JP4918957B2 - 植物育成用メタルハライドランプ及び植物育成用照明機器 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、日照条件の悪い屋内の観賞植物や施設園芸等農業分野の作物の補光照明を目的とした効率的な植物育成用メタルハライドランプ及び植物育成用照明機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
植物育成用の専用ランプとして蛍光ランプが使用されている。その光色は植物の葉緑素の分光吸収特性に合わせて青色光と赤色光を強化しているため、紫色光となっている。この光色を達成するために蛍光体を積層しているので、光束が出ないうえに効率が悪く、絶対光強度が低くなるので、花店の照明やバイオテクノロジーによる幼植物体の大量増殖用などの用途にしか使われていない。
【0003】
一方HIDランプでは、単一光源で光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布を得ることが困難とされている。そのため、青色光系をメタルハライドランプ、赤色光系を高圧ナトリウムランプとし、2つのランプによる混光照明で光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布に近似させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、植物の成育に必要な高光強度(数千〜数万ルクス)を得る場合、2つのランプを照射面に近接(1〜1.5m前後)して使用するため、均斉度が悪く、照射面がムラになってしまうなどの問題が出てくる。そのため、単一の植物育成用HIDランプが希求されていた。
また、単一のHIDランプを内蔵した植物育成用照明機器が求められていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、光合成作用曲線に近似させた高光強度で均斉度が良く、照射面がムラにならない単一光源としての植物育成用メタルハライドランプおよび、単一のHIDランプを用いた植物育成用照明機器を提供することを目的とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は配光制御のできる植物育成用のシールドビーム型メタルハライドランプ1の透視図であり、ランプ本体1aと口金部1bとよりなる。前面ガラスレンズ2の外面には、イオンプレーティング法によって耐熱性の高い低屈折率のSiO2と高屈折率のTa2O5を交互に11層成膜した光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布を持った選択透過薄膜3が付けられていて、光質バランスの微妙な調整を行っている。そして反射鏡4の内面にはダイクロイックミラー5として形成し、ランプ本体1a内の熱放射を後面に排出し、ランプ本体内及びランプ前方への熱放射を低くしている。
【0007】
単一のHIDランプにおいて、光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布を達成するために、比較的光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布を有する色温度3500Kのメタルハライドランプの発光管6を基準光源として選定し、発光管をランプ本体1a内に保持している。表1に光合成作用曲線に近似させた選択透過薄膜3の11層の詳細な構成を示す。
【0008】
【表1】
【0009】
図2は表1の光合成作用曲線に近似させた選択透過薄膜3の分光透過率である。また、図3が光合成作用曲線と本発明に係る植物用ランプの分光エネルギー分布図である。そして表2に光合成作用曲線と本発明に係る植物用メタルハライドランプの光質バランスを示す。
【0010】
【表2】
【0011】
表2に示すように、青色光(400〜500nm)緑色光(500〜600nm)赤色光(600〜700nm)において、植物育成用ランプは光合成作用曲線と近似した光質バランスになっている。
【0012】
本発明で得られた光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布を有するシールドビーム型メタルハライドランプ150W(植物育成用ランプ)と3波長電球色型コンパクト型蛍光ランプ55Wとを環境制御室内で、植物育成比較栽培試験を行なった。試験条件としては、各光源ともに光強度を300μmol/m2sec、照射時間を12時間、品種をキウリ(タキイ・北進)、栽培日数を播種後30日間、培地をパーライト:バーミキュライト:クレハ園芸培土=1:1:1、施肥を大塚ハウスB処方(100ml×2回/日)、温度を27℃/24℃(昼間/夜間)、湿度を50%/70%(昼間/夜間)とした。その結果を表3に示す。
【0013】
【表3】
【0014】
表3に示すように、植物育成用ランプは、茎長、葉面積、生体重、乾物重のいずれも3波長電球色型ランプを上回っている。植物育成用ランプにおいて、生体重と乾燥重の増加比率が同等なことから水分含有量の増加ではないことがわかり、葉緑素も同等レベルの増加比率であることから効率的な成育結果になっている。なお、本実施例では前面ガラスレンズ2の外面に選択透過薄膜3が付けられていることを記載したが、前面ガラスレンズ2の内面であっても良い。
【0015】
図4は本発明の他の実施例である光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布を有することを特徴とした植物育成用照明機器の側面図である。照明機器の前面ガラス7には熱が外に出ない熱線カット膜8と、光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布を有する選択透過薄膜9とが付けられている。また、機器本体内には前記の色温度3500Kのメタルハライドランプが取り付けてある。なお、光源には前記の色温度3500Kの他に2500Kから3500Kのメタルハライドランプであってもよい。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高光強度で均斉度が良く、照射面がムラにならない単一光源の植物育成用メタルハライドランプおよび単一のHIDランプを用いた植物育成用照明機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシールドビーム型メタルハライドランプの透視図である。
【図2】光合成作用曲線に近似させた選択透過薄膜の分光透過率である。
【図3】光合成作用曲線と本発明ランプの分光エネルギー分布図である。
【図4】本発明に係る他の実施例である照明機器の側面図である。
【符号の説明】
1 シールドビーム型メタルハライドランプ
1a ランプ本体
1b 口金部
2 前面ガラスレンズ
3 選択透過薄膜
4 反射鏡
5 ダイクロイックミラー
6 発光管
7 前面ガラス
8 熱線カット膜
9 選択透過薄膜
Claims (6)
- ダイクロイックミラーの反射鏡と、選択透過薄膜が積層された前面ガラスとメタルハライドランプの発光管とを備えたシールドビーム型植物育成用メタルハライドランプにおいて、400〜700nmにおける光質バランスが青色光(400〜500nm)23.5%、緑色光(500〜600nm)32.0%、赤色光(600〜700nm)44.5%の光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布を有することを特徴としたシールドビーム型植物育成用メタルハライドランプ。
- 前記選択透過薄膜には低屈折層にSiO2、高屈折層にTa2O5を選択し、イオンプレーティング法によって11層成膜したことを特徴とする請求項1に記載のシールドビーム型植物育成用メタルハライドランプ。
- メタルハライドランプを内蔵した照明器具の前面ガラスに熱線カット膜及び選択透過薄膜を積層することによって、前記照明器具からの分光エネルギー分布は、400〜700nmにおける光質バランスが青色光(400〜500nm)23.5%、緑色光(500〜600nm)32.0%、赤色光(600〜700nm)44.5%の光合成作用曲線に近似した分光エネルギー分布を有することを特徴とした植物育成用照明機器。
- 前記選択透過薄膜には低屈折層にSiO2、高屈折層にTa2O5を選択し、イオンプレーティング法によって11層成膜したことを特徴とする請求項3に記載の植物育成用照明機器。
- 前記シールドビーム型植物育成用メタルハライドランプに内蔵するメタルハライドランプ発光管は色温度3500Kのメタルハライドランプ発光管であることを特徴とする請求項1または2に記載のシールドビーム型植物育成用メタルハライドランプ。
- 前記植物育成用照明機器に内蔵するメタルハライドランプは色温度2500K〜3500Kのメタルハライドランプ発光管であることを特徴とする請求項3または4に記載の植物育成用照明機器。
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