JP2021058141A - Illumination for plant cultivation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、植物栽培用照明に関し、詳しくは、植物栽培用LED照明における効率的な波長構成の技術に関する。 The present invention relates to lighting for plant cultivation, and more particularly to a technique for efficient wavelength composition in LED lighting for plant cultivation.
近年、植物を人工光源のみで栽培するケースが増えている。屋内で人工光源のみを使用することで天候に左右されることなく、安定して栽培することが出来る。
しかしながら、太陽光と人工光源とでは、光に含まれる波長成分や光の強度が異なる。また、植物の品種や成長段階によって、必要とする光の波長が異なるという問題もあった。
そこで、人工光源でありながら、様々な植物の育成に対して効率的な光を発生させる光源が求められていた。
In recent years, the number of cases where plants are cultivated only with an artificial light source is increasing. By using only an artificial light source indoors, stable cultivation is possible regardless of the weather.
However, the wavelength component and the intensity of light contained in light are different between sunlight and an artificial light source. Another problem is that the required wavelength of light differs depending on the plant variety and growth stage.
Therefore, there has been a demand for a light source that can generate light efficiently for growing various plants, even though it is an artificial light source.
上記したような問題に対して、従来からも様々な技術が提案されている。例えば、黄化状態にある又は緑化途上にある植物に対して、脱黄化又は緑化促進を進める光として、紫外光、赤外光を用いる技術が開示されている。
しかしながら、特定の植物に限定した光の採用であり、本発明の課題の解決には未だ至っていない。
Various techniques have been proposed for the above-mentioned problems. For example, a technique using ultraviolet light or infrared light as light for promoting deyellowing or greening of a plant in a yellowing state or in the process of greening is disclosed.
However, the adoption of light limited to a specific plant has not yet solved the problem of the present invention.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、人工光源の場合、様々な植物に対応した光を発生させることが出来ないという問題点に鑑み、あらゆる植物に対し、発芽、展葉、茎・葉の成長、開花、結実まで、1つの光源で対応することを可能にする植物栽培用照明を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems. Specifically, in view of the problem that an artificial light source cannot generate light corresponding to various plants, the present invention can be applied to all plants. An object of the present invention is to provide lighting for plant cultivation that enables one light source to handle sprouting, leaf expansion, stem / leaf growth, flowering, and fruiting.
上記課題を解決するため、本発明に係る植物栽培用照明は、光源としてLED(light emitting diode)を採用するもので、紫外線を含む紫外線LEDと、青色を含む白色LEDと、赤色を含む赤色LEDと、遠赤光を含む遠赤LEDと、を持ち、LEDを線状に配置した蛍光灯型光源であることを手段とする。 In order to solve the above problems, the lighting for plant cultivation according to the present invention employs an LED (light emitting diode) as a light source, and is an ultraviolet LED containing ultraviolet rays, a white LED containing blue, and a red LED containing red. It is a fluorescent lamp type light source having a far-infrared LED including a far-infrared light and the LEDs arranged linearly.
また、本発明は、LEDの配列は、複数の白色LED、赤色LED、紫外線LED、複数の白色LED、赤色LED、遠赤LEDの順番を繰り返すことを手段とする。 Further, in the present invention, the arrangement of LEDs is a means of repeating the order of a plurality of white LEDs, a red LED, an ultraviolet LED, a plurality of white LEDs, a red LED, and a far-infrared LED.
さらに、本発明は、白色LEDは色温度4500Kであり、紫外線LEDはUV−A領域である波長315nmから400nm、赤色LEDは、610nmから700nm、遠赤LEDは、700nmから800nm、の範囲内にピークを持つことを手段とする。 Further, in the present invention, the white LED has a color temperature of 4500 K, the ultraviolet LED has a wavelength in the UV-A region of 315 nm to 400 nm, the red LED has a wavelength of 610 nm to 700 nm, and the far-red LED has a color temperature of 700 nm to 800 nm. By having a peak.
またさらに、本発明は、紫外線LEDのピークは、380nm、赤色LEDのピークは、660nm、遠赤LEDのピークは、730nm、であることを手段とする。 Furthermore, the present invention takes the means that the peak of the ultraviolet LED is 380 nm, the peak of the red LED is 660 nm, and the peak of the far-red LED is 730 nm.
さらにまた、本発明は、白色LED、赤色LED、紫外線LED、遠赤LEDのチップの比率は、8:2:1:1であることを手段とする。 Furthermore, the present invention takes the means that the ratio of the chips of the white LED, the red LED, the ultraviolet LED, and the far-infrared LED is 8: 2: 1: 1.
またさらに、本発明は、光源のスペクトル(分光分布)上、最大ピークは、赤色LEDによる赤色光成分であり、次に大きいピークは、白色LEDに含まれる青色光成分であることを手段とする。 Furthermore, the present invention means that the maximum peak is the red light component due to the red LED and the next largest peak is the blue light component contained in the white LED on the spectrum (spectral distribution) of the light source. ..
そしてまた、本発明は、光源のスペクトル上、青色のピーク、赤色のピークのレベルに比べて、紫外光、遠赤色光のピークは、半分以下のレベルであることを手段とする。 Further, the present invention is based on the fact that the peaks of ultraviolet light and far-red light are at a level of half or less of the levels of the blue peak and the red peak on the spectrum of the light source.
本発明に係る植物栽培用照明によれば、植物の発芽、展葉、茎・葉の成長、開花、結実まで、1つの光源で対応することが出来るので、植物栽培の効率化を図ることが出来る。 According to the lighting for plant cultivation according to the present invention, it is possible to handle the germination of plants, the spread of leaves, the growth of stems and leaves, flowering, and fruiting with one light source, so that the efficiency of plant cultivation can be improved. You can.
本発明に係る植物栽培用照明1は、様々な植物に対応した光を発生させることが可能であることを最大の特徴とする。
以下、本発明に係る植物栽培用照明1の実施形態を、図面に基づいて説明する。
The most characteristic feature of the
Hereinafter, an embodiment of the
なお、本発明に係る植物栽培用照明1の全体形状や各部の形状等については、下記に述べる実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、即ち、同一の作用効果を発揮できる形状や寸法等の範囲内で変更することができるものである。
The overall shape of the
図1から図5に従って、本発明を説明する。図1(a)は、本発明に係る植物栽培用照明1の正面図を示し、図1(b)は同側面断面図を示すものである。図2(a)、(b)は、LED基板上のLEDの配置例を示す図である。図3は、本発明に係る植物栽培用照明1のスペクトルを示す図である。図4(a)は白色LEDのスペクトルを、図4(b)は、紫外線、赤、遠赤LEDのスペクトルを示す。図5は、植物の育成に関連する光成分のスペクトルを示す。
本発明に係る植物栽培用照明1は、植物栽培に適した照明である。本実施例は、全体として直管型の蛍光灯の形状をし、蛍光灯用のソケットに挿すことで光を照射する態様を採る。
本発明に係る植物栽培用照明1は、ケース10とLED基板20とから構成されている。
The present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1A shows a front view of the
The
The
ケース10は、外観を含み、LED基板20を収容するための構造である。長さは、例えば120cm程度であり、一般的な蛍光灯のサイズである。円筒状であり、両端に電極12を有する。ケース10は、光拡散部11と電極12と電源13を有する。図1(b)は、図1(a)におけるA−Aの断面図である。全体として円形であり、周囲を光拡散部11が囲み、中央にLED基板20が配置されている。LEDからの光は、紙面上左右と上方に出射される。紙面上、LED基板20の下側には、電源13が配置されている。
The
光拡散部11は、LED基板20を円筒状に覆う構造であり、LED基板20を保護する役割も持つもので、ガラス又はアクリル、ポリカーボネイト等の樹脂からなる透明あるいは半透明であり、LED基板20からの光を拡散する。
電極12は、LED基板20に対して、外部から電力を供給するための端子である。通常の蛍光灯のソケットに挿入し、ソケットから100V等の商用電源が電極12を介して、ケース10内に供給される。
電源13は、外部から供給された100V等の交流電圧を、整流し、LED基板20に供給するのに適した直流電圧に変換するものである。
このような構成とすることで、蛍光灯のソケットがあれば、即時、使用することが出来、便利である。
また電源13は、LED基板20に供給するのに適した直流電圧を外部から直接供給可能な構成とすることもできる。
The
The
The
With such a configuration, if there is a fluorescent lamp socket, it can be used immediately, which is convenient.
Further, the
LED基板20には、赤色LED30と遠赤色LED31と紫外線LED32と白色LED33が配置されている。
LED基板20は、長方形の基板であり、長手方向の長さは、植物栽培用照明1の長さに近い120cm弱である。幅方向は、数センチである。LED基板20の上には、赤色LED30と遠赤色LED31と紫外線LED32と白色LED33が所定の順番に等間隔に配置されている。それぞれのLEDは、電気的に導通するよう接続され、電源13で生成された電力を用いて発光する。
A
The
図4(b)に、紫外線LEDの波長成分42、赤色LEDの波長成分43、遠赤色LEDの波長成分44を示す。紫外線LEDの波長成分42は、UV−A領域である315nmから400nmで構成され、概ね左右対称である。紫外線ピーク50は、380nmである。赤色LEDの波長成分43は、610nmから700nmで構成され、概ね左右対称である。赤色ピーク52は、660nmである。遠赤色LEDの波長成分44は、700nmから800nmで構成され、概ね左右対称である。遠赤色ピーク53は、730nmである。
FIG. 4B shows the
図4(a)に、白色LEDの波長成分41を示す。白色LEDの波長成分41は、510nmに急峻な青色ピーク51を持ち、黄色である580nm付近をピークになだらかな出力成分を持つ。全体としては、4500K(ケルビン)の色温度を持つ白色LEDとなっている。
FIG. 4A shows the
図2に沿って、各LEDの構成を説明する。照明の波長成分が後述のようになるように、各LEDの個数が決定される。本実施例では、白色LED33が4個、赤色LED30が2個、遠赤色LED31が1個、紫外線LED32が1個の構成としている。本実施例は、120個のLEDを配置する。管のどの部分でも同様の波長成分となるように各LEDの配置順番を決める。一例として、図2(a)に示すように、赤色LED30、遠赤色LED31、4つの白色LED33、赤色LED30、紫外線LED32、4つの白色LED33の順番を繰り返す。このようにすることで、赤色LED30、遠赤色LED31、紫外線LED32の光が分散され、管のどの部分でも同様の波長成分となる。
The configuration of each LED will be described with reference to FIG. The number of each LED is determined so that the wavelength component of the illumination becomes as described later. In this embodiment, there are four
また、図2(b)のように、赤色LED30、2つの白色LED33、遠赤色LED31、2つの白色LED33、赤色LED30、2つの白色LED33、紫外線LED32の順番を繰り返してもよい。この構成とすることで白色LED33の光をより分散することが出来る。
Further, as shown in FIG. 2B, the order of the
図3に沿って、照明の波長成分40を説明する。比較的急峻なピークとして、紫外線LED32による紫外線ピーク50、白色LED33による青色ピーク51、赤色LED30による赤色ピーク52、遠赤色LED31による遠赤色ピーク53を持ち、なだらかなピークとして、580nm付近に黄色ピークを持つ。各ピークの大きさは、赤色ピーク52が最も高く、次いで青色ピーク51、黄色ピーク、紫外線ピーク50、遠赤色ピーク53の順である。青色ピーク51と赤色ピーク52の比率を調整することで植物種や成長段階に応じた光源とすることが出来る。
The
また、ピークの大きさの比率では、青色ピーク51、赤色ピーク52の大きさに比べ、紫外線ピーク50、遠赤色ピーク53の大きさは半分以下である。このような比率とすることで、最も光合成に重要な波長成分である、青色、赤色成分を多くすることが出来る。
Further, in terms of the ratio of the peak sizes, the sizes of the
図5に沿って、植物栽培に必要な波長について説明する。植物は光合成で成長する。その際に、使用されるのが光合成成分60である。光合成成分60は、400nm付近から700nm付近の波長である。また、それ以外に光形態形成として、光形態形成強光下反応成分61、光形態形成赤色光効果成分62、光形態形成遠赤色光効果成分63が重要な光反応である。光形態形成とは、種子発芽、花芽分化、開花、子葉の展開、葉緑素合成、節間伸長などの植物の質的な変化を指す。
より詳しくは、青色光(420〜470nm付近)は、成長時の形態形成が主な効用であり、育成時茎を太くし徒長抑制、発芽した芽を緑化させる作用もある。ポリフェノールなどの抗酸化物質が多く含まれ育成が可能とも言われている。
The wavelength required for plant cultivation will be described with reference to FIG. Plants grow by photosynthesis. At that time, the
More specifically, blue light (around 420 to 470 nm) has the main effect of morphogenesis during growth, and also has the effect of thickening the stem during growth, suppressing the growth of the stem, and greening the germinated buds. It is said that it can be grown because it contains a lot of antioxidants such as polyphenols.
赤色光(630〜690nm付近)は、光合成を促進し、花芽を育てる。花色の形成を促進するために、葉緑素を合成する。また、全体的な育成速度への影響度が大きい。甘みが増しビタミン類も多くなるとも言われている。
このように、光合成に対して640nm〜690nmの赤色光の効果が最も大きく、葉の正常な形態成形には420nm〜470nmの青色光が必要である。
Red light (around 630-690 nm) promotes photosynthesis and grows flower buds. Chlorophyll is synthesized to promote the formation of flower color. In addition, the degree of influence on the overall growth speed is large. It is also said that the sweetness increases and the amount of vitamins increases.
Thus, the effect of red light at 640 nm to 690 nm is greatest on photosynthesis, and blue light at 420 nm to 470 nm is required for normal leaf morphology.
また、遠赤色光(700nm〜800nm付近)は、植物の光受容体に吸収され、作物の成長、熟した果実の発達に関わるとされている。紫外線UVA(315nmから400nm付近)は、蛋白質、糖分、合成酸の促進、一般的に植物の丈を抑制し、葉が厚くなる作用、発色色素の発色促進作用がある。また殺菌作用、植物病気を減らす効果もある。 Far-red light (around 700 nm to 800 nm) is absorbed by the photoreceptors of plants and is said to be involved in the growth of crops and the development of ripe fruits. Ultraviolet UVA (around 315 nm to 400 nm) promotes proteins, sugars, and synthetic acids, generally suppresses plant height, thickens leaves, and promotes color development of coloring pigments. It also has a bactericidal action and an effect of reducing plant diseases.
本発明に係る植物栽培用照明1では、これらの波長成分を照明に盛り込んでいる。
光形態形成強光下反応成分61の波長成分を盛り込むため、白色LED33を用い、光形態形成赤色光効果成分62の波長成分を盛り込むため赤色LED30を用い、光形態形成遠赤色光効果成分63の波長成分を盛り込むため、遠赤色LED31を用いている。
また、紫外線UVAの効果を盛り込むため、紫外線LED32を用いている。
In the
A
Further, in order to incorporate the effect of ultraviolet UVA, an
このように、本発明に係る植物栽培用照明1によれば、植物の発芽、成長、開花、結実まで、1つの光源で対応することが出来るので、植物栽培の効率化を図ることが出来る。
As described above, according to the
また、本実施例では、LED基板へのLEDの配置を等間隔としたが、各LEDの光が混色しやすくなるように、白色LEDの間隔を狭めても良い。 Further, in this embodiment, the LEDs are arranged at equal intervals on the LED substrate, but the intervals between the white LEDs may be narrowed so that the light of each LED can be easily mixed.
本発明に係る植物栽培用照明は、LEDを用いた植物栽培用照明の植物育成の効果を増大させる技術として、産業上の利用可能性は大きいと思料する。 The lighting for plant cultivation according to the present invention is considered to have great industrial applicability as a technique for increasing the effect of growing plants for lighting for plant cultivation using LEDs.
1 植物栽培用照明
10 ケース
11 光拡散部
12 電極
13 電源
20 LED基板
30 赤色LED
31 遠赤色LED
32 紫外線LED
33 白色LED
40 照明の波長成分
41 白色LEDの波長成分
42 紫外線LEDの波長成分
43 赤色LEDの波長成分
44 遠赤色LEDの波長成分
50 紫外線ピーク
51 青色ピーク
52 赤色ピーク
53 遠赤色ピーク
60 光合成成分
61 光形態形成強光下反応成分
62 光形態形成赤色光効果成分
63 光形態形成遠赤色光効果成分
1 Lighting for
13
31 Far-red LED
32 UV LED
33 white LED
40 Wavelength component of
Claims (7)
次に大きいピークは、白色LEDによる青色光であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の植物栽培用照明。 In the spectrum of the light source, the maximum peak is the red light from the red LED.
The lighting for plant cultivation according to any one of claims 1 to 5, wherein the next largest peak is blue light from a white LED.
紫外線、遠赤色のピークは、半分以下のレベルであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の植物栽培用照明。 Compared to the levels of blue and red peaks on the spectrum of the light source,
The lighting for plant cultivation according to any one of claims 1 to 6, wherein the peak of ultraviolet rays and far red is at a level of half or less.
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