JP2017131189A - 植物栽培用照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば、LEDのような直線的に発光する光源を用いて、一定の範囲に栽培される植物対し光量にムラのない照射が可能な植物栽培用照明装置を提供する。【解決手段】植物栽培用照明装置10は、ガラス基板12、光源モジュール14および支持部材16を有する。ガラス基板12は第1の主面に全反射防止層を有する。光源モジュール14は支持部材16によって傾斜するように取り付けられガラス基板12に傾斜して入射することを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、植物を栽培するために使用される植物栽培用照明装置に関する。
水耕栽培は土耕栽培に比べ、管理が楽であり、成長スピードが速いことが知られている。さらに、小スペースで行うことができ、室内で簡単に栽培することが可能である。近年では、栽培キットが普及し、趣味の一環として行われている。
室内で使用される栽培キットは、直接太陽光を植物に対し照射することができないため、人工光源から照射される光が重要となる。人工光源は、LED、白熱灯、蛍光灯および高圧ナトリウムランプなどが挙げられるが、その中でもLEDは、植物に必要な波長を選択して使用することができ、また、発光する際に発熱量が少ないので、栽培キット等に使用される人工光源としては最適である。
従来技術の中には、複数のLEDが取り付けられたLEDユニットを植物の上方に配置し直接発せられた光を照射する技術が存在する(例えば、特許文献1参照。)LEDを使用することで、他の人工光源よりも発熱量を抑えられ、かつ、植物に対して最適な光を選択して照射できるとされてきた。
しかしながら、特許文献1のように直接植物に対して照射することは光にムラができてしまい均一な照射ができていないことが考えられる。なぜなら、LEDのような直線的な発光をする光源は、LEDの真下の部分とLEDとLEDの間の部分とでは光量に差がついてしまうことが考えられる。LEDとLEDの配置距離を短くすることで光量のばらつきを抑えられることが可能であるが、余計な電力がかかってしまう問題が考えられる。
本発明の目的は、例えば、LEDのような直線的に発光する光源を用いて、一定の範囲に栽培される植物対し光量にムラのない照射が可能な植物栽培用照明装置を提供することである。
本発明に係る植物栽培用照明装置は、植物に対し、上方から光を照射するように構成される。この植物栽培用照明装置は、光源モジュール、透光部材および光源支持ユニットを少なくとも備える。光源モジュールは、複数の光源が列を成して並べられている。例えば、棒状の筐体に複数光源を配列するように構成することが好ましい。また、この光源は、例えば、LEDのような直線的な発光するものを採用することが好ましい。
透光部材は、板状部材であり、光源モジュールと植物との間に配置されるとともに、光源モジュールからの光を第1の主面から第2の主面に透過させることによって、植物の方に案内するようになっている。透光部材の第1の主面には全反射防止層を有していることを特徴としている。この全反射防止層は、微細な凹凸を有している。このような構成をとることで第1の主面に対して発せられた光は、全反射防止層で拡散され、透光部材の第1の主面で反射することなく透光部材内へと注入される。透光部材の例として、ガラスやアクリルが挙げられるがこれらに限定はされない。
光源支持ユニットは、光源モジュールが第1の主面に対して所定角度傾斜した状態で光を照射できるように光源モジュールを支持するようになっている。支持ユニットによって支持された光源モジュールから発せられる光は、第1の主面に対し斜め向きに入光することになる。第1の主面に垂直に照射してしまうと光が一点に集中してしまうのに対し、斜め向きに入光することによって第1の主面に照射する面積が増え、光を広範囲に入光することが可能になる。
上述のような構成を採用することで、光源が複数取り付けられた光源モジュールを光源支持ユニットによって傾斜させることで、透光部材の第1の主面に広範囲に光を発することができる。また、広範囲に発せられた光は、透光部材の第1の主面に形成された全反射防止層で面状に拡散され透光部材内に注入されると共に第2の主面から植物に向けて照射されることになる。この第2の主面から照射される光は、全反射防止層で面状に拡散されているのでムラがなく植物に対し照射することが可能となる。
光源支持ユニットは、光源モジュールの傾斜角度を調整可能に支持するように構成されることが好ましい。このように光源モジュールの傾斜の角度を可変させることで透光部材の第1の主面に対して照射する割合が変わるので植物に対して照射する光量を調整することが可能である。
光源モジュールおよび透光部材の少なくとも上方を覆うように反射カバーが配置されることが好ましい。この反射カバーを配置することで、第1の主面に形成される全反射防止層で透光部材内に注入できなかった光や透光部材内で反射され戻ってきた光などを再び透光部材内に注入できるようになっている。このようにすることで、光源から発光された光を効果的に第2の主面から植物に向けて照射することができる。反射カバーは、アルミニウム等の金属製のものやポリプロピレン等の樹脂製のものが挙げられるがこれらに限定されない。
透過部材はガラスであることが好ましく、全反射防止層が粗面化層であることが好ましい。植物を栽培するには、水分が必ず必要になるが、ガラスは透過率が高いだけではなく、耐候性に優れ湿気などにより劣化することがない。また、ガラスはブラスト材等で加工することで粗面化することが容易であり、またフッ酸を含有したエッチング液でエッチング処理することで粗面化をしても透過性を高く維持することが可能である。
この発明によれば、例えば、LEDのような直線的に発光する光源を用いて、一定の範囲に栽培される植物対し光量にムラのない照射が可能になる。
以下、図を用いて本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置10について説明する。図1(A)は、植物栽培用照明装置10の概略構成を表した斜視図である。植物栽培用照明装置10はガラス基板12、光源モジュール14、支持部材16および反射板18を備える。植物栽培用照明装置10は図1(B)に示すような、水耕栽培などの植物育成が可能な栽培キットに取り付けられ使用される。
図2(A)はガラス基板12を示す図である。ガラス基板12は第1の主面である光入射面122とその反対側の第2の主面である光出射面とを有する。光入射面122は粗面化されており、この粗面は、サンドブラストやウエットブラストのようなブラスト装置で粗面化を行った後、フッ酸を含有したエッチング液でエッチング処理することで形成することが可能である。ガラス基板12は植物栽培用照明装置10の最下部に配置され、光入射面122が上面になるように配置される。このガラス基板12は透過率の高いガラスを使用することが好ましいが、ガラス基板12をエッチング処理によって薄型化すれば、比較的透過率の低いガラスも使用可能であるため低コストに抑えることが可能である。
光源モジュール14は、ガラス基板12の光入射面122の上側に配置され、ガラス基板12に対し光を照射するように構成される。光源モジュール14は、図2(B)に示すようにLED142が一列に並ぶように配置されたバー状に構成される。本実施形態では、2つの光源モジュール14が配置されるように構成されている。また、光源モジュール14の両側端には、光源モジュール14を横向きに配置できるように支えることができる支え棒144を有し、その支え棒144は、円状の溝146を有している。さらに、支え棒144の片方の延長上には、光源モジュール全体の角度を可変できるような調整部20を有する。この調整部20を調整することで光源モジュール12からの光を意図的にコントロールすることが可能である。
図2(C)は支持部材16を示す図である。支持部材16は、光源モジュール14を支えるための部材であり、光源モジュールの両側端を下から支えられるように構成される。この支持部材16は、光源モジュール14を回転自在に支えることができるように半円形状を有している。この支持部材16は、光源モジュール14を傾斜させ、また可動させることができるように半円形状を有する固定部材162を用い、固定するように構成されている。
反射板18は、図2(C)に示すように支持部材16を囲むように配置されており、ガラス基板12および光源モジュール14を覆うことが可能になっている。反射板18は、光源モジュール14から発せられた光がガラス基板12の光入射面122によって反射された光を再びガラス基板12の光入射面122へと導けるように構成される。反射板は、アルミニウム等の金属製のものやポリプロピレン等の樹脂製のものが挙げられるがこれらに限定されない。
図3(A)および図3(B)を用いて、植物栽培用照明装置10の詳しい説明をする。図3(A)は、植物栽培用照明装置10を組み立てる様子を示している。植物栽培用照明装置10はガラス基板12、支持部材16、光源モジュール14、固定部材162そして反射板18の順に配置することで組み立てられる。ガラス基板12は光入光面が上面に来るように配置され、両側端に支持部材16が配置される。光源モジュール14は光源モジュールの両側端に設置されている支え棒144に形成されている溝146が支持部材16の半円形状の支持部と接触するように配置される。そして、その上から支え棒144の溝146と支持部材16を回転自在に固定できるように固定部材162で固定される。最後に調整部20以外の全体を覆うように反射板18が配置される。
光源モジュール14は、傾斜をさせて配置することで、ガラス基板12の光入射面122に対して、斜め向きに光を入光することを特徴としている。通常、ガラス基板に対し、斜め方向から入光させると、ガラス基板の表面で全反射してしまい、光出射面へと光を導光させることが難しい。本発明では、ガラス基板12の光入射面122を粗面化させることで斜めから入射する光を屈折させ、ガラス基板12内へと導光させるようになっている。また、光源モジュール14からの入光角度を簡易に可変させることができるため、光源モジュール14が可動できる方向で調光させることが可能である。
また、光入射面122に対し、直線状の光を斜めから入射させることで、照射範囲を広くすることができる。さらに、光入射面122の粗面化は反射を防止するだけではなく、入射してきた光を拡散させながらガラス基板12内へ導光することができる。斜めから照射しているので、ガラス基板12内を光が導光し、光源から離れた位置の光出射面からも光を出射することが可能であり、広範囲に面発光をすることが可能である。
図4(A)および図4(B)は、上記で述べたように調光する様子を表した図である。調光するためには調整部20を左右に回すことで調整が可能である。調整部20は、光源モジュール14の側端に配置された支え棒144の延長線上に設けられており、調整部20の角度は光源モジュール14の角度と同調するようになっているため光源モジュール14の角度を正確に調整することが可能である。光源モジュール14は支持部16および固定部162で回転自在に固定されているため、調整部20を左右に回すことが可能である。このような調整部20を有することで、栽培キット100の照射したいエリアの方向に光源モジュール14を調整することで栽培キット100内の光量を意図的に変化させることが可能である。
図5は、栽培キット10で植物栽培用照明装置10を使用したときの一例を示す図である。光源モジュール14A,14Bが、調整部20によって中央からやや手前を照射するような角度に調整されている。光源モジュール14A,14Bを傾斜させているため、ガラス基板12の手前のほうから中央にかけて幅広く照射することができる。光源モジュール14A,14Bからの光は、光源から近い部分に比べ、遠い部分は減衰傾向にある。ガラス基板12を光源モジュール14A,14Bで照射することで、中央に向かって減衰する光を他方の光源モジュールからの光でカバーすることができるので均一な光量を出射することができる。
図7(B)に従来品と本発明の植物栽培用照明装置10比較を表したグラフを示す。ここでの従来品は、図6に示すようなガラス基板の上に3つの光源モジュールを配置し、上方を反射板で囲ったものを使用した。また光源モジュールはLEDの数を揃えるために配置幅を広げて配置してある。従来品の照明装置に使用されるLEDは総数は81個、本発明に使用されるLEDの総数は80個となるように配置してある。また、光量を測定する位置は、図7(A)に示すように栽培キットを9分割した位置で測定した。
従来品と本発明の植物栽培用照明装置10を比較するとLEDを直接照射されている部分は照度が高いことが確認できる。しかし、LEDの光が直接行き届かない角の部分は照度が極端に落ちていることが確認できる。従来品に比べ本発明の植物栽培用照明装置10は、直接LEDの光が照射されないので、最高照度では劣ってしまう。しかしながら、ガラス基板12で拡散されているので照度が極端に落ちている部分がなく平均的な照度を有していることが分かる。この結果から、ほぼ同数のLEDを使用したとき直接照射する場合に比べ、本発明の植物栽培用照明装置10はある程度の光量を均一に照射できていることがわかる。この結果、植物に対し均一な出射ができ成長のばらつきが起こりにくくなる。
図8(A)および図8(B)は、調整部20で光源モジュール14を傾斜させたときの一例を表す図である。図8(A)は、調整部20によって、光源モジュール14Aを近い部分、光源モジュール14Bを遠くの部分を照射するように調整された栽培キット100の様子を表している。光源モジュール14Bに近い部分は照射されていないため光量は減っているが、光源モジュール14Aに近い部分は、光が集中しているため栽培キット10の左側のエリアを強く照射することができる。図8(B)は、光源モジュール14Aおよび光源モジュール14Bに近い部分を照射する様子を示している。光源モジュール14Aおよび光源モジュール14Bを下向きに調整することで、栽培キット100の壁側のエリアを強く照射することが可能である。
図9(A)〜(C)は、本発明の他の実施形態に係る植物栽培用照明装置10を示す図である。図9(A)は、光入射面122および光出射面124の両面において粗面処理したガラス基板12で構成された植物栽培用照明装置10を示している。光入射面122だけではなく光出射面124においても粗面処理することで、より一層光を拡散することが可能となる。図9(B)および図9(C)は、光源モジュールをひとつだけ配置し、ガラス基板12に光源モジュール14から遠いほど粗面処理した植物栽培用照明装置10を示している。このように加工することで、遠くの光量が減少した位置であっても反射を防止すると共により一層拡散し光量を増幅できるようになっている。
以上のように植物栽培用照明装置10を構成することで、直線的に発せられた光を面状発光に変えることができ、さらに面状で光量を調整することが可能になる。面状で発光することで、栽培キット100内に均一な光を発光することができるので、栽培キット100内で植物に成長のばらつきが無くなる。また、光量を調整可能となったことで、栽培キット100内で影となってしまう部分などに対し、意図的に光を当てることが可能となる。
上述の実施形態の説明は、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、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味およ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。
10−植物栽培用照明装置
12−ガラス基板
122−光入射面
124−光出射面
14、14A、14B−光源モジュール
142−LED
144−支え棒
146−溝
16−支持部材
162−固定部材
18−反射板
20−調整部
100−栽培キット
12−ガラス基板
122−光入射面
124−光出射面
14、14A、14B−光源モジュール
142−LED
144−支え棒
146−溝
16−支持部材
162−固定部材
18−反射板
20−調整部
100−栽培キット
Claims (4)
- 植物に対し、上方から光を照射するための植物栽培用照明装置であって、
複数の光源が列を成して並べられた光源モジュールと、
前記光源モジュールと前記植物との間に配置されるとともに、前記光源モジュールからの光を第1の主面から第2の主面に透過させることによって、前記光源モジュールからの光を前記植物の方に案内するように構成された板状の透光部材と、
前記光源モジュールが前記第1の主面に対して所定角度傾斜した状態で光を照射するように前記光源モジュールを支持するように構成された光源支持ユニットと、
を備え、
前記透光部材の第1の主面に全反射防止層を有することを特徴とする植物栽培用照明装置。 - 前記光源支持ユニットは、前記光源モジュールの傾斜角度を調整可能に支持するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の植物栽培用照明装置。
- 前記光源モジュールおよび前記透光部材の少なくとも上方を覆うように反射カバーが配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の植物栽培用照明装置。
- 前記透光部材がガラスであり、前記全反射防止層が粗面化層であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の植物栽培用照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016015978A JP2017131189A (ja) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | 植物栽培用照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016015978A JP2017131189A (ja) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | 植物栽培用照明装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017131189A true JP2017131189A (ja) | 2017-08-03 |
Family
ID=59501920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016015978A Pending JP2017131189A (ja) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | 植物栽培用照明装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2017131189A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3543599A1 (en) | 2018-03-20 | 2019-09-25 | Shibakawa Manufacturing Co., Ltd. | Led lighting device and plant cultivation shelf |
-
2016
- 2016-01-29 JP JP2016015978A patent/JP2017131189A/ja active Pending
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EP3543599A1 (en) | 2018-03-20 | 2019-09-25 | Shibakawa Manufacturing Co., Ltd. | Led lighting device and plant cultivation shelf |
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