JP2015163053A - 植物照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】育成照明装置の他に観賞/観察照明装置を備えた植物照明システムにおいて、観賞または観察時に植物育成環境が劣化することを抑制する。【解決手段】照明システム（１４）は、育成照明装置（２０Ａ）と観賞照明装置（２０Ｂ）とを備える。育成照明装置（２０Ａ）は、青色波長領域と赤色波長領域との各領域にて発光ピークを有する光を植物に照射する。観賞照明装置（２０Ｂ）は、青色波長領域の光を発光する発光素子（１７０Ｂ）と、発光素子（１７０Ｂ）からの光にて励起して緑色波長領域の蛍光を発する緑色蛍光体（Ｇ）と、発光素子（１７０Ｂ）からの光にて励起して赤色波長領域の蛍光を発する赤色蛍光体（Ｒ'）とを備える。育成照明装置（２０Ａ）のＢＲ比と観賞照明装置（２０Ｂ）のＢＲ比とを一致または略一致させる。【選択図】図２

Description

本発明は、植物に光を照射する植物照明システムに関する。

植物に対して、育成に必要な人工光を照射する育成照明装置が従来から知られている。育成照明装置は、主に屋内の植物栽培施設に設置されており、季節や天候に関係なく植物を育成させるために用いられる。

植物育成のためには赤色光と青色光とを植物に照射することが好ましいため、育成照明装置は、赤色成分および青色成分を含有する光を植物に照射するように設計される。さらに、照明装置から照射される光のＢＲ比（赤色成分の光のエネルギーと青色成分の光のエネルギーとの比率に応じた値）には、植物育成に適した適正値があり、また、ＢＲ比の適正値は植物の種類によって異なることが知られている。それゆえ、育成照明装置は、ＢＲ比が光を照射する植物の種類に適した値になるように設計される。

また、波長６００〜７００ｎｍの範囲の光に加えて、波長７００〜８００ｎｍの範囲の光（近赤色光）を植物に照射することで、波長６００〜７００ｎｍの範囲の光及び波長７００〜８００ｎｍの範囲の光のうち一方の光を照射する場合に比べて、２種類の光による相乗効果で光合成速度が速まることが知られている（いわゆるエマーソン効果）。それゆえ、育成照明装置は、近赤色光を発する発光体を追加した設計がなされる事もある。

しかし、育成照明装置の光には、赤色成分および青色成分が含有されているものの緑色成分は僅かしか含有されていないため、見た目の植物の色味が悪くなり、観察や観賞に向かないという問題がある。そこで、下記に示す特許文献２では、育成照明部の他に観賞照明部を備えた植物照明装置が提案されている。観賞照明部は、育成照明部の照射光には僅かしか含有されていない、４５０〜６００ｎｍの波長領域の光（緑色光）を照射するようになっている。

この構成によれば、通常時は育成照明部のみをオンにするが、観賞または観察時は育成照明部および観賞照明部の両方をオンにすることで、植物の光合成に必要な成分の光を常時供給しつつ、観賞または観察時には演色性を高めることができるようになっている。

特開２０１３−４６６２１号公報 特許第４３８８６４号公報

育成照明部の光のＢＲ比が育成に適した値（適正値）であっても、観賞または観察時に観賞照明部をオンにして緑色光を照射した場合、植物に照射される光全体でのＢＲ比が適正値から大幅に外れてしまうことがあり、観賞または観察時に植物育成環境が劣化するという問題がある。

本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、育成用照明装置の他に観賞用照明装置を備えた植物照明システムにおいて、観賞または観察時に植物育成環境の劣化を抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様の植物照明システムは、４００〜５００ｎｍの青色波長領域と６００〜７００ｎｍの赤色波長領域との各領域にて発光ピークを有する光を植物に照射する育成照明装置と、５００〜６００ｎｍの緑色波長領域に発光ピークを有する第１発光体と、前記緑色波長領域以外の波長領域に発光ピークを有する第２発光体とを少なくとも有し、第１発光体の光と第２発光体の光とが少なくとも混合された光を前記植物に照射する観賞/観察照明装置とを備え、前記青色波長領域の光量子束と前記赤色波長領域の光量子束との比率をＢＲ比とし、前記育成照明装置から照射される光のＢＲ比を１：Ｌとし、前記観賞/観察照明装置から照射される光のＢＲ比を１：（ａ×Ｌ）とする場合、ａ＝０．９〜１．１に設定されることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、観賞または観察時に植物育成環境が劣化することを抑制できるという効果を奏する。

実施形態１の植物工場の内部を示す模式図である。 図１の植物工場に設置されている栽培棚の各段のうちの一つを示した模式図である。 育成照明装置の上面図である。 図３Ａに示す育成照明装置のＡＡ'線断面図である。 図３Ａおよび図３Ｂに示す育成照明装置の斜視図である。 観賞照明装置の上面図である。 図４Ａに示す観賞照明装置のＢＢ'線断面図である。 図４Ａおよび図４Ｂに示す観賞照明装置の斜視図である。 観賞照明装置および育成照明装置の夫々の分光分布図であり、ＢＲ比を１：１に設定した場合の図である。 観賞照明装置および育成照明装置の夫々の分光分布図であり、ＢＲ比を１：２に設定した場合の図である。 観賞照明装置および育成照明装置の夫々の分光分布図であり、ＢＲ比を１：４に設定した場合の図である。 観賞照明装置および育成照明装置の夫々の分光分布図であり、ＢＲ比を１：８に設定した場合の図である。 観賞照明装置および育成照明装置の配列例を示した模式図である。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態の植物照明システム（以下、単に「照明システム」と称す）を以下説明する。図１は、本実施形態の照明システムが設置される植物工場の内部を示す模式図である。

図１に示す植物工場Ｆは、植物を人工的に量産する工場である。図１に示すように、植物工場Ｆには、栽培棚Ｔが多数設置されており、栽培棚Ｔは、上段と中段と下段とからなる。上段、中段、下段は、互いに同じように、水耕栽培に用いられる部材を備えている。

図２は、栽培棚Ｔの各段のうちの一つを示した模式図である。図２に示すように、栽培棚Ｔには支柱１０が複数立てられており、栽培棚Ｔの各段には、支柱１０に支持されている載置台１１と、載置台１１に載置されている培養液タンク１２と、培養液タンク１２の方向へ向けて人工光を照射する照明システム１４とが設置される。

培養液タンク１２は、水耕栽培用の培養液を貯留するタンクである。また、培養液タンク１２には、図示しない苗床（培地）が収容されており、この苗床に植物Ｐが植えられている。植物Ｐは、その一部が培養液に浸されると共に、別の一部が培養液の水面から突出し、照明システム１４から照射される人工光が浴びせられるようになっている。つまり、植物工場Ｆにおいては、培養液と、照明システム１４から照射される光とを植物Ｐに与えることで植物Ｐに光合成を促して、植物Ｐを育成するようになっている。

照明システム１４は、支柱１０に支持されている天板１５と、天板１５に取り付けられている育成照明装置２０Ａと、同じく天板１５に取り付けられている観賞/観察照明装置２０Ｂ（以下「観賞照明装置２０Ｂ」と称す）とを備えている。育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの設置場所は、照射光の進行方向に植物Ｐが位置するように定められる。なお、以下では、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの両方を指すときは「照明装置２０」と称する。

つぎに、育成照明装置２０Ａについて説明する。植物Ｐは、細胞の中にクロロフィル（光合成色素）を有しているが、クロロフィルは、４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色波長領域の光と、６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色波長領域の光とを吸収する特性を有する。すなわち、植物Ｐの光合成には、青色光と赤色光とが重要な役割を果たす。そのため、照明システム１４には、４００〜５００ｎｍの青色波長領域と６００〜７００ｎｍの赤色波長領域との両領域にて発光ピークを有する、育成用の光を照射する育成照明装置２０Ａが複数取り付けられている。図５Ｂの右側のグラフが、本実施形態の育成照明装置２０Ａの分光分布図である。図５Ｂのグラフにおいて、横軸は波長（Wavelength：単位 nm）を示し、縦軸は発光強度（Emission Intensity：単位 arb.unit）を示す（図５Ａ、図５Ｃ、図５Ｄのグラフも同様）。なお、図５Ａ〜図５Ｄの各グラフは、育成照明装置２０Ａまたは観賞照明装置２０Ｂを出力最大（光量最大）にして光を出射させた場合において、積分球および分光光度計を用いて発光強度を測定した結果である。積分球としてはラブスフェア（Labsphere, Inc.）社製のものが用いられ、分光光度計としては大塚電子株式会社製のものが用いられる。

つぎに、観賞照明装置２０Ｂについて説明する。図５Ｂに示すように、育成照明装置２０Ａは、４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色波長領域および６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色波長領域に発光ピークを有しているが、５００ｎｍ〜６００ｎｍの緑色波長領域での発光は僅かである。それゆえ、仮に、植物Ｐに光を照射する照明として育成照明装置２０Ａのみを照明システム１４に取り付ける場合、作業員や観賞者が植物Ｐを見る場合に見た目の色味が悪くなるという問題が生じる（作業員や観賞者にとって植物Ｐの本来の色がわからなくなる）。

そこで、本実施形態の照明システム１４には、図２に示すように、育成照明装置２０Ａの他に、緑色光を発する緑色蛍光体を含んだ観賞照明装置２０Ｂが取り付けられる。また、照明システム１４において、育成照明装置２０Ａの設置数と観賞照明装置２０Ｂの設置数との割合を２：１に設定する（育成照明装置２０Ａが２であるのに対し、観賞照明装置２０Ｂが１である）。また、育成照明装置２０Ａを「育成」と称し、観賞照明装置２０Ｂを「観賞」と称す場合、図６に示すように、栽培棚Ｔの一端側から他端側に向けて、育成、観賞、育成、育成、観賞、育成、育成、観賞、育成、…の順に並ぶように各照明装置２０の配置が定められる。育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの配置を図６の例のようにすることで、栽培棚Ｔの全ての植物Ｐに対し、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの両方の光を照射できる。

また、本実施形態の照明システム１４においては、各々の育成照明装置２０Ａ毎に電源スイッチが設けられ、また、各々の観賞照明装置２０Ｂ毎に電源スイッチが設けられている。それゆえ、（１）全ての育成照明装置２０Ａをオンにする一方で全ての観賞照明装置２０Ｂをオフにすること、（２）全ての育成照明装置２０Ａをオフにする一方で全ての観賞照明装置２０Ｂをオンにすること、（３）全ての育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂをオンにすること等が可能である。

以上にて説明した本実施形態の照明システム１４によれば、観察や観賞を行わない間は多数若しくは全ての育成照明装置２０Ａをオンにする一方で全ての観賞照明装置２０Ｂをオフにし、観察または観賞時において育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの両方をオンにすることにより、植物の光合成に必要な成分の光を常時供給しつつ、観賞または観察時には演色性を高めることができる。

つぎに、育成照明装置２０Ａの光のＢＲ比を説明する。

まず、ＢＲ比について説明する。本実施形態のＢＲ比は、青色波長領域（４００〜５００ｎｍ）の光量子束をＢとし、赤色波長領域（６００〜７００ｎｍ）の光量子束をＲとする場合のＢとＲとの比率を指す（Ｂ：Ｒ）。なお、光量子束は以下のようにして求める。横軸が波長を示し縦軸が発光強度を示すグラフ（図５Ａ〜図５Ｄの各グラフ）において、発光強度を、単位時間当たりの光子数に変換し、青色波長領域での変換値（単位時間当たりの光子数）の積分値を青色波長領域の光量子束（Ｂ）とし、赤色波長領域での変換値（単位時間当たりの光子数）の積分値を赤色波長領域の光量子束（Ｒ）とした。つまり、ＢＲ比は、赤色成分の光のエネルギーと青色成分の光のエネルギーとの比率に応じた値である。
ここで、光量子束（単位：μｍｏｌ・ｓ^−１）について詳細に説明する。光の分野では、光量の単位として光量子束密度（単位：μｍｏｌ・ｍ^−２・ｓ^−１）が用いられることがある。光量子束密度は、対象物質に光を照射している場合に、１秒間（単位時間）に照射される光子数を対象物質の受光面積で割った値を指す（つまり単位時間に単位面積に照射される光子数を指す）。そして、光量子束は、光量子束密度に対して光照射面積を乗じた値を指す（つまり単位時間当たりに対象物質に照射される光子数を指す）。
すなわち、本実施形態で用いられる光量子束とは、単位時間当たりに対象物質に照射される光子のうち、対象となる波長領域の光子の数を指す。つまり、青色波長領域の光量子束は、単位時間当たりに対象物質に照射される青色波長領域の光子数を示した値であり、赤色波長領域の光量子束は、単位時間当たりに対象物質に照射される赤色波長領域の光子数を示した値である。
そして、前述したように、青色波長領域の光量子束は、図５Ａ〜図５Ｄの各グラフにおいて、発光強度を光子数に変換した上で、青色波長領域の光子数を積分することで求めることができる。また、赤色波長領域の光量子束は、図５Ａ〜図５Ｄの各グラフにおいて、発光強度を光子数に変換した上で、赤色波長領域の光子数を積分することで求めることができる。
ちなみに、植物育成の技術分野で慣用されている光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ：photosynthetic photon flux density）は、単位時間に単位面積に照射される光子数のうち、クロロフィルが吸収する４００ｎｍ〜７００ｎｍの光子数に相当する（つまり、光合成有効光量子束密度とは、対象となる波長領域を４００ｎｍ〜７００ｎｍとした光量子束密度に相当する）。
また、植物育成の技術分野で慣用されている光合成光量子束は、単位時間に照射される光子数のうち、クロロフィルが吸収する４００ｎｍ〜７００ｎｍの光子数に相当する（つまり、光合成光量子束は、対象となる波長領域を４００ｎｍ〜７００ｎｍとした光量子束に相当する）。

つぎに、育成照明装置２０ＡのＢＲ比の最適値について説明する。前述したように、植物Ｐの光合成には青色光と赤色光とが重要な役割を果たすことため、青色波長領域と赤色波長領域とに発光ピークを有する光を育成照明装置２０Ａから射出するようになっているが、射出される光のＢＲ比の適正値は、育成対象の植物の種類に応じて定められる。

それゆえ、育成照明装置２０Ａは、射出光のＢＲ比が植物Ｐにとっての最適値になるように設計される。本実施形態では、植物ＰにとってのＢＲ比の最適値は１：２であり、育成照明装置２０Ａは、射出光のＢＲ比（青色波長領域の積分値：赤色波長領域の積分値）が１：２になるように設計される。具体的には、本実施形態の育成照明装置２０Ａの分光分布は、図５Ｂの右側のグラフのようになり、ＢＲ比が１：２になる。

ところで、観賞照明装置２０Ｂは緑色蛍光体から生じる緑色光を照射するようになっているが、緑色蛍光体や緑色ＬＥＤから発生する緑色光には若干ながら赤色波長領域の光が混ざっていることが多い。また、後述するが、本実施形態の観賞照明装置２０Ｂは、青色光を発生する発光素子を有し、この発光素子の光によって緑色蛍光体を励起するようになっている。つまり、観賞照明装置２０Ｂの照射光には、青色波長領域および赤色波長領域の光が僅かに含まれていることになる。

それゆえ、仮に観賞照明装置２０Ｂの照射光のＢＲ比を特に制限しないことにすると、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの両方から光を照射する場合、育成照明装置２０Ａの射出光のＢＲ比が植物Ｐにとって最適値であったとしても、植物Ｐに照射される光全体でのＢＲ比が適正値から大幅に外れてしまうことになり、観賞または観察時に植物育成環境が劣化するという問題が生じる。

そこで、本実施形態では、観賞照明装置２０Ｂは、その照射光のＢＲ比が育成照明装置２０Ａの照射光のＢＲ比と一致するように設計される。つまり、育成照明装置２０Ａの照射光のＢＲ比は１：２であるとともに、観賞照明装置２０Ｂの射出光のＢＲ比も１：２になっている。具体的には、本実施形態の観賞照明装置２０Ｂの分光分布は、図５Ｂの左側のグラフのようになり、ＢＲ比が１：２である。

以上の構成によれば、観賞照明装置２０Ｂから照射される光のＢＲ比を、育成照明装置２０Ａから照射される光のＢＲ比に一致させているため、観賞または観察時に、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの両方をオンにしても、植物に照射される光全体でのＢＲ比が育成照明装置２０Ａの光のＢＲ比（最適値）から大きく外れてしまうことを抑制できる。それゆえ、観賞または観察時に植物育成環境が劣化することを抑制できるという効果を奏する。

つぎに、育成照明装置２０Ａの構成について図を参照して説明する。図３Ａは、育成照明装置２０Ａの上面図であり、図３Ｂは、育成照明装置２０ＡのＡＡ'線断面図であり、図３Ｃは、育成照明装置２０Ａの斜視図である。

図３Ａ〜図３Ｃに示すように、育成照明装置２０Ａは、基板１５０Ａと、ホルダ１６０Ａと、発光素子１７０Ａと、封止樹脂１８０Ａとを有している（図３Ｃでは、説明の便宜上、発光素子１７０Ａおよび封止樹脂１８０Ａを省略している）。

基板１５０Ａは、発光素子１７０Ａに電力を供給するための配線および電極等が形成された配線基板である。ホルダ１６０Ａは、貫通孔Ｈを有する形状であって、基板１５０Ａの一方の面の側に配置されている。

発光素子１７０Ａは、４００〜５００ｎｍの青色波長領域に発光ピークを有する青色ＬＥＤ（light emitting diode）である。発光素子１７０Ａとしては、ＧａＮ系半導体発光素子を用いることができる。

発光素子１７０Ａは、ホルダ１６０Ａの貫通孔Ｈの内部空間に位置するように、基板１５０Ａの一方の面の側に実装されている。発光素子１７０Ａは、基板１５０Ａに形成されている配線に対して電気的に接続されている。

また、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、育成照明装置２０Ａには６個の発光素子１７０Ａが取り付けられているが、発光素子１７０Ａの設置数は、勿論６個に限定されるものではなく、設定すべきＢＲ比に応じて適宜定められる。

封止樹脂１８０Ａは、ホルダ１６０Ａの貫通孔Ｈに挿入されている樹脂であり、発光素子１７０Ａをホルダ１６０Ａの貫通孔Ｈに封止するためのものである。封止樹脂１８０Ａとしては、周知慣用されている材料を用いることができ、一例としてはシリコーン樹脂が挙げられる。

また、封止樹脂１８０Ａには、図３Ｂに示すように赤色蛍光体Ｒが分散されている。赤色蛍光体Ｒとしては、６５０ｎｍ付近に発光ピークを有する赤色蛍光体を使用することができる。例えば、下記の一般式Ａで実質的に表される２価のユーロピウム付活窒化物蛍光体を赤色蛍光体Ｒとして用いることができる。
一般式Ａ：（ＭＩＶ_１−ｃＥｕ_ｃ）ＭＶＳｉＮ_３
ＭＩＶは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素である。
ＭＶは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の元素である。
０．００１≦ｃ≦０．１５である。

また、ピーク発光波長が互いに異なる２種類以上の赤色蛍光体Ｒを用いてもよい。２種類以上の赤色蛍光体としては、例えば、一般式Ａにおいて、ＭＩＶのＭｇ、ＣａおよびＳｒの各原子組成比を変えることによって実現できる。また、赤色蛍光体Ｒとしては、ユーロピウム付活窒化物蛍光体以外であって周知慣用されている赤色蛍光体を用いることも勿論可能である。

以上にて示した育成照明装置２０Ａによれば、電源をオンにすると、基板１５０Ａ上の全ての発光素子１７０Ａが一斉に青色光を発光し、封止樹脂１８０Ａに分散されている赤色蛍光体Ｒが当該青色光によって励起して赤色光を発光し、青色光と赤色光とが混ざり合った光が外部へ射出されるようになっている。これにより、青色波長領域および赤色波長領域に発光ピークを有する光を照射できるのである。また、本実施形態では、育成照明装置２０Ａは、図５Ｂの右側のグラフの分光分布を示し且つＢＲ比が１：２になるように、各構成部材（発光素子１７０Ａ、封止樹脂１８０Ａ、赤色蛍光体Ｒ等）の種類、量等が適宜設定されている。

つぎに、観賞照明装置２０Ｂの構成について図を参照して説明する。図４Ａは、観賞照明装置２０Ｂの上面図であり、図４Ｂは、観賞照明装置２０ＢのＢＢ'線断面図であり、図４Ｃは、観賞照明装置２０Ｂの斜視図である。

図４Ａ〜図４Ｃに示すように、観賞照明装置２０Ｂは、基板１５０Ｂと、ホルダ１６０Ｂと、発光素子（第２発光体）１７０Ｂと、仕切プレート１６１と、封止樹脂１８０Ｂと、封止樹脂１８１Ｂとを有している（なお、図４Ｃでは、説明の便宜上、発光素子１７０Ｂ、封止樹脂１８０Ｂ、封止樹脂１８１Ｂが省略されている）。

基板１５０Ｂ、ホルダ１６０Ｂ、発光素子１７０Ｂは、各々、基板１５０Ａ、ホルダ１６０Ａ、発光素子１７０Ａと同じものであるため、その説明を省略する。

仕切プレート１６１は、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、ホルダ１６０Ａに形成されている貫通孔の内部空間を２つの領域に区画する仕切りである。仕切プレート１６１は、基板１５０Ｂのうち発光素子１７０Ｂ側の面において、基板１５０Ｂの面方向に対して垂直に立設されている。なお、仕切プレート１６１によって区画される領域を、分割領域１９０、分割領域１９１とする。仕切プレート１６１は、分割領域１９０の広さと分割領域１９１の広さとが均等になるように配置される。また、観賞照明装置２０Ｂには６個の発光素子１７０Ｂが取り付けられているが、図４Ａに示すように、分割領域１９０および分割領域１９１の夫々に発光素子１７０Ｂが３個ずつ配置されることになる。

封止樹脂１８０Ｂは、分割領域１９０に挿入されている樹脂であり、分割領域１９０に位置する発光素子１７０Ｂを封止するためのものである。封止樹脂１８１Ｂは、分割領域１９１に挿入されている樹脂であり、分割領域１９１に位置する発光素子１７０Ｂを封止するためのものである。封止樹脂１８０Ｂ・１８１Ｂとしては、周知慣用されている材料を用いることができ、一例としてはシリコーン樹脂が挙げられる。

封止樹脂１８０Ｂには、図４Ｂに示すように、赤色蛍光体Ｒ'が分散されている。封止樹脂１８０Ｂに分散される赤色蛍光体Ｒ'としては、育成照明装置２０Ａにて用いられている赤色蛍光体Ｒと同じものを利用できる。

封止樹脂１８１Ｂには、図４Ｂに示すように、緑色蛍光体（第１発光体）Ｇが分散されている。緑色蛍光体Ｇとしては、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域に発光ピークを有する緑色蛍光体を利用できる。このような緑色蛍光体としては、下記の一般式Ｂに示される蛍光体を利用できる。
一般式Ｂ：（Ｌｕ_１−ｘＣｅ_ｘ）_３Ａｌ_５Ｏ_１３
０．００１≦ｘ≦０．０５とする。

また、ピーク発光波長が互いに異なる２種類以上の緑色蛍光体Ｇを用いてもよい。２種類以上の緑色蛍光体としては、例えば、一般式Ｂにおいて、Ｌｕ、Ｃｅの各原子組成比を変えることによって実現できる。

さらに、緑色蛍光体Ｇとしては、一般式Ｂに示されるものに限られるわけではなく、一般式Ｂ以外であって周知慣用されている緑色蛍光体を用いることも勿論可能である。

以上にて示した観賞照明装置２０Ｂによれば、電源をオンにすると、基板１５０Ｂ上の全ての発光素子１７０Ｂが一斉に青色光を発光し、封止樹脂１８０Ｂに分散されている赤色蛍光体Ｒ'が当該青色光によって励起して赤色光を発光し、封止樹脂１８１Ｂに分散されている緑色蛍光体Ｇが当該青色光によって励起して緑色光を発光する。これにより、緑色光と赤色光と青色光とが混ざり合った光が外部へ射出されるようになっている。

そして、本実施形態では、観賞照明装置２０Ｂは、図５Ｂの左側のグラフの分光分布を示し且つＢＲ比が１：２になるように、各構成部材（発光素子１７０Ｂ、封止樹脂１８０Ｂ・１８１Ｂ、赤色蛍光体Ｒ'、緑色蛍光体Ｇ等）の種類、量等が適宜設定される。

以上のように、育成照明装置２０Ａと観賞照明装置２０Ｂとを併設し、照明装置２０毎に電源スイッチを備えた照明システム１４によれば、観察や観賞を行わない間は多数若しくは全ての育成照明装置２０Ａをオンにする一方で全ての観賞照明装置２０Ｂをオフにし、観察または観賞時において育成照明装置２０Ａおよび育成照明装置２０Ａの両方をオンにすることにより、植物の光合成に必要な成分の光を常時供給しつつ、観賞または観察時には演色性を高めることができる。

また、育成用の光を照射する照明装置に緑色光を発する発光体が組み込まれている照明システムによれば、観察や観賞を行わない間も緑色光を発光させなければならず（緑色発光体のみオフにできない）、エネルギーロスの問題が生じるが、本実施形態ではこのような問題は生じない。

なお、照明システム１４における育成照明装置２０Ａの設置数と観賞照明装置２０Ｂの設置数との割合は１：２に限定されないし、育成照明装置２０Ａの設置数と観賞照明装置２０Ｂとの配列例は図６に示す例に限定されない。要は、栽培棚Ｔの全ての植物Ｐに対し（栽培棚Ｔのうち植物Ｐを植えることの可能な範囲全域に対し）、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの両方の光を照射できれば、設置数の割合、および、配列の形態（列方向における育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの順序）は適宜変更可能である。例えば、育成照明装置２０Ａの設置数と観賞照明装置２０Ｂの設置数との割合は１：１にし、栽培棚Ｔの一端側から他端側に向けて、育成照明装置２０Ａと観賞照明装置２０Ｂとを交互に配列するようになっていてもよい。

また、栽培棚Ｔの全ての植物Ｐに対して育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの両方の光を照射できれば、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの配列形態を適宜変更可能である事は既に述べたとおりであるが、例えば、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂが一列で並ぶ形態のみならず、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂがマトリクス状に配列する形態であってもよい。そして、栽培棚Ｔの全ての植物Ｐに対して育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの両方の光を照射できれば、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの位置関係（各行および各列における育成照明装置２０Ａと観賞照明装置２０Ｂとの順序）はどのようにしても構わない。

また、本実施形態の照明システム１４は、植物工場Ｆの栽培棚Ｔに適用されるだけでなく、家庭用の栽培キットにも適用可能である。

また、本実施形態の育成照明装置２０Ａでは、波長６００〜７００ｎｍの範囲の光に加えて、波長７００〜８００ｎｍの範囲の光（近赤色光）を植物に照射するようになっているが、これはエマーソン効果を促すためである。

〔実施形態２〕
実施形態１の育成照明装置２０Ａの照射光のＢＲ比および観賞照明装置２０Ｂの照射光のＢＲ比は１：２であったが、特に１：２に限定されるものではない。育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの照射光のＢＲ比が揃っていればよく、ＢＲ比自体は植物Ｐの種類に応じて適宜変更可能である。なお、ＢＲ比を１：Ｘとする場合、Ｘ＝０．５〜１０の範囲内に設定される。これは、植物工場Ｆで育成される殆どの種類の植物においては、ＢＲ比の適正値が１：０．５〜１０の範囲内に収まるからである。

例えば、育成照明装置２０Ａの照射光のＢＲ比および観賞照明装置２０Ｂの照射光のＢＲ比を１：１とする場合、分光分布が図５Ａに示すようになる。また、育成照明装置２０Ａの照射光のＢＲ比および観賞照明装置２０Ｂの照射光のＢＲ比を１：３とする場合、分光分布は図５Ｃに示すようになり、育成照明装置２０Ａの照射光のＢＲ比および観賞照明装置２０Ｂの照射光のＢＲ比を１：８とする場合、分光分布は図５Ｄに示すようになる。

なお、ＢＲ比を１：１とする場合のみ、観賞照明装置２０Ｂにおいては赤色蛍光体Ｒ'を用いていない。これは、赤色蛍光体Ｒ'を用いなくても、発光素子１７０Ｂの青色波長域の発光と、緑色蛍光体Ｇによる赤色波長領域の発光とによって、１：１のＢＲ比を実現できるからである。この場合、観賞照明装置２０Ｂは、図３Ａ〜図３Ｃに示す育成照明装置２０Ａと同様に仕切プレート１６１を有しない構造になっている。つまり、この場合の観賞照明装置２０Ｂは、封止樹脂１８０Ａおよび赤色蛍光体Ｒの代わりに封止樹脂１８１Ｂおよび緑色蛍光体Ｇが挿入されている点で図３Ａ〜図３Ｃの育成照明装置２０Ａと異なるだけで、他の点は図３Ａ〜図３Ｃの育成照明装置２０Ａと同じ構造になっている。

なお、図５Ａ〜図５Ｂの分光分布を実現する各照明装置２０において、封止樹脂に対する蛍光体配合比を２５％程度に設定することが好ましい。これは、蛍光体の添加量をこれ以上増やすと、発光素子（青色ＬＥＤ）の光取り出し量が低下し、全体としての発光効率が大きく低下するためである。

また、以上では、ＢＲ比を１：（０．５〜１０）に設定してもよい点を述べたが、観賞照明装置２０Ｂの緑色波長領域の光量子束については例えば下記のように設定される。緑色波長領域の光量子束をＧとし、青色波長領域の光量子束をＢとし、赤色波長領域の光量子束をＲとする場合、観賞照明装置２０Ｂが出力最大で光を照射したときのＢとＧとＲとの比率が１：１．５〜１０：０．５〜１０の範囲に収まるようになっていてもよい。

〔実施形態３〕
また、以上の実施形態では、育成照明装置２０Ａは、発光素子１７０Ａおよび赤色蛍光体Ｒにより光を照射する形態であるが、発光素子１７０Ａおよび赤色蛍光体Ｒの他に青色蛍光体を備える形態であってもよい。この場合、育成照明装置２０Ａは、図４Ａ〜図４Ｃに示す観賞照明装置２０Ｂと同様に仕切プレート１６１を有する構造になっている。つまり、この場合の育成照明装置２０Ａは、封止樹脂１８１Ｂおよび緑色蛍光体Ｇの代わりに、青色蛍光体と、青色蛍光体が分散される封止樹脂とが挿入されている点で図４Ａ〜図４Ｃの観賞照明装置２０Ｂと異なるだけで、他の点は図４Ａ〜図４Ｃの観賞照明装置２０Ｂと同じ構造になっている。なお、青色蛍光体としては、特許文献１の段落〔００４４〕〔００４５〕に開示されている高濃度ＢＡＭを用いることができる。

また、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂは、共に、発光素子および蛍光体により光を照射するようになっているが、蛍光体を備えずに発光素子のみで光を照射するようになっていても勿論よい。例えば、育成照明装置２０Ａは、青色光を発する青色発光素子と、赤色光を発する赤色発光素子とを備え、観賞照明装置２０Ｂは、青色光を発する青色発光素子と、赤色光を発する赤色発光素子と、緑色光を発する緑色発光素子を備える形態であってもよい。

〔実施形態４〕
以上の各実施形態では、育成照明装置２０ＡのＢＲ比と観賞照明装置２０ＢのＢＲ比とを一致させたが、完全に一致させる必要はなく、観賞または観察時に植物育成環境が劣化しない程度の範囲で略一致していればよい。具体的には、ＢＲ比を１：（ａ×Ｌ）とする場合、ａ＝０．９〜１．１になっていれば、観賞または観察時に植物育成環境が劣化することはない。例えば、育成照明装置２０Ａまたは観賞照明装置２０Ｂを出力最大（光量最大）にして光を出射させた場合において、ラブスフェア（Labsphere, Inc.）社製の積分球と大塚電子株式会社製の分光光度計とを用いて分光分布を測定した結果から光量子束を求めた場合のＢＲ比が１：（ａ×Ｌ）になっていればよい。

なお、以上示した各実施形態において、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂは、勿論、光量調整可能であってもよい。育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂは、光量調整が行われてもＢＲ比は略一定であるため、出力最大時におけるＢＲ比が１：（ａ×Ｌ）になっていれば、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの光量調整が行われても、観賞または観察時における植物育成環境の劣化を抑制できるのである。

〔まとめ〕
本発明の態様１の照明システム１４は、４００〜５００ｎｍの青色波長領域と６００〜７００ｎｍの赤色波長領域との各領域にて発光ピークを有する光を植物Ｐに照射する育成照明装置２０Ａと、５００〜６００ｎｍの緑色波長領域に発光ピークを有する緑色蛍光体Ｇ（第１発光体）と、緑色波長領域以外の波長領域に発光ピークを有する発光素子１７０Ｂ（第２発光体）とを少なくとも有し、第１発光体の光と第２発光体の光とが少なくとも混合された光を前記植物に照射する観賞照明装置２０Ｂとを備え、前記青色波長領域の光量子束と前記赤色波長領域の光量子束との比率をＢＲ比とし、育成照明装置２０Ａから照射される光のＢＲ比を１：Ｌとし、観賞照明装置２０Ｂから照射される光のＢＲ比を１：（ａ×Ｌ）とする場合、ａ＝０．９〜１．１に設定されることを特徴とする。

本発明の態様１によれば、観賞照明装置２０Ｂから照射される光のＢＲ比を、育成照明装置２０Ａから照射される光のＢＲ比に一致または略一致させているため、観賞または観察時に、育成照明装置２０Ａおよび観賞照明装置２０Ｂの両方をオンにしても、植物Ｐに照射される光全体でのＢＲ比が育成照明装置２０Ａの光のＢＲ比から大きく外れてしまうことを抑制できる。それゆえ、観賞または観察時に植物育成環境が劣化することを抑制できるという効果を奏する。

本発明の態様２の照明システム１４において、前記第２発光体は、前記青色波長領域に発光ピークを有する発光素子１７０Ｂであり、前記第１発光体は、発光素子１７０Ｂから発する光によって励起して発光する緑色蛍光体Ｇであることを特徴とする。

本発明の態様２によれば、発光効率の悪い緑色発光素子(緑色ＬＥＤ)や電球を用いずに緑色光を照射できるため、発光効率の良い植物照明システムを構築できる。

また、緑色蛍光体Ｇは、前記緑色波長領域に発光ピークを有すると共に、前記赤色波長領域にも発光特性を有する。それゆえ、前記のＬを低値（例えば１）に設定する場合、観賞照明装置２０Ｂは発光素子１７０Ｂおよび緑色蛍光体Ｇを備えていれば目標とするＢＲ比を実現できる。しかし、前記のＬを高値（例えば８）に設定する場合、観賞照明装置２０Ｂは、発光素子１７０Ｂおよび緑色蛍光体Ｇを備えるだけでは、赤色光が不足して目標とするＢＲ比を実現できない。

そこで、本発明の態様３の照明システム１４において、観賞照明装置２０Ｂは、発光素子１７０Ｂから発する光によって励起して発光する赤色蛍光体Ｒ'をさらに備え、発光素子１７０Ｂの光と緑色蛍光体Ｇの光と赤色蛍光体Ｒ'の光とが混合された光を植物Ｐに照射するようになっていることを特徴とする。

これにより、前記のＬを高値（例えば８）に設定する場合であっても、赤色光が不足することがなく、目標とするＢＲ比を実現できる。

また、前記Ｌの適正値（育成に適した値）は植物の種類によって異なるが、殆どの種類の植物においては前記Ｌの適正値は０．５〜１０の範囲内の値になる。それゆえ、本発明の態様４の照明システム１４において、前記Ｌは、０．５〜１０．０の範囲であることが好ましい。

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、植物に光を照射する照明システムに利用できる。

１４ 照明システム（植物照明システム）
２０Ａ 育成照明装置
２０Ｂ 観賞照明装置（観賞/観察照明装置）
１７０Ａ 発光素子
１７０Ｂ 発光素子（第２発光体）
Ｇ 緑色蛍光体（第１発光体）
Ｒ 赤色蛍光体
Ｒ' 赤色蛍光体

Claims (4)

1. ４００〜５００ｎｍの青色波長領域と６００〜７００ｎｍの赤色波長領域との各領域にて発光ピークを有する光を植物に照射する育成照明装置と、
   ５００〜６００ｎｍの緑色波長領域に発光ピークを有する第１発光体と、前記緑色波長領域以外の波長領域に発光ピークを有する第２発光体とを少なくとも有し、第１発光体の光と第２発光体の光とが少なくとも混合された光を前記植物に照射する観賞/観察照明装置とを備え、
   前記青色波長領域の光量子束と前記赤色波長領域の光量子束との比率をＢＲ比とし、前記育成照明装置から照射される光のＢＲ比を１：Ｌとし、前記観賞/観察照明装置から照射される光のＢＲ比を１：（ａ×Ｌ）とする場合、ａ＝０．９〜１．１に設定されることを特徴とする植物照明システム。
2. 前記第２発光体は、前記青色波長領域に発光ピークを有する発光素子であり、前記第１発光体は、前記発光素子から発する光によって励起して発光する緑色蛍光体であることを特徴とする請求項１に記載の植物照明システム。
3. 前記観賞/観察照明装置は、前記発光素子から発する光によって励起して発光する赤色蛍光体をさらに備え、前記発光素子の光と前記緑色蛍光体の光と前記赤色蛍光体の光とが混合された光を前記植物に照射するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の植物照明システム。
4. 前記Ｌは、０．５〜１０．０の範囲であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の植物照明システム。

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