JP7248002B2 - 動植物育成用のled照明モジュール、動植物の育成棚、及び動植物育成工場 - Google Patents
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Description
図1に示す、本実施の形態による植物育成用のLED照明モジュール10(以下、LED照明モジュール10ともいう)は、後述するように、人工光を用いた植物育成工場90(図7)内に設置され、植物を育成するものである。このようなLED照明モジュール10は、植物育成用のLED照明シート20(以下、LED照明シート20ともいう)と、LED照明シート20に電気的に接続された制御部40とを備えている。
次に、LED照明シート20を構成する各部材について説明する。図5に示すように、LED照明シート20は、フレキシブル配線基板30と、フレキシブル配線基板30上に配置された複数のLEDチップ21とを備えている。このうちフレキシブル配線基板30は、可撓性を有する基板フィルム31と、基板フィルム31の表面(発光面側の面)に形成された金属配線部32とを有している。金属配線部32は、接着剤層33を介して基板フィルム31に積層されている。
基板フィルム31は、可撓性を有する樹脂フィルムを用いることができる。なお、本明細書中、「可撓性を有する」とは、「曲率半径を少なくとも1m以下、好ましくは50cm、より好ましくは30cm、更に好ましくは10cm、特に好ましくは5cmに曲げることが可能であること」をいう。
接着剤層33を形成する接着剤は、公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、シリコーン系、エステル系またはエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。
金属配線部32は、基板フィルム31の表面(発光面側の面)に金属箔等の導電性基材によって形成される配線パターンである。この金属配線部32は、基板フィルム31の表面へ接着剤層33を介してドライラミネート法によって形成されることが好ましい。金属配線部32は、上述した複数の金属配線部22を含む。複数の金属配線部22は、第1の金属配線部22Aと、第1の金属配線部22Aから離間して配置された第2の金属配線部22Bとを含む。第1の金属配線部22A及び第2の金属配線部22Bには、LEDチップ21が搭載され、LEDチップ21は、第1の金属配線部22A及び第2の金属配線部22Bに電気的に接続されている。第1の金属配線部22A及び第2の金属配線部22Bに供給される電力によりLEDチップ21が点灯するようになっている。
ハンダ部36は、金属配線部32とLEDチップ21との接合を行うものである。このハンダによる接合は、リフロー方式、あるいは、レーザー方式の2方式のいずれかによることができる。
LEDチップ21は、P型半導体とN型半導体が接合されたPN接合部での発光を利用した発光素子である。LEDチップ21としては、P型電極及びN型電極をそれぞれ素子の上面及び下面に設けた構造であっても良く、素子の片面にP型電極及びN型電極の双方が設けられた構造であっても良い。
光反射性絶縁保護膜34は、LEDチップ21が設けられている領域及びその周辺領域を除く領域に形成される層である。この光反射性絶縁保護膜34は、十分な絶縁性を有することにより、フレキシブル配線基板30の耐マイグレーション特性を向上させる所謂レジスト層であり、かつLED照明シート20により作られる光環境の向上に寄与する光反射性を備えた光反射層である。
透明保護膜35は、LEDチップ21を覆うように、LED照明シート20の最表面に形成されている。透明保護膜35は、防水性と透明性とを有する。透明保護膜35の防水性により、LED照明シート20を植物育成用光源として使用する場合の装置内部への水の侵入を防ぐことができる。全光束量が3000lm以上の光を照射するLED照明シート20では、LEDチップ21の性能を向上させる必要があり、特定のLEDチップ21が破損した場合の影響が大きくなる。そのためLEDチップ21が可能な限り破損しにくいようにすることは、リスク管理の観点で重要である。
次に、本実施の形態によるLED照明シート20の製造方法について、図6(a)-(h)を参照して説明する。
図7は、本実施の形態によるLED照明シート20を用いた植物育成工場90の構成を模式的に示す図である。植物育成工場90は、建物91と、建物91の内部に配置された複数の植物の育成棚80を備えている。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
次に、本実施の形態における具体的実施例について説明する。
実施例及び比較例のLED照明シートをそれぞれ以下の通り作製した。
560mm×390mmサイズのフィルム基板(ポリエチレンナフタレート、厚さ50μm)の一方の表面に、金属配線部を形成するための銅箔(厚さ35μm)を積層し、その後、金属配線用の銅箔についてエッチング処理をして、全ての実施例及び比較例において同一パターンの金属配線部を構成した。そして、基板フィルム及び金属配線部上に、ウレタン系樹脂をベース樹脂とし、このベース樹脂に対して20質量%の割合で酸化チタンを添加してなる絶縁性インキを用いてスクリーン印刷により厚さ10μmの光反射性絶縁保護膜を形成した。次に、金属配線部に、複数のLEDチップ(「NFSW757G-V2」(日亜化学工業社製))を、X方向に40mmピッチ、Y方向に35mmピッチで、14個の列を10列、ハンダ加工により実装した。なお、このLEDチップは、上面発光タイプの発光素子であり、3.0mm(長さ)×3.0mm(幅)×0.65mm(高さ)のサイズの直方体の外形からなるものである。また、このLEDチップは、それぞれ色温度が3000Kであり、光束が36.2lmであり、発光効率が196lm/Wのものである。更に、上記の絶縁性保護膜及びLEDチップを被覆する透明保護膜を、スプレーコート法により形成した。以上の通り作製したLED照明シートを制御部に接続し、LED照明モジュールを作製した。制御部には、200Vの交流電源を接続し、制御部からLED照明シートには、44Vの定電圧を印加した。このときLED照明シートに対する直流電圧のデューティー比は100%とした。
実施例のLED照明シートからレギュレータを取り外し、代わりにLED照明シート上に半波整流型の整流ドライバーを設け、そこにAC200Vを接続することにより、LED照明システムを作製した。
20 LED照明シート
21 LEDチップ
22 金属配線部
30 フレキシブル配線基板
31 基板フィルム
32 金属配線部
33 接着剤層
34 光反射性絶縁保護膜
35 透明保護膜
36 ハンダ部
40 制御部
41 電力入力部
42 AC/DCコンバーター
43 PWM制御部
44A 第1コネクタ
44B 第2コネクタ
45 レギュレータ
46 電力供給ライン
80 植物の育成棚
81 基板
82 支柱
83 植物の育成棚用の棚板
90 植物育成工場
91 建物
Claims (10)
- 動植物育成用のLED照明モジュールであって、
複数のLEDチップが配列された、動植物育成用のLED照明シートと、
前記動植物育成用のLED照明シートに電気的に接続された制御部と、を備え、
前記制御部から前記動植物育成用のLED照明シートに定電圧が印加され、
前記動植物育成用のLED照明シートは、
基板フィルムと、
前記基板フィルム上に形成された、10μm以上50μm以下の厚みの金属配線部と、
前記金属配線部上に形成された光反射性絶縁保護膜と、
前記光反射性絶縁保護膜及び前記複数のLEDチップを覆うとともに、植物側へ露出する発光面を構成する透明保護膜とを有し、
前記光反射性絶縁保護膜は、白色顔料を含むとともに、波長400nm以上780nm以下における光線平均反射率が、いずれも65%以上であり、
前記透明保護膜の厚さは、10μm以上40μm以下である、動植物育成用のLED照明モジュール。 - 前記制御部は、前記LEDチップの調光を制御可能である、請求項1記載の動植物育成用のLED照明モジュール。
- 前記動植物育成用のLED照明シートには、他の動植物育成用のLED照明シートに電流を供給するための電力供給ラインが設けられている、請求項1又は2記載の動植物育成用のLED照明モジュール。
- 前記LEDチップは、複数個直列に配置され、このLEDチップの列が複数列並列に配置されており、前記動植物育成用のLED照明シートには、前記LEDチップの各列に対応してレギュレータが設けられ、前記レギュレータは、各列の前記複数のLEDチップに流れる電流を一定に保持する、請求項1乃至3のいずれか一項記載の動植物育成用のLED照明モジュール。
- 前記LEDチップは、10個以上直列に配置され、このLEDチップの列が4列以上並列に配置されている、請求項1乃至4のいずれか一項記載の動植物育成用のLED照明モジュール。
- 前記透明保護膜は、前記基板フィルムの表面に平行な平坦面を有する、請求項1乃至5のいずれか一項記載の動植物育成用のLED照明モジュール。
- 前記LED照明シートの周縁部における前記LEDチップの密度は、前記LED照明シートの中央部における前記LEDチップの密度よりも高い、請求項1乃至6のいずれか一項記載の動植物育成用のLED照明モジュール。
- 動植物の育成棚であって、
棚板を備え、
前記棚板は、基板の下面側に取り付けられた、請求項1乃至7のいずれか一項記載の動植物育成用のLED照明モジュールを備えた、動植物の育成棚。 - 前記制御部は、前記棚板から離間した位置に配置されている、請求項8記載の動植物の育成棚。
- 建物と、
前記建物の内部に配置された、請求項8又は9記載の動植物の育成棚と、を備えた、動植物育成工場。
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