(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板の上に搭載されて４００〜４８０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する青色光を発光する少なくとも１個の青色ＬＥＤチップと、
上記青色ＬＥＤチップを覆いかつ該青色ＬＥＤチップからの励起光にて６２０〜７００ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する赤色光を発光する赤色蛍光体を分散又は沈降させた赤色蛍光体混入樹脂と、
上記赤色蛍光体混入樹脂を覆う透明のドーム状のシリコーン樹脂とが設けられていると共に、
上記基板の上に搭載された少なくとも１個の上記青色ＬＥＤチップを上記赤色蛍光体混入樹脂と上記シリコーン樹脂とで覆ったＬＥＤパッケージが、一つの搭載基板の上に複数配置されており、
前記複数のＬＥＤパッケージは、青色領域の発光と赤色領域の発光との光量割合が異なる各種のものが組み合わされて配置されていることを特徴とする植物栽培用ＬＥＤ光源。
【請求項２】
前記基板は、セラミック又はフィルム状の基材からなっていることを特徴とする請求項１記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
【請求項３】
前記赤色蛍光体混入樹脂及びシリコーン樹脂は、いずれもドーム状にてなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
【請求項４】
前記青色ＬＥＤチップを前記赤色蛍光体混入樹脂と前記シリコーン樹脂とで覆ったＬＥＤパッケージと、照明用のＬＥＤパッケージとが一つの搭載基板の上に複数配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の植物栽培用ＬＥＤ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物によって吸収される光を発光する植物栽培用ＬＥＤ光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を用いた発光装置として、例えば特許文献１〜５に開示されたものが知られている。
【０００３】
上記特許文献１に開示されたＬＥＤを用いた発光装置は、青色光を発光する青色発光素子及びこの青色発光素子上に被覆され、上記青色光により励起されて青色光以外の単色光を発光する蛍光体を含む蛍光体層を有してなっている。上記青色光のピーク波長における発光強度が上記蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有するものとなっている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されたＬＥＤデバイスは、複数のＬＥＤのうちの少なくとも１つが他のＬＥＤに隣接して配置され、該複数のＬＥＤのうちの少なくとも１つのＬＥＤは、５０ｎｍよりも大きい半値全幅を有する放射線を生成するものとなっている。ここで、半値全幅とは、ＬＥＤが最大放射パワーの５０％で光を放出する波長範囲をいう。
【０００５】
さらに、特許文献３に開示された発光装置は、短い主発光波長を有する第１の半導体発光素子と、第１の半導体発光素子の主発光波長よりも長い主発光波長と、該第１の半導体発光素子及び第１の半導体発光素子からの発光を吸収しこの発光よりも長波長の可視光を発光する蛍光体が含有された色変換部材とを備えている。
【０００６】
また、特許文献４に開示されたＬＥＤ装置１００は、図１３に示すように、配線基板１０１と、配線基板１０１上に配置されている１つ以上のＬＥＤ素子１０２と、該ＬＥＤ素子１０２を封止している樹脂体１１０とを含んでいる。樹脂体１１０は、配線基板１０１上にＬＥＤ素子１０２に接触することなくＬＥＤ素子１０２を取り囲むように形成されている第１の樹脂体１１１と、配線基板１０１上の第１の樹脂体１１１により囲われた領域上にＬＥＤ素子１０２を被覆するように形成されている第２の樹脂体１１２とを含んでいる。第２の樹脂体１１２には、蛍光体１０３が混入されている。
【０００７】
さらに、特許文献５に開示されたヒートシンク２００は、図１４の（ａ）（ｂ）に示すように、ＬＥＤモジュール２０１が基板２０２に搭載されている。基板２０２は熱伝導性樹脂２１１を介して良熱伝導体金属又は炭素材料からなる複数のフィン２１２を列設した形状のヒートシンク本体２１０に固着されている。これにより、１Ｗ以上の高輝度ＬＥＤモジュールの冷却のために使用するヒートシンク２００を提供するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００８−２３５６８０号公報（２００８年１０月０２日公開）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開２００６−１７３６２２号公報（２００６年０６月２９日公開）」
【特許文献３】日本国公開特許公報「特開２０１１−１０１０４０号公報（２０１１年０５月１９日公開）」
【特許文献４】日本国公開特許公報「特開２００６−３２４５８９号公報（２００６年１１月３０日公開）」
【特許文献５】日本国公開特許公報「特開２０１１−０６１１５７号公報（２０１１年０３月２４日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の特許文献１〜５に記載された発光装置は、いずれも植物栽培用の発光装置であることについては開示も示唆もない。
【００１０】
ここで、例えば特許文献１におけるＬＥＤを用いた発光装置では、青色光の発光強度は、赤色光の発光強度における３５％以下の割合となるように用いられている。一般的に、ＬＥＤは赤色及び青色を混合して使用されるが、植物によっては赤色単独を用いることも可能である。
【００１１】
しかしながら、赤色及び青色を混合して使用される場合、又は赤色単独を用いる場合のいずれにおいても以下の課題を有している。
【００１２】
（１）赤色ＬＥＤチップと青色ＬＥＤチップとを混合使用するための配置が困難である。具体的には、設置面積がかなり大きなものとなる。また、隅部に規則正しい配置をするのが困難である。
【００１３】
（２）青色域と赤色域との光量割合を調整する必要があるが、青色ＬＥＤチップ又は赤色ＬＥＤチップの個数の調整によって光量割合を合わせる場合には、長期的な駆動を考慮すると劣化特性の違いにより光量割合のずれが生じる。
【００１４】
また、青色ＬＥＤ光の光量を赤色ＬＥＤ光の光量における３５％以下の割合とするには、
（Ａ）赤色ＬＥＤチップを高輝度発光させる（駆動電流を増加する）。
【００１５】
（Ｂ）搭載するＬＥＤチップ数を増やす。
【００１６】
（Ｃ）赤色ＬＥＤチップの個数を増やす。
【００１７】
等の措置が必要となる。
【００１８】
しかしながら、（Ａ）の場合は、青／赤ＬＥＤチップ間の劣化特性差が助長され、長期的な駆動時における光量割合のずれがより大きくなる。また、電気的な方法で光量調整する場合には、電気駆動回路等を設置する必要があるため、複雑な構成となる。（Ｂ）の場合には、赤色ＬＥＤチップの大きさが大きくなり、広角の指向特性の制御が難しい等問題が生じる。（Ｃ）の場合には、青色ＬＥＤチップの個数が少なく、均等配置をしても、或いは青色ＬＥＤを広角の指向特性のものとしても赤色光及び青色光の混色が不十分であり、色むらが生じ易い懸念が生じる。
【００１９】
（３）青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップとの混色は困難であり、植物栽培に必要な混合色を得ることは困難である。具体的には、青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップとの個別の素子を複数使用する場合に、所定の光量割合を満足しかつ同時に空間的に色むらなく一様な混色光を実現するのは非常に難しい。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し、かつ光の取り出し効率を増大し得る植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の一態様の植物栽培用ＬＥＤ光源は、上記課題を解決するために、基板と、上記基板の上に搭載されて４００〜４８０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する青色光を発光する少なくとも１個の青色ＬＥＤチップと、上記青色ＬＥＤチップを覆いかつ該青色ＬＥＤチップからの励起光にて６２０〜７００ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する赤色光を発光する赤色蛍光体を分散又は沈降させた赤色蛍光体混入樹脂と、上記赤色蛍光体混入樹脂を覆う透明のドーム状のシリコーン樹脂とが設けられていると共に、上記基板の上に搭載された少なくとも１個の上記青色ＬＥＤチップを上記赤色蛍光体混入樹脂と上記シリコーン樹脂とで覆ったＬＥＤパッケージが、一つの搭載基板の上に複数配置されており、前記複数のＬＥＤパッケージは、青色領域の発光と赤色領域の発光との光量割合が異なる各種のものが組み合わされて配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一態様の植物栽培用ＬＥＤ光源によれば、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し、かつ光の取り出し効率を増大し得る植物栽培用ＬＥＤ光源を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１における植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す断面図である。
【図２】搭載基板上に複数のＬＥＤパッケージを搭載した植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す側面図である。
【図３】（ａ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源において赤色蛍光体混入樹脂の配合比を樹脂：赤色蛍光体＝１：０．０５としたときの発光スペクトルを示すグラフであり、（ｂ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源において赤色蛍光体混入樹脂の配合比を樹脂：赤色蛍光体＝１：０．１０としたときの発光スペクトルを示すグラフである。
【図４】（ａ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源において赤色蛍光体混入樹脂の配合比を樹脂：赤色蛍光体＝１：０．１５としたときの発光スペクトルを示すグラフであり、（ｂ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源において赤色蛍光体混入樹脂の配合比を樹脂：赤色蛍光体＝１：０．２０としたときの発光スペクトルを示すグラフである。
【図５】クロロフィルの吸収スペクトルと、上記植物栽培用ＬＥＤ光源における各ＬＥＤパッケージの適用例を示す図である。
【図６】上記植物栽培用ＬＥＤ光源におけるＬＥＤパッケージの温度特性を従来との比較において示すグラフである。
【図７】上記植物栽培用ＬＥＤ光源において照明用に適用するＬＥＤパッケージの発光スペクトルを示すグラフである。
【図８】（ａ）は本発明の実施形態２における植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す断面図であり、（ｂ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を、赤色蛍光体混入樹脂及びシリコーン樹脂を除いて示す平面図である。
【図９】（ａ）はフィルム状の基材からなる搭載基板にフィルム状の基材からなる基板上に複数のＬＥＤパッケージを搭載して湾曲させた上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す側面図であり、（ｂ）はフィルム状の基材からなる基板上に複数のＬＥＤパッケージを搭載して湾曲させた上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す側面図である。
【図１０】（ａ）は帯状の搭載基板に複数のＬＥＤパッケージを配設した上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は長方形の搭載基板に複数のＬＥＤパッケージを配設した上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は基板に複数の青色ＬＥＤチップを電気的に並列接続して配設した上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す平面図であり、（ｂ）は基板に複数の青色ＬＥＤチップを電気的に直列接続して配設した上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す平面図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、青色領域の発光と赤色領域の発光との光量割合が異なる各種のＬＥＤパッケージを組み合わせて基板に配設した上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成例を示す平面図である。
【図１３】従来のＬＥＤを用いた発光装置の構成を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は従来の他のＬＥＤを用いた発光装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は上記発光装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２５】
（植物栽培用ＬＥＤ光源の構成）
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源の構成について、図１に基づいて説明する。図１は本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す断面図である。
【００２６】
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａは、図１に示すように、基板２Ａ上に少なくとも１個の青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップ１１が搭載されている。青色ＬＥＤチップ１１の周囲には、該青色ＬＥＤチップ１１を覆うように赤色蛍光体１２ａを分散又は沈降させた赤色蛍光体混入樹脂１２が設けられている。さらにその赤色蛍光体混入樹脂１２を覆うようにして透明のシリコーン樹脂１３が設けられている。したがって、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａは、基板２Ａの上に、青色ＬＥＤチップ１１を赤色蛍光体混入樹脂１２及びシリコーン樹脂１３にて２重に封止したＬＥＤパッケージ１０を有している。尚、図１においては、基板２Ａに１個のＬＥＤパッケージ１０を実装した植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａを記載しているが、必ずしもこれに限らず、基板２Ａに複数のＬＥＤパッケージ１０が実装されていてもよい。また、基板２Ａの上に複数のＬＥＤパッケージ１０を配設したものについては、実施の形態２にて詳述する。
【００２７】
上記基板２Ａは、例えばセラミックの基材からなっている。これにより、断熱性能の高い基板２Ａを提供することができる。
【００２８】
上記基板２Ａにおいては、裏面に電極３・３が設けられている。したがって、基板２Ａに搭載された青色ＬＥＤチップ１１は、電力を供給するために、図示しない貫通電極を通して上記電極３・３に接続されている。ただし、必ずしも貫通電極に限らず、例えば、基板２Ａの側面に電極３・３が形成されていてもよい。
【００２９】
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａでは、上述したように、青色ＬＥＤチップ１１を覆うように赤色蛍光体１２ａを分散又は沈降させた赤色蛍光体混入樹脂１２が設けられている。この赤色蛍光体混入樹脂１２における、上記赤色蛍光体１２ａを分散又は沈降させている樹脂１２ｂは、透明のシリコーン樹脂からなっている。
【００３０】
上記青色ＬＥＤチップ１１は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応する発光ピーク波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色光を発生する。また、赤色蛍光体１２ａは、青色ＬＥＤチップ１１の青色光を吸収してクロロフィルの赤色域吸収ピークに対応する発光ピーク波長６２０〜７００ｎｍの赤色光を発光するものとなっている。
【００３１】
尚、青色ＬＥＤチップ１１は、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応する発光ピーク波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍのみでなく、紫外色を含む青紫外色領域まで出力するものであってもよい。
【００３２】
また、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａでは、赤色蛍光体混入樹脂１２を覆う透明のシリコーン樹脂１３がドーム状に設けられている。このため、シリコーン樹脂１３がレンズの作用をするので、レンズであるシリコーン樹脂１３の屈折作用により、光を一定方向に収束させることができる。この結果、青色ＬＥＤチップ１１及び赤色蛍光体混入樹脂１２から出射された光をより遠方へ到達させることができるので、遠方の植物への照射光量を増加させることができ、結果的に光の取り出し効率を増大することができる。したがって、光の取り出し効率を増大し得る植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａを提供することができる。
【００３３】
また、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａにおける、青色ＬＥＤチップ１１を赤色蛍光体混入樹脂１２及びシリコーン樹脂１３にて２重に封止したＬＥＤパッケージ１０においては、赤色蛍光体混入樹脂１２及びシリコーン樹脂１３は、上述したように、いずれもドーム状に形成されている。これにより、出射される光を高範囲に均一に放射状に出射することができる。すなわち、植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａの側壁が存在する場合には青色ＬＥＤチップ１１の側面からは光が出射されない。しかし、赤色蛍光体混入樹脂１２及びシリコーン樹脂１３がドーム状になっている場合には、ＬＥＤパッケージ１０の側面にまで光を出射させることができる。その結果、図２に示すように、搭載基板６上にＬＥＤパッケージ１０を複数配列すれば、搭載基板６の上面全体が均一な光を発光する面状光源として機能するようになる。
【００３４】
（青色域と赤色域との光量割合の調整）
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１ＡにおけるＬＥＤパッケージ１０の青色域と赤色域との光量割合の調整方法について、図３の（ａ）（ｂ）及び図４の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図３の（ａ）は植物栽培用ＬＥＤ光源において赤色蛍光体混入樹脂の配合比を樹脂：赤色蛍光体＝１：０．０５としたときの発光スペクトルを示すグラフである。図３の（ｂ）は植物栽培用ＬＥＤ光源において赤色蛍光体混入樹脂の配合比を樹脂：赤色蛍光体＝１：０．１０としたときの発光スペクトルを示すグラフである。また、図４の（ａ）は植物栽培用ＬＥＤ光源において赤色蛍光体混入樹脂の配合比を樹脂：赤色蛍光体＝１：０．１５としたときの発光スペクトルを示すグラフである。図４の（ｂ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源において赤色蛍光体混入樹脂の配合比を樹脂：赤色蛍光体＝１：０．２０としたときの発光スペクトルを示すグラフである。
【００３５】
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａでは、各ＬＥＤパッケージ１０における赤色蛍光体混入樹脂１２はシリコーン樹脂からなる樹脂１２ｂに赤色蛍光体１２ａが分散又は沈降されたものからなっている。したがって、ＬＥＤパッケージ１０における樹脂１２ｂに対する赤色蛍光体１２ａの割合を変更することによって、互いに異なる波長の光が出射できるものとなる。
【００３６】
例えば、赤色蛍光体１２ａとして、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕを使用し、前述したように、青色ＬＥＤチップ１１から波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する光を出射する。これによって、波長４００〜４８０ｎｍの青色光と波長６２０〜７００ｎｍの赤色光とを出射する。尚、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕは、２価のユーロピウム（Ｅｕ）を付活材とする窒化物赤色蛍光体であり、温度特性が安定かつ高発光効率の蛍光体の１つである。
【００３７】
具体的には、配合比を樹脂１２ｂ：赤色蛍光体１２ａ＝１：０．０５としたＬＥＤパッケージ１０Ａの場合には、図３の（ａ）に示すように、波長４４０ｎｍに発光強度１．０のピーク波長と波長６４０ｎｍに発光強度０．３のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。また、配合比を樹脂１２ｂ：赤色蛍光体１２ａ＝１：０．１０としたＬＥＤパッケージ１０Ｂの場合には、図３の（ｂ）に示すように、波長４４０ｎｍに発光強度１．０のピーク波長と波長６４０ｎｍに発光強度０．８のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。
【００３８】
さらに、配合比を樹脂１２ｂ：赤色蛍光体１２ａ＝１：０．１５としたＬＥＤパッケージ１０Ｃの場合には、図４の（ａ）に示すように、波長４４０ｎｍに発光強度０．５６のピーク波長と波長６４０ｎｍに発光強度１．０のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。
【００３９】
さらに、配合比を樹脂１２ｂ：赤色蛍光体１２ａ＝１：０．２０としたＬＥＤパッケージ１０Ｄの場合には、図４の（ｂ）に示すように、波長４４０ｎｍに発光強度０．４のピーク波長と波長６４０ｎｍに発光強度１．０のピーク波長とを有するスペクトルが得られる。
【００４０】
このように、植物栽培用ＬＥＤ光源１ＡのＬＥＤパッケージ１０における樹脂１２ｂと赤色蛍光体１２ａとの配合比を変更することによって、容易に青色域と赤色域との光量割合を調整することが可能となる。
【００４１】
（植物の成長において必要な光の波長）
次に、植物の成長においてどのような波長の光を照射すればよいのかについて、図５に基づいて説明する。図５は、クロロフィルの吸収スペクトルと、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源における各ＬＥＤパッケージの適用例を示す図である。
【００４２】
まず、植物の光合成において中心的な役割を担う葉緑素（クロロフィル）は、光を一様に吸収するのではない。すなわち、葉緑素（クロロフィル）は、図５に示すように、赤色６６０ｎｍ付近と青色４５０ｎｍ付近とに明確な吸収ピークを示す。このため、これに関係して、光合成の波長特性は６６０ｎｍ付近に第一ピークを有すると共に、４５０ｎｍ付近に第二のピークを有している。
【００４３】
したがって、植物が葉を備え光合成が活発となる栽培段階では、赤色及び青色の両方の光成分を有することが生育に対して有効になる。
【００４４】
一方、４５０ｎｍ付近の青色光は、植物の高エネルギー反応系と呼ばれる光反応系にも影響を及ぼし、植物の健全な形態形成に必要不可欠である。このため、発芽・育苗の段階では、青色光の成分の重要性が増す。
【００４５】
これに対して、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａにおいては、図５に示すように、クロロフィルの青色域吸収帯には本実施の形態のＬＥＤパッケージ１０Ａが適していると共に。クロロフィルの赤色域吸収帯には本実施の形態のＬＥＤパッケージ１０Ｄが適していることが分かる。
【００４６】
このように、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１ＡのＬＥＤパッケージ１０においては、樹脂１２ｂと赤色蛍光体１２ａとの配合比を変更するのみでクロロフィルの光吸収特性に容易に合わせることができることが分かる。
【００４７】
ところで、光の分野では、光量の単位として例えば光量子束密度が用いられる。ここで、光量子束密度は、ある物質に太陽の光が照射している場合に、１秒間に照射される光子の数をその物質の受光面積で割った値をいう。しかし、光量子束密度という場合には、光子の数を数えるので、赤外光又は紫外光のいずれが来ても１個は１個である。一方、光化学反応は、色素が吸収できる光子が来たときだけに引き起こされる。例えば、植物の場合、クロロフィルに吸収されない光がいくら来ても、それは存在しないのと同じである。そこで、光合成の分野では、クロロフィルが吸収できる４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの波長領域だけの光合成有効光量子束密度又は光合成光量子束が定義されている。尚、光合成光量子束とは、光合成光量子束とは、光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ：photosynthetic photon flux density）に光照射面積をかけたものをいう。この値は、単にクロロフィルの赤域及び青域の吸収ピーク波長のエネルギーで表現した値ではなく、植物の成長に必要な光強度を求めるために、赤域及び青域の各吸収スペクトルに対応するエネルギー（すなわち光合成に必要なエネルギー）を光量子の量で表現した値である。また、光合成光量子束は、ＬＥＤ光源からのスペクトル特性と、各波長の光量子１個のエネルギーとから求めることができる。
【００４８】
したがって、光合成光量子束を用いて植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａを表すと、図３の（ａ）に示すＬＥＤパッケージ１０Ａでは、光合成光量子束が波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域では、１μｍｏｌ／ｓとなっている。また、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域では、１．３μｍｏｌ／ｓとなっている。尚、この値は、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍ及び波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの面積から求まる値である。そして、これを比率であらわすと、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３となる。
【００４９】
また、図４の（ｂ）に示すＬＥＤパッケージ１０Ｄでは、光合成光量子束が波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域では、０．２μｍｏｌ／ｓであり、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域では、２．０μｍｏｌ／ｓとなっている。そして、これを比率であらわすと、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１０となる。
【００５０】
尚、図３の（ｂ）に示すＬＥＤパッケージ１０Ｂでは、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：３．５となる。また、図４の（ａ）に示すＬＥＤパッケージ１０Ｃでは、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：７．５となる。
【００５１】
したがって、本実施の形態では、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：１０となっている。この結果、植物の発芽・育苗及び栽培に適した植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａとすることができる。
【００５２】
具体的には、発芽棚又は育苗棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：１．３〜１：３．５となるＬＥＤパッケージ１０Ａ・１０Ｂが好ましい。これにより、植物の発芽・育苗に適したＬＥＤパッケージ１０Ａ・１０Ｂを備えた植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａとすることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、栽培棚に設置されることを目的とする場合には、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と、波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が、１：７．５〜１：１０となるＬＥＤパッケージ１０Ｃ・１０Ｄが好ましい。これにより、植物の栽培に適したＬＥＤパッケージ１０Ｃ・１０Ｄを備えた植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａすることができる。
【００５４】
また、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａと従来の単独の植物栽培用の赤色ＬＥＤチップとの相対全光束における温度特性を図６に示す。図６において、横軸は搭載チップのジャンクション温度を示し、縦軸は相対全光束値を示している。図６に示すように、植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａ（図６において実線）と従来の単独の植物栽培用の赤色ＬＥＤチップ（図６において破線）とでは、高温領域において約１０％の温度特性の差があることが判る。この理由は、赤色ＬＥＤチップの温度特性が悪いことに起因している。これに対して、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａでは赤色ＬＥＤチップの代わりに赤色蛍光体１２ａにて構成しているため温度特性が向上している。この結果、植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａは、クロロフィルの光吸収特性の光吸収ピークによく合わせることができる。
【００５５】
（赤色蛍光体の材質）
ここで、上記の説明において、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａでは、赤色蛍光体１２ａとして、ＣａＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕを使用した。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３ ：Ｅｕを使用することも可能である。この（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕにおいて、Ｃａの一部をＳｒに置換えて発光ピーク波長を短波長にシフトさせたものであり、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕと同様に温度特性が安定かつ高発光効率の蛍光体である。
【００５６】
具体的には、特に、クロロフィルｂよりもクロロフィルａを多く含む植物等に対しては、赤色蛍光体１２ａとしてＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（発光ピーク６５０〜６６０ｎｍ）を使用することが好ましい。また、クロロフィルａよりもクロロフィルｂを多く含む植物などに対しては赤色蛍光体１２ａとしてより短波長側に発光ピーク（６２０〜６３０ｎｍ）をもつ（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕを使用することが好ましい。
【００５７】
また、赤色蛍光体１２ａとして、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、ＬｉＥｕＷ２Ｏ８、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）２Ｏ３、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ３、及び／又はＹＶＯ４：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ，Ｃｅ，Ｋを使用することも可能である。
【００５８】
勿論、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕと（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕとを使用する等、赤色蛍光体１２ａを２種類併用してもよいことはいうまでもない。クロロフィルａとクロロフィルｂとが半分ずつ含まれる植物の栽培にとって有効である。
【００５９】
また、クロロフィルの青色領域の光吸収特性に対しても青色ＬＥＤチップ１１のピーク波長を、クロロフィルａ及びクロロフィルｂの吸収ピークに合致するように適宜選定してもよい。例えば、クロロフィルａを多く含む植物では４３０〜４４０ｎｍにピークを有する青色ＬＥＤチップ１１（タイプＩ）を使用し、クロロフィルｂを多く含む植物では４５０〜４６０ｎｍにピークを有する青色ＬＥＤチップ１１（タイプＩＩ）を使用することが好ましい。
【００６０】
さらに、青色ＬＥＤチップ１１と赤色蛍光体１２ａの組み合わせを、クロロフィルａ及びクロロフィルｂの各タイプに合致した組み合わせの植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａとしてもよい。例えば、タイプＩの青色ＬＥＤチップ１１と、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕからなる赤色蛍光体１２ａとの組み合わせや、タイプＩＩの青色ＬＥＤチップ１１と（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕからなる赤色蛍光体１２ａとの組み合わせ等、それぞれの組み合わせ構成の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａとすることが可能である。
【００６１】
この場合、それぞれ樹脂１２ｂと赤色蛍光体１２ａとの配合比を所望の光量割合になるように適宜調整する。
【００６２】
（人間が作業するために必要な照明用ＬＥＤ光源の構成）
上述した植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａは、植物栽培用ＬＥＤ光源のものであった。しかし、この植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａを利用して人間が作業するために必要なＬＥＤパッケージ１０Ｅとすることが可能であり、容易に行うことができる。
【００６３】
具体的には、植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａの照明用のＬＥＤパッケージ１０として、青色ＬＥＤチップ１１の上側を被覆する赤色蛍光体混入樹脂１２には、樹脂１２ｂに、赤色蛍光体１２ａに加えて緑色蛍光体を追加して混合分散させたＬＥＤパッケージ１０Ｅとすることが可能である。
【００６４】
ここで、ＬＥＤパッケージ１０Ｅは、樹脂１２ｂと赤色蛍光体１２ａと緑蛍光体７ｃとの配合比が、例えば１：０．０１：０．１０となっている。この配合比により、図７に示す発光スペクトルを得ることができる。図７に示す発光スペクトルにおいては、人間が最も明るく感じる波長５５０ｎｍ付近の光量が増加しているのが把握できる。したがって、照明のＬＥＤパッケージ１０Ｅを搭載した植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａは、人間が作業するための照明光源として有効であることが判る。
【００６５】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図８〜図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６６】
前記実施の形態１にて説明した植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａは、基板２Ａがセラミックからなっており、かつその基板２Ａに一個のＬＥＤパッケージ１０が搭載されているものであった。
【００６７】
これに対して、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂは、基板２Ｂがフィルム状の基材からなっている点が異なっている。
【００６８】
（植物栽培用ＬＥＤ光源の構成）
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂに構成について、図８の（ａ）（ｂ）〜図１１の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図８の（ａ）は本実施の形態における植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す断面図であり、図８の（ｂ）は上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を、赤色蛍光体混入樹脂及びシリコーン樹脂を除いて示す平面図である。図９の（ａ）はフィルム状の基材からなる搭載基板にフィルム状の基材からなる基板上に複数のＬＥＤパッケージを搭載して湾曲させた上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す側面図である。図９の（ｂ）はフィルム状の基材からなる基板上に複数のＬＥＤパッケージを搭載して湾曲させた上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す側面図である。図１０の（ａ）は帯状の搭載基板に複数のＬＥＤパッケージを配設した上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す斜視図であり、図１０の（ｂ）は長方形の搭載基板に複数のＬＥＤパッケージを配設した上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す斜視図である。図１１の（ａ）は基板に複数の青色ＬＥＤチップを電気的に並列接続して配設した上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す平面図である。図１１の（ｂ）は基板に複数の青色ＬＥＤチップを電気的に並列接続して配設した上記植物栽培用ＬＥＤ光源の構成を示す平面図である。
【００６９】
すなわち、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂは、図８の（ａ）（ｂ）に示すように、基板２Ｂがフィルム状の基材からなっている。フィルム状の基材としては、例えばポリイミド等の薄くて硬質な樹脂フィルムを用いることが好ましい。これにより、図９の（ａ）（ｂ）に示すように、平面だけではなく、曲面からなる植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂを提供することが可能となる。すなわち、図９の（ａ）に示すように、フィルム状の基材からなる搭載基板６に、フィルム状の基材からなる基板２Ｂ上に複数のＬＥＤパッケージ１０を搭載して湾曲させた植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂとすることが可能である。この場合、基板２Ｂがフィルム状の基材からなっているので、フィルム状の基材からなる搭載基板６を湾曲させた場合においても、その湾曲に追随してフィルム状の基材からなる基板２Ｂも湾曲することができる。尚、搭載基板６では、必ずしもフィルム状の基材に限るものではなく、例えば金属や樹脂等からなり曲面形状を有している搭載部であっても構わない。
【００７０】
或いは、図９の（ｂ）に示すように、フィルム状の基材からなる基板２Ｂ上に複数のＬＥＤパッケージを直接搭載して湾曲させた植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂとすることが可能である。
【００７１】
この結果、設置空間をより有効に使うことが可能となり、設置場所への制約を低減することが可能となる。特に、ポリイミドからなるフィルム状の樹脂フィルムは、硬質で弾力性及び可撓性を有しているので、多くのＬＥＤパッケージ１０を平面に実装することができ、かつ湾曲させて使用できるので好ましい。
【００７２】
本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂは、図８の（ａ）（ｂ）に示すように、前記実施の形態１の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａと同様に、基板２Ｂ上に少なくとも１個の青色ＬＥＤチップ１１が搭載されている。青色ＬＥＤチップ１１の周囲には、青色ＬＥＤチップ１１を覆うように赤色蛍光体１２ａを分散又は沈降させた赤色蛍光体混入樹脂１２が設けられており、さらにその赤色蛍光体混入樹脂１２を覆うようにして透明のシリコーン樹脂１３が設けられている。したがって、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂは、基板２Ｂの上に、青色ＬＥＤチップ１１を赤色蛍光体混入樹脂１２及びシリコーン樹脂１３にて２重に封止したＬＥＤパッケージ１０となっている。
【００７３】
上記植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂにおいては、図８の（ｂ）に示すように、例えばポリイミドからなるフィルム状の基板２Ｂの上に青色ＬＥＤチップ１１が搭載されている。そして、青色ＬＥＤチップ１１からワイヤ４・４を介して両側に設けられた電極端子５・５に接続されている。
【００７４】
ここで、図８の（ｂ）中の斜線部分は保護素子を示している。この保護素子とは印刷抵抗、ツェナーダイオードのことである。ただし、本発明においては、必ずしも保護素子を搭載する必要はない。
【００７５】
本実施の形態では、青色ＬＥＤチップ１１を用いて、電気的接続はワイヤ４・４にて行っている。ここで、上面２電極の青色ＬＥＤチップ１１の替わりにフリップチップ型の青色ＬＥＤチップ１１を用いてもよい。その構成では、ワイヤ４を必要としないためワイヤ４の断線等による不点灯不良が低減する。また、金等からなるワイヤ４を必要としないため廉価な植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂが可能となる。
【００７６】
尚、各青色ＬＥＤチップ１１及び赤色蛍光体混入樹脂１２及びシリコーン樹脂１３の構成は前記実施の形態１の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａと同じであるので、その説明を省略する。
【００７７】
ここで、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂにおいては、基板２Ｂの上のＬＥＤパッケージ１０は、必ずしも１個に限らず、複数個設けることが可能である。具体的には、図１０の（ａ）に示すように、例えば、帯状の搭載基板６に１列に複数のＬＥＤパッケージ１０を配設したり、図１０の（ｂ）に示すように、長方形の搭載基板６に、マトリクス状に複数のＬＥＤパッケージ１０を配設したりすることが可能である。これにより、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａにおいては、搭載基板６に一個のＬＥＤパッケージ１０を実装した個片化された植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａとしたり、長方形の搭載基板６に複数のＬＥＤパッケージ１０を搭載したバー状の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａとしたりする選択肢がある。このため、同一の搭載基板６上において複数のＬＥＤパッケージ１０同士を密集して隣接させた状態で搭載することが可能である。尚、この効果は、実施の形態１の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａにおいても同様である。
【００７８】
この場合に、複数のＬＥＤパッケージ１０は一種ではなく、青色領域の発光と赤色領域の発光との光量割合が異なる各種のものを組み合わせて配置することが可能である。これにより、同一の基板２Ｂに搭載された各種のＬＥＤパッケージ１０によって、植物の成長過程に応じて必要な発光スペクトルを得ることができる。
【００７９】
すなわち、光合成を行う植物及び藻類等の生物の生育過程において、発芽前には短波長域の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光との光量比として１：１程度でよい。しかし、発芽時には、短波長域の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光との光量比として１：１．５程度が必要となる。さらに成長時においては、短波長域の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光との光量比として１：３．０程度が必要となる。
【００８０】
したがって、植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂにおいては、この植物及び藻類等の生物の生育過程に応じて発芽前には短波長域の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光との光量比を変えることができるようになっていることが好ましい。
【００８１】
そこで、基板２Ｂに搭載された複数のＬＥＤパッケージ１０について、上記の生物の生育過程に対応する例えば３種類の光量比のものを用意しておく。これにより、生物の生育過程に応じた光量比の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光とを出射することが可能である。この結果、確実に、植物栽培用に適した植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂを提供することができる。
【００８２】
この場合の各青色ＬＥＤチップ１１の接続方法は、図１１の（ａ）に示すように、ＬＥＤパッケージ１０の種類に応じて各ＬＥＤパッケージ１０を並列に接続する。一方、同じ種類のＬＥＤパッケージ１０については、図１１の（ｂ）に示すように、各ＬＥＤパッケージ１０を直列に接続すればよい。
【００８３】
（複数種類のＬＥＤパッケージの配設例）
ここで、複数のＬＥＤパッケージ１０におけるフィルム状の基板２Ｂ上での青色領域の発光と赤色領域の発光との光量割合が異なる各種のＬＥＤパッケージ１０の組み合わせ例について、図１２の（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。図１２の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、青色領域の発光と赤色領域の発光との光量割合が異なる各種のＬＥＤパッケージを組み合わせて基板に配設した植物栽培用ＬＥＤ光源の構成例を示す平面図である。尚、この配設例は、前述の実施の形態１における場合も、搭載基板６に複数のＬＥＤパッケージ１０を配設する場合においても適用できるものである。
【００８４】
例えば、図１２の（ａ）に示すように、搭載基板６上に、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が例えば１：１のＬＥＤパッケージ１０Ｆと、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が例えば１：１．５のＬＥＤパッケージ１０Ａ’と、波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色域における光合成光量子束と波長６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色域における光合成光量子束との比が例えば１：３のＬＥＤパッケージ１０Ｂ’とを組み合せてマトリクス状に交互に配設することが可能である。
【００８５】
上記の例では、各光合成光量子束の比が例えば１：１のＬＥＤパッケージ１０Ｆを発芽前に使用する。また、光合成光量子束の比が例えば１：１．５のＬＥＤパッケージ１０Ａ’を発芽時に使用する。さらに、各光合成光量子束の比が例えば１：３のＬＥＤパッケージ１０Ｂ’を育苗時に使用する。
【００８６】
これにより、植物の発芽前、発芽時及び育苗時に適した植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂを提供することができる。
【００８７】
ここで、図１２の（ａ）に示す配列例において、各光合成光量子束の比が例えば１：１．５のＬＥＤパッケージ１０Ａ’は、各光合成光量子束の比が例えば１：１のＬＥＤパッケージ１０Ｆと各光合成光量子束の比が例えば１：３のＬＥＤパッケージ１０Ｂ’とを同時に点灯する。これにより、実質的に、該１：１．５のＬＥＤパッケージ１０Ａ’と略同等の各光合成光量子束の比１：１．５を得ることができる。
【００８８】
このため、例えば、図１２の（ｂ）に示すように、各光合成光量子束の比が例えば１：１のＬＥＤパッケージ１０Ｆと、各光合成光量子束の比が例えば１：３のＬＥＤパッケージ１０Ｂ’とをマトリクス状に交互に配設することが可能である。この場合には、発芽前には各光合成光量子束の比が例えば１：１のＬＥＤパッケージ１０Ｆを使用する。また、発芽時には各光合成光量子束の比が例えば１：１のＬＥＤパッケージ１０Ｆと各光合成光量子束の比が例えば１：３のＬＥＤパッケージ１０Ｂ’とを同時に点灯して使用する。さらに、育苗時には各光合成光量子束の比が例えば１：３のＬＥＤパッケージ１０Ｂ’を使用する。これにより、ＬＥＤパッケージ１０ＦとＬＥＤパッケージ１０Ｂ’との２種だけで植物の発芽前、発芽時及び育苗及び栽培時に適した植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂを提供することができる。
【００８９】
一方、本実施の形態の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂを、場合によっては照明用として使用したい場合がある。この場合には、実施の形態１において説明した照明用のＬＥＤパッケージ１０Ｅを使用する。すなわち、照明用のＬＥＤパッケージ１０Ｅは、前述したように、樹脂１２ｂと赤色蛍光体１２ａと緑蛍光体７ｃとの配合比は、例えば１：０．０１：０．１０となっている。そして、前記図７に示すように、人間が最も明るく感じる波長５５０ｎｍ付近の光量が増加している発光スペクトルを有している。
【００９０】
照明用のＬＥＤパッケージ１０Ｅの搭載基板６上の配設例としては、例えば、図１２の（ｃ）に示すように、各光合成光量子束の比が例えば１：１のＬＥＤパッケージ１０Ｆと、各光合成光量子束の比が例えば１：３のＬＥＤパッケージ１０Ｂ’と、照明用のＬＥＤパッケージ１０Ｅとをマトリクス状に交互に配設する。
【００９１】
そして、発芽前には各光合成光量子束の比が例えば１：１のＬＥＤパッケージ１０Ｆを使用する。また、発芽時には各光合成光量子束の比が例えば１：１のＬＥＤパッケージ１０Ｆと各光合成光量子束の比が例えば１：３のＬＥＤパッケージ１０Ｂ’とを同時に点灯して使用する。さらに、育苗時には各光合成光量子束の比が例えば１：３のＬＥＤパッケージ１０Ｂ’を使用する。また、照明用の場合には、照明用のＬＥＤパッケージ１０Ｅを点灯させる。
【００９２】
これにより、ＬＥＤパッケージ１０ＦとＬＥＤパッケージ１０Ｂ’と照明用のＬＥＤパッケージ１０Ｅとの３種で植物の発芽前、発芽時及び育苗及び照明用に適した植物栽培用ＬＥＤ光源１Ｂを提供することができる。
【００９３】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９４】
前記実施の形態１及び実施の形態２では、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物を対象とした植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａ・１Ｂについて説明した。しかしながら、本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源は、光合成を行うべく生育に光を必要とする藻類を対象にすることも可能である。したがって、本実施の形態では、光合成を行う藻類への適用について説明する。
【００９５】
すなわち、光合成を行うクロロフィルａ，ｂ以外に色素として、クロロフィル色素系のクロロフィルｃ、バクテリオクロロフィルａ（８３５ｎｍ）、及びカロテノイド色素系のβカロテン（４４６ｎｍ）、ルテイン、フコキサンチン（４５３ｎｍ）、並びにフィコピリン色素系の及びフィコシアニン（６１２ｎｍ）、フィコエリトリン（５４０ｎｍ）が挙げられる。尚、カッコ内の数値は吸収ピークの波長である。上述したように、バクテリオクロロフィルは７００ｎｍ以上に吸収ピークがある。
【００９６】
ここで、各種の藻類においては、具体的には以下の色素を有している。
【００９７】
まず、ケイ藻類は、主な色素としてクロロフィルａとフコキサンチン（４５３ｎｍ）とを有している。上記クロロフィルａは、前述したように、青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有しており、赤色領域では６５０〜６６０ｎｍに吸収ピークを有している。
【００９８】
したがって、この場合、光合成を行うべく生育に光を必要とするケイ藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域であるフコキサンチンの第１ピーク波長４５３ｎｍに対応した第１短波長域光を発する少なくとも１個の青色ＬＥＤチップ１１と、該青色ＬＥＤチップ１１を覆う赤色蛍光体混入樹脂１２及びそれを覆うシリコーン樹脂１３とを備えている。また、上記赤色蛍光体混入樹脂１２に含有された蛍光体としての赤色蛍光体１２ａは、青色ＬＥＤチップ１１が出射する第１短波長域光を吸収することにより、複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４５３ｎｍよりも長波長域のクロロフィルａのピーク波長６５０〜６６０ｎｍに対応した長波長域光を発する植物栽培用ＬＥＤ光源とするのが好ましい。これにより、ケイ藻類の成長を促進することができる。
【００９９】
また、ケイ藻類の場合、複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつフコキサンチンの第１ピーク波長４５３ｎｍとは異なるクロロフィルａの第２ピーク波長４００〜４５０ｎｍに対応した第２短波長域光を発する、少なくとも１個の第２ＬＥＤチップを備えているとすることが可能である。これにより、ケイ藻類の成長をさらに促進することができる。
【０１００】
次に、緑藻類は、主な色素としてクロロフィルａ，ｂとβカロテン（４４６ｎｍ）とを有している。前述したように、クロロフィルａは青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有し、赤色領域では６５０〜６６０ｎｍに吸収ピークを有している。また、クロロフィルｂは青色領域においては４００〜４８０ｎｍに吸収ピークを有し、赤色領域では６２０〜６３０ｎｍに吸収ピークを有している。
【０１０１】
したがって、この場合、光合成を行うべく生育に光を必要とする緑藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域であるβカロテンの第１ピーク波長４４６ｎｍに対応した第１短波長域光を発する少なくとも１個の青色ＬＥＤチップ１１と、該青色ＬＥＤチップ１１を覆う赤色蛍光体混入樹脂１２と、それを覆うシリコーン樹脂１３とを備えている。上記赤色蛍光体混入樹脂１２に含有された赤色蛍光体は、青色ＬＥＤチップ１１が出射する第１短波長域光を吸収することにより、複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４４６ｎｍよりも長波長域のクロロフィルａのピーク波長６５０〜６６０ｎｍ及びクロロフィルｂのピーク波長６２０〜６３０ｎｍに対応した長波長域光を発する植物栽培用ＬＥＤ光源とするのが好ましい。これにより、緑藻類の成長を促進することができる。
【０１０２】
次に、ラン藻類は、主な色素としてクロロフィルａとフィコシアニン（６１２ｎｍ）とを有している。前述したように、上記クロロフィルａは、青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有している。
【０１０３】
したがって、この場合、光合成を行うべく生育に光を必要とするラン藻類によって吸収される光における複数のピーク波長のうち、相対的に短波長域であるクロロフィルａの第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍに対応した第１短波長域光を発する少なくとも１個の青色ＬＥＤチップ１１と、該青色ＬＥＤチップ１１を覆う赤色蛍光体混入樹脂１２と、それを覆うシリコーン樹脂１３とを備えている。赤色蛍光体混入樹脂１２に含有された赤色蛍光体１２ａは、青色ＬＥＤチップ１１が出射する第１短波長域光を吸収することにより、複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍよりも長波長域のフィコシアニンのピーク波長６１２ｎｍに対応した長波長域光を発する植物栽培用ＬＥＤ光源とするのが好ましい。これにより、ラン藻類の成長を促進することができる。
【０１０４】
この場合、赤色蛍光体１２ａの吸収ピーク波長に一致する青色ＬＥＤチップ１１を用いることも可能である。
【０１０５】
すなわち、まず、相対的に短波長域であるクロロフィルａの第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍに対応した第１短波長域光を発する少なくとも１個の第１青色系ＬＥＤチップと、該第１青色系ＬＥＤチップを覆う赤色蛍光体混入樹脂１２とを備えている。上記赤色蛍光体混入樹脂１２に含有された第１赤色蛍光体は、上記第１青色系ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収する。これにより、複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍよりも長波長域のクロロフィルａのピーク波長６５０〜６６０ｎｍに対応した長波長域光を発光する。
【０１０６】
次に、相対的に短波長域のピーク波長であって、かつクロロフィルａの第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍとは異なる第２ピーク波長に対応した第２短波長域光を発する、少なくとも１個の第２青色系ＬＥＤチップを設ける。
【０１０７】
この第２青色系ＬＥＤチップにおいては、赤色蛍光体混入樹脂１２に含有された第２赤色蛍光体は、第２青色系ＬＥＤチップが出射する第１短波長域光を吸収する。これにより、上記複数のピーク波長のうち、第１ピーク波長４００〜４５０ｎｍよりも長波長域のフィコシアニンのピーク波長６１２ｎｍに対応した長波長域光を発光するようにする。
【０１０８】
この結果、第１短波長域光を発光する第１青色系ＬＥＤチップの第１赤色蛍光体では、相対的に長波長域のフィコシアニンのピーク波長６１２ｎｍに対応した長波長域光を発することができない場合に、第２短波長域光を発光する第２青色系ＬＥＤチップを用いる。これにより、第２赤色蛍光体にてフィコシアニンのピーク波長６１２ｎｍに対応した長波長域光を発光することが可能である。
【０１０９】
この結果、フィコシアニンに対して、より発光強度の強い赤色波長領域の光りが発光装置から出射され、ひいてはラン藻類の発育が良好となる。
【０１１０】
尚、このような方法は、ラン藻類だけではなく他の生物の栽培、培養にも用いることができる。
【０１１１】
このような植物栽培用ＬＥＤ光源を用いることにより、ケイ藻類、緑藻類、ラン藻類等の藻類を植物栽培用ＬＥＤ光源にて照射することによって、ケイ藻類、緑藻類、ラン藻類等の藻類の成長を促進することができる。
【０１１２】
また、相対的に短波長域のピーク波長が第１ピーク波長と第２ピーク波長との２種類存在する場合においても、適切に藻類等の生物の成長を促す植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
【０１１３】
（まとめ）
本発明の一態様の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａ・１Ｂは、基板２Ａ又は基板２Ｂと、上記基板２Ａ又は基板２Ｂの上に搭載されて青色光を発光する少なくとも１個の青色ＬＥＤチップ１１と、上記青色ＬＥＤチップ１１を覆いかつ該青色ＬＥＤチップ１１からの励起光にて赤色光を発光する赤色蛍光体１２ａを分散又は沈降させた赤色蛍光体混入樹脂１２と、上記赤色蛍光体混入樹脂１２を覆う透明のシリコーン樹脂１３とが設けられていることを特徴としている。
【０１１４】
上記の発明によれば、光合成を行う植物及び藻類等の生物の生育には、相対的に青色光を発光すると、青色光よりも長波長域の赤色光の光が必要となる場合が多い。そこで、本発明では、青色光を発光する少なくとも１個の青色ＬＥＤチップと、上記青色ＬＥＤチップを覆いかつ該青色ＬＥＤチップからの励起光にて赤色光を発光する赤色蛍光体を分散又は沈降させた赤色蛍光体混入樹脂とを備えている。
【０１１５】
このため、独立した青色ＬＥＤチップと独立した赤色ＬＥＤチップとの２種類のＬＥＤチップを使用しなくても、１種類の青色ＬＥＤチップにて植物及び藻類等の生物の成長に必要なクロロフィル等の青色域吸収ピークと赤色蛍光体による赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。さらに、赤色ＬＥＤチップを使用しないことから、寿命が短くなるということがない。
【０１１６】
そして、独立した青色ＬＥＤチップと独立した赤色ＬＥＤチップとの２種類のＬＥＤチップを使用した場合には混色の制御が困難である。しかし、本発明の構成においては、赤色蛍光体は赤色蛍光体混入樹脂に分散又は沈降されている。このため、赤色蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。さらに、１個の植物栽培用ＬＥＤ光源から混色されたスペクトルが得られるため、植物と発光面であるシリコーン樹脂との距離を従来よりも近づけることができる。したがって、植物栽培用ＬＥＤ光源の発光ロスが少ないものとなる。すなわち、従来の独立した青色ＬＥＤチップと独立した赤色ＬＥＤチップとの２種類のＬＥＤチップを使用した場合には、混色させるためには相当の距離が必要となる。しかし、本発明では、シリコーン樹脂の表面において混色された状態となっているので、植物栽培用ＬＥＤ光源を植物に近づけることができる。
【０１１７】
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
【０１１８】
ここで、本発明では、赤色蛍光体混入樹脂を覆う透明のシリコーン樹脂が設けられている。このため、シリコーン樹脂がレンズの作用をするので、レンズとしてシリコーン樹脂の屈折作用により、光を一定方向に収束させることができる。この結果、青色ＬＥＤチップ及び赤色蛍光体混入樹脂から出射された光をより遠方へ到達させることができるので、遠方の植物への照射光量を増加させることができ、結果的に光の取り出し効率を増大することができる。また、その結果、必要な照度を得るためのＬＥＤパッケージの搭載数を従来の青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップとを用いた発光装置よりも減らすことができ、延いては消費電力を低減することができる。
【０１１９】
したがって、光の取り出し効率を増大し得る植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
【０１２０】
本発明の態様２の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａ・１Ｂは、態様１の植物栽培用ＬＥＤ光源において、前記基板２Ａ又は基板２Ｂは、セラミック又はフィルム状の基材からなっていることを特徴としている。
【０１２１】
これにより、基板としてセラミックを使用した場合には、断熱性能の高い基材を提供することができる。また、基板としてフィルム状を使用した場合には、平面だけではなく、曲面からなる植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することが可能となり、これにより、設置空間をより有効に使うことが可能となる。
【０１２２】
本発明の態様３の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａ・１Ｂは、態様１又は２の植物栽培用ＬＥＤ光源において、前記赤色蛍光体混入樹脂１２及びシリコーン樹脂１３は、いずれもドーム状にてなっていることを特徴としている。
【０１２３】
これにより、赤色蛍光体混入樹脂及びシリコーン樹脂をいずれもドーム状にて形成することによって、出射される光を高範囲に均一に放射状に出射することができる。
【０１２４】
本発明の態様４の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａ・１Ｂは、態様１，２又は３の植物栽培用ＬＥＤ光源において、前記青色ＬＥＤチップ１１は、４００〜４８０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する光を発光する。前記赤色蛍光体１２ａは、６２０〜７００ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する光を発光することを特徴としている。
【０１２５】
上記の発明によれば、植物栽培用ＬＥＤ光源は、基板と、少なくとも１個の青色ＬＥＤチップとこの青色ＬＥＤチップを覆う赤色蛍光体を分散した赤色蛍光体混入樹脂と該赤色蛍光体混入樹脂を覆うシリコーン樹脂とからなっている。
【０１２６】
そして、本発明では、この構成において、青色ＬＥＤチップにてクロロフィルの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で光を出力することができる。また、赤色蛍光体は、青色ＬＥＤチップからの励起光により、クロロフィルの赤色域吸収ピークに対応すべく発光ピークが波長６２０〜７００ｎｍの光を発光する。
【０１２７】
この結果、独立した青色ＬＥＤチップと独立した赤色ＬＥＤチップとの２種類のＬＥＤチップを使用しなくても、１種類の青色ＬＥＤチップにて植物の成長に必要なクロロフィルの青色域吸収ピークと赤色域吸収ピークとに対応する光を出射することができる。このため、設置面積を増大することがない。そして、この構成においては、赤色蛍光体は赤色蛍光体混入樹脂に分散又は沈降されていることから、赤色蛍光体を樹脂に所定の配合比にて分散させることが可能であり、その配合比に応じて青色域と赤色域における光量を変化させることができる。
【０１２８】
したがって、設置面積を増大させることなく、簡単な構成で青色域と赤色域との光量割合を容易に調整し得ると同時に空間的に色むらの少ない青色光及び赤色光の混色光を放出し得る植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
【０１２９】
本発明の態様５の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａ・１Ｂは、態様１〜４のいずれか１の植物栽培用ＬＥＤ光源において、前記基板２Ａ又は基板２Ｂには、前記青色ＬＥＤチップ１１を前記赤色蛍光体混入樹脂１２とシリコーン樹脂１３とで覆ったＬＥＤパッケージ１０が複数搭載されており、上記複数のＬＥＤパッケージ１０は、青色領域の発光と赤色領域の発光との光量割合が異なる各種のものが組み合わされて配置されていることを特徴としている。
【０１３０】
すなわち、光合成を行う植物及び藻類等の生物の生育過程において、発芽前には短波長域の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光との光量比として１：１程度でよい。しかし、発芽時には、短波長域の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光との光量比として１：１．５程度が必要となる。さらに成長時においては、短波長域の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光との光量比として１：３．０程度必要となる。
【０１３１】
したがって、植物栽培用ＬＥＤ光源においては、この植物及び藻類等の生物の生育過程に応じて発芽前には短波長域の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光との光量比を変えることができるようになっていることが好ましい。
【０１３２】
この点、本発明の植物栽培用ＬＥＤ光源では、前記基板には、前記青色ＬＥＤチップを前記赤色蛍光体混入樹脂とシリコーン樹脂とで覆ったＬＥＤパッケージが複数搭載されている。上記複数のＬＥＤパッケージは、青色領域の発光と赤色領域の発光との光量割合が異なる各種のものが組み合わされて配置されている。
【０１３３】
このため、基板に搭載された複数のＬＥＤパッケージについて、上記の生物の生育過程に対応する例えば３種類の光量比のものを用意しておけば、生物の生育過程に応じた光量比の青色波長の光と該青色波長よりも長波長域の赤色波長の光とを出射することが可能である。
【０１３４】
したがって、確実に、植物栽培用に適した植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができると共に、一個の素子にて、同一基板上で植物の成長過程毎に必要な発光スペクトルを得ることが可能となる。
【０１３５】
本発明の態様６の植物栽培用ＬＥＤ光源１Ａ・１Ｂでは、態様１〜５のいずれか１の植物栽培用ＬＥＤ光源において、前記青色ＬＥＤチップ１１は、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４５０ｎｍの範囲で発光ピークを有する少なくとも１個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する少なくとも１個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとからなっているとすることができる。
【０１３６】
すなわち、植物は、クロロフィルａとクロロフィルｂとを有している。ここで、クロロフィルａとクロロフィルｂとは青色領域における光吸収特性がそれぞれ異なっている。具体的には、クロロフィルａは青色領域においては４００〜４５０ｎｍに吸収ピークを有し、クロロフィルｂは青色領域においては４００〜４８０ｎｍに吸収ピークを有している。
【０１３７】
そこで、本発明では、これらクロロフィルａとクロロフィルｂとの青色領域における２種の光吸収特性にそれぞれ対応するように、クロロフィルａの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４５０ｎｍの範囲で発光ピークを有する少なくとも１個のクロロフィルａ用青色ＬＥＤチップと、クロロフィルｂの青色域吸収ピークに対応すべく波長が４００〜４８０ｎｍの範囲で発光ピークを有する少なくとも１個のクロロフィルｂ用青色ＬＥＤチップとを備えている。
【０１３８】
この結果、クロロフィルａ及びクロロフィルｂを有する植物に、より適した植物栽培用ＬＥＤ光源を提供することができる。
【０１３９】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、光合成を行うべく生育に光を必要とする植物によって吸収される光を発光する植物栽培用ＬＥＤ光源に適用することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１Ａ      植物栽培用ＬＥＤ光源
１Ｂ      植物栽培用ＬＥＤ光源
２Ａ      基板
２Ｂ      基板
３        電極
４        ワイヤ
５        電極端子
６        搭載基板
１０        ＬＥＤパッケージ
１０Ａ      ＬＥＤパッケージ
１０Ａ’    ＬＥＤパッケージ
１０Ｂ      ＬＥＤパッケージ
１０Ｂ’    ＬＥＤパッケージ
１０Ｃ      ＬＥＤパッケージ
１０Ｄ      ＬＥＤパッケージ
１０Ｅ      ＬＥＤパッケージ
１０Ｆ      ＬＥＤパッケージ
１１        青色ＬＥＤチップ
１２        赤色蛍光体混入樹脂
１２ａ      赤色蛍光体
１２ｂ      樹脂
１３        シリコーン樹脂
【図１】
0006017665.tif 000002
【図２】
0006017665.tif 000003
【図３】
0006017665.tif 000004
【図４】
0006017665.tif 000005
【図５】
0006017665.tif 000006
【図６】
0006017665.tif 000007
【図７】
0006017665.tif 000008
【図８】
0006017665.tif 000009
【図９】
0006017665.tif 000010
【図１０】
0006017665.tif 000011
【図１１】
0006017665.tif 000012
【図１２】
0006017665.tif 000013
【図１３】
0006017665.tif 000014
【図１４】
0006017665.tif 000015