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なぜライトは紫色なのか?

執筆者 | 3月 22, 2024 | blogs, グローライト | コメント0件

前書き。

グロー・ライトが紫色に輝くのは、青みがかったLEDと赤みがかったLEDのアレイだからだ。 植物は青色光と赤色光を最も効率よく吸収して光合成を行い、その結果、植物の代謝プロセスの多くに使用される糖分が得られる。

チラコイド膜中のクロロフィル

図1 Photo by Kara Eads on Unsplash

なぜ青と赤の光なのか?

しかし、青や赤は反射されず、葉に吸収されて光合成に使われる。

クロロフィルは青と赤の光を好む。

クロロフィルは植物細胞の中に埋もれている分子で、光を吸収して化学エネルギーに変換する(最終的には糖の生成に使われる)。

クロロフィル-bがあり、その吸光度のピークは青色光である。 また、赤色光を吸光度のピークとするクロロフィル-aもある。 図2はこれを示す吸光度チャートである。 緑色に対する感度は、吸収率が低いとはいえ、依然として光吸収に寄与する可能性があることに注意。

図2 クロロフィル吸収チャート。

しかし、なぜブルーライトなのか? お得感がある。

青色光子の波長周波数は非常に短く、したがってエネルギーが高い。 青色光子は、赤色光子に比べてクロロフィル活性を直接的には増加させないが、青色光子のエネルギーは、プロセス全体を取り巻く生化学反応の多くを触媒する。 実際、農家は作物の生産を促進するために青色光を補充する(青色光補充効果)。

光合成に寄与するエネルギー源として、青色光子のエネルギーを利用するのは、進化上の特徴である可能性が高い。

図3 青色光は周波数が短く、エネルギーが強い

しかし、なぜ赤信号なのか? 範囲を広げる。

クロロフィルaの、そしてクロロフィルbの赤色光を吸収する能力は、単に光合成に寄与する色の範囲を広げるだけである。 もう一つの進化の特徴。

実際、クロロフィル-aのピーク吸収は、クロロフィル-bに比べて、この範囲を両方向にさらに広げている(図4)。

 

図4 クロロフィルaは、光合成に利用できる色の範囲を広げる。

クロロフィルaとクロロフィルbはどこにあるのか? (深く潜る。)

クロロフィルaとクロロフィルbは植物細胞の奥深く、特に緑の葉の中に埋もれている。 細胞内にはチラコイドと呼ばれるパンケーキのような構造物がある(図5)。 このチラコイドには膜があり、光を吸収して糖を作るための化学エネルギーに処理する工場がある。

図6はこの工場と2つの重要なステーションを示している:PS-IIとPS-Iである。 PS-IIはクロロフィル-bの光吸収分子を多く含み、PS-Iはクロロフィル-aを多く含む。

図5 クロロフィルは植物細胞の奥深くにあるチラコイド構造に存在する

図6 PS-IIのクロロフィル-b、PS-Iのクロロフィル-a

栽培用照明が正しい色をターゲットにしているかどうか、どうすればわかりますか?

栽培用ライトを購入する際や、ダイナミックLEDライトの色を調整する際には、「スイートスポット」を確実にヒットさせることが重要だ。 これは、色スペクトルを測定し、吸収曲線と比較する「スペクトル」PARメーターを使用して行われる。

トップクラスの室内農家や農業研究者は、効率と生産性を最適化するための必携ツールとしてこの装置を採用している。

LEDの光色と光合成のアライメント

図7 クロロフィル吸収曲線による育成光スペクトル。

紫の成長ライトは理にかなっているが、フルスペクトルライトは?

青と赤のLED電球で紫色に輝く成長ライトは理にかなっている。 実験とデータによって証明されたように、これらの色域で吸収性の高いクロロフィル分子を効率的にターゲットにするように適合されている。

適者生存という自然の驚異的な進化の結果なのだ。

しかし、青赤の成長ライトとは別に、フルスペクトル照明を推進する別の陣営がある。 次回はそのあたりを探ってみたい。

PAR、PPF、PFFD、PFD

図 8 フルスペクトル成長ライト

PG200NスペクトルPARメーター

スペクトルPAR測定は、農家や研究者に照明の専門家としての利点を提供し、ピーク色の波長を測定して、成長ライトが効率的な光合成のためのスイートスポットに当たっていることを確認する。

PG200N 製品概要

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UPRtek(est。2010)は、ポータブルで高精度の光測定器のメーカーです。ハンドヘルド分光計、PARメーター、分光放射計、光校正ソリューション。

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スペクトロメーター、分光光度計、分光放射計である。 しかし、これらの用語はあまりに同じように使われているため、1つの短い記事でその違いを明確にする義務があると考えた。

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