(57)【要約】【課題】植物育成用に最適な６６０ｎｍ近傍の赤色光を主光源としながらも、照射対象が白色光に照らされているように見える照明装置を提供する。【解決手段】赤色光と緑色光と青色光との混合光を発する照明装置であって、前記赤色光が、６３０〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる光であり、前記赤色光（Ｒ）と前記緑色光（Ｇ）と前記青色光（Ｂ）との光合成光量子束密度の比が、各色光の光合成光量子束密度の合計１００％に対して、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝６０〜８０％：１０〜３０％：５〜１５％であるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色光と緑色光と青色光との混合光を発する照明装置であって、
前記赤色光が、６３０〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる光であり、
前記赤色光（Ｒ）と前記緑色光（Ｇ）と前記青色光（Ｂ）との光合成光量子束密度の比が、各色光の光合成光量子束密度の合計１００％に対して、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝６０〜８０％：１０〜３０％：５〜１５％であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記青色光が、４２０〜４６０ｎｍの波長領域に含まれる光である請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記混合光が、色度図上の下記式（１）〜（４）で表される直線に囲まれた領域に含まれる色度座標を有する白色光である請求項１又は２記載の照明装置。
ｙ＝ｘ−０．０７・・・（１）
ｙ＝ｘ＋０．０６・・・（２）
ｙ＝−ｘ＋０．７６・・・（３）
ｙ＝−ｘ＋０．８８・・・（４）
【請求項４】
赤色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子と色度図上の緑、黄味緑又は黄緑の領域に含まれる色度座標を有する緑色光を発する緑色蛍光体とを備えた請求項１、２又は３記載の照明装置。
【請求項５】
赤色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子とを備えた請求項１、２又は３記載の照明装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５記載の照明装置を備えた植物育成装置。
【請求項７】
色度図上に、赤色ＬＥＤ素子が発する赤色光の色度座標を有する点と目的とする白色光の色度座標を有する点とを結ぶ直線Ａを作成する工程と、
色度図上に、青色ＬＥＤ素子が発する青色光の色度座標を有する点と緑色蛍光体が発する緑色光の色度座標を有する点とを結ぶ直線Ｂを作成する工程と、
前記青色ＬＥＤ素子と組み合わせて用いて照明装置を構成した場合に、前記直線Ａと前記直線Ｂとの交点の色度座標を有する光が得られるような緑色蛍光体の配合量を算出する工程と、
前記青色ＬＥＤ素子と前記配合量の緑色蛍光体と前記赤色ＬＥＤ素子とを組み合わせて用いて照明装置を構成した場合に、前記目的とする白色光が得られるように前記青色ＬＥＤ素子と前記赤色ＬＥＤ素子との電流値を調整して、前記青色光と前記赤色光との光合成光量子束密度を決定する工程と、を備えていることを特徴とする照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物育成用に最適な６６０ｎｍ近傍の赤色光を主光源としながらも、照射対象が白色光に照らされているように見える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人工光を照射して植物を育成する方法が知られている。このような育成方法では、植物の成長を促進するために赤色光が用いられることがあるが、このような場合、赤色光を照射された植物も赤みを帯びて見える（非特許文献１、２）。
【０００３】
このように植物が本来の色とは異なり赤みを帯びて見えると、育成対象が野菜である場合は食欲をそそらず、育成対象が観葉植物である場合は鑑賞性が低下してしまう。また、植物本来の色が確認できないと、植物の健康状態を把握することが困難になり、育成管理が難しくなる。
【０００４】
また、植物を育成するために用いられる赤色光を発する光源を、一般の家庭やレストラン、ホテル等の商業施設で使用することは通常好まれない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】http://ameblo.jp:80/ledsaien/entry-10989832245.html
【非特許文献２】http://www.keystone-tech.co.jp/news/piccolo-A4.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、植物育成用に最適な６６０ｎｍ近傍の赤色光を主光源としながらも、照射対象が白色光に照らされているように見える照明装置を提供することをその主たる所期課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る照明装置は、赤色光と緑色光と青色光との混合光を発する照明装置であって、前記赤色光が、６３０〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる光であり、前記赤色光（Ｒ）と前記緑色光（Ｇ）と前記青色光（Ｂ）との光合成光量子束密度（以下、ＰＰＦＤという。）の比が、各色光のＰＰＦＤの合計１００％に対して、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝６０〜８０％：１０〜３０％：５〜１５％であることを特徴とする。なお、ここで、前記緑色光は、４９５〜５７０ｎｍの波長領域に含まれる光であり、前記青色光は、４３０〜４９５ｎｍの波長領域に含まれる光である。また、前記緑色光及び青色光は、図６に示す色度図において、前記緑色光が緑、黄味緑又は黄緑の領域に含まれる色度座標を有する光であり、前記青色光が緑味青、青又は紫味青の領域に含まれる色度座標を有する光であってもよい。
【０００８】
このようなものであれば、本発明に係る照明装置から射出される光には、図７のクロロフィルの吸収スペクトルに示すように、光合成に利用されやすい（クロロフィルに吸収されやすい）６３０〜６８０ｎｍの赤色光が、全ＰＰＦＤの６０〜８０％という高い割合で含まれているので、植物の成長を効果的に促進することができる。一方、６３０〜６８０ｎｍの赤色光に対するヒトの視細胞の感度は低く、例えば、図８の等色関数に示すように、６５０〜６７０ｎｍの赤色光に対するヒトの視細胞の感度は、６００〜６１０ｎｍの赤色光に対する感度の約１／６である。このため、赤色光が全ＰＰＦＤの６０〜８０％という高い割合で含まれていても、観察者には照明装置からは白色光が射出されているように視認される。従って、本発明に係る照明装置によれば、植物育成用に最適な６６０ｎｍ近傍の赤色光を主光源としながらも、照射対象が白色光に照らされているように見えるので、植物育成用の光源として好適であるとともに、白色照明用の光源としても好適に用いることができる。
【０００９】
なお、赤色光（Ｒ）と緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とのＰＰＦＤ比が、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝６０〜８０％：１０〜３０％：５〜１５％である範囲のうち、（１）赤色光が多く、緑色光と青色光とが少ない場合は、赤黄白色から電球色の混合光が得られ、（２）赤色光と緑色光とが中程度で、青色光が少ない場合は、青緑白色の混合光が得られ、（３）赤色光が中程度で、緑色光と青色光とが少ない場合は、黄緑白色の混合光が得られる。
【００１０】
前記青色光は、４２０〜４６０ｎｍの波長領域に含まれる光であることが好ましい。本発明における各色光のうち、赤色光と青色光は植物の育成を促進するために必須の光であるが、青色光が多すぎるとかえって植物の成長が抑制される場合があることも知られている。このため、植物の成長の観点からは、青色光の割合は全ＰＰＦＤの５〜１０％であることが好ましい。しかし、例えば４７０ｎｍの青色光を用いた場合は、照明装置から発せられる混合光が白色光であると視認されるようにするためには、青色光の割合を全ＰＰＦＤの１５〜２０％程度にすることが必要である。一方、青色光に対するヒトの視細胞の感度は波長により異なり、例えば、図８の等色関数に示すように、４５０ｎｍの青色光に対する感度は４７０ｎｍの青色光に対する感度の１．５倍である。このため、前記青色光が４２０〜４６０ｎｍの波長領域に含まれる光であれば、青色光の割合を５〜１０％に抑えて、植物の成長を妨げないようにしながらも、白色光と視認される混合光を得ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る照明装置が発する混合光は、色度図上の下記式（１）〜（４）で表される直線に囲まれた領域に含まれる色度座標を有する白色光であることが実験により確認された。
ｙ＝ｘ−０．０７・・・（１）
ｙ＝ｘ＋０．０６・・・（２）
ｙ＝−ｘ＋０．７６・・・（３）
ｙ＝−ｘ＋０．８８・・・（４）
【００１２】
当該実験結果を図９に示すが、図９に示す色度図において、白丸が実験に供された照明装置が発した混合光の色度座標を示すものである。
【００１３】
本発明に係る照明装置の具体的な態様としては、例えば、以下のような構成を有するものが挙げられる。
（１）赤色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子と色度図上の緑、黄味緑又は黄緑の領域に含まれる色度座標を有する緑色光を発する緑色蛍光体とを備えた照明装置。
（２）赤色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子とを備えた照明装置。
【００１４】
本発明における各色光のうち、緑色光は照明装置が発する混合光が白色光に見えるようにするための色の調整に必要な光であるが、上記の態様のうち、（１）の態様では緑色光の強度を緑色蛍光体の濃度で調整することができるので、緑色ＬＥＤ素子への電流値で緑色光の強度を制御する（２）の態様に比べて、演色性の制御が容易である。
【００１５】
本発明に係る照明装置によれば、植物育成用に最適な６６０ｎｍ近傍の赤色光を主光源としながらも、照射対象が白色光に照らされているように見えるので、本発明に係る照明装置は、植物育成用の光源として好適であるとともに、白色照明用の光源としても好適に用いることができる。このような本発明に係る照明装置を備えた植物育成装置もまた、本発明の１つである。
【００１６】
目的とする白色光を発する照明装置を製造するには以下のようにすればよい。まず、（１）色度図上に、赤色ＬＥＤ素子が発する赤色光の色度座標を有する点と目的Ｖ白色光の色度座標を有する点とを結ぶ直線Ａを作成する。更に、（２）色度図上に、青色ＬＥＤ素子が発する青色光の色度座標を有する点と緑色蛍光体が発する緑色光の色度座標を有する点とを結ぶ直線Ｂを作成する。次いで、（３）前記青色ＬＥＤ素子と組み合わせて用いて照明装置を構成した場合に、前記直線Ａと前記直線Ｂとの交点の色度座標を有する光が得られるような緑色蛍光体の配合量を算出する。そして、（４）前記青色ＬＥＤ素子と前記配合量の緑色蛍光体と前記赤色ＬＥＤ素子とを組み合わせて用いて照明装置を構成した場合に、前記目的とする白色光が得られるように前記青色ＬＥＤ素子と前記赤色ＬＥＤ素子との電流値を調整して、前記青色光と前記赤色光との光合成光量子束密度を決定する。このような各工程を有する照明装置の製造方法もまた、本発明の１つである。
【発明の効果】
【００１７】
このような構成の本発明によれば、植物の成長を効果的に促進することができるとともに、ヒトには白色光が射出されているように視認される照明装置を提供することができる。このような照明装置は、植物育成装置や植物工場用の光源として好適に用いることができるだけでなく、一般家庭用や、レストラン、ホテル等の商業施設用の白色光源としても好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置の模式的斜視図。
【図２】同実施形態に係る照明装置の模式的横断面図。
【図３】同実施形態に係る照明装置の模式的縦断面図。
【図４】同実施形態に係る照明装置の製造方法を示す色度図。
【図５】他の実施形態に係る照明装置の模式的縦断面図。
【図６】色度図。
【図７】クロロフィルの吸収スペクトルを示すチャート。
【図８】等色関数を示すグラフ。
【図９】実験に供された照明装置の発した混合光の色度座標がプロットされた色度図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
本実施形態に係る照明装置１００は、図１〜３に示すように、屋内において天井等に設けられている蛍光灯本体に取り付けるための概略細円筒状のＬＥＤ蛍光管であり、両端に設けられた口金部１１と、２つの口金部１１に挟まれる円筒状の照明部Ｌと、を備えている。
【００２１】
以下に各部を詳述する。
【００２２】
口金部１１は、その内部に、蛍光灯本体から供給される交流電圧をＬＥＤ２の点灯に適した直流に変換するための直流変換回路や照明部Ｌの各種制御を行う制御部を備えている。なお、前記直流変換回路は、口金部１１の内部に設けるのではなく、蛍光管の外側に設けてもよい。
【００２３】
照明部Ｌは、図２及び３に示すように、照明装置１００の長手方向に延伸し、各色ＬＥＤ２が実装された基板１２と、基板１２の裏側に設けられ、ＬＥＤ２の放熱を行うための長手方向に伸びる概略直方体形状の放熱部１３と、放熱部１３及び基板１２と係止される概略Ｃ字状に曲がって長手方向に延伸するカバー部１４とから構成されている。カバー部１４は本実施形態では半透明のものであり、各色ＬＥＤ２からの光を透過するように構成されている。
【００２４】
ＬＥＤ２は、図３に示すように、基板１２の表側に複数個が実装されており、当該複数のＬＥＤ２は、基板１２上に長手方向にわたり等間隔で一列に設けてある。
【００２５】
ＬＥＤ２としては、赤色ＬＥＤ２Ｒと、青緑色ＬＥＤ２ＢＧとが用いられており、赤色ＬＥＤ２Ｒは、ピーク波長が６６０ｎｍである赤色光Ｒを射出する赤色ＬＥＤ素子を備えたものであり、青緑色ＬＥＤ２ＢＧは、ピーク波長が４５０ｎｍである青色光Ｂを射出する青色ＬＥＤ素子と、封止材中に分散された緑色蛍光体とを備えたものである。青緑色ＬＥＤ２ＢＧにおいては、青色ＬＥＤ素子から発せられた青色光Ｂは、その一部が緑色蛍光体５１Ｇに当たり緑色光Ｇに変換され、残部がそのまま照明装置１００外に放射される。
【００２６】
各色ＬＥＤ２から射出される光の強度は、赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光ＢとのＰＰＦＤの比が、各色光のＰＰＦＤの合計１００％に対して、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝６０〜８０％：１０〜３０％：５〜１５％となるように設定されている。
【００２７】
本実施形態に係る照明装置１を製造するには以下のようにすればよい。まず、図４に示すように、（１）色度図上に、赤色ＬＥＤ素子が発する６６０ｎｍの赤色光Ｒの色度座標を有する点Ｒと目的とする白色光の色度座標を有する点Ｔとをプロットし、点Ｒと点Ｔとを結ぶ直線Ａを作成する。更に、（２）色度図上に、青色ＬＥＤ素子が発する４５０ｎｍの青色光Ｂの色度座標を有する点Ｂと緑色蛍光体５１Ｇが発する緑色光Ｇ（ピーク波長）の色度座標を有する点Ｇとをプロットし、点Ｂと点Ｇとを結ぶ直線Ｂを作成する。次いで、（３）青色ＬＥＤ素子と組み合わせて用いて照明装置を構成した場合に、直線Ａと直線Ｂとの交点Ｃの色度座標を有する光が得られるような緑色蛍光体の配合量を算出する。そして、（４）青色ＬＥＤ素子と当該配合量の緑色蛍光体と赤色ＬＥＤ素子とを組み合わせて用いて照明装置を構成した場合に、目的とする白色光が得られるように青色ＬＥＤ素子と赤色ＬＥＤ素子との電流値を調整して、青色光と赤色光とのＰＰＦＤを決める。
【００２８】
このようなものであれば、照明装置１００から射出される光には、光合成に利用されやすい（クロロフィルに吸収されやすい）６６０ｎｍ近傍の赤色光Ｒが、全ＰＰＦＤの６０〜８０％という高い割合で含まれているので、植物の成長を効果的に促進することができる。一方、６６０ｎｍ近傍の赤色光Ｒに対するヒトの視細胞の感度は低いので、赤色光Ｒが全ＰＰＦＤの６０〜８０％という高い割合で含まれていても、観察者には照明装置１００からは白色光が射出されているように視認される。このため、照明装置１００は植物育成用の光源としてだけでなく、家庭用等の白色光源としても好適に用いることができる。
【００２９】
また、照明装置１００から射出される光に含まれる青色光Ｂは、ヒトの視細胞の感度が高い４５０ｎｍ近傍の青色光Ｂであるので、植物の生長を阻害することもある青色光Ｂの割合を５〜１０％に抑えて、植物の成長を妨げないようにしながら、白色光と視認される混合光を得ることができる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００３１】
例えば、本発明に係る照明装置は、図５に示すように、ＬＥＤ２として、赤色ＬＥＤ素子を備えた赤色ＬＥＤ２Ｒと、緑色ＬＥＤ素子を備えた緑色ＬＥＤ２Ｇと、青色ＬＥＤ素子を備えた青色ＬＥＤ２Ｂとを備えたものであってもよい。なお、緑色ＬＥＤ２Ｇとしては、例えば、ピーク波長が５２５ｎｍである緑色光Ｇを射出する緑色ＬＥＤ素子を備えたものを用いることができる。
【００３２】
また、本発明に係る照明装置が発する混合光中の各色光のＰＰＦＤ比は、各色ＬＥＤの設置数を調整することによって調節することができ、前記実施形態に係る照明装置１００では、各色ＬＥＤ２の設置数が、赤色ＬＥＤ２Ｒ：青緑色ＬＥＤ２ＢＧ＝５：２に設定されているが、各色ＬＥＤ２の設置数はこれに限定されず、各色ＬＥＤ２に流れる電流値を制御し発光比率や発光量を変えることによっても、各色光のＰＰＦＤ比を調節することができる。
【００３３】
更に、前記実施形態における青緑色ＬＥＤ２ＢＧは、緑色蛍光体が分散されている波長変換部が別途設けられていてもよい。
【００３４】
また、前記実施形態に係る照明装置１００では、ＬＥＤ２として、赤色ＬＥＤ素子を備えた赤色ＬＥＤ２Ｒと、青色ＬＥＤ素子と緑色蛍光体を含有する波長変換部とを備えた青緑色ＬＥＤ２ＢＧとが用いられているが、赤色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子と緑色蛍光体とは１つのＬＥＤパッケージに収められていてもよく、赤色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子と緑色蛍光体とを備えた白色ＬＥＤのみをＬＥＤ２として用いてもよい。
【００３５】
前記実施形態に係る照明装置１００は、植物育成装置や植物工場用の光源として用いてもよく、また、一般家庭用の白色光源として用いることもできる。
【００３６】
その他、本発明は上記の各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１００・・・照明装置
２・・・ＬＥＤ
【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】
2013121331.tif 000009
【図８】
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【図９】
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