(57)【要約】【課題】照明効率の高い植物栽培用照明装置を提供することを課題とする。【解決手段】光源と、第１主面と第２主面と４つの側端面を有し４つの側端面の１つは光源からの光が入射する入射面である導光体と、レンズシートを備える植物栽培用照明装置とする。導光体の第１主面には凹状または凸状の光偏向要素を備え、導光体の第２主面には前記導光体の入射面の法線方向に延在するレンズアレイを備え、前記第１主面と前記光偏向要素の角が１°以上１０°以下の範囲内である。レンズシートは、前記導光体の第２主面と対向する面に、前記導光体の入射面と平行方向に延在するプリズムレンズを備える。【選択図】図２
2015029432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物栽培用照明装置であって、
光源と、
第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する４つの側端面を有し、前記４つの側端面の少なくとも１つは、光源からの光が入射する入射面であり、前記第１主面には、前記入射面から入射し前記導光体内を導光する光を前記第２主面側へと偏向する凹状または凸状の光偏向要素を備える導光体と、
該導光体の前記射出面側に配置されるレンズシートを有し、
前記導光体の４つの側端面のうち１つの側端面、または対向する２つの側端面が前記複数の光源から出射された光が入射する入射面であって、前記複数の光源が、前記入射面に対向するように配置され、
前記導光体の第１主面に形成される凹状または凸状の光偏向要素は前記入射面の法線方向断面における前記第１主面と前記光偏向要素の前記光源が配置された側のなす角と前記光源が配置された側と反対側のなす角との何れか一方の角が１°以上１０°以下の範囲内であり、
前記導光体の第２主面には、前記導光体の入射面の法線方向に延在するレンズアレイを備え、
前記レンズシートは、前記導光体の第２主面と対向する面に、前記導光体の入射面と平行方向に延在するプリズムレンズを備える
ことを特徴とする植物栽培用照明装置。
【請求項２】
前記導光体の第１主面に形成される凹状または凸状の光偏向要素は、前記入射面の法線方向断面における前記第１主面と前記光偏向要素の他方のなす角が４０°以上７０°以下の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の植物栽培用照明装置。
【請求項３】
前記導光体の第１主面に形成される光偏向要素が、前記入射面と平行方向に延在するレンズであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の植物栽培用照明装置。
【請求項４】
前記導光体の第１主面に形成される光偏向要素が、各々独立して点在するドットレンズであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の植物栽培用照明装置。
【請求項５】
前記導光体の第２主面に形成されるレンズアレイが、アスペクト比１０％以上６０％以下のレンチキュラーレンズアレイ、またはプリズムレンズアレイであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の植物栽培用照明装置。
【請求項６】
前記レンズシートのプリズムレンズの頂角が５０°以上７０°以下の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の植物栽培用照明装置。
【請求項７】
前記導光体の第１主面側に反射シートを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の植物栽培用照明装置。
【請求項８】
前記反射シートの正反射率が５％以上、全反射率が９０％以上であることを特徴とする請求項７に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項９】
照明面と、前記照明面と対向する栽培面と、で構成される植物栽培システムであって、
前記照明面には請求項１乃至８のいずれかに記載の植物栽培用照明装置を備えることを特徴とする植物栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物工場等において光源から発生する人工光を用いて植物を栽培する際に用いる植物栽培用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界的な人口増加や気候変動等の問題から農作物を安定的に供給する欲求が高まっている。その中で、植物工場が数多く提案されている。植物工場においては、太陽光を用いるもの、人工光を用いるもの、また太陽光と人工光を併用するものに大別される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０６２０８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人工光を用いる植物工場においては、運営コストの３０％以上が光熱費である。その中で、人工光を発生し、当該人工光を植物に照射する植物栽培用照明装置にあっては、光源からの光を照射領域に無駄なく照射することができる照明効率の高い照明装置が求められている。
【０００５】
植物工場において、照明効率の高い照明装置を用いることにより、照明装置を作動させるための消費電力量を小さくすることができるだけでなく、冷房等の空調設備にかかる消費電力量も小さくすることができ、省電力化、低コスト化を実現することができる。
【０００６】
そこで、本発明にあっては、照明効率の高い植物栽培用照明装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明としては、植物栽培用照明装置であって、光源と、第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する４つの側端面を有し、前記４つの側端面の少なくとも１つは、光源からの光が入射する入射面であり、前記第１主面には、前記入射面から入射し前記導光体内を導光する光を前記第２主面側へと偏向する凹状または凸状の光偏向要素を備える導光体と、該導光体の前記射出面側に配置されるレンズシートを有し、前記導光体の４つの側端面のうち１つの側端面、または対向する２つの側端面が前記複数の光源から出射された光が入射する入射面であって、前記複数の光源が、前記入射面に対向するように配置され、前記導光体の第１主面に形成される凹状または凸状の光偏向要素は前記入射面の法線方向断面における前記第１主面と前記光偏向要素の前記光源が配置された側のなす角と前記光源が配置された側と反対側のなす角との何れか一方の角が１°以上１０°以下の範囲内であり、前記導光体の第２主面には、前記導光体の入射面の法線方向に延在するレンズアレイを備え、前記レンズシートは、前記導光体の第２主面と対向する面に、前記導光体の入射面と平行方向に延在するプリズムレンズを備えることを特徴とする植物栽培用照明装置とした。
また、請求項２に係る発明としては、前記導光体の第１主面に形成される凹状または凸状の光偏向要素は、前記入射面の法線方向断面における前記第１主面と前記光偏向要素の他方のなす角が４０°以上７０°以下の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の植物栽培用照明装置とした。
また、請求項３に係る発明としては、前記導光体の第１主面に形成される光偏向要素が、前記入射面と平行方向に延在するレンズであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の植物栽培用照明装置とした。
また、請求項４に係る発明としては、前記導光体の第１主面に形成される光偏向要素が、各々独立して点在するドットレンズであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の植物栽培用照明装置とした。
また、請求項５に係る発明としては、前記導光体の第２主面に形成されるレンズアレイが、アスペクト比１０％以上６０％以下のレンチキュラーレンズアレイ、またはプリズムレンズアレイであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の植物栽培用照明装置とした。
また、請求項６に係る発明としては、前記レンズシートのプリズムレンズの頂角が５０°以上７０°以下の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の植物栽培用照明装置とした。
また、請求項７に係る発明としては、前記導光体の第１主面側に反射シートを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の植物栽培用照明装置とした。
また、請求項８に係る発明としては、前記反射シートの正反射率が５％以上、全反射率が９０％以上であることを特徴とする請求項７に記載の植物栽培用照明装置とした。
また、請求項９に係る発明としては、照明面と、前記照明面と対向する栽培面と、で構成される植物栽培システムであって、前記照明面には請求項１乃至８のいずれかに記載の植物栽培用照明装置を備えることを特徴とする植物栽培システムとした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の植物栽培用照明装置は、所望の領域に無駄無く光を照射することができ、照明効率が高くすることができた。本発明の植物栽培用照明装置は、植物工場にかかるコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の植物栽培用照明装置の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の植物栽培用照明装置の使用した植物栽培システムの模式断面図である。
【図３】図３は、本発明の植物栽培用照明装置の光の伝搬を示す説明図である。
【図４】図４（ａ）は、レンズアレイが無い導光体の平面模式図である。図４（ｂ）は、レンズアレイがない導光体を、入射面側から眺めた場合の光の進路を表す断面模式図である。
【図５】図５（ａ）はレンズアレイを備える導光体の平面模式図である。図５（ｂ）は、導光体を、入射面側から眺めた場合の光の進路を表す断面模式図である。
【図６】図６は、本発明の植物栽培用照明装置の斜視図（別の態様）である。
【図７】図７は、本発明の植物栽培用照明装置の光の伝搬を示す説明図（別の態様）である。
【図８】図８は、本発明の植物栽培用照明装置の導光体の第１主面に設けられる光偏向要素の配置図である。
【図９】図９は、本発明の照明装置の導光体の第１主面に設けられる光偏向要素の形状の変形例である。
【図１０】図１０は、図９（ｄ）に示した光偏向要素の第１主面における配置図を示したものである。
【図１１】図１１は、本発明の導光体に設けられるレンズアレイの変形例の模式図である。
【図１２】図１２は、本発明のレンズシートに設けられるプリズムレンズの変形例の模式図である。
【図１３】図１３は、［ケース１］の光学シミュレーションの結果である。
【図１４】図１４は、［ケース２］の光学シミュレーションに用いた、各ＬＥＤの外周に図１２に示すような四角錐体の反射板の模式図である。
【図１５】図１５は、［ケース２］の光学シミュレーションの結果である。
【図１６】図１６は、［ケース３］の光学シミュレーションの結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の植物栽培用照明装置について説明する。
【００１１】
図１に、本発明の植物栽培用照明装置の斜視図を示した。本発明の植物栽培用照明装置にあっては、光源１と、導光体２とレンズシート３を備える。
【００１２】
本発明の植物栽培用照明装置に用いられる導光体２は、第１主面２１と、第１主面と対向する第２主面２２と、第１主面２１と前記第２主面とを接続する４つの側端面を備える。４つの側端面のうち少なくとも１つは、光源１からの光が入射する入射面２３となる。第１主面２１には入射面２３から入射し導光体内を導光する光源１からの光を前記第２主面２２側へと偏向する凹状または凸状の光偏向要素２４を備える。また、導光体は、第２主面２２に導光体の入射面の法線方向（Ｙ方向）に延在するレンズアレイ２５を備える。図１にあっては、導光体の第１主面に設けられる光偏向要素２４は凹状であり、導光体２の入射面２３と平行方向（Ｘ方向）に延在するプリズム形状（溝形状）となっている。また、図１にあっては、導光体２の第２主面に設けられるレンズアレイ２５は、レンチキュラーレンズとなっている。
【００１３】
本発明の植物栽培用照明装置に用いられるレンズシート３は、導光体２の第２主面２２と対向する面に導光体の入射面と平行方向（Ｘ方向）に延在するプリズムレンズ３１を備える。
【００１４】
図２に、本発明の植物栽培用照明装置の使用した植物栽培システムの模式断面図を示した。本発明の植物栽培用照明装置５は、前記レンズシート３の前記プリズムレンズ３１面と反対側の面が、支持体８上に植物６が植えられた栽培面７と対向するように設けられる。なお、植物栽培用照明装置５の導光体２及び光源１は、光を反射する反射板を備える筐体４に収納されている。筐体４を用いることで、導光体２から漏れた光を筐体４の反射板により導光体２に再入射させることができ、より照明効率を高くすることができる。反射板は図２に示すように筐体４と一体でも良く、またシート状の反射板が筐体に配置されても良い。光源１から発生した光Ｌは、導光板２の入射面２３から入射し、第１主面２１に形成される光偏向要素２４によって偏向され、第２主面２２から射出し、レンズシート３に入射し、レンズシート３から射出され、支持体８上に植物６が植えられた栽培面７に照射される。
【００１５】
本発明の植物栽培用照明装置５に用いられる導光体２にあっては、第１主面２１に形成される。光偏向要素２４が栽培面７に均一に光が照射されるよう設計されて配置される。
【００１６】
図３に、本発明の植物栽培用照明装置５の光の伝搬を示す説明図を示した。図３（ａ）は、導光体２およびレンズシート３の全体図であり、図３（ｂ）は、導光体２の光偏向要素２４部分の拡大図であり、図３（ｃ）は、レンズシート３のプリズムレンズ３１部分の拡大図である。
【００１７】
本発明の植物栽培用照明装置５に用いられる導光体２にあっては、光偏向要素２４が凹状である場合、光入射面２３の法線方向（Ｙ方向）断面における第１主面２１と光偏向要素２４の光源が配置された側のなす角（θＡ）が１°以上１０°以下の範囲内であることを特徴とする。上記角度θＡを１°以上１０°以下の範囲内とすることにより、入射面から入射した光源の光は第１主面上に設けられた光偏向要素２４によってその進路が微小に変更され、第２射出面から射出する際に第２主面に対して小さい角度で射出される。そして、本発明の植物栽培用照明装置５にあっては、当該第２主面に対して低角に射出された光を、レンズシート３のプリズムレンズ３１によって垂直方向に立ち上げて、レンズシートから射出している。
【００１８】
本発明者は、導光体２の第１主面２１に形成される光偏向要素２４の第１主面２１とのなす角度θを調整することにより、導光体２の第２主面２２から射出する光をあえて低角且つ挟角とし、第２主面に対向して設けられるレンズシート３のプリズムレンズ３１によって、垂直方向に立ち上げて、レンズシート３から射出することにより、より効率的に植物６に対し、光を照射することができることを見出し本発明にいたった。
【００１９】
導光体２に光偏向要素２４が無い場合、光は導光体２の屈折率と外部環境（空気）の屈折率との差から生じる全反射によって、導光体２内部を伝搬する。光偏向要素２４は光の進路を微小に変更し、導光体２と空気との全反射条件を崩すことで導光体２の第２主面２２から光を射出させる。すなわち、光偏向要素２４の光入射面２３の法線方向（Ｙ方向）断面における第１主面２１と光偏向要素２４の光源１が配置された側のなす角（θＡ）が小さいほど、導光体２の第２主面２２から射出される光は低角に、そして光Ｌの広がりは挟角になり、効率的に植物６に対してレンズシート３から射出される光Ｌを照射できる。しかしながら一方で、θＡが小さ過ぎると導光体２内部を伝搬する光のごく一部の光しか射出出来なくなるという課題が生じる。つまり、光入射面２３の法線方向（Ｙ方向）断面における第１主面２１と光偏向要素２４の光源が配置された側のなす角（θＡ）が１°に満たない場合、導光体２内部を伝搬する光のうち第２主面２２から射出出来ない光が増大してしまう。一方、光入射面２３の法線方向（Ｙ方向）断面における第１主面２１と光偏向要素２４の光源が配置された側のなす角（θＡ）が１０°を超える場合、第２主面２２から射出される光は増えるものの、光の広がりが広角となり、レンズシート３から射出される光Ｌのうち、垂直方向以外へと立ち上がる光が増大してしまう。
【００２０】
次に、導光体の第２主面２２上に設けられるレンズアレイ２５の機能について図４および図５を用いて説明する。
図４（ａ）は、レンズアレイ２５が無い導光体２の平面模式図である。レンズアレイ２５が無い場合、光源１から射出された光は、入射面２３から導光体２に入射し、導光体２内部を扇状に広がりながら導光する。図４（ｂ）は、レンズアレイ２５が無い導光体２を、入射面２３側から眺めた場合の光の進路を表す断面模式図である。光は第１主面２１と第２主面２２で内部反射を繰り返しながら広がって伝播する。
【００２１】
一方、図５（ａ）はレンズアレイ２５を備える導光体２の平面模式図である。レンズアレイ２５がある場合、入射面２３から入射した光は、レンズアレイ２５の内側面によって、入射面２３と平行な方向における向きを変えながら反射を繰り返して導光する。図５（ｂ）は、レンズアレイ２５を備える導光体２を、入射面２３側から眺めた場合の光の進路を表す断面模式図である。光は、レンズアレイ２５で反射されて、向きが変えられるので、レンズアレイ２５がない場合と比べて扇状に広がらずに略直線状に伝播する。このように、導光体２の第２主面２２上に前記導光体２の入射面２３の法線方向に延在するレンズアレイ２５を設けることにより、入射面２３から導光体２に入射した光を、略直線状に伝播させることができる。
【００２２】
またレンズアレイ２５のもう一つの効果としては、導光体２から射出される光のうち、Ｘ方向の射出光を制御することである。本発明の植物栽培用照明装置５のＹ方向の射出光の制御は、導光体２の第１主面２１に形成される光偏向要素２４とレンズシート３によってなされるが、Ｘ方向の射出光の制御は第２主面２２に形成されるレンズアレイ２５が担う。そこでレンズアレイ２５のアスペクト比（レンズ幅とレンズ高さの比）は１０％以上６０％以下の範囲であることが望ましい。レンズアレイ２５のアスペクト比が１０％を下回ると、射出光におけるＹ方向の集光性が足りず、栽培面７外へと向かう光が増大し、光の利用効率が低下してしまう。またアスペクト比６０％を超えると、レンズアレイ２５の成形性が悪化する一方で射出光におけるＹ方向の集光性はアスペクト比６０％以下の場合と比べても大きく向上することは無く、むしろ低下することも有りうる。
【００２３】
さらには、本発明の植物栽培用照明装置５にあっては、導光体２の第１主面に形成される光偏向要素が凹状である場合は、前記第１主面２１と前記光偏向要素２４の前記光源１が配置された側と反対側のなす角（θＢ）が４０°以上７０°以下の範囲内であることが好ましい。上述した通り、導光体２内部の光は導光体２の屈折率と空気の屈折率とによる全反射によって伝搬する。このとき前記第１主面２１と前記光偏向要素２４の前記光源１が配置された側と反対側のなす角（θＢ）が全反射角より小さい場合、θＢ側の面に入射する光が生じてしまい、効率的に導光体２の射出面２２から射出することが出来なくなってしまう。後述するように、導光体２の材質としては透明性の観点からＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表されるアクリル樹脂が望ましく、ＰＭＭＡの屈折率と空気の屈折率とによる全反射角は約４５°となる。但し導光体２内部を全反射角ギリギリで導光する光の量は多くないため、前記第１主面２１と前記光偏向要素２４の前記光源１が配置された側と反対側のなす角（θＢ）が４０°以上であることが好ましい。より好ましくは全ての導光がθＢ側の面に入射しない４５°以上である。一方、前記第１主面２１と前記光偏向要素２４の前記光源が配置された側と反対側のなす角（θＢ）が７０°を超えると導光体２の成形性が悪くなり、狙った形状の光偏向要素２４を形成できない場合がある。
【００２４】
本発明の植物栽培用照明装置５にあっては、導光体２の第１主面２１に形成される光偏向要素２４が、前記入射面２３と平行方向（Ｘ方向）に延在するプリズム形状であることが好ましい。光偏向要素２４としては、後述するようにドット形状も選択されうる。製造容易性を考慮すると前記入射面２３と平行方向（Ｘ方向）に延在するレンズであることが好ましい。
【００２５】
さらには、本発明の植物栽培用照明装置にあっては、レンズシート３のプリズムレンズ３１の頂角（φ）が５０°以上７０°以下の範囲内であることが好ましい。図３（ａ）に図示されるように、導光体２の第２主面２２から射出された光は、レンズシート３のプリズムレンズ３１の２つの面のうち光源１側の面より入射し、光源１側とは反対の面と空気との全反射によって反射されレンズシート３から垂直方向へと射出される。そしてレンズシート３のプリズムレンズ３１の頂角（φ）を５０°以上７０°以下とすることにより、より垂直に光を射出することが可能となる。頂角φが５０°に満たない場合、レンズシート３のプリズムレンズ３１の光源１側とは反対の面において全反射せずに屈折透過してしまう光が増え、垂直方向へと射出する光Ｌの量が低下してしまうことがある。一方、頂角が７０°を超える場合には、垂直方向以外へと立ち上がる光が増え、やはり垂直方向へと射出する光Ｌの量が低下してしまうことがある。
【００２６】
また、ここまで光偏向要素２４が凹状である場合について説明してきたが、光偏向要素２４は凸状であっても良い。図６に、本発明の植物栽培用照明装置の斜視図（別の態様）を示した。図６にあっては、導光体の第１主面に設けられる光偏向要素２４は凸状であり、導光体２の入射面２３と平行方向（Ｘ方向）に延在するプリズム形状となっている。図７に、本発明の植物栽培用照明装置５の光の伝搬を示す説明図（別の態様）を示した。図７にあっては、導光体の第１主面に設けられる光偏向要素２４は凸状であり、図７（ａ）は、導光体２およびレンズシート３の全体図であり、図７（ｂ）は、導光体２の光偏向要素２４部分の拡大図であり、図７（ｃ）は、レンズシート３のプリズムレンズ３１部分の拡大図である。光偏向要素２４が凸状である場合、前述した凹状の光偏向要素２４のθＡとθＢとの位置関係は反対となる。すなわち、光偏向要素２４の光入射面２３の法線方向（Ｙ方向）断面における第１主面２１と光偏向要素２４の光源１が配置された側のなす角がθＢであり、前記第１主面２１と前記光偏向要素２４の前記光源１が配置された側と反対側のなす角がθＡとなる。
【００２７】
さらに詳細に、本発明の植物栽培用照明装置について説明する。
【００２８】
本発明の光源１としては、点光源を用いることができる。点光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いることができ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤや光の３原色である赤色、緑色、青色のチップで構成されるＲＧＢ−ＬＥＤ等を用いることができる。または最近の植物成長の研究においては、植物成長に有用な波長の光が分かってきており、その有用な波長に合わせた単色のＬＥＤを用いても良い。また、光源１としては蛍光管を用いることもできる。
【００２９】
本発明の植物栽培用照明装置５には筐体４と一体となった、または独立する反射板４ａを用いることが出来る。反射板４ａは導光体２の第２主面２２以外から射出される光を導光体２へと戻し第２主面２２から効率的に射出する光を増大させる。このとき、反射板４ａの全反射率は９０％以上であることが望ましい。全反射率が高いほど、光のロスが少なくなるためである。一方で全反射率のうち正反射率は５％以上であることが望ましい。導光体２の第１主面２１と反射板４ａとは平行に配置されるため、反射板４ａの正反射率が高いほど、第１主面２１から漏れ出た光が散乱されずに導光体２へと再入射するため、効率的に第２主面２２から射出出来るためである。より好ましくは正反射率が２０％以上である。従来の白色反射シートは正反射率を下げて拡散反射率を高めることを目的としているため、正反射率は３％程度、またはそれ以下である。本発明の植物栽培用照明装置５においては、正反射率を５％以上に高めた白色反射シート、より好ましくは正反射率が２０％以上の反射シートであって、金属光沢性の反射シートであることが最も望ましい。
【００３０】
本発明の導光体２は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表されるアクリル樹脂、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等の透明樹脂を用いて、押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって、第１主面２１に形成される光偏向要素２４および第２主面２２に形成されるレンズアレイ２５を一体で成形することにより作製される。また、平板の導光体２を上述した製法で成形した後、光偏向要素２４及びレンズアレイ２５を印刷法や、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂、放射線硬化樹脂などを用いて形成し、導光体２を作製することもできる。
【００３１】
本発明のレンズシート３は、導光板２と同様に、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表されるアクリル樹脂、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等の透明樹脂を用いて、押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって、プリズムレンズ３１を一体で成形することにより作製される。また、平板のシートを上述した製法で成形した後、プリズムレンズ３１を、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂、放射線硬化樹脂などを用いて形成し、レンズシート３を作製することもできる。
【００３２】
本発明の植物栽培用照明装置５の変形例について説明する。
【００３３】
図８に本発明の植物栽培用照明装置５の導光体２の第１主面２１に設けられる光偏向要素２４の配置図を示した。図８（ａ―１）は、導光体２の４角側端面のうちの１つの面に光源１を備える場合の光偏向要素２４の平面図である。図８（ａ−２）は、導光体２の４角側端面のうちの１つの面に光源１を備える場合の光偏向要素２４の断面図である。図８（ｂ−１）は、導光体２の４角側端面のうちの対向する２つの面に光源１を備える場合の光偏向要素２４の平面図である。図８（ｂ−２）は、導光体２の４角側端面のうちの２つの面に光源１を備える場合の光偏向要素２４の断面図である。
【００３４】
図８（ａ−１）および（ａ−２）は、図１、図２に示すような、入射面２３が１つの場合の光偏向要素２４の配置図である。第１主面２１に形成される凹状の光偏向要素２４は、入射面２３から全て同じ向きになるように配置される。
【００３５】
図８（ｂ−１）および（ｂ−２）は、入射面２３が対向する２つの場合の光偏向要素２４の配置図である。図８（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すように、導光体２の４つの側端部のうち対向する２つの面が光入射面２３となる場合には、当該２つの入射面２３のいずれからも離れた、第１主面２１の中央部において光偏向要素２４の向きが左右反転するように配置される。なお、図中においては光偏向要素２４が光源１に近いほど疎に、光源１から離れるほど密に配置されているが、光偏向要素２４の配置設計はこれに限ったものではない。栽培面７を均一に照射するために光偏向要素２４の配置は適宜設計される。
【００３６】
図９に、本発明の植物栽培用照明装置５の導光体２の第１主面２１に設けられる光偏向要素２４の形状の変形例を示した。
図９（ａ−１）は、図１に示した光偏向要素２４の斜視図である。図９（ａ−２）は、図９（ａ−２）の光偏向要素２４の断面図である。
図９（ｂ−１）は、図１に示した光偏向要素２４の斜視図である。図９（ｂ−２）は、図９（ｂ−２）の光偏向要素２４の断面図である。
図９（ｃ−１）は、図１に示した光偏向要素２４の斜視図である。図９（ｃ−２）は、図９（ｃ−２）の光偏向要素２４の断面図である。
図９（ｄ−１）は、図１に示した光偏向要素２４の斜視図である。図９（ｄ−２）は、図９（ｄ−２）の光偏向要素２４の断面図である。
図９（ｅ−１）は、図１に示した光偏向要素２４の斜視図である。図９（ｅ−２）は、図９（ｅ−２）の光偏向要素２４の断面図である。
本発明の植物栽培用照明装置５の導光体２の光偏向要素２４にあっては、図９（ａ−１）、（ａ−２）に示したようなアレイ状のプリズム形状だけでなく、ドット形状の光偏向要素２４を用いることもできる。
【００３７】
図１０は、図９（ｄ）に示した光偏向要素２４の第１主面２１における配置図を示したものである。図１０（ａ）は、導光体２の４角側端面のうちの１つの面に光源１を備える場合の光偏向要素の配置図である。図１０（ｂ）は、導光体２の４角側端面のうちの対向する２つの面に光源１を備える場合の光偏向要素２４の平面図である。
【００３８】
図１１は、本発明の導光体２に設けられるレンズアレイ２５の変形例の模式図である。本発明の導光体２に用いられるレンズアレイ２５にあっては、図１１（ａ）に示すようなレンチキュラーレンズだけでなく、図１１（ｂ）に示すようなプリズム形状のレンズを用いることもできる。
【００３９】
図１２は、本発明のレンズシート３に設けられるプリズムレンズ３１の変形例の模式図である。本発明のプリズムレンズ３１にあっては、図１２（ａ）に示すような対称なプリズムレンズ３１だけでなく、図１２（ｂ）に示すような非対称なプリズムレンズ３１を用いることもできる。
【００４０】
本発明の植物栽培用照明装置を使用した植物栽培システムは、植物栽培用照明装置とあわせ、植物を支持するための支持体、支持体に水を供給する水供給装置を少なくとも備える。植物を支持するための支持体および水供給装置は公知のものを使用できる。
【００４１】
本発明の植物栽培用照明装置５の効果を確認するため、以下の光学シミュレーション（Ｒａｙ  Ｔｒａｃｅシミュレーション）をおこなった。光学シミュレーションに使用するＬＥＤは、［ケース１］、［ケース２］、［ケース３］で同一（直径１．８ｍｍ）、同数（１０５個）とした。解析は、栽培面７（６０ｃｍ×６０ｃｍ角）に入射する光の光量でおこなった。ただし、光の広がりを確認するため、後述する図１３、図１５、図１６のシミュレーション結果では、９０ｃｍ×９０ｃｍ角を表示している。
【００４２】
［ケース１］栽培面７と対向するように複数のＬＥＤを配置した場合（その１）
ＬＥＤは、４０ｃｍ×４０ｃｍ角の範囲内に２１個×５列（＝１０５個）で面状に配置した。配列したＬＥＤの四隅のＬＥＤの距離が４０ｃｍである。
ＬＥＤと栽培面７との距離は２５ｃｍとした。一面に形成されたＬＥＤと栽培面７は対向するように配置されている。
ＬＥＤの配向は一般的な配向特性であるランバートであるとした。
［ケース１］の光学シミュレーションの結果を図１３に示した。
光学シミュレーションの結果、配置した１０５個のＬＥＤの全光量を１００％としたとき、６０ｃｍ×６０ｃｍ角の範囲に照射される光量は５４．５％となった。これは、約半分の光が照射面外に漏れていることを示している。
【００４３】
［ケース２］栽培面７と対向するように複数のＬＥＤを配置した場合（その２）
ＬＥＤは、４０ｃｍ×４０ｃｍ角の範囲内に２１個×５列（＝１０５個）で面状に配置した。配列したＬＥＤの四隅のＬＥＤの距離が４０ｃｍである（［ケース１］と同じ）。
ＬＥＤと栽培面７との距離は２５ｃｍとした。一面に形成されたＬＥＤと照射面は対向するように配置されている（［ケース１］と同じ）。
ＬＥＤの配向は一般的な配向特性であるランバートであるとした（［ケース１］と同じ）。
ＬＥＤから発生する光をより効率的に栽培面７に照射することを目的として、各ＬＥＤの外周に図１４に示すような四角錐体の反射板（反射率９５％／拡散反射）１１を設けた。当該四角錐体の反射板の頂角は１２０°である。凹部（四角錐）の頂部にＬＥＤは設けられる。
［ケース２］の光学シミュレーションの結果を図１５に示す。
光学シミュレーションの結果、配置した１０５個のＬＥＤの全光量を１００％としたとき、６０ｃｍ×６０ｃｍ角の範囲に照射される光量６０％であり、［ケース１］と比較して１０％照明効率が向上していることが示された。これは、反射板１１を設けたことによるものである。
【００４４】
［ケース３］本発明の植物栽培用照明装置５を用いた場合
導光体２は、図１に示すような導光体２とし、５０ｃｍ×５０ｃｍ×厚さ２ｍｍの大きさとした。
ＬＥＤは、導光体２の側端部に５０ｃｍわたり等間隔に１０５個配置した。
図２に示すように、レンズシート３と栽培面７を配置し、レンズシート３の光射出面と照射面との距離は２５ｃｍとした（［ケース１］と同じ）。
ＬＥＤの配向は一般的な配向特性であるランバートであるとした（［ケース１］と同じ）。
［ケース３］の光学シミュレーションの結果を図１６に示す。
光学シミュレーションの結果、配置した１０５個のＬＥＤの全光量を１００％としたとき、６０ｃｍ×６０ｃｍ角の範囲に照射される光量７４．５％であり、［ケース１］と比較して３７％照明効率が向上していることが示された。本発明の植物栽培用照明装置５が、従来の照明（［ケース１］、［ケース２］）と比較して光の広がりを抑え、きわめて高い照明効率を示すことが確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１      光源
１１    反射板
２      導光体
３      レンズシート
４      筐体
５      植物栽培用照明装置
６      植物
７      栽培面
８      支持体
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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