JP2021153472A

JP2021153472A - 照明装置及び植物の育成方法

Info

Publication number: JP2021153472A
Application number: JP2020056920A
Authority: JP
Inventors: 真澄久保; Masumi Kubo
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-10-07

Abstract

【課題】植物を好適に育成し得る照明装置及び植物の育成方法を提供する。【解決手段】照明装置３０は、光源３１と、支持部材３２とを備える。支持部材３２は、波長変換部材３３を着脱可能に支持する。波長変換部材３３は、光源３１からの光が入射した際に、光源３１からの光とは波長が異なる光を出射する。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置及び植物の育成方法に関する。

例えば特許文献１には、植物の成長と発育とを支える照明装置として、６２ｎｍ〜６８０ｎｍの間にピークを有する第１発光ダイオードと、７００ｎｍ〜７６０ｎｍの間にピークを有する第２発光ダイオードとを有する光電素子アレーを備える照明装置が提案されている。

特開平５−１１５２１９号公報

例えば、光合成を促進させるのに好適な光の波長と、植物の葉や茎の成長を促進させるのに好適な光の波長とは、相互に異なる場合がある。従って、植物を育成するにあたっては、植物に種々の波長の光を適宜照射することが好ましい。

しかしながら、特許文献１に記載の照明装置では、種々の波長の光を照射することができない。従って、特許文献１に記載の照明装置では、植物を好適に育成することが困難である。

本開示の主な目的は、植物を好適に育成し得る照明装置及び植物の育成方法を提供することにある。

本発明の一形態に係る照明装置は、光源と、光源からの光が入射した際に、光源からの光とは波長が異なる光を出射する波長変換部材と、波長変換部材を着脱可能に支持する支持部材とを備える。

本発明の一形態に係る植物の育成方法は、光源からの光が入射した際に第１波長を発光ピーク波長とする光を出射する第１波長変換部材からの出射光を植物に照射する第１工程と、光源からの光が入射した際に第１波長とは異なる第２波長を発光ピーク波長とする光を出射する第２波長変換部材からの出射光を植物に照射する第２工程、または、光源からの光を植物に照射する第３工程とを備える。

本発明の一態様に係る照明装置は、光源と、光源からの光が入射した際に、光源からの光とは波長が異なる光を出射する波長変換部材を着脱可能に支持する支持部材とを備える。

植物育成設備の模式図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

（植物育成設備１の構成）
図１は、本実施形態に係る植物育成設備１の模式図である。図１に示す植物育成設備１は、植物への光照射を行うことにより植物の育成を行うための設備である。

図１に示すように、植物育成設備１は、育成室１０と、配置部２０と、照明装置３０とを備えている。育成室１０は、例えば、採光窓を有しており、外光を取り込み可能な部屋であってもよいが、本実施形態では、外光を遮蔽した光遮蔽室である。育成室１０の大きさは、特に限定されない。育成室１０は、光を照射しようとする植物の種類、大きさ、量等に応じて適宜設定することができる。育成室１０の床面積は、例えば、数ｃｍ^２以上１０ｋｍ^２以下であってもよい。

育成室１０内には、植物２１を配置する配置部２０が配置されている。配置部２０は、植物２１を配置可能である限りにおいて特に限定されない。配置部２０には、例えば、鉢やプランター等の栽培容器等に植えられた植物２１が配置されてもよい。例えば、水性栽培された植物２１を配置部２０に配置してもよい。

配置部２０に配置される植物２１の種類は、特に限定されない。植物２１は、例えば、陸上植物であってもよい。

照明装置３０は、育成室１０内において、配置部２０に配置された植物２１に対して光を照射可能に配置されている。具体的には、本実施形態では、照明装置３０は、育成室１０の天井１１に取り付けられている。天井１１と配置部２０との間の距離が離れている場合には、例えば、照明装置３０を天井１１から吊り下げてもよい。照明装置３０は、照明装置３０の光量、植物２１の種類、植物２１の育成条件等に鑑み、配置部２０に対して最適であると考えられる位置に配置されていることが好ましい。

照明装置３０は、光源３１と、支持部材３２とを備えている。支持部材３２には、波長変換部材３３が着脱可能に支持される。

光源３１は、配置部２０に配置された植物２１側に向けて光を出射する。具体的には、光源３１は、波長変換部材３３の励起波長を含む波長域の光を出射する。光源３１の種類は、特に限定されない。光源３１は、例えば、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）や、ＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）を有していてもよい。ＬＥＤやＬＤは、半値幅の小さな光を出射可能である。このため、ＬＥＤやＬＤを用いて光源３１を構成することにより、光源３１のエネルギー効率を高め得る。

光源３１が出射する光の波長は特に限定されない。光源３１は、例えば、４５０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下の青色光を出射するものであってもよいし、４５ｎｍ以下の紫外光を出射するものであってもよい。

本実施形態では、光源３１は、天井１１に対して固定されている。光源３１は、例えば、天井１１に対して直接固定されていてもよいし、天井１１に対して固定された支持部材３２に対して固定されていてもよい。

支持部材３２は、波長変換部材３３を着脱可能に支持する。具体的には、支持部材３２は、波長変換部材３３に対して光源３１からの光が入射する位置に波長変換部材３３を支持する。より具体的には、支持部材３２は、波長変換部材３３に対して光源３１からの光が入射し、かつ、波長変換部材３３からの光が、配置部２０に配置された植物２１に対して照射されるように波長変換部材３３を支持する。

詳細には、本実施形態では、支持部材３２は、天井１１に対して固定されている。支持部材３２は、支持部３２ａを有する。上下方向において、支持部３２ａは、光源３１と配置部２０との間に位置している。この支持部３２ａに波長変換部材３３が支持可能とされている。

具体的には、支持部３２ａには、水平方向に沿って延びる挿入溝３２ａ１が形成されている。この挿入溝３２ａ１に対して、板状の波長変換部材３３が挿入されることにより、波長変換部材３３が支持部材３２により支持される。

なお、支持部材の形状は、波長変換部材を支持可能な形状である限りにおいて特に限定されない。支持部材の形状は、波長変換部材の形状等に応じて適宜決定することができる。

波長変換部材３３は、支持部材３２により着脱可能に支持される。波長変換部材３３は、光源３１からの光が入射した際に、光源３１からの光とは波長が異なる光を出射する。具体的には、光源３１からの光の少なくとも一部の波長域の光を、その波長域とは異なる波長域にピーク波長を有する光に変換して出射する。波長変換部材３３が変換する波長域の光は、波長変換部材３３により吸収される光であり、励起光である。

波長変換部材３３は、励起光を波長変換する発光材料であり、無機系波長変換材料と、有機系波長変換材料とのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。波長変換部材３３は、無機系波長変換材料であることが好ましく、量子ドットを含むことが好ましい。無機系波長変換材料は、有機系波長変換材料に比べて信頼性が高い。また、量子ドットは、波長変換部材３３から出射される光の半値幅を小さくし得る。

波長変換部材３３は、ひとつのピーク波長を有する光を出射するものであってもよいし、複数種類のピーク波長を有する光を出射するものであってもよい。波長変換部材３３が複数種類のピーク波長を有する光を出射するものである場合、波長変換部材３３は、複数種類の無機系波長変換材料を含んでいてもよいし、複数種類の有機系波長変換材料を含んでいてもよいし、１種類以上の無機系波長変換材料および１種類以上の有機系波長変換材料を含んでいてもよい。また、このような場合、波長変換部材３３は、複数種類の量子ドットを含んでいてもよい。

なお、波長変換部材３３は、光源３１からの光を透過させないものであってもよいし、光源３１からの光の一部を透過させてもよい。すなわち、波長変換部材３３からは、波長変換された光のみが出射されてもよいし、波長変換された光に加え光源３１からの光が出射されてもよい。

以上説明したように、照明装置３０では、支持部材３２に対して波長変換部材３３が着脱可能である。このため、発光波長が相互に異なる複数種類の波長変換部材３３を支持部材３２に取り付け可能であるし、波長変換部材３３を支持部材３２に支持させずに、光源３１からの光を照射することも可能である。

（植物育成設備１を用いた植物２１の育成方法）
次に、植物育成設備１を用いた植物２１の育成方法の一例について説明する。

植物育成設備１では、植物２１の育成段階に応じて支持部材３２に取り付ける波長変換部材３３の種類を変更して照明装置３０の光を植物２１に照射する。また、波長変換部材３３を支持部材３２に取り付けずに、照明装置３０の光を植物２１に照射する。

このため、支持部材３２に支持させる波長変換部材３３を適宜変更することによって、植物２１の各育成段階に好適な波長の光を植物２１に容易に供給し得る。従って、植物育成設備１によれば、植物２１を高いエネルギー効率で、容易に好適に育成し得る。

具体的には、例えば、第１波長の光が植物２１の育成に寄与する一の育成段階においては、光源３１からの光が入射した際に第１波長を発光ピーク波長とする光を出射する第１波長変換部材３３を支持部材３２に支持させた状態で照明装置３０からの光を植物２１に照射することが好ましい。

また、例えば、第１波長とは異なる第２波長の光が植物２１の育成に寄与する一の育成段階においては、光源３１からの光が入射した際に第２波長を発光ピーク波長とする光を出射する第２波長変換部材３３を支持部材３２に支持させた状態で照明装置３０からの光を植物２１に照射することが好ましい。

また、例えば、光源３１からの光が植物２１の育成に寄与する一の育成段階においては、支持部材３２に波長変換部材を支持させない状態で照明装置３０からの光を植物２１に照射することが好ましい。

また、例えば、光源３１からの光と、光源３１からの光の波長とは異なる第３波長の光との両方が植物２１の育成に寄与する一の育成段階においては、光源３１からの光が入射した際に第３波長を発光ピーク波長とする光を出射し、かつ、光源３１からの光の一部を透過させる波長変換部材３３を支持部材３２に支持させた状態で照明装置３０からの光を植物２１に照射することが好ましい。

このように植物２１に対して光照射を行うことにより、植物２１を好適に育成し得る。

なお、植物２１の各育成段階で照射する光の波長は、植物２１の種類、植物２１の所望の育成方法等により適宜設定することができる。以下にその一例を示す。

植物２１の発芽段階：
植物２１の種子が明発芽種子である場合は、例えば、６５０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長の光が種子の発芽に大きく寄与する。この場合は、例えば、光源３１からの光が入射した際に６５０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長の光を出射する波長変換部材３３を支持部材３２に支持させることが好ましい。

発芽後、上方から視て本葉が大きく重なっていない段階：
この段階においては、例えば、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光とが植物２１の育成に大きく寄与する。この場合は、例えば、光源３１からの光が入射した際に４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光とを出射する波長変換部材３３を支持部材３２に支持させることが好ましい。

上方から視て本葉が大きく重なるまで成長してきた段階：
この段階においては、下方に位置する本場にも光を十分に供給するために、例えば、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光とに加え、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光が植物２１の育成に必要となる。このため、例えば、光源３１からの光が入射した際に、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光と、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光と、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光とを出射する波長変換部材３３を支持部材３２に支持させることが好ましい。

光合成を活発化させたい段階：
光合成を活発化させたい段階においては、植物２１の光合成に寄与する波長の光を出射する波長変換部材３３を支持部材３２に支持させることが好ましい。具体的には、例えば、光源３１からの光が入射した際に、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光と、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長の光とを出射する波長変換部材３３を支持部材３２に支持させることが好ましい。

例えば、レタスやキャベツ等の葉が食用となる植物２１の収穫前段階：
この段階においては、例えば、アントシアニンを増加させる紫外光を植物２１に照射することが好ましい。例えば、光源３１が、紫外光を照射する光源である場合は、支持部材３２に波長変換部材３３を支持させずに光源３１からの紫外光を植物２１に直接照射させることが好ましい。

３０照明装置
３１光源
３２支持部材
３３波長変換部材

Claims

光源と、
前記光源からの光が入射した際に、前記光源からの光とは波長が異なる光を出射する波長変換部材と、
前記波長変換部材を着脱可能に支持する支持部材と、
を備える、
照明装置。
前記波長変換部材は、無機系波長変換材料と、有機系波長変換材料とのうちの少なくとも一方を含む、
請求項１に記載の照明装置。
光源からの光が入射した際に第１波長を発光ピーク波長とする光を出射する第１波長変換部材からの出射光を植物に照射する第１工程と、
前記光源からの光が入射した際に第１波長とは異なる第２波長を発光ピーク波長とする光を出射する第２波長変換部材からの出射光を前記植物に照射する第２工程、または、前記光源からの光を植物に照射する第３工程と、
を備える、植物の育成方法。
前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程を備える、
請求項３に記載の植物の育成方法。
前記第１波長及び前記第２波長のうちの一方は、前記植物の光合成に寄与する波長である、
請求項３または４に記載の植物の育成方法。
光源と、
前記光源からの光が入射した際に、前記光源からの光とは波長が異なる光を出射する波長変換部材を着脱可能に支持する支持部材と、
を備える、
照明装置。