本発明は、植物用照明技術に関し、より詳細には植物に対する病害を抑制し、さらに加えて植物の成長メカニズムを促進するための植物用ハイブリッド照明ユニットに関する。

オランダや日本をはじめとした先進諸国では、従来型の農業に対してエレクトロニクスを組み合わせることで農作物の生産効率を飛躍的に向上させる開発が進んでいる。例えば植物の成長に対して有効な波長領域をもつ光を用いてこの病害虫を防除するシステムなどが提案されつつある。

例えば特許文献1では、植物の栽培面に対して全体として均一な照明面を形成するために、植物を栽培するための支持体と、可視光線/紫外線を照射する複数の照射源と、赤外線を植物に照射する複数の赤外線照射器と、を有する照明装置が提案されている。この特許文献1によれば、複数の赤外線照射器は、それぞれ50mmから500mmまでの範囲の放熱管長さを備える円筒状の放熱管を有しており、さらにこの放熱管の上面には個別に反射器が配置されるといった構造が開示されている。

また、特許文献2では、虫媒植物を栽培するに際して人の作業領域と受粉用昆虫の受粉領域とを分けることができる照明方法を提供する目的の下、波長が互いに異なる複数種類の光を植物に照射する照明装置が提案されている。より具体的には、虫媒植物の栽培施設内において、受粉用昆虫の受粉領域に、300nm〜400nmの波長域内の光と、400〜700nmの波長域内の光とを含む光を照射し、一方で作業者の作業領域には300〜500nmの波長域内の光を含まず500nmを超えて700nm以下の波長域内の光を含む光を照射する構成が開示されている。

なお、例えば特許文献1では放熱管の上面に反射器が個別に設けられている点で構造がやや煩雑となっている。これに対して、植物用途の照明装置ではないものの、複数の光源に対して共通の反射器を設けることは家庭用照明分野では既知の技術となっている(例えば特許文献3など参照)。

特表2016−507220号公報

特開2016−002027号公報

特開平07−28059号公報

しかしながら、上記した特許文献に記載の従来技術では、波長が互いに異なる複数の光源を活用して植物の成長促進を促してはいるものの、少なくとも下記の点において改善の余地は未だにあると言える。

すなわち植物工場などでは一般的に植物が比較的高密度で植えられ、人工光源を植物に近接して照射していることが多く、例えば特許文献1でも言及されているように栽培面に対して光源からの光を効率よく周囲へ拡散せねばならない。たしかに特許文献1によれば赤外線照射器による照射は均質化できそうであるが、可視光線及び/又は紫外線を照射する光源については単純に下方へ照射しているだけであって双方の光源から効果的な照射が出来ているとは限らないという課題を有している。

また、特許文献2では虫を誘引するために紫外光を活用しており、そもそも病害を抑制することを意図するものではない点で、植物の成長促進と病害抑制を両立するものではない。また、特許文献2では反射器を用いて効率的に光を拡散させる点もまったく開示されておらず、効率的な光の照射については大きな課題を有していると言わざるを得ない。

一方で特許文献3は、そもそも植物用途ではないことに加え、互いに波長の異なる複数種類の光源を配置するときの課題の認識は一切なく、植物用途として波長が互いに異なる複数の光源を活用するためにそのまま適用できるものではない。

本発明は、かような課題を解決することを一例に鑑みてなされたものであり、植物に対して害を為す病害を抑制するための光源と植物の成長を促すための光源とを用い、これらの光源から植物へ照射される光を最大限有効に活用することが可能な植物用ハイブリッド照明ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかる植物用ハイブリッド照明ユニットは、(1)UV−B光を照射する第1光源と、前記第1光源と並んで配置され、前記UV−B領域の波長を含まず400nm以上の光を主波長とする第2光源と、前記第1光源と前記第2光源が並ぶ方向における周縁が当該光源側に折り返されて前記第1光源と前記第2光源と同時に覆う反射板と、を含むことを特徴とする。

なお、上記した(1)に記載の植物用ハイブリッド照明ユニットにおいては、(2)前記反射板は、前記第1光源から照射されるUV−B光が直接的に前記第2光源に照射されないように、前記第1光源と前記第2光源の間に遮蔽部を有してなることが好ましい。

また、上記した(2)に記載の植物用ハイブリッド照明ユニットにおいては、(3)前記遮蔽部は、前記第2光源から照射される光の指向性に沿って当該照射される光の妨げにならないよう前記第1光源に向けて傾斜して配置されていることが好ましい。 また、上記した(2)又は(3)に記載の植物用ハイブリッド照明ユニットにおいては、(4)前記遮蔽部は、前記第1光源と対向する斜面の傾斜度合いと、前記第2光源と対向する斜面の傾斜度合いとが、互いに異なることが好ましい。

また、上記した(1)〜(4)のいずれかに記載の植物用ハイブリッド照明ユニットにおいては、(5)前記反射板は、前記第1光源が設置される第1設置面と、前記第1光源の照射方向に関して第1設置面よりも後側となるように前記第2光源が設置される第2設置面と、を有することが好ましい。 さらに上記した(1)〜(5)のいずれかに記載の植物用ハイブリッド照明ユニットにおいては、(6)前記第1光源及び前記第2光源の直下に設置される基準栽培面のUV−B強度が3〜20μW/cm²であることが好ましい。 また、上記した(1)〜(6)のいずれかに記載の植物用ハイブリッド照明ユニットにおいては、青色波長を400〜499nm、緑色波長を500〜599nm、赤色波長を600〜699nm、遠赤波長を700〜780nmとした場合、各波長のピークが、(7)430nm〜450nmに前記青色波長のピークを、535nm〜555nmに前記緑色波長のピークを、640nm〜670nmに前記赤色波長のピークを、及び700nm〜750nmに前記遠赤色波長のピークをそれぞれ有することが好ましい。

本発明によれば、UV−B光を照射する第1光源とUV−B領域の波長を含まず400nm以上の光を主波長とする第2光源とが共通の反射板によってカバーされるため、シンプルな構造としつつ可搬性や設置性を向上させることができる。さらにはこの反射板で第1光源と第2光源の光をそれぞれ反射するので、植物の育成に必要な光を効率的に当該植物へ照射することが可能となっている。

第1実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット100の外観を模式的に示す斜視図である。

本実施形態の第1光源10と第2光源20における照射特性(光の指向性)をそれぞれ示した測定結果の一例である。

第2実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット200の構造を断面で示す全体模式図である。

第3実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット300の構造を断面で示す全体模式図である。

第4実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット400の構造を断面で示す全体模式図である。

第5実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット500の構造を断面で示す全体模式図である。

変形例に係る植物用ハイブリッド照明ユニット600および植物用ハイブリッド照明ユニット700の構造をそれぞれ断面で示す全体模式図である。

植物用ハイブリッド照明ユニットを用いた植物の成長促進と病害抑制の確認試験における配置構成を説明する模式図である。

以下、本発明を実施するための実施形態について説明する。なお、それぞれの図中において、植物用ハイブリッド照明ユニット100の蛍光管10とLED光源20が並ぶ方向をX方向、筐体40に収容された蛍光管10が延びる方向をY方向、このX方向とY方向に直交し且つこれら光源からの光が照射される前方を+Z方向と便宜的に定義した。しかしながらこれら方向付けは、植物用ハイブリッド照明ユニット100の構造を明瞭に説明するためのものであって本発明の技術的範囲を何ら制限するものではない。

[第1実施形態] <植物用ハイブリッド照明ユニット100> 図1及び図2を用いて第1実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット100について説明する。 なお、本実施形態で好適な植物としては、例えばトマト、ナスあるいはキュウリなどの果菜類が挙げられる。そして典型的には、いわゆる閉鎖型苗生産システムのように閉鎖的に区切られた空間で種苗などの植物を栽培する設備やビニールハウス内の植物栽培棚において、これら植物の上方に本発明の植物用ハイブリッド照明ユニットが設置される。

図1に示すように、本実施形態における植物用ハイブリッド照明ユニット100は、第1光源10と、第2光源20と、反射板30と、を少なくとも含んで構成されている。また、本実施形態の植物用ハイブリッド照明ユニット100では、さらに筐体40を含んで構成されていることが望ましい。

第1光源10は、UV−B光を照射する機能を有している。UV−B光は植物に対して害を為す病害の抑制に有効であることから、第1光源10は植物に付着する病害を抑制する機能を有するとも言える。 なお、この第1光源10は、UV−B以外の光の波長を有してもよい。たとえば、一般的な三波長型Hf蛍光管にUV−Bを発光する蛍光体を追加することで、UV−B以外の400〜700nmの可視光領域の光を含んだものとしてもよい。このようなUV−B以外の波長を第1光源10が有することで、例えば植物の光合成に寄与するなど植物に対する成長促進効果の向上が見込まれる。 また、後述する第2光源20の主波長が400〜500nmと600〜700nmである場合には、第1光源10ではUV−B以外の波長として500〜600nmの波長を含ませることで第2光源20ではカバー出来ない波長域を補ってもよい。この場合には、第1光源10で照射される500〜600nmの波長領域の光の割合は、0.1以上0.4以下(10%以上40%以下)であることが好ましい。

この第1光源10の具体例として、本実施形態ではUV−B光を照射する蛍光管(以下蛍光管10とも称する)が用いられている。この蛍光管10は、Y方向に延びるように後述する反射板に設置されている。また、本実施形態では、このY方向に延びる蛍光管がX方向に沿って所定の間隔をもって複数(2本)配置(10a、10b)されている。 また、図示は省略したが、この第1光源10はそれぞれ電源と接続されている。この電源としては、例えばリチウムイオンなどの電池や商用電源など公知の電源が挙げられる。

なお、本実施形態では、Y方向に延びる1本の蛍光管10が複数本だけX方向に沿って配列する例を示したが、この例に限定されず、例えばY方向にUV−B光を照射する電球型光源(UV−Bの波長を有する電球型UVランプなど)がY方向に沿って点在する形態で列を成していてもよい。この場合には、Y方向に点在して列を成す電球型UVランプが、X方向に所定の間隔で複数列だけ配列する形態となる。

第2光源20は、UV−B領域の波長を含まず400nm以上の光を主波長とする光を照射する機能を有する。かような波長としては、例えば可視光線の400nmから500nmの間の光や、可視光線の600nmから700nmの間の光などが例示できる。これらの波長は例えばカロチン及びクロロフィルの葉緑素の吸収スペクトルに適合し、このことから第2光源20は植物の育成を促進する機能を有するとも言える。また、500〜600nmの間の光は植物に吸収されやすく、植物の光合成に寄与することから、第2光源20から照射される光にこの波長域を含ませるようにしてもよい。

そして本実施形態の第2光源20は、さらに、上記した第1光源10と交互にX方向に並ぶように反射板30の載置面32(後述)上に配置されている。かような第2光源20の具体例として、本実施形態ではY方向に延びる棒状のLED光源が適用されている。 また、第1光源10と同様に図示は省略したが、この第2光源20もそれぞれ上述した電源とそれぞれ接続されている。

すなわち、図1に示すとおり、第2光源20としてのLED光源(以下、LED光源20とも称する)は、本実施形態では反射板30上に所定の間隔を有して3本設置(20a、20b、20c)されている。より具体的には、上記した第1光源10を挟むように、且つ、X方向における両サイドがLED光源20となるように3本のLED光源20がX方向に配列している。

なお、本実施形態では、Y方向に延びる1本のLED光源20が複数本だけX方向に配列する例を示したが、この例に限定されない。すなわち、上記した第1光源10の場合と同様に、例えばY方向に電球型LEDを点在する形態で列を成していてもよい。この場合には、Y方向に点在して列を成す電球型LEDの列が、X方向に所定の間隔で複数列だけ配列する形態となる。

反射板30は、第1光源20及び第2光源20が並ぶ方向(X方向)における周縁が光源側に折り返されて第1光源10と第2光源20とを共通して同時に覆うように構成されている。より具体的には、反射板30は、X方向の両端部がそれぞれ光源側に折り返されて折り返し部34が形成されている。

また、図1に示すとおり、反射板30上には上記した複数の蛍光管10a、10bと、複数のLED光源20a、20b、20cがそれぞれ設置されている。従って、反射板30の光源設置面は、少なくともX方向に関しては上記した本数の蛍光管10及びLED光源20が設置可能な大きさを有するとともに、Y方向に関しても蛍光管10やLED光源20が収容可能な大きさを有している。

この反射板30の材質としては、特に制限はなく、例えばアルミニウム板など反射率の高い公知の金属が適用できる。本実施形態では、反射板30の一例として、UV−B光の反射率が高い鏡面アルミニウム板材を採用している。本実施形態の反射板30は、特にUV−B光の反射率が80%以上であることも特徴となっている。UV−B光の反射率が80%未満であると植物に対する病害抑制としての機能が充分に発揮できないからである。

なお反射板30は、少なくとも表面がUV−B光の反射率を80%以上確保できていればよいので、例えば鋼板などの裏面にアルミニウムを蒸着したAl蒸着板材、あるいは耐光性が高い白色の反射フィルム等を用いてもよい。また、反射板30を複層構成とし、下層側にはニッケルめっき層やクロムめっき層あるいは亜鉛めっき層などを形成して防食機能を持たせてもよい。

筐体40は、凹状の直方体であって上記した第1光源10、第2光源20および反射板30を収容する機能を備えている。この筐体40の材質は特に制限はないが、例えばFRPなど種々の樹脂、木材、または各種鋼板など金属材料が例示できる。 本実施形態では、反射板30の裏面31側(光源の設置面32とは反対側)の形状とあわせて凹部が形成されており、例えば公知の接着剤を介して反射板30が筐体40に固定されている。なお、反射板30の筐体40への固定方向としては、上記した接着に限られず、例えばビスなど物理的な手段を用いて固定する態様であってもよい。

<第1光源10と第2光源20の指向性> 次に図2を用いて、本実施形態における第1光源(蛍光管)10と第2光源(LED光源)20がそれぞれ照射する光の伝播特性について説明する。 図2は、基準位置SPにそれぞれの光源を配置した際に照射される光の強度(指向性)を測定した結果である。 なお、本実施形態の測定に際しては、LED配光測定システム(大塚電子社製GP−1000LO)を用いて第1光源10と第2光源20がそれぞれ照射する光の指向性を算出した。

同図によれば、第1光源としての蛍光管10から照射される光は、設置点よりも上方に対しても照射されることから上方に広がりがある特性を有することが分かる。 一方で第2光源としてのLED光源20から照射される光は、設置点よりも上方へは広がりを見せず、且つ、蛍光管10に比して狭い範囲で下方に広がる特性を有することが分かる。

このように本実施形態では、蛍光管10に比して狭い範囲で下方に広がる第2光源(LED光源)20を反射板30のX方向に関して両サイドに配置するとともに、この両サイドに配置された第2光源(LED光源)20で第1光源(蛍光管)10を挟む構成とした。これに加え、さらに本実施形態では、かような第1光源(蛍光管)10によって、中心に配置された第2光源(LED光源)20を挟む構成とした。

以上説明した本実施形態によれば、第1光源10と第2光源20とが共通の反射板30によってカバーされるため、シンプルな構造となって可搬性や設置性を向上させることができる。さらに上記した配置形態で配列された第1光源10と第2光源20の光をこの反射板30でそれぞれ反射するので、植物の育成に必要な複数種類の波長の光を効率的に照射することが可能となっている。 このとき、本実施形態における植物用ハイブリッド照明ユニット100から照射される光の均斉度(平均光量子束密度/最大光量子束密度)は、0.6以上が好ましく、0.7以上がより好ましい。この均斉度が0.6以上であれば、植物を均一に成長させることができるため、植物の位置で成長の差が生じてしまうことを防ぐことができる。

[第2実施形態] 次に図3を参照しつつ、本発明の第2実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット200について説明する。上記した第1実施形態では第1光源10と第2光源20との間に介在物はなかったが、本実施形態では第1光源10と第2光源20との間に遮蔽部33が設けられている点に主とした特徴がある。 よって、以下では既述した実施形態と異なる点を主として説明し、既述の実施形態と同様な機能を持つ部材については同じ番号を付してその説明は適宜省略する(続く他の実施形態でも同様)。

すなわち図3に示すとおり、本実施形態の植物用ハイブリッド照明ユニット200においては、反射板30は、第1光源10から照射されるUV−B光が直接的に第2光源20に照射されないように、第1光源10と第2光源20の間に遮蔽部33を有してなる。 なお、この遮蔽部33のY方向における長さは、例えば第1光源10又は第2光源20のY方向の長さ以上となるように設定されている。また、この遮蔽部33のX方向における幅tは、Z方向に沿ってほぼ一様の(実質的に同じ)幅となっている。

このように植物用ハイブリッド照明ユニット200では、第1光源10と第2光源20が反射板30の載置面32に並置された際に、第1光源10から照射されるUV−B光が第2光源20に照射されることで当該第2光源20が劣化する恐れがある。 これに対して本実施形態によれば、遮蔽部33が介在するように第1光源10の載置面32aと第2光源20の載置面32bを設けて載置面32を区画することで、UV−B光が直接的に第2光源20に照射されることを防止でき、これによりUV−B光による第2光源20の劣化が抑制される。

なお、遮蔽部33のZ方向における高さuに関しては、第1光源10から照射されるUV−B光の指向性を考慮して設定することができるが、例えば第2光源20のZ方向における高さと同じか、第2光源20から照射される光を妨げない限りにおいてより高いことが好ましい。または、遮蔽部33のZ方向における高さuは、第1光源10のZ方向における高さと同じか、当該高さより高いことが好ましい。

このように本実施形態においては、反射板30は合計4つの遮蔽部33を有しており、これにより第1光源10と第2光源20が当該遮蔽部33を介して区分けされる。 なお、遮蔽部33の形成方法としては、特に制限はなく、例えば反射板30をプレス加工や折り曲げ加工によって成形する際に当該遮蔽部33もあわせて形成してもよい。または、遮蔽部33として、反射板30と異なる部材を、当該反射板30の設置面32に公知の固定手段によって固定してもよい。この公知の固定手段としては、例えば接着剤を用いた接着、加熱による溶着、あるいはビスなどによる物理的固定などが挙げられる。

以上説明した第2実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット200によれば、第1実施形態で説明した効果に加え、UV−B光による第2光源20の劣化を抑制することが可能となっている。

[第3実施形態] 次に図4を参照しつつ、本発明の第3実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット300について説明する。上記した第2実施形態では遮蔽部33のZ方向の幅tは、Z方向に沿って等しい幅となっていたが、本実施形態では+Z方向に沿って先細形状(テーパー状、傾斜状)となっている点に主とした特徴がある。

すなわち、図4に示すとおり、本実施形態の遮蔽部33は、第1光源10側の第1斜面33aと、第2光源20側の第2斜面33cと、頂面33bを含んで構成されている。 このうち、頂面33bは、第1光源10又は第2光源20の設置面32とほぼ平行となっている。

また、図4においては、第2光源20としてのLED光源から+Z方向に向けて照射される光の指向性を模式的に示している。 このように本実施形態においては、遮蔽部33は、第2光源20からの光の指向性に沿って当該第2光源20から植物に向けて照射される光の妨げにならないよう第1光源10に向けて傾斜して第1反射面33aが配置されている。これにより、第2光源20から植物に向けて照射される光の強度が不必要に低下してしまうことが抑制されている。

なお図示は省略したが第1光源10についても同様に考えてもよい。すなわち、遮蔽部33は、第1光源10からの光の指向性に沿って当該第1光源20から植物に向けて照射される光の妨げにならず、且つ、第2光源20に直接的に照射されないよう第2光源20に向けて傾斜して第2反射面33cが配置されていることが好ましい。

以上説明した第3実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット300によれば、第1実施形態及び第2実施形態で説明した効果に加え、さらに植物へ照射される光が不必要に遮断されてしまうことを抑制することが可能となっている。

[第4実施形態] 次に図5を参照しつつ、本発明の第4実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット400について説明する。上記した各実施形態では第1光源10と第2光源20はZ方向における設置位置が等しくなっていたが、本実施形態ではZ方向における光源の設置面の位置が異なる点に主とした特徴がある。

すなわち、図5(a)に示すとおり、本実施形態の反射板30は、第1光源10が設置される第1設置面32aと、この第1光源10の植物への照射方向(+Z方向)に関して第1設置面32aよりも後側となるように第2光源20が設置される第2設置面32bと、を有している。 換言すれば、反射板30において、裏面31から第1設置面32aまでの厚みv₁は、裏面31から第2設置面32bまでの厚みv₂よりも厚いと言える。

また、本実施形態の遮断部33においては、第1光源10側の第1斜面33aの長さは、第2光源20側の第2斜面33cの長さよりも短くなっている。 かような形状の反射板30を形成する方法としては、公知の種々の手法が採用でき、例えば予め第2設置面32bの高さが確保できる程度の板厚の金属板を準備し、これをプレス加工や折り曲げ加工することで底面(第1設置面32a、第2設置面32b)の高さが異なる形状を形成してもよい。

あるいは設置面32が第2設置面32bの高さとなるように金属板を用いてプレス加工して反射板30の主要形状を成形した後に、図5(b)に示すような遮蔽部33と第1設置面32aとを一体成形した別部材を上記設置面32に固定してもよい。この場合の固定手法としては、上記したとおり、接着剤を用いた接着固定、加熱を用いた融着固定、あるいはビスなどを用いた物理的固定などが挙げられる。

以上説明した第4実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット400によれば、第1実施形態で説明した効果に加え、第2実施形態とは異なる手法でUV−B光による第2光源20の劣化を抑制することが可能となっている。

[第5実施形態] 次に図6を参照しつつ、本発明の第5実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット500について説明する。上記した第3及び第4実施形態では第1斜面32aと第2斜面33cは、設置面32の法線方向(図6のZ方向)に対する傾き度合いがほぼ等しくなっていたが、本実施形態では上記法線方向に対する第1斜面32aと第2斜面33cの傾き度合いが互いに異なっている点に主とした特徴がある。

すなわち、図6に示すとおり、設置面32(X方向に水平な面であり、本実施形態では第1設置面32aと第2設置面32bのいずれもが対象)に対する法線方向を+Z方向とし、第1斜面33aの上記法線方向に対する傾き度合い(法線方向と第1斜面33aとが成す角度)をαとし、第2斜面33cの上記法線方向に対する傾き度合い(法線方向と第2斜面33cとが成す角度)をβとした場合に「α>β」の関係を満たしている。 換言すれば、本実施形態においては、遮蔽部33は、第1光源10と対向する斜面33aの傾斜度合いと、第2光源20と対向する斜面33cの傾斜度合いとが、互いに異なっていると言える。

換言すれば、本実施形態では、第2光源20としてのLED光源の水平(X)方向への広がりを最大限許容しつつ、第1光源10からのUV−B光が第2光源20へ直接的に照射されず、且つ、第1光源10の直下に配置される植物に付着する病害の抑制効果を高めている点に特徴がある。 なお、かような形状の反射板30の形成方法としては、上記した第4実施形態と同様な手法が考えられる。

以上説明した第5実施形態に係る植物用ハイブリッド照明ユニット500によれば、第1実施形態から第3実施形態で説明した効果に加え、病害に対する抑制効果を高めることが可能となっている。

以上説明した各実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。 例えば、上記した第1実施形態から第5実施形態を適宜組み合わせて新たな植物用ハイブリッド照明ユニットを構成してもよい。 また、例えば図7に示す植物用ハイブリッド照明ユニット600のように、筐体40または折り返し部34の外周に取り付け可能であって、第1光源10や第2光源20の照射方向に対して反射効果のある端部反射部材35を取り付けた構成としてもよい。なお、折り返し部34の外周に取り付ける場合には、例えば植物用ハイブリッド照明ユニット600のように接着剤や溶着によって端部反射部材35を固定してもよいし、同図に示す植物用ハイブリッド照明ユニット700のように筐体40の外周に取り付ける場合には上記手法に加えて更にリベットやマグネットなど用いて固定する手法などを適宜用いてもよい。また、取り外しなどの作業性を向上させるなどの目的で、本実施形態の端部反射部材35を開閉可能な機構や着脱可能な機構として構成してもよい。 このような反射効果のある端部反射部材35を取り付けることで、光源から照射される光の無駄を抑制して効率的に植物へ向けて光を照射することが可能となる。なお、端部反射部材35の材質としては特に制限はないが、例えば反射板30と同様の材質を適用してもよい。

また、上記実施形態では第1光源10及び第2光源20は、共に直管型を採用したが、この例に限定されない。すなわち、第1光源10及び第2光源20の少なくとも一方は、Y方向に沿って並ぶ複数の電球型光源としてもよい。この場合には、このY方向に沿って並ぶ点状光源の列が、所定の間隔を有してX方向に配列される形態となる。

また、第2設置面32bのX方向における長さは、第1設置面32aのX方向の長さよりも長くなっていてもよい。換言すれば、第2光源20の設置面に関するX方向の幅は、第1光源10の設置面に関するX方向の幅よりも広くなるように構成してもよいとも言える。 また、上記各実施形態では、互いに波長の異なる光を照射する2種類の第1光源10と第2光源20を反射板30上に設置したが、これに限られず3種類以上の任意の種類の光源を用いてもよい。

[植物の成長促進と病害抑制などの確認試験] 次に本発明の植物用ハイブリッド照明ユニットを用いた場合における植物の成長促進と病害抑制などの諸効果を確認するため、一例として第1実施形態の植物用ハイブリッド照明ユニット100に図7に示す端部反射部材35(縦150mm)を照明装置の四方にマグネットで取付けたものを用いて下のとおり確認試験を行った。 すなわち、図8に示すとおり、植物Pの一例としてトマトの苗木を用い、播種を初日として栽培準備期間として設定した日数だけ経過した苗を、高さが70〜90mm程度となるように、植物用ハイブリッド照明ユニット100の下にて栽培した。そして栽培開始から所定の日数として設定した栽培期間が経過した時点で、植物Pが接木できる大きさに成長したとして病害抑制の評価を主として行った。

なお確認試験においては、植物Pの一例としてトマトの苗木を選定し、上記病害抑制の効果有無の他、植物Pの成長におけるバラツキ有無、葉色の濃薄および接木性における良否の評価も合わせて実施した。 今回の確認試験における条件および評価基準は、それぞれ次のとおり設定した。 <設置条件> (1)栽培品種と数:穂木(ハウス桃太郎)および台木(スーパー良縁)の各200本 (2)栽培準備期間:4日 (3)栽培期間:13〜17日 (4)基準栽培面CS:試験に供する植物Pを栽培する容器に置いたときの面(培地面)であり、試験に供する培地面のうち任意の9点を測定してその平均で算出 (5)基準栽培面CSにおけるPPFD(光合成有効光量子束密度):光合成に有効な400−700nmの波長域における単位面積および単位時間あたりの光量子の数であり、170〜300μmol/m²・sに設定 (6)光源の設置高さh₁:基準栽培面CSのPPFDが上記範囲となるように調整 (7)基準栽培面CSにおけるPFD(光量子束密度:単位面積および単位時間あたりの光量子の数)の青色、緑色、赤色、遠赤色の割合:波長域380−780nmを測定可能な市販のスペクトルメーターを用いて測定した数値から、青色波長を400〜499nm、緑色波長を500〜599nm、赤色波長を600〜699nm、遠赤波長を700〜780nmとした場合の、各エネルギー割合を算出

<評価基準> (1)病害抑制:1年以上の植物栽培経験を有する人間が目視で植物Pを観察し、病害が発生していれば〇とし、いなければ×とする。 (2)成長のバラツキ:栽培した200本中のうち栽培面が互いに異なる任意の6本を任意の箇所から抜粋し、これら6本の苗木のうち地表に出ている苗の全長を測定し、これらの平均値を算出する。次いで算出した平均値からバラツキを標準偏差(σ)で算出して以下のとおり〇、△および×を設定する。 〇:1σ以内に上記した任意の6本のうち5本以上が包含 △:1σ以内に上記した任意の6本のうち4本の値が包含 ×:1σ以内に上記した任意の6本のうち半数以下が包含 (3)葉色:1年以上の植物栽培経験を有する人間が目視で葉色の濃さを判定し、それぞれ「濃い」、「並」及び「薄い」で評価する。 (4)接木性:試験に供する200本の植物をそれぞれ接いだときの接ぎ木しやすさとして以下の基準で評価する。 〇:1年以上の接木経験を有する人間が良好に接ぎ木可能 △:茎がすこし柔らかいが、上記の人間であれば接げる ×:茎が柔らかくて上記の人間が接げない

以上の条件および評価基準を用いて、各実施例において植物Pの成長促進と病害抑制の確認試験を行った。このとき、あわせて基準栽培面CSのPPFDと、基準栽培面CSのPFDにおける波長スペクトルと、UV‐B波長の強度も各実施例で適宜計測した。

<実施例1> アポジー社製光量子計MQ−200(測定可能波長領域400−700nm)を用いて基準栽培面CSのPPFDが175μmol/m²・sとなるように植物用ハイブリッド照明ユニット100を植物Pの上方に設置した。

さらに、この実施例1の基準栽培面CSにおけるPFDをUPRtek社製スペクトルメーターMK350S(測定可能波長領域380−780nm)によって測定したところ、実施例1における植物用ハイブリッド照明ユニット100では、425nm〜445nmに青色波長のピークを有し、535nm〜555nmに緑色波長のピークを有し、645nm〜665nmに赤色波長のピークを有し、700nm〜720nmに遠赤色波長のピークをそれぞれ有することが分かった。

さらに前記スペクトルメーターで測定した結果から青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合を算出したところ、それぞれ12.4%、30.3%、46.1%、11.2%であることが分かった。このうち、青色/赤色の比率は0.27であった。 また、実施例1におけるUV−B強度を、Solarmeter社製デジタル紫外線強度計UV−6.2を用いて測定したところ、10μW/cm²であった。

そして上記した設置条件で植物Pに対する病害抑制、成長のバラツキ、葉色および接木性をそれぞれ評価した。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。

<実施例2> 基準栽培面CSのPPFDを207μmol/m²・sとなるように植物用ハイブリッド照明ユニット100を植物Pの上方に設置し、基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ18.2%、21.8%、53.5%、6.5%とした以外は、実施例1と同様に行った。

実施例2における植物用ハイブリッド照明ユニット100では、430nm〜450nmに青色波長のピークを有し、535nm〜555nmに緑色波長のピークを有し、650nm〜670nmに赤色波長のピークを有し、700nm〜720nmに遠赤色波長のピークをそれぞれ有することが分かった。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFDにおける各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。この実施例2における青色/赤色の比率は、0.34であった。

<実施例3> 基準栽培面CSのPPFDを193μmol/m²・sとなるように植物用ハイブリッド照明ユニット100を植物Pの上方に設置し、基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ15.8%、28.0%、50.4%、5.8%とした以外は、実施例1と同様に行った。このうち、青色/赤色の比率は、0.31であった。

実施例3における植物用ハイブリッド照明ユニット100では、430nm〜450nmに青色波長のピークを有し、535nm〜555nmに緑色波長のピークを有し、650nm〜670nmに赤色波長のピークを有し、700nm〜720nmに遠赤色波長のピークをそれぞれ有することが分かった。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。

<実施例4> 基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ12.4%、27.3%、41.6%、18.7%とし、UV−B強度を、20μW/cm²とした以外は、実施例1と同様に行った。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFDにおける各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。この実施例4における青色/赤色の比率は、0.30であった。

<実施例5> UV−B強度を20μW/cm²とした以外は、実施例2と同様に行った。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。この実施例5における青色/赤色の比率は、0.34であった。

<実施例6> 基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ15.8%、28.1%、50.5%、5.6%とし、UV−B強度を20μW/cm²とした以外は、実施例3と同様に行った。 実施例6における植物用ハイブリッド照明ユニット100では、430nm〜450nmに青色波長のピークを有し、535nm〜555nmに緑色波長のピークを有し、650nm〜670nmに赤色波長のピークを有し、730nm〜750nmに遠赤色波長のピークをそれぞれ有することが分かった。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。この実施例6における青色/赤色の比率は、0.31であった。

<実施例7> 基準栽培面CSのPPFDを277μmol/m²・sとなるように植物用ハイブリッド照明ユニット100を植物Pの上方に設置し、UV−B強度を15μW/cm²とし、基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ20.7%、25.1%、47.8%、6.4%とした以外は、実施例2と同様に行った。このうち、青色/赤色の比率は、0.43であった。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。

<実施例8> 基準栽培面CSのPPFDを283μmol/m²・sとなるように植物用ハイブリッド照明ユニット100を植物Pの上方に設置し、UV−B強度を5μW/cm²とし、基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ18.2%、21.9%、52.0%、7.9%とした以外は、実施例2と同様に行った。このうち、青色/赤色の比率は、0.35であった。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。

<実施例9> 基準栽培面CSのPPFDを266μmol/m²・sとなるように植物用ハイブリッド照明ユニット100を植物Pの上方に設置し、UV−B強度を15μW/cm²とし、基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ19.3%、28.2%、46.5%、6.0%とした以外は、実施例3と同様に行った。このうち、青色/赤色の比率は、0.42であった。

実施例9における植物用ハイブリッド照明ユニット100では、430nm〜450nmに青色波長のピークを有し、535nm〜555nmに緑色波長のピークを有し、640nm〜660nmに赤色波長のピークを有し、700nm〜720nmに遠赤色波長のピークをそれぞれ有することが分かった。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。

<実施例10> 基準栽培面CSのPPFDを287μmol/m²・sとなるように植物用ハイブリッド照明ユニット100を植物Pの上方に設置し、UV−B強度を5μW/cm²とし、基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ16.3%、27.1%、49.8%、6.8%とした以外は、実施例9と同様に行った。このうち、青色/赤色の比率は、0.33であった。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。

<実施例11> 上記した各実施例の植物用照明ユニット100に対して第1光源10と第2光源20の本数をそれぞれ1本ずつ増加させた。すなわち植物用照明ユニット100において第1光源10を3本、第2光源20を4本使用し、第2光源20の間に第1光源10をそれぞれ設置した。基準栽培面CSのPPFDを283μmol/m²・sとなるように植物用ハイブリッド照明ユニット100を植物Pの上方に設置し、UV−B強度を3μW/cm²とし、基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ18.2%、21.9%、52.0%、7.9%とした以外は、実施例2と同様に行った。このうち、青色/赤色の比率は、0.35であった。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。

<実施例12> 基準栽培面CSのPPFDを220μmol/m²・sとなるように植物用ハイブリッド照明ユニット100を植物Pの上方に設置し、UV−B強度を5μW/cm²とし、基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ24.8%、40.6%、29.7%、4.9%とした以外は、実施例4と同様に行った。このうち、青色/赤色の比率は、0.84であった。

実施例12における植物用ハイブリッド照明ユニット100は、いわゆる白色の光質で、430nm〜480nmに青色波長のピークを有するように構成されていることが分かる。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。

<比較例1> 比較例として、植物用ハイブリッド照明ユニット100内における第1光源10及び第2光源20をすべて蛍光灯に変更した照明ユニットを用いた。換言すれば、この比較例1ではUV−Bを照射せずに蛍光灯で代替した植物用ハイブリッド照明ユニットを用いた。このとき、基準栽培面CSのPPFDを200μmol/m²・sとなるように上記植物用ハイブリッド照明ユニットを植物Pの上方に設置し、基準栽培面CSのPFDにおける青色・緑色・赤色・遠赤色の各波長の割合をそれぞれ25.8%、41.7%、29.0%、3.5%とした。それ以外の点は、実施例1と同様に行った。このうち、青色/赤色の比率は、0.89であった。

このときのPPFD内における可視光域の波長スペクトル(380nm〜780nm)を図15に示す。 以上で得られた基準栽培面CSのPPFD、基準栽培面CSのPFD内における各色の割合、UV−B強度と各評価結果を表1に示す。

表1からも明らかなとおり、各実施例で示した植物用ハイブリッド照明ユニットは、すべてにおいて病害抑制の効果が認められた。また、いくつかの実施例では、病害抑制の効果に加えて良好な葉色や接木性も認められ、さらには成長のバラツキも抑制された実施例もいくつか確認することができた。 また、上記した各実施例によれば、植物用ハイブリッド照明ユニットにおいては、第1光源10及び第2光源20の直下に設置される基準栽培面CSのUV−B強度は、3〜20μW/cm²であることが好ましく、5〜20μW/cm²であると更によいことが分かる。 また、上記した各実施例によれば、植物用ハイブリッド照明ユニットにおいては、430nm〜450nmに青色波長のピークを、535nm〜555nmに緑色波長のピークを、640nm〜670nmに赤色波長のピークを、及び700nm〜750nmに遠赤色波長のピークをそれぞれ有することが好ましいことが分かる。 さらに上記した各実施例によれば、植物用ハイブリッド照明ユニットにおいては、基準栽培面CSにおけるPPFDが193〜277μmol/m²・sの範囲内であることが好ましく、さらに207〜266μmol/m²・sの範囲内であることがなお好ましいことが分かる。 また、栽培面におけるPFDの青色と赤色の比(B/R値)は、0.26を超えて0.89未満であることが好ましく、さらにはこの青色と赤色の比(B/R値)が0.3を超え且つ0.5以下のものは接木性も良好であることがわかる。 さらに、UVBを照射した上で栽培面におけるPFDの遠赤色の割合が5%を超え、8%以下の場合には成長促進効果が高いことがわかる。 一方で比較例では成長のバラツキや接木性は若干確保し得るものの、病害抑制に対する効果を得ることは出来なかった。

以上説明したように、本発明の植物用ハイブリッド照明ユニットは、植物の種類を問わず植物栽培分野で広く適用が可能である。

100〜500 植物用ハイブリッド照明ユニット 10 第1光源 20 第2光源 30 反射板 31 裏面 32 設置面 33 遮蔽部 34 折り返し部 35 端部反射部材 40 筐体