JPS60192525A - 植物育成用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は植物の生育に必要な光を太陽電池を　−用い
て供給する人工照明装置に関するものであり。

放電灯を光源として用い、高効率化を図るものである。

〔従来技術〕

生育環境を制御した植物（主に農作物）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２人工照明でそれを補うなどにより供給する方法が提
案されている。この種の照明装置として、植物の生育メ
カニズムの研究から夜間と昼間に相当する明ｌｉｔ　Ｉ
Ｊズムを考慮し適切な照明が行なえるようにした装置が
特開昭５５−２９９９１号に開示されている。この装置
ははｙ昼間と夜間に相当する周期で栽培植物を天井ラン
プの真下の高照度の位置と、これらのランプの中間にあ
たる低照度の位置を通過するようにしたものである。

これは前述のように昼間に相当する高照度で光合成を促
通し、低照度の時に光合成産物の転流を行なうという原
理に基づいたものである。

ところが、この従来装置において照明電力費は栽培費用
の大きな部分を占めていた。

また、放電ランプを高周波点灯し、かつ周期的に消灯期
間を設けて点灯する照明装置が特開昭４７−２１９７９
号に開示されているが、これに単に放電ランプの調光を
行なうにすぎないものである。

一方光合成作用について述べると、植物の光合成は岩波
洋造著「光合成の世界」（講談社）等の刊行物に記され
ているように光化学返応と熱化学反応とによって行なわ
れる。前者の反応には光を必要とするが後者の反応には
光を必要としない。

そしてこれらの反応は植物や生育条件によっても異なる
が光化学反応は数１０μＢ熱化学反応はこれより長（数
１０ｍθの応答時間をもつことが知られており、これは
昼間、夜間に対応する明暗リズムとは全く異なる反応時
間である。

特に夜間など２人工照明の照明電力費を消滅するだめに
太陽電池からバッテリーに昼間、充電した電力を利用し
ようとしても、必要な照明電力が大きく、太陽電池もバ
ッテリーも大容量なものが必要になってしまう。

〔発明の概要〕

この発明は、上述の光合成メカニズムの原理を利用して
、植物を照明することにより大幅な省電力を図り、太陽
電池およびこれにより充電されるバッテリーの容量を減
少させることのできる装置を提供するものである。すな
わち、“明期”には放′亀ランプを点灯し、′晰期“に
は消灯あるいは。

定格電力より小さな電力で点灯維持させ、この“明期”
と“晰期″を短時間で繰り返し発生させ。

省゛亀力化を図った装置である。

〔発明の実施例〕

以下この発明を実施例により詳細に説明する。

第１図は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、（ｌ）は植物育成施設。

（２ａ）・・・（２ｃ）は放電ランプを備えた照明器具
、（３）は栽培植物、（４Ｄは太陽電池である。

第２図はこの発明による照明装置の一実施例を示し２図
において、（４）は直流電源、（５）は放電ランプ（７
）を高周波点灯するための高周波電源であり。

コイル５υ、トランジスタ６り、（至）、このトランジ
スタ５３　、５３のベース抵抗（財）、（ト）、コンデ
ンサ鏝、出カドランス６η、その２次巻線側、帰還巻線
６１　、でプッシュプル形トランジスタインバータを構
成している。（６）は明暗の制御を行なう明暗制御装置
であり、全波整流器−，トランジスター、駆動回路−か
らなり、トランジスターがＯＮすると放電ランプ（７）
は点灯状態、即ち“明″の状態となる。

直流電源（４）は、第６図に示すように、太陽電池（４
υと、この出力により充電されるバッテリ（４々、充電
装置器から構成される。また、この直流電源（４）は、
一般の交流電源を整流した直流電圧を併用できるように
したものでもよい。この場合は、太陽電池からの充電量
が少ない時には、一般の交流電源側からの直流に切換え
るなどで動作できる。さらに、昼間は、交流電源で照明
を点灯し、夜間のみ昼間に充電されたバッテリーから電
力を得るようにしてもよい。

第４図は動作説明のための図であり、（イ）は放′亀ラ
ンプ（７）の゛電流を、（ロ）は放゛亀ランプ（力の光
出力を模式図的に表現したものである。

第２図の装置において、直流電源（４）が投入されると
、高周波゛電源（５）は出カドランスも７）の帰還巻線
鰻の作用により周知の如く自励発振し、高周波出力電圧
を発生づ−る。ここで明暗制御装置（６）のトランジス
タ姉かＯＮ状態であれば放′亀ランプ（力に電流が流れ
、第４図（ロンの“明”部の如く光出力が発生ずる。ま
たトランジスタ６邊がＯＦＦ状悪になると放電ランプ（
７）に流れていた電流は停止し、第４図（ロ）の“暗”
部の如く光出力はなくなる。

ここで、“明”と“暗”の期間ｔ１　＋　七〇の期間の
比は光合成反応だけでは１：１００ないし１：１０００
程度に設定出来るが、説明の都合上ｔ１とｔＯ＝１：９
にしたとし、また放電ランプ（力の定格電力を１００Ｗ
とする。すると“明”期に於ては放電ランプ（７）の消
費電力を定格′電力の１０倍（１ｏｏｏｗ）としても、
この放電ランプは平均消費電力は１００Ｗとなり定格電
力を越えない。

このように“明”期に、瞬時電力を定格電力より増加さ
せることにより、放電ランプ（７）の光出力は第４図（
ロ）に示すように、′暗”期なしで定格電力で点灯した
時の値Ｆｏより、高いＦｌを得ることが。

放電ランプを、あまり過負荷にせずにできる。これは“
明”、′暗”の繰返し周期Ｔが比較的短かいために実現
できるものであり昼間と夜間に相当するような長時間で
は、このような過負荷は困難である。しかも光合成反応
に対応して“明”期は“暗”期に比べ非常に短かくして
いるので大幅な省′電力が図れる。

次に他の実施例について説明する。

上記では“暗”期には放電ランプに電流を流さなかった
が若干の電流を流し放電維持させるようにしたものでも
よく、特に放電ランプとしてＨよりランプを用いた場合
に適切である。これを実現する装置の一例としては第５
図に示す如（、第２図の装置に補助インピーダンス（８
）を明暗制御装置（６）と並列に接続する方法である。

さらに他の実施例を説明する。第３図はさらに他の実施
例を示し、１台の高周波電源で複数の放電ランプに電力
を供給する装置である。図において（６ａ）・・・（６
ｃ）は明暗制御装置であり、（７ａ）・・・（７ｃ）は
放電ランプである。この装置において、前述の如く“明
”期ｔ１は“暗”期ｔＱよりはるかに短かいので複数ラ
ンプに同時に電力を供給しないように明暗制御装置を動
作させれば高周波電源の容量の増加も殆どない。

次に“明″期ｔ１と“暗”期ｔｏの設定であるがｔｌは
高周波電源（５）の出力電流の１サイクル以上放電ラン
プに流さないと安定な放電を行ないに＜＜。

高周波点灯としての利点を発揮するためには高周波点灯
の周波数は２〜３Ｋ）Ｉｚ以上が必要な点などから最短
期間が定まるが周波数が高（ても一般にｔ１≧１００μ
Ｂ程度が妥当である。また暗ｔｇは、従来の研死では数
ＩＱｍｅ熱化学反応に要するとなっている。とのｔＱを
数１０秒などのように長くすると放電ランプは点滅を繰
り返すことと等価になり。

短寿命になってしまう恐れがある。従がって放電ランプ
が低圧放電ランプの場合と高圧放電ランプの場合で異な
るが“暗”期に完全に電流を遮断する装置ではｔＱは低
圧放電ランプでも数１００　ｍｓ以下が適切である。し
かし、繰返し周期Ｔは育成施設で作業する人体への影響
（不快なフリッカ）を避ける点からｆ二１／Ｔは５〜２
ｏサイクル／秒は好ましくない。さらに言えば、ｆ）５
　Ｇサイクル／秒であれば２通常フリッカとして視覚が
感じにくくなるのでこれに相当するＴ＜２ａｍθ程度に
設定してもよい。

放電ランプの点灯時の電力は、第４図（ロ）のＦｌをＦ
ｏよりどの程度大きく得られるかに影響する点灯中の照
度を高く、かつ照明器具台数の節約などの点から少な（
ともＦ１／Ｆｏ〉２以上に設定することが好ましく、た
とえば、定格電力の２倍以上の電力を点灯中に供給する
などでよい。

実施例の説明では、プッシュプル形トランジスタインバ
ータを高周波電源として用いたが、これは、使用する放
電ランプを高周波点灯できるものであればよく、明暗制
御装置も放電ランプに電力を供給する期間を適切に設定
できるものであればよい。また、放電ランプが螢光ラン
プなどの低圧放電ランプであれば電極の予熱手段を付加
してもよい。また高圧放電ランプであればランプ始動時
に高電圧を印加させるなどの手段を付加してもよいっ さらに、この発明の装置は、植物の光合成では昼間期に
相当するもので夜間期を設は夜間の一部期間に長時間−
消灯維持するように例えば２４時間周期で動作させる装
置を付加してもよい。

以上の説明では、全期間とも人工照明を行なう場合につ
いて述べたが、太陽光が十分に存在する期間は、太陽光
で植物を照射し、不足時や夜間のみこの発明で述べたよ
うに人工照明を行なってもよい。この場合は１例えば、
直流電源（４）の出力を。

光センセ−を用いた自動点滅器などで開閉すれば実現で
きる。

また、上記実施例の説明では２点灯中の電力は？１／Ｆ
ｏ＞２以上に設定することが好ましいとしたが、一般の
交流電源から電力を供給されている場合或は太＠１池か
ら直接電力を供給している。このように設定し、バッテ
リーから電力を供給している場合は、バッテリーの容量
を極力減少させる目的でランプ電力をＦ１／ＦＯ＞２よ
り減らし、減光してもよい。

第１図は、これを具体化した一例であり、第２図の装置
と異なる点のみ説明する。図に於て、　Ｑｌは減光装置
であり、減光用インピーダンスα１．スイッチＱυ、開
閉制御装置ａ擾からなる。

以上の装置に於て、開閉制御装置ａカは例えば。

自動点滅器のように太陽光の有無によりスイッチＩを開
閉するとし、バッテリーから電力を得ている場合はスイ
ッチαυを開けば、減光することができる。同様にして
、バッテリー（６）や太陽電池Ｑｌ）からの電力供給時
のみ明晰期を設けて点灯してもよ〜）。

逆に、深夜電力を有効利用する目的で、夜間は。

一般の交流電源からの電力を使用して点灯し、昼間は、
太陽電池の出力により点灯するようにしてもよい。

この場合、バッテリー（ロ）は太陽電池＋４０の出力に
比較し、少容畦しか必要としない。

さらに、放電ランプ（７）が直流点灯できるものである
場合は、高周波点灯でなく、直流点灯を行なう点灯装置
を高周波電源の代わりに使用すればよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明の装置によれば、放電ランプによ
る照明から光合成に於ける光化学反応を促進する明期と
、熱化学反応を促進する晴朗な設けるので、照明用の電
源として太陽電池を用いた時、その容量が小さなもので
済むという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は植物育成施設の概念説明図、第２図はこの発明
の一実施例を示す回路図、第３図は他の実施例を示すブ
ロック図、第４図は動作説明用図。 第５図はさらに他の実施例を示す回路図、第６図は直流
電源の構成例を示す回路図、第１図はまたさらに他の実
施例を示す回路図である。 図中、（５）は高周波電源、（６）は明暗制御装置、（
７）は放電ランプ、（１υは太陽電池を示し、同一符号
は同一または相当部分を示す。 代理人大岩増雄 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔｌ）　太陽電池またはこの太陽電池により充電された
   バッテリーの出力で放電ラングを点灯し、植物を育成す
   る照明装置において、放′亀ランプの出力を植物の光合
   成における明期と晰期に対応する明、叫２通りに開側１
   し、この明、暗出力を短時間に繰り返して発生させると
   ともに明期を晰期に比べ非常に短か（させた明晰制御装
   置を備えたことを特徴と−ｉ−る植物育成用照明装置。 （２）放電ランプ出力の明期の期間をｔｌ、晰期の期間
   をｔ（１としたときｙ　ｔ１＋ｔｏ＜　２０ｍ５でかつ
   ｔｌ〉１００μ日となるよう明暗制御装置により制御し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の植物育
   成用照明装置。 （３）太陽電池またはこの太陽電池により充電されたバ
   ッテリーの何れかの出力と、一般の交流電源の出力とを
   選択供給して放電ランプを点灯し。 植物を育成する照明装置において、放電ランプの出力を
   植物の光合成における明期と晰期に対応する明、暗２通
   りに制御し、この明、暗出力を短時間に繰り返して発生
   させるとともに明朗を晴朗に比べ非常に短かくさせた明
   暗制御装置を備えたことを特徴とする植物育成用照明装
   置。 （４）交流電源からの出力により放電ランプに電力を供
   給しているときは明朗のランプ出力を他の電源出力によ
   る明期よりも増加させる構成としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の植物育成用照明装置。 （５）　放電ランプへの電力供給を昼間は太陽電池の出
   力で、夜間は交流電源の出力で行なう構成としたことを
   特徴とする特ｎ請求の範囲第３項または第４項に記載の
   植物育成用照明装置。 （６）　放電ランプ出力の明期の期間をｔｌ、晰期の期
   間をｔｏとしたときｔｌ−１−ｔｏ（ｚｏｍ日でかつｔ
   ｌ〉１００μｅとなるよう＃ＪＡＩｌｌｔ制御装置によ
   り制御したことを特徴とする特許請求の範囲第３項ない
   し第５項の何れかに記載の植物育成用照明装置。