JPWO2020152833A1 - 人工栽培装置およびled照明具ならびに人工栽培装置のled照明具の電気的接続方法 - Google Patents
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Abstract
Description
人工照明の光源としては、近年、高出力のLED素子(発光ダイオード素子)の開発が進み、従来の白色電球による照明や、蛍光灯による照明に代え、いわゆるLED照明具が利用され始めている。特に、白色LED素子は、多数の波長の光を発光するできるため、植物の人工栽培装置用の人工照明として適したものであり、また、LED素子が持つ小型・省電力・長寿命という特性も相まって普及に弾みがついている。また、LED素子は発光する光の波長が比較的そろっており、発熱量が比較的少ないことから、LED素子を多数配列した人工照明装置を人工栽培用の照明器具として使用するが提案されている
特許文献1(特開2013−17397号公報)に開示された植物栽培装置は、図19に示すように、栽培槽2を載せる載置棚4を有する栽培ラック3と、載置棚4の上方に間隔をおいて配置されたLED照明具5とを備えている。栽培ラック3の構造は、多数の垂直支柱8を並べ、垂直支柱8を横同士でつなぐ横部材9でつないで1面の垂直枠7を組み、左右一対の垂直枠7A7B同士を橋梁するように連結部材18で橋梁することで栽培ラック3を形成している。この垂直枠7の垂直支柱8の側面に出っ張りとなる多数の支持部6を突出させ、この支持部6にLED照明具5を取り付けるものである。同公報の0028段にあるように、LED照明具5は、支持部6の受け部32に対してねじ止め、リベット止めなどにより垂直支柱8に固定されることが開示されている。
LED灯具16は、左右両端部が、水平枠15の左右両枠部材18の灯具受け部21の切り欠き23内に嵌め入れられ、水平枠15に着脱自在に取り付けられた押さえ部材25によって固定されている。そして、LED灯具16の左右両端部が、弾性部材29を介して押さえ部材25により上方からネジ留めされることによって、LED灯具16が固定されている。
人工栽培装置のユニットにおいて配設されるLED照明具の本数が多量であり、大規模な植物工場などであれば、その人工栽培装置のユニットが多数設置されており、1本1本のLED照明具に対する電気配線工事量が膨大となる。ひいては人工栽培装置ユニットの設置コスト、植物工場の建設コストが高くなるという問題が生じる。この問題は、将来、植物工場における人工栽培装置の普及には大きな足かせになってしまうと懸念されている。
特許文献1の植物栽培装置において、かりに、LED照明具5を支持部6の受け部32に対してねじ止め、リベット止めなどしない場合でも、長大な栽培ラックに対して1本1本のLED照明具5を手作業で載置し、電気配線工事を行う必要がある。
特許文献2でも同様に、直管型LED灯具16を押さえ部材25により上方からネジ留め、リベット止めなどしない場合でも、長大な栽培ラックに対して1本1本のLED照明具5を手作業で慎重に載置した後、複雑な電気工事を行う必要がある。
なお、従来技術では、支持体は電気的に工事されたソケットであり、LED照明具を機械的に支持するとともに、第1の接続部および第2の接続部に対して通電も兼用するものが多い。しかし、この場合、別途、人工栽培植物棚内部に電気配線工事が必要となり、安定器などの電気的要素も電気工事により設置しなければならない。そのため、電気工事や安定器の増設などの作業コスト、金銭コスト、時間コストが掛かり、大きな負担となっていた。
本発明では、LED照明具群の各々の前記LED照明具に対する電圧供給にかかる電気的構成要素が、人工栽培植物棚およびその底面には設けられておらず、支持体により吊下支持された構成要素のみにより構成されている。そのため、人工栽培植物棚内部への電気配線工事が不要となり、安定器などの電気的要素も不要である。そのため、作業コスト、金銭コスト、時間コストについて優位性を持っている。
このように、LED照明具群うち端に位置するLED照明具の端側の第1の接続部または第2の接続部には、外部から電圧供給を受ける外部電圧供給線コードに接続すれば、LED照明具群に対して簡単に電圧を供給することができ、特別な電気工事や安定器などの電気的要素が不要となる。
一方、本発明の構造では、先行するLED照明具の後尾にある第2の接続部に対して、後続のLED照明具の先頭にある第1の接続部を差し込んで順々に接続したものであるので、従来のように、1つ1つの第1の接続部が外部のから電圧が供給される仕組みにはなっていない点において異なっている。
LEDライン光源に供給される外部から供給される電源電圧について述べる。電源電圧は、本発明では特に限定はされず多様な電源が適用できる。定電圧源、定電流源でも良い。一般には定電圧源の方が回路構成が簡単な場合が多い。定電圧源とする場合、外部から商用電源をトランスで所定電圧(例えば200V)に変圧したものを供給するものでも良い。なお、スイッチング電源を適用して均質な電圧を得るものでも良いが回路構成が複雑になる。本発明は人工栽培装置であるので、小さな電圧の変動などは問題にならないケースが多く、商用電源のトランス調整程度で十分な場合も多い。また、本件特許出願人が先行して出願しているPCT/JP2018/013206号のような電圧源でも適用可能である。
二次元的に配列されたLED照明具群に対して簡単に電圧を供給することができ、特別な電気工事や安定器などの電気的要素が不要となる。
もっとも、さらに、人工栽培植物棚を多段構成として三次元配列にした場合においても、各段に対して、一次元方向には、LED照明具群のLED照明具同士がブリッジ渡り配線コードおよび渡り電圧供給線により電気的に接続したものとし、二次元方向には、外部電圧供給線コード同士が電気的に接続した構造とすれば良い。上下方向にも、一部の外部電圧供給線コード同士を分岐して三次元方向にも接続することも可能である。
第1の接続部および第2の接続部の構造として、それぞれの端面に差し込みピンを備え、さらに、差し込みピンに対して電気的に接続された外部端子を備えた構造とすることができる。この場合、支持体としては、LED照明具の両端を挟み込めるように一対が対向し合って設けられており、その対向する端面において差し込みピンに適合するピンホールを備えた構造となっている。支持体が人工栽培植物棚の所定位置に取り付けられており、LED照明具が所定に設置される。
なお、この構成において、第1の接続部および第2の接続部および適合する支持体の具体的な形状としては特に限定されないが、電気的接続を担う「外部端子」という電気的要素以外の機械的要素については「差し込みピン」として汎用品のピン形状を用いることもできる。
この場合、もはや第1の接続部および第2の接続部を直接機械的に支持する構造でなくとも良く、LED照明具を載せ置くための支持体に過ぎない。機械的構造としてはこれでも良く、電気的接続は、ブリッジ渡り配線コード、渡り電圧供給線、外部電圧供給線コードにより実現される。
さらに、支持体の他の構造例としては、直管型LED照明具側において第1の接続部および第2の接続部から上側に延設された支持体部分と、人工栽培植物棚側において直管型LED照明具側の支持体部分を移動可能に支持するガイドレールの組み合わせとすることができる。
上記構成により、人工栽培植物棚に対する直管型LED照明具の配設作業において、直管型LED照明具を、支持体部分を介して、ガイドレールに沿って移動させることにより、各々の直管型LED照明具をガイドレール内の各々の所定位置まで移動させて配設でき、配設作業も簡単になる。
この場合、直管型LED照明具の配設作業において、直管型LED照明具を、支持体のランナーをガイドレールに沿って走行させて所定の配設位置まで移動させることができ、配設作業も簡単になる。
また、さらに、支持体の他の構造例としては、ガイドレールが支持体部分を摺動させるスライダーを備え、支持体部分がガイドレールのスライダーによって走行する摺動体を備えた構造とすることができる。
この場合、直管型LED照明具の配設作業において、直管型LED照明具を、支持体部分の摺動体をガイドレールに沿ってスライドさせて所定の配設位置まで移動させることができ、配設作業も簡単になる。
つまり、第1の接続部と、第2の接続部と、第1の接続部および第2の接続部の間に設けた電子基板と、電子基板に多数のLEDチップを取り付けたLEDライン光源と、第1の接続部と第2の接続部の間を渡すように電源電圧を供給する渡り電圧供給線と、渡り電圧供給線からLEDライン光源への電力供給を行う接続線または電圧制御回路と、第1の接続部および第2の接続部にそれぞれ設けられた外部端子であって外部からの電圧供給を受ける外部端子と、当該外部端子に適合し、複数本の前記LED照明具が直列並びに配列された状態において当段の第1の接続部と次段の第2の接続部の外部端子同士を電気的に通電接続するブリッジ渡り配線コードを備えたものである。
簡単にLED照明具の配設および電気的接続が行えるので、効率の良い人工栽培装置のLED照明具への電気的接続方法となる。
本実施例1の構成例にかかる人工栽培装置100は、人工栽培植物棚110、LED照明具120、外部端子130、内部接続回路131、ブリッジ渡り配線コード132、支持体140を備えた構成となっている。
図1は、人工栽培装置100、特に、人工栽培植物棚110、LED照明具120の配置関係を示す図である。LED照明具の直列並べの本数やLED照明具群の並列の配列個数などはごく一部を取り上げたものであり、大規模化することができることは言うまでもない。
図1(a)は平面図、図1(b)は正面図、図1(c)側面図を示している。なお、LED照明具120の細かい構造については図示していない。また、図1では支持体140については図示を省略している。
人工栽培植物棚110は、人工栽培する植物を収納する棚である。この構成例では、フレーム部分(縦フレーム111、横フレーム112、水平板フレーム113)と容器部分114がある。棚の構造、形状、大きさ、長さ、幅などは特に限定されず、図1のものは一例に過ぎない。この構成例では、一例として5段構成となっている。
人工栽培植物棚110の基本構造は、縦方向の縦フレーム111と横方向の横フレーム112により縦横のスケルトン構造が組まれ、各段に水平板フレーム113が設けられている。多段に容器部分114を並べて支持できる構造であれば人工栽培植物棚110の構造として採用することができる。ここでは詳しい説明や図示などは省略する。
なお、この例では、水平板フレーム113は、容器部分114を支持する役割と、後述するように、LED照明具120、支持体140を支持する役割を果たすものとなっている。両者の役割を兼用せず、別々に構造物を設けることでも良い。
なお、LED照明具120に対する電圧供給にかかる電気的構成要素が、人工栽培植物棚110には設けられておらず、すべてソケット型の支持体140aにより吊下支持された構成要素のみにより構成されている。
LED照明具120は特に限定されず、LED光源を点灯でき、人工栽培の植物に人工光を供給できるものであればよい。例えば、従来の蛍光管の外形を模した直管型LED照明具、カバーや管状の構造物を除いて電子基板を含むボード状の基板の上にLED素子が設けられている照明具、シート状の素材に印刷された電子回路シートの上にLED素子が設けられている照明具など多様なLED照明具が適用できる。
この実施例では直管型LED照明具120を例として説明する。つまり、直管部材を備え、第1の接続部および第2の接続部が口金形状となっている例とする。
図2に示すように、LED照明具120は、直管部材121、第1の接続部122としての第1の口金122、第2の接続部123としての第2の口金123、電子基板124、LEDライン光源125、渡り電圧供給線126、外部端子130、内部接続回路131を備えたものである。図2では電子基板124の構成の図示は簡略化している。また、図2(a)において電子基板124の背面にある渡り電圧供給線126は位置関係が分かりやすいように電子基板124を透過して図示している。
直管部材121の素材は、透明または半透明のポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等の透明樹脂素材などであり、内部空間を備え、円筒パイプ状に形成されている。両端には第1の口金122および第2の口金123が設けられている。この構成例では、直管部材121の両端に取り付けられた第1の口金122および第2の口金123の間のLED照明具120の軸方向の長さは、既存の蛍光灯と同じ長さとなっている。
なお、この実施例1では直管型LED照明具を例とするためこのような直管部材121が設けられているが、LED照明具120としては直管部材121がない構造も可能である。
図2に示した例では、第1の口金122に金属製の差し込みピン1221が設けられ、第2の口金123に金属製の差し込みピン1231が設けられている。
これら第1の口金122と第2の口金123および適合するソケット型の支持体140aの具体的な形状としては特に限定されないが、電気的接続を担う「外部端子」という電気的要素以外の機械的要素については「差し込みピン」として汎用品のピン形状を用いることもできる。
もっとも、一般の規格の「G13型」自体は、機械的支持構造であるとともにソケット側に電気的接続構造を要求するものであるが、本実施例1の場合、第1の接続部および第2の接続部の差し込みピンを「G13型」としても、ソケット型の支持体140aは機械的に支持するだけであり、ソケット型の支持体140aの方には「G13型」の差し込みピンに対する通電構造は不要である。現在、LED照明具の接続部としても普及しつつあり、G13型を使用することによりコストを低減できる。
なお、近年「JEL800」という規格の構造も普及しつつある。前記第1の接続部および前記第2の接続部の差し込みピンの形状として「JEL800」であっても良い。この場合、ソケット型の支持体におけるピンホールとしては、「JEL800」の差し込みピンに適合したものとすれば良い。もちろん、本発明において、第1の接続部および第2の接続部の差し込みピン形状、ソケット型の支持体におけるピンホール形状は、「G13」、「JEL800」に限定されるものではない。
人工栽培装置100の環境には水分や湿気も多いため、外側にカバーを設けるなどの工夫を行って防水性を高めることも可能である。
図3は、実施例1にかかる第1の接続部122である第1の口金122と、第2の接続部123である第2の口金123の接続構造を簡単に示す図である。
図3(a)に示した例では、第1の口金122には金属製の差し込みピン1221が設けられ、第2の口金123には金属製の差し込みピン1231が設けられ、図3(b)に示す支持体140aと嵌合し合うことにより、図3(c)に示すように機械的に接続され、両者が相互に姿勢が安定する。
外部端部130は、外部からの電圧供給をブリッジ渡り配線コード132を介して受けるものであり、ブリッジ渡り配線コード132と接続できる形状となっている。本発明では、外部端子130は、LED照明具120の第1の接続部および第2の接続部に設けられていても良く、また、第1の接続部と第2の接続部に対してそれぞれ電気的接続手段を備えたソケット型の支持体140aに設けられた構成でも良い。本実施例1では、前者の第1の接続部および第2の接続部に設けられている例とする。図4で後述するように、この例では、それぞれ第1の口金122、第2の口金123の上部付近に設けられている。
支持体140は、本発明において様々なバリエーションがあり得るが、実施例1に示す支持体140aは、ソケット型であり、第1の口金122の差し込みピン1221や、第2の口金123の差し込みピン1231と嵌合する接続部141aが設けられており、嵌合し合うことにより機械的にLED照明具120を支持できる。この例では、支持体140a自身は、人工栽培植物棚110またはその付近の構造物に取り付けられており、人工栽培植物棚110に植栽された植物に対してLED照明具120が対向するように取り付けられる箇所に設けられている。人工栽培植物棚110が多段構成であれば、上段の人工栽培植物棚110の底面の所定箇所に支持体140aを設けておけば良い。
配列としては、かならずしもLED照明具120同士が一直線に並んでいる必要はなく、ジグザグ状屈曲していたり相互に相対的に角度が付いていたりしても良い。
なお、実施例1では支持体140aは電気的接続構造がない構成例である。支持体が電気的接続構造を持つ例は実施例2において述べる。
図4は、支持体140aによってLED照明具120が直列並びに配設された状態において、隣接し合うLED照明具120の間をブリッジ渡り配線コード132により接続してゆく様子を示す図である。
ブリッジ渡り配線コードは、LED照明具120の外部端子130同士を電気的に接続するものであれば良いが、ここでは、2つのタイプを示す。
第1のタイプは、外部端子130とブリッジ渡り配線コード132の接続が差し込み式で脱着自在に接続される構造を備えたものである。着脱式の構造は限定されないが、例えば、いわゆるプラグ−ソケットのように機械的に嵌合し合い、電気的にも通電するもので良い。
図4(b)に示すように、図中の左側にあるLED照明具120の外部端子130および図中の右側にあるLED照明具120の外部端子130のそれぞれにブリッジ渡り配線コード132を差し込むことにより、図中の左側にあるLED照明具120後端付近にある渡り電圧供給線126と通電する第2の接続部123の差し込みピン1231から、内部接続回路131を経由して外部端子を介してブリッジ渡り配線コード132に通電し、ブリッジ渡り配線コード132から図中の右側にあるLED照明具120の始端付近にある第1の接続部122の外部端子130を介して内部接続回路131を経由して渡り電圧供給線126と通電する差し込みピン1221に通電するような電圧供給路が形成できる。なお、LED照明具120の内部は渡り電圧供給線126により対向する第2の接続部123の差し込みピン1231まで通電される。
第2のタイプは、図4(c)に示すように、ブリッジ渡り配線コード132が、ブリッジ渡り配線コード132同士を接続できる接続端子1321を備えた構造であり、外部端子130とブリッジ渡り配線コード132の一端の接続が固定的に接続されており、接続端子1321を介して前後のブリッジ渡り配線コード132の他端同士を接続する構造を備えたものである。固定式の取り付け構造は限定されないが、例えば、LED照明具の外部端子130から延設されたコードのようなもので良い。図中左側にあるLED照明具120の外部端子130から延設されているブリッジ渡り配線コード132Lの他端と、図中右側にあるLED照明具120の外部端子130から延設されているブリッジ渡り配線コード132Rの他端同士を、図中中央付近で接続端子1321を介して接続している。この接続端子1321を介した接続により、左右のLED照明具120の間で供給電圧が通電する。
このLED素子が直線状に並べられ、LEDライン光源125が形成されている。例えば、30個のLED30が正面に光を照射するように実装される。
LED素子を制御する制御回路の詳しい説明は省略するが、外部から供給される電圧を受け、LEDライン光源125に必要な電力を供給するように制御するものである。
このように、LED照明具120が直列並びに配設されたLED照明具群に対して、ソケット型の支持体140aにより吊下支持された構成要素によって電圧供給路が形成されている。つまり、−当段のLED照明具120の第1の接続部122−当段の渡り電圧供給線126−当段のLED照明具の第2の接続部123−当段の内部接続回路131−当段の外部端子130−ブリッジ渡り配線コード132−次段の外部端子130−次段の内部接続回路131−次段のLED照明具120の第1の接続部122−次段の渡り電圧供給線126−次段のLED照明具120の第2の接続部123−次段の内部接続回路132−次段の外部端子130−ブリッジ渡り配線コード132−と、直列並び方向に電圧供給が確保されている構造となる。
図4に示した細かい電気的接続端子などの関係を簡略化すれば、図5に示すように、ブリッジ渡り配線コード132と、渡り電圧供給線126が連綿と続いて電圧供給路が形成されていることが分かる。つまり、「電圧供給路」をはしごの支柱と見立てると各々のLED照明具120のLEDライン光源125は、はしごの踏桟となるようなはしご型接続になっている。
例えば、外部の電圧供給線から200Vの供給を受けると、直列に接続されている各々のLED照明具120内部のLEDライン光源125に対して200Vが印加され、各々のLED素子には3V程度の電圧が供給される。契約電力の違いや、国や地域で商用電圧が異なる場合、供給される電圧とLEDライン光源125のLED数などを勘案して設計すれば良い。
LED照明具群の始端にあるLED照明具120に対して外部電圧を供給する必要がある。そこで、LED照明具群の始端にあるLED照明具120の外部端子130に対して外部から電圧供給を受ける外部電圧供給線コードを接続する構造とすれば良い。端に位置するLED照明具120の端側のソケット型の支持体140aは、端部として中間にあるソケット型の支持体140aとは異なる形状としても良い。
なお、LED照明具群の二次元的配列における二次元的な電圧供給の仕組みについては実施例3において述べる。
実施例2の構成例にかかる人工栽培装置100bは、実施例1と同様、人工栽培植物棚110、LED照明具120、外部端子130、内部接続回路131、ブリッジ渡り配線コード132、ソケット型の支持体140bを備えた構成となっている。
実施例1に示した構成と同様のものについてはここでの説明は適宜省略する。
図6(a)はLED照明具120bの平面図、図6(b)はLED照明具120bの側面図を示している。なお、LED照明具120bの細かい構造については図示していない。図6(a)において位置関係が分かりやすいように水平フレームの下側にあるLED照明具120bを透過して図示している。
また、図6(c)は、ソケット型の支持体140bをLED照明具120bに取り付けた状態を示す側面図となっている。
なお、この実施例2でも、LED照明具120bは直管型LED照明具の例とするが、実施例1で述べたように、LED照明具120bはかならずしも直管型LED照明具である必要はなく、多様なLED照明具に適用できる。
図6(a)および図6(b)に示した構成では、外部端子130、内部接続回路131が設けられていない。本実施例2では、図6(c)に示すように、外部端子130、内部接続回路131は、ソケット型の支持体140bに設けられている。
図7(a)に示すように、第1の口金122には金属製の差し込みピン1221が設けられ、第2の口金123には金属製の差し込みピン1231が設けられているが、実施例1の図3とは異なり、電気的接続要素として、外部端部130と内部接続回路131は設けられていない。
図7(b)に示す支持体140aには、機械的接続要素としてピンホール状の接続部141bとともに、電気的接続要素として外部端部130と内部接続回路131が設けられている。
外部端部130は、外部からの電圧供給をブリッジ渡り配線コード132を介して受けるものであり、ブリッジ渡り配線コード132とソケット型の支持部140bを介して、LED照明具120bは電気的に接続される。
実施例1と同様、ブリッジ渡り配線コードは、LED照明具120の支持体に設けられた外部端子130同士を電気的に接続するものであれば良いが、ここでも2つのタイプがある。
第1のタイプは、実施例1と同様、外部端子130とブリッジ渡り配線コード132の接続が差し込み式で脱着自在に接続される構造を備えたものである。着脱式の構造は限定されないが、例えば、いわゆるプラグ−ソケットのように機械的に嵌合し合い、電気的にも通電するもので良い。
図8(b)に示すように、ソケット型の支持体140bの外部端子130にブリッジ渡り配線コード132を差し込むことにより、図中の左側にあるLED照明具120bの後端付近にある渡り電圧供給線126と通電する第2の接続部123の差し込みピン1231から、ソケット型の支持体140bの内部接続回路131を経由して外部端子130を介してブリッジ渡り配線コード132に通電し、ブリッジ渡り配線コード132から図中の右側にあるLED照明具120bの始端付近にあるソケット型の支持体140bの外部端子130を介して内部接続回路131を経由して第1の接続部122の差し込みピン1221に通電され、渡り電圧供給線126により対向する後端側へ電圧が供給される。
第2のタイプは、図8(c)に示すように、ブリッジ渡り配線コード132が、ブリッジ渡り配線コード132同士を接続できる接続端子1321を備えた構造であり、外部端子130とブリッジ渡り配線コード132の一端の接続が固定的に接続されており、接続端子1321を介して前後のブリッジ渡り配線コード132の他端同士を接続する構造を備えたものである。固定式の取り付け構造は限定されないが、例えば、LED照明具の外部端子130から延設されたコードのようなもので良い。図中左側にあるLED照明具120の外部端子130から延設されているブリッジ渡り配線コード132Lの他端と、図中右側にあるLED照明具120の外部端子130から延設されているブリッジ渡り配線コード132Rの他端同士を、図中中央付近で接続端子1321を介して接続している。この接続端子1321を介した接続により、左右のLED照明具120の間で供給電圧が通電する。
LED照明具群の始端にあるLED照明具120に対して外部電圧を供給する必要がある。そこで、LED照明具群の始端にあるソケット型の支持体140bの外部端子130に対して外部から電圧供給を受ける外部電圧供給線コードを接続する構造とすれば良い。端に位置するLED照明具120の端側のソケット型の支持体140bは、端部として中間にあるソケット型の支持体140bとは異なる形状としても良い。
なお、LED照明具群の二次元的配列における二次元的な電圧供給の仕組みについては実施例3において述べる。
図9は、LED照明具群の始端にあるLED照明具120、または、LED照明具群の始端にあるソケット型の支持体140bにおける外部電圧供給線コード133の構成を簡単に示した図である。
図9(a)は、LED照明具群の始端にあるLED照明具120の第1の接続部122において、外部電圧供給線コード133が設けられた構成例を示している。
図9(b)は、LED照明具群の始端にあるソケット型の支持体140bにおいて、外部電圧供給線コード133が設けられた構成例を示している。端に位置するLED照明具120の端側のソケット型の支持体140bは、端部として中間にあるソケット型の支持体140bとは異なる形状としても良い。
図11に示すように、各段のLED照明具群は、図中横方向(X方向)に直列並びになっている。また、各段のLED照明具群は、図中縦方向(Y方向)に並列並びになっている。さらに、図中手前または奥行き方向(Z方向)にも多段並びになっている。このように、X方向、Y方向、Z方向に三次元的に配設されている。マトリックスで言う原点に商用電源135が示されており、この商用電源135からX方向、Y方向ともに電圧が供給され、マトリックスの交点に位置する各LED照明具120に電圧が供給される。この例では、さらに、上下多段に構成されており、商用電源135からZ方向の各ノードを接続する上下方向外部電圧供給線コード134が設けられており、三次元的に電圧を供給できる仕組みとなっている。
このように、三次元的配列において、電圧供給にかかるすべての電気的構成要素がソケット型の支持具140により吊下された構成によって各LED照明具120への電圧が供給される仕組みであり、このような仕組みは従来技術にはなく、本発明で初めて実現されたものである。
従来技術であれば、天井や人工栽培植物棚110の内部やその他の構造物に電気配線構造と、複雑な電気配線工事を行う必要があるところ、本発明では、それらの電気配線構造と、複雑な電気配線工事が不要であり、LED照明具を設置した後、ブリッジ渡り配線コード132と、外部電圧供給コード133を外付けで簡単に接続するのみで、電気配線工事が簡単に完了する。
まず、実施例4の第1の支持体140cについて述べる。
図12は、実施例4にかかるランナータイプの第1の支持体140cの構造を簡単に示した図である。
第1の支持体140cは、2つの構成を組み合わせたものであり、吊下型の支持体140−1cおよびガイドレール140−2cからなる支持体140cの例であり、ランナー141が回転することにより吊下型の支持体140−1cがガイドレール140−2cに対して移動する仕組みとなっている。
図12の例では、上面は人工栽培植物棚110の底面の外表面などの構造物に取り付けられるものであり、図12(d)に示すように、下面の一部が開口を備え、その両脇に2列のレール144cが設けられている。
吊下型の支持体140−1cは、ランナー141c、ランナーの回転軸142c、連結部143cを備えた構造となっている。ランナー141cが転がることにより、吊下支持体140−1cがガイドレール140−2cに対して移動可能とする機能を備えている。
図12(e)に示すように、この例では、ガイドレール140−2cの左右二列のレール144cに対して左右二列の小車輪状のランナー141cが載ってそのレール内を走行するものとなっている。
図13(c)は、所望の位置に配設したLED照明具120同士をブリッジ渡り配線コード132により接続する様子を示す図である。実施例1、2、3と同様、外部端子130にブリッジ渡り配線コード132を取り付けてLED照明具群を形成することができ、さらに、図11で示したような二次元的配列も行うことができる。
また、図14(b)に示した構成例は、吊下型の支持体140−1cをLED照明具120の直管部材121の左右端部近くの上部に取り付ける構成もあり得る。また、図14(c)に示した構成例は、吊下型の支持体140−1cを第1の口金122と第2の口金123と直管部材121の中央付近など1つのLED照明具120cに対して3つ以上設けたりする構成もあり得る。
次に、実施例4の第2の支持体について述べる。
第2の支持体は2つの構成を組み合わせたものであり、吊下型の支持体とガイドレールを組み合わせた支持体の例であり、吊下型の支持体がガイドレールに対して移動する仕組みとなっている。
図15(a)は、スライダータイプの支持体140dの断面図である。スライダータイプの支持体140dは、吊下型の支持体140−1dにおいて摺動子145dを備えたものである。摺動子145dとはガイドレール140−2dのスライダー145dに沿って滑る部材であり、ここでは、滑らかな板状体となっている。実施例4にかかる第2の支持体140−1dは、この摺動子145dと摺動子145dに取り付けられた連結部材146dを備えた構造となっている。
図15(a)に示す例では、スライダータイプの支持体140−1dにT字型の一対の摺動子145dが左右に突出しており、両者の中央部分から延設された連結部146dがLED照明具120の直管部材121、第1の接続部122、第2の接続部123などに対して一体化して取り付けられている。
図15(c)は、スライダータイプのガイドレール140−2dに対して第2の支持体140−1dを摺動可能に組み合わせた状態を示す断面図である。紙面手前方向または紙面奥行き方向に摺動自在となっている。
なお、実際の配設作業では、所定位置までLED照明具120を摺動させて配設した後、摺動しないようにストッパーなど固定する部材で留め置くことも好ましい。
次に、実施例4の第3の支持体140eおよび第4の支持体140fについて述べる。
実施例4の第3の支持体140eは、LED照明具120を載置する支持体である。
本発明では、LED照明具群における電気的接続は、LED照明具120内の渡り電圧供給線126と、LED照明具120同士をブリッジするブリッジ渡り配線コード132で確保し、その他の構造物内に電気配線構造を必要とせず、配線工事も不要とするものである。そのため、複数のLED照明具120を直列並びに支持する機械的構造があれば良い。そこで、実施例4の第3の支持体140eは、断面が円形である、第1の接続部122、第2の接続部123、直管部材121などの円形断面を利用して支持するものである。
LED照明具120の外表面の一部に沿う窪み形状または外表面に少なくとも2点以上当接する窪み形状を備え、LED照明具120を安定的に載置または係止するものであれば良い。
図16(a)は、第3の支持体140eであり、その形状は、LED照明具120の直管部材121の外径に対応する形状の円弧状の窪み形状141eを備えたものとなっている。図16(a)から(b)に示すように、単に載せ置くだけで、LED照明具120の直管部材121がしっかりと支持され、LED照明具120が所望の位置に安定して取り付けられる。
図16(c)は、第4の支持体140fであり、その形状は、V字型状の窪み形状141fであってLED照明具120の外面を2点で支持するものとなっている。この例でも図16(c)から(d)に示すように、単に載せ置くだけで、LED照明具120の直管部材121がしっかりと支持され、LED照明具120が所望の位置に安定して取り付けられる。
直管部材121が円筒とは異なる形状の場合や直管部材121自体が設けられていない構造の場合などであれば、支持体が、直管型LED照明具120の外形のいずれかの形状の一部に沿って安定的に支持できる形状であれば良い。
第3の支持体140eは多段構成の各々の人工栽培植物棚110の底面から垂下されて設けられており、その内面に円弧状の窪み形状141eが設けられている。この円弧状の窪み形状141eの内径は、LED照明具120の外径に対応しているので、単に載せ置くだけでLED照明具120を安定的に支持できる。
取り付け方法は限定されるものではないが、各々のソケット支持体140の側方からLED照明具120を取り付ける方法がある。
第3の支持体140eは図16に示したように、側方の一部が解放された解放部を備えて一種のフック状になっており、側方からLED照明具120を投入することができる。そこで、LED照明具120を、第3の支持体140eの側方から順に投入してLED照明具120を順々に接続して取り付ける。
図17に示すように、LED照明具120を第3の支持体140eの側方から入れて載置、係止してゆく。その結果、LED照明具120を円弧状の窪み141またはV字状の窪み142の所定位置に収めることができる。
外部からの供給電圧は、ブリッジ渡り配線コード132、渡り電圧供給線126により電圧供給路が形成されており、複数のLED照明具120を順々に渡され、各々のLED照明具120において、引き込み線となる接続線または電圧制御回路により梯子型につながった各々のLED照明具120に対して均等に200Vが印加され、内部のLEDライン光源125に引き込まれ、各々のLED素子に3V程度の電圧が印加される。
なお、本実施例2は、LED照明具120同士を電気的に接続されていれば良く、機械的な配列としては、かならずしもLED照明具120同士が直列並びに並んでいる必要はなく、ジグザグ状に配列されていたり相互に相対的に角度が付いていたりしても良く、配列は多様なものが可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明は、多様な植物種の植物工場に適用できる人工栽培装置およびLED照明具ならびに人工栽培装置のLED照明具の電気的接続方法として広く適用することができる。
110 人工栽培植物棚
120 LED照明具
121 直管部材
122 第1の接続部
1221 差し込みピン
123 第2の接続部
1231 差し込みピン
124 電子基板
125 LEDライン光源
126 渡り電圧供給線
130 外部端子
131 内部接続回路
132 ブリッジ渡り配線コード
133 外部電圧供給線コード
140 支持体
141 接続部
142 円弧状の窪み形状
143 V字形状の窪み形状
144 レール
Claims (16)
- 人工栽培する植物を収納する人工栽培植物棚と、
第1の接続部と、第2の接続部と、前記第1の接続部および前記第2の接続部の間に設けた電子基板と、前記電子基板に多数のLEDチップを取り付けたLEDライン光源と、前記第1の接続部と前記第2の接続部の間を渡すように電源電圧を供給する渡り電圧供給線と、前記渡り電圧供給線から前記LEDライン光源への電力供給を行う接続線または電圧制御回路を備えたLED照明具と、
前記人工栽培植物棚に対向するように前記LED照明具を支持する支持体と、
前記LED照明具の前記第1の接続部および前記第2の接続部に設けられた、または、前記第1の接続部と前記第2の接続部に対してそれぞれ電気的接続手段を備えた前記支持体に設けられた外部端子であって外部からの電圧供給を受ける外部端子と、
複数本の前記LED照明具が各々の前記支持体により長軸方向に直列並びに配列されたLED照明具群において、当段の前記外部端子と隣接する他段の前記外部端子をブリッジ接続して電気的に通電接続するブリッジ渡り配線コードを備え、
前記LED照明具群において、当段の前記LED照明具の電圧供給を、前記ブリッジ渡り配線コードを介して、前段または次段の前記LED照明具または前記支持体から受け、前記次段または前記前段の前記LED照明具の電圧供給を、前記ブリッジ渡り配線コードを介して、当段の前記LED照明具または前記支持体から供給する構造を含むものであることを特徴とする人工栽培装置。 - 前記渡り電圧供給線が、前記第1の接続部を介して供給された電力を同じ前記LED照明具の内部を通って対向する前記第2の接続部まで受け渡す渡り電圧供給線であり、
前記LED照明具群の各々の前記LED照明具に対する電圧供給にかかる電気的構成要素が、前記人工栽培植物棚およびその底面には設けられておらず、前記支持体により吊下支持された構成要素のみにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の人工栽培装置。 - 前記支持体により吊下支持された構成要素が、−当段の前記LED照明具の前記第1の接続部−当段の前記渡り電圧供給線−当段の前記LED照明具の前記第2の接続部−当段の前記外部端子−前記ブリッジ渡り配線コード−次段の前記外部端子−次段の前記LED照明具の前記第1の接続部−次段の前記渡り電圧供給線−次段の前記LED照明具の前記第2の接続部−次段の前記外部端子−次段の前記ブリッジ渡り配線コード−と直列並び方向に電圧供給が確保されている構造を含むものであることを特徴とする請求項1または2に記載の人工栽培装置。
- 前記LED照明具群のうち、端に位置する前記LED照明具の当該端側の前記外部端子に対して、外部から電圧供給を受ける外部電圧供給線コードを接続する構造を含むものである請求項1から3に記載の人工栽培装置。
- 前記LED照明具群が、複数並列並びに配列されている二次元的配列において、
隣接し合う前記LED照明具群の前記外部電圧供給線コード同士が接続された構造であり、
前記二次元的配列において、一次元方向には、前記LED照明具群の前記LED照明具同士が前記ブリッジ渡り配線コードおよび前記渡り電圧供給線により電気的に接続され、二次元方向には、前記外部電圧供給線コード同士が電気的に接続された構造を含むものである請求項4に記載の人工栽培装置。 - 前記LED照明具群の前記二次元的配列において、当段の前記LED照明具群の電圧供給を、前記外部電圧供給線コードを介して、前段または次段の前記LED照明具群から受け、前記次段または前記前段の前記LED照明具群の電圧供給を、前記外部電圧供給線コードを介して、当段の前記LED照明具群から供給する構造を含むものであることを特徴とする請求項5に記載の人工栽培装置。
- 前記人工栽培植物棚が多段構成となっており、三次元的配列の前記LED照明具群において、端に位置する前記LED照明具の当該端側の前記外部端子に対して、外部から受けた電圧供給を上段または下段方向に通電する上下方向外部電圧供給線コードを接続する構造を含むものである請求項5または6に記載の人工栽培装置。
- 前記外部端子と前記ブリッジ渡り配線コードの接続が差し込み式で脱着自在に接続される構造を備え、当段と前段または後段の前記外部端子同士の間に前記ブリッジ渡り配線コードを渡して接続するものである請求項1から7のいずれかに記載の人工栽培装置。
- 前記ブリッジ渡り配線コードが、前記ブリッジ渡り配線コード同士を接続できる接続端子を備え、
前記外部端子と前記ブリッジ渡り配線コードの一端が固定的に接続されたものであり、当段と前段または後段の前記外部端子に固定的に接続されている前記ブリッジ渡り配線コードの他端同士を前記接続端子を介して接続するものである請求項1から7のいずれかに記載の人工栽培装置。 - 前記第1の接続部および前記第2の接続部がそれぞれの端面に金属製の差し込みピンを備え、前記差し込みピンに対して前記外部端子が電気的に接続された構造であり、
前記支持体が、前記LED照明具の両端を挟み込めるように一対が対向し合って設けられており、その対向する端面において前記差し込みピンに適合するピンホールを備え、前記人工栽培植物棚の所定位置に取り付けられるものであることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の人工栽培装置。 - 前記支持体が、前記LED照明具の外表面に沿う窪み形状または外表面に少なくとも2点以上当接する窪み形状を備え、前記人工栽培植物棚の長さ方向の軸に対して前記窪み形状の断面が垂直に設けられたことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の人工栽培装置。
- 前記支持体が、前記直管型LED照明具側において前記第1の接続部および前記第2の接続部から延設された支持体部分と、前記人工栽培植物棚側において前記直管型LED照明具側の前記支持体を移動可能に支持するガイドレールの組み合わせであり、
前記人工栽培植物棚に対する前記直管型LED照明具の配設作業において、前記直管型LED照明具を、前記支持体部分を介して、前記ガイドレールに沿って移動させることにより、各々の前記直管型LED照明具を前記ガイドレール内の各々の所定位置まで移動させて配設できる構造を含むものであることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の人工栽培装置。 - 前記支持体部分が前記ガイドレールに対するランナーを備えたものであり、
前記ガイドレールが前記支持体部分の前記ランナーが走行するレーンを備えたものであり、
前記直管型LED照明具の配設作業において、前記直管型LED照明具を、前記支持体部分のランナーを前記ガイドレールに沿って走行させて所定の配設位置まで移動させる構造を含むものであることを特徴とする請求項12に記載の人工栽培装置。 - 前記ガイドレールが前記支持体を摺動させるスライダーを備え、
前記支持体部分が前記ガイドレールのスライダーによって走行する摺動体を備え、
前記直管型LED照明具の配設作業において、前記直管型LED照明具を、前記支持体部分の摺動体を前記ガイドレールに沿ってスライドさせて所定の配設位置まで移動させる構造を含むものであることを特徴とする請求項12に記載の人工栽培装置。 - 人工栽培する植物を収納する人工栽培植物棚に用いるLED照明具であって、
第1の接続部と、第2の接続部と、前記第1の接続部および前記第2の接続部の間に設けた電子基板と、前記電子基板に多数のLEDチップを取り付けたLEDライン光源と、前記第1の接続部と前記第2の接続部の間を渡すように電源電圧を供給する渡り電圧供給線と、前記渡り電圧供給線から前記LEDライン光源への電力供給を行う接続線または電圧制御回路と、前記第1の接続部および前記第2の接続部にそれぞれ設けられた外部端子であって外部からの電圧供給を受ける外部端子と、当該外部端子に適合し、複数本の前記LED照明具が直列並びに配列された状態において当段の前記第1の接続部と次段の前記第2の接続部の前記外部端子同士を電気的に通電接続するブリッジ渡り配線コードを備えたものであるLED照明具。 - 人工栽培する植物を収納する人工栽培植物棚と、
第1の接続部と、第2の接続部と、前記第1の接続部および前記第2の接続部の間に設けた電子基板と、前記電子基板に多数のLEDチップを取り付けたLEDライン光源と、前記第1の接続部と前記第2の接続部の間を渡すように電源電圧を供給する渡り電圧供給線と、前記渡り電圧供給線から前記LEDライン光源への電力供給を行う接続線または電圧制御回路を備えたLED照明具と、
前記人工栽培植物棚に対向するように前記LED照明具を支持する支持体と、
前記LED照明具の前記第1の接続部および前記第2の接続部に設けられた、または、前記第1の接続部と前記第2の接続部に対してそれぞれ電気的接続手段を備えた前記支持体に設けられた外部端子であって外部からの電圧供給を受ける外部端子と、
複数本の前記LED照明具が各々の前記支持体により長軸方向に直列並びに配列されたLED照明具群において、当段の前記外部端子と隣接する他段の前記外部端子をブリッジ接続して電気的に通電接続するブリッジ渡り配線コードを備えた人工栽培装置を用いて、
前記LED照明具群において、当段の前記LED照明具の電圧供給を、前記ブリッジ渡り配線コードを介して、前段または次段の前記LED照明具または前記支持体から受け、前記次段または前記前段の前記LED照明具の電圧供給を、前記ブリッジ渡り配線コードを介して、当段の前記LED照明具または前記支持体から供給することを特徴とする人工栽培装置の電圧供給方法。
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