JP2013201903A

JP2013201903A - 植物栽培用ｌｅｄランプ

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Publication number: JP2013201903A
Application number: JP2012070713A
Authority: JP
Inventors: Takenori Yasuda; 剛規安田; Hiroshi Suzuki; 廣志鈴木; Hironori ARA; 博則荒
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: CN103355110A; JP5722820B2; TW201338697A; KR20130109996A

Abstract

【課題】生長促進効果に優れ、エネルギー効率が良く、簡便に設置が可能な植物栽培用光源の提供。
【解決手段】直管蛍光ランプ形状を有し、赤色ＬＥＤ素子３と青色ＬＥＤ素子４が配置された本体部１と、本体部１の端部に備えられた給電端子２と、給電端子２から供給される電流を、赤色ＬＥＤ素子３の駆動回路又は青色ＬＥＤ素子４の駆動回路に切り換えて流すスイッチング回路と、を有する植物栽培用ＬＥＤランプＡを提供する。植物栽培用ＬＥＤランプＡによれば、既設の蛍光灯器具等をそのまま利用して比較的簡単な工事で赤色光と青色光の交互照明による植物の生長促進効果を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物栽培用ＬＥＤランプに関する。より詳しくは、赤色及び青色の照明光を栽培植物に交互に照明するための直管蛍光ランプ型ＬＥＤランプに関する。

従来、植物栽培において、植物苗を人工光で照明して育苗を促す技術が取り入れられている。植物の生長を促進することで、栽培期間を短縮して、同一場所での収穫回数を増やすことができる。また、同じ栽培期間であっても、植物をより大きく生長させることができれば、収穫量を増やすことができる。

人工光の照明を利用した植物栽培方法として、例えば特許文献１には、植物を緑色光と白色光で交互に照明するように構成した植物の照明装置が開示されている。この照明装置は、波長５００〜５７０ｎｍの緑色光と３００〜８００ｎｍの白色光とで交互に照明することにより昼夜の変化を構成し、植物の転流作用を円滑にして植物の育成を図るものである。

また、例えば特許文献２には、青色光（４００〜４８０ｎｍ）を放射する発光ダイオードと赤色光（６２０〜７００ｎｍ）を放射する発光ダイオードを同時もしくは交互に点灯することにより、植物の培養、生育、栽培及び組織培養のための光エネルギーを照射する植物栽培用光源が開示されている。この植物栽培用光源は、葉緑素の光吸収ピーク（４５０ｎｍ付近及び６６０ｎｍ付近）に一致する波長の光のみを照射することによって、エネルギー効率良く植物を栽培しようとするものである。

特許文献２には、青色光を放射する発光ダイオードと赤色光を放射する発光ダイオードを１つまたは複数の基板（ボード）上に混合配置し、これらの発光ダイオードを同時もしくは交互に点灯することが可能な光源が開示されている（当該文献請求項１参照）。しかし、特許文献２は、青色光単独照射、赤色光単独照射、青色光及び赤色光の同時照射の比較において、同時照射下では日光下での栽培と同様の健全な生長（単独照射における徒長などの不健全な生長と比較して）が確認されたというものであり（当該文献段落「００１１」参照）、青色光と赤色光を交互に照射した場合の生長促進効果は確認していない。従って、特許文献２に記載の光源は、青色光と赤色光とを交互に照射する構成とは実質的になっていない。

一方、近年、蛍光灯に代わってＬＥＤランプが急速に普及しつつある。ＬＥＤランプは、蛍光灯に比べて消費電力が少なく、寿命も長いといった長所がある。また、このＬＥＤランプを取り付ける際に、既設の蛍光灯器具をそのまま用いて、ランプだけを蛍光ランプからＬＥＤランプに交換するだけでＬＥＤ照明装置として設置することを可能にしたものも見られる。例えば特許文献３には、蛍光管のワット数に応じた規定の長さに設定され、蛍光管を取り外してそのまま既設の蛍光灯器具に簡単に取付けることができる直管蛍光ランプ型ＬＥＤランプが開示されている。

特開平６−２７６８５８号公報特開平８−１０３１６７号公報特開２００１−３５１４０２号公報

生産性の向上のため、生長促進効果に優れ、エネルギー効率が良く、簡便に設置が可能な植物栽培用光源が望まれている。本発明は、これらの要望を満たす植物栽培用光源を提供することを主な目的とする。

本発明者らは、人工光での照明による植物の生長促進効果について鋭意検討を行った結果、驚くべきことに、赤色光と青色光を交互に照明するという簡便な手法によって非常に顕著な効果が得られることを見出している（試験例参照）。赤色光のみで植物を照明する手順と、青色光のみで植物を照明する手順と、を一定期間内に別個独立に行うことによって植物の生長を促進するこの植物栽培方法を「執行メソッド（Shigyo Method）」と称する。

上記知見に基づき、本発明は、直管蛍光ランプ形状を有し、赤色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子が配置された本体部と、前記本体部の端部に備えられた給電端子と、前記給電端子から供給される電流を、前記赤色ＬＥＤ素子の駆動回路又は前記青色ＬＥＤ素子の駆動回路に切り換えて流すスイッチング回路と、を有する植物栽培用ＬＥＤランプを提供する。
この植物栽培用ＬＥＤランプによれば、既設の蛍光灯器具等をそのまま利用して比較的簡単な工事で執行メソッドを実施することができる。
この植物栽培用ＬＥＤランプは、前記スイッチング回路による駆動回路の切り換え動作を制御するタイマー回路を有することが好ましい。この場合、前記赤色ＬＥＤ素子への電流供給時間と前記青色ＬＥＤ素子への電流供給時間とを前記タイマー回路に設定するための入力部を有することが好適となる。
この植物栽培用ＬＥＤランプは、交流直流変換器を内部又は外部に備えるものとできる。
この植物栽培用ＬＥＤランプは、中心波長５７０〜７３０ｎｍの前記赤色ＬＥＤ素子と中心波長４００〜５１５ｎｍの前記青色ＬＥＤ素子とが配置されたものとすることができる。

本発明において、赤色光は波長５７０〜７３０ｎｍの光をいい、青色光は波長４００〜５１５ｎｍの光をいうものとする。

本発明において、「直管蛍光ランプ」とは、従来型の直管蛍光ランプをいい、より詳細には、ＪＩＳＣ７６１７−２「直管蛍光ランプ−第２部：性能規定」の２．３．１「データシートのリスト」に規定された直管蛍光ランプをいうものとする。また、「直管型蛍光灯器具」とは、上述のような従来型の直管蛍光ランプを取り付けて使用することが可能な形状、寸法、機能を有する蛍光灯器具をいうものとする。

また、本発明において、「植物」には、葉菜類、果樹類及び穀類が少なくとも含まれ、藻類及びコケ類なども広く包含されるものとする。

本発明により、生長促進効果に優れ、エネルギー効率が良く、簡便に設置が可能な植物栽培用光源が提供される。

本発明の第一実施形態に係る植物栽培用ＬＥＤランプＡの構成を説明する模式図である。植物栽培用ＬＥＤランプＡの回路図である。本発明に係る植物栽培用ＬＥＤランプの制御パターンの一例を説明する図である。本発明の第二実施形態に係る植物栽培用ＬＥＤランプＢの構成を説明する模式図である。植物栽培用ＬＥＤランプＢの回路図である。試験例１における発芽７日後の生育結果を示す図面代用写真である。試験例１における発芽１４日後の生育結果を示す図面代用写真である。試験例１における発芽２１日後の生育結果を示す図面代用写真である。

以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。説明は以下の順序で行う。

１．第一実施形態に係る植物栽培用ＬＥＤランプ
（１）本体部
（２）駆動回路
（３）制御パターン
（４）入力部・表示部
２．第二実施形態に係る植物栽培用ＬＥＤランプ
３．栽培植物
（１）葉菜類
（２）果樹類
（３）穀類
（４）藻類
（５）コケ類など

１．第一実施形態に係る植物栽培用ＬＥＤランプ
（１）本体部
図１は、本発明の第一実施形態に係る植物栽培用ＬＥＤランプＡの構成を説明する模式図である。また、図２は、植物栽培用ＬＥＤランプＡの回路図である。

植物栽培用ＬＥＤランプＡは、本体部１と、本体部１の端部に備えられた端子２と、を含んで構成されている。端子２は、一般に、本体部１の端部にそれぞれ１つあるいは２つ設けられる。端子２の形状は、種々の口金形状であってよく特に限定されないが、例えば、社団法人日本電球工業会の内部規格であるＬ型ピン口金（ＧＸ１６ｔ−５）などを採用できる。

本体部１は直管蛍光ランプ形状を有している。本体部１の形状を従来型の直管蛍光ランプ形状とすることで、植物栽培用ＬＥＤランプＡを、従来型の直管蛍光ランプをとりつけるための直管型蛍光灯器具Ｄにそのまま取り付けることが可能となる。端子２は、直管型蛍光灯器具Ｄのソケット１０への取り付け時の支持ピンとしても機能する。

本体部１は、公知の直管蛍光ランプと同様に、透明あるいは半透明のプラスチック製あるいはガラス製の円筒形状の管体とされる。管体は、単一素材のものであってもよいが、例えば、ＬＥＤ素子からの光の放射方向側（下側）の半体をポリカーボネイトなどのプラスチック製にし、上側半体をアルミニウムなどの金属製にするといったように異なる素材を組み合わせたものであってもよい。

本体部１の内部には、赤色ＬＥＤ素子３、青色ＬＥＤ素子４及びこれらを駆動するための回路基板５が配されている。赤色ＬＥＤ素子３及び青色ＬＥＤ素子４は、それぞれ複数が回路基板上にアレイ状に配置されている。

直管型蛍光灯器具Ｄへの取り付け状態において、回路基板５は、直管型蛍光灯器具Ｄが備えるＡＣ／ＤＣコンバータ（流直流変換器）１１に接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１には、交流電源１２が接続されている。図２では、本体部１の片側に２ピン配された端子２を給電端子とし、他端に配された２ピン配された端子２のひとつをアース端子とする場合を示した。アースは、管体の金属に接続される。

なお、本発明に係る植物栽培用ＬＥＤランプにおいて、結線方式は特に限定されず、片側２ピンの端子間に印加する方式の他、両端１ピンずつの端子間に印加する方式であってもよい。

赤色ＬＥＤ素子３としては、波長５７０〜７３０ｎｍの光、好適には６３５〜６６０ｎｍの波長を中心波長をとする光を発する素子が用いられる。また、青色ＬＥＤ素子４には、波長４００〜５１５ｎｍの光、好適には中心波長を４５０ｎｍとする光が好適に用いられる。赤色ＬＥＤ素子３及び青色ＬＥＤ素子４は、上記波長を中心波長として所定の波長域を有するものであってよい。波長域としては、例えば青色光であれば、４５０±３０ｎｍ、好ましくは４５０±２０ｎｍ、さらに好ましくは４５０±１０ｎｍとできる。

赤色ＬＥＤ素子３及び青色ＬＥＤ素子４には、赤色ＬＥＤ素子３あるいは青色ＬＥＤ素子のどちらか一方のみを線状あるいは面状に配列した単色ライン光源あるいは単色パネル光源や、１つの赤色ＬＥＤ素子と１つの青色ＬＥＤ素子を組み合わせて実装したＳＭＤ（2 Chips Surface Mount Device）を線状に配列したＳＭＤライン光源などを使用できる。

上記波長域の光を放射するＬＥＤとしては、例えば赤色ＬＥＤには、昭和電工株式会社から製品番号ＨＲＰ−３５０Ｆとして販売されているアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン系発光ダイオード（ガリウム・リン系基板、赤色波長６６０ｎｍ）などがあり、青色ＬＥＤには同社製品番号ＧＭ２ＬＲ４５０Ｇの発光ダイオードなどがある。

ＬＥＤ素子は、小型で寿命が長く、材料によって特定の波長で発光して不要な熱放射がないためエネルギー効率が良く、植物に近接照射しても葉焼け等の障害が起こらない。このため、ＬＥＤ素子を光源に用いることで、他の光源に比べて低電力コストかつ省スペースで栽培を行うことが可能となる。

ＬＥＤ素子は、原理上、数メガヘルツ（ＭＨｚ）以上もの高い周波数で点滅駆動が可能である。このため、ＬＥＤ素子を光源に用いることで、赤色光のみで植物を照明するステップと、青色光のみで植物を照明するステップとの切り替えを極めて高速に行うことも可能となる。

（２）駆動回路
回路基板５上の赤色ＬＥＤ素子３及び青色ＬＥＤ素子４の駆動回路には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１から給電端子を介して供給される直流電流を、赤色ＬＥＤ素子３又は青色ＬＥＤ素子４の駆動回路に切り換えて流すスイッチング回路５１が配されている。スイッチング回路５１は、汎用のＬＥＤドライバーによって構成できる。

また、回路基板５上の駆動回路には、スイッチング回路５１の駆動回路の切り換え動作を制御するタイマー回路５２が配されている。タイマー回路５２は、通常使用される１チップマイコンによって構成できる。

植物栽培用ＬＥＤランプＡは、スイッチング回路５１及びタイマー回路５２によって、赤色ＬＥＤ素子３及び青色ＬＥＤ素子４の駆動回路を切り換えることによって、赤色光と青色光を交互に照射するものであり、執行メソッドを実行可能なものである。すなわち、植物栽培用ＬＥＤランプＡにおいて、スイッチング回路５１及びタイマー回路５２は、赤色光のみで植物を照明するステップと、青色光のみで植物を照明するステップと、を一定期間内に別個独立に実行する。次に、スイッチング回路５１及びタイマー回路５２による制御パターンについて詳しく説明する。

（３）制御パターン
スイッチング回路５１は、タイマー回路５２に設定、保持された赤色ＬＥＤ素子３への電流供給時間と青色ＬＥＤ素子４への電流供給時間とに基づいて、赤色ＬＥＤ素子３及び青色ＬＥＤ素子４の各駆動回路へ電流を切り換えて流し、赤色ＬＥＤ素子３又は青色ＬＥＤ素子４の発光時間を制御する。以下、スイッチング回路５１により赤色ＬＥＤ素子３のみが発光されるステップを「赤色光照明ステップ」と、青色ＬＥＤ素子４のみが発光されるステップを「青色光照明ステップ」と称する。

タイマー回路５２を構成する１チップマイコンには、赤色ＬＥＤ素子３又は青色ＬＥＤ素子４への電流供給時間に加えて、赤色ＬＥＤ素子３又は青色ＬＥＤ素子４の駆動電流の大きさを設定、保持するようにしてもよい。この場合、スイッチング回路５１は、設定された電流値に基づいて、赤色ＬＥＤ素子３及び青色ＬＥＤ素子４の各駆動回路へ電流値を変化させ、赤色ＬＥＤ素子３又は青色ＬＥＤ素子４の発光強度をも制御する。

図３は、制御パターンを説明する図である。この実施形態は、赤色光照明ステップと青色光照明ステップを交互に連続して行うものである。

図中、符号Ｓ_１は赤色光照明ステップ、符号Ｓ_２は青色光照明ステップを示す。本実施形態では、赤色光照明ステップＳ_１と青色光照明ステップＳ_２が交互に連続して行われ、赤色光照明ステップＳ_１と青色光照明ステップＳ_２とからなる照射サイクルが繰り返し行われる。

このように、植物に対して赤色光と青色光を交互に照射することにより、生長を顕著に促進することができる（試験例参照）。また、徒長を抑制して、収穫量を向上させることも可能である。

ここでは、第１回目の照射サイクルＣ_１において赤色光照明ステップＳ_１から手順を開始する場合を例に説明したが、各照射サイクルにおいて赤色光照明ステップＳ_１及び青色光照明ステップＳ_２のいずれを先に行うかは任意である。

上述した制御パターンにおいて、一つの照射サイクルの時間は、最長で栽培全期間である。また、最短の時間は、本発明の効果が奏される限りにおいて任意に設定できる。一つの照射サイクルは、例えば時間（hr）を時間長の単位とするものであってよく、さらにより長い時間長単位（例えば日（day））あるいはより短い時間長単位（例えば分（minutes））とするものであってもよい。

例えば、一つの照射サイクルを一日とする場合、赤色光照明ステップＳ_１を１２時間、青色光照明ステップＳ_２を１２時間とすることができる。また、例えば、一日に照射サイクルを４回繰り返す場合、一つの照射サイクルは６時間となり、赤色光照明ステップＳ_１を３時間、青色光照明ステップＳ_２を３時間とすることができる。

一つの照射サイクルの時間は、第Ｎ回目の照射サイクルＣ_Ｎと第Ｍ回目（ＭはＮと異なる１以上の整数）の照射サイクルＣ_Ｍとで変化させてもよい。例えば、照射サイクルＣ_Ｎを１２時間とし、続く照射サイクルＣ_Ｎ＋１を６時間とすることもできる。

また、一つの照射サイクル内における赤色光照明ステップＳ_１と青色光照明ステップＳの時間比は、任意であってよい。例えば、上述の第一の制御パターンにおいて、一つの照射サイクルを一日とする場合、「赤色光照明ステップＳ_１・青色光照明ステップＳ_２」を「１２時間・１２時間（１：１）」、「１６時間・８時間（２：１）」、「２１時間・３時間（７：１）」などのように任意に設定し得る。

赤色光照明ステップＳ_１及び青色光照明ステップＳ_２における赤色光及び青色光の光量（強度）は、特に限定されないが、例えば光合成光量子束密度（Photosynthetic Photon Flux Density：ＰＰＦＤ）でそれぞれ１〜１０００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、好ましくは１０〜５００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、特に好ましくは５０〜２５０μｍｏｌ／ｍ^２ｓ程度とされる。

また、上記各ステップにおける赤色光及び青色光の光量（強度）比は、例えば「赤：青」あるいは「青：赤」で１：１、２：１、４：１、１０：１、２０：１などのように任意に設定され得る。

また、赤色光及び青色光の光量は上記範囲内で変化させてもよく、例えば第Ｎ回目（Ｎは１以上の整数）の照射サイクルＣ_Ｎにおいて光量が変化してもよい。また、第Ｎ回目の照射サイクルＣ_Ｎと第Ｍ回目（ＭはＮと異なる１以上の整数）の照射サイクルＣ_Ｍとで光量を上記範囲内で変化させてもよい。

（４）入力部・表示部
植物栽培用ＬＥＤランプＡは、タイマー回路５２を構成する１チップマイコンに、赤色ＬＥＤ素子３又は青色ＬＥＤ素子４への電流供給時間及び電流値を設定し記憶させるための入力部６を備える。

入力部６は、可変抵抗によるアナログ信号変換スイッチとする場合、本体部１の上側半体にスライドスイッチとして設けることができる。また、デジタル入力を行う場合には、入力部６は、押しボタンなどによって構成してもよい。あるいは、入力部６は、赤外線受光部として、赤外線リモコンを用いて電流供給時間及び電流値を入力できるようにしてもよい。

植物栽培用ＬＥＤランプＡでは、入力部６によって、タイマー回路５２を構成する１チップマイコンに所望の電流供給時間及び電流値を設定することにより、スイッチング回路５１に上述の制御パターンを実行させて、執行メソッドによる植物栽培を行うことが可能である。

また、植物栽培用ＬＥＤランプＡには、必要に応じて、電流供給時間及び電流値の設定値を確認するための表示部７を設けることが好ましい。表示部７は、アナログ又はデジタル式の時計や、ＬＥＤインジケーターなどであってよい。なお、本発明に係る植物栽培用ＬＥＤランプにおいて、色ＬＥＤ素子３又は青色ＬＥＤ素子４の電流供給時間及び電流値の設定は、各ランプに制御線を配線して有線で、あるいは無線で、複数のランプのスイッチング回路５１を一括して制御することも可能である。

２．第二実施形態に係る植物栽培用ＬＥＤランプ
図４は、本発明の第二実施形態に係る植物栽培用ＬＥＤランプＢの構成を説明する模式図である。また、図５は、植物栽培用ＬＥＤランプＢの回路図である。

植物栽培用ＬＥＤランプＢは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１を内蔵し、商用電源直結型又は既設安定器接続型とされている点で、上述したＤＣ入力型の植物栽培用ＬＥＤランプＡと異なっている。また、植物栽培用ＬＥＤランプＢは、結線方式が両端１ピンずつの端子間に印加する方式である点で、片側２ピンの端子間に印加する方式の植物栽培用ＬＥＤランプＡと異なっている。以下、植物栽培用ＬＥＤランプＢについて、植物栽培用ＬＥＤランプＡと異なる点を説明する。

植物栽培用ＬＥＤランプＢでは、回路基板５にＡＣ／ＤＣコンバータ（流直流変換器）１１が搭載されている。このため、植物栽培用ＬＥＤランプＢは、既設の安定器Ｅに取り付けが可能である。安定器Ｅへの取り付け状態において、回路基板５は、安定器に接続された交流電源１２に接続される。図５では、本体部１の両端に２ピンずつ配された端子２のうち、片側１ピンずつを給電端子とする場合を示した。本体部１の片側の残りの１ピンはアース端子とされ、アースは管体の金属に接続されている。

なお、本発明に係る植物栽培用ＬＥＤランプにおいて、接続される安定器は既設のものであってよく、安定器の種類は特に限定されず、磁気式スタータ型、磁気式ラピッドスタート型及び電子式などとできる。

また、植物栽培用ＬＥＤランプＢは、回路基板５にＡＣ／ＤＣコンバータを内蔵しているため、安定器のみならず、一般的な商用交流電源に直結することもできる。商用電源への結線方式も、特に限定されず、片側２ピンの端子間に印加する方式、両端１ピンずつの端子間に印加する方式であってよい。

物栽培用ＬＥＤランプＢの本体部１の形状や端子２の形状、赤色ＬＥＤ素子３、青色ＬＥＤ素子４及びスイッチング回路５１とタイマー回路５２を含むこれら素子の駆動回路の構成、並びにスイッチング回路５１に制御パターンは、植物栽培用ＬＥＤランプＡに同じである。また、入力部６及び表示部７の構成も、植物栽培用ＬＥＤランプＡと同様である。

３．栽培植物
本発明が対象とする栽培植物は、特に限定されることなく、野菜類、いも類、きのこ類、果実類、豆類、穀物類、種実類、藻類、コケ類、観賞用植物類などとできる。また、これらの植物の栽培形態も、特に限定されることなく、水耕栽培、土耕栽培などであってよい。藻類については、液体培地、寒天培地などの培養形態は任意であってよい。

（１）葉菜類
葉菜類としては、レタス類、ネギ、ミズナ、サラダナ、シュンギク、パセリ、ミツバ、コマツナ、カラシミズナ、カラシナ、ワサビナ、クレソン、ハクサイ、ツケナ類、チンゲンサイ、キャベツ、カリフラワー、ブロッコリー、メキャベツ、タマネギ、ニンニク、ラッキョウ、ニラ、アスパラガス、セルリー、ホウレンソウ、セリ、ウド、ミョウガ、フキ、シソ、各種ハーブ等が挙げられる。また、いわゆる「ベービーリーフ」と称され、主として若葉で食されるデトロイト、ロロロッサ、ルッコラ、ピノグリーン、レッドロメイン、チコリー等の葉菜類も挙げられる。
レタス類には、結球性レタス、非結球レタス及び半結球レタスなどが含まれ、例えば、リーフレタス、フリルレタス、ロメイン、グリーンウェーブ、グリーンリーフ、レッドリーフ、フリルアイス（登録商標）、リバーグリーン（登録商標）、フリルリーフ、フリンジグリーン、ノーチップ、モコレタス、サンチュ、チマ・サンチュが挙げられる。
各種ハーブには、例えば、バジル、イタリアンパセリなどが含まれる。

また、トマト、メロン、キュウリ、イチゴ、カボチャ、スイカ、ナス、ピーマン、オクラ、サヤインゲン、ソラマメ、エンドウ、エダマメ、トウモロコシ等の果菜類、ダイコン、カブ、ゴボウ、ニンジン、ジャガイモ、サトイモ、サツマイモ、ヤマイモ、ショウガ、ワサビ、レンコン等の根菜類なども栽培対象とできる。

（２）果樹類
果樹類としては、マンゴー、パイナップル、イチジク、ブルーベリー、ラズベリー、ブラックベリー、ボイセンベリー、ブドウ、ユスラウメ、クランベリー、ハスカップ、スグリ、フサスグリ、パパイア、パッションフルーツ、ドラゴンフルーツ等が挙げられる。

（３）穀類
穀類としては、アマランサス、アワ、エンバク、オオムギ、キビ、コムギ、コメ、モチゴメ、ソバ、トウモロコシ、ハトムギ、ヒエ、ライムギが例示できる。

（４）藻類
藻類には、原核生物であるか真核生物であるかを問わず、緑藻類、褐藻類、藍藻類、紅色光合成細菌等の原生動物、水草等の水生の光合成能を有する生物などが広く含まれる。藻類として、具体的には、藍藻類、原核緑藻類、紅藻類、灰色藻類、クリプト藻類、渦鞭毛藻類、黄金色藻類、珪藻類、褐藻類、黄緑藻類、ハプト藻類、ラフィド藻類（緑色鞭藻類）、クロララクニオン藻類、ミドリムシ藻類、プラシノ藻類、緑藻類、車軸藻類などが挙げられる。

（５）コケ類など
コケ類としては、マゴケ綱に属するコケ類が含まれる。例えば、エゾスナゴケ（Racomitrium japonicum）等、いわゆる砂苔と称される、キボウシゴケ目（Grimmiales）ギボウシゴケ科シモフリゴケ属のコケ類が挙げられる。

また、観賞用植物類としては、バラ、ミニバラ、リンドウなどに加えて、種々の観葉植物が栽培対象とできる。

＜試験例１＞
本発明に関連して、生育時の光環境の異なる試験群１〜８を用意し、これらを比較することによって、人工光の照射パターンと植物への生長促進効果との相関を検証した。

Ａ．材料と方法
（材料）
本試験例では、生育状態の観察対象としてリーフレタス（品種：サマーサージ）を用いた。まず、リーフレタスの種子を６粒、育成ピートバンに等間隔に播種し、蛍光灯下（１２時間日長）において発芽させた。播種から発芽までの３日間は、何れの試験群においても、同一の光環境下に置いた。
発芽後、レタスは、光環境の異なる各々の人工気象器内に置き、２１日間生育させた。人工気象器の環境は、光照射条件以外、全て同一として、気温２５〜２７℃、湿度５０％とした。

（光源）
本試験例の光環境のための光源には、赤色ＬＥＤ（中心波長：６６０ｎｍ、昭和電工製ＨＲＰ−３５０Ｆ）、赤色ＬＥＤ（中心波長：６３５ｎｍ、昭和電工製ＨＯＤ−３５０Ｆ）青色ＬＥＤ（中心波長：４５０ｎｍ、昭和電工製ＧＭ２ＬＲ４５０Ｇ）、白色ＬＥＤ（近紫外４０５ｎｍ励起、京セラ製ＴＯＰ−Ｖ５０００Ｋ）の、３種類のＬＥＤ及び蛍光灯を用いた。各ＬＥＤの１セットの実装数は、赤色ＬＥＤが６６０ｎｍ、６３５ｎｍ共に各２４０個、青色ＬＥＤが２４０個、白色ＬＥＤが１２８個である。

各光源を用いて、表１に示す試験群１〜１０の光環境を作った。光源の光量は、光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ、μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１）で、育成ピートバンの中心部において約１４０μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１（試験群８のみ約８０μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１）になるように調節した。複数の波長の光を同時に照射、又は交互に照射する場合は、各照射光のＰＰＦＤの合計が約１４０μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１になるように調整した。試験群１〜１０の光環境における光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ、μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１）は、育成ピートバンに入った土壌表面付近の高さにおける、５点の平均値により示した。また、各試験群の光環境、照射光及び照射パターンの詳細については、以下に説明する。

（試験群１）
本試験群では、レタスに、赤色光（６６０ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）を１２時間ずつ交互に照射した。本試験群においては、何れの光も照射しない時間は設けていない。

本試験群における光環境は、赤色光（６６０ｎｍ）についてはＰＰＦＤが平均８０．７μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１であった。青色光（４５０ｎｍ）については、ＰＰＦＤが平均５６．４μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１であった。

（試験群２）
本試験群では、レタスに、赤色光（６６０ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）を１２時間同時に照射し、その後１２時間は、何れの光も照射しない時間を設け、これを繰り返した。

（試験群３）
本試験群では、レタスに、赤色光（６６０ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）を２４時間同時に照射した。本試験群においては、何れの光も照射しない時間は設けていない。

本試験群における光環境は、赤色光（６６０ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）との合計で、ＰＰＦＤが平均１４５．３μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１であった。なお、試験群２についても同様である。

（試験群４）
本試験群では、レタスに、赤色光（６３５ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）を１２時間ずつ交互に照射した。本試験群においては、何れの光も照射しない時間は設けていない。

（試験群５）
本試験群では、レタスに、赤色光（６３５ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）を１２時間同時に照射し、その後１２時間は、何れの光も照射しない時間を設け、これを繰り返した。

（試験群６）
本試験群では、レタスに、赤色光（６６０ｎｍ）のみを１２時間照射し、その後１２時間、何れの光も照射しない時間を設け、これを繰り返した。

本試験群における光環境は、ＰＰＦＤが平均１３９．３μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１であった。

（試験群７）
本試験群では、レタスに、赤色光（６３５ｎｍ）のみを１２時間照射し、その後１２時間、何れの光も照射しない時間を設け、これを繰り返した。

本試験群における赤色光（６３５ｎｍ）のＰＰＦＤは、試験群６と同程度である。

（試験群８）
本試験群では、レタスに、青色光（４５０ｎｍ）のみを１２時間照射し、その後１２時間、何れの光も照射しない時間を設け、これを繰り返した。

本試験群における光環境は、ＰＰＦＤが平均８４．１μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１であった。

（試験群９）
本試験群では、レタスに、白色光（４０５ｎｍ励起）のみを１２時間照射し、その後１２時間、何れの光も照射しない時間を設け、これを繰り返した。

本試験群における光環境は、ＰＰＦＤが平均１４２．０μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１であった。

（試験群１０）
本試験群では、レタスに、蛍光灯のみを１２時間照射し、その後１２時間、何れの光も照射しない時間を設け、これを繰り返した。

本試験群における光環境は、ＰＰＦＤが平均１３９．８μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１、であった。

Ｂ．結果
上述の試験群１〜１０は、発芽後、異なる光環境下で生育を開始し、７日後（種子の播種１０日後）、１４日後（播種１７日後）、２１日後（播種２４日後）の各々の時点で、生育状態を観察、測定し、試験群間の比較を行った。

（生育７日後）
図６は、異なる光環境下で生育を開始してから７日後の各々の試験群の生育状態を写真で示す。また、表２には、同時点の、各試験群における、茎長（ｍｍ）、第１葉長（ｃｍ）、本葉数（枚）、葉幅長（ｃｍ）の測定結果を示す。各項目の測定値は、同一の育成ピートバン内に播種された、６サンプルの「平均値」又は「最小値−最大値」を記載している。

図６及び表２に示されるように、生育７日後において、試験群１の赤色光（６６０ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）の交互照射下のレタスは、他の試験群に比べ、第１葉長と葉幅長が長いことが示された。

（生育１４日後）
図７は、異なる光環境下で生育を開始してから１４日後の各々の試験群の生育状態を写真で示す。なお、各写真において、育成ピートバンの大きさは同一である。また、表３には、同時点の、各試験群における、茎長（ｍｍ）、第１葉長（ｃｍ）、本葉数（枚）、葉幅長（ｃｍ）の測定結果を示す。各項目の測定値は、表２と同様、６サンプルの「平均値」又は「最小値−最大値」を記載している。

図７及び表３から、生育１４日後において、試験群１の赤色光（６６０ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）の交互照射下のレタスは、他の試験群と比較して、第１葉長が長いという特徴が見られた。また、試験群１の本葉数は、他の試験群と比べ、１、２枚程度多かった。

（生育２１日後）
図８は、異なる光環境下で生育を開始してから２１日後の各々の試験群の生育状態を写真で示す。なお、各写真において、育成ピートバンの大きさは同一である。また、表４は、同時点の各試験群における、地上部新鮮重（ｇ）、地上部乾燥重（ｇ）、本葉数（枚）、茎長（ｃｍ）、葉身長（ｃｍ）、葉幅長（ｃｍ）、葉柄長（ｃｍ）について、試験群１０（蛍光灯下）の生育結果を１００％とした、比較結果を示す。各項目の測定値は、表２と同様、６サンプルの「平均値」を記載している。

表４において、試験群１の赤色光（６６０ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）の交互照射下のレタスは、地上部新鮮重が、試験群１０（蛍光灯下）に比べ２倍以上重くなった。また、試験群４の赤色光（６３５ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）の交互照射下のレタスも、地上部新鮮重が試験群１０と比べ、２倍程度であった。一方、試験群２及び５の赤色光と青色光の同時照射のレタスは、地上部新鮮重が試験群１０に比べて重いものの、交互照射を行った試験群１や試験群４には及ばなかった。また、試験群３の赤色光（６６０ｎｍ）と青色光（４５０ｎｍ）２４時間同時に照射したレタスの地上部新鮮重は、照射時間が半分である試験群２の重量と同程度であった。この結果から、赤色光と青色光の交互照射は、植物の生長を促進することが示された。

試験群１の本葉数は、生育１４日後と異なり、２１日後の時点では、試験群２や試験群１０と同程度であった。これは、試験群１における葉数を増やす生長が、生育１４日後から２１日後の間で停滞状態に達したためであると考えられる。
試験群１及び試験群４では、葉身長と葉幅長が試験群１０に比べ長かった。この傾向は試験群２、３及び５の赤色光と青色光との同時照射条件でのレタスでは認められなかった。一方、試験群２及び試験群５においては、茎長が試験群１０に比べ長かった。この結果から、赤色光と青色光の交互照射では、同時照射に比して、茎の徒長を抑止しつつ葉の生長のみを促進できることが示された。

表５は、異なる光環境下で生育を開始してから２１日後の各々の試験群の、地上部新鮮重（ｇ）及び地上部乾燥重（ｇ）における同化器官（ｇ）及び非同化器官（ｇ）の各々全重量における割合（％）と、乾燥重（ｇ）の新鮮重（ｇ）に対する割合（％）と、を示している。

試験群１における地上部新鮮重及び地上部乾燥重は、試験群２群に比べ、同化器官の割合が高い結果となった。また、試験群４は、試験群５に比べ、同化器官の割合が、地上部新鮮重において高かった。この結果は、表４に示した、試験群１及び試験群４における葉部分の生長促進の結果及び図８における生育状態の観察結果と一致する。

Ｃ．まとめ
本試験例の結果から、赤色光と青色光の交互照射は、植物の生長を促進することが示された。また、前記交互照射は葉の生長を促進する一方、茎の徒長は促進しないことが示された。この効果は、赤色光と青色光の同時照射や、いずれか一方の単独照射下においては再現されず、赤色光と青色光の交互照射によってのみ得られることが明らかとなった。

本発明に係る植物栽培用ＬＥＤランプは、既設の蛍光灯器具、安定器又は商用電源をそのまま利用して比較的簡単な工事で執行メソッドを実施することができる。従って、この植物栽培用ＬＥＤランプは、低いコストで植物の生長を促進し、単位時間あたりの収穫回数及び収穫量などを増加させるため、葉菜類、果実及び穀類などの植物工場などにおいて好適に用いられ得る。

Ａ，Ｂ：栽培植物観察用照明具、Ｄ：直管型蛍光灯器具、Ｅ：安定器、１：本体部、２：端子、３：赤色ＬＥＤ素子、４：青色ＬＥＤ素子、５：回路基板、５１：スイッチング回路、５２：タイマー回路、６：入力部、７：表示部、１０：ソケット、１１：ＡＣ／ＤＣコンバータ、１２：交流電源、Ｓ_１：赤色光照明ステップ、Ｓ_２：青色光照明ステップ、Ｓ_３：同時照明ステップ、Ｓ_４：休止ステップ、Ｃ_１、Ｃ_２：サイクル

Claims

直管蛍光ランプ形状を有し、赤色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子が配置された本体部と、
前記本体部の端部に備えられた給電端子と、
前記給電端子から供給される電流を、前記赤色ＬＥＤ素子の駆動回路又は前記青色ＬＥＤ素子の駆動回路に切り換えて流すスイッチング回路と、を有する植物栽培用ＬＥＤランプ。
前記スイッチング回路による駆動回路の切り換え動作を制御するタイマー回路を有する請求項１記載の植物栽培用ＬＥＤランプ。
前記赤色ＬＥＤ素子への電流供給時間と前記青色ＬＥＤ素子への電流供給時間とを前記タイマー回路に設定するための入力部を有する請求項２記載の植物栽培用ＬＥＤランプ。
交流直流変換器を内部又は外部に備える請求項３記載の植物栽培用ＬＥＤランプ。
中心波長５７０〜７３０ｎｍの前記赤色ＬＥＤ素子と中心波長４００〜５１５ｎｍの前記青色ＬＥＤ素子とが配置された請求項４記載の植物栽培用ＬＥＤランプ。