JP6575115B2 - 植物育成用照明装置および植物育成用照明システム - Google Patents

植物育成用照明装置および植物育成用照明システム Download PDF

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Description

本発明は、植物育成用照明装置および植物育成用照明システムに関する。
従来、人口光源を利用した植物栽培方法が提案されている。そして、人口光源としては、LED素子などの発光素子を備えた植物育成用照明装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
具体的に、特許文献1には、植物の光合成に必要とされる波長660nm付近の赤色光と波長450nm付近の青色光とを放射する光源ユニット(発光素子光源ユニット)を備えた植物育成用照明装置が開示されている。
また、植物育成用照明装置を用いた植物育成用照明システムとしては、複数の植物育成用照明装置を備え、これら複数の植物育成用照明装置の設定(具体的には、例えば放射光の強弱やオンオフ間隔時間などの設定)をデータ伝送接続手段によって一括して行う手法を利用したものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
具体的に、特許文献2には、複数の植物育成用照明装置(スレーブ照明装置)と、これらの複数の植物育成用照明装置の各々と電気的に接続された制御部(マスター照明装置)とを備えた植物育成用照明システムが開示されている。この植物育成用照明システムにおいては、マスター照明装置に所定の設定(具体的には、例えば電流値設定や点灯時間などの設定)を行った際に、その設定操作に応じて各スレーブ照明装置にコマンド信号が送信される。そして、マスター照明装置から送信されたコマンド信号を受信した各スレーブ照明装置では、そのコマンドに応じて所定の設定がなされる。このようにして、照明装置全体(マスター照明装置および複数のスレーブ照明装置)の設定が一括して行われる。
しかしながら、このような植物育成用照明システムにおいては、データ伝送接続手段として、制御部と複数の植物育成用LED照明装置との間の各々に信号配線を設ける必要があることから、システム設置作業が煩雑になる、という問題がある。
一方、一般照明用途の分野においては、複数の照明装置の照度の調整を、当該複数の照明装置と制御部との間に信号配線を設けることなく、無線信号によって行う手法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
具体的に、特許文献3には、建物やオフィスビルの内部に設けられた多数の照明装置を、無線信号で連動させて制御する照明システムが開示されている。
然るに、植物育成用照明装置は、一般照明用途の分野とは異なる特有の環境下で用いられるものであることから、無線信号によって制御することが容易ではない、という問題がある。
具体的に説明すると、植物育成用照明装置は、育成対象である植物が定期的に水を与える必要があるものであることから、多量の水滴に曝されるため、気密性と防滴性とが必要とされる。そのため、植物育成用照明装置に無線信号を送受信するためのアンテナ部を設ける場合には、そのアンテナ部を筐体の内部に配置する必要がある。
しかしながら、植物育成用照明装置においては、使用時に発光素子光源ユニットにおいて生じる熱を高い効率で放熱するために装置の筐体が金属製とされていることから、単に従来の植物育成用照明装置の筐体の内部にアンテナ部を配設した場合には、筐体が無線通信の障害となり、制御部からの無線信号が届きにくい、という問題がある。
特開2012−239417号公報 特開2009−171857号公報 特開2010−80139号公報
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、発光素子において発生した熱を効率的に放熱することができると共に優れた防滴性を有し、無線信号によって制御することのできる植物育成用照明装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、複数の植物育成用照明装置を共通の制御部によって制御することのできる植物育成用照明システムを提供することにある。
本発明の植物育成用照明装置は、長尺な素子基板上にその長手方向に沿って直線状に並設された複数の発光素子が、金属よりなる筐体の内部に、当該筐体の光出射開口に設けられた光透過性を有する窓部材に対向するように配設されてなる植物育成用照明装置において、
発光素子制御用無線信号を送受信するためのアンテナ部が、前記素子基板と前記窓部材との間において、前記筐体における光出射開口縁のレベルより光放射方向前方に突出すると共に、前記発光素子が並ぶ方向に沿って伸びて位置しており、
発光素子制御用無線信号を送受信するためのアンテナ部が、前記素子基板と前記窓部材との間において、前記筐体における光出射開口縁のレベルより光放射方向前方に突出すると共に、前記発光素子が並ぶ方向に沿って伸びて位置しており、
前記窓部材には、前記アンテナ部と前記発光素子との間に位置する隔壁が設けられていることを特徴とする。
本発明の植物育成用照明装置においては、前記窓部材は、前記筐体における光出射開口縁のレベルより光放射方向前方に突出する膨出部を有しており、当該膨出部の内部に前記アンテナ部が配置されていることが好ましい。
本発明の植物育成用照明システムは、前記の植物育成用照明装置を複数と、これらの複数の植物育成用照明装置に対して前記発光素子制御用無線信号を送信する制御部と備えており、
前記植物育成用照明装置の複数の各々は、アンテナ部が、前記制御部からの発光素子制御用無線信号を中継する機能を有するものであることを特徴とする。
本発明の植物育成用照明装置においては、光出射開口に窓部材が設けられてなる金属製の筐体の内部に複数の発光素子が配設されていることから、発光素子において発生した熱を、筐体を介して効率的に放熱することができる。また、発光素子制御用無線信号を送受信するためのアンテナ部を、複数の発光素子が並設された素子基板と共に、筐体と窓部材とによって区画される空間に収容することができることから、植物育成用照明装置を、防滴性を有するものとすることができる。しかも、アンテナ部が、筐体における光出射開口縁のレベルより光放射方向前方に突出して位置していることから、当該筐体が無線通信の障害となることがなく、また発光素子制御用無線信号の送受信がしやすい。
従って、本発明の植物育成用照明装置によれば、発光素子において発生した熱を効率的に放熱することができると共に優れた防滴性が得られ、また発光素子の点灯制御や光量制御などを無線信号によって制御することができる。
本発明の植物育成用照明システムは、本発明の植物育成用照明装置を複数備えており、それらの複数の植物育成用照明装置のアンテナ部が、制御部からの発光素子制御用無線信号を中継する機能を有するものである。そのため、制御部からの発光素子制御用無線信号が届きにくい位置に配置された植物育成用照明装置にも、発光素子制御用無線信号を、他の植物育成用照明装置のアンテナ部を介して受信させることができる。
従って、本発明の植物育成用照明システムによれば、複数の植物育成用照明装置を共通の制御部によって制御することができる。
本発明の植物育成用照明装置の構成の一例を示す説明用正面図である。 図1の植物育成用照明装置の説明用側面図である。 図1の植物育成用照明装置の短手方向の断面を示す説明用断面図である。 本発明の植物育成用照明システムの概略の一例を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の植物育成用照明装置の構成の一例を示す説明用正面図であり、図2は、図1の植物育成用照明装置の説明用側面図であり、図3は、図1の植物育成用照明装置の短手方向の断面を示す説明用断面図である。
この植物育成用照明装置10は、外観形状が長尺な直方体状であって、天壁部12Aに長尺な矩形状の光出射開口13が形成された金属製の筐体11を備えている。この筐体11の内部には、光出射開口13に近接した位置に、長尺な略矩形状の素子基板21の上面(図2および図3における上面)に複数の発光素子(具体的には、発光素子23Aおよび発光素子23B)が並設されてなる光源ユニット20が、当該光出射開口13に沿うように配設されている。また、筐体11には、光出射開口13を塞ぐように、光透過性を有する窓部材30が設けられており、この窓部材30と光源ユニット20を構成する発光素子とが空間を介して対向した状態とされている。また、窓部材30と筐体11との境界には、シール部39が形成されている。
また、筐体11の内部には、素子基板21の下面(図2および図3における下面)側に、電装品収容空間Eが形成されており、この電装品収容空間Eには、電装基板28と、例えばマイコン、電源用コンデンサ、インダクタおよびコイルなどの電装部品(図示省略)とが配設されている。電装基板28には、発光素子制御用無線信号を送受信するためのアンテナ部42が実装されており、このアンテナ部42は、光源ユニット20(素子基板21)と窓部材30との間の空間に位置するように配置されている。
この図の例において、電装基板28には、発光素子駆動回路、およびアンテナ部42において送受信される発光素子制御用無線信号を処理するための信号処理回路などが設けられている。
光源ユニット20においては、図1および図2に示すように、複数の発光素子が、素子基板21の一方向、具体的には素子基板21の長手方向に沿って直線状に並ぶように配置されており、これらの複数の発光素子によって発光素子列が形成されている。
この光源ユニット20には、発光波長が異なる2種類の発光素子が用いられている。具体的には、植物の光合成に有効な波長660nm付近の光(赤色光)を放射する発光素子(赤色発光素子)23Bと、波長450nm付近の光(青色光)とを放射する青色発光素子23Aとが用いられている。青色発光素子23Aとしては、例えば青色LED素子が用いられ、一方、赤色発光素子23Bとしては、例えば赤色LED素子が用いられる。
また、素子基板21は、例えばアルミニウムよりなる長尺な略矩形板状の基体の表面に、配線パターンが形成された絶縁膜が積層されてなるものである。この素子基板21には、一端部(図1における左端部)に、矩形状の切欠き部22が形成されている。
この図の例において、素子基板21上には、複数の青色発光素子(図1には、8個の青色発光素子が示されている)23Aが、当該素子基板21の長手方向に等間隔で配置されている。そして、各青色発光素子23Aの素子基板21の長手方向の一方側(図1における左方側)および他方側(図1における右方側)の各々には、赤色発光素子23Bが配置されている。ここに、図1においては、青色発光素子23Aおよび赤色発光素子23Bのうちの青色発光素子23Aを斜線のハッチングを付して示している。この2個の赤色発光素子23B、および当該2個の赤色発光素子23Bの間に位置する青色発光素子23Aの間隔は、等間隔とされている。
また、光源ユニット20(素子基板21)は、筐体11の3つの側壁部12C,12D,12Fと離間した状態で配置されている。
筐体11は、防滴性を有するものである。
具体的に説明すると、筐体11は、例えば切削加工などによって一体形成することによって得られる接合部分を有さない構造、または複数の部材によって構成され、部材同士を繋ぎ合せたような接合部分を有するものの、その接合部分が例えば溶接なとによって当該接合部分に間隙がないように形成された構造を有するものとされる。
この図の例において、筐体11は、天壁部12Aと、底壁部12Bと4つの側壁部(具体的には、互いに対向する2つの幅広側壁部12D,12Fと、互いに対向する2つの幅狭側壁部12C,12E)とを有しており、天壁部12A、底壁部12Bおよび幅広側壁部12D,12Fが押出成形によって一体に形成され、幅狭側壁部12C,12Eの各々が板状部材によって構成されたものである。そして、押出成形によるアルミニウム製の一体成形体に、2つの幅狭側壁部用板状部材がビス留めによって接合されている。また、一体成形体と幅狭側壁部用板状部材とが繋ぎ合わされている接合部分は、隙間がなく形成されている。また、幅狭側壁部12Cには、防水クランプ19が設けられている。このようにして、筐体11は、防滴性を有する構造のものとされている。
また、筐体11には、内周面(幅広側壁部12D,12Fおよび幅狭側壁部12C,12Eの内表面によって構成される面)における光放射開口13(天壁部12A)に近接した位置に、光源ユニット20と窓部材30とを支持固定するための凸部16が、天壁部12Aに沿って伸びるように配設されている。そして、光源ユニット20と窓部材30とは、凸部16と天壁部12Aとによって、光源ユニット20の周縁部分(具体的には、素子基板21の周縁部分)と窓部材30の周縁部分とが共に挟持されることにより、支持固定されている。このようにして、窓部材30は、筐体11の内部に受容された状態で固定されて設けられている。
この図の例において、凸部16は、幅広側壁部12D,12Fに垂直な方向に突出し、当該幅広側壁部12D,12Fの内面の全域にわたって天壁部12Aに沿って伸び、その断面形状が四角状のものである。この凸部16は、幅狭側壁部12C,12Eに密着した状態で配設されている。
また、筐体11の内部においては、光源ユニット20(素子基板21)と凸部16とによって電装品収容空間Eが区画されている。
また、筐体11には、内周面における凸部16の下方(図3における下方)領域の凸部16に近接した位置に、天壁部12Aに沿って伸びるように電装基板用凸部18が設けられており、この電装基板用凸部18上に電装基板28の周縁部が位置されることによって、当該電装基板28が支持されている。
この図の例において、電装基板用凸部18は、幅広側壁部12D,12Fに垂直な方向に突出し、当該幅広側壁部12D,12Fの内面の全域にわたって天壁部12Aに沿って伸び、その断面形状が四角状のものである。この電装基板用凸部18は、幅狭側壁部12C,12Eに密着した状態で配設されている。
筐体11を構成する金属としては、放熱性の観点から、熱伝導率の高いものが用いられる。具体的には、例えばアルミニウムなどが挙げられる。
この図の例において、筐体11の外周面(幅広側壁部12D,12Fおよび幅狭側壁部12C,12Eの外表面によって構成される面)の全面には、アルマイト処理が施されている。
窓部材30は、例えば厚み1mmの長尺な矩形板状体であって、筐体11の内部に受容されて当該筐体11の光放射開口13を塞ぐことのできるような縦横寸法を有するものである。
図の例において、光放射開口13は、天壁部12Aの開口縁面13Aおよび幅狭側壁部12C,12Eの内周面によって構成されている。
また、窓部材30は、長手方向の寸法が光放射開口13の長手方向の寸法(2つの幅狭側壁部12C,12Eの離間距離)と同等であって、短手方向の寸法が、2つの幅広側壁部12D,12Fの離間距離よりも僅かに小さく、かつ光放射開口13の縦横寸法よりも僅かに大きいものである。そして、窓部材30は、2つの幅狭側壁部12C,12Eに密着し、2つの幅広側壁部12D,12Fとは離間した状態で配置されている。
そして、窓部材30は、図3に示されているように、光出射開口縁13Bのレベル(以下、「光出射開口レベル」ともいう。)より光出射方向前方(図3における上方向)に突出する膨出部を有するものであることが好ましい。ここに、本明細書中において、「光出射開口縁のレベル」とは、光出射開口縁のうちの最も素子基板21側に位置するレベルである。
具体的に説明すると、窓部材30は、短手方向の中央が光出射方向前方に突出するように変形した矩形板状体であって、長尺な矩形状の天面部31Aと、この天面部31Aに連続する2つの側面部31B,31Cと、これらの側面部31B,31Cの各々に連続し、天面部31Aに平行に伸びる鍔部31D,31Eとを有するものである。この窓部材30において、各部の境界は曲面となっている。そして、天面部31Aは、短手方向の寸法が、光出射開口13の短手方向の寸法よりも小さく、発光素子列の幅よりも大きいものである。そして、窓部材30においては、天面部31Aと側面部31B,31Cの天面部側部分とによって膨出部が構成されている。
この図の例において、窓部材30は、鍔部31D,31Eの外側部分において、凸部16と天壁部12Aとに挟持されている。すなわち、窓部材30においては、鍔部31D,31Eの外側部分によって周縁部分が構成されている。
窓部材30において、膨出部の光出射開口レベルからの突出高さhは、アンテナ部42を、光出射開口レベルより光出射方向前方に位置させることができるよう、窓部材30の厚みおよびアンテナ部42の形状などに応じて適宜に定められる。
この図の例において、膨出部の突出高さhは3mmである。
また、窓部材30の天面部31Aには、発光素子列に対向する領域と側面部31Bとの間に、当該天面部31Aから光出射方向後方(図3における下方向)に突出し、側面部31Bに沿って伸びる隔壁33が一体形成されている。この隔壁33は、筐体11の幅狭側壁部12C,12Eに密着した状態で配置されている。そして、隔壁33と側面部31Cとの間には、アンテナ部42を収容するアンテナ部材収容空間Aが構成されている。
この図の例において、隔壁33の先端33Aは、光出射開口レベルより光出射方向後方に位置されている。
また、窓部材30の天面部31Aには、発光素子列に対向する領域と側面部31Cとの間にも、当該天面部31Aから光出射方向後方に突出し、側面部31Cに沿って伸びる、すなわち隔壁33に平行に伸びる隔壁34が形成されている。
窓部材30の材質としては、光源ユニットを構成する発光素子23A,23Bからの光を透過することのできる光透過性を有するガラスまたはポリカーボネート樹脂およびアクリル樹脂等の樹脂が用いられる。
シール部39は、筐体11と窓部材30との境界において、天壁部12Aの内表面(図3における下面)と窓部材30の鍔部31D,31Eの外側部分との間の間隙を、当該間隙を介して外部と植物育成用照明装置10の内部とが連通することのないように塞ぐためのものである。
シール部39を形成するための材料としては、例えばシリコンおよびウレタンなどが用いられる。
この図の例において、シール部39は、天壁部12Aの開口縁面13Aと鍔部31D,31Eの内側部分とを覆うように設けられている。そして、窓部材30と天壁部12Aとの境界にシール部39が設けられ、また窓部材30と幅広側壁部12C,12Eとがビス留めおよび防水クランプ19によって密着した状態とされることにより、筐体11と窓部材30とによって区画される空間が密閉性および防滴性を有するもとのとされている。
アンテナ部42は、発光素子制御用無線信号を送受信するものであり、このアンテナ部42において受信された発光素子制御用無線信号が電装基板28の信号処理回路によって処理され、それに基づいて光源ユニット20が制御される。具体的には、光源ユニット20の点灯制御(ON−OFF制御)や光量制御がなされる。
そして、アンテナ部42は、光源ユニット20(素子基板21)と窓部材30との間、具体的にはアンテナ部収容空間Aにおいて、隔壁33および側面部31Bに沿って伸び、光出射開口レベルより光出射方向前方に位置するように配置されている。
このアンテナ部42は、電装基板28から素子基板21の切欠き部22を介して光出射開口13に向かって伸びるリード部41を介して電装基板28に実装されている。
この図の例において、アンテナ部42とリード部41とは一体のものであり、このアンテナ部42とリード部41とを構成するアンテナ部形成部材における光出射開口レベルより光出射方向前方に位置するL字状の部分がアンテナ部42とされている。
また、アンテナ部42は、外部に設けられた制御部(図示省略)からの発光素子制御用無線信号を中継する無線信号中継機能を有するものであることが好ましい。
アンテナ部42が無線信号中継機能を有するものであることによれば、複数の植物育成用照明装置10を共通の制御部によって確実に制御することができる。そのため、植物育成用照明装置10を、複数の植物育成用照明装置によって構成される植物育成用照明システムに好適に用いることができる。
このような植物育成用照明装置10は、例えばリーフレタス、レタス、小松菜、ほうれん草およびパセリ等の葉菜類などの育成対象の植物が栽培されている圃場の上方(具体的には、例えば圃場から20cmの高さ)に、光源ユニット20を構成する青色発光素子23Aおよび赤色発光素子23Bが圃場に対向するように配置される。そして、圃場上方の植物育成用照明装置10において、複数の青色発光素子23Aおよび複数の赤色発光素子23Bの各々に直流電流が供給されることにより、これらの発光素子が一斉に点灯され、圃場に対して光が照射される。
而して、植物育成用照明装置10においては、筐体11が金属よりなるものであることから、光源ユニット20を構成する青色発光素子23Aおよび赤色発光素子23Bにおいて発生した熱を、素子基板21を支持する筐体11の凸部16を介して効率的に放熱することができる。
また、アンテナ部42が、光源ユニット20と共に、筐体11と窓部材30とによって区画される空間に収容されていることから、シール部39や防水クランプ19を設けることなどにより、植物育成用照明装置10を、防滴性を有するものとすることができる。
しかも、アンテナ部42が、光出射開口レベルより光放射方向前方に突出して位置していることから、筐体11が金属よりなるものであっても無線通信の障害となることがなく、また発光素子制御用無線信号の送受信がしやすい。
従って、植物育成用照明装置10によれば、発光素子において発生した熱を効率的に放熱することができると共に優れた防滴性が得られ、また光源ユニット20の点灯制御(ON−OFF制御)や光量制御などを、外部に設けられた制御部からの発光素子制御用無線信号によって制御することができる。
この植物育成用照明装置10は、外部に設けられた制御部からの発光素子制御用無線信号によって制御することができ、しかも発光素子制御用無線信号の送受信がしやすいものであることから、複数の植物育成用照明装置によって構成される植物育成用照明システムに好適に用いられる。
この植物育成用照明装置10を備えた植物育成用照明システムは、例えば複数の植物育成用照明装置10が、素子基板21の長手方向に垂直な方向に、互いに平行になるように並設されており、これらの複数の植物育成用照明装置10に共通の制御部が設けられたものである。この制御部は、複数の植物育成用照明装置10のアンテナ部42の各々と、窓部材30を介して対向するように配置される。
このような植物育成用照明システムにおいては、複数の植物育成用照明装置10の各々のアンテナ部42が制御部からの発光素子制御用無線信号を直接的に受信することにより、当該複数の植物育成用照明装置10の各々において、受信した発光素子制御用無線信号に応じた制御がなされる。その結果、複数の植物育成用照明装置10を共通の制御部によって一括制御することができる。
また、複数の植物育成用照明装置10を用いた植物育成用照明システムにおいては、これらの複数の植物育成用照明装置10において、アンテナ部42として信号中継機能を有するものを用いることにより、そのシステムを、本発明の植物育成用システムとすることができる。
本発明の植物育成用システムによれば、制御部からの発光素子制御用無線信号が届きにくい位置に配置された植物育成用照明装置にも、発光素子制御用無線信号を、他の植物育成用照明装置のアンテナ部を介して受信させることができる。
具体的に説明すると、図4に示すように、複数の植物育成用照明装置10A,10B,10Cが、素子基板21の長手方向に垂直な方向に、互いに平行になるように並設されてなる植物育成用照明システムにおいては、光照射面の面内方向、すなわち光照射面である圃場1に平行な方向における無線通信が可能となる。そのため、圃場1の一方(図4における右方)の最外側に位置する植物育成用照明装置10Aの側方(図4における右方)に設けられた制御部(図示省略)から離間した位置に配置された植物育成用照明装置10Cに対して、当該植物育成用照明装置10Cと制御部との間に位置する複数(図4においては、2つ)の植物育成用照明装置10A,10Bのアンテナ部42を介して発光素子制御用無線信号を送信することができる。
従って、本発明の植物育成用照明システムによれば、複数の植物育成用照明装置を共通の制御部によって制御することができる。
本発明の植物育成用照明装置および植物育成用照明システムにおいては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、植物育成用照明装置において、筐体および窓部材は、図1〜図3に示した形状のものに限定されず、アンテナ部を、素子基板と窓部材との間において光出射開口レベルより光放射方向前方に突出するように配置することができれば、筐体および窓部材はいかなる形状を有するものであってもよい。
1 圃場
10,10A,10B,10C 植物育成用照明装置
11 筐体
12A 天壁部
12B 底壁部
12C,12E 幅狭側壁部
12D,12F 幅広側壁部
13 光出射開口
13A 開口縁面
13B 光出射開口縁
16 凸部
18 電装基板用凸部
19 防水クランプ
20 光源ユニット
21 素子基板
22 切欠き部
23A 青色発光素子
23B 赤色発光素子
28 電装基板
30 窓部材
31A 天面部
31B,31C 側面部
31D,31E 鍔部
33,34 隔壁
33A 先端
39 シール部
41 リード部
42 アンテナ部

Claims (3)

  1. 長尺な素子基板上にその長手方向に沿って直線状に並設された複数の発光素子が、金属よりなる筐体の内部に、当該筐体の光出射開口に設けられた光透過性を有する窓部材に対向するように配設されてなる植物育成用照明装置において、
    発光素子制御用無線信号を送受信するためのアンテナ部が、前記素子基板と前記窓部材との間において、前記筐体における光出射開口縁のレベルより光放射方向前方に突出すると共に、前記発光素子が並ぶ方向に沿って伸びて位置しており、
    前記窓部材には、前記アンテナ部と前記発光素子との間に位置する隔壁が設けられていることを特徴とする植物育成用照明装置。
  2. 前記窓部材は、前記筐体における光出射開口縁のレベルより光放射方向前方に突出する膨出部を有しており、当該膨出部の内部に前記アンテナ部が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の植物育成用照明装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の植物育成用照明装置を複数と、これらの複数の植物育成用照明装置に対して前記発光素子制御用無線信号を送信する制御部と備えており、
    前記植物育成用照明装置の複数の各々は、アンテナ部が、前記制御部からの発光素子制御用無線信号を中継する機能を有するものであることを特徴とする植物育成用照明システム。
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