トップ自家製:LED照明

自家製:LED照明

どんな作り方をすべきなのかを知らない中で、まずはためしに作ってみたものです。

あまり参考にならないかも知れませんが、使用した結果をご確認いただき、取組む際の一助になれば幸いです。

光のスペクトルの影響

最初に植物工場関係の資料を調べてみたら、植物育成へ効果のある色は白色や赤色と書いてあったように思います。

またLEDをパーツショップに行って在庫確認してみたら、たまたま白色と赤色、青色がありましたが、考えていた数には満たなかったため、不足分はと緑色としました。

カラフルで鮮やかだし、いろいろな波長のものが混じるのもいいかなと思って。ですが、一番多いベース球はもちろん白色です。

また、できるだけ少ない数で効率良く光を照射したいと思ったので、全て超高輝度(白)と高輝度のLEDを使いました。

第1ステップ:白/赤色LED

製作の際使用した部品は次の通りです。

LED

白色LED

メーカー:㈱イーケイジャパン
品名  :超高輝度LED
型式  :LK-5WH
色   :白
サイズ :φ5(mm)
輝度  :8400mcd
照射角 :30°
定格電流:20mA(最大30mA)

1袋にLED5個と470Ωの抵抗が10個。500円です。電圧が4.5~9Vの時は470Ωの抵抗2個を並列接続し、LEDと接続して電流調整をします。

赤色LED

メーカー:㈱イーケイジャパン
品名  :高輝度LED
型式  :LK-5RD
色   :赤
サイズ :φ5(mm)
輝度  :1560mcd
照射角 :30°
定格電流:20mA(最大50mA)

1袋にLED5個と470Ωの抵抗が10個。電圧が4.5~9Vの時は470Ωの抵抗2個を並列接続し、LEDと接続して電流調整をします。

こちらも1袋にLED5個と470Ωの抵抗が10個。200円です。

LED動作テスト

まずはLED1個で動作テストをしてみました。電源は5V。電流制限抵抗は470Ω。

駆動してみると電流は約6mAで、まだまだ定格の30%程度です。それでも十分に明るいです。やはり超高輝度LEDは、すごいですね。

LED test

昔のLEDとは比べ物になりません。

結局、電流制限抵抗は220Ωとし、電流は9.5mAとしました。まずは少しセーブし余裕をもって駆動し、しばらく様子を見てみようと思っています。

完成品

白色LEDが10個、間に赤色LEDを10個織り交ぜて、計20個のLED照明が完成です。小さいものですがすごくまぶしいです。

first20

LED照明の電気料金

補助照明としてかなりの時間点灯させていますので、電気料金が気になるところ。一度計算をしてみることにしました。

超高輝度LEDを20個使っていますが、電流値は合計で200mA。電気料金を計算してみると、(電力)=(電圧)×(電流)なので、

電力(W)=5(V)×0.2(A)=1W
1W×24時間×30日=720WH
22円/KWH × 0.72 = 約16円/月

一般家庭の平均電力単価は22円くらいなので、このLED照明の1ヶ月当たりの電気料金は、約16円ということになります。

パワーサプライで100Vから5Vに変換しており、その変換効率などのことがありますが、いずれにしろLED照明は電気料金がかなり安くなりそうですね。

(このへんは計算だけで終わって、実績のデータを取るところまではいっていません)

第2ステップ:白青緑色LED増設しパワーアップ

正月休みで時間あったので、LED照明を増設しました。
以前のものは超高輝度の白色が10個で、赤色が10個の計20個。

LEDの先はレンズ状になっていて少し光が絞られているため、カバーしている範囲が少し狭く、ビアグラスレタスの端部はもう少し光が欲しいと考えていたため。

構成

せっかくだから同じ色にしないで、違う色(波長)のものを設置したいと考えていたこともあり、今回は白色5個、青色5個、緑色10個の計20個を増設しました。

緑色を多くしたのには特に理由はないのですが、要は白色が在庫切れとなったため、数合わせで緑色を10個にしただけです。

水耕栽培の実験データによると、緑色の波長は植物の成長には、大きく影響しないような内容になっていました。

しかし、何でもまずは自分で実践して確認することをモットーとしていますので、今回トライしてみることにしました。

材料費

価格は白色5個で約500円。青色5個が350円。緑色は同じ数で200円でした。しめて1250円です。

抵抗は付属のものを使わず、持っていた遊休品を使用。まあこれも1本当たり十円程度だと思いますが。

second20

仕様

駆動電圧は前回と同じでDC5V。同じパワーサプライから供給します。電圧制限抵抗はやや抑え目の電流値にするため220Ωを使用。

20個を同時に動作させてみると、写真のように約130mAでした。これで成長が促進されれば良いのですが・・・。

total40 complete

設置について

先の報告にもあるように、最初(昨年)照明をかなり野菜の葉に接近させたため、葉を焼いてダメージを与えてしまいました。

植物工場の写真の印象では、かなり明るい照明としている印象があったため、そのようにしたのですが、光の中の熱線の影響を考慮していませんでした。

ほとんどのLEDは光が拡散するのを防止し、しっかり光が対象物に届くように、先端がレンズ状になっています。

そのため光もそうですが、熱線も集束されて投射されており、その熱影響が野菜の葉にとって、低温火傷と同じ効果を出したものと思われます。

従って、明るさと熱線の影響を踏まえて、設置距離を決める必要があると思っています。

ちなみに、昨年と今年のセッティング距離を、次に示します。


a:5046 t:1 y:0