JP2018093786A

JP2018093786A - 植物栽培用照明装置及び連結式植物栽培用照明装置並びに植物栽培装置

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Publication number: JP2018093786A
Application number: JP2016241198A
Authority: JP
Inventors: 秀二五味; Hideji Gomi; 好成奥野; Yoshinari Okuno; 安田　剛規; Takenori Yasuda; 剛規安田
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2036-12-13
Also published as: JP6800729B2

Abstract

【課題】両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられる植物栽培用照明装置を提供する。【解決手段】本発明の植物栽培用照明装置１００は、基板１上に点光源列２を有する植物栽培用照明装置であって、基板１において複数の点光源が配置されている領域は、一方の端部である第１端部Ｌｅと該第１端部Ｌｅの反対側の端部である第２端部Ｒｅと、第１端部Ｌｅ及び第２端部Ｒｅの間に配置する中央部Ａと、第１端部Ｌｅと中央部Ａとの間に配置する第１境界部Ｌｂと、第２端部Ｒｅと中央部Ａとの間に配置する第２境界部Ｒｂとからなり、第１端部Ｌｅ及び第２端部Ｒｅの光出力密度が最大であり、第１境界部Ｌｂ及び第２境界部Ｒｂに光出力密度の最小領域があり、中央部Ａの光出力密度は最小の光出力密度以上でかつ最大の光出力密度未満となるように複数の点光源が配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、植物栽培用照明装置及び連結式植物栽培用照明装置並びに植物栽培装置に関する。

従来、植物栽培において、植物苗に人工光を照射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。

人工光の照射に用いる植物栽培用照明装置において、発光ダイオード等の点光源を複数配置する構成としては、面状に配置する構成や直線状に配置する構成が知られている。

特開２０１４−２１７２８０号公報特開昭５９−１２００３４号公報特開２０１４−１５７７５７号公報特許第５７７９６７８号公報

ここで、複数の点光源が直線状に配置された植物栽培用照明装置はその多くが点光源が均等に配置されたものであるが、この場合、植物栽培用照明装置の両端部の直下の領域は、中心部の直下の領域に比べて照度が著しく劣るという問題があった。この問題について実際に確認した結果を以下に示す。

図２４（ａ）は、点光源としてＯｐｔｏｓｕｐｐｌｙ社製の白色小型ランプＯＳＡＷＦＬＺ２Ｃ１Ｐを用い、１１６０ｍｍに５０個の点光源を等間隔で並べた線状照明装置を用いて、線状照明装置の点光源列に対向して距離２００ｍｍ離間した照射面における照度を計測した結果を示すグラフである。図２４（ａ）には、同じ設定（モデル）で、照明設計解析ソフトウェアによるシミュレーションを行った結果も示している。ここで、用いた照明設計解析ソフトウェアは、ＯｐｔｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ社のＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓである。
横軸は、線状照明装置の位置を示す座標であり、Ｘ＝０が線状照明装置の中心の位置である。点光源の配置は中心（Ｘ＝０）に対して両側に対称なので、片側半分だけをとっている。また、縦軸は、各位置（Ｘ）における照度を示すものであり、最大照度（現物の場合、Ｘ＝１３３における照度、モデルの場合、Ｘ＝０における照度）を１としてその相対照度によって照度を示している。
図２４（ａ）に示すように、現物、モデルのいずれの結果においても、Ｘ＝５２２ｍｍでは照度は最大照度に対して６５％程度と大きく低下しており、端部のＸ＝５８０ｍｍでは、最大照度に対して６０％未満に低下していた。

このような照度分布の不均一の問題を解決する方法として、線状照明装置の照射部に特殊な光拡散体を設けること（特許文献１）、線状照明装置の両端部に特殊な垂れ幕を設けること（特許文献２）、線状照明装置の複数の光源を光源の光軸方向との角度が所定の角度関係になるようにすること（特許文献３）が提案されている。

しかしながらいずれも構造が複雑化しているため、線状照明装置のメンテナンスに手間が掛かるという別の問題が生じる。

そこで線状照明装置の構造を複雑化させず、これまでと同様にメンテナンスを容易なものとしたまま両端部の直下の領域の照度を向上させるべく、図２４（ｂ）に概念的に示すように、両端部に近づくにしたがって照度の減少分に応じて光出力密度を増加させた構成の線状照明装置を作製したが、照度は、図２４（ｃ）に示すような分布となり、予想に反して不均一を改善する照度は得られなかった。すなわち、照射面における照度分布における照度の低下を、単に補償するような光出力密度分布を有するような点光源配置パターンとしても照度の低下を改善することはできなかった。

本発明者は、この予想外の結果を踏まえて鋭意研究を重ね、点光源を特定の配置にすることで、従来の点光源を均等に配置（等間隔配置）した場合の問題を解決する光出力密度分布が得られることを見出し、本発明を完成させた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光拡散体等の付帯設備を設けることなく両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられる植物栽培用照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。

（１）本発明の一態様に係る植物栽培用照明装置は、基板上に複数の点光源が直線状に並んで配置された点光源列を有する植物栽培用照明装置であって、前記基板において前記複数の点光源が配置されている領域は、一方の端部である第１端部と該第１端部の反対側の端部である第２端部と、前記第１端部及び前記第２端部の間に配置する中央部と、前記第１端部と中央部との間に配置する第１境界部と、前記第２端部と中央部との間に配置する第２境界部とからなり、前記第１端部及び前記第２端部の光出力密度が最大であり、前記第１境界部及び前記第２境界部に光出力密度の最小領域があり、前記中央部の光出力密度は前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるように前記複数の点光源が配置されている。

（２）上記（１）に記載の植物栽培用照明装置において、前記点光源列を構成する複数の点光源の光出力密度が等しく、前記複数の点光源は以下の（i）及び（ii）を共に満たすように配置されている；（i）点光源の平均個数密度は、２．６個／１００ｍｍ〜２６個／１００ｍｍであり、（ii）前記点光源が配置されている領域を幅３０ｍｍ〜８５ｍｍの複数の等間隔の区分に区分けしたときに、前記第１端部及び前記第２端部はそれぞれ両端の１区分（「第１区分」）からなり、前記第１境界部及び前記第２境界部はそれぞれ、前記第１区分に隣接する２つ目の区分（「第２区分」）及び３つ目の区分（「第３区分」）からなり、前記中央部はその残りの区分からなってもよい。

（３）上記（２）に記載の植物栽培用照明装置において、前記第２区分及び前記第３区分のうち少なくとも１つの区分の光出力密度が、各区分の光出力密度に比べて最小であり、前記第１区分の光出力密度が各区分の光出力密度に比べて最大であってもよい。

（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の植物栽培用照明装置において、前記第１端部及び第２端部の直下における照度は、最大照度からの低下が２０％以内の大きさであってもよい。

（５）上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の植物栽培用照明装置において、前記最小の光出力密度が０〔ｍＷ／ｍｍ^２〕であってもよい。

（６）上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の植物栽培用照明装置において、前記光出力密度を調整する制御装置を備えてもよい。

（７）上記（６）に記載の植物栽培用照明装置において、前記制御装置によって、発光させる点光源の選択、又は、点光源に流れる電流量のいずれかを調整してもよい。

（８）上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の植物栽培用照明装置において、前記点光源が特定の波長を発光する点光源であってもよい。

（９）上記（１）〜（８）のいずれか一つに記載の植物栽培用照明装置において、前記点光源列が複数あってもよい。

（１０）上記（１）〜（９）のいずれか一つに記載の植物栽培用照明装置において、前記点光源が、赤色発光素子、青色発光素子並びに赤色発光素子及び青色発光素子を搭載した混色発光素子のいずれかであってもよい。

（１１）本発明の一態様に係る連結式植物栽培用照明装置は、上記（１）〜（１０）のいずれか一つに記載の植物栽培用照明装置を離間して長手方向に平行に並置して構成されている。

（１２）本発明の一態様に係る植物栽培装置は、前記点光源列から照射面までの距離を変えることができる距離可変装置及び上記（１）〜（１１）のいずれか一つに記載の植物栽培用照明装置を備えている。

本発明の植物栽培用照明装置によれば、光拡散体等の付帯設備を設けることなく両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられる植物栽培用照明装置を提供することができる。
本発明の連結式植物栽培用照明装置によれば、光拡散体等の付帯設備を設けることなく両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられる植物栽培用照明装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置の一例を模式的に示す平面図である。点光源が配置されている領域を複数の等間隔の区分に区分けしたことの説明図である。（ａ）は、本発明の点光源配置とした場合の照度分布、及び、点光源の均等配置の場合の照度分布を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）で示した照度分布の得た本発明の点光源配置を説明するための区分光出力密度分布パターンを示す図である。（ａ）は、点光源数Ｎを２５個として、図３（ｂ）で示した区分光出力密度分布パターンを実現した点光源の配置パターンを示す模式図であり、（ｂ）は、従来の均等配置の点光源の配置パターンを示す模式図である。点光源数が２５個でかつ区分が１０個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。点光源数が５０個でかつ区分が１０個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。点光源数が７５個でかつ区分が１０個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。点光源数が１００個でかつ区分が１０個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。点光源数が１２５個でかつ区分が１０個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。点光源数が１５０個でかつ区分が１０個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。照度分布のシミュレーション結果を示すものであり、点光源数が２５個でかつ区分が１０個で、（ａ）は高さが５０ｍｍ、（ｂ）は高さが１００ｍｍ、（ｃ）は高さが１５０ｍｍ、（ｄ）は高さが２００ｍｍ、（ｅ）は高さが２５０ｍｍ、（ｆ）は高さが３００ｍｍの場合である。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が２５個でかつ区分が７個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が７５個でかつ区分が７個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が１５０個でかつ区分が７個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が２５個でかつ区分が１３個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が７５個でかつ区分が１３個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が１５０個でかつ区分が１３個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が２５個でかつ区分が１６個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が７５個でかつ区分が１６個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が１５０個でかつ区分が１６個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が２５個でかつ区分が１９個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が７５個でかつ区分が１９個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。高さが２００ｍｍと共通で、点光源数が１５０個でかつ区分が１９個の場合であって、（ａ）、（ｂ）は、従来及び本発明の点光源配置であり、（ｃ）、（ｄ）は、照度分布のシミュレーション結果、区分光出力密度分布パターンである。（ａ）は、従来の均等配置の線状照明装置を用いて点光源列に対向して距離２００ｍｍ離間した照射面における照度を計測した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、両端部に近づくにしたがって照度の減少分に応じて点光源の光出力密度を増加させたことを概念的に示す図である。（ｃ）は、光出力密度の分布を（ｂ）のように設定した場合に得られる、照度分布のグラフである。

以下、本発明を適用した実施形態である植物栽培用照明装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。

（植物栽培用照明装置）
図１に、本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置の一例を模式的に示す平面図を示す。
図１に示す植物栽培用照明装置１００は、基板１上に複数の点光源（図示省略）が直線状に並んで配置された点光源列２を有する植物栽培用照明装置であって、基板１において複数の点光源が配置されている領域は、一方の端部である第１端部Ｌｅと該第１端部Ｌｅの反対側の端部である第２端部Ｒｅと、第１端部Ｌｅ及び第２端部Ｒｅの間に配置する中央部Ａと、第１端部Ｌｅと中央部Ａとの間に配置する第１境界部Ｌｂと、第２端部Ｒｅと中央部Ａとの間に配置する第２境界部Ｒｂとからなり、第１端部Ｌｅ及び第２端部Ｒｅの光出力密度が最大であり、第１境界部Ｌｂ及び第２境界部Ｒｂに光出力密度の最小領域があり、中央部Ａの光出力密度は最小の光出力密度以上でかつ最大の光出力密度未満となるように複数の点光源が配置されている。
ここで、本発明において「点光源」とは、面光源や線光源に対する光源を意味しており、例えば、ＬＥＤチップや小型ランプ等の微小な発光素子を用いたものである。発光素子は１個である必要はなく、複数の発光素子からなるものでもよい。例えば、赤、緑、青などの複数個のＬＥＤチップを一体に封止したものであってもよい。「点光源」のサイズを例示すると、０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍ〜１ｍｍ×１ｍｍ程度である。
また、本発明において「光出力密度」とは、単位面積当たりの発光出力（Ｗ）である。

基板１の材料としては一般に照明装置の基板として用いられているものを用いることができる。例えば、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。

本発明の植物栽培用照明装置において、上記のような光出力密度の大小関係を示す構成としては例えば、（ａ）各部に配置する点光源が規定するような大小関係を有する光出力密度の点光源である構成でもよいし、あるいは、（ｂ）全ての点光源が等しい光出力密度を有しており、各部における点光源の配置密度の違いによって規定するような光出力密度の大小関係を有する構成であってもよいし、あるいは、（ｃ）（ａ）及び（ｂ）が組み合わされた構成によって規定するような大小関係を示すものであってもよい。

本発明の植物栽培用照明装置は、点光源列を構成する複数の点光源の光出力密度が等しく（上記（ｂ）の構成に相当）、それらの複数の点光源が以下の（i）及び（ii）を共に満たすように配置されていてもよい；（i）点光源の平均個数密度（単位長さあたりの密度）が、２．６個／１００ｍｍ〜２６個／１００ｍｍであり、（ii）点光源が配置されている領域を幅３０ｍｍ〜８５ｍｍの複数の等間隔の区分に区分けしたときに、第１端部及び第２端部がそれぞれ両端の１区分（「第１区分」）からなり、第１境界部及び第２境界部がそれぞれ、第１区分に隣接する２つ目の区分（「第２区分」）及び３つ目の区分（「第３区分」）からなり、中央部はその残りの区分からなる。
本発明において、「第１境界部及び第２境界部に光出力密度の最小領域がある」とは、この構成の場合、第１境界部及び第２境界部をそれぞれ構成する第２区分及び第３区分のうち、いずれかの区分が全区分の中で最小であることを意味する。ここで、“第２区分及び第３区分のうち、いずれかの区分が全区分の中で最小”とは、第２区分及び第３区分のうちのいずれかの区分が全区分の中で“唯一の”最小であることを要さず、中央部を構成する区分において、その“最小”の光出力密度と同じ光出力密度の区分があってもよい。これは、本発明の特徴的な光出力密度分布において、両端部（第１端部及び第２端部）とそれに隣接する境界部（第１境界部及び第２境界部）の光出力密度が重要であって、所定の要件を満たす必要があるが、中央部の光出力密度は両端部直下の領域における照度低下の抑制という目的には必須ではないからである。

図２を用いてこの構成について説明する。
図２に示す植物栽培用照明装置においては、点光源が配置されている領域を複数の等間隔の区分に区分けすることをわかりやすく説明するために、基板１において等間隔に目盛りをつけた。
図２に示す植物栽培用照明装置は、点光源が配置されている領域を１８個の区分に区分けした例である。
図２に示す例では、左右の端部である第１端部Ｌ１、第２端部Ｒ１が第１区分に相当する。
また、第１区分である第１端部Ｌ１、第２端部Ｒ１のそれぞれに隣接する２つ目の区分（第２区分）は、符号Ｌ２で示す区分、及び、符号Ｒ２で示す区分である。さらに、第２区分（Ｌ２、Ｒ２）の中央部側に隣接する第３区分が、符号Ｌ３で示す区分、及び、符号Ｒ３で示す区分である。そして、第２区分Ｌ２及び第３区分Ｌ３、第２区分Ｒ２及び第３区分Ｒ３がそれぞれ、第１境界部及び第２境界部を構成する。
また、残りの区分Ｌ４〜Ｌ９及び区分Ｒ４〜Ｒ９が中央部を構成する。

この構成においては、各区分における点光源は、その平均個数密度が２．６個／１００ｍｍ以上、２６個／１００ｍｍ以下の範囲で設置されている。

図３（ａ）は、図２４に示したデータを得るのに用いた点光源と同じ光源を用いて、本発明の点光源配置パターンとした、現物（実施例）の線状照明装置の照度分布（太実線）、シミュレーションモデル（実施例）の照度分布（点線）、及び、図２４（ａ）に示した点光源の均等配置（等間隔配置（比較例））の場合の照度分布（細実線）のグラフを示す。
図２４（ａ）に示した点光源の均等配置による照度分布との比較から、本発明の点光源配置の場合に、端部における照度の低下が大幅に抑えられていることがわかる。また、シミュレーションモデルによる照度分布との比較から、現物による本発明の点光源配置による照度分布の結果の妥当性を確認することができる。
なお、図２４（ａ）に示しているように、同じ設定による現物とシミュレーションのモデルとで、照度分布に関するほぼ一致した結果が得られていることから、上記照明設計解析ソフトウェアによるシミュレーション結果の妥当性については保証されている。

本発明の点光源配置とした現物およびシミュレーションのモデルにおいて、図３（ａ）に示した照度分布を得るために設定した光出力密度分布（この場合、点光源配置パターン）を、図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）では、点光源が配置されている領域を複数の等間隔の区分に区分けし、その区分の光出力密度分布に置き換えている。

図３（ｂ）において、点光源が配置されている領域の片側半分を１０個の区分（各区分の長さは５８ｍｍ）に分け、各区分における光出力密度を、全光出力密度を１としてその割合を縦軸に示したものである。横軸は図２４と同様に、線状照明装置の位置を示す座標であり、Ｘ＝０が線状照明装置の中心の位置である。
図３（ｂ）において、各区分における２つの棒データのうち、右側の棒データは実際の現物（実施例）のデータを示し、左側の棒データはシミュレーション用モデル（実施例）のデータを示す。
図３（ｂ）において左側の棒データのパターンは、図３（ａ）で示した実際の現物のデータを得た点光源配置パターンを、点光源が配置されている領域の片側半分を１０個の区分（各区分の長さは５８ｍｍ）に分け、その区分の光出力密度分布パターン（以下、「区分光出力密度分布パターン」ということがある）に置き換えたものである。
図３（ｂ）において、符号Ｒｅは第２端部、符号Ｒｂは第２境界部に相当する。第２端部において光出力密度が最大であり、第２境界部を構成する第２区分が光出力密度最小である。
この区分光出力密度分布パターンの構成のときに得られた照度分布が、図３（ａ）で示したものである。

図４（ａ）は、１１６０ｍｍの片側半分（すなわち、５８０ｍｍ）における点光源数Ｎを２５個として、図３（ｂ）で示した区分光出力密度分布パターンを実現した点光源の配置パターン（実施例）を示す模式図である。菱形のマークが１個の点光源を示すものである。なお、この場合、本発明における「点光源が配置されている領域」のサイズは１１６０ｍｍである。
なお、複数の点光源は、５８０ｍｍ近辺に密集している。密集しているそれぞれの点光源の位置同士は、完全に一致することはないが、わずかにずれる程度で分布している。このずれの大きさは、点光源の配置領域全体に比べて十分小さいため、図４（ａ）では、密集している点光源同士が重なっているように見えている。この事情は、以下で示す図においても同様である。
図４（ｂ）に参考のため、従来の均等配置（比較例）の点光源の配置パターンを示す模式図を示す。

ここでのシミュレーションにも、図３（ａ）、２４（ａ）の照度分布を求めた照明設計解析ソフトウェアと同じものを用いている。以下でも同様とする。
シミュレーションのモデルにおいては、点光源を配置する基板をアクリル製とし、基板の長手方向に一列に点光源を、発光部を含むＬＥＤチップをとし、光出力の配光分布はランバーシアンとした。両端点光源間の距離は１１６０ｍｍとした。
両端の点光源間の距離Ｌを１１６０ｍｍ、点光源間の最小距離は０超ｍｍで、点光源列の出力方向に垂直の照射面を点光源列に対向させて配置させ、照射面の長さをＬと同じにし、初期配置は均等配置にし、照射面で得られる点光源列の出力方向の照度ムラをなくすように、点光源の配置を設定した。

図５、６は、図３、４で示した結果と同様なシミュレーションを行ったものである。図５は１１６０ｍｍの片側半分（すなわち、５８０ｍｍ）での点光源数が２５個（点光源の平均個数密度４．３個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合、及び、図６は点光源数が５０個（点光源の平均個数密度８．６個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合の結果を示すものである。
図５、６のそれぞれにおいて、（ａ）、（ｂ）の模式図は、図４に示した点光源の配置パターンを示す模式図と同様の模式図であり、（ａ）の模式図が本発明のもの（実施例）であり、（ｂ）の模式図が従来の均等配置のもの（比較例）である。図７〜１０においても同様である。
また、（ｃ）、（ｄ）の２つのグラフはそれぞれ、図３（ａ）及び（ｂ）に示したグラフと同様である。照度分布のグラフにおいて、実線のグラフは従来の均等配置のものの照度分布（比較例）を示すものであり、点線のグラフは、下のグラフで示す区分光出力密度分布パターン（本発明の場合）の照度分布（実施例）を示すものである。図７〜１０においても同様である。

図５、６に示した結果は片側半分の結果であるが、他方の半分も同じ結果が得られる。
図５、６から、点光源数が２５個（点光源の平均個数密度４．３個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合、及び、点光源数が５０個（点光源の平均個数密度８．６個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合において、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第２区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。

図７は１１６０ｍｍの片側半分（すなわち、５８０ｍｍ）での点光源数が７５個（点光源の平均個数密度１２．９個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合、及び、図８は点光源数が１００個（点光源の平均個数密度１７．２個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合の結果を示すものである。

図７から、点光源数が７５個（点光源の平均個数密度１２．９個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合において、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第３区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。
図８から、点光源数が１００個（点光源の平均個数密度１７．２個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合において、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第２区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。

図９は１１６０ｍｍの片側半分（すなわち、５８０ｍｍ）での点光源数が１２５個（点光源の平均個数密度２１．６個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合、及び、図１０は点光源数が１５０個（点光源の平均個数密度２５．９個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合の結果を示すものである。

図９及び１０から、点光源数が１２５個（点光源の平均個数密度２１．６個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合、及び、点光源数が点光源数が１５０個（点光源の平均個数密度２５．９個／１００ｍｍに相当）でかつ区分が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）の場合において、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第２区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。

次に、照射分布に対する、点光源列から照射面までの距離（高さ）ｈの影響について検討した。
図１１に、１１６０ｍｍの片側半分（すなわち、５８０ｍｍ）に２５個の点光源を並べた線状照明装置（「点光源が配置されている領域」が１１６０ｍｍということ）であり、かつ、区分数が１０個（各区分の幅５８ｍｍに相当）である場合（図５の場合に相当）において、距離（高さ）ｈを、（ａ）５０ｍｍ、（ｂ）１００ｍｍ、（ｃ）１５０ｍｍ、（ｄ）２００ｍｍ、（ｅ）２５０ｍｍ、（ｆ）３００ｍｍ、としたときの照度分布を示す。なお、（ｄ）２００ｍｍのときは、図５に示した結果と同じものである。

図１１（ａ）〜（ｆ）のいずれの高さの場合にも、両端部直下の領域における照度低下の抑制の効果が出ている。
Ｘ＝０〜５８０における照度の変動幅の割合は（ａ）〜（ｆ）の順に、２３％、１３％、８％、１１％、１９％、２２％であり、変動幅の割合が低い順は、ｈ＝１５０ｍｍ、ｈ＝２００ｍｍ、ｈ＝１００ｍｍ、ｈ＝２５０ｍｍ、ｈ＝３００ｍｍ、ｈ＝５０ｍｍの場合である。また、（ａ）５０ｍｍ、（ｂ）１００ｍｍ、（ｃ）１５０ｍｍの場合には、端部で照度が低下する前に境界部から端部にかけて照度が一旦、高くなってしまい、その変動の程度は距離（高さ）ｈが小さいほど大きくなるのに対して、（ｄ）２００ｍｍ、（ｅ）２５０ｍｍ、（ｆ）３００ｍｍの場合には、そのような境界部から端部にかけての照度の上昇という変動はない。
以上の効果の検討に基づくと、距離（高さ）ｈは、１００ｍｍ〜２５０ｍｍが好ましく、１５０ｍｍ〜２５０ｍｍがより好ましい。

次に、照射分布に対する、点光源が配置されている領域を等間隔に区分けする区分のサイズ（長さ）の影響について検討した。本発明の線状照明装置においては、端部である第１区分において光出力密度が最大であり、端部に隣接する境界部である第２区分及び第３区分において光出力密度が最小であるが、本発明において区分のサイズというのは、線状照明装置中で、光出力密度の最大及び最小が存在する位置に関係する因子である。

図１２〜１４では、距離（高さ）ｈが２００ｍｍと共通である。図１２では、１１６０ｍｍの片側半分（すなわち、５８０ｍｍ）の点光源数Ｎが２５個、区分数ｎが７個（各区分の幅８３ｍｍに相当）、図１３では、５８０ｍｍの点光源数Ｎが７５個、区分数ｎが７個（各区分の幅８３ｍｍに相当）、図１４では、５８０ｍｍの点光源数Ｎが１５０個、区分数ｎが７個（各区分の幅８３ｍｍに相当）、としたときの図５、６と同様な模式図及び結果を示すものである。

図１２の構成では、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第３区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。なお、この構成では、第３区分の２つ隣りの区分（中央部）の光出力密度も第３区分の光出力密度と共に最小である。

図１３及び１４の構成では、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第２区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。

図１５〜１７では、距離（高さ）ｈが２００ｍｍと共通である。図１５では、１１６０ｍｍの片側半分（すなわち、５８０ｍｍ）の点光源数Ｎが２５個、区分数ｎが１３個（各区分の幅４５ｍｍに相当）、図１６では、５８０ｍｍの点光源数Ｎが７５個、区分数ｎが１３個（各区分の幅４５ｍｍに相当）、図１７では、５８０ｍｍの点光源数Ｎが１５０個、区分数ｎが１３個（各区分の幅４５ｍｍに相当）、としたときの図５、６と同様な模式図及び結果を示すものである。

図１５の構成では、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分の両方の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。なお、この構成では、第３区分の３つ隣りの区分（中央部）の光出力密度も第２区分及び第３区分の光出力密度と共に最小である。

図１６及び１７の構成では、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第２区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。なお、図１６の構成では、第２区分の２つ隣りの区分（中央部）の光出力密度も第２区分の光出力密度と共に最小である。

図１８〜２０では、距離（高さ）ｈが２００ｍｍと共通である。図１８では、１１６０ｍｍの片側半分（すなわち、５８０ｍｍ）の点光源数Ｎが２５個、区分数ｎが１６個（各区分の幅３６ｍｍに相当）、図１９では、５８０ｍｍの点光源数Ｎが７５個、区分数ｎが１６個（各区分の幅３６ｍｍに相当）、図２０では、５８０ｍｍの点光源数Ｎが１５０個、区分数ｎが１６個（各区分の幅３６ｍｍに相当）、としたときの図５、６と同様な模式図及び結果を示すものである。

図１８の構成では、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分の両方の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。なお、この構成では、第３区分の隣りの区分（中央部）の光出力密度も第２区分及び第３区分の光出力密度と共に最小である。

図１９及び２０の構成では、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第３区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。

図２１〜２３では、距離（高さ）ｈが２００ｍｍと共通である。図２１では、１１６０ｍｍの片側半分（すなわち、５８０ｍｍ）の点光源数Ｎが２５個、区分数ｎが１９個（各区分の幅３１ｍｍに相当）、図２２では、５８０ｍｍの点光源数Ｎが７５個、区分数ｎが１９個（各区分の幅３１ｍｍに相当）、図２３では、５８０ｍｍの点光源数Ｎが１５０個、区分数ｎが１９個（各区分の幅３１ｍｍに相当）、としたときの図５、６と同様な模式図及び結果を示すものである。

図２１の構成では、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第３区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。なお、この構成では、第３区分の隣りの区分など（中央部）の光出力密度も第３区分の光出力密度と共に最小である。

図２２及び２３の構成では、第１端部及び第２端部のそれぞれを構成する第１区分の光出力密度が最大であり、かつ、第１境界部及び第２境界部のそれぞれを構成する第２区分及び第３区分のうち、第２区分の光出力密度が最小であり、かつ、中央部の光出力密度が前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるような点光源配置パターンとすることによって、両端部の直下の領域における照度の低下が抑えられていることがわかる。

本発明の植物栽培用照明装置において、第１端部及び第２端部の直下における照度が、最大照度からの低下が２０％以内の大きさであることが好ましい。
これに該当する例としては、図５及び６、図７及び８、図９及び１０、図１１（ｂ）〜（ｅ）、図１２〜１４、図１５〜１７、図１８〜２０、図２１〜２３において結果を示したそれぞれ構成が挙げられる。
本発明の植物栽培用照明装置において、第１端部及び第２端部の直下における照度が、最大照度からの低下が１５％以内の大きさであることがさらに好ましい。
これに該当する例としては、上記において、図１１（ｅ）以外において結果を示したそれぞれ構成が挙げられる。

本発明の植物栽培用照明装置において、最小の光出力密度が０〔ｍＷ／ｍｍ^２〕であってもよい。
この場合、その区分におけて点光源を用いなくてもよいのでコストメリットがある。

本発明の植物栽培用照明装置は、光出力密度を調整する制御装置を備えることが好ましい。
この制御装置による光出力密度の調整は、発光させる点光源の選択、又は、点光源に流れる電流量のいずれかによって行ってもよい。
本発明の植物栽培用照明装置は、同じ又は異なる点光源を均等配置して、実際に発光させる点光源を制御装置によって選択することによって、所定の光出力密度となるようにしてもよい。

本発明の植物栽培用照明装置は、点光源が特定の波長を発光する点光源であってもよく、植物栽培用に適した波長を発光する点光源であることが好ましい。
例えば、点光源が、赤色光を発光する赤色発光素子、青色光を発光する青色発光素子並びに赤色発光素子及び青色発光素子を搭載した混色発光素子のいずれかであってもよい。この構成の場合、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む植物栽培方法（「執行法（Shigyo Method）」（例えば、特許文献４参照））に適している。

赤色発光素子としては、波長域が５７０〜７３０ｎｍの光、好適には６３５〜６６０ｎｍの範囲に中心波長を有する光を発する素子が用いられる。また、青色発光素子としては、波長域が４００〜５１５ｎｍの光、好適には中心波長を４５０ｎｍとする光が用いられる。このような赤色発光素子としては、例えば、昭和電工株式会社製で製品番号がＨＲＰ−３５０Ｆの発光ダイオード（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等を用いることができる。また、上記のような青色発光素子としては、例えば、昭和電工株式会社製で製品番号がＧＭ２ＬＲ４５０Ｇの発光ダイオード等を用いることができる。

執行法を用いる場合には、赤色光の照射手順と、青色光の照射手順とを一定期間内に別個独立に行うために、どちらの発光素子の駆動回路を駆動するか選択するスイッチング回路と、この選択のタイミングを時間的に制御するタイマー回路と、を付設する必要がある。スイッチング回路による選択動作は、タイマー回路を構成する１チップマイコンに設定、保持（記憶）された、赤色発光素子への電流供給時間と青色発光素子への電流供給時間とに基づいて行う。

執行法を用いる場合の入力部としては、可変抵抗によるアナログ信号変換スイッチとする場合、スライドスイッチを適用することができる。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。本発明においても、入力部によって、タイマー回路を構成する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、スイッチング回路に上述の制御パターンを実行させて、執行法による植物栽培を行うことが可能である。

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を設けることが好ましい。表示部は、アナログ式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もよい。なお、赤色発光素子又は青色発光素子の電流供給時間及び電流値の設定は、各発光素子に制御線を配線し、有線あるいは無線で、複数の発光素子のスイッチング回路を一括して制御することも可能である。

以上の説明においては、点光源列が一つの場合について説明してきたが、本発明の効果を奏する限り、点光源列は複数であってもよい。この場合、隣接する点光源列同士が、互いに邪魔にならない範囲で近接していることが好ましいが、実際には、小型ランプのサイズ程度は離間させることになる。
従って、本発明の植物栽培用照明装置は、点光源が線状に配置された点光源列を一つ又は複数有する植物栽培用照明装置である。

本発明の植物栽培用照明装置が備える点光源は、一つの発光素子で構成されることには限定されず、本発明の効果を奏する限り、複数の発光素子によって構成されてもよい。

（連結式植物栽培用照明装置）
本発明の連結式植物栽培用照明装置は、上述した本発明の植物栽培用照明装置を離間して長手方向に平行に並置して構成されたものである。

（植物栽培装置）
本発明の植物栽培装置は、点光源列から照射面までの距離を変えることができる距離可変装置及び上述した本発明の植物栽培用照明装置を備えるものである。

１基板
２点光源列
１００植物栽培用照明装置
Ｌｅ第１端部
Ｒｅ第２端部
Ｌｂ第１境界部
Ｒｂ第２境界部
Ａ中央部

Claims

基板上に複数の点光源が直線状に並んで配置された点光源列を有する植物栽培用照明装置であって、
前記基板において前記複数の点光源が配置されている領域は、一方の端部である第１端部と該第１端部の反対側の端部である第２端部と、前記第１端部及び前記第２端部の間に配置する中央部と、前記第１端部と中央部との間に配置する第１境界部と、前記第２端部と中央部との間に配置する第２境界部とからなり、
前記第１端部及び前記第２端部の光出力密度が最大であり、
前記第１境界部及び前記第２境界部に光出力密度の最小領域があり、
前記中央部の光出力密度は前記最小の光出力密度以上でかつ前記最大の光出力密度未満となるように前記複数の点光源が配置されている植物栽培用照明装置。
前記点光源列を構成する複数の点光源の光出力密度が等しく、前記複数の点光源は以下の（i）及び（ii）を共に満たすように配置されている請求項１に記載の植物栽培用照明装置；
（i）点光源の平均個数密度は、２．６個／１００ｍｍ〜２６個／１００ｍｍであり、
（ii）前記点光源が配置されている領域を幅３０ｍｍ〜８５ｍｍの複数の等間隔の区分に区分けしたときに、前記第１端部及び前記第２端部はそれぞれ両端の１区分（「第１区分」）からなり、前記第１境界部及び前記第２境界部はそれぞれ、前記第１区分に隣接する２つ目の区分（「第２区分」）及び３つ目の区分（「第３区分」）からなり、前記中央部はその残りの区分からなる。
前記第２区分及び前記第３区分のうち少なくとも１つの区分の光出力密度が、各区分の光出力密度に比べて最小であり、前記第１区分の光出力密度が各区分の光出力密度に比べて最大である請求項２に記載の植物栽培用照明装置。
前記第１端部及び第２端部の直下における照度は、最大照度からの低下が２０％以内の大きさである請求項１〜３のいずれか一項に記載の植物栽培用照明装置。
前記最小の光出力密度が０〔ｍＷ／ｍｍ^２〕である請求項１〜４のいずれか一項に記載の植物栽培用照明装置。
前記光出力密度を調整する制御装置を備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の植物栽培用照明装置。
前記制御装置によって、発光させる点光源の選択、又は、点光源に流れる電流量のいずれかを調整する請求項６に記載の植物栽培用照明装置。
前記点光源が特定の波長を発光する点光源である請求項１〜７のいずれか一項に記載の植物栽培用照明装置。
前記点光源列が複数ある請求項１〜８のいずれか一項に記載の植物栽培用照明装置。
前記点光源が、赤色発光素子、青色発光素子並びに赤色発光素子及び青色発光素子を搭載した混色発光素子のいずれかである請求項１〜９のいずれか一項に記載の植物栽培用照明装置。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の植物栽培用照明装置を離間して長手方向に平行に並置して構成された連結式植物栽培用照明装置。
前記点光源列から照射面までの距離を変えることができる距離可変装置及び請求項１〜１１のいずれか一項に記載の植物栽培用照明装置を備える植物栽培装置。