蛍光灯の場合、光の拡散のほとんどは光の意図された焦点から離れた方向に向けられます。LEDは、LEDを保護し、光出力に形を与える主要なLED光学系によってこの問題を解決します。中心軸からの光がこのように広がるため、LEDは、光出力を適切に誘導するために反射板を使用する必要がある蛍光灯やメタルハライドランプよりも効率的であると考えられています。デバイスの中心軸に沿って、LEDは100パーセントの強度で放射され、180度を照らしますが、この軸から離れるほど光の強度は弱まります。
LEDからの光出力は集中していますが、最適なパフォーマンスを得るには、レンズ、反射板、拡散板、または全反射 (TIR) 光学系が必要です。TIRは、反射鏡内に配置された屈折レンズで構成されており、通常は円錐形をしており、光学効率は最大92パーセントです。
LEDパッケージは、熱伝導材料に取り付けられた半導体チップと、ダイを囲むレンズで構成されています。熱放散、熱応力、コストはLEDにとって重要な懸念事項であるため、熱と電力を制御するコンポーネントも統合されています。熱放散により電力レベルが制限されます。ソリッドステート照明、フラットパネル モニターやテレビのバックライトなどのアプリケーションでは、より高温で動作し、より高い波長で動作する、より明るいLEDが求められます。パッケージにはさまざまな形状があります。
たとえば、Ledil OyのFA10339_NIS83-MX-M光学レンズは、正方形で、光学部とホルダーはポリカーボネート素材でできており、直径は21.6 x 21.6 mm、高さは13.5 mmです。このデバイスの効率は86パーセント、最大半値帯域幅は30パーセント、カンデラ/ルーメン係数は2.300です。
反射鏡はTIR光学系よりも実装が簡単で製造コストも低く、光の伝播は形状に依存します。ファセット加工、セグメント化、さまざまなテクスチャや仕上げの適用により、光をさらに拡散させることができます。
C10920_BRIDGET-Wリフレクターは、Bridgelux BXRA-C/N/W 0400シリーズのLED用に設計されています。目標は均一な白色または温白色の照明ですが、レンズは他の色でも同様に機能します。このデバイスはコンパクトな寸法と光学グレードの金属化ポリカーボネート素材を特徴としており、高電流および高温の条件でも使用できます。
図1: C10920_BRIDGET-Wリフレクターの前面図と底面図。（出典：Ledil Oy）
比較すると、CA11402_BRITNEY-WリフレクターはBridgelux Bxra C4500およびW3000シリーズのLEDを対象としています。これらはPCBに簡単かつ正確に組み立てられ、簡単に取り付けられるように自動車グレードのPUフォーム粘着テープが添付された状態で出荷されます。反射材は光学グレードの金属と保護ラッカーコーティングされたポリカーボネートで、高電流および高温条件での使用が可能です。
LEDアクセサリの進歩には、プラスチック基板に貼り付けられ、非導電性で反射率が高く、アルミニウムよりも優れたフィルムが含まれます。さらに、鏡面ポリマーをリフレクターにカスタム成形することで、精度を高め、表面反射率を高め、LEDに非常に近づけることもできます。シリコーンは、電気的、機械的、熱的性能に加え、安定性、長寿命、ストレス緩和特性を提供する能力を備えているため、高輝度LEDパッケージングに最適な素材です。