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January 26, 2005

LEDライト:前面ガラスの無反射コーティングは・・・

先日のMOD(改造)三昧で作製した McR-20 リフレクターを 2mm ほどカットし MinMag に入れたモノで前面ガラスのAR (Anti-Reflective) コーティング有りと無しでの明るさ比較をしてみました。

このコーティングが有ると、透過率が10%上がる(中から外へ光が出てくる時に反射によるロスが無いため明るくなる)と言われています。この効果を試してみました。

1.先ずは、ミニマグの荒くれMOD(改造):すでにドロップインモジュールの入ったミニマグのリフレクターを以下のものに交換をしました。

  

左側がサンドイッチショップで売っている アルミ製の McR-20 リフレクター前面を 2mm カットしたものです。蒸着面の側から旋盤で外側へバイトを進めてカットダウンしました。同時に外側のカドも面取りしました。

ミニマグに収めました。ツルツルの SO17XA の方が集光性能は良さそうですが、こちらの方が開口径が少し大きくなるのと、なによりリフレクターがカッコ良いので外観だけで満足してしまいます(^^;

なお、Silver さんのミニマグのベゼル内側を削るという高等テクニックは、私にはちょっとムリ(ベゼルにキズが入りそう)なので開口径が小さくなって光の利用効率が落ちそうですが、 Silver さんのアドバイスもあり今回はリフレクター削りにチャレンジしました。

さらに「荒くれMOD」なので、切削面とARコート面が直接当たる荒くれ構造です。カトキチさんならここは薄いスペーサーを作って噛ませるのでしょうね・・・(^^;


2.コーティング有り無しでのデータを取りました。

2Dグラフで少しARコーティングの方が少し照度が高くなっていることが分かります。

参考:このグラフの左右 1,000 ポイントで84度の広がりとなります。照射の広がりを半値幅(最高照度の半分の照度の部分の広がり)で捉えると、照射角は約10度ですが、イルミナムのページでは、視覚で確認した光の輪の大きさで角度を感覚的に捉えた数字を示しています。

条件:
 電子回路:Nexgen 650 + LuxIII(TX1J) ドロップインモジュール+NiMH AA 2本

データ:
 コートナシ(普通のミネラルガラス):
     中央照度 3,131 lx/50cm、イルミナムインデクス 599,520
 ARコートミネラルガラス:
     中央照度 3,390 lx/50cm、イルミナムインデクス 624,244


このことから、AR(Anti-Reflective =無反射)コーティングが有ると、中央照度で8%、イルミナムインデクスでも4%UPしたことになります。なお、測定は、コーティングナシを先に行い、その後レンズをARコート付きに交換して同一ライトで測定しましたので、ARコーティングにより照度が上がることは間違い無いことが確認できました。なお、サンドイッチショップでの説明には "Anti-Reflective coated glass lens 22.5mm Coated on both sides. 10% more ight output than mineral glass." と出ていますので、概ね正しいと思われます。

さて、この8%(公称10%)の照度UPのために従来のミナラルガラスが @1.50$ なのに対し ARコート付きが @5.75$ ですが買いでしょうか、はたまた様子見でしょうか。

私は、少々の金額なら明るくなる事にチャレンジしてしまうため、価格差を考えずにポチッとしてしまいました(^^;

========== 2005.1.26 edit
このページをUPしたと同時くらいに、サンドイッチショップのARコート付きミネラルガラスが @4.60$ に値下がりしました。ショック!!

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Comments

Silver さん、こんにちは。

サファイヤガラスへのコーティングとは凄いですね。出来上がりが楽しみです。

ぜひご報告を楽しみにお待ちいたします。

Posted by: イルミナム | January 30, 2005 at 21:47

皆様、こんにちは。

Anti-Reflectiveコーティング、これまでは見た目と気分で使用しておりましたが、明るさについての科学的な使用メリットがあったと初めて知りました。^^;
私も今後は積極的に使っていきます。^-^

PS.現在ミネラル、サファイヤガラスへのMgF2両面コートを作業依頼中です。上手く行きましたら報告させて頂きます。

Posted by: Silver | January 30, 2005 at 07:42

nyanmaru さん、こんにちは。

タバコは吸わないので、汚れ易さには気付きませんでした。ただ、指で触ると油汚れが目立ち、拭き取りに時間が掛かるという感覚はありますので、ARコート表面がモノを吸着し易いのかもしれませんね。

Posted by: イルミナム | January 27, 2005 at 23:20

カトキチさん、こんばんは。

そうでしたか(^^;;

リフレクター端面と擦れることでARコートが痛みそうな気がしたのですが、端面の粗さが細かければ問題なさそうですね。


TKさん、こんばんは。

いつも理論的なアドバイスをありがとうございます。なるほど、今回のデータは妥当な数字なのですね。当方は理論的裏づけなしの測定観察だけなので、そのときの観察データが妥当なのかが今一把握できていないことがあります(^^;

今回の比較は、条件変動する要素がかなり少ないので比較としては案外正確に出来ていると思います(イルミナムインデクスも含めて)。

確かに数多く測定していると、特に電池が直ぐに大きく特性変化してしまうことと、LEDの温度特性のため、データ変動が大きく、それらの影響で全のデータで整合性が取れている訳ではありません。しかし、主要ライトのイルミナムインデクス順と、そのライトを積分球に入れて全光束を取ったルーメン順が一応一致していますので目安としては成り立っていると思っています。

タングステンの抵抗のことは良く分かりました。ジュール熱での損失などもあり、抵抗/温度が直線変化をしないのですね。100℃おきのデータをエクセルの累乗で近似曲線を出したところ相関係数が1の近似式が出ましたのでそれを使う方法もあるかもしれませんね・・・というか、今回使ったデータがもしかしたら計算値なのかもしれませんが・・(^^;

Posted by: イルミナム | January 27, 2005 at 23:15

皆さん、こんばんわ♪

イルミナムさん、こんばんわ♪

私も最近ARコートレンズを使っているのですが、
(…と言っても私の場合、初心者なので何をやっても最近なのですが(汗))
他のレンズ(ただのミネラルクリスタルやUCL)と比較して、汚れが目立ちませんか?
私はタバコを吸うのですが、作業中のライトを並べて置いておくと、ARコートレンズの方がすぐに汚れてきます。
コーティングによる光の反射具合のせいなのか、汚れが目立ってしまうようです。

しかし、イルミナムさんのご報告のように8%もの性能向上がみられるのであれば、これからも使っていこうと思います。

ウッ!…私も最近追加購入したばかりなのに…値下げ…ショックです(笑

Posted by: nyanmaru | January 27, 2005 at 22:25

むしろ8%の方が正確だと思います。
ガラスと空気の界面では理論的に4%反射されるので両面でちょうど8%損失してることになります。ARコーティングは光の入射角によって反射率が変わってきますが、ほとんどの場合は垂直方向にもっとも反射率が低くなるように設計していて
0.2-3%程度で垂直方向にはほぼ8%向上するので
ぴったりすぎて怖いぐらいです。。。
 45度方向になると2~3%程度反射してしま
うのでイルミナムインデクスが4%というのも妥当なところだと思います。
 ただ本当にそんなに精度よく測定できてるかは
ちょっと疑問だったりもしますが。。。

あと話が急に変わりますが、タングステンの抵抗値のことですが、温度係数を使って室温のデータ
を外挿するようなことは普通はしません。というのもタングステンの抵抗は厳密には温度に比例しないからです。αT+βT^2+γT^3....ってな感じ
できれいな式では書けません。普通は3050℃での抵抗が知りたい場合は、3000℃と3100℃の値を直線近似したりします。タングステンの抵抗値だけ
じゃなく、メジャーなデータはJIS規格などで100℃、10℃刻み程度で値が報告されているので
求めたい温度の前後を使って計算します。抵抗、熱電対の起電力、露点、ギブスエネルギー、エンタルピーなど様々な物性値でこの方法を使うので覚えとくといいかもしれません。
 ものによっては1℃刻みでデータがあります。
 もちろん温度係数のように一般的に与えられる
ケースもあるんですが、この場合必ず適応できる温度範囲が併記されています。抵抗値などで、温度範囲が広く直線性がよいものはサーミスタなどのセンサーに用いられています。その場合でも、温度を区切ってその間で直線補正しています。
 ちなみに経験的には2次の項まで使うと意外と広い温度範囲で適応できるケースが多いです。

ながながとすいません。。。

Posted by: TK | January 27, 2005 at 02:19

> カトキチさんならここは薄いスペーサーを作って噛ませるのでしょうね・・・(^^;

噛ませませんよ。(^^)
NX05のように面で接触する場合や、削ったFraenのように
エッジが欠ける可能性がある場合に使います。
また、レンズからリフの縁が見えてしまうようなときは
化粧の意味合いで使うことがあります。
今回の場合、圧力はレンズ前のOリングで吸収されますし、
リフの縁もうまく隠れますしね。
ミニマグにこのリフを入れる場合、ヘッドのねじ込み量が少なくなることもあり、
できるだけレンズ-リフのエミッタ接触面までの高さが
少なくなるようにしています。

Posted by: カトキチ | January 27, 2005 at 00:00

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Tracked on February 04, 2005 at 08:06

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