植物栽培のLED照明について③

植物栽培のLED照明について③

2018年05月18日(金)12:53 PM

前回紹介したLEDの視野角の要素と比べ、今日のテーマ「光の質」は、LEDが従来の光源よりも革新的な特徴を有するということでより重要な指標です。 LED技術の出現と成長は近代農業の発展を刺激し、垂直農業などの多くの新しい形態の農業をもたらしました。

生物学的に、植物は人間の目のように、特定の波長範囲内の光を感知することができます。比視感度は、異なる波長の光に対する人間の眼の感度を表すために使用されています。植物はまた、人間の目のそれとはまったく異なる独自の「比視感度」を持っています。数十年前、人々は植物が光に対する特定の「比視感度」(正確には吸収関数)を有することの研究によって見出しました。ゲイツ(1965)は「植物のスペクトル特性」で植物が様々なタイプの光を吸収する理由を説明しました。クロロフィルa、クロロフィルbおよびカロテンの吸光度特性を図1に示す。植物は青色(400nm〜500nm)および赤光(600nm〜700nm)を良好に吸収するが、緑光(500nm~600nm)を吸収しない傾向があります。すなわち、光合成活性放射線範囲(400nm〜700nm)内の全ての光が、植物成長に同様に又は同じ程度に有効であるわけではありません。最も効率的な光源は植物のスペクトル吸収特性に最もよく合った発光特性を有することです。

LEDの前に、メタルハライドランプ、蛍光灯、および高圧ナトリウムライトを含む従来の光源は、各々の特徴により発光特性が限られているため、製造時にスペクトルを変更することまたは調整することが難しいです。植物にとって、従来の光源からの光(すなわち、500nm〜600nm)の一部は役に立たなく、効率を損ない、植物工場の運転コストを増加させる可能性があります。また、ハロゲン化光源の金属光などの光は700nm以上の赤外光を放出し、熱を発生し、植物の生育を害する可能性があります。このように、植物工場の照明設計はより多くの制限が課され、生産者として照明を植物から遠ざけさせる必要があります。

従来の光源と異なり、LEDははるかに柔軟な対応で照らすことができます。 LEDの発光スペクトルは、LEDチップを構成する半導体材料によって決められたため、異なる材料を使用し、異なるスペクトル特性を有するLEDを作成することができます(図2)。したがって、LEDは違う成長段階の異なる植物のニーズを満たすために多様化することができるため、カスタマイズ向けです。ほとんどの場合、植物に青光や赤光などの組み合わせが必要で、パッケージ化されたLEDは、異なるスペクトル特性のチップまたは蛍光体と組み合わせれば、要望に応じて作成することが可能です。図2の単色LEDと比較すると、組み合わされた光源はほぼ同じ製造プロセス(追加された材料コストを除く)でできています。

 

 


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