JP2022122672A - 植物育成施設、植物の栽培方法、植物育成用のled照明装置、植物の育成棚用の棚板及び植物の育成棚 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施の形態による植物育成施設90の構成を模式的に示す図である。本実施の形態による植物育成施設90は、第1の育成棚80Aと第2の育成棚80Bとを備えている。このうち第1の育成棚80Aは、植物育成の前期である育苗期間にある植物を育成する植物の育成棚であり、第2の育成棚80Bは、植物育成の後期である栽培期間にある植物を育成する植物の育成棚である。この場合、第1の育成棚80Aと第2の育成棚80Bは、同一のスペースの棚を有しているが、これに限られるものではない。植物のサイズが相対的に小さい育苗用の第1の育成棚80Aは、植物のサイズが相対的に大きい栽培用の第2の育成棚80Bよりも小さくても良い。また、第1の育成棚80Aの棚間距離(上下方向距離)は、第2の育成棚80Bの棚間距離よりも小さくても良い。本実施の形態において、第1の育成棚80Aが第1の育成領域に対応し、第2の育成棚80Bが第2の育成領域に対応する。しかしながら、これに限らず、1つの育成棚に、第1の育成領域と第2の育成領域とが両方とも配置されていても良い。例えば、1つの育成棚の上部(下部)に第1の育成領域を配置し、下部(上部)に第2の育成領域を配置しても良い。以下、第1の育成棚80Aと第2の育成棚80Bとをまとめて、育成棚80A、80Bともいう。
次に、図3乃至図9を参照して、本実施の形態によるLED照明モジュール10A、10B及びLED照明シート20A、20Bの構成について説明する。
次に、LED照明シート20A、20Bを構成する各部材について説明する。図7に示すように、LED照明シート20A、20Bは、フレキシブル配線基板30と、フレキシブル配線基板30上に配置された複数のLEDチップ21とを備えている。このうちフレキシブル配線基板30は、可撓性を有する基板フィルム31と、基板フィルム31の表面(発光面側の面)に形成された金属配線部32とを有している。金属配線部32は、接着剤層33を介して基板フィルム31に積層されている。
基板フィルム31は、可撓性を有する樹脂フィルムを用いることができる。なお、本明細書中、「可撓性を有する」とは、「曲率半径を少なくとも1m以下、好ましくは50cm、より好ましくは30cm、更に好ましくは10cm、特に好ましくは5cmに曲げることが可能であること」をいう。
接着剤層33を形成する接着剤は、公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、シリコーン系、エステル系またはエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。
金属配線部32は、基板フィルム31の表面(発光面側の面)に金属箔等の導電性基材によって形成される配線パターンである。この金属配線部32は、基板フィルム31の表面へ接着剤層33を介してドライラミネート法によって形成されることが好ましい。金属配線部32は、上述した複数の金属配線部22を含む。複数の金属配線部22は、第1の金属配線部22Aと、第1の金属配線部22Aから離間して配置された第2の金属配線部22Bとを含む。第1の金属配線部22A及び第2の金属配線部22Bには、LEDチップ21が搭載され、LEDチップ21は、第1の金属配線部22A及び第2の金属配線部22Bに電気的に接続されている。第1の金属配線部22A及び第2の金属配線部22Bに供給される電力によりLEDチップ21が点灯するようになっている。
ハンダ部36は、金属配線部32とLEDチップ21との接合を行うものである。このハンダによる接合は、リフロー方式、あるいは、レーザー方式の2方式のいずれかによることができる。
LEDチップ21は、P型半導体とN型半導体が接合されたPN接合部での発光を利用した発光素子である。LEDチップ21としては、P型電極及びN型電極をそれぞれ素子の上面及び下面に設けた構造であっても良く、素子の片面にP型電極及びN型電極の双方が設けられた構造であっても良い。
本実施の形態において、第1のLED照明シート20AのLEDチップ21は、育苗に適した光を照射する。この場合、LEDチップ21からの光の色温度は、4500K以上5500K以下であり、好ましくは4800K以上5200K以下であり、より好ましくは4900K以上5100K以下である。また、400nm以上499nm以下の波長範囲の放射束をBとし、500nm以上599nm以下の波長範囲の放射束をGとし、600nm以上699nm以下の波長範囲の放射束をRとしたとき、第1のLED照明シート20AのLEDチップ21が照射する光の発光スペクトルは、0.54≦B/G≦0.72、かつ、0.59≦R/G≦0.77という関係を満たす。
また、第2のLED照明シート20BのLEDチップ21は、栽培に適した光を照射する。この場合、LEDチップ21からの光の色温度は、2500K以上3500K以下であり、好ましくは2700K以上3300K以下であり、より好ましくは2900K以上3100K以下である。また、400nm以上499nm以下の波長範囲の放射束をBとし、500nm以上599nm以下の波長範囲の放射束をGとし、600nm以上699nm以下の波長範囲の放射束をRとしたとき、第2のLED照明シート20BのLEDチップ21が照射する光の発光スペクトルは、0.26≦B/G≦0.44、かつ、0.89≦R/G≦1.17という関係を満たす。
図7に示すように、光反射性絶縁保護膜34は、LEDチップ21が設けられている領域及びその周辺領域を除く領域に形成される層である。この光反射性絶縁保護膜34は、十分な絶縁性を有することにより、フレキシブル配線基板30の耐マイグレーション特性を向上させる所謂レジスト層であり、かつLED照明シート20A、20Bにより作られる光環境の発光輝度の向上に寄与する光反射性を備えた光反射層である。
透明保護膜35は、LEDチップ21を覆うように、LED照明シート20A、20Bの最表面に形成されている。透明保護膜35は、防水性と透明性とを有する。透明保護膜35の防水性により、LED照明シート20A、20Bを植物育成用光源として使用する場合の装置内部への水の侵入を防ぐことができる。LEDチップ21として、例えば150lm/W以上の発光効率を有するような、発光効率が高いものを選択した場合、LED照明シート20A、20Bにおいて、特定のLEDチップ21が破損した場合の影響が大きくなる。そのためLEDチップ21が可能な限り破損しにくいようにすることは、リスク管理の観点で重要である。
次に、本実施の形態によるLED照明シート20A、20Bの製造方法について、図10(a)-(h)を参照して説明する。
次に、本実施の形態における具体的実施例について説明する。
LED照明シートA、LED照明シートB及びLED照明シートCをそれぞれ以下の通り作製した。このうちLED照明シートAは、照射する光の色温度が3000Kであり、LED照明シートBは、照射する光の色温度が4000Kであり、LED照明シートCは、照射する光の色温度が5000Kである。
560mm×390mmサイズのフィルム基板(ポリエチレンナフタレート、厚さ50μm)の一方の表面に、金属配線部を形成するための銅箔(厚さ35μm)を積層し、その後、金属配線用の銅箔についてエッチング処理をして、金属配線部を構成した。そして、基板フィルム及び金属配線部上に、ウレタン系樹脂をベース樹脂とし、このベース樹脂に対して20質量%の割合で酸化チタンを添加してなる絶縁性インキを用いてスクリーン印刷により厚さ10μmの光反射性絶縁保護膜を形成した。次に、金属配線部に、複数のLEDチップ(「NFSW757G-V2」(日亜化学工業社製))を、X方向に40mmピッチ、Y方向に35mmピッチで、14個の列を10列、ハンダ加工により実装した。なお、このLEDチップは、上面発光タイプの発光素子であり、3.0mm(長さ)×3.0mm(幅)×0.65mm(高さ)のサイズの直方体の外形からなるものである。また、このLEDチップの光源色はそれぞれ電球色であり、それぞれの色温度が3000Kのものである。更に、上記の絶縁性保護膜及びLEDチップを被覆する透明保護膜を、スプレーコート法により形成した。以上の通り作製したLED照明シートをLED照明シートAとした。このLED照明シートAの照射する光の色温度は、3000Kであった。また400nm以上499nm以下の波長範囲の放射束をBとし、500nm以上599nm以下の波長範囲の放射束をGとし、600nm以上699nm以下の波長範囲の放射束をRとしたとき、LED照明シートAが照射する光の発光スペクトルは、B/G=0.348、R/G=1.031という関係を満たしていた。
LEDチップとして、色温度が4000Kのもの(「NFSW757G-V2」(日亜化学工業社製))を用いたこと、以外は、LED照明シートAと同様に作製したLED照明シートを、LED照明シートBとした。このLED照明シートBが照射する光の発光スペクトルは、B/G=0.494、R/G=0.815という関係を満たしていた。
LEDチップとして、色温度が5000Kのもの(「NFSW757G-V2」(日亜化学工業社製))を用いたこと、以外は、LED照明シートAと同様に作製したLED照明シートを、LED照明シートCとした。このLED照明シートCが照射する光の発光スペクトルは、B/G=0.631、R/G=0.683という関係を満たしていた。
次に、育苗期間における、LED照明シートから照射される光の色温度の影響を下記のように調査した。
育苗期間にLED照明シートC(5000K)を用い、栽培期間にLED照明シートA(3000K)を用いて、植物(リーフレタス)を育成した。この間、まずLED照明シートC(5000K)及びLED照明シートA(3000K)を、それぞれ育苗期間用の育成棚及び栽培期間用の育成棚にそれぞれ設置した。次いで、植物(リーフレタス)の種子を育苗期間用の育成棚に播種し、播種から24日が経過した後、育苗期間を終了した。次に、植物を栽培期間用の育成棚に定植し、栽培期間用の育成棚を用いて引き続き植物を栽培した。その後、播種から34日が経過した時点で植物を収穫した。
育苗期間にLED照明シートB(4000K)を用い、栽培期間にLED照明シートA(3000K)を用いたこと、以外は、実施例1と同様にして植物を育成し、収穫した。
育苗期間にLED照明シートA(3000K)を用い、栽培期間にLED照明シートA(3000K)を用いたこと、以外は、実施例1と同様にして植物を育成し、収穫した。
次に、栽培期間における、LED照明シートから照射される光の色温度の影響を下記のように調査した。
上述した実施例1と同様に、育苗期間にLED照明シートC(5000K)を用い、栽培期間にLED照明シートA(3000K)を用いて、植物(リーフレタス)を実際に育苗した。
育苗期間にLED照明シートC(5000K)を用い、栽培期間にLED照明シートB(4000K)を用いたこと、以外は、実施例2と同様にして植物を育成し、収穫した。
育苗期間にLED照明シートC(5000K)を用い、栽培期間にLED照明シートA(3000K)を用いたこと、以外は、実施例2と同様にして植物を育成し、収穫した。
次に、栽培期間を短縮した場合における、植物の生体重に及ぼす影響を下記のように調査した。
育苗期間にLED照明シートC(5000K)を用い、栽培期間にLED照明シートA(3000K)を用いて、植物(リーフレタス)を育成した。この際、まずLED照明シートC(5000K)及びLED照明シートA(3000K)を、それぞれ育苗期間用の育成棚及び栽培期間用の育成棚にそれぞれ設置した。次いで、植物(リーフレタス)を育苗期間用の育成棚に播種した。次に、植物を栽培期間用の育成棚に定植し、栽培期間用の育成棚を用いて引き続き植物を栽培した。
育苗期間にLED照明シートC(5000K)を用い、栽培期間にLED照明シートC(5000K)を用いたこと、以外は、実施例3と同様にして植物を育成し、収穫した。
育苗期間にLED照明シートA(3000K)を用い、栽培期間にLED照明シートA(3000K)を用いたこと、以外は、実施例3と同様にして植物を育成し、収穫した。
10B 第2のLED照明モジュール
20A 第1のLED照明シート
20B 第2のLED照明シート
21 LEDチップ
22 金属配線部
30 フレキシブル配線基板
31 基板フィルム
32 金属配線部
33 接着剤層
34 光反射性絶縁保護膜
35 透明保護膜
36 ハンダ部
40 制御部
80A 第1の育成棚
80B 第2の育成棚
81 基板
82 支柱
83 植物の育成棚用の棚板
90 植物育成施設
91 建物
Claims (12)
- 第1の育成領域と第2の育成領域とを有する植物育成施設であって、
前記第1の育成領域は、色温度が4500K以上5500K以下の光を照射する第1の照明装置を有し、
前記第2の育成領域は、色温度が2500K以上3500K以下の光を照射する第2の照明装置を有する、植物育成施設。 - 400nm以上499nm以下の波長範囲の放射束をBとし、
500nm以上599nm以下の波長範囲の放射束をGとし、
600nm以上699nm以下の波長範囲の放射束をRとしたとき、
前記第1の照明装置が照射する光の発光スペクトルは、0.54≦B/G≦0.72、かつ、0.59≦R/G≦0.77という関係を満たし、
前記第2の照明装置が照射する光の発光スペクトルは、0.26≦B/G≦0.44、かつ、0.89≦R/G≦1.17という関係を満たす、請求項1に記載の植物育成施設。 - 前記第1の照明装置は、育苗用の照明装置であり、
前記第2の照明装置は、栽培用の照明装置である、請求項1又は2に記載の植物育成施設。 - 植物の栽培方法であって、
色温度が4500K以上5500K以下の光を前記植物に照明する育苗工程と、
色温度が2500K以上3500K以下の光を前記植物に照明する栽培工程と、を有する植物の栽培方法。 - 400nm以上499nm以下の波長範囲の放射束をBとし、
500nm以上599nm以下の波長範囲の放射束をGとし、
600nm以上699nm以下の波長範囲の放射束をRとしたとき、
前記育苗工程で用いる光の発光スペクトルは、0.54≦B/G≦0.72、かつ、0.59≦R/G≦0.77という関係を満たし、
前記栽培工程で用いる光の発光スペクトルは、0.26≦B/G≦0.44、かつ、0.89≦R/G≦1.17という関係を満たす、請求項4に記載の植物の栽培方法。 - 前記育苗工程と、前記栽培工程との間に、前記植物の定植を行う定植工程を含む、請求項4又は5に記載の植物の栽培方法。
- 複数のLEDチップが配置された、植物育成用のLED照明装置であって、
前記LEDチップからの光の色温度は、4500K以上5500K以下であり、
400nm以上499nm以下の波長範囲の放射束をBとし、
500nm以上599nm以下の波長範囲の放射束をGとし、
600nm以上699nm以下の波長範囲の放射束をRとしたとき、
前記LEDチップが照射する光の発光スペクトルは、0.54≦B/G≦0.72、かつ、0.59≦R/G≦0.77という関係を満たす、植物育成用のLED照明装置。 - 最も厚い部分における厚みが5mm以下であり、
基板フィルムと、前記基板フィルムの表面に形成された金属配線部とを備え、前記複数のLEDチップは、前記金属配線部に実装されている、請求項7に記載の植物育成用のLED照明装置。 - 育苗用の照明装置である、請求項7又は8に記載の植物育成用のLED照明装置。
- 植物の育成棚用の棚板であって、
基板と、
前記基板に取り付けられた、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の植物育成用のLED照明装置を備えた、植物の育成棚用の棚板。 - 植物の育成棚であって、
棚板を備え、
前記棚板は、基板の下面側に取り付けられた、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の植物育成用のLED照明装置を備えた、植物の育成棚。 - 前記植物育成用のLED照明装置は、前記棚板の側面側にも更に配置されている、請求項11記載の植物の育成棚。
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