CN102740681A

CN102740681A - 植物栽培系统

Info

Publication number: CN102740681A
Application number: CN2010800631121A
Authority: CN
Inventors: 冈崎圣一
Original assignee: KEYSTONE TECHNOLOGY Inc
Current assignee: KEYSTONE TECHNOLOGY Inc
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: JP2012039996A; CN102740681B; JP5531934B2; WO2011068182A1; HK1177099A1; JP2014144013A; JP5773401B2

Abstract

提供一种人工控制栽培环境、具备兼顾培育和观测的光源的植物栽培系统。一种栽培植物的植物栽培系统（1），具备被分隔开的空间即栽培单元（3）和管理植物的栽培的管理部（5），栽培单元（3）具备能够移动的架子即栽培架（7）和遮光部，栽培架（7）具备栽培搁板（9）和光控制部，栽培搁板具备光源和观测装置，所述光源，通过调整具有多个发光二极管的发光体组件的照射量，将光照射到植物上，所述观测装置，在发光体组件的照射下观察植物，取得观测数据，向管理部发送。发光体组件具有第1发光二极管、第2发光二极管和第3发光二极管，分别配置成能均匀照射，管理装置具备比较当前和过去的观测数据以预测植物的收获日的计算装置。

Description

植物栽培系统

技术领域

本发明涉及在室内栽培植物的植物栽培系统。

背景技术

为了栽培植物，与植物的种类和/或培育状况相匹配地适当调整栽培环境是不可或缺的，作为用于此的手段，提出了各种各样的栽培设施。

例如，进行如下完全控制型的植物栽培：遮断外部环境的影响而人工创造栽培环境，在其中栽培植物。另外，为了掌握植物的培育状况，还要进行图像数据的解析（参照专利文献1）。

图16是表示专利文献1中的植物栽培系统101的构成的框图。植物栽培系统101具备栽培室103和管理室105。在栽培室103中，遮光部147以及绝热部149遮断由外部环境对栽培室103内的栽培环境的影响。光照射在栽培的植物111上的光源125、调整栽培室103内的栽培环境的调整部151和具备控制调整部151的各种控制装置的控制部153人工设定栽培室103内的栽培环境。另外，观测部161观测植物111的培育状况，并向管理室105发送。在管理室105所具备的管理部177中，接收部179，将从观测部161接收到的观测数据向资料库（library）181以及计算部183传送。资料库181作为数据库对观测数据进行保管。计算部183解析观测数据，进行数据处理。

另外，为了有效地利用栽培的土地面积，也使用具有多层的栽培搁板的立体的栽培设施（参照专利文献2）。

图17是表示专利文献2中的植物栽培系统210的构成的框图。植物栽培系统201具备固定式的栽培架207和管理室205。栽培架207具备多层的栽培搁板209、调整部251、控制部253和观测部261。栽培架207立体地具有栽培搁板209，能够有效地利用有限的土地面积。

而且，关于为了栽培植物而人工创造的栽培环境中的照射的光，已知红色和蓝色的光是有效的。本发明者，基于实验，发现了红色和蓝色的适当的发光比例，提出了均匀地照射各种光的发光体组件（参照专利文献3）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-47340号公报

专利文献2：日本特开2000-209970号公报

专利文献3：日本特开2009-125007号公报

发明内容

发明所要解决的课题

为了观测人工栽培环境中的植物的培育状况，要求使用适于植物培育的光源，并且关于植物的观测也要求得到与在太阳光下进行观测时同样的观测数据。这是因为：到目前为止的观测数据大多是在太阳光下观测到的，为了能够进行比较，必须使照射条件相匹配。

但是，在专利文献1以及2中，不论是关于均匀地实现植物培育的光源、还是关于兼顾植物培育以及观测的光源，都既没有记载，也没有给出启示。另外，专利文献3中记载的光源，关于兼顾植物培育以及观测的光源，既没有记载，也没有给出启示。

另外，在专利文献1中，观测部161和管理部177，是以植物培育试验为目的而进行用于发现特定的栽培环境对特定的植物111的培育的影响的观测和解析的装置。关于用于预测各种植物的收获时间的观测和/或数据处理，既没有记载，也没有给出启示。在专利文献2中，虽然记载有观测部261观测并将观测数据向管理部277发送，但关于观测数据的处理，既没有记载，也没有给出启示。

如以上所述那样，根据现有的植物栽培系统，无法在完全人工控制植物的栽培环境的植物栽培系统中，兼顾植物培育和观测。另外，具体地灵活应用完全人工控制植物的栽培环境的植物栽培系统中的观测数据的方法是未知的。

因此，本发明的目的在于提供如下植物栽培系统：在完全人工控制植物的栽培环境的植物栽培系统中，具备适于兼顾培育和观测的光源，能够使用完全控制栽培环境的植物栽培系统中的植物的观测数据来预测收获时间。

用于解决课题的技术方案

技术方案1所涉及的发明为一种在室内栽培植物的植物栽培系统，具备用于栽培所述植物的被分隔开的空间即栽培单元和管理所述植物的栽培的管理装置，所述栽培单元具备：用于栽培所述植物的能够移动的架子即栽培架；和遮断向所述分隔开的空间的太阳光的入射的遮光装置，所述栽培架具备栽培所述植物的栽培搁板和控制照射到所述植物上的光的光控制装置，所述栽培搁板具备光源和观测装置，所述光源，通过在所述光控制装置的控制下，调整具有多个发光二极管的发光体组件的照射量，向所述植物照射光，所述观测装置，在所述发光体组件的照射下观测所述植物，取得观测数据，将取得的所述观测数据向所述管理部发送，所述发光体组件具有：发出第1光谱的光的1个第1发光二极管；配置在以所述第1发光二极管为中心的第1圆的圆周上、发出第2光谱的光的m（m为2以上的整数）个的第2发光二极管；和配置在以所述第1发光二极管为中心的第2圆的圆周上、发出第3光谱的光的n（n为2以上的整数）个的第3发光二极管，所述第1光谱、所述第2光谱和所述第3光谱相互不同，所述第2发光二极管配置成在由以所述第1发光二极管为起点通过所述各第3发光二极管的射线分割出的所述第1圆的n个弧的各个上数量相等，所述管理装置具备从所述观测装置取得所述观测数据的接收装置、存储所述接收装置取得的所述观测数据的资料库、和将所述接收装置取得的所述观测数据与所述资料库存储的和所述植物同种的植物的过去的观测数据以预测所述植物的收获日的计算装置。

技术方案2所涉及的发明，为技术方案1中记载的植物栽培系统，其特征在于，所述第1发光二极管是发光为白色光或绿色光的发光二极管，所述第2发光二极管，存在3个，是发光为蓝色光的发光二极管，所述第3发光二极管，存在3个，是发光为红色光的发光二极管，所述3个第2发光二极管以及所述3个第3发光二极管定位成，分别形成等腰三角形。

技术方案3所涉及的发明，为技术方案2中记载的植物栽培系统，其特征在于，还具备收纳所述发光二极管的收纳器具，所述收纳器具具有向外部散热的散热装置和保护所述发光二极管以隔绝外部气体的封闭装置，所述第3发光二极管，为发光峰值与所述植物内的光敏色素的吸收峰值一致的发光二极管，所述发光二极管，被收纳于所述收纳器具而与所述散热装置热连接。

技术方案4所涉及的发明，为技术方案3中记载的植物栽培系统，其特征在于，还具备：位于所述栽培架内的、用于保持所述植物以进行水耕栽培的容器；用于冷却所述发光二极管的液体流动的流路；和将所述容器内的水的热与所述流路内的液体的热进行交换的液体间换热装置，所述流路和所述散热装置热连接，通过所述液体间换热装置进行的换热，一边冷却所述发光二极管，一边保持所述容器内的水温。

另外，在本申请发明中，也可以设为：具备光控制装置，该光控制装置具有：控制多个发光二极管的发光模式的模式选择装置；和控制所述多个发光二极管的各个的光量的光量控制装置，所述模式选择装置以及所述光量控制装置，为了所述观测装置的观测，控制所述光源照射的光。

另外，在本申请发明中，也可以设为：在第1发光二极管中，包括含有黄色或/和绿色的波长的白色发光二极管。进而，也可以设为：含有黄色或/和绿色的波长的白色发光二极管，以比红色光源小的光量组入发光体组件。由此，第1发光二极管，是以观测为主的发光二极管，但是不仅使观测变得容易，而且在植物培育必需黄色光和/或绿色光的情况下，能够尽可能地抑制成本增加，维持均匀照射的状态，在培育上也具有很大的意义。能够根据植物11的培育状况进行适当的照射，例如，在发芽期仅照射红色光、在子叶展开期照射红色光和蓝色光、进而在真叶展开期照射红色光、蓝色光和白色光。

而且，为了使用植物的观测数据更为具体地预测收获时间，进行用于预测植物的收获时间的观测和/或数据处理，为此，也可以设为：所述观测装置进行取得所述植物的观测数据即当前数据并将该当前数据向所述计算装置传送的观测（观测步骤）；所述计算装置从所述资料库读取与所述植物同种的植物的过去的观测数据即过去数据（读取步骤）；所述计算装置将所述当前数据与所述过去数据进行比较（比较步骤）；所述计算装置基于所述比较的结果预测所述植物的收获日（预测步骤）。通过这样的构成，使用能够在完全人工控制的环境下兼顾育成和观测的光源，能够得到可靠性高的观测数据，因此，即使是在植物的栽培上并不熟练的人也能够客观地预测收获时间。

而且，也可以将本申请发明理解为：植物栽培系统中的植物培育方法、用于使计算机执行培育方法的程序、和/或记载有该程序的计算机可读取的存储介质。

而且，在植物栽培系统中培育植物的方式，既可以是水耕栽培，也可以是在水耕栽培中将气体强制性地赋予植物的所谓的水气耕栽培，还可以是土耕栽培。另外，作为培养基，既可以使用由泥炭制成的泥炭土，也可以使用人造的矿物纤维的1种即石棉等其他培养基。

而且，根据现有的植物栽培系统，不能根据多株植物的各株的培育状况容易地设定理想的栽培环境。即，在需要根据栽培室中栽培的多株植物的各培育状况而使栽培环境改变的情况下，在产生了在1个栽培室101内对多株植物111设定多个栽培环境的需要的情况下，通常的手段是在1个栽培室101内设置分隔件。专利文献1中关于容易地设定多个栽培环境的具体方法没有记载，在专利文献2中，栽培架207关于温度和/或湿度这样的栽培环境是统一的，不能为各株植物设定理想的栽培环境。

因此，也可以将本申请发明设为：具有多个栽培单元，各栽培单元具备用于连结被分隔出的空间和该栽培单元以外的其他栽培单元的被分隔出的空间的连结装置，栽培架具备用于移动的移动装置。通过具备这样的连结装置，能够在完全人工控制栽培环境的状态下，根据多株植物的各株的培育状况容易地设定理想的栽培环境。即，能够设置多个栽培单元来代替准备大的栽培单元，按每个栽培单元设定不同的栽培环境，根据各株植物的培育状况使栽培架向不同的栽培单元移动。由此，能够与栽培的多种多样植物的多种多样的培育状况相匹配地灵活变更栽培环境。例如，发芽期的植物置于仅照射红色光的栽培单元。接着，将迎来了子叶展开期的植物移到照射红色光和蓝色光的栽培单元。而且，在真叶展开期移到照射红色光、蓝色光和白色光（也可以是绿色光）的栽培单元。这样，能够不从栽培单元移出植物地，在根据培育状况进行适当照射的栽培单元中进行栽培。

而且，根据现有的植物栽培系统，栽培设施，以其形状为基准来确定设置场所。因此，为了设置栽培设施，必需准备预定面积的土地。

因此，也可以将本申请发明的栽培单元设为能够组装、拆卸的栽培单元。在此，作为组装和拆卸的方式，既可以设为使用预制件法（prefabmethod）改变各个单元的大小，也可以设为使预定大小的栽培单元3彼此结合、分离的方式。通过设为能够组装、拆卸的栽培单元，能够与各种各样的土地的面积和/或形状相匹配地改变栽培环境的最小单位即栽培单元的尺寸。由此，例如，即使是面积小的土地，也能够通过减少栽培架的数量而将栽培单元设置得较小，而在完全控制型的栽培环境下栽培植物。反过来，即使是面积大的土地，也能够增多栽培架的数量而设置栽培单元。即，能够与土地的尺寸和/或形状相匹配地设置完全控制型的栽培设施。因此，能够与土地的面积和/或形状相匹配地设置完全控制型的栽培设施，进而，能够容易地与设置栽培单元的土地的扩大等变更相伴地使栽培单元移动，以进一步促进土地的有效利用。

发明的效果

根据本申请的各技术方案所涉及的发明，完全人工控制植物的栽培环境的植物栽培系统即栽培单元内的光源，能够在同一发光体组件中实现用于培育的发光模式和用于观测的发光模式。而且，在通过第1发光二极管和第3发光二极管的射线分割的第1圆的n个弧上各配置相同数量的第2发光二极管。此时，通过在第2圆的圆周上大致等间隔地配置第3发光二极管，能够设为大致均匀地配置有第1发光二极管、第2发光二极管和第3发光二极管的发光体组件，能够从各发光二极管均匀地照射光。因此，在完全人工控制植物的栽培环境的植物栽培系统中，能够一边进行均匀的光照射，一边兼顾培育和观测。

另外，根据本申请的技术方案2所涉及的发明，通过培育时，设为使适于培育的红色的发光二极管和蓝色的发光二极管发光的发光模式，在观测时，设为使适于观测的红色的发光二极管和白色或绿色的发光二极管发光的高彩色再现性的发光模式，能够进一步适当地进行培育和观测的兼顾。特别是，通过将对于人的眼睛而言能见度高的绿色的发光二极管设为第1发光二极管，容易设为在太阳光下的自然观察方式下的发光光谱。因此，在饮食店中设置了应用了本发明的装置时，对于来店的客人，也容易使用于烹饪的植物看起来更具魅力。

而且，根据本申请的技术方案3所涉及的发明，能够将具有与叶绿素内的色素蛋白质即光敏色素的吸收峰值一致的发光峰值的红色光以高输出照射在植物上。光敏色素的吸收峰值为660nm。通过使用以660nm作为发光峰值的本申请的发光二极管，与使用以625nm~635nm作为发光峰值的现有的发光二极管的情况相比较，能够削减发光二极管的消耗能量并抑制对植物产生不良影响的发热。

因此，以往，3W级的高输出的红色发光二极管中，625nm的发光峰值的红色发光二极管是主流。这是因为没有认识到要求660nm的波长的需求。另外，由3元系制造出来的现有的高输出的发光二极管，在技术上无法制造以660nm作为发光峰值的发光二极管。

另一方面，虽然以660nm作为发光峰值的4元系（AlGaInP）的芯片，已部分制造，但仅实现了20mW左右的小输出。这样就小输出而言，为了实现用于栽培植物的均匀照射就需要数百数千块芯片。但是，由于在一块一块的芯片中存在故障风险，因此，如果芯片的数量增加，则相应地作为设备整体的故障风险也会升高。

而且，在制造高输出的芯片的情况下，由于发热量增加，芯片受到的热损伤大，寿命变短。因此，故障风险进一步升高。

因此，根据本申请的技术方案3所涉及的发明，能够在能够保护发光二极管以隔绝外部气体并且高效地向外部散热的收纳器具中收纳发光二极管，能够使用例如0.5mm见方的大小且输出为3W级的芯片。与使用小输出的发光二极管的情况相比较，由于能够以少量的发光二极管得到充分的输出，因此也能够降低发光二极管的故障风险。

而且，根据本申请的技术方案4所涉及的发明，使用本申请植物栽培系统进行水耕栽培的情况下，散热装置与在流路中流动的液体热连接。因此，与散热装置对空气中散热的情况相比较，能够高效散热。另外，液体间换热装置，在流路内的液体与容器内的水的液体之间进行换热，因此，与对流路内的液体进行空冷的情况相比较，能够快速地冷却流路内的液体。因此，发光二极管的冷却变得更加容易。与此同时，能够将来自发光二极管的发热转用于水耕栽培的容器内的水温维持。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的植物栽培系统1的构成的框图。

图2表示在图1的植物栽培系统中观测植物培育状况、判断收获时间的流程。

图3（a）是表示现有的发光体组件的图，图3（b）是表示图1的植物栽培系统中的发光体组件的图。

图4是表示实施方式涉及的红色发光二极管的发光特性的图。

图5是表示图1的植物栽培系统中的光源的六面视图。

图6是图5所示的相邻的发光体组件的放大图。

图7是实施例1中的植物栽培系统的整体立体图。

图8是图7的植物栽培系统的侧视图以及剖视图。

图9是图7的植物栽培系统中的栽培架的示意图。

图10是表示图9的栽培架中的光源的冷却设备的示意图。

图11是表示图9的栽培架中的光源的冷却机构的示意图。

图12是促进发光二极管的散热的收纳器具56的示意图。

图13是表示实施例2所涉及的植物栽培系统中的栽培架的示意图。

图14是表示本申请发明所涉及的另一别的栽培架的产品例的六面视图，（a）为主视图，（b）为俯视图，（c）为左视图。

图15是表示本申请发明所涉及的光源的冷却系统的产品例的六面视图，（a）主视图，（b）为仰视图，（c）为后视图，（d）为右视图，（e）左视图。

图16是表示现有的专利文献1中的植物栽培系统的构成的框图。

图17是表示现有的专利文献2中的植物栽培系统的构成的框图。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式详细地进行说明。此外，以下，只要没有特别排除就都以水耕栽培为例，但栽培方式并非限定于水耕栽培，既可以是土耕栽培，也可以是使用泥炭土（peat moss）、石棉等其他培养基的栽培方式。

首先，参考图1，对本发明所涉及的植物栽培系统的概要进行说明。图1是表示本发明所涉及的植物栽培系统的构成的框图。

植物栽培系统1具备多个栽培单元3和管理室5。栽培单元3具备多个栽培架7、遮光装置即遮光部47、绝热装置即绝热部49、调整栽培单元3内的栽培环境的调整装置即调整部51、控制栽培环境的调整的控制装置即控制部53、和连结多个栽培单元的被分隔开的空间的连结装置即连结部55。

栽培单元3，能够通过例如，使用预制件法来改变各个单元的大小，或使预定大小的栽培单元3彼此结合、分离，而进行组装以及拆卸。因此，能够与栽培架77的数量相匹配地改变尺寸。另外，还能够根据需要容易地移动栽培单元3。

栽培架7，作为多层而具有栽培搁板9，具备光控制装置即光控制部57和移动装置即移动部59。栽培搁板9具备植物11、放入植物11的容器37、将光照射到植物11上的光源25、在液体间换热的液体间换热部44（本申请技术方案的“液体间换热装置”的一例）、冷却光源的液体流动的流路46、和观测植物11的培育状况并将观测数据向管理室5发送的观测部61。光控制部57具备控制光源25照射的光的发光模式的模式选择部63、和控制25照射的光的光量的光量控制部65。

控制部53具备：控制栽培单元3内的室温以及容器37内的水温的温度控制部67、控制栽培单元3内的湿度的湿度控制部69、控制容器37内的水量的水量控制部71、控制容器37内的水中的空气量的空气量控制部73、和控制容器37内的水中的肥料量的肥料量控制部75。

管理室5具备管理栽培单元3中的植物的栽培的管理部77。管理部77具备从多个栽培单元的各个的观测部61取得观测数据的接收部79、存储接受部79取得的观测数据的资料库81、和预测被观测的植物的收获日的计算部83。

通过遮光部47、绝热部49、调整部51、光源25、控制部53和光控制部57，完全人工控制在栽培搁板9中水耕栽培的植物11的栽培环境。而且，在多个栽培单元3中设为不同的栽培环境，挪动栽培架7通过连结部使其向不同的栽培单元移动，由此容易在适宜的不同的栽培环境下栽培植物11。

为了适当地判断将植物11移动到不同的栽培环境的时间和/或收获的时间，需要准确地掌握植物11的培育状况。因此，以下，关于在植物栽培系统1中观测植物的培育状况以预测收获日的处理进行说明。

图2是表示在图1的植物栽培系统1中观测植物11的培育状况以预测收获时间的流程的图。

在步骤ST1中，光源25在光控制部54的模式选择部63的控制下以观测用的发光模式照射植物11。接着，在步骤ST2中，观测部61取得植物11的当前的观测数据（以下称为“当前数据”）。

在此，有通过蛋白质吸收特定的光的情况。本实施例所涉及的光源25，仅通过红、蓝、白（绿）的各种光的ON/OFF，除了完全不照射光的情况之外，能够实现7种模式的光照射。能够分别与各种植物11具有的蛋白质的分布相应地拍摄不同的照片。

另外，除了基于发光色的ON/OFF的模式之外，也可以是基于脉冲宽度的模式。将按脉冲宽度控制亮度的方式称为PWM（pulse widemodulation，脉冲宽度调制）控制方式。在8位控制的情况下，即使是同色光、光强度恒定，也能够实现2⁸=256种的点亮模式，可能实现对每种植物最适当的光照射模式。

在步骤ST3中，观测部61向管理部77的接收部79发送当前数据。接收了当前数据的接收部79，将当前数据存储到资料库81，并向计算部83传送。接着，在步骤ST4中，计算部83，从资料库81读取与观测对象的植物11同种的植物的过去观测数据（以下称为“过去数据”）。在过去数据中，包含有跟与植物11同种的植物相关的过去的从播种到收获的观测数据。在步骤ST5中，计算部83将现当前数据与过去数据进行比较。通过该比较，确定当前数据中的植物11的形状、颜色和/或大小这样的形态与过去数据中自播种起第几天的形态大致一致。若根据比较结果，确定了相当于过去数据中的第几天的形态，则在步骤ST6中，通过根据过去数据中的收获日逆向推算来预测当前数据中的植物11的收获日，流程结束。

通过经由上述观测、预测流程，能够判断例如“由于多酚在叶子的表面大量显现出来，因此5日后能够收获”。即，能够通过非破坏性检查预测植物11的收获时间，即使是熟练度低的生产者，也能够以高概率进行以往作为内隐知识的收获时间的预测。

在此，使用图3，关于在图1的植物栽培系统1中照射培育用的发光模式和观测用的发光模式的光源25进行说明。图3是表示现有的发光体组件与本发明所涉及的植物栽培系统中的发光体组件的图。图3（a）是表示本申请发明者的外观设计专利权（登记外观设计第1353556号）所涉及的发光体组件的图。图3（b）是表示本发明所涉及的发光体组件的图。

在图3（a）中的发光体组件85中，发红色光的红色发光二极管87被配置在发蓝色光的蓝色发光二极管89的周围，由此，红色光以及蓝色光都可能对植物11进行均匀的照射，但是没有考虑用于观测的发光模式。

在图3（b）中的本发明所涉及的植物栽培系统1中的发光体组件91中，新追加有白色发光二极管93作为用于观测的发光二极管。与将白色（或绿色）发光二极管93仅附加在现有的发光体组件85上的构成相比较，能够从植物11的正上方照射用于观测的白色（或绿色）光。

通过光控制部57的模式选择部63以及光量控制部65的控制，培育时，设为例如红色发光二极管87以及蓝色发光二极管89照射的发光模式即可。观测时，为了设为成为接近于在太阳光下的观测的观测的光（高彩色再现性的光），设为例如红色发光二极管87以及白色（或绿色）发光二极管93照射的发光模式即可。

在此，为了培育，优选的是，将红色光的光量设为蓝色光的光量的3倍。另外，为了设为高彩色再现性的光，优选的是，将红色光的光量设为白色（或者绿色）光的光量的10~15%。

另外，参照图4，关于申请人开发出的红色发光二极管87的特性，在以下进行说明。图4是表示申请人开发出的红色发光二极管87的（a）发光光谱、（b）指向性、（c）电流-温度特性、（d）输出-电流特性、（e）电流-电压特性、（f）相对输出-温度特性的图。

优选的是，培育所用的光，与植物的叶绿素具有的色素蛋白的吸收峰值尽可能一致。但是，以往，作为红色发光二极管87，仅存在625nm~635nm的红色发光二极管。

因此，申请人开发出了与叶绿素具有的色素蛋白即光敏色素的吸收峰值（660nm）一致的波长的红色发光二极管87。如图4（a）所示，该红色发光二极管87的发光峰值处于660nm。通过使用该红色发光二极管87，削减红色发光二极管87的消耗能量、抑制对植物产生不良影响的发热，等等，由此，能够更加高效率地栽培植物11。

另外，如图4（b）所示，该红色发光二极管87的指向性宽，容易设为对植物11进行均匀的照射。如图4（c）所示，在室温程度下能经得起实用。如图4（d）所示，输出对于电流的线性好。

而且，如图4（e）所示，能够在低电压下使用。图4（e）中，仅记载到300mW为止，但能够流动1000mA左右的电流，能够输出3W级的光。通过这样使用高输出的红色发光二极管87，与使用小输出的发光二极管的情况相比较，能够由少数的发光二极管得到充分的输出，因此，还能够降低发光二极管的故障风险。

而且，如图4（f）所示，对于在室温附近的温度的输出大致恒定，能够实现稳定的发光。

另外，有在植物11的培育中需要黄色光和/或绿色光的说法。因此，考虑将黄色发光二极管和/或绿色发光二极管组入发光体组件的情况。考虑到性价比，决定与光的种类增加了的量相应地减小其他颜色的发光二极管的数量。作为结果，光不会到达植物11的整体，向植物11的均匀照射变得困难。

另一方面，根据近年的研究，给出如下启示：黄色和/或绿色的光，作为信号存在是重要的，光量不是问题。因此，通过将包含黄色和/或绿色的波长的白色发光二极管93以比红色光源小的光量组入发光体组件，能够实现均匀且高效的光源。即，以观测作为主要目的的白色发光二极管93在培育上也存在很大的意义。，能够根据植物的培育状况进行适当的照射，例如在发芽期仅照射红色光，在子叶展开期照射红色光和蓝色光，进而在真叶展开期照射红色光、蓝色光和白色光。

如上述那样，本实施例的发光体组件91为如下光源：通过使用设定为适当光量的红、蓝、白的仅3种发光二极管，除了兼顾培育和观测之外，不论在哪一种发光模式的情况下都能够进行均匀的照射。

而且，与现有发光体组件85同样地，设为如下结构：在发光二极管（白色（或者绿色）发光二极管93）的周围配置构成等腰三角形的发光二极管（蓝色发光二极管89），还在其周围配置构成其他等腰三角形的发光二极管（红色发光二极管87）。分别取同色的发光二极管元件之间的距离，同时在与不同色的发光二极管元件的关系中也对称配置，因此，能够实现均匀的光照射。

另外，为了实现来自发光体组件91的均匀的光照射，优选是的，提高发光二极管的配置的对称性。如上述那样，构成等腰三角形的配置为提高了对称性的配置的一例。另外，在发光体组件91中，可以考虑：将红色发光二极管87配置在以白色发光二极管93为中心的圆（设为“红圆”。本申请技术方案中的“第1圆”的一例）的圆周上，并且，将蓝色发光二极管89也配置在以白色发光二极管93为中心的圆（设为“蓝圆”。本申请技术方案中的“第2圆”的一例）的圆周上。进而，作为蓝色发光二极管89适度分散的配置，可以例如在通过以白色（或绿色）发光二极管83为起点穿过红色发光二极管87的射线分割出的蓝圆的圆弧上各配置1个。关于红色发光二极管87，也可以同样配置。另外，优选的是，配置白色（或绿色）发光二极管93的位置，包含于红色发光二极管87以及蓝色发光二极管89各自构成的等腰三角形。如图3（b）所示的发光体组件91为上述陈述的发光二极管的配置的一例。

接着，使用图5，对光源25的构成进行说明。图5是图1的植物栽培系统1中的光源25的六面视图，（a）表示主视图、（b）表示后视图，（c）表示俯视图、（d）表示仰视图、（e）表示左视图、（f）表示右视图。如图5（a）所示，光源25具有多个发光体组件91。

而且，使用图6，关于光源25中的发光体组件91的配置进行说明。图6是图5所示的相邻的发光体组件91₁以及91₂的放大图。

如图6所示，发光体组件91₁以及91₂相互反转配置。这样，通过在光源25中交互反转配置多个发光体组件91，能够进一步提高向植物的光照射的对称性。

实施例1

以下，关于植物栽培系统1的具体构成进行说明。首先，使用图7以及图8，关于实施例1所涉及的植物栽培系统1的整体面貌进行概述。

图7是植物栽培系统1的整体立体图。图8（a）是从图7中的I侧观察植物栽培系统1时的侧视图。图8（b）是从图8（a）中的II-II线观察植物栽培系统1时的剖视图。

植物栽培系统1具备用于栽培植物的被分隔开的空间即多个栽培单元3和管理植物的栽培的管理室5。植物栽培系统1通常设置在室内。这是为了减轻太阳光和/或太阳能这样的来自外部的对栽培环境的影响。

栽培单元3，由遮断来自外部的入射光以及热传导的壁4分隔开。在栽培单元3内，设置有多个能够移动的水耕栽培用的栽培架7。栽培架7遍及多层具备栽培搁板9。按每个栽培搁板9设置有光源25，在该栽培搁板9中水耕栽培植物11。从供水口31向栽培搁板9供给水。为了调整栽培单元3内的室温和/后湿度这样的栽培环境，而设置有空调15、换气扇17、产生束（beam）状气流的循环器（circulator）29和湿度器33。仅通过从空调15进行的送风容易在栽培单元3内出现温度梯度。但是，通过循环器29使气流产生而在栽培单元3内产生对流，容易保持1个栽培单元内的室温和湿度恒定。另外，在图8（b）中，为了简便，省略了在靠近管理室5的一方的循环器29的图示。另外，为了在栽培单元3内的作业时之用，设置有照明19。为了控制调整栽培单元3内的栽培环境的各种调整装置，设置有控制面板35，能够完全控制栽培单元3内的栽培环境。观测部61，虽然在本实施例中没有图示，但能够使用摄像机等拍摄器械来实现。摄像机那样的拍摄器械，只要能观测植物，就可以设置在每个栽培搁板、每个栽培架、每个栽培单元的任何一个中。

栽培架7具有脚轮13以及把手27，栽培者能够容易地使栽培架7移动。而且，设置在壁4的门23为连结部55的一例，栽培单元3通过该门23也与其他栽培单元3连通。该门23的尺寸为栽培架7正好穿过的大小。另外，该门23也可以与其他栽培单元3的门23直接连结。

在管理室5中，设置有用于管理栽培单元3内的植物11的培育状况的计算机21。在本实施例中，管理部77、接收部27、资料库81以及计算部83都由计算机21来实现。管理部5经由门23与栽培单元3连通。

接着，使用图9关于栽培架7进一步说明。图9是表示本发明所涉及的植物栽培系统中的栽培架的一例的示意图。

栽培架7具备多层的栽培搁板9，在各栽培搁板9，在容器37中水耕栽培有植物11。按每个栽培搁板设置有光源25，从AC适配器39对其供给电源。从这些光源25照射的光的光量和/或发光模式，由LED控制器41控制。在栽培架7，通过连接用具45连接有玻璃门43，能够观察栽培架7内，同时防止栽培架7移动时容器37掉落。

在此，关于被称为水气耕栽培的栽培方法进行说明。通过空气量控制部73，强制性地使空气与用作肥料的液肥混入，促进植物的生长。为了强制性地使空气混入液肥，在使液肥流入容器37的管道中在暴露在空气中的一部分设置有直径1mm左右的空气通过的微小孔，在比管道内的微小孔靠容器37的部位设置有强制性地使空气与液肥混合的叶片（propeller）。

接着，使用图10、图11以及图12，关于栽培架7具备的功能进一步进行说明。图10是表示栽培架7中的光源25的冷却设备的示意图。图11是表示栽培架7中的光源25的冷却机构的示意图。图12（a）是从正面观察促进发光二极管的散热的收纳器具56的图，图12（b）是III-III线剖视图，图12（c）是从背面观察的图。

如图10所示，栽培架7具备水流动的流路46（本申请技术方案的“流路”的一例）、向流路46供水给的储备箱48和使流路46内的水移动的泵50。流路46分为与光源25相接的部分的流路46₁、和穿过容器37内的水中部分即流路46₂。流路46₁和流路46₂连接成，流路46内的水能够移动。另外，容器37、流路46₁、流路46₂、储备箱48以及泵50，按图10中虚线所示的每个栽培搁板9设置。流路46₂兼作液体间换热部44。

在此，如图11所示，收纳光源25内的发光二极管的收纳器具56（本申请技术方案的“收纳器具”的一例）与由铜管包覆的流路46₁通过铝架52以及散热部件（heat sink）主体54（铝块）热连接，在流路46₁的内部流动的水冷却收纳器具56。

另外，参照图12（a），收纳器具56具备外壳58、电极60₁以及60₂、和发光二极管的芯片62。如图12（b）所示，芯片62与散热部64（本申请技术方案的“散热装置”的一例）热连接。进而，如图12（c）所示，散热部64向外部释放芯片62的热。

散热部64，与铝架52热连接，因此，芯片62的热由流路46₁内的水冷却，与散热部64向空气中散热的情况相比较，高效冷却。

另外，外壳58由例如陶瓷和/或PPA树脂这样的散热性高的材质制作。另外，外壳58内，由透明度高且耐热性优异的封闭部（本申请技术方案的“封闭装置”的一例）封闭，而保护芯片62以隔绝外部气体。作为封闭部，使用例如硅树脂等。散热部64由例如铝制成。

由光源25加热了的流路46₁内的水向流路46₂移动（流动）。流路46₂内的水通过铜管与容器37内的水进行换热而被冷却。流路46₂，通过水冷却，与通过空冷的情况相比较，能够快速冷却。冷却了的流路46内的水能够再度冷却光源25。从储备箱48向流路46供给水，即使不使用冷水，通过流动自来水也能够充分地持续冷却光源25。因此，能够减轻用于冷却水的设备成本。流路46内的水，只要在使其循环一定时间之后、水温变高时进行换水即可。

另一方面，容器37内的水从流路46₂内的水获得热，由此容易将容器37内的水温保持在适当的温度。

另外，可以设为，通过图10中未示出的与供水口31连接的大型的箱以及图10中未示出的泵将水、液肥供给到栽培搁板9的容器37。该箱以及泵既可以配置在栽培架7下，也可以设置在别的地方。通过使该箱内的水能够气化，能够向容器37内供给冷却了的水，因此也能够进行使容器37内的水温降低的控制。即，即使不具备耗费成本的水温控制装置，通过大型的箱、泵以及流路46₂，既能够控制容器37内的水温上升、下降。

另外，连接流路46₁以及流路46₂也可以通过所有的栽培搁板9而连接。此时，向流路46供给水的储备箱48以及泵50，在栽培架7中只要有1个就足够了。

而且，也可以使流路46内的水不循环而在一次通过流路46之后将其排出，也可以使用水以外的液体。

而且，泵50也可以是具备用于驱动泵50的电源的泵。

而且，光源25和流路46₁只要通过热传导良好的物质连接即可，铝架52、散热部件主体54以及散热部64也可以使用铝以外的热传导性高的物质。

实施例2

接着，参照图13，关于与实施例1不同的形态的栽培架93进行说明。图13表示实施例2所涉及的植物栽培系统1中的栽培架93的示意图。图13（a）以及（b）分别为栽培架93的主视图以及立体图。

栽培架93为使栽培架7小型化后的栽培架。栽培架93具备：使光源25小型化后的光源94、覆盖栽培架93的内面且反射光的反射板95、覆盖没有由反射板95覆盖的光源94的侧面且反射光的反射板96、和具有用于栽培植物11的培养基的栽培搁板。

反射板95以及96通过向植物11反射照射在栽培架93的内面上的来自光源94的光，使得容易实现向植物11均匀且高效的光照射。

栽培架97的层数，在以栽培架93的小型化为优先的情况下、和/或在培育植株高的植物的情况下，也可以设为一层。但是，为了在有限的空间高效地栽培植物，优选的是，如图13所示那样设为多层。在此，栽培架93以及栽培搁板97的尺寸能够与育苗目的和/或设置空间相匹配地灵活设定。作为栽培搁板97的尺寸的例子，若设定成宽度275mm×进深330mm左右，则能够将栽培架93设置在桌上，但也可以设为其他尺寸。

另外，栽培搁板97具有的培养基（图13中没有示出），既可以是海绵，也可以使用具有植物11进入的多个孔的穴盘（cell tray），还可以是石棉等，不限种类。也可以为在栽培搁板97上设置钵苗的方式。

栽培搁板97自身的原材料由例如氯乙烯那样的不透水的材质制成，通过在其上设置培养基，能够实现底面灌水。由此，易于向植物11补水。另外，能够将栽培搁板97与培养基以及植物11一起从栽培架3中抽出。因此，易于补给水和/或液肥，也易于通过目视确认植物11的生长状况。

另外，在上述实施例中，设为将植物栽培系统1设置于室内，但只要遮光部47以及绝热部49遮断向栽培单元3的入射光以及热传导，也可以将其设置在室外。

另外，栽培单元3，也可以单独使用。以本发明所涉及的栽培单元3能够单独使用为前提，能够容易地扩大以及缩小栽培系统1。

此外，栽培单元3，在被设置在室内而入射光对植物11的影响小到能够忽视的程度的情况下，也可以设为由玻璃构成壁4而能够从外部观察栽培的样子。例如，设想在站区内设置植物栽培系统1的情况。通过设为由玻璃构成壁4的一个面而使行人能够观察植物11栽培的样子，还能够作为接近自然的车站而实现形象的提升。在这样的情况下，为了减轻栽培单元3的外部的气温对栽培单元3内的栽培环境产生的影响，优选的是，将玻璃设为绝热玻璃。另外，可以设想毕竟玻璃附近的栽培单元3内的室温容易变化，因此，为了控制栽培单元3内的温度、湿度，优选的是，使用循环器29促进栽培单元3内的对流。

而且，设为，栽培单元3与别的栽培单元3通过作为连结装置即连结部55的门23而连通。但是，在没有必要按每个栽培单元设定不同的栽培环境而仅仅满足扩大栽培单元3的目的即可的情况下，也可以设为作为连结部55能够拆除壁4的一部分或全部。

而且，也可以使用绿色发光二极管代替白色发光二极管93。通过使用绿色发光二极管，容易设为在太阳光下的自然的观察方式下的发光光谱。因此，如在例如在饮食店内向来店客人最具魅力地展现用于烹饪的植物的情况那样，能够实现最适于观测的发光。另外，通过根据需要适当调整红、蓝、绿的平衡，还能够获得白色光。

而且，虽然将光控制部57设置在各栽培架7，但也可以在栽培单元3设置1个，还可以设置在各栽培搁板9。同样，关于调整部51或控制部53或观测部61，也可以在栽培单元3设置1个，也可以设置在各栽培架7，还可以设置在各栽培搁板9。

而且，虽然将管理部5设置成与栽培单元3相邻，但只要能够由管理部77的接收部79接收来自观测部61的观测数据即可，也可以设置成与栽培单元3隔离。

而且，实施例1的栽培架7，也可以设为具备相当于反射板95以及96的反射板的栽培架。

此外，本申请发明所涉及的栽培架也可以是图14所示的栽培架。图14为表示本申请发明所涉及的另一别的栽培架307的产品例的六面视图，（a）为主视图，（b）为俯视图，（c）为左视图。如图14（c）所示，栽培架307具备储备箱348和与其连接的泵350。在此，泵350也可以是具备用于驱动泵350的电源的泵。

此外，本申请发明所涉及的光源的冷却系统，也可以是如图15所示的冷却系统。图15表示本申请发明所涉及的光源的冷却系统326的产品例的六面视图，（a）为主视图，（b）为仰视图，（c）为后视图、（d）为右视图，（e）为左视图。如图15（a）所示，冷却系统326具备流路346和金属框架352。另外，流路346设置成冷却2列光源。流路346也可以为冷却3列以上的光源的流路。另外，光源中的各收纳器具也可以为收纳多个芯片的收纳器具。

附图标记说明

1植物栽培系统 3栽培单元 7栽培架 9栽培搁板25光源 44液体件换热部 46流路 47遮光部 56收纳器具57光控制部 59移动部 63模式控制部 64散热部 65光量控制部 77管理部 79接收部 81资料库 83计算机 87红色发光二极管 89蓝色发光二极管 91发光体组件 93白色发光二极管

Claims

1.一种植物栽培系统，其为在室内栽培植物的植物栽培系统，其中，

具备用于栽培所述植物的被分隔开的空间即栽培单元和管理所述植物的栽培的管理装置，

所述栽培单元具备：用于栽培所述植物的能够移动的架子即栽培架；和遮断向所述分隔开的空间的太阳光的入射的遮光装置，

所述栽培架具备：栽培所述植物的栽培搁板；和控制向所述植物照射的光的光控制装置，

所述栽培搁板具备：光源，其通过在所述光控制装置的控制下，调整具有多个发光二极管的发光体组件的照射量，向所述植物照射光；和观测装置，其在所述发光体组件的照射下观测所述植物，取得观测数据，将取得的所述观测数据向所述管理部发送，

所述发光体组件具有：1个第1发光二极管，其发出第1光谱的光；m（m为2以上的整数）个第2发光二极管，其配置在以所述第1发光二极管为中心的第1圆的圆周上，发出第2光谱的光；和n（n为2以上的整数）个第3发光二极管，其配置在以所述第1发光二极管为中心的第2圆的圆周上，发出第3光谱的光，

所述第1光谱、所述第2光谱和所述第3光谱相互不同，

所述第2发光二极管配置成，在由以所述第1发光二极管为起点穿过所述各第3发光二极管的射线分割出的所述第1圆的n个弧的各个上数量相等，

所述管理装置具备：接收装置，其从所述观测装置取得所述观测数据；资料库，其存储所述接收装置取得的所述观测数据；和计算装置，其将所述接收装置取得的所述观测数据与所述资料库存储的和所述植物同种的植物的过去的观测数据进行比较，以预测所述植物的收获日。

2.根据权利要求1所述的植物栽培系统，其特征在于，

所述第1发光二极管是发光为白色或绿色的发光二极管，

所述第2发光二极管，存在3个，是发光为蓝色的发光二极管，

所述第3发光二极管，存在3个，是发光为红色的发光二极管，

所述3个第2发光二极管以及所述3个第3发光二极管定位成，分别形成等腰三角形。

3.根据权利要求2所述的植物栽培系统，其特征在于，

还具备收纳所述发光二极管的收纳器具，

所述收纳器具具有：向外部散热的散热装置；和保护所述发光二极管以隔绝外部气体的封闭装置，

所述第3发光二极管，为发光峰值与所述植物内的光敏色素的吸收峰值一致的发光二极管，

所述发光二极管，被收纳于所述收纳器具而与所述散热装置热连接。

4.根据权利要求3所述的植物栽培系统，其特征在于，还具备：

位于所述栽培架内的、用于保持所述植物以进行水耕栽培的容器；

用于冷却所述发光二极管的液体流动的流路；和

将所述容器内的水的热与所述流路内的液体的热进行交换的液体间换热装置，

所述流路和所述散热装置热连接，

通过所述液体间换热装置进行的换热，一边冷却所述发光二极管，一边保持所述容器内的水温。