JP5339385B2 - 色変換器 - Google Patents
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前記短波長成分の光は、4.5×102nm以上5.8×102nm未満の波長の可視光であり、前記長波長成分の光は、5.8×102nm以上7.0×102nm未満の波長の可視光であってもよい。
前記蛍光体は、Eu、SiおよびNの元素を含んでもよい。
前記蛍光体は、酸素をさらに含んでもよい。
前記蛍光体は、Euを賦活したα型サイアロン、Euを賦活したMAlSiN3またはM2Si5N8(ただし、Mは、Mg、Ca、SrおよびBaからなる群から少なくとも1種選択される元素)、および、これらの固溶体からなる群から選択されてもよい。
前記蛍光体は、前記MがCaであるEuを賦活したCaAlSiN3またはこの固溶体であってもよい。
前記投入光は、白熱電球、蛍光ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプおよびLEDランプからなる群から選択される人工光源からの光であってもよい。
前記投入光は、太陽光であってもよい。
図1は、本発明による色変換器の模式図である。
図2は、本発明による植物育成装置の模式図である。
投入光210は、580nm未満の短波長成分と、580nm以上の長波長成分とを有する。さらに、投入光210は、580nm以上700nm以下の光である。この範囲の光が、植物の育成に適している。これにより、実施の形態1で説明した蛍光体110が、短波長成分を長波長成分に変換するので、投入光210における短波長成分が減少し、かつ、長波長成分を富化した変換光230を植物240に照射できる。より好ましくは、短波長成分の光は、450nm以上580nm未満の波長の可視光であり、長波長成分の光は、580nm以上700nm以下の可視光である。このような投入光210の場合に、植物の育成効率を向上させることができる。
次に本発明の植物育成方法を説明する。
先ず、赤色蛍光体を作製した。原料粉末は、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93重量%、α型含有量92%の窒化ケイ素粉末、比表面積3.3m2/g、酸素含有量0.79重量%の窒化アルミニウム粉末、窒化カルシウム粉末、純度99.9%の酸化ユーロピウム粉末を用いた。組成式Eu0.025Ca0.975AlSiN3で示される化合物を得るべく、窒化ケイ素粉末と窒化アルミニウム粉末と窒化カルシウム粉末と酸化ユーロピウム粉末とを、各々33.319重量%、29.209重量%、34.34重量%、3.14重量%となるように秤量し、メノウ乳棒と乳鉢とで10分間混合を行なった。なお、粉末の秤量、混合、成形の各工程は全て、水分1ppm以下酸素1ppm以下の窒素雰囲気を保持することができるグローブボックス中で操作を行った。この混合粉末を窒化ホウ素製のるつぼに入れて黒鉛抵抗加熱方式の電気炉にセットした。焼成の操作は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から800℃まで毎時500℃の速度で加熱し、800℃で純度が99.999体積%の窒素を導入して圧力を1MPaとし、毎時500℃で1800℃まで昇温し、1800℃で2時間保持して行った。
先ず、黄色蛍光体を作製した。原料粉末は、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93重量%、α型含有量92%の窒化ケイ素粉末、比表面積3.3m2/g、酸素含有量0.79%の窒化アルミニウム粉末、炭酸カルシウム粉末、純度99.9%の酸化ユーロピウム粉末を用いた。組成式Eu0.06Ca0.94Si9Al3O1N15で示される化合物を得るべく、窒化ケイ素粉末と窒化アルミニウム粉末と炭酸カルシウム粉末と酸化ユーロピウム粉末とを、各々64.897重量%、18.965重量%、14.51重量%、1.628重量%となるように秤量し、窒化ケイ素製乳棒と乳鉢とで10分間混合を行なった。この混合粉末を窒化ホウ素製のるつぼに入れて黒鉛抵抗加熱方式の電気炉にセットした。焼成の操作は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から800℃まで毎時500℃の速度で加熱し、800℃で純度が99.999体積%の窒素を導入して圧力を1MPaとし、毎時500℃で1700℃まで昇温し、1700℃で4時間保持して行った。
色変換器を具備する植物育成装置の設計例および植物の育成方法について説明する。図9は太陽光を光源とする植物育成装置を用いて植物を育成する様子を示す模式図である。植物11、12、13が支持台14に置かれている。支持台14はガラス16、17、18により取り囲まれており、温室を形成している。ガラス16、17、18の内側には、Euを賦活したCaAlSiN3蛍光体を樹脂に分散させたもの(色変換器)18、19、20が塗布してある。屋外に置かれた温室は、昼間太陽光が当たり、太陽光21はガラスを通った後に色変換器18、19、20を通過する。蛍光体は太陽光中の青色および緑色の成分を吸収して赤色成分の光に変換する。これにより、赤色成分が富化した光22が植物11、12、13に照射される。赤色成分に富む光は、光合成を活性化させて植物の育成を促進する。
別の植物育成装置の設計例および植物の育成方法について説明する。図10は人工光を光源とする植物育成装置を用いて植物を育成する様子を示す模式図である。植物11、12、13が支持台24に置かれている。支持台24は光を透過するプラスチックで作られている。支持台24の上部に蓋23があり、蓋23は、Euを賦活したCaAlSiN3蛍光体を樹脂に分散させたものでできている。即ち、蓋は、色変換器である。温室の上部に設置されたメタルハライドランプ25の光は色変換器23を通過する。蛍光体は人工光源中の青色および緑色の成分を吸収して赤色成分の光に変換する。これにより、赤色成分が富化した光26が植物11、12、13に照射される。赤色成分に富む光は、光合成を活性化させて植物の育成を促進する。
さらに別の植物育成装置の設計例および植物の育成方法について説明する。図11は太陽光を光源とする別の植物育成装置を用いて植物を育成する様子を示す模式図である。植物11、12、13が支持台27に置かれている。支持台27には支柱28が接続されており、支柱28の上部には平面鏡30が設置してある。平面鏡30と支柱28とは、3次元の任意の角度に固定できる接続部29を介して接続されており、接続部29は手動により任意の方向に平面鏡30を設置できる。さらに、コンピュータ制御(図示せず)により平面鏡30が常に太陽の方向を向くように制御することもできる。平面鏡30の表面には実施例23で用いた赤色蛍光体をシリコーン樹脂に分散させた樹脂層31が塗布してある。蛍光体は太陽光中の青色および緑色の成分を吸収して赤色成分の光に変換する。これにより、赤色成分が富化した光33が植物11、12、13に照射される。赤色成分に富む光は、光合成を活性化させて植物の育成を促進する。
14、24、27 支持台。
15、16、17 ガラス板。
18、19、20、23、100、100’ 色変換器。
21、32 太陽光。
22、26、33 色変換器で赤色成分が富化された光。
25 人工光源。
28 支持棒。
29 方向可変接続部。
30 平面鏡。
31 蛍光体を含む樹脂層。
120 透光体
130、210 投入光
140、230 変換光
200 植物育成装置
220 光源
Claims (8)
- 短波長成分および長波長成分を有する投入光の波長を変換して変換光を発する色変換器であって、
投入光の前記短波長成分を吸収して前記長波長成分に変換して変換光を発する蛍光体からなり、
前記変換光における波長4.0×102nmから5.0×102nmの波長の青色光成分の光量子束(PPF(B))と、波長6.0×102nmから7.0×102nmの波長の赤色成分の光量子束(PPF(R))との比(PPF(B)/PPF(R))は、0.05以上0.4以下の範囲である、色変換器。 - 前記短波長成分の光は、4.5×102nm以上5.8×102nm未満の波長の可視光であり、
前記長波長成分の光は、5.8×102nm以上7.0×102nm未満の波長の可視光である、請求項1に記載の色変換器。 - 前記蛍光体は、Eu、SiおよびNの元素を含む、請求項1に記載の色変換器。
- 前記蛍光体は、酸素をさらに含む、請求項3に記載の色変換器。
- 前記蛍光体は、Euを賦活したα型サイアロン、Euを賦活したMAlSiN3またはM2Si5N8(ただし、Mは、Mg、Ca、SrおよびBaからなる群から少なくとも1種選択される元素)、および、これらの固溶体からなる群から選択される、請求項1に記載の色変換器。
- 前記蛍光体は、前記MがCaであるEuを賦活したCaAlSiN3またはこの固溶体である、請求項5に記載の色変換器。
- 前記投入光は、白熱電球、蛍光ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプおよびLEDランプからなる群から選択される人工光源からの光である、請求項1に記載の色変換器。
- 前記投入光は、太陽光である、請求項1に記載の色変換器。
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