農業用LED照明：持続可能な農業の改善

農業用照明：LEDによる作物の成長の改善

作物が成長するために光合成のプロセスに依存していることは誰もが知っています。人工照明によって太陽光の効果を高めることができれば、作物の成長率が向上することが期待できます。農業用照明は新しいアイデアではなく、キセノンランプ、蛍光灯、高電圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプなどの製品が従来の照明ランプとして一般的に使用されています。しかし、これらの照明方法の効率は十分に高くなく、植物の成長に必要な光を供給するため、または完全に人工光で育てられた植物には、膨大な照明電力が必要になります。過剰な光の放射や植物が利用できない放射は、単にエネルギーの無駄になります。

LED照明技術の急速な発展により、従来の光源よりも優れたエネルギー効率が実現しました。 LED照明を農業に適用すると、エネルギーの無駄を効率的に減らすことができます。さらに、LEDはさまざまな色とスペクトルを調節し、植物の成長のさまざまな段階でのさまざまなスペクトルの需要に応じて光源を柔軟に調整し、成長速度を加速し、エネルギーをより効率的に利用することができます。

作物の光吸収のピーク波長

植物は成長の過程で選択的なスペクトルを必要とします。光合成の際、植物は可視スペクトル（380～760nm）の範囲内の約60%の機能を吸収することができます。2つの吸収ピーク領域、波長610〜720nm（ピーク=660nm）の赤色とオレンジ色の光と、400〜510nm（ピーク=450nm）の青色と紫色の光が植物の「光肥料」となっています。植物は、510～610nmの光スペクトル (黄色と緑色の光) をあまり吸収しません。これら2つの波長帯の人工光源が開発されれば、光エネルギーの利用効率が向上することが予想されます。

さらに、植物は成長段階に応じて異なるスペクトルを必要とします。たとえば、波長が約450nmの青色光は発芽を助け、約630nmの赤色光は光合成、発芽、開花、結実を促進します。この特性に基づいて、植物の種類によって必要なスペクトルが異なります。たとえば、多肉植物や根茎は青色光をより多く必要としますが、花や果実をつける植物は赤色光を好みます。その他の一般的なバランスのとれた植物には、赤と青の両方のスペクトルが必要です。

農業用LED照明の仕様と特徴

エネルギー効率、プログラム可能な設計、光の色とスペクトルの調整などの機能により、LED照明は農業用照明に最適なソリューションとなります。Arrow ESCは、CreeのXP-G3およびXP-E LEDを搭載した30Wの農業用照明ソリューションをリリースしました。 このデバイスは、FairchildのFL7734 LEDドライバを統合し、180 ～ 264 VACの範囲の入力電圧をサポートします。このソリューションは、50度の光と1mの高さのテスト条件に基づいて、入力電力30W、駆動電圧33V、駆動電流750mA、最大ルーメン出力2500lm、PPF（光合成光量子束）最大42.3μmol/s、PPFD（光合成光量子束密度）最大62μmol/m²/sを特徴としています。一方、Arrow ESCは、Lumileds Luxeon CのLEDとFairchildのFL7734 LEDドライバーを統合した30W農業照明T8チューブ ソリューションも発売しました。入力電圧範囲は180～264 VACで、入力電力は33W、駆動電圧は36V、駆動電流は750 mA、フルスペクトル光源を備えており、あらゆる作物の栽培に適しています。

LED農作物照明システムの課題

スマートLED 照明システム の推進により、農業用照明の二次開発が促進されます。しかし、植物の光充填システムのコストが高いため、依然としていくつかの障害に直面しています。農業照明システムには、光源、ランプ、制御システムが含まれます。これらのテクニックは複雑な場合もあれば単純な場合もあります。コストが農家にとって許容できる範囲内であれば、これらの問題はもはや悩みの種にはならないだろう。

LED農作物照明: 効率的な農業ソリューション

植物に光を与える照明のこの特殊な産業用途は、発展の可能性に満ちており、台頭しつつあります。IoTと組み合わせることで、LED照明システムの制御を強化し、作物の栽培を太陽光の制限や影響から解放することができます。この技術により、農家は作物を完全に屋内で栽培し、害虫や病気の脅威を軽減することができます。この進化は、現代の農業生産のレベルを向上させるための前向きな進歩をもたらすだけでなく、無限の市場の可能性を切り開くことになるでしょう。