JP6075813B1 - 光照射装置ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光源サイズ・光質・光量を、容易に調整可能に標準化された光照射装置を得る。【解決手段】表面実装型の複数の発光ダイオード２，３は、矩形状の基板１Ａの一方面に、基板１Ａの一辺に平行な方向に等間隔に配列され、出力する光の指向角を調整可能なレンズキャップを搭載可能である。支線５，６は、発光ダイオード２のうち、一列に並ぶ発光ダイオード２をそれぞれ直列に接続する。第１の幹線７は、支線５，６それぞれの一方端と電気接続し、Ｙ軸方向に延びている。第２の幹線８は、支線５，６それぞれの他方端と電気接続し、Ｙ軸方向に延びている。第１の外部端子９は、第１の幹線７と外部の電気回路とを電気接続するために第１の幹線７の両端に設けられている。第２の外部端子１０は、第２の幹線８と外部の電気回路とを電気接続するために第２の幹線８の両端に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、光照射装置ユニットに関する。

植物工場の栽培用照明装置として用いられ、光合成に適した波長と高光量及びパルス点灯等の発光ダイオードの特徴を活かした光照射装置等が開示されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

特許第５７３２１５７号公報 特許第４９７１７０６号公報 特許第４９２４４３８号公報

植物育成のための研究・実証実験・実際に育成が行われる工場では、その目的に応じて光照射装置に求められる光源サイズ・光の波長（以下、「光質」ともいう）・光質毎の物理的光量（以下、「光量」とする）等が様々である。このため、研究、実証実験及び工場ごとに、光照射装置を個別に設計する必要がある。個別設計の労力を軽減するためには、光照射装置をできるだけ標準化し、光源サイズ・光質・光量を求められる量に調整し易くしておくのが望ましい。

植物を育成するための光照射装置の標準化の際の課題として、（Ａ）照射面の光量均一化、（Ｂ）配線の煩雑化、（Ｃ）複数の発光素子を内蔵した発光ダイオードからの出射光の光軸ずれが上げられる。ここで、照射面とは、光照射装置による光の照射により照らされる面のことであり、植物工場であれば、植物の育成面のことをいう。

（Ａ）照射面の光量均一化
照射面における光量が均一でない場合には、照射面における植物の育成状態に差が出るため、光照射装置では、光量が照射面において均一であることが要求される。

（Ｂ）配線の煩雑化
植物工場の中には、植物が育成される面が極めて大きいものがあり、大きな面に対応する多数の発光ダイオードが配列された光照射装置が必要になる。発光ダイオードの数が増えれば増えるほど、発光ダイオードに電力を供給するための配線は複雑になる。

（Ｃ）出射光の光軸ずれ
赤、緑、青の各色の発光素子を内蔵するいわゆる３ｉｎ１の発光ダイオードは、各色の出射光について出射中心角のずれ、いわゆる光軸ずれが生じる。この光軸ずれにより、照射面（植物の育成面）に照射される照射光の光質が場所によって偏るようになる。この偏りは、植物の育成に多大な影響を与える。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、光源サイズ・光質・光量を容易に調整可能に標準化された光照射装置ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光照射装置ユニットは、
矩形状の基板と、
前記基板の一方面上で、前記基板の外辺に平行な第１の方向に等間隔に配列され、出力する光の指向角を調整可能な凸レンズ状のレンズキャップをそれぞれ搭載可能な複数の表面実装型の発光ダイオードと、
前記発光ダイオードのうち、前記第１の方向に並ぶ発光ダイオードを直列に接続する支線と、
前記支線の一方端と電気接続し、前記基板の外辺に平行な第２の方向に延びる第１の幹線と、
前記支線の他方端と電気接続し、前記第２の方向に延びる第２の幹線と、
前記第１の幹線と外部の電気回路とを電気接続するために前記第１の幹線の両端に設けられた第１の外部端子と、
前記第２の幹線と外部の電気回路とを電気接続するために前記第２の幹線の両端に設けられた第２の外部端子と、
を備え、
前記発光ダイオードには、複数の異なる光質の光を発光する発光素子が実装されており、
前記支線、前記第１の幹線、前記第２の幹線、前記第１の外部端子及び前記第２の外部端子が、前記発光素子の光質毎に設けられ、
前記発光ダイオードに内蔵された複数の発光素子が前記第１の方向に並ぶように、前記発光ダイオード各々が前記基板に配設されており、
前記発光ダイオードは、前記第１の方向に複数列配列され、
前記第１の方向に直交する方向に隣接する発光ダイオードの向きが互いに逆向きとなるように前記発光ダイオードが配置されている。

前記支線には、流れる電流を一定に保つ定電流ダイオード又は電気抵抗が挿入されている、
こととしてもよい。

前記第１の幹線及び前記第２の幹線は、前記基板の他方面に設けられており、
前記第１の幹線及び前記第２の幹線は、スルーホールを介して、前記支線と電気接続されている、
こととしてもよい。

前記基板の他方面には、
前記発光ダイオードが設けられた発光領域の裏側の領域に放熱板が設けられている、
こととしてもよい。

前記発光ダイオードが同じ側を向くように前記基板が敷き詰められたときに、前記発光ダイオードの配列の中心から端部に向かって、出射光の指向角が狭くなるように、前記発光ダイオードに対してレンズキャップが取り付けられている、
こととしてもよい。

本発明に係る光照射装置ユニットでは、矩形状の基板上に複数の発光ダイオードが等間隔で配列されている。したがって、発光ダイオードが同じ側を向くように基板をその外辺を当接させて敷き詰め、等間隔に配列された様々な光源サイズの光照射装置を得ることができる。

また、本発明に係る光照射装置ユニットによれば、第１、第２の幹線に接続された第１、第２の外部端子は、第２の方向に延びる第１、第２の幹線の両端に形成されているので、発光ダイオードが同じ側を向くように基板を敷き詰めれば、対応する外部端子を基板間で近接させることができる。したがって、近接した外部端子を電気接続するだけで、簡単に、基板に跨がった発光ダイオードの直列並列回路を構成することができる。この結果、複数のユニットによって形成される光照射装置の回路構成を極めてシンプルなものとすることができる。

また、発光ダイオードは、出射する光を調整するレンズキャップを搭載可能であるため、各発光ダイオードで個別に、照射面に照射される光の光質・光量を容易に調整可能となる。例えば、発光ダイオードが配列の中心から端部に向かうにつれて、発光ダイオードから出射される光の指向角が狭くなるようにレンズキャップを装着すれば、照射面の光の光量を均一化することができる。

また、発光ダイオードに異なる光質の光を出射する複数の発光素子を内蔵している場合には、発光ダイオードは、内部の発光素子が配列された向きに配列される。また、発光ダイオードは、隣接するもの同士で発光素子の配列が逆となるように配置される。このようにすれば、隣接する発光ダイオードで、各色の光の出射中心軸のずれを逆向きとし、照射面における光の色の偏りを、隣接する発光ダイオードで相殺することができる。

以上の構成を有する光照射装置ユニットを用いて光照射装置を構成すれば、光源サイズ・光質・光量を容易に調整可能に標準化された調整可能な光照射装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る光照射装置ユニットの上面図である。 本発明の実施の形態１に係る複数の光照射装置ユニットから成る光照射装置の上面図である。 図３（Ａ）は、発光ダイオードの上面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３（Ｃ）は、他の発光ダイオードの上面図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、それぞれ指向角が異なるレンズキャップが搭載された発光ダイオードを示す図である。 図５（Ａ）は基板の表面を示す図である。図５（Ｂ）は、基板の裏面を示す図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、ジャンパー線により基板にまたがって接続された外部端子を示す図である。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）は、光照射装置ユニットの配列のバリエーションを示す図である。 光照射装置ユニットの配線の変形例を示す図である。 図９（Ａ）は、３ｉｎ１の発光ダイオードの光の出射方向の角度ずれを示す図である。図９（Ｂ）は、照射面における色の偏りを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る光照射装置ユニットの上面図である。 図１１（Ａ）は、色の偏りが相殺される様子を示す図である。図１１（Ｂ）は、Ｙ軸方向に隣接する発光ダイオードの発光素子の配列を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る複数の光照射装置ユニットから成る光照射装置の上面図である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、光照射装置ユニットの配列のバリエーションを示す図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る光照射装置ユニットのレンズキャップを付けてない場合の照射面における照射分布を示す図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る光照射装置ユニットのレンズキャップを付けた場合の照射面における照射分布を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１について説明する。図１に示すように、本実施の形態１に係る光照射装置ユニット１００Ａは、基板１Ａ上に、発光ダイオード２，３、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３が２次元配列された装置である。光照射装置ユニット１００Ａは、発光ダイオード２，３が同じ側を向くように基板１Ａが敷き詰められた状態で使用される（図２参照）。ここでは、まず、光照射装置ユニット１００Ａの構成について説明する。

本実施の形態に係る光照射装置ユニット１００Ａは、１枚の矩形状の基板１Ａを中心に構成されている。基板１Ａ上の一方面（＋Ｚ側の面）には、複数の発光ダイオード２、３、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３が配列されている。

複数の発光ダイオード２は、基板１ＡのＹ軸方向に延びる外辺に平行な方向に等間隔に複数列配列されている。各列の発光ダイオード２の間隔も、列内の発光ダイオード２の間隔と同じである。

発光ダイオード２は、表面実装型の発光ダイオードである。図３（Ａ）に示すように、発光ダイオード２には、赤色の光を出力する発光素子２Ｒ、緑色の発光素子２Ｇ、青色の光を出力する発光素子２Ｂが内蔵されている。すなわち、発光ダイオード２は、３ｉｎ１の発光ダイオードである。発光ダイオード２は、赤色、青色、緑色の各色の光を出射する。

図３（Ｂ）に示すように、発光ダイオード２には、発光素子２Ｒの正負の電極２Ｒ１，２Ｒ２をはじめ、発光素子２Ｇ，２Ｂ用の正負の電極が別々に設けられている。このように、発光ダイオード２では、発光素子２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを別々の電圧で駆動可能となっている。

なお、発光ダイオード２に代えて、図３（Ｃ）に示すような１ｉｎ１の発光ダイオード２’を用いてもよい。発光ダイオード２’の発光素子２Ａは、発光素子２Ｒ，２Ｇ，２Ｂのいずれかである。対応する光質の発光ダイオード２’を各光質に対応する支線５に接続すればよい。

複数の発光ダイオード３は、基板１Ａの一辺に平行な方向に等間隔に複数列配列されている。複数の発光ダイオード３は、例えば、遠赤色の光を出射する表面実装型の発光ダイオードである。複数の発光ダイオード３は、発光ダイオード２から出射される光では得られない光質の光を出射するためと、発光ダイオード３の同じ光質の光の光量を増量するために設けられている。

言い換えれば、発光ダイオード２，３は、ＸＹ平面上にマトリクス状に等間隔で配列されている。発光ダイオード２はＸ軸方向及びＹ軸方向に等間隔で配列され、発光ダイオード３は、発光ダイオード２の間に設けられている。

発光ダイオ−ド２，３には、例えば図３（Ｂ）に示すように、それぞれ、レンズキャップ４が搭載されている。レンズキャップ４は、発光ダイオード２，３から出射する光の指向角を調整可能な凸レンズとしての役割を果たす。指向角の選択により、発光ダイオード２，３から出射される放射強度を選択することができる。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、本実施の形態では、３種類のレンズキャップ４が用意されている。図４（Ａ）に示すレンズキャップ４（４Ａ）は、指向角が最も狭くなっており、指向角が狭くなった分、光量が大きくなっている。また、図４（Ｂ）に示すレンズキャップ４（４Ｂ）は、指向角が、レンズキャップ４（４Ａ）の次に狭くなっている。そして、図４（Ｃ）に示すレンズキャップ４（４Ｃ）の指向角が一番広くなっている。

図１に戻り、各発光ダイオード２，３に電力を供給すべく、基板１Ａ上には、配線パターンが形成されている。配線パターンは、支線５，６と、第１の幹線７、第２の幹線８とに分類される。

支線５は、複数の発光ダイオード２のうち、Ｙ軸方向に一列に並ぶ発光ダイオード２をそれぞれ直列に接続する。支線５は、発光ダイオード２の発光素子２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３とそれぞれ接続するために一列につき３本設けられている。

支線６は、複数の発光ダイオード３のうち、Ｙ軸方向に一列に並ぶ発光ダイオード３、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３をそれぞれ直列に接続する。

第１の幹線７、第２の幹線８は、３本の支線５と１本の支線６それぞれに対応してそれぞれ計４本設けられている。第１の幹線７は、Ｙ軸方向に延びており、複数の支線５，６それぞれの一方端（＋Ｙ端）と電気接続している。第２の幹線８は、Ｙ軸方向に延びており、複数の支線５，６それぞれの他方端（−Ｙ端）と電気接続している。

第１の幹線７のＹ軸方向両端、かつ、基板１Ａの外縁近傍には、第１の外部端子９が設けられている。第１の外部端子９は、第１の幹線７と外部の電気回路とを電気接続するために設けられている。

第２の幹線８のＹ軸方向両端、かつ、基板１Ａの外縁近傍には、第２の外部端子１０が設けられている。第２の外部端子１０は、第２の幹線８と外部の電気回路とを電気接続するために設けられている。

基板１Ａ上には、複数の支線５，６、第１の幹線７、第２の幹線８、第１の外部端子９及び第２の外部端子１０が、発光素子の光質（赤、緑、青、遠赤）毎に定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３が設けられている。これにより、同じ支線５，６に接続された複数の発光ダイオード２，３を同一電圧で動作させ、各発光素子での発光強度を均等にすることができる。

実際には、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、第１の幹線７及び第２の幹線８は、基板１Ａの他方面（−Ｚ側の面）に設けられている。第１の幹線７及び第２の幹線８は、スルーホールを介して、複数の支線５，６と電気接続されている。これにより、基板１Ａの＋Ｚ面の配線パターンを簡素化することができるうえ、基板１ＡをＸＹ面内に小型化することができる。

なお、図５（Ｂ）に示すように、基板１Ａの−Ｚ側の面には、複数の発光ダイオード２，３、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３が設けられた発光領域の裏側の領域に放熱板１１が設けられている。放熱板１１には、基板１Ａを構成する電気的導通する銅箔面が用いられている。この放熱板１１により、発光ダイオード２，３で発生する熱を放熱し易くなっている。これにより、発光ダイオード２，３をより安定して動作させることができる。

図２に示すように、光照射装置ユニット１００Ａが、複数の発光ダイオード２，３が同じ側を向くように複数の基板１Ａが敷き詰められて光照射装置が構成されている。この状態で、図６（Ａ）に示すように、複数の基板１Ａにまたがって隣接する第１の外部端子９同士が、ジャンパー線１２等で接続される。同様に、図６（Ｂ）に示すように、複数の基板１Ａにまたがって隣接する第２の外部端子１０同士がジャンパー線１２等で接続される。これにより、複数の基板１Ａに跨がって発光ダイオード２，３、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３が直列回路を並列に接続した回路が構成される。この回路は、各電源回路に接続され、電源回路（不図示）から流れる電流に応じて、発光ダイオード２の各色の発光素子２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ及び発光ダイオード３を発光させる。

本実施の形態では、各光照射装置ユニット１００Ａの発光ダイオード２，３に対して、それぞれ場所に応じたレンズキャップ４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）が搭載される。図２に示すように、角部に配置された光照射ユニット１００Ａ（符号Ａが付されている）の発光ダイオード２，３には、レンズキャップ４（４Ａ）が搭載される。また、外辺側の光照射装置ユニット１００Ａ（符号Ｂが付されている）の発光ダイオード２，３には、レンズキャップ４（４Ｂ）が搭載される。さらに、中央の光照射装置ユニット１００Ａ（符号Ｃが付されている）の発光ダイオード２，３には、レンズキャップ４（４Ｃ）が搭載される。

このようにすれば、複数の発光ダイオード２，３の配列の中心から端部に向かって、出射光の指向角が狭くなるように、複数の発光ダイオード２，３に対して、レンズキャップ４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を取り付けることができる。この場合、発光ダイオード２，３は２次元配列されているため、発光ダイオード２，３の配列領域の中心から外周に向かって、レンズキャップ４の指向角が狭くなる。

これにより、照射面（植物の育成面）の外周付近の１点の光量に寄与する発光ダイオード２の数は、照射面の中央付近１点の光量に寄与する発光ダイオード２，３の数より少なくなるものの、外周付近の１点に到達する各発光ダイオード２，３の光は、中央の１点に到達する各発光ダイオード２，３の光より強くなるため、照射面外周側の光量が高くなって、照射面全体における光量分布を均一なものとすることができる。このようにすれば、照射面中央の植物に対して、照射面外周の植物の育成が遅れるのを回避することができる。

また、レンズキャップ４は凸レンズの役割を果たすので、レンズキャップ４を発光ダイオード２，３に取り付けることによって、全体的に照射面における照射光の光量増やすことができる。

光照射装置ユニット１００Ａの敷き詰め方は、図２に示すものには限られない。例えば、図７（Ａ）に示すように、光照射装置ユニット１００Ａを２行２列に配置してもよいし、図７（Ｂ）に示すように、光照射装置ユニット１００Ａを３行２列に配置してもよい。また、図７（Ｃ）に示すように、光照射装置ユニット１００Ａを４行４列に配置してもよい。このように、様々な光源サイズの光照射装置を構成することができる。

本実施の形態によれば、配列状態がどのようなものであっても、レンズキャップ４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を用いて、発光ダイオード２，３から出射される出射光の指向角及び強度を調整しているため、光照射装置ユニット１００Ａの配列に関わらず、発光ダイオード２，３の全体の配列領域の中心から外側に向けて出射する光の指向角が狭くなるように、レンズキャップ４を搭載することができる。

例えば、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、内側の領域の発光ダイオード２，３に指向角の広いレンズキャップ４（４Ｃ）を搭載し、外側の領域の発光ダイオード２，３に指向角の狭いレンズキャップ４（４Ａ）を搭載すれば、照射面での光の光量を均一化することができる。また、図７（Ｃ）に示すように、内側の領域の発光ダイオード２，３に指向角の広いレンズキャップ４（４Ｃ）を搭載し、その外側の領域の発光ダイオード２，３にレンズキャップ４（４Ｂ）を搭載し、最も外側の領域の発光ダイオード２，３にレンズキャップ４（４Ａ）を搭載するようにしてもよい。このようにしても、照射面の光量を均一化することができる。

以上詳細に説明したように、光照射装置ユニット１００Ａによれば、矩形状の基板１Ａ上に複数の発光ダイオード２，３が等間隔に２次元配列されて形成されている。したがって、複数の発光ダイオード２，３が同じ側を向くように基板１Ａを敷き詰めれば、所望の光源サイズの光照射装置を得ることができる。

また、光照射装置ユニット１００Ａによれば、第１、第２の幹線７，８に接続された第１、第２の外部端子９，１０は、Ｙ軸方向に延びる第１、第２の幹線７，８の両端に接続されているので、複数の発光ダイオード２，３、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３が同じ側を向くように基板１Ａを敷き詰めれば、第１、第２の外部端子９，１０を基板１Ａ間で近接させることができる。したがって、近接した第１、第２の外部端子９，１０を電気接続するだけで、簡単に、基板１Ａに跨がった発光ダイオード２，３の直列並列回路を構成することができる。この結果、複数の光照射装置ユニット１００Ａによって形成される光照射装置の回路構成を極めてシンプルなものとすることができる。

また、各発光ダイオード２，３は、出射する光を集光するレンズキャップ４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を搭載可能であるため、各発光ダイオード２，３で個別に、照射面に照射される光質・光量を容易に調整可能となる。本実施の形態では、発光ダイオード２，３が配列の中心から端部に向かうにつれて、発光ダイオード２，３から出射される光の指向角が狭くなるようにレンズキャップを装着するので、照射面の光の光量を均一化することができる。

なお、図８には、光照射装置ユニット１００Ａの変形例である光照射装置ユニット１００Ｂが示されている。光照射装置ユニット１００Ａ’では、支線５，６はＸ軸方向に延びており、この方向で発光ダイオード２，３、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３を直列に接続している。光照射装置ユニット１００Ａ，１００Ａ’を比較すると、光照射装置ユニット１００Ａ’の方が、支線５，６を、第１、第２の幹線７，８の方へ伸ばすＸ軸方向の配線が不要となるので、配線としては、よりシンプルなものとなる。このように、支線５，６と第１、第２の幹線７，８を平行とする必要はない。

実施の形態２．
まず、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２でも、発光ダイオードとして３ｉｎ１の発光ダイオードが用いられている。

まず、３ｉｎ１の発光ダイオードの特性について説明する。図９（Ａ）は、３ｉｎ１の発光ダイオードを並べて配置した時の各色の光出射方向を示す。図９（Ａ）に示すように、３ｉｎ１の発光ダイオードでは、赤色の発光素子２Ｒが中心に配置されており、その一方側に緑色の発光素子２Ｇが配置され、反対側に青色の発光素子２Ｂが実装されている。これにより、レンズキャップ４を介して発光素子２Ｒ，２Ｂ，２Ｇから出射される光には、角度ずれ（光軸ずれ）が発生する。この光軸ずれは、図９（Ｂ）に示すように、照射面Ｆにおける色の偏りを引き起こす。この色の偏りは、植物の育成等に不均一性をもたらず。図１０に示す光照射装置ユニット１００Ｂは、このような照射面による光の色の偏りを解消する。

図１０に示すように、本実施の形態に係る光照射装置ユニット１００Ｂは、基板１Ｂを中心に構成されている。基板１Ｂ上の一方面（＋Ｚ側の面）には、複数の発光ダイオード２，３が配列されている。複数の発光ダイオード２は、基板１ＢのＹ軸方向に延びる外辺に平行な方向に等間隔に２列配列されている。また、複数の発光ダイオード３は、基板１ＢのＹ軸方向に延びる外辺に平行な方向に等間隔に１列配列されている。

支線５は、複数の発光ダイオード２のうち、Ｙ軸方向に一列に並ぶ発光ダイオード２をそれぞれ直列に接続する。支線５は、発光ダイオード２の発光素子２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３とそれぞれ接続するために一列につき３本設けられている。

支線６は、複数の発光ダイオード３のうち、Ｙ軸方向に一列に並ぶ発光ダイオード３、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３をそれぞれ直列に接続する。

第１の幹線７、第２の幹線８は、３本の支線５と１本の支線６それぞれに対応してそれぞれ計４本設けられている。第１の幹線７は、Ｙ軸方向に延びており、複数の支線５，６それぞれの一方端（＋Ｙ端）と電気接続している。第２の幹線８は、Ｙ軸方向に延びており、複数の支線５，６それぞれの他方端（−Ｙ端）と電気接続している。

光照射装置ユニット１００Ｂでは、各発光ダイオード２に実装された複数の発光素子２Ｒ，２Ｇ，２ＢがＹ方向に並ぶように、複数の発光ダイオード２各々が基板１Ｂに配設されている。複数の発光ダイオード２は、Ｙ軸方向に並んでいる。これにより、図１１に示すように、Ｙ軸方向については、隣接する発光ダイオード２同士の光が補いあって、色の偏りが軽減される。

また、本実施の形態では、発光ダイオード２がＸ軸方向に２列並んでいる。本実施の形態では、図１１（Ａ）に示すように、Ｙ軸方向に並ぶ発光ダイオード２の各列について、発光ダイオード２の赤、緑、青の発光素子２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの並び順が逆になっている。すなわち、Ｙ軸方向に直交する方向に隣接する発光ダイオード２の向きが互いに逆向きとなるように複数の発光ダイオード２が配置されている。

このようにすれば、図１１（Ａ）に示すように、Ｙ軸方向に隣接する発光ダイオード２の間で、同じ色の光の出射方向の傾斜方向が逆向きとなるので、それらの間で出射方向の傾斜を相殺することができる。この結果、照射面における光の色の偏りをさらに低減することができる。

このような配置を実現するために、本実施の形態では、基板１Ｂ上の支線５の配線パターンは、矩形波状に折れ曲がっている。

３本の支線５と１本の支線６にはそれぞれ、定電流ダイオード（ＣＣＲ）１３が挿入されている。このようにすれば、同じ支線５，６に接続された複数の発光ダイオード２，３を同一電圧で動作させることができる。

本実施の形態に係る光照射装置ユニット１００Ｂも、図１２に示すように、Ｙ軸方向に連結することにより、所望の長さの光照射装置を構成することができる。また、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向や、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に光照射装置ユニット１００Ｂを連結して所望の大きさの光照射装置を構成し、面光源を構成することができる。

本実施の形態でも、発光ダイオ−ド２，３に、レンズキャップ４が搭載されている。レンズキャップ４は、発光ダイオード２，３から出射される光の指向角を調整可能な凸レンズとしての役割を果たす。指向角の調整により、発光ダイオード２，３から出射される光量を調整することができる。

この場合、＋Ｙ端、−Ｙ端に実装されている発光ダイオード２，３に搭載するレンズキャップ４の指向角を狭くすることにより、Ｙ軸方向に関して、照射面（植物の育成面）における光量をより強く、かつ、より均一化することができる。このようにすれば、Ｙ軸方向中央の植物に対して、Ｙ軸方向両端の植物の育成が遅れるのを回避することができる。

上記各実施形態では、複数の発光ダイオード２，３を、複数列配列したが、発光ダイオード２，３の配列は一列であってもよい。この場合でも、両端側の発光ダイオード２，３に搭載される狭い指向角を持ったレンズキャップ４（４Ａ）を内側の発光ダイオード２，３に搭載される広い指向角を持ったレンズキャップ４（４Ｃ）を配置する事によって照射面の光量を均一化することができる。

図１４（Ａ），図１４（Ｂ）には、レンズキャップ４を搭載していない場合の照射面における光量分布が示され、図１５（Ａ），図１５（Ｂ）には、レンズキャップ４を搭載した場合の照射面における光量分布が示されている。図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）と、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）とを比較すると、レンズキャップ４を付けることにより、照射面の光量が大きくなり、かつ、長手方向に均一になっているのがわかる。

以上述べたように、上記各実施の形態によれば、各発光ダイオード２，３は、出射する光を集光するレンズキャップ４を搭載可能であるため、発光ダイオード２，３から出射される光の光量を調整可能となる。以上の構成を有する光照射装置ユニット１００Ａ，１００Ａ’，１００Ｂを用いて光照射装置を構成すれば、光源サイズ・光質・光量を、求められる光量に調整可能な光照射装置を得ることができる。

本発明は、上記各実施の形態に係るものには限られない。光照射装置ユニット１００Ａ，１００Ａ’，１００Ｂにおける発光ダイオードの配列の数は、適宜変更することが可能である。また、発光ダイオードは３ｉｎ１ダイオードでなくてもよい。また、レンズキャップ４の種類は、３つには限れず、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本発明は、例えば、植物工場における植物の育成用の光照射装置に適用することができる。この光照射装置は、例えば植物・藻類等の育成用・補光用・電照用光照射、化学物質分解用光照射、集魚灯、殺菌用光照射等に用いられる。

１Ａ，１Ｂ 基板
２ 発光ダイオード（３ｉｎ１）
２’ 発光ダイオード（１ｉｎ１）
２Ａ，２Ｒ，２Ｂ，２Ｇ 発光素子
２Ｒ１，２Ｒ２ 電極
３ 発光ダイオード（１ｉｎ１）
４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ） レンズキャップ
５，６ 支線
７ 第１の幹線
８ 第２の幹線
９ 第１の外部端子
１０ 第２の外部端子
１１ 放熱板
１２ ジャンパー線
１３ 定電流ダイオード（ＣＣＲ）
１００Ａ，１００Ａ’，１００Ｂ 光照射装置ユニット
Ｆ 照射面

Claims (5)

1. 矩形状の基板と、
   前記基板の一方面上で、前記基板の外辺に平行な第１の方向に等間隔に配列され、出力する光の指向角を調整可能な凸レンズ状のレンズキャップをそれぞれ搭載可能な複数の表面実装型の発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードのうち、前記第１の方向に並ぶ発光ダイオードを直列に接続する支線と、
   前記支線の一方端と電気接続し、前記基板の外辺に平行な第２の方向に延びる第１の幹線と、
   前記支線の他方端と電気接続し、前記第２の方向に延びる第２の幹線と、
   前記第１の幹線と外部の電気回路とを電気接続するために前記第１の幹線の両端に設けられた第１の外部端子と、
   前記第２の幹線と外部の電気回路とを電気接続するために前記第２の幹線の両端に設けられた第２の外部端子と、
   を備え、
   前記発光ダイオードには、複数の異なる光質の光を発光する発光素子が実装されており、
   前記支線、前記第１の幹線、前記第２の幹線、前記第１の外部端子及び前記第２の外部端子が、前記発光素子の光質毎に設けられ、
   前記発光ダイオードに内蔵された複数の発光素子が前記第１の方向に並ぶように、前記発光ダイオード各々が前記基板に配設されており、
   前記発光ダイオードは、前記第１の方向に複数列配列され、
   前記第１の方向に直交する方向に隣接する発光ダイオードの向きが互いに逆向きとなるように前記発光ダイオードが配置されている、光照射装置ユニット。
2. 前記支線には、流れる電流を一定に保つ定電流ダイオード又は電気抵抗が挿入されている、
   請求項１に記載の光照射装置ユニット。
3. 前記第１の幹線及び前記第２の幹線は、前記基板の他方面に設けられており、
   前記第１の幹線及び前記第２の幹線は、スルーホールを介して、前記支線と電気接続されている、
   請求項１又は２に記載の光照射装置ユニット。
4. 前記基板の他方面には、
   前記発光ダイオードが設けられた発光領域の裏側の領域に放熱板が設けられている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の光照射装置ユニット。
5. 前記発光ダイオードが同じ側を向くように前記基板が敷き詰められたときに、前記発光ダイオードの配列の中心から端部に向かって、出射光の指向角が狭くなるように、前記発光ダイオードに対してレンズキャップが取り付けられている、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の光照射装置ユニット。

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