JPH0349530B2

JPH0349530B2 -

Info

Publication number: JPH0349530B2
Application number: JP62219782A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kobayashi; Yoshinori Anzai; Hiroyoshi Yamazaki; Mari Yamanoshita
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-09-02
Filing date: 1987-09-02
Publication date: 1991-07-29
Also published as: JPS6463318A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、植物育成用照明方法とそれに使用
する植物育成用蛍光ランプ、特に、植物の育成に
効果的な光を一定のエネルギー強度範囲で照射す
る植物育成用照明方法とその光を放射する植物育
成用蛍光ランプに関するものである。

〔従来の技術〕

生育環境を制御した農作物などの植物の生育施
設では、生長に必要な光を人工照明で、あるいは
太陽光を主とし人工照明で、それを補なうなどに
より供給する方法が提案されている。この種の照
明としては、植物の生育メカニズムの研究から、
光合成感度、たとえば、第４図に示すDIN5031
に規定される感度曲線に合致するように、波長が
400〜500nｍの青成分の光と600〜700nｍの赤成
分の光を、500〜600nｍの緑色成分の光より強く
放射するスペクトル分布を用いている。

特公昭46−26804号公報、特公昭44−22458号公
報に示したものは、蛍光ランプでこれを実現した
ものであり、使用する蛍光体の種類、混合比を変
えてこれを実現している。また、特公昭41−7550
号公報、特公昭46−19394号公報に示したものは、
メタルハライドランプで実現したものであり、封
入金属の組成、封入量を最適化して前記の目的を
達成したものである。いずれも、波長が400〜
500nｍの青成分の光と600〜700nｍの赤成分の光
を500〜600nｍの緑成分の光より増加させ、光合
成効率を上げようとするものである。

近年、光を含めた栽培条件を完全に制御して植
物を栽培する、いわゆる植物工場が注目され、そ
の実用化の検討がされている。植物工場は、環境
条件を完全に制御しているため、高品質で周年栽
培が可能などいままで自然環境下で得られない
数々のメリツトがある。一方、人工照明下で植物
を栽培しようとする場合、照明電力費は、栽培費
用の大きな部分を占めるので問題となる。とりわ
け変動費の大きな部分を占める照明費用が高いこ
とが問題で、照明電力費をできるだけ下げるた
め、照明の放射エネルギー強度をできるだけ低下
させて栽培しようとするこころみがなされてき
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この低放射強度で栽培する場
合、従来の青成分と赤成分の光を強めた光合成に
有効とされているスペクトル分布を有するランプ
を使用すると、その植物の成長は形状やかたさな
ど品質面が特異なものとなる難点があつた。たと
えば、完全に環境条件を制御した条件下でサラダ
菜、サニーレタスなどの洋菜類を低放射強度で栽
培すると、光放射強度で栽培するよりも、葉の長
さが細長く、徒長傾向になり、かたさが低下し軟
弱化してしまい、ある程度以下の放射強度にする
ことができないという問題点があつた。

この発明は、前記のような問題点を解消するた
めになされたもので、光のスペクトル分布と植物
の生長度の関係を詳細に検討し、低放射強度でも
効率よく栽培可能な照明方法を提供することを目
的とする。

また、別の発明生は育しようとする植物に光を
効率よく放射する蛍光ランプを提供することを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、この発明に係る植物育成用照明方法
においては、植物に照射する光のスペクトル分布
を、波長が400〜700nｍの間でそのエネルギー比
率を400〜500nｍ間の青色成分を30±５％、500
〜600nｍ間の緑色成分を30±５％、600〜700nｍ
間の赤成分を40±５％とするとともに、その照射
エネルギー強度を光量子照射強度で80〜155μE／
m²・ｓとし、低照射強度でも効率よく栽培できる
直物育成用照明方法を提供することにより、この
発明の目的を達成しようとするものである。

また、別の発明においては、育成しようとする
植物に照射する放射エネルギー分布を、ユウロピ
ウム付活ストロンチウム・バリウムクロロ燐酸塩
蛍光体、ユウロピウム付活ストロンチウム硼リン
酸塩蛍光体、ユウロピウム付活酸化イツトリウム
蛍光体およびスズ付活燐酸ストロンチウム・マグ
ネシウム蛍光体などの特定の蛍光体を混合使用し
て効率よく得る植物育成用蛍光ランプを提供する
ことにより、前記別の発明の目的を達成しようと
するものである。

〔作用〕

以上のような構成により、この発明の照明条件
下で、人工光を使用して植物を栽培した場合、
100μE／m²・ｓ程度の低照射強度でも、植物の形
状や品質を低下させることなく栽培が可能にな
る。

また、別の発明においては、育成しようとする
植物に照射する最適なエネルギー分布をランプ単
位消費電力当り0.18Wの量とし、効率よく放出す
るランプを使用するので栽培に使用する照明のエ
ネルギー効率が上がるものである。

〔実施例〕

以下に、この発明を実施例に基づいて説明す
る。

実施例１第１図はこの発明に係る一実施例を適用した植
物育成施設における照明装置の概念を示す図であ
る。図において、１は植物育成施設、２ａ，２ｂ
……２ｄはランプを備えた照明器具、３は栽培植
物である。

第２図はこの発明の照明条件を求める栽培装置
に使用した別の発明の植物育成用蛍光ランプの一
実施例としての蛍光ランプである。第２図におい
て、蛍光ランプ４は内面に蛍光体被膜５を設けた
ガラス管６よりなり、その両端に電極７を有し、
かつ内部には水銀蒸気およびアルゴン、ネオンな
どの不活性希ガスが封入しており、一般の蛍光ラ
ンプと同一構造である。８，９は電極７を支持し
た導入線で、ガラス管６の端部に封着している。
１０，１１はガラス管６の端部に固着した口金１
２に絶縁して取付けた接続ピンであり、導入線
８，９の端部が接続してある。この蛍光体被膜５
を構成する蛍光体成分として、青成分を主に発光
するユウロピウム付活ストロンチウム、バリウム
クロロ燐酸塩蛍光体15％、ユウロピウム付活スト
ロンチウム硼リン酸塩蛍光体８％、緑色成分を主
に発光するマンガン付活硅散亜鉛蛍光体７％と赤
色成分を主に発光するユウロピウム付加酸化イツ
トリウム蛍光体30％、スズ付活燐酸ストロンチウ
ム・マグネシウム蛍光体40％よりなる組成とし、
蛍光ランプ４を製作した。このランプの分光エネ
ルギー分布は第３図に示すものとなり、その分光
エネルギー比は、波長が400〜500nｍ間の青成分
が31％、500〜600nｍ間の緑色成分が30％、600
〜700nｍの赤色成分39％であり、また、波長が
400〜700nｍ間のランプの放射効率は20ワツト形
ランプで0.198W／ランプＷであつた。この実施
例ランプと従来の植物育成用として製作している
波長が400〜500nｍ間の青成分光と600〜700nｍ
間の赤成分光を500〜600nｍ間の緑色成分光より
増加させたランプとを、完全人工環境制御下でい
ろいろ照射強度を変えてサラダ菜を栽培した。栽
培環境条件は、温度22±１℃、相対湿度70±２、
％CO₂温度1000±500ppm、溶液温度22±１℃と
し、播種後21日で促成栽培室に移し、24時間連続
照射下で栽培比較を行なつた。第５図にその結果
を示す。

第５図において、○印は適当、△印はやや問
題、×印は問題であることを意味しており、照射
強度の高い場合、従来ランプは徒長度、軟弱度と
も適当なものが得られるが、低くなると問題が起
きる。これに対して、この別の発明の一実施例の
ランプは、照射強度が高いと、徒長度、軟弱度と
もやや過度になり、ややかたく丸みを帯び問題と
なるが、低くなると適当な成長を示し、また、低
過ぎるとエネルギー不足となり、徒長し、かつ成
長度が低下した。したがつて、この別の発明の一
実施例のランプは、従来のランプに比較し省電力
的に有利な低照射条件、すなわち光量子照射強度
で80〜155μE／m²・ｓの範囲で栽培するのに適し
ている。また、ランプの波長が400〜700nｍ間の
放射エネルギー効率も20ワツト形ランプで従来の
ランプの値0.176W／ランプＷより大きい
0.198W／ランプＷであり省電力的にも有利に達
成できる。

この発明の上気一実施例１によれば、植物への
照射条件は波長が400〜700nｍ間の照射エネルギ
ーの比率を 400〜500nｍ間に30±５％ 500〜600nｍ間に30±５％ 600〜700nｍ間に40±５％とし、栽培物への照射光量子強度を80〜155μE／
m²・ｓとしたことにより、光の低照射エネルギー
時の植物の光合成メカニズムと形態、形成メカニ
ズムに対応するように光の分光エネルギー比率を
選択したので、従来の照射エネルギー強度よりも
低い状態であつても良好な植物の栽培ができ、人
工環境下で植物を栽培する場合の電力費を低減し
うるという効果がある。

実施例２実施例２として、実施例１で用いた蛍光体の組
成比をいろいろ変化し、波長が400〜700nｍの
青・緑・赤の各成分割合を変化した蛍光ランプを
製作し、実施例１と同様の栽培試験を実施した。
その結果、栽培物に照射する照射エネルギー比率
が、400〜500nｍ間を25〜35％、500〜600nｍ間
を25〜35％、600〜700nｍ間を35〜45％のとき実
施例１と同様な良結果を得た。また、波長が400
〜600nｍ間の放射エネルギー効率が0.18W／ラン
プＷのランプであれば、従来ランプより省電力的
に目標を達成できた。

（他の実施例）前記実施例１および実施例２では、蛍光体を数
種混合して所望の分光エネルギー分布を持つ蛍光
ランプを製作して用いたが、これをおのおの蛍光
体を単独あるいは複数用いて製作したランプを複
数用い、その混合光が前記実施例１および実施例
２の照射エネルギー比率、照射エネルギー強度の
範囲にあれば同様の効果を示した。

また、前記実施例では、検討のしやすいため
に、蛍光ランプを用いて説明したが、これに限定
されるものではなく、高圧放電灯、たとえば高圧
ナトリウムランプとメタルハライドランプのよう
な他の放電灯を用いて分光照射エネルギー比率、
照射強度を得ても、前記実施例と同様の効果を奏
する。

なお、前記実施例では、栽培対象物としてサラ
ダ菜、サニーレタス、中国野菜など葉菜類全般に
その効果を確認したが、いちごなどにも効果が認
められ、広く人工環境下で栽培する植物に効果を
奏するものである。

また、この効果は、人工光を自然光の補光とし
て用いる場合でも同様の効果を示すことはいうま
でもない。

〔発明の効果〕

以上に、説明してきたように、この発明によれ
ば、光の低照射エネルギー時の植物の光合成メカ
ニズムと形態、形成メカニズムに対応するよう
に、光の分光エネルギー比率を選択したので、従
来の照射エネルギー強度より低い状態でも良好な
栽培ができ、人工環境下で植物を栽培する場合の
電力費を低減し得る効果がある。

また、この発明の別の発明は、放射エネルギー
比率を効率のよい蛍光体を選択使用することによ
つて、効率のよい育成用の蛍光ランプを得ること
ができるので、省電力的に植物を育成することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る一実施例を適用した植
物育成施設の概念説明図、第２図はこの発明の照
明条件を達成する一実施例としての蛍光ランプの
構造図、第３図はこの発明の照明条件を作り出す
のに用いる蛍光ランプの分光エネルギー分布図、
第４図はDIN5031の光合成分光特性曲線を示す
図、第５図はランプの照射強度による徒長度およ
び軟弱度の比較表である。１……植物育成施設、２……照明器具、３……
栽培物、４……蛍光ランプ、なお、各図中、同一
符号は同一部分または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１植物を人工光源を用いて栽培する育成方法に
おいて、植物への照射条件は波長が400〜700nｍ
間の照射エネルギーの比率を 400〜500nｍ間に30±５％ 500〜600nｍ間に30±５％ 600〜700nｍ間に40±５％とし、栽培物への照射光量子強度を80〜155μE／
m²・ｓとしたことを特徴とする植物育成用照明方
法。２波長が400〜700nｍ間の放射エネルギーの比
率を 400〜500nｍ間に30±５％ 500〜600nｍ間に30±５％ 600〜700nｍ間に40±５％とし、400〜700nｍ間の放射効率を0.18W／ラン
プＷ以上となるように数種の蛍光体を混合被着し
てなることを特徴とする植物育成用蛍光ランプ。３前記蛍光ランプは、蛍光体として少なくとも
ユウロピウム付活ストロンチウム・バリウムクロ
ロ燐酸塩蛍光体、ユウロピウム付活ストロンチウ
ム硼リン酸塩蛍光体、ユウロピウム付活酸化イツ
トリウム蛍光体およびスズ付活燐酸ストロンチウ
ム・マグネシウム蛍光体よりなる混合蛍光体を被
着したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の植物育成用蛍光ランプ。