JP6795353B2

JP6795353B2 - Ｌｅｄ集魚灯

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Publication number: JP6795353B2
Application number: JP2016169298A
Authority: JP
Inventors: 村上　昭二; 昭二村上; 正人島; 秀樹正岡; 朋樹安野
Original assignee: Shikoku Instrumentation Co Ltd
Current assignee: Shikoku Instrumentation Co Ltd
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: JP2017050283A

Description

本発明は、大光量（例えば３〜１５万ルーメン（ｌｍ））であり、主にイカ、サンマ、太刀魚等、光に集まる性質（走光性）を有する魚を集魚対象とするＬＥＤ集魚灯に関する。

近年、発光部をＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）に代替した照明器具が多数提案されている。集魚灯の分野においても、その消費電力の少なさから、従来の白熱電球やメタルハライドランプからの置き換えが進んでいる。

集魚灯の役割は、走光性を利用して集魚対象をおびき寄せることにある。非特許文献１によれば、例えば、イカの場合、集魚灯による集魚のメカニズムは次のとおりである。まず、夜間海中の表層付近にいるイカは集魚灯の光が届くと光の方向に遊泳し、漁船周囲の明るいところに到達する。しかし、イカは明るい環境に順応していないため、明るいところを避け、漁船下の船影に入る。そして、漁船下の船影に入ったイカは、漁船から下ろされた疑似餌により捕獲される（非特許文献１の１１ページ参照）。

近年の研究により、魚類の走光性は、特定の波長領域の光に対して起こることが分かってきている。例えば、イカの視感度は４８０〜４９０ｎｍ（青色〜青緑色）の波長の光にピークがあるとされており（図６（ｂ）参照。非特許文献１より引用）、この波長領域において走光性を示すことが知られている。この点、原理的に特定の波長ピークを生じやすいＬＥＤは、集魚効率の優れた集魚灯の光源として期待されている。

しかしながら、特定の波長ピークのみを有する単色光の環境下においては、作業性を悪化させるという課題があった。
そこで、特許文献１には、ＬＥＤを集魚灯に用いた集魚システムが開示されている。この集魚システムは、４５０〜４７０ｎｍ波長の青色ＬＥＤチップに、発光波長が５７０〜５９０ｎｍの黄色蛍光体を塗布して相関色温度が５０００Ｋ〜１５０００Ｋの白色光を照射する第１集魚灯と、４５０〜４７０ｎｍ波長の青色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照射する第２集魚灯とを備えており、二種類の異なる色の光を照射することによって、作業者の作業性と集魚効率の両方を実現するものである。

ところで、近年、演色性を改善することを目的として、緑色蛍光体が提案されている。特許文献２の図６には、半値幅の広い緑色発光として、Ｙ₃（Ｇａ，Ａｌ）₅Ｏ₁₂：ＣｅとＬｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの発光スペクトルが開示されているので、図１に引用する。参考例１がＹ₃（Ｇａ，Ａｌ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅであり、参考例２がＬｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅである。

特許第５２８０５３７号公報特開２０１５−１４２０５６号公報「イカ釣りＬＥＤ魚灯活用ガイド」独立行政法人水産総合研究センター水産工学研究所（２０１３年３月）

特許文献１に開示される集魚システムは、異なる照射光を有する第１および第２集魚灯が必要である。しかしながら、異なる照射光を用いることは、コスト面で不利になるという問題がある。一種類の照射光で集魚効率と作業者の作業性の両方を実現することが求められていた。

近年、地域によっては燃油高騰対策などの理由による光力規制がなされており、例えば、水産庁のＷｅｂサイトには、福岡県で手釣り・竿釣りをおこなう場合に用いる集魚灯は１０ｋＷ以下でなくてならないことが記載されている。少ない投入電力で十分な集魚効果を得ることのできる小型船舶用集魚灯システムのニーズがあると考えられる。

そこで、本発明は、一種類の照射光で集魚効率と作業者の作業性の両方を実現することができるＬＥＤ集魚灯を提供することを目的とする。

発明者は、緑色蛍光体の特性の検討および高濃度化によって、集魚対象の好む青緑色光の波長ピークの強度を高め、かつ、波長分布を可視光領域にブロードにすることで、集魚効率が高く作業者の作業性を損なわない光色とすることを可能とした。さらに、蛍光体の高濃度化で光量が低下するという課題を、多数個（例えば、１００〜５０００個）のＬＥＤチップを高密度実装することによって解消した。これにより、白色光の照射光を不要とし、一種類の照射光のみで集魚効率と作業者の作業性の両方を実現する本発明を完成した。すなわち、本発明は以下の技術手段から構成される。

第一の発明は、複数個のＬＥＤチップと、緑色蛍光体を含有した透光性封止樹脂とを有するＬＥＤ光源を備えたＬＥＤ集魚灯において、前記ＬＥＤチップが４５０〜４７０ｎｍの間にピーク波長を有すること、前記緑色蛍光体が５２０〜５５０ｎｍの間に発光ピーク波長を有すること、前記ＬＥＤ光源は、４５０〜４７０ｎｍの間に第１のピーク波長を有するとともに、５２０〜５５０ｎｍの間に第２のピーク波長を有し、前記第２のピーク波長の半値全幅が９０ｎｍ以上であること、前記第１のピーク波長と前記第２のピーク波長の相対発光強度の比率が０．８：１〜１：０．８であること、前記第１のピーク波長または前記第２のピーク波長に対する５９０ｎｍの波長の相対発光強度が０．５以上である、および／または、６００ｎｍの波長の相対発光強度が０．４以上であり、かつ、５９０ｎｍの波長の相対発光強度が６００ｎｍの波長の相対発光強度よりも高いこと、前記透光性封止樹脂中の前記緑色蛍光体の濃度が１０重量％以上であること、前記ＬＥＤチップが３００個以上配置され、前記ＬＥＤ光源の投入電力が２００Ｗ以上であり、青緑色の光を照射することを特徴とするＬＥＤ集魚灯である。
第二の発明は、前記ＬＥＤチップの実装面積密度が１５ｍｍ ^２／ｃｍ ^２以上であることを特徴とする。

第三の発明は、第一または第二の発明において、前記緑色蛍光体の９０重量％以上が、ＬｕＡＧ系
蛍光体からなることを特徴とする。

第四の発明は、第一ないし第三のいずれかの発明において、前記第１のピーク波長または前記第２のピーク波長に対する４７０〜４９０ｎｍの波長域の相対発光強度が０．３５以上であることを特徴とする。
第五の発明は、第一ないし第四のいずれかの発明において、小開口および大開口を有するリフレクタを備えることを特徴とする。

第六の発明は、第一ないし第四のいずれかの発明において、配光角が７５度以上の投光用凸レンズを備えることを特徴とする。
第七の発明は、第一ないし第六のいずれかの発明において、前記ＬＥＤ光源の相関色温度が７０００Ｋ〜８０００Ｋの青緑色光であることを特徴とする。
第八の発明は、第五の発明のＬＥＤ集魚灯複数台と、第六の発明のＬＥＤ集魚灯複数台とを備えることを特徴とするＬＥＤ集魚灯システムである。
第九の発明は、第八の発明において、前記ＬＥＤ集魚灯を４台以上備え、各ＬＥＤ集魚灯の４０ｍ先の中心値の明るさが１０ルクス以上であり、かつ、前記ＬＥＤ光源の投入電力の合計値が１０ｋＷ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、一種類の照射光で集魚効率と作業者の作業性の両方を実現することができるＬＥＤ集魚灯を提供することができる。

Ｙ₃（Ｇａ，Ａｌ）₅Ｏ₁₂：ＣｅとＬｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの発光スペクトルを示すグラフである。第一実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯の斜視図である。第一実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯の平面図である。第一実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯の側面断面図である。第一実施形態例に係るＬＥＤ光源モジュールの側面断面図である。（ａ）は第一実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯の照射光の波長分布を示すグラフであり、（ｂ）はイカおよび人の視感度を示すグラフである。第二実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯の斜視図である。第二実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯の平面図である。第二実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯の側面断面図である。ＬＥＤ集魚灯の漁船への設置例および推定照射範囲を示す図である。第二実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯使用時の魚群探知機の深さ方向の画像であり、（ａ）は点灯直後の画像であり、（ｂ）は点灯中の画像であり、（ｃ）は消灯後の画像である。第二実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯使用時の魚群探知機の水平方向の画像である。第三実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図である。

本発明のＬＥＤ集魚灯は、多数個（例えば、１００〜５０００個、好ましくは２００個以上）の投入電力が数Ｗクラス（例えば、０．２〜４Ｗ）のＬＥＤチップを実装した、投入電力が百Ｗ以上（例えば、１００Ｗ以上、好ましくは２００Ｗ以上、より好ましくは４００Ｗ以上、さらに好ましくは５００Ｗ以上）の光源と、投影手段としてのリフレクタまたはレンズと、光源を冷却するヒートシンクとを備え、イカの視感度のピークの付近（短波長側）に第１のピーク波長（例えば４５０〜４７０ｎｍ）を、人の視感度のピークまたはその付近に第２のピーク波長（例えば５２０〜５５０ｎｍ）を有している。
また、小型船舶を対象とした本発明のＬＥＤ集魚灯システムは、ＬＥＤ集魚灯を複数台（例えば３〜１６台または４〜８台）備え、各ＬＥＤ集魚灯の４０ｍ先の中心値の明るさが１０ルクス以上（好ましくは１５ルクス以上、より好ましくは１８ルクス以上）または１００ｍ先の中心値の明るさが１０ルクス以上（好ましくは１５ルクス以上、より好ましくは１８ルクス以上）であり、かつ、投入電力の合計値が１０ｋＷ以下（好ましくは７ｋＷ以下、より好ましくは５ｋＷ以下）である。
以下、例示に基づき本発明を説明する。

［第一実施形態例］
第一実施形態例のＬＥＤ集魚灯１は、走光性を有する魚類の中でも、特にイカ類を集魚対象とする。第一実施形態例のＬＥＤ集魚灯１は、遠方に光を照射するためのリフレクタを備えている。
図２〜４を参照しながら第一実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯１の構成を説明する。図２にＬＥＤ集魚灯１の斜視図、図３に平面図、図４に側面断面図を示す。
ＬＥＤ集魚灯１は、リフレクタ１０と、ＬＥＤ光源モジュール２０と、モジュール保持具３１と、ヒートシンク３２と、取付部３３を主な構成要素としている。

リフレクタ１０は、拡径部１１と、カバー１２とを備えて構成され、ＬＥＤ光源モジュール２０から照射された光を反射・集光し、所定の配向角度と光量分布を与える。
本実施形態例の配向角は約３０°であり、遠方照射により遠方の集魚対象をおびき寄せるのに適している。

拡径部１１は、ＬＥＤ光源モジュール２０が配置される底部開口（小開口）と、カバー１２が配置される上部開口（大開口）とを備える。拡径部１１は、例えば、アルミニウム合金で構成され、内面は乱反射による光量低下を防ぐため、鏡面処理されている。
拡径部１１の底部開口の直径は、例えば１０〜２０ｃｍであり、上部開口の直径は、例えば２０〜６０ｃｍであり、底部開口から上部開口までの高さは、例えば５〜８０ｃｍである。
拡径部１１の上部および底部開口の大きさ比率や内面の曲面は変更してもよく、拡径部１１に複数の反射面を設けたマルチリフレクタとしてもよい。

カバー１２は、透光性樹脂板により構成されており、好ましくは割れにくく、紫外線、塩分、湿度、温度変化に耐える耐候性を有する透明な樹脂板（例えば、ポリカーボネート板）により構成する。カバー１２は、拡径部１１の大開口辺縁部に設けられた留具１３により固定される。
なお、カバー１２に、グレア（まぶしさ）対策などのために光拡散する加工を加えてもよい。

図５は、第一実施形態例に係るＬＥＤ光源モジュール２０の側面断面図である。このＬＥＤ光源モジュール２０は、実装基板２１と、多数個のＬＥＤチップ２２と、ダム材２３と、透光性樹脂部２４と、電源ケーブル２６（図３参照）とを主な構成要素とし、青緑色光として認識される大光量光源を構成する。

実装基板２１は、熱伝導性に優れる材料であり、例えば、銅板またはアルミ板により構成される。実装基板２１は少なくとも表面が金属材料からなるものであれば足り、例えば表面が銅からなる水冷構造のヒートスプレッダ（上板、中板、下板の３種類の銅板からなる積層構造体）を用いてもよい。実装基板２１のＬＥＤ実装領域の表面には、反射層（図示せず）が形成されており、ＬＥＤチップ２２からの発光を図示の上方向に反射する。この反射層は、例えば、銀めっき層、或いは、白色無機粉末（白色無機顔料）と二酸化珪素（ＳｉＯ_２）を主要な成分とし、有機リン酸を含むジエチレングリコールモノブチルエーテルの溶剤でこれらを混ぜたインクを塗布、焼成して形成される無機系白色絶縁層である。

ＬＥＤチップ２２は、４５０〜４７０ｎｍの間に発光のピーク波長を有するＬＥＤベアチップである。具体的には、例えば窒化ガリウム系半導体を用いた青色ＬＥＤ素子であり、発光ピーク波長は４５０〜４６２．５ｎｍ、投入電力は０．１〜０．３Ｗである。
なお、本実施形態例とは異なり、ＬＥＤチップ２２をＬＥＤパッケージ（投入電力が数Ｗクラス）により構成してもよい。

ＬＥＤチップ２２は、実装基板２１にＣＯＢ（Chip On Board）実装されており、図示の上方向（実装基板２１と反対方向）に光を発する。ＬＥＤチップ２２の底面は高熱伝導性接着材、半田接続等により実装基板２１の上面に固着されている。
隣り合うＬＥＤチップ２２は実質的に等間隔に配置され、ワイヤ２５でワイヤボンディング接続されており、端部に位置するＬＥＤチップ２２は実装基板２１上の配線層ともワイヤボンディングされている。
ＬＥＤ実装領域（反射領域）内におけるＬＥＤチップ２２の実装面積密度（チップ搭載面積占有率）を１５ｍｍ^２／ｃｍ^２以上とすることが好ましく、より好ましくは２０ｍｍ^２／ｃｍ^２以上とする。単位面積当たりの光度を高め高輝度を実現することにより、海中のより遠く、より深いところまで光を到達させることが可能となるからである。また、高輝度を実現するために、例えば最大定格電流１００ｍＡ以上、好ましくは最大定格電流３００ｍＡ以上、さらに好ましくは最大定格電流５００ｍＡ以上のＬＥＤチップを用いることが開示される。

実装基板２１のＬＥＤ実装領域には、同一仕様のＬＥＤチップ２２が、例えば、３００個以上、６００個以上、１２００個以上または１５００個以上配置され、投入電力が１００Ｗ以上、２００Ｗ以上、４００Ｗ以上または５００Ｗ以上のＬＥＤ光源を構成する。このＬＥＤ光源は、数十個以上のＬＥＤチップ２２を直列接続してなるＬＥＤモジュールを数個ないし数十個設け、各ＬＥＤモジュールを並列に接続して構成される。

実装基板２１のＬＥＤ実装領域は、少なくとも表面に光反射性が付与されたダム材２３により囲まれている。ダム材２３は、製造時において封止樹脂の流動を防ぐもので、樹脂や金属材料などで構成する。ダム材２３の内側には、透光性樹脂を充填および硬化してなる透光性樹脂部２４が設けられている。

透光性樹脂部２４は、蛍光体を含有する透光性樹脂を充填して構成される。透光性樹脂部２４のベース材料は、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂である。シリコーン樹脂の詳細な種類として、例えば、ベースポリマーの側鎖がメチル基のみからなるメチル系シリコーンや、側鎖の一部にフェニル基を有するフェニル系シリコーン等が挙げられる。

透光性樹脂部２４に含有される蛍光体は、ＬＥＤチップ２２の発光と蛍光体の発光とを組み合わせた照射光の波長分布が、集魚効率と作業者の作業性を両立するように選定される。
詳細には、照射光の波長分布が次のような特徴を有するように選定される。
（ア）イカの視感度のピークの付近（短波長側）に第１のピーク波長（励起光ピーク波長）を、人の視感度のピークまたはその付近に第２のピーク波長（発光ピーク波長）を有していること
（イ）第１のピーク波長と第２のピーク波長の相対発光強度の比率が０．８：１〜１：０．８（好ましくは０．８５：１〜１：０．８５）であること
（ウ）第１のピーク波長と第２のピーク波長の谷付近に存在するイカの視感度のピークに相当する波長（例えば４８０〜４９０ｎｍ）の強度を底上げし、かつ、第２のピーク波長の裾野の波長分布をブロードにすること。具体的には、ピーク波長強度を１．０とした場合に４７０〜４９０ｎｍの波長域の相対発光強度が０．３５以上（好ましくは０．３８以上）であり、かつ、５９０ｎｍの波長の相対発光強度が０．５以上（好ましくは０．５５以上）である（または６００ｎｍの波長の相対発光強度が０．４以上（好ましくは０．４３以上）である）こと

上記（ア）の特徴を満たす観点から、本実施形態例では、４５０〜４７０ｎｍの間に発光のピーク波長を有するＬＥＤチップ２２に対し、５４０ｎｍに発光ピーク波長を有する緑色蛍光体を組み合わせた構成としている。蛍光体の発光ピーク波長はこれに限定されないが、人の視感度に近づけることで照射光をより明るく感じさせる観点から、５３０〜５５０ｎｍの間に発光ピーク波長を有することが好ましく、５３５〜５４５ｎｍの間に発光ピーク波長を有することがより好ましい。

ＬＥＤチップ２２の発光と蛍光体の発光とを組み合わせた照射光の相関色温度としてとらえた場合、短波長側のピークと長波長側のピークを有する波長分布により合成される青緑色光に近づける観点から、相関色温度が７０００〜８０００Ｋであることが好ましく、７２００〜７８００Ｋであることがより好ましく、７３００〜７７００Ｋであることがさらに好ましい。

上記（イ）の特徴を満たすため、蛍光体からの発光を増やして相対的な長波長側のピーク強度を高める観点から、蛍光体の濃度を高くすることが好ましく、例えば、蛍光体の濃度を１０〜２５重量％とすることが好ましく、１３〜２０重量％とすることがより好ましく、１５〜１８重量％とすることがさらに好ましい。本実施形態例においては、１５．５重量％としている。

上記（ウ）の特徴を満たすため、蛍光体の第２のピーク波長の裾野の分布をブロードにする観点から、蛍光体の発光の半値全幅を大きくすることが好ましく、例えば、半値全幅を９０ｎｍ以上とすることが好ましく、半値全幅を１００ｎｍ以上とすることがより好ましく、１０５ｎｍ以上とすることがさらに好ましい。

白色のＬＥＤ光源を作製する場合、黄色と赤色の蛍光体を使うのが一般的であり、赤色を混入させると演色性が上がる一方、変換効率が下がり全光束が落ちることが知られている。この点、本実施形態例では緑色蛍光体のみを用いていることから、変換効率は良好であり、濃度分布の調整も容易である。
本実施形態例で採用した緑色蛍光体は、化学式Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅで表されるＬｕＡＧ蛍光体であり、図１の参考例２と同様の発光スペクトルを有している。

その他、緑色蛍光体の例として、化学式Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅで表わされるスカンジウム酸化物系蛍光体、化学式（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_８：Ｅｕで表されるβ−サイアロン系蛍光体、化学式ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌで表される硫化亜鉛系蛍光体等も開示される。集魚対象の走光性への調整や色調のためにこれらの蛍光体やその他黄色や赤色の蛍光体を混合して用いてもよいが、この場合でも、ＬｕＡＧ系蛍光体の蛍光体濃度が９０重量％以上（好ましくは９５重量％以上）を占めることが好ましい。

ＬＥＤ光源モジュール２０は、ＬＥＤチップ２２が生じた熱を放熱するため、実装基板２１の裏面がモジュール保持具３１の当接面と接触する状態で、モジュール保持具３１の凹みにネジ等の固定具により固定される。
実装基板２１とモジュール保持具３１の間には、必要に応じて放熱グリス、放熱シート等の熱伝達部材を介在させる。

モジュール保持具３１は、表面側に、Ｏリング（図示せず）を介してリフレクタ１０が取り付けられ、裏面側にヒートシンク３２が取り付けられている（図４参照）。モジュール保持具３１およびヒートシンク３２は、熱伝導性に優れた材料、例えば、銅、アルミ等の金属材により構成される。

ヒートシンク３２は水冷式であり、図示しないポンプにより冷却水が供給口３２ａから供給され、排出口３２ｂから排出されながらヒートシンク３２内を循環する。
なお、ヒートシンク３２は、自然空冷式、電動ファンを備えるものを用いてもよい。但し、ＬＥＤチップ２２を高密度に実装すると実装部分が高温となり、放熱性に悪い発光中心部の光量が特に低下するドーナツ化現象が生じるという課題があるため、熱拡散能力の特に高いヒートスプレッダと共に冷却能力が特に高いヒートシンクを採用する必要がある。

ヒートシンク３２には、ＬＥＤ光源モジュール２０に電源ケーブル２６を介して電源を供給するための電源コネクタ２６ａ，２６ｂが設けられている。また、ヒートシンク３２には、設置箇所に取付け、角度調整を可能とするための取付部３３が設けられている。

［波長分布］
ＬＥＤ光源モジュール２０の照射光の波長分布を測定した。図６（ａ）は、ＬＥＤ集魚灯１の照射光の波長分布を示すグラフであり、（１）はＬＥＤ光源モジュール２０の波長分布であり、（２）は比較例１の波長分布であり、（３）はイカを集魚対象として従来用いられている青緑色ＬＥＤ素子の波長分布である。
比較例１は、ＬＥＤ光源モジュール２０の蛍光体を黄色蛍光体（化学式Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅで表されるＹＡＧ蛍光体）に置換して白色光を発光するようにしたＬＥＤ光源モジュールである。

図６（ａ）から、次のことが分かる。
（１）は、ＬＥＤチップ２２の発光ピーク波長４５０〜４６２．５ｎｍおよび蛍光体の発光ピーク波長５２０〜５５０ｎｍに波長分布のピークがあることが分かる。
（２）もＬＥＤチップ２２の発光ピーク波長に第１のピークがあることは（１）と同様であるが、長波長側にある第２のピーク（５６０ｎｍ付近）の発光強度が小さいことが分かる。
（３）は、５００ｎｍ付近に単一のピークがあることが分かる。

図６（ａ）から、次のことが推察される。
（１）では、集魚対象のイカの走光性のピークとされる波長４８０〜４９０ｎｍの相対発光強度が、（２）および（３）に比べ高く、イカの集魚性が相対的に高いことが推察される。
（１）では、可視光領域において相対発光強度の高い範囲がブロードに分布している（例えば、６００ｎｍ付近の相対発光強度が０．４以上である）ため、作業者の視認性が向上することが推察される。換言すれば、青紫の補色である黄から青の補色である黄みの橙までにかけての相対発光強度の高いので（例えば、５７０ｎｍ付近の相対発光強度が０．７５以上、５９０ｎｍ付近の相対発光強度が０．５以上、６００ｎｍ付近の相対発光強度が０．４以上であるため）、作業者の視認性が向上することが推察される。

［設置例］
漁船に４個のＬＥＤ集魚灯１を設置し、照射範囲を推定する試験を行った。
図１０は、５ｔクラスの漁船３にＬＥＤ集魚灯１を設置した配置を示す平面図である。漁船３の作業エリア３ａの上方には、作業エリア３ａを縦断して集魚灯を吊すためのワイヤ４が張架されている。２個のＬＥＤ集魚灯１ａ，１ｂをワイヤ４の船首側に設置し、２個のＬＥＤ集魚灯１ｃ，１ｄをワイヤ４の船尾側に設置した。２個のＬＥＤ集魚灯１ａ，１ｃはリフレクタ１０の大開口を漁船３の左方に向け、２個のＬＥＤ集魚灯１ｂ，１ｄはリフレクタ１０の大開口を漁船３の右方に向けた。ＬＥＤ集魚灯１ａ〜１ｄでの消費電力は、それぞれ６００Ｗであり、１００ｍ先の明るさ（中心値）は２２ルクスである。

上記の配置において、４個のＬＥＤ集魚灯１ａ〜１ｄを照射した結果、４個のＬＥＤ集魚灯１ａ〜１ｄの照射範囲は、図１０中のＡ１およびＡ２の曲線で囲まれた範囲であることが推定された。ここで、Ａ１の範囲は各１灯分が照射できる範囲、Ａ２の範囲は２灯分が重なって照射できる範囲を示している。すなわち、４個のＬＥＤ集魚灯１ａ〜１ｄから約３００ｍ（図中矢印Ｄ１）以内の範囲（Ａ１）、および、２個のＬＥＤ集魚灯１ａ，１ｂと２個のＬＥＤ集魚灯１ｃ，１ｄの中間から左右に約５００ｍ（図中矢印Ｄ２）以内の範囲（Ａ２）が照射範囲として推定された。なお、図１０はイメージ図であり、正確には船頭と船尾の箇所は少し暗くなっている。

以上に説明した第一実施形態例のＬＥＤ集魚灯１によれば、照射光がイカの走光性のピークに対応する波長で強度が高いこと、および、可視光領域において相対発光強度の高い波長分布がブロードであることにより、一種類の照射光で集魚効率と作業者の作業性の両方を実現することができると考えられる。また、メタルハライドランプのように作業者が日焼けをすることもなく、エネルギー効率も良好である。集魚灯１ａ〜１ｄの総消費電力は２．４ｋＷと少ないので、燃料代の削減および発電機の小型化を実現することが可能となる。

［第二実施形態例］
第二実施形態例は、投光手段としてレンズ４０を備えるＬＥＤ集魚灯２に関する。
第二実施形態例のＬＥＤ集魚灯２は、リフレクタ１０の代わりにレンズ４０を備える点で第一実施形態例のＬＥＤ集魚灯１と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については第一実施形態例と同一の符号を付し、説明を割愛する。

図７はＬＥＤ集魚灯２の斜視図、図８は平面図、図９は側面断面図である。ＬＥＤ集魚灯２は、レンズ４０と、ＬＥＤ光源モジュール２０と、モジュール保持具３１と、水冷ヒートシンク３２とを備えて構成される。ＬＥＤ光源モジュール２０、モジュール保持具３１および水冷ヒートシンク３２については、第一実施形態例と同様であるので、説明を割愛する。

レンズ４０は、ＬＥＤ光源モジュール２０の発光を海面および船上に投光するための凸レンズである。レンズ４０の材質は、透光性、耐候性および軽量性を備えた樹脂材料であり、例えばシリコーンである。レンズ４０の配向角は、ＬＥＤ集魚灯１を漁船の上方に吊し、レンズ４０を水平方向に向けても船上を照らすために必要な角度（例えば、７５〜１５０度）であり、本実施形態例においては１００度である。本実施形態例の光源は大光量であるため、レンズ４０の配向角を大きくしても光量を確保することができ、海面および船上の両方を照射することができる。レンズ４０の直径は、一定量の照射領域を確保するため、例えば、１０〜５０ｃｍである。

第二実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯２によっても、第一実施形態例と同様の作用効果が奏される（但し、遠方照射性は劣る。）。また、光源が大光量であり、レンズ４０の配向角が大きいため、一種類の照射光で広域照射により十分な光量で海面および船上を照射することができる。

第一実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯１と、第二実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯２とは併用することが可能である。ＬＥＤ集魚灯１を複数台、ＬＥＤ集魚灯２複数台を配置することにより、遠方照射と広域照射の両方を行い、船上および漁船近傍から遠方までの光量を十分に確保したＬＥＤ集魚灯システムを構築することができる。

［フィールド試験］
１５５ｔの漁船に、ＬＥＤ集魚灯１およびＬＥＤ集魚灯２のいずれかを、それぞれ４個（５ｔの漁船の灯りに相当）設置して、３名の釣り人によるイカ釣り試験を実施した。
フィールド試験では、４個のＬＥＤ集魚灯１を常時点灯（ＬＥＤ集魚灯２は使用せず）する条件と、４個のＬＥＤ集魚灯２を常時点灯（ＬＥＤ集魚灯１は使用せず）する条件とで実施した。

まず、リフレクタ型のＬＥＤ集魚灯１を用いて、長崎県壱岐島の西方約３０ｋｍの地点において、１日目２０：００〜２日目３：００の時刻（実質５時間）にイカ釣りを実施した。通常、漁船ではシーアンカーを用い、潮の流れに同期させるが、今回の実験の漁船にはシーアンカーは無く、風がある海上条件だったため、船を漂流させて実験を行った。なお、船影に疑似餌（スッテ）を下ろすことはできなかった（釣果に不利であった）。

次に、レンズ型のＬＥＤ集魚灯２を用いて、リフレクタ型のＬＥＤ集魚灯１で実施した地点からさらに南西約７ｋｍの地点において、２日目２２：００〜３日目日３：００の時刻（実質４時間）にイカ釣りを実施した。風が強く海上条件のため、船を漂流させて実験を行った。なお、風のため、船影に疑似餌（スッテ）を下ろすことはできなかった（釣果に不利であった）。

リフレクタ型のＬＥＤ集魚灯１を用いたときの釣果の時間経緯を表１に示す。
［表１］

表１を見て分かるように、実質５時間で合計１７０ハイのイカ（殆どがケンサキイカ）が釣れ、１時間あたり約３４パイと、大きな釣果が得られた。３４ｃｍ以上のイカは過去最大級であった。
レンズ型のＬＥＤ集魚灯２を用いたときの釣果は、実質４時間で合計１２０ハイのイカが釣れ、１時間あたり約３０ハイであった。
また、ＬＥＤ集魚灯１およびＬＥＤ集魚灯２で釣れたイカのうち、約１０％は２５ｃｍ以上の大物であった。

図１１および図１２に、レンズ型のＬＥＤ集魚灯２を用いたときの魚群探知機の画像を示す。図１１は、魚群探知機の深さ方向の画像であり、（ａ）は点灯直後の画像であり、（ｂ）は点灯中の画像であり、（ｃ）は消灯後の画像である。図１１中右側の１目盛は水深１０ｍ分を示す。図１２はＬＥＤ集魚灯２を点灯直後の魚群探知機の水平方向の画像を示す。図中、点線で示した内側の円は漁船から１００ｍの距離を示し、外側の円は漁船から２００ｍの距離を示す。

図１１（ａ）および図１２を見ると分かるように、点灯直後から光に反応して漁船に魚群が集まってきていることが分かる。また、図１１（ｂ）を見ると分かるように、点灯中は水深５０ｍ付近に魚群が集まっていることが分かる。図１１（ｂ）の状態は、点灯中はほとんど変わらない状態であった。また、図１１（ｃ）を見ると分かるように、消灯後は魚群が減っていることが分かる。
以上から、レンズ型のＬＥＤ集魚灯２による集魚効果が確認することができる。

作業者にＬＥＤ集魚灯１およびＬＥＤ集魚灯２の使用感についてインタビューしたところ、発光は大光量で明るく見た目も涼しげであり、船上では作業がしやすいとの評価コメントが得られた。

以上より、ＬＥＤ集魚灯１およびＬＥＤ集魚灯２によれば、釣果および魚群探知機の画像により集魚効率の高さが確認され、作業者の評価コメントより作業者の作業性が確保できることが確認された。

［第三実施形態例］
第三実施形態例は、冷却手段として空冷式のヒートシンク５１を備えるＬＥＤ集魚灯５に関する。
第三実施形態例のＬＥＤ集魚灯５は、水冷式のヒートシンク３２の代わりに空冷式のヒートシンク５１を備える点で第二実施形態例のＬＥＤ集魚灯２と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については第二実施形態例と同一の符号を付し、説明を割愛する。

図１３は、第三実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯５の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図である。ＬＥＤ集魚灯５は、ＬＥＤ光源モジュール２０と、レンズ４０と、モジュール保持具（図示省略）と、空冷式のヒートシンク５１とを備えて構成される。ＬＥＤ光源モジュール２０およびレンズ４０については、第二実施形態例と同様であるので、説明を割愛する。
図示しないモジュール保持具は、レンズ４０の周縁部に設けられた公知の器具（例えば、ボルト締結フランジ）であり、レンズ４０、ＬＥＤ光源モジュール２０およびヒートシンク５１を固定している。

ヒートシンク５１は多数のフィンを備え、熱伝導性に優れた銅、アルミ等の金属材により構成される。ヒートシンク５１は、上述のヒートスプレッダ、並びに、放熱グリス、放熱シート等の熱伝達部材を介してＬＥＤ光源モジュール２０の裏面に当接して固定されている。
第三実施形態例に係るＬＥＤ集魚灯５によっても、第二実施形態例と同様の作用効果が奏される。

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。

１ＬＥＤ集魚灯（リフレクタ型）
２ＬＥＤ集魚灯（レンズ型）
３漁船
４ワイヤ
５ＬＥＤ集魚灯（レンズ型）
１０リフレクタ
１１拡径部
１２カバー
１３留具
２０ＬＥＤ光源モジュール
２１実装基板
２２ＬＥＤチップ
２３ダム材
２４透光性樹脂部
２５ワイヤ
２６電源ケーブル
３１モジュール保持具
３２ヒートシンク
３３取付部
３４Ｏリング
４０レンズ
５１ヒートシンク

Claims

複数個のＬＥＤチップと、緑色蛍光体を含有した透光性封止樹脂とを有するＬＥＤ光源を備えたＬＥＤ集魚灯において、
前記ＬＥＤチップが４５０〜４７０ｎｍの間にピーク波長を有すること、
前記緑色蛍光体が５２０〜５５０ｎｍの間に発光ピーク波長を有すること、
前記ＬＥＤ光源は、４５０〜４７０ｎｍの間に第１のピーク波長を有するとともに、５２０〜５５０ｎｍの間に第２のピーク波長を有し、前記第２のピーク波長の半値全幅が１００ｎｍ以上であること、
前記第１のピーク波長と前記第２のピーク波長の相対発光強度の比率が０．８：１〜１：０．８であること、
前記第１のピーク波長または前記第２のピーク波長に対する５９０ｎｍの波長の相対発光強度が０．５以上である、および／または、６００ｎｍの波長の相対発光強度が０．４以上であり、かつ、５９０ｎｍの波長の相対発光強度が６００ｎｍの波長の相対発光強度よりも高いこと、
前記透光性封止樹脂中の前記緑色蛍光体の濃度が１０重量％以上であること、
前記ＬＥＤチップが３００個以上配置され、前記ＬＥＤ光源の投入電力が２００Ｗ以上であり、青緑色の光を照射することを特徴とするＬＥＤ集魚灯。
前記ＬＥＤチップの実装面積密度が１５ｍｍ ^２／ｃｍ ^２以上であることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ集魚灯。
前記緑色蛍光体の９０重量％以上が、ＬｕＡＧ系蛍光体からなることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ集魚灯。
前記第１のピーク波長または前記第２のピーク波長に対する４７０〜４９０ｎｍの波長域の相対発光強度が０．３５以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ集魚灯。
小開口および大開口を有するリフレクタを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＬＥＤ集魚灯。
配光角が７５度以上の投光用凸レンズを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＬＥＤ集魚灯。
前記ＬＥＤ光源の相関色温度が７０００Ｋ〜８０００Ｋの青緑色光であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のＬＥＤ集魚灯。
請求項５に記載のＬＥＤ集魚灯複数台と、請求項６に記載のＬＥＤ集魚灯複数台とを備えることを特徴とするＬＥＤ集魚灯システム。
前記ＬＥＤ集魚灯を４台以上備え、各ＬＥＤ集魚灯の４０ｍ先の中心値の明るさが１０ルクス以上であり、かつ、前記ＬＥＤ光源の投入電力の合計値が１０ｋＷ以下であることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ集魚灯システム。