JP6569864B2

JP6569864B2 - 集魚灯装置

Info

Publication number: JP6569864B2
Application number: JP2016027757A
Authority: JP
Inventors: 小野　浩司; 浩司小野; 征貴百々; 本池　達也; 本池　　達也
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: JP2017143782A; TW201738498A

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた集魚灯装置に関するものである。

従来、サンマやイカなどを効率的に漁獲するため、これら対象とする魚種を誘引するために集魚灯が広く用いられている。このような集魚灯には、これまで白熱電球やメタルハライドランプ等が主に使用されていたが、より低い消費電力で長寿命な集魚灯を実現するため、近年では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた集魚灯の開発が進んでいる。

例えば、特表２０１３−５０３６５１号公報（特許文献１）には、発光波長が４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤチップに、発光波長が５７０〜５９０ｎｍの黄色蛍光体を塗布して白色光を出射する集魚灯が記載されている。さらに、漁獲量を高めるため、発光波長が４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤチップに、発光波長が４８０〜５５０ｎｍの緑色蛍光体を塗布して青緑色光を出射する集魚灯を設けることが記載されている。

また、特開２００７−０６０９８９号公報（特許文献２）には、発光波長が４８０〜５１０ｎｍの青緑色ＬＥＤと、発光波長が５２０〜５６０ｎｍの緑色発光ＬＥＤと、白色ＬＥＤとを混在させ、各ダイオードの発光出力の比率を調整することで、水質条件によらず効果的な集魚が可能なＬＥＤ集魚灯装置が提案されている。

特表２０１３−５０３６５１号公報特開２００７−０６０９８９号公報

ところで、漁獲に好ましい光の波長帯は、対象魚の視感度の違いによって異なる。一般的に、イカは４８０〜４９４ｎｍ付近、サンマやイワシは５０５ｎｍ付近、カレイは５２０ｎｍ付近に視感度があると推定されている。
また生息域の水深にも関係があり、海水の表層近くに生息する表層魚は波長５１０ｎｍに最大感度があるとされており、深海魚ではより短波長域の波長４８０ｎｍ付近に最大感度があるとされている。これは海水に対しての光の透過率が影響しているためである。
そのため、幅広い対象魚に対して有効な光源は、比較的ブロードな発光スペクトルを有していることが望ましい。しかしながら、ＬＥＤは半値幅が狭いため、有効に作用する対象魚の範囲が限定的になりやすい、という問題がある。

また、上記特許文献１に開示されたＬＥＤの発光波長４５０ｎｍ〜４７０ｎｍの光は、海水の懸濁物に吸収されやすく、水深の深い領域まで光を届かせることが困難であった。このように、水中では長波長側の光は吸収されやすく、海中のスペクトル分布は、海水表層から深海に向かうにつれて短波長光の比率が大きくなる。さらに、海水中に含まれる懸濁物の影響を考慮すると、従来のＬＥＤ集魚灯では水深の深い領域まで十分に光を届かせることは困難であった。ここでいう懸濁物とは、例えばプランクトン等の生物性懸濁物や、海底堆積物の巻上りによる非生物性懸濁物が挙げられる。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた集魚灯装置において、幅広い対象魚に対して有効な光を出射すると共に、懸濁物が存在する海水に対して、より深い領域へ光照射することのできる集魚灯装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、複数のＬＥＤを有する光源部を備えた集魚灯装置において、前記光源部は、４５０ｎｍ以下にピーク波長を有するＬＥＤ素子を備えるともに、当該ＬＥＤ素子からの出射光によって励起されて、４８０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内において、半値幅が１００ｎｍ以上で発光する緑色蛍光体が設けられたＬＥＤを備えていることを特徴とする。
また、前記光源部は、更に白色発光ＬＥＤを備えていることを特徴とする。
また、前記光源部において、同一平面上に配列されたＬＥＤの短手方向をＸ方向、長手方向をＹ方向としたとき、前記光源部から出射される光は、Ｘ方向が略９０度〜１２０度、Ｙ方向が略５０度〜７０度の指向性を有していることを特徴とする。

この発明の光源ユニットによれば、発光波長４５０ｎｍ以下、例えば、４３０ｎｍ付近にピーク波長を有するＬＥＤ素子を用いたことにより、懸濁物で濁った海水に対してより深い領域まで光照射することが可能となる。
また、用いられる蛍光体が、４８０ｎｍ〜６００ｎｍの波長範囲において、半値幅が１００ｎｍ以上の青緑色の発光をすることから、大多数の対象魚の感度波長が入る６００ｎｍ以下の波長域において、ワイドレンジの発光スペクトルを有することとなり、幅広い対象魚に対して有効な光照射を可能とする。

本発明の集魚灯装置の側面図（Ａ），下面図（Ｂ）図１のＡ部の拡大図で、下面図（Ａ），Ｂ−Ｂ断面図（Ｂ）ＬＥＤの断面図光源部の側面図光源部の正面図本発明と従来技術のスペクトル図水中での光照射による波長と消散係数の関係を示す表１

図１に本発明の集魚灯装置１が示されており、この集魚灯装置１においては、複数のＬＥＤ２が配列された光源部３が筐体４内に収容されていて、この筐体４には透光性部材からなる光出射部５が設けられている。そして、前記光源部３には複数のフィンで構成されたヒートシンク６が設けられている。
図２に示されるように、光源部３では、共通する基板７上に複数のＬＥＤ２が配列されている。このＬＥＤ２は、４５０ｎｍ以下の短波長にピーク波長を有するＬＥＤ素子２１を備えていて、本実施形態では、４３０ｎｍのピーク波長を有する。
そして、図２（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ２の前面には透光性材料からなる光出射部(カバー)５が設けられている。

図３に詳細が示されるように、基板７上に設けられたＬＥＤ素子２１には、その周囲を取り囲むように緑色蛍光体２２が設けられていて、全体としてＬＥＤ２を構成している。この蛍光体２２は、ＬＥＤ素子２１からの４５０ｎｍ以下の波長の光の一部を変換して、４８０ｎｍ〜６００ｎｍの波長範囲において、半値幅が１００ｎｍ以上となる青緑色の発光をするように設計されている。
これにより、光源部３からの出射光は、蛍光への変換に利用されなかったＬＥＤ光と、該ＬＥＤ光によって変換された蛍光とが混在して青緑色の光が出射される。そして、この結果、図６に示されるように、光源部３からの出射光は、４５０ｎｍ以下（例えば４３０ｎｍ）にピーク波長を有するとともに、４８０ｎｍ〜６００ｎｍの波長範囲において、半値幅が１００ｎｍ以上となる発光スペクトルを有するものとなる。

また、前記光源部３においては、図２に示されるように、前記した青緑色域の光を出射するＬＥＤ２（以下、第一ＬＥＤという）と、白色域の光を出射するＬＥＤ８（以下、第二ＬＥＤという）とが混在している配置とすることができる。図２の例では、第一ＬＥＤ２が並列配置されている間に第二ＬＥＤ８が配置されている。
この白色光の第二ＬＥＤは、集魚作用は必ずしもないが、作業者によっては、船舶上の作業時の照明用途としての活用や、漁獲時に対象魚のエサを引き寄せる際の活用を考えているということであり、作業現場において装備することの要請がある。その意味では、第一ＬＥＤ及び第二ＬＥＤは、漁獲時にどちらか一方を点灯させ、点灯切換を行うものではあるが、その使用用途や点灯制御方法についてはこれに限られるものではない。

また、このような集魚灯装置は、より水深の深い領域を照射するために、光源部３からの配光も適宜調整されている。
図４に示されるように、ＬＥＤ２が同一平面上に配列された光源部３の短手方向をＸ方向、長手方向をＹ方向と定義したとき、前記光源部３から出射される光は、Ｘ方向が略９０度〜１２０度、Ｙ方向が略５０度〜７０度の指向性を有していることが好ましい。
当該集魚灯装置は、出射波長の異なる第一ＬＥＤと第二ＬＥＤを搭載していることから、Ｘ方向の指向性を９０度〜１２０度と広く設定することにより、短い光源幅で広い範囲を光照射する上で好ましい。また、Ｙ方向の指向性を５０度〜７０度と狭められていることにより、より水深の深い領域まで高い光量を確保する際に好適である。

本発明の集魚灯装置の一具体例を挙げると以下のようである。
＜筐体＞
装置筐体：材質はアルミニウム合金、寸法は３２５．７ｍｍ×１４５．７ｍｍ×５６ｍｍ、凹形状の収容部を備える。
収容部：寸法は２７０ｍｍ×９０ｍｍ×３０ｍｍ。
ヒートシンク：厚み３ｍｍのフィンを筐体の側面に設けている。
＜光源部＞
基板：サイズは２６８ｍｍ×５８ｍｍ、ＬＥＤ設置数１０２（第一ＬＥＤは９６個、第二ＬＥＤは１６個）
第一ＬＥＤ：1ｍｍ角素子、（ピーク波長４３０ｎｍ）、パッケージで□３．１ｍｍ、緑色蛍光体（半値の波長域４９０〜５９０ｎｍ）
第二ＬＥＤ：1ｍｍ角素子、（ピーク波長４５０ｎｍ）、パッケージで□７ｍｍ、白色蛍光体（半値の波長域５００〜６５０ｎｍ）

本発明の前述したＬＥＤ素子と蛍光体とからなるＬＥＤを備えていることで、図６に示されるように、４５０ｎｍ以下の、例えば、４３０ｎｍにピーク波長を有するとともに、波長４８０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内において、半値幅が１００ｎｍ以上で発光する連続したスペクトルを有する光を出射するので、海水に対してより深い領域まで光照射することが可能となるとともに、大多数の対象魚の感度波長が入る６００ｎｍ以下の波長域において、ワイドレンジの発光スペクトルを有することとなり、幅広い対象魚に対して有効な光照射を可能とする。

図６には、同時に、従来技術による発光スペクトルが点線で示されていて、このスペクトルによれば、４５０ｎｍ以上の近傍にピーク波長を有するので、水深の深いところまで光が到達せず、また、最も幅広い対象魚が感知する４８０ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域で、狭い半値幅であるために、対象魚が限定されてしまう。

ここで、水中での光の消散度合について記載すると以下のようである。
即ち、光の入射光束（Ｆ_０）が、水中で距離（Ｌ）だけ透過した際に、水中内の散乱（ｄ）と吸収（ａ）によって減衰された光束（Ｆ）との関係は、次式で表される。
Ｆ／Ｆ_０＝ｅ＾（−ＣＬ）
Ｃ（拡散係数）＝ｄ（散乱）＋ａ（吸収）
ここで、消散係数（Ｃ）とは、水中の懸濁粒子や水自身による散乱・吸収などによって減衰する光量を示す指標となるものである。懸濁物を有する水中への光照射において、波長λと消散係数Ｃの関係を図７の表１に示す。

表１から分かるように、４５０ｎｍよりも短波長域で、消散係数（Ｃ）がより低減することが分かる。また一方で、４００ｎｍ以下の範囲では水の吸収率が高くなるため、それに伴い消散係数（Ｃ）は増大傾向になる。
以上の点から、水深の深い領域を照射する波長域としては、４００ｎｍ〜４４０ｎｍの範囲が適していることが分かる。また懸濁物として植物プランクトンが多い場合は４４０ｎｍの光が吸収されやすくなることから、より好ましくは、４１０〜４３５ｎｍ付近にピーク波長を有していることが望ましい。

以上のように、本発明では、ＬＥＤからの発光スペクトルが、４５０ｎｍ以下の、例えば、４３０ｎｍにピーク波長を有することにより、より深い水域にまで光が到達し、更に、４８０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域での半値幅が１００ｎｍ以上の連続スペクトルを有することで、幅広い対象魚に対して感度を有する高領域の光照射が可能となるものである。

１集魚灯装置
２（第一）ＬＥＤ
２１ＬＥＤ素子
２２蛍光体
３光源部
４筐体
５光出射部（カバー）
６ヒートシンク
７基板
８第二ＬＥＤ

Claims

複数のＬＥＤを有する光源部を備えた集魚灯装置において、
前記光源部は、４５０ｎｍ以下にピーク波長を有するＬＥＤ素子を備えるともに、当該ＬＥＤ素子からの出射光によって励起されて、４８０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内において、半値幅が１００ｎｍ以上で発光する緑色蛍光体が設けられたＬＥＤを備えていることを特徴とする集魚灯装置。
前記光源部は、更に白色発光ＬＥＤを備えていることを特徴とする請求項１に記載の集魚灯装置。
前記光源部において、同一平面上に配列されたＬＥＤの短手方向をＸ方向、長手方向をＹ方向としたとき、前記光源部から出射される光は、Ｘ方向が９０度〜１２０度、Ｙ方向が５０度〜７０度の指向性を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の集魚灯装置。