JP6367828B2 - 植物の成長及び植物のバイオリズムを刺激する園芸用照明装置並びに方法 - Google Patents

植物の成長及び植物のバイオリズムを刺激する園芸用照明装置並びに方法 Download PDF

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Description

本発明は、園芸用照明装置と、植物の成長及び植物のバイオリズムを刺激する方法とに関する。本発明は、さらに、前記園芸用照明装置を有する照明器具と、前記園芸用照明装置又は前記照明器具を有する園芸用アプリケーションシステムとに関する。
光生理学的プロセスは、植物の成長に重要であること、及びこれらのプロセスは、波長依存吸収スペクトルを強く示す光色素によって制御されることが知られている。例えばクロロフィルは、約６２０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長範囲の光を吸収する一方で、植物中の分子及び生理学的反応の範囲を調整する、異なる形態のフィトクロムである赤色吸収型フィトクロム（Ｐｒ）及び遠赤色吸収型フィトクロム（Ｐｆｒ）は、それぞれ赤色及び遠赤色の中心に広がる波長内の光に反応する。例えばＰｒによる吸収とＰｆｒによる吸収との比率は、開花誘導、茎の伸長、発芽等といった植物中の生理学的プロセスを制御する。
植物の人工照明のスペクトル・プロファイルを改善するために、一般に蛍光体が塗布された低圧の水銀蒸気放電ランプである蛍光灯が使用され得る。しかしながら、これらのランプは、限られた効率、有害物質である水銀を含む、寿命が短い、壊れやすい、高電圧を必要とする、及び不要な赤外線を放射するなど数々の欠点を開示する。
代替として、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、長寿命、光束の高い有効性、低い動作電圧、狭帯域の発光、及び従来の光源と比較して組み立てに関してフレキシビリティを提供するため、今日、ＬＥＤなどのソリッドステート光源が植物照明用にも使用される。
WO2010/053341は、短波長（青色又はＵＶに近い）の光を生成する半導体チップと、少なくとも１つの蛍光体を含み、フォトルミネッセンスによって前記短波長光を長波長光に変換する波長コンバータとを有する植物栽培用蛍光体変換ＬＥＤを開示する。長波長光は、Ｐｆｒの吸収スペクトルに対応する約７００ｎｍ〜７６０ｎｍのスペクトル範囲をピークとする遠赤色スペクトル成分を有する。
この目的のために、遠赤色光は、例えばＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＧａＰ半導体材料をベースとするダイレクト（直接の）遠赤色ＬＥＤを使用することによっても達成され得る。
しかしながら、蛍光体変換を使用して青色光から遠赤色光を生成するＬＥＤは、例えばこれら固有の大きなストークスシフトのために効率が悪いといった先行技術に関連する問題がある。ダイレクト遠赤色ＬＥＤは、比較的非効率でもあり、さらに広く入手可能ではない。
したがって、植物栽培中により効率のよい狭波長帯域照明を提供する大量の人工光源ニーズがある。
本発明の目的は、上記に述べられた問題を解決する又は少なくとも軽減することである。
特に、本発明の第１態様によれば、園芸用照明装置が提供される。該装置は、６００〜６８０ｎｍ、好ましくは６４０〜６８０ｎｍの最大発光波長を有するダイレクト赤色光を放射するように構成されるソリッドステート光源と、該ソリッドステート光源から放射されるダイレクト赤色光の少なくとも一部を受光し、該受光したダイレクト赤色光を、７００〜７６０ｎｍ、好ましくは７２０〜７６０ｎｍの最大発光波長を有する遠赤色光に変換するように構成される波長変換部材とを有する。
この装置の有利な点は、この装置が高効率のダイレクト赤色ＬＥＤを利用する点及び赤色光から遠赤色光への変換に関連するストークスロスが低い点である。例えば６６０ｎｍの最大発光波長で光を放射するダイレクト赤色ＬＥＤは、非常に高い効率性：５０％を超える壁コンセント効率（ＷＰＥ）で容易に利用可能である。６６０ｎｍから７４０ｎｍへの変換に対するストークスロスは、たった約１０％である。結果として、装置の効率性は、先行技術の装置と比べて増加する。付加的に、赤色だけでなく遠赤色のスペクトル範囲で発光を生成するために、ソリッドステート光源と組み合わせる波長変換部材は、たった１種類しか必要ではない。所望の発光を得るのに必要なコンポ―ネントの数の少なさは、簡易な組み立て及び材料の低消費だけでなく、本発明による照明装置を生産する際の価格を考慮すると有利である。したがって、提供される園芸用照明装置は、効率的なやり方で、赤色光と遠赤色光との組み合わせを生成するように構成される。これは、昼光の色変化を再現することによって植物の成長及び／又は植物のバイオリズムを刺激するのに特に有用である。よって、例えば赤色吸収型フィトクロム（Ｐｒ）及び遠赤色吸収型フィトクロム（Ｐｆｒ）の両方に、提供される照明装置を用いて、効率的なやり方で影響が与えられ得る。
本発明のコンテキストにおいて、用語赤色光は、６００〜６８０ｎｍの波長範囲に対応するエネルギーを有する光として理解されるべきである。本発明の好ましい実施形態では、赤色光の波長範囲は、照明装置の効率性をさらに最適化するためにより狭い６４０〜６８０ｎｍである。
同様に、用語遠赤色光は、７００〜７６０ｎｍの波長範囲に対応するエネルギーを有する光として理解されるべきである。本発明の好ましい実施形態では、遠赤色光の波長範囲は、照明装置の効率性をさらに最適化するためにより狭い７２０〜７６０ｎｍである。
ダイレクト赤色光又はダイレクト遠赤色光という表現は、ソリッドステート光源の外側に任意の二次的光学プロセスを必要とすることなくソリッドステート光源によって直接生成される赤色光又は遠赤色光として解釈されるべきである。
波長変換部材とは、第１の波長範囲の光を第２の波長範囲の光に変換することができる蛍光体材料を意味し、第２の波長範囲は、第１の波長範囲に対してストークスシフトされている。
蛍光体材料は、本発明のコンテキストにおいては、発光、蛍光又はリン光プロセスにおける励起後に発光を示す材料又は物質として規定される。
本発明の別の実施形態によれば、園芸用照明装置から放射されるダイレクト赤色光と遠赤色光との比率は、ソリッドステート光源から波長変換部材に入射するダイレクト赤色光の割合を調整することによって設定される。これは、ダイレクト赤色光と遠赤色光との比率を調整し、よって植物の成長及び発育に影響を与えるシンプルな手段を提供する。
さらに本発明の別の実施形態によれば、ソリッドステート光源及び波長変換部材は、単一ユニットに組み立てられ、これは、アレイ状又は植物の効率的な照明を提供する他の構成での光源の組み立てを容易にする。
単一ユニットは、さらに、別の実施形態によれば、ダイレクト赤色光を放射するように構成される少なくとも１つの追加のソリッドステート光源を有してもよい。これは、改善された植物栽培に望まれる、ダイレクト赤色光と遠赤色光との比率を調整し、赤色及び／又は遠赤色スペクトル成分の光強度を改善するために付加的な自由度を提供し得る。
本発明の第２態様によれば、植物の成長及び植物のバイオリズムを刺激する方法が提供され、該方法は、ソリッドステート光源を用いて、６００〜６８０ｎｍ、好ましくは６４０〜６８０ｎｍの最大発光波長を有するダイレクト赤色光を生成するステップと、ダイレクト赤色光の少なくとも一部を波長変換部材で受光するステップと、該波長変換部材を用いて、該受光したダイレクト赤色光を、７００〜７６０ｎｍ、好ましくは７２０〜７６０ｎｍの最大発光波長を有する遠赤色光に変換するステップとを有し、よって、植物の光形態形成に影響を与えることを可能とする。
本発明の第３態様によれば、ここに説明される園芸用照明装置を少なくとも１つ有する照明器具が提供される。
園芸用照明装置は、園芸用光を生成するように構成される。用語「園芸用光」は、例として、４００−４７５ｎｍの範囲から選択される第１の波長での光強度及び６００−８００ｎｍの範囲から選択される第２の波長での光強度を有するスペクトル分布を持つ光に関する。これは、スイッチを入れたときに、園芸用照明装置からの光が、常に両方の領域の強度を含むことを意味する訳ではない。照明装置は、青色光又は（遠）赤色光などのスペクトル範囲の内のたった１つの強度を有する光、あるいは種々異なるスペクトル範囲の強度を有する光を提供し得る。さらに、装置が複数のＬＥＤを有し得るという事実によって、１つ又は複数のＬＥＤは主に青色光を与える一方で、１つ又は複数の他のＬＥＤは主に（遠）赤色光を与えても良い（以下も参照）。「範囲から選択される波長」というフレーズは、バンドエミッタの使用を含み、更に、少なくとも前記範囲の波長で放射するバンドエミッタの使用を含むが、範囲外にも放射するバンドエミッタの使用を含んでもよい。このフレーズは特に、限定されるものではないが、この範囲の主発光波長を有するエミッタを含む。
用語「園芸」は、人間が利用するための（集中的な）植物栽培に関し、その活動において非常に多様であり、食物用の植物（果物、野菜、キノコ、料理用ハーブ）及び非食用作物（花、木及び低木、芝草、ホップ、ぶどうの木、薬草）を含む。用語「作物」は、ここでは栽培される又は栽培されていた園芸植物を指すのに使用される。食用、衣料用などに大規模に栽培される同じ種類の植物は、作物と呼ばれてもよい。作物は、例えば食物、家畜飼料、燃料として、又は任意の他の経済的目的のために収穫されるべく栽培される非動物種又は種類である。用語「作物」は、複数の作物に関してもよい。園芸作物は、特に食用作物（トマト、ピーマン、キュウリ及びレタス）だけでなく、トマト苗木、ピーマン苗木、キュウリ苗木などの（潜在的に）このような作物を生じる植物に関する。園芸は、ここでは、概して例えば作物及び非作物植物に関する。作物植物の例は、米、小麦、大麦、オーツ、ひよこ豆、エンドウ豆、ササゲ、レンティル豆、緑豆、ケツルアズキ、大豆、インゲン豆、モスビーン（Moth bean）、亜麻仁、ゴマ、ケサリ（Khesari）、サンヘンプ（Sunhemp）、チリ、ナス、トマト、キュウリ、オクラ、ピーナッツ、じゃがいも、コーン、トウジンビエ、ライ麦、アルファルファ、ラディッシュ、キャベツ、レタス、ピーマン、ヒマワリ、テンサイ、ヒマ（Castor）、アカツメクサ、シロツメクサ、ベニバナ、ほうれん草、玉ねぎ、にんにく、蕪、スクワッシュ（Squash）、マスクメロン、スイカ、キュウリ、カボチャ、ケナフ、アブラヤシ、人参、ココナッツ、パパイヤ、サトウキビ、コーヒー、ココア、紅茶、リンゴ、梨、桃、さくらんぼ、ぶどう、アーモンド、苺、パイナップル、バナナ、カシューナッツ、じゃがいも（Irish）、キャッサバ、タロイモ、天然ゴム、モロコシ、綿花、ライ麦、キマメ、及びタバコである。特に関心があるのは、トマト、キュウリ、ピーマン、レタス、スイカ、パパイヤ、リンゴ、梨、桃、さくらんぼ、ぶどう及び苺である。
園芸作物は、特にグリーンハウスで栽培されてもよい。よって、本発明は特に、グリーンハウスでの装置のアプリケーション及び／又は方法に関する。装置は、「インターライティング（inter-lighting）」と呼ばれる、植物の間に又は植物の間となる場所に配置されてもよい。トマト苗木のようなワイヤ上の園芸栽培は、インターライティング用のアプリケーションの特定分野であり、アプリケーションは、本装置及び方法で対応され得る。該装置は、植物又は植物となるものの最上部に配置されてもよい。特に、園芸作物が互いの最上部にレイヤ状に栽培される場合に、人工照明は必要である。園芸作物をレイヤ状に栽培することは、「マルチレイヤ栽培」として示され、植物工場で行われ得る。マルチレイヤ栽培においても、本装置及び／又は方法が適用され得る。
それ故、本発明による第４態様では、特にグリーンハウス及び植物工場を含むグループから選択される園芸用アプリケーションシステムが提供され、園芸用アプリケーションシステムは、ここに説明されるように、さらに、園芸用照明装置又は照明器具を有する。実施形態では、このような園芸用アプリケーションシステムは、複数の前記照明器具を有し、前記照明器具は、任意選択で前記園芸用アプリケーションシステム内の作物の脇道を照らすように構成される。別の実施形態では、園芸用アプリケーションシステムは、マルチレイヤ作物栽培のための複数レイヤを有し、該園芸用アプリケーションシステムは、さらに、前記複数のレイヤの作物を照らすように構成される複数の前記照明器具を有する。
特に園芸作物が並んで栽培されるグリーンハウスでは、作物の脇道照明が適用され得る。「作物の脇道照明」というフレーズは、特に、作物の成長プロセスの少なくとも一部の間、作物が脇から照明されるような照明装置の構成を指す。これは、（付加的な）最上部照明を除外しないが、少なくとも本発明による園芸用照明装置は、作物の成長プロセスの少なくとも一部の間、作物は、作物の脇から照らされるように構成される。並んでいる作物の成長を推測すると、少なくとも園芸用照明装置の少なくとも一部は、特にその発光面の少なくとも一部は、作物の列の間に配置されてもよい。よって、本発明による園芸用照明装置の少なくとも一部は、水平伝搬コンポーネントを有し、１つ又は複数の作物を照らしてもよい。サイドライティングの有利な点は、作物が良好に（より完全に）照らされ得、エネルギー利用がより効率的になり、よって全エネルギー消費量が低減され得、特に本発明の装置を使用することで、特定のスタジアムにおける作物のデマンドを満たすために特定の色を選択することが可能となり得る。
本発明は、特許請求の範囲に列挙される全ての可能な特徴の組み合わせに関することに留意されたい。
本発明のこの態様及び他の態様は、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、ここでより詳細に説明されるだろう。
図１は、赤色吸収型フィトクロム（Ｐｒ）及び遠赤色吸収型フィトクロム（Ｐｆｒ）の典型的な波長依存吸収スペクトルを示す。 図２は、本発明の現在好ましい実施形態による照明装置の基本構造の模式的な断面側面図を示す。 図３は、追加のソリッドステート光源を有する、本発明の代替的な実施形態による照明装置の基本構造の模式的な断面側面図を示す。 図４は、蛍光染料を波長変換部材として使用することによって、遠赤色発光を作り出すためにダイレクト赤色ＬＥＤを使用する光励起に関連する本発明の一実施形態による発光を示す。 図５は、本発明の第３態様による照明器具を示す。 図６は、本発明の第４態様によるいくつかのアプリケーションシステムの一つを模式的に表現する。 図７は、本発明の第４態様によるいくつかのアプリケーションシステムの一つを模式的に表現する。
図２及び図３において、レイヤ及び領域のサイズは、図示のために誇張されており、よって、これらは本発明の実施形態の全体構造を説明するために提供される。
本発明は、ここで、本発明の現在好ましい実施形態が示される添付の図面を参照して、以下により十分に説明される。しかしながら、本発明は、多くの種々異なる形式で具現化されてもよく、ここに説明される実施形態に限定されると見なされるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、徹底性及び完全性のために提供され、当業者に本発明の範囲を十分に伝達する。
植物栽培では、ダイレクト赤色光及び／又は遠赤色光を使用することが望ましい。例えば赤色光は、植物の光合成のための最適波長を有する。遠赤色を適用することによって、例えば葉を伸ばして成長率を高めることが葉物野菜等にとって重要である一方で、より長い茎を提供することが切り花や苗にとって重要であるといった植物の成長に有利な効果を有するエンドオブデイライト（ｅｎｄ−ｏｆ−ｄａｙｌｉｇｈｔ）の処置が達成され得る。
種々異なる形態のフィトクロムである赤色吸収型フィトクロム（Ｐｒ）及び遠赤色吸収型フィトクロム（Ｐｆｒ）は、上記に例示されたように植物中の分子及び生理学的反応の範囲に関係し、これらを調整する。Ｐｒ及びＰｆｒの波長依存吸収スペクトルから分かるように（図１を参照）、これらの分子は、それぞれ赤色及び遠赤色の中心にある波長範囲内の光に反応することができる。植物の赤色照明と遠赤色照明との比率を制御することによって、Ｐｒ及びＰｆｒの光生理学的反応を介して、開花誘導、茎の伸長、発芽等といった植物の生理学的プロセスを制御することが可能である。
この発明の概念は、光スペクトルの遠赤色波長領域における光を生成するための効率的な方法及び照明装置を提供することである。本発明の実施形態によれば、これは、前記ダイレクト赤色光を前記遠赤色光に変換するように構成される波長変換部材とともに、ダイレクト赤色光を放射するソリッドステート光源を利用することによって達成され得る。赤色光と遠赤色光との間の波長における小さなシフトは、青色光又はＵＶ光変換を利用する方法に比べて本質的にストークロスが少なく、植物へのより効率的な照明の実現を可能にする。所望の発光を達成するのに必要なコンポ―ネントの数の少なさは、簡易な組み立て及び材料の低消費だけでなく、本発明による光源を生産する際の価格を考慮すると、さらに有利である。
植物栽培に導入しやすい照明装置を容易にするために、ソリッドステート光源及び波長変換部材がさらに単一ユニットに取り付けられ得る。
図２は、本発明の現在好ましい実施形態による園芸用照明装置１００の基本構造の模式的な断面側面図を示す。照明装置は、支持台１０４上の、ダイレクト赤色光を放射するように構成されるソリッドステート光源１０２（この実施形態ではＬＥＤ）と、前記ダイレクト赤色光を遠赤色光に変換するように構成される波長変換部材１０６とを有する。実施形態によれば、図２に示されるように、前記波長変換部材１０６は、母材１０８内に分散され、波長変換部材レイヤ１１２を形成する。母材１０８は、本発明に関係する波長範囲の光に対して少なくとも半透明であり得る。図２に開示される実施形態は、波長変換部材１０６は、ソリッドステート光源１０２から距離を隔てて配置され得、これによって波長変換部材１０６若しくはソリッドステート光源１０２又は両方の物理的な特性に悪影響を与えかねないソリッドステート光源１０２への熱的接触を低減するという有利な点を有することに留意されたい。本デザインは、さらに、波長変換部材レイヤ１１２とソリッドステート光源１０２とを分離する中間材料レイヤ（複数を含む）１１０の選択を介して、装置からの光出力を改善するために、構成部品の光学特性を調整するのにより大きな可能性を提供する。しかしながら、本発明の範囲内で、波長変換部材をソリッドステート光源の上に直接少なくとも部分的に配置することも可能である。
限定しない例として、母材は、透明ポリマ材料、例えばポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリルポリマ、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル、エポキシ、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリウレタン、ポリスチレン、又はシリコンでできている。場合によっては、波長変換部材レイヤは、１つ又は複数の上記母材に分散された波長変換部材の分子から構成され、次いで上記材料から選択される１又は複数の他の母材に埋め込まれる。
代替的に、母材は、ガラス又はセラミック材料で有り得る。
代替的に、波長変換部材レイヤは、波長変換部材自体によって十分に形成され得、例えば波長変換部材が無機蛍光体である場合に、該部材は、成形されたセラミックコンポーネントであり得、又は成長した単一結晶であり得る。
波長変換部材レイヤは、例えば自立コンポーネントであり得、又は例えばコーティング、印刷若しくは糊付けによって基板上に付与され得る。
限定しない例として、中間材料レイヤ（複数を含む）は、空気、又は例えばシリコン若しくはエポキシから選択される透明材料でできている。
別の実施形態によれば、前記ソリッドステート光源から前記波長変換部材に入射する前記ダイレクト赤色光の割合を調整することが可能である。この実施形態によれば、照明装置は、ソリッドステート光源と、波長変換部材と、場合によっては、シールド手段とを有する。波長変換部材の位置を変更することによって、及び／又は前記ソリッドステート光源の位置を変更することによって、及び／又は前記シールド手段の位置を変更することによって、ダイレクト赤色と前記遠赤色との比率は調整され得る。よって、効率を改善し、組み立てを単純化し、さらにコストを削減する本発明によれば、照明装置からの赤色光と遠赤色光との間の所望の光出力比率を得るために、余分な数のソリッドステート光源は必要とされない。波長変換部材上に入射する光源、例えばＬＥＤから放射される光の量をどのように調整するかという主題は、例えば参照されるUS2010/0254115に開示されている。
本発明の別の実施形態によれば、図３に示されるように、波長変換部材１０６を照らすように構成されるソリッドステート光源１０２とともに、前記ダイレクト赤色光を放射するように構成される少なくとも１つの追加のソリッドステート光源３０２を有する単一の園芸用照明装置３００において、前記ダイレクト赤色光と前記遠赤色光との比率は調整され得る。このような単一照明装置ユニット３００では、前記赤色光と前記遠赤色光との比率は、波長変換部材１０６を照らすように構成されるソリッドステート光源１０２と、追加のソリッドステート光源３０２との強度を独立して調節することによって調整される。この特定の実施形態では、強制ではないが、前記単一照明装置ユニット３００からの発光を増加させ、前記追加の光源３０２からの前記波長変換部材に入射する光を減少させるために、反射パネル３０４が２つの前記光源の間に配置される。この実施形態は、改善された植物栽培に望まれる、前記赤色光と前記遠赤色光との比率を調整し、赤色及び／又は遠赤色スペクトル成分の光強度を改善するために付加的な自由度を提供する。
本発明の別の実施形態によれば、植物の成長をさらに刺激するために、単一の照明装置ユニットは、青色光又は白色光を放射するように構成される少なくとも１つの追加のソリッドステート光源を有する。
波長変換部材は、蛍光体材料を有し得、これは、本発明のコンテキストにおいては、発光、蛍光又はリン光プロセスにおける励起後に発光を示す材料又は物質として理解されるべきである。以下は、効果的な波長変換部材として供し得る例示の３つの異なる種類の蛍光体である。波長変換部材は、ソリッドステート光源に対して遠隔に又は直接この上に位置づけられ得ることに留意されたい。
第一に、波長変換部材は、量子ドット（ＱＤ）を有し得る。ＱＤは、一般的にたった数十ナノメートルの幅又は直径を持つ半導体材料の小さな結晶である。ＱＤは、入射光によって励起されたときに有利であり、これらは、光の波長がＱＤのサイズ及び材料によって決定される光を放射する。さらに、これらは、非常に狭い発光帯を示し、よって飽和色を提供し、特定の色の光出力は、使用されるＱＤの材料及びサイズを調整することによって作られ得る。赤色励起による遠赤色における発光を有するＱＤは、例えばＩＩ−ＶＩ族及びＩＩＩ−Ｖ族ＱＤ、好ましくはＩｎＰ、ＣｄＴｅ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳｅコアシェル構造、ＣｄＳｅｘＴｅｙなどの三成分混合物、又はＣｕｘＩｎｙＳｅ２若しくはＣｕｘＩｎｙＳ２などの黄銅鉱ＱＤから成るがこれらに限定されないグループから選択される材料を有するＱＤを使用することによって達成され得る。ＱＤは、向上された発光特性のため、ＣｄＳ及びＺｎＳなどより高いバンドギャップ材料でオーバーコーティングされ得る。
第二に、波長変換部材は、無機蛍光体を有し得、前記無機蛍光体は、Ｃｒ３＋がドープされた材料、好ましくはＹ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｒ、ＬａＡｌＯ３：Ｃｒ及びＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｒから成るグループから選択される材料を有し、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｒは、その低いエネルギー励起バンドが６５０ｎｍ付近に位置するため、より好ましい。代替的に、高いＣｄ含有量の（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ蛍光体は、遠赤色において最大発光を有することも知られているため、使用され得る。
第三に、波長変換部材は、蛍光染料を有し得、前記蛍光染料は、好ましくは、遠赤色発光染料ファミリーのメンバーであり、ペリレンぺリノンとも呼ばれる（例えばアルコキシ基の）置換３、４、９、１０−ペリレンテトラカルボキシルビス−ベンディミダゾール（ＰＴＣＢＩ）であり、より好ましくは、３、４：９、１０−ビス（１、２−ベンディミダゾール）−１、６、７、１２−テトラ（４−ノニルフェノキシ）ペリレン（シン／アンチ異性体）である。この染料は、５５０−６７０ｎｍで吸収度を有し、６５０−８５０ｎｍの範囲の発光を呈することが示されてきた（Ｍ．Ｇ．Ｄｅｂｉｊｅ等、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ ５０、１６３（２０１１））。さらに、量子収量は、ポリカーボネート母材の場合に、染料に対して８０％が報告された。ペリレンぺリノンのベイ置換は、この例に使用される４−ノニルフェノキシに限定されないが、４−ｔｅｒｔ−オクチルフェノキシなどの他のアルキルフェノキシを含む他のアルコキシ基の範囲であり得る。
図４に示されるように、最大発光波長６２０ｎｍで放射するＬＥＤを使用して、ポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）の１ｍｍ厚母材に混合される蛍光体染料（３、４：９、１０−ビス（１、２−ベンディミダゾール）−１、６、７、１２−テトラ（４−ノニルフェノキシ）ペリレン（シン／アンチ異性体））を有する波長変換部材を使用することによって、波長範囲６５０−８５０ｎｍの発光の生成が可能であることが示された。この特定の実施形態では、波長変換部材を含む母材は、ＬＥＤから遠隔に配置された。
当業者は、本発明は、決して上記に説明された好ましい実施形態に限定されないことを理解する。反対に、多くの修正及びバリエーションが添付の特許請求の範囲内で可能である。
例えば、本発明の実施形態では、ソリッドステート光源は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）又はレーザーダイオード（ＬＤ）であり得る。
一実施形態によれば、ソリッドステート光源は、６２０±１０ｎｍの最大発光波長を有する光を放射するように構成され得る。別の実施形態によれば、ソリッドステート光源は、６４０±１０ｎｍの最大発光波長を有する光を放射するように構成され得る。さらに別の実施形態によれば、ソリッドステート光源は、６６０±１０ｎｍの最大発光波長を有する光を放射するように構成され得る。
図５は、本発明の第３態様による照明器具４００を模式的に示す。照明器具は、本発明の第１態様による１つ又は複数の園芸用照明装置を有する。
図６は、例えばトマト栽培のための園芸用アプリケーションシステムを模式的に表現する。参照符号１０００は、園芸用アプリケーションシステム、ここでは例としてグリーンハウスを示す。園芸作物は、参照符号１で示される。参照符号２は、このケースでは、考えられる果物、トマトを示す。トマト作物は、いくつかの態様を示すための例としてのみ使用される。作物又はトマトの苗木は、並んで配置される。列の間隔、したがって植物の間隔は、参照符号Ｌ１で示され、例えば１．５ｍなど１−２ｍの範囲であり得る。参照符号Ｈで示される地表面からの全高は、例えば約３ｍなど２−４ｍの範囲であり得る。園芸用照明に特に関係するこの全高の一部は、高さＨ１をカバーし、０．５−１ｍの範囲にあり、地表の上の高さＨ２と同じ位であり、高さＨ２は、０．５−１ｍの範囲、特に約１ｍであり得る。照明器具５００は、特に前記高さＨ１を超える園芸作物に対応し得る。しかしながら、左側には、単に例として、比較的高い照明器具５００が示される。参照符号ｄは、照明器具５００（の発光面）と作物１との間の距離を示す。参照符号５１１は、動作中に照明器具５００によって生成される園芸用光を示す。照明器具５００は、複数の園芸用照明装置１００を有してもよい。
園芸用アプリケーションシステムの別の実施形態が、次に、図７を参照して述べられる。参照符号１２００は、園芸用アプリケーションシステムを示し、ここでは例として、作物１の複数の行を有する植物工場を示す。この実施形態では、ここに説明される照明器具５００は、マルチレイヤ栽培のために使用される。複数レイヤは、参照符号１０１０で示される。このケースでは、動作中、全ての園芸用照明装置５１０は、植物に向かって同じ方向に園芸用光５１１を放射する点が有益である。このケースでは、園芸用照明装置５１０を２枚のホイル３６０の間に挟むことが有利であり得る。好ましくは、園芸用照明装置５１０の後部のホイルは、ＴｉＯ２などの粒子に基づく白色塗料を含むレイヤを包含することによって、拡散反射するように作られる。有利な点は、植物によって反射されて照明器具５００に戻る光は再使用される点である。
付加的に、図面、開示内容、及び添付の特許請求の範囲の検討から、開示された実施形態のバリエーションは、特許に係る発明を実施する際に、当業者によって理解され、達成されることができる。請求項において、単語「有する（comprising）」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。ある手段が、相互に異なる従属請求項に引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用することができないことを意味するものではない。

Claims (13)

  1. ６００〜６８０ｎｍの最大発光波長を有するダイレクト赤色光を放射するソリッドステート光源と、
    前記ソリッドステート光源から放射される前記ダイレクト赤色光の少なくとも一部を受光し、受光した前記ダイレクト赤色光を、７００〜７６０ｎｍの最大発光波長を有する遠赤色光に変換する波長変換部材と
    を有する、園芸用照明装置であって、
    前記園芸用照明装置から放射される前記ダイレクト赤色光と前記遠赤色光との比率は、前記ソリッドステート光源からの前記ダイレクト赤色光のうちの、前記波長変換部材に入射する前記ダイレクト赤色光の割合を調整することによって設定される、園芸用照明装置。
  2. 前記波長変換部材は、量子ドット、無機蛍光体、及び／又は蛍光染料を有する、請求項１に記載の園芸用照明装置。
  3. 前記量子ドットは、ＩＩ−ＶＩ族及びＩＩＩ−Ｖ族量子ドットを有する、請求項２に記載の園芸用照明装置。
  4. 前記無機蛍光体は、Ｃｒ３＋がドープされた材料を有する、請求項２に記載の園芸用照明装置。
  5. 前記蛍光染料は、遠赤色発光染料ファミリーのメンバーであり、ペリレンぺリノンとも呼ばれる（例えばアルコキシ基の）置換３、４、９、１０−ペリレンテトラカルボキシルビス−ベンディミダゾール（ＰＴＣＢＩ）である、請求項２に記載の園芸用照明装置。
  6. 前記ソリッドステート光源及び前記波長変換部材は、単一ユニットに組み立てられる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の園芸用照明装置。
  7. 前記ダイレクト赤色光を放射する少なくとも１つの追加のソリッドステート光源を有し、これによって前記ダイレクト赤色光と前記遠赤色光との比率を更に調整する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の園芸用照明装置。
  8. 青色光又は白色光を放射する少なくとも１つの追加のソリッドステート光源を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の園芸用照明装置。
  9. 植物の成長及び植物のバイオリズムを刺激する方法であって、
    ソリッドステート光源を用いて、６００〜６８０ｎｍの最大発光波長を有するダイレクト赤色光を生成するステップと、
    前記ダイレクト赤色光の少なくとも一部を波長変換部材で受光するステップと、
    前記波長変換部材を用いて、受光した前記ダイレクト赤色光を、７００〜７６０ｎｍの最大発光波長を有する遠赤色光に変換するステップとを有し、
    前記植物に照射するために放射される前記ダイレクト赤色光と前記遠赤色光との比率は、前記ソリッドステート光源からの前記ダイレクト赤色光のうちの、前記波長変換部材に入射する前記ダイレクト赤色光の量を調整することによって設定される、方法。
  10. 前記ダイレクト赤色光と前記遠赤色光との比率は、ダイレクト赤色光を放射する追加のソリッドステート光源を使用することによって更に調整される、請求項９に記載の方法。
  11. 前記波長変換部材は、蛍光染料を有し、前記蛍光染料は、遠赤色発光染料ファミリーのメンバーであり、ペリレンぺリノンとも呼ばれる（例えばアルコキシ基の）置換３、４、９、１０−ペリレンテトラカルボキシルビス−ベンディミダゾール（ＰＴＣＢＩ）である、請求項９又は１０に記載の方法。
  12. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の園芸用照明装置を少なくとも１つ有する、照明器具。
  13. 少なくともグリーンハウス及び植物工場を含むグループから選択される園芸用アプリケーションシステムであって、前記園芸用アプリケーションシステムは、さらに、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の園芸用照明装置を少なくとも１つ、又は請求項１２に記載の照明器具を有する、園芸用アプリケーションシステム。
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