角は通常、植物種、植栽密度、および栽培方法に基づいて柔軟にカスタマイズする必要があります。

推奨材料：PCまたはガラス

、その強力な安定性と優れた耐候性で知られています。主な用途：温室、垂直農場、植物工場などのプロの栽培環境。5. よくある質問

Q1：白色LEDチップとペアになったレンズに、光ビームの中心に「黄色の斑点」または青みがかった色が見られる場合はどうすればよいですか？

A：

レンズの黄色の斑点を除去するための最も一般的な市場ソリューションは、つや消し仕上げまたは「魚の鱗」テクスチャを組み込んで光の混合を強化するか、単に黄色の光成分をマスク/ブロックすることです。これは最もシンプルで広く採用されている方法ですが、欠点があります。それは、かすかな黄色の光をブロックするだけでなく、有用な光出力の一部も遮断し、全体の発光効率を低下させます。
Q2：単一の照明器具内で異なる材料で作られたレンズを混合できますか？A：推奨されません。

異なる材料は異なる屈折率を持っています。それらを混合すると、不均一な配光と色収差（色の歪み）が発生します。
可能な限り、いずれかの照明器具内では単一の均一な材料で作られたレンズを使用してください。
Q3：「光透過率」とは何ですか？
A：透過率は、平均厚さ3mmの特定の材料を通過する光の比率を指します。

純粋なPMMA原料の透過率は約93％ですが、純粋なPC原料の透過率は約91％です。
ただし、レンズの実際の透過率は固定値ではありません。形状、厚さ、金型品質、表面仕上げ、射出成形プロセスなどのさまざまな要因に影響されます。一般的に、クライアントが本当に興味を持っているのは光利用効率です。
光利用効率は、主に光学設計の品質、工場の製造厳格さ、およびレンズ製品の特定の特性（ビーム角を含む）によって決定されます。
製品の実際の光利用効率は次のように計算されます：光学設計効率 × 成形および射出プロセスからの損失 × 製品透過率。
Q4：クリアレンズとつや消しレンズの違いは何ですか？
A：クリアレンズ：高い明るさと優れた光集中を提供し、スポットライトやアクセント照明アプリケーションに適しています。つや消し/拡散レンズ：グレアが低く、柔らかく拡散した光を生成し、屋内環境での一般的なアンビエント照明に最適です。

Q5：Sunshineoptoはカスタムレンズソリューションを提供していますか？
A：はい、提供しています。特定のLEDチップモデル、ビーム角、形状、材料に基づいてレンズをカスタマイズでき、屋内、屋外、工業、農業の設定にわたる幅広いアプリケーションに対応します。

概要
LEDレンズを選択する際は、次の4つのステップに従ってください。

1. 使用されているLEDチップの特定のタイプを特定し、一致させます。

2. 必要な照射範囲とアプリケーション環境に基づいて、適切なビーム角、形状、寸法、レンズタイプを選択します。
3. 動作周囲温度とプロジェクト予算に基づいてレンズ材料を選択します。
4. 特定のアプリケーションシナリオに完全に適合するように、最終的な設計の最適化を実施します。
Sunshineopto
では、15°から120°までのビーム角をカバーする、PMMA、PC、ガラス製の包括的なレンズを提供しています。また、新しいLEDレンズ設計のカスタム開発を全面的にサポートしています。

当社はレンズ金型を専門としており、世界中のさまざまな照明プロジェクトに安定した信頼性の高い光学ソリューションを提供しています。お気軽にお問い合わせください。お問い合わせください！