JP2011030478A - 生物育成用照明装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストが低く、かつ、育成対象に適した所望の照射態様でＬＥＤからの光を照射することができる生物育成用照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤユニット１０は、その下面を覆うレンズカバー１１と、ＬＥＤ２１が実装されたプリント配線板２９と、収熱板３３とを有している。レンズカバー１１には、各ＬＥＤ２１に対応するようにレンズ部１３が設けられている。ＬＥＤ２１から出射された光は、レンズ部１３を透過して所定の照射角で苗床に照射される。各ＬＥＤ２１の電気的特性を揃えるなどし、比較的単純な回路構成で駆動可能な組み合わせのＬＥＤ２１を用いても、レンズカバー１１によって植物などの栽培に適した所望の照射角度や光強度で光を照射することができる。したがって、照明装置の製造コストを低減することができる。
【選択図】図８

Description

この発明は、生物育成用照明装置及び照明装置に関し、特に、光源としてＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）を用いた生物育成用照明装置及び照明装置に関する。

例えば生物の育成などに用いられる生物育成用照明装置（以下、照明装置と称する）としては、光源としてＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）を用いたものがある。照明装置にＬＥＤを用いることにより、メタルハライドランプや蛍光ランプなどと比較し、低消費電力化や低発熱化を進めることができる。また、照射する光の波長を、育成対象の生物について適したものにすることにより、より効果的に育成を行うことができる。

下記特許文献１には、ＬＥＤにより植物に光を照射する植物栽培用の半導体発光照明設備が開示されている。この照明設備では、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとの光強度比及び配光分布が植物の光合成及び光形態形成に最適になるように調整されている。培土の単位面積あたりについての赤と青との光強度比が略一様になるように、赤色ＬＥＤよりも青色ＬＥＤのほうが配光分布が広くなるように設定されている。

特開２００１−８６８６０号公報

上記の特許文献１に開示されているような照明装置では、波長や照射角度が互いに異なる複数種類のＬＥＤを組み合わせて、照明装置全体として、育成対象に適した所望の配光特性の照射光を得ることができるという利点がある。しかしながら、その一方で、配光特性や電気的な特性などが互いに異なるＬＥＤ同士を複数個組み合わせて１つの照明装置とするには、種々の困難が伴う。具体的には、各ＬＥＤの電気的特性が互いに異なるので、ＬＥＤを駆動するための回路が複雑になり、製造コストが高くなるなどの問題がある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、製造コストが低く、かつ、育成対象などに適した所望の照射態様でＬＥＤからの光を照射することができる生物育成用照明装置及び照明装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を有し、ＬＥＤから出射された光を育成対象の生物に照射する生物育成用照明装置は、複数のＬＥＤの全部又は一部から出射された光が透過するように配置されたレンズカバーを備え、レンズカバーのうち複数のＬＥＤの全部又は一部から出射された光が透過する部位には、各ＬＥＤに対応するようにレンズ部が設けられており、レンズ部は、そのレンズ部に対応するＬＥＤから出射された光が所望の照射態様で育成対象の生物に照射されるように、その光を透過するように形成されている。

好ましくは複数のＬＥＤは、出射する光の波長が互いに異なる少なくとも２種類のＬＥＤを含み、レンズ部は、そのレンズ部が対応するＬＥＤの種類に応じた光学的特性を有するように形成されている。

好ましくは生物育成用照明装置は、複数のＬＥＤが略平面状に配置されているＬＥＤユニットさらに備え、レンズカバーは、ＬＥＤユニット毎に、そのＬＥＤユニットの複数のＬＥＤからの光が透過するように取り付けられている。

好ましくはＬＥＤユニットは、レンズカバーと、レンズカバーにより下面が覆われるように配置され、複数のＬＥＤが下面に実装されたプリント配線板と、プリント配線板の上面を覆うようにレンズカバーの上部に配置された収熱板とを有している。

この発明の他の局面に従うと、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を有し、ＬＥＤから出射された光を照射する照明装置は、複数のＬＥＤの全部又は一部から出射された光が透過するように配置されたレンズカバーを備え、レンズカバーのうち複数のＬＥＤの全部又は一部から出射された光が透過する部位には、各ＬＥＤに対応するようにレンズ部が設けられており、レンズ部は、そのレンズ部に対応するＬＥＤから出射された光が所望の照射態様で照射されるように、その光を透過するように形成されている。

これらの発明に従うと、比較的単純な回路構成で駆動可能な組み合わせのＬＥＤを用いても、レンズカバーによって所望の照射態様で光を照射することができる。したがって、製造コストが低く、かつ、育成対象などに適した所望の照射態様でＬＥＤからの光を照射することができる生物育成用照明装置及び照明装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態における生物育成用照明装置（照明装置）を用いた栽培装置を示す斜視図である。 一式の照明装置を示す斜視図である。 照明装置及びその冷却装置の概略構成を示す図である。 照明装置の平面図である。 照明装置のモジュールの側面図である。 スライドステーの側面図である。 スライドステーによる吊り下げ高さの調整機能を説明する図である。 ＬＥＤユニットの幅方向に垂直な平面における側断面図である。 ＬＥＤユニットの長手方向に垂直な平面における断面図である。 ＬＥＤユニットを示す下面図である。 冷却装置の閉管路の一部を示す平面図である。 補助加熱ユニットを示す平面図である。 照明装置の制御回路の概略構成を示す回路図である。 照明装置の制御の一例を示すタイミングチャートである。 第２の実施の形態における照明装置を用いた栽培装置を示す斜視図である。 照明装置の側面図である。 モジュールの平面図である。 ＬＥＤユニットの幅方向に垂直な平面における側断面図である。 ＬＥＤユニットの長手方向に垂直な平面における断面図である。

以下、本発明の実施の形態における生物育成用照明装置について説明する。

生物育成用照明装置（以下、照明装置と称することがある）は、光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を利用している。照明装置は、例えば、葉野菜、果実、生花などの植物を栽培するための栽培装置に用いられる。栽培装置は、ハウス栽培や屋内における栽培用途に用いることができる。栽培装置は、照明装置により栽培対象の植物に光を照射することにより、夜間や悪天候時でも、さらには日光が照射しない室内環境下であっても、植物を栽培することができる。また、照明装置の照射光を植物の栽培に適した波長や光強度などに最適化することにより、効率良く植物を栽培することができる。なお、栽培対象となる植物は、上記の例に限られるものではない。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態における生物育成用照明装置（照明装置）を用いた栽培装置を示す斜視図である。

［全体の構成］

図を参照して、栽培装置５００は、例えばスチール製のラック５０１に１組の照明装置（生物育成用照明装置）１及び苗床（床部の一例）５１０が４段に配置されて構成されている。苗床５１０には、砂が敷き詰められた砂床が形成されている。砂床には、植物が所望の間隔で植えられている。苗床５１０には、植物の栽培のために、養液が適宜供給される。なお、栽培装置５００は、さらに多くの照明装置１及び苗床５１０の段を有していてもよい。

各照明装置１は、後述のように閉管路内で循環液を循環させる冷却装置１００を備えている。本実施の形態において、低コスト化のため、一式の栽培装置５００について１つの閉管路を有する１つの冷却装置１００が用いられる。換言すると、冷却装置１００の閉管路は、４つの照明装置１のそれぞれに共用されている。

なお、冷却装置１００は、任意の数の照明装置１について、それぞれ独立の１つのものが用いられるようにしてもよい。すなわち、例えば、各照明装置１について１つの冷却装置１００が用いられていてもよいし、２組の照明装置１で１つの冷却装置１００を共用するようにしてもよい。また、複数の栽培装置５００を並置して用いる場合などにおいて、その複数の栽培装置５００に用いられる複数組の照明装置１で１つの冷却装置１００を共用するようにしてもよい。

［照明装置１及びその冷却装置１００の概略構成］

図２は、一式の照明装置１を示す斜視図である。

図を参照して、照明装置１は、一対に並ぶ第１モジュール３ａ及び第２モジュール３ｂ（それぞれ区別せずモジュール３と称することがある）を有している。各モジュール３は、３つのＬＥＤユニット１０が連結されてひとまとまりに構成されている。冷却装置１００は、一式の照明装置１につき、冷却部１１０と放熱部１２０とを有している。冷却部１１０は、冷却装置１００のうち、モジュール３の部分に循環液が流れるように配管を設けてなる部分である。冷却部１１０は、各ＬＥＤユニット１０を冷却する。放熱部１２０は、冷却装置１００のうち、配管長が長くなるように曲げた配管を苗床５１０に埋設してなる部分である。放熱部１２０は、循環液が有する熱を苗床５１０に放熱し、砂床５１０の保温を行う。

図３は、照明装置１及びその冷却装置１００の概略構成を示す図である。

図において、照明装置１及び冷却装置１００の概略構成の説明を簡単に行うため、一式の照明装置１（１つの苗床５１０用の照明装置１）について独立した一式の冷却装置１００が用いられていると仮定し、この場合について説明する。

図を参照して、照明装置１は、各モジュール３に３つずつ設けられた合計６個のＬＥＤユニット１０と、冷却装置１００とを有している。第２モジュール３ｂには、ＣＤＳセンサ（明暗センサ）５が苗床５１０に向けて設けられている。ＣＤＳセンサ５は、照度センサであり、苗床５１０など照明装置１がある環境の明るさを検知する。ＬＥＤユニット１０の上部には、チラーケース７０が設けられている。チラーケース７０は、例えば樹脂製であり、内部に循環液が流れるような箱形に形成されている。また、チラーケース７０には、上面から上方に突出する支持突起８０が形成されている。支持突起８０は、上段の苗床５１０の下面に接触し、上段の苗床５１０を支持可能である。各ＬＥＤユニット１０の詳細な構成は後述する。

冷却装置１００は、おおまかに、冷却部１１０及び放熱部１２０のほか、ポンプ１０１と、第１ポンプ配管１０３と、照明苗床間配管１０９と、第２ポンプ配管１１１と、苗床センサ（床温検知手段の一例）１３０とを有している。第１ポンプ配管１０３は、ポンプ１０１と冷却部１１０とを接続する。照明苗床間配管１０９は、冷却部１１０と放熱部１２０とを接続する。第２ポンプ配管１１１は、放熱部１２０とポンプ１０１とを接続する。すなわち、冷却装置１００の閉管路は、各ＬＥＤユニット１０のチラーケース７０、第１ポンプ配管１０３、冷却部１１０、照明苗床間配管１０９、放熱部１２０、及び第２ポンプ配管１１１で構成されている。

苗床センサ１３０は、苗床５１０内の砂床の温度を検知する。冷却装置１００の制御は、苗床センサ１３０の検知結果などに基づいて、制御回路２００（図１３に図示）により行われる。換言すると、冷却装置１００は、制御回路２００により、冷却装置１００の各部の動作を制御する。制御回路２００の構成やその制御の内容などについては、後述する。

冷却部１１０は、通常、チラーケース７０内の流路、４つのユニット間配管１０５、及びモジュール間配管１０７を有している。ユニット間配管１０５は、各モジュール３において隣り合うＬＥＤユニット１０のチラーケース７０同士を接続する。モジュール間配管１０７は、第１モジュール３ａのＬＥＤユニット１０のうち１つのチラーケース７０と第２モジュール３ｂのＬＥＤユニット１０のうち１つのチラーケース７０とを接続する。

なお、冷却装置１００のうち、第１ポンプ配管１０３やユニット間配管１０５などの放熱部１２０以外の配管は、例えば、ポリ塩化ビニル製のパイプなどを用いて構成されている。また、放熱部１２０の配管は、例えば、可撓性のあるＣＲ（クロロプレンゴム）製のホースなどを用いて構成されている。これにより、放熱部１２０は、苗床５１０の砂床に容易に埋設することができる。

図において、４つのユニット間配管１０５のうち１つに代えて、補助加熱ユニット１５０が設けられている。本実施の形態において、補助加熱ユニット１５０は、必要に応じて、ユニット間配管１０５又はモジュール間配管１０７に代えて取り付けることができる。なお、補助加熱ユニット１５０が設けられていても、補助加熱ユニット１５０が動作していない場合には、補助加熱ユニット１５０が設けられていない場合と冷却装置１００の働きにほとんど変わりはない。補助加熱ユニット１５０については、後述する。

冷却装置１００の閉管路内には、循環液として、例えばエチレングリコールを含む不凍液が充填されている。循環液は、閉管路を循環経路として循環し、砂床中に含まれる養液などと混じることがない。したがって、必要に応じて、防食剤や消泡剤などを混合した循環液を用いてもよい。

循環液は、ポンプ１０１が駆動されることにより、以下のように閉管路内を循環する。すなわち、循環液は、第１ポンプ配管１０３から、第１モジュール３ａの１つのＬＥＤユニット１０のチラーケース７０内に流れる（（１）ポンプ出口、（２）第１モジュール入口）。循環液は、ユニット間配管１０５を経由し、第１モジュール３ａ内で、隣り合うＬＥＤユニット１０のチラーケース７０に流れ、モジュール間配管１０７に流出する（（３）第１モジュール出口）。循環液は、モジュール間配管１０７から第２モジュール３ｂ内に流入し、第１モジュール３ａを流れたときと同様に各ＬＥＤユニット１０を経由して照明苗床間配管１０９に流出する（（４）（５）第２モジュール入口・出口）。循環液は、照明苗床間配管１０９から苗床５１０内の放熱部１２０に流入する（（６）苗床入口）。循環液は、放熱部１２０を巡った後、第２ポンプ配管１１１を経由してポンプ１０１に戻る（（７）苗床出口、（８）ポンプ入口）。

なお、閉管路は、循環液が一対のモジュール３を順に経由するように直列に構成されているが、循環液が一対のモジュール３に分かれて流れるように並列に構成されていてもよい。このように並列に構成した場合、各モジュール３に流入する循環液の液温が略等しくなるため、各モジュール３について同等の冷却効果を得ることができる。

本実施の形態においては、上述のように、４つの照明装置１で１つの冷却装置１００を共用している。このように複数の照明装置１で１つの冷却装置１００を共用する場合は、冷却する照明装置１及び保温する苗床５１０に循環液が巡るように閉管路を配設すればよい。すなわち、例えば、ポンプ１０１及びそのポンプ配管１０３，１１１を除き、冷却部１１０及び放熱部１２０を照明装置１及び苗床５１０の数だけ組み合わせて、一周の閉管路を配設することができる。このとき、循環液を冷却部１１０から放熱部１２０に流す配管を、互いに直列に接続してもよいし、並列に接続してもよい。直列に接続する場合には、例えば、放熱部１２０と、当該照明装置１とは別の照明装置１の第１モジュール３ａのチラーケース７０とを冷水配管１１３（図４に図示）を介して接続すればよい。これにより、放熱部１２０を経由して温度が下がった循環液が、次の照明装置１を冷却するための冷却部１１０に流れて加熱され、その後別の放熱部１２０に流れて放熱される。また、並列に接続する場合には、ポンプ１０１から排出された循環液が各照明装置１の冷却部１１０に分かれて流れ、その後各循環液が対応する苗床５１０の放熱部１２０に流れるようにすればよい。また、配管を、直列・並列を組み合わせて構成してもよい。例えば、ラック毎に冷却装置１００の配管が直列に接続されているものを並列に接続して一周の閉管路を構成し、１台のポンプ１０１で循環液を循環させるようにしてもよい。

［照明装置１の詳細な構成］

図４は、照明装置１の平面図である。また、図５は、照明装置１のモジュール３の側面図である。

図４を参照して、第１モジュール３ａ及び第２モジュール３ｂは、長手方向が互いに略平行になるように並んで配置されている。各モジュール３の３つのＬＥＤユニット１０は、長手方向に並んで連結されている。各モジュール３において、両端部に位置するＬＥＤユニット１０のそれぞれの端部には、各モジュール３をラック５０１に取り付けるためのエンドステー７ａが取り付けられている。また、各ＬＥＤユニット１０のうち他のＬＥＤユニット１０に隣り合う端部には、中間ジョイントステー７ｂが、ＬＥＤユニット１０同士を連結するために取り付けられている。

各モジュール３において、一方の端部に位置するＬＥＤユニット１０には、第１駆動電力供給ケーブル４１が接続されている。第１駆動電力供給ケーブル４１は、コネクタ４３を介してＬＥＤユニット１０に接続されている。また、各ＬＥＤユニット１０とそれに隣り合うＬＥＤユニット１０とは、第２駆動電力供給ケーブル４５により接続されている。第１駆動電力供給ケーブル４１及び第２駆動電力供給ケーブル４５は、ＬＥＤ２１（図８に図示）の駆動電力を供給するためのケーブルである。各モジュール３において、３つのＬＥＤユニット１０が、第２駆動電力供給ケーブル４５を介して互いに電気的に接続されている。制御回路２００から各モジュール３に第１駆動電力供給ケーブル４１を介して電源が供給されることにより、各ＬＥＤユニット１０が駆動される。

本実施の形態において、冷却装置１００の閉管路は、以下のように各照明装置１の冷却部１１０及び放熱部１２０が直列に接続されて構成されている。すなわち、まず、最下段の照明装置１の第１モジュール３ａには、ポンプ１０１から循環液が流入する。また、他の段の照明装置１の第１モジュール３ａには、その照明装置１が光を照射する苗床５１０内の放熱部１２０から循環液が流入する。これにより、各照明装置１の冷却が行われる。各照明装置１において照明装置１の冷却に用いられた循環液は、その照明装置１からその上段の苗床５１０の放熱部１２０に流入する。このとき、最上段の照明装置１から流出した循環液は、最下段の苗床５１０に流入する。最下段の苗床５１０を流れた循環液は、ポンプ１０１に戻る。

このように最上段のものを除く各照明装置１のモジュール３から、その直上の苗床５１０に循環液が流れるので、照明苗床間配管１０９が短くなり、モジュール３を流れて温度が上昇した循環液の熱が照明苗床間配管１０９において放熱されにくくなる。したがって、照明装置１の熱を、より効率良く苗床５１０の保温に利用することができる。

なお、循環液の流れる方向は、上述した方向に限られない。すなわち、各段の照明装置１について、そのモジュール３を流れた循環液がその段の苗床５１０の放熱部１２０に流れるようにしてもよい。

図４を参照して、各ＬＥＤユニット１０のチラーケース７０の内部には、２つの仕切り７１が設けられている。２つの仕切り７１は、チラーケース７０の内部の空間を、循環液の流路長が長くなるように仕切っている。すなわち、チラーケース７０の内部において、ユニット間配管１０５又はモジュール間配管１０７が接続される２つの部位間の距離よりも循環液の流路長は長い。これにより、より効率良く照明装置１の冷却が行われる。

図５を参照して、支持突起８０は、各チラーケース７０について２つ設けられている。本実施の形態において、チラーケース７０は、例えばＡＢＳ樹脂を用いて、支持突起８０と一体に形成されている。支持突起８０は、その上端部が、ユニット間配管１０５やモジュール間配管１０７の上端部よりも高い位置に位置するように形成されている。これにより、照明装置１の上段の苗床５１０の底面がユニット間配管１０５等に接触することが防止され、冷却装置１００の閉管路が損傷することを防止することができる。なお、支持突起８０は、チラーケース７０とは別の部材で構成されていてもよい。また、支持突起８０は、チラーケース７０ではなく、例えばＬＥＤユニット１０のその他の部位や、エンドステー７ａや中間ジョイントステー７ｂに設けられていてもよい。

図５を参照して、各エンドステー７ａの端部には、スライドステー９が取り付けられている。スライドステー９は、スライド板９ａ及びフック９ｂを有している。各モジュール３は、ラック５０１にフック９ｂが掛けられたスライドステー９に両端部が支持されてラック５０１に吊り下げられている。なお、スライドステー９は、フック９ｂが上段の苗床５１０に掛けられて吊り下げられるようにしてもよい。

図６は、スライドステー９の側面図である。

図を参照して、スライドステー９のスライド板９ａには、上下方向（矢印Ｓで示す方向）が長手方向となるスロット９ｃが形成されている。スライド板９ａは、スロット９ｃを貫通するねじ９ｄによってエンドステー７ａに固定されている。

図７は、スライドステー９による吊り下げ高さの調整機能を説明する図である。

照明装置１は、スライド板９ａのエンドステー７ａに対する固定位置を変更し、モジュール３の吊り下げ高さを調整可能に構成されている。吊り下げ高さを調整するには、ねじ９ｄを緩めて、ねじ９ｄがスロット９ｃに貫通した状態でスライドさせればよい。これにより、スロット９ｃの長手方向の寸法の範囲内で、モジュール３の吊り下げ高さを変更することができる。

照明装置１は、吊り下げ高さが変更可能であるので、例えば苗床５１０の大きさなどに応じて、植物の栽培に適した最適位置にモジュール３を位置させて栽培を行うことができる。すなわち、ラック５０１においてスライドステー９を掛ける位置が限定されている場合であっても、光の照射を行う位置を微調整することが可能である。また、図に示すように、スライドステー９を上段の苗床５１０に掛ける場合であっても、苗床５１０の高さに合わせてモジュール３の吊り下げ高さを調整することにより、苗床５１０の高さにかかわらず所望の位置から下段の苗床５１０に光の照射を行うことができる。

なお、スライドステー９は、吊り下げ高さを調整不能に構成されていてもよい。また、ラック５０１などにモジュール３や苗床５１０の位置調整機能を設けることにより、光の照射距離を微調整することができるようにしてもよい。

［ＬＥＤユニット１０の構成］

図８は、ＬＥＤユニット１０の幅方向に垂直な平面における側断面図である。また、図９は、ＬＥＤユニット１０の長手方向に垂直な平面における断面図である。

図８を参照して、ＬＥＤユニット１０は、おおまかに、チラーケース７０のほか、ＬＥＤユニット１０の下面を覆うレンズカバー１１と、プリント配線板２９と、収熱板３３とを有している。プリント配線板２９は、ＬＥＤ２１の実装面を下方に向けて、レンズカバー１１内に、レンズカバー１１により下面が覆われるように配置されている。プリント配線板２９の下面には、後述のように、多数のＬＥＤ２１が略平面状に実装されている。収熱板３３は、レンズカバー１１の上面を覆うように、すなわちプリント配線板２９の上面を覆うように、レンズカバー１１の上部に配置されている。レンズカバー１１は、このＬＥＤユニット１０の全部のＬＥＤ２１から出射された光が透過するように配置されている。

図９を参照して、本実施の形態において、複数のＬＥＤ２１としては、それぞれ所定の波長域の光を出射する、赤色ＬＥＤ２３と、青色ＬＥＤ２５と、白色ＬＥＤ２７との３種類のものが設けられている。赤色ＬＥＤ２３の赤色光の波長は、６２０〜６４０ｎｍであり、青色ＬＥＤ２５の青色光の波長は、４５０〜４７０ｎｍである。白色ＬＥＤ２７は、いわゆる全波長タイプのものであり、白色光を出射する。

ここで、一般に、茎成長には所定範囲の波長の青色光が有効であり、光合成には、所定範囲の波長の赤色光が主に有効である。本実施の形態においては、これらの特定色以外の波長も含む白色光を併せて照射することにより、より太陽光に近い自然な光エネルギを照射物に与えることができる。また、ＬＥＤ２１の白色光には、有害な紫外線等はほとんど含まれていない。このように白色光を併せて照射することにより、特に果実や花などに対して好影響を与えることができる。

なお、本実施形態において、赤色ＬＥＤ２３や、青色ＬＥＤ２５や、白色ＬＥＤ２７は、それぞれ略同一の仕様のものが用いられている。また、複数のＬＥＤ２１としては、駆動電圧や電流など、それぞれ互いに電気的特性が略同一又は近いものが用いられている。これにより、各ＬＥＤ２１を、電気的特性に応じて特に区別することなく、比較的単純な電気回路で駆動可能になる。また、後述のようにレンズカバー１１を用いるので、すべてのＬＥＤ２１をプリント配線板２９状に垂直に実装することができる。したがって、各ＬＥＤ２１を、容易に、１つのプリント配線板２９上に配置することができる。

ＬＥＤ２１は、ＰＷＭ制御によりパルス点灯される。例えば、赤色ＬＥＤ２３は、１つあたりの光量が３００００ｍｃｄ〜３５０００ｍｃｄである。２７個の赤色ＬＥＤ２３の全光量は、８１００００ｍｃｄ〜９４５０００ｍｃｄである。青色ＬＥＤ２５は、１つあたりの光量が２３０００ｍｃｄ〜３００００ｍｃｄである。８個の青色ＬＥＤ２５の全光量は、１８４０００ｍｃｄ〜２４００００ｍｃｄである。白色ＬＥＤ２７は、１個あたりの光量が７００００ｍｃｄ〜１０００００ｍｃｄである。４個の白色ＬＥＤ２７の全光量は、２８００００ｍｃｄ〜４０００００ｍｃｄである。１つのＬＥＤユニット１０あたりの全合成光照度は、１０２２０００ｍｃｄ〜１５８５０００ｍｃｄである。このＬＥＤユニット１０では、このようにＬＥＤ２１を配置して、後述するようにレンズカバー１１を用いて照度及び波長バランスを設定している。したがって、ＬＥＤユニット１０は、苗床５１０の面積を１２２５平方センチメートルとして照射高さを４０ｃｍとした場合、略すべての種類の野菜について、継続して光合成を活発に行うことができるように光を照射することができる。

図９に示すように、プリント配線板２９の上面（ＬＥＤ２１が実装されている面とは反対の面）には、コネクタ４７が２つ設けられている。プリント配線板２９には、図８に示すように、第１駆動電力供給ケーブル４１や第２駆動電力供給ケーブル４５のコネクタ４３が接続可能である。また、プリント配線板２９の両端部には、プリント配線板２９を貫通する気圧調整穴２９ａが形成されている。これにより、ＬＥＤ２１が点灯して発熱しても、レンズカバー１１と収熱板３３との間でプリント配線板２９で仕切られた２つの空間の間で気圧差が生じず、プリント配線板２９のたわみが生じにくくなっている。

プリント配線板２９の両面には、必要最小限の配線が描かれており、金属箔部分の大半が残されている。これにより、ＬＥＤ２１が発生するジュール熱が、ＬＥＤ２１の電極から金属箔部分に導かれ、高い放熱効果が得られる。

収熱板３３は、例えばアルミニウムなど、良好な熱伝導性を有する金属で形成されている。収熱板３３は、ＬＥＤ２１の点灯に伴い発生したプリント配線板２９からの輻射熱や空気伝導熱を吸収し、チラーケース７０内で収熱板３３に接しながら流れる循環液に放熱する。これにより、照明装置１は、冷却装置１００による高い冷却効果を得ることができる。

なお、収熱板３３とプリント配線板２９との間の距離は、例えば６〜８ｍｍ程度に設定されている。これにより、収熱板３３とプリント配線板２９との絶縁を確保しつつ、効率良くプリント配線板２９から収熱板３３へ熱伝導させることができる。また、収熱板３３のプリント配線板２９側の表面には、凹凸加工が施され、さらに、厚みが２〜３μｍ程度の黒化皮膜が形成されている。これにより、収熱板３３の表面積を拡大することができ、また、プリント配線板２９への熱の反射防止効果が得られる。したがって、ＬＥＤ２１の放熱効果がより高くなる。

レンズカバー１１は、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））などの透明な樹脂を用いて形成されている。レンズカバー１１のうちＬＥＤ２１の出射光が透過する部位には、各ＬＥＤ２１に対応するようにレンズ部１３が設けられている。レンズ部１３は、そのレンズ部１３に対応するＬＥＤ２１から出射された光が所定の照射角すなわち所望の照射態様で苗床５１０に照射されるように、その光を透過するように形成されている。レンズ部１３は、例えば凹レンズであり、レンズカバー１１の成形時に容易に形成することができる。レンズカバー１１の内面には、必要に応じてクロムメッキなどが施されている。

プリント配線板２９と収熱板３３との間の周縁部には、レンズカバーパッキン３１が配置されている。レンズカバーパッキン３１は、プリント配線板２９の熱膨張による伸び縮みのストレスを吸収すると共に、プリント配線板２９をレンズカバー１１に対して正規の位置に固定する。これにより、収熱板３３とレンズカバー１１とで囲まれたプリント配線板２９が位置する空間が、外気から密閉されている。

収熱板３３の上面には、チラーケース７０が配置されている。収熱板３３の上面とチラーケース７０との間には、チラーケースパッキン７５が配置されている。これにより、チラーケース７０の内部を流れる循環液のもれが防止されている。チラーケース７０の上部には、配管継手１０５ａを介して、ユニット間配管１０５やモジュール間配管１０７、又は補助加熱ユニット１５０等が接続されている。

レンズカバー１１及びチラーケース７０の周縁部には、互いに重なるフランジ形状が形成されている。図に示すように、レンズカバー１１及びチラーケース７０は、それらの周縁部間を貫通するように配された複数の組付ねじ１５を用いて互いに螺結されて、一体のＬＥＤユニット１０の外殻をなしている。レンズカバー１１及びチラーケース７０は、それらの周縁部間で収熱板３３を挟むようにして組み付けられている。なお、複数の組付ねじ１５のうち一部は、エンドステー７ａ又は中間ジョイントステー７ｂに共締めされている。すなわち、複数の組付ねじ１５のうち一部は、ＬＥＤユニット１０をエンドステー７ａ又は中間ジョイントステー７ｂに固定している。なお、ＬＥＤユニット１０の取り付け構造はこれに限られず、例えば組付ねじ１５とは別のねじなどを用いてＬＥＤユニット１０がエンドステー７ａなどに固定されていてもよい。

補助加熱ユニット１５０は、箱体状のヒータケース１５０ａを有している。ヒータケース１５０ａの内部には、ヒータ１５１及びヒータ水温センサ（液温検知手段の一例）１５３が設けられている。ヒータケース１５０ａの上部には、普段は封止されている注入口１５５が設けられている。なお、図８においては、模式的に補助加熱ユニット１５０の構造を図示している。補助加熱ユニット１５０の詳細については、後述する。

図１０は、ＬＥＤユニット１０を示す下面図である。

図を参照して、ＬＥＤユニット１０は、下面視で略矩形形状を有するように形成されている。ＬＥＤ２１は、以下のように配列されている。白色ＬＥＤ２７は、ＬＥＤユニット１０の幅方向中間部に、４つが所定の間隔で並ぶようにして配置されている。また、青色ＬＥＤ２５は、互いに幅方向に並ぶ２個でなす１組が、計４組ほど、それぞれ白色ＬＥＤ２７同士の間に位置するようにして配置されている。青色ＬＥＤ２５は、１つのＬＥＤユニット１０について合計８個設けられている。赤色ＬＥＤ２３は、白色ＬＥＤ２７及び青色ＬＥＤ２５が実装されていない部位に配置されている。すなわち、赤色ＬＥＤ２３は、数が最も多く、合計で３０個程度が設けられている。

［レンズ部１３の説明］

ここで、一般に、光源から照射面までの距離が互いに異なると、通常では、適切な光エネルギが届かなくなることがある。すなわち、植物が成長するにつれ、光源から植物までの距離は徐々に短くなり、逆に、植物が光を受ける面積は徐々に大きく（広く）なる。これについて、光源に照射角度が広角であるものを用いると、植物に広い範囲で照射可能であるが、この場合、照射距離は短くなるため、生育高さが異なるような植物に広く対応することができない。

しかしながら、本実施の形態における照明装置１では、ＬＥＤ２１にレンズ部１３を設けていることにより、個々のＬＥＤ２１に対して異なったレンズ機能を付加することができる。すなわち、レンズ部１３により、各ＬＥＤ２１についての照射角度をそれぞれ任意の角度に設定することができる。したがって、必要とする照射距離や照射面積が互いに異なるような、幅広い種類の植物に、十分な光エネルギを配光することができる。また、植物の成長により光源と照射体との距離が変化しても、それぞれの生育段階に応じて適切に光を照射することができ、効率良く植物を栽培することができる。

例えば、１つの照明装置１の中に互いに同程度の出力の複数のＬＥＤ２１を配置した場合、それぞれの照射角度を、超広角・広角・中角・狭角・超狭角などに分けた場合を想定する。この場合、照射距離が短い対象物には、照射角度が超広角や広角に設定されたＬＥＤ２１が効率良く作用する。また、照射距離が中位である対象物には、照射角度が広角・中角に設定されたＬＥＤ２１などが効率良く作用する。また、照射距離が遠い対象物には、照射角度が狭角・超狭角であるＬＥＤ２１などが効率良く作用する。

図８を参照して、各ＬＥＤ２１の照射角度の設定例について説明する。本実施の形態において、レンズ部１３は、そのレンズ部１３が対応するＬＥＤ２１の種類に応じた光学的特性を有するように形成されている。すなわち、図に示すように、赤色ＬＥＤ２３からの赤色光は、それに対応するレンズ部１３により、照射角がθｒとなるようにして下方に出射される。また、青色ＬＥＤ２５からの青色光は、それに対応するレンズ部１３により、照射角がθｂとなるようにして下方に出射される。また、白色ＬＥＤ２７からの白色光は、それに対応するレンズ部１３により、照射角がθｗとなるようにして下方に出射される。なお、本実施の形態において、各照射角の関係は、大きい順に、θｒ、θｗ、θｂとなるように設定されている。例えば、θｒが６０度、θｗが５０度、θｂが４０度などである。また、各照射角θｒ、θｗ、θｂは、栽培する植物のいずれの葉にも影ができにくくなるように調整されている。赤色ＬＥＤ２３に対応するレンズ部１３は赤色光の照射角が他の色の光の照射角よりも広角になるように形成されているため、赤色光をより広い範囲に照射することができる。なお、同色のＬＥＤ２１同士であっても異なる色のＬＥＤ２１同士であっても、その配置されている位置などに応じて照射角度が異なるようにしてもよい。

レンズカバー１１は、ＬＥＤ２１から照射対象までの距離が、２０センチメートル程度から２メートル以上まで対応可能に構成されている。照明装置１は、数百万ミリカンデラもの強力な光エネルギを発生することができるので、このように広い範囲の栽培対象についてレンズカバー１１を共用することができる。

ここで、各色のＬＥＤ毎に照射角が異なるものを用いることができたとしても、所望の照射態様で光照射を行うことは可能である。しかしながら、その場合、ＬＥＤ毎に電気的な仕様が異なることが多い。仕様が異なる各色のＬＥＤを、所望の照射光を得られるように、同一の基板に混合して配置することは、回路構成が複雑になるために困難である。換言すると、電気的特性が互いに近くなるようにＬＥＤ２１を揃えたり、ＬＥＤ２１の品種や製造者が異なったりすると、ＬＥＤ２１の個々の照射角度を所望の照射角度にできない場合がある。また、同一の基板に、複数のＬＥＤを、互いに光軸が異なるように配置することも困難である。

上述のように、本実施の形態においては、照明装置１は、各レンズ部１３を所望の形状に調整したレンズカバー１１を用いることにより、栽培装置５００で栽培する植物に適した所望の照射態様で光を照射することができる。個々のＬＥＤ２１の光学的特性が所望のものでなくても、レンズカバー１１を用いてＬＥＤ２１の光を植物の栽培に適した所望の照射角度や光強度で照射することができる。また、個々のＬＥＤ２１について別々のレンズを設けたりすることなく、低コストで、所望の照射角度で照射可能な照明装置１を製造することができる。特に、レンズカバー１１は広い範囲の栽培対象について共用することができ、同一形状のレンズカバー１１を大量生産することができるので、レンズカバー１１を低コストで制作することができる。

なお、複数のレンズ部１３が一体に形成されたレンズカバー１１に代えて、個別のＬＥＤ２１に対してそれぞれにレンズ機能を持たせたレンズカバーを付帯するようにしてもよい。この場合であっても、上述と同様に、それぞれＬＥＤ２１単体の光学的特性が所望のものでなくても、様々な用途に対して対応できるように、所望の照射態様で光を照射させることができる。

また、上述のように、レンズカバー１１は広い範囲の栽培対象について共用できるものであるが、レンズカバー１１を取り替え可能にしてもよい。例えば、一般的な植物とは異なる方向に成長する植物などを栽培する際には、レンズカバー１１をその植物により適したものに取り替えることにより、その植物により適した照射態様で光照射を行うことができる。この場合、ＬＥＤ２１やプリント配線板２９そのものを光の照射角度等が異なる別のものに交換することなく、同一の照明装置１を用いつつ、レンズカバー１１を取り替えるだけで、容易にかつ低コストで種々の所望の照射態様での光照射を実現可能である。

［補助加熱ユニット１５０の説明］

図１１は、冷却装置１００の閉管路の一部を示す平面図である。

図において、上段の照明装置１の放熱部１２０と、その下段の照明装置１の冷却部１１０とを併せて示す。冷却装置１００は、補助加熱ユニット１５０を用いないで使用してもよいし、必要に応じて、補助加熱ユニット１５０を用いてもよい。本実施の形態において、モジュール間配管１０７部分には、図に２点鎖線で示すように、補助加熱ユニット１５０を接続することができる。このとき、補助加熱ユニット１５０は、照明装置１の両モジュール３の間に配置される。

図１２は、補助加熱ユニット１５０を示す平面図である。

補助加熱ユニット１５０は、モジュール間配管１０７に代えて、第１モジュール３ａと第２モジュール３ｂとの間に配置される。すなわち、補助加熱ユニット１５０は、冷却装置１００の閉管路のうち、第１モジュール３ａ及び第２モジュール３ｂのそれぞれのＬＥＤユニット１０のチラーケース７０同士を接続する部分となる。

補助加熱ユニット１５０は、制御回路２００の制御に基づいて駆動される。補助加熱ユニット１５０は、ヒータ１５１が通電されて発生した熱により、循環液を加熱する。ヒータ水温センサ１５３は、循環液の温度制御を行うために用いられる。注入口１５５は、冷却装置１００の閉管路に循環液を充填したり循環液のエア抜きを行ったりするために用いられる。すなわち、補助加熱ユニット１５０は、照明装置１の最上段に位置している。

補助加熱ユニット１５０は、例えば、冬場等に外気温が０°Ｃ以下とるような寒冷地域において、保温用熱量が不足しないようにするために用いることができる。この補助加熱ユニット１５０は、後述するような制御回路２００による制御により、外気温が１０°Ｃ以上ではほとんど作動しない。補助加熱ユニット１５０は、極寒時など、苗床５１０の土壌温度が例えば１６°Ｃ以下であってポンプ１０１が動作中であり、かつ、循環液の温度が２３．５°Ｃ以下である場合のみに駆動される。外気温が例えば１０°Ｃ以上で循環液の温度がある程度高くなる場合に、ＬＥＤ２１より発生する熱源のみで苗床５１０の保温が行われる。他方、外気温が例えば１０°Ｃ以下になれば、循環液の温度が下がり、ヒータ１５１を併用した省エネルギ運転で苗床５１０の保温をすることができる。

なお、補助加熱ユニット１５０は、照明装置１の最上段でのみ用いられるものに限られない。すなわち、閉管路中に循環液の注入口を別に設けた場合には、補助加熱ユニット１５０は、比較的下方の位置に設置することができる。また、補助加熱ユニット１５０は、冷却装置１００につき複数設けてもよい。例えば、各照明装置１に補助加熱ユニット１５０が１つずつ対応するようにしてもよい。また、補助加熱ユニット１５０は、モジュール３部分に固定されるものに限られない。補助加熱ユニット１５０は、閉管路中のいずれの部分に設けてもよい。

［制御回路２００の構成］

図１３は、照明装置１の制御回路２００の概略構成を示す回路図である。

以下、制御回路２００の説明を簡単に行うため、一式の照明装置１について独立した一式の冷却装置１００が用いられていると仮定し、この場合について説明する。なお、冷却装置１００は、補助加熱ユニット１５０を用いていると仮定する。

図を参照して、制御回路２００は、ＡＣ電源に接続された電源回路２１１を有している。電源回路２１１は、ＡＣ電源を直流電源に変換し、制御回路２００の各部に電源を供給して制御回路２００を駆動する。また、電源回路２１１の直流電源は、後述のようにして各ＬＥＤユニット１０に供給され、それによりＬＥＤユニット１０が駆動される。電源回路２１１において、ＡＣ電源は、冷却装置１００のポンプ１０１とヒータ１５１に接続されている。ポンプ１０１及びヒータ１５１に共通なＡＣ電源からの給電線上には、第１リレー（ＲＥＬＡＹ１）が設けられている。また、ＡＣ電源からヒータ１５１への給電線上には、第２リレー（ＲＥＬＡＹ２）が設けられている。

図を参照して、制御回路２００は、冷却装置１００の動作を制御する回路として、苗床温調回路２１３と、ヒータ水温温調回路２１５とを有している。苗床温調回路２１３は、苗床センサ１３０が接続されている回路である。苗床温調回路２１３は、第１リレーに接続されており、後述のように苗床センサ１３０の検知温度に応じて第１リレーを開閉する。ヒータ水温温調回路２１５は、ヒータ水温センサ１５３が接続されている回路である。ヒータ水温温調回路２１５は、第２リレーに接続されており、後述のようにヒータ水温センサの検知温度に応じて第２リレーを開閉する。

また、制御回路２００は、ＬＥＤユニット１０を駆動させるための回路として、基準発振回路２２１と、第１ワンパルス発生回路２２３及び第２ワンパルス発生回路２２５と、ＣＤＳ明暗センサ回路２２７と、リセット回路（ＲＥＳＥＴ回路）２２９と、論理回路部２３１と、ＬＥＤ電力増幅回路２３５を有している。ＬＥＤ電力増幅回路２３５は、２つ設けられており、それぞれ、第１モジュール３ａの３つのＬＥＤユニット１０、第２モジュール３ｂの３つのＬＥＤユニット１０に接続されている。本実施の形態において、ＬＥＤユニット１０のＬＥＤ２１は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により点灯される。

以下、制御回路２００の構成について、より詳細に説明する。

［ＬＥＤ２１の制御回路］

基準発振回路２２１は、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１７、抵抗Ｒ１８、インバータＩＮＶ４で構成された発振器により、３５０〜４５０Ｈｚのパルス信号を発生させる。基準発振回路２２１は、インバータＩＮＶ５を介し、第１ワンパルス発生回路２２３のワンショットマルチバイブレータＭＶ１の入力Ｂに接続されている。第１ワンパルス発生回路２２３は、コンデンサＣ７及び抵抗Ｒ１９の定数で決まるワンパルス出力Ｑを発生する。また、基準発振回路２２１は、インバータＩＮＶ５及びインバータＩＮＶ６を介し、第２ワンパルス発生回路２２５のワンショットマルチバイブレータＭＶ２の入力Ｂに接続されている。第２ワンパルス発生回路２２５は、コンデンサＣ８及び抵抗Ｒ２０の定数で決まるワンパルス出力Ｑを発生する。各ワンパルス出力Ｑのパルス幅は、基準発振回路２２１で発生するパルス信号の１／２周期の１／１０〜１／２０程度にすればよい。

なお、ワンショットマルチバイブレータＭＶ１によれば、基準発振回路２２１の出力の立下り時にワンパルス出力Ｑが発生し、他方、ワンショットマルチバイブレータＭＶ２によれば、基準発振回路２２１の出力の立ち上がり時にワンパルス出力Ｑが発生する。このように２つのワンパルス出力Ｑの位相がずれているので、直流電源から電力を平均的に供給することができ、電源回路２１１の小形化が可能となる。

論理回路部２３１には、回路ＯＲ１〜ＯＲ４と、インバータＩＮＶ７，ＩＮＶ８とが設けられている。回路ＯＲ１の２つの入力のうち一方には、ワンショットマルチバイブレータＭＶ１のワンパルス出力Ｑが接続され、他方には、回路ＯＲ２の２つの入力のうち一方が接続されている。回路ＯＲ３の２つの入力のうち一方には、回路ＯＲ１の出力が接続され、他方には、回路ＯＲ４の２つの入力のうち一方が接続されている。回路ＯＲ１の入力と回路ＯＲ２の入力とを接続する信号線は、ダイオードＤ３、コンデンサＣ５、抵抗Ｒ１５、抵抗Ｒ１６、インバータＩＮＶ３で構成されたリセット回路２２９の出力に接続されている。また、回路ＯＲ３の入力と回路ＯＲ４の入力とを接続する信号線は、ＣＤＳ明暗センサ回路２２７のコンパレータＣＰ３の出力に接続されている。

回路ＯＲ３の出力は、インバータＩＮＶ７を介し、ＬＥＤ電力増幅回路２３５の抵抗Ｒ２７，Ｒ２８やトランジスタＱ３に接続される。回路ＯＲ４の出力は、インバータＩＮＶ８を介し、抵抗Ｒ２９，Ｒ３０，トランジスタＱ４へ接続されている。ＬＥＤ電力増幅回路２３５のトランジスタＱ３，Ｑ４の出力は、それぞれ、第１モジュール３ａのＬＥＤユニット１０の入力（ＬＥＤ＋Ａ）、第２モジュール３ｂのＬＥＤユニット１０の入力（ＬＥＤ＋Ｂ）に接続されている。

リセット回路２２９は、制御回路２００の電源投入時の誤出力を停止させるために、電源投入とＬＥＤの駆動回路のオンとの間に時間差を設けるための回路である。

ＣＤＳ明暗センサ回路２２７は、ＣＤＳセンサ５や、コンパレータＣＰ３等を有している。ＣＤＳ明暗センサ回路２２７は、ＣＤＳセンサ５により、ＬＥＤ２１の点灯をＯＮ・ＯＦＦさせるための回路である。ＣＤＳセンサ５からの明暗信号は、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２で分圧され、コンパレータＣＰ３の（−）入力に接続される。コンデンサＣ９は、ＣＤＳセンサ５より侵入するノイズ消去のために、及びＣＤＳセンサ５の動作速度を緩慢にするために設けられている。抵抗Ｒ２３と、抵抗Ｒ２４，Ｒ２５，Ｒ２６と、可変抵抗ＶＲ３とで分圧された電圧は、抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２５との交点で、コンパレータＣＰ３の（＋）入力に接続される。この電圧は、可変抵抗ＶＲ３の抵抗値を変化させることにより変更することができる。

コンパレータＣＰ３の（−）入力の電圧が、コンパレータＣＰ３の（＋）入力の電圧より高い場合、すなわち昼間などＣＤＳセンサ５の検知環境が明るいとき、コンパレータＣＰ３の出力はＬ（ロウ）となる。そのため、回路ＯＲ３及び回路ＯＲ４の共通接続入力がＬとなり、回路ＯＲ３及び回路ＯＲ４の各出力はＬとなる。可変抵抗ＶＲ３の調整を行うことにより、コンパレータＣＰ３の出力がＬとなる照度の閾値を変更することができる。

回路ＯＲ３の出力がＬのとき、インバータＩＮＶ７の出力はＨ（ハイ）となり、トランジスタＱ３の出力が停止する。これにより、第１モジュール３ａのＬＥＤ２１の駆動が停止され、ＬＥＤ２１が消灯する。同様に、回路ＯＲ４の出力がＬのとき、インバータＩＮＶ８の出力はＨとなり、トランジスタＱ４の出力が停止する。これにより、第２モジュール３ｂのＬＥＤ２１の駆動が停止され、第２モジュール３ｂのＬＥＤ２１が消灯する。

他方、外光などの照度不足であったり、夜間であるとき、ＣＤＳセンサ５の出力に基づいて、コンパレータＣＰ３の出力がＨとなる。このとき、トランジスタＱ３，Ｑ４の出力が共にＯＮとなり、各モジュール３のＬＥＤ２１が点灯する。

［冷却装置１００の制御回路］

苗床温調回路２１３において、抵抗Ｒ１とサーミスタＴＨ１とで分圧されたセンサ電圧は、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１を通り、コンパレータＣＰ１の（−）入力に接続されている。抵抗Ｒ３と、可変抵抗ＶＲ１と、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６とで分圧された電圧は、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との交点より、コンパレータＣＰ１の（＋）入力に接続されている。コンパレータＣＰ１の出力は、インバータＩＮＶ１の入力に接続されている。インバータＩＮＶ１の出力は、抵抗Ｒ７を介し、トランジスタＱ１及び第１リレーＲＥＬＡＹ１へと接続されている。第１リレーＲＥＬＡＹ１の出力接点は、ポンプ１０１と第２リレーＲＥＬＡＹ２の片方へ接続されている。

コンパレータＣＰ１では、コンパレータＣＰ１の（−）入力のセンサ電圧と、可変抵抗ＶＲ１で設定された基準電圧であるコンパレータＣＰ１の（＋）入力の電圧とが比較される。センサ電圧が高い場合すなわち設定された温度より苗床５１０の温度が低いときには、コンパレータＣＰ１の出力はＬとなり、インバータＩＮＶ１の出力はＨとなる。このＨ信号を受けると、トランジスタＱ１はＯＮとなり、第１リレーＲＥＬＡＹ１もＯＮとなる。これにより、第１リレーＲＥＬＡＹ１の接点が導通状態となって、ポンプ１０１が駆動され、また、ヒータ１５１が第２リレーＲＥＬＡＹ２の導通に応じて駆動可能になる。他方、センサ電圧が低い場合すなわち設定された温度より苗床５１０の温度が高い場合には、コンパレータＣＰ１の出力はＨとなり、インバータＩＮＶ１の出力はＬとなる。これにより、第１リレーＲＥＬＡＹ１がＯＦＦとなり、第１リレーＲＥＬＡＹ１の接点が開放されてポンプ１０１の通電が停止する。このとき、同時に、ヒータ１５１も駆動しなくなる。このように、制御回路２００は、苗床５１０の温度に応じて、ポンプ１０１の動作を適宜制御し、循環液の閉管路内における流量を制御する。

ヒータ水温温調回路２１５において、抵抗Ｒ８とサーミスタＴＨ２とで分圧されたセンサ電圧は、抵抗Ｒ９及びコンデンサＣ３を通り、コンパレータＣＰ２の（−）入力に接続されている。抵抗Ｒ１０と、可変抵抗ＶＲ２と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３とで分圧された電圧は、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との交点より、コンパレータＣＰ２の（＋）入力に接続されている。コンパレータＣＰ２の出力は、インバータＩＮＶ２の入力に接続されている。インバータＩＮＶ２の出力は、抵抗Ｒ１４を介し、トランジスタＱ２及び第２リレーＲＥＬＡＹ２に接続されている。第２リレーＲＥＬＡＹ２の出力接点は、ヒータ１５１の制御用のものである。第２リレーＲＥＬＡＹ２の出力接点のうち一方は、第１リレーＲＥＬＡＹ１の接点の出力側に接続されている。また、その他方は、交流電源の第１リレーＲＥＬＡＹ１の接点の逆相側へ接続されている。ヒータ水温温調回路２１５の動作は、苗床温調回路２１３と同様である。すなわち、あるヒータ１５１の水温が低い場合には、第２リレーＲＥＬＡＹ２の接点がＯＮ（通電）となり、ヒータ１５１の水温が高い場合には、第２リレーＲＥＬＡＹ２の接点がＯＦＦ（停止）となる。

ここで、ＬＥＤ２１の輝度は温度に依存し、温度が高くなれば輝度が下がり、また、寿命もそれに比例して短くなる。すなわち、温度が高くなると、ＬＥＤ２１の適温での仕様とされる輝度を得ることができなくなる。仮に、ＬＥＤ２１を直流電圧を連続して印可して点灯させた場合、点灯時間が経過するにつれてＬＥＤ２１の内部で発生するジュール熱が蓄積する。そのため、十分な冷却が行われない場合には、ＬＥＤ２１が５０°Ｃ以上の高温となり、短時間でＬＥＤ２１が劣化する。この照明装置１では、上述のように、ＬＥＤ２１を、定格の３〜４倍程度の過電流で、間欠周期の１／１０〜１／２０程度の点灯時間で間欠点灯させる。したがって、ＬＥＤ２１の温度上昇を大幅に低減し、ＬＥＤ２１の寿命を犠牲にすることなく定格の数倍の輝度でＬＥＤ２１を点灯させることができる。また、冷却装置１００により、ＬＥＤ２１が発生した熱が回収され、苗床５１０の保温に用いられるので、別途苗床５１０を保温するためのエネルギを節減することができ、省エネルギ化することができる。

なお、１つの冷却装置１００を複数の照明装置１で共用している場合には、適宜、その照明装置１の構成に併せて制御回路２００を変更すればよい。すなわち、例えば、各照明装置１にそれぞれ制御回路２００を設け、そのうちの電源回路２１１などを各照明装置１で共用するようにしてもよい。また、複数の照明装置１で共通の制御回路２００を用いてもよい。この場合、各照明装置１に対応する温調回路を設けて回路を構成してもよい。また、補助加熱ユニット１５０を用いないときには、ヒータ１５１やヒータ水温センサ１５３が制御回路２００に接続されないが、制御回路２００のその他の部分の構成は上述と同様にすることができる。

［照明装置１の動作の説明］

図１４は、照明装置１の制御の一例を示すタイミングチャートである。

図を参照して、制御回路２００の電源をＯＮにしてからの照明装置１の動作の流れを説明する。以下の説明において、角括弧内の数字は、図中の各項目のそれと対応するものである。

まず、回路電源をＯＮとすると、リセット回路２２９の働きにより、それから数秒遅れて、リセット回路２２９がＯＮになる（［１］［２］）。その後、ＣＤＳセンサ５により、現在の照度が測定され、光合成が活発に行える下限照度（例えば２００〜３００Ｌｘ）より大きいかどうかが検知される（［１０］）。照度が下限照度以上であれば、ＬＥＤ２１がＯＦＦとなり、消灯状態となる（［８］）。このとき、苗床５１０の温度及びヒータ水温の温度のみが監視制御対象となる（［３］［５］）。苗床５１０の温度は、例えば、適温である１６°Ｃ〜１８°Ｃの間に維持すべく設定されている。制御回路２００は、苗床５１０の温度が適温に保温されるように、ポンプ１０１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。制御回路２００は、ポンプ１０１がＯＮであるときにのみ、ヒータ水温制御を行う（［５］）。制御回路２００は、循環液が、例えば１３．５°Ｃ〜２５°Ｃの範囲になるように、必要に応じてヒータ１５１に通電し、循環液を加熱する。これにより、ＬＥＤ２１が消灯しているときであっても、苗床５１０を適温に保温することができる。寒冷地で栽培装置５００を使用する際などでも、確実に苗床５１０を適温に保つことができるので、効率良く栽培を行うことができる。

他方、ＣＤＳセンサ５の出力が、光合成が活発に行える下限照度以下の場合は（［１０］、制御回路２００は、以下の通りに制御を行う。すなわち、照度が下限照度以下であれば、ＬＥＤ２１が、制御回路２００が発生する駆動信号に応じて、パルス駆動され、点灯する（［７］［８］）。ＬＥＤ２１の点灯時も、消灯時と同様に、苗床５１０の温度制御とヒータ水温の制御が行われ、苗床５１０が適温となるように制御される（［３］［６］）。例えば、苗床５１０の温度が適温に満たなければ、ポンプ１０１が駆動され、苗床５１０の温度が適温を超えると、ポンプ１０１が停止される。

このように制御回路２００の制御が行われるので、苗床５１０には、太陽光など外光がある場合にはその外光が照射され、外光の光量が不足するときには、ＬＥＤ２１の光が照射される。必要に応じて、冷却装置１００により苗床５１０の保温が行われる。したがって、植物の育成を一日あたり２４時間行うことが可能になる。植物の種蒔きから収穫までの期間が通常の露地栽培などにおけるそれの半分以下に短縮される。また、限られた空間で立体的に栽培することができるため、収量を十分に確保することができ、無農薬化や低肥料化を容易に行うことができる。

［第２の実施の形態］

第２の実施の形態において、照明装置６０１は、冷却装置１００を有しない点が第１の実施の形態との照明装置１と異なる。照明装置６０１は、冷却装置１００を有しない点を除いて、第１の実施の形態における照明装置１と略同様の構成を有している。照明装置６０１の制御についても、冷却装置１００の動作に関する制御を除いて、上述の第１の実施の形態と同様である。以下、第１の実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。

図１５は、第２の実施の形態における照明装置６０１を用いた栽培装置７００を示す斜視図である。

図を参照して、照明装置６０１は、１組のモジュール６０３で構成されている。照明装置６０１は、照明装置１と同様に、ラック５０１に吊り下げられて用いられる。栽培装置７００は、ラック５０１に照明装置６０１及び苗床５１０を４段に配置して構成されている。

図１６は、照明装置６０１の側面図である。

図を参照して、モジュール６０３は、３つのＬＥＤユニット６１０が連結されて構成されている。両端部のＬＥＤユニット６１０の端部には、エンドステー７ａが取り付けられている。ＬＥＤユニット６１０は、ジョイントステー７ｂにより隣り合うＬＥＤユニット６１０に連結されている。モジュール６０３は、エンドステー７ａに取り付けられたスライドステー９により、ラック５０１又は苗床５１０に吊り下げられている。

各ＬＥＤユニット６１０の中央両側部には、２つのサポート板６０７が取り付けられている。各サポート板６０７の上面には、２つの支持突起６８０が形成されている。支持突起６８０は、上述の第１の実施の形態における支持突起８０と同様に、苗床５１０の下面を支持可能である。また、支持突起６８０は、ＬＥＤユニット６１０の上面が苗床５１０に近接することを防止している。これにより、ＬＥＤ２１の点灯に伴い発生した熱が、ＬＥＤユニット６１０の上面から放熱されやすくなっている。

図１７は、モジュール６０３の平面図である。

図を参照して、モジュール６０３の３つのＬＥＤユニット６１０のうち１つには、コネクタ４３を介して第１駆動電力供給ケーブル４１が接続されている。また、各ＬＥＤユニット６１０には、コネクタ４３を介して第２駆動電力供給ケーブル４５が接続されている。隣り合うＬＥＤユニット６１０同士は、第２駆動電力供給ケーブル４５を介して電気的に接続されている。第１駆動電力供給ケーブル４１を介して、制御回路２００から各モジュール６０３に電力が供給されることにより、各ＬＥＤユニット６１０が駆動される。

図１８は、ＬＥＤユニット６１０の幅方向に垂直な平面における側断面図である。

図を参照して、ＬＥＤユニット６１０は、チラーケース７０が設けられていない点、及びサポート板６０７が取り付けられている点を除き、ＬＥＤユニット１０と同様に構成されている。すなわち、ＬＥＤユニット６１０は、レンズカバー１１、プリント配線板２９、及び収熱板３３が、レンズカバーパッキン３１により気密を保つようにして重ねられた構造を有している。ＬＥＤユニット６１０は、組付ねじ１５により、レンズカバー１１と、エンドステー７ａ又はジョイントステー７ｂとが螺結されて構成されている。サポート板６０７は、フランジ形状を有するレンズカバー１１の周縁部のうち、エンドステー７ａやジョイントステー７ｂが位置しない部分に、組付ねじ１５を用いて取り付けられている。これにより、収熱板３３の周縁部とレンズカバー１１の周縁部とを密着させることができる。

ＬＥＤユニット６１０は、このように、上述の第１の実施の形態と略同様の部材を用いて構成されている。ＬＥＤユニット６１０は、例えばその上部にサポート板６０７に代えてチラーケース７０を取り付けて組み立て直すことにより、上記のように循環液で冷却可能なＬＥＤユニット１０としても用いることができる。このように、冷却装置１００を有しない照明装置６０１と冷却装置１００を有する照明装置１との両者を製造する場合、両者で部品の共通化を進めることができるため、両者の製造コストを低減することができる。

図１９は、ＬＥＤユニット６１０の長手方向に垂直な平面における断面図である。

図を参照して、サポート板６０７は、長手方向に垂直な断面が略Ｌ字型となるアングル形状を有している。本実施の形態においては、ＬＥＤユニット６１０にサポート板６０７を取り付けることにより、ＬＥＤユニット６１０全体の長手方向の曲げ剛性が高くなっている。したがって、モジュール６０３の長手方向の曲げ剛性は、高くなっている。これにより、モジュール６０３の耐久性を向上させることができる。また、各ＬＥＤユニット６１０において、プリント配線板２９に加わるストレスを軽減することができ、ＬＥＤユニット６１０の耐久性を向上させることができる。また、レンズカバー１１と収熱板３３とで覆われたＬＥＤ２１が設けられている空間の気密を確実に確保することができる。

本実施の形態においては、ＬＥＤユニット６１０で発生した熱は、収熱板３３から外気に直接放熱される。これにより、ＬＥＤユニット６１０の温度上昇を防止することができ、ＬＥＤ２１の耐久性を向上させ、また、高い効率でＬＥＤ２１を点灯させることができる。ＬＥＤユニット６１０は、上述の第１の実施の形態と同様にＬＥＤ２１が実装されたプリント配線板２９とレンズカバー１１を有している。したがって、照明装置６０１は、照明装置１と同様に、低コストで製造可能であって、かつ、個々のＬＥＤ２１の光学的特性にかかわらず、レンズカバー１１を用いてＬＥＤ２１の光を植物の栽培に適した所望の照射角度や光強度など所望の照射態様で照射することができる。

［実施の形態における効果］

以上のように構成された照明装置では、各レンズ部を所望の形状に調整したレンズカバーを用いることにより、栽培装置で栽培する植物に適した所望の照射態様で光を照射することができる。個々のＬＥＤの光学的特性が所望のものでなくても、レンズカバーを用いてＬＥＤの光を植物の栽培に適した所望の照射角度や光強度で照射することができる。換言すると、各ＬＥＤの電気的特性を揃えるなどし、比較的単純な回路構成で駆動可能な組み合わせのＬＥＤを用いても、レンズカバーによって所望の照射態様で光を照射することができる。したがって、照明装置の製造コストを低減することができる。

また、一体のレンズカバーを用いることにより、個々のＬＥＤについて別々のレンズを設けたりすることなく、低コストで、所望の照射角度で照射可能な照明装置を製造することができる。特に、レンズカバーは広い範囲の栽培対象について共用することができ、同一形状のレンズカバーを大量生産することができるので、レンズカバーを低コストで制作することができる。

［その他］

なお、レンズカバーのレンズ部の形状などを適宜変更することにより、各ＬＥＤの光について、照射角度の調整のほか、光強度の調整を行ったり、光軸の調整を行ったりしてもよい。また、レンズカバーは、１つのＬＥＤユニットのうち一部のＬＥＤのみの光が透過するように構成されていてもよい。例えば、レンズカバーは、ＬＥＤユニットの下面の一部のみを覆うように形成されており、そのＬＥＤユニットのＬＥＤのうち一部のみがそのレンズカバーに覆われるようにしてもよい。また、レンズカバーは、そのレンズカバーに覆われるＬＥＤのうち一部について、対応するレンズ部を有さず、ＬＥＤからの光をそのまま透過するように形成されていてもよい。レンズ部の形状は、例えばレンズカバーを透過しない光と併せて、ＬＥＤユニット全体として所望の照射態様で苗床などに光を照射できるように設定すればよい。また、レンズカバーは、ＬＥＤを覆うものに限られず、例えばフィルタ状部材であってもよい。すなわち、レンズカバーは、ＬＥＤと苗床との間に位置し、各ＬＥＤからの光をそれに対応するレンズ部で透過するように構成されているものであればよい。

また、生物育成用照明装置は、上述のように砂床を苗床として用いた栽培装置に限らず、例えば水耕栽培や固形培地耕など、種々の栽培法で植物の栽培を行う栽培装置などに用いることができる。

また、生物育成用照明装置は、植物界に属するものに限られず、動物界、原生生物界、菌界、又は細菌界に属するものなど、種々の生物の育成用途に用いることができるものである。すなわち、育成対象となる生物に適した光を照明装置全体として照射できるように各波長のＬＥＤを組み合わせて、レンズカバーにより各ＬＥＤの照射角度などを設定すればよい。

また、本発明は、生物育成用照明装置に限られず、種々の照明用途に用いられる照明装置に広く適用可能である。所望の照射態様でＬＥＤからの光を照射することができる照明装置の製造コストを低くすることができる。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，６０１ 生物育成用照明装置（照明装置）
１０，６１０ ＬＥＤユニット
１１ レンズカバー
１３ レンズ部
２１ ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）
２９ プリント配線板
３３ 収熱板
５１０ 苗床（照射面）

Claims (5)

1. 複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を有し、前記ＬＥＤから出射された光を育成対象の生物に照射する生物育成用照明装置であって、
   前記複数のＬＥＤの全部又は一部から出射された光が透過するように配置されたレンズカバーを備え、
   前記レンズカバーのうち前記複数のＬＥＤの全部又は一部から出射された光が透過する部位には、各ＬＥＤに対応するようにレンズ部が設けられており、
   前記レンズ部は、そのレンズ部に対応するＬＥＤから出射された光が所望の照射態様で育成対象の生物に照射されるように、その光を透過するように形成されている、生物育成用照明装置。
2. 前記複数のＬＥＤは、出射する光の波長が互いに異なる少なくとも２種類のＬＥＤを含み、
   前記レンズ部は、そのレンズ部が対応するＬＥＤの種類に応じた光学的特性を有するように形成されている、請求項１に記載の生物育成用照明装置。
3. 前記生物育成用照明装置は、前記複数のＬＥＤが略平面状に配置されているＬＥＤユニットをさらに備え、
   前記レンズカバーは、前記ＬＥＤユニット毎に、そのＬＥＤユニットの複数のＬＥＤからの光が透過するように取り付けられている、請求項１又は２のいずれかに記載の生物育成用照明装置。
4. 前記ＬＥＤユニットは、
   前記レンズカバーと、
   前記レンズカバーにより下面が覆われるように配置され、前記複数のＬＥＤが下面に実装されたプリント配線板と、
   前記プリント配線板の上面を覆うように前記レンズカバーの上部に配置された収熱板とを有している、請求項３に記載の生物育成用照明装置。
5. 複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を有し、前記ＬＥＤから出射された光を照射する照明装置であって、
   前記複数のＬＥＤの全部又は一部から出射された光が透過するように配置されたレンズカバーを備え、
   前記レンズカバーのうち前記複数のＬＥＤの全部又は一部から出射された光が透過する部位には、各ＬＥＤに対応するようにレンズ部が設けられており、
   前記レンズ部は、そのレンズ部に対応するＬＥＤから出射された光が所望の照射態様で照射されるように、その光を透過するように形成されている、照明装置。
   

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