技術報告

山口県産業技術センター

研究報告No.29 p5-7 (2017)5

カタクチイワシ棒受網漁業用 LED 集魚灯の開発
吉村 和正 * ・水口 勲 *2 ・水口 千津雄 *2 ・中村 武史 *3・梶川 和武 *3
毛利 雅彦 *3 ・川崎 潤二 *3・濱野 明 *3・渡邉 俊輝 *4Development of Fishing Lights for Japanese Anchovy Stick-held Dip Net Fishery
Kazumasa Yoshimura，Isao Mizuguchi，Chizuo Mizuguchi，Takeshi Nakamura，Yoritake Kajikawa，Masahiko Mouri，Jyunji Kawasaki，Akira Hamano and Toshiteru Watanabe
山口県の日本海沿岸で操業されているカタクチイワシを対象とした棒受網漁業に用いる LED 集魚灯の開発を行った．
LED の効率，海水の分光透過特性，およびカタクチイワシの視感度に基づいた設計を行うことで，既存灯であるハロゲン灯の 1/10 の消費電力で同等以上の性能を有する LED 水中集魚灯の開発に成功した．
１．緒言および放射束の評価は，小型全光束測定装置（スペクトラ・松明に始まる集魚灯漁法は，“あかり”の発達に伴い，高コープ製）を用いて行った．また，海水の分光透過特性の出力の灯具を用いて強い光を遠くまで照射する光力競争の評価は，分光計測器（スペクトラ・コープ製 Field Lambda）一途をたどってきた．その結果，発電機の大型化に加えて，を用いて行った．

燃油代やランプ交換費用の増加といった操業経費の増加が３．実験結果問題となってきた．また，2000 年頃から燃油価格の高騰がLED の分光特性と効率始まる一方で，国内の水産物消費量の減少や魚価の低下が３・１年々進み，操業の効率化が急務となった．それと同時期に研究開発中あるいは製品化された LED 集魚灯のほとん

青色発光ダイオード (LED：Light Emitting Diode) の高輝度

どは，青色～緑色の単色 LED や白色 LED が使用されてい

1) ，魚類の視感度は青色光に対してる．いずれも III 属・V 属の元素からなる半導体活性層から高く，かつ，同波長帯の光が海水の透過率が高いことから，の発光であり，元素の比率で発光色が制御されている（白青色 LED を用いた集魚灯の研究が行われるようになった 2) ．

色 LED では蛍光体も使用されている）．インジウムの含有化が実現されつつあり

カタクチイワシ棒受網漁業は，山口県日本海側の主幹漁量を増加させることで発光ピーク（Wp）が長波長化される業として位置付けられ，長門市ではカタクチイワシが漁獲が，含有量増加に伴い外部量子効率は低下する．例えば，量の最も多い魚種である 3) ．棒受網漁業は山口県漁業調整

Wp が 460 [nm]の青色 LED と比較すると，同 500 [nm]の青規則で発電機総容量が 10 [kW]と定められているため，消緑色 LED では約 15%，同 530 [nm]の緑色 LED では約 40%

費電力 3 [kW]のハロゲン集魚灯が 3 灯使用されている 4) ．

低下する 6) ．

操業時は，ハロゲン灯を水中に沈めて 3～4 時間ほど点灯

本研究では，青色 LED，青緑色 LED，および緑色 LEDさせて魚群を蝟集させる．1 航海で 1～2 回の操業が行われとして，日亜化学工業製 NSPB500BS，トリコン製ており，一日の燃油代は約 16 万円と報告されている 5) ．

1.0

現在操業で使用されているハロゲン灯は，投入電力の可青色
青緑色
緑色

視光への変換割合は 10%程度にすぎず，ほとんどを熱とし集魚灯としては不適当な照明であるといえる．
そこで，本研究では，LED の効率の高さや波長選択性の高さを最大限に活かした集魚灯の開発を目的に，LED の分光特性と効率，海水の分光透過特性，およびカタクチイワ
シの視感度特性に基づいて光学的な仕様を検討した。
２．実験方法LED 集魚灯の設計は，LED の分光特性と効率，操業海域近辺の海水の分光透過特性，および対象魚種であるカタクRELATIVE INTENSITYて消費している．また，放出光の多くは長波長帯にあり，0.80.60.40.2

チイワシの視感度特性に基づいて行った．LED の分光特性*

企業支援部設計制御グループ*2 水口電装株式会社

0400*3 (国研)水産研究・教育機構 水産大学校*4 山口県水産研究センター外海研究部

図1500
600
700
800
WAVELENGTH [nm]各 LED の発光スペクトル6山口県産業技術センター

研究報告No.29 (2017)

3BG3-5A3AR-KC，および日亜化学工業製 NSPG500S を選

カタクチイワシが感じる官能量として到達光量の比較を行定し，検討を行った．各 LED の発光スペクトルを図 1 に示った．官能量は次式で算出した．

す．各 LED を 1,000 個購入した中から 10 個を無作為に選1択して放射束を測定した。20 [mA]の電流を印加した場合の10 個の平均値は，青色 LED，青緑色 LED，および緑色 LEDで，それぞれ 32，27，および 21 [mW]であった．このこと

式(1)において，P(λ)，T(λ)，および (λ)は，それぞれ波長から，LED の効率という点では青色 LED が望ましいと考

λ [nm]における放射束，水深 1 [m]における海水の透過率，えられる．

およびカタクチイワシの比視感度である．

３・２

海水の分光透過特性算出された結果を図 3 に実線で示す．また，比較のため海水中に入射した光は吸収と散乱の 2 つの過程によってに，空気中の分光スペクトルおよび水深 1 [m]における海水減衰する．その減衰量は溶存物質や懸濁物質等によって大の透過率だけを考慮した分光スペクトルを点線および破線きく変化するため，海域において分光透過特性は大きく異でそれぞれ示す．ハロゲン灯((a))は海水の透過率が低い長なる．カタクチイワシ棒受網漁業は本県の下関市～萩市の波長帯の光を多く含むため，海水による減衰だけで約 20%沿岸域で操業されているが，同海域の分光透過特性は明らに光量が低下する．さらに，カタクチイワシの視感度に含かとなっていない．そこで，下関市豊北町元山港において，

ま れ る 割 合 は 約 14%し か な く ， 官 能 量 は 空 気 中 の 光 量 のハロゲン灯を用いて海水の分光透過率の計測を行った．

1.5%であった．それに対して，3 色の LED((b)青色 LED，海面直上と水深 1 [m]における光量の差から算出した分(c)青緑色 LED，(d)緑色 LED)の海水による減衰は同程度で光透過率を図 2 に示す．わずか 1 [m]の深さにもかかわらあり，空気中の光量の約 35%となった．しかしながら，視ず，全体光量は 1/3 以下に減衰した．減衰量は長波長側で感度内に含まれる割合が異なるため，官能量は，青色 LED

大きく，720 [nm]以上の波長では透過率は 10%以下となっは空気中の光量の 6.4%，青緑色 LED は同 20.8%，緑色 LEDた．また，海水の透過率が高いといわれる青色光付近の波は同 11.7%となった．各官能量に放射束値を乗じると，青長帯においても，透過率は約 30%であった．

色 LED は 2.05，青緑色 LED では 5.62，緑色 LED は 2.46 となり，青緑色 LED が最も効率が良い光源であることが明らかとなった．

800.87060
50400.60.40.200.60.40.2

500600700
800
WAVELENGTH [nm]4001.00400

500
600700800
WAVELENGTH [nm]水深 1 [m]での海水の分光透過率0.80.60.4

0.20

集魚灯から放射された光は海水による減衰の影響を受け

0.80.60.40.20400

官能量としての到達光量の比較(d)
RELATIVE INTENSITY20500600700800
WAVELENGTH [nm]1.0(c)

10３・３(b)0.8040030

図21.0(a)RELATIVE INTENSITY

1.0RELATIVE INTENSITY

90RELATIVE INTENSITY

TRANSMITTANCE [%]100

図3500600700800
WAVELENGTH [nm]400500600700800
WAVELENGTH [nm]各光源の分光スペクトルと特性による変化
LED 集魚灯の試作た後，カタクチイワシの目で感知される．カタクチイワシ

３・４の網膜細胞に対する ERG 測定（Electro Retino Gram）から棒受網漁は蝟集させた魚群を漁網に誘導した後，海面付推定された比視感度曲線によると 7) ，カタクチイワシは 450

近に浮上させてタモですくい上げる漁法である．そのため，~ 550 [nm]の範囲に視感度を有し，視感度のピークは約 500

集魚灯の役割として，漁船から遠く離れた位置を遊泳する[nm]であるとされている．カタクチイワシの視感度からは，カタクチイワシを蝟集させ，蝟集後は集魚灯周辺に魚群を青緑色 LED が望ましいと考えられる．

興奮させることなくコンパクトに留めておくことが必要と既存灯であるハロゲン灯，青色 LED，青緑色 LED，およされる．そこで，指向性が高い砲弾型 LED を下部に，広範

び緑色 LED について，３・１および３・２の結果を用いて，囲に均一な光を照射可能な SMD 型 LED を上部に配置した．

カタクチイワシ棒受網漁業用LED集魚灯の開発
砲弾型 LED はトリコン製青緑色 LED (3BG3-5A3AR-KC)を7４．結言用いたが，高出力な SMD 型の青緑色 LED の市販品が無くカタクチイワシ棒受網漁業で使用されているハロゲン灯入手困難であったため，SMD 型は白色 LED とした．また，に代わる LED 集魚灯の開発を目的に，LED の分光特性と魚群を海面近くに誘導することで操業の効率化を図るため

効率，海水の分光透過特性，およびカタクチイワシの視感に，砲弾型 LED と SMD 型 LED を個別に調光可能な灯具

度特性に基づいて光学的な仕様を検討した．カタクチイワとした．

シが感じる官能量として最も効率が良い光源が青緑色

魚類は点滅光や急激な光強度の変化で忌避するといわれLED であることを明らかにし，同 LED を用いた LED 水中ているが，漁獲対象魚種であるカタクチイワシが連続光と集魚灯を試作した．試作した灯具を用いた操業試験では，認識する周波数（臨界融合頻度）で点滅動作させることで，ハロゲン灯と同等以上の漁獲が実現された．

灯具の消費電力を抑制することができる．また，LED はパルス動作の場合は印加電流を大きくすることができるため，

本研究の一部は，平成 21～25 年度文部科学省地域イノ瞬間的な光量を増加させることが可能となる．さらに，点ベーション戦略支援プログラム（グローバル型）の研究助

滅動作は，漁獲対象魚種と非漁獲対象魚種の集魚と忌避を成を受け，実施されたものである．

制御する『選択集魚』の可能性を有していることから，両参考文献

LED を個別に点滅動作する機能も付加した．
これまでの検討結果に基づいて試作した LED 水中集魚

1) Nakamura S，Senoh M，Nagahama S：High-power InGaN

灯を図 4 に示す．試作した灯具の消費電力は，従来灯の 1/10

single-quantum-well-structureの 300 [W]であり，バッテリーでも使用可能となった．本集

light-emitting diodes.，Appl. Phys. Lett.，67，

魚灯を用いた洋上での操業試験では，ハロゲン灯と同等以p.1868-1870 (1995).

上の漁獲が確認された

8) ．

blueandviolet

2) 稲田博史，有元貴文，長島徳雄，飯田浩二：魚灯を活かす技術・制度の再構築へ，恒星社厚生閣 (2010)．
3) 山口県農林水産統計年報(平成 23～24 年），中国四国農政局統計部，岡山，p.216-221 (2013)．
4) 渡邉俊輝，梶川和武：カタクチイワシ漁業への LED 灯の実用化における課題，日本水産学会漁業懇話会報，No.64，p.33-38 (2014)．
5) 平成 20 年度省エネルギー技術導入促進事業報告書，社
団法人海洋水産システム協会，東京，p.185-195 （2009）．

SMD 型LED

6) LED2011-巨大市場の見通しから成長支える技術動向まで-，日経エレクトロニクス (2010）．
7) 梶川和武，毛利雅彦，中村武史，濵野明：棒受網のた

砲弾型

めの LED 水中灯による海中の光環境のカタクチイワシ

LED

視 感 度 に 基 づ く 評 価 ， 数 理 水 産 科 学 ， 11 ， p.44-53(2014）．
8) 梶川和武，毛利雅彦：LED 水中灯の開発と蝟集効果，

図4

既存灯（ハロゲン灯）と開発した LED 灯

日本水産学会誌，81，p.141-142 (2015）．