1.1 変形により光の屈折と反射の経路はどのように変化しますか?

光学レンズの主な機能の 1 つは、光の伝播を正確に制御して、ターゲット領域を確実に均一にカバーすることです。レンズが変形すると、慎重に設計された光学構造が破壊されます。これにより、レンズ内の光の屈折および反射経路が意図された軌道から外れます。たとえば、理想的な条件下では、レンズは LED から発せられた光を路面に均等に投影し、均一で明るいエリアを作り出す必要があります。ただし、レンズが変形すると、光が片側に集中し、反対側に深刻な照明不足が生じ、大きな暗いゾーンが生じることがあります。これは道路の外観に影響を与えるだけでなく、歩行者や車両の安全にも危険をもたらします。夜間は暗くなると歩行者から路面が見えにくくなり、つまずく危険性が高まります。ドライバーにとって、ダークゾーンは死角を生み出し、交通事故につながりやすくなります。

• レンズの局所的な変形により、光が特定の方向に集中し、全体的な配光の均一性が損なわれる可能性があります。
• 変形が大きくなるほど、配光のずれが大きくなり、照射領域が不規則になります。
• 変形位置が異なると配光に異なる影響が生じるため、変形の特定の位置と範囲に基づいた解析が必要になります。

1.2 さまざまな照明シナリオでは、具体的にどのような効果が発生しますか?

都市の幹線道路と住宅街という 2 つの一般的な屋外照明シナリオを考えてみましょう。都市の幹線道路は交通量が多く、街路照明の高い均一性とカバー範囲が求められます。レンズの変形により、車線間の照明が不均一になり、一方の車線は明るく、他方の車線は暗くなり、ドライバーの視覚的判断を妨げ、ドライバーの疲労を増大させ、事故の危険性を高めます。歩行者や非電動車両の通行が多い住宅街では、レンズの変形によって生じる暗いゾーンにより、住民はポットホールや石などの障害物を見ることができなくなり、思わぬ怪我につながる可能性があります。さらに、照明のムラは住宅街全体の環境を悪化させ、住民の居住快適性を低下させます。

2.1 経年劣化により光の強度が低下するのはなぜですか?

時間の経過と過酷な屋外環境の攻撃により、光学レンズは徐々に劣化します。このプロセス中に、レンズ素材の内部構造と光学特性が変化します。たとえば、PMMA (ポリメチルメタクリレート) などの一般的なレンズ素材は、紫外線、温度サイクル、湿度に長期間さらされると、徐々に分子が劣化し、透過率の低下につながります。これは、光が老化したレンズを通過するにつれて、より多くの光エネルギーが吸収または散乱され、最終的に路面に到達する光の強度が大幅に低下することを意味します。光量の低下は、そのまま道路上の照明の明るさを低下させ、暗く見え、視認性を低下させ、歩行者やドライバーに視覚的な不快感を与え、周囲環境の把握を困難にします。

• 材料の老化により光の吸収が増加し、光の透過効率が低下します。
• 経年劣化によって生じる微小な亀裂や傷は光をさらに散乱させ、光の強度を無駄にします。
• レンズ素材が異なれば劣化の速度も異なるため、光の強さへの影響も異なります。

2.2 経年劣化は演色評価数にどのような悪影響を及ぼしますか?

レンズは光の強さに影響を与えるだけでなく、街路灯の演色評価にも重要な役割を果たします。演色評価数 (CRI) は、光源が物体の真の色をどの程度正確に明らかにするかを反映します。通常の条件下では、高品質レンズにより、LED チップが発する光出力とスペクトルが適切に組み合わされるため、街路灯の下にある物体は自然光で見られる色に近いリアルな色を表示できます。しかし、レンズが古くなると、材料特性の変化がこの組み合わせに干渉し、最終的に物体に到達するスペクトル分布が変化します。これにより、物体からの反射光が歪み、CRI が低下します。たとえば、老朽化し​​たレンズの下では、道路上の交通標識の色がぼやけて正確に区別することが困難になることがあります。これはドライバーを誤解させ、交通の混乱を引き起こす可能性があるため、交通安全にとって非常に重要な問題です。

3.1 変形や経年劣化によりまぶしさがどのように増加するのでしょうか?

通常の光学レンズは、慎重に設計された光学構造を使用して、ビーム角度を効果的に制御し、グレアを軽減します。しかし、レンズが変形したり老化したりすると状況は一変します。変形したレンズはビーム角度の制御を失い、一部の光線が大きな角度で歩行者やドライバーの目に当たることになり、グレアが生じます。同様に、古くなったレンズは表面が粗くなり、光の乱反射を引き起こし、さらにまぶしさが増すことがあります。グレアは人間の目に強い不快感を与え、瞬時に視覚感度を低下させ、対象物の鮮明な観察を妨げます。夜間の運転中、街灯のまぶしさによってドライバーは一時的に目が見えなくなり、運転の安全を著しく危険にさらし、交通事故の可能性が高まります。

3.2 全体的な照明品質に対する包括的な影響は何ですか?

レンズの変形や経年劣化によって引き起こされる一連の問題（配光の不均一、光強度の低下、演色評価数の低下、まぶしさの増加）が組み合わさって、LED 屋外街路灯の全体的な照明品質に深刻なダメージを与えます。高い照明品質には、十分な明るさ​​と均一な分布だけでなく、正確な演色性と低いグレア レベルも必要です。上記のレンズの問題は照明の品質を著しく低下させ、安全で快適な旅行環境に対する国民のニーズを満たせません。したがって、レンズの変形と老化をタイムリーに検出して解決することは、屋外照明の品質を向上させ、公共の旅行の安全を確保するために非常に重要です。

• 光学レンズを定期的に検査して、変形や経年劣化の兆候を検出し、適切な処置を行ってください。
• 耐用年数を延ばすために、強力な老化防止特性を備えた信頼性の高いレンズ素材を選択してください。
• レンズの設計と取り付けを最適化して、変形のリスクを軽減し、照明の安定性を向上させます。