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Jun 01, 2023

照明: 設計段階

地元で生産された食品を消費する傾向が高まっていることと、気候変動の悪影響に対処する必要性により、環境管理農業（CEA）の取り組みがますます進んでいます。

地元で生産された食品を消費する傾向の高まりと、気候変動の悪影響に対処する必要性により、環境管理農業（CEA）の人気が高まっています。 透明なガラスを備えた従来の温室に加えて、「屋内」作物生産施設の数が急速に拡大しています。 これらの屋内施設は、通常、光の 70% 以上が太陽光によって提供される温室とは異なり、作物の栽培に 100% 電灯 (唯一の光源) に依存しています。 生産量を増やすために、温室は補助照明を使用して植物が受け取る光の量を増やすこともできます。

園芸用照明器具に関しては、テクノロジー、フォームファクター、スペクトル出力と強度出力の点で多くのオプションが利用可能ですが、すべての器具が特定の用途に適しているわけではありません。 伝統的な温室や屋内農場の照明デザインを決定する際には、考慮すべきことがいくつかあります。

プラント生産に使用される電気光源は 2 つだけではありませんが、高圧ナトリウム (HPS) および発光ダイオード (LED) 器具が最も一般的に使用されており、この記事で説明します。 HPS テクノロジーは以前から存在しており、汎用性や効率性は劣るものの、補助照明アプリケーションでは依然として主要なテクノロジーです。 ただし、LED テクノロジーの利点により、特に大幅なエネルギー節約の可能性を考慮すると、LED テクノロジーは魅力的な代替手段となります。 これまでのところ、LED 器具の幅広い採用に対する主な障害の 1 つは、購入価格が比較的高いことです。 ここで話しているのは、園芸用途向けに特別に設計され、適切なメーカーの保証が付いている LED 器具について話していることに注意してください。

HPS 器具には、約 400、600、または 1,000 ワットの電球を動作させるように設計された電流調整安定器が必要です。 この安定器はさらに電球のワット数の約 10% を消費しますが、電球の早期故障を防ぐために必要です。 従来、HPS 電球はモーグル口金で設計されていましたが、両端バージョン (通常は電球のワット数が高い場合) も入手できます。 これらの両端電球は異なる器具設計を必要としますが、変換効率は若干高くなります。 変換効率 (消費される電気エネルギーと生成される有用な光エネルギーを比較した場合、HPS 器具の場合は約 30%) は効率と呼ばれ、園芸用途では µmol/J (マイクロモル/ジュールと発音) という単位で表されます。

LED 器具には、LED に正しい電気特性を提供するドライバーが必要です。 これらの器具には通常、必要な動作温度を維持するヒートシンク上に多数の LED が取り付けられています。 異なるスペクトル出力 (つまり、色) を持つ LED を組み合わせて、固定または調整可能なスペクトル出力を設計できます。 一部の照明器具には調光機能も備わっており、栽培者は必要に応じて光の強さを調整できます。 最適なスペクトルを選択でき、器具から熱を簡単に除去できるという利点に加え、園芸用途向けに設計された多くの LED 器具は、最も効率的な HPS 器具の効率をはるかに超える効率 (最大 3.5 μmol/J) を備えています。 (最大約 2.0 µmol/J)。 その結果、同じ量の光を生成するのに必要な電力が少なくなります。 園芸用途に使用される他の光源の追加の有効性値については、表 1 を参照してください。

光は、制御された環境で管理する必要がある生育環境の 1 つの側面にすぎず、熱ももう 1 つの重要なパラメーターです。 温室生産では、低照度期間は低温期間（夜間および冬の照明）に対応することが多いため、補助照明システムから生成される熱が役立つことがよくあります。 ただし、唯一の光源照明の状況では、年間を通して電気照明を適用する必要があり、建物の断熱の程度と屋外の気候条件に応じて余分な熱を除去する必要があります。