特許 7529655 ＬＥＤ照明装置、栽培棚、および栽培方法

(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】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】ＬＥＤ照明装置、栽培棚、および栽培方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20240730BHJP

【ＦＩ】

A01G7/00 601A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021511859

(86)(22)【出願日】2020-03-25

(86)【国際出願番号】 JP2020013282

(87)【国際公開番号】W WO2020203539

(87)【国際公開日】2020-10-08

【審査請求日】2023-01-30

(31)【優先権主張番号】P 2019067413

(32)【優先日】2019-03-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】514108263

【氏名又は名称】株式会社ファームシップ

(73)【特許権者】

【識別番号】596163770

【氏名又は名称】株式会社ＲＹＯＤＥＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100152984

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 秀明

(74)【代理人】

【識別番号】100148080

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 史生

(74)【代理人】

【識別番号】100168985

【弁理士】

【氏名又は名称】蜂谷 浩久

(74)【代理人】

【識別番号】100149401

【弁理士】

【氏名又は名称】上西 浩史

(72)【発明者】

【氏名】北島 正裕

(72)【発明者】

【氏名】宇佐美 由久

(72)【発明者】

【氏名】新田 貴正

(72)【発明者】

【氏名】丸山 高志

【審査官】磯田 真美

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１５３４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４６７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２５１２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０７３８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７３２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０５３０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２４２５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１０７７１９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２０３７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ７／００ － ７／０６

Ｈ０１Ｌ ３３／５８ － ３３／６０

Ｆ２１Ｖ １７／００ － １７／２０

Ｆ２１Ｖ ７／００ － ７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向に延びた所定幅の配置領域において、前記長手方向に間隔を有して配置された複数のＬＥＤパッケージからなるＬＥＤ列と、
前記ＬＥＤ列の少なくとも一方の端部からの少なくとも所定範囲において、前記間隔のうちの少なくともいくつかの間隔内に配置され、前記ＬＥＤパッケージから前記ＬＥＤ列の中央部側に向かう光の照射方向を前記ＬＥＤ列の端部側には変更せず、前記ＬＥＤパッケージから前記ＬＥＤ列の端部側に向かう光の照射方向を前記ＬＥＤ列の中央部側に変更する光照射方向変更部材と、を備え、
前記光照射方向変更部材は、前記ＬＥＤパッケージの周囲のうちの一部に配置された反射板を有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。

【請求項2】

前記反射板は、それぞれの前記ＬＥＤパッケージから見て、前記ＬＥＤパッケージが配置された前記所定範囲の起点となる前記ＬＥＤ列の端部側に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項3】

それぞれの前記反射板は、それぞれの前記ＬＥＤパッケージの中心部から、前記間隔内であって、前記長手方向における前記ＬＥＤパッケージの幅の１～２倍の位置に配置され、配置面からの高さが、前記ＬＥＤパッケージの幅の２～３倍である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項4】

前記反射板のうち、前記ＬＥＤ列の端部に近い位置に設けられた所定数の反射板は、残りの反射板に比べて、反射面と配置面のなす角度が小さい、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項5】

前記反射板の反射率は５０％以上である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項6】

前記光照射方向変更部材は、それぞれの前記ＬＥＤパッケージを覆うように設けられた屈折レンズである、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項7】

前記光照射方向変更部材は、前記ＬＥＤ列の端部から数えて、少なくとも６個以上の前記ＬＥＤパッケージに対して配置されている、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項8】

長方形形状の上部フレームと、前記上部フレームと同一形状の下部フレームと、前記上部フレームの四隅と前記下部フレームの四隅とを連結する複数の支柱とを有する直方体形状のフレームユニットと、
前記下部フレームに設置された栽培エリア部と、
前記上部フレームの長辺間の複数箇所に、前記長辺とほぼ垂直に架設された請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置と、を備える、
ことを特徴とする栽培棚。

【請求項9】

それぞれの前記ＬＥＤ照明装置は、互いにほぼ平行に架設されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の栽培棚。

【請求項10】

請求項８または請求項９に記載の栽培棚を用いた栽培方法であって、
前記栽培エリア部に植えられた被栽培物に対して、前記ＬＥＤ照明装置により、光を照射して前記被栽培物を栽培する、
ことを栽培方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ＬＥＤ照明装置、栽培棚、および栽培方法に関する。

【背景技術】

【0002】

植物工場などでは、人工光照明を栽培棚に設置し、棚の中で植物栽培を行っている。棚内上部に照明を取り付け、棚内下部に水耕栽培設備を設置するといった構成が利用されている。

【0003】

棚の照明は主に棚を照らすが、棚外にも光が漏れてしまう。そのため、例えば、特許文献１のように、棚の側面に反射板を設置して、外に漏れる光を内部に反射させて有効利用するといったことが行われている。

【0004】

しかしながら、特許文献１の方法は、棚により空気の出入りが妨げられ、棚内の湿度が上がって、植物の生長が抑制されるという課題があった。また、反射板があるために、棚内部の栽培物を観察したり、手入れしたりすることが、困難になった。さらに、多くの反射板は、定期的に交換および洗浄が必要で保守も手間がかかっていた。

【0005】

一方で、例えば、特許文献２のように、ＬＥＤ照明に反射板を設置して、照射エリアを限定しようという取り組みがなされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－６１４４２号公報

【文献】特開２０１８－１０７４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献２の主目的は、熱応力による反射板のひずみが原因となる配光特性の変化を抑制することにあり、特許文献２の方法では、ＬＥＤ照明の近傍照射エリアにくまなく光を照射し、その外には漏れないようにするといった取り組みはなされていなかった。

【0008】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、棚の側面に反射板を設置しなくても、ＬＥＤ照明装置の外に光を漏れないようにすることができるＬＥＤ照明装置、栽培棚、および栽培方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明におけるＬＥＤ照明装置の一態様は、長手方向に延びた所定幅の配置領域において、長手方向に間隔を有して配置された複数のＬＥＤパッケージからなるＬＥＤ列と、ＬＥＤ列の少なくとも一方の端部からの少なくとも所定範囲において、上述の間隔のうちの少なくともいくつかの間隔内に配置され、ＬＥＤパッケージからの光の照射方向をＬＥＤ列の端部側からＬＥＤ列の中央部側に変更する光照射方向変更部材と、を備え、光照射方向変更部材は、ＬＥＤパッケージの周囲のうちの一部に配置された反射板を有する。
上記のＬＥＤ照明装置によれば、栽培棚の側面に反射板を設置しなくても、ＬＥＤ照明装置の外に光を漏れないようにすることができる。

【0010】

本発明における栽培棚の一態様は、長方形形状の上部フレームと、上部フレームと同一形状の下部フレームと、上部フレームの四隅と下部フレームの四隅とを連結する複数の支柱とを有する直方体形状のフレームユニットと、下部フレームに設置された栽培エリア部と、上部フレームの長辺間の複数箇所に、長辺とほぼ垂直に架設された上記態様のＬＥＤ照明装置と、を備える。
上記の栽培棚によれば、栽培棚の側面に反射板を設置しなくても、ＬＥＤ照明装置の外に光を漏れないようにすることができる。

【0011】

本発明における栽培方法の一態様は、上記態様の栽培棚を用いた栽培方法であって、栽培エリア部に植えられた被栽培物に対して、ＬＥＤ照明装置により、光を照射して被栽培物を栽培する。
上記の栽培方法によれば、栽培棚の側面に反射板を設置しなくても、ＬＥＤ照明装置の外に光を漏れないようにすることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、栽培棚の側面に反射板を設置しなくても、ＬＥＤ照明の外に光を漏れないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る一実施形態の栽培棚の概略構成を示す図である。

【図2】本発明に係る一実施形態の栽培ラックフレームの概略構成を示す図である。

【図3A】栽培棚を、栽培ラックフレームにおける上部フレームの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。

【図3B】栽培棚を、栽培ラックフレームにおける上部フレームの長辺側から短辺方向に沿って見た図である。

【図4A】ＬＥＤ列を、栽培ラックフレームにおける上部フレームの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。

【図4B】ＬＥＤ列を、栽培ベッド側から見た図である。

【図4C】ＬＥＤ列および反射板ユニットを、栽培ラックフレームにおける上部フレームの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。

【図4D】ＬＥＤ列と反射板ユニットとを組み合わせたＬＥＤ照明装置を、栽培ラックフレームにおける上部フレームの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。

【図4E】ＬＥＤ列と反射板ユニットとを組み合わせたＬＥＤ照明装置を、栽培ベッド側から見た図である。

【図5A】反射板ユニットの斜視図である。

【図5B】反射板ユニットを、栽培ラックフレームにおける上部フレームの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。

【図6A】別の態様の反射板ユニットの斜視図である。

【図6B】別の態様の反射板ユニットを、栽培ラックフレームにおける上部フレームの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。

【図7A】反射板がＬＥＤパッケージの近くに配置され、反射板の大きさが小さい例を示す図である。

【図7B】反射板がＬＥＤパッケージから離れて配置され、反射板の大きさが大きい例を示す図である。

【図8A】反射板を設けない状態におけるＬＥＤパッケージの配光分布をシミュレーションした結果を示す図である。

【図8B】反射板と配置面としての基材との角度について説明する図である。

【図9A】反射板の角度θが９０度の場合のシミュレーション結果を示す図である。

【図9B】反射板の角度θが１１０度の場合のシミュレーション結果を示す図である。

【図10A】変角角度が７０度の場合の相対強度を示す図である。

【図10B】変角角度が９０度の場合の相対強度を示す図である。

【図10C】変角角度が９０度の場合の相対強度を示す図である。

【図11】光照射方向変更部材の一例としての屈折レンズを設けたＬＥＤ照明装置を示す図である。

【図12A】ＬＥＤパッケージの配置の第１変形例を示す図である。

【図12B】ＬＥＤパッケージの配置の第２変形例を示す図である。

【図12C】ＬＥＤパッケージの配置の第３変形例を示す図である。

【図12D】ＬＥＤパッケージの配置の第４変形例を示す図である。

【図12E】ＬＥＤパッケージの配置の第５変形例を示す図である。

【図13A】反射板の配置の第１変形例を示す図である。

【図13B】反射板の配置の第２変形例を示す図である。

【図13C】反射板の配置の第３変形例を示す図である。

【図13D】反射板の配置の第４変形例を示す図である。

【図14】変形例における反射板形状を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、この発明の一実施形態（以下、本実施形態）について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る栽培棚１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、栽培棚１００は、フレームユニットとしての栽培ラックフレーム１０と、栽培エリア部としての栽培ベッド２０と、ＬＥＤ照明装置３０とを備えている。

【0015】

図２は、本実施形態に係る栽培ラックフレーム１０の概略構成を示す図である。図２に示すように、栽培ラックフレーム１０は、長方形形状の上部フレーム１０ａと、上部フレーム１０ａと同一形状の下部フレーム１０ｂと、上部フレーム１０ａの四隅と下部フレーム１０ｂの四隅とを連結する複数の支柱１０ｃとを有する直方体形状のフレームユニットである。図１に示す栽培棚１００は、以上のような栽培ラックフレーム１０を四段重ねた例を示している。

【0016】

上部フレーム１０ａ、下部フレーム１０ｂ、および支柱１０ｃの材質としては、例えば、鉄、アルミ、およびプラスチック等が挙げられる。上部フレーム１０ａおよび下部フレーム１０ｂの長辺は、例えば８ｍ程度の長さを有しており、上部フレーム１０ａおよび下部フレーム１０ｂの短辺は、例えば１．５ｍ程度の長さを有している。上部フレーム１０ａおよび下部フレーム１０ｂのそれぞれの長辺および短辺の長さは適宜変更することができる。また、支柱１０ｃは、例えば０．３ｍ程度の長さを有している。支柱１０ｃの長さは適宜変更することができる。金属をフレームに使う場合、栽培水などによる腐食を防止するために、めっきすることが好ましい。

【0017】

また、栽培ラックフレーム１０を重ねて使用する場合には、下段の栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａを、上段の栽培ラックフレーム１０における下部フレーム１０ｂとして兼用することが可能である。

【0018】

図３Ａは、栽培棚１００を栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａおよび下部フレーム１０ｂの短辺側から長辺方向に沿って見た図であり、図３Ｂは、栽培棚１００を栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａおよび下部フレーム１０ｂの長辺側から短辺方向に沿って見た図である。

【0019】

図３Ａおよび３Ｂに示すように、栽培ベッド２０は、栽培ラックフレーム１０の下部フレーム１０ｂ上に載置されている。また、図３Ａおよび３Ｂに示すように、栽培ラックフレーム１０の上部フレーム１０ａには、ＬＥＤ照明装置３０の取付金具４０が取り付けられている。取付金具４０は、図３Ａに示すように、栽培ラックフレーム１０の上部フレーム１０ａにおける短辺方向には、例えば、４箇所に取り付けられ、図３Ｂに示すように、栽培ラックフレーム１０の上部フレーム１０ａにおける長辺方向には、例えば、２箇所に取り付けられる。

【0020】

また、図３Ａに示すように、ＬＥＤ照明装置３０が取り付けられる取付金具４０から、栽培ベッド２０までの距離で規定される栽培有効寸法Ｌは、例えば、２９５ｍｍに設定されている。

【0021】

また、最下段の栽培ラックフレーム１０の支柱１０ｃには、栽培棚１００の高さを調節可能なアジャスター５０が設けられている。なお、図３Ａおよび３Ｂに示す例では、最下段の栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａおよび下部フレーム１０ｂは省略されている。

【0022】

ＬＥＤ照明装置３０は、図１に示すように、栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａの長辺間の複数箇所に、長辺とほぼ垂直に（すなわち、長辺に対する角度が約８５度～９５度となるように）架設されている。また、それぞれのＬＥＤ照明装置３０は、互いにほぼ平行（ＬＥＤ照明装置３０同士が平行な状態から約－１５度～１５度の範囲、好ましくは約－１０度～１０度の範囲、より好ましくは約－５度～５度の範囲でずれる場合を含む。）に架設されている。

【0023】

図４Ａは、本実施形態のＬＥＤ照明装置３０におけるＬＥＤ列３０ａを、栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。図４Ｂは、ＬＥＤ列３０ａを栽培ベッド２０側から見た図である。図４Ｃは、ＬＥＤ照明装置３０におけるＬＥＤ列３０ａおよび光照射方向変更部材としての反射板ユニット６０を、栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。図４Ｄは、ＬＥＤ列３０ａと反射板ユニット６０とを組み合わせたＬＥＤ照明装置３０を、栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。図４Ｅは、ＬＥＤ列３０ａと反射板ユニット６０とを組み合わせたＬＥＤ照明装置３０を、栽培ベッド２０側から見た図である。

【0024】

図４Ａに示すように、ＬＥＤ列３０ａは、長手方向に延びた基材３０ｂに、複数のＬＥＤパッケージ３０ｃが基材３０ｂの長手方向に間隔を有して配置されている。つまり、複数のＬＥＤパッケージ３０ｃは、長手方向に延びた所定幅の配置領域において、配置領域の長手方向に間隔を有して配置されている。間隔は、例えば、２２ｍｍに設定されている。ＬＥＤパッケージ３０ｃが配置される間隔の最大値は、１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以下、特に好ましくは２０ｍｍ以下である。ＬＥＤパッケージ３０ｃは、例えば、１２８個配置されている。但し、ＬＥＤ列３０ａにおけるＬＥＤパッケージ３０ｃの個数は、適宜変更することができる。

【0025】

ＬＥＤパッケージ３０ｃは、ＬＥＤの発光色によって、例えば、赤青タイプ、白色タイプ等に分かれている。また、一つのＬＥＤパッケージ３０ｃの栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａの短辺方向（基材３０ｂの長手方向）の幅は、例えば、２～３ｍｍ程度となっている。但し、ＬＥＤパッケージ３０ｃの幅は、適宜変更することができる。

【0026】

本実施形態では、図４Ａに示すように、ＬＥＤ列３０ａにおける一方の端部３０ｄからの所定範囲と、他方の端部３０ｄからの所定範囲とを、端部側領域と称することとする。また、ＬＥＤ列３０ａにおける端部側領域以外の領域を中央側領域と称することとする。

【0027】

本実施形態では、ＬＥＤ列３０ａの端部側領域には、端部側領域に配置されたそれぞれのＬＥＤパッケージ３０ｃに対応して配置され、ＬＥＤパッケージ３０ｃからの光の照射方向をＬＥＤ列３０ａの端部３０ｄ側からＬＥＤ列３０ａの中央部側に変更する光照射方向変更部材としての反射板ユニット６０が配置される。

【0028】

図４Ｃに示すように、反射板ユニット６０は、基材６０ａと反射板６０ｂとが一体に形成されている。このような反射板ユニット６０を、図４Ｄに示すように、ＬＥＤ列３０ａに取り付ける。その結果、図４Ｅに示すように、ＬＥＤパッケージ３０ｃが配置された間隔内に、反射板６０ｂが配置されることになる。反射板６０ｂは、ＬＥＤパッケージ３０ｃではなく、ＬＥＤパッケージ３０ｃの構成要素に該当しない。なお、本実施形態のように、反射板ユニット６０をＬＥＤ列３０ａとは別部材として形成し、形成後にＬＥＤ列３０ａに取り付けることことにより、ＬＥＤ照明装置３０の製造が容易となる。

【0029】

反射板６０ｂの材質は、反射率が高いものであれば、何でも構わない。反射板６０ｂの反射率は、正反射率でも全反射率でも良く、光の吸収量が少ないことが好ましい。本実施形態では、一例として、反射板６０ｂの反射率が５０％以上となっている。

【0030】

反射板６０ｂの材質としては、一例として、酸化物、プラスチックおよび金属等が挙げられる。具体的には、以下のような材料で、単独で使っても良いし、粉末等にしてコーティングする形で使ってもよい。材料の例としては、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化アルミ、酸化チタン、酸化亜鉛、リトポン、鉛白、金、銀、銅、白金、アルミ、ニッケル、すず、タングステン、クローム、紙、パルプ、布、白色ペイント、ガラス、およびタイル等が挙げられ、その中で、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、およびアルミ等が好ましい。

【0031】

反射板６０ｂの材質は、好ましくは、酸化チタン含有材料がよく、この材質を用いると、粒子径および含量によって異なるが、７０％以上の反射率が実現できる。また、銀、アルミ、および金といった材料を用いた場合も７０％以上の反射率が実現可能である。

【0032】

ＬＥＤ列３０ａの端部３０ｄに近い位置に設けられた所定数の反射板６０ｂでは、反射板６０ｂの配置面と反射板６０ｂの反射面との角度が、残りの反射板６０ｂに比べて、小さくなっている。

【0033】

図５Ａは、反射板ユニット６０の斜視図であり、図５Ｂは、反射板ユニット６０を栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。図５Ａに示すように、反射板ユニット６０の基材６０ａには、隣接する反射板６０ｂ間の位置に、開口部６０ｃが設けられている。開口部６０ｃにＬＥＤ列３０ａのＬＥＤパッケージ３０ｃを配置することにより、図４Ｃに示すように、ＬＥＤ列３０ａと反射板ユニット６０と組み合わせてＬＥＤ照明装置３０が構成される。

【0034】

図６Ａは、別の態様の反射板ユニット６０の斜視図であり、図６Ｂは、同反射板ユニット６０を栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａの短辺側から長辺方向に沿って見た図である。反射板ユニット６０の反射板６０ｂの反射面は、平板に限定される訳ではなく、図６Ａおよび６Ｂに示すように、湾曲していてもよい。

【0035】

図７Ａは、反射板６０ｂがＬＥＤパッケージ３０ｃの近くに配置され、反射板６０ｂの大きさが小さい例を示す図であり、図７Ｂは、反射板６０ｂがＬＥＤパッケージ３０ｃから離れて配置され、反射板６０ｂの大きさが大きい例を示す図である。

【0036】

ＬＥＤパッケージ３０ｃの発光面の栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａの短辺方向の幅は、２～３ｍｍ前後の寸法であるが、発光面から光は、比較的広い照射範囲で照射される。したがって、この配光を制御する場合、図７Ｂに示すように、反射板６０ｂ’がＬＥＤパッケージ３０ｃから遠い位置に配置すると、単独のＬＥＤパッケージ３０ｃからの光だけでなく、他のＬＥＤパッケージ３０ｃからの光にも影響を与える。したがって、この場合には、図７Ｂに示すように、大きな反射板６０ｂ’を設けないと効果的に反射制御ができない。

【0037】

しかし、図７Ａに示すように、反射板６０ｂを、反射板６０ｂとＬＥＤパッケージ３０ｃとの間隔がＬＥＤパッケージ３０ｃの幅の１～２倍となるように配置することにより、他のＬＥＤパッケージ３０ｃからの光は影響を受けない。したがって、上記の配置位置に反射板６０ｂを配置する場合には、反射板６０ｂの高さ（基材６０ａの表面から反射板６０ｂの上端までの距離）をＬＥＤパッケージ３０ｃの幅の２～３倍とすることで、効果的に反射制御を行うことができる。

【0038】

本実施形態においては、一例として、栽培ラックフレーム１０における上部フレーム１０ａの短辺方向の幅が２ｍｍ程度のＬＥＤパッケージ３０ｃを用いており、反射板６０ｂの位置は、隣接するＬＥＤパッケージ３０ｃの中心部から２ｍｍ程度離れた位置に設定されている。また、反射板６０ｂの配置面からの高さは、５ｍｍ程度に設定されている。

【0039】

次に、反射板６０ｂによる効果について説明する。図８Ａは、反射板６０ｂを設けない状態におけるＬＥＤパッケージ３０ｃの配光分布をシミュレーションした結果を示す図である。図８Ｂは、反射板６０ｂと配置面としての基材６０ａとの角度について説明する図である。

【0040】

図８Ａに示す例は、基準位置を０ｍｍの位置としてＬＥＤパッケージ３０ｃが０ｍｍの位置から１２００ｍｍの位置まで並んでいる場合に、０ｍｍの位置に配置されたＬＥＤパッケージ３０ｃによりＬＥＤ光の広がりをシミュレーションした結果を示している。図８Ａに示すように、反射板６０ｂが配置されていない状態では、０ｍｍの位置に配置されたＬＥＤパッケージ３０ｃから発せられた光は、１２００ｍｍの位置まで広がっていることがわかる。また、図８Ａに示すように、ＬＥＤパッケージ３０ｃが並んで配置されていないマイナス側の方向にまで光が広がっていることがわかる。

【0041】

０ｍｍの位置に配置されたＬＥＤパッケージ３０ｃが、ＬＥＤ列３０ａの端部近くに配置されたＬＥＤパッケージ３０ｃだとすると、マイナス側の方向に広がる光は、栽培棚１００の外部から漏れることになり、ＬＥＤ光の効率的な利用を図ることができない。

【0042】

そこで、図８Ｂに示すように、ＬＥＤパッケージ３０ｃの発光点から２ｍｍ離れた位置に、高さ５ｍｍ、角度θが９０度の反射板６０ｂを設置した場合について考察する。図９Ａは、反射板６０ｂの角度θが９０度の場合のシミュレーション結果を示す図であり、図９Ｂは、角度θが１１０度の場合のシミュレーション結果を示す図である。

【0043】

図９Ａおよび９Ｂにおいては、反射板６０ｂによる反射光を輪環状に描いている。図９Ａに示すように、反射板６０ｂの角度θが９０度の場合には、マイナス方向への光の照射はなくなったものの、ＬＥＤパッケージ３０ｃの真下の照明領域における配光は減少している。

【0044】

一方、図９Ｂに示すように、反射板６０ｂの角度θが１１０度の場合には、３００ｍｍ先の照射面までしか広がらず、発光点から約１００ｍｍより外側には、光が照射されなくなった。つまり、反射板６０ｂの角度θを１１０度とすることにより、マイナス方向への光の照射を防ぎつつ、ＬＥＤパッケージ３０ｃの真下の照明領域における配光を確保することができる。

【0045】

本実施形態では、上述のシミュレーションの結果を踏まえ、ＬＥＤ列３０ａの端部領域において、反射板ユニット６０を設けることにより、栽培棚１００の外部からの光の漏れを防止しつつ、配光分布の均一性、および配光効率（ＬＥＤ照明装置３０から照射される全光量のうち有効エリアに照射される光量の割合）の向上を図っている。

【0046】

図１０Ａは、変角角度（図８Ｂに示す角度θ）が７０度の場合の相対強度を示す図であり、図１０Ｂは、変角角度が９０度の場合の相対強度を示す図であり、図１０Ｃは、変角角度が９０度の場合の相対強度を示す図である。なお、図１０Ａ～１０Ｃに示す相対強度は、計算により求めたものであり、反射板６０ｂの反射率が正反射率８０％と仮定して計算を行ったときの光強度である。

【0047】

図１０Ａに示すように、変角角度が７０度の場合には、ＬＥＤパッケージ３０ｃからの光は、全て、０ｍｍ～１２００ｍｍの有効エリアに照射されることが分かる。この結果、配光効率は、８０％から９６％に改良された。

【0048】

また、図１０Ｂに示すように、変角角度が９０度の場合には、配光効率は、８０％から９１％に改良された。配光効率は変角角度が７０度の場合よりも劣るが、配光分布の均一性は向上していることが分かる。

【0049】

本実施形態では、反射板６０ｂの角度を個々に調整することで、最高光量とフラットな配光分布を両立させた。図１０Ｃに示すように、反射板６０ｂの角度を個々に調整することにより、配光効率を９６％とし、かつ、配光分布の均一性を向上させることができた。

【0050】

以上のように、本実施形態によれば、端部側領域におけるＬＥＤパッケージ３０ｃの近傍に、それぞれのＬＥＤパッケージ３０ｃに対応させて小さな反射板６０ｂを取り付けた。その結果、栽培棚１００の外に漏れる光を、栽培棚１００内に戻すことができ、ＬＥＤパッケージ３０ｃからの照射光を有効に抑制することができる。また、ＬＥＤパッケージ３０ｃの配置位置に応じて、反射板６０ｂの角度を変えることにより、栽培棚１００内の照射分布を良化することができる。

【0051】

また、以上のような栽培棚１００において、栽培ベッド２０に植えた植物等の被栽培物に対して、ＬＥＤ照明装置３０により光を照射することにより、効率良く植物等の被栽培物を栽培することができる。植物の成長は光合成に基づく。より多くの光合成を実現することで、植物体はより大きくなり、生産性が高まる。人工光植物栽培において、その光量を増やすことが、光合成の増加につながり、その結果、生産性が高まることとなる。本発明は、植物体に照射されずに棚の外に捨てていた光を、植物体に照射することになり、その結果、生産性が高まる効果を期待することができる。なお、植物以外の被栽培物としては、キノコ、魚、微生物、および細胞などが挙げられる。

【0052】

（変形例）
以上の実施形態は例示であり、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

【0053】

上述した実施形態では、光照射方向変更部材の一例として、反射板ユニット６０を用いた態様について説明したが、本発明はこのような態様に限定される訳ではない。例えば、図１１に示すように、端部側領域におけるＬＥＤパッケージ３０ｃに対応させて、光照射方向変更部材としての屈折レンズ７０を設けて、ＬＥＤパッケージ３０ｃからの照射光を中央部側に集めるようにしてもよい。

【0054】

上述した実施形態では、反射板６０ｂの角度を個々に調整する態様について説明したが、本発明はこのような態様に限定される訳ではない。例えば、反射板６０ｂの角度は、反射板６０ｂの間で均一であってもよい。

【0055】

反射板６０ｂ等を配置する範囲は、任意に設定可能であるが、ＬＥＤ列３０ａの端部３０ｄから数えて、少なくとも６個以上のＬＥＤパッケージ３０ｃに対応して配置することが好ましい。例えば、ＬＥＤパッケージ３０ｃの配置間隔が２０ｍｍピッチで、ＬＥＤ列３０ａの長さが１０００ｍｍのＬＥＤ照明装置３０の場合、少なくとも６個以上のＬＥＤパッケージ３０ｃに対応して反射板６０ｂ等を配置する。この場合には、端部３０ｄから１００ｍｍの範囲にあるＬＥＤパッケージ３０ｃの配光を制御することとなる。その結果、一方の端部側で１０％、両方の端部側で２０％と、分布改良に対し１割以上の光を調整することができ、明らかな効果が期待できる。

【0056】

上述した実施形態では、ＬＥＤパッケージ３０ｃを一列に一定の間隔で配置する態様について説明したが、本発明はこのような態様に限定される訳ではない。例えば、図１２Ａに示すように、数個のＬＥＤパッケージ３０ｃを一つのグループとし、グループ内においてはＬＥＤパッケージ３０ｃ間の間隔を一定に設定し、グループ間の間隔をＬＥＤパッケージ３０ｃ間の間隔よりも大きくし、かつ一定に設定してもよい。

【0057】

また、図１２Ｂに示すように、ＬＥＤパッケージ３０ｃ間の間隔は一定でなくてもよい。さらに、図１２Ｃに示すように、基材３０ｂの短手方向におけるＬＥＤパッケージ３０ｃの位置は異なっていてもよい。

【0058】

また、図１２Ｄに示すように、ＬＥＤパッケージ３０ｃを基材３０ｂ上で複数列となるように配置してもよい。さらに、図１２Ｅに示すように、基材３０ｂの短手方向におけるＬＥＤパッケージ３０ｃの個数を、複数個にした配置と、１個にした配置とを組み合わせてもよい。

【0059】

上述した実施形態では、それぞれのＬＥＤパッケージ３０ｃに対応させて反射板６０ｂを配置する態様について説明したが、本発明はこのような態様に限定される訳ではない。例えば、図１３Ａおよび１３Ｂに示すように、所々、反射板６０ｂを省略してもよい。また、図１３Ｃに示すように、端部３０ｄから数えて最初の所定の個数のＬＥＤパッケージ３０ｃに対応する位置には反射板６０ｂを配置しない態様でもよい。さらに、図１３Ｄに示すように、ＬＥＤ列３０ａの両端部側に反射板６０ｂを配置するのではなく、ＬＥＤ列３０ａの片方の端部側だけに反射板６０ｂを配置してもよい。

【0060】

上述した実施形態では、一つのＬＥＤパッケージ３０ｃに対して一つの反射板６０ｂが作用するものとして説明してきたが、反射板６０ｂは、図１４に示すように、設置した場所の両側のＬＥＤパッケージ３０ｃに対して作用し得る。その場合には、反射板６０ｂの両側の光に対して、光方向を変える反射板形状とすることが好ましい。

【0061】

本明細書では、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明装置について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0062】

１０ 栽培ラックフレーム
１０ａ 上部フレーム
１０ｂ 下部フレーム
１０ｃ 支柱
２０ 栽培ベッド
３０ ＬＥＤ照明装置
３０ａ ＬＥＤ列
３０ｂ 基材
３０ｃ ＬＥＤパッケージ
３０ｄ 端部
４０ 取付金具
５０ アジャスター
６０ 反射板ユニット
６０ａ 基材
６０ｂ 反射板
７０ 屈折レンズ
１００ 栽培棚

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図12E】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図14】