JP5158660B2 - Illumination device for plant cultivation with insect repellent effect and illumination cultivation method for plants - Google Patents
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Description
本発明は、害虫を忌避する効果を備えた植物の照明栽培方法(物を生産する方法)及び植物栽培用照明装置に関するものである。 The present invention relates to a plant lighting cultivation method (method for producing a product) having an effect of avoiding pests and a plant cultivation lighting device.
花きを食害するオオタバコガやハスモンヨトウ等の夜蛾類は薬剤抵抗性を獲得したために、殺虫剤による防除が非常に難しい。カーネーションやバラでは、これに代わる防除法として、産卵のために圃場に飛来する成虫に対して、高い防蛾効果がある防蛾用黄色蛍光灯による夜間照明の利用が進んでいる。 Nocturnal moths such as Tobacco moth and Spodoptera litura that have eaten flowers have acquired drug resistance and are therefore very difficult to control with insecticides. In carnations and roses, as an alternative control method, the use of night illumination with a yellow fluorescent lamp for antifungal activity is highly advanced against adult worms flying to the field for spawning.
また、黄色蛍光灯に代わり黄色発光ダイオード(以下、黄色LEDと記載する)を備えた、黄色LED防虫灯システムであって、黄色LEDを点滅させることにより害虫忌避効果を高めたものがある(特許文献1)。 Further, there is a yellow LED insect-proof light system provided with a yellow light-emitting diode (hereinafter referred to as a yellow LED) instead of a yellow fluorescent lamp, which has a pest repellent effect enhanced by blinking the yellow LED (patent) Reference 1).
また、キク、カランコエ、シャコバサボテン、ポインセチア、リーガースベゴニア、シュッコンカスミソウ、シソ、イチゴ等の短日植物に対して、赤色LED光を照射して開花時期を遅らせる技術が知られている(特許文献2)。 In addition, a technique for delaying the flowering time by irradiating red LED light to short-day plants such as chrysanthemum, kalanchoe, cactus cactus, poinsettia, ligers begonia, red gypsophila, perilla and strawberry is known (patent document). 2).
このような防蛾用照明は、短日植物に対して意図しない開花抑制を生じる場合がある。黄色LEDの出射光をキクに照射することにより害虫忌避効果が得られ、照射時間が長いほど効果は高い。一方、短日植物であるキクは、その照明によって開花が抑制され開花時期が遅延する問題があり、照射時間が長いほど開花抑制を招く度合いが高い。このように、害虫忌避効果と開花抑制効果とは、通常は伴って生じる関係にある。 Such an anti-lighting illumination may cause unintended flowering suppression for short-day plants. A pest repellent effect is obtained by irradiating the emitted light of the yellow LED to the chrysanthemum, and the effect is higher as the irradiation time is longer. On the other hand, chrysanthemum, which is a short-day plant, has a problem that the flowering is suppressed by the illumination and the flowering time is delayed. The longer the irradiation time, the higher the degree of flowering suppression. As described above, the pest repellent effect and the flowering inhibitory effect are usually associated with each other.
本発明の課題は、キクなどの短日植物の開花抑制を制御しつつ、防蛾などの防虫効果を備えた栽培方法を提供すること、及びそのような栽培に適した照明装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a cultivation method having an insect repellent effect such as fungi control while controlling flowering suppression of short-day plants such as chrysanthemum, and to provide a lighting device suitable for such cultivation. It is.
本発明の植物栽培用照明装置は、発光部と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部と、該駆動部へ電力を供給する電源部とを備え、前記発光部は複数のLEDチップを備える植物栽培用照明装置であって、前記発光部から出射する光は緑色から黄色の領域に発光ピーク波長を有し、前記駆動部は前記LEDチップを所定の明期幅と暗期幅との点滅パターンで点滅させ、前記点滅は、デューティ=明期幅/(明期幅+暗期幅)が9%以上50%以下であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えることを特徴とする植物栽培用照明装置である。 The lighting device for plant cultivation of the present invention includes a light emitting unit, a drive unit that is connected to the light emitting unit and supplies predetermined pulsed power, and a power supply unit that supplies power to the drive unit, The light emitting unit is a plant cultivation lighting device including a plurality of LED chips, and the light emitted from the light emitting unit has a light emission peak wavelength in a green to yellow region, and the driving unit sets the LED chip to a predetermined level. It blinks in a blinking pattern of light period width and dark period width, and the blinking is that duty = light period width / (light period width + dark period width) is 9% to 50%, and flowering of short-day plants A lighting device for plant cultivation characterized by having an insect repellent effect with almost no suppression.
本発明の植物栽培用照明装置は、前記デューティが30%以下であることが好ましい。
本発明の植物栽培用照明装置は、前記暗期幅が200ms以下であることが好ましい。
In the plant cultivation lighting device of the present invention, the duty is preferably 30% or less.
In the plant cultivation lighting device of the present invention, the dark period width is preferably 200 ms or less.
本発明の植物栽培用照明装置は、前記LEDチップはAlGaInP系LEDであることが好ましい。 In the plant cultivation lighting device of the present invention, the LED chip is preferably an AlGaInP-based LED.
本発明の植物栽培用照明装置は、前記発光部は、窒化物半導体よりなるLEDチップと、前記LEDチップから出射される光の一部を吸収し、黄色光を出射する蛍光体とを備えることが好ましい。 In the lighting device for plant cultivation of the present invention, the light emitting unit includes an LED chip made of a nitride semiconductor, and a phosphor that absorbs part of the light emitted from the LED chip and emits yellow light. Is preferred.
本発明の植物栽培用照明装置は、前記点滅パターンの波形は、前記明期幅内がさらにパルス幅変調されていることが好ましい。 In the plant cultivation lighting device of the present invention, it is preferable that the waveform of the blinking pattern is further pulse-width modulated within the light period width.
本発明の植物の照明栽培方法は、上記のいずれかの植物栽培用照明装置を用いて、夜間あるいは光の当たらない環境下において植物を照明する栽培方法であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えた植物の照明栽培方法である。 The lighting cultivation method for plants of the present invention is a cultivation method for illuminating plants at night or in an environment not exposed to light, using any one of the above plant cultivation lighting devices, and controls the flowering of short-day plants. This is a lighting cultivation method for a plant having an insect repellent effect that hardly occurs.
本発明の栽培方法によれば、キク科の植物などの短日植物の照明栽培による開花抑制を制御しつつ、防蛾効果などの防虫効果を得ることができる。 According to the cultivation method of the present invention, it is possible to obtain an insect-repellent effect such as a fungicide effect while controlling the flowering suppression by illumination cultivation of short-day plants such as asteraceae plants.
また、本発明の植物栽培用照明装置をキク科の植物などの短日植物の栽培に用いることにより、その開花抑制を制御しつつ、防蛾効果などの防虫効果を得ることができる。 Moreover, by using the lighting device for plant cultivation of the present invention for cultivation of short-day plants such as asteraceae plants, it is possible to obtain an insecticidal effect such as a fungicide effect while controlling the flowering inhibition.
(照明に対する蛾の視覚特性の評価)
蛾の照明に対する視覚特性として、以下の報告がなされている。夜蛾類成虫の複眼に光を照射すると微弱な電圧が発生する。この電圧を増幅して解析する網膜電位計測システムにより、夜蛾類成虫がその光を強く認識しているか否かを測定できる。この網膜電位計測システムにより、夜蛾類成虫の視認可能な波長及び視認可能な点滅の周波数を解析したところ、波長は450から600nm、周波数は40から60Hzであることが示されている(JSAM64(5):76−82,2002、植物環境工学19(1),2007)。
(Evaluation of visual characteristics of firewood for lighting)
The following reports have been made on the visual characteristics of acupuncture lighting. When light is applied to the compound eye of a night moth adult, a weak voltage is generated. With the retinal potential measurement system that amplifies and analyzes this voltage, it is possible to determine whether or not the night moth adults are strongly recognizing the light. This retinal potential measurement system analyzed the visible wavelength and the visible blinking frequency of adult moths, and it was shown that the wavelength was 450 to 600 nm and the frequency was 40 to 60 Hz (JSAM64 ( 5): 76-82, 2002, plant environmental engineering 19 (1), 2007).
夜蛾類は照明によって複眼が明適応すると活動が抑制され、逆に暗黒下では暗適応すると活動が活発になる。網膜電位計測システムにより、照明によって発生する網膜電位の大きさと、その持続時間に着目して、明適応状態を長く持続させるのに有効な照明方法について検討された。その結果、点滅パターンについては概ね20msの点灯期間、光強度については、1ルクス以上の照度という条件で効果が有ることが確認されている。 The activity of night moths is suppressed when the compound eye is brightly adapted by lighting, and conversely, the activity becomes active when darkly adapted in the dark. With the retinal potential measurement system, focusing on the magnitude of the retinal potential generated by illumination and its duration, an illumination method effective for maintaining the bright adaptation state for a long time was studied. As a result, it has been confirmed that the flashing pattern is effective under a lighting period of approximately 20 ms and the light intensity is illuminance of 1 lux or more.
さらにキャベツの露地圃場において黄色LEDを用いた夜間照明による防蛾効果を調査し、連続光及び7Hzの点滅光下において、オオタバコガ及びハスモンヨトウなどの夜蛾類の寄生幼虫数が、ともに無照明下の1/7から1/8に抑制されることが示されている(植物環境工学19(1),2007)。これが連続光と同様に点滅光でも夜蛾類の行動が抑制できる根拠となる知見である。 In addition, we investigated the antifungal effect of nighttime lighting using yellow LEDs in the cabbage field, and the number of parasite larvae of night moths such as Tobacco moth and Spodoptera spp. It has been shown to be suppressed from 1/7 to 1/8 (Plant Environmental Engineering 19 (1), 2007). This is the knowledge that is the basis for the action of night owls with flashing light as well as continuous light.
(キクの開花反応特性の波長依存性評価)
波長の異なる夜間照明に対するキクの開花反応特性を評価する方法を図1に示す。秋ギク”神馬”60が定植されたプランター50上170cmの位置に照明装置100を設置し、照明装置100の放射照度及び波長がキクに及ぼす影響を調査した。
(Evaluation of wavelength dependence of chrysanthemum flowering response)
FIG. 1 shows a method for evaluating the flowering response characteristics of chrysanthemum to night illumination with different wavelengths. The
実験のため照明装置100の波長を変化させた。図2はキクが有する波長依存性を実験する照明装置の出射光のスペクトル分布図である。各照明装置はLEDを光源とし、それぞれの発光色とピーク波長は、青(463nm)、緑(519nm)、黄緑(576nm)、黄(597nm)、赤(646nm)である。
The wavelength of the
表1に示す各処理区毎に異なる条件で22時から2時までの間を夜間照明し、放射照度と波長が開花に及ぼす影響を調査した。 Illumination was performed at night from 22:00 to 2pm under different conditions for each treatment section shown in Table 1, and the effects of irradiance and wavelength on flowering were investigated.
表1に処理区の構成を示す。 Table 1 shows the configuration of the treatment area.
処理区は、1区3株3反復、すなわち1プランター当たり3株のキクが定植されたもの3台一組を1区とし、無摘心栽培とした。なお、各プランター50の容積は6リットル(幅15cm×長さ32cm×深さ13cm)である。
The treated area was 3 repeats per 3 wards, that is, 3 sets of 3 plants per planter were planted as 1 ward, and the non-pinching cultivation was performed. Each
照明期間は2007年11月20日から2008年1月7日、定植8日後から夜間照明終了まで、毎週1回、生育に合わせて生長点直近が所定の放射照度になるように調節した。また比較評価するために、上記と同等のプランターを、夜間照明を行わず、自然日長下に置いたもの(無処理)を用意した。 The lighting period was adjusted from November 20, 2007 to January 7, 2008, from 8 days after planting until the end of night lighting, once a week so as to adjust the growth point to the predetermined irradiance according to the growth. In addition, for comparative evaluation, a planter equivalent to the above was prepared (no treatment) placed under natural daylight without performing night illumination.
図3は、分光分布の異なるLEDによる電照が秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。これによると、到花日数(夜間照明終了日から開花日までの日数)は、無処理と比べて、青−100および緑−10以外の全ての処理区で多く、放射照度の設定値が高いほど多かった。青を除くLEDでは、放射照度が同じであれば、概ね赤の到花日数が最も多く、次いで、黄、黄緑、緑の順に小さくなった。 FIG. 3 is a diagram showing the effect of illumination by LEDs having different spectral distributions on the number of days when flowers arrive in autumn. According to this, the number of flower arrival days (the number of days from the night illumination end date to the flowering date) is larger in all treatment areas except blue-100 and green-10, and the set value of irradiance is higher than that of no treatment. There were so many. For LEDs except blue, if the irradiance is the same, the number of days to reach red is generally the largest, and then decreases in the order of yellow, yellowish green, and green.
すなわち、キクの開花抑制作用は、赤が最も強く、次いで黄、黄緑、緑および青の順で弱いこと、また、青以外(緑色〜赤色)では、放射照度の設定値が大きいほど同作用が強いことが検証された。 That is, the flowering suppression effect of chrysanthemum is that red is the strongest, followed by weakness in the order of yellow, yellow-green, green, and blue. In addition to blue (green to red), the larger the irradiance setting value, the same effect Has been verified to be strong.
<実施の形態1>
本実施の形態は、キクの開花が制御された照明栽培方法およびそのための黄色LEDを用いた照明装置に関するものである。
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The present embodiment relates to a lighting cultivation method in which flowering of chrysanthemum is controlled and a lighting device using a yellow LED therefor.
(キク照明装置)
波長の異なる夜間照明に対するキクの開花反応特性を評価する方法を図1に示す。秋ギク”神馬”60が定植されたプランター50上170cmの位置に、半導体発光装置として黄色LEDを備えた照明装置100を設置し、照明装置100の放射照度及びパルス点灯条件がキクに及ぼす影響を調査した。
(Chrysanthemum lighting device)
FIG. 1 shows a method for evaluating the flowering response characteristics of chrysanthemum to night illumination with different wavelengths. The
図4は本照明装置に用いたAlGaInP系黄色LED及び比較用の黄色蛍光灯の照明装置のスペクトル分布図である。以下、本実施の形態においては、AlGaInP系黄色LEDを単に黄色LEDと言う。これによると、黄色LEDの出射光はピーク波長が597nm、半値幅が20nm以下の狭帯域であって、キクの開花抑制作用が最も強いとされる、波長が600から700nmの赤色光成分が黄色蛍光灯に対し少ないため、開花の抑制が少ない。 FIG. 4 is a spectrum distribution diagram of the illumination device of the AlGaInP yellow LED and the comparative yellow fluorescent lamp used in this illumination device. Hereinafter, in the present embodiment, the AlGaInP yellow LED is simply referred to as a yellow LED. According to this, the emitted light of the yellow LED is a narrow band having a peak wavelength of 597 nm and a half-value width of 20 nm or less, and the red light component having a wavelength of 600 to 700 nm is considered to have the strongest flowering suppression effect. Since there are few fluorescent lamps, there is little suppression of flowering.
図5は、本照明装置の出射光のパルス波形を示す図である。本照明装置は黄色LEDを矩形波のパルス電流で駆動するが、出射光は駆動電流に追従して、明期幅と暗期幅からなる矩形波で点滅し、デューティは、明期幅/(明期幅+暗期幅)で表わされる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a pulse waveform of the emitted light of the present illumination device. This illumination device drives a yellow LED with a rectangular pulse current, but the emitted light follows the drive current, blinks with a rectangular wave consisting of a light period width and a dark period width, and the duty is light period width / ( Light period width + dark period width).
図6は、照明装置の回路構成図である。照明装置100は発光部110と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部120と、該駆動部へ電力を供給する電源部140を備え、発光部110よりパルス状の出射光が得られるように構成されている。駆動部120は電源部140から供給された電力を所定のパルス状の電力へ変換するパルス発生回路121と、リレー122とタイマ123とを備え、予めタイマ123に設定された時刻にリレー122の接点が開閉し、パルス発生回路121で生成された駆動電力を所定の期間、発光部110へ供給するように構成されている。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the lighting device. The illuminating
図7は、発光部110の上面図及び断面図である。発光部110は基板111と、該基板上に縦8個、横4個の合計32個が格子状に実装された黄色LED112を備える。基板上には予め電極と配線パターン(図示しない)が形成されており、それぞれの黄色LED112は直列に接続されるように構成される。
FIG. 7 is a top view and a cross-sectional view of the
本照明装置によると、黄色LED112は防蛾に必要なスペクトルを主に発光し、不要なスペクトルの発光が少ない。
According to the present lighting device, the
なお、本実施形態に示す照明装置の構成は一例を示したものであって、上記の発光波長やパルス状の出射光が得られるものであれば良く、必ずしも上記の構成に限定されない。例えば、パルスやタイマの設定条件をマイクロコンピュータにより制御する構成や、リレー122やタイマ123は、無接点であるソリッドステートリレーを備える構成でもよい。黄色LED112の個数や配列方法、あるいは配線を適宜選択することができる。また発光パルスは、振幅やパルス幅を一定とせず、変化させるものであってもよい。また発光部に供給する電力の波形については、矩形波に限定されるものではなく、三角波や正弦波などを選択することができる。
Note that the configuration of the illumination device shown in the present embodiment is an example, and any configuration may be used as long as the emission wavelength and the pulsed emission light can be obtained, and the configuration is not necessarily limited to the above configuration. For example, a configuration in which the setting conditions of the pulse and timer are controlled by a microcomputer, and a configuration in which the
(夜間の点滅照明に対するキクの開花反応特性の評価)
次いで、表1に示す各処理区毎に異なる条件で16時半から7時半までの間を夜間照明栽培し、照度と暗期幅が開花に及ぼす影響を調査した。
(Evaluation of chrysanthemum flowering response to flashing lighting at night)
Next, night illumination was performed between 16:30 and 7:30 under different conditions for each treatment section shown in Table 1, and the effects of illuminance and dark period width on flowering were investigated.
表2に処理区の構成を示す。 Table 2 shows the configuration of the treatment area.
処理区は、1区3株3反復、すなわち1プランター当たり3株のキクが定植されたもの3台一組を1区とし、無摘心栽培とした。なお、各プランター50の容積は6リットル(幅15cm×長さ32cm×深さ13cm)である。
The treated area was 3 repeats per 3 wards, that is, 3 sets of 3 plants per planter were planted as 1 ward, and the non-pinching cultivation was performed. Each
照明期間は2007年11月20日から2008年3月4日、定植8日後から実験終了まで、毎週1回、生育に合わせて生長点直近が所定の照度になるように調節した。なお、照度は黄色LEDを一時的に連続点灯させ、照度計により測定した値である。また比較評価するために、上記と同等のプランターを、夜間照明を行わず、自然日長下に置いたもの(無処理)を用意した。 The illumination period was adjusted from November 20, 2007 to March 4, 2008, from 8 days after planting until the end of the experiment, once a week so as to adjust the growth point to the predetermined illuminance according to the growth. The illuminance is a value measured with an illuminometer after the yellow LED is continuously turned on temporarily. In addition, for comparative evaluation, a planter equivalent to the above was prepared (no treatment) placed under natural daylight without performing night illumination.
図8は、黄色LEDによる夜間照明での点滅パターンと照度の違いが秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。これによると、到花日数(定植日から開花日までの日数)は、無処理と比べて、全ての連続照明区(3−0、5−0、10−0)で多く、設定照度が高いほど多かった。また、定植日からの到花日数は、同一の設定照度内では、連続照明した区と比べて点滅させた区で減少した。点滅による到花日数の減少程度は、設定照度が最も高い10ルクスで最も大きく、次いで5ルクスとなり、3ルクスでは小幅な減少傾向となった。 FIG. 8 is a diagram showing the influence of the difference between the blinking pattern and the illuminance in the night illumination by the yellow LED on the number of flower arrival days of autumn cherries. According to this, the number of flower arrival days (the number of days from the planting date to the flowering date) is larger in all the continuous lighting sections (3-0, 5-0, 10-0) and the set illuminance is higher than in the case of no treatment. There were so many. In addition, the number of flower arrival days from the planting date decreased in the blinking section as compared to the continuously illuminated section within the same set illuminance. The degree of decrease in the number of flower arrivals due to blinking was the largest at 10 lux with the highest set illuminance, then 5 lux, and a slight decreasing trend at 3 lux.
図9は、図8の結果において10ルクスの場合を横軸をデューティとしてまとめたグラフである。点線は無処理(照明なし)の到花日数である。この図より、デューティが100%の場合に比べ、50%以下で開花の抑制が少ないこと、デューティが30%以下であれば開花の抑制はほぼ生じないことがわかる。 FIG. 9 is a graph summarizing the case of 10 lux in the result of FIG. 8 with the horizontal axis as the duty. The dotted line is the number of days without flowering (no lighting). From this figure, it can be seen that the suppression of flowering is less at 50% or less than that when the duty is 100%, and that the suppression of flowering hardly occurs when the duty is 30% or less.
このように、黄色LEDによる夜間照明において、キクの生長点直近の照度を3、5、10ルクスとした場合、何れも点滅照明とすることにより、連続照明と比べて到花日数への影響を低減できることが明らかとなった。 In this way, in the night illumination with yellow LED, when the illuminance near the chrysanthemum growth point is 3, 5, 10 lux, by using any flashing illumination, the effect on the number of flower arrivals compared to continuous illumination It became clear that it could be reduced.
発明者らは、前述したような知見に基づき、LEDの備える有利な特性のひとつである、高速に点滅駆動させることが容易である点に着目し、本照明栽培方法および照明装置の発明に至った。 Based on the knowledge as described above, the inventors have focused on the fact that one of the advantageous characteristics of an LED, which is easy to drive at high speed, and led to the invention of the present lighting cultivation method and lighting device. It was.
なお、従来の黄色蛍光灯による照明によって,生育に悪影響が認められなかったカーネーション、バラ、トルコギキョウ、トマト等の植物にも、本照明栽培方法は適応可能である。 In addition, this lighting cultivation method is applicable also to plants, such as a carnation, a rose, an eustoma and a tomato which were not badly recognized for growth by the illumination by the conventional yellow fluorescent lamp.
<実施の形態2>
本実施の形態は、圃場を幾つかのエリアに分割し、各エリア毎に異なる照射条件のもとで夜間照明をする栽培方法およびそのための照明装置に関するものである。キクは短日植物で、日の長さが短くならないと開花しない。この性質を利用して、キクの出荷日に合わせて開花日を制御する電照栽培が行われている。本実施の形態は、この電照栽培の夜間照明を黄色LEDにより行い、開花制御と蛾に対する防虫効果の両方の効果を兼ね備えた照明を提供するものであって、LEDは点滅制御が容易である点に着目してなされたものである。
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The present embodiment relates to a cultivation method for dividing a farm field into several areas and performing night illumination under different irradiation conditions for each area, and an illumination device therefor. Chrysanthemum is a short-day plant that does not bloom unless the length of the day is reduced. Utilizing this property, electric cultivation is carried out to control the flowering date according to the chrysanthemum shipping date. In the present embodiment, the night illumination of the electric cultivation is performed with a yellow LED, and the illumination having both effects of flowering control and insect repellent effect on the cocoon is provided, and the LED is easy to control blinking. It was made paying attention to the point.
以下、電照栽培の例を説明する。キクは定植後より所定の期間、夜間照明され、輪ギクでは背丈が50から60cmまで成長したところで、スプレーギクでは背丈が20から25cmまで成長したところで照明を止める。さらに50日程度、無処理の条件(短日条件)で栽培が継続され、背丈が90cm程度に成長したところで開花し、収穫される。従って、実際の栽培においては、先ず開花日が決定され、ここから逆算して定植日が決定されている。 Hereinafter, an example of electric lighting cultivation will be described. The chrysanthemum is illuminated at night for a predetermined period after planting, and when the height is grown from 50 to 60 cm in the ring giku, the lighting is stopped when the height is grown from 20 to 25 cm in the spray giku. Furthermore, cultivation is continued for about 50 days under untreated conditions (short day conditions), and when the height grows to about 90 cm, it is flowered and harvested. Therefore, in actual cultivation, a flowering date is first determined, and a fixed planting date is determined by calculating backward from here.
図10は、本実施の形態であるキクの栽培方法を示す図である。圃場70の3列の畝にキクが定植されており、それぞれの畝をエリアA、B、Cと名付ける。各エリアに対応して、キクを上方から照射するように照明装置200A,200B,200Cの発光部210A、210B,210Cが設置される。LEDの出射光の指向性は蛍光灯に比べ強い為、各照明装置200A,200B,200Cは、それぞれのエリアA、B、Cを独立に照射することができる。
FIG. 10 is a diagram showing a chrysanthemum cultivation method according to the present embodiment. Chrysanthemum is planted in three rows of ridges in the
図11はキクの栽培手順を示す図である。通常は、定植後、夜間照明を実施し、開花予定日の約50日前に無処理とする。無処理の場合は開花抑制がされないため、その約50日後に開花する。 FIG. 11 is a diagram showing a chrysanthemum cultivation procedure. Usually, after planting, night illumination is performed and no treatment is made about 50 days before the scheduled flowering date. In the case of no treatment, flowering is not suppressed, and the flowering occurs about 50 days later.
本実施の形態においては、定植後、第1の照明栽培期間において後述の開花制御モードによる照明栽培を行った後、第2の照明栽培期間において開花非抑制モード(後述)に切り替えることにより開花・収穫する。その際、エリアA,B,Cのそれぞれについて第1の照明栽培期間における開花抑制の程度をデューティを変えることにより変化させ、開花・収穫時期をずらすことができる。 In the present embodiment, after planting, after performing illumination cultivation in the flowering control mode described later in the first lighting cultivation period, the flowering / switching mode (described later) is switched to the flowering non-suppression mode (described later) in the second lighting cultivation period. Harvest. At that time, for each of the areas A, B, and C, the degree of flowering suppression during the first lighting cultivation period can be changed by changing the duty, thereby shifting the flowering / harvest time.
ここで、開花制御モードと開花非抑制モードについて説明する(広義の開花制御モードには開花非抑制モードも含まれる)。図9に示すように、キクの到花日数はデューティによって異なり、デューティが大きい程、開花抑制効果が高い傾向がある。この特性に着目し、エリア毎に異なるデューティを設定することにより、開花日を分散させることができる。 Here, the flowering control mode and the flowering non-suppression mode will be described (the flowering control mode in a broad sense includes the flowering non-suppression mode). As shown in FIG. 9, the number of chrysanthemum flower arrival days varies depending on the duty, and the greater the duty, the higher the flowering suppression effect. By paying attention to this characteristic and setting different duty for each area, flowering dates can be dispersed.
図10の照明装置200においては、夜間照明のデューティを切り替え可能な構成とする。例えば各照明装置200は照度を10ルクスとし、第1の照明栽培期間における開花制御モードの暗期幅はそれぞれ照明装置200Aが0(連続点灯)、照明装置200Bが20ms(デューティ50%)、照明装置200Cが100ms(デューティ17%)に設定する。なお何れの照明装置も明期幅は20msとする。こうすると図9に示すように、暗期幅の短い方、すなわちデューティが大きい方が到花日数が長くなるため、エリア毎に開花日を変えることができる。
The
または、各エリア毎で、夜間照明のモードを切り替える時期を順次後送りすることによっても開花日を後送りすることができる。図12(a)に示すように、後述する照明装置400により夜間照明を実施し、開花予定日の約50日前に開花制御モード(連続点灯)から開花非抑制モード(暗期幅200ms(デューティ9%))に切り替える。このとき、モード切り替えの時期をエリアA、B、Cの順で時期をずらして行うことにより、エリア毎に開花日を後送りさせることができる。
Alternatively, the flowering date can be postponed by sequentially postponing the timing for switching the night illumination mode for each area. As shown to Fig.12 (a), night illumination is implemented with the illuminating
また、単に定植日をエリア毎に後送りさせることによっても開花日を分散させることが出来る。図12(b)に示すように、各エリア毎の開花制御モードと開花非抑制モードの条件(明期幅、暗期幅、照明期間)を同一としておき、定植日を数日ずつ後送りすることにより、開花日も数日ずつ後送りすることができる。 Moreover, a flowering day can be disperse | distributed only by postponing a fixed planting date for every area. As shown in FIG. 12 (b), the conditions (light period width, dark period width, illumination period) of the flowering control mode and the non-flowering suppression mode for each area are made the same, and the fixed planting date is postponed by several days. Thus, the flowering date can be postponed by several days.
開花日がエリア毎に制御可能になると、開花日が分散されるため、収穫時の利便性が高い。従来のように開花日が集中し収穫に多忙を極めるといった問題が解消される。 When the flowering date can be controlled for each area, the flowering date is dispersed, which is convenient for harvesting. The problem of concentrating flowering days and being extremely busy with harvesting as before is solved.
また従来は、夜間照明期間終了から開花までの期間は無処理であったため、夜蛾類成虫の飛来が避けられなかったが、本実施の形態によると、この期間であっても開花非抑制モードの照明により防蛾効果を得ることができる。また従来は、開花制御を行うために、各エリア間を遮光幕で仕切る等の煩雑な作業を伴っていたが、本実施の形態によると、照明装置の設定切替えで済むため、利便性が高い。 Also, conventionally, since the period from the end of the night illumination period to flowering was untreated, it was unavoidable that the night moth adult flies, but according to the present embodiment, even in this period, the flowering non-suppression mode The anti-glare effect can be obtained by the illumination. In addition, conventionally, in order to perform flowering control, complicated operations such as partitioning between areas with a light-shielding curtain were involved. However, according to the present embodiment, since the setting of the lighting device can be changed, the convenience is high. .
図13は照明装置400の回路構成図である。照明装置400は発光部410A、410B、410Cを備え、それぞれスイッチ401A,401B,401Cを介して駆動部120に接続される。駆動部120は、開花制御モード用の駆動部120Aと開花非抑制モード用の駆動部120Bとを備え、駆動部120Aは連続点灯駆動、駆動部120Bの明期幅は20ms、暗期幅は200ms(デューティ9%)とする。この構成によれば、スイッチの切替により、モードを切り替えることができる。また、発光部を増設した場合であっても駆動部は2つで済み、照明装置の製造コスト低減において有利である。
FIG. 13 is a circuit configuration diagram of the
なお、開花制御モードは連続点灯としたが、その照度を調整するため、実施の形態3で述べるように、連続点灯期間中においても防虫の対象となる虫及び栽培する植物にとって連続点灯と感じられるようなパルス幅変調を行ってもよい。
In addition, although the flowering control mode was set to continuous lighting, in order to adjust the illuminance, as described in
<実施の形態3>
本実施の形態は発光パルスの波形を明期幅内においてさらにパルス幅変調としたものである。
<
In the present embodiment, the waveform of the light emission pulse is further subjected to pulse width modulation within the light period width.
本実施の形態における発光パルスの波形は図14に示すように、明期幅は20msであって、この間は例えば1msの明期幅内点灯期間と1msの明期幅内消灯期間が交互に10回繰返してなる、すなわち明期幅内デューティを50%とするものである。なお、明期幅内デューティとは明期幅内点灯期間/(明期幅内点灯期間+明期幅内消灯期間)のことを言う。 As shown in FIG. 14, the waveform of the light emission pulse in this embodiment has a light period width of 20 ms. During this period, for example, a light-in period light-on period of 1 ms and a light-in period light-out period of 1 ms are alternately 10 In other words, the light duty is set to 50%. The light period width duty means the light period width lighting period / (light period width lighting period + light period width lighting period).
これによると夜蛾類成虫は明期幅において、明期幅内点灯期間と明期幅内消灯期間とを点滅として認識し難く、あたかも連続光のごとく認識するものと推定される。 According to this, it is estimated that the night moth adults are difficult to recognize the light-in period light-on period and the light-in period light-out period as blinking in the light period width, as if they were continuous light.
本実施の形態によると、夜蛾類成虫の明適応状態を長く持続させるのに有効な明期幅を、その下限値である20msを維持しつつ、トータルの点灯時間を小さくすることができる。従って、防蛾効果を大きく損なうことなく、消費電力の低減を図るとともに、キクの開花抑制効果を低くすることができる。 According to this embodiment, it is possible to reduce the total lighting time while maintaining the light period width effective for maintaining the light adaptation state of the night moth adult for a long time, the lower limit value of 20 ms. Therefore, it is possible to reduce power consumption and reduce the effect of suppressing chrysanthemum flowering without significantly impairing the antifungal effect.
<実施の形態4>
本実施の形態はキクの高さにより照明の強度を変化させる構成を備えるものである。
<Embodiment 4>
This embodiment has a configuration in which the intensity of illumination is changed depending on the height of chrysanthemum.
図15にキクの成長を表わす模式図を示す。床面から発光部110までの高さを一定とすると、キクが成長するに従ってキクの生長点から発光部110までの距離hは次第に接近する。この時、照明装置100の出射光強度を一定とすると、前述の理由により、不必要に光量が高くなるおそれがある。この問題に鑑み、キクが成長するに従ってキクの生長点から発光部110までの距離hが接近した場合に照明装置100の明期幅内デューティを小さくさせる手段を備え、光量が一定の範囲内に維持されるように構成したものである。
FIG. 15 is a schematic diagram showing chrysanthemum growth. If the height from the floor surface to the
図16は照明装置300の回路構成図である。照明装置300は、明期幅内デューティが可変であるパルス発生回路121と、発光部110の出射面からキクの生長点まで距離hを測定する距離センサ310と、距離hに応じて適切な明期幅内デューティを算出する、距離−明期幅内デューティ変換テーブル311(以下、変換テーブルと言う)を備え、距離hに対応した明期幅内デューティのパルスを出力するように構成されている。
FIG. 16 is a circuit configuration diagram of the
距離センサ310としては例えば発光素子とPSD(位置検出用受光素子)を備え、三角測距により距離を測定するものなど、公知のセンサを用いることができる。また、発光部110からの出射光がキクに照射されて反射されて戻ってくる光の強度を測定する受光素子を備えたセンサなどを用いることができる。
As the
図17は変換テーブルの説明図である。予め発光部110から測定位置までの距離hと、これに対する測定位置での光量とを散布図にプロットしておき、その相関を求めておく。例えば図17(a)に示すように、距離hがa,b,cの順に、徐々に減少した場合に対応して、光量がA,B,Cの順に、徐々に増加したとする。この相関を基に、図17(b)に示すように、距離hがa,b,cの場合に対応して、明期幅内デューティをA,A/B,A/Cと設定する。
FIG. 17 is an explanatory diagram of a conversion table. The distance h from the
これによると、キクの生長点から発光部110まで距離hは、キクの定植当初はaであるが、成長するに従ってb、cという具合に徐々に小さくなったとしても、光量を一定の範囲内に維持することができる。
According to this, the distance h from the growth point of chrysanthemum to the
キクの成長に合わせて光量を調節する際、人間が照度計を用いて調整する必要があり、また圃場内において一律に調整することが一般的と考えられるが、本実施の形態によると、圃場内のそれぞれのキクの成長に合わせて照明装置の光量を自動的に調整することが容易であるため、省エネルギー効果及び利便性が高い。 When adjusting the amount of light according to the growth of chrysanthemum, it is necessary for humans to make adjustments using a luminometer, and it is generally considered to be adjusted uniformly within the field, but according to this embodiment, Since it is easy to automatically adjust the light quantity of the lighting device according to the growth of each chrysanthemum, the energy saving effect and convenience are high.
<実施の形態5>
本実施の形態は、実施の形態1における照明装置100中のAlGaInP系黄色LED112を黄色蛍光LED115に置き換えた植物栽培用照明装置に関するものである。
<Embodiment 5>
The present embodiment relates to a plant cultivation lighting device in which the AlGaInP-based
図18は実施の形態5における黄色蛍光LED115の上面図および断面図である。黄色蛍光LED115は青色光を出射する窒化物半導体よりなるLEDチップ116と、BOSE(Ba、O、Sr、Si、Eu)よりなる蛍光体118が分散されるとともに、LEDチップ116を封止する封止樹脂117を備える。蛍光体118は青色光の一部を吸
収し、大量の黄色光を出射する。従って、この黄色蛍光LED115によると、LEDチップ116が出射する青色光と蛍光体118が出射する大量の黄色光とが混合されることにより、黄色光を出射することができる。
FIG. 18 is a top view and a cross-sectional view of the
表3に黄色蛍光LED及び実施の形態1に用いたAlGaInP系黄色LEDの特性の比較を示す。 Table 3 compares the characteristics of the yellow fluorescent LED and the AlGaInP-based yellow LED used in the first embodiment.
なお、比較用のAlGaInP系黄色LEDは蛍光体を含まず、チップ自体が黄色光を出射するものである。表3の発光効率を比較すると、黄色蛍光LEDの発光効率がAlGaInP系黄色LEDに比べて優れていることがわかる。 The comparative AlGaInP yellow LED does not contain a phosphor, and the chip itself emits yellow light. Comparing the luminous efficiencies in Table 3, it can be seen that the luminous efficiency of the yellow fluorescent LED is superior to that of the AlGaInP yellow LED.
図19は本実施の形態における黄色蛍光LED及び比較用のAlGaInP系黄色LEDのスペクトル分布図である。なお、黄色蛍光LED及び比較用の黄色LEDは、ともに同一の電流値で駆動している。 FIG. 19 is a spectrum distribution diagram of the yellow fluorescent LED and the comparative AlGaInP yellow LED in the present embodiment. Both the yellow fluorescent LED and the comparative yellow LED are driven with the same current value.
図19中、夜蛾類が視認可能である波長、すなわち450から600nmの領域において黄色蛍光LED115及び比較用のAlGaInP系黄色LEDの発光効率を比較すると、黄色蛍光LED115の発光効率が高い。従って、照明装置100が黄色蛍光LED115を備えることにより、省エネルギー化の効果を一層高くすることができる。
In FIG. 19, when the luminous efficiency of the
なお、図19のスペクトル分布における約500nm以下の青色光成分は夜蛾類の種類によっては誘引効果を生じる場合がある。この影響を除くため、この青色光成分の透過を抑制するフィルタ、例えば500nm以下をカットするフィルタを、照明装置100と秋キク60との間に設けることが好ましい。
Note that a blue light component of about 500 nm or less in the spectrum distribution of FIG. 19 may cause an attracting effect depending on the type of night owl. In order to eliminate this influence, it is preferable to provide a filter that suppresses transmission of the blue light component, for example, a filter that cuts 500 nm or less, between the
また、蛍光体118としてはBOSEの他、SOSE(Sr、Ba、Si、O、Eu)、YAG(Ce賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、αサイアロン((Ca)、Si、Al、O、N、Eu)等を好適に用いることができる。また、LEDチップ116を青色発光のものから例えば発光ピーク波長が390nmから420nmの紫外(近紫外)LEDとすることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。
Further, as the
図20(a)は黄色蛍光LEDの出射光の応答特性を示す図であり、横軸は時間(1ms/div)、縦軸は発光強度である。図20(a)に示すように、明期幅20ms、暗期幅20ms(デューティ50%)の場合はもとより、明期幅1ms、暗期幅1msの場合であっても、出射光はパルス駆動電流に追従する。蛍光体は励起光が消灯して暫くの期間は残光を発し、経過時間とともに徐々に減衰する性質を備えるが、暗期幅が1msより長ければ、駆動パルス電流の波形に対して蛍光体の残光時間が極めて短いため、出射光は駆動パルス電流に追従可能であると考えられる。
FIG. 20A is a diagram showing response characteristics of the emitted light of the yellow fluorescent LED, where the horizontal axis represents time (1 ms / div), and the vertical axis represents emission intensity. As shown in FIG. 20A, the emitted light is pulse-driven not only in the case of the
このように、黄色蛍光LEDを用い、実施の形態1に示すような点滅周期(明期幅20ms、暗期幅20ms(デューティ50%)以上)において、所定の点滅を正確に得ることができる。
Thus, using the yellow fluorescent LED, predetermined blinking can be obtained accurately in the blinking cycle (
図20(b)は比較用のAlGaInP系黄色LEDの出射光の応答特性を示す図である。AlGaInP系黄色LEDについても、黄色蛍光LEDと同等(理論上はそれよりも高速応答)の応答波形が得られており、所定の点滅が正確に得られることはいうまでもない。 FIG. 20B is a diagram showing response characteristics of emitted light of a comparative AlGaInP-based yellow LED. Needless to say, the AlGaInP yellow LED has a response waveform equivalent to that of the yellow fluorescent LED (theoretically, a faster response than that), and the predetermined blinking can be obtained accurately.
なお、本願記載の各実施の形態において照明装置の光源としてLEDを搭載しているが、少なくとも出射光の発光スペクトル、高速応答性がLEDと同等の特性を備える光源であれば、LEDの場合と同様に、防虫、開花制御の効果を得ることができる。そのような光源として例えば放電ランプ、EL(エレクトロルミネセンス)などの光源を用いることができる。 In each embodiment described in the present application, an LED is mounted as the light source of the illumination device. However, if the light source has at least the emission spectrum of the emitted light and the high-speed response characteristics equivalent to those of the LED, Similarly, the effect of insect control and flowering control can be obtained. As such a light source, for example, a light source such as a discharge lamp or EL (electroluminescence) can be used.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100,300,400 照明装置、401A,401B,401C スイッチ、110,410A,410B,410C 発光部、310 距離センサ、311 変換テーブ
ル、112 黄色LED、115 黄色蛍光LED、116 LEDチップ、117 封止樹脂、118 蛍光体、120,120A,120B 駆動部、121 パルス発生回路、122 リレー、123 タイマー、140 電源部。
100, 300, 400 Illumination device, 401A, 401B, 401C switch, 110, 410A, 410B, 410C Light emitting unit, 310 Distance sensor, 311 conversion table, 112 Yellow LED, 115 Yellow fluorescent LED, 116 LED chip, 117 Sealing resin , 118 phosphor, 120, 120A, 120B drive unit, 121 pulse generation circuit, 122 relay, 123 timer, 140 power supply unit.
Claims (7)
前記発光部から出射する光は緑色から黄色の領域に発光ピーク波長を有し、
前記駆動部は前記LEDチップを所定の明期幅と暗期幅との点滅パターンで点滅させ、
前記点滅は、デューティ=明期幅/(明期幅+暗期幅)が9%以上50%以下であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えることを特徴とする植物栽培用照明装置。 A light emitting unit, a drive unit connected to the light emitting unit and supplying predetermined pulsed power, and a power supply unit supplying power to the drive unit, the light emitting unit including a plurality of LED chips A lighting device for plant cultivation,
The light emitted from the light emitting part has an emission peak wavelength in a green to yellow region,
The drive unit blinks the LED chip in a blink pattern of a predetermined light period width and dark period width,
The blinking is characterized in that duty = light period width / (light period width + dark period width) is 9% or more and 50% or less, and has an insect repellent effect without substantially suppressing the flowering of short-day plants. Lighting equipment for plant cultivation.
短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えた植物の照明栽培方法。 A lighting method for plant cultivation according to any one of claims 1 to 6, wherein the plant is illuminated at night or in an environment not exposed to light,
A lighting cultivation method for a plant having an insect-repellent effect with almost no flowering suppression of short-day plants.
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