技術資料

山口県産業技術センター

研究報告

No.35

ｐ35-36(2023)

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果実の着色促進を目的とした樹上照射装置の検討
吉村 和正 *

Study on a Light Irradiation Device on Tree for Promoting Fruit Coloration
Kazumasa Yoshimura
１．緒

言

地球温暖化や生産者の高齢化・労働力不足などが原因で，様々な樹種において果実の着色不良が発生し大きな問題となっている．果皮着色は販売価格に直結するため，着色不良や着色ムラの改善が可能な技術が求められている．我々は，収穫後のリンゴおよびブドウを対象とした果実発色促進装置の開発に成功した 1-3 ）．本装置は果実品質の低下を抑制しつつ，着色改善を行うことが可能であるが，品質保持のために照射光強度や照射期間に制限がある．また，収穫後の照射が適さない樹種があるため，樹上での光照射による着色改善技術への要望も大きい．
本報告では，樹上果実にスポット照射を行うための樹上照射モジュールに関する検討結果について報告を行う．
２．実験方法図 1 光学シミュレーションレイアウト
販されている複数の青色 LED の内，半値全角（2θ 1/2 ）が30 ~ 120 [deg.]の製品を対象に検討を行った．
図 1 にシミュレーションレイアウトを示す．シミュレー

照射モジュールの検討は，まず，光学シミュレーション

ションモデルは 12 個の LED からなる光源，および LED のソフト（Ansys 社 Zemax OpticStudio）による LED（発光ダ先端からそれぞれ 25，50，75，100 および 125 [mm]離れたイオード：Light Emitting Diode）の仕様決定から行った．

距離に配置された検出面で構成されている．検出面サイズ

モジュールは栽培作業の妨げとならず，かつ防水対策が容は□100 [mm]とし，メッシュサイズは□10 [mm]とした．

易 な 構 造 と す る た め に ， 12LED 用 円 形 基 板 （ Audio-Q

半値全角が 60 [deg.]の LED を用いたモデルで，距離 50

AQCB-12LC）および 12LC 用ホルダー（同 AQCB-12LC-H）[mm]の検出面におけるシミュレーション結果を図 2 に示す．

をベースとしたモデルとした．果実表面に照射される光の図に見られるように，光強度は同心円状の分布となった．

目標値として、放射照度は収穫後果実の着色促進の典型条件である 20 [W/m 2 ]と照射期間短縮の検討を目的に 50 および 75 [W/m 2 ]とし，照射範囲は φ20 ~ 30 [mm]とした．検討[mm]を行った LED の配光特性は，スペクトラ・コープ製 配光測定装置による実測結果を用いた．また，放射束は光強度分布の違いをわかりやすくするために固定値とした（1[W]）．次に，シミュレーション結果に基づき，市販の青色LED の中から 3 つを選定し，モジュールを試作して光強度分布をスペクトラ・コープ製 輝度・照度自動マッピング装置を用いて評価した．
３．実験結果
３・１

光学シミュレーションによる検討

照射装置の光源として使用する LED は，砲弾型と表面実装型（以下，SMD 型）の 2 つのタイプが候補として挙げら[mm]
図 2 シミュレーション結果

れる．砲弾型は 1 ランプあたりの光量は小さいが，指向性半値全角が 30，60 および 120 [deg.]の LED を用いたモデが高いため照射範囲を狭く限定することができる．一方，ルについて，各照射距離におけるピーク放射照度の 90%のSMD 型は 1 ランプあたりの光量は大きいが，指向性が低い強度になるエリアの直径の変化を図 3 に示す．最も指向性ため広範囲に光を照射する場合に適している．そこで，市が高い LED（30 [deg.]）では，目標とするφ20 [mm]以上の照射範囲を得るためには 90 [mm]程度以上離す必要があ*

技術支援部電子技術グループ

ることがわかった．指向性が低くなると照射距離を近付

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No.35

(2023)[deg.]の LED では，それぞれ 40 および 50 [mm]程度の距離

ピーク放射照度の90% になるエリアの直径[mm]から目標値を満たすことがわかった．

7060[deg.]
120506040303020100050100
距離 [mm]ピーク放射照度の90% になるエリアの直径[mm]けることが可能となり，半値全角が 60 [deg.]および同 12010090807060504030(c)(b)

2010(a)00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1002ピーク放射照度[W/m ]図 4 ピーク放射照度に対するピーク放射照度の 90%強度になるエリアの直径の変化

図 3 照射距離に対するピーク放射照度の 90%強度になる
エリアの直径の変化
３・２

試作モジュールの実測評価

光学シミュレーション結果から次の 3 製品に絞り込み，モジュールを試作して光強度分布の実測評価を行った．
(a) Avago 製 HLMP-CB3B：砲弾型，放射束 18 [mW]，
半値全角 30 [deg.]，定格電流 20 [mA](b) Audio-Q AQ-L05070BC：砲弾型，放射束 35 [mW]，４．結言

樹上果実の着色促進を行うための照射装置の開発を目的に，光学シミュレーションによる光源モジュールの検討を行い，その結果に基づいてモジュールの試作および実測評価を行った．使用する LED の放射束および配光特性を考慮して適当な位置に配置することで，必要な範囲に必要な光量を照射することが可能であることがわかった．

半値全角 60 [deg.] ，定格電流 20 [mA]参考文献(c) 日亜化学製 NCSB119T：SMD 型，放射束 98 [mW]，
半値全角 120 [deg.] ，定格電流 350 [mA]
ピーク放射照度とピーク放射照度の 90%の強度になるエ

1) C.Honda, H. Iwanami and K. Yoshimura : Effect of LED
blue light irradiation on anthocyanin synthesis in

リアの直径の関係を図 4 に示す．ただし，モジュール(c)にtheついては，LED の個数を 4 個とし，定格電流では放射照度Horticulturae , 1312, p.235-241 (2021).

が高くなりすぎるため，印加電流を 200 [mA]とした．
指向性が高い LED(a)は，目標とする放射照度を得ることができるものの，放射照度が 75 [W/m 2 ]のときにピーク放射照度の 90%の強度になるエリアの直径が約 13 [mm]となり，照射範囲の目標値を下回る結果となった．指向性が低く 照 射 範 囲 が 広 い LED(b) お よ び (c) は ， 放 射 照 度 が 75[W/m 2 ] のときに同直径が約 27 [mm]となり，目標値を満たすことができた．

fruit

skinofdetachedapples,Acta2) 東暁史：ブドウの収穫後の着色促進技術，果実日本，
77，p.43-47（2022）.
3) 吉村和正，本多親子：リンゴの収穫後着色促進技術，
果実日本，77，p.53-56（2022）．