The Quest for Optimal Light Distribution

光学エンジニアリングは難しい職業です。特に、最適な配光を維持しながら、光学ソリューションをデザインの好みに合わせなければならない場合はそうです。TYRIのシニアオプティカルエンジニアであるPer-Arne Torstenssonは、特定のビジュアルデザインを持つ照明にレンズシステムと技術を統合することを仕事としている。最適な配光を実現しようとする際に考慮すべき重要な点について、もう少し詳しく教えてくれた。

ペール＝アルネ・トーステンソンは30年以上光学に携わっており、そのうちの3年間はTYRIに勤務していた。「TYRIを志望した理由は、光学設計のための最も洗練されたソフトウェアツールのひとつであるLightToolsを使っていたからです。これはすぐに私の好奇心を刺激し、エキサイティングな挑戦になると感じました。TYRIでは、照明における光学の専門知識をさらに発展させることができ、また、照明とその技術がどのように特定のビジュアルデザインに統合されるかを学ぶことができます。

光工学

ペール・アルネの仕事の大部分は、大型車両の周囲に最適な配光を作り出すことである。大型車両には多くの異なるライトが取り付けられていることが多く、それらを適切な方法で組み合わせて最高の照明を実現しなければならない。さらに、配光の質を犠牲にすることなく、顧客の好みのデザインを満足させなければならない。「林業用ハーベスターには通常25～30個のライトが搭載されており、その特性や配光が異なることがよくあります。ライトはそれぞれ異なる特性を持ちながらも、車両周囲に最適な配光を実現するために連携しなければなりません。これを実現するのはかなり複雑な作業であり、TYRIではこの知識をお客様と共有したいと考えています。大型車両の適切な照明は、安全性と生産性の両方にとって不可欠です」とペール＝アルネは言う。

レンズデザイン

照明におけるデザインの重要性は年々高まっており、車両用ライトは今日、多くのブランドの特徴となっています。TYRIは定期的にデザイン開発に取り組んでおり、顧客のデザイン嗜好に基づいた新しい照明の開発を喜んで行っている。しかし時には、顧客からの設計仕様がすでに完全に決定しており、光学系に最適なソリューションを実現することが困難な場合もあります。この課題に取り組み、条件に合うレンズ設計を見つけるのがペール・アルネの仕事だ。

複雑な設計の場合、複数のレンズが必要になることがあり、それらが一緒になって大型車の周囲に均一で強力な光を導く。レンズは、ポリカーボネートなどの異なるプラスチック材料を射出成型することで製造される。しかし、プラスチックは射出成型後、冷えると収縮するため、形状に不規則性が生じ、レンズの特性が大きく変化することがあります。このような不規則な形状は、成形前の計算で補正できることが多いのですが、複数のレンズを扱う場合、不規則な形状が蓄積され、作業が複雑になることがあります。

ライト・グレア

光学系を扱うもうひとつの重要な点は、グレアを最小限に抑える配光を作ることです。私たちの目標のひとつは、インテリライトのセンサーとしてカメラを使い始めることです。

配光とルーメン

LEDモジュールはさまざまな方向に光を配光し、レンズシステムはその光を望ましい配光になるように導く必要があります。ルーメンの合計だけで良い配光を表現することはできないことを覚えておくことが重要です。2,500ルーメンの配光は、4,000ルーメンよりもはるかに良いことがあります。

「ライトの特性を最もよく表しているのは、LEDライトの最大ルーメンではなく、強度分布、言い換えれば、さまざまな角度で光がどのように分布しているかです。多くの顧客は、合計ルーメンが最大のものを求めるという間違いを犯しますが、それが必ずしも最高の配光を提供するとは限りません。これは、車の馬力の情報だけから車の性能を判断することに例えることができます。優れた配光は、総ルーメンの高さよりもはるかに複雑なのです」とペール・アルネは言う。

さらに、会社やサプライヤーによって、ルーメンは異なる要因に基づいて測定される。例えば中国のメーカーは、光がレンズシステムを通過した後に保持される有効ルーメンではなく、理論ルーメンを指定することが多い。最良のケースでは、LED光の理論ルーメンの約75～80％がレンズで集光される。不十分な光学ソリューションでは、光の理論ルーメンの半分も達成できないことがあります。