(57)【要約】  本発明に係る植物栽培用照明システム９は、所定時間点灯する明期幅と、所定時間消灯する暗期幅とを一周期とする照明サイクルで光源が光を照射する間欠照明モードと、連続的に光源が光を照射する連続照明モードとを切り替え可能に構成される。また、本発明に係る植物栽培用照明システム９は、光源３と、光源３を駆動する光源駆動部２と、光源駆動部２にパルス信号を伝送する制御部１とを備え、制御部１が、所定の周波数の第１パルス信号Ｓ１を発生させる第１パルス発生部１１と、所定の周波数とは異なる周波数の第２パルス信号Ｓ２を発生させる第２パルス発生部１２と、第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のいずれか一方を選択して光源駆動部２へと伝送するパルス信号選択部１３とを含み、光源駆動部３が、制御部１から受け取ったパルス信号の周波数が第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のどちらの周波数であるかを判定する周波数判定部２１と、制御部１から第１パルス信号Ｓ１を受け取った場合に、第１パルス信号Ｓ１を定電流出力に変換して光源３を駆動する第１駆動部２３と、制御部１から第２パルス信号Ｓ２を受け取った場合に、第２パルス信号Ｓ２そのままのパルス波形でパルス出力して光源３を駆動する第２駆動部２４，２５とを含む。
2016167072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定時間点灯する明期幅と、所定時間消灯する暗期幅とを一周期とする照明サイクルで光源が光を照射する間欠照明モードと、連続的に光源が光を照射する連続照明モードとを切り替え可能に構成された植物栽培用照明システム。
【請求項２】
栽培される植物の品種に応じて前記間欠照明モードと前記連続照明モードとの切り替えをスケジューリング可能であることを特徴とする、請求項１に記載の植物栽培用照明システム。
【請求項３】
光源と、該光源を駆動する光源駆動部と、該光源駆動部にパルス信号を伝送する制御部とを備え、
前記制御部が、所定の周波数の第１パルス信号を発生させる第１パルス発生部と、前記所定の周波数とは異なる周波数の第２パルス信号を発生させる第２パルス発生部と、前記第１パルス信号及び前記第２パルス信号のいずれか一方を選択して前記光源駆動部へと伝送するパルス信号選択部とを含み、
前記光源駆動部が、前記制御部から受け取ったパルス信号の周波数が前記第１パルス信号及び前記第２パルス信号のどちらの周波数であるかを判定する周波数判定部と、前記制御部から前記第１パルス信号を受け取った場合に、前記第１パルス信号を定電流出力に変換して前記光源を駆動する第１駆動部と、前記制御部から前記第２パルス信号を受け取った場合に、前記第２パルス信号そのままのパルス波形でパルス出力して前記光源を駆動する第２駆動部とを含む、植物栽培用照明システム。
【請求項４】
栽培される植物の品種に応じて前記パルス信号選択部を制御する制御データを格納可能なデータ保存部を更に備え、
前記制御部が、前記データ保存部に格納された前記制御データに基づいて前記パルス信号選択部の動作を制御することを特徴とする、請求項３に記載の植物栽培用照明システム。
【請求項５】
栽培エリア内への人の進入に応じて進入情報を前記制御部に通知し、栽培エリア内からの人の退出に応じて退出情報を前記制御部に通知する進入出情報通知部を更に備え、
前記制御部が、前記進入出情報通知部から前記進入情報が通知されてから、前記退出情報を通知されるまでの間は、前記パルス信号選択部に前記第１パルス信号を選択させることを特徴とする、請求項３または４に記載の植物栽培用照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工光源によって植物を栽培する植物栽培方法に用いられる植物栽培用照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人工光源を用いた植物栽培は、まず種をまいて発芽させ（播種期）、次いで苗を育て（育苗期）、育てた苗を培地に定植し（定植期）、適切な大きさにまで育った植物を収穫する（収穫期）、という流れで行われるのが一般的である。【０００３】
ところで、植物の光合成は、特許文献１に示されているように、光のエネルギーを必要とする明反応と光のエネルギーを必要としない暗反応のサイクルに従って行われており、これまでの研究によると、明反応と暗反応のサイクルは約２００〜４００μｓｅｃ周期といわれている（非特許文献１を参照）。そこで、明反応のときにだけ光を当て、暗反応のときには光を当てないように、植物に対する光の照射を上述の周期に合わせて制御することによって電力消費量を大きく節約することが可能となる。例えば光照射のデューティ比を５０％とすれば、連続的に照射する場合に比べて電力消費量は半分にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−０２００３４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「パルス光が植物の光合成速度に与える影響」、植物工場研究所［ｏｎｌｉｎｅ、平成２７年３月２０日検索］、インターネット＜URL: http://www.sasrc.jp/pulse.htm＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光合成のサイクルに応じた明暗周期となるように光源を制御した照明システムを用いることにより、定植期においては電力消費量を抑えた効率的な植物の照明栽培を実現することができるが、播種期・育苗期においては、植物の種類にもよるが連続光を与えないと徒長現象が生じ、このように間欠的に光を照射する照明システムを用いることが好ましくないという問題がある。また、収穫期等、場合によっては栽培室内に人が入って作業を行うことがあるが、光がちらつく中で作業をすることにより体調不良を引き起こすおそれもある。【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、植物の生育状況や栽培環境、栽培品種等の各種条件に合わせて光の照射具合を適切に制御することができる植物栽培用照明システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第一に本発明は、所定時間点灯する明期幅と、所定時間消灯する暗期幅とを一周期とする照明サイクルで光源が光を照射する間欠照明モードと、連続的に光源が光を照射する連続照明モードとを切り替え可能に構成された植物栽培用照明システムを提供する（発明１）。【０００９】
上記発明（発明１）によれば、光合成のサイクルに応じた明暗周期で光を照射したいときには光源を間欠照明モードに制御し、間欠照明モードでは不都合を生じるときには光源を連続照明モードに制御することができるため、植物の生育状況や栽培環境、栽培品種等の各種条件に合わせて光の照射具合を適切に制御することができる。【００１０】
上記発明（発明１）においては、栽培される植物の品種に応じて前記間欠照明モードと前記連続照明モードとの切り替えをスケジューリング可能であることが好ましい（発明２）。【００１１】
上記発明（発明２）によれば、前もって栽培される植物の品種に応じて間欠照明モードと連続照明モードとの切り替えをスケジューリングしておくことにより、都度切り替えを行う必要がなくなるため、植物栽培の効率化・省力化を実現することができる。【００１２】
第二に本発明は、光源と、該光源を駆動する光源駆動部と、該光源駆動部にパルス信号を伝送する制御部とを備え、前記制御部が、所定の周波数の第１パルス信号を発生させる第１パルス発生部と、前記所定の周波数とは異なる周波数の第２パルス信号を発生させる第２パルス発生部と、前記第１パルス信号及び前記第２パルス信号のいずれか一方を選択して前記光源駆動部へと伝送するパルス信号選択部とを含み、前記光源駆動部が、前記制御部から受け取ったパルス信号の周波数が前記第１パルス信号及び前記第２パルス信号のどちらの周波数であるかを判定する周波数判定部と、前記制御部から前記第１パルス信号を受け取った場合に、前記第１パルス信号を定電流出力に変換して前記光源を駆動する第１駆動部と、前記制御部から前記第２パルス信号を受け取った場合に、前記第２パルス信号そのままのパルス波形でパルス出力して前記光源を駆動する第２駆動部とを含む、植物栽培用照明システムを提供する（発明３）。【００１３】
上記発明（発明３）によれば、光合成のサイクルに応じた明暗周期で光を照射したいときには、制御部の第２パルス発生部で発生させた第２パルス信号をパルス信号選択部が選択して光源駆動部に伝送し、第２駆動部によって光源を駆動することにより、光源を間欠照明モードに制御することができ、間欠照明モードでは不都合を生じるときには、制御部の第１パルス発生部で発生させた第１パルス信号をパルス信号選択部が選択して光源駆動部に伝送し、第１駆動部によって光源を駆動することにより、光源を連続照明モードに制御することができるため、植物の生育状況や栽培環境、栽培品種等の各種条件に合わせて光の照射具合を適切に制御することができる。【００１４】
上記発明（発明３）においては、栽培される植物の品種に応じて前記パルス信号選択部を制御する制御データを格納可能なデータ保存部を更に備え、前記制御部が、前記データ保存部に格納された前記制御データに基づいて前記パルス信号選択部の動作を制御することが好ましい（発明４）。【００１５】
上記発明（発明４）によれば、前もって栽培される植物の品種に応じて間欠照明モードと連続照明モードとの切り替えをスケジューリングし、それを制御データとしてデータ保存部に格納しておくことにより、都度切り替えを行う必要がなくなるため、植物栽培の効率化・省力化を実現することができる。【００１６】
上記発明（発明３，４）においては、栽培エリア内への人の進入に応じて進入情報を前記制御部に通知し、栽培エリア内からの人の退出に応じて退出情報を前記制御部に通知する進入出情報通知部を更に備え、前記制御部が、前記進入出情報通知部から前記進入情報が通知されてから、前記退出情報を通知されるまでの間は、前記パルス信号選択部に前記第１パルス信号を選択させることが好ましい（発明５）。【００１７】
上記発明（発明５）によれば、栽培エリア内に人が進入した場合に、スケジュールに関わらず自動的に連続照明モードに切り替わるので、光がちらつく中で作業をすることにより体調不良を引き起こすおそれがなくなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の植物栽培用照明システムは、植物の生育状況や栽培環境、栽培品種等の各種条件に合わせて光の照射具合を適切に制御することができる。
【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システムの全体構成を示す説明図である。
【図２】同実施形態に係る制御コントローラの構成を示す説明図である。
【図３】同実施形態に係るＬＥＤドライバの構成を示す説明図である。
【図４】同実施形態に係る第１パルス信号の波形及び第１パルス信号に基づく定電流出力の様子を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係る第２パルス信号の波形及び第２パルス信号に基づくパルス出力の様子を示す説明図である。
【図６】同実施形態に係る植物栽培用照明システムによって植物を栽培するスケジュールの例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る植物栽培用照明システム９の全体構成を示す説明図である。植物栽培用照明システム９は、制御コントローラ１と、制御コントローラ１に接続された複数のＬＥＤドライバ２（本実施形態においては６つ）と、複数のＬＥＤドライバ２のそれぞれに接続された複数のＬＥＤアレイ３（本実施形態においては６つ）と、制御コントローラ１に接続されたコンピュータ４及び人感センサ５とから構成されており、所望の葉物野菜等の植物を照明栽培する植物工場内の植物栽培エリア（不図示）において用いられる。本実施形態では、複数のＬＥＤドライバ２が全て同じ構成を有し、複数のＬＥＤアレイ３も全て同じ構成を有する。なお、一つの制御コントローラ１に接続されるＬＥＤドライバ２及びＬＥＤアレイ３の数は、本実施形態では６つずつとなっているがこれに限られるものではなく、植物栽培工場の立地や植物栽培領域の広さ、必要とされる光源の数等によって適宜変更可能である。
【００２１】
制御コントローラ１は、図２に示すように、複数のＬＥＤドライバ２のそれぞれが複数のＬＥＤアレイ３のそれぞれを駆動するために必要なパルス信号を発生させて、ＬＥＤドライバ２に伝送するものであり、第１パルス信号を生成する第１パルス発生回路１１と、第２パルス信号を生成する第２パルス発生回路１２と、第１パルス発生回路１１から第１パルス信号が、第２パルス発生回路１２から第２パルス信号が伝送されるパルス信号セレクタ１３と、パルス信号セレクタ１３を制御する制御回路１４と、制御回路１４を操作するための操作パネル１５と、パルス信号セレクタ１３を制御するスケジュールを設定するスケジュール設定テーブル１６とから構成されている。
【００２２】
第１パルス発生回路１１は、周波数が１ＫＨｚの第１パルス信号Ｓ１を生成する回路であり、第１パルス信号Ｓ１のデューティ比を自由に変更することができるようになっている。生成された第１パルス信号Ｓ１は伝送路を介してパルス信号セレクタ１３へと伝送される。なお、第１パルス発生回路１１としては公知のパルス発生回路を採用することができる。
【００２３】
一方、第２パルス発生回路１２は、周波数が２．５ＫＨｚの第２パルス信号Ｓ２を生成する回路であり、第２パルス信号Ｓ２のデューティ比は植物の種類によって３０％〜５０％の範囲の、いずれかの値に固定となっている。生成された第２パルス信号Ｓ２は伝送路を介してパルス信号セレクタ１３へと伝送される。なお、第２パルス発生回路１２としては公知のパルス発生回路を採用することができる。
【００２４】
なお、第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２の周波数はこれらに限られるものではなく、少なくとも相異なる周波数であれば他の周波数も採用可能である。第１パルス信号Ｓ１の周波数としては、例えば一般照明器具の信号線式の調光制御で用いられる１ＫＨｚ前後で設定することが好ましく、この周波数であれば適切に光源を駆動することができる。また、第２パルス信号Ｓ２の周波数としては、植物の明反応と暗反応のサイクルが約２００〜４００μｓｅｃ周期といわれていることからすると、例えば２〜５ＫＨｚの範囲内で設定することが好ましく、この範囲であれば適切に光源を駆動することができる。
【００２５】
パルス信号セレクタ１３は、第１パルス発生回路１１及び第２パルス発生回路１２に伝送路を介して接続されており、第１パルス発生回路１１から第１パルス信号Ｓ１を、第２パルス発生回路１２から第２パルス信号Ｓ２を受け取る。受け取った第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のいずれか一方を選択し、選択した第１パルス信号Ｓ１又は第２パルス信号Ｓ２を、伝送路を介してＬＥＤドライバ２へと伝送する。本実施形態においては６つの伝送路を介して６つのＬＥＤドライバ２のそれぞれに対してパルス信号を伝送することになる。
【００２６】
パルス信号セレクタ１３としては、例えば一般的なデジタルＯＲ回路のスイッチャー構成を有する回路を採用することができるが、これに限られるものではなく、二つのパルス発生回路から受け取ったパルス信号を選択的に、伝送路を介してＬＥＤドライバ２へと伝送することができるものであればよい。
【００２７】
制御回路１４は、パルス信号セレクタ１３の動作を制御するものであり、具体的には、第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のいずれを選択してＬＥＤドライバ２へと伝送するのかをパルス信号セレクタ１３に対して指示する。制御回路１４には制御回路１４を操作するための操作パネル１５と、パルス信号セレクタ１３を制御するスケジュールを設定するスケジュール設定テーブル１６とが接続されている。また、制御回路１４には、栽培される植物の品種に応じてパルス信号セレクタ１３を制御する制御データを格納可能なコンピュータ４と、植物工場内の植物栽培エリアに人が進入する進入口近傍（不図示）に設けられた人感センサ５とが接続されている。制御回路１４としてはＣＰＵ等を用いた公知の制御回路を採用することができる。
【００２８】
以上説明したような制御コントローラ１を採用することにより、異なる周波数の二つのパルス信号Ｓ１及びＳ２を生成し、生成した第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のいずれか一方を選択的にＬＥＤドライバ２に伝送することができる。制御コントローラ１は、その都度操作パネル１５によって第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のいずれを選択するかを指定することができ、前もってどのようなタイミングで第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のいずれを選択するのかのスケジュールをスケジュール設定テーブル１６によって設定しておくこともできる。
【００２９】
ＬＥＤドライバ２は、図３に示すように、制御コントローラ１から伝送されたパルス信号に基づいて、ＬＥＤアレイ３を駆動するための電流をＬＥＤアレイ３に対して出力するものであり、制御コントローラ１から伝送されたパルス信号の周波数が第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のどちらの周波数であるかを判定するパルス周波数判定回路２１と、制御コントローラ１から伝送されたパルス信号が第１パルス信号Ｓ１であればパルス信号定電流変換ドライバ２３に、第２パルス信号Ｓ２であればパルス信号増幅ドライバ２４にそれぞれのパルス信号を伝送する駆動回路セレクタ２２と、第１パルス信号Ｓ１を定電流出力に変換してＬＥＤアレイ３へ出力するパルス信号定電流変換ドライバ２３と、第２パルス信号Ｓ２をＬＥＤアレイ３へそのままのパルス波形でパルス出力するパルス信号増幅ドライバ２４と、パルス信号増幅ドライバ２４でのパルス信号の高さを調整するレベルコンパレータ２５とから構成されている。
【００３０】
ＬＥＤドライバ２のパルス信号定電流変換ドライバ２３は、制御コントローラ１から伝送された第１パルス信号Ｓ１に基づいて、ＬＥＤアレイ３を、連続的に光を照射する連続照明モードで駆動するための第１駆動部に相当する。また、ＬＥＤドライバ２のパルス信号増幅ドライバ２４及びレベルコンパレータ２５は、制御コントローラ１から伝送された第１パルス信号Ｓ２に基づいて、ＬＥＤアレイ３を、所定時間点灯する明期幅と、所定時間消灯する暗期幅とを一周期とする照明サイクルで光源が光を照射する間欠照明モードで駆動するための第２駆動部に相当する。
【００３１】
パルス周波数判定回路２１は、制御コントローラ１から伝送されたパルス信号の周波数が第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のどちらの周波数であるかを判定するとともに、判定結果を駆動回路セレクタ２２へと伝送する。パルス周波数判定回路２１としては公知の周波数判定回路を採用することができる。
【００３２】
駆動回路セレクタ２２は、パルス周波数判定回路２１から伝送されたパルス信号が第１パルス信号Ｓ１であれば、当該第１パルス信号Ｓ１をパルス信号定電流変換ドライバ２３へと伝送路を介して伝送し、パルス周波数判定回路２１から伝送されたパルス信号が第２パルス信号Ｓ２であれば、当該第２パルス信号Ｓ２をパルス信号増幅ドライバ２４へと伝送路を介して伝送する。パルス周波数判定回路２１から伝送されたパルス信号が第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のどちらであるかは、パルス周波数判定回路２１から伝送された判定結果に基づいて決定される。
【００３３】
駆動回路セレクタ２２としては、例えば一般的なアナログスイッチＯＲ回路の構成を有する回路を採用することができるが、これに限られるものではなく、パルス周波数判定回路２１から伝送された判定結果に基づいてパルス信号定電流変換ドライバ２３又はパルス信号増幅ドライバ２４のいずれかを伝送先として選択し、同じくパルス周波数判定回路２１から伝送されたパルス信号を、伝送路を介して選択した伝送先へと伝送することができるものであればよい。
【００３４】
パルス信号定電流変換ドライバ２３は、駆動回路セレクタ２２から伝送された第１パルス信号Ｓ１を定電流出力に変換してＬＥＤアレイ３へ出力する。パルス信号を定電流に変換すると、図４に示すように、パルス信号のデューティ比が定電流出力に比例するので、例えば、デューティ比３０％のパルス波形を有する第１パルス信号Ｓ１がパルス信号定電流変換ドライバ２３に伝送された場合の定電流出力は、デューティ比５０％のパルス波形を有する第１パルス信号Ｓ１がパルス信号定電流変換ドライバ２３に伝送された場合の定電流出力の３／５の出力となる。このようなパルス信号定電流変換ドライバ２３を採用することにより、調光機能を備えた連続照明モードでＬＥＤアレイ３を駆動することができる。
【００３５】
パルス信号定電流変換ドライバ２３としては、例えば、デューティ判定回路と、電流調整回路と、定電流回路を備えた回路において、パルス信号がデューティ判定回路に入力され、その判定値をアナログ信号にて電流調整回路に入力して、定電流回路を駆動するというようなＬＥＤ調光方式として一般的に使われている回路を採用することができるが、これに限られるものではなく、駆動回路セレクタ２２から伝送された第１パルス信号Ｓ１を定電流出力に変換してＬＥＤアレイ３へ出力することができるものであればよい。
【００３６】
パルス信号増幅ドライバ２４は、駆動回路セレクタ２２から伝送された第２パルス信号Ｓ２をＬＥＤアレイ３へそのままのパルス波形でパルス出力する。第２パルス信号Ｓ２をそのままのパルス波形でパルス出力すると、ＬＥＤアレイ３をこのパルス波形の周期で点灯・消灯を繰り返すように光を照射する間欠照明モードで駆動することができる。また、第２パルス信号Ｓ２をそのままのパルス波形でパルス出力する場合、図５に示すように、パルス波形の高さ（パルス波高）に応じて出力電流が増減することとなる。例えば、パルス波高ｈのパルス波形を有する第２パルス信号Ｓ２がパルス信号増幅ドライバ２４に伝送された場合の光量の２倍の光量でＬＥＤアレイ３を間欠照明モードで駆動したい場合、パルス波高が２倍の２ｈとなるようにレベルコンパレータ２５を用いてパルス波形の高さを調節する。
【００３７】
パルス信号増幅ドライバ２４としては、例えば増幅トランジスタを用いた電流増幅回路というような構成を有する回路を採用することが、レベルコンパレータ２５としては、例えば、アナログコンパレータを用いたスレッショルド判定回路、あるいはＡＤコンバータというような構成を有する回路を採用することがそれぞれできるが、これに限られるものではなく、駆動回路セレクタ２２から伝送された第２パルス信号Ｓ２を、そのままのパルス波形でＬＥＤアレイ３へパルス出力することができるものであればよく、更に第２パルス信号Ｓ２のパルス波高の調節が可能なものであればより好ましい。
【００３８】
ＬＥＤアレイ３は、基板もしくは筐体上又は筐体内に複数個のＬＥＤを配列してなる光源であり、複数個のＬＥＤは直列又は並列に接続されている。ＬＥＤの個数や配列方式は植物栽培工場の立地や植物栽培領域の広さ、必要とされる光量等によって任意に決定可能である。
【００３９】
コンピュータ４は、植物栽培エリアで栽培する植物の品種に応じてパルス信号セレクタ１３を制御する制御データを前もって保存しておくデータ保存部として機能する。制御データは、例えばレタス、サラダ菜、ルッコラ、小松菜等、栽培対象のそれぞれの品種毎に用意され、植物の生育状況や栽培環境を考慮して最適な照明具合が実現されるようにパルス信号セレクタ１３を制御する。制御データは必要に応じてコンピュータ４から制御回路１４に読み込まれる。このように前もって栽培される植物の品種に応じて間欠照明モードと連続照明モードとの切り替えをスケジューリングし、それを制御データとしてコンピュータ４に格納しておくことにより、都度操作パネル１５を用いて第１パルス信号Ｓ１及び第２パルス信号Ｓ２のいずれを選択するかを指定する必要がなくなるため、植物栽培の効率化・省力化を実現することができる。
【００４０】
人感センサ５は、植物工場内の植物栽培エリアに人が進入する進入口近傍（不図示）に設けられており、人が進入口から進入したときに、その進入を感知する。人の進入を感知すると、人感センサ５は進入情報を知らせる通知信号を制御回路１４に伝送する。また、人が進入口から退出したときにはその退出を感知し、退出情報を知らせる通知信号を制御回路１４に伝送する。
【００４１】
続いて、植物栽培用照明システム９の動作プロセスを説明する。ＬＥＤアレイ３を連続照明モードで駆動したい場合は、操作パネル１５を用いて制御回路１４にパルス信号セレクタ１３が第１パルス信号Ｓ１を選択してＬＥＤドライバ２へと伝送するように指示させる。パルス信号セレクタ１３が第１パルス信号Ｓ１を選択してＬＥＤドライバ２へと伝送すると、ＬＥＤドライバ２のパルス周波数判定回路２１に第１パルス信号Ｓ１が入力される。パルス周波数判定回路２１は、制御コントローラ１から伝送されたパルス信号の周波数が１ＫＨｚであることを確認し、入力されたパルス信号が第１パルス信号Ｓ１であることを判定し、その判定結果が駆動回路セレクタ２２へと伝送される。
【００４２】
駆動回路セレクタ２２は、パルス周波数判定回路２１から伝送された第１パルス信号Ｓ１をパルス信号定電流変換ドライバ２３へと伝送路を介して伝送し、パルス信号定電流変換ドライバ２３は、駆動回路セレクタ２２から伝送された第１パルス信号Ｓ１を定電流出力に変換してＬＥＤアレイ３へ出力する。このようにしてＬＥＤアレイ３が連続照明モードで駆動される。
【００４３】
一方、ＬＥＤアレイ３を間欠照明モードで駆動したい場合は、操作パネル１５を用いて制御回路１４にパルス信号セレクタ１３が第２パルス信号Ｓ２を選択してＬＥＤドライバ２へと伝送するように指示させる。パルス信号セレクタ１３が第２パルス信号Ｓ２を選択してＬＥＤドライバ２へと伝送すると、ＬＥＤドライバ２のパルス周波数判定回路２１に第２パルス信号Ｓ２が入力される。パルス周波数判定回路２１は、制御コントローラ１から伝送されたパルス信号の周波数が２．５ＫＨｚであることを確認し、入力されたパルス信号が第２パルス信号Ｓ２であることを判定し、その判定結果が駆動回路セレクタ２２へと伝送される。
【００４４】
駆動回路セレクタ２２は、パルス周波数判定回路２１から伝送された第２パルス信号Ｓ２をパルス信号増幅ドライバ２４へと伝送路を介して伝送し、パルス信号増幅ドライバ２４は、駆動回路セレクタ２２から伝送された第２パルス信号Ｓ２をそのままのパルス波形でＬＥＤアレイ３へパルス出力する。このようにしてＬＥＤアレイ３が間欠照明モードで駆動される。
【００４５】
このように本実施形態に係る植物栽培用照明システム９によれば、連続照明モードと間欠照明モードとで異なる光源を用いることなく、一つの光源構成で、植物の生育状況や栽培環境、栽培品種等の各種条件に合わせて光の照射具合を適切に制御することができる。特に、光合成のサイクルに応じた明暗周期で光を照射したいときには、制御コントローラ１の第２パルス発生回路１２で発生させた第２パルス信号Ｓ２をパルス信号セレクタ１３が選択してＬＥＤドライバ２に伝送し、パルス信号増幅ドライバ２４及びレベルコンパレータ２５によってＬＥＤアレイ３を駆動することにより、ＬＥＤアレイ３を間欠照明モードに制御することができる。また、間欠照明モードでは不都合を生じるときには、制御コントローラ１の第１パルス発生回路１１で発生させた第１パルス信号Ｓ１をパルス信号セレクタ１３が選択してＬＥＤドライバ２に伝送し、パルス信号定電流変換ドライバ２３によってＬＥＤアレイ３を駆動することにより、ＬＥＤアレイ３を連続照明モードに制御することができるため、植物の生育状況や栽培環境、栽培品種等の各種条件に合わせて光の照射具合を適切に制御することができる。例えば播種期及び育苗期においてはＬＥＤアレイ３を連続照明モードに制御し、定植期においてはＬＥＤアレイ３を間欠照明モードに制御することにより、植物の生育状況に合わせた照明が実現される。
【００４６】
また、本実施形態に係る植物栽培用照明システム９の有する制御データを用いるスケジューリング機能により、植物栽培の更なる効率化・省力化を実現することができる。図６に栽培する植物の品種によって異なる栽培スケジュール及びそれに合わせた照明システムの制御の例を示す。図６（ａ）の例では、播種期においては連続照明モードにＬＥＤアレイ３を制御し、育苗期においては播種期よりも光量を上げた連続照明モードにＬＥＤアレイ３を制御する。続いて定植後は間欠照明モードに切り替えてＬＥＤアレイ３を制御し、定植後１０日に少し光量を下げた間欠照明モードにＬＥＤアレイ３を制御し、定植後２０日に更に少し光量を下げた間欠照明モードにＬＥＤアレイ３を制御する。
【００４７】
図６（ｂ）の例では、播種期及び育苗期においてはほぼ一定の光量で連続照明モードにＬＥＤアレイ３を制御し、定植後は間欠照明モードに切り替えてＬＥＤアレイ３を制御する。その後人が作業する必要がある期間があり、この期間中は光がちらつく中で作業をすることにより体調不良を引き起こすことのないよう、播種期及び育苗期とほぼ同一の光量で連続照明モードにＬＥＤアレイ３を制御する。続いて定植後２０日に少し光量を下げた間欠照明モードにＬＥＤアレイ３を制御し、その後再度人が作業する期間があるため、その期間中は再び種期及び育苗期とほぼ同一の光量で連続照明モードにＬＥＤアレイ３を制御する。このようなスケジュール及びそれに合わせた照明システムの制御情報をそれぞれ制御データとしてコンピュータ４に保存しておき、栽培品種に応じて最適な制御データを読み出して制御回路１４に読み込ませる。
【００４８】
さらに、本実施形態に係る植物栽培用照明システム９には人感センサ５を用いた連続照明モードの割り込み機能が用意されている。人感センサ５が植物工場内の植物栽培エリアへの人の進入を感知すると、人感センサ５は進入通知信号を制御回路１４に伝送する。進入通知信号を受けた制御回路１４は、そのときパルス信号セレクタ１３が第２パルス信号Ｓ２を選択してＬＥＤドライバ２へと伝送し、ＬＥＤアレイ３を間欠照明モードに制御していたとしても、パルス信号セレクタ１３が第１パルス信号Ｓ１を選択してＬＥＤドライバ２へと伝送するように指示し、ＬＥＤアレイ３を連続照明モードに切り替える。その後、植物栽培エリアでの作業を終えた人が退出すると、その退出を感知した人感センサ５が退出通知信号を制御回路１４に伝送し、退出通知信号を受けた制御回路１４は、再び元のようにパルス信号セレクタ１３に第２パルス信号Ｓ２を選択させてＬＥＤドライバ２へと伝送させ、ＬＥＤアレイ３を間欠照明モードに切り替える。
【００４９】
このような連続照明モードの割り込み機能は人感センサ５以外を用いて実現してもよく、例えば植物工場内の植物栽培エリアへの進入口近傍に、間欠照明モードと連続照明モードとを切り替える信号を伝送するための人が手動で操作するスイッチを設けておいてもよいし、ドアの開け閉めやカギの解錠・施錠行為に応じて間欠照明モードと連続照明モードとを切り替える信号を伝送する仕組みにしてもよい。
【００５０】
以上、本発明に係る植物栽培用照明システムについて図面に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、種々の変更実施が可能である。
【００５１】
例えば、第２パルス発生回路１２で生成される第２パルス信号Ｓ２のデューティ比は３０％固定となっているが、これに限られるものではなく、間欠照明モードの照明サイクルにおける明期幅と暗期幅との比率を変更可能とすべく、第２パルス信号Ｓ２のデューティ比も可変としてもよい。このように第２パルス信号Ｓ２のデューティ比も可変とすれば、植物の生育状況や栽培環境、栽培品種等の各種条件に合わせて光合成のサイクルに応じた明暗周期を設定できるため、光の照射具合を適切に制御することができる。
【００５２】
また、照明サイクルにおける明期幅と暗期幅との比率が変更される際に光源の発光出力も連動して変更されてもよい。すなわち、第２パルス信号Ｓ２のデューティ比を変更するときに、第２パルス信号Ｓ２のパルス波高も連動して変更されてもよい。デューティ比が変更されれば単位時間当たりに植物に照射される光量も変動するが、この単位時間当たり光量が強くなり過ぎるといわゆるチップバーン現象が起こる可能性がある。また、単位時間当たり光量が弱くなり過ぎると生育不良等の問題が生じる可能性がある。デューティ比が変更される際に光源の発光出力も連動して変更されることにより、光量を一定に保つことができる。
【符号の説明】
【００５３】
９  植物栽培用照明システム
１  制御コントローラ
１１  第１パルス発生回路
１２  第２パルス発生回路
１３  パルス信号セレクタ
１４  制御回路
１５  操作パネル
１６  スケジュール設定テーブル
２  ＬＥＤドライバ
２１  パルス周波数判定回路
２２  駆動回路セレクタ
２３  パルス信号定電流変換ドライバ
２４  パルス信号増幅ドライバ
２５  レベルコンパレータ
３  ＬＥＤアレイ
４  コンピュータ
５  人感センサ
【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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【国際調査報告】
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