JP2015033367A - 植物用照明装置、栽培棚、植物工場、及び植物栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者の心理的負担を軽減しつつ、植物に対し、成長促進のための光を効率的に照射する。
【解決手段】成長用照明部の出射光と補助照明部の出射光との合成光は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長に光量子束の第１ピークを有し、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長に光量子束の第２ピークを有し、合成光における５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の各波長の光量子束は、第１ピーク及び第２ピークの光量子束よりも小さい。
【選択図】図５

Description

本発明は植物に光を照射するための照明装置、栽培棚、植物工場、及び植物の栽培方法に関する。

近年、農業分野においては、人工光を利用して植物を育成する技術が注目を浴びている。特に、植物に対して青色、赤色、遠赤色の光を照射することによって、植物の開花を制御したり、成長を促進したりすることが知られている。

例えば、特許文献１には、放射光が波長６４０〜６９０ｎｍの赤色光と波長４２０〜４７０ｎｍの青色光との混合光であるＦＥ（Field Emission：電解放出）光源と、この光源を用いて植物に光を照射する人工光型の植物工場とについて記載されている。

特許文献１のＦＥ光源によれば、青色光と赤色光との混光を植物に照射することができるため、植物の成長を促進することができる。

特許文献２には、ＬＥＤ光源を用いて、植物に対して育成モードおよび観察モードの２つのモードで光を照射する植物育成装置が記載されている。具体的には、育成モードでは植物の育成に有効な赤色光および青色光を植物に対して照射し、観察モードでは植物を観察する作業者に好ましい見えを与える光として白色光を照射する。

特許文献３には、赤色用発光ダイオードと、白色用発光ダイオードとを有する植物育成用照明装置が記載されている。上記植物育成用照明装置によれば、植物の見栄えに違和感を与えることなく植物の成長を促進することができる。

特許文献４には、３５０〜４５０ｎｍの発光波長を有する短波長照明部および６００〜７００ｎｍの発光波長を有する赤色照明部を有する育成照明部と、４５０〜６００ｎｍの発光波長を有する鑑賞照明部とを備えた植物照明装置が記載されている。上記植物照明装置によれば、植物の育成効果を生じつつ、植物の鑑賞性を高めることができる。

特開２００６−４２７０６号公報（２００６年２月１６日公開） 特開２０１２−１８３００３号公報（２０１２年９月２７日公開） 特開２０１１−２００２０４号公報（２０１１年１０月１３日公開） 特許公報第４３８８６６４号（２００９年１２月２４日発行）

しかしながら、特許文献１のＦＥ光源によって青色光と赤色光とが出射される環境下で栽培作業をする作業者は、これらの光が視界に入ることによって心理的な負担を受ける。また、上記環境下では、植物の色に基づいて目視で収穫時期などを判断することが困難となる。その結果、植物栽培の作業性が低下する。

特許文献２の植物育成装置は、植物に対して白色光を照射する観察モードでは、植物の成長を促進するための赤色光および青色光を効率的に照射することができない。

特許文献３の植物育成用照明装置では、成長促進のために赤色光のみを用いているため成長促進の効果を十分に得ることができない。

特許文献４の植物照明装置は、育成照明部と鑑賞照明部との混光がＪＩＳ常用光源であるＤ６５光源等に近づくように設計されているため、青色光および赤色光の相対強度が小さく、効率的に植物の成長を促進することができない。すなわち、全ての光のエネルギーに対する植物の成長促進の効果が小さい。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって。その目的は、作業者の心理的負担を軽減しつつ、植物に対し、成長促進のための光を効率的に照射することができる照明装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る植物用照明装置は、成長用照明部と補助照明部とを備える植物用照明装置であって、上記成長用照明部は、第１波長及び第２波長に光量子束のピークを有する光を出射し、上記第１波長は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、上記第２波長は６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、上記補助照明部は、少なくとも５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光を出射し、上記成長用照明部の出射光と上記補助照明部の出射光との合成光は、上記第１波長に光量子束の第１ピークを有し、上記第２波長に光量子束の第２ピークを有すると共に、当該合成光における５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の各波長の光量子束は、上記第１ピークの光量子束及び上記第２ピークの光量子束よりも小さいことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る植物栽培方法は、光を照射して植物を育成させる植物栽培方法であって、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内にある第１波長と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にある第２波長とに光量子束のピークを有する成長促進光と、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の補助光と、を照射し、上記成長促進光と上記補助光との合成光の光量子束は、上記第１波長に第１ピークを有し、上記第２波長に第２ピークを有し、当該合成光における５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光量子束は、上記第１ピークの光量子束および上記第２ピークの光量子束よりも小さいことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、作業者の心理的負担を軽減しつつ、植物に対し、成長促進のための光を効率的に照射することができる。

実施形態１の栽培棚の概略図であり、（ａ）は栽培棚の斜視図であり、（ｂ）は栽培棚の側面図である。 実施形態１のマゼンタ照明の構造を示す図であり、（ａ）はマゼンタ照明の概略図であり、（ｂ）はマゼンタ照明の一部の断面図である。 実施形態１の白色ＬＥＤ蛍光灯の構造を示す図であり、（ａ）は白色ＬＥＤ蛍光灯の概略図であり、（ｂ）は白色ＬＥＤ蛍光灯の一部の断面図である。 マゼンタ照明および白色ＬＥＤ蛍光灯のそれぞれの出射光のスペクトルを示す図である。 植物用照明装置の出射光のスペクトルを示す図である。 実施形態２のマゼンタ照明の構造を示す図であり、（ａ）はマゼンタ照明の概略図であり、（ｂ）はマゼンタ照明の概略図である。 実施形態２のマゼンタ照明および白色ＬＥＤ蛍光灯のそれぞれの出射光のスペクトルを示す図である。 植物用照明装置の出射光のスペクトルを示す図である。 実施形態３の栽培棚の側面図である。 実施形態４の栽培棚の側面図である。 実施形態５の栽培棚の側面図である。 実施形態６の栽培棚の側面図である。 実施形態７の栽培棚を示す図であり、（ａ）は栽培棚の側面図であり、（ｂ）は植物用照明装置の平面図であり、（ｃ）はマゼンタＬＥＤチップの平面図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１の植物用照明装置について、図１〜５に基づいて詳細に説明する。

本実施形態の植物用照明装置は、自然光を利用することなく人工光のみを利用して植物を栽培する完全制御型の植物工場、自然光と人工光とを利用して植物を栽培する太陽光利用型の植物工場など、様々な植物工場で用いることができる照明装置である。また、本実施形態の植物用照明装置は、これを用いて植物の成長を促進する植物栽培方法に適用することができる。

植物工場の内部には１つ以上の栽培棚が設けられている。

図１は、本実施形態の栽培棚の概略図であり、（ａ）は栽培棚の斜視図であり、（ｂ）は栽培棚の側面図である。

栽培棚２は、植物を配置するための配置面を有する植物配置部４と、配置面に対向して設けられた照明基板３と、植物に光を照射するための植物用照明装置１とを備えている。

植物用照明装置１は、光を出射する照明部と、照明部から出射される光を制御するための図示しない制御部とを備えている。植物用照明装置１は、照明部として、植物の成長促進に寄与する光を出射する成長用照明部と、作業者の心理的負担を軽減するための光を出射する補助照明部とを備えている。以下では、成長用照明部としてマゼンタ照明１０を備えており、補助照明部として白色ＬＥＤ蛍光灯２０を備えている植物用照明装置１について説明する。

複数のマゼンタ照明１０と複数の白色ＬＥＤ蛍光灯２０とは、照明基板３の植物６と対向する面に取り付けられている。

上記の構成により、植物用照明装置１を用いて、マゼンタ照明１０から出射される光と、白色ＬＥＤ蛍光灯２０から出射される光との合成光を、植物６に対して照射することができる。

照明基板３上において、マゼンタ照明１０と白色ＬＥＤ蛍光灯２０とは交互に配置されることが好ましいが、これに限定されない。例えば、植物工場の通路側に白色ＬＥＤ蛍光灯２０を配置し、植物工場の通路側とは反対側にマゼンタ照明１０を設けてもよい。

＜マゼンタ照明＞
マゼンタ照明１０は、縦長の形状を有する直管型のＬＥＤ照明である。

図２はマゼンタ照明の構造を示す図であり、（ａ）はマゼンタ照明の概略図であり、（ｂ）はマゼンタ照明の一部の断面図である。

図２の（ａ）に示すように、マゼンタ照明１０は、複数の青色ＬＥＤチップ１４が配されたＬＥＤ基板１２と、ＬＥＤ基板１２を覆う筒状の透明カバー１１（成長用発光部カバー）と、を有している。ＬＥＤ基板１２は、例えばアルミ板からなり、表面には図示しない金属配線が形成されている。青色ＬＥＤチップ１４として、砲弾型ＬＥＤ、表面実装型ＬＥＤ等を用いることができる。

なお、マゼンタ照明１０は、透明カバー１１を介して青色ＬＥＤチップ１４が植物６に対向するように、照明基板３に取り付けられている。

図２の（ｂ）に示すように、青色ＬＥＤチップ１４は、導電性ワイヤ１６に接続されており、導電性ワイヤ１６を介して図示しない電源から電圧を印加される。青色ＬＥＤチップ１４は樹脂層１３に覆われている。樹脂層１３の中には、複数の赤蛍光体１５が分散されている。

青色ＬＥＤチップ１４から出射された光の一部は、樹脂層１３および透明カバー１１を透過してマゼンタ照明１０の外部に出射される。また、赤蛍光体１５は、青色ＬＥＤチップ１４の出射光の他の一部を吸収して赤色の光を出射する。赤蛍光体１５の出射光は、樹脂層１３および透明カバー１１を透過してマゼンタ照明１０の外部に出射される。このように、マゼンタ照明１０は、青色ＬＥＤチップ１４および赤蛍光体１５からなる発光部（成長用発光部）を備えている。

青色ＬＥＤチップ１４の出射光の光量子束のスペクトルは、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長（第１波長）の範囲内にピークを有する。赤蛍光体１５の出射光の光量子束のスペクトルは、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長（第２波長）の範囲内にピークを有する。

上記の構成により、マゼンタ照明１０は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長（第１波長）と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長（第２波長）とにピークを有する光（成長促進光）を出射する。

赤蛍光体１５として、例えばＣａＡｌＳＮ_３：Ｅｕを用いることができる。その他にも、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕを使用することも可能である。樹脂層１３中の赤蛍光体１５の密度を調整することによって、マゼンタ照明１０の出射光のスペクトルを変化させることができる。

＜白色ＬＥＤ蛍光灯＞
白色ＬＥＤ蛍光灯２０は、縦長の形状を有するＬＥＤ照明である。

図３は、白色ＬＥＤ蛍光灯の構造を示す図であり、（ａ）は白色ＬＥＤ蛍光灯の概略図であり、（ｂ）は白色ＬＥＤ蛍光灯の一部の断面図である。

図３の（ａ）に示すように、白色ＬＥＤ蛍光灯２０は、複数の青色ＬＥＤチップ２４（ＬＥＤ素子）が配されたＬＥＤ基板２２と、ＬＥＤ基板２２を覆う筒状の透明カバー２１（補助発光部カバー）と、を有している。なお、白色ＬＥＤ蛍光灯２０は、透明カバー２１を介して青色ＬＥＤチップ２４が植物に対向するように、照明基板３に取り付けられている。

図３の（ｂ）に示すように、青色ＬＥＤチップ２４は、導電性ワイヤ２６に接続されており、導電性ワイヤ２６を介して図示しない電源から電圧を印加される。青色ＬＥＤチップ２４は樹脂層２３に覆われている。樹脂層２３の中には、複数の黄緑蛍光体２５が分散されている。

青色ＬＥＤチップ２４から出射された光の一部は、樹脂層２３および透明カバー２１を透過して白色ＬＥＤ蛍光灯２０の外部に出射される。また、黄緑蛍光体２５は、青色ＬＥＤチップ２４から出射された光の他の一部を吸収して黄色の光を出射する。黄緑蛍光体２５から出射された光は、樹脂層２３および透明カバー２１を透過して白色ＬＥＤ蛍光灯２０の外部に出射される。このように、白色ＬＥＤ蛍光灯２０は、発光部（補助発光部）として、青色ＬＥＤチップ２４と黄緑蛍光体２５とを備えている。

黄緑蛍光体２５の出射光は、主に５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光を含んでいる。このような黄緑蛍光体２５として、例えばＹＡＧ蛍光体を用いることができる。樹脂層２３中の黄緑蛍光体２５の密度を調整することによって、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の出射光のスペクトルを変化させることができる。

上記の構成により、白色ＬＥＤ蛍光灯２０は、視感度が高い波長である５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光（補助光）を出射する。

＜光のスペクトル＞
図４は、マゼンタ照明および白色ＬＥＤ蛍光灯のそれぞれの出射光のスペクトルを示す図である。図５は、植物用照明装置の出射光のスペクトルを示す図である。図４および図５のスペクトルにおいて、横軸は波長であり、縦軸は光量子束密度（ＰＰＦ：Photosynthetic Photon Flux density）である。なお、図４および図５のスペクトルは、植物が配置される空間である栽培区における測定値である。

図４に示すように、マゼンタ照明１０の出射光のスペクトルは、青色ＬＥＤチップ１４の出射光に由来する約４４５ｎｍのピークと、赤蛍光体１５の出射光に由来する約６５０ｎｍのピークとを有している。また、白色ＬＥＤ蛍光灯２０からの出射光は、少なくとも、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域の光を含んでいる。

植物用照明装置１は、マゼンタ照明１０と白色ＬＥＤ蛍光灯２０とを備えており、植物用照明装置１の出射光は、マゼンタ照明１０の出射光と白色ＬＥＤ蛍光灯２０の出射光を合成して得られる合成光である。

図５に示すように、植物用照明装置１の出射光のスペクトルにおいても、マゼンタ照明１０の出射光に由来する約４４５ｎｍのピーク（第１ピーク）と約６５０ｎｍのピーク（第２ピーク）とを有している。また、植物用照明装置１の出射光は白色ＬＥＤ蛍光灯２０の出射光を含んでいるため、そのスペクトルは、マゼンタ照明１０単体での出射光のスペクトルに比べて、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以上の波長の光量子束密度が高い。

本実施形態の植物用照明装置１は、マゼンタ照明１０の出射光に、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の出射光を合成することによって、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以上の波長域の光量子束密度を高めている。

ここで、照明装置の補助照明部として白熱電球を用いた場合、照明装置の出射光は、視感度が低い波長（５００ｎｍ未満または６００ｎｍより大きい波長）も含め、広い範囲の波長域で光量子束密度が高まる。

これに対し、本実施形態の植物用照明装置１では、補助照明部として白色ＬＥＤ蛍光灯２０を用いており、白色ＬＥＤ蛍光灯２０は、青色ＬＥＤチップ２４と黄緑蛍光体２５とを備えている。そのため、植物用照明装置１は、白色ＬＥＤ蛍光灯２０を用いて、主に視感度が高い波長である５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域の光量子束密度を高めている。

また、図５に示すように、植物用照明装置１の出射光において、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の各波長の光量子束密度は、第１ピークでの光量子束密度および第２ピークでの光量子束密度よりも小さい。すなわち、マゼンタ照明１０に由来する２つのピークは、植物用照明装置１の出射光のスペクトルにおいて埋もれていない。

さらに、植物用照明装置１の出射光のスペクトル形状は、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域に変曲点を有しない。また、植物用照明装置１の出射光のスペクトル形状において、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域における接線の傾きは、他の波長域における接線の傾きよりも零に近い。

すなわち、植物用照明装置１は、白色ＬＥＤ蛍光灯２０を用いることによって、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域における出射光のスペクトル形状を平坦に高めている。

なお、上述のスペクトル形状に関する特徴は、図４および図５のスペクトルにおいて縦軸を光量子束、光合成光量子束密度等としても同様のことがいえる。

（植物成長促進の効果）
ここで、植物の光合成において中心的な役割を担う葉緑素（クロロフィル）は、赤色６６０ｎｍ付近と青色４５０ｎｍ付近とに明確な吸収ピークを示している。したがって、植物が葉を備え光合成が活発となる栽培段階では、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域の光（青色光）と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域の光（赤色光）とを照射することによって植物の成長を促進することができる。さらに、４５０ｎｍ付近の波長の光は、植物の高エネルギー反応系と呼ばれる光反応系にも影響を及ぼし、植物の健全な形態形成に必要不可欠である。このため、発芽・育苗の段階では、４５０ｎｍ付近の波長の光成分を照射することによって植物の健全な形態形成を促すことができる。

本実施形態の植物用照明装置１の出射光のスペクトルは、約４４５ｎｍの第１ピークと約６５０ｎｍの第２ピークとを有している。そのため、植物用照明装置１を用いて植物に対して照明することによって、植物の成長に必要な光を照射することができ、植物の成長を促進することができる。

（作業者負担軽減の効果）
マゼンタ照明１０のみを備える照明装置を用いた植物工場では、マゼンタ照明１０の出射光が視界に入ることによって作業者が受ける心理的負担が大きい。特に、光源としてＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤからの出射光は指向性が高いため、作業者の心理的負担は大きい。

植物用照明装置１は、白色ＬＥＤ蛍光灯２０を備えているため、植物用照明装置１の出射光は、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光を含んでいる。そのため、植物用照明装置１の出射光は、マゼンタ照明１０の出射光に比べて、白色（または太陽光）に近い。これにより、植物用照明装置１を用いる植物工場では、作業者の心理的負担が軽減される。また、作業者は、植物の色に基づいて目視で植物の状態を正確に判断することができる。

植物用照明装置１によれば、図５に示すようなスペクトルの光を植物に対して照射する。これにより、クロロフィルの吸収スペクトルにピークを合わせることによって成長促進のための光を照射しつつ、作業者の心理的負担を軽減することができる。さらに、植物のショールームなどで、植物の鑑賞性を高めることができる。

なお、図４および図５に示すスペクトルは一例であり、植物用照明装置１の出射光の光量子束密度のピーク波長は、４４５ｎｍと、６５０ｎｍとに限られない。

マゼンタ照明１０中の、赤蛍光体および青色ＬＥＤチップの密度を変更することによって、各ピーク波長における光量子束密度を調整することができる。また、赤蛍光体および青色ＬＥＤチップに用いる材料を変更することによって、ピーク波長を調整することができる。本実施形態の植物用照明装置１において、マゼンタ照明１０は、少なくとも、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長とにおいて、光量子束密度のピークを有する光を出射すればよい。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図６〜８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態の植物用照明装置１は、成長用照明部として、マゼンタ照明を備えている。

図６は、マゼンタ照明の構造を示す図であり、（ａ）はマゼンタ照明の概略図であり、（ｂ）はマゼンタ照明の概略図である。

実施形態１の植物用照明装置１は、成長用照明部としてマゼンタ照明１０を備えており、マゼンタ照明１０は青色ＬＥＤチップ１４と赤蛍光体１５とを備えている構成である。

これに対して、本実施形態のマゼンタ照明１１０Ａは、図６の（ａ）に示すように、ＬＥＤ基板１２上に、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域の光を出射する青色ＬＥＤチップ１４と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域の光を出射する赤色ＬＥＤチップ１７とが交互に配置されている。

図７は、マゼンタ照明および白色ＬＥＤ蛍光灯のそれぞれの出射光のスペクトルを示す図である。図８は、植物用照明装置の出射光のスペクトルを示す図である。

なお、実施形態１の植物用照明装置１では、マゼンタ照明１０の出射光のうち青色ＬＥＤチップ１４の出射光に由来するピーク波長と、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の出射光のうち青色ＬＥＤチップ２４の出射光に由来するピーク波長とが同じであった。これに対して、本実施形態の植物用照明装置１０１では、図７および図８に示すように、青色ＬＥＤ照明３１の出射光のピーク波長と、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の出射光のうち青色ＬＥＤチップ２４の出射光に由来するピーク波長とが異なっている。これにより、植物用照明装置の出射光は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長に２つのピーク（第１ピーク）を有する。このように、植物用照明装置の出射光において、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長に２つのピークを有していてもよい。

本実施形態のように、成長用照明部は、２種類のＬＥＤチップを備えていてもよい。これにより、成長用照明部の出射光の、第１ピークおよび第２ピークの強度および波長を容易に調整することができる。

また、図６の（ｂ）に示すように、他の例としてのマゼンタ照明１１０Ｂは、ＬＥＤ基板１２上に、青色ＬＥＤチップ１４と、赤色ＬＥＤチップ１７と、６９０ｎｍ以上７７０ｎｍ以下の波長域の光を出射する遠赤色ＬＥＤチップ１８とが配置されている。

植物は、遠赤色光を吸収する光受容体を有しており、遠赤色光を吸収することによって、植物の成長を促進することができる。そのため、図６の（ｂ）に示すように、マゼンタ照明１１０Ｂに遠赤色ＬＥＤチップ１８を設けることによって、より植物の成長を促進することができる。

また、図示はしないが、マゼンタ照明１１０ＢのＬＥＤ基板１２上に、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の波長の光を出射する緑ＬＥＤチップを配置してもよい。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図９は、本実施形態の栽培棚の側面図である。

実施形態１では、成長用照明部としてマゼンタ照明１０を備えている構成について説明した。これに対して、本実施形態の植物用照明装置２０１は、図９に示すように、成長用照明部として、青色ＬＥＤ照明３１と赤色ＬＥＤ照明３２とを備えている。なお、補助照明部としては、実施形態１の植物用照明装置１と同様に、白色ＬＥＤ蛍光灯２０を備えている。

青色ＬＥＤ照明３１には、青色ＬＥＤチップが設けられている。これにより、青色ＬＥＤ照明３１の出射光のスペクトルは、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域にピークを有する。

また、赤色ＬＥＤ照明３２には、赤色ＬＥＤチップが設けられている。これにより、赤色ＬＥＤ照明３２の出射光のスペクトルは、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域にピークを有する。

本実施形態の植物用照明装置２０１は、成長用照明部として、青色ＬＥＤ照明３１と赤色ＬＥＤ照明３２とを備えている。そのため、実施形態１の植物用照明装置１と同様に、植物用照明装置２０１の出射光のスペクトルは、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長に第１ピークを有し、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長に第２ピークを有する。

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１０は、本実施形態の栽培棚の側面図である。

本実施形態の植物用照明装置３０１は、マゼンタ照明１０と白色ＬＥＤ蛍光灯２０とを備えている。また、照明基板３と白色ＬＥＤ蛍光灯２０との間には、発光位置調整部５が設けられている。これにより、マゼンタ照明１０および白色ＬＥＤ蛍光灯２０のそれぞれにおいて、内部に設けられたＬＥＤチップの表面を光出射面とすると、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の光出射面は、マゼンタ照明１０の光出射面よりも下方に位置する。言い換えると、植物配置部４の配置面を基準とすると、マゼンタ照明１０の光出射面は、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の光出射面よりも、照明基板３側に位置する。

植物６の上方にマゼンタ照明１０と白色ＬＥＤ蛍光灯２０とが配置された栽培棚において、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の光出射面をマゼンタ照明１０の光出射面よりも下方に配置することによって、マゼンタ照明１０の出射光を、植物工場内の作業者の視界に入り難くすることができる。これにより、作業者の心理的負担を軽減することができる。

さらに、図１０に示すように、照明基板３上のマゼンタ照明１０および白色ＬＥＤ蛍光灯２０の配列において、白色ＬＥＤ蛍光灯２０を両端（植物工場における通路側）に配列することが好ましい。これにより、マゼンタ照明１０の出射光を、作業者の視界に入り難くすることができる。

なお、発光位置調整部５は、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の光出射面の位置をマゼンタ照明１０の光出射面の位置と異ならせることができればよく、その形状や材質は特に限定されない。また、照明基板３の表面に凹部と凸部とがあり、凹部にマゼンタ照明１０を取り付け、凸部に白色ＬＥＤ蛍光灯２０を取り付けることによって、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の光出射面の位置とマゼンタ照明１０の光出射面の位置とを異ならせることができれば、発光位置調整部５を設けなくてもよい。

また、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の透明カバーの光透過率は、マゼンタ照明１０の透明カバーの光透過率よりも低いことが好ましい。これにより、作業者の心理的負担がさらに軽減される。

〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１１は、本実施形態の栽培棚の側面図である。

本実施形態の植物用照明装置４０１は、マゼンタ照明４１０と白色ＬＥＤ蛍光灯４２０とを備えている。マゼンタ照明４１０および白色ＬＥＤ蛍光灯４２０は、実施形態１で説明した透明カバーに代えて、拡散カバーを備えている。これにより、マゼンタ照明４１０および白色ＬＥＤ蛍光灯４２０の内部のＬＥＤチップの出射光は、拡散カバーによって拡散されて外部に出射される。

これにより、植物６に対して、より広い範囲に、かつ、均一に光を照射することができる。また、マゼンタ照明４１０の出射光を拡散して出射することによって、作業者への負担を軽減することができる。

なお、マゼンタ照明４１０および白色ＬＥＤ蛍光灯４２０は拡散カバーを備えているため、マゼンタ照明４１０の拡散カバーの表面を、マゼンタ照明４１０の光出射面と考えることができ、白色ＬＥＤ蛍光灯４２０の拡散カバーの表面を、白色ＬＥＤ蛍光灯４２０の光出射面と考えることができる。

本実施形態の植物用照明装置１は、実施形態４の植物用照明装置と同様に、照明基板３と白色ＬＥＤ蛍光灯４２０との間に、発光位置調整部５が設けられている。これにより、白色ＬＥＤ蛍光灯４２０の光出射面は、マゼンタ照明４１０の光出射面よりも下方に位置する。その結果、実施形態４の植物用照明装置と同様に、マゼンタ照明４１０の出射光を、植物工場内の作業者の視界に入り難くすることができ、作業者の心理的負担を軽減することができる。

〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１２は、本実施形態の栽培棚の側面図である。

本実施形態の植物用照明装置５０１は、マゼンタ照明５１０と白色ＬＥＤ蛍光灯５２０とを備えている。マゼンタ照明５１０は透明カバーを備えており、白色ＬＥＤ蛍光灯５２０は拡散カバーを備えている。マゼンタ照明５１０は、ＬＥＤチップの出射光が透明カバーを透過してそのまま外部に出射されるため、ＬＥＤチップの表面を光出射面と考えることができる。これに対して、白色ＬＥＤ蛍光灯５２０は、拡散カバーの表面を光出射面と考えることができる。

そのため、本実施形態の植物用照明装置５０１において、白色ＬＥＤ蛍光灯５２０の光出射面の最も下方の部分は、マゼンタ照明５１０の光出射面よりも下方に位置する。

これにより、マゼンタ照明５１０の出射光を、植物工場内の作業者の視界に入り難くすることができ、作業者の心理的負担を軽減することができる。

〔実施形態７〕
本発明の他の実施形態について、図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１３は、本実施形態の栽培棚を示す図であり、（ａ）は栽培棚の側面図であり、（ｂ）は植物用照明装置の平面図であり、（ｃ）はマゼンタＬＥＤチップの平面図である。

図１３の（ａ）に示すように、本実施形態の植物用照明装置６０１は、成長用照明部として、マゼンタＬＥＤチップ６１０を備えている。以下の説明では、マゼンタＬＥＤチップ６１０として、コゼニ型ＬＥＤチップを用いた例について説明する。マゼンタＬＥＤチップ６１０は、照明基板３の表面に直接設けられていてもよいし、アルミ板を介して照明基板３の表面に設けられていてもよい。また、マゼンタＬＥＤチップ６１０を、実施形態１で説明した透明カバーによって覆ってもよい。

図１３の（ｂ）に示すように、マゼンタＬＥＤチップ６１０は、照明基板３の表面において、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の間に配置されている。図１４の（ｂ）の例では、マゼンタＬＥＤチップ６１０は等間隔に配列されているが、目的や用途に応じて、任意の配置とすることができる。

図１３の（ｃ）に示すように、各マゼンタＬＥＤチップ６１０は、外周壁６１３の内側に、多数の青色ＬＥＤチップ６１４を備えた構造を有している。各青色ＬＥＤチップ６１４は、導電性ワイヤ６１６を介して配線パターン６１５に電気的に接続されている。また、外周壁６１３の内側には、青色ＬＥＤチップ６１４を覆うように、図示しない赤蛍光体が分散された樹脂層が設けられている。

マゼンタＬＥＤチップ６１０の出射光のスペクトルは、青色ＬＥＤチップ６１４に由来する約４４５ｎｍのピークと、赤蛍光体に由来する約６５０ｎｍのピークとを有している。そのため、実施形態１の植物用照明装置１と同様に、植物用照明装置は、植物に対して効率的に成長を促進するための光を照射しつつ、作業者の心理的負担を軽減することができる。

また、白色ＬＥＤ蛍光灯２０は拡散カバーを備えている。本実施形態の植物用照明装置１において、白色ＬＥＤ蛍光灯２０の光出射面の最も下方の部分は、マゼンタＬＥＤチップ６１０の表面（光出射面）よりも下方に位置する。これにより、マゼンタＬＥＤチップ６１０の出射光を、植物工場内の作業者の視界に入り難くすることができ、作業者の心理的負担をさらに軽減することができる。

上記の説明では、マゼンタＬＥＤチップ６１０として、コゼニ型ＬＥＤチップを用いた例について説明したが、例えば砲弾型ＬＥＤチップを用いてもよい。この場合。砲弾形状の先端面を、マゼンタＬＥＤチップ６１０の光出射面とする。

なお、本実施形態の植物用照明装置において、植物配置部４における植物６の配置箇所に応じて、マゼンタＬＥＤチップ６１０を照明基板３上に配列することが好ましい。例えば、植物６の真上にマゼンタＬＥＤチップ６１０が配されるように、マゼンタＬＥＤチップ６１０を照明基板３上に配列することが好ましい。これにより、植物の成長を促進するための光を効率的に照射することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る植物用照明装置（１）は、成長用照明部（マゼンタ照明１０）と補助照明部（白色ＬＥＤ蛍光灯２０）とを備える植物用照明装置であって、上記成長用照明部は、第１波長及び第２波長に光量子束のピークを有する光を出射し、上記第１波長は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、上記第２波長は６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、上記補助照明部は、少なくとも５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光を出射し、上記成長用照明部の出射光と上記補助照明部の出射光との合成光は、上記第１波長に光量子束の第１ピークを有し、上記第２波長に光量子束の第２ピークを有すると共に、当該合成光における５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の各波長の光量子束は、上記第１ピークの光量子束及び上記第２ピークの光量子束よりも小さいことを特徴とする。

上記の構成によれば、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域、および６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域に光量子束のピークを有する光を植物に対して照射することができる。これにより、植物の成長を促進することができる。

さらに、補助照明部を用いて５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域の光を出射することによって、合成光を白色光（太陽光）に近づけることができ、作業者の心理的負担を軽減することができる。

また、合成光の、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光量子束は、上記第１ピークの光量子束および上記第２ピークの光量子束よりも小さいため、第１ピークおよび上記第２ピークが埋もれない。そのため、植物の成長促進の効果が損なわれることなく、効率的に植物の成長を促進することができる。

本発明の態様２に係る植物用照明装置は、上記態様１において、上記補助照明部は、ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤチップ２４）と、上記ＬＥＤ素子の出射光を受けて蛍光を出射する蛍光体（黄緑蛍光体２５）と、を備えており、上記補助照明部から出射される５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光には、上記ＬＥＤ素子の出射光と、上記蛍光とが含まれている構成であってもよい。

上記の構成により、補助照明部の出射光は、蛍光灯の出射光に比べて広い波長分布を有し、そのスペクトルはより平坦になる。これにより、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の範囲において、合成光のスペクトルをより平坦にすることができ、合成光を白色光（または太陽光）に近づけることができる。その結果、作業者の心理的負担を軽減することができる。

本発明の態様３に係る植物用照明装置は、上記態様１または２において、上記合成光の光量子束のスペクトルは、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の範囲内に変曲点を有しない構成であってもよい。

上記の構成により、上記の構成により、合成光のスペクトルをより平坦にすることができ、合成光を白色光（または太陽光）に近づけることができる。その結果、作業者の心理的負担を軽減することができる。

本発明の態様４に係る植物用照明装置は、上記態様１〜３の何れかにおいて、上記補助照明部は、補助発光部と、上記補助発光部からの出射光を拡散させるための拡散カバーとを備えている構成であってもよい。

上記の構成により、補助発光部からの光を広い範囲に向けて出射することができる。これにより、より確実に作業者の心理的負担を軽減することができる。

本発明の態様５に係る植物用照明装置は、上記態様１〜３の何れかにおいて、上記成長用照明部は、成長用発光部（青色ＬＥＤチップ１４、赤蛍光体１５）と、上記成長用発光部からの出射光を透過させる成長用発光部カバー（透明カバー１１）とを備えており、上記補助照明部は、補助発光部（青色ＬＥＤチップ２４、黄緑蛍光体２５）と、上記補助発光部からの出射光を透過させる補助発光部カバー（透明カバー２１）とを備えており、上記補助発光部カバーの光透過率は、上記成長用発光部カバーの光透過率よりも低い構成であってもよい。

上記の構成により、補助発光部からの出射光が補助発光部カバーを透過するときの光の減衰量に比べて、成長用光源からの出射光が成長用発光部カバーを透過するときの光の減衰量を大きくすることができる。これにより、補助発光部カバーの光透過率と成長用発光部カバーの光透過率との差に応じて、作業者の心理的負担を軽減することができる。

本発明の態様６に係る栽培棚は、上記態様１〜５の何れかの植物用照明装置と、植物を配置するための配置面を有する植物配置部と、を備えており、上記植物用照明装置は、上記配置面に対向して設けられた、上記成長用照明部および上記補助照明部を配置するための照明基板を備えており、上記配置面を基準とすると、上記成長用照明部の光出射面は、上記補助照明部の光出射面よりも、上記照明基板側に位置することを特徴とする。

上記の構成により、成長用照明部の出射光を、作業者の視界に入り難くすることができる。これにより、作業者の心理的負担を軽減することができる。

本発明の態様７に係る植物工場は、上記態様１〜５の何れかの植物用照明装置または上記態様６に記載の栽培棚を備えることを特徴とする。

本発明の態様８に係る植物栽培方法は、光を照射して植物を育成させる植物栽培方法であって、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内にある第１波長と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にある第２波長とに光量子束のピークを有する成長促進光と、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の補助光と、を照射し、上記成長促進光と上記補助光との合成光の光量子束は、上記第１波長に第１ピークを有し、上記第２波長に第２ピークを有し、当該合成光における５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光量子束は、上記第１ピークの光量子束および上記第２ピークの光量子束よりも小さいことを特徴とする。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、植物工場など、人工照明光により植物を栽培するときに用いる照明装置として利用することができる。

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１ 植物用照明装置
２ 栽培棚
３ 照明基板
４ 植物配置部
５ 発光位置調整部
１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、４１０、５１０ マゼンタ照明（成長用照明部）
１４ 青色ＬＥＤチップ（成長用発光部）
１５ 赤蛍光体（成長用発光部）
１１ 透明カバー（成長用発光部カバー）
２１ 透明カバー（補助発光部カバー）
２０、４２０、５２０ 白色ＬＥＤ蛍光灯（補助照明部）
２４ 青色ＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子、補助発光部）
２５ 黄緑蛍光体（蛍光体、補助発光部）
３１ 青色ＬＥＤ照明（成長用照明部）
３２ 赤色ＬＥＤ照明（成長用照明部）
６１０ マゼンタＬＥＤチップ（成長用照明部）

Claims (5)

1. 成長用照明部と補助照明部とを備える植物用照明装置であって、
   上記成長用照明部は、第１波長及び第２波長に光量子束のピークを有する光を出射し、
   上記第１波長は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、上記第２波長は６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、
   上記補助照明部は、少なくとも５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光を出射し、
   上記成長用照明部の出射光と上記補助照明部の出射光との合成光は、上記第１波長に光量子束の第１ピークを有し、上記第２波長に光量子束の第２ピークを有すると共に、当該合成光における５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の各波長の光量子束は、上記第１ピークの光量子束及び上記第２ピークの光量子束よりも小さいことを特徴とする植物用照明装置。
2. 上記補助照明部は、ＬＥＤ素子と、上記ＬＥＤ素子の出射光を受けて蛍光を出射する蛍光体と、を備えており、
   上記補助照明部から出射される５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光には、上記ＬＥＤ素子の出射光と、上記蛍光とが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の植物用照明装置。
3. 請求項１または２に記載の植物用照明装置と、植物を配置するための配置面を有する植物配置部と、を備えており、
   上記植物用照明装置は、上記配置面に対向して設けられた、上記成長用照明部および上記補助照明部を配置するための照明基板と、を備えており、
   上記配置面を基準とすると、上記成長用照明部の光出射面は、上記補助照明部の光出射面よりも、上記照明基板側に位置することを特徴とする栽培棚。
4. 請求項１または２に記載の植物用照明装置、または請求項３に記載の栽培棚を備えることを特徴とする植物工場。
5. 光を照射して植物を育成させる植物栽培方法であって、
   ４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内にある第１波長と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にある第２波長とに光量子束のピークを有する成長促進光と、
   ５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の補助光と、を照射し、
   上記成長促進光と上記補助光との合成光の光量子束は、上記第１波長に第１ピークを有し、上記第２波長に第２ピークを有し、
   当該合成光における５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光量子束は、上記第１ピークの光量子束および上記第２ピークの光量子束よりも小さいことを特徴とする植物栽培方法。

Images