(57)【要約】【課題】低コストな植物栽培用光源を実現する【解決手段】複数の砲弾型の赤色LEDと複数の砲弾型の青色LEDを配列した植物育成用光源において、隣接するLEDの端子を捩じり絡めることにより電気的に結線する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の砲弾型の赤色LEDと複数の砲弾型の青色LEDを配列した植物育成用光源であって、隣接するLEDの端子を捩じり絡めることにより電気的に結線したことを特徴とする植物育成用光源。
【請求項２】
請求項1の植物育成用光源であって、電気的に絶縁される必要がある交差部の電気的絶縁を空壁により行った植物育成用光源
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工光型植物工場などで用いられる植物栽培用の光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
天候に左右されずに野菜などの植物を育成する施設として人工光型の植物工場が注目を浴びている。かつては人工光型の植物工場の光源としては蛍光灯が主として用いられていたが、近年は低消費電力であるLEDも光源として採用されている。特許文献1には、ＬＥＤ光源を用いて、植物に対して育成モードおよび観察モードの2つのモードで光を照射する植物育成装置が記載されている。具体的には、育成モードでは植物の育成に有効な赤色光および青色光を植物に対して照射し、観察モードでは植物を観察する作業者に好ましい見えを与える光として白色光を照射する。また、特許文献2にはLED光源からの光を正面に集中させる照明具が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８３００３号公報
【特許文献２】特開２０１7−１07681号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、チップ型のLEDを用いず、砲弾型のLEDを用いれば、光を正面に集中させることは容易に実現できる。直径5mmのタイプの砲弾型LEDには照射角15度のものが販売されている。これを用いれば容易にLEDからの光を正面に集中できる。この場合、複数のLEDを基板に取り付け電気的に結線して使用することになる。複数の電子部品を基板に取り付け結線する方法としては、基板としてプリント配線基板を用いて、そこに電子部品をはんだ付けする方法が一般的である。取り付ける電子部品が高額で、また取り付ける電子部品の密度が高い場合はフリント配線基板のコストはあまり問題とならない。しかし、安価なLEDを比較的低密度に配列される場合は基板としてプリント配線基板を用いると基板コストが全体コストに占める割合が大きくなるため、より安価な手段の実現が課題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はそのような課題を解決する手段を提供するものである。具体的には基板として木製などの安価な基板を用い、その基盤に複数の開口部をあけて、砲弾型のLEDをその開口部に取り付けるとともに、隣接し、かつ、電気的に結線する必要があるLEDの端子同士を直接捩じり絡めることにより電気的に結線したことを特徴とした植物育成用光源を提供する。また、電気的に絶縁されるべき配線交差部分の絶縁には空壁を使用している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明を用いれば正面に集中的に光を発する光源を低コストに実現できる。また複数の色のLEDを同一基板に配置し、独立な電源で点灯させることが出来る。このため、それぞれの色の光強度を独立に制御できる光源を低コストに実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】植物栽培用光源の模式図
【図２】植物栽培用光源の模式図(電気的結線つき)
【図３】青色LED挿入直後の植物栽培用光源の断面図(1-1')
【図４】青色LEDの電極折り曲げ直後の植物栽培用光源の断面図(1-1')
【図５】青色LEDの電極のねじり結線直後の植物栽培用光源の断面図(1-1')
【図６】青色LEDバー正側電極間結線直後の植物栽培用光源の側面図
【図７】赤色LEDのねじり結線直後の植物栽培用光源断面図(2-2')
【図８】補強木材取り付け後の植物栽培用光源
【実施例】
【０００８】
図1に本発明の植物栽培用光源100の模式図を示す。なお以降に示される各種寸法は一例であり、各種寸法はそれに限らない。図1で白丸は赤色LED101で、黒丸は青色LED102である。赤色LED101、青色LED102はともに5mmサイズの砲弾型LEDで、照射角度は15度である。赤色LED101の中心波長は660nmで青色LED102の中心波長は470nmである。図1には赤色LED101が縦5列、横7列の計35個、青色LED102が縦4列、横3列の計12個配置されている。図1で植物栽培用光源100のサイズは180mm×140mmである。また赤色LED101は図面縦方向、図面横方向ともに20mm間隔で並んでいる。青色LED102は図面縦方向が20mm間隔、図面横方向が40mm間隔で並んでいる。
【０００９】
図1に対して電気的な結線情報を追記したものを図2に示す。図2で植物栽培用光源100内部の実線は赤色LED101の電気的結線を示し、点線は青色LED102の電気的結線を示している。図2で赤色LED101はそれぞれの横一列の7個が電気的に直列に接続され、赤色LEDバー103を構成している。そして5つの赤色LEDバー103が電気的に並列に接続され、赤色LEDアレイ104を構成している。青色LED102はそれぞれの横一列の3個が電気的に直列に接続され、青色LEDバー105を構成している。そして4つの青色LEDバー105が電気的に並列に接続され、青色LEDアレイ106を構成している。図では実線と点線が交差する箇所が複数あるが、これらの交点で赤色LED101と青色LED102は電気的に接続されない。図2で赤色LED101と青色LED102は電気的に接続されず、互いに電気的に独立つである。このため、植物栽培用光源100を点灯させる場合、赤色LEDアレイ105と青色LEDアレイ106にはそれぞれに異なる電源から電源供給することも、単一の電源から電源供給することも可能である。異なる電源から電源供給すればその電圧、もしくは電流を制御することにより、赤色LED101の光強度と青色LED102の光強度を独立に制御できる。
【００１０】
つぎに植物育成用光源100の作成手順とともに植物育成用光源100について、より詳細に説明する。まず、厚さ2.5mmで180mm×140mmの木材板200を準備する。木台加工用NCルーターなどでこの木材のLEDを配置する部分に直径3.2mmの穴をあける。次に、青色LED102を所定の穴に差し込む。図3にその状態の断面模式図を示す。図3は図1の1-1’に沿った断面図である。図3で斜線部は木材板200である。図で青色LED102はいずれも図面左側が正電極、図面右側が負電極である。正電極は負電極よりやや長い。
【００１１】
次に各青色LED102の足を折り曲げる。図4はこの状態の断面模式図である。図4は図3と同じ断面を見たものである。図4に示すように、図面上で最も左側の青色LED102の正電極と図面上で最も右側の青色LED102の負電極はまず根本から略90度に折り曲げてからさらに電極の略中央で略90度に再度折り曲げる。その他の電極は隣接する他の青色LED102の電極と交差するように根元から折り曲げる。
【００１２】
次に、図5に示すように、互いに交差している青色LED102の足どうしをねじり、電気的に接続する。これにより個々の青色LEDバー105を構成する青色LED102どうしが電気的に結線される。そして図面左端の青色LED102の2段に折り曲げられた足が青色LEDバー正側電極202となり、図面右端の青色LED102の2段に折り曲げられた足が青色LEDバー負側電極203となる。
【００１３】
次に青色LEDバー105どうしを電気的に接続する。青色LEDバー105どうしの結線にはワイヤーラッピングとよばれる手法を用いる。並んだ青色LEDバー正側電極202どうしをワイヤーラッピングにより電気的に接続した様子を示したのが図6である。図6は図1の図面左方向からみた模式図である。煩雑になので図6では赤色LED101は省略している。図6では1つの裸導線204が4つ青色LEDバー正側電極202に順次巻き付けられている。このようにして4つの青色LEDバー正側電極202は電気的に接続される。ここでは単一の裸導線で4つの青色LEDバー正側電極202を接続した。隣接する青色LEDバー正側電極202どうしを別々の裸導線で接続してもよいが、単一の裸導線によりワイヤーラッピングしたほうが手順が少なくて済み、その結果低コストとなる。次に、同様に青色LEDバー負側電極203どうしもワイヤーラッピングにより電気的に接続する。これにより青色LEDアレイ106内部の電気的接続が完了する。
【００１４】
次に赤色LED101を木材板201の所定の穴に差し込み、青色LED102の場合と同様に電極を折り曲げ、隣接する赤色LED101の電極どうしをねじって電気的に接続する。図7にこの状態を示す。図7は図1の2-2’に沿った断面模式図である。青色LEDバー105の場合と同様に図面左端の赤色LED101の2段に折り曲げられた足が赤色LEDバー正側電極205となり、図面右端の赤色LED101の2段に折り曲げられた足が赤色LEDバー負側電極206となる。
【００１５】
図7には青色LEDバー105どうしを接続している裸導線204が記されている。図7に示すように赤色LED101の足と裸導線は空壁で隔てられているため電気的に絶縁されている。このように電気的に互いに絶縁されるべき電気的配線の交差部を、一方の電気的配線がアーチ状になっている部分を他方の電気的配線を通す形で行っているため、交差部に別途絶縁性の物質を取り付ける必要がない。青色LEDバー105どうしを接続している裸導線204は赤色LED101の端子と基板の間に挟まる位置となるため、最初に青色LED102を結線し、その後に赤色LED101を結線している。
【００１６】
次に赤色LEDバー正側電極205どうしをワイヤーラッピングにより接続し、続いて、赤色LEDバー負側電極206どうしをワイヤーラッピングにより接続する。これにより赤色LEDアレイ104内部の電気的結線が完成する。
【００１７】
次に木材版201に補強木材207を取り付ける。図8に示すように木材版201の二つの長辺にそれぞれ補強木材207として補強用の板を取り付ける。この補強木材207には薄くて反りやすい木材版201のそりを抑制する効果がある。さらにこの補強用木材207の高さをLEDの端子の高さより高くすることにより、植物育成用光源100をLEDの端子の側を下にして床に置いたり、LEDの端子の側を壁側にして壁に立てかけたりした場合にLEDの端子が床面や壁面と接触して変形することを抑制する効果がえられる。
【００１８】
最後に、赤色LEDアレイ104と青色LEDアレイ106のそれぞれに取り出し配線をとりつけ、取り出し配線にコネクタを接続すれば完成である。
【００１９】
本発明の植物育成用光源はプリント配線基板などの配線が作りこまれた基板を使用しないので低コストに植物育成用光源を実現できる。また、隣接するLED間の電気的結線にLEDの電極同士を直接捩じり絡める手法を採用しているため、導線をはんだ付けしたり、導線をワイヤーラッピングしたりたものと比べて作成が簡易で低コストとなる。さらに、電極同士を直接捩じり絡める手法が使用できない電気的結線にはワイヤーラッピングを使用しているため、導線をはんだ付けする手法より作成が簡易で低コストである。また、電気的に絶縁した形で交差しなければならない部分は一方の電気的配線がアーチ状となっている部分に他方の電気的配線を通すことにより、空壁による絶縁ができるため、間に別途絶縁物質を挟み込む必要がないため、簡易で低コストである。
【符号の説明】
【００２０】
100 植物育成用光源
101 赤色LED
102 青色LED
103 赤色LEDバー
104 赤色LEDアレイ
105 青色LEDバー
106 青色LEDアレイ
201 木材板
202 青色LEDバー正側電極
203 青色LEDバー負側電極
204 裸導線
205 赤色LEDバー正側電極
206 赤色LEDバー負側電極
207 補強木材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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