特許 7397612 照明装置、植物への光照射設備及び植物への光照射方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-05

(45)【発行日】2023-12-13

(54)【発明の名称】照明装置、植物への光照射設備及び植物への光照射方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20231206BHJP

   F21V 9/38 20180101ALI20231206BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20231206BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20231206BHJP

【ＦＩ】

A01G7/00 601A

F21V9/38

F21S2/00 600

F21Y115:30

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019179407

(22)【出願日】2019-09-30

(65)【公開番号】P2021052671

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-08-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147304

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 知哉

(72)【発明者】

【氏名】久保 真澄

【審査官】小島 洋志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１４７３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１５８９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５０４０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２０７１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１０５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２６３８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ７／００

Ｆ２１Ｖ ９／３８

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の第１波長域と、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域とのそれぞれに発光ピークを有し、
前記第１波長域における光量子束密度（ｄ１）に対する、前記第２波長域における光量子束密度（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．１以上である光を出射する光源を備える、照明装置であって、
前記光源は、前記第１波長域に発光ピークを有する第１量子ドットが分散された複数の第１領域と、前記第２波長域に発光ピークを有する第２量子ドットが分散された複数の第２領域とを含む発光部を有し、前記複数の第１領域と前記複数の第２領域とが交互に配列されている、照明装置。

【請求項2】

前記複数の第１領域と前記複数の第２領域とがマトリクス状に配列されている、請求項１に記載の照明装置。

【請求項3】

前記ｄ２／ｄ１が０．３以上である、請求項１または２に記載の照明装置。

【請求項4】

前記光源は、前記発光部に含まれる量子ドットの励起波長の光を前記発光部に対して出射する発光素子をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項5】

６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の第１波長域と、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域とのそれぞれに発光ピークを有し、
前記第１波長域における光量子束密度（ｄ１）に対する、前記第２波長域における光量子束密度（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．１以上である光を出射する光源を備える、照明装置であって、
前記光源は、前記第１波長域に発光ピークを有する複数の第１レーザ素子と、前記第２波長域に発光ピークを有する複数の第２レーザ素子とを含み、前記複数の第１レーザ素子と前記複数の第２レーザ素子とが交互に配列されている、照明装置。

【請求項6】

前記複数の第１レーザ素子と前記複数の第２レーザ素子とがマトリクス状に配列されている、請求項５に記載の照明装置。

【請求項7】

植物を配置する配置部と、
前記配置部に配置された植物に対して光を照射する照明装置と、
を備え、
前記照明装置は、
６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の第１波長域と、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域とのそれぞれに発光ピークを有し、
前記第１波長域における光量子束密度（ｄ１）に対する、前記第２波長域における光量子束密度（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．１以上である光を出射する光源を有する、植物への光照射設備であって、
前記光源は、前記第１波長域に発光ピークを有する第１量子ドットが分散された複数の第１領域と、前記第２波長域に発光ピークを有する第２量子ドットが分散された複数の第２領域とを含む発光部を有し、前記複数の第１領域と前記複数の第２領域とが交互に配列されている、光照射設備。

【請求項8】

植物を配置する配置部と、
前記配置部に配置された植物に対して光を照射する照明装置と、
を備え、
前記照明装置は、
６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の第１波長域と、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域とのそれぞれに発光ピークを有し、
前記第１波長域における光量子束密度（ｄ１）に対する、前記第２波長域における光量子束密度（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．１以上である光を出射する光源を有する、植物への光照射設備であって、
前記光源は、前記第１波長域に発光ピークを有する複数の第１レーザ素子と、前記第２波長域に発光ピークを有する複数の第２レーザ素子とを含み、前記複数の第１レーザ素子と前記複数の第２レーザ素子とが交互に配列されている、光照射設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明装置、植物への光照射設備及び植物への光照射方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には、植物の成長と発育とを支える照明装置として、６２ｎｍ～６８０ｎｍの間にピークを有する第１発光ダイオードと、７００ｎｍ～７６０ｎｍの間にピークを有する第２発光ダイオードとを有する光電素子アレーを備える照明装置が提案されている。

【0003】

特許文献１には、波長が６２０ｎｍ～６８０ｎｍの光は、光合成プロセスのための一次エネルギー源であり、具体的には、励起状態を生成するためのクロロフィル分子と相互作用する放射エネルギーの源となる旨が記載されている。

【0004】

特許文献１には、波長が７００ｎｍ～７６０ｎｍの光エネルギーは、光合成に伴うエネルギー移転プロセスの向上に関係する旨が記載されている。

【0005】

特許文献１には、光電素子アレーにおける第１発光ダイオード（６２０ｎｍ～６８０ｎｍ）の数は、第２発光ダイオード（７００ｎｍ～７６０ｎｍ）の数よりもずっと少ない旨、その理由として、望ましい光形態形成応答を生成するためには、少量の放射エネルギーが供給されるにすぎないことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平５－１１５２１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

植物の光合成の効率を向上したいという要望がある。

【0008】

本開示の主な目的は、植物の光合成の効率を向上し得る照明装置、植物への光照射設備及び植物への光照射方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一形態に係る照明装置は、光源を備える。光源は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の第１波長域と、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域とのそれぞれに発光ピークを有し、第１波長域における光量子束密度（ｄ１）に対する、第２波長域における光量子束密度（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．１以上である光を出射する。

【0010】

本発明の一態様に係る植物への光照射設備は、植物を配置する配置部と、配置部に配置された植物に対して光を照射する照明装置とを備える。照明装置は、光源を有する。光源は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の第１波長域と、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域とのそれぞれに発光ピークを有し、第１波長域における光量子束密度（ｄ１）に対する、第２波長域における光量子束密度（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．１以上である光を出射する。

【0011】

本発明の一態様に係る植物への光照射方法では、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の第１波長域と、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域とのそれぞれに発光ピークを有し、第１波長域における光量子束密度（ｄ１）に対する、第２波長域における光量子束密度（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．１以上である光を植物に対して照射する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る光照射設備の模式図である。

【図2】波長が６６０ｎｍの光を照射したときの光強度とＰｎとの関係を表すグラフである。

【図3】波長が７２０ｎｍの光を照射したときの光強度とＰｎとの関係を表すグラフである。

【図4】波長が７３５ｎｍの光を照射したときの光強度とＰｎとの関係を表すグラフである。

【図5】第１実施形態における光源の模式的断面図である。

【図6】第１量子ドットから出射される光のスペクトルの一例である。

【図7】第２量子ドットから出射される光のスペクトルの一例である。

【図8】第１実施形態における照明装置から出射される光のスペクトルの一例である。

【図9】第２実施形態における発光部の模式的平面図である。

【図10】第３実施形態における光源の模式的平面図である。

【図11】第４実施形態に係る光照射設備の模式図である。

【図12】スペクトル（Spectral Photon Flux Curves）Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ５を表すグラフである。

【図13】実施例１、２及び比較例１、２における光強度と量子収率φIIとの関係を表すグラフである。

【図14】実施例３～９、比較例３～５におけるｄ２／ｄ１とＰｎとの関係を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

【0014】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る光照射設備１の模式図である。図１に示す光照射設備１は、植物への光照射を行うための設備である。光照射装置１が植物に光照射する目的は、特に限定されない。光照射装置１は、例えば、植物の光合成を促進させる設備、植物を育成させる設備等であってもよい。

【0015】

図１に示すように、光照射装置１は、照射室１０と、配置部２０と、照明装置３０とを備えている。照射室１０は、例えば、採光窓を有しており、外光を取り込み可能な部屋であってもよいが、本実施形態では、外光を遮蔽した光遮蔽室である。照射室１０の大きさは、特に限定されない。照射室１０は、光を照射しようとする植物の種類、大きさ、量等に応じて適宜設定することができる。照射室１０の床面積は、例えば、数ｃｍ^２以上１０ｋｍ^２以下であってもよい。

【0016】

照射室１０内には、植物２１を配置する配置部２０が配置されている。配置部２０は、植物２１を配置可能である限りにおいて特に限定されない。配置部２０には、例えば、鉢やプランター等の栽培容器等に植えられた植物２１が配置されてもよい。例えば、水性栽培された植物２１を配置部２０に配置してもよい。

【0017】

配置部２０に配置される植物２１の種類は、特に限定されない。植物２１は、例えば、陸上植物であってもよい。

【0018】

照明装置３０は、照射室１０内において、配置部２０に配置された植物２１に対して光を照射可能に配置されている。具体的には、本実施形態では、照明装置３０は、照射室１０の天井１１に取り付けられている。天井１１と配置部２０との間の距離が離れている場合には、例えば、照明装置３０を天井１１から吊り下げてもよい。照明装置３０は、照明装置３０の光量、植物２１の種類、植物２１の育成条件等に鑑み、配置部２０に対して最適であると考えられる位置に配置されていることが好ましい。

【0019】

照明装置３０は、光源３０ａと、光源３０ａの保持具（図示せず）とを備えている。光源３０ａは、以下の条件（１）及び条件（２）を満たす光を出射する。
条件（１）：第１波長域と、第２波長域とのそれぞれに発光ピークを有する。
条件（２）：ｄ２／ｄ１が０．１以上である。

【0020】

但し、
第１波長域：６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域、
第２波長域：７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長域、
ｄ１：第１波長域における光量子束密度、
ｄ２：第２波長域における光量子束密度、
である。

【0021】

ここで、「光量子束密度」（Ｐｈｏｔｏｎ Ｆｌｕｘ Ｄｅｎｓｉｔｙ：ＰＦＤ）とは、単位時間に単位面積を通過する光量子の数であり、光強度の指標として使用される単位である。光量子束密度のうち、波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光量子束密度は、特に、光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ）と言われている。

【0022】

本発明者は、鋭意研究の結果、上記条件（１）及び条件（２）を満たす光を植物２１に照射することにより、植物２１の光合成の効率を向上し得ることを見出し、本実施形態に係る技術を成すに至った。すなわち、本実施形態に係る照明装置３０を用いることにより、植物２１の光合成の効率を向上し得る。特に、照明装置３０を用いることにより、植物２１に対して照射する光の強度が、例えば、２００μｍｏｌ・ｍ^－２・ｓ^－１以上、さらには、３００μｍｏｌ・ｍ^－２・ｓ^－１以上、４００μｍｏｌ・ｍ^－２・ｓ^－１以上であるときに、植物２１の光合成の効率を飛躍的に向上し得る。

【0023】

この事実は、本発明者にとって驚くべき事実であった。

【0024】

光合成は、明反応と、暗反応とを含む。明反応では、光エネルギーにより水が酸素に酸化されるとともに、二酸化炭素の還元に必要なＮＡＤＰＨ_２ ^＋とＡＴＰとが造り出される。暗反応では、ＮＡＤＰＨ_２ ^＋とＡＴＰとを利用して二酸化炭素から糖が造り出される。明反応及び暗反応のうち、光を必要とする反応は、明反応である。明反応では、光化学系（Ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ：ＰＳ）と呼ばれるタンパク質とクロロフィル（Ｃｈｌ）や補助色素等との複合体に含まれるＰＳを励起させる必要がある。従って、明反応を進行させるためには、植物２１にＰＳの励起波長の光を照射する必要がある。ＰＳの励起波長は、通常６６０ｎｍ～６８０ｎｍ程度である。このため、従来、６８０ｎｍ程度の波長の光を植物２１に照射することが植物２１の光合成を促進する観点から好ましいと考えられている。一方、７００ｎｍ以上の波長の光を単独で照射しても光合成がほとんど行われず、７００ｎｍ以上の波長の光は、単独で光合成に実質的に寄与しないことが知られている。

【0025】

図２は、波長が６６０ｎｍの光を照射したときの光強度とＰｎとの関係を表すグラフである。図３は、波長が７２０ｎｍの光を照射したときの光強度とＰｎとの関係を表すグラフである。図４は、波長が７３５ｎｍの光を照射したときの光強度とＰｎとの関係を表すグラフである。なお、Ｐｎとは、光合成による生産（総一次生産）から呼吸による消費を差し引いた値である。Ｐｎがプラスである状態は、呼吸による消費以上に光合成による生産が行われている状態である。Ｐｎがマイナスである状態は、呼吸による消費よりも光合成による生産が少ない状態である。従って、Ｐｎがマイナスである状態では、光合成が活発に行われていないと考えられる。

【0026】

図２に示すように、波長が６６０ｎｍの光を植物に照射した場合は、照射光の強度が高くなるにつれてＰｎが高くなり、マイナスからプラスに転じる。このことから、波長が６６０ｎｍの光は光合成に寄与していることが理解される。それに対して、図３及び図４に示すように、波長が７２０ｎｍまたは７３５ｎｍの光を植物に照射した場合は、照射光の強度が高くなってもＰｎはほとんど変化せず、マイナスのままである。このことからも、７００ｎｍ以上の波長の光は光合成に実質的に寄与しないことが理解される。

【0027】

従って、当業者であれば、光合成の効率を向上する観点からは、波長が７００ｎｍ以上の光の割合を低くし、６６０ｎｍ～６８０ｎｍ程度の波長の光の割合を高くすることを考える。

【0028】

従って、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の第１波長域に発光ピークを有する光に加え、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域に発光ピークを有する光を所定の割合以上加え、ｄ２／ｄ１を０．１以上とするという技術的思想には、通常の当業者は想到し得ない。

【0029】

なお、上記条件（１）及び条件（２）を満たす光を植物２１に照射することにより、植物２１の光合成の効率を向上し得る理由としては、例えば、以下の理由が考えられる。光合成の明反応の進行には、Ｐ６８０の励起とＰ７００ｎｍの励起が必要であるが、Ｐ７００を効率的に励起させるには、従来必要と考えられていた７００ｎｍの波長の光よりもより長波長側の７００ｎｍよりも高い７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域の光の照射が効率的であるためであると考えられる。

【0030】

光合成の効率をより向上する観点からは、ｄ２／ｄ１が０．３以上であることが好ましく、０．４以上であることがより好ましい。ｄ２／ｄ１は、０．９以下であることが好ましく、０．８以下であることがより好ましく、０．７以下であることがさらに好ましく、０．６５以下であることがなお好ましい。

【0031】

光合成の効率をより向上する観点からは、光源３０ａが出射する光が、６３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域に発光ピークを有することが好ましく、６５０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長域に発光ピークを有することが好ましい。

【0032】

光合成の効率をより向上する観点からは、光源３０ａが出射する光の７２０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長域における光量子束密度をｄ３としたときに、ｄ３／ｄ１が０．１以上であることがより好ましく、０．３以上であることがさらに好ましい。

【0033】

上記好ましい発光スペクトルを有する光源３０ａの構成は特に限定されない。本実施形態において、光源３０ａは、第１波長域に発光ピークを有する第１量子ドットと、第２波長域に発光ピークを有する第２量子ドットとの少なくとも一方を含む。このように、第１量子ドットと第２量子ドットとを用いて光源３０ａを構成することにより、各発光ピークの半値幅を小さくすることができる。従って、ＰＳの励起に好適な波長の光の割合をより高めることができる。従って、光合成の効率をさらに向上することができる。

【0034】

図５は、第１実施形態における光源３０ａの模式的断面図である。以下、本実施形態における光源３０ａの具体的な構成について、図５を参照して詳細に説明する。

【0035】

図５に示すように、光源３０ａは、発光部３１と、発光素子３２とを有する。

【0036】

発光部３１は、第１蛍光体と、第２蛍光体を含む。具体的には、複数の第１蛍光体と複数の第２蛍光体とのそれぞれが発光部３１内に分散している。

【0037】

図６は、第１蛍光体（詳細には、第１蛍光体を構成している第１量子ドット）から出射される光のスペクトルの一例である。図７は、第２蛍光体（詳細には、第２蛍光体を構成している第２量子ドット）から出射される光のスペクトルの一例である。図６に示すように、第１蛍光体は、第１波長域（６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域）に発光ピークを有する。図７に示すように、第２蛍光体は、第２波長域（７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長域）に発光ピークを有する。

【0038】

なお、図６及び図７と、後述する図８に示すグラフの縦軸は、光子束ＰＦ（Ｐｈｏｔｏｎ Ｆｌｕｘ）を表している。

【0039】

発光部３１に含まれる第１蛍光体及び第２蛍光体は、例えば、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等により構成することができる。本実施形態では、具体的には、第１蛍光体と第２蛍光体とのそれぞれは、ＱＬＥＤにより構成されている。より具体的には、第１蛍光体と第２蛍光体とは、粒子径が相互に異なる、同じ材料系のＱＬＥＤにより構成されている。

【0040】

発光素子３２は、発光部３１に対して配置部２０とは反対側に配置されている。発光素子３２は、発光部３１に含まれる第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれの励起波長の光（励起光）を発光部３１に対して出射する。このため、発光部３１に含まれる第１蛍光体及び第２蛍光体は、発光素子３２から出射される光により励起され、蛍光を発する。従って、発光部３１は、図８に示すように、第１波長域と第２波長域との両方に発光ピークを有する光を出射する所謂フォトルミネッセンス（ＰＬ）方式の発光部である。

【0041】

発光素子３２は、第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれの励起光を出射可能なものである限りにおいて特に限定されない。発光素子３２は、例えば、レーザ素子、ＯＬＥＤを蛍光体として含む素子等により構成することができる。本実施形態では、具体的には、発光素子３２は、一対の電極と、一対の電極の間に設けられており、ＯＬＥＤを含む発光層とにより構成されている。すなわち、本実施形態においては、発光素子３２は、ＯＬＥＤを用いた、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）方式の発光素子（ＥＬ方式のＯＬＥＤ素子）である。もっとも、発光素子３２は、例えば、ＯＬＥＤやＱＬＥＤを用いた、フォトルミネッセンス（ＰＬ）方式の発光素子（ＰＬ方式のＱＬＥＤ素子またはＯＬＥＤ素子）であってもよい。

【0042】

なお、図５では、模式的に光源３０ａの構成要素として、発光部３１と発光素子３２とのみを描画している。但し、光源３０ａは、発光部３１及び発光素子３２以外の構成をさらに有していてもよい。光源３０ａは、例えば、拡散板や輝度向上フィルム等の光学シートをさらに備えていてもよい。

【0043】

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

【0044】

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態における発光部３１の模式的平面図である。図９及び図１０においては、領域または素子を区別するために一部の領域または素子にハッチングを附している。図９及び図１０において、ハッチングが附された領域は、断面を表していない。

【0045】

本実施形態に係る光照射装置は、第１実施形態に係る光照射装置１と、発光部３１の構成においてのみ異なる。このため、本実施形態では、発光部３１の構成について説明し、他の構成要件について第１実施形態の説明を援用する。

【0046】

第１実施形態では、発光部３１の全体に第１量子ドットと第２量子ドットとのそれぞれが分散しており、第１波長域と第２波長域との両方に発光ピークを有する光が発光部３１の全体から出射される例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。

【0047】

例えば、発光部３１において、第１波長域に発光ピークを有する光を出射する複数の第１領域と、第２波長域に発光ピークを有する光を出射する複数の第２領域とがマトリクス状に配列されていてもよい。

【0048】

具体的には、図９に示すように、本実施形態における発光部３１は、交互にマトリクス状に配列された複数の第１領域３１ａ及び複数の第２領域３１ｂを有する。第１領域３１ａにおいては、第１蛍光体（具体的には、第１量子ドット）が分散している。このため、第１領域３１ａからは、第１波長域に発光ピークを有する光が出射される。第２領域３１ｂにおいては、第２蛍光体（具体的には、第２量子ドット）が分散している。このため、第２領域３１ｂからは、第２波長域に発光ピークを有する光が出射される。従って、発光部３１の全体から、第１波長域に発光ピークを有する光と、第２波長域に発光ピークを有する光との両方が出射する。従って、第１実施形態と同様に、光合成の高い効率を実現し得る。

【0049】

（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態における光源３０ａの模式的平面図である。第１実施形態及び第２実施形態では、ＱＬＥＤを用いて光源３０ａを構成する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、レーザ素子を用いて光源を構成してもよい。

【0050】

図１０に示すように、本実施形態における光源３０ａは、フォルダ３０ａ１と、複数の第１レーザ素子３０ａ２と、複数の第２レーザ素子３０ａ３とを有する。フォルダ３０ａ１は、複数の第１レーザ素子３０ａ２と、複数の第２レーザ素子３０ａ３とを保持している。複数の第１レーザ素子３０ａ２と、複数の第２レーザ素子３０ａ３とは、交互にマトリクス状に配列されている。第１レーザ素子３０ａ２は、第１波長域に発光ピークを有する。第２レーザ素子３０ａ３は、第２波長域に発光ピークを有する。

【0051】

レーザ素子から出射される発光ピークの半値幅は狭い。このため、本実施形態のように、第１レーザ素子３０ａ２及び第２レーザ素子３０ａ３を用いて光源３０ａを構成することにより、光合成の効率を向上し得る。

【0052】

（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態に係る光照射設備１ａの模式図である。図１１に示すように、光照射設備１ａでは、照明装置３０は、複数の蛍光灯３３と、複数の光源３４とを備えている。複数の蛍光灯３３と複数の光源３４は、一の方向（図１１においては、左右方向）に沿って交互に配列されている。

【0053】

蛍光灯３３は、６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長域に大きなピーク波長を有する光を出射する。このため、蛍光灯３３は、第１波長域に発光ピークを有する光源である。

【0054】

光源３４は、７２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の第２波長域に少なくとも発光ピークを有する。このため、光源３４と蛍光灯３３とを有する照明装置３０は、第１波長域と第２波長域とのそれぞれに発光ピークを有する光を植物２１に対して出射する。また、複数の蛍光灯３３と複数の光源３４とは、ｄ２／ｄ１が０．１以上、好ましくは０．３以上となるように構成されている。このため、本実施形態に係る光照射装置１ａによれば、光合成の高い効率で植物を育成し得る。

【0055】

なお、光源３４は、上記実施形態の光源３０ａと実質的に同様に構成し得る。このため、光源３４の構成とて上記実施形態における光源３０ａの記載を援用するものとする。

【実施例】

【0056】

以下、具体的な実施例に基づいて本発明について説明する。以下の実施例は単なる例示であって、本発明は、下記の実施例に何ら限定されない。

【0057】

（比較例１）
ロメインレタス（０４２６播種、０５１０定植）に対して、上方に配置したＬＥＤから、図１２に示すスペクトルＳ１を有する光（発光ピーク波長：６６０ｎｍ）を表１に示す各光強度で照射した。光が照射されており、光合成が行われているときの量子収率φＩＩを、蛍光測定装置（ＷＡＬＺ社製ＪＵＮＩＯＲ－ＰＡＭ）を用いてＰＡＭ蛍光法（ｐｕｌｓｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｙ）に基づいて測定した。結果を表１及び図１３に示す。なお、比較例１においては、ロメインレタスに対して照射した光のｄ２／ｄ１は０であった。

【0058】

【表1】

【0059】

（比較例２）
図１２に示すスペクトルＳ２を有する光（発光ピーク波長：６８０ｎｍ）を表２に示す各光強度で照射したこと以外は、比較例１と同様にしてロメインレタスに対して光を照射し、量子収率φＩＩを測定した。結果を表２及び図１３に示す。なお、比較例２においては、ロメインレタスに対して照射した光のｄ２／ｄ１は０であった。

【0060】

【表2】

【0061】

（実施例１）
図１２に示すスペクトルＳ１を有する光（発光ピーク波長：６６０ｎｍ）と、図１２に示すスペクトルＳ３を有する光（発光ピーク波長：７３５ｎｍ）とを、スペクトルＳ１を有する光を出射するＬＥＤからの光のＰＦ（Ｐｈｏｔｏｎ Ｆｌｕｘ）と、スペクトルＳ３を有する光を出射するＬＥＤからの光のＰＦとの比が約４：１となるようにロメインレタスに対して照射したこと以外は、比較例１と同様にしてロメインレタスに対して光を照射し、量子収率φＩＩを測定した。結果を表３及び図１３に示す。なお、実施例１においては、ロメインレタスに対して照射した光のｄ２／ｄ１は０．２であった。

【0062】

【表3】

【0063】

（実施例２）
図１２に示すスペクトルＳ２を有する光（発光ピーク波長：６８０ｎｍ）と、図１２に示すスペクトルＳ３を有する光（発光ピーク波長：７３５ｎｍ）とを、スペクトルＳ２を有する光を出射するＬＥＤからの光のＰＦと、スペクトルＳ３を有する光を出射するＬＥＤからの光のＰＦとの比が約４：１となるようにロメインレタスに対して照射したこと以外は、比較例１と同様にしてロメインレタスに対して光を照射し、量子収率φＩＩを測定した。結果を表４及び図１３に示す。なお、実施例２においては、ロメインレタスに対して照射した光のｄ２／ｄ１は０．２であった。

【0064】

【表4】

図１３に示すように、実施例１の結果と比較例１の結果との比較、及び、実施例２の結果と比較例２の結果との比較から、ｄ２／ｄ１を０．１以上とすることにより光合成の効率を向上できることが分かる。特に、ロメインレタスに対して照射する光の強度が高い領域において光合成の効率を大きく向上できることが分かる。

【0065】

（実施例３～９及び比較例３～５）
溶液条件ＥＣ：２．０ｄＳｍ^－１、ｐＨ：６．５±０．５の溶液、温度２５℃前後で育てたリーフレタス”Ｇｒｅｅｎｗａｖｅ“（タキイ種苗）に対して、上方に配置した下記のＬＥＤを用いて、表５に示すｄ１及びｄ２となる光を照射した。光照射中のＰｎを、携帯型光合成蒸散測定装置（Ｌｉ－Ｃｏｒ社製ＬＩ６４００ＸＴ）を用いて測定した。測定時のチャンバー内温度は２０℃、ＣＯ_２濃度は４００ｐｐｍであった。結果を表５及び図１４に示す。

【0066】

ＬＥＤ（６６０）：図１２のスペクトルＳ１の光を出射するＬＥＤ（発光ピーク波長：約６６０ｎｍ）
ＬＥＤ（７３５）：図１２のスペクトルＳ３の光を出射するＬＥＤ（発光ピーク波長：約７３５ｎｍ）
ＬＥＤ（７２０））：図１２のスペクトルＳ４の光を出射するＬＥＤ（発光ピーク波長：約７２０ｎｍ）
ＬＥＤ（７００））：図１２のスペクトルＳ５の光を出射するＬＥＤ（発光ピーク波長：約７００ｎｍ）
比較例３～５：ＬＥＤ（６６０）とＬＥＤ（７００）
実施例３、４：ＬＥＤ（６６０）とＬＥＤ（７２０）
実施例５、６：ＬＥＤ（６６０）とＬＥＤ（７３５）
実施例７～９：ＬＥＤ（６６０）とＬＥＤ（７２０）とＬＥＤ（７３５）

【0067】

【表5】

図１４に示す結果から、ｄ２／ｄ１を０．１以上とすることにより、光合成の効率を向上できることが分かる。光合成の効率をより向上する観点からは、ｄ２／ｄ１を０．３以上とすることが好ましく、０．４以上とすることがより好ましいことが分かる。

【符号の説明】

【0068】

１、１ａ 光照射装置
２０ 配置部
２１ 植物
３０ 照明装置
３０ａ 光源
３０ａ２ 第１レーザ素子
３０ａ３ 第２レーザ素子
３１ 発光部
３２ 発光素子
３４ 光源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】