養鶏場の照明におけるLED技術の応用

養鶏場の照明におけるLED技術の応用

ディレクトリ:
1. LED照明技術の原理と利点
1.1 LED照明技術の原理
1.2 LED照明技術の利点
2. 養鶏場でのLED照明技術の利用
2.1 養鶏場でのLED調光・調色技術の導入
2.2 養鶏場でのLED放熱技術の導入
2.3 養鶏場でのLED電力駆動技術の導入

照明とは、電気エネルギーを光エネルギーに変換するプロセスを指します。この変換の過程では、大量の熱エネルギーが発生し、二酸化炭素やその他の有害ガスも排出されます。グリーン照明のコンセプトは、照明プロセスにおける温室効果ガスや汚染物質の排出を最小限に抑えることを目指しています。このアプローチは、半導体技術の進歩と利用を促進してきました。

1. LED照明技術の原理と利点

1.1 LED照明技術の原理

LED（発光ダイオード）は、主に半導体チップで構成され、半導体チップはカソード、アノード、ブラケットに接続され、エポキシ樹脂で封止されています。半導体はP型とN型の材料で構成されており、安定した構造を形成しています。電流がチップを流れると、電子はP型側に押し出され、そこで正孔と結合します。これにより、少数キャリアと多数キャリアが再結合し、光子の形でエネルギーが放出されます。こうして電気エネルギーが光エネルギーに変換されます。

1.2 LED照明技術の利点

LED照明は大規模養鶏場でますます普及しており、従来の照明方法に比べて多くの利点があります。例えば、LED照明は標準的な照明オプションの2倍以上の発光効率を誇り、特に大規模養鶏場では大きなメリットとなります。主な特徴は以下のとおりです。(1) 高い発光効率は、将来的に約3倍に向上する可能性があり、将来的な開発の見通しが明るく、養鶏場の特定の照明ニーズを満たすことができます。(2) 明るさと光色を調整できるため、LED照明技術は大規模養鶏場の光の強度と色彩の要件を効果的に満たし、従来の照明源に比べて明確な利点を提供します。

2. 養鶏場におけるLED照明技術の活用

大規模養鶏場では、伝統的に白熱電球や省エネ電球を照明に使用しています。しかし、これらの従来の光源には、発光効率が低い、寿命が短い、壊れやすい、光の強さと色の制御が難しいなど、いくつかの欠点があります。対照的に、LED照明は、高い発光効率で知られる最新の光源です。研究によると、LED照明を使用すると、産卵鶏の体の大きさの均一性が向上し、給餌コストが削減され、成長期の若い鶏の死亡率が減少することが実証されています。成鶏の場合、LED照明は光の強さと色を効果的に制御できるため、ブロイラーの成長と飼料要求率が向上し、産卵鶏の産卵量が増加し、軟殻卵の発生が減少します。以下は、さまざまな光色が産卵鶏に与える影響です。

プラスの効果:

- 白色光：自然で爽やか。

- 青色の光：落ち着きと洗練さ。

- 緑色のライト: 鮮やかで活気がある。

- 黄色と紫色の光：穏やか。

悪影響:

- 白色光：厳しくて冷たい。

-青い光：不安をかき立てる。

- 緑色の信号：不安になります。

- 黄色と紫色の光：不気味。

2.1 養鶏場照明におけるLED調光・色調整技術の導入

市販されているほとんどのLED照明器具は、LEDの色温度、光度、その他の発光パラメータを効果的に管理するために、定電流駆動方式を採用しています。現在、わが国の一部の養鶏場では、24時間連続点灯の標準照明システムを採用しています。しかし、鶏は成長段階によって照明ニーズが異なります。そのため、異なる年齢の鶏の健全な成長と発育を促進するには、光の強度と照射時間を調整することが重要です。LED照明システムは、時間帯に応じて光度と色感度を調整できるため、鶏の成長が大幅に促進され、卵や肉の生産量が増加します。産卵鶏にとって、光度は産卵率と軟殻卵の発生率に直接影響します。多くの養鶏会社は、LED調光や色調整などの技術を使用して、時間帯ごとに光度と色出力を効果的に調整し、産卵鶏とブロイラーの健全な成長と最適な産卵を確保しています。

2.2 養鶏場照明におけるLED放熱技術の導入

LEDは従来の照明に比べて発熱が少なく、効率的に放熱します。電子と正孔の移動による電気誘起効果により、エネルギーの20～30%が光に変換されます。発光部品がコンパクトで効果的な放熱設計により、LEDは発熱量を最小限に抑えます。従来の照明と同じ光度を提供する場合でも、消費電力が少なく、企業の経済的メリットを高めます。さらに、LEDは光度が高く、光減衰が最小限に抑えられるため、長期間にわたって明るさを維持します。大規模な養鶏場のような厳しい環境下では、標準的な照明は通常数百時間しか持たないのに対し、LEDははるかに長い寿命を実現し、交換コストと電気代を削減できる可能性があります。

2.3 養鶏場照明におけるLEDパワードライブ技術の活用

現在、LEDの駆動方法としては定電流駆動が広く採用されています。電流が増加すると明るさもそれに応じて調整されるため、様々な条件下で柔軟な照明ソリューションを実現できます。実験分析によると、典型的な使用状況では、LED1個の順方向電圧は3.0～3.5Vです。3.3Vの定電圧でLEDに5V電源を供給した場合、電流は一定に保たれ、電圧変動による変動を防ぎます。この電流の安定性は明るさの安定化にもつながり、駆動電力の変動を最小限に抑えます。この駆動方法は鶏のストレスを軽減します。さらに、スペクトルを2,700K（白熱電球相当）の暖色系から6,800Kに調整しても、産卵鶏の産卵に悪影響がないことが実証されています。

LED照明技術は、エネルギー効率、環境への配慮、手頃な価格、長寿命といった優れた特徴を誇り、養鶏場で人気を博しています。本稿では、大規模養鶏場における調光・調色技術、放熱技術、電力駆動技術の活用方法、そしてこれらの技術がもたらす経済的メリットを徹底的に検証します。これらの技術導入の実践的な参考資料としてご活用ください。