(57)【要約】【課題】植物等の育成体の育成効果の高い照明器を提供すること。【解決手段】実施形態の照明器は、600nm以上700nm以下に光強度を有する第１の波長成分、500nm以上600nm未満に光強度を有する第２の波長成分、及び400nm以上500nm未満に光強度を有する第３の波長成分を含む発光スペクトルを放出する育成用の照明器である。前記照明器は、前記第１、第２、及び第３の波長成分の３波長成分の光合成有効光子束に対する前記第１の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-R）が50%以上65%以下、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）が30%以上40%以下、及び前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）が1%以上15%以下の条件を満たす。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
600nm以上700nm以下に光強度を有する第１の波長成分、500nm以上600nm未満に光強度を有する第２の波長成分、及び400nm以上500nm未満に光強度を有する第３の波長成分を含む発光スペクトルを放出する育成用の照明器であって、
前記第１、第２、及び第３の波長成分の３波長成分の光合成有効光子束に対する前記第１の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-R）が50%以上65%以下、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）が30%以上40%以下、及び前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）が1%以上15%以下の条件を満たすことを特徴とする照明器。
【請求項２】
色温度が2200K以上3200K以下、及び色度偏差が-0.015以上0.000以下の範囲で光を放出することを特徴とする請求項１の照明器。
【請求項３】
600nm以上700nm以下に光強度を有する第１の波長成分、500nm以上600nm未満に光強度を有する第２の波長成分、及び400nm以上500nm未満に光強度を有する第３の波長成分を含む発光スペクトルを放出する育成用の照明器であって、
前記第１、第２、及び第３の波長成分の３波長成分の光合成有効光子束に対する前記第１の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-R）、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）、及び前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）は、PPF-R>PPF-G>PPF-Bの関係であり、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率(PPF-G)が30%以上40%以下の条件を満たし、色温度が2200K以上3200K以下、及び色度偏差が-0.015以上0.000以下の範囲で光を放出することを特徴とする照明器。
【請求項４】
前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率が1%以上15%以下の条件を満たす請求項３の照明器。
【請求項５】
青色単色ＬＥＤチップ、及び任意の蛍光体により構成されるＬＥＤ照明であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つの照明器。
【請求項６】
複数の照明器により構成される照明装置と、
各照明器から所望の発光スペクトルを育成体に照射するため、各照明器の出力をそれぞれ独立に制御する制御部と、
を備え、
前記照明装置は、600nm以上700nm以下に光強度を有する第１の波長成分、500nm以上600nm未満に光強度を有する第２の波長成分、及び400nm以上500nm未満に光強度を有する第３の波長成分を含む発光スペクトルを放出する育成用の照明装置であって、
前記照明装置は、前記第１、第２、及び第３の波長成分の３波長成分の光合成有効光子束に対する前記第１の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-R）が50%以上65%以下の第１の条件、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）が30%以上40%以下の第２の条件、及び前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）が1%以上15%以下の第３の条件を満たすことを特徴とする栽培設備。
【請求項７】
前記育成体の栽培面の光合成有効光子束密度の平均値が150umol m-2 s-1以上であることを特徴とする請求項６の栽培設備。
【請求項８】
前記照明装置は、第１及び第２の照明器を含み、
前記第１の照明器は、前記第１、第２、及び第３の波長成分を含む白色系の発光スペクトルを放出し、  前記第２の照明器は、前記第３の波長成分の青色系ＬＥＤ照明であることを特徴とする請求項６又は７の栽培設備。
【請求項９】
前記照明装置は、第１及び第２の照明器を含み、
前記第１の照明器は、前記第１、第２、及び第３の波長成分を含む白色系の発光スペクトルを放出し、
前記第２の照明器は、前記第１の波長成分の赤色系ＬＥＤ照明であることを特徴とする請求項６又は７の栽培設備。
【請求項１０】
前記照明装置は、白色系の発光スペクトルを２種類以上有することを特徴とする請求項６又は７の栽培設備。
【請求項１１】
希望する味、栄養素の含有量、糖度、及び硝酸値のうちの少なくとも一つの情報を設定する設定部と、
前記情報に基づいて照明装置の出力を制御する制御部と、
を備える請求項６乃至１０の何れか一つの栽培設備。
【請求項１２】
前記第１、第２、第３の条件を満たすため前記照明装置からの光を反射させる光反射板を備える請求項６乃至１１の何れか一つの栽培設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、照明器及び栽培設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、屋内施設における野菜等の栽培に関する研究開発が盛んになっている。屋内施設は、菌の侵入を制限したクリーンルームとする。これにより、雑菌の少ない野菜等を生産することが可能となる。このようなクリーンルームで生産される野菜等は、雑菌による傷みが少なく長期保存が可能であり、高い鮮度が長期的に求められるカット野菜やサラダ用に適する。
【０００３】
屋内施設における野菜等の生産には、栽培状況を把握するための遠隔監視システム、梱包材などを消毒する除菌システム、及び均一な温度・湿度の環境を実現する空調システム等が導入される。加えて、植物育成向けに蛍光灯やＬＥＤ等の照明装置が設置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２７３３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２１３３１号公報
【特許文献３】特表２０１４−５１０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、屋内施設における野菜等の栽培に関する研究開発が盛んになっており、例えば植物等の育成体の育成効果を高める照明技術が望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、植物等の育成体の育成効果の高い照明器及び栽培設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の照明器は、600nm以上700nm以下に光強度を有する第１の波長成分、500nm以上600nm未満に光強度を有する第２の波長成分、及び400nm以上500nm未満に光強度を有する第３の波長成分を含む発光スペクトルを放出する育成用の照明器である。前記照明器は、前記第１、第２、及び第３の波長成分の３波長成分の光合成有効光子束に対する前記第１の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-R）が50%以上65%以下、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）が30%以上40%以下、及び前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）が1%以上15%以下の条件を満たす。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１及び第２の実施形態に共通の水耕栽培システムの概略構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る照明装置の概略構成の一例を示す図である。
【図３】ＬＥＤランプの概略構成の一例を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る照明装置の概略構成の一例を示す図である。
【図５】第１及び第２の実施形態に共通の水耕栽培システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図６Ａ】ｘ−ｙ色度座標の一例を示す図である。
【図６Ｂ】各照明装置の色温度に関する実験結果の一例を示す図である。
【図７】水耕栽培システム（照明装置Ｌ１〜Ｌ９）により栽培された株重量の第１例を示す図である。
【図８】水耕栽培システム（照明装置Ｌ１〜Ｌ９）により栽培された株重量の第２例を示す図である。
【図９】水耕栽培システム（照明装置Ｌ１〜Ｌ９）により栽培された株重量の第３例を示す図である。
【図１０】水耕栽培システム（照明装置Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ８、Ｌ９）の照明光のＲＧＢ比率と株重量の関係の一例を示す図である。
【図１１】水耕栽培システム（照明装置Ｌ８）により栽培された株重量を１００％として、照明装置Ｌ１〜Ｌ９の照明光のＲＧＢ比率と株重量の関係の一例を示す図である。
【図１２】ＦＬ（Fluorescent Lamp）照明により栽培されたコスレタスの味覚分析データの一例を示す図である。
【図１３】栽培日数と糖度の関係の一例を示す図である。
【図１４】栽培日数と硝酸の関係の一例を示す図である。
【図１５】複数の照明器の組み合わせの第１例を示す図である。
【図１６】複数の照明器の組み合わせの第２例を示す図である。
【図１７】複数の照明器の組み合わせの第３例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、第１及び第２の実施形態に共通の水耕栽培システム（栽培設備）の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、水耕栽培システム１は、上下方向に複数段設けられた栽培棚１０上に、栽培ベッド１１が配置されている。本実施形態においては、栽培棚１０は三段設けられているが、栽培棚１０の段数は任意である。栽培ベッド１１は、培養液１２を貯留する栽培桶１３の上部に栽培する植物を保持する複数の苗受けカップ１４が配置されている。苗受けカップ１４は、発泡性樹脂等によって形成された平板状の栽培トレー１５を介して栽培桶１３の上部に保持されている。本実施形態においては、苗受けカップ１４と栽培トレー１５が生育体保持部を構成している。
【００１０】
苗受けカップ１４は、例えば、樹脂材料等によってカップ状に形成され、底面には円形状の孔１４ａが形成されている。苗受けカップ１４内には、植物の苗や種子等の生育体５を育成するための培地が生育体５とともに収容されている。培地としては、通気性と吸水性に優れた繊維質素材やブロック状の多孔質樹脂、粒状物等を採用することができる。苗受けカップ１４の底面の孔１４ａは、栽培桶１３内の培養液１２を培地に吸水させるとともに、苗受けカップ１４内の生育体５の根５ａを培養液１２内に伸ばすために利用される。なお、苗受けカップ１４からは、培地に培養液１２を吸わせるために吸水布を垂らすようにしてもよい。
【００１１】
栽培桶１３は、給水部１６を通して内部に培養液１２が供給され、所定水位を超えた培養液１２が排水口１７から外部に排出される。給水部１６は、栽培桶１３の長手方向の一端側の上部に配置されている。
【００１２】
排水口１７は、栽培桶１３の長手方向の他端側の底面に形成されている。排水口１７は、栽培桶１３の底壁から下方に突出して形成された円筒状の排水筒１８に形成されている。上下方向に配列される各栽培桶１３の排水口１７（排水筒１８）の位置は、長手方向で互い違いとなるように設定されている。排水筒１８には接続管１９が接続されている。
【００１３】
上段の栽培桶１３の排水筒１８に接続された接続管１９は、中断の栽培桶１３の給水部１６に接続されている。中段の栽培桶１３の排水筒１８に接続された接続管１９は、下段の栽培桶１３の給水部１６に接続されている。また、下段の栽培桶１３の排水筒１８に接続された接続管１９は、培養液タンク２１に接続されている。なお、培養液タンク２１の内部には、培養液とともに流れ込んだゴミ等の異物を捕捉する異物除去網が設置されている。また、培養液タンク２１には、循環ポンプ２０を介して上段の栽培桶１３の給水部１６が接続されている。
【００１４】
各栽培桶１３の排水口１７には、円筒状の水位調整筒２２が着脱可能に嵌入されている。水位調整筒２２は、栽培桶１３内の上部空間に連通する開口部２２ａを有している。水位調整筒２２は、栽培桶１３内で所定水位を超えた培養液１２を、開口部２２ａを通して排水口１７に排出する。
【００１５】
また、各栽培棚１０の苗受けカップ１４の上方位置には、ＬＥＤ光源筒の育成体の育成用の照明装置３０が設置されている。この照明装置３０は、反射板（反射材）３０ａ、及び照明器３１（又は照明器３２及び３３）等を備える。この照明装置３０については後に詳しく説明する。
【００１６】
図２は、第１の実施形態に係る照明装置３０の概略構成の一例を示す図である。図２に示すように、照明装置３０は、複数の照明器３１を備える。照明器３１は、ＲＧＢの各波長成分を有する発光スペクトルを有する照明器であり、直線状に配置された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ４１を備える。なお、第１の実施形態では、複数のＬＥＤランプ４１が直線状（一列）に配置されるケースについて説明するが、複数のＬＥＤランプ４１が２以上の直線状（複数列）に配置されてもよい。
【００１７】
図３は、ＬＥＤランプ４１の概略構成の一例を示す断面図である。図３に示すように、ＬＥＤランプ４１は、発光素子としてＬＥＤチップ４１２を有している。ＬＥＤチップ４１２としては、例えば青色発光タイプのＬＥＤチップが用いられている。このＬＥＤチップ４１２は、基板４１３上に電気絶縁層４１４を介して設けられた回路パターン４１５上に搭載されている。
【００１８】
基板４１３は、放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ等の平板から成る。また、回路パターン４１５は、銅（Ｃｕ）とニッケル（Ｎｉ）の合金、金（Ａｕ）等により構成され、陽極側と陰極側の回路パターン４１５を有している。ＬＥＤチップ４１２は、一方（例えば陽極側）の回路パターン４１５上に載置されて底面電極が電気的に接続され、上面電極が他方（例えば陰極側）の回路パターン４１５にボンディングワイヤ４１６により電気的に接続されている。基板４１３上には、上方に向けて徐々に拡径する円錐台状の凹部４１７を形成するフレーム４１８が設けられており、ＬＥＤチップ４１２はこの凹部４１７内に配置されている。フレーム４１８は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等により形成されており、凹部４１７は、例えば深さが０．５〜１．０ｍｍの円錐台状に形成されている。
【００１９】
ＬＥＤチップ４１２が配置された凹部４１７内には、透明樹脂（熱硬化性樹脂）を主体とし、主波長の異なる２種類以上の蛍光体（任意の蛍光体）を含有する蛍光体含有樹脂層４１９が設けられており、ＬＥＤチップ４１２はこの蛍光体含有樹脂層４１９により凹部４１７内に封止されている。
【００２０】
蛍光体含有樹脂層４１９は、液状の透明樹脂（熱硬化性樹脂）に２種類以上の前記蛍光体を混合・分散させた蛍光体含有樹脂（蛍光体分散液）を、ディスペンサなどの注入装置を用いてＬＥＤチップ４１２が配置された凹部４１７内に注入し、加熱硬化させることにより形成されている。透明樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。液状のシリコーン樹脂の使用が好ましく、注入の容易さの観点から、２５℃における粘度が１〜７０Ｐａ・ｓのシリコーン樹脂の使用が特に好ましい。２種類以上の前記蛍光体が混合・分散された蛍光体含有樹脂の注入量は、ほぼ５〜１０ｍｇである。なお、図面では、蛍光体含有樹脂層４１９の上面が凹部４１７の上端とほぼ面一に形成されているが、特にこれに限定されるものではない。透明樹脂に含有させる２種類以上の蛍光体の主波長は、特に限定されるものではなく、目的とするＬＥＤランプ４１１の発光色などに応じて適宜選択することができる。
【００２１】
蛍光体としては、例えば、青色発光タイプのＬＥＤチップ４１２から発光される青色光により励起されて黄色光から橙色光間の光を発光する黄色系蛍光体が用いられる。また、主波長が５００〜５６０ｎｍの緑色あるいは黄緑色蛍光体と、主波長が６２０〜６５０ｎｍの赤色蛍光体の少なくとも一方を前記黄色系蛍光体とともに用いることができる。ここで、青色光により励起されて黄色光から橙色光間の光を発光する黄色系蛍光体としては、例えばＲＥ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥはＹ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも１種を示す。以下同じ。）等のＹＡＧ系蛍光体、ＡＥ２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａなどのアルカリ土類元素を示す。以下同じ。）やＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ２＋蛍光体等のケイ酸塩（シリケート）蛍光体、サイアロン系蛍光体（例えば、ＣａｘＳｉｙＡｌｚＯＮ：Ｅｕ２＋）、およびＣａ３Ｓｃ２Ｏ４：Ｃｅ蛍光体等があり、これらの中から選択される。緑色あるいは黄緑色蛍光体としては、例えばＲＥ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体等のＹＡＧ系蛍光体、ＡＥ２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体やＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体等のケイ酸塩蛍光体、サイアロン系蛍光体（例えば、ＣａｘＳｉｙＡｌｚＯＮ：Ｅｕ２＋）、およびＣａ３Ｓｃ２Ｏ４：Ｃｅ蛍光体等があり、これらの中から選択される。赤色蛍光体としては、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ蛍光体のような酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体（例えば、ＡＥ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋やＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋）等が用いられるが、特に限定されるものではない。
【００２２】
このように構成されるＬＥＤランプ４１では、印加された電気エネルギーがＬＥＤチップ４１２で主波長が４２０〜４８０ｎｍ（例えば４６０ｎｍ）の青色光に変換されて放射され、放射された青色光は、蛍光体含有樹脂層４１９中に含有された２種類以上の蛍光体で、より長波長の光に変換される。そして、ＬＥＤチップ４１２から放射される青色光とこれらの蛍光体の発光色とに基づく色である白色光がＬＥＤランプ４１から放出される。
【００２３】
例えば、ＬＥＤランプ４１の蛍光体含有樹脂層４１９の２種類以上の蛍光体の含有量及び混合比等を調整することにより、照明装置３０は、以下（１）、（１−２）の特性を有する、又は以下（２）、（２−１）の特性を有する。
【００２４】
（１）照明装置３０は、600-700nm（600nm以上700nm以下）に光強度を有する第１の波長成分（赤色光：Ｒ）、500-600nm（例えば500nm以上600nm未満）に光強度を有する第２の波長成分（緑色光：Ｇ）、及び400-500nm（例えば400nm以上500nm未満）に光強度を有する第３の波長成分（青色光：Ｂ）を含む発光スペクトルを放出する。さらに、照明装置３０は、前記第１、第２、及び第３の波長成分の３波長成分の光合成有効光子束（PPF：Photosynthetic Photon Flux）に対する前記第１の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-R）が50%以上65%以下、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）が30%以上40%以下、及び前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）が1%以上15%以下の条件を満たす（照明装置３０は図１１に示す照明装置Ｌ３及びＬ４の何れかに相当する）。
【００２５】
（１−２）さらに、照明装置３０は、色温度が2200K以上3200K以下、及び色度偏差が-0.015以上0.000以下の範囲で光を放出する（照明装置３０は図１１に示す照明装置Ｌ３及びＬ４の何れかに相当する）。
【００２６】
（２）照明装置３０は、600-700nm（600nm以上700nm以下）に光強度を有する第１の波長成分（赤色光：Ｒ）、500-600nm（例えば500nm以上600nm未満）に光強度を有する第２の波長成分（緑色光：Ｇ）、及び400-500nm（例えば400nm以上500nm未満）に光強度を有する第３の波長成分（青色光：Ｂ）を含む発光スペクトルを放出する。さらに、照明装置３０は、前記第１、第２、及び第３の波長成分の３波長成分の光合成有効光子束に対する前記第１の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-R）、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）、及び前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）は、PPF-R>PPF-G>PPF-Bの関係であり、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）が30%以上40%以下の条件を満たし、色温度が2200K以上3200K以下、及び色度偏差が-0.015以上0.000以下の範囲で光を放出する（照明装置３０は図１１に示す照明装置Ｌ１〜Ｌ４の何れかに相当する）。
（２−１）さらに、照明装置３０は、前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）が1%以上15%以下の条件を満たす。
【００２７】
図４は、第２の実施形態に係る照明装置３０の概略構成の一例を示す図である。図４に示すように、照明装置３０は、複数の照明器（照明器３２及び３３）を備える。照明器３２は、ＲＧＢの各波長成分を有する白色系の発光スペクトルを有する照明器であり、一直線状に配置された複数の白色系ＬＥＤランプ４２を備える。なお、照明器３２及びＬＥＤランプ４２の基本的な構成は照明器３１及びＬＥＤランプ４１と同様である。照明器３３は、例えば、単色青色系のＬＥＤ４３（ピーク発光波長λp=400nm以上500nm未満）により構成されるＬＥＤランプである。或いは、照明器３３は、例えば、単色赤色系のＬＥＤ４３（ピーク発光波長λp=600nm以上700nm以下）により構成されるＬＥＤランプである。或いは、照明器３３は、例えば、照明器３２とは発光スペクトルが異なる白色系のＬＥＤ４３により構成されるＬＥＤランプである。
【００２８】
第２の実施形態に係る照明装置３０は、照明器３２及び照明器３３の出力を制御することにより、以下（１）、（１−２）の特性を有する、又は以下（２）、（２−１）の特性を有する。
【００２９】
（１）照明装置３０は、600-700nm（600nm以上700nm以下）に光強度を有する第１の波長成分（赤色光：Ｒ）、500-600nm（例えば500nm以上600nm未満）に光強度を有する第２の波長成分（緑色光：Ｇ）、及び400-500nm（例えば400nm以上500nm未満）に光強度を有する第３の波長成分（青色光：Ｂ）を含む発光スペクトルを放出する。さらに、照明装置３０は、前記第１、第２、及び第３の波長成分の３波長成分の光合成有効光子束（PPF：Photosynthetic Photon Flux）に対する前記第１の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-R）が50%以上65%以下、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）が30%以上40%以下、及び前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）が1%以上15%以下の条件を満たす（照明装置３０は図１１に示す照明装置Ｌ３及びＬ４の何れかに相当する）。
【００３０】
（１−２）さらに、照明装置３０は、色温度が2200K以上3200K以下、及び色度偏差が-0.015以上0.000以下の範囲で光を放出する（照明装置３０は図１１に示す照明装置Ｌ３及びＬ４の何れかに相当する）。
【００３１】
（２）照明装置３０は、600-700nm（600nm以上700nm以下）に光強度を有する第１の波長成分（赤色光：Ｒ）、500-600nm（例えば500nm以上600nm未満）に光強度を有する第２の波長成分（緑色光：Ｇ）、及び400-500nm（例えば400nm以上500nm未満）に光強度を有する第３の波長成分（青色光：Ｂ）を含む発光スペクトルを放出する。さらに、照明装置３０は、前記第１、第２、及び第３の波長成分の３波長成分の光合成有効光子束に対する前記第１の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-R）、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）、及び前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）は、PPF-R>PPF-G>PPF-Bの関係であり、前記第２の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-G）が30%以上40%以下の条件を満たし、色温度が2200K以上3200K以下、及び色度偏差が-0.015以上0.000以下の範囲で光を放出する（照明装置３０は図１１に示す照明装置Ｌ１〜Ｌ４の何れかに相当する）。
（２−１）さらに、照明装置３０は、前記第３の波長成分の光合成有効光子束の含有率（PPF-B）が1%以上15%以下の条件を満たす。
【００３２】
なお、白色系のＬＥＤランプは、上記説明のものだけに限定されるものではなく、例えば、青、緑、及び赤の各色に発光する３つのＬＥＤチップを使用して白色発光を実現するＬＥＤランプを適用するようにしてもよいし、紫外線発光のＬＥＤチップと青、緑、及び赤の各色発光の三色混合蛍光体とを組合せて白色発光を実現するＬＥＤランプを適用するようにしてもよい。
【００３３】
図５は、第１及び第２の実施形態に共通の水耕栽培システムの概略構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、水耕栽培システムは、入力部５１、記憶部５２、情報処理部５３、照明制御部５４、及び照明装置３０を備える。
【００３４】
入力部５１は、キーボード及びディスプレイ等により構成され、ユーザの入力操作に対応して、例えば、栽培する植物等の育成体の希望する味、栄養素の含有量、糖度、及び硝酸値等のうちの少なくとも一つの情報を入力する。記憶部５２は、換算データを記憶する。情報処理部５３は、記憶部５２に記憶された換算データ及び入力部５１から入力される情報に基づき、照明制御情報を生成し出力する。照明制御部５４は、照明制御情報に基づき照明装置３０を制御する。例えば、照明制御部５４は、照明装置３０を構成する各照明器の出力をそれぞれ独立に制御する。例えば、照明制御部５４は、照明制御情報に基づき照明装置３０を構成する複数の照明器３１の出力バランス、強度、及び出力日数（栽培日数）等を制御する。また、照明制御部５４は、照明制御情報に基づき照明装置３０を構成する複数の照明器３２及び複数の照明器３３の出力バランス、強度、及び出力日数（栽培日数）等を制御する。これにより、例えば、栽培面の明るさが光合成有効光子束密度（PPFD：Photosynthetic Photon Flux Density）の値の平均値が150umol m-2 s-1以上となる。
【００３５】
以下、第１及び第２の実施形態に係る水耕栽培システムの作用効果について説明する。
【００３６】
図６Ａは、ｘ−ｙ色度座標の一例を示す図である。図６Ａに示す色度範囲Ｒ１（ＡＮＳＩ規格２７００Ｋ）、Ｒ２（ＡＮＳＩ規格３０００Ｋ）、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６（２０００Ｋ）により、植物等の育成体の栽培における収穫重量、栽培日数、味成分等について実験を行った。
【００３７】
図６Ｂは、照明装置Ｌ１〜Ｌ９の色温度に関する実験結果の一例を示す図である。例えば、照明装置Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ９は白色系発光を実現するＬＥＤ照明であり、照明装置Ｌ６は白色系のＬＥＤ照明及び青色系単色のＬＥＤ照明であり、照明装置Ｌ７は白色系のＬＥＤ照明及び赤色系単色のＬＥＤ照明であり、照明装置Ｌ８はＦＬ（Fluorescent Lamp）照明である。上記説明した照明装置３０は、例えば照明装置Ｌ１〜Ｌ４に相当する。照明装置Ｌ１〜Ｌ４において（特に照明装置Ｌ３、Ｌ４において）、収穫重量の向上、栽培日数の短縮、味成分の向上に関して良好な結果が得られた。なお、図６Ｂに示すデータは、UPR tek社製の測定器（MK-350）を使用し、測定器の検出部を、光源（照明装置Ｌ１〜Ｌ９）に向けて測定し取得されたデータである。
【００３８】
図７は、特性の異なる照明装置Ｌ１〜Ｌ９により栽培された株重量の第１例を示す図である。図８は、照明装置Ｌ１〜Ｌ９により栽培された株重量の第２例を示す図である。図９は、照明装置Ｌ１〜Ｌ９により栽培された株重量の第３例を示す図である。図１０は、照明装置Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ８、Ｌ９の照明光のＲＧＢ比率と株重量の関係の一例を示す図である。図１１は、水耕栽培システム（照明装置Ｌ８）により栽培された株重量を１００％として、照明装置Ｌ１〜Ｌ９の照明光のＲＧＢ比率と株重量の関係の一例を示す図である。なお、図１１に示すデータは、UPR tek社製の測定器（MK-350）を使用し、測定器の検出部を、光源（照明装置Ｌ１〜Ｌ９）に向けて測定し取得されたデータから生成されたデータである。
【００３９】
図７〜図９に示すように、照明装置Ｌ１〜Ｌ４（特にＬ３、Ｌ４）において、栽培促進効果（収穫重量の向上及び栽培日数の短縮）に関して良好な結果が得られた。第１及び第２の実施形態に係る水耕栽培システムの照明装置３０は照明装置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、又はＬ４に相当し、栽培促進（収穫重量の向上及び栽培日数の短縮）を図ることができる。また、図１１に示すように、コスレタスの重量は、PPFD(R)と相関が高く、例えば照明装置Ｌ４においては、概ねＲ：Ｇ：Ｂ＝６：３：１であり、このＲＧＢ比率は適切な比率の一例である。図１１に示すように、ＲＧＢ比率のうち、Ｇを30-40%に調整する第１の条件、及びＢを1-15%に調整する第２の条件のうち、少なくとも一方の条件を満たすことにより、良好な結果が得られる。また、第１の条件、第２の条件、及びＲを50-65%に調整する第３の条件の全てを満たすことにより、より良好な結果が得られる。また、この照明装置Ｌ１〜Ｌ４により栽培されたコスレタスの栄養素を分析して最適化することができる。
【００４０】
図１２は、ＦＬ（Fluorescent Lamp）照明により栽培されたコスレタスの味覚分析データの一例を示す図である。例えば、白色系のＦＬ（Fluorescent Lamp）照明、白色系のＦＬ照明と青色系単色のＬＥＤ照明、及び白色系のＦＬ照明と赤色系単色のＬＥＤ照明により栽培されたコスレタスの味覚分析データの一例を示す図である。図１２に示すように、例えば、青色光が強いと塩味(先味)が強く、赤色光が強いと旨味(先味)や、旨味コク(後味)が抑えられる。栽培日数が長いほど糖度が高くなる。照明装置３０から育成体に照射される光のスペクトルを調整することにより、収穫される育成体の味を調整することが出来る。
【００４１】
図１３は、栽培日数と糖度の関係の一例を示す図である。図１３に示すように、栽培日数に応じて糖度は増加傾向にある。図１３中のＬ４は、照明装置３０による栽培日数と糖度の関係の一例を示している。また、図１４は、栽培日数と硝酸の関係の一例を示す図である。図１３に示すように、栽培日数２０日目まで硝酸値は増加するが、その後、減少する傾向にある。このように、栽培日数を調整することにより、収穫される育成体の栄養素（糖度や硝酸値等）を制御（調整）することができる。図１２中のＬ８は、照明装置３０による栽培日数と硝酸値の関係の一例を示している。
【００４２】
第１及び第２の実施形態の水耕栽培システムの記憶部５２は、図１２に示す味覚分析データ、図１３に示す糖度変化データ、図１４に示す硝酸値変化データ等を記憶し、また、入力部５１は、栽培する育成体の希望する味、栄養素の含有量、糖度、及び硝酸値等のうちの少なくとも一つの情報を入力する。情報処理部５３は、記憶部５２に記憶されたデータ及び入力部５１から入力される情報に基づき、照明制御情報を生成し出力する。照明制御部５４は、照明制御情報に基づき照明装置３０を制御する。これにより、栽培する育成体の希望する味、栄養素の含有量、糖度、及び硝酸値等の育成体を育成することができる。
【００４３】
図１５は、複数の照明器の組み合わせの第１例を示す図である。例えば、第２の実施形態に示す照明装置３０は、照明器３２及び３３を備える。例えば、図１５に示すように、異なる波長成分の複数の照明器（照明器３２及び３３）を組み合わせる（合成する）ことで、第２の実施形態に示す照明装置３０が、所望の合成スペクトルを放出することができる。即ち、第２の実施形態に示す照明装置３０が、上記（１）、（１−２）、（２）、及び（２−１）の特性を有する。
【００４４】
図１６は、複数の照明器の組み合わせの第２例を示す図であり、図１７は、複数の照明器の組み合わせの第３例を示す図である。例えば、第２の実施形態に示す照明装置３０は、照明器３２及び３３を備える。例えば、図１６に示すように、異なる波長成分の複数の照明器（照明器３２（ＬＥＤ１）及び３３（ＬＥＤ２））を組み合わせる（合成する）ことで、第２の実施形態に示す照明装置３０が、所望の合成スペクトルを放出することができる。即ち、第２の実施形態に示す照明装置３０が、上記（１）、（１−２）、（２）、及び（２−１）の特性を有する。さらに、図１７に示すように、照明装置３０に反射板（反射材）３０ａを設けることで、第２の実施形態に示す照明装置３０が、所望の合成スペクトルを放出することができる。即ち、第２の実施形態に示す照明装置３０が、上記（１）、（１−２）、（２）、及び（２−１）の特性を有する。
【００４５】
上記説明した水耕栽培システムによれば、植物等の育成体に照射する光のスペクトル中のＲＧＢ比率を調整することにより収穫重量の向上、栽培日数の短縮、味成分の調整が可能となる。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１…水耕栽培システム、１０…栽培棚、１１…栽培ベッド、１２…培養液、１３…栽培桶、１４…苗受けカップ、１５…栽培トレー、１６…給水部、１７…排水口、１８…排水筒、１９…接続管、２０…循環ポンプ、２１…培養液タンク、２２…水位調整筒、２２ａ…開口部、３０…照明装置、３０ａ…反射板、３１、３２、３３…照明器、４１、４２、４３…ＬＥＤランプ、４１２…ＬＥＤチップ、４１３…基板、４１４…電気絶縁層、４１５…回路パターン、４１６…ボンディングワイヤ、４１７…凹部、４１８…フレーム、４１９…蛍光体含有樹脂層
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１７】
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