TWI627897B - Lighting device for plant cultivation, plant cultivation device - Google Patents

Abstract

植物栽培用之照明裝置具有：複數個LED，是配置成朝第1方向延伸之LED配置範圍之兩端部之至少任一者比中央部緊密；及擴散部，使從複數個前述LED朝向植物方向發出之光擴散。

Description

植物栽培用之照明裝置、植物栽培裝置

發明領域

本揭示是有關於一種植物栽培用之照明裝置、植物栽培裝置、及植物栽培方法。

發明背景

已知的是具有直管螢光燈或LED(light-emitting diode)排列成直線狀之照明部的植物栽培用之照明裝置。

先行技術文獻 專利文獻

[專利文獻1]日本特開第2015-136357號公報

[專利文獻2]日本特開第2014-166179號公報

發明概要

然而，習知之植物栽培用之照明裝置中，難以以均一的光量分布照光到複數個植物。例如，習知之植物栽培用之照明裝置中，難以以與中央部之植物同程度的光量，對呈直線狀排列之複數個植物當中位於端部的植物照光。

因此，一方面本發明之目的在於達到照射複數個植物之光量均一化。

解決課題之方法

根據一態樣，提供一種植物栽培用之照明裝置，具有：複數個LED，是配置成朝第1方向延伸之LED配置範圍之兩端部之至少任一者比中央部緊密；及擴散部，使從複數個前述LED朝向植物方向發出之光擴散。

發明效果

可達到照射複數個植物之光量均一化。

較佳實施例之詳細說明 以下，參考附圖詳細說明各實施例。

［實施例1］ 圖1是概略地顯示植物栽培裝置1之其中一例的立體圖。圖2是概略地顯示植物栽培裝置1之其中一例的正面圖。圖3是顯示搬送器具6與栽培托盤4之關係的立體圖。圖4A是其中一例之栽培托盤4的俯視圖。圖4B是其他例之栽培托盤4A的俯視圖。以下，適當地將將圖1所示之X、Y及Z軸直交之3軸用於說明。再者，Z方向是對應於植物栽培裝置之高度方向(上下方向)。又，以下說明時以X方向為左右方向。再者，圖1(圖5等同樣)中，照明器具5是簡易地以矩形的截面形狀顯示，但截面形狀是任意的(例如參考圖7)。

植物栽培裝置1配置於植物栽培室，例如無塵室51內。植物栽培裝置1包含：栽培用架台2、栽培單元3、搬送器具6、及昇降機構16。

栽培單元3在栽培用架台2內，多段式安裝於高度方向上，進而在各段以各2個的方式平行地配列。再者，高度方向之段數、或在各段之栽培單元3的配列數為任意。又，栽培用架台2亦可在Y方向或X方向挾著通路而設置複數個。

植物栽培裝置1使用於例如水耕栽培。栽培的植物適合例如葉菜類蔬菜，亦可以葉菜類蔬菜以外的植物為栽培對象。再者，葉菜類蔬菜有萵苣、菠菜、小松菜、結球萵苣、水菜等。葉菜類蔬菜以外的植物有例如草莓、蕃茄等。

栽培用架台2具有骨架構造，並且沿著X方向及Y方向隔著間隔包含複數個支柱2a。支柱2a在Z方向上延伸，支撐於地面E上。於Y方向鄰接之複數根支柱2a在複數處經由第1樑2b而彼此連接。第1樑2b與支柱2a是藉由例如螺絲、鉚釘等固定。

如圖2所示，在高度方向隔著間隔之複數根第2樑2c於X方向架設於沿著X方向相鄰之2根支柱2a。支柱2a與第2樑2c是藉由例如螺絲、鉚釘等固定。如後所述，栽培托盤4及照明器具5支撐於複數個第2樑2c。

栽培單元3分別包含栽培托盤4(托盤之一例)，及配置於比栽培托盤4更上方之照明器具5(植物栽培用之照明裝置之一例)。以下，只要沒有特別提及，則以1個栽培單元3之構成為代表進行說明，但其它也相同。

栽培托盤4載置於搬送器具6。栽培托盤4如圖3所示，透過搬送器具6支撐於第2樑2c。栽培托盤4可視需要而使用搬送器具6搬入到栽培用架台2，或從栽培用架台2搬出。

栽培托盤4是X方向較長的形態，且如圖3所示，具有栽培容器4a與蓋體4b。

栽培容器4a是於上部具有開口之桶的形態(在YZ面的截面為凹狀，且X方向之兩側封閉的形態)，形成栽培托盤4的本體。栽培容器4a內儲存有液肥或流通液肥。

蓋體4b是長方形之平板狀，覆蓋栽培容器4a之上部的開口。如圖3及圖4A所示，於蓋體4b，在X方向之兩側，形成可供液肥軟管8從上插入的軟管插入孔4c。於蓋體4b，在X方向之兩側之軟管插入孔4c間的區域，複數個盆栽嵌入孔4d在X方向上隔著間隔而呈直線狀形成。圖4A中，盆栽嵌入孔4d之個數為8個，但不限於此，亦可為例如10個。又，如圖4B所示之栽培托盤4A，盆栽嵌入孔4d亦可在Y方向上錯位(呈鋸齒狀)地形成2列以上。

在複數個盆栽嵌入孔4d之各個可嵌入杯狀栽培盆栽9，該杯狀栽培盆栽9種植有已經育苗之植物S。再者，由於栽培盆栽9之上部邊緣掛在盆栽嵌入孔4d之邊緣，因此當提起蓋體4b時，栽培盆栽9也被提起。再者，亦可因應於植物S之種類，而在Y方向上鄰接之2個栽培單元3之蓋體4b間，設置用以防止成長之植物S之葉片垂下的板材(未圖示)。

栽培盆栽9如圖3所示，是在上端具有開口之有底圓筒形狀，且具有上端比下端寬之楔狀的外周面。栽培盆栽9之中具有可插入海棉(未圖示)的構造，前述海綿是成為種植有在預定期間內所育苗的植物S、例如萵苣類之菜苗的培地。海綿亦可使用例如立方體的氨基甲酸乙酯海綿。又，在栽培盆栽9之下部的周圍，亦可在圓周方向形成複數個植物的根可伸出之寬度的縱長縫隙9a。又，在栽培盆栽9的底部，亦可形成用以使水等排出之複數個孔(未圖示)。

另外，為了有效率地提高植物的收穫量，期望增加以1個栽培托盤4栽培之植物的數目。可是，為了植物的生長，在例如鄰接之栽培盆栽9間需要適度的寬度，以使相鄰之植物在生長時葉片之間不會重疊。例如，若是萵苣類或小松菜等之葉菜類蔬菜，鄰接之栽培盆栽9間需要15公分左右的寬度。因此，複數個盆栽嵌入孔4d之間的間隔L(參考圖4A及圖4B)亦可因應於栽培對象之植物種類而適宜調整。例如，為了對應於多樣的植物種類，準備複數個盆栽嵌入孔4d之間的間隔L不同的複數種類蓋體4b。

再者，栽培托盤4之栽培容器4a之X方向之一端側，如以圖2之切截面之波浪線所包圍，成為液肥導入區域4e。透過插入蓋體4b之一端側之軟管插入孔4c的液肥軟管8，液肥供給到液肥導入區域4e。又，在栽培容器4a之X方向之他端側的底部，如圖2之部分切截面所示，形成有液肥排出孔4f。在液肥排出孔4f與其周邊，安裝有液量調整器10，該液量調整器10是用以調整液量，使栽培托盤4之栽培容器4a內的液肥不會超過設定高度。

照明器具5照光到栽培托盤4內之植物。栽培托盤4內之植物受到來自照明器具5之光照而成長。照明器具5對應於上述之X方向較長的栽培托盤4的形狀而在X方向延伸。例如，照明器具5之X方向的長度在1000mm以上，例如為約1250mm。照明器具5在X方向配列可朝下方(植物方向)發光之複數個LED50(參考圖8)。照明器具5如圖5所示，具有沿著栽培托盤4之長形。在照明器具5之一端連接有電力供給用之電線15。照明器具5是透過後述之昇降機構16而支撐於第2樑2c。照明器具5之更進一步的詳細說明於後進行。

搬送器具6用以載置栽培托盤4，使栽培托盤4之搬送容易化。搬送器具6如圖3所示，載置於軌道7上，軌道7是橫跨於在Y方向鄰接之複數個栽培用架台2之第2樑2c上。搬送器具6在軌道7上滑動而可朝Y方向移動。軌道7可為具有例如截面為四角形，且在Y方向隔著間隔而平行地安裝2支在第2樑2c上。

昇降機構16可使照明器具5上下移動。在此，參考圖2及圖5，就昇降機構16之其中一例進行說明。圖5是概略地顯示昇降機構16之其中一例的立體圖。

實施例1中，其中一例是如圖5所示，昇降機構16以可對在Y方向鄰接之2個照明器具5共用的態樣設置。

昇降機構16具有複數個折疊式之臂16a，臂16a是上端以軸支撐於截面T字形之第2樑2c而可在Z方向上伸縮。複數個臂16a之中間的折返部分透過梁16b而可旋動地彼此連接。複數個臂16a之各自的下端以軸支撐有截面為逆T字狀之板片16c。

在板片16c之下端，於複數處安裝有可同時支撐在Y方向鄰接之2個照明器具5的支撐具16d。支撐具16d是例如於中央形成凹部，且在凹部內藉由螺絲、鉚釘等固定板片16c。板片16c位於在Y方向鄰接之2個照明器具5之間。在板片16c之X方向兩側安裝有線纜17。線纜17是如圖2所示，從板片16c朝上方延伸，通過可自由旋動地安裝於第2樑2c之帶輪18而連接於螺旋彈簧19之兩端。螺旋彈簧19透過線纜17而朝上方對板片16c及照明器具5施力。

昇降機構16是以例如手動方式驅動。昇降機構16折畳時，在Y方向鄰接之2個照明器具5會同時上昇。另一方面，昇降機構16展開時，在Y方向鄰接之2個照明器具5會同時下降。昇降機構16如上述透過螺旋彈簧19及線纜17，對昇降機構16折畳之方向(臂16a在Z方向收縮的方向)施力。另一方面，昇降機構16藉由扣件(未圖示)，以不會在昇降機構16折畳之方向變形的方式卡止。使用者可藉由變更扣件的位置，使昇降機構16之狀態變化，並可使在Y方向鄰接之2個照明器具5的高度在預定範圍內變化。

根據如圖2及圖5所示之照明器具5的支撐構造，在Y方向鄰接之2個照明器具5可藉由昇降機構16而朝上下同時昇降。該結果是，可配合植物的生長而改變照明器具5的高度，並且藉同時升高在Y方向鄰接之2個照明器具5，可容易進行栽培托盤4之裝卸等的作業。再者，變形例中，昇降機構16亦可依每照明器具5設置。此種情況下，照明器具5之各個可藉由對應之昇降機構16朝上下個別地昇降。

再者，圖1乃至圖5所示之植物栽培裝置1的構成終究只是其中一例，可進行多樣的變更。例如，亦可省略搬送器具6。此時，栽培托盤4亦可直接地受第2樑2c支撐。又，昇降機構16亦可以其他機構實現。例如，昇降機構16亦可為可以致動器(例如電動馬達)等驅動的類型。又，昇降機構16亦可以在Y方向鄰接之3個以上照明器具5所共用之態樣設置，亦可以在X方向鄰接之2個以上之照明器具5所共用的態樣設置。

其次，參考圖6，說明實施例1之照明器具5與栽培托盤4的關係。

圖6是概略地顯示朝Y方向看時之照明器具5與栽培托盤4之關係的側面圖。在此，是以1組之照明器具5與栽培托盤4的關係為代表來說明，但其他組亦可相同。

圖6顯示栽培托盤4上之植物載置範圍R1與照明器具5之LED配置範圍R2。又，圖6顯示用以表示X方向之基準位置的中心線CL。以下，是以在X方向上遠離中心線CL之側(較遠側)為「外側」。在此，植物載置範圍R1在說明上是如圖4A(及圖4B)所示，為X方向之範圍，且是設定為栽培托盤4在X方向之最外側之盆栽嵌入孔4d之各自的中心位置間的範圍。又，同樣地，LED配置範圍R2設定為以X方向之最外側之LED50之各自的中心位置間的範圍(參考圖8)。

照明器具5及栽培托盤4是如上述，皆在X方向上延伸，並在Z方向上對向。照明器具5及栽培托盤4皆對X方向略平行地配置。又，照明器具5及栽培托盤4皆配置成X方向之中心位於中心線CL上。即，植物載置範圍R1及LED配置範圍R2之X方向的中心略一致。再者，所謂“略一致”，其主旨是容許某種程度的誤差。實際上，因為配置時之誤差或製造上的公差等，難以使植物載置範圍R1及LED配置範圍R2之中心正確地一致，又，使之正確地一致也不太有意義。

LED配置範圍R2宜如圖6所示，延伸到植物載置範圍R1更外側。在圖6所示之例中，LED配置範圍R2在X方向之兩側，比植物載置範圍R1更延伸預定距離Δx0到外側。預定距離Δx0宜為20～30mm之範圍內。此種情況下，在X方向上，植物載置範圍R1之兩端及比其更外側的範圍內，變得更容易確保來自照明器具5之必要的光量。

照明器具5在Z方向對栽培托盤4分隔距離H3。即照明器具5相對於栽培托盤4上之上面(植物之載置面)相隔距離H3而配置於上方。距離H3表示照明器具5對栽培托盤4的高度。因此，以下所謂「調整照明器具5之高度」，與藉由昇降機構16「調整距離H3」同義。距離H3之調整方法之例與植物栽培方法相關而於後敘述。再者，實施例1中，其中一例是藉使照明器具5朝上下移動而調整距離H3，但變形例中，亦可藉使栽培托盤4朝上下移動而調整距離H3。

其次，參考圖7及圖8，說明實施例1之照明器具5的構造。在此，是以植物栽培裝置1內之1個照明器具5為代表進行說明，但植物栽培裝置1內之其他照明器具5也相同。

圖7是沿著圖6之線A-A之概略的截面圖。圖8是顯示圖6之箭頭B視角的圖，以透視方式顯示照明器具5的內部構造(LED配置)。再者，圖8中，省略基板56上之配線等的圖示。圖9A及圖9B是顯示間距d1之變化態樣之2例者。圖9A及圖9B中，橫軸為X方向之位置，縱軸為間距d1，顯示間距d1之變化態樣。圖9A及圖9B中，在橫軸上顯示對應於中心線CL之位置x0及LED配置範圍R2之最外位置x3、x4。

照明器具5是如圖7及圖8所示，包含：複數個LED50、罩體54(擴散部之一例)、基板56、及散熱部58。

複數個LED50是如圖8所示，在X方向上配置成一列。複數個LED50之數目是以例如後述之間距d1與照明器具5之X方向的長度的關係來決定。圖8所示之數量(22個)為其中一例，實際上可配置更多數量的LED50。

實施例1中，其中一例是複數個LED50分別具有相同的外形及特性。來自複數個LED50之光的顏色是任意的，實施例1中是例示白色。

複數個LED50是如圖8所示，在照明器具5之X方向之兩端部的配置比在照明器具5之X方向的中央部還密集。即，X方向之LED50之間的間距d1非固定，在兩端部之間距d1亦比在中央部之間距d1小。所謂照明器具5之X方向的兩端部分別是包含X方向之最外側之LED50的部位，且為LED配置範圍R2之兩側之預定範圍Δx1內的部位。預定範圍Δx1是包含2個以上LED50的範圍。所謂照明器具5之X方向的中央部，是不包含照明器具5之X方向之兩端部的部位，而為包含中心線CL的部位。

例如，間距d1亦可如圖9A所示，在LED配置範圍R2之兩側的預定範圍Δx1內為值α，在其他範圍(包含中央部)內為值β(＞α)。值α可對應於例如可配置之最小間距，值β亦可為例如10mm以下。又，以其他例而言，間距d1亦可如圖9B所示，在LED配置範圍R2之最外側為值α，在LED配置範圍R2之中心為值β，隨著從中心朝向外側而由值β漸漸地變化成值α。又，就其他例而言，雖未圖示，但間距d1亦可在LED配置範圍R2之最外側為值α，在LED配置範圍R2之兩側之預定範圍Δx1內，隨著朝向中央部而朝值β漸漸地增加。

罩體54是由樹脂材料或玻璃形成。罩體54具有覆蓋複數個LED50之保護功能。又，罩體54具有使從複數個LED50朝下方(植物之方向)發出之光擴散的功能。罩體54宜形成為光線穿透率高，且可有效率地使光擴散。例如，罩體54之全光線穿透率為60％以上，且宜為全光線穿透率為70％以上。又，罩體54之光擴散係數為0.2以上，宜為0.3以上，更宜為0.5以上。罩體54亦可為在表面形成有微細凹凸之玻璃(毛玻璃)、或表面施行了微細之凹凸處理之塑膠素材(半透明塑膠素材)或壓克力素材。或者，罩體54亦可藉在透明玻璃或在透明塑膠等賦予擴散片或擴散膜而形成。擴散片亦可為例如在表面形成有微細凹凸之片材、乳白片材等。

基板56在Z方向之下側的表面安裝有複數個LED50。實施例1中，例示複數個LED50之各自的光軸為垂直於基板56之表面的Z方向。在基板56形成與電線15連接用之端子、或將電供給至複數個LED50之配線(參考圖10)。圖10所示之例中，基板56對應於X方向較長之照明器具5，而在X方向分割為2。具體而言，基板56包含X方向之左側的基板部56L、及X方向之右側之基板部56R。基板部56L及基板部56R在X方向連結。在基板部56L形成電性連接於電線15(參考圖6)之正極端子520及負極端子521。又，在基板部56L之右端及基板部56R之左端，分別形成正極端子522及負極端子523。基板部56L及基板部56R之正極端子522之間是透過配線528而電性連接，基板部56L及基板部56R之負極端子523之間是透過配線529而電性連接。在基板部56L及基板部56R，形成在Y方向挾著LED50而朝X方向上延伸之正極側配線524及負極側配線526。與複數個LED50電性連接之配線527電性連接於正極側配線524及負極側配線526間。如此，基板56上之複數個LED50透過配線524等而電性連接於電線15。根據如圖10所示之基板56，亦可因應於X方向之LED50之間的間距d1，來設定在Y方向鄰接之配線527之間的間距，因此配線構造簡易。

散熱部58是藉由例如鋁板而形成。散熱部58設置於基板56之背面側(與安裝複數個LED50之側為相反側)。散熱部58奪走複數個LED50之熱，釋放到照明器具5之外部。

其次，參考圖11乃至圖15，說明照明器具5照光到栽培托盤4上的光量分布特性。同樣地，在此，是以1組的照明器具5與栽培托盤4的關係為代表進行說明，但其他組也相同。照明器具5照光到栽培托盤4上的光量分布特性是例示在從照明器具5朝下方隔預定距離H1(參考圖6)之位置進行評價。將軸L1(參考圖6)稱為「基準軸L1」，軸L1是通過與照明器具5向下方隔預定距離H1的位置且與X方向平行。

圖11是顯示照明器具5照光到栽培托盤4上之理想的光量分布特性。圖11是設定軸L1上之位置為橫軸，設定光量為縱軸，顯示理想的光量分布特性70。再者，亦可等價地取代光量分布特性，而評價照明光之強度分布特性。

圖11在橫軸上顯示對應於中心線CL之位置p0、對應於植物載置範圍R1之兩端的位置p1、p2、及對應於LED配置範圍R2之最外位置的位置p3、p4(第1位置之一例)。再者，位置p3、p4是對應於照明器具5向下方隔預定距離H1之軸L1上位於X方向之最外側的各LED50的位置。即，位置p3、p4是從LED配置範圍R2之最外位置x3、x4朝Z方向向下之各線在軸L1上的各交點位置。又，圖11中，在橫軸上顯示分別於位置p3、p4朝外側錯位預定距離Δp之位置p5、p6。

理想的光量分布特性是如圖11所示，X方向上，在位置p5、p6之間的光量固定。預定距離Δp之較佳值依植物S之種類而有不同。例如，預定距離Δp對於葉片寬大之種類的植物而言，宜比非此種類之植物還大。預定距離Δp為10～40mm之範圍，宜為40～60mm之範圍，較佳的是60～80mm之範圍內。

圖12是顯示第1比較例之照明器具5’之LED配置。圖13是第1比較例之複數個LED50之照明光之重疊處的說明圖。圖14是實施例1之複數個LED50之照明光之重疊處的說明圖。再者，圖13及圖14中，為了說明用是顯示簡易的重疊，但實際上複數個LED50之照明光的重疊是更複雜的。

圖15是實施例1之光量分布特性的說明圖。圖15中，取軸L1上之位置為橫軸，取光量為縱軸，顯示根據試驗結果的光量分布特性。圖15為了對比，顯示實施例1之光量分布特性71、第1比較例之光量分布特性72、第2比較例之光量分布特性73。圖15中，與圖11同樣，在橫軸上顯示對應於中心線CL之位置p0、對應於植物載置範圍R1之兩端的位置p1、p2、及對應於LED配置範圍R2之最外位置的位置p3、p4。再者，在圖15所示之試驗結果中，預定距離Δp為80mm。

第1比較例之照明器具5’中，是如圖12所示，複數個LED50在X方向上以等間隔配置。即，X方向之LED50之間的間距d2是固定的。根據第1比較例，如圖15以光量分布特性72所示，在對應於照明器具5’之X方向之兩端部的範圍(位置p3、p4周邊)內，相較於對應於照明器具5’之X方向之中央部的範圍(p0周邊)，來自照明器具5’之光量是顯著地減少。即，因在X方向較長之栽培托盤之中央部的植物受到照明器具5’之光量、與栽培托盤之兩端部的植物受到照明器具5’之光量而有差異。這是因為LED50相較於螢光燈，光的指向性較強(如圖13所示之區域S1、S2的廣度較小)而不怎麼擴散的關係。例如，圖13所示意的，令圖13之左側之LED50為X方向之端部的LED50，則在基準軸L1上之端部範圍W1(例如比位置p3更外側)，無光的重疊，光量不足。根據圖15所示之試驗結果，在對應於照明器具5’之X方向之兩端部之最外位置的位置(位置p3、p4)，相較於對應於中央部之位置(例如p0周邊之最大光量的位置)，降低了40％以上的光量。

第2比較例之照明器具(未圖示)具有直管螢光燈來取代複數個LED。第2比較例中，如圖15中的光量分布特性73所示，對應於直管螢光燈之X方向之兩端部的範圍(位置p3、p4周邊)中，相較於對應於直管螢光燈之X方向之中央部的範圍(p0周邊)，來自直管螢光燈之光量明顯減少。此傾向根據上述之比較例1也顯著。這是配置於直管螢光燈之端部的電極部分(設置在X方向較長之範圍的電極部分)之影響較大。在圖15所示之試驗結果中，如光量分布特性73所示，在對應於直管螢光燈之X方向之兩端部之最外位置的位置(位置p3、p4)中，相較於對應於中央部之位置(例如p0周邊之最大光量之位置)，降低了60％以上光量。

在如此之第1比較例或第2比較例中，是如上述，在對應於照明器具之X方向之兩端部的範圍(位置p3、p4周邊)，光量不足，因此可知會產生例如以下的狀況。栽培托盤4內之X方向之兩端部的植物為了想要受到光照，往有光的方向(即，靠近照明器具之中央部)徒長而彎曲生長。在這種情況下，栽培托盤4內之X方向之兩端部的植物會成為不適合作為商品的狀態。另一方面，藉縮小X方向之植物載置範圍R1(例如，不使用最外側之盆栽嵌入孔4d)，可避免前述狀況，但此種情況下會產生栽培效率變差的新問題。

對此，根據實施例1之照明器具5，如上述，複數個LED50是在X方向之兩端部配置比X方向之中央部還緊密。在此，如圖14所示意者，來自LED50之光相較於來自螢光燈之光不怎麼擴散，但相鄰之LED50之間的間距d1變小時，形成相鄰之LED50各自的照明光彼此重疊的區域(S3或S4等)。如此之重疊區域之X方向的寬度是當來自LED50之Z方向的距離相同時，會隨著某2個LED50之間的間距d1變小而變寬。即，區域S3朝外側擴展，光不重疊之端部範圍(參考圖14之端部範圍W1)變狹小。因此，根據實施例1，在照明器具5之兩端部緊密配置LED50，藉此相較於第1比較例等，可減少上述問題。即，根據實施例1，由於在照明器具5之兩端部緊密配置LED50，因此可減少栽培托盤4之中央部的植物受到照明器具5的光量、與栽培托盤4之兩端部之植物受到照明器具5的光量的差。

具體而言，根據實施例1，如圖15的光量分布特性71所示，在對應於照明器具5之X方向之兩端部之最外位置的位置(位置p3、p4)，相較於對應於中央部位置(例如p0周邊之最大光量的位置)，光量幾乎未降低。進而，根據實施例1，從對應於照明器具5之X方向之兩端部之最外位置的位置(位置p3、p4)到外側之位置p5、p6的範圍，與對應於中央部之位置的光量是同程度。在圖15所示之試驗結果中，相對於在對應於中央部之位置(例如p0周邊之最大光量之位置)的光量，到外側之位置p5、p6之範圍的光量(最小值)下降在約15％以內之程度。即，令在p0周邊之最大光量之位置(第2位置之一例)的光量為「Umax」，令到外側之位置p5、p6之範圍之光量的最小值為「Umin」，Umin／Umax≧0.85。如此，根據實施例1，相較於第1比較例等，可實現接近圖11所示之理想的光量分布特性的特性。再者，根據發明者的試驗，Umin／Umax≧0.85，但若為Umin／Umax≧0.8，相較於第1比較例等，可知可得到有利的效果。

另外，為了在同一栽培設備提高栽培效率，期望1個栽培托盤4盡可能培育較多的植物。因此，要求用以使位於栽培托盤4之兩端部的植物可與位於栽培托盤4之中央部的植物同樣生長的機制。即，為了提高栽培效率，要求可實現接近如圖11所示之理想的光量分布特性之特性的機制。

此點若根據實施例1，則可如上述，可實現比第1比較例等接近如圖11所示之理想的光量分布特性的特性，因此可提高栽培效率。

其次，參考圖16，說明罩體54進行之光擴散作用。

圖16是顯示不附有罩體54時之照明器具5的光量分布特性。圖16中，取X方向之位置為橫軸，取光量為縱軸，顯示未附罩體54時之照明器具5的光量分布特性。圖16中，顯示在對應於照明器具5之X方向之中央部之範圍(約300mm之範圍)的光量分布特性78。再者，圖16中沿著縱軸的比例尺與圖15不同。又，圖16所示之光量分布特性78是在與照明器具5朝下方隔預定距離180mm之位置而取得。

未附罩體54時之照明器具5的光量分布特性如圖16所示，成為光量在局部具有複數個峰值(例如Q1～Q4)的特性。特別是，值得注目的是，位於照明器具5之X方向之中心線CL上之LED50的正下方的位置p0，本來應為峰值之光量成為比周邊小的極小值。這是因為LED50之特性之強指向性而發生干涉光柵之故。如此之光量分布特性在對應於照明器具之X方向之兩端部的範圍中也同樣發生。在例如葉菜類蔬菜之栽培時，發生局部峰值時，局部照射到較強光量之部分的葉片顏色與葉片之其他部分的顏色不同(例如變成黃色等)，可知發生『葉緣焦枯病』之狀態。如此發生了『葉緣焦枯病』之狀態的植物(特別是葉菜類蔬菜)恐怕會成為不適合作為商品的狀態。

此點，根據實施例1，如上述，照明器具5之罩體54使來自複數個LED50光擴散。因此，根據實施例1，可抑制因干涉光柵造成之局部的峰值，可減少『葉緣焦枯病』發生的可能性。

其次，參考圖17及圖18，說明植物栽培裝置1中適合的植物栽培方法。

圖17是顯示栽培之植物的種類、栽培時期、照明器具5在Z方向相對於植物之距離H4的關係之表圖。照明器具5相對於植物的距離H4相對於植物S之高度H2、及上述之距離H3(參考圖6)具有H3＝H2＋H4的關係。植物S之高度H2及距離H4，是沿著Z方向的距離。植物之種類亦可根據植物的名稱、屬性、特性等而分類。在此，是例示植物的種類以名稱分類，而有例如萵苣、菠菜、小松菜、結球萵苣、水菜等不同的種類。

圖17中，就種類“A”之植物，栽培時期為“初期”時，為值γ1，栽培時期為“中期”時，為值γ2，栽培時期為“最終期”時，為值γ3。又，值γ1、γ2、γ3為例如50～70mm之範圍內，為γ1＜γ2＜γ3。因此，就種類“A”的植物，從植物之高度到照明器具5之間隔的距離H4隨著栽培時期到後期而變大。以下，將如此隨著植物成長使距離H4漸漸增加的植物栽培方法稱為「第1植物栽培方法」。第1植物栽培方法適合隨著成長而葉片變大(在XY平面內延伸)的植物。即，種類“A”之植物宜為隨著成長而葉子變大的植物，例如菠菜等。

另，即使植物大幅(葉子變大)成長，也必須能遍及植物全體照光。來自照明器具5之光如上述多少也會擴散，因此從照明到對象物之距離較長者可加大該對象物中光照的面積。根據第1植物栽培方法，植物成長後相較於成長前的時候，植物與照明器具5之距離H4會變長，因此也可以遍及隨著成長而葉子變大的植物照光。

再者，圖17所示之例中，照明器具5相對於植物之距離H4是因應於栽培時期而以3階段調整，但亦可為2階段(例如，參考圖17之種類“C”的植物)，亦可為4階段以上。

再者，有時候根據植物之種類，上述之第1植物栽培方法未必是最適合的。例如，因為植物的種類，葉子不會隨著成長而變那麼大，也有保持在固定的寬度(XY平面內之寬度)之下而長高。對於此種類的植物，會增加適用上述之第1植物栽培方法且不會照到葉子的光(無助於植物成長的光)。此點在圖17所示之例中，就例如種類“B”之植物，不論栽培時期是“初期”、“中期”及“最終期”之任一者，距離H4皆與值γ2相同。以下，將如此經過整個植物之栽培期間，保持距離H4而不變化的植物栽培方法稱為「第2植物栽培方法」。第2植物栽培方法是如上述適合葉子不太會隨著成長而變大的植物。即，種類“B”之植物宜為葉子隨著成長而不太會變大的植物，例如萵苣等。

圖18是植物栽培方法的概略流程圖。

使用者在調整照明器具5對例如種類“A”之植物S的高度時，首先，測定植物S之高度H2(步驟S1)。其次，使用者判斷現時點之栽培時期(步驟S2)。其次，使用者根據例如圖17所示之規定資訊來決定因應於種類“A”之植物S及栽培時期的距離H4(步驟S3)。其次，使用者藉合計在步驟S2所得到的高度H2、在步驟S3所決定的距離H4，決定距離H3(步驟S4)。其次，使用者以昇降機構16調整照明器具5之高度(步驟S5)，以實現距離H3(參考圖6)。

根據如此之植物栽培方法，使用實施例1之植物栽培裝置1，考慮植物之種類或栽培時期，可以適合植物之成長的態樣調整照明器具5之高度以達到光照，可提高栽培效率。

［實施例2］ 實施例2之植物栽培裝置相對於上述之實施例1之植物栽培裝置1，在照明器具5可藉照明器具5A置換這一點是不同的。就實施例2之植物栽培裝置的其他構成，亦可與上述之實施例1之植物栽培裝置1同樣，使說明簡略化或省略。照明器具5A對於上述之實施例1之照明器具5，僅LED配置不同，以下，就照明器具5A之LED配置進行說明。

圖19是以透視方式顯示實施例2之照明器具5A的內部構造(LED配置)，是顯示對照明器具5A以與上述之圖8同樣的視角(圖6之箭頭視角B)。再者，圖19中，省略了基板56上之配線等之圖示。

複數個LED50與上述之實施例1同樣，相較於照明器具5A之X方向的中央部，照明器具5A之X方向的兩端部緊密配置。再者，所謂照明器具5A之X方向的兩端部，是如上述，為LED配置範圍R2之兩側之預定範圍Δx1內的部位。實施例2中，是例示預定範圍Δx1僅包含2個LED50的範圍。

實施例2中，與上述之實施例1不同，X方向之LED50之間的間距d3、d4是固定的，在X方向之兩端部中，LED50之列數為“2”。即，實施例2中，複數個LED50在X方向之中央部是以1列配置，但在X方向之兩端部是配列成2列。再者，實施例2中，複數個LED50僅X方向之兩側之最外側是以2列配置，但亦可為其他態樣。例如，預定範圍Δx1亦可為包含4個以上LED50的範圍。例如，圖20所示之例中，是照明器具5A之X方向之兩端部各自包含4個LED50的情況(即，預定範圍Δx1為包含4個LED50的範圍的情況)。

又，X方向之兩端部的列數、及X方向之中央部的列數是只要兩端部之列數比中央部的列數多則可為任意。因此，例如，亦可為X方向之兩端部的列數為“3”，中央部之列數為“2”。又，若照明器具5A之X方向的兩端部各自包含4個以上之LED50時(即，預定範圍Δx1為包含4個以上LED50的範圍)，X方向之兩端部的列數亦可變化。例如，亦可為在X方向之兩端部最外側的位置為3列，X方向之兩端部其他位置為2列。

根據實施例2也是複數個LED50在照明器具5A之X方向的兩端部比在照明器具5A之X方向的中央部還緊密配置，因此可得到與上述實施例1同樣的效果。

再者，實施例2中，X方向之LED50之間的間距d3、d4是固定的，不受此限。實施例2中亦可以LED50之間的間距d3、d4與上述之實施例1同樣，照明器具5A之X方向之兩端部比照明器具5A之X方向的中央部較緊密的態樣來設定。例如，令d3＜d4，就間距d4，亦可以與上述實施例1之間距d1同樣的態樣設定。

又，實施例2中，2列之LED50是在X方向不偏位而僅在Y方向偏位的關係，但亦可為不僅是Y方向偏位、X方向也偏位。

［實施例3］ 實施例3之植物栽培裝置相對於上述實施例1之植物栽培裝置1，照明器具5以照明器具5B置換這一點有所不同。實施例3之植物栽培裝置的其他構成亦可與上述實施例1之植物栽培裝置1同樣，故說明簡略化或予以省略。照明器具5B相對於上述實施例1之照明器具5，僅LED配置不同，以下，就照明器具5B之LED配置進行說明。

圖21是以透視方式顯示實施例3之照明器具5B的內部構造(LED配置)，顯示對於照明器具5B以與上述之圖8同樣的視角(圖6之箭頭視角B)。再者，圖21中，省略了基板56B上之配線等的圖示。圖22是沿著圖21之線C-C的截面圖。圖22是顯示端部之LED50的光軸80。

複數個LED50與上述之實施例1或實施例2不同，與上述第1比較例同樣，以等間隔之間距d2配置在X方向。可是，實施例3中，照明器具5B在X方向之兩端部之LED50的光軸相較於照明器具5B在X方向之中央部之LED50的光軸，在X方向朝向外側。再者，所謂照明器具5B之X方向的兩端部是如上述，為LED配置範圍R2之兩側之預定範圍△x1內的部位。實施例3中，是例示預定範圍△x1為僅包含2個LED50的範圍。

圖21及圖22所示之例中，基板56B是兩端部沿著Y方向之彎曲線560而朝上方彎曲。即，基板56B在照明器具5B之X方向的兩端部，法線方向在X方向朝向外側。更具體而言，基板56B之法線方向在照明器具5B之X方向之中央部為Z方向，但照明器具5B之X方向的兩端部，以對Z方向傾斜角度θ之傾斜角朝向外側。角度θ為5~20度之範圍內，較宜為5~10度的範圍內。

根據實施例3也可以得到與上述實施例1同樣的效果。更具體而言，來自LED50之光是如上述相較於螢光燈，光的指向性較強，因此光軸朝向外側時，對應於照明器具5B之X方向之兩端部的範圍(位置p3、p4周邊)(參考圖15)的光量顯著地增加。該結果是，根據實施例3也可減少栽培托盤4之中央部之植物受到照明器具5B的光量、與栽培托盤4之兩端部之植物受到照明器具5B的光量之差。

再者，實施例3中，藉使基板56B彎曲，使LED50的光軸方向變化，但在平坦的基板56B與LED50之間設置具有傾斜之間隔件，藉此亦可使LED50的光軸方向變化。

又，實施例3中，X方向之LED50之間的間距d2是固定的，但不受此限。實施例3中也是LED50之間的間距d2與上述之實施例1同樣，相較於照明器具5B之X方向的中央部，是以照明器具5B之X方向的兩端部緊密配置的態樣來設定。或者，在比彎曲線560靠近中央部側之區域中，LED50之間的間距d2亦可隨著朝向外側而設定較小。此種情況下，所謂照明器具5B之X方向的兩端部，亦可為包含比彎曲線560更靠近中央部側之區域之兩端的LED50。

又，實施例3中，照明器具5B之LED50列數與X方向之兩端部與中央部是相同的，但不受此限。實施例3中亦可以照明器具5B之LED50列數與上述之實施例2同樣，照明器具5B之X方向的兩端部相較於照明器具5B之X方向的中央部較多的態樣來設定。或者，亦可是相較於彎曲線560，中央部側之區域中，LED50之列數隨著朝向外側設定較大。在此情況下，所謂照明器具5B之X方向的兩端部，亦可是包含相較於彎曲線560更靠近中央部側之區域之兩端的LED50的範圍。

以上，是就各實施例進行詳述，但並不限定於特定之實施例，在申請專利範圍內所記載之範圍內，可進行各種的變形及變更。又，亦可將前述之實施例的構成要素的全部或複數個組合。

例如，上述之實施例1及實施例2中，複數個LED50是X方向的兩端部相較於照明器具5、5A之X方向的中央部緊密配置，但不受此限。例如，複數個LED50亦可僅X方向之兩端部的其中一端配置成比X方向之中央部緊密。又，同樣地，在上述之實施例3中，亦可是複數個LED50僅有在X方向上之兩端部的其中一端是相較於照明器具5B之X方向的中央部，光軸在X方向上朝向外側。

又，上述實施例1～3中，LED50之光色(波長)是白的，但LED50之波長任意。例如，僅複數個LED50中之一部分亦可具有不同的波長。又，波長不同的複數個LED亦可相對複數個LED50在Y方向偏位配置。

又，上述實施例1～3中，罩體54是發揮作為擴散部的功能，但擴散部亦可藉由罩體54以外而實現。即，亦可在從LED50朝向植物S的光路內的任意位置設置同樣的擴散部。又，在栽培葉菜類蔬菜以外時等，亦可省略罩體54。

1‧‧‧植物栽培裝置
2‧‧‧栽培用架台
2a‧‧‧支柱
2b‧‧‧第1樑
2c‧‧‧第2樑
3‧‧‧栽培單元
4，4A‧‧‧栽培托盤
4a‧‧‧栽培容器
4b‧‧‧蓋體
4c‧‧‧軟管插入孔
4d‧‧‧盆栽嵌入孔
4e‧‧‧液肥導入區域
4f‧‧‧液肥排出孔
5,5A,5B‧‧‧照明器具
6‧‧‧搬送器具
7‧‧‧軌道
8‧‧‧液肥軟管
9‧‧‧栽培盆栽
9a‧‧‧縱長縫隙
10‧‧‧液量調整器
15‧‧‧電線
16‧‧‧昇降機構
16a‧‧‧臂
16b‧‧‧梁
16c‧‧‧板片
16d‧‧‧支撐具
17‧‧‧線纜
18‧‧‧帶輪
19‧‧‧螺旋彈簧
50‧‧‧LED
51‧‧‧無塵室
54‧‧‧罩體
56,56B‧‧‧基板
56L‧‧‧基板部
56R‧‧‧基板部
58‧‧‧散熱部
80‧‧‧光軸
520‧‧‧正極端子
521‧‧‧負極端子
522‧‧‧正極端子
523‧‧‧負極端子
524‧‧‧正極側配線(配線)
526‧‧‧負極側配線
527‧‧‧配線
528‧‧‧配線
529‧‧‧配線
CL‧‧‧中心線
d1‧‧‧間距
Δx1‧‧‧預定範圍
X3,X4‧‧‧LED配置範圍R2之最外位置
R2‧‧‧LED配置範圍
X,Y‧‧‧方向

圖1是概略地顯示植物栽培裝置之一例的立體圖。 圖2是概略地顯示植物栽培裝置之一例的正面圖。 圖3是概略地顯示搬送器具與栽培托盤之關係的立體圖。 圖4A是其中一例之栽培托盤的俯視圖。 圖4B其他例之栽培托盤的俯視圖。 圖5是概略地顯示昇降機構之其中一例的立體圖。 圖6是概略地顯示朝Y方向看時之照明器具與栽培托盤之關係的側面圖。 圖7是沿著圖6之線A-A的概略截面圖。 圖8是顯示實施例1之照明器具的LED配置。 圖9A是顯示LED間的間距之變化態樣之其中一例。 圖9B是顯示LED間的間距之變化態樣之其它例。 圖10是基板之構造之一例的說明圖。 圖11是顯示照明器具所致之栽培托盤上之理想的光量分布特性。 圖12是顯示第1比較例之照明器具的LED配置。 圖13是第1比較例之複數個LED之照明光之重疊的說明圖。 圖14是實施例1之複數個LED之照明光之重疊的說明圖。 圖15是實施例1之光量分布特性的說明圖。 圖16是顯示不蓋上罩體時之照明器具的光量分布特性。 圖17是植物栽培方法之其中一例的說明圖。 圖18是植物栽培方法的概略流程圖。 圖19是以透視方式顯示實施例2之照明器具的內部構造(LED配置)。 圖20是以透視方式顯示實施例2之照明器具的內部構造(LED配置)之其他例。 圖21是以透視方式顯示實施例3之照明器具5B的內部構造(LED配置)。 圖22是沿著圖21之線C-C的截面圖。

Claims (15)

1. 一種植物栽培用之照明裝置，是在第1方向延伸而相對於種植有複數個植物的栽培區域在該第1方向並行地配置之照明裝置，其具有：複數個LED，是配置成朝前述第1方向延伸之LED配置範圍之兩端部之至少任一者比中央部緊密，且，在前述第1方向上排列成一列；及擴散部，使從複數個前述LED向植物方向發出之光擴散。
2. 如請求項1之植物栽培用之照明裝置，其中前述第1方向之複數個前述LED之間的間距是：在前述兩端部之至少任一者比前述中央部小。
3. 如請求項2之植物栽培用之照明裝置，其中若令在前述第1方向上遠離前述中央部之側為外側時，則前述間距在前述第1方向上隨著愈往外側而愈小。
4. 一種植物栽培用之照明裝置，包含：複數個LED，該等複數個LED是配置於朝第1方向延伸之LED配置範圍，並且向植物方向發光，若令在前述第1方向上遠離前述LED配置範圍之中央部之側為外側時，則關於與複數個前述LED在前述植物方向上僅相隔預定距離且沿著前述第1方向之軸上的光量分布特性，來自複數個前述LED之光量是在前述軸上之第1位置與前述軸上之第2位置同程度，前述第1位置是對應於前述第1方向之至少任一側中最外側之前述LED，前述第2 位置是對應於前述中央部，複數個前述LED在前述第1方向上於前述LED配置範圍之兩端部之至少任一者，光軸之方向比前述中央部在前述第1方向上朝向外側。
5. 如請求項4之植物栽培用之照明裝置，其中關於前述光量分布特性，光量是從前述軸上之前述第1位置到往外側60~80mm之範圍，與前述軸上之前述第2位置同程度。
6. 如請求項4或5之植物栽培用之照明裝置，其中前述光量同程度的情況是包含20%以內之差。
7. 如請求項4或5之植物栽培用之照明裝置，其中複數個前述LED是安裝於基板，且前述基板在前述第1方向上於前述LED配置範圍之兩端部之至少任一者，法線方向比前述中央部在前述第1方向上朝向外側。
8. 如請求項4或5之植物栽培用之照明裝置，其中前述預定距離為50~70mm之範圍。
9. 如請求項4或5之植物栽培用之照明裝置，其中複數個前述LED是配置成在前述第1方向上於前述LED配置範圍之兩端部之至少任一者，比前述中央部緊密。
10. 一種植物栽培裝置，包含：載置植物之托架；及照明裝置，是使向植物方向發光之複數個LED包含在 朝第1方向延伸之LED配置範圍，若令在前述第1方向上遠離前述LED配置範圍之中央部之側為外側時，則關於與複數個前述LED在前述植物方向上僅相隔預定距離且沿著前述第1方向之軸上的光量分布特性，來自複數個前述LED之光量是從前述軸上之第1位置到往外側60~80mm範圍與前述軸上之第2位置同程度，前述第1位置是對應於前述第1方向之至少任一側中最外側之前述LED，前述第2位置是對應於前述中央部，複數個前述LED在前述第1方向上於前述LED配置範圍之兩端部之至少任一者，光軸之方向比前述中央部在前述第1方向上朝向外側。
11. 如請求項10之植物栽培裝置，其中前述LED配置範圍相對於前述托架之載置前述植物之前述第1方向的植物載置範圍，在前述第1方向上，中心是略一致，且延伸到比前述植物載置範圍更外側。
12. 如請求項11之植物栽培裝置，其中前述托架具有複數個孔，該複數個孔是沿著前述第1方向的複數個孔，且分別載至複數個前述植物，前述植物載置範圍是在前述第1方向上，延伸於兩端之前述孔之各自的中心位置間。
13. 如請求項11或12之植物栽培裝置，其中前述LED配置範圍是延伸到比前述植物載置範圍更往外側20~30mm之範圍。
14. 如請求項10至12中任一項之植物栽培裝 置，其中更包含使前述照明裝置對前述托架之高度變化之昇降機構。
15. 如請求項10至12中任一項之植物栽培裝置，其中前述照明裝置及前述托架設置複數組。