JP5450559B2 - 植物栽培用ｌｅｄ光源、植物工場及び発光装置 - Google Patents

植物栽培用ｌｅｄ光源、植物工場及び発光装置 Download PDF

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Description

本発明は、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光を発光する植物栽培用ＬＥＤ光源、植物工場及び発光装置に関するものであり、詳細には、植物、藻類等の生物を効率的に育成する植物栽培用ＬＥＤ光源、植物工場及び発光装置に関する。
植物工場等に使用することができる植物栽培用ＬＥＤ光源としては、従来、例えば、特許文献１に開示された植物伸長装置に記載されたものがある。
特許文献１に開示された植物伸長装置１００は、図１１に示すように、植物伸長のための光を射出する光射出部１１０と、その光射出部１１０に対して射出される光のスペクトルを変更可能に電力を供給する電力供給部１２０と、育成対象となる植物１０１の種類を判別する判別部１３１と、その判別部１３１で判別した植物１０１の種類に応じて上記電力供給部１２０を制御して光のスペクトルを設定する光スペクトル設定部１３２とを備えたものからなっている。
上記光射出部１１０は、平板状の基板１１１における一方の面に異なるスペクトル光を発する複数種類のＬＥＤ１１２を多数敷設してなっており、ＬＥＤ１１２から射出される光が植物１０１の方向を向くように設置されている。ＬＥＤ１１２は、例えば砲弾型のものからなっている。
また、従来の他の植物栽培用ＬＥＤ光源として、例えば、特許文献２に開示された植物栽培用ＬＥＤ光源が知られている。
特許文献２に開示された植物栽培用ＬＥＤ光源２００は、植物培養容器の蓋に取り付け可能となっており、図１２に示すように、カソード端子２０１と、アノード端子２０２と、発光チップ２０３と、エポキシ樹脂レンズ２０４とからなっている。そして、発光チップ２０３の種類により、所定の色の放射光２０５が放出されるようになっている。
特開２００４−３４４１１４号公報（２００４年１２月９日公開） 特開平９−２５２６５１号公報（１９９７年９月３０日公開）
しかしながら、上記従来の特許文献２に開示された図１２に示す植物栽培用ＬＥＤ光源２００では、光源に使用される赤色ＬＥＤとしては、特許文献２の図２に記載されているように、波長領域６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ、好ましくは発光ピーク波長６６０ｎｍ付近のものが用いられている。また、青色ＬＥＤとしては、波長領域３８０ｎｍ〜４８０ｎｍ、好ましくは発光ピーク波長４５０ｎｍ付近のものが用いられている。
そして、特許文献２においては、青色ＬＥＤの光量は、赤色ＬＥＤの光量における５０％以下の割合となるように用いられている。ここで、一般的に、ＬＥＤは赤色及び青色を混合して使用されるが、植物によっては赤色単独を用いることも可能である。
しかしながら、赤色及び青色を混合して使用される場合、又は赤色単独を用いる場合のいずれにおいても以下の課題を有している。
（１）赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを混合使用するための配置が困難である。具体的には、設置面積がかなり大きなものとなる。また、隅部に規則正しい配置をするのが困難である。
（２）青色域と赤色域との光量割合を調整する必要があるが、青色ＬＥＤ又は赤色ＬＥＤの個数の調整によって光量割合を合わせる場合には、長期的な駆動を考慮すると劣化特性の違いにより光量割合のずれが生じる。
また、青色ＬＥＤ光の光量を赤色ＬＥＤ光の光量における５０％以下の割合とするには、
（Ａ）赤色ＬＥＤを高輝度発光させる（駆動電流を増加する）。
（Ｂ）各ＬＥＤに搭載するＬＥＤチップ数を増やす。
（Ｃ）赤色ＬＥＤの個数を増やす。
等の措置が必要となる。
しかしながら、（Ａ）の場合は、青／赤ＬＥＤチップ間の劣化特性差が助長され、長期的な駆動時における光量割合のずれがより大きくなる。また、電気的な方法で光量調整する場合には、電気駆動回路等を設置する必要があるため、複雑な構成となる。（Ｂ）の場合には、赤色ＬＥＤの大きさが大きくなり、広角の指向特性の制御が難しい等問題が生じる。（Ｃ）の場合には、青色ＬＥＤの個数が少なく、均等配置をしても、或いは青色ＬＥＤを広角の指向特性のものとしても赤色光及び青色光の混色が不十分であり、色むらが生じ易い懸念が生じる。
（３）青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとの混色は困難であり、植物栽培に必要な混合色を得ることは困難である。具体的には、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとの個別の素子を複数使用する場合に、所定の光量割合を満足しかつ同時に空間的に色むらなく一様な混色光を実現するのは非常に難しい。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得る植物栽培用ＬＥＤ光源、植物工場及び発光装置を提供することにある。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源は、上記課題を解決するために、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する第１ピーク波長に対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップと、上記第１ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体は、上記第１ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出し、上記第１ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と上記蛍光体から放出される長波長域光とが出射されると共に、上記第１ＬＥＤチップは、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第１ピーク波長に対応した第１短波長域光が、相対的に短波長域の４００〜４５０ｎｍの範囲となる１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第１ピーク波長に対応した第１短波長域光が、相対的に短波長域の４００〜４８０ｎｍの範囲となる１個又は複数個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとからなり、上記蛍光体は、上記クロロフィルａ用青色ＬＥＤチップ及びクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップが出射する各第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光をそれぞれ放出する少なくとも１種類の赤蛍光体からなり、上記１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記１個又は複数個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記赤蛍光体から放出される長波長域光とがそれぞれ出射されることを特徴としている。尚、相対的に短波長域とは、波長５００ｎｍよりも短波長域をいう。
すなわち、光合成を行う植物及び藻類等の生物の生育には、相対的に短波長域の第１ピーク波長と、第１ピーク波長よりも長波長域のピーク波長の光が必要となる場合が多い。そこで、本発明では、第１ピーク波長に対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップと、第１ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えている。そして、蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体は、第１ピーク波長よりも長波長域のピーク波長に対応した長波長域光を発する。
この結果、独立した青色ＬＥＤチップと独立した赤色ＬＥＤチップとの２種類のＬＥＤチップを使用しなくても、１種類の青色ＬＥＤチップにて植物及び藻類等の生物の成長に必要なクロロフィル等の青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体は蛍光体含有封止樹脂に分散されていることから、赤蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
また、本発明では、第１ＬＥＤチップは、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第１ピーク波長に対応した第１短波長域光が、相対的に短波長域の４００〜４５０ｎｍの範囲となる１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第１ピーク波長に対応した第１短波長域光が、相対的に短波長域の４００〜４８０ｎｍの範囲となる１個又は複数個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとからなり、上記蛍光体は、上記クロロフィルａ用青色ＬＥＤチップ及びクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップが出射する各第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光をそれぞれ放出する少なくとも１種類の赤蛍光体からなり、上記１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記１個又は複数個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記赤蛍光体から放出される長波長域光とがそれぞれ出射されることを特徴としている。
すなわち、植物は、クロロフィルａとクロロフィルｂとを有している。ここで、クロロフィルａとクロロフィルｂとは青色領域における光吸収特性がそれぞれ異なっている。具体的には、クロロフィルａは青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有し、クロロフィルｂは青色領域においては４００〜４８０ｎｍに吸収ピークを有している。
そこで、本発明では、これらクロロフィルａとクロロフィルｂとの青色領域における２種の光吸収特性にそれぞれ対応するように、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４５０ｎｍの範囲で発光ピークを有する１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する１個又は複数個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとを備えている。
この結果、クロロフィルａ及びクロロフィルｂを有する植物に、より適した植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：１０となっていることが好ましい。尚、光合成光量子束とは、光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ：photosynthetic photon flux density）に光照射面積をかけたものをいう。ここで、光量子束密度は、ある物質に太陽の光が照射している場合に、１秒間に照射される光子の数をその物質の受光面積で割った値をいう。
一般に、光量子束密度という場合には、光子の数を数えるので、赤外光又は紫外光のいずれが来ても１個は１個である。しかし、光化学反応は、色素が吸収できる光子が来たときだけに引き起こされる。例えば、植物の場合、クロロフィルに吸収されない光がいくら来ても、それは存在しないのと同じである。そこで、光合成の分野では、クロロフィルが吸収できる４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの波長領域だけの光合成有効光量子束密度又は光合成光量子束が定義されている。
ここで、本発明では、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：１０となっている。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した植物栽培用ＬＥＤ光源とすることが可能となる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、前記蛍光体含有封止樹脂における樹脂と赤蛍光体との配合比は１：０．０５〜１：０．２０となっていることが好ましい。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した植物栽培用ＬＥＤ光源とすることが可能となる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、前記樹脂層における樹脂と赤蛍光体との配合比は１：０．０５〜１：０．１０となっていることが好ましい。
すなわち、植物の光合成において中心的な役割を担うクロロフィル（葉緑素）は、光を一様に吸収するのではなく、赤色６６０ｎｍ付近と青色４５０ｎｍ付近に明確な吸収ピークを示し、これに関係して光合成の波長特性は６６０ｎｍ付近に第一ピークを有する一方、４５０ｎｍ付近に第二のピークを有している。つまり、葉を備え光合成が活発となる栽培段階では、青色及び赤色の両方の光成分を有することが生育に対して有効になる。一方、４５０ｎｍ付近の青色光は植物の高エネルギー反応系と呼ばれる光反応系にも影響を及ぼし、植物の健全な形態形成に必要不可欠である。したがって、発芽・育苗の段階では、青色光の成分の重要性が増す。
この点、本発明では、前記蛍光体含有封止樹脂における樹脂と赤蛍光体との配合比は１：０．０５〜１：０．１０となっている。このため、この配合比とすることによって、発芽・育苗の段階において植物の健全な形態形成に必要不可欠である青色光の成分の光を容易に出射する植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、前記蛍光体含有封止樹脂における樹脂と赤蛍光体との配合比は１：０．１５〜１：０．２０となっていることが好ましい。
これにより、葉を備え光合成が活発となる栽培段階において、青色及び赤色の両方の光成分を有する光を容易に出射する植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：３．５となっていることが好ましい。
これにより、植物の発芽・育苗に適した植物栽培用ＬＥＤ光源とすることが可能となる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：７．５〜１：１０となっていることが好ましい。
これにより、植物の栽培に適した植物栽培用ＬＥＤ光源とすることが可能となる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、前記赤蛍光体は、クロロフィルｂよりもクロロフィルａを多く含む植物栽培には、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有してなっている
ことが好ましい。
すなわち、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ系の成分を有する赤蛍光体は、発光ピーク６５０〜６６０ｎｍの波長を出射することができる。
したがって、クロロフィルｂよりもクロロフィルａを多く含む植物栽培には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ系の成分を有する赤蛍光体を使用するのが好ましい。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、前記赤蛍光体は、クロロフィルａよりもクロロフィルｂを多く含む植物栽培には、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有してなっていることが好ましい。
すなわち、クロロフィルｂは赤色領域では６２０〜６３０ｎｍに吸収ピークを有していると共に、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有する赤蛍光体は、発光ピーク６２０〜６３０ｎｍの波長を出射することができる。
したがって、クロロフィルａよりもクロロフィルｂを多く含む植物栽培には、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有する赤蛍光体を使用するのが好ましい。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、基板上に複数の青色ＬＥＤチップが搭載され、その周囲に立設壁が設けられていると共に、上記立設壁の内側には前記赤蛍光体を分散した樹脂が充填されているとすることができる。
これにより、いわゆる基板型の植物栽培用ＬＥＤ光源の構成とすることができる。そして、この構成においては、１個の植物栽培用ＬＥＤ光源について、複数の青色ＬＥＤチップが用いられているので、１個の植物栽培用ＬＥＤ光源で大光量の光を出射することができる。また、赤色ＬＥＤチップの代わりとして樹脂に分散された赤蛍光体を使用しているので、複数の青色ＬＥＤチップに対応する複数の赤色ＬＥＤチップに相当する設置面積を大幅に縮小することができる。
したがって、１個の植物栽培用ＬＥＤ光源によって、少ない設置面積にて大光量の光を出射することが可能となる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、前記基板の裏面には、冷却手段が設けられていることが好ましい。
これにより、高温になった青色ＬＥＤチップを冷却することが可能となる。
本発明の植物工場は、上記課題を解決するために、上記記載の植物栽培用ＬＥＤ光源を備えていることを特徴としている。
上記の発明によれば、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得る植物栽培用ＬＥＤ光源を備えた植物工場を提供することができる。
本発明の発光装置は、上記課題を解決するために、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する第１ピーク波長に対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップと、上記第１ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された第１蛍光体は、上記第１ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出し、上記第１ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と上記第１蛍光体から放出される長波長域光とが出射されると共に、上記第１ＬＥＤチップは、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第１ピーク波長に対応した第１短波長域光が、相対的に短波長域の４００〜４５０ｎｍの範囲となる１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップにてなり、さらに、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつクロロフィルａの第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍとは異なる第２ピーク波長に対応した第２短波長域光を発する、少なくとも１個の第２ＬＥＤチップが設けられていると共に、上記第１蛍光体は、上記クロロフィルａ用青色ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出する第１赤蛍光体からなり、さらに、上記第２ＬＥＤチップが出射する第２短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち上記第２ピーク波長よりも長波長域のフィコシアニンの吸収波長に対応した長波長域光を放出する第２赤蛍光体が上記蛍光体含有封止樹脂に含有されている共に、上記１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記少なくとも１個の第２ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記第１赤蛍光体から放出される長波長域光と、上記第２赤蛍光体から放出される長波長域光とがそれぞれ出射されることを特徴としている。
本発明によれば、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得る植物栽培用ＬＥＤ光源、植物工場及び発光装置を提供するという効果を奏する。
（ａ）（ｂ）は本発明における植物栽培用ＬＥＤ光源の実施の一形態を示すものであって、基板型の植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す断面図である。 （ａ）は上記基板型の植物栽培用ＬＥＤ光源における樹脂層形成前の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記基板型の植物栽培用ＬＥＤ光源における樹脂層形成後の構成を示す平面図である。 （ａ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源において配合比を樹脂：赤蛍光体＝１：０．０５としたときの発光スペクトルを示すグラフであり、（ｂ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源において配合比を樹脂：赤蛍光体＝１：０．１０としたときの発光スペクトルを示すグラフである。 （ａ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源において配合比を樹脂：赤蛍光体＝１：０．１５としたときの発光スペクトルを示すグラフであり、（ｂ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源において配合比を樹脂：赤蛍光体＝１：０．２０としたときの発光スペクトルを示すグラフである。 クロロフィルの吸収スペクトルと、本実施の形態のＬＥＤ光源の適用例を示す図である。 上記ＬＥＤ光源の温度特性を従来との比較において示すグラフである。 （ａ）（ｂ）は照明用に適用する植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す平面図であり、（ｃ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源における発光スペクトルを示すグラフである。 上記植物栽培用ＬＥＤ光源における植物工場への適用例を示す説明図である。 （ａ）は砲弾型の植物栽培用ＬＥＤ光源において配合比を樹脂：赤蛍光体＝１：０．０５としたときの構成を示す断面図であり、（ｂ）は砲弾型の植物栽培用ＬＥＤ光源において配合比を樹脂：赤蛍光体＝１：０．２０としたときの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明における植物栽培用ＬＥＤ光源の他の実施の一形態を示すものであって、基板型の植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す断面図であり、（ｂ）は上記基板型の植物栽培用ＬＥＤ光源における樹脂層形成前の構成を示す平面図である。 従来の植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す図である。 従来の他の植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す図である。
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
（植物栽培用ＬＥＤ光源の構成）
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源の構成について、図２（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図２（ａ）は赤蛍光体含有樹脂を注入する前の植物栽培用ＬＥＤ光源を示す平面図であり、図２（ｂ）は赤蛍光体含有樹脂を注入した後の植物栽培用ＬＥＤ光源を示す平面図である。
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源としての基板型ＬＥＤ光源１０は、図２（ａ）に示すように、基板としてのセラミック基板１上に複数の青色ＬＥＤチップ２が搭載され、その周囲に樹脂からなる立設壁３が設けられてなっている。
本実施の形態では、青色ＬＥＤチップ２は、例えば、電気的に直列接続されて直列に３個ずつ並んだものが、隣接する各列間で青色ＬＥＤチップ２同士が電気的に並列接続されるように並列に８列並んだ２４個からなっている。尚、本発明においては、青色ＬＥＤチップ２の個数は必ずしも複数に限らず、１個でもよく、また、複数においても２４個に限らない。さらに、複数個における並べ方についても問わない。電気的な接続方法もこれに限るものではない。
上記各青色ＬＥＤチップ２は、立設壁３の内側において、各列の青色ＬＥＤチップ２の両側に設けられた配線パターン４ａと配線パターン４ｂとにそれぞれ導電性ワイヤ５にて接続されている。そして、配線パターン４ａと配線パターン４ｂとは、セラミック基板１上において立設壁３の外側に搭載されたカソード電極ランド６ａとアノード電極ランド６ｂとにそれぞれ接続されている。
そして、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０には、図２（ｂ）に示すように、立設壁３の内側に充填されて上記複数の青色ＬＥＤチップ２の上側を被覆する樹脂層７が設けられており、この樹脂層７には、赤蛍光体が混合分散されている。
そして、本実施の形態の青色ＬＥＤチップ２は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応する第１光としての波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの光を発生する。また、赤蛍光体７ｂは、青色ＬＥＤチップ２の光を吸収してクロロフィルの赤色域吸収ピークに対応する発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの第２光を発光するものとなっている。
尚、青色ＬＥＤチップ２は、青色域吸収ピークに対応する第１光としての波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍのみでなく、紫外色を含む青紫外色領域まで出力するものであってもよい。
（青色域と赤色域との光量割合の調整）
本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０における青色域と赤色域との光量割合の調整方法について、図１（ａ）（ｂ）及び図３に基づいて説明する。図１（ａ）（ｂ）は、赤蛍光体とシリコーン樹脂との配合比が互いに異なる基板型ＬＥＤ光源１０（１０Ａ）・１０（１０Ｄ）の構成を示す断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、樹脂層７は樹脂としてのシリコーン樹脂からなる樹脂７ａに赤蛍光体７ｂが含有されたものからなっている。したがって、この樹脂７ａに対する赤蛍光体７ｂの割合を変更することによって、互いに異なる波長の光が出射できるものとなる。
例えば、赤蛍光体７ｂとして、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕを使用し、前述したように、青色ＬＥＤチップ２から波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する光を出射する。これによって、波長４００〜４８０ｎｍの第１光と波長６２０〜７００ｎｍの第２光とを出射する。尚、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕは、２価のユーロピウム（Ｅｕ）を付活材とする窒化物赤色蛍光体であり、温度特性が安定かつ高発光効率の蛍光体の１つである。
具体的には、図１（ａ）に示すように、配合比を樹脂７ａ：赤蛍光体７ｂ＝１：０．０５とした基板型ＬＥＤ光源１０Ａの場合には、図３（ａ）に示すように、波長４４０ｎｍに発光強度１．０のピーク波長と波長６４０ｎｍに発光強度０．３のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。また、配合比を樹脂７ａ：赤蛍光体７ｂ＝１：０．１０とした基板型ＬＥＤ光源１０Ｂの場合には、図３（ｂ）に示すように、波長４４０ｎｍに発光強度１．０のピーク波長と波長６４０ｎｍに発光強度０．８のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。
さらに、配合比を樹脂７ａ：赤蛍光体７ｂ＝１：０．１５とした基板型ＬＥＤ光源１０Ｃの場合には、図４（ａ）に示すように、波長４４０ｎｍに発光強度０．５６のピーク波長と波長６４０ｎｍに発光強度１．０のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。
そして、図１（ｂ）に示すように、配合比を樹脂７ａ：赤蛍光体７ｂ＝１：０．２０とした基板型ＬＥＤ光源１０Ｄとした場合には、図４（ｂ）に示すように、波長４４０ｎｍに発光強度０．４のピーク波長と波長６４０ｎｍに発光強度１．０のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。
このように樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比を変更することによって、容易に青色域と赤色域との光量割合を調整することが可能となる。
（植物の成長において必要な光の波長）
次に、植物の成長においてどのような波長の光を照射すればよいのかについて、図５に基づいて説明する。図５は、クロロフィルの光吸収特性と本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０のスペクトルを示す図である。
まず、植物の光合成において中心的な役割を担う葉緑素（クロロフィル）は、光を一様に吸収するのではなく、図５に示すように、赤色６６０ｎｍ付近と青色４５０ｎｍ付近とに明確な吸収ピークを示し、これに関係して、光合成の波長特性は６６０ｎｍ付近に第一ピークを有すると共に、４５０ｎｍ付近に第二のピークを有している。
したがって、植物が葉を備え光合成が活発となる栽培段階では、赤色及び青色の両方の光成分を有することが生育に対して有効になる。
一方、４５０ｎｍ付近の青色光は、植物の高エネルギー反応系と呼ばれる光反応系にも影響を及ぼし、植物の健全な形態形成に必要不可欠である。このため、発芽・育苗の段階では、青色光の成分の重要性が増す。
これに対して、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０においては、図５に示すように、クロロフィルの青色域吸収帯には本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０Ａが適していると共に。クロロフィルの赤色域吸収帯には本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０Ｄが適していることが分かる。
このように、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０においては、樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比を変更するのみでクロロフィルの光吸収特性に容易に合わせることができることがわかる。
ところで、光の分野では、光量の単位として例えば光量子束密度が用いられる。ここで、光量子束密度は、ある物質に太陽の光が照射している場合に、１秒間に照射される光子の数をその物質の受光面積で割った値をいう。しかし、光量子束密度という場合には、光子の数を数えるので、赤外光又は紫外光のいずれが来ても１個は１個である。一方、光化学反応は、色素が吸収できる光子が来たときだけに引き起こされる。例えば、植物の場合、クロロフィルに吸収されない光がいくら来ても、それは存在しないのと同じである。そこで、光合成の分野では、クロロフィルが吸収できる４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの波長領域だけの光合成有効光量子束密度又は光合成光量子束が定義されている。尚、光合成光量子束とは、光合成光量子束とは、光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ：photosynthetic photon flux density）に光照射面積をかけたものをいう。この値は、単にクロロフィルの赤域及び青域の吸収ピーク波長のエネルギーで表現した値ではなく、植物の成長に必要な光強度を求めるために、赤域及び青域の各吸収スペクトルに対応するエネルギー（すなわち光合成に必要なエネルギー）を光量子の量で表現した値である。また、光合成光量子束は、ＬＥＤ光源からのスペクトル特性と、各波長の光量子１個のエネルギーとから求めることができる。
したがって、光合成光量子束を用いて基板型ＬＥＤ光源１０を表すと、図３（ａ）に示す基板型ＬＥＤ光源１０Ａでは、光合成光量子束が波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域では、１μｍｏｌ／ｓであり、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域では、１．３μｍｏｌ／ｓとなっている。尚、この値は、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍ及び波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの面積から求まる値である。そして、これを比率であらわすと、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３となる。
また、図４（ａ）に示す基板型ＬＥＤ光源１０Ｄでは、光合成光量子束が波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域では、０．２μｍｏｌ／ｓであり、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域では、２．０μｍｏｌ／ｓとなっている。そして、これを比率であらわすと、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１０となる。
尚、図３（ｂ）に示す基板型ＬＥＤ光源１０Ｂでは、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：３．５となる。また、図４（ａ）に示す基板型ＬＥＤ光源１０Ｃでは、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：７．５となる。
したがって、本実施の形態では、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：１０となっている。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した基板型ＬＥＤ光源１０とすることが好ましい。
具体的には、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：３．５となる基板型ＬＥＤ光源１０Ａ・１０Ｂが好ましい。これにより、植物の発芽・育苗に適した基板型ＬＥＤ光源１０Ａ・１０Ｂとすることができる。
また、本実施の形態では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：７．５〜１：１０となる基板型ＬＥＤ光源１０Ｃ・１０Ｄが好ましい。これにより、植物の栽培に適した基板型ＬＥＤ光源１０Ｃ・１０Ｄすることができる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０と従来の単独の植物栽培用の赤色ＬＥＤとの相対全光束における温度特性を図６に示す。図６において、横軸は搭載チップのジャンクション温度を示し、縦軸は相対全光束値を示している。図６に示すように、基板型ＬＥＤ光源１０（図６において実線）と従来の単独の植物栽培用の赤色ＬＥＤ（図６において破線）とでは、高温領域において約１０％の温度特性の差があることが判る。この理由は、赤色ＬＥＤの温度特性が悪いことに起因している。これに対して、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では赤色ＬＥＤの代わりに赤蛍光体７ｂにて構成しているため温度特性が向上している。延いては、基板型ＬＥＤ光源１０及び後述する砲弾型ＬＥＤランプ４０は、クロロフィルの光吸収特性の光吸収ピークによくあわせることができる。
（赤蛍光体の材質）
ここで、上記の説明において、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、赤蛍光体７ｂとして、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕを使用したが、必ずしもこれに限らず、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕを使用することも可能である。この（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３は、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕにおいて、Ｃａの一部をＳｒに置換えて発光ピーク波長を短波長にシフトさせたものであり、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕと同様に温度特性が安定かつ高発光効率の蛍光体である。
具体的には、特に、クロロフィルｂよりもクロロフィルａを多く含む植物等に対しては、赤蛍光体７ｂとしてＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ（発光ピーク６５０〜６６０ｎｍ）を使用することが好ましい。また、クロロフィルａよりもクロロフィルｂを多く含む植物などに対しては赤蛍光体７ｂとしてより短波長側に発光ピーク（６２０〜６３０ｎｍ）をもつ（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕを使用することが好ましい。
また、赤蛍光体７ｂとして、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２ ・ＧｅＯ２ ：Ｍｎ、Ｌａ２ Ｏ２ Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２ Ｏ２ Ｓ：Ｅｕ、ＬｉＥｕＷ２ Ｏ８ 、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）２ Ｏ３ 、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ３ 、及び／又はＹＶＯ４ ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ，Ｃｅ，Ｋを使用することも可能である。
勿論、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕと（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕとを使用する等、赤蛍光体７ｂを２種類併用してもよいことはいうまでもない。クロロフィルａとクロロフィルｂとが半分ずつ含まれる植物の栽培にとって有効である。
また、クロロフィルの青色領域の光吸収特性に対しても青色ＬＥＤチップ２のピーク波長を、クロロフィルａ及びクロロフィルｂの吸収ピークに合致するように適宜選定してもよい。例えば、クロロフィルａを多く含む植物では４３０〜４４０ｎｍにピークを有する青色ＬＥＤチップ２（タイプＩ）を使用し、クロロフィルｂを多く含む植物では４５０〜４６０ｎｍにピークを有する青色ＬＥＤチップ２（タイプＩＩ）を使用することが好ましい。
さらに、青色ＬＥＤチップ２と赤蛍光体７ｂの組み合わせを、クロロフィルａ及びクロロフィルｂの各タイプに合致した組み合わせの基板型ＬＥＤ光源１０としてもよい。例えば、タイプＩの青色ＬＥＤチップ２と、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕからなる赤蛍光体７ｂとの組み合わせや、タイプＩＩの青色ＬＥＤチップ２と（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕからなる赤蛍光体７ｂとの組み合わせ等、それぞれの組み合わせ構成の基板型ＬＥＤ光源１０とすることが可能である。
この場合、それぞれ樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比を所望の光量割合になるように適宜調整する。
（人間が作業するために必要な基板型ＬＥＤ光源（照明用ＬＥＤ光源）の構成）
上述した基板型ＬＥＤ光源１０は、植物栽培用ＬＥＤ光源のものであったが、この基板型ＬＥＤ光源１０を利用して人間が作業するために必要な照明用ＬＥＤ光源２０とすることが可能であり、容易に行うことができる。
すなわち、前述した基板型ＬＥＤ光源１０の構成に加えて、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、複数の青色ＬＥＤチップ２…の上側を被覆する樹脂層７には、赤蛍光体７ｂに加えて緑蛍光体７ｃが追加して樹脂７ａに混合分散されている。
具体的には、照明用ＬＥＤ光源２０は、セラミック基板１上に複数の青色ＬＥＤチップ２が搭載され、その周囲に立設壁３が立設されてなっている。
本実施の形態では、青色ＬＥＤチップ２は、例えば、直列に１２個ずつ並んだものが、並列に１３列並んだ１５６個からなっている。尚、本発明においては、青色ＬＥＤチップ２の個数は必ずしも複数に限らず、１個でもよく、また、複数においても１５６個に限らない。さらに、複数個における並べ方についても問わない。
上記各青色ＬＥＤチップ２は、立設壁３の内側において、各列の青色ＬＥＤチップ２の両側に設けられた配線パターン４ａと配線パターン４ｂとにそれぞれ導電性ワイヤ５にて電気的に接続されている。そして、配線パターン４ａと配線パターン４ｂとは、セラミック基板１上において立設壁３の外側に搭載されたカソード電極ランド６ａとアノード電極ランド６ｂとにそれぞれ電気的に接続されている。
そして、本実施の形態の照明用ＬＥＤ光源２０には、図７（ｂ）に示すように、立設壁３の内側に充填されて上記複数の青色ＬＥＤチップ２の上側を被覆する樹脂層７が設けられており、この樹脂層７には、赤蛍光体７ｂと緑蛍光体７ｃとがシリコーン樹脂からなる樹脂７ａに混合分散されている。
ここで、照明用ＬＥＤ光源２０では、樹脂７ａと赤蛍光体７ｂと緑蛍光体７ｃとの配合比は、例えば１：０．０１：０．１０となっている。この配合比により、図７（ｃ）に示す発光スペクトルが得られる。図７（ｃ）に示す発光スペクトルにおいては、人間が最も明るく感じる波長５５０ｎｍ付近の光量が増加しているのが把握できる。したがって、照明用ＬＥＤ光源２０は人間が作業するための照明光源として有効であることが判る。
（植物工場への適用）
次に、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０の植物工場への適用例について、図８に基づいて説明する。図８は本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０及び照明用ＬＥＤ光源２０を使用する植物工場３０の一例を示す図である。
本実施の形態の植物工場３０においては、図８に示すように、発芽棚には基板型ＬＥＤ光源１０Ａを例えば１３００個設置する。また、育苗棚には基板型ＬＥＤ光源１０Ａを４６００個設置する。さらに、栽培棚には基板型ＬＥＤ光源１０Ｄを１７０００個設置する。また、出荷棚では、人間が作業を行うので、照明用ＬＥＤ光源２０を３７０個設置する。
このように、本実施の形態の発光装置及び基板型ＬＥＤ光源１０は、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の第１ピーク波長としてのクロロフィルの青色域吸収ピークに対応した波長が４００〜４８０ｎｍの第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップとしての青色ＬＥＤチップ２と、青色ＬＥＤチップ２を覆う蛍光体含有封止樹脂としての樹脂層７とを備えている。樹脂層７に含有された蛍光体としての赤蛍光体７ｂは、青色ＬＥＤチップ２が出射する第１短波長域光を吸収することにより、複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域のピーク波長であるクロロフィルの赤色域吸収ピークに対応した波長６２０〜７００ｎｍの長波長域光を出力する。そして、青色ＬＥＤチップ２から発する第１短波長域光と赤蛍光体７ｂから放出される長波長域光とが出射される。
すなわち、光合成を行う植物の生育には、相対的に短波長域の第１ピーク波長と、第１ピーク波長よりも長波長域のピーク波長の光が必要となる場合が多い。そこで、本実施の形態では、第１ピーク波長に対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の青色ＬＥＤチップ２と、青色ＬＥＤチップ２を覆う樹脂層７とを備えている。そして、樹脂層７に含有された赤蛍光体７ｂは、第１ピーク波長よりも長波長域のピーク波長に対応した長波長域光を発する。
この結果、独立した青色ＬＥＤチップと独立した赤色ＬＥＤチップとの２種類のＬＥＤチップを使用しなくても、１種類の青色ＬＥＤチップにて植物等の生物の成長に必要なクロロフィル等の青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体は樹脂層に分散されていることから、赤蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る発光装置及び植物栽培用ＬＥＤ光源１０を提供することができる。
また、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１０は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する１個又は複数個の青色ＬＥＤチップ２と、青色ＬＥＤチップ２からの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの光を放出する赤蛍光体７ｂと、赤蛍光体７ｂを分散して上記１個又は複数個の青色ＬＥＤチップ２を覆う樹脂層７とが設けられ、上記青色ＬＥＤチップ２から発する青色光と、上記クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの光とが上記樹脂層７から出射される。
上記の構成によれば、植物栽培用ＬＥＤ光源は、１個又は複数個の青色ＬＥＤチップ２とこの青色ＬＥＤチップ２を覆う赤蛍光体７ｂを分散した樹脂層７とからなっている。そして、この構成において、青色ＬＥＤチップ２にてクロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で光を出力することができる。そして、赤蛍光体７ｂは、青色ＬＥＤチップ２からの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの光を発光する。
この結果、独立した青色ＬＥＤチップ２と独立した赤色ＬＥＤチップとの２種類のＬＥＤチップを使用しなくても、１種類の青色ＬＥＤチップ２にて植物の成長に必要なクロロフィルの青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体７ｂは樹脂層に分散されていることから、赤蛍光体７ｂを樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：１０となっていることが好ましい。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した基板型ＬＥＤ光源１０とすることが可能となる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、樹脂層７における樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比は１：０．０５〜１：０．２０となっている。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した基板型ＬＥＤ光源１０とすることが可能となる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、樹脂層７における樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比は１：０．０５〜１：０．１０となっていることが好ましい。
すなわち、植物の光合成において中心的な役割を担うクロロフィル（葉緑素）は、光を一様に吸収するのではなく、赤色６６０ｎｍ付近と青色４５０ｎｍ付近に明確な吸収ピークを示し、これに関係して光合成の波長特性は６６０ｎｍ付近に第一ピークを有する一方、４５０ｎｍ付近に第二のピークを有している。つまり、葉を備え光合成が活発となる栽培段階では、青色及び赤色の両方の光成分を有することが生育に対して有効になる。一方、４５０ｎｍ付近の青色光は植物の高エネルギー反応系と呼ばれる光反応系にも影響を及ぼし、植物の健全な形態形成に必要不可欠である。したがって、発芽・育苗の段階では、青色光の成分の重要性が増す。
この点、本実施の形態では、樹脂層７における樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比は１：０．０５〜１：０．１０となっている。このため、この配合比とすることによって、発芽・育苗の段階において植物の健全な形態形成に必要不可欠である青色光の成分の光を容易に出射する基板型ＬＥＤ光源１０を提供することができる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、樹脂層７における樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比は１：０．１５〜１：０．２０となっている。これにより、葉を備え光合成が活発となる栽培段階において、青色及び赤色の両方の光成分を有する光を容易に出射する基板型ＬＥＤ光源１０を提供することができる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：３．５となっていることが好ましい。これにより、植物の発芽・育苗に適した基板型ＬＥＤ光源１０とすることが可能となる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：７．５〜１：１０となっていることが好ましい。これにより、植物の栽培に適した基板型ＬＥＤ光源１０することが可能となる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、赤蛍光体７ｂは、クロロフィルｂよりもクロロフィルａを多く含む植物栽培には、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有し
てなっていることが好ましい。
すなわち、植物は、クロロフィルａとクロロフィルｂとを有している。ここで、クロロフィルａとクロロフィルｂとはそれぞれ光吸収特性が異なっている。具体的には、クロロフィルａは赤色領域では６５０〜６６０ｎｍに吸収ピークを有し、クロロフィルｂは赤色領域では６２０〜６３０ｎｍに吸収ピークを有している。
そこで、本実施の形態では、赤蛍光体７ｂは、クロロフィルｂよりもクロロフィルａを多く含む植物栽培には、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有してなっている。すなわ
ち、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有する赤蛍光体は、発光ピーク６５０〜６６０ｎｍの波長を出射することができる。
したがって、クロロフィルｂよりもクロロフィルａを多く含む植物栽培には、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有する赤蛍光体７ｂを使用するのが好ましい。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、赤蛍光体７ｂは、クロロフィルａよりもクロロフィルｂを多く含む植物栽培には、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の
成分を有してなっていることが好ましい。
すなわち、クロロフィルｂは赤色領域では６２０〜６３０ｎｍに吸収ピークを有していると共に、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有する赤蛍光体は、発光ピーク６２０〜６３０ｎｍの波長を出射することができる。
したがって、クロロフィルａよりもクロロフィルｂを多く含む植物栽培には、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有する赤蛍光体７ｂを使用するのが好ましい。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、セラミック基板１上に複数の青色ＬＥＤチップ２が搭載され、その周囲に立設壁３が設けられていると共に、立設壁３の内側には赤蛍光体７ｂを分散した樹脂７ａが充填されている。
これにより、いわゆる基板型の基板型ＬＥＤ光源１０の構成とすることができる。そして、この構成においては、１個の基板型ＬＥＤ光源１０について、複数の青色ＬＥＤチップ２が用いられているので、１個の基板型ＬＥＤ光源１０で大光量の光を出射することができる。また、赤色ＬＥＤチップの代わりとして樹脂７ａに分散された赤蛍光体７ｂを使用しているので、複数の青色ＬＥＤチップ２に対応する複数の赤色ＬＥＤチップに相当する設置面積を大幅に縮小することができる。
したがって、１個の基板型ＬＥＤ光源１０によって、少ない設置面積にて大光量の光を出射することが可能となる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、波長４００〜４８０ｎｍの第１光と波長６２０〜７００ｎｍの第２光とが樹脂層７から出射される。
これにより、植物育成に必要な青色及び赤色の両ピークを１個の基板型ＬＥＤ光源１０にて生成することができることになる。このように、１個の基板型ＬＥＤ光源１０とすることによって、基板型ＬＥＤ光源１０の設置面積の縮小が可能となり、信頼性が高まり、植物工場等での使用に適した光源とすることができる。
また、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、第１光は青色ＬＥＤチップ２からの光であり、第２光は赤蛍光体７ｂから放出される光である。すなわち、基板型ＬＥＤ光源１０では、発光部の近傍でクロロフィルの光吸収特性の光吸収ピークが生成されている。このことから基板型ＬＥＤ光源１０からの第１光と第２光が均一に照射される。すなわち、基板型ＬＥＤ光源１０では、発光部の近傍でクロロフィルの光吸収特性の光吸収ピークが生成されている。このことから基板型ＬＥＤ光源１０からの第１光と第２光が均一に照射される。
具体的には、青色ＬＥＤチップ２から出射される第１光は、一部は赤蛍光体７ｂに吸収されて該赤蛍光体７ｂから第２光が出射され、残りは赤蛍光体７ｂにより散乱される。そして、赤蛍光体７ｂは蛍光体１個１個が点光源であるので、青色光又は赤色光が均一に発光する。
この結果、植物育成に必要な青色及び赤色の両ピークを１個の基板型ＬＥＤ光源１０にて生成することができることになる。このように、１個の基板型ＬＥＤ光源１０とすることによって、基板型ＬＥＤ光源１０の設置面積の縮小が可能となり、信頼性が高まり、植物工場等での使用に適した光源とすることができる。
また、本実施の形態の植物工場３０は、上記基板型ＬＥＤ光源１０Ａ及び／又は基板型ＬＥＤ光源１０Ｂ、並びに基板型ＬＥＤ光源１０Ｃ及び／又は基板型ＬＥＤ光源１０Ｄを備えている。
それゆえ、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得る基板型ＬＥＤ光源１０を備えた植物工場３０を提供することができる。
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、図１（ａ）（ｂ）においては、セラミック基板１の裏面には何も設けられていないが、特にこれに限定するものではない。例えば、基板型ＬＥＤ光源１０の放熱板を兼ねるセラミック基板１の裏面側、つまり青色ＬＥＤチップ２を搭載した面とは反対側に、フィン付きヒートシンクを取り付けることが可能である。これにより、植物工場の室内において、エアーフローを利用することにより、フィン付きヒートシンクにてセラミック基板１を冷却することが可能となる。尚、この場合、フィン付きヒートシンクの開口部はエアーフローの方向と同じ方向であることが好ましい。
また、セラミック基板１の裏面に、液体培養液を循環させる管を設けた構成とすることも可能である。これにより、基板型ＬＥＤ光源１０を好適に冷却することが可能となり、安定したクロロフィルの光吸収特性の光吸収ピークに合う第１光と第２光とを照射することができる。
このように、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０では、セラミック基板１の裏面には、冷却手段としてのフィン付きヒートシンクが設けられていることが好ましい。
これにより、高温になった青色ＬＥＤチップ２を冷却することが可能となる。
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態１にて説明した基板型ＬＥＤ光源１０及び照明用ＬＥＤ光源２０は、セラミック基板１上に１個又は複数個の青色ＬＥＤチップ２が搭載されたものからなっていた。しかし、図９（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源は、形状が一般的な砲弾型の形態を有している点が異なっている。
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源の構成について、図９（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図９（ａ）（ｂ）は、砲弾型ＬＥＤランプの構成を示す模式的断面図である。
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源としての砲弾型ＬＥＤランプ４０は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、カップとしてのマウントリードカップ４１内に接着された青色ＬＥＤチップ２と、シリコーン樹脂からなる樹脂７ａ及び赤蛍光体７ｂからなる樹脂層７と、導線としての導電性ワイヤ５と、アノードリードとしてのアノードリードフレーム４２と、カソードリードとしてのカソードリードフレーム４３と、砲弾型に形成し、上記アノードリードフレーム４２及びカソードリードフレーム４３の先端を除いて全体を砲弾型に封止するエポキシ樹脂からなる封止樹脂４４とからなっている。赤蛍光体７ｂは、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕを使用することができる。
上記砲弾型ＬＥＤランプ４０を製造するときには、マウントリードカップ４１内に、青色ＬＥＤチップ２を接着する。次いで、青色ＬＥＤチップ２と図示しないマウントリード、及び青色ＬＥＤチップ２と図示しないインナーリードとは、それぞれ導電性ワイヤ５にて導通する。その後、赤蛍光体７ｂを樹脂７ａに混合、分散させ、マウントリードカップ４１内に流し込むことにより樹脂層７を形成する。この結果、樹脂層７にて青色ＬＥＤチップ２を被覆し、固定している。最後に、全体をエポキシ樹脂からなる封止樹脂４４によるモールド部材で被覆及び保護する。
上記砲弾型ＬＥＤランプ４０では、青色ＬＥＤチップ２は、第１光としての波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの光を発生する。この第１光は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応する。一方、赤蛍光体７ｂは、青色ＬＥＤチップ２の光を吸収して発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの第２光を発光する。この第２光がクロロフィルの赤色域吸収ピークに対応する。
そして、本実施の形態では、図９（ａ）に示す本実施の形態の砲弾型ＬＥＤランプ４０では、樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比が１：０．０５とした砲弾型ＬＥＤランプ４０Ａとなっており、実施の形態１の基板型ＬＥＤ光源１０Ａと同じ図３（ａ）に示すスペクトルを出力するようになっている。したがって、砲弾型ＬＥＤランプ４０Ａはクロロフィルの青色域吸収ピークに対応しており、発芽・育苗用に使用するのが好ましい。ただし、必ずしもこれに限らず、樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比が１：０．１０〜１：０．１５とした砲弾型ＬＥＤランプ４０をすることも可能である。
一方、図９（ｂ）に示す砲弾型ＬＥＤランプ４０は、樹脂７ａと赤蛍光体７ｂとの配合比が１：０．２０とした砲弾型ＬＥＤランプ４０Ｄとなっている。したがって、この砲弾型ＬＥＤランプ４０Ｄは、実施の形態１の基板型ＬＥＤ光源１０Ｄと同じ図４（ｂ）に示すスペクトルを出力するようになっている。これにより、砲弾型ＬＥＤランプ４０Ｄは、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応しており、栽培用に使用するのが好ましいものとなっている。
このような砲弾型ＬＥＤランプ４０は、実施の形態１にて説明したセラミック基板１に青色ＬＥＤチップ２を搭載した基板型ＬＥＤ光源１０が取り付けることが難しい箇所に取り付ける。このことからすると、基板型ＬＥＤ光源１０が取り付けることが難しい箇所は少ないと考えられるので、実施の形態１の基板型ＬＥＤ光源１０と実施の形態２の砲弾型ＬＥＤランプ４０とを併用を行ってもよい。
最後に、実施の形態１の基板型ＬＥＤ光源１０と実施の形態２の砲弾型ＬＥＤランプ４０と従来の赤色砲弾型ＬＥＤランプと青色砲弾型ＬＥＤランプとを組み合わせたものとの比較を表１に示す。
Figure 0005450559
表１に示すように、本実施の形態１の基板型ＬＥＤ光源１０、及び本実施の形態２の砲弾型ＬＥＤランプ４０は、従来の赤色砲弾型ＬＥＤランプと青色砲弾型ＬＥＤランプとを組み合わせたものと比べて、信頼性、コスト、特性、設置面積、寿命の全ての点で優れていることが把握される。
具体的には、設置面積については、従来技術である青色砲弾型ＬＥＤと赤色砲弾型ＬＥＤとを組み合わせたときの設置面積を１とすると、砲弾型ＬＥＤランプ４０では１／３となり、基板型ＬＥＤ光源１０及び照明用ＬＥＤ光源２０では１／６となる。このため、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０及び照明用ＬＥＤ光源２０並びに砲弾型ＬＥＤランプ４０では、設置面積が少なくてすむという特徴がある。
また、コストについても、本実施の形態の基板型ＬＥＤ光源１０及び照明用ＬＥＤ光源２０並びに砲弾型ＬＥＤランプ４０では、従来に比べてコストメリットがあることが明らかである。
さらに、基板型ＬＥＤ光源１０及び照明用ＬＥＤ光源２０の寿命は３〜４万時間と、電熱型ランプ（電球）はいうまでもなく、蛍光灯ランプに比べても十倍以上も長寿命である。
このように、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源としての砲弾型ＬＥＤランプ４０では、カソードリードフレーム４３と、カソードリードフレーム４３に接続されたマウントリードカップ４１と、マウントリードカップ４１内に搭載された１個又は複数個の青色ＬＥＤチップ２と、マウントリードカップ４１内に搭載された青色ＬＥＤチップ２から導電性ワイヤ５を介して接続されたアノードリードフレーム４２と、マウントリードカップ４１内で、青色ＬＥＤチップ２を覆うように充填された、赤蛍光体７ｂを分散した樹脂層７と、カソードリードフレーム４３とアノードリードフレーム４２との各端部を露出した状態で、マウントリードカップ４１全体を砲弾状に封止した封止樹脂４４とを備え、青色ＬＥＤチップ２から第１ピーク波長に対応した第１短波長域光と赤蛍光体７ｂからピーク波長に対応した長波長域光とが樹脂層７から出射される。
これにより、いわゆる砲弾型の砲弾型ＬＥＤランプ４０とすることができる。そして、このような砲弾型の砲弾型ＬＥＤランプ４０は設置面積が狭いので、植物栽培のスポット照射に適している。
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態１にて説明した基板型ＬＥＤ光源１０、及び実施の形態２にて説明した砲弾型ＬＥＤランプ４０は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する１個又は複数個の青色ＬＥＤチップを有していた。
しかしながら、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源では、青色ＬＥＤチップは、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４５０ｎｍの範囲で発光ピークを有する複数のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する複数のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとからなっている点が異なっている。
すなわち、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源としての基板型ＬＥＤ光源５０は、図１０（ａ）に示すように、基板としてのセラミック基板１上に複数の青色ＬＥＤチップ２と青色ＬＥＤチップ５２とが搭載され、その周囲に樹脂からなる立設壁３が設けられてなっている。
上記各青色ＬＥＤチップ２及び各青色ＬＥＤチップ５２は、図１０（ｂ）に示すように、立設壁３の内側において、各列の青色ＬＥＤチップ２・５２の両側に設けられた配線パターン４ａと配線パターン４ｂとにそれぞれ導電性ワイヤ５にて接続されている。そして、配線パターン４ａと配線パターン４ｂとは、セラミック基板１上において立設壁３の外側に搭載されたカソード電極ランド６ａとアノード電極ランド６ｂとにそれぞれ接続されている。
上記立設壁３の内側には、図１０（ａ）に示すように、複数の青色ＬＥＤチップ２・５２の上側を被覆する樹脂層７が設けられている。この樹脂層７は、充填された樹脂７ａに赤蛍光体７ｂが混合分散されたものからなっている。
そして、本実施の形態の青色ＬＥＤチップ２は、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応する第１光としての波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色領域長波長の光を発生する。したがって、青色領域長波長用の青色ＬＥＤチップ２は、本発明のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとして機能している。
一方、本実施の形態の青色ＬＥＤチップ５２は、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応する第１光としての波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍの青色領域短波長の光を発生する。したがって、青色領域短波長用の青色ＬＥＤチップ５２は、本発明のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップとして機能している。
また、赤蛍光体７ｂは、青色ＬＥＤチップ２及び青色ＬＥＤチップ５２の光を吸収してクロロフィルａ及びクロロフィルｂの赤色域吸収ピークに対応する発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの第２光を発光するものとなっている。
すなわち、植物は、クロロフィルａとクロロフィルｂとを有している。ここで、クロロフィルａとクロロフィルｂとは青色領域における光吸収特性がそれぞれ異なっている。具体的には、前記実施の形態１で説明した図５に示すように、クロロフィルａは青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有し、クロロフィルｂは青色領域においては４００〜４８０ｎｍに吸収ピークを有している。
そこで、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源としての基板型ＬＥＤ光源５０では、青色ＬＥＤチップは、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４５０ｎｍの範囲で発光ピークを有する複数のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップとしての青色領域短波長用の青色ＬＥＤチップ５２と、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する複数のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとしての青色領域長波長用の青色ＬＥＤチップ２とからなっている。そして、複数の青色ＬＥＤチップ５２・２から発する青色光と、上記クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの光とが上記樹脂層７から出射される。
この結果、クロロフィルａ及びクロロフィルｂを有する植物に、より適した植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
尚、上記の説明では、基板型ＬＥＤ光源１０の構成を一部変更した植物栽培用ＬＥＤ光源としての基板型ＬＥＤ光源５０について説明した。しかし、本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源については、必ずしもこれに限らず、実施の形態２にて説明した砲弾型ＬＥＤランプ４０の構成を一部変更した砲弾型ＬＥＤランプについても適用が可能である。
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜実施の形態３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜実施の形態３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態１〜実施の形態３では、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物を対象とした植物栽培用ＬＥＤ光源について説明した。しかしながら、本発明の発光装置は、植物に限らず光合成を行うべく生育に光を必要とする藻類を対象にすることも可能である。したがって、本実施の形態では、光合成を行う藻類への適用について説明する。
すなわち、光合成を行うクロロフィルａ，ｂ以外に色素として、クロロフィル色素系のクロロフィルｃ、バクテリオクロロフィルａ（８３５ｎｍ）、及びカロテノイド色素系のβカロテン（４４６ｎｍ）、ルテイン、フコキサンチン（４５３ｎｍ）、並びにフィコピリン色素系の及びフィコシアニン（６１２ｎｍ）、フィコエリトリン（５４０ｎｍ）が挙げられる。尚、カッコ内の数値は吸収ピークの波長である。上述したように、バクテリオクロロフィルは８００ｎｍ以上に吸収ピークがある。
ここで、各種の藻類においては、具体的には以下の色素を有している。
まず、ケイ藻類は、主な色素としてクロロフィルａとフコキサンチン（４５３ｎｍ）とを有している。上記クロロフィルａは、前述したように、青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有しており、赤色領域では６５０〜６６０ｎｍに吸収ピークを有している。
したがって、この場合、光合成を行うべく生育に光を必要とするケイ藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域であるフコキサンチンの第１ピーク波長４５３ｎｍに対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップとしての青色系ＬＥＤチップと、該青色系ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての赤蛍光体は、上記青色系ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４５３ｎｍよりも長波長域のクロロフィルａのピーク波長６５０〜６６０ｎｍに対応した長波長域光を発する発光装置とするのが好ましい。これにより、ケイ藻類の成長を促進することができる。
また、ケイ藻類の場合、複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつフコキサンチンの第１ピーク波長４５３ｎｍとは異なるクロロフィルａの第２ピーク波長４００〜４５０ｎｍに対応した第２短波長域光を発する、１個又は複数個の第２ＬＥＤチップを備えているとすることが可能である。これにより、ケイ藻類の成長をさらに促進することができる。
次に、緑藻類は、主な色素としてクロロフィルａ，ｂとβカロテン（４４６ｎｍ）とを有している。前述したように、クロロフィルａは青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有し、赤色領域では６５０〜６６０ｎｍに吸収ピークを有している。また、クロロフィルｂは青色領域においては４００〜４８０ｎｍに吸収ピークを有し、赤色領域では６２０〜６３０ｎｍに吸収ピークを有している。
したがって、この場合、光合成を行うべく生育に光を必要とする緑藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域であるβカロテンの第１ピーク波長４４６ｎｍに対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップとしての青色系ＬＥＤチップと、該青色系ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての赤蛍光体は、上記青色系ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４４６ｎｍよりも長波長域のクロロフィルａのピーク波長６５０〜６６０ｎｍ及びクロロフィルｂのピーク波長６２０〜６３０ｎｍに対応した長波長域光を発する発光装置とするのが好ましい。これにより、緑藻類の成長を促進することができる。
次に、ラン藻類は、主な色素としてクロロフィルａとフィコシアニン（６１２ｎｍ）とを有している。前述したように、上記クロロフィルａは、青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有している。
したがって、この場合、光合成を行うべく生育に光を必要とするラン藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域であるクロロフィルａの第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍに対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップとしての青色系ＬＥＤチップと、該青色系ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての赤蛍光体は、上記青色系ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍよりも長波長域のフィコシアニンのピーク波長６１２ｎｍに対応した長波長域光を発する発光装置とするのが好ましい。これにより、ラン藻類の成長を促進することができる。
この場合、赤蛍光体の吸収ピーク波長に一致する青色ＬＥＤチップを用いることも可能である。
すなわち、まず、相対的に短波長域であるクロロフィルａの第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍに対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップとしての第１青色系ＬＥＤチップと、該第１青色系ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての第１赤蛍光体は、上記第１青色系ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍよりも長波長域のクロロフィルａのピーク波長６５０〜６６０ｎｍに対応した長波長域光を発光する。
次に、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつクロロフィルａの第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍとは異なる第２ピーク波長に対応した第２短波長域光を発する、１個又は複数個の第２ＬＥＤチップとしての第２青色系ＬＥＤチップを設ける。
この第２青色系ＬＥＤチップにおいては、蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体としての第２赤蛍光体は、第２青色系ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍよりも長波長域のフィコシアニンのピーク波長６１２ｎｍに対応した長波長域光を発光するようにする。
これにより、第１短波長域光を発光する第１青色系ＬＥＤチップの第１赤蛍光体では、相対的に長波長域のフィコシアニンのピーク波長６１２ｎｍに対応した長波長域光を発することができない場合に、第２短波長域光を発光する第２青色系ＬＥＤチップを用いることにより、第２赤蛍光体にてフィコシアニンのピーク波長６１２ｎｍに対応した長波長域光を発光することが可能である。
この結果、フィコシアニンに対して、より発光強度の強い赤色波長領域の光りが発光装置から出射され、ひいてはラン藻類の発育が良好となる。
尚、このような方法は、ラン藻類だけではなく他の生物の栽培、培養にも用いることができる。
このような発光装置を用いることにより、ケイ藻類、緑藻類、ラン藻類等の藻類を発光装置にて照射することによって、ケイ藻類、緑藻類、ラン藻類等の藻類の成長を促進することができる。
また、独立した青色ＬＥＤチップと独立した赤色ＬＥＤチップとの２種類のＬＥＤチップを使用しなくても、１種類の青色ＬＥＤチップにて藻類等の生物の成長に必要なクロロフィル等の青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体は樹脂層に分散されていることから、赤蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る発光装置を提供することができる。
本実施の形態の発光装置では、複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつ第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長に対応した第２短波長域光を発する、１個又は複数個の第２ＬＥＤチップを備えているとすることができる。
この結果、相対的に短波長域のピーク波長が第１ピーク波長と第２ピーク波長との２種類存在する場合においても、適切に藻類等の生物の成長を促す発光装置を提供することができる。
以上のように、本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、前記複数のピーク波長のうち、前記相対的に短波長域のピーク波長であって、かつ前記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長に対応した第２短波長域光を発する、１個又は複数個の第２ＬＥＤチップを備え、前記第１ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記第２ＬＥＤチップから発する第２短波長域光と、該第１ＬＥＤチップから発する第１短波長域光及び該第２ＬＥＤチップから発する第２短波長域光により前記蛍光体からそれぞれ放出される長波長域光とが出射されるとすることができる。
この結果、相対的に短波長域のピーク波長が第１ピーク波長と第２ピーク波長との２種類存在する場合においても、適切に植物及び藻類等の生物の成長を促す植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する１個又は複数個の青色ＬＥＤチップと、上記青色ＬＥＤチップからの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの光を放出する赤蛍光体と、上記赤蛍光体を分散して上記青色ＬＥＤチップを覆う樹脂層とが設けられ、上記青色ＬＥＤチップから発する青色光と、上記クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの光とが上記樹脂層から出射されるとすることができる。
上記の発明によれば、植物栽培用ＬＥＤ光源は、１個又は複数個の青色ＬＥＤチップとこの青色ＬＥＤチップを覆う赤蛍光体を分散した樹脂層とからなっている。そして、この構成において、青色ＬＥＤチップにてクロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で光を出力することができる。そして、赤蛍光体は、青色ＬＥＤチップからの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの光を発光する。
この結果、独立した青色ＬＥＤチップと独立した赤色ＬＥＤチップとの２種類のＬＥＤチップを使用しなくても、１種類の青色ＬＥＤチップにて植物の成長に必要なクロロフィルの青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤蛍光体は樹脂層に分散されていることから、赤蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、前記青色ＬＥＤチップは、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４５０ｎｍの範囲で発光ピークを有する１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する１個又は複数個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとからなり、上記クロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと上記クロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとから発する各青色光が、前記樹脂層から出射されるとすることができる。
すなわち、植物は、クロロフィルａとクロロフィルｂとを有している。ここで、クロロフィルａとクロロフィルｂとは青色領域における光吸収特性がそれぞれ異なっている。具体的には、クロロフィルａは青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有し、クロロフィルｂは青色領域においては４００〜４８０ｎｍに吸収ピークを有している。
そこで、本発明では、これらクロロフィルａとクロロフィルｂとの青色領域における２種の光吸収特性にそれぞれ対応するように、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４５０ｎｍの範囲で発光ピークを有する１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する１個又は複数個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとを備えている。
この結果、クロロフィルａ及びクロロフィルｂを有する植物に、より適した植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、カソードリードと、上記カソードリードに接続されたカップと、上記カップ内に搭載された１個又は複数個の前記青色ＬＥＤチップと、上記カップ内に搭載された青色ＬＥＤチップから導線を介して接続されたアノードリードと、上記カップ内で、上記青色ＬＥＤチップを覆うように充填された、前記赤蛍光体を分散した樹脂層と、上記カソードリードとアノードリードとの各端部を露出した状態で、カップ全体を砲弾状に封止した封止樹脂とを備え、上記青色ＬＥＤチップから４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する第１ピーク波長に対応した第１短波長域光と上記蛍光体から６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光とが樹脂層から出射されるとすることができる。
これにより、いわゆる砲弾型の植物栽培用ＬＥＤ光源とすることができる。そして、このような砲弾型の植物栽培用ＬＥＤ光源は設置面積が狭いので、植物栽培のスポット照射に適している。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、前記１個又は複数個の青色ＬＥＤチップから発する波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの第１光と、上記１個又は複数個の青色ＬＥＤチップからの第１光によって励起されて赤蛍光体から放出される波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの第２光とを前記樹脂層から出射する。
すなわち、１個又は複数個の青色ＬＥＤチップを覆う樹脂中に赤色蛍光体を分散することによって、該１個又は複数個の青色ＬＥＤチップから出射される第１光は、一部は赤蛍光体に吸収されて該赤蛍光体から第２光が出射され、残りは赤蛍光体により散乱される。そして、赤蛍光体は蛍光体１個１個が点光源であるので、青色光又は赤色光が均一に発光する。
この結果、植物育成に必要な青色及び赤色の両ピークを１個の植物栽培用ＬＥＤ光源にて生成することができることになる。このように、１個の植物栽培用ＬＥＤ光源とすることによって、植物栽培用ＬＥＤ光源の設置面積の縮小が可能となり、信頼性が高まり、植物工場等での使用に適した光源とすることができる。
本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源は、上記課題を解決するために、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する第１ピーク波長に対応した第１短波長域光を発する複数の青色第１ＬＥＤチップと、上記第１ピーク波長とは異なる短波長域の４００〜４５０ｎｍの範囲で発光ピークを有する第２ピーク波長に対応した第２短波長域光を発する複数の青色第２ＬＥＤチップと、上記複数の青色第１ＬＥＤチップ及び複数の青色第２ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体は、上記複数の青色第１ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光及び上記複数の青色第２ＬＥＤチップが出射する第２短波長域光をそれぞれ吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち上記第１ピーク波長及び第２ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出し、上記複数の青色第１ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と複数の青色第２ＬＥＤチップから発する第２短波長域光と上記蛍光体から放出される長波長域光とが出射されることを特徴としている。
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光を発光する植物栽培用ＬＥＤ光源及び植物工場に適用することができる。
１ セラミック基板（基板）
２ 青色ＬＥＤチップ（クロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップ、第１ＬＥＤチップ）
３ 立設壁
７ 樹脂層（蛍光体含有封止樹脂）
７ａ 樹脂
７ｂ 赤蛍光体（蛍光体）
７ｃ 緑蛍光体
１０ 基板型ＬＥＤ光源（植物栽培用ＬＥＤ光源）
１０Ａ 基板型ＬＥＤ光源（植物栽培用ＬＥＤ光源）
１０Ｂ 基板型ＬＥＤ光源（植物栽培用ＬＥＤ光源）
１０Ｃ 基板型ＬＥＤ光源（植物栽培用ＬＥＤ光源）
１０Ｄ 基板型ＬＥＤ光源（植物栽培用ＬＥＤ光源）
２０ 照明用ＬＥＤ光源
３０ 植物工場
４０ 砲弾型ＬＥＤランプ（植物栽培用ＬＥＤ光源）
４０Ａ 砲弾型ＬＥＤランプ（植物栽培用ＬＥＤ光源）
４０Ｄ 砲弾型ＬＥＤランプ（植物栽培用ＬＥＤ光源）
４１ マウントリードカップ（カップ）
４２ アノードリードフレーム（アノードリード）
４３ カソードリードフレーム（カソードリード）
４４ 封止樹脂
５０ 基板型ＬＥＤ光源（植物栽培用ＬＥＤ光源）
５２ 青色ＬＥＤチップ（クロロフィルａ用青色ＬＥＤチップ）

Claims (13)

  1. 光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する第１ピーク波長に対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップと、
    上記第１ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、
    上記蛍光体含有封止樹脂に含有された蛍光体は、上記第１ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出し、
    上記第１ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と上記蛍光体から放出される長波長域光とが出射されると共に、
    上記第１ＬＥＤチップは、
    クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第１ピーク波長に対応した第１短波長域光が、相対的に短波長域の４００〜４５０ｎｍの範囲となる１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと、
    クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第１ピーク波長に対応した第１短波長域光が、相対的に短波長域の４００〜４８０ｎｍの範囲となる１個又は複数個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとからなり、
    上記蛍光体は、
    上記クロロフィルａ用青色ＬＥＤチップ及びクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップが出射する各第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光をそれぞれ放出する少なくとも１種類の赤蛍光体からなり、
    上記１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記１個又は複数個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記赤蛍光体から放出される長波長域光とがそれぞれ出射されることを特徴とする植物栽培用ＬＥＤ光源。
  2. 波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：１０となっていることを特徴とする請求項１記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  3. 前記蛍光体含有封止樹脂における樹脂と赤蛍光体との配合比は１：０．０５〜１：０．２０となっていることを特徴とする請求項１又は２記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  4. 発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、前記蛍光体含有封止樹脂における樹脂と赤蛍光体との配合比は１：０．０５〜１：０．１０となっていることを特徴とする請求項１,２又は３記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  5. 栽培棚に設置されることを目的とする場合には、前記蛍光体含有封止樹脂における樹脂と赤蛍光体との配合比は１：０．１５〜１：０．２０となっていることを特徴とする請求項１,２又は３記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  6. 発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：３．５となっていることを特徴とする請求項１,２又は３記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  7. 栽培棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：７．５〜１：１０となっていることを特徴とする請求項１,２又は３記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  8. 前記赤蛍光体は、クロロフィルｂよりもクロロフィルａを多く含む植物栽培には、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有してなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  9. 前記赤蛍光体は、クロロフィルａよりもクロロフィルｂを多く含む植物栽培には、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕ系の成分を有してなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  10. 基板上に１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップとクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとが搭載され、その周囲に立設壁が設けられていると共に、
    上記立設壁の内側には前記赤蛍光体を分散した樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  11. 前記基板の裏面には、冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
  12. 請求項６記載の植物栽培用ＬＥＤ光源及び請求項７記載の植物栽培用ＬＥＤ光源を備えていることを特徴とする植物工場。
  13. 光合成を行うべく生育に光を必要とする植物又は藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域の４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する第１ピーク波長に対応した第１短波長域光を発する１個又は複数個の第１ＬＥＤチップと、
    上記第１ＬＥＤチップを覆う蛍光体含有封止樹脂とを備えていると共に、
    上記蛍光体含有封止樹脂に含有された第１蛍光体は、上記第１ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出し、
    上記第１ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と上記第１蛍光体から放出される長波長域光とが出射されると共に、
    上記第１ＬＥＤチップは、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく、上記第１ピーク波長に対応した第１短波長域光が、相対的に短波長域の４００〜４５０ｎｍの範囲となる１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップにてなり、
    さらに、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつクロロフィルａの第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍとは異なる第２ピーク波長に対応した第２短波長域光を発する、少なくとも１個の第２ＬＥＤチップが設けられていると共に、
    上記第１蛍光体は、上記クロロフィルａ用青色ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち、上記第１ピーク波長よりも長波長域の６２０〜７００ｎｍの範囲で発光ピークを有するピーク波長に対応した長波長域光を放出する第１赤蛍光体からなり、
    さらに、上記第２ＬＥＤチップが出射する第２短波長域光を吸収することにより、上記複数のピーク波長のうち上記第２ピーク波長よりも長波長域のフィコシアニンの吸収波長に対応した長波長域光を放出する第２赤蛍光体が上記蛍光体含有封止樹脂に含有されている共に、
    上記１個又は複数個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記少なくとも１個の第２ＬＥＤチップから発する第１短波長域光と、上記第１赤蛍光体から放出される長波長域光と、上記第２赤蛍光体から放出される長波長域光とがそれぞれ出射されることを特徴とする発光装置。
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