JP2018006455A - 発光装置及び植物栽培方法 - Google Patents
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Abstract
Description
完全に外部環境から隔離され、人為的に制御可能な植物工場は、植物の種別に応じて、生育方法・生育速度データ・収穫率データ等の各種データを採取することができる。これらのデータに基づいて、植物工場では、気象環境などの周囲の状況に左右されることなく、市場の需要と供給のバランスに応じた生産計画を立てて野菜等の植物を提供することが可能となる。特に、世界的な人口の増加に伴い、食糧の増産は必要不可欠である。気象環境などの周囲の状況に影響を受けることなく、植物を計画的に生産可能となれば、植物工場で生産された野菜等は、国内で安定供給のみならず、有望な製品として海外に輸出することも可能となる。
植物工場においては、露地物における太陽光に代わる光源として、どのような光源を採用するかは、植物の育成期間、成長等に影響する。近年は、従来から使用されてきた蛍光灯に代えて、消費電力の削減という観点から、LED照明が採用されている。
そこで、本発明の一実施態様は、植物の育成を促進することが可能な発光装置及び植物栽培方法を提供することを目的とする。
本発明の第一の態様は、380nm以上490nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、
前記発光素子からの光により励起されて580nm以上680nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第一蛍光体を備え、
380nm以上490nm以下の範囲における光量子束密度Bに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/Bが2.0以上4.0以下であり、
700nm以上780nm以下の範囲における光量子束密度FRに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/FRが0.7以上13.0以下である、発光装置である。
本発明の一実施態様は、380nm以上490nm以下の範囲(以下、「近紫外から青色領域」とも称する場合もある。)に発光ピーク波長を有する発光素子と、前記発光素子からの光により励起されて580nm以上680nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第一蛍光体を備えており、380nm以上490nm以下の範囲における光量子束密度Bに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/Bが2.0以上4.0以下であり、700nm以上780nm以下の範囲における光量子束密度FRに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/FRが0.7以上13.0以下である、発光装置である。
第一蛍光体71及び第二蛍光体72は、例えば、発光素子10を覆う蛍光部材50に含有される。第一蛍光体71及び第二蛍光体72を含有する蛍光部材50により発光素子10が覆われた発光装置100は、発光素子10の発光の一部が第一蛍光体71に吸収されて、580nm以上680nm未満の範囲に一以上の発光ピーク波長を有する光を発する。また、発光装置100は、発光素子10の発光の一部が第二蛍光体72に吸収され、680nm以上800nm以下の範囲に一以上の発光ピーク波長を有する光を発する。
例えば、クロロフィルaの赤色領域の吸収ピーク(680nm付近)よりも長波長の光を当てると、光合成の活性は急に下がるレッド・ドロップと呼ばれる現象が生じる。しかし、赤色領域の光とともに、近赤外領域を含む光を照射すると、これら2種類の光による相乗効果により光合成活性が速まることが知られている。この現象は、エマーソン効果と呼ばれている。
発光装置100からFRを含む光を照射された植物は、エマーソン効果により光合成作用が活性化すると推測され、植物の育成を促進することができる。また、FRを含む光を照射することで、植物に含まれる色素タンパク質であるフィトクロムが関与した赤色光照射と遠赤色光照射での可逆的な反応により、植物の育成を促進することができる。
そのため、窒素は、植物の成長に必要な栄養素の一つではあるが、食用の植物中における硝酸態窒素の含有量は、植物の育成を阻害しない範囲で低減されていることが好ましい。
発光装置100は、発光素子10からの光により励起されて680nm以上800nm以下の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する第二蛍光体72を更に備え、前記R/FRが0.7以上5.0以下であることが好ましい。さらに、前記R/FRが0.7以上2.0以下であることがより好ましい。
発光素子10は、励起光源として用いられており、380nm以上490nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する光を発する発光素子である。これにより、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。
発光素子10の発光ピーク波長の範囲は、より好ましくは390nm以上480nm以下であり、さらに好ましくは420nm以上470nm以下であり、よりさらに好ましくは440nm以上460nm以下であり、特に好ましくは445nm以上455nm以下である。このような発光素子としては、窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)からなる発光素子を用いることが好ましい。
発光素子10の発光スペクトルの半値幅は、例えば、30nm以下とすることができる。
発光装置100に用いられる蛍光部材50は、第一蛍光体71及び封止材料を含むものであることが好ましく、更に第二蛍光体72を含むものであることがより好ましい。封止材料としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を用いることができる。 蛍光部材50は、蛍光体及び封止材料の他に、フィラー、光安定剤、着色剤等のその他の成分を含んでいてもよい。フィラーとしては、例えばシリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等を挙げることができる。
蛍光部材50中の、蛍光体70及び封止材料以外のその他の成分の含有量は、封止材料100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上20質量部以下である。
第一蛍光体71は、発光素子10からの光により励起されて580nm以上680nm未満の範囲に一以上の発光ピーク波長を有する光を発する蛍光体である。第一蛍光体71としては、Mn4+賦活フルオロジャーマネート蛍光体、Eu2+賦活窒化物蛍光体、Eu2+賦活アルカリ土類硫化物蛍光体、及びMn4+賦活ハロゲン化物蛍光体等が挙げられる。第一蛍光体71は、これらの蛍光体から選択された一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。第一蛍光体は、Eu2+賦活窒化物蛍光体と、Mn4+賦活フルオロジャーマネート蛍光体を含むことが好ましい。
Eu2+賦活窒化物蛍光体は、Sr及びCaから選択される少なくとも一種の元素と、Alとを組成に有し、Eu2+で賦活されるシリコンナイトライドを含む蛍光体、又はアルカリ土類金属元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素と、アルカリ金属元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素とを組成に有し、Eu2+で賦活されるアルミナイトライドを含む蛍光体であることが好ましい。
Mn4+で賦活されるハロゲン化物蛍光体は、アルカリ金属元素及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群から選択される少なくとも一種の元素又はイオンと、第4族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素とを組成に有し、Mn4+で賦活されるフッ化物を含む蛍光体であることが好ましい。
式(I)中、MtはAl、Ga及Inからなる群から選択される少なくとも1種であり、i、j、k、m、n及びzはそれぞれ、2≦i≦4、0≦j<0.5、0<k<1.5、0≦m<1.5、0<n<0.5、及び0<z<0.05を満たす数である。
式(II)中、p及びqは、0≦p≦1.0、0<q<1.0及びp+q<1.0を満たす数である。
式(III)中、Maは、Ca、Sr、Ba及びMgからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、Mbは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、Mcは、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、v、w、f、g及びhは、それぞれ0.80≦v≦1.05、0.80≦w≦1.05、0.001<f≦0.1、0≦g≦0.5、3.0≦h≦5.0を満たす数である。
式(IV)中、r、s及びtは、0≦r≦1.0、0≦s≦1.0、0<t<1.0及びr+s+t≦1.0を満たす数である。
式(VI)中、Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも1種であり、M1は、第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、uは0<u<0.2を満たす数である。
第一蛍光体71が二種以上の蛍光体を含み、二種の蛍光体がMGF蛍光体とCASN蛍光体である場合には、その配合比(MGF蛍光体:CASN蛍光体)は、質量比で、好ましくは50:50以上99:1以下であり、より好ましくは60:40以上97:3以下であり、さらに好ましくは70:30以上96:4以下である。第一蛍光体が二種の蛍光体を含む場合において、その二種の蛍光体がMGF蛍光体とCASN蛍光体であり、その質量比が前記範囲内であると、発光素子10から発せられた光が第一蛍光体71で効率よく波長変換される。それとともに、380nm以上490nm以下の範囲における光量子束密度Bに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/Bを2.0以上4.0以下に調整することが可能となり、700nm以上780nm以下の範囲における光量子束密度FRに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/FRを0.7以上13.0以下に調整しやすくなる。
第二蛍光体72は、発光素子10からの光により励起されて680nm以上800nm以下の範囲に一以上の発光ピーク波長を有する光を発する蛍光体である。
本発明の一実施態様の発光装置に使用される第二蛍光体72は、Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第一元素Lnと、Al、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第二元素Mと、Ce、Crを含み、アルミン酸塩の組成を有する蛍光体であって、第二元素Mのモル組成比を5としたときに、Ceのモル組成比がxと3の積であり、Crのモル組成比がyと3の積であり、前記xが0.0002を超えて0.50未満の数であり、前記yが0.0001を超えて0.05未満の数であることが好ましい。
(Ln1−x−yCexCry)3M5O12 (1)
式(1)中、Lnは、Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素であり、Mは、Al、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、x及びyは、0.0002<x<0.50、0.0001<y<0.05を満たす数である。
また、第二蛍光体72において、yは、0.0005を超えて0.040未満(0.0005<y<0.040)を満たす数であることがより好ましく、0.001以上0.026以下(0.001≦y≦0.026)を満たす数であることがさらに好ましい。
xは、Ceの賦活量であり、xが0.0002を超えて0.50未満(0.0002<x<0.50)を満たす数であり、前記yは、Crの賦活量であり、yが0.0001を超えて0.05未満(0.0001<y<0.05)を満たす数であることによって、蛍光体の結晶構造中に含まれる発光中心となるCeの賦活量及びCrの賦活量が最適な範囲となり、発光中心が少なくなることによる発光強度の低下を抑制することができ、逆に賦活量が多くなることによって生じる濃度消光による発光強度の低下を抑制し、発光強度を高くすることができる。
第二蛍光体72を製造する方法としては、以下の方法が挙げられる。
Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素Lnを含む化合物と、Al、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素Mを含む化合物と、Ceを含む化合物、Crを含む化合物とを、前記Mの合計モル組成比5を基準としたときに、前記LnとCeとNdとの合計モル組成比が3であり、Ceのモル組成比が3とxの積であり、Crのモル組成比が3とyの積である場合に、前記xが0.0002を超えて0.50未満の数であり、前記yが0.0001を超えて0.05未満の数となるように各原料を混合して、原料混合物を得て、この原料混合物を熱処理し、その後分級等して、第二蛍光体を得る方法が挙げられる。
希土類元素Lnを含む化合物としては、Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素Lnを含む、酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物、塩化物等が挙げられる。これらの化合物は、水和物であってもよい。希土類元素を含む化合物のうち、少なくとも一部は金属単体又は希土類元素を含む合金を用いてもよい。希土類元素を含む化合物としては、Y、Gd、Lu、La、Tb及びPrからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素Lnを含む化合物であることが好ましい。希土類元素を含む化合物として、希土類元素を含む化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
希土類元素を含む化合物は、酸化物であることが好ましい。酸化物は、他の材料と比較して、目的とする組成以外の元素を含まないからである。具体的には、Y2O3、Gd2O3、Lu2O3、La2O3、Tb4O7、Pr6O11等が挙げられる。
Al、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素Mを含む化合物としては、Al、Ga又はInを含む酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物、塩化物等が挙げられる。これらの化合物は、水和物であってもよい。また、Al金属単体、Ga金属単体、In金属単体、Al合金、Ga合金又はIn合金を用いてもよく、化合物の少なくも一部に代えて金属単体又は合金を用いてもよい。Al、Ga又はInを含む化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。Al、Ga及びInから選択される少なくとも一種の元素を含む化合物は、酸化物であることが好ましい。理由としては、酸化物は、他の材料と比較して、目的とする組成以外の他の元素を含んでおらず、目的とする組成の蛍光体を得易いためである。目的とする組成以外の元素を含む化合物を用いた場合には、得られた蛍光体中に残留不純物元素が存在する場合があり、この残留不純物元素が発光に関してキラー要素となり、著しく発光強度の低下を招くおそれがある。
Al、Ga又はInを含む化合物として、具体的には、Al2O3、Ga2O3、In2O3等が挙げられる。
Ceを含む化合物又はCrを含む化合物としては、セリウム(Ce)又はクロム(Cr)を含む酸化物、水酸化物、窒化物、フッ化物、塩化物等が挙げられる。これらの化合物は、水和物であってもよい。Ce金属単体、Ce合金、Cr金属単体又はCr合金を用いてもよく、化合物の少なくも一部に代えて金属単体又は合金を用いてもよい。Ceを含む化合物又はCrを含む化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。Ceを含む化合物又はCrを含む化合物は、酸化物であることが好ましい。理由としては、酸化物は、他の材料と比較して、目的とする組成以外の他の元素を含んでおらず、目的とする組成の蛍光体を得易いためである。また、目的とする組成以外の元素を含む化合物を用いた場合には、得られた蛍光体中に残留不純物元素が存在する場合があり、この残留不純物元素が発光に関しキラーとなり、著しく発光強度の低下を招くおそれがある。
Ceを含む化合物として、具体的にはCeO2等が挙げられ、Crを含む化合物としては、具体的にはCr2O3等が挙げられる。
ハロゲン化物としては、希土類金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、塩化物等が挙げられる。フラックスとして、希土類金属のハロゲン化物を用いる場合には、目的とする組成となるような化合物としてフラックスを加えることもできる。フラックスとして具体的には、例えば、BaF2、CaF2等が挙げられる。BaF2が好ましい。フラックスにフッ化バリウムを用いることにより、ガーネット結晶構造が安定し、ガーネット結晶構造の組成に成りやすいからである。
原料混合物がフラックスを含む場合、フラックスの含有量は、原料混合物(100質量%)を基準として、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下であり、好ましくは0.1質量%以上である。フラックス含有量が前記範囲であると、フラックスが少ないために粒子成長の不足により、ガーネット結晶構造を形成し難くなることがなく、また、フラックスが多すぎて、ガーネット結晶構造を形成し難くなることがないからである。
発光装置100は、第一蛍光体71に加えて、他の種類の蛍光体を含んでいても良い。
他の種類の蛍光体としては、発光素子10から出射された光の一部を吸収して、緑色に発光する緑色蛍光体や、黄色に発光する黄色蛍光体、680nmを超える波長範囲に発光ピーク波長を有する蛍光体等が挙げられる。
M11 8MgSi4O16X11:Eu (i)
式(i)中、M11はCa、Sr、Ba及びZnからなる群から選択される少なくとも1種であり、X11はF、Cl、Br及びIからなる群から選択される少なくとも1種である。
式(ii)中、bは0<b<4.2を満たす。
式(iii)中、M13は、Mg,Ca,Sr及びBaからなる群から選ばれる少なくとも1種である。
M14 c/dSi12−(c+d)Al(c+d)OdN(16−d):Eu (iv)
式(iv)中、M14は、Sr、Ca、Li及びYからなる群から選ばれる少なくとも1種である。cは0.5から5であり、dは0から2.5であり、dはM14の電荷である。
式(v)中、M15は、YまたはLuからなる群から選ばれる少なくとも1種である。
Al2O3:Cr (vi)
CaYAlO4:Mn (vii)
LiAlO2:Fe (viii)
CdS:Ag (ix)
GdAlO3:Cr (x)
本発明の一実施形態の植物栽培方法は、発光装置100から発する光を植物に照射することにより、植物を栽培する方法である。植物栽培方法において、完全に外部環境から隔離され、人為的に制御可能な植物工場において、発光装置100からの光を植物に照射することができる。植物の種類は特に限定されないが、本発明の一実施形態の発光装置は、植物の光合成作用を活性化し、植物の茎、葉、根又は果実等を良好な形態又は重量を有するように植物の育成を促進することができるため、光合成を行なう葉緑素が多く含まれる野菜、花卉類等の栽培に適用することが好ましい。野菜としては、ガーデンレタス、カールレタス、ラムズレタス、ロメインレタス、エンダイブ、ロロロッサ、ルッコラレタス、フリルレタス等のレタス、春菊等のキク科の野菜、ホウレンソウ等のアサガオ科の野菜、イチゴ等のバラ科の野菜、キク、ガーベラ、バラ、チューリップ等の花卉類が挙げられる。
(第一蛍光体)
第一蛍光体71として、660nmに発光ピークを有するMn4+で賦活されるフルオロジャーマネート蛍光体と、660nmに発光ピークを有するEu2+で賦活されるシリコンナイトライドを含む蛍光体の二種の蛍光体を用いた。第一蛍光体71において、MGF蛍光体とCASN蛍光体の質量比(MGF:CASN)は、95:5であった。
第二蛍光体72として、以下の製造方法により得られる蛍光体を用いた。
まず、原料として、Y2O3(Y2O3含有量100質量%)を55.73g、CeO2(CeO2含有量:100質量%)を0.78g、Cr2O3(Cr2O3含有量:100質量%)を0.54g、Al2O3(Al2O3含有量:100質量%)を42.95g秤量し、フラックスとしてBaF2を5.00g添加した原料を、1時間、ボールミルにより、乾式混合し、原料混合物を得た。
得られた原料混合物をアルミナ坩堝に充填し、蓋をして、H2が3体積%、N2が97体積%の還元雰囲気で、1500℃、10時間熱処理することで、焼成物を得た。この焼成物を乾式ふるいに通し、第二蛍光体を得た。得られた第二蛍光体について、誘導結合プラズマ発光分析装置(Perkin Elmer(パーキンエルマー)社製)を用いて、ICP−AES発光分析法により、組成分析を行なった。得られた第二蛍光体の組成は、(Y0.977Ce0.009Cr0.014)3Al5O12(以下、「YAG:Ce,Cr」と称する場合がある。)であった。
発光装置100は、発光ピーク波長が450nmである窒化物半導体を発光素子10として用いた。
蛍光部材50を構成する封止材料としてシリコーン樹脂を用い、シリコーン樹脂100質量部に、第一蛍光体71又は第二蛍光体72を表1に示す配合比(質量部)で添加し、さらにシリカフィラー15質量部を添加して、混合分散した後、脱泡して蛍光部材を構成する樹脂組成物を得た。実施例1から5の各樹脂組成物において、表1に示すように、第一蛍光体71と第二蛍光体72の配合比を調節し、380nm以上490nm以下の範囲における光量子束密度Bに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/Bが2.0以上2.4以下であり、700nm以上780nm以下の範囲における光量子束密度FRに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/FRが1.4以上6.0以下となるように配合した。
この樹脂組成物を、成形体40の凹部の発光素子10上に注入して、前記凹部に充填し、さらに150℃で4時間加熱し、樹脂組成物を硬化させ、蛍光部材50を形成し、実施例1乃至5の各実施例について図1に示されるような発光装置100を製造した。
比較例1は、発光ピーク波長が450nmである半導体発光素子からなる発光装置Xと、発光ピーク波長が660nmである半導体発光素子からなる発光装置Yを用いて、380nm以上490nm以下の範囲における光量子束密度Bに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/Bが2.5となるよう調節した。
[光量子束密度]
実施例1乃至5にかかる発光装置100並びに比較例1にかかる発光装置X及びYから発する光の光量子束密度を、光量子測定装置(LI−250A、Li−COR社製)を用いて測定した。各実施例及び比較例の発光装置から発する光の380nm以上490nm以下の範囲における光量子束密度Bと、620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rと、700nm以上780nm以下の範囲における光量子束密度FRと、前記光量子束密度Bに対する前記光量子束密度Rの比を示すR/Bと、前記光量子束密度FRに対する前記光量子束密度Rの比を示すR/FRを表1に記載した。また、図2は、各実施例及び比較例の発光装置における波長と相対光量子束密度の関係を示すスペクトルを示す。
植物栽培方法としては、「RGB光源による生育期間(以下、「第1育成期間」と称する。)」と、本発明の一実施形態の発光装置を光源とした「植物育成用光源による育成期間(以下「第2育成期間」と称する。)」により行なう方法が挙げられる。
「第1育成期間」は、RGB光源を用い、このRGB光源としては、一般的に知られたRGB型LEDを使用することが可能である。植物生育の初期段階で、RGB型LEDを植物に照射するのは、植物生育の初期段階での茎部の長さ・本葉の数やサイズを揃え、第2育成期の光質の違いによる影響を明確にするためである。
「第1育成期間」は、2週間程度であることが好ましい。「第1育成期間」が2週間未満の場合には、本葉2枚が展開していること、根が「第2育成期間」に確実に吸水できる長さに達していることを確認する必要がある。「第1育成期間」が2週間を越え長くなると、第2育成期間でのバラツキが大きくなる傾向がある。このようなバラツキは、茎部の伸長がおこり易い蛍光灯より、伸長が抑制的なRGB光源で制御しやすい。
「第1育成期間」が終了後、直ちに「第2育成期間」に入る。第2育成期間において、本発明の一実施形態の発光装置から発する光を植物に照射することが好ましい。本発明の一実施形態の発光装置から発する光を植物に照射することによって、植物の光合成作用を活性化し、良好な形態又は重量を有するように植物の育成を促進することができる。
第1育成期間及び第2育成期間のトータルの生育期間は、4週間から6週間程度であり、この期間内に出荷可能な植物が得られることが好ましい。
具体的には、以下の方法により行なった。
栽培植物としてロメインレタス(グリーンロメイン、中原採取場株式会社製)を用いた。
(第1育成期間)
プラスチックトレイにロメインレタスを播種済みのウレタンスポンジ(サラダウレタン、M式水耕研究所社製)を並べ、RGB−LED光源(株式会社シバサキ製)からの光を照射し、植物を栽培した。室温22〜23℃、湿度50〜60%、発光装置からの光量子束密度100μmol・m−2・s−1、日長16時間/日の条件で16日間栽培した。発芽までは水のみを与え、発芽して(およそ4日後)からは養液に、大塚ハウス1号(大塚化学株式会社製)と大塚ハウス2号(大塚化学株式会社製)の質量比を3:2の割合で混合したものを水に溶かして使用した(大塚A処方)。また、養液の導電率を1.5ms・cm−1とした。
(第2育成期間)
第1育成期間後、実施例1乃至5及び比較例1の発光装置からの光を照射し、植物を水耕栽培した。
室温22〜24℃、湿度60〜70%、CO2濃度600〜700ppm、発光装置からの光量子束密度125μmol・m−2・s−1、日長16時間/日の条件で19日間栽培した。養液は、大塚A処方を使用した。また、養液の導電率を1.5ms・cm−1とした。第2育成期間において、発光装置から植物に照射した光のR/B及びR/FRの値を表1に記載した。
栽培後の植物を収穫し、地上部、根部に分けて湿重量を測定した。実施例1乃至5及び比較例1の発光装置から光を照射して水耕栽培した各栽培植物(6個数)の地上部の湿重量を新鮮重(可食部)(g)として測定した。その結果を表1及び図3に示す。
栽培植物の株元を5cm程度除いた可食部約20gを液体窒素で凍結し、ジュースミキサー(ラボミルサー LM−PLUS、株式会社大阪ケミカル製)で1分間破砕した液をMiracloth(Milipore社製)でろ過、ろ液を4 ℃、 15,000rpmで5分間遠心した。上精を小型反射式光度計システム(品名:RQフレックスシステム、メルク株式会社製)と、試験紙(品名:リフレクトファイント(登録商標)、関東化学株式会社)を用いて、栽培植物中の硝酸態窒素含有量(mg/100g)を測定した。その結果を表1及び図4に示す。
図2に示すように、実施例1の発光装置100は、380nm以上490nm以下の範囲と、580nm以上680nm未満の範囲に一以上の相対光量子密度の極大値を有していた。実施例2乃至5の発光装置100は、380nm以上490nm以下の範囲と、580nm以上680nm未満の範囲と、680nm以上800nm以下の範囲にそれぞれ一以上の相対光量子密度の極大値を有していた。なお、380nm以上490nm以下の範囲おける相対光量子密度の極大値は、380nm以上490nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子の発光によるものであり、580nm以上680nm未満の範囲における相対光量子密度の極大値は、580nm以上680nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第一蛍光体によるものであり、680nm以上800nm以下の範囲における相対光量子密度の極大値は、680nm以上800nm以下の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第二蛍光体によるものである。
Claims (9)
- 380nm以上490nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、
前記発光素子からの光により励起されて580nm以上680nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第一蛍光体を備え、
380nm以上490nm以下の範囲における光量子束密度Bに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/Bが2.0以上4.0以下であり、
700nm以上780nm以下の範囲における光量子束密度FRに対する620nm以上700nm未満の範囲における光量子束密度Rの比を示すR/FRが0.7以上13.0以下である、発光装置。 - 前記発光素子からの光により励起されて680nm以上800nm以下の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第二蛍光体を備え、前記R/FRが0.7以上5.0以下である、請求項1に記載の発光装置。
- 前記R/FRが0.7以上2.0以下である、請求項2に記載の発光装置。
- 前記第二蛍光体が、Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第一元素Lnと、Al、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第二元素Mと、Ce、Crを含み、アルミン酸塩蛍光体の組成を有する、蛍光体であって、
第二元素Mのモル組成比を5としたときに、Ceのモル組成比がxと3の積であり、Crのモル組成比がyと3の積であり、前記xが0.0002を超えて0.50未満の数であり、前記yが0.0001を超えて0.05未満の数である、請求項2又は3に記載の発光装置。 - 前記第二蛍光体が、下記式(I)で表される組成を有する、請求項2から4のいずれか一項に記載の発光装置。
(Ln1−x−yCexCry)3M5O12 (I)
(式(I)中、Lnは、Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素であり、Mは、Al、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、x及びyは、0.0002<x<0.50、0.0001<y<0.05を満たす数である。) - 第一蛍光体が、Mn4+で賦活されるフルオロジャーマネート蛍光体、
Sr及びCaから選択される少なくとも一種の元素と、Alとを組成に有し、Eu2+で賦活されるシリコンナイトライドを含む蛍光体、
アルカリ土類金属元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素と、アルカリ金属元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素とを組成に有し、Eu2+で賦活されるアルミナイトライドを含む蛍光体、
Eu2+で賦活されるCa又はSrの硫化物を含む蛍光体、及び
アルカリ金属元素及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素又はイオンと、第4族元素又は第14族元素からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素とを組成に有し、Mn4+で賦活されるフッ化物を含む蛍光体からなる群より選択される少なくとも一種の蛍光体である、請求項1から5のいずれか一項に記載の発光装置。 - 第一蛍光体が、Mn4+で賦活されるフルオロジャーマネート蛍光体と、
Sr及びCaから選択される少なくとも一種の元素と、Alとを組成に有し、Eu2+で賦活されるシリコンナイトライドを含む蛍光体を含み、
前記フルオロジャーマネート蛍光体と前記シリコンナイトライドを含む蛍光体の配合比(前記フルオロジャーマネート蛍光体:前記シリコンナイトライドを含む蛍光体)が50:50以上99:1以下である、請求項1から6のいずれか一項に記載の発光装置。 - 植物栽培に用いる、請求項1から7のいずれか一項に記載の発光装置。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の発光装置から発する光を植物に照射する植物栽培方法。
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