影の物理学: 非対称光学系を使用した T- 型の電球のダークゾーンの解決

影の物理学: 解決T- 形の電球のダークゾーン非対称光学系を使用

T- 形の LED 電球は、固有の光学的パラドックスに直面しています。水平形状のフォームファクタにより、優れた熱放散が可能になりますが、ダウンライト用途を悩ませる軸方向の「ダークゾーン」が生じます。この影の効果は、非対称レンズ設計が独自に解決する基本的な幾何学的制約に起因します。

ダークゾーンの構造

ベースを下にして取り付けた場合（標準の方向）、T- 電球の構造により 3 つの遮光障害物が生成されます。-

LEDの配置- 水平に取り付けられた COB が下に影を落とします

ヒートシンク本体- 中央のアルミニウム柱が底部の放出を 30 ～ 40% 遮断します

反射損失 - Light striking the bulb neck at >80度の入射角は内部反射します

結果: 電球の下にある 30 ～ 50 度の円錐形の空洞で、横方向の出力と比較して照度が 70 ～ 90% 低下します。

従来のソリューションと制限

方法	ダークゾーンへの影響	欠点
ディフューザードーム	20～30%削減	15 ～ 25% のルーメン損失、グレア
底部SMD LED	40% 改善	+30% の熱負荷、コスト ↑ 25%
反射コーティング	最小限の影響	Yellowing at >85度

非対称レンズ: フォトニック回避策

非対称 TIR (全反射) レンズは、正確な光線の方向転換を通じて問題に取り組みます。

コア光学戦略

上半球

光の制御: 0 ～ 60 度のゾーン内で光線をコリメートします。

レンズの特徴: 急な-ファセットプリズム（角度55～65度）

下半球

光の制御：光を積極的に下方向に屈折させます。

レンズの特徴: 浅い-角度のフレネルリング (12 ～ 18 度)

光路の比較:
標準レンズ:
光線角度 → 0度（軸方向）：透過率85％
光線角度→70度（下向き）：30％透過

非対称レンズ:
光線角度 → 0度 : 92%透過
光線角度 → 70 度 : 78% 透過率

実証済みのデザイン: バットウィングのプロファイル

高性能ソリューションを採用-バットウィングの配光:

ピーク強度: 30度および60度の場合(0度ではありません)

ダークゾーンフィル: 100 ～ 120 度の側方ゾーンからリダイレクトされた光子

効率: Maintains >90% の光利用率対拡散電球の . 70%

ケーススタディ: 800lm E26 T-電球

パラメータ	対称レンズ	非対称レンズ
軸上照度（0度）	35ルクス	210ルクス
L70の寿命	25,000時間	35,000時間*
ビーム均一性	1:8.5	1:2.3
システムの有効性	88lm/W	94lm/W
*SMDの廃止による熱負荷の低減

製造上の考慮事項

射出成形

デュアルアングルレンズにはサイドアクション金型が必要です（+15% の工具コスト）。{0}

Draft angles: >固着を防ぐためにフレネルゾーンに 1 度

材料の選択

光学グレードの PMMA（透過率 92%）-

UV-stabilized grades prevent yellowing (>50,000時間）

アライメントシステム

レンズ-から-COB までの位置決め公差: ±0.15mm

ロボットビジョンアライメントを推奨

修正の背後にある物理学

非対称レンズの悪用スネルの法則そしてTIR境界条件:

屈折率の不連続性 (PMMA: 1.49、Air: 1.0) を意図的に作成することにより、底面-ファセットは 42.2 度という低い臨界角を達成します。これにより、対称光学系では不可能な極端な光線の曲げが可能になります。

対称性が優先されるとき

非対称デザインにはトレードオフがあります。

横方向のグレアのリスク: 80 度以上の角度にはマイクロルーバーが必要です-

カラーシフト: エッジゾーンで最大 200K の CCT 変動

コストプレミアム: 標準レンズより18-22%高い

全方向性電球 (A- 形状) の場合は、依然として対称的なデザインが好ましいです。

結論: パワーよりも精度

電球のダークゾーンは、ルーメンを追加することで解決されるのではなく、計算光学を通じて既存の光子の方向を変えることによって解決されます。非対称レンズは、邪魔な構造を導光要素に変換することで、幾何学的な弱点をチャンスに変えます。-このアプローチは、高度な照明では、光の量よりも光のベクトルの制御が重要であることが多いことを示しています。美術館の照明や手術用照明器具などの価値の高い用途向けに T- 電球が進化するにつれて、非対称の光学設計がベンチマークになるでしょう。これは、最もバランスの取れた光には意図的にアンバランスな光学系が必要な場合があることを証明しています。