照明裝置制造方法
【專利摘要】一種照明裝置，在利用了包含遠紅光的照明光的植物栽培中，實現遠紅光的所希望的光強度，提高紅色光的設定自由度。植物栽培系統（10）具備：紫紅色LED（20a），其包含LED元件和收到從該LED元件射出的激發光而發光的熒光體，并射出包含具有700nm以上且800nm以下的波長的遠紅光的混色光；紅色光源（20b），其射出紅色光。
【專利說明】照明裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于利用人工光栽培植物的照明裝置。
【背景技術】
[0002]伴隨農業技術的提高，對植物工廠的需求逐漸提高。由于植物工廠不易受到天氣等的影響，所以可進行植物的全年計劃生產。特別是萵苣等葉菜類在栽培中所需的光量較低，在植物工廠中的栽培正在發展。
[0003]植物工廠中現在利用的人工光，主流的是由在成本、性能等方面有利的熒光管產生的光。但是，也考慮到今后如果發光二極管(LED =Light-Emitting Diode)的性能提高，實現進一步的低成本化，則使用LED作為人工光進行栽培將成為主流。
[0004]但是，用于植物的栽培的人工光不一定必須為單色光，也可為相互波長不同的多個光。下述的專利文獻1公開了利用相互波長不同的多個光的發明的一例。
[0005]具體而言,專利文獻1中記載有一種農作物培育系統,其具備:照射紅色光的第一光源、照射遠紅光的第二光源、控制這些光源的照射動作的控制部、對控制部設定使這些光源進行照射動作的時間段的時間設定部，在日落左右的時間段對農作物連續照射紅色光和遠紅光。
[0006]專利文獻I所示的農作物培育系統利用射出紅單色光的紅色LED和射出遠紅單色光的遠紅色LED栽培植物。在如上述農作物培育系統那樣，關于用于植物工廠的單色LED的光質的研究中，現在，正在廣泛對紅色光、遠紅光、及藍色光進行研究。特別是通過使用在波長660nm附近具有峰值波長的紅色光和在波長735nm附近具有峰值波長的遠紅光，可實現開花控制、促進成長等已經明確。
[0007]專利文獻1:日本特開2012 — 70642號公報(2012年4月12日公開)
[0008]但是，由于遠紅色LED大多光強度小，因此,遠不夠實用水平。在將紅色LED和遠紅色LED用于栽培的情況下，根據栽培種類的不同，光強度可能會不足。另外，由于遠紅色LED的供給制造商少，因此，價格較高。另外，在為了實現所希望的光量而增加遠紅色LED的個數的情況下，考慮到會導致進一步的成本增加。
[0009]如上所述，在將紅色LED和遠紅色LED導入植物工廠的情況下，難以實現低成本化，在利用這些LED的植物工廠的市場規模不大的情況下，就很難提高收益。
[0010]而且，在上述農作物培育系統中，存在如下問題，由于僅使用紅色LED決定對農作物照射的光的紅色區域的光譜，所以用于控制紅色區域的光譜的自由度低。

【發明內容】

[0011]本發明是為了解決上述問題而創立的，其目的在于提供一種照明裝置，其在利用包含遠紅光的照明光的植物栽培中，容易實現遠紅光的所希望的光強度，照射到植物上的紅色光的光譜的設定自由度高。
[0012]為了解決上述課題，本發明的一方式的照明裝置射出植物栽培用的照明光，并具備:主光源，其包含半導體發光元件和收到從該半導體發光元件射出的激發光而發光的熒光體，并射出包含具有700nm以上且800nm以下的波長的遠紅光的混色光；紅色光源，其射出具有600nm以上且700nm以下的波長的紅色光。
[0013]根據本發明的一方式，其具有如下效果，作為植物栽培用的照明裝置可對植物體照射實用光量的遠紅光，并且，可提高照明光中所含有的紅色光的光譜的設計自由度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是表示本發明一實施方式的植物栽培系統的概略構成的圖；
[0015]圖2是表示上述植物栽培系統所具備的照明裝置中的、混合使用了紫紅色LED和紅色LED的光源單元的構成的圖；
[0016]圖3是表示上述紫紅色LED的構成的剖面圖；
[0017]圖4 Ca)是表示上述紫紅色LED的光譜的圖，圖4 (b)是表示上述紅色LED的光譜的圖，圖4 (c)是表示合成了上述紫紅色LED的光譜和上述紅色LED的光譜的光譜的圖；
[0018]圖5 Ca)是表示本發明其它實施方式的上述紫紅色LED的光譜的圖，圖5 (b)是表示該其它實施方式的偏移了峰值波長的紅色LED的光譜的圖，圖5 (c)是表示合成了該其它實施方式的上述紫紅色LED的光譜和偏移了峰值波長的紅色LED的光譜的光譜的圖；
[0019]圖6 (a)是表示本發明另一實施方式的具備曲面導光板的植物栽培系統的圖，圖6 (b)是表示該另一實施方式的具備平板導光板的植物栽培系統的圖；
[0020]圖7是表示在上述紫紅色LED及上述紅色LED的下部設有上述擴散板的構成的圖；
[0021]圖8是表示具備上述導光板的植物栽培系統中的光源單元的構成的圖；
[0022]圖9是表示上述導光板的端部中的紫紅色LED及紅色LED的配置的圖。
[0023]符號說明
[0024]6:控制裝置(控制部)
[0025]10:植物栽培系統(照明裝置)
[0026]20a:紫紅色LED (主光源)
[0027]20b:紅色LED (紅色光源)
[0028]60:導光板(導光部件)
[0029]60a:曲面導光板(導光部件)
[0030]60b:平板導光板(導光部件)
[0031]90:熒光體粒子(熒光體)
[0032]91 =LED元件(半導體發光元件)
[0033]100:植物栽培系統(照明裝置)
[0034]101:植物栽培系統(照明裝置)
【具體實施方式】
[0035](實施方式I)
[0036]基于圖1~圖4對本發明的一實施方式如下進行說明。本實施方式的植物栽培系統(照明裝置)10例如為封閉型人工光利用型的植物工廠中使用的栽培系統(植物培育用栽培棚)。
[0037]植物栽培系統10為通過對植物體50照射從紫紅色LED20a射出的紫紅色光(混合光)及從紅色LED (紅色光源)20b射出的紅色光，栽培植物體50的系統。在以下的說明中，將從紫紅色LED20a射出的紫紅色光和從紅色LED20b射出的紅色光組合的光稱為照明光。
[0038]在上述紫紅色光中含有遠紅光，可對植物體50照射遠紅光。
[0039]另外，在植物栽培系統10中，通過調節向紅色LED20b供給的電力，可使射出的紅色光的光強度變化。因此，在植物栽培系統10中，可自由調節照射到植物的紅色光和遠紅光的比率。
[0040]另外，本發明涉及在利用人工光栽培植物的栽培設施中使用的照明裝置及栽培系統。利用人工光的栽培是指用于栽培的光的至少一部分使用了人工光的栽培，并不是指完全不使用太陽光的栽培。在組合太陽光和人工光而進行栽培的情況下也可適用本發明。
[0041](植物栽培系統10的構成)
[0042]圖1是表示植物栽培系統10的概略構成的圖。
[0043]如圖1所示，植物栽培系統10具備:照明裝置1、空調裝置4、栽培容器5及控制裝置(控制部)6。
[0044]照明裝置I作為射出用于栽培植物體50的光的光源，具備在基板上具備紫紅色LED20a及紅色LED20b的光源單元2。該光源單元2配置在栽培容器5及植物體50的上方。對光源單元2的詳細說明如后所述。
[0045]另外，在光源單元2的相反側(上側)配設有冷卻板3。冷卻板3是用于排出紫紅色LED20a及紅色LED20b發出的熱量的部件，由金屬(例如，鐵、銅、鋁)等導熱性高的物質構成。另外，在紫紅色LED20a及紅色LED20b的散熱沒有問題的情況下，也可不配設冷卻板3。
[0046]空調裝置4是調節栽培室7的內部溫度的空調器。另外，空調裝置4也具有作為使栽培室7內部的空氣循環的送風機的功能。
[0047]栽培容器5可以為用于放入培養土或栽培用的固體培養基(石棉、聚氨酯、海綿等)的栽植機，也可以為保持植物體50且儲存溶液栽培用的培養液的水槽。
[0048]控制裝置6控制照明裝置I的照明度及空調裝置4的空調溫度及風量。另外，控制裝置6控制向紅色LED20b供給的電力。另外，也可將控制照明裝置I的控制裝置和控制空調裝置4的控制裝置分開單獨作為照明裝置I的一部分而設置。
[0049](光源單元2的構成)
[0050]基于圖2對光源單元2的構成進行說明。圖2是表示圖1所示的光源單元2的詳細的構成的一例的圖。如圖2所示，光源單元2混合多個紫紅色LED (主光源)20a和多個紅色LED (紅色光源)20b并設置在基板上。
[0051]具體而言，在如圖2所示的例中，在光源單元2的基板上，紫紅色LED20a的列和紅色LED20b的列按每列交錯地形成有多列。紫紅色LED20a的列形成有3列，紅色LED20b的列形成有2列。紫紅色LED20a的列分別包含4個紫紅色LED20a。另一方面，紅色LED20b的列分別包含2個紅色 LED20b。因此，如圖2所示的光源單元2包含12個紫紅色LED20a，并包含4個紅色LED20b。
[0052]另外，光源單元2的基板上的LED的配置不限于圖2所示的配置。例如，光源單元2也可構成為紫紅色LED20a和紅色LED20b形成方格圖案的方式而不形成圖2所示的列。但是，在LED的配置存在偏差的情況下，照射到植物體50的光質的分布也會產生偏差，因此，優選紫紅色LED20a及紅色LED20b盡可能地前后及左右對稱地配置。
[0053]另外，光源單元2具備的紫紅色LED20a和紅色LED20b的個數的比率也不限于圖2所示的比率。為了對植物體50照射所希望的比率的紅色光和遠紅光，適當變更紫紅色LED20a和紅色LED20b的個數的比率即可。
[0054]但是，由于在植物栽培系統10中，將紫紅色LED20a作為用于栽培的主要光源使用，將紅色LED20b作為紫紅色LED20a的補光而使用，因此，優選紫紅色LED20a的個數比紅色LED20b的個數多。
[0055]另外，在圖2中，作為紫紅色LED20a及紅色LED20b，表示了硬幣型的LED，紫紅色LED20a及紅色LED20b也可為表面安裝型的LED、炮彈型的LED等。
[0056]另外，光源單元2具備的紅色光源不僅限于紅色LED20b，光源單元2也可包含例如，突光燈、高壓鈉燈、氣氣燈、EL (Electro-Luminescence)元件等作為紅色光源。
[0057](紫紅色LED20a的構成)
[0058]基于圖3對紫紅色LED20a的構成進行說明。圖3是表示圖2所示的紫紅色LED20a的詳細構成的剖面圖。
[0059]如圖3所示，紫紅色LED20a具備LED元件(半導體發光元件、LED芯片)91，在LED元件91的周圍散布有熒光體粒子(熒光體)90。LED元件91及熒光體粒子90由密封材料92密封。另外，為了便于說明，將LED元件91、熒光體粒子90、及密封材料92看作一個部件而統稱為發光部93。
`[0060]LED元件91射出例如作為激發光的藍色光(波長400nm以上且500nm以下)。
[0061]熒光體粒子90由上述藍色光激發，發出在紅色的波長中有峰值的熒光。作為熒光體粒子90，例如，可使用具有CaAlSiN3:Eu系成分的紅熒光體、具有(Sr，Ca)AlSiN3:Eu系成分的紅熒光體等。具有CaAlSiN3 =Eu系成分的紅熒光體射出在650nm以上且660nm以下的波長范圍內具有發光峰值的光。具有(Sr，Ca) AlSiN3:Eu系成分的紅熒光體射出在620nm以上且630nm以下的波長范圍內具有發光峰值的光。
[0062]而且，通過從LED元件91射出的激發光照射到熒光體粒子90，產生熒光，該激發光及熒光從發光部93射出。因此，紫紅色LED20a射出作為藍色光、紅色光、及遠紅光的混合光的紫紅色光。優選該紫紅色光中的、波長400nm以上且500nm以下的藍色光的光合光子通量和波長600nm以上且700nm以下的紅色光的光合光子通量的比率為1:0.5~1:10。
[0063]如上，紫紅色LED20a為包含射出藍色光的LED元件91和收到從該LED元件91射出的藍色光而發光的熒光體粒子90的復合LED。射出藍色光的LED元件91可射出比將遠紅光作為單色光射出的LED元件強度高的光。
[0064]因此，紫紅色LED20a可射出比將遠紅光作為單色光射出的LED元件光強度高的遠紅光，可在植物栽培中照射具有實用光強度的遠紅光。
[0065]另外，紫紅色LED20a為可以單體射出紅色光、藍色光、遠紅光3波長的低價格且效率高的照明設備。
[0066](紫紅色LED20a的光譜特性)
[0067]接著，基于圖4 (a)對紫紅色LED20a的光譜特性進行說明。圖4 (a)為表示紫紅色LED20a射出的光的光譜的坐標圖。圖4 (a)的橫軸表示波長，縱軸表示光合光子通量密度(PPF:Photosynthetic Photon Flux density)。
[0068]如圖4(a)所示，紫紅色LED20a為射出具有相互不同的峰值波長的多種光的光源。具體而言，紫紅色LED20a射出波長600nm以上且700nm以下的紅色光、波長400nm以上且500nm以下的藍色光、及波長700nm以上且800nm以下的遠紅光。在本實施方式中，紫紅色LED20a的紅色區域的峰值波長為660nm。另外，從紫紅色LED20a射出的紅色光、藍色光、及遠紅光的光量的比率作為一例為1:1:0.27。另外，紫紅色LED20a的遠紅光的波長區域在任意的波長中可以具有峰值，也可特別地不具有峰值。
[0069]如圖4 (a)所示，紫紅色LED20a射出的紅色光的波長區域廣，作為紅色區域的光譜的周邊部分，包含700nm以上的遠紅光的波長區域。這一點為與通常的僅射出紅色光的紅色LED20b不同之處。
[0070](紅色LED20b的光譜特性)
[0071]接著，基于圖4 (b)對紅色LED20b的光譜特性進行說明。圖4 (b)為表示紅色LED20b射出的光的光譜的坐標圖。橫軸表示波長，縱軸表示PPF。如圖4 (b)所示，紅色LED20b射出在波長600~700nm具有峰值的紅單色光。在本實施方式中，紅色LED20b的峰值波長為660nm。
[0072]如上，本實施方式的特征在于，紫紅色LED20a的紅色區域的峰值波長和紅色LED20b的峰值波長均為660nm，為相同的值。如上所述，優選峰值波長為相同的值，但相互也可在± IOnm左右的范圍內錯開峰值波長。
[0073](紅色光和遠紅光的比率的控制) [0074]如上，光源單元2將紫紅色LED20a及紅色LED20b作為光源設置在基板上。因此，對植物體50照射的光為合成了紫紅色LED20a射出的光和紅色LED20b射出的光的光。
[0075]如上，控制裝置6按照調節向紅色LED20b供給的電力的方式構成。在此，紫紅色LED20a和紅色LED20b分別由其它系統驅動。而且，控制裝置6 —方面對紫紅色LED20a供給一定的電力，另一方面，通過調節供給到紅色LED20b的電力，調整紅色LED20b的光強度。通過該構成，可調整照明光所含有的紅色光和遠紅光的光量的比率(以下，稱為R / FR)。
[0076]另外，控制裝置6也可一方面對紅色LED20b供給一定的電力，另一方面通過調節供給到紫紅色LED20a的電力，從而調整R / FR。另外，也可通過調節供給到紅色LED20b的電力及供給到紫紅色LED20a的電力這兩者而調整R / FR。
[0077]但是，由于紫紅色LED20a將紅色光及遠紅光作為混合光射出，因此，在控制裝置6使供給到紫紅色LED20a的電力變化的情況下，紅色光的波長區域和遠紅光的波長區域會同時產生變化，難以將R / FR調整到合適的數值。因此，優選的是，控制裝置6 —方面對紫紅色LED20a供給一定的電力，另一方面，通過調節供給到紅色LED20b的電力，從而調整R / FR。
[0078]另外，通過調節搭載于光源單元2的紫紅色LED20a和紅色LED20b的個數的比率，也可以調整R / FR。另外，也可使用光譜調整片來調整R / FR。
[0079](合成的光的光譜)
[0080]如上所述，對植物體50照射的照明光為，合成了紫紅色LED20a射出的光和紅色LED20b射出的光的光。
[0081]圖4 (C)為表示合成了圖4 (a)所示的紫紅色LED20a射出的光和圖4 (b)所示的紅色LED20b射出的光的光的光譜的坐標圖。
[0082]圖4(a)所示的紫紅色LED20a的光譜在紅色區域具有平緩的傾斜。通過對該光譜合成圖4 (b)所示的紅色LED20b的紅單色光的光譜，如圖4 (c)所示，可得到在波長660nm出現有大的峰值的光譜。
[0083]因此，在本實施方式中，在紅色區域出現有大的峰值的光對植物體50進行照射。
[0084](栽培方法的概要)
[0085]接著，基于圖1說明使用了植物栽培系統10的植物栽培方法的概要。
[0086]在該植物栽培方法中，在利用人工光的植物栽培用的空間即栽培室7中，作為光合成中所需的波長范圍的光，將從光源單元2射出的紅色光、藍色光、及遠紅光照射到栽種后的植物體50。
[0087]具體而言，將從紫紅色LED20a射出的紅色光、藍色光、遠紅光、以及從紅色LED20b射出的紅色光照射到植物體50。即，對植物體50照射的光為合成了紫紅色LED20a的光質和紅色LED20b的光質兩種光質的光。
[0088]對植物體50照射的光的R / FR通過由控制裝置6調節供給到紅色LED20b的電力，由此，使從紅色LED20b射出的紅色光的光強度變化而進行調整。
[0089]晝夜的循環根據植物體50的種類適當設定。例如，在植物體50為短日植物的情況下，按照實現短日條件的光環境的方式通過控制裝置6控制光源單元2，調節紫紅色LED20a及紅色LED20b的光量。晝`夜的循環例如為明期12小時、暗期12小時，但不限定于此。
[0090]伴隨晝夜的循環，也對栽培室7內部的溫度進行調節。該溫度調節在控制裝置6的控制下由空調裝置4進行。栽培室7內部的溫度例如設定為明期25°C、暗期10°C。
[0091]對于其它栽培條件(培養土的組成、施肥條件等)，使用公知的條件即可。
[0092](效果)
[0093]如上，植物栽培系統10作為光源具備紫紅色LED20a。在此，紫紅色LED20a為將紅色光、藍色光、及遠紅光作為混色光射出的、低價格且效率高的設備。因此，與將射出紅單色光的紅色LED和射出遠紅單色光的遠紅色LED組合而使用的情況相比,可容易地將紅色光及遠紅光的光強度(特別是遠紅光的光強度)維持在高水平。另外，由于紫紅色LED20a為比遠紅色LED低價格的設備，因此，可進行低成本的栽培。
[0094]在此，考慮到存在如下問題，由于從紫紅色LED20a射出的光包含遠紅光，所以，在僅使用紫紅色LED20a栽培植物的情況下，根據栽培種類，相對紅色光的遠紅光的光量的比率變得過剩，會產生過于細長。
[0095]假設即使使供給到紫紅色LED20a的電力變化，光譜整體會產生上下變化，而R /FR不會產生大的變化。因此，在僅使用紫紅色LED20a的情況下，調整對植物體50照射的光的R / FR變得困難。
[0096]于是，在植物栽培系統10中，除紫紅色LED20a之外，還設置有紅色LED20b作為光源。而且，控制裝置6通過調節供給到紅色LED20b的電力，使從紅色LED20b射出的紅色光的光強度變化。
[0097]根據上述的構成，能夠容易地調整照明光的R / FR，能夠使照明光的光譜所含有的紅色光的峰值的形狀變化。根據植物體50的栽培種類，存在最適合用于栽培的R / FR。在該種情況下，可照射具有最適合的R / FR的照明光。[0098]另外，為了調整紅色區域，控制裝置6僅需調節供給到紅色LED20b的電力即可，因此，與控制紫紅色LED20a及紅色LED20b兩方的構成相比，可以使控制裝置6的構成更加簡單。
[0099]而且，在本實施方式中，特別是紫紅色LED20a的紅色區域的峰值波長(660nm)與紅色LED20b的峰值波長(660nm)相等。因此，合成了兩種光的光的光譜成為在波長660nm出現有大峰值的光譜。在植物的栽培中，該種具有出現大峰值的光譜的光可能比在紅色區域具有平緩的傾斜的光譜的光更合適。
[0100]但是，也可將使各峰值波長相互錯開的LED作為用于栽培的光源。在以下的實施方式2中，對使紫紅色LED20a的紅色區域的峰值波長和紅色LED20b的峰值波長相互錯開的情況的例進行說明。
[0101](實施方式2)
[0102]基于圖5對本發明的其它實施方式如下進行說明。另外，對于與實施方式I相同的部件，標注相同的符號，省略對其的說明。
[0103]本實施方式的構成中與實施方式I不同的點為，紅色LED20b的峰值波長為620nm。即，在本實施方式中，從紫紅色LED20a射出的紫紅色光所含有的紅色光的峰值波長和從紅色LED20b射出的紅色光的峰值波長相互不同。另外，對于控制裝置6通過調節供給到紅色LED20b的電力而調整合成后的光的R / FR這一點來說，與實施方式I相同。
[0104]圖5 (a)是表示紫紅色LED20a射出的紫紅色光的光譜的坐標圖。本實施方式中的紫紅色LED20a與實施方式I中的紫紅色LED20a相同，從紫紅色LED20a射出的紫紅色光所含有的紅色光的峰值波長為660nm。
[0105]另外，圖5(b)是表示本實施方式中紅色LED20b射出的光的光譜的坐標圖。如圖5(b)所示，在本實施方式中，紅色LED20b的峰值波長為620nm，與實施方式I中紅色LED20b的峰值波長660nm不同。
[0106]圖5 (C)是表示合成了圖5 (a)所示的紫紅色LED20a射出的紫紅色光和圖5 (b)所示的紅色LED20b射出的紅色光的光的光譜的坐標圖。如圖5 (c)所示，合成后的光的紅色區域的光譜具有620nm的峰值和660nm的峰值這兩個峰值。在實施方式I中，照明光所含有的紅色光的峰值波長的差為IOnm以內，在本實施方式中的差為40nm。
[0107]這樣，如果可根據用途而將紅色LED20b的峰值波長變更為適當的數值，則可以容易地變化照明光具有的光譜的紅色區域的形狀。例如，通過變更紅色LED20b的峰值波長，可擴展射出的紅色光的波長區域的周邊部分，或變化峰值的形狀，或具有兩個峰值。另外，如未將峰值波長錯開，則如實施方式I的圖4 (c)所示，可形成更加尖頂的峰值形狀。
[0108]而且，由于控制裝置6調整紅色LED20b的光強度，所以可得到具有多種光譜形狀的光。例如，在圖5 (c)所示的合成后的光的光譜中，殘存有來自紫紅色LED20a原來具有的660nm的峰值波長的峰值。在該狀態下，通過強化紅色LED20b的光強度，可使在合成后的光中，紅色LED20b射出的紅色光的光譜的周邊部分覆蓋紫紅色LED20a的660nm的峰值。這樣，通過根據栽培種類、用途等調整紅色LED20b的光強度，可得到多種光譜形狀。
[0109]另外，在上述的說明中，將紫紅色LED20a的紅色區域的峰值波長設為660nm，將紅色LED20b的峰值波長設為620nm，但峰值波長也可為相互相反的值。即，也可將紫紅色LED20a的紅色區域的峰值波長設為620nm，將紅色LED20b的峰值波長設為660nm。[0110]另外，紫紅色LED20a的峰值波長和紅色LED20b的峰值波長的組合不限定于660nm和620nm的組合，也可為不同值的組合。
[0111]本發明可適用于實施方式I及本實施方式那樣的LED直下型的栽培方式,另一方面，也可適用于導光板方式的栽培方式。由于本發明合成紫紅色LED20a的光和紅色LED20b的光而對植物體50進行照射，因此，考慮在導光板方式的栽培方式中使用在本發明中更為合適。
[0112]因此，在以下的實施方式3中，對上述植物栽培系統10具備導光板的情況的例進行了說明。
[0113](實施方式3)
[0114]基于圖6~圖9對本發明的其它實施方式如下進行說明。另外，對于與上述的各實施方式相同的部件，標注相同的符號，省略對其的說明。
[0115]本實施方式的植物栽培系統100、101的構成中，與上述的各實施方式不同的點為配置了導光板(導光部件)60 (60a、60b)。另外，由于包含紫紅色LED20a及紅色LED20b的光源單元70將自身射出的光射入到導光板60，因此，分別配置在該導光板60的兩端面。因此，在本實施方式中，不是從光源單元70直接對植物體50照射光而進行，而是經由導光板60,通過照射該導光板60的面發光而產生的光,栽培植物體50。
[0116]另外，在本實施方式中作為光源使用的紅色LED20b也可具有上述的各實施方式的任一峰值波長。
[0117]圖6 (a)是表不具備作為導光板60的一例的曲面導光板60a的植物栽培系統100的圖。如圖6 Ca)所示，在植物栽培系統100中，按照從上方覆蓋栽培容器5及植物體50的方式配置曲面導光板60a。另外，在曲面導光板60a的端面配置包含紫紅色LED20a及紅色LED20b的光源單元70。
[0118]另外，圖6 (b)是表不具備作為導光板60的另一例的平板導光板60b的植物栽培系統101的圖。如圖6(b)所示，在植物栽培系統101中，在栽培容器5及植物體50的上方配置有平板導光板60b。另外，在平板導光板60b的端面(側面)配置有包含紫紅色LED20a及紅色LED20b的光源單元70。
[0119]另外，導光板60的形狀不應限定于上述曲面導光板60a或上述平板導光板60b的形狀的任一種，只要為將光射入自身而使面發光的光學部件，也可具有其它形狀。
[0120]作為導光板60，只要為導光的裝置即可，特別優選使用透明的材料。例如，可使用PMMA (甲基丙烯酸甲酯樹脂)等(甲基)丙烯酸系樹脂、“ZE0N0R”(注冊商標、日本Zeon株式會社制)等COP (環烯烴聚合物)、COC (環烯烴共聚物)、及聚碳酸酯等透明樹脂。
[0121]在上述的說明中，對具備端面配置有光源的導光板60的情況進行了說明。另一方面，如圖7所示，也可為在紫紅色LED20a及紅色LED20b的下部具備擴散板(擴散部件)61的構成。擴散板61為通過使從紫紅色LED20a及紅色LED20b射出的光擴散，而以均勻的亮度對照射對象進行照射的光學部件。
[0122]通過在光源(紫紅色LED20a及紅色LED20b)的下部配置擴散板61，可使從該光源射出的光擴散，其結果，可對各個植物體50照射均勻的光。另外，通過在光源的下部設置擴散板61等光學部件，可保護光源(LED)。 [0123]上述擴散板61的厚度為數毫米左右。擴散板61例如由作為基材的透明樹脂和分散于該透明樹脂中的光散射劑構成。
[0124]作為上述透明樹脂，例如可使用聚碳酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、氟系丙烯酸樹脂、硅酮系丙烯酸樹脂、環氧丙烯酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、環烯烴聚合物、甲基苯乙烯樹脂、芴樹脂、聚對苯二甲酸乙酯(PET)、聚丙烯、丙烯腈苯乙烯共聚物、丙烯腈聚苯乙烯共聚物等。
[0125]另外，作為上述光散射劑,例如可使用由二氧化硅(5102)、氧化鋁(么1203)、氧化鎂(MgO)、二氧化鈦等氧化物構成的微粒子，或碳酸鈣及硫酸鋇等微粒子。另外，作為上述光散射劑，也可使用由丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂等樹脂構成的粒子。
[0126](光源單元70的構成)
[0127]圖8是表示本實施方式的光源單元70的構成的圖。紫紅色LED20a及紅色LED20b以圖8所示的配置設置在光源單元70的基板71上。具體而言，沿基板71的長軸方向形成I列LED的列，在該列的中心配置有紅色LED20b。在此，該列包含4個紫紅色LED20a，I個紅色LED20b。光源單元70按照基板71的長軸方向與導光板60的端面的長軸方向一致的方式配置。
[0128]在本實施方式中，也與上述的各實施方式相同，將紫紅色LED20a作為用于栽培的主要光源使用，將紅色LED20b作為紫紅色LED20a的補光而使用。因此，如圖8所示，優選紫紅色LED20a的個數比紅色LED20b的個數多。
[0129]圖9是表示導光板60的端部的紫紅色LED20a及紅色LED20b的配置的圖。如圖9所示，從紫紅色LED20a及紅色LED20b射出的兩種光射入到導光板60，并在導光板60的內部混合。在此，由于在導光板60的外側的面實施了用于阻礙光的射出的未圖示的加工處理，因此，導光板60的內側的面(與植物體50對向的面)成為射出光的光射出面。因此，在導光板60的內部混合的光`從光射出面射出，并從多方向照射作為被照射體的配置于導光板60的下部的植物體50。
[0130](效果)
[0131]如上，在本實施方式中，將從紫紅色LED20a及紅色LED20b射出的兩種光在導光板60的內部暫時混合，將混合后的光照射植物體50。
[0132]因此，在植物的栽培中，在組合使用射出不同波長范圍的光的多個LED的情況下，可以消除通常產生的對植物的照射不均。
[0133](總結)
[0134]本發明的一方式的照明裝置(植物栽培系統10)射出植物栽培用的照明光，并具備:主光源(紫紅色LED20a)，其包含半導體發光元件(LED元件91)和收到從該半導體發光元件射出的激發光而發光的熒光體(熒光體粒子90)，并射出包含具有700nm以上且800nm以下的波長的遠紅光的混色光；紅色光源(紅色LED20b)，其射出具有600nm以上且700nm以下的波長的紅色光。
[0135]根據上述的構成，從主光源射出包含具有700nm以上且800nm以下的波長的遠紅光的混色光。該主光源包含:半導體發光元件、收到從該半導體發光元件射出的激發光而發光的熒光體，作為單色光，可射出比射出遠紅光的LED的光強度高的遠紅光。因此，可作為植物栽培用的照明裝置對植物體照射實用光量的遠紅光。
[0136]另外，從紅色光源射出具有600nm以上且700nm以下的波長的紅色光。
[0137]因此，可進行紅色光源的個數的變更、或從紅色光源射出的光的量的調整、或者通過這兩方面，來變更照明光整體的紅色光的比例。另外，通過根據用途選定射出適當的峰值波長的光的紅色光源，可將照明光(特別是紅色光)的光譜規定為所希望的數值，能夠提高照明光的光譜的設計自由度。
[0138]另外，將包含從主光源射出的混色光和從紅色光源射出的紅色光的光統稱照明光。
[0139]而且，在本發明的一方式的照明裝置中，上述半導體發光元件可將具有400nm以上且500nm以下的波長的藍色光作為上述激發光而射出。
[0140]根據上述的構成，可將包含藍色光的混色光作為照明光的一部分照射到植物體。通過將藍色光(特別是波長420~500nm)照射到植物，可促進光形態的形成。
[0141]而且，本發明的一方式的照明裝置也可具備控制供給到上述紅色光源的電力的控制部(控制裝置6)。
[0142]根據上述的構成，通過控制部控制供給到紅色光源的電力，可調節紅色光源的光量。因此，可容易地調整對植物照射的照明光所含有的紅色光和遠紅光的比率。
[0143]而且，在本發明的一方式的照明裝置中，從上述主光源射出的混色光所含有的紅色光的峰值波長和從上述紅色光源射出的紅色光的峰值波長的差也可在IOnm以下。
[0144]根據上述的構成，從主光源射出的混色光所含有的紅色光的峰值波長和從紅色光源射出的紅色光的峰值波長為大致相等的值。
[0145]因此，通過重合從主光源射出的混色光所含有的紅色光的峰值和從紅色光源射出的紅色光的峰值，可使紅色光的峰值比僅一方的情況大。在植物的栽培中，可使這樣出現有顯著峰值的紅色光比在紅色區域具有平緩的峰值的紅色光更適合。
[0146]而且，在本發明的一方式的照明裝置中，從上述主光源射出的混色光所含有的紅色光的峰值波長和從上述紅色光源射出的紅色光的峰值波長的差也可比IOnm大。
[0147]根據上述的構成，從主光源射出的混色光所含有的紅色光的峰值波長和從紅色光源射出的紅色光的峰值波長的差比IOnm大，可實現在紅色區域具有兩個峰值的照明光。
[0148]而且，本發明的一方式的照明裝置可具備:將從上述主光源射出的混色光和從上述紅色光源射出的紅色光導向并混合的導光部件(導光板60)。
[0149]根據上述的構成，從主光源射出的混色光和從紅色光源射出的紅色光可通過由導光部件導光而混合。
[0150]因此，可消除組合多個具有不同波長的光源而利用的情況下通常產生的、對作為照射對象的植物的照射不均。
[0151](附錄事項)
[0152]本發明并不限于上述的各實施方式，可本發明請求的范圍內進行各種變更，對于將在不同的實施方式中分別公開的技術手段適當組合而得到的實施方式，也包含在本發明的技術范圍內。而且，通過組合分別在各實施方式中公開的技術手段，可形成新的技術特征。
[0153]產業上的可利用性
[0154]本發明可作為植物工廠等通過人工照明光栽培植物時使用的照明裝置利用。
【權利要求】
1.一種照明裝置，射出植物栽培用的照明光，其特征在于，具備: 主光源，其包含半導體發光元件和收到從該半導體發光元件射出的激發光而發光的熒光體，并射出包含具有700nm且以上800nm以下的波長的遠紅光的混色光； 紅色光源，其射出具有600nm以上且700nm以下的波長的紅色光。
2.如權利要求1所述的照明裝置，其特征在于， 所述半導體發光元件將具有400nm以上且500nm以下的波長的藍色光作為所述激發光而射出。
3.如權利要求1或2所述的照明裝置，其特征在于， 還具備控制向所述紅色光源供給的電力的控制部。
4.如權利要求1~3中任一項所述的照明裝置，其特征在于， 從所述主光源射出的混色光所包含的紅色光的峰值波長和從所述紅色光源射出的紅色光的峰值波長的差為IOnm以下。
5.如權利要求1~4中任一項所述的照明裝置，其特征在于， 還具備將從所述主光源射出的混色光和從所述紅色光源射出的紅色光進行導向并混合的導光部件。
【文檔編號】A01G9/20GK103798081SQ201310509455
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2012年11月1日
【發明者】久保智樹 申請人:夏普株式會社