(57)【要約】  本発明は、作物に園芸光を与える方法であって、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）及びグリッドの前面側から裏面側への複数の貫通孔を有するグリッドを有する照明デバイスの園芸光により作物を横向きに照射するステップを有し、複数のＬＥＤの１つ以上が園芸光を与えるように構成される当該方法を提供する。
2015530077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作物に園芸光を与える方法であって、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と複数の貫通孔とを有するグリッドを有する照明デバイスの園芸光により作物を横向きに照射するステップを有し、前記複数のＬＥＤの１つ以上が前記園芸光を与える、当該方法。
【請求項２】
前記グリッドがグリッド面を規定し、前記ＬＥＤが光軸を有する光のビームの前記園芸光を与え、前記光軸が前記グリッド面に垂直であるように前記ＬＥＤが配される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記複数の発光ダイオードがＬＥＤの２つ以上のサブセットを有し、前記サブセットの１つ以上のサブセットのＬＥＤが第１の方向に園芸光を与え、１つ以上の他のサブセットのＬＥＤが前記第１の方向と反対の第２の方向に園芸光を与える、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記複数の発光ダイオードが発光ダイオードの２つ以上の独立して制御可能なサブセットを有し、前記サブセットの２つ以上が前記グリッドの鉛直方向の配列に対して異なる高さに設けられ、当該方法が、前記作物の高さの関数として前記サブセットの１つ以上により園芸光を与えるステップを更に含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の発光ダイオードが、発光ダイオードの２つ以上の独立して制御可能なサブセットを有し、前記サブセットの少なくとも２つが異なるスペクトル分布を有する光を生成し、当該方法は、（ａ）作物の扱われる部分、（ｂ）１日のうちの時間、（ｃ）前記園芸光以外の他の光の光強度及び光の分布、（ｄ）作物の種類、（ｅ）作物の成長段階、（ｆ）実の段階、（ｇ）収穫時期、（ｈ）収穫からの時間、及び（ｉ）複数の作物を有する園芸装置における場所のうちの１つ以上の関数として前記園芸光のスペクトル分布を変化させるステップを更に含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記サブセットの１つ以上が４００ないし４７５ｎｍの範囲から選択される第１の波長を有する光を与え、前記サブセットの１つ以上が６２５ないし８００ｎｍの範囲から選択される第２の波長を有する光を与える、請求項３ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のＬＥＤがピッチを有し、前記ＬＥＤが前記作物の平均距離を隔てて配され、前記ピッチ分の前記平均距離の比が少なくとも０．２５である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
グリッドを有し、前記グリッドがグリッド面を規定する照明デバイスであって、前記グリッドは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と複数の貫通孔とを有し、前記ＬＥＤは、更に、光軸を有する光のビームの園芸光を与え、前記光軸が前記グリッド面に垂直であるように前記ＬＥＤが配された、当該照明デバイス。
【請求項９】
前記複数の発光ダイオードがＬＥＤの２つ以上のサブセットを有し、前記サブセットの１つ以上のサブセットのＬＥＤが第１の方向に光のビームを与え、１つ以上の他のサブセットのＬＥＤが前記第１の方向と反対の第２の方向に光のビームを与える、請求項８記載の照明デバイス。
【請求項１０】
前記グリッドが被覆領域を有し、前記貫通孔が断面領域を有し、前記貫通孔の前記断面領域の総領域が前記グリッドの被覆領域の５０ないし９０％の範囲内にある、請求項８又は９記載の照明デバイス。
【請求項１１】
マトリクス状に配されたＬＥＤであって、各ＬＥＤは接続ワイヤにより前記マトリクス内に接続され、前記マトリクスは電圧レールに接続され、前記電圧レールは前記マトリクスの領域にわたって分布する少なくとも３つの電力レールラインに接続された当該ＬＥＤを有し、
前記ＬＥＤは、
第１の電力レールラインと第２の隣り合う電力レールラインとの間に配されたＬＥＤの第１のサブセット、
第２の電力レールラインと前記第１の電力レールラインと同じ電圧の第３の電力レールラインとの間に配されたＬＥＤの第２のサブセット
として形成された、請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１２】
前記複数の発光ダイオードが発光ダイオードの２つ以上の独立して制御可能なサブセットを有し、前記サブセットの少なくとも２つが互いに異なるスペクトル分布を有する光を生成する、請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１３】
前記サブセットの１つ以上が４００ないし４７５ｎｍの範囲から選択される第１の波長を有する光を与え、前記サブセットの１つ以上が６２５ないし８００ｎｍの範囲から選択される第２の波長を有する光を与える、請求項１１又は１２に記載の照明デバイス。
【請求項１４】
前記複数のＬＥＤが透明フォイルに埋め込まれ、前記透明フォイルは、前記フォイルの第１の側から前記フォイルの第２の側への貫通孔を有し、前記フォイルがフォイル面領域を有し、前記貫通孔は断面領域を有し、前記貫通孔の前記断面領域の総領域が前記フォイル面領域の５０ないし９０％の範囲内にある、請求項８ないし１３のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１５】
温室及び植物工場を有する群から選択される園芸装置であって、請求項８ないし１４のいずれか一項に記載の照明デバイスを更に有する、当該園芸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作物に園芸光を与える方法及び園芸照明用の照明デバイス関する。本発明は、更に、それらの幾つかの特定のアプリケーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
園芸照明は、当該技術分野において既知である。例えば、米国特許出願公開ＵＳ２０１００３１５６２号公報には、温室内において作物に光を当てる温室農業に用いる照明装置であって、光が当てられる作物の上方に設けられた幾つかのランプのような光源と、光源のための幾つかの調光デバイスとを有しており、調光デバイスが、所定のパターンに従って調光デバイスと協働する光源の光強度を周期的、自動的に変更する制御手段を備えることを特徴とする照明装置が説明されている。米国特許出願公開ＵＳ２０１００３１５６２号公報は、温室農業のための方法及び照明装置それぞれを提供することを目的としている。特に、光源は幾つかのグループに分割されており、照明装置は、使用時に、各グループの電力が所定のパターンに従って変化する一方で、異なるグループのパターンが、結合されたグループにより消費される電力が別個のグループの電力の変化の合計よりも少なく変化するように、より具体的には、結合されたグループにより消費される電力が単一のグループの電力の変化よりも少なく変化するように、更により具体的には、結合されたグループにより消費される電力が最小限の起こり得る程度に変化する又は少なくとも事実上変化しないように、互いに対して位相シフトされるように設計されている。特に、全てのパターンは同じであるが、互いに対して位相シフトのみされる。
【０００３】
植物は、光、ＣＯ２及びＨ２Ｏを炭水化物（糖類）に変換する光合成のプロセスを使用する。これらの糖類は、代謝プロセスを促進する（fuel）ために用いられる。過剰の糖類がバイオマス形成に用いられる。このバイオマス形成は、茎伸長、葉面積の増大、開花、実の形成等を含んでいる。光合成を担う光受容体は、クロロフィルである。光合成の他に、光周性、屈光性及び光形態形成も、放射と植物との相互作用に関連する代表的プロセスであって、
・光周性は、（例えば開花を誘導するために）植物が放射の周期性を感知及び測定しなければならない能力のことを指し、
・屈光性は、放射物に向かう及び放射物から離れる植物の成長運動のことを指し、
・光形態形成は、放射の質及び量に応じた形態の変化のことを指す。
【０００４】
クロロフィルａ及びｂの２つの重要な吸収ピークは、赤及び青色領域の、特に、６２５から６７５ｎｍまで及び４２５から４７５ｎｍまでの領域にそれぞれ存在する。更に、近紫外線（３００ないし４００ｎｍ）及び遠赤色領域（７００ないし８００ｎｍ）に他の局所的ピークも存在する。主な光合成作用は、４００ないし７００ｎｍの波長範囲内において起こるようである。この範囲内の放射は、光合成有効放射（ＰＡＲ）と呼ばれる。
【０００５】
植物内の他の感光性プロセスは、フィトクロムを含んでいる。フィトクロムの活動は、葉の拡大、近隣の認識、日陰回避、茎伸長、種子発芽及び開花誘導のような種々の応答を導く。フィトクロムの光反応系は、６６０ｎｍの赤色及び７３０ｎｍの遠赤色にそれぞれ感度ピークを持つフィトクロムの２つの形態Ｐｒ及びＰｆｒを含んでいる。
【０００６】
園芸学では、光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は、単位面積当たりの１秒当たりの光量子数（μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２、１ｍｏｌは６×１０２３個の光量子に対応する。）で測定される。実際には、例えば、特にトマトに対してインターライティング（以下参照）を適用する際、用いられる赤色ＰＰＦＤは、典型的には２００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２であり、青色：赤色（赤色及び青色は、それぞれ、６２５から６７５ｎｍ及び４００から４７５ｎｍに及ぶ。）の比は、典型的には１：７である。特に、この光合成光量子束密度は約１０％の青と約９０％の赤とを有している。ＰＰＦＤは、フォトダイオードから決定されるか、又は、光電子倍増管を用いて直接的に測定される。
【０００７】
植物の成長は、光の量だけではなく、植物に対する光のスペクトル組成、持続時間及びタイミングにも依存する。これらの観点に関するパラメータ値の組み合わせは、植物を成長させる「光のレシピ」と呼ばれる。
【０００８】
ＬＥＤは、補足照明、光周性照明のような園芸照明において種々の役割を果たすことができる。補足照明に関しては、自然昼光を補う照明が、（例えばトマトの）生産量を増やすため又は作物の価格がより高い、例えば、秋、冬及び春の間の作物の生産量を拡大するために用いられる。光周性照明に関しては、毎日の光の持続時間が多くの植物にとって重要である。２４時間サイクルにおける明暗期の比は、多くの植物の開花応答に影響を及ぼす。補足照明によるこの比の操作は、開花時期の調節、植物工場における日光なしでの栽培、組織培養を可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
温室において秋、冬及び春の間に（又は多層栽培においては一年中）補足照明を与えるために、一般的に、植物全体にわたる十分に均一な光の分布を確実にするために植物の上方のかなり高い場所に取り付けられる必要がある高出力ガス放電ランプが用いられる。現在、温室では、６００から１０００Ｗまでに及ぶ種々のタイプの高出力ランプ（例えば、高出力ＨＩＤ）が、植物に補足光を与えるために用いられている。１つの欠点は、植物の上方の場所から植物のより低い部分に達する光の量がかなり制限されることである。同時に、植物のより低い部分は、ほとんどの場合、補足光を必要とする。植物の上方に取り付けられた固体照明を用いると、同じジレンマが続く。それでも、ＬＥＤ照明、特に、固体照明は、放電ベースの照明よりも幾つかの利点を有している。
【００１０】
従って、本発明の一観点は、好ましくは、上述した欠点の１つ以上を少なくとも部分的に取り除く園芸に適用するための代替の照明デバイス及び／又は園芸に適用するための代替の照明方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
例えば、植物の間にランプを配置することが提案される。特に、ＬＥＤを使用する場合、ＬＥＤは、ＬＥＤと接する植物の葉の燃焼を引き起こすことなく植物間にかなり均一な照明を与えるように分配され得るので、これが可能である。補足照明のこの方法は、インターライティングと呼ばれる（図１も参照されたい。）。しかしながら、以下に説明されるように、ＬＥＤ照明は、特定の実施形態では、園芸又は作物部分を不均一に照明するためにも用いられ、例えば、（実のような）園芸の種々の要素を扱うために、光のさまざまなスペクトル分布が望まれる。
【００１２】
実の重量、見た目及び物理的強度を発展させるために、作物は、種々のプロセスにスペクトルのさまざまな部分を使用する。特に、４４０〜４７０ｎｍ及び約６６０ｎｍの波長を有するスペクトルの青及び赤色領域の光量子は、それぞれ、吸収され、光合成のために植物により効率的に使用されるが、他の発育過程のためにも使用される。その結果、放出される光量子の量当たりの収率を最大にするために、光源のスペクトル組成は、好ましくは、最良の結果を導く特定のスペクトル領域に限定されるべきである。従って、狭いスペクトル放出範囲のために、ＬＥＤは、園芸用途に非常に好適であり、非常に有効である。
【００１３】
種々の植物の具体的な要求をクローズアップすると、種々の植物は固有のスペクトル光組成から利益を得ることが明らかになる。一例を挙げれば、最高の成長及び発育のためには、幾つかの成長段階の幾つかの植物は、約５％の量の青色光及び約９５％の量の赤色光を必要とし、一方で、他の植物及び／又は植物の他の成長段階は、約１０％の青色光及び約９０％の赤色光を必要とする（以下も参照されたい。）。更に、幾つかの植物は、遠赤色に、すなわち、約７５０ｎｍ等の６７５ないし８００ｎｍの範囲内のような６７５ｎｍを超えてスペクトルを広げた場合に、より効率的に発育する。その結果、あらゆるタイプの作物が特定のスペクトル及び従って特定のＬＥＤの選択／組み合わせを必要とし、これは、膨大な量のさまざまなＬＥＤのタイプ及び数という結果になる。従って、園芸照明に関して、作物の特定のニーズを扱うために広い製品範囲が必要とされ、同時に、エネルギーの使用において効率的であり、低い製品コストを有することが必要とされるか、又は、ＬＥＤモジュールの製造コスト及び植物の生産者の所有コストの面でフレキシブルであり、依然として入手可能な値段である製品が要求される。
【００１４】
本明細書では、植物（「作物」又は「園芸作物」）の間に位置し、一実施形態では、接続ワイヤを伴うＬＥＤのオープングリッド又はメッシュに基づく（補足的）照明器具（本明細書では、更に「照明デバイス」としても示される。）を提供することが提案され、この照明器具では、上記ＬＥＤのグリッド又はメッシュはグリッド面を規定し、特に、ＬＥＤはグリッド面に対して垂直な光軸を持つ光ビームの園芸光を与えるように構成される（以下も更に参照されたい。）。ＬＥＤの方向付けは、一実施形態では、グリッドの前面部（Ｆ）又は第１の側からの光の伝送と裏面部（Ｂ）又は第２の側からの光の伝送とを交互に行う。従って、ＬＥＤの総数のサブセット（又はＬＥＤの配列）は、互いに対して逆並列に構成され得る（以下も更に参照されたい。）。前面及び裏面は、構成に依存して置き換えられ得ることに注意されたい。
【００１５】
更に、一実施形態では、ＬＥＤは、駆動電圧がＬＥＤグリッドのサイズに関わらず一定に保たれるようにグループ化される。特に、一実施形態では、グリッド内のＬＥＤは、種々の色の光を発する。或る色を発する全てのＬＥＤが１つのサブグリッド（サブセット）内に配され、照明の均一性を最大にするためにサブグリッドが織りまぜられてもよい。一実施形態では、ＬＥＤ及び電流ワイヤは、透明なプラスチック又はフォイルで覆われており、例えば、グリッド内の開口部に対応する適切な場所に孔部を有するプラスチックの２枚のシートの間に挟まれている。
【００１６】
照明器具が（将来の）作物の間に位置するように構成され得るという事実とは別に、上記照明デバイスは多層栽培のための上部照明器具（top luminaire）としても適用され得る。従って、この概念はインターライティングに適用され得るが、多層照明を含むトップライティングのような他のタイプの照明にも適用され得る（以下を参照されたい。）。よって、本発明はインターライティングのアプリケーションに限定されない。
【００１７】
第１の観点では、本発明は、作物に（補足的な）園芸光を与える方法であって、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と複数の貫通孔とを有するグリッドを有する照明デバイスの園芸光により作物を照射するステップを有し、ＬＥＤが（使用中）上記（補足的な）園芸光を与える当該方法を提供する。一実施形態では、上記方法は、作物の横向きの照射を与える。
【００１８】
特に、上記グリッドはグリッド面を有し、上記ＬＥＤは、光軸を有する光のビームの（使用中）上記園芸光を与え、上記グリッド面に垂直に構成される上記光軸を有する上記光のビームの（使用中）上記園芸光を与える。
【００１９】
更に他の観点では、本発明は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を有するとともに、貫通孔を有するグリッドを有し、ＬＥＤが、特に、光軸を有する光のビームの（使用中 ）上記（補足的な）園芸光を与え、上記グリッド面に垂直に構成される上記光軸を有する上記光のビームの（使用中）上記園芸光を与えるような方法に用いられ得る照明デバイス（「デバイス」）を提供する。一実施形態では、上記照明デバイスは、作物を横向きに照射するように設けられる。
【００２０】
この（オプションで色調整可能な）デバイス及びこの（オプションで色調整可能な）照明方法の利点は、種々のタイプの園芸作物が、比較的簡単なやり方で、作物、作物の段階及び／又は各作物の部分のタイプの光の要求に最もよく当てはまる光により照明され得ることである。更に、貫通孔の存在のために、受粉及び／又は気体の輸送が妨げられない。上記貫通孔の存在は、温室のような園芸環境において気候を制御及び維持する際（二酸化炭素の制御、湿度の制御等）に有益である。これは、上記園芸照明デバイスがこれらの制御プロセスに対してあまり妨げにならないからである。上記貫通孔の存在は、また、園芸植物における周囲及び／又は屋外光の有効性を改善する。
【００２１】
特に、上記デバイスは、（ａ）作物の扱われる部分、（ｂ）１日のうちの時間、（ｃ）園芸光以外の他の光の光強度及び光の分布、（ｄ）作物の種類、（ｅ）作物の成長段階、（ｆ）（作物の）実の段階、（ｇ）収穫時期、（ｈ）収穫からの時間及び（ｉ）（複数の作物を有する）園芸装置における場所のうちの１つ以上の関数として園芸光のスペクトル強度の分布を変化させることを可能にし、上記方法はこれらの１つ以上の関数として園芸光のスペクトル強度分布を変化させることを含んでいる。従って、一実施形態では、実際には、（補足的な）園芸照明に適した、適切な時間に適切な作物の部分において適切な光受容体を扱う色調整可能なデバイス及び方法が与えられる。
【００２２】
上記照明デバイスは、特に、園芸光を生成するように構成されている。「園芸光」という用語は、特に、少なくとも４００ないし４７５ｎｍの範囲から選択される第１の波長及び６２５ないし８００ｎｍ、とりわけ、少なくとも６２５ないし６７５ｎｍの範囲から選択される第２の波長における光強度を持つスペクトル分布を有する光に関連している。これは、スイッチがオンにされている時に、照明デバイスからの光が両方の領域の強度を常に含んでいることを意味してはいない。一時、照明デバイスは、青色光又は（遠）赤色光のような上記スペクトル範囲の一方のみの強度を持つ光を与え得る。更に、上記デバイスは複数のＬＥＤを有するという事実のために、１つ以上のＬＥＤが主に青色光を与え、１つ以上の他のＬＥＤが主に（遠）赤色光を与えることがよくあり得る（以下も参照されたい）。上記「園芸光」という用語は、更に又は代替として、少なくともＰＡＲ範囲から選択される（及びオプションでＰＡＲを超える、すなわち、７００ｎｍを超える）第１の波長において光強度を持つスペクトル分布を有する光も含んでいる（以下も更に参照されたい。）。「範囲から選択される波長」という表現は、バンドエミッタ、更には上記範囲外でも発光するが、少なくとも上記範囲内の波長において発光するバンドエミッタの使用も含んでいる。この表現は、特に、この範囲における主発光波長を有するエミッタを含むが、それに限定されない。
【００２３】
本明細書において示される波長をそれ自体で生成するＬＥＤ、及び／又は、有機又は無機染料のような変換材料と組み合わせて示されている波長を有する光を与えるＬＥＤが適用され得る。例えば、ＬＥＤは、青色エミッタとして４００ないし４７５ｎｍの範囲から選択される発光波長を有する光を生成するように構成され、そのようなＬＥＤは、（本明細書に示されている６２５ないし８００ｎｍの範囲内のような）他の若しくは重複する波長又は波長範囲への有機又は無機染料によるＬＥＤ光の部分的又は完全な変換に基づいてＬＥＤ光を生成するためにも適用され得る。「染料」という用語は、複数の染料にも関連している。
【００２４】
「園芸」という用語は、人間が使用する（集約的な）植物栽培と関連があり、その使用（activity）が非常に多様であり、食用作物（果物、野菜、キノコ、料理用ハーブ）及び非食用作物（花、木及び低木、芝草、ホップ、ブドウ、薬草）を包含している。「作物」という用語は、本明細書では、栽培される又は栽培された園芸植物を示すために用いられる。食用、衣類用等に大規模に栽培される同種の植物が作物と呼ばれる。作物は、非動物種であるか、又は、例えば、食料、家畜飼料、燃料として収穫されるように若しくは任意の他の経済的目的のために栽培される品種である。「作物」という用語は、複数の作物にも関連がある。園芸作物は、特に、食用作物（トマト、コショウ、キュウリ及びレタス）及びトマトという植物、コショウという植物、キュウリという植物等のようなそのような作物を産出する（可能性のある）植物のことを指す。園芸は、本明細書では、概して、例えば作物及び非作物植物と関連がある。作物植物の例は、米、コムギ、オオムギ、エンバク、ヒヨコマメ、エンドウ、ササゲ、レンズマメ、リョクトウ、ブラックグラム、ダイズ、インゲンマメ、モスビーン、亜麻仁、ゴマ、ガラスマメ、サンヘンプ、チリ、ナス（Brinjal）、トマト、キュウリ、オクラ、ピーナッツ、ジャガイモ、トウモロコシ、トウジンビエ、ライムギ、アルファルファ、ハツカダイコン（Radish）、キャベツ、レタス、コショウ、ヒマワリ、テンサイ、トウゴマ（Castor）、アカツメクサ、ホワイトクローバ、ベニバナ、ホウレンソウ、タマネギ、 ニンニク、チューリップ、カボチャ（Squash）、マスクメロン、スイカ、キュウリ、カボチャ（Pumpkin）、ケナフ、アブラヤシ、ニンジン、ココナツ、パパイヤ、サトウキビ、コーヒー、ココア、チャ（Tea）、リンゴ、セイヨウナシ、モモ、サクランボ、ブドウ、アーモンド、イチゴ、パイナップル、バナナ、カシュー、アイリッシュ（Irish）、キャッサバ、タロイモ、ゴム、ソルガム、ワタ、ライコムギ、キマメ及びタバコである。特に興味深いのは、トマト、キュウリ、コショウ、レタス、スイカ、パパイヤ、リンゴ、セイヨウナシ、モモ、サクランボ、ブドウ及びイチゴである。
【００２５】
園芸作物は、特に、温室で栽培され得る。従って、本発明は、特に、温室におけるデバイス及び／又は方法の適用と関連がある。上記デバイスは、植物の間又は間もなく植物になる場所の間に配され、これは「インターライティング」と呼ばれる。トマトという植物のようなワイヤ上での園芸栽培は、本発明のデバイス及び方法により取り扱われるインターライティングの適用の特定の分野である。上記デバイスは、植物又は間もなく植物になる場所の上にも配され得る。特に、園芸作物が互いの上部で層状に栽培される時は人工照明が必要である。層状に園芸作物を栽培することは、「多層栽培」として示され、植物工場において行われる。多層栽培においても、上記デバイス及び／又は方法は適用され得る。
【００２６】
従って、他の観点では、本発明は、特に、温室及び植物工場を有する群から選択される園芸サイトとも呼ばれる園芸装置であって、本明細書において説明されるような照明デバイスを更に有する当該園芸装置も提供する。一実施形態では、そのような園芸装置は、複数の上記照明デバイスを有し、上記照明デバイスは、上記園芸装置内でオプションで作物を横向きに照明する。他の実施形態では、上記園芸装置は、多層作物栽培のための複数の層を有しており、上記複数の層で作物を照明するように構成された複数の上記照明デバイスを更に有している。インターライティングが使用される実施形態では、ＬＥＤグリッドは、一般に、鉛直に配されるのに対して、多層作物栽培を伴う実施形態では、（より小さいサイズの）インターライティングは多層作物栽培にも適用され得るが、ＬＥＤグリッドは、一般に、水平に配される。
【００２７】
特に、（園芸装置として示され得る）園芸作物が行を成して栽培される温室では、本発明の方法は、サイドライティングとも呼ばれる作物の横向きの照明を実現するために適用される。「作物の横向きの照明」という表現は、特に、作物の成長プロセスの少なくとも一部の間に作物が横（side）から照明されるような照明デバイスの構成を示している。これは、（追加の）トップライティングを排除するものではなく、少なくとも本発明の方法の照明デバイスは、作物の成長プロセスの少なくとも一部の間、作物が作物の横から照らされるように構成される。行を成す作物の栽培を仮定すると、照明デバイスの少なくとも一部、特に、光放出面の少なくとも一部が、作物の行の間に配される。従って、本発明の一実施形態に係る方法に用いられる照明デバイスの園芸光の少なくとも一部は、水平方向の伝播成分を有し、１つ以上の作物を照明する。現在の温室に既知のトップライティング装置を用いる場合、これは可能ではない。サイドライティングの利点は、作物がより良好に（より一体的に）照明されることであり、エネルギーの使用がより効率的であり、従って、エネルギー消費の総量が低減され、特に本発明のデバイスを用いると、（例えば、作物の高さ及び／又は照明される作物の部分に依存して）作物の全体又は一部を照明するためにデバイスの一部を選択的に駆動すること及び／又は特定の期（stadium）における作物の要求を満たすために特定の色を選択することが可能である。
【００２８】
「グリッド」という用語は、特に、ネットワークと関連がある。ＬＥＤのグリッドでは、ＬＥＤはこのネットワーク内若しくはネットワーク上に配されるか、又は、ＬＥＤの総数の一部がネットワーク内若しくはネットワーク上に配される。従って、「グリッド」という用語は、回路又はＬＥＤ回路にも関連がある。上記グリッドは、特に、ＬＥＤの２次元の配列、アレイ又はマトリクスを含んでいる。従って、上記グリッドは、２次元グリッド又はマトリクスとしても示される。特定の実施形態では、上記グリッドは金網（wire mesh）を有しているか又は金網である。上記「グリッド」は、本明細書では、「ＬＥＤグリッド」としても示される。
【００２９】
上記「グリッド」という用語は、幅の１０倍を超えるようなかなり長い長さ及び高さを有する系も示している。以下に示されるように、グリッドは、０．５ｍ２の又はそれよりも非常に大きい面積を有する（すなわち、グリッドによりカバーされる面積又はグリッドの表面積）が、厚さはわずか数ｍｍ又は数ｃｍまでである。上記グリッドは、フレキシブルであってもよい（以下も参照されたい。）。上記グリッドは互いに対向して配される第１の側（前面）及び第２の側（裏面）を有しており、（照明デバイスの使用中、）一方の側又は両側から園芸光が発散する。上記前面及び裏面側の表面積と（グリッドの面の）グリッドの被覆領域とは、一般的には同じである。上記グリッドは、一般に、本明細書では前面（側）及び裏面（側）としても示される第１の側及び第２の側と平行である（事実上の）グリッド面も規定する。従って、上記グリッドは、「平面グリッド」とも呼ばれ、平坦又は剛性であることに限定されない。上記貫通孔は、第１の側から第２の側へのものである。
【００３０】
特に、上記ＬＥＤは、好ましくは上記グリッド面に対して垂直に構成される光軸を持つ光のビームの上記園芸光を与えるように構成され得る。特に、これは、複数のＬＥＤの少なくとも９０％のようなデバイスのＬＥＤの総数の少なくとも７５％に当てはまる。
【００３１】
従って、上記ＬＥＤは、（使用中）上記グリッド面に対して垂直な光軸を持つ光のビームの上記園芸光を与えるように構成され得る。よって、鉛直方向に配されたグリッドは、水平方向に伝播する光のビームを与える。上記「垂直な」という用語は、「実質的に垂直な」ということにも関連している。従って、垂直は、例えば、９０°±１％等の特に９０°±５％のような９０°±１０％に関連している。同様に、「水平な」という用語は、地球の表面から１０°以内、特に１°以内等の５°以内のようなわずかなずれを伴う「実質的に水平な」ということに関連している。
【００３２】
上記のように、一実施形態では、ＬＥＤの総数の一部がグリッドの裏面から伝播する光を与え、ＬＥＤの総数の一部がグリッドの前面から伝播する光を与える。従って、特に、上記複数の発光ダイオードは、２つ以上のＬＥＤのサブセットを有し、これらのサブセットの１つ以上のサブセットのＬＥＤが、１つ以上の他のサブセットのＬＥＤと反対方向の光のビームを与えるように構成される。これらの２つ以上のサブセットは、独立して制御可能である。
【００３３】
従って、上記デバイスは、種々のスペクトル光の分布を持つ光を与えるように構成された、デバイスの第１の側から光を与える複数のサブセットと、種々のスペクトル光分布を持つ光を与えるように構成された、デバイスの第２の側から光を与える複数のサブセットとを有していてもよく、これらの全て（裏面及び前面）のサブセットが独立して制御可能である。更なるパラメータは、スペクトル光の空間分布が制御され得るＬＥＤ又はＬＥＤのサブセットの場所であり、以下を更に参照されたい。
【００３４】
上記照明デバイス、特にグリッドは、例えば、２ないし４００ｍ２のような０．５ないし４００ｍ２の領域に及んでいる。ｍ２当たりのＬＥＤの数（ＬＥＤの密度）は、例えば、４ないし１００のような１ないし４００のオーダーであるが、（平方メートル当たり）より多くの又は更にはより少ないＬＥＤを有するグリッドが存在し得る。グリッド上のＬＥＤの分布は、規則的であってもよいし、グリッドの面積によって異なっていてもよいことに注意されたい。一般に、上記ＬＥＤは規則的なパターンで配されるが、他のパターンが排除されるわけではない。上記デバイスは、例えば、少なくとも１６個のＬＥＤを有している。一実施形態では、上記デバイスは、ｎ×ｍ個のＬＥＤを有しており、ｎは少なくとも４であり、ｍは少なくとも１０のような少なくとも４である。
【００３５】
上記ＬＥＤは、特に、固体ＬＥＤであるが、オプションで有機ＬＥＤでもあり得る。固体ＬＥＤと有機ＬＥＤとの組み合わせも適用され得る。「ＬＥＤ」という用語は、複数のＬＥＤダイにも関連している。従って、一実施形態では、１つのＬＥＤの場所に、２以上のＬＥＤダイのＬＥＤパッケージのような複数のＬＥＤダイが配され得る。「ＬＥＤ」という用語は、ＬＥＤパッケージにも関連している。
【００３６】
ＬＥＤに基づく固体照明の出現は、園芸における適用への機会を与える。ＬＥＤを用いることによる主な利点は、植物の光受容体の感度にしっかりと一致するように光のスペクトル組成を制御する可能性から生じる。熱的制御及びＬＥＤの分配の自由度の改善のような追加の利点とともに、これは、より最適な製品を与え、植物の形態及び組成に影響を及ぼすことを可能にする。それは、また、エネルギー消費（及び関連コスト）の低減も約束する。
【００３７】
固体ＬＥＤは、デジタル制御システムに容易に組み入れられ、「日積算光量（daily light integral）」照明並びに日の出及び日没のシミュレーションのような照明のプログラムを容易にする。ＬＥＤは、ガラスの包体（envelope）を有しておらず、水銀を含んでいないので、現在のランプよりも安全に作動する。
【００３８】
ＬＥＤは、目標のより近くに光を分配することを可能し、これは、温室の屋根を介する及び床部へのより少ない損失をもたらす。更に、作物におけるより良好な光の分散が達成される。これは、確かに、トマトのような背の高い張り網の作物のケースである。
【００３９】
前述のように、１つ以上のＬＥＤは、ＬＥＤ光を他の波長を有する光に少なくとも部分的に変換する無機染料及び有機染料の１つ以上のような変換材料を有していてもよい。
【００４０】
上記照明デバイスは、フレキシブル照明デバイスであり得る。例えば、上記照明デバイスは、フレキシブル（２次元）ワイヤグリッド又はフレキシブルメッシュである。上記照明デバイスは、屋根又は天井からぶらさがっていてもよいし、（導電体としても用いられる又は導電体を含むレール間のような）フレーム内等に与えられてもよい。
【００４１】
一実施形態では、複数の発光ダイオードは、発光ダイオードの２つ以上の独立して制御可能なサブセットを有しており、オプションで、上記サブセットの２つ以上が異なる高さに配され、上記方法は、作物の高さ又は光を当てられる作物の（高さ）領域の関数として上記サブセットの１つ以上によって園芸光を与えることを更に含んでいる。上記２つ以上のサブセットは、制御ユニットによってのように独立して制御可能である。このやり方では、２つ以上のサブセットのオン−オフ状態及びオプションで強度及び／又はオプションで色が、独立して制御され得る。上記ＬＥＤは、（導電性の）ワイヤグリッド内及び／又はワイヤグリッド上に配され得る。
【００４２】
一実施形態では、上記第１のサブセットは複数の発光ダイオードを有している。他の実施形態では、上記第２のサブセットは複数の発光ダイオードを有している。更に他の形態では、上記第１のサブセットは複数の発光ダイオードを有し、上記第２のサブセットは複数の発光ダイオードを有している。
【００４３】
本発明は、また、幾つかの実施形態では、上記複数の発光ダイオードが発光ダイオードの２つ以上の独立して制御可能なサブセットを有し、上記サブセットの少なくとも２つが異なるスペクトル分布を有する光を生成する方法及びデバイスにも関連している。特に、上記方法は、（ａ）作物の扱われる部分、（ｂ）１日のうちの時間、（ｃ）園芸光以外の他の光の光強度及び光の分布、（ｄ）作物の種類、（ｅ）作物の成長段階、（ｆ）（作物の）実の段階、（ｇ）収穫時期、（ｈ）収穫からの時間及び（ｉ）複数の作物を有する園芸装置における場所のうちの１つ以上の関数として上記園芸光のスペクトル分布を変化させることを更に含んでいる。上述したように、上記方法及び照明デバイスは、補足的な園芸照明のために用いられ得る。
【００４４】
一実施形態におけるように、複数のＬＥＤの異なるサブセットは、スペクトル分布が園芸プロセスの要求に合わせられるように異なるタイプの光を与える。スペクトル分布は、一実施形態では経時変化し、他の実施形態では、例えばデバイスの高さ方向に空間的に変化する。このやり方では、例えば、実の部分が葉の部分とは異なる他のタイプの光を受け取ることができる。一実施形態では、上記サブセットの１つ以上が４００ないし４７５ｎｍの範囲から選択される第１の波長を有する光を与え、上記サブセットの１つ以上が６２５ないし８００ｎｍの範囲から選択される第２の波長を有する光を与える。特定の実施形態では、第１のサブセットは、少なくとも上記第１の波長において光強度を有する第１のスペクトル分布を有する第１の光を生成するように構成される。第２のサブセットは、一実施の形態では、６２５ないし６７５ｎｍの範囲から選択される赤色波長において及び／又は６７５ないし７６０ｎｍの範囲から選択される赤色波長よりも長い遠赤色波長において少なくとも光強度を有する第２のスペクトル分布を有する第２の光を生成するように構成される。特に、両方の波長範囲が表され、園芸光の一部であり得る（特に、上記第２の光）。
【００４５】
とりわけ、複数の発光ダイオードの第１のサブセットは、（使用中）実質的に４００ないし４７５ｎｍの範囲にスペクトル光の分布を有する光を発するように構成され、複数の発光ダイオードの第２のサブセットは、（使用中）実質的に６２５ないし８００ｎｍの範囲にスペクトル光の分布を有する光を発するように構成される。
【００４６】
上述したように、上記照明デバイスは、ＬＥＤの２つ以上のサブセットを有していてもよい。上記第１のサブセット及び第２のサブセットは細長い形状で配されたＬＥＤを有し、サブセットは並列に配されている。例えば、ＬＥＤの２つ以上のサブセットが、ＬＥＤの行の形態のような細長いサブセットとして与えられる。このやり方では、ストライプが異なるスペクトル分布を持つ光を与える照明デバイスが与えられる。これらの２つ以上のサブセットは、独立して制御可能である。
【００４７】
上記照明デバイスは、複数の第１のサブセットと１つの第２のサブセットを有していてもよい。更に他の実施形態では、上記照明デバイスは、１つの第１のサブセットと複数の第２のサブセットとを有している。更に他の実施形態では、上記照明デバイスは、複数の第１のサブセットと複数の第２のサブセットとを有している。
【００４８】
これらの複数の第１のサブセット及び第２のサブセットは、ＬＥＤの平行な行として配され得るが、チェス（チェッカー）盤のようにも配され得る。従って、一実施形態では、上記第１のサブセット及び第２のサブセットは、（細長い平行な配列又はチェス盤の配列のような）第１のサブセットと第２のサブセットとを交互に繰り返すグリッドで構成される。特に後者の利点は、園芸作物又は園芸装置（以下を参照されたい。）の専用部分が「高い」分解能で照明されることである。ほぼ同じ分解能の場合、園芸光の色は選択され、正しい位置で与えられる。従って、一実施形態の照明デバイスは、オン及びオフにされ得る「色ピクセル」を有し、それにより、園芸光のスペクトル強度の分布が、例えば、（ａ）作物の扱われる部分、（ｂ）１日のうちの時間、（ｃ）園芸光以外の他の光の光強度及び光の分布、（ｄ）作物の種類、（ｅ）作物の成長段階、（ｆ）（作物の）実の段階、（ｇ）収穫時期、（ｈ）収穫からの時間及び（ｉ）園芸装置における場所のうちの１つ以上の関数として変化する。チェス盤の構成の代わりに、六角形の配列が適用され得る。原理的には、デバイスにおける単数又は複数のサブセット内のＬＥＤの非対称の配列も可能である。
【００４９】
同じタイプの光を与えるグリッド内のＬＥＤは、或るピッチ、例えば、同じタイプの２つの最も近い隣り合うＬＥＤの間の（特に、規則的な配列を仮定した）相互距離で配される。特定の実施形態では、上記複数のＬＥＤは或るピッチで配され、ＬＥＤは、更に、作物からの平均距離で配され、上記ピッチ分のこの距離の比は、少なくとも０．３のような少なくとも０．２、特に、少なくとも０．２５である。ＬＥＤのピッチ及び／又はＬＥＤから作物までの距離を調整することにより、最適で均一な照明が与えられる。この比を下回ると、照明は要求するよりも均一ではなく、この比を上回ると、照明は十分に均一であることが明らかである。上記照明デバイス及び／又は作物は、作物の一生のかなりの部分の間、上記ピッチ分の距離の比の要求が満たされるように配される。特定の実施形態では、複数の光生成部品は、２０ｃｍのような５ないし３０ｃｍ、更に特には、５ないし２５ｃｍの範囲内のピッチを有している。このやり方では、作物により受け取られる光は、ほぼ均一に分散される。一実施形態では、（例えば、２つの直交方向に）多数のピッチが存在すると、特に、ピッチの１つが本明細書において示されている基準を満たし、更に特には、両方のピッチが本明細書において示されている基準を満たす。当業者であれば、作物において均一な光の分布を得るために作物に対して照明デバイスの好適な場所を決定するために、ピッチ分の距離の比の次に、例えばＬＥＤの光放出角度又はグリッドの光拡散／散乱特性のようなＬＥＤ及び／又はグリッド構造の光学的な光分布特性又はグリッドもまた考慮に入れられる必要があることを理解するであろう。
【００５０】
上述したように、上記照明デバイスは貫通孔を有している。成長している作物の行を有する園芸装置を仮定すると、照明デバイスが行の間に配される場合、ほぼ妨害なく又は少なくとも照明デバイスの全領域にわたって完全にはブロックされずに、作物の周り及び行の間を空気が流れる。上記貫通孔は、空気の流れを可能にするが、影領域も低減する。特定の実施形態では、上記グリッドは被覆又は表面領域を有し、上記貫通孔は断面領域を有しており、上記貫通孔の上記断面領域の総領域は、上記グリッドの被覆領域の５０ないし９０％の範囲内にあり、これは上述した有益な効果を特に与える。
【００５１】
特定の実施形態では、上記照明デバイスはＬＥＤグリッドを有し、ＬＥＤグリッドは、マトリクス状に配されたＬＥＤであって、各ＬＥＤは接続ワイヤにより上記マトリクス内に接続され、上記マトリクスは電圧レールに接続され、上記電圧レールは上記マトリクスの上記領域にわたって分布する少なくとも３つの電力レールライン（power rail line）に接続された当該ＬＥＤを有し、上記ＬＥＤは、第１の電力レールラインと第２の隣り合う電力レールラインとの間に配されたＬＥＤの第１のサブセット、第２の電力レールラインと上記第１の電力レールラインと同じ電圧の第３の電力レールラインとの間に配されたＬＥＤの第２のサブセットとして形成される。
【００５２】
オプションで、上記第３の電力レールラインは、第１の電力レールラインと比較して第２の電力レールラインの反対側で第２の電力レールラインと隣り合っている。
【００５３】
この設計では、上記ＬＥＤは、断面で見て、電圧レールの単一のペアの間全てではなく、連続する電力レールラインのペアの間に配されている。このやり方では、駆動電圧が低く維持され、（例えば、エネルギー消費、コスト、安全性の観点から最適な）最適値に調整され得る。
【００５４】
サブセット内のＬＥＤは、より高い電圧の電力レールラインに接続されるアノード及びより低い電圧の電力レールラインに接続されるカソードを有しており、種々の断面が反対の極性で配される。断面で見て異なる極性方向と持つＬＥＤを置くことにより、低い（すなわち、安全な）電圧でＬＥＤを駆動することが可能であるだけではなく、電源に対してモジュラ手法も可能である。ＬＥＤマトリクス及びサブセットの配列は、任意の寸法を有する。それは、マトリクスのＬＥＤの多数のサブセットが必要に応じて個々に取り扱われることも可能にする。ＬＥＤのサブセットは、行又は列方向に配され、１行ずつ又は１列ずつアドレス指定することが可能にされる。
【００５５】
電力レールラインの数Ｎ及びそれぞれが電力ラインの隣り合うペアの間のＬＥＤのサブセットの数Ｎ−１が存在し、電力ラインの隣り合うペアは１つの高電力レールライン及び１つの低電極レールラインを有している。このやり方では、設計が２次元で拡大縮小可能である。電力レールラインは、第１の方向（例えば、行方向）で交替であり、電力レールラインの数に基づいて、電力レールラインの電圧を変更することなく設計が拡大縮小され得る。
【００５６】
上記設計は、各装置にＬＥＤが幾つ存在するかを変更することにより、垂直方向にも拡大縮小することができる。
【００５７】
例えば、ＬＥＤの第１のサブセットは、第１の電力レールラインと第２の電力レールラインとの間にＬＥＤバンクを有し、第１のＬＥＤバンクは、並列に１つ以上のＬＥＤを有しており、ＬＥＤの第２のサブセットは、第２の電力レールラインと第３の電力レールラインとの間に第２のＬＥＤバンクを有しており、第２のＬＥＤバンクは、並列に１つ以上のＬＥＤを有している。
【００５８】
各バンクの並列なＬＥＤの数は、電力レールラインの定数についてのスケーリングを決定するために用いられ得る。
【００５９】
ＬＥＤの第１のサブセットは、第１の電力レールラインと第２の電力レールラインとの間に直列の第１の複数のＬＥＤバンクを有し、各バンクは、ここでも、並列の１つ以上のＬＥＤを有し、ＬＥＤの第２のサブセットは、第２の電力レールラインと第３の電力レールラインとの間に直列の第２の複数のＬＥＤバンクを有し、各バンクは並列の１つ以上のＬＥＤを有している。
【００６０】
電力レールラインのペアの間の直列なバンクの数は、必要とされる電圧を決定する。従って、必要な電圧と範囲と電力レールラインの数との間に妥協が見出される。
【００６１】
電力レールラインのそれぞれは、高電圧レール及び低電圧レールの１つに接続され得る。更に、全ての高電圧電力レールラインが一緒に接続され、全ての低電圧電力レールラインが一緒に接続され得る。これは、１つの外部高電圧ラインの接続のみが必要とされ、１つの外部低電圧ラインの接続のみが必要とされることを意味する。
【００６２】
電力レールラインの各接り合うペアの間にスイッチング装置が与えられる。これは、電力レールラインの特定のペアの間に結合されたＬＥＤが調光される又はオフにされるように、短絡機能が実現されることを可能にする。種々のＬＥＤが種々の色出力を有する場合、これは、全体の出力の明るさ又は更には出力色を制御するために用いられる。例えば、ＬＥＤの第１のサブセットのＬＥＤは、ＬＥＤの第２のサブセットのＬＥＤとは異なる出力色を有する。
【００６３】
上記照明デバイスは、更に、ＬＥＤマトリクスに接続される第１及び第２の電源ラインを備えた電源を有しており、第１及び第２の電圧ラインの１つは、電力レールラインのそれぞれに接続されている。従って、電力レールラインは、マトリクスにわたって２つの電源ラインを分散させ、マトリクスは電圧ラインの電圧を変化させることなくスケーリングされ得る。
【００６４】
別個の電源がより高い電圧の電力レールラインのそれぞれに接続され得る及び／又は別個の電源がより低い電圧の電力レールラインのそれぞれに接続され得る。上記グリッドがスケーリングされる際、電源は、残りの電源を再設計することなく必要に応じて加えられる／取り除かれる。別々の電源のそれぞれは、個々に制御可能な出力電流を有し、これは、局所的な調光又は局所的なＬＥＤのオフを実現するために用いられ得る。
【００６５】
他の観点では、本発明は、
・各ＬＥＤが接続ワイヤによりマトリクス内に接続されるマトリクス状に配されたＬＥＤのアレイと、マトリクスの領域にわたって分布する少なくとも３つの電力レールラインに接続される電圧レールに接続されたマトリクスとを接続するステップと、
・第１の電力レールラインと第２の隣り合う電力レールラインとの間のＬＥＤの第１のサブセットを駆動するため及び第２の電力レールラインと第１の電力レールラインと同じ電圧の第３の電力レールラインとの間のＬＥＤの第２のサブセットを駆動するために少なくとも３つの電力レールラインを制御するステップであって、一実施形態の第３の電力レールラインは、第１の電力レールラインと比較して第２の電力レールラインの反対側で第２の電力レールラインと隣り合っている当該制御ステップと
を有するＬＥＤグリッドを駆動する方法を提供する。
【００６６】
上記複数のＬＥＤは、透明なフォイル内に埋め込まれ得る。特に、透明なフォイルは、第１の側から第２の側への貫通孔を有している。これらの貫通孔は、上述したグリッドの貫通孔とほぼ一致しているか、又はまさにこれらの貫通孔でさえある。特に、上記フォイルはフォイル領域を有し、上記貫通孔は断面領域を有し、貫通孔の断面領域の総領域が上記フォイル領域の５０ないし９０％の範囲内にある。ここでもまた、これは、例えば空気の流れが閉鎖系の照明デバイスの場合よりもかなり少ししか妨げられないので、気候の制御に有益である。
【００６７】
本発明は、植物の成長及び発育、園芸照明として知られる技術を刺激する人工照明の新規のやり方を提供する。特に、人工照明が用いられる２つの主要な園芸環境が存在する。第１に、日光に加えてトップライティング及び樹冠内（intra canopy）照明を用いて作物の収率が大きくされる温室である。第２に、作物が主に日光なしで栽培され、及び従って人工照明に大きく依存する多層システムである。この発明の開示において、我々は、温室内でのトマト、キュウリ及びアマトウガラシ（パプリカ）のような背の高い張り網の作物のため及び植物工場における多層作物栽培のための最適化されたＬＥＤを使用した補足照明器具を考えている。
【００６８】
「実質的に全ての放射」又は「実質的に構成される」のような本明細書における「実質的に」という用語は、当業者には理解されるであろう。「実質的に」という用語は、「全部」、「完全に」、「全て」等を伴う具体例も含んでいる。従って、実施形態では、形容詞的な実質的には取り除かれ得る。適用可能である場合、「実質的に」という用語は、９５％以上のような９０％以上、特に９９％以上、更に特には１００％を含む９９．５％以上にも関係がある。「有する」という用語は、「有する」という用語が「から成る」を意味する形態も含んでいる。
【００６９】
更に、詳細な説明及び特許請求の範囲における第１、第２、第３等は、類似の構成要素を区別するために用いられており、必ずしも連続する順序又は発生順を説明するために用いられるものではない。そのように用いられている用語は適切な状況下において置き換え可能であり、本明細書で説明される本発明の実施形態は、本明細書中に説明されている又は示されている順序ではない他の順序で動作可能であることを理解されたい。
【００７０】
本明細書におけるデバイスは、とりわけ動作中について説明されている。当業者には明らかであるように、本発明は、動作の方法又は動作中のデバイスに限定されるものではない。
【００７１】
上述した実施形態は本発明を限定するものではではなく説明しており、当業者であれば添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多数の代替の実施形態を考案することができることに注意されたい。特許請求の範囲では、括弧内に配されたいかなる参照符号もが特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。動詞「有する」及びその活用の使用は、特許請求の範囲において述べられている構成要素又はステップ以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。構成要素の前に付された冠詞「a」又は「an」は、複数のそのような構成要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の構成要素を有するハードウェア及び好適にプログラムされたコンピュータにより実現され得る。幾つかの手段を列挙しているデバイスの請求項では、これらの手段の幾つかがハードウェアの１つの同じアイテムにより具現化され得る。或る方策が互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に用いられないことを示してはいない。
【００７２】
本発明は、更に、詳細な説明において説明される及び/又は添付の図面に示される特徴的なフィーチャの１つ以上を有するデバイスに当てはまる。本発明は、更に、詳細な説明において説明される及び/又は添付の図面に示される特徴的なフィーチャの１つ以上を有する方法又はプロセスに関連している。
【００７３】
本発明において論じされる種々の観点は、更なる利点を与えるために組み合わせられ得る。更に、上記特徴の幾つかは、１つ以上の分割出願の基礎を形成し得る。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
本発明の実施形態が、添付の模式図を参照して単に例としてこれから説明される。各図において、対応する参照符号は対応する部分を示している。
【００７５】
【図１】幾つかのアプリケーションを模式的に示している。
【図２】幾つかのアプリケーションを模式的に示している。
【図３】本発明に係るＬＥＤグリッドの第１の例を示している。
【図４】図３のＬＥＤの配列についての等価回路を示している。
【図５】本発明に係るＬＥＤグリッドの第２の例を示している。
【図６】図５のＬＥＤの配列についての等価回路を示している。
【図７Ａ】例を模式的に示している。
【図７Ｂ】例を模式的に示している。
【図７Ｃ】例を模式的に示している。
【図７Ｄ】例を模式的に示している。
【図７Ｅ】例を模式的に示している。
【図７Ｆ】例を模式的に示している。
【図７Ｇ】例を模式的に示している。
【図７Ｈ】例を模式的に示している。
【図７Ｉ】例を模式的に示している。
【図８Ａ】本発明の観点を模式的に示している。
【図８Ｂ】本発明の観点を模式的に示している。
【図８Ｃ】本発明の観点を模式的に示している。
【図９Ａ】他の例を模式的に示している。
【図９Ｂ】他の例を模式的に示している。
【図９Ｃ】他の例を模式的に示している。
【図９Ｄ】他の例を模式的に示している。
【図１０】幾つかのＬＥＤの電力（Ｐ）に関して、ＬＥＤピッチの関数としてＬＥＤグリッドにより発せられる光量子束（Ｆ）を示している。ここでは、ＬＥＤが正方形のグリッドに配され、一方の側のみに発光すると仮定されている。ＬＥＤの効率は、２μｍｏｌ／ｓｅｃ／ＷｅｌｅｃのＰＡＲ放射（青、赤及び遠赤色ＬＥＤについての幾らか高いが適正な値）であるとみなされている。
【図１１】緑色植物内の幾つかの共通の光受容体の相対吸収スペクトルを示している。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
図１は、例えばトマトの栽培のための園芸用アプリケーションを模式的に示している。園芸作物は、参照符号１で示されている。参照符号２は、あり得る実、このケースではトマトを示している。トマトという作物のみが、幾つかの観点を説明するために例として用いられる。
【００７７】
作物又はトマトという植物が、何行にも配されている。各行の間及び従って植物間の離間距離は、参照符号Ｌ１で示されており、例えば、１．５ｍのような１ないし２ｍの範囲内にある。地面からの総高は、参照符号Ｈで示されており、例えば、約３ｍのような２ないし４ｍの範囲内にある。特に園芸照明に関連するこの総高の一部は、高さＨ１に及んでおり、０．５ないし１ｍの範囲内にあって、地面よりも約高さＨ２上の高さであり、高さＨ２は、０．５ないし１．５ｍの範囲内、特に約１ｍである。参照符号５００で示されている照明デバイスは、特に、上記高さＨ１の間の園芸作物を取り扱うが、左側には、相対的に高い照明デバイス５００が単に例として示されている。参照符号ｄは、照明デバイス５００（の発光面）と作物１との距離を示している。参照符号５１１は、照明デバイス５００により生成される園芸光を示している。上記のように、照明デバイス５００の高さ及び／又は長さにわたって、園芸光５１１は強度及びスペクトル分布が異なる。
【００７８】
参照符号１０００は、園芸用アプリケーション、ここでは、例として温室を示している。作物１の複数の行が、園芸装置として示されている。
【００７９】
デバイス５００は、複数の発光ダイオードを有している。この複数の発光ダイオードは、一実施形態では、２つ以上の独立して制御可能な発光ダイオードのサブセットを有している（以下を参照されたい。）。上記サブセットの２つ以上は、異なる高さに配され得る。このやり方では、園芸光５１１が、例えば、作物１の高さの関数として上記サブセットの１つ以上により作物１に与えられる。
【００８０】
上記照明デバイスは、ＬＥＤのグリッド又は２次元の配列を有しており、これは以下に更に明らかにされる。グリッドは、参照符号５３０で示されている。グリッドは、この図では紙面に対して垂直であるグリッド面５８０を有している。図９Ａないし図９Ｄに示されているように、グリッド５３０の第１の側５３１及び第２の側はグリッド面５８０と平行である。グリッドは、例えば、その上にＬＥＤが配されたワイヤメッシュを有しているので、上記第１及び／又は第２の側は、必ずしも平坦ではないことに注意されたい。
【００８１】
図９Ａないし図９Ｄから分かるように、園芸光５１１はグリッド５３０の第１及び／又は第２の側から発散する。上記デバイスのＬＥＤは、更なる図においてより詳細に示されており、参照符号５１１ａで示されている光のビームを発する。これらのビームは、光軸５８１を有している。図から分かるように、光軸はグリッド面に対して垂直である。
【００８２】
次に、図２を参照して他の実施形態が説明される。この実施形態では、本明細書において説明された照明デバイス５００が、多層栽培のために用いられる。多数の層は、参照符号１０１０で示されている。このケースでは、全てのＬＥＤが植物に向かって同じ方向に放射することが有益である。このケースでは、２つのフォイルの間にＬＥＤグリッドを挟むことが有利である。これは、機械的により頑強で、植物工場に存在する多湿環境からより良好に保護されるＬＥＤグリッドを可能にする。好ましくは、ＬＥＤの裏面のフォイルは、ＴｉＯ２のような粒子に基づく白色塗料を含む層を組み込むことにより拡散反射するようにされている。利点は、植物により反射して光源に戻る光が再利用されることである。フォイルは、参照符号３６０で示されている。フォイル３６０は、一実施形態では、貫通孔を有している（以下も参照されたい。）。
【００８３】
本発明は、ＬＥＤがマトリクス状に配されたＬＥＤ装置も提供する。マトリクスは、少なくとも３つの電力レールラインに接続されている。ＬＥＤは、第１の電力レールラインと第２の電力レールラインとの間に配されたＬＥＤの第１のサブセット及び第２の電力レールラインと第１の電力レールラインと同じ電圧の第３の電力レールラインとの間に配されたＬＥＤの第２のサブセットとして形成されている。これは、ＬＥＤのマトリクスが組み入れられた交互の電力レールラインが存在することを意味している。これは、駆動電圧が低く保たれることを可能にし、設計のスケーラビィティを改善する。本発明に係る第１の例が、図３に示されている。
【００８４】
ＬＥＤ装置は、ここでも、マトリクス状に配されたＬＥＤ５１０（又はＬＥＤパッケージ）のグリッド５３０及び電圧レール１０、１２に接続されるマトリクスを有しており、各ＬＥＤ（又はＬＥＤパッケージ）は接続ワイヤによりマトリクス内で接続される。
【００８５】
上記電圧レールは、電力を供給するＬＥＤ５１０のための電力レールラインに接続する。「電力」レールラインという用語は、単に、全ての電力レールラインが接続する（専ら）２つの「電圧」レール１０、１２と区別するために用いられる。「電力レールライン」は、単に電圧が印加されるラインであり、電力（すなわち、電流）を接続されたＬＥＤに送るために用いられる。
【００８６】
これらの電力レールラインは、２本の電圧レール１０、１２に接続する少なくとも３本の電力レールラインが存在するようにマトリクス中にわたって分布している。ＬＥＤのマトリクスが組み入れられた交互の電力レールラインが存在する。図示されている例では、高電圧レール１０に接続される３本の（より高い電圧の）電力レールライン３０及び低電圧レール１２に接続される３本の（より低い電圧の）電力レールライン３２が存在する。ＬＥＤは、隣り合う電力レールラインの間に配された別個のＬＥＤのサブセットとして形成されており、隣り合う電力レールラインは、１本のより高い電圧の電力レールライン及び１本のより低い電圧の電力レールラインである。
【００８７】
本発明は、３本の電力レールライン、例えば、図３の左側の最初の２本の高電力レールライン３０及び最初の低電力レールライン３２により実現され得る。この場合、第１の電力レールライン３０と第２の電力レールライン３２との間に配されたＬＥＤの第１のサブセット５１０ａ及び第２の電力レールライン３２と第１の電力レールラインと同じ電圧の第３の電力レールライン３０との間に配されたＬＥＤの第２のサブセット５１０ｂのみが存在する。
【００８８】
ＬＥＤの各サブセットは、究極的には、単一のＬＥＤであり得る。ＬＥＤの各サブセットは、代わりに、多数のＬＥＤを含むＬＥＤパッケージであってもよい。ＬＥＤの各サブセットは、また、（図３のように）ＬＥＤの直接接続、ＬＥＤの並列バンク又は並列バンクの直接接続であってもよい。
【００８９】
図３は、ＬＥＤの各サブセットが並列する２個のＬＥＤの３つのバンクの直列接続を有する一例を示している。従って、ＬＥＤの各サブセットのＬＥＤは、３×２のマトリクスで、すなわち、「並列」方向に２及び「直列方向」に３で配されている。
【００９０】
３ＶのＬＥＤの電圧降下の場合、この手法を用いると、駆動電圧１０は３×３Ｖ＝９Ｖに決定される。
【００９１】
この配列は、ＬＥＤマトリクスが両方の直交方向に寸法的に拡大縮小されることを可能にする。図３に示されている例では、電力レールラインは列方向に走り、行方向では極性が交互になっている。
【００９２】
このケースでは、ＬＥＤマトリクスは、電力レールラインの数を増減することにより行方向に拡大縮小され得る。ＬＥＤマトリクスは、ＬＥＤのサブセット５１０ａ、５１０ｂの各バンクにおいて並列するＬＥＤの数の増減により列方向に拡大縮小され得る。
【００９３】
このスケーリングは、ＬＥＤマトリクスが要求通りに大きくされることを可能にし、一方で、同じ駆動電圧を依然として維持する。
【００９４】
勿論、ＬＥＤマトリクスが大きいほど、駆動電流は大きい。しかしながら、これは、単に一定の駆動電圧範囲及び一定の駆動電流範囲を持つ駆動供給部から始め、全アレイに電力を供給するために必要に応じて多くのこれらの供給部を用いることにより実現され得る。従って、駆動供給部の数は、単純に電力レールライン３０、３２の数と相関がある。
【００９５】
これは、別々のマトリクスを合わせる（stitch）必要がないモジュラ手法（modular approach）を与える。これは、アレイの製造を容易にし、例えば、より高価なバッチプロセスに代えて連続的なロールツーロール製造プロセスを可能にする。
【００９６】
図５には、図６の等価回路を備えた第２の例が示されている。
【００９７】
ＬＥＤマトリクスのレイアウトは、概念的には同じである。しかしながら、電力レールライン３０、３２が行方向に走っており、ＬＥＤの各サブセット５１０ａ、５１０ｂは、３個の並列なＬＥＤのバンクを有している。
【００９８】
ＬＥＤマトリクスは、この場合も同様に、２方向に拡大縮小可能である。行方向のスケーリングは、各並列なバンクにおけるＬＥＤの数の変更を含んでいるのに対して、列方向のスケーリングは、電力レールラインの数の変更を含んでいる。
【００９９】
図５及び図６は、行方向に電力レールラインを走らせることにより、１行ずつの行のスイッチング又は調光を認めることが可能であることを示すために用いられる。勿論、９０度回転させて、１列ずつの制御が可能である。
【０１００】
図５及び図６に示されているレイアウトでは、ＬＥＤの各行は、個々に取り扱われ得る。これは、電力レールラインの各隣り合うペアの間のトランジスタのようなスイッチ５０を用いることにより可能になる。これは、特定の行を担当する電力供給部を完全に又は部分的にショートさせるために用いられる。その場合、定電流供給部は短絡トランジスタを介して電流を駆動する。代替として、スイッチが、各電力供給部と直列に配され得る。このオプションの場合、図５を参照すると、幾つかのサブオプションが存在する。すなわち、
（ｉ）（＋と表示された）高電力レールについての各電力レールライン３０は、０と＋状態（及び調光のために中間状態）との間で切り換えられる。これは、２つの行が調光状態又はオフ状態に１回で切り換えられ得ることを意味する。
（ｉｉ）全ての電力レールライン３０及び３２は、０と＋状態（及び調光のために中間状態）との間で切り換えられる。これは、上記（ｉ）の２行制御に加えて、個々の行がオンに切り換えられ得る又は調光される得ることを意味する。
【０１０１】
各行（又は行のグループ）に種々の色の光を発せさせることも可能である。
【０１０２】
図５は、（図中、斜線で示されている）１つ光の色のＬＥＤの奇数行及び（図中、斜線なしで示されている）他の光の色の偶数行を示している。
【０１０３】
例えば、偶数行は、第１の園芸関連色（例えば、青）を発し、奇数行は第２の園芸関連色（例えば、赤）を発する。１行ずつのアドレス指定を用いると、ＬＥＤマトリクス全体が、任意の園芸スペクトル分布（例えば、青と赤との組み合わせ）を有する光の状態で発光するように制御され得る。動的パターンも（電力レールラインの構成に依存して）行又は列方向に沿って作り出される。
【０１０４】
本発明は、大面積のＬＥＤマトリクスで、例えば十分な高さの背の高い張り網の園芸栽培のような多数のアプリケーションに適用され得る。
【０１０５】
上記ＬＥＤは、既知の設計のものであり、この理由のために詳細には説明されていない。上記ＬＥＤは、ワイヤ接続がなされ得る個々にパッケージされた部品を有している。ワイヤのマトリクス及びＬＥＤは、透明な膜に封入され得る。
【０１０６】
ワイヤのマトリクス及びＬＥＤは、キャンバス又はカーペットのようなフレキシブル基板にラミネートされていてもよい。ワイヤは、繊維に織り込まれる導電性のワイヤである。
【０１０７】
図示されている例では、２つの電圧レールが「＋」及び「−」又は「＋」及び「０」として示されている。ＬＥＤに適切なバイアスをかけるために、電圧差のみが必要とされる。従って、実際の電圧は、関連性はなく、両方正又は両方負であってもよい。
【０１０８】
上述したように、電力レールラインは、マトリクスの領域にわたって分布されている。
【０１０９】
図３の例では、電力レールラインは、行方向では２つの電圧の間を行ったり来たりし、本質的には列方向に走っている。従って、左から右に向かって（すなわち、行方向に）極性が交互になる等間隔の電力レールラインが存在する。クロスオーバーを避けるために、一方の極性の電力レールラインが電圧レールラインの１つに接続されるように上方に伸び、他方の極性の電力レールラインが電圧レールラインの他のものに接続されるように下方に伸びている。
【０１１０】
図５の例では、電力レールラインは、列方向では２つの電圧の間を行ったり来たりし、本質的には行方向に走っている。従って、上から下まで（すなわち、列方向に）極性が交互になる等間隔の電力レールラインが存在する。
【０１１１】
一般に、電力レールラインは、グリッド領域にわたって実質的に均一に分布されている。「実質的に均一に」によって、「縁部の影響が無視されれば均一に」が意図されている。これは、或るサイズにするためにグリッドがカットされ得ることを意味している。図３及び図５の設計は、それぞれ、或るサイズにするために行及び列方向にカットされ得る。
【０１１２】
図に示されている各ＬＥＤ５１０は、１つ以上のＬＥＤのＬＥＤパッケージであってもよい。
【０１１３】
上述したように、本発明は、（制限して）３本の電力レールラインのみを用いることが可能である。しかしながら、好ましくは、少なくとも４本、より好ましくは１０本以上、例えば２０本よりも多くの電力レールラインが存在する。電力レールラインが多いほど、ＬＥＤグリッドのサイズを調整する能力が大きい。
【０１１４】
図７Ａ及び図７Ｂは、図３ないし図６の実施形態に類似する幾つかの他の実施形態を模式的に示している。種々のサブセットが、参照符号５１０ａ、５１０ｂ等で示されている。図７Ｂに示されているように、反対の極性を持つ部分にＬＥＤを配することによって駆動電圧が低く維持され、（例えば、エネルギー消費、コスト、安全性の観点から最適な）最適値に調整され得る。この方法を用いると、ＬＥＤグリッドは、好ましい寸法まで（両方向に）拡大縮小される一方で、同じ駆動電圧を維持する。勿論、ＬＥＤグリッドが大きいほど、駆動電流は大きい。依然として、これは、単に一定の駆動電圧範囲及び一定の駆動電流範囲を持つ駆動供給部から始め、全グリッドに電力を供給するために必要に応じて多くのこれらの供給部を用いることにより実現され得る。このやり方では、モジュラ手法が可能にされる。更に、グリッド全体が連続的なプロセスで作製され得るので、別個のＬＥＤグリッドを合わせる必要がない。参照符号Ｐｘ及びＰｙは、それぞれ、ｘ及びｙ方向のピッチを示している。
【０１１５】
提案されたＬＥＤを接続する方法を用いると、行（又は列）若しくは行（又は列）の組み合わせの切り換え又は調光を可能にすることは、比較的容易である。図７Ｃに示されているレイアウトでは、ＬＥＤの３つの行の各組み合わせが個々に取り扱われる。これは、当該行の組み合わせを担当する定電流供給部をショートさせるスイッチ（例えば、ＦＥＴ）を用いることにより行われる。代替として、スイッチは各電力供給部と直列に置かれる。行の各組み合わせの調光は、ＦＥＴのゲートにおける信号のパルス幅変調により達成され得る。
【０１１６】
図７Ｃでは、行は文字Ｒで示され、別々に光を発するＬＥＤがＣ１及びＣ３により示されており、例として、Ｃ１は赤と関連があり、Ｃ３は青と関連がある。上から下まで、７行は、個々に制御され得る赤、青、赤、赤、青、赤及び赤色の光を発する行である。同じ色を有する行は、制御される単一のサブセットであってもよいし、各サブセットが個々に取り扱われる複数の同じサブセットを含んでいてもよい。従って、前者の実施形態では、全ての「赤色の行」が全て一緒にオン及びオフを切り換えられ、後者の実施形態では、１つ以上の「赤色の行」が選択される。
【０１１７】
図７Ｄには、他のレイアウトが示されている。特に、このレイアウトは、実際に構築され、うまくいくことが証明された。図中の個々のＬＥＤは、実際には並列するＬＥＤのグループであることに注意されたい。図７Ｃのケースとは異なり、ここでは、（図中、ＧＮＤと表示されている）全てのグランドに接続され得る。同じことが、正の電圧（図中、ＶＣＣ）に当てはまる。ＦＥＴＰＷＭ＿ＣＨ２は、グループ２（Ｄ７ないしＤ１２のＬＥＤ）を切り替えることに注意されたい。図中、ＦＥＴに関する全ての表示は同じである。
【０１１８】
図７Ｅには、我々が単一のグリッドのレイアウトにスペクトルの異なる部分で発する種々のタイプのＬＥＤをどのように組み合わせることができるかが示されている。レイアウトは、同じタイプのＬＥＤにより確立されるサブグリッドが、ここでもまた規則的なグリッド（正方形又は六角形）であるようなレイアウトであり、これは作製される照明パターンの最適な均一性をもたらす。例えば、図７の（Ｆで表示された）順方向に発光する赤色ＬＥＤを考えてみる。それらのＬＥＤは、ｘ方向及びｙ方向に関して等しいＬＥＤの間隔を有する（図７におけるＰｘ及びＰｙが等しい）サブグリッドを確立している。これは、均一な照明の分布を得るための必要条件である（一般的には望ましいが、照明デバイスはサブセットの層を有していてもよい（以下も参照されたい））。図７Ｅでは、青色（Ｃ３）及び赤色（Ｃ１）ＬＥＤの行Ｒが交互に起こっており、一方の側に発する他のＬＥＤ５１０及び他方の側に発する他のＬＥＤ５１０が交互に起こっている。参照符号「Ｆ」は順方向の放射のことを指し、参照符号「Ｂ」は逆方向の放射のことを指している。
【０１１９】
図７Ｆには、ＬＥＤグリッドが３つのタイプのＬＥＤに基づいて示されている。ＬＥＤは、ここでも、それらの放射方向が順方向と逆方向との間を行ったり来たりするようにされている。このケースでは、正方形又は六角形の形状を有する個々のタイプのＬＥＤについてのサブグリッドに達することは可能ではない。
【０１２０】
構造に依存して、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３全てが、異なるサブセットに属する。しかしながら、追加又は代替として、ＬＥＤは、裏面（Ｂ）から照らす又は前面（Ｆ）から照らすＬＥＤが２つ（以上）の異なるサブセットにより構成され得る。
【０１２１】
図７Ｇに示されているように、これは、グリッドを変形（shear）し、種々の長さを有する個々のＬＥＤの間の相互接続を可能にすることにより改善される（Ｐｘ及びＰｙは、ここでも等しくされ得る。）。参照符号Ｃ１は赤色のことを指し、参照符号Ｃ３は青色のことを指している。参照符号Ｃ２は、例えば、ＰＡＲスペクトルに含まれる黄色のことを指している。
【０１２２】
一般に、ＬＥＤグリッドでは、例えば同じ順方向の動作電圧を有することにより特徴付けられる同じタイプのＬＥＤが並列に配されるのに対して、異なるタイプのＬＥＤは直列に配される。しかしながら、並列に配された異なるタイプのＬＥＤを有することが便利である場合もある。ＬＥＤが異なる順方向電圧を必要とされる場合、異なるタイプのＬＥＤが、異なる電流を伝導し、従って異なる光出力をもたらす。これは、最も低い順方向電圧を必要とするタイプのＬＥＤと直列に抵抗器を配することによりある程度改善される。図７ｈに、２個の赤色発光ＬＥＤが、直列に配され、青色ＬＥＤと並列に配された一実施形態が模式的に示されている。ＬＥＤのそれぞれを通る同じ電流（約０．２Ａ）に対して、上記直列する２個の赤色ＬＥＤは、典型的には、２×２．９＝５．８Ｖを必要とするのに対して、青色ＬＥＤは３．１Ｖを必要とする。これを達成するために、抵抗器が青色ＬＥＤと直列に置かれている。この特定の例の場合、抵抗器はＲ＝（５．８−３．１）／０．２＝１３．５Ωであるべきである。従って、参照符号５１７で示されている好適な抵抗器が含まれると、異なる動作電圧を有するＬＥＤ５１０は、それにもかかわらず並列に配され得る。ＬＥＤグリッドのＬＥＤの幾つか又は全ては、図７Ｉの例に示されているように逆並列にも配され得る。この例では、赤及び青色ＬＥＤが逆並列で配されている。ＬＥＤを通る電圧の極性の変化により、発せられる色は赤から青に及び青から赤に変化する。
【０１２３】
図８Ａは、２次元のアレイとして示されているＬＥＤグリッド５３０を備えた照明デバイス５００の一実施形態を非常に模式的に示している。アレイは、長さＬＡ及び幅ＷＡを有している。ＬＥＤ５１０の間に、ＬＥＤグリッドの第１の側からＬＥＤグリッドの裏面側に伸びる貫通孔５７０が存在する。貫通孔は断面を有している。貫通孔５７０の断面積の合計は、一実施形態では、アレイの表面積（すなわち、ＬＡ×ＷＡ；これはグリッド面積としても示される。）の少なくとも５０％である。
【０１２４】
他の実施形態が図８Ｂに模式的に示されている。温室及び植物工場は、高い湿度及び温度並びに植物への栄養分として用いられる腐食性塩の存在のために電子機器に対して好ましくない環境を呈する。従って、照明器具はＩＰコード規則（例えば、ＩＰ６６）に従う必要がある。透明なプラスチックフォイルの間にＬＥＤグリッドを挟むことにより、そのような規則が満たされる。局所的に、上記フォイルは空気の流れを妨げないように及び従って（局所的な）微気候の形成を与えないように開放されている。フォイルは参照符号３６０で示されており、貫通孔は参照符号３６３で示されている。上記フォイルの貫通孔は、フォイル３６０の前面側３６１からフォイル３６０の裏面側３６２へのものである。フォイル３６０の貫通孔３６３は、ＬＥＤグリッド５３０における貫通孔５７０とほぼ一致している。図８Ｃは、グリッドの前面側が左側に示され、背面側が右に示された側面図を模式的に示している。あり得る気体流貫通孔３６３が両方向の矢印で示されている。
【０１２５】
上記ＬＥＤグリッドは、（例えば、ＵＶ放射によって（後に）硬化されるプラスチックの前駆体又は樹脂に浸漬することによって）薄い透明なプラスチック層により覆われていてもよい。代替として、ＬＥＤグリッド構造体の上に透明材料（例えば、シリコーン）を成型することにより透明な層が形成され得る。
【０１２６】
図９Ａ及び図９Ｂは、フォイル３６０に埋め込まれたそのようなＬＥＤグリッド５３０を模式的に示しており、図９Ａでは、全てのＬＥＤ５１０が（駆動時に）第１の側３６１から離れる一方向に光を与え、 図９Ｂでは、ＬＥＤ５１０は（駆動時に）両方向に、すなわち、第１の側及び第２の側３６２から離れる方向に光を与えるように構成されている。従って、ＬＥＤも、文字Ｆ及びＢそれぞれで示されている。２つの別個のＬＥＤグリッドを１つに組み合わせる二重サンドイッチ構造が、図９Ｃに示されている。温室におけるＬＥＤグリッドのための取り付け装置が図９Ｄに示されている。参照符号５２６は取り付けブラケットを示し、参照符号５２７は釣り合い重り（counter weight）を示している。勿論、フレームのような他の構成も可能である。
【０１２７】
図９Ａないし図９Ｄ全てにおいて、ＬＥＤ５１０の１つ以上のサブセットは、上記グリッド面５８０と垂直に設定された光軸５８１を有する光のビームの園芸光５１１を与えるように構成されている。しかしながら、図９Ｂ及び図９Ｃでは、ＬＥＤ５１０の１つ以上のサブセットが、１つ以上の他のサブセットのＬＥＤ５１０と反対方向に光のビームを与えるように構成されている。これは、Ｂ及びＦで示されているＬＥＤ５１０をもたらす。
【０１２８】
光合成に関して、植物は４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長範囲で高感度である。この波長窓内の全ての放射は、光合成有効放射（ＰＡＲ）と呼ばれる。また、近似により、この窓内の波長を有する全ての光量子が光合成に等しく寄与する。これが、ＰＡＲ放射の量がμｍｏｌ／ｓｅｃ（１モルは物質量についてのＳＩ単位であり、その値は６．０２×１０２３である。）の単位により示される１秒当たりの光量子の量で伝統的に表される理由である。
【０１２９】
園芸におけるＬＥＤ照明の場合、主に青色ＬＥＤ（４５０ｎｍ）及び赤色ＬＥＤ（６２５ないし６７５ｎｍ）が用いられる。青色ＬＥＤの代わりに、白色ＬＥＤも用いられ得る。代替として、青及び赤色ＬＥＤの１つ以上に加えて、白色発光ＬＥＤが適用され得る。スペクトルの緑色部分で発光するＬＥＤは、効率がはるかに低い。また、光合成は緑に関して幾分効率が低い。植物は光の色によって異なる応答をすることに更に注意されたい。園芸では、光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）が、単位面積当たりの１秒当たりの光量子数（μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２、１ｍｏｌは６×１０２３個の光量子に対応する。）で測定される。実際には、トマトに対してインターライティングを適用する際、用いられる赤色ＰＰＦＤは、例えば、２００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２であり、（６２５から６７５ｎｍ及び４００から４７５ｎｍの赤色及び青色領域の場合、）青色：赤色＝１：７の比が典型的には用いられる。
【０１３０】
図１０には、最適なＬＥＤピッチがＬＥＤの出力（ワット）及び作物において必要とされる照明フラックスにどのように依存するかが示されている。ｙ軸はμｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２の単位でフラックスを示し、ｘ軸はｍｍの単位でピッチＰを示している。
【０１３１】
図１１は、緑色植物内の幾つかの共通の光受容体の相対吸収スペクトルを示しており、１はクロロフィルａを表し、２はベータカロチンを表し、３はフィトクロム（Ｐｒ）を表し、４はクロロフィルｂを表し、５はフィトクロム（Ｐｆｒ）を表している。ｘ軸に波長が表されており、ｙ軸にそれらの光受容体の吸収（任意単位）が表されている。本発明は、トマトのような背の高い張り網の作物への補足照明及び植物工場における多層照明を与えるために園芸において適用され得る（言い換えれば、本発明は園芸市場の主要部に適用され得る。）。
【０１３２】
本明細書において、我々は、例えば、温室における背の高い張り網の作物用及び植物工場における多層栽培用のＬＥＤを使用した補足照明器具を提供する。上記照明器具は、園芸市場の大部分に適用可能である。背の高い張り網の作物の場合、上記照明器具は、植物の行の間に、すなわち、植物がかなり低い量の自然光を受け取る場所に照明を与える。
【０１３３】
上記照明器具は、光に対して透明であり、空気に対して妨げにならないＬＥＤのグリッドに基づいており、両側に向けて発光し、種々の高さでＬＥＤの種々の色を組み合わせて選択することを可能にする接続ワイヤのトポロジを有する一方で、依然として均一な照明をもたらす。開示された方法は、園芸についての低コストの解決策を示している。
【図１】
2015530077.tif 000003
【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７Ａ】
2015530077.tif 000009
【図７Ｂ】
2015530077.tif 000010
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
2015530077.tif 000015
【図７Ｈ】
2015530077.tif 000016
【図７Ｉ】
2015530077.tif 000017
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2015530077.tif 000019
【図８Ｃ】
2015530077.tif 000020
【図９Ａ】
2015530077.tif 000021
【図９Ｂ】
2015530077.tif 000022
【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2015530077.tif 000027
2015530077.tif 000028
2015530077.tif 000029