LED 栽培ライトの性能を評価する 3 つのヒント
近年、LED 栽培ライトの使用が大幅に増加しています。これに伴い、実証されていない製品を扱う新しいサプライヤーの数も増加しています。製品のパフォーマンスについて疑わしい主張をするサプライヤーもあり、どの LED 栽培ライトを選択すべきか、また同等の製品をどのように比較すべきかについて混乱が生じています。パフォーマンスを定義する最も重要な特性に基づいて、LED 栽培ライト サプライヤーによるパフォーマンスと寿命の主張を判断するには、次の 3 つのヒントを使用してください。
#1 初期のパフォーマンスと、主張されている時間の経過に伴うパフォーマンスの両方を確認する
初期性能と経時的性能は、どちらも栽培用ライトの寿命を決定します。しかし、それぞれはどのように測定され、サプライヤーはこれらの数値をどのように使用するのでしょうか?栽培者としては、ライトがどのくらい長持ちするかを事前に知りたいものです。したがって、最初の光子束の量だけでなく、使用期間を通じてこの出力をどれだけ維持できるかも重要です。LED栽培用ライトの性能を完全に透明化するには、次のことが不可欠です。国際基準比較可能な製品データを生成します。これらの標準では、初期のパフォーマンスを測定する方法を説明し、時間の経過に伴うパフォーマンスを計算するためのライフタイム メトリックまたは計算式を提供します。
主張されている初期のパフォーマンスと時間の経過に伴うパフォーマンスの両方を確認します。
初期パフォーマンスはどのように測定されますか?
初期パフォーマンス値は、新品の LED 栽培ライトに有効です。照明設計の入力として使用できる一般的な要件は次のとおりです。
- 光合成光子束 [PFD または PPFD（µmol/s）] – 時間の経過とともに作物の表面に到達する活性光子の量。
- スペクトルパワー分布 [nm] – 作物の成長を制御するために光スペクトルのどの色が使用されるか。
- 消費電力 [W] – 栽培ライトはどのくらいの電力を消費しますか。
- システム効率 [µmol/J] – 栽培ライトが作物を照らすためにエネルギーをどれだけ効率的に使用するか。
- 光の分布 – どのようなパターンが使用され、光はどの程度均一に分布しているか。
光子束と消費電力は、通常、いわゆる積分球で測定されます。スペクトル電力分布と光分布には、ゴニオ分光計が必要です。すべての LED 栽培ライト製造業者が測定ラボや標準に従って測定する能力を持っているわけではありません。評判の良い製造業者は、独立した認定ラボのサービスを利用します。
Signify は、自社の認定測定研究所を使用して、IEC 性能基準に従って LED 栽培ライトの初期性能を測定します。当社の研究所は公認機関である DEKRA によって評価および認定されているため、機器が国際基準に従って動作し、定期的に校正されていることが確実にわかります。
時間の経過に伴うパフォーマンスはどのように予測されますか?
時間の経過に伴うパフォーマンスは、製品導入時に測定することはできません。時間の経過に伴うパフォーマンスを主張するために、たとえば 60,000 時間の動作テストを実行することは不可能です。通常のテストは 6,000 ～ 10,000 時間実行されます。
LED 栽培ライトの劣化に関連して、考慮すべき「時間の経過に伴う」パフォーマンス値が 2 つあります。
- 段階的な出力低下は、LED 栽培ライトの光子束の経時的な低下に関係します。これは、一定期間後に初期の光子束出力がどの程度維持されるかを示します。光子束の低下は、使用されている光学要素の劣化、個々の LED の光量低下、個々の LED の光量低下の組み合わせである可能性があります。段階的な出力低下は、光子束の低下 [%] によって定義されます。
- ある時点での故障製品の割合 [%] で表される急激な光出力の低下。
Signify の計算は、当社が使用する LED ボードの実際の耐久テスト データ、重要なコンポーネントの加速テスト、および LED 栽培ライトの寿命を延ばすために重要な設計パラメータに関する深い理解に基づいています。Signify は、当社の LED 栽培ライトの光子束の減価償却と故障製品の割合を予測するツールを開発しました。
LED 栽培ライトは栽培者にとって生産手段であるため、寿命に関する議論は主に光子束の減価償却を中心に行われます。LED 栽培ライトの予想寿命は通常非常に長いため、製品が市場に投入される前に、主張されている時間数を測定することは不可能です。したがって、メーカーはより短い測定値を使用し、それを外挿して時間の経過に伴う予測を定義します。これには、LED 栽培ライトの寿命を延ばすためにどの設計パラメータが重要であるかを深く理解し、正しい計算を行うのに十分な統計的知識が必要です。すべてのサプライヤーが同様の、つまり比較可能な方法でこれを行っているわけではありません。その結果、寿命予測の品質は大きく異なります。
Signify が製品の寿命を予測する際に使用する国際的に認められた標準がいくつかあります。そのうちの 2 つを次に示します。
- IES LM-80は、LEDの光子束維持を時間経過とともに測定する方法を説明しています。
- IES TM-21は、LM-80テスト結果に基づいて一貫した寿命予測を行う方法を説明しています。
LM-80 規格を適用する場合、LED パッケージのテストは最低 6,000 時間必要です。もちろん、LED 栽培ライトは 6,000 時間をはるかに超える寿命が可能です。ここで TM-21 規格の出番です。TM-21 を使用すると、LM-80 規格で収集された寿命期間を最大 6 倍にして、寿命予測を行うことができます。LM-80 規格のテストは通常 6,000 ～ 10,000 時間実行されるため、TM-21 に基づく寿命予測では最大 36,000 ～ 60,000 時間の予測になります。この期間を過ぎると、LED 栽培ライトが故障するわけではなく、国際 TM-21 規格を使用するときに主張できる限界にすぎません。この規格を使用してより長い期間を主張できない理由は、予測が統計的信頼レベルを超えないことが保証され、信頼できなくなるためです。これは、60,000 時間を超える主張を立証できないことも意味します。
もちろん、LED 栽培ライトの寿命に影響を与える他の要因もあります。デザインそれ自体は、主に LED によって発生する熱を調節するように設計されているため、非常に重要です。光学系、ドライバー、設計はパフォーマンスを定義するパラメーターであり、寿命の予測を定義する際に考慮する必要があります。顧客として、異なる製品で同じ LED を使用したとしても、時間の経過とともにパフォーマンスが同じになるわけではないことを覚えておく必要があります。
栽培用ライト モジュールの寿命を定義する方法は 3 つあります。
- まず、IKEA の「引き出し」テスターに匹敵する過酷な条件下で、栽培用ライトといくつかの重要なコンポーネントを「老化」させることにより、製品設計の堅牢性を評価します。これらの加速テストにより、過酷な温室環境での長年にわたる動作中に当社の製品がどのように動作するかがわかります。
- 次に、さまざまな LED 栽培ライトを耐久テストにかけます。ライトを何年間も点灯し、定期的に光子束を測定します。このセットアップでは、温室の温度と湿度が再現されます。
- 3 番目に、実際のプロジェクトで収集された、長年にわたる顧客測定データを記録します。実際のテスト データはすべて、予測される光子束の減衰と比較され、当社が主張するパフォーマンスに対する信頼性が高まります。このデータは、当社が約束どおりの成果を上げていることを裏付けています。
#3 同じもの同士を比較する
国際基準を適用することで、製品のパフォーマンスを検証できるようになり、さまざまなメーカーのパフォーマンス主張を厳密に比較できるようになります。寿命の主張は測定値ではなく予測値であることを覚えておくことが重要です。評判の良いメーカーは、LED 栽培ライトの過去の設計データと知識、コンポーネント レベルのテスト、熱設計に基づいて計算を行います。
サプライヤー間の客観的な比較を行うには、次の手順を実行することをお勧めします。
- サプライヤーにテスト方法について問い合わせてください。
- サプライヤーに国際基準への準拠について問い合わせてください。
- 寿命に関する主張がデータによって実証されているかどうかを確認し、60,000 時間を超えるという主張には注意してください。あまりにも良すぎるパフォーマンスの主張には疑いを持ってください。
- 設置後にサプライヤーに光レベルのパフォーマンス測定を依頼してください。
サプライヤーを賢く選ぶ
肝心なのは、事前に下調べをしてサプライヤーを賢く選び、照明をつけたときに支払った金額に見合ったパフォーマンスが得られるようにすることです。実証されたデータに基づいて高品質の製品を提供することに細心の注意を払っているメーカーは、いつでも喜んで質問に答えてくれます。パフォーマンスと結果を向上させるのに役立つその他の重要な側面は、照明計画と作物全体の光の均一性。
照明の世界的リーダーとして、当社は LED 栽培ライトへの投資が作物の収穫量と品質の向上に重要であることを理解しています。そのため、Signify では、どの LED 栽培ライトが作物に適しているかを検討する際に、当社のパフォーマンス主張を客観的に評価するために必要な情報を提供することが当社の責任であると考えています。パフォーマンス主張を作成する際の当社のモットーは、「約束したことは必ず実現する」です。
要約すれば
#1 初期のパフォーマンスと時間の経過に伴うパフォーマンスの両方の主張を必ず評価してください。
#2 LED栽培ライトの寿命を詳しく見てみましょう
#3 テスト、基準の遵守、寿命の主張に関しては、同等のものを比較する
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