JP5873067B2

JP5873067B2 - Ｌｅｄ照明管及び植物栽培用照明装置

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Publication number: JP5873067B2
Application number: JP2013238482A
Authority: JP
Inventors: 英俊三塚
Original assignee: ODC INC.
Current assignee: ODC INC.
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2016-03-01
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Description

本発明は、ＬＥＤ照明管及びそのＬＥＤ照明管を備えた植物栽培用照明装置に関する。

従来から、照明器具としては白熱電球や蛍光灯等が周知であるが、近年では、省エネルギー化や環境対策の観点から、従来の白熱電球や蛍光灯等に代えて、白色に発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として利用した各種のＬＥＤ照明装置が開発されている。

ＬＥＤは、従来の照明器具と比較した場合、消費電力が１／２〜１／４程度になるうえ、それ自体の寿命を大幅に延ばすことができるので、今後さらに普及していくことが期待されている。
特に、蛍光灯に代わるものとして、蛍光灯と同様の外観を有し、既設の蛍光灯器具にもそのまま設置することが可能な、直管形のＬＥＤ照明管も種々提案されている。

一般的に、ＬＥＤ照明管は、透光性を有する透明又は半透明のガラスや合成樹脂等から成る円筒状の管体の内部に、一方側の面にＬＥＤが所定間隔で多数装着されている基板を備えている。
ＬＥＤ照明管は、全体的に直管型の蛍光灯と同様の形状を有しており、管体の両端には口金が装着され、この口金には、既設の蛍光灯器具のソケットに接続するための端子が突設形成されている。
上記構成により、ＬＥＤ照明管は、既設の蛍光灯器具に取り付け可能な構成となっており、そこから電源の供給を受けて管体内部のＬＥＤを発光させることができる。

このような直管形のＬＥＤ照明管に関する発明として、例えば、特許文献１には、ポリカーボネート製の円筒状の管体と、その管体の周面の一部に設けられた開口部に装着されるアルミニウム製のヒートシンクと、その筒体内に実装される複数のＬＥＤとを備えるＬＥＤ照明管が開示されている。
この特許文献１では、ヒートシンクとこのヒートシンクに結合される管体とにより全体として円筒状の直管が形成され、既存の蛍光灯と同等の形態となり、蛍光灯を保持していた既存の設備（蛍光灯器具）に取り付けている。

また、特許文献２には、半透明のケーシングと、そのケーシングに結合され保持部を有する放熱板とにより内部空洞を有する管状構造を構成し、放熱板の保持部に熱伝導的に固定される回路基板と、その回路基板に取り付けられた１つ以上のＬＥＤ光源と、管状構造の両端部に適合してはめられた２つの端部キャップとを備えるＬＥＤ照明管が開示されている。
この特許文献２では、従来の蛍光灯に代わり蛍光灯器具に取り付けて使用することができ、広角度に均一に照射している。

特開２０１１−１１３８７６号公報特開２０１３−２１９００４号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２のようなＬＥＤ照明管では、広範囲に照射することには適しているが、特定範囲に所望の照度（明るさ）を求める場合には、光が分散してしまい、十分な照度が得られないという問題がある。
すなわち、ＬＥＤは照射角度が広く、発光する際にはそのＬＥＤ周辺に放射状に空間照射するので、光源直下（ＬＥＤ正面）やその周辺空間等の特定の方向に全ての光量を集めるものではなく、横方向等の不要な方向にも光量が分散することとなる。
そのため、ＬＥＤ自体の発光輝度は高いとしても、明るさという点においては、満足できる十分な照度を得ることが難しい場合があった。

例えば、ＬＥＤの明るさを数値で表したルーメン（ｌｍ）は、全ての方向に放射状に照射される光の総量（全光束）をまとめて表しているので、光源直下やその周辺の明るさが、実際には、ルーメンの数値通りにはならず、暗くなることも多々ある。
このように、ＬＥＤは、広範囲に照射することには向いているが、光源直下やその周辺空間等の特定の方向に光量を必要とする場合、すなわち、狭角の配光が要求される場合には、必ずしも適していないことがある。
また、広範囲に照射しているため、管内に熱がこもってＬＥＤ照明管の表面温度が高くなるという不都合もある。

また、植物の栽培形態として、ビニールハウスや植物工場等の室内で、植物を栽培育成することが行われている。
このような室内栽培において使用される、植物に人工的な光を照射する植物栽培用の照明の場合、光合成を促進し、植物を効率良く成長させることが重要であるが、そのためには、光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）の高い光量が必要とされている。

植物栽培においては、光の強度として光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）という数値が使われる。これは、光合成に有効な可視領域４0０〜７００ｎｍにおける光の単位時間、単位面積当たりの量子数を表す数値である。
このように、植物栽培用照明装置としては、単に光を照射するだけでは足りず、クロロフィルが吸収可能な光合成に必要な光の波長の範囲において、光合成に十分なＰＰＦＤ（２００μｍｏｌ/ｍ^２/ｓ以上）の光を照射する必要がある。

また、植物に照明の熱による葉焼けなどの損傷を与えないためには、光源（ＬＥＤ照明管）の表面温度が熱くならないよう熱放出にも配慮しなければならない。
ＰＰＦＤの低い光源であれば、必然的にその光源の数を増やす必要があり、光源の数を増やせば、その光源による発熱量も増加するので、植物の葉がその熱で傷む等の植物生育環境には適さない状況が発生するおそれもあった。

一方で、必ずしも広範囲に光を照射する必要はなく、高い光量が必要とされるのは、光源直下の植物に直接当たる狭い範囲内だけでも構わない。
これらの点を考慮すると、例えば、特許文献１や特許文献２のような従来のＬＥＤ照明管は、植物栽培用の照明として使用することは、好適とはいえない。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、消費電力が少なく、特定の範囲内において十分な光量や照度（明るさ）を得ることができるうえ、使用しても表面温度が高くならないＬＥＤ照明管を提供することにある。
また、少ない消費電力で植物の光合成に十分なＰＰＦＤの光量を得ることができ、植物を効率良く生育させることのできる植物栽培用照明装置を提供することにある。

前記課題は、本発明のＬＥＤ照明管によれば、複数のＬＥＤが装着され長手方向に延在した基板と、該基板を支持する放熱板と、前記基板が収容される内部空間が形成され少なくとも前記ＬＥＤ側に透光性を有する管体と、該管体の両端又は片端に装着され蛍光灯器具に接続可能な端子が設けられた接続端部と、を備えるＬＥＤ照明管であって、前記基板に一対の反射板を備え、該反射板は、前記基板上から前記管体の近傍まで延び、前記反射板の端部は前記管体の内面との間に空隙を有する自由端とし、少なくとも一方の面を反射面とし、前記内部空間内に前記基板の長手方向に沿って前記反射面が前記基板に対して所定角度の傾斜を有するように前記ＬＥＤ側に前記反射面が対向する配置で設置し、前記反射板の一部を前記反射面とは反対側の方向に前記所定角度で折り曲げて形成される折り曲げ片とし、該折り曲げ片は、前記基板の表面であって前記ＬＥＤに干渉しない位置に固定した断熱材を介して設置し、前記反射板の設置位置と前記ＬＥＤの装着位置との間隔を１ｍｍから２ｍｍの範囲としたこと、により解決される。
また、前記反射板は、前記基板上から前記管体方向に真直状に延びること、が好ましい。

本発明では、上記構成のように、ＬＥＤ照射管の内部空間内に収容されているＬＥＤが装着された基板上に、そのＬＥＤから照射される光を所定方向に反射させるように一対の反射板を所定角度の傾斜を設けて反射面が対向するように設置した。
これにより、その反射板によって、ＬＥＤから照射される光の照射角度が変更されるので、従来では横方向等に照射されていた光を、反射板と反射板とに挟まれた領域内、すなわち、光源直下（ＬＥＤ正面）及びその周辺空間に配光して、光量を集中させることができる。
このように、ＬＥＤから放射状に照射される光の全光量を、光源直下やその周辺空間等の特定の方向に無駄なく配光するので、光量のロスを無くし、照射面である光源直下やその周辺空間等において、照度やＰＰＦＤを向上させることができる。
また、ＬＥＤの光を正面に集中させることにより、ＬＥＤ照明管（管体）の側面にその光が当たらないのでＬＥＤ照明管自体が熱くなることを防止することができ、放熱効果にも優れている。
また、反射板の高さ（管体の軸方向に直交する方向への長さ）は、上記効果を十分に発揮するためには、管体内に収容可能な高さを限度として、なるべく高くする方が好ましいが、反射板が管体と接触すると、熱が反射板を伝わって管体に移り、ＬＥＤ照明管が熱くなることもあるので、上記構成のように、反射板の高さは、管体の内側面に接触しない高さとすることが好ましい。
また、反射板と管体とを接触させない構成とすれば、反射板を設置した基板を管体内に挿入しやすくなり、ＬＥＤ照明管の製造も容易となる。
例えば、ＬＥＤ照明管の規格サイズに合わせて、反射板の高さは１５ｍｍ〜３０ｍｍ程度とし、その反射板の先端部分から管体の内側面まで１〜２ｍｍ程度の空隙が形成されていることが好ましい。

このとき、本発明のＬＥＤ照明管は、前記反射板の一部を前記反射面とは反対側の方向に前記所定角度で折り曲げて形成される折り曲げ片とし、該折り曲げ片を前記基板の表面であって前記ＬＥＤに干渉しない位置に固定した断熱材を介して設置すること、が好ましい。
上記構成のように、反射板の一部を反射面とは反対側（ＬＥＤ設置位置とは反対側）に向けて所定角度で折り曲げたＬ字形状とし、その折り曲げ部分を基板上に断熱部材を介して接着剤等で固着することにより、反射板を基板上に固定しやすくなり、基板上で反射板が安定する。また、容易かつ安価に設置することができる。

また、本発明のＬＥＤ照明管は、前記所定角度は、前記基板に対してその仰角が６５度から７５度であること、が好ましい。
上記構成のように、基板に設置した反射板の傾斜を、基板に対してその仰角を６５度〜７５度（最適は７０度）として、一対の反射板の反射面を互いにＬＥＤ側に向けることにより、効率的に反射板と反射板とに挟まれた領域内、すなわち、光源直下（ＬＥＤ正面）やその周辺空間等に光量を集中させることができ、より高い照度やＰＰＦＤを得ることができる。

また、本発明のＬＥＤ照明管は、前記反射板の設置位置と前記ＬＥＤの装着位置との間隔を１ｍｍから２ｍｍの範囲とすること、が好ましい。
上記構成のように、反射板を基板に設置した位置と基板に装着されているＬＥＤとの間隔、すなわち、反射面とＬＥＤとの一番接近する箇所での間隔を可能な限り狭くし、好ましくは１ｍｍから２ｍｍとすることにより、効率的に反射板と反射板とに挟まれた領域内、すなわち、光源直下（ＬＥＤ正面）やその周辺空間等に光量を集中させることができ、より高い照度やＰＰＦＤを得ることができる。

また、前記課題は、本発明のＬＥＤ照明管によれば、前記反射板は、前記ＬＥＤから照射される光を前記反射面によって所定方向に反射させることにより解決される。
このように、反射板によって、所定方向、すなわち、光源直下（ＬＥＤ正面）やその周辺空間等に光を反射させて、光量を集中させることにより、ＬＥＤから放射状に照射される光の全光量を、光源直下やその周辺空間等の特定の方向に無駄なく配光でき、照射面である光源直下やその周辺空間等において、照度やＰＰＦＤを向上させることができる。
また、前記反射板は、少なくとも純銀層を含む多層構造よりなること、が好ましい。反射板を純銀層を含む多層構造とすることにより、高い反射率を実現することができる。
また、前記ＬＥＤは、白色に発光する白色ＬＥＤであること、が好ましい。白色ＬＥＤとすることにより、少ない消費電力で植物の育成に十分な高いＰＰＦＤの光量を得ることが可能となり、光合成を促進し、植物を効率良く育成することができる。

また、前記課題は、本発明の植物栽培用照明装置によれば、植物に育成用の光を照射するＬＥＤ照明管を備えた植物栽培用照明装置であって、前記ＬＥＤ照明管は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明管とすること、により解決される。

上記構成のように、本発明のＬＥＤ照明管を植物栽培用照明装置の照明として適用することにより、そのＬＥＤ照明管により、少ない消費電力で植物の育成に十分な高いＰＰＦＤの光量を得ることが可能となり、光合成を促進し、植物を効率良く育成することができる。
また、ＬＥＤ照明管自体が熱くならないため、植物に照明の熱による葉焼けなどの損傷を与えずに好適に照明することができる。

本発明のＬＥＤ照明管によれば、消費電力が少なく、特定の範囲内において十分な光量や照度（明るさ）を得ることができるうえ、使用しても表面温度が高くならないようにすることが可能となる。
また、本発明の植物栽培用照明装置によれば、少ない消費電力で植物の光合成に十分なＰＰＦＤの光量を得ることができ、植物を効率良く生育させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明管の斜視図である。図１に示すＬＥＤ照明管の分解斜視図である。図１に示すＬＥＤ照明管のＡ−Ａ断面図である。（ａ）は反射板の構造を示す断面図であり、（ｂ）は反射板の反射率を説明した図である。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明管の発光原理を簡略的に示す概念図である。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明管の配光原理を簡略的に示す概念図である。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明管と従来のＬＥＤ照明管との比較図である。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明管の配光分布を示す概念図である。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明管を使用した植物栽培用照明装置の略側面図である。（ａ）（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明管を使用した植物栽培用照明装置による配光分布図である。

以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
本実施形態は、従来の蛍光灯器具に取付けることができる直管型のＬＥＤ照明管であって、その内部空間にＬＥＤから照射される光を反射させる反射板を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明管の発明に関するものである。また、そのＬＥＤ照明管を光源として備えた植物栽培用照明装置に関するものである。

まず、本実施形態に係るＬＥＤ照明管１０の構成について図１乃至図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るＬＥＤ照明管１０の斜視図である。図２は、ＬＥＤ照明管１０の分解斜視図である。図３は、ＬＥＤ照明管１０のＡ−Ａ断面図である。

図１乃至図３に示す通り、本実施形態のＬＥＤ照明管１０は、ＬＥＤ光源１１が装着された基板１２と、基板１２に設置された反射板１３と、基板１２を支持する放熱板１４と、放熱板１４に結合されて基板１２及び反射板１３を収容可能な内部空間１５を形成する管体１６と、管体１６の両端に装着される接続端部である口金１７とから主に構成されている。
なお、ＬＥＤ照明管１０の全長は、従来の直管形の蛍光灯と同様であり、その用途に応じて、例えば、６００ｍｍ、９００ｍｍ、１２００ｍｍ、１８００ｍｍ、２４００ｍｍ等に適宜設定することができる。
また、ＬＥＤ照明管１０の管径は、従来の直管形の蛍光灯と略同様であり、全体として、直管形の蛍光灯と略同様の外形及び外観を有している。

基板１２は、管体１６により形成される内部空間１５に配置された長尺状の平板からなる電子回路基板であって、表面側には複数のＬＥＤ光源１１が装着されている。また、ＬＥＤ光源１１と干渉しない位置に、そのＬＥＤ光源１１に所定の電流を流すための電子回路が配設されている。
一方、基板１２の裏面側は、その一部分が放熱手段としての放熱板１４に接着剤等により接合され、基板１２やＬＥＤ光源１１等から発生する熱を放熱するようになっている。

電子回路は、複数の電子部品１８（例えば、ＡＣ電源やコンデンサ等）とこれらを接続する配線（図示略）とから構成されている。
本実施形態では、ＡＣ電源やコンデンサ等の電子部品１８は、基板１２の長手方向の両端部に配置されており、その一部は管体１６に装着された口金１７によって被覆されている。
このように、ＬＥＤ光源１１以外の電子部品１８は、ＬＥＤ光源１１から放射される光と干渉しない位置及び配置態様で基板１２に配置して実装することが好ましい。

なお、ＬＥＤ光源１１以外の電子部品１８については、その全部または一部を、基板１２の表面側ではなく裏面側に配置してもよいが、本実施形態のように、基板１２の表面側に備えれば、ＬＥＤ照明管１０内で基板１２の設置位置をより裏側（図３の上方側）に配置することが可能となり、基板１２の表面側の内部空間１５を広くとることができる。

基板１２の表面側に装着されるＬＥＤ光源１１は、所定値以上の電圧を印加すると白色に発光する表面実装型の白色ＬＥＤである。
本実施形態では、所定個数のＬＥＤ光源１１が、基板１２の表面側の幅方向中央位置に、基板１２の長手方向に沿って一列となるように一定間隔で配置されている。

具体的には、本実施形態のＬＥＤ照明管１０は、全長１２００ｍｍのタイプの直管型であり、ＬＥＤ光源１１は、ＬＥＤ照明管１０全体での最大発光効率を得るために、複数のＬＥＤ光源１１を基板１２の長手方向に一列の直線状となるよう配置している。
これらのＬＥＤ光源１１が、基板１２におけるＬＥＤ光源１１の実装長さ範囲、即ち、基板の両端側の口金１７により覆われる範囲以外の範囲（例えば、基板１２の両端からそれぞれ約４０ｍｍの位置よりも内側の範囲）に一定間隔で一列に配置されている。
なお、この配置間隙は、ＬＥＤ光源１１の実装態様に応じて適宜変更することができる。例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲とすることができ、好ましくは、１．０ｍｍとすることができる。

なお、本実施形態においては、ＬＥＤ光源１１を一列に配置しているが、このＬＥＤ光源１１の配置は上記構成に限定されず、例えば二列等の複数列に配置してもよい。また、一定の間隔で整然と配置せずに、例えば、基板１２の長手方向に沿って複数のＬＥＤ光源１１により波型やジグザクを形成するように配置してもよい。
また、基板１２の形状もその表面を平坦とせずに、例えば、ＬＥＤ光源１１を装着する箇所に凹部や溝又は凸部等を形成してもよい。
また、ＬＥＤ光源１１は、表面実装型の白色ＬＥＤに限定されるものではない。

反射板１３は、例えば、アルミニウム等の所定の金属素材からなり、少なくとも一方の面に表面加工を施すことにより高い光反射性を備えている。
特に、本実施形態の反射板１３は、図４（ａ）の断面図に示す通り、アルミニウム素材１３ａの表面に接着層１３ｂを介して純銀１３ｃを着接し、さらにナノメートル単位の薄い増反射層１３ｄ、１３ｅを蒸着処理した多層構造により反射面１９を形成している。
図４（ｂ）の表に示す通り、従来の反射板の場合（表中Ｂ）は、一般的なＬＥＤの光の範囲である波長４００〜７５０の範囲（可視光）で全反射率が徐々に低下するが、上記構成の純銀１３ｃを内蔵した反射板１３の場合（表中Ａ）は、この可視光の波長のほとんどの領域において、全反射率９５％以上の反射が可能となる。
このように、本実施形態の反射板１３では、高い反射率を実現しているので、省エネにも優れ、どの波長域でも均一に綺麗な光となる。

反射板１３は、長手方向に延在する板状部材であり、長手方向に沿って幅方向に反射面１９とは反対面側に所定角度で折り曲げることによって、反射面１９と折り曲げ片２０とを形成し、断面Ｌ字状の直線レール形状をなしている。
この折り曲げる際における所定角度は、その仰角αを６５度〜７５度の範囲とすることが好ましく、本実施形態では、７０度としている。

また、その折り曲げ位置は、反射板１３を基板１２に設置したときに、折り曲げ後に形成される反射面１９の高さ方向の高さＨが、ＬＥＤ照明管１０内に収まる範囲内であって、反射面１９の端部１９ａをなるべく高くし管体１６の内側面に接触しない程度に近い位置とするように、折り曲げることが好ましい。
この反射板１３の高さＨは、ＬＥＤ照明管１０の管径に応じて、１５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で設定することができる。
例えば、本実施形態では、折り曲げる前における平坦状態の反射板１３の幅方向の長さは２３ｍｍであり、反射面１９の高さ方向の高さＨが１８ｍｍ、折り曲げ片２０の幅方向の長さＷを５ｍｍとなる位置で折り曲げている。

また、反射板１３の長手方向の全長は、基板１２の長手方向の全長よりも短く、少なくとも基板１２の長手方向の全長のうち、ＬＥＤ光源１１が装着された範囲、すなわち、ＬＥＤ光源１１の実装長さ範囲に対応した長さとなっている。

上記構成の反射板１３は、基板１２の長手方向に沿って基板１２上に設置されており、本実施形態においては、２枚の反射板１３が、基板１２上に装着されたＬＥＤ光源１１の列の両側に平行して、反射面１９がＬＥＤ光源１１の列を両側から挟んで対向する配置で設置されている。
具体的には、基板１２上のＬＥＤ光源１１と干渉しない位置に断熱材２１を接着し、その断熱材２１に反射板１３の折り曲げ片２０を接着剤により接着して設置されている。
断熱材２１は放熱用の絶縁体からなる板状部材やシール状部材であり、この断熱材２１を介して反射板１３を設置することにより、基板１２の熱が反射板１３に伝わることがなくなるので、ＬＥＤ照明管１０自体の発熱を好適に防ぐことができる。なお、このとき、接着剤としてはアルカリ系の熱に強い素材からなるものを使用することが好ましい。
上記構成により、反射板１３の反射面１９は基板１２に対して所定角度（本実施形態では７０度）の傾斜を有する構成となる。

また、このとき、明るさは「距離の二乗に反比例する」という明るさの定理に基づき、反射板１３の設置位置は可能な限りＬＥＤ光源１１と近い位置とすることが好ましい。
すなわち、ＬＥＤ光源１１の直近に折り曲げ位置を形成することが好ましい。
例えば、本実施形態では、反射板１３の折り曲げ位置と基板１２に装着されているＬＥＤ光源１１との間隔Ｓは２ｍｍとしている。

放熱板１４は、例えば、アルミニウム等の放熱性を有する所定の金属材料からなり、所定長さの半円筒状となるよう一体形成されている。
放熱板１４は、ＬＥＤ照明管１０の長さ方向に延びる板状の基部２２と、この基部２２の両側に位置してＬＥＤ照明管１０の長手方向に延伸するように形成された一対の嵌合部２３と、ＬＥＤ照明管１０の外面の一部を構成する湾曲部２４とを有している。

嵌合部２３は、基部２２の周方向の両端にそれぞれ一体形成されており、左右で一対となる係止手段を構成している。
各嵌合部２３は、基部２２からＬＥＤ照明管１０の内部空間１５に突出する断面Ｔ字状の直線レール形状をなしている。
また、嵌合部２３は、断面Ｔ字状の一方の開口を外方に向かって配置し、その開口が、基部２２の周方向の両端を結ぶ直線に沿って外方に開放しており、その開口による嵌合部２３の直線溝部分が、基部２２の長手方向（軸方向）の全長に沿って直線的に延伸している。

基部２２と湾曲部２４との間には中空部２５が形成されており、この中空部２５によって、基板１２からの発熱を放熱する構成である。
湾曲部２４は、所定湾曲率で１８０度未満の所定角度だけ周方向に延びる断面円弧状の略半円筒状をなし、ＬＥＤ照明管１０の長手方向に所定長さで延びている。
湾曲部２４の外面には、直管の長手方向に延伸する多数の放熱用の襞２４ａが一様断面で形成されている。この襞２４ａによって放熱板の冷却効果が向上する。

管体１６は、略半円筒状（略Ω状）の断面形状を有する部材である。
この管体１６は、例えば、ガラスや合成樹脂等の材料で形成することができる。例えば、ポリカーボネート樹脂等の所定の弾性を有する材料により長尺の半円筒状となるよう一体形成した部材でもよい。
また、その全体又は一部は透光性を有しており、透光可能な限りにおいて、透明、半透明、有色透明の材料で形成されている。

本実施形態の管体１６は、その外面を平滑面とし、その直径（その外面により規定される外径）は、放熱板１４の湾曲部２４の直径（その外面により規定される外径）と同一となっている。
また、管体１６の長手方向の全長は、放熱板１４の基部２２の全長のうち、その長手方向の両端部に装着した口金１７部分を除いた長さと略同一の長さに設定されている。

管体１６の幅方向の端部には一対の係止部１６ａが形成されており、それぞれ、放熱板１４の基部２２の幅方向に設けた一対の嵌合部２３に嵌合して係止され、管体１６が放熱板１４に結合されるようになっている。
このとき、管体１６の長手方向の両端縁は、後述する口金１７の内端縁にそれぞれ隙間なく密接すると共に、管体１６の周方向の両端縁は、放熱板１４の基部２２の周方向の両端縁にそれぞれ隙間なく密接する。
このように、放熱板１４に管体１６を装着して一体化することによって、内部に基板１２を収容可能な内部空間１５を形成した円筒形状のＬＥＤ照明管１０を得ることができる。

口金１７は、管体１６の端面の開口を閉塞するためのキャップ状の接続端部であって、ＬＥＤ照明管１０の端部を構成する部材である。
この口金１７は、管体１６の端面とほぼ同径の円板状に形成された蓋部２６と、管体１６の端面の開口に嵌入される嵌入部２７とを有している。
この構成により、口金１７は管体１６の長手方向の両端において、管体１６と放熱板１４の端部を覆うように外嵌して装着される。

ＬＥＤ照明管１０の端面を形成する口金１７の天板部２６ａは円形面となっており、その天板部２６ａには一般的な蛍光灯器具のソケット（図示略）の穴に差し込まれる２本のピン状の端子２８が突設形成されている。
この２本の端子２８が、蛍光灯器具のソケットに挿着されて、ソケット側の電源（商用交流電源）からの所定電圧の交流電力を、電子部品１８等を介して基板１２に供給し、基板１２上に装着されたＬＥＤ光源１１に給電してＬＥＤ光源１１を点灯する。
なお、本実施形態においては、ＬＥＤ照明管１０の片端側から電力が供給される構成であるが、両端側から電力が供給される構成でもよい。

図５は、本実施形態に係るＬＥＤ照明管１０の発光原理のイメージを簡略的に示す概念図である。
ＬＥＤ光源１１から照射される光は一般的に照射角度が広く、発光する際にはそのＬＥＤ光源１１周辺に放射状（半円状）に広範囲に空間照射されるので光が分散することになる。
本実施形態のＬＥＤ照明管１０においては、ＬＥＤ光源１１から照射される光の全光束を対向する反射板１３（反射面１９）によって反射させることにより、照射面であるＬＥＤ光源１１の正面（光源直下）やその周辺空間等を中心に光量を集中させることができる。

すなわち、図５に示す通り、Ａ部分に放射されるはずであった光が反射板１３によって反射させられることにより、内側の反射面１９と反射面１９とに挟まれた領域内（Ｂ部分）に集められる。
このように、ＬＥＤ光源１１から放射状に照射される光の全光量を、ＬＥＤ光源１１の正面やその周辺空間等の特定の方向に無駄なく配光するので、光量のロスを無くし、照射面であるＬＥＤ光源１１の正面（光源直下）及びその周辺空間等において、照度やＰＰＦＤを向上させることができる。
このとき、単にＬＥＤ光源１１により照射する場合の１．５〜２．０倍の照度やＰＰＦＤを得ることができ、ＬＥＤ光源１１から照射される光の最大効果を発揮することができる。

図６は、本実施形態に係るＬＥＤ照明管１０の配光原理のイメージを簡略的に示す概念図であり、ＬＥＤ光源１１から照射される光の指向特性を便宜上描画している。
この図６に示す通り、反射板１３の反射面１９の仰角αは上記の通り基板１２に対して７０度であり、ＬＥＤ光源１１から照射される光は、この反射板１３によって反射されることにより、角度変位して効率良くＬＥＤ光源１１の正面（光源直下）やその周辺空間等に集中して配光される。
このように、光を集中させることにより、単位面積当たり光束数が多くなり、非常に高い光密度を実現している。

図７に、本実施形態におけるＬＥＤ照明管１０と従来のＬＥＤ照明管の比較図を示す。
本実施形態のＬＥＤ照明管１０では、上記構成により、図７に示す通り、特に、照度及びＰＰＦＤにおいて、従来のＬＥＤ照明管と比較して優れた数値を検出している。

照度においては、光源（ＬＥＤ光源１１）から１００ｃｍ離れた箇所の照度を測定した数値である。従来のＬＥＤ照明管（３２Ｗ型）では１０００ＬＸであったが、本実施形態のＬＥＤ照明管１０では、２３Ｗ型で１４００ＬＸ、１５Ｗ型であっても８００ＬＸの照度が出ている。
また、ＰＰＦＤにおいては、光源（ＬＥＤ光源１１）から２０ｃｍ離れた箇所のＰＰＦＤを測定した数値である。従来の３２Ｗ型では１００μｍｏｌ/ｍ^２/ｓ（平均）であったが、本実施形態のＬＥＤ照明管では、２３Ｗ型で１８５μｍｏｌ/ｍ^２/ｓ（平均）、１５Ｗ型であっても１４５μｍｏｌ/ｍ^２/ｓ（平均）のＰＰＦＤが出ている。
このように、照射面において、同じ又はそれ以下の消費電力で約１．５倍以上の照度やＰＰＦＤを得ることができる。

また、図８は、本実施形態におけるＬＥＤ照明管１０の配光分布を示した概念図である。
ここでは、光源（ＬＥＤ光源１１）から１００ｃｍ離れた箇所において、比較のために、光源（ＬＥＤ光源１１）直下のＡ点、及び、その光源直下から横方向に５０ｃｍ離れた箇所Ｂ点の二箇所の測点において照度を測定した。
図８に示す通り、２３Ｗ型の場合、Ａ点においては１４００ＬＸ、Ｂ点においては、８００ＬＸの照度が出ている。また、１５Ｗ型の場合、Ａ点においては８００ＬＸ、Ｂ点においては５００ＬＸの照度が出ている。
このように、本実施形態のＬＥＤ照明管１０においては、光源直下であるＡ点により光量が集中しており、高い照度を得ていることがわかる。

次に、ＬＥＤ照明管１０を光源として実装した植物栽培用照明装置２９について説明する。
上記構成のＬＥＤ照明管１０は、植物栽培用照明装置２９として適している。
図９は、ＬＥＤ照明管１０を実装した植物栽培用照明装置２９を備えた植物栽培装置３０の略側面図であり、栽培用の植物３１が配置された状態を示す。
この植物栽培装置３０は、植物工場等の室内で、水耕栽培等により植物３１を育成するための装置である。

植物栽培装置３０は、少なくとも四隅に設けられた支柱３２により、間隔を設けて水平方向に設置された複数段の棚板３３と、棚板３３上に載置されたルッコラや小松菜等の植物３１を育成するための栽培容器３４と、その栽培容器３４に水槽３５から水を供給する給水装置３６と、栽培容器３４が載置された棚板３３の上方に位置し、栽培容器３４の上面と対向する棚板３３の面（棚板３３の裏面）に設けられた植物栽培用照明装置２９とを備えている。

棚板３３の大きさは、左右方向の長さが１２００ｍｍ、前後方向の長さが６００ｍｍとする。
棚板３３は、熱伝導性に優れた材料、例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属等で構成されていることが好ましく、栽培容器３４を載置する構造材であるとともに、植物栽培用照明装置２９から発する熱を放熱する役割も有している。
なお、支柱３２には、台車３７が取り付けられており、植物栽培装置３０全体を容易に移動させることができる構成となっている。

植物栽培用照明装置２９は、従来の蛍光灯器具と同一形状のソケット３８を複数備えており、ここでは、そのソケット３８に上述したＬＥＤ照明管１０が複数本設置されることにより構成されている。
本実施形態においては、左右方向に６本のＬＥＤ照明管１０を並列に設置しており、具体的には、中央に１５Ｗ型ＬＥＤ照明管１０ａを４本、その両端に２３Ｗ型ＬＥＤ型照明管１０ｂを２本設置している。
本実施形態では、３段構成となっているので、全体として、１５Ｗ型ＬＥＤ照明管１０ａが１２本、２３Ｗ型ＬＥＤ型照明管１０ｂが６本設置されていることになる。

植物栽培用照明装置２９を構成するＬＥＤ照明管１０は、上述した構成により、ＬＥＤ光源１１から照射される光をその光源直下及びその周辺、すなわち、植物栽培用照明装置２９の真下で栽培されている植物３１の葉にあたる部分を中心に光を集中して照射することができる。
このように、本実施形態の植物栽培用照明装置２９では、植物３１に照射される範囲において、高いＰＰＦＤ（２００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ以上）を得ることができるので、光合成を好適に促進し、植物３１を効率良く栽培・育成することができる。
また、このとき、ＬＥＤ照明管１０自体が熱くならないため、植物３１に照明の熱による葉焼けなどの損傷を与えずに好適に照明することができる。

図１０は、この植物栽培用照明装置２９による配光分布図であり、具体的には、１２００ｍｍ×６００ｍｍの棚板４全体を５ｃｍメッシュ（３３８測点）でＰＰＦＤを測定したものである。
図１０（ａ）は、中央に１５Ｗ型ＬＥＤ照明管１０ａを４本、その両端に２３Ｗ型ＬＥＤ型照明管１０ｂを２本設置した場合の、光源から２０ｃｍの距離でのＰＰＦＤの強度分布を示したものである。
この場合、Ａで囲まれる領域は３００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ、Ｂで囲まれる領域は２５０μｍｏｌ/ｍ２/ｓ、Ｃで囲まれる領域は２００μｍｏｌ/ｍ２/ｓのＰＰＦＤを検出できた。

一方、図１０（ｂ）は、２３Ｗ型ＬＥＤ型照明管１０ｂを６本設置した場合の、光源から２０ｃｍの距離でのＰＰＦＤの強度分布を示したものである。
この場合、Ａで囲まれる領域は３００μｍｏｌ/ｍ^２/ｓ、Ｂで囲まれる領域は２５０μｍｏｌ/ｍ^２/ｓ、Ｃで囲まれる領域は２００μｍｏｌ/ｍ^２/ｓのＰＰＦＤを検出できた。

このように、例えば、植物栽培用にも利用される従来のＬＥＤ照明管では、直下２０ｃｍの距離でのＰＰＦＤは、８０μｍｏｌ/ｍ^２/ｓ程度であったが、本実施形態では、その約１．５倍以上（場所によっては３．０倍）まで向上させることができる。
これにより、従来の４０Ｗ型蛍光灯を使用していた照明装置における代用品としても十分な効果を発揮でき、市場性も十分に期待できる。

以上、本発明に係るＬＥＤ照明管及びそのＬＥＤ照明管を備えた植物栽培用照明装置の一実施形態について説明した。
ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

１０ＬＥＤ照明管
１１ＬＥＤ光源
１２基板
１３反射板
１４放熱板
１５内部空間
１６管体
１６ａ係止部
１７口金
１８電子部品
１９反射面
１９ａ端部
２０折り曲げ片
２１断熱材
２２基部
２３嵌合部
２４湾曲部
２４ａ襞
２５中空部
２６蓋部
２６ａ天板部
２７嵌入部
２８端子
２９植物栽培用照明装置
３０植物栽培装置
３１植物
３２支柱
３３棚板
３４栽培容器
３５水槽
３６給水装置
３７台車
３８ソケット

Claims

複数のＬＥＤが装着され長手方向に延在した基板と、
該基板を支持する放熱板と、
前記基板が収容される内部空間が形成され少なくとも前記ＬＥＤ側に透光性を有する管体と、
該管体の両端又は片端に装着され蛍光灯器具に接続可能な端子が設けられた接続端部と、
を備えるＬＥＤ照明管であって、
前記基板に一対の反射板を備え、
該反射板は、前記基板上から前記管体の近傍まで延び、前記反射板の端部は前記管体の内面との間に空隙を有する自由端とし、
少なくとも一方の面を反射面とし、前記内部空間内に前記基板の長手方向に沿って前記反射面が前記基板に対して所定角度の傾斜を有するように前記ＬＥＤ側に前記反射面が対向する配置で設置し、
前記反射板の一部を前記反射面とは反対側の方向に前記所定角度で折り曲げて形成される折り曲げ片とし、該折り曲げ片は、前記基板の表面であって前記ＬＥＤに干渉しない位置に固定した断熱材を介して設置し、
前記反射板の設置位置と前記ＬＥＤの装着位置との間隔を１ｍｍから２ｍｍの範囲としたことを特徴とするＬＥＤ照明管。
前記反射板は、前記基板上から前記管体方向に真直状に延びることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明管。
前記所定角度は、前記基板に対してその仰角が６５度から７５度であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明管。
前記反射板は、前記ＬＥＤから照射される光を前記反射面によって所定方向に反射させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明管。
前記反射板は、少なくとも純銀層を含む多層構造よりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明管。
前記ＬＥＤは、白色に発光する白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明管。
植物に育成用の光を照射するＬＥＤ照明管を備えた植物栽培用照明装置であって、
前記ＬＥＤ照明管は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明管とすることを特徴とする植物栽培用照明装置。