(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のベースと、
そのベース上に配列された多数の発光ダイオードと、
前記ベースとの間に空間をあけては配置される透光性のカバーと、
前記ベースとカバーの間に介在され、前記空間を囲むように配置され、内部が空間と連通している枠体と、
前記枠体の周囲に充填され、前記空間を外部に対して気密に維持するためのシール材とを備えており、
前記空間に乾燥した不活性ガスが充填されており、
前記枠体内に脱酸素剤および乾燥剤が収容されており、
前記ベースの外面にパイプまたはフィンが設けられており、
そのパイプまたはフィンに冷媒が送られる、
植物栽培用の照明パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は植物栽培用の照明パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、野菜のハウス栽培などでは、栽培時期を調節して商品価値が高いときに出荷できるようにするため、蛍光灯などの照明を植物に当てて日照時間を延ばすことがある。また、野菜の工場栽培などでは、充分な栽培面積を確保するため、数段の棚に栽培槽を積み上げ、各栽培槽に照明を当てて栽培することが行われている。他方、発光する光の波長が比較的そろっていること、発熱量が比較的少ないことから、発光ダイオード（ＬＥＤ）を多数配列したパネルを植物の栽培用の照明器具として使用することも提案されている（特開平９−２７５７７９号公報など参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
蛍光灯などの伝統的な照明器具の場合は、消費電力が大きく、そのためその電気代が高くつくほか、発熱量が高いので冷房装置の消費電力も大きくなる。他方、発光ダイオードを用いたパネルの場合は、植物の栽培環境の湿度が高いため劣化しやすく、耐久性が劣る問題がある。本発明は、消費電力が少なく、しかも湿度が高い環境においても耐久性が高い、植物栽培用の照明パネルを提供することを技術課題としている。
【０００４】
本発明の植物栽培用の照明パネルは、金属製のベースと、そのベース上に配列された多数の発光ダイオードと、前記ベースとの間に空間をあけては配置される透光性のカバーと、前記ベースとカバーの間に介在され、前記空間を囲むように配置され、内部が空間と連通している枠体と、前記枠体の周囲に充填され、前記空間を外部に対して気密に維持するためのシール材とを備えており、前記空間に乾燥した不活性ガスが充填されており、前記枠体内に脱酸素剤および乾燥剤が収容されており、前記ベースの外面にパイプまたはフィンが設けられており、そのパイプまたはフィンに冷媒が送られることを特徴としている。
【０００５】
【作用および発明の効果】
本発明の照明パネルは、発光ダイオードを光源としているので、蛍光灯などの伝統的な光源に比して、使用電力が少なくて済む。また、発熱量が少ないため、冷房設備の使用電力が少ない。さらに植物の栽培に適した波長の光を多く含み、不適当な波長の光を少なく含む発光ダイオードを選択することにより、植物の生長を助長することができる。
【０００６】
また、発光ダイオードは、金属製のベースと透光性を有するカバーの間の空間に収容されており、その空間はシール材により気密にされているので、外部から湿気が浸入しない。そのため、発光ダイオードの湿気による劣化が少なく、耐久性が高い。なお空間が密封されていることから、発光に伴う熱が蓄積しがちであるが、発光ダイオードは金属ベース上に配列されているので、発光に伴う発熱はベースを通して外部に放散される。そのため、空間内の熱の蓄積が比較的少ない。
【０００８】
前記空間内に窒素やアルゴンガスなどの不活性ガスを充填した照明パネルでは、発光ダイオードが酸化による劣化から保護される。なお、乾燥した不活性ガスを充填すると共に、枠体内に脱酸素剤および乾燥剤を収容する場合、一層酸素や湿気から発光ダイオードを保護することができ、耐久性が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに図面を参照しながら本発明の照明パネルの実施形態を説明する。図１は本発明の照明パネルの一実施形態を示す一部切り欠き斜視図、図２はその照明パネルの要部断面図、図３および図４はそれぞれ本発明の範囲外の形態を示す断面図、図５は本発明の照明パネルを使用した栽培棚の一実施形態を示す斜視図である。
【００１０】
図１および図２に示す証明パネルＡは、アルミニウムなどの熱伝導率が高い金属板からなるベース１と、そのベース１と対向するように、間隔Ｈだけあけて配置されたガラス板製のカバー２とを備えている。ベース１およびカバー２はそれぞれ矩形状であり、両者の間には枠材３が介在されている。枠材３はたとえば金属薄板を断面Ｃ字状に折り曲げて角パイプ状にしたものであり、内側に端部同士の合わせ目４がある。枠材３の内部空間はその合わせ目４により、枠材３で囲まれる内側の空間Ｓと連通している。内部枠材３の内部には、乾燥剤５および脱酸素剤が充填されている。なお枠材３は合成樹脂製であってもよい。
【００１１】
ベース１とカバー２の大きさはとくに限定されず、一辺が１０ｃｍ程度のものから５ｍ程度のものまで種々の大きさのものを使用しうる。しかし組立や運送の容易さ、および効率のよさから、一辺５０ｃｍ〜２ｍ程度、とくに１ｍ程度のものが好ましい。ベース１の厚さは０．３〜３ｍｍ程度のものが好ましい。カバー２の厚さは１〜５ｍｍ程度のものが好ましい。またベース１とカバー２の間隔Ｈは、パネルの大きさによっても異なるが、３〜２０ｍｍ程度が好ましく、とくに５〜１０ｍｍ程度が一層好ましい。
【００１２】
前記ベース１の内面側には、アルミニウム薄板製などの基板７の表面に多数の発光ダイオード８を配列した発光ユニット９が配列されている。基板７はベース１に対し、熱伝導製が高いように、ロウ付けなどで密着固定されている。基板７には多数の凹部１０が形成され、各凹部１０に発光ダイオード８を動かないように収容している。この凹部１０の内面は、反射面としても機能する。発光ダイオード８の種類はとくに限定されないが、植物の光合成反応にもっとも利用効率が高い、ピーク波長が６００ｎｍの赤色光が好ましい。基板７には発光ダイオード８の配線がプリント配線などで直列あるいは並列の配線パターンで形成されている。ただし別個に線をつなぐなどで配線してもよい。各基板７同士の配線は、互いに接続した上で、照明パネルＡのコーナー部分などから外部に出し、後述するシーラントなどで密封する。
【００１３】
ベース１とカバー２の間の空間Ｓには、たとえば窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスが充填されている。そのため、発光ダイオードの酸化による劣化が低減する。枠材３の周囲には、シリコーンシーラントなどのシール材１１が充填されて、ベース１とカバー２の間の空間Ｓを密封している。枠材３とベース１あるいはカバー２とは、たとえば両面テープなどで仮付けしておき、シール材１１を充填することにより、全体を一体化すればよい。
【００１４】
上記のように構成される照明パネルＡは、たとえば図５に示す積層棚２１の各棚２２の上側に配置し、各棚２２に栽培しようとする植物の栽培槽２３などを配列する。それにより発光ダイオード８の光が植物に照射され、水分や栄養分の供給、温度管理などと相まって植物の生育を促し、効率的に収穫することができる。その場合、栽培槽２３などが配置されている積層棚２１を設置した室内は湿度が高い。しかし図２のように、発光ダイオード８はベース１とカバー２の間に密封されており、その内部は乾燥剤５で水分が吸収されるので、湿度がきわめて低い。そのため、発光ダイオード８は湿気による劣化から保護される。また発光ダイオード８は従来の蛍光灯などよりは発熱量が少ないが、ある程度は発光に伴って発熱し、照明パネルＡ内に熱が蓄積する。しかしベース１の熱伝導製が高いので、熱は効率的に照明パネルＡの上面側から外部に放熱される。そのため発光ダイオード８は熱による劣化からも保護される。
【００１５】
図２の照明パネルＡのベース１には、想像線２５で示すように、放熱用のフィンを取り付けるようにしてもよい。このフィン２５はたとえばアルミニウムなどの熱伝導性が高い金属薄板をＣ字状に折り曲げたものなどで製造しうる。フィン２５には送風機などで空気を送るのが好ましい。
【００１６】
図３に示す照明パネルＢでは、乾燥剤を充填した枠材に代えて、合成樹脂製の枠材２６を用いている。したがってカバー２側からベース１側への熱伝導が少ない。さらにこの照明パネルＢでは、ベース１の上面に冷却水などの冷媒を通すための配管２７を密着配置している。代替フロンなどのフロン系の冷媒やアルコールなどの冷媒を用いてもよく、冷風を配管２７内に通すようにしてもよい。また、発光ダイオード８を配置した基板７には凹部を設けず、平坦にしている。そのため、基板７からベース１への熱伝導性が一層高い。このようにカバー２からベース１への熱伝導を少なくし、発光ダイオード８の熱の放散性を高め、冷媒用の配管２７を設けて強制的にベース１を冷却することにより、発光ダイオード８の温度管理を一層確実に行うことができる。それにより発光ダイオード８が低温に維持されるので、効率が高くなる。なお図５の棚２２をパイプ製とし、そのパイプを利用して冷媒を配管に送ることもできる。またダクトにより冷風を送る空冷式を採用することもできる。
【００１７】
図４の照明パネルＣでは、発光ダイオード８を直接ベース１に取り付けている。また枠材などの、ベース１とカバー２の間に介在する枠材を省略しており、単にシール材１１で両者の間隔を維持するようにしている。比較的小型の照明パネルでは、このようにベースや枠材を省略することもできる。
【００１８】
発光ダイオード８は通常のようにボンディングを含めてエポキシ樹脂などの封止材で封止してもよい。しかし、合成樹脂の封止材がないほうが発光ダイオード８の耐久性を向上させる場合がある。
【００１９】
前述の照明パネルＡ〜Ｃでは、いずれも下面側にガラス板製のカバー２を採用しているが、アクリル板などの透明な合成樹脂板や、ガラスや合成樹脂板と合成樹脂フィルムの積層体などのカバーを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の照明パネルの一実施形態を示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】  その照明パネルの要部断面図である。
【図３】本発明の範囲外の照明パネルの形態を示す断面図である。
【図４】本発明の範囲外の照明パネルの形態を示す断面図である。
【図５】  本発明の照明パネルを使用した栽培棚の一実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ａ  照明パネル
１  ベース
２  カバー
３  枠材
５  乾燥剤
７  基板
８  発光ダイオード
９  発光ユニット
１０  凹部
１１  シール材
Ｈ  間隔
Ｓ  空間
Ｂ  照明パネル
２１  積層棚
２２  棚
２３  栽培槽
２６  枠材
２７  配管
【図１】
0004516161.tif 000002
【図２】
0004516161.tif 000003
【図３】
0004516161.tif 000004
【図４】
0004516161.tif 000005
【図５】
0004516161.tif 000006