JP5779678B2 - 植物栽培用ランプおよびこれを用いた植物栽培方法 - Google Patents

Description

本発明は、植物栽培用ランプおよびこれを用いた植物栽培方法に関する。

従来、植物栽培において、植物苗に人工光を照射して育苗を促す技術が取り入れられている。植物の生長を促進することで、栽培期間を短縮して、同一場所での収穫回数を増やすことができる。また、同じ栽培期間であっても、植物をより大きく生長させることができれば、収穫量を増やすことができる。

人工光の照射を利用した植物栽培方法として、例えば特許文献１には、植物を緑色光と白色光で交互に照射するように構成した植物の照射装置が開示されている。この照射装置は、波長５００〜５７０ｎｍの緑色光と３００〜８００ｎｍの白色光とで交互に照射することにより昼夜の変化を構成し、植物の転流作用を円滑にして植物の育成を図るものである。

また、例えば特許文献２には、青色光（４００〜４８０ｎｍ）を放射する発光ダイオードと赤色光（６２０〜７００ｎｍ）を放射する発光ダイオードを同時もしくは交互に点灯することにより、植物の培養、生育、栽培及び組織培養のための光エネルギーを照射する植物栽培用光源が開示されている。この植物栽培用光源は、葉緑素の光吸収ピーク（４５０ｎｍ付近及び６６０ｎｍ付近）に一致する波長の光のみを照射することによって、エネルギー効率良く植物を栽培しようとするものである。

特許文献２には、青色光と赤色光を同時に照射しても交互に照射してもよいことが規定されている（当該文献「請求項１」参照）。しかし、特許文献２は、青色光単独照射、赤色光単独照射、青色光及び赤色光の同時照射の比較において、同時照射下では日光下での栽培と同様の健全な生長（単独照射における徒長などの不健全な生長と比較して）が確認されたというものであり（当該文献段落「００１１」参照）、また青色光と赤色光の交互照射とは高い周波数での点滅照射を意味し（当該文献段落「０００６」参照）、青色光と赤色光を交互に照射した場合の生長促進効果は確認していない。従って、特許文献２は、青色光と赤色光の交互照射による植物栽培方法を実質的開示するものとはなっていない。

特開平６−２７６８５８号公報 特開平８−１０３１６７号公報

赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む植物栽培方法（以下、「執行法（Shigyo Method）」という場合がある。）がある。
執行法を行う場合に使用する植物栽培装置としては、赤色光の照射手段と、青色光の照射手段とを、育成する植物に対向して設置したものを用いることが考えられる。
しかし、このような植物栽培装置では、赤色光の照射手段と青色光の照射手段の２種類の照射手段を配置するための領域を確保しなければならなかった。
また、植物に照射する赤色光の照射方向と青色光の照射方向とがずれていると、執行法を行っても、植物の生長促進効果が十分に得られない場合があった。

また、栽培する植物の種類によっては、青色光より赤色光を好むものがある。このような植物の生長を効果的に促進させる方法として、植物に照射する赤色光の強度を青色光の強度よりも強くすることが考えられる。しかし、植物に照射する青色光と赤色光の強度比を異ならせるためには、植物栽培装置を複雑なものとしなければならなかった。

本発明は、以上の問題点を解決し、執行法を行う場合に使用するものであって、赤色光と青色光とを同時に照射することも交互に照射することもでき、照射手段を配置する領域の確保が容易であり、赤色光の照射方向と青色光の照射方向とのずれが少なく、青色光と赤色光の強度比を容易に異ならせることができ、生長促進効果に優れた植物栽培用ランプおよびこれを用いた植物栽培方法を提供することを課題とする。

本発明は以下に関する。
（１）本発明の一態様に係る植物栽培用ランプは、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む植物栽培方法において使用されるランプであって、赤色光を出射する単数または複数の赤色発光素子と、青色光を出射する単数または複数の青色発光素子とを有する光照射部と、前記光照射部を制御して、前記赤色発光素子と前記青色発光素子とを別個独立に点灯・消灯させる制御部とを備える。

（２）上記（１）に記載の植物栽培用ランプでは、前記光照射部は、前記赤色発光素子と前記青色発光素子とを同じパッケージに搭載した混色発光素子を有してもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の植物栽培用ランプでは、前記赤色発光素子と前記青色発光素子との発光強度比が、２：１〜９：１の範囲内であってもよい。
（４）上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の植物栽培用ランプでは、前記光照射部が、複数の同一の赤色発光素子と複数の同一の青色発光素子とを備え、前記赤色発光素子の数と前記青色発光素子の数との比が２：１〜９：１の範囲内であり、前記赤色発光素子及び前記青色発光素子は規則的に混在して配置していてもよい。また、この植物栽培用ランプにおいて、前記赤色発光素子及び前記青色発光素子は単数又は複数の直線状に配置して、その直線配置において前記赤色発光素子及び前記青色発光素子が前記数の比に従って規則的に配置していてもよい。また、この植物栽培用ランプにおいて、前記赤色発光素子及び前記青色発光素子はそれぞれ直線状に配置して、前記赤色発光素子の直線配置と前記青色発光素子の直線配置とが前記数の比に従って規則的に配置していてもよい。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の植物栽培用ランプでは、前記制御部が、前記光照射部から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御する発光強度制御手段を備えるものであってもよい。
（６）上記（１）〜（５）の何れか１項に記載の植物栽培用ランプでは、前記光照射部は、平面視長方形の長尺であり、汎用の直管形蛍光灯と互換する外形状であってもよい。

（７）上記（１）〜（６）の何れか１項に記載の植物栽培用ランプでは、前記光照射部は、前記赤色発光素子に電気的に接続された赤色用変換手段と、前記青色発光素子に電気的に接続された青色用変換手段とを有し、前記赤色用変換手段は、入力された交流電力を直流電力に変換して出力するものであって、前記赤色発光素子に供給する出力電流を制御する機能を有し、前記青色用変換手段は、入力された交流電力を直流電力に変換して出力するものであって、前記青色発光素子に供給する出力電流を制御する機能を有してもよい。
（８）上記（７）に記載の植物栽培用ランプでは、前記光照射部は、平面視長方形の長尺であり、一端側に前記赤色用変換手段に電気的に接続された前記赤色発光素子用の２つの入力端子が備えられ、他端側に前記青色用変換手段に電気的に接続された前記青色発光素子用の２つの入力端子が備えられてもよいことを特徴とする（６）に記載の植物栽培用ランプ。

（９）本発明の一態様に係る植物栽培方法は、上記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の植物栽培用ランプを用いて植物を栽培する方法であって、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う。

なお、本発明において、「植物」には、葉菜類、果樹類、穀類及び藻類が少なくとも含まれる。また、本発明にいう「植物」には、緑藻類などの植物プランクトンや、コケ類なども広く包含されるものとする。

本発明の一態様に係る植物栽培用ランプは、赤色発光素子と青色発光素子とを別個独立に点灯・消灯させる制御部を備えているので、執行法を行うことにより十分な生長促進効果が得られるように、生長させる植物に応じて、赤色光と青色光とを同時に照射したり交互に照射したりすることができ、優れた生長促進効果が得られる。
また、本発明の一態様に係る植物栽培用ランプは、赤色発光素子と青色発光素子とを有する光照射部を備えているので、赤色光の照射手段と青色光の照射手段の２種類の照射手段を配置する場合と比較して、照射手段を配置する領域の確保が容易であるとともに、赤色光の照射方向と青色光の照射方向とのずれが少ないものとなる。

また、本発明の一態様に係る植物栽培用ランプの制御部が、光照射部から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御する発光強度制御手段を備えている場合、青色光と赤色光の強度比を容易に異ならせることができ、容易に生長させる植物に最適な強度比とすることができる。

図１は、本発明の植物栽培用ランプの一例を説明するための模式図である。 図２（ａ）〜図２（ｄ）は、植物栽培用ランプの光照射部における赤色発光素子と青色発光素子との配置の他の例を説明するための平面図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、植物栽培用ランプの光照射部における赤色発光素子と青色発光素子との配置の他の例を説明するための平面図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、植物栽培用ランプの光照射部における赤色発光素子と青色発光素子との配置の他の例を説明するための平面図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、植物栽培用ランプの光照射部における赤色発光素子と青色発光素子との配置の他の例を説明するための平面図である。

以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

「植物栽培用ランプ」
図１は、本発明の植物栽培用ランプの一例を説明するための模式図である。図１に示す植物栽培用ランプ１は、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む植物栽培方法（執行法）において使用されるものであり、光照射部１１と、光照射部を制御する制御部（不図示）とを備えている。

本発明における赤色光を植物に照射する手順では、照射光に赤色光を含んでいれば良く、照射光に含まれる赤色光の強度が６０％以上であれば、照射光に赤色光以外の光、例えば青色光を含んでも良い。本発明者の検討によると、執行法における赤色光の照射プロセスでは、強度比で３０％程度までは青色光の混入を許容し、この許容範囲までは植物の生育を高める効果が見られる。なお、執行法の効果を高めるためには、青色光の混入量をより好ましくは２０％以下、最も好ましくは０％とする。例えば、赤色光を植物に照射する手順における照射光強度比としては、赤色光６０％、遠赤外光２０％、青色光２０％が例示できるが、最も好ましい強度比は、赤色光１００％である。
なお、本発明における照射光の強度比は、光合成光量子束密度（Photosynthetic Photon Flux Density：ＰＰＦＤ、単位：μｍｏｌ／ｍ^２ｓ）で行う。

本発明における青色光を植物に照射する手順では、照射光に青色光を含んでいれば良く、照射光に含まれる青色光の強度が６０％以上であれば、照射光に青色光以外の光、例えば赤色光を含んでも良い。本発明者の検討によると、執行法における青色光の照射プロセスでは、強度比で３０％程度までは赤色光の混入を許容し、この許容範囲までは植物の生育を高める効果が見られる。なお、執行法の効果を高めるためには、赤色光の混入量をより好ましくは２０％以下、最も好ましくは０％とする。例えば、青色光を植物に照射する手順における照射光強度比としては、青色光６０％、遠赤外光２０％、赤色光２０％が例示できるが、最も好ましい強度比は、青色光１００％である。

光照射部１１は、図１に示すように、平面視長方形の長尺のものであり、汎用の直管形蛍光灯と互換する外形状を有している。また、光照射部１１は、赤色光を出射する複数の赤色発光素子２と、青色光を出射する複数の青色発光素子３とを有している。図１に示す植物栽培用ランプ１では、赤色発光素子２の個数と青色発光素子３の個数は同じとなっている。複数の赤色発光素子２および複数の青色発光素子３は、それぞれ光照射部１１の長さ方向に沿って等間隔に１列に線状に並べられている。線状に並べられた複数の赤色発光素子２と複数の青色発光素子３とは、略平行に配置されている。

図１に示す植物栽培用ランプ１では、赤色発光素子２の個数と青色発光素子３の個数は同じとされているが、異なっていてもよい。栽培する植物の種類によっては、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度を高くすることにより、生長が促進されるものがある。このような植物を栽培する場合、光照射部１１の有する赤色発光素子２の個数を青色発光素子３の個数よりも多くした植物栽培用ランプ１を用いることが好ましい。赤色発光素子２の個数を青色発光素子３の個数よりも多くすることで、光照射部１１からの出射光における赤色光の発光強度を、容易に青色光の発光強度よりも高くできる。
素子の数と素子の強度のうち、いずれかを調整することにより、青色光の発光強度と赤色光の発光強度とが異なる光照射部を作製することができる。例えば、赤色発光素子の個数と青色発光素子の個数とを同じとし、赤色発光素子の強度と青色発光素子の強度とを異なるものとすることにより、青色光の発光強度と赤色光の発光強度とが異なる光照射部を作製することができる。また、同一の赤色発光素子と同一の青色発光素子との数の比を、青色光の発光強度と赤色光の発光強度の比となるようにすることにより、青色光の発光強度と赤色光の発光強度とが異なる光照射部を作製することができる。
また、素子の数と素子の強度の両方を調整することにより、青色光の発光強度と赤色光の発光強度とが異なる光照射部を作製することができる。

赤色発光素子２の個数と青色発光素子３の個数が異なっている場合、赤色発光素子２と青色発光素子３との発光強度比（赤色光の合計の強度：青色光の合計の強度）が、２：１〜９：１の範囲内であることが好ましく、２：１〜５：１の範囲内であることがより好ましい。このような植物栽培用ランプ１とした場合、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に、各色の発光素子に適した電流を供給したときに得られる光照射部１１からの出射光が、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度が十分に高いものとなる。したがって、光照射部１１からの出射光における赤色光の発光強度を、容易に青色光の発光強度よりも十分に高くでき、好ましい。また、青色光と赤色光との強度比を植物栽培に適した値にするに際し、電流値の微調整が容易となる。

赤色発光素子２と青色発光素子３との発光強度比が、上記範囲未満である場合（青色光の発光強度が高すぎる場合）、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度を高くすることによる植物の生長を促進させる効果が十分に得られない恐れがある。赤色発光素子２と青色発光素子３との発光強度比が、上記範囲を超える場合、赤色光の発光強度が高すぎて、植物の生長を促進させる効果が十分に得られない恐れがある。

光照射部１１の有する赤色発光素子２の個数と青色発光素子３の個数が異なっている場合、例えば、図１に示す光照射部１１の赤色発光素子２と青色発光素子３との配置に代えて、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す配置とすることができる。
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、植物栽培用ランプの光照射部における赤色発光素子２と青色発光素子３との配置の他の例を説明するための平面図であり、光照射部の一部を示すものである。図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す光照射部では、赤色発光素子２と青色発光素子３との個数比が２：１となっている。図２（ａ）〜図２（ｄ）において、符号□は赤色発光素子２を示し、符号■は青色発光素子３を示す。図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す赤色発光素子２と青色発光素子３の配置は、発光面における発光強度分布にむらが生じにくいため、好ましい。

図２（ａ）に示す光照射部１１ａには、複数の青色発光素子３と複数の赤色発光素子２とからなる発光素子によって、光照射部１１ａの長さ方向と直交する方向に沿う列と、光照射部１１ａの長さ方向に沿う行とが形成されている。隣接する発光素子間は、等間隔とされている。発光素子からなる行は、どの行も１つの青色発光素子３と２つの赤色発光素子２とからなる単位が一列に複数並べられたものである。発光素子からなる列は、複数の青色発光素子３（図２（ａ）に示す例では３つ）が１列線状に並べられてなる青色素子群３ａと、複数の赤色発光素子２（図２（ａ）に示す例では３つ）が２列ずつ線状に並べられてなる赤色素子群２ａとからなる。図２（ａ）に示すように、赤色素子群２ａと青色素子群３ａとは、光照射部１１ａの長さ方向に交互に並べられている。

図２（ｂ）に示す光照射部１１ｂには、図２（ａ）に示す光照射部１１ａと同様に、複数の青色発光素子３と複数の赤色発光素子２とからなる発光素子によって、光照射部１１ｂの長さ方向と直交する方向に沿う列と、光照射部１１ｂの長さ方向に沿う行とが形成されている。隣接する発光素子間は、等間隔とされている。各行は、図２（ａ）に示す光照射部１１ａと同様に、１つの青色発光素子３と２つの赤色発光素子２とからなる単位が一列に複数並べられたものである。図２（ｂ）に示す発光素子からなる列は、２つの赤色発光素子２間に１つの青色発光素子３が線状に並べられてなるものと、２つの青色発光素子３間に１つの赤色発光素子２が線状に並べられてなるものと、３つの赤色発光素子２が１列線状に並べられてなるものとからなり、これらが順に光照射部１１ｂの長さ方向に並べられている。

図２（ｃ）に示す光照射部１１ｃには、複数の青色発光素子３と複数の赤色発光素子２とからなる発光素子によって、光照射部１１ｃの長さ方向に沿う行が３行形成されている。図２（ｃ）に示す光照射部１１ｃでは、複数の赤色発光素子２が線状に並べられてなる２行の間に、複数の青色発光素子３が線状に並べられてなる行が配置されている。発光素子からなる各行において隣接する発光素子間は、等間隔とされている。光照射部１１ｃの長さ方向と直交する方向の位置は、隣接する青色発光素子３間の中心が、各赤色発光素子２の中心の位置と略一致するように配置されている。

図２（ｄ）に示す光照射部１１ｄには、複数の青色発光素子３と複数の赤色発光素子２とからなる発光素子によって、光照射部１１ｄの長さ方向に沿う行が３行形成されている。発光素子からなる各行において隣接する発光素子間は、等間隔とされている。図２（ｄ）に示すように、各行は、図２（ａ）に示す光照射部１１ａと同様に、１つの青色発光素子３と２つの赤色発光素子２とからなる単位が一列に複数並べられたものである。光照射部１１ｄの長さ方向と直交する方向の位置は、３行のうち中央に位置する行を挟む２つの行では略一致している。また、光照射部１１ｄの長さ方向と直交する方向の位置は、中央に位置する行の発光素子間の中心が、他の２つの行の発光素子の中心の位置と略一致するように配置されている。また、光照射部１１ｄの長さ方向と直交する方向において、他の２つの行に配置された発光素子の組み合わせは、青色発光素子３と赤色発光素子２、または２つの赤色発光素子２の組み合わせとなっている。

また、本発明の光照射部は、赤色発光素子と青色発光素子とを１つのパッケージ内に搭載した混色発光素子を有するものであることが好ましい。このような混色発光素子は、赤色の発光強度と青色の発光強度とを独立制御できる機能を有するものであることが好ましい。また、前述のように、混色発光素子内に含まれる赤色発光素子と青色発光素子との発光強度比（赤色光の合計の強度：青色光の合計の強度）は、２：１〜９：１の範囲内であることが好ましく、２：１〜５：１の範囲内であることがより好ましい。このような混色発光素子を用いることで、光照射部内の発光部の密度を高めることができる。
図３（ａ）〜（ｃ）に示す光照射部は赤色発光素子２と青色発光素子３との個数比が３：１の場合であって、それぞれ、図２（ａ）、（ｂ）、（ｄ）のそれぞれに対応する。図３（ａ）〜（ｃ）は、光照射部の一部を示すものであり、発光素子の行のそれぞれにおいて、１つの青色発光素子３と３つの赤色発光素子２とからなる単位が繰り返し並べられている。
図４（ａ）〜（ｃ）に示す光照射部は赤色発光素子２と青色発光素子３との個数比が５：１の場合であって、それぞれ、図２（ａ）、（ｂ）、（ｄ）のそれぞれに対応する。図４（ａ）〜（ｃ）は、光照射部の一部を示すものであり、発光素子の行のそれぞれにおいて、１つの青色発光素子３と５つの赤色発光素子２とからなる単位が繰り返し並べられている。
図５（ａ）〜（ｃ）に示す光照射部は赤色発光素子２と青色発光素子３との個数比が９：１の場合であって、それぞれ、図２（ａ）、（ｂ）、（ｄ）のそれぞれに対応する。図５（ａ）〜（ｃ）は、光照射部の一部を示すものであり、発光素子の行のそれぞれにおいて、１つの青色発光素子３と９つの赤色発光素子２とからなる単位が繰り返し並べられている。
個数比が３：１、５：１及び９：１のいずれの場合についても、図２（ｃ）のように、赤色発光素子２及び青色発光素子３がそれぞれ直線状に配置し、赤色発光素子２の直線配置と青色発光素子３の直線配置とがそれら個数比に従って規則的に配置してもよい。

本実施形態において、赤色発光素子２及び青色発光素子３としては、従来公知のものを用いることができる。具体的には、例えば、波長選択が容易で、有効波長域の光エネルギーの占める割合が大きい光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）や、レーザーダイオード（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを用いることができる。赤色発光素子２及び青色発光素子３としてＥＬ素子を用いる場合、有機ＥＬ素子であってもよいし無機ＥＬ素子であってもよい。

赤色発光素子２の出射する赤色光としては、波長５７０〜７３０ｎｍの光が挙げられ、６４５〜６８０ｎｍの波長を中心波長をとする赤色光が好適に用いられる。青色発光素子３の出射する青色光としては、波長４００〜５１５ｎｍの光が挙げられ、中心波長を４５０ｎｍとする青色光が好適に用いられる。赤色光及び青色光は、上記波長を中心波長として所定の波長域を有するものとすることができる。波長域としては、例えば、青色光であれば、４５０±３０ｎｍ、好ましくは４５０±２０ｎｍ、さらに好ましくは４５０±１０ｎｍとである。

光照射部１１からの赤色光及び青色光の発光強度は、特に限定されないが、例えば光合成光量子束密度（Photosynthetic Photon Flux Density：ＰＰＦＤ）でそれぞれ１〜１０００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、好ましくは１０〜５００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、特に好ましくは５０〜２５０μｍｏｌ／ｍ^２ｓの範囲内で、前記の赤色発光素子と青色発光素子との発光強度比とするのが好ましい。
本実施形態においては、光照射部１１からの赤色光及び青色光の発光強度は、植物栽培用ランプ１に備えられている制御部によって、赤色発光素子２または青色発光素子３に供給する電流の大きさを調節することにより、制御できるようになっている。

図１に示す植物栽培用ランプ１における光照射部１１の一端側には、赤色発光素子２用の２つの入力端子４１、４３が備えられ、他端側には、青色発光素子３用の２つの入力端子４２、４４が備えられている。
複数の赤色発光素子２は、配線（不図示）によって赤色発光素子２用の入力端子４１、４３と電気的に接続されている。
また、複数の青色発光素子３は、配線（不図示）によって青色発光素子３用の入力端子４２、４４と電気的に接続されている。

本実施形態の植物栽培用ランプ１に備えられている制御部は、赤色発光素子２用の入力端子４１、４３または青色発光素子３用の入力端子４２、４４を介して、赤色発光素子２または青色発光素子３に所定の電流を供給することにより、赤色発光素子２と青色発光素子３とを別個独立に点灯・消灯させるものである。
本実施形態においては、制御部は、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するランプコントローラ（発光強度制御手段）を備えている。

ランプコントローラとしては、例えば、赤色発光素子２または青色発光素子３に供給する電流の大きさを調節して、一部または全部の赤色発光素子２および／または一部または全部の青色発光素子３の発光強度を変化させることにより、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するものや、赤色発光素子２および／または青色発光素子３のうち、一部のみに所定の電流を供給することにより、点灯させる赤色発光素子２および／または青色発光素子３の数を制御して、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するものが挙げられる。

具体的には、例えば、図１に示す植物栽培用ランプ１は、ランプコントローラによって、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に同一の電流を供給させることにより、青色光の発光強度と赤色光の発光強度とが同じである出射光を光照射部１１から出射するものであってもよい。なお、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に同一の電流を供給する場合、植物栽培用ランプ１はランプコントローラを備えるものでなくてもよい。
また、図１に示す植物栽培用ランプ１は、例えば、ランプコントローラによって、青色発光素子３の発光強度を赤色発光素子２の発光強度の半分とすることにより、赤色光と青色光との発光強度比が２：１（赤色光：青色光）である出射光を光照射部１１から出射するものであってもよい。

また、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す植物栽培用ランプを用いた場合、例えば、ランプコントローラによって、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に同一の電流を供給させることにより、赤色光と青色光との発光強度比が２：１（赤色光：青色光）である出射光を光照射部から出射するものとしてもよい。なお、この場合、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に同一の電流を供給するので、植物栽培用ランプはランプコントローラを備えるものでなくてもよい。
また、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す植物栽培用ランプ１は、例えば、ランプコントローラによって、青色発光素子３の発光強度を赤色発光素子２の半分とすることにより、赤色光と青色光との発光強度比が４：１（赤色光：青色光）である出射光を光照射部から出射するものであってもよい。

光照射部１１からの赤色光と青色光の発光強度の比（赤色光：青色光）は、２：１〜９：１の範囲内であることが好ましく、２：１〜５：１の範囲内であることがより好ましい。赤色光と青色光の発光強度の比が上記範囲である場合、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度を高くすることによる植物の生長を促進させる効果が十分に得られる。赤色光と青色光の発光強度の比が上記範囲未満である場合、赤色光の発光強度と、青色光の発光強度との差を十分に確保できず、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度を高くすることによる植物の生長を促進させる効果が十分に得られない恐れがある。赤色光と青色光の発光強度の比が、上記範囲を超える場合、赤色光の発光強度が高すぎて、植物の生長を促進させる効果が十分に得られない恐れがある。

「植物栽培方法」
次に、本実施形態の植物栽培方法として、図１に示す植物栽培用ランプ１を用いて植物を栽培する方法を例に挙げて説明する。
本実施形態の植物栽培方法は、赤色光を植物に照射する手順（以下「赤色光照射ステップ」とも称する）と、青色光を植物に照射する手順（以下「青色光照射ステップ」とも称する）とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む（執行法）。

ここで、「一定期間」とは、植物栽培中の任意時間長の期間を意味する。この期間は最長で栽培全期間である。また、最短の期間は、本発明の効果が奏される限りにおいて任意に設定できる。この期間は、例えば時間（ｈｒ）を時間長の単位とするものであってよく、さらにより長い時間長単位（例えば日（ｄａｙ））あるいはより短い時間長単位（例えば分（ｍｉｎｕｔｅｓ））とするものであってもよいが、好ましくは、３時間から４８時間の範囲内である。そして本発明の「一定期間」には、１Ｈｚ以上の高い周波数での点滅照射は含まれない。
また、「別個独立」とは、上記期間内に、赤色光照射ステップと青色光照射ステップとが別々に存することを意味する。

赤色光照射ステップと青色光照射ステップは、上記期間内に少なくとも一工程ずつ含まれていればよい。赤色光照射ステップと青色光照射ステップは交互に連続して行ってもよいし、両ステップの間に、赤色光及び青色光を植物に同時照射する手順又は植物への光照射を休止する手順を挟んで不連続に繰り返して行ってもよい。

本発明に係る植物栽培方法は、種子が発芽した直後あるいは苗を植えた直後から収穫までの植物の栽培全期間において、任意のタイミングで開始あるいは終了され、任意時間長で適用され得るものとする。
本発明に係る植物栽培方法において栽培される植物は、特に限定されるものではなく、例えば、野菜類、いも類、きのこ類、果実類、豆類、穀物類、種実類、藻類、観賞用植物類、コケ類などが挙げられる。

本実施形態の植物栽培方法では、本実施形態の植物栽培用ランプ１を用いて、執行法を行うので、容易に生長させる植物に最適な人工光を照射でき、優れた生長促進効果が得られる。
また、本実施形態の植物栽培方法において、植物栽培用ランプ１をとして、制御部が、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するランプコントローラ（発光強度制御手段）を備えるものを用いることで、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を、栽培する植物の種類等に応じて、より植物の育成に適したものとすることができる。

本実施形態の植物栽培用ランプ１は、赤色発光素子２と青色発光素子３とを別個独立に点灯・消灯させる制御部を備えているので、執行法を行うことにより十分な生長促進効果が得られるように、生長させる植物に応じて、赤色光と青色光とを同時に照射したり交互に照射したり赤色光と青色光との照射時間を変化させたりすることができ、優れた生長促進効果が得られる。

また、本実施形態の植物栽培用ランプ１は、赤色発光素子２と青色発光素子３とを有する光照射部を備えているので、赤色光の照射手段と青色光の照射手段の２種類の照射手段を配置する場合と比較して、照射手段を配置する領域の確保が容易であるとともに、赤色光の照射方向と青色光の照射方向とのずれが少ないものとなる。

また、本実施形態の植物栽培用ランプ１の制御部が、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するランプコントローラを備えている場合、青色光と赤色光の強度比を容易に異ならせることができ、容易に生長させる植物に最適な強度比とすることができる。
また、本実施形態の植物栽培用ランプ１は、平面視長方形の長尺な光照射部１１を備えているため、従来の直管形蛍光灯などの照明器具と取り替えて、従来の照明器具が設置されている位置に容易に設置できる。

また、光照射部は、赤色発光素子に電気的に接続された赤色用変換手段と、青色発光素子に電気的に接続された青色用変換手段とを有していることが好ましい。赤色用変換手段は、入力された交流電力を直流電力に変換して出力するものであって、赤色発光素子に供給する出力電流を制御する機能を有するものである。また、青色用変換手段は、入力された交流電力を直流電力に変換して出力するものであって、青色発光素子に供給する出力電流を制御する機能を有するものである。
光照射部が、赤色用変換手段および青色用変換手段を備えるものである場合、光照射部に交流電源を入力して、赤色発光素子および青色発光素子に直流電力を供給できる。したがって、本発明の植物栽培用ランプを、従来の蛍光灯と同様に設置できる。また、光照射部が、赤色用変換手段および青色用変換手段を備えるものである場合、交流電力を直流電力に変換する変換手段を、植物栽培用ランプと別個に設置する場合と比較して、スペースの有効利用ができて望ましい。

さらに、光照射部が、平面視長方形の長尺であり、赤色用変換手段および青色用変換手段を備えるものである場合、一端側に赤色用変換手段に電気的に接続された赤色発光素子用の２つの入力端子が備えられ、他端側に青色用変換手段に電気的に接続された青色発光素子用の２つの入力端子が備えられていることが好ましい。この場合、光照射部の両端部に、赤色用変換手段と青色用変換手段とをそれぞれ配置しやすく、発熱源である赤色用変換手段および青色用変換手段を容易に分散して配置でき、放熱性に優れた植物栽培用ランプとなる。
また、本発明の植物栽培用ランプを用いて植物を栽培する場合、通常、複数本の植物栽培用ランプを同時に用いる。植物栽培用ランプを同時に複数本用いる場合には、複数本の植物栽培用ランプの発光強度を制御できる調光システムを用いることが好ましい。調光システムとしては、例えば、各植物栽培用ランプに供給する電力を個別に制御するものが挙げられる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態においては、本発明の植物栽培用ランプとして、制御部が発光強度制御手段を備えるものを例に挙げて説明したが、ランプコントローラを備えていなくてもよい。この場合、ランプコントローラを備える植物栽培用ランプと比較して、植物栽培用ランプに用いる部材を少なくすることができ、好ましい。

以下に示す実施例においては、生育状態を観察する対象の植物として、リーフレタス（品種：サマーサージ）を用いた。まず、リーフレタスの種子を６粒、育成ピートバンに等間隔に播種し、蛍光灯下（１２時間日長）において発芽させた。播種から発芽までの３日間は、何れの試験群においても、同一の光環境下に置いた。
その後、リーフレタスを、実施例１〜実施例５の光環境の異なる人工気象器内に置き、２４日間生育させた。実施例１〜実施例５において使用した人工気象器内の環境は、光照射条件以外、全て同一とし、気温２５〜２７℃、湿度６０％とした。

（実施例１）
実施例１では、植物栽培用ランプとして、赤色ＬＥＤ（中心波長：６６０ｎｍ、昭和電工製ＨＲＰ−３５０Ｆ）２４０個からなる赤色発光素子と、青色ＬＥＤ（中心波長：４５０ｎｍ、昭和電工製ＧＭ２ＬＲ４５０Ｇ）２４０個からなる青色発光素子とを有する光照射部と、光照射部を制御して、赤色発光素子と青色発光素子とを別個独立に点灯・消灯させる制御部とを備えるものを用いた。
光照射部においては、赤色発光素子と青色発光素子は図１のように配置した。

光照射部からの赤色光の発光強度である光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）を合計で１５０μｍｏｌ／ｍ^２ｓとし、青色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）も合計で１５０μｍｏｌ／ｍ^２ｓとした（赤色光と青色光の発光強度比は１：１）。
そして、赤色光のみを植物に照射する赤色光照射ステップと、青色光のみを植物に照射する青色光照射ステップとを、１日につき各色１２時間ずつ別々に連続して行った。なお、何れの光も照射しない時間は設けなかった。

（実施例２）
赤色ＬＥＤ（中心波長：６６０ｎｍ、昭和電工製ＨＲＰ−３５０Ｆ）３２０個からなる赤色発光素子と、青色ＬＥＤ（中心波長：４５０ｎｍ、昭和電工製ＧＭ２ＬＲ４５０Ｇ）１６０個からなる青色発光素子とを有する光照射部を備える植物栽培用ランプを用いたこと以外は、実施例１と同様に実験を行った。
光照射部においては、赤色発光素子と青色発光素子は図２（ａ）のように配置した。
光照射部からの赤色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は２００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、青色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は１００μｍｏｌ／ｍ^２ｓとした（赤色光と青色光の発光強度比は２：１）。

（実施例３）
実施例２と同様の光照射部と、ランプコントローラ（発光強度制御手段）を備える制御部とを有する植物栽培用ランプを用い、ランプコントローラにより赤色光と青色光との発光強度比を変化させたこと以外は、実施例１と同様に実験を行った。
光照射部からの赤色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は２２５μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、青色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は７５μｍｏｌ／ｍ^２ｓとした（赤色光と青色光の発光強度比は３：１）。

（実施例４）
実施例２と同様の光照射部と、ランプコントローラ（発光強度制御手段）を備える制御部とを有する植物栽培用ランプを用い、ランプコントローラにより赤色光と青色光との発光強度比を変化させたこと以外は、実施例１と同様に実験を行った。
光照射部からの赤色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は２５０μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、青色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は５０μｍｏｌ／ｍ^２ｓとした（赤色光と青色光の発光強度比は５：１）。

（実施例５）
発光素子の数の比が９：１であり、赤色発光素子と青色発光素子が図５（ｂ）に示すように配置された光照射部用いたこと以外は、実施例１と同様に実験を行った。
光照射部からの赤色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は２７０μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、青色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は３０μｍｏｌ／ｍ^２ｓとした（赤色光と青色光の発光強度比は９：１）。

（比較例）
赤色光と青色光の発光強度比を１：１とし、実施例１と同じ光量条件となるように、赤色光と青色光とが独立していないランプを用いて、赤色光および青色光を含む光を１日につき１２時間点灯し、１２時間消灯した。

実施例１〜５および比較例において２４日間生育させたリーフレタスについて、地上部の重さ（地上部新鮮重）を測定し、実施例１を１００％として質量比を求めた。その結果を表１に示す。

表１に示すように、赤色光と青色光の発光強度比が１：１である人工光を照射した実施例１と比較して、赤色光と青色光の発光強度比が２：１である人工光を照射した実施例２の方が、生長促進効果が高いことがわかった。さらに、実施例２と比較して、赤色光と青色光の発光強度比が３：１である人工光を照射した実施例３の方が、生長促進効果が高いことがわかった。また、実施例２と比較して、赤色光と青色光の発光強度比が５：１である人工光を照射した実施例４の方が、生長促進効果が高いが、実施例３と比較すると、実施例４の方が、生長促進効果が低いことがわかった。また、実施例１と比較して、赤色光と青色光の発光強度比が９：１である人工光を照射した実施例５の方が、生長促進効果が高いが、実施例２〜４と比較すると、実施例５の方が、生長促進効果が低いことがわかった。
また、赤色光および青色光を含む光を照射した比較例は、地上部新鮮重比が７０％であり、実施例１と比較して生長促進効果が低い事が分かった。
以上のような結果を示す植物としては、リーフレタスの他に、しそ、にら、みつば、クレソン、芽ネギ、トマト、イチゴ、メロン、ピーマン、オクラを例示することができる。

１…植物栽培用ランプ、２…赤色発光素子、２ａ…赤色素子群、３…青色発光素子、３ａ…青色素子群、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…光照射部。

Claims (9)

1. 赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む植物栽培方法（サーカディアンリズムに基づく栽培方法を除く）において使用されるランプであって、
   赤色光を出射する単数または複数の赤色発光素子と、青色光を出射する単数または複数の青色発光素子とを有する光照射部と、
   前記光照射部を制御して、前記赤色発光素子と前記青色発光素子とを別個独立に、３時間から４８時間の範囲内の間隔で、交互に連続して点灯・消灯させる（サーカディアンリズムに基づく栽培方法を除く）制御部とを備えることを特徴とする植物栽培用ランプ。
2. 前記光照射部は、前記赤色発光素子と前記青色発光素子とを同じパッケージに搭載した混色発光素子を有することを特徴とする請求項１に記載の植物栽培用ランプ。
3. 前記赤色発光素子と前記青色発光素子との発光強度比が、２：１〜９：１の範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の植物栽培用ランプ。
4. 前記光照射部が、複数の同一の赤色発光素子と複数の同一の青色発光素子とを備え、前記赤色発光素子の数と前記青色発光素子の数との比が２：１〜９：１の範囲内であり、前記赤色発光素子及び前記青色発光素子は規則的に混在して配置していることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の植物栽培用ランプ。
5. 前記制御部が、前記光照射部から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御する発光強度制御手段を備えるものであることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の植物栽培用ランプ。
6. 前記光照射部は、平面視長方形の長尺であり、汎用の直管形蛍光灯と互換する外形状であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の植物栽培用ランプ。
7. 前記光照射部は、前記赤色発光素子に電気的に接続された赤色用変換手段と、前記青色発光素子に電気的に接続された青色用変換手段とを有し、
   前記赤色用変換手段は、入力された交流電力を直流電力に変換して出力するものであって、前記赤色発光素子に供給する出力電流を制御する機能を有し、
   前記青色用変換手段は、入力された交流電力を直流電力に変換して出力するものであって、前記青色発光素子に供給する出力電流を制御する機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の植物栽培用ランプ。
8. 前記光照射部は、平面視長方形の長尺であり、一端側に前記赤色用変換手段に電気的に接続された前記赤色発光素子用の２つの入力端子が備えられ、他端側に前記青色用変換手段に電気的に接続された前記青色発光素子用の２つの入力端子が備えられていることを特徴とする請求項７に記載の植物栽培用ランプ。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の植物栽培用ランプを用いて植物を栽培する方法であって、
   赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを、３時間から４８時間の範囲内の間隔で、別個独立に、交互に連続して行うことを特徴とする植物栽培方法。

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