(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１発光素子と、前記第１発光素子とは異なる発光ピーク波長を有する第２発光素子とにより構成される発光素子ユニットが、一方向に沿って並ぶように複数配置されることによって発光素子列が形成されてなる植物育成用照明装置において、
前記発光素子ユニットは、前記一方向に離間して配置された２個の第２発光素子と、当該２個の第２発光素子の間に配置された１個の第１発光素子とによって構成されており、
前記発光素子列の少なくとも一方の端部に位置する２個以上の発光素子ユニットにおける、互いに隣接する発光素子ユニットの第１発光素子の間の距離が、当該発光素子列の中央部に位置する２個以上の発光素子ユニットにおける、互いに隣接する発光素子ユニットの第１発光素子の間の距離よりも短く、
前記端部に位置する発光素子ユニットにおける２個の第２発光素子の間の距離が、前記中央部に位置する発光素子ユニットにおける２個の第２発光素子の間の距離より短いことを特徴とする植物育成用照明装置。
【請求項２】
前記発光素子列の少なくとも一方の端部に３個以上の発光素子ユニットが位置されており、これらの３個以上の発光素子ユニットにおいて、前記中央部から離間するに従って、互いに隣接する発光素子ユニットの第１発光素子の間の距離が短くなることを特徴とする請求項１に記載の植物育成用照明装置。
【請求項３】
前記発光素子列の少なくとも一方の端部に３個以上の発光素子ユニットが位置されており、これらの３個以上の発光素子ユニットにおいて、前記中央部から離間するに従って、２個の第２発光素子の間の距離が短くなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の植物育成用照明装置。
【請求項４】
前記発光素子ユニットを構成する前記第１発光素子の光合成光量子束密度と当該発光素子ユニットを構成する前記第２発光素子の光合成光量子束密度とを個別に調光するための制御部が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の植物育成用照明装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の植物育成用照明装置を用いたことを特徴とする植物水耕栽培装置。
【請求項６】
請求項５に記載の植物水耕栽培装置において、植物体を、前記植物育成用照明装置と当該植物体との距離を１５ｃｍ以内に近付けた状態で栽培することを特徴とする植物水耕栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物育成用照明装置、並びに植物水耕栽培装置および植物水耕栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、植物栽培方法の或る種のものとしては、植物工場内において、適切な条件下に栄養、水、人工光源および温度等の生育条件を完全に管理した状態で植物を水耕栽培する植物水耕栽培方法が提案されている。そして、人工光源としては、ＬＥＤ素子などの発光素子を備えた植物育成用照明装置が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。
具体的に、特許文献１には、発光波長が異なる２種類のＬＥＤ素子を備え、植物の光合成に有効な波長６６０ｎｍ付近の赤色光と波長４５０ｎｍ付近の青色光とを放射する植物育成用照明装置が開示されている。この植物育成用照明装置においては、矩形状の領域に、２種類のＬＥＤ素子（具体的には、赤色ＬＥＤ素子と白色ＬＥＤ素子）の多数が縦横に並ぶように配置されている。具体的には、複数の赤色ＬＥＤ素子が一方向に並ぶように配置された赤色ＬＥＤ素子列と、複数の白色ＬＥＤ素子が一方向に並ぶように配置された白色ＬＥＤ素子列とが、素子列を構成する複数のＬＥＤ素子が並ぶ一方向に垂直な方向（以下、「素子列垂直方向」ともいう。）に沿って交互に等間隔で配列されている。すなわち、素子列垂直方向においては、赤色ＬＥＤ素子と白色ＬＥＤ素子とが、素子列垂直方向に沿って交互に等間隔で配置されている。
また、特許文献２には、発光波長が異なる２種類以上のＬＥＤ素子（具体的には、例えば赤色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子）を備え、複数のＬＥＤ素子が一方向に沿って並ぶように等間隔で配置された棒状の植物育成用照明装置が開示されている。この照明装置において、複数のＬＥＤ素子を直線状に配置する場合には、２種類のＬＥＤ素子（赤色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子）を交互に配置することが好ましく、そのようにすることにより、植物育成用照明装置の長手方向、すなわち複数のＬＥＤ素子が並ぶ一方向の輝度分布が均一となるとされている。また、発光波長が異なる２種類以上のＬＥＤ素子としては、赤色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子との組み合わせに限らず、種々の波長域のＬＥＤ素子の組み合わせで検証が行われている。
また、特許文献３には、複数のＬＥＤ素子列が、素子列を構成する複数のＬＥＤ素子が並ぶ一方向に垂直な方向に沿って配置される際に、前記ＬＥＤ素子列を等間隔に配置、又は端側での前記ＬＥＤ素子列の列数が多くなるよう配置したＬＥＤ照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３９４１７号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１８０７７４号公報
【特許文献３】特開２０１４−２７９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らが研究を重ねた結果、複数のＬＥＤ素子が一方向に沿って等間隔で配置された植物育成用照明装置には、種々の問題があることが明らかとなった。
具体的に説明すると、植物育成用照明装置の照明領域において、中央部の照度が、ＬＥＤ素子の配列方向における両端部の照度よりも大きくなり、当該配列方向の照度分布に十分な均一性が得られない、という問題がある。このような問題が生じることによれば、植物育成用照明装置を利用して育成した植物個々の育成にむらが発生する。
また、発光波長が異なる２種類のＬＥＤ素子を交互に配置することによっては、特に発光素子列が長尺な場合に、植物育成用照明装置の照明領域の全域において、植物育成用照射装置からの放射光を、第１発光素子の光合成光量子束密度と第２発光素子の光合成光量子束密度との比が植物を育成するために好ましいとされる比率のものにすることが容易ではない、という問題がある。これらの問題に対して、特許文献１〜特許文献３に記載の照明装置では、発光波長の異なる２種類の発光素子を一方向に交互に配置した際の、各発光素子の照度分布や比率に応じた配置が考慮されていなかった。
【０００５】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、発光素子列の配列方向における照度の均一性が高い照明領域を形成することのできる植物育成用照明装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、広面積の栽培領域においても、植物を高い育成効率で育成することのできる植物水耕栽培装置および植物水耕栽培方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の植物育成用照明装置は、第１発光素子と、前記第１発光素子とは異なる発光ピーク波長を有する第２発光素子とにより構成される発光素子ユニットが、一方向に沿って並ぶように複数配置されることによって発光素子列が形成されてなる植物育成用照明装置において、
前記発光素子ユニットは、前記一方向に離間して配置された２個の第２発光素子と、当該２個の第２発光素子の間に配置された１個の第１発光素子とによって構成されており、
前記発光素子列の少なくとも一方の端部に位置する２個以上の発光素子ユニットにおける、互いに隣接する発光素子ユニットの第１発光素子の間の距離が、当該発光素子列の中央部に位置する２個以上の発光素子ユニットにおける、互いに隣接する発光素子ユニットの第１発光素子の間の距離よりも短く、
前記端部に位置する発光素子ユニットにおける２個の第２発光素子の間の距離が、前記中央部に位置する発光素子ユニットにおける２個の第２発光素子の間の距離より短いことを特徴とする。
【０００７】
本発明の植物育成用照明装置においては、前記発光素子列の少なくとも一方の端部に３個以上の発光素子ユニットが位置されており、これらの３個以上の発光素子ユニットにおいて、前記中央部から離間するに従って、互いに隣接する発光素子ユニットの第１発光素子の間の距離が短くなることが好ましい。
【０００８】
本発明の植物育成用照明装置においては、前記発光素子列の少なくとも一方の端部に３個以上の発光素子ユニットが位置されており、これらの３個以上の発光素子ユニットにおいて、前記中央部から離間するに従って、２個の第２発光素子の間の距離が短くなることが好ましい。
【０００９】
本発明の植物育成用照明装置においては、前記発光素子ユニットを構成する前記第１発光素子の光合成光量子束密度と当該発光素子ユニットを構成する前記第２発光素子の光合成光量子束密度とを個別に調光するための制御部が設けられていることが好ましい。
【００１０】
本発明の植物水耕栽培装置は、前記の植物育成用照明装置を用いたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の植物水耕栽培方法は、前記の植物水耕栽培装置において、植物体を、前記植物育成用照明装置と当該植物体との距離を１５ｃｍ以内に近付けた状態で栽培することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の植物育成用照明装置においては、発光素子列が、１個の第１発光素子と２個の第２発光素子とが交互に並設された発光素子ユニットの複数によって構成されている。そして、発光素子列の少なくとも一方の端部においては、互いに隣接する発光素子ユニットの第１発光素子間の距離および２個の第２発光素子の間の距離が、各々、当該発光素子列の中央部における互いに隣接する発光素子ユニットの第１発光素子間の距離および２個の第２発光素子の間の距離よりも短くなっている。そのため、植物育成用照明装置の照明領域において、発光素子列の配列方向の照度分布に十分な均一性が得られる。また、発光素子列が長尺な場合であっても、植物育成用照明装置の照明領域の全域において、植物育成用照射装置からの放射光を、赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度との比が植物を育成するために好ましいとされる比率のものとすることが容易にできる。
従って、本発明の植物育成用照明装置によれば、発光素子列の配列方向における照度の均一性が高い照明領域を形成することができる。その結果、広面積の栽培領域においても、植物を高い育成効率で育成することができる。
【００１３】
本発明の植物水耕栽培装置は、本発明の植物育成用照明装置が用いられており、当該植物育成用照明装置によって発光素子列の配列方向における照度の均一性が高い照明領域が形成されるため、広面積の栽培領域においても、植物を高い育成効率で育成することができる。
【００１４】
本発明の植物水耕栽培方法は、本発明の植物水耕栽培装置を用い、植物体を、本発明の植物育成用照明装置と当該植物体との距離を１５ｃｍ以内に近付けた状態で栽培するものである。そのため、植物育成用照明装置によって発光素子列の配列方向における照度の均一性が高い照明領域を形成することができ、また、高い光エネルギー利用効率が得られると共に、植物体において熱負荷に起因する葉焼けなどの弊害が生じることがない。
従って、本発明の植物水耕栽培方法によれば、広面積の栽培領域においても、植物を高い育成効率で育成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の植物育成用照明装置の一実施形態を示す説明用正面図である。
【図２】本発明の植物育成用照明装置の他の実施形態を示す説明用正面図である。
【図３】実験例１において用いた植物水耕栽培装置の構成の概略を示す説明図である。
【図４】実験例１において、図３の植物水耕栽培装置の栽培水槽内に配置した栽培パネル内にレタスの苗を植えた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の植物育成用照明装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の植物育成用照明装置の一実施形態を示す説明用正面図である。
この植物育成用照明装置１０は、矩形状の枠体（図示省略）の内部に、第１発光素子としての発光ピーク波長が５００ｎｍ以下の青色発光素子２３Ａと、第２発光素子としての発光ピーク波長が６００ｎｍ以上の赤色発光素子２３Ｂとにより構成される発光素子ユニット２３を複数（図の例においては２２個であり、そのうちの８個が示されている。）備えたものである。そして、この植物育成用照明装置１０においては、複数の発光素子ユニット２３が、長尺な矩形状の基板２１の一方向、具体的には長手方向に沿って並ぶように配置されている。このように、基板２１上には、複数の発光素子ユニット２３によって直線状の発光素子列が形成されており、この発光素子列によって発光領域が形成されている。
この図の例において、基板２１の全長は、１１０７ｍｍであり、発光領域の全長、すなわち発光素子列の全長は、１０７６ｍｍである。
【００１７】
また、植物育成用照明装置１０において、基板２１は、例えばアルミニウムよりなる長尺な矩形板状基体の表面に、配線パターンが形成された絶縁膜が積層されてなるものである。
また、複数の発光素子ユニット２３は、各々、１個の青色発光素子２３Ａと２個の赤色発光素子２３Ｂとにより構成されている。これらの発光素子ユニット２３において、２個の赤色発光素子２３Ｂは、複数の発光素子ユニット２３が並ぶ一方向、すなわち基板２１の長手方向に互いに離間して配置されており、これらの２個の赤色発光素子２３Ｂの間には青色発光素子２３Ａが配置されている。このようにして、基板２１上には、個数比（赤色発光素子：青色発光素子）が２：１の割合で複数（図の例では４４個であり、そのうちの１６個が示されている。）の赤色発光素子２３Ｂと複数（図１の例では２２個であり、そのうちの８個が示されている。）の青色発光素子２３Ａとが、当該基板２１の長手方向に並んで配置されている。ここに、図１おいては、青色発光素子２３Ａおよび赤色発光素子２３Ｂのうちの青色発光素子２３Ａを斜線のハッチングを付して示している。
この図の例において、４４個の赤色発光素子２２Ｂは、１１個の赤色発光素子２２Ｂが直列接続された４つの赤色発光素子直列接続ユニットに分けられており、４つの赤色発光素子直列接続ユニットは並列接続された状態で電源に接続された点灯回路（図示省略）に電気的に接続されている。一方、２２個の青色発光素子２３Ａは、１１個の青色発光素子２３Ａが直列接続された２つの青色発光素子直列接続ユニットに分けられており、２つの青色発光素子直列接続ユニットは並列接続された状態で電源に接続された点灯回路（図示省略）に電気的に接続されている。
【００１８】
そして、発光素子列においては、２個以上の発光素子ユニットが位置される中央部Ｃと、当該中央部Ｃの両端に位置する、２個以上の発光素子ユニットが位置される端部Ｅのうちの少なくとも一方の端部Ｅとでは、互いに隣接する発光素子ユニット２３の青色発光素子２３Ａの間の距離（以下、「青色発光素子間距離」ともいう。）が異なっている。
具体的に説明すると、発光素子列を構成する複数の発光素子ユニット２３は、端部Ｅにおける青色発光素子間距離ＸＥが、中央部Ｃにおける青色発光素子間距離ＸＣよりも短くなるように配置されている。
この図の例において、２つの端部Ｅは、同一の構成を有しており、各々、２個の発光素子ユニット２３が位置されている。また、２つの端部Ｅにおける複数の青色発光素子間距離ＸＥは全て同一である。すなわち、２つの端部Ｅにおいては、全ての青色発光素子が等間隔で配置されている。
一方、中央部Ｃには、１８個の発光素子ユニットが位置されており、そのうちの４個の発光素子ユニット２３が図１に示されている。また、中央部Ｃにおける複数の青色発光素子間距離ＸＣは全て同一である。すなわち、中央部Ｃにおいては、全ての青色発光素子２３Ａが等間隔で配置されている。
また、互いに隣接する、中央部Ｃに位置する発光素子ユニット２３と端部Ｅに位置する発光素子ユニット２３とにおける青色発光素子間距離は、端部Ｅにおける青色発光素子間距離ＸＥよりも長く、かつ中央部Ｃにおける青色発光素子間距離ＸＣよりも短くなっている。
【００１９】
端部Ｅにおける青色発光素子間距離ＸＥは、中央部Ｃにおける青色発光素子間距離ＸＣの９３％以下であることが好ましく、より好ましくは８９％以下である。
【００２０】
また、発光素子列においては、図１に示されているように、端部Ｅにおいて互いに隣接する発光素子ユニット２３の間の距離ＺＥが、中央部Ｃにおいて互いに隣接する発光素子ユニット２３の間の距離ＺＣよりも短いことが好ましい。すなわち、端部Ｅにおいて互いに隣接する赤色発光素子２３Ｂの間の距離ＺＥが、中央部Ｃにおいて互いに隣接する赤色発光素子２３Ｂの間の距離ＺＣよりも短いことが好ましい。
端部Ｅにおける発光素子ユニット２３の間の距離ＺＥは、中央部Ｃにおける発光素子ユニット２３の間の距離ＺＣの８４％以下であることが好ましく、より好ましくは８１％以下である。
この図の例において、２つの端部Ｅにおける発光素子ユニット２３の間の距離ＺＥは同一である。また、中央部Ｃにおける複数の発光素子ユニット２３の間の距離ＺＣは全て同一である。
また、互いに隣接する、中央部Ｃに位置する発光素子ユニット２３と端部Ｅに位置する発光素子ユニット２３との間の距離は、端部Ｅにおける発光素子ユニット２３の間の距離ＺＥよりも長く、かつ中央部Ｃにおける発光素子ユニット２３の間の距離ＺＣよりも短くなっている。
【００２１】
また、発光素子列を構成する複数の発光素子ユニット２３においては、中央部Ｃと端部Ｅとでは、発光素子ユニット２３中の２個の赤色発光素子２３Ｂの間の距離（以下、「赤色発光素子間距離」ともいう。）が異なっている。
具体的には、端部Ｅに位置する発光素子ユニット２３の赤色発光素子間距離ＹＥが、中央部Ｃに位置する発光素子ユニット２３の赤色発光素子間距離ＹＣよりも短くなっている。
この図の例において、端部Ｅにおける複数の赤色発光素子間距離ＹＥは、中央部Ｃ側の赤色発光素子間距離ＹＥが２０ｍｍであり、基板２１の端縁側の赤色発光素子間距離ＹＥが２２ｍｍである。また、中央部Ｃにおける複数の赤色発光素子間距離ＹＣは全て同一である。
また、各発光素子ユニット２３における青色発光素子２３Ａおよび赤色発光素子２３Ｂ，２３Ｂは等間隔で配置されている。
【００２２】
端部Ｅにおける赤色ＬＥＤ素子間距離ＹＥは、中央部Ｃにおける赤色発光素子間距離ＹＣの８８％以下であることが好ましく、より好ましくは８５％以下である。
【００２３】
青色発光素子２３Ａとしては、青色ＬＥＤ素子などが用いられる。この青色ＬＥＤ素子としては、サファイアまたは窒化ガリウム（ＧａＮ）よりなる基板上に、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）の窒化物よりなる４元系の光半導体材料を結晶成長させることによって得られるものを用いることができる。また、青色ＬＥＤ素子２３Ａからの光のピーク波長は例えば４２０〜４７０ｎｍである。
この図の例において、青色発光素子２３Ａとしては、青色ＬＥＤ素子が用いられており、その青色ＬＥＤ素子には、表面を覆うように、透明性樹脂よりなり、光出射面がフラット面のレンズ層（図示省略）が設けられている。
【００２４】
赤色発光素子２３Ｂとしては、赤色ＬＥＤ素子などが用いられる。この赤色ＬＥＤ素子としては、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）よりなる基板上に、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）のリン化物よりなる４元系の光半導体材料を結晶成長させることによって得られるものを用いることができる。また、赤色ＬＥＤ素子からの光のピーク波長は例えば６４０〜６８０ｎｍである。
この図の例において、赤色発光素子２３Ｂとしては、赤色ＬＥＤ素子が用いられており、その赤色ＬＥＤ素子には、表面を覆うように、透明性樹脂よりなり、光出射面がフラット面のレンズ層（図示省略）が設けられている。
【００２５】
また、植物育成用照明装置１０において、青色発光素子２３Ａと赤色発光素子２３Ｂとしては、光量子束密度が同一のものが用いられることが好ましい。
青色発光素子２３Ａと赤色発光素子２３Ｂとの光量子束密度が同一であることによれば、植物育成用照明装置１０からの放射光が植物を育成するための光として適正なものとなる。
具体的に説明すると、青色発光素子２３Ａと赤色発光素子２３Ｂとの光量子束密度が同一であることによれば、これらの発光素子の個数比（赤色発光素子：青色発光素子）が２：１であることから、植物育成用照明装置１０からの放射光における赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度との比が２：１となる。
尚、赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度との比は、植物を育成する上で好ましいとされる範囲があり、具体的な最適比について種々の植物で検証が進められている。一般的には、赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度との比が３：２〜９：１であることが好ましい。
【００２６】
また、植物育成用照射装置１０は、育成対象となる植物に応じて、赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度を、それぞれ制御して調光する制御部が設けられたものであってもよい。当該制御部は、赤色発光素子２３Ｂおよび青色発光素子２３Ａの出力を個別に制御することにより、それぞれの光合成光量子束密度を個別に調整することもできるものである。
植物育成用照明装置１０においては、端部Ｅにおける複数の青色発光素子間距離ＸＥが、中央部Ｃにおける複数の青色発光素子間距離ＸＣよりも短くなるよう配置されており、端部Ｅにおける複数の赤色発光素子間距離ＹＥが、中央部Ｃにおける複数の赤色発光素子間距離ＹＣよりも短くなるよう配置されている。そのため、前記制御部を設けることにより、植物育成用照射装置１０の照明領域において、端部（端部Ｅに対応する部分）と中央部（中央部Ｃに対応する部分）とで照度分布の均一性が得られると共に、当該照明領域の全域において、赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度との比を、好ましい比率に調整することが容易となる。
【００２７】
このような植物育成用照明装置１０は、例えばリーフレタス、レタス、小松菜、ほうれん草およびパセリ等の葉菜類などの育成対象の植物が栽培されている栽培領域の上方（具体的には、例えば栽培領域から２０ｃｍの高さ）に、青色ＬＥＤ素子２３Ａおよび赤色ＬＥＤ素子２３Ｂが栽培領域に対向するように配置される。そして、栽培領域上方の植物育成用照明装置１０において、複数の青色発光素子２３Ａおよび複数の赤色発光素子２３Ｂの各々に直流電流を供給することによってこれらの発光素子が一斉に点灯され、栽培領域に対して光が照射される。
【００２８】
而して、植物育成用照明装置１０においては、直線状の発光素子列が、１個の青色発光素子２３Ａと２個の赤色発光素子２３Ｂとが交互に並設された発光素子ユニット２３の複数によって構成されている。そして、発光素子列の両方の端部Ｅにおいては、青色発光素子間距離ＸＥおよび赤色発光素子間距離ＹＥが、中央部Ｃにおける青色発光素子間距離ＸＣおよび赤色発光素子間距離ＹＣよりも短くなっている。そのため、植物育成用照明装置１０の照明領域において、発光素子列の配列方向の照度分布に十分な均一性が得られる。また、単に青色発光素子２３Ａおよび赤色発光素子２３Ｂとして光量子束密度が同一のものを用い、その全ての発光素子に対して同電流値の直流電流を供給することによれば、発光素子列が長尺な場合であっても、植物育成用照明装置１０の照明領域の全域において、植物育成用照射装置１０からの放射光を、赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度との比が植物を育成するために好ましいとされる比率のものとすることができる。
従って、植物育成用照明装置１０によれば、発光素子列の配列方向における照度の均一性が高い照明領域を形成することができる。その結果、広面積の栽培領域においても、植物を高い育成効率で育成することができる。
【００２９】
また、植物育成用照明装置１０は、植物体との距離を近づけて配置することができるため、当該植物育成用照明装置１０からの放射光を有効に利用して、高い育成効率で植物を育成することができる。
具体的に、植物育成用照明装置１０は、例えば当該植物育成用照明装置１０と植物体との距離を１５ｃｍ以内に維持した状態で使用すればよく、好ましくは１０ｃｍ以内、より好ましくは５ｃｍ以内に維持して使用することができる。
ここに、植物育成用照明装置１０を植物体の近傍に配置することのできる理由について具体的に説明する。人工光源（照明装置）から植物までの距離が離れると、単位面積当たりの有効光量子量が小さくなり、エネルギー効率が悪化する。しかし、人工光源（照明装置）から植物までの距離が近づきすぎると、植物体に対する熱負荷により、葉焼けなどの問題が生じやすい。而して、植物育成用照明装置１０は、発光源としてＬＥＤ素子などの発光素子が用いられていることから、当該植物育成用照明装置１０の発光面からの発熱が小さいため、植物体との距離をより近づけて配置することが可能である。
【００３０】
図２は、本発明の植物育成用照明装置の他の実施形態を示す説明用正面図である。
この植物育成用照明装置３０は、２つの端部Ｅに３個以上の発光素子ユニット２３が位置しており、各端部Ｅにおける青色発光素子間距離および赤色発光素子間距離が全て異なること以外は、図１の植物育成用照明装置１０と基本的に同様の構成を有するものである。
この植物育成用照明装置３０において、複数の発光素子ユニット２３の各々は、図１の植物育成用照明装置１０の発光素子ユニット２３と同様に、互いに離間して配置された２個の赤色発光素子２３Ｂと、この２個の赤色発光素子の間に配置された青色発光素子２３Ａとによって構成されている。また、植物育成用照明装置３０において、赤色発光素子２３Ｂ、青色発光素子２３Ａおよび基板２１は、図１の植物育成用照明装置１０における赤色発光素子２３Ｂ、青色発光素子２３Ａおよび基板２１と同様である。
この図の例において、基板２１上には、２２個の発光素子ユニット２３、すなわち４４個の赤色発光素子２３Ｂと２２個の青色発光素子２３Ａとが、当該基板２１の長手方向に並んで配置されている。そして、これらの複数の発光素子ユニット２３よりなる発光素子列において、２つの端部Ｅは、同一の構成を有し、各々、３個の発光素子ユニット２３が位置されている。ここに、図２には２つの端部Ｅのうちの一方が示されており、また青色発光素子２３Ａおよび赤色発光素子２３Ｂのうちの青色発光素子２３Ａを斜線のハッチングを付して示している。また、中央部Ｃには１６個の発光素子ユニット２３が位置されており、そのうちの４個の発光素子ユニット２３が図２に示されている。また、基板２１の全長は、１１６５ｍｍであり、発光領域の全長、すなわち発光素子列の全長は、１０７６ｍｍである。
【００３１】
３個以上の発光素子ユニット２３が位置された端部Ｅにおいては、照射領域における発光素子列の配列方向の照度分布均一性などの観点から、図２に示されているように、中央部Ｃから離間するにしたがって、青色発光素子の間距離ＸＥ１，ＸＥ２が短いことが好ましい。
具体的に、図２においては、端部Ｅに位置する３個の発光素子ユニット２３は、基板２１の長手方向の一方（図２における左方）の端縁側の青色発光素子間距離ＸＥ２が、中央部Ｃ側の青色発光素子間距離ＸＥ１よりも短くなるように配置されている。
【００３２】
端部Ｅにおいて、或る発光素子ユニット２３とその発光素子ユニット２３に隣接する２個の発光素子ユニット２３の各々とにおける青色発光素子間距離（具体的には、例えば青色発光素子間距離ＸＥ１と青色発光素子間距離ＸＥ２）は、基板２１の長手方向の一方（図２における左方）の端縁側の青色発光素子間距離（具体的には、例えば青色発光素子間距離ＸＥ２）が、中央部Ｃ側の青色発光素子間距離（具体的には、例えば青色発光素子間距離ＸＥ１）の９５％以下であることが好ましく、より好ましくは９２％以下である。
この図の例において、青色発光素子間距離ＸＥ１は４６ｍｍであり、青色発光素子間距離ＸＥ２は４２ｍｍである。
【００３３】
また、３個以上の発光素子ユニット２３が位置された端部Ｅにおいては、照射領域における発光素子列の配列方向の照度分布均一性の観点から、図２に示されているように、当該３個以上の発光素子ユニット２３において、中央部Ｃから離間するに従って、赤色発光素子間距離ＹＥ１，ＹＥ２，ＹＥ３が短いことが好ましい。
具体的に、図２においては、端部Ｅに位置する３個の発光素子ユニット２３は、基板２１の長手方向の一方（図２における左方）の端縁側の赤色発光素子間距離ＹＥ３が最も短く、中央部Ｃ側の赤色発光素子間距ＹＥ１が最も長くなっている。
【００３４】
端部Ｅにおいて、或る発光素子ユニット２３における赤色発光素子間距離とその発光素子ユニット２３に隣接する発光素子ユニット２３における赤色発光素子間距離とは、基板２１の長手方向の一方（図２における左方）の端縁側の赤色発光素子間距離が、中央部Ｃ側の赤色発光素子間距離の９５％以下であることが好ましく、より好ましくは９２％以下である。
この図の例において、赤色発光素子間距離ＹＥ１は２４ｍｍであり、赤色発光素子間距離ＹＥ２は２２ｍｍであり、赤色発光素子間距離ＹＥ３は２０ｍｍである。
【００３５】
また、３個以上の発光素子ユニットが位置した端部Ｅにおいては、図２に示されているように、当該３個以上の発光素子ユニット２３が、中央部Ｃから離間するに従って、その間の距離ＺＥ１，ＺＥ２が短いことが好ましい。
端部Ｅにおいて、或る発光素子ユニット２３とその発光素子ユニット２３に隣接する２個の発光素子ユニット２３の各々との間の距離（具体的には、例えば発光素子ユニットの間の距離ＺＥ１と発光素子ユニットの間の距離ＺＥ２）は、基板２１の長手方向の一方（図２における左方）の端縁側の発光素子ユニット２３の間の距離（具体的には、例えば発光素子ユニット２３の間の距離ＺＥ２）が、中央部Ｃ側の発光素子ユニット２３の間の距離（具体的には、発光素子ユニット２３の間の距離ＺＥ１）の９５％以下であることが好ましく、より好ましくは９２％以下である。
この図の例において、発光素子ユニットの間の距離ＺＥ１は２３ｍｍであり、発光素子ユニットの間の距離ＺＥ２は２１ｍｍである。
【００３６】
また、発光素子列を構成する複数の発光素子ユニット２３においては、端部Ｅにおける青色発光素子間距離（具体的には、青色発光素子間距離ＸＥ１，ＸＥ２）が、中央部Ｃにおける青色発光素子間距離ＸＣよりも短くなっている。
端部Ｅにおける最も長い青色発光素子間距離（具体的には、青色発光素子間距離ＸＥ１）は、中央部Ｃにおける青色発光素子間距離ＸＣの９２％以下であることが好ましく、より好ましくは８９％以下である。
この図の例において、中央部Ｃにおける青色発光素子間距離ＸＣは５２ｍｍである。
また、互いに隣接する、中央部Ｃに位置する発光素子ユニット２３と端部Ｅに位置する発光素子ユニット２３とにおける青色発光素子間距離ＸＢは、５０ｍｍであり、端部Ｅにおける最も長い青色発光素子間距離ＸＥ１（４６ｍｍ）よりも長く、かつ中央部Ｃにおける青色発光素子間距離ＸＣ（５２ｍｍ）よりも短くなっている。
【００３７】
また、発光素子列においては、端部Ｅにおいて互いに隣接する発光素子ユニット２３の間の距離（具体的には、発光素子ユニットの間の距離ＺＥ１，ＺＥ２）が、中央部Ｃにおいて互いに隣接する発光素子ユニット２３の間の距離ＺＣよりも短いことが好ましい。
端部Ｅにおける最も長い発光素子ユニット２３の間の距離（具体的には、発光素子ユニットの間の距離ＺＥ１）は、中央部Ｃにおける発光素子ユニット２３の間の距離ＺＣの９２％以下であることが好ましく、より好ましくは８９％以下である。
この図の例において、中央部Ｃにおける発光素子ユニット２３の間の距離ＺＣは、２６ｍｍである。
また、互いに隣接する、中央部Ｃに位置する発光素子ユニット２３と端部Ｅに位置する発光素子ユニット２３との間の距離ＺＢは、２５ｍｍであり、端部Ｅにおける最も長い発光素子ユニット２３の間の距離ＺＥ１（２３ｍｍ）よりも長く、かつ中央部Ｃにおける発光素子ユニット２３の間の距離ＺＣ（２６ｍｍ）よりも短くなっている。
【００３８】
また、発光素子列を構成する複数の発光素子ユニット２３においては、端部Ｅにおける発光素子ユニット２３の赤色発光素子間距離（具体的には、赤色発光素子間距離ＹＥ１，ＹＥ２，ＹＥ３）が、中央部Ｃにおける赤色発光素子間距離ＹＣよりも短くなっている。
端部Ｅにおける最も長い赤色発光素子間距離（具体的には、赤色発光素子間距離ＹＥ１）は、中央部Ｃにおける赤色発光素子間距離ＹＣの９６％以下であることが好ましく、より好ましくは９３％以下である。
この図の例において、中央部Ｃにおける赤色発光素子間距離ＹＣは２６ｍｍである。
また、各発光素子ユニット２３中の青色発光素子２３Ａと２つの赤色発光素子２３Ｂとは等間隔で配置されている。
【００３９】
このような植物育成用照明装置３０は、例えばリーフレタス、レタス、小松菜、ほうれん草およびパセリ等の葉菜類などの育成対象の植物が栽培されている、栽培領域の上方（具体的には、例えば栽培領域から２０ｃｍの高さ）に、青色発光素子２３Ａおよび赤色発光素子２３Ｂが栽培領域に対向するように配置される。そして、栽培領域上方の植物育成用照明装置３０において、複数の青色発光素子２３Ａおよび複数の赤色発光素子２３Ｂの各々に同電流値の直流電流を供給することによってこれらの発光素子が一斉に点灯され、栽培領域に対して光が照射される。
【００４０】
而して、植物育成用照明装置３０においては、直線状の発光素子列が、１個の青色発光素子２３Ａと２個の赤色発光素子２３Ｂとが交互に並設された発光素子ユニット２３の複数によって構成されている。そして、発光素子列の両方の端部Ｅにおいては、青色発光素子間距離ＸＥ１，ＸＥ２および赤色発光素子間距離ＹＥ１，ＹＥ２，ＹＥ３が、中央部Ｃにおける青色発光素子間距離ＸＣおよび赤色発光素子間距離ＹＣよりも短くなっている。その上、端部Ｅにおいては、中央部Ｃから離間するに従って、青色発光素子間距離ＸＥ１，ＸＥ２および赤色発光素子間距離ＹＥ１，ＹＥ２，ＹＥ３が短くなっている。そのため、植物育成用照明装置３０の照明領域において、発光素子列の配列方向の照度分布により一層高い均一性が得られる。また、単に青色発光素子２３Ａおよび赤色発光素子２３Ｂとして光量子束密度が同一のものを用い、その全ての発光素子に対して同電流値の直流電流を供給することによれば、発光素子列が長尺な場合であっても、植物育成用照明装置３０の照明領域の全域において、植物育成用照射装置３０からの放射光を、赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度との比が植物を育成するために好ましいとされる比率のものとすることができる。
従って、植物育成用照明装置３０によれば、発光素子列の並列方向における照度の均一性が高い照明領域を形成することができる。その結果、幅が９６０ｍｍの広面積の栽培領域においても、植物を高い育成効率で育成することができる。
【００４１】
また、植物育成用照明装置３０は、発光源としてＬＥＤ素子などの発光素子が用いられていることから、植物体との距離を近づけて配置することができるため、当該植物育成用照明装置３０からの放射光を有効に利用して、高い育成効率で植物を育成することができる。
具体的に、植物育成用照明装置１０は、例えば、当該植物育成用照明装置１０と植物体との距離を１５ｃｍ以内に維持した状態で使用すればよく、好ましくは１０ｃｍ以内、より好ましくは５ｃｍ以内に維持して使用することができる。
【００４２】
以上のような本発明の植物育成用照明装置は、植物水耕栽培装置の人工光源として好適に用いられる。
そして、本発明の植物育成用照明装置を用いた本発明の植物水耕栽培装置によれば、当該植物育成用照明装置によって発光素子列の配列方向における照度の均一性が高い照明領域を形成することができるため、広面積の栽培領域においても、植物を高い育成効率で育成することができる。
ここに、本発明の植物水耕栽培装置の構成の一例としては、植物を栽培するための栽培水槽の上方に、複数の本発明の植物育成用照明装置が、当該植物育成用照明装置の長手方向（発光素子列の配列方向）に垂直な方向に並設されてなるものが挙げられる（図３参照）。
【００４３】
また、本発明の植物育成用照明装置を備えた植物水耕栽培装置においては、植物体を、当該植物育成用照明装置と当該植物体との距離を１５ｃｍ以内に近付けた状態で栽培することにより、本発明の植物水耕栽培方法によって植物を栽培することができる。そして、本発明の植物水耕栽培方法によれば、植物育成用照明装置によって発光素子列の配列方向における照度の均一性が高い照明領域を形成することができ、また、高い光エネルギー利用効率が得られると共に、植物体において熱負荷に起因する葉焼けなどの弊害が生じることがない。
従って、本発明の植物水耕栽培方法によれば、広面積の栽培領域においても、植物を高い育成効率で育成することができる。
【００４４】
本発明の植物水耕栽培方法において、植物育成用照明装置と植物体との距離は、光エネルギー利用効率の観点から、１５ｃｍ以内とされるが、好ましくは１０ｃｍ以内、より好ましくは５ｃｍ以内である。
【００４５】
本発明においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、植物育成用照明装置を構成する発光素子としては、必要に応じて発光波長の異なる発光素子を用いることもできる。具体的には、第１発光素子および第２発光素子は、発光ピーク波長が５００ｎｍ以下の青色発光素子と発光ピーク波長が６００ｎｍ以上の赤色発光素子との組み合わせに限定されるものではない。
また、植物育成用照明装置において、青色発光素子と赤色発光素子とは、発光密度（光量子束密度）が異なるものであってもよい。
また、植物育成用照明装置において、発光素子列の並列方向における照度の均一性の観点からは、発光素子列の両方の端部において、青色発光素子間距離および赤色発光素子間距離が、中央部における青色発光素子間距離および赤色発光素子間距離よりも短いことが好ましいが、一方の端部のみが前記の条件を満たすものであってもよい。
【００４６】
以下、本発明の実験例について説明する。
【００４７】
〔実験例１〕
図２の構成に従って、植物育成用照明装置（以下、「照明装置（１）」ともいう。）を複数作製した。
作製した複数の照明装置（１）においては、青色発光素子（２３Ａ）としてピーク波長が４２０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤ素子を用い、赤色発光素子（２３Ｂ）としてピーク波長が６４０〜６８０ｎｍの赤色ＬＥＤ素子を用いた。また、これらの青色ＬＥＤ素子と赤色ＬＥＤ素子とは光量子束密度が同一のものである。
【００４８】
また、照明装置（１）において、２２個の発光素子ユニットを構成する全ての発光素子を等間隔で配置したこと以外は当該照明装置（１）と同様の構成の比較用の植物育成用照明装置（以下、「比較用照明装置（１）」ともいう。）を複数作製した。
作製した複数の比較用照明装置（１）において、発光領域の全長（発光素子列の全長）は、照明装置（１）と同様に１０７６ｍｍである。
【００４９】
作製した照明装置（１）および比較用照明装置（１）を用いて、各々、図３に示すような植物水耕栽培装置（以下、「水耕栽培装置（１）」および「比較用水耕栽培装置（１）」ともいう。）を作製した。
水耕栽培装置（１）および比較用水耕栽培装置（１）は、各々、図３に示されているように、幅（短辺４５Ａの長さ）が９６０ｍｍの長尺な栽培水槽４５の上方に、複数の照明装置４１が、栽培水槽４５の短辺４５Ａに対して平行に等間隔で並設されたものである。水耕栽培装置（１）および比較用水耕栽培装置（１）において、複数の照明装置４１は、栽培水槽４５からの高さが調節できるように配置されている。
また、水耕栽培装置（１）および比較用水耕栽培装置（１）には、各々、図３に示されているように、栽培水槽４５に、短辺４５Ａおよび長辺４５Ｂに沿って縦横寸法４８０ｍｍ×４８０ｍｍの栽培パネル４８を配置した。
そして、図４に示すように、栽培パネル４８内に、別途育苗床にて均一に発芽させたレタスの苗Ｓ１２株を、長辺４５Ｂに沿って縦４列×横３列の等間隔で植え、照明装置４１の栽培パネル４８からの高さを１５ｃｍに設定し、発光素子を一斉に点灯してレタスの栽培を開始した。栽培２１日後には照明装置４１の栽培パネル４８からの高さを２０ｃｍに変更し、栽培３６日で収穫した。３６日間の栽培期間中における栽培条件としては、照射時間は明期１４時間／暗期１０時間のサイクルとした。栽培室温は２０℃とし、室内の二酸化炭素濃度は１０００〜１５００ｐｐｍとした。栽培水耕液としては、下記の表１に示す成分組成の養液を、電気伝導度ＥＣが１．８ｍＳ／ｃｍとなるように濃度調整した水溶液を用いた。
ここに、水耕栽培装置（１）においては４反復で栽培を行い、比較用水耕栽培装置（１）においては反復なしで栽培を行った。
【００５０】
【表１】
0006484083.tif 000002
【００５１】
そして、収穫した１２個のレタスの葉の重さを測定し、その１２個のレタスの葉の重さの平均値（以下、「全収穫量平均値」ともいう。）、照明装置の照明領域の端部において栽培した３個のレタスの葉の重さの平均値（以下、「端部側収穫量平均値」ともいう。）、および全収穫量平均値に対する端部側収穫量平均値の割合を算出した。結果を下記の表２に示す。
【００５２】
【表２】
0006484083.tif 000003
【００５３】
表２において、「栽培パネル内位置番号」とは、図４において、栽培パネル４８内に配置されている１２株のレタスの苗Ｓの各々に記載されている位置番号に対応する番号である。また、水耕栽培装置（１）の欄の「栽培１」〜「栽培４」には、４反復で行った栽培の各々の結果を示した。
【００５４】
表２の結果から、本発明に係る照明装置（１）を用いた場合には比較用照明装置（１）を用いた場合に比して、全収穫量平均値と端部側収穫量平均値との差が小さくなり、その結果、照明装置の照明領域の端部においても、当該照明領域全体の育成効率と同等の育成効率が得られることが明らかとなった。
従って、本発明の植物育成用照明装置によれば、赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度との比率の悪影響を受けず、照明領域の端部においても、赤色光の光合成光量子束密度と青色光の光合成光量子束密度との比が植物を育成するために好ましいとされる比率とされ、照明領域の中央部と同等の育成効率が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００５５】
１０    植物育成用照明装置
２１    基板
２３    発光素子ユニット
２３Ａ    青色発光素子
２３Ｂ    赤色発光素子
３０    植物育成用照明装置
４１    植物育成用照明装置
４５    栽培水槽
４５Ａ    短辺
４５Ｂ    長辺
４８    栽培パネル
Ｓ    レタスの苗
【図１】
0006484083.tif 000004
【図２】
0006484083.tif 000005
【図３】
0006484083.tif 000006
【図４】
0006484083.tif 000007