JP4461693B2 - lighting equipment - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明器具に関し、具体的には、防蛾灯や街路灯など主として屋外で使用するのに有用な照明器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、果樹園や農地において、防蛾灯による夜蛾の防除が実施されているものであった。夜蛾は、夜間に果樹園に飛来し、くちばしで果実を穿孔、吸汁するものである。そのため、果実はその箇所を中心に腐敗し、商品価値が低下する。また、農地では夜蛾の幼虫が野菜や花卉の花芽や葉を食い荒らすために、収穫量が減少する。一方、夜蛾は、夜行性のため、周囲が暗くなる夜間に活動するが、周囲が明るい昼間はほとんど活動しないものである。そこで、防蛾灯による夜蛾防除の原理は、夜間に果樹園や農地を防蛾灯で照明し、昼間と同じ状態にして、夜蛾の複眼を明適応化させることによって、吸汁や交尾、産卵などの活動を抑制することにある。
【０００３】
防蛾灯の光源には、波長５８０ｎｍに分光放射エネルギーのピークをもつ黄色蛍光ランプが使用されるものである。これは、野村らの研究（野村健一：電燈照明による吸蛾類の防除、日本応用動物昆虫学会誌別刷第９巻第３号、ｐｐ．１７９−１８６、１９６５）において、黄色蛍光ランプによる夜蛾の活動抑制効果が高かったことによる。図２４は、その一例で、光源の波長と夜蛾の明適応化所要時間の関係を示したものであり、この図２４に示すごとく、波長４６０ｎｍにピークをもつ青色光と波長５８０ｎｍにピークをもつ黄色光で所要時間が短くなっているものである。明適応化所要時間が短いということは、短時間で夜蛾の活動を抑制できることを意味するので、効果が高いといえるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、防蛾灯は夜蛾の防除に大きな効果を発揮する反面、光に敏感な植物に対しては、花芽形成に悪影響を与える場合がある。多くの植物は、日長（昼間の時間）の変化に反応して花芽を形成する光周性をもっているものである。一般に、日長が一定時間（限界日長）よりも短くなると、花芽を形成するものを短日植物、反対に長くなると花芽を形成するものを長日植物という。キクやイチゴなどの短日植物の場合、防蛾灯の終夜照明を施すことによって、花芽の形成が遅れたり、花芽が形成されなかったりして、収穫量が減少するものである。反対に、ホウレンソウなどの長日植物の場合は、花芽形成が促進され（抽苔）、菜食部である葉が堅くなって、商品価値が低下するものである。
【０００５】
上記の問題は、防蛾灯のように直接植物を照明する場合に限らないものである。道路灯や街路灯など屋外照明施設から漏れる光が原因になる場合もある。
【０００６】
本発明は、上述の事実に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、植物の花芽形成への影響を低減することができる照明器具を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
農作物に対する夜間照明影響研究調査委員会報告書（照明学会、1985）によると、植物の光周性には、フィトクロムという色素が関係していることが知られている。フィトクロムには、Pr（赤色光吸収型）とPfr（遠赤色光吸収型）という二つの型があり、Prに赤色光を照射するとPfrに転換し、逆にPfrに遠赤色光を照射するとPrに転換する。また、光の照射を遮断すると徐々にPfrからPrへ転換する特性がある（暗転換）。日中、太陽光の照射がある時はPrと Pfrの吸収特性の差により、Pr から Pfrへの転換が行なわれるが、夜間、太陽光の照射がなくなると、暗転換によってPfrからPrへの転換が行なわれる。そして、全フィトクロム中のPfrの量が日長によって変化し、このPfrの量が植物の開花時期を制御するとしている。
【０００８】
つまり、本来ならフィトクロムが暗転換されなければならない夜間に、照明光に含まれる赤色光がフィトクロムに作用し、フィトクロムが暗転換されないことが、植物の花芽形成に影響を及ぼす原因であると考えられる。
【０００９】
図２は、Butlerら（Butler,W.L.:Photochem.Photobiol.3, pp.521-528, 1964）が明らかにしたフィトクロムの吸収スペクトルである。Prの吸収スペクトルは、６６０ｎｍ付近にピークを有し、ピークの１／１０以上の範囲で考えると、黄色光から赤色光の波長域５６０〜７００ｎｍの吸収率が高い。つまり、この波長域の光が、植物の花芽形成に強く影響していると考えられる。
【００１０】
香川農業試験場が実施した電照ギクの実験（照明学会：光バイオインダストリー、p.284、1992）によると、白熱電球（主波長６６０ｎｍ）や昼光色蛍光ランプ（同４８０〜６５０ｎｍ）に比べ、青色蛍光ランプ（同４５０ｎｍ）、緑色蛍光ランプ（同５４０ｎｍ）では、ほとんど花芽抑制効果は認められなかったとの報告がある。
【００１１】
図３は、黄色蛍光ランプの分光放射特性であるが、上記の波長域を多く含んでおり、このことが花芽形成に影響していると考えられる。
【００１２】
一方、図２４に示した光源の波長と夜蛾の明適応化所要時間の関係を見ると、波長５８０ｎｍにピークをもつ黄色光と波長４６０ｎｍにピークをもつ青色光で所要時間が短く、それより長波長側でも短波長側でも所要時間が長くなる傾向がある。つまり、高い夜蛾の活動抑制効果を得るには、４６０〜５８０ｎｍの波長域に分光放射エネルギーのピークをもつ光源を使用することが望ましいものである。
【００１３】
次に、防蛾効果を得るにはどの程度の光量が必要か、また、植物の花芽形成への影響を低減するにはどの程度の光量に抑えなければならないかについて記述する。石倉（石倉聡：秋ギク栽培における防ガ用黄色蛍光灯の使用技術、農耕と園芸、pp.186-190、2002）は、防蛾効果を発揮させつつ、秋ギクの開花にできるだけ影響を与えない畝面照度を１〜３ｌｘと想定している。つまり、黄色蛍光ランプを使用する場合、防蛾効果を発揮させるには１ｌｘ以上の照度を確保する必要があり、秋ギクの開花にできるだけ影響を与えないようにするには３ｌｘ以下に抑える必要がある。
【００１４】
ところで、照度の単位ｌｘは、１ｍ2 あたりに入射する光束（ｌｍ）のことである。ｌｍは、光の量を表す単位であり、人の眼の視感度が考慮されている。従って、図４に示すごとく、ｌｍを防蛾効果に適用するのは適切ではなく、純粋な放射エネルギーの量である放射束（Ｗ）で表す方が良いものである。
【００１５】
前述の通り、４６０〜５８０ｎｍの波長域において防蛾効果が高い。従って、この波長域に含まれる放射束（図５参照、以降防蛾有効放射束と記す）が、防蛾効果と最も相関が高いといえるものである。黄色蛍光ランプの光束１ｌｍあたりの防蛾有効放射束は、８８４μＷとなる。つまり、防蛾効果を発揮させるには、１ｍ2 あたりに８８４μＷ以上の防蛾有効放射束を与える必要がある。
【００１６】
次に、秋ギクの開花に与える影響を考える。前述の通り、植物の花芽形成には、フィトクロムの光吸収量が関係しているものである。フィトクロムの光吸収量の相対値は、光源の分光放射エネルギーΦe（λ）とフィトクロムの分光吸収度Pr（λ）の積を５６０〜７００ｎｍの区間で積分した値（図６参照、以降相対フィトクロム光吸収量と記す）で表すことができるものである。黄色蛍光ランプの光束１ｌｍあたりの相対フィトクロム光吸収量は、分光放射エネルギーの単位をμＷとした場合、６６９となる。秋ギクの開花にできるだけ影響を与えないようにするには、１ｍ2 あたり３ｌｍ以下にする必要があるので、相対フィトクロム光吸収量を１ｍ2 あたり６６９×３＝２００７以下に抑える必要がある。
【００１７】
ここで、光源の良否を評価するため、相対フィトクロム光吸収量と防蛾有効放射束の比を考える。それぞれ前述の限界値を当てはめると、２００７／８８４＝２．２７となる。つまり、相対フィトクロム光吸収量と防蛾有効放射束の比が２．２７以下になる光源を使用すれば、防蛾効果を発揮させつつ秋ギクの開花への影響を低減することができるものである。ただし、これには畝面全体を防蛾有効放射束８８４μＷ／ｍ2 で完全に均一になるように照明することが必要条件になる。しかし、実際の照明条件下では、畝面の最大光量は最小光量の約３０倍にもなる。さらに、光量は時間ととも減少するために、その減少分を見込んで設計すると、初期は寿命末期の約１．５倍の光量になる。両方とも考慮すると約４５倍の開きが発生するが、この条件下でも防蛾効果を発揮させつつ、秋ギクの開花への影響を低減するには、相対フィトクロム光吸収量と防蛾有効放射束の比が２．２７／４５＝０．０５以下になる光源を使用する必要がある。
【００１８】
なお、前述の計算根拠に秋ギクを事例に挙げたが、秋ギクは短日性植物の中でも最も光に敏感な植物の一つであり、他の多くの植物に同じ考え方を適用することができるものである。
【００１９】
そこで、本発明の請求項１に係る照明器具は、植物の花芽形成への影響が強い波長域５６０〜７００ｎｍの下限５６０ｎｍと、防蛾効果が高い波長域４６０〜５８０ｎｍの下限４６０ｎｍとの間に分光放射エネルギーのピークを有するとともに、分光放射エネルギーΦｅ（λ）とフィトクロムの分光吸収度Ｐｒ（λ）の積を５６０〜７００nmの区間で積分した相対フィトクロム光吸収量の、分光放射エネルギーΦｅ（λ）を４６０〜５８０nmの区間で積分した防蛾有効放射束に対する比が０．０５以下となるとともに分光放射エネルギーΦｅ（λ）を４７５〜５７５nmの区間で積分した放射束が，全区間で積分した全放射束の６０％以上である光源を備えていることを特徴とするものである。
【００２０】
これによって、防蛾効果を発揮させながら、植物の花芽形成への影響を低減することができるものである。また，いままでの防蛾灯に比較して、設置する照明器具の灯数、消費電力などのコストを低減させながら、従来と同等以上の夜蛾防除効果を得ることができるものである。
【００２１】
ところで、農作物の被害は夜蛾に限らないものである。照明の光に昆虫類が集まり、農作物に被害を与える場合がある。図７は、Bickford（Bickford,E.D.:Average insect vision function, National Technical Conference, IES of North America, No.2, 1964）が、一部の昆虫について分光視感効率を調べた例である。３６５ｎｍに最大ピークを有し、ピークの１／１０以上の範囲で考えると、２８０〜５２０ｎｍの波長域で分光視感効率が高い。正の走行性を示す昆虫は、この波長域の光に対して集まりやすいので、理想的にはこの波長域の放射エネルギーを小さくすることが望ましいが、このうち夜蛾の活動抑制効果が高い４６０ｎｍ以上の光は極力維持することが望ましいものである。
【００２２】
本発明の請求項２に係る照明器具は、４６０ｎｍ以下における放射エネルギーがピークの放射エネルギーの１０％以下である光源を備えていることを特徴とするものである。これによって、高い夜蛾の活動抑制効果を維持しながら、なおかつ昆虫類を集めにくくすることができるものである。
【００２３】
本発明の請求項３に係る照明器具は、５２０ｎｍ以下における放射エネルギーがピークの放射エネルギーの１０％以下である光源を備えていることを特徴とするものである。これによって、より昆虫類を集めにくくすることができるものである。
【００２４】
上述した請求項１ないし請求項３の条件を満足する代表的な光は緑色光である。防蛾灯のように果樹園や農地で使用する場合は、植物の葉を鮮やかな緑に見せる効果があり、美観上特に問題にはならないが、道路灯や街路灯など一般の屋外照明空間で使用する場合は、空間の印象が派手に感じられ、あまり好ましくないものである。
【００２７】
本発明では、従来の技術にある防蛾灯のところで示した、野村らの研究（野村健一：電燈照明による吸蛾類の防除、日本応用動物昆虫学会誌別刷第９巻第３号、ｐｐ．１７９−１８６、１９６４）をもとにして、主波長が５８０ｎｍ付近に存在する黄色蛍光ランプが用いられているものである。この野村らの研究では、３００ｎｍ、４６０ｎｍ、５８０ｎｍ、６８０ｎｍにピークを持つカラードランプと、６００ｎｍにピークを持つ白色蛍光ランプを用いて夜蛾の明適応所要時間を調べた結果、ピーク波長が５８０ｎｍのカラードランプで最も所要時間が短くなったものである。ただし、ピーク波長４６０ｎｍのランプもそれに近い時間で明適応しており、両者間の波長でも十分な効果が予測されるものである。
【００２８】
ところで、オオタバコガ、ハスモンヨトウといった夜蛾の、複眼網膜における分光感度は、図２３のようになっており、５４０ｎｍの近辺で最も高く、従来の防蛾灯の主波長５８０ｎｍ付近と比較して、約１．６倍の感度を持つものである。そして、網膜感度が従来の主波長５８０ｎｍより高い波長域は、４７５ｎｍ〜５７５ｎｍにわたっているものである。よって、従来の防蛾灯より効率良く夜蛾複眼を明適応して、より一層高い防除効果を得るためには、この波長域の光の割合を増した防蛾灯を用いれば良いものである。
【００２９】
従来の防蛾灯が発する光の分光分布において、上記波長域の放射エネルギーが全放射エネルギーに占める割合は、下記の表１に示すように最大でも５３％程度である。よって、従来の防蛾灯より防除効率を確実に高めるには、上記波長域の放射エネルギーの占める割合が、６０％を上回れば良いものである。
【００３０】
【表１】
本発明の請求項４に係る照明器具は、請求項１ないし請求項３記載の波長域を限定した光源と、これとは波長域が異なる光源とを備え、これらの光源を時期によって切り替えて点灯するようになしたことを特徴とするものである。
【００３３】
植物の花芽形成への影響が問題になる時期、例えば、イネの場合６〜８月に緑色光源を点灯し、それ以外の時期は白色光源を点灯するものである。これによって、花芽形成への影響が問題になる時期は、歩行に必要な明るさを確保しながら、花芽形成への影響を低減することができるものである。それ以外の時期は、一般の屋外照明空間で使用しても、美観上支障のない白色光を提供することができるものである。
【００３４】
また、電照栽培は、夜間照明を施すことによって、短日植物に対して花芽形成の抑制を、長日植物に対して花芽形成の促進を図ることで知られているものである。この場合の光源には、フィトクロムの光吸収度が高い赤色光が適しているものである。従って、緑色光源と赤色光源とを備え、時期によって切り替えて点灯すれば、１台の照明器具で防蛾灯と電照器具を兼用することができるものである。
【００３５】
波長域を切り替えて点灯するものとしては、特開平６−２７６８５８号公報に開示されているものがあるが、これは閉鎖空間において一日の昼夜の変化を作り出すものである。
請求項４の発明としては、一日単位ではなく、季節単位で切り替えるという点で異なるものである。
【００３６】
なお、本発明の特徴として光の波長域を限定しているが、光源から出る光が要件を満足していなくても、照明器具に取り付けたフィルターなどを透過して最終的に出る光が要件を満足すれば良いものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各々の実施の形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
【００３８】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１に示す。この照明器具は、夜蛾の防除のために使用する防蛾灯であり、主として、光源（１）、安定器（２）、ランプ保護および防湿性確保のためのシリンダー（３）、器具を吊り下げるためのフック（４）からなるものである。
【００３９】
本発明による特徴として、光源（１）に緑色蛍光ランプを使用する。図８に緑色蛍光ランプの分光放射特性の一例を示す。波長５２５ｎｍに分光放射エネルギーのピークを有し、相対フィトクロム光吸収量と防蛾有効放射束の比が０．０２で、請求項１の要件を満足するので、防蛾効果を発揮させながら植物の花芽形成への影響を低減することができるものである。
【００４０】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図９に示す。この照明器具は、夜蛾の防除のために使用する安定器（２）を内蔵した電球形蛍光ランプであり、施設に配線された防水ソケットに口金（５）をねじ込んで点灯させるものである。直管蛍光ランプを用いる防蛾灯よりも小形で軽量なので、器具の着脱が容易である。
【００４１】
本発明の実施形態２による特徴として、光源（１）に緑色蛍光ランプを用いる所およびその効果は、実施形態１と同じである。
【００４２】
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図１０に示す。この照明器具は、夜蛾の防除のために使用する電球形ＬＥＤ照明器具であり、実施形態２と同様に、防水ソケットにねじ込んで点灯させるものである。
【００４３】
本発明の実施形態３による特徴として、光源（１）に緑色ＬＥＤ（６）を使用しているものである。
この実施形態３の電球形ＬＥＤ照明器具も施設に配線された防水ソケットに口金（５）をねじ込んで点灯させるものであるが、例えば、口金（５）の上部にＡＣ−ＤＣコンバータ（１７）が設けられているものである。
図１１に緑色ＬＥＤの分光放射特性の一例を示す。
波長５３０ｎｍの単色光であるために、５６０〜７００ｎｍにおける放射エネルギーが０である。
したがって、請求項１の要件を満足するので、植物の花芽形成への影響をより低減しながら、高い夜蛾の活動抑制効果を得ることができるものである。
また、請求項３の要件も満足するので、より昆虫を集めにくくすることができるものである。
さらに、いままでの防蛾灯に比較して、設置する照明器具の灯数、消費電力などのコストを確実に低減させながら、従来と同等以上の夜蛾防除効果をより一層確実に得ることができるものである。
【００４４】
（実施形態４）
本発明の実施形態４を図１２に示す。この照明器具は、夜蛾の防除のために使用する電線−ＬＥＤ一体形照明器具で、電線（７）にＬＥＤ（６）が一定間隔で組み込まれた構造になっていて、端部には電気が供給することができるように連結プラグ（１６）が設けられているので、電線（７）を施設の支持物に沿って這わせるだけでこの照明器具は設置することができて、光源（１）の着脱としても不要なものである。
【００４５】
本発明による特徴として、光源（１）に緑色ＬＥＤ（６）を使用する所およびその効果としては、実施形態３と同じである。
【００４６】
（実施形態５）
本発明の実施形態５を図１３および図１４に示す。この照明器具は、夜蛾の防除のために使用する投光器と反射形ＨＩＤランプである。農地の周縁部に設置したポールの上に取り付け、広い範囲を照明するのに適しているものである。
【００４７】
本発明による特徴として、光源（１）に緑色ＨＩＤランプ（８）を使用しているものである。この緑色ＨＩＤランプ（８）の周囲には、カバー（９）が取り付けられており、カバー（９）には反射鏡（１０）が形成されていて、この反射鏡（１０）にて緑色ＨＩＤランプ（８）から発せられる光が照射されやすいようになっているものである。図１５に緑色ＨＩＤランプの分光放射特性の一例を示す。波長５４０ｎｍに分光放射エネルギーのピークを有し、相対フィトクロム光吸収量と防蛾有効放射束の比が０．０１である。従って、請求項１の要件を満足するので、防蛾効果を発揮させながら植物の花芽形成への影響を低減することができるものである。
【００４８】
（実施形態６）
本発明の実施形態６を図１６ないし図１８に示す。図１６は、防犯灯の概略図であり、図１７は、街路灯の概略図であり、図１８は、道路灯の概略図である。すなわち、これらは、道路や街路など一般の屋外照明空間に使用する照明器具である。
【００４９】
本発明による特徴として、光源（１）の周囲は、カバー（９）が取り付けられており、同光源（１）として緑色蛍光ランプと白色蛍光ランプ、および切替スイッチ（図示せず）を備えているものである。図１９は、概略回路ブロック図の例である。花芽形成への影響が問題になる時期は、緑色蛍光ランプ（１２）を点灯し、それ以外の時期は白色蛍光ランプ（１１）を点灯するものである。花芽形成への影響が問題になる時期は、植物の種類や地域によって異なるので、それに合わせて切り替える時期を設定するものである。切替スイッチ（１３）には、手動のものと、タイマー（１４）やリモコンからの信号によって動作するものがある。これによって、植物の花芽形成への影響を低減しながら、花芽形成に関係のない時期は、一般の屋外照明空間で使用しても美観上支障のない光色を提供することができるものである。
【００５０】
また、ＨＩＤランプを使用する場合は、一つのランプの中に、二種類の発光管を備えたものを使用するものである。一つは緑色光を発する発光管、もう一つは従来の水銀ランプやメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプに使用している発光管である。切り替え方法としては、蛍光ランプの場合と同様でかまわないものである。
【００５１】
（実施形態７）
本発明の実施形態７を図２０に示す。これは、防蛾灯と電照用器具を兼用させた照明器具である。
【００５２】
本発明の実施形態７による特徴は、光源（１）として緑色蛍光ランプ（１２）と赤色蛍光ランプ（１５）が採用され、これらの光源（１）を切り替える切替スイッチ（１３）を備えているものである。また、安定器（２）、ランプ保護および防湿性確保のためのシリンダー（３）、器具を吊り下げるためのフック（４）を有していることは、実施形態１と同様である。花芽形成への影響が問題になる時期は緑色蛍光ランプ（１２）を点灯し、電照を施す時期は赤色蛍光ランプ（１５）を点灯するものである。また、点灯するランプは、器具を回転させて下側に持ってくるものである。これによって、簡単な作業で防蛾灯と電照用器具の切り替えができるので、照明器具を付け替えたり、ランプを付け替えたりする手間を省くことができるものである。
【００５３】
なお、本発明の実施形態１ないし実施形態７では、照明器具のカバーに無色透明のガラスやアクリル、ポリカーボネートなどを使用しているが、短波長側の光を小さくするため、カバーに着色フィルムを貼ったり、着色材料を合成したカバーを使用したりすることもある。一例として、図２１に着色材料を合成したシリンダーの分光透過率を、図２２にそれを透過する前後の緑色蛍光ランプの分光放射特性を示すものである。これによって、請求項２の要件を満足するので、昆虫類を集めにくくすることができるものである。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る照明器具によると、植物の花芽形成への影響が強い波長域５６０〜７００ｎｍの下限５６０ｎｍと、防蛾効果が高い波長域４６０〜５８０ｎｍの下限４６０ｎｍとの間に分光放射エネルギーのピークを有するとともに、分光放射エネルギーΦｅ（λ）とフィトクロムの分光吸収度Ｐｒ（λ）の積を５６０〜７００nmの区間で積分した相対フィトクロム光吸収量の、分光放射エネルギーΦｅ（λ）を４６０〜５８０nmの区間で積分した防蛾有効放射束に対する比が０．０５以下となるとともに分光放射エネルギーΦｅ（λ）を４７５〜５７５nmの区間で積分した放射束が，全区間で積分した全放射束の６０％以上である光源を備えた照明器具を使用することによって、防蛾効果を発揮させながら、植物の花芽形成への影響を低減することができるものである。また，いままでの防蛾灯に比較して、設置する照明器具の灯数、消費電力などのコストを低減させながら、従来と同等以上の夜蛾防除効果を得ることができるものである。
【００５５】
本発明の請求項２に係る照明器具によると、請求項１記載の場合に加えて、４６０ｎｍ以下における放射エネルギーがピークの放射エネルギーの１０％以下である光源を備えた照明器具を使用することによって、高い夜蛾の活動抑制効果を維持しながら、なおかつ昆虫類を集めにくくすることができるものである。
【００５６】
本発明の請求項３に係る照明器具は、請求項１記載の場合に加えて、５２０ｎｍ以下における放射エネルギーがピークの放射エネルギーの１０％以下である光源を備えた照明器具を使用することによって、より昆虫類を集めにくくすることができるものである。
【００５９】
本発明の請求項４に係る照明器具によると、請求項１ないし請求項４いずれか記載の場合に加えて、同請求項１ないし請求項４に記載の波長域を限定した光源と、これとは波長域が異なる光源とを備え、時期によって切り替えて点灯することができる照明器具を使用することによって、植物の花芽形成への影響を低減する街路照明や、防蛾灯と電照器具の兼用が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明器具に係る実施形態１の防蛾灯の概略図である。
【図２】本発明の照明器具に係るフィトクロムの吸収スペクトル（Ｐｒ：赤色光吸収型、Ｐｆｒ：遠赤色光吸収型）を示したグラフである。
【図３】本発明の照明器具に係る黄色蛍光ランプの分光放射特性を示したグラフである。
【図４】本発明の照明器具に係る放射束と光束との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の照明器具に係る防蛾有効放射束を示したグラフである。
【図６】本発明の照明器具に係る相対フィトクロム光吸収量を示したグラフである。
【図７】本発明の照明器具に係る昆虫の分光視感効率を示したグラフである。
【図８】本発明の照明器具に係る緑色蛍光ランプの分光放射特性の一例を示したグラフである。
【図９】本発明の照明器具に係る実施形態２の電球形蛍光ランプの概略図である。
【図１０】本発明の照明器具に係る実施形態３の電球形ＬＥＤ照明器具の概略図である。
【図１１】本発明の照明器具に係る緑色ＬＥＤの分光放射特性の一例を示したグラフである。
【図１２】本発明の照明器具に係る実施形態４の電線−ＬＥＤ一体形照明器具の概略図である。
【図１３】本発明の照明器具に係る実施形態５の投光器の概略図である。
【図１４】本発明の照明器具に係る実施形態５の反射形ＨＩＤランプの概略図である。
【図１５】本発明の照明器具に係る緑色ＨＩＤランプの分光放射特性の一例を示したグラフである。
【図１６】本発明の照明器具に係る実施形態６の防犯灯の概略図である。
【図１７】本発明の照明器具に係る実施形態６の街路灯の概略図である。
【図１８】本発明の照明器具に係る実施形態６の道路灯の概略図である。
【図１９】本発明の照明器具に係る光源切り替え式照明器具の概略を示した回路ブロック図である。
【図２０】本発明の照明器具に係る実施形態７の防蛾−電照兼用照明器具の概略図である。
【図２１】本発明の照明器具に係る着色材料を合成したシリンダーの分光透過率のグラフである。
【図２２】本発明の照明器具に係るシリンダーを透過する前後の緑色蛍光ランプの分光放射特性のグラフである。
【図２３】ハスモンヨトウやオオタバコガといった夜蛾などの波長域と分光感度の関係を示したグラフである。
【図２４】一従来例に係る照明器具において、光源の波長と夜蛾の明適応化所要時間との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１ 光源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lighting fixture, and more particularly to a lighting fixture that is useful mainly for outdoor use, such as a fence light and a street light.
[0002]
[Prior art]
Traditionally, orchards and farmland have been used to control night lanterns with lanterns. Night moths fly to the orchard at night, pierce the fruit with a beak, and suck the juice. For this reason, the fruit rots mainly at that point, and the commercial value is reduced. Also, in farmland, night larva larvae eat and destroy the buds and leaves of vegetables and flowers, resulting in a decrease in yield. On the other hand, because night nocturnal is nocturnal, it is active at night when the surroundings are dark, but it is hardly active in the daytime when the surroundings are bright. Therefore, the principle of nightshade control with a lantern is that the orchard or farmland is illuminated with a lantern at night, and the same condition as in the daytime is applied, and the compound eyes of the night lantern are lightly adapted, so sucking and mating, It is to suppress activities such as egg laying.
[0003]
A yellow fluorescent lamp having a peak of spectral radiant energy at a wavelength of 580 nm is used as a light source for the flashlight. This is the result of a study by Nomura et al. (Kenichi Nomura: Control of sucklings by electric lighting, Journal of Applied Animal Entomology, Vol. 9, No. 3, pp. 179-186, 1965). Because of the high activity suppression effect. FIG. 24 shows an example of the relationship between the wavelength of the light source and the time required for light adaptation at night. As shown in FIG. 24, blue light having a peak at a wavelength of 460 nm and a peak at a wavelength of 580 nm are shown. The required time is shortened by the yellow light. The short time required for bright adaptation means that the nighttime activities can be suppressed in a short time, so it can be said that the effect is high.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the light-proofing lamp exerts a great effect on the control of night lights, while it may adversely affect the formation of flower buds for light-sensitive plants. Many plants have photoperiodism that forms flower buds in response to changes in day length (daytime). In general, those that form flower buds when the day length becomes shorter than a certain time (limit day length) are called short-day plants, and those that form flower buds when they become longer are called long-day plants. In the case of short-day plants such as chrysanthemum and strawberries, the nighttime lighting of the lanterns is used to delay the formation of flower buds or prevent the formation of flower buds, thereby reducing the yield. On the other hand, in the case of long-day plants such as spinach, flower bud formation is promoted (brushing), leaves of the vegetarian part become stiff, and the commercial value decreases.
[0005]
The above-mentioned problem is not limited to the case where a plant is directly lit, such as a guard light. In some cases, light leaks from outdoor lighting facilities such as street lights and street lights.
[0006]
This invention is made | formed in view of the above-mentioned fact, The place made into the objective is to provide the lighting fixture which can reduce the influence on the flower bud formation of a plant.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the report on the study on the effects of nighttime lighting on crops (Lighting Society, 1985), it is known that the photoperiodicity of plants is related to a pigment called phytochrome. There are two types of phytochrome: Pr (red light absorption type) and Pfr (far red light absorption type). When Pr is irradiated with red light, it is converted to Pfr. Conversely, when Pfr is irradiated with far red light, Pr Convert to Moreover, when light irradiation is interrupted, it gradually changes from Pfr to Pr (dark conversion). During the daytime, when there is sunlight, the conversion from Pr to Pfr occurs due to the difference in the absorption characteristics of Pr and Pfr, but at night, when there is no sunlight, the dark conversion causes the change from Pfr to Pr. Conversion takes place. And the amount of Pfr in all phytochromes changes with day length, and this amount of Pfr controls the flowering time of a plant.
[0008]
In other words, at night when phytochrome must be darkened, the red light contained in the illumination light acts on phytochrome, and the fact that phytochrome is not darkened is considered to be a cause of plant flower bud formation. .
[0009]
FIG. 2 is an absorption spectrum of phytochrome revealed by Butler et al. (Butler, W.L .: Photochem. Photobiol.3, pp.521-528, 1964). The absorption spectrum of Pr has a peak in the vicinity of 660 nm, and when viewed in a range of 1/10 or more of the peak, the absorptance is high in the wavelength range of 560 to 700 nm from yellow light to red light. In other words, it is considered that light in this wavelength region has a strong influence on flower bud formation in plants.
[0010]
According to an electric lighting experiment conducted by the Kagawa Agricultural Experiment Station (Illumination Society: Optical Bioindustry, p.284, 1992), blue fluorescent light compared to incandescent bulbs (main wavelength: 660 nm) and daylight fluorescent lamps (480-650 nm). There is a report that almost no flower bud suppression effect was observed in the lamp (450 nm) and the green fluorescent lamp (540 nm).
[0011]
FIG. 3 shows the spectral emission characteristics of the yellow fluorescent lamp, which includes a large number of the above-described wavelength ranges, and this is considered to affect flower bud formation.
[0012]
On the other hand, when the relationship between the wavelength of the light source shown in FIG. 24 and the time required for light adaptation at night is shown, the required time is short for yellow light having a peak at a wavelength of 580 nm and blue light having a peak at a wavelength of 460 nm. The required time tends to be longer on both the long wavelength side and the short wavelength side. In other words, it is desirable to use a light source having a spectral radiant energy peak in the wavelength range of 460 to 580 nm in order to obtain a high nighttime activity suppression effect.
[0013]
Next, it will be described how much light is necessary to obtain the antifungal effect, and how much light is necessary to reduce the influence on the flower bud formation of plants. Ishikura (Ishikura Kaoru: Technology for the use of yellow fluorescent lamps for the prevention of moths in autumn oyster cultivation, agriculture and horticulture, pp.186-190, 2002) has an effect on the flowering of autumn berries as much as possible while exerting its antifungal effect. No surface illuminance is assumed to be 1-3 lx. In other words, when using a yellow fluorescent lamp, it is necessary to secure an illuminance of 1 lx or more in order to exert the antifungal effect, and it is necessary to suppress it to 3 lx or less so as not to affect the flowering of autumn cherries as much as possible. is there.
[0014]
By the way, the unit of illumination lx is 1 m.2 It is a luminous flux (lm) incident on the periphery. lm is a unit representing the amount of light, and the visibility of the human eye is taken into consideration. Therefore, as shown in FIG. 4, it is not appropriate to apply lm to the anti-fouling effect, and it is better to express it by the radiant flux (W) which is the amount of pure radiant energy.
[0015]
As described above, the antifungal effect is high in the wavelength range of 460 to 580 nm. Therefore, it can be said that the radiant flux included in this wavelength band (see FIG. 5, hereinafter referred to as anti-fouling effective radiant flux) has the highest correlation with the anti-fouling effect. The effective radiant flux per 1 lm of the yellow fluorescent lamp is 884 μW. In other words, 1 m2 It is necessary to provide a protective effective radiant flux of 884 μW or more.
[0016]
Next, let's consider the effect on the flowering of the autumn daisy. As described above, phytochrome light absorption is related to plant flower bud formation. The relative value of the light absorption of phytochrome is a value obtained by integrating the product of the spectral radiant energy Φe (λ) of the light source and the spectral absorption Pr (λ) of phytochrome in the interval of 560 to 700 nm (see FIG. 6, hereinafter relative phytochrome light). It can be expressed by the absorption amount). The relative amount of phytochrome light absorption per 1 lm of the yellow fluorescent lamp is 669 when the unit of spectral radiant energy is μW. 1m to minimize the impact on the flowering of autumn daisy2 The relative phytochrome light absorption is 1 m because it is necessary to be 3 lm or less.2 It is necessary to suppress it to 669 × 3 = 2007 or less.
[0017]
Here, in order to evaluate the quality of the light source, the ratio of the relative phytochrome light absorption amount to the effective anti-radiant flux is considered. When the above limit values are applied, 2007/884 = 2.27. In other words, if a light source having a relative phytochrome light absorption amount to the effective anti-radiant flux of 2.27 or less is used, the effect on the flowering of autumn cherries can be reduced while exhibiting the anti-eating effect. is there. However, for this, the entire surface is protected by an effective radiant flux of 884 μW / m.2 It is necessary to illuminate to be completely uniform. However, under actual lighting conditions, the maximum light amount on the heel surface is about 30 times the minimum light amount. Furthermore, since the amount of light decreases with time, the light amount is about 1.5 times that of the end of life at the initial stage when the reduction is designed. When both are taken into consideration, an opening of about 45 times occurs, but in order to reduce the effect on the flowering of autumn cherries while exhibiting the antifungal effect even under these conditions, the relative phytochrome light absorption amount and the effective antiradiation flux It is necessary to use a light source with a ratio of 2.27 / 45 = 0.05 or less.
[0018]
In addition, although the autumn daisy was taken as an example in the above-mentioned calculation basis, the autumn daisy is one of the most light-sensitive plants among short-day plants, and the same idea can be applied to many other plants. It can be done.
[0019]
Then, the lighting fixture which concerns on
[0020]
As a result, the effect on plant flower bud formation can be reduced while exhibiting the antifungal effect.In addition, compared with conventional protection lamps, it is possible to obtain a nightlight prevention effect equivalent to or higher than that of the conventional one while reducing the costs such as the number of lighting fixtures installed and power consumption.
[0021]
By the way, the damage to crops is not limited to night mist. Insects gather in the light of the lighting and may damage crops. FIG. 7 shows an example in which Bickford (Bickford, ED: Average insect vision function, National Technical Conference, IES of North America, No. 2, 1964) investigated the spectral luminous efficiency of some insects. When having a maximum peak at 365 nm and considering it in a range of 1/10 or more of the peak, the spectral luminous efficiency is high in the wavelength range of 280 to 520 nm. Insects exhibiting positive mobility tend to gather with respect to light in this wavelength range, and ideally it is desirable to reduce the radiant energy in this wavelength range. It is desirable to maintain the above light as much as possible.
[0022]
The luminaire according to
[0023]
The luminaire according to
[0024]
The representative light that satisfies the above-described conditions of
[0027]
In the present invention, the research by Nomura et al. (Kenichi Nomura: Control of sucklings by electric lighting, published by the Japanese Society of Applied Entomology, Vol. 9, No. 3, pp. Pp. 197-111, shown in the section of a conventional light-proofing lamp. 179-186, 1964), a yellow fluorescent lamp having a dominant wavelength in the vicinity of 580 nm is used. In this research by Nomura et al., As a result of investigating the time required for light adaptation at night using a colored lamp having peaks at 300 nm, 460 nm, 580 nm, and 680 nm and a white fluorescent lamp having a peak at 600 nm, the peak wavelength was 580 nm. Colored lamps have the shortest required time. However, a lamp having a peak wavelength of 460 nm is also brightly adapted in a time close to that, and a sufficient effect is expected even at a wavelength between the two.
[0028]
By the way, the spectral sensitivity in the compound eye retina of night moths such as Tobacco spp. And Spodoptera litura is as shown in FIG. 23 and is the highest in the vicinity of 540 nm, which is about 1 compared with the main wavelength of 580 nm in the conventional protective light. .6 times the sensitivity. The wavelength range in which the retina sensitivity is higher than the conventional main wavelength of 580 nm extends from 475 nm to 575 nm. Therefore, in order to obtain a higher control effect by brightly adapting a night-light compound eye more efficiently than a conventional protective light, it is only necessary to use a protective light with an increased proportion of light in this wavelength region. .
[0029]
In the spectral distribution of the light emitted by the conventional protective lamp, the ratio of the radiant energy in the above wavelength range to the total radiant energy is about 53% at the maximum as shown in Table 1 below. Therefore, in order to surely increase the control efficiency over the conventional protection light, the ratio of the radiant energy in the above wavelength region should be more than 60%.
[0030]
[Table 1]
Claims of the invention4A lighting fixture according to
[0033]
For example, in the case of rice, the green light source is turned on in June to August, and the white light source is turned on at other times. As a result, when the influence on flower bud formation becomes a problem, the influence on flower bud formation can be reduced while ensuring the brightness necessary for walking. At other times, white light can be provided without any aesthetic problems even when used in a general outdoor lighting space.
[0034]
In addition, electric cultivation is known to suppress the formation of flower buds for short-day plants and promote the formation of flower buds for long-day plants by applying night illumination. As the light source in this case, red light having high phytochrome light absorption is suitable. Therefore, if a green light source and a red light source are provided and switched on according to the time, a single lighting device can be used as both a light and a lighting device.
[0035]
There is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-276858 as one that lights up by switching the wavelength range, and this creates a change of day and night in a closed space.
Claim4This invention is different in that it is switched not on a daily basis but on a seasonal basis.
[0036]
Although the wavelength range of light is limited as a feature of the present invention, even if the light emitted from the light source does not satisfy the requirement, the light finally transmitted through the filter attached to the lighting fixture is a requirement. If it is satisfied, it is good.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0038]
(Embodiment 1)
[0039]
As a feature of the present invention, a green fluorescent lamp is used for the light source (1). FIG. 8 shows an example of the spectral radiation characteristic of the green fluorescent lamp. It has a spectral radiant energy peak at a wavelength of 525 nm, and the ratio of the relative phytochrome light absorption amount to the antifungal effective radiant flux is 0.02, which satisfies the requirement of
[0040]
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. This luminaire is a bulb-type fluorescent lamp with a built-in ballast (2) used for controlling night lanterns. The lamp (5) is screwed into a waterproof socket wired in a facility to light it. Since it is smaller and lighter than a protective light using a straight tube fluorescent lamp, it is easy to attach and detach the appliance.
[0041]
As a feature of the second embodiment of the present invention, the place where the green fluorescent lamp is used for the light source (1) and the effect thereof are the same as those of the first embodiment.
[0042]
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention is shown in FIG. This luminaire is a light bulb-type LED luminaire that is used to control night lights, and is lighted by screwing into a waterproof socket as in the second embodiment.
[0043]
As a feature according to
The bulb-type LED lighting apparatus of
FIG. 11 shows an example of the spectral emission characteristic of the green LED.
Since it is monochromatic light with a wavelength of 530 nm, the radiation energy at 560 to 700 nm is zero.
Therefore, since the requirement of
Moreover, since the requirements of
furtherYesCompared to the protective light with no change, the number of lighting fixtures to be installed, the power consumption, etc. can be reliably reduced, and the nightlight prevention effect equivalent to or better than the conventional one can be obtained more reliably. It is.
[0044]
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention is shown in FIG. This luminaire is an electric wire-LED integrated luminaire used to control night lights, and has a structure in which the LED (6) is incorporated into the electric wire (7) at regular intervals, and an electric part is provided at the end. Since the connecting plug (16) is provided so that the lighting device can be supplied, the lighting fixture can be installed simply by moving the electric wire (7) along the support of the facility. ) Is also unnecessary.
[0045]
As a feature of the present invention, the use of the green LED (6) for the light source (1) and the effect thereof are the same as those of the third embodiment.
[0046]
(Embodiment 5)
A fifth embodiment of the present invention is shown in FIGS. This luminaire is a projector and a reflective HID lamp that are used to control night lights. It is suitable for illuminating a wide area by mounting on a pole installed on the periphery of farmland.
[0047]
As a feature of the present invention, a green HID lamp (8) is used for the light source (1). A cover (9) is attached around the green HID lamp (8), and a reflective mirror (10) is formed on the cover (9). The green HID lamp is formed by the reflective mirror (10). The light emitted from (8) is easily irradiated. FIG. 15 shows an example of spectral radiation characteristics of the green HID lamp. It has a peak of spectral radiant energy at a wavelength of 540 nm, and the ratio of the relative phytochrome light absorption amount to the effective anti-radiant flux is 0.01. Therefore, since the requirement of
[0048]
(Embodiment 6)
A sixth embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 16 is a schematic diagram of a security light, FIG. 17 is a schematic diagram of a street light, and FIG. 18 is a schematic diagram of a road light. That is, these are lighting fixtures used in general outdoor lighting spaces such as roads and streets.
[0049]
As a feature of the present invention, a cover (9) is attached around the light source (1), and the light source (1) includes a green fluorescent lamp, a white fluorescent lamp, and a changeover switch (not shown). Is. FIG. 19 is an example of a schematic circuit block diagram. The green fluorescent lamp (12) is turned on when the influence on flower bud formation becomes a problem, and the white fluorescent lamp (11) is turned on at other times. The time when the effect on flower bud formation becomes a problem varies depending on the type of plant and the region, so the time for switching is set accordingly. The changeover switch (13) includes a manual switch and a switch operated by a signal from the timer (14) or a remote controller. Thus, while reducing the influence on the flower bud formation of the plant, it is possible to provide a light color that is not aesthetically pleasing even when used in a general outdoor lighting space at a time unrelated to flower bud formation. .
[0050]
Moreover, when using an HID lamp, the thing provided with two types of arc tubes in one lamp is used. One is an arc tube that emits green light, and the other is an arc tube used in conventional mercury lamps, metal halide lamps, and high-pressure sodium lamps. The switching method may be the same as that of the fluorescent lamp.
[0051]
(Embodiment 7)
[0052]
A feature of the seventh embodiment of the present invention is that a green fluorescent lamp (12) and a red fluorescent lamp (15) are employed as the light source (1), and a changeover switch (13) for switching between these light sources (1) is provided. It is. Moreover, it is the same as that of
[0053]
In
[0054]
【The invention's effect】
According to the lighting apparatus according to
[0055]
According to the luminaire according to
[0056]
In addition to the case of
[0059]
Claims of the invention4According to the lighting apparatus according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a protection lamp according to a first embodiment of the lighting fixture of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing absorption spectra (Pr: red light absorption type, Pfr: far red light absorption type) of phytochrome according to the lighting fixture of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing spectral radiation characteristics of a yellow fluorescent lamp according to the lighting fixture of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between radiant flux and luminous flux according to the lighting fixture of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an effective anti-radiant flux according to the lighting apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the relative phytochrome light absorption amount according to the lighting fixture of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the spectral luminous efficiency of insects according to the lighting apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing an example of spectral emission characteristics of a green fluorescent lamp according to the lighting fixture of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view of a light bulb shaped fluorescent lamp according to a second embodiment of the lighting fixture of the present invention.
FIG. 10 is a schematic view of a bulb-type LED lighting device of
FIG. 11 is a graph showing an example of spectral emission characteristics of a green LED according to the lighting fixture of the present invention.
FIG. 12 is a schematic view of the electric wire-LED integrated lighting fixture of Embodiment 4 according to the lighting fixture of the present invention.
FIG. 13 is a schematic view of a projector according to a fifth embodiment of the lighting fixture of the present invention.
FIG. 14 is a schematic view of a reflective HID lamp according to a fifth embodiment of the lighting fixture of the present invention.
FIG. 15 is a graph showing an example of spectral radiation characteristics of a green HID lamp according to the lighting fixture of the present invention.
FIG. 16 is a schematic view of a security light according to a sixth embodiment of the lighting fixture of the present invention.
FIG. 17 is a schematic view of a street lamp according to a sixth embodiment of the lighting fixture of the present invention.
FIG. 18 is a schematic view of a road lamp according to a sixth embodiment of the lighting fixture of the present invention.
FIG. 19 is a circuit block diagram showing an outline of a light source switching type lighting apparatus according to the lighting apparatus of the present invention.
FIG. 20 is a schematic view of a lighting / lighting combined lighting fixture according to a seventh embodiment of the lighting fixture of the present invention.
FIG. 21 is a graph of spectral transmittance of a cylinder synthesized with a coloring material according to the lighting apparatus of the present invention.
FIG. 22 is a graph of spectral radiation characteristics of a green fluorescent lamp before and after passing through a cylinder according to the lighting fixture of the present invention.
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the spectral range and the wavelength range of night mist such as Spodoptera spp.
FIG. 24 is a graph showing the relationship between the wavelength of a light source and the time required for light adaptation at nighttime in a lighting fixture according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Light source
Claims (4)
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