(57)【要約】【課題】少ない消費電力で植物の光合成に十分なＰＰＦＤの光量を得ることができ、植物を効率良く生育させることのできる植物栽培用照明装置を提供する。また、植物の生育状況に応じて適切な光量の光を効率的に照射することができる植物栽培用照明装置を提供する。【解決手段】植物栽培用照明装置１０は、ＬＥＤ光源１１が装着された基板１２と、その基板１２に設置された反射板１３と、基板１２を支持する支持部材１４と、から主に構成されている。反射板１３は、長手方向に延在する板状部材であり、底面１６と２つの側面１７とを形成している。側面１７は、基板１２上のＬＥＤ光源１１の列の両側に平行して、反射面１５がＬＥＤ光源１１の列を両側から挟んで対向する配置で設置されている。反射板１３の側面１７（反射面１５）は、基板１２に対して所定角度（７０度）の傾斜を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に育成用の光を照射する植物栽培用照明装置であって、
複数のＬＥＤが装着され長手方向に延在した基板と、
該基板を支持する支持部材と、
前記基板又は前記支持部材に固定される反射板と、を備え、
該反射板は、少なくとも一方の面を反射面とし、
前記反射板は前記基板の長手方向に沿って前記ＬＥＤ側に前記反射面が対向する配置で設置し、
前記反射面は前記基板に対して所定角度の傾斜を有することを特徴とする植物栽培用照明装置。
【請求項２】
前記反射板は、
前記ＬＥＤを露出させるための孔が形成された底面と、
該底面の幅方向両側から長手方向に沿って前記反射面側に前記所定角度で折り曲げられることにより形成される側面と、を有する断面コ字状とし、
前記底面を前記基板又は前記支持部材に固定することを特徴とする請求項１に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項３】
前記所定角度は、前記基板に対してその仰角が６５度から７５度であり、好ましくは７０度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項４】
前記反射面の長さを１５ｍｍから３０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項５】
前記植物栽培用照明装置が、前記ＬＥＤと前記植物との距離を変更する高さ変更手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項６】
前記反射板は、前記ＬＥＤから照射される照射光を前記反射面によって所定方向に反射させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培用照明装置に係り、特に、ＬＥＤ光源を備えた植物栽培用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、植物の栽培形態として、ビニールハウスや植物工場等の室内で、植物を栽培育成することが行われている。
一般的に、このような室内栽培の場合、光合成を促進し、植物を効率良く生育させるために、その植物に人工的な光を照射する植物栽培用照明装置が利用されている。
【０００３】
植物栽培用照明装置としては、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ、蛍光灯等を光源として利用したものが周知であるが、近年では、省エネルギー化や環境対策の観点から、従来の蛍光灯等に代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として利用した植物栽培用照明装置が開発されている。
ＬＥＤは、従来の光源と比較した場合、消費電力が１／２〜１／４程度になるうえ、それ自体の寿命を大幅に延ばすことができるので、植物栽培用照明装置としても、今後さらに普及していくことが期待されている。
【０００４】
そのＬＥＤを光源として備えた植物栽培用照明装置に関する発明として、例えば、特許文献１には、熱伝導性材からなる板状の基材の一面に、帯状のモールド材中に複数のＬＥＤを所定間隔で埋設配置してなるＬＥＤユニットを取り付けて構成した植物栽培用照明装置が開示されている。
また、特許文献２には、光源として蛍光灯タイプやライン上のＬＥＤからなる照明管を利用し、平面においてその照明管が間隙を空けて複数配置された照明装置を備える植物栽培照明・空調ユニットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９１１８５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２５１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、植物栽培においては、光の強度として光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）という数値が使われる。これは、光合成に有効な可視領域４0０〜７００ｎｍにおける光の単位時間、単位面積当たりの量子数を表す数値である。
このように、植物栽培用照明装置としては、単に光を照射するだけでは足りず、クロロフィルが吸収可能な光合成に必要な光の波長の範囲において、一定以上のＰＰＦＤの光を照射する必要がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２のようなＬＥＤ光源を備えた従来の植物栽培用照明装置では、照度、光量、ＰＰＦＤが足りず、十分に満足できるものではなかった。
特に、植物生育の原理、すなわち、植物の光合成を考慮したものとはなっておらず、一般的なＬＥＤ光源や照明装置を基本に作られているため、このＰＰＦＤを向上させることについては考慮されていない。
なお、一般的に、光合成に必要なＰＰＦＤの数値は、光源から植物の受光面までの距離約２０ｃｍにおいて２００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ以上であるが、従来のＬＥＤや蛍光灯では、１００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ程度である。
【０００８】
そのため、従来のＬＥＤや蛍光灯を植物栽培用照明装置の主光源として利用する場合、光合成に十分なＰＰＦＤ（２００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ以上）を達成するためには、消費電力の大きいＬＥＤを使用するか、又は、ＬＥＤや蛍光灯等の光源の数を増やす必要があり、消費電力や設置コストが大幅に増えることになり、ＬＥＤ光源を植物栽培用照明装置の主光源として利用することは、生産コスト等の観点から現実的には困難な状況であった。
また、光源の数を増やせば、その光源による発熱量も増加するので、植物の葉がその熱で傷む等の植物生育環境には適さない状況が発生するおそれもあった。
【０００９】
また、植物は、光合成のために光源方向に向かって成長して受光しようとする性質により、根元から上部に円錐状に成長することが一般的である。
このように、植物の生育は、播種から収穫（刈取り）まで時間とともに高さが変化し、葉が横に広がる等することから、植物栽培用照明装置には、その生育状況に適した配光や光量が要求される。
【００１０】
しかしながら、特許文献１や特許文献２のようなＬＥＤ光源を備えた従来の植物栽培用照明装置では、生育過程における植物の形状の変化に対応した配光をすることができない。
すなわち、植物の高さや広がり等の生育状況に応じて、適宜適切な光量の光を照射することが困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、少ない消費電力で植物の光合成に十分なＰＰＦＤの光量を得ることができ、植物を効率良く生育させることのできる植物栽培用照明装置を提供することにある。
また、植物の生育状況に応じて適切な光量の光を効率的に照射することができる植物栽培用照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題は、本発明の植物栽培用照明装置によれば、植物に育成用の光を照射する植物栽培用照明装置であって、複数のＬＥＤが装着され長手方向に延在した基板と、該基板を支持する支持部材と、前記基板又は前記支持部材に固定される反射板と、を備え、該反射板は、少なくとも一方の面を反射面とし、前記反射板は前記基板の長手方向に沿って前記ＬＥＤ側に前記反射面が対向する配置で設置し、前記反射面は前記基板に対して所定角度の傾斜を有すること、により解決される。
【００１３】
本発明では、上記構成のように、反射板の反射面を所定角度の傾斜を設けて対向するように設置し、ＬＥＤ光源から照射される光を所定方向に反射させるようにした。
これにより、その反射板によって、ＬＥＤ光源から照射される光の照射角度が変更され、反射面と反射面とに挟まれた領域内、すなわち、ＬＥＤ光源直下及びその周辺空間に配光して、植物の受光面に光量を集中させることができる。
このように、ＬＥＤ光源から照射される光の全光量を、ＬＥＤ光源直下やその周辺空間等の特定の方向に無駄なく均一に配光するので、光量のロスを無くし、少ない消費電力で植物の光合成に十分なＰＰＦＤの光量を得ることができ、植物を効率良く生育させることができる。
【００１４】
このとき、本発明の植物栽培用照明装置は、前記反射板は、前記ＬＥＤを露出させるための孔が形成された底面と、該底面の幅方向両側から長手方向に沿って前記反射面側に前記所定角度で折り曲げられることにより形成される側面と、を有する断面コ字状とし、前記底面を前記基板又は前記支持部材に固定すること、が好ましい。
上記構成のように、反射板の断面コ字状とし、その内側にて反射面を対向させるようにすることにより、反射板を基板又は支持部材に固定しやすくなり、容易かつ安価に設置することができる。
【００１５】
また、本発明の植物栽培用照明装置は、前記所定角度は、前記基板に対してその仰角が６５度から７５度であり、好ましくは７０度であること、が好ましい。
また、本発明の植物栽培用照明装置は、前記反射面の長さを１５ｍｍから３０ｍｍとしたこと、が好ましい。
上記構成のように、反射板の反射面の傾斜を、基板に対してその仰角を６５度〜７５度（最適は７０度）として、一対の反射面を互いにＬＥＤ側に向けることにより、また、反射板の長さを１５ｍｍから３０ｍｍとしたことにより、効率的に反射面と反射面とに挟まれた領域内、すなわち、ＬＥＤ光源直下やその周辺空間に光量を集中させることができ、より高いＰＰＦＤを得ることができる。
【００１６】
また、本発明の植物栽培用照明装置は、前記ＬＥＤと前記植物との距離を変更する高さ変更手段を備えること、が好ましい。
ここでは、高さ変更手段として、支持部材や基板を保持して上昇又は下降させることができるリフト機構を備えた装置等が好ましい。
このように、ＬＥＤ光源の高さを可変させることにより、生育過程における植物の形状の変化に合わせて、配光と光量を適宜調整することができ、適切な光量の光を植物に対して効率的に照射することができる。
【００１７】
また、前記課題は、本発明の植物栽培用照明装置によれば、前記反射板は、前記ＬＥＤから照射される照射光を前記反射面によって所定方向に反射させること、により解決される。
このように、反射板によって、ＬＥＤ光源から照射される光の照射角度が変更され、反射面と反射面とに挟まれた領域内、すなわち、ＬＥＤ光源直下及びその周辺空間に配光して、植物の受光面に光量を集中させることにより、ＬＥＤ光源から照射される光の全光量を、ＬＥＤ光源直下やその周辺空間等の特定の方向に無駄なく均一に配光でき、少ない消費電力で植物の光合成に十分なＰＰＦＤの光量を得ることができ、植物を効率良く生育させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の植物栽培用照明装置によれば、少ない消費電力で植物の光合成に十分なＰＰＦＤの光量を得ることができ、植物を効率良く生育させることができる。
また、植物の生育状況に応じて適切な光量の光を効率的に照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置の正面図である。
【図２】図１に示す植物栽培用照明装置の底面図である。
【図３】図１に示す植物栽培用照明装置を構成する反射板の斜視図である。
【図４】（ａ）は反射板の構造を示す断面図であり、（ｂ）は反射板の反射率を説明した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置の発光原理を簡略的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置の配光原理を簡略的に示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置と従来の植物栽培用照明装置との比較図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置と従来の植物栽培用照明装置とを比較した光量と距離との関係を説明した図である。
【図９】図１に示す植物栽培用照明装置を使用した植物栽培装置の略側面図である。
【図１０】図１に示す植物栽培用照明装置を使用した植物栽培装置の他の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置の一状態を説明した概略図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明装置の一状態を説明した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
本実施形態は、ＬＥＤ光源及びそのＬＥＤ光源から照射される光を反射させる反射板を備えた植物栽培用照明装置に関するものである
【００２１】
まず、本実施形態に係る植物栽培用照明装置１０の構成について図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る植物栽培用照明装置１０の正面図である。図２は、植物栽培用照明装置１０の底面図である。図３は、植物栽培用照明装置１０を構成する反射板１３の斜視図である。なお、本実施例に係る植物栽培用照明装置１０は長尺の部材であって、同形状が一方向に連続するので、図２及び図３において、その途中部分については記載を省略した。
【００２２】
図１及び図２に示す通り、本実施形態の植物栽培用照明装置１０は、ＬＥＤ光源１１が装着された基板１２と、その基板１２に設置された反射板１３と、基板１２を支持する支持部材１４と、から主に構成されている。
【００２３】
基板１２は、長尺状の平板からなる電子回路基板であって、表面側には複数のＬＥＤ光源１１が装着されている。また、ＬＥＤ光源１１と干渉しない位置に、そのＬＥＤ光源１１に所定の電流を流すための電子回路（図示略）が配設されている。
一方、基板１２の裏面側は、同じく長尺状の支持部材１４に接着剤やボルト等により接合されている。これにより、基板１２は支持部材１４に保持される構成となっている。
なお、支持部材１４の幅方向の長さは、基板１２の幅方向の長さよりもやや長く（広く）することが好ましい。
【００２４】
基板１２に設置された電子回路は、複数の電子部品（例えば、ＡＣ電源やコンデンサ等）とこれらを接続する配線とから構成されており、この電子部品等を介して基板１２に電力が供給され、基板１２上に装着されたＬＥＤ光源１１に給電してＬＥＤ光源１１を点灯する。
本実施形態では、ＡＣ電源やコンデンサ等の電子部品は、基板１２の長手方向の両端部に配置されている。
このように、ＬＥＤ光源１１以外の電子部品は、ＬＥＤ光源１１から放射される光と干渉しない位置及び配置態様で基板１２に配置して実装することが好ましい。
なお、ＬＥＤ光源１１以外の電子部品については、その全部または一部を、基板１２の表面側ではなく裏面側に配置することもできる。
【００２５】
基板１２の表面側に装着されるＬＥＤ光源１１は、所定値以上の電圧を印加すると白色に発光する表面実装型の白色ＬＥＤである。
本実施形態では、所定個数のＬＥＤ光源１１が、基板１２の表面側の幅方向中央位置に、基板１２の長手方向に沿って一列となるように一定間隔で配置されている。
【００２６】
具体的には、本実施形態の植物栽培用照明装置１０の基板１２は、長手方向に全長約８７０ｍｍであり、ＬＥＤ光源１１は、植物栽培用照明装置１０全体での最大発光効率を得るために、ＬＥＤ光源１１の個数を全体で１６個とし、かつ、１６個のＬＥＤ光源１１を基板１２の長手方向に一列の直線状となるよう配置している。
これら１６個のＬＥＤ光源１１が、基板１２におけるＬＥＤ光源１１の実装長さ範囲に一定間隔で一列に配置されている。
これにより、ＬＥＤ光源１１の配置間隔は、約５６ｍｍ間隔となる。なお、この配置間隔は、ＬＥＤ光源１１の実装態様に応じて適宜変更することができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、ＬＥＤ光源１１を一列に配置しているが、このＬＥＤ光源１１の配置は上記構成に限定されず、例えば二列等の複数列に配置してもよい。また、一定の間隔で整然と配置せずに、例えば、基板１２の長手方向に沿って複数のＬＥＤ光源１１により波型やジグザクを形成するように配置してもよい。
また、基板１２の形状もその表面を平坦とせずに、例えば、ＬＥＤ光源１１を装着する箇所に凹部や溝又は凸部等を形成してもよい。
また、ＬＥＤ光源１１は、表面実装型の白色ＬＥＤに限定されるものではない。
【００２８】
反射板１３は、例えば、アルミニウム等の所定の金属素材からなり、少なくとも一方の面に表面加工を施すことにより高い光反射性を備えている。
特に、本実施形態の反射板１３は、図４（ａ）の断面図に示す通り、アルミニウム素材１３ａの表面に接着層１３ｂを介して純銀１３ｃを着接し、さらにナノメートル単位の薄い増反射層１３ｄ、１３ｅを蒸着処理した多層構造により反射面１５を形成している。
図４（ｂ）の表に示す通り、従来の反射板の場合（表中Ｂ）は、一般的なＬＥＤの光の範囲である波長４００〜７５０の範囲（可視光）で全反射率が徐々に低下するが、上記構成の純銀１３ｃを内蔵した反射板１３の場合（表中Ａ）は、この可視光の波長のほとんどの領域において、全反射率９５％以上の反射が可能となる。
このように、本実施形態の反射板１３では、高い反射率を実現しているので、省エネにも優れ、どの波長域でも均一に綺麗な光となる。
【００２９】
反射板１３は、長手方向に延在する板状部材であり、長手方向に沿って幅方向に反射面１５側に所定角度で両側から向かい合うように折り曲げることによって、底面１６と２つの側面１７とを形成し、断面コ字状の直線レール形状をなしている。
この折り曲げる際における所定角度は、その仰角αを６５度〜７５度の範囲とすることが好ましく、本実施形態では、７０度としている。
【００３０】
この底面の幅Ｗや側面の高さＨ等は、基板１２の幅方向の長さ、植物栽培用照明装置１０の設置場所や設置環境等に応じて、適宜設定することができる。
例えば、本実施例においては、底面１６の幅Ｗは１０ｍｍ、側面１７の高さＨは３０ｍｍとなっている。
【００３１】
また、反射板１３の長手方向の全長（底面１６又は側面１７の長手方向の全長）は、基板１２の長手方向の全長とほぼ同じか、少なくとも基板１２の長手方向の全長のうち、ＬＥＤ光源１１が装着された範囲、すなわち、ＬＥＤ光源１１の実装長さ範囲に対応した長さとなっている。
【００３２】
底面１６には、所定間隔でＬＥＤ光源１１を露出されるための孔１６ａが形成されている。この孔１６ａは、基板１２に装着されたＬＥＤ光源１１と同間隔で形成されており、反射板１５を基板１２又は支持部材１４に取り付けたときに、ＬＥＤ光源１１にあたる位置に形成されている。
なお、本実施形態においては、底面１６には、基板１２上に設置された電子部品（図示略）と干渉しないように、その端部に切欠部１６ｂを形成している。
また、本実施例においては、安全性等を考慮して側面１７の端部を外側に折り曲げて、折り曲げ片１７ａを構成している。
【００３３】
上記構成の反射板１３は、基板１２の長手方向に沿って基板１２上にその底面１６をボルト等（図示略）によって固定することにより設置されている。
本実施形態においては、２つの側面１７が、基板１２上に装着されて孔１６ａから露出しているＬＥＤ光源１１の列の両側に平行して、側面１７の反射面１５がＬＥＤ光源１１の列を両側から挟んで対向する配置で設置されている。
上記構成により、反射板１３の側面１７（反射面１５）は基板１２に対して所定角度（本実施形態では７０度）の傾斜を有する構成となる。
【００３４】
また、このとき、明るさは「距離の二乗に反比例する」という明るさの定理に基づき、側面１７（反射面１５）は可能な限りＬＥＤ光源１１と近い位置とすることが好ましい。
すなわち、ＬＥＤ光源１１の直近に折り曲げ位置を形成することが好ましい。
例えば、本実施形態では、反射板１３の折り曲げ位置と基板１３に装着されているＬＥＤ光源１１との間隔Ｓは２ｍｍとしている。
【００３５】
図５は、本実施形態に係る植物栽培用照明装置１０の発光原理のイメージを簡略的に示す概念図である。
ＬＥＤ光源１１から照射される光は一般的に照射角度が広く、発光する際にはそのＬＥＤ光源１１周辺に放射状（半円状）に広範囲に空間照射されるので光が分散することになる。
本実施形態の植物栽培用照明装置１０においては、ＬＥＤ光源１１から照射される光の全光束を反射板１３（具体的には、側面１７の反射面１５）によって反射させることにより、照射面であるＬＥＤ光源１１の正面（光源直下）やその周辺空間等を中心に光量を集中させることができる。
【００３６】
すなわち、図５に示す通り、Ａ部分に放射されるはずであった光が反射板１３によって反射させられることにより、内側の反射面１５と反射面１５とに挟まれた領域内（Ｂ部分）に集められる。
このように、ＬＥＤ光源１１から放射状に照射される光の全光量を、ＬＥＤ光源１１の正面やその周辺空間等の特定の方向に無駄なく配光するので、光量のロスを無くし、照射面であるＬＥＤ光源１１の正面及びその周辺空間等において、ＰＰＦＤを向上させることができる。
このとき、単にＬＥＤ光源１１により照射する場合の１．５〜２．０倍のＰＰＦＤを得ることができ、ＬＥＤ光源１１から照射される光の最大効果を発揮することができる。
【００３７】
図６は、本実施形態に係る植物栽培用照明装置１０の配光原理のイメージを簡略的に示す図であり、ＬＥＤ光源１１から照射される光の指向特性を便宜上描画している。
この図６に示す通り、反射板１３の反射面１５（側面１７）の仰角αは上記の通り基板１２に対して７０度であり、ＬＥＤ光源１１から照射される光は、この反射板１３によって反射されることにより、角度変位して効率良くＬＥＤ光源１１の正面（光源直下）やその周辺空間等に集中して配光される。
このように、光を集中させることにより、単位面積当たり光束数が多くなり、非常に高い光密度を実現している。
【００３８】
図７に、本実施形態における植物栽培用照明装置１０と従来の植物栽培用照明装置との比較図を示す。
ここでは、本実施形態の植物栽培用照明装置１０の光源として、２３Ｗ型のＬＥＤ光源とした。これに対し、従来の植物栽培用照明装置として、光源に蛍光灯（Ｈｆ３２／４０Ｗ型）を用いたものとＬＥＤ（３２Ｗ型）を用いたものとを比較した。
なお、照度においては、光源（ＬＥＤ光源１１）から１００ｃｍ離れた箇所の照度を測定した数値であり、ＰＰＦＤにおいては、光源（ＬＥＤ光源１１）から２０ｃｍ離れた箇所のＰＰＦＤを測定した数値である。
【００３９】
本実施形態の植物栽培用照明装置１０では、上記構成により、図７に示す通り、従来の蛍光灯光源の植物栽培用照明装置との比較では、特に、照度、全光束、ＰＰＦＤ及び光源から５ｃｍの温度において、優れた数値を検出している。
【００４０】
照度においては、従来の蛍光灯光源の場合は３６Ｗの消費電力で１１００ＬＸであったが、本実施形態の植物栽培用照明装置１０では、２３Ｗの消費電力であるにもかかわらず、約１．３倍の１４００ＬＸの照度が出ている。
また、全光束は、従来の蛍光灯光源の場合は１０００ＬＭ（３６Ｗ）に対して、本実施形態の植物栽培用照明装置１０では２３８０ＬＭ（２３Ｗ）である。
【００４１】
また、植物栽培用の照明装置として最も重要なＰＰＦＤにおいては、従来の蛍光灯光源の場合は６５〜７５μｍｏｌ/ｍ２/ｓ（３６Ｗ）に対して、本実施形態の植物栽培用照明装置１０では１８０μｍｏｌ/ｍ２/ｓ（２３Ｗ）のＰＰＦＤが出ており、少ない消費電力であっても、約２．４倍以上のＰＰＦＤを得ることができる。
さらに、光源から５ｃｍの温度では、従来の蛍光灯光源の場合は６０度以上となってしまうが、本実施形態の植物栽培用照明装置１０では４０度以下に抑えることができる。
６０度を超えると葉が焼ける等の悪影響を植物に及ぼすが、４０度以下であれば、植物の葉に影響はない。
【００４２】
また、本実施形態の植物栽培用照明装置１０では、上記構成により、図７に示す通り、従来のＬＥＤ光源の植物栽培用照明装置との比較では、特に、照度及びＰＰＦＤにおいて、優れた数値を検出している。
【００４３】
照度においては、従来のＬＥＤ光源の場合は３２Ｗの消費電力で７００ＬＸ前後であったが、本実施形態の植物栽培用照明装置１０では、２３Ｗの消費電力であるにもかかわらず、約２倍の１４００ＬＸの照度が出ている。
また、植物栽培用の照明装置として最も重要なＰＰＦＤにおいては、従来のＬＥＤ光源の場合は８０〜９０μｍｏｌ/ｍ２/ｓ（３２Ｗ）に対して、本実施形態の植物栽培用照明装置１０では１８０μｍｏｌ/ｍ２/ｓ（２３Ｗ）のＰＰＦＤが出ており、少ない消費電力であっても、約２倍以上のＰＰＦＤを得ることができる。
【００４４】
図８は、本実施形態における植物栽培用照明装置１０と従来の植物栽培用照明装置とを比較して、光量（ＰＰＦＤ）と光源からの距離との関係を説明した図である。
Ａ線は、本実施形態における植物栽培用照明装置１０の測定値の平均を示すものである。Ｂ線は、本実施形態における植物栽培用照明装置１０の光源直下の測定値を示すものである。Ｃ線は、ＬＥＤ光源に集光レンズを設置した植物栽培用照明装置の測定値の平均を示すものである。Ｄ線は、ＬＥＤ光源に集光レンズを設置した植物栽培用照明装置の光源直下の測定値を示すものである。Ｅ線は、従来の蛍光灯による植物栽培用照明装置の測定値を示すものである。
【００４５】
この図８のグラフに示す通り、通常、光量と光源からの距離とは反比例する関係にある。
ここで、植物の光合成には、ＰＰＦＤが２００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ以上の光量が必要とされることから、その範囲内における光量を比較する。
【００４６】
本実施形態における植物栽培用照明装置１０の場合（表中Ａ及び表中Ｂ）は、光源からの距離が近いときには、非常に高いＰＰＦＤを示している。
また、特に、２００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ以上のＰＰＦＤを検出している光源から２０ｃｍまでの距離の範囲内であれば、均一に照射できており、光にばらつきが少ないので、平均値（表中Ａ）と光源直下（表中Ｂ）との差が少なく、平均値も高い数値を検出している。
【００４７】
一方、集光レンズを用いた植物栽培用照明装置の場合（表中Ｃ及び表中Ｄ）は、光源からの距離が近くても、本実施例の植物栽培用照明装置１０のように高いＰＰＦＤを検出できない。すなわち、光源から２０ｃｍまでの距離の範囲内においては、２００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ以上のＰＰＦＤを検出しているものの、本実施例の植物栽培用照明装置１０の方が高いＰＰＦＤを得ることができる。
また、その集光レンズの直下の光と周辺の光とでは、光が均一ではなく、ばらつきが出ている。そのため、平均値（表中Ｃ）と光源直下（表中Ｄ）との差も大きく、その結果、平均値が低い数値となる。
このように、ＰＰＦＤの数値を上げるために集光レンズ等による光量の集光拡散をしても、本実施形態の植物栽培用照明装置１０のような効果は期待できない。
なお、蛍光灯を光源とした植物栽培用照明装置の場合（表中Ｅ）は、さらに数値が低くなり、光源直近でなければ、２００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ以上の光量を検出することができない。
【００４８】
このように、本実施形態における植物栽培用照明装置１０であれば、従来の照明装置に比べて、ＰＰＦＤは２〜５倍となっており、反射板１３による配光により照射範囲において最大と最小の光量差が１／２以下となっている。
また、少ない消費電力で植物の光合成に十分な光量（ＰＰＦＤが２００〜５００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ以上）の光を照射することができるので、省エネルギー化が可能であり、植物の生産コストを抑えることができる。
【００４９】
次に、本実施形態に係る植物栽培用照明装置１０を実装した植物栽培装置の一例を図９に示す。
この図９は、植物栽培装置２０の略側面図であり、栽培用の植物２１が配置された状態を示す。
この植物栽培装置２０は、植物工場等の室内で、水耕栽培等により植物を育成するための装置である。
【００５０】
植物栽培装置２０は、少なくとも四隅に設けられた支柱２２により、間隔を設けて水平方向に設置された複数段の棚板２３と、棚板２３上に載置されたルッコラや小松菜等の植物２１を育成するための栽培容器２４と、その栽培容器２４に水槽２５から水を供給する給水装置２６と、栽培容器２４が載置された棚板２３の上方に位置し、栽培容器２４の上面と対向する棚板２３の面（棚板２３の裏面）に設けられた複数の植物栽培用照明装置１０とを備えている。
【００５１】
棚板２３の大きさは、左右方向の長さが１２００ｍｍ、前後方向の長さが６００ｍｍとする。
棚板２３は、熱伝導性に優れた材料、例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属等で構成されていることが好ましく、栽培容器２４を載置する構造材であるとともに、植物栽培用照明装置１０から発する熱を放熱する役割も有している。
なお、支柱２２には、台車２７が取り付けられており、植物栽培装置２０全体を容易に移動させることができる構成となっている。
【００５２】
植物栽培用照明装置１０は、栽培容器２４の上面と対向する棚板２３の面に、栽培容器２４内で栽培されている植物の方にＬＥＤ光源１１から照射される光があたるように設置されている。
具体的には、本実施形態においては、一つの棚板２３の裏面側に左右方向に３本の植物栽培用照明装置１０を並列に設置されており、本実施形態では、３段構成となっているので、全体として、９本の植物栽培用照明装置１０が設置されていることになる。
【００５３】
植物栽培用照明装置１０は、上述した構成により、ＬＥＤ光源１１から照射される光をその光源直下及びその周辺、すなわち、植物栽培用照明装置１０の真下で栽培されている植物２１の葉にあたる部分を中心に光を集中して均一に照射することができる。
このように、本実施形態の植物栽培装置２０では、植物２１に照射される範囲（植物２１の受光面）において、高いＰＰＦＤ（２５０μｍｏｌ/ｍ２/ｓ以上）を得ることができるので、光合成を好適に促進し、植物２１を効率良く栽培・育成することができる。
また、このとき、植物栽培用照明装置１０自体が熱くならないため、植物２１に照明の熱による葉焼けなどの損傷を与えずに好適に照明することができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る植物栽培用照明装置１０を実装した植物栽培装置の他の例を図１０に示す。
この図１０は、植物工場等の建物を利用した場合の植物栽培装置３０の略斜視図であり、栽培用の植物３１が配置された状態を示す。
【００５５】
植物栽培用装置３０は、床面３２に設置されたルッコラや小松菜等の植物３１を栽培するための栽培容器３３と、その栽培容器３３の上方に位置し、天井３４の栽培容器３３の上面と対向する位置に設けられた植物栽培用照明装置１０とにより、主として構成されている。
【００５６】
これにより、ＬＥＤ光源１１から照射される光をその光源直下及びその周辺、すなわち、植物栽培用照明装置１０の真下で栽培されている植物２１の葉にあたる部分を中心に光を集中して均一に照射することができる。
このように、本実施形態の植物栽培用照明装置１０は、支柱や棚板等に設置しなくても、既存の建造物にそのまま設置することもでき、上記効果を達成することができる。
【００５７】
次に、植物栽培用照明装置１０に上下に昇降可能とする高さ変更手段を備えた例について説明する。
図１１は、植物栽培用照明装置１０の下降状態を示す概略図であり、図１２は、植物栽培用照明装置１０の上昇状態を示す概略図である。
【００５８】
本実施形態における高さ変更手段は、植物栽培用照明装置１０を保持して上昇又は下降させることができる例えば吊り上げ式のリフト機構４０である。
リフト機構４０は、図示しないスイッチを人為的に操作することにより、植物栽培用照明装置１０を上下させ、その高さを変更させることができる。
なお、本実施形態においては、上下方向に１５ｃｍから２０ｃｍ昇降する構成とする。
【００５９】
上述の通り、ＰＰＦＤは、光源からの距離と略反比例するので、高いＰＰＦＤを得るためには、光源と植物とが離れていることは好ましくない。
例えば、図１１に示すように、植物４１の生育初期段階においては、植物の丈も低く、小さいので、リフト機構４０によって植物栽培用照明装置１０を下降させることにより、栽培容器４２に近付けて、ＬＥＤ光源１１から十分なＰＰＦＤの光を照射することができる。
このとき、植物４１と植物栽培用照明装置１０（ＬＥＤ光源１１）との距離は、１５ｃｍ〜２０ｃｍ程度とすることが好ましい。
【００６０】
一方、植物４１が成長すると、その丈も高く、大きくなるので、植物栽培用照明装置１０の高さを変更しないと、植物４１と植物栽培用照明装置１０（ＬＥＤ光源１１）とが近付きすぎたり接触したりして、植物４１の葉が熱により傷んだりする恐れがある。
そこで、例えば、図１２に示すように、植物４１の生育過程に合わせて、リフト機構４０により徐々に植物栽培用照明装置１０を上昇させる。
【００６１】
このように、植物栽培用照明装置１０の高さ位置を可変式とすることにより、生育過程における植物の形状の変化に合わせて、配光と光量を調整することができ、播種段階から収穫段階まで一定数値（２００μｍｏｌ/ｍ２/ｓ）以上のＰＰＦＤを維持することができる。
したがって、植物の生育期間の全般にわたり植物の受光面に均一な光量を与えることができ、良好な光合成環境を作ることができる。
【００６２】
なお、本発明の植物栽培用照明装置は、従来の閉鎖型環境において使用する装置に限定されることなく、通常の居住環境においても栽培できる開放型環境の栽培装置を含め、植物工場の規模を問わず、あらゆる植物栽培用照明装置として適用することができる。
また、太陽光型植物工場の補助光用光源としても適用することができる。
【００６３】
以上、本発明に係る植物栽培用照明装置の一実施形態について説明した。
ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１０    植物栽培用照明装置
１１    ＬＥＤ光源
１２    基板
１３    反射板
１４    支持部材
１５    反射面
１６    底面
１６ａ  孔
１６ｂ  切欠部
１７    側面
１７ａ  折り曲げ片
２０    植物栽培装置
２１    植物
２２    支柱
２３    棚板
２４    栽培容器
２５    水槽
２６    給水装置
２７    台車
３０    植物栽培装置
３１    植物
３２    床面
３３    栽培容器
３４    天井
４０    リフト機構
４１    植物
４２    栽培容器
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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