JP3187750U - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】背景にある食料供給問題を解決するための植物工場（植物だけでなく生花、魚介類、家畜などを含む）に最適な人工光源となる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、実装基板２と、実装基板２の表面に実装される、異なる波長帯域で発光する複数の種類の発光部５，５Ａ，５Ｂと、実装基板２の表面であって、複数の種類の発光部５，５Ａ，５Ｂの境界のそれぞれに設けられる複数の隔壁３と、複数の隔壁３同士の間に形成される複数の実装領域４と、を備える。複数の種類の発光部５，５Ａ，５Ｂのそれぞれは、実装領域４に実装されるベアチップである複数の発光素子５１を含む。実装基板２は、略円形、略楕円形、方形および多角形のいずれかを有している。
【選択図】図５

Description

本考案は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子を用いて、太陽光の有する波長域に近い波長域での混色を実現する照明装置に関する。

近年、二酸化炭素やメタンガスなどを原因とする地球温暖化の危険性が懸念されている。地球温暖化を原因の一つとして気候変動が生じている。気候変動の例として、地球温暖化による多くの地域での気温上昇、天候不順、天候の急変、降水地域の偏りなどが生じている。これらによって、世界的な水不足、耕作適地の不足など、食料耕作（特に穀物や野菜）の供給能力が上昇できないあるいは低下している問題が生じている。

一方で、発展途上国を中心に世界的な人口増加が生じており、耕作能力が、この人口増加に追いついていない。特に、世界各国において、農業従事者が減少して耕作地が放棄されている問題も生じている。この流れの中で、都市人口が増加しており、人々の食料需要は従来型から現代型となり、食料需要が多くなっている。この結果、人口増加や人口流動の変化に、自然耕作地による食糧供給が追いついていない。

加えて、都市人口が増加して人々の生活が現代化することで、食生活も大きく変わっている。一つには肉食嗜好が進み、肉食嗜好を満たすための家畜の供給増加が求められている。ここで、家畜飼育においては、非常に多くの穀物を必要とするが、上述の通り自然耕作地の減少や農業従事者の減少によって、家畜の供給増加が、食生活の変化に追いついていない現状もある。

また、都市化および都市人口の増加に伴って、自然耕作地が都市部よりどんどん遠ざかっている現状がある。例えば、野菜や果物などの新鮮さを必要とする食料は、都市部から相当に離れた地域で育成されて、長距離を輸送されている。このような都市部から離れた場所で育成された野菜等が長距離を輸送されることは、輸送コストだけでなく、環境負荷も大きくする問題がある。環境負荷が大きくなれば、ますます地球温暖化が高まって、世界的な気候変動や天候急変が生じ、耕作適地が減少することになってしまう。

また、降水地域の偏りによって、耕作適地が偏在する状況になっているために、場合によっては食料が相当の長距離を輸送されなければならない現状もある。このような状況に加えて、原油や天然ガスなどの化石燃料の価格高騰によって輸送費用が高まり、低所得者層が新鮮かつ安全な食料を入手しにくい状況も生じている。

気候変動に合わせるように進んでいる都市部の拡大や都市部人口の集中によって、自然耕作地での食料育成と短距離輸送での食料供給が十分でない状況が生じている。

このような食糧供給不足を補うための対策として、野菜や穀物を工場生産のように育成して供給する植物工場の研究や実用化が進められている。植物工場は、露地栽培などの自然耕作地での育成によって植物（野菜や穀物など）を育成するのではなく、人工的に作られたハウスや建物内で、温度、照度、湿度などをコンピュータ管理して植物を育成する。このように、自然耕作地を用いずに、人工的に作られたハウスや建物内で植物を育成することで、都市部や都市部に近い地域で、食料となる植物を育成することができる。

こうすることで、自然耕作地の減少や輸送距離の長大化の問題を解決できる。加えて、植物工場は、水や養分なども人工的に管理して供給できるので、降水地域や降水量の変動を主とした気候変動の影響を受けにくいメリットもある。

植物工場は、大きく次の２つのバリエーションを有している。

（バリエーション１）植物工場は、自然光（自然の太陽光）を用いるバリエーション１で構成される。例えば、ビニールハウスやガラスハウスなど、自然の太陽光を導入可能なハウスで構成され、その内部の温度、湿度、水分、養分などを自動制御する植物工場である。バリエーション１のような自然光を用いるハウス型の植物工場は、太陽光を導入する必要があるので、その外壁はビニール、樹脂、ガラスなどの透明もしくは半透明で透過光を透過させる素材で形成される必要がある。また、自然光である太陽光は、日照時間や日照期間の変動を有している。

このため、バリエーション１のように自然光を用いる植物工場は、自然光を取り込みやすくするために、広大な敷地とこれに相当するハウスの構築を必要とする。自然光を取り込むので、当然にバリエーション１の植物工場は平屋となるからである。

また、自然光である太陽光を利用するため、周囲を透過性のある部材で覆ったとしても、天候によっては太陽光の導入が不足する問題もある。このため、天候変動や天候不順に十分に対応しているとは言いがたい。

（バリエーション２）植物工場は、人工光を用いるバリエーション２の構造で構成されることもある。バリエーション２の植物工場は、いわゆるコンクリートなどで建造された閉鎖空間となる建造物内部において、人工光を太陽光の代わりに用いて、温度、湿度、水分、養分、照度などを制御して、植物を育成する。まさしく一般的な工場に近い形態を有している。

人工光を用いるバリエーション２の形態の植物工場は、人工光を用いるので、太陽光を導入する必要がない。このため、周囲をビニール、樹脂、ガラスなどの透過性のある素材で覆う必要がないので、バリエーション２の植物工場は多層階にすることができる（すなわち平屋ではない）。このため、一つの植物工場に必要となる延べ面積が少なくて済むメリットがある。更には、建物そのものをコンクリートなどの耐久性と強度を有する素材で建築できるので、植物工場そのものの強度や耐久性を向上させることができる。

また、コンクリート等の素材で建築できるので、植物工場として新設しなくとも、既存の施設を流用できるメリットもある。このため、都市部の近郊だけでなく、都市部の内部に植物工場を建設（既存施設流用も含み）することができる。都市部に建設できれば、輸送コストが低減できるだけでなく、育成された植物を加工に用いる加工工場などとの連携も容易となり、植物工場を核とした食糧生産体制が、都市部において整備できる。

特に、近年ＴＰＰ（環太平洋パートナーシップ協定）などによって、関税や国境の障壁が取り払われようとしている状況では、従来のように小規模農家による農業生産の維持が難しくなる可能性もある。農業の近代化や、各国における（我が国を含めて）農業の自立性と自律性とが求められる時代となる。

このような環境においては、気候変動や気候急変の影響を受けにくく、都市部において食料自給および食料加工の整備の核となるバリエーション２の態様の植物工場の実用化と普及が必要とされている。

このようなバリエーション２の態様を有する植物工場についての技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

また、これら植物工場では、人工光を必要とする。近年では発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）などの制御が容易であって低消費電力である発光素子が、この人工光源として用いられることが多くなっている。このような発光素子を用いた人工光源についての技術提案もなされている（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）。

特開２００８−１３１９０９公報 国際公開ＷＯ２００７／０９６９３８号公報 特開２００５−９５１２３号公報 特開２００４−２５３３０９号公報 特表２００３−５３５４７７号公報

特許文献１は、栽培架台１０には４段に栽培ベッド１２が配置されている完全制御型植物工場を開示する。特許文献１の完全制御型植物工場では、各栽培ベッド１２の上方には、人工光源であるＬＥＤ１４が配置されている。最下段の栽培ベッド１２の下方には、タンク２１が配置されている。タンク２１内の養液は、栽培ベッド１１２に養液を供給する循環経路の一部となっている。タンク２１内では、淡水魚の養殖が行われる。

しかしながら、特許文献１に開示される植物工場は、養液や循環経路などを配備することで植物育成や淡水魚の養殖を同時実現しているが、これに必要な人工光源についての詳細を開示していない。

従来技術で説明した現況での植物工場では、様々な野菜や穀物を、狭い空間を多層階方式なども利用しながら活用する必要がある。ここで、野菜や穀物の適切な育成においては、太陽光に近い波長域を有する人工光源が必要である。加えて、野菜や穀物の種類によっては、太陽光の有する波長域を複数の帯域に分割したそれぞれの帯域でのレベル特性が、異なることがその育成において適切であることが、近年の研究で分かってきている。

しかしながら、特許文献１の技術は、人工光源を用いることだけを開示しており、太陽光に近い波長を実現する手段や、複数の帯域でのレベル特性を制御する技術を開示していない。このため、特許文献１に開示される植物工場では、様々な種類の野菜や穀物などを、それぞれに適して育成することが困難である問題を有している。

特許文献２は、ビル躯体１地下部１ａに設置した生育室２と、該生育室２内の雰囲気を調整する雰囲気管理装置３と、生育室２内の植物に培養液を送給する培養液供給装置４と、生育室２内に設置した人工光源５とを備え、断熱効果を得つつ土地の有効利用を図り且つ植物を効率よく収穫し、ビル設備の排熱を雰囲気管理装置３の熱エネルギー源に用いて、ビル排熱の有効利用を図る植物工場を開示する。

しかしながら、特許文献２に開示される植物工場も、特許文献１と同様に内部空気や温度等の制御を主眼としており、人工太陽についての詳細な開示はない。上述の通り、現況での植物工場は、狭い面積でも多層階のビルのような構造物において、多種多様な野菜や穀物を、市場の需要に対応して短期間でかつ効率的に育成することを求められている。このため、人工光源は、太陽光に近い波長域を有していると共に、波長域のそれぞれが分割された複数の帯域のそれぞれのレベル特性の制御が行われる必要がある。

特許文献２は、特許文献１と同様に、このような人工光源を開示しておらず、特許文献１と同様に効率よく多種多様な植物を育成することは困難である。

特許文献３は、異なる発光スペクトル特性を有した複数種類のＬＥＤ２４を備えてなり、それら各種ＬＥＤ２４の組み合わせ構成比率又は／及びそれらの発光強度を適宣設定し、各ＬＥＤ２４から射出される光の合成スペクトルが、基準となる太陽光スペクトルと近似したものとなるように構成した擬似太陽光照射装置を開示する。

特許文献３は、ＬＥＤを用いて発光を混合することで、擬似的な太陽光を実現する。この擬似的な太陽光を様々な分野に応用することが企図されている。

ここで、擬似的な太陽光は、太陽光が有する波長帯域のそれぞれに対応するＬＥＤからの光が混合されて単一面としての発光を有する必要がある。この単一面の発光が植物に満遍なく照射されることで、擬似的な太陽光が植物の育成を実現する。

しかしながら、特許文献３に開示される照射装置は、異なる波長帯域のＬＥＤを配置して照射するが、ＬＥＤによる光は直進性が強いため、隣接するＬＥＤからの光同士の混合（コンポジット）が難しく、異なる波長帯域のＬＥＤからの光が分離した状態で、植物に照射されてしまう問題がある。これを防止するためには、異なる波長帯域のＬＥＤ同士の隣接距離を小さくする必要がある。しかし、ＬＥＤは、その発光面および実装面の両方において発熱をもつ特性がある。このため、波長帯域の異なるＬＥＤ同士の隣接距離を小さくすると、それぞれのＬＥＤの発熱が隣接するＬＥＤに悪影響を与える問題がある。

この隣接するＬＥＤからの発熱の影響を低減しようとすると、異なる波長帯域のＬＥＤのそれぞれの発光量を低下させる必要が生じる。この発光量の低下は、それぞれのＬＥＤからの光の拡散性を低下させてしまい、結局それぞれのＬＥＤからの発光同士が混合しにくくなることに戻ってしまう。あるいは、混合できたとしても、全体としての単一面による発光量が小さくなり、植物の育成に十分な発光を照射できない問題がある。

逆に発光量を上げて混合した単一面の発光を実現しようとするとそれぞれのＬＥＤの発熱により、照明装置の故障や劣化などの問題が生じる。

特許文献４は、少なくとも２つ以上の互いに波長帯域の異なる光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する発光部と、発光部から出射された光を受光する少なくとも３波長成分の光のエネルギーをそれぞれ測定する一つ以上の受光センサと、受光センサからの信号に基づいて発光ダイオード（ＬＥＤ）の駆動電流値を、受光センサの測定値が予め設定されたホワイトバランスの設定値になるように調整する調整手段を備え、演色性が８５％より大きいことを特徴とする白色光ＬＥＤ照明装置を開示する。

特許文献４も、特許文献３と同様に、異なる波長帯域を有するＬＥＤを配置して、これらからの発光を混合してホワイトバランスを有する白色光を照射することを目的としている。ホワイトバランスと波長帯域の分布によっては、擬似的な太陽光と同じ波長帯域の照射を実現する。

しかしながら、特許文献３と同様にＬＥＤを用いることで、隣接して配置される異なる波長帯域の発光が混合（コンポジット）しにくい問題を有している。このため、特許文献４の照明装置も、異なる波長帯域を複数含んだ単一面の照射を実現できにくい問題を有している。これは、特許文献３の問題で述べたように、発熱の問題にも依存する。

特許文献５は、光源として少なくとも１つのＬＥＤを備えた白色に発光する
照明ユニットであって、ＬＥＤが、３００〜４７０ｎｍの領域で一次放射線
を発し、この場合、この一次放射線が、ＬＥＤの一次放射線にさらされている蛍
光体によって部分的にまたは完全に長波長の放射線に変換される形式において、の変換が、少なくとも、緑色に発光しかつＥｕ活性化されたカルシウム−マグネシウム−クロロシリケートの類に由来する１種の蛍光体と、黄色に発光しかつＣｅ活性化された希土類−ガーネットの類に由来する少なくとも１種の蛍光体とを用いることによって行われることを特徴とする、ＬＥＤベースの白色に発光する照明ユニットを開示する。

特許文献５は、一つのＬＥＤにより、広い波長帯域の発光を実現する。
しかしながら、特許文献５の照明ユニットは、その波長帯域は擬似的な太陽光として用いるには不十分である。植物工場においては、太陽光に擬似的に近似する波長帯域による照射が必要とされる。この波長帯域は、３８０ｎｍ〜９８０ｎｍ程度である。これに対して、特許文献５の照明ユニットは、ＬＥＤの物性そのものの工夫によるものであり、波長帯域は不十分である。また、当然にこのように物性や素材の工夫によるＬＥＤは、高コストにもなり、低コスト（特にランニングコスト）が求められる植物工場においては、不十分である問題がある。

以上のように、従来技術は次のような問題を有していた。

（問題１）植物工場においてもっとも重要な擬似的な太陽光の代わりとなる人工光源の明確な開示や提案が無い。
（問題２）様々な種類の植物の育成に適した、人工光源の波長帯域と光量レベルのフレキシブルな制御を行うことが困難である。
（問題３）擬似太陽を企図したＬＥＤ配列型の照明装置は、異なる波長帯域のＬＥＤからの発光が相互に混合しにくく、単一面の発光となりにくい。
（問題４）問題３の解決を図ろうとして、異なる波長帯域のＬＥＤの隣接距離を狭めようとしても、ＬＥＤの発熱によって狭めることが困難である。これを無理に狭めると、発熱によってＬＥＤや基板の故障や不具合が生じる。

本考案は、これら問題１〜４に鑑み、背景にある食料供給問題を解決するための植物工場（植物だけでなく生花、魚介類、家畜などを含む）に最適な人工光源となる照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本考案の照明装置は、実装基板と、実装基板の表面に実装される、異なる波長帯域で発光する複数の種類の発光部と、実装基板の表面であって、複数の種類の発光部の境界のそれぞれに設けられる複数の隔壁と、複数の隔壁同士の間に形成される複数の実装領域と、を備え、複数の種類の発光部のそれぞれは、実装領域に実装されるベアチップである複数の発光素子を含み、実装基板は、略円形、略楕円形、方形および多角形のいずれかを有している。

本考案の照明装置は、異なる波長帯域を有する発光素子を、相互の発熱の影響を排除して、近接した状態で配列することができる。この結果、異なる波長帯域を有する発光素子からの発光が混合されて、単一面の発光を実現できる。この単一面の発光は、太陽光の有する波長帯に近似する波長帯を有しており、植物工場に用いられる場合には、植物に擬似的な太陽光を照射することができる。

また、本考案の照明装置は、反射枠による光の集中を行い、照射することができる。更には、冷却部材によって、発光素子および基板の熱を放出できる。

これ等の結果、食料生産における近年の種々の問題を解決できる。

また、蛍光体を含む封止材がベアチップである発光素子に接触して設けられることで、全体を薄型にできると共に、蛍光体による波長変化を容易に生じさせることができる。加えて、発光素子の発光面の熱が封止材を通じて放出されやすくなり、照明装置における発光部同士の隣接間距離を狭くすることができる。結果として、単一光としての発光を実現できる。

参考技術における人工太陽を想定した照明装置の基板正面図である。 図１の参考技術における照明装置が照射する光を示した写真である。 太陽光の有する可視波長帯域を示すスペクトルである。 分割帯域毎の発光レベルの時間的変化を示すイメージ図である。 本考案の実施の形態１における照明装置の正面図である。 本考案の実施の形態１における実装基板の正面図である。 本考案の実施の形態１における照明装置の側面図である。 本考案の実施の形態１における照明装置による照射光を示すイメージ図である。 本考案の実施の形態１における照明装置の正面図である。 本考案の実施の形態２における照明装置の側面図である。 本考案の実施の形態３における照明装置のブロック図である。 本考案の実施の形態３における発光部による発光レベルの変化を示す模式図である。

本考案の第１の考案に係る照明装置は、実装基板と、実装基板の表面に実装される、異なる波長帯域で発光する複数の種類の発光部と、実装基板の表面であって、複数の種類の発光部の境界のそれぞれに設けられる複数の隔壁と、複数の隔壁同士の間に形成される複数の実装領域と、を備え、複数の種類の発光部のそれぞれは、実装領域に実装されるベアチップである複数の発光素子を含み、実装基板は、略円形、略楕円形、方形および多角形のいずれかを有している。

この構成により、照明装置は、複数の発光部の距離を近づけることができ、分割された波長域の照射光を重複させた単一面での光を発することができる。

本考案の第２の考案に係る照明装置では、第１の考案に加えて、複数の実装領域のそれぞれは、複数の発光素子を封止する複数の封止材を備え、複数の封止材の少なくとも一つは、蛍光体を含有する。

この構成により、照明装置が有する複数の発光部は、蛍光体を用いて所望の波長での照射光を実現できる。

本考案の第３の考案に係る照明装置では、第１または第２の考案に加えて、複数の種類の発光部は、全体で少なくとも３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの波長帯域を有し、複数の発光部からの発光は、相互に混合されて単一面発光となる。

この構成により、照明装置は、太陽光の波長域に擬似的な波長での単一面の光を照射できる。

本考案の第４の考案に係る照明装置では、第１から第３のいずれかの考案に加えて、複数の隔壁のそれぞれは、実装基板の表面において、所定方向に沿って相互に略平行に設けられ、複数の実装領域は、実装基板の表面において、縞状に形成される。

この構成により、照明装置は、異なる分割帯域に対応した複数の発光部が、容易に形成される。加えて、複数の発光部の光を重複させて積算させやすい。

本考案の第５の考案に係る照明装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、複数の隔壁の少なくとも一部は、実装基板の表面側を長辺とする略台形もしくは略三角形の断面形状を有する。

この構成により、ある発光部からの光が、隣接する発光部の光と重複しやすくなる。

本考案の第６の考案に係る照明装置では、第１から第５のいずれかの考案に加えて、実装基板および複数の隔壁の少なくとも一部は、熱伝導率が、１００（Ｗ／ｍ＊Ｋ）〜４３０（Ｗ／ｍ＊Ｋ）である素材で形成される。

この構成により、複数の発光部のそれぞれの隣接距離を狭めることができる。この結果、複数の発光部の有するそれぞれの分割帯域の波長に基づく光を、混合して積算した状態とした照射光を、照明装置は、照射できる。

本考案の第７の考案に係る照明装置では、第６の考案に加えて、実装基板および複数の隔壁の少なくとも一部は、金属および合金の少なくとも一つで形成されている。

この構成により、実装基板は、発光部による熱を排出しやすくなる。この結果、複数の発光部のそれぞれの隣接距離を狭めることができる。

本考案の第８の考案に係る照明装置では、第１から第７のいずれかの考案に加えて、複数の発光部のそれぞれは、少なくとも３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの波長帯域を順番に分割した分割帯域を有し、複数の発光部のそれぞれが含む複数の発光素子のそれぞれは、分割帯域を、発光特性として有する。

この構成により、照明装置が照射する照射光は、複数に分割された分割帯域を含んで混合された光である。

本考案の第９の考案に係る照明装置では、第８の考案に加えて、複数の発光部において、発光素子の有する固有波長を変化させる必要がある場合には、封止材は、発光素子の有する固有波長を変化させる蛍光体を含有し、複数の発光部において、発光素子の有する固有波長を変化させる必要がない場合には、封止材は、蛍光体を含有しないかもしくは発光素子の有する固有波長を変化させない蛍光体を含有する。

この構成により、複数の発光部によって、実装される発光素子の固有波長をそのまま使って光を照射する場合と、実装される発光素子の固有波長を変化させて光を照射する場合とに、封止材は対応できる。このとき、蛍光体が封止材に含まれていることで、様々なバリエーションに対応が可能である。

本考案の第１０の考案に係る照明装置では、第１から第９のいずれかの考案に加えて、実装基板の外周に設けられ、実装基板から外側に向けて傾きを有する反射枠を更に備える。

この構成により、照明装置全体で、複数の発光部からの光を集約して、指向性を持たせた照射光を照射できる。加えて、反射枠の反射性により、複数の発光部からの光を集光させたり拡散させたりすることができる。

本考案の第１１の考案に係る照明装置では、第１０の考案に加えて、反射枠は、実装基板の表面側を長辺とする略台形もしくは略三角形の断面形状を有する。

この構成により、ある発光部からの光が、隣接する発光部の光と重複しやすくなる。

本考案の第１２の考案に係る照明装置では、第１０または第１１の考案に加えて、反射枠および複数の隔壁の表面の少なくとも一部は、反射性を有する表面処理が施されている。

この構成により、発光部からの光が相互に反射して、隣接する発光部からの光との重複がより実現される。

本考案の第１３の考案に係る照明装置では、第１から第１２のいずれかの考案に加えて、実装基板の実装領域と逆側の面に、ヒートシンクが熱的に接続される。

この構成により、実装基板に発生もしくは伝導される熱が、外部に放出される。

本考案の第１４の考案に係る照明装置では、第１３の考案に加えて、実装基板内部は、冷媒を循環させる冷媒循環路を備える。

この構成により、実装基板が冷却される。

以下、図面を用いて、本考案の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）

（参考技術における照明装置の問題点１）
まず、参考技術における照明装置の問題点を説明する。植物工場においては、擬似的な人工太陽としての照明装置が用いられる。このような照明装置は、人工太陽としての機能を発揮するために、強い光源を用いて高い輝度を照射することを必要とする。この光源として、例えばＬＥＤのような発光素子が用いられたり、電球が用いられたりする。

図１は、参考技術における人工太陽を想定した照明装置の基板正面図である。照明装置１００は、実装基板１０１を備えており、実装基板１０１は、複数の発光素子１０２を実装している。この実装されている複数の発光素子１０２のそれぞれが光を照射することで、照明装置１００全体で高い輝度をもった照射を行うことができる。

個々の発光素子１０２の照射光だけでは照明装置１００全体の輝度として不足するので、実装基板１０１における複数の列のそれぞれに、複数の発光素子１０２が実装される。それぞれの列に実装された複数の発光素子１０２が発光すると、列毎に並んだ発光素子１０２からの発光が、照明装置１００から照射される。

ここで、照明装置１００が全体として十分な輝度をもった光を照射するためには、個々の発光素子１０２の発光輝度を高める必要がある。発光素子１０２の発光輝度を高めるためには、発光素子１０２に付与される電力を高くする必要がある。電力を高くすれば、発光素子１０２のそれぞれの発光輝度は大きくなる。

しかしながら、発光素子１０２に付与される電力が大きくなれば、発光素子１０２の発熱量が大きくなる。発光素子１０２は、実装基板１０１に実装される実装面においても、光を照射する発光面においても熱を生じさせる。この熱による発熱量が大きくなってしまう。発熱量が大きくなれば、隣接して実装される発光素子１０２同士で悪影響を及ぼしあってしまう。悪影響によっては、実装基板１０１が損傷したり、発光素子１０２が故障したりすることもある。

このように、植物工場などで擬似的な人工太陽として照明装置１００を用いる場合には、十分な輝度を確保するために発光素子１０２への電力が大きくなって発熱量が大きくなる。この発熱量による悪影響を防止するために、実装基板１０１において、図１のように、隣接する発光素子１０２同士の間隔を大きくあけて実装せざるを得ない。

このように隣接する発光素子１０２同士の間隔を大きくあけて実装する場合には、隣接する発光素子１０２の光同士が重複しなくなり、発光素子１０２のそれぞれから照射される光の積算効果が弱くなる。この点でまず照明装置１００全体での輝度が十分とならない。

加えて、重複しないことで、列毎に実装された発光素子１０２からの照射される光が、それぞれ分離した状態で、照射対象に向かってしまう。植物工場で用いられる擬似的な人工太陽としての照明装置は、太陽光の波長域をカバーした光を照射することが求められる。このため、列毎に実装された発光素子１０２が、この太陽光の波長域をカバーした波長のそれぞれを有していても、光同士が重複しないので、太陽光の波長域をカバーしたコンポジットされた光を、照明装置１００が照射できない状態である。

図２は、図１の参考技術における照明装置が照射する光を示した写真である。図２に示されるように、複数の列のそれぞれに実装された発光素子１０２からの光が、重複していない。重複しないことで、上述のように、（１）光の積分効果が悪く、照明装置１全体での輝度が十分でない、（２）光が分散してしまい、太陽光の波長域をカバーした一つのまとまった光の照射ができない、との問題を生じている。すなわち、それぞれの発光素子からの光が重複した単一光となっていない。

このような問題を有している照明装置１００では、植物工場において、植物の育成に必要不可欠な擬似的な人工太陽の役割を果すことができない。

（参考技術における問題点２）
また、図１に示されるような参考技術における照明装置での問題点として、植物の育成に最適化されていない問題がある。植物工場においては、照明装置が擬似的な人工太陽の役割を果すことが求められる。人工太陽であるので、上述した通り、照明装置には、太陽光の波長域に渡るコンポジットされた照明光が求められる。更に、近年の研究において、育成対象の植物の種類や育成段階に応じて、太陽光の波長域全体において、これを分割した分割帯域毎における発光レベルが、様々に異なることが、成長促進に効果的であることが分かってきた。また、この分割帯域毎の発光レベルの違いは、一日の時間帯においても、様々に変化させることが好ましいこともわかってきた。

参考技術や従来技術における照明装置は、問題点１で記載した問題のみならず、このような成長促進に対応できない問題も有している。

図３は、太陽光の有する可視波長帯域を示すスペクトルである。太陽光の可視波長域は、３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの範囲である。もちろん、太陽光の可視波長域については、紫外や赤外部分をどこまで含むと考えるかによって異なるが、一般的な一例として、この３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの範囲と考えられている。

この可視波長域を、いくつかの帯域に分割すると、複数の分割帯域が得られる。この複数の分割帯域のそれぞれは、波長によって特性のある色味を有している。光の色味は、波長によって定まるからである。この分割帯域のそれぞれが有する色味の光における他の光との発光レベルの違いや、時間帯によって変化する発光レベルによって植物の成長が異なる。

このため、図３に示される太陽光の可視波長域をいくつかの分割帯域に分割した上で、それぞれの分割帯域の発光レベルを同時並行的（個別）に制御できることが好適である。このとき、ある分割帯域での発光レベルを、他の分割帯域の発光レベルと変えることもありえる。あるいは時間によって、分割帯域毎の発光レベルを変えることもありえる。

図４は、分割帯域毎の発光レベルの時間的変化を示すイメージ図である。

図４は、例えば、擬似的な人工太陽によって植物を育成する場合には、自然界での時間経過に対応した分割帯域毎での発光レベルの変化が適切である。図４に示されるように、朝焼け、午前、正午、午後、夕焼けなどの時間帯によって、分割帯域のそれぞれの発光レベルには、違いがある。自然界で育成される植物は、この発光レベルの変化に対応して成長する。このため、人工太陽として用いられる照明装置も、このような時間に応じた発光レベルの変化を生じさせることが求められる。

（全体概要）

実施の形態１における照明装置の全体概要を説明する。図５は、本考案の実施の形態１における照明装置の正面図である。照明装置１を上から見た状態を、図５は、示している。照明装置１は、実装基板２、発光部５、隔壁３、実装領域４、発光素子５１を備えている。更に、照明装置１は、各実装領域４の少なくともひとつにおいて、発光素子５１に接触する封止材７を備えている。

また、実装基板２は、略円形、略楕円形、方形および多角形のいずれかの形状を有している。図５は、本発明の実施の形態１における照明装置の正面図である。図５は、図４に示される照明装置を実際に製造するのに対応する図面である。

図５で示される照明装置１は、実装基板２の表面が複数の隔壁３で分割されている。隔壁３によって分割されることで、複数の実装領域４が形成されている。複数の実装領域４のそれぞれに、複数の発光部５のそれぞれが形成される。図６は、本考案の実施の形態１における実装基板の正面図である。

複数の発光部５のそれぞれは、図４の場合と同様に、複数の発光素子５１を備える。この複数の発光素子５１を備える場合において、図６に示されるように、発光部５によっては、複数列で発光素子５１を備えても良い。図６に示される照明装置１では、複数の発光部５において、ある発光部５は、複数列での発光素子５１を備えており、ある発光部５は、一列での発光素子５１を備えている。

発光部５によって、複数列の発光素子５１を備えるか一列の発光素子５１を備えるかは、発光部５のそれぞれに要求される光量によって定められる。あるいは、発光素子５１の一つ当たりの照射可能な発光量によって、多くの数が必要であるか、少ない数で十分であるかによって、定められれば良い。例えば、多くの光量を必要とする発光部５においては、複数列での発光素子５１が備えられ、多くの光量を必要としない発光部５においては、一列での発光素子５１が備えられる。あるいは、ある発光部５に備わる発光素子５１の単体での発光量が小さい場合には、複数列での発光素子５１が備わればよい。

ここで、発光素子５１は、ＬＥＤなどの電子素子が用いられればよい。加えて、発光素子５１は、ベアチップの状態で、実装領域４において実装される。ベアチップの状態で実装されることで、実装体積を削減できる上、発光特性をそのままで発光することができるからである。

複数の実装領域４のそれぞれは、実装されている複数の発光素子５１を封止する封止材７を備えている。すなわち、複数の実装領域４の数に合わせた複数の封止材７が実装基板２には備わっている。図７は、この封止材７を示している。図７は、本考案の実施の形態１における照明装置の側面図である。

封止材７は、このベアチップの状態で実装されている発光素子５１を封止する。図７は、この発光素子５１に接触してその上部に封止材７が設けられている状態を示している。すなわち、封止材７は、ベアチップ状態で実装されている発光素子５１を封止している。封止材７は、ベアチップ状態での発光素子５１を保護すると共に、下記に示すとおり発光素子５１の波長を変換する。

複数の封止材７の少なくとも一つは、蛍光体７１を含有している。封止材７は、複数の実装領域４の少なくとも一つに設けられる。封止材７は、種々の素材が用いられればよいが、一例として、シリコン樹脂などの樹脂が用いられる。この樹脂が実装領域４において、発光素子５１の上から流し込まれることで、封止材７が、発光素子５１を封止するように形成される。

加えて、複数の実装領域４のそれぞれは、隔壁３によって仕切られている（なお、場合によっては隔壁３によって仕切られていない隣接する実装領域４があってもよい）。この隔壁３は、後述するように発光素子５１の発光面での熱を、隣接する実装領域４（すなわち発光部５）に伝えにくくする。加えて、この封止材が流し込まれる際のせき止めの役割も果たし、樹脂等で流し込まれて固化されて形成される封止材７は、この隔壁３の間ごとに形成される。この結果、複数の実装領域４毎に封止材７が形成される。

このようにして、封止材７は、実装領域４毎に形成される発光部５が含む発光素子５１を封止できる。

実施の形態１における照明装置１は、実装基板２の表面に設けられる複数の隔壁３で仕切られる複数の実装領域４のそれぞれに、発光部５がもうけられる。この複数の発光部５のそれぞれは、単数または複数の発光素子５１を実装している。封止材７は、複数の実装領域４の少なくとも一つに設けられる。この封止材７は、複数の実装領域４のそれぞれにおいて、発光素子５１を封止する。

また、この複数の実装領域４（発光部５）の少なくともひとつに設けられる複数の封止材４の少なくとも一つは、蛍光体７１を含有している。例えば、シリコン樹脂などの樹脂で封止材７が形成される場合に、樹脂がジェル状の状態で、粉末の蛍光体が含有される。均一になるように攪拌されると、蛍光体７１を均一に含有した封止材７が、実装領域４のそれぞれで形成される。

この蛍光体７１は、発光素子５１の固有の波長を変化させる。このため、発光素子５１の固有の波長を変化させる必要のない発光部５においては、封止材７は、蛍光体７１を含有しない。あるいは波長を変化させない蛍光体７１を含有する。あるいは、場合によっては、この発光部５においては、封止材７が設けられないこともありえる。これは、発光素子５１の保護の観点から選択されればよい。

このため、複数の実装領域４に合わせて形成される複数の封止材７のそれぞれは、蛍光体７１を含む場合には、蛍光体７１に合わせた色味を有し、蛍光体７１を含まない場合には、発光素子５１の固有の色味を有する。

この蛍光体７１を含む封止材７が設けられることで、発光素子５１の本来的に有する特性に応じた波長が、この蛍光体７１によって変化させられることができる。この結果、複数の隔壁３によって分割された複数の発光部５のそれぞれは、太陽光の波長帯域を分割したそれぞれの分割帯域で発光することができる。

加えて、封止材７は、発光部５が備える発光素子５１の発光面での発熱を受け取って、外部に放出できる。さらには、隔壁３によって、隣接する発光部５のそれぞれが発する熱が、隣接する発光部５に届きにくい。この結果、隣接する発光部５同士の距離を狭めることができるようになる。これにより、参考技術で説明した問題を解決できる。特に、図２で説明したように、分割された分割帯域のそれぞれでの発光を行う発光部の光が分離して照射することはなくなる。結果として、単一光としての単一面発光を、照明装置１は、実現できる。

このように、封止材７は、次の３つの役割を有することができる。
（役割１）ベアチップである発光素子５１を保護できる。特に、隔壁３を側面としつつ発光素子５１を封じるように投入されることで、封止材７は、発光素子５１を、確実に保護できる。

（役割２）発光素子５１の固有の波長を変化させる必要がある場合には、封止材７が蛍光体７１を含むことで、発光素子５１の固有の波長を変化させて、発光部５は、光を照射できる。

（役割３）封止材７が、発光素子５１の発光面での熱を、隔壁等に伝えやすくなる点で、間接的に外部に放出できる役割を行える。また、隔壁３と相まってある発光部５での熱が隣接する発光部５に伝達されにくくなる。

以上の構成を有することで、実施の形態１における照明装置１は、複数に分割された複数の発光部５のそれぞれが、隣接する発光部５の熱の影響を受けにくくなり、複数の発光部５同士の距離を近接させることができる。結果として、照明装置１は、複数の発光部５によって波長を分けていながら、それぞれの発光部５からの光を重複させて単一光のようにして照射できる。

また、複数の種類の発光部５の全体で、少なくとも３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの波長帯域を有した、それぞれの発光部５からの照射光が重複して単一面発光となる。

また、封止材７によって、発光部５のそれぞれに実装されるベアチップである発光素子５１のそれぞれが保護できる。特に、隔壁３の間において（隔壁３の間が、複数の発光部５のそれぞれとなる）、封止材７が充填されるように設けられることで、発光素子５１が確実に保護される。

さらには、封止材７が蛍光体７１を含むことで、発光素子５１の固有波長を変化させる必要がある場合（例えば、所望の波長で発行する発光素子５１が存在しないあるいは入手に不便がある場合など）には、発光素子５１の固有波長が所望の波長に変化される。この結果、複数の発光部５のそれぞれは、所望の波長において発光して、光を照射できる。

これらのようにして、確実に照明装置１は、擬似的な太陽光の波長での単一光を照射できる。

（照明装置の構成）
実装基板２は、照明装置１の電気的基板となるものであり、発光部５（発光素子５１）やこれに必要となる配線などを、実装する基板である。いわゆるプリント基板であったり、金属製の基板であったりすればよい。もちろん、金属だけでなく合金製の基板であってもよい。

実装基板２には、列状となった複数の発光部５が設けられる。複数の発光部５のそれぞれは、異なる波長帯域で発光する。例えば、発光部５Ａと発光部５Ｂとは、異なる波長帯域の光を照射する。なお、発光部５を示すために囲っている破線は、発光部５を示すための便宜上のものであり、照明装置１を構成する要素を示すものではない。

図５では、照明装置１は、８列の発光部５を有している。照明装置１は、この８列の発光部５全体で、ある波長帯域の光を照射する。一例として、照明装置１は、植物工場における人工太陽として用いられることが想定されているので、複数の発光部５全体で、少なくとも３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの波長帯域を有することが好適である。

複数の隔壁３は、実装基板２の表面に設けられる。このとき、複数の隔壁３のそれぞれは、複数の発光部５のそれぞれの境界に設けられる。言い換えれば、複数の発光部５のそれぞれは、複数の隔壁３のそれぞれによって、分割されて設けられることになる。

複数の隔壁３によって、複数の隔壁３同士の間に、複数の実装領域４が形成される。この複数の実装領域４のそれぞれに、発光部５が設けられ、発光部５に必要となる発光素子５１であるＬＥＤなどと電子素子などが実装される。すなわち、複数の実装領域４と複数の発光部５のそれぞれとは、対応する関係となる。

発光部５は、その発光部５が照射する光に対応する発光素子５１を含んでいる。特に、複数の発光部５のそれぞれは、高い輝度を生じさせることが求められるので、複数の発光素子５１を備えることが好適である。一つの発光部５が複数の発光素子５１を備えることで、発光部５による照射光の輝度が高くなる。

図７も含めて詳細を説明する。照明装置１は、図５で示したのと同様に、実装基板２の表面に、複数の隔壁３が設けられている。複数の隔壁３によって、複数の実装領域４が設けられる。図７では、図５に合わせて、８個の実装領域４が設けられている。複数の実装領域４のそれぞれに、複数の発光素子５１が実装されることで、複数の実装領域４の数に対応した複数の発光部５が設けられる。

図７に示される矢印は、発光部５（発光素子５１）のそれぞれから照射される光を示している。これらの矢印に示されるように、複数の発光部５のそれぞれから照射される光が重複するようになる。この重複により、複数の発光部５のそれぞれから発光される光同士が積算される。

このとき、上述したように、発光素子５１に接触するように、複数の実装領域４の少なくとも一部に封止材７が設けられる。

複数の発光部５のそれぞれは、実装されている発光素子５１の固有波長を変化させることが必要なものと、発光素子５１の固有波長を変化させる必要がないものとを有している。発光素子５１の固有波長を変化させる必要がない発光部５に対応する実装領域４には、封止材７が設けられなくてもよいが、これは発光素子５１の保護の観点から決められればよい。

あるいは、発光素子５１の固有波長を変化させる必要がない発光部５に対応する実装領域４には、蛍光体７１を含まないあるいは波長変化機能を有さない蛍光体７１を含む封止材７が設けられても良い。この場合でも、発光素子５１の固有波長を変化させない目的は達せられるからである。

逆に、複数の発光部５の内で、発光素子５１の固有波長を変化させる必要のある実装領域４においては、波長を変化させることのできる蛍光体７１を含んだ封止材７が設けられる。

（積算効果の実現）
複数の発光部５のそれぞれが備える複数の発光素子５１は、発光に際して発熱を生じさせる。発光素子５１は、実装面と発光面の両方において発熱を生じさせる。例えば、発光素子５１にＬＥＤが用いられる場合には、このように実装面および発光面の両方において熱を生じさせる。発光素子５１は、高い輝度を実現しようとすると、当然にこの発熱を大きくしてしまう。一方で、当然ながら、照明装置１は、人工太陽としての利用が想定されているので、個々の発光素子５１には高い輝度を生じさせることが求められる。

従来技術では、この発熱の問題があり、複数の発光部５の隣接間距離が広がってしまっていた。しかし、実施の形態１の照明装置１は、複数の発光部５のそれぞれの間に隔壁３を設けている。この隔壁３によって、発光部５からの熱が、隣接する発光部５に影響を与えにくくなっている。この結果、隣接する発光部５同士の距離を狭めることができる。このように距離を狭めることができるので、隣接する発光部５からの光同士が重複しやすくなり積算される。

また、実装基板２および隔壁３の少なくとも一部が、金属および合金などの熱伝導率が高い素材で形成される。熱伝導率の一例として、１００（Ｗ／ｍ＊Ｋ）〜４３０（Ｗ／ｍ＊Ｋ）である素材であることが好ましい。

このように熱伝導性の高い素材で、実装基板２および隔壁３の少なくとも一部が形成されることで、発光素子５１の実装面で生じる発熱も排出されやすくなる。このため、更に隣接する発光部５同士の距離を更に狭くすることができる。このように、隔壁３が設けられることおよび熱伝導性の高い素材であることによって、隣接する発光部５同士の距離を狭めることができる。

加えて、図５、図７に示されるように、複数の実装領域４において、発光素子５１は、ベアチップである。ベアチップであることで、発光素子５１がパッケージングされている場合に比べて、発光素子５１の発光面での発熱が、パッケージの内部に溜まりやすくなることが低減される。

これに加えて、封止材７がベアチップである発光素子５１のパッケージのようにして、発光素子５１を封止する。

封止材７が発光素子５１を封止することで、封止材７は、発光素子５１の発光面に生じる発熱を外部に放出できる。封止材７は、樹脂などの素材で形成されるので、発光素子５１の熱を受け取り、隔壁などへの伝道を介して外部に伝えることができうる。この外界への熱の放出により、発光素子５１の熱は、実装面だけでなく発光面においても、十分に放出できる。このとき、封止材７が、蛍光体７１を含有する場合には、この蛍光体７１の性質によって、発光素子５１の熱が外部に放出されやすくなることもある。

これらの封止材７や蛍光体７１の効果も相まって、隔壁３の形成と共に、複数に並んだ発光部５同士の熱の相互影響を低減できる。結果として、複数の発光部５同士の距離を近接させることができるようになり、複数の発光部５からの光の重複および積算が行われやすくなる。

このように、隣接する発光部５同士の距離が狭くなることで、図７の矢印で示される複数の発光部５のそれぞれからの光が重複しやすくなる。重複すれば、積算されて、照明装置１は、複数の発光部５のそれぞれからの光を積算して、照射できる。このとき、複数の発光部５のそれぞれは、異なる波長帯域を有している。この異なる波長帯域に基づく、複数の発光部５のそれぞれからの光が重複することで、まさしく、太陽のように波長帯域を有する積算された光を、照明装置１は、照射することができる。

図８は、本考案の実施の形態１における照明装置による照射光を示すイメージ図である。図５〜７で説明したような実施の形態１における照明装置１の構造によって、上述の通り、隣接する発光部５からの光が積算される。照射光１０は、このように積算された状態を示している。この積算状態によって、３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの波長帯域（太陽の可視波長帯域に近似する）の全体に渡る波長を有しつつ、積算された一つの範囲となる照射光１０が実現される。

この照射光１０は、擬似的な人工太陽としての光となる。この結果、実施の形態１における照明装置１は、植物工場で好適に用いられる人工太陽としての利用ができる。

特に、複数の発光部５のそれぞれは、太陽光の可視波長帯域を複数に分割した分割帯域のそれぞれを有している。例えば、太陽光の可視波長帯域を３６０ｎｍ〜９８０ｎｍであるとすると、図５などで示される照明装置１は、この可視波長帯域を８分割した分割帯域のそれぞれを、複数の発光部５のそれぞれが有している。もちろん、等分に分割された分割帯域である必要はなく、使用される発光素子５１の特性に応じたり、植物工場での適正に応じたりして、複数の分割帯域のそれぞれの具体的な波長が決定されれば良い。

照明装置１は、複数の発光部５が、この分割されて連続する（完全連続であってもよいし、隣接する発光部５で部分的に波長が重複してもよい）分割帯域を有する上で、図８のように積算された一つの光を照射できる。いわゆる、太陽光を模擬した状態の光を照射できる。

次に、各部の詳細について説明する。

（実装基板）
実装基板２は、発光部５を実装する。発光部５は、発光素子５１やこれに必要な電子素子、電子配線などを含むこともあり、実装基板２は、このような発光素子５１、電子素子、電子配線などの様々な電気的要素を実装できる。また、実装基板２は、隔壁３、反射枠６などの機構的部材も、合わせて実装できる。

実装基板２は、発光素子５１などに必要な電力、電気信号、制御信号を供給する配線も含んでおり、図５〜図７などには示されていないが、これらの電力源や制御信号などを発生させる全体的な制御部などと、接続される。また、発光部５を備える表面は、照明装置１としての照射光を発する面となる。

以上のように、実装基板２は、照明装置１の主たる要素となる。

また、実装基板２が方形である場合でも、複数の実装領域４のそれぞれにおいて、発光素子５１に接触するように設けられる。図９は、本考案の実施の形態１における照明装置の正面図である。図９は、方形の実装基板２で構成される照明装置１を示している。

方形を有する実装基板２の場合には、複数の隔壁３のそれぞれも、この方形にあわせた形状を有する。この結果、発光部５が備える発光素子５１も方形にあわせた配置となる。実装基板２は、このように、様々な形状を有して、照明装置１のバリエーションを高めることができる。

（隔壁）
隔壁３は、実装基板２の表面に設けられて、複数の実装領域４を形成する。また、この複数の実装領域４のそれぞれに発光部５が実装されるので、複数の隔壁３が、複数であって異なる分割帯域で発光する複数の発光部５を、並べることができる。

複数の隔壁３のそれぞれは、実装基板２の表面において、所定方向に沿って略平行に設けられることが適当である。図９の場合でも、所定方向に沿って、複数の隔壁３が実装されている。このため、複数の隔壁３は、実装基板２において、縞状に形成される。縞状に設けられることで、それぞれの縞状となった部分が複数の実装領域４となる。この結果、実装基板２の表面が略平行に分割されて、それぞれの発光部５が分割帯域での光を照射できる。

後述するが、複数の発光部５のそれぞれは、その発光レベルを個別に制御される。この制御によって、分割帯域のいずれの発光レベルが高く、いずれの発光レベルが低くできるようになる。このような分割帯域毎での発光レベルの制御の結果、照射される照射光が含む波長において、分割帯域に対応する波長ごとでの発光レベルを異ならせることができる。

あるいは、複数の隔壁３は、実装基板２の表面において格子状に形成されても良い。この場合には、発光部５が実装される複数の実装領域４も格子状に形成される。格子状であることで、より細かな発光レベルの制御が可能となる。

隔壁３が設けられることで、発光部５（発光素子５１）の発光面や実装面に生じる熱を、隣接する発光部５（実装領域４）に伝えにくくできる。照明装置１は、人工太陽として用いられることが想定されるので、発光素子５１には、強い電力が付与されて高い輝度で発光することが求められる。このような高い輝度で発光する場合には、発光素子５１は、高い熱を生じさせる。この熱が隣接する発光素子５１（発光部５）に伝導されると、故障などの影響が出る。影響を防止しようとすると、発光部５の隣接距離を開ける必要があり、こうなると、図２のような照射光となってしまう。

隔壁３は、発光素子５１の発光面および実装面での発熱の、隣接する発光部５への伝導を低減できる。この低減によって、複数の発光部５のそれぞれは、近接して配置できる。このように近接して配置できることで、図８に示されるような集中した積算された照射光を、照明装置１は、照射できる。

また、複数の隔壁３のそれぞれは、実装基板２の表面側を長辺とする略台形もしくは略三角形の断面形状を有することも好適である。図７においては、複数の隔壁３のそれぞれは、略台形状を有している。略台形状を有することで、実装領域４に実装される発光素子５１からの光が、隣接する発光部５からの光に積算されやすくなる。図７の矢印のように、台形の隔壁３に沿うように、ある発光部５からの光が隣接する領域に照射される。別の発光部５においても、同様の現象が生じる。

このような矢印で模式される光が隣接する発光部５からの光に重なることで、複数の発光部５からの光は、相互に積算されるようになる。積算されれば、照明装置１全体で一つにまとまった光としての照射光を照射できるようになる。このように、隔壁３が台形（あるいは三角形）を有していることで、隣接する発光部５からの光が積算されやすくなる。

また、隔壁３の表面の少なくとも一部が、反射性を有することも好適である。発光部５からの光は、隔壁３に衝突するものもある。このような隔壁に衝突する光は、この反射性を有する隔壁３で反射する。この反射によって、ある発光部５からの光は、更に隣接する発光部５からの光に積算される。このようにして、隣接する発光部５からの光の一部同士が重複することで、照明装置１全体として積算された照射光が照射されるようになる。

隔壁３は、このように、隣接する発光部５の熱の伝導を防止するだけでなく、発光部５からの光を重複させる作用も行える。また、複数の隔壁３の表面の少なくとも一部が、反射性を有する表面処理を施されていることも好適である。例えば、鏡面研磨処理が行われたり、めっき等が施されたりする。反射性を有することで、隣接する発光部５からの光の重複が更に促進される。

（実装領域）
実装領域４は、複数の隔壁３によって形成される、発光部５を実際に実装できる領域である。図８などに示されるように、複数の隔壁３によって、複数の実装領域４が形成される。この実装領域４のそれぞれに、形状に応じて単数又は複数の発光素子５１が実装されることで、複数の発光部５が形成される。

実装領域４は、複数の隔壁３の個数によってその数が定まる。図５、図９では、８個の実装領域４に分割されている。この８個の実装領域４のそれぞれに発光部５が設けられる。複数の発光部５は、太陽光の可視波長帯域（物理的に厳密な可視波長帯域ではなく、照明装置１として必要となる波長帯域）を分割した分割帯域での光を照射する。すなわち、実装領域４の数は、分割帯域の数を決定する。

このように、実装領域４が複数に設けられることで、照明装置１は、複数の分割帯域での光を照射できるようになる。この複数の分割帯域のそれぞれの発光レベルが制御されることで、植物の育成に最適な照射光を、照明装置１は、実現できる。

（発光部）
発光部５は、実装領域４に実装される。発光部５は、実装領域４の数に応じた数を有しており、それぞれは、分割帯域に応じた波長での光を照射する。ここで、太陽光の可視波長帯域に合わせて、複数の発光部５は、少なくとも３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの波長帯域を順々に分割した分割帯域を有する。

発光部５は、単数又は複数の発光素子５１を備える。発光素子５１は、例えばＬＥＤが用いられる。この発光素子５１の特性により、上述の分割帯域の波長に合わせた光を、複数の発光部５のそれぞれは、照射できる。図８では、分割帯域は、３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの帯域を８分割して得られる。

ここで、複数の発光部５のそれぞれは、備える発光素子５１の波長特性のみで分割帯域に対応する波長の光を実現してもよい。あるいは、発光素子５１に離隔して設けられる封止材７によって、分割帯域に対応する波長の光を実現してもよい。

図７では、発光素子５１と接触した位置に、封止材７が設けられている。この封止材７は、封止材７が蛍光体７１を含有する場合には、発光素子５１から照射される光の波長を変化させる。すなわち、色味を変える。

蛍光体７１を含有する封止材７によって、発光素子５１のみでは目標とする波長が実現できない場合でも、封止材７を介して、発光部５は、目標とする波長が実現できる。この波長が、分割帯域に対応する。ここで、図７に示される８分割された複数の発光部５の全てが、封止材７によって、分割帯域に対応する波長を実現されなければならないわけではない。

例えば、発光素子５１によって、必要となる分割帯域に対応する波長を実現できる場合には、封止材７による波長変換は不要である。この場合には、この波長変換が不要な発光部５に対向する封止材７は、波長変換機能を有さないものであればよい。例えば、封止材７が蛍光体７１を含有しないかもしくは波長変換機能を有さない蛍光体７１を含有していればよい。

あるいは、必要となる分割帯域に対応する波長を、発光素子５１そのものによって実現できる場合には、封止材７は、実装されなくてもよい。あるいは封止材７は、上述のように蛍光体７１を含まなかったり、波長変換機能を有さない蛍光体７１のみを含んだりしている。

図７では、複数の発光部５の全てに対向する全面に封止材７が設けられている。これは、製造上の容易性を優先したものである。このとき、封止材７も、複数の発光部５のそれぞれに対向する位置ごとに分割されている。この分割されているそれぞれにおいて、波長変換の必要な部分とそうではない部分とに分けて、封止材７全体が構成されればよい。

このように、封止材７が設けられることで、発光素子５１だけでは分割帯域に相当する波長を実現できない発光部５の光を、目標とする波長に合わせることができる。

（反射枠）
また、図７に示されるように、実装基板２の隔壁３と同じ方向に突出する反射枠６が設けられることも好適である。反射枠６は、複数の発光部５の外周に沿って設けられることがよい。

反射枠６は、反射枠６に接する発光部５からの光を反射させることで、照明装置１からの光をより集約して積算することができる。加えて、照明装置１全体としての光の積算効果を更に高めることもできる。例えば、照明装置１が人工太陽として植物工場で用いられる際に、反射枠６が、照射したい植物をより集中的に照射できるように照射光を集約させることができる。

また、反射枠６は、隔壁３と同様に実装基板２から外側に向けての傾斜を有していることも好適である。このように、反射枠６も、傾斜を有していることも好適である。このとき、反射枠６は、実装基板２の表面側を長辺とする略台形、略三角形、カーブを有する形状、テーパー部を有する形状などで、傾斜を有するようになればよい。

なお、反射枠６の表面は、反射性のある表面処理がなされることも好適である。このような処理がなされることで、反射枠６は、発光部５からの光を、周辺に設けられた反射枠で反射させながら、強い照射光を発することができる。

以上、実施の形態１における照明装置１は、野菜や穀物を育成する植物工場で最適な人工太陽として用いることができる。もちろん、人工太陽以外の用途で用いることもできる。照明装置１は、複数の波長に分割された複数の発光部５からの光が重複して、単一面の照射光を照射できる。

（実施の形態２）

次に実施の形態２について説明する。

実施の形態２における照明装置１は、実装基板２で生じる熱（発光素子５１での熱および発光素子５１から伝導される熱を含む）を、外部に放出する放熱機構を有する。

図１０は、本考案の実施の形態２における照明装置の側面図である。図１０の照明装置１は、実装基板２において、実装領域４と逆側の面に、ヒートシンク９を備えている。すなわち、ヒートシンク９は、照明装置１において実装基板２の逆側に突出するように伸びている。

実装基板２には、発光素子５１からの熱や実装基板に実装されている配線や発光素子５１以外の電子部品や電子素子からの熱が伝導される。照明装置１においては、実装基板２において実装領域４側は、発光部５の照射光を照射する側である。このため、実装領域４側にヒートシンク９を備えるよりも、実装領域４と逆側にヒートシンク９を備えるのが好適である。

ヒートシンク９は、複数のフィン９１を備えている。この複数のフィン９１が並んでいることで、実装基板２からの熱がフィン９１に伝導される。フィン９１は、空隙を持って相互に並んでいる。フィン９１は、伝導された熱により、この空隙において空気の対流を生じさせる。この対流によって、フィン９１に伝導された熱は外界に放出される。すなわち、ヒートシンク９は、実装基板２を冷却できる。

このように、ヒートシンク９を更に備えることで、照明装置１は、多くの発光素子５１を狭い間隔で並べても（複数の発光部５を狭い間隔で配置しても）、その熱の影響を低減できることができる。この結果、照明装置１は、発熱の問題を解消でき、更にその使い勝手が向上する。

また、実装基板２は、その内部に冷媒を循環させる冷媒循環路を備えることも好適である。冷媒循環路が備わることで、実装基板２に伝導される熱が、冷媒の循環によって冷却されるからである。このような冷媒循環路によっても、実装基板２の冷却が実現できる。実装基板２は、ヒートシンク９や冷媒循環路によって、発光素子５１やその他の電子部品等が発して実装基板２に伝導する熱を冷却できる。

以上のように、実施の形態２における照明装置１は、実装基板２の過熱を防止でき、使い勝手を高めることができる。

（実施の形態３）

次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、発光部５のそれぞれでの発光レベルを制御する照明装置１について説明する。図１１は、本考案の実施の形態３における照明装置のブロック図である。隔壁３などの説明した要素については、符号を省略している。

図１１に示される照明装置１では、複数の発光部５のそれぞれでの発光レベルを、個別に制御可能な発光レベル制御部１１を備えている。発光レベル制御部１１は、複数の発光部５のそれぞれを、同時並行的にかつ個別に制御できる。このとき、発光レベル制御部１１は、発光部５が照射する照射対象物の種類、特性、照射時間帯によって、発光部５の発光レベルを制御する。

すなわち、照明装置１が、植物工場の人工太陽として使用される場合に、育成対象となる植物の特性に応じて、発光部５の発光レベルを制御できる。こうすることで、例えば、図４に示されるように、時間帯によって分割帯域毎の発光レベルを異ならせることができる。

図１１では、実装基板２は、８つの発光部５に分割されている。もちろん、この分割数は一例に過ぎない。すなわち、発光部５Ａ〜５Ｈが、照明装置１には備わっている。

発光レベル制御部１１は、発光部５Ａ〜５Ｈのそれぞれを個別に制御できる。特に、発光部５Ａ〜５Ｈのそれぞれに付与される電力（電流、電圧）を制御することで、発光レベル制御部１１は、発光部５Ａ〜５Ｈのそれぞれでの発光レベルを変化させることができる。

例えば、一つの発光部５Ａに着目すれば、照射対象物の種類、特性、照射時間帯によって、その発光部５Ａの発光レベル（輝度）を、変化させることできる。あるいは、複数の発光部５Ａ〜５Ｈの全体に着目すれば、照射対象物の種類、特性、照射時間帯によって、発光部５Ａ〜５Ｈのそれぞれでの発光レベルを異ならせることもできる。前者と後者の組み合わせの結果、図４に示されるような時間帯によって、分割帯域による波長での発光レベルが異なる照射光を、照明装置１全体として、照射できる。

例えば、図１２に示されるように、複数の発光部５Ａ〜５Ｈのそれぞれの発光レベルが、様々に変化させられる。この変化によって、照明装置１は、全体として、波長帯域によって発光レベルの異なる照射光を、変化させながら発することができる。図１２は、本考案の実施の形態３における発光部による発光レベルの変化を示す模式図である。

このように、照明装置１としては、積算されて集約された一つの照射光であるが、その照射光に含まれる分割帯域での波長のそれぞれでの光の発光レベル（輝度やエネルギー）が、異なるようになる。このように異なることで、育成対象の植物への照射が適切になる。

以上のように、発光レベル制御部１１は、ある時刻において、複数の発光部５Ａ〜５Ｈのそれぞれでの発光レベルに差をつけて異ならせることができる。あるいは、一つの発光部５Ａに着目すると、時間によって、その発光レベルを変化させることができる。さらには、これらを組み合わせることで、時間帯によって、複数の発光部５Ａ〜５Ｈのそれぞれでの発光レベルに差分がある状態を作り出すことができ、さらにはその差分も時間に合わせて変化させることができる。

このように、照明装置１は、分割帯域のそれぞれの光を発光する発光部５からの光を重複および積算させるだけでなく、一つの光となった照射光に含まれる分割帯域のそれぞれでの発光レベルを、様々かつフレキシブルに制御できる。例えば、育成対象物の植物が、低波長をより必要とする場合には、複数の発光部５Ａ〜５Ｈにおいて低波長に対応する発光部５の発光レベルが高くされる。

以上のように、実施の形態１における照明装置１は、植物工場において必要となる人工太陽に最適に利用できる。

１ 照明装置
２ 実装基板
３ 隔壁
４ 実装領域
５ 発光部
５１ 発光素子
６ 反射枠
７ 封止材
７１ 蛍光体
９ ヒートシンク
１１ 発光レベル制御部

Claims (15)

1. 実装基板と、
   前記実装基板の表面に実装される、異なる波長帯域で発光する複数の種類の発光部と、
   前記実装基板の表面であって、前記複数の種類の発光部の境界のそれぞれに設けられる複数の隔壁と、
   前記複数の隔壁同士の間に形成される複数の実装領域と、を備え、
   前記複数の種類の発光部のそれぞれは、前記実装領域に実装されるベアチップである複数の発光素子を含み、
   前記実装基板は、略円形、略楕円形、方形および多角形のいずれかを有している照明装置。
2. 前記複数の実装領域のそれぞれは、前記複数の発光素子を封止する複数の封止材を備え、
   前記複数の封止材の少なくとも一つは、蛍光体を含有する、請求項１記載の照明装置。
3. 前記複数の種類の発光部は、全体で少なくとも３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの波長帯域を有し、
   前記複数の発光部からの発光は、相互に混合されて単一面発光となる、請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記複数の隔壁のそれぞれは、前記実装基板の表面において、所定方向に沿って相互に略平行に設けられ、前記複数の実装領域は、前記実装基板の表面において、縞状に形成される、請求項１から３のいずれか記載の照明装置。
5. 前記複数の隔壁の少なくとも一部は、前記実装基板の表面側を長辺とする略台形もしくは略三角形の断面形状を有する、請求項１から４のいずれか記載の照明装置。
6. 前記実装基板および前記複数の隔壁の少なくとも一部は、熱伝導率が、１００（Ｗ／ｍ＊Ｋ）〜４３０（Ｗ／ｍ＊Ｋ）である素材で形成される、請求項１から５のいずれか記載の照明装置。
7. 前記実装基板および前記複数の隔壁の少なくとも一部は、金属および合金の少なくとも一つで形成されている、請求項６記載の照明装置。
8. 前記複数の発光部のそれぞれは、少なくとも３６０ｎｍ〜９８０ｎｍの波長帯域を順番に分割した分割帯域を有し、前記複数の発光部のそれぞれが含む前記複数の発光素子のそれぞれは、前記分割帯域を、発光特性として有する、請求項１から７のいずれか記載の照明装置。
9. 前記複数の発光部において、前記発光素子の有する固有波長を変化させる必要がある場合には、前記封止材は、前記発光素子の有する固有波長を変化させる蛍光体を含有し、
   前記複数の発光部において、前記発光素子の有する固有波長を変化させる必要がない場合には、前記封止材は、前記蛍光体を含有しないかもしくは前記発光素子の有する固有波長を変化させない蛍光体を含有する、請求項８記載の照明装置。
10. 前記実装基板の外周に設けられ、前記実装基板から外側に向けて傾きを有する反射枠を更に備える、請求項１から９のいずれか記載の照明装置。
11. 前記反射枠は、前記実装基板の表面側を長辺とする略台形もしくは略三角形の断面形状を有する、請求項１０記載の照明装置。
12. 前記反射枠および前記複数の隔壁の表面の少なくとも一部は、反射性を有する表面処理が施されている、請求項１０又は１１記載の照明装置。
13. 前記実装基板の前記実装領域と逆側の面に、ヒートシンクが熱的に接続される、請求項１から１２記載の照明装置。
14. 前記実装基板内部は、冷媒を循環させる冷媒循環路を備える、請求項１３記載の照明装置。
15. 野菜、穀物を育成する植物工場での人工太陽として用いられる、請求項１から１４のいずれか記載の照明装置。