植物工場のLEDはなぜ冷やす？～冷却設計も「光環境設計」の一部～

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私は株式会社キーストーンテクノロジー社長を務める岡﨑聖一です。

植物工場の光源としてLEDが広く使われるようになり、装置の省エネ性や長寿命が一般的に語られるようになりました。しかし、LEDは「熱を出さない光源」というイメージとは異なり、実際には投入した電力のすべてが光に変換されるわけではなく、その一部は熱となります。
この熱をどのように逃がすかによって、LEDの寿命や光量の安定性は大きく変わります。植物工場のように長時間点灯が前提となる環境では、冷却設計は装置の性能を左右する重要な要素です。

キーストーンテクノロジーでは、装置の構造や用途に合わせて適した冷却方式を採用しています。作物の種類、栽培環境、光量、照射時間など、装置ごとに求められる条件は異なります。そのため、冷却方式も一律ではなく、それぞれの装置の設計思想に合わせて設計しています。

• トルネードACEでは、LED周辺の傘部分のトルネード形状を活かし、自然対流による放熱を促す構造を採用しています。
  電球タイプのLEDでありながら、安定した放熱性能を確保できる構造です。
• 収穫ACEでは、熱伝導性に優れたアルミ部材を活用するとともに、アルマイト処理を施した構造を採用しています。
• LED菜園シリーズでは、本格的な水冷方式を採用しています。LED周辺で発生した熱を循環水によって移動させ、LED基板の温度上昇を抑える設計としています。さらに、LED基板と放熱部材の間の熱伝達にも配慮し、熱を効率よく逃がす構造としています。こうした温度管理はLEDの安定した運用にも重要です。
  実際に10年以上稼働している導入事例もあります。
• LED菜園シリーズの中でもLED菜園ぴっころでは、冷蔵ショーケースの冷却能力を活かし、庫内を冷やすことでLEDの温度を管理しています。小型で、店舗での展示・販売に適した構造です。

LEDの寿命は、光質や光量だけでなく、熱の管理によって大きく左右されます。植物工場の光環境設計は、光を当てるだけではなく、光を安定して活かすための冷却設計まで含めて初めて完成します。
また、RGB独立調光によって光質を精密に制御するためには、LED自身の熱環境を安定させることも重要です。高付加価値作物を安定して育てるためには、光と熱の両面から環境を整えることが欠かせません。

植物工場の新規導入、既存設備の見直し、装置選定、光環境設計、試験栽培など、「自社の場合はどのような方式が適しているのか」という段階からお気軽にご相談ください。