WO2001062070A1 - Illuminator for plant growth - Google Patents

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plant
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light
timing signal
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Kenji Yoneda
Minoru Takahata
Takahiro Hayashi
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S47/00—Plant husbandry
    • Y10S47/06—Plant growth regulation by control of light thereon

Definitions

  • the present invention relates to a plant growing lighting device for irradiating a plant with pulsed light such as a light-emitting diode or continuous light having high and low levels to promote a photosynthetic reaction to activate the plant.
  • pulsed light such as a light-emitting diode or continuous light having high and low levels to promote a photosynthetic reaction to activate the plant.
  • artificial light sources include high-pressure sodium lamps, low-pressure sodium lamps, xenon lamps, metal halide lamps, fluorescent lamps, and microwave lamps. Of these, high-pressure sodium lamps with relatively high luminous efficiency are among them. Mainstream.
  • LEDs and LDs Another advantage of using LEDs and LDs is that the intermittent lighting (pulse lighting) makes it easier to obtain the effect of natural sunlight (strong sunlight through trees).
  • the plant stores light energy as a difference in the concentration of protons inside and outside the chloroplast thylakoid membrane vesicles within a short period of time when the sun spots. This is used little by little to fix CO 2 .
  • Absorption of C 0 2 caused by the positive plaques proportional to the time it hits the photosynthetic rate X positive plaques
  • the difference is more pronounced the shorter the time of the sun spot.
  • the efficiency of photosynthesis when exposed to the sun for a short time is higher than when light of the same intensity is continuously applied. Disclosure of the invention
  • the present invention seeks to solve the problem by intermittently illuminating a plant (pulse illumination) or illuminating a continuous light having high and low strengths to obtain an effect similar to that of the sun spot phenomenon, thereby obtaining a photosynthetic reaction.
  • the present invention is to provide a lighting device for growing plants that can promote
  • the present inventors have conducted intensive studies focusing on the fact that listening to rhythm sounds such as music to plants promotes photosynthetic reactions of the plants, and as a result, the present inventors have reached the present invention. .
  • the plant growing illumination device of the present invention includes a light source composed of a semiconductor optical element, and modulates light generated from the light source with an artificially created rhythm signal or a rhythm signal extracted from sounds existing in nature. Then, it illuminates a plant that is an object to be illuminated.
  • the artificially created rhythm signal is a rhythm signal extracted from music.
  • the lighting device for growing plants includes a light source comprising a semiconductor optical element, a control unit for generating a lighting timing signal of the light source, and a rhythm signal for capturing an input rhythm signal.
  • Signal detection unit a timing signal modulation unit that modulates the lighting timing signal based on the output signal of the rhythm signal detection unit; and a pulse modulation of the power signal based on the modulated lighting timing signal output from the timing signal modulation unit.
  • a pulse drive unit for supplying the light source to the light source, thereby changing the light amount of the light source in synchronization with the input rhythm signal, thereby pulse-illuminating the plant as the illuminated body. It is.
  • rhythms such as classical music and prayer are converted into pulsed lighting, which is given to the plant to be illuminated, so that the plant can be activated to promote its growth.
  • the timing signal modulating unit modulates the lighting timing signal so as to change the pulse width or the pulse period of the power signal based on the output signal of the rhythm signal detecting unit.
  • a pulse height modulation section for modulating the magnitude of a power signal supplied from the pulse driving section to the light source based on the output signal of the rhythm signal detection section, and the pulse height of the pulse light generated from the light source is adjusted. It is also preferable to perform modulation.
  • the light source has a plurality of semiconductor optical elements having different emission wavelength ranges.
  • semiconductor optical elements having different emission wavelength ranges.
  • the emission wavelength ranges of red and blue almost coincide with the peak of photosynthesis (the absorption peak of chlorophyll). Therefore, from the viewpoint of blending red light and blue light in a well-balanced manner to grow plants healthy and promote their growth, the spectral ratio (RZB ratio) of red (R) and blue (B) should be 1 to 1 It is desirable to set within the range of 0.
  • the control unit generates a lighting timing signal for each semiconductor optical element having a different emission wavelength range
  • the timing signal modulating unit generates a lighting timing signal for each semiconductor optical element based on an output signal of the rhythm signal detecting unit.
  • the pulse timing section may modulate the lighting timing signal
  • the pulse driving section may pulse-drive the light source for each of the semiconductor optical elements based on the output signal of the timing signal modulating section.
  • the timing signal modulation section multiplies the output signal of the rhythm signal detection section by the lighting timing signal generated by the control section to generate a signal tuned to the amplitude of the rhythm signal.
  • the signal and the lighting timing signal are added to modulate the lighting evening timing signal.
  • the plant growing lighting device further includes a sensor for monitoring a plant state such as a potential of the plant, and when illuminating the plant with a pulse, based on measurement data obtained by the sensor,
  • the dimming pattern for generating the lighting timing signal is set so as to be optimal for plant activation, or a plurality of the dimming patterns stored in advance are optimized for plant activation. It is more desirable to switch to
  • the plant growing illumination device includes various sensors that measure the surrounding environment of the plant, such as air temperature, carbon dioxide concentration, and water temperature, and performs pulse illumination of the plant. Based on the measurement data obtained by the sensor 1, the dimming pattern for generating the lighting timing signal is set so as to be optimal for plant activation, or a plurality of the dimming patterns stored in advance are used as the plant activity. It is more desirable to switch so as to be optimal for BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing one embodiment of a lighting device for growing plants according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents of each part of the lighting device for growing plants according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of an illumination panel and a pulse driver according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic waveform diagram showing an input rhythm signal and a lighting timing signal.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a lighting device for growing plants according to the present invention.
  • the plant growing illumination device of the present invention includes a light source composed of a semiconductor optical element, and modulates light generated from the light source with an artificially created rhythm signal or a rhythm signal extracted from sounds existing in nature. It illuminates a plant as an object to be illuminated, and pulse light or continuous light can be used as a light source.
  • a light source using pulsed light will be mainly described.
  • the plant cultivation lighting device of the present embodiment is configured such that plants 1,..., 1 to be illuminated are illuminated by pulsed illumination (intermittent illumination) by luminous bodies 2,.
  • a control unit 3 for generating a lighting timing signal for the light emitters 2,...,
  • a sound source 4 for outputting a rhythm signal such as a music signal, and a rhythm signal detection unit for capturing the output signal of the sound source 4 (Signal conditioner) 6, a timing signal modulator 7 for modulating the lighting evening signal output from the controller 3 based on the output signal of the rhythm signal detector 6, and an output from the evening signal modulator 7. , 2 based on the modulated lighting timing signal.
  • the timing signal modulator 6 is configured by hardware, but the present invention is not limited to this, and may be incorporated in a control program processed by the controller 3.
  • LD safety standards are based on the effects on the human body.
  • Various safety classes (1, 2, 3A, 3B, 4) in accordance with ISC 6802 are stipulated, and regulations are strict even overseas. For example, at a wavelength of LD of 680 nm, the luminosity is low and it is not so bright to the naked eye, but looking directly at the laser emission point is a very dangerous act of damaging the retina.
  • the luminous bodies 2,..., 2 are composed of semiconductor optical devices, but may have a single luminous wavelength range or various luminous wavelength ranges such as red, blue, green, and ultraviolet. May be an aggregate of semiconductor optical elements having the following. Among them, the red light (wavelength range: 640 to 6-90 nm) and the blue light (wavelength range: 420 to 470 nm) have the photosynthetic peak ( (The absorption peak of the mouth fill), it is preferable that both are blended in a well-balanced manner to activate the plant. Also, since ultraviolet light is known to regulate the growth rate of plants, and is effective in controlling the growth rate of plants by the amount of irradiation of ultraviolet light, an ultraviolet light emitting element is included in the luminous bodies 2,.
  • the illumination by the luminous bodies 2,..., 2 may be used in combination with a natural light or an ultraviolet lamp.
  • a white light emitting diode is a device that absorbs part of the blue light generated by a blue light-emitting element into a fluorescent substance and generates white light by mixing the original blue light with the long-wavelength light emitted from the fluorescent substance and having a long wavelength. It is.
  • a white light emitting diode may be combined with a semiconductor photoelement having various light emission wavelength ranges such as red, blue, green, and ultraviolet.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the processing of each part of the lighting device for growing plants of the present embodiment.
  • each part of the plant cultivation lighting device shown in FIG. 1 will be described in detail according to the flowchart shown in FIG.
  • the rhythm signal output from the sound source 4 that generates the rhythm sound is input to the rhythm signal detector 6 as an analog waveform as shown in FIG. 4 (a) (ST 1).
  • the sound source 4 a known sound reproducing device or the like can be used.
  • the rhythm refers to the length of a sound according to a certain time signature and rules, the pitch of the accent, the strength of the sound, and the like.
  • the pattern of sounds generated during music or prayer, the singing of birds and the sound of rivers It refers to sounds that exist in the natural world, such as the murmuring, especially sounds that are comfortable for human ears.
  • the rhythm signal detection unit 6 amplifies the rhythm signal and performs AZD conversion (ST2), generates a rhythm variation pulse indicating the strength of the rhythm signal (ST3), and modulates the timing signal as serial data.
  • control unit 3 includes a CPU 10, a rewritable ROM (EEPROM) 11 in which a control program is stored, and a RAM 12, and controls the light emitting body stored in the dimming pattern storage unit 13.
  • EEPROM rewritable ROM
  • the lighting timing signal is generated for each of the driving circuits 14,..., 14 ⁇ of the pulse driving unit 8, which will be described later, and each lighting timing signal is generated by the timing signal modulation unit 7.
  • the lighting timing signal output from the control unit 3 instructs the pulse driving unit 8 to output, for example, an electric power as shown in FIG. 4 (b-1).
  • Signal (pulse period T; pulse width t R ).
  • the light intensity of the illuminant is determined by the pulse period, pulse width and amplitude. It is desirable to set the pulse period to 2iis to 1ms and the duty ratio to 20 to 70%.
  • the duty ratio is defined as the ratio of the pulse generation time t to the pulse period T of the pulsed light (tZT) expressed as a percentage.
  • Emitters in the pulse generation period t R is to cause a light reaction lit plants, other periods (dark phase) is to turn off the light emitter, the photosynthetic efficiency of plants cause Himadara effect Can be enhanced.
  • the pulse period and duty ratio of the illuminant are set as described above and a sufficient dark period is set, even if strong light is applied to the plant, the light will not saturate, and photosynthesis will be higher than when continuous light is applied. It has been confirmed that efficiency is improved.
  • such a phenomenon is more prominent in animate plants such as houseplants than in positive plants such as rice.
  • proton was injected into the thylakoid lumen at the time of the sun spots, and after darkening, ATP synthesis and CO 2 fixation were considerably prolonged. This is because it has features.
  • the lighting timing signal transmitted from the CPU 10 and the rhythm fluctuation pulse transmitted from the rhythm signal detecting unit 6 are output. multiplied by (ST 5), its resulting modulated pulse adder 1 6 1 6 2, ..., and outputs to 1 6 n (ST 6). Then, the adder 16 1 ; 16 2 ,..., 16 ⁇ add the modulation pulse and the lighting timing signal (S ⁇ 7) to generate a modulated lighting timing signal (ST 8).
  • the amplitude R at time t in the rhythm signal waveform as shown in FIG. (ST 3), and the multiplier 9 multiplies the rhythm variation pulse by the lighting timing signal to obtain the variation width A t R ( R ′ xt R ) of the pulse width of the power signal.
  • a prescribed modulation pulse is generated (ST 6).
  • the modulated pulse and the lighting timing signal are Is added (ST 7), as shown in FIG. 4 (b-2), modulated lighting timing signal is generated and output commands the pulse width of the power signal to the t R + A t R (ST 8 ).
  • the rhythm signal in the example described above had a positive amplitude R, if the amplitude R of the rhythm signal is negative, A t R represents a negative value, the pulse width of the power signal is decreased The light quantity of the light emitter will be reduced.
  • the timing signal modulating section 7 modulates the lighting timing signal so as to change the pulse width of the power signal based on the rhythm fluctuation pulse.
  • the lighting timing signal may be modulated so as to change the amplitude and pulse period of the power signal based on the timing.
  • the pulse height of the pulsed light generated from the light source 2 the power signal supplied from the pulse drive unit 8 to the light source (light emitter 2) based on the output signal of the rhythm signal detection unit 6 It is preferable to provide a pulse height modulator (not shown) for modulating the amplitude.
  • the modulated lighting timing signals are input to the driving circuits 14 1, ..., 14 of the pulse driving unit 8, and the pulse width control circuits 17, 17 2 ,. , 1 7 a PWM signal (Pulse Width Modulator signal) generated by [pi, then the driver circuit 1 8 ,, 1 8 2 which has received the PWM signal, ⁇ ⁇ , 1 8 n be driven like path wort Rungis evening ,
  • a power signal having a predetermined pulse period, pulse width, and amplitude is supplied to the light emitters 2,..., 2 to drive the light emitters (ST 9), and the plants,. ST 10).
  • the dimming pattern that defines the dimming amount (pulse period, pulse width, amplitude, duty ratio, etc.) of the light emitters 2,..., 2 is set through the dimming pattern setting unit 19.
  • the light control value data is sent to the CPU 10 via the interface 20 and stored in each storage area of the light control pattern storage unit 13. Further, various dimming values can be switched in real time through the dimming pattern switching unit 21.
  • the sensor 22 measures the potential of the plant, etc., and the measurement data is recognized by the CPU 10 through the interface 23. Monitoring (ST 11 1), dimming pattern
  • the dimming pattern can be set in the setting section 19 (ST 12), and the dimming pattern can be switched in the dimming pattern switching section 21 (ST 13).
  • the dimming pattern is stored in advance in the dimming pattern storage unit 13 as a database, and the CPU 10 refers to the database and extracts a dimming pattern that is most advantageous for activating the plant based on measurement data sent from various sensors. Then, it is desirable to generate the lighting timing signal in real time to pulse drive the luminous body.
  • the pulse driver 8 has a plurality of drive circuits 14 1 t 14 2 ,..., 14 n.
  • the controller 3 generates a lighting timing signal for each drive circuit.
  • a plurality of light emitters 2,..., 2 constitute a segment as a set, and a drive circuit supplies a pulsed power signal to each segment.
  • a segment may be configured for each substrate by three-dimensionally assembling a plurality of substrates on which the light emitters are provided and preparing a drive circuit for each substrate. This makes it possible to switch or adjust the light irradiation angle, irradiation amount, and the like on the plant stepwise.
  • the luminous body may be divided into groups for each luminous wavelength range or for each central luminous wavelength, and a segment may be configured for each group.
  • FIG. 3 shows an example in which the luminous bodies are grouped according to their luminous wavelength ranges to form segments.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a lighting panel 30 composed of red, green, and blue luminous bodies having different emission wavelength ranges, and drive circuits 14 1 , 14 2 , and 14 3 . Red, green, respectively driving circuit 1 4 "1 4 2 correspond to three types of light emitters blue 1 4 3 is prepared.
  • the lighting panel 20 has a linear arrangement of red light emitters 1 R, ⁇ , ⁇ R, green light emitters 1 G, ⁇ ⁇ , 1 G and blue light emitters 1 B,..., 1 B, respectively.
  • the linear illuminators 21 R, 21 G, and 21 B formed by connecting these in series are alternately arranged in parallel.
  • the linear illuminator 21 G consisting of a blue illuminant and the linear illuminator 21 G Move.
  • the linear lighting units 21 R, 21 G, and 21 B are arranged in parallel at an equal ratio.
  • the present invention is not limited to this, and the number of the linear lighting units 21 R is increased.
  • the red component of the light may be increased.
  • the control unit 10 controls the drive circuits 14, 14 2 , and 14 3 , respectively, as shown in FIGS. 4 (b-1), (c-1), and (d-1)
  • the pulse width of the power signal for the red emitter (R) is t R
  • the pulse width of the power signal for the green light-emitting body (G) is t G
  • the pulse width of the power signal for the blue emitter (B) t B the spectral ratio (R / B ratio) of red (R) and blue (B) should be set to 1 to 10 and especially to around 10 during pulse lighting. It is desirable to specify the pulse widths t R and t B in the equation.
  • the rhythm signal is A / D converted and normalized, and then output to the timing signal modulation section 7.
  • the modulated lighting timing signal is a modulated power signal (R) as shown in FIGS. 4 (b-2), (c-2) and (d-2), respectively.
  • (G) and (B) are commanded to the pulse driver 8. That is, when the modulated lighting timing signals are output to the red light emitting element driving circuit 14, the green light emitting element driving circuit 14 2, and the blue light emitting element driving circuit 14 3 , respectively, the amplitude of the rhythm signal at a certain time is obtained.
  • the emission wavelength range of a red semiconductor optical device is approximately 640 to 690 nm, and a peak (center emission wavelength) exists in this wavelength range, but the peak position is due to a slight difference in the structure of the semiconductor optical device. Is different. Therefore, as a luminous body, When the photosynthetic peak of a plant changes due to fluctuations in the surrounding environment, a plurality of light-emitting substances having a central emission wavelength suitable for the position where the photosynthetic peak has changed are selectively pulsed. It is also possible to configure.
  • the surrounding environment of the plant, the potential of the plant, and the like are detected using a sensor, and light emission adapted to the photosynthetic peak is adjusted in accordance with the photosynthetic peak that changes in response to changes in the surrounding environment, the plant potential, and the like. What is necessary is just to pulse-drive a body. Further, photosynthetic peaks corresponding to conditions such as the surrounding environment and plant potential are stored in advance in the dimming pattern storage unit 13 as a data base, and a control unit that detects the measured value of the sensor 22 is used. It is preferable that the 10 refers to the database to extract an optimal dimming pattern under the condition and automatically generate a lighting timing signal.
  • control unit detects the shift of the center emission wavelength with a sensor.
  • Centporia was selected as the plant, and white LED was used as the semiconductor optical device.
  • the plant growth rate is the ratio of the total leaf area after the experiment to the total leaf area before the experiment in%.
  • the cycle was defined as 24 hours (1 day), and the growth rate of the central area after 14 cycles (2 weeks) was determined.
  • white LED pulse light was irradiated for 8 hours without modulation at a frequency of 40 kHz and a duty ratio of 50%, and then 16 hours were a dark period without light irradiation.
  • the growth rate of the centropoly was 164.6%.
  • the cycle was defined as 24 hours (1 day), and the growth rate of the centria after 14 cycles (2 weeks) was determined.
  • white LED pulse light is emitted for 8 hours at a frequency of 40 kHz and a duty ratio of 50% by modulating the lighting timing with a rhythm signal created from music, and then for 16 hours was a dark period in which no light was irradiated.
  • the music used in this embodiment is an aria on the G line composed by Bach.
  • the average light amount is the same in the comparative example and the example. In this case, the growth rate of Centropria was 193.8%. Table Results of plant growth experiments
  • a light source including a semiconductor optical element is provided, and a light signal generated from the light source is a rhythm signal artificially created or a rhythm signal extracted from sound existing in nature.
  • the lighting device for cultivating semi-plants comprises a light source composed of a conductive light element, a control unit for generating a lighting timing signal of the light source, and a rhythm signal detection unit for capturing an input rhythm signal.
  • a timing signal modulator for modulating the lighting timing signal based on an output signal of the rhythm signal detector; and pulse-modulating a power signal based on the modulated lighting timing signal output from the timing signal modulator.
  • a pulse driving unit for supplying to the light source, the light amount of the light source is synchronized with the input rhythm signal to be changed, and the plant to be illuminated is pulse-illuminated. Is converted into pulsed illumination, which is given to the plant, which activates the plant and promotes its growth, and the effect is remarkable.

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Description

明 細 書 植物育成用照明装置 技術分野
本発明は、 植物に発光ダイ才ードなどのパルス光あるいは強弱のある連続光を 照射して光合成反応を促して植物を活性化させるための植物育成用照明装置に関 するものである。 背景技術
近年、 外的要因 （天候、 気候、 害虫など） による影響を受けにくい、 人工光源 を利用した工場的植物育成システムの実用化が進められている。 主要な人工光源 としては、 高圧ナトリウムランプ、 低圧ナトリウムランプ、 キセノンランプ、 メ タルハライドランプ、 蛍光ランプおよびマイクロ波ランプなどがあるが、 これら の中でも発光効率が比較的高い高圧ナ卜リウ厶ランプが主流である。
しかしながら、 高圧ナトリウムランプなどの人工光源は、 光合成などに大切な 赤色 （波長域： 6 4 0〜 6 9 0 n m) と青色 （波長域： 4 2 0〜 4 7 0 n m ) と のバランスが悪く、 このため植物を健全に育成するには出力を十分高くする必要 があった。 尚、 低圧ナトリウムランプの発光効率は高圧ナトリウムランプと比べ て高いが、 ナトリウム D線の単波長光を出力するため光質に問題があり、 また出 力を高めることが難しい。
また、 このような人工光源では、 熱放射量が多いため空調負荷が大きく、 同時 にその熱放射による影響を避けるべく、 植物と光源との距離を十分にとる必要が ぁリ装置の大型化を招きやすいという問題もあった。
以上の問題を考慮して、 近年、 L E D (発光ダイオード） や L D (半導体レー ザ一）の半導体光素子を用いた人工光源が採用されつつある。半導体光素子では、 熱線を含まない発光波長域の素子を採用できるため空調負荷が小さくなり、 また コンパク卜に作製できるため照明効率が向上し、 更には、 半導体光素子の寿命が 高圧ナトリウムランプの何倍も長いという利点がある。 また、 多数の半導体光素 子を線状や面状に配列することで、 照明器の形状を被照明体である植物に合わせ て柔軟に決め易く、 発光密度を制御し易い。
また、 L E Dや L Dを用いる他の利点は、 間欠照明 （パルス照明） を通じて自 然中で起こる陽斑 （木漏れ日の強い光） 効果が得やすいことである。 植物は陽斑 が当たっている短時間のうちに、 光エネルギーを葉緑体チラコイド膜胞内外のプ ロ卜ン濃度の差として蓄える。 これをその後少しずつ使いながら、 C O 2の固定 を行っている。 この陽斑によって起こる C 02の吸収量は、 連続した同じ光強度 下で起こる定常状態の光合成速度から予想される C 02の吸収量 （光合成速度 X 陽斑の当たった時間、 に比例） よりもかなり大きく、 その差は陽斑の時間が短い ほど著しく現れる。 つまり、 短時間陽斑が当たった時の光合成の効率は、 同じ強 さの光を連続的に当てた場合よりも高くなる。 発明の開示
前述のように、 半導体光素子をパルス発振して植物を間欠照明し、 植物に明期 と暗期とをバランス良く与えることにより植物の成長を促すことは従来から知ら れていたが、 植物を活性化させるにも限界があった。
以上の事情に鑑みて本発明が解決しょうとするところは、 植物を間欠照明 （パ ルス照明） し、 あるいは強弱のある連続光を照明し、 陽斑現象と類似の効果を得 て、 光合成反応を促し得る植物育成用照明装置を与える点にある。
前記課題を解決すべく、 本発明者らは、 音楽などのリズム音を植物に聴かせる と植物の光合成反応が促進されることに着目して鋭意研究した結果、 本発明に到 達するに至った。
すなわち、本発明の植物育成用照明装置は、半導体光素子からなる光源を備え、 該光源から発生される光を人工的に作られたリズム信号又は自然界に存在する音 から抽出したリズム信号で変調して、 被照明体である植物を照明することを特徴 とするものである。 ここで、 前記人工的に作られたリズム信号が音楽から抽出し たリズ厶信号であることが実用的である。
更に、 本発明の植物育成用照明装置は、 半導体光素子からなる光源と、 該光源 の点灯夕ィミング信号を生成する制御部と、 入力リズ厶信号を取り込むリズ厶信 号検出部と、 該リズム信号検出部の出力信号に基づき前記点灯タイミング信号を 変調させるタイミング信号変調部と、 該タイミング信号変調部から出力された変 調した点灯タイミング信号に基づき電力信号をパルス変調して前記光源へ供給す るパルス駆動部と、 を備えることにより、 光源の光量を前記入力リズム信号に同 調させて変化させ、 被照明体である植物をパルス照明することを特徴とするもの である。
これにより、 クラシック音楽や祈りなどのリズムをパルス照明に変換し、 これ を被照明体である植物に与えるので、 植物を活性化させてその成長を促すことが 可能となる。
より具体的には、 前記タイミング信号変調部が、 前記リズム信号検出部の出力 信号に基づき電力信号のパルス幅又はパルス周期を変化させるように点灯夕イミ ング信号を変調させることが好ましい。
あるいは、 前記リズ厶信号検出部の出力信号に基づき、 前記パルス駆動部から 光源へ供給する電力信号の大きさを変調するパルス高変調部を備え、 光源から発 生されるパルス光のパルス高を変調してなることも好ましい。
また、 上記光源は、 発光波長域の異なる複数の半導体光素子を有することが望 ましい。 例えば、 L E Dや L Dの半導体光素子には赤色、 青色、 緑色にそれぞれ 対応した発光波長域を有するものが複数存在している。 これらの中でも赤色と青 色の発光波長域は、 光合成のピーク （クロロフィルの吸収ピーク） に略一致する。 よって、 赤色光と青色光とをバランス良く配合して植物を健全に育成し且つその 成長を促進させる観点からは、 赤色 （R ) と青色 （B ) のスペクトル比 （R Z B 比） を 1 ~ 1 0の範囲内に設定するのが望ましい。
また、 このような発光波長域の異なる複数の半導体光素子毎にパルス駆動する のが好ましい。 具体的には、 前記制御部が、 発光波長域の異なる半導体光素子毎 に点灯タイミング信号を生成し、 前記タイミング信号変調部が、 前記リズム信号 検出部の出力信号に基づいて当該半導体光素子毎に前記点灯タイミング信号を変 調させるとともに、 前記パルス駆動部が、 該タイミング信号変調部の出力信号に 基づき当該半導体光素子毎に光源をパルス駆動すればよい。
あるいは、 前記半導体光素子として白色発光ダイォードを用いてなることも望 ましい。
また、 前記タイミング信号変調部は、 具体的には、 前記リズム信号検出部の出 力信号と前記制御部が生成した点灯タイミング信号とを乗算してリズム信号の振 幅に同調した信号を生成し、 該信号と前記点灯タイミング信号とを加算して前記 点灯夕イミング信号を変調することが望ましい。
また、 本発明に係る植物育成用照明装置は、 前述の構成に加えて、 植物の電位 などの植物状態をモニタリングするセンサ一を配置し、植物をパルス照明する際、 センサーによる測定データに基づき、 前記点灯タイミング信号を生成する調光パ ターンを植物の活性化に最適なように設定し、 あるいは予め記憶させておいた複 数の前記調光パタ一ンを植物の活性化に最適になるように切リ替えてなることが より望ましい。
また、 本発明に係る植物育成用照明装置は、 前述の構成に加えて、 気温、 二酸 化炭素濃度、 水温などの植物の周辺環境を測定する各種センサーを配置し、 植物 をパルス照明する際、 センサ一による測定データに基づき、 前記点灯タイミング 信号を生成する調光パターンを植物の活性化に最適なように設定し、 あるいは予 め記憶させておいた複数の前記調光パターンを植物の活性化に最適になるように 切り替えてなることがより望ましい。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明に係る植物育成用照明装置の一実施形態を示す概略ブロック 図である。
第 2図は、 本発明に係る植物育成用照明装置の各部の処理内容を示すフローチ ヤー卜である。
第 3図は、 本発明に係る照明パネルとパルス駆動部の一例を示す概略構成図で ある。
第 4図は、 入力リズム信号と点灯タイミング信号を示す概略波形図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明に係る植物育成用照明装置の種々の実施形態を図面を参照しな がら説明する。
第 1図は、 本発明に係る植物育成用照明装置の一実施形態を示す概略構成図で ある。 本発明の植物育成用照明装置は、 半導体光素子からなる光源を備え、 該光 源から発生される光を人工的に作られたリズム信号又は自然界に存在する音から 抽出したリズム信号で変調して、 被照明体である植物を照明するものであり、 光 源としてはパルス光または連続光を用いることができる。 以下の実施形態では、 光源としてはパルス光を用いたものを中心に説明する。
第 1図に示すように、 本実施形態の植物育成照明装置は、 被照明体である植物 1， …， 1を半導体光素子を備えた発光体 2， …， 2でパルス照明 （間欠照明） するものであり、 これら発光体 2， …， 2の点灯タイミング信号を生成する制御 部 3と、 音楽信号などのリズム信号を出力する音源 4と、 前記音源 4の出力信号 を取り込むリズム信号検出部 （シグナルコンディショナー） 6と、 このリズム信 号検出部 6の出力信号に基づき前記制御部 3が出力した点灯夕イミング信号を変 調するタイミング信号変調部 7と、 この夕イミング信号変調部 7から出力された 変調した点灯タイミング信号に基づいて発光体 2， …， 2をパルス駆動するパル ス駆動部 8と、 を備えて構成されている。 尚、 本実施形態ではタイミング信号変 調部 6はハードウェアで構成されているが、 本発明ではこれに限らず、 前記制御 部 3で処理される制御プログラムに組み込まれたものでもよい。
尚、 L D (半導体レーザ） の厳しい安全基準を避けるため、 発光体としては L E Dを用いることが望ましい。 日本では、 L Dの安全基準として、 人体への影響 に基づいて」 I S C 6 8 0 2 (レーザ製品の照射安全基準） に準拠した各種安 全クラス （1 , 2， 3 A , 3 B , 4 ) が規定されており、 海外でも規制が厳しい のが現状である。 例えば、 L Dの 6 8 0 n mの波長では視感性が低く、 肉眼にあ まり明るく感じられないが、 そのレーザ一出射点の直視は網膜を傷つける大変危 険な行為となる。
発光体 2， ··· , 2は半導体光素子からなるが、 全てが単一の発光波長域を有す るものでもよいし、 若しくは、 赤色、 青色、 緑色、 紫外線などの種々の発光波長 域を有する半導体光素子の集合体でもよい。 中でも赤色光 （波長域： 6 4 0〜6 - 9 0 n m ) と青色光 （波長域： 4 2 0〜4 7 0 n m ) は、 光合成のピーク （クロ 口フィルの吸収ピーク） と略一致するので、 両者をバランス良く配合して植物を 活性化させるのが好ましい。 また、 紫外線は植物の成長速度を規制することが知 られており、 紫外線照射量により植物の成長速度をコントロールするのに有効で あるから、 紫外線発光素子を発光体 2， …， 2の中に含めて使用してもよい。 尚、 このような発光体 2， …， 2による照明と、 自然光や紫外線ランプなどとを併用 しても構わない。 あるいは、 前記半導体光素子として白色発光ダイオードを用い ることも望ましい。 白色発光ダイオードは、 青色発光素子から発生した青色光の 一部を蛍光物質に吸収させ、 元の青色光と蛍光物質から放射される波長の長い広 帯域光との混合によって白色光を発生するものである。 ここで、 白色発光ダイォ ードと、 赤色、 青色、 緑色、 紫外線などの種々の発光波長域を有する半導体光素 子とを組み合わせても良い。
第 2図は、 本実施形態の植物育成用照明装置の各部の処理内容を示すフローチ ヤー卜である。 以下、 第 2図に示したフローチヤ一卜に従って、 第 1図に示した 植物育成照明装置の各部を詳説する。
リズム音を生成する音源 4から出力されたリズム信号は、 第 4図 （a) に示す ようなアナログ波形としてリズム信号検出部 6に入力する （S T 1 ) 。 音源 4に は公知の音響再生機器などを使用できる。 尚、 本発明においてリズムとは、 一定 の拍子や規則などに従った音の長短やアクセントの高低および強弱などをいい、 例えば音楽や祈り-の際に発生する音のパターン、 小鳥のさえずりや川のせせらぎ などの自然界に存在する音を指し、 特に人の耳に心地良い音などを指す。
次いで、 リズム信号検出部 6は、 このようなリズム信号を増幅して AZD変換 し （S T 2) 、 リズム信号の強さを示すリズム変動パルスを生成し （S T 3) 、 シリアルデータとしてタイミング信号変調部 7の乗算器 9，， 92, 9 Πへ出 力する。
他方、 前記制御部 3は、 C P U 1 0、 制御プログラムが格納される書き換え可 能な ROM (E E P ROM) 1 1および RAM 1 2からなり、 調光パターン記憶 部 1 3に格納された発光体の調光パターンを参照してその点灯タイミング信号を 後述するパルス駆動部 8の駆動回路 1 4，， ·■··， 1 4 π毎に生成し、 各点灯タイ ミング信号をタイミング信号変調部 7の各々の乗算器 1 5，， 1 52， …， 1 5 η へ送出する （ST 4) 。
後に詳述する第 4図を例示して説明すると、 制御部 3から出力された点灯タイ ミング信号は、 パルス駆動部 8を指令して、 例えば第 4図 （b— 1 ) に示すよう な電力信号 （パルス周期 T ；パルス幅 t R) を起こすものである。 発光体の光量 は、 パルス周期、 パルス幅および振幅で決定されるが、 パルス周期は 2 ii s〜1 m s、 デューティ比は 20〜 70 %に設定するのが望ましい。 ここで、 デューテ ィ比は、 パルス光のパルス周期 Tに対するパルス発生時間 tの比 （tZT) をパ 一セン卜で表したものと定義される。 パルス発生期間 t R (明期） において発光 体は点灯して植物に明反応を起こさせ、 それ以外の期間 （暗期） は発光体を消灯 させ、 陽斑効果を起こして植物の光合成効率を高めることができる。 発光体のパ ルス周期とデューティ比を前述のように設定して十分な暗期をとれば、 植物に強 光を当てても光の飽和現象が起こらず、 連続光を当てる場合に比べて光合成効率 が向上することが確認されている。 また、 このような現象は、 稲などの陽生植物 よりも、 観葉植物などの陰生植物で顕著である。 陰生植物の葉緑体には、 陽斑の 当たった時にチラコイド内腔にプロ卜ンをくみこんでおき、 暗くなつた後にもか なり長時間 AT P合成や CO 2の固定を行うという際立った特徴があるためであ る。
次に、 タイミング信号変調部 7の乗算器 1 6い 1 62， …， 1 6 nにおいては、 前記 C P U 1 0から送出した点灯タイミング信号と前記リズム信号検出部 6から 送出したリズム変動パルスとを乗算し （S T 5) 、 その結果得られる変調パルス を加算器 1 6 1 62， …， 1 6 nへ出力する （S T 6) 。 次いで、 加算器 1 6 1； 1 62， …， 1 6 Πは、 前記変調パルスと前記点灯タイミング信号とを加算し (S Τ 7) 、 変調した点灯タイミング信号を生成する （S T 8) 。
第 4図を例示して説明すると、 同図 （a) に示すようなリズム信号波形で時刻 t，における振幅 Rは、 リズム信号検出部 6でデジタル化されると同時に正規化 されて振幅 R'を示すリズム変動パルスとして出力され （S T 3) 、 乗算器 9 においてリズム変動パルスと点灯タイミング信号とが乗算されて、 電力信号のパ ルス幅の変動幅 A t R (=R' x t R) を規定する変調パルスが生成される （S T 6) 。 次に、 加算器 1 6，において、 前記変調パルスと点灯タイミング信号とが 加算されて （S T 7) 、 第 4図 （b— 2) に示すように、 電力信号のパルス幅を t R + A t Rに指令する変調した点灯タイミング信号が生成され出力される （S T 8) 。
尚、 前述した例ではリズム信号は正の振幅 Rを有していたが、 リズム信号の振 幅 Rが負の場合、 A t Rは負の値を示し、 電力信号のパルス幅は減少して当該発 光体の光量は低減することとなる。
また、 本実施形態では、 タイミング信号変調部 7において、 リズム変動パルス に基づき電力信号のパルス幅を変化させるように点灯タイミング信号を変調して いたが、 本発明ではこれに限らず、 リズム変動パルスに基づき電力信号の振幅や パルス周期も変化させるように点灯タイミング信号を変調しても良い。 ここで、 光源 2から発生されるパルス光のパルス高を変調する場合、 前記リズ厶信号検出 部 6の出力信号に基づき、 前記パルス駆動部 8から光源 （発光体 2) へ供給する 電力信号の振幅を変調するパルス高変調部 （図示せず） を備えさせることが好ま しい。
そして、 変調した点灯タイミング信号はそれぞれパルス駆動部 8の駆動回路 1 41； …， 1 4 に入力し、 各々の点灯タイミング信号に従ってパルス幅制御回 路 1 7，， 1 72， ■■·, 1 7 πで PWM信号 （Pulse Width Modulator Signal) を 発生し、 次いで PWM信号を受けたドライバ回路 1 8，， 1 82， ■■·, 1 8 nはパ ワートランジス夕などを駆動することにより、 所定のパルス周期、 パルス幅およ び振幅をもつ電力信号を発光体 2， …， 2に供給して当該発光体を駆動し （S T 9) 、 植物 …， 1 はパルス照明を受ける （S T 1 0) 。
尚、 発光体 2， …， 2の調光量 （パルス周期、 パルス幅、 振幅およびデューテ ィ比など） を規定する調光パターンは、 調光パターン設定部 1 9を通じて設定さ れる。 その調光値データは、 インターフェース 20を通じて C P U 1 0に送出さ れ、 調光パターン記憶部 1 3の各記憶領域に格納される。 また、 調光パターン切 替部 2 1を通じてリアルタイムに各種調光値を切り替えることが可能である。 また、 植物をパルス照明する際、 第 1図に示したようにセンサー 2 2で当該植 物の電位などを測定しその測定データをインタ一フェース 23を通じて C P U 1 0で認識して、 当該植物状態をモニタリングしつつ （S T 1 1 ) 、 調光パターン 設定部 1 9で調光パターンを設定したリ (S T 1 2) 、 調光パターン切替部 2 1 で調光パターンを切り替えたり （S T 1 3) することができる。
また、 当該植物の周辺環境 （気温、 二酸化炭素濃度、 水温など） を測定するセ ンサーも配置し、 当該植物の活性化に最適な周辺環境および植物の状態 （電位な ど） に対する調光パターンを予め調光パターン記憶部 1 3にデータベースとして 格納しておき、 C P U 1 0は前記データベースを参照して、 各種センサーから送 られる測定データに基づき当該植物の活性化に最も有利な調光パターンを抽出し て、 その点灯タイミング信号をリアルタイムに発生して発光体をパルス駆動する ことが望ましい。
また、 上述したように、 パルス駆動部 8は複数の駆動回路 1 41 t 1 42， …， 1 4 nを有しており < 制御部 3は駆動回路毎に点灯タイミング信号を生成する。 発光体 2， …， 2は、 複数個が一組となってセグメントを構成し、 各々のセグメ ン卜に対して駆動回路はパルス化した電力信号を供給している。 例えば、 発光体 を配設した複数の基板を立体的に組み立て、 各々の基板に対して駆動回路を用意 することにより、 各基板毎にセグメントを構成してもよい。 これにより、 植物へ の光照射角度や照射量などを段階的に切リ替えたり、 調整したりすることが可能 となる。 また、 発光体をその発光波長域毎もしくは中心発光波長毎にグループ分 けし、 各グループ毎にセグメントを構成してもよい。
発光体をその発光波長域毎にグループ分けしてセグメントを構成した例を第 3 図に示して詳説する。 第 3図は、 発光波長域の異なる赤色、 緑色、 青色の発光体 から構成される照明パネル 3 0と駆動回路 1 41 ; 1 42, 1 43とを示す概略構 成図である。 赤色、 緑色、 青色の 3種類の発光体に対応してそれぞれ駆動回路 1 4 " 1 42, 1 43が用意されている。
照明パネル 2 0は、 赤色発光体 1 R, ···, 〗 R、 緑色発光体 1 G, ■■·, 1 Gお よび青色発光体 1 B， …， 1 Bをそれぞれ線状に配列し且つこれらを直列接続し てなる線状照明部 2 1 R, 2 1 G, 2 1 Bを交互に並列して構成されるものであ る。 また、 赤色発光体駆動回路 1 4 ,、 緑色発光体駆動回路 1 42および青色発光 体駆動回路 1 43は、 それぞれ、 赤色発光体からなる線状照明部 2 1 R、 緑色発 光体からなる線状照明部 2 1 Gおよび青色発光体からなる線状照明部 2 1 Bを駆 動する。 尚、 本実施形態では、 線状照明部 2 1 R, 2 1 G, 2 1 Bを均等な割合 で並列しているが、 これに限らず線状照明部 2 1 Rの数を増やして照明光の赤色 成分を増してもよい。
すなわち、 制御部 1 0は、 駆動回路 1 4い 1 42, 1 43に対して、 それぞれ、 第 4図 （b— 1 ) 、 同図 （c一 1 ) 、 同図 （d— 1 ) に示すようなパルス周期 T の電力信号 （R) ， (G) ， (B) を生成し得る点灯タイミング信号をタイミン グ信号変調部 7へ送出する。 ここで、 赤色発光体に対する電力信号 （R) のパル ス幅は t R、 緑色発光体に対する電力信号 （G) のパルス幅は t G、 青色発光体 に対する電力信号 （B) のパルス幅は t Bである。 植物を健全に育成するには、 パルス照明中、 赤色 （R) と青色 （B) とのスペクトル比 （R/B比） を 1〜 1 0、 特には 1 0近辺の範囲内に設定するためにパルス幅 t Rと t Bを規定するの が望ましい。
他方、 第 4図 （a) に示すようなリズム信号がリズム信号検出部 6に入力する と、 リズム信号は A/D変換されて正規化された後にタイミング信号変調部 7へ 出力される。 そして、 上述のように、 変調された点灯タイミング信号は、 それぞ れ、 第 4図 （b— 2) 、 （c— 2) 、 （d— 2) に示すような変調した電力信号 (R) ， (G) ， (B) を生成するようにパルス駆動部 8を指令する。 すなわち、 変調した各点灯タイミング信号がそれぞれ赤色発光体駆動回路 1 4い 緑色発光 体駆動回路 1 42および青色発光体駆動回路 1 43に出力されると、 或る時刻に おけるリズム信号の振幅に同調して、 電力信号 （R) のパルス幅を t R + A t R、 電力信号 （G) のパルス幅を t G + Δ t G、 電力信号 （B) のパルス幅を 1: Β + Δ t Bに変動させる。 このようにして、 リズム信号の変動に伴い、 パルス幅の変動 幅厶 t R、 Δ t G Δ 1: Βは変動し、 植物にリズム信号に同調したパルス照明を与 えることが可能となる。
また、上述したように発光体をその発光波長域毎にグループ分けする代わりに、 中心発光波長域毎にグループ分けしてセグメン卜を構成することもできる。 例え ば、 赤色半導体光素子の発光波長域は、 およそ 640〜690 nmであり、 この 波長域中にピーク （中心発光波長） が存在するが、 半導体光素子構造の若干の違 いによってそのピーク位置は異なる。 そこで、 発光体として中心発光波長の異な るものを複数個用意し、 植物の光合成ピークが周辺環境の変動により変化する場 合に、 光合成ピークの変化した位置に適合する中心発光波長を有する発光体を選 択的にパルス駆動するように構成することも可能である。
好ましくは、当該植物の周辺環境や植物の電位などをセンサ一を用いて検出し、 当該周辺環境や植物電位などの変化に対応して変化する光合成ピークに合わせて、 当該光合成ピークに適合する発光体をパルス駆動すればよい。 更に、 上記調光パ ターン記憶部 1 3に、 予め周辺環境や植物電位などの条件に対応する光合成ピー クをデ一夕ベースとして記憶しておき、 センサー 2 2の測定値を検知した制御部 1 0が、前記データベースを参照して当該条件下で最適な調光パターンを抽出し、 その点灯タイミング信号を自動的に生成することが望ましい。
尚、 温度変化などによリ半導体光素子の特性が変わりその中心発光波長が光合 成ピークからずれた場合にも、 中心発光波長のずれをセンサーで検知した制御部
3が、 以前のスペクトル分布に戻すべく、 調光パターン記憶部〗 3に格納したデ 一夕ベースを参照して点灯タイミング信号を生成して、 当該光合成ピークに適合 する中心発光波長を有する他の発光体を選択的にパルス駆動することも可能であ る。
また、 光源として連続光を用いる場合は、 連続光としてバイアスの直流成分に サイン波成分が重畳された強弱を有する光を用い、 リズ厶信号でサイン波成分の 周波数又は振幅を変調するのである。
以下に本発明の植物育成用照明装置を用いて実際に植物を育成した実施例を説 明する。 植物としてセン卜ポーリアを選び、 半導体光素子として白色 L E Dを用 いた。 ここで、 植物の成長率は、 実験前の葉の総面積に対する実験後の葉の総面 積の比を％で表したものである。
(比較例）
2 4時間 （1 日） を 1サイクルとし、 1 4サイクル （2週間） 後のセン卜ポ一 リアの成長率を求めた。 ここで、 1サイクルは、 周波数 4 0 k H z、 デューティ 比 5 0 %で白色 L E Dパルス光を、 変調せずに 8時間照射し、 その後 1 6時間を 光照射しない暗期とした。 この場合のセン卜ポ一リアの成長率は 1 6 4 . 6 %で あった。 (実施例）
2 4時間 （1 日） を 1サイクルとし、 1 4サイクル （2週間） 後のセン卜ポー リアの成長率を求めた。 ここで、 1サイクルは、 周波数 4 0 k H z、 デューティ 比 5 0 %で白色 L E Dパルス光を、 音楽から作成したリズ厶信号で点灯タイミン グを変調して 8時間照射し、 その後 1 6時間を光照射しない暗期とした。 尚、 本 実施例で使用した音楽は、 バッハ作曲の G線上のアリアである。 また、 平均光量 は、 比較例と実施例とで同じである。 この場合のセン卜ポーリアの成長率は 1 9 3 . 8 %であった。 表 植物の育成実験結果
Figure imgf000014_0001
注：実施例、 比較例とも個体数 2の平均値 この比較例と実施例とから、 白色 L E Dパルス光の点灯タイミングをパルス変 調しないで照射した場合より、 パルス変調して照射した場合の方が、 セン卜ポー リアの成長率が約 1 8 %も増加し、 本発明の効果を確認できた。 更に、 別の実験 によって、 蛍光灯の光照射よリも白色 L E D連続光の方が植物の成長率が高く、 白色 L E D連続光よりも、 白色 L E Dパルス光の方が、 周波数〗〜 5 0 0 k H z (周期 2 At s〜 1 m s ) 、 デューティ比 2 0〜 7 0 %の範囲内において植物の成 長率が高くなることを確認している。 産業上の利用可能性
本発明に係る植物育成用照明装置によれば、半導体光素子からなる光源を備え、 該光源から発生される光を人工的に作られたリズム信号又は自然界に存在する音 から抽出したリズ厶信号で変調して、被照明体である植物を照明することにより、 植物の成長を促すことができる。
特に、 半植物育成用照明装置は、 導体光素子からなる光源と、 該光源の点灯夕 ィミング信号を生成する制御部と、 入力リズ厶信号を取り込むリズ厶信号検出部 と、 該リズム信号検出部の出力信号に基づき前記点灯タイミング信号を変調させ るタイミング信号変調部と、 該タイミング信号変調部から出力された変調した点 灯タイミング信号に基づき電力信号をパルス変調して前記光源へ供給するパルス 駆動部と、 を備えることにより、 光源の光量を前記入力リズム信号に同調させて 変化させ、 被照明体である植物をパルス照明するので、 種々の音楽や祈りなどの リズムをパルス照明に変換し、 これを植物に与え、 植物を活性化させてその成長 を促すことが可能となり、 その効果が顕著である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 半導体光素子からなる光源を備え、 該光源から発生される光を人工的に 作られたリズム信号又は自然界に存在する音から抽出したリズム信号で変調 して、被照明体である植物を照明することを特徴とする植物育成用照明装置。
2 . 前記人工的に作られたリズ厶信号が音楽から抽出したリズ厶信号である 請求の範囲第 1項記載の植物育成用照明装置。
3 . 半導体光素子からなる光源と、 該光源の点灯タイミング信号を生成する 制御部と、 入力リズム信号を取り込むリズム信号検出部と、 該リズム信号検 出部の出力信号に基づき前記点灯タイミング信号を変調させるタイミング信 号変調部と、 該タイミング信号変調部から出力された変調した点灯夕ィミン グ信号に基づき電力信号をパルス変調して前記光源へ供給するパルス駆動部 と、 を備えることにより、 光源の光量を前記入力リズム信号に同調させて変 化させ、 被照明体である植物をパルス照明する請求の範囲第 1 または 2項記 載の植物育成用照明装置。
4 . 前記タイミング信号変調部が、 前記リズム信号検出部の出力信号に基づ き電力信号のパルス幅又はパルス周期を変化させるように点灯タイミング信 号を変調してなる請求の範囲第 3項記載の植物育成用照明装置。
5 . 前記リズ厶信号検出部の出力信号に基づき、 前記パルス駆動部から光源 へ供給する電力信号の振幅を変調するパルス高変調部を備え、 光源から発生 されるパルス光のパルス高を変調してなる請求の範囲第 3項記載の植物育成 用照明装置。
6 . 前記光源が発光波長域の異なる複数の半導体光素子を有してなる請求の 範囲第 1 ~ 5の何れか 1項に記載の植物育成用照明装置。
7 . 前記制御部が、 発光波長域の異なる半導体光素子毎に点灯タイミング信 号を生成し、 前記タイミング信号変調部が、 前記リズム信号検出部の出力信 号に基づいて当該半導体光素子毎に前記点灯タイミング信号を変調させると ともに、 前記パルス駆動部が、 該タイミング信号変調部の出力信号に基づき 当該半導体光素子毎に光源をパルス駆動してなる請求の範囲第 6項記載の植 物育成用照明装置。
8 . 前記発光波長域の異なる半導体光素子として、 赤色および青色の発光色 のものを用いてなる請求の範囲第 6または 7項記載の植物育成用照明装置。
9 . 前記半導体光素子の発光色のうち赤色 （R ) と青色 （B ) とのスぺク卜 ル比 （R / B比） を〗〜〗 0の範囲に設定してなる請求の範囲第 8項記載の 植物育成用照明装置。
1 0 . 前記半導体光素子として白色発光ダイオードを用いてなる請求の範囲第 1 〜 5項記載の植物育成用照明装置。
1 1 . 前記タイミング信号変調部が、 前記リズム信号検出部の出力信号と前記 制御部が生成した点灯タイミング信号とを乗算してリズム信号の振幅に同調 した信号を生成し、 該信号と前記点灯タイミング信号とを加算して前記点灯 タイミング信号を変調してなる請求の範囲第 1 〜 1 0項の何れか 1項に記載 の植物育成用照明装置。
1 2 . 植物の電位などの植物状態をモニタリングするセンサ一を配置し、 植物 をパルス照明する際、 センサーによる測定データに基づき、 前記点灯夕イミ ング信号を生成する調光パターンを植物の活性化に最適なように設定し、 あ るいは予め記憶させておいた複数の前記調光パターンを植物の活性化に最適 になるように切り替えてなる請求の範囲第〗〜 1 1項の何れか 1項に記載の 植物育成用照明装置。
1 3 . 気温、 二酸化炭素濃度、 水温などの植物の周辺環境を測定する各種セン サーを配置し、 植物をパルス照明する際、 センサーによる測定データに基づ き、 前記点灯タイミング信号を生成する調光パターンを植物の活性化に最適 なように設定し、 あるいは予め記憶させておいた複数の前記調光パターンを 植物の活性化に最適になるように切り替えてなる請求の範囲第 1 ~ 1 1項の 何れか 1項に記載の植物育成用照明装置。
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